JP4989294B2 - 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ー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に記載の発明によれば、感光ドラムに照射される光量を均一にすることはできるであろう。しかし、さらなる画質の向上を図るためには、感光ドラム上に形成される潜像の表面電位（ダーク電位やハイライト電位）を均一にする必要がある。表面電位を均一にできなければ、潜像をトナー等により現像したときに、濃度のムラが発生してしまうため、好ましくない。

一般に、感光ドラムの表面におけるすべての領域で感度特性を一定にすることは、製造工程上、極めて難しい。なぜなら、感光ドラムを回転させながら光導電層を蒸着するため、蒸着ムラなどに起因して光導電層の膜圧が一定とならないからである。それゆえ、感光ドラムの感度特性が一様でないことを考慮して、各領域における光量を補正することが望ましいだろう。

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、像担持体の各領域における感度特性のむらに応じて光量を補正することで、像担持体に形成される潜像のダーク部やハイライト部の表面電位を均一に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、
像担持体に対して光源から光ビームを照射する光学走査装置であって、
前記像担持体の表面を複数に分割して得られる各領域の感度を表す感度データから、前記像担持体の主走査方向における感度特性を表すｎ次近似式とｍ次近似式とを決定する近似式決定手段と（ｎ、ｍは自然数で、ｍ＞ｎ）、
前記ｎ次近似式と前記ｍ次近似式とから各領域における感度の補正値である感度補正値を決定する感度補正値決定手段と、
前記感度補正値に応じて前記光源に通電されるバイアス電流を制御するバイアス電流制御手段と
を含み、
前記像担持体の表面は、主走査方向にＰ列に分割され、副走査方向にＱ行に分割されることで、トータルでＰ×Ｑ個の領域に分割されており、
前記近似式決定手段は、
前記Ｑ行のそれぞれについて、前記主走査方向に並んだＰ個の領域の各感度データから前記ｎ次近似式と前記ｍ次近似式とを決定し、
前記感度補正値決定手段は、
各領域について、対応する前記ｎ次近似式から求まる感度と前記ｍ次近似式から求まる感度との差分値を算出する手段と、
前記Ｐ列のそれぞれについて、各列に属するＱ個の領域に係る前記差分値の平均値を算出する手段と、
算出されたＰ個の前記平均値から、再度、ｍ次近似式を決定し、決定された該ｍ次近似式から求まる感度における第１の最大値を算出する手段と、
各領域の前記感度データをそれぞれ前記第１の最大値で除算することで主走査方向の補正係数を算出する手段と、
前記Ｑ行のそれぞれについて、対応する前記ｎ次近似式から求まる感度における第２の最大値を算出する手段と、
各領域の前記感度データをそれぞれ対応する前記第２の最大値で除算することで副走査方向の補正係数を算出する手段と、
各領域について前記主走査方向の補正係数と前記副走査方向の補正係数を加算することで前記感度補正値を算出する手段と
を含むことを特徴とする。

また、光学走査装置は、光量制御手段と、スイッチング電流制御手段とを含んでもよい。光量制御手段は、光源から出力される光量を目標光量に制御する。スイッチング電流制御手段は、光量制御手段により決定された目標光量を得るための電流値と感度補正値とに応じて光源に通電されるスイッチング電流を制御する。

本発明によれば、感度補正値に応じて光源に通電されるバイアス電流を制御することで、潜像のダーク部における表面電位を均一にすることができる。さらに、感度補正値に応じて光源に通電されるスイッチング電流を制御することで、潜像のハイライト部における表面電位も均一にすることができる。

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、像担持体に対して光ビームを照射する光源を備え、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ービーム（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ービームは、ｆ−θレンズ１０８に入射する。ｆ−θレンズ１０８を通過したレーザービーム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）においてレーザービームＬ２の軌跡が等速運動をするよう、レーザービームＬ２を変換する。レーザービーム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、レーザービームＬ１は、レーザービームの走査範囲のうち端部におけるレーザービームであり、画像形成に利用されない。その代わり、レーザービーム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、レーザービームを出力する光源である。ＰＤ２０３は、レーザー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。駆動電流制御回路２０７は、画像制御部２２０から受信した各種の制御信号に応じてレーザ駆動回路２０１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、光量調整値を決定する決定部として機能する。光量調整値は、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を伝送するための信号である。

また、エンジン制御部２１０は、感光ドラム１１０に設けられたＥＥＰＲＯＭ２４１に格納されている感度データは読み出して、バックアップメモリ２３０に格納する。このように、ＥＥＰＲＯＭ２４１は、感度データを記憶するために像担持体に設けられた記憶手段の一例である。また、エンジン制御部２１０は、感光ドラム１１０における副走査方向の基準となるホームポジション（ＨＰ）を検出するためのＨＰセンサ２４０に接続されている。ＨＰセンサ２４０により検出されたホームポジションを示す信号（ＨＰ信号）は、画像制御部２２０に転送され、画像書き出しタイミングを決定するために利用される。ＨＰ信号は、感光ドラム１１０が１回転するごとに１回出力される。

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、各種の制御信号を生成してレーザ駆動回路２０１に出力したりする。

感度補正値生成部２２１は、像担持体の感度特性に応じて光量を補正するための感度補正値（主走査補正係数や副走査補正係数）などを生成し、光学走査装置１００に出力する。感度補正値生成部２２１は、像担持体の表面を複数に分割して得られる各領域の感度を表す感度データから、像担持体の主走査方向における感度特性を表すｎ次近似式とｍ次近似式とを決定する近似式決定手段（ｎ、ｍは自然数で、ｍ＞ｎ）の一例である。また、感度補正値生成部２２１は、ｎ次近似式とｍ次近似式とから各領域における感度の補正値である感度補正値を決定する感度補正値決定手段の一例である。

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ｍｏｄｅ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、データ出力モード及びサンプルモードなどがある。

光量調整モードは、レーザー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、レーザー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、比較結果に応じてスイッチング電流Ｉｓｗの設定値を加減する。スイッチング電流の設定値に応じて、スイッチング電流制御回路（Ｉｓｗ ＣＵＲＲＥＮＴ ＣＴＬ）３２０は、ＬＤ２０２へ供給する駆動電流Ｉｌｄを調整する。これにより、ＬＤ２０２から出力されるレーザービームの光量を所定光量に制御できる。このように、光量制御回路３００は、光源から出力される光量を目標光量に制御するための光量制御手段の一例である。

また、光量制御回路３００は、バイアス電流Ｉｂの設定値も決定する。例えば、光量制御回路３００は、目標光量の１／４の光量を実現するための駆動電流値を発光開始電流値として決定し、発光開始電流値に対して所定電流値を除算又は減算することで、バイアス電流Ｉｂの設定値を決定する。

スイッチング電流制御回路３２０は、スイッチング電流の設定値及びスイッチング電流の補正値に基づいて電流ドライバの駆動信号を生成して出力する。スイッチング電流の補正値は、感度補正値（主走査補正係数）に応じて駆動電流制御回路２０７が出力するデータである。このように、スイッチング電流制御回路３２０は、目標光量を得るための電流値と感度補正値とに応じて光源に通電されるスイッチング電流を制御するスイッチング電流制御手段の一例である。

バイアス電流制御回路３２１は、バイアス電流の設定値及びバイアス電流の補正値に基づいてバイアス電流を生成して出力する。バイアス電流の補正値は、感度補正値（副走査補正係数）に応じて駆動電流制御回路２０７が出力するデータである。バイアス電流制御回路３２１から出力されたバイアス電流は、電流ドライバ３０７から出力された出力信号と加算され、駆動電流Ｉｌｄとなる。なお、バイアス電流制御回路３２１は、感度補正値に応じて光源に通電されるバイアス電流を制御するバイアス電流制御手段の一例である。バイアス電流の補正値は、後述する感度補正値に対応している。

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スイッチング電流の設定値を維持する。データ出力モードが設定されている場合、スイッチング電流制御回路３２０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から出力されるスイッチング電流の設定値とに応じた駆動電流を出力する。

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、サンプルモードのときは、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は、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、実施形態に係る感度補正値生成部の例示的なブロック図である。感度補正値演算部４０１は、バックアップメモリ２３０に記憶されている感度データＤＡＴＡを、エンジン制御部２１０を通じて読み出す。そのため、感度補正値演算部４０１は、像担持体に設けられた記憶手段から感度データを読み出す読み出し手段の一例である。感度データを入力するための入力手段として、感度補正値演算部４０１は、入力装置や通信装置などを備えてもよい。

感度補正値演算部４０１は、後述する感度補正値決定方法にしたがって主走査補正係数ＣＰと副走査補正係数ＣＳを生成する。また、感度補正値演算部４０１は、感度の最大値Ｓ_maxを算出し、エンジン制御部２１０へ出力する。エンジン制御部２１０は、入力された感度の最大値から光量調整値Ｄとバイアス電流の設定値Ｉｂ_setを生成する。例えば、光量調整値Ｄは、感度の最大値Ｓ_maxに対して１００％との値に決定される。また、バイアス電流の設定値Ｉｂ_setは、例えば、感度の最大値の１０％との値に決定される。

高次補正値生成回路４０２は、主走査補正制御回路４０３から出力される主走査補正開始信号Ｐ_startを検出すると、感度補正値演算部４０１から入力された主走査補正係数ＣＰから高次補正値ＣＨを生成する。高次補正値生成回路４０２は、補正制御クロックＣＬＫに同期して高次補正値ＣＨを出力する。主走査補正制御回路４０３は、ＢＤセンサ１２０からＢＤ信号が入力されると走査補正開始信号Ｐ_startを出力する。

１次補正値生成回路４０４は、副走査補正制御回路４０５から出力される副走査補正開始信号Ｓ_startを検出すると、感度補正値演算部４０１から入力された副走査補正係数ＣＳからを１次補正値Ｃ１を生成する。１次補正値生成回路４０４は、補正制御クロックＣＬＫに同期して１次補正値Ｃ１を出力する。加算器４０６は、高次補正値Ｃｈ及び１次補正値Ｃ１を加算し、その和を出力値ＳＵＭとして出力する。

第１デジタルアナログ変換器（ＤＡ）４０７は、エンジン制御部２１０から入力された制御信号ＤＡＣＳにしたがって感度補正値ＳＣを生成して出力する。例えば、第１デジタルアナログ変換器４０７は、エンジン制御部２１０から入力された光量調整値Ｄを基準電圧（最大電圧）として、加算器４０６からの出力値ＳＵＭをアナログ値である光量補正値ＯＣに変換する。

第２デジタルアナログ変換器（ＤＡ）４０８は、エンジン制御部２１０から入力された制御信号ＤＡＣＳにしたがって光量補正値ＯＣを生成して出力する。例えば、第２デジタルアナログ変換器４０８は、エンジン制御部２１０から入力されたバイアス電流の設定値Ｉｂ_setを基準電圧として、加算器４０６からの出力値ＳＵＭを感度補正値ＳＣへＤ／Ａ変換する。

［感度ムラの原因］
図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、感光ドラムの感度ムラの発生メカニズムを説明するための図である。感光ドラム１１０の感度ムラは、蒸着製造工程における蒸着ムラによる膜圧ばらつきが１つの要因である。

とりわけ、図５Ａは、蒸着ムラによって発生する膜圧ばらつきを示している。蒸着ムラは、一般に、製造装置内の蒸着雰囲気が一部に偏っていると発生する。これによる感度ムラは、感光ドラムの回転軸に対して垂直な方向に沿って発生する。この感光ドラムの主走査方向（図の上下方向）における感度特性は、主走査方向に沿ってほぼ一定の傾きで変化する。一方で、副走査方向（図の左右方向）における感度特性の変化は、僅かである。

図５Ｂによれば、製造装置に設けられた回転器の回転ムラに起因して発生する膜圧ばらつきを示している。これに起因する感度ムラは、回転軸に対して垂直な方向と平行な方向の一部に発生する。この場合、主走査方向における感度特性は、主走査位置に応じて変化する。また、副走査方向における感度特性も、副走査位置に応じて変化する。とりわけ、副走査位置の中央部に大きな感度変動が生じ、副走査位置の端部では感度変動は少ない。

図５Ｃによれば、製造装置の回転器の回転軸と感光ドラムの回転軸とが一致していないことに起因して発生する膜圧ばらつきを示している。これに起因する感度ムラは、回転軸に対して垂直な方向と平行な方向に発生する。感度特性は、主走査位置及び副走査位置に応じて変化するが、とりわけ、感光ドラムの両端の各感度特性は反対になる。

［感度補正値の生成方法］
図６は、実施形態に係る感光ドラムの表面を複数の領域に分割した様子を示す図である。一般に、感光ドラム１１０の表面を展開すると矩形になる。そこで、この矩形を、ホームポジションを基準として、主走査方向にＰ列に分割し、副走査方向にＱ行に分割する。これにより、トータルでＰ×Ｑ個の領域が形成される。Ｐは、感光ドラムの表面のうち、実際に潜像が形成される領域の幅に応じて決定される。Ｑは、感光ドラムの円周長に応じて決定される。例えば、潜像が形成される領域の幅が３００ｍｍであれば、Ｐ＝３０などとすればよい。また、円周長が２５１ｍｍであれば、Ｑ＝２５とすればよい。これらの数値は、単なる例示に過ぎないが、以下では、説明の便宜上、Ｐ＝３０、Ｑ＝２５とする。

第１行目（Ａ行目）は、領域Ａ１ないし領域Ａ３０を含む。第２５行目（Ｙ行目）は、領域Ｙ１ないし領域Ｙ３０を含む。また、第１列目は、領域Ａ１ないし領域Ｙ１を含む。第３０列目は、領域Ａ３０ないし領域Ｙ３０を含む。

そこで、工場出荷時に、感光ドラムの表面における各領域の感度を測定し、測定値を感度データとしてＥＥＰＲＯＭ２４１に格納しておく。なお、ｐ列ｑ行目の感度データはＳ（ｐ，ｑ）と示すことができる。例えば、領域Ａ１の感度データは、Ｓ（１，１）と表せる。また、領域Ａ３０の感度データは、Ｓ（３０，１）と表せる。領域Ｘ１の感度データは、Ｓ（１，２５）と表せる。

図７は、実施形態に係る感度補正値の算出方法の一例を示すフローチャートである。ステップＳ７０１で、感度補正値演算部４０１は、エンジン制御部２１０を通じてバックアップメモリ２３０から必要な感度データを入力する。図６に示した例によれば、トータルで７５０個の感度データが入力されることになる。

ただし、領域Ａ１における左上の角（ホームポジション）を原点として考えると、副走査方向の位置の数は２５個となり、主走査方向の位置の数は３１個となる。副走査方向の数が２６とならないのは、副走査方向の位置０と２６とが同一の点となるためである（副走査方向は、円周方向であることに注意）。よって、この場合は、感度データの総数が７７１個となる。主走査位置ｘ（０≦ｘ≦３１）と副走査位置ｙ（０≦ｙ≦２５）とを用いれば、各領域の感度データをＳ（ｘ，ｙ）と示すことができる。

ステップＳ７０２で、感度補正値演算部４０１は、各領域の感度を表す感度データから、感光ドラムの主走査方向における感度特性を表すｍ次近似式を決定する（ｍは自然数）。すなわち、感度補正値演算部４０１は、Ｑ行のそれぞれについて、主走査方向に並んだＰ個の領域の各感度データからｍ次近似式を決定する。ここでは、ｍ＝４とするが、ｍはｎを超える自然数であればよい。例えば、感度補正値演算部４０１は、第ｑ行目に属する各領域の各感度データから４次の近似式ＦＨｑ（ｐ）を決定する（Ｑ＝２５であれば、ｑ＝１〜２５）。すなわち、トータルでＱ個の４次の近似式が生成される。なお、１行目の４次の近似式は、ＦＨ_１（ｐ）と表せる。

ステップＳ７０３で、感度補正値演算部４０１は、各領域の感度を表す感度データから、感光ドラムの主走査方向における感度特性を表すｎ次近似式を決定する（ｎは、ｍ未満の自然数であればよい）。すなわち、感度補正値演算部４０１は、各行について、主走査方向に並んだＰ個の領域の各感度データからｎ次近似式を決定する。ここでは、説明の便宜上、ｎ＝１とする。感度補正値演算部４０１は、生成されたＱ個の４次の近似式から、Ｑ個の１次の近似式ＦＬｑ（ｐ）を決定する。なお、１行目の１次の近似式は、ＦＬ_１（ｐ）と表せる。

ステップＳ７０４で、感度補正値演算部４０１は、各領域について、対応する４次近似式と１次近似式とから差分値Δ（ｐ，ｑ）を算出する。このように、各領域について、対応するｎ次近似式とｍ次近似式との差分値が算出される。この際に、各行について、差分近似式ＦΔｑ（ｐ）＝ＦＨｑ（ｐ）−ＦＬｑ（ｐ）が生成されてもよい。

ステップＳ７０５で、感度補正値演算部４０１は、Ｐ個の各列ごとに、その列に属するＱ個の領域に係る差分値の平均値を算出する。Ｐ＝３０であれば、３０個の平均値が得られることになる。なお、この際に、感度補正値演算部４０１は、算出された列ごとの平均値から、再度、４次の近似式ＦＨ’ｑ（ｐ）を決定する。すなわち、算出されたＰ個の平均値からｍ次の近似式ＦＨ’ｑ（ｐ）決定されることになる。

ステップＳ７０６で、感度補正値演算部４０１は、生成された各４次の近似式ＦＨ’ｑ（ｐ）から、それぞれの最大値（第１の最大値）を算出する。また、感度補正値演算部４０１は、行ごとに生成された１次の近似式ＦＬｑ（ｐ）から、それぞれの最大値（第２の最大値）を算出する。第２の最大値は、半導体レーザの発光光量の設定値として使用される。

ステップＳ７０７で、感度補正値演算部４０１は、各領域の感度データをそれぞれ対応する第１の最大値で除算する。これにより、主走査方向の補正係数である主走査補正係数ＣＰが算出される。

ステップＳ７０８で、感度補正値演算部４０１は、各領域の感度データをそれぞれ対応する第２の最大値で除算する。これにより、副走査方向の補正係数である副走査補正係数ＣＳが算出される。

その後、これらの感度補正値に応じて、駆動電流制御回路２０７及びバイアス電流制御回路３２１は、光源に通電されるバイアス電流Ｉｂを制御する。これにより、潜像のダーク部における表面電位が均一になる。

さらに、駆動電流制御回路２０７及びスイッチング電流制御回路３２０が、感度補正値に応じてスイッチング電流Ｉｓｗを制御することで、潜像のハイライト部における表面電位が均一になる。

図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、１行目（Ａ行目）について決定された４次近似式と１次近似式の一例を示す図である。とりわけ、図８Ａは、図５Ａに示したような感光ドラムについて得られる近似式を示している。図８Ｂは、図５Ｂに示したような感光ドラムについて得られる近似式を示している。図８Ｃは、図５Ｃに示したような感光ドラムについて得られる近似式を示している。

図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃは、１１行目（Ｋ行目）について決定された４次近似式と１次近似式の一例を示す図である。とりわけ、図９Ａは、図５Ａに示したような感光ドラムについて得られる近似式を示している。図９は、図５Ｂに示したような感光ドラムについて得られる近似式を示している。図９Ｃは、図５Ｃに示したような感光ドラムについて得られる近似式を示している。

図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃは、２４行目（Ｘ行目）について決定された４次近似式と１次近似式の一例を示す図である。とりわけ、図１０Ａは、図５Ａに示したような感光ドラムについて得られる近似式を示している。図１０Ｂは、図５Ｂに示したような感光ドラムについて得られる近似式を示している。図１０Ｃは、図５Ｃに示したような感光ドラムについて得られる近似式を示している。

ここで、図５Ａに対応する図８Ａ、図９Ａ及び図１０Ａに着目してみる。１次近似式の傾き及びオフセット値（縦軸切片の値）は、副走査位置に依存することなくほぼ一定となる。これは、感光ドラム１１０の感度特性が、蒸着時の回転軸に対して線対称の関係にあるためである。

次に、図５Ｂに対応する図８Ｂ、図９Ｂ及び図１０Ｂに着目してみる。１次近似式の傾きは、１行目から１１行目にかけて増加するが、１１行目から２４行目かけて減少する。なお、１次近似式におけるオフセット値は、いずれの行においてもほぼ同一の値となっている。

図５Ｃに対応する図８Ｃ、図９Ｃ及び図１０Ｃに着目してみる。図８Ｃ、図９Ｃ及び図１０Ｃでは１次近似式の傾きは、いずれも０のように見える。しかし、これは、６行目や１９行目などに対応する１次近似式の傾きの図示が省略されているからである。実際の１次近似式の傾きは、１行目から６行目にかけて増加し、６行目から１９行目にかけて減少する。さらに、１９行目から２４行目にかけて増加する。

このように、感光ドラム１１０が有する領域ごとの感度ムラに応じて、感度の１次近似式や４次近似式が異なることを理解できよう。

図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、主走査補正係数の一例を示す図である。とりわけ、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃは、それぞれ図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに対応している。これらからわかるように、各領域の感度に応じて主走査補正係数が代わることを理解できよう。なお、補正係数の値が大きいほど、半導体レーザの光量も多くするよう駆動電流が補正される。

図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、副走査補正係数の一例を示す図である。とりわけ、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃは、それぞれ図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに対応している。これらからわかるように、各領域の感度に応じて副走査補正係数が代わることを理解できよう。

図１３は、実施形態に係る感光ドラムにおける潜像の電位補正方法の一例を示す図である。図中の光量補正前における光量分布と表面電位に着目してみると次のことを理解できよう。すなわち、感光ドラム１１０上に照射される光量は一定に保たれているものの、潜像のハイライト部の表面電位（ハイライト電位ＶＬ）とダーク部の表面電位（ダーク電位Ｖｄ）では、それぞれ均一性が保たれていない。

次に、バイアス電流のみ補正した結果である感度補正後（Ａ）に着目してみる。感度補正値生成部が出力した感度補正値に応じて半導体レーザのバイアス電流Ｉｂを制御することにより、ダーク電位Ｖｄのみが補正される。バックグラウンド露光の場合、コントラスト電圧Ｖ_contは、ダーク電位Ｖｄと現像電位Ｖｄｃにより決定される。

感度補正後（Ｂ）は、バイアス電流に加えて、スイッチング電流Ｉｓｗも制御することにより、ダーク電位Ｖｄ及びハイライト電位ＶＬが補正されるたことを示している。イメージ露光の場合、コントラスト電圧Ｖ_contは、現像電位Ｖｄｃとハイライト電位ＶＬにより決定される。

本実施形態によれば、感度補正値に応じて光源に通電されるバイアス電流を制御することで、潜像のダーク部における表面電位を均一にすることができる。さらに、本実施形態によれば、感度補正値に応じて光源に通電されるスイッチング電流を制御することで、潜像のハイライト部における表面電位も均一にすることができる。

とりわけ、感光ドラムの表面をＰ×Ｑ個の領域に分割し、各領域について求められた主走査方向の補正係数と副走査方向の補正係数とから感度補正値を求めて、それを用いて光量を調整することで、表面電位を所望の状態に維持することが可能となる。

なお、感光ドラムの感度データは、各感光ドラムごとに異なる。そのため、個別に測定された感度データを感度補正値生成部に入力することが望ましい。例えば、感度データを記憶した記憶手段（メモリ、ＲＦＩＤタグ）を感光ドラムに設ければ、感光ドラムが交換されたとしても、表面電位を所望の状態に維持することが可能となろう。

＜他の実施形態＞
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１４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１４００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１４００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１４０１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１４０２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１４０３によって記録媒体へと転写される。定着装置１４０４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。

なお、上述したＥＥＰＲＯＭ２４１は、感光ドラム１１０に対して直接設けられてもよいが、感光ドラム１１０を含むプロセスカートリッジに設けられることが好ましいだろう。すなわち、感光ドラム１１０は、プロセスカートリッジなどを単位として着脱交換されるからである。

本実施形態によれば、上述した光学走査装置１００を画像形成装置に搭載することで、感光ドラムの感度ムラに起因した画像の濃度ムラを低減できるようになる。

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。 実施形態に係る感度補正値生成部の例示的なブロック図である。 、 、 感光ドラムの感度ムラの発生メカニズムを説明するための図である。 実施形態に係る感光ドラムの表面を複数の領域に分割した様子を示す図である。 実施形態に係る感度補正値の算出方法の一例を示すフローチャートである。 、 、 １（Ａ）行目について決定された４次近似式と１次近似式の一例を示す図である。 、 、 １１（Ｋ）行目について決定された４次近似式と１次近似式の一例を示す図である。 、 、 ２４（Ｘ）行目について決定された４次近似式と１次近似式の一例を示す図である。 、 、 主走査補正係数の一例を示す図である。 、 、 副走査補正係数の一例を示す図である。 実施形態に係る感光ドラムにおける潜像の電位補正方法の一例を示す図である。 実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。

Claims (6)

1. 像担持体に対して光源から光ビームを照射する光学走査装置であって、
   前記像担持体の表面を複数に分割して得られる各領域の感度を表す感度データから、前記像担持体の主走査方向における感度特性を表すｎ次近似式とｍ次近似式とを決定する近似式決定手段と（ｎ、ｍは自然数で、ｍ＞ｎ）、
   前記ｎ次近似式と前記ｍ次近似式とから各領域における感度の補正値である感度補正値を決定する感度補正値決定手段と、
   前記感度補正値に応じて前記光源に通電されるバイアス電流を制御するバイアス電流制御手段と
   を含み、
   前記像担持体の表面は、主走査方向にＰ列に分割され、副走査方向にＱ行に分割されることで、トータルでＰ×Ｑ個の領域に分割されており、
   前記近似式決定手段は、
   前記Ｑ行のそれぞれについて、前記主走査方向に並んだＰ個の領域の各感度データから前記ｎ次近似式と前記ｍ次近似式とを決定し、
   前記感度補正値決定手段は、
   各領域について、対応する前記ｎ次近似式から求まる感度と前記ｍ次近似式から求まる感度との差分値を算出する手段と、
   前記Ｐ列のそれぞれについて、各列に属するＱ個の領域に係る前記差分値の平均値を算出する手段と、
   算出されたＰ個の前記平均値から、再度、ｍ次近似式を決定し、決定された該ｍ次近似式から求まる感度における第１の最大値を算出する手段と、
   各領域の前記感度データをそれぞれ前記第１の最大値で除算することで主走査方向の補正係数を算出する手段と、
   前記Ｑ行のそれぞれについて、対応する前記ｎ次近似式から求まる感度における第２の最大値を算出する手段と、
   各領域の前記感度データをそれぞれ対応する前記第２の最大値で除算することで副走査方向の補正係数を算出する手段と、
   各領域について前記主走査方向の補正係数と前記副走査方向の補正係数を加算することで前記感度補正値を算出する手段と
   を含むことを特徴とする光学走査装置。
2. 前記光源から出力される光量を目標光量に制御するための光量制御手段と、
   前記光量制御手段により決定された前記目標光量を得るための電流値と前記感度補正値とに応じて前記光源に通電されるスイッチング電流を制御するスイッチング電流制御手段と
   を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. 前記像担持体に設けられた記憶手段から前記感度データを読み出す読み出し手段をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光学走査装置。
4. 前記感度データを入力するための入力手段をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光学走査装置。
5. 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４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。
6. 像担持体に対して光源から光ビームを照射する光学走査装置における光量制御方法であって、
   前記像担持体の表面を複数に分割して得られる各領域の感度を表す感度データから、前記像担持体の主走査方向における感度特性を表すｎ次近似式とｍ次近似式とを決定する近似式決定工程と（ｎ、ｍは自然数で、ｍ＞ｎ）、
   前記ｎ次近似式と前記ｍ次近似式とから各領域における感度の補正値である感度補正値を決定する感度補正値決定工程と、
   前記感度補正値に応じて前記光源に通電されるバイアス電流を制御するバイアス電流制御工程と
   を含み、
   前記像担持体の表面は、主走査方向にＰ列に分割され、副走査方向にＱ行に分割されることで、トータルでＰ×Ｑ個の領域に分割されており、
   前記近似式決定工程は、
   前記Ｑ行のそれぞれについて、前記主走査方向に並んだＰ個の領域の各感度データから前記ｎ次近似式と前記ｍ次近似式とを決定し、
   前記感度補正値決定工程は、
   各領域について、対応する前記ｎ次近似式から求まる感度と前記ｍ次近似式から求まる感度との差分値を算出する工程と、
   前記Ｐ列のそれぞれについて、各列に属するＱ個の領域に係る前記差分値の平均値を算出する工程と、
   算出されたＰ個の前記平均値から、再度、ｍ次近似式を決定し、決定された該ｍ次近似式から求まる感度における第１の最大値を算出する工程と、
   各領域の前記感度データをそれぞれ前記第１の最大値で除算することで主走査方向の補正係数を算出する工程と、
   前記Ｑ行のそれぞれについて、対応する前記ｎ次近似式から求まる感度における第２の最大値を算出する工程と、
   各領域の前記感度データをそれぞれ対応する前記第２の最大値で除算することで副走査方向の補正係数を算出する工程と、
   各領域について前記主走査方向の補正係数と前記副走査方向の補正係数を加算することで前記感度補正値を算出する工程と
   を含むことを特徴とする光量制御方法。

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