(57)【要約】【課題】画像形成装置の光ビーム走査装置において、画像に濃度差がほとんど生じないようにする。【解決手段】光ビームを偏向走査して注目画素を露光する際に、同一ライン内で以前に露光された露光済画素の影響度に応じて、露光エネルギーを補正する。すなわち、露光済画素数や露光時間や露光率（露光画素数の比率または露光時間の比率）と、露光済画素から注目画素までの距離（画素数）または露光経過時間とに応じて、露光エネルギーを調整する。例えば、点灯電流のPWMデューティを調整して光出力を変える方法で、露光エネルギーを補正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光源を点灯制御する制御部と、発光源からの光ビームを走査する偏向手段とを具備する光ビーム走査装置において、注目画素より以前に同一ライン内で露光された露光済画素の影響度に応じて、注目画素の露光エネルギーを補正する補正手段を備えることを特徴とする光ビーム走査装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記露光済画素の画素数とその影響度とに応じて、注目画素の露光エネルギーを補正する手段であることを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記露光済画素の露光時間とその影響度とに応じて、注目画素の露光エネルギーを補正する手段であることを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記露光済画素の露光率とその影響度とに応じて、注目画素の露光エネルギーを補正する手段であることを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査装置。
【請求項５】
前記露光率は、１ラインの画素数あるいは非露光画素数に対する露光画素数の比率であることを特徴とする請求項４記載の光ビーム走査装置。
【請求項６】
前記露光率は、１ラインの有効走査時間あるいは非露光時間に対する露光時間の比率であることを特徴とする請求項４記載の光ビーム走査装置。
【請求項７】
前記影響度は、前記露光済画素から注目画素までの距離に応じた量であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ビーム走査装置。
【請求項８】
前記露光済画素から注目画素までの距離は、前記露光済画素から注目画素までの画素数であることを特徴とする請求項７記載の光ビーム走査装置。
【請求項９】
前記影響度は、前記露光済画素に露光してから注目画素に露光するまでの経過時間に応じた量であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ビーム走査装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、露光エネルギーを補正するために前記発光源の光出力を補正するように前記制御部に指示する手段を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ビーム走査装置。
【請求項１１】
前記補正手段は、露光エネルギーを補正するために前記発光源の点灯電流のＰＷＭデューティを補正するように前記制御部に指示する手段を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ビーム走査装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の光ビーム走査装置を搭載した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビーム走査装置に関し、特に、多機能画像形成装置（MFP装置）やプリンタなどにおける光ビーム走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のMFP装置やプリンタなどにおける光ビーム走査装置では、ドループ補正を行わない場合、画像に濃度差を生じることがある。そこで、種々の方法でドループ補正を行っている。以下に、これに関連する従来技術の例をいくつかあげる。
【０００３】
特許文献１に開示された「画像形成装置」は、電子写真方式の画像形成装置の階調再現性を向上したものである。直前ｎ個の各画素で半導体レーザーが発光してから、印刷対象画素で発光するまでの時間と、各画素の階調とに基づいて、発光レベル補正用の補正信号を生成する。印刷対象画素データに補正信号を加算して、温度補償データを生成する。光ビームエネルギーを、温度補償データに基づいて制御する。
【０００４】
特許文献２に開示された「画像形成装置」は、ドループ特性の悪いレーザーを安定に光量制御して、高品位の画像を得るものである。第１駆動電流と第２駆動電流との和でレーザーを駆動する。１走査中のレーザーの第１駆動電流を、１走査の間一定に制御する。画素変調信号に応じた第２駆動電流をオンオフする。１走査中のレーザーの第２駆動電流を、レーザーのオン時間に応じて制御する。レーザーの光量と発光特性を検出して記憶し、発光特性に応じて画像を形成する。
【０００５】
特許文献３に開示された「画像記録装置」は、画像データに基づいて、一主走査での光量を調整してドループ特性を補正し、画像上に濃度差のない画像を生成するものである。画像データは、APC発光データと同期検知発光データが付加されて、パルス幅変調データとして出力される。各チャンネルの画像データから生成された補正データが、LUTに入力される。LUTには、各レーザーダイオードのドループ特性を補正するデータテーブルが設定されている。LUTで補正されて各チャンネルのD／A変換部へ出力される。一主走査間に、各レーザーダイオードが、各チャンネルの画像データに基づいて同時に変調され、画像領域外の非有効走査期間において、各レーザーダイオードが、順次APC発光して光出力が補正される。
【特許文献１】特開平09-314908号公報
【特許文献２】特開平11-291547号公報
【特許文献３】特開2002-086793号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のドループ補正方法には次のような問題がある。画素データに基づく発光時間に応じて発光レベルを補正しているが、すべての画素の影響を同一視しており、きめ細かい補正ができない。影響の少ない画素データについても同じ補正をするので、画像に濃度差を十分に減らすことができない。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、画像形成装置の光ビーム走査装置において、画像に濃度差がほとんど生じないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明では、発光源を点灯制御する制御部と、発光源からの光ビームを走査する偏向手段とを具備する光ビーム走査装置に、注目画素より以前に同一ライン内で露光された露光済画素の影響度に応じて、注目画素の露光エネルギーを補正する補正手段を備える構成とした。補正手段は、露光済画素の画素数とその影響度とに応じて、注目画素の露光エネルギーを補正する手段か、露光済画素の露光時間とその影響度とに応じて、注目画素の露光エネルギーを補正する手段か、露光済画素の露光率とその影響度とに応じて、注目画素の露光エネルギーを補正する手段である。
【０００９】
露光率は、１ラインの画素数あるいは非露光画素数に対する露光画素数の比率か、１ラインの有効走査時間あるいは非露光時間に対する露光時間の比率である。影響度は、露光済画素から注目画素までの距離すなわち画素数か、露光済画素に露光してから注目画素に露光するまでの経過時間に応じた量である。補正手段は、露光エネルギーを補正するために、発光源の光出力を補正するように、すなわち、発光源の点灯電流のPWMデューティを補正するように、制御部に指示する手段を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成したことにより、画像データの影響度に基づいて主走査での光量を調整してドループ特性が補正できるので、主走査方向に濃度差がほとんどない画像を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
本発明の実施例は、注目画素より以前に同一ライン内で露光された画素数や露光時間や露光率や露光間隔や経過時間に応じて、既に露光された画素の影響度を考慮して注目画素の露光エネルギーを補正する光ビーム走査装置である。
【００１３】
図１は、本発明の実施例における光ビーム走査装置の概念図である。図１において、LDユニット１は、レーザーダイオードにより光ビームを発生する光源である。ポリゴンミラー２は、光ビームを偏向させて走査するための回転多面鏡である。Ｆ-θレンズ３は、光ビームの光路を補正するレンズである。反射ミラー４は、光ビームを感光体ドラムに向ける鏡である。感光体ドラム５は、光ビームで潜像が形成されるドラムである。同期検知ミラー６は、光ビームを受光素子に導く鏡である。受光素子７は、同期位置を検出するために光ビームを検知する素子である。
【００１４】
図２は、ドループ補正回路の構成を示す機能ブロック図と、補正方法の概念を示す説明図である。図２において、画素カウント回路８は、画像データの１ラインの画素を計数するカウンタである。LD光量補正回路９は、レーザーダイオードの光量を補正する回路である。点灯比率算出回路10は、レーザーダイオードの点灯比率を計算する回路である。
【００１５】
上記のように構成された本発明の実施例における光ビーム走査装置の機能と動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、光ビーム走査装置の基本的な動作を説明する。LD（レーザーダイオード）ユニット１内では、レーザーダイオード（LD）から出射されたレーザービームが、不図示のコリメートレンズによって平行光線となり、次いで、回転多面鏡（ポリゴンミラー）２によって偏向走査された後、Ｆ−θレンズ３等から構成される結像レンズ及び反射ミラー４によって、ドラム状の感光体（感光体ドラム）５の帯電した表面に画像を結像する。このレーザービームは、画像信号に基づいて変調されて、点灯消灯を繰り返す。図１中の矢印の主走査方向に反復して走査されると同時に、感光体ドラム５が回転して副走査を行うことによって、感光体ドラム５上に静電潜像を形成する。
【００１６】
感光体ドラム５上に形成された静電潜像は、帯電した現像剤（トナー）によって現像される。さらに、転写部で現像剤とは反対の電荷を与えられた転写紙等の転写材が感光体ドラム５に密着させられることで、現像剤が転写材に転写される。そして、転写材が感光体ドラム５から分離した後、定着部で加熱および加圧されることで、現像剤が転写材上に融着して定着が行われる。したがって、この実施形態では、感光体ドラム５、現像剤、転写部、定着部が画像形成手段を構成し、公知の電子写真方式で画像形成を行う。また、感光体ドラム５上の走査領域外に配置された同期検知ミラー６からの反射光によって、受光素子７はレーザービームを検知する。書込制御部は、受光素子７によって得られた同期検知信号を基準に各種信号処理を行うタイミング生成回路を有する。
【００１７】
レーザーダイオードは、温度により駆動電流に対する光出力特性が大きく変わる。一定の電流で駆動した場合、発熱によって光出力が低下する、いわゆる「ドループ特性」を有している。そのため、レーザーダイオードでは、光出力をモニタするPD（Photo Diode）が内蔵されている。PDの出力を使用して、光出力を一定に制御するAPC（Automatic Power Control）動作が必要になってくる。画像形成装置の場合、一般的に、APC動作を、主走査１ライン毎に画像領域外の非有効走査期間で行う。
【００１８】
次に、光ビーム走査装置の機能の概要を説明する。発光源（LDユニット１）を、制御部で点灯制御する。発光源からの光ビームを、偏向手段（ポリゴンミラー２とＦ−θレンズ３と反射ミラー４）で走査する。その際、注目画素より以前に同一ライン内で露光された露光済画素の影響度に応じて、注目画素の露光エネルギーを補正する。すなわち、露光済画素の画素数や露光時間や露光率と、その影響度とに応じて、発光源の点灯電流のPWMデューティを調整して光出力を変える方法で、注目画素の露光エネルギーを補正する。露光率は、１ラインの画素数に対する露光画素数の比率か、１ラインの有効走査時間に対する露光時間（点灯時間）の比率などである。影響度は、露光済画素から注目画素までの距離（画素数）または露光経過時間に応じた量である。
【００１９】
次に、図２（ａ）を参照しながら、第１の補正方法を説明する。画素カウント回路８には、画像データ信号とクロックが入力される。画像データ信号をクロックに同期して取り込む。Highレベルの信号であればカウント信号を発生させ、カウンタを動作させる。カウント値は、カウンタ回路内部に保持される。カウント値を、影響度に応じて調整する。影響度は、露光済画素から注目画素までの距離（画素数）か、露光済画素に露光してから注目画素に露光するまでの経過時間に応じた量である。カウント値を調整する手段としては、影響度に応じてPLLでクロックを調整する回路や、影響度に応じた係数を乗じて累算する回路などがある。調整後のカウント値に、LD素子や電子写真プロセスの特性に応じて決定した係数を乗じて、補正量としてLD光量補正回路９に出力する。
【００２０】
画素カウント回路８に代えて、時間を計測する回路を用いてもよい。この回路により、光源の点灯した時間を計測した累積時間を内部に保持する。累積時間を影響度に応じて調整する。LD素子や電子写真プロセスの特性に応じて決定した係数を乗じて、補正量としてLD光量補正回路９に出力する。
【００２１】
次に、図２（ｂ）を参照しながら、第２の補正方法を説明する。前段から入力された画像データを画素カウント回路８でカウントし、点灯比率算出回路10で点灯比率を算出する。画素カウント回路８では、画像データ信号をクロックに同期して取り込み、Highレベルの信号であればカウント信号を発生させ、カウンタを動作させる。また、画像データに関係なく全てのクロックをカウントした値も保持して、差分を出力することで、非点灯の画素数が得られる。
【００２２】
点灯比率として、点灯（露光）画素数／非点灯（非露光）画素数あるいは点灯（露光）画素数／全画素数を用いる。点灯比率を、影響度に応じて調整する。調整された点灯比率から補正量を決定する。画像データにクロックが伴わない画像データ転送方式の場合、別途用意した高速のクロックでサンプリングを行うことで、Highレベル／Lowレベルの各時間を得ることができる。点灯比率は、点灯時間／非点灯時間あるいは点灯時間／（点灯時間＋非点灯時間）を用いる。点灯比率を、影響度に応じて調整する。調整された点灯比率から補正量を決定する。
【００２３】
次に、図２（ｃ）を参照しながら、影響度に応じて調整する方法を説明する。注目画素と同一のライン内で既に露光された各画素が、注目画素からどれだけ離れているかに応じて、カウント値を補正する。図２（ｃ）に示すように、注目画素から離れるほど少なく積算されるようにすることで、補正量を適正に近づけることができる。影響度として、距離（画素数）または露光経過時間に応じた量を用いる。
【００２４】
従来方法のように、経過した距離に応じた補正を行わない場合は、図２(c-1)に示すように、露光量を一様に積算する。経過した距離に応じた補正を行うには、図２(c-2)〜(c-4)に示すように、注目画素から離れた画素の露光量を少なく積算する。この例では、影響度を線形であると仮定して、距離に応じて直線的に減らしているが、線形でなくて段階的に減らすようにしてもよい。あるいは、指数関数的に減らすようにしてもよい。または、実験結果に基づいて補正テーブルを作成して使用してもよい。いずれの方法でも、実際に濃度差が減少するように、影響度に応じたカウント値低減量を微調整することで、濃度差をほとんど無くすことができる。
【００２５】
露光エネルギーがLDの光出力に比例することから、LDの光出力を制御しているLD光量設定電圧を変化させて、露光エネルギーの補正を行う。図２（ａ）、（ｂ）のLD光量補正回路９には、LD光量補正前の基準電圧が入力されるので、これに補正量を加算し、LD光量設定電圧として出力する。光出力が一定の場合、露光エネルギーは１画素の点灯時間に比例することから、PWMデューティを調整することで点灯時間を変えて補正する。
【００２６】
上記のように、本発明の実施例では、光ビーム走査装置を、注目画素より以前に同一ライン内で露光された画素数や露光時間や露光率や露光間隔や経過時間に応じて、注目画素の露光エネルギーを補正する構成としたので、主走査方向に濃度差がほとんどない画像を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の光ビーム走査装置は、MFP装置やプリンタなどの画像形成装置における光ビーム走査装置として最適である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例における光ビーム走査装置の概念図である。
【図２】本発明の実施例における光ビーム走査装置でのドループ補正回路の構成を示す機能ブロック図と、補正方法の概念を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・LDユニット、２・・・ポリゴンミラー、３・・・Ｆ-θレンズ、４・・・反射ミラー、５・・・感光体ドラム、６・・・同期検知ミラー、７・・・受光素子、８・・・画素カウント回路、９・・・LD光量補正回路、10・・・点灯比率算出回路。
【図１】
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【図２】
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