JP2009034864A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サンプリング区間でリアルタイムでレーザ光量を目標光量に調整するには、高速なデジタルデータ処理や、高速なＤ／Ａコンバータが必要となり、従来のアナログ回路と比べてコスト高となってしまう。
【解決手段】 レーザ５０２から発光されるレーザ光量を検知するＰＤ５０１と、このＰＤ５０１で検知されたレーザ光量に対応するデジタル値と、目標とするレーザ光量に対応するデジタル値とを比較する比較器５１５と、この比較結果に応じてレーザを駆動する駆動電流を決定する制御値を求める演算部５０８と、この演算部５０８で得られた制御値に応じた駆動電流でレーザを駆動するスイッチング定電流部５０３を有し、現走査ラインの露光走査における前記レーザの駆動電流は、それ以前の走査ラインでのレーザのレーザ光量に基づく制御値により決定される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、感光体をレーザビームで走査して像形成する複写機や、レーザビームプリンタなどの画像形成装置に関する。

レーザ光を走査して像形成を行う画像形成装置では、半導体レーザのパワー制御を自動で行うＡＰＣ（Auto Power Control）回路を設けている。この従来のＡＰＣ回路ではアナログ的にリアルタイムで半導体レーザの駆動制御を行なっている。

図１は、従来のＡＰＣ回路の構成を示す図である。

図において、サンプルホールド部１３０は、実際のレーザ光量に対応する電圧と、目標とするレーザ光量に対応した基準電圧とを比較し、その誤差信号を生成する。定電流制御部１３１は、その誤差信号に応じてレーザの駆動電流を制御し、レーザのバイアス電流を調整している。ビデオスイッチング部１３３は、画像信号に応じてレーザをオン／オフして画像信号に応じたレーザ光を発光させている。１３２はレーザモジュールで、レーザ光を発光するレーザ１１３と、そのレーザ１１３から発光されるレーザ光の強度を検出するフォトダイオード（ＰＤ）１１２とを有している。

以下、各部の詳細な制御について説明する。

サンプルホールド部１３０では、レーザ１１３の発光によってＰＤ１１２に生じた電流を抵抗Ｒｍ１２０に流してＰＤ電圧Ｖｍ１０１を生成する。このＰＤ電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒ１０２とがコンパレータ１２１で比較される。ここでＶｍ＜Ｖｒの場合（レーザ１１３の発光量が目標とする発光量よりも少ない）、Ｃｈ１１０を介してコンデンサ１２２を充電する。一方、Ｖｍ＞Ｖｒの場合（レーザ１１３の発光量が目標とする発光量よりも多い）は、Ｃｈ１１０を介してコンデンサ１２２の電荷が放電される。このコンデンサ１２２の充電量に応じて、レーザの目標光量とサンプリング時のレーザ光量の誤差電圧が生成される。こうして、目標とするレーザ光量に対してＰＤ１１２で検知したレーザ光量が少ない場合は、サンプルホールド用のコンデンサ１２２に電荷がチャージされて、定電流制御部１３１へ供給する電流を増やすようにＣｈ１１０の電圧が高くなる。一方、目標とするレーザ光量に対してＰＤ１１２で検知したレーザ光量が多い場合は、サンプルホールド用のコンデンサ１２２の電荷が放電されて定電流制御部１３１へ供給する電流を低下させるべくＣｈ１１０の電圧が低くなる。こうしてサンプルホールド部１３０では、サンプリング時に誤差電圧を生成して、ホールド時には、誤差電圧を保持するように動作している。

次に定電流制御部１３１について説明する。

サンプルホールド部１３０で生成された誤差電圧はオペアンプ１２３に入力され、レーザ１１３を流れる電流Ｉｓｗを抵抗１２４で電圧に変換したレーザ電流に応じた電圧と比較される。このオペアンプ１２３の出力は、レーザ１１３を流れる電流を制御するトランジスタに接続されており、これによりレーザ１１３は、ホールドされた誤差電圧に応じた一定電流が流れるように定電流制御される。一方、バイアス電流制御も行われ、バイアス電流を決める基準電圧１１７に応じた一定電流が流れるように、レーザ１１３のバイアス電流Ｉｂも定電流制御されている。このバイアス電流Ｉｂは、プリンタ等では、バイアス電流でレーザ発光しないように、レーザ１１３の発光電流Ｉｔｈ以下の電流値としている。レーザ電流は、イネーブル信号ＥＮＢ１０４がロウレベル（イネーブル）の場合に（Ｉｂ＋Ｉｓｗ）となり、イネーブル信号ＥＮＢ１０４がハイレベル（ディスイネーブル）の場合は流れない。

ビデオスイッチング部１３３は、図示しない画像処理回路で生成されたビデオ信号に応じて、レーザ１１３をオン／オフする。いまビデオ信号が入力され、ＰＷＯ信号１１９がロウレベルの場合は、レーザ１１３に（Ｉｂ＋Ｉｓｗ）の電流を流すように制御する。またＰＷＯ信号１１９がハイレベルの場合は、レーザ１１３にバイアス電流Ｉｂを流すように制御する。また、サンプルホールド信号１０３が、サンプリング中であることを示すロウレベルの場合は、ＰＷＯ信号１１９によらずレーザ１１３に電流（Ｉｓｗ＋Ｉｂ）を流してレーザ光量のＡＰＣ動作を行うように制御する。

図２は、従来のＡＰＣ動作を説明するタイミング図である。

初期サンプリング期間Ｔ１では、サンプリング開始時であるため、サンプルホールドのコンデンサ１２２の電荷が０であるためレーザ１１３は発光していない。そしてサンプルホールド部１３０のコンパレータ１２１で、基準電圧ＶｒとＰＤ電圧Ｖｍとが等しくなるまでコンデンサ１２２が充電され、誤差電圧が上昇して目標とするレーザ光量に応じた基準電圧Ｖｒになるように制御される。ホールド期間Ｔ２及びＴ４は、サンプルホールド部１３０のコンデンサ１２２の電荷に応じた誤差電圧がホールドされる。しかし、回路構成で若干のリーク電流が発生するためにコンデンサ１２２の電荷がホールド区間内で徐々に少なくなる。図中、ΔＩｄは、このリーク電流によるレーザ駆動電流の低減を示している。サンプリング区間Ｔ３及びＴ５では、ホールド区間中で変化したレーザ光量の補正を行う。このホールド区間でレーザ光量が変化する要素としては、サンプルホールド部１３０のコンデンサ１２２の電荷のリークや、レーザチップの温度上昇による光量ダウン等が挙げられる。

以上のように従来のＡＰＣ制御は、サンプリング時に、目標光量と、実際のレーザ光量とを比較して、その誤差を補正するアナログ的なフィードバック制御を行い、レーザ１１３の光量が目標光量となるようにレーザ１１３の定電流駆動を行っている。そして、ホールド時には、フィードバック制御は行わず、定電流制御の電流を一定に保つように制御していた。
特願平１０−４４５０５号公報

上述のアナログ回路では、ホールド時にコンデンサ１２２の端子が完全にハイインピーダンス状態とはならないため、若干のリーク電流が発生してしまう。このホールド時のリーク電流が流れる方向が、コンデンサ１２２を充電する方向の場合は、ホールド区間にコンデンサ１２２の電位が高くなりレーザ１１３の駆動電流を若干上げることになる。逆に、このホールド時のリーク電流の方向がコンデンサの電荷を放電する方向である場合は、ホールド区間でコンデンサ両端の電位が高くなり、レーザの駆動電流を若干下げることになる。

電子写真方式のプリンタの場合、感光体にレーザを照射して静電画像を形成し、その静電画像をトナーで現像し可視化している。このレーザによる像形成時のレーザ光量の制御はＡＰＣ回路のホールド区間で行われる。従って、ホールド区間のレーザ光量は、サンプルホールド部１３０のコンデンサ１２２の電荷によって発生する電圧に応じて制御されることになる。よって、サンプリング時のコンデンサ１２２のリーク電流による電圧変化がそのままレーザ光量の変化となって表れ、レーザ光の走査で形成される静電画像が変動して可視化されたトナー像の濃度が変化してしまう。理想的には、レーザ走査時にはレーザ光量が一定であることが画像濃度安定性という観点から望ましい。つまり、従来のサンプルホールド部では、画像濃度安定性が低下してしまうという課題を有している。

このリーク電流をなくす試みとして、ＡＰＣをデジタル制御にすることが考えられている。例えば、定電流回路の電流値を制御する電圧をＤ／Ａ変換してデジタル値（制御値）で制御すれば、ホールド時にリーク電流のない一定の電圧を発生できる。そして、この電圧に応じてレーザの駆動電流を制御することにより、走査時のレーザ光量をアナログ制御に比べて安定させることができる。

しかし、サンプリング区間でリアルタイムでレーザ光量を目標光量に調整するには、高速なデジタルデータ処理や、高速なＤ／Ａコンバータが必要となり、従来のアナログ回路と比べてコスト高となってしまう課題を有している。

更に、アナログＡＰＣを行うとＡＰＣ時間が長くなってレーザチップの温度が上昇し、パルス点灯させる画像形成時の光量と若干異なってくる場合もある。

これに対して特許文献１には、ＡＰＣ時もパルス点灯させて、ＰＤ出力を積分して直流レベルに変換してアナログＡＰＣすることも提案されている。しかし、これでは積分誤差が発生し、ＡＰＣと画像形成時のレーザ光量が変動するという問題もある。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決することにある。

本願発明の特徴は、高速のＡ／ＤコンバータやＤ／Ａコンバータを不要にして、高精度なレーザ露光制御を行うことにある。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
画像信号に応じてレーザを発光駆動し、当該レーザから発光されるレーザ光により感光体を露光走査して画像を形成する画像形成装置であって、
前記レーザから発光されるレーザ光量を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知されたレーザ光量に対応するデジタル値と、目標とするレーザ光量に対応するデジタル値とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に応じて前記レーザを駆動する駆動電流を決定する制御値を求める演算手段と、
前記演算手段により得られた制御値に応じた駆動電流で前記レーザを駆動するレーザ駆動手段とを有し、
現走査ラインの露光走査における前記レーザの駆動電流は、それ以前の走査ラインでの前記レーザのレーザ光量に基づく前記制御値により決定されることを特徴とする。

本発明によれば、高速のＡ／ＤコンバータやＤ／Ａコンバータを不要にして、高精度なレーザ露光制御を行うことができるという効果がある。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

本実施の形態の特徴を説明する前に、本実施の形態に係るＡＰＣ回路を採用した画像形成装置（複写機）の構成を説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係る複写機の断面図である。この複写機は、原稿を読み取った画像信号、或は外部から供給された画像信号に応じてレーザを発光駆動し、当該レーザから発光されるレーザ光により感光体を露光走査して画像を形成する。

１の原稿給紙装置上に積載された原稿は、１枚づつ順次、原稿台ガラス２面上に搬送される。こうして原稿台ガラス２に原稿が搬送されると、スキャナ３のランプが点灯し、かつスキャナーユニット４が移動して原稿台ガラス２上の原稿を照射する。こうして原稿を照射した光の反射光はミラー５，６，７を介してレンズユニット８を通過し、その後イメージセンサ９に入力される。このイメージセンサ９に入力された画像信号は、直接、或は、一旦画像メモリ（不図示）に記憶される。そして画像メモリから読み出された後、露光制御部１０に入力される。この露光制御部１０は、後述するＡＰＣ回路などを有しており、画像信号に応じてレーザ５０２（図４）を駆動してレーザ光を発生させる。このレーザ光の照射によって感光体１１上には、その画像信号に応じた静電潜像が形成される。電位センサ２９によって、感光体１１上の電位が所望の値になっているか監視される。そして静電潜像は現像器１３から供給されるトナーによって現像される。この静電潜像の形成とタイミングを合わせて用紙カセット１４又は１５から転写部材（転写シート）が搬送され、転写部１６において、感光体１１上の現像されたトナー像が転写シートに転写される。こうして転写されたトナー像は、定着部１７にて転写シートに定着された後、排紙部１８より装置外部に排出される。この転写後の感光体１１の表面はクリーナ２５で清掃される。クリーナ２５で清掃された感光体１１の表面を補助帯電器２６で除電して一次帯電器２８により良好な帯電を得られるようにする。そして感光体１１上の残留電荷を前露光ランプ２７で消去し、一次帯電器２８で感光体１１の表面を帯電する。このような工程を繰り返すことで複数枚の画像形成を行う。

また両面印刷を行う場合は、フラッパ２０により転写済の転写シートの搬送方向を搬送路２２側に切替え、裏面印刷用の搬送路２３，２４に送る。こうして裏面印刷用の搬送路２３，２４を経由した表面が印刷済の転写シートは、再び転写部１６に送られ、感光体１１上に形成されたトナー像（裏面画像）が転写される。

以上は、原稿台ガラス２の原稿を複写する処理として説明した。これ以外にも、外部装置（不図示）からの印刷データを受信して印刷する場合は、外部装置からインターフェースを経由して入力した画像データを画像メモリに記憶して、前述の複写の場合と同様にして印刷を行う。

［実施の形態１］
図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る複写機（画像形成装置）で使用されるデジタルＡＰＣ回路の構成を説明するブロック図である。図４（Ａ）はレーザを発光駆動するレーザ駆動回路の構成を示し、図４（Ｂ）は演算部５０８の構成を示している。

図４（Ａ）において、レーザ５０２から発光されるレーザの光量に応じてＰＤ（フォトダイオード）５０１を電流が流れる。この電流が抵抗５０５で電圧に変換され、レーザ光量に応じたＰＤ電圧がＡ／Ｄコンバータ５０６でデジタル値（AD_DATA）へ変換されて演算部５０８へ送られる。演算部５０８では、このデジタル値（AD_DATA）にフィルタをかけてＡＰＣに必要な周波数成分のみを分離する。このフィルタ後の値が、目標とする光量に対して大きいか小さいかを判断し、大きい場合は次段のＤ／Ａコンバータ５０７の出力電圧を下げるよう制御値（Full_DATA）を出力する。一方、目標とする光量に対して小さい場合は、Ｄ／Ａコンバータ５０７の出力電圧を上げるような制御値（Full_DATA）を出力する。

スイッチング定電流部５０３は、Ｄ／Ａコンバータ５０７の出力電圧に応じて、レーザ５０２に流れる電流を制御する。レーザスイッチング部５１０は、ビデオ信号に応じてレーザ５０２をオン／オフ制御する。レーザ制御部５０９は、レーザ光の１走査時間内のＦｕｌｌ_ＡＰＣ区間、Ｈａｌｆ_ＡＰＣ区間、ビデオ信号に応じてレーザ５０２をオン／オフ制御するタイミングを制御している。ここでＦｕｌｌ_ＡＰＣ区間は、レーザ光により画像形成を行う場合のレーザ出力でＡＰＣを行う区間を意味している。またＨａｌｆ_ＡＰＣ区間は、レーザ光の出力レベルを低下させた場合のレーザ出力でＡＰＣを行う区間を意味している。

次に図４（Ｂ）の演算部５０８について説明する。

レーザ５０２から発光されるレーザ光量に応じた電圧がＡ／Ｄ変換されたデジタル値（AD_DATA）が、サンプルホールド信号５３０に同期してラッチ回路５３２にラッチされる。このラッチされたデジタル値（AD_DATA）は、ＦＩＲフィルタ５１１に入力され、ＡＰＣ処理で不要な周波数成分が除かれる。コンパレータ５１５は、こうしてフィルタリングされたデータ（Ｐf）５２５と、基準光量レジスタ５１２に記憶されている、目標とするレーザ光量に応じたデータ（Ｐm）とを比較する。ここで比較結果がＰm＞Ｐfの場合、即ち、実際に発光されている光量が目標とする光量Ｐmよりも小さい場合は、コンパレータ５１５からＵＰ信号がカウンタ５１７に供給される。これによりカウンタ５１７はカウントアップされる。

一方、Ｐm＜Ｐfの場合、即ち、実際に発光されている光量が目標とする光量Ｐmよりも大きい場合は、コンパレータ５１５からＤｏｗｎ信号がカウンタ５１７に供給される。これにより、カウンタ５１７はカウントダウンされる。尚、このカウンタ５１７の出力値は、C_DATAで示されている。このカウンタ５１７の出力値C_DATAはサンプルホールド信号５３０に同期してラッチ回路５３３にラッチされる。このラッチ回路５３３の出力はFull_DATAとしてＤ／Ａコンバータ５０７に出力される。スイッチング定電流部５０３は、このＤ／Ａコンバータ５０７の出力電圧に応じて、レーザ５０２に流れる電流を制御する。

こうしてＰＤ電圧をＡ／Ｄ変換したデジタル値（AD_DATA）にフィルタをかけたデータ（Ｐf）５２５が、基準光量レジスタ５１２に格納されたデジタル値（Ｐm）５２６に等しくなるまで、カウンタ５１７がカウントアップされる。このカウンタ５１７の出力値C_DATAはラッチ回路５３３にラッチされてＤ／Ａコンバータ５０７に供給される。これによりＤ／Ａコンバータ５０７から出力される電圧が上昇して、レーザ５０２の駆動電流も上昇する。尚、Ｐm＝Ｐfの場合には、カウンタ５１７はカウントアップもカウントダウンも行わない。

また、こうしてレーザ５０２から発光されるレーザ光量が目標光量に達した後は、レーザ温度特性による光量の変化について、目標光量（Ｐm）となるように制御される。サンプルホールド信号５３０は、サンプルホールト゛の基準信号で、その信号レベルがロウレベルの時にレーザ光量のサンプリングを行い、ハイレベルのときにレーザ光量をホールドする。このサンプルホールド信号５３０がロウレベルの時にサンプリングしたデータは、ラッチ回路５３２にラッチされる。サンプルホールド信号５３０がハイレベル（ホールド）の時は、ＦＩＲフィルタ５１１、コンパレータ５１５及びカウンタ５１７が動作可能となり、入力されたデータが演算される。この演算結果は、サンプルホールド信号５３０がハイレベルからロウレベルになったときにラッチ回路５３３に保持されて、Ｄ／Ａコンバータ５０７に出力される。よって、各走査ラインでサンプリングとホールドがあるが、（ｎ−１）ライン目でサンプリングされ、その演算されたデータが反映されるのは、次のｎライン目となる。即ち、現走査ラインのＡＰＣは、それ以前の走査ラインにおけるＡＰＣで得られた制御値に基づいて行われることになる。

図５は、本実施の形態１に係る複写機におけるレーザのＡＰＣにおけるタイミング図である。

図中、４０１はこのＡＰＣへ供給される電源の様子を示している。ＥＮＢ＊信号４０２は、このＡＰＣのイネーブル及びディスイネーブルを指示する信号である。Ｓ＊／Ｈ信号４０４は、レーザ光量のサンプリング、ホールドのタイミングを規定する信号である。ビデオ信号４０５は、ロウレベルでアクティブとなる信号で、ロウレベルの時に感光体１１に静電画像を形成するためにレーザ発光させる。レーザ光量４０６は、本実施の形態に係るＡＰＣを行った場合のレーザ光量の様子を示している。

ＥＮＢ＊信号４０２がロウレベルとなってＡＰＣが開始されると、初期サンプリング領域Ｔ１で、まずフル（Full）サンプリングを行う。このフルサンプリングとは、レーザ光による画像形成を行う場合のレーザ出力でサンプリングを行うことを意味している。初期のレーザ駆動電流は「０」であるために、まずデジタルサンプルホールド部のカウンタ５１７を所定値までカウントアップする。これにより、このカウント値に応じてレーザ電流が上昇してレーザ光量も上昇する。この状態でのレーザ光量に応じたＰＤ５０１の出力電流を電圧に変換したＰＤ電圧をＡ／Ｄコンバータ５０６でデジタル値に変換する。ここでは、フル光量データＰf1を得る。この領域Ｔ１では、例えば、フルサンプリング領域において、目標とする光量に対してΔＩf1不足していることになる。

そして、この走査ラインのホールド領域Ｔ２では、領域Ｔ１でサンプリングしたデータに対してデジタル演算処理を行う。この演算処理を以下に説明する。

まず領域Ｔ１でサンプリングしたデータに対して、ＡＰＣを行う場合に必要な周波数成分のデータとするフィルタ演算を行う。このフィルタ演算としては、例えば、サンプリングしたデータに対しての平均化処理や、ＦＩＲフィルタ処理を行う。その後、目標とするレーザ光量に応じたＰＤ電圧のデジタル値Ｐmに対して、フル光量データＰf1と比較される。Ｐm＞Ｐf1の場合は基準光量よりも少ないので、次のサンプリング領域Ｔ３で、デジタルサンプルホールドのカウンタ５１７をカウントアップする。一方、Ｐm＜Ｐf1の場合、即ち、基準光量よりも大きい場合は、カウンタ５１７をカウントダウンする。

次に走査ラインのサンプリング領域Ｔ３では、サンプリング領域Ｔ１でサンプリングした光量データに応じて決定された電流でレーザ５０２を発光駆動し、そのときの光量に応じたＰＤ電圧がサンプリングされる。このサンプリング領域Ｔ３でサンプリングした光量データをデジタル演算処理し、次の走査ラインの領域Ｔ６でのレーザ電流が決定される。またこの走査ラインの領域Ｔ４でのレーザ電流値は、前の走査ラインの領域Ｔ２で演算された演算結果に基づいて決定される。更に次の走査ラインのサンプリング領域Ｔ５では、サンプリング領域Ｔ３でサンプリングした光量データに応じて決定された電流でレーザ５０２を発光駆動し、そのときの光量に応じたＰＤ電圧がサンプリングされる。

このように図５では、レーザ走査の（ｎ−１）ライン目でサンプリングしたレーザ光量と目標光量との誤差から、ｎライン目でサンプリングする際のレーザ光量、及びビデオ区間で発光させるレーザ光量を求めている。またレーザ走査のｎライン目でサンプリングしたレーザ光量と目標光量との誤差から、（ｎ＋１）ライン目でサンプリングする際のレーザ光量、ビデオ区間で発光させる光量を求めている。

よって、アナログＡＰＣの処理をそのままデジタルＡＰＣに置き換えた場合に考えられるような、サンプリング区間中に光量を複数回サンプリングして、デジタル演算処理を行い光量を調整する必要がなくなる。即ち、ｎラインの光量調整を、ｎライン目のサンプリング区間で行うといった高速処理の必要がなくなる。これにより、高速デジタル演算処理や、高速にＰＤ電圧をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄコンバータ、高速にレーザ電流を補正するためのデジタル値に応じた電圧を生成するＤ／Ａコンバータを不要にできる。そして高精度にレーザ光量補正を行うことが可能となる。

［実施の形態２］
図６（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態２に係るデジタルＡＰＣのブロック図を示す。図６（Ａ）はレーザ駆動回路の構成を示し、図６（Ｂ）は、演算部５０８の構成を示している。

レーザ５０２の光量は、ＰＤ５０１で光量に応じた電流に変換される。このＰＤ５０１の電流が抵抗５０５で電圧に変換されてレーザ光量に応じたＰＤ電圧に変換される。このレーザ光量に応じた電圧がＡ／Ｄコンバータ５０６でデジタル値へ変換され演算部５０８へ送られる。演算部５０８は、このデジタル値にフィルタをかけてＡＰＣに必要な周波数成分のみを分離する。このフィルタ後の値が、目標とするレーザ光量に対して多いか、少ないかを判断し、多い場合は次段のＤ／Ａコンバータ５０７の出力電圧を下げるようデジタル値（制御値）を出力する。また少ない場合は、次段のＤ／Ａコンバータ５０７の出力電圧を上げるようなデジタル値を出力する。バイアス定電流部５０４は、レーザ５０２をフル発光（画像形成用のレーザ光量）でのＡＰＣと、ＨＡＬＦ発光（レーザ光量が半分）でのＡＰＣ値からレーザの駆動電流Ｉthを演算する。そして、この駆動電流Ｉthに所定の値α（α＝１〜０．１）を乗算した電流値をレーザ５０２に流すように制御する。スイッチング定電流部５０３は、Ｄ／Ａコンバータ５０７の出力電圧に応じて、レーザ５０２に流れる電流を制御する。レーザスイッチング部５１０は、ビデオ信号に応じて、レーザ５０２をオン／オフ制御する。レーザ制御部５０９は、レーザ光の１走査時間内のＦｕｌｌ＿ＡＰＣ区間、Ｈａｌｆ＿ＡＰＣ区間、ビデオ信号に応じてレーザ５０２をオン／オフ制御するタイミングを制御している。レーザスイッチング部５１０は、画像データに応じて、レーザ５０２を点灯させるか、点灯させないかを制御している。

図６（Ｂ）を参照して、演算部５０８の機能の詳細を説明する。

セレクタ５１９は、レーザ制御部５０９でのＦｕｌｌ＿ＡＰＣと、Ｈａｌｆ＿ＡＰＣの制御信号に応じて切り替えられる。Ｆｕｌｌ＿ＡＰＣの場合は、入力されたデジタルデータは、セレクタ５１９により端子Ａ側に出力されるように切り替えられる。またＨａｌｆ＿ＡＰＣの場合は、入力されたデジタルデータは、セレクタ５１９により端子Ｂ側に出力されるように切り替えられる。基準光量レジスタ５１２は、基準光量のデジタルデータを格納している。この基準光量データは、レーザ５０２が希望する光量で発光した時のＰＤ電圧をＡ／Ｄ変換したデジタル値で格納されている。

レーザ制御部５０９でのＦｕｌｌ＿ＡＰＣ制御時は、セレクタ５１９から出力されＦＩＲフィルタ５１１でフィルタリングされたデジタルデータが基準光量のデジタルデータとコンパレータ５１５で比較される。ここで基準光量データよりも小さい場合は、カウンタ５１７がカウントアップされる。一方、基準光量データよりも大きい場合は、カウンタ５１７がカウントダウンされる。このカウンタ５１７のカウント値Full_DATAは、Ｄ／Ａコンバータ５０７に出力される。スイッチング定電流部５０３は、Ｄ／Ａコンバータ５０７から出力される電圧値に応じてレーザ５０２の駆動電流を増減し、希望のレーザ光量となるようにフィードバック制御する。

一方、レーザ制御部５０９でのＨａｌｆ＿ＡＰＣ制御時は、セレクタ５１９のＢ端子から出力されるデジタルデータがＦＩＲフィルタ５１４でフィルタリングされる。演算器５１３は、基準光量レジスタ５１２に格納された基準光量を示すデータの半分にする。コンパレータ５１６は、この半分にされたデジタル値と、ＦＩＲフィルタ５１４でフィルタリングしたデータとを比較する。ここで基準光量のデジタル値の１／２よりも、ＦＩＲフィルタ５１４の出力値が小さい場合は、カウンタ５１８はカウントアップされる。一方、基準光量デジタル値の半分の値よりもＦＩＲフィルタ５１４の出力値が大きい場合は、カウンタ５１８はカウントダウンされる。このカウンタ５１８のカウント値Half_DATAは、Ｄ／Ａコンバータ５０７に供給される。スイッチング定電流部５０３では、このＤ／Ａコンバータ５０７から出力される電圧値に応じてレーザ５０２の駆動電流を増減し、希望のレーザ光量の半分なるようにフィードバック制御する。

バイアス定電流部５０４は、後述するレーザ５０２のバイアス電流になるようにレーザ制御部５０９で演算された基準電圧がＤ／Ａコンバータ５０７から出力され、レーザ５０２に流れる電流が制御される。

図８は、実施の形態２に係るバイアス電流の算出方法を示す図である。

Ｆｕｌｌ＿ＡＰＣでＤ／Ａコンバータ５０７に設定されるデジタル値と、Ｈａｌｆ＿ＡＰＣでＤ／Ａコンバータ５０７に設定されるデジタル値から、レーザ５０２の駆動電流ＩthとなるＤ／Ａコンバータ５０７に設定するデジタル値の演算を説明している。

図中、横軸はレーザ５０２の駆動電流値を示し、縦軸は、レーザ５０２からの出力光量を示す。

２０１は、レーザ５０２の電流−レーザ光出力の特性を示している。ここで、発光閾値Ｉth２０２までは、レーザ５０２はＬＥＤ発光を行い、Ｉth以上の電流をレーザ５０２に流すとレーザ発光するようになる。通常、レーザプリンタでは、トナーを現像する部分はレーザ発光させて感光体を露光し、トナーを現像しない場合は、ＬＥＤ発光もしくはオフして感光体にレーザ光を照射しない制御が行われる。Ｉd2は、Ｆｕｌｌ＿ＡＰＣ時にフィードバック制御された電流で、Ｉd1は、Ｈａｌｆ＿ＡＰＣ時にフィードバック制御された電流を示している。電流Ｉthを横軸との交点とすると、
Ｉth＝Ｉd2−２×（Ｉd2−Ｉd1）
となる。

更に、トナーで現像しないレーザオフ時のバイアス電流（バイアス電流）としては、
バイアス電流＝Ｉth×α （０．１＜α＜１）
とする。

また、トナーで現像する領域は、前記バイアス電流に加算して駆動電流（ドライブ電流）を流してレーザ５０２を発光させることで感光体を露光すればよい。

ドライブ電流＝Ｉd2−（Ｉth×α）
こうしてＦＵＬＬ＿ＡＰＣとＨａｌｆ＿ＡＰＣを行うことで、すべてのレーザ駆動に必要な条件を算出することが可能となる。

図７は、本実施の形態２に係る複写機（画像形成装置）におけるレーザのＡＰＣタイミング図を示す図である。

図中、４０１はレーザ制御部５０９へ供給される電源の様子を示している。ＥＮＢ＊信号４０２は、ＡＰＣ制御のイネーブル及びディスイネーブルを行う信号である。ＨＡＬＦ＿Ｓ＊／Ｈ信号４０３は、レーザ５０２の目標光量の半分の光量でレーザ光量を制御する信号を示す。ＦＵＬＬ＿Ｓ＊／Ｈ信号４０４は、レーザ５０２の目標光量でレーザ光量を制御する信号を示す。ビデオ信号４０５はロウアクティブの信号で、ロウレベルの時に、感光体に静電画像を形成するためにレーザ発光させる。レーザ光量４０６は、本実施の形態２に係る制御を行った場合のレーザ光量を示している。

ＥＮＢ＊信号４０２がロウレベルとなってＡＰＣが開始されると、その走査開始時の初期サンプリング領域Ｔ１で、まずＨａｌｆサンプリングを行う。ここで初期のレーザ５０２の駆動電流値は「０」であるため、まずＨａｌｆデジタルサンプルホールド部のカウンタ５１８を所定値までカウントアップする。このカウント値に応じてレーザ５０２の駆動電流が上昇してレーザ光量も上がる。そして、この状態のレーザ光量に応じたＰＤ５０１の出力電流を電圧に変換したＰＤ電圧をＡ／Ｄコンバータ５０６でデジタル値に変換する。これにより、Ｈａｌｆ光量データを得る。この領域Ｔ１では、例えば、Ｈａｌｆサンプリング領域において、目標とするレーザ光量に対してΔＩh1だけ不足していることになる。

次に、Ｆｕｌｌサンプリングを行う。初期のレーザ駆動電流値は「０」であるため、まずカウンタ５１７を所定値までカウントアップする。このカウント値に応じてレーザ５０２の駆動電流が上昇してレーザ光量も上がる。この状態でのレーザ光量に応じたＰＤ５０１の出力電流を電圧に変換したＰＤ電圧をＡ／Ｄコンバータ５０６でデジタル値に変換する。この領域Ｔ１では例えば、フルサンプリング領域において、目標とする光量に対してΔＩf1だけ不足していることになる。

この走査ラインのホールド領域Ｔ２では、Ｆｕｌｌ＿ＡＰＣとＨａｌｆ＿ＡＰＣのデータからバイアス電流と、駆動電流を求める演算が行われる。この時演算されたバイアス電流は、次の走査ラインのサンプリング領域Ｔ３でＡＰＣを行う際に、レーザ電流に反映される。よって領域Ｔ３では、算出されたバイアス電流が流れた上で、レーザ５０２のＦｕｌｌ／Ｈａｌｆ＿ＡＰＣが行われる。尚、領域Ｔ４でのレーザ駆動電流は、前の走査ラインの領域Ｔ２で得られた制御値に基づく電流値に制御される。

また、ｎ走査ラインのホールド領域Ｔ４では、領域Ｔ３で得られたＦｕｌｌ＿ＡＰＣとＨａｌｆ＿ＡＰＣのデータからバイアス電流と、駆動電流を求める演算が行われる。この時演算されたバイアス電流は、次の（ｎ＋１）走査ラインの領域Ｔ５でＡＰＣを行う初期にレーザ電流に反映される。よって、領域Ｔ５では、前の走査ラインの領域Ｔ３でのサンプリング結果から算出されたバイアス電流が流れた上で、レーザのＦｕｌｌ＿ＡＰＣ及びＨａｌｆ＿ＡＰＣが行われる。

このように、ｎラインでサンプリングしたデータをに基づいて（ｎ＋１）ラインでのレーザ駆動電流を求めることにより、領域Ｔ５では目標とするレーザ光量に達する。

よって、アナログＡＰＣの場合のように、一走査ラインの開始時にレーザ光量を高速サンプリングして、その走査ラインでのレーザ光量を制御する必要がなくなる。これにより、高速なＡ／ＤコンバータやＤ／Ａコンバータを使用する必要がなくなる。そしてアナログＡＰＣ時と同様な精度でレーザ光量を調整することが可能となる。

以上説明したように本実施の形態２によれば、高速なＡ／ＤコンバータやＤ／Ａコンバータを不要にして、高精度でレーザ光量を調整することが可能となる。

尚、この実施の形態２では、レーザ５０２のＦｕｌｌ＿ＡＰＣでは、像形成時のレーザ光量とした場合に検知手段（ＰＤ５０１）により検知されたレーザ光量に対応するデジタル値によるＡＰＣを行う。そしてＨａｌｆ＿ＡＰＣでは、像形成時の半分のレーザ光量とした場合に検知手段（ＰＤ５０１）により検知されたレーザ光量に対応するデジタル値によるＡＰＣが行われるとした。しかし、Ｈａｌｆ＿ＡＰＣでは、像形成時の整数分の１のレーザ光量としても良い。

従来のＡＰＣ回路の構成を示す図である。 従来のＡＰＣ動作を説明するタイミング図である。 本発明の実施の形態に係る複写機の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る複写機で使用されるデジタルＡＰＣ回路の構成を説明するブロック図である。 本実施の形態１に係る複写機におけるレーザのＡＰＣにおけるタイミング図である。 本発明の実施の形態２に係るデジタルＡＰＣ回路のブロック図である。 本実施の形態２に係る複写機におけるレーザのＡＰＣタイミング図を示す図である。 実施の形態２に係るバイアス電流の算出方法を示す図である。

Claims (5)

1. 画像信号に応じてレーザを発光駆動し、当該レーザから発光されるレーザ光により感光体を露光走査して画像を形成する画像形成装置であって、
   前記レーザから発光されるレーザ光量を検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知されたレーザ光量に対応するデジタル値と、目標とするレーザ光量に対応するデジタル値とを比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果に応じて前記レーザを駆動する駆動電流を決定する制御値を求める演算手段と、
   前記演算手段により得られた制御値に応じた駆動電流で前記レーザを駆動するレーザ駆動手段とを有し、
   現走査ラインの露光走査における前記レーザの駆動電流は、それ以前の走査ラインでの前記レーザのレーザ光量に基づく前記制御値により決定されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記目標とするレーザ光量に対応するデジタル値を格納する格納手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御値を保持する保持手段を更に有し、
   前記レーザ駆動手段は、前記保持手段に保持された前記制御値に応じた駆動電流で前記レーザを駆動することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記検知手段による前記レーザ光量の検知は一走査ラインの走査開始時に行われ、前記比較手段、前記演算手段による処理は当該一走査ラインの間に行われることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 画像信号に応じてレーザを発光駆動し、当該レーザから発光されるレーザ光により感光体を露光走査して画像を形成する画像形成装置であって、
   前記レーザから発光されるレーザ光量を検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知されたレーザ光量に対応するデジタル値と、目標とするレーザ光量に対応するデジタル値とを比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果に応じて前記レーザを駆動する駆動電流を決定する制御値を求める演算手段と、
   前記演算手段により得られた制御値に応じた駆動電流で前記レーザを駆動するレーザ駆動手段とを有し、
   前記目標とするレーザ光量を像形成時のレーザ光量とした場合に前記検知手段により検知されたレーザ光量に対応するデジタル値と、前記目標とするレーザ光量を前記像形成時のレーザ光量の整数分の１の光量とした場合に前記検知手段により検知されたレーザ光量に対応するデジタル値とを用いて、前記レーザの発光閾値、駆動電流値を算出することを特徴とする画像形成装置。

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