(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザからのレーザ光を回転多面鏡によって周期的に偏向させ、副走査される感光体面を主走査方向に走査する光走査手段と、前記感光体面に対する主走査書込領域外のレーザ光を検知して主走査方向の書込開始位置を規定するための同期検知信号を生成して出力する同期検知信号生成手段と、前記半導体レーザの光量を検出する光量検出素子と、複数の光量設定用抵抗と、その各光量設定用抵抗のいずれかに切り替えるための複数の光量設定用スイッチと、光量切り替えの指示により、前記各光量設定用スイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御して前記各光量設定用抵抗のいずれかに切り替えた後、その切り替えられた光量設定用抵抗と前記光量検出素子とによって前記半導体レーザの光量を自動的に調整し、該半導体レーザの光量切り替えを行なう光量切替手段とを有する画像形成装置において、
前記光量切替手段が、前記各光量設定用スイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御する際、必要な１個の光量設定用スイッチをＯＮにした後、今までＯＮになっていた他の光量設定用スイッチをＯＦＦにするようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記光量切替手段が、画素密度に応じた光量切り替えの指示により、前記半導体レーザの光量切り替えを行なうようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
前記半導体レーザに流れる駆動電流を容量によりホールドする駆動電流ホールド手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置において、
前記同期検知信号生成手段から出力される同期検知信号の周期に応じて、前記駆動電流ホールド手段が前記半導体レーザに流れる駆動電流をホールドする容量値を変更する容量値変更手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザ光を用いて画像の書き込みを行なうレーザプリンタ，デジタル複写機，普通紙ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような画像形成装置では、半導体レーザ（以下「ＬＤ」ともいう）からのレーザ光をポリゴンモータによって回転される回転多面鏡（以下「ポリゴンスキャナ」ともいう）によって周期的に偏向させ、副走査される感光体面（予め帯電された面）を主走査方向に走査してその感光体面に画像（静電潜像）の書き込みを行なっている。
【０００３】
このような画像形成装置では、ＬＤの光量を検出する光量検出素子と、複数の光量設定用抵抗と、その各光量設定用抵抗のいずれかに切り替えるための複数の光量設定用スイッチとを有し、光量切り替えの指示により、各光量設定用スイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御して各光量設定用抵抗のいずれかに切り替えた後、その切り替えられた光量設定用抵抗と光量検出素子とによってＬＤの光量を自動的に調整し、そのＬＤの光量切り替えを行なうようにしている。
【０００４】
なお、上述したＬＤの光量を自動的に調整する制御のことを、ＡＰＣ（Automatic Power Control） という。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の画像形成装置では、光量切り替えの指示により各光量設定用スイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御するとき、今までＯＮになっていた光量設定用スイッチをＯＦＦ（オープン）にすることにより、全ての光量設定用スイッチがオープンになる場合がある。この場合、ＬＤのＡＰＣの光量設定（光量調整）用電圧が不定になるため、ＬＤが過発光する恐れがあり、ＬＤを劣化させてしまう要因となっていた。
【０００６】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、画像形成装置において、ＬＤのＡＰＣの光量設定用電圧が不定になるのを回避し、ＬＤの劣化を防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ＬＤからのレーザ光を回転多面鏡によって周期的に偏向させ、副走査される感光体面を主走査方向に走査する光走査手段と、感光体面に対する主走査書込領域外のレーザ光を検知して主走査方向の書込開始位置を規定するための同期検知信号を生成して出力する同期検知信号生成手段と、ＬＤの光量を検出する光量検出素子と、複数の光量設定用抵抗と、その各光量設定用抵抗のいずれかに切り替えるための複数の光量設定用スイッチと、光量切り替えの指示により、各光量設定用スイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御して各光量設定用抵抗のいずれかに切り替えた後、その切り替えられた光量設定用抵抗と光量検出素子とによってＬＤの光量を自動的に調整し、ＬＤの光量切り替えを行なう光量切替手段とを有する画像形成装置において、上記の目的を達成するため、以下のようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明は、光量切替手段を、各光量設定用スイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御する際、必要な１個の光量設定用スイッチをＯＮにした後、今までＯＮになっていた他の光量設定用スイッチをＯＦＦにするようにしたものである。
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、光量切替手段を、画素密度に応じた光量切り替えの指示により、ＬＤの光量切り替えを行なうようにしたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、ＬＤに流れる駆動電流を容量によりホールドする駆動電流ホールド手段を設けたものである。
請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、同期検知信号生成手段から出力される同期検知信号の周期に応じて、駆動電流ホールド手段がＬＤに流れる駆動電流をホールドする容量値を変更する容量値変更手段を設けたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図２は、この発明を実施した画像形成装置におけるＬＤ走査光学系の概略構成例を示す図である。
【００１１】
このＬＤ走査光学系では、ＬＤ制御部１上のＬＤ２より前方に射出されるレーザ光は、コリメートレンズ３で並行光となり、図示しないポリゴンモータによって回転されるポリゴンスキャナ（光走査手段）４で周期的に偏向され、ｆθレンズ５により、感光体ドラム６の図示しない帯電器で一様に帯電された表面（感光体面）に結像されて、その結像スポットがポリゴンスキャナ４の回転で感光体ドラム６の軸方向である主走査方向に反復して移動走査されると同時に、図示しないメインモータによって感光体ドラム６が回転する（副走査される）。
【００１２】
なお、レーザ光の照射によって感光体ドラム６の表面には静電潜像が形成される（書き込まれる）。この静電潜像は図示しない現像器からのトナーによって現像され、トナー画像が形成される。このトナー画像は、図示しない給紙部から給紙される転写紙に図示しない転写器によって転写される。
【００１３】
感光体ドラム６の表面を走査する直前のレーザ光は、感光体ドラム６の表面に対する主走査書込領域外（所定主走査幅の外）に設けられたフォトセンサ（受光素子）を有する同期検知発生部（同期検知信号生成手段）７を通過するため、その同期検知発生部７がそのレーザ光を検知して主走査方向の書込開始位置を規定する（位置合わせを行なう）ための同期検知信号を生成して出力する。
【００１４】
図３は、図２の同期検知発生部７の構成例を示す回路図である。
この同期検知発生部７において、フォトセンサ１１がレーザ光を受光することによって電流Ｉが流れ、コンパレータ１２の一方の入力端子に電圧Ｖが発生する。そして、その電圧Ｖが基準電圧Ｖｒｅｆより大きくなると、コンパレータ１２からパルス信号である同期検知信号（ＸＤＥＴＰ）が出力される。
【００１５】
図４は、同期検知発生部７から出力される同期検知信号（ＸＤＥＴＰ）の一例を示すタイミングチャートである。
この図４を見て分かるように、同期検知発生部７からは幅Ｔ１の同期検知信号（ＸＤＥＴＰ）が１ライン周期Ｔ２に１回出力される。
【００１６】
図１は図２のＬＤ制御部１の構成例を示す回路図であり、その各部が請求項１，２の光量切替手段としての機能を果たす。
ＬＤ２より後方に射出されるレーザ光は、フォトセンサ（以下「ＰＤ」という）２１に入射される。
ＰＤ２１は、ＬＤ２の光量（光強度）を検出する光量検出素子であり、レーザ光を受光することによってモニタ電流Ｉｍが流れる。
【００１７】
ＰＤ２１に流れるモニタ電流Ｉｍは、図示しないＣＰＵ（マイクロコンピュータ）から出力される信号ＩＮ１（光量切り替えの指示）によるアナログスイッチ部２２の動作により、ＶＲ１にいくラインとＶＲ２にいくラインに切り替えられる。ＶＲ１，ＶＲ２は、ＬＤ２の光量設定用の可変抵抗（光量設定用抵抗）である。
【００１８】
モニタ電流ＩｍがＶＲ１にいくと、コンパレータ２３の一方の入力端子の電位Ｖ２（ＬＤ２のＡＰＣの光量設定用電圧）は、
Ｖ２＝Ｉｍ×ＶＲ１になり、
モニタ電流ＩｍがＶＲ２にいくと、電位Ｖ２は、
Ｖ２＝Ｉｍ×ＶＲ２になる。
【００１９】
コンパレータ２３の他方の入力端子の基準電位Ｖ１（Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２）は、ＣＰＵから出力される信号ＩＮ２によるアナログスイッチ部２４の動作（スイッチＳＷ２の切り替え）により、切り替えられる。
【００２０】
電位Ｖ２が基準電位Ｖ１より小さい時は、コンパレータ２３の出力端子の電位Ｖ３がハイレベル“Ｈ”になり、コントロール回路２５の動作によってアナログスイッチ部２６のスイッチＳＷ４がＯＮ（クローズ）になり、充電用定電流源２７によってスイッチＳＷ４およびアナログスイッチ部２８のスイッチＳＷ３を介してコンデンサＣ１またはＣ２に電流が供給され、誤差増幅器２９の一方の入力端子の電位Ｖ４が上昇する。
【００２１】
電位Ｖ２が基準電位Ｖ１より大きい時は、コンパレータ２３の出力端子の電位Ｖ３がローレベル“Ｌ”になり、コントロール回路２５の動作によってアナログスイッチ部３０のスイッチＳＷ５がＯＮになり、放電用定電流源３１によってスイッチＳＷ５およびアナログスイッチ部２８のスイッチＳＷ３を介してコンデンサＣ１またはＣ２の電荷が放電され、誤差増幅器２９の一方の入力端子の電位Ｖ４が下降する。
【００２２】
アナログスイッチ部２８は、請求項４の容量値変更手段に相当するものであり、ＣＰＵからの信号ＩＮ３（同期検知信号発生部７から出力される同期検知信号の周期に応じた信号）に応じてスイッチＳＷ３の切り替え動作を行ない、コンデンサ（請求項３の駆動電流ホールド手段に相当する）Ｃ１，Ｃ２の切り替えを行なう（ＬＤ２に流れる駆動電流をホールドする容量値を変更する）。
コントロール回路２５は、ＣＰＵからの信号Ｓ／Ｈ（サンプル／ホールド信号）によってサンプリングモードとホールドモードの切り替えを行なう。
【００２３】
すなわち、信号Ｓ／Ｈが“Ｌ”の時は、サンプリングモードに切り替え、上述したように電位Ｖ３のレベル（“Ｈ”又は“Ｌ”）によってアナログスイッチ部２６のスイッチＳＷ４あるいはアナログスイッチ部３０のスイッチＳＷ５のいずれかをＯＮに（クローズ）するが、信号Ｓ／Ｈが“Ｈ”の時は、ホールドモードに切り替え、スイッチＳＷ４，ＳＷ５をともにＯＦＦに（オープン）し、誤差増幅器２９の一方の入力端子の電位Ｖ４を一定値にホールドする。
【００２４】
電位Ｖ４は、誤差増幅器２９によって基準電位Ｖｒｅｆ３と誤差増幅されることにより、トランジスタＴｒ１のコレクタ電流が増減する。それによって、ＬＤ２に流れる駆動電流が増減し、ＬＤ２の光量が設定値に保たれる（ホールドされる）。
ＬＤ２の光量が設定値より少ない時は、ＬＤ２に流れる駆動電流が増加し、ＬＤ２の光量が設定値より多い時は、ＬＤ２に流れる駆動電流が減少する。
【００２５】
ここで、画素密度（例えば６００ｄｐｉと１２００ｄｐｉ）の切り替えを行なう場合、１２００ｄｐｉ時は、ポリゴンモータの回転数が高速になり、ビデオクロック周波数が高速になるので、線速（感光体ドラム６の回転速度）を６００ｄｐｉ時の１／２にする場合がある。この場合、ＬＤ２の光量も６００ｄｐｉ時の１／２にする。つまり、画素密度に応じた信号ＩＮ１により（光量切り替えの指示により）ＬＤ２の光量切り替えを行なう。
【００２６】
ＶＲ１を１Ｋオーム（Ω）、ＶＲ２を２Ｋオームにすると、６００ｄｐｉでＶＲ１をセレクト（選択）し、１２００ｄｐｉでＶＲ２をセレクトするようにすれば、Ｖ２＝Ｖ１になるように制御されるので、１２００ｄｐｉ時のＬＤ２の光量は、６００ｄｐｉ時のＬＤ２の光量の１／２になる。
【００２７】
ＰＤ２１に流れるモニタ電流Ｉｍの値は、ＬＤ２によって大きくばらつく。
モニタ電流Ｉｍが小さい場合は、ＶＲ１，ＶＲ２の値を大きくする必要があるが、ＶＲ１，ＶＲ２の値をあまり大きくすると、モニタ電流Ｉｍが大きい場合に、ＬＤ２の光量の設定精度が悪くなる。
【００２８】
この場合、コンパレータ２３の基準電位Ｖ１の値を小さくすれば、ＶＲ１，ＶＲ２の値をあまり大きくしないで済む。例えば、Ｖｒｅｆ１を１（Ｖ）、Ｖｒｅｆ２を２（Ｖ）とすれば、モニタ電流Ｉｍが小さい場合はＶｒｅｆ１を、モニタ電流Ｉｍが大きい場合はＶｒｅｆ２をそれぞれセレクトすればよい。
【００２９】
ＶＲ１またはＶＲ２セレクト用のアナログスイッチ部２２のスイッチは、常開（ａ）接点のスイッチ（光量設定用スイッチ）ＳＷ１ａと常閉（ｂ）接点のスイッチ（光量設定用スイッチ）ＳＷ１ｂとによって構成されている。なお、３個以上のスイッチによって構成することもできる。
そして、スイッチＳＷ１ｂがＶＲ１に接続され、スイッチＳＷ１ａがＶＲ２に接続されている。
【００３０】
ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂのスイッチ用入力信号が、ＣＰＵから出力される信号ＩＮ１である。
アナログスイッチ部２２は、信号ＩＮ１が“Ｌ”の時は、ＳＷ１ｂをＯＮにし、ＳＷ１ａをＯＦＦにする。信号ＩＮ１が“Ｈ”の時は、ＳＷ１ａをＯＮにし、ＳＷ１ｂをＯＦＦにする。よって、ＣＰＵが信号ＩＮ１を“Ｌ”にすれば、ＶＲ１がセレクトされ、信号ＩＮ１を“Ｈ”にすれば、ＶＲ２がセレクトされる。
【００３１】
このとき、この発明に係わる動作として、一方のＳＷ１ａまたはＳＷ１ｂをＯＮにした（クローズした）後、もう他方のＳＷ１ｂまたはＳＷ１ａをＯＦＦにする（オープンする）。
したがって、ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂがともにオープンになるモードがないため、電位Ｖ２（Ｉｍ×ＶＲ１またはＩｍ×ＶＲ２）が不定になることがなく、ＬＤ２の過発光を防止することができる。
【００３２】
一方、コントロール回路２５によるホールドモード時は、アナログスイッチ部２６のスイッチＳＷ４，アナログスイッチ部３０のスイッチＳＷ５はともにオープンなので、誤差増幅器２９の電位Ｖ４は、コンデンサＣ１またはＣ２によってホールドされる。
【００３３】
ここで、セレクトされたコンデンサＣ１またはＣ２の容量値が大きい場合は、電位Ｖ４が長い時間一定にホールドされる。但し、容量値が小さい場合は、電位Ｖ４が設定値に充電される時間が短くて済むという利点がある。
例えば、Ｃ１を１μＦ、Ｃ２を０．１μＦとし、コントロール回路２５への信号Ｓ／Ｈとして同期検知信号を使用する場合、同期検知信号の周期が長い場合はＣ１を、同期検知信号の周期が短い場合はＣ２をそれぞれセレクトすればよい。
【００３４】
Ｃ２をセレクトすれば、短い時間でＬＤ２の光量が設定値に達するが、ＬＤ２の光量が一定にホールドされる時間は短い。
Ｃ１をセレクトすれば、ＬＤ２の光量が設定値に達するまでの時間が長くかかるが、ＬＤ２の光量が一定にホールドされる時間は長い。
そして、ＰＤ２１に流れるモニタ電流Ｉｍが設定電流に一致するようにＡＰＣを行なうので、ＬＤの光量が一定値に保たれる。
【００３５】
図５は図１のアナログスイッチ部２２の構成例を示す回路図、図６はその動作を示すタイミングチャートである。
ディレイ回路４１は、オフディレイ回路であり、ＣＰＵからの入力信号ＩＮ１が“Ｈ”から“Ｌ”に変化した時にのみ、その入力信号ＩＮ１に対して出力信号ＩＮ１Ａを時間Ｔ４だけディレイさせる。
【００３６】
ディレイ回路４２は、オンディレイ回路であり、ＣＰＵからの入力信号ＩＮ１が“Ｌ”から“Ｈ”に変化した時にのみ、その入力信号ＩＮ１に対して出力信号ＩＮ１Ｂを時間Ｔ３だけディレイさせる。
ここで、出力信号ＩＮ１ＡはスイッチＳＷ１ａをＯＮ／ＯＦＦするための信号であり、出力信号ＩＮ１ＢはスイッチＳＷ１ｂをＯＮ／ＯＦＦするための信号である。
【００３７】
このアナログスイッチ部２２において、ＣＰＵからの入力信号ＩＮ１が“Ｌ”から“Ｈ”に変わると、出力信号ＩＮ１Ａが“Ｈ”になり、時間Ｔ３だけディレイした後、出力信号ＩＮ１Ｂも“Ｈ”になる。
また、入力信号ＩＮ１が“Ｈ”から“Ｌ”に変わると、出力信号ＩＮ１Ｂが“Ｈ”から“Ｌ”になり、時間Ｔ４だけディレイした後、出力信号ＩＮ１Ａも“Ｈ”から“Ｌ”になる。
【００３８】
出力信号ＩＮ１Ａが“Ｌ”の時、スイッチＳＷ１ａはＯＦＦ（オープン）状態である。また、出力信号ＩＮ１Ａが“Ｈ”の時、スイッチＳＷ１ａはＯＮ（クローズ）状態である。
また、出力信号ＩＮ１Ｂが“Ｌ”の時、スイッチＳＷ１ｂはＯＮ状態である。また、出力信号ＩＮ１Ｂが“Ｈ”の時、スイッチＳＷ１ｂはＯＦＦ状態である。
【００３９】
よって、図６のタイミングチャートからも分かるように、スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂがともにＯＦＦになるモードは存在しないので、電位Ｖ２（ＬＤ２のＡＰＣの光量設定用電圧）が不定になる恐れがない。
【００４０】
このように、この実施形態では、ＣＰＵからの信号ＩＮ１（光量切り替えの指示）により、アナログスイッチ部２２の各スイッチ（光量設定用スイッチ）ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＮ／ＯＦＦ制御する際、必要な１個のスイッチをＯＮにした後、今までＯＮになっていた他のスイッチをＯＦＦにして、各可変抵抗（光量設定用抵抗）ＶＲ１，ＶＲ２のいずれかに切り替えた後、その切り替えられた可変抵抗とＰＤ（光量検出素子）２１とによってＬＤ２の光量を自動的に調整し（ＡＰＣを行ない）、ＬＤ２の光量切り替えを行なうので、ＬＤ２のＡＰＣの光量設定用電圧が不定になるのを回避し、ＬＤの劣化を防止することができる。
【００４１】
また、画素密度に応じた信号ＩＮ１により、ＬＤ２の光量切り替えを行なうことにより、高品質な画像を得ることができる。
さらに、ＡＰＣをＣＰＵ等の制御回路によって行なうと、回路が大きくなり、部品点数が多くなるが、ＬＤ２に流れる駆動電流、つまりＬＤ２の光量をコンデンサＣ１又はＣ２の容量によりホールドすることにより、シンプルな構成でＡＰＣを行なうことができる。しかも、精度よくＡＰＣを行なうことができるので、濃度変動の少ない画像を得ることができる。
【００４２】
さらにまた、コントロール回路２５への信号Ｓ／Ｈ（サンプル／ホールド信号）として同期検知信号を使用するために、同期検知信号の周期に応じてＬＤ２に流れる駆動電流をホールドする容量値を変更する（コンデンサＣ１，Ｃ２の切り替えを行なう）ことにより、よりシンプルな構成でＡＰＣを行なうことができる。しかも、より精度よくＡＰＣを行なうことができるので、一層高品質な画像を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１の発明の画像形成装置によれば、光量切り替えの指示により、複数の各光量設定用スイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御する際、必要な１個の光量設定用スイッチをＯＮにした後、今までＯＮになっていた他の光量設定用スイッチをＯＦＦにして、各光量設定用抵抗のいずれかに切り替えた後、その切り替えられた光量設定用抵抗と光量検出素子とによってＬＤの光量を自動的に調整し（ＡＰＣを行ない）、ＬＤの光量切り替えを行なうので、ＬＤのＡＰＣの光量設定用電圧が不定になるのを回避し、ＬＤの劣化を防止することができる。
【００４４】
請求項２の発明の画像形成装置によれば、画素密度に応じた光量切り替えの指示により、上述と同様にＬＤの光量切り替えを行なうので、請求項１の発明と同様な効果に加え、高品質な画像を得ることができる。
【００４５】
請求項３の発明の画像形成装置によれば、請求項１又は２の発明と同様な制御を行なうと共に、ＬＤに流れる駆動電流を容量によりホールドするので、請求項１又は２の発明と同様な効果に加え、シンプルな構成でＡＰＣを行なうことができる。しかも、精度よくＡＰＣを行なうことができるので、濃度変動の少ない画像を得ることができる。
【００４６】
請求項４の発明の画像形成装置によれば、請求項３の発明と同様な制御を行なうと共に、同期検知信号の周期に応じてＬＤに流れる駆動電流をホールドする容量値を変更するので、よりシンプルな構成でＡＰＣを行なうことができる。しかも、より精度よくＡＰＣを行なうことができるので、一層濃度変動の少ない高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２のＬＤ制御部１の構成例を示す回路図である。
【図２】この発明を実施した画像形成装置におけるＬＤ走査光学系の概略構成例を示す図である。
【図３】図２の同期検知発生部７の構成例を示す回路図である。
【図４】図３に示した同期検知発生部７から出力される同期検知信号（ＸＤＥＴＰ）の一例を示すタイミング図である。
【図５】図１のアナログスイッチ部２２の構成例を示す回路図である。
【図６】図５に示したアナログスイッチ部２２の動作を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１：ＬＤ制御部          ２：ＬＤ（半導体レーザ）
１１，２１：フォトセンサ（ＰＤ）
１２，２３：コンパレータ
２２，２４，２６，２８，３０：アナログスイッチ部
２５：コントロール回路  ２７：充電用定電流源
２９：誤差増幅器        ３１：放電用定電流源
４１，４２：ディレイ回路
【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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