JP4960780B2 - 光学走査装置、光量制御方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置において使用される光学走査装置の光量制御方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、静電潜像を形成するためのレーザビームを出力する光学走査装置の光量制御を精度良く行うことが、画質を維持する上で重要となっている。一般に、光量制御では、光源に投入される駆動電流と光源から射出される光ビームの光量との関係が制御される。

一般に、光学走査装置では、像高及び光量の違いに応じて、ＦＦＰ（ファー・フィールド・パターン）や光軸が変動する。これに対し、特許文献１によれば、１走査ラインを複数の補正間隔に分割し、各補正間隔ごとの補正データを決定している。さらに、特許文献１によれば、任意の像高に対して適用される補正データを補間処理によって算出し、算出された補正データを用いて光量制御を実行することが提案されている。
特開２００５−２６２４８５号公報、図３

特許文献１に記載の発明は、レーザや光学系に依存するこのような光学特性のばらつきを補正することで画質を維持できる点で非常に優れている。しかしながら、特定の光量に対する補正データからすべての光量に対する補正データを一定比率で得ることができないため、任意の光量に応じた補正データを個別に算出する必要がある。そのため、特許文献１に記載の発明は、演算時間の長時間化が懸念される。

さらに、補正データを更新する際には、１走査ラインを構成する補正ブロックの総数に半導体レーザのビーム数を乗算して得られる数だけ補正データを転送しなければならない。これは、転送時間の長時間化を招きやすい。仮に転送時間を短縮しようとすれば、高速転送が可能な回路が必要となるため、回路規模が増大してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。本発明は、例えば、画質を維持しつつ光量制御に要する時間を短縮することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。

本発明は、例えば、光学走査装置、画像形成装置及び光量制御方法などとして実現できる。光学走査装置は、光ビームを出力する光源と、光ビームが像担持体上を走査するよう回転しながら該光ビームを偏向する回転多面鏡とを含む。決定部は、像担持体上の各像高に対して一様に適用される光源への駆動電流を、光量設定値として決定する。補正データ算出部は、像担持体上における複数の像高における各光量を取得し、取得されたある像高の光量と他の各像高の光量との差分から得られた補正近似式に光量設定値を代入することで補正データを算出する。格納部は、算出された補正データを格納する。修正係数算出部は、光量設定値が変更されたときに、変更前の光量設定値と変更後の光量設定値との差分に所定の補正係数を乗算して修正係数を算出する。修正演算部は、算出された修正係数を格納部に格納されている補正データに乗算することで修正された補正データを算出する。調整部は、複数あるモードのうち第１のモードが適用されているときは補正データ算出部に補正データを算出させ、算出された補正データを用いて光源に供給される駆動電流を調整する。調整部は、複数あるモードのうち第２のモードが適用されているときは修正演算部に補正データを算出させ、算出された補正データを用いて光源に供給される駆動電流を調整する。

本発明によれば、相対的に処理時間が長くなるものの制御精度の高いモードと、相対的に制御精度が低くなるものの処理時間が短いモードとを使い分けることで、画質を維持しつつ光量制御に要する時間を短縮できる。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

＜第１実施形態＞
［装置構成］
図１は、実施形態に係る光学走査装置を示す図である。なお、光学走査装置１００は、露光装置やスキャナ装置と呼ばれることもなる。光学走査装置１００は、レーザ駆動部１０１、半導体レーザ１０２及びコリメートレンズ１０３から構成されるレーザユニット１０４を有している。なお、半導体レーザ１０２は、光ビームを出力する光源の一例に過ぎず、他の種類の光源が採用されてもよい。

半導体レーザ１０２から出射したレーザビーム（光ビーム）は、シリンドリカルレンズ１０５を通過して、ポリゴンミラー１０６に到達する。ポリゴンミラー１０６は、光ビームが像担持体上を走査するよう回転しながら光ビームを偏向する回転多面鏡の一例である。スキャナモータユニット１０７は、ポリゴンミラー１０６が等角速度で回転するよう駆動する。ポリゴンミラー１０６により偏向されたレーザビームは、ｆ−θレンズ１０８に入射する。ｆ−θレンズ１０８を通過したレーザビームＬ２は、反射ミラー１０９により反射して、感光ドラム１１０の表面を走査及び露光する。なお、ｆ−θレンズ１０８は、感光ドラム１１０の回転方向（副走査方向）に対して直角となる方向（主走査方向）においてレーザビームＬ２の軌跡が等速運動をするよう、レーザビームＬ２を変換する。レーザビームＬ２によって、感光ドラム１１０の表面に静電潜像が形成される。

一方で、レーザビームＬ１は、レーザビームの走査範囲のうち端部におけるレーザビームであり、画像形成に利用されない。その代わり、レーザビームＬ１は、ＢＤセンサ１２０によって受光される。ＢＤは、ビーム検出の略である。ＢＤセンサ１２０からの出力信号は、画像の書き出しタイミングとして利用される。

図２は、実施形態に係る画像形成装置の制御部のブロック図である。図１と共通する部分には、同一の参照符号を付す。画像形成装置は、光学走査装置１００を搭載している。光学走査装置１００は、画像情報に応じた光ビームで像担持体の表面を走査することで静電潜像を形成するために使用される。

レーザ駆動回路２０１は、半導体レーザ１０２の駆動電流を制御することにより、半導体レーザ１０２を所定光量（強度）で一定に発光させるための回路である。半導体レーザ１０２は、ＬＤ２０２とＰＤ２０３とを備えている。ＬＤは、レーザダイオードの略であり、ＰＤは、フォトダイオードの略である。ＬＤ２０２は、レーザビームを出力する光源である。ＰＤ２０３は、レーザビームの光量を測定するため測定素子である。レーザ駆動回路２０１は、ＰＤ２０３により測定された光量（ＰＤ電流Ｉｍ）に応じた駆動電流ＩｌｄをＬＤ２０２へ出力する。光量調整可変抵抗２０４は、ＰＤ電流Ｉｍを電圧値に変換して、ＰＤ電圧信号を生成し、レーザ駆動回路２０１へ出力する。

ＥＥＰＲＯＭ２０５は、不揮発性の記憶装置である。データ送受信部２０６は、後述する画像制御部２２０に設けられたデータ送受信部２２２とデータを送受信するための通信回路である。通信回路としては、例えば、シリアル通信回路などを適用できる。補正電流制御回路２０７は、データ送受信部２０６により受信された制御信号に応じてレーザ駆動回路を制御する制御回路である。

エンジン制御部２１０は、画像制御部２２０を制御したり、ＥＥＰＲＯＭ２０５から出力される情報を画像制御部２２０を介して受信してバックアップメモリ２３０に格納したりする制御ユニットである。本実施形態によれば、エンジン制御部２１０は、光量設定値を決定する決定部として機能する。光量設定値は、像担持体上の各像高に対して一様に適用されるもので、光源に供給される駆動電流である。エンジン制御部２１０は、光量設定信号２１１を生成して、画像制御部２２０出力する。光量設定信号２１１は、ＬＤ２０２の光量を設定するために使用される光量設定値Ｄを伝送するための信号である。光量設定値Ｄは、例えば、操作パネルから入力された印刷濃度の設定値をエンジン制御部２１０が光量値に変換することで得られる。エンジン制御部２１０は、補正近似式やデータ選択信号などを画像制御部２２０へ出力してもよい。補正近似式やデータ選択信号の詳細については、後述する。

画像制御部２２０は、画像形成装置に搭載されている制御ユニットの１つであり、エンジン制御部２１０と、光学走査装置１００との間でデータの橋渡しを行う。例えば、画像制御部２２０は、ＥＥＰＲＯＭ２０５から読み出したデータや情報をエンジン制御部２１０に出力したり、不示図のデータ制御部から入力される信号を処理して差動データ信号を生成して、レーザ駆動回路２０１に出力したりする。補正データ生成部２２１は、光量を補正するための補正データなどを生成し、データ送受信部２２２を介して光学走査装置１００に出力する。

図３は、実施形態に係るレーザ駆動部の詳細を示したブロック図である。光量制御回路（ＡＰＣ ＣＴＬ）３００は、光量制御の中心となる回路である。光量制御回路（ＡＰＣ ＣＴＬ）３００には、上述したＰＤ電流Ｉｍに対応したＰＤ電圧信号や、基準電圧発生回路（Ｖｒｅｆ）３０１が出力した基準電圧が入力される。

モード制御回路３０２は、画像制御部２２０から入力されるモード制御信号に応じて、複数の制御モードを切り換えるための回路である。複数の制御モードには、例えば、光量調整モード、電流保持モード及びデータ出力モードなどがある。

光量調整モードは、レーザビームの一走査周期のうち画像を形成しない非画像形成区間で使用される。電流保持モードやデータ出力モードは、レーザビームの一走査周期のうち画像を形成する画像形成区間で使用される。モード制御回路３０２は、いずれのモードが適用されているかを示す信号を光量制御回路３００などに供給する。

光量調整モードが設定されている場合、光量制御回路３００は、ＰＤ電圧信号と基準電圧を比較し、比較結果に応じて電流設定値を加減する。この電流設定値に応じて、電流制御回路（ＣＵＲＲＥＮＴ ＣＴＬ）３０３は、ＬＤ２０２へ供給する駆動電流Ｉｌｄを調整することで、ＬＤ２０２から出力されるレーザビームの光量を所定光量に制御する。また、電流制御回路３０３は、補正データ変換回路（ＣＯＲＲＥＣＴ ＤＡＴＡ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ）３０４から出力された補正電流制御信号と、電流設定値とに応じて駆動電流Ｉｌｄを調整する。

電流保持モードが設定されている場合、光量制御回路３００は、直前の光量調整モードにおいて設定された電流設定値を維持する。

データ出力モードが設定されている場合、電流制御回路３０３は、画像制御部２２０から入力される差動データ信号と、光量制御回路３００から出力される電流設定値とに応じた駆動電流を出力する。

電流制御回路３０３は、補正データ変換回路３０４にも接続されている。補正データ変換回路３０４は、補正電流制御回路２０７から出力された補正電流データから補正電流制御信号を生成し、生成した補正電流制御信号を電流制御回路３０３へ出力する。補正電流制御信号は、感光ドラム１１０の表面に照射されるレーザビームの光量を均一かつ所定の光量となるよう、電流制御回路３０３を制御するための信号である。補正電流制御回路２０７は、データ送受信部２０６を介して画像制御部２２０から入力された光量データ、係数データ及び補正データを使用して補正電流データを生成する。

差動レシーバ（ＬＶＤＳ）３０５は、画像制御部２２０から入力される差動データ信号を受信するための回路である。出力選択回路（ＯＵＴＰＵＴ ＳＥＬＥＣＴ）３０６は、モード制御回路３０２に指定されたモードにしたがって、電流ドライバ３０７へ出力するスイッチング信号ＳＷａ、ＳＷｂをＯＮにしたり、ＯＦＦにしたりする回路である。例えば、光量調整モードのときは、スイッチング信号ＳＷａがＯＮになり、スイッチング信号ＳＷｂがＯＦＦになる。また、データ出力モードのときは、差動レシーバ３０５から出力される差動出力信号に応じて、スイッチング信号ＳＷａ及びスイッチング信号ＳＷｂが出力される。

電流ドライバ３０７が、第１トランジスタ３０８と第２トランジスタ３０９の各エミッタ端子を接続した差動増幅回路である。このエミッタ端子には、電流制御回路３０３が出力する信号が入力される。第１トランジスタ３０８のベース端子にはスイッチング信号ＳＷａが入力される。第２トランジスタ３０９のベース端子にはスイッチング信号ＳＷｂが入力される。このように、第１トランジスタ３０８は、これらの信号に基づいて、ＬＤ２０２をスイッチング駆動する。第２トランジスタ３０９は、電流制御回路３０３が出力する信号とスイッチング信号ＳＷｂに基づいて負荷抵抗３１０をスイッチング駆動する。

図４は、実施形態に係る補正データ生成部２２１及び補正電流制御回路２０７についてのブロック図である。光量設定値格納部４０１は、エンジン制御部２１０から送信された光量設定値Ｄを格納する記憶装置である。補正係数格納部４０２は、予め設定された補正係数αを格納する記憶装置である。

補正係数演算部４０３は、光量設定値Ｄが変更されたときに（例：Ｄ＝ａ−＞ｂ）、変更後の光量設定値ｂと、格納データ（光量設定値格納部４０１に格納されている変更前の光量設定値ａ）から、光量変化量ΔＤ（ΔＤ＝ａ＋（ｂ−ａ））を算出する。さらに、補正係数演算部４０３は、補正係数格納部４０２から読み出した補正係数αを用いて、係数演算結果β（β＝ΔＤ＊α）を算出する。係数演算結果βは、修正係数の一例である。また、補正係数演算部４０３は、光量設定値が変更されたときに、変更前の光量設定値と変更後の光量設定値との差分に所定の補正係数を乗算して修正係数を算出する修正係数算出部の一例である。補正係数演算部４０３は、算出した係数演算結果ベータをデータセレクタ４０４へ出力する。

補正近似式格納部４０５は、エンジン制御部２１０から取得したｍ次の補正近似式Ｐ（Ｄ）を格納するための記憶装置である（ｍは、自然数）。補正近似式Ｐ（Ｄ）は、エンジン制御部２１０が予め生成してバックアップメモリ２３０に格納しておいたものである。なお、補正近似式Ｐ（Ｄ）は、光量設定値Ｄに基づいて光量の補正データＰを算出するための式である。ここで、補正近似式Ｐ（Ｄ）の一例について説明する。説明を簡単にするため、近似式の次数を２とする。

Ｐ（Ｄ）＝ｃ１＊Ｄ^２ ＋ ｃ２＊ Ｄ ＋ ｃ３
ここで、Ｄは、上述した光量設定値であり、ｃ１、ｃ２、ｃ３は、ＥＥＰＲＯＭ２０５に記憶されている各補正光量（例：２０％、４０％、・・・、１００％）に対する補正カウント値Ｓから、エンジン制御部２１０が算出した係数である。補正カウント値Ｓについては後述する。係数の代入されていない基本となる補正近似式Ｐ（Ｄ）は、例えば、バックアップメモリ２３０に予め格納されていてもよい。エンジン制御部２１０は、各係数を算出し、基本となる補正近似式に代入することで、補正ブロックごとの補正近似式を完成させる。補正ブロックは、感光ドラム１１０の像高（レーザビームの軌跡に関する中心からの距離）を複数に分割した各領域のことである。補正ブロックの詳細については後述する。エンジン制御部２１０は、完成した補正近似式Ｐ（Ｄ）を補正近似式格納部４０５に格納する。

補正値演算部４０６は、対応する補正ブロックについて読み出した補正近似式Ｐ（Ｄ）に対して、光量設定値Ｄを代入することで、補正データＰを算出する。さらに、補正値演算部４０６は、補正データＰから、光量設定値Ｄ＝１００％時の補正データＰ_１００％を算出する。補正値演算部４０６は、補正データＰ_１００％をデータセレクタ４０４へ供給する。このように、補正値演算部４０６は、像担持体上における複数の像高における各光量を取得し、取得されたある像高の光量と他の各像高の光量との差分から得られた補正近似式に光量設定値を代入することで補正データを算出する補正データ算出部の一例である。

データセレクタ４０４は、エンジン制御部２１０から入力されるデータ選択信号ｓｅｌｅｃｔにしたがって補正データＰ_１００％又は係数演算結果βの何れかをデータ送受信部２２２へ出力する。データ送受信部２２２は、これらのデータをデータ送受信部２０６へ送信する。データ送受信部２０６は、受信した補正データＰ_１００％を補正データ格納部４１０に格納する。補正データ格納部４１０は、算出された補正データを格納する格納部の一例である。

次に、補正電流制御回路２０７について説明する。光量制御入力回路（ＡＰＣ）４１１は、光量制御回路３００から出力された光量制御信号の入力回路である。第１乗算器４１４は、光量制御信号を光量設定値Ｄで除算し、その除算結果Ｐｘを減算器４１３へ出力する。第２乗算器４１２は、係数演算結果β及び補正データＰ_１００％を乗算することにより光量補正値Ｐ’を算出する。すなわち、第２乗算器４１２は、算出された修正係数を格納部に格納されている補正データに乗算することで修正された補正データを算出する修正演算部の一例である。

Ｐ’＝Ｐ_１００％ ＊ β
減算器４１３は、除算結果Ｐｘから光量補正値Ｐ’を減算することで、両者の差分ΔＰを算出する。この差分ΔＰが、上述した補正データ変換回路３０４への補正電流制御信号となる。

［補正カウント値Ｓの生成方法］
ここでは、補正近似式Ｐ（Ｄ）の係数を決定するために利用される補正カウント値Ｓについて説明する。

図５は、光学走査装置１００の像面分布特性を示す図である。ここでは、補正カウント値Ｓの生成方法を分りやすくするために、以下に示す補正データ生成仕様を一例として使用する。
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像高（画像領域内）：±１５０ｍｍ
像面照度測定／像高数：９（３７．５ｍｍ等間隔）
像面照度／近似次数：４
補正ブロック数：２５（１２．５ｍｍ等間隔）
照度測定数：５（１００％、８０％、６０％、４０％、２０％）
レーザ駆動電流（Ｉｌｄ）分解能：１０ｂｉｔ
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感光ドラム１１０の画像領域内の像高（±１５０ｍｍ）を、３７．５ｍｍの等間隔で配置された９つの測定点（像高）について、像面照度測定を行う。像面照度測定は、例えば、工場出荷時に、冶具などを用いて実行される。また、感光ドラム１１０の表面付近に可動式の光量センサを設置することで、像面照度を測定してもよい。光量センサは、測定時に感光ドラム１１０の表面付近に移動し、測定が終了すると、レーザビームが当たらない位置へと退避する。この光量センサにより、像担持体上における複数の像高における各光量を取得する。

像面照度が測定される各測定点は、等間隔でなくともよい。図５によれば、感光ドラム１１０の走査面の中心を像高の原点とし（像高＝０）、その左右に４つずつ測定点が設けられている。もちろん、トータルでの測定点の数は、９である。

各測定点についての照度が測定されると、そのうちで最低照度となる測定点が特定される。図５によれば、最も右に位置する測定点（像高＝１５０．０）の照度が最低となっているため、この測定点が抽出される。

光量調整モードに設定されたレーザ駆動部１０１は、特定された測定点での照度が所定値となるよう、光量調整可変抵抗２０４の抵抗値を調整する。以上によって得られた光量を１００％光量と定義する。また、１００％光量を実現するためのレーザ駆動電流（Ｉｌｄ）を１００％光量駆動電流と呼ぶことにする。

（１） 像面照度測定
エンジン制御部２１０は、１００％光量駆動電流について、９つの各測定点における像面照度を測定する。次に、１００％光量駆動電流に対して２０％、４０％、６０％、８０％となる光量駆動電流について、同様に、９つの各測定点における像面照度を測定する。

（２） 像面照度近似式の算出
エンジン制御部２１０は、測定された９つの像面照度から、各駆動電流についてのｎ次の近似式を生成する（ｎは自然数）。ここでは、説明の便宜上、次数ｎを４とする。ｎ次の像面照度近似式は、例えば、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％となる駆動電流で発光した時に得られた各像高での照度データから得られる。この場合、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％となる各駆動電流について像面照度近似式が決定されるため、全体では、５つの像面照度近似式が得られることになる。上述したｍ次の補正近似式Ｐ（Ｄ）は、共通の像高に対する像面照度を５つの像面照度近似式のそれぞれについて決定し、決定した５つの像面照度と対応する発光量（駆動電流）との関係を表す式として得られる。

（３） 補正カウント値Ｓの決定
図６は、実施形態に係る補正カウント値Ｓの算出例を説明するための図である。ここでは、図６に示すように、画像領域内像高（±１５０ｍｍ）を１２．５ｍｍの等間隔で分割することで、計２５個の補正ブロックを設定する。エンジン制御部２１０は、生成した近似式に対して、各補正ブロックを示す像高を代入することで、各補正ブロックの像面照度を算出する。この算出処理は、一種の補間処理に相当する。さらに、エンジン制御部２１０は、算出された像面照度のうちの最低値を決定する。図６によれば、２４番目の補正ブロックの像面照度が最低値とわかる。次に、エンジン制御部２１０は、像面照度の最低値に対する、各補正ブロックの像面照度の像面照度差（Ｘ（ｋ％）ｉ）を算出する。すなわち、エンジン制御部２１０は、取得されたある像高の光量と他の各像高の光量との各差分をそれぞれ補正データとして算出する差分演算部の一例である。

Ｘ（ｋ％）ｉ＝（ｉ番目の補正ブロックの像面照度）−像面照度の最低値
ここで、ｋ％は、上述した光量のパーセンテージ（２０％〜１００％）である。また、ｉは、各補正ブロックを識別するための識別番号（ｉ＝０〜２４）である。なお、像高に対する補正ブロックの配置方法は、一例に過ぎず、他の配置方法が採用されてもよい。

次に、像面照度差（Ｘ（ｋ％）ｉ）を、レーザ駆動電流（Ｉｌｄ）分解能によって量子化して、レーザ駆動電流の補正ビットΔＸを算出する。ここでは、レーザ駆動電流（Ｉｌｄ）分解能が１０ｂｉｔであるため、補正ビットΔＸは、次式により算出される。

ΔＸ＝１００％光量駆動電流 ／ １０２４
最終的に、補正カウント値Ｓを求めるための算術式は、Ｓ＝Ｘ（ｋ％）ｉ ／ ΔＸとなる。同様に、エンジン制御部２１０は、各光量駆動電流を８０％、６０％、４０％及び２０％に設定したときの像面照度に対して、補正カウント値Ｓを算出する。このように、エンジン制御部２１０は、各光量駆動電流と各補正ブロックとの組みごとに算出した補正カウント値ＳをＥＥＰＲＯＭ２０５に格納する。

［補正データの生成方法］
図７は、実施形態に係る補正データ特性の一例を示す図である。ここでは、横軸に光量設定値Ｄ、縦軸に補正データＰとしている。光量設定値Ｄは、上述した光量制御信号と光量データとによって決定される可変の値である。通常の補正では、m次の補正近似式が使用される。この場合に得られた補正値を図中の●が示している。高速モードにおいて光量設定値Ｄがａ→ｂに移行した場合、原点とＤ＝ａの時の点●を結ぶ直線に則って補正値が算出される。この補正値が○によって示されている。この補正値に対してさらに補正係数αを乗じたときの値を◎が示している。この◎に対応した補正値は、○に対応した補正値よりも、ｍ次の補正近似式から得られた補正値（●）に近くなる。

エンジン制御部２１０は、上述した補正カウント値Ｓから補正近似式Ｐ（Ｄ）を決定する。すなわち、係数ｃ１、ｃ２、ｃ３を算出する。ここでは、上述したように補正近似式の次数を２とする。ここでは、ｃ１＝−１５０、ｃ２＝３００、ｃ３＝０となったものとする。
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補正近似式：Ｐ（Ｄ）＝−１５０Ｄ^２ ＋ ３００Ｄ＝１５０Ｄ（２−Ｄ）
補正係数：α＝０．８
補正データの演算式：Ｐ’＝Ｐ_１００％＊β、なお、β＝ａ＋（ｂ−ａ）＊α
Ｐ_１００％：光量設定値Ｄ＝１００％に対する補正データ（現在の光量設定値ａに対する補正データからの換算値）
ａ：現在の光量設定値
ｂ：調整後の光量設定値
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（例１）光量設定値Ｄが２３％から３８％へと増加した場合の補正データは、次のように算出される。

補正近似式Ｐ（Ｄ）による補正データは次の通りである。

光量設定値Ｄ＝２３％での補正データＰ（２３％）＝１５０＊０．２３＊（２−０．２３）＝６１．１
光量設定値Ｄ＝３８％での補正データＰ（３８％）＝１５０＊０．３８＊（２−０．３８）＝９２．３
係数演算結果βによる補正データは次の通りである。

Ｐ’＝２６５．７＊｛０．２３＋（０．３８−０．２３）＊０．８｝＝９３．０
（例２）光量設定値Ｄが８１％から６６％へ減少した場合の補正データは、次のように算出される。

補正近似式Ｐ（Ｄ）による補正データは次の通りである。

光量設定値Ｄ＝８１％での補正データＰ（８１％）＝１５０＊０．８１＊（２−０．８１）＝１４４．６
光量設定値Ｄ＝６６％での補正データＰ（６６％）＝１５０＊０．６６＊（２−０．６６）＝１３２．７
係数演算結果βによる補正データは次の通りである。

Ｐ’＝１７８．５＊｛０．８１＋（０．６６−０．８１）＊０．８｝＝１２３．２
このようにして、それぞれの補正データが算出される（図７）。

図８は、実施形態に係る画像形成装置において実行される光量調整方法を示すフローチャートである。画像形成装置の電源が投入されると以下の処理が実行される。

ステップＳ８０１で、エンジン制御部２１０は、光量調整を実施する。。ステップＳ８０２で、エンジン制御部２１０は、光量調整結果から光量設定値Ｄを決定する。ステップＳ８０３で、エンジン制御部２１０は、通常モードを選択し、補正データを算出する。ここでは、通常モードが選択されているため、各補正データが更新される。通常モードは、高速モードと比較すると相対的に処理時間が長くなるものの制御精度の高いモードである。また、通常モードは、複数あるモードのうち第１のモードである。

ステップＳ８０４で、エンジン制御部２１０は、印刷命令が入力されたか否かを判定する。印刷命令が入力されていなければ、エンジン制御部２１０は、スタンバイに移行する。一方、印刷命令が入力されたのであれば、ステップＳ８０５に進む。ステップＳ８０５で、エンジン制御部２１０は、入力された印刷命令が連続印刷を指示するものであるか否かを判定する。連続印刷でなければ、ステップＳ８１３に進み、エンジン制御部２１０は、半導体レーザ１０２などを駆動して印刷動作を実行する。

一方、連続印刷であれば、ステップＳ８０６に進む。ステップＳ８０６で、エンジン制御部２１０は、半導体レーザ１０２などを駆動して印刷動作を実行する。印刷動作が終了すると、ステップＳ８０７で、エンジン制御部２１０は、光量調整を実施する。ステップＳ８０８で、エンジン制御部２１０は、光量調整の結果から光量設定値Ｄを決定する。ステップＳ８０９で、エンジン制御部２１０は、次の印刷動作を実行する。印刷動作が終了すると、ステップＳ８１０で、エンジン制御部２１０は、高速モードを選択し、補正データの算出処理を実行する。高速モードは、通常モードと比較すると、相対的に制御精度が低くなるものの処理時間が短いモードである。また、高速モードは、複数あるモードのうち第２のモードである。

ステップＳ８１１で、エンジン制御部２１０は、印刷命令により指示された印刷枚数と、実際に印刷した枚数とを比較することで、連続印刷が終了したか否かを判定する。連続印刷が終了していなければ、ステップＳ８０６に戻る。連続印刷が終了していれば、ステップＳ８１２に進む。ステップＳ８１２で、エンジン制御部２１０は、印刷枚数の累積値（累積枚数）をカウントするためのカウンタの値を取得し、この値が所定の閾値Ｔｈを超えているか否かを判定する。なお、カウンタは、光学走査装置を使用する画像形成装置における印刷枚数を累積する累積部の一例である。所定の閾値は、例えば、１０００枚ごとに更新される。例えば、最初の閾値は、１０００枚で、次の閾値は、２０００枚というように、更新されていく。累積枚数が閾値Ｔｈを超えていれば、ステップＳ８０１に戻る。その後、エンジン制御部２１０は、通常モードを選択して、補正データを算出する。

図８に示したフローチャートによれば、高速モードは通常モードよりも多く選択されるため、処理時間が大幅に短縮される。なお、エンジン制御部２１０は、モードを選択する選択部としても機能する。すなわち、エンジン制御部２１０は、印刷枚数が閾値Ｔｈを超えた場合は通常モードを選択し、印刷枚数が閾値Ｔｈを超えない場合は高速モードを選択する。

図８によれば、エンジン制御部２１０は、連続印刷が指定されない場合は、通常モードを選択する。また、エンジン制御部２１０は、連続印刷が指定され、かつ、印刷枚数が閾値を超えた場合に通常モードを選択する。さらに、エンジン制御部２１０は、印刷枚数が閾値を超えない場合は第２のモードを選択する。

また、エンジン制御部２１０は、通常モードが適用されているときは差分演算部に補正データを算出させ、算出された補正データを用いて光源に供給される駆動電流を調整する調整部として機能する。さらに、エンジン制御部２１０は、高速モードが適用されているときは修正演算部に補正データを算出させ、算出された補正データを用いて光源に供給される駆動電流を調整する調整部として機能する。

図９は、実施形態に係る通常モードによる補正データの生成方法を示すフローチャートである。ここでは、上述したステップＳ８０３をより詳細に説明する。

ステップＳ９０１で、補正値演算部４０６は、光量設定値Ｄをエンジン制御部２１０から読み出す。ステップＳ９０２で、補正値演算部４０６は、補正近似式格納部４０５から、補正近似式Ｐ（Ｄ）を読み出す。ステップＳ９０３で、補正値演算部４０６は、光量設定値Ｄを補正近似式Ｐ（Ｄ）に代入して補正演算値Ｐ_１００％を算出する。

ステップＳ９０４で、補正係数演算部４０３は、係数演算結果を初期化する。初期化とは、例えば、光量変化量ΔＤに０を代入することである。ステップＳ９０５で、補正値演算部４０６は、補正演算値Ｐ_１００％をデータセレクタ４０４にセットする。ステップＳ９０６で、エンジン制御部２１０は、データセレクタ４０４の出力モードを通常モードに選択する。ステップＳ９０７で、データセレクタ４０４は、通常モードのときに出力すべきデータや情報を選択して補正値出力信号を生成し、データ送受信部２２２に出力する。ステップＳ９０８で、データ送受信部２２２は、補正値出力信号をシリアル信号に変換して、レーザ駆動部１０１へ転送する。信号の転送回数は、少なくとも補正ブロックの数に相当する。

図１０は、実施形態に係る高速モードによる補正データの生成方法を示すフローチャートである。ここでは、上述したステップＳ８１０をより詳細に説明する。

ステップＳ１００１で、補正係数演算部４０３は、光量設定値Ｄをエンジン制御部から読み出す（Ｄ＝ａ）。ステップＳ１００２で、補正係数演算部４０３は、光量設定値格納部４０１に格納されている前回の光量設定値（光量格納値）ａを読み出す。

ステップＳ１００３で、補正係数演算部４０３は、光量設定値ｂと光量格納値ａの差分値である光量変化量ΔＤを算出する。ステップＳ１００４で、補正係数演算部４０３は、補正係数格納部４０２から補正係数αを読み出す。

ステップＳ１００５で、補正係数演算部４０３は、光量変化量ΔＤに補正係数（α）を乗算して係数演算結果βを算出する。ステップＳ１００６で、補正係数演算部４０３は、係数演算結果βをデータセレクタ４０４にセットする。

ステップＳ１００７で、エンジン制御部２１０は、データセレクタ４０４の出力モードを高速モードに選択する。ステップＳ１００８で、データセレクタ４０４は、係数演算結果βをデータ送受信部２２２に出力する。ステップＳ１００９で、データ送受信部２２２は、係数演算結果βをシリアル送受信信号に変換して転送する。このときの転送回数は、少なくとも１回でよい。

以上説明したように本実施形態は、相対的に処理時間が長くなるものの制御精度の高い通常モードと、相対的に制御精度が低くなるものの処理時間が短い高速モードとを使い分ける。これにより、画質を維持しつつ光量制御に要する時間を短縮できる。

エンジン制御部２１０は、通常モードよりも高速モードを多く選択するため、処理時間の短縮効果が高い。印刷枚数が増えれば増えるほど、光学特性などが変動している可能性が高くなる。よって、印刷枚数に応じてモードを選択すれば、経時的な変動に対しても、光量制御の制御精度を維持しやすくなろう。特に、閾値枚数を超えるような連続印刷が指定されたときには、光学特性の変動が生じやすいので、通常モードを適用することが好ましいだろう。反対に、連続印刷が指定されたとしても印刷枚数が閾値を超えなければ、光学特性の変動は有意な変動でない可能性が高い。よって、この場合は、高速モードを適用することで、処理時間の短縮を図ることが望ましいだろう。

＜第２実施形態＞
本実施形態は、複数の補正係数を光量設定値に応じて選定するように、第１実施形態を改良したものである。

図１１は、実施形態に係る補正データ生成部の一例を示すブロック図である。なお、すでに説明した個所には同一の参照符号を付すことで説明を簡潔にする。図４に示した補正データ生成部２２１と比較するとわかるように、補正データ生成部１１００には、補正係数格納部４０２に代えて、第１乃至第５の補正係数格納部１１０１ないし１１０５及び補正係数選択回路１１０６が採用されている。

第１乃至第５の補正係数格納部１１０１ないし１１０５は、それぞれ異なる補正係数α１〜α５を格納している。各補正係数は、それぞれ異なる光量補正値Ｄに対応している。例えば、光量補正値Ｄの取りうる範囲を５つのグループに分割した場合、最も小さい値となる第１グループの補正係数がα１となる。量補正値Ｄが２番目に小さい値となる第２グループの補正係数がα２となる。同様にα３、α４が定まる。光量補正値Ｄが最も大きい値となる第５グループの補正係数がα５となる。

補正係数選択回路１１０６は、入力された光量補正値Ｄに対応する補正係数を補正係数格納部から読み出して補正係数演算部４０３へ出力する。入力された光量補正値Ｄが第１グループに属する場合、補正係数選択回路１１０６は、補正係数格納部１１０１から補正係数α１を読み出す。このように、補正係数選択回路１１０６は、複数の補正係数から光量設定値に対応する補正係数を選定して修正係数算出部に渡す選定部の一例である。

補正係数演算部４０３は、光量調整が実行されたことで光量設定値Ｄが変更されると（例：Ｄ＝ｃ＝＞ｄ）、変更後の光量設定値ｄと光量設定値格納部４０１に格納されている変更前の光量設定値ｃとから光量変化量ΔＤ（ΔＤ＝ｃ＋（ｄ−ｃ））を算出する。さらに、補正係数演算部４０３は、補正係数選択回路１１０６が出力する補正係数αｎを使用して、係数演算結果β（β＝ΔＤ＊αｎ）を算出し、データセレクタ４０４へ出力する。補正係数αｎは、α１〜α５のいずれかである。

図１２は、実施形態に係る補正データ生成方法の概念を説明するための図である。横軸は、光量設定値Ｄを示し、縦軸は、補正データＰを示している。補正係数α１〜α５は、バックアップメモリ２３０又はＥＥＰＲＯＭ２０５に記憶されている補正カウント値Ｓから生成される。ここでは、光量設定値Ｄに応じて複数ある補正係数α１〜α５の１つが選択される。

例えば、補正係数格納部１１０１に格納されている補正係数α１は、２０％光量時の補正カウント値Ｓ１から算出する（α１＝Ｓ１）。補正係数格納部１１０２に格納されている補正係数α２は、４０％光量時の補正カウント値Ｓ２から算出する（α２＝（Ｓ２−Ｓ１）／２０％）。同様に、α３＝（Ｓ３−Ｓ２）／２０％、α４＝（Ｓ４−Ｓ３）／２０％、α５＝（Ｓ５−Ｓ４）／２０％となる。ここで、Ｓ３は、６０％光量時の補正カウント値である。Ｓ４は、８０％光量時の補正カウント値である。Ｓ５は、１００％光量時の補正カウント値である。なお、補正係数の算出は、例えば、エンジン制御部２１０が実行する。

なお、補正係数αｎは、すべての補正ブロックについて共通に使用されるものとする。また、図１２が示すように光量設定値が第５ブロックに属するｃ’から第４ブロックに属するｄ’へと変化する場合、補正係数選択回路１１０６は、第４のブロックに対応する補正係数α４を選択している。しかし、本発明はこれに限定されることはなく、第５のブロックに対応する補正係数α５が選択されてもよい。

本実施形態によれば、複数の補正係数から光量設定値に対応する補正係数を選定することで、光量制御の精度を向上させることが可能となる。もちろん、これにより画質もさらに維持しやすくなる。

＜第３実施形態＞
ここでは、上述した光学走査装置１００の応用例として、画像形成装置について説明する。図１３は、実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置１３００は、モノクロまたは多色の画像を形成する装置である。例えば、画像形成装置１３００は、印刷装置、画像出力装置、プリンタ、複写機、複合機またはファクシミリとして実現される。

光学走査装置１００は、帯電装置１３０１により一様に帯電された感光ドラム１１０の表面を光ビームによって走査する。これにより、像担持体の一例である感光ドラム１１０には、画像信号に対応する静電潜像が形成される。また、静電潜像は、現像装置１３０２によって、現像剤（例：トナー）像に変換される。現像剤像は、転写装置１３０３によって記録媒体へと転写される。定着装置１３０４は、感光ドラム１１０から現像剤像が転写された記録媒体に対して現像剤像を定着させる装置である。記録媒体Ｓは、記録紙、用紙、シート、転写材などと呼ばれることもある。

光量センサ１３０５は、像担持体上における複数の像高における各光量を取得するためのセンサである。光量センサ１３０５は、画像形成時には、レーザビームを遮らないように退避し、光量の測定時には、レーザビームを受光可能な位置へ移動する。なお、ハーフミラーを設置することで、主要な光量はハーフミラーを透過して像担持体を露光し、一部の光量が光量センサ１３０５によって受光されるようにしてもよい。この場合は、光量センサの可動機構が不要となる利点がある。

実施形態に係る光学走査装置を示す図である。 実施形態に係る画像形成装置の制御部のブロック図である。 実施形態に係るレーザ駆動部の詳細を示したブロック図である。 実施形態に係る補正データ生成部２２１及び補正電流制御回路２０７についてのブロック図である。 光学走査装置１００の像面分布特性を示す図である。 実施形態に係る補正カウント値Ｓの算出例を説明するための図である。 実施形態に係る補正データ特性の一例を示す図である。 実施形態に係る画像形成装置において実行される光量調整方法を示すフローチャートである。 実施形態に係る通常モードによる補正データの生成方法を示すフローチャートである。 実施形態に係る高速モードによる補正データの生成方法を示すフローチャートである。 実施形態に係る補正データ生成部の一例を示すブロック図である。な 実施形態に係る補正データ生成方法の概念を説明するための図である。 実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。

Claims (7)

1. 光学走査装置であって、
   光ビームを出力する光源と、
   前記光ビームが像担持体上を走査するよう回転しながら該光ビームを偏向する回転多面鏡と、
   前記像担持体上の各像高に対して一様に適用される前記光源への駆動電流を、光量設定値として決定する決定部と、
   前記像担持体上における複数の像高における各光量を取得し、取得されたある像高の光量と他の各像高の光量との差分から得られた補正近似式に前記光量設定値を代入することで補正データを算出する補正データ算出部と、
   算出された前記補正データを格納する格納部と、
   前記光量設定値が変更されたときに、変更前の光量設定値と変更後の光量設定値との差分に所定の補正係数を乗算して修正係数を算出する修正係数算出部と、
   算出された前記修正係数を前記格納部に格納されている前記補正データに乗算することで修正された補正データを算出する修正演算部と、
   前記光学走査装置を制御するために予め用意された複数の制御モードのうち第１のモードが適用されているときは前記補正データ算出部に前記補正データを算出させ、算出された該補正データを用いて前記光源に供給される駆動電流を調整し、前記複数あるモードのうち第２のモードが適用されているときは前記修正演算部に前記補正データを算出させ、算出された該補正データを用いて前記光源に供給される駆動電流を調整する調整部と
   を含むことを特徴とする光学走査装置。
2. 前記第１のモードよりも前記第２のモードを多く選択する選択部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
3. 前記光学走査装置を使用する画像形成装置における印刷枚数を累積する累積部をさらに備え、
   前記選択部は、
   前記印刷枚数が閾値を超えた場合は前記第１のモードを選択し、前記印刷枚数が閾値を超えない場合は前記第２のモードを選択することを特徴とする請求項２に記載の光学走査装置。
4. 前記選択部は、
   連続印刷が指定されない場合、又は、連続印刷が指定され、かつ、印刷枚数が閾値を超えた場合に前記第１のモードを選択し、前記印刷枚数が閾値を超えない場合は前記第２のモードを選択することを特徴とする請求項２に記載の光学走査装置。
5. 複数の補正係数から前記光量設定値に対応する補正係数を選定して修正係数算出部に渡す選定部をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学走査装置。
6. 画像形成装置であって、
   像担持体と、
   前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
   画像情報に応じた光ビームで前記像担持体の表面を走査することで静電潜像を形成する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学走査装置と、
   前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像装置と、
   前記現像剤像を記録紙に転写する転写装置と、
   転写された前記現像剤像を前記記録紙に定着させる定着装置と
   を含むことを特徴とする画像形成装置。
7. 光ビームを出力する光源と、前記光ビームが像担持体上を走査するよう回転しながら該光ビームを偏向する回転多面鏡とを含む光学走査装置における光量制御方法であって、
   前記像担持体上の各像高に対して一様に適用される前記光源への駆動電流を、光量設定値として決定する決定工程と、
   前記像担持体上における複数の像高における各光量を取得し、取得されたある像高の光量と他の各像高の光量との差分から得られた補正近似式に前記光量設定値を代入することで補正データを算出する補正データ算出工程と、
   算出された前記補正データを格納する格納工程と、
   前記光量設定値が変更されたときに、変更前の光量設定値と変更後の光量設定値との差分に所定の補正係数を乗算して修正係数を算出する修正係数算出工程と、
   算出された前記修正係数を、前記格納工程で格納された前記補正データに乗算することで修正された補正データを算出する修正演算工程と、
   前記光学走査装置を制御するために予め用意された複数の制御モードのうち第１のモードが適用されているときは前記補正データ算出工程を実行して前記補正データを算出し、算出された該補正データを用いて前記光源に供給される駆動電流を調整し、前記複数あるモードのうち第２のモードが適用されているときは前記修正演算工程を実行して前記補正データを算出し、算出された該補正データを用いて前記光源に供給される駆動電流を調整する調整工程と
   を含むことを特徴とする光量制御方法。

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