JP2010046900A - 画像形成装置及びその光量制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光源からの照射光を用いて画像を形成する際、光量調整の時間を短縮化して光量調整の頻度を上げることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】電源投入後、ＣＰＵ１１２は、メモリ１１３から各レーザ光源の目標光量値を読み出す（Ｓ１）、読み出された目標光量値を、基準電圧設定部１０９内の各レーザ光源に対応したレジスタに書き込む（Ｓ２）。ＣＰＵ１１２は、ゲイン選択部１０８により、各レーザ光源の目標光量値に応じて電圧増幅器１４２を選択し（Ｓ３）、レーザ光源毎に選択した電圧増幅器に対し、同一の電圧増幅器を用いるレーザ光源をグループ化する（Ｓ４）。ＣＰＵ１１２は、グループ化されたレーザ光源の中で、目標光量値が小さい順に各レーザ光源のＡＰＣの順番を決定し（Ｓ５）、ＡＰＣ期間設定部１０７に対し、グループ毎にＡＰＣ（光量調整）期間を設定するとともに、ＡＰＣの順番を指示する（Ｓ６）。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の光源から照射される複数の照射光を用いて画像を形成する画像形成装置及びその光量制御方法に関する。

従来、レーザビームプリンタなど、感光ドラム上を光走査して画像形成を行う電子写真方式の画像形成装置では、レーザ光をレンズ系で集光し、ポリゴンミラーで偏向走査する走査光学系が多く用いられてきた。

このような走査光学系を有する画像形成装置において、印字速度の高速化、高解像度化に対応するため、発光するレーザの数を増やして複数のビームを同時に走査して画像形成を行う技術が提案されている。

ポリゴンミラーの高速化により書き込み速度を上げる方法に比べ、発光するレーザの数を増やす方法では、ポリゴンミラーの回転速度や、画像クロックを上げることなく、高速化、高解像度化が可能となる。従って、ポリゴンミラーの高速化による短寿命化、スキャナの昇温や騒音といった問題を引き起こすことなく、また、画像クロックの高速化によるレーザ駆動回路や伝送経路の高速化対策を行う必要がなく、書き込み速度を上げることができる。

特に、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）では、発光点のアレイ化が容易であり、１つのチップ上に多くの発光点を並べることができる。１チップ上に複数の発光源を並べることができる面発光レーザを用いた走査光学系においては、複数のレーザ光を共通のレンズ系およびポリゴンミラーに入射して光走査が可能である。このため、シングルビームを走査する光学系に対し、光学系の構成を変えることなく、多ビーム化が可能となる。

ところで、レーザ光を走査する画像形成装置においては、画像形成中、走査面上でのビームの光量を一定に保つため、光量制御（以降、ＡＰＣ：Automatic Power Controlと呼称）を行う技術が用いられる。ＡＰＣの方式として、レーザを一定期間点灯し、レーザに内蔵あるいは外部に設けられた、光検出を行うＰＤ（フォトダイオード）によってレーザ光の発光光量を検出し、この検出された光量に応じてレーザの駆動電流をフィードバック制御する方式がある。

ここで、ＰＤは受光光量（入射光量）に応じた電流を出力する。この出力電流は、電流電圧回路で電圧値に変換され、この電圧値と基準値との比較の結果、レーザの駆動電流にフィードバックされる。

ＡＰＣを行うタイミングとして、ビーム（レーザ光）が感光体上の画像領域外を走査する非画像領域の期間において、ＡＰＣが行われる。この期間に行うことで、画像形成に影響を及ぼすことが無くなる。また、走査ライン間で行ってＡＰＣの頻度を上げることで、発熱等によるレーザ素子の発光光量の変動を抑えることができる。

複数のビームを走査する走査光学系において、各ビームに対応したＰＤをレーザ素子数と同数持つことは配置上困難である。仮に、配置できたとしても、そのような構成は高コストに繋がる。このことから、複数のビームを単一のＰＤで受光し、複数のレーザ素子を順次点灯してＡＰＣを行うことで、レーザ素子毎に光量を制御する技術が用いられる。

特に、面発光レーザにおいては、ビームの出射方向が半導体基板に対して垂直方向であるので、端面発光の半導体レーザのように同一パッケージ内にＰＤを配置することが困難である。このことから、前面に出射した光をハーフミラーで分離し、ＰＤに入射する技術が用いられる。

特許文献１には、面発光レーザから出射した光を、コリメータレンズで平行光にしてアパーチャーで絞った後の光束を、ハーフミラーで感光体上に向かう光とＰＤ上に向かう光とに分離し、単一のＰＤでＡＰＣを行う方式が開示されている。

また、複数のビームのＡＰＣを行う方式として、特許文献２には、複数の光源に対して１つのＰＤを有する構成において、複数の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ことにより、各光源のＡＰＣを行う方式が開示されている。

また、特許文献３には、全ビーム点灯時の光量の総和を基にＡＰＣを行う方式が開示されている。この方式では、複数のビームの駆動電流―光量特性のばらつきを予めボリュームで調整することで、ビーム間の光量ばらつきのバランスを調整し、ＡＰＣ時に複数のビームを同時に点灯させることが行われる。
特開２００２−４０３５０号公報 特開平７−２３５７１５号公報 特開平８−２６４８７３号公報

しかしながら、上記従来の画像形成装置において、ビーム数の増加に伴い、全ビームに対して精度よくＡＰＣを行う際、以下に掲げる問題があった。

その１つは、ＡＰＣの頻度に関する問題である。ビーム数が増えてくると、各ビーム個別にＡＰＣを行う場合、ビーム数分のＡＰＣ時間を確保する必要がある。ライン間の非画像領域期間は、光学系の部品や装置の大きさ、ポリゴンミラーの回転速度などの条件によって決まり、ビーム数に応じて非画像領域期間を増減させることは困難である。このため、ビーム数が増えると、ビーム数分のＡＰＣ時間をライン間に持つことが困難となる。従って、各ビームに対し、複数ラインに一度の頻度でＡＰＣが行われることになる。

図１１は従来のＡＰＣシーケンスの一例を示すタイミングチャートである。この例では、ライン間で４つのビームのＡＰＣを順次行う。１ライン目では、ＬＤ１〜ＬＤ４のＡＰＣを行い、ＬＤ５〜ＬＤ８のＡＰＣを２ライン目で行う。ビームの数が増えてくると、ライン間で全てのレーザのＡＰＣを行うことが困難になり、複数ライン毎にＡＰＣを行うようにＡＰＣシーケンスの設定を行う必要がある。このため、ビーム数を増やしていくと、ＡＰＣの頻度が下がり、各ビームの出力光は変動しやすくなる。光量を安定化させるためには、ライン間でＡＰＣを行うレーザ数を増やし、ＡＰＣの頻度を上げる必要がある。

ＡＰＣ時間を短縮化し、ＡＰＣの頻度を上げる方式として、前述した特許文献３に示すように、同時に複数のレーザを点灯してＡＰＣを行う方式がある。ＡＰＣの頻度を保つために、複数のビームの光量の総和を基にＡＰＣを行う場合、同時に全ビームのＡＰＣが可能であるので、短時間でＡＰＣを行うことが可能となる。しかし、各レーザ素子の発熱状態等のばらつきや、電流―光量特性の経時変化のばらつきによって、各レーザ素子の発光光量のバランスは、初期状態と常時同じであるとは限らない。このため、チップ面上の昇温状態によって、ビーム間で光量差が発生しやすいという問題があった。

もう１つの問題は、ＰＤへの入射光量のばらつきである。面発光レーザにおいては、ハーフミラーで光を分離し、ＰＤ上に照射する方法をとる場合、以下の問題があった。

ハーフミラーを用いてレーザの出射光をＰＤに導く光学系（図３参照）において、面発光レーザ（１０１）の出射光は、コリメータレンズ（２０３）で平行光になり、ハーフミラー（２０４）で感光体に向かう光の一部としてＰＤ側に反射する。

ＰＤ（１０２）への入射光量を上げるため、ハーフミラーで反射した光を集光レンズ（２０５）で集光し、ＰＤの受光面上に光照射を行う。このように、各レーザ光をＰＤ上に集光する方式では、ＰＤの受光面積を広げることなく、ＰＤへの入射光量を増やすことができるので、ＰＤの応答特性を損なうことなく、ＡＰＣが可能となる。しかし、面発光レーザの発光素子数が増えてくると、ＰＤの受光面上に全てのビームを均等に入射することが困難となる。

面発光レーザの素子数を増やした際の、ＰＤ受光面上のビーム配置（図４参照）では、ＰＤ受光面の中心位置に光が入射するレーザ光ＬＤ３、ＬＤ４と、ＰＤ受光面の端部に入射するレーザ光ＬＤ１、ＬＤ６とでは、ＰＤへの入射光量に差が生じる。

レーザ光ＬＤ１、ＬＤ６のように、端部に照射するビームの光量が低くなるので、高精度にＡＰＣを行う場合、検出光量を増幅するなどの工夫が必要となる。ＰＤへの入射光量のばらつきに対し、例えばレーザ光源毎に個別に増幅器を設け、増幅率を調整して一定レベルで光量検出を行った場合、高精度にＡＰＣを行うことが可能である。しかし、個別に増幅器を切り換える方法では、増幅器の立ちあがりに時間がかかる。

図１２は各レーザ光源の発光を切り換えて順次ＡＰＣを行った際の光量検出を示すタイミングチャートである。このように、各レーザ光のＡＰＣでは、各々立ち上がり時間の分だけＡＰＣ時間を長く設定する必要がある。

そこで、本発明は、複数の光源からの照射光を用いて画像を形成する際、光量調整の時間を短縮化して光量調整の頻度を上げることができる画像形成装置及びその光量制御方法を提供することを目的とする。また、本発明は、各照射光の受光手段への入射光量が低光量で、かつ入射光量がばらついても、安定した光量制御を行うことができる画像形成装置及びその光量制御方法を提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、複数の光源から照射される複数の照射光を用いて画像を形成する画像形成装置において、前記各光源からの照射光の少なくとも一部を入射して受光する受光手段と、前記受光手段への入射光量に相当する信号を所定の利得で増幅する増幅手段と、前記増幅された信号を基に、前記光源から照射される照射光の光量を調整する光量調整手段と、前記複数の光源の中から前記光量の調整が行われる光源を選択する選択手段とを備え、前記選択手段は、前記複数の光源を前記利得ごとにグループ化するグループ化手段と、前記グループ内の光源に対し、前記光量の調整が連続して行われるように、前記光量の調整を行う光源の順番を設定する設定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の画像形成装置の光量調整方法は、複数の光源から照射される複数の照射光を用いて画像を形成する画像形成装置の光量調整方法において、前記各光源からの照射光の少なくとも一部を入射する受光手段で受光し、前記受光手段への入射光量に相当する信号を所定の利得で増幅し、前記増幅された信号を基に、前記光源から照射される照射光の光量を調整する際、前記複数の光源を前記利得ごとにグループ化するグループ化ステップと、前記グループ内の光源に対し、前記光量の調整が連続して行われるように、前記光量の調整を行う光源の順番を設定する設定ステップと、前記複数の光源の中から、前記設定された順番に従って、前記光量の調整を行う光源を選択する選択ステップとを有することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置は、受光手段への入射光量に相当する信号を所定の利得で増幅して光量検出を行う際、複数の異なる利得（増幅率）を有する。従って、入射光量が低光量で、かつ光源ごとに受光手段への入射光量がばらついても、光源ごとに適した増幅を行うことができる。これにより、安定した光量制御を行うことができる。また、同じ増幅率を用いる光源をグループ化し、グループ毎に光量の調整を行うので、グループ内で増幅率の切り換えを行う必要がなくなり、増幅率の切り換えに伴って発生する増幅手段からの出力信号の立ち上がり時間を短縮することができる。よって、光量の調整（ＡＰＣ）時間を短く設定することができる。このように、複数の光源からの照射光を用いて画像を形成する際、光量調整の時間を短縮化して光量調整の頻度を上げることができる。つまり、各照射光の光量調整を短時間で高精度に行うことができる。

請求項２に係る画像形成装置によれば、受光手段への入射光量に応じて増幅率を変更するので、環境変動やプリンタの印字速度の切り換えなどによって受光手段への入射光量が変化した場合でも、最適な増幅率の選択が可能である。これにより、光量調整の精度を保つことができる。

請求項３に係る画像形成装置によれば、受光手段への入射光量に応じて光量調整を行う光源の順番が決まる。すなわち、受光手段への入射光量の値が近い光源の順に光量調整を行うことで、光源の切り換わり時における受光手段の出力の変化を最小値にすることができる。従って、次の光量調整を行う迄の切り換え時間を短くすることができ、光量調整時間の短縮化が可能となる。

請求項４に係る画像形成装置によれば、グループ毎に光量調整の順番を割り振り、かつ同一グループ内で連続して光量調整を行う際、グループ毎におよび／またはグループ内で入射光量が小さい順あるいは大きい順に光量調整を行う光源の順番を設定する。これにより、増幅率（利得）の切り換えに伴って発生する増幅手段からの出力信号の立ち上がり時間を効果的に短縮することができる。

請求項５に係る画像形成装置によれば、増幅率の異なる電圧増幅器を複数持つことで、光源ごとに受光手段への入射光量がばらついても、光源ごとに適した電圧増幅器を用いることで、安定した光量制御が可能になる。

請求項６に係る画像形成装置によれば、基準電圧を用いることで、光量調整を簡単に行うことができる。

本発明の画像形成装置及びその光量制御方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の画像形成装置は、チップ上に複数の発光点（レーザ光源）を有する面発光レーザの光を感光体上に走査して画像形成を行う。また、この画像形成装置は、面発光レーザからの複数の出力光をハーフミラーで分離し、単一の受光素子の受光面上に照射して各レーザ光の光量検出を行い、検出した光量を基に各レーザ光の光量制御（ＡＰＣ）を行う。このように、ＡＰＣでは、各レーザ光源（光源）から照射されるレーザ光の光量の調整が行われる。

［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態における画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置は、記録用紙に原稿画像を出力するプリンタ部１０と、原稿画像のデータを読み取るスキャナ部１１とから主に構成される。また、スキャナ部１１の上部には、自動原稿送り装置１２が設けられている。この画像形成装置は、ユーザが操作部１４を介してコピーモードなどを設定することにより、動作可能である。

また、プリンタ部１０には、記録用紙が格納される、給紙段３４、３５、３６、３７が設けられている。ユーザは、用紙サイズに応じて、これらの給紙段３４、３５、３６、３７に自由に記録用紙を振り分ける。また、プリンタ部１０の外部には、大容量のペーパーデッキ１５が接続可能である。記録用紙は、図示しないモータによって駆動される給紙搬送ローラ３８、３９、４０、４１、４２によって画像形成部に搬送される。

スキャナ部１１では、その上面の原稿台に置かれた原稿に、図１の左右方向に移動する光源２１から光が照射される。この照射光は原稿によって反射され、その光学像はミラー２２、２３、２４およびレンズ２５を通してＣＣＤ２６に結像される。ＣＣＤ２６では、結像された光学像が電気信号に変換され、デジタル画像データとなる。この画像データに対し、ユーザの要求に応じて拡大・縮小等の画像変換処理が行われ、画像変換処理後の画像データは、図示しない画像メモリに格納される。

画像出力時、プリンタ部１０は、この画像メモリに格納された画像データを呼び出し、デジタル信号からアナログ信号に再変換を行う。プリンタ部１０内に設けられた露光制御部５０は、このアナログ信号から、レーザビーム（光信号）を生成し、スキャナ（ポリゴンミラー）２８、レンズ２９およびミラー３０を介して感光ドラム３１上に照射し、感光ドラム３１上を走査する。

感光ドラム３１は、表面に有機光導電体からなる光導電層を有し、コピージョブ中、一定の速度で回転駆動される。感光ドラム３１は、トナー（図示せず）が充填されている現像器３３からトナーを付着させられ、その表面に可視画像を形成する。

一方、記録用紙は、給紙段３４、３５、３６、３７から紙搬送路を通って運ばれ、可視画像に合わせて感光ドラム３１の下側を通過する。転写帯電器４８によって感光ドラム３１上の可視画像は記録用紙に写しとられる（転写される）。未定着の可視画像を載せた記録用紙は定着ローラ３２と加圧ローラ４３の間に導入される。未定着のトナー画像は定着ローラ３２と加圧ローラ４３によって溶着され、プリンタ部１０の外に排出される。

図２は露光制御部５０内のＡＰＣ制御回路の構成を示す図である。本実施形態における光量制御（ＡＰＣ）の概略について説明する。ＡＰＣ制御回路は、ＡＰＣ制御部１０６、電圧増幅部１０４、比較器１０５、サンプルホールド回路１１０、電流源１１１、面発光レーザ１０１、フォトダイオード（ＰＤ）１０２、電流／電圧変換回路１０３、ＣＰＵ１１２およびメモリ１１３を有する。

面発光レーザ（レーザユニット）１０１はチップ上に複数のレーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、…、１０１ｃを有する。各レーザ光源（単にレーザともいう）は電流源１１１（電流源１１１ａ、１１１ｂ、…、１１１ｃ）からの出力電流によって各々発光する。

各レーザ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから出力されるレーザ光は、ＰＤ（フォトダイオード）１０２で受光され、その光量が検出される。検出されたレーザ光の入射光量は、電流電圧変換回路１０３で電圧値に変換された後、電圧増幅部１０４で増幅される。電圧増幅部１０４には、スイッチ部１４１、１４３および複数の電圧増幅器（電圧増幅器Ａ、Ｂ、…、Ｆ）１４２が設けられている。

ＡＰＣ制御部１０６には、ＡＰＣ期間設定部１０７、ゲイン選択部１０８および基準電圧設定部１０９が設けられている。基準電圧設定部１０９には、レーザ光源毎の基準電圧が設定されている。

比較器１０５は、基準電圧設定部１０９からレーザ光源毎に指示される基準電圧と、電圧増幅部１０４からの出力電圧とを比較する。比較器１０５の出力はサンプルホールド回路１１０に入力される。電流源１１１は、サンプルホールド回路１１０でサンプルホールドされた電圧値を基に電流値を設定する。

ＡＰＣ期間設定部１０７は、ＡＰＣ期間において各レーザ光源に対応するサンプルホールド回路１１０のＯＮ／ＯＦＦ、基準電圧設定部１０９における基準電圧の切り換え、および電圧増幅部１０４における電圧増幅器１４２の切り換えを指示する。

ＣＰＵ１１２は、メモリ１１３に格納された各レーザ光源の目標光量値を読み出し、基準電圧設定部１０９に各レーザ光源に対応した基準電圧値を指示するとともに、電圧増幅部１０４に各レーザ光源に対応した電圧増幅器１４２を指示する。

ここで、前述した目標光量値とは、ＰＤ１０２に入射するレーザ光源毎の光量の目標値である。各レーザ光源の目標光量値は、つぎのように設定される。すなわち、工場での製造時、画像領域相当位置で各ビームの光量が一定となるように、各レーザ光源を発光させ、その時にＰＤが受光した各レーザ光源の光量値が、目標光量値としてメモリ１１３内に格納される。メモリ１１３はＲＯＭおよびＲＡＭを有する。

基準電圧設定部１０９は、各レーザ光源に対応した基準電圧を生成し、ＡＰＣ期間設定部１０７の指示に従って、ＡＰＣを行うレーザ光源に対応した基準電圧を出力する。ゲイン選択部１０８は、電圧増幅部１０４に対し、ＡＰＣ期間設定部１０７の指示に従って、ＡＰＣを行うレーザ光源に対応した電圧増幅器１４２の選択を指示する。

このようなＡＰＣ動作を、走査ライン間の非画像領域においてレーザ光源毎に順次行うによって、各レーザ光源の出力光（照射光）は一定に制御される。

図３は面発光レーザ１０１の光学系の構成を示す図である。面発光レーザ１０１の出力光（照射光）はチップ面から垂直方向に出力する。この出力した光は、ハーフミラー２０４によって感光ドラム３１の方向とＰＤ１０２の方向に分離される。ＰＤ方向に分離された光は、レンズ２０５で集光し、ＰＤ１０２の受光面上を照射する。このように、ＰＤ１０２には、照射光の少なくとも一部が入射する。

本実施形態では、複数のレーザ光を単一のＰＤで受光しており、ＰＤの受光面上におけるレーザ光の照射位置は、レーザ毎に異なる。特に、レーザ光源の素子数が増え、機械的な配置によってこれら端部の素子間の間隔が広がると、図４に示すように、ＰＤ上における各レーザ光の照射位置が異なる。このため、ＰＤが受光するレーザ光の光量がレーザ光源毎にばらついてしまう。図４はＰＤ上における各レーザ光の照射位置を示す図である。

本実施形態においては、電圧増幅部１０４は、増幅率の異なる複数の電圧増幅器（電圧増幅器Ａ、Ｂ、…、Ｆ）を備えており、ＰＤ１０２への入射光量のレベルに応じて、電圧増幅器の選択が行われる。入射光量のレベルに応じて電圧増幅器を選択することで、ＰＤ１０２への入射光量が低光量から比較的高光量にばらついても、光量検出が可能である。また、本実施形態のＡＰＣシーケンスは、同一の電圧増幅器が選択されるレーザ光源をグループ化し、グループ毎に順次ＡＰＣを行うように、設定される。

図４に示すように、本実施形態において、ＰＤ１０２への入射光量は、ＰＤ１０２への照射位置が端部に配置されたレーザ光と中央に配置されたレーザ光とで異なる。すなわち、ＰＤ受光面上へのレーザ光ＬＤ１〜ＬＤ６の照射光量の関係は、数式（１）で表される。

ＬＤ１，ＬＤ６ ＜ ＬＤ２，ＬＤ５ ＜ ＬＤ３，ＬＤ４ ……（１）
本実施形態では、ゲイン選択部１０８は、次のような規則に則って、各レーザ光源のＡＰＣ期間において増幅器の選択を行う。すなわち、ＰＤ受光面上への照射光量がレーザ光ＬＤ５以下のレーザ光を増幅器１（例えば、電圧増幅器Ａ）で増幅し、レーザ光ＬＤ３以上のレーザ光を増幅器２（例えば、電圧増幅器Ｆ）で増幅するように、増幅器の選択が行われる。

具体的に、レーザ光ＬＤ１、ＬＤ６、ＬＤ２、ＬＤ５の光量検出には、増幅器１が選択される。また、レーザ光ＬＤ３、ＬＤ４の光量検出には、増幅器２が選択される。この場合、増幅器１を選択するレーザ光ＬＤ１、ＬＤ６、ＬＤ２、ＬＤ５に対して連続してＡＰＣを行い、増幅器２を選択するレーザ光ＬＤ３、ＬＤ４に対して連続してＡＰＣを行うように、ＡＰＣシーケンスの設定が行われる。ＡＰＣ期間の設定はＣＰＵ１１２によって行われる。

図５はグループ毎のＡＰＣ期間の設定手順を示すフローチャートである。この処理プログラムは、メモリ１１３に格納されており、ＣＰＵ１１２によって電源投入時に実行される。電源が投入された後、ＣＰＵ１１２は、メモリ１１３から各レーザ光源の目標光量を指示する目標光量値の読み出しを行う（ステップＳ１）。

ＣＰＵ１１２は、読み出された目標光量値を、基準電圧設定部１０９内の各レーザ光源に対応したレジスタに書き込む（ステップＳ２）。ＣＰＵ１１２は、ゲイン選択部１０８により、各レーザ光源の目標光量値に応じて電圧増幅器１４２の選択を行う（ステップＳ３）。

ここで、ＰＤ１０２への入射光量が小さいレーザ光源に対しては、ゲイン（利得あるいは増幅率）の大きい電圧増幅器が選択され、ＰＤへの入射光量が大きいレーザ光源に対しては、ゲインの小さい増幅器が選択される。また、ＡＰＣの動作では、ＰＤ１０２への入射光量が目標光量値と等しくなるように、フィードバック制御されるので、目標光量値と入射光量は等しくなる。従って、目標光量値のレベルに応じて電圧増幅器のゲインを一意に選択することで、適切なゲイン設定が可能となる。

ＣＰＵ１１２は、ステップＳ３でレーザ光源毎に選択した電圧増幅器に対し、同一の電圧増幅器を用いるレーザ光源をグループ化する（ステップＳ４）。さらに、ＣＰＵ１１２は、グループ化されたレーザ光源の中で、目標光量値が小さい順にＡＰＣを行うレーザ光源の順番を決定する（ステップＳ５）。

そして、ＣＰＵ１１２は、ＡＰＣ期間設定部１０７に対し、グループ毎にＡＰＣ期間を設定するとともに、ＡＰＣの順番を指示する（ステップＳ６）。この後、ＣＰＵ１１２は本処理を終了する。

図６はＡＰＣシーケンスを示すタイムチャートである。この例では、ＣＰＵ１１２はＰＤ１０２への入射光量が小さい順にＡＰＣを行っている。また、レーザ光ＬＤ５のＡＰＣとレーザ光ＬＤ３のＡＰＣの間で、ＣＰＵ１１２は増幅器１から増幅器２への切り換えを行う。

各レーザ光源に対し、所定のＡＰＣ時間でＡＰＣ動作を行う。光量制御（ＡＰＣ）中、ＡＰＣ動作を行うレーザ光源のみ点灯状態となる。また、ＡＰＣ終了後、ＡＰＣ動作を行っていたレーザ光源を消灯し、次のレーザ光源の点灯を行う。

ＣＰＵ１１２は、ＰＤにおける光量検出値が安定する迄、ＡＰＣ動作を行わず、レーザ光源の点灯が切り換ってから、予め設定した時間間隔をおいて、次のレーザ光源のＡＰＣ動作を行う。

また、レーザ光源の点灯を切り換える際、ＯＦＦ期間を設けず、レーザ光源の消灯と次のレーザ光源の点灯を同一タイミングで行うことで、ＡＰＣ終了後、次のレーザ光の光量検出値が安定するまでの時間を短縮している。

レーザ光ＬＤ５のＡＰＣからレーザ光ＬＤ３のＡＰＣに切り換える際、増幅器の切り換えを行う。増幅器のＯＮ／ＯＦＦを行う場合、増幅器のスルーレートによって出力が立ち上がるまでに時間がかかる。そのため、増幅器の切り換えを行う場合、出力の立ちあがり時間を考慮し、レーザ光の発光からＡＰＣ開始までの時間を通常より長く設定する。

このように、本実施形態では、同一の増幅器を用いてＡＰＣを行うレーザ光源に対し、連続的に光量制御（ＡＰＣ）を行うことで、増幅器の切り換り回数を最小限に設定することができる。従って、ＡＰＣ時間の短縮化が可能となる。

つぎに、照射光量変更時におけるＡＰＣ動作について説明する。環境変動やプリンタの印字速度の切り換え時などにおいては、照射光量の変更を行って画像の濃度を一定に保つように、光量制御が行われる。この場合、本実施形態のＡＰＣでは、照射光量の変更によってＰＤへの入射光量が変化するので、ゲインの再設定が必要になる。そこで、感光体への照射光量を変更した場合、ＡＰＣシーケンスの再設定を行う。

図７は照射光量変更時のグループ毎のＡＰＣ期間の設定手順を示すフローチャートである。この処理プログラムは、メモリ１１３に格納されており、ＣＰＵ１１２によって照射光量変更時に実行される。照射光量の変更が指示されると、ＣＰＵ１１２は、メモリ１１３から読み出した各レーザ光源の目標光量値に対し、感光体照射光量の変化分を掛け合わせて目標光量値を変更する（ステップＳ１１）。例えば、感光体上の光量を３０％増やす場合、各レーザ光源の目標光量値を３０％増やした値を目標光量値とする。この後、ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理は、前述した電源投入時のステップＳ２〜Ｓ６の処理と同様であるので、その説明を省略する。

図８は照射光量変更時のＡＰＣシーケンスを示すタイムチャートである。図６の光量変更前に比べ、照射光量を上げた場合が示されている。増幅器１、２の選択は、目標光量値がある閾値レベルより高いか低いかで振り分けられる。ここでは、光量変更によって目標光量値が上がったので、ゲインの切り換えタイミングが再設定されている。すなわち、図６の例では、レーザ光ＬＤ５とＬＤ３のＡＰＣタイミングの間でゲイン切り換えを行っているが、図８の例では、レーザ光ＬＤ６とＬＤ２のＡＰＣタイミングの間でゲイン切り換えを行うように、ゲイン設定とグループ分けの再設定が行われる。

第１の実施形態の画像形成装置によれば、ＰＤへの入射光量に応じて出力信号の増幅率を制御するので、入射光量が低光量で、かつＰＤへの入射光量がばらついても、レーザ光源毎に適した増幅を行うことができ、安定した光量制御（ＡＰＣ）が可能となる。具体的に、ＰＤへの入射光量に応じて光量調整を行うレーザ光源の順番が決まる。すなわち、ＰＤへの入射光量の値が近いレーザ光源の順に光量調整を行うことで、光量調整の切り換わり時におけるＰＤの出力の変化を最小にすることができる。従って、次の光量調整を行う迄の切り換え時間を短くすることができ、光量調整時間の短縮化が可能となる。

また、同一の電圧増幅器を用いるグループ毎にＡＰＣの順番を割り振り、さらに、同一グループ内で連続してＡＰＣを行うことで、グループ内で増幅率の切り換えを行う必要がなくなる。よって、増幅率の切り換えに伴って発生する電圧増幅器からの出力信号の立ち上がり時間を短縮することができる。このように、増幅器の切り換え回数を減らし、ＡＰＣ時間が短縮する。

さらに、グループ毎におよび／またはグループ内においても目標光量値が小さい順にＡＰＣの順番を割り振ることで、レーザ光源の発光切り換えの際に生じるＰＤの受光光量の変動を最小にすることができ、ＰＤの出力を短時間で安定させることができる。このように、増幅率（利得）の切り換えに伴って発生する増幅器からの出力信号の立ち上がり時間を効果的に短縮することができる。これにより、レーザ光源の発光切り換えからＡＰＣ開始までの時間を短縮することができる。

また、増幅率の異なる電圧増幅器を複数持つことで、レーザ光源毎にＰＤへの入射光量がばらついても、レーザ光源毎に適した電圧増幅器を用いることで、安定した光量調整が可能になる。さらに、基準電圧を用いることで、光量調整を簡単に行うことができる。

このように、複数のレーザ光を走査して感光体に画像を形成する際、各照射光の光量調整を短時間で高精度に行うことができる。

また、ＰＤへの入射光量に応じて増幅率を変更するので、環境変動、プリンタの印字速度の切り換えなどによってＰＤへの入射光量が変化した場合でも、最適な増幅率の選択が可能である。これにより、光量調整の精度を保つことができる。

また、ＡＰＣシーケンスの設定を、電源投入時と照射光量変更時に行うことで、照射光量変更が生じても同様の効果が期待される。なお、本実施形態においては、目標光量値の小さい順にＡＰＣの順番を割り振ったが、目標光量値の大きい順にＡＰＣの順番を割り振っても同様の効果が得られる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態における画像形成装置の構成は前記第１の実施形態と同様であるので、ここでは、前記第１の実施形態と異なる動作について説明する。

図９は第２の実施形態におけるグループ毎のＡＰＣ期間の設定手順を示すフローチャートである。前記第１の実施形態と同一のステップ処理には、同一のステップ番号が付される。この処理プログラムは、メモリ１１３に格納されており、ＣＰＵ１１２によって電源投入時に実行される。電源が投入された後、ＣＰＵ１１２は、メモリ１１３から各レーザ光源の目標光量を指示する目標光量値の読み出しを行う（ステップＳ１）。

ＣＰＵ１１２は、読み出された目標光量値を、基準電圧設定部１０９内の各レーザ光源に対応したレジスタに書き込む（ステップＳ２）。

ＣＰＵ１１２は、ゲイン選択部１０８により、各レーザ光源の目標光量値に応じて電圧増幅器１４２の選択を行う（ステップＳ３）。ここで、ＣＰＵ１１２は、各電圧増幅器の利得設定範囲にメモリ１１３から読み出した目標光量値に対応する利得が入っているか否かを判別し、各レーザ光源のＡＰＣにおいて、選択する電圧増幅器を決定する。

ＣＰＵ１１２は、ステップＳ３でレーザ光源毎に選択した電圧増幅器に対し、同一の電圧増幅器を用いるレーザ光源をグループ化する（ステップＳ４）。

そして、ＣＰＵ１１２は、ＡＰＣ期間設定部１０７に対し、グループ毎にＡＰＣ期間の順番を指示（設定）する（ステップＳ６Ａ）。このように、ＡＰＣのシーケンスを設定した後、ＣＰＵ１１２は本処理を終了する。なお、本実施形態においては、グループ内におけるＡＰＣの順番は特に設定しないものとする。

図１０はＡＰＣシーケンスを示すタイムチャートである。図１０の例では、同一グループ内でＰＤへの入射光量の差が小さい。このため、グループ内でＡＰＣの順番を決めなくても、ＡＰＣの切り換わり時間を短く設定することができ、ＣＰＵ１１２によるグループ内でＡＰＣの順番を決定する動作を省いても構わない。

第２の実施形態の画像形成装置においても、前記第１の実施形態と同様、ゲイン切り換えに伴う時間を短縮することが可能である。従って、ＡＰＣ時間の短縮化が可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

例えば、上記実施形態では、グループ分けにおいて、図中（図６、図１０参照）、２つのグループだけが示されているが、３つ以上のグループに分けられてもよいことは勿論である。その場合においても、グループ毎におよび／またはグループ内で、目標光量値が小さい順あるいは大きい順にＡＰＣを行うレーザ光源の順番を割り振ることで、レーザ光源の発光切り換えの際に生じるＰＤの受光光量の変動を最小にすることが可能である。

上記実施形態では、光源として、チップ上に複数の発光点（レーザ光源）を有する面発光レーザが用いられる場合を示したが、ＬＥＤアレイなど他の複数の光源を用いる場合でも、本発明は同様に適用可能である。

また、本発明の画像形成装置としては、本来の印刷装置の他、印刷機能を有するファクシミリ装置、印刷機能、コピー機能、スキャナ機能等を有する複合機（ＭＦＰ）であってもよいことは勿論である。

本発明の画像形成装置は、ＹＭＣＫ各色に対応する感光ドラムを使用し、この感光ドラム上に坦持された各色のトナー像を順次記録媒体に重ねて転写する画像形成装置に適用されてもよい。また、本発明の画像形成装置は、中間転写体を使用し、この中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、この中間転写体に担持されたトナー像を記録媒体に一括して転写する画像形成装置であってもよい。

また、上記実施形態に記載されている構成部品の形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲は上記例示するもののみに限定されものではない。

第１の実施形態における画像形成装置の構成を示す図である。 露光制御部５０内のＡＰＣ制御回路の構成を示す図である。 面発光レーザ１０１の光学系の構成を示す図である。 ＰＤ上における各レーザ光の照射位置を示す図である。 グループ毎のＡＰＣ期間の設定手順を示すフローチャートである。 ＡＰＣシーケンスを示すタイムチャートである。 照射光量変更時のグループ毎のＡＰＣ期間の設定手順を示すフローチャートである。 照射光量変更時のＡＰＣシーケンスを示すタイムチャートである。 第２の実施形態におけるグループ毎のＡＰＣ期間の設定手順を示すフローチャートである。 ＡＰＣシーケンスを示すタイムチャートである。 従来のＡＰＣシーケンスの一例を示すタイミングチャートである。 各レーザ光源の発光を切り換えて順次ＡＰＣを行った際の光量検出を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０１ 面発光レーザ
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ レーザ光源
１０２ フォトダイオード（ＰＤ）
１０７ ＡＰＣ期間設定部
１０８ ゲイン選択部
１０９ 基準電圧設定部
１１２ ＣＰＵ
１１３ メモリ
１４２ 電圧増幅器

Claims (7)

1. 複数の光源から照射される複数の照射光を用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記各光源からの照射光の少なくとも一部を入射して受光する受光手段と、
   前記受光手段への入射光量に相当する信号を所定の利得で増幅する増幅手段と、
   前記増幅された信号を基に、前記光源から照射される照射光の光量を調整する光量調整手段と、
   前記複数の光源の中から前記光量の調整が行われる光源を選択する選択手段とを備え、
   前記選択手段は、前記複数の光源を前記利得ごとにグループ化するグループ化手段と、前記グループ内の光源に対し、前記光量の調整が連続して行われるように、前記光量の調整を行う光源の順番を設定する設定手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記増幅手段は、前記受光手段への入射光量に応じて前記利得を変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記設定手段は、前記受光手段への入射光量が大きい順あるいは小さい順になるように、前記光量の調整を行う光源の順番を設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記設定手段は、前記グループ毎におよび／または前記グループ内で前記受光手段への入射光量が大きい順あるいは小さい順になるように、前記光量の調整を行う光源の順番を設定することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記増幅手段は、前記入射光量に相当する信号の電圧を増幅する、利得の異なる複数の電圧増幅手段を有し、前記光源ごとに前記電圧増幅手段を切り換えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記光量調整手段は、前記増幅された信号の電圧と、前記受光手段への入射光量の目標光量値に相当する基準電圧とを比較し、この比較の結果を基に、前記照射光の光量を調整することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 複数の光源から照射される複数の照射光を用いて画像を形成する画像形成装置の光量調整方法において、
   前記各光源からの照射光の少なくとも一部を入射する受光手段で受光し、前記受光手段への入射光量に相当する信号を所定の利得で増幅し、前記増幅された信号を基に、前記光源から照射される照射光の光量を調整する際、前記複数の光源を前記利得ごとにグループ化するグループ化ステップと、
   前記グループ内の光源に対し、前記光量の調整が連続して行われるように、前記光量の調整を行う光源の順番を設定する設定ステップと、
   前記複数の光源の中から、前記設定された順番に従って、前記光量の調整を行う光源を選択する選択ステップとを有することを特徴とする画像形成装置の光量制御方法。

Images