JP2005178041A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シェーディング補正を容易にかつ低コストで効果的に行うことが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置の画像形成時には、書込制御部２６において光量補正データが読み出される。書込制御部２６では、この光量補正データに応じて分割ＰＷＭ部２７で分割ＰＷＭ方式により分割ＰＷＭ信号を作成し、これをＬＰＦ２８に出力する。分割ＰＷＭ信号はＬＰＦ２８によって平滑化され、光量補正信号として光源ユニット１１のＬＤ制御部１２に入力される。ＬＤ制御部１２では、書込制御部２６から入力された光量補正信号と画像データに対応するＬＤ変調データとに基づいてＬＤ１３の駆動電流を制御しレーザ光量の補正を行う。
【選択図】 図４

Description

本発明は、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等のビーム走査型画像形成装置に関し、特に、シェーディング補正機能を有する画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置には、光束を被走査面に照射するとともに該面を光束で走査することにより画像を形成する構成の装置がある。例えば、かかる構成の装置として、ポリゴンミラー等の走査手段によりレーザ光を感光体等の被走査面で主走査方向に走査するとともに、被走査面を副走査方向に移動させて有効画像書込領域に１ライン分ずつ画像を書き込むビーム走査型画像形成装置がある。

ビーム走査型画像形成装置では、レーザ光は、ポリゴンミラーにより等角速度で偏向されるとともに、ｆθレンズやｆθミラーにより被走査面における走査速度の一定化が図られる。ｆθレンズやｆθミラーを透過したレーザ光は、被走査面での走査速度はほぼ一定になるが、レーザ光強度については像高によって強弱が生じる。これは、レーザ光がレーザダイオード等の光源から出射されて感光体等の被走査面に到達するまでの間に通過する、ガラス、レンズ、ミラー等の光学素子の光利用効率（具体的には反射率や透過率等）がレーザ光の入射角によって異なることや、ｆθレンズ等の厚みが像高によって異なること等による。

このような像高によるビーム強度の強弱を、シェーディング特性と呼ぶ。シェーディング特性は、各画像形成装置間におけるばらつき、及び、温度や湿度等の環境による変動がわずかであって、主に、光学素子の特性や配置等により決まる。シェーディング特性は、光学系によって異なるものの通常は１０％程度であり、形成画像の濃度に影響を与えることから、ビーム走査型画像形成装置ではシェーディング特性を補正することが要求される。

シェーディング特性を補正する方法として、例えば、有効書込領域を分割し、各分割領域に対応した光量補正データをあらかじめＲＡＭのアドレスに書き込んでおき、レーザ光の有効書込領域走査時には、指定されたアドレスから各分割領域に対応する光量補正データを読み出すとともに、このデータに基づいて、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）により変換されたアナログ電圧である光量補正信号を作成し、該信号をレーザダイオード（ＬＤ）変調部に入力してレーザ光量を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−０７１５１０号公報

上記のシェーディング特性の補正方法では、光量補正データのＤＡＣによる変換がＬＤ書込制御ＩＣ内部で行われるため、ＬＤ書込制御ＩＣの作成や検証が複雑になるとともに、チップ面積の増大やコストの増大を招く要因となる。

また、プロセスカートリッジを装置に交換可能とした画像形成装置があるが、このプロセスカートリッジに光学系や感光体を設けた構成のときには、プロセスカートリッジに設けられた光学系に固有のシェーディング特性や感光体固有の感度のばらつきがレーザ光量に影響するため、カートリッジの交換によりシェーディング特性や感光体の感度のばらつきが変化した際にはシェーディング補正や感光体の感度のばらつき補正の設定を再度行う必要がある。このようなシェーディング補正や感光体の感度のばらつきの再設定では、その都度調整が保守担当者に委ねられるため、調整に要する時間が長くなる。

本発明は、シェーディング補正を容易にかつ低コストで効果的に実現することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、光学系や感光体が搭載されたプロセスカートリッジが着脱可能な構成であって光学系固有のシェーディング特性や感光体固有の感度のばらつき等の補正に関する設定を容易に効率よく行うことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明にかかる画像形成装置は、光束を発生する光源と前記光源を制御して前記光束の光量を調整する光源制御手段とを備えた光源手段と、前記光源手段から発射された前記光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段で偏向された光束を被走査面に集光させるとともに前記集光された光束により前記被走査面を走査して該面に結像する走査結像光学手段と、前記被走査面における前記光束の走査幅方向のシェーディング特性を補正するシェーディング補正手段とを備えた画像形成装置において、前記シェーディング補正手段は、前記シェーディング補正に用いる前記光源の光量補正データを記憶した記憶手段と、前記光量補正データに応じたパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調手段であってパルス幅変調クロック周期が所定数に分割されるとともに該分割領域に所定の出力のパルスが分配されて正味のパルス幅変調クロック周期が短縮されたパルス幅変調信号を出力する分割パルス幅変調手段と、前記分割パルス幅変調手段から出力された前記パルス幅変調信号を平滑化するローパスフィルタと、を備え、前記シェーディング補正手段で作成された光量補正信号が前記光源制御手段に出力されて前記光源の光量が調整されるものである。

かかる構成によれば、分割パルス幅変調手段により正味のパルス幅変調クロック周期が短縮されたパルス幅変調信号が作成されるので、正味のパルス幅変調クロックを高速化することが可能となる。このようにパルス幅変調クロックが高速化されたパルス幅変調信号は、ローパスフィルタで容易に出力の平滑化を行うことが可能となることから、分割を行わない従来のパルス幅変調方式に比べて、ローパスフィルタの時定数を小さくしてもパルス幅変調信号を平坦化してリプルを低減することが可能となる。したがって、かかる構成では、ローパスフィルタの時定数を小さくすることが可能となり、よって、このように分割パルス幅変調手段とローパスフィルタとにより得られた光量補正信号では、トレードオフの関係にある出力精度と追従速度との両立化を図ることが可能となる。それゆえ、良好なシェーディング補正を低コストで容易に実現することが可能となる。

また、前記シェーディング補正手段が前記被走査面における前記光束の走査位置を検出する走査位置検出手段をさらに備えるとともに、前記シェーディング補正手段の前記記憶手段には前記光束の各走査位置に対応した前記光量補正データが記憶され、前記シェーディング補正手段の前記分割パルス幅変調手段では、前記走査位置検出手段で検出された前記光束の走査位置に対応する前記光量補正データに基づいて前記パルス幅変調信号が出力されてもよい。例えば、前記走査位置検出手段は、前記光束の全走査位置を所定数に分割した該分割領域を基準単位として走査位置を検出する離散的な検出分解能を有した走査位置検出手段であり、前記記憶手段は、前記光束の全走査位置を前記所定数に分割した前記分割領域毎に前記光量補正データを記憶してもよい。

かかる構成によれば、被走査面における走査位置に対応してシェーディング補正を行うことが可能となる。特に、光束の全走査位置を分割する構成においては、上記の本発明の適用により走査位置の分割境界での光量ムラを低減することが可能となるため、本発明の効果が有効に奏される。

さらに、前記ローパスフィルタの時定数が、前記分割パルス幅変調手段の前記パルス幅変調クロック周期の分割数に応じて、前記光量補正信号を所望の精度でかつ前記被走査面における前記シェーディング特性の変化に対応可能な追従速度で出力可能に設定されることが好ましい。

かかる構成によれば、分割パルス幅変調手段から出力されるパルス幅変調信号の分解能を満足し、かつ、シェーディング特性の変化に対応可能な追従速度を実現することが可能となる。よって、光量補正データに対する精度が高くかつ光量ムラが低減された理想的なシェーディング補正を行うことが可能となる。

第２の発明にかかる画像形成装置は、像担持体である感光体と、光源から光束を出射させて前記光束を前記感光体に導くとともに前記光束で前記感光体表面を走査して該表面に結像させる光学系と、前記感光体表面に結像された像を現像する現像手段と、前記光源を制御して前記光束の光量を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記感光体又は前記光学系と前記現像手段とが一体化されて装置に着脱可能なプロセスカートリッジを構成し、前記プロセスカートリッジが前記光束の光量制御に関する光量制御データを記憶した記憶手段を有するとともに、前記プロセスカートリッジの前記記憶手段に記憶された前記光量制御データが前記制御手段に入力され、前記制御手段が前記光量制御データに基づいて前記光源を制御するものである。

具体的には、前記プロセスカートリッジは前記光学系を含んで構成されるとともに前記プロセスカートリッジの前記記憶手段に前記光量制御データとして前記光学系のシェーディング特性情報が記憶され、前記記憶手段に記憶された前記光学系のシェーディング特性情報が前記制御手段に入力されて前記光源の制御が行われてもよい。

かかる構成によれば、短時間で容易にシェーディング補正の設定を行うことが可能となる。

また、前記プロセスカートリッジは前記感光体を含んで構成されるとともに前記プロセスカートリッジの前記記憶手段に前記光量制御データとして前記感光体の感度ばらつき特性情報が記憶され、前記記憶手段に記憶された前記感光体の前記感度ばらつき特性情報が前記制御手段に入力されて前記光源の制御が行われてもよい。

かかる構成によれば、短時間で容易に感光体固有の感度ばらつきの補正の設定を行うことが可能となる。

第１の発明にかかる画像形成装置によれば、分割パルス幅変調手段とローパスフィルタとにより光量補正信号が作成されるため、容易にかつ低コストで効果的にシェーディング補正を行うことが可能となる。

また、光学系や感光体が内部に設けられたプロセスカートリッジを装置に装着する構成の第２の発明にかかる画像形成装置においては、光学系固有のシェーディング特性に関する情報や感光体固有の感度ばらつきに関する情報を装置本体の制御手段に入力することができるため、プロセスカートリッジを交換しても、カートリッジ交換後に短時間で容易にシェーディング補正の設定や感光体固有の感度ばらつきの補正量設定を行うことが可能となる。

以下、本発明にかかる画像形成装置を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明にかかる画像形成装置の内部構成を示す側面図である。また、図２は、図１の画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジの構成を示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、画像形成装置１は、詳細を後述する光学系１ａと、給紙コロ１ｂと、転写材である記録紙３を収納する給紙カセット１ｃと、転写ローラ１ｄと、定着ローラ１ｅと、図示しない制御装置と、プロセスカートリッジ２と、を主たる構成要素として備える。プロセスカートリッジ２は、画像形成装置１の本体に着脱可能に構成されている。

プロセスカートリッジ２は、帯電ローラ２ａと、現像手段及びトナー収納部２ｂと、クリーニング手段及び廃トナー回収部２ｃと、ドラム形状の感光体２ｄとを主たる構成要素として内部に備え、これらの要素２ａ〜２ｄが一体化して感光体ユニット（ＡＩＯ）を構成している。また、プロセスカートリッジ２の外壁に、図２に示すようにメモリタグ３０が実装されている。図示を省略しているが、ＡＩＯには、不揮発性メモリを搭載したプリント基板が組み込まれて構成された記憶手段が設けられており、この記憶手段に、ＡＩＯの主走査方向または主走査面での感度のばらつき（以下、これを感光体感度のばらつきと呼ぶ）に関する情報や、カートリッジＩＤ、製造年月日、使用開始年月日、リサイクル回数、コピー枚数、現在の年月日等の情報が記憶されている。なお、ここでは不揮発性メモリを搭載したプリント基板により記憶手段が構成されているが、記憶手段の構成はこれ以外であってもよく、ＩＣチップを搭載した接触型のプリント基板、非接触型のＩＣチップを搭載したプリント基板、又は、非接触型ＩＣカードを搭載して記憶手段が構成されてもよい。

プロセスカートリッジ２は、感光体２ｄが転写ローラ１ｄと対向して配置されるように画像形成装置１に装着される。画像形成装置１の動作時には、給紙カセット１ｃに収納された記録紙３が、回転する給紙コロ１ｂにより、感光体２ｄに向けて搬送される。感光体２ｄはドラムの中心軸を回転軸として時計方向（副走査方向に相当）に回転駆動しており、この回転の際の帯電ローラ２ａとの接触によって、感光体２ｄの表面が一様に帯電される。このように帯電した感光体２ｄの表面に、光学系１ａにより導光されたレーザ光が照射され、感光体２ｄの軸方向を主走査方向としてレーザ光が感光体２ｄの表面を走査する。それにより、感光体２ｄの表面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像が現像手段及びトナー収納部２ｂを通る際、トナーが静電吸着され、それにより静電潜像が可視像化される。このようにして得られた可視像は、転写ローラ１ｄにより記録紙３に転写される。可視像が転写された記録紙３は、さらに定着ローラ１ｅに向けて搬送され、定着ローラ１ｅにより記録紙３上の可視像が定着される。その後、記録紙３は画像形成装置１の外部に排出される。

このような画像形成装置１による画像形成では、良好な画像を形成するために、制御装置（図示せず）の書込制御部２６（図４）がレーザ光の光量を調整してシェーディング特性の補正（以下、シェーディング補正と呼ぶ）を行う。また、プロセスカートリッジ２の記憶手段に記憶された、画像形成に影響を与える感光体感度のばらつき情報が、書込制御部２６に入力される構成となっている。書込制御部２６は、これらの情報に基づいてレーザ光の光量を制御する。これらの光量制御については詳細を後述する。

図３及び図４は、図１の画像形成装置１の光学系１ａの構成及び光路を示す図である。画像形成装置１では光学系１ａを用いて画像の書込が行われることから、以下においては、光学系１ａを書込光学系と呼ぶ。また、画像形成装置１の制御装置において、書込光学系１ａを制御する制御部を、書込制御部２６と呼ぶ。

図３及び図４に示すように、書込光学系１ａは、光源たる半導体レーザ（以下、ＬＤと呼ぶ）を備えた光源ユニット１１と、光源ユニット１１から発射されたレーザ光を感光体２ｄの表面に導光して走査させるレンズ・ミラー等の光学素子１６〜１８，２０〜２３，２５とから構成されている。

光源ユニット１１は、光源たるＬＤ１３と、ＬＤ１３を制御するＬＤ制御部１２と、コリメートレンズ１４と、アパーチャ１５とを備えている。ＬＤ制御部１２は、ＬＤドライバを備えた制御板から構成されており、書込制御部２６から出力された光量補正信号により指定された光量を基準光量として、画像データ入力部（図示せず）から書込制御部２６に入力された画像データに対応するＬＤ変調データに基づいてＬＤ１３の駆動電流を制御する。それにより、ＬＤ変調データにより変調されて光量が補正されたレーザ光、すなわち画像データに対応したレーザ光が、ＬＤ１３から出射される。

ＬＤ１３から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１４により平行なビームにコリメートされ、アパーチャ１５により所定の大きさに整形されて光源ユニット１１から発射される。光源ユニット１１から発射されたレーザ光は、シリンダレンズ１６を透過し、ポリゴンミラーシールドガラス１８を透過する。ポリゴンミラーシールドガラス１８は、ポリゴンミラー１７を走査手段として備えた回転偏向器の防音のために配置されている。

ポリゴンミラー１７を備えた回転偏向器では、回転駆動部たるポリゴンモータ１９によりポリゴンミラー１７が回転駆動されて所定の回転数で回転する。それにより、ポリゴンミラーシールドガラス１８から入射したレーザ光が、ポリゴンミラー１７により等角速度で偏向走査される。偏向走査されたレーザ光は、再度ポリゴンミラーシールドガラス１８を透過し、さらに、２枚のｆθレンズ２０を透過する。ｆθレンズ２０により、被走査面におけるレーザ光の走査速度が一定となる。ｆθレンズ２０の透過光は、ポリゴンミラー１７の面倒れを補正するために配置されたバレルトロイダルレンズ２１を透過し、さらに折り返しミラー２２により反射される。この反射光は、防塵ガラス２３を透過した後、記録媒体である感光体２ｄの表面に集光される。ここでは、感光体２ｄとして、感光体ドラム２４が用いられている。

図１で前述したように、感光体ドラム２４は、回転駆動部（図示せず）により時計方向に回転駆動されるとともに、帯電ローラ２ａ（図１）によってその表面が均一に帯電されている。帯電した感光体ドラム２４の表面（被走査面）が、防塵ガラス２３を透過したレーザ光により主走査方向（ドラムの軸方向に相当）に繰り返し走査されることによって、感光体ドラム２４の表面に画像が書き込まれて静電潜像が形成される。被走査面をレーザ光が走査する際には、レーザ光の走査位置が、図示しない走査位置検出手段によって検出される。この走査位置検出手段は、レーザ光の全走査位置（すなわち有効書込領域）を所定数に分割し該分割領域単位でレーザ光の走査位置を検出する。感光体ドラム２４上に形成された静電潜像は、画像形成装置１の現像手段及びトナー収納部２ｂを通過して現像され、トナー像となる。このトナー像は、転写ローラ１ｄによって記録紙３に転写され、さらに定着ローラ１ｅによって記録紙３に定着される。

一方、バレルトロイダルレンズ２１を透過したレーザ光の一部は、折り返しミラー２２を透過してビーム検出手段たる光検知器２５に集光される。ここでは、光検知器２５は、レーザ光を受光して光電変換する受光素子であるＰＩＮフォトダイオードと、このＰＩＮフォトダイオードの出力信号をオン／オフのデジタル信号に変換するデジタル信号化回路とから構成される。光検知器２５では、ＰＩＮフォトダイオードがバレルトロイダルレンズ２１からのレーザ光を検知すると、ローレベルとなるビーム検出信号（同期検知信号）を出力し、このビーム検出信号が書込制御部２６に入力される。書込制御部２６は、図示しない画像入力部からの画像データとこのビーム検出信号とを合わせて、ＬＤ変調データとして、ＬＤ制御部１２に出力する。

画像形成装置１では、光源ユニット１１を発射したレーザ光が感光体ドラム２４に到達するまでの光路に、ポリゴンミラー１７、ポリゴンミラーシールドガラス１８、ｆθレンズ２０、バレルトロイダルレンズ２１、折り返しミラー２２、防塵ガラス２３が配設されているため、従来の課題において前述したようにこれらの光学素子の反射率や透過率といった光利用率が光の入射角によって異なることから、被走査面の走査幅方向においてシェーディング特性が生じる。

図５は、上記の画像形成装置１の書込光学系１ａにおいて、光源ユニット１１のＬＤ１３を全像高において同じ光量で光らせた場合のシェーディング特性（すなわち被走査面での像高におけるレーザ光の強度分布）を示す図表である。ここでは、像高０を感光体ドラム２４の主走査方向中央とし、中央から左右の像高−１５０から＋１５０の範囲が有効書込領域である。均一な濃度の画像を形成するためには、このようなシェーディング特性を補正する必要があり、それには、シェーディング特性と逆特性となる図６に示す光量補正を行う必要がある。図６は、図５のシェーディング特性に対する光量補正特性を示す図表である。

本実施の形態の画像形成装置１では、書込制御部２６によってかかるシェーディング補正が実現される。以下、本実施の形態におけるシェーディング補正について説明する。図７は、図１の画像形成装置の書込制御部の構成を示すブロック図である。

図４及び図７に示すように、ＩＣから構成される書込制御部２６は、分割パルス幅変調部（以下、分割ＰＷＭ部と呼ぶ）２７と、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと呼ぶ）２８とを備える。また、図示していないが、書込制御部２６のＲＡＭのアドレスには、図６に示す逆特性となるように設定された光量補正データがあらかじめ書き込まれている。ここでは、ＲＡＭのアドレスに、有効書込領域を走査位置検出手段に対応して所定数に分割した領域毎の光量補正データが記憶されている。

分割ＰＷＭ部２７は、三角波発生回路を備え、従来のように三角波信号との比較によりパルス幅変調パルス（以下、ＰＷＭ信号と呼ぶ）を作成する。後述するように、分割ＰＷＭ部２７により作成されたＰＷＭ信号は、ＰＷＭクロック周期が分割されて各分割領域にパルスが分配された構成を有する。ＬＰＦ２８は、コイルとコンデンサとを含むＬＰＦ回路によって構成され、分割ＰＷＭ部２７から出力されたＰＷＭ信号の高周波成分を除去して平滑化する。ＬＰＦ２８を構成するＬＰＦ回路において、Ｖ１、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、ＬＤ制御部１２のＬＤ光量制御アナログ電圧の仕様に併せて設定される。例えば、Ｖ１＝＋５Ｖ、ＬＤ光量制御アナログ電圧を０．１〜２．０Ｖとした場合、Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３≒１：３０：１５となる。

レーザ光の有効書込領域走査時には、書込制御部２６において、レーザ光の走査位置に対応する光量補正データが読み出され、この光量補正データに対応したＰＷＭ信号が分割ＰＷＭ部２７で作成されて出力される。出力されたＰＷＭ信号は、ＬＰＦ２８によって平滑化され、アナログ電圧の光量補正信号となる。ＬＰＦ２８による平滑化によって、有効書込領域の分割の切り替わりにおいて生じるレーザ光強度の切り替わりに起因した画像濃度の段差を解消することが可能となる。

分割ＰＷＭ部２７及びＬＰＦ２８により得られた光量補正信号は、画像入力部（図示せず）から書込制御部２６に入力された画像データに基づくＬＤ変調データとともに、書込制御部２６からＬＤ制御部１２に出力される。ＬＤ制御部１２は、光量補正信号によりＬＤ１３の基準光量をレーザ光の走査位置に対応して制御するとともに、ＬＤ変調データに応じてＬＤ光量制御アナログ信号を出力してＬＤ１３の駆動電流を制御する。それにより、ＬＤ１３の光量が制御される。

ところで、パルス幅変調（ＰＷＭ）により光量補正データに対応するＰＷＭ信号を作成しこのＰＷＭ信号をＬＰＦにより平滑化するシェーディング補正方法では、ＬＰＦ２８の時定数が小さいと、ＰＷＭ信号が平滑化されにくくなるためリプルが増大し、その結果、光量補正信号の出力電圧精度が低下する。一方、ＬＰＦ２８の時定数が大きいと、目的とするレーザ光の光量変化（具体的には図６に示す逆特性となる光量変化）に対する信号出力の追従速度が不十分となり、図８に示すように光量補正信号が追従しなくなる。図８は、シェーディング特性の切り替わりに光量補正信号が追従しなかった場合の光量補正特性を示す図表である。光量補正信号が追従しなくなると、有効書込領域におけるシェーディング特性の変化に対応することが困難となる。このように、光量補正信号の出力精度と追従速度との間にはトレードオフの関係がある。

光量補正信号の出力精度は、ＰＷＭクロックを高速化すれば向上させることが可能であるが、実際にはＰＷＭクロックの高速化には限界がある。したがって、所望の出力精度と追従速度とを同時に得ようとすると、最適な時定数のＬＰＦ２８が存在せず、よって、シェーディング補正を十分に行うことが困難となるおそれがある。そこで、本実施の形態では、パルス幅変調の出力方式を、分割パルス幅変調方式（以下、分割ＰＷＭ方式と呼ぶ）とし、分割ＰＷＭ部２７においてこの分割ＰＷＭ方式により分割ＰＷＭ信号を出力する。以下、分割ＰＷＭ方式の詳細を説明する。

図９は、本実施の形態の特徴である分割ＰＷＭ方式の構成及び効果を説明するためのタイミングチャートであり、図７の書込制御部の分割ＰＷＭ部における分割ＰＷＭ方式を説明するためのタイミングチャートである。図９の上側は分割ＰＷＭ方式によって出力された分割ＰＷＭ信号（分割ＰＷＭパルス）を示し、図９の下側は通常のＰＷＭ方式によって出力された通常のＰＷＭ信号（通常ＰＷＭパルス）を示している。図９に示すように、ここでは２５６階調の出力を行う場合を例示しており、この場合のＰＷＭの周期は、ＰＷＭクロック周期の２５６クロック期間である。ＰＷＭ出力はＰＷＭクロック期間毎に設定可能となっており、ＰＷＭ出力の設定値を０から２５６まで上げていくと、ＰＷＭパルスの幅が設定値に比例して増加する。

まず、図９の下側に示すように、通常のＰＷＭ方式、すなわち分割を行わないＰＷＭ方式では、例えば１２８／２５６ステップのＰＷＭ出力を行う場合、１２８／２５６ステップのパルスを１回出力し、これを２５６ステップ毎に繰り返す。また、１３０／２５６ステップのＰＷＭ出力を行う場合、１３０／２５６ステップのパルスを１回出力し、これを２５６ステップ毎に繰り返す。このような通常のＰＷＭ方式では、ＰＷＭ出力の設定値が１２８、１３０と大きいため、出力されるＰＷＭパルスの幅が出力設定値に比例して大きくなる。そして、このようなパルス幅が大きいＰＷＭパルスがＰＷＭ信号としてＬＰＦ２８に出力されると、時定数が小さいＬＰＦ２８ではＰＷＭ信号の平滑化を十分に行うことができず、リプルが増加して出力精度が低下する。

一方、図９の上側に示すように、本実施の形態の分割ＰＷＭ方式では、ＰＷＭのクロック周期を８分割して各クロック期間においてＰＷＭを行う。例えば、１２８／２５６ステップのＰＷＭ出力を行う場合、２５６ステップを８分割して３２ステップとし、１６／３２ステップのパルスを８回出力し、これを２５６ステップ毎に繰り返す。また、１３０／２５６ステップのＰＷＭ出力を行う場合、１６／３２ステップのパルスを６回出力するとともに１７／３２ステップのパルスを２回出力し、これを２５６ステップ毎に繰り返す。このような分割ＰＷＭ方式では、分割した３２ステップにおけるＰＷＭ出力の設定値が１６、１７と小さいため、出力されるＰＷＭパルスの幅が出力設定値に比例して小さくなる。したがって、分割しない通常のＰＷＭ方式に比べて、正味のＰＷＭクロック周期が短くなり、ＰＷＭクロックが高速化される。その結果、このような分割ＰＷＭパルスがＰＷＭ信号としてＬＰＦ２８に出力されると、時定数が小さいＬＰＦ２８であってもＰＷＭ信号の平滑化を十分に行うことができ、リプルの低減化が図られる。

以上のように、本実施の形態では、書込制御部２６の分割ＰＷＭ部２７において分割ＰＷＭ方式により光量補正データに対応したＰＷＭ信号を作成してＬＰＦ２８に出力するため、同一の時定数を有するＬＰＦ２８を用いてＰＷＭ信号の平滑化を行った場合に、分割しない通常のＰＷＭ方式に比べて、容易にＰＷＭ信号を平滑化することが可能となる。したがって、通常のＰＷＭ方式の場合に比べて、ＬＰＦ２８の時定数を小さくしてもリプルの発生を抑制することができ、よって、所望の出力精度を得ることが可能となる。このことから、本実施の形態では、ＬＰＦ２８の時定数を小さくすることが可能となり、それに伴って、シェーディング特性の変化に対して光補正信号が良好な追従速度を実現することが可能となる。このように、本実施の形態では、トレードオフの関係にある光補正信号の出力精度と追従速度との両立化を図ることが可能となり、リプルを低減しつつレーザ光量のムラ（すなわち画像ムラ）を容易に抑制することが可能となる。その結果、感光体ドラム２４上における走査位置に対応して光量補正データに基づいて精度よく良好なレーザ光量の調整を行うことができ、シェーディング補正を効果的に行って均一な濃度の良好な画像を形成することが可能となる。

なお、上記においては分割ＰＷＭ部２７が８分割の分割ＰＷＭ方式でパルス作成を行う場合を例示したが、分割ＰＷＭ方式はこれに限定されるものではなく、例えば８分割以外の所定数に分割する構成であってもよい。

ところで、上記のようにＬＰＦ２８の時定数を小さくすることが可能となった本実施の形態においても、時定数の設定が適切でない場合には良好なシェーディング補正を実現することができなくなるおそれがある。したがって、良好なシェーディング補正を実現するために、ＬＰＦ２８の時定数は、ＬＤ制御部１２からＬＤ１３に出力されるＬＤ光量制御アナログ電圧のリプルを低減可能であり、かつ、シェーディング特性の変化を追従可能な設定とする。

図１０は、ＬＰＦ２８の時定数の設定例を示す図表であり、図７の書込制御部のＬＰＦの時定数の設定方法を例示してある。図１０に示す方法にしたがってＬＰＦ２８の時定数を設定することにより、リプルが低減されて良好な出力精度で、かつ、シェーディング補正分割幅内における出力が追従可能となった光量補正信号を得ることが可能となる。その結果、分割ＰＷＭ部２７から出力される分割ＰＷＭ信号の分解能を満足し、かつ、走査位置の分割境界におけるレーザ光量のムラが低減された理想的なシェーディング補正を実現することが可能となる。

本実施の形態の画像形成装置１では、上記のシェーディング補正の他に、感光体ドラム２４（感光体２ｄ）固有の感度のばらつきに対応してレーザ光の光量調整が行われる。以下、感光体感度のばらつきの補正方法について説明する。

感光体ドラム２４（感光体２ｄ）を含む感光体ユニット（ＡＩＯ）が本体内部に配設されたプロセスカートリッジ２を装置に装着する構成の画像形成装置１では、プロセスカートリッジ２が消耗するとカートリッジ交換が行われる。図１及び図２において前述したように、個々のプロセスカートリッジ２には、不揮発性メモリを搭載したプリント基板から構成された記憶手段が設けられており、カートリッジ毎に、感光体ドラム２４の主走査方向又は主走査面における固有の感度ばらつき情報がこの記憶手段に記憶されている。

画像形成装置１では、プロセスカートリッジ２の記憶手段に記憶された情報が装置本体に設けられた書込制御部２６に入力されるように構成されており、カートリッジ交換を行って新たなプロセスカートリッジ２を画像形成装置１に装着すると、このプロセスカートリッジ２の記憶手段に記憶された感光体感度のばらつき情報が、書込制御部２６に入力される。書込制御部２６では、この入力された情報に基づいて感光体感度のばらつき補正のための設定を行い、該設定に基づいてＬＤ制御部１２を制御してＬＤ１３から発射されるレーザ光の光量を調整する。

このように、本実施の形態では、プロセスカートリッジ２の記憶手段に記憶された感光体固有の感度のばらつき情報が書込制御部２６に入力可能であるため、カートリッジの交換の度に保守担当者が出力画像を見ながら調整を行う必要がなく、短時間で容易に感光体感度のばらつきの補正設定を行うことが可能となる。

本発明にかかる画像形成装置の構成は、上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、これ以外の構成であってもよい。例えば、光源ユニット１１が複数のＬＤ１３を備えた構成であってもよい。また、シェーディング補正において複数のＬＤ１３が個別のアナログ電圧を必要とする場合には、ＬＤ１３の配置数に応じて分割ＰＷＭ部２７とＬＰＦ２８とを設け、個々のＬＤ１３に光量補正信号を出力して光量補正を行う。

また、上記においてはプロセスカートリッジ２が感光体ユニット（ＡＩＯ）を含んで構成され、感光体感度のばらつき情報を記憶手段が記憶する場合を例示したが、プロセスカートリッジ２の構成はこれに限定されるものではない。例えば、光学系ユニットを含んで構成され、光学系固有のシェーディング特性に関する情報を記憶手段が記憶する構成のプロセスカートリッジであってもよい。この場合、記憶手段に記憶された光学系のシェーディング特性に関する情報が書込制御部２６に入力される。それにより、上記と同様の効果が得られる。

本発明は、容易にかつ低コストでシェーディング特性を効果的に補正して良好な画像を形成することが可能であるとともに取り扱いが容易な画像形成装置として有用である。このような画像形成装置は、例えば、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等として利用可能である。

本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の構成を示す側面図である。 図１の画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジの構成を示す斜視図である。 図１の画像形成装置の光学系の構成及び光路を示す模式図である。 図３の光学系の斜視図である。 図１の画像形成装置においてレーザ光を全像高で同じ光量で光らせた場合のシェーディング特性を示す図表である。 図５のシェーディング特性に対する光量補正特性を示す図表である。 図１の画像形成装置の書込制御部の構成を示すブロック図である。 シェーディング特性の切り替わりに光量補正信号が追従しなかった場合の光量補正特性を示す図表である。 図７の書込制御部の分割ＰＷＭ部における分割ＰＷＭ方式を説明するためのタイミングチャートである。 図７の書込制御部のＬＰＦの時定数の設定方法を例示した図表である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ プロセスカートリッジ
３ 記録紙
１１ 光源ユニット
１２ ＬＤ制御部
１３ ＬＤ
１４ コリメートレンズ
１５ アパーチャ
１６ シリンダレンズ
１７ ポリゴンミラー
１８ ポリゴンミラーシールドガラス
１９ ポリゴンモータ
２０ ｆθレンズ
２１ バレルトロイダルレンズ
２２ 折り返しミラー
２３ 防塵ガラス
２４ 感光体ドラム
２５ 光検知器
２６ 書込制御部
２７ 分割ＰＷＭ部
２８ ＬＰＦ
３０ メモリタグ

Claims (7)

1. 光束を発生する光源と前記光源を制御して前記光束の光量を調整する光源制御手段とを備えた光源手段と、前記光源手段から発射された前記光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段で偏向された光束を被走査面に集光させるとともに前記集光された光束により前記被走査面を走査して該面に結像する走査結像光学手段と、前記被走査面における前記光束の走査幅方向のシェーディング特性を補正するシェーディング補正手段とを備えた画像形成装置において、
   前記シェーディング補正手段は、
   前記シェーディング補正に用いる前記光源の光量補正データを記憶した記憶手段と、
   前記光量補正データに応じたパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調手段であって、パルス幅変調クロック周期が所定数に分割されるとともに該分割領域に所定の出力のパルスが分配されて正味のパルス幅変調クロック周期が短縮されたパルス幅変調信号を出力する分割パルス幅変調手段と、
   前記分割パルス幅変調手段から出力された前記パルス幅変調信号を平滑化するローパスフィルタと、を備え、
   前記シェーディング補正手段で作成された光量補正信号が前記光源制御手段に出力されて前記光源の光量が調整されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記シェーディング補正手段が前記被走査面における前記光束の走査位置を検出する走査位置検出手段をさらに備えるとともに、前記シェーディング補正手段の前記記憶手段には前記光束の各走査位置に対応した前記光量補正データが記憶され、
   前記シェーディング補正手段の前記分割パルス幅変調手段では、前記走査位置検出手段で検出された前記光束の走査位置に対応する前記光量補正データに基づいて前記パルス幅変調信号が出力される請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記走査位置検出手段は、前記光束の全走査位置を所定数に分割し該分割領域を基準単位として走査位置を検出する離散的な検出分解能を有した走査位置検出手段であり、
   前記記憶手段は、前記光束の全走査位置を前記所定数に分割した前記分割領域毎に前記光量補正データを記憶する請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記ローパスフィルタの時定数が、前記分割パルス幅変調手段の前記パルス幅変調クロック周期の分割数に応じて、前記光量補正信号を所望の精度でかつ前記被走査面における前記シェーディング特性の変化に対応可能な追従速度で出力可能に設定された請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
5. 像担持体である感光体と、光源から光束を出射させ前記光束を前記感光体に導くとともに前記光束で前記感光体表面を走査して該表面に結像させる光学系と、前記感光体表面に結像された像を現像する現像手段と、前記光源を制御して前記光束の光量を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、
   前記感光体又は前記光学系と前記現像手段とが一体化されて装置に着脱可能なプロセスカートリッジを構成し、
   前記プロセスカートリッジが前記光束の光量制御に関する光量制御データを記憶した記憶手段を有するとともに、前記プロセスカートリッジの前記記憶手段に記憶された前記光量制御データが前記制御手段に入力され、前記制御手段が前記光量制御データに基づいて前記光源を制御することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記プロセスカートリッジは前記光学系を含んで構成されるとともに前記プロセスカートリッジの前記記憶手段に前記光量制御データとして前記光学系のシェーディング特性情報が記憶され、
   前記記憶手段に記憶された前記光学系のシェーディング特性情報が前記制御手段に入力されて前記光源の制御が行われる請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記プロセスカートリッジは前記感光体を含んで構成されるとともに前記プロセスカートリッジの前記記憶手段に前記光量制御データとして前記感光体の感度ばらつき特性情報が記憶され、
   前記記憶手段に記憶された前記感光体の前記感度ばらつき特性情報が前記制御手段に入力されて前記光源の制御が行われる請求項５に記載の画像形成装置。
   
   

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