【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非画像領域で常時消灯し、画像領域で画像信号に従って点滅するレーザ光源と、非画像領域で常時点灯し、画像領域で常時消灯するレーザ光源とを備える画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ユーザのニーズの多様化に伴い、
高画質の追求だけでなく、高耐久でランニングコストの低いデジタル画像形成装置の提供の要望が強くなりつつある。 こうした機種においては、高耐久なドラムであるＡＳｉドラムを利用した画像形成方式が提案されている。

【０００３】この方式のデジタル複写機においては、Ａ
Ｓｉドラムの特性上、ネガトナーを使用しなければならず、そのためには、ネガポジ反転画像をＡＳｉドラム面上に書き込む、いわゆるバックグランド露光（Backgrou
nd Area Exposure：以下、ＢＡＥと称する。 ）方式を採用している。

【０００４】ＢＡＥ方式は、備えている２つレーザ光源のうち、１つを可視像形成用に用い、他を露光用に用いている。 露光用のレーザは、可視像を形成するドットではレーザを消灯し、可視像を形成しないドットではレーザを点灯する。 したがって、画像領域内だけでなく原稿紙間や原稿紙の余白といった可視像を形成しない箇所では露光用のレーザを点灯し続ける。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＢＡＥ方式を実行すると、画像形成するときに露光用のレーザを点灯させる時間がかなり長くなるため、レーザの寿命がかなり短くなる。 例えば、白黒原稿は、経験上、原稿のうち約７％が文字や画像が形成されている部分であるため、
画像露光（Image Area Exposure：以下、ＩＡＥと称する。）方式であれば、白黒原稿の画像を形成するときにレーザの点灯時間は、約７％で済むところ、同じ画像を形成するのに約９３％点灯させなければならない。

【０００６】さらに、ＡＳｉドラムの汚れや劣化等を防止するために、原稿紙間においてもレーザを点灯させる必要があるため、白黒原稿の画像を形成するときにトータルすればレーザの点灯時間は９３％以上が必須となる。 したがって、ＢＡＥ方式をとることで、同じ原稿に対して約９３／７≒１３倍以上も点灯させなければならなくなり、従来技術のレーザの寿命は約１／１３以下にもなるという問題がある。

【０００７】そこで、本発明は、レーザ光源の劣化が偏らない画像形成装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明は、非画像領域で常時消灯し、画像領域で画像信号に従って点滅する第１のレーザ光源と、前記非画像領域で常時点灯し、前記画像領域で常時消灯する第２
のレーザ光源とを備え、前記第１のレーザ光源から出力されるレーザ光によって像担持体に静電潜像を形成する画像形成装置において、前記画像領域で静電潜像を形成する前記第１のレーザ光源から前記画像領域で常時消滅する前記第２のレーザ光源に切り替える切替手段を備える。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

【００１０】〔実施形態１〕図１は、本実施形態の画像形成装置の全体の断面図である。 まず、図１に示す画像形成装置の基本的な動作について説明する。 原稿給紙装置１上に積載された原稿は、１枚づつ順次原稿台ガラス２の面上に搬送される。 原稿が搬送されると、スキャナー部分３のランプが点灯し、かつスキャナーユニット４
が移動して原稿を照射する。

【００１１】原稿の反射光は、ミラー５，６，７を介してレンズ８を通過し、その後イメージセンサ部９に入力される。 イメージセンサ部９に入力された画像信号は、
直接、或いは、一旦図示しない画像メモリに記憶され、
再び読み出された後、露光制御部１０に入力される。

【００１２】露光制御部１０から出力される照射光によって、感光体１１上に作られた潜像は、現像器１２、１
３のいずれかによって現像される。 潜像とタイミングを合わせて転写部材積載部１４、１５のいずれかより紙などの転写部材が搬送され、転写部１６において、現像されたトナー像が転写部材上に転写される。 転写されたトナー像は定着部１７にて転写部材に定着された後、排紙部１８より画像形成装置の外部に排出される。

【００１３】図２は、露光制御部１０の構成を示している。 図２において、３１は半導体レーザである。 半導体レーザ３１の内部には、レーザ光の一部を検出するフォトディテクト（以下、ＰＤ）センサが設けられ、ＰＤセンサの検出信号を用いて半導体レーザ３１の一定光量制御（Auto Power Control：以下、ＡＰＣと称する。）を行う。

【００１４】半導体レーザ３１から発したレーザ光は、
コリメータレンズ３５及び絞り３２によりほぼ平行光となり、所定のビーム径で回転多面鏡３３に入射される。
回転多面鏡３３は矢印の様な方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射したレーザ光が連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。

【００１５】偏向ビームは、ｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。 一方、ｆ−θレンズ３４は、同時に走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行うために、偏向ビームを像担持体である感光体１１上に、図の矢印の方向に等速で結合走査される。 なお、３
６は回転多面鏡３３からの反射光を検出するビームディテクト（以下、ＢＤと称する。）センサであり、ＢＤセンサ３６の検出信号は回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みの同期をとるための同期信号として用いられる。

【００１６】つぎに、本実施形態の画像形成装置の動作を図３乃至図１０を用いて説明する。 図３は、本実施形態の画像形成装置のレーザ駆動回路の構成を示したブロック図である。 図３において、レーザチップ７３は図２
における半導体レーザ３１の内部構成を示したものであり、Ａレーザ７３Ａ、Ｂレーザ７３Ｂ、ＰＤセンサ７３
Ｃを備えるツインレーザである。

【００１７】また、７１ＡはＡレーザ７３Ａのバイアス電流源、７２ＡはＡレーザ７３Ａのパルス電流源、７１
ＢはＢレーザ７３Ｂのバイアス電流源、７２ＢはＢレーザ７３Ｂのパルス電流源である。 画像信号であるＤＡＴ
Ａは、ＰＷＭ回路７８においてパルス幅変調され、ＰＷ
Ｍ信号Ｓ１として切替回路７０に入力される。

【００１８】切替回路７０は、後述するようにシーケンスコントローラ７７の副走査領域信号Ｓ２及びモード信号Ｓ３、ＢＤ検出信号Ｓ６と、ＰＷＭ回路７８から出力されたＰＷＭ信号Ｓ１とによって、Ａレーザ点灯信号Ｓ
４のみ出力、又はＢレーザ点灯信号Ｓ５のみ出力、又はＡレーザ点灯信号Ｓ４及びＢレーザ点灯信号Ｓ５のいずれも出力しない（ＯＦＦ信号）のいずれかを選択する。

【００１９】そして、Ａレーザ点灯信号Ｓ４及びＢレーザ点灯信号Ｓ５により、ＯＮ／ＯＦＦするスイッチ７９
Ａ及び７９Ｂを切り替えて、Ａレーザ７３Ａ又はＢレーザ７３Ｂが発光される。

【００２０】また、ＰＤセンサ７３Ｃの出力信号Ｓ７
は、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器７４で電圧信号に変換され、増幅器（Gain）７５で増幅されＰＤセンサ出力Ｓ
９として、時分割で制御されるＡＰＣ回路７６に入力される。 そして、ＡＰＣ回路７６は、後述するようにシーケンスコントローラ７７から出力されるサンプル／ホールド信号などによって、Ａレーザ７３Ａ及びＢレーザ７
３Ｂを駆動するための駆動信号（差信号）Ｓ８Ａ、Ｓ８
Ｂを、バイアス電流源７１Ａ及び７１Ｂに出力する。

【００２１】図４は、ＡＰＣ回路７６の回路構成図である。 ＡＰＣ回路７６には、まずＰＤセンサ出力Ｓ９が入力される。 ＰＤセンサ出力Ｓ９は、抵抗２０１を介してアナログスイッチ２０２ＡのＢ端子に入力される。 また、アナログスイッチ２０２Ａには、シーケンスコントローラ７７からのサンプル／ホールド信号（Ｓ／Ｈ−
Ａ）が入力される。

【００２２】アナログスイッチ２０２Ａは、ＰＤセンサ出力Ｓ９をサンプル／ホールド信号（Ｓ／Ｈ−Ａ）によってサンプルする。 抵抗２０１とコンデンサー２０３Ａ
とで決まる時定数で、アナログスイッチ２０２Ａの出力である電圧値（ＶＳＨ−Ａ）を、１走査時間ホールドし、電圧値（ＶＳＨ−Ａ）と予め設定された基準電圧（ＶＲＥＦ−Ａ）とを比較器２０４Ａで比較し、差信号Ｓ８Ａを出力し、差信号Ｓ８Ａに応じてバイアス電流源７１Ａの電流を制御する。

【００２３】これと同様に、ＰＤセンサー出力Ｓ９を、
アナログスイッチ２０２Ｂによって、シーケンスコントローラ７７からのサンプル／ホールド信号（Ｓ／Ｈ−
Ｂ）でサンプルし、抵抗２０１とコンデンサー２０３Ｂ
とで決まる時定数で、電圧値（ＶＳＨ−Ｂ）を１走査時間ホールドし、電圧値（ＶＳＨ−Ｂ）と予め設定された基準電圧（ＶＲＥＦ−Ｂ）とを比較器２０４Ｂで比較し、その差信号Ｓ８Ｂを出力し、その差信号に応じてバイアス電流源７１Ｂの電流を制御する。

【００２４】即ち、Ａレーザ７３Ａ及びＢレーザ７３Ｂ
がそれぞれ基準電圧（ＶＲＥＦ−Ａ）及び（ＶＲＥＦ−
Ｂ）として、設定されている目標の光量となるようにバイアス電流源７１Ａ及び７１Ｂの出力電流量を制御することによって、半導体レーザ７３Ａ及び７３Ｂの光量が所望の光量となるようにＡＰＣ制御を行う。

【００２５】図５は、シーケンスコントローラ７７の出力信号のタイミングチャートを示す図である。 図５において、まず、ＢＤ検出信号Ｓ６をＨレベルにする。 そして、前述した、Ｓ／Ｈ−ＢをＡＰＣ回路７６のアナログスイッチ２０２Ｂに出力する。 そして、Ｓ／Ｈ−ＡをＡ
ＰＣ回路７６のアナログスイッチ２０２Ａに出力する。
その後、ＢＤ検出信号Ｓ６をＬレベルにする。

【００２６】つぎに、主走査方向の非画像領域では、画像信号Ｓ１がＨレベル、画像領域では画像信号がＨレベル或いはＬレベル、そして、非画像領域で再び画像信号をＨレベルにする。 このような一連の動作を行う時間を１走査時間という。 なお、画像領域は、紙などの転写部材のサイズに応じて、図示しないレジスタで設定された副走査領域信号Ｓ２がＬレベルの場合の領域である。

【００２７】また、シーケンスコントローラ７７からＡ
ＰＣ回路７６へ出力するサンプルホールド信号Ｓ／Ｈ−
Ａ及びＳ／Ｈ−Ｂは、１主走査中に同時に出力するものではなく、後述するように、例えばＢレーザ７３Ｂをフル点灯してＡレーザ７３Ａを消灯するモード時にはＳ／
Ｈ−Ｂを出力する。 また、Ｂレーザ７３Ｂを消灯してＡ
レーザ７３Ａを画像信号に従って点滅するモード時にはＳ／Ｈ−Ａを出力するとしてもよい。

【００２８】図６は、切替回路７０の内部構成図である。 図６において、３０１〜３０５は論理素子であり、
真理値表に示す論理演算をするものである。 ここで、切替回路７０に入力される種々の信号について説明する。
論理素子３０１に入力されるＳ１は画像信号である。 Ｓ
６はＢＤ検出信号である。 論理素子３０２に入力されるＳ２は副走査領域信号である。 Ｓ３はモード信号である。

【００２９】副走査領域信号Ｓ２は、後述するように副走査領域のうち画像領域を走査する場合にＬレベル、非画像領域を走査する場合には、Ｈレベルの信号となる。
モード信号Ｓ３は、Ａレーザ７３Ａによって画像領域を走査する場合にＬレベル、画像領域をＢレーザ７３Ｂによって走査する場合にＨレベルの信号となる。

【００３０】また、論理素子３０４から出力されるＳ４
は、Ａレーザ点灯信号である。 Ａレーザ点灯信号Ｓ４
は、レーザ７３Ａを消灯させる場合にはＬレベル、Ａレーザ７３Ａを点灯させる場合には、Ｈレベルの信号となる。 さらに、論理素子３０５から出力されるＳ５は、Ｂ
レーザ点灯信号である。 Ｂレーザ点灯信号Ｓ５は、Ｂレーザ７３Ｂを消灯させる場合にはＬレベル、Ｂレーザ７
３Ｂを点灯させる場合には、Ｈレベルの信号となる。

【００３１】図７は、図６に示す切替回路７０の出力信号を示すタイムチャートである。 図７（ａ）は、画像領域以外の領域をレーザ照射している場合のＡレーザ点灯信号及びＢレーザ点灯信号の出力レベルを示す図である。 図７（ｂ）は、画像領域をレーザ照射している場合のＡレーザ点灯信号及びＢレーザ点灯信号の出力レベルを示す図である。

【００３２】Ａレーザ７３Ａによって画像領域を形成して、Ｂレーザ７３Ｂによって非画像領域をフル点灯する場合に、これをモードＡとして切替回路７０の動作について説明する。

【００３３】上述のように、切替回路７０には、シーケンスコントローラ７７から、Ｌレベルのモード信号Ｓ３
が入力される。 モードＡ時には、Ａレーザ７３Ａを画像領域を形成するものとして、Ｂレーザ７３Ｂを非画像領域をフル点灯するものとしているからである。

【００３４】また、切替回路７０には、シーケンスコントローラ７７に備えられる図示しないレジスタ等で設定された副走査領域信号Ｓ２から、非画像領域であると判断する場合には、論理素子３０２には、Ｈレベルの信号が入力されるため、出力信号はＨレベルとなり、論理回路３０４に入力される。

【００３５】ここで、紙（転写部材）の所定位置に画像を書き込むために、紙搬送開始信号とＢＤ信号とから、
副走査領域信号Ｓ２を生成する。 副走査領域信号Ｓ２のＨレベルからＬレベル、ＬレベルからＨレベルに変わる点がレジスタで設定される（図８）。 つまり、紙の搬送を開始してから、感光体１１上に搬送されるまでをＢＤ
センサ３６によりカウントして、紙の所望の位置から画像を形成できるような期待値をレジスタに設定する。 この一連の動作は、シーケンスコントローラ７７内で行われる。

【００３６】さらに、論理素子３０１に入力される副走査領域信号Ｓ２は、Ｈレベルであるため、出力信号はＨ
レベルとなり、論理回路３０３によって反転され、Ｌレベルの信号として論理回路３０４に入力される。 よって、論理素子３０４の出力であるＡレーザ出力信号Ｓ４
は、Ｌレベルの信号になる。

【００３７】また、論理素子３０１の出力信号は、Ｈレベルのまま論理素子３０５に入力される。 論理素子３０
２の出力信号もＨレベルのまま論理素子３０５に入力される。 よって、論理素子３０５の出力であるＢレーザ出力信号Ｓ５は、Ｈレベルの信号になる。 そのため、図７
（ａ）に示すように、Ａレーザ７３ＡはＯＦＦ、Ｂレーザ７３Ｂはフル点灯となる。

【００３８】つぎに、副走査領域信号Ｓ２から、画像領域であると判断する場合には、切替回路７０には、Ｌレベルの副走査領域信号Ｓ２が入力される。 論理素子３０
２の出力はＬレベルの信号である。 一方、論理素子３０
１の出力はＢＤ検出信号Ｓ６がＨレベルの場合にはＨレベルとなり、Ｌレベルの場合には画像信号Ｓ１のレベルによることになる。

【００３９】よって、論理素子３０４の出力であるＡレーザ点灯信号Ｓ４は、画像信号Ｓ１とＢＤ検出信号Ｓ６
との和と等しくなり、Ｈレベル又は画像信号Ｓ１に依存する。 論理素子３０５の出力であるＢレーザ出力信号Ｓ
５はＬレベルになる。 そのため、図７（ｂ）に示すように、Ａレーザ７３ＡはＡＰＣ制御のためのＢＤ検出信号Ｓ６に従って点灯し又は画像信号Ｓ１に従って点滅する。 一方、Ｂレーザ７３ＢはＯＦＦとなる。

【００４０】なお、Ｂレーザ７３Ｂによって画像領域を形成して、Ａレーザ７３Ａによって非画像領域をフル点灯するモードＢによって切替回路７０を作動させる場合には、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すＡレーザ点灯信号Ｓ４と、Ｂレーザ点灯信号Ｓ５とが入れ替わる。 したがって、非画像領域では、Ａレーザ７３Ａがフル点灯して、Ｂレーザ７３ＢがＯＦＦする。 一方、画像領域では、ＡレーザがＯＦＦして、Ｂレーザが画像信号Ｓ１に従って点滅し、ＢＤ検出信号Ｓ６に従って点灯する。

【００４１】以上説明したように、本実施形態では、副走査方向の非画像領域と画像領域とで使用するレーザを使い分けて、レーザの寿命を伸ばして、高耐久なＢＡＥ
方式のデジタル画像形成装置を提供する。

【００４２】〔実施形態２〕図９は、本実施形態の画像形成装置のレーザ駆動回路の構成を示したブロック図である。 図９において８０はモードを記憶するモード記憶手段である。 なお、他の構成は、図３と同様である。 モード記憶手段８０に記憶されているモードＡ又はＢにしたがって、Ａレーザ７３Ａ又はＢレーザ７３Ｂの点灯を制御し、ユーザの指示により画像形成装置を駆動するごとに、交互にモードＡとモードＢとを切り替える。

【００４３】図１０は、モード切替の手順を示すフローチャートである。 図１０を用いて、本実施形態の画像形成装置をコピー機に適用した場合の説明をする。 まず、
画像形成装置の電源を投入すると、モード記憶手段８０
の設定値を初期化する。 このときモードＡとする。 なお、モードＡ及びＢは、実施形態１と同様の状態をいう。

【００４４】そして、ユーザによってコピーボタンが押下されると（ステップＳ１）、モード記憶手段８０からモードＡである旨のモード信号がシーケンスコントローラ７７に出力され、シーケンスコントローラ７７に、モード信号が入力される（ステップＳ２）。 そのため、画像信号Ｓ１のうち非画像領域では、Ｂレーザ７３Ｂをフル点灯し、Ａレーザ７３Ａを消灯する。 一方、画像領域では、Ｂレーザ７３Ｂを消灯し、Ａレーザ７３Ａを画素信号Ｓ１のＨレベル／Ｌレベルに従って点滅する。 これによって、画像を形成する。

【００４５】これを、ユーザが図示しない操作部等で指示した枚数分のコピーが終了するまで繰り返す（ステップＳ３）。 １指令分のコピーをし終えると（ステップＳ
４）、モード記憶手段８０の記憶内容をもう一方のモードＢに書き換える（ステップＳ５）。 そして、コピー機の駆動を終了する（ステップＳ６）。 したがって、このように、１度の画像形成指令ごとに、交互に画像形成するレーザ光源を切り替え、モード記憶手段８０に新たなモードを記憶させる。

【００４６】つぎに、ユーザが画像形成装置の電源をＯ
Ｎ／ＯＦＦしない限り、コピーボタンが再度押下されると（ステップＳ１）、モードＢである旨のモード信号がモード記憶信号８０からシーケンスコントローラ７７に出力され、シーケンスコントローラ７７でモード信号に入力される（ステップＳ２）。

【００４７】そのため、非画像領域ではＡレーザ７３Ａ
をフル点灯し、Ｂレーザ７３Ｂを消灯する。 一方、画像領域では、Ａレーザ７３Ａを消灯し、Ｂレーザ７３Ｂを画像信号Ｓ１のＨレベル／Ｌレベルにしたがって、画像を形成する。 そして、１指令分のコピーを終了する（ステップＳ３、Ｓ４）。 モード記憶手段８０の記憶内容をもう一方のモードＡに書き換える（ステップＳ５）。 そして、コピー機の駆動を終了する（ステップＳ６）。

【００４８】このように、本実施形態では、非画像領域と画像領域とで使用するレーザを、画像形成装置を駆動するごとに切り替える。 そのため、２つのレーザに寿命の偏りがなくなる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
非画像領域で常時消灯し、画像領域で画像信号に従って点滅する第１のレーザ光源と、非画像領域で常時点灯し、画像領域で常時消灯する第２のレーザ光源とを備え、第１のレーザ光源から出力されるレーザ光によって像担持体に静電潜像を形成する画像形成装置において、
画像領域で静電潜像を形成する第１のレーザ光源から画像領域で常時消滅する第２のレーザ光源に切り替える切替手段を備える。

【００５０】したがって、レーザ光源の劣化が偏ることがなくなる。 これにより、画像形成装置の寿命を伸ばし、高耐久でランニングコストを抑えたデジタル画像形成装置の提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の画像形成装置の断面図である。

【図２】図１の露光制御部の内部構成図である。

【図３】図１のレーザ駆動回路の内部構成図である。

【図４】図１のＡＰＣ回路の内部構成図である。

【図５】図１のシーケンスコントローラの出力信号のタイムチャートである。

【図６】図１の切替回路の内部構成図である。

【図７】図６の切替回路の出力信号を示す図である。

【図８】副走査領域信号及び非画像領域を判断するための説明図である。

【図９】図１のレーザ駆動回路の内部構成図である。

【図１０】モード切替の手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 原稿給紙装置 ２ 原稿台ガラス ３ スキャナー部分 ４ スキャナーユニット ５，６，７ ミラー ８ レンズ ９ イメージセンサ部 １０ 露光制御部 １１ 感光体 １２、１３ 現像器 １４、１５ 転写部材積載部 １６ 転写部 １７ 定着部 １８ 排紙部 ３１ 半導体レーザ ３２ 絞り ３３ 回転多面鏡 ３４ ｆ−θレンズ ３５ コリメータレンズ ３６ ビームディテクトセンサ ７０ 切替回路 ７１Ａ、７１Ｂ バイアス電流源 ７２Ａ、７２Ｂ パルス電流源 ７３ レーザチップ ７３Ａ Ａレーザ ７３Ｂ Ｂレーザ ７３Ｃ ＰＤセンサ ７４ 電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器 ７５ 増幅器（Gain） ７６ ＡＰＣ回路 ７７ シーケンスコントローラ ７８ ＰＷＭ回路