JPH05216331A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無駄なトナー消費，転写部の汚れ，感光体疲
労などのレーザダイオードの発光光量の自動調節に付随
した不具合を解消することと、その自動調節を常に正確
に行なえるようにすること。 【構成】 レーザダイオードの発光光量の自動調節を、
感光体ベルト上の同期用マークを検知してからの時間が
感光体ベルトの接合部がレーザ露光位置に到達するｔａ
に達した時、あるいはアパーチャ（スリット）板の移動
期間中に行なう。また、アパーチャ板をレーザビームの
光軸と直交する面に対して若干傾けて配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザプリンタ，デ
ジタル複写機等のレーザダイオードを用いた画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような画像形成装置においては、
コントローラがホスト装置からの印字データをビデオデ
ータに変換し、それをビデオ信号としてエンジン側の制
御部へ送り、その制御部がコントローラからのビデオ信
号に応じてレーザダイオードをオン・オフ発光させると
共に、レーザダイオードから射出されるレーザビームを
ポリゴンミラーによって偏向走査し、レンズ，ミラーを
介して予め帯電させた感光体上に照射することにより潜
像を形成するようにしている。

【０００３】ところで、レーザダイオードの発光光量は
レーザダイオードに流れる電流によって制御される。そ
の電流と発光光量との関係は、レーザダイオード自体，
温度変化，あるいは経時変化によって異なり、一概には
規定できない。そこで、レーザダイオードを所定の光量
で発光させるために、レーザダイオードに流れる電流を
随時自動調整するオートパワーコントロール（以下「Ａ
ＰＣ」と略称する）機能を備えた画像形成装置が出回る
ようになった。

【０００４】このＡＰＣ機能は、レーザダイオードに近
接して配置したその発光光量を測定するためのフォトダ
イオード（フォトトランジスタでもよい）を利用して行
なわれる。そのフォトダイオードはレーザダイオードの
発光光量に比例した電流を流すので、それを電圧に変換
し、さらにその電圧を所定の電圧とコンパレータによっ
て比較して、その結果を取り込むことによってレーザダ
イオードの発光光量を一定値に保つことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような画像形成装置では、ＡＰＣを行なっている間レー
ザダイオードを点燈させていなければならないため、レ
ーザダイオードから射出されるレーザビームは通常印刷
時と同様に感光体上をスキャンすることになり、そのレ
ーザ露光された部分は現像部によって顕像化されるため
トナーが無駄に消費されたり、その顕像化された部分が
転写部を通過することにより転写部が汚れ、印字裏面の
汚れとなって現われたりすることがあった。

【０００６】また、レーザビームによる感光体の露光自
体がその疲労，劣化につながるものであり、好ましいも
のではなかった。さらに、レーザ光路上にあるミラー，
レンズ，アパーチャ（スリット）板等がレーザ光軸に対
して鉛直に配置されているため、そこで反射されたレー
ザ光がレーザダイオード側に逆戻りし、レーザダイオー
ドに近接されたフォトダイオードに入射して正確な光量
を測定できないことがあるという問題もあった。

【０００７】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、ＡＰＣを行なう際に上述のような不具合が発生
しないようにすることと、常に正確なＡＰＣを行なえる
ようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、レーザダイオードの発光光量を自動調節
するレーザ光量調節手段と、接合部を持つベルト状の像
担持体とを有する画像形成装置において、レーザ光量調
節手段によるレーザダイオードの発光光量の自動調節を
上記接合部がレーザ露光位置に存在している間に行なわ
せる手段を設けたものである。

【０００９】また、レーザダイオードの発光光量を自動
調節するレーザ光量調節手段と、レーザダイオードから
射出されるレーザビームの光路上に配設され、大きさの
異なる複数のアパーチャを形成したアパーチャ板の移動
によりレーザビームが通過するアパーチャの大きさを変
えて像担持体上をスキャンするレーザビーム径を変更す
るレーザビーム径変更手段とを有する画像形成装置にお
いて、レーザ光量調節手段によるレーザダイオードの発
光光量の自動調節をレーザビーム径変更手段によるアパ
ーチャ板の移動期間中に行なわせる手段を設けたもの、
及び上記アパーチャ板をレーザビームの光軸と直交する
面に対して若干傾けて配置したものも提供する。

【００１０】

【作用】請求項１の発明によれば、レーザダイオードの
発光光量の自動調節（ＡＰＣ）を感光体の接合部（レー
ザ露光による影響が感光体に現われない部位）がレーザ
露光位置に存在している間に行なうので、無駄なトナー
消費，転写部の汚れ，感光体疲労といった従来のＡＰＣ
に付随した欠点を取り除くことができる。

【００１１】請求項２の発明によれば、レーザダイオー
ドの発光光量の自動調節をレーザ光が通過するアパーチ
ャの大きさを切り換えるアパーチャ板の移動期間中（光
路遮断状態）時に行なうので、やはり上述と同様な効果
を得られる。請求項３の発明によれば、アパーチャ板を
レーザビームの光軸と直交する面に対して若干傾けて配
置したので、そこでの反射光がレーザダイオード側に逆
戻りすることがなくなり、常に正確なＡＰＣを行なえ
る。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図２はこの発明の一実施例であるレー
ザプリンタの内部機構を示す概略構成図、図３はその感
光体ベルトの一例を示す斜視図である。

【００１３】このレーザプリンタはホスト装置からのコ
マンドによってプリントシーケンスが開始されると、給
紙ローラ１によって給紙カセット２から給紙を始め、そ
の用紙の先端がレジストローラ対３に挾持された位置で
一時停止する。一方、感光体ベルト４は矢示方向へ回動
し、帯電器５により帯電された表面に、図示しないレー
ザダイオードから射出されるビデオデータに応じて変調
されたレーザビームを、ベルト幅方向に主走査しながら
照射して露光し、静電潜像を形成する。

【００１４】それを、現像ユニット６内の現像ローラ６
ａによってトナーを付着させて現像し、転写チャージャ
７によってレジストローラ対３により所定のタイミング
で給送される用紙に転写し、その後定着ローラ８で加熱
定着された用紙を、図示しない外部の排紙トレイに排紙
する。一方、画像転写後の感光体ベルト４表面に残留し
たトナーはクリーナ９によって除去し、さらにその表面
に残留した電荷は除電ランプ１０の光照射によって除電
して、次の画像形成に備える。

【００１５】ここで、感光体ベルト４は感光材を塗布さ
れた平面状のフィルムの両端を接合し、図３に示すよう
にベルト状にして形成したものであり、４ａはその接合
部を示している。この接合部４ａは感光体としての特性
を出すことが困難なため、通常印字面として使用されて
いない。すなわち、電荷を保持せず、レーザ光による露
光や現像ユニット６による現像により何の影響も受けな
い部分である。

【００１６】したがって、各ページ毎にその接合部４ａ
を避けた位置に潜像を形成する必要がある。そこで、こ
のレーザプリンタにおいては、感光体ベルト４の接合部
４ａの近傍に同期用マーク４ｂを形成し、その同期用マ
ーク４ｂが通過する箇所に同期マーク検出器１１を配置
しており、同期マーク検出器１１によって同期用マーク
４ａを検出して副走査方向の位置合わせを行なうように
している。

【００１７】図４はこのレーザプリンタにおけるアパー
チャ（スリット）切換ユニットの一例を示す分解斜視
図、図５はその組付状態の概略断面図である。このアパ
ーチャ切換ユニットにおいて、１２はレーザビームを入
射させる窓孔１２ａを有するＬ字型のベースであり、そ
こに大きさの異なる２個のアパーチャ（スリット）１３
ａ，１３ｂが形成されたアパーチャ板１３が一対のガイ
ド部１２ｂ，１２ｂ内に、アパーチャ切換ソレノイド１
４が一対のボス１２ｃ，１２ｃによりそれぞれ取り付け
られ、アパーチャ切換ソレノイド１４のオン・オフによ
りアパーチャ板１３が上下に移動して、レーザビームが
通過するアパーチャの大きさが切り換わるような構成に
なっている。

【００１８】すなわち、アパーチャ切換ソレノイド１４
がオン状態になると、アパーチャ板１３をその吸引力に
よってバネ１５の付勢力に抗して上昇させ、図５の
（ａ）に示すようにレーザビーム径を小さくする高解像
度モード用のアパーチャ１３ｂをレーザビームＬＢの通
過位置にセットする。一方、アパーチャ切換ソレノイド
１４がオフ状態になると、その吸引力がなくなるため、
アパーチャ板１３がバネ１５の付勢力によって下降し、
図５の（ｂ）に示すようにレーザビーム径を大きくする
低解像度モード用のアパーチャ１３ａがレーザビームＬ
Ｂの通過位置にセットされる。

【００１９】図６は、このレーザプリンタにおけるプリ
ンタエンジンの制御系を示す要部構成図である。図６に
おいて、２１は中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という）
であり、この制御部全体を統括的に制御する。２２はＲ
ＯＭであり、制御プログラムを含む固定データを格納し
ている。２３はＲＡＭであり、各種のデータを一時的に
格納する。

【００２０】２４はＤ／Ａ変換器であり、ＣＰＵ２１か
らのビデオ信号（デジタル信号）をアナログ電流Ｉｏｐ
に変換し、それをレーザダイオード（ＬＤ）２５に流し
て発光させる。２６はフォトダイオード（ＰＤ）であ
り、レーザダイオード２５の発光光量を検出し、それに
応じた大きさのモニタ電流Ｉｍを流す。２７は電圧検出
用アンプであり、抵抗２８の両端に電流Ｉｍに比例して
発生する電位差を検出し、それをモニタ電圧Ｖｍとして
出力する。

【００２１】２９はコンパレータであり、電圧検出用ア
ンプ２７から出力されるモニタ電圧Ｖｍを第１の基準電
圧Ｖｒ１（例えば１．２Ｖ）と比較して、Ｖｍ≧Ｖｒ１
ならば出力信号Ｓａをハイレベル“Ｈ”し、Ｖｍ＜Ｖｒ
１ならばローレベル“Ｌ”にする。３０もコンパレータ
であり、電圧検出用アンプ２７から出力されるモニタ電
圧Ｖｍを第２の基準電圧Ｖｒ２（例えば２．０Ｖ）と比
較して、Ｖｍ≧Ｖｒ２ならば出力信号Ｓｂを“Ｈ”に
し、Ｖｍ＜Ｖｒ２ならば“Ｌ”にする。

【００２２】３１〜３３は入力ポートであり、そのうち
入力ポート３１はコンパレータ２９の出力信号Ｓａを、
入力ポート３２はコンパレータ３２の出力信号Ｓｂを、
入力ポート３３は図２にも示した同期マーク検出器１１
の出力信号をそれぞれＣＰＵ２１に入力する。

【００２３】３４〜３６はドライバであり、そのうちド
ライバ３４はＣＰＵ２１からのオン・オフ信号に応じて
図４に示したアパーチャ切換ソレノイド１４をオン・オ
フ駆動する。ドライバ３５は、ＣＰＵ２１からの駆動信
号に応じて感光体ベルト４や給紙ローラ１等の各ローラ
を回動させるメインモータ３７を駆動する。ドライバ３
６は、ＣＰＵ２１からの駆動信号に応じてポリゴンミラ
ー３８を回転させるポリゴンモータ３９を駆動する。

【００２４】ここで、レーザダイオード２５の発光光量
Ｐはそこに流れる電流Ｉｏｐの大きさによって制御さ
れ、またこの電流ＩｏｐはＤ／Ａ変換器２４にセットす
るデータによって制御される。その電流Ｉｏｐと発光光
量Ｐとの関係を図１１に示す。この関係はレーザダイオ
ード自体，温度変化，あるいは経時変化によって異な
り、一概には規定できない。そこで、このレーザプリン
タにおいては、レーザダイオード２５を適正光量で発光
させるために、レーザダイオード２５に流れる電流Ｉｏ
ｐを随時自動調整するＡＰＣを行なう。

【００２５】図１は図６のＣＰＵ２１によるこの発明に
係わる処理を示すフローチャート、図７はそのＡＰＣの
サブルーチンを示すフローチャートである。図１のルー
チンはコントローラからプリント命令が入力されるとス
タートし、まずポリゴンモータ３９及びメインモータ３
７をオンにした後、コントローラからアパーチャ切換指
示（高解像度モードを要求する指令）があったかどうか
をチェックし、なければそのまま、あればアパーチャ切
換ソレノイド１４をオンにした後、同期マーク検出器１
１からの同期マーク検知信号の入力（同期用マークの検
知）を待つ。

【００２６】そして、同期マーク検出器１１から入力ポ
ート３３を介して図８の（ａ）に示す同期マーク検知信
号（ハイレベル信号）が入力されると、その時点で内部
タイマをスタートさせ、そのタイマ値が図８の（ｂ）に
示すｔａに達した時点、つまり感光体ベルト４の接合部
４ａがレーザ露光位置に達した時点でＡＰＣを実行す
る。

【００２７】そのＡＰＣは図７に示すように、Ｄ／Ａ変
換器２４を介してレーザダイオード２５を点灯させた
後、ＣＰＵ２１によるＤ／Ａ変換器２４へのセット値
（Ｄ／Ａセット値）を所定値ずつ増加してコンパレータ
２９，３０の出力がそれぞれ“Ｈ”になった時のＤ／Ａ
セット値をセーブし、レーザダイオード２５を消灯して
ＡＰＣを終了する。

【００２８】例えば、レーザダイオード２５の発光光量
Ｐとフォトダイオード２６に流れるモニタ電流Ｉｍとが
図１２に示す関係にあると仮定した場合、レーザダイオ
ード２５が３ｍＷで発光するとフォトダイオード２６に
流れるモニタ電流Ｉｍが０．６ｍＡとなり、抵抗値２ｋ
Ωの抵抗２８の両端の電位差が図１３に示すように１．
２Ｖになる。この場合、コンパレータ２９の出力Ｓａが
“Ｈ”になるので、ＣＰＵ２１はこの時のＤ／Ａセット
値をセーブする。これが３ｍＷのＡＰＣの作業である。
同様にしてコンパレータ３０の出力Ｓｂが“Ｈ”になっ
た時のＤ／Ａセット値をセーブすることにより５ｍＷの
ＡＰＣ作業を行なうことができる。

【００２９】ＡＰＣを終了し、内部タイマのタイマ値が
図８の（ｂ）に示すｔｂに達した時点、すなわち感光体
ベルト４の接合部４ａがレーザ露光位置を通過した所定
位置に達すると、内部タイマをリセットすると共に、印
字書き込みを開始する。すなわちコントローラへ同期信
号を送出し、コントローラからその同期信号に同期した
ビデオ信号を受け取ると、そのビデオ信号により先にセ
ーブしたＤ／Ａセット値のいずれかを用いて、Ｄ／Ａ変
換器２４を介してレーザダイオード２５をオン・オフ発
光させる。

【００３０】それによって、レーザダイオード２５から
射出される適正パワーのレーザビームがポリゴンモータ
３９によって回転しているポリゴンミラー３８によって
偏向走査され、レンズ４０及び図示しないミラーを介し
て予め帯電させた感光体ベルト４上の所定位置に照射さ
れて、そこに潜像が形成される。このように、ＡＰＣを
感光体ベルト４の接合部４ａがレーザ露光位置に存在し
ている間に行なうことにより、感光体ベルト４にトナー
が付着することがなく、無駄なトナー消費，転写チャー
ジャ７の汚れ，感光体疲労等がなくなる。

【００３１】図９は図６のＣＰＵ２１によるこの発明に
係わる図１と異なる処理を示すフローチャートである。
このルーチンはコントローラからプリント命令が入力さ
れるとスタートし、まずポリゴンモータ３９及びメイン
モータ３７をオンにすると共に、アパーチャ切換ソレノ
イド１４を図１０の（ｂ）に示すようにオンにした後、
内部タイマをスタートさせ、そのタイマ値が同図の
（ｃ）に示すようにアパーチャ板１３が移動してアパー
チャ１３ａ，１３ｂ間の部分によりレーザ光路が遮断さ
れた直後の同図の（ｄ）に示すｔｃに達した時点で、内
部タイマをリセットすると共に前述と同様にＡＰＣを行
なう。

【００３２】その後、コントローラからアパーチャ切換
指示があったかどうかをチェックし、あれば現在高解像
度モード用のアパーチャ１３ｂがレーザビームの通過位
置にセットされているためそのまま、なければ低解像度
モードなので低解像度モード用のアパーチャ１３ａをセ
ットすべくアパーチャ切換ソレノイド１４を図１０の
（ｂ）に示すようにオフに戻した後、同期マーク検出器
１１からの同期マーク検知信号の入力（同期用マークの
検知）を待つ。

【００３３】そして、同期マーク検出器１１から入力ポ
ート３３を介して図８の（ａ）に示した同期マーク検知
信号が入力されると、その時点で再び内部タイマをスタ
ートさせ、そのタイマ値が図８の（ｃ）に示したｔｂに
達した時点で内部タイマをリセットすると共に前述した
ように印字書き込みを開始する。このように、ＡＰＣを
アパーチャ板の移動期間中のレーザビームの光路遮断状
態の時に行なうことにより、前述の実施例と同様な効果
を得ることができる。

【００３４】なお、アパーチャ板１３を図１４に示すよ
うにレーザビームの光軸Ｌと直交する面Ｓに対して若干
（角度θ）だけ傾けて配置すれば、ＡＰＣを行なうべく
レーザダイオード２５を点灯させたとき、アパーチャ板
１３によって反射されるレーザビームがレーザダイオー
ド２５側に逆戻りするようなことがなくなるため、発光
光量のフォトダイオード２６による検出を正確に行なえ
るので、常に正確なＡＰＣを行なうことができる。

【００３５】以上、この発明をレーザプリンタに適用し
た実施例について説明したが、この発明はこれに限ら
ず、レーザダイオードを光源として用いて画像形成を行
なうデジタル複写機，ファクシミリ装置等の各種の画像
形成装置に適用し得るものである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１及び
２の発明によれば、無駄なトナー消費，転写部の汚れ，
感光体疲労などのＡＰＣに付随した不具合を解消でき
る。また、請求項３の発明によれば、常に正確なＡＰＣ
を行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図６のＣＰＵ２１によるこの発明に係わる処理
を示すフロー図である。

【図２】この発明の一実施例であるレーザプリンタの内
部機構を示す概略構成図である。

【図３】その感光体ベルト４の一例を示す斜視図であ
る。

【図４】図２のレーザプリンタにおけるアパーチャ切換
ユニットの一例を示す分解斜視図である。

【図５】同じくその組付状態の概略断面図である。

【図６】同じくプリンタエンジンの制御系を示す要部構
成図である。

【図７】図１のＡＰＣのサブルーチンを示すフロー図で
ある。

【図８】図１のフローの説明に供するタイミング図であ
る。

【図９】図６のＣＰＵ２１によるこの発明に係わる図１
と異なる処理を示すフロー図である。

【図１０】そのフローの説明に供するタイミング図であ
る。

【図１１】図６のレーザダイオード２５に流れる電流と
その発光光量との関係を示す線図である。

【図１２】図６のレーザダイオード２５の発光光量とフ
ォトダイオード２６に流れるモニタ電流との関係を示す
線図である。

【図１３】図６のレーザダイオード２５の発光光量と電
圧検出用アンプ２７から出力されるモニタ電圧との関係
を示す線図である。

【図１４】図２のレーザプリンタにおけるアパーチャ切
換ユニットの図５と異なる例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

４ 感光体ベルト ４ａ 接合部 ４ｂ 同期用マーク １１ 同期マーク検出
器 １２ ベース １３ アパーチャ板 １３ａ，１３ｂ アパーチャ １４ アパーチャ切換
ソレノイド １５ バネ ２１ 中央処理装置 ２２ ＲＯＭ ２３ ＲＡＭ ２４ Ｄ／Ａ変換器 ２５ レーザダイオー
ド ２６ フォトダイオード ２７ 電圧検出用アン
プ ２８ 抵抗 ２９，３０コンパレー
タ ３７ メインモータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザダイオードの発光光量を自動調節
   するレーザ光量調節手段と、接合部を持つベルト状の像
   担持体とを有する画像形成装置において、 前記レーザ光量調節手段によるレーザダイオードの発光
   光量の自動調節を前記接合部がレーザ露光位置に存在し
   ている間に行なわせる手段を設けたことを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 レーザダイオードの発光光量を自動調節
   するレーザ光量調節手段と、前記レーザダイオードから
   射出されるレーザビームの光路上に配設され、大きさの
   異なる複数のアパーチャを形成したアパーチャ板の移動
   によりレーザビームが通過するアパーチャの大きさを変
   えて像担持体上をスキャンするレーザビーム径を変更す
   るレーザビーム径変更手段とを有する画像形成装置にお
   いて、 前記レーザ光量調節手段によるレーザダイオードの発光
   光量の自動調節を前記レーザビーム径変更手段によるア
   パーチャ板の移動期間中に行なわせる手段を設けたこと
   を特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 レーザダイオードの発光光量を自動調節
   するレーザ光量調節手段と、前記レーザダイオードから
   射出されるレーザビームの光路上に配設され、大きさの
   異なる複数のアパーチャを形成したアパーチャ板の移動
   によりレーザビームが通過するアパーチャの大きさを変
   えて像担持体上をスキャンするレーザビーム径を変更す
   るレーザビーム径変更手段とを有する画像形成装置にお
   いて、 前記アパーチャ板を前記レーザビームの光軸と直交する
   面に対して若干傾けて配置したことを特徴とする画像形
   成装置。