JP2008227005A - 光制御装置、画像形成装置、および光制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光素子の光量を共通の受光素子により検知し、当該検知した各発光素子の光量に基づいて、各発光素子の光量を制御する場合において、各発光素子の光量の制御動作の異常を容易に検知することのできる光制御装置、画像形成装置、および光制御方法を提供する。
【解決手段】同期検知板は、同期検知用ＰＤに入射されるレーザビームの所定の光量の１／２を越えた値を閾値光量として設定できる回路構成を有しており、同期検知用ＰＤで検知したレーザビームの光量が、閾値光量を超えた場合に、同期検知信号を生成する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、光制御装置、画像形成装置、および光制御方法に関し、特に、複数の発光素子の光量を共通の受光素子により検知し、当該検知した各発光素子の光量に基づいて、各発光素子の光量を制御する光制御装置、画像形成装置、および光制御方法に関するものである。

レーザダイオードやＬＥＤ(Light Emitting Diode)、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などの発光素子は、発光素子が置かれた環境や発光素子自体の発熱に起因する温度変動によって、光量が変動する性質を有する。

このような発光素子を利用したレーザプリンタに代表される画像形成装置では、発光素子から放出されたレーザ光をポリゴンミラー（回転多面鏡）などの走査手段によって偏向走査させることにより、帯電した感光体表面に静電潜像を形成する。この静電潜像の形成中に発光素子の光量が変動すると、画像品質の低下を招くので、静電潜像の形成中における発光素子の光量は一定であることが望ましい。

そこで、画像形成装置では、画像形成を行わない期間である有効走査期間外に、フォトダイオードなどの受光素子により発光素子の光量を一定期間毎に検知し、検知した光量に基づいたフィードバック制御により発光素子の光量を一定にするＡＰＣ（Automatic Power Control）などの光量制御動作が一般的に行われている（特許文献１参照）。

一方、独立に駆動可能な複数の発光素子（レーザダイオード・アレイ（ＬＤＡ）やＶＣＳＥＬなど）を内蔵したデバイスを使用する場合、スペースの制御などの理由により、各発光素子毎に個別に光量検知用の受光素子を搭載できないことが多い。

そこで、受光素子を複数の発光素子間で共用し、一定期間毎に各発光素子を順番に独立に点灯することで個別にＡＰＣを実行し、ＡＰＣ実行時以外は、記憶しておいた前回のＡＰＣ終了時点の駆動電流の値に基づいて、各発光素子を駆動する制御が一般的に行われている。

特開２００６−５８６９０号公報

ところで、発光素子の光量を制御するための制御信号の誤動作などに起因して、複数の発光素子について同時にＡＰＣの実行がなされる場合がある。また、ＡＰＣの実行中の発光素子以外の発光素子が点灯する場合がある。かかる場合には、受光素子が光量を余分に検知してしまうので、ＡＰＣの実行中の発光素子は、狙いよりも低い光量に制御されてしまい、この状態でＡＰＣの実行が終了してしまうと、狙いよりも低い光量の駆動電流の値に基づいて各発光素子が駆動されることになることになり、結果として画像品質の低下を招いてしまう。

従って、上記のように光量制御動作が異常になった場合には、画像形成動作を中断して画像品質の低下を未然に防止することが望ましい。

しかしながら、従来技術では、発光素子の光量制御動作が異常になった場合であっても、その異常を検知する手段がないため、正常に発光素子の光量制御動作を行うことができないまま画像形成動作が行われることになり、結果として、画像品質の低下を招くという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の発光素子の光量を共通の受光素子により検知し、当該検知した各発光素子の光量に基づいて、各発光素子の光量を制御する場合において、各発光素子の制御動作の異常を検知することのできる光制御装置、画像形成装置、および光制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の発光素子の光量を共通の受光素子により検知し、当該検知した前記各発光素子の光量に基づいて、前記各発光素子の光量を制御する光制御装置であって、前記各発光素子の光量が所定の値になるように前記各発光素子の制御を行う発光制御手段と、前記各発光素子の光量を検知し、当該検知した前記各発光素子の光量が所定の光量の約１／２の値を超えた場合に、当該検知した前記各発光素子の光量に対応する信号を生成する信号生成手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記信号生成手段により、所定の期間、前記信号が生成されない場合に、前記発光制御手段の設定状態を確認する設定状態確認手段をさらに備えることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記発光制御手段は、前記設定状態確認手段により前記設定状態の異常が確認された場合に、前記各発光素子の制御を停止することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記発光制御手段は、前記各発光素子の制御を停止した後に、前記設定状態を正常にし、前記各発光素子の制御を再開することが望ましい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の発光素子の光量を共通の受光素子により検知し、当該検知した前記各発光素子の光量に基づいて、前記各発光素子の光量を制御する画像形成装置であって、前記の光制御装置を備えることを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の発光素子の光量を共通の受光素子により検知し、当該検知した前記各発光素子の光量に基づいて、前記各発光素子の光量を制御する光制御方法であって、前記各発光素子の光量を検知し、当該検知した前記各発光素子の光量が所定の光量の約１／２の値を超えた場合に、当該検知した前記各発光素子の光量に対応する信号を生成する信号生成工程を含むことを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、所定の期間内に、前記信号生成工程で前記信号が生成されない場合に、前記各発光素子を制御するための設定状態を確認する設定状態確認工程をさらに含むことが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記設定状態確認工程で前記設定状態の異常が確認された場合に、前記各発光素子の制御を停止する制御停止工程をさらに含むことが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記制御停止工程で前記各発光素子の制御を停止した後に、前記設定状態を正常にし、前記各発光素子の制御を再開する制御再開工程をさらに含むことが望ましい。

本発明によれば、複数の発光素子の光量を共通の受光素子により検知し、当該検知した各発光素子の光量に基づいて、各発光素子の光量を制御する場合において、各発光素子の光量を検知し、当該検知した各発光素子の光量が所定の光量の約１／２の値を超えた場合に、当該検知した各発光素子の光量に対応する信号を生成するので、当該信号を検知できなかった場合には、各発光素子の制御動作の異常を検知することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる光制御装置、画像形成装置、および光制御方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、または実質的に同一のものが含まれる。

［画像形成装置の構成］
図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置１００の構成を示す図である。本実施の形態の画像形成装置１００は、レーザビームを照射して静電潜像を形成し、形成した静電潜像に対応したトナー画像を転写紙２７上に形成する電子写真方式を採用したものである。

第１の実施の形態の画像形成装置１００は、同図に示すように、スキャナ部１０と、スキャナ部１０で読み込んだ画像を形成するエンジン部２０とから構成されている。

スキャナ部１０は、原稿台１１上に置かれた原稿１２をスキャン露光することで、原稿１２にかかる文書情報を画像信号に変換するためのものである。スキャナ部１０内部の露光ランプ１３は、原稿台１１に沿ってスキャン露光を実施する。

原稿１２からの反射光は、キャリッジミラー１４、第一ハーフスキャンミラー１５、第二ハーフスキャンミラー１６、結像ミラー１７、光学レンズ１８を経て、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ１９によって光電変換された後、反射光に応じた電気信号となる。光電変換によって生成された画像データ信号は、エンジン部２０の光制御装置２００へ出力される。

エンジン部２０では、帯電装置である帯電チャージャ２１によって一様に帯電された一定回転する感光体ドラム２２を、光制御装置２００からのレーザビームで露光することにより静電潜像を形成する。感光体ドラム２２上に形成された静電潜像を現像装置２３によりトナーで現像することにより可視像となる。

一方、予め給紙ローラ２４によって給紙トレイ２５から給紙搬送され、レジストローラ２６で待機した転写紙２７を、感光体ドラム２２の駆動と同期を取って搬送し、転写装置である転写チャージャ２８によって感光体ドラム２２上のトナーを転写紙２７に静電転写し、用紙分離チャージャ２９によって転写紙２７を感光体ドラム２２から分離させる。分離させた後、転写紙２７上のトナー像を定着装置３０により加熱定着させ、排紙ローラ３１により排紙トレイ３２に排紙する。

一方、静電転写後の感光体ドラム２２上に残留したトナー画像は、クリーニング装置３３が感光体ドラム２２に圧接することによって除去される。また、感光体ドラム２２は除電ランプ３４の照射光によって除電される。

以上のように、本実施の形態の画像形成装置１００は、これら一連のプロセスを繰り返すことにより画像を形成している。

［光制御装置の構成］
図２は、本実施の形態の光制御装置２００の構成を示す図である。本実施の形態の光制御装置２００は、同図に示すように、レーザビームを放出するためのレーザダイオードユニット（以下「ＬＤユニット」）３００と、ＬＤユニット３００から放出されたレーザビームを偏光走査させる回転多面鏡（以下「ポリゴンミラー」）４００と、ｆ−θレンズから構成される結像レンズ４１０と、結像レンズ４１０を通ったレーザビームを感光体ドラム２２へ反射させる反射ミラー４２０と、感光体ドラム２２の走査領域外のレーザビームを反射する同期検知ミラー４３０と、同期検知ミラー４３０で反射されたレーザビームを検知するための受光素子を搭載した同期検知板５００と、各種の制御信号をＬＤユニット３００に対して出力する画像処理部（ＩＰＵ）６００と、光制御装置２００全体を統括的に制御するＣＰＵ７００とから構成されている。

なお、本実施の形態では、ＬＤユニット３００内部に内蔵される発光素子として、一つのチップ上に個別に制御可能な４個のレーザダイオード（以下「ＬＤ」）３３０ａがアレイ状に配列されたレーザダイオード・アレイ（以下「ＬＤＡ」）３３０を使用するものとする。また、このＬＤＡ３３０に内蔵される複数のＬＤ３３０ａの光量を検知する共通の受光素子として、一つのフォトダイオード（以下「ＡＰＣ用ＰＤ」）３３０ｂを使用するものとする。また、同期検知板５００に搭載する受光素子として、フォトダイオード（以下「同期検知用ＰＤ」）５００ａを使用するものとする。

ＬＤユニット３００内部のＬＤＡ３３０ａから放出された４本のレーザビームは、ＬＤユニット３００内部のコリメートレンズによって平行光線となり、ポリゴンミラー４００によって偏向走査された後、結像レンズ４１０によって感光体ドラム２２の帯電した表面に、副走査方向に近接した４個のビームスポットとして結像する。この際に、それぞれのレーザビームは、画像処理部６００からのＬＤ点灯信号に基づいてそれぞれ個別に変調されて点灯、消灯を繰り返し、ポリゴンミラー４００の回転に従って、主走査方向に反復して４ライン分同時に走査される。また、感光体ドラム２２が回転して副走査を行なうことによって、感光体ドラム２２上に静電潜像が形成される。

上記構成において、光制御装置２００は、ＬＤ３３０ａに供給する駆動電流の制御動作をＬＤユニット１および画像処理部６００で行い、ＬＤ３３０ａから発光され、同期検知ミラー４２０で反射されたレーザビームを同期検知板５００で検知し、検知したレーザビームの光量が所定の光量の１／２を超えた場合に、その旨を知らせる信号（以下、「同期検知信号」）を同期検知板５００で生成し、生成した信号を画像処理部６００に出力する。そして、光制御装置２００は、同期検知板５００から同期検知信号が出力されない場合に、ＬＤ３３０ａへの駆動電流の制御動作の異常をＣＰＵ７００で検知する。

［ＬＤユニットの構成］
図３は、本実施の形態のＬＤユニット３００の回路構成を示す図である。本実施の形態のＬＤユニット３００は、同図に示すように、光量基準電圧を生成するための光量基準電圧生成回路３１０と、ＬＤ３３０ａを駆動するためのＬＤドライバ３２０と、４個のＬＤ３３０ａと１個のＡＰＣ用ＰＤ３３０ｂを配設するＬＤＡ３３０とから構成されている。

なお、本実施の形態のＬＤユニット３００は、ＬＤＡ３３０に内蔵された４個のＬＤ３３０ａに対応して４個のＬＤドライバ３２０および４個の光量基準電圧生成回路３１０を備えているが、ここでは代表して２個のＬＤドライバ３２０および光量基準電圧生成回路３１０のみ図示している。

上記構成において、ＬＤユニット３００、特に、ＬＤドライバ３２０は、画像データを電気的に処理した画像処理部６００からの制御信号（光量制御信号、Ｓ／Ｈ信号、ＬＤ点灯信号）に基づいて、ＬＤ３３０ａへ供給する駆動電流を制御する。

光量基準電圧生成回路３１０は、画像処理部６００から出力された光量制御信号に基づいて、外部基準電圧を変倍して光量基準電圧としてＬＤドライバ３２０に出力する。

ＬＤドライバ３２０は、光量基準電圧生成回路３１０から出力された光量基準電圧と、画像処理部６００からＡＰＣ実行時に出力されるＬＤ点灯信号によってＡＰＣ用ＰＤ３３０ｂから出力される電圧とに基づいて、画像処理部６００から出力されるＳ／Ｈ信号がサンプリング信号である場合に、ホールドコンデンサを充電する。

また、ＬＤドライバ３２０は、画像処理部６００から有効走査期間（画像形成期間）内に出力されるＬＤ点灯信号と、および、画像処理部６００から出力されるＳ／Ｈ信号がホールド信号である場合に、ホールドコンデンサの電圧値に基づいた電流制御信号とに基づいた駆動電流によって、ＬＤ３００ａを発光させる。

図４は、本実施の形態の光量基準電圧生成回路３１０の回路構成を示す図である。本実施の形態の光量基準電圧生成回路３１０は、ＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）３１２、および可変抵抗を含む分圧抵抗ＶＤを用いて、光量基準電圧を生成する。本実施の形態で用いられるＤＡＣ３１２は、外部基準電圧を変倍して出力するタイプである。光量基準電圧生成回路３１０は、画像処理部６００から出力される光量制御信号に基づいて、外部基準電圧を変倍して光量基準電圧としてＬＤドライバ３２０へ出力する。なお、ＬＤドライバ３２０は、この出力された光量基準電圧に応じた光量になるようにＬＤ３３０ａをコントロールしている。

図５は、本実施の形態のＬＤドライバ３２０の回路構成を示す図である。本実施の形態のＬＤドライバ３２０は、主に、ＬＤ変調回路３２４と、Ｉ／Ｖ変換回路３２６と、コンパレータ３２８と、ステートインジケータ３２９と、ホールドコンデンサと、Ｓ／ＨスイッチＳＷとから構成されている。

ＬＤ変調回路３２４は、画像処理部６００から出力されるＬＤ点灯信号と、当該ＬＤ点灯信号をステートインジケータ３２９で反転させた信号（反転信号）と電流制御信号とに基づいて、ＬＤ３３０ａを変調させるための信号を出力する。

Ｉ／Ｖ変換回路３２６は、ＡＰＣ用ＰＤ３３０ａを流れる電流値を電圧に変換してコンパレータ３２８に出力する。

コンパレータ３２８は、画像処理部６００から出力されるＳ／Ｈ信号（サンプリング信号）によってＳ／ＨスイッチＳＷがＯＮ状態にされている場合に、Ｉ／Ｖ変換回路３２６から出力される電圧と、光量基準電圧生成回路３１０から出力される光量基準電圧との比較結果に応じた信号を出力する。なお、ホールドコンデンサは、この比較結果に応じた信号に基づいて、充電または放電を行う。

なお、同図に示す点線は、ＡＰＣ回路３２２を示し、ＡＰＣ回路３２２は、ＬＤ変調回路３２４、ステートインジケータ３２９、ホールドコンデンサ、Ｓ／ＨスイッチＳＷから構成されている。ここで、ＡＰＣ回路３２２の動作について図５を参照して説明する。

ＡＰＣ実行時には、画像処理部６００からＬＤ３３０ａを連続点灯させるためのＬＤ点灯信号と、それに続くＳ／Ｈ信号（サンプル信号）が出力される。ＬＤ点灯信号は、ＬＤ変調回路３２４に入力されてＬＤ変調回路３２４をＯＮ状態とするとともに、Ｓ／Ｈ信号（サンプル信号）は、Ｓ／ＨスイッチＳＷをＯＮに切り替える。これにより、ホールドコンデンサの電圧値に基づいた電流制御信号がＬＤ変調回路３２４に出力され、電流制御信号に基づいた駆動電流がＬＤ３３０ａに流れ込んでＬＤ３３０ａが発光し、ＬＤ３３０ａの光強度に比例した電流がＡＰＣ用ＰＤ３３０ｂから出力される。

そして、Ｉ／Ｖ変換回路３２６では、ＡＰＣ用ＰＤ３３０ｂを流れる電流値が電圧に変換される。その変換後の電圧と光量基準電圧生成回路３１０から出力された光量基準電圧とがコンパレータ３２８によって比較された結果に基づいて、ホールドコンデンサが充電または放電されて、ホールドコンデンサの電圧値が変化することで、ＬＤ変調回路３２４の駆動電流がコントロールされ、ＬＤ３３０ａの光量が一定に制御される。

そして、有効走査期間時には、画像処理部６００から出力されるＳ／Ｈ信号（ホールド信号）によって、Ｓ／ＨスイッチＳＷがＯＦＦに切り替わる。その結果、ホールドコンデンサの値が一定値に固定されるため、電流制御信号は一定値に固定される。その結果、ＬＤ３３０ａに流れる駆動電流は一定値に固定される。そして、画像処理部６００から出力されるＬＤ点灯信号に基づいて、ＬＤ変調回路３２４を介してＬＤ３３０ａが変調されて、感光体ドラム２２に画像の書き込みが行われる。

図６は、本実施の形態のＬＤ変調回路３２４の構成を示す図である。本実施の形態のＬＤ変調回路３２４は、ホールドコンデンサの電圧値に応じた電流制御信号に基づいて、ＬＤ点灯時にＬＤ３３０ａに印加する駆動電流をコントロールするとともに、ＬＤ点灯信号および反転信号に基づいて、ＬＤ３３０ａへの電流供給をＯＮ、ＯＦＦしてＬＤ変調している。

［同期検知板の構成］
図７は、本実施の形態の同期検知板５００の回路構成を示す図である。本実施の形態の同期検知板５００は、同図に示すように、ポリゴンミラー４００により走査され、同期検知ミラー４３０で反射したレーザビームを検知する同期検知用ＰＤ５００ａと、同期検知用ＰＤ５００ａにより入射光強度に比例して発生する電流を電圧に変換するＩ／Ｖ変換回路５０２と、Ｉ／Ｖ変換回路５０２から出力される電圧と基準電圧Vref2との比較結果を同期検知信号（例えば、入力信号＞Vref2である場合「１」、入力信号＜Vref2である場合「０」）として出力するコンパレータ５０６とから構成されている。

Ｉ／Ｖ変換回路５０２は、同図に示すように、オペアンプ５０４と、ゲイン抵抗ＲＧとから構成されている。また、同期検知用ＰＤ５００ａは、同図に示すように、逆方向のバイアス電圧が与えられており、同期検知用ＰＤ５００ａに到達したレーザビームの入射光強度に比例した電流を出力する。

上記構成において、同期検知板５００は、同期検知用ＰＤ５００ａに入射されるレーザビームの所定の光量の１／２を越えた値を閾値光量として設定できる回路構成を有しており、同期検知用ＰＤ５００ａで検知したレーザビームの光量が、上記閾値光量を超えた場合に、同期検知信号を生成し、生成した同期検知信号を画像処理部６００に出力する。

以下、閾値光量について説明し、続けて、閾値光量を設定する回路の構成条件について説明する。

［閾値光量の説明］
本実施の形態のＬＤＡ３３０のようにＡＰＣ用ＰＤ３３０ｂを共用してＡＰＣを行う場合において、画像処理部６００からの制御信号の誤動作に起因して、複数のＬＤ３３０ａに対して同時にＡＰＣの実行が行われてしまう場合がある。即ち、図８に示すように、画像処理部６００から複数のＬＤ３３０ａに対応する各ＬＤドライバ３２０に対して、ＬＤ点灯信号およびＳ／Ｈ信号（サンプリング信号）が同時に送出されると、複数のＬＤ３３０ａについて同時にＡＰＣが実行される。そして、ＡＰＣ用ＰＤ３３０ｂは、同図に示すように、通常の光量の３倍の光量を受光することになる。なお、図８では４個のＬＤ３３０ａのうち、３個のＬＤ３３０ａについてＡＰＣが同時に実行されていることを示す。

こうなるとＡＰＣ制御系は、ＬＤ３３０ａの発光を抑制する方向に働くことで、実際には、図９に示すように、ＡＰＣの実行対象となっているＬＤ３３０ａの光量が、所望する光量を下回るように制御されることになる。

複数のＬＤ３３０ａの必要光量はほぼ同等であり、このような所望の光量がほぼ同等なｎ個のＬＤ３３０ａについて同時にＡＰＣの実行がなされた場合について考えると、画像処理部６００では、各ＬＤ３３０ａの所望する光量の１／ｎに制御するように動作するものと考えられる。

なぜならば、各ＡＰＣ制御系が同等の制御系であれば、その応答速度もほぼ均一であると考えられることから、各ＬＤ３３０ａについて同時にＡＰＣの実行がなされると、各ＬＤ３３０ａとも同等の応答速度で光量が抑制されていき、各ＬＤ光量が所望する光量の１／ｎに制御された時点で、各ＬＤ３３０ａからＡＰＣ用ＰＤ３３０ｂへのトータル入射光量が所望する光量になって安定すると考えられるからである。

このように、ｎ個のＬＤ３３０ａについて同時にＡＰＣの実行がなされた場合には、ＬＤ光量は所望する光量の１／ｎに制御されるので、ｎの値が大きくなるほど１個のＬＤ３３０ａあたりのＬＤ光量は小さくなる。一方、ｎの値が小さくなるほど１個のＬＤ３３０ａあたりのＬＤ光量は大きくなる。また、複数個のＬＤ３３０ａについて同時にＡＰＣの実行がなされるためには、最低２個のＬＤ３３０ａについて同時にＡＰＣの実行がなされることが必要であるため、複数個のＬＤ３３０ａについて同時にＡＰＣの実行がなされた場合のＬＤ光量は、ｎ＝２のときに最大の値になることが分かる（図１０参照）。即ち、複数個のＬＤ３３０ａについて同時にＡＰＣの実行がなされた場合の１個あたりのＬＤ光量は、所望する光量の１／２以下の値になると考えることができる。

上記のようにＬＤ光量が所望する光量の１／２以下の値になる場合においては、同期検知用ＰＤ５００ａへの入射光量が、所定の光量の１／２以下の値になると考えられる。そこで、同期検知用ＰＤ５００ａに入射されるレーザビームの所定の光量の１／２を越える値を閾値光量とし（図１１参照）、レーザビームの光量が閾値光量を超えた場合に同期検知信号を生成して画像処理部６００に出力することとすれば、所定の期間内の同期検知信号の出力の有無に基づいて、複数のＬＤ３３０ａについて同時にＡＰＣの実行がなされたか否かをＣＰＵ７００で判断できる。

また、本実施の形態のＬＤＡ３３０のように複数のＬＤ３３０ａ間でＡＰＣ用ＰＤ３３０ｂを共有する場合において、ＡＰＣの実行の対象ではないＬＤ３３０ａに対応するＬＤドライバ３２０にＬＤ点灯信号が送出されると、当該ＬＤ３３０ａが他のＬＤ３３０ａのＡＰＣ実行中に、通常の点灯を行ってしまう場合がある。

この場合、通常に点灯しているＬＤ３３０ａについては、発光を抑制する方向にはＡＰＣ制御系が働かないためＬＤ光量はそのままであり、ＡＰＣの実行の対象となっているＬＤ３３０ａについては、複数個のＬＤ３３０ａについて同時にＡＰＣの実行がなされた場合と比較すると、さらに余分に光量を抑制しなければ、ＬＤ光量を所望する光量に近づけることができない。

即ち、いかなる場合でも、ＡＰＣの実行中において、ＡＰＣの実行の対象ではないＬＤ３３０ａの点灯によってＡＰＣ動作の異常が発生した場合のＬＤ光量は、所望する光量の１／２以下の値になることが分かる。そこで、同期検知用ＰＤ５００ａに入射されるレーザビームの所定の光量の１／２を越える値を閾値光量とし（図１１参照）、レーザビームの光量が閾値光量を超えた場合に同期検知信号を生成して出力することとすれば、所定の期間内の同期検知信号の出力の有無に基づいて、ＡＰＣの実行の対象ではないＬＤ３３０ａの点灯が発生したか否かをＣＰＵ７００で判断できる。

従来技術では、制御信号の誤動作に起因して、複数のＬＤ３３０ａに対してＡＰＣが同時に実行された場合やＡＰＣの実行の対象ではないＬＤ３３０ａの点灯が発生した場合であっても、ＡＰＣ動作の異常を検知することができない。しかしながら、同期検知板５００において、同期検知用ＰＤ５００ａへの所定の入射光量の１／２を超える値を閾値光量として設定する回路を構成し、同期検知用ＰＤ５００ａへの入射光量が閾値光量を超えた場合に同期検知信号を生成して画像処理部６００に出力することとすれば、ＣＰＵ７００での同期検知信号の監視によって、ＡＰＣ動作の異常を認識することが可能になる。

［閾値を設定するための条件］
次に、同期検知板５００において、閾値光量を設定する回路の構成条件について図７を参照して説明する。なお、本実施の形態では、コンパレータ５０４に与えられる基準電圧Vref1の値およびコンパレータ５０６に与えられる基準電圧Vref2の値は固定されているものとする。

同期検知用ＰＤ５００ａから電流が出力された場合に、Ｉ／Ｖ変換回路５０２内部のコンパレータ５０４から出力される電圧(V)は、式（１）より求めることができる。

V = - R・Ipd + Vref1・・・（１）
ただし、
Ipd : 同期検知用ＰＤ５００ａの出力電流［A］
R ： ゲイン抵抗ＲＧの抵抗値［Ω］
Vref1 : コンパレータ５０４に与えられる基準電圧［V］

つまり、Ｉ／Ｖ変換回路５０２は、基準電圧Vref1と、同期検知用ＰＤ５００ａの出力電流Ipdに比例した電圧とに基づいた電圧(V)を出力することができ、ゲイン抵抗ＲＧによって増幅率を可変できる構造になっている。なお、出力電流Ipdは、レーザビームの照射角度、使用されるＰＤの種類などに起因として、画像形成装置１００毎に異なるものである。

次に、コンパレータ５０６は、Ｉ／Ｖ変換回路５０２の出力電圧(V)と、基準電圧Vref2を比較し、比較した結果、I／Ｖ変換回路５０２の出力電圧(V)の方が小さい場合に、Ｌｏｗ信号を出力する。即ち、コンパレータ５０６は、式（２）が成り立つ場合に、Ｌｏｗ信号を出力する。この場合において、同期検知板５００は同期検知信号を生成しない。

- R ・ Ipd + Vref1 ＜ Vref2・・・（２）

換言すれば、式（２）を変形した式（３）が成り立つ場合にＬｏｗ信号を出力することに等しい。

R ・ Ipd ＞ Vref1 - Vref2・・・（３）

さらに換言すれば、式（４）が成り立つ場合に、同期検知用ＰＤ５００ａから出力される電流Ipdが閾値光量となる。

R ・ Ipd = Vref1 - Vref2・・・（４）

そして、本実施の形態においては、Ｉ／Ｖ変換回路５０２では、式（５）が成り立つ抵抗値（Ω）を有するゲイン抵抗ＲＧがコンパレータ５０４の非反転入力端子と出力端子の間に配設する。これにより、同期検知用ＰＤ５００ａに入射されるレーザビームの光量が所定の光量の１／２を越える値を閾値光量とすることができる。

(1/2) ・ Po < (1/RA) ・ (Vref1 - Vref2)・・・（５）
ただし、
Po : 同期検知用ＰＤ５００ａへの入射光量［w］
A : 同期検知用ＰＤ５００ａの受光感度［A/W］

ここで、式（５）に基づいて、同期検知用ＰＤ５００ａに入射されるレーザビームの光量が所定の光量の１／２を越える値を閾値光量とすることができる理由について説明する。

まず、同期検知用ＰＤ５００ａの出力電流Ipdは、入射光量に比例することが知られていることから、同期検知用ＰＤ５００ａの出力電流Ipdは、式（６）により表現することができる。

Ipd = A・Po・・・（６）

従って、閾値光量における同期検知用ＰＤ５００ａの出力電流Ipdは、式（７）により表現することができる。

Ipd = A・Pth・・・（７）
ただし、
Pth：閾値光量［W］

また、上述したように、式（４）が成り立つ場合の出力電流Ipdが光量閾値となることから、式（８）が成り立つことが分かる。

R ・ A ・ Pth = Vref1 - Vref2・・・（８）

式（８）を変形すると、式（９）が得られる。

Pth = 1/RA (Vref1 - Vref2)・・・（９）

ここで、閾値光量が同期検知板５００への所定の入射光量の１／２を超える値にするためには、式（１０）が成り立てばよい。

Pth ＞ (1/2) Po・・・（１０）

（１０）式を（９）式に代入すると（５）式が得られる。従って、（５）式が成り立つ抵抗値を有するゲイン抵抗ＲＧを配設することにより、同期検知用ＰＤ５００ａに入射されるレーザビームの所定の光量の１／２を越える値を閾値光量とすることができる。

従って、本実施の形態の同期検知板５００の回路構成において、同期検知用ＰＤ５００ａに入射されるレーザビームの光量が所定の光量の１／２を越える値を閾値光量にするためには、上記（５）式を満たす抵抗値を有するゲイン抵抗ＲＧをＩ／Ｖ変換回路５０２に配設すればよい。

［画像処理部の構成］
図１２は、本実施の形態の画像処理部６００の構成を示す図である。本実施の形態の画像処理部６００は、同図に示すように、光量設定信号を出力する光量設定レジスタ６１０と、Ｓ／Ｈ信号およびＬＤ点灯信号を出力するＬＤ点灯制御ブロック６２０と、ポリゴン制御信号を出力するポリゴン制御ブロック６７０と、ドラム制御信号を出力するドラム制御ブロック６８０とから構成されている。

なお、画像処理部６００は、上述したＬＤユニット１内部の４個の光量基準電圧生成回路３１０とＬＤドライバ３２０にそれぞれ対応して、４個の光量設定レジスタ６１０と４個のＬＤ点灯制御ブロック６２０を備えているが、ここでは代表して、それぞれ１個の光量設定レジスタ６１０とＬＤ点灯制御ブロック６２０のみ図示している。

画像処理部６００は、ＣＰＵ７０からの命令に基づいて、ＣＰＵインタフェース６９０を介して、光量設定レジスタ６１０やＬＤ点灯制御ブロック６２０、ポリゴン制御ブロック６７０、ドラム制御ブロック６８０などの各ブロック内部のレジスタを書き換えて、各種の制御信号（光量設定信号、Ｓ／Ｈ信号、ＬＤ点灯信号）を生成する。

上記構成において、画像処理部６００は、同期検知板５００からＬＤ点灯制御ブロック６７０に送出される同期検知信号を元にして各種の制御信号を生成し、生成した各種の制御信号をＬＤユニット３００に出力する。しかしながら、各種の制御信号の誤動作によって、ＡＰＣ動作が異常になり、同期検知板５００からＬＤ点灯制御ブロック６７０に同期検知信号が送出されない場合には、ＣＰＵ７００によりＡＰＣ動作の異常を検知する。

なお、上記構成において、ＡＰＣ動作の異常を検知した場合に、画像処理部６００内部の各レジスタの設定状態をＣＰＵ７００により確認する。また、レジスタなどの設定状態の異常を確認した場合に、ＣＰＵ７００による制御により、画像形成動作を停止させる。また、画像形成動作を停止させた後、ＣＰＵ７００により、各レジスタの設定状態を正常にし、画像形成動作を再開させる。

光量設定レジスタ６１０は、ＣＰＵ７００の命令によりＣＰＵインタフェース６９０を介して書き換えられた所定の値に対応する光量設定信号をＬＤユニット３００に対して出力する。

ＬＤ点灯制御ブロック６２０は、ＣＰＵ７００の命令により内部レジスタがＣＰＵインタフェース６９０を介して所定の値に書き換えられることで、ＡＰＣタイミング、同期検知タイミング、画像データ送信タイミングを設定し、同期検知板５００からの同期検知信号を元にして、ＡＰＣタイミングおよび同期検知タイミングに合わせたＬＤ点灯信号と、Ｓ／Ｈ信号と、画像データ信号に対応するＬＤ点信号とをＬＤユニット３００に対して出力する。

ポリゴンは、ＣＰＵ７００により内部レジスタがＣＰＵインタフェース６９０を介して所定の値に書き換えられることで、ポリゴン設定信号をポリゴン制御板６７２に対して出力する。ドラム制御ブロック６８０は、ＣＰＵ７００により内部レジスタがＣＰＵインタフェース６９０を介して所定の値に書き換えられることで、ドラム設定信号をドラム制御板６８２に対して出力する。

図１３は、本実施の形態のＬＤ点灯制御ブロック６２０の回路構成を示す図である。本実施の形態のＬＤ点灯制御ブロック６２０は、ＡＰＣ信号および同期点灯信号を出力するＡＰＣ・同期制御回路６３０と、読出し制御信号を出力するＦＩＦＯ読出し制御回路６５０と、一時的に蓄積していた画像データ信号を出力するＦＩＦＯメモリ６５２と、ＬＤ点灯信号を生成する論理和回路６６０とから構成されている。

ＡＰＣ・同期制御回路６３０は、ＣＰＵインタエースを介してのＣＰＵ７００の命令に基づいて、内部レジスタが所定の値に書き換えられることで、ＡＰＣタイミング、同期検知タイミング、画像データ送信タイミングを設定し、同期検知板５００からの同期検知信号を元にして、ＡＰＣ信号および同期点灯信号を出力する。なお、出力されたＡＰＣ信号は、論理和回路６６０に入力され、また、そのままＳ／Ｈ信号としてＬＤユニット３００に入力される。

ＦＩＦＯ読出し制御回路６５０は、同期検知板５００からの同期検知信号を元にして、読出し制御信号を生成し、生成した読出し制御信号をＦＩＦＯメモリ６５２に出力する。ＦＩＦＯ６５２は、外部からの画像データ信号を一時的に蓄積し、ＦＩＦＯ読出し制御回路６５０からの読出し制御信号に合わせて画像データ信号を論理和回路６６０に出力する。論理和回路６６０は、ＡＰＣ信号、同期点灯信号、および画像データ信号のうち、いずれかの信号が生成された場合に、ＬＤ点灯信号をＬＤユニット３００に出力する。

図１４は、本実施の形態のＡＰＣ・同期制御回路６３０の回路構成を示す図である。本実施の形態のＡＰＣ・同期制御回路６３０は、同期検知板５００から出力される同期検知信号によってリセットされ、内部クロック信号に基づいて、時間計測を行うカウンタ回路６３１と、ＡＰＣ開始設定レジスタ６３２と、ＡＰＣ開始設定レジスタ値とカウンタ回路６３１の出力値を比較するコンパレータ６３３と、ＡＰＣ終了設定レジスタ６３４と、ＡＰＣ終了設定レジスタ値とカウンタ回路６３１の出力値を比較するコンパレータ６３５と、コンパレータ６３３およびコンパレータ６３５の出力信号に基づいてＡＰＣ信号を出力する論理回路６３６と、同期点灯開始設定レジスタ６３７と、同期点灯開始設定レジスタ値とカウンタ回路６３１の出力値を比較するコンパレータ６３８と、同期点灯終了設定レジスタ６３９と、同期点灯終了設定レジスタ値とカウンタ回路６３１の出力値を比較するコンパレータ６４０と、コンパレータ６３８およびコンパレータ６４０の出力信号に基づいて同期点灯信号を出力する論理回路６４１とから構成されている。

ＡＰＣ動作の異常を検知したＣＰＵ７００は、ＬＤ点灯制御ブロック６２０内部の設定状態を確認する。即ち、ＡＰＣ・同期制御回路６３０内部のレジスタ設定や、ＦＩＦＯ読出し制御回路６５０やＦＩＦＯメモリ６５２内部のレジスタ設定を確認する。

例えば、図１４に示すＡＰＣ・同期制御回路６３０内部において、各レジスタの設定値が所定の値でない場合には、ＡＰＣ信号または同期点灯信号が、所定のタイミングとは異なるタイミングで、論理回路６３６または論理回路６４１から出力されることになり、複数のＬＤ３３０ａについてのＡＰＣの同時実行や、ＡＰＣの実行の対象ではないＬＤ３３０ａの点灯を起因として、ＡＰＣ動作の異常を招来する。ＡＰＣ動作の異常を継続させたままの画像形成動作は、画像品質の低下を招くので望ましくない。

そこで、ＣＰＵ７００は、ＬＤ点灯制御ブロック６２０内部の設定状態を確認し、設定状態の異常を確認した場合に、画像形成動作を停止させるように制御する。

また、ＣＰＵ７００は、設定状態の異常が確認された場合に、上記設定状態を正常に戻す。具体的には、ＣＰＵ７００は、予め記憶装置（図示なし）などに格納されている、各レジスタに対応する所定の設定値を読み出し、読み出した各設定値を各レジスタに設定する。そして、ＣＰＵ７００は、所定の設定値を各レジスタに設定した後に、画像形成動作を再開するように制御する。

また、ＣＰＵ３４０は、設定状態が異常であると確認された場合には、その旨を操作表示部（例えば、タッチパネル）や外部装置（例えば、画像形成装置１００に接続された情報処理装置に対応する液晶ディスプレイやＣＲＴ）などに表示させ、ユーザにその旨を知らせる。

上記構成において、ＬＤユニット３００、画像処理部６００、およびＣＰＵ７００は、発光制御手段として機能する。また、同期検知板５００は、信号生成手段として機能する。また、ＣＰＵ７００は、設定状態確認手段として機能する。

以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置１００によれば、ＬＤ３３０ａからのレーザビームの所定の光量の１／２を越える値を閾値光量として設定される回路構成である同期検知板５００において、ＬＤ３３０ａからのレーザビームを同期検知用ＰＤ５００ａで検知し、検知したレーザビームの光量が閾値光量を超えた場合に、同期検知信号を生成して画像処理部６００に出力する。所定の期間、画像処理部６００への同期検知信号の送出がない場合には、ＡＰＣ動作の異常をＣＰＵ７００で検知する。従って、ＡＰＣ動作の異常を簡易に検知することができ、結果として、画像品質の低下を防止することできる。

また、本実施の形態の画像形成装置１００によれば、ＡＰＣ動作の異常を検知したＣＰＵ７００は、ＬＤ点灯制御ブロック６２０内部の設定状態を確認するので、画像処理部６００からＬＤユニット３００へ出力される各種の制御信号（光量基準電圧、Ｓ／Ｈ信号、ＬＤ点灯信号）を起因として、ＡＰＣ動作が異常になったかどうかを把握することができる。

また、本実施の形態の画像形成装置１００によれば、ＬＤ点灯制御ブロック６２０内部の設定状態の異常を確認できたＣＰＵ７００は、ＬＤ３３０ａへの駆動電流の供給の停止、ポリゴンミラー４００や感光体ドラム２２などの駆動停止など、エンジン部２０による画像形成動作を停止させるので、ＡＰＣ動作の異常に基づく画像品質の低下を未然に防止することができる。

また、本実施の形態の画像形成装置１００によれば、画像形成動作を停止させたＣＰＵ７００は、所定の順序を踏んで、ＬＤ点灯制御ブロック６２０内部の設定状態を正常にし、画像形成動作を再開させるので、正常なＡＰＣ動作に基づく画像形成を行うことができる。

また、本実施の形態の画像形成装置１００によれば、ＬＤ点灯制御ブロック６２０内部の設定状態の異常を確認できたＣＰＵ７００は、その旨を操作表示部や外部装置などに通知するので、ユーザはその旨を把握することができる。

なお、本実施の形態では、基準電圧Vref1および基準電圧Vref2が固定値であることを前提として、上述した（５）式を満たす抵抗値を求め、求めた抵抗値を有するゲイン抵抗ＲＧを配設する構成としたが、ゲイン抵抗ＲＧの抵抗値に応じて、上記（５）式を満たす基準電圧Vref1または基準電圧Vref2の値を調整して設定する構成としてもよい。

また、基準電圧Vref1、基準電圧Vref2、およびゲイン抵抗ＲＧの抵抗値が固定値であることを前提として、上記（５）式を満たす出力電流Ipdを出力することのできるＰＤを同期検知用ＰＤ５５０ａとして配設する構成としてもよい。

また、本実施の形態では、発光素子として、レーザダイオード（ＬＤ）を用いたが、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などの発光素子を用いてもよい。

また、本実施の形態では、ＬＤユニット３００から放出されたレーザビームを走査させるための手段として、回転多面鏡（ポリゴンミラー）を用いていたが、ピエゾ素子やＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術を利用した回折格子型空間変調器などを用いてもよい。

以上のように、本発明にかかる光制御装置、画像形成装置、および光制御方法は、レーザ光を生成する発光素子を制御してレーザ光を走査させるのに有用であり、特に、画像の品質低下を防止するのに適する。また、本発明にかかる光制御装置、画像形成装置、および光制御方法は、光ディスクや光通信などの情報・通信分野において使用されるレーザビーム光原に応用が可能である。

画像形成装置１００の構成を示す図である 光制御装置２００の構成を示す図である。 ＬＤユニット３００の回路構成を示す図である。 光量基準電圧生成回路３１０の回路構成を示す図である。 ＬＤドライバ３２０の回路構成を示す図である。 ＬＤ変調回路３２４の回路構成を示す図である。 同期検知板５００の回路構成を示す図である。 複数のＬＤについて同時にＡＰＣ実行が行われた場合のＬＤ光量を示す図である。 複数のＬＤについて同時にＡＰＣ実行が行われた場合に抑制されたＬＤの光量を示す図である。 所望のＬＤ光量に対する、複数のＬＤについて同時にＡＰＣ実行が行われた場合のＬＤ光量の割合を示す図である。 所定の入射光量に対する、複数のＬＤについて同時にＡＰＣ実行が行われた場合の入射光量の割合を示す図である。 画像処理部６００の構成を示す図である。 ＬＤ点灯制御ブロック６２０の回路構成を示す図である。 ＡＰＣ・同期制御回路６３０の回路構成を示す図である。

符号の説明

１００ 画像形成装置
２００ 光制御装置
３００ ＬＤユニット（レーザダイオードユニット）
３１０ 光量基準電圧生成回路
３１２ ＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）
３２０ ＬＤドライバ
３２２ ＡＰＣ回路
３３０ ＬＤＡ（レーザダイオード・アレイ）
３３０ａ ＬＤ
３３０ｂ ＡＰＣ用ＰＤ
５００ 同期検知板
５００ａ 同期検知用ＰＤ
５０２ Ｉ／Ｖ変換回路
６００ 画像処理部
６１０ 光量設定レジスタ
６２０ ＬＤ点灯制御ブロック

Claims (9)

1. 複数の発光素子の光量を共通の受光素子により検知し、当該検知した前記各発光素子の光量に基づいて、前記各発光素子の光量を制御する光制御装置であって、
   前記各発光素子の光量が所定の値になるように前記各発光素子の制御を行う発光制御手段と、
   前記各発光素子の光量を検知し、当該検知した前記各発光素子の光量が所定の光量の約１／２の値を超えた場合に、当該検知した前記各発光素子の光量に対応する信号を生成する信号生成手段とを備えることを特徴とする光制御装置。
2. 前記信号生成手段により、所定の期間、前記信号が生成されない場合に、前記発光制御手段の設定状態を確認する設定状態確認手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光制御装置。
3. 前記発光制御手段は、前記設定状態確認手段により前記設定状態の異常が確認された場合に、前記各発光素子の制御を停止することを特徴する請求項２に記載の光制御装置。
4. 前記発光制御手段は、前記各発光素子の制御を停止した後に、前記設定状態を正常にし、前記各発光素子の制御を再開することを特徴とする請求項３に記載の光制御装置。
5. 複数の発光素子の光量を共通の受光素子により検知し、当該検知した前記各発光素子の光量に基づいて、前記各発光素子の光量を制御する画像形成装置であって、
   請求項１〜請求項４に記載の光制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
6. 複数の発光素子の光量を共通の受光素子により検知し、当該検知した前記各発光素子の光量に基づいて、前記各発光素子の光量を制御する光制御方法であって、
   前記各発光素子の光量を検知し、当該検知した前記各発光素子の光量が所定の光量の約１／２の値を超えた場合に、当該検知した前記各発光素子の光量に対応する信号を生成する信号生成工程を含むことを特徴とする光制御方法。
7. 所定の期間内に、前記信号生成工程で前記信号が生成されない場合に、前記各発光素子を制御するための設定状態を確認する設定状態確認工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の光制御方法。
8. 前記設定状態確認工程で前記設定状態の異常が確認された場合に、前記各発光素子の制御を停止する制御停止工程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の光制御方法。
9. 前記制御停止工程で前記各発光素子の制御を停止した後に、前記設定状態を正常にし、前記各発光素子の制御を再開する制御再開工程をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の光制御方法。

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