JP6160429B2 - 光走査装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置、画像形成装置に関する。

プリンタ、複写機等の画像形成装置は、感光体ドラムの表面を帯電装置によって一様帯電し、当該一様帯電された感光体ドラムに対して、光源部から画像データに基づいて発光する光ビームを照射することで静電潜像を得、この静電潜像に対して現像部においてトナーを供給することで顕像化されたトナー画像を生成し、このトナー画像を転写部において、中間転写体を介して、或いは直接記録用紙へ転写する構成となっている。

上記のような画像形成装置において、光源部として自己走査型ＬＥＤアレイを適用したＬＥＤプリントヘッドが提案されている（特許文献１参照）。以下、ＬＥＤプリントヘッドをＬＰＨ（LED Print Head）、自己走査型ＬＥＤをＳＬＥＤ（Self-scanning LED）という場合がある。

特許文献１には、発光アレイの発光時間を個別に制御することで各光源の光量ムラを補正することが記載されている。

また、特許文献２には、発光時間と光量の比例関係が崩れる短時間発光時は、電源電圧を微調整して光量変化直線性を改善することが記載されている。

さらに、特許文献３には、ＳＬＥＤ以外の光源アレイ駆動回路を対象として、電流を調整して光量調整することが記載されている。

特開２００３−１８２１４３号公報 特開２００７−１０５９２１号公報 特開平０３−１０５９２１号公報

本発明は上記事実を考慮し、要求される光量が特定されて設計された仕様に対して、当該仕様とは異なる要求光量の下でも、光量指示値に対する発光時間の相互の差を軽減することができる光走査装置、画像形成装置を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明は、予め定めた走査方向に沿って配置された複数の発光素子を備え、特定の光量の環境下で演算される発光時間に基づいて前記発光素子を発光させた際に目的の露光量を得る仕様で製造された露光ヘッド部と、複数の異なる光量の環境下で、前記目的の露光量を得るための前記発光素子の発光時間のパルスをそれぞれ出力する複数の出力部を備え、発光時に要求される光量の指示情報に基づいて前記出力部を選択する選択手段と、前記発光時に要求される光量の環境下で、前記選択手段で選択された出力部から出力された発光時間のパルスに基づいて、前記発光素子を前記走査方向に沿って順次発光させる走査制御手段と、を有し、前記指示情報が、前記複数の発光素子の発光時の平均値と、予め定めたしきい値との比較結果情報であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記特定の光量が、前記発光時に要求される光量の最大の光量である。

請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記複数の出力部が、それぞれ当該発光素子を発光させるための駆動電流を異ならせることで前記複数の光量の環境を設定すると共に、当該出力部の１つとして、前記特定の光量の環境下で前記目的の露光量を得るための前記発光素子の発光時間のパルスを出力する出力部を含む。

請求項４に記載の発明は、前記請求項１〜請求項３の何れか１項記載の発明において、前記選択手段が、相対的に光量が大小の関係となる２つの出力部を備え、前記平均値が、予め定めたしきい値を超えている場合は相対的に光量が大きい出力部を選択し、前記平均値が、予め定めたしきい値以下の場合は相対的に光量が小さい出力部を選択する。

請求項５に記載の発明は、前記請求項１〜請求項４の何れか１項記載の発明において、前記出力部のそれぞれに対応して、前記発光時間と前記露光量との関係を示す特性図に基づく、複数の発光素子間の補正テーブルが設定されている。

請求項６に記載の発明は、前記請求項１〜請求項５の何れか１項記載の光走査装置と、前記光走査装置の発光面に対峙され、前記走査方向と交差する方向に相対移動可能な像保持体と、前記光走査装置で発光素子の発光光を走査しながら、当該光走査装置と前記像保持体とを相対移動することで、当該像保持体上に画像を形成する画像形成手段と、
を有する画像形成装置である。

請求項１記載の発明によれば、要求される光量が特定されて設計された仕様に対して、当該仕様とは異なる要求光量の下でも、光量指示値に対する発光時間の相互の差を軽減することができる。また、発光素子の発光状態に合わせて、リニアリティの高い発光時間を維持して走査することができる。

請求項２に記載の発明によれば、要求される光量が最大のときであっても、光量不足を回避することができる。

請求項３に記載の発明によれば、設計仕様に基づく光量での発光制御を維持することができる。

請求項４に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、簡単な構成で露光量に対してリニアリティの高い発光時間を維持して走査することができる。

請求項５に記載の発明によれば、要求される光量の下で最適な補正テーブルを適用することができる。

請求項６記載の発明によれば、要求される光量が特定されて設計された仕様に対して、当該仕様とは異なる要求光量の下でも、光量指示値に対する発光時間の相互の差を軽減することができる。

本実施の形態に係る画像形成装置のエンジン部の概略構成図である。 本実施の形態に係るエンジン部における画像形成のための制御系のブロック図である。 本実施の形態に係るＬＰＨの構造を示す拡大図である。 本実施の形態に係るＳＬＥＤの配列構成を示す平面図である。 （Ａ)は発光時間制御部・駆動部の制御ブロック図、（Ｂ）は図５（Ａ)の最終段に設けられたバッファ選択制御に特化した機能ブロック図である。 本実施の形態に係るＳＬＥＤチップの発光制御回路図である。 本実施の形態に係るバッファ駆動能力に対するバッファ出力インピーダンス及び光量特性図である。 本実施の形態に係る発光時間−露光量特性図である。 本実施の形態に係る発光時間制御部・駆動部のバッファ選択制御の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係るＬＰＨのＳＬＥＤチップの動作タイミングチャート（１）である。 本実施の形態に係るＬＰＨのＳＬＥＤチップの動作タイミングチャート（２）である。

（全体構成）
図１には本発明が適用された画像形成装置のエンジン部１０における全体構成概略図が示されている。図１に示すように、エンジン部１０は、図１の矢印Ａ方向に定速回転する感光体ドラム１２を備えている。

この感光体ドラム１２の周囲には、感光体ドラム１２の回転方向（図１の矢印Ａで示す時計回り方向）に沿って、帯電器１４、ＬＥＤプリンタヘッド（ＬＰＨ）１６、現像器１８、転写ローラ２０、クリーナ２２、イレーズランプ２４が順に配設されている。

すなわち、感光体ドラム１２は、帯電器１４によって表面が一様に帯電された後、ＬＰＨ１６によって光ビームが照射されて、感光体ドラム１２上に潜像が形成される。なお、ＬＰＨ１６はＬＰＨ駆動部２６と接続されており、ＬＰＨ駆動部２６によって発光制御されて、画像データに基づいて光ビームを出射するようになっている。

前記光ビームによって感光体ドラム１２上に形成された潜像には、現像器１８によってトナーが供給されて、当該感光体ドラム１２上にトナー像が形成される。

感光体ドラム１２上のトナー像は、転写ローラ２０によって、図示しない用紙トレイから搬送されてきた用紙２８に転写される。転写後に感光体ドラム１２に残留しているトナーはクリーナ２２によって除去され、イレーズランプ２４によって除電された後、再び帯電器１４によって帯電されて、同様の処理を繰り返す。

一方、トナー像が転写された用紙２８は、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂからなる定着器３０に搬送されて定着処理が施される。これにより、トナー像が定着されて、用紙２８上に所望の画像が形成される。画像が形成された用紙２８は装置外へ排出される。

また、感光体ドラム１２の周囲で、且つ現像器１８と転写ローラ２０の間には、感光体ドラム１２に対向して濃度検出回路３２が備えられている。濃度検出回路３２は、例えば濃度パッチパターン（濃度見本）を形成した際に、感光体ドラム１２上のトナー像の濃度を検出するようになっている。この濃度検出回路３２の出力は、露光コントロール部１６２に接続され、露光コントロール部１６２は、ＬＰＨ１６を駆動するためのＬＰＨ駆動部２６と接続され、ＬＰＨ駆動部２６はＬＰＨ１６と接続されている。

なお、上記濃度パッチパタ−ンとしては、数１００μｍ×数１００μｍ程度の極めて小さいサイズのパッチパターンが用いられる。この技術は、特開２００３−１５６９２９号公報により周知であるため、詳細な説明は省略するが、この濃度パッチパターンを用いることで、用紙２８に濃度パッチパターンをプリントせず、感光体ドラム１２に対峙された濃度検出センサ３２によって検出することが可能となっている。

また、濃度検出回路３２は、主走査方向に移動可能な移動機構に取り付けられており、主走査方向にわたる濃度パッチパターンの濃度が検出可能である。

（エンジン部制御系）
図２は、エンジン部１０における画像形成のための制御系のブロック図である。

メイン電源管理部１５０には、図示しない商用電源が接続されており、ＬＶＰＳ（低電圧電源）及びＨＶＰＳ（高電圧電源）を生成し、電源供給ラインを介して各部へ電源を供給する。

メインコントローラ１５２には、ユーザインターフェイス１５４が接続され、ユーザの操作によって画像形成等に関する指示がなされると共に、画像形成時等の情報をユーザへ報知するようになっている。

また、このメインコントローラ１５２には、図示しない外部ホストコンピュータとのネットワークラインが接続されており、画像データが入力されるようになっている。

画像データが入力されると、メインコントローラ１５２では、例えば、画像データに含まれるプリント指示情報と、イメージデータとを解析し、エンジン部１０に適合する形式（例えば、ビットマップデータ）に変換し、ＭＣＵの一部として機能する画像形成処理制御部１５６へ画像データを送出する。

画像形成処理制御部１５６では、入力されたイメージデータに基づいて、画像形成処理制御部１５６と共に、それぞれＭＣＵとして機能する駆動系コントロール部１５８、帯電コントロール部１６０、露光コントロール部１６２、転写コントロール部１６６、定着コントロール部１６８、除電コントロール部１７０、クリーナコントロール部１７２、現像コントロール部１６４のそれぞれを同期制御し、画像形成を実行する。

前記ＬＰＨ駆動部２６は、前記露光コントロール部１６２に設けられた発光時間制御部・駆動部１６２Ａによって制御されるようになっている。

画像形成処理制御部１５６には、状態管理部１７６が接続されており、エンジン部１０の稼動状態（例えば、処理モード中、スリープモード中、スリープモードからの立ち上げ中、処理中等）を判別するようになっている。状態管理部１７６で判別した前記稼動状態は、メインコントローラ１５２へ送出されるようになっている。

また、前記メイン電源管理部１５０には、電源投入監視センサ１７８が接続され、この電源投入監視センサ１７８によって電源の投入時を検出し、その電源投入時情報を状態管理部１７６を介してメインコントローラ５２へ送出するようになっている。

さらに、メインコントローラ１５２には、温度センサ１８０、湿度センサ１８２等が接続されている。この温度センサ１８０、湿度センサ１８２では、エンジン部１０内の環境温度・湿度を検出する。

（ＬＰＨの詳細構成）
次に、ＬＰＨ１６の構成を詳細に説明する。ＬＰＨ１６は、図３に示すように、ＬＥＤアレイ５０と、ＬＥＤアレイ５０を支持するとともに、ＬＥＤアレイ５０の駆動を制御する各種信号を供給するための回路とが形成されたプリント基板５２と、セルフォック（登録商標）レンズアレイ（ＳＬＡ）５４を備えている。

プリント基板５２は、ＬＥＤアレイ５０の取り付け面を感光体ドラム１２に対向させて、ハウジング５６内に配設され、板バネ５８によって支持されている。

図４に示される如く、感光体ドラム１２の軸線方向に沿って複数のＬＥＤ６０が配列されたＳＬＥＤチップ６２が、さらに所謂千鳥状に配列されており、感光体ドラム１２の軸線方向に、所定の解像度で光ビームを照射することができるようになっている。

（発光時間制御部・駆動部）
露光コントロール部１６２に設けられた発光時間制御部・駆動部１６２Ａの詳細について説明する。

発光時間制御部・駆動部１６２Ａは、各画素の発光時間を濃度むら補正データに基づいて補正し、各画素のＬＥＤ６０を発光するための制御信号を生成する。

図５（Ａ）に示される如く、発光時間制御部・駆動部１６２Ａは、プリセッタブルデジタルワンショットマルチバイブレータ（ＰＤＯＭＶ）２６０、直線性補正部２６２、及びＡＮＤ回路２７０を備えている。ＡＮＤ回路２７０には、画像データが１（ＯＮ）のときにはトリガ信号が入力し、画像データが０（ＯＦＦ）のときにはトリガ信号が入力しないようになっている。

ＰＤＯＭＶ２６０には、ＡＮＤ回路２７０からのトリガ信号に同期して濃度むら補正データ及び基準クロックが入力され、発光パルス信号を発生する。

直線性補正部２６２は、各ドライバ出力の発光開始時間のバラツキを補正するために、ＰＤＯＭＶ２６０からの発光パルス信号を補正して出力する。

詳細には、直線性補正部２６２は、複数の遅延回路２６４（本実施の形態では８個、付番２６４−の番号（０〜７）は各々の遅延回路２６４を識別するものとする）、遅延選択レジスタ２６６、遅延信号選択部２６５、ＡＮＤ回路２６７、ＯＲ回路２６８、及び発光信号選択部２６９を有している。

遅延回路２６４（遅延回路２６４−０〜遅延回路２６４−７）は、ＰＤＯＭＶ２６０と接続されており、各々異なる時間分ＰＤＯＭＶ２６０からの発光パルス信号を遅延させる。

遅延選択レジスタ２６６は遅延信号選択部２６５及び発光信号選択部と接続されており、遅延選択レジスタ２６６には、各ドライバ毎の遅延選択データ、及び発光信号選択データが格納されている。

各ドライバ毎の遅延選択データ、及び発光信号選択データは予め計測し、図示しないＥＥＰＲＯＭやフラッシュＲＯＭなどの不揮発性メモリに格納しておく。ＥＥＰＲＯＭに格納した場合には、マシン電源投入時に遅延選択データが遅延選択レジスタ２６６にダウンロードされ、フラッシュＲＯＭに格納した場合には、フラッシュＲＯＭ自体を遅延選択レジスタ２６６として機能する。

遅延信号選択部２６５は、ＡＮＤ回路２６７及びＯＲ回路２６８と接続されており、遅延選択レジスタ２６６に格納された遅延選択データに基づいて、遅延回路２６４−０〜２６４−７からの出力のいずれか１つを選択する。

ＡＮＤ回路２６７は、ＰＤＯＭＶ２６０からの発光パルス信号と遅延信号選択部２６５により選択された遅延発光パルス信号の論理積、すなわち、遅延前の発光パルス信号と遅延後の発光パルス信号の両方が発光状態であれば発光パルスを出力する。

ＯＲ回路２６８は、ＰＤＯＭＶ２６０からの発光パルス信号と遅延信号選択部２６５により選択された遅延発光パルス信号の論理和、すなわち、遅延前の発光パルス信号と遅延後の発光パルス信号の少なくとも一方が発光状態であれば発光パルスを出力する。

発光信号選択部２６９は、遅延選択レジスタ２６６に格納された発光選択データに基づいて、ＡＮＤ回路２６７またはＯＲ回路２６８からの出力のいずれか一方を選択する。

発光信号選択部２６９は、バッファ選択部２７３を介して２種類のＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ（バッファ（小））、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂ（バッファ（大））に接続されている。この２種類のバッファ（ＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂ）は、相互に出力インピーダンスが異なっている。

なお、本実施の形態において、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ（バッファ（小））、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂ（バッファ（大））を相対的に比較する場合に、「大と小」、「高と低」、「多と少」等の表現を用いる場合があるが、この表現は、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ（バッファ（小））、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂ（バッファ（大））の相対的な比較を示すものである。また、別途基準値があって比較する場合は、当該基準値を明記した上で比較するものとする。

ここで、前記発光信号選択部２６９で選択された発光パルスは、バッファ選択部２７３で選択されたＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ又はＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂで増幅されて、発光制御信号Ｉ（発光時間）としてＳＬＥＤチップ６２の駆動回路(図６参照）へと出力される。

なお、このバッファ選択部２７３及びバッファ（ＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂ）の機能の詳細については、後述する。

（ＳＬＥＤ駆動回路）
次に、図６を参照して、ＳＬＥＤチップ６２の各ＬＥＤ６０を駆動するために設けられたＳＬＥＤチップ６２内部の回路構成について説明する。

ＳＬＥＤチップ６２では、当該ＳＬＥＤ６２内に配列されている複数（例えば、１２８個）のＬＥＤ６０の各々に対して、サイリスタ９０が設けられており、各サイリスタ９０のアノード側はＳＵＢ端子８０と接続されている。

初段のサイリスタ９０のゲート側と接続する点Ｐ（１〜１２８／点Ｐに続く数字は、複数配列されたＬＥＤ６０の順番を示す）は、ΦＳ入力端子８８と接続されており、ＳＬＥＤチップ６２のＬＥＤ６０を発光させるトリガとして、スタート信号ΦＳ（電圧）が点Ｐ（１〜１２８）に印加されるようになっている。

また、各段のサイリスタ９０のゲート側と接続する点Ｐ（１〜１２８）は、ダイオード９２を介して直列接続されている。また、各段の点Ｐ（１〜１２８）は、それぞれ抵抗９４を介して、ＶＧＡ端子７８と接続するベース線９６に接続されている。ベース線９６は、初段で所定の電圧を維持し、各段に行くに従い、所定電位（Ｖｆ）ずつ低下するようになっている。

また、点Ｐ（１〜１２８）は、ＬＥＤ６０のアノード側に接続されており、ＬＥＤ６０のカソード側は、各段の発光制御信号（Ｉ）となるパルス波を出力する発光制御信号線９８を介してΦＩ入力端子８２に接続されている。この発光制御信号がローレベル（Ｌ）のときに、点Ｐ（１〜１２８）をゲートとするサイリスタ９０がＯＮしていれば、ＬＥＤ６０は発光する。

また、奇数段のサイリスタ９０のカソード側は第１の転送線１００に接続され、偶数段のサイリスタ９０のカソード側は第２の転送線１０２に接続されており、各々転送信号ＣＫ１、ＣＫ２が供給される。この転送信号ＣＫ１、ＣＫ２に従って、前記点Ｐ（１〜１２８）の電位が所定電位（Ｖｆ）ずつ上昇されるようになっている。すなわち、点Ｐの電位が、初段の点Ｐ１から後段へと順に、ＬＥＤ６０を発光可能な所定電位に到達し、ＳＬＥＤチップ６２の自己走査が可能となる。

（発光時間制御）
ここで、本実施の形態に係るＬＰＨ１６は、複数種類（型式、機種、ロットを含む）の画像形成部の光源として適用可能に設計されている。しかし、それぞれの種類によって、ＬＰＨ１６での常用の駆動電流値が異なる場合がある。言い換えれば、要求される光量が異なるため、基本的に最大の要求光量に対応して駆動電流値を決定することになる。

ＬＰＨ１６に適用されるＬＥＤ６０の駆動電流値幅は、例えば、４ｍＡ〜２４ｍＡである。

駆動電流値が決定すると、露光量＝発光時間（パルス幅）×光量（駆動電流）の関係から、画像情報（発光信号）に基づいて発光時間が演算され、ＳＬＥＤチップ６２の駆動回路へＬＥＤ駆動信号Ｉ（発光制御信号）として送出されることになる。

このとき、ＬＥＤ６０の発光時間−発光光量特性は、発光時間（パルス幅）が長ければ長いほど（長パルス駆動であるほど）、直線性（リニアリティ）が高いため、要求される光量が最大となる画像形成部の種類のときに、長パルス駆動するように、ＬＰＨ１６の制御系（ＳＬＥＤチップ６２の駆動回路等）を設計する必要がある。

上記のように、要求される光量が最大という条件で設計された仕様の下、要求される光量が最小の種類の画像形成部の種類に、同仕様のＬＰＨ１６を適用すると、光量を下げるため、必然的に短パルス駆動を強いられる。

このため、同仕様のまま、要求される光量が最小の種類の画像形成部の種類に適用すると、長パルス駆動の種類よりもリニアリティが低くなる。例えば、短パルス駆動では、各ＬＥＤ６０の光量分布特性を行ったとしても、わずかな外乱により光量分布が不均衡となり、長パルス駆動よりも画質の低下を起こす可能性が高い。

そこで、本実施の形態の発光時間制御部・駆動部１６２Ａでは、要求される光量が最大である種類の画像形成部に基づいて設計された仕様を維持しつつ、要求される光量が最小となる種類の画像形成部に適用した場合に、短パルス駆動を回避する機能を付加した。

より具体的には、発光時間制御部・駆動部１６２Ａの最終段において、バッファ選択部２７３で、駆動電流調整用バッファとして、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ又はＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂを選択するようにした。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ及びＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂ以降のバッファ選択制御に特化したブロック図である。

図５（Ｂ）に示される如く、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ（バッファ小）及びＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂ（バッファ大）はそれぞれ発光パルス信号を入力源としており、それぞれの駆動能力で処理が実行されて、バッファ選択部２７３へ送出されるようになっている。

バッファ選択部２７３には、発光指示値比較部２７５が接続されている。

この発光指示値比較部２７５は、発光指示値を受け付ける受付部２７５Ａ、受け付けた発光指示値の平均値Ａを演算する演算部２７５Ｂ、発光指示値の平均値Ａと比較するためのしきい値Ｘを記憶する記憶部２７５Ｃ、発光指示値としきい値Ｘとを比較する比較部２７５Ｄ、比較結果に基づき判定する判定部２７５Ｅを備えている。

ここで、受付部２７５Ａで受け付けた全てのＬＥＤ６０の発光指示値は、演算部２７５Ｂで平均値Ａが演算される。また、比較部２７５Ｄにおいて、当該平均値Ａと、記憶部２７５Ｃに予め記憶したしきい値Ｘとが比較される。

判定部２７５Ｅでは、前記比較部２７５Ｄにおける比較結果に基づいて、バッファ駆動能力が判定され、バッファ駆動能力選択信号として、前記バッファ選択部２７３へ出力されるようになっている。

なお、本実施の形態では、バッファ駆動能力選択信号は、ビット信号（１／０）である。

前述したように、図５（Ａ）に示す発光信号選択部２６９は、バッファ選択部２７３を介して２種類の相互に出力インピーダンスが異なるＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂ（バッファ）に接続されている。

ここで、前記発光信号選択部２６９で選択された発光パルスは、バッファ選択部２７３で選択されたＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ又はＭＯＳＦＥＴ２７２ＢでＬＥＤ駆動信号Ｉ（発光制御信号）としてＳＬＥＤチップ６２の駆動回路（図６参照）へと出力される。

このＭＯＳＦＥＴ２７２ＡとＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂとの関係は、出力インピーダンスの違いであり、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ（バッファ（小））の出力インピーダンス＞ＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂ（バッファ(大））の出力インピーダンスの関係となっている。

出力インピーダンスの相対的な差は以下の通りである。

すなわち、図７に示される如く、出力インピーダンスが相対的に高いと駆動電流が小さいため、光量が低くなる。一方、図７に示される如く、出力インピーダンスが相対的に低いと駆動電流が大きいため、光量が高くなる。

また、露光量＝発光時間×駆動電流の関係から、駆動電流が小さいと発光時間が長く（パルス幅が拡大）なり、駆動電流が大きいと発光時間が短く（パルス幅が縮小）なる。

本実施の形態では、２種類のＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂから何れか一方を選択する。

すなわち、発光指示値比較部２７５において、前記平均値Ａ＞しきい値Ｘの場合は出力インピーダンスの低いバッファ（大）であるＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂを選択し（例えば、ビット信号が１）、前記平均値≦しきい値Ｘの場合は出力インピーダンスの高いバッファ（小）であるＭＯＳＦＥＴ２７２Ａを選択する（例えば、ビット信号が０）。

言い換えれば、平均値がしきい値Ｘよりも大きい発光時間は、要求される光量が相対的に大という条件で設計された仕様通りとする。従って、出力インピーダンスが低いバッファ（大）のＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂが選択される。

一方、平均値Ａがしきい値Ｘよりも小さい発光時間は、要求される光量が相対的に小となる種類の画像形成部に適用させるべく、駆動電流を小さくすることで光量を減らしてその分、発光時間を増やす。従って、出力インピーダンスの高いバッファ（小）のＭＯＳＦＥＴ２７２Ａが選択される。

表１は、選択されるバッファにおける、出力インピーダンス、駆動電流、光量、発光時間の相対関係を示したものである。

次に、発光時間の差を抑制した場合、駆動電流が小さくした場合は絶対光量に差が生じるため、小光量補正値テーブルと大光量補正値テーブルとを準備しておくことが好ましい（図８参照）。

以下に本実施の形態の作用を説明する。

（画像形成動作）
感光体ドラム１２の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成（印字）プロセスが次のように行われる。

まず、感光体ドラム１２はそれぞれ所定の回転速度で回転駆動される。

そして、感光体ドラム１２の表面は、図１に示すように、帯電器１４により所定の帯電レベルの直流電圧（或いは、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧）を印加することによって、所定レベルに一様に帯電される。

次に、一様な表面電位とされた感光体ドラム１４の表面に、ＬＰＨ１６によってＬＥＤ６０からの光ビームが照射され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。なお、ＬＥＤ６０の発光制御については後述する。

上記ＬＥＤ６０の発光により、感光体ドラム１２の光ビームによる露光部位の表面電位は所定レベルにまで変位する。

そして、感光体ドラム１４の表面に形成された静電潜像は対応する現像器１８によって現像され、感光体ドラム１２上にトナー像として可視化される。

すなわち、現像器１８では、現像カートリッジから二成分現像剤を持ち出し、静電潜像に対して、現像ロールからトナーを飛翔させ感光体ドラム１２の表面に付着させる。

このときの現像は、トナーを搬送する役目を有するキャリアは現像ロールに残り、トナーのみが感光体ドラム１２へ転移する。

次に、各感光体ドラム１２上に形成された各色のトナー像は、転写ローラ２０によって用紙搬送路を通る用紙２８に転写される。当該用紙２８は、転写の後、用紙２８上に形成されたトナー像が、定着器３０によって加熱、加圧搬送されることで、トナーが溶融、凝固して記録用紙Ｐに定着される。また、定着後、記録用紙Ｐは、排紙ロールによって排紙され、画像形成プロセスが終了する。

（発光制御）
「信号生成」
発光時間制御部・駆動部１６２ＡのＡＮＤ回路２７０へは、トリガ信号と画像データが入力される。ＡＮＤ回路２７０では、画像データがオンの場合にのみトリガ信号をＰＤＯＭＶ２６０へ出力する。ＰＤＯＭＶ２６０へは、濃度むら補正データ、基準クロック、及びトリガ信号が入力される。ＰＤＯＭＶ２６０では、画像データがオンのとき、濃度むら補正データに対応した基準クロック数分の発光パルスを生成する。

発光パルスは、ＡＮＤ回路２６７及びＯＲ回路２６８に出力されると共に、分岐されて遅延回路２６４−０へ出力され、遅延回路２６４−０で所定時間遅延され、遅延信号選択部２６５へ出力される。また、遅延回路２６４−０での遅延後の発光パルスＣＫｉは、遅延回路２６４−１へも出力される。以下遅延回路２６４−１〜２６４−７には、前の連番の遅延回路２６４からの発光パルスＣＫｉが入力され、所定時間当該発光パルスを遅延させて遅延信号選択部２６５へ出力するとともに、後の連番の遅延回路２６４へも遅延後の発光パルスを出力する。ただし、遅延回路２６４−７では、後の連番の遅延回路２６４への出力は行なわない。

遅延信号選択部２６５では、予め遅延選択レジスタ２６６に格納されている遅延選択データに基づいて、遅延回路２６４−０〜２６４−７から出力された発光パルスＣＫｉの出力のいずれか１つを選択する。選択された発光パルスはＡＮＤ回路２６７及びＯＲ回路２６８へ出力される。

ＡＮＤ回路２６７では、遅延前の発光パルスと遅延後の発光パルスの論理積の発光パルスＣＫ１を生成して発光信号選択部２６９へ出力する。

ＯＲ回路１６８では、遅延前の発光パルスと遅延後の発光パルスの論理和の発光パルスＣＫ２を生成して発光信号選択部２６９へ出力する。

発光信号選択部２６９では、予め遅延選択レジスタ２６６に格納されている発光選択データに基づいて、ＡＮＤ回路２６７からの出力またはＯＲ回路２６８からの出力のいずれか一方を選択する。選択された発光パルスがＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ又はＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂを介してＬＰＨ１６へと出力される。

「バッファ選択制御」
ところで、本実施の形態の発光時間制御部・駆動部１６２Ａでは、要求される光量が最大である種類の画像形成部に基づいて設計された仕様を維持しつつ、要求される光量が最小となる種類の画像形成部に適用した場合に、短パルス駆動を回避する機能を付加した。

すなわち、発光時間制御部・駆動部１６２Ａの最終段において、バッファ選択部２７３で、駆動電流調整用バッファとして、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ又はＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂを選択する。

図９は、発光時間制御部・駆動部１６２Ａのバッファ選択部２７３及び発光指示値比較部２７５における、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ又はＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂの選択制御ルーチンを示すフローチャートである。

ステップ３００では、発光指示値比較部２７５に発光指示値が入力されたか否かが判断され、否定判定された場合はこのルーチンは終了する。なお、この発光指示値は、基本的には、出荷段階で、要求される光量が確定した時点で入力されるが、例えば、点検や部品交換等で要求される光量が変更される場合もある。

ステップ３００で肯定判定されると、ステップ３０２へ移行して発光指示値の平均値Ａを演算し、ステップ３０４へ移行する。

ステップ３０４では、予め定められたしきい値Ｘを読み出し、次いでステップ３０６で、前記平均値Ａとしきい値Ｘとを比較する。

なお、本実施の形態のしきい値Ｘは、要求される光量が最大であり、ＬＥＤチップ６２の駆動回路の仕様に則っているか否かを判定するしきい値である。

ステップ３０６において、平均値Ａ＞しきい値Ｘであると判定（肯定判定）されると、要求される光量がＬＥＤチップ６２の駆動回路の設計仕様に則っていると判断し、駆動電流が大→光量大の条件に基づき、設計仕様に基づく発光時間を維持するべく、ステップ３０８へ移行して、バッファ選択部２７３に対して、バッファ（大）であるＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂを選択する信号（バッファ駆動能力選択信号）を出力し、次いで、ステップ３１０へ移行して、図８に基づいて、大光量補正テーブルを選択して、このルーチンは終了する。

また、前記ステップ３０６において、平均値Ａ≦しきい値Ｘであると判定（否定判定）されると、要求される光量がＬＥＤチップ６２の駆動回路の設計仕様に則っていないと判断し、駆動電流が小→光量小の条件に基づき、設計仕様よりも発光時間を長くするべく、ステップ３１２へ移行して、バッファ選択部２７３に対して、バッファ（小）であるＭＯＳＦＥＴ２７２Ａを選択する信号（バッファ駆動能力選択信号）を出力し、次いで、ステップ３１４へ移行して、図８に基づいて、小光量補正テーブルを選択して、このルーチンは終了する。

なお、本実施の形態では、２種類のＭＯＳＦＥＴ２７２Ａ、ＭＯＳＦＥＴ２７２Ｂとしているが、３種類以上であってもよい。また、本実施の形態の特徴（バッファ選択）を適用することで、設計仕様として、要求される光量が最大という条件で設計する必要はなく、逆に要求される光量が最小という条件で設計した仕様であってもよいし、３種類以上のバッファを準備した場合は、何れかのバッファで仕様通りとなるように設計した仕様であってもよい。

「ＳＬＥＤチップ動作制御」
次に、図１０及び図１１のタイミングチャートを参照して、ＬＰＨ１６のＳＬＥＤチップ６２の動作について説明する。

図１０及び図１１に示されるように、スタート信号ΦＳ（ＣＫＳ）をハイレベル（Ｈ）とすることで、点Ｐ１電位がＨとなり、点Ｐ１からダイオード９２を通じて接続されている点Ｐ２の電位は、Ｐ２＝Φｓ−Ｖｆ（ＬＥＤの電圧降下による）となる。同様に、点Ｐ３の電位は、Ｐ３＝Ｐ２−Ｖｆ、点Ｐ４の電位は、Ｐ４＝Ｐ３−Ｖｆ、…、点ＰＮの電位は、ＰＮ＝Ｐ（Ｎ−１）−Ｖｆとなる。但し、Φｇａ電位で飽和するため、Φｇａ以下には下がらない。

ここで、ＣＫ１がＬになると、Ｐ１のサイリスタ９０がオンし、このとき、点Ｐ１の電位はΦＳ→０Ｖ、ＣＫ１の電位はΦ１→−Ｖｆとなる。ここで、点Ｐ１と同等、すなわち奇数段目の点Ｐは、２Ｖｆ単位で電位が下がっているため、オンしない。

この状態でΦＩをＨ→Ｌとすることで、１段目のＬＥＤ６０が発光する。また、ΦＩをＬ→Ｈとすることで、１段目のＬＥＤ６０は消灯し、このとき、ΦＩの電位は−Ｖｆとなる。

次に、ＣＫ２をＬにすることで、Ｐ２のサイリスタ９０がオンし、Ｐ２＝０Ｖ、Ｐ３＝−Ｖｆ、Ｐ４＝−２Ｖｆとなる。このとき、ＣＫ２の電位Φ２が−Ｖｆとなるため、Ｐ４以降の偶数段目のサイリスタ９０はオンしない。

Ｐ２のサイリスタ９０がオンしたところで、ＣＫ１→Ｈとすることで、次のデータ信号で１段目のＬＥＤ６０が発光しないように、Ｐ１のサイリスタ９０をオフする。

この状態で、ΦＩをＨ→Ｌとすることで、２段目のＬＥＤ６０が発光する。このとき、ΦＩの電位は−Ｖｆとなる。その後、ΦＩをＬ→Ｈとすることで、２段目のＬＥＤ６０が消灯する（ΦＩの電位が０Ｖ）。

以下、ＣＫ１は奇数段目のサイリスタ９０（及びＬＥＤ６０）のオン（発光）を制御し、ＣＫ２は偶数段目のサイリスタ９０（ＬＥＤ６０）のオン（発光）を制御するとともに、発光制御信号ΦＩによって各ＬＥＤ６０による露光量がされる。

１０ エンジン部
１２ 感光体ドラム
１４ 帯電器
１６ ＬＥＤプリンタヘッド（ＬＰＨ）
１８ 現像器
２０ 転写ローラ
２２ クリーナ
２４ イレーズランプ
２６ ＬＰＨ駆動部
２８ 用紙
３０Ａ 加圧ローラ
３０Ｂ 加熱ローラ
３０ 定着器
３２ 濃度検出回路
５０ ＬＥＤアレイ
５２ プリント基板
５４ セルフォック（登録商標）レンズアレイ（ＳＬＡ）
５６ ハウジング
５８ 板バネ
６０ ＬＥＤ
６２ ＳＬＥＤチップ
ΦＳ スタート信号（電圧）
Ｉ 発光制御信号
７８ ＶＧＡ端子
８０ ＳＵＢ端子
８２ ΦＩ入力端子
８８ ΦＳ入力端子
９０ サイリスタ
９２ ダイオード
９４ 抵抗
９６ ベース線
９８ 発光制御信号線
１００ 第１の転送線
１０２ 第２の転送線
１５０ メイン電源管理部
１５２ メインコントローラ
１５４ ユーザインターフェイス
１５６ 画像形成処理制御部
１５８ 駆動系コントロール部
１６０ 帯電コントロール部
１６２ 露光コントロール部
１６２Ａ 発光時間制御部・駆動部
１６４ 現像コントロール部 １６６ 転写コントロール部
１６８ 定着コントロール部
１７０ 除電コントロール部
１７２ クリーナコントロール部
１７６ 状態管理部
１７８ 電源投入監視センサ
１８０ 温度センサ
１８２ 湿度センサ
２６０ プリセッタブルデジタルワンショットマルチバイブレータ（ＰＤＯＭＶ）
２６２ 直線性補正部
２６４（２６４−０〜２６４−７） 遅延回路
２６５ 遅延信号選択部
２６６ 遅延選択レジスタ
２６７ ＡＮＤ回路
２６８ ＯＲ回路
２６９ 発光信号選択部
２７０ ＡＮＤ回路
２７２ ＭＯＳＦＥＴ
２７３ バッファ選択部
２７５ 発光指示値比較部
２７５Ａ 受付部
２７５Ｂ 演算部
２７５Ｃ 記憶部
２７５Ｄ 比較部
２７５Ｅ 判定部

Claims (6)

1. 予め定めた走査方向に沿って配置された複数の発光素子を備え、特定の光量の環境下で演算される発光時間に基づいて前記発光素子を発光させた際に目的の露光量を得る仕様で製造された露光ヘッド部と、
   複数の異なる光量の環境下で、前記目的の露光量を得るための前記発光素子の発光時間のパルスをそれぞれ出力する複数の出力部を備え、発光時に要求される光量の指示情報に基づいて前記出力部を選択する選択手段と、
   前記発光時に要求される光量の環境下で、前記選択手段で選択された出力部から出力された発光時間のパルスに基づいて、前記発光素子を前記走査方向に沿って順次発光させる走査制御手段と、
   を有し、前記指示情報が、前記複数の発光素子の発光時の平均値と、予め定めたしきい値との比較結果情報である光走査装置。
2. 前記特定の光量が、前記発光時に要求される光量の最大の光量である請求項１記載の光走査装置。
3. 前記複数の出力部が、それぞれ当該発光素子を発光させるための駆動電流を異ならせることで前記複数の光量の環境を設定すると共に、当該出力部の１つとして、前記特定の光量の環境下で前記目的の露光量を得るための前記発光素子の発光時間のパルスを出力する出力部を含む請求項１又は請求項２記載の光走査装置。
4. 前記選択手段が、相対的に光量が大小の関係となる２つの出力部を備え、
   前記平均値が、予め定めたしきい値を超えている場合は相対的に光量が大きい出力部を選択し、
   前記平均値が、予め定めたしきい値以下の場合は相対的に光量が小さい出力部を選択する請求項１〜請求項３の何れか１項記載の光走査装置。
5. 前記出力部のそれぞれに対応して、前記発光時間と前記露光量との関係を示す特性図に基づく、複数の発光素子間の補正テーブルが設定されている請求項１〜請求項４の何れか１項記載の光走査装置。
6. 前記請求項１〜請求項５の何れか１項記載の光走査装置と、
   前記光走査装置の発光面に対峙され、前記走査方向と交差する方向に相対移動可能な像保持体と、
   前記光走査装置で発光素子の発光光を走査しながら、当該光走査装置と前記像保持体とを相対移動することで、当該像保持体上に画像を形成する画像形成手段と、
   を有する画像形成装置。

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