(57)【要約】【課題】低コストな構成でシェーディング補正機能を簡易に実現できるビーム走査型画像形成装置を提供する【解決手段】レーザ光を発生する光源手段１と、この光源手段１からのレーザ光を偏向走査する偏向手段８と、この偏向手段８からのレーザ光を被走査面１５に集光走査させる走査結像光学手段１１、１２、１３とを有するビーム走査型画像形成装置であって、走査結像光学手段１１、１２、１３におけるレーザ光走査幅内でのレーザ強度変位であるシェーディング特性の補正手段が、レーザ光量に対応したパルスを発生するパルス幅変調手段１７と、このパルス幅変調手段からの出力を平滑化させるローパスフィルタ１８とにより構成される。【選択図】      図２
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【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、この光源手段からのレーザ光を偏向走査する偏向手段と、この偏向手段からのレーザ光を被走査面に集光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であって、走査結像光学手段におけるレーザ光走査幅内でのレーザ強度変位であるシェーディング特性の補正手段が、レーザ光量に対応したパルスを発生するパルス幅変調手段と、このパルス幅変調手段からの出力を平滑化させるローパスフィルタとにより構成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、ローパスフィルタの時定数を可変としたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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のビーム走査型画像形成装置に関し、特にシェーディング補正技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、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ともに、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機能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。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、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、例えば、本件出願と同一の出願人の先願として、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あらかじめ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技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来より、シェーディングを補正するために、有効書込領域を分割し、各分割領域に対応する光量補正データをデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）により変換し、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技術が提案されている。
しかし従来技術では、光量補正データのＤＡＣによる変換はＬＤ書込制御ＩＣ内部で行われており、ＬＤ書込制御ＩＣの作成や検証に多くの手間がかかり、さらにはチップ面積の増大、コスト増大の要因となっていた。
本発明は、低コストな構成でシェーディング補正機能を簡易に実現できるビーム走査型画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、レーザ光を発生する光源手段と、この光源手段からのレーザ光を偏向走査する偏向手段と、この偏向手段からのレーザ光を被走査面に集光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であって、走査結像光学手段におけるレーザ光走査幅内でのレーザ強度変位であるシェーディング特性の補正手段が、レーザ光量に対応したパルスを発生するパルス幅変調手段と、このパルス幅変調手段からの出力を平滑化させるローパスフィルタとにより構成される画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、ローパスフィルタの時定数を可変とした画像形成装置を主要な特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の書込光学系を示す正面図、図２は同じく制御系と併せて示す上面図である。その構成を動作と併せて説明する。
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のＬＤ２（光源手段）から整形されて出射される。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（偏向手段）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（被走査面）に集光される。またポリゴンミラー８からのレーザ光は、ビーム検知器１６にビーム検知信号として入射される。
この感光体１５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。この感光体ドラム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、トナー像は転写手段により転写紙などの記録材に転写されて定着装置により記録材に定着される。
【０００６】
この実施形態の場合、レーザ光は、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、レーザ光が通る、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。なお、請求項において走査結像光学手段は、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を意味する。
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。
【０００７】
図３はＬＤ２を全像高にて同一光量で光らせた時の、被走査面（感光体ドラム１５の表面）での像高によるレーザ光強度を表わす。像高０を感光体ドラム１５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。
この実施形態では、レーザ光の有効書込領域走査時にはレーザビームの各走査位置に対応する光量補正データを読み出す。図２に示すＬＤ書込制御ＩＣ６のパルス幅変調（ＰＷＭ）部１７（パルス幅変調手段）では光量補正データに対応したパルス幅変調が行われる。このＰＷＭ出力は、ＬＤ書込制御ＩＣの外部のローパスフィルタ（ＬＰＦ）１８にて平滑化されアナログ電圧の光量補正信号となり、レーザ光量を補正する。
このとき前記ＬＰＦ１８の時定数が小さすぎるとＰＷＭ出力が平滑化されにくくなり、リプルが増大してしまい、また、ＬＰＦ１８の時定数が大きすぎると狙いのＬＤ光量変化に対して、光量補正信号が追従しなくなってしまうが、ＬＰＦ１８の時定数は最適な値を導出し設定することにより、図４のように滑らかに推移する光量補正信号が得られる。
【０００８】
このように、この実施形態では、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て該光スポットで前記被走査面を走査させる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からな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、レーザ光の走査位置に対応してあらかじめ与えられた前記光源手段の光量補正データに基づいて、前記レーザ光の走査位置に対応したパルス幅変調を行うパルス幅変調手段１７と、ＰＷＭ出力を平滑化するＬＰＦ手段１８とを備えたので、光学系によるシェーディング特性を簡易に補正することができ、像高毎にビーム強度が異なることによる画像濃度の不均一を軽減することができて画像品質を良好にすることができる。
この実施形態では、ＬＤ書込制御ＩＣ６からパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のみを出力させればよい構成となるため、ＬＤ書込制御ＩＣ６の作成、検証を容易にし、さらにＬＤ書込制御ＩＣ６のコストを低減することができる。
また、この実施形態において、ＬＰＦ１８の値を調整することにより、パルス幅変調部１７からのＰＷＭ出力を平滑化するとともに、有効書込領域の分割境界でのレーザ光量ムラを低減し、理想的なシェーディング補正を実現できる。また、前記パルス幅変調部１７とＬＰＦ１８は、シェーディング補正だけに限らず、全般的なＬＤ光量調整について利用することができる。
本実施の形態によれば、ＬＤ書込制御ＩＣ６ではパルス幅変調（ＰＷＭ）のみを行い、ＬＤ書込制御ＩＣ６外部のローパスフィルタ（ＬＰＦ）１８にてＬＤ書込制御ＩＣ内部のパルス幅変調部１７からのＰＷＭ出力を平滑化させる構成としたので低コストな構成でシェーディング補正機能を簡易に実現できるビーム走査型画像形成装置を提供することができる。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、レーザ光を発生する光源手段と、この光源手段からのレーザ光を偏向走査する偏向手段と、この偏向手段からのレーザ光を被走査面に集光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であって、走査結像光学手段におけるレーザ光走査幅内でのレーザ強度変位であるシェーディング特性の補正手段が、レーザ光量に対応したパルスを発生するパルス幅変調手段と、このパルス幅変調手段からの出力を平滑化させるローパスフィルタとにより構成されることで、所期の目的を達成することができる。
請求項２記載の発明によれば、ローパスフィルタの時定数を調整することで、パルス幅変調手段からのＰＷＭ出力を平滑化し、且つ、パルス幅の切り替わりの際に生じるレーザ光量ムラをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の書込光学系を示す正面図である。
【図２】同じく制御系と併せて示す上面図である。
【図３】ＬＤを全像高にて同一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を表わす図である。
【図４】光量補正信号を示す図である。
【符号の説明】
１  ＬＤユニット（光源手段）
８  ポリゴンミラー（偏向手段）
１１  ｆθレンズ（走査結像光学手段）
１２  バレルトロイダルレンズ（走査結像光学手段）
１３  折り返しミラー（走査結像光学手段）
１５  感光体（被走査面）
１７  パルス幅変調部（パルス幅変調手段）
１８  ローパスフィルタ
【図１】
2004272126.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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