JP6305201B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
画像形成装置の露光装置の光源は、高速応答性が要求される。レーザ光源の1画素あたりのスイッチング周波数をFとした場合、その関係は以下の式で表される。なお、スイッチング周波数とは、レーザ光源を点灯(オン)又は消灯(オフ)させる動作(スイッチング動作)の周波数である。
F=4×π×Fθ×(DPI/25.4)2×PS/(N×M) …式(B)
Fθ :Fθレンズの係数
PS :レーザ光の走査方向と略垂直方向の感光体表面の移動速度(プロセススピード)
DPI:解像度
N :ポリゴンミラーの面数
M :ビーム数
式(B)からわかるように、レーザ光源のスイッチング周波数Fは、プロセススピードPS及び解像度DPIの二乗に比例する。即ち、画像形成装置の生産性や解像度を向上することによって、レーザ光源のスイッチング周波数Fは、より高い周波数となる。
図1は、本実施例のカラー画像を得る画像形成装置の構成を示す図である。図1を用いて画像形成の基本的な説明を行う。カラー画像形成装置は、2つのカセット給紙部1、2と、1つの手差し給紙部3を有している。記録媒体である転写紙Sは、カセット給紙部1、2、手差し給紙部3(以下、単に各給紙部1、2、3という)から、選択的に給紙される。転写紙Sは、各給紙部1、2、3のカセット4、5又はトレイ6上に積載されており、ピックアップローラ7によって最上位の転写紙から順に搬送路に向けて繰り出される。ピックアップローラ7によって繰り出された転写紙Sは、搬送手段としてのフィードローラ8Aと、分離手段としてのリタ−ドローラ8Bからなる分離ローラ対8によって、最上位の転写紙のみ分離される。その後、転写紙Sは、回転停止しているレジストローラ対12へ送られる。この場合、レジストローラ対12までの距離が長いカセット4、5から給送された転写紙Sは、複数の搬送ローラ対9、10、11に中継されてレジストローラ対12へ送られる。レジストローラ対12へ送られた転写紙Sは、転写紙先端がレジストローラ対12のニップ部に突き当たって所定のループを形成すると、一旦移動が停止される。このループの形成により転写紙Sの斜行状態が矯正される。
マルチビームの半導体レーザを画像形成装置に用いた例を以下に説明する。図2は図1で4台用いられている露光装置22中の1台(シアン色に相当)の構成を模式的に示す図である。電子写真方式の画像形成装置は、図2に示すように、入力された画像データに対応する潜像を感光ドラム15上に形成するように、感光ドラム15に対してレーザ光を照射する露光ユニットを備える。本実施例における露光ユニットは、レーザ光を出射する16個の発光点(発光素子)LD1〜LD16を備える、即ち発光点を複数備えるモノリシックなレーザ光源1001を備える。レーザ光源1001から出射された複数のレーザ光は、コリメータレンズ1013を介して平行レーザ光となり、ビームスプリッタ1010に入射する。ビームスプリッタ1010は、レーザ光源1001から出射される光ビームの光路に関してレーザ光源1001と回転多面鏡1012との間に設けられている。本実施例のビームスプリッタ1010は、ビームスプリッタ1010に入射するレーザ光の光量を100%としたときに、その約1%の光量のレーザ光が反射し、約99%のレーザ光が透過するものとする。ビームスプリッタ1010によって反射されたレーザ光は、受光素子(光電変換素子)であるフォトダイオード1002(以下、PD1002)に入射する。PD1002は、受光結果である入射したレーザ光の光量に応じた値の検出電流を出力する。
ここで、レーザドライバ1029の構成について説明する。なお、説明を平易にするために、LDの数を減らし、LDの数を2つとした構成を例に実施例の説明を進める。図3(i)、図3(ii)は図2で示した露光装置22の1走査の動作シーケンスを示す図である。ここで、図3(i)はBD1017から出力されるBD信号の波形を、図3(ii)は露光装置22の動作モードを示し、横軸はいずれも時間を示す。露光装置22の動作モードには、APCモード、OFFモード、VIDEOモードがある。そして、APCモードは、第3の光量制御モードであるL_APCモードと第2の光量制御モードであるM_APCモード、第1の光量制御モードであるH_APCモードを含む。即ち、露光装置22の動作モードは、OFFモード、VIDEOモード、そして、APCモードとしてL_APCモード、M_APCモード、H_APCモードの5種類のモードがある。これらのモードのうち、M_APCモード、L_APCモードは、それぞれ異なる光量でAPCを行い、それぞれの光量となっているときの電流値をサンプリングすることにより、閾値電流値を決定するモードである。即ち、M_APCモードとL_APCモードは、バイアス電流Ibiasの値を決定するためのバイアスAPCを実行するモードである。また、H_APCモードは感光ドラム上を露光するための光量を目標光量に制御するためのAPCモードである。OFFモードは、発光点を非点灯の状態にさせるとともに各APCモードでサンプリングした電流値を保持するモードである。VIDEOモードは、レーザが入力されるPWM信号に基づいて感光ドラム15の露光を行うモードである。
続いて、1走査周期内における各種モードについて図6のタイミングチャートを用いて説明する。1走査周期において、LD1の第1の光量制御モードにおけるLD1から出射されるレーザ光がBD1017に入射することによってBD信号が生成される。BD信号のパルスBDnから次のパルスBDn+1までを1走査周期とする。1走査周期において、レーザドライバ1029は図6に示す制御モードのように遷移する。図6の「ON」と記載された期間において、各スイッチはオンとなり、「ON」以外の期間において、各スイッチはオフとなる。
図7に示すように、LD1のL_APCモードにおいて、コントローラ1027は、SW3をオンに制御する。また、コントローラ1027は、Driver1のSW6−1、SW9−1、SW10−1及びSW13−1をオンに制御し、SW4−1、SW5−1、SW7−1およびSW8−1をオフに制御する。SW4−1、SW5−1をオフに制御することによって、Driver1のコンデンサC1−1を含むサンプルホールド回路およびコンデンサC2−1を含むサンプルホールド回路はAMP10からの出力をサンプルしない。
図8に示すように、LD1のM_APCモードにおいて、コントローラ1027は、SW2をオンに制御する。また、コントローラ1027は、Driver1のSW5−1、SW8−1、SW10−1及びSW13−1をオンに制御し、SW4−1、SW6−1、SW7−1およびSW9−1をオフに制御する。SW4−1、SW6−1をオフに制御することによって、Driver1のコンデンサC1−1を含むサンプルホールド回路およびコンデンサC3−1を含むサンプルホールド回路はAMP10からの出力をサンプルしない。
図9に示すように、LD1のH_APCモードにおいて、コントローラ1027は、SW1をオンに制御する。また、コントローラ1027は、SW4−1、SW7−1、SW11−1、SW12−1及びSW13−1をオンに制御し、SW5−1、SW6−1、SW8−1およびSW9−1をオフに制御する。
(Po_M×Iop_L−Po_L×Iop_M)/(Po_M−Po_L)
で表される。
(Vref2×C3−1−Vref3×C2−1)/(Vref2−Vref3)
以上の式を用いた演算により、バイアス回路102−1は閾値電流値Ithを決定し、決定した閾値電流値Ithに基づいて、定電流源CC2−1によりバイアス電流IbiasをLD1に供給する。
図10に示すように、OFFモードにおいて、コントローラ1027は、SW12−1をオンに制御し、他のスイッチをオフに制御する。SW4−1、SW5−1、SW6−1がオフであるため、コンデンサC1−1、C2−1、C3−1の電圧は保持される。また、SW13−1がオフであるため、定電流源CC1−1の出力はLD1に供給されない。SW12−1がオンであるため、バイアス回路102−1で決定された閾値電流値Ithに基づき定電流源CC2−1からバイアス電流IbiasがLD1に供給される。このため、LD1にはバイアス電流Ibiasのみが供給され、LD1は微小発光した状態となる。なお、バイアス回路102−1には、コンデンサC2−1、C3−1が保持している電圧が供給されている。なお、OFFモードにおけるDriver2の動作は、Driver1と同様であるため、説明を省略する。
図11に示すように、VIDEOモードにおいて、コントローラ1027は、SW7−1、SW11−1、SW12−1をオンに制御する。一方、VIDEOモードにおいて、コントローラ1027は、SW4−1、SW5−1、SW6−1、SW8−1、SW9−1、SW10−1をオフに制御する。
101−1 アシスト回路
102−1 バイアス回路
1001 レーザ光源
1002 フォトダイオード
CC1−1、CC2−1 定電流源
SW10−1、SW11−1 スイッチ
Claims (14)
- 画像形成装置であって、
光ビームを出射する発光素子を備える光源と、
前記光源から出射された光ビームが感光体上を走査するように当該光ビームを偏向する偏向手段と、
前記発光素子から出射された光ビームを受光する受光素子と、
前記発光素子に電流を供給する電流供給手段であって、少なくとも前記光ビームが前記感光体上を走査する期間において、画像データに関わらず前記発光素子にバイアス電流を供給し、前記画像データに基づいて前記発光素子に前記バイアス電流に重畳させるスイッチング電流を供給する電流供給手段と、
前記発光素子から出射される光ビームの光量を補正するために前記電流供給手段から前記発光素子に供給される電流の値を補正する補正手段と、
電流が供給されることによって前記発光素子から出射された光ビームを受光した前記受光素子の受光結果に基づき前記電流供給手段が前記発光素子に供給する前記バイアス電流の値を制御するバイアス電流制御手段と、
少なくとも前記光ビームが前記感光体上を走査する期間の前記スイッチング電流が供給される際に前記補正手段によって前記電流供給手段から前記発光素子に供給される電流の値が前記補正手段によって補正され、前記バイアス電流の値を制御するべく前記受光素子に前記光ビームを入射させるために前記電流供給手段から前記発光素子に供給される電流の値が前記補正手段によって補正されないように、前記発光素子に供給する電流に対する前記補正手段の作用状態を切り換える切り換え手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 電流が供給されることによって前記発光素子から出射された光ビームを受光した前記受光素子の受光結果に基づき前記電流供給手段が前記発光素子に供給する前記スイッチング電流の値を制御するスイッチング電流制御手段を備え、
前記電流供給手段は、前記受光素子に入射する光ビームの光量が第1の目標光量、前記第1の目標光量よりも低い第2の目標光量、前記第2の目標光量よりも低い第3の目標光量になるように前記発光素子に電流を供給し、
前記スイッチング電流制御手段は、前記受光素子に入射する光ビームの光量が前記第1の目標光量になるように前記電流供給手段から前記発光素子に供給される電流の値に基づいて前記スイッチング電流の値を制御し、
前記バイアス電流制御手段は、前記受光素子に入射する光ビームの光量が前記第2の目標光量になるように前記電流供給手段から前記発光素子に供給される電流の値と前記第3の目標光量になるように前記電流供給手段から前記発光素子に供給される電流の値とに基づいて前記バイアス電流の値を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記切り換え手段は、前記受光素子に入射する光ビームの光量が前記第2の目標光量および前記第3の目標光量になるように前記電流供給手段が前記発光素子に電流を供給する場合、前記補正手段を当該電流に作用させないことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記切り換え手段は、前記受光素子に入射する光ビームの光量が前記第1の目標光量になるように前記電流供給手段が前記発光素子に電流を供給する場合に、前記補正手段によって当該電流の値を補正することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記補正手段は、前記発光素子から出射される光ビームの光量波形の立ち上がりを補正するために前記発光素子に供給する電流に作用することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記光源から出射される光ビームの光路に関して前記光源と前記偏向手段との間に設けられ、前記光源から出射された光ビームを前記偏向手段に向かう光ビームと前記受光素子に向かう光ビームとに分離するビームスプリッタを備え、
前記受光素子は、前記ビームスプリッタにより分離された光ビームを受光することを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記光源は、前記発光素子を複数備える面発光レーザであり、
前記電流供給手段、前記補正手段、前記バイアス電流制御手段、および前記切り換え手段は、前記複数の発光素子それぞれに対して個別に備えられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 電流が供給されることによって前記発光素子から出射された光ビームを受光した前記受光素子の受光結果に基づき前記電流供給手段が前記発光素子に供給する前記スイッチング電流の値を制御するスイッチング電流制御手段と、
前記受光素子に入射する光ビームの光量が第1の目標光量になるように前記電流供給手段が前記発光素子に電流を供給する第1の光量制御と、前記受光素子に入射する光ビームの光量が前記第1の目標光量よりも低い第2の目標光量になるように前記電流供給手段が前記発光素子に電流を供給する第2の光量制御と、前記受光素子に入射する光ビームの光量が前記第2の目標光量よりも低い第3の目標光量になるように前記電流供給手段が前記発光素子に電流を供給する第3の光量制御と、をそれぞれ異なるタイミングで実行するコントローラと、
を備え、
前記スイッチング電流制御手段は、前記第1の光量制御において前記受光素子に入射する光ビームの光量が前記第1の目標光量になるように前記電流供給手段から前記発光素子に供給される電流の値に基づいて前記スイッチング電流の値を制御し、
前記バイアス電流制御手段は、前記第2の光量制御において前記受光素子に入射する光ビームの光量が前記第2の目標光量になるように前記電流供給手段から前記発光素子に供給される電流の値と前記第3の光量制御において前記第3の目標光量になるように前記電流供給手段から前記発光素子に供給される電流の値とに基づいて前記バイアス電流の値を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記切り換え手段は、前記第2の光量制御および前記第3の光量制御において前記電流供給手段から前記発光素子に供給される電流の値が前記補正手段によって補正されないように、前記コントローラからの制御信号に基づいて制御されることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
- 前記切り換え手段は、前記第1の光量制御において前記電流供給手段から前記発光素子に供給される電流の値が前記補正手段によって補正されるように、前記コントローラからの制御信号に基づいて制御されることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記光源から出射される光ビームの光路に関して前記光源と前記偏向手段との間に設けられ、前記光源から出射された光ビームを前記偏向手段に向かう光ビームと前記受光素子に向かう光ビームとに分離するビームスプリッタを備え、
前記受光素子は、前記ビームスプリッタにより分離された光ビームを受光することを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記光源は、前記発光素子を複数備える面発光レーザであり、
前記電流供給手段、前記補正手段、前記バイアス電流制御手段、および前記切り換え手段は、前記複数の発光素子それぞれに対して個別に備えられていることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記コントローラは、前記複数の発光素子それぞれの前記第1の光量制御、前記第2の光量制御、および前記第3の光量制御をそれぞれ異なるタイミングで実行することを特徴とする請求項8乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記感光体と、
前記感光体上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、
前記現像手段により現像されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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