JP6907627B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、光源駆動装置により光源に駆動電流を供給し、駆動電流により光源が発生する光ビームを用いて画像を形成する。この光源は、例えば、レーザ光を発生するレーザダイオード（ＬＤ）からなり、レーザ光の光ビームにより、画像形成装置の感光体を露光して静電潜像を形成する。
光源駆動装置は、画像データに基づいて光源をパルス状に点灯し、光源からパルス状のレーザ光（光ビーム）を発生させる。光源は駆動電流により発光するため、駆動電流の波形が画素と対応する矩形状の光パルスを形成することが好ましい。

しかしながら、光源の発振ディレイ、応答性の遅れ等に起因して、光源の光パルスは駆動パルスに追従しない。このため、画素に対応した光パルスは矩形状にはならず、実際の光パルスの露光エネルギーは、目標とする露光エネルギーよりも小さくなってしまうという問題がある。

このような露光エネルギーの減少を抑えるために、駆動パルスの立ち上がり時にオーバーシュート電流を付加する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、ドットの再現性を改善する目的で、濃度センサによって測定された濃度値に応じて、オーバーシュート発生部によって発生させるオーバーシュートのオーバーシュート量を決定する技術が開示されている。

従来の制御方法では、補正後の光波形の目標値が印刷モードによらず一定であるため、光量自体を増加させることとなる。光量の増加により濃度が高くなる一方で、描画される線が太くなるため、印刷モード毎に要求される画像品質（ドットの再現性）が異なる場合に、対応が困難となる。

例えば、文字を強調して印刷する文字印刷モードや、モノクロ（単色）印刷モードは、明暗を強調するため、理想値よりも大きな積分光量（単位時間当たりの光量の積分値）が好まれる。一方、通常モードでは階調性が重視されるため、積分光量としては理想値に近いことが好まれる。

そこで、本発明は、印刷モードに応じて駆動電流のオーバーシュート電流値を制御可能であり、描画される線の太さを変更することなく濃度を高くすることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、駆動電流の電流値に応じた光量で発光する光源と、前記駆動電流を出力する光源駆動手段と、を備える画像形成装置において、前記駆動電流は、立ち上がり時に付加されるオーバーシュート電流を含み、前記光源駆動手段は、駆動制御回路を有し、前記駆動制御回路は、印刷モードに応じて前記オーバーシュート電流の最適値を決定するとともに、決定した電流値に基づくオーバーシュート電流制御信号を出力するオーバーシュート電流値決定手段を備え、前記オーバーシュート電流値決定手段は、印刷モードに応じた前記オーバーシュート電流の最適値を記憶する記憶手段を備え、前記記憶手段から読み出した最適値に基づき、前記オーバーシュート電流制御信号を出力することを特徴とする。

本発明によれば、印刷モードに応じて駆動電流のオーバーシュート電流値を制御可能であり、描画される線の太さを変更することなく濃度を高くすることができる画像形成装置を提供することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の感光体に対する画像書込部の構成の一例を示す説明図である。 駆動電流と光量波形（積分光量）との関係を説明する図である。 積分光量と潜像エネルギーの積分値との関係を説明する図である。 第１の実施形態に係る光源駆動手段の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る駆動制御回路の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態において、駆動制御回路がオーバーシュート電流値の最適値を決定する流れを示すフローチャートである。 第１の実施形態において、目標積分光量算出部が目標積分光量を決定する流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る光源駆動手段の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態において、オーバーシュート電流値決定手段がオーバーシュート電流値を決定する流れを示すフローチャートである。

以下、本発明に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

本実施形態に係る画像形成装置は、駆動電流の電流値に応じた光量で発光する光源と、前記駆動電流を出力する光源駆動手段とを備える。
前記光源は、画像データに応じて点灯制御される。また、光源から出射される光ビームを記録媒体の移動方向と直交する方向である主走査方向に偏向する偏向手段を備える。

そして、回転又は移動する像担持体上に光ビームが出射されることにより潜像画像を形成し、この潜在画像をトナー現像部により顕像化している。そして、顕像化した画像を、回転又は移動する転写部によって搬送される記録媒体上に直接転写するか、回転又は移動する転写部に転写し、この転写部に転写された画像を記録媒体に転写するかによって画像を形成する。

本実施形態に係る画像形成装置の感光体に対する画像書込部の構成について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の感光体に対する画像書込部の構成について説明する図である。

画像書込部は、光源（ＬＤ：レーザダイオード）１、アパーチャ２、ポリゴンミラー３、ｆθレンズ４、折り返しミラー５、６、７、同期検知センサ８、及び感光体９から構成される。アパーチャ２とは、光源１から発せられる光ビームを、ポリゴンミラー３上に収束させるものである。
図１に示す例は、光源１から発せられた光ビームをポリゴンミラー３で走査し、ｆθレンズ４、折り返しミラー５、６、７を経て、感光体９上に作像する構成である。

本実施形態の画像形成装置において、駆動電流は、立ち上がり時に付加されるオーバーシュート電流を含む。光源駆動手段は、駆動制御回路を有する。
駆動制御回路は、印刷モードに応じて前記オーバーシュート電流の最適値を決定するとともに、決定した電流値に基づくオーバーシュート電流制御信号を出力するオーバーシュート電流値決定手段を備える。

まず、図２及び図３に基づき、オーバーシュート電流の制御について説明する。
図２は、駆動電流と光量波形（積分光量）との関係を説明する図である。
図２（ａ）は駆動電流の波形を、図２（ｂ）は光源からの光パワー（ＬＤパワー）の波形をそれぞれ示している。横軸はいずれも時間を表している。
Ａはオーバーシュート電流制御を行わない場合の例、Ｂは従来のオーバーシュート電流制御を行った場合の例、Ｃは本実施形態に係るオーバーシュート電流制御を行った場合の例を示している。

Ａでは、レーザの発振ディレイの影響により、ＬＤパワーの波形の立ち上がり部分がなまり、積分光量が理想よりも小さくなっている。図２（ｂ）の例でＡの積分光量は、理想の光量に対して８０％である。

Ｂでは、立ち上がり時にオーバーシュート電流を付加することにより、ＬＤパワーの立ち上がり特性が改善されている。最大パワー値はＬ１である。また、積分光量は理想波形と同じとなるように（１００％となるように）制御されている。

Ｃにおいても、立ち上がり時にオーバーシュート電流を付加することにより、ＬＤパワーの立ち上がり特性が改善されている。最大パワー値は上記Ｂの例よりも大きいＬ２である。印字モードとして、描画を重視するモードにおいて、積分光量が理想値よりも大きな値となるように（１１０％となるように）制御することにより、描画される線の太さを変更することなく濃度を高くした例を示している。

図３は、積分光量と潜像エネルギーの積分値との関係を説明する図である。
図３（ａ）は、図２（ｂ）と同様、光源からの光パワー（ＬＤパワー）の波形をそれぞれ示したもので、横軸は時間を表す。
図３（ｂ）は、潜像エネルギーを示したもので、横軸は距離を表す。

Ｄは、光量レベルを高くすることにより積分光量を増加する制御を行った例を示すもので、Ｅは光量のレベルを変更せず、オーバーシュート制御によって積分光量を増加する本実施形態に係る制御を行った例を示すものである。最大パワー値はＤの例よりＥの例が大きい（Ｌ５＜Ｌ６）が、光量レベルはＤの例よりもＥの例の例よりも小さい（Ｌ４＞Ｌ３）。

図３（ａ）に示す積分光量、及び図３（ｂ）に示す潜像エネルギーの積分値は、ＤとＥの間に差異は無いが、Ｅの制御ではオーバーシュート電流値を高くしているため、単位時間当たりの照射光量が大きくなり、潜像エネルギーのピーク部がシャープになっている。
このような制御を行うことにより、描画される線の太さを変更することなく濃度を高くすることができる。

以下、本実施形態に係る画像形成装置の光源駆動手段（点灯制御部）のハードウェア構成と制御フローを図に基づいて説明する。

〔第１の実施形態〕
第１の実施形態に係る光源駆動手段１０の構成を図４に、駆動制御回路２０の要部構成を図５に示す。
本実施形態の画像形成装置において、光源駆動手段１０は、オーバーシュート電流の値を制御する手段を含む駆動制御回路２０を有し、駆動制御回路２０は、印刷モードに応じてオーバーシュート電流の最適値を決定するとともに、決定した電流値に基づくオーバーシュート電流制御信号を出力するオーバーシュート電流値決定手段４０を備える。

画像形成装置は、光源１からの光量を検知する検知手段（ＰＤ）２６を備える。
オーバーシュート電流値決定手段４０は、オーバーシュート電流制御手段である電流制御部４２と、検知手段２６により検知された光量をフィードバック信号として、該フィードバック信号に基づく積分光量を算出する積分光量算出手段としての積分光量算出部４３と、印刷モードに基づく目標積分光量を算出する目標積分光量算出手段としての目標積分光量算出部４１と、積分光量と目標積分光量とを比較する比較手段としての比較部４４と、比較部４４の比較結果に基づきオーバーシュート電流の最適値を決定する最適値決定手段４５とを備える。

図４に示すように、光源駆動手段１０を構成する光制御部は、駆動制御回路２０、４つのＤＡＣ（Digital Analog Converter）２１、２２、２３、加算機２５、及びＡＤＣ（Analog Digital Converter）２４を有する。

駆動制御回路２０は矩形の光パルスが得られる駆動電流３５を出力する。
また、駆動制御回路２０は、検知手段２６が検出した光源１からの光１ｂの光量を表すＰＤ電流３６を光量フィードバック制御信号３４として取得し、印刷モード信号１１に応じてオーバーシュート電流の最適値を決定する。印刷モードとしては、例えば、カラー、モノクロ、解像度、紙種(線速)、文字、写真等に応じたものが挙げられる。

さらに、駆動制御回路２０には、点灯制御信号１２、ＤＡＴＡ信号１３が入力される。
駆動制御回路２０からは、ＤＡＣ２１へオーバーシュート（ＯＶ）制御信号３１が出力され、ＤＡＣ２２へバイアス制御信号３２が出力され、ＤＡＣ２３へ光量制御信号が出力される。これらは加算機２５へ入力され、駆動電流３５として出力される。

図５に駆動制御回路２０の機能を説明する機能ブロック図の一例を示す。
駆動制御回路２０は、オーバーシュート電流値決定手段４０を有する。オーバーシュート電流値決定手段４０は、電流制御部４２、積分光量算出部４３、比較部４４、目標積分光量算出部４１、及び最適値決定部４５を有する。
目標積分光量算出部４１は印刷モード信号１１に基づき目標積分光量を決定し、比較部４４に入力する。
電流制御部４２は、最適オーバーシュート電流値を決定するためにオーバーシュート電流を徐々に大きくして駆動電流３５を光源１に出力する。
積分光量算出部４３は光量フィードバック制御信号３４を取得して積算光量を算出する。
比較部４４は、積分光量算出部４３が算出した積分光量と目標積分光量算出部４１から入力された信号を比較し、比較結果を電流制御部４２と最適値決定部４５にフィードバックする。

オーバーシュート電流値が徐々に大きくなるので積分光量も徐々に大きくなる。したがって、「積分光量＜目標積分光量」の場合、電流制御部４２はオーバーシュート電流値を大きくして駆動電流３５を出力する。
電流制御部４２は、「積分光量≧目標積分光量」の場合、の出力を終了する。

最適値決定部４５は、比較部４４から「積分光量≧目標積分光量」であると通知されると、その時のオーバーシュート電流値を電流制御部４２から取得する。この取得したオーバーシュート電流値が最適値である。

図６に、駆動制御回路２０がオーバーシュート電流値の最適値を決定するフローを示す。
電流制御部４２は、光源１を所定パターンで点灯させる（ステップＳ００１）。所定パターンとしては特に限定されないが、例えば、１ｂｙ１の周期的な点灯パターンが挙げられる。初期のオーバーシュート電流値は０である。
次に、積分光量算出部４３は、光量フィードバック制御信号３４を積分して積分光量を算出する（ステップＳ００２）。

比較部４４は、ステップＳ００２で算出された積分光量と、目標積分光量算出部４１により印刷モード信号１１に基づいて決定された目標積分光量とを比較する。
積分光量が目標積分光量以上になったか否かを判定し（ステップＳ００３）、比較部４４の判定がＮｏの場合、電流制御部４２はオーバーシュート（ＯＶ）制御信号３１を所定量増大し（ステップＳ００４）、光源１を点灯する。ステップＳ００４によって、徐々にオーバーシュート電流値を大きくすることができる。

一方、比較部４４の判定がＹｅｓの場合、光パルスが矩形波になったと推定されるため、最適値決定部４５は現在のオーバーシュート制御信号３１に基づくオーバーシュート電流値を最適値として決定する（ステップＳ００５）。

すなわち、比較手段としての比較部４４による比較結果として、積分光量が目標積分光量未満である場合、比較部４４は、電流制御部４２へフィードバック信号を出力し、該フィードバック信号に基づき、電流制御部４２がオーバーシュート電流値を制御する。比較部４４による比較結果として、積分光量が目標積分光量以上である場合、比較部４４は、最適値決定手段４５へフィードバック信号を出力し、該フィードバック信号に基づき、最適値決定手段４５がオーバーシュート電流値を取得し、取得した値を最適値として決定する。

図７に、目標積分光量算出部４１が目標積分光量を決定するフローを示す。
目標積分光量算出部４１は入力された印刷モード信号１１に応じて、目標積分光量を決定し、その値を出力する。目標積分光量値は、目標積分光量算出部４１が備えるメモリ内に格納される。
図７では、例として、通常モードの場合（例えば、信号を０とする）と、その他のモードの場合、例えば描画を強調したい文字・線画印刷モード等の場合（例えば、信号を１とする）について目標積分光量を決定する流れを説明する。

まず、印刷モード信号１１について、通常モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。通常モードである場合は、目標積分光量を通常モードに対応した値とする（ステップＳ１０２）。一方、通常モードではなく、文字・線が印刷モード等の場合は、目標積分光量を、その印刷モードに対応した値とする（ステップＳ１０３）。決定された目標積分光量に基づき、オーバーシュート制御信号の最適値調整を行う（ステップＳ１０４）。具体的には、上述の図６に示すフローを実施する。
ステップＳ１０４によりオーバーシュート電流値の最適値が決定された後、印刷が開始される（ステップＳ１０５）。

以上のように、第１の実施形態によれば、光量フィードバック制御を行うことで、光源（レーザダイオード）の動作環境の変化や、個々のレーザダイオードの特性の違いに対応して、印刷モード毎に設定された目標積分光量を実現できるように、駆動電流のオーバーシュート電流を変更することができ、印刷モード毎に最適なドット再現性を得ることができる。

ステップＳ１０１において判定する印刷モードの組合せとしては、カラー印刷モードとモノクロ印刷モードを挙げることができる。これらのモードに対応する目標積分光量値をそれぞれ設定することで、文字や線画が多いモノクロ印刷モード時に、線を太くすることなく濃度を高くして明暗を強調することができる。
同様に、文字印刷モードと写真印刷モードとを判定する態様とすることもできる。これらのモードに対応する目標積分光量値をそれぞれ設定することで、文字印刷モード時に線を太くすることなく濃度を高くして明暗を強調することができる。

さらに、目標積分光量値は、印刷モード毎にユーザが操作部で選択可能な態様とすることができる。これにより、ユーザの所望のドット再現性を実現することが出来る。

〔第２の実施形態〕
第２の実施形態に係る光源駆動手段１０の構成を図８に示す。
図８に示すように、光源駆動手段１０を構成する光制御部は、駆動制御回路２０、３つのＤＡＣ（Digital Analog Converter）２１、２２、２３、及び加算機２５を有する。

駆動制御回路２０は矩形の光パルスが得られる駆動電流３５を出力する。
また、駆動制御回路２０を構成するオーバーシュート電流値決定手段４０は、印刷モードに応じたオーバーシュート電流の最適値を記憶する記憶手段を備え、該記憶手段から読み出した最適値に基づき、オーバーシュート電流制御信号を出力する。
印刷モードとしては、例えば、カラー、モノクロ、解像度、紙種(線速)、文字、写真等に応じたものが挙げられる。

本実施形態では、印刷モード毎の最適なオーバーシュート電流値を予め評価、決定し、テーブルとしてＲＡＭ等の記憶手段に保存しておくことにより、指定された印刷モードに対応するオーバーシュート電流値に変更することができる。

さらに、駆動制御回路２０には、点灯制御信号１２、ＤＡＴＡ信号１３が入力される。
駆動制御回路２０からは、ＤＡＣ２１へオーバーシュート（ＯＶ）制御信号３１が出力され、ＤＡＣ２２へバイアス制御信号３２が出力され、ＤＡＣ２３へ光量制御信号が出力される。これらは加算機２５へ入力され、駆動電流３５として出力される。

図９に、オーバーシュート電流値決定手段が、印刷モード信号１１に応じてオーバーシュート電流値を決定するフローを示す。
図９では、例として、通常モードの場合（例えば、信号を０とする）と、その他のモードの場合、例えば描画を強調したい文字・線画印刷モード等の場合（例えば、信号を１とする）について目標積分光量を決定する流れを説明する。

まず、印刷モード信号１１について、通常モードであるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。通常モードである場合は、前記記憶手段に保持されたテーブルから通常モードに対応するオーバーシュート制御信号の値を読み込み、これを最適値としてオーバーシュート電流値を決定する（ステップＳ２０２）。一方、通常モードではなく、文字・線が印刷モード等の場合は、その印刷モードに対応したオーバーシュート制御信号の値を読み込み、これを最適値としてオーバーシュート電流値を決定する（ステップＳ２０３）。
このようにしてオーバーシュート電流値の最適値が決定された後、印刷が開始される（ステップＳ２０４）。

ステップＳ２０１において判定する印刷モードの組合せとしては、カラー印刷モードとモノクロ印刷モードを挙げることができる。これらのモードに対応する目標積分光量値をそれぞれ設定することで、文字や線画が多いモノクロ印刷モード時に、線を太くすることなく濃度を高くして明暗を強調することができる。
同様に、文字印刷モードと写真印刷モードとを判定する態様とすることもできる。これらのモードに対応する目標積分光量値をそれぞれ設定することで、文字印刷モード時に線を太くすることなく濃度を高くして明暗を強調することができる。
なお、濃度を低くした場合は、オーバーシュート電流値の制御を実行しないことも可能である。

さらに、オーバーシュート制御信号の値は、印刷モード毎にユーザが操作部で選択可能な態様とすることができる。これにより、ユーザの所望のドット再現性を実現することが出来る。

１ 光源（ＬＤ）
２ アパーチャ
３ ポリゴンミラー
４ ｆθレンズ
５，６，７ 折り返しミラー
８ 同期検知センサ
９ 感光体
１０ 光源駆動手段（光源制御部）
２０ 駆動制御回路
４０ オーバーシュート電流値決定手段

特開２００７−０４１２８３号公報

Claims (3)

1. 駆動電流の電流値に応じた光量で発光する光源と、前記駆動電流を出力する光源駆動手段と、を備える画像形成装置において、
   前記駆動電流は、立ち上がり時に付加されるオーバーシュート電流を含み、前記光源駆動手段は、駆動制御回路を有し、
   前記駆動制御回路は、印刷モードに応じて前記オーバーシュート電流の最適値を決定するとともに、決定した電流値に基づくオーバーシュート電流制御信号を出力するオーバーシュート電流値決定手段を備え、
   前記オーバーシュート電流値決定手段は、印刷モードに応じた前記オーバーシュート電流の最適値を記憶する記憶手段を備え、
   前記記憶手段から読み出した最適値に基づき、前記オーバーシュート電流制御信号を出力することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記印刷モードは、複数であり、
   前記記憶手段は、複数の前記オーバーシュート電流の最適値を、各印刷モードに対応づけて記憶し、
   前記オーバーシュート電流値決定手段は、入力された印刷モード信号について、印刷モードを判定し、判定した印刷モードに対応した前記オーバーシュート電流の最適値を読み出すことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 回転または移動する像担持体上に前記光源からの光ビームを照射することにより潜像画像を形成し、該潜在画像をトナー現像手段により顕像化し、顕像化した画像を記録媒体に直接または転写手段を介して転写することによって画像を形成す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。

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