(57)【要約】【課題】キンクフリー領域近傍まで到達するようなオーバーシュートであっても、半導体レーザの破壊を招くことなく、シャープなサブドット制御が実現できる走査露光装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】予め設定された解像度に対応した第一周波数のパルス信号を、入力された多値画像データに基づいてパルス幅変調するＰＷＭ制御部と、前記ＰＷＭ制御部から出力されたパルス信号のオン時間を点灯制御期間としてレーザ光源を点灯制御するレーザ駆動部を備えてなる走査露光装置であって、前記レーザ駆動部は、前記点灯制御期間に前記第一周波数より高い第二周波数で前記レーザ光源を通常より大きな駆動電流でパルス駆動する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された解像度に対応した第一周波数のパルス信号を、入力された多値画像データに基づいてパルス幅変調するＰＷＭ制御部と、前記ＰＷＭ制御部から出力されたパルス信号のオン時間を点灯制御期間としてレーザ光源を点灯制御するレーザ駆動部を備えてなる走査露光装置であって、
前記レーザ駆動部は、前記点灯制御期間に前記第一周波数より高い第二周波数で前記レーザ光源を通常より大きな駆動電流でパルス駆動する走査露光装置。
【請求項２】
前記ＰＷＭ制御部から出力されたパルス信号のデューティ比が２５％以下のときに、前記レーザ駆動部は、前記点灯制御期間に前記第一周波数より高い第二周波数で前記レーザ光源をパルス駆動する請求項１記載の走査露光装置。
【請求項３】
前記レーザ駆動部は、前記点灯制御期間の長さに基づいて前記第二周波数を可変制御する請求項１または２記載の走査露光装置。
【請求項４】
前記レーザ駆動部は、前記点灯制御期間が短いほど前記第二周波数が高くなるように次第にまたは段階的に可変制御する請求項１から３の何れかに記載の走査露光装置。
【請求項５】
前記レーザ駆動部は、前記第二周波数が高くなるほど前記レーザ光源の駆動電流が大きくなるように制御する請求項１から４の何れかに記載の走査露光装置。
【請求項６】
前記第二周波数が、被露光部である感光体の感度特性または露光後の暗減衰特性に基づいて決定される請求項１から５の何れかに記載の走査露光装置。
【請求項７】
前記第二周波数が、前記第一周波数の少なくとも１０倍以上の値である請求項１から６の何れかに記載の走査露光装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れかに記載の走査露光装置が組み込まれている画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プリンタ、複写機及びファクシミリの如き電子写真方式の画像形成装置に組み込まれる走査露光装置に関し、特にサブドットを使用して高画質化を図る走査露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、装置に採用するデバイスの高価格化を避け画質向上を図るために、走査露光装置に組み込まれるレーザ光源を一ドットのパルス幅よりも短いパルス幅で駆動することにより静止時のビーム径の大きさを見かけ上小さくするサブドットを使った擬似多階調、擬似高解像度技術が採用されているが、走査露光装置により感光体に静電潜像を形成するビーム径の大きさや感光体の特性の影響により画質が左右される。
【０００３】
一方、アモルファスシリコンのような感光体を用いる場合、露光後の暗減衰が早く電荷保持能力が弱いため、シャープな小サイズのドットの静電潜像を維持することが難しく、改善の手立てとして露光光源の突入電流を極大にして発光値をオーバーシュートさせる技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３６１９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された技術を用いてサブドットを実現する場合、レーザ光源である半導体レーザのオーバーシュートの定量化が難しく、長時間駆動すると半導体レーザの破壊を招くキンクフリー領域に到達するオーバーシュートになる不安定さを含み、逆に、異常なオーバーシュートを恐れて駆動電流を定格内に抑えるようなオーバーシュートではサブドットの形成が不安定になる可能性を含むことになる。また、上述のオーバーシュート制御ではサブドットの大きさに関わらずほぼ同じ発光強度になるため、画質向上の点で不満が残る結果となる。
【０００５】
本発明は、上述の従来欠点に鑑み、キンクフリー領域近傍まで到達するようなオーバーシュートであっても、半導体レーザの破壊を招くことなく、シャープなサブドット制御が実現できる走査露光装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明による走査露光装置の特徴構成は、予め設定された解像度に対応した第一周波数のパルス信号を、入力された多値画像データに基づいてパルス幅変調するＰＷＭ制御部と、前記ＰＷＭ制御部から出力されたパルス信号のオン時間を点灯制御期間としてレーザ光源を点灯制御するレーザ駆動部を備えてなる走査露光装置であって、前記レーザ駆動部は、前記点灯制御期間に前記第一周波数より高い第二周波数で通常より大きな駆動電流で前記レーザ光源をパルス駆動する点にある。
【０００７】
ＰＷＭ制御部から出力されたパルス信号のオン時間をサブドットを形成するための点灯制御期間として、この期間に前記第一周波数より高い第二周波数で前記レーザ光源をパルス駆動すると、駆動時間が非常に短時間となり、仮にキンクフリー領域近傍まで到達するようなオーバーシュートであっても半導体レーザの破壊を招くことがなく、しかも露光のために十分な光量を確保することができるようになる。
【０００８】
特に、前記ＰＷＭ制御部から出力されたパルス信号のデューティ比が２５％以下のときに、前記レーザ駆動部は、前記点灯制御期間に前記第一周波数より高い第二周波数で前記レーザ光源をパルス駆動するように構成することが好ましい。
【０００９】
また、前記レーザ駆動部は、前記点灯制御期間の長さに基づいて前記第二周波数を可変制御することが好ましい。
【００１０】
前記レーザ駆動部は、前記点灯制御期間が短いほど前記第二周波数が高くなるように次第にまたは段階的に可変制御することが好ましい。
【００１１】
前記レーザ駆動部は、前記第二周波数が高くなるほど前記レーザ光源の駆動電流が大きくなるように制御することが好ましい。
【００１２】
前記第二周波数が、被露光部である感光体の感度特性または露光後の暗減衰特性に基づいて決定されることが好ましい。
【００１３】
前記第二周波数が、前記第一周波数の少なくとも１０倍以上の値であることが好ましい。
【００１４】
本発明による画像形成装置の特徴構成は、上述した何れかまたは組合せによる特徴構成を備えた走査露光装置が組み込まれている点にある。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明した通り、本発明によれば、キンクフリー領域近傍まで到達するようなオーバーシュートであっても、半導体レーザの破壊を招くことなく、シャープなサブドット制御が実現できる走査露光装置及び画像形成装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明による走査露光装置及び走査露光装置が組み込まれた画像形成装置の一例である複写機について説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本発明による走査露光装置５が組み込まれた画像形成装置１は、操作部２と、原稿給紙台３ａに載置された原稿を順次給紙して原稿画像を光電変換してデジタル画像データとして読み取る画像読取部３と、読み取られたデジタル画像データを多値のビットマップデータでなる出力画像データに変換する画像処理部４と、出力画像データに基づいて駆動される走査露光装置５と、走査露光装置５により露光される感光体を備え、感光体に形成された静電潜像をトナーにより可視画像に現像する現像部等を備えた画像形成部６と、感光体に形成されたトナー像を転写する記録紙を収容した給紙部７を備えて構成される。
【００１８】
走査露光装置５は、図３（ａ）に示すように、可視赤色半導体レーザでなるレーザ光源５０と、レーザ光源５０から出力された光線束を感光体６ａに向けて反射するべく、所定速度で回転するポリゴンミラー５１と、Ｆθレンズ５２等を備えて構成されている。アルミドラムの表面にアモルファスシリコンが積層された感光体６ａは、帯電装置で表面電位が２５０Ｖ程度に帯電され、例えば、レーザ光源５０から６７０ｎｍの波長の光で１．２μＪ／ｃｍ２の強度で露光される。尚、感光体ドラムの周速は１１５ｍｍ／ｓｅｃ．である。
【００１９】
レーザ光源５０は、図３（ｂ）に示すように、ＰＷＭ制御部とレーザ駆動部を備えて構成されている。
【００２０】
ＰＷＭ制御部は、所定周波数で発振する発振回路６０と、発振回路６０から出力されたパルスを１ドットの解像度を決定する第一周波数のパルス信号に分周する第一分周回路６１と、第一分周回路６１の出力を画像データを構成する各画素値に応じてパルス幅変調するＰＷＭ回路６２で構成されている。
【００２１】
レーザ駆動部は、発振回路６０から出力されたパルスを各画素値に対応して決定される第二周波数のパルスが出力されるように分周する第二分周回路６５と、第二分周回路６５からの出力パルスをＰＷＭ回路６２から出力されたパルスのオン時間のみ出力させる、例えばアンドゲートのようなパルス合成回路６３と、パルス合成回路６３の出力に基づいてレーザダイオードＬＤを駆動するレーザ駆動回路６４と、各画素値に対応して決定される基準電圧を生成する基準電圧生成部６６と、レーザ光源５０に内蔵されたフォトダイオードＰＤによりモニタされるレーザダイオードＬＤの発光強度が前記基準電圧で設定される強度になるようにレーザダイオードＬＤの駆動電流をフィードバック制御する光量制御部６７を備えて構成されている。
【００２２】
図４に示すように、第一分周回路６１から出力されたデューティ比５０％の第一周波数のパルス信号がＰＷＭ回路６２でパルス幅変調されたＰＷＭ信号として出力される一方、第二分周回路６５から出力された第一周波数より高い第二周波数のパルス信号がパルス合成回路６３によりＰＷＭ信号のオン期間τのみ出力され、レーザダイオードＬＤがレーザ駆動回路６４により光量制御部６７でフィードバック制御された駆動電流１で駆動される。
【００２３】
即ち、走査露光装置５は、予め設定された解像度に対応した第一周波数のパルス信号を、入力された多値画像データに基づいてパルス幅変調するＰＷＭ制御部と、ＰＷＭ制御部から出力されたパルス信号のオン時間を点灯制御期間としてレーザ光源を点灯制御するレーザ駆動部を備えて構成され、レーザ駆動部は、点灯制御期間に第一周波数より高い第二周波数でレーザ光源を通常より大きな駆動電流１でパルス駆動するように構成されている。
【００２４】
詳述すると、ＰＷＭ制御部から出力されたパルス信号のデューティ比が２５％以下のとき、つまり、標準のフルドットサイズに対して１／４のドットサイズ以下のサブドットで露光するときに、レーザ駆動部は、点灯制御期間に第一周波数より高い第二周波数でレーザ光源５０をパルス駆動するように制御し、標準のフルドットサイズに対して１／４のドットサイズより大きなドットサイズで露光するときには、図４に示すように、駆動電流１より小さな通常の駆動電流２で駆動する。
【００２５】
通常の駆動電流２とは、フルドットで露光する際に感光体に十分な潜像が形成される値であり、画素値に基づいて設定される基準電圧に対応した値である。また、駆動電流１も、画素値に基づいてサブドットを形成する必要がある場合に設定される基準電圧に対応した値である。例えば、第一周波数が２０．６ＭＨｚのときに、４８ｍＡ（レーザパワーが０．４４ｍＷ）に設定されている。この場合、第二周波数は２５０ＭＨｚから３５０ＭＨｚの間に設定され、駆動電流１の値は最大８０ｍＡに設定される。
【００２６】
ここで、フルドットの形成時のみ基準電圧に基づいて駆動電流２を制御するように構成し、サブドットの形成時には基準電圧に基づくフィードバック制御を行なわずに、レーザ駆動回路６４にレーザダイオードＬＤに直列接続されるコイルＬと、レーザダイオードＬＤに並列接続される抵抗ＲとコンデンサＣの直列回路を設けて、共振によりオーバーシュートさせるように、駆動回路を切り替えるように構成してもよい。この場合のオーバーシュートレベルは各素子の定数で設定される。
【００２７】
前記レーザ駆動部は、点灯制御期間の長さに基づいて前記第二周波数を可変制御するように構成することも可能である。具体的には、点灯制御期間が短いほど第二周波数が高くなるように次第にまたは段階的に可変制御することが好ましい。
【００２８】
つまり、画素値に基づいてＰＷＭ制御部から出力されるパルス信号のオン時間で規定されるサブドットのサイズが小さくなるほど第二周波数を高くすることにより、キンクフリー領域近傍での発光機会が増えて、シャープなドットが形成される。
【００２９】
さらに、レーザ駆動部は、第二周波数が高くなるほどレーザ光源６０の駆動電流が大きくなるように制御することが望ましい。具体的には、各画素値に基づいて基準電圧生成部６６で基準電圧が高くなるように設定されるように構成することができる。これによりさらに安定したシャープなサブドットが得られる。
【００３０】
尚、第二周波数が、被露光部である感光体の感度特性または露光後の暗減衰特性に基づいて決定されることが現像特性を良好に維持する観点で好ましい。サブドットに対応して照射されるレーザ光源６０の駆動電流は大きくても、露光量が不足すれば暗減衰特性等により像がぼけることになるからである。
【００３１】
また、第二周波数が第一周波数の少なくとも１０倍以上の値であれば適正なサブドットを形成することができる。上述の例示では、第一周波数２０．１６ＭＨｚに対して第二周波数を１００ＭＨｚにするとドットが疎らにしか再現できないが、第二周波数を２５０ＭＨｚにするとドットが確実に形成でき、第二周波数を３５０ＭＨｚにすると良好なドットが再現できる。
【００３２】
上述した数値は例示に過ぎず、感光体の種類や感度特性或いは露光後の暗減衰特性、画像形成のためのプロセス速度、使用するレーザ光源等により適宜設定されるものである。
【００３３】
尚、図４は本発明による走査露光装置の基本的な駆動周波数を説明するための図であり、第一周波数のパルス信号の半周期をフルドットの露光時間とするものについて説明したが、フルドットの露光時間を第一周波数のパルス信号の一周期とするものであってもよい。
【００３４】
上述の実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更することができることは言うまでもない。
【００３５】
例えば、ＰＷＭ制御部やレーザ駆動部の具体的構成は、公知の回路技術を用いて適宜設計されるものであり、同等の機能を具現化する回路構成であれば上述の具体構成に限るものではない。
【００３６】
上述した実施形態では、本発明による走査露光装置が組み込まれた画像形成装置として複写機を例に説明したが、本発明による走査露光装置が組み込まれる画像形成装置は複写機に限るものではなく、ファクシミリ装置やプリンタ等の画像形成装置に適用することも可能である。
【００３７】
例えば、図５に示すような、操作部２と、クライアントコンピュータから要求されるプリントデータを受信するプリントデータ受信部３´と、プリントデータ受信部３´により受信されたプリントデータを多値のビットマップデータでなる出力画像データに変換する画像処理部４と、出力画像データに基づいて駆動される走査露光装置５と、走査露光装置５により露光される感光体を備え、感光体に形成された静電潜像をトナーにより可視画像に現像する現像部等を備えた画像形成部６と、感光体に形成されたトナー像を転写する記録紙を収容した給紙部７を備えて構成されるプリンタに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】画像形成装置の外観図
【図２】画像形成装置のブロック構成図
【図３】（ａ）は走査露光装置の構成説明図、（ｂ）はＰＷＭ制御部及びレーザ駆動部の機能ブロック構成図
【図４】ＰＷＭ制御部及びレーザ駆動部の波形説明図
【図５】別実施形態を示す画像形成装置のブロック構成図
【符号の説明】
【００３９】
１：画像形成装置
５：走査露光装置
６：画像形成部
６ａ：感光体
５０レーザ光源
６０：発振回路（ＰＷＭ制御部）
６１：第一分周回路（ＰＷＭ制御部）
６２：ＰＷＭ回路（ＰＷＭ制御部）
６３：パルス合成回路（レーザ駆動部）
６４：レーザ駆動回路（レーザ駆動部）
６５：第二分周回路（レーザ駆動部）
６６：基準電圧生成部（レーザ駆動部）
６７：光量制御部（レーザ駆動部）
【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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