JP4148485B2 - 画像形成装置、及び複写機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザの発する光により画像を形成する画像形成装置、及びこの画像形成装置を載置する複写機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人は、複数のレーザ光源の発するレーザ光により画像を形成する画像形成装置において、レーザ光源の数より少ない光量検出手段を用い、時分割でレーザ光源の発するレーザ光の光量を一定に制御する手段を備えることを特徴とする画像形成装置として特開平７−１９９０９６号公報に開示の発明をしている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】
この発明においては、レーザ光源の発するレーザ光の光量が一定になるように制御するために、レーザ光源に流す電流を制御するが、この制御においては、流すべき電流値がレーザ光源を破壊する領域にまで達してしまう場合に、これを制限する方法が無い。流すべき電流値が増大してしまう原因としては、制御系にある回路の誤動作、破壊などが考えられる。このような場合に、制御系は、レーザ光源に流すべき電流を高く設定してしまい、この結果、レーザ光源が破壊されてしまうことがあり得る。
【０００４】
従って、本発明の課題は、レーザ光源の光量を調整する手段が、仮にレーザ光源を破壊するような電流を、レーザ光源に流そうとした場合に、いつでもレーザ光源に流れる電流を規制して、レーザ光源を破壊から守ろうということである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像形成装置は、光源の放射する光により感光体上に画像データを書込み可視像化する手段を備え、前記画像データより被転写紙上に画像形成する画像形成装置において、前記光源の放射する光量を検出して光量検出値を出力する光量検出手段と、前記光量検出値をサンプルホルドするサンプルホルド手段と、前記光源が光を放射していて且つ該光が前記感光体を書き込んでいない制御期間に前記光量検出値と基準値との差に応じて前記光量を負帰還制御する光量制御手段と、前記光量検出値と所定値とを比較して、前記サンプルホルド手段がサンプル状態の時のみ第１の有効比較出力を出力する第１の比較手段と、前記光源に流れる電流を検出して電流検出値を出力する電流検出手段と、前記光量制御手段が前記制御期間の前記電流検出値の割増値を保持する電流検出値保持手段と、前記検出値保持手段による保持された前記割増値と現在の前記電流検出値とを比較して、前記サンプルホルド手段がホルド状態の時のみ第２の有効比較出力を出力する第２の比較手段と、前記第１又は第２の有効比較出力に応じて前記光源に流れる電流を遮断する電流遮断手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明による画像形成装置は、前記光源、前記サンプルホルド手段、前記光量制御手段、前記第１の比較手段、前記電流検出手段、前記電流検出値保持手段、前記第２の比較手段、電流遮断手段は複数組あり、前記光量検出手段の個数が前記の光源の個数よりも少なく、前記光量検出手段が時分割で利用されることを特徴とする。
【０００７】
本発明による複写機は、上記の画像形成装置を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
以下、図面に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。図３は、本発明による画像形成装置を載置する複写機の一例を示した装置全体の概念的断面図である。基本的な動作について図３を用いて説明する。１つの原稿給紙装置上に積載された原稿は、１枚づつ順次、原稿台ガラス面２の上に搬送される。原稿が搬送されると、スキャナー部分の光源であるランプ３が点灯し、かつスキャナーユニット４が移動して原稿を照射する。原稿の反射光はミラー５，６，７を介して集光レンズ８を通過し、その後イメージセンサー部９に入力される。イメージセンサー部９に入力された画像信号は、直接、あるいは、一旦図示しない画像メモリに記憶されてから、読み出される。露光制御部１０は、後述するように２つの半導体レーザを持っていて、各々の半導体レーザを上記画像信号に応じて駆動し、画像信号に応じて変調された２つのレーザビームを同時に直線状に感光体ドラム１１を走査することによって感光体ドラム１１上に潜像が形成される。露光制御部１０が、感光体ドラム１１が回転している間にこの様な動作を繰り返し行うことによって感光ドラム上に１頁分の潜像が形成される。露光によって感光体上に作られた潜像は、トナーを含む現像器１２、あるいは現像器１３によって現像される。潜像とタイミングを合わせて被転写紙積載部１４、あるいは被転写紙積載部１５より被転写紙が搬送され、転写部１６に於いて、現像されたトナー像が被転写紙に転写される。被転写紙に転写されたトナー像は定着部１７にて被転写紙に定着された後、排紙部１８より装置外部に排出される。
【０００９】
図４は、図３の露光制御部１０の主要部の概念的構成を示している。図において３１は２つの光源を有するツインレーザ、例えば半導体ツインレーザである。ツインレーザ３１の内部には、各々の半導体レーザのレーザ光の１部の光量を検出する光量検出手段としてのフォトダイオード５８（図１）が設けられ、フォトダイオード５８の検出信号を用いて各半導体レーザの光量を一定にする制御が行われる（以下、この制御をＡＰＣと記す）。ツインレーザ３１から発せられたレーザビームはコリメータレンズ３５、及び、絞り３２により、ほぼ平行光にされて、所定のビーム径で回転多面鏡３３に入射する。
【００１０】
回転多面鏡３３は、曲線矢印の様な方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射したツインレーザ３１の光ビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。偏向ビームとなった光はｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズ３４が同時に走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行う為に、光ビームは、像担持体としての感光体１１上を図の直線矢印の方向に等速で結合走査する。なお、３６は回転多面鏡３３からの反射光を検出するビームディテクト（以下、ＢＤと記す）センサーであり、ＢＤセンサー３６の検出信号（ＢＤ信号）は回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みの同期をとる為の同期信号として用いられる。
【００１１】
ここで本発明の構成について図１を用いて説明する。これ以降の説明では、半導体レーザ５９側の回路については括弧無しで、半導体レーザ６０側の回路については括弧を付けて説明をする。
【００１２】
図１は本実施形態のツインレーザを制御する制御回路の構成を示したブロック図である。図１において、システムコントローラ６８は図３の装置の各部を制御する制御回路、画像処理部６９は図３のイメージセンサー部９で読み取られた画像信号を処理する回路である。画像処理部６９は、イメージセンサー部９（図３）からの画像信号をＢＤ信号に同期して２ラインずつレーザ駆動回路に供給したり、あるいは後述するように２つの半導体レーザのＡＰＣ制御を行うための信号を出力する。制御信号発生部７４（７５）は各々２つの半導体レーザのＡＰＣ制御の引き込みに必要なタイミングを生成する回路である。破線で囲まれた３１は図４に示したツインレーザであり、半導体レーザ５９（６０）とこれらの半導体レーザ光の１部を検出するフォトダイオード５８からなっている。フォトダイオード５８は、半導体レーザ５９の発するレーザ光の一部と半導体レーザ６０の発するレーザ光の一部とを同等に受光する。半導体レーザ５９のみが発光しているときには半導体レーザ５９の光量センサとして働き、半導体レーザ６０のみが発光しているときには半導体レーザ６０の光量センサとして働く。３６は図４に示したＢＤセンサーであり、同期信号の検出に用いる。
【００１３】
また、バイアス電流源５１（５４）、トータル電流源５２（５５）は半導体レーザ５９、６０の制御に用いられる電流源である。
【００１４】
スイッチ５３（５６）は画像領域（図２）で画像信号に応じてオン／オフするスイッチである。スイッチ５３（５６）はＨＩＧＨレベル信号が入力されるとオフになり、半導体レーザ５９（６０）はトータル電流源５２（５５）から供給されるトータル電流によって点灯する。また、スイッチ５３（５６）は画像処理部６９の出力端子ＤＡＴＡ１（ＤＡＴＡ２）からＬＯＷレベル信号が入力されるとオンし、この時トータル電流源５２（５５）のトータル電流はバイアス電流源５１（５４）に供給されて、半導体レーザ５９（６０）に供給される電流がレーザ発振するための電流に満たなくなるので、半導体レーザ５９（６０）は消灯する。この様にスイッチ５３（５６）を画像信号に応じて制御することによって半導体レーザ５９（６０）を駆動し、感光ドラム１１に光書き込みを行う。
【００１５】
スイッチ７１（７２）はコンパレータ回路８７（９７）の出力とコンパレータ回路８２（９２）の出力との論理和によってオン／オフがコントロールされるスイッチである。なお、この論理和は論理和回路８４（９４）で作成される。論理和回路８４（９４）の出力電圧レベルがＨＩＧＨとなったときにスイッチ７１（７２）は開き、トータル電流源５２（５５）は遮断され動作しなくなる。
【００１６】
１水平走査毎に行われるレーザダイオード５９（６０）の通常のラインＡＰＣ制御においては、非画像領域の制御期間Ｔ１（図２）（Ｔ２（図２））でスイッチ５３（５６）をオフにし、スイッチ５６（５３）をオンにしてレーザ５９（６０）のみを点灯させる。また、これに同期してサンプルホルド回路６２（６５）をスルー状態とする。なお、通常はサンプルホルド回路の状態はサンプル状態かホルド状態をとるが、本実施形態においては、サンプル期間に、サンプルホルド回路を通る信号の電圧レベルが変動し、この変動を伴うＡＰＣに主眼をおいているので、サンプル状態という言葉の代わりにスルー状態という言葉を用いる。この時レーザ５９（６０）のみのレーザ光の一部がフォトダイオード５８（５８）で検出され、その信号は電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ）６１（６１）にて電圧信号に変換される。この変換後の信号はサンプルホルド回路６２（６５）をスルー状態で通り、オペレーショナルアンプ６４（６７）に供給される。オペレーショナルアンプ６４（６７）ではサンプルホルド回路６２（６５）の出力信号と基準電圧発生器６３（６６）の基準電圧を比較し、その差信号に応じてトータル電流源５２（５５）の電流を制御する。即ち、基準電圧発生器６３（６６）で基準電圧として設定されている目標光量となるようにトータル電流源５２（５５）の電流を制御することによってレーザ５９（６０）の光量が所望の光量となるようにＡＰＣ制御が行われる。
【００１７】
一方、画像領域においては、制御期間の電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ）６１の出力信号がサンプルホルド回路６２（６５）にホルドされており、オペレーショナルアンプ６４（６７）でホルドされた信号と基準電圧発生部６３（６６）で発生する基準電圧によって半導体レーザ５９（６０）の光量が一定値に制御され続ける。
【００１８】
次に、本実施形態の半導体レーザの保護について説明する。
【００１９】
第１の比較手段のコンパレータ８２（９２）の（＋）側の入力端子にはサンプルホルド回路６２（６５）の出力が接続されている。サンプルホルド回路６２（６５）が制御期間Ｔ１（図２）（Ｔ２（図２））においてスルー状態の時に、コンパレータ回路８２（９２）に入力しているサンプルホルド信号の電圧レベルがＨＩＧＨであり、コンパレータ回路８２（９２）は動作可能（ＨＩＧＨレベルを出力でき得る状態）となる。従って、コンパレータ回路８２（９２）は制御期間Ｔ１（Ｔ２）においてスルー状態であるときのみ比較動作可能な回路である。半導体レーザ５９（６０）がこれ以上の光では破壊してしまう恐れがある光量に対応するリミット電圧がリミット電圧保持回路８３（９３）にて設定されている。このリミット電圧保持回路８３（９３）が出力するリミット電圧はコンパレータ回路８２（９２）の（−）側の入力端子に接続されている。コンパレータ回路８２（９２）は、サンプルホルド回路６２（６５）がスルー状態である制御期間Ｔ１（Ｔ２）においてのみ、サンプルホルド回路６２（６５）の出力とリミット電圧保持回路８３（９３）が出力するリミット電圧と比較を行う。この時にリミット電圧保持回路８３（９３）が出力するリミット電圧よりサンプルホルド回路６２（６５）の出力が高くなった場合に、コンパレータ回路８２（９２）の出力電圧レベルはＨＩＧＨになり、これが論理和回路８４（９４）に入力され、トータル電流源５２（５５）のスイッチ７１（７２）がオフになり、半導体レーザ５９（６０）に供給される電流は遮断される。即ち、トータル電流源５２（５５）が出力するトータル電流を調整している期間Ｔ１（Ｔ２）においてレーザの光量が破壊領域に達しそうな場合に、レーザの点灯は中断される。なお、コンパレータ回路８２（９２）の出力電圧レベルは、期間Ｔ１項（Ｔ２）以外の期間ではずっとＬＯＷに保持される。
【００２０】
次に、サンプルホルド回路６２（６５）がホルド中の時の説明を行う。ホルド中には、上述のコンパレータ８２（９２）の動作は禁止されている。８５（９５）は差動増幅器であり、レーザ５９（６０）に流れる電流を入力端子間の抵抗の両端の電圧により検出する。差動増幅器８５（９５）によって検出された半導体レーザ５９（６０）に流れている電流に対応した差動増幅器８５（９５）の出力が、１．２倍のゲインを持つサンプルホルド回路８６（９６）に入力される。差動増幅器８５（９５）の出力はコンパレータ回路８７（９７）にも入力される。１．２倍のゲインを持つサンプルホルド回路８６（９６）は、サンプルホルド回路６２（６５）と同期してサンプルホルドを行うので、ＡＰＣ制御によって決定した半導体レーザ５９（６０）に流れる電流量に対応した差動増幅器８５（９５）の出力電圧の１．２倍の電圧をホルドする。コンパレータ８７（９７）はホルド中のみ比較動作するコンパレータである。コンパレータ回路８７（９７）は、ホルド中に前述のＡＰＣ制御によって決定した半導体レーザ５９（６０）に流れる電流量に対応した差動増幅器８５（９５）の出力電圧の１．２倍の電圧と、ホルド中に実際に半導体レーザ５９（６０）に流入している電流に対応した差動増幅器８５（９５）の出力電圧とを比較する。実際に流れている電流量がＡＰＣが決定した電流量の１．２倍以上になった場合に、コンパレータ回路８７（９７）の出力電圧レベルはＨＩＧＨになり、これが論理和回路８４（９４）に入力され、論理和回路８４（９４）の出力電圧レベルがＨＩＧＨになり、これを入力するトータル電流源５２（５５）のスイッチ７１（７２）がオフになり、半導体レーザ５９（６０）に供給される電流が遮断される。即ち、ホルド中にレーザの光量がＡＰＣで定まる量の１．２倍の破壊領域に達しそうな場合、レーザ５９（６０）の点灯は中断される。
【００２１】
なお、本実施形態ではサンプルホルド回路８６（９６）のゲインを１．２倍としているが、このゲインはこの値に限られるものではなく、半導体レーザ５９（６０）が破壊しないための電流上限値を規定し、且つ、誤動作が発生しないように定めるものである。
【００２２】
また、半導体レーザの光量の調整は、図２に示すように半導体レーザ５９については期間Ｔ１に行われ、半導体レーザ６０については期間Ｔ２に行われるので、フォトダイオード５８と電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ）６１は時分割で利用されることとなり、これらは１系統あるだけでよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、レーザ光源が発光している如何なる時でも保護回路を有効に動作させることが可能となり、レーザ光源を破壊から守ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施形態１の構成及び動作説明図。
【図２】本発明による実施形態１のタイミングチャートである。
【図３】本発明および従来例における画像形成装置の断面図。
【図４】図２の露光制御部内の光学構成図。
【符号の説明】
１０ 露光制御部
１１ 感光体ドラム
３１ ツインレーザ
３２ 絞り
３３ 回転多面鏡
３４ ｆ−θレンズ
３５ コリメータレンズ
３６ ビームディテクト（ＢＤ）センサー
６８ システムコントローラ
６９ 画像処理部
７３〜７５ 制御信号発生部

Claims (5)

1. 光源の放射する光により感光体上に画像データを書込み可視像化する手段を備え、前記可視画像より被転写紙上に画像形成する画像形成装置において、
   前記光源の放射する光量を検出して光量検出値を出力する光量検出手段と、
   前記光量検出値をサンプルホルドするサンプルホルド手段と、
   前記光源が光を放射していて且つ前記サンプルホルド手段がサンプル状態である制御期間に前記光量検出値と光量基準値との差に応じて前記光量を負帰還制御する光量制御手段と、
   前記制御期間に、前記光量検出値と最大許容光量とを比較して、第１の有効比較出力を出力する第１の比較手段と、
   前記光源に流れる電流を検出して電流検出値を出力する電流検出手段と、
   前記制御期間の前記電流検出値の割増値を保持する電流検出値保持手段と、
   前記制御期間以外の時に、前記割増値と現在の前記電流検出値とを比較して、第２の有効比較出力を出力する第２の比較手段と、
   前記第１又は第２の有効比較出力に応じて前記光源に流れる電流を遮断する電流遮断手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記光源と、前記サンプルホルド手段、前記光量制御手段、前記第１の比較手段、前記電流検出手段、前記電流検出値保持手段、前記第２の比較手段、前記電流遮断手段が複数組あり、前記光量検出手段の個数が該組数よりも少なく、前記光量検出手段が時分割で利用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. 光源の放射する光により感光体上に画像データを書き込み可視像化する手段を備え、前記可視画像より被転写紙上に画像形成する画像形成装置において、
   前記光源の放射する光量を検出する光量検出手段と、
   前記光源の放射する光量を前記光量検出手段の出力に応じて自動制御期間に自動制御する光量調整手段と、
   前記自動制御期間に光量が設定光量を上回った場合に光源の電流源回路を働かせなくする第１の保護手段と、
   前記自動制御期間外に光源を流れる電流が前記自動制御期間に定まった電流を一定割合以上上回った場合に電流源回路を働かせなくする第２の保護手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記光源と、前記光量調整手段、前記第１の保護手段、前記第２の保護手段が複数組あり、前記光量検出手段の個数が該組数より少なく、前記光量検出手段が時分割で利用されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置を備えることを特徴とする複写機。

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