JPH0269783A - 画像記録装置 - 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】 〔産業上の利用分舒〕 この発明は、半導体発光素子から照射される光ビームに
より感光体上に静電潜像を形成して画像を顕像化する画
像記録装置に係り、特に半導体発光素子の出力を自動調
整する装置に関するものである。

〔従来の技術） 従来より半導体発光素子、例えばレーザビームから照射
される光ビームにより感光体上に静電潜像を形成して画
像を顕像化する画像記録装置が提案されている。

この種の装置においては、半導体発光素子等の発熱によ
る光出力変動を抑えるため、画像記録処理に並行して半
導体発光素子の光出力を、例えばフォトダイオード等の
光センサにより受けて、光出力が一定となるようレーザ
駆動電流を制御する、いわゆるオートパワーコントロー
ル（ＡＰＣ）が行われている。

また、半導体発光素子としてＬＥＤアレイを利用するＬ
ＥＤプリンタにおいても、同様のオートパワーコントロ
ール（ＡＰＣ）が行われている。

（発明が解決しようとする課題〕 ところが、通常上記ＡＰＣは、１ページのプリント毎に
１回、ページとページの間で行われている。

そして、特に連続プリントを行う場合には、プリントす
る画像と画像との間でＡＰＣのための発光動作を行う。

このとぎ、ＬＥＤプリンタまたはレーザビームプリンタ
においては、光ビームが、例えば数ｍ５ｅｃの間照射さ
れた感光体上（通常の画像形成領域とはならない非画像
形成領域）が黒ベタに現像されるため、通常の画像記録
処理以外にも現像剤となるトナーが余分に消費される。

しかも、現像された感光体上のトナーは記録紙等の記録
媒体に転写されずにクリーナにそのまま回収されること
となる。

従って、カートリッジ型の現像ユニットにおいて、ＡＰ
Ｃによる不必要なトナー消費またはトナー回収容量をあ
らかじめ見込んで上記現像容量および回収容積を決定し
ているが、昨今の小型化の要請に対して現像ユニットを
小型化する場合、上記現像容量および回収容積が支障と
なって思うように小型化が図れない問題点があった。

また、通常のクリーナ装置は、紙に転写されずに残存し
たトナーが回収で診るように構成されているが、上記の
ようなＡＰＣによる露光に起因した現像は、紙に転写さ
れないまま直接クリーナーに回収されることとなる、ク
リーナーの回収負担が大きく、クリーニング不良が発生
し易い問題点があった。

さらに、転写工程がローラ転写またはベルト転写の場合
には、ローラまたはベルトが感光ドラムに接触した形態
となるため、紙のない部分のトナー（ＡＰＣのために現
像された領域）は、ローラまたはベルトが非転写状態の
トナーにより汚損されてしまう問題点があった。

この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
ので、画像記録中、半導体発光素子から照射される光ビ
ームの発光強度をモニタして、ベージ単位の画像記録処
理終了毎に自動調整された発光強度をモニタされた発光
強度に基づいて補正することにより、画像記録中におけ
る半導体発光素子の光量調整処理を制限して、現像剤の
消費を抑制できるとともに、現像剤回収量を大幅に減少
できる画像記録装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る画像記録装置は、半導体発光素子から照
射される光ビームの発光強度を検知する光検知素子と、
この光検知素子により検知される発光強度値に基づいて
半導体発光素子から照射される光ビームの発光強度を所
定光量に調整する光出力調整手段と、画像記録時に光検
知素子に検知される光ビームの発光強度値に基づいて光
出力調整手段により調整された光ビームの発光強度を画
像情報に対するページ区切り毎に補正する光量補正手段
とを設けたものである。

（作用） この発明においては、光出力調整手段により半導体発光
素子から照射される光ビームの発光強度が所定光量に調
整された後、画像情報に対するベージ区切り毎に、画像
記録時に光検知素子に検知された光ビームの発光強度値
に基づいて光量補正手段が光出力調整手段により調整さ
れた光ビームの発光強度を補正して、半導体発光素子か
ら照射される光ビームの発光強度を所定光量になるよう
に補正調整する。

（実施例〕 第１図はこの発明の一実施例を示す画像記録装置の構成
を説明するブロック図であり、１はＣＰＵで、図示しな
いＲＯＭに記憶された制御プログラムに基づいて人力さ
れる画像情報ＶＤＯの画像記録処理を行うため、レーザ
ドライバ３の駆動をＤ／Ａ変換器２を介して制御する。

４は半導体発光素子となる半導体レーザで、入力される
画像情報ＶＤＯに基づいてＯＮ１０　Ｆ　Ｆ変調された
レーザビームを、第２図に示すように感光ドラム２１上
に結像させる。

５はこの発明の光検知素子となるフォトダイオードで、
半導体レーザ４から発射されるレーザビームのバックビ
ームを受光し、受光した光ユに応じた光量アナログ信号
を増幅器６を介してサンプルホールド回路７に出力する
。なお、サンプルホ−ルド回路７は、画像情報ＶＤＯが
立ち上がってから遅延回路８により所定時間遅延された
サンプルパルスＳＰに同期して増幅器６から出力された
光量アナログ信号をサンプルホールドする。これにより
、記録画素における半導体レーザ４から発射されるレー
ザビームの発光強度のピーク値をホールドすることがで
きる。

９はＡ／Ｄ変換器で、サンプルホールド回路７から出力
された画像記録中の発光強度値をディジタル信号に変換
し、ＣＰＵ　１にモニタした画像記録中の発光強度値を
複数出力する。

なお、上記１〜７および９により光出力調整回路が構成
され、通常のＡＰＣも並行して実行され、上記１〜９に
より光量補正回路が構成され、半導体レーザ４から照射
される光ビームの発光強度が光出力調整回路により所定
強度に調整された後、画像情報に対するページ区切り毎
に、画像記録時に光検知素子となるフォトダイオード５
に検知された光ビームの発光強度値に基づいて光量補正
回路が光出力調整回路により調整された光ビーム（この
実施例ではレーザビーム）の発光強度を補正して、半導
体レーザ４から照射されるレーザビームの発光強度を所
定強度になるように補正調整する。このため、連続した
画像記録中は、ＡＰＣが作動せず、ＡＰＣにより調整さ
れた発光強度の補正処理のみを行い、現像剤の消費を制
限するとともに、クリーナへのトナー回収負担を軽減す
る。

第２図はこの発明を適用するレーザビームプリンタの構
成を説明する構成図であり、１１はコントローラ部で、
第１図に示した光量補正回路、出力調整回路を備えてお
り、レーザユニット１２から照射されるレーザビームの
発光強度を調整、補正を行うとともに、入力される画像
情報ＶＤ○に基づいてレーザビームをＯＮ１０　Ｆ　Ｆ
変調する。

１３はポリゴンミラーで、レーザユニット１２から照射
されたレーザビームを偏向して矢印方向に回転する感光
ドラム２１に画像を結像させる。１４は一次帯電器で、
前露光２０により中和された感光ドラム２１の表面電位
を一様に帯ヱさせる。

１５は現像ユニットで、現像スリーブが駆動して現像剤
となるトナーを非接触で感光ドラム２１上の静電潜像（
イメージ露光のため、露光域が現像の対象となる）をジ
ャンピング現像する。

１６は転写ベルトで、この転写ベルト１６により搬送さ
れる記録媒体上に現像されたトナー像を転写させ、定着
器１９に画像転写が終了した記録媒体を搬送する。１７
はベルトクリーナで、転写ベルト１６に残留するトナー
を回収する。１８はクリーナで、感光ドラム２１に残留
するトナーを回収する。

次に発光強度調整および補正処理について第１図〜第３
図を参照しながら説明する。

第３図は、第１図の各部の動作タイミングを説明するタ
イミングチャートであり、ＰＲＩＮＴはプリント信号で
、図示しないホストから出力される。ＳＤＲはスキャナ
回転数信号で、徐々に立ち上がり所定回転数に到達する
。ＤＲはドラム駆動信号で、このドラム駆動信号ＤＲに
同期して感光ドラム２１の回転が開始される。

ＨＶは高圧信号で、この高圧信号ＨＶにより一次帯電器
１４が感光ドラム２１を一様帯電させる。ＬＡＳは発光
補正信号で、ページ単位の画像情報Ｖ２Ｏ区切り毎に立
ち上がり、上述したＡＰＣ後の光量補正を行う。ＴＤＲ
は現像スリーブ駆動信号で、この現像スリーブ駆動信号
ＴＤＲが立ち上がってから現像スリーブの回転が開始さ
れる。

プリント信号ＰＲＩＮＴがプリンタ装置のコントローラ
部１１に与えられると、感光ドラム２１が矢印方向に回
転（ドラム駆動信号ＤＲ参照）を開始し、このとき、前
露光２０により表面電位が一旦中和され、−成帯電器１
４（高圧信号ＨＶの立ち上りに同期して）により所定の
電位に一様帯電される。これに並行して、ポリゴンミラ
ー１３は、図示しないスキャナモータにより回転が開始
されるが、目標とする定回転には到達しない（スキャナ
回転数信号ＳＤＲ参照）。この間は、作像準備期間であ
り、感光ドラム２１の電位もまだ安定していないため、
画像信号が送出されても正常な画像を出力できないので
、コントローラ部１１は画像情報ＶＤＯを受は付けない
（これが前回転処理期間である）。

前回転処理中は、現像ユニット１５の現像スリーブの回
転が停止しており、レーザビームが発光しても現像され
ない。この期間に半導体レーザ４を発光させ、そのバッ
クビームをフォトダイオード５で受光してその発光強度
をモニタし、レーザ駆動電流を制御（いわゆるＡＰＣ）
　し、一定の発光強度となるように光量調整を行う。特
に前回転中は時間的に余裕があるので、このサイクル（
ＡＰＣサイクル）を数回繰り返して、収束性を高めるこ
ともできる。

上記ＡＰＣにより所定の光出力値に調整された後は、次
のＡＰＣが行われるまでは、レーザ駆動電流の中間デー
タＤＩ（第３図に示される発光補正信号ＬＡＳの一部）
は、そのまま保持される。

ＡＰＣの動作が完了すると、現像ユニット１５のスリー
ブ回転が開始され、例えば２成分現像のように接触また
はジャンピング現像等の非接触で現像する。

前回転処理が終了すると、画像情報ＶＤＯによりレーザ
ユニット１２が変調され、静電潜像が感光ドラム２１に
作像（露光域が現像域となるイメージ露光）され、現像
ユニット１５により顕像化される。

そして、転写ベルト１６上に搬送される記録媒体上に転
写され、定着器１９まで搬送される。そして、熱と圧力
により記録媒体上にトナー像が定着され、機外に排出さ
れる。

感光ドラム２１上に転写されずに残留したトナーは、ク
リーナ１８によりクリーニングされ、転写ベルト１−６
に付着したトナーはベルトクリーナ１７によりクリーニ
ングされる。

第４図は、第２図に示したレーザユニット１２の構成を
示す構成図であり、２２はガラスで、これにより半導体
レーザ４およびフォトダイオード５が封入され、フロン
トビームがこのガラス２２を介して照射されるとともに
、その際のバックビームがフォトダイオード５に受光さ
れる。

次に第１図を参照しながら、発光強度補正処理について
説明する。

ＣＰＵ　１から送出された多ビットの発光信号は、Ｄ／
Ａ変換器２によりアナログ信号に変換され、このアナロ
グ信号によりレーザドライバ３が半導体レーザ４を定電
流駆動する。

半導体レーザ４は、画像情報ＶＤＯを受けて発光し、発
光したフォトダイオード５によりその発光強度がモニタ
され、増幅器６を介してサンプリングホールド回路７で
ホールドされ、Ａ／Ｄ変換器９におよりディジタル信号
に変換され、ＣＰＵ１に取り込まれる。ＣＰＵ　１では
、取り込んだ発光強度データをいくつか平均化し、デー
タのバラツキをなくした後、内部メモリにあらかじめ記
憶された変換テーブルに基づき半導体レーザ４に対する
補正データを出力する。なお、上記サンプリングホール
ド回路７におけるサンプリングタイミングは、第５図に
示すサンプルパルスＳＰに同期してサンプリングホール
ドされる。すなわち、画像情報ＶＤＯに基づいて半導体
レーザ４が発光するが、発光は数百ｎ５ｅｃ遅れること
となる。これは、レーザドライバ３と半導体レーザ４の
容量により左右される固有のものである。

そして、半導体レーザ４からの発光は、数ｎ５ｅｃで立
ち上がり、その後はなだらかに減衰しながら略一定の強
度を保ち、立ち下がり時は数十ｎ５ｅｃのすそを引く。

このような発光特性を有するため、サンプリングパルス
ＳＰは、画像情報■Ｄｏの立ち上がりを拾ってから、所
定時間遅延した時に発光強度ピーク値をサンプリングで
きるタイミングで遅延回路８より出力される。これによ
り、数十ＭＨｚの画像情報ＶＤＯに即応でき、従来のＡ
ＰＣ処理時間（数ｍ５ｅｃ）よりも短時間にサンプリン
グ処理を行う。

なお、サンプリングホールドデータのＡ／Ｄ変換精度は
、レーザ駆動電流のデータよりも、２ビット程度高くす
ることにより、光強度−駆動電流変換テーブルの変換量
子誤差を少なくすることができる。

また、第５図に示されるように、この発明においては、
画像記録中の半導体レーザ４の発光強度をモニタして、
第３図に示すように頁単位の画像情報ＶＤ○と画像情報
ＶＤＯとの間で発光補正信号ＬＡＳが立ち上がり、発光
補正データに基づく光量補正処理を行う。

これにより、画像と画像との間で半導体レーザ４を露光
して光量を調整するＡＰＣを実行する必要がなくなり、
画像間での余分なトナー消費を減少させることができる
。また、画像記録中に発光補正を行うと、１ページの画
像の中で、発光補正を行ったところから、線幅あるいは
濃度が変化して、濃度ムラまたは線ムラが発生して画像
品位を著しく低下させる恐れがあるので、画像記録中に
は上記発光補正を行わない。そして、画像と画像との間
で発光補正を行うことにより、変化が大きくても画像の
変化が目立たなくなる。なお、−度に変化させる変化量
（補正値変化幅）には制限を設けることにより、著しい
画像濃度または線幅変化を抑えることができる。

なお、上記実施例においては、二値画像情報に対する画
像記録を行うレーザビームプリンタにこの発明を適用す
る場合について説明したが、多値画像処理を行うレーザ
ビームプリンタにもこの発明を適用できる。以下、その
場合について第６図および第７図を参照しながら説明す
る。

第６図はこの発明の他の実施例を示すし像記録装置の構
成を説明するブロック図であり、第１図と同一のものに
は同じ符号を付しである。

この図において、３１はＤ／Ａ変換器で、人力される多
値の画像情報ＶＤＯを所定レベルのアナログ信号に変換
し、変換した画像電位信号ＶＤ○Ｖをコンパレータ３３
に出力する。コンパレータ３３の一方には参照波発生器
３２から、第７図に示すような参照波ＲＥが入力され、
この参照波ＲＥと画像電位信号ＶＤＯＶとを比較して、
濃度データが時間変調されて発光時間データとなるレー
ザ駆動パルスＬＯＮ　（半導体レーザ４の発光時間が短
い場合には、完全に立ち上がる前にｏｆｆ応対となるレ
ーザ発光量ＬＯＮＰ）に変換され、レーザドライバ３に
出力される。３４はデータエレクタで、入力される画像
情報ＶＤＯ中のうち、サンプルホールドする画像信号Ｖ
ＤＯを限定して選択する。

第７図は入力される画像情報ＶＤＯに基づく発光特性を
示す特性図である。

この図から分かるように、レーザ発光量ＬＯＮＰのうち
、第３番目のレーザ発光量ＬＯＮＰ３以降から半導体レ
ーザ４の発光強度がピーク値まで立ち上がっている。な
お、説明上レーザ発光量ＬＯＮＰにおける遅延時間は無
視して記されである状態に対応する。

多値のパルス幅変調された画像情報（画像信号）ＶＤＯ
により、半導体レーザ４は駆動される。このとき、半導
体レーザ４の駆動電流は、ＣＰＵ１からのデータをＤ／
Ａ変換器２でアナログ信号に変換した値で決定され、こ
のアナログ信号に基づいてレーザドライバ３が定電流駆
動される。そして、画像記録中に発光した半導体レーザ
４のレーザビームをフォトダイオード５で受光し、増幅
器６で増幅してサンプルホールド回路７でサンプルホー
ルドする。

この時、サンプルホールドするデータは、データセレク
タ３４によりセレクトされ、選択する画像情報ＶＤＯの
うち、ある値以上のもので、レーザビームのレーザ発光
量ＬＯＮＰが完全に立ち上がる波形となる得る画像情報
ＶＤＯを対象として信号をセレクトする。

これにより、完全に立ち上がらない画像情報ＶＤＯに対
する発光強度モニタを停止し、上記同様に完全に立ち上
がる画像情報ＶＤＯに対する発光強度モニタを画像情報
ＶＤＯよりも所定時間遅延されたサンプリングパルスＳ
Ｐに同期して光量モニタが行われる。

そして、サンプリングしたデータは、Ａ／Ｄ変換器９に
よりディジタル信号に変換され、ＣＰＵ１に取り込まれ
る。そして、ページ単位の画像の区切り間において、光
量補正制御（非露光状態での補正）を行い、ＡＰＣ後の
レーザ駆動電流値を補正する。

なお、上記実施例では、半導体レーザ発光素子として、
半導体レーザ４を利用するレーザビームプリンタを例に
して説明したが、前述したようにＬＥＤ発光素子を利用
するＬＥＤプリンタ装置にもこの発明を適用できる。

第８図はこの発明の光量補正処理手順の一例を説明する
フローチャートである。なお、（１）〜（１３）は各ス
テップを示す。

先ず、ＣＰＵ１は図示しないホストよりプリント信号Ｐ
ＲＩＮＴが人力されるのを待機しく１）プリント信号Ｐ
ＲＩＮＴが入力されたら、前回転処理を開始しく２）　
　ＡＰＣが完了するのを待機しく３）、ＡＰＣが完了し
たら、前回転処理終了を待機しく４）、前回転処理が終
了したら、ページ単位の画像情報ＶＤＯが人力されるの
を待機しく５）ページ単位の画像情報ＶＤＯが入力され
たら、画像情報ＶＤＯの記録処理を開始しく６）、画像
情報ＶＤＯが入力されてから、所定時間経過してから遅
延回路８よりサンプルパルスＳＰをサンプルホールド回
路７に出力する（７）。

次いで、サンプルホールド回路７から出力される発光強
度値をディジタル信号にＡ／Ｄ変換しく８）、ＣＰＵＩ
に出力する。そして、ページ単位の画像情報ＶＤＯの画
像記録処理が完了したら、ＣＰＵＩは取り込まれた光量
値に対応するディジタル信号に基づいて内部メモリ内の
変換テーブルを参照しく９）、補正データをＤ／Ａ変換
器２に出力する（１０）。次いで、発光強度補正を開始
しく１１）、発光強度補正処理が終了するのを待機しく
１２）、補正処理が終了したら、次の画像情報ＶＤＯの
人力があるかどうかを判断しく１３）、ＹＥＳならばス
テップ（６）に進み、Ｎｏならば処理を終了する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明は半導体発光素子から照
射される光ビームの発光強度を検知する光検知素子と、
この光検知素子により検知される発光強度値に基づいて
半導体発光素子から照射される光ビームの発光強度を所
定光量に調整する光出力調整手段と、画像記録時に光検
知素子に検知される光ビームの発光強度値に基づいて光
出力調整手段により調整された光ビームの発光強度を画
像情報に対するページ区切り毎に補正する光量補正手段
とを設けたので、通常の前回転処理における光量調整処
理が行われた後は、画像記録処理中にモニタした発光強
度に基づく発光強度補正をページ単位の画像区切り毎に
行うだけで、半導体発光素子の発光強度補正処理を高速
に完了することができる。従って、不要な現像剤消費を
抑制できるとともに、現像剤を回収するクリーナ部の容
量を大幅に小型化できるとともに、光量調整に消費され
る大幅な現像剤消費を見込む必要がなくなり、現像ユニ
ットを小型化できる。

また、不必要な現像剤消費が行われないので、画像形成
ユニット近傍に対する現像剤の飛散等に起因する汚損を
防止できる。さらに、発光強度補正処理がページ単位の
画像区切り毎に行われるので、１画像記録中に急激な画
像濃度変化や線幅ムラが発生にくく、常に均一バランス
の画像濃度で画像記録処理を行える等の優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す画像記録装置の構成
を説明するブロック図、第２図はこの発明を適用するレ
ーザビームプリンタの構成を説明する構成図、第３図は
、第１図の各部の動作タイミングを説明するタイミング
チャート、第４図は、第２図に示したレーザユニットの
構成を示す構成図、第５図はサンプルパルス出力タイミ
ングを示すタイミングチャート、第６図はこの発明の他
の実施例を示す画像記録装置の構成を説明するブロック
図、第７図は入力される画像情報ＶＤＯに基づく発光特
性を示す特性図、第８図はこの発明の光量補正処理手順
の一例を説明するフローチャートである。 図中、１はＣＰＵ、２はＤ／Ａ変換器、３はレーザユニ
ット、４は半導体レーザ、５はフォトダイオード、６は
増幅器、７はサンプルホールド回路、８は遅延回路、９
はＡ／Ｄ変換器である。 第 ］ 図 第 図 第 図 第 図 ＬＩＪＮビＪ 第 図 第 図 第

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体発光素子から照射される光ビームにより感光体上
   に静電潜像を形成して画像を顕像化する画像記録装置に
   おいて、前記半導体発光素子から照射される光ビームの
   発光強度を検知する光検知素子と、この光検知素子によ
   り検知される発光強度値に基づいて前記半導体発光素子
   から照射される光ビームの発光強度を所定光量に調整す
   る光出力調整手段と、画像記録時に前記光検知素子に検
   知される光ビームの発光強度値に基づいて光出力調整手
   段により調整された光ビームの発光強度を画像情報に対
   するページ区切り毎に補正する光量補正手段とを具備し
   たことを特徴とする画像記録装置。