(57)【要約】  【課題】本発明は、発光素子のオートパワーコントロールに際し、その動作に支障をきたすことなく、発光素子の強制点灯時間を短縮することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。  【解決手段】本発明に係る画像形成装置において、タイミング生成部８は、ＬＤドライバ６及びサンプルホールド処理部４に対し、ＬＤ１の駆動開始及びモニタ電圧ＭＯＮのサンプリング開始を指示した後、サンプルホールド電圧ＳＨが閾値に達した時点で上記両動作の一時停止を指示し、その後、前記閾値到達までの所要充電時間に応じたタイミングで上記両動作の再開を指示する構成としている。【選択図】      図１
2005335353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出力する発光手段と、前記光ビームの強度に応じたモニタ電圧を生成するモニタ電圧生成手段と、前記モニタ電圧をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、該サンプルホールド手段で得られるサンプルホールド電圧に応じて前記発光手段を駆動する発光駆動手段と、前記発光手段及び前記サンプルホールド手段の駆動タイミングを制御するタイミング生成手段と、を有して成る画像形成装置において、
前記サンプルホールド電圧と所定の基準電圧とを比較する比較手段と、前記モニタ電圧のサンプリング開始から前記サンプルホールド電圧が前記基準電圧に達するまでの所要充電時間を計測するタイマ手段と、をさらに有して成り、前記タイミング生成手段は、前記発光駆動手段及び前記サンプルホールド手段に対し、前記発光手段の駆動開始及び前記モニタ電圧のサンプリング開始を指示した後、前記サンプルホールド電圧が前記基準電圧に達した時点で上記両動作の一時停止を指示し、その後、前記所要充電時間に応じたタイミングで上記両動作の再開を指示する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、感光体上に光ビームを走査して静電潜像を生成し、用紙等への画像形成を行う電子写真式の画像形成装置（プリンタ、複写機、ファクシミリなど）に関するものであり、特に、その発光素子のオートパワーコントロール技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真式の画像形成装置は、帯電された感光体上に光ビームをラスタ走査して静電潜像を生成し、該静電潜像に付着されたトナー像を用紙等に転写することで画像形成を行う構成とされている。
【０００３】
また、従来の画像形成装置は、図４（ａ）に示すように、上記画像形成に際し、画像データ信号ＶＩＤＥＯが入力されない非画像形成期間（各記録材相互間の非画像形成期間、若しくは、同一記録材中における各ライン相互間の非画像形成期間）にて、発光素子を強制発光させ、そのときの光ビームの強度に応じたモニタ電圧をコンデンサにチャージしておき、その後の画像形成開始タイミング（光ビーム検出信号ＢＤのトリガタイミング）にて、前記コンデンサにチャージされたサンプルホールド電圧ＳＨに基づく光ビーム強度のフィードバック制御を行う構成、いわゆるオートパワーコントロール機能を備えた構成とされていた（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
なお、光ビームの発光制御に関する他の従来技術としては、複数の発光素子を用いた画像形成装置において、その水平同期信号タイミングの最適化を図る技術が開示・提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開平１１−３１１８８１号公報
【特許文献２】特開２０００−２０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
確かに、上記のオートパワーコントロール機能を備えた画像形成装置であれば、出力される光ビームの強度変動を防止することができるので、発光素子のばらつきや熱特性等に依ることなく、常に所望の画像形成を行うことが可能である。
【０００６】
しかしながら、従来の画像形成装置は、図４（ａ）にも示したように、上記のオートパワーコントロールに際し、サンプルホールド電圧ＳＨのディスチャージを回避すべく、サンプルホールド電圧ＳＨが所望値ＶＨに達した以後も、非画像形成期間が終了されるまで光ビームの強制発光を継続する構成とされていた。そのため、発光素子の点灯時間が不要に長く、消費電力が大きくなる上、発光素子の発熱等がその寿命を縮める要因にもなる、という課題があった。
【０００７】
なお、上記課題を解決する最も単純な手段としては、図４（ｂ）に示すように、モニタ電圧のチャージ開始を遅らせて、そのサンプリング期間を短縮する構成が考えられる。しかしながら、このような構成では、上記サンプリング期間の最適化が難しく、その期間がが短過ぎた場合、画像形成開始タイミングにて、サンプルホールド電圧ＳＨが所望値ＶＨに達せず、光ビームの強度が光ビーム検出信号ＢＤを検出するために十分なレベルまで到達しないおそれがある、という課題があった。
【０００８】
また、特許文献２では、オートパワーコントロール時における発光素子の強制点灯時間短縮について、何ら考慮・言及されていなかった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、発光素子のオートパワーコントロールに際して、その動作に支障をきたすことなく、発光素子の強制点灯時間を短縮することが可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成すべく、本発明に係る画像形成装置は、光ビームを出力する発光手段と、前記光ビームの強度に応じたモニタ電圧を生成するモニタ電圧生成手段と、前記モニタ電圧をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、該サンプルホールド手段で得られるサンプルホールド電圧に応じて前記発光手段を駆動する発光駆動手段と、前記発光手段及び前記サンプルホールド手段の駆動タイミングを制御するタイミング生成手段と、を有して成る画像形成装置において、前記サンプルホールド電圧と所定の基準電圧とを比較する比較手段と、前記モニタ電圧のサンプリング開始から前記サンプルホールド電圧が前記基準電圧に達するまでの所要充電時間を計測するタイマ手段と、をさらに有して成り、前記タイミング生成手段は、前記発光駆動手段及び前記サンプルホールド手段に対し、前記発光手段の駆動開始及び前記モニタ電圧のサンプリング開始を指示した後、前記サンプルホールド電圧が前記基準電圧に達した時点で上記両動作の一時停止を指示し、その後、前記所要充電時間に応じたタイミングで上記両動作の再開を指示する構成としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像形成装置であれば、発光素子のオートパワーコントロールに際し、その動作に支障をきたすことなく、発光素子の強制点灯時間を短縮することができるので、消費電力の低減や発光素子の寿命改善を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明に係る画像形成装置の要部構成（画像形成部の発光ユニット周辺）を示すブロック図である。本図に示すように、本実施形態の画像形成装置は、その要部構成要素として、レーザダイオード１と、フォトダイオード２と、電流／電圧変換部３（以下、Ｉ／Ｖ変換部３と呼ぶ）と、サンプルホールド処理部４と、駆動電流生成部５と、レーザダイオード駆動部６（以下、ＬＤドライバ６と呼ぶ）と、ビームディテクタ７と、タイミング生成部８と、を有して成り、帯電された感光体（不図示）上に光ビームをラスタ走査して静電潜像を生成し、該静電潜像に付着されたトナー像を用紙等に転写することで画像形成を行う電子写真式の画像形成装置である。なお、上記した要部構成要素のうち、レーザダイオード１、フォトダイオード２、Ｉ／Ｖ変換部３、駆動電流生成部５、及び、ＬＤドライバ６は、同一の半導体チップにパッケージングされている。
【００１３】
レーザダイオード１は、光ビームを出力する発光手段であり、その発光面両端部から、前記感光体をラスタ走査して静電潜像を生成するための前方光ビームＬＦと、そのオートパワーコントロールに必要な後方光ビームＬＢと、を２条出力する。
【００１４】
フォトダイオード２は、上記の後方光ビームＬＢを受光し、その強度に応じて電流レベルが変動する電流信号を出力する。Ｉ／Ｖ変換部３は、前記電流信号を電圧変換し、当該電流信号に応じて電圧レベルが変動するモニタ電圧ＭＯＮを出力する。
【００１５】
サンプルホールド処理部４は、タイミング生成部８からのオートパワーコントロール信号ＡＰＣに基づいて、モニタ電圧ＭＯＮをサンプルホールドし、得られたサンプルホールド電圧ＳＨを出力する。なお、サンプルホールド処理部４の構成及び動作については、後ほどさらに詳述する。
【００１６】
駆動電流生成部５は、上記のサンプルホールド電圧ＳＨに基づいて、レーザダイオード１の駆動電流を生成する。ＬＤドライバ６は、画像データ生成部（不図示）からの画像データ信号ＶＩＤＥＯ及びタイミング生成部８からのオートパワーコントロール信号ＡＰＣに基づき、レーザダイオード１の駆動制御（点消灯スイッチング制御）を行う。その際、ＬＤドライバ６は、駆動電流生成部５で設定された駆動電流に応じて、レーザダイオード１の駆動制御を行う。
【００１７】
ビームディテクタ７は、ポリゴンミラー（不図示）で反射された前方光ビームＬＦを受光し、その走査位置（走査タイミング）を検出するための光ビーム検出信号ＢＤを生成する。なお、上記のポリゴンミラーは、所定の回転速度で回転する多面鏡であり、前方光ビームＬＦの導光経路に設けられ、入射された前方光ビームＬＦを所定の角範囲で反射させることで、前記感光体上に繰り返し走査させる光学部材である。
【００１８】
タイミング生成部８は、レーザダイオード１のオートパワーコントロールに際して、レーザダイオード１の点消灯タイミング、及び、サンプルホールド処理部４のサンプルホールドタイミングを制御すべく、上記の光ビーム検出信号ＢＤに基づき、前述のオートパワーコントロール信号ＡＰＣを生成し、当該信号をサンプルホールド処理部４及びＬＤドライバ６に各々出力する。また、タイミング生成部８は、上記のオートパワーコントロール信号ＡＰＣのほか、装置各部の動作基準となるクロック信号や走査開始タイミングを指示するための水平同期信号（いずれも不図示）についても、その生成出力を行う。なお、タイミング生成部８の構成及び動作については、後ほどさらに詳述する。
【００１９】
また、本図には示していないが、本実施形態の画像形成装置には、上記構成要素の他にも、各種情報を表示する表示部、ユーザ操作を受け付ける操作部、用紙上に形成された画像に熱を加えて定着させる定着部、画像形成部への用紙供給源となる給紙部、制御プログラムの格納領域や画像データの展開領域として用いられるメモリ部、ネットワークを介して接続された情報処理装置との間で通信を行う通信部、及び、画像データをファクシミリ信号に変換するモデムや公衆電話回線との接続を確立する網制御部、といった回路要素が各種具備されている。
【００２０】
次に、上記したサンプルホールド処理部４及びタイミング生成部８の内部構成及び動作について、図２を参照しながら、より詳細な説明を行う。図２は、サンプルホールド処理部４及びタイミング生成部８の一構成例を示すブロック図（一部回路図を含む）である。
【００２１】
本図に示すように、本実施形態のサンプルホールド処理部４は、スイッチ４１と、コンデンサ４２と、を有して成る。スイッチ４１の一端は、Ｉ／Ｖ変換部３の出力端に接続されており、当該一端には、モニタ電圧ＭＯＮが印加されている。スイッチ４１の他端は、コンデンサ４２を介して接地される一方、駆動電流生成部５の入力端と後述する比較部８２の一入力端にも各々接続されている。また、スイッチ４２の開閉制御端は、後述するオートパワーコントロール信号生成部８３の出力端に接続されており、当該一端には、オートパワーコントロール信号ＡＰＣが印加されている。
【００２２】
上記構成から成るサンプルホールド処理部４において、スイッチ４２は、オートパワーコントロール信号ＡＰＣのアサート（例えば、ハイレベル）に応じて閉結され、ネゲート（例えば、ローレベル）に応じて開放される。従って、オートパワーコントロール信号ＡＰＣのアサート期間は、コンデンサ４２がモニタ電圧ＭＯＮによってチャージされる期間となり、ネゲート期間は、当該チャージ電圧が保持される期間となる。言い換えれば、オートパワーコントロール信号ＡＰＣのアサート期間は、モニタ電圧ＭＯＮのサンプリング期間となり、ネゲート期間は、モニタ電圧ＭＯＮのホールディング期間となる。
【００２３】
一方、本実施形態のタイミング生成部８は、基準電圧生成部８１と、比較部８２と、オートパワーコントロール信号生成部８３と、参照データ格納部８４と、を有して成る。
【００２４】
基準電圧生成部８１は、サンプルホールド電圧ＳＨとの比較参照に用いられる基準電圧ＶＨを生成する。比較部８２は、サンプルホールド電圧ＳＨと基準電圧ＶＨとを比較して比較信号Ｄ１を生成する。オートパワーコントロール信号生成部８３は、光ビーム検出信号ＢＤ、比較信号Ｄ１、及び、参照データＤ２に基づいて、オートパワーコントロール信号ＡＰＣのアサート／ネゲートを制御する。なお、該オートパワーコントロール信号生成部８３には、モニタ電圧ＭＯＮのサンプリング開始からサンプルホールド電圧ＳＨが基準電圧ＶＨに達するまでの所要充電時間を計測するタイマ８３ａが内蔵されている。参照データ格納部８４は、オートパワーコントロール信号ＡＰＣのアサート／ネゲート制御に際して必要となる参照データＤ２を格納する。なお、参照データＤ２の内容については、後ほど詳細な説明を行う。
【００２５】
以下、上記構成から成るサンプルホールド処理部４及びタイミング生成部８の動作について、同一記録材中における各ライン相互間の非画像形成期間にオートパワーコントロールを行う場合を例に挙げ、図３を参照しながら具体的に説明する。図３は、本実施形態におけるオートパワーコントロールの一例を説明するための図であり、本図（ａ）、（ｂ）には、光ビーム検出信号ＢＤ、オートパワーコントロール信号ＡＰＣ、サンプルホールド電圧ＳＨ、及び、画像データ信号ＶＩＤＥＯの経時的な変遷状態が示されている。
【００２６】
上記構成から成るタイミング生成部８において、オートパワーコントロール信号生成部８３は、画像形成期間の終了（すなわち非画像形成期間の開始）を認識した時点で、オートパワーコントロール信号ＡＰＣをアサートする。これにより、ＬＤドライバ６に対しては、レーザダイオード１の強制発光が指示され、サンプルホールド処理部４に対しては、モニタ電圧ＭＯＮのサンプリング開始が指示される。
【００２７】
なお、本図では、非画像形成期間の開始時点で、既にコンデンサ４２に電圧がチャージされており、サンプルホールド電圧ＳＨがゼロレベルでないが、これは、先のライン走査開始前にサンプルホールドされた電圧がディスチャージされずに残っているためである。
【００２８】
その後、オートパワーコントロール信号生成部８３は、比較信号Ｄ１を監視し、サンプルホールド電圧ＳＨが基準電圧ＶＨに達した時点で、一旦オートパワーコントロール信号ＡＰＣをネゲートする。これにより、ＬＤドライバ６に対しては、レーザダイオード１の消灯が指示され、サンプルホールド処理部４に対しては、モニタ電圧ＭＯＮのサンプリング停止（ホールディング開始）が指示される。
【００２９】
一方、オートパワーコントロール信号生成部８３は、上記したサンプリング期間の一時停止に際し、内蔵のタイマ８３ａを用いて、先のサンプリング開始からサンプルホールド電圧ＳＨが基準電圧ＶＨに達するまでの所要充電時間Ｔ１を計測する。
【００３０】
そして、オートパワーコントロール信号生成部８３は、非画像形成期間の総時間Ｔがレーザダイオード１の走査速度や用紙サイズに応じて決まる固定値であることに鑑み、上記の所要充電時間Ｔ１に基づいて、非画像形成期間の残り時間（Ｔ−Ｔ１）を認識する。
【００３１】
また、オートパワーコントロール信号生成部８３は、計測された所要充電時間Ｔ１と参照データＤ２とに基づき、非画像形成期間の終了時点でサンプルホールド電圧ＳＨを基準電圧ＶＨに到達させるには、上記残り時間（Ｔ−Ｔ１）のうち、どれだけ発光停止期間を認めることができるか、言い換えれば、非画像形成期間の終了に先立って、どれだけの再サンプリング期間を要するかを算出する。
【００３２】
より詳細に述べると、オートパワーコントロール信号生成部８３は、上記残り時間（Ｔ−Ｔ１）のうち、発光停止期間中にコンデンサ４２からディスチャージされる電荷量と、再サンプリング期間中にチャージし直される電荷量とが一致するように、サンプリング再開タイミングを算出する。そして、当該算出処理によって得られたサンプリング再開タイミングに至るまでは、オートパワーコントロール信号ＡＰＣのネゲートを継続する。
【００３３】
例えば、本図（ａ）のように、所要充電時間Ｔ１が比較的長かった場合、オートパワーコントロール信号生成部８３では、上記残り時間（Ｔ−Ｔ１）が短く、その後の発光停止期間においてディスチャージされる電荷量も少ないことに鑑み、再サンプリング期間に割り当てられる再充電時間Ｔ２が比較的短く設定される。一方、本図（ｂ）のように、所要充電時間Ｔ１が比較的短かった場合には、逆に再充電時間Ｔ２が比較的長く設定される。また、本図には示していないが、所要充電時間Ｔ１が所定値よりも長かった場合には、発光停止後、直ちに発光再開を行わねばならないことに鑑み、サンプリング期間を終了せずに強制点灯を継続する構成としても構わない。
【００３４】
なお、上記の参照データＤ２としては、レーザダイオード１の発光性能、フォトダイオード２の受光性能、Ｉ／Ｖ変換部３の変換性能、コンデンサ４２の充放電性能、基準電圧ＶＨ、非画像形成期間の総時間Ｔなどを鑑みつつ、種々の実験結果やシミュレーション結果、経験則等から得られた考察に基づき、所要充電時間Ｔ１、Ｔ２を関連付けたデータテーブル等を設けておけばよい。
【００３５】
一方、所要充電時間Ｔ１を計測することなく、再充電時間Ｔ２を一律に設定するだけでは、従来と同様、上記残り時間（Ｔ−Ｔ１）に対する再充電時間Ｔ２が長過ぎて、レーザダイオード１の強制点灯時間が不要に長くなる場合や、逆に、上記残り時間（Ｔ−Ｔ１）に対する再充電時間Ｔ２が短過ぎて、サンプルホールド電圧ＳＨが基準電圧ＶＨに達しない場合が生じ、装置動作に支障をきたすおそれがあるため、注意が必要である。
【００３６】
その後、オートパワーコントロール信号生成部８３は、上記再充電時間Ｔ２に基づき、サンプリング再開タイミングが到来したことを認識した時点で、再びオートパワーコントロール信号ＡＰＣをアサートする。これにより、ＬＤドライバ６に対しては、レーザダイオード１の再発光が指示され、サンプルホールド処理部４に対しては、モニタ電圧ＭＯＮのサンプリング再開が指示される。
【００３７】
上記サンプリング再開後、オートパワーコントロール信号生成部８３は、光ビーム検出信号ＢＤに基づき、非画像形成期間の終了（すなわち、画像形成期間の開始）を認識した時点で、オートパワーコントロール信号ＡＰＣをネゲートする。これにより、ＬＤドライバ６に対しては、レーザダイオード１の消灯が指示され、サンプルホールド処理部４に対しては、モニタ電圧ＭＯＮのサンプリング停止（ホールディング開始）が指示される。この時点において、サンプルホールド電圧ＳＨは基準電圧ＶＨに達しているため、光ビーム検出信号ＢＤの検出は正常に行われ、以後は、コンデンサ４２にチャージされたサンプルホールド電圧ＳＨに基づいて光ビーム強度のフィードバック制御が行われることになる。従って、出力される光ビームの強度変動を防止することができ、レーザダイオード１のばらつきや熱特性等に依ることなく、常に所望の画像形成を行うことが可能となる。
【００３８】
上記したように、本実施形態の画像形成装置において、タイミング生成部８は、ＬＤドライバ６及びサンプルホールド処理部４に対し、レーザダイオード１の駆動開始及びモニタ電圧ＭＯＮのサンプリング開始を指示した後、サンプルホールド電圧ＳＨが基準電圧ＶＨに達した時点で上記両動作の一時停止を指示し、その後、所要充電時間Ｔ１に応じたタイミングで上記両動作の再開を指示する構成としている。このような構成とすることにより、レーザダイオード１のオートパワーコントロールに際し、その動作に支障をきたすことなく、レーザダイオード１の強制点灯時間を短縮することができるので、消費電力の低減やレーザダイオード１の寿命改善を図ることが可能となる。
【００３９】
なお、上記の実施形態では、サンプルホールド処理部４及びタイミング生成部８の動作について、同一記録材中における各ライン相互間の非画像形成期間にオートパワーコントロールを行う場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、各記録材相互間の非画像形成期間にオートパワーコントロールを行う場合にも当然適用することが可能である。
【００４０】
また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、電子写真式の画像形成装置に搭載される発光素子の省電力化及び長寿命化を図る上で有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】は、本発明に係る画像形成装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】は、サンプルホールド処理部４及びタイミング生成部８の一構成例を示すブロック図（一部回路図を含む）である。
【図３】は、本実施形態におけるオートパワーコントロールの一例を説明するための図である。
【図４】は、オートパワーコントロールの一従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    レーザダイオード
２    フォトダイオード
３    電流／電圧変換部（Ｉ／Ｖ変換部）
４    サンプルホールド処理部
４１    スイッチ
４２    コンデンサ
５    駆動電流生成部
６    レーザダイオード駆動部（ＬＤドライバ）
７    ビームディテクタ
８    タイミング生成部
８１    基準電圧生成部
８２    比較部
８３    オートパワーコントロール信号生成部
８３ａ    タイマ
８４    参照データ格納部
【図１】
2005335353.tif 000003
【図２】
2005335353.tif 000004
【図３】
2005335353.tif 000005
【図４】
2005335353.tif 000006