JP5354853B2 - 画像形成装置及び該画像形成装置に備えられる制御装置 - Google Patents

画像形成装置及び該画像形成装置に備えられる制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真記録方式等を採用した画像形成装置、及び電子写真記録方式の画像形成装置に備えられる光ビームを出射する光源を制御する制御装置に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置における光走査装置においては、1走査中のレーザの光量を一定に保持するために、1走査中の光検出区間(BD区間)でレーザ光の出力を検出してレーザの駆動電流を1走査の間保持するという方法をとってきた。これは、APC制御(=AutoPowerControlの略。以下、APCと呼ぶ。)と称する。また1走査とは、光源により発生したビームによる像担持体の長手方向への1回の走査を指すものとする。
しかし、感光体上での1走査中でのレーザ走査線の中央部と両端部とで再現濃度が異なり、画像に濃度ムラが発生するという問題がある。
この理由は、光走査手段で使用する回転多面鏡(ポリゴンミラー)への入射光束が、集光光学系の光軸近傍で光強度が最大となるようにガウス分布をしているためである。このため画角(感光体への有効な書込み幅を確保し得る走査角)とともに反射偏向する領域は光軸近傍から端部へと変化していき、被走査面である感光体上における照度は像高(感光体上での位置。感光体中央を像高0とし、0を境に端部へ向かう位置をプラスとマイナスで表現する。)が大きくなる(端部へ向かうほど)につれて小さくなるという傾向(以下「光量端部落ち」と称す)がある。
加えてレーザなどの光源の取り付け誤差などから、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束幅端へずれる。この場合に光量落ちに加えて被走査面上における照度は一方の像高からもう一方の像高へ向かうに連れて増加減少する傾向がある。
このように被走査面である感光体上における一走査線中の照度に不均一さが生じるため、形成される画像に濃度ムラが発生するという問題点がある。
そこで、上記の問題を解決するために、光量端部落ちを補正する方式として、1走査の区間を複数ブロックに分割し、各ブロックに応じた光学系の光量端部落ち補正量(以後、プロファイルデータと称する)を記憶手段に持たせている。1走査中に各ブロックのプロファイルデータと、隣接するブロックのプロファイルデータを読み出し、読み出したプロファイルデータを線形補間したデータを用いて、レーザの駆動電流を制御することによって光量端部落ちを補正する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。
特開2006−069118号公報
この従来例における光量端部落ち補正回路の例を図12に示す。補正回路は、D/A変換器602とローパスフィルタ604を有する。
D/A変換器602は、1走査中の光検出区間(BD区間)でAPC制御するためにサンプルホールドされた電圧値VSH(最大光量に対応した電圧値)を基準電圧として入力する。また光量端部落ちを補正するための補正部で生成された光量端部補正データ203とクロックCLKに基づいてデジタルアナログ変換する。
ローパスフィルタ604は、D/A変換器602が出力するアナログ信号S605をフィルタリングするCR等で構成されたローパスフィルタである。このフィルタ処理後のアナログ信号VCOMに応じて後述するレーザ駆動制御部のパルス電流源の電流を制御することで、1走査中の光量を可変にし、光量端部落ちを補正している。
しかしながら、上記説明したような構成では、光学系の光量端部落ち補正量に応じてレーザの駆動電流を補正して、画像の濃度ムラを解消させようとする場合に、以下の問題があった。すなわち、例え光量端部落ちが10%や20%ほどしかなくても、つまり1走査内の光量が100%から90%や80%程度の変化であっても、100〜0%の光量をD/Aのダイナミックレンジとして変換を行っていた。これは、例えば50%ほどの低光量時であっても光量端部補正できるようにするためであるが、D/Aの最小分解能である1LSBは100%光量に対して決まる値であるため、低光量であるほど分解能が荒くなるという問題があり、これを回避するために高い分解能のD/Aが必要になっていた。更には、使う光量を変更する度に、補正データを再計算しなければならず制御が複雑になっていた。
このことを図11Aと図11Bを用いて説明する。
図11Aは、ある光量PでのBD像高つまりBD位置での像高も含めたドラム面上光量分布を示す図である。同図においてBD像高での光量をP0BD、像高Xでの光量をPX0、・・・、像高Xでの光量をPXNとすると、各像高X、Xでの補正量Y、・・・、Yは(P−PX0)/PX0、・・・、(P−PXN)/PXNである。つまり、補正量Y、・・・、Yは、各像高での目標光量と実際の光量との差分値の比であり、光量の割合を示している。この補正量を像高に応じてレーザ駆動電流に加算すれば、各像高で足りない光量を補えるので、同図のP‘のように光量補正が可能である。この時使用するD/A変換器の分解能が8bitであれば1LSB=P/255の分解能になり、例えば光量P時の光量端部落ちが20%の場合であれば、補正データは像高に応じて0から51(=255×20%)の範囲の値になる。
次に、使う光量が50%の低光量時、つまりプロファイルデータを取得した時の光量Pに対して、実際に使用する光量が半分の0.5Pの場合を図12(2)を用いて説明する。
この場合、光量端部落ち量も半分になるため(光量端部落ち量の割合は一定のため)、同図に示すように半分の光量での各像高に対する補正量Y’、・・・、Y’は、
(0.5P−0.5PX0)/PX0=0.5(P−PX0)/PX0=0.5Y
・・・、
(0.5P−0.5PXN)/PXN=0.5(P−PXN)/PXN=0.5Y
つまり、プロファイルデータを取得した時の光量と、実際に使用する光量が異なると同じプロファイルデータを使用することが出来ない。例えば上述したように光量端部落ちが20%の場合に0.5P光量で8bitD/Aを使用するのであれば、補正データは像高に応じて0から26(=255×20%×50%)の範囲の値になり、P光量時と同じ20%を補正するにも関わらず、0から51の補正範囲に比べ、分解能が荒くなっている。これは使う光量が低いほど分解能が更に荒くなることは明白である。
本発明の目的は、従来より高い補正分解能で光量端部落ち補正でき、使用する光量を変更しても補正分解能を落とすことなく、更には補正データの再計算をする必要のない光走査装置を提供することにある。
本発明の画像形成装置は、感光体と、駆動電流が供給されたことに応じて前記感光体を露光するための光ビームを出射する光源と、前記光ビームが前記感光体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前記光ビームを前記感光体上に導く光学部材と、前記光源が出射する前記光ビームの光量を制御するための制御電圧を設定する設定手段と、前記光ビームの基準光量に対応する補正データであって、前記光ビームが前記感光体を走査する走査方向における前記光学部材によって前記感光体上に導かれた前記光ビームの露光位置に応じて、前記光ビームの光量を補正するための補正データを出力する出力手段と、前記制御電圧と前記制御電圧に対応する光量に対して前記感光体を走査する前記光ビームの光量を目標光量に制御するための目標光量設定値とに基づいて設定される基準電圧に基づいて前記補正データをアナログ信号に変換する変換手段と、前記光学部材の光学特性に基づいて設定された所定の補正値に基づいて前記アナログ信号の電圧を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された前記アナログ信号の電圧と前記基準電圧との両方に基づく値の前記駆動電流を前記光源に供給する駆動手段と、を備えることを特徴とする。また、本発明の制御装置は、画像形成装置に備えられる感光体を露光するための光ビームを出射する光源と、前記光ビームが前記感光体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前記光ビームを前記感光体上に導く光学部材と、を有する画像形成装置に備えられ、前記光ビームを出射させるために前記光源に供給する駆動電流を制御する制御装置において、前記光源が出射する前記光ビームの光量を制御するための制御電圧を設定する設定手段と、前記光ビームの基準光量に対応する補正データであって、前記光ビームが前記感光体を走査する走査方向における前記光学部材によって前記感光体上に導かれた前記光ビームの露光位置に応じて、前記光ビームの光量を補正するための補正データを出力する出力手段と、前記制御電圧と前記制御電圧に対応する光量に対して前記感光体を走査する前記光ビームの光量を目標光量に制御するための目標光量設定値とに基づいて設定される基準電圧に基づいて前記補正データをアナログ信号に変換する変換手段と、前記光学部材の光学特性に応じて設定された所定の補正値に基づいて前記アナログ信号の電圧を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された前記アナログ信号の電圧と前記基準電圧との両方に基づく値の前記駆動電流を前記光源に供給する駆動手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、例えば、補正分解能を上げて、精度良く端部落ちを補正する画像形成装置、及び該画像形成装置に備えられる光ビームを出射する光源を制御する制御装置を提供することができる。
以下、図面に基づき本実施形態の光走査装置について説明する。
[特徴]
本実施形態の光走査装置では、光量端部補正データをD/A変換した後に光量端部落ち最大比率を掛けてレーザの駆動電流の補正を行うことを特徴とする。このため、D/Aに入力する光量端部補正データを、従来のようなD/Aの1部の範囲ではなく、全範囲であるフルレンジにすることができる。その結果、補正分解能を上げることができるので、精度良く端部落ちを補正することができる。
[画像形成装置:図1]
図1は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す縦断面図である。
本画像形成装置は、原稿給紙装置1を備え、原稿給紙装置1は、積載された原稿を1枚づつ順番に原稿台ガラス2上に搬送する。原稿が原稿台ガラス2上の所定位置へ搬送されると、スキャナユニット4のランプ3が点灯され、スキャナユニット4が、原稿面を照明しながら移動される。そして、原稿からの反射光は、ミラー5,6,7を介してレンズ8に導かれた後に、イメージセンサ部9の撮像面上に光学像として結像される。イメージセンサ部9は、結像された光学像を、光電変換により電気信号に変換し、この電気信号は、画像処理部(図示せず)に入力される。画像処理部は、入力された電気信号をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号に対して必要な画像処理を施すことにより、画像信号を生成する。この画像信号は、直接、または一旦画像メモリに格納された後に、光走査装置としての露光制御部10に入力される。
上記露光制御部10は、入力された画像信号に応じて光源としての半導体レーザを駆動する。これにより、半導体レーザからレーザビームが発光される。この発光されたレーザビームは、ポリゴンミラーを含む走査系を介して照射され、回転する像担持体としての感光ドラム11上を主走査方向に繰り返し走査される。
これにより感光ドラム11上には、画像信号に応じた静電潜像が形成される。
感光ドラム11の周囲には、補助帯電器26、前露光ランプ27、一次帯電器28、電位センサ100、現像器13、転写器16、クリーナ25が配置されている。補助帯電器26は、感光ドラム11の表面を除電するための帯電器である。前露光ランプ27は、感光ドラム11の表面の残留電荷を除去するためのランプである。一次帯電器28は、感光ドラム11の表面を一様に帯電させるための帯電器である。電位センサ100は、感光ドラム11の表面の電位を測定するためのセンサである。この電位センサ100によって、感光ドラム11上の電位が測定される。電位センサ100は、たとえば主走査方向(感光ドラム11の軸方向)に沿って等間隔に6つ程度設けられている。現像器13は、感光ドラム11上に形成された静電潜像をトナー像として可視像化するために、感光ドラム11に対してトナーを供給する。転写器16は、感光ドラム11上のトナー像をカセット14,15のいずれかから給紙された用紙に転写する。クリーナ25は、感光ドラム11が次の画像形成に備えるために、感光ドラム11上に残留しているトナーを掻き取り、回収する。
転写器16によりトナー像が転写された用紙は、定着器17に送られる。定着器17は、用紙上のトナー像を熱圧し、用紙上に定着させる。トナー像が定着された用紙は、フラッパ20により、排紙ローラ18へ導かれ、機外へ排出される。また、用紙の両面にそれぞれ画像を形成する場合、用紙の一方の面への画像形成後に、フラッパ20の切り換え動作により、画像形成面を一方の面から他方の面に反転させるための用紙反転動作を行うことができる。この用紙反転動作により、用紙は、両面パス24へ導かれる。そして、両面パス24から、用紙は、再度感光ドラム11と転写器16との間に送られ、用紙の他方の面にトナー像が転写される。
[露光制御部の構成:図2]
図2は、露光制御部10の構成を模式的に示す図である。露光制御部10は、半導体レーザ43を有する。レーザ駆動制御部54は、半導体レーザ43を駆動制御してレーザ発光させる。半導体レーザ43の内部には、発光されたレーザビームの一部を検出するPDセンサ(図7の43B)が設けられている。このPDの検出信号は、半導体レーザ43のオートパワーコントロール(APC)制御に用いられる。
半導体レーザ43から発光されたレーザビームは、コリメータレンズ35および絞り32によりほぼ平行な光に変換された後に、所定のビーム径で回転多面鏡(ポリゴンミラー)33へ入射する。回転多面鏡33は、図中の矢印に示す方向へ等角速度で回転されており、この回転多面鏡33の回転に伴い、入射したレーザビームは、連続的に角度を変える偏向ビームに変換されて反射される。偏向ビームは、f―θレンズ34により、集光作用を受ける。また、f−θレンズ34は、レーザビームに対して、同時に走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行う。これにより、レーザビームは、感光ドラム11上に等速で結合走査される。
また、ポリゴンミラー33からf−θレンズ34を通過するレーザビームを検出するためのビームディテクトセンサ(以下、BDセンサという)36が設けられている。BDセンサ36の検出信号201は、回転多面鏡33の回転とデータの書き込みとの同期をとるための同期信号として用いられる。
入力部61は、後述する光量端部補正データ72を補正部52に出力する。この入力部61としては、例えば、バーコードを読み取ってデータ入力するバーコードリーダ、或いはユーザにより操作されて各種データを入力する操作部、或いは予め光量端部落ち補正データを記憶しているEEPROM等を装着することにより、補正データを入力するものでも良い。
次に、補正部52では、BDセンサ36から出力されるBD信号201に同期して、後述するBDマスク信号301を生成し、レーザ駆動制御部54に出力する。また、補正部54は感光ドラム11上でのレーザビームの走査位置に応じた光量端部補正データ203をレーザ駆動制御部54に出力する。
レーザ駆動制御部54は、補正部52から入力された光量端部補正データ203を後述するようにD/A変換する。レーザ駆動制御部54は、更に、感光ドラム11上で潜像を形成する画像区間で画像信号生成部53から入力された画像信号202と光量端部補正データ203とに基づいて、半導体レーザ43の駆動(発光)信号204の電流値及び駆動時間を制御する。
こうして半導体レーザ43から照射されたレーザビームは、コリメータレンズ35および絞り32によりほぼ平行な光に変換された後に所定のビーム径で回転多面鏡33に入射することになる。
[補正部の構成:図3]
図3は、光走査装置における補正部の例示的な回路図である。
本実施形態の補正部52は、メモリ74(記憶手段)、カウンタ75、ラッチ76、演算処理部77、コンパレータ505、コンパレータ506、JKフリップフロップ507を有する。
このメモリ74における補正データの格納を説明するのが図5である。
カウンタ75は、BD信号201によりリセットされ、記録される画素データに同期した画素クロック(CLK)をカウントしている。ここでカウンタ75は、例えば4ビットのカウンタで、その出力(Q)401は、カウンタ75が「16」を計数する度に出力されるキャリー信号である。ここでカウンタ75により計数される「16」は、図4に示す1走査ラインの1つの補正ブロック(図面で波線と波線の間を1補正ブロックとする)における画素数に対応している。補正ブロック(サンプル点)毎に補正データを読み出すのに使用される。
メモリ74は、不図示のCPUとバス509で接続され、入力部61から入力された露光制御部10の光量端部補正データ72を格納している。メモリ74は、例えばFIFOメモリで構成され、カウンタ75の出力(Q)401に同期して(カウンタ75が「16」を計数する度に)、図5に示すように主走査方向0番目の補正データから順次、補正ブロック毎の補正データXを出力する。
ラッチ76は、カウンタ75の出力(Q)401に同期してメモリ74から出力されたデータXをラッチする。
演算処理部77は、ラッチ76の出力(W)であるADATAと、メモリ74から出力(X)されるBDATAとからなる2つの入力信号に基づいて線形補間データ203をレーザ駆動制御部54に出力する。つまり、主走査方向N番目の補正データ(BDATA)とN−1番目の補正データ(ADATA)で線形補間を行う。
更にカウンタ75からはカウント値であるカウント出力510も出力されており、カウント出力510は、コンパレータ505及びコンパレータ506に入力されている。コンパレータ505のもう1つの入力501は、BD信号201からBDマスク信号301の立ち上がりまでの位置(CLK数)が不図示のCPU或いは不図示のレジスタで設定されており、同様にコンパレータ506のもう1つの入力502は、BD信号201からBDマスク信号301の立ち下がりまでの位置(CLK数)が不図示のCPU或いは不図示のレジスタで設定されている。カウンタ75のカウント出力510が進み、BDマスク信号の立ち上がり位置になるとコンパレータ505はHiになり、それ以外はLowになる信号503を出力する。同様にBDマスク信号の立ち下がり位置になるとコンパレータ506はHiになり、それ以外はLowになる信号504を出力する。コンパレート信号503はJKフリップフロップ507のJ端子に、コンパレート信号504はK端子に入力され、JKフリップフロップ507は、BD信号201でリセットされてLowになり、コンパレート信号503及び504のHiになる間、BDマスク信号301をレーザ駆動制御部54に出力する。
[補正データの生成:図4]
次に、上記説明した光走査装置を用いて光量端部補正を行う方法について図4を用いて説明する。
図4Aの、70は、露光制御部10の光学特性であり、像高を複数ブロック(サンプル点)に分割した時の各ブロックで光量端部落ち比率がどれくらいであるかを表している。ここでは光量端部落ちの最大が20%の光学特性のものを示しており、縦軸は光量端部落ち比率、横軸は像高を表している。
図4Bは、図4Aで示す光学特性70を補正するために各ブロック毎に補正データを段階的に切り替えた場合の補正データ72の例である。光学特性70の光量端部落ちが最大になるブロック(光量端部落ち比率20%のブロック。ここでは、主走査方向n番目)をFFHとし、最小になるブロック(光量端部落ち比率0%のブロック)を00Hとした時の各ブロック像高に応じた光量端部落ち補正データを示している。入力部61から補正部52に入力されるデータを示している。
図4Cは、ブロック単位の補正データ72の隣接した2つのデータを線形補間した補正データ203を示している。つまり、主走査方向N番目の補正データとN−1番目の補正データで線形補間を行ったものである。
補正部52は、BD信号201を検知する前後でLowとなり、他はHiとなるようなBDマスク信号301を生成し、上述した線形補間補正データ203とともに、レーザ駆動制御部54に出力する。
[補正データの配置:図5]
図5は、補正部52のメモリ74(記憶手段)に記憶されている補正データの配置を説明する図である。入力部61より入力された補正データ72(509)は、メモリ74のアドレスの順に主走査方向0番目からn番目までの補正データ(複数のサンプル点における補正データ)が格納されている。メモリ74には、主走査方向0番目の補正データから順に、メモリ74のアドレス0番地から対応付けて記憶されている。補正部52では、BD信号201が入力される毎に内部アドレスカウンタであるカウンタ75がリセットされ、CLK信号が入力される毎に、アドレスの小さい順から補正データが出力される。
尚、この例では、入力部61から入力された補正データをメモリ74に格納するように示している。しかし、入力部61から例えばEEPROMが提供される場合には、そのEEPROMをメモリ74とし、直接、このメモリ(EEPROM)から補正データを読み出すようにしても良い。
[補正データの生成タイミング:図6]
図6は、図4の補正部52による線形補間データ203の生成を説明するタイミング図である。ここでは主走査方向の1走査ラインを2048画素とし、この1走査ラインを128個(n=127)の補正ブロック(H1〜H128)に分割し、各補正ブロックは16画素(m=16)(2048÷127=16)に対応させている。
Wは、図4のラッチ76の出力を示す。Wは、上述の通り、カウンタ75の出力(Q)401に同期してメモリ74から出力されたデータXをラッチする。尚、出力(Q)401は、カウンタ75が「16」を計数する度に出力されるキャリー信号である。
Xは、メモリ74の出力を示し、カウンタ75の出力(Q)401に同期して(カウンタ75が「16」を計数する度に)、図5に示すように主走査方向0番目の補正データから順次、補正ブロック毎の補正データXを出力する。
そして203は、演算処理部77の出力に対応している。演算処理部77は、ラッチ76の出力(W)であるADATAと、メモリ74から出力(X)されるBDATAとからなる2つの入力信号から線形補間データ203をレーザ駆動制御部54に出力する。つまり、主走査方向N番目の補正データ(BDATA)とN−1番目の補正データ(ADATA)で線形補間を行った出力である。
[線形補間動作の説明]
次に、この補正部52の線形補間動作について図3および図5〜図6を参照して説明する。尚、ここでは1走査ラインの補正ブロックは16画素(m=16)に相当し、1走査ラインは2048画素、1走査ライン当たりの補正間隔の画素数は「128」の場合(図5において、n=127)で説明する。
まず、BDセンサ36から出力されるBD信号201が、メモリ74とカウンタ75のリセット端子(RST)に入力されると、メモリ74のアドレス、及びカウンタ75のカウント値が「0」にクリアされる。カウンタ75は4ビットのカウンタで、その出力401は、キャリー信号である。補正ブロックH1では、まず最初にクロック信号(CLK)が16クロック分ダミーで入力されるとカウンタ75の出力401が1クロック分のパルス信号で出力される。これにより、メモリ74から出力されていた主走査方向0番目の補正データがラッチ76にラッチされ、メモリ74の出力は次のアドレスに記憶されている主走査方向1番目の補正データとなる。これにより、演算処理部77の入力ADATAには、主走査方向0番目の補正データが入力され(W)、演算処理部77の入力BDATAには、メモリ74から主走査方向1番目の補正データが入力される(X)。ここで、演算処理部77は、これら2つの入力WとXとの差分を取り、その差分を、1補正ブロックの画素数に対応する「16」で線形補間し、その補間データを画素クロック(CLK)に同期して線形補間データ203として出力する。
つまり、メモリ74の隣り合うアドレスに格納されている2つの補正データから線形補間演算を行い、細かく分割された線形補間補正データ(図6の1〜m。ここではm=16)を算出し、新たな補正データ203として出力する。
こうして補正ブロックH1の補正が終了すると次に補正ブロックH2の補正が開始され、カウンタ75からパルス信号401が出力される。そしてラッチ76にメモリ74から出力されていた主走査方向1番目の補正データがラッチされ(W)、メモリ74の出力は次のアドレスに記憶されている主走査方向2番目の補正データとなる(X)。演算処理部77は、これら2つの入力WとXとの差分を取り、その差分を、1補正間隔の画素数に対応する「16」で線形補間し、その補間データを画素クロック(CLK)に同期して線形補間データ203として出力する。
以下同様にして、各補正ブロック(H3〜H128)ごとに、演算処理部77から線形補間データ203が出力される。
尚、図3の例では、メモリ74はFIFOメモリとして説明したが本発明はこれに限定されるものでなく、例えばメモリ74を通常のメモリ(RAM)で構成し、カウンタ75によるカウント値をメモリ74のアドレスとして入力するようにしても良い。その場合、前述の例では、一段目の4ビットカウンタと、その4ビットカウンタのキャリー出力をカウントする二段目のカウンタとで構成し、二段目のカウンタの出力をメモリ74のアドレスとすればよい。
また前述の例では、メモリ74のアドレス空間を1028アドレスとし、メモリ74のアドレス0番地から15番地までは主走査方向0番目の補正データを格納し、メモリ74のアドレス16番地から31番地までは主走査方向1番目の補正データを格納し、メモリ74のアドレス32番地から47番地までは主走査方向2番目の補正データを格納する(以下同様)ことにより、1つのカウンタとメモリ74で図3のカウンタ75、メモリ74と同様の動作を実現できる。
[レーザ駆動制御部の説明:図7]
図7は、本実施形態の露光制御部10のレーザ駆動制御部54を示す。
レーザチップ43は、レーザダイオード43AとPDセンサ43Bとを有する半導体レーザである。電流源41はレーザ43Aのバイアス電流源、電流源42はレーザ43Aのパルス電流源である。画像信号生成部53より入力される画像信号202は、変調部48において画素変調される。この変調信号とシーケンスコントローラ47からのBD検出用のフル点灯信号FULLとを論理素子40で論理和演算した信号によりスイッチ49はオンあるいはオフとなる。スイッチ49がオンの時にはバイアス電流源41からの電流とパルス電流源42からの電流との和でレーザ43Aは発光される。なお、バイアス電流源41からの電流は1走査内では固定であり、パルス電流源42からの電流は1走査内では可変である。スイッチ49がオフの時にはバイアス電流源41による電流のみでレーザ43Aは発光される。
BD検出用のフル点灯発光時(すなわちフル点灯信号FULLがアクティブであるとき)の光量をモニターしたPDセンサ43Bの出力信号は、電流/電圧(I/V)変換器44で電圧信号に変換され、増幅器45で増幅されてAPC回路46に信号VPDとして入力される。
APC回路46は、後述するシーケンスコントローラ47からのサンプルホールド信号により、BD検出区間でVPDをサンプルし、1走査の間ホールドしてVSH信号としてパルス電流量可変制御部50に出力する。APC回路46は、VSH信号をパルス電流量可変制御部50に出力すると同時に、VSH信号と予め設定された最大光量に応じた電圧値とを比較し差信号VAPCを生成して、差信号VAPCでバイアス電流源41のバイアス電流を制御する。
パルス電流量可変制御部50は、APC回路46からのVSH信号を入力し、更に後述するシーケンスコントローラ47からの補正データ、目標光量設定値及び光量端部落ち最大比率を入力し、パルス電流源42のパルス電流を制御する信号VCOMを出力する。
[APC回路の説明:図8]
図8は、本実施形態のAPC回路46の例示的な回路図である。
APC回路46は、増幅されたPDセンサ出力VPDを、アナログスイッチ38を使ってシーケンスコントローラ47からのサンプル/ホールド信号S/Hでサンプルし、抵抗37とコンデンサ39とで決まる時定数でこの時の電圧値VSHを1走査の間ホールドする。そして、この電圧値VSHと予め設定されたVREFとを比較器40で比較することで、その差信号VAPCを出力し、このVAPCに応じてバイアス電流源41の電流を制御する。即ち、VREFとして設定されている目標のバイアス発光値となるように、各走査毎にバイアス電流源の電流を制御することによって半導体レーザ43Aのバイアス光量が所望の光量となるようにAPC制御を行う。
本実施形態の画像形成装置では、上述したAPC制御と並行して、パルス電流量可変制御部50で1走査中のパルス電流量を制御する信号VCOMを生成し、パルス電流源42を制御することで1走査中の光量端部補正を行う。
[パルス電流量可変制御部の説明:図9]
図9は、本実施形態のパルス電流量可変制御部50の例示的な回路図である。
パルス電流量可変制御部50は、APC回路46からのサンプルホールドされた電圧値VSHに、不図示のCPUからの目標光量設定値(1以下の値)S601を掛けた電圧値S602を出力するオペアンプ等の乗算器601を備える。また、乗算器601からの電圧S602をレファレンス電圧とし、前述した補正部52からの線形補間データ203とクロックCLKに応じてデジタルアナログ変換した電圧S605を出力するD/A変換器602(補正量制御手段)を備える。また、本発明の特徴である603(出力信号レベル変更手段)は、D/A変換器602からの出力である電圧S605に、シーケンスコントローラ47からの光量端部落ち最大比率S606を掛けた電圧S607を出力するオペアンプ等の乗算器を備える。本実施形態では、最大比率S606は、20%であるため、0.2=光量補正する最大比率に応じた1より小さい定数を掛ける。ローパスフィルタ604は、CR等で構成される。加算器605は、ローパスフィルタ604の出力電圧に、乗算器601の出力電圧S602を加算して電圧S608を出力するようオペアンプ等から構成される。606(目標光量切り替え手段)は、加算器605からのオフセットされたローパスフィルタ604でフィルタした後のアナログ信号S608とVSHをBDマスク信号301に応じて切換えて出力するアナログスイッチである。尚、最大比率S606は、本実施形態では20%であるため、0.2を掛けたが、30%であれば0.3を50%であれば0.5を掛けることになる。
[パルス電流量可変制御部の動作:図10]
図10は、図9の信号の流れを示した図である。同図において、図10Aは図4Cで示した各ブロック像高に応じた線形補間補正データの図である。図10Bは目標光量設定値S601が1つまり目標光量が100%の場合を示した図である。同図においてS601が1であるため、乗算器601の出力電圧S602はAPC時にサンプルホールドした電圧VSHをそのまま出力する。次に、このVSHがD/A変換器602のレファレンス電圧として入力され、D/A変換の基準電圧となる。同時にD/A変換器602には、線形補間補正データ203も入力され、補正データ203がFFH時にVSHを出力するようデジタルアナログ変換される。アナログ変換された電圧S605は乗算器603に入力される。同時に乗算器603にはシーケンスコントローラ47から光量端部落ち最大比率S606(ここでは20%=0.2)も入力され、S605の電圧が0.2倍される(S607)。0.2倍された信号S607はローパスフィルタ604を通って加算器605にて電圧VSH分だけオフセットされた電圧S608となり、アナログスイッチ606に入力される。アナログスイッチ606はBD区間にて通常のAPC動作ができるように、BDマスク信号301に従って、画像領域ではS608を出力し、非画像領域ではVSHを出力するよう(1走査毎の主走査同期信号を得るための光量)電圧を切り替える。アナログスイッチ606から出力されたVCOM信号に応じて前述したパルス電流源42は制御され、このパルス電流源42の電流によってレーザ43の出射光量は図10Cのように光量制御され、ドラム面光量はP0のフラットな光量になる。つまり、光量端部落ち比率20%に対してフルレンジでD/A変換するため、補正分解能(D/Aの1LSB)は20%/256=0.078%であり、従来例の100%/256=0.39%より格段に向上していることがわかる。
次に、目標光量を半分にした場合を図10Dに示す。この時、シーケンスコントローラ47から目標光量設定値S601=0.5が入力され、同図のS602のようになる。この電圧S602(=0.5VSH)はD/A変換器602のレファレンス電圧として入力され、D/A602の基準電圧となり、D/A602は補正データ203がFFH時にこの0.5VSHを出力するようデジタルアナログ変換し(S605)、次段の乗算器603で0.2倍され(S607)、加算器605にて電圧0.5VSH分だけオフセットされ(S608)、アナログスイッチ606に入力される。アナログスイッチ606はBD区間にて通常のAPC動作ができるように、BDマスク信号301に従って、画像領域ではS608を出力し、非画像領域ではVSHを出力するよう電圧を切り替える(VCOM、太線)。VCOM信号はパルス電流源42を制御し、このパルス電流源42の電流によってレーザ43の出射光量は図10Eのように光量制御され、BD区間光量はP0、ドラム面光量はP0/2のフラットな光量になる。つまり、目標光量を半分にしてもBD区間の光量は変わらないため、BD同期精度が落ちることなく、また光量端部補正データも変更なく使用でき、従来例のように目標光量を変更する度に演算しなおす必要がないことがわかる。
つまり、光量端部落ち比率20%に対して00H〜FFHのフルレンジでD/A変換するため、補正分解能(D/Aの1LSB)は20%/256=0.078%であり、従来例の100%/256=0.39%より格段に向上していることがわかる。
以上、説明したように光量端部補正データをD/A変換した後に、光量端部落ち最大比率を掛ける構成にしたことで、D/Aに入力する光量端部補正データを光量端部落ち比率いっぱいのフルレンジにすることができ、補正分解能を上げることが出来る。
更には、BD検出時の光量と光量端部補正する目標光量を切り替える手段を設け、D/Aのレファレンス電圧を目標光量に応じて可変にする構成にしたことで、目標光量を変更してもBD同期精度を落とさず、端部補正データを演算しなおす必要もなくなる。また、従来のようにCPUに負荷を掛けることもなくなる。
また、本実施例では光学走査装置の光学特性による光量端部落ち(山が1つの光量分布)の補正について説明したが、像高に応じて複数の山があるようなドラムの感度むら補正に関しても光量補正データが異なるだけで、同様の制御で同様の効果が得られる。
本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面図 図1の露光制御部の構成を示す図 本実施例に係る補正部52の構成を説明する図 本実施例に係る露光制御部10の補正部52による補正を説明する図 本実施例の補正部52のメモリ74における補正データの配置を説明する図 本実施例の補正部52による線形補間データ203の生成を説明するタイミング図 本実施例に係るレーザ駆動制御部54を示す図 本実施例に係るレーザ駆動制御部54のAPC回路46の一例を示す図 本実施例に係るレーザ駆動制御部54のパルス電流量可変制御部50の一例を示す図 本実施例に係るレーザ駆動制御部54のパルス電流量可変制御部50の動作を示す図 Aは従来例におけるレーザの光量を変更しない場合のプロファイルを示す図、Bは従来例におけるレーザの光量を変更した場合のプロファイルを示す図 従来の光量端部落ち補正回路の例を示す図
符号の説明
36 BD
43 レーザダイオード
52 補正部
53 画像信号生成部
54 レーザ駆動制御部
61 入力部
201 BD信号
202 画像信号
203 補正信号
204 レーザ駆動信号
601 乗算器
602 D/A
603 乗算器
605 加算器
606 アナログスイッチ

Claims (18)

  1. 感光体と、
    駆動電流が供給されたことに応じて前記感光体を露光するための光ビームを出射する光源と、
    前記光ビームが前記感光体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前記光ビームを前記感光体上に導く光学部材と、
    前記光源が出射する前記光ビームの光量を制御するための制御電圧を設定する設定手段と、
    前記光ビームの基準光量に対応する補正データであって、前記光ビームが前記感光体を走査する走査方向における前記光学部材によって前記感光体上に導かれた前記光ビームの露光位置に応じて、前記光ビームの光量を補正するための補正データを出力する出力手段と、前記制御電圧と前記制御電圧に対応する光量に対して前記感光体を走査する前記光ビームの光量を目標光量に制御するための目標光量設定値とに基づいて設定される基準電圧に基づいて前記補正データをアナログ信号に変換する変換手段と、
    前記光学部材の光学特性に基づいて設定された所定の補正値に基づいて前記アナログ信号の電圧を補正する補正手段と、
    前記補正手段によって補正された前記アナログ信号の電圧と前記基準電圧との両方に基づく値の前記駆動電流を前記光源に供給する駆動手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記偏向手段によって偏向された前記光ビームを受光する受光手段を備え、
    前記駆動手段は、前記受光手段が前記光ビームを受光する受光タイミングと入力画像データとに基づいて前記駆動電流を前記光源に供給し、
    前記駆動手段は、前記アナログ信号の電圧と前記基準電圧との両方に基づく値の駆動電流を前記光源に供給する第1のモード、又は前記制御電圧に基づく値の駆動電流を前記光源に供給する第2のモードを選択する選択手段を備え、
    前記選択手段は、前記受光手段に前記光ビームを受光させる際に前記第2のモードを選択することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記補正データは、前記光学部材を通過した光ビームの前記走査方向における光量差が抑制されるように、前記光源に一定の駆動電流を供給することによって前記光源から出射されて前記光学部材を通過した前記光ビームの前記走査方向おける光量変動に基づいて前記走査方向おける複数の露光位置それぞれに対応させて設定された補正データであることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記所定の補正値は、一定の値の駆動電流が供給されることによって前記光源から出射される光ビームが前記感光体を走査する場合に、前記光学部材を通過した光ビームの前記走査方向における最大光量と最小光量との光量差に基づいて設定される値であることを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記所定の補正値は、1より小さい定数であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記設定手段は、前記光源から出射された前記光ビームを検出する検出手段を備え、前記設定手段は、前記検出手段によって検出された光ビームの光量に応じて前記制御電圧を設定することを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記補正手段は、前記変換手段によって変換された前記アナログ信号の電圧に前記所定の補正値を乗算することによって当該アナログ信号の電圧を補正することを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 前記出力手段は、前記走査方向における前記光ビームの複数の露光位置それぞれに対応させて複数の前記補正データを記憶する記憶手段を備え、前記光ビームの露光位置それぞれに対応する補正データを前記記憶手段から出力することを特徴とする請求項1乃至7いずれか1項に記載の画像形成装置。
  9. 前記駆動手段は、前記補正手段によって補正された前記アナログ信号の電圧と前記設定手段によって設定された前記制御電圧との和に基づく値の前記駆動電流を前記光源に供給することを特徴とする請求項1乃至8いずれか1項記載の画像形成装置。
  10. 画像形成装置に備えられる感光体を露光するための光ビームを出射する光源と、前記光ビームが前記感光体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前記光ビームを前記感光体上に導く光学部材と、を有する画像形成装置に備えられ、前記光ビームを出射させるために前記光源に供給する駆動電流を制御する制御装置において、
    前記光源が出射する前記光ビームの光量を制御するための制御電圧を設定する設定手段と、
    前記光ビームの基準光量に対応する補正データであって、前記光ビームが前記感光体を走査する走査方向における前記光学部材によって前記感光体上に導かれた前記光ビームの露光位置に応じて、前記光ビームの光量を補正するための補正データを出力する出力手段と、前記制御電圧と前記制御電圧に対応する光量に対して前記感光体を走査する前記光ビームの光量を目標光量に制御するための目標光量設定値とに基づいて設定される基準電圧に基づいて前記補正データをアナログ信号に変換する変換手段と、
    前記光学部材の光学特性に応じて設定された所定の補正値に基づいて前記アナログ信号の電圧を補正する補正手段と、
    前記補正手段によって補正された前記アナログ信号の電圧と前記基準電圧との両方に基づく値の前記駆動電流を前記光源に供給する駆動手段と、を備えることを特徴とする制御装置。
  11. 前記画像形成装置は、前記偏向手段によって偏向された前記光ビームを受光する受光手段を有し、
    前記駆動手段は、前記受光手段が前記光ビームを受光する受光タイミングと入力画像データとに基づいて前記駆動電流を前記光源に供給し、
    前記駆動手段は、前記アナログ信号の電圧と前記基準電圧との両方に基づく値の駆動電流を前記光源に供給する第1のモード、又は前記制御電圧に基づく値の駆動電流を前記光源に供給する第2のモードを選択する選択手段を備え、
    前記選択手段は、前記受光手段に前記光ビームを受光させる際に前記第2のモードを選択することを特徴とする請求項10に記載の制御装置。
  12. 前記補正データは、前記光学部材を通過した光ビームの前記走査方向における光量差が抑制されるように、前記光源に一定の駆動電流を供給することによって前記光源から出射されて前記光学部材を通過した前記光ビームの前記走査方向における光量変動に基づいて前記走査方向おける複数の露光位置それぞれに対応させて設定された補正データであることを特徴とする請求項10または11に記載の制御装置。
  13. 前記所定の補正値は、一定の値の駆動電流が供給されることによって前記光源から出射される光ビームが前記感光体を走査する場合に、前記光学部材を通過した光ビームの前記そうだ方向における最大光量と最小光量との光量差に基づいて設定される値であることを特徴とする請求項10乃至12いずれか1項に記載の制御装置。
  14. 前記所定の補正値は、1より小さい定数であることを特徴とする請求項13に記載の制御装置。
  15. 前記設定手段は、前記光源から出射された前記光ビームを検出する検出手段を備え、前記設定手段は、前記検出手段によって検出された光ビームの光量に応じて前記制御電圧を設定することを特徴とする請求項10乃至14いずれか1項に記載の制御装置。
  16. 前記補正手段は、前記変換手段によって変換された前記アナログ信号の電圧に前記所定の補正値を乗算することによって当該アナログ信号の電圧を補正することを特徴とする請求項10乃至15いずれか1項に記載の制御装置。
  17. 前記出力手段は、前記走査方向における前記光ビームの複数の露光位置それぞれに対応させて複数の前記補正データを記憶する記憶手段を備え、前記光ビームの露光位置それぞれに対応する補正データを前記記憶手段から出力することを特徴とする請求項10乃至16いずれか1項に記載の制御装置。
  18. 前記駆動手段は、前記補正手段によって補正された前記アナログ信号の電圧と前記設定手段によって設定された制御電圧との和に基づく値の前記駆動電流を前記光源に供給することを特徴とする請求項10乃至17いずれか1項記載の制御装置。
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