JP4535498B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置及び光走査装置を用いたビーム走査型の画像形成装置（例えば、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等）に関し、特に走査方向の光量可変機能を有する書込制御部を備えた光走査装置及び画像形成装置に関する。

従来から、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では、画像の書込みを光ビーム走査方式によって行っている。この方式は、レーザ光をポリゴンミラー等の走査手段により画像書込みの対象となる感光体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込む方式である。
こうしたビーム走査型の書込方式において、レーザ光は、ポリゴンミラーにより等角速度で偏向されるが、被走査面が平面であるために、被走査面上における走査速度が一定にならない。このために、ｆθレンズやｆθミラーを用いて、被走査面上における走査速度が一定になるようにしている。
しかしながら、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っても、感光体面上でのレーザ光強度は像高によって強弱の変動が生じる。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（これは「シェーディング特性」と呼ばれる）は、形成される画像の濃度に影響を与えるため、画像形成装置では、シェーディング特性によって生じる濃度変動を補正することが要求される。

シェーディングの補正方法に関する従来技術として、例えば、下記特許文献１を挙げることができる。特許文献１記載のビーム走査型画像形成装置は、レーザ光の主走査位置を検出する走査位置検出手段と、この主走査位置検出手段で検出されたレーザ光の主走査位置に対応して予め与えられた、光源の光量補正データを記憶する記憶手段と、この記憶手段で記憶された光量補正データに基づいて、レーザ光の走査位置に対応して光源のレーザ光量を制御する制御手段とを備えたものである。また、この文献には、主走査位置のレーザ光量の切り換わりでビーム強度が急に切り換わって画像濃度に段差が生じることを防ぎ、画像濃度の段差を滑らかにして画像品質を良好にするために、光量補正データに基づく光量設定信号を平滑化するローパスフィルタ（ＬＰＦ）を備えることが提案されている。
また、主走査期間の所定の時期（領域）においてレーザ光量を制御する他の従来例として、下記特許文献２を挙げることができる。特許文献２記載のビーム走査型画像形成装置は、常時レーザ素子内部の温度分布を画像領域の温度分布に維持し、温度に依存して発光量が変化する素子の経時変化による光出力に変動が生じないようにするために、非画像領域において、強制的に画像領域より高い光量で発光させる手段を備えた装置が提案されている。
また、レーザ光の主走査の基準位置（同期信号）を検出する手段として使用されているフォトＩＣが検出可能なレーザ光量は、画像領域で使用されるレーザ光量と異なる場合があり、この場合にも、主走査期間のフォトＩＣの位置と画像領域それぞれに適した光量にレーザ光量を制御する必要がある。
特開２０００−７１５１０号公報 特開平１１−１０５３３８号公報

ところで、上記した従来技術に示すように、主走査期間の所定の時期においてレーザ光量を制御する手段を備えたビーム走査型画像形成装置において、主走査位置のレーザ光量の切り換わりの画像濃度の段差を滑らかにするために、また、シェーディング等の光量補正データに基づく光量設定信号のノイズを除去するためには、光量設定信号にローパスフィルタ（ＬＰＦ）等の平滑化手段を付加し、光量設定信号を平滑化する必要があるため、付加されたＬＰＦに応じて遅れが生じてしまう。特に、上記したように、温度補正をかけたり、フォトＩＣから同期信号出力を検出するために、画像領域のレーザ光量と、非画像領域の光量との間に差がある場合には、画像領域の開始時点で光量設定信号を切替えたとしても、ＬＰＦによる遅れが生じることにより、画像領域の開始時点の光量は目標値と異なった値となってしまい、目標値に安定するまでの間に光量が変動し、延いては、形成する画像の濃度が変化する、という不具合が生じる（図７、参照）。
こうしたＬＰＦによる遅れにより発生する不具合を解消するための手段については、これまでに提案がなく、未解決の課題である。
本発明の解決すべき課題は、上述の未解決の課題を解消することにある。即ち、光量補正データに基づく光量設定信号を平滑化するＬＰＦを書込み制御部に備えたビーム走査型の書き込み方式を採用する光走査装置において生じる、上述の光量設定信号切替え時に光量が目標値に安定するまでの間に起きる光量変動の影響をなくし、書込み領域で正常な光量を得ることができるようにし、書込み性能の向上を図ることにある。

請求項１の発明は、駆動信号に応じた光量のレーザ光を発生する光源と、光源から発生されたレーザ光を走査ビームとして所定の周期で対象面に投射する光ビーム走査手段と、前記対象面に走査ビームとして投射するレーザ光に原データの信号を担わせるために、前記光源の点灯タイミングを決定するデータ信号を発生するデータ信号発生手段と、一ラインを走査する前記レーザ光の前記対象面における強度の変動を補正するため、主走査方向の位置に応じて前記レーザ光の光量を設定する光量設定信号を発生する光量設定信号発生手段と、前記光量設定信号をその切替時に生じるノイズを除去して平滑化する平滑化手段と、前記光ビーム走査手段により走査されたレーザ光が前記対象面に達する時点では平滑化手段を通した光量設定信号が定常値になるように、光量設定信号発生手段における光量設定信号の切替タイミングを設定する光量設定信号切替タイミング設定手段と、前記光量設定信号および前記データ信号に基づいて生成する駆動信号により前記光源を駆動する光源駆動手段を有する光走査装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載された光走査装置において、前記光量設定信号切替タイミング設定手段が、光量設定信号切替タイミングの設定を変更可能とする手段であることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、駆動信号に応じた光量のレーザ光を発生する光源と、光源から発生されたレーザ光を走査ビームとして所定の周期で対象面に投射する光ビーム走査手段と、前記対象面に走査ビームとして投射するレーザ光に原データの信号を担わせるために、前記光源の点灯タイミングを決定するデータ信号を発生するデータ信号発生手段と、レーザ光走査範囲を所定数のエリアに分割するエリア分割手段と、前記光源が発生するレーザ光量を設定する光量設定信号を分割エリア毎に発生する光量設定信号発生手段と、前記光量設定信号をその切替時に生じるノイズを除去して平滑化する平滑化手段と、前記光ビーム走査手段により走査されたレーザ光が前記対象面に達する時点では、平滑化手段を通した分割エリアの光量設定信号が定常値になるように、分割エリアを調整する手段と、前記分割エリア毎に発生された光量設定信号および前記データ信号に基づいて生成する駆動信号により前記光源を駆動する光源駆動手段を有する光走査装置である。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載された光走査装置において、前記光量設定信号発生手段が、設定光量に対応する電圧で設定信号を発生させる手段であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項４に記載された光走査装置において、設定光量に対応する電圧で設定信号を発生させる前記光量設定信号発生手段が、デジタル／アナログ コンバータを備えることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項４に記載された光走査装置において、設定光量に対応する電圧で設定信号を発生させる前記光量設定信号発生手段が、パルス幅変調手段と、該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を備えることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載された光走査装置において、前記光量設定信号発生手段が、設定光量に対応する電流で設定信号を発生させる手段であることを特徴とするものである。

請求項８の発明は、前記光源から発生されたレーザ光に担わせる原データを画像データとした請求項１乃至７のいずれかに記載された光走査装置と、前記光走査装置の光ビーム走査手段によって走査される対象面を持つ感光体と、感光体に形成された潜像を可視化像として現像する手段を有する画像形成装置である。

請求項１〜７の発明によると、光量設定信号を平滑化することにより、レーザ光量の切替わりの段差を滑らかにし、シェーディング等の光量補正データに基づく光量設定信号の切替時に発生するノイズを除去することを可能にし、しかも光量設定信号切替タイミング設定手段により書込（対象）面に達する時点では、平滑化手段が副作用として持つ過渡期の変動を安定化し、所望の光量が得られ、書込性能を向上させることが可能になる。
また、光量設定信号切替タイミングの設定を変更可能にしたことにより、書込面と、非書込面との間の光量差や、平滑化手段（ＬＰＦ）の時定数の大小にかかわらず、書込面に達する時点で所望のレーザ光量とすることが可能になる（請求項２）。
また、レーザ光走査範囲を所定数のエリアに分割し、各エリアで光量設定を可能とする方式に適用可能としたことにより、簡単な構成でシェーディング補正機能及び書込面に達する時点で所望の光量とする機能を実現することが可能になる（請求項３）。
また、光量設定信号を電圧又は電流で発生させるようにしたことにより、光量自動調整等の制御が容易に行え、回路構成を簡素化することが可能になる（請求項４，７）。
また、光量設定信号を電圧で発生させるための手段として、デジタル／アナログ コンバータを用いたことにより、回路構成の簡素化に有効な手段が提供され、実施化を容易にする（請求項５）。
また、光量設定信号を電圧で発生させるための手段として、パルス幅変調手段と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を用いたことにより、回路構成の簡素化に有効な手段が低コストで提供され、実施化を容易にする（請求項６）。
また、画像形成装置の感光体への光書き込みにおいて、上記請求項１〜７の発明の効果が実現され、形成される画像の品質の向上を図ることが可能になる（請求項８）。

本発明に係わる光走査装置及び画像形成装置を以下の実施形態に基づき説明する。以下に示す実施形態は、本発明を主・副走査方式でＬＤ（レーザ ダイオード）光書込みを行う光走査装置及びこの光走査装置によって感光体に書込まれた画像を可視化像として紙媒体に形成する画像形成装置としてのカラー複写機に適用した例を示す。
図１は、本実施形態の光走査装置の概略構成を示す。
図１に示す光走査装置２１は、書込制御部６０に、主走査タイミングを検出する同期センサ６１（走査ビームを基準位置で検出する）からの同期信号が入力されると、検出した同期信号に基づいて主走査方向の各画素位置を決める画素クロックを画素クロック生成回路によって生成する。また、書込制御部６０は、外部からの画像データと光量設定データに基づいて、点灯消灯制御信号および発光量を制御するための光量設定信号を生成する（書込制御部６０の内部構成、動作の詳細は後述）。光源駆動手段６２に点灯消灯制御信号および光量設定信号が入力されると、光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）等を持つ光源ユニット７１に駆動信号を供給し、ＬＤを点灯制御する。
ＬＤから出射されたレーザ光は、光源ユニット７１内のコリメートレンズとアパーチャーを介して整形され、シリンダレンズ６６を透過した後、回転偏向させるためのポリゴンミラー６７によって、入射したレーザ光が偏向走査される。このポリゴンミラー６７は、ポリゴンモータによって所定の回転数で回転駆動される。このポリゴンミラー６７によって反射されたレーザ光は、ｆθレンズ６８を透過し、ポリゴンミラー６７の面倒れを補正するためのバレルトロイダルレンズ７４を透過し、折り返しミラー６９で反射され、さらに防塵ガラスを透過して書込（対象）面１５に集光される。

図２は、図１の光走査装置を露光装置として搭載した本実施形態のカラー複写機の概略構成を示す。また、図３は、図２中の露光装置周辺の概略構成と、ＬＤから出力される光ビームを偏向走査しながら感光体に画像を書込むまでの光路を示す説明図である。
図２に示すように、本実施形態のカラー複写機は、複写機本体１００、給紙テーブル２００、スキャナ３００、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００から主に構成されている。
複写機本体１００の中央部には、無端ベルト状の中間転写体１０が設けられている。中間転写体１０は、本例では３つの支持ローラ１４，１５，１６に掛け回され、図中に矢印で示すように、時計回りに回転搬送される。
３支持ローラのうち第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローよりなる４カラー成分の画像形成部１８が横に並べて配置され、同時に４色の画像形成動作を可能とする、所謂、タンデム方式の画像形成装置２０が構成される。さらに、タンデム方式の画像形成装置２０の上方には、露光装置２１が設けられる。
また、第２支持ローラ１５の右側には、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置１７が設けられる。

一方、中間転写体１０を挟んで、タンデム方式の画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備えている。この２次転写装置２２は、２つのローラ２３の間に掛け渡された無端ベルトである２次転写ベルト２４が、中間転写体１０を介して第３支持ローラ１６に押し当てられるように構成され、中間転写体１０上の画像を２次転写ベルト２４と中間転写体１０の間に供給されるシートに転写するものである。
また、２次転写装置２２の下流側には、シート上の転写画像を加熱圧着法により定着させる定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成される。
なお、本例では、２次転写装置２２として、画像転写後のシートを定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えたものを用いている。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよいが、その場合には、このシート搬送機能を別に設ける必要がある。
また、図２に示す実施形態では、２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録するためにシートを反転するシート反転装置２８が装備されている。

図２のカラー複写機を用いて原稿をコピーする場合は、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットするか、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じて押さえた状態で不図示のスタートスイッチを押下する。原稿自動搬送装置４００に原稿をセットした場合は、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へ移動させ（シートスルー読取りモード）、また、コンタクトガラス３２上に原稿をセットした場合は、直ちにスキャナ３００が駆動され、第１走行体３３および第２走行体３４を走行させる（ブック読取りモード）。
上記読取りモードの何れの場合も、第１走行体３３の光源により原稿面を照明されると、原稿面からの反射光が第１走行体３３及び第２走行体３４のミラーで反射され、結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入力され、原稿面の画像が読み取られる。
また、不図示のスタートスイッチが押下されると、不図示の駆動モータによって支持ローラ１４，１５，１６のいずれか１つを回転駆動し、他の２つの支持ローラを従動回転させて中間転写体１０を回転搬送する。これと同時に、４色の画像形成部１８の感光体４０を個々に回転させ、各感光体４０上にそれぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０を搬送するとともに、各感光体４０上の単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。
各感光体４０上への画像の形成は、ＬＤ光ビーム書き込み方式を用いる露光装置２１により行われる。露光装置２１は、読取りセンサ３６などで読み取った原稿の画像データと、後述する画素クロック生成回路で生成され補正された画素クロックに基づいて、ＬＤ駆動部６２を制御し、その点灯制御された光ビームをポリゴンミラーで偏向しながら感光体４０の表面を主走査方向に走査することで、感光体表面に静電潜像を形成する。なお、露光装置２１については、図３を参照し、後記で詳述する。

他方、不図示のスタートスイッチが押下されると、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転させて、ペーパーバンク４３に多段に備えられた給紙カセット４４の１つから所望のシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離しながら給紙路４６に送り出し、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導いて、レジストローラ４９に突き当てて停止させる。また、上記の給紙方法とは別に、給紙ローラ５０を回転させて手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離しながら手差し給紙路５３に送り出し、同様にレジストローラ４９に突き当てて停止させても良い。
レジストローラ４９でシートを停止させ後、中間転写体１０上に形成された合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転させ、中間転写体１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込んで、２次転写装置２２で転写することにより、シート上にカラー画像が記録される。
画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送されて定着装置２５に送られ、定着装置２５で熱と圧力とが加えられて転写画像を定着した後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックする。或いは、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入ると、そこで反転されて再び転写位置へと導かれ、裏面にも画像が記録された後、排出ローラ５６によって排紙トレイ５７上に排出される。
一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７によって画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去して、タンデム方式による画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。

ここで、レーザダイオードから出力される光ビームを偏向走査しながら感光体に画像を書込むまでの光路を説明する図３を参照して、露光装置の構成及び動作についてより詳細に説明する。
図３に示すように、主走査タイミングを検出するために、ＬＤ６３からのビームの走査光路上の基準位置に同期センサ６１が配置されている。書込制御部６０に、主走査タイミングを検出する同期センサ６１からの同期信号が入力されると、その同期信号に基づいて画素クロックが生成される。また、外部から入力された画像データとシェーディング等を補正するための光量設定データに基づいて、光源駆動手段６２を制御する信号を生成する。光源駆動手段６２は、この制御信号により発光源としてのＬＤ６３に駆動信号を供給し、ＬＤ６３を点灯制御することにより、画像の書き込みが行われる。
ＬＤ６３から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ６４とアパーチャー６５を介して整形され、シリンダレンズ６６を透過した後、回転偏向させるためのポリゴンミラー６７によって入射したレーザ光が偏向走査される。このポリゴンミラー６７は、不図示のポリゴンモータによって所定の回転数で回転駆動される。このポリゴンミラー６７によって反射されたレーザ光は、ｆθレンズ６８を透過して、折り返しミラー６９で反射され、さらに防塵ガラス７０を透過して記録媒体としての感光体４０上に集光される。
この感光体４０には、例えば、感光体ドラムが用いられ、不図示の回転駆動部によって副走査方向とは逆向きに回転駆動され、不図示の帯電器により一様に帯電された後、レーザ光によって主走査方向に繰り返し走査することによって画像が書き込まれ、静電潜像が形成される。
この感光体ドラム４０上に形成された静電潜像は、不図示の現像装置により現像されてトナー像となり、上述した転写過程を経て、転写紙などの記録シートに転写され、定着装置２５により記録シートに定着される。
このように、ＬＤ６３から出射されるレーザ光は、ポリゴンミラー６７により等角速度で偏向され、感光体４０の書込み面上での走査速度を一定にするため、ポリゴンミラー６７、ｆθレンズ６８（又はｆθミラー）、あるいは折り返しミラー６９といった光学素子が用いられている。

しかし、上記の「背景技術」の項で説明したように、これらの光学素子を用いることにより、感光体４０の書込み面上での走査速度が一定になるが、書込み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、主走査期間の所定の時期におけるレーザ光量を制御することにより、このシェーディング特性を補正する。
図４は、主走査方向にレーザ光量を制御可能とした書込部の基本構成を示すブロック図である。
図４の書込部は、ＬＤ６３と、ＬＤ６３を駆動する光源駆動手段６２と、光源駆動手段６２に駆動制御信号として入力する点灯消灯制御信号と光量設定信号を生成する書込み制御部６０よりなる。本実施形態においては、点灯消灯制御信号は、画像データに基づいてデータ信号発生回路６０１で生成される。また、光量設定信号Ｖcは、光量設定データに基づいて光量設定信号発生回路６０３で生成され、生成された光量設定信号Ｖcは、フィルタ手段６０５によって平滑化され、光量設定信号として出力される。

書込み動作の際、書込み制御部６０に、主走査タイミングを検出する同期センサ６１からの同期信号が入力されると、この同期信号に基づいて走査方向の書込（画像）領域における各画素位置を定める図示しない画素クロック生成回路によって画素クロックを生成する。また、スキャナ３００等を通して入力された画像データをもとに、データ信号発生回路６０１にて、画素クロックに同期させた点灯消灯制御信号が生成され、光源駆動手段６２のＤＡＴＡの端子に入力される。また、予め走査方向の位置（画像領域や画素位置等）を指定して設定された光量設定データ（例えば、シェーディング等を補正するための設定データ）が入力されると、光量設定信号発生回路６０３にて、光量設定信号Ｖcが生成される。生成された光量設定信号Ｖcは、フィルタ手段６０５によって平滑化され、光量設定信号として光源駆動手段６２のＶcontの入力端子に入力される。光源駆動手段６２は、入力された点灯消灯制御信号および光量設定信号に基づいて、発光源としてのＬＤ６３に駆動信号を供給し、ＬＤ６３を点灯制御することにより、画像の書き込みが行われる。
上記光量設定信号Ｖcは、アナログ信号であり、この光量設定信号Ｖcを変化させることにより、設定量に応じレーザ光量を増減し、制御することが可能となる。この制御にあたり、図５に示すように、光量設定信号Ｖcと発光パワーＰｏとの間に比例関係があるＬＤドライバＩＣを光源駆動手段６２として使用することにより、光量制御の回路構成も簡素化することが望ましい。
また、シェーディング補正のように、主走査方向のビーム位置に応じて光量を制御可能とした場合、光量補正（設定）データに基づく光量設定信号Ｖcを平滑化するＬＰＦ６０５を備えた構成とすることにより、主走査位置のレーザ光量の切替わりで、ビーム光の強度が急に切替わって書き込み結果（画像濃度）に段差が生じることを防ぎ、変化を滑らかにし、段差の発生を回避することが可能となる。
また、シェーディング補正機能の他に、主走査方向のビーム位置に応じて光量を制御する必要がある他の場合、例えば、常時レーザ素子内部の温度分布を画像領域の温度分布に維持し、素子の経時変化による光出力に変動が生じないようにするために、非書込（画像）領域において、強制的に書込（画像）領域より高い光量で発光させる動作をさせるようにする機能を備えた構成とすることができる。
また、レーザ光の主走査の基準位置を検出する手段として使用されているフォトＩＣ（同期センサ６１）の検出可能なレーザ光量が、画像領域で使用されるレーザ光量と異なる場合にも、主走査中のレーザ光量増減制御を行う必要がある。
以上のような機能を実現するための手段として、主走査方向のビーム位置に応じて光量を制御する書き込み制御部６０が用いられる。

ただ、上記の光量制御において、主走査位置のレーザ光量の切替わりで生じる書き込み結果（画像濃度）の段差を滑らかにし、又切替時に光量設定信号に生じるノイズを除去するために付加したＬＰＦ等の平滑化手段６０５は、副作用として、平滑化後の光量設定信号Ｖcontが安定した設定信号になるまでに遅れが生じてしまう。
図６は、図４の書込部の動作時に生じる信号を表すタイミングチャートである。同図中には、主走査１周期相当を非画像（書込）領域と画像（書込）領域に分けて、各信号の変化が示されている。信号としては、同期センサ６１が検出する同期信号、光量設定信号Ｖc、平滑化後の光量設定信号Ｖcont、入力画像データＤＡＴＡ、レーザの発光パワーＰｏが示されている。
図６に示すように、画像領域のレーザ光量と、非画像領域の設定光量Ｖcとの間に差がある場合には、画像領域の開始時点で光量設定信号Ｖcを切り替えたとしても、ＬＰＦ６０５による遅れが生じてしまうため、平滑化後の光量設定信号Ｖcontは狙いの値からずれてしまい、画像領域の開始時点の発光パワーＰｏも狙いと異なってしまう。なお、この実施形態においては、非画像（書込）領域中では、光量設定信号Ｖcを高温の設定で維持し、設定の切替をしないので、図６に示すように、同期用点灯時には、入力画像データＤＡＴＡに応じ安定した高い光量の発光パワーＰｏが得られる。
図７は、図６に示したと同様のタイミングチャートであり、画像濃度の変化を加えて示すものである。なお、濃度変化を示す図は、横軸を像高Ｘ（Ｘ＝０が書込面の中心となる）としている。図７に示すように、ＬＰＦ６０５による遅れのため、平滑化後の光量設定信号Ｖcontに伴い発光パワーＰｏも同様に、光量設定信号Ｖcontが安定した設定信号になるまでの間変動し、狙いからずれてしまう。この結果として、書込んだ画像の濃度は、画像領域の開始時点で狙いの設定値よりも高濃度になり、狙いの値に安定するまでの過渡期ｔｉに濃度変化が生じてしまう。

そこで、本実施形態では、こうした不具合を解決するために、画像領域に達するより前の時点で光量設定信号の切替を行うことによって、過渡期の変化の影響を回避し、画像領域の開始時点で狙いの設定値になるようにする。
図８は、本実施形態の書込部の構成を示すブロック図である。図８の構成は、図４に示した基本構成に、切替タイミングの設定を変更するための手段として、Ｖc切替タイミング信号発生回路６０７を設け、画像領域に達するより前の時点に光量設定信号の切替タイミングを設定することを可能とする。なお、本実施形態の書込部の構成は、Ｖc切替タイミング信号発生回路６０７を付加した以外に、図４と変わりがないので、他の構成要素については、先の説明を参照することとし、ここでは説明を省略する。
本実施形態のＶc切替タイミング信号発生回路６０７は、光量設定信号発生回路６０３に入力された光量設定データに光量とともに予め設定されている光量の切替タイミング、即ち設定光量に対応して指定された走査方向の位置（領域）を必要な時間変更するための信号を発生する。

図９は、図８の書込部の動作時に生じる信号を表すタイミングチャートである。先の図６に示したと同様に、主走査１周期相当を非画像（書込）領域と画像（書込）領域に分けて、同期センサ６１が検出する同期信号、光量設定信号Ｖc、平滑化後の光量設定信号Ｖcont、入力画像データＤＡＴＡ、レーザの発光パワーＰｏが示されている。
図９に示す実施形態においては、平滑化後の光量設定信号Ｖcontが定常状態となる、過渡期が時間ｔ１となる場合であり、Ｖc切替タイミング信号発生回路６０７によって、予め画像領域に達する時点に設定されている光量の切替タイミングを時間ｔ１早めるような設定を行う。この場合には、図９のタイミングチャートに示すように、切替時刻ｔ１の設定によって、画像領域開始時点では平滑化後の光量設定信号Ｖcontが定常状態となり、発光パワーＰｏも定常状態となっている所で使用することが可能となり、所望の発光パワーとすることが可能となる。
図１０は、図９に示したと同様のタイミングチャートであり、画像濃度の変化を加えて示すものである。なお、濃度変化を示す図は、横軸を像高Ｘ（Ｘ＝０が書込面の中心となる）としている。図１０に示すように、ＬＰＦ６０５による遅れのため、平滑化後の光量設定信号Ｖcontに伴い発光パワーＰｏも同様に、光量設定信号Ｖcontが安定した設定信号になるまでの間変動するが、時間ｔ１後には定常状態となり、狙いの発光パワーＰｏになる。この結果として、書込んだ画像の濃度は、画像領域の開始時点で狙いの濃度にすることが可能となる。

切替タイミングを変更する場合に設定する時間ｔ１、即ち、平滑化後の光量設定信号Ｖcontが定常状態となるまでに必要な時間については、ＬＰＦ６０５の時定数の大小や画像領域と非画像領域との間の光量差によって異なる。
こうした変動要素に対応するために、Ｖc切替タイミング信号発生回路６０７における切替タイミングの設定を変更可能とする。
図１１は、切替タイミングの設定を変更した場合の書込部の動作時に生じる信号を表すタイミングチャートである。図１１のタイミングチャートは、図９に示した切替タイミングの設定時間ｔ１を変更して設定時間ｔ２とした例を示しもので、画像領域と非画像領域に設定された光量設定信号Ｖcの間の光量差や、ＬＰＦ６０５の時定数の大小が変わっても、切替タイミングの設定時間を調整することにより、画像領域開始時点では、定常化した所望のレーザ光量とすることが可能となる。

図８に示した書込部における光量設定信号Ｖcに必要な条件に関して説明する。
図４に示した書込部において述べたように、光量設定信号Ｖcとレーザ光量（発光パワーＰｏ）との間に図５に示すような比例関係があるＬＤドライバＩＣを光源駆動手段６２として使用することが望ましい。
この条件は、図８においても同じで、光源駆動手段６２に入力される光量設定信号Ｖcはアナログ信号であることが必要である。従って、本実施形態においては、このアナログの光量設定信号Ｖcを電圧値とする。
光量設定信号Ｖcをレーザ光量（発光パワーＰｏ）に対しリニアな関係となる電圧値とすることにより、光量制御について簡素な構成で、光量自動調整等の制御が容易となる。
ここでは、アナログの光量設定信号Ｖcを電圧値とした実施形態を示したが、電流値であっても良い。

次に示す実施形態は、上記したアナログの光量設定信号Ｖcを電圧値とする光量設定信号発生回路６０３の実施形態について示す。この光量設定信号発生回路６０３は、書込部（図８）の書込み制御部６０を構成する要素である。
第１の実施形態に係わる光量設定信号発生回路６０３は、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータを使用するものである。
図１２は、第１の実施形態に係わる光量設定信号発生回路の内部構成を示すブロック図である。
図１２において、光量設定信号発生回路６０３に入力されるデジタル信号の光量設定データは、Ｄ／Ａコンバータ６１１によって、レーザ光量に対してリニアな関係となる電圧値に変換され、アナログの光量設定信号Ｖcとして出力される。
なお、この光量設定信号発生回路６０３においても、Ｖc切替タイミング信号発生回路６１３によって、図８に示した書込み制御部６０と同様に切替タイミングを早めることにより、画像領域開始時点で定常化した所望のレーザ光量とすることが可能となる。
また、第２の実施形態に係わる光量設定信号発生回路６０３は、パルス幅変調回路とＬＰＦ（ローパスフィルタ）回路６２５を使用するものである。
図１３は、第２の実施形態に係わる光量設定信号発生回路の内部構成を示すブロック図である。
図１３において、光量設定信号発生回路６０３に入力されるデジタル信号の光量設定データは、パルス幅変調回路６２１によって、光量に対応したデューティのＰＷＭ（パルス幅変調）信号が生成される。生成されたＰＷＭ信号は、ＬＰＦ６２５にて平滑化され、レーザ光量に対してリニアな関係となる電圧値に変換され、アナログの光量設定信号Ｖcとして出力される。
このように光量設定信号発生回路６０３をパルス幅変調回路６２１と、ローパスフィルタ６２５にて構成したことにより、光量制御について簡素で低コストな構成で光量設定データを光量設定信号に変換することが可能となる。
また、この光量設定信号発生回路６０３においても、Ｖc切替タイミング信号発生回路６２３によって、図８に示した書込み制御部６０と同様に切替タイミングを早めることにより、画像領域開始時点で定常化した所望のレーザ光量とすることが可能となる。

次に示す実施形態は、レーザ光走査幅内を所定の数に分割し、分割エリア毎に光量設定信号の設定を可能とする方式に適応した書込み制御部６０を有する書込部に係わる。
図１４は、本実施形態の書込部の構成を示すブロック図である。図１４の構成は、図４に示した基本構成に、レーザ光走査幅内を所定の数に分割し、分割エリア毎に光量設定信号の設定を可能とするための手段として、光量設定信号発生回路６０３に分割エリア信号発生回路６０９を付加することにより、光量設定信号発生機能を拡張したものである。なお、本実施形態の書込部の構成は、光量設定信号発生回路６０３に分割エリア信号発生回路６０９を付加して光量設定信号発生手段６０２を構成した以外に、図４と変わりがないので、他の構成要素については、先の説明を参照することとし、ここでは説明を省略する。
光量設定信号発生手段６０２の分割エリア信号発生回路６０９は、レーザ光走査幅内を所定の数に分割する分割エリア設定データの入力をもとに分割エリア信号を生成する。分割エリア設定データは、例えば、分割数と走査領域の所定の範囲（例えば、先頭エリアの走査方向の位置とエリアの大きさ）を指示するデータとする。
また、光量設定信号発生回路６０３は、分割エリア毎に設定される光量設定信号と、分割エリア信号発生回路６０９によって生成された分割エリア信号に基づいてアナログの光量設定信号Ｖcを生成し、後段のＬＰＦ６０５に出力する。
図１５は、図１４に示した分割エリア毎に光量設定信号の設定が可能な書込部の動作時に生じる信号を表すタイミングチャートである。図１５は、走査領域の所定の範囲を８分割し、エリア１〜８を設定する場合の動作例を説明する。
この場合、画像領域の開始時点をエリア１の先頭位置とする設定をしている。従って、画像領域の開始時点のエリア１では、光量設定信号Ｖｃを切り替え、Ｖｃが大きく変化するので、上記図６に示したと同様に、ＬＰＦ６０５による遅れが生じて、平滑化後の光量設定信号Ｖcontは狙いの値からずれてしまい、画像領域の開始時点の発光パワーＰｏも狙いと異なってしまう。

そこで、本実施形態では、画像領域の開始時点に達する時点で、平滑化後の光量設定信号Ｖcontが定常値になるように、分割エリアを調整する。
この調整は、例えば、ＬＰＦ６０５による遅れが生じる時間ｔｉ（過渡期）を含むエリア（ここでは、エリア１）を画像領域開始時刻より前に割り当てる構成とする。
図１６は、平滑化後の光量設定信号Ｖcontが定常値になるように、分割エリアを調整した場合の書込部の動作時に生じる信号を表すタイミングチャートである。
図１６に示すように、過渡期ｔｉを含むエリア１を画像領域開始時点より前に割り当てる、という簡単な構成で、図９と同様に画像領域開始時点では、平滑化後の光量設定信号Ｖcontを定常状態とすることができるため、発光パワーＰｏも安定化した所望の発光パワーになったところで使用することが可能となる。
なお、平滑化後の光量設定信号Ｖcontが定常値になる時間は、先に述べたようにＬＰＦ６０５の特性や設定される光量設定値により変動する。従って、本実施形態におけるエリアの割当て方式で行う場合、図１６に示した、エリア１だけで平滑化後の光量設定信号Ｖcontが定常値になる動作になるとは限らない。このような場合には、画像領域開始時点より前に割り当てるエリアをさらに加えていくという方法により調整する。

本発明の実施形態に係わる光走査装置の概略構成を示す。 本発明の実施形態に係わるカラー複写機の概略構成を示す。 ＬＤから出力される光ビームによる感光体への書き込み光路を示す。 主走査方向に光量を制御可能とした書込部の基本構成を示すブロック図である。 光量設定信号Ｖcと発光パワーＰｏの関係を示す。 書込部（図４）の動作時に生じる信号を表すタイミングチャートである。 図６に書込み結果としての画像濃度を付加したタイミングチャートである。 光量設定信号の切替タイミングを変更可能とした書込部の構成を示すブロック図である。 書込部（図８）の動作時に生じる信号を表すタイミングチャートである。 図９に書込み結果としての画像濃度を付加したタイミングチャートである。 切替タイミングの設定を変更した場合の書込部（図８）の動作時に生じる信号を表すタイミングチャートである。 光量設定信号発生回路の内部構成を示すブロック図である。 光量設定信号発生回路の内部構成の他の例を示すブロック図である。 光量設定信号を分割エリアごとに設定可能とした書込部の構成を示すブロック図である。 光量設定信号を分割エリアごとに設定可能とした書込部（図１４）の動作時に生じる信号を表すタイミングチャートである。 非画像領域に設けた分割エリアで光量設定信号が定常値となるようにした書込部（図１４）の動作時に生じる信号を表すタイミングチャートである。

符号の説明

２１・・露光装置、 ４０・・感光体、
６０・・書込制御部、 ６１・・同期センサ、
６２・・光源駆動手段、 ６３・・ＬＤ（レーザダイオード）、
６７・・ポリゴンミラー、 ６０１・・データ信号発生回路、
６０３・・光量設定信号発生回路、 ６０５・・フィルタ手段（ＬＰＦ）、
６０７・・Ｖc切替タイミング信号発生回路、
６０９・・分割エリア信号発生回路。

Claims (8)

1. 駆動信号に応じた光量のレーザ光を発生する光源と、
   光源から発生されたレーザ光を走査ビームとして所定の周期で対象面に投射する光ビーム走査手段と、
   前記対象面に走査ビームとして投射するレーザ光に原データの信号を担わせるために、前記光源の点灯タイミングを決定するデータ信号を発生するデータ信号発生手段と、
   一ラインを走査する前記レーザ光の前記対象面における強度の変動を補正するため、主走査方向の位置に応じて前記レーザ光の光量を設定する光量設定信号を発生する光量設定信号発生手段と、
   前記光量設定信号をその切替時に生じるノイズを除去して平滑化する平滑化手段と、
   前記光ビーム走査手段により走査されたレーザ光が前記対象面に達する時点では平滑化手段を通した光量設定信号が定常値になるように、光量設定信号発生手段における光量設定信号の切替タイミングを設定する光量設定信号切替タイミング設定手段と、
   前記光量設定信号および前記データ信号に基づいて生成する駆動信号により前記光源を駆動する光源駆動手段を有する光走査装置。
2. 請求項１に記載された光走査装置において、前記光量設定信号切替タイミング設定手段が、光量設定信号切替タイミングの設定を変更可能とする手段であることを特徴とする光走査装置。
3. 駆動信号に応じた光量のレーザ光を発生する光源と、
   光源から発生されたレーザ光を走査ビームとして所定の周期で対象面に投射する光ビーム走査手段と、
   前記対象面に走査ビームとして投射するレーザ光に原データの信号を担わせるために、前記光源の点灯タイミングを決定するデータ信号を発生するデータ信号発生手段と、
   レーザ光走査範囲を所定数のエリアに分割するエリア分割手段と、
   前記光源が発生するレーザ光量を設定する光量設定信号を分割エリア毎に発生する光量設定信号発生手段と、
   前記光量設定信号をその切替時に生じるノイズを除去して平滑化する平滑化手段と、
   前記光ビーム走査手段により走査されたレーザ光が前記対象面に達する時点では、平滑化手段を通した分割エリアの光量設定信号が定常値になるように、分割エリアを調整する手段と、
   前記分割エリア毎に発生された光量設定信号および前記データ信号に基づいて生成する駆動信号により前記光源を駆動する光源駆動手段を有する光走査装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された光走査装置において、前記光量設定信号発生手段が、設定光量に対応する電圧で設定信号を発生させる手段であることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項４に記載された光走査装置において、設定光量に対応する電圧で設定信号を発生させる前記光量設定信号発生手段が、デジタル／アナログ コンバータを備えることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項４に記載された光走査装置において、設定光量に対応する電圧で設定信号を発生させる前記光量設定信号発生手段が、パルス幅変調手段と、該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を備えることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１乃至３のいずれかに記載された光走査装置において、前記光量設定信号発生手段が、設定光量に対応する電流で設定信号を発生させる手段であることを特徴とする光走査装置。
8. 前記光源から発生されたレーザ光に担わせる原データを画像データとした請求項１乃至７のいずれかに記載された光走査装置と、
   前記光走査装置の光ビーム走査手段によって走査される対象面を持つ感光体と、
   感光体に形成された潜像を可視化像として現像する手段を有する画像形成装置。
   

Images