JP3545865B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザビームとしてマルチビームを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のマルチビームを使用したものとして、特開平５−２６０２６６号公報に記載されたものが知られている。この発明は、複数のレーザビーム発生手段において、レーザビーム発生手段の外部の光量検出手段によって１本のビームの光量調整を行い、ビーム発生手段を内蔵したビーム光量検知手段によって複数のビーム光量を個々に調整するように構成されている。
【０００３】
ところで、複写機やプリンタなどの画像形成装置で高速化を図ると、ビデオクロックが高速になり、使用できるＩＣやレーザダイオード（以下、単に「ＬＤ」と称する。）ドライバがなくなるという問題があるので、ＬＤアレーが使用される。ＬＤアレー内にｎ個のＬＤが内蔵されたものを使用し、１回にｎライン同時書き込みを行うと、ビデオクロック周波数を１／ｎにすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の従来技術のようにＬＤアレー内の光量検知素子、例えばホトダイオード（以下、「ＰＤ」と称する。）でキャリブレーションを行い、かつ、外部の同期検知素子でさらにキャリブレーションを行う方法は公知であり、この従来技術では各ＬＤの光量が等しくなるようにキャリブレーションを行っている。ところが、ＬＤはパッケージの温度が上昇すると、同じ光量を得るためにＬＤの電流が増加するという特性を持っている。したがって、例えば写真モードで原稿をコピーするときのようにＬＤの点灯率が高い場合、従来のようにＬＤアレー内のＬＤを個別に点灯させるというキャリブレーションの方式では、ＬＤ光量が目標値より低下し、画像濃度が薄くなるという問題がある。
【０００５】
すなわち、従来のキャリブレーションの方式では、ＬＤを１個ずつ単独に点灯させてＬＤ内のＰＤのモニタ電流が設定値になるようにＬＤ電流を設定していたが、ＬＤアレーのＬＤが複数個同時に点灯する場合には、ＬＤアレーのパッケージの温度が上昇するので、従来のようなキャリブレーションの方式では、ＬＤ光量が低下してしまうことになる。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、ＬＤアレーの温度が上昇しても、ＬＤ光量が低下して画像濃度が薄くなることがない画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の手段は、複数のレーザダイオードがアレー状に並んだレーザダイオードアレーの第１のキャリブレーションをレーザダイオードアレーに内蔵された光量検出手段で実行し、第２のキャリブレーションを前記レーザダイオードアレー外部に設けた光量検出手段で実行する画像形成装置において、前記第２のキャリブレーションについて、前記複数のレーザダイオードのそれぞれを単独で点灯させて実行する第１のモードと、前記複数のレーザダイオードの全てを点灯させて実行する第２のモードとを設定するとともに、前記レーザダイオードアレーの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出された温度が規定値より低い場合は前記第１のモードに切り換え、前記規定値より低くない場合は前記第２のモードに切り換える切り換え手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の光学系の要部を示す概略構成図である。この光学系は、ポリゴンミラー１と、このポリゴンミラー１に対してレーザビームを入射させるＬＤアレー２、コリメートレンズ３およびビームコンプレッサ４からなる入射系と、ポリゴンミラー１で反射したレーザビームをｆθレンズ５を介して感光体６上にスキャンさせる反射系とから基本的に構成されている。すなわち、ＬＤアレー２はＬＤ制御板７で制御され、ＬＤアレー２から出射されたレーザビーム（レーザ光）８は、コリメートレンス３、ビームコンプレッサ４を通ってポリゴンミラー１に入射し、ポリゴンミラー１で走査され、ｆθレンズ５を通って感光体６に達する。その際、レーザビーム８は集光レンズ９を通って同時検知素子１０を走査した後、感光体６を走査する。
【００１１】
図２は図１の光学系の反射系を側面（水平方向）から見た図である。この実施形態では、１個のＬＤパッケージに３個のＬＤと１個のＰＤを収納し、一回の走査で３ビームが走査されるＬＤアレー２を例示しているが、パッケージ内蔵されるＬＤの数量が変わっても基本的な考え方は同じである。また、図３は図１の光学系の同期検知素子にレーザビームが入射するときの状態を示しており、ＬＤの３ビームが集光レンズ９で集光された１個の同期検知素子１０に入射する。
【００１２】
図４は外部同期検知の検知回路を示すブロック図である。
ＬＤ光は同期検知素子１０に入光すると、同期検知素子１０内のＰＤ１０ａが受光し、この受光に応じて電流Ｉが流れる。電流Ｉは抵抗Ｒを流れるのでコンパレータ１１の入力電位は、
Ｖ１ ＝Ｉ×Ｒ
となる。Ｖ１ が比較電流Ｖｒｅｆ を越えると、コンパレータ出力にパルスが発生する。これが同期検知信号ＤＥＴＰである。Ｖ１ 電圧は、Ｖ−Ｉ変換器１２によってＩ４ に変換される。そして、このＩ４ は後述の図７の回路に入力される。
【００１３】
図５はＬＤドライバ１３の構成を示すブロック図である。同図において、ＬＤアレー２内のホトトランジスタ１０ａのモニタ電流をＩ１ とすると、コンパレータ１３ｂの一方の端子に入力されるＶ３ 、すなわち、
Ｖ３ ＝Ｉ１ ×（ＲＩ＋ＶＲ１ ）
の電位が、他方の端子に入力されるレベル入力ＬＶＬ１ と比較される。アンドゲート１３ａに入力されるＰＵＬＳＥとＣＡＬの信号のうちＣＡＬがＨのとき、Ｖ３ がコンパレータ１３ｂに入力されるレベル入力ＬＶＬ１ と比較される。ＣＡＬ信号Ｈのとき、Ｖ３ がＬＶＬ１ よりも低ければ、コンパレータ１３ｂの出力はＨとなり、コンデンサＣ１ がチャージされてＶ−Ｉ変換器１３ｃのＶ２ の電位は上昇する。
【００１４】
一方、Ｖ３ がＬＶＬ１ より高ければ、コンパレータ１３ｂの出力はＬとなり、コンデンサＣ１ はディスチャージされてＶ２ の電位は下降する。Ｖ２ 電位はＶ−Ｉ変換器１３ｃで電流Ｉ３ に変換され、この電流Ｉ３ がレーザダイオード（ＬＤ）２ａの電流になる。Ｖ２ 電位が上昇すればＬＤ電流は増加し、下降すればＬＤ電流は減少する。
【００１５】
図６は、同期検知素子１０による同期検知信号のタイミングを示すタイミングチャートである。同期検知の周期をＴ１ とし、ＬＤ光が同期検知素子１０を横切る時間をＴ２ とすると、パルス幅Ｔ２ の同期検知パルスが発生する。
【００１６】
図７は前述のＬＤアレー２とＬＤドライバ（制御板）７の回路構成を示すブロック図である。
図７において、ＣＡＬ１ａ，２ａ，３ａはＬＤユニット単体で光量を調整するためのキャリブレーション信号である。第１のＬＤドライバ（制御板）７ａで第１のＬＤ１ を制御し、第２のＬＤドライバ７ｂで第２のＬＤ２ を制御し、第３のＬＤドライバ７ｃで第３のＬＤ３ を制御する。各ＬＤドライバ７ａ，７ｂ，７ｃはゲイン調整用のボリュームＶＲ１ ，ＶＲ２ ，ＶＲ３ を備えている。
【００１７】
ここで、第１ないし第３のＬＤ１ ないしＬＤ３ の第１のキャリブレーションについて説明する。図７において、ＰＵＬＳＥ１ をＨにし、ＣＡＬ１ａをＨ，ＳＷ４ をａ側にし、ＳＷ１ をＬＶＬ１ａにする。ＬＶＬ１ａを一定電圧（例えば１Ｖ）にしてＬＤアレーユニット２のＬＤ１ の光量を測定し、ＬＤ１ の光量が規定光量になるようにＶＲ１ を調整する。この場合、ＬＤ１ は点灯され、ＬＤ２ およびＬＤ３ は消灯されている。
【００１８】
次いで、ＰＵＬＳＥ２ をＨにし、ＣＡＬ２ａをＨ、ＳＷ５ をａ側にし、ＳＷ２ をＬＶＬ２ａにする。ＬＶＬ２ａを一定電圧にしてＬＤアレーユニット２のＬＤ２ の光量を測定し、ＬＤ２ の光量が規定光量になるようにＶＲ２ を調整する。この場合ＬＤ１ およびＬＤ３ は消灯され、ＬＤ２ のみが点灯される。
【００１９】
さらに、ＰＵＬＳＥ３ をＨにし、ＣＡＬ３ａをＨ、ＳＷ６ をａ側にし、ＳＷ３ をＬＶＬ３ａにする。ＬＶＬ３ａを一定電圧にしてＬＤアレーユニット２のＬＤ３ の光量を測定し、ＬＤ３ の光量が規定光量になるようにＶＲ３ を調整する。この場合、ＬＤ１ およびＬＤ２ は消灯され、ＬＤ３ のみが点灯される。
【００２０】
図８はモード１タイミングと記載されているタイミングでＬＤを個々単独に点灯させた場合の第２のキャリブレーションのタイミングを示すもので、同期検知素子部（１０）の受光光量が設定光量になるようにＬＶＬ１ｂ，ＬＶＬ２ｂ，ＬＶＬ３ｂの値を設定する。例えば、同期検知素子部の受光光量が１ｍＷが設定値で、そのときのＬＤドライバのレベル入力電圧が０．５Ｖだとすると、ＬＶＬ１ｂ，ＬＶＬ２ｂ，ＬＶＬ３ｂの値を０．５Ｖに設定する。このときのタイミングおよび手順は以下のようになる。
【００２１】
（１）最初の１ラインでＰＵＬＳＥ１ をＨにして、ＬＤ１ を発光させる。
（２）同期検知信号ＤＥＴＰがＨになると、ＣＬＡ１ｂをＨにしてＬＤドライバ１（７ａ）のキャリブレーションを行う。
（３）ＳＷ１ をＬＶＬ１ｂに切り替える。
（４）ＳＷ４ をＣ側に切り替えて同期検知素子の電流Ｉ４ とＬＶＬ１ｂ電圧を比較してＬＤ１ の光量が規定光量になるようにキャリブレーションを行う。
次のライン（２ライン目）ＬＤ２ の調整を行う。
（５）ＰＵＬＳＥ２ をＨにしてＬＤ２ を発光させる。
（６）同期検知信号ＤＥＴＰがＨになると、ＣＡＬ２ｂをＨにしてＬＤドライバ２（７ｂ）のキャリブレーションを行う。
（７）ＳＷ２ をＬＶＬ２ｂに切り替える。
（８）ＳＷ５ をＣ側に切り替えて同期検知素子の電流Ｉ４ とＬＶＬ２ｂ電圧を比較してＬＤ２ の光量が規定光量になるようにキャリブレーションを行う。
次のライン（３ライン目）でＬＤ３ の調整を行う。
（９）ＰＵＬＳＥ３ をＨにしてＬＤ３ を発光させる。
（１０）同期検知信号ＤＥＴＰがＨになると、ＣＡＬ３ｂをＨにしてＬＤドライバ３（７ｃ）のキャリブレーションを行う。
（１１）ＳＷ３ をＬＶＬ３ｂに切り替える。
（１２） ＳＷ６ をＣ側に切り替えて同期検知素子の電流Ｉ４ とＬＣＬ３ｂ電圧を比較してＬＤ３ の光量が規定光量になるようにキャリブレーションを行う。
このようにしてＬＤ個々に独立して第２のキャリブレーションを行うことができる。
【００２２】
第２のキャリブレーションをＬＤ全てを点灯させて行うモードのタイミング（モード２タイミング）を図９のタイミングチャートに示す。
【００２３】
このモードでは、ＬＤは温度が上昇すると、同じ光量を得るためにＬＤに流す電流が増加するという特性を持っていることから、以下のようにしてキャリブレーションが行われる。
【００２４】
（１）ＰＵＬＳＥ１，２，３をＨにして、ＬＤ１，２，３ を発光させる。
（２）同期検知信号ＤＥＴＰがＨになると、ＣＡＬ１ｂ，２ｂ，３ｂをＨにしてＬＤドライバ１，２，３ のキャリブレーションを行う。
（３）同期検知素子部（１０）の受光光量が設定光量になるようにＬＶＬ１ｂ，２ｂ，３ｂの値を設定する。同期検知素子部（１０）の各ＬＤの設定受光光量が１ｍＷとすると、同期検知素子部の受光光量の総和は３ｍＷになる。同期検知素子部（１０）の各ＬＤ光量を１ｍＷに設定するためのＬＤドライバのレベル入力電圧が０．５Ｖだとすると、ＬＶＬ１ｂ，２ｂ，３ｂの値を０．５Ｖに設定する。
（４）ＣＡＬ１ｂ，２ｂ，３ｂをＨにすると同時にＳＷ１ をＬＶＬ１ｂにセレクトし、ＳＷ２ をＬＶＬ２ｂにセレクトし、ＳＷ３ をＬＶＬ３ｂにセレクトする。
（５）ＳＷ４，５，６ をＣ側に切り替えて、同期検知素子の各ＬＤドライバＳＥＮＳＥ ＩＮ入力電流と各ＬＤドライバのＬＶＬ電圧を比較してＬＤ１，２，３ の光量が規定光量になるようにキャリブレーションを行う。
【００２５】
この第２のキャリブレーションを行う光量検出手段は、レーザビームの走査タイミングを検出するための光検知手段（同期検知素子１０）で構成されている。 また、この第２のキャリブレーションにおけるモード１とモード２との切り換えは温度検出素子によって検出される温度に基づいて行われる。この切り換えを行う回路は図１０のブロック図に示す構成となっており、このときの処理手順を図１１のフローチャートに示す。この構成では、ＬＤアレーのそばに温度検出器２１は配置され、この温度検出器２１の出力は増幅器２２で増幅されてＡ／Ｄコンバータ２３でデジタル値に変換され、Ｉ／Ｏポート２４を介してＣＰＵ２５に入力される。ＣＰＵ２５は温度によってモード１，２のうちの１個を選択し、Ｉ／Ｏポート２６を介して選択信号を出力する。そこでＬＤアレー２の温度が低温で、規定値Ｔ1 より低い場合はモード１が選択され（ステップ１１０１，１１０２）、ＬＤを１個ずつ単独で発光させて前述のキャリブレーションを行う。ＬＤアレー２の温度がＴ1 より高温の場合は、モード２が選択される（ステップ１１０１、１１０３）。モード２では、ＬＤアレー２内のＬＤを全て発光させ、ＬＤアレー２を高温にして前述の図９で示したようにしてキャリブレーションを行う。
【００２６】
【発明の効果】
これまでの説明で明かなように、請求項１記載の発明によれば、レーザダイオードアレーの温度が低温のときも高温のときも、均一な濃度の形成画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザビーム走査系の概略構成図である。
【図２】図１のポリゴンミラーから感光体に至る光路の側面図である。
【図３】図１のポリゴンミラーから同期検知素子に至る光路の側面図である。
【図４】外部同期検知素子から同期検知信号を出力する回路構成を示す回路図である。
【図５】ＬＤドライバの回路構成を示す回路図である。
【図６】同期検知信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図７】ＬＤアレーとＬＤドライバの回路構成を示す回路図である。
【図８】ＬＤを個々に点灯させてキャリブレーションを行う場合のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】ＬＤを全て点灯させてキャリブレーションを行う場合のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】外部同期素子によって行うキャリブレーションの切り換えを温度検知素子によって行う場合の回路構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０の回路で実行される切り換え手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ポリゴンミラー
２ ＬＤアレー
３ コリメートレンズ
４ ビームコンプレッサ
５ ｆθレンズ
６ 感光体
７ ＬＤ制御板
８ レーザビーム（レーザ光）
９ 集光レンズ
１０ 同期検知素子
１１ コンパレータ
１２ ＶＩ変換器
１３ ＬＤドライバ

Claims (1)

1. 複数のレーザダイオードがアレー状に並んだレーザダイオードアレーの第１のキャリブレーションをレーザダイオードアレーに内蔵された光量検出手段で実行し、第２のキャリブレーションを前記レーザダイオードアレー外部に設けた光量検出手段で実行する画像形成装置において、
   前記第２のキャリブレーションについて、前記複数のレーザダイオードのそれぞれを単独で点灯させて実行する第１のモードと、前記複数のレーザダイオードの全てを点灯させて実行する第２のモードとを設定するとともに、
   前記レーザダイオードアレーの温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段によって検出された温度が予め設定された規定値より低い場合は前記第１のモードに切り換え、前記規定値より低くない場合は前記第２のモードに切り換える切り換え手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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