JP6696355B2 - 露光制御装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、露光制御装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式のプリンタでは、帯電された感光体を露光装置により露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー等の色材により現像して得られた画像を印刷用紙等の記録媒体に転写して定着することにより画像形成が行われる。

そして、この露光装置の発光装置として、レーザ光を走査させて感光体を露光するような方式が広く用いられていた。しかし、近年ではレーザ光の替りに、ＬＥＤ等の複数の発光素子が配列された方式（以下、「LED PRINT HEAD方式」と呼ぶ）の露光装置が用いられるようになっている。

このようなLED PRINT HEAD方式を用いて露光装置を構成した場合、ＬＥＤ等の複数の発光素子を１ライン上に配列して、この複数の発光素子の点灯制御を順次行うことにより露光処理を実現している。

ここで、発光素子による露光量は、各発光素子の発光強度と発光時間の積により決定される。そのため、要求された露光量を実現するために、各発光素子を点灯させるためのパルス信号のパルス幅を変化させてそれぞれの発光素子の点灯時間を調整することにより要求された露光量を実現している。

特許文献１には、濃度調整データを記憶し、LED PRINT HEAD方式の点灯制御を行う露光制御信号によって制御される光源の露光量と露光時間との関係がリニアになるように、露光制御信号の電流、電圧、及び露光時間の少なくとも１つを補正するようにした画像形成装置が開示されている。

特許文献２には、一定光量のレーザ光で感光ドラムを主走査した後の感光ドラムの表面電位を測定し、その表面電位の電位ムラの周波数について低周波成分と高周波成分に分離し、画像信号に基づいて実際に画像を形成する際には、その低周波成分に係る電位ムラをレーザ駆動電流（バイアス電流）で補正し、高周波成分に係る電位ムラをＰＷＭパルス幅で補正することにより感光ドラム上の表面電位ムラを低減するようにした画像形成装置が開示されている。

特許文献３には、予め記憶していた補正係数に基づいて、駆動信号のパルス幅および電流値を決定して、発光素子を駆動するようにした発光装置が開示されている。

特開２００３−１８２１４３号公報 特開２００５−２３４０３２号公報 特開２００７−１２５７０５号公報

上述したような、LED PRINT HEAD方式の露光装置では、要求された露光量を実現するために、パルス信号の電圧や電流を切替えて、露光量の調整範囲を拡張することが行われている。

しかし、露光装置に対して要求される露光量は温度等によって変化する。例えば、ＬＥＤ等の半導体素子による発光素子では、温度上昇等に伴い光量が減少する。そのため、１つの印刷ジョブ（印刷指示）に基づく連続した印刷処理中であっても、要求される露光量が変化する場合がある。このような場合に、１つの印刷ジョブに基づく印刷処理の途中で、パルス信号の電圧や電流を切替えたのでは、印刷処理の品質が維持できない場合がある。

何故ならば、電圧や電流の切替えにはある程度の時間が必要となるため、連続した印刷処理を一旦停止させることになってしまう。また、実際にはパルス信号の波形は、寄生容量等の影響により理想的な長方形ではないため、パルス信号の電圧や電流を切替えた場合には連続した露光量の変化を実現できない可能性がある。そのため、連続した印刷処理の途中でパルス信号の電圧や電流を切替えると、急に印刷濃度が変化してしまうおそれがある。

本発明の目的は、複数の発光素子の点灯制御を順次行う場合に、１つの印刷指示に基づく印刷処理の途中で発光素子を点灯させるための電圧または電流を切替えずに済むようにすることが可能な露光制御装置および画像形成装置を提供することである。

［露光制御装置］
請求項１に係る本発明は、複数の発光素子に印加する電圧を第１の電圧または第２の電圧のいずれかに切替える切替手段と、
入力された画像データの各画素の値に基づいて前記複数の発光素子をそれぞれ点灯又は消灯させる制御を順次行う場合に、前記複数の発光素子に印加する電圧を前記第１の電圧または前記第２の電圧のいずれかを選択して前記切替手段により切り替えるとともに、前記複数の発光素子の点灯時間を調整する制御を行う制御手段とを備え、
前記第１の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、前記第２の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲の重複する範囲が、１つの印刷指示に基づく印刷処理を実行中に変動が想定される要求露光量の範囲よりも広いことを特徴とする露光制御装置である。

請求項２に係る本発明は、前記制御手段が、要求された露光量が、前記第１の電圧および前記第２の電圧のいずれでも実現可能な場合には、前記第１および第２の電圧のうち高い電圧を選択して前記切替手段の切替えを行う請求項１記載の露光制御装置である。

請求項３に係る本発明は、複数の発光素子に印加する電圧を第１の電圧または第２の電圧のいずれかに切替える切替手段と、
入力された画像データの各画素の値に基づいて前記複数の発光素子をそれぞれ点灯又は消灯させる制御を順次行う場合に、前記複数の発光素子に印加する電圧を前記第１の電圧または前記第２の電圧のいずれかを選択して前記切替手段により切り替えるとともに、前記複数の発光素子の点灯時間を調整する制御を行う制御手段とを備え、
前記第１の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、前記第２の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲の重複する範囲が、１つの印刷指示に基づく印刷処理を実行中に変動が想定される要求露光量の範囲の２倍の範囲よりも広いことを特徴とする露光制御装置である。

請求項４に係る本発明は、前記制御手段が、要求された露光量が、２つの調整範囲が重複する範囲の中心よりも露光量が大きい範囲に含まれる場合には、前記第１および第２の電圧のうち高い電圧を選択し、２つの調整範囲が重複する範囲の中心よりも露光量が小さい範囲に含まれる場合には、前記第１および第２の電圧のうち低い電圧を選択して前記切替手段の切替えを行う請求項３記載の露光制御装置である。

請求項５に係る本発明は、前記複数の発光素子のそれぞれの発光特性に応じた値を格納する格納手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記格納手段に格納された値に基づいて、前記複数の発光素子の点灯時間をそれぞれ調整する制御を行う請求項１から４のいずれか記載の露光制御装置である。

請求項６に係る本発明は、複数の発光素子に流れる電流の値を第１の電流値または第２の電流値のいずれかに切替える切替手段と、
入力された画像データの各画素の値に基づいて前記複数の発光素子をそれぞれ点灯又は消灯させる制御を順次行う場合に、前記複数の発光素子に流れる電流の値を前記第１の電流値または前記第２の電流値のいずれかを選択して前記切替手段により切り替えるとともに、前記複数の発光素子の点灯時間を調整する制御を行う制御手段とを備え、
前記複数の発光素子に流れる電流の値を前記第１の電流値とした状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、前記複数の発光素子に流れる電流の値を前記第２の電流値とした状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲の重複する範囲が、１つの印刷指示に基づく印刷処理を実行中に変動が想定される要求露光量の範囲よりも広いことを特徴とする露光制御装置である。

[画像形成装置]
請求項７に係る本発明は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子に印加する電圧を第１の電圧または第２の電圧のいずれかに切替える切替手段と、入力された画像データの各画素の値に基づいて前記複数の発光素子をそれぞれ点灯又は消灯させる制御を順次行う場合に、前記複数の発光素子に印加する電圧を前記第１の電圧または前記第２の電圧のいずれかを選択して前記切替手段により切り替えるとともに、前記複数の発光素子の点灯時間を調整する制御を行う制御手段とを備え、前記第１の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、前記第２の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲の重複する範囲が、１つの印刷指示に基づく印刷処理を実行中に変動が想定される要求露光量の範囲よりも広いことを特徴とする露光装置と、
前記露光装置により露光された像担持体上の静電潜像を現像する現像装置と、
前記現像装置により現像された前記像担持体上の画像を記録媒体上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置である。

請求項１に係る本発明によれば、複数の発光素子の点灯制御を順次行う場合に、１つの印刷指示に基づく印刷処理の途中で発光素子を点灯させるための電圧を切替えずに済むようにすることが可能な露光制御装置を提供することができる。

請求項２に係る本発明によれば、複数の発光素子の点灯制御を順次行う場合に、１つの印刷指示に基づく印刷処理の途中で要求露光量が増加するような場合でも、発光素子を点灯させるための電圧を切替えずに済むようにすることが可能な露光制御装置を提供することができる。

請求項３に係る本発明によれば、複数の発光素子の点灯制御を順次行う場合に、１つの印刷指示に基づく印刷処理の途中で発光素子を点灯させるための電圧を切替えずに済むようにすることが可能な露光制御装置を提供することができる。

請求項４に係る本発明によれば、複数の発光素子の点灯制御を順次行う場合に、１つの印刷指示に基づく印刷処理の途中で要求露光量が増加するような場合、減少するような場合のいずれの場合でも、発光素子を点灯させるための電圧を切替えずに済むようにすることが可能な露光制御装置を提供することができる。

請求項５に係る本発明によれば、複数の発光素子の発光特性がそれぞれ異なる場合でも、複数の発光素子の点灯時間を一律に制御する場合と比較して、各発光素子の露光量のばらつきを抑制することが可能な露光装置を提供することができる。

請求項６に係る本発明によれば、複数の発光素子の点灯制御を順次行う場合に、１つの印刷指示に基づく印刷処理の途中で発光素子を点灯させるための電流を切替えずに済むようにすることが可能な露光装置を提供することができる。

請求項７に係る本発明によれば、複数の発光素子の点灯制御を順次行う場合に、１つの印刷指示に基づく印刷処理の途中で発光素子を点灯させるための電圧を切替えずに済むようにすることが可能な画像形成装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の画像形成装置１０の構成を示す図である。 図１に示したプリントヘッド１４０の構成を示す図である。 図２に示した発光装置５０の構成を説明するための図である。 発光チップ６０の回路構成を示す図である。 サイリスタの等価回路を示す図である。 図５に示したサイリスタの等価回路の動作を説明するための図である。 １枚の印刷用紙に対する印刷処理が行われる場合の印刷イメージを説明するための図である。 ライン周期と転送周期との関係を説明するための図である。 ３０個の発光チップ６０₁〜６０₃₀毎に点灯制御対象の発光サイリスタ（発光素子）が切替えられて行く様子を示す図である。 発光装置５０の点灯制御を行うための点灯制御回路８０の構成を示す図である。 発光サイリスタの発光強度と時間との関係の一例を示す図である。 ２つの電圧が印加された状態でのそれぞれの露光量調整範囲が重複しない場合を説明するための図である。 ２つの電圧が印加された状態でのそれぞれの露光量調整範囲が重複しない場合を説明するための図である。 ２つの電圧が印加された状態でのそれぞれの露光量調整範囲が重複しない場合を説明するための図である。 ２つの電圧が印加された状態でのそれぞれの露光量調整範囲が重複する場合を説明するための図である。 図１５において要求露光量Ｙ１を実現するために低い電圧を選択する場合を説明するための図である。 図１５において要求露光量Ｙ２を実現するために２つの電圧を選択可能な場合を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態における、２つの電圧が印加された状態でのそれぞれの露光量調整範囲が重複する場合を説明するための図である。 図１８において、要求露光量の重複範囲における位置に応じて電圧を選択する方法を説明するために図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

[第１の実施形態]
図１は、本発明の第１の実施形態の画像形成装置１０の構成を示す図である。

図１に示すように、画像形成装置１０は、画像読取装置１２、画像形成ユニット１４、中間転写ベルト１６、用紙トレイ１７、用紙搬送路１８、定着器１９及び制御部２０を有する。この画像形成装置１０は、パーソナルコンピュータ（不図示）などから受信した画像データを印刷するプリンタ機能に加えて、画像読取装置１２を用いたフルカラー複写機としての機能、及び、ファクシミリとしての機能を兼ね備えた複合機である。

まず、画像形成装置１０の概略を説明すると、画像形成装置１０の上部には、画像読取装置１２及び制御部２０が配設されている。画像読取装置１２は、原稿に表示された画像を読み取って、制御部２０に対して出力する。制御部２０は、画像読取装置１２から入力された画像データ、又は、ＬＡＮなどのネットワーク回線を介してパーソナルコンピュータ（不図示）等から入力された画像データに対して、階調補正及び解像度補正などの画像処理を施し、画像形成ユニット１４の動作を制御して画像データに基づく画像を生成するような処理を実行する。

画像読取装置１２の下方には、カラー画像を構成する色に対応して、４つの画像形成ユニット１４が配設されている。本実施形態では、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色に対応して４つの画像形成ユニット１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃが、中間転写ベルト１６に沿って一定の間隔を空けて水平に配列されている。中間転写ベルト１６は、中間転写体として図中矢印Ａの方向に回動し、これら４つの画像形成ユニット１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃは、制御部２０から入力された画像データに基づいて各色のトナー像を順次形成し、これら複数のトナー像が互いに重ね合わせられるタイミングで中間転写ベルト１６に転写（１次転写）する。なお、各画像形成ユニット１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃの色の順序は、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の順に限定されるものではなく、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順序など、その順序は任意である。

用紙搬送路１８は、中間転写ベルト１６の下方に配設されている。用紙トレイ１７から供給された記録用紙３２は、この用紙搬送路１８上を搬送され、上記中間転写ベルト１６上に多重に転写された各色のトナー像が一括して転写（２次転写）され、転写されたトナー像が定着器１９によって定着され、矢印Ｂに沿って外部に排出される。

次に、画像形成装置１０の各構成についてより詳細に説明する。

画像形成ユニット１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ（像形成手段）は、水平方向に一定の間隔をおいて並列的に配置され、形成する画像の色が異なる他は、ほぼ同様に構成されている。そこで、以下、画像形成ユニット１４Ｋについて説明する。なお、各画像形成ユニット１４の構成は、Ｋ、Ｙ、Ｍ又はＣを付すことにより区別する。

画像形成ユニット１４Ｋは、制御部２０から入力された画像データに応じた露光処理を行って静電潜像を形成するプリントヘッド１４０Ｋと、このプリントヘッド１４０Ｋにより静電潜像が形成される像形成装置１５０Ｋとを有する。

プリントヘッド１４０Ｋは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、発光サイリスタ等の複数の発光素子が配列された構成となっており、制御部２０からの画像データの各画素にそれぞれ対応した発光素子の点灯／消灯が制御されて、感光体ドラム１５２Ｋを露光する。

像形成装置１５０Ｋは、矢印Ａの方向に沿って所定の回転速度で回転する像担持体としての感光体ドラム１５２Ｋと、この感光体ドラム１５２Ｋの表面を一様に帯電する帯電装置１５４Ｋと、露光装置により露光された感光体ドラム１５２Ｋ上に形成された静電潜像を現像する現像器（現像装置）１５６Ｋと、クリーニング装置１５８Ｋとから構成されている。感光体ドラム１５２Ｋは、帯電装置１５４Ｋにより一様に帯電され、露光装置を構成するプリントヘッド１４０Ｋにより照射された光により静電潜像が形成される。感光体ドラム１５２Ｋに形成された静電潜像は、現像器１５６Ｋにより黒色（Ｋ）のトナーで現像され、中間転写ベルト１６に転写される。なお、トナー像の転写工程の後に感光体ドラム１５２Ｋに付着している残留トナー及び紙粉等は、クリーニング装置１５８Ｋによって除去される。

他の画像形成ユニット１４Ｙ、１４Ｍ及び１４Ｃも、上記と同様に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像を形成し、形成された各色のトナー像を中間転写ベルト１６に転写する。

中間転写ベルト１６には、各画像形成ユニット１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃに対向する位置にそれぞれ１次転写ロール１６２Ｋ、１６２Ｙ、１６２Ｍ、１６２Ｃが配設され、感光体ドラム１５２Ｋ、１５２Ｙ、１５２Ｍ、１５２Ｃ上に形成された各色のトナー像は、これらの１次転写ロール１６２により中間転写ベルト１６上に多重に転写される。なお、中間転写ベルト１６に付着した残留トナーは、２次転写位置の下流に設けられたベルト用クリーニング装置１８９のクリーニングブレード又はブラシにより除去される。

用紙搬送路１８上の２次転写位置には、バックアップロール１６８に圧接する２次転写ロール１８６が配設されており、中間転写ベルト１６上に多重に転写された各色のトナー像は、この２次転写ロール１８６による圧接力及び静電気力で記録用紙３２上に２次転写される。各色のトナー像が転写された記録用紙３２は、搬送ベルト１８７、搬送ベルト１８８によって定着器１９へと搬送される。

定着器１９は、上記各色のトナー像が転写された記録用紙３２に対して加熱処理及び加圧処理を施すことにより、トナーを記録用紙３２に溶融固着させる。

次に、図１に示した画像形成装置１０におけるプリントヘッド１４０Ｋ、１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ（以降単に１４０として表す）の構成について説明する。

プリントヘッド１４０は、図２に示すように、内部に発光素子が配列された発光装置５０を備えており、回転移動している感光体ドラム１５２に対して画像データに基づく光を照射することにより露光処理を行う。

次に、図２に示した発光装置５０の構成を図３を参照して説明する。発光装置５０は、図３に示されるように、それぞれ複数の発光素子を有する３０個の発光チップ６０₁〜６０₃₀と、この発光チップ６０₁〜６０₃₀に対して駆動信号を出力する駆動制御回路６１とから構成されている。

本実施形態の発光装置５０では、発光チップ６０₁〜６０₃₀は、それぞれ、５１２個の発光素子を備えており、合計で１５３６０個（５１２×３０）の発光素子が１ライン上に配列された構成となっている。

駆動制御回路６１は、制御部２０からの信号を受信して、第１転送信号φ１、第２転送信号φ２、第１点灯開始信号φＷ１、第２点灯開始信号φＷ２、点灯終了信号φＲ、基準電位Ｖsub、グランド電位ＶI1、ＶI2を出力して、発光チップ６０₁〜６０₃₀における各発光素子の点灯制御を行っている。

次に、発光チップ６０₁〜６０₃₀（以降単に６０として表す）のそれぞれの回路構成を図４に示す。発光チップ６０は、図４に示されるように、シフト回路７１と、複数の発光回路７２と、リセット回路７３とから構成されている。

本実施形態の発光チップ６０では、５１２個の発光サイリスタ（発光素子）Ｌ１〜Ｌ５１２が点灯して光を照射することにより感光体ドラム１５２の露光を行っている。

そして、発光チップ６０では、２つの発光サイリスタを１つの単位として順次点灯／消灯させる点灯制御が行われる構成となっている。例えば、発光サイリスタＬ１、Ｌ２を含む回路が１つの発光回路７２を構成しており、このシフト回路７１は、第１転送信号φ１、第２転送信号φ２のいずれかがロウレベル（以下Ｌと略す。）となる度に、この２つの発光サイリスタを含む発光回路７２を順次発光制御対象として切替える制御を行っている。

発光回路７２は、それぞれ偶数番目と奇数番目の２つの発光サイリスタの点灯制御を行うための回路となっている。そして、発光回路７２では、シフト回路７１の切替え制御により発光制御対象となっている際に、第１点灯開始信号φＷ１により奇数番目の発光サイリスタの点灯制御を行い、第２点灯開始信号φＷ２により偶数番目の発光サイリスタの点灯制御を行うような回路となっている。

なお、リセット回路７３は、発光制御対象となっている発光回路７２がシフト回路７１により切り替わる際に、点灯していた発光サイリスタを消灯するための回路となっている。

ここで、図４に示した発光チップ６０の動作を説明する前にサイリスタの基本動作を説明する。

サイリスタの等価回路を図５に示す。サイリスタは、アノード、カソード及びゲートの各端子を備えており、カソードとゲート間に所定の電圧以上が印加されるとオン状態となりアノードとカソード間が導通するような構造となっている。

そして、サイリスタの等価回路は、図５に示されるように、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ１と、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ２とが接続された回路として表される。

このサイリスタの等価回路の動作を図６を参照して説明する。

このサイリスタの等価回路図に対して、図６(Ａ)に示すように、アノードに３．３Ｖを印加して、カソードを適当な抵抗値を介してグランド電位に接続し、カソードとゲート間に１．８Ｖを印加した場合、トランジスタＴｒ２にはベース電流Ｉ_B2が流れ、このＴｒ２はオン状態となる。

すると、トランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ間が導通状態となり、トランジスタＴｒ１にもベース電流Ｉ_B1が流れ、このＴｒ１はオン状態となる。

すると、図６（Ｂ）に示すように、トランジスタＴｒ１のエミッタ−コレクタ間も導通状態となり、トランジスタＴｒ１にはコレクタ電流が流れ、このコレクタ電流はトランジスタＴｒ２のベース電流として流れることになる。

そのため、ゲートに印加されていた１．８Ｖの電圧が無くたった場合でも、Ｔｒ１、Ｔｒ２はともにオン状態を継続し、アノードカソード間の導通状態は維持されることになる。

このような状態になると、図６（Ｂ）に示すように、ゲート端子にはアノードに印加されている３．３Ｖに近い電圧が出力される。これは、トランジスタＴｒ１のコレクタエミッタ間飽和電圧はかなり小さい電圧であるためである。そして、カソードには、３．３ＶからトランジスタＴｒ２のベースエミッタ間電圧である１．５Ｖを減じた１．８Ｖの電圧が出力される。

このトランジスタＴｒ２のベースエミッタ間電圧の１．５Ｖは、ＰＮ接合の順方向電圧であり以下の説明ではＶｆとして表現し、約１．５Ｖであるとして説明を行う。

なお、図６（Ａ）に示したような導通状態となったサイリスタでは、アノードに印加されている電圧が無くなるか、カソードとグランド電位との接続を切り離すまで導通状態が維持されることになる。

次に、図４に戻って発光チップ６０の回路動作について説明する。なお、図４に示した発光チップ６０の回路では、基準電位Ｖsubとして３．３Ｖが印加され、転送サイリスタＴ１〜Ｔ２５６、切替サイリスタＳ１〜Ｓ５１２、発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２のアノードに印加されている。また、グランン電位ＶＩ１、ＶＩ２にはともにグランド電位に接続されている。

シフト回路７１は、２５６個の転送サイリスタＴ１〜Ｔ２５６と、２５７個のダイオードＤｓ、Ｄ１〜Ｄ２５６と、抵抗Ｒｔとから構成されている。

シフト回路７１では、初期状態において、第２転送信号φ２が３．３Ｖとなっている。そのため、ダイオードＤｓのカソードには、３．３Ｖから順方向電圧Ｖｆ（１．５Ｖ）だけ低い１．８Ｖが出力され、ダイオードＤ１のカソードには、さらに順方向電圧Ｖｆ（１．５Ｖ）だけ低い０．３Ｖが出力され、ダイオードＤ２のカソードには電圧が出力されない。

このような状態で第１転送信号φ１がＬ（０Ｖ）となると、転送サイリスタＴ１はオン状態となる。ただし、転送サイリスタＴ３のゲートにはオン状態となるために必要な電圧が印加されていないのでオフ状態のままとなる。

そして、サイリスタＴ１がオン状態となったことにより、サイリスタＴ１のゲートは１．８Ｖから３．３Ｖとなり、ダイオードＤ１のカソードも１．８Ｖとなる。

このような状態で第２転送信号φ２がＬ（０Ｖ）となると、転送サイリスタＴ２はオン状態となる。ただし、転送サイリスタＴ４のゲートにはオン状態となるために必要な電圧が印加されていないのでオフ状態のままとなる。その後、第１転送信号φ１が３．３Ｖとなることにより、サイリスタＴ１はオフ状態となる。

このように第１転送信号φ１と第２転送信号φ２が交互にＬに切り替わる毎に、転送サイリスタＴ１〜Ｔ２５６は順次オン状態となっていく。

そして、サイリスタＴ１がオン状態となっている場合、発光サイリスタＬ１、Ｌ２を含む発光回路７２が発光制御対象となり、サイリスタＴ２がオン状態となっている場合、発光サイリスタＬ３、Ｌ４を含む発光回路７２が発光制御対象となる。

例えば、サイリスタＴ１がオン状態となっている場合、サイリスタＴ１のゲートに出力された３．３Ｖの電圧が抵抗素子Ｒｕ、Ｒｂにより分割された電圧が切替サイリスタＳ１のゲートに印加される。このような状態で第１点灯開始信号φＷ１がＬになると、切替サイリスタＳ１がオン状態となり、切替サイリスタＳ１のゲートに３．３Ｖが印加され発光サイリスタＬ１のゲートにも必要な電圧が印加されることになり、発光サイリスタＬ１がオン状態となり点灯状態となる。

同様に、このような状態で第２点灯開始信号φＷ２がＬになると、切替サイリスタＳ２がオン状態となり、切替サイリスタＳ２のゲートに３．３Ｖが印加され発光サイリスタＬ２のゲートにも必要な電圧が印加されることになり、発光サイリスタＬ２がオン状態となり点灯状態となる。

つまり、露光を行う際の画像データの対応画素の値に応じて第１点灯開始信号φ１、第２点灯開始信号φ２を制御することにより、その画素に対して露光するか否かを切替えることが可能となる。

そして、このような状態で露光が行われた後に点灯終了信号φＲがＬになると、点灯状態となっていた発光サイリスタのカソードに接続されていたリセットサイリスタＴＲ１、ＴＲ２がオン状態となり、点灯状態となっていた発光サイリスタのカソードの電圧を１．８Ｖから３．３Ｖとする。そのため、発光状態であった発光サイリスタはオフ状態となる。

このような５１２個の発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２に対する点灯制御が３０個の発光チップ６０₁〜６０₃₀において同時に行われることにより、図７に示すような１ライン分の印刷処理が実行される。

つまり、図８に示すように、１ライン周期において、２５６の転送周期により５１２の発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２を２つずつ、シフト回路７１により制御された点灯順序で順次点灯制御することにより１ライン分の１５３６０個（５１２×３０）画素に対する露光処理が実行される。

次に、このように３０個の発光チップ６０₁〜６０₃₀毎に点灯制御対象の発光サイリスタ（発光素子）が切替えられて行く様子を図９に示す。

図９（Ａ）では、点灯順序が２番目の発光サイリスタＬ３、Ｌ４の点灯制御が行われた後に、図９（Ｂ）に示すように、点灯順序が３番目の発光サイリスタＬ５、Ｌ６の点灯制御が行われる様子が示されている。

次に、このような発光装置５０の点灯制御を行うための点灯制御回路８０（露光制御装置）の構成について図１０を参照して説明する。

この図１０に示した点灯制御回路８０は、図１に示した制御部２０内に構成されている。

なお、この点灯制御回路８０と発光装置５０とにより、感光体ドラム１５２を露光する露光装置が実現される。

点灯制御回路８０は、図１０に示されるように、点灯時間調整値格納部８１と、露光量制御部８２と、電圧切替部８３とから構成されている。

点灯制御回路８０は、複数の発光サイリスタのそれぞれの発光特性に応じた点灯時間で、入力された画像データの各画素の値に基づいて発光サイリスタを点灯又は消灯させる制御を順次行っている。また、本実施形態の点灯制御回路８０は、複数の発光サイリスタを２つの発光サイリスタ単位で順次点灯させるような制御を行っている。

点灯時間調整値格納部８１は、１５３６０個（５１２×３０）の発光サイリスタのそれぞれの発光特性に応じた点灯時間調整値を格納する。例えば、標準の発光サイリスタの発光強度を１．０とした場合の、各発光サイリスタの発光強度比の値を点灯時間調整値として格納する。

そして、露光量制御部８２は、画像形成の際に必要な要求露光量と、露光する各画素に対応する画像データと、点灯時間調整値格納部８３に格納された点灯時間調整値とに基づいて、それぞれの発光サイリスタを点灯させるか否か（点灯／消灯）および、点灯させる場合の点灯時間を計算して点灯パルス幅データを出力する。

例えば、露光量制御部８２は、点灯時間調整値格納部８３に格納されている点灯時間調整値が０．９の発光サイリスタに対しては、標準の点灯時間に対して０．９倍した点灯時間となるような点灯パルス幅データを生成して出力する。

また、露光量制御部８２は、電圧切替部８３を制御して、基準電位Ｖsubとして出力する電圧を切替える動作を行う。本実施形態では、電圧切替部８３は、露光量制御部８２の制御に基づいて、発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２に印加する基準電位Ｖsubを３．３Ｖ、４．１Ｖの２つの電圧のうちのいずれかに切り替える。

そして、露光量制御部８２は、入力された画像データの各画素の値に基づいて発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２をそれぞれ点灯又は消灯させる制御を順次行う場合に、発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２に印加する電圧を３．３Ｖ、４．１Ｖのいずれかを選択して電圧切替部８３により切り替えるとともに、発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２の点灯時間を調整することにより要求された露光量を実現するような制御を行う。

ここで、点灯制御回路８０から出力された点灯パルス幅データに基づいて発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２の点灯制御が行われた際に、ある発光サイリスタの発光強度と時間との関係の一例を図１１を参照して説明する。

図４に示したような回路構成の場合、数多くの発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２が信号線に接続されていることにより、信号線と電源ラインとの間には寄生容量が発生する。そのため、発光サイリスタの発光強度変化は理想的な長方形とはならず、図１１に示すように、点灯直後には大きな値となりその後一定値に収束するような形状となっている。そして、露光量は発光強度と点灯時間の積により決まるため、図１１に示したような波形の面積の大きさが露光量となる。

そのため、露光量制御部８２は、発光サイリスタを点灯させるための点灯パルス幅を長くして点灯時間を長くすることにより露光量を増加させ、パルス幅を短くして点灯時間を短くすることにより露光量を減少させるような制御を行っている。

ここで、本実施形態における露光量制御部８２の動作を説明する前に、電圧切替部８３により切り替える２つの電圧が印加された状態でのそれぞれの露光量調整範囲が重複しない場合について図１２〜図１４を参照して説明する。

なお、以下の説明では、説明を分かり易くするために、パルス幅の最大可変範囲が２０ｎｓ〜８０ｎｓである場合を用いて説明するが、この値は一例であり本発明はこのような値に限定されるものではない。

図１２は、例えば、電圧切替部８３により切り替え可能な２つの電圧がＶ１、Ｖ２（＞Ｖ１）であり、発光サイリスタに電圧Ｖ１を印加してパルス幅を最大（８１０ｎｓ）にした場合の露光量と、発光サイリスタに電圧Ｖ２を印加してパルス幅を最小（２０ｎｓ）にした場合の露光量とが同じとなるように設定された場合が示されている。

つまり、図１２に示した例では、Ｖ１の電圧が発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、Ｖ２の電圧が発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲とが重複しないような設定となっている。

このような設定となっている場合、露光量制御部８２は、例えば、温度上昇に伴って要求露光量がだんだん増加して電圧Ｖ１の調整範囲を超えた場合には、発光サイリスタに印加する電圧をＶ２に切り替えて、パルス幅を調整することにより要求露光量を実現するような制御を行えば良い。

例えば、図１３に示すように、要求露光量がＸ１からＸ２に増加した場合、つまり電圧Ｖ１の状態で要求露光量を実現していたＡ点から、電圧Ｖ２で要求露光量を実店するＢ点に移動した場合、露光量制御部８２は、途中で発光サイリスタに印加する電圧をＶ１からＶ２に切り替えて露光量の制御を行う。

しかし、上述したように、発光サイリスタの発光強度と点灯時間の関係を表したグラフの形状は理想的な長方形とはなっていないため、図１４に示すように、発光サイリスタに電圧Ｖ１を印加してパルス幅を最大（８０ｎｓ）にした場合の露光量と、発光サイリスタに電圧Ｖ２を印加してパルス幅を最小（２０ｎｓ）にした場合の露光量は厳密に同じ値とはならない。

そのため、１つの印刷ジョブに基づく連続した印刷処理の途中で発光サイリスタの印加電圧を切替えた場合、露光量が変化して印刷濃度の変化が目立ってしまうような場合が発生し得る。

また、電圧の切替え制御にはある程度、例えばｍｓオーダーの時間がかかるため、印刷処理を一旦停止させる必要があるという問題も発生し得る。

そこで、本実施形態の画像形成装置１０では、図１５に示すように、３．３Ｖの電圧が発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、４．１Ｖの電圧が発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲の重複する範囲が、１つの印刷ジョブ（印刷指示）に基づく印刷処理を実行中に変動が想定される要求露光量の範囲である最大露光量変動範囲よりも広くなるように設定されている。

つまり、発光サイリスタの印加電圧として３．３Ｖ、４．１Ｖという２つの電圧を選択可能な場合に、それぞれの電圧におけるパルス幅を最大可変範囲の最小から最大まで変化させた際に、２つの電圧のいずれの電圧でも実現可能な露光量の範囲が、最大露光量変動範囲よりも広くなるように設定されている。

そして、本実施形態における露光量制御部８２は、図１６に示すように、要求露光量Ｙ１が重複範囲より低い場合には、当然ながら低い方の電圧３．３Ｖを選択して電圧切替部８３の切替え制御を行い、要求露光量Ｙ１を実現するためのパルス幅を計算する（Ｃ点）。

そして、本実施形態では、２つの調整範囲の重複範囲が、最大露光量変動範囲よりも広くなるように設定されていることにより、要求露光量がＹ１から増加した場合でも、１つの印刷ジョブに基づく印刷処理の途中で電圧値を３．３Ｖから４．１Ｖに切り替える必要は発生しない。

そして、露光量制御部８２は、図１７に示すように、要求された露光量Ｙ２が、３．３Ｖ、４．１Ｖのいずれでも実現可能な場合には、３．３Ｖ、４．１Ｖのうち高い電圧である４．１Ｖを選択して電圧切替部８３の切替えを行う。具体的には、露光量制御部８２は、図１７に示すように、発光サイリスタの印加電圧が３．３Ｖの場合のＤ点、発光サイリスタの印加電圧が４．１Ｖの場合のＥ点のいずれにおいても露光量Ｙ２を実現可能な場合、高い方の電圧４．１を選択して、Ｅ点により露光量Ｙ２を実現する。

このような場合においても、印刷処理の経過とともに要求露光量がＹ２から増加するのであれば、１つの印刷ジョブに基づく印刷処理の途中で電圧値を４．１Ｖから３．３Ｖに切り替える必要は発生しない。

[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態の画像形成装置について説明する。

本実施形態における画像形成装置は、上記で説明した第１の実施形態の画像形成装置１０に対して、電圧切替部８３における出力電圧が、３．３Ｖ、３．７Ｖという電圧になった点と、露光量制御部８２における転倒制御の動作が異なっているのみである。そのため、本実施形態では、上記で説明した第１の実施形態における符号をそのまま使用して説明を行う。

上記で説明した第１の実施形態の画像形成装置１０では、連続した１つの印刷処理の途中で要求露光量が増加する場合に対応するためのものであった。上述したように短期間で考えると、温度上昇等に起因して印刷処理の途中で要求露光量が増加することが多い。しかし、長期間で考えると感光体ドラムの摩耗等に起因して要求露光量が減少する場合も発生し得る。そのため、本実施形態の画像形成装置は、連続した１つの印刷処理の途中で要求露光量が増加する場合と減少する場合の両方の場合に対応するための構成となっている。

本実施形態の画像形成装置では、図１８に示すように、３．３Ｖの電圧が発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、３．７Ｖの電圧が発光サイリスタＬ１〜Ｌ５１２に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲の重複する範囲が、要求露光量の範囲の２倍の範囲よりも広いように設定されている。

つまり、第１の実施形態に対して、電圧切替部８３から出力される電圧が４．１Ｖから３．７Ｖと低くなったことにより、２つの電圧に基づく調整範囲がより近接して、重複範囲が広がっている。そのため、電圧切替部８３により切り替え可能な２つの電圧のいずれの電圧でも要求露光量を実現可能な範囲である重複範囲が広がり、最大露光量変動範囲の２倍よりも広くなっている。

そして、本実施形態における露光量制御部８２は、図１９に示すように、要求された露光量が、２つの調整範囲が重複する範囲の中心（センター）よりも露光量が大きい範囲に含まれる場合には、２つの電圧のうち高い電圧３．７Ｖを選択し、２つの調整範囲が重複する範囲の中心よりも露光量が小さい範囲に含まれる場合には、２つの電圧のうち低い電圧３．３Ｖを選択して電圧切替部８３の切替えを行う。

具体的には、露光量制御部８２は、図１９に示すように、要求露光量がＹ３であり重複範囲の中心よりも低い方に属する場合には（Ｆ点）、低い方の電圧３．３Ｖを選択し、要求露光量がＹ４であり重複範囲の中心よりも高い方に属する場合には（Ｇ点）、高い方の電圧３．７Ｖを選択する。

このような電圧の選択制御が行われることにより、連続した印刷処理の途中で、要求露光量が最大露光量変動範囲だけ増加する方向、減少する方向のいずれかの方向に変動した場合でも、印刷処理の途中で発光サイリスタの印加電圧を切替える必要は発生しない。

[変形例]
上記第１および第２の実施形態では、発光サイリスタに印加する電圧を切替えて露光量の調整範囲を拡大させるような構成に対して本発明を適用したものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、発光サイリスタに供給される電流量を切替えて露光量の調整範囲を拡大させるような構成に対しても同様に本発明を適用することができるものである。

このような構成の場合には、露光量制御部は、入力された画像データの各画素の値に基づいて複数の発光素子をそれぞれ点灯又は消灯させる制御を順次行う場合に、要求された露光量を、複数の発光素子に流れる電流の値を第１の電流値または第２の電流値のいずれかを選択して切替手段により切り替えるとともに、複数の発光素子の点灯時間を調整することにより実現するような制御を行う。

そして、複数の発光素子に流れる電流の値を第１の電流値とした状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、複数の発光素子に流れる電流の値を第２の電流値とした状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲の重複する範囲が、１つの印刷指示に基づく印刷処理を実行中に変動が想定される要求露光量の範囲よりも広くなるように設定される。

１０ 画像形成装置
１２ 画像読取装置
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ 画像形成ユニット
１６ 中間転写ベルト
１７ 用紙トレイ
１８ 用紙搬送路
１９ 定着器
２０ 制御部
３２ 記録用紙
５０ 発光装置
６０₁〜６０₃₀ 発光チップ
６１ 駆動制御回路
７１ シフト回路
７２ 発光回路
７３ リセット回路
８０ 点灯制御回路
８１ 点灯時間調整値格納部
８２ 露光量制御部
８３ 電圧切替部
１４０Ｋ プリントヘッド
１５０Ｋ 像形成装置
１５２Ｋ、１５２Ｙ、１５２Ｍ、１５２Ｃ 感光体ドラム
１５４Ｋ 帯電装置
１５６Ｋ 現像器
１５８Ｋ クリーニング装置
１６２Ｋ、１６２Ｙ、１６２Ｍ、１６２Ｃ １次転写ロール
１６４ ドライブロール
１６５、１６６、１６７ アイドルロール
１６８ バックアップロール
１８９ クリーニング装置
１６８ バックアップロール
１８１ 給紙ローラ
１８６ ２次転写ロール
１８７、１８８ 搬送ベルト

Claims (7)

1. 複数の発光素子に印加する電圧を第１の電圧または第２の電圧のいずれかに切替える切替手段と、
   入力された画像データの各画素の値に基づいて前記複数の発光素子をそれぞれ点灯又は消灯させる制御を順次行う場合に、前記複数の発光素子に印加する電圧を前記第１の電圧または前記第２の電圧のいずれかを選択して前記切替手段により切り替えるとともに、前記複数の発光素子の点灯時間を調整する制御を行う制御手段とを備え、
   前記第１の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、前記第２の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲の重複する範囲が、１つの印刷指示に基づく印刷処理を実行中に変動が想定される要求露光量の範囲よりも広いことを特徴とする露光制御装置。
2. 前記制御手段は、要求された露光量が、前記第１の電圧および前記第２の電圧のいずれでも実現可能な場合には、前記第１および第２の電圧のうち高い電圧を選択して前記切替手段の切替えを行う請求項１記載の露光制御装置。
3. 複数の発光素子に印加する電圧を第１の電圧または第２の電圧のいずれかに切替える切替手段と、
   入力された画像データの各画素の値に基づいて前記複数の発光素子をそれぞれ点灯又は消灯させる制御を順次行う場合に、前記複数の発光素子に印加する電圧を前記第１の電圧または前記第２の電圧のいずれかを選択して前記切替手段により切り替えるとともに、前記複数の発光素子の点灯時間を調整する制御を行う制御手段とを備え、
   前記第１の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、前記第２の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲の重複する範囲が、１つの印刷指示に基づく印刷処理を実行中に変動が想定される要求露光量の範囲の２倍の範囲よりも広いことを特徴とする露光制御装置。
4. 前記制御手段は、要求された露光量が、２つの調整範囲が重複する範囲の中心よりも露光量が大きい範囲に含まれる場合には、前記第１および第２の電圧のうち高い電圧を選択し、２つの調整範囲が重複する範囲の中心よりも露光量が小さい範囲に含まれる場合には、前記第１および第２の電圧のうち低い電圧を選択して前記切替手段の切替えを行う請求項３記載の露光制御装置。
5. 前記複数の発光素子のそれぞれの発光特性に応じた値を格納する格納手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記格納手段に格納された値に基づいて、前記複数の発光素子の点灯時間をそれぞれ調整する制御を行う請求項１から４のいずれか記載の露光制御装置。
6. 複数の発光素子に流れる電流の値を第１の電流値または第２の電流値のいずれかに切替える切替手段と、
   入力された画像データの各画素の値に基づいて前記複数の発光素子をそれぞれ点灯又は消灯させる制御を順次行う場合に、前記複数の発光素子に流れる電流の値を前記第１の電流値または前記第２の電流値のいずれかを選択して前記切替手段により切り替えるとともに、前記複数の発光素子の点灯時間を調整する制御を行う制御手段とを備え、
   前記複数の発光素子に流れる電流の値を前記第１の電流値とした状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、前記複数の発光素子に流れる電流の値を前記第２の電流値とした状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲の重複する範囲が、１つの印刷指示に基づく印刷処理を実行中に変動が想定される要求露光量の範囲よりも広いことを特徴とする露光制御装置。
7. 複数の発光素子と、前記複数の発光素子に印加する電圧を第１の電圧または第２の電圧のいずれかに切替える切替手段と、入力された画像データの各画素の値に基づいて前記複数の発光素子をそれぞれ点灯又は消灯させる制御を順次行う場合に、前記複数の発光素子に印加する電圧を前記第１の電圧または前記第２の電圧のいずれかを選択して前記切替手段により切り替えるとともに、前記複数の発光素子の点灯時間を調整する制御を行う制御手段とを備え、前記第１の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲と、前記第２の電圧が前記複数の発光素子に印加された状態で点灯時間を変化させることにより実現可能な露光量の調整範囲の重複する範囲が、１つの印刷指示に基づく印刷処理を実行中に変動が想定される要求露光量の範囲よりも広いことを特徴とする露光装置と、
   前記露光装置により露光された像担持体上の静電潜像を現像する現像装置と、
   前記現像装置により現像された前記像担持体上の画像を記録媒体上に転写する転写手段と、
   を備えた画像形成装置。

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