(57)【要約】【課題】簡易な回路構成でありながら濃度むらの補正を可能にする。【解決手段】レーザ走査ユニット１は、画素データのレベルが参照電圧を超える期間、点灯してレーザを射出する。参照電圧生成回路１１０は参照電圧を生成するもので、電源Ｖｃｃの変動分に比例した電圧を抵抗Ｒａ，Ｒｂの分圧回路で分圧し、その中点に生成する。電源電圧の変動に応じた濃度変動は、電源と参照電圧との変動を線形関係にしてＬＤ１１の点灯時間を連動して変化させることで相殺する方向に補正される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングデータが参照電圧を超える期間、点灯してレーザを射出するレーザ出力装置において、
電源電圧の変動分に比例した電圧を前記参照電圧として生成する参照電圧生成回路を備えたレーザ出力装置。
【請求項２】
前記参照電圧生成回路は、前記電源電圧を分圧して前記参照電圧を生成する分圧回路を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ出力装置。
【請求項３】
前記参照電圧生成回路は、前記電源電圧を所定の定電圧だけ降下させる定電圧降下回路と、定電圧降下された電圧を分圧して前記参照電圧を生成する分圧回路とを備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ出力装置。
【請求項４】
前記スイッチングデータが画素データである請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ出力装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば画素データであるスイッチングデータが参照電圧を超える期間、点灯してレーザ光を射出するレーザ出力装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、レーザ素子及びレーザドライバを備え、画素データに応じてレーザ素子を点灯、消灯制御して感光体上を露光し、静電潜像を形成する。画像形成装置を動作させる電源は交流電源を必要なＤＣレベルの電源電圧に変換してそれぞれ生成される。レーザ素子及びレーザドライバも変換生成された電源から電力供給を受けて動作される。ところで、電源電圧が負荷の状況により変調を生じると、レーザ電流及びレーザパワーが変動して濃度にムラが生じ、画像品質を低下させる。
【０００３】
特許文献１には、かかる電源電圧の変調を抑制するようにした画像形成装置が開示されている。すなわち特許文献１に記載の画像形成装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータとシリーズレギュレータとを付設して電源電圧を昇圧すると共にレーザ駆動電圧を超える電圧部分を切り捨てるようにした電源安定化回路を用いて、安定した駆動電源を得るようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５９８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、ＤＣ−ＤＣコンバータやシリーズレギュレータを付設するために、その分の回路部品が必要となり、さらに回路スペースやコストの増大を招いてしまうという問題がある。特に、画像形成装置に備えられる機能が増加し、またカラー且つマルチビームを採用した場合、画像形成に関わる回路基板の電力負荷がより大きくなって、電源変動が一層増大することが考えられることから、その対策にはより高性能で高価な回路部品が必要となる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、電源電圧の変動分に比例した電圧をスイッチングデータに対する点灯論理確定のための参照電圧とすることで、簡易な回路構成でありながら濃度むらの補正を可能にするレーザ出力装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、スイッチングデータが参照電圧を超える期間、点灯してレーザを射出するレーザ出力装置において、電源電圧の変動分に比例した電圧を前記参照電圧として生成する参照電圧生成回路を備えたものである。
【０００８】
本発明によれば、参照電圧生成回路は、電源電圧の変動分に比例した電圧を参照電圧として生成する。従って、電源電圧の変動に応じてレーザ電流乃至はレーザ光量が変動して濃度変動が生じても、電源電圧と参照電圧との変動を比例（線形関係含む）させてレーザの点灯時間を連動して変化させることで、濃度変動は互いに相殺する方向に作用するため、濃度むらが補正される。
【０００９】
また、請求項１記載のレーザ出力装置において、前記参照電圧生成回路は、前記電源電圧を分圧して前記参照電圧を生成する分圧回路を備えたことを特徴とする。この構成によれば、例えば抵抗回路素子を用いて分圧回路を簡易に構成することが可能となる。
【００１０】
また、請求項１記載のレーザ出力装置において、前記参照電圧生成回路は、前記電源電圧を所定の定電圧だけ降下させる定電圧降下回路と、定電圧降下された電圧を分圧して前記参照電圧を生成する分圧回路とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、電源電圧の変動に比例する参照電圧の変動勾配を濃度変動に一層近づけ得るので、より精度高い濃度むらの補正が可能となる。
【００１１】
また、前記スイッチングデータが画素データである請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ出力装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。この構成によれば、用紙にプリントされる画像の濃度むらが、電源電圧の変動に関わらず補正されるので、画像品質が維持される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な回路構成でレーザ濃度の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るレーザ出力装置が適用される画像形成装置の一実施形態である概略構成を示す正面図である。
【図２】図１の画像形成装置に適用されるレーザ出力装置の一実施形態の概略構成を示す上面図である。
【図３】参照電圧生成回路の第１の実施形態を示す回路図である。
【図４】画素データの出力波形と参照電圧との関係を示す波形図である。
【図５】参照電圧生成回路の第２の実施形態を示す回路図である。
【図６】第２の実施形態に係る参照電圧生成回路の変形例（Ａ）〜（Ｄ）を示す回路図である。
【図７】参照電圧生成回路の第３の実施形態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示すように、画像形成装置は、画像形成部１０、中間転写部２０、二次転写部３０、定着部４０、給紙部５０、用紙搬送路６０及び画像読取部７０を備えると共に、装置本体の上部に自動原稿搬送装置８０が搭載されている。画像形成装置は、原稿から読み取った画像データあるいは図外の外部装置から入力された画像データを用紙に多色又は単色の画像形成処理を行う。
【００１５】
画像形成部１０は、レーザ出力装置であるレーザ走査ユニット１及びそれぞれ同様な構造を有する各色の画像形成部１０Ａ〜１０Ｄを備えている。レーザ走査ユニット１は、筐体を有し、その内部に色毎に必要な光学部品が配置されている。レーザ走査ユニット１は、画像読取部７０で読み取られた画像データをＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ色に変換し、変換後の各色の画像データによって変調されたレーザ光で画像形成部１０Ａ〜１０Ｄの感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの表面を軸方向（主走査方向）に沿って露光走査して、それぞれの静電潜像を形成する。代表して説明する画像形成部１０Ａは、感光体ドラム２Ａを備え、その周囲に回転方向（副走査方向）に沿って帯電器３Ａ、現像器４Ａ及びクリーナ部５Ａを備えている。
【００１６】
中間転写部２０は、中間転写ベルト２１、駆動ローラ２２、従動ローラ２３、一次転写ローラ２４Ａ〜２４Ｄを備え、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの周面に形成されたトナー像を中間転写ベルト２１の表面に一次転写する。二次転写部３０は、中間転写ベルト２１の表面のトナー像を用紙へ二次転写する。定着部４０は、用紙に転写されたトナー像を加熱して定着し、排紙トレイに排出する。給紙部５０は、給紙カセットや手差しトレイを備えており、選択された用紙を、対応する給紙カセットから用紙搬送路６０に給紙する。
【００１７】
図２において、レーザ走査ユニット１は、構造的に、レーザダイオード（以下、ＬＤという。）１１、集光レンズ１２、回転多面鏡であるポリゴンミラー１３、Ｆθレンズ１４、及び反射ミラー１５を備える。また、レーザ走査ユニット１は、反射ミラー１６及び同期信号検出部として機能するフォトダイオード等のＢＤ（Beam Detector）センサ１７を備える。
【００１８】
ＬＤ１１は、ある１色分を担当するもので、平行光束を形成する集光レンズ１２を経てポリゴンミラー１３に向かうようにビーム状のレーザ光Ｌを射出する光源である。ＬＤ１１から射出されたレーザ光Ｌは、モータ等の回転駆動部１３１によって定速回転状態にあるポリゴンミラー１３の各面で反射される。
【００１９】
ポリゴンミラー１３の回転によってレーザ光Ｌは走査される。所定の走査範囲内には、Ｆθレンズ１４を含む下記の光学部品が配置されている。Ｆθレンズ１４及び反射ミラー１５を通過したレーザ光Ｌは、感光体ドラム２Ａ上を矢印Ｘで示す軸方向に走査される。感光体ドラム２Ａは、図略の駆動手段で軸周りに定速回転されており、１走査毎の画像データによって光変調されたレーザ光が順次回転方向に露光されることで表面に画像データに対応した静電潜像が形成される。
【００２０】
図３において、レーザ走査ユニット１は、ＬＤ１１の駆動制御用として、画素データであるスイッチングデータを出力するＤＡＴＡ端子を有するＬＳＵ-ＡＳＩＣ（Laser scanning Unit Application SpecificIntegrated Circuit）（以下、ＡＳＩＣという。）１０１と、画素データに応じてＬＤ１１に対してレーザの点灯、消灯を制御するＬＤドライバ１０２とを備える。
【００２１】
ＡＳＩＣ１０１は、画像形成指示を受けると、ページ単位の画像データを構成する主走査及び副走査方向の１ドット単位に対応する画素データを図外の画像メモリから取り込み、端子ＤＡＴＡから所定周期で順次ＬＤドライバ１０２に出力する。ＬＤドライバ１０２は、本実施形態では、画素データの入力方式として、回路のダンピング定数で１ドット幅を変更可能なＴＴＬ／ＣＭＯＳ入力回路を採用している。ＬＤドライバ１０２は、電源Ｖｃｃ、例えば５Ｖ程度で駆動するもので、ＡＳＩＣ１０１のＤＡＴＡ端子からの画素データを入力するＤＡＴＡ端子を備え、さらに、入力される画素データに対して点灯論理確定するための、すなわちハイ、ローの２値化するための参照電圧、例えば１．３Ｖ程度が入力されるＤＡＴＡＢ端子を備える。ＬＤドライバ１０２内には、比較回路１０２１が備えられている。比較回路１０２１は、ＤＡＴＡ端子に入力される画素データとＤＡＴＡＢ端子に入力される参照電圧とを比較し、ＤＡＴＡ端子に入力される画素データが参照電圧より高レベルにある期間、電源ＶｃｃからＬＤ１１に駆動電流を供給し、点灯させる。すなわち、図４に示すように、画素データ（ＤＡＴＡ）が参照電圧（ＤＡＴＡＢ）より高い期間（ｔ１〜ｔ２）、ＬＤ１１からレーザが射出される。
【００２２】
参照電圧は、図３に示す参照電圧生成回路１１０によって生成される。参照電圧生成回路１１０は、電源Ｖｃｃとアース間に介在された、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとの直列の分圧回路を備え、かつ抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとの接続点がＤＡＴＡＢ端子に接続されている。参照電圧は、Ｖｃｃ×Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）で表される。かかる参照電圧生成回路１１０によれば、電源電圧Ｖｃｃが設計電圧、例えば５．０Ｖに等しいとき、参照電圧が基準電圧の１．３Ｖとなるように、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとの抵抗値が設定されている。この例では概算的には、Ｒａ：Ｒｂ＝３：１となる。
【００２３】
ここで、電源電圧Ｖｃｃが変動した場合について、図３、図４を参照しながら説明する。まず、電源電圧Ｖｃｃが設計電圧より降下した場合、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとで分圧された参照電圧も、Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）の割合で降下する。また、画素データの出力波形は高速信号のため、図４に示すように台形波状になる。そして、参照電圧が降下すると、ＡＳＩＣ１０１のＤＡＴＡ端子から出力される画素データの出力波形の方が参照電圧より高レベルとなる期間、すなわちＬＤ１１が点灯する時間ｔ１〜ｔ２はより長くなる。点灯時間が長くなると、電源電圧Ｖｃｃの降下によりレーザ電流及びレーザパワーが低下して画素濃度が低下するものの、点灯時間が長くなる分だけ露光域が広くなるので、濃度低下分が相殺される方向に制御されて濃度ムラが抑制される。一方、電源電圧Ｖｃｃが設計電圧より上昇した場合、レーザ電流及びレーザパワーが上昇して画素濃度が上昇するものの、点灯時間が短くなる分、露光域が狭くなるので、濃度上昇分が相殺される方向に制御されて濃度ムラが抑制される。しかも、電源電圧Ｖｃｃの変動量Δｖのときのレーザ光量の変化量Δｐとするとき、電源電圧Ｖｃｃの変動量が２Δｖの場合、レーザ光量の変化量が２ΔｐとなるようなＬＤ１１を採用すれば、電源電圧Ｖｃｃの変動量とレーザ光量の変化量とを線形関係というより好ましい関係にすることが可能となる。
【００２４】
続いて、図５に参照電圧生成回路の第２の実施形態を示す。参照電圧生成回路１２０は、電源Ｖｃｃ側に接続されたダイオードＤ１とダイオードＤ２とからなるダイオード直列回路と、アース側に接続された抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとからなる直列の分圧回路とが直列に接続されると共に、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとの接続点が端子ＤＡＴＡＢに接続されている。参照電圧は、｛Ｖｃｃ−（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）｝×Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）で表される。なお、Ｖｄ１，Ｖｄ２は、ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧を表わし、通常、０．６ｖ〜０．７ｖ程度である。また、定電圧源としての定電圧分を降下させる回路部材であるダイオードの個数は、２個に限らず、１個でもよいし、３個又はそれ以上でもよい。かかる参照電圧生成回路１２０においても、電源電圧Ｖｃｃが設計電圧、例えば５．０Ｖに等しいとき、参照電圧が１．３Ｖとなるように、ダイオードの個数（定電圧降下分）、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとの抵抗値が設定されている。このように、定電圧降下用の回路を利用することで、電源電圧Ｖｃｃの変動による画素濃度の変化を相殺するための、ＬＤ１１の点灯時間の変化に起因する画素濃度の変化を、より精度良く調整することが可能となる。
【００２５】
図６に示す参照電圧生成回路１２０の変形例（Ａ）〜（Ｄ）は、抵抗Ｒａ，抵抗Ｒｂに対して１個のダイオードＤ１の接続箇所が異なる場合で、変形例（Ａ）〜（Ｄ）はいずれも、ＤＡＴＡＢ端子に実施可能な参照電圧を生成することが可能である。なお、図６において、特に変形例（Ａ）（Ｂ）では直列接続されるダイオードの個数は１個に限定されない。
【００２６】
次に、図７に参照電圧生成回路の第３の実施形態を示す。参照電圧生成回路１３０は、差動増幅回路を利用したものである。すなわち、参照電圧生成回路１３０は、オペアンプ１３１を備える。非反転入力端子には、電源Ｖｃｃとの間に抵抗Ｒ１が、アースとの間に抵抗Ｒｆが接続されている。反転入力端子には、定電圧源としての定電圧Ｖrefとの間に抵抗Ｒ１が、出力端子との間に抵抗Ｒｆが接続されている。そして、出力端子はＬＤドライバ１０２のＤＡＴＡＢ端子に接続されている。この参照電圧生成回路１３０によれば、参照電圧は、（Ｖｃｃ−Ｖref）×Ｒｆ／Ｒ１で表される。このように、差動増幅回路を用い、かつ入力端子の一方に所望の電圧Ｖrefを設定し得る構成としたので、電源Ｖｃｃの変動による画素濃度の変化を相殺するための、ＬＤ１１の点灯時間の変化に起因する画素濃度の変化を、図６に示す段階的な順方向電圧を利用する第２の実施形態に比べて、さらに精度良く調整することが可能となる。
【００２７】
なお、前記の各実施形態は、レーザ出力装置を画像形成装置に適用した例で説明したが、本発明は、濃度又はレーザ光量をより安定化させる必要のある、各種データの光書込装置をはじめ、レーザを出力する装置全般に適用することができる。
【００２８】
また、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００２９】
１  光ビーム走査ユニット（レーザ出力装置）
１１  ＬＤ
１０１  ＡＳＩＣ
１０２  ＬＤドライバ
１１０，１２０，１３０  参照電圧生成回路
Ｒａ，Ｒｂ、Ｒ１，Ｒｆ  分圧回路用の抵抗
Ｄ１，Ｄ２  定電圧降下用のダイオード
Ｖref  定電圧降下用の基準電圧
Ｖｃｃ  電源
ＤＡＴＡ  画素データ（スイッチングデータ）
ＤＡＴＡＢ  参照電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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