JP2018202811A - 光源制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷中に複数の光量を切り替えて使用するとき、各々の光量に適したオーバーシュート電流を短時間で算出及び設定すること。【解決手段】光源制御装置は、画素を形成する光源に、発光電流と、閾値電流と、前記発光電流の印加期間に印加される前記発光電流を補正する補正電流とを供給して駆動し、第１の画素を形成するときに印加される第１の発光電流と、第２の画素を形成するときに印加される前記第１の発光電流より大である第２の発光電流と、前記第１の画素を形成するときに印加される第１の補正電流と、前記第２の画素を形成する第２の補正電流とを前記光源に供給する駆動部を有し、前記第２の補正電流の値は、前記第１の発光電流の値で前記第２の発光電流の値を除した比を、前記第１の補正電流の値に乗じて算出される。【選択図】図１７

Description

本発明は、光源制御装置及び画像形成装置に関する。

電子写真プロセスを用いたデジタル印刷機では、細線や微小サイズの文字を鮮明に再現するために、特定の画素に対して通常の露光光量よりも高い光量で露光する書込み技術が既に知られている。また、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等の寄生容量及び微分抵抗が大きい光源では、光波形の鈍りが大きいため、光波形の立ち上がりの鈍りを改善するためのオーバーシュート技術が既に知られている（例えば特許文献１）。

しかしながら、従来の技術でのオーバーシュート電流の設定値の導出方法は、光源が出力する光量をフィードバックし、積分光量が最適値になるようにオーバーシュート電流の値を少しずつ変化させていく方法のため、印刷中に複数の光量を切り替えて使用する際に、各々の光量に適したオーバーシュート電流値の最適値の導出には時間がかかってしまうという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、印刷中に複数の光量を切り替えて使用するとき、各々の光量に適したオーバーシュート電流を短時間で算出及び設定することを目的とする。

そこで上記課題を解決するため、光源制御装置は、画素を形成する光源に、発光電流と、閾値電流と、前記発光電流の印加期間に印加される前記発光電流を補正する補正電流とを供給して駆動し、第１の画素を形成するときに印加される第１の発光電流と、第２の画素を形成するときに印加される前記第１の発光電流より大である第２の発光電流と、前記第１の画素を形成するときに印加される第１の補正電流と、前記第２の画素を形成する第２の補正電流とを前記光源に供給する駆動部を有し、前記第２の補正電流の値は、前記第１の発光電流の値で前記第２の発光電流の値を除した比を、前記第１の補正電流の値に乗じて算出される。

印刷中に複数の光量を切り替えて使用するとき、各々の光量に適したオーバーシュート電流を短時間で算出及び設定することができる。

光波形の立ち上がり遅延について説明するための図である。 寄生容量について説明するための図である。 光波形補正技術について説明するための図である。 オーバーシュート電流固定値の不具合について説明するための図（１）である。 オーバーシュート電流固定値の不具合について説明するための図（２）である。 オーバーシュート電流固定値の不具合について説明するための図（３）である。 オーバーシュート電流値の調整例を示すフローチャートである。 オーバーシュート電流調整の例を説明するための図（１）である。 オーバーシュート電流調整の例を説明するための図（２）である。 ＬＤのＩＬ特性及び電流の構成について説明するための図（１）である。 ＬＤのＩＬ特性及び電流の構成について説明するための図（２）である。 パワー変調技術の例を示す図である。 第１の実施の形態における画像形成装置１０の構成例を示す図である。 第１の実施の形態における光源制御装置１００のハードウェア構成例を示す図である。 第１の実施の形態における光源駆動回路１０４０のハードウェア構成例を示す図である。 第１の実施の形態における積分光量算出回路１０５０のハードウェア構成例を示す図である。 第１の実施の形態における光源制御装置１００の機能構成例を示す図である。 第１の実施の形態におけるスイッチ信号生成部１０３の例について説明するための図である。 第１の実施の形態における発光電流変倍時のオーバーシュート電流について説明するための図である。 第１の実施の形態における電流波形生成のタイミングチャートの一例を示す図である。 第２の実施の形態における光源制御装置１００の機能構成例を示す図である。 第３の実施の形態における光源制御装置１００の機能構成例を示す図である。 第３の実施の形態におけるスイッチ信号生成部１０３の例について説明するための図である。 第３の実施の形態における光源駆動部のハードウェア構成例を示す図である。 第３の実施の形態における電流波形生成のタイミングチャートの一例を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、光波形の立ち上がり遅延について説明するための図である。図１に示される波形は、光源に供給される駆動電流の波形とその時の光源の光出力波形である。駆動電流波形が、単純な矩形波の場合、光源に駆動電流が供給されてから、所定光量（目標光量）を出力するまでの時間に遅延が発生する。当該遅延時間を発光遅延時間という。図１に示されるように、発光遅延時間は２つの要素から構成されており、１つは駆動電流が供給され始めてから、光り始めるまでの時間である発光タイミング遅延時間と、もう１つは光り始めてから所定光量へ到達するまでの時間である光波形立ち上がり時間である。

発光タイミング遅延時間は、光源と回路を接続する配線又は光源のパッケージ内配線等に存在する光源に並列に生じる寄生容量（詳細は図２で説明）への充電時間である。寄生容量が大きくなるほど充電時間が増大するため、発光タイミング遅延時間は増大する。

光波形立ち上がり時間は、光源の特性によるものであり、例えば光源の微分抵抗による影響がある。微分抵抗が大きくなるほど光源への電流が流れにくくなるため、光波形立ち上がり時間も増大する。

図２は、寄生容量について説明するための図である。図２に示される寄生容量Ｃは、例えばＬＤ（Laser Diode）がＬＤドライバ等の回路と共に回路基板等に実装される際に、ＬＤとＬＤドライバ等の回路とを接続する配線に発生する寄生容量を含み、またＬＤ又はＬＤドライバ等の回路がパッケージ化されている場合には、当該パッケージ等の寄生容量も含む。

ＬＤに所定電流Ｉｏｐが供給されると、所定電流Ｉｏｐの一部の電流Ｉｃは、寄生容量Ｃに供給されて寄生容量Ｃの充電を行う。 寄生容量Ｃが電流Ｉｃにより充電されている間、ＬＤには所定電流Ｉｏｐの一部である電流（Ｉｏｐ−Ｉｃ）が供給される。寄生容量Ｃの充電が完了すると、所定電流ＩｏｐがＬＤに対して供給される。 すなわち、電流Ｉｃによる寄生容量Ｃの充電時間は、ＬＤには所定電流Ｉｏｐの一部の電流（Ｉｏｐ−Ｉｃ）しか供給されないため、光出力を得られない時間となる。当該光出力が得られない時間が、発光タイミング遅延時間である。

図３は、光波形補正技術について説明するための図である。図１に示されるような発光タイミング遅延又は光波形立ち上がりの鈍りに対する補正技術について説明する。発光タイミング遅延時間の短縮については、図３（Ａ）に示されるように、所定電流が供給されるより前に寄生容量をチャージするための電流を印加することで実現される。当該電流をプリチャージ電流という。図３に示されるように、所定電流印加前にプリチャージ電流で寄生容量をチャージするため、発光タイミング遅延時間を軽減することができる。一般にプリチャージ電流の電流値及び印加期間は、固定値が使用される。

光波形立ち上がり時間の短縮については、図３（Ｂ）に示されるように、所定電流と同期して補助電流を所定電流に加算した電流を印加することで実現される。当該電流をオーバーシュート電流という。図３（Ｂ）に示されるオーバーシュート電流の印加時間については一般に固定値を使用するが、電流値については所定電流の大きさによって調整する必要がある。

図４は、オーバーシュート電流固定値の不具合について説明するための図（１）である。本来オーバーシュート電流は、所定電流及び光量の大きさに応じて電流値を調整する必要がある。図４では、オーバーシュート電流の値を所定電流及び出力光量の大きさに関わらず固定値で使用した場合の影響について説明する。図４（Ａ）が所定電流及び光量が小さい場合、図４（Ｂ）が所定電流及び光量が大きい場合を示す。図４において、大きな所定電流で最適になるようなオーバーシュート電流を、それぞれの所定電流に対して印加した場合の光波形を示す。大きな所定電流に対して最適にしているため、図４（Ｂ）の光波形（光量大）は立ち上がり波形の鈍りは改善されているが、図４（Ａ）の光波形（光量小）は過剰な立ち上がり補正がかかってしまい、目標光量を大幅に超えて過発光してしまっている。過発光してしまうとトナーの付着量がばらつき濃度ムラにつながる可能性がある。

図５は、オーバーシュート電流固定値の不具合について説明するための図（２）である。図５は小さな所定電流で最適になるようなオーバーシュート電流を、それぞれの所定電流の大きさに対して印加した場合の光波形を示す。小さな所定電流に対して最適にしているため、図４（Ａ）の光波形と比べて図５（Ａ）の光波形（光量小）は過発光することなく立ち上がりの鈍りを改善できている。しかし、図５（Ｂ）の光波形（光量大）については、オーバーシュート電流による補正が足らず、立ち上がり波形を改善しきれていない。このとき、積分光量（図５（Ｂ）に示される光波形の面積）が不足してしまうため、トナーの付着量が不足してしまい、画像のかすれにつながる可能性がある。

図６は、オーバーシュート電流固定値の不具合について説明するための図（３）である。図６において、オーバーシュート電流は、所定電流及び光量の大きさに合わせて調整される。図６（Ａ）に示されるように光量小の場合オーバーシュート電流を小さく、図６（Ｂ）に示されるように光量大の場合オーバーシュート電流を大きくすると、いずれの場合であっても、所望の光波形が得られる。

図７は、オーバーシュート電流値の調整例を示すフローチャートである。図７において、光源に電流を供給する回路を、光源駆動回路とする。

ステップＳ１において、光源駆動回路は、オーバーシュート電流値の設定指示を受けると、各電流値（オーバーシュート電流、プリチャージ電流、所定電流）の設定対象となるＬＤに設定を開始する。続いて、光源駆動回路は、オーバーシュート電流値を調整するための点灯パターンをメモリ等から取得する（ステップＳ２）。点灯パターンは、例えば、１画素ＯＮ１画素ＯＦＦの繰り返し等である。続いて、光源駆動回路は、当該ＬＤで通常画素を露光するための光量を出力するために印加する所定電流値を記憶装置等から取得してＬＤに設定する。続いて、光源駆動回路は、発光タイミング遅延を改善するためのプリチャージ電流値をメモリ等から取得してＬＤに設定する（ステップＳ３）。ステップＳ３までを事前準備として、オーバーシュート電流値の調整が開始される。

まず、光源駆動回路は、初期設定用のオーバーシュート電流値をメモリ等から取得してＬＤに設定する（ステップＳ４）。光源駆動回路は、取得した点灯パターン及び各電流値で、所定電流、プリチャージ電流及びオーバーシュート電流を印加し、ＬＤを発光させる。ＬＤからの発光は、ＰＤ（Photodetector）で受光される。光源駆動回路は、ＰＤのモニタ電流をローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low-Pass Filter）を通過させて周波数成分を取り除くことで、積分光量を取得する（ステップＳ５）。光源駆動回路は、当該積分光量が目標値範囲以内か否かを判定し、目標値範囲外であった場合は（ステップＳ６のＮＯ）、ステップＳ４に進み、再度オーバーシュート電流値を変更し印加する。ステップＳ４では、積分光量が目標値より低かった場合は直前の電流値より大きな値がオーバーシュート電流値に設定され、積分光量が目標値より高かった場合は直前の電流値より小さな値がオーバーシュート電流値に設定される。ステップＳ４〜Ｓ６が繰り返されることにより、最終的に積分光量が目標値範囲に入ったら（ステップＳ６のＹＥＳ）、積分光量が目標値範囲に入ったときのオーバーシュート電流値を実際に使用する設定値としてメモリに保存して（ステップＳ７）、オーバーシュート電流値の調整は完了する。なお、プリチャージ電流値は、積分光量にかかわらず固定値が設定されてよい。
図８は、オーバーシュート電流調整の例を説明するための図（１）である。図７に示されるオーバーシュート電流値の調整するフローを実施した場合の印加電流、光波形及び積分光量について図８で説明する。

図８は、図７のフローのステップＳ６で、積分光量が目標値に対して不足している状態を示す。オーバーシュート電流（Ｉｏｖ１）による補正が不足しているため、光波形の鈍りが改善しきれていない。そのため、鈍っている分の積分光量が不足しているため、モニタ電流は、ＬＰＦ通過後の目標値に対して不足している。

図９は、オーバーシュート電流調整の例を説明するための図（２）である。図９は、図７のフローのステップＳ６で、積分光量が目標値にほぼ一致している状態を示す。当該状態は、図８の積分光量が不足している状態から、オーバーシュート電流を増加させていき、積分光量が目標値に近づくように調整した結果に対応する。このように増加させたオーバーシュート電流（Ｉｏｖ２）により、光波形の立ち上がりが改善して積分光量は増加し、ＬＰＦ通過後のモニタ電流は目標値へ到達している。

図１０は、ＬＤのＩＬ特性及び電流の構成について説明するための図（１）である。図１０は、ＬＤのＩＬ特性（電流−光出力特性）をグラフ化したものである。一般的に、印加電流が所定の閾値よりも小さい場合は、ＬＤの光出力は極めて小さい。印加電流を増加させていくとある点でレーザ発振が開始され、急激に光出力が増大する。当該変化点は、発振閾値電流ともいう。図１０に示されるように一般的なレーザ発振では、発光電流と光出力は比例する。そのため、光量を変倍したい場合は、発光電流を単純に変倍すればよい。

図１１は、ＬＤのＩＬ特性及び電流の構成について説明するための図（２）である。図１１において、光量を変倍する場合の所定電流のイメージが示されている。図１１（Ａ）（光量Ｐ＿ａ、発光電流Ｉｓｗ＿ａ）を基準とした場合、光量をＰ＿ａから図１１（Ｂ）に示されるＰ＿ｂへ変倍する場合は、当該光量の変倍率（Ｐ＿ｂ／Ｐ＿ａ）を発光電流Ｉｓｗ＿ａに積算すればよい。したがって、Ｐ＿ｂ／Ｐ＿ａ＝Ｉｓｗ＿ｂ／Ｉｓｗ＿ａが成り立つ。なお、Ｉｔｈは、閾値電流である。

図１２は、パワー変調技術の例を示す図である。図１２では、図１１で説明した発光光量を基準とする光量と、変倍した光量を同時に使用する技術の例について説明する。

電子写真プロセスでは、細線を形成した場合にかすれが発生してしまう可能性がある。図１２に示される「通常」の画像形成処理において、１２００ｄｐｉで２画素分に対応するライン幅４２ｕｍ相当に対して発光した場合、形成されるライン幅は約６５ｕｍと大幅に太くなる。そこで、図１２に示される「細線化のみ」の画像形成処理において、「通常」と光量は変えずにライン幅の両端の２４００ｄｐｉで１画素分ずつ発光させないようにした場合、形成されるライン幅は約３５ｕｍとなり、かすれが生じる。そのため、図１２に示される「細線化＋ＰＭ（Power Modulation、パワー変調）」の画像形成処理において、「細線化のみ」の光量をＰ倍に増加させて発光した場合、形成されるライン幅は約５２ｕｍとなり、かすれの発生は抑制される。このように、細線を形成する画素については、発光量を増加（パワー変調）させて動作させる技術が知られている。

図１３は、第１の実施の形態における画像形成装置１０の構成例を示す図である。図１３に示されるように、画像形成装置１０は、光走査装置２０、感光体３０、書込制御部４０及びクロック生成回路５０を有する。書込制御部４０は、位相同期回路４１を含む。

光走査装置２０は、ポリゴンミラー２１、走査レンズ２２、光源制御装置１００、発光素子（光源）であるＬＤ（Laser Diode、半導体レーザ）、受光素子であるＰＤを有する。なお本実施形態では光源をＬＤとしたが、これに限定されない。光源は、半導体レーザアレー(ＬＤＡ、Laser Diode Array)、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser、垂直共振器面発光レーザ）等であってもよい。また、ＬＤ及びＰＤは、光源制御装置１００に含まれていてもよい。

ＬＤから発光されたレーザ光は、回転するポリゴンミラー２１によりスキャンされ、走査レンズ２２を介して被走査媒体である感光体３０上に照射される。照射されたレーザ光は感光体３０上で光スポットとなり、これにより感光体３０上に静電潜像が形成される。またポリゴンミラー２１は、１ラインの走査が終わる毎にレーザ光をＰＤに照射する。ＰＤは、レーザ光が照射されると電気信号に変換し、当該電気信号を位相同期回路４１に入力する。位相同期回路４１は、電気信号が入力されると次の１ライン分の画素クロックを生成する。また、位相同期回路４１には、クロック生成回路５０から高周波クロック信号が入力されており、当該クロック信号により画素クロックの位相同期が図られる。また、ＰＤからの電気信号は、光源制御装置１００にも入力される。

書込制御部４０は、生成された画素クロックに従って基準パルス信号を含む画像データ信号を光源制御装置１００へ供給する。また、書込制御部４０は、パワー変調を制御するための設定信号を光源制御装置１００に供給し、ＬＤを駆動する。これらの信号により、光源制御装置１００はＬＤを駆動して、画像データの静電潜像が感光体３０上に形成される。

図１３には図示されていないが、画像形成装置１０は、当該静電潜像が書き込まれた感光体３０すなわち像担持体に、トナーを供給し付着させてトナー像を顕像化させる顕像化部を有してもよい。また、画像形成装置１０は、顕像化されたトナー像を、記録媒体である記録紙に電気的に転写する転写部、及び、熱と圧力によりトナー像を記録媒体に定着する定着部をさらに有してもよい。

図１４は、第１の実施の形態における光源制御装置１００のハードウェア構成例を示す図である。図１４に示されるように、光源制御装置１００は、相互に接続されているＣＰＵ（Central Processing Unit）１００１、メモリ１００２及び制御信号インタフェース１００３と、制御信号インタフェース１００３を介して接続される光源駆動回路１０４０及び積分光量算出回路１０５０とを有する。

光源制御装置１００での処理を実現するプログラムは、メモリ１００２に格納される。メモリ１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイル及びデータ等を格納する。メモリ１００２は、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＤＲ（Double Data Rate）−ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ又は外部記憶媒体であるメモリカード等のいずれであってもよいし、それらの複数を含んでもよい。

制御信号インタフェース１００３は、図１４に示されるように、光源駆動回路１０４０及び積分光量算出回路１０５０と制御信号を介した接続を行う、入出力インタフェースである。制御信号インタフェース１００３は、光源制御装置１００の外部からの信号を入出力も行う。なお、制御信号インタフェース１００３は、ＣＰＵ１００１に内蔵される汎用入出力ポート、シリアルポート等のインタフェースであってもよい。

図１５は、第１の実施の形態における光源駆動回路１０４０のハードウェア構成例を示す図である。光源駆動回路１０４０は、光源変調パルス信号と光源印加電流データとを受け取って、光源を駆動する。光源変調パルス信号は、「ＰＣタイミング信号」、「ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）タイミング信号」及び「ＯＶタイミング信号」を含む。光源印加電流データは、「ＯＶ電流設定値」、「発光電流設定値」、「閾値電流設定値」及び「ＰＣ電流設定値」を含む。

図１５に示されるように、光源駆動回路１０４０は、光源のＬＤの順方向に電流を流す複数の電流源、電流源の電流値を制御する入力に使用されるＤＡＣ（Digital to Analog Converter）及びスイッチＳＷを有する。複数の電流源は、オーバーシュート電流用の電流源、発光電流用の電流源、閾値電流用の電流源及びプリチャージ電流用の電流源を含む。各電流源は、ＤＡＣによりデジタル的に対応する電流設定値が設定可能な構成を有する。オーバーシュート用の電流源は、「ＯＶ電流設定値」が設定される。発光電流用の電流源は、「発光電流設定値」が設定される。閾値電流用の電流源は、「閾値電流設定値」が設定される。プリチャージ用の電流源は、「ＰＣ電流設定値」が設定される。

また、図１５に示されるように、各タイミング信号に基づいて、電流源のオン又はオフがスイッチＳＷによってなされることにより、所望の点灯パターンでの発光制御が可能となる。「ＰＣタイミング信号」は、プリチャージ電流の印加のタイミングをスイッチングさせる信号である。「ＰＷＭタイミング信号」は、発光電流及び閾値電流の印加のタイミングでスイッチングさせる信号である。「ＯＶタイミング信号」は、オーバーシュート電流の印加のタイミングでスイッチングさせる信号である。

図１６は、第１の実施の形態における積分光量算出部１０５のハードウェア構成の一例を示す図である。ここでは、基本的な方式である、抵抗に電流を流して電圧を検出する方式を示す。ＰＤはＬＤからの光を検出すると、検出光量に応じた電圧が発生する。ＰＤが発生する電圧は、ＬＰＦを介することにより平均化され、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）によってデジタル信号へ変換され、光量フィードバック値として出力される。

図１７は、第１の実施の形態における光源制御装置１００の機能構成例を示す図である。図１７に示されるように、光源制御装置１００は、画像検知処理部１０１、パルス生成部１０２、スイッチ信号生成部１０３、光源駆動部１０４、積分光量算出部１０５及び印加電流設定部１１０を有する。印加電流設定部１１０は、プリチャージ電流設定部１１１、パワー変調値保持部１１２、オーバーシュート電流設定部０（１１３−０）、オーバーシュート電流設定部１（１１３−１）、パワー変調電流設定部１１４、通常電流設定部１１５、閾値電流設定部１１６、選択部１１７及び選択部１１８を有する。これら各部は、光源制御装置１００にインストールされた１以上のプログラムがＣＰＵ１００１に実行させる処理により実現される。また、光源駆動部１０４は、光源駆動回路１０４０により実現され、積分光量算出部１０５は、積分光量算出回路１０５０により実現されてもよい。

画像検知処理部１０１は、入力される画像データ信号に基づいて、当該画像データにパターンマッチング等の処理を行い、注目画素が画像処理の対象画素か否かを検知する。当該画像処理とは、例えば、高解像度化、細線化、スムージング、パワー変調箇所検知等である。注目画素が対象画素であった場合、画像検知処理部１０１は、画素情報の変換を実行し、後段へ伝達する。また、画像検知処理部１０１は、対象画素がパワー変調対象画素と検知された場合は、光量データも付加して伝達する。

パルス生成部１０２は、画像検知処理部１０１にて画像処理後の画像データ及び光量データを取得し、当該データから光源変調パルス信号及びパワー変調制御パルス信号を生成する。光源変調パルス信号は、光源のオン／オフのタイミングを制御する基準となる信号である。パワー変調制御パルス信号は、パワーを切り替えるタイミングを制御する基準となる信号である。

スイッチ信号生成部１０３は、パルス生成部１０２から出力された光源変調パルス信号及びパワー変調制御パルス信号から、ＰＷＭタイミング信号、ＯＶタイミング信号、ＰＣタイミング信号及びＰＭタイミング信号を生成する。ＰＷＭタイミング信号は、光源変調パルス信号を遅延調整して生成される、発光電流の光源への印加をオン／オフさせるパルス信号である。また、ＰＷＭタイミング信号は、閾値電流の光源への印加をオン／オフさせるパルス信号でもある。ＯＶタイミング信号は、光源変調パルス信号を遅延調整して生成される、オーバーシュート電流の光源への印加をオン／オフさせるパルス信号である。ＰＣタイミング信号は、光源変調パルス信号を遅延調整して生成される、プリチャージ電流の光源への印加をオン／オフさせるパルス信号である。上記のように、ＰＷＭタイミング信号、ＯＶタイミング信号及びＰＣタイミング信号は、光源変調パルス信号を遅延させた信号である。ＰＭタイミング信号は、パワー変調制御パルス信号を遅延させて生成されるパルス信号であり、光源に印加される発光電流値の切り替えを行う。また、ＰＭタイミング信号は、光源に印加されるオーバーシュート電流値の切り替えも行う。

図１８は、第１の実施の形態におけるスイッチ信号生成部１０３の例について説明するための図である。スイッチ信号生成部１０３では、図１８に示されるように、光源変調パルス信号又はパワー変調制御パルス信号を遅延させることにより、ＰＣタイミング信号、ＯＶタイミング信号、ＰＷＭタイミング信号及びＰＭタイミング信号を生成する。

ＰＷＭタイミング信号は、光源変調パルス信号を遅延回路にて１段遅延（ｔ１時間遅延）させて生成される。ＯＶタイミング信号は、光源変調パルス信号を１段遅延（ｔ１時間遅延）させた信号と、光源変調パルス信号を２段遅延（ｔ１＋ｔ２時間遅延）させた信号とを用いて生成される。ＰＣタイミング信号は、光源変調パルス信号と、光源変調パルス信号を１段遅延（ｔ１時間遅延）させた信号とを用いて生成される。ＰＭタイミング信号は、パワー変調制御パルス信号を遅延（ｔ３時間遅延）させて生成される。ＰＭタイミング信号の遅延量ｔ３は、光源変調パルス信号に対する遅延量ｔ１と同程度である。

図１７に戻る。プリチャージ電流設定部１１１は、ＰＣ電流設定値を保持し、光源駆動部１０４へ出力する。閾値電流設定部１１６は、閾値電流設定値を導出し、光源駆動部１０４へ出力する。プリチャージ電流及び閾値電流は、パワー変調時に変動しないため、ＰＭタイミング信号による切り替えはされない。

通常電流設定部１１５では、光源出力が目標光量となるように、積分光量算出部１０５からの光量フィードバック値に基づいて、光源に印加する発光電流設定値を算出し、通常時の発光電流設定値を選択部１１８へ出力する。

オーバーシュート電流設定部０（１１３−０）では、積分光量算出部１０５からの光量フィードバック値に基づいて、図７に示されるオーバーシュート電流値を調整するフローを実施し、通常光量時に最適なオーバーシュート電流値を導出し、通常時のＯＶ電流設定値を選択部１１７へ出力する。

パワー変調値保持部１１２は、外部からの設定信号に基づいて、パワー変調時の光量を通常光量の何倍にするかを示すパワー変調率設定値を、パワー変調電流設定部１１４及びオーバーシュート電流設定部１（１１３−１）に出力する。当該パワー変調率設定値は、動的に算出されてレジスタから設定されてもよいし、メモリに保持されるＬＵＴ（Lookup table）から設定されてもよい。

パワー変調電流設定部１１４は、通常時の発光電流設定値及びパワー変調率設定値に基づいてパワー変調電流設定値を算出し、当該パワー変調電流設定値を選択部１１８へ出力する。

オーバーシュート電流設定部１（１１３−１）は、オーバーシュート電流設定部０（１１３−０）の通常光量用のオーバーシュート電流値と、パワー変調率設定値とから、パワー変調時のＯＶ電流設定値を算出し、選択部１１７に出力する。

選択部１１７及び選択部１１８は、スイッチ信号生成部１０３から出力されるＰＭタイミング信号に応じて、通常時又はパワー変調時の設定値を切り替える。選択部１１７及び１１８は、図１７に示される「０」が通常時に選択され、「１」がパワー変調時に選択される。発光電流設定値とＯＶ電流設定値とは、共通のＰＭタイミング信号により選択される（タイミングチャート詳細は後述）。

光源駆動部１０４は、各電流設定値および各タイミング信号に基づき、光源を駆動するための印加電流を生成する。

光源２００は、光源駆動部１０４で生成された印加電流で駆動され発光する。ＰＤ３００は、光源２００の出力光を受光し、積分光量算出部１０５に当該受光に基づいて電気信号を出力する。積分光量算出部１０５は、ＰＤ３００から出力される電気信号に基づいたフィードバック値を印加電流設定部１１０及び図１３に示される位相同期回路４１に出力する。

図１９は、第１の実施の形態における発光電流変倍時のオーバーシュート電流について説明するための図である。図１９（Ａ）に示される電流波形は、基準電流、すなわち通常時の画素を形成する際の電流波形であり、図１９（Ｂ）に示される電流波形は、基準電流の発光電流を変倍して発光させるパワー変調時の画素を形成する際の電流である。基準電流のオーバーシュート電流（Ｉｏｖ＿ａは、当該電流の電流値を示す。以下同じ。）は、図７、図８及び図９で説明したオーバーシュート電流調整フローによって、設定値を導出する。

次に、パワー変調時（発光電流変倍時）について説明する。従来であれば、変倍した発光電流（Ｉｓｗ＿ｂ）を印加した状態で、オーバーシュート電流調整フローを実施し、設定値を導出することもできる。しかしながら、複数の発光電流を使用する場合、各々の発光電流に対してオーバーシュート調整フローを実施する必要があり、各オーバーシュート電流の設定値を導出するまでに多くの時間を必要とする。そのため、パワー変調時のオーバーシュート電流（Ｉｏｖ＿ｂ）について、短時間で算出する方法が求められる。

そこで、第１の実施の形態では、発光電流がＩｓｗ＿ａからＩｓｗ＿ｂへ変倍された時の変倍率Ｋ（＝Ｉｓｗ＿ｂ／Ｉｓｗ＿ａ）を、Ｉｏｖ＿ａに積算することでＩｏｖ＿ｂを算出する。これは、プリチャージ電流により、発光電流印加前に寄生容量をほぼチャージしていることにより、発光電流値と最適オーバーシュート電流値がほぼ比例関係になっているため可能となる。なお、プリチャージ電流を印加せずオーバーシュート電流のみで光波形の遅延及び鈍りを補正する場合、寄生容量のチャージもオーバーシュート電流で実施しなくてはならないため、発光電流値と最適オーバーシュート電流値が比例関係にならない。そのため、変倍率を流用しＩｏｖ＿ｂを算出することはできない。

上記のように、光源制御装置１００は、発光電流の変倍率を流用してパワー変調時のオーバーシュート電流値を算出することで、複数の光量を切り替えて使用する場合でも、オーバーシュート電流の算出を従来に比べて短時間で完了することができる。

図２０は、第１の実施の形態における電流波形生成のタイミングチャートの一例を示す図である。図２０において、各タイミング信号及び各電流設定値が切り替えられるタイミングと、合成された最終的に光源へ印加される電流波形を示す。

図１７で説明したとおり、発光電流設定値及びＯＶ電流設定値は、それぞれＰＭタイミング信号によって値が切り替えられる。図２０に示される「ＳＷ」は、通常時の発光電流設定値であり、「ＰＭ」はパワー変調時の発光電流設定値であり、「ＴＨ」は、閾値電流設定値である。また、「ＰＣ」は、プリチャージ電流設定値であり、「ＯＶ１」及び「ＯＶ２」は、ＯＶ電流設定値である。図２０に示されるように、ＰＷＭタイミング信号、ＰＣタイミング信号、ＯＶタイミング信号がＨのときに、それぞれの電流が生成されるため、各タイミング信号のＨの期間が重複していれば、対応する電流は合成され、最終的な電流波形が生成される。ここで、変倍率Ｋは、ＰＭ／ＳＷであるため、ＯＶ２は、ＯＶ１にＰＭ／ＳＷを積算することにより算出される。なお、図２０に示されるｔ１、ｔ２及びｔ３は、図１８に示されたパルス信号の遅延量ｔ１、ｔ２及びｔ３にそれぞれ対応する。

上述のように、第１の実施の形態によれば、光源制御装置１００は、発光電流の変倍率を流用してパワー変調時のオーバーシュート電流値を算出することで、従来に比べて短時間でオーバーシュート電流値の算出を完了できる。すなわち、印刷中に複数の光量を切り替えて使用するとき、各々の光量に適したオーバーシュート電流を短時間で算出及び設定することができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では第１の実施の形態と異なる点について説明する。したがって、特に言及されない点については、第１の実施の形態と同様でもよい。

図２１は、第２の実施の形態における光源制御装置１００の機能構成例を示す図である。図１７においては、パワー変調電流設定部は１つであったが、図２１に示されるように、印加電流設定部１１０は、パワー変調電流設定部１（１１４−１）〜パワー変調電流設定部Ｎ（１１４−Ｎ）を複数個（Ｎ個）有する。また、印加電流設定部１１０は、オーバーシュート電流設定部に関しても、オーバーシュート電流設定部０（１１３−０）〜オーバーシュート電流設定部Ｎ（１１３−Ｎ）を有し、パワー変調電流設定部の増加と同様に増加している。パワー変調値保持部１１２からは、パワー変調電流設定部ごとに独立してパワー変調率設定値１〜パワー変調率設定値Ｎが出力される。当該パワー変調率設定値は、ｋを１からＮとして、パワー変調電流設定部ｋ（１１４−ｋ）と、オーバーシュート電流設定部ｋ（１１３−ｋ）との組ごとに共通の値が設定される。

上述のように、第２の実施の形態によれば、光源制御装置１００は、パワー変調電流設定部１１４及びオーバーシュート電流設定部１１３の組を複数有し、パワー変調値保持部１１２がパワー変調率設定値をそれぞれの組に独立して出力することで、複数のパワー変調電流を高速に切り替えることが可能となるため、１走査中に複数の光量を容易に使用することができる。

次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では第１の実施の形態と異なる点について説明する。したがって、特に言及されない点については、第１の実施の形態と同様でもよい。

図２２は、第３の実施の形態における光源駆動部のハードウェア構成例を示す図である。図２２に示される第３の実施の形態における光源駆動回路１０４０のハードウェア構成例は、図１５に示される光源駆動回路１０４０とは、光源変調パルス信号及び光源印加電流データの構成が異なる。光源変調パルス信号は、「ＰＣＯＶタイミング信号」及び「ＰＷＭタイミング信号」を含み、光源印加電流データは、「ＰＣＯＶ電流設定値」、「発光電流設定値」及び「閾値電流設定値」を含む。

図２２に示されるように、光源駆動回路１０４０は、プリチャージ電流用の電流源とオーバーシュート電流用の電流源を１つに統合し、「ＰＣＯＶタイミング信号」及び「ＰＣＯＶ電流設定値」に基づいて制御することで、電流源の数を減少させ、回路規模の低減を可能にする。

図２３は、第３の実施の形態における光源制御装置１００の機能構成例を示す図である。図１７に示される光源制御装置１００とは、スイッチ信号生成部１０３が出力するタイミング信号が異なる。図２３に示されるように、スイッチ信号生成部１０３は、ＰＣＯＶタイミング信号、ＰＷＭタイミング信号及びＰＭタイミング信号を出力する。ＰＣＯＶタイミング信号は、プリチャージ電流とオーバーチャージ電流双方の印加タイミングを制御する。また、スイッチ信号生成部１０３は、ＰＷＭタイミング信号を選択部１１９及び光源駆動部１０４に出力する。

図２４は、第３の実施の形態におけるスイッチ信号生成部１０３の例について説明するための図である。スイッチ信号生成部１０３では、図１８に示されるように、光源変調パルス信号又はパワー変調制御パルス信号を遅延させることにより、ＰＣＯＶタイミング信号、ＰＷＭタイミング信号及びＰＭタイミング信号を生成する。

ＰＷＭタイミング信号は、光源変調パルス信号を遅延回路にて１段遅延（ｔ１時間遅延）させて生成される。ＰＣＯＶタイミング信号は、光源変調パルス信号と、光源変調パルス信号を２段遅延（ｔ１＋ｔ２時間遅延）させた信号とを用いて生成される。ＰＭタイミング信号は、パワー変調制御パルス信号を遅延（ｔ３時間遅延）させて生成される。ＰＭタイミング信号の遅延量ｔ３は、光源変調パルス信号に対する遅延量ｔ１と同程度である。

図２５は、第３の実施の形態における電流波形生成のタイミングチャートの一例を示す図である。図２５において、各タイミング信号及び各電流設定値が切り替えられるタイミングと、合成された最終的に光源へ印加される電流波形を示す。

図２５に示される「ＳＷ」は、通常時の発光電流設定値であり、「ＰＭ」はパワー変調時の発光電流設定値であり、「ＴＨ」は、閾値電流設定値である。また、「ＰＣ」は、プリチャージ電流設定値であり、「ＯＶ１」及び「ＯＶ２」は、ＯＶ電流設定値である。図２５に示されるように、ＰＷＭタイミング信号、ＰＣＯＶタイミング信号がＨのときに、それぞれの電流が生成されるため、各タイミング信号のＨの期間が重複していれば、対応する電流は合成され、最終的な電流波形が生成される。ＰＣＯＶタイミング信号は、プリチャージ電流及びオーバーシュート電流のオン／オフを制御し、プリチャージ電流とオーバーシュート電流の切り替えは、ＰＷＭタイミング信号が用いられる。図２５に示されるように、ＰＷＭタイミング信号がＨに変化するとき、ＰＣＯＶ電流設定値は、ＰＣからＯＶ１又はＯＶ２へ切り替わる。当該切り替えは、図２３に示される選択部１１９の光源駆動部１０４への出力がＰＣ電流設定値からＯＶ電流設定値へ切り替えられることで実行される。

図２０と同様に、変倍率Ｋは、ＰＭ／ＳＷであるため、ＯＶ２は、ＯＶ１にＰＭ／ＳＷを積算することにより算出される。なお、図２５に示されるｔ１、ｔ２及びｔ３は、図２４に示されたパルス信号の遅延量ｔ１、ｔ２及びｔ３にそれぞれ対応する。

上述のように、第３の実施の形態によれば、光源制御装置１００は、プリチャージ電流用の電流源とオーバーシュート電流用の電流源を１つに統合し、ＰＣＯＶタイミング信号及びＰＣＯＶ電流設定値に基づいて光源駆動部１０４を制御することで、電流源の数を減少させ、回路規模の低減を可能にする。

なお、本発明の実施の形態において、オーバーシュート電流は、補正電流の一例である。通常時の画素は、第１の画素の一例である。パワー変調時の画素は、第２の画素の一例である。ＰＤは、光検出器の一例である。光量フィードバック値は、帰還信号の一例である。プリチャージ電流は、充電電流の一例である。光源制御装置１００は、光源制御部の一例である。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 画像形成装置
２０ 光走査装置
２１ ポリゴンミラー
２２ 走査レンズ
３０ 感光体
４０ 書込制御部
４１ 位相同期回路
５０ クロック生成回路
１００ 光源制御装置
１００１ ＣＰＵ
１００２ メモリ
１００３ 制御信号インタフェース
１０４０ 光源駆動回路
１０５０ 積分光量算出回路
１０１ 画像検知処理部
１０２ パルス生成部
１０３ スイッチ信号生成部
１０４ 光源駆動部
１０５ 積分光量算出部
１１０ 印加電流設定部
１１１ プリチャージ電流設定部
１１２ パワー変調値保持部
１１３ オーバーシュート電流設定部
１１４ パワー変調電流設定部
１１５ 通常電流設定部
１１６ 閾値電流設定部
１１７ 選択部
１１８ 選択部
１１９ 選択部
２００ 光源
３００ ＰＤ

特開２０１５−１０３６８０号公報

Claims (7)

1. 画素を形成する光源に、発光電流と、閾値電流と、前記発光電流の印加期間に印加される前記発光電流を補正する補正電流とを供給して駆動する光源制御装置であって、
   第１の画素を形成するときに印加される第１の発光電流と、第２の画素を形成するときに印加される前記第１の発光電流より大である第２の発光電流と、前記第１の画素を形成するときに印加される第１の補正電流と、前記第２の画素を形成する第２の補正電流とを前記光源に供給する駆動部を有し、
   前記第２の補正電流の値は、前記第１の発光電流の値で前記第２の発光電流の値を除した比を、前記第１の補正電流の値に乗じて算出される光源制御装置。
2. 前記第１の発光電流値及び前記第１の補正電流の値は、前記光源から発光される光量に対応する帰還信号に基づいて設定される請求項１記載の光源制御装置。
3. 前記帰還信号は、前記光源から受光する光検出器が出力する電気信号が積分された信号に対応する請求項２記載の光源制御装置。
4. 前記駆動部は、前記発光電流の印加期間の直前に印加される充電電流を前記光源にさらに供給する請求項２又は３記載の光源制御装置。
5. 前記充電電流の値は、前記帰還信号にかかわらず固定値である請求項４記載の光源制御装置。
6. 前記充電電流は、前記光源及び前記光源に接続される回路における寄生容量を充電完了するように供給される請求項４又は５記載の光源制御装置。
7. 画像形成装置であって、
   画素を形成する光源に、発光電流と、閾値電流と、前記発光電流の印加期間に印加される前記発光電流を補正する補正電流とを供給して駆動する光源制御部と、
   前記光源の発光に基づく潜像が書き込まれる像担持体と、
   前記像担持体に書き込まれた前記潜像にトナーを付着させて顕像化させる顕像化部と、
   前記顕像化部により顕像化されたトナー像を記録媒体に転写するための転写部と、
   前記転写部により転写された前記トナー像を前記記録媒体上に定着させるための定着部とを有し、
   前記光源制御部は、第１の画素を形成するときに印加される第１の発光電流と、第２の画素を形成するときに印加される前記第１の発光電流より大である第２の発光電流と、前記第１の画素を形成するときに印加される第１の補正電流と、前記第２の画素を形成する第２の補正電流とを前記光源に供給する駆動部を有し、
   前記第２の補正電流の値は、前記第１の発光電流の値で前記第２の発光電流の値を除した比を、前記第１の補正電流の値に乗じて算出される画像形成装置。