JPH02253969A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえばレーザ発振器から出力されるレーザ
ビーム光による走査露光と電子写真プロセスとによって
印字するレーザプリンタなどの画像形成装置に係り、特
にそのレーザ発振器の光量を所定値に制御する光量制御
方法を改良した画像形成装置に関する。

（従来の技術） 最近、たとえばレーザ発振器から出力されるレーザビー
ム光による走査露光と電子写真プロセスとによって印字
する電子写真方式のレーザプリンタが開発されている。

さて、この種のレーザプリンタにおいては、し−ザげ−
ム光を得るためのレーザ発振器として半導体レーザ発振
器が用いられる。一般に、半導体レーザ発振器は、その
光量が温度変化の影響を受けて非常に不安定であるため
、レーザ発振器の光量を検出し、その検出した光量と目
標とする設定値とを比較し、その比較結果に応じてレー
ザ発振器の駆動電流を制御することにより、レーザ発振
器の光量を所定値に制御している。

ところが、従来のレーザ発振器の光量制御は、光は制御
時には特にレーザ発振器に流れ込む駆動電流に対して特
別に保護機能を有していなかった。

そのため、光Ｅｉｋ　第１　！Ｉｔ時にレーザ発振器に
過大電流を流し、レーザ発振器を破壊に至らせてしまう
という問題があつた。

また、レーザ発振器の劣化などにより、電流量をかなり
上げなければ光出力が目標値に達しない場合に、レーザ
発振器の駆動回路などが過大電流により温度上昇し、レ
ーザ発振器の特性劣化あるいは回路焼損などの併置を与
えるという問題があった。

さらに、レーザ発振器の特性の悪いものや劣化しかけて
いるものなどの判断がつきに＜＜、不良レーザ発振器の
発見が難しいという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記したようにレーザ発振器の光量制御時に
レーザ発振器に過大電流を流し破壊してしまうという問
題点と、過大電流によりレーザ発振器の駆動回路などが
温度上昇し、レーザ発振器の特性劣化あるいは回路焼損
などの併置を与えるという問題点を解決すべくなされた
もので、光量制御時における過大電流によるレーザ発振
器の破壊、レーザ発振器の駆動回路の温度上昇による特
性劣化あるいは回路焼損などを防止できる画像形成装置
を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、レーザ発振器から出力されるレーザビーム光
によって像担持体上を走査することにより、前記像担持
体上に画像形成を行なう画像形成装置において、前記レ
ーザ発振器の光量を検出する光量検出手段と、前記レー
ザ発振器の光量を設定する光量設定手段と、前記光量検
出手段で検出された光量と前記光量設定手段で設定され
た光量とを比較し、その比較結果に応じて前記レーザ発
振器の駆動電流を第１　！ｌすることにより、前記レー
ザ発振器の光量を所定値に制御する第１＄−１ｎ手段と
、この第１制御手段による光量制御時、前記レーザ発振
器の駆動電流を検出する電流検出手段と、この電流検出
手段で検出された電流値とあらかじめ設定される前記レ
ーザ発振器の最大電流値とを比較し、その比較結果に応
じて少なくとも前記レーザ発振器の駆動電流を制御する
第２制御手段とを具備している。

（作　用） レーザ発振器の光量制御時にレーザ発振器へ流れ込む電
流値を検出し、この検出した電流値とあらかじめ設定さ
れるレーザ発振器の最大電流値とを比較し、その比較結
果に応じてレーザ発振器の駆動電流を制御することによ
り、レーザ発振器の電流値の制限を行なうものである。

これにより、。

光量制御時における過大電流によるレーザ発振器の破壊
、レーザ発振器の駆動回路の温度上ｙ？による特性劣化
あるいは回路焼損などを防止できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明に係る画像形成装置の概要を示すブロ
ック図である。図において、１１はレーザ発振器で、た
とえば半導体レーザ発振器を用いており、画像信号に応
じて変調されたレーザビーム光Ｂを出力する。１２は光
量検出手段で、レーザ発振器１１から出力されるレーザ
ビーム光Ｂの一部を検出し、光電変換を行なう。１３は
ポリゴンミラなどの回転ミラーで、たとえば６面のミラ
ーを有していて、図示しないモータにより回転される。

この回転する回転ミラー１３によって、レーザ発振器１
１から出力されるレーザビーム光Ｂを反射させ、像担持
体としてのドラム状の感光体１４上を走査することによ
り、感光体１４上に画像形成を行なうようになっている
。

Ｉ５はｆθレンズで、感光体１４上でのレーザビーム光
Ｂの走査速度を一定にしている。１６は光量設定手段で
、レーザ発振器１１の目標とする光量（基準目標値）を
設定する。１７は電流検出手段で、光量制御時における
レーザ発振器１１の駆動電流を検出する。１８は全体的
な制御を司る制御手段で、たとえばＣＰＵ　（セントラ
ル・プロセッシング・ユニット）などを主体に構成され
る。

このような構成において、電流検出手段１７は、−に連
したようにレーザ発振器１１の駆動電流を検出し、その
検出値を制御手段１８に送る。制御手段１８では、その
検出された電流値と図示しないメモリにあらかじめ記憶
されている最大定格光出力時の電流値（最大電流値）、
および光量設定手段１６で設定された光出力値の温度条
件などを考慮した駆動電流値（駆動電流値には電流値の
幅がある）とを比較し、前者（最大電流値）との比較で
検出値の方が大の場合、レーザ発振器１１またはその駆
動回路に異常があるものと判断し、レーザ発振器１１へ
の駆動電流を制限し、外部装置またはレーザブリンクの
表示部などへ信号を送出する。また、前者（最大電流値
）との比較で検出値の方が小の場合、後述する光量制御
を行なう。

次に、後者（駆動電流値）との比較で検出値が駆動電流
値の範囲から外れていた場合、レーザ発振器１１の劣化
などと判断し、外部装置またはレーザプリンタの表示部
などへ信号を送出する。また、後者（駆動電流値）との
比較で検出値が駆動電流値の範囲内の場合は後述する光
量制御を行なう。

光量設定手段ＩＢは、たとえば外部からの信号に基づき
レーザ発振器１１の目標とする光量を設定し、その設定
値を制御手段１８へ出力する。そして、光量検出手段１
２でレーザ発振器１１の光量を検出し、その検出値を制
御手段１８へ出力する。制御手段１８は、光量検出手段
１２の検出値と光量設定手段１６の設定値とを比較し、
その比較結果に応じてレーザ発振器Ｕの駆動電流を制御
することにより、レーザ発振器１１の光量が設定値（目
標値）と等しくなるよう光量制御を行なう。

次に、本発明の一実施例をレーザプリンタに適用した場
合を例にとって説明する。

第５図は、電子写真方式の単色レーザプリンタの概略的
構成を示している。このレーザプリンタは、図示しない
伝送制御装置などを介してコンピュータあるいはワード
プロセッサなどの゛ホストシステム（外部装置）と電気
的に結合されており、外部装置からのドツトイメージデ
ータを受入れて、レーザビーム光を変調することにより
感光体への書込みを行ない、書込んだドツトイメージデ
ータを現像して用紙上に転写するようになっている。

すなわち、１００は装置本体で、この本体１００内には
ドラム状の感光体１０１が配設されており、この感光体
１０１は図示しない駆動源によって図示矢印方向に回転
される。感光体１０１の周囲部には、その回転方向に沿
って帯電制御形の帯電用帯電器１０２、静電潜像形成部
１０３、現像および清掃を同時に行なう現像器１０４、
帯電制御形の転写用帯電器１０５が順次配設されている
。

本体１００内の下部には、給紙カセット１０Ｂが設けら
れているとともに、この給紙カセット１０６から給紙ロ
ーラ１０７で取出された記録媒体としての用紙Ｐを、感
光体１０１と転写用帯電器１０５との間の像転写部１０
８を経て本体１００の上面部に設けられた排紙トレイ１
０９に導く搬送路１１０が形成されている。搬送路１１
０の像転写部１０８の上流側にはアライニングローラ対
Ｉｌｌが、また下流側には定着器（ヒートローラ）　１
１２および排紙ローラ対１１３が配設されている。

静電潜像形成部１０３は、図示しない外部装置からのド
ツトイメージデータに応じて変調されたレーザビーム光
Ｂを発生する半導体レーザ発振器（レーザダイオードな
ど）　１１４　、このレーザ発振器１１４から出力され
るレーザビーム光Ｂを集光するコリメータレンズなどの
レンズ系１１５　、このレンズ系１１５で集光されたレ
ーザビーム光Ｂを走査する例えば６面の回転ミラー（ポ
リゴンミラー）１１６、この回転ミラー１１Ｂを高速回
転させるミラーモータ１１７、回転ミラー１１Ｂで走査
されたレーザビーム光Ｂを通過させるｆθレンズ１１８
、このｆθレンズ１１８を通過したレーザビーム光Ｂを
感光体ｌｏｔの方向へ反射させる反射ミラー１１９゜１
２０、この反射ミラー１１９　、１２０で反射されたレ
ーザビーム光Ｂを通過させ、感光体１０１の表面へ導く
補正レンズ１２１５回転ミラーｔｔｅで走査されたレー
ザビーム光Ｂを検出するビーム光検出器１２２（図示し
ない）などから構成されている。

このような構成において、外部装置から印字開始信号を
受取ると、感光体１０１が回転するとともに、感光体ｌ
ｏｔは帯電用帯電器１０２によって例えば表面電位が約
マイナス６００ボルトになるよう一様に帯電される。

次に、外部装置からドツトイメージデータを受取ると、
静電潜像形成部１０３がそのドツトイメージデータに応
じて変調されたレーザビーム光Ｂを出力し、そのレーザ
ビーム光Ｂによって帯電された感光体ｌｏｔの表面を走
査露光することにより、感光体１０１の表面に静電潜像
を形成する。感光体ｌＯ１に形成された静電潜像は、現
像器１０４によって反転現像されることにより顕像化さ
れてトナー像となる。このとき、現像器１０４は、感光
体１０１上に残存している転写残りトナーの除去（／ｉ
１Ｎ掃）を現像と同時に行なう。

そして、感光体１０１上のトナー像は、像転写部１０８
において転写用帯？！！　２Ｗ　１０５の作用で、給紙
カセットｌＯＢから搬送されてきた用紙Ｐ上に転写され
る。トナー像が転写された用紙Ｐは、定着器１１２へ搬
送されてトナー像が定着され、その後、排紙ローラ対１
１３によって排紙トレイ１０９上に排出されるようにな
っている。

また、像形成を終了した後は、静電潜像形成部１０３に
よる感光体１０１の除電を行なうようになっている。す
なわち、まず、転写用帯電器１０５をオフする。このと
き、感光体１０１の転写用帯電器１０５から帯電用帯電
器１０２までの間は転写用帯電器１０５によるプラスの
電荷が残っているため、帯電用帯電器１０２によって感
光体１０１を均一にマイナス帯電した後に帯電用帯電器
１０２をオフする。

その後、レーザ発振器１１４を強制的に発光動作（光変
調は行なわない）させるとともに回転ミラー１１Ｇを回
転させ、回転ミラー１１６で走査されたレーザビーム光
Ｂで感光体１０１の表面を全面露光することにより、感
光体１０１の除電を行ない、その後、感光体１０１の回
転を停止させて終了する。

これらの制御は、後述する制御部によって行なわれるよ
うになっている。

第４図は、上記のように構成されたレーザプリンタの制
御部を示している。この制御部は、ＣＰＵ　（セントラ
ル・プロセッシング・ユニット）２０１を制御中枢とて
、システムプログラムが格納されたＲＯＭ　（リード・
オンリ・メモリ）２０２、第１のデータテーブルが格納
されたＲ　ＯＭ　２０３、ワーキングメモリとして使用
されるＲＡＭ　（ランダム会アクセス・メモリ）　２０
４　、第２のデータテーブルが格納された書換え可能な
不揮発性ＲＡＭ２０５、タイマ２０６、入出力ボート２
０７、印字データ書込制御回路２０８、外部装置とのイ
ンタフェイスを制御するインクフェイス制御回路２０９
を基本的に備えている。

タイマ２０６は汎用タイマであり、たとえば用紙搬送お
よび感光体廻りプロセスなどの制御用基本タイミング信
号を発生する。

人出力ポート２０７は、操作表示部２１０への表示デー
タの出力および各種スイッチデータなどの人力、各種検
出器（マイクロスイッチ、センサなど）２１１からの入
力、駆動系（各種モータ、クラッチ、ソレノイドなど）
２１２を駆動する駆動回路２１３への出力、高圧電源２
１４などの出力を制御するプロセス制御回路２１５への
入出力、定着器１１２に設けられた温度検知素子（サー
ミスタなど）２１Ｇの出力信号を入力して、定着器１１
２のヒータランプ２１７の温度を制御するヒータ制御回
路２１８への人出力、現像器１０４内のトナー濃度を測
定するトナー濃度センサ２１９の出力信号を入力して、
現像器１、０４へトナーを補給するトナー補給ソレノイ
ド２２０を制御するトナー濃度制御回路２２１への入出
力、レーザ発振器１１４の目標とする光量を設定する光
量設定回路２２２の出力信号の人力、レーザ発振器１１
４の光量を検出（モニタ）するモニタダイオード２２３
の出力信号の入力、およびレーザ発振器１１４の駆動電
流値を検出するとともに、レーザ発振器１１４の駆動制
御（光変調側ｇｏ）を行なうレーザ駆動回路２２４への
入出力などを行なう。

モニタダイオード２２３は、たとえばフォトダイオード
であり、レーザ発振器１１４内に一体的に設けられてい
る。

印字データ書込制御回路２０８は、レーザ駆動回路２２
４のレーザ変調部を制御することにより、外部装置から
転送されてきたビデオイメージの印字データを感光体１
０１上の所定の位置へ書込む制御を行なう。その際、ビ
ーム光検出器１２２は、回転ミラー１１Ｂによって走査
されているレーザビーム光Ｂを検出しており、その出力
信号をビーム光検出回路２２５が波形整形することによ
り水平同期信号を生成し、これを印字データ書込制御回
路２０Ｂへ送出している。

インタフェイス制御回路２０９は、外部装置へのステー
タスデータの出力を行なうとともに、外部装置からのコ
マンドデータおよび印字データの受取りなどを行なう。

第３図は、レーザ駆動回路２２４を詳細に示している。

すなわち、モニタダイオード２２３は、レーザ発振器（
レーザダイオード）　１１４の光量を検出する。モニタ
ダイオード２２３には、抵抗３１８を介して逆バイアス
電圧が印加されており、その出力信号はオペアンプ３０
１および抵抗３０２　、３０３で構成された回路によっ
て増幅される。この増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換器３
０４によってデジタル信号に変換され、その後、人出力
ボート２０７に送出され、ＣＰ　Ｕ　２０１に読込まれ
る。

レーザ発振器１１．４の光量を設定しているのは光量設
定回路２２２の出力値による。光量設定回路２２２の出
力値は、人出力ボート２０７を介してＣＰ　Ｕ　２０１
に入力されて所定の処理が行なわれ、適切な制御データ
として入出力ボート２０７から出力される。この出力さ
れた制御データは、Ｄ／Ａ変換器３０ｇでアナログ信号
に変換され、定電流源３０７へ入力される。定電流源３
０７では、この入力されたＤ／Ａ変換器３０８の出力信
号に基づき、レーザ発振器１１４の駆動電流値が設定さ
れる。

なお、レーザ発振器１１４の光変調制御は、印字データ
書込制御回路２０８から出力されるドツトイメージデー
タに応じた変調信号により電流スイッチング回路３０Ｇ
でスイッチング制御されることで行なわれる。

また、レーザ発振器１１４に対して直列に挿入接続され
た抵抗３０５の両端の電位差を、オペアンプ３０９　、
３１０および抵抗３１１　、３１２　、３１３　、８１
４から構成される差動増幅回路で検出し、その検出され
た信号をＡ／Ｄ変換器３１５でデジタル信号に変換し、
人出力ボート２０７を介してＣＰ　Ｕ　２０１に駆動電
流値として読み込まれる。

次に、このような構成において、レーザ発振器１１４の
光量制御処理を第２図に示すフローチャートを参照しつ
つ説明する。まず、ステップＳｔｔにおいて、光量設定
回路２２２で設定された設定値をレーザ発振器１１４の
目標値として読込み、ステップＳ１２に進む。ステップ
Ｓ１２では、モニタダイオード２２３の出力値を読込み
、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、レーザ発振器１１４の駆動電流値
を読込み、ステップＳ１４に進む。

ステップ８１４では、ステップＳ１３で読込んだ駆動電
流値とレーザ発振器１１４の最大電流値とを比較し、駆
動電流値が最大電流値以上であれば、たとえばレーザ発
振器１１４の故障とＣＰＵ　２０１が判断し、レーザ発
振器１１４への駆動電流の供給を停止し、外部装置また
は操作表示部２１０に異常信号を送出するなどのレーザ
異常処理を行なう。

ステップ８１４において、駆動電流値が最大電流値未満
であれば、ステップ８１５へ進む。ここで、上記最大電
流値とは、モニタダイオード２２３で検出した先出力値
時の電流値で、環境などを考慮した上で予測される最大
出力電流値とし、光出力と電流値との関係は、あらかじ
めデータテーブルとしてＲＯＭ　２０３に記憶されてい
るものとする。

ステップ８１５では、ステップＳ１３で読込んだ駆動電
流値と最大電流値の９０％の値とを比較し、駆動電流値
が最大電流値の９０％の値以上であれば、ステップ８１
Ｂへ進む。ステップ９１６では、駆動電流値が最大電流
値の９０％以上であるということで、たとえばレーザ発
振器１１４が劣化しかけているとＣＰ　０２０１が判断
し、注意信号を外部装置または操作表示部２１０に送出
し、ステップ８１７へ進む。

ステップ８１５において、駆動電流値が最大電流値の９
０％未満であった場合は、ステップ８１７へ進む。

ステップＳ１７では、ステップ８１１で読込んだ光量設
定値とステップＳ１２で読込んだモニタダイオード２２
３の出力値（モニタ値）とを比較し、両者が等しければ
ステップＳ２２へ進む。ステップ９１７において、両者
が等しくなければステップＳ１８へ進む。ステップ８１
ｇでは、ステップ９１７と同様に光量設定値とモニタ値
とを比較し、光量設定値がモニタ値よりも大きければス
テップ８２０へ進み、光量設定値がモニタ値以下であれ
ばステップ９１９へ進む。

ステップ９１９では、レーザ発振器１１４の光量が不足
しているものとＣＰ　Ｕ　２０１が判断し、入出力ボー
ト２０７に出力しているレーザ発振器１１４の駆動電流
値（すなわちＲＡ　Ｍ　２０５内の駆動電流値）を設定
するカウンタ値を例えば１ビツト増加させ、ステップ８
２１へ進む。

また、ステップ９２０では、レーザ発振器１１４の光量
が過剰しているものとＣＰ　Ｕ　２０１が判断し、入出
力ボート２０７に出力しているレーザ発振器１１４の駆
動電流値（すなわちＲＡ　Ｍ　２０５内の駆動電流値）
を設定するカウンタ値を例えば１ビ・ット減少させ、ス
テップＳ２１へ進む。

ステップ９２１では、ステップＳ１９　、８２０で設定
された駆動電流値を入出力ボート２０７へ出力し、ステ
ップ９２２へ進む。ステップ８２２では、光量制御回数
をカウントしている制御回数カウンタをカウントアツプ
し、ステップ８２３に進む。ステップ８２３では、前記
制御回数カウンタの値とあらかじめ設定される制御回数
規定値（たとえば３２Ｈ）とを比較し、制御回数カウン
タの値が制御回数規定値以上の場合、テスップＳ２４へ
進む。

ステップ３２３において、制御回数カウンタの値が制御
回数規定値未満の場合、ステ・ツブＳ１２に戻り、それ
以降の処理を繰り返す。ステ・ツブ８２４では、制御回
数カウンタをクリアし、処理を終了する。

このように、光量制御時におけるレーザ発振器１１、４
の駆動電流を検出し、その駆動電流とあらかじめ設定さ
れるレーザ発振器１１４の最大電流値および最大電流値
の９０％の値と比較することで、レーザ発振器１１４の
劣化予測および劣化検出と、レーザ駆動回路２２４およ
びレーザ発振器１１４の過電流保護が可能な光量制御が
行なうことができる。

すなわち、レーザ発振器の光量制御時に、レーザ発振器
の劣化などにより、その駆動回路へ過大電流を流すこと
による駆動回路の温度上昇の問題、および光量制御を行
なうことで、レーザ発振器に過大電流を流し、破壊に至
らせる問題を除去できる。さらに、レーザ発振器が劣化
しかけている状態の検出が可能となる。

なお、前記実施例では、電子写真プロセスのレーザプリ
ンタ、に適用した場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、たとえばレーザ発振器か
ら出力されるレーザビーム光による走査露光と電子写真
プロセスとによって画像形成を行なう電子写真方式の複
写機にも同様に適用できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、光量制御時におけ
る過大電流によるレーザ発振器の破壊、レーザ発振器の
駆動回路の温度上昇による特性劣化あるいは回路焼損な
どを防止できる画像形成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を説明するためのもので、第１図
は本発明に係る画像形成装置の概略を示すブロック図、
第２図はレーザ発振器の光量制御処理を説明するフロー
チャート、第３図はレーザ駆動回路を詳細に示す構成図
、第４図はレーザプリンタの制御部の構成を示すブロッ
ク図、第５図は本発明に係る画像形成装置が適用された
レーザプリンタを概略的に示す構成図である。 １１・・・レーザ発振器、Ｂ・・・レーザビーム光、１
２・・・光量検出１手段、１３・・・回転ミラー　Ｉ４
・・・感光体、１６・・・光量設定手段、１７・・・電
流検出手段、Ｉ８・・・制御手段、１０１・・・感光体
、１０２・・・帯電器、１０３・・・静電潜像形成部、
１０４・・・現像器、１１４・・・半導体レーザ発振器
、１１Ｂ・・・回転ミラー２０１・・・ＣＰＵ、２２２
・・・光量設定回路、２２３・・・モニタダイオード、
２２４・・・レーザ駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザ発振器から出力されるレーザビーム光によって像
   担持体上を走査することにより、前記像担持体上に画像
   形成を行なう画像形成装置において、 前記レーザ発振器の光量を検出する光量検出手段と、 前記レーザ発振器の光量を設定する光量設定手段と、 前記光量検出手段で検出された光量と前記光量設定手段
   で設定された光量とを比較し、その比較結果に応じて前
   記レーザ発振器の駆動電流を制御することにより、前記
   レーザ発振器の光量を所定値に制御する第１制御手段と
   、 この第１制御手段による光量制御時、前記レーザ発振器
   の駆動電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手
   段で検出された電流値とあらかじめ設定される前記レー
   ザ発振器の最大電流値とを比較し、その比較結果に応じ
   て少なくとも前記レーザ発振器の駆動電流を制御する第
   ２制御手段と を具備したことを特徴とする画像形成装置。