(57)【要約】【課題】自動光量制御によるレーザダイオードの消耗および電力消費を防止すると共に、印刷画像の品質を向上させる発光制御装置、画像形成装置、方法およびプログラムを提供すること。【解決手段】本発明の発光制御装置は、発光装置が実際に放出した光量を算出し、画像データの画素の階調に応じて発光装置が放出すべき目標光量を導出可能な光量補正情報を使用して、発光装置が放出すべき目標光量を導出する。そして、発光制御装置は、実際に放出した光量と目標光量とを使用して、発光装置が放出する光量を補正する。【選択図】  図１
2014135380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを構成する画素の階調に応じて発光装置の発光を制御する発光制御装置であって、
前記画素の階調に応じて前記発光装置が放出すべき目標光量を導出可能な光量補正情報を保存する記憶手段と、
前記発光装置が実際に放出した光量を算出し、前記光量補正情報を使用して前記発光装置が放出すべき目標光量を導出し、前記実際に放出した光量と前記目標光量とを使用して、前記発光装置が放出する光量を補正する補正手段と
を含む、発光制御装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、複数の発光装置の光量補正情報を保存し、
前記補正手段は、前記複数の発光装置の光量を補正する、請求項１に記載の発光制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光制御装置を備える画像形成装置。
【請求項４】
画像データを構成する画素の階調に応じて発光装置の発光を制御する発光制御装置が実行する方法であって、前記方法は、前記発光制御装置が、
前記発光装置が実際に放出した光量を算出するステップと、
前記画素の階調に応じて前記発光装置が放出すべき目標光量を導出可能な光量補正情報を使用して、前記発光装置が放出すべき目標光量を導出するステップと、
前記実際に放出した光量と前記目標光量とを使用して、前記発光装置が放出する光量を補正するステップと
を含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法を発光制御装置が実行するためのコンピュータ実行可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置の光量を制御する発光制御装置に関し、より詳細には、画像形成装置の光走査によって放射される光量を制御する発光制御装置、画像形成装置、方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザプリンタやデジタル複写機等の光走査装置を備える画像形成装置では、帯電した感光体にレーザ光を照射し、静電気による潜像画像を形成して印刷を行う。このような画像形成装置では、レーザダイオードの発熱や劣化等によってレーザ光の光量が変動すると、印刷画像の品質が低下するため、レーザ光の光量を制御する自動光量制御（ＡＰＣ：Auto Power Control）技術が採用されている。
【０００３】
自動光量制御技術では、実際にレーザダイオードを発光させて、その光量をセンサで検出し、光走査に適した光量を得られる電圧値や電流値を算出してレーザダイオードの光量を制御する。
【０００４】
自動光量制御技術を採用した光走査装置の一例として、特許文献１は、レーザダイオードの放射光を受光して帰還電圧を生成し、当該帰還電圧が基準電圧に到達するまでレーザダイオードの駆動電流を増加させることによって、レーザダイオードの光量を制御する光走査装置を開示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１が開示する光走査装置は、潜像画像を形成しない間にレーザダイオードを点灯させて自動光量制御を行うため、当該点灯によってレーザダイオードを消耗してしまうだけでなく、不要な電力を消費してしまうという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１が開示する光走査装置では、１ライン分の潜像画像を形成した後に、レーザダイオードの光量を検出して自動光量制御を行うため、ライン毎でしか自動光量制御を行うことができず、レーザダイオードの発熱によって生じる光量の変動に即座に改善することができない。このため、潜像画像の電位レベルに斑が生じ、画像品質を低下するという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、自動光量制御によるレーザダイオードの消耗および電力消費を防止すると共に、印刷画像の品質を向上させる発光制御装置、画像形成装置、方法およびプログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の発光制御装置は、発光装置が実際に放出した光量を算出し、画像データの画素の階調に応じて発光装置が放出すべき目標光量を導出可能な光量補正情報を使用して、発光装置が放出すべき目標光量を導出する。そして、発光制御装置は、実際に放出した光量と目標光量とを使用して、発光装置が放出する光量を補正する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、上記構成を採用することにより、自動光量制御によるレーザダイオードの消耗および電力消費を防止すると共に、印刷画像の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の画像形成装置のハードウェア構成および機能構成を示す図。
【図２】本発明の画像形成装置が備える発光装置のレーザダイオードの発光特性に基づく光量補正情報の一実施形態を示す図。
【図３】本発明の発光制御装置のハードウェア構成図。
【図４】本発明の発光制御装置が実行する処理を示すフローチャート。
【図５】従来の発光制御装置による走査タイミング、ＡＰＣ処理タイミングおよび出射光量を示すタイミングチャートと、本発明の発光制御装置による走査タイミング、ＡＰＣ処理タイミングおよび出射光量を示すタイミングチャート。
【図６】本発明の別の実施形態に係るレーザダイオードの発光タイミングおよび光量の補正タイミングを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について実施形態をもって説明するが、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではない。図１は、本発明の画像形成装置のハードウェア構成および機能構成を示す図である。画像形成装置１００は、光走査装置１１０と、コントローラ１２０とを含んで構成される。
【００１２】
光走査装置１１０は、光走査によって画像を形成して印刷する装置であり、発光装置１１１と、回転式反射ミラー１１２と、レンズ１１３と、反射ミラー１１４，１１６と、感光体１１５と、同期検知装置１１７とを含んで構成される。
【００１３】
発光装置１１１は、発光制御装置１２２の制御下で光ビームを放射すると共に、当該光ビームを検出する装置である。発光装置１１１は、発光素子であるレーザダイオードと、受光素子であるフォトダイオードとを備えている。発光装置１１１は、発光制御装置１２２が供給する駆動電流によってレーザダイオードを発光させると共に、フォトダイオードがレーザダイオードの光を受光し、その光量に応じた電流（以下、「モニタ電流」とする。）を発光制御装置１２２に供給する。発光装置１１１が照射する光ビームは、コリメートレンズ（図示せず）を介して平行化され、回転式反射ミラー１１２に照射される。
【００１４】
回転式反射ミラー１１２は、発光装置１１１が照射する光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段である。回転式反射ミラー１１２は、等速回転することによって光ビームを主走査方向に反射する。
【００１５】
レンズ１１３は、回転式反射ミラー１１２で反射された光ビームを集光して等速度で感光体１１５に照射するレンズである。回転式反射ミラー１１２が反射した光ビームは、レンズ１１３を通じて反射ミラー１１４に照射され、感光体１１５を露光する。本実施形態では、レンズ１１３として、ｆθレンズ等のレンズを採用することができる。
【００１６】
反射ミラー１１４は、レンズ１１３で集光された光ビームを偏向する手段である。反射ミラー１１４は、光ビームを反射して感光体１１５に照射する。
【００１７】
感光体１１５は、発光装置１１１の光ビームによって潜像画像が形成される画像担持手段である。印刷時には感光体１１５は、コロナ帯電器等の帯電デバイス（図示せず）によって電荷が付与され、発光装置１１１の光ビームによって露光されることにより、画像データの描画部分に電荷を残した静電潜像が形成される。そして、感光体１１５にトナーを付着し、記録紙を感光体１１５に押圧することにより、トナーが記録紙を転写して印刷物が生成される。
【００１８】
反射ミラー１１６は、回転式反射ミラー１１２で反射した発光装置１１１の光ビームを偏向して同期検知装置１１７に照射する偏向手段である。
【００１９】
同期検知装置１１７は、発光装置１１１の光ビームの照射タイミングを検知する手段である。同期検知装置１１７は、回転式反射ミラー１１２によって偏向された光ビームを受光すると、当該光ビームによって生成される電流を発光制御装置１２２に供給して照射タイミングを通知する。
【００２０】
コントローラ１２０は、画像形成装置１００の全体制御を行う機能手段であり、画像取得部１２１と、発光制御装置１２２とを含んで構成される。
【００２１】
画像取得部１２１は、光走査装置１１０を利用して印刷すべき画像データを取得する機能手段である。画像取得部１２１は、ネットワーク（図示せず）を介して外部装置が提供する画像データを取得することができる。また、画像取得部１２１は、画像形成装置１００の備えるスキャナ装置（図示せず）が生成した画像データを取得することもできる。さらに、画像取得部１２１は、画像形成装置１００に接続された外部記憶装置から画像データを取得することもできる。
【００２２】
発光制御装置１２２は、画像データを構成する画素の階調に応じて光走査装置１１０の発光を制御する装置である。発光制御装置１２２は、光走査装置１１０が照射する光ビームの光量および発光タイミングを制御して、印刷すべき画像データの潜像を光走査装置１１０に形成させる。本実施形態では、発光制御装置１２２は、ＡＳＩＣ等の半導体装置によって実現することができる。
【００２３】
発光制御装置１２２は、パルス幅変調部１２３と、電流供給部１２４と、補正部１２５と、電圧設定部１２６とを含んで構成される。
【００２４】
パルス幅変調部１２３は、印刷対象の画像データを構成する画素の階調に応じたパルス信号を生成する機能手段である。パルス幅変調部１２３は、画像取得部１２１が取得した画像データの階調に応じてパルス幅を変調し、変調されたパルス幅の信号（以下、「ＰＷＭ信号」とする。）を電流供給部１２４に供給する。
【００２５】
電流供給部１２４は、発光装置１１１に電流を供給する機能手段である。電流供給部１２４は、パルス幅変調部１２３が供給するＰＷＭ信号に基づいて発光時間を制御し、電圧設定部１２６が通知する電圧値に対応する電流値の電流を、駆動電流として発光装置１１１に供給し、発光装置１１１の発光を画素単位で制御する。
【００２６】
補正部１２５は、発光装置１１１の光量を補正する機能手段である。補正部１２５は、発光装置１１１のフォトダイオードが出力するモニタ電流を使用して、発光装置１１１のレーザダイオードが放出した光量を算出する。そして、補正部１２５は、図２に示すような光量補正情報を使用して、発光装置１１１に供給すべき駆動電流に対応する駆動電圧の補正値を算出する。
【００２７】
図２は、発光装置１１１のレーザダイオードの発光特性に基づく光量補正情報の一実施形態を示す図である。光量補正情報は、画像データを構成する画素の階調に応じて発光装置１１１が放出すべき目標光量を導出可能な情報である。以下、図２を参照して、光量補正情報である光量補正テーブル２０２を用いて駆動電圧の補正値を算出する方法について詳述する。
【００２８】
光量補正テーブル２０２は、レーザダイオードの発光特性２００に基づくデータテーブルである。レーザダイオードの発光特性は、レーザダイオードのハードウェア特性に依存する。光量補正テーブル２０２には、発光装置の発光時間を示す発光時間情報であるＰＷＭ信号のデューティ比と、発光装置が放出すべき目標光量を示す目標光量情報である目標光量比とが関連付けて登録される。
【００２９】
ＰＷＭ信号のデューティ比は、１の画素の潜像を感光体１１５に形成する際に発光装置１１１が発光可能な最大の発光時間と、発光装置１１１の発光時間との比である。目標光量比は、発光装置１１１が放出可能な最大の光量と、関連するＰＷＭ信号のデューティ比で発光装置１１１を発光させた場合に放出されるべき理想的な光量（以下、「目標光量」とする。）との比である。例えば、図２に示す光量補正テーブルでは、ＰＷＭ信号のデューティ比を「４０％」で発光装置１１１を発光させた場合には、光量比が「８２％」となる目標光量を放出することが理想であることを意味する。
【００３０】
補正部１２５は、発光装置１１１が出力するモニタ電流を使用して発光装置１１１が実際に放出した光量を算出する。そして、補正部１２５は、当該光量と、発光装置１１１が放出可能な最大の光量との比（以下、「検知光量比」とする。）を算出する。補正部１２５は、光量補正テーブル２０２を参照し、発光装置１１１の発光に使用されたＰＷＭ信号のデューティ比に関連付けられている目標光量比と、検知光量比とを比較し、発光装置１１１の光量の補正が必要か否か判断する。目標光量比と、検知光量比とが同一である場合には、補正部１２５は、発光装置１１１の光量の補正が必要でないと判断し、目標光量比と、検知光量比とが相違する場合には、発光装置１１１の光量の補正が必要であると判断する。
【００３１】
発光装置１１１の光量の補正が必要である場合には、補正部１２５は、検知光量比と検知光量比との比率を用いて、駆動電圧の補正値を算出する。例えば、目標光量比が「９２％」、検知光量比が「４６％」であると仮定すると、補正部１２５は、発光装置１１１の直前の発光に使用した駆動電圧の値を２倍（目標光量比：９２（％）÷検知光量比：４６（％）＝２）した値を、補正値として算出する。補正部１２５は、駆動電圧の補正値を算出すると、当該補正値を電圧設定部１２６に通知する。
【００３２】
電圧設定部１２６は、駆動電圧の値を設定する機能手段である。電圧設定部１２６は、発光装置１１１の発光動作の開始時には、初期値である所定の電圧値を電流供給部１２４に通知する。また、電圧設定部１２６は、補正部１２５から駆動電圧の補正値を受信すると、当該補正値を電流供給部１２４に通知する。
【００３３】
図２に示す光量補正テーブルでは、発光時間情報としてＰＷＭ信号のデューティ比を採用し、目標光量情報として目標光量比を採用するが、他の実施形態では、発光時間情報として発光装置１１１の発光時間を採用し、目標光量情報として発光装置１１１の目標光量を採用してもよい。
【００３４】
本実施形態では、光量補正情報として光量補正テーブルを採用するが、他の実施形態では、発光時間情報から発光装置１１１が放出すべき目標光量を導出可能な関数を光量補正情報として採用してもよい。
【００３５】
図３は、本発明の発光制御装置のハードウェア構成図である。以下、図３を参照して、発光制御装置１２２のハードウェア構成について説明する。
【００３６】
発光制御装置１２２は、メモリ３００と、プロセッサ３０１と、電圧印加装置３０２と、ＰＷＭ回路３０３と、電圧電流変換回路３０４と、電流増幅回路３０５と、スイッチング回路３０６と、電流電圧変換回路３０７と、Ａ／Ｄコンバータ３０８とを備える。
【００３７】
メモリ３００は、プロセッサ３０１がアクセス可能な記憶手段である。メモリ３００には、画像取得部１２１が取得した画像データと、光量補正テーブルとが保存される。
【００３８】
プロセッサ３０１は、発光装置１１１の発光を制御するＣＰＵやＭＰＵ等の種々のプロセッサである。プロセッサ３０１は、電圧印加装置３０２に電圧値を通知し、当該電圧値に応じた駆動電圧を印加させ、電圧電流変換回路３０４および電流増幅回路３０５を介して当該駆動電圧に応じた駆動電流を発光装置１１１に供給させる。
【００３９】
また、プロセッサ３０１は、印刷すべき画像データをメモリ３００から取得し、ＰＷＭ回路３０３に提供する。プロセッサ３０１は、１ライン分や複数ライン分の画像データ、１画素分の画像データをメモリ３００から取得し、ＰＷＭ回路３０３に提供することができる。
【００４０】
電圧印加装置３０２は、種々の電圧を印加する装置である。電圧印加装置３０２は、プロセッサ３０１から通知された電圧値に応じた駆動電圧を電圧電流変換回路３０４に印加する。
【００４１】
電圧電流変換回路３０４は、電圧を電流に変換する機能手段である。電圧電流変換回路３０４は、電圧印加装置３０２が印加した電圧を電流に変換し、電流増幅回路３０５に供給する。
【００４２】
電流増幅回路３０５は、電流を増幅する機能手段である。電流増幅回路３０５は、電圧電流変換回路３０４が供給する電流を、駆動電圧に応じた電流値になるまで増幅し、スイッチング回路３０６に供給する。
【００４３】
ＰＷＭ回路３０３は、画像データを構成する画素の階調に応じたＰＷＭ信号を生成する機能手段である。ＰＷＭ回路３０３は、プロセッサ３０１から受信した画像データの各画素の階調に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号をスイッチング回路３０６に供給する。
【００４４】
スイッチング回路３０６は、発光装置１１１のレーザダイオード３１０に駆動電流を供給する機能手段である。スイッチング回路３０６は、ＰＷＭ信号のデューティ比に従って、電流増幅回路３０５から供給される駆動電流の供給および停止を制御することにより、レーザダイオード３１０の発光時間を制御する。
【００４５】
電流電圧変換回路３０７は、電流を電圧に変換する機能手段である。電流電圧変換回路３０７は、発光装置１１１のフォトダイオード３１１が供給するモニタ電流を電圧（以下、「モニタ電圧」とする。）に変換し、モニタ電圧をＡ／Ｄコンバータ３０８に印加する。
【００４６】
Ａ／Ｄコンバータ３０８は、アナログ信号をデジタル信号に変換する機能手段である。Ａ／Ｄコンバータ３０８は、アナログ信号であるモニタ電圧の値をデジタル変換し、モニタ電圧の値をプロセッサ３０１に通知する。
【００４７】
図４は、本発明の発光制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。以下、図４を参照して、画像データを印刷する際に、発光制御装置１２２が実行する処理について説明する。
【００４８】
図４の処理は、ステップＳ４００から開始し、ステップＳ４０１では、発光制御装置１２２が、駆動電圧の値を初期値に設定する。ステップＳ４０２では、発光制御装置１２２は、印刷対象の画像データを構成する１の画素を選択し、当該画素の階調に応じたＰＷＭ信号を生成する。ステップＳ４０３では、発光制御装置１２２は、ステップＳ４０２で生成されたＰＷＭ信号に基づいて、駆動電圧に対応する駆動電流を発光装置１１１に供給して発光させる。
【００４９】
ステップＳ４０４では、発光制御装置１２２は、印刷すべき画像データの総ての画素の潜像を形成したか否か判断する。総ての画素の潜像を形成していない場合には（ｎｏ）、ステップＳ４０５に処理が分岐する。ステップＳ４０５では、発光制御装置１２２は、発光装置１１１が供給するモニタ電流を用いて、発光装置１１１が放出した光量を算出する。
【００５０】
ステップＳ４０６では、発光制御装置１２２は、発光装置１１１の光量の補正が必要か否か判断する。より詳細には、発光制御装置１２２は、ステップＳ４０５で算出した発光装置１１１の光量を用いて検知光量比を算出する。そして、発光制御装置１２２は、光量補正テーブルを参照し、ステップＳ４０２で生成したＰＷＭ信号のデューティ比に関連付けられた目標光量比を特定し、当該目標光量比と当該検知光量比とを比較することにより、光量の補正が必要か否か判断する。
【００５１】
発光装置１１１の光量の補正が必要でないと判断した場合には（ｎｏ）、ステップＳ４０２に処理が分岐する。一方、発光装置１１１の光量の補正が必要であると判断した場合には（ｙｅｓ）、ステップＳ４０７に処理が分岐する。
【００５２】
ステップＳ４０７では、発光制御装置１２２は、当該検知光量比、当該目標光量比および発光装置１１１の発光に利用した駆動電圧の値を使用して、駆動電圧の補正値を算出する。ステップＳ４０８では、発光制御装置１２２は、当該補正値を駆動電圧の値として設定し、ステップＳ４０２に処理が戻る。
【００５３】
一方、ステップＳ４０４の判定で、印刷対象の画像データの総ての画素の潜像を形成したと判断した場合には（ｙｅｓ）、ステップＳ４０９で処理が終了する。
【００５４】
図５は、従来の発光制御装置による走査タイミング、ＡＰＣ処理タイミングおよび出射光量を示すタイミングチャートと、本発明の発光制御装置による走査タイミング、ＡＰＣ処理タイミングおよび出射光量を示すタイミングチャートである。タイミングチャート５００は、従来の発光制御装置による走査タイミング、ＡＰＣ処理タイミングおよび出射光量を示すタイミングチャートである。タイミングチャート５１０，５２０は、本発明の発光制御装置による走査タイミング、ＡＰＣ処理タイミングおよび出射光量を示すタイミングチャートである。
【００５５】
従来の発光制御装置では、タイミングチャート５００に示すように、１ライン分の潜像形成が終了した後にＡＰＣ処理５０３を行っているため、レーザダイオードの発熱による温度変化によって、照射開始時の光量５０１と照射終了時の光量５０２との間に変動が生じてしまう。
【００５６】
本発明の発光制御装置では、上述したように１画素分の潜像形成が終了した時点でＡＰＣ処理を行うため、レーザダイオードの発熱による温度変化に応じてレーザダイオードの光量を補正できる。このため、タイミングチャート５１０に示すように、照射開始時の光量５１１と照射終了時の光量５１２とを一定に保つことができ、従来の発光制御装置に比べて、印刷品質を向上させることができる。
【００５７】
また、本発明の発光制御装置では、１ライン分の潜像形成が終了した後にＡＰＣ処理を行う必要がないため、レーザダイオードの消耗を抑えることができると共に、ＡＰＣ処理によるレーザダイオードの発光に伴う電力消費を防止することができる。さらに、本発明の発光制御装置では、タイミングチャート５２０に示すように、従来の発光制御装置に比べて、より長い有効走査期間を確保することができる。このため、本発明は、有効走査期間率の高い光速分割システムにも有用である。
【００５８】
図６は、本発明の別の実施形態に係るレーザダイオードの発光タイミングおよび光量の補正タイミングを示す図である。本実施形態では、発光装置１１１は、２つのレーザダイオードを備える。タイミングチャート６００は、第１のレーザダイオードの発光タイミングを示すタイミングチャートである。タイミングチャート６１０は、第２のレーザダイオードの発光タイミングを示すタイミングチャートである。
【００５９】
発光制御装置１２２は、１のレーザダイオードのみが点灯している間に、上述した光量の補正を行うことができる。具体的には、発光制御装置１２２は、第１のレーザダイオードのみが点灯している期間６２０に、第１のレーザダイオードの光量を補正することができる。また、発光制御装置１２２は、第２のレーザダイオードのみが点灯している期間６２２に、第２のレーザダイオードの光量を補正することができる。
【００６０】
本実施形態のメモリ３００には、第１のレーザダイオードの光量補正テーブルと、第２のレーザダイオードの光量補正テーブルとが保存されており、発光制御装置１２２は、これらの光量補正テーブルを参照して、レーザダイオードの光量を補正することができる。
【００６１】
図６に示す実施形態では、２つのレーザダイオードを備える発光装置について説明したが、他の実施形態では、３つ以上のレーザダイオードを備える発光装置について本発明を適用することができる。
【００６２】
これまで本実施形態につき説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の構成要件を変更・削除し、または他の構成要件を追加するなど、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る。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。
【符号の説明】
【００６３】
１００…画像形成装置、１１０…光走査装置、１１１…発光装置、１１２…回転式反射ミラー、１１３…レンズ、１１４…反射ミラー、１１５…感光体、１１６…反射ミラー、１１７…光検出装置、１２０…コントローラ、１２１…画像取得部、１２２…発光制御装置、１２３…パルス幅変調部、１２４…電流供給部、１２５…補正部、１２６…電圧設定部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６４】
【特許文献１】特開２０１１−３５１９０号公報
【図１】
2014135380.tif 000003
【図２】
2014135380.tif 000004
【図３】
2014135380.tif 000005
【図４】
2014135380.tif 000006
【図５】
2014135380.tif 000007
【図６】
2014135380.tif 000008