JP5741557B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー露光によって画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真式の画像形成装置は、一様に帯電させた感光体にレーザー光を照射して静電潜像を形成する。その後、静電潜像にトナーを付着させ、得られたトナー像を用紙に転写する。静電潜像を形成するレーザー露光過程では、静電潜像のドットパターンに応じた画像パルス信号に従ってレーザー発光を断続させる。レーザー光源として用いられるレーザーダイオード（ＬＤ）は発振閾値電流を超える駆動電流が供給されるとレーザー発光するので、レーザー発光を断続させるために駆動電流を発振閾値電流以上にしたりしなかったりする電流制御が行なわれる。

画像パルス信号における発光期間を指定するパルスのオンエッジでレーザー光源に対する駆動電流の供給を開始すると、レーザー発光の開始が遅れ、そのために画像パルス信号のパルスのパルス幅よりもレーザー発光時間が短くなってしまう。すなわち、いわゆるパルス細りが生じる。画像パルス信号に忠実なレーザー露光を行なう上で、パルス細り量を少なくする必要がある。

パルス細り量の低減に関して、レーザー光源に発振閾値電流よりも僅かに小さいにバイアス電流をレーザー光源に流しておき、それによってレーザー発光の応答性を速める手法が知られている。特許文献１では、レーザー光源の応答性のバラツキや環境温度の変動にかかわらず応答性が一定になるように、発光量の検出結果に応じてバイアス電流を制御する画像形成装置が開示されている。

また、パルス細り量を低減する他の手法として、特許文献２の開示のように、画像パルス信号のパルスのオフエッジでレーザー発光を停止させずに、オフエッジから所定時間が経過した時点でレーザー発光を停止させる“パルス拡張”と呼ばれる手法がある。この手法では、画像パルス信号のパルスに遅れたタイミングで、拡張されたパルスのパルス幅分の時間にわたってレーザー発光をさせることになる。

特開２００２−０６７３７６号公報 特開２０１１−１６７８９８号公報

パルス細り量は、“発振遅れ時間”と呼称する時間と“立上がり時間”と呼称する時間との和である。発振遅れ時間は、レーザー光源の駆動電流の増大を開始する時点（画像パルス信号のパルスのオンエッジ）からレーザー発光が始まるまでの時間である。立上がり時間は、レーザー発光が始まってから発光量が露光に必要な所定量になるまでの時間である。

発振遅れ時間は、動作環境温度によって大きく変わる。動作環境温度が低いときには発振遅れ時間は短く、動作環境温度が高いときには発振遅れ時間は長い。また、レーザー光源には、その経時変化として、発振遅れ時間および立上がり時間がともに長くなる傾向がある。

上述のバイアス電流によるパルス細り量の低減では、立上がり時間分のパルス細りを無くすことができない。また、動作環境温度が低いときには発振閾値電流が小さいためにバイアス電流の調整範囲が狭いので、十分にパルス細り量を低減することができない。

一方、上述のパルス拡張によるパルス細り量の低減では、制御回路のクロックで決まる分解能の制約があり、パルス拡張量をきめ細かに設定することができない。クロック周波数を高くすると、ノイズの発生するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑み、露光に必要な光量のレーザー光を発するレーザー発光時間を、発光期間を指定する画像パルス信号のパルス幅に一致させることを目的としている。

上記目的を達成する画像形成装置は、感光体上に潜像を形成するためのレーザー露光を行なう画像形成装置であって、レーザー光源と、前記潜像のドットパターンに応じた画像パルス信号に従って前記レーザー光源に駆動電流を供給する駆動回路と、前記レーザー光源に前記駆動電流の一部として供給されるバイアス電流を増減する電流調整部と、前記駆動回路に入力される前記画像パルス信号のパルス幅を拡張するパルス幅拡張部と、発光開始特性に関わる前記レーザー光源の状態を示す状態データを取得する状態検知部と、前記状態データに基づいて、前記画像パルス信号の各パルスのパルス幅と同じ長さの時間にわたってレーザー発光するように、前記バイアス電流の値および前記パルス幅の拡張量の両方を設定する調整制御部と、を備え、前記調整制御部は、前記パルス幅の拡張量が前記バイアス電流の値の設定に基づくレーザー発光時間の調整量より多くなるように前記バイアス電流の値および前記パルス幅の拡張量を設定する。

本発明によれば、レーザー光源の状態に応じて、レーザー発光の終了を遅らせるパルス幅の拡張とレーザー発光の開始時期を変更するバイアス電流の調整とを行なうことにより、感光体上に潜像を形成するのに必要な光量のレーザー光を発するレーザー発光時間と発光期間を指定する画像パルス信号のパルス幅とを、より正確に一致させることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部の構成を示す図である。 レーザースキャナーの光学系の構成を示す図である。 レーザー光源の発光開始特性を示す図である。 レーザー発光の制御に係るハードウェア構成の第１例を示す図である。 温度特性テーブルの一例を示す図である。 パルス細りの補正を示すタイミングチャートである。 レーザー光源の制御の第１例のフローチャートである。 パルス細りに対応する発光制御の具体例を示す図である。 レーザー発光の制御に係るハードウェア構成の第２例を示す図である。 発光開始特性の経時変化を示す図である。 経時変化測定データのデータ項目の一例を示す図である。 レーザー光源の制御の第２例のフローチャートである。 パルス細りに対する調整量の設定ルーチンのフローチャートである。 パルス細りに対応する発光制御の具体例を示す図である。

図１に例示される画像形成装置１は、電子写真法によってカラー画像を印刷するＭＦＰ（Multi-functional Peripheral）である。ただし、プリンター、複写機、ファクシミリ機であってもよい。

画像形成装置１は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナー像を形成する四つのイメージングステーションＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫを有する。イエローのトナー像を形成するイメージングステーションＵＹは、筒状の感光体１１、帯電チャージャー１２、現像器１３、およびクリーナー１４を備える。他のイメージングステーションＵＭ，ＵＣ，ＵＫの構成は、現像器内のトナーの色が異なることを除いて、イメージングステーションＵＹの構成と同様である。

イメージングステーションＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫによって順に形成される４色のトナー像を、転写チャージャー２２，２３，２４，２５が順次に転写ベルト２０に一次転写する。これと並行して、給紙ローラー３１がストッカー３０から図示しない用紙を搬送路３２へ送り出す。そして、一次転写によって重なり合った４色のトナー像を、二次転写ローラー３６が用紙に二次転写する。その後、搬送路３２上の図示しない定着器が加熱および加圧によってトナー像を用紙に定着させる。

トナー像の形成プロセスは、一様に帯電した感光体表面を画像データに応じてパターン露光する潜像形成を含む。例示の画像形成装置１では、潜像形成のための露光ビームを射出するプリントヘッド１５が、水平方向に沿って並ぶイメージングステーションＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫの上方に配置されている。プリントヘッド１５は、イメージングステーションＵＭ，ＵＣ，ＵＫにそれぞれ対応するレーザースキャナー１６，１７，１８，１９を有している。レーザースキャナー１６，１７，１８，１９の構成は同様であるので、以下では代表としてレーザースキャナー１６の構成を説明する。

レーザースキャナー１６の光学系の全体構成が図２（Ａ）に示され、ポリゴンモーター３８と感光体１１との位置関係が図２（Ｂ）に示されている。図２（Ａ）、（Ｂ）における上下方向は、レーザースキャナー１６が上述の画像形成装置１に組み込まれて使用されるときの鉛直方向またはそれに近い方向に相当する。

図２（Ａ）のように、レーザースキャナー１６は、ポリゴンミラー４０、レーザー光源４１、コリメータレンズ４２、スリット４３、走査レンズ４４，４５、ウインドウ４６、およびＳＯＳ（Start of Scanning）センサー４７を有している。ポリゴンミラー４０は図２（Ｂ）のように基板３７に取り付けられたポリゴンモーター３８によって、感光体１１の上方で回転する。レーザー光源４１から放射されたレーザービームは、コリメータレンズ４２を通過することによって略平行なビームとなり、スリット４３で整形されてポリゴンミラー４０に入射する。

ポリゴンミラー４０で反射したレーザービームは、走査レンズ４４，４５およびウインドウ４６を透過して感光体１１を照射する。ポリゴンミラー４０の回転によってレーザービームが偏向されるので、感光体１１上の照射スポットは一方向に移動する。レーザー光源４２の出力制御とレーザービームの偏向とにより、感光体１１に対する主走査が行なわれる。走査レンズ４４，４５は、レーザービームを感光体１１の表面に集光する結像特性と、ポリゴンミラー４０で等角速度偏向されたレーザービームを主走査方向において等速度に移動させるいわゆるｆθ特性とを有している。レーザースキャナー１６による主走査と、感光体１１の回転による副走査とによって、２次元の静電潜像が感光体１１上に形成される。ＳＯＳセンサー４７は、偏向されたビームの光路のうちの主走査範囲外に配置される光センサーであり、画像データに基づくレーザー光源４１の出力制御をレーザービームの偏向に同期させるのに用いられる。

図３（Ａ）は、レーザー光源４１に供給する駆動電流Ｉとレーザー光量Ｐｏとの関係を示している。図示のとおり、レーザー光源４１は、駆動電流Ｉが発振閾値電流Ｉｔｈよりも小さいときはレーザー発光をせず、駆動電流Ｉが発振閾値電流Ｉｔｈ以上のときにレーザー発光をする。ただし、駆動電流Ｉが発振閾値電流Ｉｔｈであるときのレーザー光量Ｐｏは、感光体の露光における必要光量Ｐ１よりも少ない。必要光量Ｐ１のレーザー光を射出させるには、レーザー光源４１に発振閾値電流Ｉｔｈよりも大きい駆動電流Ｉを供給する必要がある。

発振閾値電流Ｉｔｈは、レーザー光源４１の動作環境温度によって変わる。レーザー光源４１の動作が保障される温度範囲（例えば１０〜６０℃）において、温度が低いほど発振閾値電流Ｉｔｈは小さい。動作環境温度に依存する発振閾値電流Ｉｔｈに応じた大きさのバイアス電流Ｉｂを駆動電流Ｉの一部としてレーザー光源４１に流しておけば、発光指示に対するレーザー発光の応答性を高めることができる。バイアス電流Ｉｂを、動作環境温度の微妙な変動や外乱を考慮した若干のマージン分だけ発振閾値電流Ｉｔｈより小さい値に設定すれば、応答性は最大限に高まる。

図３（Ｂ）は、バイアス電流を流さずに駆動電流Ｉを零から増大させる場合の経過時間とレーザー光量Ｐｏとの関係を示している。駆動電流Ｉの増大を開始する時点ｔ１から駆動電流Ｉが発振閾値電流Ｉｔｈになってレーザー発光が始まる時点ｔ２までの時間が発振遅れ時間Ｔａである。時点ｔ２からレーザー光量Ｐｏが必要光量Ｐ１になる時点ｔ３までの時間が立上がり時間Ｔｂである。そして、発振遅れ時間Ｔａと立上がり時間Ｔｂとの和がパルス細り量Ｔ１０に相当する。

画像形成装置１では、パルス細り量Ｔ１０を零にするように、レーザー発光の開始を早めるバイアス電流の設定とレーザー発光の終了を遅らせるパルス幅拡張とを行なう。この発光制御に関わるハードウェア構成が図４に示される。

〔ハードウェア構成の第１例〕
図４において、レーザースキャナー１６は、レーザー光源４１の駆動回路としてのＬＤドライバー６０、パルス幅拡張回路６２、バイアス電流調整回路６４、レーザー光源４１の動作環境温度を測定するための温度センサー７２、およびポリゴンモーター３８を駆動するモータードライバー３９を有する。

ＬＤドライバー６０は、パルス幅拡張回路６２からの駆動パルス信号Ｓ６２に従って、レーザー光源４１のレーザーダイオード（ＬＤ）４１Ａによるレーザー発光を断続させる。その際、ＬＤドライバー６０は、バイアス電流調整回路６４から供給されるバイアス電流Ｉｂをレーザーダイオード４１Ａに流す。そして、発光中は、レーザー光源４１に組み込まれているフォトダイオード４１Ｂの出力に基づいて、レーザー光量Ｐｏを必要光量Ｐ１に保つように、レーザーダイオード４１Ａに流す駆動電流を調整する。

このようなレーザースキャナー１６およびレーザースキャナー１６と同様のレーザースキャナー１７，１８，１９を制御するコントローラー５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、画像メモリ５４および不揮発性のメモリ５５を有している。

ＣＰＵ５１は、メモリ５５によって記憶されている温度特性テーブル５５１を参照する。温度特性テーブル５５１は、図５のように動作保障範囲の例えば１℃刻みの各温度における発振閾値電流Ｉｔｈおよびパルス細り量Ｔ１０を示す。ＣＰＵ５１は、温度センサー７２によって検出された温度に対応する発振閾値電流Ｉｔｈおよびパルス細り量Ｔ１０を温度特性テーブル５５１から取得し、パルス幅拡張量およびバイアス電流の値を設定する。そして、ＣＰＵ５１は、設定した拡張量のパルス幅拡張をパルス幅拡張回路６２に指示し、設定した値のバイアス電流の供給をバイアス電流調整回路６４に指示する。これら指示に従って、パルス幅拡張回路６２が画像メモリ５４から画像パルス信号として入力される画像データＶＩＤＥＯに対応する駆動パルス信号Ｓ６２を出力し、バイアス電流調整回路６４がバイアス電流Ｉｂを出力する。

画像メモリ５４に対して、ＣＰＵ５１は水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）と画像要求信号（ＴＯＤ）とを与える。ＴＯＤがトリガーとなって、画像メモリ５４内の図示しない副走査カウンターによるＨＳＹＮＣのカウントが開始され、カウント値に応じたラインの画像データＶＩＤＥＯが読み出されてパルス幅拡張回路６２へ送られる。

図６（Ａ）は、パルス細り対策を行なわない場合のレーザー発光制御のタイミングチャートである。画像データＶＩＤＥＯ（画像パルス信号）における発光期間を指定するパルス（例示ではローアクティブ）のオンエッジ（時点ｔ１）で駆動パルス信号Ｓ６２がアクティブにされ、画像データＶＩＤＥＯのパルスのオフエッジ（時点ｔ４）で駆動パルス信号Ｓ６２はノンアクティブにされる。したがって、駆動パルス信号Ｓ６２がアクティブである期間Ｔ１の長さは、画像データＶＩＤＥＯのパルスのパルス幅と等しい。しかし、駆動パルス信号Ｓ６２がアクティブになって駆動電流Ｉの増大が始まってから所定時間が経過するまで、レーザー発光の光量は必要光量にならない。すなわち、時点ｔ１からレーザー発光の光量が必要光量になる時点ｔ３までは実質的にレーザー発光は無い。このため、有効なレーザー発光が生じている期間Ｔ２は、期間Ｔ１よりも短い。期間Ｔ１と期間Ｔ２との差がパルス細り量Ｔ１０である。

図６（Ｂ）は、パルス細り対策を行なう画像形成装置１におけるレーザー発光制御のタイミングチャートである。図６（Ａ）と同様に、画像データＶＩＤＥＯのパルスのオンエッジ（時点ｔ１）で駆動パルス信号Ｓ６２はアクティブになる。しかし、図６（Ａ）とは違って、画像データＶＩＤＥＯのパルスのオフエッジ（時点ｔ４）ではなく時点ｔ４より後の時点ｔ５で駆動パルス信号Ｓ６２はノンアクティブにされる。つまり、駆動パルス信号Ｓ６２がアクティブである期間Ｔ１ａの長さは、画像データＶＩＤＥＯのパルスのパルス幅よりも長い。時点ｔ４から時点ｔ５までの時間がパルス幅の拡張量Ｔ１１である。拡張量Ｔ１１はパルス細り対策としての発光制御における粗調量となる。

パルス幅拡張による粗調とともにバイアス電流による微調が行なわれる。それによって時点ｔ３より以前の時点ｔ３’で有効なレーザー発光が始まる。バイアス電流を流しておくことにより、時点ｔ１での駆動電流の増大の開始（開始時点の電流値はバイアス電流値）からレーザー発光（発振）の始まるまでの時間が短くなり、その分だけレーザー光量が必要光量になるのが早まる。時点ｔ３’から時点ｔ３までの期間Ｔ１２は、パルス細り量Ｔ１０とパルス幅の拡張量Ｔ１１とを差を補うように設定される。期間Ｔ１２はパルス細り対策としての発光制御における微調量となる。

粗調および微調によって、有効なレーザー発光の生じる期間Ｔ２ａは画像データＶＩＤＥＯのパルスのパルス幅と等しくなる。すなわち、画像データＶＩＤＥＯが示すドットパターンに忠実なレーザー露光を実現することができる。

図７のフローチャートはＣＰＵ５１が行なうレーザー光源の制御の概要を示している。画像形成装置１には操作パネルを用いる直接の操作またはネットワークを介する外部装置からのアクセスによってコピージョブやプリントジョブが与えられる。印刷動作を要求するジョブが与えられたとき（＃１１でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は以下の処理を実行する。

温度センサー７２の出力を取り込んでレーザー光源４１の動作環境の温度を検知する（＃１２）。温度特性テーブル５５１から温度に対応した発振閾値電流Ｉｔｈの値およびパルス細り量Ｔ１０を読み込む（＃１３）。このとき、温度特性テーブル５５１における１℃刻みの温度の中に検知した温度と一致する温度がなければ、検知した温度に最も近い温度を選択する。パルス幅の拡張量を設定してパルス幅拡張回路６２にパルス幅拡張を指示し（＃１４）、バイアス電流の値を設定してバイアス電流調整回路６４にバイアス電流の供給を指示する（＃１５）。これら一連の準備処理を終えた後、ＣＰＵ５１は印刷のための発光制御を行なう（＃１６）。発光制御では、画像メモリ５４にデータ処理手段によって露光用の画像データが書き込まれた後、画像メモリ５４に画像データＶＩＤＥＯを出力させ、レーザースキャナー１６にレーザー光を射出させる。

図８では、パルス細りに対応する発光制御の具体例として、温度センサー７２によって検知した動作環境温度が１０℃、２５℃または６０℃であった場合におけるパルス幅の拡張量（粗調量）とバイアス電流による調整量（微調量）との配分が示されている。

例示において、動作環境温度が１０℃であった場合、温度特性テーブル５５１から読み出されるパルス細り量Ｔ１０は６．５ｎｓであり、同じく発振閾値電流Ｉｔｈは５．１ｍＡである。発振閾値電流Ｉｔｈの微妙な変動分を０．１ｍＡと見込むとすると、この場合におけるバイアス電流可変範囲は、発振閾値電流Ｉｔｈよりも０．１ｍＡだけ小さい５ｍＡ以下の範囲（０〜５ｍＡ）となる。

ＣＰＵ５１は、レーザー光源４１に対する駆動電流Ｉの供給の過渡特性を示す図示しないデータに基づいて、バイアス電流可変範囲を時間に換算した調整可能範囲を求める。例示での調整可能範囲は０〜２．１ｎｓである。ここで、レーザー発光ではない不要の発光（いわゆるＬＥＤ発光）を低減する上で、バイアス電流は小さいほど良い。そこで、ＣＰＵ５１は、バイアス電流による調整代を残しつつ、パルス幅の拡張量がより多くなるように、パルス幅拡張のステップ幅（単位拡張量）を決める。具体的には、バイアス電流による調整可能範囲の上限値である２．１ｎｓからその少数点以下を差し引いた２ｍＡをステップ幅とする。上限値が少数であった場合はステップ幅は０ｎｓとなり、パルス幅拡張は行なわれないことになる。ステップ幅とは、パルス幅拡張回路６２においてパルスのオフエッジを遅らせるのに用いるディレイアレイの各ディレイの遅延量である。

ＣＰＵ５１は、ステップ幅のｍ倍（ｍは１以上の整数）でかつパルス細り量Ｔ１０の６．５ｎｓよりも短い範囲内で最も長い時間をパルス幅の拡張量Ｔ１１に設定する。１０℃の場合の拡張量Ｔ１１は、ステップ幅の３倍の６ｎｓである。拡張量Ｔ１１が決まれば、バイアス電流による調整量Ｔ１２が決まる。パルス細り量Ｔ１０と拡張量Ｔ１１との差が調整量Ｔ１２である。１０℃の場合の調整量Ｔ１２は０．５ｎｓである。ＣＰＵ５１は、レーザー発光の開始を調整量Ｔ１２の０．５ｎｓだけ早めるようなバイアス電流値Ｉｂを、図示しない上述の過渡特性を示すデータに基づいて設定する。例示ではバイアス電流値Ｉｂは１．３ｍＡに設定される。

同様の要領でＣＰＵ５１は動作環境温度に応じて、パルス幅の拡張量Ｔ１１およびバイアス電流値Ｉｂを設定する。２５℃の場合、バイアス電流による調整可能範囲の上限値は４．８ｎｓであり、パルス幅拡張のステップ幅は４ｎｓとされる。つまり、パルス幅拡張回路６２において遅延量が４ｎｓのディレイが用いられる。パルス幅の拡張量Ｔ１１はステップ幅の１倍の４ｎｓに設定され、バイアス電流による調整量Ｔ１２はパルス細り量Ｔ１０の６．６ｎｓから拡張量Ｔ１１の４ｎｓを差し引いた時間である２．６ｎｓになる。バイアス電流値Ｉｂは５．４ｍＡに設定される。６０℃の場合、パルス幅拡張のステップ幅は６ｎｓとされ、パルス幅の拡張量Ｔ１１はステップ幅の１倍の６ｎｓに設定される。バイアス電流による調整量Ｔ１２は０．７ｎｓになり、バイアス電流値Ｉｂは２．３ｍＡに設定される。

〔ハードウェア構成の第２例〕
図９はレーザー発光の制御に係るハードウェア構成の第２例を示している。第２例に係る画像形成装置１ｂの構成は、上述の第１例に係る画像形成装置１の構成と基本的に同様である。第２例に係る画像形成装置１ｂは、第１例のレーザースキャナー１６，１７，１８，１９に代えてレーザースキャナー１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂを有し、第１例のコントローラローザー５０に代えてコントローラー５０ｂを有する。

図９において、レーザースキャナー１６ｂは、第１例のレーザースキャナー１６の構成に加えて、レーザー光源４１ｂの発光開始特性の経時変化を検知するための光検出回路７１を備える。この光検出回路７１は、レーザー光源４１ｂに備わるフォトダイオード４１Ｂの出力に基づいて、レーザーダイオード４１Ａｂによるレーザー発光の有無およびレーザー光量を示す検出データをコントローラー５０ｂに送る。

コントローラー５０ｂのＣＰＵ５１ｂは、所定の時期にＬＤドライバー６０に指示を与えてレーザー光源４１ｂを発光させ、レーザー光源４１の発光開始特性の経時変化を示すデータを取得する。詳しくは、レーザー光源４１ｂに供給する駆動電流Ｉを徐々に増大させ、光検出回路７１からの検出データに基づいて発振閾値電流Ｉｔｈおよびレーザー光量Ｐｏが必要光量Ｐ１になる駆動電流Ｉの値を取得する。そして、後述する経時変化測定データ５５２を作成して不揮発性のメモリ５５ｂに記憶させる。経時変化測定データ５５２は、印刷時の発光制御において、温度特性テーブル５５１ｂに基づく制御の補正に用いられる。

図１０は発光開始特性の経時変化を示している。図１０（Ａ）のように、動作環境の温度をＡ℃とし、温度特性テーブル５５１ｂが示すＡ℃の発振閾値電流Ｉｔｈを便宜的にＩｔｈ（１）とする。この発振閾値電流Ｉｔｈ（１）は経時変化の生じる前の値である。画像形成装置１ｂの累積使用時間が増えるにつれて、発振閾値電流Ｉｔｈが大きくなる経時変化が生じる。変化した後の発振閾値電流Ｉｔｈを便宜的にＩｔｈ（２）とする。また、図１０（Ａ）から分かるとおり、経時変化として、レーザー発光が始まってから後の光量の増大が緩やかになる。

経時変化の検知では、計時をしながら駆動電流Ｉを徐々に増大させて、図１０（Ｂ）に示される発振遅れ時間Ｔａ’およびパルス細り量Ｔ１０’を測定する。発振遅れ時間Ｔａ’は駆動電流Ｉを零から増大させたときのレーザー発光が始まるまでの所要時間であり、図中の時点ｔ０から時点ｔ２’までの時間である。パルス細り量Ｔ１０’はレーザー光量Ｐｏが必要光量Ｐ１になるまでの所要時間、すなわち図中の時点ｔ０から時点ｔ３’までの時間である。

パルス細り量Ｔ１０’から発振遅れ時間Ｔａ’を差し引く演算により、測定を行なったときの動作環境の温度（Ａ℃）における立上がり時間Ｔｂ’が求まる。また、温度特性テーブル５５１におけるＡ℃のデータによって特定される発振遅れ時間Ｔａと測定した発振遅れ時間Ｔａ’との差、すなわち発振遅れ時間の経時変化分ΔＴａを求めることができる。求められた立上がり時間Ｔｂ’および発振遅れ時間の経時変化分ΔＴａが、図１１のように測定時の温度とともに経時変化測定データ５５２として記憶される。

発振遅れ時間の経時変化分ΔＴａと温度との間には所定の関係があるので、経時変化を検知したときの温度と印刷時の温度とが異なっていても、印刷時における発振遅れ時間の経時変化分ΔＴａを算出することができる。したがって、印刷時においてバイアス電流による調整可能範囲を特定する際に、温度特性データ５５１のデータで定まる調整可能範囲に対して、経時変化分ΔＴａを加算する補正を行えばよい。発振遅れ時間の経時変化分ΔＴａに温度依存性がほとんどない場合では、経時変化測定データ５５２として記憶されている経時変化分ΔＴａをそのまま加算する補正を行えばよい。

本実施形態において、立上がり時間Ｔｂ’には実質的に温度依存性がない。したがって、印刷時においてそのときの温度に対応するよう補正した発振遅れ時間Ｔａに経時変化測定データ５５２として記憶されている立上がり時間Ｔｂ’を加算すれば、パルス細り量Ｔ１０が求まる。

図１２はレーザー光源の制御の第２例のフローチャートである。ＣＰＵ５１ｂは、画像形成装置１ｂの累積使用時間または累積印刷枚数が設定値になったとき、環境温度が急激に変化したとき、といった予め決められた設定時期に、レーザー光源４１の発光開始特性の経時変化を検知する。まず、レーザー光源４１の動作環境の温度を検知し（＃２２）、レーザー光源４１を発光させて発振遅れ時間Ｔａ’およびパルス細り量Ｔ１０’を測定する（＃２３）。続いて、発振遅れ時間の経時変化分ΔＴａを算出し（＃２４）、立上がり時間Ｔｂ’を算出する（＃２５）。そして、経時変化分ΔＴａおよび立上がり時間Ｔｂ’を経時変化測定データ５５２としてメモリ５５ｂに記憶させる（＃２６）。

画像形成装置１ｂが印刷を行なうとき（＃２７でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１ｂはパルス細りに対する調整量の設定処理を実行し（＃２８）、その後に発光制御処理を実行する（＃２９）。

図１３はパルス細りに対する調整量の設定ルーチンのフローチャートである。ＣＰＵ５１ｂは、温度センサー７２の出力を取り込んでレーザー光源４１の動作環境の温度を検知する（＃７１）。温度特性テーブル５５１から現在の温度に対応した発振閾値電流Ｉｔｈを読み込み（＃７２）、経時変化測定データ５５２である立上がり時間Ｔｂ’および発振遅れ時間の経時変化分ΔＴａを読み込む（＃７３、＃７４）。

次に、ＣＰＵ５１ｂは、パルス細り量Ｔ１０を算出し（＃７５）、パルス幅の仮の拡張量とパルス細り量Ｔ１０との差分（ΔＴ１１）を算出する（＃７６）。仮の拡張量は、パルス幅拡張の単位拡張量Ｘのｍ倍でかつパルス細り量Ｔ１０より短い範囲内の最も長い時間である。

差分ΔＴ１１と単位拡張量Ｘの半分とを比較し（＃７７）、比較結果に応じて粗調量および微調量を設定する。本例では、不要の発光を生じさせるバイアス電流をできるだけ流さないように最大限の粗調量が設定される。

差分ΔＴ１１が単位拡張量Ｘの半分以下であれば（＃７７でＹＥＳ）、仮の拡張量とした単位拡張量Ｘのｍ倍の時間をパルス幅の拡張量Ｔ１１（粗調量）に設定する（＃７８）。そして、パルス細り量Ｔ１０と拡張量Ｔ１１との差を補うように、バイアス電流による調整量Ｔ１２を設定する（＃７９）。

一方、差分ΔＴ１１が単位拡張量Ｘの半分を超える場合（＃７７でＮＯ）、単位拡張量Ｘの（ｍ＋１）倍の時間をパルス幅の拡張量Ｔ１１（粗調量）に設定する（＃８０）。そして、パルス細り量Ｔ１０と拡張量Ｔ１１との差を補うように、バイアス電流による調整量Ｔ１２を設定する（＃８１）。この場合、粗調のみを行なうと、図６（Ｂ）に示したレーザー発光の生じる期間Ｔ２ａが、画像データＶＩＤＥＯがアクティブとなる期間（ｔ１からｔ４まで）よりも単位拡張量Ｘの半分以下の長さだけ長くなってしまう。したがって、微調（バイアス電流による補正）はレーザー発光が時点ｔ３の前ではなく後に始まるようにするものとなる。つまり、レーザー発光の開始を意図的に若干遅らせる。そのために、例えば発振遅れ時間が長くなるように、駆動電流Ｉを供給する回路の回路定数を切り替える。

図１４はレーザー光源の経時変化を考慮したパルス細りの補正の具体例を示している。図１４では、温度センサー７２によって検知した動作環境温度が１０℃、２５℃または６０℃であった場合におけるパルス幅の拡張量（粗調量）とバイアス電流による調整量（微調量）との配分が示されている。

動作環境温度が１０℃である場合、温度特性テーブル５５１ｂから読み出されるパルス細り量Ｔ１０が６．３ｎｓであり、同じく発振閾値電流Ｉｔｈが５．０ｍＡであるとする。また、経時変化測定データ５５２として記憶されている発振遅れ時間の経時変化分ΔＴａが０．１ｎｓであり、同じく立上がり時間Ｔｂ’が０．３ｎｓであるとする。ここでは、経時変化分ΔＴａおよび立上がり時間Ｔｂ’が共に温度にかかわらず一定であるとする。

１０℃の場合において、経時変化測定データ５５２に基づく補正後の経時変化を見込んだパルス細り量Ｔ１０’は６．５ｎｓであり、バイアス電流による調整の最大調整量は２．１ｎｓである。パルス幅拡張のステップ幅（単位拡張量Ｘ）は、パルス幅拡張回路６２の構成の上で最も短い時間（分解能）であり、例えば１ｎｓである。

補正すべきパルス細り量Ｔ１０’が６．５ｎｓであるので、仮の拡張量は単位拡張量Ｘの６倍（つまり、ｍ＝６）の６ｎｓとされる。パルス細り量Ｔ１０’と仮の拡張量との差分ΔＴ１１が単位拡張量Ｘの半分である０．５ｎｓ以下であるので、この場合は仮の拡張量がそのままパルス幅の拡張量Ｔ１１に設定される。パルス幅拡張回路６２は、例えば遅延量が１ｎｓのディレイを６個繋げたディレイアレイを用いて、設定されたパルス幅拡張を実現する。

拡張量Ｔ１１が決まれば、バイアス電流による調整量Ｔ１２が決まる。パルス細り量Ｔ１０’と拡張量Ｔ１１との差が調整量Ｔ１２である。１０℃の場合の調整量Ｔ１２は０．５ｎｓである。ＣＰＵ５１は、レーザー発光の開始を調整量Ｔ１２の０．５ｎｓだけ早めるバイアス電流値Ｉｂを設定する。例示ではバイアス電流値Ｉｂは１．３ｍＡに設定される。

動作環境温度が２５℃である場合、温度特性テーブル５５１ｂから読み出されるパルス細り量Ｔ１０が６．４ｎｓであり、同じく発振閾値電流Ｉｔｈが１０．０ｍＡであるとする。経時変化を見込んだパルス細り量Ｔ１０’は６．６ｎｓであり、バイアス電流による補正の最大調整量は４．８ｎｓである。単位拡張量Ｘは１ｎｓである。

２５℃の場合も１０℃の場合と同じく仮の拡張量は６ｎｓとされる。パルス細り量Ｔ１０’と仮の拡張量との差分ΔＴ１１である０．６ｎｓは単位拡張量Ｘの半分である０．５ｎｓを超える時間であるので、この場合は仮の拡張量に単位拡張量Ｘの一つ分を加えた時間（７ｎｓ）がパルス幅の拡張量Ｔ１１に設定される。拡張量Ｔ１１は単位拡張量Ｘの（ｍ＋１）倍である。

拡張量Ｔ１１が決まれば、バイアス電流による調整量Ｔ１２が決まる。パルス細り量Ｔ１０’と拡張量Ｔ１１との差が調整量Ｔ１２である。２５℃の場合の調整量Ｔ１２は−０．４ｎｓである。調整量Ｔ１２が負数であることは、バイアス電流Ｉｂを零にしたときよりも遅くレーザー発光を開始させることを意味する。ＣＰＵ５１は、バイアス電流値Ｉｂを０ｍＡに設定するとともに、ＬＤドライバー６０ｂによって駆動電流Ｉを供給する際の電流増加率を低減させてレーザー発光の開始を遅らせる。

動作環境温度が６０℃である場合、仮の拡張量は６ｎｓとされ、パルス細り量Ｔ１０’と仮の拡張量との差分ΔＴ１１との差分ΔＴ１１は０．７ｎｓとなる。差分ΔＴ１１が単位拡張量Ｘの半分を超えるので、この場合も拡張量Ｔ１１は７ｎｓに設定される。バイアス電流による調整量Ｔ１２は−０．３ｎｓである。ＣＰＵ５１は、バイアス電流値Ｉｂを０ｍＡに設定するとともに、ＬＤドライバー６０ｂに駆動電流Ｉの電流増加率を低減させる。

以上の第２例によれば、レーザー光源４４ｂのレーザーダイオード４１Ａｂの発光開始特性に無視できない経時変化が生じる場合にも、画像データＶＩＤＥＯによって指定されるパターンどおりのレーザー露光を実現することができる。所定の時期のみに経時変化を検知するので、印刷ごとに経時変化を検知するのと比べて、検知のための強制発光の回数が少なく、レーザー光源４１ｂの経時変化が低減される。ただし、印刷ごとに経時変化を検知して、レーザー光源４１ｂの実際の状態に応じた発光制御を行なってもよい。

上述の実施形態において、温度特性テーブル５５１を、予め温度ごとに求めたパルス幅の拡張量Ｔ１１およびバイアス電流Ｉｂのそれぞれの設定値を示すルックアップテーブルとし、検知した動作環境温度に対応する設定値をレーザースキャナー１６の制御に適用してもよい。温度センサー７２によって検知した温度と一致する温度についてのデータが温度特性テーブル５５１に無い場合、検知した温度に近い温度のデータに基づく補間演算によって必要なデータを取得するようにしてもよい。

レーザー光源４１，４１ｂの発光特性に関わる状態を示す状態データは、レーザー光源４１，４１ｂの使用時間、画像形成装置１，１ｂの使用時間または印刷枚数といった使用実績をカウントしたカウント値であってもよい。つまり、使用実績から現在の発光特性を推定してパルス細り対策としての発光制御の調整量を設定することができる。

上述の実施形態において、画像形成装置１，１ｂの構成を本発明に沿う範囲内で適宜変更することができる。例えば、複数のディレイデバイスによってパルスのオフエッジを遅らせるパルス幅拡張回路６２の機能をソフトウェアによって実現してもよい。

１，１ｂ 画像形成装置
４１，４１ｂ レーザー光源
４１Ｂ フォトダイオード（光センサー）
Ｓ６２ 駆動パルス信号（画像パルス信号）
Ｉ 駆動電流
Ｉｂ バイアス電流
５１，５１ｂ ＣＰＵ（状態検知部、調整制御部）
６０，６０ｂ ＬＤドライバー（駆動回路）
６２ パルス幅拡張回路（パルス幅拡張部）と、
６４ バイアス電流調整回路（電流調整部）
Ｐ１ 必要光量（設定量）
Ｔ１０，Ｔ１０’ パルス細り量（所要時間）
Ｔ１１ パルス幅の拡張量
５５１，５５１ｂ 温度特性データ（温度特性情報）
７２ 温度センサー
５５，５５ｂ メモリ
７１ 光検出回路
Ｔｂ 立上がり時間
１１ 感光体

Claims (6)

1. 感光体上に潜像を形成するためのレーザー露光を行なう画像形成装置であって、
   レーザー光源と、
   前記潜像のドットパターンに応じた画像パルス信号に従って前記レーザー光源に駆動電流を供給する駆動回路と、
   前記レーザー光源に前記駆動電流の一部として供給されるバイアス電流を増減する電流調整部と、
   前記駆動回路に入力される前記画像パルス信号のパルス幅を拡張するパルス幅拡張部と、
   発光開始特性に関わる前記レーザー光源の状態を示す状態データを取得する状態検知部と、
   前記状態データに基づいて、前記画像パルス信号の各パルスのパルス幅と同じ長さの時間にわたってレーザー発光するように、前記バイアス電流の値および前記パルス幅の拡張量の両方を設定する調整制御部と、を備え、
   前記調整制御部は、前記パルス幅の拡張量が前記バイアス電流の値の設定に基づくレーザー発光時間の調整量より多くなるように前記バイアス電流の値および前記パルス幅の拡張量を設定する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記調整制御部は、前記パルス幅の拡張の単位拡張量のｍ倍（ｍは１以上の整数）で、かつ前記レーザー光源の前記駆動電流を零から発光量が設定量になるまで増大させるときの所要時間以下の最も長い時間を、前記パルス幅の拡張量に設定し、当該拡張量と前記所要時間との差を補うように前記バイアス電流の値を設定する
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記調整制御部は、前記パルス幅調整部によるパルス幅の拡張の単位拡張量のｍ倍（ｍは１以上の整数）で、かつ前記レーザー光源の前記駆動電流を零から発光量が設定量になるまで増大させるときの所要時間以下の最も長い仮の拡張量と当該所要時間との差分を求め、当該差分が前記単位拡張量の半分以下である場合は前記仮の拡張量を前記パルス幅の拡張量に設定し、前記差分が前記単位拡張量の半分を超える場合は前記単位拡張量の（ｍ＋１）倍の時間を前記パルス幅の拡張量に設定し、これらいずれの場合も設定した拡張量と前記所要時間との差を補うように前記バイアス電流の値を設定する
   請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記レーザー光源の動作環境温度を検出する温度センサーと、
   前記レーザー光源の発振閾値電流値および前記駆動電流を零から発光量が設定量になるまで増大させるときの所要時間のそれぞれと前記動作環境温度との関係を示す温度特性情報を記憶するメモリとを備え、
   前記状態検知部は、前記動作環境温度を前記状態データとして取得し、
   前記調整制御部は、前記動作環境温度に対応する前記発振閾値電流値および前記所要時間に応じて、前記バイアス電流の値および前記パルス幅の拡張量の両方を設定する
   請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記レーザー光源から射出されるレーザー光を検出する光センサーを備え、
   前記状態検知部は、前記レーザー光源をレーザー発光させることによって、前記レーザー光源の発振閾値電流値およびレーザー発光開始から発光量が設定量になるまでの立上がり時間を前記状態データとして取得し、
   前記調整制御部は、前記発振閾値電流値および前記立上がり時間に応じて、前記バイアス電流の値および前記パルス幅の拡張量の両方を設定する
   請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記レーザー光源から射出されたレーザー光を検出する光センサーと、
   前記レーザー光源の動作環境温度を検出する温度センサーと、
   前記レーザー光源の発振閾値電流値と前記動作環境温度との関係を示す温度特性情報を記憶するメモリと、を備え、
   前記状態検知部は、予め当該画像形成装置の経時変化を見込んで定められた時期に、前記レーザー光源をレーザー発光させて、レーザー発光開始から発光量が設定量になるまでの立上がり時間を前記状態データとして取得して記憶し、かつ当該画像形成装置が潜像を形成するごとに前記動作環境温度を前記状態データとして取得し、
   前記調整制御部は、当該画像形成装置が画像形成動作を行なうごとに、検出された前記動作環境温度に対応する発振閾値電流値と記憶されている前記立上がり時間とに応じて、前記バイアス電流の値および前記パルス幅の拡張量の両方を設定する
   請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。

Images