JP4792723B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光量制御装置に係り、特に、複数の光ビームで被走査面上を走査する光走査装置に用いられ、各光ビームの光量制御を行う光量制御装置に関する。

近年、電子写真方式を採用した画像形成装置においては、画像形成速度の高速化、形成画像の高解像度化の要求が高くなってきている。このような高速化、高解像度化のためには、高速（高周波数）の画像クロック信号と、高速回転するポリゴンミラーと、レーザービームを高速に変調するレーザードライバとを備えた光走査装置が必要である。

しかしながら、高い周波数の画像クロック信号を劣化させずに伝送することは技術的にも難しく、伝送ケーブルやレーザードライバ等のデバイスも高価になってしまう。また、ポリゴンミラーを回転させるためのポリゴンモータは、高速回転させるほど、ポリゴンミラーの風損等の負荷による消費電流の増加に伴う発熱等により寿命が低下したり、発生する騒音が増加する等の問題もあり、回転速度の高速化にも限界がある。

そこで、レーザービームを発光する発光点数を増やし、複数本のレーザービームを同時に走査することにより画像を形成する技術が、従来より提案されている。例えば、１チップからｎ本のレーザービームを発光することが可能なレーザーダイオード（以下、「ＬＤ」という。）を使用することにより、ポリゴンミラーの回転数を、１本のビームを発光するＬＤに比べ１／ｎにすることができ、これによって感光体上を走査する速度を低下させることができることから、画像クロック信号の周波数も低下させることが可能となる。

特に、垂直共振器型面発光レーザー（以下、「ＶＣＳＥＬ」という。）は、アレイ化が容易であり、１つのチップ上に多数の発光点を形成することが可能であるため、複数の発光点を備えた光源として有用である。例えば、ＶＣＳＥＬを使用し、レーザービーム数を数十本にすることにより、２４００ｄｐｉ以上の高解像度が実現可能となる。

ところで、レーザーを用いた電子写真方式の画像形成装置では、レーザービームの光量を安定させて走査するために、レーザービームの自動光量制御（以下、「ＡＰＣ」という。）を行っている。通常、ＡＰＣは、レーザービームの発光光量をモニターフォトダイオード（以下、「ＭＰＤ」という。）等の光量検知センサでモニターし、モニターした光量に応じた電流値を電圧に変換し、目標とする光量に応じた基準電圧と比較することにより、ＬＤの光量が目標とする光量となるようにフィードバック制御することにより行われる。ＭＰＤは、通常、ＬＤパッケージの内部に配置されており、ＬＤのバックビームを検知する。また、ＬＤパッケージの外部に設けられることもある。

高速、高解像度、高画質であることが要求される画像形成装置においては、光走査装置内に搭載される光源のレーザービーム数を増加させるとともに、１走査期間内における光量補正を行わなければならない。一般に、光走査装置のＡＰＣには、画像形成前の所定の期間に実施される「初期ＡＰＣ」と、各走査毎に実施される「ラインＡＰＣ」とがある。「初期ＡＰＣ」を実施して各ビームの光量を必要光量に制御し、「ラインＡＰＣ」を実施してその光量を維持している。

レーザービーム数の増加に伴い、光量制御を実施するレーザビーム数も増加する。しかしながら、コストやスペースの都合等の観点から、ＭＰＤをレーザービーム数と一対一に配置するのは現実的ではない。このため、１個のＭＰＤで、全てのレーザービームの光量を時系列に制御することになる。

例えば、複数の光源に対して１つの光量モニターセンサしか設けられていない場合に、複数光源の光量を各々独立に制御するために、各光源を選択的に順次点灯させる順次点灯手段により、非有効走査期間毎に一つの光源もしくは各光源を順次点灯させ、光量制御を行うことが提案されている（特許文献１）。また、同様の場合に、光量制御の時間を短縮するために、１走査毎に１つの光源の光量を制御する装置が提案されている（特許文献２，３）。

また、光源にマルチビームを使用し、予め各ビームの駆動電流−光量特性（I−Ｌ特性）のばらつきを、ボリューム抵抗を調整することにより各ビーム間でのＩ−L特性の差を低減する光強度バランス手段で調整しておき、ＡＰＣの際には全ビーム点灯での総和で光量を調整する光ビーム照射装置が提案されている（特許文献４）。

また、ＶＣＳＥＬは、レーザービームの出射方向が半導体基板に対して垂直な方向であり、端面発光型のＬＤとは異なりバックビームは持たない。従って、光走査装置にＶＣＳＥＬを用いる場合には、ＬＤパッケージの外部にＭＰＤを設け、出射したビームをハーフミラー等で分離してＭＰＤに入射させ、光量を検知する。ＶＣＳＥＬから出射される光ビーム数は、数十本と非常に多くなるため、ＭＰＤを光ビーム数分設けることは、出射ビームの分離が必要となること、センサの配置スペース、コスト等の観点から実質的に困難である。このため、ＬＤパッケージ外にＭＰＤを１個配置し、初期ＡＰＣ、ラインＡＰＣ共に、時系列に各発光点を点灯し、各ビームの光量を所定の光量に制御している。
特開平７−２３５７１５号公報 特開平２−１８８２７７号公報 特開平９−１６４７２２号公報 特開平８−２６４８７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように、複数のレーザビームについてビーム毎に個別に光量制御を行う場合には、最低でも「１ビーム当たりの光量制御時間」×「ビーム数分」の光量制御時間を要してしまう。例えば、３２ビームの場合には、１ビーム当たりの光量制御時間を４μｓとすると、光量制御に１２８μｓ必要になる。このため、１走査期間内に全てのビームに対する光量制御を行うためには、１走査当たりの有効走査エリア（画像形成エリア）を狭くしなければならない。また、走査速度を高速化すると、１走査期間内における光量制御時間の割合が増加するため、さらに有効走査エリアが狭くなる。このように有効走査エリアを狭くしたのでは、エネルギー損失が大きくなり、装置も大型化してしまう。また、画像クロック信号の周波数も高くしなければならず、伝送劣化や放射ノイズ等の悪影響が発生する懸念がある。

また、特許文献２，３に記載されているように、各走査期間毎に１ビームずつの光量制御を行ったのでは、ビーム数が十数本ある光源を使用した場合には、同一ビームに関し光量制御を行う時間間隔が長くなり、ホールドされた駆動電圧での発光時間が長くなるため、徐々に光量が低下してしまうという問題が発生する。

また、特許文献４に記載された装置では、各ビーム毎にボリューム抵抗を設ける必要があり、ビーム数が増加した場合には、基板の実装面積が大きくなり、装置の小型化が困難になる。また、光量のばらつきを引き起こす要因はＩ−Ｌ特性のばらつきのみではない。

特に、ＶＣＳＥＬでは、比較的容易に多数の発光点を形成することができるが、全てのレーザービームの偏光方向を揃えて発光させることは製造上困難なことが多く、各ビームの偏光方向がばらついてしまう、という問題がある。前述のように、ＶＣＳＥＬではパッケージ内部に光量検知用のセンサを設けることが困難であるため、パッケージ外部に光量検知用センサを設け、出射したビームをハーフミラー等で分離して光量検知センサに入射させ、出射光量を検知する。このため、偏光方向のばらつきにより、ハーフミラー上での反射率と透過率の関係がビーム毎に異なってしまい、ＡＰＣにより光量検知センサ上での光量が一定となったとしても、感光体上での光量がばらついてしまうという現象が発生する。この各ビームの光量ばらつきは、変化しなければ画像形成装置稼動中の濃度変化等に影響することはないが、偏光は、レーザーの出射光量によっても変化してしまうため、使用する光量範囲内で感光体上での各ビームの光量が変化してしまうという現象が発生し、画像形成装置が稼動している最中に濃度や色みが変わってしまう、という問題が発生する。即ち、特許文献４に記載された光強度バランス手段では、所定の目標光量に対しては各ビームの光量ばらつきを初期的に調整することが可能となるが、目標光量値が変化し、各ビームの偏光が変化してしまった場合には、調整しきれないという課題がある。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、単一の光量検知センサで複数の光ビームの光量制御を短時間で且つ高精度に行うことができる光量制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は、
複数の面発光レーザを備え、複数の光ビームを出射するレーザアレイと、前記複数の光ビームで被走査面上を走査する光走査手段と、前記レーザアレイから出射された複数の光ビーム各々の一部を分離する分離手段と、前記分離手段で分離された複数の光ビームの光量を検出する単一の光検出手段と、前記複数の光ビームの各光量を制御するためのパラメータを一時的に保持するパラメータ保持手段と、
画像書き込みが行われない期間に、前記複数の光ビームの全部を時系列に順次点灯させ、前記光検出手段の検出光量に基づいて、前記複数の光ビームの各光量が目標光量となるように前記パラメータを用いて前記複数の光ビームの光量を各々制御すると共に、前記複数の光ビームの光量を各々制御したときのパラメータを前記パラメータ保持手段に保持する、第１の光量制御手段と、
画像書き込みが行われている期間に、前記パラメータ保持手段に保持されたパラメータを読出し、読み出されたパラメータに基づいて前記複数の光ビームの全部又は一部を同時に点灯させ、前記光検出手段の検出光量を点灯させた前記複数の光ビームの本数で割って平均検出光量を求め、前記平均検出光量を用いて、前記パラメータ保持手段に保持されたパラメータの補正量を演算し、演算された補正量を用いて前記パラメータ保持手段に保持されたパラメータを各々補正し、補正後の各パラメータを前記パラメータ保持手段に再度保持し、点灯させた光ビームの平均光量が目標光量となるように再度保持された各パラメータを用いて前記複数の光ビームの光量を各々制御する、第２の光量制御手段と、
を備え、前記複数の光ビームで被走査面上を走査して画像を形成する。

これにより光量制御の実施可能な時間間隔に応じて光量制御方法を切換えることが可能になる。即ち、初期ＡＰＣ時や画像と画像の間隙の時間などの光量制御の実施可能な時間に余裕があるときには、各ビームの光量制御を時系列にビーム本数分の回数実行することができる。また、画像形成中のライン光量制御など、光量制御の実施可能な時間が限られているときには、ビーム本数よりも少ない回数の光量制御を実施する。このため、光量制御を実施するための時間が少ない場合でも、１走査内の画像形成領域を狭めることなく、全ビームの光量制御を行うことが可能となると共に、各ビームの光量を精度良く制御することが可能となる。

また、長時間の画像形成時であっても、各ビームの光量制御を時系列にビーム本数分の回数実行する光量制御をプリント実施中の画像と画像の間隙の時間に実施することが可能となるため、安定した光量制御が可能となる。

上記の光量制御手段は、光量を制御するためのパラメータを設定し、設定されたパラメータに基づいて、複数の光ビームの光量を各々制御することができる。パラメータとしては、複数の光ビームの各々を駆動する駆動電流値又は駆動電圧値とすることができる。

上記の光量制御手段による第１の光量制御は、例えば、画像形成装置による画像形成の開始前に実施することができる。なお、第１の光量制御は複数回連続して実施してもよい。また、第２の光量制御は、例えば、画像形成装置による画像形成中に、光走査手段の走査ライン毎に実施することができる。

上記の光量制御装置は、パラメータを一時的に保持するパラメータ保持手段を更に備えていてもよい。第１の光量制御が実施された場合には、このパラメータ保持手段に、光量制御手段で設定された各ビームのパラメータを保持することができる。また、第２の光量制御を実施する場合には、このパラメータ保持手段に保持された各ビームのパラメータを読み出し、読み出したパラメータに基づいて複数の光ビームを点灯させて光量を制御することができる。

第２の光量制御を複数の光ビームの全部を同時に点灯させて実施する場合には、全部の光ビームを点灯し、光検出手段で検出された光量に対するパラメータの平均値を、光量を制御するためのパラメータとして設定し、設定されたパラメータに基づいて複数の光ビームの光量を各々制御することができる。この場合には、光検出手段の検出光量に対する検出器の利得を複数の光ビームの本数に応じて増幅又は減衰し、増幅又は減衰された利得に応じた検出光量に基づいて、全部の光ビームについてのパラメータの平均値を演算することができる。

また、第２の光量制御を複数の光ビームの一部を点灯させて実施する場合には、所定の光ビームを点灯させて、所定の光ビームのパラメータを設定し、設定されたパラメータに基づいて所定の光ビームの光量を制御すると共に、パラメータ保持手段に保持された所定の光ビームのパラメータからの補正量を演算し、演算された補正量を用いてパラメータ保持手段に保持された他の光ビームのパラメータを各々補正し、補正後の各パラメータを設定し、設定された各パラメータに基づいて他の光ビームの光量を各々制御することができる。

上記の光量制御手段による第１の光量制御は、画像形成装置による画像形成中に、画像と画像との間に存在する非画像領域においても実施することができる。例えば、非画像領域におけるプロセスコントロール等により目標光量が変更された場合に、非画像領域において第１の光量制御を実施する。或いは、目標光量が変更された非画像領域とは異なる非画像領域において、第１の光量制御を実施してもよい。

以上説明したように本発明によれば、単一の光量検知センサで複数の光ビームの光量制御を短時間で且つ高精度に行うことができる、という効果がある。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここでは、本発明を複数のレーザービームにより感光体ドラムに対して走査露光を行う光走査装置に適用した場合について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る光走査装置１０の概略構成を示す平面図である。図１に示すように、この光走査装置１０は、回路基板１４に取り付けられると共に複数のレーザービームを出射する面発光型のレーザーアレイ１２と、当該複数のレーザービームを主走査方向に走査するポリゴンミラー２４とを備えている。

このようにレーザーアレイ１２は複数のレーザービームを発生するが、図１では簡略化のため１本のレーザービームのみを図示している。なお、アレイ化が容易な面発光型のレーザーアレイ１２は、数十本のレーザービームを発生することができ、また、レーザービームの配列も１列に限ることなく、２次元的に配列することも可能である。本実施の形態に係るレーザーアレイ１２は、図２に示すように２次元的に配置され、ＬＤ数は３２個であるものとされている。以下では、これらのＬＤを第１ＬＤ〜第３２ＬＤといい、これらのＬＤの各々から射出されるレーザービームを第１レーザービーム〜第３２レーザービームという。

レーザーアレイ１２から出射されたレーザービームは、コリメータレンズ１６により略平行光とされる。ハーフミラー１８は、レーザービームの一部を分離してＭＰＤ２０に導く。なお、レーザーアレイ１２は、端面発光レーザとは異なり、共振器の後側からレーザービーム（バックビーム）を出射することができない。そこで、光量制御用のモニター信号を得るために、レーザーアレイ１２から出射されたレーザービームの一部はハーフミラー１８により分離された後、上記のようにＭＰＤ２０に導かれる。

一方、ハーフミラー１８を通過したレーザービームは、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ２２によってポリゴンミラー２４の反射面近傍で主走査方向に長い線状に結像されてポリゴンミラー２４に入射される。

ポリゴンミラー２４は図示しないモータによって回転され、入射されたレーザービームを主走査方向に偏向反射する。そして、ポリゴンミラー２４によって偏向反射されたレーザービームは、主走査方向にのみパワーを有するｆθレンズ２６によって主走査方向において不図示の感光体ドラム上に結像され、かつ当該感光体ドラム上を略等速で移動するように結像される。そして、ｆθレンズ２６を通過したレーザービームは、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルミラー２８によって感光体ドラム上で結像され、対応する色の画像信号に応じた静電潜像が感光体ドラム上に形成される。

また、光走査装置１０は、ポリゴンミラー２４の各反射面での走査開始の同期を取る必要があるため、走査開始前のレーザービームを反射するピックアップミラー３０と、ピックアップミラー３０で反射されたレーザービームを検出する主走査同期センサ（以下、「ＳＯＳセンサ」という。）３２と、を備えており、ＳＯＳセンサ３２から出力されたＳＯＳ信号によって主走査方向の書き出しタイミングの同期が取られる。

次に、図３を参照して、光走査装置１０が適用される画像形成装置１００の構成を説明する。図３に示すように、この画像形成装置１００は、画像制御部４０、レーザー駆動部６０、及び上述した光走査装置１０を含んで構成されている。なお、レーザー駆動部６０は、光走査装置１０の回路基板１４上に形成されている。

画像制御部４０は、画像形成装置１００全体の動作を制御するものであり、画像処理部４２とＡＰＣ制御部５０とを含んで構成されている。画像処理部４２は、外部から入力された画像信号に基づいて各レーザービームのオン／オフ状態を示す画像データ信号を生成し、該画像データ信号をレーザー駆動部６０に出力する。また、画像処理部４２は、光走査装置１０のＳＯＳセンサ３２から入力されたＳＯＳ信号に基づいてＡＰＣ制御部５０に垂直同期信号を出力すると共に、リセット信号や画像書き込み信号等の各種の制御信号を出力する。以下では、各レーザービームの画像データ信号を、第１画像データ信号〜第３２画像データ信号という。

ＡＰＣ制御部５０は、目標光量に応じた基準電圧の設定を指示する基準電圧設定部５２と、ＡＰＣの実行を制御する制御信号を生成する信号生成部５４とを備えている。また、レーザー駆動部６０は、各レーザービームの光量制御を行う光量制御回路６２と、画像制御部４０から入力された画像データ信号に基づいてレーザー駆動信号（レーザー駆動電流値）を出力するドライブ回路６４と、光量制御回路６２からの差分信号の出力タイミングを制御するサンプル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）６６と、目標光量を得るための駆動電圧値を一時保持する駆動電圧保持回路６８と、を備えている。

基準電圧設定部５２は、画像制御部４０から入力された制御信号に基づいて基準電圧信号を光量制御回路６２に出力し、レーザー駆動部６０に基準電圧の設定を指示する。信号生成部５４は、ＡＰＣの開始を指示するＡＰＣ開始信号と、光量制御の対象とするレーザービームの切り換えタイミングを指示するビーム切換信号とを含むＡＰＣ制御信号を生成し、Ｓ／Ｈ回路６６に出力する。また、信号生成部５４は、基準電圧信号に同期して、初期ＡＰＣとラインＡＰＣとの切り換えタイミングを指示するＡＰＣ選択信号を生成し、光量制御回路６２に出力する。

光量制御回路６２は、光走査装置１０のＭＰＤ２０から入力されたモニター電流に基づいて目標光量を得るための差分信号を生成し、Ｓ／Ｈ回路６６に出力する。Ｓ／Ｈ回路６６は、ＡＰＣ開始信号及びビーム切換信号に応じたタイミングで、光量制御回路６２から入力された差分信号をドライブ回路６４に出力する。

ドライブ回路６４は、画像制御部４０から入力された画像データ信号に基づいてレーザー駆動電流値を出力し、レーザービームの点灯をオンオフさせることにより、光走査装置１０による画像形成を実行する。また、光量制御時には、Ｓ／Ｈ回路６６から入力された差分信号のレベルが０（ゼロ）となるように、すなわち、制御対象とするレーザービームの光量が目標光量と合致するように、レーザー駆動電流値を設定し、レーザービームの光量を調整する。

駆動電圧保持回路６８は、初期ＡＰＣが選択されている場合には、ドライブ回路６４により設定された駆動電流値に対応する駆動電圧値を一時的に保持する。

図４に、光量制御回路６２の回路構成を示す。図４に示すように、光量制御回路６２は、演算増幅器（所謂オペアンプ）及び抵抗器により構成された増幅器７０と、演算増幅器により構成された比較器７２と、ＡＰＣ選択信号に応じて負荷抵抗を切り換えて増幅器７０の増幅率（ゲイン）を切り換えるゲイン切換部７４と、を含んで構成されている。

ここで、増幅器７０の入力端にはＭＰＤ２０の出力端が接続され、増幅器７０の出力端には比較器７２の一方の入力端が接続されている。比較器７２の他方の入力端には、ＡＰＣ制御部５０から基準電圧信号が入力され、基準電圧が印加される。ゲイン切換部７４は増幅器７０と並列に接続されており、初期ＡＰＣの場合にはゲインを上昇させ、ラインＡＰＣの場合にはゲインを低下させるように、ゲインを切り換える。

以上のように構成された光量制御回路６２では、初期ＡＰＣによる光量制御が指示されると、ゲイン切換部７４によりゲインを上昇させるようにゲインが切り換えられる。光量制御対象のＬＤから出射されたレーザービームの光量が、ＭＰＤ２０により電流に変換され、これがモニター電流として増幅器７０に入力される。増幅器７０では、入力された電流が増幅され、予め定められたレンジの電圧に変換される。そして、変換された電圧が比較器７２により基準電圧と比較されることにより、基準電圧との差分に応じた差分信号が比較器７２からＳ／Ｈ回路６６を介してドライブ回路６４に出力される。

図５に、駆動電圧保持回路６８の回路構成を示す。図５に示すように、駆動電圧保持回路６８は、ドライブ回路から入力された駆動電流値に対応した駆動電圧値をビーム毎にアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）するＡ／Ｄ変換器８２と、Ａ／Ｄ変換器８２によってデジタル変換された、駆動電流値に対応する駆動電圧値をホールド値として記憶するメモリ８０と、メモリ８０に記憶されたホールド値をビーム毎にデジタル／アナログ変換（Ｄ／Ａ変換）するＤ／Ａ変換器８４と、を備えている。以下では、これらのＡ／Ｄ変換器を第１Ａ／Ｄ変換器〜第３２Ａ／Ｄ変換器といい、これらのＤ／Ａ変換器を第１Ｄ／Ａ変換器〜第３２Ｄ／Ａ変換器という。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置１００のＡＰＣ制御の動作を、図６、図７を参照して説明する。

図６は、画像制御部４０による処理の手順を示すフローチャートである。本実施の形態に係るＡＰＣ制御では、図６に示すように、プリント指示信号を受信すると、ステップ１００で、リセットが解除され、ステップ１０２で、各種イニシャライズ（初期化）が実施される。その後、ステップ１０４で、初期ＡＰＣがスタートし、初期ＡＰＣが２０回繰り返され、各レーザビームの光量が基準電圧に対応した所定の光量に制御される。次に、ステップ１０６で、ＳＯＳ信号を出力させるためのＳＯＳサーチ点灯が実行され、ＳＯＳ信号が出力される。そして、ステップ１０８で、初期ＡＰＣから各走査毎の光量制御であるラインＡＰＣに移行する。

図７はＡＰＣ制御の動作を説明するためのタイムチャートである。

プリントの開始が指示されると、図７に示すように、リセットが解除されてリセット信号がハイレベルになり、次にＡＰＣ開始信号がローレベルに切り換えられ、初期ＡＰＣが開始される。ＡＰＣ開始信号がローレベルになると、これとほぼ同期してビーム切換信号がハイレベルに切り換えられる。

ビーム切換信号が立ち上がってから次のビーム切換信号が立ち上がるまでの間、第１画像データ信号がオンにされ、第１レーザービームが点灯される。第１レーザービームは、ＭＰＤ２０により検出され、光電変換されて、モニター電流が光量制御回路６２に入力される。

光量制御回路６２では、モニター電流と基準電圧信号とから差分信号が求められる。差分信号は、Ｓ／Ｈ回路６６を介してドライブ回路６４に出力される。ドライブ回路６４は、Ｓ／Ｈ回路６６から入力された差分信号のレベルが０となるように駆動電流値を設定する。これにより、第１レーザービームの光量が目標光量と一致するように調整される。

次のビーム切換信号が立ち上がると、第２画像データ信号がオンにされ、第２レーザービームが点灯されて、その光量が調整される。以下、同様に、ビーム切換信号に基づいて、点灯するレーザービームを順次切り換えながら、第３２レーザービームまで光量調整が順次行われる。

このように、初期ＡＰＣでは、各レーザービームを時系列に順次点灯し、それぞれのビームの光量が目標光量となるように制御する。また、初期ＡＰＣでは、全く発光していない状態からの制御であるため、各レーザービームにつき一回の制御では目標光量まで到達しない。従って、同じＡＰＣ制御を複数回繰り返すことにより、全てのレーザービームの光量を所定値まで上昇させる。例えば、本実施の形態では、初期ＡＰＣの繰り返し回数を２０回とした。

初期ＡＰＣの終了時には、ＡＰＣ開始信号がハイレベルに切り換えられる。初期ＡＰＣにおいて設定された駆動電流値に対応する駆動電圧値が、駆動電圧保持回路６８のメモリ８０に、ホールド値として記憶される。なお、ホールド値は、目標光量で発光させるためのパラメータであればよく、駆動電圧値以外のパラメータであってもよい。

次に、第１レーザービーム及び第５、第９、第１３、第１７、第２１、第２５、第２９の各レーザービームがサーチ点灯され、ＳＯＳ信号がローレベルになると、これとほぼ同期してＡＰＣ選択信号がハイレベルになり、ゲイン切換部７４の増幅器７０のゲインが切り換えられて、ラインＡＰＣに移行する。例えば、画像書き込みのための垂直同期信号（Ｐ−ＳＹＮＣ）のアクティブタイミングを検知し、次のＳＯＳ信号がローレベルに切り換えられるのと同期して、ゲインを切り換えるように制御すればよい。

ラインＡＰＣは、１主走査期間（ＳＯＳ信号のインターバル）内において、画像形成が行われる画像形成領域以外の領域（ＡＰＣ領域）で実行される。即ち、ＡＰＣ開始信号がローレベルになると、これとほぼ同期してビーム切換信号がハイレベルに切り換えられ、第１画像データ信号〜第３２画像データ信号がオンにされる。ドライブ回路６４により、駆動電圧保持回路６８のメモリ８０から、初期ＡＰＣの終了時に設定された駆動電流値が読み出され、その駆動電流値に基づいて第１レーザービーム〜第３２レーザービームが全部点灯される。

初期ＡＰＣでは第１レーザービーム〜第３２レーザービームの各々が時系列で点灯され、ラインＡＰＣでは第１レーザービーム〜第３２レーザービームの全ビームが同時に点灯されるため、ＭＰＤ２０に入射する光ビームの光量が、ラインＡＰＣ時には初期ＡＰＣ時のビーム本数倍の光量となる。このとき、増幅器７０のゲインを初期ＡＰＣとラインＡＰＣとで同じにしておくと、ラインＡＰＣ時には非常に高い光量で発光していると判断されるため、光量を下げる制御が働いてしまう。従って、ラインＡＰＣ時には、ゲイン切換部７４の増幅器７０のゲインを光量変化に応じて下げなければならない。

本実施の形態では、ビーム本数は３２本であり、ラインＡＰＣ時には初期ＡＰＣ時の３２倍の光量となるので、増幅器７０のゲインを１／３２に減少させる必要がある。ゲインの切り換えを可能としたことで、初期ＡＰＣとラインＡＰＣとでＭＰＤ２０に入射する光量（ビーム本数）が変化しても、ビーム本数に応じた差分信号を求めることができる。なお、初期ＡＰＣの実行時には、ラインＡＰＣ用に切換えたゲインを、再度、初期ＡＰＣ用のゲインに切り換えることは言うまでもない。

第１レーザビーム〜第３２レーザビームの全ビームはＭＰＤ２０により検出され、光電変換されて、全ビームの光量に応じたモニター電流が光量制御回路６２に入力される。光量制御回路６２では、モニター電流は１／３２に減衰され、減衰されたモニター電流を変換した電圧信号と基準電圧信号とから差分信号が求められ、差分信号がＳ／Ｈ回路６６を介してドライブ回路６４に出力される。

ドライブ回路６４は、Ｓ／Ｈ回路６６から入力された差分信号のレベルが０となるように駆動電流値を設定し、第１レーザビーム〜第３２レーザビームの各々の光量を調整する。即ち、全ビームを同時に点灯した場合には、減衰されたモニター電流を変換した電圧値と基準電圧値との差分は、全ビームのトータル光量と基準電圧値に対応するトータル光量との差分（各ビームの差分の平均値）に相当する。

従って、モニター電流を変換した電圧値が基準電圧値より低い場合には、全ビームのトータル光量における差分信号に対応した駆動電流の補正量を各レーザビームに設定し、ビーム毎に駆動電流値を設定し、各レーザービームの光量を上昇させる。また、モニター電流を変換した電圧値が基準電圧値より高い場合には、全ビームのトータル光量における差分信号に対応した駆動電流の補正量を各レーザビームに設定し、ビーム毎に駆動電流値を設定し、各レーザービームの光量を減少させる。

以上説明したとおり、本実施の形態では、初期ＡＰＣは各レーザービームを順次点灯させて実施するが、ラインＡＰＣは全レーザービームを同時に点灯させて実施する。このように、初期ＡＰＣとラインＡＰＣとでＭＰＤに入射するビーム本数が変化しても、そのビーム本数に応じてゲインを切り換えるので、ビーム本数に応じた差分信号を求めることができ、各レーザービームの光量を各々制御することができる。

また、本実施の形態では、初期ＡＰＣは各レーザービームを順次点灯させて実施するが、ラインＡＰＣは全レーザービームを同時に点灯させて実施するので、ラインＡＰＣに要する時間を短縮することが可能となる。ラインＡＰＣ時には、初期ＡＰＣの終了時に設定された駆動電流値が読み出され、その駆動電流値に基づいて各レーザービームが点灯される。従って、全レーザービームを同時に点灯させてラインＡＰＣを実施しても、各レーザービームの光量を精度よく制御することができる。

（第２の実施の形態）
本実施の形態に係る光走査装置は、ラインＡＰＣを所定のレーザービームを点灯させて実施する以外は、第１の実施の形態と同様の構成であるため、同一部分については説明を省略し、相違点のみ説明する。

図８は、画像制御部４０の制御動作を説明するためのタイムチャートである。

初期ＡＰＣが実施された後、第１レーザービーム及び第５、第９、第１３、第１７、第２１、第２５、第２９の各レーザービームがサーチ点灯され、ＳＯＳ信号がローレベルになると、これとほぼ同期してＡＰＣ選択信号がハイレベルになり、ラインＡＰＣに移行する。本実施の形態では、増幅器７０のゲインの切り換えは行わない。ＡＰＣ開始信号がローレベルになると、これとほぼ同期してビーム切換信号がハイレベルに切り換えられ、第１画像データ信号だけがオンにされる。

次に、ドライブ回路６４により、駆動電圧保持回路６８のメモリ８０から、初期ＡＰＣの終了時に設定された駆動電流値が読み出され、その駆動電流値に基づいて第１レーザービームだけが点灯される。

初期ＡＰＣでは第１レーザービーム〜第３２レーザービームの各々を時系列で点灯され、ラインＡＰＣでは第１レーザービームだけが点灯されるため、ＭＰＤ２０に入射する光ビームの光量が、初期ＡＰＣとラインＡＰＣとで略同じになるため、増幅器７０のゲインの切り換えを行う必要がない。従って、図４に示すゲイン切換部７４を省略することもできる。

第１レーザビームはＭＰＤ２０により検出され、光電変換されて、光量に応じたモニター電流が光量制御回路６２に入力される。光量制御回路６２では、モニター電流と基準電圧信号とから差分信号が求められ、差分信号がＳ／Ｈ回路６６を介してドライブ回路６４に出力される。

ドライブ回路６４は、Ｓ／Ｈ回路６６から入力された差分信号のレベルが０となるように駆動電流値を設定し、第１レーザビームの光量を調整する。第１レーザビームだけを点灯させた場合には、モニター電流を変換した電圧値と基準電圧値との差分は、点灯させた所定の１ビームの光量の差分に相当する。また、ドライブ回路６４は、第１レーザービームについての差分信号に基づいて、第１レーザビーム以外のビーム、即ち、第２レーザービーム〜第３２レーザービームの光量を各々調整する。

従って、モニター電流を変換した電圧値が基準電圧値より低い場合には、第１レーザビームに対しては、第１レーザービームについての差分信号に対応した駆動電流の補正量を、初期ＡＰＣ終了時に記憶した駆動電流に加算して駆動電流値を上昇させ、第１レーザビームの光量を上昇させる。また、第２レーザービーム〜第３２レーザービームに対しては、各ビーム毎に、第１レーザービームについての差分信号に対応した駆動電流の補正量を、初期ＡＰＣ終了時に記憶した駆動電流に加算して駆動電流値を上昇させ、各ビームの光量を上昇させる。

一方、モニター電流を変換した電圧値が基準電圧値より高い場合には、第１レーザビームに対しては、第１レーザービームについての差分信号に対応した駆動電流の補正量を、初期ＡＰＣ終了時に記憶した駆動電流から減算して駆動電流値を減少させ、第１レーザビームの光量を減少させる。また、第２レーザービーム〜第３２レーザービームに対しては、各ビーム毎に、第１レーザービームについての差分信号に対応した駆動電流の補正量を、初期ＡＰＣ終了時に記憶した駆動電流から減算して駆動電流値を減少させ、各ビームの光量を減少させる。

以上説明したとおり、本実施の形態では、初期ＡＰＣは各レーザービームを順次点灯させて実施するが、ラインＡＰＣは所定のレーザービームだけを点灯させて実施するので、ラインＡＰＣに要する時間を短縮することが可能となる。ラインＡＰＣ時には、初期ＡＰＣの終了時に設定された駆動電流値に基づいて新たな駆動電流値が設定される。従って、所定のレーザービームだけを点灯させてラインＡＰＣを実施しても、各レーザービームの光量を精度よく制御することができる。

また、増幅器のゲインの切り換えが不要で、ゲイン切換回路を省略できるため、回路規模を縮小することが可能である。

（第３の実施の形態）
本実施の形態に係る光走査装置は、プリントジョブ中に基準電圧値が変更された場合には、画像と次の画像との間にある非画像領域（インターイメージ）に、初期ＡＰＣと同様の時系列点灯ＡＰＣを実行する以外は、第１の実施の形態と同様の構成であるため、同一部分については説明を省略し、相違点のみ説明する。

画像形成装置の設置環境の変化や、機内温度の変化、感光体の劣化状態等により感光体の感度が変化することに伴い、プリントジョブ中に基準電圧値を変更しなければならない場合が発生する。例えば、非常に多くの連続プリントを行うような画像形成装置の場合には、連続プリント中の機内温度の変化等による濃度変化や色み変化を防止するために、プリントジョブ中に基準電圧値が変更される。基準電圧値が変更された場合には、レーザーの出射光量も変更されてしまうため、各ビームの偏光方向が変化する場合がある。

図９は、画像制御部４０による処理の手順を示すフローチャートである。本実施の形態に係るＡＰＣ制御では、図９に示すように、プリント指示信号を受信すると、ステップ１００で、リセットが解除され、ステップ１０２で、各種イニシャライズ（初期化）が実施される。その後、ステップ１０４で、初期ＡＰＣがスタートし、初期ＡＰＣが２０回繰り返され、各レーザビームの光量が基準電圧に対応した所定の光量に制御される。次に、ステップ１０６で、ＳＯＳ信号を出力させるためのＳＯＳサーチ点灯が実行され、ＳＯＳ信号が出力される。そして、ステップ１０８で、初期ＡＰＣから各走査毎の光量制御であるラインＡＰＣに移行し、ラインＡＰＣが開始される。

ステップ１１０で、プリントジョブが開始されると、ステップ１１２で、プリント枚数を含むジョブ情報が取得され、連続プリント枚数が所定枚数以下か否かが判断される。連続プリント枚数が所定枚数以下の場合は、ステップ１１４で、プリントジョブが終了したか否かが判断される。プリントジョブが終了した場合には、ルーチンを終了し、プリントジョブが終了していない場合には、ステップ１１０に戻って、次のプリントジョブが開始される。

ステップ１１２で、連続プリント枚数が所定枚数を超えたと判断されると、ステップ１１６で、インターイメージに濃度パッチを形成し、図示しない濃度センサでパッチの濃度を読み取ることにより、全ビームのトータル光量の補正量を算出する。ステップ１１８で、基準電圧値（目標光量）の変更が必要か否かを判断する。

ここで、全ビームのトータル光量の補正量が所定値を超えた場合には、基準電圧値の変更が必要と判断し、ステップ１２０で、基準電圧値を変更する。そして、ステップ１２２で、インターイメージにおいて、変更後の基準電圧値を用いて時系列点灯ＡＰＣを実施する。その後、ステップ１１０に戻って、次のプリントジョブが開始される。また、ステップ１１８で、基準電圧値の変更が不要と判断された場合には、ステップ１１０に戻って、次のプリントジョブが開始される。

図１０はＡＰＣ制御の動作を説明するためのタイムチャートである。

プリントジョブの開始後に基準電圧値が変更された場合には、インターイメージにおいて時系列点灯によるＡＰＣ（以下、「時系列点灯ＡＰＣ」という。）が実施される。まず画像書込み信号がローレベルになって画像書込みが終了し、インターイメージに入り、第１レーザービーム及び第５、第９、第１３、第１７、第２１、第２５、第２９の各レーザービームがサーチ点灯され、ＳＯＳ信号がローレベルになると、次にＡＰＣ開始信号がローレベルに切り換えられ、時系列点灯ＡＰＣが開始される。ＡＰＣ開始信号がローレベルになると、これとほぼ同期してビーム切換信号がハイレベルに切り換えられる。

ビーム切換信号が立ち上がってから次のビーム切換信号が立ち上がるまでの間、第１画像データ信号がオンにされ、第１レーザービームが点灯されて、その光量が調整される。以下、同様に、ビーム切換信号に基づいて、点灯するレーザービームを順次切り換えながら、第３２レーザービームまで各ビームの光量調整が順次行われる。

初期ＡＰＣの場合には、ＳＯＳ信号とは無関係にＡＰＣシーケンスを繰り返し実行したが、インターイメージで時系列点灯ＡＰＣを繰り返し実行する場合には、画像形成装置が動作状態であり、常にＳＯＳ信号を出力しなければならないため、ＳＯＳ信号の出力タイミングを考慮しなければならない。ＳＯＳ信号の出力タイミングを考慮せずに時系列点灯ＡＰＣを実施した場合には、ＡＰＣにより点灯している１ビームのみがＳＯＳセンサに入射することになるが、１ビームだけでは光量が低く、ＳＯＳ信号が出力されない。従って、次のシーケンスを実行する前に、一旦、ＡＰＣ開始信号がハイレベルに切り換えられ、第１レーザービーム及び第５、第９、第１３、第１７、第２１、第２５、第２９の各レーザービームがサーチ点灯される。次に、ＳＯＳ信号がローレベルになると、ＡＰＣ開始信号がローレベルに切り換えられ、時系列点灯ＡＰＣの次のシーケンスが開始される。

そして、画像書き込み信号がハイレベルになると、インターイメージから画像形成が行われるプリント領域に移行するため、ＡＰＣ開始信号がハイレベルに切り換えられ、時系列点灯ＡＰＣが終了する。時系列点灯ＡＰＣの終了時には、時系列点灯ＡＰＣにおいて設定された駆動電流値に対応する駆動電圧値が、駆動電圧保持回路６８のメモリ８０に、ホールド値として記憶される。

次に、第１レーザービーム及び第５、第９、第１３、第１７、第２１、第２５、第２９の各レーザービームがサーチ点灯され、ＳＯＳ信号がローレベルになると、これとほぼ同期してＡＰＣ選択信号がハイレベルになり、ゲイン切換部７４の増幅器７０のゲインが切り換えられて、ラインＡＰＣに移行する。

以上説明したとおり、本実施の形態では、インターイメージで初期ＡＰＣと同様の時系列点灯ＡＰＣを実行するため、プリントジョブ中に基準電圧値が変更された場合であっても、プリントジョブを一時停止させることなく、変更後の基準電圧値を用いてＡＰＣを実施することができる。画像形成を行われるプリント領域では、ラインＡＰＣの際に時系列点灯による各ビームのＡＰＣを実行するだけの時間を確保することは困難であっても、インターイメージでは画像形成を行う必要がないため、時系列点灯ＡＰＣを実行することができる。また、ラインＡＰＣ時には、時系列点灯ＡＰＣの終了時に設定された駆動電流値に基づいて新たな駆動電流値が設定されるので、各レーザービームの光量を精度よく制御することができる。

なお、図１１に示すように、中間転写ベルトや用紙搬送ベルト等の無端ベルト９０を使用する画像形成装置においては、無端ベルト９０のシーム部分９２に重なるインターイメージ９４を利用することができる。シーム部分９２では、濃度パッチを形成してもシームの影響により正確な濃度を検知できないため、シーム部分９２に重なるインターイメージ９４でパッチを形成することはない。従って、時系列点灯ＡＰＣを実行する十分な時間を確保することができる。

例えば、この場合には、図１２に示すように、ステップ１１８で、基準電圧値（目標光量）の変更が必要と判断された場合には、ステップ１１９で、インターイメージがベルトのシーム部分と重なるか否かを判断する。ベルトのシーム部分ではない場合には、ステップ１２４で、現在の基準電圧値（現光量）を用いてプリントを行うこととし、ステップ１１９に戻って、インターイメージがベルトのシーム部分と重なると判断されるまで、繰り返し判断する。そして、インターイメージがベルトのシーム部分と重なると判断される場合にだけ、ステップ１２０で、基準電圧値を変更する。

また、上記では、インターイメージで濃度パッチを形成し、形成したパッチを用いて画像濃度を検出した後、検出値に基づいて基準電圧値を変更し、残った時間で時系列点灯ＡＰＣを行う例について説明したが、図１１に示すように、濃度パッチを形成するインターイメージ９６とは異なるインターイメージ９４を利用して、時系列点灯ＡＰＣを実行してもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置の概略構成を示す平面図である。 図１に示す光走査装置のレーザアレイの構成を示す概略図である。 第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図３に示す画像形成装置の光量制御回路の構成を示す回路図である。 図３に示す画像形成装置の駆動電圧保持回路の構成を示す回路図である。 第１の実施の形態でのＡＰＣ制御部による処理手順を示すフローチャートである。 第１の実施の形態でのＡＰＣ制御動作を説明するためのタイムチャートである。 第２の実施の形態でのＡＰＣ制御動作を説明するためのタイムチャートである。 第３の実施の形態でのＡＰＣ制御部による処理手順を示すフローチャートである。 第３の実施の形態でのＡＰＣ制御動作を説明するためのタイムチャートである。 インターイメージがベルトシーム部に重なる場合の概念図である。 ＡＰＣ制御部による処理手順の変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 光走査装置
１２ レーザーアレイ
１４ 回路基板
１６ コリメータレンズ
１８ ハーフミラー
２２ シリンドリカルレンズ
２４ ポリゴンミラー
２６ レンズ
２８ シリンドリカルミラー
３０ ピックアップミラー
３２ センサ
４０ 画像制御部
４２ 画像処理部
５０ ＡＰＣ制御部
５２ 基準電圧設定部
５４ 信号生成部
６０ レーザー駆動部
６２ 光量制御回路
６４ ドライブ回路
６６ サンプルホールド回路
６８ 駆動電圧保持回路
７０ 増幅器
７２ 比較器
７４ ゲイン切換部
８０ メモリ
８２ Ａ／Ｄ変換器
８４ Ｄ／Ａ変換器
９０ 無端ベルト
９２ シーム部分
９４ インターイメージ
９６ インターイメージ
１００ 画像形成装置

Claims (7)

1. 複数の面発光レーザを備え、複数の光ビームを出射するレーザアレイと、
   前記複数の光ビームで被走査面上を走査する光走査手段と、
   前記レーザアレイから出射された複数の光ビーム各々の一部を分離する分離手段と、
   前記分離手段で分離された複数の光ビームの光量を検出する単一の光検出手段と、
   前記複数の光ビームの各光量を制御するためのパラメータを一時的に保持するパラメータ保持手段と、
   画像書き込みが行われない期間に、前記複数の光ビームの全部を時系列に順次点灯させ、前記光検出手段の検出光量に基づいて、前記複数の光ビームの各光量が目標光量となるように前記パラメータを用いて前記複数の光ビームの光量を各々制御すると共に、前記複数の光ビームの光量を各々制御したときのパラメータを前記パラメータ保持手段に保持する、第１の光量制御手段と、
   画像書き込みが行われている期間に、前記パラメータ保持手段に保持されたパラメータを読出し、読み出されたパラメータに基づいて前記複数の光ビームの全部又は一部を同時に点灯させ、前記光検出手段の検出光量を点灯させた前記複数の光ビームの本数で割って平均検出光量を求め、
   前記平均検出光量を用いて、前記パラメータ保持手段に保持されたパラメータの補正量を演算し、演算された補正量を用いて前記パラメータ保持手段に保持されたパラメータを各々補正し、補正後の各パラメータを前記パラメータ保持手段に再度保持し、点灯させた光ビームの平均光量が目標光量となるように再度保持された各パラメータを用いて前記複数の光ビームの光量を各々制御する、第２の光量制御手段と、
   を備え、
   前記複数の光ビームで被走査面上を走査して画像を形成する画像形成装置。
2. 前記パラメータが、前記複数の面発光レーザの各々を駆動する駆動電流値又は駆動電圧値である請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像書き込みが行われない期間は、画像形成装置による画像形成の開始前である請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の光量制御手段は、画像形成装置による画像形成の開始前に前記複数の光ビームの光量を各々制御する場合には、前記複数の光ビームの各光量が目標光量となるまで、前記複数の光ビームの全部を時系列に順次点灯させる動作を複数回連続して実施する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記光検出手段の検出光量に応じた検出器の利得を、点灯させた複数の光ビームの本数に応じて増幅又は減衰し、点灯させた複数の光ビームの本数に応じて前記平均検出光量を得る請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記画像書き込みが行われない期間は、前記画像形成装置による画像形成中に、画像と画像との間に存在する非画像領域において画像書き込みが行われない期間を含む請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記目標光量が変更された場合に、前記第１の光量制御手段は、前記非画像領域において、前記複数の光ビームの全部を時系列に順次点灯させ、前記光検出手段の検出光量に基づいて、前記複数の光ビームの各光量が前記変更された目標光量となるように、予め定めたパラメータを用いて前記複数の光ビームの光量を各々制御する請求項６に記載の画像形成装置。

Images