JP7103039B2 - 光走査装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、マルチビーム型の光源で被走査面上を走査する光走査装置、及び、これを用いた画像形成装置に関する。

レーザープリンターや複写機等の画像形成装置は、感光体ドラムの周面（被走査面）を走査して静電潜像を形成する光走査装置を備える。光走査装置は、走査用の光線であるビームを発する光源と、前記ビームを偏向する複数のミラー面を有するポリゴンミラーと、偏向された前記ビーム（走査光）を被走査面上に結像させる結像光学系とを含む。上記光源として、複数のビームを発するマルチビーム型の光源が用いられる場合がある。このマルチビーム光源は、主走査方向及び副走査方向に所定間隔をおいて配置され、それぞれ前記ビームを発生する複数のレーザーダイオードを備える。

結像光学系においては、被走査面上を前記ビームで走査させて潜像を形成すると共に該潜像を現像させた場合、種々の要因によって主走査方向において濃度むらが発生することがある。この濃度むらを打ち消すには、前記ビームの光量を補正する手段が取られる。具体的には、被走査面の濃度むら測定結果に基づき定められた、主走査方向の各位置と、前記ビームの補正光量とを関連付けたプロファイルデータが用いられ、主走査方向の各位置の走査時に前記補正光量に基づきビーム光量が加減される。なお、前記補正光量が行われる主走査位置が、予め固定的に定められている場合も多々ある。ここで、マルチビーム光源が採用された結像光学系では、複数のビーム間において、同一タイミングで被走査面を照射する主走査位置が異なることになる。このため、特許文献１では、各ビームの光量が狙いとする主走査位置で各々補正されるよう、補正タイミングをビーム間で異ならせる技術が開示されている。

特開２０１７－６４９９２号公報

しかし、特許文献１の技術のように、マルチビーム光源が備える複数ビームの光量補正を、それぞれ異なるタイミングで行わせようとすると、制御が複雑化する。すなわち、前記プロファイルデータを、各ビームにタイミングを遅延させて適用するための遅延回路等がビーム数に応じて必要となり、多数の制御を要すると共に回路規模も大きくなるという問題がある。

以上に鑑みれば、制御の単純化、回路規模の抑制のためには、複数のビームを一つのプロファイルデータに基づき、同一タイミングで光量の補正動作を行うことが望ましい。この場合、複数のビーム間で照射位置が異なることに起因する濃度むらの補正誤差の発生をできるだけ抑制することが肝要となる。また、マルチビーム結像光学系では、線速に応じて使用するビーム数が変更される場合がある。従って、使用ビーム数が変更になっても、補正誤差が大きくならないようにすることが求められる。

本発明の目的は、マルチビーム型の光源を用いた光走査装置において、回路規模を大きくすることなく、各ビームの光量を的確に変化させることのできる光走査装置、これを用いた画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る光走査装置は、主走査方向に並ぶ複数のビームを発生可能なマルチビーム光源と、前記複数のビームで所定の被走査面上を主走査方向に走査させる走査光学系と、前記複数のビームの各々の点灯動作及び光量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数のビームのうち、走査に使用する複数のビームを選択ビームとして特定し、前記選択ビームの各々の光量を、光量変化位置として予め固定的に定められた主走査方向の各位置において、同一のプロファイルデータに基づいて同一の変化タイミングで変化させるものであって、複数の前記選択ビームの主走査方向における並び幅の中央領域の位置が、ビームの選択態様によって主走査方向に移動したとき、前記プロファイルデータにおいて、前記移動に応じた分だけ主走査方向にシフトさせた位置のシフト光量を導出し、当該シフト光量が前記光量変化位置で適用されるように前記光量を修正する。

この光走査装置によれば、複数のビームから選択された選択ビームの各々の光量を、主走査方向の各位置において、同一のプロファイルデータに基づいて同一の変化タイミングで変化させる。このため、個々のビームを異なるタイミングで光量を変化させる態様に比べて制御を簡素化し、回路規模の増大を抑制することができる。また、光量を変化させる主走査方向の各位置は、光量変化位置として予め固定的に定められていることも、制御の簡素化に貢献する。

また、複数の前記選択ビームの主走査方向における並び幅の中央領域が、ビームの選択態様によって主走査方向に移動したときには、前記光量変化位置の光量がシフト光量に修正される。前記並び幅の中央領域の移動に応じて、各ビームの光量変化タイミングをシフトさせれば、前記並び幅内に存在するビーム間の光量変化誤差を低いレベルに抑制することができる。しかし、光量変化位置が予め固定的に定められている場合、光量変化タイミングのシフトは行えない。この場合でも、前記シフト光量を前記光量変化位置で適用することで、あたかも前記プロファイルデータを前記移動に応じた分だけ主走査方向にずらしたような状態を形成することができる。つまり、前記シフト光量は、前記プロファイルデータにおいて、前記並び幅の中央領域の移動に応じた分だけ主走査方向にシフトさせた位置の光量に相当する。このため、前記光量変化位置に対して移動した後の中央領域に適用される光量は、実質的に前記光量変化位置において与えられる光量となる。従って、光量変化位置が固定化されていても、光量変化タイミングのシフトと同等の状態を形成できる。このため、使用するビーム数が変更される場合であっても、光量変化誤差を低いレベルに維持することができる。

上記の光走査装置において、前記プロファイルデータは、前記走査光学系で前記被走査面上を走査した際の主走査方向における濃度むら特性に基づく、主走査方向の各位置と補正光量とを関連付けたプロファイルを備える光量補正データであり、前記制御部は、前記光量変化位置の各々において、前記光量補正データに基づき同一の変化タイミングで各選択ビームの光量を補正するものであって、前記光量補正データにおいて、前記並び幅の中央領域の主走査方向の移動に応じてシフトさせた位置のシフト光量が適用されるよう、前記光量変化位置の各々における補正光量を修正することが望ましい。

この光走査装置によれば、光量補正データに基づき同一の変化タイミングで各選択ビームの光量を補正するので、回路規模を増大させることなく濃度むらを打ち消す光量補正を行わせることができる。また、前記光量補正データにおいて、前記並び幅の中央領域の移動に応じてシフトさせた位置のシフト光量が適用されるよう、前記光量変化位置の各々における補正光量が修正される。従って、使用するビーム数が変更される場合であっても、光量補正誤差を低いレベルに維持することができる。

上記の光走査装置において、複数のビームを発する発光素子と、前記発光素子に駆動電流を供給するドライバーと、前記制御部は、前記ドライバーに、前記プロファイルデータに応じた振幅の前記駆動電流を供給させる光量設定部を含み、前記光量設定部は、前記シフト光量に応じて前記駆動電流を変化させることが望ましい。

この光走査装置によれば、前記光量変化位置における前記光量の修正を、シフト光量に応じた駆動電流の変化という簡単な制御で実現させることができる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体の周面を前記被走査面として光線を照射する、上記に記載の光走査装置と、を備える。

本発明によれば、マルチビーム型の光源を用いた光走査装置において、回路規模を大きくすることなく、各ビームの光量を的確に変化させることのできる光走査装置、これを用いた画像形成装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る光走査装置の内部構成を模式的に示す斜視図である。 図３は、マルチビーム方式による感光体ドラムの露光態様を説明するための模式的な斜視図である。 図４は、光源部のマルチビーム発光部を示す斜視図である。 図５は、前記画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 図６は、ＬＤ駆動制御部の詳細構成を示すブロック図である。 図７（Ａ）は、主走査方向における濃度むらの一例を示すグラフ、図７（Ｂ）は、前記濃度むらを補正するための光量補正プロファイルの一例を示すグラフである。 図８（Ａ）は、マルチビーム発光部の各ＬＤと被走査面との位置関係を示す模式図、図８（Ｂ）は、同じタイミングでＬＤ１とＬＤ８とが照射する被走査面上の主走査位置を示すグラフである。 図９は、８個のＬＤが使用される場合の、ＬＤの並び幅の中央位置と光量補正位置との位置関係を説明するための模式図である。 図１０（Ａ）は、４個のＬＤが使用される場合の、ＬＤの並び幅の中央位置と光量補正位置との位置関係を説明するための模式図、図１０（Ｂ）は、４個のＬＤが使用される場合に光量補正タイミングを変更する例を示す模式図である。 図１１（Ａ）は、理想的な光量補正と図９の位置関係を適用した８ビームの平均光量補正値とのずれを示すグラフ、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の一部を拡大したグラフである。 図１２（Ａ）は、理想的な光量補正と図１０（Ａ）の位置関係を適用した４ビームの平均光量補正値とのずれを示すグラフ、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の一部を拡大したグラフである。 図１３は、本実施形態に係る、光量補正位置における補正光量の修正を説明するための模式図である。 図１４は、シフト光量の具体例を示す表形式の図である。 図１５（Ａ）は、理想的な光量補正とシフト光量を適用して修正した光量補正を用いた４ビームの平均光量補正値とのずれを示すグラフ、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）の一部を拡大したグラフである。

［画像形成装置の全体説明］
以下、本発明の一実施形態に係る光走査装置について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光走査装置１１が搭載された画像形成装置１の構成を概略的に示した断面図である。本実施形態においては、画像形成装置としてプリンターを例示するが、本発明は、複写機、ファクシミリ、各種機能を備えた複合機にも適用可能である。画像形成装置１は、画像形成ユニット１０、定着ユニット１６及び給紙カセット１７を備える。画像形成ユニット１０は、光走査装置１１、現像器１２、帯電器１３、感光体ドラム１４（像担持体）及び転写ローラー１５を含む。

感光体ドラム１４は、円筒状の部材であり、その周面に静電潜像及びトナー像が担持される。感光体ドラム１４は、図略のモーターからの駆動力を受けて、図１における時計回りの方向に回転される。帯電器１３は、感光体ドラム１４の表面を略一様に帯電する。

光走査装置１１は、マルチビーム方式の光走査装置であって、マルチビーム方式のレーザー光源、ポリゴンミラー、走査レンズ及び光学素子等の走査光学系を備える。光走査装置１１は、帯電器１３によって略一様に帯電された感光体ドラム１４の周面を被走査面として、画像データに応じて変調されたレーザービームを照射して、画像データの静電潜像を形成する。この光走査装置１１については、後記で詳述する。

現像器１２は、静電潜像が形成された感光体ドラム１４の周面にトナーを供給してトナー像を形成する。現像器１２は、トナーを担持する現像ローラーやトナーを攪拌搬送するスクリューを含む。感光体ドラム１４に形成されたトナー像は、給紙カセット１７から繰り出され搬送路Ｐを搬送されるシートに転写される。現像器１２には、図略のトナーコンテナからトナーが補給される。

感光体ドラム１４の下方には転写ローラー１５が対向して配設され、両者によって転写ニップ部が形成されている。転写ローラー１５は、導電性を有するゴム材料等で構成されると共に転写バイアスが与えられ、感光体ドラム１４に形成されたトナー像を前記シートに転写させる。

定着ユニット１６は、ヒーターを内蔵する定着ローラー１６１と、定着ローラー１６１と対向する位置に設けられた加圧ローラー１６２とを備える。定着ユニット１６は、トナー像が転写されたシートを加熱及び加圧しつつ搬送することにより、当該トナー像をシートに定着させる。

画像形成装置１の画像形成動作について簡単に説明する。先ず、帯電器１３により感光体ドラム１４の表面が略均一に帯電される。帯電された感光体ドラム１４の周面が、光走査装置１１により露光され、シートに形成する画像の静電潜像が感光体ドラム１４の表面に形成される。この静電潜像が、現像器１２から感光体ドラム１４の周面にトナーが供給されることにより、トナー像として顕在化される。一方、給紙カセット１７からはシートが搬送路Ｐに繰り出される。前記トナー像は、転写ローラー１５と感光体ドラム１４との間のニップ部をシートが通過することにより、当該シートに転写される。この転写動作が行われた後、シートは定着ユニット１６に搬送され、シートにトナー像が固着される。

［光走査装置の構成］
図２は、光走査装置１１の内部構成を模式的に示す斜視図である。光走査装置１１は、ハウジング１１Ｈと、該ハウジング１１Ｈ内に収容されるレーザー光源ユニット３０（マルチビーム光源）と、レーザー光源ユニット３０が発するビームで被走査面上を主走査方向に走査させる走査光学系とを含む。本実施形態では走査光学系は、前記ビームを偏向して被走査面を走査させるポリゴンユニット４０、前記偏向されたビームを感光体ドラム１４の周面に結像させる結像光学系、及び第１、第２ＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔ）センサー６Ａ、６Ｂを含む。結像光学系は、コリメータレンズ５１、シリンドリカルレンズ５２、第１走査レンズ５３、第２走査レンズ５４、ミラー５５及び第１、第２集光レンズ５６Ａ、５６Ｂを含む。

レーザー光源ユニット３０は、主走査方向に並ぶ複数のビームを発生可能なマルチビーム光源であり、マルチビーム発光部３１と、該マルチビーム発光部３１に給電するためのリード部３２とを含む。図３は、マルチビーム方式による感光体ドラム１４の露光態様を説明するための模式的な斜視図、図４は、マルチビーム発光部３１を示す斜視図である。

マルチビーム発光部３１は、円柱状のプラグ部材を備え、その先端面Ｆに一定間隔で１列に配列された４個のレーザーダイオード（ＬＤ；発光素子）を備えた発光部である。すなわち、マルチビーム発光部３１は、第１発光部ＬＤ１、第２発光部ＬＤ２、第３発光部ＬＤ３及び第４発光部ＬＤ４が配置されてなる、モノリシックマルチレーザーダイオードである。第１～第４発光部ＬＤ１～ＬＤ４は、主走査方向及び副走査方向のそれぞれに対して傾斜角度を有するライン上に配列されている。図３に示すように、第１、第２、第３、第４発光部ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４は、それぞれビームＬＢ－１、ＬＢ－２、ＬＢ－３、ＬＢ－４を発する。なお、図３、図４では、マルチビーム発光部３１として４個のＬＤを備えたモノリシックマルチレーザーダイオードを例示しているが、光源部は少なくとも２個以上のＬＤを具備していれば良い。なお、後記では８個のＬＤ１～ＬＤ８が備えられたマルチビーム発光部３１を例示している。

コリメータレンズ５１は、レーザー光源ユニット３０から発せられ拡散するビームＬＢ－１～ＬＢ－４を平行光に変換するレンズである。シリンドリカルレンズ５２は、前記平行光のビームＬＢ－１～ＬＢ－４を主走査方向に長い線状光に変換してポリゴンユニット４０（ポリゴンミラー４１）に結像させるレンズである。

ポリゴンユニット４０は、ポリゴンミラー４１及びポリゴンモーター４２を含む。ポリゴンミラー４１は、シリンドリカルレンズ５２により結像されたビームＬＢ－１～ＬＢ－４が入射される複数のミラー面Ｍを有する。ポリゴンミラー４１は、ビームＬＢ－１～ＬＢ－４を偏向すると共に、これらビームＬＢ－１～ＬＢ－４で感光体ドラム１４の周面を走査させる。ポリゴンミラー４１は、矢印Ｒの方向に所定速度で回転し、感光体ドラム１４の長手方向（主走査方向）をビームＬＢ－１～ＬＢ－４が走査するように、ビームＬＢ－１～ＬＢ－４を偏向する。ポリゴンモーター４２は、ポリゴンミラー４１を所定速度で回転させる回転力を発生する。ポリゴンモーター４２の回転軸４３にポリゴンミラー４１が連結され、ポリゴンミラー４１は回転軸４３の軸回りに回転する。

第１走査レンズ５３及び第２走査レンズ５４は、ｆθ特性を有するレンズである。これら走査レンズ５３、５４は、ポリゴンミラー４１から感光体ドラム１４の周面に向かう光軸上で互いに対向して配置されている。第１、第２走査レンズ５３、５４は、ポリゴンミラー４１によって反射されたビームＬＢ－１～ＬＢ－４を集光し、感光体ドラム１４の周面に結像させる。

ミラー５５は、第１走査レンズ５３及び第２走査レンズ５４から出射したビームＬＢ－１～ＬＢ－４を、ハウジング１１Ｈに設けられた図略の開口部に向けて反射させ、感光体ドラム１４に照射させる。第１集光レンズ５６Ａ及び第２集光レンズ５６Ｂは、ポリゴンミラー４１による感光体ドラム１４の周面の有効走査領域の範囲外の光路上に設置され、それぞれビームＬＢ－１～ＬＢ－４を第１ＢＤセンサー６Ａ及び第２ＢＤセンサー６Ｂに結像させるレンズである。

第１ＢＤセンサー６Ａ及び第２ＢＤセンサー６Ｂは、一の走査ラインＳＬについて感光体ドラム１４の周面にビームの照射を開始させる書き始めタイミングの同期を取るために、前記ビームを検出する。第１ＢＤセンサー６Ａは、走査ラインＳＬの走査開始側に、第２ＢＤセンサー６Ｂは、走査ラインＳＬの走査終了側にそれぞれ配置されている。第１、第２ＢＤセンサー６Ａ、６Ｂは、フォトダイオード等からなり、レーザービームを検知していないときはハイレベルの信号を出力し、レーザービームがその受光面を通過している間はローレベルの信号を出力する。

図３を参照して、マルチビーム発光部３１のＬＤ１～ＬＤ４から４本のビームＬＢ－１～ＬＢ－４が、ポリゴンミラー４１のミラー面Ｍに向けて出射される。ポリゴンミラー４１は、ポリゴンモーター４２によって回転軸４３の軸回りに矢印Ｒの方向に高速回転する。あるタイミングでは、４本のビームＬＢ－１～ＬＢ－４は、複数のミラー面Ｍのうちの一つのミラー面Ｍに照射され、当該ミラー面Ｍで感光体ドラム１４の周面方向に反射（偏向）される。ポリゴンミラー４１の回転に伴い、４本のビームＬＢ－１～ＬＢ－４は、感光体ドラム１４の周面を主走査方向Ｄ２に沿って走査する。これにより、感光体ドラム１４の周面には、４本の走査ラインＳＬが描画される。ビームＬＢ－１～ＬＢ－４は、画像データに応じて変調されているので、画像データに応じた静電潜像が感光体ドラム１４の周面に形成されることになる。

ここで、４本のビームＬＢ－１～ＬＢ－４は、副走査方向Ｄ１（図３では感光体ドラム１４の回転方向）にビームＬＢ－１、ＬＢ－２、ＬＢ－３、ＬＢ－４の順番で並べられた状態で、主走査方向Ｄ２に４本の走査ラインＳＬを描画する。つまり、ＬＢ－１が副走査方向Ｄ１の最も上流側で、ＬＢ－４が最も下流側である。すなわち、ＬＢ－１がＬＢ－４よりも時間的に先行して、主走査方向Ｄ２の走査を行う。これは、図４に示す通り、４個の発光部ＬＤ１～ＬＤ４が一定間隔をおいて直線状に配列されているからである。従って、ビームＬＢ－１～ＬＢ－４の副走査方向のビームピッチ、つまり描画する画像の解像度（ｄｐｉ）は、４個の発光部ＬＤ１～ＬＤ４の配列ピッチに依存することになる。なお、４本のビームＬＢ－１～ＬＢ－４のいずれを時間的に先行させて主走査方向Ｄ２の走査を行わせるかは、発光部ＬＤ１～ＬＤ４の物理的な配列ではなく、発光部ＬＤ１～ＬＤ４にいずれの発光信号を与えるかによって決定しても良い。

上記ビームピッチは、マルチビーム発光部３１を図略のホルダー部材の芯回りに回転させることで調整することができる。詳しくは、マルチビーム発光部３１の先端面Ｆの中心Ｏを通る法線Ａを回転軸として、図中の矢印の方向にマルチビーム発光部３１を回転させることで、第１～第４発光部ＬＤ１～ＬＤ４の配列ピッチを見かけ上変更することができる。すなわち、法線Ａの軸回りに時計方向にマルチビーム発光部３１を回転させると、副走査方向のビームピッチが小さくなり、逆に、反時計方向に回転させると、副走査方向のビームピッチが大きくなる。従って、画像の設定解像度に応じたビームピッチは、マルチビーム発光部３１の回転調整によって得ることができる。

［画像形成装置の電気的構成］
図５は、画像形成装置１の電気的構成を示すブロック図である。画像形成装置１は、当該画像形成装置１の各部の動作を統括的に制御する制御部２０と、操作部２４とを備える。制御部２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されている。

操作部２４は、タッチパネル、テンキー、スタートキー及び設定キー等を備え、画像形成装置１に対するユーザーの操作や各種の設定を受け付ける。例えば操作部２４は、画像形成ユニット１０の線速の変更に関わる、印刷対象シートの設定をユーザーから受け付ける。

制御部２０は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより画像形成装置１の各部を制御し、当該画像形成装置１による画像形成動作を制御する。制御部２０は、光走査制御部２１、画像形成制御部２２及び線速設定部２３を含む。画像形成制御部２２は、主として画像形成ユニット１０及び定着ユニット１６の動作を制御する。光走査制御部２１は、光走査装置１１による感光体ドラム１４の周面に対する光走査動作を制御する制御部として機能する。

線速設定部２３は、画像形成ユニット１０の動作条件に応じて線速を設定する。例えば線速設定部２３は、印刷対象のシートが普通紙の場合には、所定の通常線速で画像形成ユニット１０を動作させ、トナー像の定着に時間を要する厚紙の場合には前記通常線速よりも遅い線速、例えば１／２線速に設定する。

光走査制御部２１は、機能的に、記憶部２１１、ＬＤ駆動制御部２１２（制御部）及びポリゴンミラー駆動制御部２１３を含む。記憶部２１１には、走査光学系に関する各種の設定情報や、ポリゴンミラー４１のミラー面Ｍごとに測定された等倍度情報などの計測情報などが記憶される。さらに、記憶部２１１には、予め測定された濃度むらに関する情報も記憶される。

具体的には、上記の走査光学系で被走査面（感光体ドラム１４の周面）を走査させて濃度むら測定用チャートの潜像を形成すると共に該潜像を現像させ、そのチャートをシートに印刷する。当該チャートを濃度センサーにより計測して主走査方向の濃度むら特性を取得し、当該特性に基づき作成された光量補正データ（プロファイルデータの一例）が記憶部２１１に記憶される。この光量補正データは、マルチビーム発光部３１の各ＬＤが発するビームの光量を、濃度むらを解消するように補正するためのデータであり、主走査方向の各位置と補正光量とを関連付けたプロファイルを備えたデータである。本実施形態では、光量補正位置（光量変化位置）が予め固定的に定められており（例えば、主走査方向に１０ｍｍピッチで定められた位置）、それらの各位置を変更できない構成とされている。

光走査装置１１には、発光部ＬＤ１～ＬＤ４を駆動するドライバーであるＬＤドライバー３３が備えられている。ＬＤ駆動制御部２１２は、ＬＤドライバー３３を制御して、発光部ＬＤ１～ＬＤ４をそれぞれ、形成すべき画像（潜像）データに応じて、必要なタイミングにおいて必要な光量で発光させ、ビームＬＢ－１～ＬＢ－４を出射させる。また、ＬＤ駆動制御部２１２は、記憶部２１１に格納された光量補正データを参照して、主走査方向の各位置における光量を補正する。

ポリゴンミラー駆動制御部２１３は、ポリゴンミラー４１を回転させるための回転制御信号をポリゴンモーター４２に与える。ポリゴンモーター４２は、当該回転制御信号に従い、ポリゴンミラー４１を回転駆動する。本実施形態では、ポリゴンミラー駆動制御部２１３は、線速設定部２３が線速を変更したとしても、ポリゴンミラー４１の回転速度を一定に保つ。これに代えて、ＬＤ駆動制御部２１２が、マルチビーム発光部３１から出射させるビーム数を増減させる制御を行う。例えば、通常線速のとき８本のビームをマルチビーム発光部３１から出射させていたとすると、１／２線速に減速された場合には、４本のビームを出射させるようにする。これにより、ポリゴンミラー４１の回転速度を変更させる場合に比べて制御を容易化できると共に、前記回転速度の変更と同等の走査を行わせることができる。

［ＬＤ駆動制御部の詳細］
上述のＬＤ駆動制御部２１２について説明を加える。図６は、ＬＤ駆動制御部２１２の詳細構成を示すブロック図である。ＬＤ駆動制御部２１２は、マルチビーム発光部３１が備える複数のＬＤの点灯動作及び光量を制御するものであり、機能的にＬＤ選択部２５、タイミング制御部２６、点灯制御部２７及び光量設定部２８を備えている。図６では、レーザー光源ユニット３０が最大で８つのビームを発生できる光源、すなわちマルチビーム発光部３１が８つのＬＤ１～ＬＤ８を具備する例を示している。

ＬＤ選択部２５は、８つのビーム（ＬＤ１～ＬＤ８）のうち、走査に使用する複数のビームを選択ビームとして特定する。例えば、ＬＤ選択部２５は、画像形成処理の線速に応じて、前記選択ビームの数を変更する。具体例としては、ＬＤ選択部２５は、線速設定部２３が通常線速を設定している場合には、全てのＬＤ１～ＬＤ８を選択ビームとして特定し、１／２線速を設定している場合には、その半分のＬＤ１～ＬＤ４を選択ビームとして特定する。この他、解像度を増加させる目的で、例えばＬＤ１～ＬＤ８のうちの７つのＬＤを選択ビームとして特定される場合等も例示することができる。ＬＤ選択部２５は、選択ビームとして特定したＬＤの識別子などの情報をＬＤドライバー３３に与える。

タイミング制御部２６は、選択ビームの各々の光量を、主走査方向の各位置において、同一のプロファイルデータに基づいて変化させるタイミングを設定する。前記プロファイルデータは、本実施形態では、濃度むらを打ち消すための光量補正データである。また、本実施形態では、主走査方向に間隔をおいて並んでいる複数の選択ビームの各々の光量を、それぞれ同じ主走査位置で補正するべく、異なるタイミングで光量補正を行うという手法を採用しない。この場合、前記プロファイルデータを、各選択ビームに対してタイミングを遅延させて適用するための制御が複雑化し、回路規模が大きくなるからである。従って、タイミング制御部２６は、前記プロファイルデータに基づき同一の変化（補正）タイミングで各選択ビームの光量を補正することを前提とし、そのための補正タイミングを設定してＬＤドライバー３３に与える。後記で詳述するが、前記補正タイミングは、光量補正位置として予め固定的に定められた主走査位置を、８個のＬＤ１～ＬＤ８の並び幅の中央位置が通過するタイミングに設定される。

点灯制御部２７は、選択ビームの各ＬＤをＯＮ－ＯＦＦさせるビデオデータを、画像形成用の画像データに応じて生成し、ＬＤドライバー３３に与える。このＯＮ－ＯＦＦデータは、走査時において、主走査方向のどの位置（タイミング）で、どのＬＤを発光させるかを定めるデータである。

光量設定部２８は、選択ビームの各ＬＤの光量を定める振幅データを、前記画像データと、記憶部２１１に格納されている光量補正データとに応じて生成し、ＬＤドライバー３３に与える。さらに、本実施形態では、ＬＤ選択部２５が選択した選択ビームの主走査方向における並び幅を示す並び幅データに応じて、光量補正データを修正して振幅データを生成する。振幅データは、点灯制御部２７がＯＮとしたＬＤを、どの位置（タイミング）で、どのような光量で発光させるかを定めるデータであって、具体的には、ＬＤの駆動電流と、当該電流の供給タイミングとを紐付けしたデータである。前記駆動電流は、画像データに応じた濃度のドットを打つことができる基本駆動電流を、光量補正データで補正した電流となる。上述のタイミング制御部２６は、光量補正データに応じて、前記駆動電流を供給させるタイミング信号をＬＤドライバー３３に与える。

［濃度むらの補正誤差について］
図７（Ａ）は、光走査装置１１のビームで被走査面を同一設定光量で走査させ、これを現像して得たトナー像の、主走査方向における濃度むらの一例を示すグラフである。ここでは、像高＝０ｍｍの主走査位置のトナー濃度＝１としたときの、他の主走査位置における濃度比を示している。レーザー光源ユニット３０のＬＤの駆動電流を一定にして走査した場合でも、感光体ドラム１４の露光むらや、光走査装置１１の走査光学系の組み付け誤差や光学部品の特性むらなどによって、図７（Ａ）に示すような濃度むらは不可避的に生じる。

図７（Ｂ）は、前記濃度むらを補正するための光量補正プロファイルの一例を示すグラフである。このグラフでも、像高＝０ｍｍの主走査位置の光量＝１としたときの、他の主走査位置における光量比を示している。トナー濃度と露光パワーとが比例の関係にあるとすると、図７（Ｂ）に示すように、図７（Ａ）の濃度比の特性とミラーの特性を有する光量補正プロファイルを設定することで、前記濃度むらを打ち消す補正を行うことができる。

図８（Ａ）は、マルチビーム発光部３１の各ＬＤ１～ＬＤ８と被走査面ＳＳ（感光体ドラム１４の周面）との位置関係を示す模式図である。図４に基づき上述したように、ＬＤ１～ＬＤ８は、主走査方向及び副走査方向のそれぞれに対して傾斜角度を有するＬＤ配列ラインＢ上に配列されている。このため、走査方向である主走査方向において、ＬＤ１～ＬＤ８は異なる位置に存在している。

図８（Ｂ）は、同じタイミングでＬＤ１及びＬＤ８を発光させた場合に、各々が発するビームが照射する被走査面ＳＳ上の主走査位置を示すグラフである。例えば、ＬＤ１～ＬＤ８が０．１ｍｍピッチで主走査方向に配列されているとすると、主走査方向の最下流側に位置するＬＤ１と最上流側に位置するＬＤ８とは、主走査方向に０．７ｍｍだけ離間することになる。光走査装置１１の走査光学系における主走査方向の倍率が８倍であるとするならば、同じタイミングでＬＤ１とＬＤ８を発光させた場合、ＬＤ１のビームが被走査面ＳＳに各々照射される主走査位置Ｐ１と、ＬＤ８のビームが被走査面ＳＳに各々照射される主走査位置Ｐ８とは、主走査方向に５．６ｍｍだけ離間する。ＬＤ２～ＬＤ７のプロットは図８（Ｂ）には記載していないが、ＬＤ１のプロットとＬＤ８のプロットとの間に存在する。

このため、主走査方向の各位置において、ＬＤ１～ＬＤ８の光量を、図７（Ｂ）に示したような一つのプロファイルデータに基づき、同一タイミングで光量の補正を行うと、ＬＤ１～ＬＤ８のビーム間で照射位置が異なることに起因する濃度むらの補正誤差が生じることになる。例えば、前記プロファイルデータが、像高＝５０ｍｍの主走査位置において「＋２％の光量増加」を示しているとする。そして、走査時にＬＤ１が発するビームが像高＝５０ｍｍの主走査位置を通過するタイミングで、ＬＤ１～ＬＤ８について「＋２％の光量増加」の光量補正を一斉に行ったとする。

この場合、ＬＤ１のビームについては、前記プロファイルデータ通りの光量補正を行うことができる。しかし、ＬＤ８のビームについては、像高＝５０ｍｍの位置から５．６ｍｍだけシフトした主走査位置にも拘わらず、像高＝５０ｍｍでの上記「＋２％の光量増加」の光量補正を行ってしまう。ＬＤ２～ＬＤ７についても、ＬＤ８ほどではないにしろ、同様の問題が生じる。つまり、前記プロファイルデータ通りの光量補正が行われないことになり、濃度むらの補正誤差の発生要因となる。

［濃度むらの補正誤差の抑制制御］
上記のような補正誤差が生じ得るとはいえ、ＬＤ１～ＬＤ８を一つのプロファイルデータに基づき、同一タイミングで光量の補正動作を行うことが、制御の複雑化、回路規模の増大を抑止する観点から不可欠である。従って、ＬＤ１～ＬＤ８のビーム間で主走査方向の照射位置が異なることに起因する、濃度むらの補正誤差の発生をできるだけ抑制することが肝要となる。但し、本実施形態では、光量補正を行うことができる主走査位置（光量変化位置）が固定的に定められている。このため、光量補正タイミングをシフトさせる方法は採らずに、補正誤差を抑制する必要がある。

この点に鑑み、本実施形態では、光量設定部２８（図６）が、ＬＤ選択部２５が特定した複数の選択ビームの主走査方向における並び幅の中央領域の位置が、ビームの選択態様によって主走査方向に移動したとき、各々の光量補正位置において光量を修正する。すなわち、本実施形態では、固定的に設定された光量変化位置の各々において、図７（Ｂ）に示したような光量補正データ（プロファイルデータ）に基づいて、同一の変化タイミングで各選択ビームの光量が補正される。その際に、光量設定部２８は、光量補正データにおいて、前記並び幅の中央領域の主走査方向の移動に応じてシフトさせた位置のシフト光量が適用されるよう、前記光量変化位置の各々における補正光量を修正する。かかる制御を、図９～図１５に基づいて説明する。

図９は、８個のＬＤ１～ＬＤ８が使用される場合の、つまりＬＤ選択部２５が選択ビームとしてＬＤ１～ＬＤ８の全てを選択した場合の、光量補正タイミングを説明するための模式図である。この場合、並び幅は、ＬＤ１からＬＤ８までの主走査方向の距離となる。被走査面ＳＳ上では、ＬＤ１が発するビームによる主走査位置Ｐ１と、ＬＤ８が発するビームによる主走査位置Ｐ８との間が並び幅となる。図９には、この並び幅の主走査方向の中央点Ｃ１（並び幅の中央領域）が示されている。

そして、タイミング制御部２６は、この中央点Ｃ１に対応する被走査面ＳＳ上の仮想主走査位置ＰＣ１を基準にして、図７（Ｂ）に示したようなプロファイルデータに沿った光量補正を行う。上掲の例のように、前記プロファイルデータが、像高＝５０ｍｍの主走査位置において「＋２％の光量増加」を示しているとする。この場合、タイミング制御部２６は、仮想主走査位置ＰＣ１が像高＝５０ｍｍの主走査位置を通過するタイミングにおいて、ＬＤ１～ＬＤ８について「＋２％の光量増加」の光量補正を行うように、ＬＤドライバー３３にタイミング信号を出力する。本実施形態では、この仮想主走査位置ＰＣ１が固定化されている。

仮想主走査位置ＰＣ１に対して、主走査位置Ｐ１は下流側に、主走査位置Ｐ８は上流側に位置がずれており、仮想主走査位置ＰＣ１を基準とすると補正誤差が発生する。しかし、仮想主走査位置ＰＣ１は主走査位置Ｐ１、Ｐ８の中間位置であるので、下流側のＬＤ１～４の補正誤差と上流側のＬＤ５～ＬＤ８の補正誤差とが相殺され、最終的には補正誤差を低いレベルに抑制することができる。

図１１（Ａ）は、理想的な光量補正値のプロファイル（図７（Ｂ）のプロファイル）と、図９の光量補正タイミング制御を適用したＬＤ１～ＬＤ８の８ビームの平均光量補正値とのずれを示すグラフ、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の像高＝１１０～１５０ｍｍの範囲を拡大したグラフである。これらのグラフから明らかなように、８ビームの場合は、選択されたＬＤ１～ＬＤ８の並び幅の中央点Ｃ１を基準として光量補正が行われることになることから、理想的なプロファイルと、８ビームの平均光量補正値のプロファイルとは、ほとんど差の無いことが判る。つまり、濃度補正誤差が良好に抑制されていることが判る。

次に、図１０（Ａ）は、４個のＬＤ１～ＬＤ４が使用される場合の、つまりＬＤ選択部２５が選択ビームとしてＬＤ１～ＬＤ４を選択した場合の、光量補正タイミングを説明するための模式図である。この場合、並び幅は、ＬＤ１からＬＤ４までの主走査方向の距離となり、ＬＤ１～ＬＤ８の全てを使用する場合に比べて並び幅は狭くなる。また、被走査面ＳＳ上では、ＬＤ１が発するビームによる主走査位置Ｐ１と、ＬＤ４が発するビームによる主走査位置Ｐ４との間が並び幅となる。この場合、仮想主走査位置ＰＣ１は、ＬＤ１～ＬＤ４の並び幅の中心点から外れるばかりでなく、当該並び幅範囲の外側に位置することになる。

図１２（Ａ）は、理想的な光量補正値のプロファイルと、図１０（Ａ）に示したように、ＬＤ１～ＬＤ４の並び幅の範囲内から外れた仮想主走査位置ＰＣ１を基準として光量補正が行われた場合の、４ビームの平均光量補正値とのずれを示すグラフ、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の像高＝１１０～１５０ｍｍの範囲を拡大したグラフである。これらのグラフから明らかなように、理想的なプロファイルと、比較例の制御を適用した４ビームの平均光量補正値のプロファイルとの間には有意な乖離が認められる（特に、像高＝１４０ｍｍにおける乖離が大きくなっていることが判る）。

図１０（Ｂ）は、４個のＬＤ１～ＬＤ４が使用される場合の、望ましい光量補正タイミングを説明するための模式図である。図１０（Ｂ）には、ＬＤ１～ＬＤ４の並び幅の主走査方向の中央点Ｃ２が示されている。この中央点Ｃ２に対応する被走査面ＳＳ上の仮想主走査位置ＰＣ２を基準にして、図７（Ｂ）に示したようなプロファイルデータに沿った光量補正を行えば、濃度補正誤差を抑制することができる。しかし、本実施形態では、仮想主走査位置ＰＣ１は固定化されており、これを仮想主走査位置ＰＣ２へ移動できない。このため、あたかも仮想主走査位置がＰＣ１からＰＣ２へ移行したと同等の効果が得られるように、光量設定部２８が仮想主走査位置ＰＣ１の光量を修正する。

［補正光量の修正について］
図１３は、本実施形態に係る、光量補正位置における補正光量の修正を説明するための模式図である。図１３において、横軸に示すｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４は、光量補正位置として予め固定的に定められた主走査位置である。ここで、タイミング制御部２６は、マルチビーム発光部３１が備えるＬＤ１～ＬＤ８の並び幅の中央点Ｃ１が、光量補正位置ｐ１～ｐ４の各位置を通過するタイミングで、ＬＤ選択部２５が選択した全てのＬＤ（選択ビーム）を、光量補正プロファイルＰＦ１（光量補正データ）に基づいて同一の時刻に濃度むらの光量補正が行われるものとする。

ＬＤ選択部２５がＬＤ１～ＬＤ８の全てを選択している場合、ＬＤ１～ＬＤ８の並び幅の中央点Ｃ１（上述の仮想主走査位置ＰＣ１）と、光量補正位置ｐ１～ｐ４の各位置とが一致する。この場合は、補正光量の修正は不要である。従って、例えば光量補正位置ｐ４において、光量設定部２８が光量補正プロファイルＰＦ１に沿って補正光量Ｋ１を設定し、ＬＤドライバー３３がＬＤ１～ＬＤ８を発光させれば、高精度に濃度むらが補正された走査を行わせることができる。

これに対し、ＬＤ選択部２５がＬＤ１～ＬＤ４だけを選択している場合、その並び幅の中央点Ｃ２と、光量補正位置ｐ１～ｐ４の各位置とには主走査方向に位置ずれが生じる。図１３では、ＬＤ１～ＬＤ８の並び幅の中央点Ｃ１と、ＬＤ１～ＬＤ４の並び幅の中央点Ｃ２との主走査方向の位置ずれを、距離ａで示している。このままでは、中央点Ｃ２が光量補正位置ｐ１を通過するタイミングではなく、ＬＤ１～ＬＤ４が光量補正位置ｐ１を通過した後に補正光量Ｋ１が与えられることになり、濃度むら補正に誤差が生じる。

濃度むら補正の誤差を防止するには、中央点Ｃ２が光量補正位置ｐ４＋ａの位置を通過するタイミングで、補正光量Ｋ１と同一の補正光量Ｋ２が与えられるような状態となるように、光量補正プロファイルＰＦ１を、主走査方向下流側に距離ａだけシフトさせたシフトプロファイルＰＦ２に修正すれば良い。この修正のためには、光量補正プロファイルＰＦ１において補完演算を行う等して、位置ずれ距離ａだけ主走査方向の上流側にシフトさせた位置（光量補正位置ｐ４－ａ）のシフト光量ＳＰを求める。

そして、このシフト光量ＳＰと同一の補正光量Ｋ３が光量補正位置ｐ４でＬＤ１～ＬＤ４に対して与えられるようにする。すなわち、光量補正位置ｐ４の補正光量Ｋ１を、シフト光量ＳＰとの差分ｂを加算して補正光量Ｋ３に修正する。他の光量補正位置ｐ１、ｐ２、ｐ３においても、同様にしてシフト光量ＳＰを求め、そのシフト光量ＳＰの分だけ加算又は減算して補正光量を修正する。このような修正処理により、例えばｐ４＋ａの位置を中央点Ｃ２が通過するタイミングで、補正光量Ｋ２が与えられたと同等の状況を形成することができる。つまり、光量補正プロファイルＰＦ１を、実質的にシフトプロファイルＰＦ２に修正した効果を得ることができる。実際の制御では、光量設定部２８が、光量補正位置ｐ１～ｐ４においてＬＤ１～ＬＤ４に与える駆動電流を、シフト光量ＳＰに応じた差分ｂだけ加減して変化させることになる。

図１４は、光量補正プロファイルＰＦ１（プロファイルデータ）を、シフトプロファイルＰＦ２（修正プロファイルデータ）に修正する具体例を示す表形式の図である。図１４において、ブロック番号は、主走査位置（像高）＝－１５０ｍｍ～１５０ｍｍの間において、１０ｍｍ毎に付与された番号であって、上述の光量補正位置を示している。図１４の左側の表は、本来のプロファイルデータにおける、各ブロック番号（光量補正位置）での補正光量の設定例を示している。図１４の右側の表には、各ブロック番号（光量補正位置）での修正補正光量が示されている。この表には、各ブロック番号の主走査位置におけるＬＤ１～ＬＤ４の並び幅の中央点Ｃ２の主走査位置が示されている。ここでは、位置ずれ距離ａ＝１ｍｍである例が示されている。光量設定部２８は、この図１４の如きテーブルを参照して、ＬＤ１～ＬＤ４の光量を設定する。

図１５（Ａ）は、理想的な光量補正値のプロファイル（図７（Ｂ）のプロファイル）と、図１４の修正補正光量を用いた４ビームの平均光量補正値とのずれを示すグラフ、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）の像高＝１１０～１５０ｍｍの範囲を拡大したグラフである。図１３に基づき説明したシフト光量ＳＰを適用することによって、理想的なプロファイルと、４ビームの平均光量補正値のプロファイルとは、ほとんど差の無いことが判る。つまり、濃度補正誤差が良好に抑制されていることが判る。

［作用効果］
以上説明した本実施形態に係る画像形成装置１（光走査装置１１）によれば、ＬＤ１～ＬＤ８から選択されたＬＤが発するビームの各々の光量を、主走査方向の各位置において、同一の濃度補正プロファイルデータに基づいて同一の補正タイミングで光量補正させる。このため、個々のＬＤのビームを異なるタイミングで光量を補正させる態様に比べて制御を簡素化し、回路規模の増大を抑制することができる。また、光量を変化させる主走査方向の各位置は、光量変化位置として予め固定的に定められていることも、制御の簡素化に貢献する。

また、ＬＤ選択部２５が選択した選択ビームの主走査方向における並び幅の中央領域が、ビームの選択態様によって主走査方向に移動したとき、例えば選択ビームがＬＤ１～ＬＤ８からＬＤ１～ＬＤ４に変化したことで中央点Ｃ１から中央点Ｃ２に移動したときには、光量補正位置ｐ１～ｐ４の補正光量がシフト光量ＳＰに応じて修正される。中央点Ｃ２への移動に応じて、各ビームの光量変化タイミングをシフトさせれば、前記並び幅内に存在するビーム間の光量変化誤差を低いレベルに抑制することができる。しかし、光量変化位置が予め固定的に定められている場合、光量変化タイミングのシフトは行えない。この場合でも、シフト光量ＳＰを加減した修正補正光量Ｋ３を光量補正位置ｐ１～ｐ４で適用することで、あたかも、光量補正プロファイルＰＦ１を前記移動に応じた分だけ主走査方向にずらしたようなシフトプロファイルＰＦ２を形成することができる。

つまり、シフト光量ＳＰは、光量補正プロファイルＰＦ１において、前記並び幅の中央点Ｃ１から中央点Ｃ２への移動（距離ａ）に応じた分だけ主走査方向にシフトさせた位置の光量に相当する。このため、例えば光量補正位置ｐ４に対して距離ａだけ移動した後の中央点Ｃ２に適用される光量は、実質的に光量補正位置ｐ４において与えられるべき補正光量Ｋ１となる。従って、光量変化位置が固定化されていても、光量変化タイミングのシフトと同等の状態を形成できる。このため、使用するビーム数が変更される場合であっても、光量変化誤差を低いレベルに維持することができる。

１ 画像形成装置
１１ 光走査装置
１４ 感光体ドラム（像担持体）
１４Ｓ 周面（被走査面）
２０ 制御部
２１ 光走査制御部
２１２ ＬＤ駆動制御部（制御部）
２５ ＬＤ選択部
２６ タイミング制御部
２７ 点灯制御部
２８ 光量設定部
３０ レーザー光源ユニット（マルチビーム光源）
３３ ＬＤドライバー（ドライバー）
ＳＰ シフト光量
ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４ 光量補正位置（光量変化位置）
ＰＦ１ 光量補正プロファイル（プロファイルデータ）

Claims (4)

1. 主走査方向に並ぶ複数のビームを発生可能なマルチビーム光源と、
   前記複数のビームで所定の被走査面上を主走査方向に走査させる走査光学系と、
   前記複数のビームの各々の点灯動作及び光量を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記複数のビームのうち、走査に使用する複数のビームを選択ビームとして特定し、
   前記選択ビームの各々の光量を、光量変化位置として予め固定的に定められた主走査方向の各位置において、同一のプロファイルデータに基づいて同一の変化タイミングで変化させるものであって、
   複数の前記選択ビームの主走査方向における並び幅の中央領域の位置が、ビームの選択態様によって主走査方向に移動したとき、前記プロファイルデータにおいて、前記移動に応じた分だけ主走査方向にシフトさせた位置のシフト光量を導出し、当該シフト光量が前記光量変化位置で適用されるように前記光量を修正する、光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   前記プロファイルデータは、前記走査光学系で前記被走査面上を走査した際の主走査方向における濃度むら特性に基づく、主走査方向の各位置と補正光量とを関連付けたプロファイルを備える光量補正データであり、
   前記制御部は、
   前記光量変化位置の各々において、前記光量補正データに基づき同一の変化タイミングで各選択ビームの光量を補正するものであって、
   前記光量補正データにおいて、前記並び幅の中央領域の主走査方向の移動に応じてシフトさせた位置のシフト光量が適用されるよう、前記光量変化位置の各々における補正光量を修正する、光走査装置。
3. 請求項１又は２に記載の光走査装置において、
   複数のビームを発する発光素子と、
   前記発光素子に駆動電流を供給するドライバーと、
   前記制御部は、前記ドライバーに、前記プロファイルデータに応じた振幅の前記駆動電流を供給させる光量設定部を含み、
   前記光量設定部は、前記シフト光量に応じて前記駆動電流を変化させる、光走査装置。
4. 静電潜像を担持する像担持体と、
   前記像担持体の周面を前記被走査面として光線を照射する、請求項１～３のいずれか１項に記載の光走査装置と、
   を備える画像形成装置。

Images