JP2017219714A - 光走査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
光ビームを出射する光源と、
前記光ビームの光量を検出する光量検出部と、
前記光量検出部の検出結果に基づいて前記光ビームの前記光量を制御する光量制御部と、
を備え、
前記光量制御部は、前記光源が前記光ビームの出射を開始する閾値電流以下のバイアス電流を予め前記光源へ供給するとともに、画像信号に従って前記光源の発光を制御するために変調されたスイッチング電流を前記バイアス電流に重畳して前記光源へ供給し、
前記光量制御部は、前記光源へ供給される前記バイアス電流を変更するバイアス電流変更手段を有することを特徴とする。
本実施例による電子写真方式の画像形成装置1を説明する。図10は、第1実施例の画像形成装置1の断面図である。画像形成装置1は、光走査装置2(2Y、2M、2C、2K)、画像制御部501、画像読取部500、感光ドラム(感光体)25を含む画像形成部503、定着部504及び給紙/搬送部505から構成される。画像読取部500は、原稿台に置かれた原稿に対して、照明を当てて原稿の画像を光学的に読み取り、読み取った画像を画像データ(電気信号)へ変換する。画像制御部501は、画像読取部500から画像データを受け取り、受け取った画像データを画像信号へ変換する。画像制御部501は、画像信号を光走査装置2へ送信し、また、光走査装置2の発光を制御する。
図1は、第1実施例の光走査装置2の説明図である。光走査装置2は、レーザ駆動部11及び光源としての半導体レーザ(以下、LDという。)12を有する。レーザ駆動部11及びLD12は、レーザ駆動基板10に設けられている。レーザ駆動部11は、LD12を発光させるための駆動電流Idrを出力する。光走査装置2は、コリメートレンズ13、光量検出ユニット14、円柱レンズ16、モータ17、fθレンズ18、反射ミラー19及びビーム検出器(以下、BDという。)20を有する。モータ17のロータは、回転多面鏡17aと一体に回転する。非画像領域において、LD12から出射されたレーザ光(以下、光ビームという。)L1は、コリメートレンズ13及び円柱レンズ16を経て、回転多面鏡17aへ到達する。光ビームL1は、回転多面鏡17aにより偏向される。回転多面鏡17aにより偏向された光ビームL1は、fθレンズ18を経てBD20へ入射する。BD20は、光ビームL1を受光すると、主走査方向Xの画像の書き出し位置を一定にするためのビーム検出信号(以下、BD信号という。)21を出力する。画像信号に従って変調された光ビームL2は、BD信号21に基づいてLD12から出射される。光ビームL2は、画像領域において、fθレンズ18及び反射ミラー19を経由して感光ドラム25上を主走査方向Xに走査して静電潜像を形成する。なお、LD12は、複数の光ビームを出射してもよい。回転多面鏡17aとモータ17は、LD12から出射された光ビームL2が感光ドラム25の表面上を主走査方向に走査するように光ビームL2を偏向する偏向装置を構成する。
図2は、第1実施例の光量制御部30のブロック図である。光量制御部30は、LD12から所定光量の光ビームを出射させるためにLD12へ供給する駆動電流Idrの値を決定する。駆動電流Idrの値は、スイッチング電流Iswの値と待機電流(以下、バイアス電流という。)Ibの値の合算値である。表1は、光量制御部30の複数の動作モードにおける内部回路の状態を示す。
以下、第1のモードとしての上側光量制御(APC−H)を説明する。上側光量制御モードにおいて、光量制御部30は、LD12が第1の光量P1の光ビームを出射するように、LD12へ供給される駆動電流Idrの値を調整する。LD12から出射された光ビームの光量(光強度)は、光量検出部(受光素子)としてのフォトダイオード(以下、PDという。)14bにより検出される。PD14bは、電源Vccから電圧を印加されている。PD14bは、図1に示す光量検出ユニット14に設けられている。LD12から出射された光ビームの一部は、光量検出ユニット14に設けられた半透鏡14aにより反射され、PD14bへ入射する。PD14bは、光ビームを受光すると、光ビームの光量の検出結果として光ビームの光量に応じたPD電流15を出力する。
以下、第2のモードとしての下側光量制御モード(APC−L)を説明する。下側光量制御モードにおいて、光量制御部30は、LD12が第1の光量P1より小さい第2の光量P2の光ビームを出射するように、LD12へ供給される駆動電流Idrの値を調整する。PD14bは、LD12から出射される光ビームの一部を半透鏡14aを介して受光すると、光ビームの光量に応じたPD電流15を出力する。
以下、図3及び図4を参照して、バイアス電流Ibの変更方法を説明する。図3は、第1実施例のバイアス電流変更手段50のブロック図である。図4は、コンデンサの電圧と光ビームの光量との関係を示す図である。バイアス電流変更手段50は、バイアス電圧算出手段としてのバイアス電圧生成回路43とバイアス電流生成回路45を有する。バイアス電圧生成回路43は、閾値電圧算出手段としての閾値電圧生成回路80とバイアス電圧変更手段としての乗算器(電圧増幅器)81を有する。閾値電圧生成回路80は、切替開閉器38を介して第1のコンデンサ36に電気的に接続され、第1のコンデンサ36から高レベル電圧VchHが印加される。また、閾値電圧生成回路80は、第2のコンデンサ41に電気的に接続され、第2のコンデンサ41から低レベル電圧VchLが印加される。
(VchH−Vth):(VchL−Vth)=Po:(1/4)Po
∴ Vth=(4VchL−VchH)/3 ・・・式(1)
Vb‐a=α×Vth(α≦1) ・・・式(2)
Vb‐b=β×Vth(0≦β<1、0≦β<<α) ・・・式(3)
以下、感光ドラム25の表面上に光ビームを走査して潜像を形成する光書き込みモードとしての定電流制御モードを説明する。画像形成時に画像制御部501から差動信号で伝送される画像信号22(ポジティブ信号22_p、ネガティブ信号22_n)に従ってLD12を駆動するために、光量制御部30は、定電流制御モードで動作する。表1に示すように、定電流制御モードにおいて、上側サンプル回路35は、上側光量制御信号62によりOFF状態にされる。これによって、第1のコンデンサ36は、高レベル電圧VchHを保持する。下側サンプル回路40は、下側光量制御信号63によりOFF状態にされる。これによって、第2のコンデンサ41は、低レベル電圧VchLを保持する。
以下、初期化モードを説明する。光量制御部30は、画像形成装置1の電源投入直後または光走査装置2の停止時に、初期化モードで動作する。画像制御部501は、上側光量制御信号62及び下側光量制御信号63により上側サンプル回路35及び下側サンプル回路40をOFF状態にし、放電信号64により放電回路37及び42をON状態にする。放電回路37及び42は、第1のコンデンサ36及び第2のコンデンサ41の電荷を強制的に放電する。これにより、スイッチング電流生成回路39及びバイアス電流生成回路45へ印加される電圧が0(ゼロ)になるので、駆動電流Idrは、LD12へ供給されない。
次に、第1実施例の変形例を説明する。図5は、第1実施例の変形例の光量制御部130のブロック図である。光量制御部130は、デジタル回路で構成されている。図5に示す光量制御部130において、図2に示す光量制御部30と同様の構造には、同様の参照符号を付して説明を省略する。
上側光量制御モードにおいて、光量制御部130は、LD12が第1の光量P1の光ビームを出射するように、LD12へ供給される駆動電流Idrの値を調整する。LD12から出射された光ビームの光量は、PD14bにより検出される。PD14bは、光ビームを受光すると、光ビームの光量に応じたPD電流15を出力する。PD電流15は、可変抵抗器34により電圧Vへ変換される。電圧Vは、アナログ−デジタル変換器101によりデジタル値ADC−PDへ変換される。デジタル値ADC−PDは、デジタルコンパレータ(DCOMP)103へ入力される。
下側光量制御モードにおいて、光量制御部130は、LD12が第1の光量P1より小さい第2の光量P2の光ビームを出射するように、LD12へ供給される駆動電流Idrの値を調整する。PD14bは、光ビームを受光すると、光ビームの光量に応じたPD電流15を出力する。PD電流15は、可変抵抗器34により電圧Vへ変換される。電圧Vは、アナログ−デジタル変換器101によりデジタル値ADC−PDへ変換される。デジタル値ADC−PDは、デジタルコンパレータ103へ入力される。
以下、図6を参照して、バイアス電流Ibの変更方法を説明する。図6は、第1実施例の変形例のバイアス電流変更手段150のブロック図である。バイアス電流変更手段150は、バイアス電圧算出手段としてのバイアスデータ生成回路111とバイアス電流生成回路45を有する。バイアスデータ生成回路111は、閾値電圧算出手段としての閾値データ生成回路120とバイアス電圧変更手段としての乗算器121を有する。閾値データ生成回路120は、切替開閉器107を介して第1のラッチ106に電気的に接続され、第1のラッチ106から高レベルカウント値DAPCHが入力される。また、閾値データ生成回路120は、第2のラッチ110に電気的に接続され、第2のラッチ110から低レベルカウント値DAPCLが入力される。
(DAPCH−Dth):(DAPCL−Dth)=Po:(1/4)Po
∴ Dth=(4DAPCL−DAPCH)/3 ・・・式(4)
Db‐a=α×Dth(α≦1) ・・・式(5)
Db‐b=β×Dth(0≦β<1、0≦β<<α) ・・・式(6)
定電流制御モードにおける光量制御部130の動作は、図2に示す光量制御部30の動作とほぼ同様である。切替開閉器107は、第1のラッチ106をバイアスデータ生成回路111及び第1のデジタル−アナログ変換器108へ接続する。第1のデジタル−アナログ変換器108は、第1のラッチ106の高レベルカウント値DAPCHをアナログ電圧へ変換する。第1のデジタル−アナログ変換器108のアナログ電圧は、電流停止回路54を介してスイッチング電流生成回路39へ印加される。バイアス電流生成回路45のバイアス電圧Vbは、電流停止回路54を介してバイアス電流生成回路45へ入力される。以降の動作は、光量制御部30の動作とほぼ同様であるので説明を省略する。
また、図2の放電回路37及び放電回路42は、第1のカウンタ105のクリア機能(CLR)及び第2のカウンタ109のクリア機能(CLR)にそれぞれ相当する。第1のカウンタ105は、放電信号64に応じて第1のカウンタ105のカウント値を0(ゼロ)へクリアする。第2のカウンタ109は、放電信号64に応じて第2のカウンタ109のカウント値を0(ゼロ)へクリアする。これにより、スイッチング電流生成回路39及びバイアス電流生成回路45へ印加される電圧が0(ゼロ)になるので、駆動電流Idrは、LD12へ供給されない。
図7は、第2実施例のレーザ駆動部211のブロック図である。レーザ駆動部211は、光走査装置2のレーザ駆動基板10に設けられている。レーザ駆動部211は、複数の光量制御部30、モード制御回路61、PD切替回路66及びバイアス設定回路72を有する。本実施例において、LD12は、8本の光ビームを出射する。LD12は、8つの発光点12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12hを有する。しかし、LD12は、9本以上または7本以下の光ビームを出射するように複数の発光点を有するように構成されていてもよい。LD12は、例えば、垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)であるとよい。
12・・・半導体レーザ(光源)
14b・・・フォトダイオード(光量検出部)
22・・・画像信号
30、130・・・光量制御部
50、150・・・バイアス電流変更手段
Ith・・・閾値電流
Ib・・・バイアス電流
Isw・・・スイッチング電流
Claims (5)
- 光走査装置であって、
光ビームを出射する光源と、
前記光ビームの光量を検出する光量検出部と、
前記光量検出部の検出結果に基づいて前記光ビームの前記光量を制御する光量制御部と、
を備え、
前記光量制御部は、前記光源が前記光ビームの出射を開始する閾値電流以下のバイアス電流を予め前記光源へ供給するとともに、画像信号に従って前記光源の発光を制御するために変調されたスイッチング電流を前記バイアス電流に重畳して前記光源へ供給し、
前記光量制御部は、前記光源へ供給される前記バイアス電流を変更するバイアス電流変更手段を有することを特徴とする光走査装置。 - 光走査装置であって、
複数の光ビームを出射するために複数の発光点を有する光源と、
前記複数の光ビームのそれぞれの光量を検出する光量検出部と、
前記光量検出部のそれぞれの検出結果に基づいて前記複数の光ビームのそれぞれの前記光量を制御するために前記複数の発光点に対応して設けられた複数の光量制御部と、
を備え、
前記複数の光量制御部のそれぞれは、前記複数の発光点のうちの対応する発光点が光ビームの出射を開始する閾値電流以下のバイアス電流を予め前記対応する発光点へ供給するとともに、画像信号に従って前記対応する発光点の発光を制御するために変調されたスイッチング電流を前記バイアス電流に重畳して前記対応する発光点へ供給し、
前記光走査装置は、前記複数の発光点へ供給されるそれぞれのバイアス電流を設定するバイアス電流設定手段を更に備え、
前記複数の光量制御部のそれぞれは、前記バイアス電流設定手段からのバイアス設定信号に従って前記対応する発光点へ供給される前記バイアス電流を変更するバイアス電流変更手段を有することを特徴とする光走査装置。 - 画像形成装置であって、
感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電手段と、
複数の光ビームを出射して前記感光体の表面上に静電潜像を形成する光走査装置と、
前記静電潜像を現像して記録媒体に転写すべきトナー像を前記感光体の前記表面上に形成する現像手段と、
前記光走査装置を制御する画像制御部と、
を備え、
前記光走査装置は、
複数の光ビームを出射するために複数の発光点を有する光源と、
前記複数の光ビームのそれぞれの光量を検出する光量検出部と、
前記光量検出部のそれぞれの検出結果に基づいて前記複数の光ビームのそれぞれの前記光量を制御するために前記複数の発光点に対応して設けられた複数の光量制御部と、
を備え、
前記複数の光量制御部のそれぞれは、前記複数の発光点のうちの対応する発光点が光ビームの出射を開始する閾値電流以下のバイアス電流を予め前記対応する発光点へ供給するとともに、画像信号に従って前記対応する発光点の発光を制御するために変調されたスイッチング電流を前記バイアス電流に重畳して前記対応する発光点へ供給し、
前記光走査装置は、前記画像制御部からの制御信号に基づいて前記複数の発光点へ供給されるそれぞれのバイアス電流を設定するバイアス設定信号を出力するバイアス電流設定手段を更に備え、
前記複数の光量制御部のそれぞれは、前記バイアス電流設定手段からの前記バイアス設定信号に従って前記対応する発光点へ供給される前記バイアス電流を変更するバイアス電流変更手段を有し、
前記画像制御部は、前記複数の光量制御部のそれぞれを、前記対応する発光点に第1の光量の光ビームを出射させるために前記対応する発光点へ供給される駆動電流を調整する第1のモードと、前記対応する発光点に前記第1の光量よりも小さい第2の光量の光ビームを出射させるために前記対応する発光点へ供給される駆動電流を調整する第2のモードとで動作させるために、前記複数の光量制御部を制御し、
前記バイアス電流変更手段は、前記複数の光量制御部が前記画像制御部により前記第1のモード及び前記第2のモードで制御されているときであっても、前記バイアス電流設定手段からの前記バイアス設定信号に従って前記対応する発光点へ供給される前記バイアス電流を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 前記バイアス電流変更手段は、一の記録媒体に転写すべきトナー像の静電潜像の形成と次の記録媒体に転写すべきトナー像の静電潜像の形成との間で、前記バイアス電流設定手段からの前記バイアス設定信号に従って前記対応する発光点へ供給される前記バイアス電流を変更することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記光走査装置は、前記画像制御部からの前記制御信号を記憶する記憶部を有し、
前記バイアス電流設定手段は、前記記憶部に記憶された前記制御信号に基づいて前記バイアス設定信号を出力することを特徴とする請求項3又は4に記載の画像形成装置。
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