(57)【要約】【課題】像面光量誤差をなくすと共に、ドループ特性を良好な条件とした状態でレーザダイオードを使用する。【解決手段】光源から発せられる光量を光源の最大光量となるよう制御する最大光量制御手段と、最大光量制御手段により光源から発せられる光量が最大光量となるよう制御された状態で、光源から発せられる光ビームのオン時間とオフ時間とを所定の周期で繰り返し制御するオンオフ制御手段と、を含む。【選択図】図４
2016016523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられる光量を前記光源の最大光量となるよう制御する最大光量制御手段と、
前記最大光量制御手段により前記光源から発せられる光量が最大光量となるよう制御された状態で、前記光源から発せられる光ビームのオン時間とオフ時間とを所定の周期で繰り返し制御するオンオフ制御手段と、
を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記光源から発せられる光ビームを収束させるアパーチャを含み、前記光源から前記アパーチャに照射される前記光ビームの光量と、前記アパーチャを通過した後の光ビームの光量との比率であるカップリング効率は一定であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記光源から前記アパーチャに照射される前記光ビームの発散角は一定であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記光源から発せられる光ビームのオン時間を格納するテーブルをさらに含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記オンオフ制御手段は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御を行うことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の書込方式に用いられるＬＤ（Laser Diode）素子において、ＡＰＣ（Automatic Power Control）制御を用いて、画像の濃度に応じて光量を変化させる技術が既に知られている。ここで、ＡＰＣ制御とは、設定されたパワーを常に安定して供給する制御のことをいう。
【０００３】
特許文献１には、コストアップを招くことなく縦横の線幅比を制御することを目的として、像担持体上に形成された検出用基準潜像を現像して得られた検出用基準画像の作像条件を設定する作像条件設定手段と、この作像条件に応じてレーザ書き込み系の露光エネルギーをパルス幅変調で制御する書き込み制御手段とを備え、書き込み制御手段は、作像条件設定手段による設定値に応じてＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御のデューティを変化させる画像形成装置が開示されている。
【０００４】
ＰＷＭ（パルス幅変調）とは、半導体を用いた電力を制御する方式の１つであり、オンとオフとの繰り返しを行い、出力される電力を制御するものである。具体的には、一定電圧の入力から、パルス列のオンとオフとの一定周期を作り、オンの時間幅を変化させる電力制御方式をいう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、今までの画像の濃度に応じて光量を変化させるＬＤの制御方法では、ＬＤの特性上、発散角が光量によって変化してしまい、それによって像面光量誤差が生じてしまうという問題があった。また低光量で使用する際にドループ特性が悪くなるといった問題があった。ここで、ドループ特性について若干説明する。画像データに応じて変調されたＬＤ光で感光体上を走査して画像を形成する画像形成装置においては、装置の使用温湿度環境や感光体の劣化等によって電子写真プロセスの現像条件が変化し、感光体上の必要光量も変化する。そのため、最適な光量に調整する必要がある。また、半導体レーザにはドループ特性があり、低出力領域では画像の劣化を引き起こしてしまう。
【０００６】
ドループ特性とは、半導体レーザの熱特性の一つであり、発光時の発熱で徐々に光量が低下する現象をいう。ドループが大きいと、記録媒体の移動方向と直交する方向である主走査方向の印字開始付近とそれ以外の部分とで画像濃度差が生じ、画質が劣化してしまう。一般的に、半導体レーザの発光量（ＬＤ発光量）が低いほどドループが大きく、ＬＤ発光量が高いほどドループは小さくなる。
【０００７】
また、特許文献１に記載された発明は、ＰＷＭ制御のデューティを変化させ、露光エネルギーを制御しているが、この制御では、光量を使用する最大光量で一定に制御するという定義付けがなされていないため、像面の光量誤差が生じることや、低光量で使用する際にドループ特性が悪くなるという問題は解消されていない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、光量は使用する最大光量として一定量とする一方、ＰＷＭ制御によって露光量を変化させることにより、像面光量誤差をなくすと共に、ドループ特性を良好な条件とした状態でＬＤを使用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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明における画像形成装置は、光源から発せられる光量を前記光源の最大光量となるよう制御する最大光量制御手段と、前記最大光量制御手段により前記光源から発せられる光量が最大光量となるよう制御された状態で、前記光源から発せられる光ビームのオン時間とオフ時間とを所定の周期で繰り返し制御するオンオフ制御手段と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、像面の光量誤差をなくすと共に、ドループ特性を良好な条件とした状態でＬＤを使用することが可能な画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の感光体に対する画像書込部の構成について説明する図である。
【図２】本実施形態に係る画像形成装置において、書込信号を生成する処理について説明するブロック図である。
【図３】本実施形態に係る画像形成装置の光量を変化させることにより生じる発散角について説明する図である。
【図４】（ａ）従来の画像形成装置の露光量の制御方法、及び（ｂ）本実施形態１に係る画像形成装置のＰＷＭ制御による露光量の制御方法、並びに（ｃ）本実施形態２に係る画像形成装置のＰＷＭ制御による露光量の制御方法について説明する図である。
【図５】（ａ）従来の画像形成装置において、ＬＤを高い光量、長い点灯時間で使用した場合、及び（ｂ）本実施形態に係る画像形成装置において、ＬＤを高い光量、短い点灯時間で使用した場合について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態に係る画像形成装置は、画像データに応じて点灯制御される光源と、光源を点灯制御する点灯制御部と、光源から出射される光ビームを、記録媒体の移動方向と直交する方向である主走査方向に偏向する偏向部と、を有している。そして、回転又は移動する像担持体上に光ビームが出射されることにより潜像画像を形成し、この潜在画像をトナー現像部により顕像化している。そして、顕像化した画像を、回転又は移動する転写部によって搬送される記録媒体上に転写するか、回転又は移動する転写部に転写し、この転写部に転写された画像を記録媒体に転写するかによって画像を形成している。
【００１３】
そして、露光量を変更するに際し、点灯制御部は、レーザダイオードの光量を、使用する光源の最大光量となるよう常に一定値に制御している。そして、露光量を下げる場合は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御により調整することとしている。これにより、像面の光量誤差を低減すると共に、ドループ特性を良好な条件とした状態でＬＤを使用可能な画像形成装置を提供することとしている。
【００１４】
要するに、本発明は、ＬＤの光量変更により生じる像面の光量誤差を低減すると共に、ドループ特性を良好な条件とした状態でＬＤを使用することが特徴になっている。
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。
【００１６】
まず、実施形態に係る画像形成装置の感光体に対する画像書込部の構成について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の感光体に対する画像書込部の構成について説明する図である。
【００１７】
図１において、画像形成装置の感光体に対する画像書込部１０は、レーザダイオード（ＬＤ）１と、アパーチャ２と、ポリゴンミラー３と、ｆθレンズ４と、から構成される。アパーチャ２とは、光源であるレーザダイオード（ＬＤ）１から発せられる光ビームを、ポリゴンミラー３上に収束させるものである。また、画像書込部１０は、折り返しミラー５、６、７と、同期検知センサ８と、感光体９と、から構成される。そして、発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）１から発せられた光ビームをポリゴンミラー３で走査し、ｆθレンズ４、折り返しミラー５、６、７を経て、感光体９上に作像される。
【００１８】
次に、本実施形態に係る画像形成装置において、書込信号を生成する処理フローについて説明する。図２は、本実施形態に係る画像形成装置において、書込信号を生成する処理について説明するブロック図である。
【００１９】
図２において、書込信号を生成する画像書込制御部２３は、速度変換用ラインメモリ２３１と、各種パターン生成部２３２と、書込γ変換部２３３と、ＬＤ変調及び各種クロック生成部２３４と、を備えている。また、画像書込制御部２３は、連続点灯検出部２３５と、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）２３６と、バイアス電流発生部２３７と、を備えている。さらに、画像書込制御部２３は、画像領域制御及び各種タイミング制御部２３８と、各種設定レジスタ及びポリゴンモータ制御部２３９と、を備えている。
【００２０】
また、画像書込制御部２３は、画像データ入力Ｉ／Ｆ（Interface）２４０、コマンドＩ／Ｆ２４１、ＬＤ変調Ｉ／Ｆ２４２、同期検知Ｉ／Ｆ２４３、及びポリゴンモータＩ／Ｆ２４４を有している。画像書込制御部２３は、これ等のＩ／Ｆによって、外部からのデータ若しくは信号の入力、又は外部へのデータ若しくは信号の出力を行う。
【００２１】
このような構成要素からなる画像書込制御部２３は、画像データ入力Ｉ／Ｆ２４０を通じて入力される画像データを速度変換用ラインメモリ２３１に格納し、連続点灯検出部２３５を介して取得された主走査ライン毎の点灯時間をＬＵＴ２３６に読み込ませる。なお、ＬＵＴとは、一定の計算結果を予め格納しておくテーブルであり、これにより、処理の高速化やシステムの負担軽減を図ることができる。
【００２２】
各種パターン生成部２３２は、速度変換用ラインメモリ２３１に格納された画像データから各種パターンを生成して出力する。書込γ変換部２３３は、各種パターン生成部２３２で生成された各種パターンに対して書込γ変換を行う。ここで、γ変換とは、入力された色情報を出力される色情報に変換する、発色変換のことをいう。本実施形態におけるＰＷＭ制御は、この書込γ変換部２３３において実行される。
【００２３】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の具体的な光量を変化させることにより生じる光量誤差について説明する。図３は、本実施形態に係る画像形成装置の光量を変化させることにより生じる発散角について説明する図である。
【００２４】
レーザダイオード（ＬＤ）１から発せられる光ビームの光量を強くしていくと、光ビームを収束させるアパーチャ２に照射される発散角が、図３に示すようにθからθ´へと増加する。そうすると、光源であるレーザダイオード（ＬＤ）１から発光される出力（光源からの出射光量）と、アパーチャ２を通過した後の光量（同期検知センサ８への入射光量）との比率であるカップリング効率は低下する。
【００２５】
ここで、カップリング効率について説明する。カップリング効率は、光学系において、光源からの出射光量に対する光検出器への入射光量の割合のことをいう。カップリング効率が低下することにより、像面光量誤差が発生する。従来の技術では、このレーザダイオード（ＬＤ）１から発せられる光ビームの光量が変化することが問題となっていた。
【００２６】
すなわち、従来の技術では、カップリング効率が一定であるということを前提として制御を行っている。しかしながら、レーザダイオード（ＬＤ）１は、発散角が光量によって変化する特性を有している。したがって、発散角が変化すると、カップリング効率が変化し、レーザダイオード（ＬＤ）１の光量と像面光量との間の線形性が崩れてしまう。これにより、目的とする光量に対して誤差が生じる像面光量誤差が発生するという問題があった。
【００２７】
これに対して、本実施形態では、後述するように、レーザダイオード（ＬＤ）１の光量を最大光量一定としておくことにより、カップリング効率が変化せずに、目的とする光量と像面光量との誤差がなくなるのである。
【００２８】
次に、従来の画像形成装置の露光量の制御方法、及び本実施形態に係る画像形成装置のＰＷＭ制御による露光量の制御方法について説明する。図４は、（ａ）従来の画像形成装置の露光量の制御方法、及び（ｂ）本実施形態１に係る画像形成装置のＰＷＭ制御による露光量の制御方法、並びに（ｃ）本実施形態２に係る画像形成装置のＰＷＭ制御による露光量の制御方法について説明する図である。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、従来の画像形成装置では、最大光量の範囲内で、レーザダイオード（ＬＤ）１の光量が変動していた。したがって、光量が減ると、上記したカップリング効率が変化（低下）してしまい、光量の変化によって像面光量誤差が発生し、ドループ特性の低下を招いていた。
【００３０】
これに対し、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、本実施形態１又は本実施形態２に係る画像形成装置では、最大光量を維持した状態で、常時一定の周期（タイミング）で光量の制御を行っている。すなわち、露光量を下げる場合は、上記した画像書込制御部２３内の書込γ変換部２３３においてＰＷＭ制御を実行することにより光量を調整している。具体的には、光量のオン時間とオフ時間とを所定の周期で繰り返し制御しているのである。光量の積分値(光量の面積)が等しければ、画像濃度(露光エネルギー)は同じ値になる。したがって、最大光量を維持した状態でＰＷＭ制御により光量を調整しているので、カップリング効率を一定に維持することができ、ドループ特性の低下を防止している。
【００３１】
次に、従来の画像形成装置において、ＬＤを高い光量、長い点灯時間で使用した場合、及び本実施形態に係る画像形成装置において、ＬＤを高い光量、短い点灯時間で使用した場合について説明する。図５は、（ａ）従来の画像形成装置において、ＬＤを高い光量、長い点灯時間で使用した場合、及び（ｂ）本実施形態に係る画像形成装置において、ＬＤを高い光量、短い点灯時間で使用した場合について説明する図である。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、従来の画像形成装置では、時間によって光量が低下する特性を有している。光量が低下すると、結果的にカップリング効率も低下し、ドループ特性も悪化する。これに対し、図５（ｂ）に示すように、本実施形態に係る画像形成装置では、ＰＷＭ制御を行うことにより、最大光量を維持しつつ、時間によって光量を低下させないようにしている。また、ＰＷＭ制御によりレーザダイオード（ＬＤ）１の点灯時間を減らしているため、結果的にドループ特性の低減効果も期待できる。
【００３３】
以上説明したように、レーザダイオード（ＬＤ）１は、発散角が光量によって変化する特性があり、これによって像面の光量誤差が生じる。本実施形態では、点灯制御部は、レーザダイオード（ＬＤ）１の光量を使用する最大光量で常時一定となるよう制御し、露光量を下げる場合はＰＷＭ制御のみにより調整することとしている。これによりＬＤの発散角は常に一定に制御できるのである。
【００３４】
上述したように、レーザダイオード（ＬＤ）は、光量を下げると、ドループ特性も悪くなるという特性を有している。本実施形態では、点灯制御部は、レーザダイオード（ＬＤ）１の光量を使用する最大光量で常時一定となるよう制御し、かつ点灯時間が従来の画像形成装置と比較して短くなるので、ドループ低減効果が期待できる。したがって、像面の光量誤差を低減することができると共に、ドループ特性が良好な条件でレーザダイオード（ＬＤ）を使用することができる。
【００３５】
本発明によれば、光量は使用する最大光量として一定量とする一方、ＰＷＭ制御によって露光量を変化させることにより、像面光量誤差をなくすと共に、ドループ特性を良好な条件とした状態でＬＤを使用することが可能な画像形成装置が得られるのである。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨及び範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１、２５    ＬＤ(レーザダイオード)
２    アパーチャ
３    ポリゴンミラー
４    fθレンズ
５、６、７    折り返しミラー
８    同期検知センサ
９    感光体
１０    画像書込部
２１    画像処理ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はコントローラ
２２    ＣＰＵ（Central Processing Unit）
２３    画像書込制御部
２４    レーザ駆動部
２６    同期検知部
２７    ポリゴンモータドライバ
２８    ポリゴンモータ
２３１    速度変換用ラインメモリ
２３２    各種パターン生成部
２３３    書込γ変換部
２３４    ＬＤ変調及び各種クロック生成部
２３５    連続点灯検出部
２３６    ＬＵＴ
２３７    バイアス電流発生部
２３８    画像領域制御及び各種タイミング制御部
２３９    各種設定レジスタ及びポリゴンモータ制御部
２４０    画像データ入力Ｉ／Ｆ
２４１    コマンドＩ／Ｆ
２４２    ＬＤ変調Ｉ／Ｆ
２４３    同期検知Ｉ／Ｆ
２４４    ポリゴンモータＩ／Ｆ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開２０００−０５２５９０号公報
【図１】
2016016523.tif 000003
【図２】
2016016523.tif 000004
【図３】
2016016523.tif 000005
【図４】
2016016523.tif 000006
【図５】
2016016523.tif 000007