(57)【要約】【課題】  １走査の間にダイナミックに光量を変える構成の場合、レーザのパルス幅リニアリティを安定化し、よりよい品質の画像を提供する。【解決手段】  光量設定値と画像信号のパルス幅値によって半導体レーザのバイアス電流を変える。【選択図】  図１
2009196103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像信号に応じて画素変調信号を生成し、レーザビームを像担持体上に照射し、画像情報を書き込み可視像化する手段を有し、その像を転写部材上に転写、定着して画像を形成するレーザ駆動装置を備える画像形成装置において、
レーザの光量を検出する光検出手段と、
前記レーザの駆動電流を制御する駆動電流制御値を記憶する第一の記憶手段と、
１走査中の前記レーザ光量を一定制御した後に、前記レーザの駆動電流を前記駆動電流制御値に応じて数画素単位で可変制御する駆動電流制御手段と、
前記駆動電流制御手段によって制御された前記駆動電流を前記画素変調信号に応じてオンオフする切替手段と、
前記レーザのバイアス電流を制御するバイアス電流制御値を記憶する第二の記憶手段と、
前記バイアス電流制御値に応じて前記レーザのバイアス電流を数画素単位で可変制御するバイアス電流制御手段を有することを特徴とした画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記駆動電流制御手段は、
前記第一の記憶手段から読み出された値をＤ／Ａ変換する手段と
前記Ｄ／Ａ変換手段から出力された値に応じて前記駆動電流を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記バイアス電流制御手段は、
前記第二の記憶手段から読み出された値をＤ／Ａ変換する手段と
前記Ｄ／Ａ変換手段から出力された値に応じて前記バイアス電流を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、
前記バイアス電流制御値は前記駆動電流制御値に応じて決められた値であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３に記載の画像形成装置において、
前記バイアス電流制御値は前記画像信号のパルス幅データに応じて決められた値であ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、レーザ光源からの画素変調されたレーザ光を感光体や、静電記録媒体等の像担持面上に導光して、その面上に例えば静電潜像からなる画像情報を形成するようにしたデジタル画像形成装置のレーザ制御部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の画像形成装置のレーザ駆動回路に於いては、１走査中のレーザの光量を一定に保持するために、１走査中の光検出区間でレーザ光の出力を検出してレーザの駆動電流を１走査の間保持するという方法をとってきた。
【０００３】
以下、図９を用いて具体的な制御方法を述べる。
【０００４】
この種の画像形成装置に於いては、図９のように１つのレーザ４３Ａと１つのフォトダイオード（以下、ＰＤと呼ぶ）センサー４３Ｂから構成されるレーザチップ４３を用いており、４１のバイアス電流源と４２のパルス電流源の２つの電流源をレーザ４３に適用することによって、レーザ４３Ａの発光特性の改善を図っている。また、レーザ４３Ａの発光を安定化させるために、ＰＤセンサー４３Ｂからの出力信号を用いてバイアス電流源４１に帰還をかけ、バイアス電流量の自動制御を行っている。即ち、シーケンスコントローラ４７からのフル点灯信号により論理素子４０がＯＮ信号をスイッチ４９へ出力することにより、バイアス電流源４１とパルス電流源４２からの電流の和がレーザ４３へ流れ、その時のＰＤセンサー４３Ｂからの出力信号は電流電圧変換器４４に入力され、ついで増幅器４５で増幅され、ＡＰＣ回路４６に入力され、次いでこのＡＰＣ回路４６からバイアス電流源４１に制御信号として供給される。この回路方式をＡＰＣ（ Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌの略）回路方式と言い、現在レーザを駆動する回路方式として一般的である。レーザは温度特性を持っており、温度が高くなるほど一定の光量を得るための電流量は増加する。また、レーザは自己発熱するため、一定の電流を供給するだけでは一定の光量を得ることができず、これらは画像形成に重大な影響を及ぼす。このことを解決する手段として、１走査毎に前述したＡＰＣ回路方式を用いて、各走査毎の発光特性が一定になるように、各走査毎に一定に流す電流量を制御している。
【０００５】
こうして一定光量制御されたレーザ光を、画素変調部４８で変調されたデータでスイッチ４９をＯＦＦ／ＯＮすることで画像を形成している。
【０００６】
しかしながらレーザの光量を前述したように一定に制御したとしても、使用する感光体の特性によっては図６に示すように、主走査方向に大きな電位ムラ（ΔＥ＞５Ｖ）が発生してしまうものもあった。これは感光体薄膜製造の難しさに起因するものであり、主走査方向全体の薄膜の厚さを均一にするのは非常に困難である。
【０００７】
このような感光体を使用すれば、画像一面内で縦線濃度むらが主走査方向に発生してしまい、画像品位を大幅に低下させる原因となっていた。
【０００８】
また、電子写真装置における走査光学系では、レーザを走査する際に、感光体の端部つまり走査開始側と走査終了側で光量が落ちてしまう傾向にある。このような現象により、画像の主走査方向の端部では濃度が薄くなり、これも画像品位を低下させる原因となっていた。
【０００９】
こうした課題を解決する手段として、走査位置に応じた光量補正値に基づいてD/A変換し、D/A変換後のアナログ信号によってレーザの駆動電流を制御することで、感光体の電位むらや走査光学系の光量端部落ちを補正する画像形成装置が提案されている。
【００１０】
上記の例として、下記特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開2000-71510号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図７は半導体レーザに関してデューティーを変化させながら30MHzでパルス点灯をさせたときのレーザ光出力パルス幅をグラフにしたものである。図７に示すようにレーザをパルス幅変調点灯（以下PWM点灯）させた場合、レーザの出力光量によって入力信号に対する光波形のパルス幅のリニアリティが変わる。これは一般的にレーザの発光遅延によるものといわれている。
【００１２】
上述の感光体の電位むらや走査光学系の光量端部落ちを、レーザ光量を変化させることで補正するという方法を用いた場合、このパルス幅リニアリティ変化の影響を受ける。結果として感光体上の位置によりパルス幅のバラツキが生じ、画像品位を低下させる原因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで本発明は、入力された画像信号に応じて画素変調信号を生成し、レーザビームを像担持体上に照射し、画像情報を書き込み可視像化する手段を有し、その像を転写部材上に転写、定着して画像を形成する画像形成装置に用いられるレーザ駆動装置において、レーザの光量を検出する光検出手段、前記レーザの駆動電流を制御する駆動電流制御値を記憶する第一の記憶手段、１走査中の前記レーザ光量を一定制御した後に、前記レーザの駆動電流を前記駆動電流制御値に応じて数画素単位で可変制御する駆動電流制御手段、前記駆動電流制御手段によって制御された前記駆動電流を前記画素変調信号に応じてオンオフする切替手段、前記レーザのバイアス電流を制御するバイアス電流制御値を記憶する第二の記憶手段、前記バイアス電流制御値に応じて前記レーザのバイアス電流を数画素単位で可変制御するバイアス電流制御手段を用いることで、１走査中で光量が変わっても安定したパルス幅リニアリティを実現する。
【発明の効果】
【００１４】
感光体の電位むらや走査光学系の光量端部落ちを、レーザ光量を変化させることで補正するという方法を用いる場合でも、レーザ光量によらず安定したパルス幅でレーザを点灯させることができ、画像品位を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００１６】
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を説明する。
【００１７】
図１は本発明を採用した一例として示した装置全体の断面図である。基本的な動作について図１を用いて説明する。１の原稿給紙装置上に積載された原稿は、１枚づつ順次２の原稿台ガラス面上に搬送される。原稿が搬送されると、３のスキャナー部分のランプが点灯し、かつ４のスキャナーユニットが移動して原稿を照射する。原稿の反射光はミラー５,６,７を介して８を通過し、その後イメージセンサー部９に入力される。イメージセンサー部９に入力された画像信号は、直接、あるいは、一旦図示しない画像メモリに記憶され、再び読み出された後、露光制御部１０に入力される。露光制御部１０が発生させる照射光によって感光体１１上に作られた潜像は、電位センサ１００によって、感光体１１上の電位が所望の値になっているか監視され、次いで、現像器１３によって現像される。上記潜像とタイミングを合わせて転写部材積載部１４、あるいは１５より転写部材が搬送され、転写部１６に於いて、上記現像されたトナー像が転写部材上に転写される。転写されたトナー像は定着部１７にて転写部材に定着された後、排紙部１８より装置外部に排出される。転写後の感光体１１の表面をクリーナ２５で清掃し、クリーナ２５で清掃された感光体１１の表面を補助帯電器２６で除電して１次帯電器２８において良好な帯電を得られるようにした上で、感光体１１上の残留電荷を前露光ランプ２７で消去し、１次帯電器２８で感光体１１の表面を帯電し、この工程を繰り返すことで複数枚の画像形成を行う。
【００１８】
図２は露光制御部１０の構成を示している。図２において、３１はレーザ駆動装置であり、４３は半導体レーザである。半導体レーザ４３の内部にはレーザ光の一部を検出するＰＤセンサーが設けられ、ＰＤの検出信号を用いてレーザダイオードのＡＰＣ制御を行う。レーザ４３から発したレーザビームはコリメータレンズ３５及び絞り３２によりほぼ平行光となり、所定のビーム径で回転多面鏡３３に入射する。回転多面鏡３３は矢印の様な方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射した光ビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。偏向ビームとなった光はｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズは同時に走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行う為に、光ビームは、像担持体としての感光体１１上に図の矢印の方向に等速で結合走査される。なお、３６は回転多面鏡３３からの反射光を検出するビームディテクト（以下、ＢＤと呼ぶ）センサであり、ＢＤセンサ３６の検出信号は回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みの同期をとるための同期信号として用いられる。
【００１９】
図３は、本実施例の構成を示したブロック図であり、同図に於いて、レーザチップ４３は半導体レーザであり、レーザダイオード４３Ａ、ＰＤセンサー４３Ｂから構成されるレーザチップである。４１はレーザ４３Ａのバイアス電流源、４２はレーザ４３Ａのパルス電流源であり、画像信号であるＤＡＴＡは４８の変調部において画素変調され、この信号とシーケンスコントローラ４７からのＢＤ検出用フル点灯信号ＦＵＬＬとを論理素子４０で論理和演算した信号によりＯＮ／ＯＦＦするスイッチ４９によって、スイッチ４９がＯＮの時には１走査毎に制御されるバイアス電流源４１による電流と1走査中に複数回可変制御されるパルス電流源４２による電流の和でレーザ４３Ａは発光制御され、スイッチ４９がＯＦＦの時にはバイアス電流源４１による電流のみでレーザ４３Ａは発光される。
【００２０】
上述したように、半導体レーザの特性として、図７に示すように入力パルス信号に対して光出力は非線形となる。さらに、半導体レーザの光量によっても非線形性は変化する。
【００２１】
ＢＤ検出用のフル点灯発光時の光量をモニターした時のＰＤセンサー４３Ｂの出力信号は、４４の電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器で電圧信号に変換され、増幅器４５で増幅されＡＰＣ回路４６に入力される。ＡＰＣ回路４６は、例えば図４のような回路を内蔵しており、これは増幅されたＰＤセンサー出力ＶＰＤをアナログスイッチ３８を使って、シーケンスコントローラ４７からのサンプル/ホールド信号Ｓ／Ｈでサンプルし、抵抗３７とコンデンサー３９とで決まる時定数でこの電圧値（ＶＳＨ）を１走査の間ホールドする。そして、このＶＳＨと予め設定された基準電圧ＶＲＥＦとを比較器６０で比較することで、その差信号ＶＡＰＣを出力し、このＶＡＰＣに応じてバイアス電流源の電流を制御する。即ち、基準電圧ＶＲＥＦとして設定されている目標のバイアス発光値となるように、各走査毎にバイアス電流源４１の電流を制御することによって半導体レーザ４３Ａのバイアス光量が所望の光量となるようにＡＰＣ制御を行う。
【００２２】
次に、１走査中に複数回パルス電流量とバイアス電流量を可変制御する回路と、１走査中のタイミングチャートを図５を用いて説明する。
【００２３】
図５に於いて、画素クロックＣＬＫを分周器５１で分周したクロックＳ５１が、イネーブル付非同期クリアのアップカウンタ５２に入力される。カウンタ５２はＢＤ検出用フル点灯信号ＦＵＬＬが入力されている間は０を出力し、これが解除された後でシーケンスコントローラ４７からのドラム領域信号Ｅｎａｂｌｅが入力されている間分周クロックＳ５１をカウントして、カウント値をＲＡＭ等のメモリ５３へのアドレスとして出力する。メモリ５３はドラム上の主走査位置に対する駆動電流補正値Ｓ５３とバイアス電流補正値Ｓ５４が不図示のＣＰＵに予め保存されており、これを走査位置に応じて読み出す。この時の保存するべき駆動電流補正値Ｓ５３とバイアス電流補正値Ｓ５４を、図６に示す特性のドラムと図８に示す特性のレーザを例に挙げて述べる。この場合は、ドラム表面電位が目標電位となるように一定光量でドラムを照射しても、走査開始位置では電位が低くなっている。これは、ムラの少ないドラムでは光量が強過ぎることを示すため、レーザ駆動電流量を減らし、光量を落とせばよい。レーザ光量を落とすと、図８に示すように発光遅延量が大きくなりＰＷＭリニアリティは理想直線から離れるため、バイアス電流を増やせばよい。また、走査終了位置では逆に電位が高くなっているため、レーザ駆動電流量を増やし、レーザ光量を上げればよい。レーザ光量を上げると、発光遅延量が少なくなりＰＷＭリニアリティは理想直線に近づくため、バイアス電流を減らせばよい。駆動電流補正値Ｓ５３に関しては、これらの増減量を走査位置の複数ポイントで予め測定し、目標電位となるレーザ駆動電流値を基準として、それに対する値を保存すればよい。また、バイアス電流補正値Ｓ５４に関しては、光量、入力パルスデューティーをパラメーターとして特性を測定し、それに対する値をメモリ５３に保存すればよい。
【００２４】
そしてメモリ５３から読み出されたデジタル出力値をＤ／Ａ変換器５４、５５に入力し、アナログ値Ｖｃｏｍ、Ｖｂに変換してパルス電流源４２、バイアス電流源４１へそれぞれ出力する。パルス電流源４２、バイアス電流源４１は、このアナログ値Ｖｃｏｍ、Ｖｂの和に応じた電流値でレーザ４３Ａを駆動する。
【００２５】
この際、メモリ５３のアドレス０番地のデータＩ０、Ｂ０をＤ／Ａ変換した値は基準となるデフォルト電流値であり、ＡＰＣ制御するフル点灯区間では、このＩ０とＢ０の電流値の和でフル点灯され、ＡＰＣ回路により１走査の目標電流値が設定される。次いでドラム領域に走査位置が来ると、図５（２）Ｖｃｏｍ、Ｖｂで示されるような補正されたパルス電流値とバイアス電流値との和でＯＮ／ＯＦＦ制御信号に応じて、ドラム上を照射する。こうすることで、図６の特性を有するドラムであっても、走査開始側のドラム位置ではレーザ駆動電流量が減らされ光量が減ることで目標電位に近づき、バイアス電流を増やすことでレーザ波形が目標パルス幅に近づくことでドラムの潜像も目標の大きさとなる。同様にして主走査の各ポイントにおいてレーザ駆動電流量、レーザバイアス電流量が制御されることで光量、光照射時間もアクティブに制御され、各ポイントにおいてドラム表面電位は目標電位に、ドラム面の潜像は目標の大きさに近づく。
【００２６】
このことは、図５（２）Ｖｃｏｍ’で示すように、メモリ５３に保存するデータ数を増やせば増やすほど解像度が上がるため、より正確に電流補正ができ、ドラム表面電位、ドラム表面潜像幅もより理想に近づけることが出来るが、ドラム感度の関係上、画素毎に補正する必要はなく、数画素から数百画素単位で十分であるため、必要とするメモリは１走査の画素数の数分の１から数百分の１でよい。
【００２７】
また、Ｖｂに関して、画像信号の入力デューティーに対してデータ数を増やせばよりＰＷＭリニアリティが良くなるが、入力信号のデューティーよりも発光光量のほうが発光遅延に対して支配的であるため、１つの光量に対して１つまたは数個のバイアス電流補正値でもよい。
【００２８】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲で示した機能または実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であれば、どのようなものであっても適用可能である。
【００２９】
上記実施形態では、画像形成装置を複写機とした場合を例にあげたが、本発明はこれに限定されるものではなく、プリンタや複合機に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の代表的な実施例であるデジタルプリンタ装置の構成を示す図。
【図２】デジタルプリンタ装置の露光制御部の構成を示す図。
【図３】本実施例のレーザ駆動回路の構成を示す図。
【図４】ＡＰＣ回路の１例を示す図。
【図５】（１）本実施例のレーザ駆動回路のパルス電流制御部の構成を示す図（２）本実施例のレーザ駆動回路のパルス電流制御部のタイミングを示す図。
【図６】ドラム表面電位ムラを示す図。
【図７】（１）半導体レーザにおけるパルス幅変調信号入力に対する光出力パルス幅を示す図（２）５０％デューティーパルス幅変調信号入力に対する光出力波形を示す図。
【図８】従来のデジタルプリンタ装置のレーザ駆動回路の１例を示す図。
【図９】走査光学系の光量端部落ちのムラ特性を示す図。
【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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【図８】
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【図９】
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