JP2013037225A - 画像形成装置、光量調整方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光を遮断する付加的な機構を設置することなく、レーザ光によって感光体を露光して劣化させずに光量を調整可能な画像形成装置、光量調整方法およびプログラムを提供すること。
【解決手段】本発明の画像形成装置は、光ビームを照射する発光手段と、光ビームを反射する回転式反射手段と、回転式反射手段が反射した光ビームを受光して潜像画像を形成する感光体と、光ビームを検出する光検出手段と、光ビームの走査を制御する光走査制御手段とを含み、光走査制御手段は、光ビームが潜像画像の形成される感光体の領域を露光しないタイミングを判断して光ビームを照射し、光ビームの光量が光走査に最適な光量になるまで光量を増加して調整する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光走査によって画像を形成する画像形成装置に関し、より詳細には、光走査の光量を調整する画像形成装置、光量調整方法およびプログラムに関する。

従来、レーザプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置では、レーザ光を感光体に露光して潜像画像を形成して印刷画像を形成する。このような画像形成装置では、光走査を実施する前に、レーザ光の光量を走査に適した量に調整する光量調整処理が行われている。

光量調整処理では、実際にレーザ光を発光させて、その光量をセンサで検出し、走査に適した光量を得る電流値を算出する。そのため、走査に適した光量のレーザ光を得るにはレーザ光を実際に発光させなければならず、その光が感光体に照射されることによって感光体の光疲弊が生じるという問題があった。

この点につき、特許文献１は、感光体ドラムの光疲弊と電流値の算出精度を考慮し、レーザダイオードの光量を画像形成時の光量よりも少なくして電流値を算出する画像形成装置を開示する。

しかしながら、特許文献１が開示する画像形成装置は、光量調整時に使用する光量は画像形成時の光量よりは少ないものの、実質的に感光体ドラムを露光してしまうため、感光体ドラムの光疲弊が生じて劣化を早めてしまうという問題があった。

また、特許文献１が開示する画像形成装置は、レーザ光を遮断する機械的シャッターを備えることにより、光量調整時における感光体ドラムの露光を防止するが、機械的シャッターやその制御モータ等の付加的な機構を設置しなければならないという問題もあった。

本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、レーザ光を遮断する付加的な機構を設置することなく、レーザ光によって感光体を露光して劣化させずに光量を調整可能な画像形成装置、光量調整方法およびプログラムを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、光ビームが潜像画像の形成される感光体の領域を露光しないタイミングを判断して光ビームを照射し、光ビームの光量が光走査に最適な光量になるまで光量を増加して調整する。これにより、本発明の画像形成装置は、光走査によって感光体を劣化させることなく光量を調整することができる。

また、本発明は、潜像画像の形成される感光体の領域を露光しないときに光ビームを照射し、光ビームの光量が光走査に最適な光量になるまで光量を増加して調整する光量調整方法およびプログラムを提供する。

本発明の画像形成装置の構成を示す図。 本実施形態の画像形成装置が有する光走査制御部の機能構成を示す図。 本実施形態の画像形成装置による走査のタイミングを示すタイミングチャート。 本実施形態の画像形成装置が実行する光量調整動作を示すフローチャート。

以下、本発明について実施形態をもって説明するが、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではない。図１は、本発明の画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置１００は、プロセッサ１１０と、光走査制御部１１２と、モータドライバ１１４と、発光装置ドライバ１１６と、光走査装置１１８とを含んで構成される。

プロセッサ１１０は、画像形成装置１００の全体制御を行うＣＰＵやＭＰＵ等の種々のプロセッサである。プロセッサ１１０は、印刷すべき画像データを光走査制御部１１２に提供して光走査装置１１８に当該画像データの潜像を形成させる。また、プロセッサ１１０は、消費電力を抑えた待機状態からの復帰時や電源投入時に、光走査制御部１１２に光走査装置１１８の発光光量を調整させる。

光走査制御部１１２は、光走査装置１１８を制御する機能手段である。光走査制御部１１２は、発光装置ドライバ１１６を用いて光走査装置１１８の照射光を制御すると共に、モータドライバ１１４を用いて光走査装置１１８に含まれる回転式反射ミラー１２２の回転を制御する。

光走査制御部１１２は、画像形成装置１００の起動時または省電力状態からの復帰時に、光走査装置１１８が潜像を形成するのに適した光量を調整する光量調整処理を実行する。印刷処理を実行する場合には、光走査制御部１１２は、発光装置ドライバ１１６を用いて光走査装置１１８が照射する光ビームの照射タイミングを制御し、プロセッサ１１０から受信した印刷すべき画像データの潜像を光走査装置１１８に形成させる。

光走査制御部１１２は、光走査装置１１８の発光タイミングを指示する信号（以下、「点灯信号」とする。）と、光走査装置１１８が照射する光ビームの光量を規定する電流値である電流情報とを発光装置ドライバ１１６に提供し、光走査装置１１８の発光タイミングおよび照射光を制御する。本実施形態では、光走査制御部１１２は、当該機能を有するＡＳＩＣ等の半導体装置によって実現することができる。

モータドライバ１１４は、光走査装置１１８の回転式反射ミラー１２２の回転を制御する機能手段である。モータドライバ１１４は、光走査制御部１１２が生成するクロックに同期して駆動モータ（図示せず）を回転または停止させることにより、当該駆動モータに取り付けられた回転式反射ミラー１２２の動作を制御する。駆動モータは、マグネットおよびコイルを備えており、モータドライバ１１４から位相の異なる交流電流を供給することにより、マグネットおよびコイルの間に反発力と引力が発生して回転する。本実施形態では、モータドライバ１１４は、当該機能を有するＡＳＩＣ等の半導体装置によって実現することができる。

発光装置ドライバ１１６は、光走査装置１１８の発光装置１２０を制御する機能手段である。発光装置ドライバ１１６は、光走査制御部１１２が提供した点灯信号に同期して、光走査制御部１１２が指定する電流情報によって発光装置１２０を発光させる。本実施形態では、発光装置ドライバ１１６は、当該機能を有するＡＳＩＣ等の半導体装置によって実現することができる。

光走査装置１１８は、光走査によって画像を形成する装置であり、発光装置１２０と、回転式反射ミラー１２２と、レンズ１２４と、反射ミラー１２６と、感光体１２８とを含んで構成される。

発光装置１２０は、発光装置ドライバ１１６の制御下で光ビームを放射する発光手段である。発光装置１２０が照射する光ビームは、回転式反射ミラー１２２に照射される。本実施形態では、発光装置１２０として、光検出手段であるフォトダイオードを備えたレーザダイオードを採用することができる。このフォトダイオードは、レーザダイオードの発光した光ビームを受光し、その光量に応じた出力電流を光走査制御部１１２に供給する。

回転式反射ミラー１２２は、発光装置１２０が照射する光ビームを主走査方向に偏光する偏向手段である。回転式反射ミラー１２２には、駆動モータ（図示せず）が取り付けられており、モータドライバ１１４の制御下で駆動モータが回転することによって回転式反射ミラー１２２が回転し、その各面で光ビームを主走査方向に反射する。図１に示す実施形態では、回転式反射ミラー１２２としてポリゴンミラーを採用するが、他の実施形態では、任意の多角形状の回転式ミラーを採用することができる。

レンズ１２４は、回転式反射ミラー１２２で反射された光ビームを集光して等速度で感光体１２８に照射するレンズである。回転式反射ミラー１２２が反射した光ビームは、レンズ１２４を通じて反射ミラー１２６に照射され、感光体１２８を露光する。本実施形態では、レンズ１２４として、ｆθレンズ等のレンズを採用することができる。

反射ミラー１２６は、レンズ１２４で集光された光ビームを偏光する手段である。反射ミラー１２６は、光ビームは反射して感光体１２８に照射する。

感光体１２８は、発光装置１２０の光ビームによって潜像画像が形成される画像担持手段である。印刷時には感光体１２８は、コロナ帯電器等の帯電デバイス（図示せず）によって電荷が付与され、発光装置１２０の光ビームによって露光されることにより、画像データの印字部分に電荷を残した静電潜像が形成される。そして、感光体１２８にトナーを付着し、記録紙を感光体１２８に押圧することにより、トナーが記録紙を転写して印刷物が生成される。

発光装置１２０の光ビームの照射範囲には、有効領域および無効領域があり、有効領域は、光ビームによって静電潜像が形成される感光体１２８上の有効領域１３４であり、無効領域は、光ビームの照射範囲のうち有効領域以外の領域である。

また、光走査装置１１８は、反射ミラー１３０と、光検出装置１３２とを含んで構成される。

反射ミラー１３０は、回転式反射ミラー１２２で反射した発光装置１２０の光ビームを偏光して光検出装置１３２に照射する偏向手段である。

光検出装置１３２は、発光装置１２０の光ビームを検出する手段である。光検出装置１３２は、回転式反射ミラー１２２によって偏光された光ビームを受光すると、入力光の光量に応じた出力電流を光走査制御部１１２に供給する。回転式反射ミラー１２２が回転することにより、光検出装置１３２は、定期的に光ビームを受光する。光走査制御部１１２は、光検出装置１３２が供給する出力電流を検知することで、光検出装置１３２に光ビームが照射されたことを検知する。

本実施形態では、発光装置１２０の出力電流によって感光体１２８を露光する光ビームの光量を導出するが、他の実施形態では、光検出装置１３２の出力電流を利用して光ビームの光量を導出してもよい。

図２は、本実施形態の画像形成装置が有する光走査制御部の機能構成を示す図である。以下、図２を参照して、光走査制御部１１２について説明する。

光走査制御部１１２は、クロック生成部２００と、カウンタ２０２と、領域識別信号生成部２０４と、光制御部２０６と、記憶部２０８とを備えている。

クロック生成部２００は、回転式反射ミラー１２２の回転を制御するクロックを生成する機能手段である。クロック生成部２００は、クロックをモータドライバ１１４に供給し、これに同期して駆動モータを回転させることにより、回転式反射ミラー１２２の回転とクロックを同期させる。

カウンタ２０２は、クロック生成部２００が生成したクロックをカウントする手段である。カウンタ２０２は、クロック生成部２００が生成したクロックの立ち上がりを検出すると計数する。カウンタ２０２は、通電時には計数したクロック回数を保持し、画像形成装置１００の電源が遮断され、または省電力状態に移行すると、クロック回数がリセットされる。

領域識別信号生成部２０４は、有効領域または無効領域を識別する信号である領域識別信号を生成する機能手段である。領域識別信号生成部２０４は、カウンタ２０２を監視しており、カウンタ２０２のカウンタ値を用いて領域識別信号を生成し、光制御部２０６に供給する。本実施形態では、Ｈｉｇｈレベルの領域識別信号を有効領域と識別し、Ｌｏｗレベルの領域識別信号を無効領域と識別する。

光制御部２０６は、光走査を制御する機能手段である。光制御部２０６は、領域識別信号を用いて光ビームが有効領域を露光するタイミングを判断し、光ビームが感光体の有効領域を露光しないときに、発光装置ドライバ１１６を介して発光装置１２０に光ビームを照射させる。具体的には、光制御部２０６は、記憶部２０８に保存された電流情報を読み出し、光ビームの照射範囲が無効領域である場合に、当該電流情報が指定する光量の光ビームを放射させる。そして、光制御部２０６は、光ビームの光量が光走査に最適な光量になるまで光量を段階的に増加して調整する。

光制御部２０６は、発光装置１２０が供給する出力電流の値によって光ビームの光量を判定することができ、当該出力電流が、光ビームの光量が光走査に最適な光量を照射可能な目標電流値に到達した時点で光ビームの放射を中止し、光量の調整処理を終了する。

印刷すべき画像の潜在画像を感光体に形成する場合、光制御部２０６は、光検出装置１３２が供給する出力電流を同期信号とし、当該同期信号に同期させて点灯信号を発光装置ドライバ１１６に供給し、上述した光量の調整処理で導出された光量の光ビームで感光体１２８を露光し、潜像画像を形成する。

図３は、本実施形態の画像形成装置による走査のタイミングを示すタイミングチャートである。以下、図３を参照して、光ビームの走査タイミングについて説明する。

図３に示す実施形態では、ポリゴンミラーの１の面に対する光ビームの照射周期は、光走査制御部１１２が生成するクロック周期に同期している。他の実施形態では、面数ｍの回転式反射ミラーの１の面に対する光ビームの照射周期が、クロック周期のｎ倍に同期するように構成してもよい。但し、ｍ，ｎは整数であり、ｎ／ｍが整数となるものに限る。

光走査制御部１１２のクロック生成部２００がクロックを生成してモータドライバ１１４に供給することにより、ポリゴンミラーが当該クロック信号に同期して回転する。領域識別信号生成部２０４は、カウンタ２０２のカウンタ値を監視しており、クロック生成部２００がクロックを生成することにより、カウンタ値が「０」から「１」に変化すると、領域識別信号生成部２０４は、光ビームの照射範囲が有効領域であることを示すＨｉｇｈレベルの領域識別信号を生成する。領域識別信号生成部２０４は、光ビームの照射範囲が無効領域に切り替わる時点までの時間（ａ）、Ｈｉｇｈレベルの領域識別信号を供給する。

そして、領域識別信号生成部２０４は、光ビームの照射範囲が無効領域であることを示すＬｏｗレベルの領域識別信号を生成し、光ビームの照射範囲が有効領域に切り替わる時点までの時間（ｂ）、Ｌｏｗレベルの領域識別信号を供給する。時間（ｂ）が経過すると、領域識別信号生成部２０４は、再びＨｉｇｈレベルの領域識別信号を供給する。これらの時間（ａ），（ｂ）は、回転式反射ミラー１２２の回転速度や面数、感光体１２８の幅員等の光学系の設計値によって規定される。

さらに、領域識別信号生成部２０４は、カウンタ値が「１」から「２」に変化すると、光ビームの照射範囲が有効領域であることを示すＨｉｇｈレベルの領域識別信号を再び生成して供給する。領域識別信号生成部２０４は、光量調整処理が終了するまで、これらの処理を反復する。

本実施形態では、ポリゴンミラーの各面に対する光ビームの照射時間とクロックの１周期とが同期しているため、カウンタ値が切り替わる総ての時点を基準に領域識別信号を生成する。ポリゴンミラーの各面に対する光ビームの照射時間が、クロック周期の整数倍の時間と同期する実施形態では、カウンタ値が所定の値となった時点を基準に領域識別信号を生成する。例えば、図３に示す実施形態のクロック周期が半分になった場合、領域識別信号生成部２０４は、カウンタ値が「１」，「３」，「５」等の所定の値に変化したときを基準に領域識別信号を生成する。

光制御部２０６は、画像形成装置１００の光量を調整する場合、Ｌｏｗレベルの領域識別信号が供給されている間、発光装置ドライバ１１６に点灯信号３０２，３０４を供給し、発光装置１２０に光ビームを照射させる。光制御部２０６は、当該光ビームを受光することによって生成される発光装置１２０の出力電流を受信し、当該出力電流の値と、光走査に最適な光量の光ビームを照射可能な目標電流値とを比較することにより、当該光ビームの光量が最適な光量になっているか否か判断する。光制御部２０６は、当該光ビームの光量が最適な光量になるまで上述の処理を反復する。

図３に示す実施形態では、光走査制御部１１２がＨｉｇｈレベルのクロックを生成してから点灯信号３０４を発光装置ドライバ１１６に供給する間（ｃ）に、光走査に最適な光量が得られており、これにより、光量の調整処理が終了する。この後、光走査制御部１１２は、点灯信号３０６を発光装置ドライバ１１６に供給し、画像形成で使用する同期信号を取得する。そして、光走査制御部１１２は、この同期信号に同期して潜像画像を形成する光ビームを発光装置１２０に照射させる。

本発明では、図３に示すように、光ビームが無効領域を露光する間に光量を調整して最適光量の光ビームを得ることができるため、光量調整動作による感光体の劣化を防止することができる。

図４は、本実施形態の画像形成装置が実行する光量調整動作を示すフローチャートである。以下、図４を参照して、画像形成装置１００の起動時または省電力状態からの復帰時に実行される光量調整動作について説明する。なお、図４の処理は、画像形成装置１００光走査制御部１１２の光制御部２０６が実行する処理を示しており、クロック生成部２００および領域識別信号生成部２０４は、当該処理と並列してクロックおよび領域識別信号を生成する。

図４の処理は、ステップＳ４００から開始し、ステップＳ４０１では、光制御部２０６が、領域識別信号生成部２０４が供給する領域識別信号を使用して、光ビームの照射範囲が有効領域であるか否か判断する。光ビームの照射範囲が有効領域である場合には（ｙｅｓ）、ステップＳ４０１の処理を反復する。一方、光ビームの照射範囲が無効領域である場合には（ｎｏ）、処理をステップＳ４０２に分岐する。

ステップＳ４０２では、光制御部２０６は、記憶部２０８から電流情報を読み出す。ステップＳ４０３では、光制御部２０６は、発光装置ドライバ１１６を介して発光装置１２０に当該電流情報が示す電流で光ビームを照射させる。ステップＳ４０４では、光制御部２０６は、発光装置１２０に供給する電流を増加して光ビームの光量を増加させる。

ステップＳ４０５では、光制御部２０６は、発光装置１２０の出力電流の値と目標電流値とを比較し、光ビームの光量が光走査に最適な光量であるか否か判断する。光ビームの光量が光走査に最適な光量でない場合には（ｎｏ）、処理をステップＳ４０６に分岐する。ステップＳ４０６では、光制御部２０６は、領域識別信号生成部２０４が供給する領域識別信号を使用して、光ビームの照射範囲が有効領域であるか否か判断する。

光ビームの照射範囲が無効領域である場合には（ｎｏ）、処理をステップＳ４０４に戻し、光ビームが感光体の有効領域を露光しない間、光ビームの光量を増加させる。一方、光ビームの照射範囲が有効領域である場合には（ｙｅｓ）、ステップＳ４０７に処理を分岐させる。

ステップＳ４０７では、光制御部２０６は、発光装置１２０が照射している光ビームの電流情報を記憶部２０８に保存する。ステップＳ４０８では、光制御部２０６は、発光装置ドライバ１１６を介して発光装置１２０による光ビームの照射を中止し、処理をステップＳ４０１に戻し、上述した処理を再び実行する。

一方、ステップＳ４０５の判定で、光ビームの光量が光走査に最適な光量であると判断した場合には（ｙｅｓ）、処理をステップＳ４０９に分岐させる。ステップＳ４０９では、光制御部２０６は、発光装置１２０が照射している光ビームの電流情報を記憶部２０８に保存する。ステップＳ４１０では、光制御部２０６は、発光装置ドライバ１１６を介して発光装置１２０による光ビームの照射を中止し、ステップＳ４１１で処理を終了する。

これまで本実施形態につき説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の構成要件を変更・削除し、または他の構成要件を追加するなど、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１００…画像形成装置、１１０…プロセッサ、１１２…光走査制御部、１１４…モータドライバ、１１６…発光装置ドライバ、１１８…光走査装置、１２０…発光装置、１２２…回転式反射ミラー、１２４…レンズ、１２６…反射ミラー、１２８…感光体、１３０…反射ミラー、１３２…光検出装置、１３４…有効領域

特開２００８−０９６９３６号公報

Claims (5)

1. 光走査によって画像を形成する画像形成装置であって、
   光ビームを照射する発光手段と、
   前記光ビームを反射する回転式反射手段と、
   前記回転式反射手段が反射した光ビームを受光して潜像画像を形成する感光体と、
   前記光ビームを検出する光検出手段と、
   前記光ビームの走査を制御する光走査制御手段とを含み、
   前記光走査制御手段は、
   前記光ビームが潜像画像の形成される感光体の領域を露光しないときに前記発光手段に光ビームを照射させ、前記光検出手段が検出した前記光ビームの光量が光走査に最適な光量になるまで光量を増加して調整する、画像形成装置。
2. 前記光走査制御手段は、
   前記回転式反射手段の回転と同期するクロックを用いて、前記潜像画像の形成される感光体の領域を識別する領域識別信号を生成し、
   前記領域識別信号を用いて、前記光ビームが前記領域を露光するタイミングを判断して前記光ビームを照射させる、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 光走査によって画像を形成する画像形成装置が実行する光量調整方法あって、前記方法は、前記画像形成装置が、
   光ビームが潜像画像の形成される感光体の領域を露光しないときに前記光ビームを照射するステップと、
   前記光ビームを検出するステップと、
   検出した前記光ビームの光量が光走査に最適な光量になるまで光量を増加して調整するステップと
   を含む、光量調整方法。
4. 前記調整するステップは、
   前記光ビームを反射する回転式反射手段の回転と同期するクロックを用いて、前記潜像画像の形成される感光体の領域を識別する領域識別信号を生成するステップと、
   前記領域識別信号を用いて、前記光ビームが前記領域を露光するタイミングを判断して前記光ビームを照射するステップと
   を含む、請求項３に記載の光量調整方法。
5. 請求項３または４に記載の各ステップを画像形成装置が実行するためのコンピュータ実行可能なプログラム。