JP7172789B2 - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、画像形成装置に関し、より特定的には、露光部の光量調整に関する。

画像形成装置の露光部には、高負荷な発光素子が用いられることがある。高負荷な発光素子を定電流のＯＮ／ＯＦＦ制御で発光させる場合、発光波形は理想的な矩形にはならず、ゆるやかに発光するいわゆる「発光波形ナマリ」が発生する。高速駆動する画像形成装置において、「発光波形ナマリ」は、画質劣化の原因となる。そこで、発光波形ナマリの抑制または発光素子を高速駆動させる技術が必要とされている。

発光波形ナマリの抑制に関し、例えば、特開２０１１－２１６８４３号公報（特許文献１）は、「光源の発光状態に応じて駆動信号を補正することにより、パルス細りや波形鈍りを改善するとともに、光源間での光量ばらつきを低減し、特に低濃度における階調再現性に優れた高速・高精度の」半導体レーザ駆動装置を開示している（［要約］参照）。

また、特開２０１２－２３１０９７号公報（特許文献２）は、「駆動信号に応答して発光素子への駆動信号の供給を開始する第１電流供給回路と、駆動信号に応答して発光素子への補助電流の供給を開始する第２電流供給回路とを備え、第２電流供給回路は、発光素子に印加されている電圧が閾値電圧に到達したことを検知して補助電流の供給を停止する」駆動回路を開示している（［要約］参照）。

特開２０１１－２１６８４３号公報 特開２０１２－２３１０９７号公報

特許文献１および２に開示された技術によると、高負荷の発光素子を使用した場合に高精度に発光波形を整形することができない。したがって、高負荷の発光素子を使用した場合でも高精度に発光波形を整形する技術が必要とされている。

本開示は、上記のような背景に鑑みてなされたものであって、ある局面における目的は、高負荷の発光素子を使用した場合でも高精度に発光波形を整形する技術を提供することにある。

ある実施の形態に従う画像形成装置は、感光体にトナー像を生成する画像ステーションと、感光体の表面を露光する露光部と、露光部の光量を検出する光センサーと、露光部に供給する電流を整形する波形整形部と、波形整形部を制御する制御部とを備える。制御部は、波形整形部が出力する整形信号により、露光部に供給する電流を整形し、第１の周波数および第１の発光デューティ比で、露光部を第１の光量で発光させ、第１の周波数と異なる第２の周波数および第１の発光デューティ比で、露光部を第２の光量で発光させ、光センサーにより、第１の光量および第２の光量を検出し、第１の光量および第２の光量の光量差に基づいて、整形信号を調整する。

ある局面において、制御部は、第１の光量および第２の光量の光量差が予め定められた範囲内になるように整形信号を設定する。

ある局面において、電流を整形することは、整形信号を設定しつつ、複数回、電流を整形することを含む。制御部は、整形信号の設定毎に、第１の周波数および第１の発光デューティ比で露光部を発光させ、さらに、第２の周波数および第１の発光デューティ比で露光部を発光させ、整形信号の設定毎に、光センサーにより、第１の周波数および第１の発光デューティ比で発光した露光部の第３の光量と、第２の周波数および第１の発光デューティ比で発光した露光部の第４の光量とを取得し、整形信号の設定毎に、第３の光量および第４の光量の光量差を求め、第３の光量および第４の光量の光量差が予め定められた範囲内になるように整形信号を設定する。

ある局面において、第１の周波数は、第２の周波数より高い。制御部は、第１の光量が、第２の光量よりも小さく、第１の光量および第２の光量の光量差が予め定められた範囲を下回ることに基づいて、露光部の光量が大きくなるように、整形信号の設定を変更し、第１の光量が、第２の光量よりも大きく、第１の光量および第２の光量の光量差が予め定められた範囲を上回ることに基づいて、露光部の光量が小さくなるように、整形信号の設定を変更する。

ある局面において、露光部の光量が大きくなるように、整形信号の設定を変更することは、露光部に供給する電流の立ち上がりエッジの電圧を増加させることを含む。

ある局面において、露光部の光量が小さくなるように、整形信号の設定を変更することは、露光部に供給する電流の立ち上がりエッジの電圧を減少させることを含む。

ある局面において、制御部は、制御部の分周器により、第２の周波数を第１の周波数の整数分の１に設定する。

ある局面において、露光部に供給する電流の発光デューティ比は２０パーセントから９０パーセントの間である。

ある局面において、画像形成装置は、遅延回路によって整形信号を変形させる波形形状部をさらに備える。制御部は、波形形状部と、整形信号のラインとをスイッチングすることで、整形信号の波形を制御する。

ある局面において、画像形成装置は、整形信号にバイアス電圧を加えるためのバイアス電圧源をさらに備える。

ある局面において、制御部は、定電圧源または定電流源を選択し、整形信号を生成する。

ある局面において、制御部は、定電圧源または定電流源をスイッチングすることで、整形信号の幅を調整する。

他の実施の形態に従うと、露光部の光量を調整する方法が提供される。この方法は、整形信号により、感光体の表面を露光する露光部に供給する電流を整形するステップと、第１の周波数および第１の発光デューティ比で、露光部を第１の光量で発光させるステップと、第１の周波数と異なる第２の周波数および第１の発光デューティ比で、露光部を第２の光量で発光させるステップと、第１の光量および第２の光量のそれぞれを検出するステップと、第１の光量および第２の光量の光量差に基づいて、整形信号を調整するステップとを含む。

ある局面において、方法は、第１の光量および第２の光量の光量差が予め定められた範囲内になるように整形信号を設定するステップをさらに含む。

ある局面において、電流を整形することは、整形信号を設定しつつ、複数回、電流を整形することを含む。方法は、整形信号の設定毎に、第１の周波数および第１の発光デューティ比で露光部を発光させ、さらに、第２の周波数および第１の発光デューティ比で露光部を発光させるステップと、整形信号の設定毎に、第１の周波数および第１の発光デューティ比で発光した露光部の第３の光量と、第２の周波数および第１の発光デューティ比で発光した露光部の第４の光量とを取得するステップと、整形信号の設定毎に、第３の光量および第４の光量の光量差を求めるステップと、第３の光量および第４の光量の光量差が予め定められた範囲内になるように整形信号を設定するステップとをさらに含む。

ある局面において、第１の周波数は、第２の周波数より高い。方法は、第１の光量が、第２の光量よりも小さく、第１の光量および第２の光量の光量差が予め定められた範囲を下回ることに基づいて、露光部の光量が大きくなるように、整形信号の設定を変更するステップと、第１の光量が、第２の光量よりも大きく、第１の光量および第２の光量の光量差が予め定められた範囲を上回ることに基づいて、露光部の光量が小さくなるように、整形信号の設定を変更するステップとをさらに含む。

ある局面において、方法は、露光部の光量が大きくなるように、整形信号の設定を変更することは、露光部に供給する電流の立ち上がりエッジの電圧を増加させることを含む。

ある局面において、方法は、露光部の光量が小さくなるように、整形信号の設定を変更することは、露光部に供給する電流の立ち上がりエッジの電圧を減少させることを含む。

ある局面において、方法は、第２の周波数を第１の周波数の整数分の１に設定するステップをさらに含む。

ある局面において、露光部に供給する電流の発光デューティ比は２０パーセントから９０パーセントの間である。

ある局面において、方法は、波形形状部と、整形信号のラインとをスイッチングすることで、整形信号の波形を制御するステップをさらに含む。

ある局面において、方法は、整形信号にバイアス電圧を加えるステップをさらに含む。

本技術によれば、安価で高精度に発光波形を整形することが可能である。
この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

ある実施の形態に従う画像形成装置１００の一構成例を示す図である。 制御部５０から露光部３までの回路２００の一例を示す図である。 発光波形３０１のナマリの一例を表す図である。 光波形整形部２０３の構成の一例を示す図である。 駆動信号２１０の生成手順の一例を示す図である。 光波形整形部２０３の設定の評価方法の一例を示す図である。 発光周波数ごとのナマリおよびオーバーシュートの影響の一例を示す図である。 発光デューティ比が同一であり異なる周波数の発光波形３０１を生成するための制御部５０の内部構成の一例を示す図である。 発光波形３０１の発光デューティ比と、ナマリおよびオーバーシュートとの関係の一例を示す図である。 光波形整形部２０３の設定を求める処理の一例を示すフローチャートである。 光波形整形部２０３の複数の設定の同時評価の一例を示す図である。 光波形整形部２０３の複数の設定の同時評価の処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本開示に係る技術思想の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
＜Ａ．装置構成＞
まず、本実施の形態に従う画像形成装置１００の装置構成について説明する。以下では、典型例として、複合機（ＭＦＰ：Multi-Functional Peripheral）として実装される画像形成装置１００について説明する。画像形成装置１００は、例えばカラー画像形成装置であるが、本実施の形態に係る技術思想の適用対象は、カラー画像形成装置に限定されるわけではなく、当該技術思想は、モノクロ画像形成装置にも適用可能である。

図１は、本実施の形態に従う画像形成装置１００の一構成例を示す図である。図１を参照して、画像形成装置１００は、画像ステーション１０と、原稿読取部１２０と、排出トレイ１３０とを備える。

画像ステーション１０は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、キー・プレート（Ｋ）のそれぞれのトナー像を生成する画像ステーション１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋ（以下、「画像ステーション１０」と総称することもある）と、中間転写ベルト１２と、中間転写体駆動ローラー１４，１６と、ベルトクリーニング部１８と、転写ローラー２０，２１と、定着部２２と、給紙部３０と、送出ローラー３２と、搬送ローラー３４，３６と、制御部５０と、記憶部５１とを含む。画像ステーション１０は、感光体１と、帯電部２と、露光部３と、現像部４（対応する画像ステーション１０が生成するトナー像の色に対応させて、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ、４Ｋとそれぞれ記載する）と、クリーニング部５と、中間転写体接触ローラー６とを含む。原稿読取部１２０は、イメージスキャナー１２２と、原稿給紙台１２４と、自動原稿送り装置１２６と、原稿排紙台１２８とを含む。

画像ステーション１１０は、給紙部３０内の媒体４０に対して印刷処理を行う。媒体４０は、送出ローラー３２により、給紙部３０から搬送される。さらに、媒体４０は、搬送ローラー３４，３６により、転写ローラー２０，２１に搬送される。媒体４０は、転写ローラー２０，２１により、トナー像を転写された後、定着部２２により、定着処理が行われ、排出トレイ１３０に排出される。

各画像ステーション１０及び中間転写ベルト１２は、媒体４０に転写するトナー像を生成する。帯電部２は、感光体１の表面を一様に帯電する。露光部３は、レーザー書き込み等により、指定された画像パターンに従って感光体１の表面を露光することで、その表面上に静電潜像を形成する。現像部４は、像担持体である感光体１上に形成された静電潜像をトナー像として現像する。

感光体１の表面に形成されたトナー像は、中間転写体接触ローラー６によって中間転写ベルト１２に転写される。中間転写ベルト１２上には、それぞれの感光体１からトナー像が順次転写されて、４色のトナー像が重ね合わされることになる。重ね合わされたトナー像は、転写ローラー２０及び２１によって、中間転写ベルト１２から媒体４０へ転写される。

原稿読取部１２０は、原稿を読み取って、その読み取り結果を画像ステーション１１０に対する入力画像として出力する。イメージスキャナー１２２は、プラテンガラス上に配置された原稿をスキャンする。自動原稿送り装置１２６は、原稿給紙台１２４に配置された原稿を連続的にスキャンする。原稿給紙台１２４上に配置された原稿は、送出ローラー（図示しない）により１枚ずつ送られ、イメージスキャナー１２２または自動原稿送り装置１２６内に配置されたイメージセンサーによって順次スキャンされる。スキャン後の原稿は、原稿排紙台１２８へ排出される。

制御部５０は、画像形成装置１００全体を制御する。記憶部５１は、画像形成装置１００のファームウェアや各種設定を記憶する。制御部５０は、記憶部５１から必要なデータやプログラムを参照する。

図２は、制御部５０から露光部３までの回路２００の一例を示す図である。回路２００は、制御部５０と、スイッチング部２０１と、光源２０２と、光波形整形部２０３と、光センサー２０４とを備える。

制御部５０は、ビデオ信号２０６により、スイッチング部２０１をスイッチ（開閉）し、電流源２０５の電流から、スイッチング信号２０７を生成する。また、制御部５０は、ビデオ信号２０６および整形制御信号２０８を光波形整形部２０３に出力する。

光波形整形部２０３は、ビデオ信号２０６および整形制御信号２０８に基づいて、整形信号２０９を生成する。光源２０２は、露光部３で使用される光素子であり、整形信号２０９と、スイッチング信号２０７とを重ね合わせた駆動信号２１０により発光し、画像ステーション１０の中の感光体１の表面を露光する。

光センサー２０４は、光源２０２の光量を検出し、検出した光源２０２の光量の情報を含む光量信号２１１を制御部５０に出力する。制御部５０は、光センサー２０４から入力された光量信号２１１に基づいて、整形制御信号２０８を調整する。

ある局面において、光センサー２０４は、例えば、ＰＤ（Photo Diode）センサーであってもよい。なお、図２で示す回路２００は、主に制御部５０から露光部３の光源２０２までの周辺回路の一例であり、図２に例示していない構成を含んでいてもよい。

図３は、発光波形３０１のナマリの一例を表す図である。図２の光源２０２に、駆動信号２１０が供給された場合において、光源２０２が、大出力で負荷の高いレーザーダイオードやＬＥＤ（Light Emitting Diode）であったとき、光源２０２の発光波形３０１は、図３に示すように、理想的な矩形とはならずに、緩やかに上昇する波形となる。このような症状を「ナマリ」という。発光波形３０１の「ナマリ」は、感光体１の表面の露光にムラを引き起こし、印刷画像の劣化の原因になる。そのため、発光波形３０１の「ナマリ」を効果的に抑制する必要がある。

図４は、光波形整形部２０３の構成の一例を示す図である。光波形整形部２０３は、バイアス電圧源４０１と、定電圧源４０２と、定電流源４０３と、波形形状部４０４とを備える。制御部５０から光波形整形部２０３に入力される整形制御信号２０８は、バイアス電圧制御信号４０５と、整形幅信号４０６と、選択信号４０７と、定電圧制御信号４０８と、定電流制御信号４０９と、波形形状制御信号４１０とを含む。

定電圧源４０２は、整形信号２０９を生成するための電源である。制御部５０は、整形信号２０９を定電圧制御で生成する場合に、定電圧制御信号４０８により、定電圧源４０２を制御する。

定電流源４０３は、整形信号２０９を生成するための電源である。制御部５０は、整形信号２０９を定電流制御で生成する場合に、定電流制御信号４０９により、定電流源４０３を制御する。

制御部５０は、選択信号４０７により、定電圧源４０２および定電流源４０３を切り替えるスイッチ回路の切り替えをする。また、制御部５０は、整形幅信号４０６により、整形信号２０９の経路上のスイッチ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御し、定電圧源４０２または定電流源４０３により生成される整形信号２０９のパルス幅を調整する。

バイアス電圧源４０１は、整形信号２０９にバイアス電圧を加える回路である。制御部５０は、バイアス電圧制御信号４０５によりバイアス電圧源４０１を制御する。また、ビデオ信号２０６は、バイアス電圧源４０１の出力側にあるスイッチ回路をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

波形形状部４０４は、その内部に、グランド（ＧＮＤ）と接続される抵抗とコンデンサによる複数の回路を備える。各回路は、整形信号２０９の経路と接続されることにより、整形信号２０９の形状を変化させる。制御部５０は、波形形状制御信号４１０により、波形形状部４０４の出力経路上の切り替えスイッチ回路を制御し、整形信号２０９の波形を変化させる。

次に、図５および図６を参照して、回路２００を用いて生成する発光波形３０１の詳細と、発光波形３０１が整形されることにより、画像濃度がどのように変化するかについて説明する。

＜Ｂ．発光波形３０１と画像濃度＞
図５は、駆動信号２１０の生成手順の一例を示す図である。制御部５０は、矩形のビデオ信号２０６を生成する。ビデオ信号２０６がＨＩＧＨの間、スイッチング部２０１はＯＮになる。よって、理想的にはスイッチング信号２０７が生成される。

また、制御部５０は、整形幅信号４０６を生成する。整形幅信号４０６がＨＩＧＨの間、整形信号２０９の経路上のスイッチ回路はＯＮになり、矩形の整形信号５０４Ｂが生成される。

また、制御部５０は、波形形状制御信号４１０により、整形信号２０９の経路に波形形状部４０４の内部の回路を接続させることで、整形信号５０４Ｂを変形させ、整形信号５０４Ｃを生成する。波形形状部４０４の内部の回路は、抵抗とコンデンサとによる遅延回路となっている。制御部５０は、当該遅延回路を整形信号２０９の経路に接続することで、整形信号２０９に遅延を発生させ、主に整形信号２０９のエッジの形状を変化させる。

さらに、制御部５０は、バイアス電圧制御信号４０５により、バイアス電圧源４０１を制御し、整形信号５０４Ｃにバイアス電圧５０４Ａを重畳させる。これらのバイアス電圧５０４Ａおよび整形信号５０４Ｃが重畳されることにより整形信号２０９になる。なお、整形信号５０４Ｃの形状は、整形信号２０９の経路と接続される波形形状部４０４の内部の回路によって変化する。

整形信号２０９と、スイッチング信号２０７とが重畳されることにより、駆動信号２１０が生成される。発光波形３０１は、駆動信号２１０が光源２０２に供給された場合の光源２０２の発光の様子を示す。発光波形３０１の開始エッジ５０６Ａは、バイアス電圧５０４Ａおよび整形信号５０４Ｃにより変形する。また、発光波形３０１の終了エッジ５０６Ｂは、バイアス電圧５０４Ａにより変形する。なお、図５に示すとおり、発光波形３０１の開始エッジ５０６Ａが矩形よりも高い位置から開始する場合があり、当該現象を「オーバーシュート」という。

図５に示すように、制御部５０は、主に、バイアス電圧５０４Ａと、整形信号５０４Ｃとを調整することにより、発光波形３０１のナマリを調整し、矩形に近づけることが可能となる。

図６は、光波形整形部２０３の設定の評価方法の一例を示す図である。制御部５０は、光源２０２の発光デューティ比を一定にした状態で、異なる周波数で光源２０２を発光させる。光センサー２０４は、これらの異なる周波数で発光した光源２０２の各光量を比較することにより、適切な光波形整形部２０３の設定を検出することができる。以下、光源２０２から発せられる高い周波数の発光波形３０１と、低い周波数の発光波形３０１との比較を例に説明する。

最初に、制御部５０は、光源２０２により、周期６０４および発光デューティ比５０パーセントの発光波形３０１を生成したとする。発光波形３０１は、スイッチング信号２０７と整形信号２０９とが重畳された駆動信号２１０により生成される。発光波形３０１は、矩形波に近い波形６０１、ナマリのある波形６０２およびオーバーシュートした波形６０３のいずれかになり得る。

発光波形３０１が矩形に近い波形６０１である場合、光センサー２０４が検出する光源２０２の光量は、光量６２１Ａになる。光量６２１Ａは、光センサー２０４によって検出された波形６０１の平均光量である。

発光波形３０１がナマリのある波形６０２である場合、光センサー２０４が検出する光源２０２の光量は、光量６２０Ａになる。光量６２０Ａは、光量６２１Ａと比較して小さくなる。これは、光源２０２の光量の大きさは、光源２０２の発光波形３０１のＨＩＧＨの領域の面積に比例するためである。波形６０２は、ナマリが発生している分、波形６０１よりも、発光波形３０１のＨＩＧＨの領域の面積が小さくなり、その結果として、光量６２０Ａは、光量６２１Ａよりも小さくなる。

発光波形３０１がオーバーシュートした波形６０３である場合、光センサー２０４が検出する光源２０２の光量は、光量６２２Ａになる。光量６２２Ａは、光量６２１Ａと比較して大きくなる。波形６０３は、オーバーシュートが発生している分、波形６０１よりも、発光波形３０１のＨＩＧＨの領域の面積が大きいためである。

上述したように、光センサー２０４が検出する光源２０２の光量は、発光波形のナマリおよびオーバーシュートによって異なることがわかる。よって、制御部５０は、光センサー２０４により、光源２０２の光量を検出しながら、光波形整形部２０３の設定を調整すれば、発光波形３０１からナマリおよびオーバーシュートの影響を取り除けることになる。

しかし、実際には、光量の絶対的な基準はなく、制御部５０は、単一の発光周波数の発光波形３０１の光量の検出のみでは、光波形整形部２０３の設定を適切に調整することができない。なぜなら、制御部５０は、光波形整形部２０３により、光源２０２の光量の調整はできるが、発光波形３０１からナマリまたはオーバーシュートが取り除けているか否かを判定できないためである。

そのため、制御部５０は、比較対象として、光源２０２により、周期６０４と異なる周期６１４および発光デューティ比５０パーセントの発光波形３０１を生成する。図６に示す例では、周期６１４は、周期６０４の３倍であるが、発光波形３０１の周期はこれに限られるわけではない。また、いずれの発光波形３０１の発光デューティ比も５０パーセントを例に説明するが、設定可能な発光デューティ比はこれに限られるわけではない。比較対象となる発光波形３０１同士が同一の発光デューティ比であればよい。

画像の濃度は、一般的に、発光波形３０１の発光デューティ比に比例する。例えば、発光デューティ比４０パーセントの発光波形３０１によって生成される画像と、発光デューティ比８０パーセントの発光波形３０１によって生成される画像とでは、２倍の濃度差が発生する。

一方で、発光デューティ比が一定である場合、ナマリとオーバーシュートが発生しない限り、発光波形３０１の周波数の違いは画像濃度には影響しない。なぜなら、発光波形３０１の周波数が異なっていても、発光波形３０１の１周期における発光デューティ比に変化はなく、全体として同一の濃度の画像が生成されるためである。しかし、ナマリまたはオーバーシュートが発生する場合、周波数の違いにより、生成される画像に濃度差が生じることがある。以下、周期６０４および周期６１４の各発光波形３０１を例に説明する。

周期６１４の発光波形３０１は、周期６０４の発光波形３０１と比較して、同一時間内の信号の立ち上がりエッジの回数が１／３であることがわかる。周期６１４の発光波形３０１の立ち上がりエッジが２回発生する間に、周期６０４の発光波形３０１の立ち上がりエッジは６回発生する。また、信号のナマリおよびオーバーシュートは、信号の立ち上がりエッジにおいて発生するため、周波数の低い周期６１４の発光波形３０１は、周波数の高い周期６０４の発光波形３０１よりも、ナマリおよびオーバーシュートの影響を受けにくいことがわかる。

制御部５０は、周期６０４の発光波形３０１との比較のために、周期６１４および発光デューティ比５０パーセントの発光波形３０１を生成したとする。発光波形３０１がナマリのある波形６１２である場合、光源２０２の光量は、光量６２０Ｂになる。ここで、光量６２０Ｂと、光量６２０Ａとを比較すると、光量６２０Ｂは、光量６２０Ａより大きいことがわかる。これは、周期６１４が、周期６０４よりも低周期であるため、なまりの影響が小さく、その結果、発光波形３０１の光量の減少量が小さいためである。

一方で、発光波形３０１がオーバーシュートした波形６１３である場合、光源２０２の光量は、光量６２２Ｂになる。ここで、光量６２２Ｂと、光量６２２Ａとを比較すると、光量６２２Ｂは、光量６２２Ａより小さいことがわかる。これは、周期６１４が、周期６０４よりも低周期であるため、オーバーシュートの影響が小さく、その結果、発光波形３０１の光量の増加量が小さいためである。

また、発光波形３０１が矩形に近い波形６１１である場合、光源２０２の光量は、光量６２１Ｂになる。ここで、光量６２１Ｂと、光量６２１Ａとを比較すると、光量６２１Ｂおよび光量６２１Ａはほぼ等しくなることがわかる。これは、発光波形３０１が矩形波である場合、発光デューティ比が同じである限り、発光周波数に関係なく、光量は等しくなるためである。

上述したように、発光波形３０１が矩形波に近い波形であれば、発光デューティ比が同じである限り、発光周波数を変更しても光量は変化しない。よって、制御部５０は、発光デューティ比が同じであり、かつ、周波数の異なる発光波形３０１同士の光量を比較し、それぞれの発光波形３０１の光量が等しくなる、または、近い値となるときの光波形整形部２０３の設定を用いることで、ナマリおよびオーバーシュートのない発光波形３０１を生成することができる。

図７は、発光周波数ごとのナマリおよびオーバーシュートの影響の一例を示す図である。図７を参照して、発光波形３０１のナマリおよびオーバーシュートがトナー像の濃度に与える影響について説明する。

トナー像７０１Ａ～７０３Ａは、それぞれ、周期６０４の発光波形３０１によって露光された感光体１上に形成されたハーフトーンのトナー像である。また、トナー像７０１Ａ～７０３Ａは、それぞれ、発光波形３０１にナマリがある場合のトナー像、発光波形３０１が矩形の場合のトナー像および発光波形３０１がオーバーシュートしている場合のトナー像である。

トナー像７０１Ｂ～７０３Ｂは、それぞれ、周期６１４の発光波形３０１によって露光された感光体１上に形成されたハーフトーンのトナー像である。また、トナー像７０１Ｂ～７０３Ｂは、それぞれ、発光波形３０１にナマリがある場合のトナー像、発光波形３０１が矩形の場合のトナー像および発光波形３０１がオーバーシュートしている場合のトナー像である。

また、トナー像７０１Ａ～７０３Ａおよびトナー像７０１Ｂ～７０３Ｂを形成する際の光源２０２の発光デューティ比は全て同じである。さらに、トナー像７０１Ａおよびトナー像７０１Ｂを形成するときの光波形整形部２０３の設定は同一である。同様に、トナー像７０２Ａおよびトナー像７０２Ｂを形成するときの光波形整形部２０３の設定も同一である。また、トナー像７０３Ａおよびトナー像７０３Ｂを形成するときの光波形整形部２０３の設定も同一である。

発光波形３０１にナマリが発生している場合のトナー像７０１Ａ，７０１Ｂを互いに比較すると、トナー像７０１Ａは、トナー像７０１Ｂより薄いことがわかる。これは、波形６０２が、波形６１２と比較して、なまりの影響が大きく光量が小さいためである。その結果、波形６０２による感光体１の露光部分の面積は、波形６１２による感光体１の露光部分の面積よりも小さくなり、この露光部分の面積の差がトナー像の濃度差となって現れる。

逆に、発光波形３０１がオーバーシュートしている場合のトナー像７０３Ａ，７０３Ｂを互いに比較すると、トナー像７０３Ａは、トナー像７０３Ｂより濃いことがわかる。これは、波形６０３は、波形６１３と比較して、オーバーシュートの影響が大きく光量が大きいためである。その結果、波形６０３による感光体１の露光部分の面積は、波形６１３による感光体１の露光部分の面積よりも大きくなり、この露光部分の面積の差がトナー像の濃度差となって現れる。

発光波形３０１が矩形波に近い場合のトナー像７０２Ａ，７０２Ｂを互いに比較すると、トナー像７０２Ａ，トナー像７０２Ｂの各濃度は同じ、または、近いことがわかる。これは、波形６０１，６１１は、ナマリおよびオーバーシュートの影響を受けておらず、かつ、発光デューティ比が同一のため、感光体１の露光部分の面積がほぼ等しくなるためである。

以上、図６および図７を参照して説明したように、制御部５０は、発光デューティ比が同一であり、かつ、周波数の異なる発光波形３０１を生成し、これらの発光波形３０１の光量を比較する。そして、制御部５０は、これらの発光波形３０１の光量が同じ又は近い値になるように光波形整形部２０３の設定を調整することで、適切に、発光波形３０１からナマリおよびオーバーシュートの影響を取り除くことができる。

図８は、発光デューティ比が同一であり異なる周波数の発光波形３０１を生成するための制御部５０の内部構成の一例を示す図である。制御部５０は、画像メモリー８０５と、分周カウンター８０１とを含む。分周カウンター８０１は、制御部５０のメインクロック８０２を、分周設定８０３に基づいて１/Ｎに分周した分周クロック８０４を生成する。制御部５０は、分周クロック８０４に基づいて、ビデオ信号２０６を生成する。なお、図７に示す制御部５０の構成は一例であり、制御部５０の構成はこれに限られるわけではない。

図９は、発光波形３０１の発光デューティ比と、ナマリおよびオーバーシュートとの関係の一例を示す図である。発光波形３０１の発光デューティ比は、発光波形３０１の１周期において発光波形３０１の出力がＨＩＧＨになる割合である。

発光デューティ比が「０％」や「１００％」の場合、発光波形３０１の立ち上がりエッジは１回のみ、又は、０回である。そのため、制御部５０は、発光デューティ比が「０％，１００％」の発光波形３０１の光量を検出しても、発光波形３０１に対するナマリおよびオーバーシュートの影響を検出することはできない。

また、発光デューティ比が「１０％」のように極端に低すぎる場合、発光波形３０１に対するナマリおよびオーバーシュートの影響が大きくなりすぎる。そのため、制御部５０は、発光デューティ比が極端に低い発光波形３０１の光量を検出しても、発光波形３０１に対するナマリおよびオーバーシュートの影響を正確に検出することができない場合がある。

そのため、制御部５０は、例えば、発光デューティ比を「２０～９０％」等の発光波形３０１に対するナマリおよびオーバーシュートの影響を検出しやすい範囲に設定することが望ましい。なお、発光デューティ比「２０～９０％」は、一例であり、発光デューティ比の設定範囲はこれに限られない。

＜Ｃ．信号の整形の処理の流れ＞
図１０は、光波形整形部２０３の設定を求める処理の一例を示すフローチャートである。制御部５０は、図１０の処理を行うためのプログラムを記憶部５１から読み出して実行してもよい。

ステップＳ１０１０において、制御部５０は、光波形整形部２０３に出力する整形制御信号２０８の設定を予め定められた値にする。より具体的には、図４に示す整形制御信号２０８が含む各種信号を予め定められた値にする。予め定められた値とは、例えば、整形制御信号２０８が取り得る中間値であってもよいが、整形制御信号２０８の設定はこれに限られない。

ステップＳ１０２０において、制御部５０は、同一の発光デューティ比であり、異なる周波数の駆動信号２１０で光源２０２を発光させる。例えば、発光周波数Ａ１の発光波形３０１の光量を光量Ｄ１とし、発光周波数Ａ１より低い発光周波数Ａ２の発光波形３０１の光量を光量Ｄ２とする。また、制御部５０は、光センサー２０４により、光量Ｄ１，Ｄ２を検出する。

ステップＳ１０３０において、制御部５０は、ステップＳ１０２０で検出した光量Ｄ１，Ｄ２を比較し、光量の差を求める。なお、光量Ｄ１が、光量Ｄ２を上回っている場合、光量差は「１，２，３・・・」のように正の値になる。逆に、光量Ｄ１が、光量Ｄ２を下回っている場合、光量差は「－１，－２，－３・・・」のように負の値になる。なお、これらの光量差は、一例であり、必ずしも整数で表現される必要はない。

制御部５０は、光量Ｄ１が光量Ｄ２に対して小さく、かつ、光量差が予め定められた光量差下限Ｄｍｉｎを下回っていると判定する場合（ステップＳ１０３０にて「光量差＜Ｄｍｉｎ」と判定）、制御をステップＳ１０４０に移す。

制御部５０は、光量Ｄ１および光量Ｄ２が予め定められた範囲内であると判定する場合（ステップＳ１０３０にて「Ｄｍｉｎ＜光量差＜Ｄｍａｘ」と判定）、制御をステップＳ１０５０に移す。

制御部５０は、光量Ｄ１が光量Ｄ２に対して大きく、かつ、光量差が予め定められた光量差上限Ｄｍａｘを上回っていると判定する場合（ステップＳ１０３０にて「光量差＞Ｄｍａｘ」と判定）、制御をステップＳ１０６０に移す。

ステップＳ１０４０において、制御部５０は、光波形整形部２０３の設定をオーバーシュート側（光量が大きくなる側）に変更し、制御をステップＳ１０２０に移す。

ステップＳ１０５０において、制御部５０は、現在の光波形整形部２０３の設定を記憶部５１に保存し、次回以降の印刷処理に当該保存した設定を使用する。

ステップＳ１０６０において、制御部５０は、光波形整形部２０３の設定をナマリ側（光量が小さくなる側）に変更し、制御をステップＳ１０２０に移す。

以上、図１０を参照して説明したように、制御部５０は、同一の発光デューティ比であり、異なる周波数の発光波形３０１同士の光量を比較して、光量差が予め定められた範囲内に収まるように光波形整形部２０３の設定を調整する。そうすることで、制御部５０は、発光波形３０１のナマリおよびオーバーシュートの発生を抑制し、画像の品質劣化を抑制することができる。

［第２の実施の形態］
＜Ｄ．複数の光波形整形部２０３の設定の同時評価＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、制御部５０は、光波形整形部２０３の複数の設定を同時に比較することで、光波形整形部２０３の設定を調整する時間を短縮する。

図１１は、光波形整形部２０３の複数の設定の同時評価の一例を示す図である。制御部５０は、光波形整形部２０３の複数の設定毎に、発光デューティ比を変更せず、異なる周波数の発光波形３０１を生成する。図１１の例では、制御部５０は、光波形整形部２０３の設定「１～５」のそれぞれを用いて、高周波数の発光波形３０１および低周波数の発光波形３０１生成する。

次に、制御部５０は、光波形整形部２０３の設定毎に、同じ設定を用いて生成した同一の発光デューティ比の高周波数の発光波形３０１の光量と、低周波数の発光波形３０１の光量とを比較し、光量差を算出する。最後に、制御部５０は、光量差が予め定められた範囲内になる光波形整形部２０３の設定を選定する。なお、図１１に示す例では、光波形整形部２０３の設定は５段階で説明したが、これは一例であり、光波形整形部２０３の設定はこれに限られるわけではない。

図１２は、光波形整形部２０３の複数の設定の同時評価の処理の一例を示すフローチャートである。制御部５０は、図１２の処理を行うためのプログラムを記憶部５１から読み出して実行してもよい。以下の説明では、光波形整形部２０３の設定は、図１１と同様に設定「１～５」があるものとして説明する。設定「１」は、発光波形３０１に最もナマリが発生する（光量が最も小さくなる）設定である。設定「５」は、発光波形３０１に最もオーバーシュートが発生する（光量が最も大きくなる）設定である。なお、これらの設定は一例であり、光波形整形部２０３の設定は、これらに限られるものではない。

ステップＳ１２１０において、制御部５０は、光波形整形部２０３の設定を、発光波形３０１に最もナマリが発生する設定「１」にする。ステップＳ１２２０において、制御部５０は、発光デューティ比を変更せず、異なる周波数の発光波形３０１を光源２０２に生成させる。また、制御部５０は、光センサー２０４により、周波数ごとの発光波形３０１の光量をそれぞれ検出する。

ステップＳ１２３０において、制御部５０は、光波形整形部２０３の設定毎に、ステップＳ１２２０で検出した周波数ごとの発光波形３０１の光量を記憶部５１に保存する。

ステップＳ１２４０において、制御部５０は、現在の光波形整形部２０３の設定が、最大値「５」であるか否かを判定する。制御部５０は、現在の光波形整形部２０３の設定が最大値「５」であると判定した場合（ステップＳ１２４０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２６０に移す。そうでない場合（ステップＳ１２４０にてＮＯ）、制御部５０は、制御をステップＳ１２５０に移す。

ステップＳ１２５０において、制御部５０は、現在の光波形整形部２０３の設定をオーバーシュート側に１段階上げる（例えば、設定「１」から設定「２」，設定「２」から「３」等）。なお、図１１の処理に関し、制御部５０は、設定「５」から処理を開始し、ステップＳ１２４０にて１段階ずつ設定を下げてもよい。

ステップＳ１２６０において、制御部５０は、記憶部５１に保存した各発光波形３０１の光量を参照し、光波形整形部２０３の設定毎に、同一の発光デューティ比で異なる周波数の発光波形３０１同士の光量差を求める。そして、制御部５０は、光量差が予め定められた範囲（Ｄｍｉｎ＜光量差＜Ｄｍａｘ）となる光波形整形部２０３の設定を検索する。

ステップＳ１２７０において、制御部５０は、ステップＳ１２６０で求めた光波形整形部２０３の設定を記憶部５１に保存し、次回以降の印刷に使用する。

以上、図１１および図１２を参照して説明したように、制御部５０は、光波形整形部２０３の複数の設定毎に、同一の発光デューティ比で異なる周波数の発光波形３０１を光源２０２に生成させ、各発光波形３０１の光量の比較を行う。そうすることにより、制御部５０は、光波形整形部２０３の設定を求める時間を短縮することができる。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内で全ての変更が含まれることが意図される。

１ 感光体、２ 帯電部、３ 露光部、４ 現像部、５ クリーニング部、６ 中間転写体接触ローラー、１０，１０Ｃ，１０Ｋ，１０Ｍ，１０Ｙ 画像ステーション、１２ 中間転写ベルト、１４，１６ 中間転写体駆動ローラー、１８ ベルトクリーニング部、２０，２１ 転写ローラー、２２ 定着部、３０ 給紙部、３２ 送出ローラー、３４，３６ 搬送ローラー、４０ 媒体、５０ 制御部、５１ 記憶部、１００ 画像形成装置、１２０ 原稿読取部、１２２ イメージスキャナー、１２４ 原稿給紙台、１２６ 自動原稿送り装置、１２８ 原稿排紙台、１３０ 排出トレイ、２００ 回路、２０１ スイッチング部、２０２ 光源、２０３ 光波形整形部、２０４ 光センサー、２０５ 電流源、２０６ ビデオ信号、２０７ スイッチング信号、２０８ 整形制御信号、２０９，５０４Ｂ，５０４Ｃ 整形信号、２１０ 駆動信号、２１１ 光量信号、３０１ 発光波形、４０１ バイアス電圧源、４０２ 定電圧源、４０３ 定電流源、４０４ 波形形状部、４０５ バイアス電圧制御信号、４０６ 整形幅信号、４０７ 選択信号、４０８ 定電圧制御信号、４０９ 定電流制御信号、４１０ 波形形状制御信号、５０４Ａ バイアス電圧、５０６Ａ 開始エッジ、５０６Ｂ 終了エッジ、６０１，６０２，６０３，６１１，６１２，６１３ 波形、６０４，６１４ 周期、６２０Ａ，６２０Ｂ，６２１Ａ，６２１Ｂ，６２２Ａ，６２２Ｂ 光量、７０１Ａ，７０１Ｂ，７０２Ａ，７０２Ｂ，７０３Ａ，７０３Ｂ トナー像、８０１ 分周カウンター、８０２ メインクロック、８０３ 分周設定、８０４ 分周クロック、８０５ 画像メモリー。

Claims (22)

1. 感光体にトナー像を生成する画像ステーションと、
   前記感光体の表面を露光する露光部と、
   前記露光部の光量を検出する光センサーと、
   前記露光部に供給する電流を整形する波形整形部と、
   前記波形整形部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記波形整形部が出力する整形信号により、前記露光部に供給する前記電流を整形し、
   第１の周波数および第１の発光デューティ比で、前記露光部を第１の光量で発光させ、
   前記第１の周波数と異なる第２の周波数および前記第１の発光デューティ比で、前記露光部を第２の光量で発光させ、
   前記光センサーにより、前記第１の光量および前記第２の光量を検出し、
   前記第１の光量および前記第２の光量の光量差に基づいて、前記整形信号を調整する、画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第１の光量および前記第２の光量の光量差が予め定められた範囲内になるように前記整形信号を設定する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記電流を整形することは、前記整形信号を設定しつつ、複数回、前記電流を整形することを含み、
   前記制御部は、
   前記整形信号の設定毎に、前記第１の周波数および前記第１の発光デューティ比で前記露光部を発光させ、さらに、前記第２の周波数および前記第１の発光デューティ比で前記露光部を発光させ、
   前記整形信号の設定毎に、前記光センサーにより、前記第１の周波数および前記第１の発光デューティ比で発光した前記露光部の第３の光量と、前記第２の周波数および前記第１の発光デューティ比で発光した前記露光部の第４の光量とを取得し、
   前記整形信号の設定毎に、前記第３の光量および前記第４の光量の光量差を求め、
   前記第３の光量および前記第４の光量の光量差が前記予め定められた範囲内になるように前記整形信号を設定する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の周波数は、前記第２の周波数より高く、
   前記制御部は、
   前記第１の光量が、前記第２の光量よりも小さく、前記第１の光量および前記第２の光量の光量差が前記予め定められた範囲を下回ることに基づいて、前記露光部の光量が大きくなるように、前記整形信号の設定を変更し、
   前記第１の光量が、前記第２の光量よりも大きく、前記第１の光量および前記第２の光量の光量差が前記予め定められた範囲を上回ることに基づいて、前記露光部の光量が小さくなるように、前記整形信号の設定を変更する、請求項１～３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記露光部の光量が大きくなるように、前記整形信号の設定を変更することは、前記露光部に供給する電流の立ち上がりエッジの電圧を増加させることを含む、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記露光部の光量が小さくなるように、前記整形信号の設定を変更することは、前記露光部に供給する電流の立ち上がりエッジの電圧を減少させることを含む、請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記制御部の分周器により、前記第２の周波数を前記第１の周波数の整数分の１に設定する、請求項１～６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記露光部に供給する電流の発光デューティ比は２０パーセントから９０パーセントの間である、請求項１～７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 遅延回路によって前記整形信号を変形させる波形形状部をさらに備え、
   前記制御部は、前記波形形状部と、前記整形信号のラインとをスイッチングすることで、前記整形信号の波形を制御する、請求項１～８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記整形信号にバイアス電圧を加えるためのバイアス電圧源をさらに備える、請求項１～９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記制御部は、定電圧源または定電流源を選択し、前記整形信号を生成する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記制御部は、前記定電圧源または前記定電流源をスイッチングすることで、前記整形信号の幅を調整する、請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 露光部の光量を調整する方法であって、
    整形信号により、感光体の表面を露光する露光部に供給する電流を整形するステップと、
    第１の周波数および第１の発光デューティ比で、前記露光部を第１の光量で発光させるステップと、
    前記第１の周波数と異なる第２の周波数および前記第１の発光デューティ比で、前記露光部を第２の光量で発光させるステップと、
    前記第１の光量および前記第２の光量のそれぞれを検出するステップと、
    前記第１の光量および前記第２の光量の光量差に基づいて、前記整形信号を調整するステップとを含む方法。
14. 前記第１の光量および前記第２の光量の光量差が予め定められた範囲内になるように前記整形信号を設定するステップをさらに含む請求項１３に記載の方法。
15. 前記電流を整形することは、前記整形信号を設定しつつ、複数回、前記電流を整形することを含み、
    前記整形信号の設定毎に、前記第１の周波数および前記第１の発光デューティ比で前記露光部を発光させ、さらに、前記第２の周波数および前記第１の発光デューティ比で前記露光部を発光させるステップと、
    前記整形信号の設定毎に、前記第１の周波数および前記第１の発光デューティ比で発光した前記露光部の第３の光量と、前記第２の周波数および前記第１の発光デューティ比で発光した前記露光部の第４の光量とを取得するステップと、
    前記整形信号の設定毎に、前記第３の光量および前記第４の光量の光量差を求めるステップと、
    前記第３の光量および前記第４の光量の光量差が前記予め定められた範囲内になるように前記整形信号を設定するステップとをさらに含む、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記第１の周波数は、前記第２の周波数より高く、
    前記第１の光量が、前記第２の光量よりも小さく、前記第１の光量および前記第２の光量の光量差が前記予め定められた範囲を下回ることに基づいて、前記露光部の光量が大きくなるように、前記整形信号の設定を変更するステップと、
    前記第１の光量が、前記第２の光量よりも大きく、前記第１の光量および前記第２の光量の光量差が前記予め定められた範囲を上回ることに基づいて、前記露光部の光量が小さくなるように、前記整形信号の設定を変更するステップとをさらに含む、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記露光部の光量が大きくなるように、前記整形信号の設定を変更することは、前記露光部に供給する電流の立ち上がりエッジの電圧を増加させることを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記露光部の光量が小さくなるように、前記整形信号の設定を変更することは、前記露光部に供給する電流の立ち上がりエッジの電圧を減少させることを含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記第２の周波数を前記第１の周波数の整数分の１に設定するステップをさらに含む、請求項１３～１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記露光部に供給する電流の発光デューティ比は２０パーセントから９０パーセントの間である、請求項１３～１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 波形形状部と、前記整形信号のラインとをスイッチングすることで、前記整形信号の波形を制御するステップをさらに含む、請求項１３～２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記整形信号にバイアス電圧を加えるステップをさらに含む、請求項１３～２１のいずれか１項に記載の方法。

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