JP2008292685A - 補正値決定装置、補正値決定方法、及び、光学走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複数の測定された照度分布に基づいて決定された補正値を用いて半導体レーザの供給電流を補正し、所望の光量を出力することができる補正値決定装置、補正値決定方法、及び、光学走査装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る補正値決定装置は、像担持体を露光走査するレーザの照度を測定するための測定ユニットと、第１の供給電流に基づいて測定された第１の測定手段と、第２の供給電流に基づいて測定された第２の測定手段と、補正値決定手段とを備える。
また、補正値決定手段は、第２の供給電流で駆動した際に着目点で測定されるべき期待照度と第１の測定値との差に基づいて、第１の測定値と基準値との差の量子化した値を較正し、較正した値を着目点における補正値として保存する。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像信号により変調された供給電流により駆動される半導体レーザから出射されるレーザにより像担持体を露光走査する光学走査装置に関する。

従来、画像信号によりパルス変調等された供給電流により駆動される半導体レーザから出射されるレーザにより像担持体を露光走査する光学走査装置が、レーザプリンタ等の画像形成装置において、広く用いられている。

そのような光学走査装置においては、出射されるレーザの光量を一定に制御するためにＡＰＣ（Automatic Power Control：自動光量制御）方式が多く用いられている。その方式によって、半導体レーザを駆動する供給電流が安定的に制御され、画像むらの発生が抑止されることができる。

しかしながら、近年では、画質のさらなる向上が要求されており、光学走査装置における半導体レーザの光量の厳密な制御が、以前にも増して求められている。従って、このような課題に対処するために、様々な技術が開発されている。

関連する技術として、下記の特許文献１においては、レーザにより走査しているブロックに対応する補正データと、隣接するブロックに対応する補正データとに基づいて、レーザの駆動信号を補正する手段を有する画像形成装置が記載されている。

この画像形成装置によれば、感光ドラム又は光学系ユニットのむらを補正し、画質を向上できるとされている。

しかしながら、一般的に、半導体レーザにおいては、固有の光量電流特性が存在し、また、カレントミラー回路等の供給電流を生成する回路においては、ミラー比率等のばらつきが、不可避的に存在している。

従って、それらの要因が、半導体レーザの出力に影響を及ぼしてしまうことが考えられる。特許文献１においては、上述したような問題について、特に記載されていない。

図１３に示すように、半導体レーザを駆動する供給電流と光量との関係は、線形として考えることができる。一般的に、供給電流は、外部からの制御信号等によって、バイアス電流から最大供給電流Ｉｏｐの範囲において制御されることができる。

しかしながら、図１３に示すように、半導体レーザは、固有の閾値電流Ｉｔｈを有しているので、バイアス電流から最大供給電流Ｉｏｐの範囲の中間値が、半導体レーザの光量を５０％とする値とはならない。

その原因の１つとして、バイアス電流と閾値電流との差が存在することが挙げられるが、そのような差は、バイアス電流を生成する回路におけるばらつきを考慮する上で、必然的に存在するものである。
特開２００５−２６２４８５号公報（段落［０００９］、図１）

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、複数の測定された照度分布に基づいて決定された補正値を用いて半導体レーザの供給電流を補正し、所望の光量を出力することができる補正値決定装置、補正値決定方法、及び、光学走査装置を提供する。

上記課題を解決するため、本発明に係る補正値決定装置は、画像信号により変調された供給電流により駆動される半導体レーザから出射されるレーザにより像担持体を露光し、走査する光学走査装置におけるレーザの照度を補正するための、供給電流の補正量を決定する補正値決定装置であって、像担持体を露光し走査するレーザの照度を測定するための測定ユニットと、レーザの走査線上の基準点について、第１の供給電流で半導体レーザを駆動した際のレーザの照度を測定ユニットにより基準値として測定し、基準点と相異なる着目点について、第１の供給電流で半導体レーザを駆動した際のレーザの照度を測定ユニットにより第１の測定値として測定する第１の測定手段と、着目点について、第２の値の供給電流で半導体レーザを駆動した際のレーザの照度を測定ユニットにより第２の測定値として測定する第２の測定手段と、第２の供給電流で半導体レーザを駆動した際に着目点で測定されるべき期待照度と第１の測定値との差に基づいて、第１の測定値と基準値との差の量子化した値を較正し、較正した値を着目点における補正値として保存する補正値決定手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の測定された照度分布に基づいて決定された補正値を用いて半導体レーザの供給電流を補正し、所望の光量を出力することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る光学走査装置の構成を示す図である。

図１に示すように、光学走査装置１は、レーザ駆動部２と、制御部３と、画像制御部４と、メモリ５と、半導体レーザ８と、光量調整可変抵抗９とを含んでいる。

光源としての半導体レーザ８は、画像信号により変調された供給電流により駆動され、レーザ（以下、レーザビームともいう）を出力するレーザダイオード８ａを含んでいる。また、レーザダイオード８ａから出力されたレーザの発光量を検知して電流に変換するフォトダイオード８ｂとを含んでいる。

レーザ駆動部２は、レーザ駆動回路６とＥＥＰＲＯＭ７とを含んでいる。

レーザ駆動部２は、電源電圧ＶＣＣに接続された光量調整可変抵抗９によって決定されるフォトダイオード８ｂからのフォトダイオード（以下、ＰＤという）電圧信号に基づいて、レーザダイオード８ａに供給電流を供給する。

半導体レーザ８によって出力されたレーザビームが図示されていない像担持体である感光ドラムを照射することによって、潜像が形成される。

画像制御部４は、制御部３からの画像設定信号に従って、レーザダイオード８ａの発光パターンを決定する画像信号を、レーザ駆動回路６に出力する。

図１においては、画像信号は、非反転データ信号及び反転データ信号の組み合わせから成る差動信号として示されている。

メモリ５は、補正値等を格納し、制御部３は、メモリ制御信号によって、メモリ５を制御し、補正値等のデータの読出し又は書込みを行う。

制御部３は、第１のサンプルホールド（以下、ＳＨという）制御信号、第１のデータ出力制御信号によってレーザ駆動回路６を制御する。

また、制御部３は、レーザ駆動回路６から入力されるＤＡＣ基準信号に基づいて、第１の補正値電圧信号をレーザ駆動回路６に出力する。

さらに、制御部３は、ＲＯＭ制御信号によってＥＥＰＲＯＭ７を制御し、入力データ信号及び出力データ信号によって、データの読出し又は書込みを行う。

図２は、図１に示すレーザ駆動部２及び半導体レーザ８の周辺構成を示す図である。

半導体レーザ８は、レーザ駆動部２から供給電流を供給されて、レーザビームを出力する。出力されたレーザビームは、コリメートレンズ１１とシリドリカルレンズ１２を介して、回転多面鏡１３に導かれる。

さらに、レーザビームは、スキャナモータユニット１４によって等角速度で回転している回転多面鏡１３によって偏向され、ｆθレンズ１５に導かれる。

ｆθレンズ１５は、レーザビームを、感光ドラム（像担持体）１７の回転方向（副走査方向という）と直角を成す矢印Ａの方向（主走査方向という）に等速度での走査となるように変換する。

像担持体に画像が形成される画像領域において、レーザビームＬ１は、ｆθレンズ１５から出射されると、反射ミラー１６によって反射し、感光ドラム１７を照射し露光する。

その結果、感光ドラム１７上に潜像が形成され、感光ドラム１７上に形成された潜像は、トナー現像後、記録用紙に転写、定着される。

一方、図示されていないが、像担持体に画像が形成されない非画像領域において、レーザビームは、反射ミラー１６で反射された後、ビーム検出センサ１８によって検出される。

ビーム検出センサ１８がレーザビームを検出することによって、レーザビームの走査開始等のタイミングが検出される。

図３は、図２に示すレーザ駆動部２の構成を示す図である。

ここで、レーザ駆動部２の構成と動作について説明する。

フォトダイオード８ｂが、光量調整可変抵抗９を介して、電源電圧ＶＣＣに接続されている。また、光量調整可変抵抗９の降下電圧と、基準電圧生成回路２１から出力される基準電圧Ｖｒｅｆとが光量制御回路２２に入力されている。

光量制御回路２２の出力は、一端が接地電位とされたコンデンサ２３の他端に接続されると共に、オペアンプ２４の非反転入力端子に接続されている。

オペアンプ２４の出力端子は、トランジスタ２５のベースに接続され、トランジスタ２５のエミッタ端子は、オペアンプ２４の反転入力端子に接続されている。

また、トランジスタ２５のエミッタ端子は、オペアンプ２６の非反転入力端子に接続されると共に、抵抗２７を介して、接地電位（ＧＮＤ）に接続されている。

オペアンプ２６は、出力端子が反転入力端子に帰還されて、ボルテージフォロアを構成していて、出力端子は、レーザ駆動部２のＤＡＣ基準信号端子に接続されている。

トランジスタ２８ａ及び２８ｂは、カレントミラー回路２８を構成し、電源電圧ＶＣＣがトランジスタ２８ａ及び２８ｂのエミッタに供給されている。トランジスタ２８ｂのコレクタは、トランジスタ２５のコレクタに接続されている。

一方、トランジスタ２８ａのコレクタは、電流ドライバ２９におけるトランジスタ２９ａ及び２９ｂに接続され、トランジスタ２５のコレクタ電流のミラー比率倍であるレーザ駆動電流を出力する。

トランジスタ２９ａのコレクタは、バイアス電流生成回路３６の出力電流と共に、レーザダイオード８ａとトランジスタ３０のコレクタとに接続されている。また、トランジスタ２９ｂのコレクタは、抵抗３１を介して、接地電位に接続されている。

また、オペアンプ３２の出力端子は、トランジスタ３０のベースに接続され、トランジスタ３０のエミッタが、オペアンプ３２の反転入力端子に接続されると共に、抵抗３３を介して、接地電位に接続されている。

オペアンプ３２とトランジスタ３０と抵抗３３は、一般的な定電流回路を構成している。

図３に示すように、外部の画像制御部４から、非反転データ信号及び反転データ信号が差動レシーバ３５を介して、出力選択回路３４に入力されている。

また、サンプルホールド制御信号（以下、ＳＨ制御信号という）端子が、光量制御回路２２及び出力選択回路３４に接続され、データ出力制御信号端子が、出力選択回路３４に接続されている。

ＳＨ制御信号端子と、データ出力制御信号端子には、それぞれ、図１に示す第１のＳＨ制御信号と、第１のデータ出力制御信号が入力される。

出力選択回路３４は、ＳＨ制御信号端子に入力された信号とデータ出力制御信号端子に入力された信号に基づいて、スイッチング信号を電流ドライバ２９に出力する
トランジスタ２９ａと２９ｂは、スイッチング信号によって、それぞれレーザダイオード８ａと抵抗３１を駆動する。

トランジスタ２９ａがレーザダイオード８ａを駆動すると、トランジスタ２９ａのコレクタ電流とバイアス電流生成回路３６から出力されるバイアス電流とが、レーザダイオード８ａとトランジスタ３０のコレクタとに供給される。

抵抗２７における電圧は、オペアンプ２６及びＤＡＣ基準信号端子を介して、ＤＡＣ基準信号として、制御部３に出力される。

制御部３は、内部にＤＡ（Digital Analogue：デジタルアナログ）コンバータを含んでいて、ＤＡＣ基準信号を基準電圧として用いて、デジタル信号とアナログ信号との変換を行っている。

制御部３は、さらに、ＤＡコンバータを制御するＤＡコンバータ制御部を有していて、ＤＡコンバータにデジタルデータを入力することができる。

ＤＡコンバータは、０Ｖ〜基準電圧の範囲において、入力された８ビットデジタルデータに対応するアナログ電圧を第１の補正値電圧信号として、補正値電圧信号端子に接続されたオペアンプ３２の非反転入力端子とバイアス電流生成回路３６とに供給している。

バイアス電流生成回路３６は、レーザダイオード８ａに一定のバイアス電流を供給している。図１３における説明と同様に、本実施形態においても、バイアス電流は、レーザダイオード８ａの閾値電流より低く設定されている。

本実施形態において、カレントミラー回路２８のミラー比率は４０倍と設定されている。

従って、トランジスタ２８ａのコレクタから出力されるレーザ駆動電流は、トランジスタ２８ｂのコレクタから、トランジスタ２５を介して抵抗２７に流れる電流の４０倍程度となる。

ここで、抵抗３３、抵抗２７の抵抗値をＲ３３、Ｒ２７とし、抵抗３３、抵抗２７に流れる電流をＩ３３、Ｉ２７とし、抵抗３３、抵抗２７に発生する電圧をＶ３３、Ｖ２７とする。

さらに、バイアス電流生成回路３６から出力されるバイアス電流をＩＢとし、レーザダイオード８ａに供給される供給電流をＩＬＤとする。

オペアンプ３２の非反転入力端子に電圧が印加されていない場合に、電流Ｉ２７及びＩＬＤは、次式（１）、（２）によって表される。

Ｉ２７ ＝ Ｖ２７／Ｒ２７ ・・・（１）
ＩＬＤ ＝ ４０×Ｖ２７／Ｒ２７＋ＩＢ ・・・（２）

一方、オペアンプ３２の非反転入力端子の電圧が電圧Ｖ２７と等しい場合に、電流ＩＬＤが電流ＩＢまで低減したとすると、次式（３）が成り立つ。

Ｉ３３ ＝ Ｖ３３／Ｒ３３ ＝ ４０×Ｖ２７／Ｒ２７ ・・・（３）

従って、本実施形態においては、Ｒ３３ ＝ Ｒ２７／４０ を満たすような抵抗３３と抵抗２７を用いることによって、０Ｖ〜ＤＡＣ基準信号端子電圧における電圧の変化と、供給電流の変化とを対応させている。

例えば、制御部３のＤＡコンバータ制御部は、８ビットデータ「ＦＦｈ」（「ｈ」は、１６進数表記）をＤＡコンバータに設定すると、０Ｖ〜基準電圧（即ち、ＤＡＣ基準信号端子電圧）の内、基準電圧を第１の補正値電圧信号として出力する。

また、８ビットデータ「００ｈ」をＤＡコンバータに設定すると、０Ｖ〜基準電圧（即ち、ＤＡＣ基準信号端子電圧）の内、０Ｖを第１の補正値電圧信号として出力する。

次に、図４及び図５を参照しながら、本実施形態に係るレーザ駆動回路６の動作について説明する。

図４は、本実施形態に係るレーザ駆動回路６の動作モードを示す図である。

図４に示すように、レーザ駆動回路６は、制御部３から入力される第１のＳＨ制御信号と第１のデータ出力制御信号との論理の組み合わせによって、光量制御モード、レーザ強制消灯モード、データ出力モード、初期化モードのいずれかに決定される。

第１のＳＨ制御信号がローレベルで、かつ、第１のデータ出力制御信号がハイレベルである場合には、レーザ駆動回路６は、光量制御モードとなる。

光量制御モードの場合に、出力選択回路３４は、差動レシーバ３５から出力される非反転データ信号及び反転データ信号に関わらず、レーザダイオード８ａが発光するように電流ドライバ２９にスイッチング信号を強制出力する。

また、その場合に、光量制御回路２２は、レーザダイオード８ａの光量を一定化するように制御する。以下、そのような光量制御回路２２の状態を「サンプル状態」という。

フォトダイオード８ｂは、レーザダイオード８ａの発光量をモニタし、光量に応じたＰＤ電流を出力する。

フォトダイオード８ｂから出力された電流は、光量調整可変抵抗９によって、ＰＤ電圧信号として電圧に変換され、基準電圧生成回路２１において生成された基準電圧Ｖｒｅｆとともに、光量制御回路２２に入力される。

光量制御回路２２は、ＰＤ電圧信号と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。ＰＤ電圧信号が基準電圧Ｖｒｅｆより低い場合には、光量制御回路２２は、レーザダイオード８ａの発光量が所定の光量より小さいと判断し、コンデンサ２３に電荷を充電する。

その結果、オペアンプ２４の非反転入力端子の電圧が上昇するので、トランジスタ２８ａのコレクタから出力されるレーザ駆動電流も上昇し、レーザダイオード８ａの発光量が増大し安定化する。

また、ＰＤ電圧信号が基準電圧Ｖｒｅｆより高い場合には、光量制御回路２２は、レーザダイオード８ａの光量が所定の光量より大きいと判断し、コンデンサ２３の電荷を放電する。

その結果、オペアンプ２４の非反転入力端子の電圧が下降するので、トランジスタ２８ａのコレクタから出力されるレーザ駆動電流も下降し、レーザダイオード８ａの発光量が低下し安定化する。

さらに、ＰＤ電圧信号が基準電圧Ｖｒｅｆと等しい場合には、光量制御回路２２は、レーザダイオード８ａの光量が所定の光量と等しいと判断し、コンデンサ２３の電荷の充放電を行わない。従って、レーザダイオード８ａの発光量は変化せず、維持される。

第１のＳＨ制御信号及び第１のデータ出力制御信号がハイレベルである場合には、レーザ駆動回路６は、レーザ強制消灯モードとなる。

レーザ強制消灯モードの場合に、出力選択回路３４は、差動レシーバ３５から出力される非反転データ信号及び反転データ信号に関わらず、電流ドライバ２９への信号の出力を停止する。従って、レーザダイオード８ａは、消灯する。

また、その場合に、光量制御回路２２は、ＰＤ電圧信号と基準電圧との比較を行わない。以下、そのような光量制御回路２２の状態を「ホールド状態」という。

第１のＳＨ制御信号がハイレベルで、かつ、第１のデータ出力制御信号がローレベルである場合には、レーザ駆動回路６は、データ出力モードとなる。

データ出力モードの場合に、出力選択回路３４は、差動レシーバ３５から出力される非反転データ信号及び反転データ信号に応じたスイッチング信号を電流ドライバ２９に出力する。

従って、レーザダイオード８ａ及び抵抗３１に、データ信号に応じた電流が供給される。また、その場合に、光量制御回路２２はホールド状態とされている。

第１のＳＨ制御信号及び第１のデータ出力制御信号がローレベルである場合には、レーザ駆動回路６は、初期化モードとなる。

初期化モードの場合に、出力選択回路３４は、差動レシーバ３５から出力される非反転データ信号及び反転データ信号に関わらず、電流ドライバ２９への信号の出力を停止する。従って、レーザダイオード８ａは、消灯する。

初期化モードにおいて、光量制御回路２２は、放電動作によって、コンデンサ２３の電荷をゼロとし、オペアンプ２４の非反転入力端子に供給される電圧を０に初期化する。

図５は、本実施形態に係るレーザ駆動回路６のモードの遷移を示す図である。

一般的に、レーザダイオード８ａの光量制御は、画像領域においては行われず、レーザ走査位置が非画像領域にある際に適宜行われる。

本実施形態においては、ビーム検出センサ１８の出力信号を基準とすることによって、画像領域又は非画像領域に対して、適切なモードを設定している。

本実施形態においては、図５に示すように、ビーム検出センサ１８の出力信号の立下りを基準として、モードが、光量制御モード、レーザ強制消灯モード、データ出力モード、レーザ強制消灯モードの順に制御される。

図１〜図３において、光学走査装置の構成と機能について説明したが、本実施形態においては、さらに、図６の構成を加えることによって、補正量決定システムを構成することができる。

図６は、本実施形態に係る補正値決定装置を含む補正量決定システムの構成を示す図である。

図６に示す測定ユニット４０及び照度測定用制御部４５が、補正値決定装置である。

測定ユニット４０は、光学ユニット４１、測定用フォトダイオード４２、光学駆動部４３、支持部４４をを含んでいる。

本実施形態において、レーザビームを受光し電気信号に変換する測定用フォトダイオード４２として、アバランシュフォトダイオードが用いられている。また、測定用フォトダイオード４２は、光学ユニット４１上に搭載されている。

本実施形態において、光学ユニット４１は、ギヤ等の駆動機構によって、光学駆動部４３に一体化されており、測定用フォトダイオード４２は、矢印Ａ’の方向に駆動することができる。さらに、支持部４４は、光学駆動部４３を支持している。

また、測定ユニット４０は、測定用フォトダイオード制御信号（以下、ＡＰＤ制御信号という）によって、照度測定用制御部４５に接続されて用いられる。

照度測定用制御部４５は、測定用フォトダイオード制御部（以下、ＡＰＤ制御部という）４６と、ＡＤ部４７と、電流制御部４８とを含んでいる。

ＡＰＤ制御部４６は、ＡＰＤ制御信号によって、測定用フォトダイオード４２に電源電圧を供給している。また、測定用フォトダイオード４２から出力される電流信号を電圧信号に変換して、ＡＤ部４７に出力する。

ＡＤ部４７は、ＡＰＤ制御部４６から出力された電圧信号を、所定のサンプリングレート及び分解能によって量子化する。ＡＤ部４７は、レーザ駆動部２からＤＡＣ基準信号を入力し、量子化の際のフルスケール信号とすることができる。

ＡＰＤ制御部４６及びＡＤ部４７によって、測定用フォトダイオード４２が受光した光量を、量子化したデータとして測定することができる。

電流制御部４８は、第２のＳＨ制御信号、第２のデータ出力制御信号、第２の補正値電圧信号によって、レーザ駆動部２を制御する。

第２のＳＨ制御信号、第２のデータ出力制御信号、第２の補正値電圧信号は、それぞれ、図３において説明した第１のＳＨ制御信号、第１のデータ出力制御信号、第１の補正値電圧信号と同じである。

電流制御部４８は、第２の補正値電圧信号を出力するために、制御部３の内部に構成されているＤＡコンバータの機能を含んでいる。

補正値決定装置が用いられる際に、測定ユニット４０が、例えば、図２に示す感光ドラム１７に被せられて設置される。

その場合に、図６に示す光学ユニット４１が駆動する矢印Ａ’の方向が、図２に示す矢印Ａの方向に駆動するように、測定ユニット４０が設置される。

従って、測定用フォトダイオード４２の位置は、図２においてレーザビームが感光ドラム１７上を照射する位置に相当する。

つまり、後述する第１及び第２の測定値は、レーザが感光ドラム１７上を走査する走査線上において測定されることに相当する。

図７は、本実施形態に係る補正値を決定する補正値決定方法を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、図６に示す測定ユニット４０、照度測定用制御部４５を設置し、補正量決定システムを構成する。

その場合に、図６に示す第２のＳＨ制御信号、第２のデータ出力制御信号、第２の補正値電圧信号は、それぞれ、レーザ駆動部２におけるＳＨ制御信号端子、データ出力制御信号端子、補正値電圧信号端子に入力される。

ステップＳ２において、基準となる光量を設定する。

まず、レーザ駆動部２をデータ出力モードに設定し、ＡＤ部４７から電流制御部に８ビットデータ「００ｈ」を設定する。

電流制御部４８は、レーザ駆動部２から入力されたＤＡＣ基準信号と、８ビットデータ「００ｈ」とから決定された第２の補正値電圧信号を、レーザ駆動部２に出力する。

次に、光学ユニット４１が光学駆動部４３上を移動することによって、画像領域における像面照度分布が測定される。

なお、ステップＳ２において、−１５０ｍｍ〜＋１５０ｍｍの範囲が、画像領域とされている。また、本実施形態においては、像高間隔が２５ｍｍ一定とされて、１３個の像高が抽出されているが、特に、一定とされていなくても良い。尚、像高とは、感光体上での位置を示し、感光体中央を像高「０」とし、「０」を境に端部に向かう位置をプラスとマイナスとで表現する。

図８は、ステップＳ２において測定された像面照度分布の一例を示す図である。

次に、測定された１３個の像高から、最低の光量を有する像高を抽出する。本実施形態においては、最低の光量Ｐ０を有する像高１５０ｍｍを抽出している。一般的に、回転多面鏡（ポリゴンミラー）への入射光束の光強度は、集光光学系の光軸近傍で最大となるようにガウス分布をしているので、感光体端部光量が低くなる。従って、画角（感光体への有効な書込み幅を確保し得る走査角）と共に反射偏向する領域が光軸近傍から端部へと変化していくと、被走査面である感光体上における照度は、像高が大きくなるにつれて、即ち、端部に向かうにつれて小さくなるという傾向がある。そのような現象は、「光量端部落ち」といわれる場合もある。加えて、レーザ等の光源の取付け誤差等から回転多面鏡の偏向面上において入射する光束の強度が最大となる位置が、偏向面の主走査方向に対する有効光束幅の中心から有効光速幅端の方向にずれる場合がある。その場合には、上記の光量端部落ちの現象と合わさって、被走査面上における照度が、端部における像高から増加し、ある像高を超えると他方の端部における像高に向かうにつれて減少する。更に、その場合の照度は、像高「０」で最大になるとは限らない。

次に、レーザ駆動部２を光量制御モードに設定し、レーザ駆動部２における光量調整可変抵抗９によって、レーザダイオード８ａが光量Ｐ０で発光するように、供給電流を調整する。

その場合に、レーザダイオード８ａを駆動する供給電流を、「第１の供給電流」とする。

次に、ステップＳ３において、レーザ駆動部２を、再度、データ出力モードに設定し、ステップＳ２と同様に、画像領域における像面照度分布が測定される。

ステップＳ３において測定された像面照度分布は、第１の供給電流がレーザダイオード８ａに供給された場合の像面照度分布である。

以下、ステップＳ３によって、照度が測定される手段を「第１の測定手段」ともいう。

さらに、ステップＳ４において、ＡＤ部４７から電流制御部に８ビットデータ「８０ｈ」を設定する。

電流制御部４８は、レーザ駆動部２から入力されたＤＡＣ基準信号と、８ビットデータ「８０ｈ」とから決定された第２の補正値電圧信号を、レーザ駆動部２に出力する。

次に、ステップＳ３と同様に、画像領域における像面照度分布が測定される。

その場合に、レーザダイオード８ａを駆動する供給電流を「第２の供給電流」とする。

ここで、「８０ｈ」は、「００ｈ」〜「ＦＦｈ」の半値を示しており、レーザダイオード８ａの光量を５０％とすることを目的として設定する８ビットデータである。

以下、ステップＳ４によって、照度が測定される手段を「第２の測定手段」ともいう。

次に、ステップＳ５において、仮補正値を生成する。

まず、第１の測定手段によって測定された像高の内、相隣接する像高間の照度を、４次の近似式を用いて補間し、図９に示すような近似曲線を生成する。

次に、４次の近似曲線から、最低の照度を有する像高を抽出し、基準点とする。

図１０は、仮補正値を生成する原理を説明する図である。

図１０に示すように、像高間隔を１２．５ｍｍとして、４次の近似曲線で表された画像領域を、２５個の補正ブロック０〜２４に分割する。ここで、最低の照度（基準値）を有する基準点は、補正ブロック２４に含まれる。

次に、それぞれの補正ブロックにおいて、最低の照度を有する補正ブロックとの照度の差（以下、像面照度差という）ΔＰ０〜ΔＰ２３が算出される。

例えば、図１０に示す「ΔＰ５」は、基準点と相異なる測定点（第１の測定値）であり、基準点との像面照度差を表している。

像面照度差ΔＰ０〜ΔＰ２３は、ＤＡＣ基準信号をフルスケールとして量子化される。その場合に、量子化された量子化値は、仮補正値とする。仮補正値は、照度測定用制御部４５のメモリ領域に保存されるようにしても良い。

以下、ステップＳ５によって、仮補正値が生成される手段を「仮補正値生成手段」ともいう。次に、ステップＳ６において、係数ｋを算出し、本実施形態における補正値を決定する（補正値決定手段）。

図１１は、係数ｋを説明する図である。本実施形態においては、仮補正値を較正することによって、補正値を決定する。

図１１に示す上側のグラフは、第１の測定手段によって測定された像面照度分布を表している。また、下側のグラフは、第２の測定手段によって測定された像面照度分布を表している。

また、第２の測定手段によって測定された像面照度分布は、図９と同様に、１３個の像高から４次の近似曲線が求められている。

図１３において説明したように、第２の測定手段によって測定された像面照度分布は、光量が５０％となる破線で示された曲線とならない。

ここで、例えば、基準点以外の複数の像高に着目し、その１つの像高を着目点とする。ある着目点における第１の測定手段によって測定された照度（第１の測定値）をＰＸ、また、第２の測定手段によって測定された照度（第２の測定値）をＰＹとする。

また、その場合の着目点において、破線で示された理想とされる像面照度分布上の照度を期待照度ＰＳとする。

次に、係数ｋを次式（４）によって、算出する。

ｋ ＝ （ＰＸ／２）／（ＰＸ−ＰＹ） ・・・（４）

即ち、係数ｋは、式（４）に示すように、第１の測定手段による照度ＰＸと期待照度ＰＳ（ＰＸ／２）との差と、第１の測定手段による照度ＰＸと第２の測定手段による照度ＰＹとの差の比を表している。

次に、補正ブロック０〜２４におけるそれぞれの係数ｋを、ステップＳ５において生成された仮補正値に、それぞれ乗算することによって、本実施形態における補正値を決定する。

以上のように決定された補正値は、照度測定用制御部４５から、レーザ駆動部２におけるＥＥＰＲＯＭ７に格納される。

図１２は、補正値決定方法により決定された補正値を用いて、レーザダイオード８ａを駆動する供給電流を補正する補正手段を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、光学走査装置１の電源を投入する。又は、装置に付加されているリセットボタン等を押下し、光学走査装置１を再起動しても良い。

レーザ駆動部２のＥＥＰＲＯＭ７に格納されている補正値が、制御部３によってレーザの走査線上における各点ごとにメモリ５に保存される（補正値保存手段）。

そのような動作は、制御部３に実装されている初期シーケンスプログラムが実行されることによって、行われても良い。

次に、ステップＳ２において、所望の光量Ｐを設定する。

以下、例えば、分光感度ばらつきによる感光ドラム１７の潜像むらに対し、最適な感光ドラム面照度を得るために必要とされるレーザダイオード８ａの光量として、６２％と設定する場合を説明する。

本実施形態において、設定電流値は、次式（５）によって求められる。ここで、設定電流値とは、レーザダイオード８ａを駆動する供給電流を表している。

設定電流値＝Ｐ／ＦＦｈ×補正値＋（ＦＦｈ−Ｐ）・・・（５）

ここで、「ＦＦｈ」とは１６進数表記であり、１０進数表記の「２５５」を表している。また、光量６２％を所望する場合には、「Ｐ」は１６進数表記「９Ｅｈ」（２５５×０．６２＝１５８＝９Ｅｈ）として計算される。

図７に示す補正値決定方法によって、所定の補正ブロックにおける補正値が「１Ｃｈ」と算出されているとすると、設定電流値は、次式（６）に示す値となる。

設定電流値＝９Ｅｈ／ＦＦｈ×１Ｃ＋（ＦＦｈ−９Ｅｈ）＝７２ｈ・・・（６）

式（６）によって算出された「７２ｈ」は、０〜ＦＦｈにおける４４．７％を表す（「７２ｈ」は１０進数表記で「１１４」であり、０〜２５５の４４．７％を示している）。

即ち、レーザダイオード８ａの光量を６２％とする場合には、図３におけるレーザ駆動電流の４４．７％が供給電流として流れ、残りの５５．３％がトランジスタ３０に流れるコレクタ電流であることを示している。

従って、基準電圧の６２％でなく、基準電圧の５５．３％が、第１の補正値電圧信号として、図３において説明したような駆動手段を有するレーザ駆動回路６に出力される。

以上のように、本実施形態においては、従来の光学走査装置の構成に、補正値を決定するための補正値決定装置を加え、決定された補正値を光学走査装置において用いることによって、レーザダイオード８ａを駆動する供給電流を補正している。

補正値決定方法において、第１の測定手段による像面照度分布と、第２の測定手段による像面照度分布とを測定し、補正値を算出するので、ミラー比率等の回路のばらつきが生じた場合においても、適切な補正値を決定することができる。

本発明の一実施形態に係る光学走査装置の構成を示す図である。 図１に示すレーザ駆動部及び半導体レーザの周辺構成を示す図である。 図２に示すレーザ駆動部の構成を示す図である。 本実施形態に係るレーザ駆動回路の動作モードを示す図である。 本実施形態に係るレーザ駆動回路のモードの遷移を示す図である。 本実施形態に係る補正値決定装置を含む補正量決定システムの構成を示す図である。 本実施形態に係る補正値を決定する補正値決定方法を示すフローチャートである。 図７において測定された像面照度分布の一例を示す図である。 第１の測定手段によって測定された像面照度分布から生成された４次の近似曲線を示す図である。 仮補正値を生成する原理を説明する図である。 係数ｋを説明する図である。 補正値決定方法により決定された補正値を用いて、供給電流を補正する補正手段を示すフローチャートである。 半導体レーザを駆動する供給電流と光量との関係を示す図である。

符号の説明

１ 光学走査装置
２ レーザ駆動部
３ 制御部
４ 画像制御部
５ メモリ
６ レーザ駆動回路
７ ＥＥＰＲＯＭ
８ 半導体レーザ
８ａ レーザダイオード
８ｂ フォトダイオード
９ 光量調整可変抵抗
１１ コリメートレンズ
１２ シリドリカルレンズ
１３ 回転多面鏡
１４ スキャナモータユニット
１５ ｆθレンズ
１６ 反射ミラー
１７ 感光ドラム
１８ ビーム検出センサ
２１ 基準電圧生成回路
２２ 光量制御回路
２３ コンデンサ
２４、２６、３２ オペアンプ
２５、２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ、３０ トランジスタ
２８ カレントミラー回路
２９ 電流ドライバ
２７、３１、３３ 抵抗
３４ 出力選択回路
３５ 差動レシーバ
３６ バイアス電流生成回路
４０ 測定ユニット
４１ 光学ユニット
４２ 測定用フォトダイオード
４３ 光学駆動部
４４ 支持部
４５ 照度測定用制御部
４６ ＡＰＤ制御部
４７ ＡＤ部
４８ 電流制御部

Claims (7)

1. 画像信号により変調された供給電流により駆動される半導体レーザから出射されるレーザにより像担持体を露光し、走査する光学走査装置における前記レーザの照度を補正するための、前記供給電流の補正量を決定する補正値決定装置であって、
   前記像担持体を露光し走査するレーザの照度を測定するための測定ユニットと、
   前記レーザの走査線上の基準点について、第１の供給電流で前記半導体レーザを駆動した際のレーザの照度を前記測定ユニットにより基準値として測定し、前記基準点と相異なる着目点について、前記第１の供給電流で前記半導体レーザを駆動した際のレーザの照度を前記測定ユニットにより第１の測定値として測定する第１の測定手段と、
   前記着目点について、第２の供給電流で前記半導体レーザを駆動した際のレーザの照度を前記測定ユニットにより第２の測定値として測定する第２の測定手段と、
   前記第２の供給電流で前記半導体レーザを駆動した際に前記着目点で測定されるべき期待照度と前記第１の測定値との差に基づいて、前記第１の測定値と前記基準値との差の量子化した値を較正し、較正した値を前記着目点における補正値として保存する補正値決定手段と、
   を備えることを特徴とする補正値決定装置。
2. 前記補正値決定手段は、前記第１の測定値と前記期待照度との差と、前記第１の測定値と前記第２の測定値との差の比を、前記第１の測定値と前記基準値との差の量子化値に乗して得られた値を補正値として保存することを特徴とする請求項１に記載の補正値決定装置。
3. 前記第１の測定手段と前記第２の測定手段は前記走査線上の複数の点を着目点としてレーザの照度を測定し、前記補正値決定手段は測定された複数の点について補正値を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の補正値決定装置。
4. 前記レーザの走査線上において、測定される照度が最も低い点を前記基準点とすることを特徴とする請求項１に記載の補正値決定装置。
5. 前記補正値決定手段は、複数の点の間における照度を、少なくとも相隣接する点における前記第１の測定値および前記第２の測定値に基づいて補間し、補間した点について補正値を求めて保存することを特徴とする請求項３に記載の補正値決定装置。
6. 画像信号により変調された供給電流により駆動される半導体レーザから出射されるレーザにより像担持体を露光し、走査する光学走査装置における前記レーザの照度を補正するための、前記供給電流の補正量を決定する補正値決定方法であって、
   前記レーザの走査線上の基準点について、第１の供給電流で前記半導体レーザを駆動した際のレーザの照度を基準値として測定する工程と、
   前記基準点と相異なる着目点について、前記第１の供給電流で前記半導体レーザを駆動した際のレーザの照度を第１の測定値として測定する工程と、
   前記着目点について、第２の供給電流で前記半導体レーザを駆動した際のレーザの照度を第２の測定値として測定する工程と、
   前記第２の供給電流で前記半導体レーザを駆動した際に前記着目点で測定されるべき期待照度と前記第１の測定値との差に基づいて、前記第１の測定値と前記基準値との差の量子化した値を較正し、較正した値を補正値として保存する工程と、
   を備えることを特徴とする補正値決定方法。
7. 画像信号により変調された供給電流により駆動される半導体レーザから出射されるレーザにより像担持体を露光し、走査する光学走査装置であって、
   請求項６に記載の補正値決定方法により得られた補正値を、前記レーザの走査線上における各点ごとに保存する補正値保存手段と、
   前記レーザの走査する位置に応じた補正値により、前記半導体レーザの供給電流を補正する補正手段と、
   前記補正手段により補正された供給電流で前記半導体レーザを駆動する駆動手段と、
   を備えることを特徴とする光学走査装置。

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