JP5668331B2 - 画像形成装置、及び光量制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置、及び光量制御方法に関する。
従来から、画像形成装置では、感光体ドラム上に形成された静電荷を半導体レーザにより露光して静電潜像を形成し、現像剤により現像して画像形成を行っている。従来の半導体レーザは、1つの半導体素子から1本〜4本、多くて8本程度のレーザビームを照射している。
また、近年では、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)と称される垂直共振器面発光レーザが実用化されており、VCSELを用いた画像形成装置が提案されている。VCSELは、1つのチップから40本程度のレーザビームを射出することができるので、画像形成装置の潜像形成に使用することにより、高精細、高速画像形成などが可能になるものと考えられる。
ところで、VCSELを潜像形成に用いる際、単に半導体レーザをVCSELに置き換えただけで、高精細な潜像を高速に形成できるわけではない。例えば、潜像形成に使用する半導体レーザは、射出するレーザビームの光量を目標の光量になるように制御する必要があり、当然ながら、VCSELも、多数のレーザビームを発生させる発光領域において、レーザビームの光量を管理する必要がある。
従って、レーザビームの数が増加したVCSELに対して、レーザビームが少ない半導体レーザと同様の光量制御を行うと、光量制御のために時間が長くかかることになり、高速化が制限されるという問題が生じる。また、レーザビームの光量制御を間引くなどすると、逆に高精細化を達成することが困難となる。
このため、例えば特許文献1には、レーザビームの出力特性に応じてチャネル毎の電流補正値を生成し、生成したチャネル毎の補正値を用いて各チャネル共通の駆動電流を補正することによってレーザビームの光量を補正することにより、回路規模の拡大を最小限に抑制しつつ、効率的にレーザビームの光量を制御する技術が開示されている。
また、レーザビームを用いて画像形成を行う場合、シェーディングの問題が生じる。具体的に説明すると、レーザビームは、被走査面に到達するまでにレンズやミラーなどの光学系を通るため、被走査面上でのレーザビームの強度は像高によって強弱(シェーディング特性)が生じてしまい、これが形成画像の濃度に影響を与えてしまう。このため、レーザビームを用いて画像形成を行う場合には、シェーディング補正を行う必要がある。
例えば、特許文献2には、光量と発光電流は直線の比例関係にあると仮定し、ある像高位置の光量補正データが光量10%UPを示していた場合には、発光電流を10%UPすることで光量を10%UPさせる技術が開示されている。また例えば、特許文献3には、複数の光束を発生する光源手段に対してシェーディング補正を行う技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、シェーディング補正を正確に行うために必要となる閾値電流の制御が行われていないため、シェーディング補正を精度よく行うことが困難である。
また、特許文献2に開示された技術のように、光量と発光電流が比例関係にあるとは限らない。従って、特許文献2に開示された技術を特許文献3に開示された技術に適用したとしても各レーザビームが狙いの光量に補正されない場合もある。各レーザビームが狙いの光量に補正されない場合には、各レーザビーム間で大きな光量差が生じてしまい、結果として、形成画像に周期的な濃度ムラ(バンディング)が発生してしまう。従って、特許文献2に開示された技術を特許文献3に開示された技術に適用したとしてもシェーディング補正を精度よく行うことが困難である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、多数のレーザビームを出力する光源であっても、光量の制御を高速に行うことができるとともに、シェーディング補正を精度よくかつ高速に行うことができる画像形成装置、及び光量制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる画像形成装置は、複数のレーザビームを出力する光源と、前記複数のレーザビームのそれぞれを、光量制御のための第1のレーザビームと感光体を走査するための第2のレーザビームとに分離する分離手段と、前記第1のレーザビームそれぞれの光量を示す光量信号を出力する光量信号出力手段と、前記光量信号に基づいて、前記複数のレーザビームそれぞれの光量目標光量となるように、前記複数のレーザビームそれぞれの駆動電流を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記複数のレーザビームの光量制御に共通して用いられる共通制御値を演算する共通制御値演算手段と、前記共通制御値に対する補正値を求める補正値演算手段と、前記レーザビームが発振を開始する電流値に対応する閾値を前記レーザビーム毎に演算する閾値演算手段と、を備え、前記補正値演算手段は、前記共通制御値を前記補正値で補正して前記閾値を加えた電流値で制御される前記レーザビームの光量が前記目標光量となるように前記補正値を求め、前記閾値演算手段は、前記共通制御値を前記補正値で補正して所定数倍した値に前記閾値を加えた電流値で制御される前記レーザビームの光量が前記目標光量の前記所定数倍となるように前記閾値を演算することを特徴とする。
また、本発明の別の態様にかかる光量制御方法は、画像形成装置で実行される光量制御方法であって、前記画像形成装置は、複数のレーザビームを出力する光源と、前記複数のレーザビームのそれぞれを、光量制御のための第1のレーザビームと感光体を走査するための第2のレーザビームとに分離する分離手段と、前記第1のレーザビームそれぞれの光量を示す光量信号を出力する光量信号出力手段と、を備え、共通制御値演算手段が、前記複数のレーザビームの光量制御に共通して用いられる共通制御値を演算する共通制御値演算ステップと、補正値演算手段が、前記光量信号に基づいて、前記共通制御値に対する補正値を求める補正値演算ステップと、閾値演算手段が、前記光量信号に基づいて、前記レーザビームが発振を開始する電流値に対応する閾値を前記レーザビーム毎に演算する閾値演算ステップと、を有し、前記補正値演算ステップでは、前記補正値演算手段は、前記共通制御値を前記補正値で補正して前記閾値を加えた電流値で制御される前記レーザビームの光量が前記目標光量となるように前記補正値を求め、前記閾値演算ステップでは、前記閾値演算手段が、前記共通制御値を前記補正値で補正して所定数倍した値に前記閾値を加えた電流値で制御される前記レーザビームの光量が前記目標光量の前記所定数倍となるように前記閾値を演算することを特徴とする。
本発明によれば、多数のレーザビームを出力する光源であっても、光量の制御を高速に行うことができるとともに、シェーディング補正を精度よくかつ高速に行うことができるという効果を奏する。
図1は、本実施形態の画像形成装置の構成例を示す図である。 図2は、本実施形態の光学装置の光学系の例を示す図である。 図3は、本実施形態の駆動制御部の機能構成例を示すブロック図である。 図4は、紙間APCの例の説明図である。 図5は、本実施形態のVCSELが出力するレーザビームの出力特性例を示すグラフである。 図6は、工場設定データのテーブル構造例を示す図である。 図7は、本実施形態のDEV演算部のハードウェア構成例を示す図である。 図8は、本実施形態のSW演算部のハードウェア構成例を示す図である。 図9は、本実施形態のTH演算部のハードウェア構成例を示す図である。 図10は、本実施形態のドライバのハードウェア構成例を示す図である。 図11は、本実施形態のAPCモード制御部の入出力信号例を示す図である。 図12は、本実施形態のAPCモード制御部によるモードの遷移例を示す図である。 図13は、APC_MODEがmode0の場合のタイミングチャート例を示す図である。 図14は、APC_MODEがmode1又はmode2の場合のタイミングチャート例を示す図である。 図15は、本実施形態のVCSELが出力するレーザビームのI−Lカーブ例を示すグラフである。 図16は、I−L特性が比例関係になく、本実施形態の制御が行われない場合におけるレーザビームのI−Lカーブ例を示すグラフである。
以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる画像形成装置、及び光量制御方法の実施の形態を詳細に説明する。
本実施の形態の画像形成装置は、多数のチャネルからレーザビームを射出するVCSELを駆動する場合に、共通供給電流補正値SHD*ビーム別電流補正値DEV(i)*共通供給電流Isw+ビーム別閾値電流Ith(i)により算出された駆動電流I(i)で、各チャネル(i)を駆動する(1≦i≦N)。
なお、共通供給電流補正値SHDは、シェーディング補正のために共通供給電流Iswを補正するための補正値である。ビーム別電流補正値DEV(i)は、レーザビーム毎に光量を制御する電流を、補正する補正値である。共通供給電流Iswは、全てのレーザビームに共通して供給される電流である。ビーム別閾値電流Ith(i)は、チャネル毎にレーザ発振を開始する閾値電流である。
そして、本実施の形態の画像形成装置には、以下の第1〜第3の制御ループが配置されている。第1の制御ループは、共通供給電流補正値SHD=SHD1の時に、チャネル(i)のレーザビームの光量が目標光量となるようにビーム別電流補正値DEV(i)を制御する制御ループである。第2の制御ループは、共通供給電流補正値SHD=SHD1の時に、ビーム別電流補正値DEV(i)の最大値及び最小値が一定の範囲内となるように共通供給電流設定値SWを制御する制御ループである。なお、共通供給電流設定値SWは、共通供給電流Iswを生成するための電流設定値である。第3の制御ループは、共通供給電流補正値SHD=SHD2の時に、共通供給電流補正値SHD2*ビーム別電流補正値DEV(i)*共通供給電流Isw+ビーム別閾値電流Ith(i)で制御された場合のレーザビームの光量が、共通供給電流補正値SHD1*ビーム別電流補正値DEV(i)*共通供給電流Isw+ビーム別閾値電流Ith(i)で制御された場合のレーザビームの光量の(共通供給電流補正値SHD2/共通供給電流補正値SHD1)倍となるようにビーム別閾値電流設定値TH(i)を制御する制御ループである。
本実施の形態の画像形成装置には、上述した第1〜第3の制御ループが配置されているため、多数チャネルを持つVCSELであっても、精度よく光量の制御を行うことが可能で、シェーディング補正も精度よくかつ高速に行うことができる。
図1は、本実施の形態の画像形成装置100の構成の一例を示す図である。図1に示すように、画像形成装置100は、半導体レーザ及びポリゴンミラーなどの光学要素を含む光学装置102と、感光体ドラム、帯電装置、及び現像装置などを含む像形成部112と、中間転写ベルトなどを含む転写部122とを含んで構成される。
光学装置102は、半導体レーザなどの光源(図示省略)から放出された光ビームを、ポリゴンミラー102cにより偏向させ、fθレンズ102bに入射させている。光ビームは、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、及びブラック(K)の各色に対応した数発生されていて、fθレンズ102bを通過した後、反射ミラー102aで反射され、WTLレンズ102dに入射する。WTLレンズ102dは、光ビームを整形した後、反射ミラー102eへと光ビームを偏向させ、露光のために使用される光ビームLとして像形成部112の感光体ドラム104a、106a、108a、110aへと光ビームを像状照射する。
感光体ドラム104a、106a、108a、110aへの光ビームLの照射は、上述したように複数の光学要素を使用して行われるため、主走査方向および副走査方向に関して、タイミング同期が行われている。以下では、主走査方向を光ビームの走査方向として定義し、副走査方向を主走査方向に対して直行する方向、図1に示す例では、感光体ドラム104a、106a、108a、及び110aの回転する方向として定義する。
感光体ドラム104a、106a、108a、及び110aは、アルミニウムなどの導電性ドラム上に、電荷発生層と電荷輸送層とを少なくとも含む光導電層を備えている。光導電層は、感光体ドラム104a、106a、108a、110aに対応して配設され、コロトロン、スコロトロン、または帯電ローラなどを含んで構成される帯電器104b、106b、108b、110bにより表面電荷が付与される。
帯電器104b、106b、108b、110bにより感光体ドラム104a、106a、108a、110a上にそれぞれ付与された正電荷は、光ビームLにより像状露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム104a、106a、108a、110a上に形成された静電潜像は、現像スリーブ、現像剤供給ローラ、及び規制ブレードなどを含む現像器104c、106c、108c、110cによりそれぞれ現像され、トナー像が形成される。
感光体ドラム104a、106a、108a、110a上に担持されたトナー像は、転写部122の中間転写ベルト114上にそれぞれ転写される。中間転写ベルト114は、搬送ローラ114a、114b、及び114cにより矢線Bの方向に移動され、C、M、Y、Kトナー像が転写された状態で2次転写部へと搬送される。また、2次転写部には、給紙カセットなどの受像材収容部128から、上質紙又はプラスチックシートなどの受像材124が搬送ローラ126により供給される。そして、2次転写部は、2次転写バイアスを印加して、中間転写ベルト114上に転写された多色トナー像を、2次転写ベルト118上に吸着保持された受像材124に転写する。2次転写ベルト118は、搬送ローラ118a及び118bにより矢線Cの方向に搬送され、受像材124と共に定着装置120へと供給される。なお、多色トナー像を転写した後の中間転写ベルト114は、クリーニングブレードを含むクリーニング部116により転写残トナーが除去され、次の像形成プロセスに備えている。
定着装置120は、シリコーンゴム、フッソゴムなどを含む定着ローラなどの定着部材130を含んで構成され、受像材124と多色トナー像とを加圧過熱し、印刷物132として画像形成装置100の外部へ送出する。
なお、各感光体ドラム104a、106a、108a、及び110aの主走査方向の終点付近には、副走査ずれ検出装置(図示省略)が配設されていて、副走査方向のずれを検出している。
図2は、本実施の形態の光学装置102の光学系の一例を示す図である。図2に示すように光学装置102は、駆動制御部200と、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)208と、カップリング光学素子210と、ハーフミラー212と、ポリゴンミラー102cと、fθレンズ102bと、全反射ミラー214と、第2集光レンズ216と、光電変換素子218とを備える。
駆動制御部200は、VCSEL208(光源の一例)の駆動制御を指令する。具体的には、駆動制御部200は、VCSEL208に対して駆動電流を供給することで、VCSEL208を駆動させる。そして、駆動されたVCSEL208は、複数のレーザビームを発生する。本実施の形態では、VCSEL208から発生されるレーザビームは、40チャネルに対応する40本射出されるものとするが、これに限定されるものではない。
レーザビームは、カップリング光学素子210により平行光とされた後、ハーフミラー212に入射する。ハーフミラー212(分離手段の一例)は、誘電体多層膜コーティングなどにより形成され、入射されたレーザビームを、感光体を走査するための走査ビーム(第2のレーザビームの一例)と光量制御のためのモニタビーム(第1のレーザビームの一例)とに分離する。
走査ビームは、ポリゴンミラー102cにより偏向されてfθレンズ102bを通過して感光体ドラム104aへと照射される。感光体ドラム104aの走査開始位置付近には、フォトダイオード(PD)を含む同期検知装置220が配置されている。同期検知装置220は、レーザビーム(走査ビーム)を検出し、同期信号を発行する。なお、同期信号は、各種制御についてタイミングを与える信号である。
モニタビームは、全反射ミラー214により第2集光レンズ216へと反射され、第2集光レンズ216を経て、フォトダイオードなどの光電変換素子218に入射される。光電変換素子218(光量信号出力手段の一例)は、モニタビームの光量に対応するモニタ電圧Vpd(光量信号の一例)を駆動制御部200に出力する。駆動制御部200(制御手段の一例)は、出力されたモニタ電圧Vpdをモニタ信号に変換し、変換したモニタ信号が指し示すレーザビーム光量の値に基づいて、例えばVCSEL制御データを生成する。なお、生成されたVCSEL制御データは、駆動電流の制御に用いられる。
図3は、本実施の形態の駆動制御部200の機能構成の一例を示すブロック図である。図3に示すように駆動制御部200は、VCSELコントローラ400と、ドライバ406と、マイクロコントローラ401と、APC制御部402とを備える。
VCSELコントローラ(以下、GAVDと称す)400は、特定用途集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)であり、画像形成装置100の画像形成を制御するCPU408からの制御信号を受信して、VCSEL208の駆動制御を指令する。また、GAVD400は、CPU408からの指令に応答してVCSEL208に対する工場調整信号、初期化信号、ラインAPC(Auto Power Control)信号、紙間APC信号などを発行し、それぞれ、工場調整設定、初期化設定、ラインAPC、紙間APCを開始する。なお、GAVD400による工場調整設定、初期化設定に並行して、同期検知装置220は、レーザビーム(走査ビーム)の検出を開始する。
ラインAPCは、画像形成装置100が動作中かつ記録紙に対して印刷中に、レーザビームが主走査方向に走査される毎のタイミングでレーザビームの光量補正を行う制御である。また、紙間APCは、複数の枚数を連続印刷中の印刷物間(紙間)において、ラインAPCとは異なる手法にてレーザビームの光量補正を行う制御である。
図4は、紙間APCの一例の説明図である。図4に示す紙間APCは、中間転写ベルトが搬送方向Bに移動する場合において、任意の記録紙に転写されるトナー像Tを形成するための光ビームLが感光体ドラムKを走査してから、次の記録紙に転写されるトナー像T’を形成するための光ビームLが感光体ドラムKを走査するまでの間隔INTで、レーザビームの光量補正を行う制御である。このように、紙間APCは、任意の記録紙に対して印刷した後であって次の記録紙に対して印刷する前までの間に、レーザビームの光量を補正する。
図3に戻り、ドライバ406は、VCSEL208に対して駆動電流を供給する。具体的には、ドライバ406は、GAVD400による制御信号を受信し、制御信号に対応する駆動電流をVCSEL208に供給することで、VCSEL208を駆動させる。そして、駆動したVCSEL208は、レーザビームを発生する。本実施の形態では、VCSEL208からのレーザビームは、40チャネル(1ch〜40ch)に対応する40本射出されるものとするが、これに限定されるものではない。
図5は、本実施の形態のVCSEL208が出力するレーザビームの出力特性(以下、I−L特性と称する)の一例を示すグラフであり、詳細には、VCSEL208の各半導体レーザ素子に供給される電流に応じて出力される光量を示している。なお本実施の形態では、VCSEL208は、40チャネルの半導体レーザ素子から構成されているものとする。
図5に示すように、VCSEL208に供給される電流には、半導体レーザ素子毎にレーザ発振を開始するビーム別閾値電流Ith(i)と、全てのレーザビームに共通する共通供給電流Iswとが存在する。そして、VCSEL208の半導体レーザ素子は、それぞれの素子特性に応じて、駆動電流レベルIに対応する出力Lのレベルが相違する。このため、各半導体レーザ素子が同一のレーザビーム光量を出力するための駆動電流は、初期設定時でも相違する。
なお、共通供給電流Iswの初期値は、出荷前に工場の測定に基づいて後述のマイクロコントローラ401に登録されるプローブ電流値となる。そして、共通供給電流Iswの初期値は、半導体レーザ素子の初期設定を行う場合に用いられる。なお、iはVCSEL208のレーザビームの各チャネルを表しており、本実施形態ではiは、1〜40の値を取る。
図3に戻り、マイクロコントローラ401は、演算部411と、ROM領域及びRAM領域を含むメモリ412とを備える。メモリ412のROM領域には、工場設定データなどが記憶され、メモリ412のRAM領域は、処理のために必要な値を記憶するレジスタメモリなどとして利用される。
そして、マイクロコントローラ401が、APC制御部402を介してGAVD400からの指令を受信すると、演算部411は、メモリ412に記憶された工場設定データやレーザビームの光量を使用して後述のAPC制御部402が使用する各種制御値の初期設定値を演算する。そして、マイクロコントローラ401は、演算部411により演算された初期設定値をAPC制御部402に出力する。
図6は、工場設定データのテーブル構造の一例を示す図である。図6に示すように、ROM領域は、VCSEL208の半導体レーザ素子に割り当てられたチャネルを示すch番号ごとに、初期モニタ電圧Vpdと初期化電流値SW_Aとを対応付けて記憶する。初期モニタ電圧Vpdは、工場出荷時に設定された光電変換素子218のモニタ電圧である。初期化電流値SW_Aは、半導体レーザ素子それぞれに対して設定された初期化電流値SW(i)の平均値であり、光量制御時のモニタ光量を与えるための電流値である。
図3に戻り、APC制御部402は、A/D変換部403と、駆動電流演算部404とを備える。A/D変換部403は、光電変換素子218により出力されたモニタ電圧Vpdをモニタ信号に変換する。駆動電流演算部404は、A/D変換部403により変換されたモニタ信号が指し示すレーザビーム光量の値に基づいてVCSEL制御データを生成して、GAVD400を介してドライバ406に出力する。なお、A/D変換部403及び駆動電流演算部404は、別モジュールとして構成してもよいし、また一体として構成してもよい。そして、駆動電流演算部404は、レジスタメモリ421と、DEV演算部422と、SW演算部423と、TH演算部424とを備える。
レジスタメモリ421には、後述するch1目標値レジスタ〜ch40目標値レジスタと、ch1DEVレジスタ〜ch40DEVレジスタと、SWレジスタと、ch1THレジスタ〜ch1THレジスタとが含まれる。そして、駆動電流演算部404は、初期起動時には、ch1目標値レジスタ〜ch40目標値レジスタ、ch1DEVレジスタ〜ch40DEVレジスタ、SWレジスタ、ch1THレジスタ〜ch1THレジスタそれぞれに対し、マイクロコントローラ401により出力された初期設定値を設定する。
DEV演算部422(補正値演算手段の一例)は、A/D変換部403に変換されたモニタ信号等に基づいて、レーザビーム毎にビーム別電流補正値DEV(i)(補正値の一例)を算出する。ビーム別電流補正値DEV(i)は、レーザビーム毎に光量を制御する電流を補正する補正値を示す。SW演算部423(共通制御値演算手段の一例)は、ビーム別電流補正値DEV(i)等に基づいて、全てのレーザビームに共通して供給される電流である共通供給電流Iswを生成するための共通供給電流設定値SW(共通制御値の一例)を算出する。TH演算部424(閾値演算手段の一例)は、A/D変換部403に変換されたモニタ信号等に基づいて、レーザビーム毎に閾値電流として供給されるビーム別閾値電流Ith(i)を生成するためのビーム別閾値電流設定値TH(i)(閾値の一例)を算出する。同様に、TH演算部424は、シェーディング補正のために共通供給電流Iswを補正するための共通供給電流補正値SHDを算出する。なお、DEV演算部422、SW演算部423、及びTH演算部424による演算手法の詳細については、後述する。
VCSEL制御データには、ビーム別電流補正値DEV(i)と、共通供給電流設定値SWと、共通供給電流補正値SHDと、ビーム別閾値電流設定値TH(i)とが含まれる。駆動電流演算部404は、算出されたビーム別電流補正値DEV(i)、共通供給電流設定値SW、及びビーム別閾値電流設定値TH(i)で、レジスタメモリ421を更新する。
そして、更新されたビーム別電流補正値DEV(i)等を含むVCSEL制御データは、APC制御部402によりGAVD400に送られ、VCSEL208の連続動作および画像形成装置の環境動作によるVCSEL208の光量制御に用いられる。最初のVCSEL制御データは、マイクロコントローラ401により設定された初期設定電流値が各チャネルの点灯信号と共にドライバ406に入力される。ドライバ406は、入力された初期設定電流値をPWM変換して駆動電流を設定し、チャネル点灯信号により指定されるチャネルに対して、設定した駆動電流レベルの電流を供給する。供給された電流により駆動したVCSEL208は、レーザビームを発生させる。発生した各チャネルのレーザビームは、ハーフミラー212、全反射ミラー214、第2集光レンズ216、及び光電変換素子218などによるフィードバック系を介して、当該レーザビームの光量の制御のためにフィードバックされる。フィードバックされたモニタ信号に基づいて、駆動電流演算部404は、適切なビーム別電流補正値DEV(i)、共通供給電流設定値SW、及びビーム別閾値電流設定値TH(i)を算出する。
図7は、DEV演算部422のハードウェア構成の一例を示す図である。図7に示すように、DEV演算部422は、APCモード制御部708と、タイミング生成部709と、セレクタ702と、減算器703と、乗算器710と、セレクタ706と、加算器704と、イネーブル信号生成部707とを備える。なお、ch1目標値レジスタ701_1〜ch40目標値レジスタ701_40、及びch1DEVレジスタ705_1〜ch40DEVレジスタ705_40は、前述したように、レジスタメモリ421に含まれている。
ch1目標値レジスタ701_1〜ch40目標値レジスタ701_40は、予め定められた各チャネルのAPCの目標値を記憶する。なお本実施の形態では、チャネルが、VCSEL208の半導体レーザ素子ごとに割り当てられている。これは、像面上で同じパワーを得るときのA/D変換部403から出力されるモニタ信号は、光学系などの特性により、同一の像面光量を得たときのモニタ信号の値がVCSEL各チャネルにより異なることがあるためである。ch1目標値レジスタ701_1〜ch40目標値レジスタ701_40に設定される値は、マイクロコントローラ401がROM412に記憶された工場設定データなどから算出し、駆動電流演算部404により設定される。
APCモード制御部708は、APC制御モードを制御する。なお、APC制御モードについては後述する。
タイミング生成部709は、APCを行うVCSELチャネルを指定するチャネル指定信号(APC_CH)の生成、VCSEL208の点灯タイミング(LDON)の生成、A/D変換部403のサンプリングタイミング(AD_SMP)の生成、後述するch1DEVレジスタ705_1〜ch40DEVレジスタ705_40、SWレジスタ、ch1THレジスタ〜ch140THレジスタの更新タイミング(CTL_EN)、及び制御対象をDEV及びSWとするか、THとするかを示す信号APC_TGTを生成する。
セレクタ702は、タイミング生成部709で生成されるAPC_CHに従って、ch1目標値レジスタ701_1〜ch40目標値レジスタ701_40に記憶された各チャネルのAPCの目標値の1つを選択して、減算器703に出力する。
減算器703は、セレクタ702から入力される各チャネルのAPCの目標値から、A/D変換部403から入力される各チャネルのモニタビームの光量に対応するモニタ信号を減算する。この減算した値を目標差分値とする。
乗算器710は、減算器703の出力値である目標差分値にゲインを乗算したデータを加算器704に出力する。
セレクタ706は、タイミング生成部709で生成されるAPC_CHに従って、ch1DEVレジスタ705_1〜ch40DEVレジスタ705_40に記憶されている出力値を加算器704に出力する。
加算器704は、乗算器710から出力されたデータとセレクタ706から出力されたデータとを加算したデータを、ch1DEVレジスタ705_1〜ch40DEVレジスタ705_40に出力する。
イネーブル信号生成部707は、APCモード制御部708により生成されるAPCモード信号(APC_MODE)、並びにタイミング生成部709により生成されるAPCの制御対象(APC_TGT)、APCチャネル(APC_CH)、及びレジスタ更新タイミング(CTL_EN)に従って、該当するch1DEVレジスタ705_1〜ch40DEVレジスタ705_40に対して、ライトイネーブル信号を出力する。
ch1DEVレジスタ705_1〜ch40DEVレジスタ705_40は、加算器704から出力された出力値を更新(記憶)し、ビーム別電流補正値DEV(1)〜DEV(40)として出力する。この出力値の更新は、イネーブル信号生成部707からライトイネーブル信号が入力されるタイミングで行われる。
DEV演算部422が上述した構成を備えることで、A/D変換部403から入力されるVCSEL208の各チャネルのモニタ信号が、各チャネルの目標値よりも大きい場合には対応するチャネルのビーム別電流補正値DEV(i)を小さくするようにフィードバック制御がかかり、小さい場合には対応するチャネルのビーム別電流補正値DEV(i)が大きくなるようにフィードバック制御がかかる。このため、VCSEL208の半導体レーザごとに出力されるレーザビームの光量が、目標値となるようにドライバ406で制御される。
図8は、SW演算部423のハードウェア構成の一例を示す図である。図8に示すように、SW演算部423は、平均値演算部801と、減算器803と、乗算器807と、加算器804と、イネーブル信号生成部806とを備える。なお、目標値レジスタ802、及びSWレジスタ805は、前述したように、レジスタメモリ421に含まれている。
SW演算部423は、紙間APCモードのときに、共通供給電流設定値SWを補正する処理を行う。すなわち、ビーム別電流補正値DEV(i)で共通供給電流設定値SWを補正するのみでは、VCSEL208の全てのレーザビームで目標とする光量で出力できなくなる可能性がある。そこで、共通供給電流設定値SWを補正処理して、全てのレーザビームがビーム別電流補正値DEV(i)で補正可能な範囲になるようにする。
平均値演算部801は、DEV演算部422から入力されるビーム別電流補正値DEV(1)〜DEV(40)の平均値を算出する。算出された平均値は、減算器803に出力される。
目標値レジスタ802は、予め定められたビーム別電流補正値DEV(i)の平均値の目標値を記憶する。SW演算部423では、平均値演算部801により算出された平均値が目標値レジスタ802で定められた目標値となるように、共通供給電流設定値SWを制御する。
減算器803は、平均値演算部801から入力された平均値から、目標値レジスタ802が記憶する目標値を減算する。なお、入力された平均値から目標値を減算した値を、平均差分値とする。
乗算器807は、減算器803から出力された平均差分値にゲインを乗算したデータを加算器804に出力する。
加算器804は、乗算器807から入力されたデータと後述するSWレジスタ805から出力されたデータとを加算したデータを、SWレジスタ805に入力する。
イネーブル信号生成部806は、タイミング生成部709から出力された更新タイミング(CTL_EN)と、制御対象コントロール信号(APC_TGT)と、APCモード制御部708から出力されたAPC制御モード(APC_MODE)と、APCチャネル(APC_CH)に基づいてライトを許可するか否かを判定する。そして、イネーブル信号生成部806は、ライトを許可すると判定した場合に、SWレジスタ805に対してライトイネーブル信号を出力する。
SWレジスタ805は、イネーブル信号生成部806から出力されるライトイネーブル信号が有効となったタイミングで、加算器804が出力したデータを記憶し、共通供給電流設定値SWとして出力する。
この構成により、ビーム別電流補正値DEV(i)の平均値が目標値より大きい場合には共通供給電流設定値SWを大きくするように、ビーム別電流補正値DEV(i)の平均値が目標値よりも小さい場合には共通供給電流設定値SWが小さくなるように制御されることになる。
本実施の形態では、ビーム別電流補正値DEV(i)の平均値をフィードバックして、共通供給電流設定値SWを算出するように構成したが、ビーム別電流補正値DEV(i)の平均値の変わりに、ビーム別電流補正値DEV(i)の最大値と最小値の平均値を使用して共通供給電流設定値SWを演算してもよい。これによりVCSELチャネルの中で1チャネルまたは数チャネルのみが異常チャネルがあるような場合においても、適切な制御が行われる確率が向上する。
図9は、TH演算部424のハードウェア構成の一例を示す図である。図9に示すように、TH演算部424は、セレクタ902と、乗算器911と、減算器903と、乗算器910と、イネーブル信号生成部907と、セレクタ906と、加算器904と、シェーディングデータ切り替え信号生成部913と、乗算器912と、セレクタ915とを備える。なお、ch1目標値レジスタ701_1〜ch40目標値レジスタ701_40、ch1THレジスタ905_1〜ch40THレジスタ905_40、及びSHDレジスタ914は、前述したように、レジスタメモリ421に含まれている。
TH演算部424は、紙間APCモードのときに、ビーム別閾値電流設定値TH(i)を補正する処理を行う。具体的には、TH演算部424は、ドライバ406により共通供給電流補正値SHD2*ビーム別電流補正値DEV(i)*共通供給電流Isw+ビーム別閾値電流Ith(i)で制御された場合のレーザビームの光量が、共通供給電流補正値SHD1*ビーム別電流補正値DEV(i)*共通供給電流Isw+ビーム別閾値電流Ith(i)で制御された場合のレーザビームの光量の(共通供給電流補正値SHD2/共通供給電流補正値SHD1)倍となるようにビーム別閾値電流設定値TH(i)を補正する。
セレクタ902は、タイミング生成部709で生成されるAPC_CHに従って、ch1目標値レジスタ701_1〜ch40目標値レジスタ701_40に記憶された各チャネルのAPCの目標値の1つを選択して、乗算器911に出力する。
乗算器911は、セレクタ702から入力される各チャネルのAPCの目標値に、通常APC動作時(SHD1)に対するTH制御を行う場合の補正値(SHD2)の割合(SHD2/SHD1)を乗じて、減算器903に出力する。
減算器903は、乗算器911の出力値から、A/D変換部403から入力される各チャネルのモニタビームの光量に対応するモニタ信号を減算する。この減算した値を目標差分値とする。
乗算器910は、減算器903の出力値である目標差分値にゲインを乗算したデータを加算器904に出力する。
イネーブル信号生成部907は、APCモード制御部708により生成されるAPCモード信号(APC_MODE)、タイミング生成部709により生成されるAPCの制御対象(APC_TGT)、APCチャネル(APC_CH)、及びレジスタ更新タイミング(CTL_EN)に従って、該当するch1THレジスタ905_1〜ch40THレジスタ905_40に対して、ライトイネーブル信号を出力する。
セレクタ906はタイミング生成部709により生成されるAPC_CHに従って、ch1THレジスタ905_1〜ch40THレジスタ905_40に記憶されている出力値を加算器904に出力する。
加算器904は、乗算器910の出力値とセレクタ906の出力とを加算したデータを、ch1THレジスタ905_1〜ch40THレジスタ905_40に出力する。
ch1THレジスタ905_1〜ch40THレジスタ905_40は、加算器904から出力された出力値を更新(記憶)し、ビーム別閾値電流設定値TH(1)〜TH(40)として出力する。この出力値の更新は、イネーブル信号生成部907からライトイネーブル信号が入力されたタイミングで行われる。
シェーディングデータ切り替え信号生成部913は、入力信号としてタイミング生成部709から出力される信号APC_TGTを入力し、制御対象がTHとなるタイミングにおいてSHD_SELをHighレベルとし、それ以外のときはLowレベルとして出力する。
SHDレジスタ914は、通常APCを行うときの共通供給電流設定値SWの補正データを記憶しておくレジスタであり、初期設定時に設定される。
乗算器912は、SHDレジスタ914から入力される補正データに対し通常APC動作時(SHD1)に対するTH制御を行う場合の補正値(SHD2)の割合(SHD2/SHD1)を乗じて、セレクタ915に出力する。
この結果、セレクタ915から出力されるSHDデータは、通常APC制御(DEV、SWの制御)を行う場合にはSHDレジスタ914に設定された補正データが出力され、THの制御を行う場合にはSHDレジスタ914に設定された補正データに(SHD2/SHD1)を乗じたデータが出力されることになる。
TH演算部424が上述した構成を備えることで、A/D変換部403から入力されるVCSEL208の各チャネルのモニタ信号が、各チャネルの目標値よりも大きい場合には対応するチャネルのビーム別閾値電流設定値TH(i)を小さくするようにフィードバック制御がかかり、小さい場合には対応するチャネルのビーム別閾値電流設定値TH(i)が大きくなるようにフィードバック制御がかかる。このため、VCSEL208の半導体レーザごとに出力されるレーザビームの光量が、目標値となるように制御される。
図10は、ドライバ406のハードウェア構成の一例を示す図である。図10に示すように、ドライバ406は、共通供給電流部406d及び共通供給電流補正部406eを備える。また、ドライバ406は、レーザビームを発行するVCSEL208のch毎に、補正値設定部406a1〜a40、閾値電流生成部406b1〜b40、及び電流加算部406c1〜c40を備える。
共通供給電流部406dは、入力された共通供給電流設定値SWに従って、共通供給電流Iswを生成する。共通供給電流補正部406eは、共通供給電流Iswと共通供給電流補正データSHDに従って、共通供給電流Iswを補正した共通供給補正電流(SHD*Isw)を出力する。
補正値設定部406a1〜a40は、共通供給補正電流(SHD*Isw)をビーム別電流補正値DEV(1)〜DEV(40)により補正した電流(SHD*DEV(i)*Isw)を出力する。なお、補正値設定部406a1〜a40は、共通供給補正電流(SHD*Isw)に対して、電流値を68%〜132%の範囲内で補正可能とする。つまり、補正値設定部406a1〜a40は、共通供給補正電流(SHD*Isw)を、ビーム別電流補正値DEV(i)の平均値が100%となるように制御することにより、ビーム別電流補正値DEV(i)が補正範囲外になることを抑止することができる。
閾値電流生成部406b1〜b40は、VCSEL208のチャネルごとにビーム別閾値電流設定値TH(i)に従って、ビーム別閾値電流Ith(i)を生成する。
電流加算部406c1〜c40は、チャネル毎に補正された電流に、閾値電流生成部406b1〜b40で生成された各チャネルに対応したビーム別閾値電流Ith(i)を加算する。そして、電流加算部406c1〜c40は、VCSELの各チャネルを駆動する電流を出力し、VCSEL208の各チャネルに対して供給する。
本実施の形態では、ドライバ406が上述した構成を備えることで、各チャネルの半導体素子LD(i)に対して、SHD*DEV(i)*Isw+Ith(i)の駆動電流を供給できる。
図11は、APCモード制御部708の入出力信号の一例を示す図である。図11に示すように、APCモード制御部708は、入力信号としてリセット信号(reset_n)、APCイネーブル信号(apc_enable)、write_ready信号、及びapc_fgate信号が入力され、出力信号としてbd_en及びAPC_MODEが出力される。また、APCモード制御部708は入力される信号に基づいて、APCモードの制御を行う。
リセット信号(reset_n)は、APCモード制御部708を初期化する信号として、CPU400から入力される信号である。APCイネーブル信号(apc_enable)は、APCが実行可能か否かを示す信号であり、CPU400から入力される信号である。write_ready信号は、書き込み準備が完了したか(主走査の同期処理が終了したか)否かを示す信号であり、GAVD200から入力される。apc_fgate信号は、CPU400から紙間タイミングであるか否かを示す信号として入力される。apc_fgateは、紙間タイミングの場合にLowレベルで入力され、そうでない場合にHighレベルとして入力される。
図12は、APCモード制御部708のモードの遷移の一例を示す図である。APCモード制御部708は、どのモードであっても、入力されたリセット信号(reset_n)がLowレベルである場合に“init”1001に移行する。また、APCモード制御部708は、apc_enable信号がLowレベルとなった場合にも“init”1001に移行する。そして、APCモード制御部708のAPCモードが“init”1001のときに入力されるAPCイネーブル信号(apc_enable)がHighレベルになると、APCモードは“mode0”1002に移行する。
また、APCモードは、“mode0”1002時に指定回数のAPC制御処理が完了した後に“hold”1003に移行する。このAPC制御処理の指定回数は、マイクロコントローラ401により駆動電流演算部404内のレジスタメモリ421に予め設定される。
そして、APCモード制御部708のAPCモードが“hold”1003に移行した場合に、APCモード制御部708は、出力信号bd_enをHighレベルとしてGAVD400に通知する。これにより、GAVD400が、主走査の同期処理(以下BD同期処理)を開始する。GAVD400でBD同期処理が終了した後、GAVD400は、write_ready信号をHighレベルで、APCモード制御部708に入力する。そして、APCモード制御部708は、当該信号の入力をトリガーに“mode1”1004に移行する。なお、“mode1”は、紙間APCを行うモードとする。
その後、APCモード制御部708のAPCモードが“mode1”1004の時、apc_fgateがHighレベルとして入力されると“mode2”1005に移行する。なお、“mode2”は、ラインAPCを行うモードとする。
また、APCモード制御部708のAPCモードが“mode2”1005の時、apc_fgateがLowレベルとして入力されると、再び“mode1”1004に移行する。このように、APCモード制御部708は、apc_fgateのHighレベルとLowレベルとの切り替えに応じて“mode1”及び“mode2”を切り替える。
そして、APCモード制御部708は、上述したAPCモードをAPC_MODEとして、タイミング生成部709、SW演算部423、及びTH演算部424に出力する。
図13は、APC_MODEが“mode0”の場合のタイミングチャートの一例を示す図であり、詳細には、APC_MODEが“mode0”の場合に、タイミング生成部709、イネーブル信号生成部707、イネーブル信号生成部806、イネーブル信号生成部907、及びシェーディングデータ切り替え信号生成部913により生成される信号のタイミングチャートを示す図である。
図13に示す例では、APC_CHは、ch1〜ch40の各チャネルの処理を行うためのタイミングを生成する信号とする。タイミング生成部709は、ch1〜ch40までを1周期としてマイクロコントローラ401により指定された回数の周期分のAPC_CHの生成を行う。これにより、指定された周期分の各チャネルのAPC制御が行われる。
そして、タイミング生成部709は、生成するAPC_CHに応じて、VCSEL208の各チャネルの点灯タイミング信号(LDON)を生成し、GAVD400に出力する。それと共に、タイミング生成部709は、生成するAPC_CHに応じて、サンプリングタイミング信号(AD_SMP)を生成し、A/D変換部403に出力する。
その後、タイミング生成部709は、出力された信号によって行われた処理の結果に従って、駆動電流演算部404がレジスタメモリ421を更新するタイミング信号(CTL_EN)を生成し、イネーブル信号生成部707及びイネーブル信号生成部806に出力する。
そして、イネーブル信号生成部707は、入力されるAPCモード制御信号(APC_MODE)、レジスタ更新タイミング(CTL_EN)、チャネル指定信号(APC_CH)、及びAPC制御対象信号(APC_TGT)に従って指定されたチャネルのレジスタ(ch1DEVレジスタ705_1〜ch40DEVレジスタ705_40)の更新を指示するライトイネーブル信号REG_DEV_ch1_en〜REG_DEV_ch40_enを生成する。これにより、ch1DEVレジスタ705_1〜ch40DEVレジスタ705_40の更新が行われる。
同様に、イネーブル信号生成部907は、入力されるAPCモード制御信号(APC_MODE)、レジスタ更新タイミング(CTL_EN)、チャネル指定信号(APC_CH)、及びAPC制御対象信号(APC_TGT)に従って指定されたチャネルのレジスタ(ch1THレジスタ905_1〜ch40THレジスタ905_40)の更新を指示するライトイネーブル信号REG_TH_ch1_en〜REG_TH_ch40_enを生成する。これにより、ch1THレジスタ905_1〜ch40THレジスタ905_40の更新が行われる。
イネーブル信号生成部806は、入力されるAPCモード(APC_MODE)、レジスタ更新タイミング(CTL_EN)、及びチャネル指定信号(APC_CH)に従って、SWレジスタ805の更新を指示するライトイネーブル信号REG_sw_enを生成する。具体的には、APC_MODE=“mode0”の場合には、APC_CH=ch40の間にレジスタ更新タイミング(CTL_EN)がHighレベルとなったときにREG_sw_enが有効となるように生成される。これにより、ch1〜ch40までの全てのチャネルのDEVレジスタが更新された後に、共通供給電流Iswを更新する制御が行われることになる。
シェーディングデータ切り替え信号生成部913は、APC_TGTがAPC制御でTH制御を行う期間を示す場合で、Highレベルを出力する。
図14は、APC_MODEが“mode1”又は“mode2”の場合のタイミングチャートの一例を示す図であり、詳細には、APC_MODEが“mode1”又は“mode2”の場合に、タイミング生成部709、イネーブル信号生成部707、及びイネーブル信号生成部806により生成される信号のタイミングチャートを示す図である。なお、図14に示す例では、VCSEL208による主走査の開始時に出力されるラインクリア信号(LCLR)の直前に画像領域以外で、VCSEL208を点灯させて、光量の補正制御を行っている。
図14に示す例では、主走査による1スキャンあたりに、2チャンネル分のAPC制御を行うタイミング信号を示している。つまり、1スキャンあたりに、APC_CHで2チャンネル分の信号を生成する。そして、APC_CHが発行された後からイネーブル信号の生成までの手順については、図13に示す“mode0”における手順と同様として説明を省略する。なお、タイミングに余裕がある場合には1スキャンあたりで制御するAPCチャンネル数を増加させても良い。
また、共通供給電流設定値SWが格納されたSWレジスタ805の更新は、VCSELの全てのチャンネルのレーザビームの光量に影響する。このため、共通供給電流設定値SWの変更を作像中に行うと、画像濃度が急激に変化する。そこで、ラインAPCを行うモード“mode2”の場合には、共通供給電流設定値SWの制御を行わないように、イネーブル信号生成部806は、更新するための信号を生成しない。
同様に、ビーム別閾値電流設定値TH(i)の変更は、DEV制御に対しては外乱となって現れるため、画像濃度が急激に変化する可能性がある。このためTH制御も“mode2”の場合には行わないようにイネーブル信号生成部907は、更新するための信号を生成しない。
つまり、イネーブル信号生成部806には、CTL_EN、APC_MODE、APC_TGT、及びAPC_CHが入力される。そして、APC_MODEが“mode1”、APC_TGTがLowレベル、APC_CHがch40の場合に、CTL_ENがHighレベルであれば、イネーブル信号をHighレベルで出力する。そして、イネーブル信号生成部806は、APC_MODEが“mode2”であれば、イネーブル信号を常にLowレベルとして出力する。
同様に、イネーブル信号生成部907には、CTL_EN、APC_MODE、APC_TGT、及びAPC_CHが入力される。そして、APC_MODEが“mode1”、APC_TGTがHighレベル、CTL_ENがHighレベルであれば、APC_CHが指示するチャネルのイネーブル信号をHighレベルで出力する。そして、イネーブル信号生成部907は、APC_MODEが“mode2”であれば、イネーブル信号を常にLowレベルとして出力する。
上述したように、本実施の形態では、“mode1”のときにビーム別電流補正値DEV(i)と共通供給電流値SWとビーム別閾値電流設定値TH(i)の制御をおこない、“mode2”の時にビーム別電流補正値DEV(i)のみの制御を行うこととした。しかしながら、このような制御に制限するものではなく、各種モード毎に、ビーム別電流補正値DEV(i)、共通供給電流値SW、及びビーム別閾値電流設定値TH(i)のそれぞれに対して制御を行うか否かを設定可能に設計することで、状況に適した制御を行うことが可能となる。
以上のように本実施の形態の画像形成装置は、素子全体の光量を制御する制御系(第2の制御ループ)と、各レーザビームの光量誤差を補正する制御系(第1の制御ループ)と、目標光量近傍で、駆動電流の変化量と光量の変化量の関係がI−Lカーブの傾きと一致する用に閾値電流を制御する制御系(第3の制御ループ)とを、有する。
そして本実施の形態によれば、共通供給電流Iswの制御だけでなくビーム別閾値電流設定値TH(i)の制御も行うため、多数チャネルを持つVCSELであっても、精度よく光量の制御を行うことが可能で、シェーディング補正も精度よくかつ高速に行うことができる。
特に本実施の形態では、共通供給電流補正値SHD2*ビーム別電流補正値DEV(i)*共通供給電流Isw+ビーム別閾値電流Ith(i)で制御された場合のレーザビームの光量が、共通供給電流補正値SHD1*ビーム別電流補正値DEV(i)*共通供給電流Isw+ビーム別閾値電流Ith(i)で制御された場合のレーザビームの光量の(共通供給電流補正値SHD2/共通供給電流補正値SHD1)倍となるようにビーム別閾値電流設定値TH(i)を制御する。従って本実施の形態によれば、I−L特性が比例関係にない場合であっても、各レーザビームの光量を一定の光量に補正でき、シェーディング補正を精度よく行うことができる。
図15は、本実施の形態のVCSEL208が出力するレーザビームのI−Lカーブの一例を示すグラフである。図15に示す例では、駆動電流I(i)の値がビーム別閾値電流Ith(i)+共通供給電流Iswである場合に、レーザビーム(i)の光量が目標光量となるように共通供給電流Iswがビーム別電流補正値DEV(i)で補正される。また、駆動電流I(i)の値がビーム別閾値電流Ith(i)+0.8*共通供給電流Iswである場合に、レーザビーム(i)の光量が目標光量の0.8倍の光量となるようにビーム別閾値電流設定値TH(i)が制御される。同様に、駆動電流I(i)の値がビーム別閾値電流Ith(i)+1.2*共通供給電流Iswである場合に、レーザビーム(i)の光量が目標光量の1.2倍の光量となるようにビーム別閾値電流設定値TH(i)が制御される。これにより、I−L特性が比例関係にない場合であっても、目標光量近傍では、レーザビーム(i)の光量と共通供給電流Iswとが比例関係となるため、共通供給電流Iswに、予め測定されたシェーディング補正値に従った係数を乗じた電流でVCSELを駆動することにより、精度良くシェーディング補正を行うことができる。なお、図15に示す例では、係数が0.8、及び1.2である場合を例に取り説明したが、これに限定されるものではなく、シェーディング補正範囲に応じて決めることができる。
また、比較例として、I−L特性が比例関係になく、本実施の形態の制御が行われない場合におけるレーザビームのI−Lカーブの一例を示すグラフを図16に示す。図16に示す例では、I−L特性が比例関係にないため、I−Lカーブの傾きが途中から変化している。この場合、駆動電流I(i)の値を、ビーム別閾値電流Ith(i)’+係数(0.8〜1.2)*共通供給電流Isw’として、係数倍のシェーディング補正を行っても、レーザビーム(i)の光量が目標光量の係数倍の光量とならず、シェーディング補正値に誤差が生じてしまう。シェーディング補正値の誤差は、I−Lカーブの傾きの変化が少ない場合には無視できるが、VCSELのような素子ではI−Lカーブの傾きの変化が大きくなることが多く、誤差を無視することが困難である。このため、図16に示す例では、シェーディング補正を精度よく行うことが困難である。
また本実施の形態では、光量の制御を高速に行うことが可能であるため、光源の全チャネルを高出力で点灯させたときなどのように光源の温度が急激に変化した場合であっても、制度よく追従することが可能である。
100 画像形成装置
102 光学装置
102a 反射ミラー
102b fθレンズ
102c ポリゴンミラー
102d WTLレンズ
102e 反射ミラー
104a、106a、108a、110a 感光体ドラム
104b、106b、108b、110b 帯電器
104c、106c、108c、110c 現像器
112 像形成部
114 中間転写ベルト
114a、114b、114c 搬送ローラ
116 クリーニング部
118 2次転写ベルト
118a、118b 搬送ローラ
120 定着装置
122 転写部
124 受像材
126 搬送ローラ
128 受像材収容部
130 定着部材
132 印刷物
200 駆動制御部
208 VCSEL
210 カップリング光学素子
212 ハーフミラー
214 全反射ミラー
216 第2集光レンズ
218 光電変換素子
220 同期検知装置
400 VCSELコントローラ(GAVD)
401 マイクロコントローラ
402 APC制御部
403 A/D変換部
404 駆動電流演算部
406 ドライバ
406a1〜a40 補正値設定部
406b1〜b40 閾値電流生成部
406c1〜c40 電流加算部
406d 共通供給電流部
406e 共通供給電流補正部
408 CPU
411 演算部
412 メモリ
421 レジスタメモリ
422 DEV演算部
423 SW演算部
424 TH演算部
701_1〜701_40 ch1目標値レジスタ〜ch40目標値レジスタ
702 セレクタ
703 減算器
704 加算器
705_1〜705_40 ch1DEVレジスタ〜ch40DEVレジスタ
706 セレクタ
707 イネーブル信号生成部
708 APCモード制御部
709 タイミング生成部
710 乗算器
801 平均値演算部
802 目標値レジスタ
803 減算器
804 加算器
805 SWレジスタ
806 イネーブル信号生成部
807 乗算器
902 セレクタ
903 減算器
904 加算器
905_1〜905_40 ch1THレジスタ〜ch40THレジスタ
906 セレクタ
907 イネーブル信号生成部
910 乗算器
911 乗算器
912 乗算器
913 シェーディングデータ切り替え信号生成部
914 SHDレジスタ
915 セレクタ
特開2009−1006号公報 特許第3466599号公報 特開2003−320703号公報

Claims (6)

  1. 複数のレーザビームを出力する光源と、
    前記複数のレーザビームのそれぞれを、光量制御のための第1のレーザビームと感光体を走査するための第2のレーザビームとに分離する分離手段と、
    前記第1のレーザビームそれぞれの光量を示す光量信号を出力する光量信号出力手段と、
    前記光量信号に基づいて、前記複数のレーザビームそれぞれの光量目標光量となるように、前記複数のレーザビームそれぞれの駆動電流を制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、
    前記複数のレーザビームの光量制御に共通して用いられる共通制御値を演算する共通制御値演算手段と、
    前記共通制御値に対する補正値を求める補正値演算手段と、
    前記レーザビームが発振を開始する電流値に対応する閾値を前記レーザビーム毎に演算する閾値演算手段と、を備え、
    前記補正値演算手段は、前記共通制御値を前記補正値で補正して前記閾値を加えた電流値で制御される前記レーザビームの光量が前記目標光量となるように前記補正値を求め
    前記閾値演算手段は、前記共通制御値を前記補正値で補正して所定数倍した値に前記閾値を加えた電流値で制御される前記レーザビームの光量が前記目標光量の前記所定数倍となるように前記閾値を演算することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記補正値は、前記レーザビーム毎の補正値である第1補正値と、前記複数のレーザビームに共通の補正値である第2補正値とを含み、
    前記補正値演算手段は、前記第2補正値が第1値である場合に、前記共通制御値を前記第1補正値及び前記第2補正値で補正して前記閾値を加えた電流値で制御される前記レーザビームの光量が前記目標光量となるように前記第1補正値を求め、
    前記閾値演算手段は、前記第2補正値が第2値である場合に、前記共通制御値を前記第1補正値及び前記第2補正値で補正して前記閾値を加えた電流値で制御される前記レーザビームの光量が前記目標光量の(前記第2値/前記第1値)倍となるように前記閾値を演算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. 前記共通制御値演算手段、前記補正値演算手段、前記閾値演算手段は、それぞれフィードバック系を用いて前記共通制御値、前記補正値、前記閾値を演算することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記共通制御値演算手段は、任意の記録紙に対して印刷した後であって次の記録紙に印刷する前までの場合に限り、前記共通制御値を演算することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の画像形成装置。
  5. 前記閾値演算手段は、任意の記録紙に対して印刷した後であって次の記録紙に印刷する前までの場合に限り、前記閾値を演算することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の画像形成装置。
  6. 画像形成装置で実行される光量制御方法であって、
    前記画像形成装置は、
    複数のレーザビームを出力する光源と、
    前記複数のレーザビームのそれぞれを、光量制御のための第1のレーザビームと感光体を走査するための第2のレーザビームとに分離する分離手段と、
    前記第1のレーザビームそれぞれの光量を示す光量信号を出力する光量信号出力手段と、を備え、
    共通制御値演算手段が、前記複数のレーザビームの光量制御に共通して用いられる共通制御値を演算する共通制御値演算ステップと、
    補正値演算手段が、前記光量信号に基づいて、前記共通制御値に対する補正値を求める補正値演算ステップと、
    閾値演算手段が、前記光量信号に基づいて、前記レーザビームが発振を開始する電流値に対応する閾値を前記レーザビーム毎に演算する閾値演算ステップと、を有し、
    前記補正値演算ステップでは、前記補正値演算手段は、前記共通制御値を前記補正値で補正して前記閾値を加えた電流値で制御される前記レーザビームの光量が前記目標光量となるように前記補正値を求め
    前記閾値演算ステップでは、前記閾値演算手段が、前記共通制御値を前記補正値で補正して所定数倍した値に前記閾値を加えた電流値で制御される前記レーザビームの光量が前記目標光量の前記所定数倍となるように前記閾値を演算することを特徴とする光量制御方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5921118B2 (ja) * 2011-09-01 2016-05-24 キヤノン株式会社 シェーディング補正方法及びシェーディング補正装置
JP6671931B2 (ja) * 2015-11-16 2020-03-25 キヤノン株式会社 画像形成装置

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JP3466599B1 (ja) 2002-05-29 2003-11-10 株式会社リコー 半導体レーザ駆動回路及び画像形成装置
US6917639B2 (en) * 2001-08-09 2005-07-12 Ricoh Company, Ltd. Laser driver circuit
JP2003320703A (ja) 2002-05-01 2003-11-11 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP4265186B2 (ja) * 2002-09-19 2009-05-20 富士ゼロックス株式会社 光源制御装置
JP4526413B2 (ja) * 2005-02-24 2010-08-18 京セラミタ株式会社 画像形成装置
JP2007118521A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Ricoh Co Ltd 光書き込み制御方法及び画像形成装置
JP2007261064A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像形成装置
JP4989294B2 (ja) * 2007-04-27 2012-08-01 キヤノン株式会社 光学走査装置、光量制御方法及び画像形成装置
US8094178B2 (en) 2007-05-24 2012-01-10 Ricoh Company, Ltd. Method and apparatus for forming image
JP5282444B2 (ja) * 2007-05-24 2013-09-04 株式会社リコー 画像形成装置および画像形成方法
US20110102780A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Karassiouk Valentine A Calibration of a spatial light modulator

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