(57)【要約】【課題】  温度に応じてシェーディング特性の補正量を変更し補正することが可能なビーム走査型画像形成装置を提供する。【解決手段】  書込ユニット１ａ内に温度センサ２１を設けると共に、書込ユニット１ａの外に温度検出部２２を設ける。また、書込制御部６内には、補正データを記載したシェーディング補正用ＬＵＴ（ルックアップテーブル）２４とシェーディング補正部２３を設ける。温度センサ２１、温度検出部２２で検出した温度に応じてシェーディング補正テーブル２４から補正データを読み出し、シェーディング補正部２３により温度に因らず一定のシェーディング補正が行えるように制御を行う。【選択図】  図２
2006076142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生する光源手段と、該光源手段からのレーザ光を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段からのレーザ光を感光体の被走査面に集光走査させる走査結像光学手段と、走査結像光学系におけるレーザ光走査幅内でのレーザ強度変位特性としてのシェーディング特性の補正手段とを有するビーム走査型画像形成装置において、
温度検出手段と、
シェーディング特性の温度依存特性を記憶する記憶手段とを設け、
前記補正手段は、前記記憶手段における前記温度検出手段が検出した温度に応じた温度依存特性に基づいてシェーディング特性の補正量を変更し補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記温度検出手段は前記感光体近傍の温度を検出し、前記憶手段に感光体感度特性の温度特性を記憶し、温度に応じた感光体感度ばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記温度検出手段は前記光源近傍の温度を検出し、前記記憶手段に前記光源手段の発光量温度特性を記憶し、温度に応じた光源の光量ばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
画像形成装置本体側にプロセスカートリッジを着脱可能に設けると共に、前記補正手段を設け、前記プロセスカートリッジ内には、前記光源手段、偏向手段、走査結像光学手段、温度検出手段及び記憶手段を設け、前記補正手段は、前記記憶手段における前記温度検出手段が検出した温度に応じた温度依存特性に基づいてシェーディング特性の補正量を変更し補正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記温度検出手段は前記感光体近傍の温度を検出し、前記記憶手段に感光体感度特性の温度特性を記憶し、温度に応じた感光体感度ばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記温度検出手段は前記光源近傍の温度を検出し、前記記憶手段に前記光源手段の発光量温度特性を記憶し、温度に応じた光源の光量ばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等で用いられ、シェーディング補正機能を有するビーム走査型画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置としては、レーザ光をポリゴンミラー等の走査手段により感光体等の被走査面上で主走査方向に走査すると共に、被走査面を副走査方向に移動させて感光体上に１ライン分ずつ画像を書き込む装置を搭載したビーム走査型画像形成装置が用いられている。
このビーム走査型画像形成装置では、レーザ光はポリゴンミラーにより等角速度で偏向され、被走査面上における走査速度を一定にするために、ｆθレンズやｆθミラーが用いられている。ｆθレンズやｆθミラーを介したレーザ光は、被走査面上での走査速度が一定になるが、感光体面上でのレーザ光強度は像高によって強弱が生じる。これは、レーザ光がレーザダイオードから出射されてから感光体面に到達するまでに通るガラス、レンズ、ミラーといった光学素子の反射率、透過率といった光利用効率がレーザ光の入射角によって異なること、ｆθレンズの厚みが像高で異なることなどによる。
【０００３】
このような像高によるビーム光強度の強弱をシェーディング特性と呼ぶが、シェーディング特性は形成画像の濃度に影響を与えるため、ビーム走査型画像形成装置ではシェーディング特性を補正することが要求されている。
シェーディング補正方法に関するものとして、従来より、有効書込領域を分割し、各分割領域に対応した光量補正データを予めＲＡＭのアドレスに書き込んでおき、レーザ光の有効書込領域走査時には指定されたアドレスから各分割領域に対応する光量補正データを読み出し、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）により変換されたアナログ電圧を光量補正信号としてＬＤ変調部に入力し、レーザ光量を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−７１５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光学系のレンズ、ミラー等の透過率や、レーザダイオード等の光源手段の発光量は動作中の周囲温度に影響を受け変化するが、上記特許文献１の従来技術では、シェーディング補正について温度依存性を考慮して補正できる構成となっていないため、温度変化によって出力される画像が変わってしまっていた。また、画像形成装置内にプロセスカートリッジを備えている場合、シェーディング特性の要因となる光学系や感光体、レーザダイオード等の発光手段がプロセスカートリッジ内に設けられていると、カートリッジの交換の際にカートリッジ固有の補正量の情報も変更する必要があるため、正確な補正を行うことが困難になっていた。
【０００５】
従って、本発明は上記の問題を解決し、温度に応じてシェーディング特性の補正量を変更し補正することができ、またカートリッジを交換した際にも正確なシェーディング補正を実施することのできるビーム走査型画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明による画像形成装置は、レーザ光を発生する光源手段と、該光源手段からのレーザ光を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段からのレーザ光を感光体の被走査面に集光走査させる走査結像光学手段と、走査結像光学系におけるレーザ光走査幅内でのレーザ強度変位特性としてのシェーディング特性の補正手段とを有するビーム走査型画像形成装置において、温度検出手段と、シェーディング特性の温度依存特性を記憶する記憶手段とを設け、前記補正手段は、前記記憶手段における前記温度検出手段が検出した温度に応じた温度依存特性に基づいてシェーディング特性の補正量を変更し補正することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明による画像形成装置は、請求項１において、前記温度検出手段は前記感光体近傍の温度を検出し、前記憶手段に感光体感度特性の温度特性を記憶し、温度に応じた感光体感度ばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の発明による画像形成装置は、請求項１において、前記温度検出手段は前記光源近傍の温度を検出し、前記記憶手段に前記光源手段の発光量温度特性を記憶し、温度に応じた光源の光量ばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の発明による画像形成装置は、請求項１において、画像形成装置本体側にプロセスカートリッジを着脱可能に設けると共に、前記補正手段を設け、前記プロセスカートリッジ内には、前記光源手段、偏向手段、走査結像光学手段、温度検出手段及び記憶手段を設け、前記補正手段は、前記記憶手段における前記温度検出手段が検出した温度に応じた温度依存特性に基づいてシェーディング特性の補正量を変更し補正することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５の発明による画像形成装置は、請求項４において、前記温度検出手段は前記感光体近傍の温度を検出し、前記記憶手段に感光体感度特性の温度特性を記憶し、温度に応じた感光体感度ばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６の発明による画像形成装置は、請求項４において、前記温度検出手段は前記光源近傍の温度を検出し、前記記憶手段に前記光源手段の発光量温度特性を記憶し、温度に応じた光源の光量ばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、温度に応じてシェーディング特性の補正量を変更し補正することが可能となる。
請求項２の発明によれば、温度に応じた感光体感度ばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することが可能となる。
請求項３の発明によれば、温度に応じた発光量のばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することが可能となる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、プロセスカートリッジを交換した際にも、正確なシェーディング補正を実施することが可能となる。
請求項５の発明によれば、プロセスカートリッジ固有の感光体感度の温度特性を、シェーディング補正量と重ね合わせて補正することが可能となる。
請求項６の発明によれば、プロセスカートリッジ固有の光源手段の発光量温度特性を、シェーディング補正量と重ね合わせて補正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１、図２は本発明の第１の実施の形態による画像形成装置の書込光学系の部品配置及び光路を示す。
光源としてのレーザ光はレーザダイオード（ＬＤ）ユニット１で整形されて出射される。ＬＤユニット１は、基板２に設けたＬＤ３、集光レンズ４、アパーチュア５からなる。ＬＤユニット１から出射されたレーザ光は、シリンダレンズ７を透過し、走査手段としてのポリゴンミラー８からなる回転偏向器の防音用途のポリゴンミラーシールドガラス９を透過する。ポリゴンミラー８は、回転駆動部としてのポリゴンモータ１０により回転駆動されて所定の回転数で回転し、ポリゴンミラーシールドガラス９から入射したレーザ光を偏向走査する。このポリゴンミラー８からのレーザ光は、再度ポリゴンミラーシールドガラス９を透過してｆθレンズ１１を透過し、ポリゴンミラー８の面倒れを補正するためのバレルトロイダルレンズ１２を透過して折り返しミラー１３により反射され、さらに防塵ガラス１４を透過して記録媒体としての感光体１５上に集光される。
【００１５】
この感光体１５としては、例えば感光体ドラムが用いられ、回転駆動部により回転駆動されて帯電器により一様に帯電された後にレーザ光により主走査方向に繰り返して走査されることで、画像が書き込まれて静電潜像が形成される。この感光体１５上の静電潜像は、現像装置により現像されてトナー像となり、転写手段により転写紙などの記録材に転写され定着装置により記録材に定着される。また、同期検知器１６はレーザ光を検知してビーム検知信号を書込制御部６に送っている。
【００１６】
レーザ光は書込ユニット１ａ内にてポリゴンミラー８により等角速度で偏向され、被走査面上における走査速度を一定にするために、ポリゴンミラー８、ポリゴンミラーシールドガラス９、ｆθレンズ１１、バレルトロイダルレンズ１２、折り返しミラー１３、防塵ガラス１４といった光学素子が用いられている。これらの光学素子の反射率、透過率といった光利用効率が光の入射角によって異なるので、像高によってレーザ光の強度に強弱が生じる。このような像高によるビーム光強度の強弱をシェーディング特性と呼び、形成画像の濃度に影響を与える。このシェーディング特性は光学系により異なるが、１主走査あたり最大１０％程度である。
【００１７】
図３は本実施の形態において、一定温度環境下にてＬＤ３を一定光量で光らせた時の、被走査面（感光体ドラムの表面）での像高によるレーザ光強度分布を表わす。像高０を感光体ドラムの主走査方向中央として、左右に有効書込領域が存在する。図３のシェーディング特性に対して図４に示すように逆の特性になるようにレーザ光量を補正することにより、被走査面でのビーム強度が一定になる。
【００１８】
図２において、本実施の形態では、書込ユニット１ａ内に温度センサ２１を設けると共に、書込ユニット１ａの外に温度検出部２２を設けている。また、書込制御部６内には、補正データを記載したシェーディング補正用ＬＵＴ（ルックアップテーブル）２４とシェーディング補正部２３を設けている。温度センサ２１、温度検出部２２で検出した温度に応じてシェーディング補正テーブル２４から補正データを読み出し、シェーディング補正部２３にて温度に因らず一定のシェーディング補正が行えるように制御を行う。
【００１９】
図５は、光源として使用されるＬＤ３のモニタ電流を一定となるように制御した時の、発光量の温度特性を表す。２５℃での光量を基準とし、各温度での光量の割合を示している。この温度特性はＬＤ毎に異なっている。ＬＤのモニタ電流を検出、フィードバックしモニタ電流一定となるように制御する構成の場合、この温度特性が出力画像に影響してしまう。そこで図４の補正係数を、補正用ＬＵＴ２４に併せて記憶し、温度に応じた補正係数をシェーディング補正データに乗ずることにより、ＬＤ毎の温度特性を考慮した補正が可能となる。
図６はＬＤ発光量の温度補正係数を、シェーディング補正データに乗じた後の補正量を示す。
【００２０】
上記の構成により、像面での光量は温度に因らずほぼ一定とすることが可能となるが、感光体感度についてもばらつきがあり、また、温度依存性をもつため、出力される画像の像高による濃度は違ってしまうことが考えられる。そこで、感光体近傍に温度検出手段を設け、主走査方向の感光体感度の温度特性を前述の補正テーブルに併せて、記憶し、読み出す構成とすることにより、出力画像濃度をより均一にすることが可能となる。
【００２１】
以上のように、本実施の形態では、レーザ光からなる光束を発生する光源手段としてのＬＤユニット１と、この光源手段からの光束を偏向走査する偏向手段としてのポリゴンミラー８と、この偏向手段からの光束を被走査面としての感光体１５の表面に光スポットとして集光し、この光スポットで前記被走査面を走査させる走査結像光学手段とを有するビーム走査型画像形成装置において、書込ユニット１ａ内の温度を検出する温度検出手段と、書込制御部６に温度によるシェーディング特性情報を記憶する記憶手段を備えたので、温度に応じて、シェーディング補正量を変更することが可能となる。これは請求項１に関する効果である。
【００２２】
また、書込ユニット１ａ内の温度を検出する温度検出手段と、書込制御部６に温度によるＬＤ単体の発光量情報を記憶する記憶手段を備えたので、温度に応じた発光量のばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することが可能となる。これは請求項３に関する効果である。
【００２３】
また、感光体近傍の温度を検出する温度検出手段と、温度による感光体感度情報を記憶する記憶手段を備えることにより、温度に応じた感光体感度ばらつきを、シェーディング特性の補正量と重ね合わせて補正することが可能となる。これは請求項２に関する効果である。
【００２４】
次に本発明の第２の実施の形態によるプロセスカートリッジを有する画像形成装置について図７と共に説明する。
図７において、プロセスカードリッジ３２は、画像形成装置３１に着脱可能な形式で装着されている。画像形成装置３１は、光学系３１ａ、給紙コロ３１ｂ、記録紙３３を収納する給紙カセット３１ｃ、転写ローラ３１ｄ、定着ローラ３１ｅ等で構成される。一方、プロセスカートリッジ３２は、帯電ローラ３２ａ、現像手段及びトナー収納部３２ｂ、クリーニング手段及び廃トナー回収部３２ｃ、感光体３２ｄ等で構成されている。光学系３１ａは、ポリゴンモータ、ポリゴンミラー、Ｆθレンズ、レーザダイオード、ミラー等で構成される。
【００２５】
画像形成装置３１の動作の概略を説明する。
給紙コロ３１ｂにより、給紙カセット３１ｃに収納された、記録紙３３は、感光体３２ｄへ搬送される。感光体３２ｄは、時計方向に回転駆動され、その際、帯電ローラ３２ａによって帯電され、光学系３１ａからレーザ光が照射されて、感光体３２ｄ上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段及びトナー収納部３２を通る際にトナーによって可視像化される。可視像は転写ローラ３１ｄにより、感光体３２ｄへ搬送された記録紙３３に転写され、定着ローラ３１ｅに搬送され、記録紙３３上の可視像は定着され、画像形成装置３１の外部に排出される。
【００２６】
図８に画像形成装置本体に着装されるプロセスカートリッジ３２の斜視図を示す。
本実施の形態によるプロセスカートリッジ３２は、温度検出部、帯電ローラ３２ａ、現像手段及びトナー収納部３２ｂ、クリーニング手段及び廃トナー回収部３２ｃ、感光体３２ｄを一体化（ＡＩＯ）にしたものである。また、図８に示すプロセスカートリッジ３２には、メモリタグ３４が実装されている。
【００２７】
本実施の形態では、感光体ユニット（ＡＩＯ）に不揮発性メモリを搭載したプリント基板を組み込んでいる。不揮発性メモリには、感光体ユニット（プロセスカートリッジユニット）の主走査方向又は面での感度ばらつきの分布情報、カートリッジＩＤ、製造年月日、使用開始年月日、リサイクル回数、コピー枚数、現在の年月日等が記憶されている。不揮発性メモリボードの代わりに、ＩＣチップを搭載した接触型のプリント基板、又は非接触型ＩＣチップを搭載したプリント基板、又は非接触型ＩＣカードを搭載してもよい。
【００２８】
これらの記憶手段に記憶されている感光体の感度ばらつき情報を、検出した温度に応じて読み出し、本体制御装置のシェーディング補正部に入力する構成とすることにより、感光体ユニットのみ交換しても、温度特性を考慮した感光体固有の感度補正が可能となる。また、データをシェーディング補正部に取り込むだけであるので、保守担当者が出力画像を見ながら調整することなく、短時間で容易に設定することが可能となる。これは請求項５に関する効果である。
即ち、プロセスカートリッジ内に感光体及び感光体の感度ばらつきの温度特性情報を記憶する記憶手段、及び温度検出手段を設け、温度による補正量の情報を前記本体制御装置のシェーディング補正部に入力することにより、カートリッジ固有の感光体感度の温度特性を、シェーディング補正量と重ね合わせて補正することができる。
【００２９】
本実施の形態は、感光体ユニット（ＡＩＯ）をプロセスカートリッジとする構成で、感光体感度ばらつき情報の記憶手段を搭載したが、図２に示す書込ユニット１ａを着脱可能なプロセスカートリッジとする構成で、プロセスカートリッジ内に温度検出手段、シェーディング特性温度特性情報、及びＬＤ単体の温度特性情報の記憶手段を搭載し、書込ユニット固有の光量補正値を読み出す構成としても良い。このような構成とすることにより、書込ユニットのみ交換しても、温度特性を考慮した補正が可能となる。これは請求項４，６に関する効果である。
【００３０】
即ち、請求項４に関しては、プロセスカートリッジ内に光学系及び光学系のシェーディング特性を記憶する記憶手段及び、温度検出手段を設け、温度による補正量の情報をシェーディング補正量部に入力するように構成としたので、カートリッジを交換した際にも、性格なシェーディング補正を行うことができる。
また、請求項６に関しては、プロセスカートリッジ内にレーザダイオード等の光源手段及び光源手段の発光量温度特性情報を記憶する記憶手段、及び温度検出手段を設け、温度による補正量の情報を前記本体制御装置のシェーディング補正部に入力することにより、カートリッジ固有の光源手段の発光量温度特性を、シェーディング補正量と重ね合わせて補正することができる。
【００３１】
尚、本実施の形態では、感光体ユニットと書込ユニットを別々のプロセスカートリッジとして示したが、勿論、両者を１つのプロセスカートリッジとする構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態による画像形成装置の書込光学系の部品配置及び光路を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態による画像形成装置の書込光学系の部品配置及び光路を示す構成図である。
【図３】一定温度環境下にてＬＤを一定光量で光らせたときの被走査面（感光体ドラムの表面）での像高によるレーザ光強度分布を示すグラフである。
【図４】図３のシェーディング特性に対して逆の特性になるレーザ光量の補正特性を示すグラフである。
【図５】ＬＤのモニタ電流を一定となるように制御したときの発光量の温度特性を示すグラフである。
【図６】ＬＤ発光量の温度補正係数をシェーディング補正データに乗じた後の補正量を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態によるプロセスカートリッジの構成図である。
【図８】プロセスカートリッジの斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    ＬＤユニット
１ａ    書込ユニット
３    ＬＤ
６    書込制御部
７    シリンダレンズ
８    ポリゴンミラー
１１    ｆθレンズ
１２    バレルトロイダルレンズ
１３    折り返しミラー
１５    感光体
２１    温度センサ
２２    温度検出部
２３    シェーディング補正部
２４    補正用ＬＵＴ
３１    画像形成装置
３１ａ    光学系
３２    プロセスカードリッジ
３２ｄ    感光体
３４    メモリタグ
【図１】
2006076142.tif 000003
【図２】
2006076142.tif 000004
【図３】
2006076142.tif 000005
【図４】
2006076142.tif 000006
【図５】
2006076142.tif 000007
【図６】
2006076142.tif 000008
【図７】
2006076142.tif 000009
【図８】
2006076142.tif 000010