JP2018010051A - 画像形成装置、及び光量調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の光量低下を特別な検出回路を用いることなく、簡易で安価な構成で実現することである。
【解決手段】ＢＤ信号の出力時間やＢＤ信号の受光強度を予め定められた規定時間や規定強度と比較し、その比較の結果から、光量の低下があるかどうかを判断する。そして、光量の低下があると判断された場合には、レーザ光の光量を調整することで感光体の表面の光量が目標値となるように制御する。
【選択図】 図４

Description

本発明は画像形成装置、及び光量調整方法に関し、特に、例えば、電子写真方式に従って記録媒体に画像を形成する画像形成装置、及びそのレーザ光の光量調整方法に関する。

電子写真方式に従って画像を形成する画像形成装置では、ｆθレンズやポリゴンミラーなどの走査光学系を経て感光体の表面に照射される半導体レーザの光パワーは、次の理由により装置の製造初期に比べて低下することがある。つまり、装置を使用し続けると、走査光学系を形成するいずれかのガラス面に飛散したトナー等が埃として付着して累積し、これが感光体の表面で得られる光量を低下させてしまうのである。その結果、形成される画像で、所望の濃度が得られなくなってしまう。

従来より、このような光量低下に対処するため、感光体の表面で得られる光量が低下した場合、ＢＤセンサに入射する光量も同等に低下することに着目し、ＢＤセンサに入射する光量から画像濃度の低下を検知している。具体的には、ＢＤセンサに最低入射光量を可変に設定できる手段を設け、この設定値と入射光量とを比較し、入射光量がこの設定光量を下回ると光量低下、つまり画像濃度の低下と判断する。そして、画像濃度の低下が判断されるとＢＤセンサの出力を遮断し、故障が発生したとみなして、その旨をユーザに報知する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３５４７０４号公報

しかしながら上記従来例では、ＢＤセンサに最低入射光量を可変に設定できる手段を設けなければならず、装置の回路規模が大きくなり、装置の生産コストが上昇する。また、半導体レーザやその駆動回路が実際には故障していないにも係らず、故障とみなされ、画像形成が不可能となってしまうという問題がある。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、安価で簡単な構成で、光投射手段の光量を適正に補正して良好な画像形成を行うことが可能な画像形成装置、及びその光量調整方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は次のような構成からなる。

即ち、感光体に光を投射し画像を形成する光投射手段と、前記光投射手段の出力値が所定値以上となる時間を検出する検出手段と、前記検出手段の結果に基づいて、前記光投射手段の光量を調整する光量調整手段とを有することを特徴とする。

従って本発明によれば、安価で簡単な構成で、光投射手段の光量を適正に補正して良好な画像形成を行うことができるという効果がある。

本発明の代表的な実施例である電子写真方式に従って記録媒体に画像を形成する画像形成装置の概略構成を示す斜視図である。 ＢＤセンサの入出力を示す図である。 図１に示す画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。 図１に示す画像形成装置の光量調整制御処理を示すフローチャートである。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について、さらに具体的かつ詳細に説明する。

なお、この明細書において、「シート（又は記録媒体）」とは、一般的な画像形成装置で用いられる画像を形成する記録用紙や印画紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム（ＯＨＰ）、金属板、木材、皮革等、搬送の可能な媒体を含むものである。

・画像形成装置の概要（図１）
図１は本発明の代表的な実施例である電子写真方式に従って記録媒体に画像を形成する画像形成装置（ＬＢＰ）の概略構成を示す斜視図である。特に、図１では、画像形成装置の感光ドラム８にビーム光を走査する走査光学部９の構成を表している。

図１に示されるように、レーザビームの走査光学系を構成する半導体レーザ１０７は、レーザ駆動回路１３０から入力される画像信号に応じて光変調される。そして、半導体レーザ１０７から出射されたレーザビームはコリメータレンズ１３４を経て、ポリゴンミラー（回転多面鏡）１３３により偏向される。偏向されたレーザビームは、ｆθレンズ１３２で結像され、感光ドラム（感光体）８上にビームが照射される。そして、ビームは感光ドラム８上を一定速度かつ所定タイミングにて図示される主走査方向と、その主走査方向とは垂直方向の副走査方向に順次走査される。その結果、表面が一様帯電された感光ドラム８の表面上に静電潜像が形成される。特に、走査光学部９の半導体レーザ１０７、ポリゴンミラー（回転多面鏡）１３３、ｆθレンズ１３２などを合わせて、光投射手段をいうこともある。

この静電潜像は、トナー（不図示）により現像後、副走査方向に給紙される記録用紙などの記録媒体上に転写され、さらに熱定着されて記録画像が生成される。また、レーザビームの一部は画像形成領域外の走査開始位置よりも主走査方向上流側の位置に設けられた反射ミラー１３１で反射され、レーザビームを検出するＢＤセンサ１２１に入射し、レーザビームの主走査タイミングを決定するＢＤ同期信号が生成される。

また、ＢＤ同期信号は画像処理部（不図示）に入力され、画像走査用の画像クロックと同期を取り、画像形成開始のタイミング制御を行う。そして、画像処理部に入力された画像信号は、画像書込開始が制御されたタイミングにより、画像クロックに従ってレーザ駆動回路１３０に出力され、上述した経路でレーザ偏向走査が実行される。

ここで、もし画像記録開始のタイミング制御で各走査毎にバラツキが生ずると画像を形成するドットパターンに歪みが現われ、高品質の画像を形成できなくなる。そのために、上述したようにＢＤ同期信号に基づいた画像形成開始のタイミング制御がなされている。この結果、走査ラインごとにドットパターン歪が生じなくなる。また、半導体レーザ１０７内部のレーザ近傍付近に配置されたフォトダイオードの情報を検出し、この情報から半導体レーザの出射パワーが標準光量となるようにＡＰＣ（Automatic Power Control）制御がなされる。

さて、ＡＰＣによりレーザの発光量を一定にするフィードバック制御は、半導体レーザの素子チップ面上で所定の標準発光パワーが得られるようにする制御であり、高品位な画像形成に必要とされるのは、感光ドラム８の表面上で得られる発光パワーである。しかしながら、必ずしもＡＰＣ制御だけでは、感光ドラム８の表面上の発光パワーの経時的な劣化に対する保証はされない。

図１から明らかなように、半導体レーザ１０７から感光ドラム８までの光の経路には、コリメータレンズ１３４、ポリゴンミラー１３３、ｆθレンズ１３２、反射ミラー１３１などの走査光学系が存在している。ＡＰＣ制御された半導体レーザ１０７の標準パワーは、半導体レーザ近傍のフォトダイオードのモニタ信号により、半導体レーザチップ面の光パワーが一定となるように制御される。

半導体レーザ１０７より発光されたレーザビームは、コリメータレンズ１３４によりビーム形状が整形され、かつ平行ビームにされたうえで回転するポリゴンミラー１３３により反射されて偏向走査される。偏向走査されたレーザビームは、ｆθレンズ１３２を透過して、図１の矢印で示されるように回転する感光ドラム８の表面上に結像されてドット状のスポットとなり、主走査方向（感光ドラム８の回転軸方向に平行）に移動する。これにより、走査線を形成し、感光ドラム８を露光する。

さらに図１に示されるように、感光ドラム８上の走査線の走査開始位置Ｓよりも主走査方向上流側の位置にあるレーザ光が入射する位置に反射ミラー１３１が設けられている。反射ミラー１３１に入射したレーザ光は、ＢＤセンサ１２１に入射する。ＢＤセンサ１２１はレーザ光が入射したことを検知し、それに応じたＢＤ信号を出力する。そして、ＢＤセンサ１２１からの出力に基づいて、レーザ光の走査開始タイミングが決定される。

また、レーザビームが感光ドラム８を走査後、次に感光ドラム８を走査する前に、半導体レーザ１０７内部のレーザ近傍付近に配置されたフォトダイオードの情報を検出し、この情報から半導体レーザの出力パワーが標準光量となるようにＡＰＣ制御される。

走査光学部９は画像形成において、画像データに基づいて、感光ドラム８表面の画像形成可能領域（感光ドラム８の有効領域）に対して、トナーを付着させる程度の発光レベル（強度）で、レーザ光を発光する。

図２はＢＤセンサへの入射光量とＢＤセンサからのＢＤ信号出力との関係を示す図である。

図２で示すように、ＢＤ信号の出力時間がＢＤセンサ１２１への入射光量に応じて変化する。ＢＤセンサ１２１への入射光量が少ないほど閾値を超える時間が短くなるため、ＢＤ信号の出力時間も短くなる。この実施例では、画像形成装置の組立初期におけるＢＤ信号の出力時間を不揮発性メモリ（後述）に記憶し、検出されたＢＤ信号の出力時間が装置組立初期のそれより短くなった場合、感光ドラム表面の光量が低下していると判断する。また、光量低下時は、画像形成装置の組立初期におけるＢＤ信号の出力時間からどのくらい時間が変化したかにより、光量補正値を算出する。

図３は図１に示した画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。

図３に示されるように、フォトダイオードが内蔵される半導体レーザ１０７は、レーザドライバ１２により駆動され、レーザ光を受光してＡＰＣ制御が実行される。

制御部１９には、ＣＰＵ２７、メモリ２８、タイミング信号発生器２５、画像信号発生器２６が含まれており、ＣＰＵ２７は、メモリ２８に記憶されているプログラムを読出し実行することによって、タイミング信号発生器２５の動作を制御する。また、メモリ２８は、画像形成装置の各種動作を制御するためのプログラムを格納するＲＯＭ、ＲＡＭ、例えば、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリで構成される。また、そのＲＡＭはＣＰＵ２７が実行する各種処理を実行するための作業領域、変数や設定情報等のデータを一時的に記憶する記憶領域として用いられる。メモリ２８の不揮発性メモリには、画像形成装置の組立初期におけるＢＤ信号の出力時間が記憶されている。そして、ＣＰＵ２７は、これと検知したＢＤ信号の出力時間とを比較して光量補正値を算出する。

タイミング信号発生器２５は、ＡＰＣ制御を実行したり、画像形成領域を示す制御信号を生成する。そして、タイミング信号発生器２５は、その制御信号をレーザドライバ１２に入力するとともに、モータドライバ１５に回転制御信号を入力する。モータドライバ１５はその回転制御信号に基づいてポリゴンモータ１３を回転駆動してポリゴンミラー１３３を回転させる。また、ＣＰＵ２７で算出された光量補正値に基づいて、光量基準電圧（ＰＷＭ）を可変させ、感光ドラム８表面の光量を目標値になるよう制御する。

画像信号発生器２６は、外部装置から入力した画像データを画像信号として、ＢＤ信号を基準としてタイミング信号発生器２５で生成される主走査タイミング、副走査タイミングに従う画像形成領域にレーザドライバ１２に入力する。レーザドライバ１２はＡＰＣ制御によって設定された駆動電流を画像信号で変調して半導体レーザ１０７に出力する。これにより、半導体レーザ１０７は画像データが表現する階調に応じた点灯時間のレーザ光を出力する。

図４は図１に示す画像形成装置が実行する光量調整制御の処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１では、制御部１９からの命令によりポリゴンモータ１３を回転させる。次に、ステップＳ２では、ポリゴンモータ１３が画像形成可能な定常回転数に達したか否かを調べる。ここで、ポリゴンモータ１３の回転数が定常回転数に達していないと判断された場合、その回転数が定常回転数に達するまで、ステップＳ２で処理を待ち合わせる。これに対して、ポリゴンモータ１３の回転数が定常回転数に達したと判断された場合、処理はステップＳ３に進み、半導体レーザ１０７を点灯して、ＡＰＣ発光を開始する。

ステップＳ４では、ＢＤ信号を検出するまで、処理を待ち合わせ、ＢＤ信号が検出されたと判断された場合、処理はステップＳ５に進み、ＢＤ信号の出力時間を測定する。そして、ステップＳ６では、測定されたＢＤ信号の出力時間と、上述の不揮発性メモリに予め記憶された感光ドラム８の表面が目標光量となるＢＤ信号の規定時間（基準時間）を比較する。

ここで、測定されたＢＤ信号の出力時間が規定時間以下であると判断された場合、処理はステップＳ７に進み、ＣＰＵ２７でその規定時間と測定されたＢＤ信号の出力時間との差から光量補正値を算出する。さらに、ステップＳ８では、算出された光量補正値に基づいて、タイミング信号発生器２５から出力される光量基準電圧（ＰＷＭ）を可変させ、感光ドラム８表面での光量が目標値となるように光量調整を行う。その光量調整が終わると、ステップＳ９では、画像形成を実行する。これに対して、測定されたＢＤ信号の出力時間を超える場合には、光量補正を実行せずに、処理はステップＳ９に進んで画像形成を実行する。

従って以上説明した実施例に従えば、ＢＤ信号の出力時間に基づいて感光ドラム表面上に光量低下が発生したかどうかを検出することができる。このように、この実施例では、従来例とは異なり、特別な回路構成を必要することなく、感光ドラム表面上における光量低下し、適正な光量に補正することができる。

なお、以上説明した実施例では、ＢＤ信号の出力時間に基づいて感光ドラム表面上に光量低下が発生したかどうかを検出する構成としたが、本発明はこれによって限定されるものではない。例えば、感光ドラム表面上の光量が目論見よりも大きい場合に、光量を下げて目標値になるように調整する場合にも適用可能である。

以上説明したように、この画像形成装置では、特別な回路を用いなくても、走査光学系を形成する回転多面体やｆθレンズなどのいずれかのガラス面にトナー等が付着することにより生じる感光体表面で得られる光量が低下を検知することができる。そして、感光体表面上の光量が所定の光量となるように半導体レーザのパワーを調整することで、良好な画像を形成することができる。

さらに、上述した実施例では、単機能の画像形成装置（プリンタ装置）を例として説明したが本発明はこれによって限定されるものではない。本発明は、例えば、画像読取装置（スキャナ装置）と画像形成装置（ＬＢＰ）とＡＤＦ装置が一体化した複写機システムにも適用できるし、さらに複写機システムにファクシミリ機能を加えた複合システムとしても良い。

８ 感光ドラム、１２ レーザドライバ、１３ ポリゴンモータ、
１５ モータドライバ、１９ 制御部、１０７ 半導体レーザ、１２１ ＢＤセンサ、
１３３ ポリゴンミラー

Claims (6)

1. 感光体に光を投射し画像を形成する光投射手段と、
   前記光投射手段の出力値が所定値以上となる時間を検出する検出手段と、
   前記検出手段の結果に基づいて、前記光投射手段の光量を調整する光量調整手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記光投射手段が所定の光量を投射するときに前記検出手段が検出する時間の基準時間を格納する記憶手段をさらに有し、
   前記光量調整手段は、前記基準時間と、前記検出手段が検出する時間を比較し、前記時間が前記基準時間より長い場合は、前記光投射手段の光量を前記所定の光量より小さくし、前記時間が前記基準時間より短い場合は、前記光投射手段の光量を前記所定の光量より大きくするよう調整することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記光量調整手段は、光量基準電圧を可変させることにより前記光投射手段の光量を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記検出手段は、ＢＤ信号を生成するＢＤセンサの出力時間を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記光投射手段の光を反射し、反射された光が前記感光体の上を走査するよう回転する回転多面体と、
   前記回転多面体を回転駆動させるモータとをさらに有し、
   前記検出手段は、前記モータが定常回転数に達した後の前記ＢＤセンサの出力時間を検出することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 感光体に光を投射し画像を形成する光投射手段を有する画像形成装置における光投射手段の光量調整方法であって、
   前記光投射手段の出力値が所定値以上となる時間を検出する検出工程と、
   前記検出工程における検出の結果に基づいて、前記光投射手段の光量を調整する光量調整工程とを有することを特徴とする光量調整方法。

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