JP2952330B2

JP2952330B2 - 画像形成装置および光量制御方法

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Publication number: JP2952330B2
Application number: JP1339406A
Authority: JP
Inventors: 正次内山; 秋生野口; 行秀牛尾; 信平松尾; 洋司芹澤; 誠竹内; 和朗山田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1999-09-27
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: JPH03198074A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、レーザビームプリンタの光量制御に関する
ものである。

［従来の技術］第６図は、従来のレーザビームプリンタの画像形成動
作を説明する構成図である。

画像信号（VDO信号）101は、レーザユニット102に入
力され、レーザユニット102は、VDO信号に基いてオン・
オフ変調されたレーザビーム103を出力する。モータ104
は、回転多面鏡（ポリゴンミラー）105を定速回転し、
レーザビーム103を偏向してレーザビーム107を生成す
る。

結像レンズ106は、感光ドラム108上のレーザビーム10
7の焦点を結ばせる。従って、画像信号101により変調さ
れたレーザビーム107は、感光ドラム108上を水平走査
（主走査方向の走査）される。

ビーム検知器109は、光電変換素子110、例えばフォト
ダイオードを有しており、画像書き込みタイミングとな
る水平同期信号（以下、BD信号という）111を出力す
る。

感光ドラム108に形成された潜像は、現像器（図示し
ない）によりトナー像として可視化され、このトナー像
は、転写器（図示しない）によって転写紙112に転写さ
れる。

次に、各部の動作について説明する。

レーザユニット102は、入力された画像信号101に基づ
いて変調したレーザビーム103を発生する。VDO信号101
はレーザビームプリンタ内部の図示しない制御部から発
生される。変調されたレーザビーム103は、モータ104に
よって駆動される複数個の鏡面を有するポリゴンミラー
105（一定速度で回転する）に偏向される。偏向された
レーザビーム107は一定速度で感光ドラム108上を走査す
る。

また、レーザビーム107は、結像レンズ106により感光
ドラム108上に焦点を結ぶ。感光ドラム108が一定速度で
回転し、かつレーザビーム107が一定速度で走査する
と、VDO信号101に基づいた潜像が感光ドラム108上に形
成される。この時、レーザビーム107は走査開始位置付
近に固定されるビーム検出器109の光電変換素子110に入
射され、このビーム検出器109から出力されるBD信号111
に同期して１走査分のVDO信号101を発生することにより
感光ドラム108上の主走査方向の画像位置を規定してい
る。

次に、第７図を用いて画像を形成するための信号につ
いて説明する。

BD信号111は、前述の如く、主走査方向の同期信号で
ある。第７図は転写紙112に対する主走査方向（水平方
向）の出力タイミングを示しており、BD信号111の立ち
上がりからt₁後に画像信号101を出力すると転写紙112の
左端からD₁の位置に画像が形成される。

もちろん前述したように、直接転写紙112にレーザビ
ーム107が結像するのではなく、感光ドラム108上に結像
する。

画像信号101は、画像形成シーケンスを制御する制御
装置とは別のイメージプロセッサ等の画像処理装置（図
示しない）から出力されてくるものである。この画像処
理装置が画像領域外（第７図のD₂以外の領域）に画像信
号101をONにしても露光しないように、制御装置は画像
マスク信号113によりマスクしている。

BD信号111は、前述したように、ビーム検出器109上を
レーザビーム107が走査することにより発する信号であ
るから、制御装置は、レーザビーム107がビーム検知器1
09上を走査するであろうと思われる時間にレーザを強制
点灯する必要がある。この信号がアンブランキング信号
114である（第７図参照）。

これらのマスク信号113やアンブランキング信号114
は、第８図に示すように、システムクロック124をカウ
ントして発生させる。

次に、第８図について説明する。

ビーム検知器109からのBD信号111は、波形成形回路12
3により、システムクロック124の１パルスと同等のパル
ス波形に成形される。この成形されたBD信号は、主走査
カウンタ122をクリアするものである。主走査カウンタ1
22は、システムクロック124に同期しながらカウントア
ップし、BD信号のパルスのたびにクリアされる。つま
り、主走査カウンタ122の値を知ることにより、レーザ
ビーム107がどの位置を走査しているかがわかる。

アンブランキング開始信号発生用レジスタ115及びア
ンブランキング終了信号発生用レジスタ116には、それ
ぞれデータ線127、128を通してアンブランキング開始デ
ータ及びアンブランキング終了データをラッチする。ス
トローブパルス125、126は、上記２つのレジスタ115、1
16にラッチする際のパルスである。上記のレジスタ11
5、116にラッチされた内容と主走査カウンタとの内容を
比較器117、118で比較し、アンブランキング開始信号を
ゲート119から、アンブランキング終了信号130をゲート
120からフリップフロップ121に出力する。

これらの信号から第９図に示すようにアンブランキン
グ信号114を作る。

次に画像マスク信号113についてであるが、この信号
も前述のアンブランキング信号130と同様の回路で発生
させることができる。

前記第６図の説明では、説明を簡単にするために、画
像信号101でレーザユニット102をON、OFFすると説明し
たが、実際は、第10図に示すように、画像信号101がレ
ーザユニット102に達するまでに画像マスク信号113、ア
ンブランキング信号114、レーザ強制点灯信号131とのAN
D、ORをとる必要がある。

これにより画像信号101を画像領域D₂のみに形成する
ことができる。ここでレーザ強制点灯信号131は、制御
装置が強制的にレーザをONするための信号である。

次に、APC（Auto Power Control）について説明す
る。レーザチップに供給する電流と光出力との関係は、
チップ毎に異なり、しかもチップ自体の発熱によっても
変るため、単なるオープンループの定電流制御でレーザ
発光させることはできない。そのため、その光出力をモ
ニタし、所望の光出力レベルが得られるように制御する
ことが必要である。この制御をAPCという。

次に、APCの詳細について説明する。

第11図は、レーザ制御回路を示す回路図である。

このレーザ制御回路は、定電流回路133と、スイッチ
ング回路135と、増幅器138とから構成されている。

定電流回路133は、電圧−電流変換器であり、制御装
置からの光量信号134に応じた電流I₁を流す。これを前
記レーザ点灯信号132でスイッチングするための回路が
スイッチング回路135である。このスイッチング回路135
の動作に応じてレーザ136が発光する。この発光量をフ
ォトダイオード137で電流値として取り出し、抵抗140で
電圧信号に変換する。

電圧値として取り出した発光量は、増幅器138で増幅
し、発光量信号139となる。

制御装置は、発光量信号139をモニタしながら、光量
信号134のレベルを上げていく。

第12図は、このAPC動作を示すフローチャートであ
る。

この制御は、まず第10図のレーザ強制点灯信号131を
アクティブにした後、発光量信号139をモニタし（S
1）、発光量が所望の値より低い場合には、光量信号134
のレベルを１ステップ上げ（S2）、逆に所望の値より高
い場合には、光量信号134のレベルを１ステップ下げる
（S3）。また、発光量が所望の値になっていれば、APC
動作を終了する。

この間、レーザビームが走査するのは第13図の矢印に
相当する部分にあたる。

このAPCは、画像形成の１番最初に行なうだけでな
く、連続で複数枚印字する場合には、用紙と用紙の間に
相当する部分でも行う。

一方、第14図に示すように、APCを画像領域外で行う
場合もある。この方法では、１ライン毎の光量レベルを
保証する場合や、用紙と用紙との間で第13図のような線
を出すことが画像形成に影響を及ぼす場合などに用いら
れる。この方式では前記のアンブランキング期間を利用
する。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来例のうち、第13図に示す方式
では、用紙と用紙との間に線が出るため、ローラ転写方
式（転写するためのローラが感光体に沿って配置された
もの）の場合はローラが汚れ、画像に影響を及ぼす。そ
のため、それを防ぐために感光ドラムの帯電のシーケン
スが複雑なものになるという欠点があった。

また、第14図に示すようなアンブランキング期間を利
用する方式では、アンブランキング期間の短い高解像度
機や高速機では、発光量信号139の応答性が問題とな
る。例えば第15図に示すように、発光量信号139の出力
が、レーザダイオード136の出力に相当する出力P₀に収
束するまでの期間をt₂とすると、アンブランキング期間
がt₂に比べて長くけなればレーザの発光制御は行えな
い。

また、アンブランキングの時間を長くすると、ポリゴ
ンミラー105のエッジにレーザ光が当たり、その結果、
散乱光が感光ドラムに照射され、画像に悪影響を及ぼす
という欠点があった。

本発明は、走査スピードの速い装置においても、画像
に悪影響を及ぼすことを極力抑え、また、装置を汚染す
ることなく簡易なシーケンスで光量を安定に制御するこ
とが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

［課題を解決する手段］本発明は、画像信号によって変調された光ビームを発
生する発生手段と、形成画像の主走査方向の幅に対応す
る第１区間と該第１区間以外の第２区間とからなる各主
走査路に、前記発生手段より発生された光ビームを周期
的に主走査方向へ走査する走査手段と、各主走査の前記
第２区間に対応する期間中の所定の期間において前記発
生手段を強制的に動作させる強制動作手段と、前記第２
区間を走査される光ビームを検出する光ビーム検出手段
と、前記光ビームの光量を検出する光量検出手段と、前
記光量検出手段により検出された光量に応じて前記発生
手段により発生される光ビームの光量を制御する光量制
御手段とを有し、前記強制動作手段は、前記第１区間に
おいて画像形成を行う各主走査においては、前記第２区
間に対応する期間中の第１の期間で前記発生手段を強制
的に動作させ、前記第１区間に画像形成を行わない各主
走査のうち光量検出を行う主走査においては、前記第２
区間に対応する期間中であって、かつ、前記第１の期間
より長い第２の期間で前記発生手段を強制的に動作さ
せ、前記光量制御手段は、前記第２の期間において検出
された光ビームの光量に応じた光量制御を行うことを特
徴とする。

［作用］本発明では、走査スピードの速い装置においても、画
像に悪影響を及ぼすことを極力抑え、また、装置を汚染
することなく簡易なシーケンスで光量を安定に制御する
ことが可能となる。

［実施例］第１図は、本発明の一実施例を示す回路図である。な
お、上記従来例と同様の構成については、同一符号を付
している。

第１図において、アンブランキング信号発生部８は、
先に説明した動作と同じ動作を行なうものである。

CPU7は、アンブランキング開始信号発生用レジスタ11
5及びアンブランキング終了信号発生用レジスタ116にデ
ータをセットする。その際のライトパルスを発生させる
のがアドレスデコーダ１及びANDゲート３、４である。
また、２はシステムクロック発生回路であり、５はBD信
号発生部である。

第２図は、本実施例の動作を説明するフローチャート
である。なお、本発明に関係のない動作はフローチャー
トから省いて説明する。

まず、画像形成を開始した後、アンブランキング開始
データ（UBS1）をセットする（S10）。このデータ値
は、第３図に示すアンブランキング開始位置29のａの位
置に相当する値である。次に、アンブランキング終了デ
ータ（UBE）をセットする（S11）。この値は第３図に示
すアンブランキング終了位置30の位置に相当する値であ
る。

次に、レーザ強制点灯信号131をONする（S12）。ただ
し、この時点では、光量信号134はセットされていない
のでレーザダイオード136には電流が流れず発光はしな
い。この状態で光量信号134を１ステップ上げる（S1
3）。そして、その後、時間t₂が経過するのを待つ（S1
4）。これは前述した第11図における系で光量信号134を
変化させてレーザダイオード136の発光量が変化し、増
幅器138の変化が完了するまでの時間を確保するためで
ある。

その後、発光量信号139が所望の値に達したかどうか
判断する（S15）。達していない場合には、光量信号134
を１ステップ上てから発光量をチェックする動作（S1
3、S15）を発光量信号139が所望の値になるまで繰り返
す。

この動作によりレーザダイオード136が必要とされる
発光量で発光し始めると、レーザ強制点灯信号131をOFF
する（S16）。以降は画像信号101が入力されない限りレ
ーザダイオード136は発光しない。この時点で画像形成
が可能な状態となる。

次に、外部からの画像信号101に基づいて画像を形成
した後（S17）、２枚目のプリントの有無を判断する（S
18）。そして、２枚目のプリンドがない場合には、発光
量信号139をOFFして（S28）、処理を終る。

また、２枚目のプリントが有る場合には、アンブラン
キング開始データとして第３図のアンブランキング開始
位置29のｂの位置に相当するデータをセットする（S1
9）。次に、アンブランキング信号121が入るまで待ち
（S20）、アンブランキング信号121が入ると、先に述べ
た理由により時間t₂が経過するまで待ち（S21）、発光
量を目標値と比較する（S22）。

その結果、目標値より発光量が高い場合には、光量信
号134を１ステップ下げる（S24）。また目標値より発光
量が低い場合には光量信号134を１ステップ上げる（S2
3）。そして、この処理を発光量が目標値と等しくなる
まで続ける。

発光量が目標値と等しくなると、次にアンブランキン
グ開始データをもとの値（UBS1）に戻した後（S25）、
画像形成処理を行う（S26）。これにより画像形成期間
中にポリンゴンミラー105のエッジにレーザ光があた
り、その散乱光が画像に影響を及ぼすことをなくすこと
ができる。

その後、次頁のプリントアウトの有無を判別し（S2
7）、有る場合には、S19に戻りAPCを行う。無い場合に
は発光量信号139をOFFする（S28）。

以上の処理により正確なレーザ光量制御と高品位の画
像形成が可能となる。

先に実施例においては、CPUがソフト的にアンブラン
キング信号のタイミングと同期をとってAPCを行う場合
について説明したが、他の実施例としてよりハード的に
構成しても良い。

第４図は、このような場合の実施例について説明する
回路図である。

アンブランキング信号発生部38は、用紙と用紙の間を
示す紙間信号40をCPUがONすることにより、ハード的に
アンブランキング信号のパルス幅を変更する回路であ
る。

CPU7は、あらかじめ紙間におけるアンブランキング開
始位置に相当するデータ（UBS2）をレジスタ33に設定し
ておく。

そのときのライトパルスを発生させるのがANDゲート3
1であり、CPU7からのライトパルスとアドレスレコーダ
１の信号からライトパルスを出力する。レジスタ115、1
16はアンブランキング開始データ（UBS1）とアンブラン
キング終了データ（UBE）をラッチする。

主走査カウンタ122と波形成形回路123とシステムクロ
ック発生部２については先に述べたものと同じである。

選択回路36は、アンブランキング開始データをUBS1ま
たはUBS2に切り換えるための回路である。

第５図は、選択回路36の詳細を説明する回路図であ
る。

CPU7は紙間に相当する位置（紙間でAPCを行なう位置
でよい）において、紙間信号40をONする。また、この回
路では、アンブランキング開始信号を切り換える動作を
アンブランキング信号に同期して行なうために、ラッチ
41を用いて同期信号をとっている。つまり、ラッチ41か
らの出力が“H"のときと“L"のときでUBS2とUBS1とを切
り換える。

この方法を用いることにより、CPUの負担を軽減し容
易にアンブランキング中のAPCが行える。

また、上記実施例では、アンブランキング信号の開始
位置を変えたが、アンブランキング終了位置を変えても
よい。こうすることにより、さらに高速走査での紙間ア
ンブランキング中のAPCが可能となる。また、第３図に
おけるアンブランキング開始位置ｂを紙サイズによって
変えてもよい。なお、このような処理は、具体的には上
述した実施例と同様にして実現可能であるため、詳細な
説明は省略する。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、走査スピード
の速い装置においても、画像に悪影響を及ぼすことを極
力抑え、また、装置を汚染することなく簡易なシーケン
スで光量を安定に制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す回路図である。第２図は、同実施例の動作を示すフローチャートであ
る。第３図は、同実施例におけるアンブランキングを示す模
式図である。第４図は、本発明の他の実施例を示す回路図である。第５図は、同実施例におけるアンブランキング切換回路
を示す回路図である。第６図は、従来技術の一例を説明する構成図である。第７図は、同従来例における画像関係の信号を説明する
タイムチャートである。第８図は、同従来例におけるアンブランキング発生回路
を示す回路図である。第９図は、同従来例におけるアンブランキング発生回路
の動作を示すタイムチャートである。第10図は、同従来例におけるレーザ点灯信号を説明する
示す回路図である。第11図は、同従来例におけるレーザ発光回路を説明する
回路図である。第12図は、同従来例におけるAPCを説明するフローチャ
ートである。第13図は、同従来例におけるAPC中のレーザビーム走査
位置を説明する模式図である。第14図は、同従来例におけるAPC中のレーザビーム走査
位置の他の例を説明する模式図である。第15図は、同従来例における発光量信号を説明する模式
図である。１……アドレスデコーダ、２……システムクロック発生回路、３、４……ANDゲート、５……BD信号発生部、７……CPU、８……アンブランキング信号発生部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松尾信平東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者芹澤洋司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者竹内誠東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者山田和朗東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭57−23289（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−11839（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/44 H04N 1/04 G03G 15/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号によって変調された光ビームを発
生する発生手段と；形成画像の主走査方向の幅に対応する第１区間と該第１
区間以外の第２区間とからなる各主走査路に、前記発生
手段より発生された光ビームを周期的に主走査方向へ走
査する走査手段と；各主走査の前記第２区間に対応する期間中の所定の期間
において前記発生手段を強制的に動作させる強制動作手
段と；前記第２区間を走査される光ビームを検出する光ビーム
検出手段と；前記光ビームの光量を検出する光量検出手段と；前記光量検出手段により検出された光量に応じて前記発
生手段により発生される光ビームの光量を制御する光量
制御手段と；を有し、前記強制動作手段は、前記第１区間において画像形成を
行う各主走査においては、前記第２区間に対応する期間
中の第１の期間で前記発生手段を強制的に動作させ、前記第１区間に画像形成を行わない各主走査のうち光量
検出を行う主走査においては、前記第２区間に対応する
期間中であって、かつ、前記第１の期間より長い第２の
期間で前記発生手段を強制的に動作させ、前記光量制御手段は、前記第２の期間において検出され
た光ビームの光量に応じて光量制御を行うことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項２】請求項（１）において、感光体の表面を均一に帯電する帯電手段と；前記帯電手段により帯電された感光体上の、前記発生手
段から発生された光ビームによって形成された潜像を現
像する現像手段と；前記現像手段により前記感光体上に形成されたトナー像
を転写紙に転写する転写手段と；を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】請求項（２）において、前記第２の期間を前記転写紙のサイズに応じて変更する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】画像信号によって変調された光ビームを発
生させ、発生された光ビームを形成画像の主走査方向の
幅に対応する第１区間と該第１区間以外の第２区間とか
らなる各主走査路に周期的に主走査方向へ走査し、感光
体上に画像を形成する画像形成装置のための光量制御方
法であって、前記第１区間において画像形成を行う各主走査において
は、前記第２区間に対応する期間中の第１の期間で光ビ
ームを強制的に発生させ、前記第１区間に画像形成を行わない各主走査のうち光量
検出を行う主走査においては、前記第２区間に対応する
期間中であって、かつ、前記第１の期間より長い第２の
期間で光ビームを強制的に発生させ、前記第２の期間中に検出された光ビームを光量に応じて
光量制御を行うことを特徴とする光量制御方法。