JPH06255172A

JPH06255172A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06255172A
Application number: JP5046339A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Eguchi; 達也江口; Hiroshi Hiraguchi; 寛平口; Katsuhito Shinkawa; 勝仁新川
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1993-03-08
Filing date: 1993-03-08
Publication date: 1994-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】ビーム径の変更が可能な画像形成装置におい
て高品位な画像を提供する。【構成】電源投入後図示のないポリゴンミラーが回転
してレーザダイオード１０をフルパワーでオンオフする
信号がＣＰＵ４１によって生成され、それによってゲイ
ン補正ゲートアレイ４３からレーザダイオード１０をフ
ルパワーで駆動する信号が出され、レーザダイオードが
フルパワーでオンオフ駆動される。その信号を光センサ
アレイ３６で受光する。ビーム径の違いがあればそれに
応じて光センサアレイ３６の出力のオン時間が変わるの
でそれを検出する。このカウント値をビーム径補正メモ
リ４６に記憶させることによって１ライン中の特定の位
置におけるビーム径が検出できる。このデータを用いて
同一のビーム径データであれば同一のビーム径になるよ
うにコリメータレンズ１１の位置を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザビームを用いて
画像を形成する画像形成装置に関し、特にレーザビーム
のビーム径またはビーム強度を変更することができる画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザビームを用いた画像形成装
置の一例としてのレーザプリンタのプリンタヘッドにお
いては、レーザダイオードから出力されたレーザビーム
がコリメータレンズを介してポリゴンミラーに入射され
る。ポリゴンミラーが回転されることによってレーザビ
ームが感光体の鏡面上を主走査方向に走査し、その結果
感光体上に静電潜像が形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザプリンタ
のプリンタヘッドにおいては、上記のようにして感光体
表面に静電潜像が形成された。従来のプリンタヘッドに
おいては、たとえば１走査ライン中におけるポリゴンミ
ラーの反射率の変動や、レーザビームをレーザダイオー
ドからポリゴンミラーを介して感光体へ送る光学系の透
過率、反射率等のばらつきにより、感光体上のビーム径
およびビーム強度が１走査ライン中に変化することがあ
る。その結果、画質が低下するという問題が生じる。

【０００４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、高品位な画像を得ることができ
る画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る画像形成装置は、レーザビームで感光体を露光するレ
ーザ露光手段と、感光体上での１走査ライン中のレーザ
ビームのビーム強度を検出する検出手段と、検出手段の
検出結果に基づいてレーザ露光手段の露光量を制御する
制御手段とを含む。

【０００６】請求項２に係る画像形成装置は、レーザビ
ームで感光体を露光するレーザ露光手段と、感光体上の
１走査ライン中のレーザビームのビーム径を検出する検
出手段と、検出手段の検出結果に基づいてレーザ露光手
段の露光量を制御する制御手段とを含む。

【０００７】請求項３に係る画像形成装置は、レーザビ
ームで感光体を露光するレーザ露光手段と、レーザビー
ムが感光体を走査したときに、その１走査ライン中の感
光体上の表面電位を検出する検出手段と、検出手段の検
出結果に基づいてレーザ露光手段の露光量を制御する制
御手段とを含む。

【０００８】

【作用】請求項１に係る画像形成装置においては、レー
ザビームで感光体が露光されたときに、その１走査ライ
ン中のレーザビームのビーム強度が検出されその検出結
果に基づいてレーザビームのビーム強度によって定めら
れる露光量が制御される。したがって、感光体上の１走
査ラインにわたって均一なビーム強度を得ることができ
る。

【０００９】請求項２に係る画像形成装置においては、
感光体上の１走査ライン中のレーザビームのビーム径が
検出され、その検出結果に基づいてビーム径によって定
められる露光量が制御されるため、感光体上の１走査ラ
インにわたって均一なビーム径を得ることができる。

【００１０】請求項３に係る画像形成装置においては、
レーザビームが感光体を露光したときに感光体上の１走
査ライン中の表面電位が検出され、その検出結果に基づ
いてレーザビームの露光量が制御されるため、感光体１
ラインにわたってその表面電位に応じた露光が可能にな
る。

【００１１】なお、ここでビームの露光量とは、ビーム
径、ビーム強度およびビームの発光時間を含むものとす
る。

【００１２】

【実施例】

（１）第１実施例（ｉ）装置の構成以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。図１
はこの発明が適用される画像形成装置の概略構成を示す
模式図である。

【００１３】図１を参照して、画像形成装置の一例とし
てのレーザビームプリンタは、画像形成部５１と、複写
用紙を供給するための給紙部５２と、複写された用紙を
排出する排紙部５３とを含む。画像形成部５１は、感光
体ドラム２０と、感光体ドラム２０に予め電位を与える
ための帯電チャージャ２２と、感光体２０上に静電潜像
を形成するためのプリンタヘッド（レーザ走査系）５
と、プリンタヘッドの下流側に設けられた画像を現像す
るための現像ユニット２４と、感光体２０上の静電潜像
を複写紙に転写する転写チャージャ２８と、転写後の感
光体２０上の不要な電位を除去するためのクリーニング
ユニット３１とを含み、これらが順に感光体２０の回転
方向に配置されている。

【００１４】給紙部５２は複写紙２５をガイドするため
の給紙ガイド３４と、給紙ユニット２９と、給紙ベルト
３３とを含む。排紙部５３は排紙ベルト３２と排紙トレ
ー２７とを含み、排紙ベルト３２から排出された複写紙
２５は排紙ローラ２６を介して排紙トレー２７へ送られ
る。

【００１５】なお、図中点線で囲んだ表面電位検出装置
６０は第２実施例で使用される装置であり、この第１実
施例に係る装置には含まれない。

【００１６】次に図２を参照して図１に示したプリンタ
ヘッドの詳細について説明する。図２はこの発明が適用
される、ビーム径の変更が可能なプリンタヘッドの構成
を示す模式図である。図２を参照してプリンタヘッド
は、レーザビームを発射するレーザダイオード１０およ
びそれに接続されたピンダイオード９を含むＬＤパッケ
ージ８と、ＬＤパッケージ８から出力されたレーザビー
ムの径を変更するためのコリメータレンズ１１と、コリ
メータレンズ１１から出力されたレーザビームを変更す
るためのポリゴンミラー１４とを含む。ポリゴンミラー
１４は複数のミラー面１５を有し、ポリゴンモータ１３
によって図中矢印の方向に回転される。ポリゴンミラー
１４によって変更されたレーザビームはｆθレンズ１６
を通り、画像データに応じて感光体２０上に静電潜像を
形成する。

【００１７】ｆθレンズ１６と感光体２０との間にはレ
ーザビームのビーム径、ビーム強度を検出するための光
センサアレイ３６と、光センサアレイ３６へ検出用のビ
ーム信号を送るためにレーザビームの経路中にその主走
査方向に設けられた光センサアレイ用ミラー３７とが設
けられる。

【００１８】感光体２０上に静電潜像が形成されるとき
は、レーザビームはポリゴンミラー１４の回転によって
まずＳＯＳ（ＳｔａｒｔｏｆＳｃａｎ）センサ１７
に入射し、その後図中矢印で示す主走査方向に感光体２
０上を走査する。ＳＯＳセンサ１７からの出力データは
波形整形回路１８に送られる。ＬＤパッケージ８はレー
ザ駆動回路２によって駆動され、コリメータレンズ１１
はコリメータレンズ駆動回路３によって駆動される。レ
ーザ駆動回路２およびコリメータレンズ駆動回路３はイ
メージデータを入力するイメージ制御回路１によって制
御される。

【００１９】図３は図２に示したプリンタヘッドの制御
部の要部を示すブロック図である。図３を参照して、プ
リンタヘッド制御部は図示のないホストコンピュータか
らイメージデータを入力するイメージ制御回路１と、レ
ーザダイオード１０を駆動するレーザ駆動回路２と、コ
リメータレンズ１１を駆動するコリメータレンズ駆動回
路３とを含む。イメージ制御回路１は、図示のないホス
トコンピュータからイメージデータＤｎを受け、レーザ
駆動回路２にレーザ駆動信号Ｌを出力するゲイン補正ゲ
ートアレイ４３と、コリメータレンズ駆動回路３に対し
てイメージデータＤｎに応じて所望のレーザビーム径を
形成するためのビーム径補正データＣを出力するための
ビーム径補正ゲートアレイ４５と、イメージ制御回路１
全体を制御するＣＰＵ４１と、ＳＯＳ信号その他の外部
信号を受けるＩ／Ｏ４２とを含む。

【００２０】レーザ駆動回路２およびコリメータレンズ
駆動回路３からの信号によって所望のビーム径に調整さ
れたレーザ光は光センサアレイ３６によって１走査ライ
ン中のビーム径、ビーム強度が検出され、その検出結果
（センサ受光量Ｐ）はイメージ制御回路１のＡ／Ｄコン
バータ４ａに入力される。Ａ／Ｄコンバータ４ａからの
信号はゲイン補正メモリ４４、ビーム径補正メモリ４６
を経てそれぞれゲイン補正ゲートアレイ４３、ビーム径
補正ゲートアレイ４５にフィードバックされる。

【００２１】プリンタヘッド全体のタイミングを制御す
るために、基準クロック発生回路４７から基準クロック
が発生され、ゲイン補正ゲートアレイ４３、ビーム径補
正ゲートアレイ４５等に送られる。また、レーザダイオ
ード１０のオンを示すＬＤＯＮ他のタイミング信号が図
に示すように各要素に送られる。

【００２２】レーザ駆動回路２はレーザ発光信号Ｌを受
け、それをアナログ信号に変更するＤ／Ａコンバータ２
ａと、レーザダイオードの発光制御を行なうレーザダイ
オード発光制御回路２ｂとを含み、コリメータレンズ駆
動回路３はビーム径補正データＣを受け、その信号をア
ナログ信号に変更するＤ／Ａコンバータ３ａとコリメー
タレンズ１１を駆動するためのコリメータレンズ駆動制
御回路３ｂとを含む。

【００２３】なお、図３を参照してレーザダイオード１
０からの出力は光センサアレイ３６のみならずピンダイ
オード９でも検出されているが、光センサアレイ３６は
後に説明するように感光体２０上の１走査ライン中の画
素間の補正をするために設けられており、ピンダイオー
ド９は温度特性の補正のみに用いられている。

【００２４】また、図中点線で囲んで示した表面電位検
出装置は先に述べたように第２実施例のみに含まれる。

【００２５】次に図４を参照してビーム径を変更するた
めの機構について説明する。コリメータレンズ１１をボ
イスコイル２１によって光軸方向に移動させることによ
ってビーム径を変更する。この移動機構は光ディスクの
ピックアップ装置でよく知られているものを適用するこ
とができる。

【００２６】コリメータレンズ１１が図中の実線位置に
あるとき、感光体２０上でレーザビームが最小ビーム径
Ｄ₀になるよう設定されている。ボイスコイルによって
コリメータレンズ１１を点線位置にΔｘ移動させると、
感光体２０上でデフォーカスが生じ、ビーム径が大きく
なる。このときＤ（Δｘ）＝Ｄ₀√［１＋｛４λ（ｆ／ｆ_c0）²Δｘ／πＤ₀ ²｝²］の関係がある。ただし、λ：レーザダイオードの発振波
長ｆ：走査光学系（ｆθレンズ）の焦点距離ｆ_c0：コリメータレンズの焦点距離である。

【００２７】今、λ＝７８０ｎｍ，ｆ＝１５０ｍｍ，ｆ
_c0＝６．０ｍｍ，Ｄ₀＝３０μｍとすると、Ｄ＝０．０３√（１＋４．７６×１０⁵・Δｘ²）（ｍｍ）となる。

【００２８】ΔｘとＤの関係を表わすと図５のようにな
る。つまり、コリメータレンズを図５のようにシフトさ
せることにより、ビーム径も３０μｍ〜６０μｍまでシ
フトさせることができる。

【００２９】次に光センサアレイの詳細について説明す
る。図６は光センサアレイの等価回路図である。図６を
参照して、光センサアレイ３６は、複数のフォトダイオ
ードの並列接続を含み、その一方端は電源電圧Ｖｃｃに
接続され、他方端は出力Ｖｏｕｔに接続されている。光
センサアレイ３６の他方端はまた、ノード５６を介して
負荷抵抗５７および接地電位に接続されたアナログスイ
ッチ５５に接続されている。アナログスイッチ５５をオ
ンまたはオフすることによってビーム径の検出とビーム
強度の検出を切換えている。光センサアレイ３６には図
に示すようにフォトダイオードが８０００個ぐらい並列
につながっており、どれかのセンサにビームが当たれば
出力Ｖｏｕｔに電圧が発生する。

【００３０】図７は光センサアレイ３６とそれを主走査
方向に走査するビーム径との位置関係および出力Ｖｏｕ
ｔとの関係を示す図である。（Ａ）はビーム径が大きい
場合に対応し、（Ｂ）はビーム径が小さい場合に対応す
る。図７（Ａ）、（Ｂ）を参照して、光センサアレイ３
６を構成するどれかのセンサにビームが当たればＶｏｕ
ｔに電圧が発生するため、ビーム径の大小によって電圧
が出力される時間帯が異なることがわかる。したがって
これを利用してビーム径を検出できる。

【００３１】（ｉｉ）ビーム径の検出次にビーム径の具体的な検出方法について説明する。図
２〜図７を参照して、プリンタヘッドの電源を投入する
と、まずコリメータレンズ１１を移動してビーム径のセ
ットを行なう。この際図８のタイムチャートのようにレ
ーザを１オンＭ（Ｍは実数）オフさせるものとする。図
８の状態では１オン１オフとなっている。図中（Ａ）は
ビーム径を補正する前の状態を示し、（Ｂ）はビーム径
を補正した後の状態を示す。

【００３２】そしてレーザビーム１ドットの発光時間を
イメージ制御回路１で測定する。このとき図６に示した
光センサアレイ３６の等価回路においてアナログスイッ
チ５５をオンし、負荷抵抗５７を小さくし飽和状態で光
センサアレイを使用する。この光センサを飽和状態で使
用することの意味について図９を参照して説明する。ビ
ーム径を検出するときにはアナログスイッチ５５をオン
するので、光センサアレイ３６のセンサ受光量Ｐと出力
Ｖｏｕｔとの特性曲線は図９ので示すようになる。こ
のときは、光センサの出力Ｖｏｕｔが所定値Ｖｔｈ以上
かＶｔｈより小さいかのみを検出する。

【００３３】これに対して後に説明するビーム強度を検
出するときには、アナログスイッチ５５をオフし、光セ
ンサアレイ３６のＰ−Ｖｏｕｔ特性曲線がの状態で使
用する。ビーム径／ビーム強度検出時には、レーザはフ
ルパワーで（図９のＰｍａｘ付近）で駆動している。こ
の部分で発光させることによって、レーザ強度の検出も
ビーム径の検出も支障なく行なえる。

【００３４】イメージ制御回路１はビーム径補正メモリ
４６にビーム径が所定の一定値になるような補正値をセ
ットする。

【００３５】次に補正データの具体的なとり方について
説明する。電源を投入後、ポリゴンミラー１４が回転し
て所定時間後レーザダイオード１０を強制発光させる。
ＳＯＳセンサ１７でＳＯＳ信号を検出した後レーザダイ
オード１０をフルパワーでオン／オフする信号がＣＰＵ
４１によって生成される。この信号によってゲイン補正
ゲートアレイ４３からレーザダイオード１０をフルパワ
ーで駆動する信号が出され、レーザダイオード１０がフ
ルパワーでオン／オフ駆動される。光センサアレイ３６
はその信号を受光する。このとき、図６に示したアナロ
グスイッチ５５はオンしており、光センサアレイ３６の
出力は図８（Ａ）に示したようになる。ビーム径の違い
があれば、それに応じて光センサアレイ３６の出力Ｖｏ
ｕｔのオン時間が変わるのでそれを検出する。具体的に
は光センサアレイ３６の出力をＡ／Ｄコンバータ４ａを
通して変換し、その出力を見て光センサアレイ３６がオ
ンしているときの基準クロック数をカウントする。それ
によって光センサアレイ３６がオンしている時間がわか
る。

【００３６】なお、ここでビーム径検出時には、Ａ／Ｄ
コンバータ４ａは単に波形整形回路として働いているの
みである。すなわち、１ビットのＡ／Ｄコンバータとし
て働いている。

【００３７】このようにして得られたカウント値をビー
ム径補正メモリ４６に記憶させることによって、１ライ
ン中の特定の位置におけるビーム径が検出できる。たと
えば４００ＤＰＩのプリンタであれば、１ラインは３３
０７画素から構成されている。レーザダイオード１０を
１画素ごとにオン、オフを繰返せば、２画素ごとにビー
ム径がわかるし、１画素オン、２画素オフを繰返せば３
画素ごとにビーム径がわかる。１画素ごとにオン、オフ
を繰返した場合の光センサアレイ出力、基準クロック信
号、カウンタ（図３，４６ａ）値、ビーム径補正メモリ
の関係を示すタイミングチャートを図１０に示す。

【００３８】次に検出したビーム径はビーム径補正メモ
リ４６に蓄えられる。この蓄えられた状態を図１１に示
す。この例では１画素ごとにビームのオン、オフを繰返
しているので、すべての画素に対するビーム径がわかる
わけではない。すなわち、たとえばＣ２、Ｃ４、Ｃ６の
値はわからない。そこで隣の画素に対するビーム径をセ
ットする。具体的にはたとえば、Ｃ２＝Ｃ１、Ｃ４＝Ｃ
３…とする。

【００３９】ビーム径は変動するものの、通常設計時の
値に収まる。すなわち、ビーム径補正データＣは、Ｃｍ
ｉｎ＜Ｃ＜Ｃｍａｘの範囲に収まるから、Ｃの値に対し
て３ビットの符号（ｃ₁，ｃ₂，ｃ₃）を割り当てる。
なお、もし収まらないときにはエラーとしてもよい。そ
の結果、ビーム径補正メモリ４６の中には図１２に示す
ようにＣの値、符号およびデフォーカス量が格納され
る。ここでデフォーカス量は先に説明したボイスコイル
２１の補正用の移動量に対応する。

【００４０】これにより、図８（Ａ）で示したようなビ
ーム径の違いによりＶｏｕｔの出力のオン時間が変わっ
ていたのが補正データによりビーム径を補正されること
により（Ｂ）に示すように等しいパルス幅のパルスを得
ることができる。これはビーム径を等しくすることと等
価となる。

【００４１】次にビーム強度を補正する方法を説明す
る。まず図６に示した光センサアレイ３６のアナログス
イッチ５５をオフにし、光センサアレイ３６がビーム強
度をアナログ値として検出可能な状態にする。また、Ａ
／Ｄコンバータ４ａの出力を１ビットから８ビットに切
換える。

【００４２】上述した方法によって検出したビーム径に
応じてボイスコイル２１を駆動することによって、ビー
ム径を一定に、たとえば６０μｍ＜Ｃ＜６５μｍの値に
保ち、画像領域にわたって一定のビーム強度でレーザを
連続発光させる。そして、光センサアレイ３６のＡ／Ｄ
コンバータ４ａを通した出力を順次画素ごとにＰ１、Ｐ
２、Ｐ３、…、Ｐ３３０７とゲイン補正メモリ４４に蓄
える。ここでＡ／Ｄコンバータ４ａを出た出力は８ビッ
トであるためセンサ受光量Ｐ＝ｐ０ｐ１ｐ２ｐ３ｐ４ｐ
５ｐ６ｐ７と表わす。また、受光量が多いほどＰの値は
大きくなる。このようにして得たＰの値に対してそのば
らつきがなくなるようゲイン補正メモリ４４に補正デー
タを蓄える。

【００４３】図１３は感光体２０の印字エリアでレーザ
ビームを全発光した場合のＳＯＳ信号およびＬＤＯＮ信
号と光センサアレイ出力Ｖｏｕｔとの関係を示すタイミ
ングチャートである。（Ａ）はレーザビームの強度を補
正する前の状態を示し、（Ｂ）はレーザビームの強度を
補正した後の状態を示す図である。なお、ここでＬＤＯ
Ｎ信号はレーザダイオード１０のオンオフ状態を示す信
号である。（Ａ）、（Ｂ）を比較して、補正前には１走
査ライン中でビーム強度が変動しているが、補正後は一
定に保たれる。

【００４４】なお、この実施例では、ハーフミラーを用
いて画像光と光センサアレイへの光を分岐しているが、
ビーム径、ビーム強度検出時に光センサアレイ用ミラー
を光路に挿入させるようにしてもよい。

【００４５】さらに、本実施例では、ビーム径を補正し
てからビーム強度を補正するようにしているが、ビーム
強度のみを検出してそれに応じて補正するようにしても
よい。

【００４６】また、本実施例では、露光量を制御するた
めにビーム径やビーム強度を変更しているが、パルス幅
を変更することによって露光量を制御するようにしても
よい。

【００４７】（２）第２実施例（ｉ）装置の構成次にこの発明の第２の実施例について説明する。第２の
実施例においてもその構成は基本的に第１の実施例と同
じであるが、以下の点が異なる。すなわち、第２の実施
例においては、図１および図３に点線で囲んで示した表
面電位検出装置６０が設けられ、それによって感光体２
０上の表面電位が検出される。また、この場合には図２
および図３に示した光センサアレイ３６および光センサ
アレイ用ミラー３７とは省略される。

【００４８】図１４は表面電位検出装置６０の詳細を示
すブロック図である。図１４を参照して、表面電位検出
装置６０は、表面電位を検出するための表面電位センサ
６１と表面電位センサ６１からの出力信号をディジタル
信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータ６１ａと、表面
電位センサ６１を駆動するためのリニアパルスモータ６
２と、リニアパルスモータ６２を駆動するためのリニア
パルスモータドライバ６３とを含む。

【００４９】（ｉｉ）表面電位の検出感光体２０の表面電位を検出するときは、図１５（Ａ）
に示すように、感光体ドラム２０を回転させながら表面
電位センサ６１を図中矢印で示す主走査方向に移動させ
る。その結果図１５（Ｂ）に示すような感光体２０の光
軸に沿った表面電位が得られる。

【００５０】（ｉｉｉ）表面電位の補正次に表面電位のばらつきの補正方法について説明する。
上述のようにして感光体２０を回転させ、帯電チャージ
ャ２２をオンしレーザビームを感光体２０へ導く。この
とき、ビーム径ＢＣ、ビーム強度ＢＰをそれぞれビーム
径補正メモリ４６、ゲイン補正メモリ４４から読出し、
補正されたビーム径、ビーム強度で画像データ１１１１
１１１１（黒ベタ）に対応する潜像を形成する。

【００５１】レーザ照射により形成された静電潜像電位
（Ｖｉ）であるところの感光体２０上の表面電位を検出
する。検出方法は上述のようにリニアパルスモータ６２
で表面電位センサ６１を駆動することによって行なう。
なおこれら一連の動作はＣＰＵ４１によって制御され
る。表面電位センサ６１からの出力はＡ／Ｄコンバータ
６１ａを介してＩ／Ｏ４２のポートによってイメージ制
御回路１に取込まれ、ビーム径補正メモリ４６に格納さ
れる。次に表面電位検出出力に応じてビーム径補正デー
タＣを作成し、同じくビーム径補正メモリ４６に展開す
る。その詳細は後述する。次にレーザをオフし、帯電チ
ャージャ２２、感光体２０をオフする。

【００５２】以上これらの手順で帯電チャージャ２２の
汚れ、感光体２０の特性変化による表面電位の変動で静
電潜像としてのビーム径が変化してしまうのを補正し、
常に均一な潜像スポットを得ることができる。

【００５３】次にビーム径補正データＣの作成について
説明する。本実施例においては、感光体２０の帯電電位
Ｖ₀＝−６００Ｖ、適正露光後電位Ｖ_i＝−８０Ｖ、現
像バイアス電圧Ｖ_B＝−２５０Ｖの２成分現像方式を用
いている。

【００５４】図１５（Ｂ）は感光体２０に帯電チャージ
ャ２２により表面電位Ｖ₀（＝−６００Ｖ）となるよう
に帯電し、レーザ露光により静電潜像が形成された際の
表面電位Ｖ_iを示す図である。図中に示すように、感光
体２０の中央部はＶ_i＝−８０Ｖとなっているが、両端
部においてはＶ_i＝−６０Ｖとなっている。この原因と
しては、帯電チャージャ２２のチャージワイヤの両端部
が汚れ、十分に感光体２０に電荷を与えることができな
いためである。すなわち、感光体が帯電不良を起こし、
Ｖ₀、Ｖ_iとも電位が−２０Ｖ下がってしまったもので
ある（ΔＶ₀＝ΔＶ_i＝２０Ｖ）。

【００５５】図１６はレーザビーム径と表面電位Ｖ_iと
の関係を示すグラフである。（Ａ）は図１５（Ｂ）に示
すところの感光体２０の中央部の表面電位と露光レーザ
ビーム径および潜像ビーム径の関係を示す。ここでは露
光ビーム径（真円直径）がＤとし、現像バイアス電圧Ｖ
_Bのところの潜像ビーム径がａとした場合、この比ａ／
Ｄと静電潜像電位差ΔＶ_iとの関係が図１７に示すよう
になる。

【００５６】図１６（Ａ）の場合、ΔＶ_i＝０Ｖである
ので、図１７よりａ／Ｄ＝８０％となり、潜像ビーム径
ａは露光ビーム径Ｄの８割の大きさになる。

【００５７】次に（Ｂ）においては、ΔＶ_i＝Ｖ_i′−
Ｖ_i＝２０Ｖの場合であり、図１７よりａ′／Ｄ＝９０
％となり、潜像ビーム径ａ′は通常の場合の（Ａ）と比
べて太ることになる（１０％）。

【００５８】そこで、（Ｃ）に示すように潜像ビーム径
ａにするために露光ビーム径Ｄを小さくする必要があ
る。この露光ビーム径をＤ′とすると、ａ′＝０．９Ｄ′・・・（１）ａ′＝ａ、ａ＝０．８Ｄよりこれらの値を（１）式へ代
入すると、０．８Ｄ＝０．９Ｄ′ ゆえに、Ｄ′＝（０．８／０．９）Ｄ＝０．８９Ｄとなり、ΔＶ_iは２０Ｖのときは、露光ビーム径を正規
設定の８９％の径に設定すればよい。

【００５９】同様にして感光体２０の軸方向の潜像電位
を表面電位センサ６１により計測し、図１７のビーム径
と静電潜像電位差ΔＶ_iとの関係のグラフから露光ビー
ム径を補正する。

【００６０】たとえば４００ＤＰＩのプリンタの場合
は、露光ビーム径ＤはＤ＝６３．５μｍとし、潜像ビー
ム径はａ＝０．８Ｄ＝５０．８μｍとなり、現像、転
写、定着でトナー像の潰れ等により得られる画素のドッ
ト径は約６０μｍとなる。具体的には約２０％の太りと
なる。

【００６１】またビーム形状は真円、楕円でもよく、楕
円の場合はビームの縦、横方向のそれぞれでビーム径補
正データを持てばよい。

【００６２】表面電位センサ６１が駆動されるときはＣ
ＰＵ４１よりリニアパルスモータドライバ６３に起動命
令が送出される。リニアパルスモータドライバ６３はリ
ニアパルスモータ６２を動作させるための駆動回路であ
り、表面電位センサ６１を感光体２０の軸方向に移動さ
せ、初期位置（ホームポジション）に復帰させる。

【００６３】検出された表面電位データ（ΔＶ_iに相当
する）は、ビーム径補正メモリ４６の特定のエリア（ビ
ーム径と異なるエリア）に蓄えられる。

【００６４】具体的には図１８のように蓄えられる。次
にこれらデータに基づいて次の式に基づいてビーム径の
設定を行なう。

【００６５】Ｒ＝８０／（８０＋０．５Ｑ）・Ｒ₀ これは前提となる０．８／０．９×Ｄに相当する。なお
ここでＲ₀は基準ビーム径＝６０μｍに相当する。この
方式は図１７のグラフを式に置換えたものに相当する。

【００６６】その結果図１９に示すテーブルを作成しビ
ーム径補正メモリ４６に記憶する。ここでビーム径補正
データＲは図１２（第１実施例）で述べたＣと同じく、
ｃ₁，ｃ₂，ｃ₃の３ビットのデータである。対応する
デフォーカス量も図１２と同じである。

【００６７】次に実際の画像形成時の処理について述べ
る。イメージデータとして図示しないイメージリーダや
ホストコンピュータから８ビットの画像データＤｎと制
御データがイメージ制御回路１へ送られてくる。プリン
ト開始コマンドによって強制発光信号が形成され、レー
ザダイオード１０がオンする。第１ライン目のＳＯＳ信
号が出ると、基準クロックに従って上述したようにビー
ム径が一定の状態になるようにＲ１，Ｒ２，…，Ｒ３３
０７に基づいて画素ごとにビーム径の制御がなされる。
実際のレーザダイオード１０の駆動電流に相当する、レ
ーザ駆動回路２のＤ／Ａコンバータの入力Ｌｎ（ｎは画
素の番号）は、Ｌｎ＝Ｄｎ・Ｋ／ＰｎここでＫは定数に従ってゲイン補正ゲートアレイ４５でゲインが補正さ
れる。その結果、発光強度の強い画素ほどゲインが弱め
られ、ライン上の画素間で均一なデータに対しては均一
なビームスポットが得られる。

【００６８】図２０に上記したこの発明の実際の制御手
順のフローチャートを示す。なお、第１実施例において
は、光センサアレイでビーム径およびビーム強度を検出
してビーム径およびビーム強度を補正し、第２実施例に
おいては表面電位を検出してビーム径を補正している
が、これに限らず、第２実施例においても表面電位を測
定してビーム強度を補正してもよい。

【００６９】また、電源投入時にビーム径、ビーム強度
および表面電位検出を行なっているが、ジョブ単位やペ
ージ単位で行なっても構わない。特に、レーザダイオー
ドに長時間電流を流していると特性が大きく変化すると
きには、ジョブ単位、ページ単位でビーム径、ビーム強
度の検出を行なうのが望ましい。

【００７０】また、図２０に示した本実施例の制御手順
を示すフローチャートにおいて♯１のステップと♯２の
アナログスイッチオフからフルパワーでレーザダイオー
ドを駆動するというステップまでを省略してもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、感光体
上の１走査ライン中のビーム強度、ビーム径または表面
電位を検出し、その検出結果によりビーム強度、ビーム
径、発光時間などのレーザ露光手段の露光量を制御する
ため、感光体上の１走査ラインにわたって均一なビーム
強度、ビーム径を得ることができる。その結果、高品位
な画像を得ることができる画像形成装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用されるレーザビームプリンタの
模式図である。

【図２】この発明が適用されるプリンタヘッドの斜視図
である。

【図３】プリンタヘッドの制御部の要部を示すブロック
図である。

【図４】ビーム径を変更させるための機構を示す図であ
る。

【図５】コリメータレンズの移動量とレーザビーム径と
の関係を示す図である。

【図６】光アレイセンサの等価回路図である。

【図７】光アレイセンサ上でのビーム径と出力との関係
を示す図である。

【図８】ビーム径補正前後のタイムチャートである。

【図９】光センサアレイのセンサ受光量とセンサの出力
電圧との特性曲線を示すグラフである。

【図１０】光センサアレイ出力とビーム径との関係を示
す図である。

【図１１】ビーム径補正メモリに蓄えられるデータの例
を示す図である。

【図１２】ビーム径データの内容を示す図である。

【図１３】レーザ強度補正前後のタイムチャートであ
る。

【図１４】表面電位検出装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１５】表面電位センサと感光体の位置関係および表
面電位センサの出力例を示す図である。

【図１６】レーザビーム径と表面電位との関係を示す図
である。

【図１７】ビーム径と静電潜像電位差との関係を示す図
である。

【図１８】ビーム径補正メモリの内容を示す図である。

【図１９】ビーム径補正データの内容を示す図である。

【図２０】画像形成時の表面電位の検出およびその補正
方法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１イメージ制御回路２レーザ駆動回路３コリメータレンズ駆動回路５プリンタヘッド３６光センサアレイ４１ＣＰＵ４３ゲイン補正ゲートアレイ４４ゲイン補正メモリ４５ビーム径補正ゲートアレイ４６ビーム径補正メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザビームで感光体を露光するレーザ
露光手段と、前記感光体上での１走査ライン中の前記レーザビームの
ビーム強度を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記レーザ露光手
段の露光量を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
する、画像形成装置。
【請求項２】レーザビームで感光体を露光するレーザ
露光手段と、前記感光体上での１走査ライン中の前記レーザビームの
ビーム径を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記レーザ露光手
段の露光量を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
する、画像形成装置。
【請求項３】レーザビームで感光体を露光するレーザ
露光手段と、前記レーザビームが前記感光体を走査したとき、その１
走査ライン中の前記感光体上の表面電位を検出する検出
手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記レーザ露光手
段の露光量を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
する、画像形成装置。