JP5821220B2 - 画像形成装置および点灯時間補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成の際に使用される光源の応答特性に基づいて、光源の点灯時間を補正する画像形成装置および点灯時間補正方法に関する。

画像データに応じて点灯制御される面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を備えた画像形成装置においては、ＶＣＳＥＬを点灯させる際、その立ち上がりが鈍って規定光量に達するまでに時間がかかったり、逆に規定光量以上発光（オーバーシュート）してから規定光量になる場合がある。前者の場合は画像濃度が低下し、後者の場合は画像濃度が高くなってしまう。従って、ＶＣＳＥＬにおける複数の光源ごとに応答特性が変わると濃度ムラ、色ムラが発生してしまう。

このようなことから、光源を発光させてその積分光量を検出し、検出結果に基づいて発光パルス幅、光源を駆動するための電圧、電流を制御することで、画像濃度ムラのない画像を得る技術が開示されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

具体的には、特許文献１の画像形成装置は、検知手段がＬＤの積分光量をＬＤごとに複数水準のパルス幅について検知し、制御手段が検知手段の検知結果に基づいてＬＤごとにバイアスとパルス幅を制御するものである。

また、特許文献２の画像処理装置は、ＬＤの発光強度はモニタ回路によりモニタされ、補正回路はモニタ回路の出力を積分して積分光量を求め、その積分光量に基づいて積分光量制御を行うものである。

また、特許文献３の画像形成装置では、光ビームはハーフミラーを通してその一部が光電変換装置に導かれ、光電変換装置は、制御装置からのタイミング信号により指示された期間に入射する各発光点の光累積値を電気信号に変換する。そして、制御部は、この光累積値信号を参照し、基準レベルと等しくなるように、光源を駆動する電圧、電流または光パルス幅を調整するものである。これにより、発光点毎のばらつき、温度による変化を補正し、画像品質を向上させている。

しかしながら、各光源の応答特性は、温度などの要因で変化するだけでなく、発光させる光量によっても変化し、さらに、発光開始前の消灯時間によっても変化する。また、実際に画像を形成する場合は、プロセスコントロールによって光量が変更され、画像データによって消灯時間も変化する。その結果、画像品質を向上させるためにプロセスコントロールを実施して光量を変更しても、光量の変更に応じた光源の応答特性の変化によって画像品質が低下してしまう。また、画像データにより変化する消灯時間に応じた光源の応答特性の変化によって、画像濃度ムラが発生してしまうことがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光源の光量の適切な補正を行う画像形成装置および点灯時間補正方法を得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、本発明の画像形成装置は、感光体を走査して画像データを作像するための光ビームを出射する光源と、前記光源の点灯および消灯のパターンを示す予め定められた点灯パターンと、前記光源の点灯時間の補正量とを対応付けて記憶する記憶手段と、前記画像データ中の複数の画素に対応して前記光源の点灯および消灯を指定する点灯信号のパターンと、前記点灯パターンとを照合し、前記点灯信号のパターンに対応する前記点灯パターンに対応付けられた前記補正量を前記記憶手段から取得する取得手段と、取得された前記補正量で補正した点灯時間で前記光源を点灯制御する光源制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、画像形成装置で実行される点灯時間補正方法であって、前記画像形成装置は、感光体を走査して画像データを作像するための光ビームを出射する光源と、前記光源の点灯および消灯のパターンを示す予め定められた点灯パターンと、前記光源の点灯時間の補正量とを対応付けて記憶する記憶手段と、を備え、前記画像データ中の複数の画素に対応して前記光源の点灯および消灯を指定する点灯信号のパターンと、前記点灯パターンとを照合し、前記点灯信号のパターンに対応する前記点灯パターンに対応付けられた前記補正量を前記記憶手段から取得する取得ステップと、取得された前記補正量で補正した点灯時間で前記光源を点灯制御する光源制御ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、光源の光量の適切な補正を行うことができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる画像形成装置としての複写機の機構（概要）を示す図である。 図２は、作像装置および光ビーム走査装置の詳細な構成を示す図である。 図３は、図２に示した光ビーム走査装置を上から見た図である。 図４は、光源ユニットの構成を示す図である。 図５は、ＶＣＳＥＬにおける光源の配置図である。 図６は、ＶＣＳＥＬの応答特性を示す図である。 図７は、画像形成制御部および光ビーム走査装置の構成図である。 図８は、画素クロック生成部の構成を示す図である。 図９は、ＶＣＳＥＬにおける各光源の光量制御タイミング信号ＡＰＣを示す図である。 図１０は、積分光量の点灯パターンを示す図である。 図１１は、画像データの点灯信号を示す図である。 図１２は、ＬＤドライバの構成を示す図である。 図１３は、実施の形態１にかかる複合機による補正データ算出処理の手順を示すフローチャートである。 図１４は、実施の形態１にかかる複合機による印刷処理の手順を示すフローチャートである。 図１５は、実施の形態２にかかる複合機による補正データ算出処理の手順を示すフローチャートである。 図１６は、画像データの点灯信号を示す図である。 図１７は、画像データの点灯信号を示す図である。 図１８は、実施の形態５にかかる複合機による印刷処理の手順を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、この発明を適用した画像形成装置および点灯時間補正方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる画像形成装置としての複写機１００の機構（概要）を示す図である。複写機１００は、中央に中間転写ユニット（図示せず）を備えており、該中間転写ユニットは、無端ベルトである中間転写ベルト１０を備えている。中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１４〜１６に掛け廻されており、時計廻りに回動駆動される。

第２の支持ローラ１５の右に、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニングユニット１７を備えている。第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５との間の中間転写ベルト１０には、その移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（ＢＫ）の各色の感光体ドラム４０、帯電器１８、転写器６２、現像ユニット７７（図２参照）、クリーニングユニット７９（図２参照）、及び除電器８０（図２参照）を有する作像装置２０が備えられている。作像装置２０は、複写機本体に対して脱着可能に装着されている。

作像装置２０の上方には、各色の各感光体ドラム４０に画像形成のためのレーザ光を照射する光ビーム走査装置２１が備えられている。

中間転写ベルト１０の下方には、２次転写ユニット２２が備えられている。２次転写ユニット２２は、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して、中間転写ベルト１０を押し上げて第３の支持ローラ１６に押当てるように配置したものである。この２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０上の画像を記録紙上に転写する。２次転写ユニット２２の横には、記録紙上の転写画像を定着する定着ユニット２５があり、トナー像が転写された記録紙がそこに送り込まれる。定着ユニット２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加熱、加圧ローラ２７を押し当てたものである。２次転写ユニット２２および定着ユニット２５の下方に、表面に画像を形成した直後の記録紙を、裏面にも画像を記録するために表裏を反転して供給し出すシート反転ユニット２８が備えられている。

また、複写機１００は操作部ユニット（図示せず）、スキャナを有する画像読み取りユニット３００、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００、第１キャリッジ３３、第２キャリッジ３４、結像レンズ３５及びＣＣＤ３６を備えている。操作部ユニットのスタートスイッチが押されると、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００の原稿給紙台３０上に原稿が載置さされているときは、ＡＤＦ４００は、載置されている原稿をコンタクトガラス３２上に搬送する。ＡＤＦ４００に原稿が無いときにはコンタクトガラス３２上に載置されている原稿を読むために、画像読み取りユニット３００のスキャナを駆動し、第１キャリッジ３３および第２キャリッジ３４を、読み取り走査駆動する。そして、第１キャリッジ３３上の光源からコンタクトガラス３２に光を発射するとともに原稿面からの反射光を第１キャリッジ３３上のミラー（図示せず）で反射して第２キャリッジ３４に向け、第２キャリッジ３４上のミラー（図示せず）で反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサであるＣＣＤ３６に結像する。ＣＣＤ３６で得た画像信号（画像データ）に基づいてＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ各色の記録データが生成される。

また、操作部ユニットのスタートスイッチが押されたとき、パソコン等から画像出力の指示があったとき、またはＦＡＸ（ファクシミリ）の出力指示があったときに、中間転写ベルト１０の回動駆動が開始されるとともに、作像装置２０の各ユニットの作像準備が開始される。そして、各色作像の作像シーケンスが開始されて、各色用の感光体ドラム４０に各色の記録データに基づいて変調された露光レーザが照射され、各色作像プロセスにより、各色トナー像が中間転写ベルト１０上に一つの画像として、重ね転写される。即ち、各色の潜像画像が顕像化される。このトナー画像の先端が２次転写ユニット２２に進入するときに同時に先端が２次転写ユニット２２に進入するようにタイミングをはかって記録媒体としての記録紙が２次転写ユニット２２に送り込まれる。これにより中間転写ベルト１０上のトナー像が記録紙に転写される。トナー像が転写された記録紙は定着ユニット２５に送り込まれ、そこでトナー像が記録紙に定着される。

なお、上述の記録紙は、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つにより選択回転駆動され、給紙ユニット４３に多段に備えられる給紙トレイ４４の１つから繰り出される。そして、当該記録紙は、分離ローラ４５で１枚だけ分離されて、搬送コロユニット４６に入れられ、搬送ローラ４７で搬送されて複写機１００内の搬送コロユニット４８に導かれ、搬送コロユニット４８のレジストローラ４９に突き当てて止められてから、前述のタイミングで２次転写ユニット２２に送り込まれる。尚、ユーザが手差しトレイ５１上に記録紙を差し込んで給紙することもできる。ユーザが手差しトレイ５１上に記録紙を差し込んでいるときには、複写機１００が給紙ローラ５０及び給紙ローラ５２を回転駆動して手差しトレイ５１上の記録紙の一枚を分離して手差し給紙路５３に引き込み、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。

定着ユニット２５で定着処理を受けて排出される記録紙は、切換爪５５で排出ローラ５６に案内されて排紙トレイ５７上にスタックされる。または、当該記録紙は、切換爪５５でシート反転ユニット２８に案内されて、そこで反転されて転写位置へと再び導かれ、裏面にも画像が記録されて後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。

一方、画像転写後の中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーは、中間転写ベルトクリーニングユニット１７で除去し、次の画像形成に備える。

図２は、作像装置２０および光ビーム走査装置２１の詳細な構成を示す図である。図２に示すように、作像装置２０は、４色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ））の画像を重ね合わせたカラー画像を形成するために４組の画像作像部（感光体ドラム４０、帯電器１８、現像ユニット７７、転写器７８、クリーニングユニット７９、除電器８０）を備えている。また、光ビーム走査装置２１は、イエローおよびマゼンタ用の光ビーム走査装置２１（ＹＭ）と、シアンおよびブラック用の光ビーム走査装置２１（ＣＢＫ）を備えている。なお、以下では、各構成において、色を限定しない場合は、（Ｙ）（Ｍ）（Ｃ）（ＢＫ）（ＹＭ）（ＣＢＫ）を省略して記載するものとする。

２つの光ビーム走査装置２１は同じ構成であり、１つのポリゴンミラー７０を用いて、ポリゴンミラー面で異なる色の光ビームを偏向走査させ、さらに、ポリゴンミラー７０を中心に対向振分走査させることで、２色分の光ビームがそれぞれの感光体ドラム４０上を走査する。画像データに応じて駆動変調されることにより選択的に光ビームを出射する光源ユニット８２（図３参照）が各色に対応して設けられている。この光源ユニット８２から出射された光ビームは、ポリゴンモータ７１によって回転するポリゴンミラー７０によって偏向され、ｆθレンズ７２を通り、第１ミラー７３、第２ミラー７４で反射され、ＢＴＬ７５を通り、第３ミラー７６で反射し、感光体ドラム４０上を走査する。

ＢＴＬとは、Barrel Toroidal Lens（バレル・トロイダル・レンズ）の略で、副走査方向のピント合わせ（集光機能と副走査方向の位置補正（面倒れ等））を行っている。また、主走査方向の非画像書き込み領域の画像書き出し位置より前方に、ポリゴンミラー７０で偏向された光ビームを受光することにより、主走査方向の書き込み開始のタイミングをとるための同期検知信号を出力する同期検知センサ８６（図３参照）が設けられている。

なお、主走査方向とは、ポリゴンミラー７０の回転により複数の光源１〜２０（図５参照）より出射された光ビームが偏向走査される方向を表す。また、副走査方向とは、感光体ドラム４０の回転方向を表す。

各色の感光体ドラム４０の回りには、帯電器１８、現像ユニット７７、転写器７８、クリーニングユニット７９、除電器８０が備えられている。作像装置２０は、通常の電子写真プロセスである帯電、露光、現像、転写により中間転写ベルト１０上に１色目の画像を形成する。次に２色目、３色目、４色目の順に画像を転写し、４色の画像を重ね合わせることによりカラー画像を形成する。そして、図１に示した２次転写ユニット２２によって、中間転写ベルト１０上に形成されたカラー画像を搬送されてくる記録紙に転写することで、４色の画像が重ね合わさったカラー画像を記録紙上に形成することができる。そして図１に示した定着ユニット２５によって記録紙上の画像が定着される。中間転写ベルトクリーニングユニット１７は、中間転写ベルト１０上のトナー像を除去する。

また、中間転写ベルト１０上に形成された画像位置ずれ補正用パターンを検出するためのセンサ８１ａ、センサ８１ｂが、中間転写ベルト１０の近傍に備えられている。センサ８１ａ、センサ８１ｂは反射型の光学センサであり、中間転写ベルト１０上に形成された画像位置ずれ補正用パターンを主走査２箇所で検出する。その検出結果に基づき、各色間の主走査方向、副走査方向の画像位置ずれ、主走査方向の画像倍率が補正される。

図３は、図２に示した光ビーム走査装置２１を上から見た図である。光源ユニット８２から出射された光ビームは、ＣＹＬ（シリンダレンズ）８３を通り、ポリゴンミラー面に入射し、ポリゴンミラー７０が回転することにより偏向される。偏向された光ビームはｆθレンズ７２を通り、第１ミラー７３によって折り返される。ここで、主走査方向の書き出し側端部には同期ミラー８４が備えられており、ｆθレンズ７２を透過した光ビームは同期ミラー８４により反射され、同期レンズ８５を介して同期検知センサ８６に入射する。ここで、同期検知センサ８６は、同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出するセンサの役割を果たしている。なお、図３からも分かるように、イエロー（Ｙ）に対し、マゼンタ（Ｍ）に対応する光ビームは逆方向に走査されている。

図４は、光源ユニット８２の構成を示す図である。光源ユニット８２では、制御ボード８７に取り付けられたＶＣＳＥＬ８８から出射された光ビームが、コリメートレンズ８９により平行光束化され、アパーチャーミラー９０によって像面へ進む光ビームと積分光量を検出するための光ビームへと分離される。アパーチャーミラー９０によって反射された光ビームはミラー９１によってさらに反射され、レンズ９２で集光され、光量、積分光量を検知するセンサ９３に入射する。制御ボード８７は、ＶＣＳＥＬ８８を点灯制御するＬＤドライバ１１１（図７参照）、光ビームの光量、および積分光量を検知する光量検出部１１４（図７参照）等を備えている。

ここで、積分光量とは、所定時間単位あたりの露光量をいう。例えば、所定時間単位を画素１ピクセルとした場合の積分光量について説明する。光ビームの発光がその画像信号に対応する変調信号に十分追従していれば、積分光量は、光ビームの発光光量と画像１ピクセルあたりの発光時間との積によって算出される。しかし、光ビームの光変調が高速に行われるようになった場合には、光ビームの発光の追従が十分でなく、立ち上がり、立ち下がりがなまってしまう。この場合には、光ビームの発光光量を時間で積分することによって積分光量を求めることができる。

図５は、ＶＣＳＥＬ８８における光源の配置図である。ここで、ＶＣＳＥＬ８８とは、同一チップ上に複数の半導体レーザ素子（光源）を格子状に配置した面発光型半導体レーザである。このようなＶＣＳＥＬ８８を使用した画像形成装置としては様々な技術が知られており、本実施の形態に係る画像形成装置の光源ユニット８２には、これらの公知技術と同様の構成で、ＶＣＳＥＬ８８が組み込まれている。

本実施の形態のＶＣＳＥＬ８８は、図５に示すように、複数の光源１〜２０が格子状に配置された半導体レーザアレイを構成している。そして、複数の光源１〜２０が主走査方向および副走査方向に規定のピッチだけずれた配置になっている。

図５に示すように、複数の光源１〜２０が主走査方向および副走査方向に規定のピッチだけずれた配置になっていることにより、光源１と光源２とは異なる走査位置を露光する。この２光源により１つの画素（１画素）を構成する場合、すなわち、２光源で１画素を実現する場合を考える。例えば２光源１、２で１画素、２光源３、４で１画素を構成していくとすると、画素密度に対して光源密度が２倍となる。よって１画素を構成する光源の光量比を変えることで画素の重心位置を副走査方向にずらすことが可能となり、高精度な画像形成が実現できる。本実施の形態では、２０個の光源を備えていて、１走査で２０ラインの画像形成が可能となっている。

図６は、ＶＣＳＥＬ８８の応答特性を示す図である。ＶＣＳＥＬ８８の光源から出射された光ビームの光量が小さい場合は、光パルスの立ち上がりが鈍る傾向がある。その場合、図６において点線で示す理想の光量状態（理想状態）に対して露光エネルギーが不足することになる。一方、ＶＣＳＥＬ８８の光源から出射された光ビームの光量が大きい場合は、光パルスがオーバーシュートする傾向がある。その場合、図６において点線で示す理想状態に対して露光エネルギーが多すぎることになる。なお、応答特性は、光量だけでなく、光源ごと、またはＶＣＳＥＬごとでも特性が異なる。

図７は、画像形成制御部および光ビーム走査装置２１の構成図である。画像形成制御部は、ポリゴンモータ制御部１１０、光量検出部１１４、ＬＤドライバ１１１、同期検知用点灯制御部１１２、画素クロック生成部１１３、プリンタ制御部１１７、および補正データ記憶部１１８を主に備えている。上述した光量検出部１１４、ＬＤドライバ１１１、同期検知用点灯制御部１１２、および画素クロック生成部１１３は、制御ボード８７に備えられており、この制御ボード８７は、各色それぞれに対して設けられている。また、図７に示すように、ＧＡＶＤ９４は、光量検出部１１４、同期検知用点灯制御部１１２、および画素クロック生成部１１３を含んでいる。ＧＡＶＤ９４は、画像読取ユニット３００から送られた画像データをＶＣＳＥＬ８８の射出する半導体レーザ素子の空間的なサイズに対応するように分割する高解像度化処理を実行する。また、光ビーム走査装置２１は、ポリゴンミラー７０、ｆθレンズ７２、同期ミラー８４、同期レンズ８５、同期検知センサ８６、ＶＣＳＥＬ８８、およびセンサ９３を主に備えている。

光ビーム走査装置２１では、ＶＣＳＥＬ８８から出射され、ｆθレンズ７２を透過した光ビームが同期ミラー８４によって反射され、同期レンズ８５によって集光された後、同期検知センサ８６に入射する。主走査方向端部の画像書き出し側に備えられた同期検知センサ８６は、入射された光ビームを検知する。そして、光ビームが同期検知センサ８６上を通過することにより、同期検知センサ８６から同期検知信号ＸＤＥＴＰが出力され、画素クロック生成部１１３および同期検知用点灯制御部１１２に送出される。

画素クロック生成部１１３は、同期検知信号ＸＤＥＴＰに同期した画素クロックＰＣＬＫを生成し、ＬＤドライバ１１１及び同期検知用点灯制御部１１２に送る。図８は、画素クロック生成部１１３の構成を示す図である。図８に示すように、画素クロック生成部１１３は、基準クロック発生部１３１、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）クロック発生部１３２、および位相同期クロック発生部１３３を主に備えている。ＶＣＯクロック発生部１３２は、位相比較器１４０と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１４１と、ＶＣＯ１４２と、１／Ｎ分周器１４３とを有する。１／Ｎ分周器１４３は、ＶＣＯ１４２から出力される発振周波数（ＶＣＬＫ）をＮ分周する。

そして、基準クロック発生部１３１からの基準クロック信号ＦＲＥＦと、ＶＣＬＫを１／Ｎ分周器１４３でＮ分周した信号が位相比較器１４０に入力される。位相比較器１４０は、両信号の立ち下がりエッジの位相比較を行い、誤差成分を定電流出力する。ＬＰＦ１４１は、不要な高周波成分や雑音を除去し、ＶＣＯ１４２に送出する。ＶＣＯ１４２は、ＬＰＦ１４１の出力に依存したＶＣＬＫを出力する。従って、プリンタ制御部１１７からのＦＲＥＦの周波数と分周比：Ｎを変化させることで、ＶＣＬＫの周波数を変更することができる。

位相同期クロック発生部１３３は、ＶＣＯクロック発生部１３２が生成したＶＣＬＫから、同期検知信号ＸＤＥＴＰに同期した画素クロックＰＣＬＫを生成する。なお、画素クロック生成部１１３は、プリンタ制御部１１７からの設定データによって、周波数を可変できる構成となっている。

同期検知用点灯制御部１１２は、最初に同期検知信号ＸＤＥＴＰを検知するために、同期検知用の光源強制点灯信号ＢＤをＯＮしてＶＣＳＥＬ８８の光源を強制点灯させる。同期検知センサ８６が同期検知信号ＸＤＥＴＰを検知した後には、同期検知用点灯制御部１１２は、同期検知信号ＸＤＥＴＰと画素クロックＰＣＬＫを用いて、フレア光が発生しない程度で確実に同期検知信号ＸＤＥＴＰが検知できるようなタイミングで光源を点灯させる。同期検知信号ＸＤＥＴＰを検知したら、同期検知用点灯制御部１１２は、光源を消灯するような光源強制点灯信号ＢＤを生成し、ＬＤドライバ１１１に送出する。同期検知信号ＸＤＥＴＰは、予め定めたある一つの光源の点灯により検知するようにしている。

光量検出部１１４は、センサ９３によって検知されたＶＣＳＥＬ８８の光量から、点灯パターンごとに、ＶＣＳＥＬ８８から出射された光ビームの積分光量を検出するものである。

ＬＤドライバ１１１は、光源強制点灯信号ＢＤおよび画素クロックＰＣＬＫに同期した画像データに応じてＶＣＳＥＬ８８の光量および点灯時間を制御するものである。そして、光源ユニットから出射した光ビームは、ポリゴンミラー７０に偏向され、ｆθレンズ７２を通過し、感光体ドラム４０上を走査する。

図９は、ＶＣＳＥＬ８８における各光源の光量制御タイミング信号ＡＰＣ（オート・パワー・コントロール）を示す図である。光量制御タイミング信号ＡＰＣ１〜２０は、同期検知信号ＸＤＥＴＰと画素クロックＰＣＬＫを用いて生成される。また、光量制御タイミング信号ＡＰＣ１〜２０は、画像を書き込まない非画像書き込み領域で生成される。なお、光源が図５に示した構成となっているため、光量制御タイミング信号ＡＰＣ１〜２０は、異なったタイミングで生成する必要がある。また、本実施の形態では、１走査で１０個の光源の光量制御を行い、２走査で２０個全てを実行するように構成されている。従って、ＡＰＣ１とＡＰＣ１１、ＡＰＣ２とＡＰＣ１２、…、ＡＰＣ１０とＡＰＣ２０は同じタイミングの信号であり、走査ごとに切替えるようにしている。

また、オート・パワー・コントロールは、光量制御タイミング信号ＡＰＣ（ＡＰＣ１〜ＡＰＣ２０）のタイミングで各光源を点灯させ、センサ９３により光量を検知し、検知された光量によってＬＤドライバ１１１がＶＣＳＥＬ８８の光量を目標光量になるように制御する処理である。ＶＣＳＥＬ８８は、当該制御により常に一定の安定した光量を出射することができる。このセンサ９３は、積分光量を検知するセンサと同じものであり、共通して利用されている。

ポリゴンモータ制御部１１０は、プリンタ制御部１１７からの制御信号により、ポリゴンモータ７１（図２参照）を規定の回転数で回転制御する。

プリンタ制御部１１７は、複写機１００における印刷（画像形成）制御を行うものであり、さらに、補正データ算出部１７０と、補正データ取得部１７１とを主に備えている。

補正データ算出部１７０は、予め定められた光源の光量の目標値である目標光量が変更された場合であって、ＶＣＳＥＬ８８が消灯状態から点灯状態に変更された場合に、ＶＣＳＥＬ８８における光源の点灯パターンごとに、光量検出部１１４により検出された積分光量と、目標光量の積分である目標積分光量とを比較し、その差分に相当する光源の点灯時間である補正データを算出するものである。例えば、光量検出部１１４により検出された積分光量が目標値より１０％少なかった場合は、点灯時間の１０％を補正データとして算出する。そして、補正データ算出部１７０は、算出した補正データを補正データ記憶部１１８に格納する。

図１０は、積分光量の点灯パターンを示す図である。点灯パターンは、光源の点灯時間および消灯時間を繰り返すパターンとなっており、光源の点灯前の消灯時間、もしくは連続で点灯している時間とを含んでいる。点灯パターンＡは１ドットＯＮ（点灯）、１ドットＯＦＦ（消灯）を繰り返す点灯パターンになっており、立ち上がりが鈍っている例を示している。この場合、点灯レベルの立ち上がりが鈍っていることで、光量検出部１１４により検出される検出値（図１０の実線）は、図１０の点線で示す積分光量の理想値より低くなっている。このため、理想値を目標値とする場合は、点灯時間を長くする必要がある。

点灯パターンＢは２ドットＯＮ、２ドットＯＦＦの繰り返す点灯パターンになっており、点灯パターンＡと同様に、立ち上がりが鈍っている例を示している。この場合も、点灯レベルの立ち上がりが鈍っていることで、光量検出部１１４により検出される検出値（図１０の実線）は図１０の点線で示す積分光量の理想値より低くなっている。このため、理想値を目標値とする場合は、点灯時間を長くする必要がある。しかも、点灯パターンＢは、点灯パターンＡより消灯期間（ＯＦＦの期間）が長いため、立ち上がりの鈍りが大きくなる。このため、点灯パターンＢにおける理想値と検出値との差は、点灯パターンＡにおける理想値と検出値との差より大きい。したがって、点灯パターンＢの点灯時間を、点灯パターンＡの点灯時間をより長くする必要がある。

なお、図１０では、上記点灯パターンＡ、Ｂの２つの点灯パターンの例を示しているが、これに限定されるものではない。オーバーシュートする場合などの点灯パターンのバリエーションを増やすことで、実際の画像データに合った補正が可能になる。

補正データ取得部１７１は、目標光量が変更された場合、補正データ記憶部１１８から、変更後の目標光量、および画像データに対応する点灯パターンの補正データを取得するものである。具体的には、補正データ取得部１７１は、予め定められている点灯パターンと画像データにおける画素値のパターンを照合して、画像データのパターンが変化する際の当該パターンと最も近い点灯パターンを選択し、選択した点灯パターンと目標光量に対応する補正データを、補正データ記憶部１１８から取得する。

図１１は、画像データの点灯信号を示す図である。画像データは２ｂｉｔ（４値）で、点灯パルス幅は０、ｄｕｔｙ３３％、ｄｕｔｙ６６％、ｄｕｔｙ１００％としている。画像データの点灯信号は、２ドット消灯、２ドット点灯のパターンで、２ドット点灯のパターンはｄｕｔｙ６６％とｄｕｔｙ１００％が連続している。このパターンは、図１０の点灯パターンＢに近いため、この画像データに対しては、点灯パターンＢから算出した補正データの値（補正値）を用いることになる。

また、例えば、図１０に示すように立ち上がりが鈍っている場合、点灯パルス幅を長くすることになるので、補正後の点灯信号ａのように、補正分をドット１の点灯パルスに加算することになる。一方、立ち上がりがオーバーシュートしている場合、点灯パルス幅を短くすることになるので、補正後の点灯信号ｂのように、補正分をドット１の点灯パルスから差し引くことになる。

補正データ記憶部１１８は、予め定められた複数の目標光量、複数の点灯パターンに対応する複数の補正データが記憶されており、補正データ算出部１７０により補正データを格納され、補正データ取得部１７１により変更後の目標光量、および補正データを読み出される。

ＬＤドライバ１１１は、さらに、印刷時（画像形成時）に目標光量が変更された場合、ＶＣＳＥＬ８８の光源を消灯状態から点灯状態に制御する際に、補正データ取得部１７１により取得された補正データによって、ＶＣＳＥＬ８８の光源の点灯時間を補正する。

図１２は、ＬＤドライバ１１１の構成を示す図である。図１２に示すように、ＬＤドライバ１１１は、ＶＣＳＥＬ８８における各光源の点灯時間を制御するＰＷＭ信号発生部１５０と、各光源を点灯制御する光源駆動部１５１とを主に備えている。

ＰＷＭ信号発生部１５０は、画像データおよびプリンタ制御部１１７からの制御信号１により、ＰＷＭ信号を光源駆動部１５１に対して出力する。光源駆動部１５１は、ＰＷＭ信号に応じた時間だけ各光源を点灯させる。制御信号１とは、画像データの階調数（ｂｉｔ数）に対するパルス幅の選択信号である。補正データは、上述したように、センサ９３で検知し、光量検出部１１４により検出された各光源の光量積分と目標積分光量とから算出したパルス幅の補正データである。

また、同期検知用点灯制御部１１２が光源駆動部１５１に光源強制点灯信号ＢＤを送出することで、光源駆動部１５１は、その時間だけある光源を点灯させる。また、同期検知用点灯制御部１１２が光源駆動部１５１に各光源のＡＰＣ動作を実行するための光量制御タイミング信号ＡＰＣを送出することで、光源駆動部１５１は、光量制御タイミングＡＰＣ信号のタイミングで各光源の光量を制御する。各光源を点灯させる時の光量は、プリンタ制御部１１７からの制御信号２によって設定される。

次に、以上のように構成された複合機１００によって、ＶＣＳＥＬ８８の点灯時間を画像データに応じて補正する際に利用される補正データの算出処理（補正データ算出処理）の手順について説明する。図１３は、実施の形態１にかかる複合機１００による補正データ算出処理の手順を示すフローチャートである。

まず、プリンタ制御部１１７は、ＶＣＳＥＬ８８の光源の目標光量が変更されたか否かを判断する（ステップＳ１１）。なお、印刷する際に設定される作像条件は、不図示のメモリ等の記憶媒体に記憶されており、プリンタ制御部１１７は、該メモリを参照することで、目標光量が変更されたか否かを判断することができる。目標光量が変更されていない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。

一方、目標光量が変更された場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ＬＤドライバ１１１は、ＶＣＳＥＬ８８により点灯パターンＡを点灯させる（ステップＳ１２）。光量検出部１１４は、点灯パターンＡで点灯したＶＣＳＥＬ８８の積分光量を検出する（ステップＳ１３）。

次に、ＬＤドライバ１１１は、ＶＣＳＥＬ８８により点灯パターンＢを点灯させる（ステップＳ１４）。光量検出部１１４は、点灯パターンＢで点灯したＶＣＳＥＬ８８の積分光量を検出する（ステップＳ１５）。

そして、補正データ算出部１７０は、ＶＣＳＥＬ８８の点灯パターンごとに、検出された積分光量と、予め定められたＶＣＳＥＬ８８の目標積分光量とを比較し、その差分に相当する補正データを算出し（ステップＳ１６）、補正データ記憶部１１８に格納する（ステップＳ１７）。ここでは、点灯パターンＡ、Ｂの２つの点灯パターンの補正データを算出した例を示したが、実際には、予め定められた全ての点灯パターンの補正データを算出するものとする。

次に、実施の形態１にかかる複合機１００おいて、点灯時間の補正を含めた印刷処理の手順について説明する。図１４は、実施の形態１にかかる複合機１００による印刷処理の手順を示すフローチャートである。

まず、印刷が開始されると、ポリゴンモータ制御部１１０は、規定回転数でポリゴンモータ７１を回転させる（ステップＳ２１）。そして、ＬＤドライバ１１１は、同期検知信号を出力させるため、予め定められたＶＣＳＥＬ８８の光源を点灯させ（ステップＳ２２）、同期検知センサ８６により同期検知信号を送出させる。

次に、図１３における補正データ算出処理を行う（ステップＳ２３）。そして、プリンタ制御部１１７は、画像形成動作を開始する（ステップＳ２４）。補正データ取得部１７１は、補正データ記憶部１１８から、印刷を行なう画像データに対応する点灯パターンの補正データを取得する（ステップＳ２５）。ＬＤドライバ１１１は、取得された補正データによって、ＶＣＳＥＬ８８の光源の点灯時間を補正する（ステップＳ２６）。そして、ＬＤドライバ１１１が補正されたＶＣＳＥＬ８８の各光源を点灯させることで、画像が形成される。

次に、プリンタ制御部１１７は、次の画像があるか否かを判断する（ステップＳ２７）。次の画像がある場合（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）、ステップＳ２４に戻って処理を繰り返す。一方、次の画像がない場合（ステップＳ２７：Ｎｏ）、ＤＬドライバ１１１は、ＶＣＳＥＬ８８の光源を消灯させ（ステップＳ２８）、ポリゴンモータ制御部１１０は、ポリゴンモータ７１を停止させる（ステップＳ２９）。

このように、実施の形態１にかかる複合機１００は、印刷開始した際にＶＣＳＥＬ８８の目標光量が変更されていた場合、ＶＣＳＥＬ８８の点灯パターンごとに、点灯時間を補正するための補正データを算出する。そして、印刷時に、画像データに対応する点灯パターンの補正データにより、点灯時間を補正する。これによって、ＶＣＳＥＬ８８の応答特性に応じて、画像データに対応するＶＣＳＥＬ８８の適切な補正を行うことができ、その結果、画像品質を向上、かつ安定させることができる。また、予め各条件における補正データを算出して記憶しておくことで、印刷時間を短縮することができる。また、ＶＣＳＥＬ８８の目標光量を制御する際に光量を検知するセンサと、積分光量を検知するセンサとを共通して利用することで、装置を簡易に構成してコストを削減することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、印刷開始した際にＶＣＳＥＬ８８の目標光量が変更されていた場合に補正データを算出していたが、本実施の形態では、所定の変更量以上の目標光量が変更された場合に補正データを算出するものである。複合機１００の構成は実施の形態１と同様である。

図１５は、実施の形態２にかかる複合機１００による補正データ算出処理の手順を示すフローチャートである。

まず、プリンタ制御部１１７は、ＶＣＳＥＬ８８の光源の目標光量が変更されたか否かを判断する（ステップＳ４１）。判断の仕方は、実施の形態１と同様である。目標光量が変更されていない場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。

一方、目標光量が変更された場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、プリンタ制御部１１７は、変更された目標光量の変更量が所定の光量変更量ＴＨより大きいか否かを判断する（ステップＳ４２）。ここで、光量変更量ＴＨは、検出した積分光量と目標光量との差分が画像に影響ないレベルかどうかで決定される変更量である。光量変更量ＴＨが大きければ補正データの算出回数が減るため、ＶＣＳＥＬ８８の点灯時間の補正を実施する回数も減り、複合機１００における印刷時間を短縮できる。

目標光量の変更量が光量変更量ＴＨ以下である場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、処理をそのまま終了する。一方、目標光量の変更量が光量変更量ＴＨより大きい場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、ＬＤドライバ１１１は、ＶＣＳＥＬ８８により点灯パターンＡを点灯させる（ステップＳ４３）。ＶＣＳＥＬ８８の積分光量の検出からの処理（ステップＳ４４〜４８）は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する（図１３のステップＳ１３〜１７参照）。

このように、実施の形態２にかかる複合機１００は、印刷開始した際にＶＣＳＥＬ８８の目標光量の変更量が所定の光量変更量ＴＨより大きい場合、ＶＣＳＥＬ８８の点灯パターンごとに、点灯時間を補正するための補正データを算出する。そして、印刷時に、画像データに対応する点灯パターンの補正データにより、点灯時間を補正する。これによって、ＶＣＳＥＬ８８の応答特性に応じて、画像データに対応するＶＣＳＥＬ８８の適切な補正を行うことができ、その結果、画像品質を向上、かつ安定させることができるとともに、ＶＣＳＥＬ８８の点灯時間の補正を実施する回数を減らすことで、印刷時間を短縮できる。

実施の形態１、２では、点灯時間の補正データを算出して記憶するタイミングとして、目標光量を大幅に変化させる可能性がある印刷開始前に実行しているが、印刷と印刷との間や、外部装置から強制実行されるプロセスコントロール時に実行するように構成してもよい。印刷開始前には、プロセスコントロールによって決定した目標光量、または印刷の設定変更によって目標光量を設定する場合がある。また、プロセスコントロール時は、プロセスコントロールで使用する画像パターンを形成する場合に目標光量を設定する場合がある。

（実施の形態３）
実施の形態１では、画像データは２ｂｉｔ（４値）で、点灯パルス幅は０、ｄｕｔｙ３３％、ｄｕｔｙ６６％、ｄｕｔｙ１００％であった。これに対し、実施の形態３では、画像データは２ｂｉｔ（４値）で、点灯パルス幅は０、ｄｕｔｙ２５％、ｄｕｔｙ５０％、ｄｕｔｙ７５％とし、ｄｕｔｙ１００％を使用しない場合について説明する。複合機１００の構成は実施の形態１と同様である。

図１６は、画像データの点灯信号を示す図である。図１６に示す点灯信号ｃは、比較対象として点灯パルス幅がｄｕｔｙ１００％の場合を示している。点灯パルス幅がｄｕｔｙ１００％以下である場合、補正する対象ドットに対して、点灯パルス幅を長くすることも短くすることも容易にできる。図１６に示す点灯信号ｄは、ｄｕｔｙ２５％分だけ点灯パルス幅を長くできるが（図１６における補正可能範囲を参照）、この量は応答特性のワーストケースを想定して決定することになる。

（実施の形態４）
実施の形態４では、実施の形態１と同様に点灯パルス幅がｄｕｔｙ１００％である場合に、点灯パルス幅を長くする場合について説明する。図１７は、画像データの点灯信号を示す図である。図１７に示す点灯信号ｃは、図１６と同様、点灯パルス幅がｄｕｔｙ１００％の場合を示している。仮に、ｄｕｔｙ１００％の点灯パルス幅を長くする場合は、点灯信号ｅに示すように、補正対象ドットの前の消灯ドットの補正分だけ点灯させる。なお、消灯ドットを点灯させる場合は、補正対象ドット側に点灯パルスを寄せることで、安定したドットが形成できる。

（実施の形態５）
実施の形態１では、印刷が開始された後に、点灯パターンごとに補正データを算出して記憶している。これに対して、補正データを予め複合機１００の出荷時に算出して記憶しておいてもよい。図１８は、実施の形態５にかかる複合機１００による印刷処理の手順を示すフローチャートである。

まず、複合機１００の出荷時に、実施の形態１における補正データ算出処理（図１３）を実行しておく。そして、図１８における印刷処理を実行する。図１８における印刷処理（ステップＳ５１〜５８）は、図１４における補正データ算出処理（ステップＳ２３参照）を省略したものである（図１４のステップＳ２１〜２９参照）。

このように、実施の形態５にかかる複合機１００は、印刷時において、出荷時に算出して記憶した、画像データに対応する点灯パターンの補正データにより、点灯時間を補正する。これによって、画像データに対して適切な補正を行うことで、画像品質を向上、かつ安定させることができる。

なお、実施の形態１乃至５において本発明を適用した画像形成装置として複写機１００を用いて説明を行った。しかし、本発明を適用した画像形成装置は複写機に限定する必要はなく、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機や、プリンタ、ファクシミリ装置等に適用することができる。さらに、中間転写方式による電子写真方式に限定する必要もなく、直接転写方式であっても良い。

７０ ポリゴンミラー
７１ ポリゴンモータ
７２ ｆθレンズ
８４ 同期ミラー
８５ 同期レンズ
８６ 同期検知センサ
８７ 制御ボード
８８ ＶＣＳＥＬ
９３ センサ
１１０ ポリゴンモータ制御部
１１１ ＬＤドライバ
１１２ 同期検知用点灯制御部
１１３ 画素クロック生成部
１１４ 光量検出部
１１７ プリンタ制御部
１１８ 補正データ記憶部
１３１ 基準クロック発生部
１３２ ＶＣＯクロック発生部
１３３ 位相同期クロック発生部
１４０ 位相比較器
１４１ ＬＰＦ
１４２ ＶＣＯ
１４３ １／Ｎ分周器
１５０ ＰＷＭ信号発生部
１５１ 光源駆動部
１７０ 補正データ算出部
１７１ 補正データ取得部

特開２００３−３９７２２号公報 特開平９−２００５２２号公報 特開平１１−７８１１７号公報

Claims (13)

1. 感光体を走査して画像データを作像するための光ビームを出射する光源と、
   前記光源の点灯および消灯のパターンを示す予め定められた点灯パターンと、前記光源の点灯時間の補正量とを対応付けて記憶する記憶手段と、
   前記画像データ中の複数の画素に対応して前記光源の点灯および消灯を指定する点灯信号のパターンと、前記点灯パターンとを照合し、前記点灯信号のパターンに対応する前記点灯パターンに対応付けられた前記補正量を前記記憶手段から取得する取得手段と、
   取得された前記補正量で補正した点灯時間で前記光源を点灯制御する光源制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記点灯パターンごとに、前記光源から出射された前記光ビームの積分光量を検出する光量検出手段と、
   前記点灯パターンごとに、検出された前記積分光量と、予め定められた前記光源の光量の目標値である目標光量の積分である目標積分光量との差分に相当する前記光源の点灯時間を前記補正量として算出し、前記記憶手段に記憶する算出手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記算出手段は、画像形成における作像条件が変更された場合に、前記点灯パターンごとに、検出された前記積分光量と前記目標積分光量との差分に相当する前記光源の点灯時間を前記補正量として算出し、前記記憶手段に記憶することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記算出手段は、前記作像条件に含まれる前記目標光量が変更された場合に、前記点灯パターンごとに、検出された前記積分光量と前記目標積分光量との差分に相当する前記光源の点灯時間を前記補正量として算出し、前記記憶手段に記憶することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記算出手段は、前記目標光量が予め定められた変更量以上、変更された場合に、前記点灯パターンごとに、検出された前記積分光量と前記目標積分光量との差分に相当する前記光源の点灯時間を前記補正量として算出し、前記記憶手段に記憶することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記点灯パターンは、前記光源の点灯前の消灯時間および連続で点灯している時間を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記点灯パターンは、前記光源が消灯状態から点灯状態に変化するパターンであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記算出手段は、画像形成直前、画像形成と次の画像形成との間、または外部装置から強制実行されるプロセスコントロール時に、前記補正量を算出し、前記記憶手段に記憶することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
9. 前記光源の光量を検知するセンサをさらに備え、
   前記光量検出手段は、前記センサにより検知された光量によって、前記積分光量を検出し、
   前記光源制御手段は、前記センサにより検知された光量に基づいて、前記光源の光量を前記目標光量となるように制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
10. 前記光源制御手段は、ＰＷＭによって、前記光源の点灯時間を補正した補正量を含めた前記光源の点灯ｄｕｔｙを１００％以下に制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
11. 前記光源制御手段は、前記光源の点灯時間を長くする補正を行う場合、消灯している隣接ドットを点灯制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
12. 前記光源制御手段は、消灯している隣接ドットを点灯制御する場合、補正対象のドット側に点灯パルスを寄せる制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 画像形成装置で実行される点灯時間補正方法であって、
    前記画像形成装置は、感光体を走査して画像データを作像するための光ビームを出射する光源と、前記光源の点灯および消灯のパターンを示す予め定められた点灯パターンと、前記光源の点灯時間の補正量とを対応付けて記憶する記憶手段と、を備え、
    前記画像データ中の複数の画素に対応して前記光源の点灯および消灯を指定する点灯信号のパターンと、前記点灯パターンとを照合し、前記点灯信号のパターンに対応する前記点灯パターンに対応付けられた前記補正量を前記記憶手段から取得する取得ステップと、
    取得された前記補正量で補正した点灯時間で前記光源を点灯制御する光源制御ステップと、
    を含むことを特徴とする点灯時間補正方法。

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