JPH03274038A

JPH03274038A - 画像露光装置

Info

Publication number: JPH03274038A
Application number: JP2074757A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kato; 淳一加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1991-12-05

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】［産業上の利用分野］本発明は、半導体レーザ、発光ダイオード等を使用し、
自動光出力制御を行う画像露光装置に関する。

［従来の技術］従来、プリンタや複写機等に用いられる半導体レーザや
発光ダイオード等を使用した画像露光装置では、半導体
レーザや発光ダイオード等の光強度出力が温度や経年に
より変化するので、記録画像の濃淡変化及び文字等の線
巾の変化並びに画質の低下等が生じることを防止するた
め、半導体レーザや発光ダイオード等の光強度出力を一
定に保つような制御が行われている。

第２図は、半導体レーザを使用した画像露光装置の自動
光出力制御（Ａ　Ｐ　Ｃ）回路の一例を示すブロック図
である。

この回路は、レーザダイオード３０と、フォトダイオー
ド３１と、レーザダイオード３０を発光させるための電
流量を制御する定電流回路３２と、そのスイッチング回
路３３を有する。

前記スイッチング回路３３は、定電流回路３２で決定さ
れた電流を、外部から入る画像出力装置によってレーザ
ダイオード３０側に流すか否かを決定する。

また、フォトダイオード３１は増幅器３４に接続され、
比較器３５により、基準電圧発生器３６の出力電圧と比
較される。

比較器３５は、レーザダイオード３０の光出力に応じた
フォトダイオード３１の信号と、前記基準電圧発生器３
６の出力電圧との比較結果を定電流回路３２にフィード
バックして、レーザダイオード３０の光出力強度が一定
となるように制御している。

第３図は、このような画像露光装置を用いたレーザビー
ムプリンタの例を示す構成図である。

感光ドラムｌは、矢印方向に回転し、高圧電圧を印加し
た帯電ローラ２により一様に帯電される。画像露光装置
３により感光ドラム１上に潜像が形成され、該潜像は現
像器４中のトナーにより顕像化される。Ｉｉ像化された
トナー像は転写ローラ５により転写材Ｐ上に転写された
後、定着器６により定着される。感光ドラムｌ上の残留
トナーはクリーニング器７により除去される。

画像露光装Ｍ３は、１ページ目の露光に先立つ前回転と
呼ばれる期間と紙間においてＡＰＣを行うが、ＡＰＣ期
間中では、画像露光装置３中の半導体レーザ３０の出射
光は、感光ドラムｌ上を走査されているので、ＡＰＣ期
間中には感光ドラム１上に潜像が形成され、該潜像が現
像器４により現像されると、感光ドラム１上には不必要
なトナーが付着し、その結果転写ローラ５及びクリーニ
ング器７近傍のトナー汚れといった問題が発生すること
になる。転写ローラ５の汚れは転写材Ｐの汚れを招く。

また、この潜像が転写部位を通過するとき、転写バイア
スが印加されていると、感光ドラム１には上記潜像に対
応してメモリを発生する。このメモリは、次の帯電時に
帯電電位ムラとなって現われ、現像されて画像上にカブ
リが生じる。

そこで、ＡＰＣ露光を画像の側方の画像領域外のみで行
うアンブランキングＡＰＣが提案されている。

第４図は、アンブランキングＡＰＣ回路を示す回路図で
ある。

なお、第２図と共通の構成には、共通の符号を付してい
る。

前記スイッチング回路３３は、定電流回路で決定された
電流を、外部から入る画像信号によってレーザダイオー
ド３０側に流すか、否かを決定する。

ＵＮＢＬ信号は、レーザ走査光学系を有するレーザビー
ムプリンタにおける画像同期をとるため、主走査方向の
同期とりのために必要な水平同期信号（ＢＤという）を
発生させるレーザ強制点灯信号である。

前記Ｔ、ＴＮＢＬ信号によってＢＤがオンすると、定電
流回路３２によって決定された電流が、スイッチング回
路３３によってレーザダイオード３゜に流れるものとす
る。

同時に、アップダウンカウンタ３７は、前記ＵＮＢＬ信
号がＴｒｕｅのためカウント状態になる。

前記レーザダイオード３０に印加される電圧をフォトダ
イオード３１は増幅器３４を介して比較器３５にフィー
ドバックして、基準電圧発生器３６が発生する基準電圧
と比較する。

基準電圧に達していなければ、比較器の出力がカウント
アツプを指示し、アップダウンカウンタ３７はＤ／Ａコ
ンバータ３８をカウントアツプし、バッファ３９を介し
て定電流回路３２はレーザダイオード３０を流れる電流
をアップさせる。

以上の動作でダイオード３０が発光すると、ＵＮＢＬ信
号はＢＤ周期となり、感光体外領域でのみＴｒｕｅとな
り、ＡＰＣ露光が感光体より外の領域でのみ行われるこ
とになる。

増幅器３４の電圧が基準電圧よりも高いときには、比較
器３５の出力が逆になり、カウンタ３７のカウントをダ
ウンさせて、レーザダイオード３０への電流は減少する
。このように、アップダウンカウンタ３７のＣＬＫ周期
がフィードバック回路の応答時間よりも長ければ、アン
ブランキングＡＰＣにおいては、走査ｌラインごとに最
小位ビットでレーザダイオード３０の電流を補正するこ
とが可能である。

しかしながら、上に述べたアンブランキングＡＰＣによ
ると、次のような２つの欠点があった。

（１）アンブランキングＡＰＣでは、レーザ走査光学系
の走査機構が定常状態になるまではＡＰＣは行えない上
、レーザダイオード３０への電流変化量は、ＢＤ周期毎
に極微小であるために、レーザビームプリンタの電源投
入時や、電源投入後にレーザビームプリンタを長期放置
した後の前回転時のように、レーザダイオード３０への
電流の補正量が大きい時には、該電流が目標とする値に
なるようにするまでに長い時間を要するため、レーザビ
ームプリンタのウェイトタイムやファーストプリントタ
イムが長くなる。

（２）ベタ黒やほぼ均一な濃度の画像（例えば、主走査
１ライン印字、１ライン非印字の繰り返し画像や、画像
信号にパルス幅変調駆動方式を用いたほぼ均一な中間調
画像など）に対して、レーザダイオード３０をページ内
定電流駆動した場合には、レーザダイオード３０の光出
力強度は連続的に変化するため、画像上のムラはほとん
ど目立たない、一方、同様な画像に、ページ内でもアン
ブランキングＡＰＣを行うと、レーザダイオード３０の
電流の補正の生じた走査前後では、光出力強度は不連続
的に変化し、前記画像濃度に急激な変化が現われるため
、視覚上極めて目立つムラが生じる。

これらを解消するために、第５図に示すように、画像同
期とは無関係にレーザを強制点灯させるための信号であ
るＰＲＬ信号を設け、レーザビームプリンタの電源投入
時や、前回転時にはＰＲＬ信号をＴｒｕｅにし、レーザ
ダイオード３０を連続的に点灯させると同時にアップダ
ウンカウンタ３７をカウント状態とし、レーザダイオー
ド３０への電流値を、目標とする値に短時間に収束させ
、その値でレーザダイオード３０を定電流駆動し、その
後、紙間においてのみレーザ強制点灯信号とカウンタ３
７のスタート信号を兼ねた紙間ＵＮＢＬ信号によりアン
ブランキングＡＰＣを行い、カウンタ３７のカウント値
を微小補正し、同一ページ内では定電流駆動する方法が
採用されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら上記従来例では、レーザビームプリンタの
電源投入時や、前回転時のＡＰＣ露先は連続点灯である
のに対して、紙間のアンブランキングＡＰＣ３光は休止
期間の長い間欠点灯であることから、半導体レーザの自
己発熱はレーザ光出力のデユーティ比に太きく依存する
ので、各々の点灯時で半導体レーザチップの温度が異な
り、記録画像の劣化を招く欠点があった。

これを第６図を用いて具体的に説明する。

第６図は半導体レーザの駆動電流に対する発光強度の特
性（Ｉ−Ｌ特性）を示す模式図である。

レーザビームプリンタの電源投入時や、前回転時のＡＰ
Ｃ露光は連続点灯であるので、半導体レーザの自己発熱
による熱は蓄積されて、半導体レーザチップの温度は高
くなっており、Ｉ−Ｌ特性はＴ　＝　Ｔ　＋　に示すよ
うになっている。

このとき、目標光出力強度Ｐ。を得るための駆動電流は
１１　となり、特定の印字比率の１ページ目の画像を露
光したときのレーザビームの温度がＴ　＝　Ｔ　ｏ　と
なったとすると、図よりＰｌの光出力強度で画像露光が
行われることになる。

次に紙間のアンブランキングＡＰＣ露光時には、休止期
間の長い間欠点灯が行われるので、半導体レーザは放熱
し、その温度は低くなり、ＩＬ特性はＴ＝Ｔ２に示すよ
うになる。

このとき、目標光出力強度Ｐ０を得るための駆動電流は
Ｉ２となり、１ページ目と同じ印字比率の画像を露光す
ると、レーザチー、ブの温度はＴ　＝　Ｔ　ｏ　となる
から、Ｐｌの光出力強度で画像露光が行われることにな
る。

このように、上記従来例では、同じ印字比率の画像の露
光強度がｌページ目とそれ以後のページで異なるものと
なり、ページ間で、記録画像の濃淡変化及び文字等の線
巾の変化が生じるという欠点があった。

本発明は、ページ間の記録画像の濃淡変化及び文字等の
線巾の変化を防止できる画像露光装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決する手段］本発明は、光源の光出力強度を検出する光検出手段と、
上記光源の所定の発光期間における光出力強度を上記光
検出手段により検出して、目標の光出力強度に制御する
制御手段を有する画像露光装置において、前記発光期間
を複数有し、該複数の発光期間に応じて異なる目標の光
出力強度を設けたことを特徴とする。

［作用］本発明では、光源の光出力強度を検出する光検出手段と
、上記光源の所定の発光期間における光出力強度を上記
光検出手段により検出して、目標の光出力強度に制御す
る制御手段を有する画像露光装置において、前記発光期
間を複数有し、該複数の発光期間に応じて異なる目標の
光出力強度を設けたことにより、ページ間の記録画像の
濃淡変化及び文字等の線巾の変化を防止できる。

［実施例］第１図は、本発明の第１実施例による画像露光装置の自
動光出力制御回路を示すブロック図である。

前記スイッチング回路３３は、定電流回路３２で決定さ
れた電流を、外部から入る画像信号によってレーザダイ
オード３０側に流すか否かを決定する。

本発明の画像露光装置を有するレーザビームプリンタの
電源投入時や、前回転時には、画像同期とは無関係にレ
ーザを強制点灯させるための信号であるＰＲＬ信号をＴ
ｒｕｅにし、レーザダイオード３０を強制点灯させる。

同時に、アップダウンカウンタ３７は、ＰＲＬ信号がＴ
ｒｕｅのため、カウント状態になる。

また、ＰＲＬ信号がＴｒｕｅであると、スイッチング回
路８２によって連続点灯時基準電圧発生器８０の発生電
圧が、比較器３５に入力されるものとする。

前記レーザダイオード３０に印加される電圧をフォトダ
イオード３１は増幅器３４を介して比較器３５にフィー
ドバックして連続点灯時基準電圧発生器８０の発生電圧
と比較する。この発生電圧に達していなければ比較器３
５の出力がアップダウンカウンタ３７のカウントアツプ
を指示し、Ｄ／Ａコンバータ３８をカウントアツプし、
バッファ３９を介して定電流回路３２はレーザダイオー
ド３０を流れる電流をアップさせる。前記発生電圧に達
すれば、ＰＲＬ信号をＦａｌｓｅとし、カウンタ３７を
ホールド状態とする。

このとき、ホールドされた電流値で、レーザダイオード
３０を定電流駆動し、１ページ目の画像露光を行う。

１ページ目の画像露光を終え、２ページ目の画像露光開
始までの紙間のタイミングになると、画像領域外で主走
査方向の同期とりのためのレーザ強制点灯信号とカウン
タ３７のスタート信号ヲ兼ねた紙間ＵＮＢＬ信号をＴｒ
ｕｅとする。

また、このときＰＲＬ信号はＦａｌｓｅであるので、ス
イッチング回路８２によって、アンブランキング点灯時
基準電圧発生器８１の発生電圧が比較器３５に入力され
たものとする。アンブランキング点灯時基準電圧発生器
８１の発生電圧は、連続点灯時基準電圧発生器８０のそ
れより高くなっている。これは、同じレーザ駆動電流で
も、アンブランキング点灯時のような休止期間の長い間
欠点灯の場合は、連続点灯に比べて光強度は高くなるこ
とを考慮に入れ、１ページ目と２ページ目でレーザ駆動
電流が同等となるようにするためである。

１〜数ラインの主走査にわたり、アンブランキングＡＰ
Ｃを行い、光出力強度の補正が完了すれば、紙間ＵＮＢ
Ｌ信号をＦａｌｓｅとし、カウンタ３７をホールド状態
にし、ホールドされた電流値でレーザダイオード３０を
定電流駆動し、２ページ目の画像露光を行う。

２ページ目以降の紙間においても、１ページ目と２ペー
ジ目の紙間と同様に、紙間アンブランキングＡＰＣを行
い、連続使用時のレーザの温度上昇等による光出力強度
は変動を補正する。

具体的に、第１図の画像露光装置を第３図に示すような
レーザビームプリンタの画像露光装置３として使用した
例を説明する。

第３図において、直径３０ｍｍのＡｎシリンダーにＯＰ
Ｃ感光体を塗布した感光ドラム１をプロセススピード４
７ｍｍ／　ｓｅｃで回転させ、帯電ローラ２によって一
様に一６００ｖに負帯電する０画像露光装置３により帯
電面に３００ｄｐｉに画像変調されたレーザビームが投
写されて、その部分の電位が減衰して静電潜像が形成さ
れる。

この静電潜像が、現像器４の感光ドラム１に対向する現
像部位に到来すると、該現像器４から負帯電トナーが供
給され、前記潜像部位に付着してトナー像が形成される
。

さらに、感光ドラム１が回転して、トナー像が感光ドラ
ム１とこれに圧接する直径２０ｍｍの転写ローラ５との
圧接ニップ部たる転写部位に至ると、これに同期して転
写材Ｐが転写部位に搬送され、これとともに転写ローラ
５に正の転写バイアスが印加され、感光ドラムｌ上のト
ナー像は転写材Ｐに転移する。

その後、転写材Ｐは感光ドラム１から分離されて定着器
６に送られ、トナー像は転写材Ｐ上に定着される。一方
、感光ドラム１上に残ったトナーはクリーナ７によって
除去され、感光ドラムｌは次の画像形成工程に入ること
になる。

この画像露光装置３について、さらに詳述する。

第１１Ｎにおいて、５ｍｗのレーザダイオード３０とフ
ォトダイオード３１には、両者を一体にした直径９■の
パッケージのレーザユニー７トを用い、連続点灯時基準
電圧発生器８０、アンブランキング点灯時基準電圧発生
器８１は、それぞれ回路供給電圧Ｖｃｃを、可変抵抗器
により分割したもので構成した。また、Ｄ／Ａコンバー
タ３８として１２ｂｉｔのものを用いた。

連続点灯ＡＰＣ露先は、約２００ｍ５要し、アンブラン
キングＡｒｃ露光は、約１．８１１３のＢＤ周期のうち
で約１５０　ｇｓの期間行なった。

アンブランキング点灯時基準電圧発生器８１の発生電圧
を、連続点灯時基準電圧発生器８０のそれより、１０％
大きくすることにより、１ページ目と２ページ目以降の
画像露光の光出力強度の・変動を±１％以下に押えるこ
とができる。

これにより、露光部分の減衰電位がページ間で変動せず
、画像濃度変化及び文字等の線巾の変化の生じることが
なくなる。

また、本実施例においては、アンブランキング点灯時基
準電圧発生器８１．連続点灯時基準電圧発生器８０の可
変抵抗器を調整することにより。

レーザユニット個体間における点灯パルスデューティに
対するＩ−Ｌ特性の変化のバラツキを吸収することがで
きる。

また、紙間のアンブランキングＡＰＣは前ページの画像
露光終了後より十分時間を経て、前ページの画像露光に
よるレーザチップの発熱の影響が少なくなってから行う
のがよい６本実施例では、前ページの画像露光終了後、
１秒を経てからアンブランキングＡＰＣを行ったが、前
ページの印字比率が０％でも１００％でも次のページの
光出力強度の違いは現われない、なお、検討の結果、前
ページの画像露光終了後、０．４秒以上経た後でアレば
、アンブランキングＡＰＣによる補正後の光出力強度が
前ページの印字比率に影響されないことがわかった。

次に、本発明の第２実施例について説明する。

この第２実施例では、前ページの印字比率に応じて、紙
間アンブランキングＡｐｃＨ光の目標値を切り換える。

第７図は、この第２実施例における画像露光装置の自動
光出力制御回路を示す回路図である。なお、第１実施例
と同じ機能のものは同じ符号を付して説明する。

画像露光装置内のＣＰＵ８３は、レーザビームプリンタ
の電源投入時や、前回転時にＰＲＬ信号を受けとると、
スイッチング回路８２に基準電圧選択信号を送り、連続
点灯時基準電圧発生器８０の発生電圧が比較器３５に入
力されるようにして、連続点灯によるＡＰＣを行う。

１ページ目の画像露光が開始されると、画像クロックに
同期したクロック８４と画像信号とは、ＡＮＤ回路８５
に入力される０画像露光開始前にリセットされていたＡ
ＮＤ回路８５の出力する信号をカウントアツプする。

１ページ目の画像露光が終了すると、カウンタ８６のカ
ウント値は、１ページ目の印字画素数を示す。ＣＰＵ８
３はカウンタ８６よりカウント値を受けとると、カウン
タ８６をクセ−２トする。

１ページ目と２ページ目の紙間では、紙間ＵＮＢＬ信号
をＴｒｕｅにし、アンブランキングＡＰＣを行うが、Ｃ
ＰＵ８３は紙間ＵＮＢＬ信号を受けとると、前記カウン
ト値より１ページ目の印字比率によるレーザダイオード
３０の発熱量を判断し、それに応じてＡＰＣ露先の目標
光出力に対応するデジタル量を、Ｄ／Ａコンバータ８７
、バッファ８８に送り、アンブランキング点灯時基準電
圧を発生させる。同時にＣＰＵ８３は、スイッチング回
路８２に基準電圧選択信号を送り、前記アンブランキン
グ点灯時基準電圧が比較器３５に入力されるようにする
。

以下、第１実施例と同様に、１ページ目と２ページ目の
紙間でアンブランキングＡＰＣが行われ、２ページ目の
画像露光では、レーザダイオード３０が定電流駆動され
る。この２ページ目の画像露光も、前述の方法で印字比
率を検知し、それに応じて次の紙間でのアンブランキン
グＡＰＣ＠光時の目標光出力を変える。以後、この動作
が繰り返される。

前ページの画像露光終了直後では、印字比率による発熱
量の違いにより、アンブランキングＡＰＣのように短い
露光期間では、光出力強度が発熱量の影響により変動す
るが、本実施例では、前ページの印字比率に応じて、続
く紙間でのアンブランキングＡＰＣ露光の目標光出力を
切換えるので、精度の高いＡＰＣが行えるとともに、前
ページの画像露光直後にアンブランキングＡＰＣを実行
できるので、レーザビームプリンタ等の高速化が図れる
。

印字比率が高いほど紙間アンブランキングＡＰＣの目標
光出力は低くなるが、検知された印字比率から、紙間ア
ンブランキングＡＰＣの目標光出力を求めるには、演算
を用いてもよいし、ＲＯＭあるいはＲＡＭ上に作成した
テーブルを参照するようにしてもよい。

また、上記実施例において、画像露光装置内にＣＰＵ８
３を設けたが、レーザビームプリンタの動作制御、に用
いるＣＰＵに上記実施例の機能を兼ねさせてもよい。

次に、本発明の第３実施例について説明する。

この第３実施例では、水平同期信号（Ｂ　Ｄ）を発生さ
せるためのレーザ強制点灯時のレーザダイオード３０の
光出力強度を、画像印字期間に検出し、検出された光出
力強度に応じて紙間アンブランキングＡＰＣ露先の目標
値を切り換える。

第８図は、この第３実施例の画像露光装置の自動光出力
制御回路を示す回路図である。

画像露光装置内のＣＰＵ８３は、レーザビームプリンタ
の電源投入時や前回転時にＰＲＬ信号を受けとると、ス
イッチング回路８２に基準電圧選択信号を送り、連続点
灯時基準電圧発生器８０の発生電圧が比較器３５に入力
されるようにして、連続点灯によるＡＰＣを行う。

このときホールドされた電流値でレーザダイオード３０
を定電流駆動し、１ページ目の画像露光を行う。

１ページ目の画像露光が開始されると、水平同期信号（
Ｂ　Ｄ）を発生させるレーザ強制点灯時のレーザダイオ
ード３０の光出力強度をフォトダイオード３１により検
出し、増幅器３４の出力をＡ／Ｄコンバータ８９を介し
てＣＰＵ８３に入力する。

ＣＰＵ８３は、画像露光期間の適当なタイミングでＡ／
Ｄコンバータ８９の値を参照し、作像領域外におけるレ
ーザダイオード３０の光出力強度に応じて１ページ目と
２ページ目の紙間におけるアンブランキングＡＰＣ時の
目標光出力を設定する。

１ページ目と２ページ目の紙間におけるアンブランキン
グＡＰＣの動作は、第２実施例と同様である。

なお、１つのページの画像露光期間のページ先頭から後
端にわたる数点でＡ／Ｄコンバータ８９の値を参照し、
その値の変動値によってレーザダイオード３０の発熱量
を推定するようにしてもよい。

この第３実施例によれば、ページ内露光期間中に、紙間
アンブランキングＡＰＣ露光時とほぼ同等の点灯パルス
幅の発光条件で、レーザダイオード３０の光出力強度を
検出するので、目標光出力強度を精度よ〈設定すること
が可能となる。

［発明の効果］以」二説明したように、本発明によれば、複数の発光期
間に応じて異なる目標の光出力強度を設けたことにより
、プリンタや複写機等において、ページ間の記録画像の
濃淡変化及び文字等の線巾の変化を防止できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例による画像露光装置のＡ
１０回路を示すブロック図である。第２図は、従来の画像露光装置におけるＡ１０回路の一
例を示すブロック図である。第３図は、一般的なレーザビームプリンタの構成例を示
す構成国である。第４図は、従来のアンブランキングＡ２０回路を示す回
路図である。第５図は、従来の連続点灯ＡＰＣとアンブランキングＡ
ＰＣとを組合わせた回路例を示す回路図である・第６図は、半導体レーザの駆動電流に対する発光強度の
特性を示す模式図である。第７図は、本発明の第２実施例における画像露光装置の
Ａ１０回路を示す回路図である。第８図は、本発明の第３実施例における画像露光装置の
Ａ１０回路を示す回路図である。ｌ・・・感光ドラム、３・・・画像露光装置、３０・・・半導体レーザダイオード、３１・・・フォトダイオード、３２・・・定電流回路、３５・・・比較器、８０．８１・・・基準電圧発生器、８２・・・スイッチ回路、８３・・・ＣＰＵ。８７・・・Ｄ／Ａコンバータ、８８・・・バッファ・第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源の光出力強度を検出する光検出手段と、上記
光源の所定の発光期間における光出力強度を上記光検出
手段により検出して、目標の光出力強度に制御する制御
手段を有する画像露光装置において、前記発光期間を複数有し、該複数の発光期間に応じて異
なる目標の光出力強度を設けたことを特徴とする画像露
光装置。
（２）請求項（１）において、前記複数の発光期間のうち、少なくとも１つは被露光体
の作像領域期間外にあることを特徴とする画像露光装置
。