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技術 光ビーム検出回路、光ビーム走査ユニット及び画像形成装置

出願人 シャープ株式会社
発明者 松本和剛
出願日 2011年12月27日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2011-284637
公開日 2013年7月8日 (5年7ヶ月経過) 公開番号 2013-134381
状態 特許登録済
技術分野 機械的光走査系 レーザービームプリンタ FAXの走査装置
主要キーワード 周囲温度情報 湾曲歪 システムクロック回路 検出信号生成 fθレンズ 出射ユニット 像面光量 照射開始位置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

光ビーム通過タイミングを正確に検出でき、かつコストを抑制できる光ビーム検出回路、この回路を備えた光ビーム出射ユニット、及び画像形成装置を提供する。

解決手段

光ビーム検出回路3Aは、被走査体101Aを走査する光ビームを1つの光センサ10で受光し、受光量に応じた検出信号を生成する検出信号生成部と、光ビームを出射する発光素子LD1の光量制御信号に比例する基準信号を出力する基準信号出力部44と、検出信号生成部が生成した検出信号を、基準信号出力部44が出力した基準信号と比較することにより、被走査体101Aに対して光ビームの走査を開始する位置を決定するための同期信号を生成する同期信号生成部35と、を備えている。

概要

背景

電子写真方式画像形成装置は、図1に示すように、光ビーム走査領域の始端側にBD(Beam Detect)センサを備えている。BDセンサは、光センサであり、光ビーム走査ユニットが走査する光ビームの通過時に、光ビームの受光量に応じた大きさの検出信号を出力する。光ビーム走査ユニットは、BDセンサの検出信号に基づいて、感光体ドラム静電潜像を書き込むタイミングを制御する。

光ビーム走査ユニットは、例えば、図2(A)に示すような光ビーム検出回路により、BDセンサの検出信号を処理する。この光ビーム検出回路では、コンパレータの−入力端子に、電流電圧変換されたBDセンサの検出信号(電圧V−)が入力される。また、コンパレータの+入力端子に、スレッシュレベル閾値)として予め設定した電圧V+が入力される。図2(B)に示すように、コンパレータは、電圧V−が電圧V+を超えると同期信号を出力する。制御部は、コンパレータの同期信号がHレベルからLレベルに切り換わったことを検出して、画像の書き出し位置を設定する。

従来の電子写真方式の画像形成装置には、装置の周囲温度または周囲湿度や、感光体ドラムの劣化状態などに応じて光ビームの光量を変更するものがある(特許文献1参照。)。このような画像形成装置では、光ビームの光量を変更すると、画像の書き出し位置がずれてしまうという問題があった。例えば、図2(C)に示すように、光ビームの受光量が220μWのときと80μWのときでは、BDセンサの検出信号(電圧)の大きさと傾きが異なるので、光ビームの検出タイミングが約660nSずれる。このとき、光ビーム走査ユニットの光ビーム走査速度が1612149mm/sであると、約1.1mmも画像の書き出し位置がずれてしまう。

そこで、従来、2つの光センサを隣接して配置し、2つの光センサの出力波形を比較することにより、光ビームの通過タイミングがずれることなく常に正確に検出できる光走査記録計が開示されている(特許文献2参照。)。

概要

光ビームの通過タイミングを正確に検出でき、かつコストを抑制できる光ビーム検出回路、この回路を備えた光ビーム出射ユニット、及び画像形成装置を提供する。光ビーム検出回路3Aは、被走査体101Aを走査する光ビームを1つの光センサ10で受光し、受光量に応じた検出信号を生成する検出信号生成部と、光ビームを出射する発光素子LD1の光量制御信号に比例する基準信号を出力する基準信号出力部44と、検出信号生成部が生成した検出信号を、基準信号出力部44が出力した基準信号と比較することにより、被走査体101Aに対して光ビームの走査を開始する位置を決定するための同期信号を生成する同期信号生成部35と、を備えている。

目的

本発明は、光ビームの通過タイミングを正確に検出でき、かつ装置のコストを抑制できる光ビーム検出回路、この回路を備えた光ビーム出射ユニット、及び画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

被走査体走査する光ビームを1つの光センサ受光し、受光量に応じた検出信号を生成する検出信号生成部と、前記光ビームを出射する発光素子光量制御信号に比例する基準信号を出力する基準信号出力部と、前記検出信号生成部が生成した検出信号を、前記基準信号出力部が出力した基準信号と比較することにより、前記被走査体に対して光ビームの走査を開始する位置を決定するための同期信号を生成する同期信号生成部と、を備えた光ビーム検出回路

請求項2

前記基準信号出力部は、前記光量制御信号を基準信号として出力する、請求項1に記載の光ビーム検出回路。

請求項3

請求項1または2に記載の光ビーム検出回路と、前記光量制御信号を生成する制御信号生成部と、前記光量制御信号に応じた光量の光ビームを前記発光素子から出射する光源部と、前記光源部が出射した光ビームを前記被走査体に走査する走査部と、前記同期信号生成部が生成した同期信号により、前記走査部が走査する光ビームの走査開始位置を決定する制御部と、を備えた、光ビーム走査ユニット

請求項4

ユニット本体の周囲温度または周囲湿度を検出する検出部を備え、前記制御信号生成部は、前記検出部が検出した周囲温度または周囲湿度に応じた光量制御信号を生成する、請求項3に記載の光ビーム走査ユニット。

請求項5

前記走査部が光ビームを前記被走査体に走査した回数または時間を計測する計測部を備え、前記制御信号生成部は、前記計測部が計測した回数または時間に応じた光量制御信号を生成する、請求項3に記載の光ビーム走査ユニット。

請求項6

請求項3乃至5のいずれかに記載の光ビーム走査ユニットと、前記光ビーム走査ユニットが光ビームを走査して前記被走査体である感光体の被走査面に形成した静電潜像に、トナーを供給して顕像化する画像形成部と、前記画像形成部が顕像化したトナー像記録材転写して定着させる定着部と、を備えた画像形成装置

技術分野

0001

本発明は、被走査体走査する光ビーム通過タイミングを検出する光ビーム検出回路、この回路を備えた光ビーム走査ユニット及び画像形成装置に関する。

背景技術

0002

電子写真方式の画像形成装置は、図1に示すように、光ビームの走査領域の始端側にBD(Beam Detect)センサを備えている。BDセンサは、光センサであり、光ビーム走査ユニットが走査する光ビームの通過時に、光ビームの受光量に応じた大きさの検出信号を出力する。光ビーム走査ユニットは、BDセンサの検出信号に基づいて、感光体ドラム静電潜像を書き込むタイミングを制御する。

0003

光ビーム走査ユニットは、例えば、図2(A)に示すような光ビーム検出回路により、BDセンサの検出信号を処理する。この光ビーム検出回路では、コンパレータの−入力端子に、電流電圧変換されたBDセンサの検出信号(電圧V−)が入力される。また、コンパレータの+入力端子に、スレッシュレベル閾値)として予め設定した電圧V+が入力される。図2(B)に示すように、コンパレータは、電圧V−が電圧V+を超えると同期信号を出力する。制御部は、コンパレータの同期信号がHレベルからLレベルに切り換わったことを検出して、画像の書き出し位置を設定する。

0004

従来の電子写真方式の画像形成装置には、装置の周囲温度または周囲湿度や、感光体ドラムの劣化状態などに応じて光ビームの光量を変更するものがある(特許文献1参照。)。このような画像形成装置では、光ビームの光量を変更すると、画像の書き出し位置がずれてしまうという問題があった。例えば、図2(C)に示すように、光ビームの受光量が220μWのときと80μWのときでは、BDセンサの検出信号(電圧)の大きさと傾きが異なるので、光ビームの検出タイミングが約660nSずれる。このとき、光ビーム走査ユニットの光ビーム走査速度が1612149mm/sであると、約1.1mmも画像の書き出し位置がずれてしまう。

0005

そこで、従来、2つの光センサを隣接して配置し、2つの光センサの出力波形を比較することにより、光ビームの通過タイミングがずれることなく常に正確に検出できる光走査記録計が開示されている(特許文献2参照。)。

先行技術

0006

特開平5−330129号公報
特実昭64−9214号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、特許文献2に記載の光走査記録計では、光センサを2つ使用する必要があるため、装置のコストが上昇するという問題があった。

0008

そこで、本発明は、光ビームの通過タイミングを正確に検出でき、かつ装置のコストを抑制できる光ビーム検出回路、この回路を備えた光ビーム出射ユニット、及び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

この発明の光ビーム検出回路は、検出信号生成部と、基準信号出力部と、同期信号生成部と、を備えている。検出信号生成部は、被走査体を走査する光ビームを1つの光センサで受光し、受光量に応じた検出信号を生成する。基準信号出力部は、光ビームを出射する発光素子光量制御信号に比例する基準信号を出力する。同期信号生成部は、検出信号生成部が生成した検出信号を、基準信号出力部が出力した基準信号と比較することにより、被走査体に対して光ビームの走査を開始する位置を決定するための同期信号を生成する。

0010

この構成では、発光素子は光量制御信号に応じた光量の光ビームを出射し、光センサは光ビームの光量に応じた大きさの検出信号を出力する。発光素子の発光量と光センサの受光量は比例関係にあるので、上記のように構成することで、光ビームの光量に比例してスレッシュレベルである基準信号が変更される。これにより、光ビームの光量を変更しても、光ビームを常に同じタイミングで正確に検出できるので、画像の書き出し位置がずれるといった問題の発生を防止できる。また、使用する光センサは1つでよいので、コストを抑制できる。

0011

上記発明において、基準信号としては、例えば、光ビームを出射する発光素子の光量制御信号をそのままを出力するように構成するとよい。この構成では、光量制御信号の加工する回路が不要なので、回路構成シンプルにすることができる。これにより、コストアップを抑制できる。

0012

この発明の光ビーム走査ユニットは、上記光ビーム検出回路と、制御信号生成部と、光源部と、走査部と、制御部と、を備えている。制御信号生成部は、光量制御信号を生成する。光源部は、光量制御信号に応じた光量の光ビームを前記発光素子から出射する。走査部は、光源部が出射した光ビームを被走査体に走査する。制御部は、同期信号生成部が生成した同期信号により、走査部が走査する光ビームの走査開始位置を決定する。

0013

この構成では、光ビーム走査ユニットは、被走査体に対して光ビームを走査するときに、検出信号生成部が生成した検出信号を、基準信号出力部が出力した基準信号と比較して、被走査体に対して光ビームの走査開始位置を決定するための同期信号を生成する。そして、この同期信号により、走査部が走査する光ビームの走査開始位置を決定する。これにより、光ビームの光量を変更しても、光ビームの走査開始位置を常に同じ位置にすることができるので、画像の書き出し位置がずれを防止できる。また、使用する光センサは1つでよく、コストの上昇を防止できる。

0014

上記発明において、光ビーム走査ユニットは、検出部を備えている。検出部は、ユニット本体の周囲温度または周囲湿度を検出する。制御信号生成部は、前記検出部が検出した周囲温度または周囲湿度に応じた光量制御信号を生成する。

0015

この構成では、周囲温度または周囲湿度に応じて光量を変更する。これにより、周囲温度や周囲湿度にかかわらず、画像の濃度を一定に保つことができる。

0016

上記発明において、光ビーム走査ユニットは、計測部を備えている。計測部は、走査部が光ビームを被走査体に走査した回数または時間を計測する。制御信号生成部は、計測部が計測した回数または時間に応じた光量制御信号を生成する。

0017

この構成では、走査部が光ビームを被走査体に走査した回数または時間、すなわち、被走査体の劣化状態に応じて光量を変更する。これにより、被走査体の劣化状態にかかわらず、画像の濃度を一定に保つことができる。

0018

この発明の画像形成装置は、上記構成の光ビーム走査ユニットと、画像形成部と、定着部と、を備えている。画像形成部は、光ビーム走査ユニットが光ビームを走査して前記被走査体である感光体の被走査面に形成した静電潜像に、トナーを供給して顕像化する。定着部は、画像形成部が顕像化したトナー像記録材転写して定着させる。

0019

この構成では、画像形成装置は、検出信号生成部が生成した検出信号を、前記基準信号出力部が出力した基準信号と比較して、同期信号を生成する。そして、この同期信号により、走査部が走査する光ビームの走査開始位置を決定して画像を形成し、この画像を記録材に転写する。これにより、光ビームの光量を変更しても、光ビームの走査開始位置を常に同じ位置にすることができ、ずれのない画像を形成できる。また、使用する光センサは1つでよく、コストを抑制できる。

発明の効果

0020

この発明によれば、光ビームの通過タイミングを正確に検出でき、かつ装置のコストを抑制できる。

図面の簡単な説明

0021

感光体の被走査面を走査する光ビームの光路を示す図である。
(A)は、従来の光ビーム検出回路の回路図である。(B)は、光ビームの検出方法と検出タイミングを説明するためのグラフである。(C)は、光ビームの光量が変更したときの光ビームの検出タイミングを説明するためのグラフである。
画像形成装置の内部構成を示す正面透視図である。
光ビーム走査ユニットの概略構成を示す上面図である。
光ビーム走査ユニットの概略構成を示す側面図である。
光ビーム走査ユニットの制御系、及び光ビーム走査ユニットを制御する画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
光センサの検出信号におけるジッタの状態を示すグラフである。
レーザドライバ制御電圧をスレッシュレベルとして用いる光ビーム検出回路の回路図である。
レーザドライバの制御電圧に比例するより高い電圧をスレッシュレベルとして用いる光ビーム検出回路の回路図である。
レーザドライバの制御電圧に比例するより低い電圧をスレッシュレベルとして用いる光ビーム検出回路の回路図である。

実施例

0022

以下、本発明の光ビーム検出回路及び光ビーム走査ユニットを備えた画像形成装置として、カラープリンタを例に挙げて説明する。図3に示すように、カラープリンタ(以下、単にプリンタと称する。)100は、光ビーム走査ユニット1、感光体ドラム101A〜101D、現像ユニット102A〜102D、帯電ローラ103A〜103D、クリーニングユニット104A〜104D、中間転写ベルト11、一次転写ローラ13A〜13D、二次転写ローラ14、定着ユニット15、給紙カセット16、手差し給紙トレイ17、及び排紙トレイ18等を備えている。

0023

プリンタ100は、他の装置がネットワークを介して送信した画像データを不図示の通信部で受信すると、この画像データに基づいて用紙に画像を形成する。

0024

プリンタ100は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、及びイエロー(Y)の4色の各色相に対応した画像データを用いて画像形成ユニットPA〜PDにおいて画像形成を行う。画像形成ユニットPA〜PDは、それぞれ同様の構成である。例えば、ブラックの画像形成ユニットPAは、感光体ドラム101A、現像ユニット102A、帯電ローラ103A、転写ローラ13A、及びクリーニングユニット104Aを備えている。画像形成ユニットPA〜PDは、中間転写ベルト11の移動方向に一列に配置されている。

0025

図3には表示していないが、後述の図5に示すように、感光体ドラム101A(ブラック)は、感光体ドラム101B〜101Dに比較して大径のものを使用している。モノクロ(ブラック)画像形成は、使用頻度が高く、長寿命化が必要だからである。

0026

帯電ローラ103Aは、感光体ドラム101Aの表面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電ローラ103B〜103Dも、帯電ローラ103Aと同様の構成である。

0027

光ビーム走査ユニット1は、不図示の半導体レーザポリゴンミラー6、第1fθレンズ7、第2fθレンズ8、及び複数のミラーを備えている。光ビーム走査ユニット1は、各色相の画像データによって変調された各レーザビームを、被走査体である感光体ドラム101A〜101Dにそれぞれ照射する。感光体ドラム101A〜101Dには、それぞれ、各色相の画像データによる静電潜像が形成される。なお、光ビーム走査ユニット1の詳細は後述する。

0028

現像ユニット102A〜102Dは、それぞれ、前記4色の各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム101A〜101Dのそれぞれに形成された各色相の静電潜像にトナーを供給してトナー像に顕像化する。

0029

感光体ドラム101A〜101Dに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト11の外周面に順次重ねて転写されて、中間転写ベルト11の外周面にはフルカラーのトナー像が形成される。

0030

クリーニングユニット104A〜104Dは、それぞれ、現像画像転写後における感光体ドラム101A〜101Dの表面に残留したトナーを除去・回収する。

0031

中間転写ベルト11の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト11の回転によって、二次転写ローラ14との対向位置である二次転写位置に搬送される。

0032

給紙カセット16または手差し給紙トレイ17から給紙された用紙(記録材)が二次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間を通過する際に、中間転写ベルト11の外周面から用紙の表面にトナー像が転写される。

0033

トナー像が転写された用紙は、定着部である定着ユニット15により加熱及び加圧されて、トナー像が、用紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した用紙は、排紙ローラ18Aによって排紙トレイ18上に排出される。

0034

なお、画像形成ユニットPA〜PD、中間転写ベルト11、及び二次転写ローラ14は、画像形成部に相当する。以下、画像形成部82と称する。

0035

図4図5に示すように、光ビーム走査ユニット1は、レーザユニット40A〜40D、ミラー3B〜3D、第1シリンドリカルレンズ4、ミラー5、ポリゴンミラー6、第1fθレンズ7、第2fθレンズ8、第2シリンドリカルレンズ9A〜9D、ミラー21,22A〜22C,23A,23B,24A〜24C、同期レンズ10A及びBDセンサ10等の光学部品、並びに、これらの光学部品を支持、収納する筐体60を備えている。また、光ビーム走査ユニット1は、光ビーム検出回路2、及び後述のレーザドライバ43を備えている。

0036

レーザユニット40Aは、発光制御自在な発光素子である半導体レーザ41Aと、コリメータレンズ42Aを備えている。レーザユニット40B〜40Dは、同様に、それぞれ、半導体レーザ41B〜41Dと、コリメータレンズ42B〜42Dを備えている。図4に示す矢印X−X方向が主走査方向である。

0037

図4に示すように、光源である各半導体レーザ41A〜41Dは、それぞれ前記4色の各色相の画像データに基づいて変調されたレーザビームL1〜L4を出射する。レーザビームL1〜L4は、それぞれ、コリメータレンズ42A〜42Dによって広がり角を変更されて平行光となり、ミラー3B〜3D、第1シリンドリカルレンズ4及びミラー5を経てポリゴンミラー6の反射面61に、互いに異なる入射角入射する。

0038

ポリゴンミラー6は、矢印Aの方向に回転して各反射面61においてレーザビームL1〜L4を矢印B方向に等角速度で偏向する。

0039

第1fθレンズ7及び第2fθレンズ8は、ポリゴンミラー6によって等角速度で偏向されたレーザビームL1〜L4を、感光体ドラム101A〜101Dのそれぞれの表面に、主走査方向における矢印C方向に等速度で偏向する。これにより、感光体ドラム101Aの表面が、半導体レーザ41Aから出射されたレーザビームL1により矢印C方向に走査される。また、同様に、感光体ドラム101B〜101Dのそれぞれの表面が、半導体レーザ41B〜41Dから出射されたレーザビームL2〜L4のいずれかにより矢印C方向に走査される。

0040

図5に示すミラー21,22A〜22C,23A,23B,24A〜24Cは、各レーザビームL1〜L4を分離して反射し、感光体ドラム101A〜101Dのそれぞれの表面に各レーザビームL1〜L4を配光する。

0041

図4に示すBDセンサ10は、レーザビームL1〜L4のいずれかを、主走査方向における有効露光領域(照射領域)外で検出する。すなわち、ポリゴンミラー6の反射面61で反射されたレーザビームL1〜L4のいずれかは、主走査方向における感光体ドラム101Aの表面に達しない範囲で同期レンズ10Aを介してBDセンサ10の受光面に結像する。BDセンサ10は、レーザビームL1〜L4のいずれかを受光した際に、半導体レーザ41A〜41Dにおける各レーザビームL1〜L4の画像データによる変調開始タイミングを決定するための信号を出力する。

0042

ポリゴンミラー6は、同一の反射面61で全てのレーザビームL1〜L4がほぼ重なるようにレーザビームL1〜L4を反射させている。そのため、BDセンサ10で1つのレーザビームを受光するだけで全てのレーザビームL1〜L4の変調開始タイミングを制御することが可能になっている。そして、走査ライン湾曲歪が最も小さいブラックの画像を形成するレーザビームL1を用いてBDセンサ10により検出を行っているので、精度の高い検出ができる。

0043

次に、プリンタ100における光ビーム走査ユニット1の制御系について説明する。以下の説明では、画像形成ユニットPAを例に挙げる。

0044

図6に示すように、プリンタ100は、光ビーム走査ユニット1、ICU(Image Control Unit)73、画像形成部82、定着部である定着ユニット15、及び通信部83を備えている。

0045

光ビーム走査ユニット1は、走査部31、光源部である半導体レーザ41A、及び制御信号生成部であるレーザドライバ43を備えている。また、光ビーム走査ユニット1は、光ビーム検出回路2、制御部であるLSU_ASIC(以下、ASICと称する。)51、このASIC51にシステムクロック信号を供給するシステムクロック回路52、及び画像形成用画像クロック信号を供給する画像クロック回路53を備えている。さらに、光ビーム走査ユニット1は、CPU71、フラッシュROM72、及び検出部である温度センサ84と湿度センサ85を備えている。

0046

光ビーム検出回路2は、検出信号生成部34、同期信号生成部35、及び基準信号出力部44を備えている。

0047

CPU71は、通信部83により印刷データを受信したときには、この印刷データをICU73に送信する。印刷データは、印刷設定の情報と、用紙に印刷する画像データと、を含んでいる。

0048

CPU71は、温度センサ84と湿度センサ85により、光ビーム走査ユニット本体の周囲温度と周囲湿度を測定している。

0049

また、CPU71は、計測部に相当し、画像形成部における感光体ドラム101A〜101Dの劣化状態を管理している。例えば、CPU71は、走査部31が光ビームを感光体ドラム101A〜101Dのそれぞれに対して走査した回数または時間を計測して、感光体ドラムの劣化状態を把握している。

0050

CPU71は、測定した周囲温度または周囲湿度の情報や、感光体ドラム101A〜101Dの劣化状態に応じた光量のレーザビームを出射し、光ビームの走査回数または時間に応じた制御信号を、ASIC51を介して光ビーム検出回路に出力して、半導体レーザ41Aから、周囲温度または周囲湿度や光量制御信号を生成して、ASIC51と基準信号出力部44を介してレーザドライバ43に光量制御信号を出力する。

0051

ICU73は、画像を処理するユニットであり、CPU71から送信された画像データについて、1つの原稿画像としてページ単位での階調補正変倍処理などの各種の画像処理を行う。そして、ICU73は、処理した画像情報をASIC51に出力する。

0052

ASIC51は、システムクロック回路52が出力するクロック信号に基づいて動作している。ASIC51は、画像クロック回路53が出力する画像クロック信号に基づいて、走査部31を制御する。ASIC51は、クロック信号を基準信号出力部44に出力している。

0053

光ビーム走査ユニット1では、レーザビームを走査して感光体ドラムの被走査面に静電潜像を形成するために、感光体ドラムの被走査面に対して予めアドレス割り当てている。

0054

また、フラッシュROM72は、上記光ビームの走査回数(走査時間)情報、周囲温度情報、周囲湿度情報などの要因に応じて、レーザビームの光量を変更するために、レーザドライバ43に出力する制御電圧の補正値を不図示のテーブルにおいて記憶している。

0055

ASIC51は、上記制御電圧のデジタル値をCPU71から読み出して基準信号出力部44に出力する。

0056

基準信号出力部44は、上記制御電圧のデジタル値に応じた制御電圧を生成してレーザドライバ43に出力する。なお、基準信号出力部44は、一例としてD/Aコンバータにより構成している。

0057

レーザドライバ43は、基準信号出力部44から入力された制御電圧に比例した光量のレーザビームを出射するように半導体レーザ41Aを制御する。レーザビームの光量が制御電圧に比例するので、制御電圧を変更することで光ビームの光量を正確かつ容易に制御できる。

0058

半導体レーザ41Aは、レーザドライバ43により制御された光量のレーザビームを出射する。

0059

次に、本発明の特徴的な構成について説明する。本発明では、光ビームの光量が変更されると、画像の書き出し位置がずれるという従来の問題を解消するために、BDセンサのレーザビームの受光量に応じてスレッシュレベルを変更する。

0060

図2(C)にはBDセンサ10の受光量が最大220μWのとき(検出信号が大きいとき)と、BDセンサ10の受光量が最大80μWのとき(検出信号が小さいとき)の実測値を示している。BDセンサ10の出力信号(検出信号)は、受光量に比例した大きさであり、レーザビームがBDセンサ10に接近するとともに大きくなり、光ビームがBDセンサ10の中央を通過するときに最大となる。そして、出力信号は、レーザビームがBDセンサ10から離れるとともに小さくなる。そこで、本発明では、レーザビームの受光量に比例してスレッシュレベルを変更する。

0061

次に、図7に示す実測値のように、光ビーム走査ユニット1では、BDセンサ10の出力信号の電圧が小さいとき(例えばピーク電圧の1/3以下)及びピークに近いとき(例えばピーク電圧の2/3以上)には、波形の傾きが小さく、ジッタが大きい。これらの値をスレッシュレベルに設定すると、毎回検出タイミングが異なるので画像の書き出し位置のずれが発生するため好ましくない。

0062

一方、BDセンサの出力信号の電圧が中間値(例えば、ピーク電圧の1/3〜2/3)のときには波形の傾きが大きく、ジッタが小さい。これらの値をスレッシュレベルに設定すると、毎回検出タイミングが同じであるので画像の書き出し位置のずれが発生しない。

0063

そこで、本発明では、BDセンサの出力信号波形の中間値(例えば、ピーク電圧の1/3〜2/3)をスレッシュレベルに設定する。

0064

上記2つの処理により、光ビームの光量が変更されても、光ビームの検出タイミングが変わることがない。したがって、画像の書き出し位置がずれることがなく、常に同じ位置から画像を書き出すことができる。

0065

次に、本発明では、図2(A)に示した光ビーム検出回路により、光ビームを検出する。また、本発明では、発光素子である半導体レーザの光量制御信号、すなわち、レーザドライバに入力する制御電圧(Vcont)に比例する電圧をスレッシュレベルとして用いる。半導体レーザは光量制御信号に応じた光量のレーザビームを出射し、光センサ(BDセンサ)はレーザビームの光量に応じた大きさの検出信号を出力する。つまり、半導体レーザの発光量と光センサの受光量は比例関係にあるので、上記のようにスレッシュレベルを設定することで、光ビームの光量に比例してスレッシュレベル(基準信号)が変更される。これにより、光ビームの光量を変更しても、光ビームを常に同じタイミングで正確に検出できるので、画像の書き出し位置がずれるといった問題の発生を防止できる。また、使用する光センサは1つでよいので、コストを抑制できる。

0066

スレッシュレベルは、BDセンサ10の出力信号の大きさに応じて、以下の3通りの方法で設定することが可能である。

0067

(1)制御電圧Vcontを用いる場合
スレッシュレベルとして、レーザドライバ43に入力する制御電圧Vcontの電圧を変更することなく使用できるときには、図8に示すように、この制御電圧Vcontをスレッシュレベルとして入力する。

0068

図8に示す例では、光ビーム検出回路2において、レーザドライバ43に制御電圧Vcont(=1.0V)が入力されると、半導体レーザ41Aはレーザビームを出射し、BDセンサ10がレーザビームを受光する。このとき、像面光量すなわちBDセンサ10の受光量は150μWであり、検出信号生成部34の出力信号は最大2.0Vである。制御電圧contは検出信号生成部34の最大出力信号の概ね1/2なので、制御電圧Vcontの電圧値の変更は不要である。このときには、発光素子である半導体レーザ41Aの光量制御信号に比例する基準信号として、制御電圧VcontをコンパレータOP1の+入力端子に入力するように構成する。

0069

この構成では、半導体レーザ41Aのレーザビームの発光量及びBDセンサ10の受光量にかかわらず、BDセンサ10の最大出力信号の1/2を超えたときに、コンパレータOP1が同期信号をASIC51に出力する。制御部であるASIC51は、この同期信号により、光ビームの走査開始位置(照射開始位置)を決定する。

0070

なお、図8において、レーザドライバ43が制御信号生成部に相当する。BDセンサ10と抵抗R1が検出信号生成部34に相当する。コンパレータOP1が同期信号生成部35に相当する。

0071

(2)制御電圧(Vcont)に比例するより高い電圧を用いる場合
スレッシュレベルを検出信号生成部34の出力信号のピークにより近い値に設定するときには、図9に示すように、制御電圧Vcontに比例するより高い電圧をスレッシュレベルとして入力する。

0072

図9に示す例では、光ビーム検出回路2において、レーザドライバ43に制御電圧Vcont(=1.0V)が入力されると、半導体レーザ41Aはレーザビームを出射し、BDセンサ10がレーザビームを受光する。このとき、像面光量すなわちBDセンサ10の受光量は100μWであり、検出信号生成部34の出力信号は最大2.25Vである。検出精度を上げるなどの理由で、スレッシュレベルを例えば検出信号生成部34の最大出力信号の2/3の値に設定する場合には、コンパレータOP1の+入力端子の電圧をVref=1.5Vになるように回路を構成する。すなわち、図9に示すように、基準信号出力部44が出力する電圧Vref を1kΩの抵抗R3と2kΩの抵抗R4により分圧して、制御電圧Vcontを1.0Vにする。

0073

この構成では、半導体レーザ41Aのレーザビームの発光量及びBDセンサ10の受光量にかかわらず、BDセンサ10の最大出力信号の2/3を超えたときに、コンパレータOP1が同期信号をASIC51に出力する。ASIC51は、この同期信号により、光ビームの走査開始位置(照射開始位置)を決定する。

0074

なお、図9において、レーザドライバ43、抵抗R3、及び抵抗R4が制御信号生成部に相当する。BDセンサ10と抵抗R1が検出信号生成部34に相当する。コンパレータOP1が同期信号生成部35に相当する。

0075

(3)制御電圧(Vcont)比例するより低い電圧を用いる場合
スレッシュレベルを検出信号生成部34の出力信号のピークからより遠い値に設定するときには、図10に示すように、制御電圧Vcontに比例するより低い電圧をスレッシュレベルとして入力する。

0076

図10に示す例では、光ビーム検出回路2において、レーザドライバ43に制御電圧Vcont(=1.0V)が入力されると、半導体レーザ41Aはレーザビームを出射し、BDセンサ10がレーザビームを受光する。このとき、像面光量すなわちBDセンサ10の受光量は200μWであり、検出信号生成部34の出力信号は最大2.25Vである。検出精度を上げるなどの理由で、スレッシュレベルを例えば検出信号生成部34の最大出力信号の1/3に設定する場合には、コンパレータOP1の+入力端子の電圧値が0.75Vになるように回路を構成する。すなわち、図10に示すように、基準信号出力部44が出力する制御電圧Vcont(=1.0V)を、1kΩの抵抗R6と3kΩの抵抗R7により分圧して、コンパレータOP1の+入力端子の電圧を0.75Vにする。

0077

この構成では、半導体レーザ41Aのレーザビームの発光量及びBDセンサ10の受光量にかかわらず、BDセンサ10の最大出力信号の1/3を超えたときに、コンパレータOP1が同期信号をASIC51に出力する。ASIC51は、この同期信号により、光ビームの走査開始位置(照射開始位置)を決定する。

0078

なお、図10において、レーザドライバ43が制御信号生成部に相当する。BDセンサ10と抵抗R1が検出信号生成部に相当する。コンパレータOP1、抵抗R6、及び抵抗R7が同期信号生成部に相当する。

0079

以上のように、1つのBDセンサの検出信号に比例してスレッシュレベルを変更するように構成することで、常に同じタイミング(同じ位置)で光ビームを検出できる。これにより、画像の書き出し位置を一定にすることができる。また、レーザビームの検出に用いる光センサ(BDセンサ)は1つでよいので、装置のコストを抑制できる。

0080

1…光ビーム走査ユニット2…光ビーム検出回路31…走査部 34…検出信号生成部 35…同期信号生成部 41A〜41D…半導体レーザ43…レーザドライバ44…基準信号出力部 51…LSU_ASIC71…CPU 84…温度センサ85…湿度センサ100…カラープリンタ101A〜101D…感光体ドラム

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