JP2008094084A - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザダイオードの寿命特性および温度特性の影響によるレーザ駆動電流の変化量を検出し、この検出した変化量に基づいて補正データを変更することにより、高耐久で温度変動による濃度ムラのない画像を形成できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転多面鏡6の1つの鏡面幅よりも大きな幅の光束を照射する画像形成装置において、1走査ラインにおける各画素に対応したレーザ駆動電流値、又はレーザ駆動電流補正量、又はレーザ駆動電流補正率の情報であるレーザ補正量を記憶するメモリ部と、メモリ部に記憶されている上記レーザ補正量に基づいてレーザ駆動電流を制御する駆動電流補正機能とを有し、上記駆動電流補正機能によって制御されたレーザ光量を上記レーザ光量検出機能11が検出し、検出された光量の変化量に応じてメモリ部に記憶されている上記レーザ補正量を変更する補正制御を行う。
【選択図】図1
【解決手段】回転多面鏡6の1つの鏡面幅よりも大きな幅の光束を照射する画像形成装置において、1走査ラインにおける各画素に対応したレーザ駆動電流値、又はレーザ駆動電流補正量、又はレーザ駆動電流補正率の情報であるレーザ補正量を記憶するメモリ部と、メモリ部に記憶されている上記レーザ補正量に基づいてレーザ駆動電流を制御する駆動電流補正機能とを有し、上記駆動電流補正機能によって制御されたレーザ光量を上記レーザ光量検出機能11が検出し、検出された光量の変化量に応じてメモリ部に記憶されている上記レーザ補正量を変更する補正制御を行う。
【選択図】図1
Description
本発明は、感光体に帯電、露光、現像を繰り返して画像を形成するレーザープリンターやデジタル複写機などに利用する画像形成装置に関し、特にオーバーフィールドスキャン方式を採用した画像形成装置に関する。
画像形成装置は感光体の感光面を一様に帯電する帯電装置、帯電された感光面に記録情報に応じた静電潜像を形成する潜像形成装置、その静電潜像を現像する現像装置、および、感光面に現像された現像剤を記録紙に転写する転写装置を備える。そして、画像形成装置は、記録紙上の現像剤を記録紙に定着させる定着装置を有するものが一般的である。
画像形成装置は、感光面を移動させながら逐次的に静電潜像形成を行い、静電潜像に対して現像装置は選択的に現像剤を現像し、上記転写装置によって記録紙に転写する。現像剤が転写された記録紙は上記定着装置によって加圧されながら加熱することにより現像剤が溶融固着して記録紙に定着される。
上記帯電された感光面に記録情報に応じた静電潜像を形成する手段としては、電子写真方式の画像形成装置の場合、レーザ光を照射する方式が一般的である。また感光面は感光体ドラムや、感光体ベルトで構成されており、感光面を移動させながらの潜像形成はラスタスキャンと呼ばれる方式が一般的である。これは、レーザをビーム状に形成し光学系によって感光面に走査露光する方式である。
従来、レーザをドラム面に走査する方式としてUFS(Under Field Scanner)方式(図2参照)が一般的に採用されていた。しかし、更なる高速化の要求に応えるためUFS方式よりも高速にドラム面を走査する方式としてOFS(Over Field Scanner)方式(図3参照)の光学系を採用するようになってきている。この2つの方式は、UFS方式がポリゴンミラーの反射面よりも小さな光束を照射する方式であるのに対し、OFS方式ではポリゴンミラーの反射面(鏡面)の幅よりも大きな光束を照射する方式であるという違いがある。このOFS方式は走査速度の高速化のため、以下に記載する方法を考慮した方式である。
1.ポリゴンミラーの面数を増やし1回転で描ける走査線の数を増やす。
2.ポリゴンミラーの回転数を上げる(ポリゴンミラーの小型化)。
1.ポリゴンミラーの面数を増やし1回転で描ける走査線の数を増やす。
2.ポリゴンミラーの回転数を上げる(ポリゴンミラーの小型化)。
このような構成をとることで騒音、回転数、発熱、立ち上がり速度の点においてUFS方式よりも有利になったが、主走査方向の照度分布の不均一という問題点が浮上してきた。
この主走査方向照度分布の不均一性は図4に示すようにポリゴンミラーの反射面の角度が変わることによって起こる反射光量の変化によるものである。
レーザ発光部として機能する半導体レーザ1に含まれるレーザダイオードから出射されるレーザ光は、FFP(Far Field Pattern)特性と呼ばれる均一ではない光強度分布特性を有している。ポリゴンミラーの反射面の幅よりも広い光束がポリゴンミラーに入射する場合、図4に示すようにポリゴンミラー反射面の角度によって、光束における光量分布が異なる領域が反射される。従って、主走査における1走査期間内の反射光量はFFP特性に起因する分布ムラによって変動が生じる。
この反射光量の変化により上記角度の小さい主走査方向中央付近よりも、角度の大きい主走査方向端部付近で光量が落ちる。言い換えれば主走査方向の中央部付近における光量が両端部付近に比べ相対的に増加することになる。そのため画像を形成した際、図5に示すように主走査方向の両端部で濃度が低下する。言い換えれば、主走査方向にそって中央部において光量が増大する上凸の光量分布により濃度分布ムラが起こるという問題が発生する。画像形成装置の高速化に加え、高画質で長寿命(高耐久)が求められるためこの濃度変化を補正して濃度変化のない一様な画像を形成する必要がある。
濃度ムラに関しては、前述のOFS光学系における主走査方向におけるレーザ光量の端部落ちについて補正を行う。それとともに、特に、解像度変換時の濃度変化に関する補正値を記憶手段に記憶しておき、画像の座標に対応した各種補正値と画像データを積算し、補正データとしてレーザ光の発光強度を制御する。これにより画像の濃度を均一にする技術が提案されている(特許文献1参照)。
一方、さらに濃度を適正化させる目的で、濃度設定に合わせて印字濃度を補正するためにγカーブを変えて濃度を補正する画像形成装置も提案されている(特許文献2参照)。
濃度ムラに関しては、前述のOFS光学系における主走査方向におけるレーザ光量の端部落ちは主走査方向のレーザ光量を変えることによって補正されている。レーザ光量を変更する方法としては、大きく2つの方法が存在する。1つはレンズ、反射ミラー、アパーチャなどの光学部品により感光ドラム面における光量を均一化させるものである。もう1つは、電気的にレーザの発光電流を変化させることにより、感光ドラム面における光量を均一化するものである。前者は補正量を個別に調整することが困難であるので、個々に特性が異なるレーザチップの特性ばらつきに対しては不利であり、後者の電気的なレーザ発光制御を行う方式が実施される例がある。
電気的なレーザ発光制御を行う方式では、1主走査期間における駆動電流(レーザ電流)を変化させる。このとき、画像端部よりも画像中央部の駆動電流を減少させる。この駆動電流の制御により、ドラム面における主走査照度分布を一定に制御している。このような制御を行う場合、通常、図6に示すように1主走査期間において所定の駆動電流変化カーブによって補正を行う。これによりドラム面光量は主走査の位置によらず一定となる。
しかしながら、上記従来技術では、レーザダイオードの寿命劣化および温度変化が考慮されていないため、以下のような欠点があった。
レーザダイオードは寿命劣化や温度特性の影響により、発振しきい値の上昇、発光効率の低下などの特性悪化が発生する。図7にレーザダイオードの経時変化による寿命劣化(図7(a))、および温度特性(図7(b))を示す。なお、図7(a)ではt0<t1<t2とする。同図に示されるようにレーザ駆動電流―出力特性は、経時変化或いは環境変化があった場合に、レーザ駆動電流の増加に対するレーザ発光部の出力増加度合いが異なっている。
画像形成装置は、半導体レーザ(レーザ発光部)に流れる電流(以下レーザ駆動電流と呼ぶ)を自動的に調整(制御)する。そしてこの自動光量制御により、半導体レーザ(レーザ発光部)の端面における光量(以下レーザチップ面光量と呼ぶ)を一定或いは略一定に制御するAPC制御を行っている。なお、APCとはAuto Power Controlの略語である。また、APCのことを自動光量制御とも呼ぶこともある。
従って、レーザダイオードの寿命特性および温度特性の影響により特性が悪化した場合、APC後のレーザ駆動電流は、初期よりも増加あるいは減少する。なお、以下では、駆動電流を小さくすることを駆動電流を減少や減衰すると記載することもある。
OFS方式において、図8に初期と寿命劣化後におけるAPC後のレーザ駆動電流Isw及び主走査方向における照射分布を示す。図中Irは、補正電流であり、主走査方向の両端部に挟まれた内側部において小さくなる下凸の駆動電流として制御される。前述したように、回転多面体のミラー面長さよりもミラーに照射される光束幅が大きい場合、主走査方向照射分布の不均一性が発生する。そのため、工場出荷時に予め主走査方向の照射分布が均一になる補正電流に関するデータをメモリに記憶する。
従って、初期では図8に示すようなレーザ駆動電流制御が行われているため、主走査方向照射分布が均一に保たれている。寿命劣化後においては、レーザダイオードの劣化特性により発光効率が低下し、レーザ駆動電流が増加する。しかし、補正電流は一定であるため、補正電流Irは一定のままである。従って、寿命劣化後のドラム照射分布は、図8に示すようにドラム端部に比べ、中央部の照射分布が高くなってしまう。結果として、寿命劣化後に画像を形成した場合、濃度ムラが発生する。
また、温度変化によってもレーザダイオードの特性悪化が生じる。例えば温度が上昇した場合はレーザダイオードの発光効率が低下する。従って、温度変化後のドラム照度分布は、ドラム端部に比べ、中央部の光量が高くなってしまう。
以上のように、寿命特性および温度特性の影響によってレーザ駆動電流が変化するため、常に一定の補正電流では、適正な補正がなされないという解決すべき課題が従来技術にはあった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高耐久で温度変動による濃度ムラのない画像を形成できる画像形成装置を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、像担持体と、レーザ発光部から出射される光束を反射し像担持体へ露光する回転多面鏡と、前記回転多面鏡における1つの反射面の幅よりも大きな幅の光束を出射するレーザ発光部と、前記レーザ発光部から一定或いは略一定の光量が出射されるよう、前記レーザ発光部の駆動電流を自動的に制御する自動光量制御手段とを備える、前記出射される光束に対する前記反射面の角度によって生じる照度分布のムラであって主走査方向の両端部に挟まれる内側部において光量が高くなることによる上凸の照度分布のムラを抑制するよう、前記主走査方向に沿った前記レーザ発光部の駆動電流を、主走査方向の前記内側部において小さくなる下凸の駆動電流になるよう調整する調整手段と、前記自動光量制御手段による駆動電流の制御とは独立して、前記下凸の下部における目標光量になる下凸の駆動電流に変更する変更手段と、前記調整手段は、経時変化或いは環境変化があった場合においても前記上凸の照度分布のムラを抑制するよう、前記下凸の下部の駆動電流を、前記変更手段により変更された駆動電流に設定することを特徴とする。
本発明によれば、寿命による特性変化や温度変動等によっても濃度ムラのない、適正な補正制御による画像が形成できる効果を奏する。
以下、図面を参照して本発明を適用できる実施形態を詳細に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。尚、本明細書で参照される各図面において同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。
[実施形態1]
○カラーレーザプリンタの装置構成説明
本発明の実施形態1について説明する。本実施形態1は、画像形成装置の代表例としてカラーレーザプリンタ(以下、単に「プリンタ」と呼ぶ。)を用いて説明を行う。
○カラーレーザプリンタの装置構成説明
本発明の実施形態1について説明する。本実施形態1は、画像形成装置の代表例としてカラーレーザプリンタ(以下、単に「プリンタ」と呼ぶ。)を用いて説明を行う。
図1は、本実施形態1における画像形成装置の概略構成図である。
図1において、図中符号1はレーザ発光部として機能する半導体レーザ、2は画像信号生成部、3はレーザ駆動制御部、4は駆動電流補正手段である。図中符号5はコリメートレンズ、6は図3で示したような回転多面鏡、7はfθレンズ、8はミラーである。図中符号9は当業者に周知の主走査同期手段、10は像担持体である感光体、11は当業者に周知のレーザ光量検出手段、13はCPU(central processing unit)である。
図1において、図中符号1はレーザ発光部として機能する半導体レーザ、2は画像信号生成部、3はレーザ駆動制御部、4は駆動電流補正手段である。図中符号5はコリメートレンズ、6は図3で示したような回転多面鏡、7はfθレンズ、8はミラーである。図中符号9は当業者に周知の主走査同期手段、10は像担持体である感光体、11は当業者に周知のレーザ光量検出手段、13はCPU(central processing unit)である。
また、kはレーザ駆動させるための制御信号、dは主走査同期信号、eは半導体レーザの光量を検出するためのビーム光、hは11の受光光量に応じて出力される受光検出信号である。また、bは画像信号、cは半導体レーザ1の駆動電流を抑制するために用いられる補正電流、fは半導体レーザ1を駆動する駆動電流である。
本実施形態1の光学系は、前述のOFS光学系であり、コリメートレンズ透過後の平行光aの光束幅は、図3で示した通り、回転多面鏡6の1つの反射ミラー面の幅よりも広い光束幅となっている。
プリンタは、(不図示の)コントローラ又はホストコンピュータから印字コマンドを受けると、画像形成を開始する。印字コマンドとしてはページ記述言語でも圧縮ビットマップデータでも良い。
まず、CPU13は、レーザ駆動制御部3にレーザを駆動させる制御信号kを送る。レーザ駆動制御部3はレーザ発光部としての半導体レーザ1を駆動し、レーザ光を出射する。主走査同期手段9は、回転多面鏡6に反射したレーザ光を受光することにより主走査同期信号dを生成する。これをBD信号dと呼ぶ。レーザ光量検出手段11は、半導体レーザ1が出射するレーザ光をモニタ光eとして受光検出することによりPD信号hを生成し、レーザ駆動制御部3とCPU13へ出力する。なお、PDとは、photo diodeの略である。また、半導体レーザの光量(モニタ光e)を検出する方法として、半導体レーザのリアビーム光として検出する方法が一般的であるが、フロントビーム光をスプリッタやハーフミラーなどで分離検出する方法でも図1の装置を構成できる。レーザ駆動制御部3は、PD信号hを検出することによってAPC制御を行い、半導体レーザ1の出射光量を一定に制御する。留意する点として、このAPC制御時には、半導体レーザ1の駆動電流の抑制は行われていない。なお、各実施形態における「光量が一定」とは、ユーザの視覚又は感覚で気になるような濃度ムラが出ない程度に対応する上での光量が制御された状態を指し、完全なる一定を指す訳ではない。
主走査同期手段で生成されたBD信号dは、レーザ駆動制御部3、画像信号生成部2、駆動電流補正手段4に出力される。
画像信号生成部2は、画像データによるレーザ発光信号であるところの画像信号bを生成する。画像信号生成部2は、BD信号dに同期して画像信号bをレーザ駆動制御部3へ出力する。
駆動電流補正手段4は、レーザ駆動制御部3が半導体レーザ1の駆動電流を補正制御するために用いる補正電流cを生成する。駆動電流補正手段4は、BD信号dに同期して補正電流cをレーザ駆動制御部3へ出力する。レーザ駆動制御部3は、画像データbと補正電流cとに基づいて制御信号fを送り半導体レーザ1を発光制御する。より具体的にはレーザ駆動制御部3は、補正電流cに基づいてレーザ駆動電流を抑制或いは増加し、且つ画像データbに基づいて半導体レーザ1の発光ON/OFF制御を行う。更に具体的にはレーザ駆動制御部3内には定電流回路が組み込まれており、定電流回路の出力に補正電流cを加えることで、定電流回路の上流側に位置する半導体レーザ1に流れる電流を調整する。
半導体レーザ1から照射されたレーザ光は、コリメートレンズ5により平行光aに変換される。平行光aは、回転多面鏡6により主走査方向に走査する走査光gに変換され、fθレンズ7により面倒れ等の光学的な歪みと走査速度を補正する。fθレンズ7によって光学補正された走査光gは、ミラー8により反射した後、像担持体である感光体10の表面に照射され、静電潜像を形成する。
本実施形態1における電子写真方式のプリンタは、このように感光体上(像担持体)に得られた静電潜像に対して、現像剤を選択的に付着させ、記録紙に転写した後に、記録紙と現像剤を加熱して定着させて印刷を行う。また、本実施形態1におけるプリンタでは、印刷用紙の紙づまり、現像剤切れ、プリンタ内の機能異常などを報知する報知手段(不図示)が設けられている。これらの異常が生じると、報知手段に設けられたライトを点灯させることにより、異常状態を通知するようになっている。
○駆動電流補正手段4の詳細説明
図9は、図1の駆動電流補正手段4の構成を詳細に説明した図である。
21は主走査座標を計測するためのカウンタ、22は基準電圧を生成する基準電圧生成部、23は記憶手段であるメモリ部であり、補正電流の電流量を決定するための補正データと基準電圧データを記憶している。補正データは、基準電圧を256分割した00h〜FFhのデータ値の何れかで構成されており、この補正データは1走査あたりの画素毎に記憶されている。また1走査あたりの画素毎でなくとも例えば2〜5画素毎等のあるまとまった画素数毎に記憶させても良い。
図9は、図1の駆動電流補正手段4の構成を詳細に説明した図である。
21は主走査座標を計測するためのカウンタ、22は基準電圧を生成する基準電圧生成部、23は記憶手段であるメモリ部であり、補正電流の電流量を決定するための補正データと基準電圧データを記憶している。補正データは、基準電圧を256分割した00h〜FFhのデータ値の何れかで構成されており、この補正データは1走査あたりの画素毎に記憶されている。また1走査あたりの画素毎でなくとも例えば2〜5画素毎等のあるまとまった画素数毎に記憶させても良い。
また、22は基準電圧データに基づいて基準電圧の電圧値を増減する基準電圧増減部26を有している。25は補正データと基準電圧に基づいて補正電圧を生成し、補正電圧を、内蔵するV−I変換部27によりV−I変換することによって補正電流に変換する補正電流生成部である。なお、予め工場出荷時等にドラム面光量が均一になるような補正データ及び基準電圧データが測定され、これらのデータはメモリ部23内の不揮発メモリ24に記憶されている。
駆動電流補正手段4ではBD信号dが入力されると、座標計測カウンタ21がBD信号dを基準に各画素の座標位置を計測する。補正電流生成部25により、座標計測カウンタ21の計測結果を基に各座標位置に対応した補正データがメモリ部23から読み出され、読み出された補正データが補正電流生成部25へと出力される。また、基準電圧生成部22では、基準電圧データに基づいて基準電圧増減部26が基準電圧を生成し、生成した増減後の基準電圧が補正電流生成部25へと出力される。補正電流生成部25では、補正データと基準電圧とに基づいて補正電圧が生成され、生成された補正電圧は補正電流に変換されレーザ駆動制御部3に出力される。なお、補正電圧は後述の図10の補正電圧304に相当し、下式によって求めることができる。
補正電圧 = 基準電圧 × 補正データ / FFh
補正電圧 = 基準電圧 × 補正データ / FFh
また補正電流は図10の補正電流Ir305に相当する。
なお、不揮発メモリ24に記憶されている補正データおよび基準電圧データは、メモリ部23において書き換えが可能である。不揮発メモリ24の書き換えは、制御信号によって行われる。また、駆動電流補正手段4では、補正電流出力のON/OFF制御することが可能である。
なお、不揮発メモリ24に記憶されている補正データおよび基準電圧データは、メモリ部23において書き換えが可能である。不揮発メモリ24の書き換えは、制御信号によって行われる。また、駆動電流補正手段4では、補正電流出力のON/OFF制御することが可能である。
上で説明したように、画像形成装置では、レーザ駆動電流を調整することによって、レーザチップ面光量を一定に制御するAPC制御を行っている。従って、レーザ発光部としてのレーザダイオードの寿命特性の影響により特性が悪化した場合、APC後のレーザ駆動電流は、初期よりも増加する。このレーザ駆動電流の増加に応じて、補正データを変更しなければ、最適な補正がなされない。
以下、本発明の特徴部分であるレーザ駆動電流の変化量を検出する方法、および補正データを変更するキャリブレーションについて説明する。
(動作説明)
ここで、レーザ駆動電流の変化量を検出する方法について、図10を参照し説明する。図10はレーザ駆動電流を補正するタイムチャートを示す。図10には、初期と寿命劣化後と、キャリブレーション後の状態が夫々示されている。
図1で説明したようにレーザ光量検出手段11では、一般的にフォトダイオードなどでレーザ光を受光し、そのときに流れる光電流を検出抵抗によって電圧に変換する。この変換された電圧をPD電圧(PD信号hに対応)という。APC制御では、このPD電圧が所定値となるようにレーザ駆動電流を調整し、チップ面光量を一定に制御している。また、APCは画像領域外で実行され、駆動電流補正手段4による補正制御は画像領域内で実行される。
ここで、レーザ駆動電流の変化量を検出する方法について、図10を参照し説明する。図10はレーザ駆動電流を補正するタイムチャートを示す。図10には、初期と寿命劣化後と、キャリブレーション後の状態が夫々示されている。
図1で説明したようにレーザ光量検出手段11では、一般的にフォトダイオードなどでレーザ光を受光し、そのときに流れる光電流を検出抵抗によって電圧に変換する。この変換された電圧をPD電圧(PD信号hに対応)という。APC制御では、このPD電圧が所定値となるようにレーザ駆動電流を調整し、チップ面光量を一定に制御している。また、APCは画像領域外で実行され、駆動電流補正手段4による補正制御は画像領域内で実行される。
図10に示すように、予め決められている画像領域中央位置におけるPD電圧をPD電圧Vmとよぶ。また、工場出荷時におけるPD電圧VmをPD電圧VmREFとよぶ。PD電圧VmREFの値は、予めプリンタ内のメモリ部に記憶されている。以下、図10について具体的に説明を行う。
主走査同期信号301に同期して、補正電流生成部25は、メモリ部23から補正データ302を読み出す。尚、図中の302は模式的に示すものであり、実際には更に細かく主走査方向の座標毎に補正データを用意しても良い。そして、補正電流生成部25は、基準電圧データに基づいて基準電圧生成部22により生成された基準電圧303と、補正データ302とに基づき、補正電圧304を生成する。更に補正電流生成部25は、補正電圧304を補正電流305に変換し、変換後の補正電流305をレーザ駆動制御部3に出力する。
レーザ駆動制御部3は、入力された補正電流305(補正電流cに相当)により、制御信号kによるレーザ駆動電流(図10での補正電流Ir)を補正する。結果、図10中のレーザ駆動電流Isw306を実現する。これにより、半導体レーザのレーザチップ面光量は図中307に示すように主走査方向における画像中央部が減衰した下凸に変化したものとなる。また、レーザ光量検出手段11が検出するPD電圧も、図中308に示すように画像中央部が減衰した状態となる。例えば、補正データ302の出力がFFhで、レーザチップ面光量が50%ダウンするように設定すれば、80hで25%ダウンすることになる。画像中央部でドラム照射光量が25%アップするOFSスキャナにおいて、本処理を行うことで、ドラム面上の光量は同図のように均一な照射光量となる。この照射光量が均一になる様子が図中の309に示される。このように、回転多面鏡6における1つの鏡面の幅よりも大きな幅の光束に対する反射面の角度により生じる照度分布のムラを防止出来る。つまり、主走査方向の中央部において光量が高くなることによる主走査方向の中央部付近における濃度増大を防止出来る。なお、光量が高くなることを光量が増大する、あるいは、光量が大きくなるなどと記載することもある。
一方、寿命劣化後且つキャリブレーション前においては、図7(a)のレーザ発光部としてのレーザダイオードの寿命劣化特性からも判るように、レーザの発光効率が低下するため、APC後のレーザ駆動電流が増加する。その様子が図10(b)における306Aに示される。しかし、補正電流305が一定の場合、レーザチップ面光量307Aにおける画像中央部の光量ダウンは25%以下となり、309Aに示されるように、画像中央部のドラム照射光量が上がってしまう。結果的にドラム面上における画像中央部の光量も上がってしまう。また、308Aに示されるように、このときのPD電圧Vmは、PD電圧VmREFよりも高くなる。
この問題の解決方法が図10の301B〜309Bに示されている。同図に示すように基準電圧303Bを増加させ、補正電圧304B、補正電流305Bを生成する(詳細は後述する)。これにより、経時変化或いは環境変化があった場合においても像担持体の主走査方向のラインに沿って光量が一定になるように、主走査方向の中央部において駆動電流が小さくなる下凸の駆動電流を調整する。
○ レーザ駆動電流の変換量検出方法
○ レーザ駆動電流の変換量検出方法
ここで、レーザ駆動電流の変化量を検出する方法について説明する。
まず、経時変化による寿命劣化後、レーザを1走査ライン点灯させ、このときのPD電圧Vmを検出する。前述したように、寿命劣化後ではAPC後のレーザ駆動電流が増加している。その結果、寿命劣化後の補正制御された光量は、初期よりも高くなる。
まず、経時変化による寿命劣化後、レーザを1走査ライン点灯させ、このときのPD電圧Vmを検出する。前述したように、寿命劣化後ではAPC後のレーザ駆動電流が増加している。その結果、寿命劣化後の補正制御された光量は、初期よりも高くなる。
従って、工場出荷時における上記PD電圧VmREFと、寿命劣化後に検出されたPD電圧Vmを比較することにより、初期から寿命劣化後の補正制御された光量の増加量いわゆるレーザ特性劣化によるレーザ駆動電流の変化量を検出することができる。
本実施形態1では、画像領域中央部におけるPD電圧Vmを検出しているが、光量が補正されている場所であれば、いずれの領域でPD電圧を検出してもよい。また、本実施形態1では、1走査ラインを全点灯させているが、画像領域の一定期間のみレーザを点灯させ、このときのPD電圧を検出してもよい。
○補正電流のキャリブレーション方法
次に補正電流を変更するキャリブレーションについて説明する。
いま補正電流を補正電流Ir、レーザ駆動電流をIsw、レーザが急速に発光し始める電流値(以下、しきい値電流とよぶ)をIthとしたとき、補正電流Irの割合は、補正率(Ir/(Isw-Ith))となる。
次に補正電流を変更するキャリブレーションについて説明する。
いま補正電流を補正電流Ir、レーザ駆動電流をIsw、レーザが急速に発光し始める電流値(以下、しきい値電流とよぶ)をIthとしたとき、補正電流Irの割合は、補正率(Ir/(Isw-Ith))となる。
図11は、工場出荷時と寿命劣化後におけるPD電圧Vmと補正電流Irの関係を示す。工場出荷時の補正電流は、Ir1に設定されており、補正率が所定値となるように調整されている。このときのPD電圧Vmは、VmREFとなる。前述したように補正電流がIr1で一定の場合、寿命劣化後には画像中央部における光量が増加するため、このときのPD電圧値は、VmREFよりも大きいVm1となる。このPD電圧がVm1となっているのは、駆動電流の補正とは独立してAPC制御が行われているからである。
まず、後述のタイミングでPD電圧Vm1を検出し、検出されたVm1と予め工場出荷時に記憶されているPD電圧VmREFとを比較する。比較結果より、画像中央部の光量増加量が検出される。検出された光量増加量は、濃度ムラに影響する量であるかが判断される。濃度ムラに影響あると判断された場合、キャリブレーションが実行される。
キャリブレーションでは、APC制御による結果を加味しつつ、駆動電流の補正をAPC制御とは独立して実行する。まず、上記メモリ部23が基準電圧データを所定量増加させると、基準電圧増減部26が基準電圧データに基づいて、基準電圧を所定量だけ増加する。基準電圧が増加されると、上記補正電流生成部25で増加された基準電圧と補正データに基づいて生成される補正電流が増加する。補正電流増加によって、結果的にレーザ駆動電流が減少し、レーザチップ面光量が減少する。このとき、再度検出されたPD電圧VmはVm1よりも小さい値となる。この基準電圧の増加を繰り返し、PD電圧VmがVmREFと一致する補正電流Ir2となった時点で、メモリ部23と基準電圧増減部26は、基準電圧の増加を終了する。このとき、記憶手段であるメモリ部23は、この補正電流Ir2となる基準電圧データを記憶する。次回印刷時では、補正データと増加された基準電圧に基づいて、補正電流が出力される。
従って、キャリブレーション後では、図10(c)に示す通り、基準電圧303Bを所定量変更することにより、レーザチップ面光量307Bにおける画像中央部の光量を25%減少させる。結果的にドラム面上の光量は同図のように均一な照射光量に補正できる。また、補正後の基準電圧303Bに対応する基準電圧データがメモリ部23に記憶されるので、次回以降においても、ドラム面上の光量を容易に均一にすることが出来る。
以上の構成により、レーザ発光部としてのレーザダイオードの寿命特性の影響によるレーザ駆動電流の変化量に応じて、最適な補正電流に変更することができる。例えばAPC制御でのPD電圧の上昇割合だけ補正電流を大きくする(大きく減少させる)ことも想定されるが、そのような場合に比べて、本実施例では、より適確な駆動電流補正を行え、より正確な濃度制御を実現できる。
図12は、レーザ駆動電流の変化量の検出、および補正データのキャリブレーションにおける動作フローチャートを示す。図12のフローチャートは、CPU13が不図示のROM(read-only memory)に記憶された制御プログラムを読み出して実行する処理内容を示す。
予め工場出荷時におけるPD電圧VmREFが、メモリ部23に記憶されている。CPU13によって、印刷枚数100枚毎に上記PD電圧Vmが検出される(S1)。このPD電圧Vmは駆動電流補正とは独立して行われるAPC制御により変動している場合がある。
S1で検出されたPD電圧Vmは、PD電圧VmREFの所定範囲以内(所定値以上)かどうか比較される(S2)。ここでの所定範囲(所定値)は、濃度ムラに影響を与えない範囲であり、所定範囲をPD電圧VmREFの±3%とする。例えば、半導レーザ1の経時劣化によりPD電圧VmREFの増加が有り、一方、画像形成装置機内の温度低下により、PD電圧VmREFの減少が生じる。なお、ここで比較するPD電圧Vmは、例えば、複数ライン走査したときのPD電圧Vmの平均値でもよい。
このとき、PD電圧VmがVmREFの±3%以内(以下)であれば、S1の制御に戻り、次回印刷枚数が100枚目となるタイミングでPD電圧Vmの検出が実行される。
S2の比較結果より、検出されたPD電圧VmがPD電圧VmREFの+3%を超えていれば、メモリ部23が基準電圧データを所定量増加させる。基準電圧増減部26は、増加された基準電圧データに基づいて基準電圧を増加させ、結果的に補正電流を所定量だけ増加させる(S3)。
補正電流が増加されると、キャリブレーション実行時における増加回数nがカウントされる(S4)。
補正電流が増加されると、キャリブレーション実行時における増加回数nがカウントされる(S4)。
次に増加回数が所定回数よりも少ないか比較される(S5)。ここでは、所定回数を30回とする。所定回数が30回よりも少ない場合、増加された補正電流で再度PD電圧Vmの検出が行われ、検出されたPD電圧Vmが基準PD電圧VmREFの所定範囲以内かどうか比較される(S6)。これにより、少なくとも下凸の駆動電流の下部が目標光量になるように駆動電流の変更が行われる。ここでの所定範囲は、S1の所定範囲よりも小さい範囲に設定されており、所定範囲をPD電圧VmREFの+1%以内とする。
S6の比較結果より、検出されたPD電圧Vmが、VmREFの+1%を超えていればS3に戻り、さらに補正電流が所定量だけ増加される。S6の比較結果がVmREFの+1%以内であれば、このときの補正電流に変更される(S7)。
このときステップS3で更新された現在の基準電圧データがメモリ部23によって記憶される(S9)。ここで記憶されたデータが次回に参照される基準電圧データとなる。そしてS1の制御に戻り、S1からは前述と同様の制御が行われる。増加回数nはリセットされる。
このときステップS3で更新された現在の基準電圧データがメモリ部23によって記憶される(S9)。ここで記憶されたデータが次回に参照される基準電圧データとなる。そしてS1の制御に戻り、S1からは前述と同様の制御が行われる。増加回数nはリセットされる。
また、S5で増加回数が30回を超えると、報知手段がプリンタにキャリブレーション異常、又は駆動電流補正手段4の異常を報知する(S8)。
本実施形態1では、補正電流のキャリブレーションの際、基準電圧を変更・記憶を行っているが、補正データを変更・記憶してもよい。
また、各画素の補正電流によってドラム照射分布が一定となる補正制御を行っているが、これに限るものではない。たとえば、レーザ駆動電流値、あるいはレーザ駆動電流補正率によって補正制御を行う場合は、各画素のレーザ駆動電流値、あるいはレーザ駆動電流補正率を変更・記憶してもよい。
また、各画素の補正電流を多次関数で近似し、この近似関数に基づいてレーザ駆動電流を補正するプログラミング制御を行ってもよい。
また、各画素の補正電流によってドラム照射分布が一定となる補正制御を行っているが、これに限るものではない。たとえば、レーザ駆動電流値、あるいはレーザ駆動電流補正率によって補正制御を行う場合は、各画素のレーザ駆動電流値、あるいはレーザ駆動電流補正率を変更・記憶してもよい。
また、各画素の補正電流を多次関数で近似し、この近似関数に基づいてレーザ駆動電流を補正するプログラミング制御を行ってもよい。
また、PD電圧Vmの検出タイミングを印刷枚数で規定しているが、印刷スピード切り換え時又は画像形成条件の切り換え時、モノ/カラーモード切り換え時、時間毎、印刷ジョブ毎、ドア開閉時、電源ON時、スリープモードからの復帰時で規定してもよい。
また、PD電圧Vmの検出を実行するタイミングとして、例えば、最終ページの画像形成後に続けてPD電圧Vmの検出を行えば、Page・Per・Minute(ppm)に影響を与えない。また、補正電流のキャリブレーション実行タイミングとして、例えば、感光体ドラムに露光しても現像あるいは転写しないキャリブレーションと同時に実行することにより、専用の補正電流キャリブレーション時間を設ける必要がなくなる。
また、補正電流は、主走査同期信号をトリガにして出力しているが、レーザ駆動させるための制御信号をトリガにして出力する構成でもよい。また、補正電流のキャリブレーション方法において、以下の方法を採用してもよい。
つまり、(1)キャリブレーションが実行されると、補正電流をOFFにした状態のPD電圧Vmを検出する。(2)検出したPD電圧Vmとメモリ部に予め記憶された補正率によって、画像中央部のレーザチップ面光量が所望の光量ダウンとなるターゲットPD電圧Vmを算出する。(3)補正データをFFhに固定した状態で基準電圧を0Vから増加させ、検出するPD電圧VmがターゲットPD電圧Vmになったら、基準電圧の増加を停止し、そのときの基準電圧に変更・記憶する。
つまり、(1)キャリブレーションが実行されると、補正電流をOFFにした状態のPD電圧Vmを検出する。(2)検出したPD電圧Vmとメモリ部に予め記憶された補正率によって、画像中央部のレーザチップ面光量が所望の光量ダウンとなるターゲットPD電圧Vmを算出する。(3)補正データをFFhに固定した状態で基準電圧を0Vから増加させ、検出するPD電圧VmがターゲットPD電圧Vmになったら、基準電圧の増加を停止し、そのときの基準電圧に変更・記憶する。
以上説明したように、本実施形態1によれば、レーザ発光部としてのレーザダイオードの寿命特性の影響によるレーザ駆動電流の変化量を検出し、この検出した変化量に基づいて補正データを変更することができる。これにより、寿命による特性変化によっても濃度ムラのない画像が形成できる。
[実施形態2]
以下、本発明の実施形態2について説明する。実施形態1と重複する説明は省略する。
以下、本発明の実施形態2について説明する。実施形態1と重複する説明は省略する。
(装置構成)
図13は、本実施形態2における画像形成装置の概略構成図である。本実施形態2における画像形成装置は、本実施形態1の画像形成装置に温度検出手段12を新たに設けている。
図13は、本実施形態2における画像形成装置の概略構成図である。本実施形態2における画像形成装置は、本実施形態1の画像形成装置に温度検出手段12を新たに設けている。
温度検出手段12は、プリンタ内部に配置されており、プリンタの機内温度を測定する。測定された機内温度の情報は、温度信号jとして、CPU13へと出力される。その他の機能は、実施形態1と同じである。
レーザ駆動電流の変化量の検出方法および、補正電流を変更するキャリブレーションについては、実施形態1と同じであるため、説明は省略する。
(動作説明)
図14は、本発明の特徴部分である補正光量(これに対応するPD電圧Vm)の検出、および補正電流のキャリブレーションにおける動作フローチャートを示す。図14のフローチャートは、CPU13が不図示のROMに記憶された制御プログラムを読み出して実行する処理内容を示す。予め工場出荷時におけるPD電圧VmREFが、プリンタ内のメモリ部23に記憶されている。また、予め工場での補正データ及び基準電圧データ設定工程において、このときの温度検出手段12で検出された温度が基準温度TREFとして、プリンタ内のメモリ部23に記憶されている。
図14は、本発明の特徴部分である補正光量(これに対応するPD電圧Vm)の検出、および補正電流のキャリブレーションにおける動作フローチャートを示す。図14のフローチャートは、CPU13が不図示のROMに記憶された制御プログラムを読み出して実行する処理内容を示す。予め工場出荷時におけるPD電圧VmREFが、プリンタ内のメモリ部23に記憶されている。また、予め工場での補正データ及び基準電圧データ設定工程において、このときの温度検出手段12で検出された温度が基準温度TREFとして、プリンタ内のメモリ部23に記憶されている。
CPU13は、温度検出手段12によって検出される機内温度が、基準温度TREFより所定量変化したかを監視する(S1)。ここでの所定量は、±3℃とする。機内温度が、基準温度TREFの±3℃以内であれば、補正光量の検出は行わなくてもよい。
機内温度が、基準温度TREFの±3℃を超えた場合、前述のPD電圧Vmの検出方法によりPD電圧Vmが検出される(S2)。
S2で検出されたPD電圧Vmが、基準PD電圧VmREFの所定範囲内かどうか比較される(S3)。ここでの所定範囲を基準PD電圧VmREFの±3%とする。検出されたPD電圧Vmが基準PD電圧VmREFの±3%以内であれば、補正データのキャリブレーションは行わなくてもよい。検出されたPD電圧Vmが基準PD電圧VmREFの±3%を超えていれば、PD電圧Vmが基準PD電圧VmREFよりも高い電圧値か低い電圧値かが判断される(S4)。
S4の比較結果がPD電圧VmREFよりも低い電圧値と判断された場合、補正電流が所定量だけ減少される(S5)。減少された補正電流で再度PD電圧Vmの検出が行われ、所定範囲内かどうか比較される(S6)。ここでの所定範囲をPD電圧VmREFの±1%とする。検出されたPD電圧Vmが、PD電圧VmREFの±1%を超えていれば、S5に戻り、さらに補正電流が減少される。検出されたPD電圧Vmが、PD電圧VmREFの±1%以内であれば、このときの補正電流に変更され(S7)、このときの基準電圧データが記憶された後(S11)、S2の制御に戻る。S2からは前述と同様の制御が行われる。
S4の比較結果がPD電圧VmREFよりも高い電圧値と判断された場合、補正電流が所定量だけ増加される(S8)。増加された補正電流で再度PD電圧Vmの検出が行われ、所定範囲内かどうか比較される(S9)。ここでの所定範囲は、PD電圧VmREFの±1%とする。検出されたPD電圧Vmが、PD電圧VmREFの±1%を超えていれば、S8に戻り、さらに補正電流が増加される。検出されたPD電圧Vmが、PD電圧VmREFの±1%以内であれば、このときの補正電流に変更され(S10)、このときの基準電圧データがメモリ部23に記憶された後(S12)、S2の制御に戻る。S2からは前述と同様の制御が行われる。
以上のように、本実施形態2では、レーザ発光部としてのレーザダイオードの温度特性の影響によるレーザ駆動電流の変化量を検出し、この検出した変化量に基づいて補正電流を変更し、環境変化(温度変動)によっても濃度ムラのない画像が形成できる。
[実施形態3]
以下、本発明の実施形態3について説明する。
本実施形態3では、実施形態1、2と比較して、自動光量制御(APC)による駆動電流の制御とは独立して、より正確に、下凸の駆動電流における下部において、目標光量になる値の駆動電流に変更することができる。なお、実施形態1と重複する説明は省略する。
以下、本発明の実施形態3について説明する。
本実施形態3では、実施形態1、2と比較して、自動光量制御(APC)による駆動電流の制御とは独立して、より正確に、下凸の駆動電流における下部において、目標光量になる値の駆動電流に変更することができる。なお、実施形態1と重複する説明は省略する。
本実施形態3では、工場出荷時において、予め各画素の補正データ及び基準電圧データがプリンタ内部のメモリ部23に記憶されている。
(装置構成)
まず、補正電流を変更するキャリブレーションについて説明する。
図15は、寿命劣化後におけるドラム面の主走査照度分布とPD電圧の関係を示している。なお照度分布とは、上に述べたポリゴンミラーの反射面の角度が変わることによって起こる反射光量の変化に起因するものであり、ドラム面上の主走査ラインの各座標位置(各画素)に露光される光量の連続的変化を指す。図中、主走査位置I〜Vのポイントに対応するPD電圧をPD電圧VmI〜Vとする。まず、レーザを1走査ライン点灯させ、このときの主走査位置I〜Vに対応するPD電圧VmI〜Vが検出される。CPU13では、このPD電圧VmI〜Vを基に、PD電圧曲線に近似する多次関数の近似式を計算し、各画素におけるPD電圧Vmを算出する。
まず、補正電流を変更するキャリブレーションについて説明する。
図15は、寿命劣化後におけるドラム面の主走査照度分布とPD電圧の関係を示している。なお照度分布とは、上に述べたポリゴンミラーの反射面の角度が変わることによって起こる反射光量の変化に起因するものであり、ドラム面上の主走査ラインの各座標位置(各画素)に露光される光量の連続的変化を指す。図中、主走査位置I〜Vのポイントに対応するPD電圧をPD電圧VmI〜Vとする。まず、レーザを1走査ライン点灯させ、このときの主走査位置I〜Vに対応するPD電圧VmI〜Vが検出される。CPU13では、このPD電圧VmI〜Vを基に、PD電圧曲線に近似する多次関数の近似式を計算し、各画素におけるPD電圧Vmを算出する。
例えば、予め工場出荷時におけるPD電圧VmI〜Vを基にCPU13が上記近似式を算出し、各画素におけるPD電圧VmREFをメモリ部23に記憶しておく。さらに、寿命劣化後におけるPD電圧VmI〜Vを検出し、近似式が算出される。寿命劣化後には、寿命劣化後に算出された近似式を基に各画素におけるPD電圧Vmが算出される。算出されたPD電圧VmとPD電圧VmREFの比(Vm/VmREF)である相対値αが、一画素ごとに算出される。算出された各画素の相対値αは、各画素の補正データに乗算される。上記記憶手段は、相対値αを乗算する前の補正データを乗算後の補正データに書き換える。この乗算された補正データを出力することにより、各画素の補正率を一定に保つことが可能である。
本実施形態3では、PD電圧の測定ポイントを5ポイントに設定しているが、これに限るものではない。PD電圧の測定ポイントが多いほど、自動光量制御(APC)による駆動電流の制御とは独立して、目標光量になる下凸の駆動電流に変更することができる。本実施形態3では、より最適な補正が可能である。
(動作説明)
図16は、補正データのキャリブレーションにおける動作フローチャートを示す。図16のフローチャートは、CPU13が不図示のROMに記憶された制御プログラムを読み出して実行する処理内容を示す。
図16は、補正データのキャリブレーションにおける動作フローチャートを示す。図16のフローチャートは、CPU13が不図示のROMに記憶された制御プログラムを読み出して実行する処理内容を示す。
主走査位置I〜Vのポイントに対応するPD電圧VmREFI〜VとPD電圧VmREFI〜Vを基に算出した近似式が予めメモリ部23に記憶されている。
CPU13によって、まず印刷枚数100枚ごとにPD電圧VmI〜Vが検出される(S1)。検出結果であるPD電圧VmI〜Vを基にPD電圧曲線に近似する多次関数の近似式が算出される。算出された近似式を基に各画素のPD電圧Vmが算出される(S2)。この算出結果に基づき主走査方向に沿って下凸に変化する駆動電流を、自動光量制御(APC)がどのように実行されていようとも、適確に調整することができる。
次いで、算出されたPD電圧VmとPD電圧VmREFの相対値αが画素毎に算出される(S3)。算出された相対値αは、各画素の電流補正データと乗算される(S4)。記憶手段は、相対値αを乗算する前の補正データを乗算後の補正データに書き換え、記憶する。次回印刷時には、S4で乗算された補正データに基づいて補正電流が出力される。
以上説明したように、本実施形態3によれば、レーザダイオードの寿命特性および温度特性の影響によるレーザ駆動電流の変化量を検出し、この検出した変化量に基づいて補正データを変更・記憶する。これにより、自動光量制御(APC)による駆動電流の制御とは独立して、より正確に、下凸の駆動電流における下部において、目標光量になる値の駆動電流に変更することができる。従って前述の実施形態1,2と比べて寿命による特性変化や温度変動があってもより一層濃度ムラのない画像が形成できる。
[実施形態4]
以下、本発明の実施形態4について説明する。なお、実施形態1と重複する説明は省略する。この実施形態4における補正電流生成の仕組みは、精度については、実施形態1乃至3に比べて劣るものの、前述の実施形態1乃至3に比べて簡易的に決定することができるというメリットがある。
以下、本発明の実施形態4について説明する。なお、実施形態1と重複する説明は省略する。この実施形態4における補正電流生成の仕組みは、精度については、実施形態1乃至3に比べて劣るものの、前述の実施形態1乃至3に比べて簡易的に決定することができるというメリットがある。
(装置構成)
図17は、本実施形態4における画像形成装置の概略構成である。
レーザ駆動制御部3内にレーザ電流検出回路3aが新たに追加されている。レーザ電流検出回路3aでは、半導体レーザ1の駆動電流を検出する。検出したレーザ駆動電流信号をIsw信号pとよぶ。Isw信号pは、CPU13に送られる。その他の機能は、実施形態1と同じである。
図17は、本実施形態4における画像形成装置の概略構成である。
レーザ駆動制御部3内にレーザ電流検出回路3aが新たに追加されている。レーザ電流検出回路3aでは、半導体レーザ1の駆動電流を検出する。検出したレーザ駆動電流信号をIsw信号pとよぶ。Isw信号pは、CPU13に送られる。その他の機能は、実施形態1と同じである。
前述したように、APCによってレーザの出射光量を一定に制御しているため、初期に比べて寿命劣化後のレーザ駆動電流は大きくなる。また、温度特性の影響によっても、レーザ駆動電流は変動する。上記構成においては、寿命特性あるいは温度特性の影響によるレーザ駆動電流の変化量を検出することができる。
(動作説明)
次に補正電流のキャリブレーションについて説明する。
図18は、ある画素の補正率を一定にした場合におけるレーザ駆動電流Iswと補正電流Irの関係を示す。図18に示すようにレーザ駆動電流Iswと補正電流Irは概ね比例関係である。初期状態におけるレーザ駆動電流aに対応する補正電流を補正電流Aとする。寿命劣化後あるいは温度上昇後におけるレーザ駆動電流をレーザ駆動電流bとし、このレーザー駆動電流bに対応する補正電流を補正電流Bとする。またキャリブレーション後の補正データを補正データBとする。レーザ駆動電流aは、工場出荷時に検出され、プリンタ内に記憶されている。
次に補正電流のキャリブレーションについて説明する。
図18は、ある画素の補正率を一定にした場合におけるレーザ駆動電流Iswと補正電流Irの関係を示す。図18に示すようにレーザ駆動電流Iswと補正電流Irは概ね比例関係である。初期状態におけるレーザ駆動電流aに対応する補正電流を補正電流Aとする。寿命劣化後あるいは温度上昇後におけるレーザ駆動電流をレーザ駆動電流bとし、このレーザー駆動電流bに対応する補正電流を補正電流Bとする。またキャリブレーション後の補正データを補正データBとする。レーザ駆動電流aは、工場出荷時に検出され、プリンタ内に記憶されている。
キャリブレーション動作では、まずレーザ電流検出回路3aによって、レーザ駆動電流bが検出される。CPU13では、検出されたレーザ駆動電流bと予め記憶されているレーザ駆動電流aの比(b/a)である相対値αを算出する。算出された相対値αと補正データAが乗算され、補正データBが算出される。補正データBに基づいて補正電流Bが出力される。記憶手段は、補正データAを補正データBに書き換える。
上記キャリブレーションによって、寿命による特性変化や温度変動の影響によるレーザ駆動電流の変化量に応じて、最適な補正電流に変更することが可能である。
図19は、補正電流のキャリブレーションにおける動作フローチャートを示す。図19のフローチャートは、CPU13が不図示のROMに記憶された制御プログラムを読み出して実行する処理内容を示す。
予め工場出荷時において、基準電圧データと補正データがプリンタ内部のメモリ部23に記憶されている。また、工場出荷時におけるレーザ駆動電流IswREFと補正電流IrREFも同様に記憶されている。
まず、印刷最終ページの画像形成が終了すると、補正電流出力をOFFした状態で一走査ラインだけ半導体レーザ1が発光される。このとき、主走査方向の所定位置におけるレーザ駆動電流Iswが検出される。検出されたレーザ駆動電流信号pがCPU13に送られる。CPU13は、検出されたレーザ駆動電流Iswとレーザ駆動電流IswREFの比較を行い、レーザ駆動電流Iswが所定範囲内であるかどうかを判断する(S1)。ここでの所定範囲は、レーザ駆動電流IswREFの±3%とする。また、ここで比較するレーザ駆動電流Iswは、例えば、複数ライン走査したときのレーザ駆動電流Iswの平均値でもよい。S1の比較結果より、レーザ駆動電流Iswがレーザ駆動電流IswREFの±3%以内である場合、補正電流のキャリブレーションは行わない。
S1の比較結果より、レーザ駆動電流Iswがレーザ駆動電流IswREFの±3%を超える場合、レーザ駆動電流Iswとレーザ駆動電流IswREFの比(Isw/IswREF)である相対値αが算出される(S2)。
算出された相対値αは、補正データと乗算される。記憶手段は、相対値αを乗算する前の補正データから乗算後の補正データに書き換える(S3)。
また、レーザ駆動電流IswREFの値は、S1で検出されたレーザ駆動電流Iswの値に書き換えられる(S4)。
そして、再度S1に戻り、上記制御が行われる。次回、印刷時にはS3で書き換えられた補正データが出力される。
本実施形態4では、レーザ駆動電流の変動時における相対値αを基にキャリブレーションを行っているが、これに限るものではない。例えば、レーザ光量あるいはPD電圧、レーザ電流を規定するホールドコンデンサ電圧の変動における相対値を基に行ってもよい。
以上説明したように、本実施形態4によれば、レーザダイオードの寿命特性および温度特性の影響によるレーザ駆動電流の変化量を検出し、この検出した変化量に基づいて補正データを変更する。これにより、寿命による特性変化や温度変動によっても濃度ムラのない画像が形成できる。
[実施形態5]
以下、本発明の実施形態5について、駆動電流補正手段4の補正制御が異常かどうかを判断し、異常時にはプリンタへ報知する方法について説明する。実施形態1と重複する説明は省略する。
以下、本発明の実施形態5について、駆動電流補正手段4の補正制御が異常かどうかを判断し、異常時にはプリンタへ報知する方法について説明する。実施形態1と重複する説明は省略する。
(装置構成)
実施形態1と同じであるため、説明は省略する。
実施形態1と同じであるため、説明は省略する。
(動作説明)
図20は、補正電流出力ON時/OFF時におけるレーザ駆動電流とPD電圧、ドラム面照度分布の関係を示す。なお照度分布とは、上に述べたポリゴンミラーの反射面の角度が変わることによって起こる反射光量の変化に起因するものであり、ドラム面上の主走査ラインの各座標位置(各画素)に露光される光量の連続的変化を指す。駆動電流補正手段4によって補正電流出力がONにされると、補正電流に基づいてレーザ駆動電流が補正される。このときの画像中央位置におけるPD電圧をPD電圧Vmとよぶ。補正電流出力がOFFにされると、補正電流の出力は停止し、レーザ駆動電流は一定量出力される。このときの画像中央位置におけるPD電圧をPD電圧VmOFFとよぶ。
図20は、補正電流出力ON時/OFF時におけるレーザ駆動電流とPD電圧、ドラム面照度分布の関係を示す。なお照度分布とは、上に述べたポリゴンミラーの反射面の角度が変わることによって起こる反射光量の変化に起因するものであり、ドラム面上の主走査ラインの各座標位置(各画素)に露光される光量の連続的変化を指す。駆動電流補正手段4によって補正電流出力がONにされると、補正電流に基づいてレーザ駆動電流が補正される。このときの画像中央位置におけるPD電圧をPD電圧Vmとよぶ。補正電流出力がOFFにされると、補正電流の出力は停止し、レーザ駆動電流は一定量出力される。このときの画像中央位置におけるPD電圧をPD電圧VmOFFとよぶ。
このPD電圧VmとPD電圧VmOFFを比較することにより、駆動電流補正手段4による補正制御の異常が判断される。例えば、補正電流出力ON時に検出されるPD電圧Vmと、OFF時に検出されるPD電圧VmOFFが一致したとき、レーザ駆動電流の補正が正常に行われていないと判断し、駆動電流補正手段4の異常を検出することができる。
図21を参照し、異常検出における動作フローチャートを説明する。
図21のフローチャートは、CPU13が不図示のROMに記憶された制御プログラムを読み出して実行する処理内容を示す。
図21のフローチャートは、CPU13が不図示のROMに記憶された制御プログラムを読み出して実行する処理内容を示す。
CPU13によって、まず、印刷最終ページの画像形成が終了すると、駆動電流補正手段4が補正電流出力をONにする。このとき、1走査ラインのレーザ発光が行われ、PD電圧Vmが検出される(S1)。
次に駆動電流補正手段4が補正データ出力をOFFにする。このとき、1走査ラインのレーザ発光が行われ、PD電圧VmOFFが検出される(S2)。そして、検出されたPD電圧VmとPD電圧VmOFFが比較される(S3)。
比較結果より、PD電圧VmとPD電圧VmOFFの値が不一致であれば、駆動電流補正手段4による補正制御は正常であると判断される。一方、比較結果より、PD電圧VmとPD電圧VmOFFの値が一致すれば、ただちに報知手段が駆動電流補正手段4の異常を報知する(S4)。
次に駆動電流補正手段4が補正データ出力をOFFにする。このとき、1走査ラインのレーザ発光が行われ、PD電圧VmOFFが検出される(S2)。そして、検出されたPD電圧VmとPD電圧VmOFFが比較される(S3)。
比較結果より、PD電圧VmとPD電圧VmOFFの値が不一致であれば、駆動電流補正手段4による補正制御は正常であると判断される。一方、比較結果より、PD電圧VmとPD電圧VmOFFの値が一致すれば、ただちに報知手段が駆動電流補正手段4の異常を報知する(S4)。
本実施形態5における異常検出タイミングは、印刷ジョブ毎で規定している。しかし、印刷枚数、印刷スピード切り換え時又は画像形成条件の切り換え時、モノ/カラーモード切り換え時、時間毎、印刷ジョブ毎、ドア開閉時、電源ON時、スリープモードからの復帰時で規定してもよい。また、予め工場出荷時にPD電圧VmOFFの値をプリンタに記憶させ、異常検出実行時に電圧PD電圧Vmと比較してもよい。
以上の説明したように、本実施形態5によれば、駆動電流補正手段4の補正制御が異常かどうかを検出し、補正制御の異常をユーザに報知することにより、適正な補正制御による画像が形成できる。
[実施形態6]
以下、本発明の実施形態6について説明する。実施形態1と重複する説明は省略する。この実施形態6では、半導体レーザに流れる駆動電流を検出し、最適な補正電流に変更する方法を説明する。
以下、本発明の実施形態6について説明する。実施形態1と重複する説明は省略する。この実施形態6では、半導体レーザに流れる駆動電流を検出し、最適な補正電流に変更する方法を説明する。
○カラーレーザプリンタの装置構成説明
図22は、本実施形態6における画像形成装置の概略構成図である。
本実施形態2における画像形成装置は、任意の駆動電流を半導体レーザに流す制御を行う駆動電流可変手段60が新たに設けられている。また、メモリ部23(図9)には、各画素の補正率が予め記憶されている。その他の構成は、実施形態1と同じであるため、説明を省略する。
図22は、本実施形態6における画像形成装置の概略構成図である。
本実施形態2における画像形成装置は、任意の駆動電流を半導体レーザに流す制御を行う駆動電流可変手段60が新たに設けられている。また、メモリ部23(図9)には、各画素の補正率が予め記憶されている。その他の構成は、実施形態1と同じであるため、説明を省略する。
(動作説明)
図23は、レーザ発光部の駆動電流と光量の対応関係(特性)を測定した測定結果を示す。図23の場合は、具体的には、時間txが経過した場合における測定結果であり、駆動電流可変手段60が設定したレーザ駆動電流Iswと、レーザ光量検出手段11が検出するPD電圧Vmの関係を示している。もちろん経時変化に伴い図23のような測定結果を得るのではなく、環境変化に伴い図23と同様の測定を行い、後述する演算を行っても良い。
図23は、レーザ発光部の駆動電流と光量の対応関係(特性)を測定した測定結果を示す。図23の場合は、具体的には、時間txが経過した場合における測定結果であり、駆動電流可変手段60が設定したレーザ駆動電流Iswと、レーザ光量検出手段11が検出するPD電圧Vmの関係を示している。もちろん経時変化に伴い図23のような測定結果を得るのではなく、環境変化に伴い図23と同様の測定を行い、後述する演算を行っても良い。
駆動電流可変手段60が半導体レーザにレーザ駆動電流Isw1を流した場合、PD電圧Vm1が検出され、レーザ駆動電流Isw2を流した場合、PD電圧Vm2が検出される。従って、駆動電流可変手段60が設定したレーザ駆動電流Iswxと、PD電圧Vmxより、レーザ駆動電流IswとPD電圧Vmの関係を示す下記の近似式を算出することが可能となる。yにはPD電圧値を取ってあり、x軸にはレーザ駆動電流Isw値と取ってある。つまり係数aは半導体レーザの特性変化を示す、レーザ駆動電流Iswの増加に対するPD電圧の増加の割合を示す。
[近似式] y = ax + b
[近似式] y = ax + b
ただし、駆動電流可変手段60が設定するレーザ駆動電流は、所定のしきい値電流よりも大きいものとする。CPU13が上記近似式を算出し、APC制御時のPD電圧に対応するIswより、補正光量に対応する補正電流Irを設定することができる。具体的には、図23に示されるグラフより、PD電圧VmREFに対応するIswを求めることができる。そして、最新のAPC制御時のPD電圧に対応するIswから、図23のグラフより求められたPD電圧VmREFに対応するIswを差し引くことでPD電圧VmREFに対応する補正電流Irを求めることができる。そして、各画素の補正率及び求められた補正電流Irから、主走査方向における、各画素における補正電流を求めることができ、主走査方向にそって下凸に補正電流をどのように変化さえれば良いかを求めることができる。このように実施形態6では図23に示されるようなグラフを用いることで、実施形態1乃至6の場合と比べて迅速に適切な補正電流Irを求めることができる。
[実施形態7]
実施形態1乃至6においては、駆動電流の補正のさせ方を、主走査方向の中央を軸にして左右対称になるよう説明を行ってきた。つまり、下凸の最下部を主走査方向中央付近の位置として説明してきた。しかし、これに限定されるものではない。例えば、何らかの要因で、下凸の最下部が主走査方向中央の左右の何れかにずれていたとしても、下凸の最下部に対応するPD電圧(駆動電流或いは補正電流に対応)と各画素毎の補正率により下凸の駆動電流カーブを求めることができれば、本願を適用できる。
実施形態1乃至6においては、駆動電流の補正のさせ方を、主走査方向の中央を軸にして左右対称になるよう説明を行ってきた。つまり、下凸の最下部を主走査方向中央付近の位置として説明してきた。しかし、これに限定されるものではない。例えば、何らかの要因で、下凸の最下部が主走査方向中央の左右の何れかにずれていたとしても、下凸の最下部に対応するPD電圧(駆動電流或いは補正電流に対応)と各画素毎の補正率により下凸の駆動電流カーブを求めることができれば、本願を適用できる。
[他の実施形態]
以上述べた実施形態の他に次の形態を実施できる。
(1)上述の実施形態は、各データ処理を順次実施するソフトウェアでも実現できる。即ち、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(又は、記録媒体)を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(又は、CPUやMPU)が、記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し、実行することによっても、本発明を適用できる実施形態が達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が、上述した実施の形態の機能を実現することになる。プログラムコードは、CD(compact disc)、MD(magnetic disk)、メモリカード、MO(magneto-optic disc)等のさまざまな記憶媒体に書き込み可能である。
以上述べた実施形態の他に次の形態を実施できる。
(1)上述の実施形態は、各データ処理を順次実施するソフトウェアでも実現できる。即ち、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(又は、記録媒体)を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(又は、CPUやMPU)が、記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し、実行することによっても、本発明を適用できる実施形態が達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が、上述した実施の形態の機能を実現することになる。プログラムコードは、CD(compact disc)、MD(magnetic disk)、メモリカード、MO(magneto-optic disc)等のさまざまな記憶媒体に書き込み可能である。
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態の機能が実現されるだけではない。例えば、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)等が、実際の処理の一部又は全部を行う。そして、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も、本発明を適用できる実施形態に含まれることは言うまでもない。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた場合を考える。この場合、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が、実際の処理の一部又は全部を行う。その処理によって、上述した実施の形態の機能が実現される場合も、本発明を適用できる実施形態に含まれることは言うまでもない。
(2)上述の実施形態では、カラーレーザプリンタである画像形成装置を示したが、プリンタのみならず、複合機である画像形成装置、コピー機能を備えた複写機である画像形成装置、電子写真技術を応用したファクシミリ等に、本発明は適用可能である。
1 半導体レーザ
2 画像信号生成部
3 レーザ駆動制御部
4 駆動電流補正手段
5 コリメートレンズ
6 回転多面鏡
7 fθレンズ
8 ミラー
9 主走査同期手段
10 感光体
11 レーザ光量検出手段
12 温度検出手段
13 CPU
21 座標計測カウンタ
22 基準電圧生成部
23 メモリ部
24 不揮発メモリ
25 補正電流生成部
26 基準電圧増減部
2 画像信号生成部
3 レーザ駆動制御部
4 駆動電流補正手段
5 コリメートレンズ
6 回転多面鏡
7 fθレンズ
8 ミラー
9 主走査同期手段
10 感光体
11 レーザ光量検出手段
12 温度検出手段
13 CPU
21 座標計測カウンタ
22 基準電圧生成部
23 メモリ部
24 不揮発メモリ
25 補正電流生成部
26 基準電圧増減部
Claims (6)
- 像担持体と、レーザ発光部から出射される光束を反射し像担持体へ露光する回転多面鏡と、前記回転多面鏡における1つの反射面の幅よりも大きな幅の光束を出射するレーザ発光部と、前記レーザ発光部から一定或いは略一定の光量が出射されるよう、前記レーザ発光部の駆動電流を自動的に制御する自動光量制御手段とを備える画像形成装置であって、
前記出射される光束に対する前記反射面の角度によって生じる照度分布のムラであって主走査方向の両端部に挟まれる内側部において光量が高くなることによる上凸の照度分布のムラを抑制するよう、前記主走査方向に沿った前記レーザ発光部の駆動電流を、主走査方向の前記内側部において小さくなる下凸の駆動電流になるよう調整する調整手段と、
前記自動光量制御手段による駆動電流の制御とは独立して、前記下凸の下部における目標光量になる下凸の駆動電流に変更する変更手段と、
前記調整手段は、経時変化或いは環境変化があった場合においても前記上凸の照度分布のムラを抑制するよう、前記下凸の下部の駆動電流を、前記変更手段により変更された駆動電流に設定することを特徴とする画像形成装置。 - 前記レーザ駆動電流―出力特性は、経時変化或いは環境変化があった場合に、レーザ駆動電流の増加に対するレーザ発光部の出力増加度合いが異なるもの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。
- 前記下凸の凸の部分に対応する位置での光量を検出する検出手段を有し、前記調整手段は、前記検出手段の検出結果に基づき、前記主走査方向に沿って下凸に変化する駆動電流を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。
- 前記レーザ発光部の駆動電流と光量の対応関係を測定する測定手段を有し、前記調整手段は、前記測定手段による測定結果に基づき、前記主走査方向に沿って下凸に変化する駆動電流を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。
- 前記調整手段は、前記駆動電流を主走査方向に沿って下凸に変化する駆動電流を主走査方向における各位置で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。
- 像担持体と、レーザ発光部から出射される光束を反射し像担持体へ露光する回転多面鏡と、前記回転多面鏡における1つの反射面の幅よりも大きな幅の光束を出射するレーザ発光部と、前記レーザ発光部から一定或いは略一定の光量が出射されるよう、前記レーザ発光部の駆動電流を自動的に制御する自動光量制御手段とを備える画像形成装置における制御方法であって、
前記出射される光束に対する前記反射面の角度によって生じる照度分布のムラであって主走査方向の両端部に挟まれる内側部において光量が高くなることによる上凸の照度分布のムラを抑制するよう、前記主走査方向に沿った前記レーザ発光部の駆動電流を、主走査方向の前記内側部において小さくなる下凸の駆動電流になるよう調整する調整工程と、
前記自動光量制御手段による駆動電流の制御とは独立して、前記下凸の下部における目標光量になる下凸の駆動電流に変更する変更工程と、
前記調整工程は、経時変化或いは環境変化があった場合においても前記上凸の照度分布のムラを抑制するよう、前記下凸の下部の駆動電流を、前記変更工程により変更された駆動電流に設定することを特徴とする制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007230060A JP2008094084A (ja) | 2006-09-14 | 2007-09-05 | 画像形成装置およびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (2)
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JP2006249888 | 2006-09-14 | ||
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2007230060A Pending JP2008094084A (ja) | 2006-09-14 | 2007-09-05 | 画像形成装置およびその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2008094084A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013010265A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-01-17 | Kyocera Document Solutions Inc | 露光装置および画像形成装置 |
US8373915B2 (en) | 2010-06-22 | 2013-02-12 | Konica Minolta Business Technologies, Inc. | Optical scanning device |
JP2018012232A (ja) * | 2016-07-20 | 2018-01-25 | 日本電産コパル株式会社 | レーザーマーキング装置及びその濃度調整方法 |
JP7468192B2 (ja) | 2020-06-26 | 2024-04-16 | 株式会社リコー | 光走査装置及び画像形成装置 |
-
2007
- 2007-09-05 JP JP2007230060A patent/JP2008094084A/ja active Pending
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