JPH08295048A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多階調画像データに対しても高画質の画像を
形成する。 【構成】 それぞれ画像データに比例したビデオ電流Ｉ
ｖと参照電流Ｉｒを形成し、ＰＤ３が出力するＬＤ２の
光量に比例したモニタ電流Ｉｍと参照電流Ｉｒとの差を
増幅して、誤差アンプ６３が誤差電流Ｉｅを出力する。
ドライバ回路６２はビデオ電流Ｉｖから誤差電流Ｉｅを
減算してＬＤ２の駆動電流Ｉｄを出力し、各画素毎のリ
アルタイムのＡＰＣが行われる。異常検出回路５は誤差
電流Ｉｅを、劣化検出回路６は一定の画像データの値の
時の駆動電流Ｉｄをそれぞれ監視し、誤差電流Ｉｅ又は
駆動電流Ｉｄが予め設定した閾値を超えた時に、ＬＤユ
ニットの異常又はＬＤの劣化を示す信号を出力する。ノ
イズ除去回路７はモニタ電流Ｉｍに発生するノイズを除
去して、フィードバック制御の異常発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、入力する画像データ
に応じて発光するレーザダイオードが出力するレーザ光
を走査して感光体上に静電潜像を形成し、現像によりト
ナー像に変換して用紙上に画像を転写定着する光走査形
の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像データに応じて発光するレーザ光
を、ポリゴンミラーを回転させて主走査方向に偏向し、
副走査方向に移動する感光体上に形成した静電潜像を、
現像によりトナー像に変換して用紙上に転写した後、用
紙上のトナー像を定着して画像を形成する周辺装置型又
は内蔵型のレーザプリンタは、その高解像度による高画
質と高速性とによって広く使用されている。

【０００３】一般に、レーザ光の光源として用いられる
レーザダイオード（以下「ＬＤ」ともいう）は、図１４
に示すように、駆動電流Ｉｄがその閾値Ｉshより小さい
間（ＬＥＤ発光域）は単なるインコヒーレントな発光ダ
イオードとして作用し、その光量Ｐは微々たるものであ
る。なお、ＬＤが出力するレーザ光の主波長は近赤外域
乃至赤外域にあるので正しくはエネルギ量（ｍＷ）であ
るが、以下慣習に従って光量という。

【０００４】駆動電流Ｉｄが閾値Ｉshを超える（レーザ
発光域）と、レーザ発振を開始してコヒーレントなレー
ザ光を出力すると共に、その光量Ｐは急激に増大する。
しかしながら、閾値Ｉshは温度によって変り易く、駆動
電流Ｉｄの変分に対する光量の変分が大きいため、一定
の駆動電流Ｉｄで発光させていると、温度上昇に従って
光量が大幅に変化して了う。

【０００５】したがって、市販されているレーザ出力ユ
ニットは、ＬＤのレーザ光出力方向と反対側にその光量
を検出するフォトダイオード（以下「ＰＤ」ともいう）
を近接して設け、一体のケース内に密封した構成になっ
ているから、ＰＤが出力するモニタ電流Ｉｍが一定の値
になるように、駆動電流Ｉｄのフィードバック制御（Ａ
ＰＣ：オート・パワー・コントロール）が行われてい
た。

【０００６】最近は、文字や線画のような２値画像を形
成するだけでなく、写真のような多階調画像の形成も要
求されるようになり、さらに多階調のカラー画像を形成
する画像形成装置が市販されるようになった。２値画像
の書き込みによって多階調画像を形成するためには、デ
ィザ法等の面積変調方式が良く知られていたが、面積変
調方式は解像度の低下を伴う欠点があった。

【０００７】解像度を低下させることなく、高画質の多
階調画像を形成するためには、レーザ光の光量を画像デ
ータに応じて変化させて画像を書き込む濃度変調方式が
優れているが、そのためには、ＬＤの光量制御をより正
確に行う必要があり、カラー画像の場合はその要求がさ
らに厳しいものになる。

【０００８】そのため、例えば特開平２−２５３９６８
号公報に示された提案のように、モニタ電流Ｉｍによっ
て検出した光量を画像データに応じてＬＤの光量設定手
段が設定した光量と比較し、予め設定した許容範囲を外
れた時には、その許容範囲内に収まるようにＬＤの光量
を制御するものがあった。

【０００９】また、特開平２−２０８８５号公報に示さ
れた提案のように、画像データに対応する複数のパワー
出力を設定しておき、そのうちの１個のパワー出力を用
いてレーザ光のＡＰＣを行うことによって、複数のパワ
ー出力がそれぞれの設定値に調整されるものがあった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
提案を含めた従来の技術では、ＬＤ或いはＰＤを含めた
レーザ出力ユニットの異常又は長期の使用による劣化を
検出する手段がなかったため、画像濃度がうすくなる等
の異常画像の発生に気付くまで、異常又は劣化の進行が
分からなかった。特に長期間に徐々にうすくなる濃度変
化は、劣化が相当進行するまで気が付かないという問題
があった。

【００１１】また、１ラインの画像形成に先立つ期間、
例えばライン同期信号を検出するための発光期間中に光
量制御を行う方式に比べて、１ラインの各画素毎にリア
ルタイムでＡＰＣを行う場合には、フィードバック系の
応答速度を極めて高速にする必要があるため、浮遊イン
ダクタンスによるオーバシュート、アンダシュート等の
スパイクノイズが発生し易く、そのスパイクノイズによ
ってフィードバック過剰になる等の不具合があった。

【００１２】さらに、レーザ光の光量が画像データに対
して直線関係になるように制御された場合でも、光量と
形成された画像の濃度とは、後述するように非線形の特
性を示すため、特に低濃度における階調性が失われて、
白トビ（ホワイトアウト）の画像が形成され、画質が大
幅に低下するという問題があった。

【００１３】この発明は上記の諸点に鑑みてなされたも
のであり、２値及び多階調の画像データを含めて高画質
の画像を形成することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、レーザダイオードとその光量を検出する
フォトダイオードとを一体のユニットに構成したレーザ
出力ユニットと、そのレーザダイオードから画像データ
に応じて出力されるレーザ光により感光体上に静電潜像
を形成する手段と、画像データに応じて参照電流を出力
する参照電流出力手段と、フォトダイオードがレーザ光
の光量を検出して出力するモニタ電流と参照電流出力手
段が出力する参照電流との差に応じた誤差電流を出力す
る誤差アンプと、該誤差アンプが出力する誤差電流を画
像データに応じたビデオ電流から減算してレーザダイオ
ードの駆動電流を出力する駆動電流出力手段とを備え、
該駆動電流出力手段と参照電流出力手段と誤差アンプと
によってレーザ光の光量制御を行う画像形成装置におい
て、画像データに対して誤差アンプが出力する誤差電流
が予め設定した閾値を超えた時に、レーザ出力ユニット
の異常を示す信号を出力するレーザ出力ユニット異常検
出手段を設けたものである。

【００１５】さらに、フォトダイオードと誤差アンプと
の間に、モニタ電流に発生するオーバシュート，アンダ
シュート等のノイズを除去するノイズ除去手段を設ける
とよい。

【００１６】または、予め設定した画像データに対して
駆動電流出力手段が出力する駆動電流が予め設定した閾
値を超えた時に、レーザダイオードの劣化を示す信号を
出力するレーザダイオード劣化検出手段を設けてもよ
い。

【００１７】あるいは、レーザ光の光量と形成される画
像の濃度との線形又は非線形の特性に応じた変換テーブ
ルを有し入力する画像データを変換テーブルによって変
換画像データに変換するデータ変換手段を設け、形成さ
れる画像の濃度が入力する画像データと直線関係になる
ようにするとなおよい。

【００１８】

【作用】上記のように構成した画像形成装置は、誤差ア
ンプが、画像データに応じてレーザダイオードから出力
されるレーザ光の光量をフォトダイオードが検出して出
力するモニタ電流と、参照電流出力手段が画像データに
応じて出力する参照電流との差に応じた誤差電流を出力
する。駆動電流出力手段は画像データに応じたビデオ電
流から誤差電流を減算し、レーザダイオードの駆動電流
として出力することによりレーザ光の光量制御を行う。

【００１９】レーザ出力ユニット異常検出手段は、誤差
アンプが画像データに対して出力する誤差電流を予め設
定した閾値と比較して、誤差電流が閾値を超えた時にレ
ーザ出力ユニットの異常を示す信号を出力する。レーザ
出力ユニットを構成するレーザダイオードとフォトダイ
オードがいずれも正常であれば、刻々に変化する画像デ
ータに対する誤差電流は小さいから、その誤差電流が閾
値を超えれば、レーザダイオードかフォトダイオードの
異常として確実に検出することが出来る。

【００２０】さらに、フォトダイオードと誤差アンプと
の間に設けたノイズ除去手段は、フォトダイオードが出
力するモニタ電流に発生するオーバシュート，アンダシ
ュート等のノイズを除去するから、ノイズによるフィー
ドバック過剰等の問題の発生を防止し、確実なフィード
バック制御を行うことが出来る。

【００２１】また、レーザダイオード劣化検出手段は、
予め設定した画像データに対して駆動電流出力手段が出
力する駆動電流を、予め設定した閾値と比較して、駆動
電流が閾値を超えた時にレーザダイオードの劣化を示す
信号を出力する。従って、異常画像が発生する前にレー
ザダイオードの劣化を確実に検出することが出来る。

【００２２】あるいは、レーザ光の光量と形成される画
像の濃度との線形又は非線形の特性に応じた変換テーブ
ルを有するデータ変換手段は、入力画像データを変換テ
ーブルによって変換画像データに変換するから、それ以
降の処理を画像データに代えて変換画像データによって
行うことにより、画像データと直線関係をなす正しい濃
度の画像を形成することが出来る。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
具体的に説明する。図２は、この発明の一実施例である
レーザプリンタの内部機構を示す概略構成図である。

【００２４】図２に示したレーザプリンタは、上下２段
の給紙カセット１０ａ，１０ｂのいずれか、例えば上段
の給紙カセット１０ａ上の用紙スタック１１ａから給紙
ローラ１２によって用紙１１が給送され、その用紙１１
はレジストローラ対１３によってタイミングをとられた
後、感光体ドラム１５の転写位置へ搬送される。

【００２５】メインモータ１４により矢示方向に回転駆
動される感光体ドラム１５は、帯電チャージャ１６によ
ってその表面が帯電され、光書込ユニット２６からの変
調されたスポットで走査されて表面に静電潜像が形成さ
れる。形成された潜像は、現像ユニット１７によってト
ナーを付着され可視像化される。

【００２６】トナー像は、レジストローラ対１３により
搬送されてきた用紙１１上に転写チャージャ１８によっ
て転写される。トナー像が転写された用紙は感光体ドラ
ム１５から分離された後、搬送ベルト１９により定着ユ
ニット２０に送られて、加圧ローラ２０ａによって定着
ローラ２０ｂに圧接され、その圧力と予め加熱されてい
る定着ローラ２０ｂの温度とによって定着される。

【００２７】定着ユニット２０を出た用紙１１は、排紙
ローラ２１によってプリンタの側面に設けられた排紙ト
レー２２へ排出される。一方、感光体ドラム１５に残留
しているトナーは、クリーニングユニット２３によって
除去され回収される。また、プリンタ内の上方には、コ
ントローラおよびエンジンドライバを搭載したプリント
回路基板２４が配置されている。

【００２８】図３は、このレーザプリンタの制御系の一
例を示すブロック図である。コントローラ３０の主要部
は、ＭＰＵ３１と、プログラム，定数データ，文字フォ
ント等を格納したＲＯＭ３２と、一時的なデータやドッ
トパターン等をメモリするＲＡＭ３３と、データの入出
力を制御するＩ／Ｏ３４とからなる画像処理部である。

【００２９】コントローラ３０は、さらにＩ／Ｏ３４を
介してＭＰＵ３１と接続される操作パネル３５と、内部
インタフェース（Ｉ／Ｆ）３６とを備え、互にデータバ
ス，アドレスバス等で接続されている。また、プリント
命令や文字データ，画像データ等を出力するホストマシ
ン３８も、Ｉ／Ｏ３４を介してＭＰＵ３１に接続され
る。

【００３０】エンジンドライバ４０は、ＣＰＵ４１と、
プログラム，定数データ等を格納したＲＯＭ４２と、一
時的なデータ等をメモリするＲＡＭ４３と、データの入
出力を制御するＩ／Ｏ４４とからなるシーケンス制御部
により構成され、互にデータバス，アドレスバス等で接
続されている。

【００３１】Ｉ／Ｏ４４は、コントローラ３０の内部イ
ンタフェース３６に接続され、コントローラ３０からビ
デオ信号や操作パネル３５上の各種スイッチの状態を入
力したり、画像クロックやペーパーエンド等のステータ
ス信号をコントローラ３０に出力する。また、Ｉ／Ｏ４
４は、それぞれプリンタエンジン４５を構成する光書込
ユニット２６その他のシーケンス機器群４６と、同期セ
ンサを含む各種のセンサ類４７とも接続されている。

【００３２】コントローラ３０は、ホストマシン３８か
らプリント命令や文字コード，画像情報を受信して、そ
れらのコード，情報を編集し、文字コードならばＲＯＭ
３２に記憶している文字フォントによって画像書込みに
必要なドットパターンに変換し、それらの文字および画
像（以下まとめて「画像」という）のドットパターンを
ＲＡＭ３３内のＶＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）領域にメモリ
して置く。

【００３３】エンジンドライバ４０からレディ信号と共
に画像クロックＷＣＬＫが入力すると、コントローラ３
０はＶＲＡＭ領域内にメモリされていたドットパターン
を、画像クロックＷＣＬＫに同期した画像データとして
内部インタフェース３６を介してエンジンドライバ４０
に出力する。

【００３４】また、操作パネル３５上には、図示しない
スイッチや表示器があり、オペレータからの指示により
データを制御したり、その情報をエンジンドライバ４０
に伝えたり、プリンタの状況を表示器に表示したりす
る。

【００３５】エンジンドライバ４０は、コントローラ３
０からのデータにより、プリンタエンジン４５の光書込
ユニット２６及び帯電チャージャ１６，現像ユニット１
７等のシーケンス機器群４６を制御したり、画像の書き
込みに必要な画像データをコントローラ３０から入力し
て光書込ユニット２６に出力する。また、同期センサそ
の他のセンサ類４７からエンジン各部の状態を示す信号
を入力して処理したり、必要な情報やエラー状況のステ
ータス信号をコントローラ３０に出力する。

【００３６】図４は、光書込ユニット２６の要部の一例
を示す概略構成図である。レーザ出力ユニットであるＬ
Ｄユニット１は、ＬＤ制御板４に入力する多階調の画像
データの値に応じた光量のレーザ光を出力し、出力され
たレーザ光はコリメートレンズ５０によって平行光束に
なり、図示しないポリゴンモータにより反時計方向（矢
示Ａ）に回転するポリゴンミラー５１によって同方向
（矢示Ｂ）に２倍の角速度で偏向される。

【００３７】偏向された平行レーザ光は、ｆθレンズ５
２によって集光され、副走査方向に回転する感光体ドラ
ム１５の主走査線１５ａ上にスポットとして結像し、主
走査方向（矢示Ｃ）に走査されて、静電潜像を形成す
る。フォトダイオードからなる同期センサ５３は、主走
査線１５ａの延長上の下方に固定的に配設され、スポッ
トが感光体ドラム１５に達する直前に同期センサ５３を
照射した時に、同期信号が出力される。

【００３８】図１は、図４に示したＬＤユニット１及び
ＬＤ制御板４の構成の一例を示す回路図である。図１に
示したレーザ出力ユニットであるＬＤユニット１は、１
個のケースに収納した駆動電流Ｉｄに応じてレーザ光を
出力するＬＤ（レーザダイオード）２と、その光量を検
出してモニタ電流Ｉｍを出力するＰＤ（フォトダイオー
ド）３とによって構成されている。

【００３９】ＬＤ制御板４は、それぞれ入力するデジタ
ルの画像データをアナログの電流信号に変換して出力す
るＤ／Ａコンバータ６０，６１と、ＬＤ２の駆動電流Ｉ
ｄを出力する駆動電流出力手段であるドライバ回路６２
と、誤差アンプ６３と、レーザ出力ユニット異常検出手
段である異常検出回路５及びレーザダイオード劣化検出
手段である劣化検出回路６と、ノイズ除去手段であるノ
イズ除去回路７と、それぞれＤ／Ａコンバータ６０，６
１の出力電流を設定するビデオ電流設定部６４，光量設
定部６５とにより構成されている。

【００４０】ＬＤユニット１のＬＤ２は、画像データに
応じてドライバ回路６２が出力する駆動電流Ｉｄによっ
て発光する。実際の駆動電流Ｉｄは、矢示したように電
源ＶｃｃからＬＤ２を介してドライバ回路６２に入力す
る方向に流れるが、本明細書では「ドライバ回路６２が
出力する」という。ＰＤ３は、ＬＤ２が出力するレーザ
光の光量Ｐを検出してモニタ電流Ｉｍを出力する。

【００４１】図５は、画像データに応じてＬＤ２が出力
するレーザ光の一例を示す波形図であり、図５の（Ａ）
は画像データが例えば４ビット１６階調のデータである
場合の入力画像データの一例を示し、図５の（Ｂ）は画
像データが最大値１５の時にＬＤ２が３ｍＷの光量Ｐを
出力するとして、同図の（Ａ）に対応する光量波形を示
したものである。

【００４２】図６は、ＬＤ２の出力光量Ｐに応じたＰＤ
３が出力するモニタ電流Ｉｍの一例を示す線図であり、
光量Ｐが３ｍＷの時のモニタ電流Ｉｍが１．８ｍＡにな
る場合を示している。モニタ電流Ｉｍは光量Ｐに比例す
る特性を有しているから、図５に示したようにそれぞれ
画像データが０，５，１０，１５の時に光量Ｐが０ｍ
Ｗ，１ｍＷ，２ｍＷ，３ｍＷであれば、モニタ電流Ｉｍ
は図６に示したように、それぞれ０ｍＡ，０.６ｍＡ ，
１.２ｍＡ ，１.８ｍＡ になる。

【００４３】図１に示したＬＤ制御板４において、少く
とも４ラインのデータバスを介して入力する画像データ
は、それぞれＤ／Ａコンバータ６０，６１によって電流
信号に変換される。Ｄ／Ａコンバータ６０は、例えば図
７に示すように同じくＤ／Ａコンバータからなるビデオ
電流設定部６４が、ＣＰＵ４１から入力する設定データ
をＤ／Ａ変換したビデオ基準電流Ｉsvを入力し、該電流
Ｉsvと画像データとの積であるビデオ電流Ｉｖをドライ
バ回路６２に出力する。

【００４４】Ｄ／Ａコンバータ６１も、Ｄ／Ａコンバー
タ６０と同様に、光量設定部６５から入力する参照基準
電流Ｉsrと画像データとの積をとり、参照電流Ｉｒとし
て誤差アンプ６３に出力する。光量設定部６５は、電源
Ｖｃｃとグランドとを結ぶ抵抗Ｒ２と可変抵抗ＶＲとか
らなる直列回路の可変抵抗ＶＲを調整して設定されたベ
ース電流Ｉｂと、抵抗Ｒ３を介して入力する補正電流Ｉ
ｃとの和をとり、参照基準電流ＩsrとしてＤ／Ａコンバ
ータ６１に出力する。

【００４５】ＬＤユニット１のＬＤ２にその閾値Ｉshを
超える或る値の駆動電流Ｉｄが流れてＬＤ２がレーザ発
光すると、ＰＤ３がそのレーザ光の光量を検出してモニ
タ電流Ｉｍを誤差アンプ６３に出力する。誤差アンプ６
３はモニタ電流Ｉｍと参照電流Ｉｒとの差をとって増幅
し、モニタ電流Ｉｍが参照電流Ｉｒより大きい時に矢示
したように誤差アンプ６３からドライバ回路６２に流
れ、小さい時にはその逆に流れる誤差電流Ｉｅとして、
ドライバ回路６２に出力する。

【００４６】ドライバ回路６２は、Ｄ／Ａコンバータ６
０から入力するビデオ電流Ｉｖから誤差電流Ｉｅを減算
し、その差を電力増幅したものを駆動電流ＩｄとしてＬ
Ｄ２に出力する（実際のＩｄはＬＤ２から流れ込む）。
このように、参照電流出力手段であるＤ／Ａコンバータ
６１と、誤差アンプ６３と、駆動電流出力手段であるド
ライバ回路６２とによってモニタ電流Ｉｍが駆動電流Ｉ
ｄにフィードバックされ、レーザ光のＡＰＣ（オート・
パワー・コントロール）が行われる。

【００４７】このＡＰＣ系の調整は、補正電流Ｉｃを０
にした状態で行う。始めに、ビデオ基準電流Ｉsv＝０、
可変抵抗ＶＲ＝０にしておいて、例えば画像データの最
大値１５で３ｍＷのレーザ出力を得たい場合には、ＬＤ
２に過大な駆動電流Ｉｄが流れないように、画像データ
を５（出力１ｍＷ）に設定しておく。

【００４８】ＬＤ２の出力をパワーメータで測定しなが
ら、ＣＰＵ４１からの設定データを除々に上げてビデオ
基準電流Ｉsvを増加して行き、ＬＤ２の出力が１ｍＷに
なるようにする。この時の誤差電流Ｉｅは比較的大きな
値になっている。次に、誤差電流Ｉｅが０になるように
可変抵抗ＶＲの値を上げて、ベース電流Ｉｂと共に参照
電流Ｉｒを増加させて行くと、誤差電流Ｉｅが減って駆
動電流Ｉｄが増加し、ＬＤ２の出力が上昇するから、Ｃ
ＰＵ４１からの設定データを減らしてＬＤ２の出力を１
ｍＷに戻す。

【００４９】このように可変抵抗ＶＲの値を上げ、設定
データを減らす操作を繰返して、誤差電流Ｉｅが０に近
い状態で出力１ｍＷが得られたら、画像データを最大値
１５に変えて再び同様の操作を繰返し、誤差電流Ｉｅが
殆んど０で出力３ｍＷになるようにして調整を終了し、
その時点での設定データを記憶して、以降は設定データ
の値も可変抵抗ＶＲの値も変更しない。

【００５０】一度調整すれば、画像データが０〜１５の
いかなる値に対しても、ビデオ電流Ｉｖ及び参照電流Ｉ
ｒは画像データに比例して変化するから、誤差電流Ｉｅ
は殆んど０を保つ。ＬＤ２の温度によって閾値Ｉshの値
が変化し、それに伴って或る一定の光量を出力するため
の駆動電流Ｉｄが変化すると、誤差電流Ｉｅも変化する
が、それは温度が変っても出力光量を一定に保つ正常な
ＡＰＣのための誤差電流Ｉｅの変動であり、或る許容範
囲内に収まる変動である。

【００５１】補正電流Ｉｃは、シェーディング補正のた
めのものである。図４に示したようにポリゴンミラー５
１によってレーザ光を偏向させると、ｆθレンズ５２に
よって感光体ドラム１５の主走査線１５ａ上に結像され
たスポットは、１ラインの画像の中央部の強度に対し
て、両端部に近づくに従ってその強度が減少するシェー
ディングが発生する。

【００５２】図８は、その強度減少を補正するために画
像の両端部近傍でＬＤ２の光量Ｐを増加させるシェーテ
ィング補正の一例を示す線図である。図８に示した画像
データの或る値に対する中央部近傍におけるＬＤ２の出
力光量Ｐは、光量設定部６５に入力するベース電流Ｉｂ
によって決定される。それに対して両端部近傍における
光量Ｐの増加は、補正電流Ｉｃのベース電流Ｉｂに対す
る加算によって行われる。

【００５３】すなわち、画像データに比例するビデオ電
流Ｉｖが一定であっても、ベース電流Ｉｂに補正電流Ｉ
ｃが加算された参照基準電流Ｉsrが増大すれば、それに
比例して参照電流Ｉｒが増大して誤差電流Ｉｅが負にな
るから、ドライバ回路６２が出力する駆動電流Ｉｄに従
ってＬＤ２の出力光量Ｐが増大し、モニタ電流Ｉｍも増
大して誤差電流Ｉｅを０にするように作用する。

【００５４】１ラインの画像形成中には、当然画像デー
タも変化するが、補正電流Ｉｃによるシェーディング補
正は画像データに比例して行われるから、シェーディン
グによる濃度ムラは完全に防止出来る。このように、Ｌ
Ｄ制御板４によるＡＰＣは、画像データに比例しシェー
ディング補正を含めた参照電流Ｉｒを変えることによ
り、各画素毎にその画像データに正確に比例したリアル
タイムのＡＰＣになっている。

【００５５】図１に示した異常検出回路５は、誤差アン
プ６３が出力する誤差電流Ｉｅを常時監視して、その誤
差電流Ｉｅが予め設立した閾値を超えた時にＬＤユニッ
ト１の異常を示す信号を出力するものである。すなわ
ち、ＬＤユニット１を構成するＬＤ２，ＰＤ３がいずれ
も正常であれば、ＬＤ２の温度に影響される駆動電流Ｉ
ｄの変動、又はシェーディング補正のための参照電流Ｉ
ｒの変動等による誤差電流Ｉｅの０から正負両方向への
シフトは極めて小さい。

【００５６】しかしながら、ＬＤ２の経時的な劣化ある
いはＰＤ３の何等かの原因による感度低下が発生する
と、それらの異常による影響をフィードバック制御によ
って補正するように作用するため、誤差電流Ｉｅのシフ
トが大きくなった状態で画像形成が行われるようにな
る。

【００５７】したがって、誤差電流Ｉｅの０からの正負
のシフトが、予め正常な状態でのシフトより大きく設定
した閾値と比較して、シフトが閾値を超えたことを検出
した時に、原因がＬＤ２にあってもＰＤ３にあっても、
ＬＤユニット１としての異常を示す信号を出力すれば、
予め設定したエラー処理を行うか、異常信号を表示して
オペレータに知らせる等により、異常画像が発生する前
に対策をとることが出来る。

【００５８】また、劣化検出回路６は、一定の画像デー
タ例えば最大値１５を入力させた状態でＬＤ２の駆動電
流Ｉｄを検出し、その駆動電流Ｉｄが予め設定した閾値
を超えた時にＬＤ２の劣化を示す信号を出力するもので
ある。すなわち、ＬＤ２が正常であれば、画像データの
或る値に応じた光量Ｐを出力する駆動電流Ｉｄの変動
は、ＬＤ個々によって異なるが、或る幅のなかに収まっ
ている。

【００５９】しかしながら、ＬＤ２に経時的な劣化が生
じると、その影響をフィードバック制御によって補正す
るように作用するため、駆動電流Ｉｄが次第に増大して
くる。この劣化による駆動電流Ｉｄの増大は、誤差電流
Ｉｅのシフトを伴うから異常検出回路５によっても検出
可能であるが、駆動電流Ｉｄの増大そのものを検出した
方がより早期に確実に劣化を知ることが出来る。

【００６０】一定の出力光量Ｐに対する駆動電流Ｉｄ
は、温度による影響があるため、駆動電流Ｉｄの閾値
を、ＬＤ２又はその周囲の温度に応じた値で設定するこ
とにより、温度による変動を含めて閾値を設定した場合
に比べて、さらに早期に確実に劣化を検出して劣化信号
を出力し、劣化に対する対策をとらせることが出来る。

【００６１】図９は、図１に示した異常検出回路５の構
成の一例を示す回路図である。なお、劣化検出回路６の
構成も殆んど同様であるから、図示を省略して異なる点
について説明する。図９に示した異常検出回路５は、検
出する誤差電流Ｉｅを電圧信号に変換するＩ／Ｖコンバ
ータ７０と、予め設定した閾値を記憶して出力する閾値
設定部７１と、２個の電圧信号を比較するコンパレータ
７２とにより構成されている。

【００６２】Ｉ／Ｖコンバータ７０は、誤差電流Ｉｅ
（の一部）を入力して電圧信号に変換するが、誤差電流
Ｉｅの値が小さく（その一部であるから更に小さく）、
正負の値をとるから、一度増幅し両波整流して絶対値に
した後、電圧信号に変換してコンパレータ７２の＋端子
に出力する。

【００６３】コンパレータ７２は、Ｉ／Ｖコンバータ７
０から入力する電圧信号を、閾値設定部７１から−端子
に入力する閾値と比較し、誤差電流Ｉｅの絶対値を示す
電圧信号が閾値より高ければ、ＬＤユニット１の異常信
号をハイにして出力する。

【００６４】劣化検出回路６の場合は、入力する駆動電
流Ｉｄの極性が反転する恐れがないから両波整流の必要
がなく、駆動電流Ｉｄの電流値は相当大きいためその一
部を入力しても増幅する必要がないから、そのままＩ／
Ｖ変換を行うことが出来る。その他はコンパレータの出
力がＬＤ２の劣化信号である以外は、異常検出回路５と
同様である。

【００６５】図１０は、図１に示したノイズ除去回路７
の構成の一例を示す回路図であり、図１１は、ノイズ除
去回路７の有無によるモニタ電流Ｉｍの変化の一例を示
す波形図である。図１に示したＬＤ制御板４は、各画素
毎に画像データに応じた光量制御を行うリアルタイムの
ＡＰＣであるために、特にフィードバック系を構成する
ＰＤ３，誤差アンプ６３，ドライバ回路６２は高い周波
数特性を備えている。

【００６６】そのため、ノイズ除去回路７がない場合
は、モニタ電流Ｉｍに図１１の（Ａ）に示したように、
画像データが変る度に原因不明のインダクタンス又は周
波数特性の高周波域における立上り等によって鋭いオー
バシュート，アンダシュート等のスパイク性のノイズが
発生し易い。ノイズ除去回路７は、図１０に示したよう
に、ＰＤ３と誤差アンプ６３とを結ぶモニタ電流Ｉｍの
ラインとグランドとの間に、発生するノイズに応じた時
定数に設定したコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との直列回路
を設けたものである。

【００６７】このノイズ除去回路７を設けたことによ
り、図１１の（Ｂ）に示したようにノイズが除去される
から、フィードバック系がノイズによってオーバコレク
ションになったり、発振したりする恐れがなくなり、高
速で安定した光量制御を行うことが出来る。したがっ
て、形成される画像にノイズや発振による汚れがなくな
り、画質が向上する。

【００６８】以上説明した実施例及び従来例は、いずれ
もＬＤ２が画像データに比例した光量Ｐのレーザ光を出
力するためのものであった。しかしながら、実際に感光
体，現像処理を含めて形成された画像の濃度は、光量に
対して直線関係にはなく、或る閾値を有する拠物線形又
はＳ字形の特性を示すため、特に低濃度域がツブレた白
トビの画像になって了う。

【００６９】例えば、４ビット１６階調の画像データに
対して、画像データが０の時に白（濃度０）、最大値１
５の時に黒（濃度１５）になり、中間部は画像データに
応じて等間隔の濃度が得られるような光量Ｐを、最大値
が１２７になる８ビット１２８階調の変換画像データに
よって表わした一例を表１に示し、図１２に表１に基づ
いた特性図を示す。

【００７０】

【表１】

【００７１】表１から明らかなように、変換画像データ
の最大値１２７の時にＬＤ２が３ｍＷの光量を出力する
ように調整すると、変換画像データ１５以下では白であ
り、データ１１４以上では黒になる。図１２に２点鎖線
で示したように、光量Ｐと濃度とが比例すると仮定した
場合に比べて、実際の特性では濃度１１の点で一致する
だけで、それ以上では濃く、以下では薄くなる画像が形
成される。特に低濃度域、例えば濃度４乃至６にしよう
とした部分は、実際の画像では濃度で３ステップ程度白
っぽくなって了う。

【００７２】この問題を解決して、画像データと直線関
係（比例関係としないのは、光量が０の時に黒、最大値
の時に白になるプリンタもあるためである）をなす濃度
の画像を形成する実施例を図１３に示す。

【００７３】図１３に示した実施例は、変換テーブルを
有するデータ変換手段であるＲＯＭ８を、ＬＤ制御板４
の入力端に設けて、４ビットの画像データを８ビットの
変換画像データに変換した後、光量制御を行うものであ
り、Ｄ／Ａコンバータ６０ａ，６１ａ及びビデオ電流設
定部６４，光量設定部６５以降は、図１に示した実施例
と同じであるから図示及び説明を省略する。

【００７４】図１３に示した実施例が図１に示した実施
例と異なる所は、ＲＯＭ８を設けたことと、Ｄ／Ａコン
バータ６０ａ，６１ａが共に８ビット入力のＤ／Ａコン
バータであり、ＲＯＭ８とＤ／Ａコンバータ６０ａ，６
１ａを結ぶデータバスが少くとも８ラインで構成されて
いることである。ＲＯＭ８には、予め複数の温度やトナ
ー量等の環境条件にそれぞれ応じた、例えば表１にその
一例を示した複数の変換テーブルが格納されている。

【００７５】ＲＯＭ８には、ＣＰＵ４１が環境条件に応
じて複数の変換テーブルの内から選択した変換テーブル
を示す複数ビットの選択番号と、４ビットの画像データ
とが入力する。ＲＯＭ８は、画像データを下位４ビッ
ト、選択信号を上位ビットとするアドレスとして、選択
信号によって選択された変換テーブルの各画像データに
応じたアドレスの内容を８ビットの変換画像データとし
て、それぞれＤ／Ａコンバータ６０ａ，６１ａに出力す
る。

【００７６】したがって、入力する４ビットの画像デー
タは極めて高速に８ビットの変換画像データに変換さ
れ、それ以降は変換画像データに比例した光量Ｐのレー
ザ光がＬＤ２から出力されるから、いかなる環境条件下
においても、入力画像データと直線関係をなす正しい濃
度が再現された高画質の画像が形成され、白トビや黒ツ
ブレの画像が形成される恐れは皆無である。

【００７７】なお、図１３においてＲＯＭ８のリセット
端子がグランドに接続されているのは、常にリセット状
態でなく作動状態にしておくためのものである。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明による画像
形成装置は、２値画像データはいうまでもなく多階調の
画像データに対しても高画質の画像を形成することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例であるレーザプリンタのＬ
Ｄ制御板の構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示したＬＤ制御板を用いるレーザプリン
タの機構の一例を示す構成図である。

【図３】図２に示したレーザプリンタの制御系の一例を
示すブロック図である。

【図４】図２に示した光書込ユニットの要部の一例を示
す構成図である。

【図５】画像データに応じたレーザ光の光量変化の一例
を示す波形図である

【図６】レーザ光の光量とモニタ電流との関係の一例を
示す線図である。

【図７】図１に示したビデオ電流設定部の構成の一例を
示す回路図である。

【図８】シェーディング補正のための光量変化の一例を
示す線図である。

【図９】図１に示した異常検出回路の構成の一例を示す
回路図である。

【図１０】図１に示したノイズ除去回路の構成の一例を
示す回路図である。

【図１１】図１０に示したノイズ除去回路の有無による
モニタ電流の変化の一例を示す波形図である。

【図１２】４ビット画像データに応じた濃度と８ビット
で表わした光量との関係の一例を示す特性図である。

【図１３】入力画像データと直線関係をなす濃度の画像
を形成するＬＤ制御板の一例を示す回路図である。

【図１４】レーザダイオードの駆動電流と出力光量との
関係の一例を示す特性図である。

【符号の説明】

１：ＬＤユニット（レーザ出力ユニット） ２：ＬＤ（レーザダイオード） ３：ＰＤ（フォトダイオード） ４：ＬＤ制御板 ５：異常検出回路（レーザ出力ユニット異常検出手段） ６：劣化検出回路（レーザダイオード劣化検出手段） ７：ノイズ除去回路（ノイズ除去手段） ８：ＲＯＭ（データ変換手段） １５：感光体ドラム（感光体） ２６：光書込ユニット（静電潜像を形成する手段） ４１：ＣＰＵ ６１：Ｄ／Ａコンバータ（参照電流出力手段） ６２：ドライバ回路（駆動電流出力手段） ６３：誤差アンプ Ｉｅ：誤差電流 Ｉｄ：駆動電流 Ｉｍ：モニタ電流 Ｉｒ：参照電流 Ｉｖ：ビデオ電流

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザダイオードとその光量を検出する
   フォトダイオードとを一体のユニットに構成したレーザ
   出力ユニットと、そのレーザダイオードから画像データ
   に応じて出力されるレーザ光により感光体上に静電潜像
   を形成する手段と、前記画像データに応じて参照電流を
   出力する参照電流出力手段と、前記フォトダイオードが
   前記レーザ光の光量を検出して出力するモニタ電流と前
   記参照電流出力手段が出力する参照電流との差に応じた
   誤差電流を出力する誤差アンプと、該誤差アンプが出力
   する誤差電流を前記画像データに応じたビデオ電流から
   減算して前記レーザダイオードの駆動電流を出力する駆
   動電流出力手段とを備え、該駆動電流出力手段と前記参
   照電流出力手段と前記誤差アンプとによって前記レーザ
   光の光量制御を行う画像形成装置において、 前記画像データに対して前記誤差アンプが出力する誤差
   電流が予め設定した閾値を超えた時に、前記レーザ出力
   ユニットの異常を示す信号を出力するレーザ出力ユニッ
   ト異常検出手段を設けたことを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、 前記フォトダイオードと前記誤差アンプとの間に、前記
   モニタ電流に発生するオーバシュート，アンダシュート
   等のノイズを除去するノイズ除去手段を設けたことを特
   徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の画像形成装置にお
   いて、 予め設定した画像データに対して前記駆動電流出力手段
   が出力する駆動電流が予め設定した閾値を超えた時に、
   前記レーザダイオードの劣化を示す信号を出力するレー
   ザダイオード劣化検出手段を設けたことを特徴とする画
   像形成装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の
   画像形成装置において、 前記レーザ光の光量と形成される画像の濃度との線形又
   は非線形の特性に応じた変換テーブルを有し、入力する
   画像データを前記変換テーブルによって変換画像データ
   に変換するデータ変換手段を設け、 形成される画像の濃度が前記入力する画像データと直線
   関係になるようにしたことを特徴とする画像形成装置。