JP2017015779A - 画像形成装置および光学走査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】より安価に微少発光用の駆動電流を決定する技術を提案すること。【解決手段】第一特性C1は露光装置の光源についての駆動電流に対する光量の特性であって既知の特性である。露光装置の光源の温度が変化すると、第一特性C1はこれとは異なる第二特性C2に変化する。第一特性C1と、APCなどにより調整された目標光量L1に対する駆動電流と、の関係に基づき、第二特性C2における背景光量に対する駆動電流が演算される。【選択図】図5

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、とりわけ光学走査装置が備える光源の光量制御に関する。
電子写真方式の画像形成装置が、隣接した位置にそれぞれ異なる色で画像を形成すると、その画像間に本来あるべきでない白い隙間(ホワイトギャップ)が発生することがある。ホワイトギャップは、一方の色の画像の幅が本来の幅よりも細ることで、この画像と隣に位置する別の色の画像との間に発生する。特許文献1では背景露光(微少発光)を行うことでホワイトギャップを解消することが提案されている。微少発光とはトナー付着を起こさない程度の微量の光ビームで、印字画像領域全面における非画像部(非トナー像形成部)を露光することである。この発光方法のことをバックグランド露光または非画像部微少露光、と呼ぶこともできる。とりわけ、特許文献1は、PWM(Pulse Width Modulation)方式を用いてパルスのデューティー比をランダムに変化させることで微少発光を実現しつつ、不要輻射を低減している。
特開2003−312050号公報
しかし、微少発光用の光量(背景光量)で発光させるための駆動電流は環境温度などに応じて変化する。そのため、特許文献1では微少発光用の駆動電流を決定するための調整回路を設けなければ、環境変化などに対応できず、ホワイトギャップを低減する効果も低下してしまうだろう。そこで、本発明は、より安価に微少発光用の駆動電流を決定する技術を提案する。
本発明は、たとえば、
感光体の表面を光ビームで露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記露光手段に目標光量の光ビームを出力させるための駆動電流を調整する調整手段と、
前記露光手段についての駆動電流に対する光量の特性が既知の基準となる第一特性から前記調整手段により調整された前記目標光量に対する駆動電流を含む第二特性に変化すると、前記第一特性と前記調整手段により調整された前記目標光量に対する駆動電流との関係に基づき、前記第二特性における前記感光体の表面のうち画像形成領域の全域を現像剤が付着しない程度の背景光量で前記露光手段に露光させるための駆動電流を演算する演算手段と
を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
本発明によれば、微少発光のための駆動電流を演算により決定することで、微少発光専用の調整回路を省略することが可能となる。つまり、より安価に微少発光用の駆動電流を決定することが可能となり、環境変化が生じてもホワイトギャップを低減することが可能となる。
画像形成装置を示す概略断面図 露光装置を示す斜視図 感光ドラムの表面の電位を示す図 画像形成装置の制御部を示す図 駆動電流に対する光量の特性を示す図 背景光量のための駆動電流を決定する処理を示すフローチャート 画像形成処理を示すフローチャート 駆動電流に対する光量の特性を示す図 背景光量のための駆動電流を決定する処理を示すフローチャート 画像形成中における露光装置の制御状態を示すシーケンス図
[実施例1]
<画像形成装置>
図1は多色の画像形成装置の概略断面図である。トナー画像の形成されない領域を微量な光ビームで露光する微少発光は、単色の画像形成装置にも適用可能であるが、ここでは多色の画像形成装置を用いて説明する。画像形成装置100は、それぞれ色の異なるトナー画像を形成する四つの画像形成部を有している。各画像形成部の構成は共通している。参照符号の末尾には担当するトナーの色を示すYMCKの文字を付与しているが、本明細書ではこの文字は参照符号から省略される。感光ドラム5は感光体であり、かつ、像担持体である。一次帯電ローラ7は感光ドラム5の表面電位が一様な表面電位となるように感光ドラム5の表面を帯電させる帯電手段である。露光装置9は画像信号に応じて変調された光ビームを感光ドラム5の表面に照射することで静電潜像を形成する露光手段である。なお、露光装置9とこれを制御する制御部とは光学走査装置を形成している。現像器8は、現像剤(トナー)を静電潜像に付着させて感光ドラム5上に現像剤像(トナー画像)を形成する現像手段である。光ビームが照射された部分にトナーを付着させる現像方式は「反転現像方式」と呼ばれる。ここでは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)といった四色のトナーでそれぞれトナー画像が形成される。これらのトナー画像は一次転写ローラ10により中間転写ベルト3上に一次転写される。これにより、多色のトナー画像が形成される。多色のトナー画像は中間転写ベルト3により搬送され、二次転写部11に到着する。二次転写部11は、用紙カセット1から搬送されてきたシートPに対して中間転写ベルト3上の多色のトナー画像を二次転写する。定着装置14は未定着のトナー画像に対して熱と圧力を加え、シートP上に定着させる。
<露光装置>
図2は露光装置9の一例を示す図である。発光素子であるレーザダイオード107(以下LD107と称す。)は駆動回路130から供給される駆動電流に対応した光量で光ビームを出力する。LD107から出力された光ビームはコリメータレンズ134によりビーム形状が整形され、かつ平行ビームとされる。されに、光ビームはポリゴンミラー133により感光ドラム5の水平方向(主走査方向)に走査される。光ビームはfθレンズ132により走査速度を等速にされ、感光ドラム5の表面上を等速運動する。感光ドラム5の一端側の走査位置には反射ミラー131が設けられ、光ビームをBD素子121に誘導する。BDはビーム検知の略称である。BD素子121が出力する検知信号のタイミングは光ビームの走査タイミングとして使用される。
<感光ドラム上の表面電位>
画像形成装置100はホワイトギャップを低減するために微少発光を行う。微少発光は、トナーが付着させない程度の微量の光ビームを感光ドラム5上の画像形成領域の全域に照射することをいう。とりわけ、微少発光は画像形成領域の全域に実行されるため、トナー画像が形成される画像領域(画像部)だけでなく、トナー画像が形成されない非画像領域(非画像部)も露光されることになる。
図3は非画像領域における微少発光の効果を説明する図である。一次帯電ローラ7と感光ドラム5との間に帯電電圧Vcdcが印加されると、感光ドラム5の表面電位は帯電電位Vdとなる。ところで、帯電電圧Vcdcが印加されると、感光ドラム5の表面の所々には帯電電位Vdより高い電位が発生してしまうことがある。これは反転かぶりを誘発する。反転かぶりとは、非画像領域であるにもかかわらずトナーが現像されてしまう現象である。そこで、露光装置9が微少光量Ebg1でレーザ発光を照射することで、帯電電位Vdを帯電電位Vd_bgに減衰させる。帯電電位Vdを帯電電位Vd_bgに減衰させることにより、感光ドラム5に発生していた電位の凹凸が少なくなり、反転かぶりが低減される。転写メモリと呼ばれる現象がある。転写メモリが発生すると、ゴースト画像が感光ドラム5に生じてしまう。これを低減するためにも、微少光量Ebg1でレーザ発光を照射することが有効である。さらに、微少光量Ebg1でレーザ光を照射することで、バックコントラストVbackが適正化される。これによりトナーの正かぶりや、反転かぶりが低減される。現像電位Vdcと露光電位Vlの差分値である現像コントラストVcont(=Vdc−Vl)も調整される。これにより、現像効率が改善されたり、掃き寄せの発生が低減されたり、転写・再転写のマージンが確保される。また、帯電電圧Vcdcは、環境温度や感光ドラム5の耐久劣化(使用状況)等に応じて可変設定される。微少光量も帯電電圧Vcdcに応じて可変設定される。帯電電圧Vcdcが増加すれば微少光量Ebg1も増加され、帯電電圧Vcdcが削減されば微少光量Ebg1も削減される。
<駆動回路>
図4はLD107を駆動する駆動回路130を含む制御部の回路図である。駆動回路130やエンジンコントローラ122は露光装置9の光源に目標光量の光ビームを出力させる駆動電流を調整する調整手段として機能する。駆動回路130はエンジンコントローラ122によって制御される。エンジンコントローラ122はポリゴンミラー133を回転駆動するモータ120なども制御する。エンジンコントローラ122はBD素子121が出力する検知信号BDに基づき画像の書き出しタイミングを制御する。ビデオコントローラ123は、エンジンコントローラ122からの指示に従って画像メモリ125に記憶されている画像データを画像信号(VIDEO信号)として駆動回路130のOR回路124に出力する。
エンジンコントローラ122は、ASIC1221、CPU1222、RAM1223、およびEEPROM1224を内蔵している。ASIC1221は、LD107の光量を調整する光量調整手段(APC機能)や微少発光のための駆動電流を演算する演算手段として機能する。同様に、ASIC1221は駆動電流を制御する制御手段として機能する。ASIC1221はモータ120が目標回転数で回転するよう加速信号(ACC)および減速信号(DEC)をモータ120に出力する。CPU1222は、ASIC1221に対して各種の制御の開始や停止等を指示する。CPU1222とASIC1221の機能はCPU1222に集約されてもよい。EEPROM1224はCPU1222により実行されるプログラムやデータを記憶する不揮発性のメモリである。LD107の駆動電流に対する光量の特性を示す初期の特性データは工場出荷時に取得されてEEPROM1224に格納されてもよい。感光ドラム5が初期状態のときに取得される特性データは既知のデータとして使用される。RAM1223はASIC1221への設定値などを記憶する揮発性のメモリである。ASIC1221による演算結果などがRAM1223に格納されてもよい。
駆動回路130に設けられたOR回路124は、エンジンコントローラ122が出力するLDrv信号とビデオコントローラ123が出力するVIDEO信号とをOR演算し、演算結果Dataをスイッチング回路106に出力する。LDrv信号とは、LD107に発光を許可するイネーブル信号である。LDrv信号がハイレベルに設定されていれば、VIDEO信号がビデオコントローラ123から出力されていないときにも、LD107を発光させて駆動電流等の調整を実行することが可能となる。S/H信号とは、サンプルホールド回路102にサンプルホールドを指示するための信号である。S/Hはサンプルホールドの略称である。Base信号とは、微少発光のための駆動電流IbをLD107に流すことを指示する信号である。エンジンコントローラ122は微少発光を実行すべきタイミングでBase信号をハイレベルに設定し、微少発光を実行しないタイミングでBase信号をローレベルに設定する。PWM信号とはリファレンス電圧Vrefを設定する設定信号である。PWM信号におけるパルスのデューティー比がリファレンス電圧Vrefを示している。D/A信号とは駆動電流Ibを示すデジタル信号である。A/D信号とはLD107に流れる駆動電流Iopを示すデジタル信号である。
感光ドラム5の表面のほとんどの部分は画像形成可能な画像形成領域である。画像形成領域は、シートPのサイズ(シートPに形成される画像のサイズ)に応じて可変となる領域である。画像形成領域には、入力画像の画像濃度に対応した光量の光ビームが照射される画像領域と、入力画像によればトナー画像が形成されないことになっている非画像領域とが存在する。本実施例ではホワイトギャップを軽減するために非画像領域は微少発光される。なお、LD107に流れる駆動電流Iopは駆動電流Idrvと駆動電流Ibとの和であるため、微少発光は画像領域にも行われることになる。このように、画像形成領域の全域が微少発光の対象となる。微少発光は、トナー画像が付着しない程度に感光ドラム5の表面を露光する技術であるが、この露光量(背景光量)は環境温度や感光ドラム5の耐久度合を含めた様々な環境条件に応じて変化する。そのため、環境条件に応じて微少発光を実現するための駆動電流Ibが決定されなければならない。
エンジンコントローラ122は、予め決定した駆動電流Ibを示すD/A信号をD/Aコンバータ143に出力する。D/Aコンバータ143はD/A信号に応じた電圧を後段のV/I変換回路115に出力する。V/I変換回路115はこの電圧を駆動電流Ibに変換し、スイッチング回路116に出力する。スイッチング回路116はBase信号がハイレベルのときにONに遷移し、ローレベルのときにOFFに遷移するスイッチである。スイッチング回路116がONに遷移するとLD107には少なくとも駆動電流Ibを含む駆動電流Iopが流れる。
<APCモード>
駆動電流Idrvは、画像領域でLD107を発光させるために必要となる駆動電流Iopと、微少発光のための駆動電流Ibとの差分である。ASIC1221は入力画像における最大濃度に対応する目標光量を達成するための駆動電流をAPC(Automatic Power Control)によって調整する。たとえば、入力画像が8ビットで表現される場合、255レベルの画像濃度に相当する駆動電流がAPCによって決定される。環境条件などに依存して目標光量を達成するためのLD107の駆動電流は変化するため、APCが必要となる。
エンジンコントローラ122がAPCモードに遷移すると、リファレンス電圧Vrefに対応するデューティー比のPWM信号を出力する。PWM信号はフィルタ回路140を構成する抵抗141およびコンデンサ142によって直流電圧に変換される。フィルタ回路140から出力される直流電圧はコンパレータ101の正極端子にリファレンス電圧Vrefとして入力される。さらにコンパレータ101の出力は後段のサンプルホールド回路102に入力される。サンプルホールド回路102はS/H信号に応じてサンプル状態とホールド状態を切り替える。APCモードにおいてはS/H信号はハイレベル(サンプル状態)となり、コンデンサ103の電圧値がコンパレータ101の出力に応じて可変制御される。サンプルホールド回路102からの出力は後段のV/I変換回路105に入力され、駆動電流Idrvに変換される。このように駆動電流IdrvはPWM信号のパルス幅により設定される。V/I変換回路105の出力はスイッチング回路106に接続されている。スイッチング回路106はOR回路124から出力されるData信号によりON/OFF動作する。Data信号はVIDEO信号とLdrv信号とのOR演算結果である。APCモードにおいては入力画像が存在しないため、VIDEO信号はローレベルとなる。そのため、Ldrv信号がハイに設定されることでスイッチング回路106がONに維持され、駆動電流IdrvがLD107に流れるようになる。LD107に駆動電流が流れると、LD107から出力される光ビームの光量に応じたモニター電流Imがフォトダイオード(PD108)に流れる。モニター電流ImはI/V変換回路109によって電圧Vmに変換される。コンパレータ101の負極端子には電圧Vmが負帰還され、リファレンス電圧Vrefと比較される。APCモードにより駆動電流Idrvを調整すること、つまり、PWM信号のデューティー比を調整することで、LD107の光量が目標光量に制御される。
<VIDEOモード>
VIDEOモードは入力画像に対応した出力画像をシートに形成するモードである。LD107を画像領域でVIDEO信号に応じてON/OFF動作させるVIDEOモードについて説明する。VIDEOモードに遷移すると、駆動回路130は、画像領域では微少発光のための駆動電流IbとAPCモードで決定された駆動電流Idrvとの和となる駆動電流IopをLD107に流す。駆動回路130は、非画像領域では駆動電流IbをLD107に流す。エンジンコントローラ122はAPCモードからVIDEOモードに遷移するとS/H信号をローに切り替える。これにより、サンプルホールド用のコンデンサ103の電圧がホールドされる。さらにエンジンコントローラ122はLdrv信号をローに切り替える。これにより、スイッチング回路106はVIDEO信号に応じてON/OFFが制御される。
駆動回路130は、駆動電流Iopを検知するために電流を電圧に変換するI/V変換回路144を有している。駆動電流Iopに対応した電圧はA/Dコンバータ145によってデジタル値に変換されエンジンコントローラ122の入力端子に入力される。
図4ではエンジンコントローラ122とビデオコントローラ123とを別々に示しているが、これは一例に過ぎない。エンジンコントローラ122とビデオコントローラ123とが一つのコントローラにより実現されてもよい。駆動回路130が備える機能の一部またはすべてがASIC1221に内蔵されてもよい。
<微少発光のための駆動電流Ibの決定方法>
図5(A)はLD107の駆動電流に対する光量の特性を示す図である。ここでは図5(A)を用いてLD107を微少発光させるための駆動電流Ibの決定方法について説明する。図5(A)において横軸はLD107の駆動電流を示し、縦軸はLD107から出力される光ビームの光量を示している。一般に光源は温度依存性を有しており、環境温度に応じて駆動電流に対する光量の特性が変化する。図5(A)においては、第一環境(例:LD107の温度が25℃であるとき)の第一特性C1と、第二環境(例:LD107の温度が50℃になったとき)の第二特性C2とを示している。図5(A)に示す駆動電流xと光量f(x)との関係はLD107の個体ごとに異なるため、駆動電流Ibは個体ごとに決定されなければならない。
図5(B)は図5(A)に示した一部の特性を拡大し、かつ、簡略化したものを示している。第一特性C1と第二特性C2とが示すように、画像領域で使用される光量はある直線で近似することが可能であり、非画像領域で使用される光量もこれと別の直線で近似することが可能である。第一特性C1は工場出荷時に取得してEEPROM1224に格納されうるものである。つまり、画像領域で使用される光量と駆動電流との関係を示す近似直線の方程式f1(x)と、非画像領域で使用される光量と駆動電流との関係を示す近似直線の方程式f2(x)は工場出荷時に決定されうる。
LD107の特性はLD107の温度に応じて変化する。LD107の温度は、画像形成装置100が設置される環境温度や、LD107の稼働時間に応じて変化するため、様々な環境条件のすべてについて特性データを取得し、EEPROM1224に保持するのは高コストである。
ところで、LD107の温度が25℃から50℃に変化すると、LD107の特性が第一特性C1から第二特性C2に変化するが、第一特性C1から第二特性C2を演算により推定することが可能である。上述したように、第一光量である目標光量を実現するための駆動電流IdrvはAPCによって決定される。つまり、第二特性C2における駆動電流Idrvと目標光量との関係から近似直線の方程式f3(x)は求められる。ここで、第二特性C2における駆動電流Ibに関する近似直線の方程式f4(x)は、駆動電流Ibについての光量調整回路を設けて光量調整を実行することで決定可能である。しかし、駆動電流Ibのために光量調整回路を追加することはコスト高である。そこで、エンジンコントローラ122は第二特性C2における駆動電流Ibに関する近似直線の方程式f4(x)を、方程式f1(x)、f2(x)およびf3(x)から演算により決定することで、駆動電流Ibのための光量調整回路を省略する。
ここで、f1(x)=a1・x+b1、f2(x)=a2・x+b2、f3(x)=a1・x+b1、f4(x)=a4・x+b4と定義すると、以下の関係が成立する。
a1:a3=a2:a4・・・(1)
b1:b3=b2:b4・・・(2)
つまり、a4、b4は以下の式から演算可能である。
a4=(a3・a2)/a1・・・(3)
b4=(b3・b2)/b1・・・(4)
第二特性C2について実測値から求められた駆動電流Ibに関する近似直線fa(x)は、3つの近似直線から求められたf4(x)とほぼ一致する。したがって、工場出荷時に第一特性C1を特徴づけるパラメータであるa1、b1、a2、b2が取得されてEEPROM1224に格納され、第二特性C2を特徴づけるパラメータであるa3、b3についてはAPCにより求められる。よって、容易に第二特性C2における駆動電流Ibに関する近似直線の方程式f4(x)が決定される。微少発光のための光量はほぼ一定値であるため、この光量とf4(x)とから駆動電流Ibが演算により求められる。
図6は傾きa4および切片b4の演算処理と駆動電流Ibの演算処理を示すフローチャートである。S1でASIC1221は駆動回路130をAPCモードに遷移させ、最大画像濃度のための目標光量(例:5.5mW)が達成されるよう駆動電流Idrvを調整する。たとえば、エンジンコントローラ122は目標光量L1(例:5.5mW)に対応するリファレンス電圧Vrefを、PWM信号を通じて駆動回路130に設定する。駆動回路130は、PD108に流れる電流Imが目標光量L1に相当する電流となるように(つまり、電圧Vmがリファレンス電圧Vref)となるように、駆動電流Idrvを調整する。
S2でASIC1221はLD107の光量が目標光量L1に達したときの駆動電流Iop1をI/V変換回路144およびA/Dコンバータ145を通じて検知する。エンジンコントローラ122は駆動電流Iop1を示す電流値(例:25.6525mA)をRAM1223に格納する。この電流値は、第二特性C2における電流値であってf3(x)上の電流値である。なお、APCモードでは駆動電流Ibは0であるため、駆動電流Iop1は駆動電流Idrvに一致している。
S3でASIC1221は駆動回路130をAPCモードに遷移させ、最大画像濃度のための目標光量L1よりも削減された設定光量L2(例:4.5mW)が達成されるよう駆動電流Idrvを調整する。S4でASIC1221はLD107の光量が削減された設定光量L2に達したときの駆動電流Iop2をI/V変換回路144およびA/Dコンバータ145を通じて検知する。エンジンコントローラ122は駆動電流Iop2を示す電流値(例:24.015mA)をRAM1223に格納する。この電流値も、第二特性C2における電流値であってf3(x)上の電流値である。
S5でASIC1221は駆動電流Iop1、2に基づき第二特性C2についての直線の方程式f3(x)を決定する。方程式f3(x)は二点を通過する直線の方程式として演算可能であり、目標光量L1、駆動電流Iop1、設定光量L2、駆動電流Iop2とから決定される。とりわけ、直線の方程式f3(x)を定義する傾きa3と切片b3は以下の式から決定される。
a3=(L1−L2)/(Iop1−Iop2)・・・(5)
b3=(L1・Iop2−L2・Iop1)/(Iop2−Iop1)・・・(6)
エンジンコントローラ122は傾きa3と切片b3をRAM1223に格納する。たとえば、L1が5.5mWであり、L2が4.5mWであり、Iop1が25.6525mAであり、Iop2が24.0150mAであったと仮定する。この場合、a3は0.6107と算出され、b3は−10.166と算出される。
S6でASIC1221はEEPROM1224に格納されている第一特性C1のパラメータ(傾きa1、a2、切片b1、b2)を読み出す。傾きa1、a2、切片b1、b2は初期値である。傾きa1、切片b1は、傾きa3、b3と同様の手法でもって、工場出荷時等に目標光量(例:5.5mW)と設定光量L2(例:4.5mW)で取得されたパラメータである。工場出荷時の環境温度は25℃であったとする。傾きa2、切片b2は、傾きa3、切片b3と同様の手法でもって、工場出荷時等に第二光量である背景光量L3(例:0.2mW)と設定光量L4(例:0.1mW)で取得されたパラメータである。たとえば、図5(B)に示した第一特性C1から光量が5.5mWのときの傾きであるa1は0.6114であり、切片b1は−8.5602であると求められる。同様に、第一特性C1から光量が0.2mW近辺の時の傾きa2は0.2743であり、切片b2は−3.6740であると求められる。
S7でASIC1221は第一特性C1のパラメータ傾きa1、a2、切片b1、b2)と第二特性C2のパラメータ(傾きa3、切片b3)とに基づき傾きa4、切片b4を決定する。これは、(3)式と(4)式とから容易に演算可能である。つまり、傾きa4は傾きa1〜a3から決定され、切片b4は切片b1〜b3から決定される。これにより、第二特性C2における駆動電流Ibを決定するための方程式f4(x)が決定される。
S8でASIC1221は傾きa4、切片b4および背景光量L3(例:0.2mW)を用いて第二特性C2における駆動電流Ibを決定する。背景光量L3は方程式f4(x)に駆動電流Ibを代入することで決定される関係にあるため、背景光量L3から逆算して駆動電流Ibが得られる。
Ib=(0.2[mW]−b4)/a4・・・(7)
エンジンコントローラ122は決定した駆動電流IbをRAM1223に格納する。なお、エンジンコントローラ122は駆動電流Ibを得るための設定値を取得してRAM1223に格納してもよい。駆動電流Ibから設定値を求めるための数式もEEPROM1224などに格納されていてもよい。なお、設定値はD/A信号を通じて駆動回路130に設定される。(7)式において、b4が0.27399であり、a4が−4.3632であった場合、Ibは16.655「mA」と算出される。
<画像形成>
図7はエンジンコントローラ122が画像形成時に実行する光量制御を示すフローチャートである。本実施例ではページごとに駆動電流Ibを求めるものと仮定する。
S11でASIC1221は目標光量L1(例:5.5mW)に相当するデューティー比のPWM信号を出力するとともに駆動回路130をAPCモードに遷移させる。ただし、ここで設定されるデューティー比は、過去に決定された駆動電流Ibに依存したものであるため、以下で決定した新しい駆動電流Ibを用いて再度、目標光量L1(例:5.5mW)に相当するデューティー比が決定されなければならない。
S12でASIC1221は図6で説明した手法を用いて駆動電流Ibを決定する。S13でASIC1221はS12で決定した駆動電流Ibを駆動回路130に設定する。たとえば、エンジンコントローラ122は駆動電流Ibに対応する設定値をRAM1223から読み出し、D/A信号として出力する。これによりV/I変換回路115は駆動電流Ibを流せるように設定される。
S14でASIC1221は目標光量L1(例:5.5mW)に相当するデューティー比のPWM信号を出力するとともに駆動回路130をAPCモードに遷移させる。上述したように駆動電流Ibが変更されているため、画像領域の目標光量L1(例:5.5mW)を実現するための駆動電流Iop(Ib + Idrv)は再度調整されなければならない。
S15でASIC1221はVIDEOモードに駆動回路130を遷移させて画像形成を実行する。S16でASIC1221は印刷ジョブの最終ページの画像形成が完了したかどうかを判定する。最終ページの画像形成が完了していれば、エンジンコントローラ122は図7に示した画像形成処理を終了する。一方、最終ページの画像形成が完了していなければ、エンジンコントローラ122はS11に戻る。
以上説明したように、工場出荷時などに基準環境下で決定された駆動電流に対する光量の特性と、APCにより決定された画像領域での目標光量に対する駆動電流から微少発光用の駆動電流が決定される。微少発光用の駆動電流を決定するための専用の光量調整回路を省略できるようになろう。
ところで、画像領域のAPCを実行するAPC回路を用いて非画像領域において微少発光の光量調整を行うことも考えられる。しかし、微少発光のための露光量(背景光量)は微少であるため、PD108によって得られる電流値Imも非常に微弱なものとなる。これは、背景光量のための駆動電流Ibを収束させるために長時間が必要になることを意味する。そのため、先行するページと後続のページとの間の時間を長くしなければならず、単位時間あたりに形成可能な画像枚数が減少してしまう。一方で、本実施例では背景光量のためのAPCを省略できるため、より短時間で駆動電流Ibを決定できるようになる。よって、先行するページと後続のページとの間の時間を短くすることが可能となる。これは、比較的に高速の画像形成装置においても微少発光を採用できるようになるため、高速の画像形成装置におけるホワイトギャップも低減できるようになろう。
[実施例2]
実施例2では実施例1よりもさらに簡易な手法により微少発光用の駆動電流Ibを決定する方法について説明する。なお、実施例2における主要部は実施例1と同じであるため、同一符号を付すことで説明の簡明化を図る。
図8は駆動電流に対する光量の特性を示す図である。第一特性C1はLD107の温度が25℃のときの特性である。第二特性C2はLD107の温度が50℃のときの特性である。図8が示すように、第一特性C1において目標光量L1を達成するために必要となる駆動電流をIopとし、第二特性C2において目標光量L1を達成するために必要となる駆動電流をIop’とする。L1が5.5mWであれば図8から第一駆動電流であるIopは22.9967mAと求められる。第一特性C1において背景光量L3を達成するために必要となる駆動電流をIbとし、第二特性C2において背景光量L3を達成するために必要となる駆動電流をIb’とする。第二特性C2は第一特性C1を駆動電流の+方向に平行移動したものに類似している。つまり、駆動電流Ibと駆動電流をIb’との差分d’は、駆動電流をIopと駆動電流をIop’との差分dにほぼ一致する。上述したように、駆動電流Iop、Ibは工場出荷時に求められる既知の値である。たとえば、図8によれば第一特性C1から第二駆動電流であるIbが23.9967mAと求められる。よって、APCモードで駆動電流Iop’を求めることができれば、以下の式により、駆動電流Ib’を決定できる。
Ib’=Ib+(Iop’−Iop)・・・(8)
図9は駆動電流Ib’を決定するための処理を示すフローチャートである。S21でASIC1221は目標光量L1でAPCを実行する。S22でASIC1221は目標光量L1を達成するための駆動電流Iop’に相当するデジタル値をA/Dコンバータ145を介して検知する。たとえば、L1が5.5mWに設定されると、図8が示すように、第三駆動電流であるIop’は25.6525mAと検知される。検知された値はRAM1223に格納される。S23でASIC1221は工場出荷時等に初期値としてEEPROM1224に書き込まれた目標光量L1についての駆動電流Iopと、微少発光のための背景光量L3についての駆動電流Ibと、駆動電流Iop’に基づき、駆動電流Ib’を決定する。たとえば、ASIC1221は(8)式にこれらのパラメータを代入することで、駆動電流Ib’を演算してもよい。例示した値を用いれば、Ib’は16.779mAと算出される。駆動電流Ib’に相当する設定値がRAM1223に格納される。このように実施例2によれば実施例1と比較してLD107の光量調整の回数を1回に削減できるようになるため、駆動電流Ib’の決定時間をさらに短縮できるようになる。
<画像形成>
実施例2の画像形成中の光量調整について図10を用いて説明する。図10は実施例2における画像形成中のレーザ制御状態を示すタイムチャートである。エンジンコントローラ122はBD素子121からのBD信号がローレベルに遷移したタイミングからの経過時間に応じてレーザ制御状態を変化させる。BD信号がローレベルに遷移したタイミングから時間T1が経過したときにエンジンコントローラ122は駆動電流Ibの決定処理を開始する。さらに、時間T2が経過したときにエンジンコントローラ122は駆動回路130をVIDEOモードに遷移させる。VIDEOモードに遷移したときからさらに時間T3が経過すると、エンジンコントローラ122は駆動回路130をAPCモードに遷移させる。なお、ASIC1221はこれらの時間を計時するためのタイマーやカウンタを有していてもよい。
実施例2によれば、駆動電流Ibの決定時間を短縮できるため、露光装置9が一走査を行うごとに駆動電流Ibを決定できるようになる。よって、LD107の温度変化に起因した光量特性の変化に対して駆動電流Ibを高速に追従させることが可能となる。これにより微少発光の精度も向上し、より精度よくホワイトギャップを低減できるようになろう。
<まとめ>
上述したように、ASIC1221は、感光ドラム5の表面のうち画像形成領域の全域を現像剤が付着しない程度の背景光量で露光装置9に露光させるための駆動電流であって第二特性C2における駆動電流Ibを演算する演算手段の一例である。図5(A)、図5(B)、図8を用いて説明したように、LD107の温度が変化すると、LD107についての駆動電流に対する光量の特性は、既知の基準となる第一特性C1から変化する。たとえば、LD107の特性は、駆動回路130などにより調整された目標光量L1に対する駆動電流を含む第二特性C2に変化する。図5(A)などにはLD107が50℃のときの特性を第二特性C2と称したが、第二特性C2はLD107の温度に応じて変化する。ASIC1221は、第一特性C1と、駆動回路130などにより調整された目標光量L1に対する駆動電流との関係に基づき、第二特性C2における背景光量に対する駆動電流を演算する。実施例1、2によれば、微少発光のための駆動電流を演算により決定することで、微少発光専用の光量調整回路を省略することが可能となる。つまり、より安価に微少発光用の駆動電流を決定することが可能となり、環境変化が生じてもホワイトギャップを低減することが可能となる。
EEPROM1224は、第一特性C1を特徴づけるパラメータを記憶する記憶手段として機能する。第一特性C1を特徴づけるパラメータは画像形成装置100の工場出荷時に決定されてEEPROM1224に記憶される。このように既知でかつ基準となる特性が不揮発性の記憶メモリに予め記憶されているため、これを基準とすることで様々な温度における第二特性C2を演算により推定することが可能となる。
図5(B)を用いて説明したように、第一特性C1を特徴づけるパラメータは、目標光量付近(例:L1,L2)における駆動電流と光量との関係を示す近似直線f1(x)を定義するパラメータを含んでもよい。また、第一特性C1を特徴づけるパラメータは、背景光量付近(例:L3、L4)における駆動電流と光量との関係を示す近似直線f2(x)を定義するパラメータを含んでもよい。また、目標光量付近における駆動電流と光量との関係を示す近似直線f1(x)を定義するパラメータは、たとえば、傾きa1と切片b1であってもよい。また、背景光量付近における駆動電流と光量との関係を示す近似直線f2(x)を定義するパラメータは傾きa2と切片b2であってもよい。
図6などを用いて説明したように、ASIC1221は、目標光量付近の第一光量L1と第二光量L2を駆動回路130などに順次設定し、第一光量L1に対応する第一駆動電流Iop1と第二光量L2に対応する第二駆動電流Iop2とを取得する。これにより、ASIC1221は、目標光量付近における駆動電流と光量との関係を示す近似直線f3(x)を定義するパラメータ(例:傾きa3、切片b3)を決定してもよい。ASIC1221は、当該決定されたパラメータと、EEPROM1224に記憶されている第一特性C1を特徴づけるパラメータとに基づいて第二特性C2の背景光量付近における駆動電流と光量との関係を示す近似直線f4(x)を決定する。ASIC1221は、当該決定された近似直線f4(x)と背景光量L3とから第二特性C2における背景光量L3に対応する駆動電流Ibを決定してもよい。
図7を用いて説明したように、ASIC1221は、複数ページの画像が形成されるときは、先行するページと後続のページとの間の期間において、第二特性C2における背景光量L3で露光するための駆動電流Ibを決定してもよい。画像領域のAPCを実行するAPC回路を用いて非画像領域において微少発光するための光量調整を行うことも考えられる。しかし、微少発光のための露光量は微量であるため、PD108によって得られる電流値Imも非常に微弱なものとなる。これは、微少発光のための背景光量L3に対する駆動電流Ibを収束させるために長時間が必要になることを意味する。そのため、先行するページと後続のページとの間の時間を長くしなければならず、単位時間あたりに形成可能な画像枚数が減少してしまう。一方で、本実施例では背景光量のためのAPCを省略できるため、より短時間で駆動電流Ibを決定できるようになる。よって、先行するページと後続のページとの間の時間を短くすることが可能となる。比較的に高速の画像形成装置においても微少発光を採用できるようになるため、高速の画像形成装置におけるホワイトギャップも低減できるようになろう。
実施例2に関して説明したように、ASIC1221は、第一特性C1から第二特性C2へのシフト量dを取得する取得手段として機能してもよい。ASIC1221は、第一特性C1における背景光量で露光装置9に感光ドラム5上を露光させるための第二駆動電流Ib’とシフト量dとに基づき第二特性C2における背景光量に対する第四駆動電流Ib’を決定する決定手段として機能してもよい。実施例2によれば、実施例1と比較して、駆動電流Ib’の決定処理を簡易化できるため、決定時間も短縮できるようになる。
ASIC1221の取得機能は、第二特性C2において駆動回路130などにより調整された第三駆動電流から第一特性C1における目標光量L1に対する第一駆動電流を減算することでシフト量dを取得してもよい。図8を用いて説明したように、シフト量dは、第二特性C2における目標光量L1に対する駆動電流を取得することで、得られる。つまり、実施例2では設定光量L2に対する駆動電流を取得する必要はない。よって、演算時間を短縮することが可能となる。ASIC1221の決定機能は、第一特性C1における背景光量L3に対する第二駆動電流Ibにシフト量dを加算することで第二特性C2における背景光量L3に対する第四駆動電流Ib’を決定してもよい。
図10を用いて説明したように、ASIC1221の演算機能は、露光装置9が一走査を行うごとに第三駆動電流を求めることで、第二特性C2における背景光量L3に対する第四駆動電流Ib’を決定してもよい。よって、LD107の温度変化に起因した光量特性の変化に対して駆動電流Ibを高速に追従させることが可能となる。これにより微少発光の精度も向上し、より精度よくホワイトギャップを低減できるようになろう。
100:画像形成装置、5:感光ドラム、7:一次帯電器、8:現像装置、9:露光装置、122:エンジンコントローラ

Claims (17)

  1. 感光体の表面を光ビームで露光して静電潜像を形成する露光手段と、
    前記露光手段に目標光量の光ビームを出力させるための駆動電流を調整する調整手段と、
    前記露光手段についての駆動電流に対する光量の特性が既知の基準となる第一特性から前記調整手段により調整された前記目標光量に対する駆動電流を含む第二特性に変化すると、前記第一特性と前記調整手段により調整された前記目標光量に対する駆動電流との関係に基づき、前記第二特性における前記感光体の表面のうち画像形成領域の全域を現像剤が付着しない程度の背景光量で前記露光手段に露光させるための駆動電流を演算する演算手段と
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記第一特性を特徴づけるパラメータを記憶する記憶手段をさらに有し、
    前記第一特性を特徴づけるパラメータは前記画像形成装置の工場出荷時に決定されて前記記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記第一特性を特徴づけるパラメータは、前記目標光量付近における駆動電流と光量との関係を示す近似直線を定義するパラメータと、前記背景光量付近における駆動電流と光量との関係を示す近似直線を定義するパラメータを含むことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記目標光量付近における駆動電流と光量との関係を示す近似直線を定義するパラメータと、前記背景光量付近における駆動電流と光量との関係を示す近似直線を定義するパラメータはそれぞれ傾きと切片であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記演算手段は、前記目標光量付近の第一光量と第二光量を前記調整手段に順次設定し、前記第一光量に対応する第一駆動電流と前記第二光量に対応する第二駆動電流とを取得することで前記目標光量付近における駆動電流と光量との関係を示す近似直線を定義するパラメータを決定し、当該決定されたパラメータと、前記記憶手段に記憶されている前記第一特性を特徴づけるパラメータとに基づいて、前記第二特性の前記背景光量付近における駆動電流と光量との関係を示す近似直線を決定し、当該決定された近似直線と前記背景光量とから前記第二特性における前記背景光量に対応する駆動電流を決定するであることを特徴とする請求項2または3に記載の画像形成装置。
  6. 前記演算手段は、複数ページの画像が形成されるときは、先行するページと後続のページとの間の期間において、前記第二特性における前記背景光量で露光するための駆動電流を決定することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記演算手段は、
    前記第一特性から前記第二特性へのシフト量を取得する取得手段と、
    前記第一特性における駆動電流であって現像剤が付着しない程度の背景光量で前記露光手段に前記感光体の表面を露光させるための駆動電流と前記シフト量とに基づき前記第二特性における背景光量に対する駆動電流を決定する決定手段と
    を有する請求項1または2に記載の画像形成装置。
  8. 前記取得手段は、前記第二特性において前記調整手段により調整された駆動電流から前記第一特性における前記目標光量に対する駆動電流を減算することで前記シフト量を取得することを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 前記決定手段は、前記第一特性における駆動電流であって前記背景光量に対する駆動電流に前記シフト量を加算することで前記第二特性における前記背景光量に対する駆動電流を決定することを特徴とする請求項7または請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 前記演算手段は、前記露光手段が一走査を行うごとに、前記第二特性における前記背景光量に対する駆動電流を決定することを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  11. 感光体の表面を光ビームで露光して静電潜像を形成する露光手段と、
    前記露光手段に光ビームを出力させるための駆動電流を調整する調整手段と、
    前記駆動電流を制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、第一環境において前記露光手段を第一光量で発光させるための第一駆動電流と、前記第一光量より少ない第二光量で発光させるための第二駆動電流と、前記第一環境とは異なる第二環境において前記露光手段を前記第一光量で発光させるための第三駆動電流とに基づき、前記第二環境において前記露光手段を前記第二光量で発光させるための第四駆動電流を求めることを特徴とする画像形成装置。
  12. 前記第一環境において求められた前記第一駆動電流および前記第二駆動電流を記憶する記憶手段をさらに有し、
    前記第一駆動電流および前記第二駆動電流は前記画像形成装置の工場出荷時に決定されて前記記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
  13. 前記第一駆動電流は、前記第一環境において前記露光手段を前記第一光量で発光させるために必要となる駆動電流であり、
    前記第二駆動電流は、前記第一環境において前記露光手段を前記第二光量で発光させるために必要となる駆動電流であることを特徴とする請求項11または12に記載の画像形成装置。
  14. 前記制御手段は、前記第二環境において前記第一光量で前記露光手段が発光するよう前記調整手段に駆動電流を調整させることで前記第三駆動電流を求め、前記第一駆動電流から前記第三駆動電流へのシフト量を求め、前記シフト量と前記第二駆動電流とから前記第四駆動電流を決定することを特徴とする請求項11ないし13のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  15. 前記制御手段は、前記第三駆動電流から前記第一駆動電流を減算することで前記シフト量を取得することを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。
  16. 前記制御手段は、前記第二駆動電流に前記シフト量を加算することで前記第四駆動電流を決定することを特徴とする請求項14または請求項15に記載の画像形成装置。
  17. 前記制御手段は、前記露光手段が一走査を行うごとに、前記第三駆動電流を求めることで前記第四駆動電流を決定することを特徴とする請求項11ないし16のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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