JP2005268286A - 光ビーム発光制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 個別制御時と同時制御時との制御回路を共通化することで、デバイスの違い、環境変化等に左右されず、補正精度を安定させることができると共に、光ビームの増加や、さらにはそれぞれの光ビームの光量むら補正等、複雑な制御形態にも簡便な装置構成で容易に対応する。
【解決手段】 個別制御を実行する回路と、同時制御を実行する回路とを同一としたため、デバイスの特性等による差が生じることがなく、精度よくＡＰＣが可能となる。同時制御時の制御電圧Ｖ２を個々の光ビームの制御電圧に換算するため、差分保持コンデンサ６２をサンプルホールドコンデンサ５２に直列接続し、個別制御時は差分保持コンデンサ６２の両端を短絡し、同時制御時は上記短絡を解除して合成インピーダンスによって制御電圧Ｖ２を分圧し、個々の光ビームの制御電圧Ｖ１がサンプルホールドコンデンサ５２に蓄積されるようにしたため、回路構成が簡単であり、装置構成を簡略化することができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、画像データに基づいて光源から発光する光ビームを主走査し、当該主走査に同期して像担持体上に静電潜像を形成した後に現像し、記録媒体上に画像を転写することで画像を形成する画像形成装置に用いられ、前記光源から発光する光ビームの発光を制御する光ビーム発光制御装置に関するものである。

従来、画像形成装置では、光源としてレーザーから発光する光ビームを画像データに基づいて照射し、これをポリゴンミラー等の走査手段で走査（主走査）し、ｆθレンズ等の光学系を介して、予め帯電露光された像担持体（感光体ドラム等）へ静電潜像を記録すると共に、トナーを供給して顕像化する現像処理を実行した後、トナー像を所定の記録媒体（記録用紙）に転写することで画像を得るようになっている。

ところで、近年、ＶＣＳＥＬと称される面発光レーザーが、上記画像形成装置の光源として適用されている。この面発光レーザーでは、同時期に複数本（例えば３２本）の光ビームを同一面から照射することが可能となっている。すなわち、複数本の主走査が同時に実行されるため、画像形成の処理速度を飛躍的に向上することができる。

面発光レーザーは、一般のレーザーに比べて、内部抵抗が高いため、従来端面発光レーザ同様に光量安定性に優れた電流駆動では変調速度が上がらない。そこで、立ち上がり時、立下り時のみ電圧を印加しその後電流駆動とすることで変調速度と光量安定性を両立させている（特許文献１参照）。

ところで、レーザーから発光する光ビームは、その発光光量をフィードバック制御することがなされているが（ＡＰＣ制御）、前記面発光レーザーにおいては、それぞれの光ビームの光量を個別に検出し、全ての光ビームに対して統一の基準値と比較して補正することで、各光ビーム間の光量差を是正している。

ところが、上記面発光レーザーのように複数の光ビームを同時発光する場合、光ビーム数が多くなればなるほど、個別に光量制御を実行するための時間が長くなる。そこで、画像形成開始時等、所定の時期に各光ビームを個別に光量制御し（以下、個別制御という）、各主走査毎は、光ビームを同時に発光して、その合成光量に基づいて光量制御する（以下、同時制御という）ことが提案されている（特許文献２参照）。

図７は、特許文献２に開示されている個別制御及び同時制御を行うための制御ブロック図を示している。

図8（Ａ）は、個別制御時の流れであり、加算器１５０から駆動回路１５２へは制御値が出力され、駆動回路１５２では、この制御値に基づいて光ビームを発光する。ＡＰＣ時、検出回路１５４では、発光光量を検出し、個別制御回路１５６へ送出する。個別制御回路１５６では、検出値が基準値と比較され補正値が生成される。補正値は加算器１５０へ送出され、制御値に加算される。これを駆動回路１５２へ送出することで補正値が加味された制御値で光ビームを発光することができる。

一方、図8（Ｂ）は、同時制御時の流れであり、加算器１５０から駆動回路１５２へは制御値が出力され、駆動回路１５２では、この制御値に基づいて光ビームを発光する。ＡＰＣ時、検出回路１５４では、全ての光ビームの合成光量を検出し、同時制御回路１５８へ送出する。同時制御回路１５８では、検出値が基準値と比較され補正値が生成されると共に、各光ビームに適合した個別補正値に換算される（光ビーム数で除算）。個別補正値は加算器１５０へ送出され、制御値に加算される。これを駆動回路１５２へ送出することで補正値が加味された制御値で光ビームを発光することができる。

これにより、通常の画像形成時の際の光量制御時間を短縮することができ、適宜個別制御も実行するため、大きな光量変動が起こる前に適正光量に戻すことができる。
特開２００３−３４７６６３公報 特開平８−２６４８７３号公報

しかしながら、上記従来の個別制御及び同時制御では、個別制御を実行する個別制御回路１５６と、同時制御を実行する同時制御回路１５８とが、全く別の制御系で制御されるため、それぞれを構成するデバイス等の特性や、環境変化による特性のばらつき、制御経路のゲインやｆ特性に差が生じる可能性がある。このため、制御そのものの精度が低下するという欠点がある。

また、面発光レーザー等、光ビームが多くなると、個別制御回路１５６及び同時制御回路１５８がその分増大する。また、図９に示される如く、光量むら補正制御部１６２を配設して、光量むら補正を行う場合、そのパラメータである傾きやオフセット量を記憶するメモリ１６０への対応も個別制御と同時制御との双方で制御しなければならず、装置構成が複雑となる。

本発明は上記事実を考慮し、個別制御時と同時制御時との制御回路を共通化することで、デバイスの違い、環境変化等に左右されず、補正精度を安定させることができると共に、光ビームの増加や、さらにはそれぞれの光ビームの光量むら補正等、複雑な制御形態にも簡便な装置構成で容易に対応することができる光ビーム発光制御装置を得ることが目的である。

本発明は、画像データに基づいて光源から発光する光ビームを主走査し、当該主走査に同期して像担持体上に静電潜像を形成した後に現像し、記録媒体上に画像を転写することで画像を形成する画像形成装置に用いられ、前記光源から発光する光ビームの発光を制御する光ビーム発光制御装置であって、前記光ビームの発光光量を検出する光量検出手段及び前記光量検出手段で検出した光量を基準値と比較する比較手段を備え、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記光源から発光する光ビームを前記基準値の光量で発光させるための制御値を補正する補正手段と、前記補正手段を用いて、前記複数の光ビームに対して個別に制御する個別制御、及び前記複数の光ビームに対して同時に制御する同時制御の何れかを選択的に実行する光量補正制御実行手段と、前記光量補正制御実行手段により前記個別制御を実行したときの制御値と、前記同時制御を実行したときの制御値と、の差分を記憶する差分記憶手段と、前記差分記憶手段に記憶された差分に基づいて、前記同時制御を実行したときの制御値を、個々の光ビームの制御値に換算する換算手段と、を有している。

本発明によれば、光量補正制御実行手段では、個別制御又は同時制御の何れかを選択して実行する。個別制御と同時制御とでは、補正結果である制御値が異なる。差分記憶手段では、この差分を記憶しておき、同時制御を実行したときの制御値を差分に基づいて、個々の光ビームの制御値に換算する（換算手段）。

これにより、光量補正制御実行手段としては、個別制御と同時制御を行うための回路構成を共通化することができ、それぞれ異なる回路構成とした場合のデバイス等による特性に起因する制御誤差をなくすことができ、かつ装置構成を簡略化することができる。

また、本発明において、前記制御値は、前記光ビームを電流駆動又は電圧駆動で発光させるための制御電圧であり、当該制御電圧がサンプルホールドコンデンサにより保持されることを特徴としている。

光源の駆動、すなわち、光ビームを発光するための駆動手段としては、電圧駆動と電流駆動とがあり、それぞれ、制御値として電圧を利用することで、この制御電圧をサンプルホールドコンデンサに保持することができる。

さらに、本発明において、前記差分記憶手段が、サンプルホールドコンデンサに直列に接続され、前記光ビームの数に基づいてインピーダンスが設定された差分保持コンデンサであり、前記換算手段が、前記差分保持コンデンサの両端を短絡又は短絡解除する切替スイッチであることを特徴としている。

また、本発明において、前記サンプルホールドコンデンサのインピーダンスが、前記差分保持コンデンサのインピーダンスの１／（Ｎ−１）（但し、Ｎは同時発光する光ビーム数）であることを特徴としている。

さらに、本発明において、前記光量補正制御実行手段により前記個別制御が実行されるときは前記切替スイッチにより前記差分保持コンデンサの両端が短絡されて前記補正された制御電圧が前記サンプルホールドコンデンサに保持され、前記同時制御が実行されるときは前記切替スイッチにより前記短絡が解除されて前記サンプルホールドコンデンサとの電圧差が前記差分保持コンデンサに保持されることを特徴としている。

差分記憶手段は、制御電圧に対する電圧差となるため、この電圧差を差分保持コンデンサに保持する。

この差分保持コンデンサのインピーダンスは、同時に発光する光ビームの数に対応しており、前記サンプルホールドコンデンサと直列に接続される。

ここで、個別制御時には、切替スイッチにより差分保持用コンセンサの両端は短絡されるため、サンプルホールドコンデンサのみが機能する。

一方、同時制御時は、切替スイッチにより短絡が解除され、差分保持コンデンサにはサンプルホールドコンデンサには、個々の光ビームに対応する差電圧が保持される。

光ビーム数をＮとした場合、サンプルホールドコンデンサのインピーダンスは、差分保持コンデンサの１／（Ｎ−１）とする。これにより、他に何ら回路を用いることなく、個別制御と同時制御が可能となる。

また、本発明において、前記個別制御が、前記同時制御の複数回の実行毎に実行されることを特徴としている。

さらに、本発明において、前記同時制御が１回の主走査毎に実行され、前記個別制御が前記記録媒体単位又はジョブ単位で実行されることを特徴としている。

個別制御は、光ビームを個別に制御するため、補正の精度は高いが時間がかかる。一方、同時制御は、複数の光ビームを同時に発光して補正するため、個別制御に比べて補正精度が落ちる反面、制御時間が短い。

この両者のメリット・デメリットを鑑み、個別制御を、前記同時制御の複数回の実行毎に実行する。より具体的には、同時制御を１回の主走査毎に実行し、個別制御を前記記録媒体単位又はジョブ単位で実行する。

これにより、許容範囲内の精度を維持した状態で、制御時間の短縮を図ることができる。

以上説明した如く本発明では、個別制御時と同時制御時との制御回路を共通化することで、デバイスの違い、環境変化等に左右されず、補正精度を安定させることができると共に、光ビームの増加や、さらにはそれぞれの光ビームの光量むら補正等、複雑な制御形態にも簡便な装置構成で容易に対応することができるという優れた効果を有する。

図１には、本発明の光ビーム発光制御装置が適用された画像形成装置１０の走査光学系ユニット１２の概略構成が示されている。

走査光学系ユニット１２は、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）１４を備えており、同時期に複数本（本実施の形態では３２本）の光ビームを発光可能となっている。

面発光レーザー１４から照射される光ビームの光軸方向下流側には、集光レンズ１６が配設され、この集光レンズ１６を通過した光ビームは、走査光学系としてのポリゴンミラー１８へ入力するようになっている。ポリゴンミラー１８は、図示しないポリゴンモータの駆動力で高速に一定速度で図１の矢印Ａ方向へ回転するようになっている。

このため、ポリゴンミラー１８の複数の反射面（図１では、８面）１８Ａに順次入射し、その反射光は、露光面上の走査速度を補正するｆθレンズ２０や走査方向にレンズパワーを持つ面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ２２等により構成された光学系を通過して、感光体ドラム２４上で走査されるようになっている。

感光体ドラム２４は、前記主走査と直交する方向へ回転（副走査）しており、この感光体ドラム２４を回転させながら、主走査を繰り返すことで、感光体ドラム２４上に所定領域の静電潜像を形成することができる。

なお、感光体ドラム２４は、その周囲に帯電部、現像部、転写部（図示省略）が位置しており、帯電部によって一様に帯電された状態で、画像データに応じて発光制御される前記光ビームが照射されることで露光され、現像部によって現像処理されることでトナー像が形成され、転写部において記録媒体（記録用紙）に記録される。

前記走査光学系ユニット１２の面発光レーザー１４は、図２に示す駆動回路２６によって駆動制御されるようになっている。

駆動回路２６は、各光ビームの発光点（発光素子１４Ａ）に対して、１：１の関係で設けられている。

（駆動回路２６の基本構成）
図２に示される如く、駆動回路２６は、固定電圧源Ｖ、補正電圧源ΔＶ及びオペアンプ（バッファ機能）ＯＰで構成される電圧源と、固定電流源Ｉ及び補正電流源ΔＩで構成される電流源、バイアス電圧源Ｖbias、デカップリングコンデンサＣｄ及びスイッチＳＷ１、ＳＷ２を有している。

補正電圧源ΔＶ及び補正電流源ΔＩは、上記感光体ドラム２４（図１参照）への主走査の際に生じる走査位置に応じた光量むら補正に適用されるものである。

スイッチＳＷ１は電流源側及びバイアス電圧源Ｖbias側の何れかに切り替わる。スイッチＳＷ２はオン・オフ制御を行う。

電圧源からの出力電圧がオン状態になるスイッチＳＷ２及び電流源側に切り替えられたスイッチＳＷ１を介して面発光レーザー１４の発光素子１４Ａに印加される。電流源からの出力電流が当該電流源側に切り替えられたスイッチＳＷ１を介して面発光レーザー１４の発光素子１４Ａに供給される。

上記電圧源からの出力電圧は、レーザー発振しきい値電圧以上の所定電圧範囲で制御可能となるように設計される。また、電流源からの出力電流は、面発光レーザー１４の発振しきい値電流以上の所定電流値範囲で制御可能となるように設計される。

デカップリングコンデンサＣｄは、スイッチＳＷ２がオフ状態のときに電圧源からの出力電圧により充電され、その電圧を保持する。

また、バイアス電圧源Ｖbiasの出力電圧は、面発光レーザー１４を順バイアス状態にし、かつレーザー発振しきい値電圧より低い電圧値に設定される。

このようなデカップリングコンデンサＣｄ及びバイアス電圧源Ｖbiasにより、面発光レーザー１４のオフ状態からオン状態への切り替え時（ＳＷ２のオン状態への切り替え及びＳＷ１の電流源側への切り替え時）により速やかに面発光レーザー１４が発光を開始するようになる。

面発光レーザー１４の駆動電流と端子電圧との関係（電圧−電流特性）は、内部抵抗が高いことから実用的な範囲で比例関係となり（図３参照）、また、駆動電流と光ビーム光量との関係も実用的な範囲で比例関係（図３に示すようにほぼ直線的な特性）となる。

このような特性を踏まえて、上記構成の駆動回路２６では、固定電流源Ｉは面発光レーザー１４（発光素子１４Ａ）の光ビーム光量が基準光量となるようにその値が決められると共に、補正電流源ΔＩは、面発光レーザー１４（発光素子１４Ａ）からの光ビーム光量が上記基準光量から、ある補正光量に変化させるのに必要な値に決定される。

また、面発光レーザー１４の電圧−電流特性上で、上記固定電流源Ｉ及び補正電流源ΔＩのそれぞれの値に対応するように固定電圧源Ｖ及び補正電圧源ΔＶの値が決められる。

前記補正電流源ΔＩ及び補正電圧源ΔＶを図３に示す特性にしたがって同時に比例制御することにより、光ビーム光量を基準光量と上記補正光量との間の任意の光量に補正することができ、前述の光量むら補正が可能となる。

ここで、本実施の形態では、上記構成の駆動回路２６を中心として、ＡＰＣ（オートパワーコントロール）制御のためのフィードバック制御系が設けられている。すなわち、図４（Ａ）に示される如く、駆動回路２６には、検出回路５０が接続されており、サンプルホールドコンデンサ５２に蓄積されている制御電圧（後述）に基づいて、駆動回路２６によって発光する光ビームの光量を検出する。この検出回路５０は、図５に示す光検出器５４及び増幅器５６に相当する。

検出回路５０により検出した光量はＡＰＣ制御回路５８において、基準値と比較され、補正された制御値が出力される構成となっている。

ここで、ＡＰＣ制御回路５８の出力端には、切替スイッチ６０（図５のオン・オフスイッチ６０Ａに相当）が設けられており、個別制御ルートと同時制御ルートとの何れかを選択するようになっている。この選択は、ＡＰＣ制御回路５８における制御パターン（個別制御又は同時制御）に対応して切り替えられるようになっている。

個別制御は、複数の光ビームを個別に発光し、それぞれの発光光量を基準値と比較して補正し、該補正された制御値を求める制御であり、同時制御は、複数の光ビームを同時に発光し、合成光量を基準と比較して補正し、該補正された制御値を求める制御である。

制御値は、電圧で表現されるようになっており（以下、制御電圧という）、この制御電圧に基づいて、駆動回路２６では、各光ビームを発光する。

ところで、ＡＰＣ制御回路５８において、個別制御を実行した場合に得られる制御電圧は、そのまま、光ビームの個々の制御電圧となり、サンプルホールドコンデンサ５２に蓄積される。

一方、同時制御を実行した場合に得られる制御電圧は、全ての光ビームが発光したときの制御電圧であるため、個々の光ビームの制御電圧とはならず1つの値となる。 そこで、同時制御時は、切替スイッチ６０により同時制御ルートが選択され、前記サンプルホールドコンデンサ５２に対して、差分保持コンデンサ６２が直列接続されるようになっている。言い換えれば、切替スイッチ６０により個別制御ルートが選択されている場合には、この差分保持コンデンサ６２の両端が短絡され、非使用状態（無効）となる。

ここで、図４（Ｂ）に示される如く、サンプルホールドコンデンサ５２のインピーダンスをＺＣ１、差分保持コンデンサ６２のインピーダンスをＺＣ２とすると、ＺＣ１とＺＣ２との関係は、光ビーム数Ｎに依存する。すなわち、サンプルホールドコンデンサ５２のＺＣ１は、差分保持コンデンサ６２のＺＣ２の１／（Ｎ−１）としている（（１）式参照）。

ＺＣ1＝ＺＣ2×｛１／（Ｎ−１）｝・・・（１）
これにより、直列接続されたサンプルホールドコンデンサ５２のＺＣ１と差分保持コンデンサ６２のＺＣ２の両端にかかる電圧変動ΔＶ２（すなわち、ＡＰＣ制御回路５８によって得られる制御電圧）に対して、サンプルホールドコンデンサ５２ＺＣ１の両端にかかる電圧変動ΔＶ１（すなわち、個々の光ビームに対する制御電圧）との関係は、（２）式のようになる。

ΔＶ１＝｛ＺＣ1／（ＺＣ１＋ＺＣ２）｝×ΔＶ２・・・（２）
差分保持コンデンサ６２のインピーダンスＺＣ２は、（１）式より、ＺＣ１×（Ｎ−１）であるため、これを（２）式に代入すると、
ΔＶ１＝ＺＣ１／｛（ＺＣ１＋ＺＣ１（Ｎ−１））×ΔＶ２・・・（３）
よって、
ΔＶ１＝（１／Ｎ）×ΔＶ２・・・（４）
となり、ΔＶ１の電圧（すなわち、サンプルホールドコンデンサ５２のＺＣ１に蓄積される制御電圧）は、ΔＶ２を光ビームの数で割った電圧となる。

以下に本実施の形態の作用を説明する。

（画像形成プロセス）
まず、感光体ドラム２４は所定の回転速度で回転駆動される。

そして、感光体ドラム２４の表面は、帯電部の所定の帯電レベルの現像バイアス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。なお、現像バイアスは、直流電圧のみならず、交流成分を直流成分に重畳するように構成されている。

次に、一様な表面電位とされた各感光体ドラム２４の表面に、走査光学系ユニット１２の面発光レーザー１４（発光素子１４Ａ）によって光ビームが照射され、画像データに応じた静電潜像が形成される。

すなわち、発光素子１４Ａから照射された光ビームは、ポリゴンミラー１８によって偏向され、この走査光をｆθレンズ２０等を介して感光体ドラム２４で主走査される。感光体ドラム２４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除電される。

そして、各感光体ドラム２４の表面に形成された静電潜像は対応する現像部によって現像され、各感光体ドラム２４上の静電潜像は、トナー像として可視化される。

次に、各感光体ドラム２４上に形成された各色のトナー像は、転写部によって記録媒体に転写される。なお、記録媒体は加熱定着されることでトナーが定着し、画像形成プロセスが終了する。

（ＡＰＣ制御）
上記の画像を形成を実行する場合、まず、個別制御によって各光ビームの光量をフィードバック制御する（ＡＰＣ）。

この個別制御場合、切替スイッチ６０が個別制御ルート側に切り替えられるため、差分保持コンデンサ６２の機能は無効（非使用）となる。

上記ルート設定後、駆動回路２６によってサンプルホールドコンデンサ５２に蓄積されている制御電圧Ｖ１に基づいて光ビームが発光される。

検出回路５０では、この光ビームの光量を検出し、光電変換後、ＡＰＣ制御回路５８へ送出する。

ＡＰＣ制御回路５８では、個別制御用の基準値と入力された検出値とを比較して、その誤差を補正した制御電圧を出力する。この結果、サンプルホールドコンデンサ５２には、補正された制御電圧Ｖ１が蓄積される。

上記を繰り返すことで、サンプルホールドコンデンサ５２に蓄積される制御電圧Ｖ１は、基準値に対応する光量となる制御電圧Ｖ１に収束する。このＡＰＣ制御を適用される複数の発光素子に対して実行する。

次に、画像形成が開始されると、上記ＡＰＣ制御は１回の主走査毎に実行されるが、この主走査の度に、個別制御を行うと、時間がかかり、処理能力が低下する。そこで、この１回の主走査毎に行うＡＰＣは、同時制御とする。

この同時制御の場合、切替スイッチ６０が同時制御ルート側に切り替えられるため、差分保持コンデンサ６２は、サンプルホールドコンデンサ５２と直列接続された状態で機能が有効（使用）となる。

上記ルート設定後、駆動回路２６によってサンプルホールドコンデンサ５２に蓄積されている制御電圧に基づいて全光ビームが発光される。

検出回路５０では、この光ビームの合成光量を検出し、光電変換後、ＡＰＣ制御回路５８へ送出する。

ＡＰＣ制御回路５８では、同時制御用の基準値と入力された検出値とを比較して、その誤差を補正した制御電圧を出力する。この結果、差分保持コンデンサ６２には、補正された制御電圧Ｖ２とＶ１との差が蓄積される。

ここで、差分保持コンデンサ６２のインピーダンスＺＣ２は、同時発光する光ビーム数Ｎに依存して設定されている。すなわち、差分保持コンデンサ６２のＺＣ２は、（１）式に示される如く、サンプルホールドコンデンサ５２のインピーダンスＺＣ１の（Ｎ−１）倍である。

このため、サンプルホールドコンデンサ５２の両端に係る電圧、すなわち、個々の光ビームの制御電圧Ｖ１の受ける影響は、差分保持コンデンサ６２とサンプルホールドコンデンサ５２との両端に係る電圧変化、すなわち合成光量の制御電圧変化ΔＶ２の（１／Ｎ）倍となり、合成光量における制御電圧変化ΔＶ２を光ビーム数Ｎで割った値であるΔＶ１となる。 個々の光ビームの制御電圧はＶ２がΔＶ２変化した時、Ｖ１がΔＶ１変化した値をサンプルホールドコンデンサ５２に蓄積することができる。

上記を繰り返すことで、サンプルホールドコンデンサ５２に蓄積される制御電圧Ｖ１は、基準値に対応する光量となる制御電圧Ｖ１に収束する。このＡＰＣ制御を適用される複数の発光素子に対して実行する。

上記のように、個別制御と同時制御とを選択的に使い分ける技術は、従来から存在したが、従来の制御系では、個別制御を実行する回路と、同時制御を実行する回路とが、全く別の回路構成となっていた。このため、それぞれの回路を構成するデバイスの特性、環境変化による特性変動（ゲイン、ｆ特性等）に起因して、精度のよいＡＰＣが困難であった。

これに対して本実施の形態では、個別制御を実行する回路と、同時制御を実行する回路とを同一としたため、上記のようなデバイスの特性等による差が生じることがなく、精度よくＡＰＣが可能となる。また、回路を同一するために、同時制御時の制御電圧Ｖ２を個々の光ビームの制御電圧に換算するための手段をアナログ回路的に構成するべく、差分保持コンデンサ６２をサンプルホールドコンデンサ５２に直列接続し、個別制御時は差分保持コンデンサ６２の両端を短絡してサンプルホールドコンデンサ５２のみを機能させるようにし、同時制御時は上記短絡を解除して、差分保持コンデンサ６２にＶ２−Ｖ１の値を保持するようにしたため、回路構成が簡単であり、装置構成を簡略化することができる。

なお、本実施の形態では、個別制御と同時制御との使い分けとして、個別制御を１枚の記録用紙への画像形成前に行い、１回の主走査毎に同時制御を実行するようにしたが、個別制御を一連のジョブの処理の最初としてもよい。

また、装置の電源立ち上げ時（朝一番やトラブルシューテティング後等）に、光量が大きく変動している状況下で同時制御で光量制御を早期に適正光量近くまで補正し（粗調整）、その後、個別制御によって微調整するといった使い分けも可能である。

（第１の実施例）
図５は、第１の実施例に係る、４個の光ビームを同時発光させるための光ビーム発光制御装置におけるＡＰＣ制御系が示されている。

基準値データメモリ７０には、光ビームが個々に発光するときの基準値データが記憶されており、その出力はスイッチ７２の第１の接点７２Ａに接続されている。また、基準値データメモリ７０は、４倍演算部７４に接続されている。４倍演算部７４では、基準値データメモリ７０から入力する基準値を４倍に演算する。

この４倍演算部７４の出力は、前記スイッチ７２の第２の接点７２Ｂに接続されている。

スイッチ７２のコモン接点７２Ｃは、オペアンプ７６のプラス側入力端に接続されている。

オペアンプ７６の出力端は、駆動回路２６の差分保持コンデンサ６２の一端に接続されている。この差分保持コンデンサ６２の他端は、サンプルホールドコンデンサ５２の一端に接続されている。さらに、サンプルホールドコンデンサ５２の他端は接地されている。

また、前記オペアンプ７６の出力端は、オン・オフスイッチ６０Ａの一方の端子に接続されており、このオン・オフスイッチ６０Ａの他方の端子は、前記差分保持コンデンサ６２とサンプルホールドコンデンサ５２との間に接続され、かつ駆動部７８に接続されている。

駆動部７８は、図２に説明したスイッチング素子により発光素子１４Ａを電圧駆動又は電流駆動する回路構成となっている。

４個の発光素子１４Ａに対応するように光検出器（光電センサ）５４が配設されている。この光検出器５４は、４個の発光素子１４Ａからの光ビームを均等に受光する位置に設けられている。

光検出器５４の出力信号線は、増幅器５６に接続され、この増幅器５６によって増幅（かつ電流−電圧変換）される。増幅器５６は、前記オペアンプ７６のマイナス側入力端に接続されており、電圧に変換された光ビーム光量が入力され、前記基準値（又は４倍基準値）と比較されるようになっている。

ここで、４個の発光素子１４Ａに対して、個別に光量を制御する場合には、前記スイッチ７２が基準値メモリ７０側（第１の接点７２Ａ）に切り替えられ、前記オン・オフスイッチ６０Ａがオン状態（差分保持コンデンサ６２の両端を短絡）とされる。

一方、４個の発光素子１４Ａに対して、同時に全てを発光して合成光量を制御する場合には、前記スイッチ７２が４倍演算部７４側（第２の接点７２Ｂ）に切り替えられ、前記オン・オフスイッチ６０Ａがオフ状態（差分保持コンデンサ６２の両端の短絡解除）とされる。

個別制御でＡＰＣを実行する場合、点灯制御部８０からオン・オフスイッチ６０Ａへオン信号が送出される。これにより、オン・オフスイッチ６０Ａは、オン状態となり、差分保持コンデンサ６２の両端が短絡し、当該差分保持コンデンサ６２の機能は無効となる。

一方、基準値を変更するためのスイッチ７２は、基準値メモリ７０側（第１の接点７２Ａ）に切り替えられ、この結果、オペアンプ７６のプラス側入力端には、個々の光ビームの発光光量の基準値が入力される。

この状態で、駆動部７８により発光素子１４Ａを発光させる。すなわち、サンプルホールドコンデンサ５２に蓄積されている制御電圧に基づいて発光素子１４Ａが発光する。

光検出器５４では、これを受光して光電変換し、増幅器５６へ送出する。増幅器５６では検出された電流を電圧に変換し、かつ増幅してオペアンプ７６のマイナス側入力端へ送出する。

オペアンプ７６では、基準値と検出値との差分に基づいて、両者を一致させるための制御電圧を出力する。出力された制御電圧は、オン・オフスイッチ６０Ａの導通を介して、サンプルホールドコンデンサ５２に蓄積される（差分保持コンデンサ６２は両端が短絡しているため、何ら機能しない。）。

駆動部７８では、再度サンプルホールドコンデンサ５２に蓄積された制御電圧に基づいて発光素子１４Ａを発光させ、個別制御ＡＰＣを繰り返すことで、制御電圧を適正な電圧に収束させる。

次に、同時制御でＡＰＣを実行する場合、点灯制御部８０からオン・オフスイッチ６０Ａへオフ信号が送出される。これにより、オン・オフスイッチ６０Ａは、オフ状態となり、差分保持コンデンサ６２の両端の短絡が解除され、当該差分保持コンデンサ６２とサンプルホールドコンデンサ５２とは直列接続状態となる。

一方、基準値を変更するためのスイッチ７２は、４倍演算部７４側（第２の接点７２Ｂ）に切り替えられ、この結果、オペアンプ７６のプラス側入力端には、全ての光ビームの合成発光光量の基準値が入力される。

この状態で、駆動部７８により発光素子１４Ａを発光させる。すなわち、サンプルホールドコンデンサ５２に蓄積されている制御電圧Ｖ１に基づいて発光素子１４Ａが発光する。

光検出器５４では、これを受光して光電変換し、増幅器５６へ送出する。増幅器５６では検出された電流を電圧に変換し、かつ増幅してオペアンプ７６のマイナス側入力端へ送出する。

オペアンプ７６では、基準値と検出値との差分に基づいて、両者を一致させるための制御電圧Ｖ２を出力する。出力された制御電圧Ｖ２は、直列接続された差分保持コンデンサ６２と、サンプルホールドコンデンサ５２の両端電圧となり、差分保持コンデンサ６２にはＶ２−Ｖ１の電圧が保持される。

いま同時制御時の制御電圧がΔＶ２変化したとき、サンプルホールドコンデンサ５２に蓄積される電圧（制御電圧Ｖ１）は、前述の（１）乃至（４）式の如く、同時制御時の制御電圧変化ΔＶ２を光ビーム数Ｎで割った電圧変化（制御電圧変化ΔＶ１）を受けることになり、ＡＰＣを実行する回路が共通であっても、個別制御と同時制御が可能となる。

駆動部７８では、再度サンプルホールドコンデンサ５２に蓄積された制御電圧に基づいて発光素子１４Ａを発光させ、同時制御ＡＰＣを繰り返すことで、制御電圧Ｖ２（及び制御電圧Ｖ１）を適正な電圧に収束させる。

（第２の実施例）
図６は、第２の実施例に係る、４個の光ビームを同時発光させるための光ビーム発光制御装置におけるＡＰＣ制御系が示されている。この第２の実施例は、前記第１の実施例に、光量むら補正制御が追加されたものであり、前記第１の実施例と同一構成部分は、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。

スイッチ７２のコモン接点７２Ｃと、オペアンプ７６のプラス側入力端とを接続する信号線８２は分岐され、その分岐線８４が光量むら補正制御部８６に接続され、基準値が入力されるようになっている。

前述の図５において接地されている、前記サンプルホールドコンデンサ５２の他端は乗算器８８に接続されている。この乗算器８８には、前記光量むら補正制御部８６からの制御値が入力されるようになっている。また、乗算器８８には、光量むら補正制御用差分保持コンデンサ９０の一端が接続され、他端は、光量むら補正制御用サンプルホールドコンデンサ９２の一端に接続されている。さらに、光量むら補正制御用サンプルホールドコンデンサ９２の他端は接地されている。これにより、光量むら補正制御用差分保持コンデンサ９０と、光量むら補正制御用サンプルホールドコンデンサ９２とは直列接続される。

また、点灯制御部８０は、前述したオン・オフスイッチ６０Ａと同一構成の光量むら補正制御用オン・オフスイッチ６０Ｂを同時に制御するようになっており、この光量むら補正制御用オン・オフスイッチ６０Ｂの一方の接点は、前記乗算器８８と光量むら補正制御用差分保持コンデンサ９０との間に接続され、他方の接点は、光量むら制御用差分保持コンデンサ９０と光量むら補正制御用サンプルホールドコンデンサ９２との間に接続されている。

これにより、光量むら補正制御用オン・オフスイッチ６０Ｂがオンすると、光量むら補正制御用差分保持コンデンサ９０の両端が短絡し、オフすると短絡が解除される。光量むら補正制御用オン・オフスイッチ６０Ｂは、個別制御時にはオンされ、同時制御時にはオフされる。

光量むら補正制御用サンプルホールドコンデンサ９２と光量むら補正制御用差分保持コンデンサ９０とに蓄積される光量むら補正制御のための制御電圧Ｖ３、Ｖ４は、前述のサンプルホールドコンデンサ５２と差分保持コンデンサ６２とに蓄積される制御電圧Ｖ１、Ｖ２と同様に、光量むら補正制御用オン・オフスイッチ６０Ｂの切り替えで、個別制御時と同時制御時との双方で、光量むら補正制御用サンプルホールドコンデンサ９２には、個々の光ビームの光量むら補正制御のための制御電圧Ｖ３が蓄積される。

また、光量むら補正制御用差分保持コンデンサ９０と光量むら補正制御用サンプルホールドコンデンサ９２との間は、信号線９４によって乗算器８８と接続されており、この信号線９４から光量むら補正制御用サンプルホールドコンデンサ９２に蓄積された光量むら補正制御のための制御電圧Ｖ３が乗算器８８に入力され、サンプルホールドコンデンサ５２に蓄積されている制御電圧Ｖ１が光量むら補正補正されることになる。

上記のような光量むら補正制御部８６が設けられた駆動回路２６では、個別制御と同時制御とが同一のＡＰＣ制御回路で実行されるため、図７に示される如く、電流制御による光ビーム発光制御時（電流駆動時）と、電圧制御による光ビーム発光制御時（電圧駆動時）とで、合計４種類の補正量を記憶するメモリ（電流駆動時用傾き補正量メモリ１００、電流駆動時用オフセット補正量メモリ１０２、電圧駆動時用傾き補正量メモリ１０４、電圧駆動時用オフセット補正量メモリ１０６）に対して、それぞれ１個のＡＰＣ制御回路５８で済み、従来（図９参照）に比べて、格段に装置構成を簡略化することができる。

本実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成図である。 面発光レーザーを駆動するための基本的な駆動回路図（含光量むら補正）である。 レーザー駆動電流−レーザー光量（端子電圧）特性図である。 （Ａ）は本実施の形態に係る光ビーム光量制御装置のＡＰＣ制御系の概略を示すブロック図、（Ｂ）は差分保持コンデンサとサンプルホールドコンデンサとの接続状態を示す回路図である。 第１の実施例に係る光ビーム発光制御回路の概略図である。 第２の実施例に係る光ビーム発光制御回路の概略図（光量むら補正制御あり）である。 第２の実施例における光量むら補正制御が付加されたＡＰＣ制御系のブロック図である。 従来の個別制御及び同時制御の制御系の構成を示すブロック図である。 従来の光量むら補正制御が付加されたＡＰＣ制御系のブロック図である。

符号の説明

Ｖ 固定電圧源
ΔＶ 補正電圧源
ＯＰ オペアンプ
Ｉ 固定電流源
ΔＩ 補正電流源
Ｖbias バイアス電圧源
Ｃｄ デカップリングコンデンサ
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
１０ 画像形成装置
１２ 走査光学系ユニット
１４ 面発光レーザー
１６ 集光レンズ
１８ ポリゴンミラー
１８Ａ 反射面
２０ ｆθレンズ
２２ シリンドリカルレンズ
２４ 感光体ドラム
２６ 駆動回路
５０ 検出回路
５２ サンプルホールドコンデンサ（補正手段）
５４ 光検出器
５６ 増幅器
５８ ＡＰＣ制御回路（補正手段）
６０ 切替スイッチ（換算手段）
６０Ａ オン・オフスイッチ（換算手段）
６２ 差分保持コンデンサ（差分記憶手段）
７０ 基準値データメモリ
７２ スイッチ
７４ ４倍演算部
７６ オペアンプ
７８ 駆動部
８０ 点灯制御部（光量補正制御実行手段）
８２ 信号線
８４ 分岐線
８６ 光量むら補正制御部
８８ 乗算器
９０ 光量むら補正制御用差分保持コンデンサ
９２ 光量むら補正制御用サンプルホールドコンデンサ
９４ 信号線
１００ 電流駆動時用傾き補正量メモリ
１０２ 電流駆動時用オフセット補正量メモリ
１０４ 電圧駆動時用傾き補正量メモリ
１０６ 電圧駆動時用オフセット補正量メモリ

Claims (7)

1. 画像データに基づいて光源から発光する光ビームを主走査し、当該主走査に同期して像担持体上に静電潜像を形成した後に現像し、記録媒体上に画像を転写することで画像を形成する画像形成装置に用いられ、前記光源から発光する光ビームの発光を制御する光ビーム発光制御装置であって、
   前記光ビームの発光光量を検出する光量検出手段及び前記光量検出手段で検出した光量を基準値と比較する比較手段を備え、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記光源から発光する光ビームを前記基準値の光量で発光させるための制御値を補正する補正手段と、
   前記補正手段を用いて、前記複数の光ビームに対して個別に制御する個別制御、及び前記複数の光ビームに対して同時に制御する同時制御の何れかを選択的に実行する光量補正制御実行手段と、
   前記光量補正制御実行手段により前記個別制御を実行したときの制御値と、前記同時制御を実行したときの制御値と、の差分を記憶する差分記憶手段と、
   前記差分記憶手段に記憶された差分に基づいて、前記同時制御を実行したときの制御値を、個々の光ビームの制御値に換算する換算手段と、
   を有する光ビーム発光制御装置。
2. 前記制御値は、前記光ビームを電流駆動又は電圧駆動で発光させるための制御電圧であり、当該制御電圧がサンプルホールドコンデンサにより保持されることを特徴とする請求項１記載の光ビーム発光制御装置。
3. 前記差分記憶手段が、サンプルホールドコンデンサに直列に接続され、前記光ビームの数に基づいてインピーダンスが設定された差分保持コンデンサであり、
   前記換算手段が、前記差分保持コンデンサの両端を短絡又は短絡解除する切替スイッチであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光ビーム発光制御装置。
4. 前記サンプルホールドコンデンサのインピーダンスが、前記差分保持コンデンサのインピーダンスの１／（Ｎ−１）（但し、Ｎは同時発光する光ビーム数）であることを特徴とする請求項３記載の光ビーム発光制御装置。
5. 前記光量補正制御実行手段により前記個別制御が実行されるときは前記切替スイッチにより前記差分保持コンデンサの両端が短絡されて前記補正された制御電圧が前記サンプルホールドコンデンサに保持され、前記同時制御が実行されるときは前記切替スイッチにより前記短絡が解除されて前記サンプルホールドコンデンサとの電圧差が前記差分保持コンデンサに保持されることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか１項記載の光ビーム発光制御装置。
6. 前記個別制御が、前記同時制御の複数回の実行毎に実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の光ビーム発光制御装置。
7. 前記同時制御が１回の主走査毎に実行され、前記個別制御が前記記録媒体単位又はジョブ単位で実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項記載の光ビーム発光制御装置。

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