(57)【要約】【課題】画像濃度の基準変更、周囲の温度や湿度の変化などが発生してもメモリのシェーディング補正データの書き換えが不要である光ビーム走査ユニット、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】光ビーム走査ユニット１は、光ビーム駆動用の制御電圧によって駆動され、光ビームを出射する光源部３２と、光源部３２が出射した光ビームを、感光体１０１Ａ〜１０１Ｄの被走査面に対して主走査方向に走査する走査部３１と、光源部３２が出射した光ビームを、走査部３１が感光体の被走査面に対して主走査方向に走査したときに、感光体１０１Ａ〜１０１Ｄの像高に応じて生じる光量偏差を補正するためのシェーディング補正値を記憶する記憶部９２と、光ビーム駆動用の制御電圧を、シェーディング補正値と、外部要因に応じた値と、により補正する制御電圧補正部９４と、を備えている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム駆動用の制御電圧によって駆動され、光ビームを出射する光源部と、
前記光源部が出射した光ビームを、感光体の被走査面に対して主走査方向に走査する走査部と、
前記光源部が出射した光ビームを、前記走査部が前記感光体の被走査面に対して主走査方向に走査したときに、前記感光体の像高に応じて生じる光量偏差を補正するためのシェーディング補正値を記憶する記憶部と、
前記光ビーム駆動用の制御電圧を、前記シェーディング補正値と、外部要因に応じた値と、により補正する制御電圧補正部と、
を備えた光ビーム走査ユニット。
【請求項２】
前記光源部は、前記光ビーム駆動用の制御電圧に比例した光量の光ビームを出射する、請求項１に記載の光ビーム走査ユニット。
【請求項３】
前記制御電圧補正部は、
前記光ビーム駆動用の制御電圧を、前記外部要因に応じた値により補正する第１の補正部と、
前記第１の補正部が補正した制御電圧をさらに前記シェーディング補正値により補正する第２の補正部と、
を備えた、請求項１または２に記載の光ビーム走査ユニット。
【請求項４】
前記第２の補正部は、
複数の分圧点を有し、前記第１の補正部が補正した制御電圧を分圧するラダー抵抗と、
前記記憶部から読み出したシェーディング補正値に応じて、前記ラダー抵抗の各分圧点の電圧をそれぞれ、前記第１の補正部が補正した制御電圧、またはグランド電圧に切り換えるスイッチ群と、
を備えた請求項３に記載の光ビーム走査ユニット。
【請求項５】
前記制御電圧補正部は、
前記シェーディング補正値を、前記外部要因に応じた値により補正する第３の補正部と、
前記第３の補正部が補正したシェーディング補正値により、前記光ビーム駆動用の制御電圧を補正する第４の補正部と、
を備えた、請求項１または２に記載の光ビーム走査ユニット。
【請求項６】
前記第４の補正部は、
複数の分圧点を有し、前記光ビーム駆動用の制御電圧を分圧するラダー抵抗と、
前記第３の補正部が補正したシェーディング補正値に応じて、前記ラダー抵抗の各分圧点の電圧をそれぞれ、前記制御電圧またはグランド電圧に切り換えるスイッチ群と、
を備えた請求項５に記載の光ビーム走査ユニット。
【請求項７】
前記スイッチ群は、アナログスイッチにより構成された、請求項４または６に記載の光ビーム走査ユニット。
【請求項８】
前記外部要因は、ユーザが設定した、前記感光体に形成する画像濃度の基準である、請求項１乃至７のいずれかに記載の光ビーム走査ユニット。
【請求項９】
前記外部要因は、ユニット本体の周囲温度である、請求項１乃至７のいずれかに記載の光ビーム走査ユニット。
【請求項１０】
前記外部要因は、ユニット本体の周囲湿度である、請求項１乃至７のいずれかに記載の光ビーム走査ユニット。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ビーム走査ユニットと、
前記光ビーム走査ユニットが光ビームを走査して前記感光体の被走査面に形成した静電潜像に、トナーを供給して顕像化し、この顕像化したトナー像を記録材に転写して定着させる画像形成部と、
を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シェーディング補正を行う光ビーム走査ユニット、このユニットを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、画像形成時に光ビーム走査ユニットにより、図１（Ａ）に示すように、感光体ドラムの被走査面に対して主走査方向に光ビームを走査して静電潜像を形成する。光ビーム走査ユニットは、ポリゴンミラーやｆθレンズなどの光学部品を備えており、各光学部品の透過率や反射率は、光ビームの入射角度により異なる。そのため、光量を一定にした光ビームを走査しても、図１（Ｂ）に示すように被走査面では像高（画像の中心からの距離）に応じて光量偏差が生じる。このような特性をシェーディング特性という。被走査面において光量偏差が生じると、形成すべき画像とは濃度の異なる画像が形成されてしまう。
【０００３】
一般的には、像高にかかわらず光量が一定になるように、図１（Ｃ）に示す光量偏差の補正、すなわちシェーディング補正を行っている。このシェーディング補正とは、光ビーム走査時のシェーディング特性に応じて走査面の光量偏差をなくすための補正を行うこと、すなわち、走査位置毎にレーザビーム駆動用の制御電圧を補正することであるが、その処理には高速性が要請される。また、上記シェーディング補正機能を備えた装置では、ユーザが操作部を操作して用紙に形成する画像濃度の基準を変更したとき、または周囲の温度や湿度等の環境が変化したときに、その濃度基準の変更や環境変化に応じた大きさだけレーザビーム駆動用の制御電圧の再補正も必要である。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に記載のような画像形成装置が提案されている。この装置では、光ビームの走査位置を計数するためのカウンタを使用し、このカウンタの計数値に対応するメモリアドレスからシェーディング補正値を読み出すことで高速性を確保している。また、ユーザ操作により行われた濃度基準の変更や環境変化等に対応するために、カウンタを経由したメモリ書き換え用のインタフェースを別途設け、このインタフェースでメモリ上のシェーディング補正値を変更し、それによりレーザビーム駆動用の制御電圧の再補正を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−６９６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来の装置では、カウンタとは別にメモリアクセス用のインタフェースが別途必要であるなど、インタフェース回路が複雑化する問題があった。また、ユーザ操作により行われた濃度基準の変更や環境変化の度にシェーディング補正値の変更のための一定の時間が必要であり、データ変更が多点の場合は、その変更処理時間が他の制御に対して悪い影響を与える可能性があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ユーザによる濃度基準の変更や環境変化があってもメモリのシェーディング補正データの書き換えが不要であり、また、ＣＰＵとメモリ間のインタフェース回路を複雑化しない光ビーム走査ユニット、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の光ビーム走査ユニットは、光源部と、走査部と、記憶部と、制御電圧補正部を備えている。光源部は、光ビーム駆動用の制御電圧によって駆動され、光ビームを出射する。走査部は、光源部が出射した光ビームを、感光体の被走査面に対して主走査方向に走査する。記憶部は、光源部が出射した光ビームを、走査部が感光体の被走査面に対して主走査方向に走査したときに、感光体の像高に応じて生じる光量偏差を補正するためのシェーディング補正値を記憶する。制御電圧補正部は、光ビーム駆動用の制御電圧を、シェーディング補正値と、外部要因に応じた値と、により補正する。
【０００９】
光ビーム走査ユニットでは、記録材に形成する画像濃度の基準、ユニット本体の周囲温度、またはユニット本体の周囲湿度といった、ビーム走査結果に影響を与える原因（以下、この原因を外部要因と称する）が変更されるかまたは変化すると、光ビームの光量を変更するために、光ビーム駆動用の制御電圧を変更する必要がある。この発明では、光ビーム走査ユニットは、記憶部が記憶するシェーディング補正値と、外部要因に応じた値と、により、光源部が出射する光ビームの駆動用制御電圧を補正する。このように、光ビーム駆動用の制御電圧を補正することで、記憶部（メモリ）が記憶するシェーディング補正値を書き換えることなく制御電圧を変更できる。このように、記憶部のシェーディング補正値を書き換えるための膨大なインタフェースが不要であり、ＣＰＵと記憶部（メモリ）間のインタフェース回路を簡素化できる。
【００１０】
上記発明において、光源部は、光ビーム駆動用の制御電圧に比例した光量の光ビームを出射する。
【００１１】
この構成では、光ビームの光量が光ビーム駆動用の制御電圧に比例するので、この制御電圧を変更することで、光ビームの光量を正確かつ容易に制御できる。
【００１２】
上記発明において、制御電圧補正部は、第１の補正部と、第２の補正部を備えている。第１の補正部は、光ビーム駆動用の制御電圧を、外部要因に応じた値により補正する。第２の補正部は、第１の補正部が補正した制御電圧をさらにシェーディング補正値により補正する。
【００１３】
この構成では、外部要因に応じて光ビーム駆動用の制御電圧を変更する。したがって、外部要因と、光ビーム駆動用の制御電圧と、の関係を予め設定しておくことで、シェーディング補正値を書き換えることなく、光ビームの光量を外部要因に応じて変更できる。
【００１４】
上記発明において、第２の補正部は、ラダー抵抗と、スイッチ群と、を備えている。ラダー抵抗は、複数の分圧点を有し、第１の補正部が補正した制御電圧を分圧する。スイッチ群は、記憶部から読み出したシェーディング補正値に応じて、ラダー抵抗の各分圧点の電圧をそれぞれ、第１の補正部が補正した制御電圧、またはグランド電圧に切り換える。
【００１５】
この構成では、ラダー抵抗とスイッチ群により、Ｄ／Ａ変換器を構成でき、最大電圧を等分した任意の電圧を出力できる。これにより、シェーディング補正値をデジタルデータとして記憶部に記憶させることができる。また、光ビーム駆動用の制御電圧を、シェーディング補正値に応じた電圧に、容易に変換できる。
【００１６】
上記発明において、制御電圧補正部は、第３の補正部と第４の補正部を備えている。第３の補正部は、シェーディング補正値を、外部要因に応じた値により補正する。第４の補正部は、第３の補正部が補正したシェーディング補正値により、光ビーム駆動用の制御電圧を補正する。
【００１７】
この構成では、外部要因に応じてシェーディング補正値を補正する。したがって、外部要因と、シェーディング補正値を補正する値と、の関係を予め設定しておくことで、シェーディング補正値を書き換えることなく、光ビームの光量を外部要因に応じて変更できる。
【００１８】
また、第４の補正部は、ラダー抵抗とスイッチ群と、を備えるように構成する。ラダー抵抗は、複数の分圧点を有し、光ビーム駆動用の制御電圧を分圧する。スイッチ群は、第３の補正部が補正したシェーディング補正値に応じて、ラダー抵抗の各分圧点の電圧をそれぞれ、制御電圧またはグランド電圧に切り換える。
【００１９】
この構成では、ラダー抵抗とスイッチ群により、Ｄ／Ａ変換器を構成でき、最大電圧を等分した任意の電圧を出力できる。これにより、シェーディング補正値をデジタルデータとして記憶部に記憶させることができる。また、光ビーム駆動用の制御電圧をシェーディング補正値に応じた値に、容易に変換できる。
【００２０】
上記発明において、スイッチ群を、アナログスイッチにより構成することができる。アナログスイッチには高速に切り換えることができるものがある。このようなアナログスイッチを使用することで、光ビーム駆動用の制御電圧を高速に切り換えることができる。これにより、光ビームを高速に走査して画像を形成する場合でも、シェーディング補正を問題なく行うことができ、光量偏差の発生を防止できる。
【００２１】
この発明の画像形成装置は、上記の光ビーム走査ユニットと、画像形成部を備えている。画像形成部は、光ビーム走査ユニットが光ビームを走査して感光体の被走査面に形成した静電潜像に、トナーを供給して顕像化し、この顕像化したトナー像を記録材に転写して定着させる。
【００２２】
この構成では、感光体の被走査面に対して光ビームを走査しても光量偏差が生じないので、所望の画像を記録材に形成できる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、外部要因が変化してもメモリのシェーディング補正データの書き換えが不要であり、ＣＰＵとメモリ間のインタフェース回路を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）は、感光体の被走査面を走査する光ビームの光路を示す図である。（Ｂ）は、被走査面に一定光量の光ビームを走査したときの像高と光量偏差の関係を示すグラフである。（Ｃ）は、（Ｂ）に示した光量偏差を補正するための、被走査面の像高に応じた光量補正データを示す図である。
【図２】画像形成装置の内部構成を示す正面透視図である。
【図３】光ビーム走査ユニットの概略構成を示す上面図である。
【図４】光ビーム走査ユニットの概略構成を示す側面図である。
【図５】光ビーム走査ユニットの光源（レーザユニット）がマルチビームダイオードの場合の、光ビームの光路を示す図である。
【図６】光ビーム走査ユニットの制御系、及び光ビーム走査ユニットを制御する画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図７】本発明の特徴を説明するための図である。
【図８】図６に示したシェーディング補正回路の詳細な回路図である。
【図９】図６とはシェーディング補正回路の構成が異なる、光ビーム走査ユニットの制御系、及び画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図１０】図９に示したシェーディング補正回路の詳細な回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図２に示すように、画像形成装置１００は、光ビーム走査ユニット１、感光体ドラム１０１Ａ〜１０１Ｄ、現像ユニット１０２Ａ〜１０２Ｄ、帯電ローラ１０３Ａ〜１０３Ｄ、クリーニングユニット１０４Ａ〜１０４Ｄ、中間転写ベルト１１、一次転写ローラ１３Ａ〜１３Ｄ、二次転写ローラ１４、定着ユニット１５、給紙カセット１６、手差し給紙トレイ１７、及び排紙トレイ１８等を備えている。画像形成装置１００は、スキャナ（不図示）を備えた構成でもよい。
【００２６】
画像形成装置１００は、スキャナで読み取った原稿の画像データや、他の装置がネットワークを介して送信した画像データを不図示の通信部で受信すると、この画像データに基づいて、以下に説明するように用紙に画像を形成する。
【００２７】
画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて画像形成ユニットＰＡ〜ＰＤにおいて画像形成を行う。画像形成ユニットＰＡ〜ＰＤは、それぞれ同様の構成である。例えば、ブラックの画像形成ユニットＰＡは、感光体ドラム１０１Ａ、現像ユニット１０２Ａ、帯電ローラ１０３Ａ、転写ローラ１３Ａ、及びクリーニングユニット１０４Ａを備えている。画像形成ユニットＰＡ〜ＰＤは、中間転写ベルト１１の移動方向に一列に配置されている。
【００２８】
但し、図２には表れていないが、後述の図４に示すように、感光体ドラム１０１Ａは、感光体ドラム１０１Ｂ〜１０１Ｄに比較して大径のものを使用している。ブラックの画像形成ユニットＰＡのみを用いて行われるモノクロ画像形成では、高速化の要請が高く、且つ、画像形成部ＰＡ〜ＰＤの全てを用いて行われるカラー画像形成よりも使用頻度が高い。そのため、ブラックの画像形成ユニットＰＡに備えられる感光体ドラム１０１Ａは、感光体ドラム１０１Ｂ〜１０１Ｄよりも寿命を長くする必要があるからである。感光体ドラム１０１Ｂ〜１０１Ｄは、径が同一である。このため、感光体ドラム１０１Ａの回転軸と感光体ドラム１０１Ｂの回転軸との間隔は、感光体ドラム１０１Ｂ〜１０１Ｄのそれぞれの回転軸の間隔よりも長い。
【００２９】
帯電ローラ１０３Ａは、感光体ドラム１０１Ａの表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。帯電ローラ１０３Ｂ〜１０３Ｄのそれぞれは、帯電ローラ１０３Ａと同様に構成されている。
【００３０】
光ビーム走査ユニット１は、不図示の半導体レーザ、ポリゴンミラー６、第１ｆθレンズ７、第２ｆθレンズ８、レーザビームを反射する複数のミラーを備えている。光ビーム走査ユニット１は、各色相の画像データによって変調された各レーザビーム（光ビームに相当）を感光体ドラム１０１Ａ〜１０１Ｄにそれぞれ照射する。感光体ドラム１０１Ａ〜１０１Ｄは、それぞれ、各色相の画像データによる静電潜像が形成される。光ビーム走査ユニット１の詳細については後述する。
【００３１】
現像ユニット１０２Ａ〜１０２Ｄは、それぞれ、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム１０１Ａ〜１０１Ｄのそれぞれに形成された各色相の静電潜像にトナーを供給して、トナー像に顕像化する。
【００３２】
感光体ドラム１０１Ａ〜１０１Ｄに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【００３３】
クリーニングユニット１０４Ａ〜１０４Ｄは、それぞれ、現像・画像転写後における感光体ドラム１０１Ａ〜１０１Ｄの表面に残留したトナーを除去・回収する。
【００３４】
中間転写ベルト１１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、二次転写ローラ１４との対向位置である二次転写位置に搬送される。
【００３５】
給紙カセット１６又は手差し給紙トレイ１７から給紙された用紙（記録材）が二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、中間転写ベルト１１の外周面から用紙の表面にトナー像が転写される。
【００３６】
トナー像が転写された用紙は、定着ユニット１５により加熱及び加圧されて、トナー像が、用紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した用紙は、排紙ローラ１８Ａによって排紙トレイ１８上に排出される。
【００３７】
なお、画像形成ユニットＰＡ〜ＰＤ、中間転写ベルト１１、二次転写ローラ１４、及び定着ユニット１５は、画像形成部に相当する。
【００３８】
図３と図４に示すように、光ビーム走査ユニット１は、レーザユニット４０Ａ〜４０Ｄ、ミラー３Ｂ〜３Ｄ、第１シリンドリカルレンズ４、ミラー５、ポリゴンミラー６、第１ｆθレンズ７、第２ｆθレンズ８、第２シリンドリカルレンズ９Ａ〜９Ｄ、ミラー２１，２２Ａ〜２２Ｃ，２３Ａ，２３Ｂ，２４Ａ〜２４Ｃ、同期レンズ１０Ａ及びＢＤセンサ１０等の光学部品、並びに、これらの光学部品を支持、収納する筐体６０を備えている。また、光ビーム走査ユニット１は、シェーディング補正回路２、及び不図示のレーザドライバを備えている。筐体６０は、アルミニウム製である。筐体６０の底面には、プリント基板が取り付けられている。このプリント基板には、シェーディング補正回路２などが設けられている。
【００３９】
レーザユニット４０Ａは、半導体レーザ４１Ａと、コリメータレンズ４２Ａを備えている。レーザユニット４０Ｂ〜４０Ｄは、同様に、それぞれ、半導体レーザ４１Ｂ〜４１Ｄと、コリメータレンズ４２Ｂ〜４２Ｄを備えている。
【００４０】
図３に示すように、感光体ドラム１０１Ａの回転軸に平行な方向で、かつレーザビームＬ１〜Ｌ４の走査方向である矢印Ｘ−Ｘ方向が、主走査方向である。また、図４に示す偏向面６Ａ内で主走査方向に直交する方向である矢印Ｙ−Ｙ方向を副走査方向である。
【００４１】
図３に示すように、光源である各半導体レーザ４１Ａ〜４１Ｄは、それぞれブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの画像データに基づいて変調されたレーザビームＬ１〜Ｌ４を出射する。
【００４２】
なお、感光体ドラム１０１Ａ〜１０１Ｄに形成された各色相のトナー像を、中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写するために、各半導体レーザ４１Ａ〜４１Ｄがレーザビームを出射するタイミングは、後述のＣＰＵ（制御部）７１により調整されている。
【００４３】
半導体レーザ４１Ａ〜４１Ｄから出射されたレーザビームＬ１〜Ｌ４は、それぞれ、コリメータレンズ４２Ａ〜４２Ｄによって広がり角を変更されて平行光となり、ミラー３Ｂ〜３Ｄ、第１シリンドリカルレンズ４及びミラー５を経てポリゴンミラー６の反射面６１に、ポリゴンミラー６の回転軸を含む平面内において、互いに異なる入射角で入射する。なお、各レーザビームＬ１〜Ｌ４が対応しないミラー３Ｂ〜３Ｄを透過することがないように、半導体レーザ４１Ａ〜４１Ｄ、コリメータレンズ４２Ａ〜４２Ｄ、ミラー３Ｂ〜３Ｄは、それぞれ高低差を設けて配置されている。
【００４４】
ポリゴンミラー６は、一例として７面の反射面６１を備えている。ポリゴンミラー６は、矢印Ａの方向に回転して各反射面６１においてレーザビームＬ１〜Ｌ４を矢印Ｂ方向に等角速度で偏向する。
【００４５】
第１ｆθレンズ７及び第２ｆθレンズ８は、ポリゴンミラー６によって等角速度で偏向されたレーザビームＬ１〜Ｌ４を、感光体ドラム１０１Ａ〜１０１Ｄのそれぞれの表面に、主走査方向における矢印Ｃ方向に等速度で偏向する。これにより、感光体ドラム１０１Ａ〜１０１Ｄのそれぞれの表面が、レーザビームＬ１〜Ｌ４のいずれかにより矢印Ｃ方向に走査される。
【００４６】
図４に示すミラー２１，２２Ａ〜２２Ｃ，２３Ａ，２３Ｂ，２４Ａ〜２４Ｃは、各レーザビームＬ１〜Ｌ４を分離して反射し、感光体ドラム１０１Ａ〜１０１Ｄのそれぞれの表面に各レーザビームＬ１〜Ｌ４を配光する。第２ｆθレンズ８を通過したレーザビームＬ１は、ミラー２１及び第２シリンドリカルレンズ９Ａを経由して感光体ドラム１０１Ａの表面に結像する。第２ｆθレンズ８を通過したレーザビームＬ２は、ミラー２２Ａ〜２２Ｃ及び第２シリンドリカルレンズ９Ｂを経由して感光体ドラム１０１Ｂの表面に結像する。第２ｆθレンズ８を通過したレーザビームＬ３は、ミラー２３Ａ，２３Ｂ及び第２シリンドリカルレンズ９Ｃを経由して感光体ドラム１０１Ｃの表面に結像する。第２ｆθレンズ８を通過したレーザビームＬ４は、ミラー２４Ａ〜２４Ｃ及び第２シリンドリカルレンズ９Ｄを経由して感光体ドラム１０１Ｄの表面に結像する。
【００４７】
レーザビームＬ１，Ｌ２とレーザビームＬ３，Ｌ４とは、第２ｆθレンズ８を通過することで、ポリゴンミラー６の各反射面６１の法線方向を含む水平面である偏向面６Ａを挟んで上下に位置する、偏向面６Ａに平行な面内に偏向される。
【００４８】
図３に示すＢＤセンサ１０は、レーザビームＬ１〜Ｌ４のいずれかを、主走査方向における有効露光領域外で検出する。即ち、ポリゴンミラー６の反射面６１で反射されたレーザビームＬ１〜Ｌ４のいずれかは、主走査方向における感光体ドラム１０１Ａの表面に達しない範囲で同期レンズ１０Ａを介してＢＤセンサ１０の受光面に結像する。ＢＤセンサ１０は、レーザビームＬ１〜Ｌ４のいずれかを受光した際に、半導体レーザ４１Ａ〜４１Ｄにおける各レーザビームＬ１〜Ｌ４の画像データによる変調開始タイミングを決定するための信号を出力する。
【００４９】
ポリゴンミラー６は、同一の反射面６１で全てのレーザビームＬ１〜Ｌ４がほぼ重なるようにレーザビームＬ１〜Ｌ４を反射させている。そのため、ＢＤセンサ１０で１つのレーザビームを受光するだけで全てのレーザビームＬ１〜Ｌ４の変調開始タイミングを制御することが可能になっている。そして、走査ラインの湾曲歪が最も小さいブラックの画像を形成するレーザビームＬ１を用いてＢＤセンサ１０により検出を行っているので、精度の高い検出ができる。
【００５０】
画像形成装置１００を高速書き込みに対応させる場合には、図３に示した各半導体レーザ４１Ａ〜４１Ｄとして、複数のレーザビームを出射するマルチビームレーザダイオードを使用するとよい。図５には、レーザユニット４０Ａの半導体レーザ４１Ａとして４ビームレーザダイオードを用いた例を示している。周知のように、感光体ドラム１０１Ａの被走査面に対して、４つのレーザビームを所定の間隔で同時に照射することで、静電潜像を高速に形成することができる。
【００５１】
次に、画像形成装置１００における光ビーム走査ユニット１の構成と動作について説明する。以下の説明では、画像形成ユニットＰＡを例に挙げる。
【００５２】
図６に示すように、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００は、光ビーム走査ユニット１、ＣＰＵ７１、フラッシュＲＯＭ７２、ＩＣＵ（Image Control Unit）７３、操作部８１、読取り部８２、通信部８３、温度センサ８４、及び湿度センサ８５を備えている。
【００５３】
光ビーム走査ユニット１は、シェーディング補正回路２、ＢＤセンサ１０、走査部３１、及び光源部３２を備えている。また、光ビーム走査ユニット１は、光ビーム走査ユニット制御用ＡＳＩＣ（図にはＬＳＵ  ＡＳＩＣと記載、以下、単にＡＳＩＣと称する。）５１、このＡＳＩＣ５１にシステムクロック信号を供給するシステムクロック回路５２、及び画像形成用の画像クロック信号を供給する画像クロック回路５３を備えている。なお、ＡＳＩＣ５１、システムクロック回路５２、及び画像クロック回路５３は、光ビーム走査ユニット１に設けずに、ＣＰＵ７１などとともに、画像形成装置１００の装置本体に設けてもよい。
【００５４】
シェーディング補正回路２は、カウンタ９１、記憶部であるメモリ９２、及び制御電圧補正部９４を備えている。制御電圧補正部９４は、第１の補正部９５と第２の補正部９６を備えている。
【００５５】
光源部３２は、レーザドライバ３２Ａ、及び半導体レーザ４１Ａを備えている。
【００５６】
光ビーム走査ユニット１は、画像形成ユニットＰＡから取り外して交換できる構成である。
【００５７】
なお、半導体レーザとして、図５に示したような４ビームレーザダイオードを使用する場合には、図６に示すように、４ビームレーザダイオードの素子毎に、シェーディング補正回路とレーザドライバを設けてシェーディング補正を行うように構成する。
【００５８】
ＣＰＵ７１は、操作部８１においてユーザによるコピーの開始操作を受け付けたときには、その操作に従って、原稿画像を読取り部８２に読み取らせる。ＣＰＵ７１は、操作部８１で受け付けた印刷設定の情報と、原稿の画像データと、を含む印刷データをＩＣＵ７３に送信する。印刷設定の情報は、用紙に形成する画像の濃度の情報や、用紙サイズの情報、印刷倍率の情報など、画像形成装置１００が印刷（画像形成）を行うのに必要な情報を含んでいる。
【００５９】
ＣＰＵ７１は、通信部８３により印刷データを受信したときには、この印刷データをＩＣＵ７３に送信する。印刷データは、印刷設定の情報と、用紙に印刷する画像データと、を含んでいる。
【００６０】
また、ＣＰＵ７１は、温度センサ８４と湿度センサ８５により、光ビーム走査ユニット本体の周囲温度と周囲湿度を測定している。
【００６１】
ＩＣＵ７３は、画像を処理するユニットであり、ＣＰＵ７１から送信された画像データについて、１つの原稿画像としてページ単位での階調補正、変倍処理などの各種の画像処理を行う。そして、ＩＣＵ７３は、処理した画像情報をＡＳＩＣ５１に出力する。
【００６２】
ＡＳＩＣ５１は、システムクロック回路５２が出力するクロック信号に基づいて動作している。ＡＳＩＣ５１は、画像クロック回路５３が出力する画像クロック信号に基づいて、走査部３１を制御する。ＡＳＩＣ５１は、画像クロック信号をシェーディング補正回路２のカウンタ９１に出力している。ＡＳＩＣ５１は、ＢＤセンサ１０からの信号を検出すると、カウンタ９１にリセット信号を出力する。
【００６３】
光ビーム走査ユニット１では、レーザビームを走査して感光体の被走査面に静電潜像を形成するために、感光体の被走査面に対して予めアドレスを割り当てている。
【００６４】
Ｆｌａｓｈ  ＲＯＭ７２は、操作部８１で受け付けた画像濃度基準情報、及びＣＰＵ７１で測定された周囲温度情報、周囲湿度情報などの外部要因に応じた制御電圧の補正値を不図示のテーブルにおいて記憶している。
【００６５】
ＡＳＩＣ５１は、ＩＣＵ７３から入力された画像情報に応じた上記制御電圧の補正値を不図示のテーブルから読み出して第１の補正部９５に出力する。
【００６６】
第１の補正部９５は、ＡＳＩＣ５１から入力された制御電圧の補正値により制御電圧を補正する。そして、第１の補正部９５は、補正した制御電圧を第２の補正部９６に出力する。
【００６７】
カウンタ９１は、画像クロック回路５３が出力したクロック信号をカウントしており、カウント値をメモリ９２に出力する。カウンタ９１がカウントする値は、走査部３１が走査するレーザビームの走査位置（アドレス）に対応した値である。カウンタ９１は、ＢＤ信号が入力されると、カウントをリセットする。
【００６８】
メモリ９２は、カウンタ９１から入力されたカウント値に応じたシェーディング補正値を第２の補正部９６に出力する。シェーディング補正値は、被走査面の像高に応じて生じる光量偏差の補正値である。
【００６９】
第２の補正部９６は、第１の補正部９５により入力された制御電圧に、メモリ９２が出力したシェーディング補正値を乗じた制御電圧を光源部３２のレーザドライバ３２Ａに出力する。
【００７０】
レーザドライバ３２Ａは、第２の補正部９６から入力された制御電圧に比例した光量のレーザビームを出射するように半導体レーザ４１Ａを制御する。レーザビームの光量が制御電圧に比例するので、制御電圧を変更することで光ビームの光量を正確かつ容易に制御できる。
【００７１】
半導体レーザ４１Ａは、レーザドライバ３２Ａにより制御された光量のレーザビームを出射する。
【００７２】
なお、ＡＳＩＣ５１は、画像データに対してシェーディング補正のずれが生じないように、第１の補正部９５に出力する制御電圧補正値の出力タイミングを、ＢＤセンサ１０の出力信号などにより調整している。
【００７３】
次に、本発明の特徴について説明する。本発明の光ビーム走査ユニット１では、メモリに記憶させたシェーディング補正データを書き換えずに、画像濃度の基準変更、周囲温度変化、周囲湿度変化などの外部要因に応じて、走査アドレス毎の光量を変える度合い（パーセント）を変更前後で維持させた状態で、レーザビームの光量を変更する。
【００７４】
例えば、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、感光体ドラムの中央で、光量変更前にシェーディング補正により光量を２０％低下させていたときには、外部要因に応じてレーザビームの光量を半分に変更した後も、シェーディング補正により光量を２０％低下させる。レーザドライバは、図６に基づいて説明したようにレーザ光量を入力電圧に比例させる構成なので、レーザビームの光量を変更するときには、レーザドライバに印加する電圧（レーザビーム駆動用の制御電圧）を変更する。
【００７５】
図７（Ａ）に示すように、光量変更前のレーザドライバに印加する電圧（光ビーム駆動用の制御電圧）がＶｒｅｆ＝１．０Ｖ×１．０≒１．０Ｖ×（２５５／２５６）≒１．０Ｖであり、感光体ドラムの中央のシェーディング補正値が０．８である。したがって、感光体ドラムの中央にレーザビームを照射するときに、レーザドライバ３２に印加する電圧は、１．０Ｖ×０．８≒１．０Ｖ×（２０５／２５６）≒０．８Ｖである。
【００７６】
一方、外部要因に応じて光量を半分（０．５倍）に変更する場合、光量変更後のレーザドライバに印加する電圧（光ビーム駆動用の制御電圧）は、図７（Ｂ）に示すように、Ｖｒｅｆ＝０．５Ｖ×１．０≒０．５Ｖ×（２５５／２５６）≒０．５Ｖである。シェーディング補正値は変更していないので、光量変更後も感光体ドラムの中央のシェーディング補正値が０．８である。したがって、感光体ドラムの中央にレーザビームを照射するときに、レーザドライバ３２に印加する電圧は、０．５Ｖ×０．８≒０．５Ｖ×（２０５／２５６）≒０．４Ｖである。
【００７７】
このようにするのは、感光体ドラムの被走査面における光量偏差は、ミラーやレンズなどの反射率や透過率で決まり、シェーディング補正を適正に行うためには、光量が変化したときに光量を落とす（変える）度合い（パーセント）の維持が必要だからである。
【００７８】
これにより、メモリ９２に記憶させているシェーディング補正値の書き換えが不要となり、ＣＰＵ７１がメモリ９２を書き換えるためのインタフェースが不要となり、ＣＰＵ７１とメモリ９２の間のインタフェース回路を簡素化できる。
【００７９】
次に、シェーディング補正回路２の具体的な構成を説明する。図６に示したシェーディング補正回路２は、図８に示すように構成するとよい。図８に示すように、カウンタ９１は、８ビットのデジタルカウンタである。カウンタ９１は、クロック端子にＡＳＩＣ５１を介して画像クロック回路５３が接続されている。また、クリア端子にＡＳＩＣ５１を介してＢＤセンサ１０が接続されている。
【００８０】
メモリ９２は、８ビットのパラレルＥＥＰＲＯＭである。メモリ９２は、カウンタ９１と第２の補正部９６を構成するアナログスイッチ９６に接続されている。また、メモリ９２は、調整治具９３に接続されている。
【００８１】
第１の補正部９５は、Ｄ／Ａコンバータ５５と、ボルテージフォロワ５６を備えている。Ｄ／Ａコンバータ５５は、ＡＳＩＣ５１のＤ／Ａインタフェースと、ボルテージフォロワ５６に接続されている。
【００８２】
第２の補正部９６は、８ビットのアナログスイッチ９６Ａと、Ｒ−２Ｒのラダー抵抗回路９６Ｂを備えている。アナログスイッチ９６Ａは、ボルテージフォロワ５６とメモリ９２とラダー抵抗回路９６に接続されている。ラダー抵抗回路９６Ｂは、レーザドライバ３２Ａに接続されている。
【００８３】
画像クロック回路５３は、ＢＤセンサの周期の１／１２８〜１／２５６程度のクロック信号を発生させている。カウンタ９１は、このクロック信号をカウントして、カウント値を随時、メモリ９２のアドレス入力端子に出力する。アドレス値は、１つずつインクリメントされるように設定されている。カウンタ９１は、ＢＤセンサ１０からＢＤ信号が入力されると、リセットされる。
【００８４】
メモリ９２には、製造時などに予め調整治具９３により、アドレス値に応じたシェーディング補正値が書き込まれている。メモリ９２は、アドレス入力端子に入力された値に応じたシェーディング補正値を第２の補正部９６に出力する。
【００８５】
制御電圧補正部９４の第１の補正部９５は、Ｄ／Ａコンバータ５５とボルテージフォロワ５６により構成される。
【００８６】
Ｄ／Ａコンバータ５５は、ＡＳＩＣ５１によって、出力するレーザビーム駆動用の制御電圧Ｖｒｅｆが補正される。
【００８７】
ボルテージフォロワ５６は、Ｄ／Ａコンバータ５５の後段の回路に流す電流を増加させる。
【００８８】
制御電圧補正部９４の第２の補正部９６は、アナログスイッチ９６Ａと、ラダー抵抗回路９６Ｂを備えている。
【００８９】
アナログスイッチ９６Ａは、８個のアナログスイッチ群である。アナログスイッチ９６Ａには、メモリ９２の出力信号がゲート信号として入力される。アナログスイッチ９６Ａの入力端子に入力される信号がｈｉｇｈの場合、アナログスイッチはＮＣ側（制御電圧側）に接続される。これにより、対応するＣＯＭ端子、すなわちラダー抵抗回路９６Ｂの分圧点は制御電圧に切り換えられる。一方、アナログスイッチ９６Ａの入力端子に入力される信号がｌｏｗの場合、アナログスイッチはＮＯ側（グランド電圧側）に接続される。これにより、対応するＣＯＭ端子、すなわちラダー抵抗回路９６Ｂの分圧点はグランド電圧に切り換えられる。
【００９０】
ラダー抵抗回路９６Ｂは、Ｒ−２Ｒ形であり、複数の分圧点を有し、各分圧点は、２Ｒ抵抗を介してアナログスイッチ９６ＡのＣＯＭ端子（出力端子）に接続されている。ラダー抵抗回路９６Ｂは、第１の補正部９５が補正した制御電圧を分圧する。
【００９１】
上記のように、アナログスイッチ９６Ａが、メモリ９２から出力されたシェーディング補正値に応じて切り換えられる。また、アナログスイッチ９６Ａには、第１の補正部９５から、外部要因に応じて補正された制御電圧が入力される。したがって、半導体レーザ４１Ａは、外部要因に応じて補正され、さらにシェーディング補正が行われたレーザビームを出射する。
【００９２】
シェーディング補正回路２は、上記のようにアナログスイッチ９６Ａとラダー抵抗回路９６Ｂを備えているので、各アナログスイッチを高速に切り換えて、入力アドレスに応じたレーザビーム駆動用の制御電圧をレーザドライバ３２Ａに入力することができる。例えば、μ秒単位で切り換えが可能なアナログスイッチの使用が可能である。これにより、感光体ドラムに対してレーザビームを高速に走査しても、被走査面の照射位置（アドレス）に応じた光量でレーザビームを照射できる。このような構成は、特にマルチビームレーザを照射して感光体に静電潜像を形成する場合に有効である。
【００９３】
次に、光ビーム走査ユニットでは、シェーディング補正回路の制御電圧補正部９４を別の構成にすることも可能である。例えば、図９に示すように、制御電圧補正部９４は、第３の補正部９７と第４の補正部９８を備える構成にすることが可能である。
【００９４】
以下の説明では、相違点についてのみ説明する。
【００９５】
Ｆｌａｓｈ  ＲＯＭ７２は、操作部８１で受け付けた画像濃度基準情報、及びＣＰＵ７１で測定された周囲温度情報、周囲湿度情報などの外部要因に応じたシェーディング補正データの補正値を不図示のテーブルにおいて記憶している。
【００９６】
ＡＳＩＣ５１は、ＩＣＵ７３から画像情報が入力されると、この画像情報に応じた上記シェーディング補正データの補正値を不図示のテーブルから読み出して第３の補正部９７に出力する。
【００９７】
第３の補正部９７は、メモリ９２が出力したシェーディング補正値を、ＡＳＩＣ５１から入力されたシェーディング補正データの補正値に基づいて補正する。そして、補正したシェーディング補正値を第４の補正部９８に出力する。
【００９８】
第４の補正部９８は、第３の補正部９７が補正したシェーディング補正値と、に基づいて、レーザビーム駆動用の制御電圧を補正する。そして、補正したレーザビーム駆動用の制御電圧をレーザドライバ３２Ａに出力する。
【００９９】
なお、第４の補正部９８では、レーザビーム駆動用の制御電圧は一定値に設定されており、このレーザビーム駆動用の制御電圧に、第３の補正部９７が補正したシェーディング補正値を乗じた制御電圧を光源部３２のレーザドライバ３２Ａに出力する。
【０１００】
この構成では、上記のように、シェーディング補正値を、外部要因に応じて補正値により補正する。そして、レーザビーム駆動用の制御電圧を、この補正したシェーディング補正値により補正する。
【０１０１】
これにより、画像濃度の基準変更、温度変化、湿度変化などの外部要因変化があったときに、メモリ９２のシェーディング補正値の書き換えは不要であり、ＣＰＵ７１とメモリ９２の間のインタフェース回路を簡素化できる。また、光量偏差が発生することなく、感光体に静電潜像を形成できる。
【０１０２】
次に、図９に示したシェーディング補正回路２Ｂの具体的な構成は、図１０に示す通りである。
【０１０３】
図１０において、カウンタ９１、メモリ９２、及び調整治具９３は、図８に示したシェーディング補正回路と同様の構成である。
【０１０４】
一方、制御電圧補正部９４は、図８に示したシェーディング補正回路とは異なる構成である。すなわち、制御電圧補正部９４は、第３の補正部９７として、演算器９７を備えている。また、制御電圧補正部９４は、第４の補正部９８として、電圧源９９、アナログスイッチ９６Ａ、及びラダー抵抗回路９６Ｂを備えている。
【０１０５】
ＡＳＩＣ５１は、ＩＣＵ７３から入力された画像データを処理して、画像データに応じたシェーディング補正データの補正値を演算器９７に出力する。
【０１０６】
演算器９７は、ＡＳＩＣ５１が出力したシェーディング補正データの補正値に応じて、メモリ９２が出力するシェーディング補正値を補正する。例えば、メモリ９２が出力したシェーディング補正値が０．８のとき、外部要因に応じてレーザビームの光量を半減させる場合には、ＡＳＩＣ５１はシェーディング補正データの補正値として０．５（＝１２８／２５６）を出力する。演算器９７は、補正値が入力されると、シェーディング補正値を０．８（≒２０５／２５６）から０．４（≒１０２／２５６または１０３／２５６）に補正する。
【０１０７】
電圧源９９は、レーザビーム駆動用の制御電圧を出力する。
【０１０８】
第４の補正部９８において、アナログスイッチ９６Ａ及びラダー抵抗回路９６Ｂは、図８に示したものと同じ構成である。アナログスイッチ９６Ａには、演算器９７の出力信号がゲート信号として入力される。
【０１０９】
ラダー抵抗回路９６Ｂは、電圧源９９が出力した制御電圧を分圧する。
【０１１０】
アナログスイッチ９６Ａは、メモリ９２から出力されて、演算器９７で外部要因に応じて補正されたシェーディング補正値に応じて切り換えられる。したがって、半導体レーザ４１Ａは、外部要因に応じて補正され、さらにシェーディング補正が行われたレーザビームを出射する。
【０１１１】
以上のように、本発明では、外部要因が変化してもメモリに記憶させたシェーディング補正値を書き換えることなく、外部要因に応じて、レーザビーム駆動用の制御電圧またはシェーディング補正値を補正する。したがって、ＣＰＵとメモリ間のインタフェース回路を簡素化できる。
【符号の説明】
【０１１２】
１…光ビーム走査ユニット  ２，２Ｂ…シェーディング補正回路  ３１…走査部  ３２…光源部  ３２Ａ…レーザドライバ  ４０Ａ〜４０Ｄ…レーザユニット  ４１Ａ〜４１Ｄ…半導体レーザ  ５１…ＡＳＩＣ  ７１…ＣＰＵ  ７３…ＩＣＵ  ８４…温度センサ  ８５…湿度センサ  ９１…カウンタ  ９２…メモリ  ９２…記憶部  ９３…調整治具  ９４…制御電圧補正部  ９５…第１の補正部  ９６…第２の補正部  ９６Ａ…アナログスイッチ  ９６Ｂ…ラダー抵抗回路  ９７…第３の補正部  ９８…第４の補正部  ９９…電圧源  １００…画像形成装置  １０１Ａ〜１０１Ｄ…感光体ドラム
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１】
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