JP2015006770A - 書込駆動制御装置、書込駆動制御方法、光書込装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ビームを走査して感光体に画像の書込を行う光書込装置が初期化動作を行うときに、感光体の露光量を低減する。
【解決手段】光源制御部１１２は、ＬＤ１１１ａの駆動電流Ｉopを閾値電流Ｉthから段階的に増加させていくとともに、光量をＰＤ１１１ｂで検出する。ＰＤ１１１ｂの検出値が所定値Ｐ_１になったときの電流値Ｉop1と、所定値Ｐ_２になったときの電流値Ｉop2とを取得し、その二点を通る直線性として駆動電流対光量特性を取得する。Ｐ_１、Ｐ_２は、従来の初期化動作での光量Ｐ_０よりも小さな値である。初期化動作での取得処理の後、１ライン周期で二回目以降の取得処理を行う。二回目以降の取得処理では、直線性の良好な領域の中心の光量値Ｐ_０を用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ポリゴンミラーなどの走査手段により光ビームを走査して感光体に画像の書込を行う光書込装置、その書込駆動制御装置及び書込駆動制御方法、並びに画像形成装置に関する。

ポリゴンミラーなどの走査手段により光ビームを走査して感光体に画像の書込を行う光書込装置を備えた画像形成装置がある。この画像形成装置では、光書込装置の光源であるレーザダイオード（以下、ＬＤ）を画像データに基づいて点灯させて感光体を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像してトナー像を形成し、このトナー像を用紙などの記録体に転写して記録体上に画像を形成する。

このような画像形成装置において、ＬＤの駆動電流を制御する光源制御部の立ち上げ時に初期化動作が行われている。初期化動作とは、光源制御部の立ち上げ時にＬＤの駆動電流と光量との関係を取得する動作であり、例えば、ＬＤの駆動電流値を段階的に増加させていき、その際の発光光量をレーザユニット内部に設けられたフォトディテクタ（以下、ＰＤ）で検出し、ＰＤの検出値が所定値になったときの駆動電流値を、ＬＤを発光させる駆動電流値として決定する。

以下、図面を参照しながら詳しく説明する。図６は、一般的なＬＤの駆動電流対光量特性を例示する図である。この図において、横軸はＬＤの駆動電流値を示し、縦軸はＬＤから出射されるレーザ光の光量を示す。

図示のように、ＬＤは駆動電流がある閾値を超えると発光を始める。このときの駆動電流を閾値電流Ｉthと呼ぶ。駆動電流が閾値電流Ｉthを超えると発光領域に入り、発光領域においては駆動電流と光量はほぼ比例の関係になる。また、ＬＤの駆動電流対光量特性は温度に応じて変化し、温度が高い程、駆動電流の変化に対する光量の変化が小さくなる。このため、一定の光量を保持するための駆動電流は温度により変化する。

上述した画像形成装置において、感光体を露光する光ビームの光量を所定量に保つことが高画質を得るために必要である。このため、光書込装置においてＬＤの駆動電流を制御する光源制御部は、光量が一定になるように駆動電流を自動的に補正（制御）するＡＰＣ（Auto Power Control：自動光量制御）機能を備えている。

図７は、ＡＰＣ機能を備えた従来の光源制御部の一例を示すブロック図である（特許文献１）。図示のように、光源制御部２００は、電流生成部２０２、電流／電圧変換部２０３、比較部２０４、及び電流制御部２０５を有する。光源制御部２００に接続されたレーザユニット２０１は、ＬＤ２０１ａとＰＤ２０１ｂから構成されている。

この図において、電流生成部２０２より駆動電流ＩopをＬＤ２０１ａに流すと、発光領域ではＬＤ２０１ａは駆動電流Ｉopにほぼ比例した光量でレーザ光を出射する。レーザ光は、照射対象物に向かって出射されるとともに、レーザユニット２０１を構成するＰＤ２０１ｂの方向にも出射される。ＰＤ２０１ｂは、出射された光量に比例するモニタ電流Ｉmを発生する。モニタ電流Ｉmは、電流／電圧変換部２０３によりモニタ電圧Ｖmに変換される。モニタ電圧ＶmはＬＤ２０１ａの出射するレーザ光の光量を示している。

比較部２０４は、基準電圧（基準光量）Ｖrefとモニタ電圧Ｖmとを比較し、比較結果を電流制御部２０５に出力する。電流制御部２０５は、比較部２０４の出力する比較結果に基づいて電流生成部２０２の電流を制御する。このようにして、ＬＤ２０１ａの出射するレーザ光の光量は、基準電圧（基準光量）Ｖrefに対応する所望の値に保たれる。

初期化動作では、ＬＤ２０１ａを発光させるときに、駆動電流Ｉopを閾値電流Ｉthから段階的に増加させていくとともに、光量をＰＤ２０１ｂで検出する。そして、ＰＤ２０１ｂの検出値が所定値Ｐ_０になったときの駆動電流値Ｉop0を、画像形成時にＬＤ２０１ａを発光させる駆動電流値として決定する。決定された駆動電流値は所定の時間維持され、所定の時間が経過すると、再度同様な手順により決定される。ここで、Ｐ_０はＬＤ２０１ａの駆動電流対光量特性の直線性が良好な領域の中心の駆動電流値に対応する光量となるように予め定められている。また、ＡＰＣによる光量制御は、この駆動電流値Ｉop0を初期値として行われる。

しかしながら、上述した初期化動作には光ビームの走査周期の１〜数倍程度の時間がかかるため、その間、不要な発光が感光体を露光してしまうという問題がある。即ち、本来、感光体の露光は光ビームが画像データに基づき点灯される画像形成時に行うものであるにもかかわらず、初期化動作の間、光ビームが１〜数回感光体を露光してしまうことで、不要な発光が感光体を露光してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、光ビームを走査して感光体に画像の書込を行う光書込装置が初期化動作を行うときに、感光体の露光量を低減することである。

本発明は、駆動電流値に応じた光量で光ビームを発光する光源と、前記駆動電流値を変化させることで前記光源の光量を制御するとともに画像データに基づいて前記光源を点灯する光源制御手段と、前記光源の光量を検知する光量検知手段と、前記光源制御手段が前記駆動電流値を所定値に設定したときの前記光量検知手段の出力に基づいて、前記光源の駆動電流と光量との関係を取得する取得手段と、を備え、前記光源制御手段の立ち上げ時に前記関係を取得する場合、前記光源制御手段は、前記所定値として、画像データに基づいて前記光源を点灯させるときの駆動電流値より小さい駆動電流値を設定する、書込駆動制御装置である。

本発明によれば、光ビームを走査して感光体に画像の書込を行う光書込装置が初期化動作を行うときに、感光体の露光量を低減することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る光書込装置の書込ユニットの制御系の構成を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る光書込装置における駆動電流対光量特性を取得処理とともに説明するための図である。 本発明の実施形態に係る光書込装置における駆動電流対光量特性の取得処理の手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態に係る光書込装置における駆動電流対光量特性の取得処理のタイミングを説明するためのタイミング図である。 一般的なＬＤの駆動電流対光量特性を例示する図である。 ＡＰＣ機能を備えた従来の光源制御部の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〈画像形成装置の構成〉
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。

この画像形成装置は、中間転写ベルトに沿って各色の画像形成部が並べられた構成を備えるものであり、所謂、タンデムタイプと言われるものである。即ち、中間転写ベルト２５に沿って、この中間転写ベルト２５の回転移動方向の上流側から順に、複数の画像形成部（電子写真プロセス部）６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫが配列されている。

これら複数の画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部６Ｙはイエローのトナー画像を、画像形成部６Ｍはマゼンタのトナー画像を、画像形成部６Ｃはシアンのトナー画像を、画像形成部６ＢＫはブラックのトナー画像をそれぞれ形成する。よって、以下の説明では、画像形成部６Ｙについて具体的に説明し、他の画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫの各構成要素については、画像形成部６Ｙの各構成要素に付したＹに替えて、Ｍ、Ｃ、ＢＫにより区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。

中間転写ベルト２５は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレスのベルトである。駆動ローラ７は、駆動モータ（図示せず）により回転駆動される。

画像形成部６Ｙは、感光体ドラム９Ｙ、この感光体ドラム９Ｙの周囲に配置された帯電器１０Ｙ、現像器１２Ｙ、感光体クリーナ（図示せず）、除電器１３Ｙ等から構成されている。

各画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫの上方には、それぞれが形成するトナー画像の色に対応する露光光である光ビーム１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫを照射するように構成された書込ユニット１１が配置されている。

画像形成に際し、感光体ドラム９Ｙの外周面は、暗中にて帯電器１０Ｙにより一様に帯電された後、書込ユニット１１からのイエロー画像に対応した光ビーム１４Ｙにより露光され、静電潜像が形成される。現像器１２Ｙは、この静電潜像をイエローのトナーにより可視像化（現像）し、感光体ドラム９Ｙ上にイエローのトナー画像を形成する。

このトナー画像は、感光体ドラム９Ｙと中間転写ベルト２５とが接する位置（１次転写位置）で、転写器１５Ｙの働きにより中間転写ベルト２５上に転写される。

イエローのトナー画像の転写が終了した感光体ドラム９Ｙは、外周面に残留した不要なトナーが感光体クリーナにより払拭された後、除電器１３Ｙにより除電され、次の画像形成のために待機する。

イエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト２５の部位は次の画像形成部６Ｍへ移動する。画像形成部６Ｍでは、画像形成部６Ｙでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が中間転写ベルト２５上に形成されたイエローのトナー画像に重畳されて転写される。

イエロー及びマゼンタのトナー画像が転写された中間転写ベルト２５の部位は、さらに画像形成部６Ｃ、６ＢＫに順次移動し、同様の動作により、感光体ドラム９Ｃ上、９ＢＫ上に形成されたシアンのトナー画像、黒のトナー画像が、重畳されて転写される。こうして、中間転写ベルト２５上にフルカラーの画像が形成される。なお、ここでは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に作像しているが、作成する順序はこれに限定されない。

一方、給紙トレイ１に収納された用紙４は最も上のものから給紙ローラ２と分離ローラ３により中間転写ベルト２５上に搬送され、中間転写ベルト２５と用紙４とが接する位置（２次転写位置）にて、フルカラーのトナー画像が転写される。このフルカラーのトナー画像が形成された用紙４は、中間転写ベルト２５から剥離されて定着器１６にて画像が定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。

〈書込ユニットの制御系〉
図２は、図１における書込ユニット１１の制御系の構成を説明するための図である。

この書込ユニット１１は、書込駆動制御装置としての書込駆動部１１０と、ポリゴンミラー１２０とを備えている。書込駆動部１１０は、ＬＤ１１１ａ及びＰＤ１１１ｂからなるレーザユニット１１１と、光源制御部１１２と、書込制御部１１３と、同期検知センサ１１４とを備えている。

光源制御手段としての光源制御部１１２は、従来の光源制御部２００と同様な内部構成を有し、光源としてのＬＤ１１１ａに印加する駆動電流Ｉopを制御しながら、ＬＤ１１１ａを発光させる。また、光源制御部１１２は、画像形成時、即ち書込制御部１１３に画像データが入力されるときには、画像データに基づいてＬＤ１１１ａを点灯する。

ＬＤ１１１ａはレーザユニット１１１の内部のＰＤ１１１ｂに光ビームを照射し、ＰＤ１１１ｂはＬＤ１１１ａの光量情報としてのモニタ電流Ｉmを光源制御部１１２に送る。即ち、ＰＤ１１１ｂは光量検知手段として機能する。光源制御部１１２は、ＰＤ１１１ｂからのモニタ電流Ｉmに基づいてＬＤ１１１ａの駆動電流Ｉopを変化させ、ＬＤ１１１ａの光量を一定に保つ。

ＬＤ１１１ａから出射した光ビーム１４はポリゴンミラー１２０にも照射される。ポリゴンミラー１２０は、光ビーム１４が感光体ドラム９の表面を含む所定の領域を周期的に走査するように偏向させる走査手段（偏向手段）として機能する。なお、光ビーム１４の光路上に配置されているコリメートレンズやｆθレンズは図示を省略した。

ポリゴンミラー１２０により偏向された光ビームは感光体ドラム９に照射され、その表面を軸線方向に走査する。また、ポリゴンミラー１２０により偏向された光ビームの一部は同期検知センサ１１４にも照射される。

同期検知センサ１１４は、ポリゴンミラー１２０による光ビーム１４の走査領域のうち、感光体ドラム９の軸線方向外側の所定の位置に配置されており、照射された光ビームを検知し、光走査位置情報としての同期信号を書込制御部１１３に送る。

書込制御部１１３は、書込クロック及び点灯タイミング制御信号を光源制御部１１２に送る。また、書込制御部１１３は、ポリゴンミラー１２０の回転速度、回転開始、終了タイミングを制御する。

〈駆動電流対光量特性の取得〉
本実施形態では、光源制御部１１２はＬＤ１１１ａの駆動電流対光量特性を基にＬＤ１１１ａの光量制御（電流制御）を行うために、駆動電流と光量との関係としての駆動電流対光量特性を取得する。即ち、光源制御部１１２は取得手段として機能する。ここで、駆動電流対光量特性の取得は、まず一回目の取得を初期化動作で行う。また、その後の二回目以降の取得をポリゴンミラー１２０の１走査周期毎に、ポリゴンミラー１２０で反射した光ビーム１４が感光体ドラム９を露光していない期間（非画像期間、感光体ドラム９の外側の領域を走査している期間）で行う。

図３は、駆動電流対光量特性を取得処理とともに説明するための図である。この図において、図６と同じ部分には図６と同じ参照符号が付されている。

駆動電流対光量特性の取得処理は、ＬＤ１１１ａを発光させるときに、駆動電流Ｉopを閾値電流Ｉthから段階的に増加させていくとともに、光量をＰＤ１１１ｂで検出し、所定の二つの光量に対応する二つの駆動電流値を結ぶ直線を駆動電流対光量特性とする。

このとき、一回目の取得処理、即ち光源制御部１１２の立ち上げ時に取得する場合は、所定の二つの光量Ｐ_１、Ｐ_２を従来の初期化動作における光量Ｐ_０よりも低く設定しているため、初期化動作における感光体ドラム９の露光量を従来よりも低減することができる。ここで、光量Ｐ_１、Ｐ_２は同期検知センサ１１４が検知可能なレベルであればよい（その理由については後述する）。

一方、二回目以降の取得処理では、所定の二つの光量をＰ_３、Ｐ_０としている。ここで、Ｐ_０は従来と同じ光量である。ただし、前述したように、二回目以降の取得処理は、ＬＤ１１１ａからの光ビーム１４が感光体ドラム９を露光していない期間に行われるため、光量が大きくても問題ない。

また、一回目の取得処理では、駆動電流対光量特性の直線性が良好な領域（Ｐ_０±Ｐ_０/２）外の二つの光量Ｐ_１、Ｐ_２と駆動電流Ｉop1、Ｉop2とを用いて駆動電流対光量特性を取得しているため精度が低い。しかし、二回目以降の取得処理では、駆動電流対光量特性の直線性が良好な領域（Ｐ_０±Ｐ_０/２）内の二つの光量Ｐ_０、Ｐ_３（＝Ｐ_０−Ｐ_０/２）と駆動電流Ｉop0、Ｉop3とを用いて駆動電流対光量特性を取得しているため精度が高い。つまり、初期化動作の後、速やかに精度の高い駆動電流対光量特性を取得し、ＡＰＣを行うことができる。

次に駆動電流対光量特性の取得処理の手順及びタイミングについて説明する。図４は、本実施形態の駆動電流対光量特性の取得処理の手順を説明するためのフローチャートであり、図５は、その取得処理のタイミングを説明するためのタイミング図である。

書込ユニット１１に対する電源供給により、書込駆動部１１０が立ち上がる（ステップＳ１）。書込駆動部１１０の制御によりポリゴンミラー１２０の回転速度が安定すると、光源制御部１１２が初期化動作での駆動電流対光量特性の取得処理を開始する（ステップＳ２）。

この初期化動作での駆動電流対光量特性の取得処理では、駆動電流Ｉopを閾値電流Ｉthから段階的に増加させていくとともに、光量をＰＤ１１１ｂで検出する。そして、ＰＤ１１１ｂの検出値が所定値Ｐ_１になったときの電流値Ｉop1と、所定値Ｐ_２になったときの電流値Ｉop2とを取得し、その二点を通る直線として駆動電流対光量特性を取得する。

この一回目の取得処理は、ポリゴンミラー１２０による光ビーム１４の走査周期の１〜３倍程度の時間がかかる（図５における「取得に必要な期間」）。そこで、充分な時間マージンを持たせるため、書込制御部１１３は、同期検知センサ１１４がポリゴンミラー１２０からの光ビーム１４の反射光を検知したタイミングを示す同期信号を所定回数（例えば４回）以上検知したときに（ステップＳ３）、光源制御部１１２に対して一回目の取得期間のための点灯が終了するように点灯タイミング制御信号を制御する。光源制御部１１２は一回目の取得処理を終了し（ステップＳ４）、取得した駆動電流対光量特性を内部のメモリ（図示せず）に格納する。

次に光源制御部１１２はライン周期の動作を開始する（ステップＳ５）。図５に示すように、ここでのライン周期における1ラインの期間は、同期検知センサ１１４により光ビーム１４が検知され、同期信号が生成されてから、次に同期検知センサ１１４により光ビーム１４が検知され、同期信号が生成されるまでの期間である。

ライン周期の動作では、ＬＤ１１１ａの点灯期間の役割として、二回目以降の駆動電流対光量特性の取得期間と、同期点灯期間と、画像領域点灯期間がある。二回目以降の駆動電流対光量特性の取得期間は、画像領域点灯期間の前後、かつ同期点灯期間外に設定される。

二回目以降の駆動電流対光量特性の取得処理では、駆動電流Ｉopを閾値電流Ｉthから段階的に増加させていくとともに、光量をＰＤ１１１ｂで検出する。そして、ＰＤ１１１ｂの検出値が所定値Ｐ_３（＝Ｐ₀/２）なったときの電流値Ｉop3と、所定値Ｐ₀になったときの電流値Ｉop0とを取得し、その二点を通る直線として駆動電流対光量特性を取得する。

このように、本発明の実施形態に係る画像形成装置は下記（１）〜（３）の特徴を備えている。
（１）初期化動作で駆動電流対光量特性の取得を行うときは、ＬＤの光量を従来よりも低くしたので、初期化動作での感光体の露光量（不要な発光）が従来よりも少なくなる。
（２）初期化動作で取得した駆動電流対光量特性は、直線性の良好な領域から外れた光量値（Ｐ_１）で発光させたときの駆動電流値を用いて生成するため、精度が低いことが想定される。しかし、二回目以降の取得処理を直線性の良好な領域の光量値（Ｐ_０、Ｐ_３）で発光させたときの駆動電流値を基に生成することで、速やかに精度の高い駆動電流対光量特性に更新されるので問題は無い。
（３）二回目以降の取得処理を１ライン周期で行うので、温度変化などによる駆動電流対光量特性の変化があっても、最新の特性を迅速に取得することができる。

４…用紙、９，９ＢＫ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｙ…感光体ドラム、１１…書込ユニット、１１０…書込駆動部、１１１…レーザユニット、１１１ａ…ＬＤ、１１１ｂ…ＰＤ、１１２…光源制御部、１１３…書込制御部、１１４…同期検知センサ、１２０…ポリゴンミラー。

特開２０１０−４５０６１号公報（図２）

Claims (8)

1. 駆動電流値に応じた光量で光ビームを発光する光源と、
   前記駆動電流値を変化させることで前記光源の光量を制御するとともに画像データに基づいて前記光源を点灯する光源制御手段と、
   前記光源の光量を検知する光量検知手段と、
   前記光源制御手段が前記駆動電流値を所定値に設定したときの前記光量検知手段の出力に基づいて、前記光源の駆動電流と光量との関係を取得する取得手段と、
   を備え、
   前記光源制御手段の立ち上げ時に前記関係を取得する場合、前記光源制御手段は、前記所定値として、画像データに基づいて前記光源を点灯させるときの駆動電流値より小さい駆動電流値を設定する、
   書込駆動制御装置。
2. 請求項１に記載された書込駆動制御装置において、
   前記光源制御手段の立ち上げ後に前記取得手段が前記関係を取得する場合、前記光源制御手段は、前記所定値として、画像データに基づいて前記光源を点灯させるときの駆動電流値を設定する、書込駆動制御装置。
3. 請求項１又は２に記載された書込駆動制御装置において、
   前記関係は駆動電流対光量特性である、書込駆動制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載された書込駆動制御装置と、前記光源から出射した光ビームが感光体を含む所定の領域を周期的に走査するように偏向する走査手段と、を有する光書込装置。
5. 請求項４に記載された光書込装置において、
   前記所定の領域のうち、前記感光体の外側の所定の位置に配置され、前記走査手段により偏向された光ビームを検知する同期検知手段を備え、
   前記取得手段は、前記光源制御手段の立ち上げ時に前記関係を取得する場合、前記同期検知手段が光ビームを所定の回数検知したとき、当該取得を終了させる、光書込装置。
6. 請求項４に記載された光書込装置において、
   前記取得手段は前記光源制御手段の立ち上げ後に前記関係を取得する場合、前記走査手段が前記感光体の外側の領域を走査している期間に前記関係を取得する、光書込装置。
7. 請求項４〜６のいずれかに記載された光書込装置と、該光書込装置からの光ビームで露光される感光体と、を有する画像形成装置。
8. 駆動電流値に応じた光量で光ビームを発光する光源と、前記駆動電流値を変化させることで前記光源の光量を制御するとともに画像データに基づいて前記光源を点灯制御する光源制御手段と、前記光源の光量を検知する光量検知手段と、を備えた書込駆動制御装置により実行される書込駆動制御方法であって、
   前記光源制御手段が、前記駆動電流値を所定値に設定する設定工程と、
   前記光量検知手段が、当該設定された駆動電流値に応じた光量で発光した前記光源の光量を検知する工程と、
   前記光源制御手段が、前記設定した駆動電流値と、前記光量検知手段により検知された光量に基づいて、前記光源の駆動電流と光量との関係を取得する取得工程と、
   を備え、
   前記光源制御手段は、前記光源制御手段の立ち上げ時に前記関係を取得する場合、前記所定値として、画像データに基づいて前記光源を点灯させるときの駆動電流値より小さい駆動電流値を設定する、書込駆動制御方法。
   

Images