JP2017049366A - Image formation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光によって感光体上を走査して画像を形成する画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that scans a photosensitive member with a laser beam to form an image.
レーザビームプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置は、半導体レーザから出射されるレーザ光により感光体上を走査することによって感光体表面に静電潜像を形成する。そして、当該画像形成装置は、トナーを用いて静電潜像を現像し、現像したトナー像をシートに転写・定着することによってシート上に画像を形成する。このような画像形成装置において、レーザ光の光量は形成する画像の濃度に影響を及ぼす。そのため、画像形成装置は、濃度検出用トナー像を形成してその濃度の検出結果からレーザ光の目標光量を設定する。また、画像形成装置が置かれた環境(温度・湿度)の検出結果や画像形成装置の状態によって目標光量を設定する画像形成装置もある。 An electrophotographic image forming apparatus such as a laser beam printer forms an electrostatic latent image on the surface of a photoconductor by scanning the photoconductor with a laser beam emitted from a semiconductor laser. The image forming apparatus develops the electrostatic latent image using toner, and forms an image on the sheet by transferring and fixing the developed toner image on the sheet. In such an image forming apparatus, the amount of laser light affects the density of an image to be formed. Therefore, the image forming apparatus forms a toner image for density detection, and sets the target light amount of the laser light from the density detection result. There is also an image forming apparatus that sets a target light amount according to the detection result of the environment (temperature / humidity) in which the image forming apparatus is placed and the state of the image forming apparatus.
画像形成装置は、設定した光量のレーザ光が半導体レーザから出射されるように半導体レーザに供給する電流の値を制御する。半導体レーザは温度特性を有しており、同一値の電流を供給しても半導体レーザ自身の温度によって出射するレーザ光の光量が異なる。そのため、画像形成装置は、半導体レーザに供給する電流の値を制御するAPC(Automatic Power Control)を実行する。画像形成装置はレーザドライバを備える。APCにおいて、レーザドライバは半導体レーザに電流を供給する。そして、レーザドライバは、供給された半導体レーザが出射するレーザ光の光量をフォトダイオードなどを用いてモニタし、フォトダイオードが生成する電圧と目標光量に対応する電圧の比較結果に基づいて電流値をフィードバック制御する。例えば、半導体レーザに供給される電流の値はレーザドライバに接続されたコンデンサの電圧を制御することによって変更される。 The image forming apparatus controls the value of the current supplied to the semiconductor laser so that the set amount of laser light is emitted from the semiconductor laser. The semiconductor laser has temperature characteristics, and the amount of laser light emitted varies depending on the temperature of the semiconductor laser itself even when the current of the same value is supplied. Therefore, the image forming apparatus executes APC (Automatic Power Control) for controlling the value of the current supplied to the semiconductor laser. The image forming apparatus includes a laser driver. In APC, a laser driver supplies current to a semiconductor laser. The laser driver monitors the amount of laser light emitted from the supplied semiconductor laser using a photodiode or the like, and calculates a current value based on a comparison result between the voltage generated by the photodiode and the voltage corresponding to the target light amount. Feedback control. For example, the value of the current supplied to the semiconductor laser is changed by controlling the voltage of a capacitor connected to the laser driver.
一方、画像形成装置は、レーザ光の走査方向(主走査方向)における画像の書出し位置を一致させるために、非画像走査領域に配置された光電変換素子である受光素子(Beam Detector:BD)に上記レーザ光を入射させることによって同期信号(BD信号)を生成する。画像形成装置は、当該BD信号の生成タイミングを基準に各走査周期における画像データに基づくレーザ光の出射タイミングを制御することによって各走査周期における主走査方向の画像書き出し位置を一致させている。
特許文献1は感光体上を走査するレーザ光の光量とBDに入射させるレーザ光の光量を異ならせる画像形成装置を開示している。
On the other hand, an image forming apparatus uses a light detector (Beam Detector: BD) that is a photoelectric conversion element arranged in a non-image scanning region in order to match an image writing position in the scanning direction (main scanning direction) of laser light. A synchronization signal (BD signal) is generated by making the laser light incident. The image forming apparatus matches the image writing position in the main scanning direction in each scanning cycle by controlling the emission timing of laser light based on the image data in each scanning cycle on the basis of the generation timing of the BD signal.
Patent Document 1 discloses an image forming apparatus in which the amount of laser light scanned on a photoconductor is different from the amount of laser light incident on a BD.
しかしながら、感光体上を走査するレーザ光の光量とBDに入射させるレーザ光の光量を共通のフィードバックループによって制御するレーザ駆動回路を備える画像形成装置では次のような課題が生じる。即ち、レーザ光の1走査周期中の非画像走査期間において、感光体上を走査するレーザ光の光量のフィードバック制御とBDに入射させるレーザ光の光量のフィードバック制御の両方を行う必要がある。その際に、レーザ光の1走査周期中の非画像走査期間において、フォトダイオードが生成する電圧と比較するための目標光量に対応する電圧を切り換えなければならない。 However, an image forming apparatus including a laser driving circuit that controls the amount of laser light scanned on the photosensitive member and the amount of laser light incident on the BD by a common feedback loop has the following problems. That is, it is necessary to perform both feedback control of the amount of laser light scanned on the photosensitive member and feedback control of the amount of laser light incident on the BD during a non-image scanning period in one scanning cycle of the laser light. At that time, the voltage corresponding to the target light amount to be compared with the voltage generated by the photodiode must be switched in the non-image scanning period in one scanning period of the laser light.
本発明は、レーザ光の1走査周期中の非画像走査期間において、共通のフィードバックループによって感光体上を走査するレーザ光の光量のフィードバック制御とBDに入射させるレーザ光の光量のフィードバック制御の両方を行うことができる画像形成装置を提供することを、主たる目的とする。 The present invention provides both feedback control of the amount of laser light scanned on the photosensitive member by a common feedback loop and feedback control of the amount of laser light incident on the BD during a non-image scanning period in one scanning period of laser light. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of performing the above.
本発明の画像形成装置は、感光体と、供給される電流の値に応じた光量のレーザ光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射されたレーザ光が前記感光体上を走査するように当該レーザ光を偏向する偏向手段と、前記レーザ光の走査方向における画像の書出し位置を一致させるための同期信号であって、前記偏向手段によって偏向されたレーザ光を受光する第1の受光素子を備え、前記第1の受光素子の受光光量に応じた波形の前記同期信号を出力する同期信号出力手段と、前記レーザ光の光量を制御するために、前記発光素子から出射されたレーザ光を受光する第2の受光素子を備え、前記第2の受光素子の受光光量に応じた電圧の受光信号を出力する受光信号出力手段と、前記レーザ光の目標光量に対応する基準電圧を出力する電圧出力回路と、前記発光素子を駆動する駆動回路であって、前記受光信号の電圧と前記基準電圧とを比較する比較回路と、前記比較回路による比較結果に基づいて充放電される光量制御用コンデンサと、を備え、前記光量制御用コンデンサの電圧に応じた値の電流を前記発光素子に供給する駆動回路と、前記基準電圧の値を制御するためのパルス信号を出力する制御部であって、前記感光体上を走査するレーザ光の目標光量に対応する周波数を有する第1のパルス信号と、前記第2の受光素子に入射するレーザ光の目標光量に対応し、前記第1のパルス信号よりも低周波数の第2のパルス信号と、を前記電圧出力回路に入力する制御部と、を備え、前記電圧出力回路は、前記第1のパルス信号および前記第2のパルス信号の論理和を出力する論理和回路と、一定電圧を出力する電源と、を備え、前記レーザ光が前記感光体上を走査していない期間において前記第2のパルス信号のパルスが前記論理和回路に入力されていない場合、前記一定電圧の振幅および前記第1のパルス信号の周波数に応じて前記一定電圧の周波数を有する変調信号を生成し、前記変調信号を平滑化することによって前記基準電圧を生成し、前記レーザ光が前記感光体上を走査していない期間において前記第2のパルス信号のパルスが入力されている場合、前記第2のパルス信号のパルス幅に対応する期間、前記一定電圧を平滑化することなく当該一定電圧の値を変調することによって前記基準電圧を生成することを特徴とする。 The image forming apparatus according to the present invention includes a photosensitive member, a light emitting element that emits a laser beam having a light amount corresponding to a value of a supplied current, and a laser beam emitted from the light emitting element that scans the photosensitive member. And a first light receiving element for receiving the laser light deflected by the deflecting means, which is a synchronizing signal for matching the writing position of the image in the scanning direction of the laser light with the deflecting means for deflecting the laser light. Synchronization signal output means for outputting the synchronization signal having a waveform corresponding to the amount of light received by the first light receiving element, and laser light emitted from the light emitting element for controlling the amount of laser light. A light receiving signal output means that includes a second light receiving element that receives light, outputs a light receiving signal having a voltage corresponding to the amount of light received by the second light receiving element, and a voltage that outputs a reference voltage corresponding to the target light amount of the laser light A power circuit, a driving circuit for driving the light emitting element, a comparison circuit for comparing a voltage of the light reception signal with the reference voltage, and a light amount control capacitor charged and discharged based on a comparison result by the comparison circuit A drive circuit that supplies a current corresponding to a voltage of the light amount control capacitor to the light emitting element, and a controller that outputs a pulse signal for controlling the value of the reference voltage, From the first pulse signal, the first pulse signal having a frequency corresponding to the target light amount of the laser light that scans on the photoconductor, and the target light amount of the laser light incident on the second light receiving element. A control unit that inputs a low-frequency second pulse signal to the voltage output circuit, and the voltage output circuit outputs a logical sum of the first pulse signal and the second pulse signal. Theory When the pulse of the second pulse signal is not input to the logical sum circuit in a period when the laser beam is not scanned on the photoconductor, comprising a sum circuit and a power source that outputs a constant voltage, A modulation signal having the constant voltage frequency according to the amplitude of the constant voltage and the frequency of the first pulse signal is generated, the reference voltage is generated by smoothing the modulation signal, and the laser beam is When the pulse of the second pulse signal is input during a period in which the photosensitive member is not scanned, the constant voltage is smoothed for a period corresponding to the pulse width of the second pulse signal. The reference voltage is generated by modulating a value of a constant voltage.
本発明によれば、レーザ光の1走査周期中の非画像走査期間において、共通のフィードバックループによって感光体上を走査するレーザ光の光量のフィードバック制御とBDに入射させるレーザ光の光量のフィードバック制御の両方を行うことができる。 According to the present invention, in a non-image scanning period in one scanning period of laser light, feedback control of the amount of laser light scanned on the photosensitive member by a common feedback loop and feedback control of the amount of laser light incident on the BD. Can do both.
以下、本発明の実施の形態例を説明する。なお、本発明を電子写真方式のフルカラープリンタに適用した場合を例に挙げて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The case where the present invention is applied to an electrophotographic full-color printer will be described as an example.
[実施形態例]
[画像形成装置の全体構成]
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す縦断面図である。
図1に示す画像形成装置100は、感光体であるところの感光ドラム101a〜101d、帯電装置102a〜102d、現像器103a〜103d、転写ブレード104a〜104dを有する。画像形成装置100は、また、中間転写ベルト105、二次転写ローラ(106)、対向ローラ21、定着装置107を有する。
画像形成装置100は、排紙ローラ108、給紙カセット109、手差しトレイ110、レジローラ111、両面反転パス112、両面パス113、縦パスローラ114、光走査装置200a〜200dを有する。
[Example Embodiment]
[Entire configuration of image forming apparatus]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of the overall configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment.
An image forming apparatus 100 shown in FIG. 1 includes photosensitive drums 101a to 101d, which are photosensitive members, charging devices 102a to 102d, developing devices 103a to 103d, and transfer blades 104a to 104d. The image forming apparatus 100 also includes an intermediate transfer belt 105, a secondary transfer roller (106), a counter roller 21, and a fixing device 107.
The image forming apparatus 100 includes a paper discharge roller 108, a paper feed cassette 109, a manual feed tray 110, a registration roller 111, a double-side reversing path 112, a double-sided path 113, a vertical path roller 114, and optical scanning devices 200a to 200d.
感光ドラム101a〜101dは、帯電装置102a〜102dによって帯電される。帯電された各感光ドラムは、レーザ発光素子を光源とする各々の光走査装置200a〜200dから出射されるレーザ光(光ビーム)により露光される。レーザ光に露光されることによって各感光ドラム上には画像データに基づく静電潜像が形成される。その後、この静電潜像は各々の現像器103a〜103dによりトナーを用いて現像される。
そして、この感光ドラム101a〜101d上それぞれに現像された各色のトナー像は、転写ブレード104a〜104dに印加される転写バイアスによって中間転写ベルト105に転写される。中間転写ベルト105は駆動ローラ11、対向ローラ21を含む複数のローラによって張架されており、図1に示す矢印方向に回転する。その後、中間転写ベルト105上に転写された4色のトナー像は、二次転写ローラ106で記録紙に一括転写される。そして、トナー像を担持した記録紙Sは定着装置107を通過して定着処理が施された後、排紙ローラ108等によって装置外に排出される。
The photosensitive drums 101a to 101d are charged by the charging devices 102a to 102d. Each charged photosensitive drum is exposed to a laser beam (light beam) emitted from each of the optical scanning devices 200a to 200d using a laser light emitting element as a light source. An electrostatic latent image based on image data is formed on each photosensitive drum by exposure to laser light. Thereafter, the electrostatic latent images are developed with toner by the developing units 103a to 103d.
The toner images of the respective colors developed on the photosensitive drums 101a to 101d are transferred to the intermediate transfer belt 105 by a transfer bias applied to the transfer blades 104a to 104d. The intermediate transfer belt 105 is stretched by a plurality of rollers including a driving roller 11 and a counter roller 21, and rotates in the direction of the arrow shown in FIG. Thereafter, the four color toner images transferred onto the intermediate transfer belt 105 are collectively transferred onto the recording paper by the secondary transfer roller 106. Then, the recording paper S carrying the toner image passes through the fixing device 107 and is subjected to fixing processing, and is then discharged out of the device by the paper discharge roller 108 and the like.
記録紙Sは、給紙カセット109もしくは手差しトレイ110などから給紙される。図1に示すように二次転写ローラ106と対向ローラ21は中間転写ベルト105を介して接触しており、それにより二次転写ローラ106と中間転写ベルト105との間には転写ニップ部が形成されている。記録紙Sは、レジローラ111によって転写ニップ部への搬送タイミングが調整されて転写ニップ部へ搬送される。なお、両面印刷時には、定着装置107を通った記録紙Sは両面反転パス112の方向に導かれて逆方向に反転搬送され、両面パス113へ搬送される。両面パス113を通った記録紙Sは再び縦パスローラ114を通り、1面目と同様に2面目の画像を作像、転写、定着した後に排出される。 The recording paper S is fed from the paper feed cassette 109 or the manual feed tray 110. As shown in FIG. 1, the secondary transfer roller 106 and the counter roller 21 are in contact with each other via an intermediate transfer belt 105, thereby forming a transfer nip portion between the secondary transfer roller 106 and the intermediate transfer belt 105. Has been. The recording sheet S is transported to the transfer nip portion by adjusting the transport timing to the transfer nip portion by the registration roller 111. At the time of double-sided printing, the recording sheet S that has passed through the fixing device 107 is guided in the direction of the double-sided reversing path 112 and is reversed and conveyed in the reverse direction, and is conveyed to the double-sided path 113. The recording sheet S that has passed the double-sided path 113 passes through the vertical path roller 114 again, and is discharged after the image on the second side is formed, transferred, and fixed in the same manner as the first side.
画像形成装置100は、上記画像形成プロセスによって中間転写ベルト105上に各色の濃度検出用トナー像を形成する。画像形成装置100は、濃度検出用トナー像を検出するための光学センサ115を備える。光学センサ115は中間転写ベルト105および濃度検出用トナー像に光を照射し、中間転写ベルト105からの反射光および濃度検出用トナー像からの反射光を受光する。そして、反射光を受光した結果である受光信号は光学センサ115から後述する制御部304に入力される。また、画像形成装置100は温度または湿度、あるいは温度および湿度の両方を検出する環境センサ116を備えている。環境センサ116の検出結果は後述する制御部304に入力される。 The image forming apparatus 100 forms a density detection toner image of each color on the intermediate transfer belt 105 by the image forming process. The image forming apparatus 100 includes an optical sensor 115 for detecting a density detection toner image. The optical sensor 115 irradiates the intermediate transfer belt 105 and the density detection toner image with light, and receives reflected light from the intermediate transfer belt 105 and reflected light from the density detection toner image. A light reception signal that is a result of receiving the reflected light is input from the optical sensor 115 to the control unit 304 described later. Further, the image forming apparatus 100 includes an environmental sensor 116 that detects temperature or humidity, or both temperature and humidity. The detection result of the environmental sensor 116 is input to the control unit 304 described later.
[スキャナ(光走査装置)の構成]
図1に示す4つの光走査装置は、それぞれが同一の機能構成であるため、代表して光走査装置200aを例に挙げて説明する。なお、説明の便宜上、光走査装置200aを光走査装置200として示す。
[Configuration of scanner (optical scanning device)]
Since each of the four optical scanning devices shown in FIG. 1 has the same functional configuration, the optical scanning device 200a will be described as an example. For convenience of explanation, the optical scanning device 200 a is shown as the optical scanning device 200.
図2は、光走査装置200の構成の一例を示す図である。
光走査装置200は、光源である半導体レーザ201(LD:レーザダイオード)、コリメータレンズ202、開口絞り203、シリンドリカルレンズ204、ポリゴンミラー205、ポリゴンミラー駆動部206を含んで構成される。光走査装置200は、また、トーリックレンズ(f−θレンズ)1(207)、f−θレンズ2(208)を有する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the optical scanning device 200.
The optical scanning device 200 includes a semiconductor laser 201 (LD: laser diode) that is a light source, a collimator lens 202, an aperture stop 203, a cylindrical lens 204, a polygon mirror 205, and a polygon mirror driving unit 206. The optical scanning device 200 also includes a toric lens (f-θ lens) 1 (207) and an f-θ lens 2 (208).
コリメータレンズ202は、半導体レーザ201から出射された光ビームを平行光束に変換する。開口絞り203は、通過する光ビームの光束を制限する。シリンドリカルレンズ204は、副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り203を通過した光束をポリゴンミラー205の反射面に主走査方向に長い楕円像として結像する。回転多面鏡であるポリゴンミラー205は、ポリゴンミラー駆動部206により図中矢印C方向に一定速度で回転しており、反射面上に結像したレーザ光を偏向する。 The collimator lens 202 converts the light beam emitted from the semiconductor laser 201 into a parallel light beam. The aperture stop 203 limits the luminous flux of the light beam that passes therethrough. The cylindrical lens 204 has a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction, and forms the light beam that has passed through the aperture stop 203 as an elliptical image that is long in the main scanning direction on the reflection surface of the polygon mirror 205. A polygon mirror 205, which is a rotating polygon mirror, is rotated at a constant speed in the direction of arrow C in the figure by a polygon mirror driving unit 206, and deflects laser light imaged on a reflecting surface.
トーリックレンズは、f−θ特性を有する光学素子であり主走査方向と副走査方向とで互いに異なる屈折率を有する。f−θレンズ1(207)の主走査方向の表裏の両レンズ面は、非球面形状より成っている。f−θレンズ2(208)は、f−θ特性を有する光学素子であり主走査方向と副走査方向とで互いに異なる倍率を有する。 The toric lens is an optical element having f-θ characteristics and has different refractive indexes in the main scanning direction and the sub-scanning direction. Both front and back lens surfaces of the f-θ lens 1 (207) in the main scanning direction have an aspherical shape. The f-θ lens 2 (208) is an optical element having f-θ characteristics, and has different magnifications in the main scanning direction and the sub-scanning direction.
BD209(Beam Detector)は、レーザ光を受光する第1の受光素子である。BD209は、画像形成装置100が備える感光ドラム101の画像形成領域外に相当する位置に設置され、反射ミラー210によって反射されたレーザ光を受光する。このようにして、BD209は、レーザ光の走査タイミング信号(BD信号/同期信号)を生成する。BD209は、同期信号出力手段として機能する。なお、同期信号とは、レーザ光の走査方向における画像の書出し位置を一致させるための信号である。
回転駆動されるポリゴンミラー205により偏向されたレーザ光はドラム軸に略平行に感光ドラム101上を移動(走査)する。
A BD 209 (Beam Detector) is a first light receiving element that receives laser light. The BD 209 is installed at a position corresponding to the outside of the image forming area of the photosensitive drum 101 provided in the image forming apparatus 100 and receives the laser light reflected by the reflecting mirror 210. In this way, the BD 209 generates a scanning timing signal (BD signal / synchronization signal) of laser light. The BD 209 functions as a synchronization signal output unit. The synchronization signal is a signal for matching the image writing position in the scanning direction of the laser beam.
The laser beam deflected by the polygon mirror 205 that is driven to rotate moves (scans) on the photosensitive drum 101 substantially parallel to the drum axis.
感光ドラム101は、駆動部211によって回転駆動される。これにより、副走査方向(感光ドラムの回転方向)に画像が書き込まれる。なお、レーザ光による感光ドラム101表面(感光体上)の走査は、感光ドラム101が帯電装置102により表面が帯電された後に行われる。また、感光ドラム101表面の電位は、照射されたレーザ光の強度に応じて電位が変位する。 The photosensitive drum 101 is rotationally driven by the drive unit 211. As a result, an image is written in the sub-scanning direction (the rotating direction of the photosensitive drum). Note that scanning of the surface of the photosensitive drum 101 (on the photosensitive member) by the laser beam is performed after the surface of the photosensitive drum 101 is charged by the charging device 102. Further, the potential of the surface of the photosensitive drum 101 is displaced according to the intensity of the irradiated laser beam.
[半導体レーザ]
図3は、半導体レーザ201の概略構成を説明するための図である。
光走査装置200に備えられる半導体レーザ201はレーザ発光素子401(LD401)とフォトダイオード402(PD402)を有する。LD401は供給される電流の値に応じたレーザ光を出射する。LD401は、図3に示すように、感光ドラム101を走査するためのレーザ光を図右側へ放射(フロント光)するとともに、逆方向(図左側)にもフロント光に対しておよそ一定割合の光量のレーザ光を放射(リア光)する。
[Semiconductor laser]
FIG. 3 is a diagram for explaining a schematic configuration of the semiconductor laser 201.
A semiconductor laser 201 provided in the optical scanning device 200 includes a laser light emitting element 401 (LD 401) and a photodiode 402 (PD 402). The LD 401 emits laser light corresponding to the value of the supplied current. As shown in FIG. 3, the LD 401 emits laser light for scanning the photosensitive drum 101 to the right side of the figure (front light), and in the reverse direction (left side of the figure), the light amount is approximately a constant ratio with respect to the front light. The laser beam is emitted (rear light).
放射されたリア光は、第2の受光素子であるPD402が受光する。PD402は、受光光量に応じた電圧の受光信号を出力する受光信号出力手段として機能する。そして、画像形成装置100は、PD402が受光する光の強度をモニタし、モニタ結果に基づいて後述するAPC(Automatic Power Control)を実行する。 The emitted rear light is received by the PD 402 as the second light receiving element. The PD 402 functions as a light reception signal output unit that outputs a light reception signal having a voltage corresponding to the amount of received light. The image forming apparatus 100 monitors the intensity of light received by the PD 402, and executes APC (Automatic Power Control), which will be described later, based on the monitoring result.
[レーザ制御回路およびAPC]
図4は、半導体レーザ201を制御するために画像形成装置100が備えるレーザ制御回路の構成を説明するためのブロック図である。
[Laser control circuit and APC]
FIG. 4 is a block diagram for explaining a configuration of a laser control circuit included in the image forming apparatus 100 for controlling the semiconductor laser 201.
本実施形態の画像形成装置100は、レーザドライバ301、制御部304、目標電圧出力部(電圧出力回路)319、ROM312、RAM313を有する。ROM312、RAM313は、各種制御プログラム、設定値などを記憶する。制御部304は当該制御プログラムや設定値などに基づいてレーザドライバ301および目標電圧出力部319を制御する。 The image forming apparatus 100 of this embodiment includes a laser driver 301, a control unit 304, a target voltage output unit (voltage output circuit) 319, a ROM 312, and a RAM 313. The ROM 312 and the RAM 313 store various control programs, setting values, and the like. The control unit 304 controls the laser driver 301 and the target voltage output unit 319 based on the control program and set values.
まず、レーザドライバ301について説明する。レーザドライバ301はIC(Integrated Circuit)である。レーザドライバ301は、光走査装置200に取り付けられたレーザ制御基板212に実装されている。レーザドライバ301は、RM端子、Vref端子、Ch端子、Rs端子、LD端子、PD端子を備える。RM端子にはRM抵抗305が接続されている。Vref端子は後述する目標電圧出力部319に接続されている。Ch端子にはコンデンサ310(光量制御用コンデンサ)が接続されている。Rs端子にはRs抵抗311が接続されている。LD端子には、半導体レーザ201のLD401が接続されている。PD端子には半導体レーザ201のPD402が接続されている。RM抵抗305、コンデンサ310、Rs抵抗311、および半導体レーザ201はレーザ制御基板212に実装されている。図4に示すように、RM抵抗305の他端の端子、コンデンサ310の他端の端子、およびRs抵抗311の他端の端子は、それぞれ接地されている。
このように、レーザドライバ301を含む各構成は発光素子を駆動する駆動回路として機能する。
First, the laser driver 301 will be described. The laser driver 301 is an IC (Integrated Circuit). The laser driver 301 is mounted on a laser control board 212 attached to the optical scanning device 200. The laser driver 301 includes an RM terminal, a Vref terminal, a Ch terminal, an Rs terminal, an LD terminal, and a PD terminal. An RM resistor 305 is connected to the RM terminal. The Vref terminal is connected to a target voltage output unit 319 described later. A capacitor 310 (light quantity control capacitor) is connected to the Ch terminal. An Rs resistor 311 is connected to the Rs terminal. The LD 401 of the semiconductor laser 201 is connected to the LD terminal. A PD 402 of the semiconductor laser 201 is connected to the PD terminal. The RM resistor 305, the capacitor 310, the Rs resistor 311 and the semiconductor laser 201 are mounted on the laser control board 212. As shown in FIG. 4, the terminal at the other end of the RM resistor 305, the terminal at the other end of the capacitor 310, and the terminal at the other end of the Rs resistor 311 are each grounded.
In this manner, each configuration including the laser driver 301 functions as a drive circuit that drives the light emitting element.
レーザドライバ301は比較回路306、スイッチ307、オペアンプ308、トランジスタ327(Tr327)、カレントミラー回路309、およびトランジスタ330(Tr330)を内蔵している。比較回路306の反転端子はRM端子およびPD端子の間に接続されている。LD401に電流が流れることによってLD401から出射されるリア光はPD402に入射する。PD402は受光光量に応じた値の電流Ipdを出力する。比較回路306の反転端子の電圧VpdはPD402の出力電流IpdおよびRM抵抗305(抵抗値RM)によって以下の式(1)で定義される。 The laser driver 301 includes a comparison circuit 306, a switch 307, an operational amplifier 308, a transistor 327 (Tr327), a current mirror circuit 309, and a transistor 330 (Tr330). The inverting terminal of the comparison circuit 306 is connected between the RM terminal and the PD terminal. The rear light emitted from the LD 401 when the current flows through the LD 401 enters the PD 402. The PD 402 outputs a current I pd having a value corresponding to the amount of received light. The voltage V pd at the inverting terminal of the comparison circuit 306 is defined by the following equation (1) by the output current I pd of the PD 402 and the RM resistor 305 (resistance value RM).
Vpd =Ipd・RM・・・式(1) V pd = I pd · RM Formula (1)
一方、比較回路306の非反転端子には後述する目標電圧出力部319からVrefが入力される。比較回路306は反転端子に入力される電圧Vpdと非反転端子に入力される電圧Vrefとを比較する。 On the other hand, Vref is input to the non-inverting terminal of the comparison circuit 306 from a target voltage output unit 319 described later. The comparison circuit 306 compares the voltage V pd input to the inverting terminal with the voltage Vref input to the non-inverting terminal.
スイッチ307の一端の端子は比較回路306の出力端子に接続されている。スイッチ307の他端の端子は、コンデンサ310およびオペアンプ308の非反転端子に接続されている。スイッチ307は、後述するサンプルホールド信号318(S/H信号318)によってレーザ光の1走査周期中におけるAPCを実行する期間にONされ、その他の期間はOFFされる。S/H信号318によってスイッチ307がONの状態(接続状態)においてレーザ光の光量を制御するためのフィードバックループが形成される。フィードバックループが形成された状態において、レーザドライバ301は比較回路306の比較結果に基づいてコンデンサ310の電圧Vchをフィードバック制御する。 One terminal of the switch 307 is connected to the output terminal of the comparison circuit 306. The other terminal of the switch 307 is connected to the capacitor 310 and the non-inverting terminal of the operational amplifier 308. The switch 307 is turned on during a period in which APC is executed during one scanning period of the laser beam by a sample hold signal 318 (S / H signal 318) described later, and is turned off during the other periods. A feedback loop for controlling the amount of laser light when the switch 307 is ON (connected state) is formed by the S / H signal 318. In a state where the feedback loop is formed, the laser driver 301 feedback-controls the voltage Vch of the capacitor 310 based on the comparison result of the comparison circuit 306.
図4に示すように、オペアンプ308、Tr327、Rs抵抗311は定電流回路を構成する。コンデンサ310はオペアンプ308の非反転端子に接続されている。そのため、オペアンプ308の非反転端子の電圧はコンデンサ310の電圧Vchと等しくなる。オペアンプ308の反転端子はRs端子に接続されている。Rs抵抗311(抵抗値:Rs)に電流I1が流れるとすると、Rs端子の電圧は以下の式(2)で定義される。 As shown in FIG. 4, the operational amplifiers 308, Tr327, and Rs resistor 311 constitute a constant current circuit. The capacitor 310 is connected to the non-inverting terminal of the operational amplifier 308. Therefore, the voltage at the non-inverting terminal of the operational amplifier 308 is equal to the voltage V ch of the capacitor 310. The inverting terminal of the operational amplifier 308 is connected to the Rs terminal. Assuming that the current I 1 flows through the Rs resistor 311 (resistance value: Rs), the voltage at the Rs terminal is defined by the following equation (2).
VRs =I1・Rs・・・式(2) V Rs = I 1 · Rs (2)
オペアンプ308は Rs端子の電圧VRs が電圧Vchと等しくなるようにTr327のベース電圧を制御する。即ち、オペアンプ308、Tr327、Rs抵抗311を含む定電流回路は、電流I1が電圧Vchに対応する値になるように電流I1の値を制御する。 The operational amplifier 308 controls the base voltage of the Tr 327 so that the voltage V Rs at the Rs terminal becomes equal to the voltage V ch . That is, the constant current circuit comprising an operational amplifier 308, Tr327, Rs resistor 311 controls the value of the current I 1 to a value where the current I 1 corresponding to the voltage V ch.
カレントミラー回路309は、トランジスタ325(Tr325)、トランジスタ326(Tr326)、トランジスタ328(Tr328)、およびトランジスタ329(Tr329)を有する。カレントミラー回路309が有する各トランジスタの接続は図4に示す様である。Tr325のエミッタ端子はTr327のコレクタ端子に接続されている。 The current mirror circuit 309 includes a transistor 325 (Tr325), a transistor 326 (Tr326), a transistor 328 (Tr328), and a transistor 329 (Tr329). Connection of each transistor included in the current mirror circuit 309 is as shown in FIG. The emitter terminal of Tr325 is connected to the collector terminal of Tr327.
また、Tr329のコレクタ端子はTr330のエミッタ端子に接続されている。Tr330はLD401をON/OFF制御するためのスイッチであり、Tr330のベース端子には制御部304が出力するPWM信号322が入力される。このPWM信号322は入力画像データに基づいて生成される信号であり、LD401をON/OFF制御するための信号である。例えば、PWM信号322がHigh(ON信号)のとき駆動電流I3はLD401を流れる。一方、PWM信号322がLow(OFF信号)のとき駆動電流I3はLD401を流れない。 The collector terminal of Tr329 is connected to the emitter terminal of Tr330. Tr 330 is a switch for controlling ON / OFF of the LD 401, and the PWM signal 322 output from the control unit 304 is input to the base terminal of the Tr 330. This PWM signal 322 is a signal generated based on the input image data, and is a signal for ON / OFF control of the LD 401. For example, when the PWM signal 322 is High (ON signal), the drive current I 3 flows through the LD 401. On the other hand, when the PWM signal 322 is Low (OFF signal), the drive current I 3 does not flow through the LD 401.
カレントミラー回路309において、電流I1は入力電流に相当し、電流I2および駆動電流I3は出力電流に相当する。即ち、カレントミラー回路309は、入力電流である電流I1によってその電流値に対応する値の電流I2を生成し、さらに電流I2によってその電流値に対応する値の駆動電流I3を生成する。従って、後述するAPCによって電流I1の値が制御されることによってLD401に流れる駆動電流I3の値が制御される。
即ち、カレントミラー回路309のミラー比(電流I1:電流I3=1:N)とすると、電流I3は以下の式(3)で定義される。
In the current mirror circuit 309, a current I 1 corresponds to the input current, the current I 2 and the drive current I 3 is equivalent to the output current. That is, the current mirror circuit 309 generates a current I 2 having a value corresponding to the current value by the current I 1 that is an input current, and further generates a drive current I 3 having a value corresponding to the current value by the current I 2 . To do. Therefore, the value of the drive current I 3 flowing in the LD 401 is controlled by controlling the value of the current I 1 by APC described later.
That is, assuming that the mirror ratio of the current mirror circuit 309 (current I 1 : current I 3 = 1: N), the current I 3 is defined by the following equation (3).
I3=N・VRs/Rs・・・式(3) I 3 = N · V Rs / Rs (3)
このように、レーザドライバ301は、コンデンサ310の値に応じた値の電流をLD401に供給する。PD402は、LD401から出射されたレーザ光を受光する。レーザドライバ301は、PD402の受光結果(Vpd)と後述する目標電圧出力部319から入力される基準電圧Vrefとの比較結果に基づいてコンデンサ310の電圧Vchをフィードバック制御する。基準電圧Vref>Vpdの場合はLD401から出射されるレーザ光の光量が不足しているため、レーザドライバ301はVref=Vpdになるようにコンデンサ310の電圧Vchを増加させる(充電)。 As described above, the laser driver 301 supplies a current having a value corresponding to the value of the capacitor 310 to the LD 401. The PD 402 receives the laser light emitted from the LD 401. The laser driver 301 feedback-controls the voltage Vch of the capacitor 310 based on a comparison result between a light reception result (V pd ) of the PD 402 and a reference voltage Vref input from a target voltage output unit 319 described later. Since the case of the reference voltage Vref> V pd has insufficient light amount of the laser beam emitted from LD401, the laser driver 301 increases the voltage Vch of the capacitor 310 such that Vref = V pd (charge).
一方、基準電圧Vref<Vpdの場合はLD401から出射されるレーザ光の光量が過多であるため、レーザドライバ301はVref=Vpdになるようにコンデンサ310の電圧Vchを低下させる。基準電圧Vref=Vpdの場合はLD401から出射されるレーザ光は目標光量であるため、レーザドライバ301はコンデンサ310を充放電せず、現状のVchを維持する。
このようなフィードバック制御によってレーザ光は電圧Vrefに対応する光量に制御される。なお、レーザドライバ301は必ずしもカレントミラー回路を備えていなくても良く、電流I1がLD401に流れるようにレーザドライバを構成しても良い。
On the other hand, when the reference voltage Vref <V pd , the amount of laser light emitted from the LD 401 is excessive, so the laser driver 301 decreases the voltage Vch of the capacitor 310 so that Vref = V pd . When the reference voltage Vref = V pd, the laser light emitted from the LD 401 is the target light amount, so the laser driver 301 does not charge / discharge the capacitor 310 and maintains the current Vch.
By such feedback control, the laser beam is controlled to a light amount corresponding to the voltage Vref. The laser driver 301 need not necessarily be provided with a current mirror circuit, a current I 1 may constitute a laser driver to flow LD401.
次に、制御部304および目標電圧出力部319について説明する。制御部304はCPUあるいはASICなどのICである。制御部304は、レーザ制御基板212とは異なる、画像形成装置100の本体側の回路基板に実装されている。一方、目標電圧出力部319はICで構成しても良いし、ディスクリートデバイスを回路基板に実装することによって構成しても良い。目標電圧出力部319はレーザ制御基板212に実装されても良いし、画像形成装置100の本体側の回路基板に実装されても良い。 Next, the control unit 304 and the target voltage output unit 319 will be described. The control unit 304 is an IC such as a CPU or an ASIC. The control unit 304 is mounted on a circuit board on the main body side of the image forming apparatus 100, which is different from the laser control board 212. On the other hand, the target voltage output unit 319 may be constituted by an IC, or may be constituted by mounting a discrete device on a circuit board. The target voltage output unit 319 may be mounted on the laser control board 212 or may be mounted on a circuit board on the main body side of the image forming apparatus 100.
制御部304は、光学センサ115からの濃度検出用トナー画像の検出結果および環境センサ116の検出結果の少なくとも一方に基づいてPWM信号320(第1のパルス信号)のパルス幅(デューティー比)を変調する。PWM信号320(第1のパルス信号)のパルス幅は感光ドラム101上(感光体上)を走査するレーザ光の目標光量を示す。 The control unit 304 modulates the pulse width (duty ratio) of the PWM signal 320 (first pulse signal) based on at least one of the detection result of the density detection toner image from the optical sensor 115 and the detection result of the environment sensor 116. To do. The pulse width of the PWM signal 320 (first pulse signal) indicates the target light amount of laser light that scans on the photosensitive drum 101 (on the photosensitive member).
画像形成中、制御部304はPWM信号320およびGATE信号321(第2のパルス信号)を出力する。なお、第2のパルス信号は、第1のパルス信号よりも低周波数のパルス信号である。
PWM信号320は感光ドラム101上を走査するレーザ光の目標光量を示すパルス幅の一定周波数の信号である。一方、GATE信号321はBD209に入射させるレーザ光の目標光量を示すパルス信号である。
During image formation, the control unit 304 outputs a PWM signal 320 and a GATE signal 321 (second pulse signal). Note that the second pulse signal is a pulse signal having a lower frequency than the first pulse signal.
The PWM signal 320 is a signal having a constant frequency with a pulse width indicating the target light amount of the laser beam that scans the photosensitive drum 101. On the other hand, the GATE signal 321 is a pulse signal indicating the target light amount of the laser light incident on the BD 209.
目標電圧出力部319は、電圧変換部302、OR回路317(論理和回路)、スイッチ316、コンデンサ314(平滑化用コンデンサ)、および抵抗315を備える。
OR回路317には制御部304から出力されるPWM信号320およびGATE信号321が入力される。OR回路317はPWM信号320およびGATE信号321の論理和を出力する。画像形成中、制御部304からPWM信号320およびGATE信号321が常に出力されているため、OR回路317はPWM信号320およびGATE信号321のいずれか一方に対応する信号を出力する。
The target voltage output unit 319 includes a voltage conversion unit 302, an OR circuit 317 (logical sum circuit), a switch 316, a capacitor 314 (smoothing capacitor), and a resistor 315.
The OR circuit 317 receives the PWM signal 320 and the GATE signal 321 output from the control unit 304. The OR circuit 317 outputs a logical sum of the PWM signal 320 and the GATE signal 321. Since the PWM signal 320 and the GATE signal 321 are always output from the control unit 304 during image formation, the OR circuit 317 outputs a signal corresponding to one of the PWM signal 320 and the GATE signal 321.
電圧変換部302はFET325(Field Effect Transitor)、抵抗324、および抵抗323を備える。FET325のゲート端子はOR回路317の出力に接続されている。FET325のドレイン端子には一電源電圧VRが印加されている。電源電圧VRは、バンドギャップ回路によって生成される一定電圧(例えば、1.4V)を出力する電源である。FET325のソース端子は抵抗323の一端に接続されている。抵抗323の他端は接地されている。FET325はOR回路317からの出力321によってON/OFF制御される。FET325がOFFの場合、FET325のソース端子の電圧は0Vになり、FET325がONの場合、FET325のソース端子の電圧は基準電圧VRからFET325の電圧降下分を減算した値となる。 The voltage conversion unit 302 includes a FET 325 (Field Effect Transistor), a resistor 324, and a resistor 323. The gate terminal of the FET 325 is connected to the output of the OR circuit 317. One power supply voltage VR is applied to the drain terminal of the FET 325. The power supply voltage VR is a power supply that outputs a constant voltage (for example, 1.4 V) generated by a band gap circuit. The source terminal of the FET 325 is connected to one end of the resistor 323. The other end of the resistor 323 is grounded. The FET 325 is ON / OFF controlled by an output 321 from the OR circuit 317. When the FET 325 is OFF, the voltage at the source terminal of the FET 325 is 0V. When the FET 325 is ON, the voltage at the source terminal of the FET 325 is a value obtained by subtracting the voltage drop of the FET 325 from the reference voltage VR.
図4に示す抵抗323の一端はFET325のソース端子に接続されている。抵抗323の他端はレーザドライバ301のVref端子およびスイッチ316の端子aに接続されている。コンデンサ314の一端はスイッチ316の端子bに接続されており、コンデンサ314の他端は接地されている。また、抵抗315の一端はスイッチ316の端子cに接続されており、抵抗315の他端は接地されている。スイッチ316にはGATE信号321が入力されている。スイッチ316は、GATE信号がHighのとき端子aと端子cとを接続し(非平滑化モード)、GATE信号がLowのとき端子aと端子b(平滑化モード)とを接続する。 One end of the resistor 323 shown in FIG. 4 is connected to the source terminal of the FET 325. The other end of the resistor 323 is connected to the Vref terminal of the laser driver 301 and the terminal a of the switch 316. One end of the capacitor 314 is connected to the terminal b of the switch 316, and the other end of the capacitor 314 is grounded. One end of the resistor 315 is connected to the terminal c of the switch 316, and the other end of the resistor 315 is grounded. A GATE signal 321 is input to the switch 316. The switch 316 connects the terminal a and the terminal c when the GATE signal is High (non-smoothing mode), and connects the terminal a and the terminal b (smoothing mode) when the GATE signal is Low.
スイッチ316が端子aと端子bとを接続することによって抵抗323とコンデンサ314とが接続された状態となる。この状態において抵抗323およびコンデンサ314はFET325のスイッチ動作に伴い変調する振幅がVRのソース端子の電圧(ソース電圧)を平滑化する平滑化回路として機能する。
図6は、抵抗323およびコンデンサ314によるソース電圧の平滑化機能について説明するための図である。なお、便宜的にFET325による電圧降下はないものとして説明する。
When the switch 316 connects the terminal a and the terminal b, the resistor 323 and the capacitor 314 are connected. In this state, the resistor 323 and the capacitor 314 function as a smoothing circuit that smoothes the voltage (source voltage) of the source terminal whose amplitude is modulated with the switching operation of the FET 325 is VR.
FIG. 6 is a diagram for explaining a source voltage smoothing function by the resistor 323 and the capacitor 314. For convenience, it is assumed that there is no voltage drop due to the FET 325.
図6におけるFET325ソース電圧は、OR回路317の出力によって電圧VRと0V(GND)の2値を採る。OR回路317にはPWM信号320およびGATE信号321の論理和を出力する。図4に示すDUTY75%の期間において、制御部304はデューティー比75%のPWM信号320かつLowのGATE信号321を出力している。そのため、OR回路317はデューティー比75%のPWM信号321を出力し、FET325はその信号によってON/OFF動作を実行する。このとき、FET325は、そのソース端子に電圧VRの振幅およびPWM信号320の周波数(デューティー比75%)を有する変調信号を生成する。このように、FET325は変調信号を生成する変調回路として機能する。
そして、この変調信号は抵抗323およびコンデンサ314によって平滑化される。このとき、変調信号を平滑化した基準電圧Vrefの値はVRの75%の値となる。
The FET 325 source voltage in FIG. 6 takes two values, voltage VR and 0 V (GND), according to the output of the OR circuit 317. The OR circuit 317 outputs a logical sum of the PWM signal 320 and the GATE signal 321. In the period of DUTY 75% shown in FIG. 4, the control unit 304 outputs a PWM signal 320 having a duty ratio of 75% and a low GATE signal 321. Therefore, the OR circuit 317 outputs a PWM signal 321 having a duty ratio of 75%, and the FET 325 executes an ON / OFF operation according to the signal. At this time, the FET 325 generates a modulation signal having the amplitude of the voltage VR and the frequency of the PWM signal 320 (duty ratio 75%) at its source terminal. Thus, the FET 325 functions as a modulation circuit that generates a modulation signal.
This modulated signal is smoothed by the resistor 323 and the capacitor 314. At this time, the value of the reference voltage Vref obtained by smoothing the modulation signal is 75% of VR.
同様に、図6に示すDUTY50%の期間において、制御部304はデューティー比50%のPWM信号320かつLowのGATE信号321を出力している。そのため、OR回路317はデューティー比50%のPWM信号320を出力し、FET325はその信号によってON/OFF動作を実行する。このとき、FET325は、そのソース端子に電圧VRの振幅およびPWM信号320の周波数(デューティー比50%)を有する変調信号を生成する。そして、この変調信号は抵抗323およびコンデンサ314によって平滑化される。このとき、変調信号を平滑化した基準電圧Vrefの値はVRの50%の値となる。そして、抵抗323およびコンデンサ314によって平滑化された基準電圧Vrefの値は電源電圧VRの50%の値となる。 Similarly, the control unit 304 outputs a PWM signal 320 having a duty ratio of 50% and a low GATE signal 321 in a period of 50% duty shown in FIG. Therefore, the OR circuit 317 outputs a PWM signal 320 with a duty ratio of 50%, and the FET 325 executes an ON / OFF operation according to the signal. At this time, the FET 325 generates a modulation signal having the amplitude of the voltage VR and the frequency of the PWM signal 320 (duty ratio 50%) at its source terminal. This modulated signal is smoothed by the resistor 323 and the capacitor 314. At this time, the value of the reference voltage Vref obtained by smoothing the modulation signal is 50% of VR. The value of the reference voltage Vref smoothed by the resistor 323 and the capacitor 314 is 50% of the power supply voltage VR.
さらに、図6に示すDUTY25%の期間において、制御部304はデューティー比25%のPWM信号320かつLowのGATE信号321を出力している。そのため、OR回路317はデューティー比25%のPWM信号320を出力し、FET325はその信号によってON/OFF動作を実行する。このとき、FET325は、そのソース端子に電圧VRの振幅およびPWM信号320の周波数(デューティー比25%)を有する変調信号を生成する。そして、この変調信号は抵抗323およびコンデンサ314によって平滑化される。このとき、変調信号を平滑化した基準電圧Vrefの値はVRの25%の値となる。そして、抵抗323およびコンデンサ314によって平滑化された基準電圧Vrefの値はVRの25%の値となる。 Further, in the period of DUTY 25% shown in FIG. 6, the control unit 304 outputs a PWM signal 320 having a duty ratio of 25% and a low GATE signal 321. Therefore, the OR circuit 317 outputs a PWM signal 320 with a duty ratio of 25%, and the FET 325 executes an ON / OFF operation according to the signal. At this time, the FET 325 generates a modulation signal having the amplitude of the voltage VR and the frequency of the PWM signal 320 (duty ratio 25%) at its source terminal. This modulated signal is smoothed by the resistor 323 and the capacitor 314. At this time, the value of the reference voltage Vref obtained by smoothing the modulation signal is 25% of VR. The value of the reference voltage Vref smoothed by the resistor 323 and the capacitor 314 is 25% of VR.
図4に戻り説明を続ける。GATE信号321がHighになることによって、スイッチ316は端子aと端子cとを接続し、それによって抵抗323と抵抗315とが接続された状態となる。この状態において基準電圧Vrefは抵抗323および抵抗315の抵抗値によって規定される。 Returning to FIG. When the GATE signal 321 becomes High, the switch 316 connects the terminal a and the terminal c, whereby the resistor 323 and the resistor 315 are connected. In this state, the reference voltage Vref is defined by the resistance values of the resistors 323 and 315.
図4に示すDUTY100%の期間において、制御部HighのGATE信号321が出力されている。このとき、如何なるパルス幅のPWM信号320がOR回路317に入力されていても、OR回路317に出力はHighとなる。そのため、ソース電圧は電圧VRとなり、基準電圧Vrefは、抵抗323(抵抗値:R1)および抵抗315(抵抗値:R2)によって以下の式で定義される。 During the DUTY 100% period shown in FIG. 4, the GATE signal 321 of the control unit High is output. At this time, no matter what pulse width PWM signal 320 is input to the OR circuit 317, the output to the OR circuit 317 is High. Therefore, the source voltage becomes the voltage VR, and the reference voltage Vref is defined by the following equation by the resistor 323 (resistance value: R1) and the resistor 315 (resistance value: R2).
Vref=VR・R2/(R1+R2)・・・式(4) Vref = VR · R2 / (R1 + R2) (4)
VR、R1、R2は一定であるので、式(4)によればGATE信号321に基づく基準電圧Vrefは一定となる。 Since VR, R1, and R2 are constant, the reference voltage Vref based on the GATE signal 321 is constant according to Equation (4).
このように基準電圧VrefはPWM信号320およびGATE信号321の論理和であるOR回路317の出力によって規定される。GATE信号321、OR回路317、スイッチ316、抵抗315を用いずに、PWM信号320のデューティー比を0から100%の間で可変することによって基準電圧Vrefを設定する方法も考えられる。しかしながら、図4に示すように、平滑化回路の時定数によって平滑化回路に入力する信号のデューティー比を切り換えてから平滑化回路の出力が安定するまでにある程度時間を要する。基準電圧Vrefの値を高速に切り換えるために、本実施形態の画像形成装置100は図4に示す目標電圧出力部319を用いている。 Thus, the reference voltage Vref is defined by the output of the OR circuit 317 that is the logical sum of the PWM signal 320 and the GATE signal 321. A method of setting the reference voltage Vref by changing the duty ratio of the PWM signal 320 between 0% and 100% without using the GATE signal 321, the OR circuit 317, the switch 316, and the resistor 315 is also conceivable. However, as shown in FIG. 4, it takes some time for the output of the smoothing circuit to stabilize after the duty ratio of the signal input to the smoothing circuit is switched according to the time constant of the smoothing circuit. In order to switch the value of the reference voltage Vref at high speed, the image forming apparatus 100 of this embodiment uses a target voltage output unit 319 shown in FIG.
上述したように、基準電圧Vrefはレーザドライバ301の比較回路306の非反転端子に入力される。レーザドライバ301は基準電圧VrefとVpdとの比較結果に基づいてコンデンサ310の電圧Vchを制御する。電圧Vchの制御をAPCと称する。
制御部304は、APCを実行する際にHighのS/H信号318を出力する。スイッチ307はHighのS/H信号318に基づいて図示した2つの端子を接続する。この状態において、レーザドライバ301はVpdと基準電圧Vrefとの比較結果に基づいてコンデンサ310の電圧を制御する。
As described above, the reference voltage Vref is input to the non-inverting terminal of the comparison circuit 306 of the laser driver 301. The laser driver 301 controls the voltage Vch of the capacitor 310 based on the comparison result between the reference voltages Vref and Vpd . Control of voltage Vch is referred to as APC.
The control unit 304 outputs a high S / H signal 318 when executing APC. The switch 307 connects the two illustrated terminals based on a high S / H signal 318. In this state, the laser driver 301 controls the voltage of the capacitor 310 based on the comparison result between V pd and the reference voltage Vref.
一方、後述するOFFモードおよびVIDEOモード(VDOモード)において制御部304はLowのS/H信号318を出力する。スイッチ307はLowのS/H信号318に基づいて図示した2つの端子を非接続状態にする。この状態において、レーザドライバ301はVpdと基準電圧Vrefとの比較結果をコンデンサ310の電圧に反映させないホールド状態となる。 On the other hand, in an OFF mode and a VIDEO mode (VDO mode), which will be described later, the control unit 304 outputs a low S / H signal 318. The switch 307 disconnects the two illustrated terminals based on the low S / H signal 318. In this state, the laser driver 301 enters a hold state in which the comparison result between V pd and the reference voltage Vref is not reflected on the voltage of the capacitor 310.
[1走査周期タイミングチャート]
図5は、レーザ光の1走査周期中における制御シーケンスおよび画像形成装置100の状態を示すタイミングチャートである。
図5に示すように、レーザ光の走査周期中、即ち画像形成中、制御部304は、PWM信号320と共にGATE信号321をOR回路317に入力する。また、GATE信号321は目標電圧出力部319のスイッチ316にも入力される。制御部304は、一定周波数のPWM信号320を出力する。一方、制御部304はレーザ光がBD209上を走査する直前にGATE信号321をLowからHighに変化させ、その後、レーザ光がBD209を走査した直後にGATE信号321をHighからLowに変化させる。制御部304は1つ前の走査周期において生成したBD信号の生成タイミングを基準とするタイミングでGATE信号321を変化させている。
[Single scan cycle timing chart]
FIG. 5 is a timing chart showing the control sequence and the state of the image forming apparatus 100 during one scanning period of laser light.
As shown in FIG. 5, the control unit 304 inputs the GATE signal 321 together with the PWM signal 320 to the OR circuit 317 during the scanning period of laser light, that is, during image formation. The GATE signal 321 is also input to the switch 316 of the target voltage output unit 319. The control unit 304 outputs a PWM signal 320 having a constant frequency. On the other hand, the control unit 304 changes the GATE signal 321 from Low to High immediately before the laser beam scans the BD 209, and then changes the GATE signal 321 from High to Low immediately after the laser beam scans the BD 209. The control unit 304 changes the GATE signal 321 at a timing based on the generation timing of the BD signal generated in the previous scanning cycle.
上述したように、GATE信号がHighの場合、スイッチ316は端子aと端子cとを接続し、GATE信号321がLowの場合、スイッチ316は端子aと端子bとを接続する。 As described above, when the GATE signal is High, the switch 316 connects the terminal a and the terminal c, and when the GATE signal 321 is Low, the switch 316 connects the terminal a and the terminal b.
図5に示すOR出力はOR回路317の出力を示している。GATE信号321がHighのときOR出力はHighとなり、GATE信号321がLowのときOR出力はPWM320の周波数に応じた周波数のパルス信号を出力する。つまり、GATE信号321がHighの場合、OR出力において如何なる周波数のPWM信号320もGATE信号321にマスクされる。 The OR output shown in FIG. 5 indicates the output of the OR circuit 317. When the GATE signal 321 is High, the OR output is High, and when the GATE signal 321 is Low, the OR output outputs a pulse signal having a frequency corresponding to the frequency of the PWM 320. That is, when the GATE signal 321 is High, the PWM signal 320 of any frequency is masked by the GATE signal 321 at the OR output.
GATE信号321がHighの場合、スイッチ316は端子aと端子cとを接続するため、基準電圧Vrefは式(4)によって定義される。そして、レーザドライバ301は当該基準電圧Vrefを用いたLD1_FAPCを実行する。そして、GATE信号321に基づく基準電圧Vrefに対応する光量に制御されたレーザ光がBD209上を走査する。BD209は受光するレーザ光の光量に応じた波形の信号を出力する。 When the GATE signal 321 is High, the switch 316 connects the terminal a and the terminal c, so that the reference voltage Vref is defined by Expression (4). Then, the laser driver 301 executes LD1_FAPC using the reference voltage Vref. Then, the laser beam controlled to have a light amount corresponding to the reference voltage Vref based on the GATE signal 321 scans the BD 209. The BD 209 outputs a signal having a waveform corresponding to the amount of received laser light.
一方、GATE信号321がLowの場合、スイッチ316は端子aと端子bとを接続するため、基準電圧Vrefの値はPWM信号320を抵抗323およびコンデンサ314を含む平滑化回路によって定義される。レーザドライバ301は当該基準電圧Vrefを用いたLD1_APCを実行する。そして、PWM信号320のパルス幅に基づく基準電圧Vrefに対応する光量に制御されたレーザ光が感光ドラム101上を走査する。 On the other hand, when the GATE signal 321 is Low, the switch 316 connects the terminal a and the terminal b, so that the value of the reference voltage Vref is defined by the smoothing circuit including the PWM signal 320 and the resistor 323 and the capacitor 314. The laser driver 301 executes LD1_APC using the reference voltage Vref. Then, the photosensitive drum 101 is scanned with a laser beam controlled to have a light amount corresponding to the reference voltage Vref based on the pulse width of the PWM signal 320.
このように、本実施形態に係る画像形成装置100は、レーザ光の1走査周期中の非画像走査期間において以下の2つの制御両方を行うことができる。2つの制御とは、共通のフィードバックループによって感光ドラム101上を走査するレーザ光の光量のフィードバック制御とBDに入射させるレーザ光の光量のフィードバック制御である。 As described above, the image forming apparatus 100 according to the present embodiment can perform both of the following two controls in the non-image scanning period in one scanning cycle of the laser light. The two controls are feedback control of the amount of laser light scanned on the photosensitive drum 101 by a common feedback loop and feedback control of the amount of laser light incident on the BD.
上記説明した実施形態は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲が、これらの例に限定されるものではない。 The embodiment described above is for explaining the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
100・・・画像形成装置、101a〜101d・・・感光ドラム、102a〜102d・・・帯電装置、103a〜103d・・・現像器、104a〜104d・・・転写ブレード、105・・・中間転写ベルト、106(21)・・・二次転写ローラ、107・・・定着装置、108・・・排紙ローラ、109・・・給紙カセット、110・・・手差しトレイ、111・・・レジローラ、112・・・両面反転パス、113・・・両面パス、114・・・縦パスローラ、200a〜200d・・・光走査装置、301・・・APC制御回路、303・・・CPU、304・・・レーザ制御部、319・・・BD光量制御部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Image forming apparatus, 101a-101d ... Photosensitive drum, 102a-102d ... Charging device, 103a-103d ... Developing device, 104a-104d ... Transfer blade, 105 ... Intermediate transfer Belt 106 (21) ... secondary transfer roller 107 ... fixing device 108 ... paper discharge roller 109 ... paper feed cassette 110 ... manual feed tray 111 ... registration roller DESCRIPTION OF SYMBOLS 112 ... Double-sided inversion pass, 113 ... Double-sided pass, 114 ... Vertical pass roller, 200a-200d ... Optical scanning device, 301 ... APC control circuit, 303 ... CPU, 304 ... Laser control unit, 319... BD light amount control unit.
Claims (3)
感光体と、
供給される電流の値に応じた光量のレーザ光を出射する発光素子と、
前記発光素子から出射されたレーザ光が前記感光体上を走査するように当該レーザ光を偏向する偏向手段と、
前記レーザ光の走査方向における画像の書出し位置を一致させるための同期信号であって、前記偏向手段によって偏向されたレーザ光を受光する第1の受光素子を備え、前記第1の受光素子の受光光量に応じた波形の前記同期信号を出力する同期信号出力手段と、
前記レーザ光の光量を制御するために、前記発光素子から出射されたレーザ光を受光する第2の受光素子を備え、前記第2の受光素子の受光光量に応じた電圧の受光信号を出力する受光信号出力手段と、
前記レーザ光の目標光量に対応する基準電圧を出力する電圧出力回路と、
前記発光素子を駆動する駆動回路であって、前記受光信号の電圧と前記基準電圧とを比較する比較回路と、前記比較回路による比較結果に基づいて充放電される光量制御用コンデンサと、を備え、前記光量制御用コンデンサの電圧に応じた値の電流を前記発光素子に供給する駆動回路と、
前記基準電圧の値を制御するためのパルス信号を出力する制御部であって、前記感光体上を走査するレーザ光の目標光量に対応する周波数を有する第1のパルス信号と、前記第2の受光素子に入射するレーザ光の目標光量に対応し、前記第1のパルス信号よりも低周波数の第2のパルス信号と、を前記電圧出力回路に入力する制御部と、を備え、
前記電圧出力回路は、
前記第1のパルス信号および前記第2のパルス信号の論理和を出力する論理和回路と、
一定電圧を出力する電源と、を備え、
前記レーザ光が前記感光体上を走査していない期間において前記第2のパルス信号のパルスが前記論理和回路に入力されていない場合、前記一定電圧の振幅および前記第1のパルス信号の周波数に応じて前記一定電圧の周波数を有する変調信号を生成し、前記変調信号を平滑化することによって前記基準電圧を生成し、
前記レーザ光が前記感光体上を走査していない期間において前記第2のパルス信号のパルスが入力されている場合、前記第2のパルス信号のパルス幅に対応する期間、前記一定電圧を平滑化することなく当該一定電圧の値を変調することによって前記基準電圧を生成することを特徴とする、
画像形成装置。 An image forming apparatus,
A photoreceptor,
A light emitting element that emits a laser beam having a light amount corresponding to the value of the supplied current;
Deflection means for deflecting the laser beam so that the laser beam emitted from the light emitting element scans on the photosensitive member;
A synchronization signal for matching the writing position of the image in the scanning direction of the laser light, comprising a first light receiving element for receiving the laser light deflected by the deflecting means, and receiving the light by the first light receiving element; Synchronization signal output means for outputting the synchronization signal having a waveform corresponding to the amount of light;
In order to control the light amount of the laser light, a second light receiving element for receiving the laser light emitted from the light emitting element is provided, and a light receiving signal having a voltage corresponding to the light received by the second light receiving element is output. Received light signal output means;
A voltage output circuit that outputs a reference voltage corresponding to the target light amount of the laser beam;
A drive circuit for driving the light emitting element, comprising: a comparison circuit that compares a voltage of the light reception signal with the reference voltage; and a light amount control capacitor that is charged and discharged based on a comparison result by the comparison circuit. A drive circuit for supplying a current of a value corresponding to the voltage of the light amount control capacitor to the light emitting element;
A control unit that outputs a pulse signal for controlling the value of the reference voltage, the first pulse signal having a frequency corresponding to a target light amount of laser light that scans on the photosensitive member; and the second pulse signal A controller that inputs a second pulse signal having a frequency lower than that of the first pulse signal, corresponding to a target light amount of laser light incident on the light receiving element, to the voltage output circuit;
The voltage output circuit is
A logical sum circuit that outputs a logical sum of the first pulse signal and the second pulse signal;
A power source that outputs a constant voltage, and
When the pulse of the second pulse signal is not input to the OR circuit during the period when the laser beam is not scanned on the photoconductor, the amplitude of the constant voltage and the frequency of the first pulse signal are set. In response to generating a modulation signal having a frequency of the constant voltage, and generating the reference voltage by smoothing the modulation signal,
When the pulse of the second pulse signal is input during a period in which the laser beam does not scan the photoconductor, the constant voltage is smoothed for a period corresponding to the pulse width of the second pulse signal. Generating the reference voltage by modulating the value of the constant voltage without
Image forming apparatus.
前記第2のスイッチは前記第2のパルス信号に同期して前記平滑化回路から前記変調回路に切り換えることを特徴とする、
請求項1に記載の画像形成装置。 The voltage output circuit includes a first switch that is turned ON / OFF according to an output of the OR circuit, and a second switch that switches between a smoothing circuit and a modulation circuit that modulates the value of the constant voltage,
The second switch is switched from the smoothing circuit to the modulation circuit in synchronization with the second pulse signal.
The image forming apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の画像形成装置。 The smoothing circuit includes a smoothing capacitor and a resistor.
The image forming apparatus according to claim 2.
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