JP2018049204A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主走査方向に精度よく濃度検出用のトナーパターンを形成し、精度よくレーザの光量を調整すること。【解決手段】ＣＰＵ３０３は、単位時間当たりの光ビームの出射時間を異ならせた画像形成条件で、複数の濃度検出用トナー像が光ビームの走査方向に並列して形成されるように画像形成部を制御し、画像形成部に形成させた複数の濃度検出用トナー像の濃度情報と、ＲＯＭ３０３１に記憶された関係データと、に基づいて、光ビームの目標光量を設定する（Ｓ６０２〜Ｓ６０５）。【選択図】図７

Description

本発明は、感光体に照射されるレーザ光を走査して感光体に画像を形成する光走査装置を備える画像形成装置に関する。

複写機、レーザビームプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置は、感光体上に半導体レーザから出射されるレーザ光を走査することで静電潜像を形成する。形成された静電潜像はトナーによって現像されることで、感光体上にトナー像が形成される。感光体上に形成されたトナー像は転写ベルトに転写され、トナー像は転写ベルトから用紙上に転写される。そして、定着器により用紙とトナーに温度と圧力をかけることにより、未定着のトナー像が用紙に定着される。このような画像形成装置は、印刷時にトナーの濃度が目標濃度となるようにレーザ光の光量が調整される（例えば、特許文献１参照）。

環境温度や感光体の感度の違いにより、目標濃度に必要なレーザ光の光量は異なる。そこで、出力画像の濃度を目標濃度とするために光源の光量を制御する必要がある。光量を制御するためには、一般的にはレーザ光の光量を最大値１００％から例えば５０％まで段階的に変更させて感光体へ照射することによって、光量それぞれに対応する濃度検出用のトナーパターンを形成する。ここで、光量が高いと濃いトナー像が形成され、光量が低いと薄いトナー像が形成される。画像形成装置は、用紙上に転写されて定着された後の濃度検出用のトナーパターンを画像読取装置または用紙の搬送経路上に設けられた光学センサにより読み取ってその濃度を検出する。画像形成装置は、画像読取装置あるいは光学センサで読み取った各光量に対応する濃度検出用のトナーパターンの検知結果と目標濃度とを比較することによって出力画像が目標濃度で形成されるようなレーザ光の目標光量を設定する。

近年、様々な温度湿度の環境や感光体の使用が進んだときにも良好な画像を生成することが求められている。このため、画像形成装置は、出力画像を目標濃度で形成するために、上述したようなレーザの光量の調整だけではなく、現像、帯電等の電圧等いくつかのパラメータも調整している。そのため、画像形成装置は、それぞれのレーザ光量、現像電圧、帯電電圧などのパラメータの組み合わせを異ならせた濃度検出用のトナーパターンを形成する。したがって、画像形成装置の電源がＯＮされた後の初期調整、あるいは画像形成装置の待機状態から復帰する際の調整動作において、画像形成装置は多数の濃度検出用のトナーパターンを形成する。複数の濃度検出用のトナーパターンの少なくとも１部を主走査方向に並べて形成すれば、濃度検出用トナーパターンを形成するシート枚数を少なくすることができる。

特開２０１５−０４１０１５号公報

しかし、主走査方向に複数の濃度検出用のトナーパターンを並べて形成する場合、次のような課題がある。図１５は、横軸に用紙位置（主走査方向）、縦軸にレーザ光の光量を示すグラフである。濃度検出用のトナーパターンを形成する際、センサによりパターンの境界を精度よく検知できるようにするため、図１５の実線に示すようにレーザ光の光量を調整するのが理想的である。ところが、シェーディング機能がないレーザ駆動回路を有する光走査装置では、１走査周期中にレーザ光の光量（光の強度）を調整することができない。このため、シェーディング機能がないレーザ駆動回路を有する光走査装置では、レーザ光の光量を変化させることによって主走査方向に濃度の異なる濃度検出用のトナーパターンを形成することができない。一方、シェーディング機能を有するレーザ駆動回路を有する光走査装置では、１走査周期中にレーザ光の光量を調整することができる。しかし、シェーディング機能を有するレーザ駆動回路は、ローパスフィルタを有しており、ローパスフィルタの機能によって、図１５に示す破線のように、レーザ光の光量が滑らかに補正されてしまう。このため、濃度検出用のトナーパターンの境界がはっきりせず、センサによりトナーパターンを検知しづらくなるおそれがある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、主走査方向に精度よく濃度検出用のパターンを形成し、精度よくレーザの光量を調整することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）感光体と、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームが前記感光体上を走査するように前記光ビームを偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された光ビームによって走査されることにより前記感光体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、前記現像手段によって現像されたトナー像を転写体に転写する転写手段と、を有する画像形成手段と、前記画像形成手段に濃度の異なる複数の濃度検出用トナー像を前記転写体上に形成させ、前記複数の濃度検出用トナー像の濃度情報が入力され、トナー像が目標濃度で形成されるように、入力された前記濃度情報に基づいて前記光ビームの目標光量を設定する設定手段と、前記画像形成手段が光ビームの光量を一定に制御し、単位時間当たりの光ビームの出射時間を異ならせてトナー像を形成した場合と、前記画像形成手段が単位時間当たりの光ビームの出射時間を一定にして光ビームの光量を異ならせてトナー像を形成した場合とで、形成されるトナー像の濃度が等しくなる条件を示す関係データを記憶する記憶手段と、を備え、前記設定手段は、前記単位時間当たりの光ビームの出射時間を異ならせた画像形成条件で、前記複数の濃度検出用トナー像が前記光ビームの走査方向に並列して形成されるように前記画像形成手段を制御し、前記画像形成手段に形成させた前記複数の濃度検出用トナー像の濃度情報と、前記記憶手段に記憶された前記関係データと、に基づいて、前記光ビームの目標光量を設定することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、主走査方向に精度よく濃度検出用のパターンを形成し、精度よくレーザの光量を調整することができる。

実施例１〜３の画像形成装置の構成を示す図 実施例１〜３の光走査装置の構成を示す図 実施例１〜３の半導体レーザ素子の構成、自動光量制御（ＡＰＣ）を説明する図 実施例１〜３の光量調整回路を示す図 実施例１〜３の光量調整回路を示す図 実施例１〜３のシェーディング回路によるレーザ光の光量補正を示す図 実施例１の濃度補正制御を示すフローチャート 実施例１の濃度検出用のトナーパターンとＰＷＭ信号のデューティ、用紙上に形成された濃度検出用のトナーパターンを示す図 実施例１のＰＷＭ信号の波形と光の強度を示す図 実施例１のＰＷＭ信号のデューティと積算光量の関係、濃度検出用のトナーパターンの濃度とＰＷＭ信号のデューティを示すグラフ 実施例２の階調とＰＷＭ信号のデューティを示すグラフ 実施例２の濃度補正制御を示すフローチャート 実施例２の濃度検出用のトナーパターンとＰＷＭ信号のデューティ、用紙上に形成された濃度検出用のトナーパターン、画像データ（階調）、濃度検出用のトナーパターンの濃度とＰＷＭ信号のデューティを示すグラフ 実施例３のベルト上の濃度検出用のトナーパターンを示す図 従来例のフィルタを用いた場合の用紙位置と光量を示すグラフ

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。なお、レーザ光が走査される方向であって感光ドラムの回転軸方向を第１の方向である主走査方向、主走査方向に略直交する方向であって感光ドラムの回転方向を第２の方向である副走査方向とする。

［画像形成装置の全体構成］
図１は後述する実施例１〜３の画像形成装置１００の全体構成を示す断面図であり、電子写真方式のフルカラープリンタの概略構成を示している。図１に示す画像形成装置１００において、各色に対応する感光体である感光ドラム１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄは、帯電器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄによって帯電される。ここで、符号の添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは、例えばイエロー色（Ｙ）、マゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）、ブラック色（Ｋ）等の色を表しており、以降、特定の色の部材について説明する場合を除き、省略する。帯電された感光ドラム１０１は発光素子を光源とする１つの光走査装置２００から出射されるレーザ光（光ビーム）により静電潜像（潜像）が形成される。画像形成装置１００が設置されている場所の環境や、感光ドラム１０１の使用年数の経過等により、レーザ光の光量は適宜調整され、感光ドラム１０１上には適切な電位の潜像が形成される。感光ドラム１０１上に形成された静電潜像は、各々の現像手段である現像器１０３によりトナーを用いて現像される。そして、それぞれの感光ドラム１０１上に現像された各色のトナー像は、転写手段である転写ローラ１０４に印加される転写電圧によって担持体であるベルト１０５に重畳して転写され、カラーのトナー像がベルト１０５上（ベルト上）に形成される。ベルト１０５上に転写されたトナー像は、２次転写ローラ１０６で記録材である用紙Ｓに４色が一括して転写される。その後、未定着のトナー像を担持した用紙Ｓは、定着手段である定着装置１０７を通過して定着処理が施された後、排出ローラ１０８等によって画像形成装置１００外に排出される。

用紙Ｓは、給紙カセット１０９又は手差しトレイ１１０等から給紙され、レジストレーションローラ（以下、レジストローラ）１１１により搬送のタイミングが調整される。レジストローラ１１１によりタイミングが調整された用紙Ｓは、２次転写ローラ１０６と２次転写内ローラ２１のニップ部へ搬送される。両面印刷時には、定着装置１０７を通過した用紙Ｓは、両面反転パス１１２の方向に導かれて搬送方向が反転されて逆方向に搬送され、両面パス１１３へ搬送される。両面パス１１３に搬送された用紙Ｓは、再び縦パスローラ１１４によりレジストローラ１１１へ向けて搬送され、１面目と同様に２面目の画像が作像、転写、定着されて排出される。

［画像読取装置］
画像形成装置１００の上部には画像読取装置１１５が設置されている。画像読取装置１１５は、原稿面に対して光を照射するランプ１１３０、及び原稿１３１からの反射光をレンズ１３２及びＣＣＤラインセンサ１３３に導くミラー１３４、１３５、１３６を有する。ランプ１１３０及びミラー１３４は、第１ミラー台１３７に取り付けられている。また、ミラー１３５、１３６は、第２ミラー台１３８に取り付けられている。第１ミラー台１３７、１３８は、不図示のワイヤによって不図示の駆動モータに接続され、駆動モータの回転駆動により原稿台ガラス１３９と平行に移動する。また、原稿台ガラス１３９の端部には読み取り輝度の基準となる基準白板１４０が取り付けられている。原稿１３１からの反射光は、ミラー１３４、１３５、１３６を介してレンズ１３２に導かれ、レンズ１３２によってＣＣＤラインセンサ１３３の受光部に結像される。ＣＣＤラインセンサ１３３は、結像した反射光を受光素子で光電変換し、入射光量に応じた電気信号を出力する。画像形成装置１００によって濃度検出用のトナーパターンが形成された転写体である用紙Ｓを画像読取装置１１５で読み取る場合には、原稿台ガラス１３９上に濃度検出用のトナーパターンが形成された面側を原稿台ガラス１３９側となるように設置する。濃度検出用のトナーパターン（濃度検出用トナー像）は、複数の濃度の異なるトナー像からなる。詳細は後述する。

［光走査装置の構成］
図２は、実施例１〜３の画像形成装置１００に使用される光走査装置２００の構成を模式的に示す図である。図２（ａ）は、露光手段である光走査装置２００を、偏向手段である回転多面鏡２０５の上側から見た図である。図２（ｂ）は光走査装置２００を側面側から見た図である。図２（ｃ）は発光素子であるレーザダイオード（以下、ＬＤ）２０１の構成を示す図である。光走査装置２００は、４つのＬＤ２０１を有している。例えば、光走査装置２００は、イエロー色用のＬＤ２０１ａ、マゼンタ色用のＬＤ２０１ｂ、シアン色用のＬＤ２０１ｃ、ブラック色用のＬＤ２０１ｄを有している。光走査装置２００は、ＬＤ２０１、コリメータレンズ２０２、開口絞り２０３、シリンドリカルレンズ２０４を備える。また、光走査装置２００は、回転多面鏡２０５、スキャナモータ２０６、トーリックレンズ２０７ｅ、２０７ｆ、回折光学素子２０８ｅ、２０８ｆ、折り返しミラー２０９ｅ、２０９ｆ、１３０ｅ、１３０ｆ、１３１ｅ、１３１ｆを備える。コリメータレンズ２０２は、ＬＤ２０１から出射された光ビームを平行光束に変換している。開口絞り２０３は、通過する光ビームの光束を制限している。シリンドリカルレンズ２０４は、副走査方向にのみ所定の屈折力（屈折の度合い）を有しており、光束を回転多面鏡２０５の反射面に主走査方向に長い楕円像として結像させている。ＬＤ２０１から回転多面鏡２０５までの光路は、ＹＫが平行でありＭＣが平行である。更に回転多面鏡２０５の面にＹＭとＣＫのレーザ光が対称になるように入射する。

回転多面鏡２０５は、スキャナモータ２０６により図中矢印方向に一定速度で回転しており、反射面上に結像したレーザ光を偏向走査する。ここで、回転多面鏡２０５は、図ではＹＭ用の光ビームが左側に走査され、ＣＫ用の光ビームが右側に走査される。このとき、ＬＤ２０１から見て光ビームが９０゜に反射された位置が感光ドラム１０１の中心であり、画像中心となるようにする（図２（ａ））。つまり、感光ドラム１０１の中心上に光ビームを照射するときには、次のようになる。ＬＤ２０１から出射された光ビーム２２０は、回転多面鏡２０５に４５゜の角度で入射し、回転多面鏡２０５により入射時の光ビーム２２０の光路に対して９０゜の方向に反射される。

回転多面鏡２０５によって反射された光ビーム２２１ａ、２２１ｂは、トーリックレンズ２０７ｅ、回折光学素子２０８ｅを通過する。その後、光ビーム２２１ａは、折り返しミラー２０９ｅにより反射され、最終的に感光ドラム１０１ａ上で主走査方向に照射される。一方、光ビーム２２１ｂは、折り返しミラー１３０ｅ、１３１ｅにより反射され、最終的に感光ドラム１０１ｂ上で主走査方向に照射される。光ビーム２２１ａと光ビーム２２１ｂは、感光ドラム１０１ａと感光ドラム１０１ｂ上の主走査方向における同じ位置に照射される。また、回転多面鏡２０５によって反射された光ビーム２２１ｃ、２２１ｄは、トーリックレンズ２０７ｆ、回折光学素子２０８ｆを通過する。その後、光ビーム２２１ｄは、折り返しミラー２０９ｆにより反射され、最終的に感光ドラム１０１ｄ上で主走査方向に照射される。一方、光ビーム２２１ｃは、折り返しミラー１３０ｆ、１３１ｆにより反射され、最終的に感光ドラム１０１ｃ上で主走査方向に照射される。光ビーム２２１ｃと光ビーム２２１ｄは、感光ドラム１０１ｃと感光ドラム１０１ｄ上の主走査方向における同じ位置に照射される。

トーリックレンズ２０７は、ｆθ特性を有する光学素子であり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なる屈折率を有する屈折部である。トーリックレンズ２０７の主走査方向の表裏の両レンズ面は非球面形状より成っている。回折光学素子２０８は、ｆθ特性を有する光学素子であり主走査方向と副走査方向とで互いに異なる倍率を有する長尺の回折部である。回転多面鏡２０５によって走査されたブラック色の光ビーム２２２ｄは検知手段であるＢＤ２１４に入射され、走査光のタイミングの検出に用いられる。ＢＤ２１４は、光ビーム２２２ｄが入射されると走査タイミング信号（以下、ＢＤ信号）を生成する。ＣＫ側の作像は、ＢＤ２１４で光ビーム２２２ｄを検出したタイミングに基づき行われ、ＢＤ信号から一定時間後に画像の描画が開始される。ＹＭ側の作像も、ＢＤ２１４により生成されたＢＤ信号に基づいて画像の描画が開始される。ＹＭ側の画像の書き出しの際には、仮にＢＤ２１５が設けられているとした場合に、ＢＤ２１５から仮想のＢＤ信号が生成されるとした場合のタイミングに基づいて、ＣＫ側とは逆方向の走査で画像の描画が行われる。ＢＤ２１４によりＢＤ信号を生成するときの回転多面鏡２０５の面とその瞬間にＹＭの光ビームを走査している回転多面鏡２０５の面は異なる。このため、仮想のＢＤ２１５により生成される仮想のＢＤ信号は、ＢＤ２１４により生成された実際のＢＤ信号から書き出しの時間に所定時間を加算又は減算することで、各色の画像の位置を合わせる。

図２（ｂ）は本体正面から見た図である。感光ドラム１０１には、回転多面鏡２０５による主走査方向における走査によって、ＬＤ２０１から出射される光ビームのスポットが感光ドラム１０１の回転軸に平行に直線状に移動する。感光ドラム１０１は回転駆動することで、主走査方向を折り返して、副走査方向に画像書き込みが行われる。帯電器１０２により感光ドラム１０１の表面が帯電された後、帯電された感光ドラム１０１の表面が光ビームにより走査される。感光ドラム１０１の表面の電位は、照射された光ビームの強度により電位が変位する。

［発光素子の構成］
図３（ａ）は半導体レーザ素子１１０１の構成図であり、図３（ｂ）のＬＤ２０１側から見た図である。ＬＤ２０１は、４つの光源であるＬＤ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄを有するレーザチップから構成されている。また、ＬＤ２０１は、感光ドラム１０１に照射される光ビームが出射される側とは反対側からも出射され、フォトダイオード（以下、ＰＤとする）４０３に光ビームが入射される。

［自動光量調整（ＡＰＣ）］
光走査装置２００は感光ドラム１０１面上に一定の光量の光ビームを照射するために、光走査装置２００の組立て時に、光量調整を行う。光量調整時のレーザ光の光量は、画像形成時に必要な最大光量を調整する。まず、光ビームの光量を調整する方法を述べる。ＬＤ２０１は、図３のような構造となっている。光ビームは、画像形成を行うために用いられるフロント光と呼ばれる、図３（ａ）中、右側に出射される光ビームと、フロント光とは出射方向が逆方向となるリア光と呼ばれる、図３（ａ）中、左側に出射される光ビームとがある。リア光は、フロント光の一定の割合の光量で出射される。ＰＤ４０３は、ＬＤ２０１から出射されたリア光を受光している。ＰＤ４０３に受光される光の強度をモニタすることにより、ＬＤ２０１に供給される電流量がフィードバック制御される。つまり、ＬＤ２０１に付属している光量検知手段であるＰＤ４０３の出力が所定値となるようにＬＤ２０１に流す電流が調整されている。このような制御を、自動光量調整（以下、ＡＰＣ：Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）という。また、ＡＰＣを行うときの動作モードをＡＰＣモードという。画像を描画しているとき（以下、画像モードという）には、光ビームは点滅を繰り返しているため、ＡＰＣ動作を行うことはできない。そこで、画像を描画していない、即ち、非画像領域の所定のタイミングにおいて、ＡＰＣ動作を行う。また、レーザ制御部３０４は、非画像領域でスイッチ３０７をオンする。

［制御回路］
このようなＡＰＣモード、画像モードを切り替える方法を図４、図５の制御回路のブロック図で説明する。なお、図５はシェーディング回路３５０を有する場合のブロック図を示している。一方、図４はシェーディング回路を有しない場合のブロック図を示す。図４、図５に共通する構成には同じ符号を付し、以下の説明では、図５を用いて説明する。制御手段であるＣＰＵ３０３は、ＡＰＣ制御回路３０１を制御するためのレーザ制御信号３１８を出力する設定を、レーザ制御部３０４に対して行う。レーザ制御部３０４は、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、ＣＰＵ３０３からレジスタ３０４１に設定値が設定されると、設定値に基づくレーザ制御信号３１８を発生する。なお、ＣＰＵ３０３とレーザ制御部３０４を１つのＩＣとして構成してもよい。

レーザ制御信号３１８は、ＣＴＬ信号と呼ばれる数ビットのパラレル信号で構成されており、パラレル信号のパターンによって制御モードを変更できる。制御モードの変更はレーザの走査ごとに行われる。レーザ制御部３０４が有するレジスタ３０４１には、表１に示すテーブルの情報が格納されている。

レーザ制御部３０４は、表１に示すテーブルに基づいて、図３（ｃ）に示すレーザ制御信号３１８（ＣＴＬ１、ＣＴＬ０）を出力する。

ディスエーブルモードは、画像形成装置１００の電源がオフ（ＯＦＦ）、又は画像形成装置１００が画像形成ジョブの待機状態に遷移するモードである。ディスエーブルモードにおいてレーザ制御信号３１８のステータスは、ＣＴＬ１がローレベル（Ｌ）、ＣＴＬ０がローレベル（Ｌ）となる。ＣＴＬ１：Ｌ、ＣＴＬ０：Ｌのレーザ制御信号３１８がＡＰＣ制御回路３０１に入力されたことに応じて、ＡＰＣ制御回路３０１は、ホールドコンデンサ（以下、コンデンサという）３１０をディスチャージし、コンデンサ３１０の電圧Ｖｃｈを０Ｖにする。コンデンサ３１０の電圧Ｖｃｈが０Ｖであるので、電流制限抵抗３１１の両端の電位が０Ｖとなる。そのため、カレントミラー回路３０９において、駆動電流３１２が流れなくなり、電流３２７も流れない。

ＡＰＣモードにおいて、レーザ制御信号３１８のステータスは、ＣＴＬ１がハイレベル（Ｈ）、ＣＴＬ０がローレベル（Ｌ）となる。ＣＴＬ１：Ｈ、ＣＴＬ０：Ｌのレーザ制御信号３１８がＡＰＣ制御回路３０１に入力された状態において、ＡＰＣ制御回路３０１は、ＬＶＤＳバッファ３２６の出力に拘わらず、トランジスタ３２８をオンにする。

画像モードにおいて、レーザ制御信号３１８のステータスは、ＣＴＬ１がローレベル（Ｌ）、ＣＴＬ０がハイレベル（Ｈ）となる。ＣＴＬ１：Ｌ、ＣＴＬ０：Ｈのレーザ制御信号３１８がＡＰＣ制御回路３０１に入力された状態において、ＡＰＣ制御回路３０１は、ＬＶＤＳバッファ３２６の出力に応じて、トランジスタ３２８をオン又はオフする。

ＯＦＦモードにおいて、レーザ制御信号３１８のステータスは、ＣＴＬ１がハイレベル（Ｈ）、ＣＴＬ０がハイレベル（Ｈ）となる。ＣＴＬ１：Ｈ、ＣＴＬ０：Ｈのレーザ制御信号３１８がＡＰＣ制御回路３０１に入力された状態において、ＡＰＣ制御回路３０１は、ＬＶＤＳバッファ３２６の出力に拘わらず、トランジスタ３２８をオフにする。以下、レーザ光の各走査周期ごとに行われるＡＰＣモードへのモード変更を、ライン間ＡＰＣと呼ぶ。ライン間ＡＰＣについて図３（ｃ）で説明する。

［ライン間ＡＰＣ］
図３（ｃ）（ｉ）はＢＤ２１４により生成されるＢＤ信号であり、ＢＤ２１４により生成されるＢＤ信号は、光ビームを受光していない状態ではハイレベル、光ビームを受光した状態ではローレベルとなる。ＢＤ信号の立ち下がりのタイミングから、次のＢＤ信号の立ち下がりのタイミングまでの時間をＢＤ周期といい、光ビームの１走査に要する時間である。ＢＤ周期には、画像データに応じた光ビームが感光ドラム１０１上（感光体上）に照射される領域、すなわち、トナー像が形成される領域に対応する画像領域が含まれる。なお、ＢＤ信号の立ち下がりのタイミングから画像領域が開始するまでの区間を画像書き出しの区間とする。図３（ｃ）（ｉｉ）は動作モード（ＡＰＣモード、画像モード、ＯＦＦモード等）を示す。図３（ｃ）（ｉｉｉ）はレーザ制御信号３１８が例えば２ビットのパラレル信号で構成されている場合の２ビット目の信号ＣＴＬ１を示す。図３（ｃ）（ｉｖ）はレーザ制御信号３１８が例えば２ビットのパラレル信号で構成されている場合の１ビット目の信号ＣＴＬ０を示す。横軸はいずれも時間を示す。

動作モードがＡＰＣモードのとき、レーザ制御信号３１８は、ＣＴＬ０がローレベル（Ｌ）、ＣＴＬ１がハイレベル（Ｈ）のパターンとなる。動作モードがＡＰＣモードのとき（ＣＴＬ０：Ｌ、ＣＴＬ１：Ｈ）、ＢＤ２１４にレーザ光が照射されＢＤ信号が生成される（図３（ｃ）（ｉ））。ＢＤ２１４からＢＤ信号が生成されたタイミングから一定時間が経過すると、動作モードはＯＦＦモードとなる。動作モードがＯＦＦモードのとき、レーザ制御信号３１８は、ＣＴＬ０がハイレベル、ＣＴＬ１がハイレベルのパターンとなる。そして、ＢＤ信号が生成されたタイミングから画像領域に達する時間が経過すると、レーザ制御信号３１８はＣＴＬ０がハイレベル、ＣＴＬ１がローレベルとなり、動作モードが画像モードに切り替わる。そして、画像領域が終了すると、動作モードはＯＦＦモードとなり（ＣＴＬ０：Ｈ、ＣＴＬ１：Ｈ）、ＢＤ周期が経過する前に、動作モードは再びＡＰＣモード（ＣＴＬ０：Ｌ、ＣＴＬ１：Ｈ）となる。

（ＡＰＣモード）
レーザ制御信号３１８がＣＴＬ０：Ｌ、ＣＴＬ１：Ｈのとき、動作モードはＡＰＣモードとなる。このとき、レーザ光がＰＤ４０３に入射すると入射した光量に応じて電流ＰＤが流れる。基準電圧生成部３０２で決定された基準電圧Ｖｒｅｆは、比較器３０６の＋端子に入力される。また、予め決定された半固定抵抗器３０５に電流ＰＤが流れたときの電圧ＲＭは、比較器３０６の−端子に入力される。比較器３０６は、基準電圧Ｖｒｅｆと電圧ＲＭとを比較し、電圧ＲＭが基準電圧生成部３０２により生成された基準電圧Ｖｒｅｆになるように、ＬＤ２０１へ供給する電流を制御する。コンデンサ３１０は、ＬＤ２０１の光量が目標光量となるようにＡＰＣ制御を行ったときの電流を決める電圧Ｖｃｈとなるように充電される。電圧Ｖｃｈはオペアンプ３０８の＋端子に入力されている。また、オペアンプ３０８の−端子には、電流制限抵抗３１１に流れる電流を変換した電圧ＲＳが入力される。オペアンプ３０８と電流制限抵抗３１１は、電圧Ｖｃｈに応じて、電圧Ｖｃｈを駆動電流３１２に変換する。カレントミラー回路３０９は、駆動電流３１２から駆動電流３１２と同等の電流を生成し、トランジスタ３２８がオンのときにＬＤ２０１に電流Ｉｌｄ３２７として流す。

（ＯＦＦモード）
レーザ制御信号３１８がＣＴＬ０：Ｈ、ＣＴＬ１：Ｈのとき、動作モードはＯＦＦモードとなる。このとき、ＬＤ２０１は消灯状態（ＯＦＦ）となる。ＯＦＦモードでは、コンデンサ３１０は充電された状態を維持している。

（画像モード）
レーザ制御信号３１８がＣＴＬ０：Ｈ、ＣＴＬ１：Ｌのとき、動作モードは画像モードとなる。このとき、コンデンサ３１０の充電電圧Ｃｈにより、電圧Ｖｃｈは維持されたまま、画像信号に応じてＬＤ２０１に電流を供給する。また、画像モードでは、ＣＰＵ３０３から変換部３２５に画像データ３２４が出力される。ここで、画像データ３２４は、例えば不図示のコントローラ部等からＣＰＵ３０３に入力される４ビットのビットマップデータ等であり、階調データ等を含む。変換部３２５は、入力された画像データ３２４を、ＬＤ２０１の特性に合わせたパルス幅（オン幅：ＬＤ２０１を発光させる時間）となるようなＰＷＭ信号に変換する。例えば、変換部３２５は、画像データ３２４の画素の階調に応じたＰＷＭ信号３２３に変換し、ＡＰＣ制御回路３０１に出力する。

ＡＰＣ制御回路３０１は、画像モードでは、画素の濃度に対応したＰＷＭ信号３２３を受け付けて、ＰＷＭ信号３２３に応じてレーザ駆動電流（Ｉｌｄ３２７）をオン・オフさせる。これにより、ＬＤ２０１は発光又は消灯する。ＣＰＵ３０３は、スクリーン処理やγ補正された画像データ３２４を変換部３２５に出力する。変換部３２５は、後述する予め決められた、画像データ３２４とＰＷＭパターンとが対応付けられたテーブル（ＩＬＵＴ）から画像データ３２４に応じたＰＷＭ信号３２３を生成する。ＰＷＭ信号３２３は、１画素中でＬＤ２０１を発光させる時間（オン幅）を規定する信号であり、後述するＡＰＣ制御回路３０１に、互いに反転した関係となっている差動信号３２３ａ、３２３ｂとして入力される。ＰＷＭ信号３２３は、一般的には小振幅差動信号方式（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ：ＬＶＤＳ）による伝送であり、ＡＰＣ制御回路３０１に出力される。ＡＰＣ制御回路３０１は、ＬＶＤＳバッファ３２６を有しており、ＬＶＤＳバッファ３２６によりシングルエンドの信号に戻して、調整された光量となる駆動電流でＬＤ２０１のオン（発光）・オフ（消灯）（スイッチング）が行われる。

（ディスエーブルモード）
レーザ制御信号３１８がＣＴＬ０：Ｌ、ＣＴＬ１：Ｌの状態は、ＡＰＣ制御時のＬＤ２０１の光量値を０に戻した状態であり、このような動作モードをディスエーブルモードという。ディスエーブルモードでは、コンデンサ３１０の電荷を放電させて電圧Ｖｃｈを０とし、ＬＤ２０１を消灯する。用紙Ｓへの印刷が終了しＬＤ２０１の出力を停止させる場合は、一般的にはディスエーブルモードとする。

ＡＰＣ制御は、画像領域外で行う必要がある。そこで、ＣＰＵ３０３は、レーザ制御部３０４を介してＢＤ２１４により生成されたＢＤ信号により走査タイミングを検出し、レーザ制御部３０４を制御する。レーザ制御部３０４は、ＢＤ２１４により入力されたＢＤ信号に応じて予め決められたタイミングで、上述したレーザ制御信号３１８のパターンをＡＰＣ制御回路３０１に出力する。

［ＬＤの駆動電流］
駆動電流３１２について説明する。駆動電流３１２は、コンデンサ３１０の電圧を制御する電圧Ｖｃｈ、平滑回路３５２から出力されるシェーディング電圧（出力電圧）Ｖｓｈｄ、電流制限抵抗３１１の抵抗値Ｒｓ、及び抵抗器３１７の抵抗値Ｒｔ（Ｒｔ≪Ｒｓ）により決定される。ここで、ＡＰＣ制御時にコンデンサ３１０に充電され、ホールドされた電圧をＶａｐｃとする。平滑回路３５２は、シェーディング回路３５０が有するローパスフィルタである。平滑回路３５２は、抵抗器３５２１とコンデンサ３５２２からなるＲＣ回路を有している。駆動電流３１２は、以下の式で表される。
駆動電流３１２＝Ｖａｐｃ／（Ｒｓ＋Ｒｔ）−Ｖｓｈｄ／Ｒｔ
ここで、シェーディング回路３５０から抵抗器３１７を介して流れる電流Ｉｓｈｄは、電流Ｉｓｈｄ＝Ｖｓｈｄ／Ｒｔとなる。

ＡＰＣは１走査周期中の非画像形成領域において実行される。１走査周期中の画像形成領域においてスイッチ３０７はオフである。そのため、コンデンサ３１０は、ＡＰＣモードにおいてサンプルした電圧Ｖｃｈを出力する。したがって、１走査周期中の画像形成領域において電圧Ｖｃｈは、自然放電の影響を除けば一定であり、駆動電流３１２の電流値はＶａｐｃ／（Ｒｓ＋Ｒｔ）となり一定である。

一方で、後述するシェーディング回路３５０は、主走査方向における光ビームの露光位置に応じてシェーディング電圧Ｖｓｈｄを制御する。したがって、１走査周期中の画像形成領域において、主走査方向における光ビームの露光位置に応じて電流Ｖｓｈｄ／Ｒｔが変化する。

画像形成領域において、電流値Ｖａｐｃ／（Ｒｓ＋Ｒｔ）が一定であり、主走査方向における光ビームの露光位置に応じて電流値Ｖｓｈｄ／Ｒｔが変化する。そのため、主走査方向における光ビームの露光位置によってシェーディング電圧Ｖｓｈｄを制御することにより、駆動電流３１２を主走査方向における光ビームの露光位置に応じた電流値に制御することができる。

［シェーディング回路］
ここで、光量制御手段としてのシェーディング回路３５０の動作を説明する。レーザ制御部３０４は、ＣＰＵ３０３を介してＲＯＭ３０３１から、各露光位置に対応した光量の補正値を読み出す。各露光位置に対応した光量の補正値は、光量補正データであり、以下、シェーディングデータという。レーザ制御部３０４は、シェーディングデータに基づくパルス幅（デューティ比）のパルスを含むＰＷＭ信号（ＳＨＤＰＷＭ信号）を出力する。ここで、レーザ制御部３０４は、光ビームの走査中にブロックごとにＳＨＤＰＷＭ信号を生成するために用いるシェーディングデータを切り替える。そして、レーザ制御部３０４は、シェーディングブロックに対応するパルス幅のＳＨＤＰＷＭ信号を出力する。

レーザ制御部３０４は、一定周波数の基準クロック信号を生成する基準クロック信号生成部（以下、クロックという。）と、基準クロック信号をカウントするカウンタを含む。基準クロック信号生成部は、ＢＤ信号（周期信号）よりも高周波のクロック信号を生成する。レーザ制御部３０４は、ＢＤ信号を基準に内部のカウンタによって基準クロック信号をカウントし、シェーディングブロックの境界に対応するカウント値においてシェーディングデータの切替えを行う。

レーザ制御部３０４が出力するＳＨＤＰＷＭ信号に応じて電圧スイッチ３５４がＯＮ／ＯＦＦされる。図５に示すように、電圧スイッチ３５４と平滑回路３５２の間にはバイアス印加回路３１３が設けられている。バイアス印加回路３１３は、電圧スイッチ３５４の出力（Ｖｒｅｆ２）に一定の電圧であるバイアス電圧Ｖｂｉａｓを印加する。電圧スイッチ３５４がＯＮの場合、平滑回路３５２への入力はＶｒｅｆ２＋Ｖｂｉａｓとなる。バイアス電圧Ｖｂｉａｓの値はＶｒｅｆ２よりも非常に小さい値であり、０Ｖ以上で０Ｖに非常に近い値の微小の電圧である。電圧スイッチ３５４がＯＦＦの場合、平滑回路３５２への入力はＶｂｉａｓとなる。したがって、ＳＨＤＰＷＭ信号によって電圧スイッチ３５４がＯＮ／ＯＦＦされることによって、平滑回路３５２への入力はＶｒｅｆ２＋ＶｂｉａｓとＶｂｉａｓとの間で振幅する。平滑回路３５２は、入力を平滑化してシェーディング電圧Ｖｓｈｄを出力する。レーザ制御部３０４は、シェーディングブロック毎にＳＨＤＰＷＭ信号のデューティ比を設定して、平滑回路３５２から出力されるシェーディング電圧Ｖｓｈｄを制御する。シェーディング電圧Ｖｓｈｄは、シェーディング基準電圧Ｖｒｅｆ２、バイアス電圧Ｖｂｉａｓ、及びＳＨＤＰＷＭ信号のデューティ比に基づく電圧である。これにより、駆動電流３１２の電流値が主走査方向の各位置に応じて調整されてシェーディング補正が実行される。

（シェーディング補正制御）
以下、シェーディング補正制御の動作を詳しく説明する。図６は、シェーディング回路３５０によるレーザ光の光量補正を行った場合の効果を説明するタイミング図である。（ｉ）は、非画像形成領域（ＡＰＣ領域）や画像形成領域等、感光ドラム１０１上の領域を示す。なお、画像形成領域は、主走査方向にシェーディング処理を行う際に複数のブロックに分割され、例えば本実施例では、６つのブロックに分割されている。以下、このブロックを、Ｂｌｏｃｋ１、Ｂｌｏｃｋ２等とする。（ｉｉ）は、レーザ制御部３０４から出力されるＳＨＤＰＷＭ信号を示す。（ｉｉｉ）は、シェーディング電圧Ｖｓｈｄに対応する電流Ｉｓｈｄを示す。（ｉｖ）は、駆動電流３１２を示す。横軸はいずれも時間である。図６は、一走査中におけるシェーディング動作シーケンスを示す。本シーケンスでは、画像形成領域を複数ブロックに分割し、各ブロックにおけるシェーディングデータに基づいてＳＨＤＰＷＭ信号のデューティ比が設定される。

前述したように駆動電流３１２は、シェーディング電圧Ｖｓｈｄにより制御される。例えば、ＳＨＤＰＷＭ信号のパルス幅が広ければ広いほど平滑回路３５２から出力されるシェーディング電圧Ｖｓｈｄが大きくなるので、駆動電流３１２が小さくなり、光ビームの光量が低くなる。例えば、図６に示すＢｌｏｃｋ１において、レーザ制御部３０４が出力するＳＨＤＰＷＭ信号のデューティ比は０％である。このときの光量を１００％とする。Ｂｌｏｃｋ２は、Ｂｌｏｃｋ１における光量の９５％に制御するため、レーザ制御部３０４が出力するＳＨＤＰＷＭ信号のデューティ比は５％となる。レーザ制御部３０４が、デューティ比が５％のＰＷＭ信号を出力することによって、Ｂｌｏｃｋ２を走査する期間の駆動電流３１２が制御され、光ビームの光量は９５％に制御される。Ｂｌｏｃｋ３から６においても同様に、レーザ制御部３０４がそれぞれのブロックに応じたデューティ比のＳＨＤＰＷＭ信号を出力することによって、光ビームの光量をそれぞれのブロックに応じた光量に制御することができる。なお、図６において各ブロックにおけるＳＨＤＰＷＭ信号を１パルスで示しているが、実際にはそれぞれのブロックにおいてレーザ制御部３０４は複数のパルスを生成し、平滑回路３５２は複数のパルスを平滑化処理する。

平滑回路３５２は、入力を平滑化することによってシェーディング電圧Ｖｓｈｄを出力し、前述したシーケンスの中で、シェーディングブロック間の光量を滑らかに変化させる。平滑回路３５２は、コンデンサとチョークコイルまたは抵抗器を含み、オペアンプを使用したアクティブ・フィルタを有するフィルタ回路である。アクティブ・フィルタの遮断周波数は、ＳＨＤＰＷＭ信号の周波数をカットし、シェーディングブロックの周期をパスするように設定される。ＳＨＤＰＷＭ信号のパルス幅の切り換えタイミング（シェーディングブロックの切り換わりタイミング）において平滑回路３５２の動作によってＶｓｈｄは段差が生じずに曲線的に変化する。即ち、平滑回路３５２を用いることによって、ＳＨＤＰＷＭ信号のパルス幅の切替えタイミングで光量が極端に変化するのを抑制することで、画像上でスジ、ムラが発生することを防ぐことができる。

［光量ＰＷＭ信号による光量制御］
光量ＰＷＭ信号３２０によりＬＤ２０１の光量を制御する方法について図５を用いて説明する。レーザ制御部３０４は、光量ＰＷＭ信号３２０を基準電圧生成部３０２が有する電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ）３２１に出力する。光量ＰＷＭ信号３２０は、パルス信号であり、基準電圧Ｖｒｅｆを決定するための信号である。光量ＰＷＭ信号３２０のデューティを変えることで、基準電圧Ｖｒｅｆを変えることができる。基準電圧生成部３０２は、入力された光量ＰＷＭ信号３２０に応じてＦＥＴ３２１がオン・オフされることにより、内部で生成される電圧ＶＲ３１９をオン・オフ信号に変換する。電圧ＶＲ３１９は、抵抗Ｒ１ １３２３とコンデンサＣ３１４で形成されるフィルタによって平滑され、基準電圧Ｖｒｅｆが生成される。基準電圧Ｖｒｅｆは、ＡＰＣ制御において、ＡＰＣ制御回路３０１が有する比較器３０６によりＰＤ４０３からの電流と比較される。これにより、光量制御を行うことができる。なお、ＦＥＴ３２１がオンされたときに電圧ＶＲ３１９をローレベルとするために、抵抗１３２４が設けられている。また、スイッチ３０７にはサンプルホールド信号が入力され、ＡＰＣ制御回路３０１の動作モードを切り替えるために用いられている。

ところで、光量ＰＷＭ信号３２０は、ＬＤ２０１の光量を可変とするための信号である。予め工場で光量ＰＷＭ信号３２０を１００％にした状態で、ＡＰＣ制御を行いながら半固定抵抗器３０５の抵抗値を調整することにより、ＬＤ２０１の光量が調整される。そして印刷時には、適切な濃度に合う光量を、光量ＰＷＭ信号３２０のパルス幅を制御することによって設定する。

［画像濃度補正モ−ド］
画像濃度補正モードは、画像形成装置１００の画像形成速度が変わったり、周辺環境が変化したりした場合でも、適切な濃度となるようなレーザ光の光量を設定することにより画像の濃度を補正するモードである。画像濃度補正モードについて図７と図８で説明する。図７は画像濃度補正モードで実施される制御を説明するフローチャートであり、図８は濃度検出用のトナーパターンとＰＷＭ信号３２３の関係を示す図である。図８（ａ）は、横軸に主走査方向における位置を、縦軸にＰＷＭ信号３２３のデューティを示すグラフであり、図８（ｂ）は、濃度検出用のトナーパターンを示す図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の用紙位置、すなわち主走査方向に対応して描画されており、ＹＭＣＫの方向は副走査方向に対応している。また、図８（ｂ）の５０％等の数値は、ＰＷＭ信号３２３のデューティを表している。濃度検出用のトナーパターンは、単位時間当たりのレーザ光の出射時間を異ならせた画像形成条件で、レーザ光の走査方向に並列して形成される。このとき、Ｙのトナーパターンを形成する間、イエローに対応する帯電器１０２ａが感光ドラム１０１ａを帯電する帯電バイアスは一定であり、現像器１０３ａがトナーに印加する現像バイアスも一定である。他の色も同様である。なお、帯電バイアスと現像バイアスを異ならせて、副走査方向に並列する複数の濃度検出用のトナーパターン（各色）を形成しても良い。

まず、図７において、画像濃度補正モードが開始されると、ＣＰＵ３０３はステップ（以下、Ｓとする）６０２以降の処理を開始する。Ｓ６０２でＣＰＵ３０３は、変換部３２５によりＰＷＭ信号３２３をＡＰＣ制御回路３０１に出力する。ＰＷＭ信号３２３のデューティは、図８のように用紙Ｓの主走査方向の位置に応じて異ならせる。具体的には、ＰＷＭ信号３２３のデューティは、１００％、９０％、８０％、７０％、６０％、５０％とする。例えば、ＰＷＭ信号３２３のデューティが１００％では、ＬＤ２０１は１画素中ずっと発光するように制御される。また例えば、ＰＷＭ信号３２３のデューティが５０％では、ＬＤ２０１は１画素中の半分が発光し半分が消灯するように制御される。なお、ここでのＰＷＭ信号３２３のデューティは、画像形成時におけるデューティとは異なる任意のデューティである。

用紙Ｓに印刷された画像は図８（ｃ）に示すようになる。図８（ｃ）は図８（ｂ）の濃度検出用のトナーパターンが用紙Ｓ上（転写体上）に印刷された場合を示す。図８（ｃ）の用紙搬送方向（副走査方向）に対してそれに交差する方向、即ち図８（ｃ）の横方向が主走査方向である。なお、用紙Ｓの濃度検出用のトナーパターンを読取手段である画像読取装置１１５により読み取る場合には、用紙Ｓ上（記録材上）に濃度検出用のトナーパターンが形成される。この場合、濃度検出用のトナーパターンの画像形成手段である画像形成部には、光走査装置２００及び感光ドラム１０１に加え、更に、現像器１０３、転写ローラ１０４及び定着装置１０７も含まれる。ＣＰＵ３０３から基準電圧生成部３０２に出力される光量ＰＷＭ信号３２０は、デューティを１００％としておく。また、図５の回路において、ＳＨＤＰＷＭ信号のデューティを０％（固定のデューティ）としておく。Ｓ６０３でＣＰＵ３０３は、図８（ｃ）の濃度差がある濃度検出用のトナーパターンが形成された用紙Ｓを画像読取装置１１５により読み取った濃度情報に基づいて濃度測定を行う。Ｓ６０４でＣＰＵ３０３は、Ｓ６０３で測定した濃度検出用のトナーパターンの濃度値とＰＷＭ信号３２３から、目標となるＰＷＭ信号３２３のデューティを算出する。

（ＰＷＭ信号３２３のデューティの算出）
ＰＷＭ信号３２３のデューティの算出方法を以下に説明する。図９は、（ｉ）に横軸に時間、縦軸に電圧（差動）としたＰＷＭ信号３２３の波形を示し、（ｉｉ）に横軸に時間、縦軸に光の強度としたレーザ光の波形を示す。また、（ａ）はＰＷＭ信号３２３のデューティが５０％、（ｂ）は１０％、（ｃ）は９０％の場合をそれぞれ示す。ＰＷＭ信号３２３とレーザ光の波形は、図９（ａ）に示すような関係となっている。すなわち、ＬＤ２０１に印加するＰＷＭ信号３２３（ｉ）が数１０ＭＨｚ位の周波数では、発光が数ｎｓ（ナノ秒）程度遅れるため、実際のレーザ光の波形は波形（ｉｉ）のようになる（発光遅延）。また、レーザ光の消灯時も同様に遅延を生じる（消灯遅延）。その結果、電流のパルスが低いデューティでは、図９（ｂ）に示すように、ＬＤ２０１はほとんど発光しない。このような低いデューティでは、ＬＤ２０１は徐々に光の強度が大きくなるが、ＰＷＭ信号３２３のデューティと同じデューティとはならない。一方、ＰＷＭ信号３２３が高いデューティとなってくると、図９（ｃ）のように、ＬＤ２０１の消灯遅延によって、あるデューティからレーザ光の光量が０となる区間がなくなる。なお、図９のパルスの１周期は１画素に対応する。このように、ＰＷＭ信号３２３のデューティを制御することによって感光ドラム１０１の単位面積当たりの光量が変わる。そのため、ＰＷＭ信号３２３のデューティを制御することによって出力画像の濃度を制御することができる。

図１０（ａ）は、ＰＷＭ信号３２３のデューティとＬＤ２０１の光量の関係を示すグラフであり、図９に対応するグラフである。図１０（ａ）は、横軸にＰＷＭ信号３２３のデューティ（％）を示し、縦軸にＬＤ２０１の許容出力光量を１００％としたときのＬＤ２０１の出射光量（％）を示す。許容光量は、ＬＤ２０１の仕様、画像形成装置の仕様（例えば、感光ドラムの感度や最高出力濃度など）などから設計上決まる値である。図１０（ａ）の横軸は、レーザ光の光量を一定に制御し、単位時間当たりの光ビームの出射時間を異ならせた場合に画像形成部が形成するトナー像の濃度ともいえる。図１０（ａ）の縦軸は、単位時間当たりの光ビームの出射時間を一定にして光ビームの光量を異ならせた場合に画像形成部が形成するトナー像の濃度ともいえる。そして、図１０（ａ）は、画像形成部がレーザ光の光量を一定に制御し、単位時間当たりの光ビームの出射時間を異ならせてトナー像を形成した場合と、画像形成部が単位時間当たりの光ビームの出射時間を一定にして光ビームの光量を異ならせてトナー像を形成した場合とで、形成されるトナー像の濃度が等しくなる条件を示している。例えば、図１０（ａ）のグラフは、本実施例の画像形成装置１００が、帯電電圧、現像電圧が同一であるという条件の下、レーザ光の光量を１００％、光ビームの出射時間をデューティ７６％の条件で形成されたトナー像の濃度と、光ビームの出射時間をデューティ１００％、レーザ光の光量を７１％の条件で形成されたトナー像の濃度と、が等しくなる装置であることを示している。図１０（ａ）に示すＰＷＭ信号３２３のデューティとＬＤ２０１の光量との関係を示す情報（関係データ）は、工場出荷時の測定結果を用いて予め決められており、ＲＯＭ３０３１に記憶されているものとする。ＰＷＭ信号３２３について、低いデューティではＬＤ２０１の光量が上昇せず（図９（ｂ））、ある程度のデューティとなったところから光量が増加し始める。そして、ＰＷＭ信号３２３について、高いデューティでは急激に光量が１００％に上昇し（図９（ｃ））、ＰＷＭ信号３２３のデューティが１００％になる前に、レーザダイオード２０１の光量が１００％に達してしまう。このようなＰＷＭ信号のデューティに対するＬＤ２０１の光量の特性は、個々のＬＤ２０１によって異なる。

本実施例では、画像読取装置１１５により用紙Ｓに印刷された濃度検出用のトナーパターンを読み取ることで、濃度検出用のトナーパターンの濃度の測定を行う。濃度検出用のトナーパターンの濃度の測定結果は、図１０（ｂ）のようになる。図１０（ｂ）は横軸がＰＷＭ信号３２３のデューティを示し、縦軸が濃度検出用のトナーパターンの濃度であり、黒丸は測定された濃度を示す。ここで、例えば、最も濃いトナーパターンに対する目標とする濃度（以下、目標濃度）を１．５とする。このとき、目標濃度１．５を実現するためのＰＷＭ信号３２３のデューティは、測定結果から７０％〜８０％の間となっていることがわかる。そこで、ＣＰＵ３０３は、線形補完を行い目標濃度１．５となるときのＰＷＭ信号３２３のデューティを求める。一例として、目標濃度１．５に対応するＰＷＭ信号３２３のデューティが７６％と算出されたとする。このように、ＣＰＵ３０３は、図８（ｃ）のように用紙Ｓ上に形成された濃度検出用のトナーパターンを画像読取装置１１５により読み取って、図１０（ｂ）の関係から目標濃度に対するＰＷＭ信号３２３のデューティを求める（図７ Ｓ６０２〜Ｓ６０４）。

図７のフローチャートの説明に戻る。Ｓ６０５でＣＰＵ３０３は、再び図１０（ａ）のＰＷＭ信号３２３と積算光量の対応関係を示すＩＬＵＴ（関係データ）を参照する。ＣＰＵ３０３は、ＩＬＵＴを参照することにより、ＰＷＭ信号３２３のデューティが７６％の場合、目標光量は７１％であると判断する。ＣＰＵ３０３は、目標光量（例えば、７１％）をＣＰＵ３０３のＲＡＭ３０３２に記憶して、画像濃度補正モードを終了する。ＣＰＵ３０３は、レーザ光の光量を設定する設定手段として機能する。ＣＰＵ３０３は、印刷時にはＲＡＭ３０３２に記憶された目標光量（７１％）で印刷を行う。ここで、決められた目標光量７１％は、画像形成の際、光量ＰＷＭ信号３２０のデューティになる。以上のように、ＣＰＵ３０３は画像の濃度を補正する補正手段としても機能する。

以上、本実施例によれば、主走査方向に精度よく濃度検出用のトナーパターンを形成し、精度よくレーザの光量を調整することができる。

実施例１は、ＰＷＭ信号３２３を任意のデューティ（５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％）として濃度検出用のトナーパターンを形成した。これらのＰＷＭ信号３２３のデューティは、通常の印刷で画像形成を行う場合のＰＷＭ信号３２３とは異なる。一般的には、ＣＰＵ３０３はパーソナルコンピュータ等から印刷ジョブを受け付けると、γ補正など画像補正を行った後に、１画素を４ビットのデータとして扱うことが多い。このような場合、１画素が０〜１５までの１６階調で均等な濃度となるように、図１０（ａ）のＰＷＭ信号３２３と積算光量の関係からＰＷＭ信号３２３のデューティを決めている。更に、図１０（ａ）で説明したように、ＰＷＭ信号３２３のデューティが約１０％未満の範囲と９０％を超える範囲では、ＰＷＭ信号３２３のデューティとＬＤ２０１の光量との関係に線形性がない。このため、本実施例の濃度検出用のトナーパターンを形成する際には、ＰＷＭ信号３２３のデューティは１０％から９０％までの範囲の値を用いている。

その結果、画像データ３２４とＰＷＭ信号３２３のデューティとの関係は、表２のようになる。表２は、画像データ３２４の階調（０〜１５）とＰＷＭ信号３２３のデューティとの関係を示すテーブルであり、ＩＬＵＴと呼ぶ。例えば、表２は、階調が１の場合でも、ＰＷＭ信号３２３のデューティは１０％未満とならないように１１％とし、階調が１４の場合でも、ＰＷＭ信号３２３が９０％以上とならないように８１％を用いるように対応付けられている。

図１１に、表２のＩＬＵＴをグラフとして示す。図１１は、横軸に階調を、縦軸にＰＷＭ信号３２３のデューティを示す。図１１のように、画像データの階調に対するＰＷＭ信号３２３のデューティは均等ではない場合がある。また、ＰＷＭ信号３２３の最大のデューティは９０％未満である。印刷時はこのような均等ではない階調に対するＰＷＭ信号３２３のデューティを用いている。そこで、実施例１では、０〜１００％で濃度補正用のＰＷＭ信号３２３のデューティを設定していたが、本実施例では、印刷時と同じＰＷＭ信号３２３のデューティを用いて画像濃度補正モードを行う説明をする。

［画像濃度補正］
図１２に画像濃度補正モードの制御を説明するフローチャートを示す。ＣＰＵ３０３は画像濃度補正モードが開始されると、Ｓ１６０２以降の処理を開始する。図１３（ａ）は、図８（ａ）に対応する図であり説明を省略する。図１３（ｂ）、（ｃ）は、図１３（ａ）のＰＷＭ信号３２３のそれぞれのデューティに対応する表２の階調を示している。図１３に示すように、Ｓ１６０２でＣＰＵ３０３は、ＹＭＣＫそれぞれについて、画像データ８〜Ｆ（階調の８〜１５）の濃度を用いて濃度検出用のトナーパターンを形成する。階調８〜１５のトナーパターンを形成するとき、ＣＰＵ３０３は、表２のＩＬＵＴを参照し、変換部３２５により各階調からＰＷＭ信号３２３の各デューティに変換する。具体的には、ＣＰＵ３０３は、変換部３２５により、階調８〜１５を、ＰＷＭ信号３２３のデューティ４４％、４９％、５６％、６３％、６８％、７５％、８１％、８４％にそれぞれ変換する。一方、実施例１と同様に、光量ＰＷＭ信号３２０のデューティは１００％としておく。用紙Ｓに印刷された濃度検出用のトナーパターンは、図１３（ｄ）のようになる。なお、図１３（ｄ）は図８（ｃ）に対応しており、説明を省略する。

Ｓ１６０３〜Ｓ１６０５の処理は、図７のＳ６０３〜Ｓ６０５の処理と同様であり説明を省略する。Ｓ１６０３で行った濃度測定結果は、図１３（ｅ）のようになる。図１３（ｅ）は図１０（ｂ）と同様のグラフであり、説明を省略する。濃度測定結果から目標濃度１．５となるＰＷＭ信号３２３のデューティは、図１３（ｅ）に示すように７５％と８１％との間にある。ＣＰＵ３０３は、この結果から線形補完を行い、例えばＰＷＭ信号３２３が７６％のときに目標濃度１．５となることを算出できる。

ＣＰＵ３０３は、目標濃度１．５に対するＰＷＭ信号３２３のデューティが７６％であることが算出できたら、実施例１のように図１０（ａ）のＰＷＭ信号３２３のデューティとレーザ光の積算光量との関係を参照し、目標光量を求める。ＣＰＵ３０３は、図１０（ａ）の関係から、ＰＷＭ信号３２３のデューティが７６％の場合、目標光量が７１％であると求める。ＣＰＵ３０３は、実施例１と同様に、求めた目標光量をＲＡＭ３０３２に記憶し、画像濃度補正モードを終了する。ＣＰＵ３０３は、印刷時にはＲＡＭ３０３２に記憶された目標光量で印刷を行う。

実施例１では、光量調整用のＰＷＭ信号３２３のデューティをＣＰＵ３０３が制御する構成である。この場合、ＣＰＵ３０３のＰＷＭ信号３２３のデューティの設定を、印刷時と異なる設定としている。本実施例では、印刷で用いているＰＷＭ信号３２３のデューティの設定値のまま濃度検出用のトナーパターンを形成する。そのため、ＣＰＵ３０３によるＰＷＭ信号３２３のデューティの設定変更が不要となるため、設定に要する時間を削減できる。

以上、本実施例によれば、主走査方向に精度よく濃度検出用のトナーパターンを形成し、精度よくレーザの光量を調整することができる。

実施例１、２では、濃度検出用のトナーパターンの濃度を読み取る方法として、画像読取装置１１５を使用した。しかし、例えば、感光ドラム１０１上に形成されたトナーパターンや、ベルト１０５上に形成されたトナーパターンを読み取って濃度を測定する方法でもよい。例えば、図１４のようにベルト１０５上に濃度検出用のトナーパターン６０１を、実施例１又は実施例２で説明した方法でＰＷＭ信号３２３のデューティを変化させて形成する。そして、ベルト１０５の移動とともに搬送された濃度検出用のトナーパターン６０１を濃度センサ６００により測定する。ＣＰＵ３０３は、濃度センサ６００による測定結果に基づいて、実施例１、２で説明したように目標濃度となるＰＷＭ信号３２３のデューティを算出する。ＣＰＵ３０３は、算出されたＰＷＭ信号３２３から目標光量を求める。図１４では、濃度センサ６００を１つ図示しているが、濃度センサ６００を主走査方向に複数個並べて複数の濃度のパターンを一度に検出する方法としてもよい。

このように、本実施例は、シングルファンクション機のような画像読取装置がない場合に有効である。なお、感光ドラム１０１上のトナー像を不図示の読取手段であるセンサにより読み取る場合には、転写体としての感光ドラム１０１上に、トナーにより現像された濃度検出用のトナーパターンが形成される。この場合、濃度検出用のトナーパターンの形成手段には、光走査装置２００及び感光ドラム１０１に加え、更に、現像器１０３が含まれる。また、ベルト１０５上のトナー像を読取手段である濃度センサ６００により読み取る場合には、上述したように、転写体としてのベルト１０５上に濃度検出用のトナーパターンが形成される。この場合、濃度検出用のトナーパターンの形成手段には、光走査装置２００及び感光ドラム１０１に加え、更に、現像器１０３、転写ローラ１０４も含まれる。更に、感光ドラム１０１上の静電潜像を不図示の読取手段であるセンサにより読み取る構成としてもよい。この場合、感光ドラム１０１上に複数の濃度の異なる潜像のパターンが形成される。この場合、複数の濃度の異なる潜像のパターンの形成手段には、光走査装置２００及び感光ドラム１０１が含まれる。

以上、本実施例によれば、主走査方向に精度よく濃度検出用のトナーパターンを形成し、精度よくレーザの光量を調整することができる。

１０１ 感光ドラム
１０３ 現像器
１０４ 転写ローラ
２０１ レーザダイオード
２０５ 回転多面鏡
３０３ ＣＰＵ
３０３１ ＲＯＭ

Claims (9)

1. 感光体と、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームが前記感光体上を走査するように前記光ビームを偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された光ビームによって走査されることにより前記感光体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、前記現像手段によって現像されたトナー像を転写体に転写する転写手段と、を有する画像形成手段と、
   前記画像形成手段に濃度の異なる複数の濃度検出用トナー像を前記転写体上に形成させ、前記複数の濃度検出用トナー像の濃度情報が入力され、トナー像が目標濃度で形成されるように、入力された前記濃度情報に基づいて前記光ビームの目標光量を設定する設定手段と、
   前記画像形成手段が光ビームの光量を一定に制御し、単位時間当たりの光ビームの出射時間を異ならせてトナー像を形成した場合と、前記画像形成手段が単位時間当たりの光ビームの出射時間を一定にして光ビームの光量を異ならせてトナー像を形成した場合とで、形成されるトナー像の濃度が等しくなる条件を示す関係データを記憶する記憶手段と、
   を備え、
   前記設定手段は、
   前記単位時間当たりの光ビームの出射時間を異ならせた画像形成条件で、前記複数の濃度検出用トナー像が前記光ビームの走査方向に並列して形成されるように前記画像形成手段を制御し、
   前記画像形成手段に形成させた前記複数の濃度検出用トナー像の濃度情報と、前記記憶手段に記憶された前記関係データと、に基づいて、前記光ビームの目標光量を設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記単位時間当たりの光ビームの出射時間は、画像形成時における前記単位時間当たりの光ビームの出射時間とは異なることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記単位時間当たりの光ビームの出射時間は、画像形成時における前記単位時間当たりの光ビームの出射時間が用いられることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記単位時間当たりの光ビームの出射時間は、画像形成時に用いられる階調に対応していることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記設定手段は、前記単位時間当たりの光ビームの出射時間が１０％から９０％までの値となるように前記複数の濃度検出用トナー像を形成させることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記転写手段により転写されたトナー像を記録材に定着させる定着手段と、
   前記記録材上のトナー像を読み取る読取手段と、
   を備え、
   前記画像形成手段は、更に、前記定着手段を含み、
   前記設定手段は、前記読取手段により前記記録材上に形成された前記複数の濃度検出用トナー像の濃度に基づいて濃度を補正することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記感光体上に形成されたトナー像を読み取る読取手段と、
   を備え、
   前記設定手段は、前記読取手段により前記感光体上に形成された前記複数の濃度検出用トナー像に基づいて濃度を補正することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記感光体上のトナー像が転写されるベルトと、
   前記現像手段により形成された前記感光体上のトナー像を前記ベルトに転写する前記転写手段と、
   前記ベルト上に転写されたトナー像を読み取る読取手段と、
   を備え、
   前記設定手段は、前記読取手段により前記ベルト上に形成された前記複数の濃度検出用トナー像に基づいて濃度を補正することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記光源から出射された光ビームを検知する検知手段を備え、
   前記設定手段は、前記走査方向において前記検知手段により光ビームを検知したタイミングから画像データに応じた光ビームを出射するまでの間に、前記光源の光量を調整することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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