JP2012148540A - 光走査装置、画像形成装置、及び露光制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの飛散を防止して、応答性の良好な露光制御を行う。
【解決手段】光走査装置は、複数のレーザ素子を備える半導体レーザを有し、画像データに応じて半導体レーザを駆動して複数の光ビームで感光ドラム４を走査する。レーザ駆動装置１２は光ビームの発光強度が所定のレベルとなるように、半導体レーザを駆動制御する際、複数の発光素子のうち予め設定した第１のグループの発光素子から出力される光ビームについて、先頭走査から最終走査の１つ前の走査において第１の露光量に光量制御を行い、最終走査では第１の露光量よりも低い露光量に光量制御を行い、第１のグループ以外の第２のグループの発光素子から出力される光ビームについて、先頭走査の１つ後の走査から最終走査において目標露光量から第１の露光量を減算した第２の露光量に光量制御を行い、先頭走査では第２の露光量よりも低い露光量に光量制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像データに応じて光ビームの発光を制御しつつ、光ビームで感光体を走査する光走査装置、画像形成装置、及び露光制御方法に関する。

一般に、画像形成装置で用いられる光走査装置では、画像データに応じて半導体レーザ等の光源を発光制御しつつ、光源から出力される光ビームで感光体を走査する。そして、光ビームの走査によって感光体上に静電潜像を形成して、この静電潜像をトナー等の現像剤で現像してトナー像を得ている。

ところで、光ビームの走査によって感光体上に暗部電位領域及び明部電位領域を形成して、明部電位領域にトナーを付着させる手法はイメージ露光と呼ばれている。また、暗部電位領域にトナーを付着させる手法はバックグランド露光と呼ばれている。

ところで、静電潜像のエッジ部分においては、露光特性（つまり、表面電位）が急峻に変化する。このため、感光体と現像ユニットとの間における電気力線が電磁気学的にその急峻な変化部分（つまり、エッジ部分）に集中する。そして、電気力線の集中によって、非エッジ部分に飛翔するトナーよりもエッジ部分に飛翔するトナーが多くなる。その結果、エッジ部分においてはトナーが盛り上がってしまう。

図１４は、画像データ、感光体上での潜像プロファイル、及び感光体上に形成されるトナー像の関係を示す図である。そして、図１４（ａ）はイメージ露光における関係を示す図であり、図１４（ｂ）はバックグランド露光における関係を示す図である。

図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、画像データに応じて感光体を露光して、静電潜像（潜像プロファイル）を形成したとしても、前述のように、静電潜像のエッジ部分に飛翔するトナーが多くなってもエッジ部分においてトナーが盛り上がってしまう。そして、感光体に形成されたトナー像を、転写ベルト転写する場合等において、盛り上がったトナーが飛散して、画像劣化の要因となってしまう。

このようなトナーの飛散を防止するため、画像データの各画素について、その周辺近傍の画像の画素値の平均値を求めて、注目画素周囲に当該平均値と注目画素の画素値とに応じて注目画素の周辺画素に対する露光強度を変化させるようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開２００４−３１７７１６号公報

ところで、画像データを補正して、静電潜像のエッジ部分におけるトナーの盛り上がりを少なくしようとすると、画像データの補正によって、たとえ画像データが同一の設定値であっても、光ビーム光量が異なってしまうことがある。その結果、画像データを補正して、トナーの盛り上がりを防止することが難しいという課題がある。

また、特許文献１に記載のように、画像データの各画素について、前出のように、平均値と注目画素の画素値とに応じて注目画素の周辺画素に対する露光強度を変化させるとなると、つまり、画素単位で補正を行うと、画像データが入力されてから静電潜像を形成するまでの時間が長くなって応答性が劣ってしまうという課題がある。

従って、本発明の目的はトナーの飛散を防止して、応答性の良好な露光制御を行うことのできる光走査装置、画像形成装置、露光制御方法、及び露光制御プログラムを提供することにある。

上記の目的を解決するため、本発明による光走査装置は、複数の発光素子を備える光源を有し、画像データに応じて前記光源を駆動して、前記光源から出力される複数の光ビームで前記像担持体を走査する光走査装置であって、前記光源から出力される光ビームの光量を検出する強度検出手段と、前記強度検出手段から得られる光量検出信号のレベルが所定のレベルとなるように、前記光源を駆動制御する光源駆動装置とを有し、前記光源駆動装置は、前記複数の発光素子のうち予め設定した第１のグループの発光素子から出力される光ビームについて、先頭走査から最終走査の１つ前の走査において第１の露光量に光量制御を行い、前記最終走査では前記第１の露光量よりも低い露光量に光量制御を行う第１の光量制御手段と、前記第１のグループ以外の第２のグループの発光素子から出力される光ビームについて、前記先頭走査の１つ後の走査から前記最終走査において目標露光量から前記第１の露光量を減算した第２の露光量に光量制御を行い、前記先頭走査では前記第２の露光量よりも低い露光量に光量制御を行う第２の光量制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、画像データに応じた光量によって像担持体が露光されるばかりでなく、現像の際におけるトナーの盛り上がりを防止して、しかも応答性の低下を少なくすることができる。

本発明の実施の形態による光走査装置が用いられた画像形成装置の一例を概略的に示す図である。 図１に示す光走査装置を詳細に示す斜視図である。 図２に示す感光ドラムを走査するビームの位置の一例を示す図である。 図２に示す半導体レーザの電流−光量（Ｉ−Ｌ）特性を示す図であり、（ａ）はＩ−Ｌ特性のグラフを示す図、（ｂ）は特性データを示す図である。 図１に示す画像制御装置における印字制御を説明するためのフローチャートである。 図２に示す光学走査装置による感光ドラムの露光・走査を説明するための図である。 図６で説明した露光制御における潜像特性及びトナー像の関係を示す図である。 図２に示すレーザ駆動装置の動作状態を示すモード遷移図である。 図２に示すレーザ駆動装置の動作を説明するためのタイムチャートである（その１）。 図２に示すレーザ駆動装置の動作を説明するためのタイムチャートであり、図８ｂに続く図である（その２）。 図２に示すレーザ駆動装置の構成を示すブロック図である。 図９に示す電流制御モジュールの構成を示すブロック図であり、（ａ）は電流制御モジュールの構成の一例を示すブロック図、（ｂ）は電流制御モジュールの構成の他の例をブロック図である。 図９に示すレーザ駆動装置の初期光量制御（ＩＮＴ−ＡＰＣ）を含む光量制御を説明するためのタイムチャートである（その１）。 図９に示すレーザ駆動装置の初期光量制御（ＩＮＴ−ＡＰＣ）を含む光量制御を説明するためのタイムチャートであり、図１１ａに続く図である（その２）。 図９に示すレーザ駆動装置のライン間光量制御（ＬＩＮＥ−ＡＰＣ）を含む光量制御を説明するためのタイムチャートである（その１）。 図９に示すレーザ駆動装置のライン間光量制御（ＬＩＮＥ−ＡＰＣ）を含む光量制御を説明するためのタイムチャートであり、図１２ａに続く図である（その２）。 図１に示す画像制御装置から出力される画像データを示すタイムチャートである。 露光特性、潜像特性、及びトナー像の関係を示す図であり、（ａ）はイメージ露光における関係を示す図、（ｂ）はバックグランド露光における関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態による光走査装置が用いられた画像形成装置について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態による光走査装置が用いられた画像形成装置の一例を概略的に示す図である。

図１を参照して、図示の画像形成装置１には画像読取装置３００が接続されている。画像形成装置１は本体制御装置２００、画像制御装置３、及び光走査装置２を有している。画像読取装置３００は本体制御装置によって制御され、画像読取装置３００で読み取られた原稿上の画像は画像情報として画像制御装置に与えられる。そして、光走査装置２は、後述するようにして、画像制御装置３から与えられる画像データに応じて像担持体である感光ドラム（感光体）４を露光して、感光ドラム４に静電潜像を形成する。

感光ドラム４の周囲には帯電ローラ５、電位センサ（電位測定手段）２７、現像ユニット６、及びクリーニングユニット９Ａが配置されている。駆動ローラ７Ｃ、従動ローラ７Ｅ、及びテンションローラ７Ｄには中間転写ベルト７Ａが懸架されており、一次転写ローラ７Ｂが中間転写ベルト７Ａを挟んで感光ドラム４に当接している。

中間転写ベルト７Ａを挟んで、テンションローラ７Ｄには二次転写ローラ８が対向しており、テンションローラ７Ｄと二次転写ローラ８とのニップ部が二次転写位置として規定されている。

画像形成工程が開始されると、まず帯電工程において帯電ローラ５によって帯電バイアスを印加して感光ドラム４の表面を所定の電位に一様に帯電する、続いて、潜像形成工程においてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の画像情報が画像制御装置３において画像データに変換される。そして、光走査装置２は画像データに応じてレーザビームＬ１を感光ドラム４に照射する、これによって、レーザビームＬ１の照射部分において感光ドラム４の表面電位が変化し、照射部分に静電潜像が形成される。

電位センサ２７（電位測定手段）は、静電潜像における感光ドラム４の表面電位を潜像電位として検出して、画像制御装置３に与える。そして、画像制御装置３は所定の電位の静電潜像が得られるように、光走査装置３を制御してレーザビームＬ１の光量（つまり、露光量）を制御する。

現像ユニット６には、トナーとキャリアとが所定比率で混合された現像剤が各色毎に収納されている。つまり、現像ユニット６は、イエロー現像剤を有するイエロー現像器６Ｙ、マゼンタ現像剤を有するマゼンタ現像器６Ｍ、シアン現像剤を有するシアン現像器６Ｃ、及びブラック現像剤を有するブラック現像器６Ｂｋを備えている。現像工程においては、これら現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、及び６Ｂｋが順に感光ドラム４上に形成された静電潜像にトナーを転移させて、感光ドラム４にトナー像を形成する。

例えば、まず、イエロー現像器６Ｙによって感光ドラム４上にトナー像が形成されると、転写工程において転写ローラ７Ｂによってトナー像（Ｙトナー像）が中間転写体ベルト７Ａに転写される。続いて、マゼンタ現像器６Ｍによって形成されたトナー像（Ｍトナー像）がＹトナー像に重ねて転写される。

このようにして、順次Ｃトナー像及びＢｋトナー像が中間転写ベルト７Ａに転写されて、中間転写体ベルト７Ａ上には４色のトナー像が重ね合わされる。さらに、転写工程においては、転写ローラ８によって、二次転写位置において中間転写ベルト７Ａ上のトナー像が転写材Ｐ（記録用紙ともいう）に転写される。そして、定着工程において転写材Ｐ上の未定着のトナー像は定着装置１０によって定着される。

なお、画像形成工程では、感光ドラム４上に残留したトナー等はクリーニングユニット９Ａによって清掃される。また、中間転写体ベルト７Ａ上に残留したトナー等はクリーナ９Ｂによって清掃される。その後、次の画像形成工程が実施される。

図２は図１に示す光走査装置２を詳細に示す斜視図である。

図２を参照すると、光走査装置２は半導体レーザ１１及びレーザ制御部１２を有している。この半導体レーザ１１は複数のレーザビームを同時に出射することができる。半導体レーザ１１から出射されたレーザビームは、コリメートレンズ１３を通過して光量検出ユニット（以下ＰＤユニットと呼ぶ）１４に与えられる。

ＰＤユニット１４は、その内部に反射ミラー１４ａが備えられ、ビーム出力面にはフォトディテクター（以下ＰＤと呼ぶ）１４ｂが配置されている。反射ミラー１４ａは、レーザビームの一部を反射する特性を有する。ＰＤ１４ｂ（強度検出手段）は反射ミラー１４ａで反射されたレーザビームを受光して、その発光強度を示す光量検出信号１５を出力する。この光量検出信号１５はレーザ制御部１２に与えられ、レーザ制御部１２は光量検出信号１５に基づいて、レーザビームの光量が所定の光量（一定の光量）となるように、半導体レーザ１１に印加する駆動電流を制御する。

反射ミラー１４ａを透過したレーザビームはシリンドリカルレンズ１６を経てポリゴンミラー１７ａに達する。ポリゴンミラー１７ａはスキャナモータユニット１７によって等角速度で回転駆動されており、レーザビームはポリゴンミラー１７ａの反射面（ポリゴン面）で反射して偏向される。そして、偏向後のレーザビームはｆ−θレンズ１８を通過して感光ドラム４を走査する。

ところで、非画像領域においては、ポリゴンミラー１７ａで偏向されたレーザビームＬ２はｆ−θレンズ１８によって感光ドラム４の回転方向と直角方向に変換されて、ビーム検出（以下ＢＤと呼ぶ）センサ２０で受光される。そして、ＢＤセンサ２０は画像領域の基準位置を決定するビーム検出信号（以下ＢＤ信号と呼ぶ）２１を出力する。

一方、画像領域おいては、ポリゴンミラー１７ａで偏向されたレーザビームＬ１は、ｆ−θレンズ１８を出射した後、反射ミラー１９で反射されて感光ドラム４を走査して感光ドラム４上に静電潜像を形成する。

図３は図２に示す感光ドラム４を走査するビームの位置の一例を示す図である。

図３に示す例では、半導体レーザ（光源）１１は８つレーザ素子（発光素子）ＬＤ１〜ＬＤ８を有している。つまり、半導体レーザ１１は８つの光ビームを出力する。なお、図３においては、光ビームが符号ＬＤ１〜ＬＤ８で示されている。そして、光ビームＬＤ１が主走査方向（感光ドラム４の軸方向）及び副走査方向（感光ドラム４の回転方向）の先頭に位置づけられる。図示のように複数の光ビームによって感光ドラム４の同一のライン（つまり、同一の位置）が照射されることになる。

図４は図２に示す半導体レーザ１１の電流−光量（Ｉ−Ｌ）特性を示す図である。そして、図４（ａ）はＩ−Ｌ特性のグラフを示す図であり、図４（ｂ）は特性データを示す図である。

図４（ａ）において、横軸は動作電流（ｍＡ）を表し、縦軸は光出力（ｍＷ）を表す。また、図４（ｂ）において、Ｉｔｈ（ｍＡ）は閾値電流を表し、η（ｍＷ／ｍＡ）は発光効率を表す。図４（ａ）及び（ｂ）から理解できるように、半導体レーザ１１は光ビームＬＤ１〜ＬＤ８間おいて、閾値電流（Ｉｔｈ）及び発光効率（η）のビーム間偏差が非常に小さい。

図５は、図１に示す画像制御装置３における印字制御を説明するためのフローチャートである。

図１、図２、及び図５を参照して、画像制御装置３が印字制御を行う際には、本体制御装置２００から画像制御装置３に画像制御信号２１０及び印字命令が入力される（ステップＳ１０１）。これによって、画像制御装置３は光学走査装置２のスキャナモータユニット１７にモータ制御信号２６（回転動作信号）を出力して、スキャナモータユニット１７に回転制御を開始させる（Ｓ１０２）。

続いて、画像制御装置３はスキャナモータユニット１７からモータ制御信号２６（モータロック信号）が出力されたか否かを検知する（ステップＳ１０３）。モータロック信号を検知すると（ステップＳ１０３において、ＹＥＳ）、画像制御装置３はレーザ制御装置１２にレーザ制御信号２２を出力して、半導体レーザ１１の発光制御に移行する（ステップＳ１０４）。その後、画像制御装置はＢＤ信号２１が出力されたか否かを検出するＢＤ信号検出モードに移行する（ステップＳ１０５）。

ＢＤ信号２１を所定の回数だけ検出すると（ステップＳ１０５において、ＹＥＳ）、画像制御装置３は画像データ２３をレーザ制御装置１２に出力して（ステップＳ１０６）、前述したようにして、画像形成を実行する。画像制御装置３は印字が終了したか否かを監視しており（ステップＳ１０７）、印字が終了しないと（ステップＳ１０７において、ＮＯ）、画像制御装置３は待機する。

一方、印字が終了すると（ステップＳ１０７において、ＹＥＳ）、画像制御装置３はスキャナモータユニット１７の停止制御を行うとともに、レーザ制御装置１２を制御して半導体レーザ１１の消灯を行って光走査装置２を停止させる（ステップＳ１０８）。

ステップＳ１０３において、モータロック信号を検知しないと（ステップＳ１０３において、ＮＯ）、画像制御装置３は光走査装置２の動作エラーと判定して、本体制御装置２００に対して画像制御信号２１０（エラー信号）を出力した後、光走査装置２の停止制御を行う（ステップＳ１０９）。そして、画像制御装置３は処理をステップＳ１０８に移行する。

なお、ステップＳ１０５において、ＢＤ信号２１を所定の回数検出しないと（ステップＳ１０５において、ＮＯ）、画像制御装置３は処理をステップＳ１０９に移行する。

図６は図２に示す光学走査装置２による感光ドラム４の露光・走査を説明するための図である。

図６に示す例では、光ビームＬＤ１〜ＬＤ４と光ビームＬＤ５〜ＬＤ８とによって多重露光を行う。つまり、第１走査目において、１ライン（走査ライン）〜８ライン（走査ライン）をそれぞれ光ビームＬＤ１〜ＬＤ８で走査する。そして、第２走査目において、５ライン〜１２ラインを光ビームＬＤ１〜ＬＤ８で走査する。

以下同様にして、第（ｎ−１）走査目において、（ｍ−１１）ライン〜（ｍ−４）ラインをそれぞれ光ビームＬＤ１〜ＬＤ８で走査し、第ｎ走査目において、（ｍ−７）ライン〜ｍラインをそれぞれ光ビームＬＤ１〜ＬＤ８で走査する。

この際、第１走査目（先頭走査）においては、破線で示すように光ビームＬＤ１〜ＬＤ４については所定の光量で発光しない。同様に、第ｎ走査目（最終走査）においては、破線で示すように光ビームＬＤ５〜ＬＤ８については所定の光量で発光しない。

図７は図６で説明した露光制御における潜像特性及びトナー像の関係を示す図である。

図７において、第１のグループである光ビームＬＤ５〜ＬＤ８を第１の露光量（第１の光量）とし、第１のグループ以外の第２のグループである光ビームＬＤ１〜ＬＤ４を第２の露光量（第２の光量）とする。そして、図６に示す走査パターン（発光パターン）で感光ドラム４を走査する。この際、第１及び第２の露光量の合算値を感光ドラム４に対する目標露光量とする。つまり、目標露光量から第１の露光量を減算した光量が第２の露光量となる。

そして、光ビームＬＤ５〜ＬＤ８に相当する（ｍ−３）〜ｍライン（ｍ≧８）における潜像特性では、潜像電位はＶＬ１となり、光ビームＬＤ１〜ＬＤ４に相当する（ｍ−７）〜（ｍ−４）ライン（ｍ≧８）における潜像特性では、潜像電位はＶＬ２となるものとする（ＶＬ１＞ＶＬ２）。この結果、図６に示す走査パターンで走査すると、潜像電位は最大ＶＬ１＋ＶＬ２となり、しかも潜像のエッジ部分が滑らかになる。この結果、潜像のエッジ部分においてトナーが盛り上ることが少なくなる。

前述の第１及び第２の露光量を決定する際には、まず、光ビームＬＤ５〜ＬＤ８のみで感光ドラム４を照射して、図１に示す電位センサ２７で潜像の電位を第１の潜像電位として測定する。そして、画像制御装置３が当該第１の潜像電位と予め設定した第１の電位とを比較して、その比較結果に応じて第１の潜像電位が予め設定した第１の電位となるように、半導体レーザ１１の光量を可変制御する。これによって、第１の露光量を得る。

続いて、光ビームＬＤ１〜ＬＤ４のみで感光ドラム４を照射して、電位センサ２７で潜像の電位を第２の潜像電位として測定する。そして、画像制御装置３が当該第２の潜像電位と予め設定した第２の電位とを比較して、その比較結果に応じて第２の潜像電位が予め設定した第２の電位となるように、半導体レーザ１１の光量を可変制御する。これによって、第２の露光量を得る。

さらに、上述のようにして得られた第１及び第２の露光量で光ビームＬＤ１〜ＬＤ８を感光ドラム４に照射して、この際の潜像電位を電位センサ２７において合算潜像電位として測定する。そして、画像制御装置３は、合算潜像電位が所定の電位となるように光ビームＬＤ１〜４と光ビームＬＤ５〜８の光量（露光量）を再調整する。

図８ａは図２に示すレーザ駆動装置１２の動作状態を示すモード遷移図である。また、図８ｂは図２に示すレーザ駆動装置１２の動作を説明するためのタイムチャートである（その１）。そして、図８ｃは図８ｂに続く図である（その２）。

図８ａに示すように、レーザ駆動装置（光源駆動装置）１２は、画像制御装置３から与えられるレーザ制御信号２２に応じて６通りの動作モードをシーケンシャルに遷移する。レーザ駆動装置１２は、初期状態（ＲＥＳＥＴ）から破線ブロックの状態との間で遷移する。破線ブロックでは、停止（ＤＩＳＡＢｌＥ）と光量制御（ＡＰＣ）との間で遷移し、さらに、ＡＰＣとオフ（ＯＦＦ）との間で遷移する。そして、ＯＦＦとバイアスＡＰＣ（ＢＩＡＳ−ＡＰＣ）及びビデオ（ＶＩＤＥＯ）発光との間で遷移する。

これによって、図８ｂ及び図８ｃに示すように、レーザ駆動装置１２は、図５に関連して説明した画像制御装置３の印字制御に、停止（ＤＩＳＡＢＬＥ）、初期光量制御（ＩＮＴ−ＡＰＣ）、ＢＤ検知、ライン間光量制御（ＬＩＮＥ−ＡＰＣ）、画像出力、及び初期状態（ＲＥＳＥＴ）のシーケンスを実行する。

レーザ制御信号２２は、８種類の信号群（／ＲＥＳＥＴ、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ０・１・２、及びＣＨ＿ＳＥＬ０・１・２）と後述するＰＤ１４から出力するモニタ電流信号１５の増幅率を決定するＰＤゲイン３０とから構成される。

なお、図８ａにおいて、各動作モードに記載の数字はレーザ制御信号２２（ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ２・１・０）の状態を表す値であり、”０”が信号の『Ｌレベル』、”１”が信号の『Ｈレベル』を示している。

ここで、レーザ駆動装置１２の主要仕様の一例を説明する。レーザ駆動装置１２の電流容量は３６ｍＡであり、出力ビーム数は前述のように８ビームである。そして、分解能は９ビットである。

ここで、レーザ駆動装置１２の半導体レーザ１１の駆動制御について説明する。

図９は図２に示すレーザ駆動装置１２の構成を示すブロック図である。

図９を参照すると、レーザ駆動装置１２には、画像制御装置３からレーザ制御信号２２、バイアス設定信号２５、及び８対差動の画像データ（主画像データ２３及び副画像データ２４）が与えられる。さらに、レーザ駆動装置１２には前述のモニタ電流信号１５がＰＤ１４から与えられる。

レーザ駆動装置１２は状態制御部３１を有しており、この状態制御部３１はレーザ制御信号２２に基づいて後述する設定を実行する。きレーザ駆動装置１２内に配備する各ブロックの設定を行う。モニタ電流信号１５は、ゲイン設定器３３の出力値に応じて増幅され、電流―電圧変換回路（以下Ｉ−Ｖ変換回路という）３２において電圧信号に変換される。

ゲイン設定器３３に与えられるＰＤゲイン３２に応じて、電流制御モジュール４１ａ〜４１ｈにおいて複数の値が準備され、これによって、半導体レーザ１１では互いに異なる駆動電流が設定される。

Ｉ−Ｖ変換回路３２から出力された電圧信号はアナログ−デジタル変換器（以下ＡＤＣという）３４で量子化されて、比較器３６に与えられる。比較器３６は、ＡＤＣ３４の出力と基準電圧発生器３５の出力とを比較して、その比較結果をＰＤセレクタ３８に与える。

図示のように、ＰＤセレクタ３８は、電流制御モジュール４１ａ〜４１ｈに接続されている。ＰＤセレクタ３８は、状態制御部３１から与えられるＰＤ選択信号３９に基づいて比較器３６の出力（比較結果）を選択的に入力する。

電流制御モジュール４１ａ〜４１ｈはそれぞれ半導体レーザ１１のレーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８に対応している。以下の説明では、電流制御モジュール４１ａ及び４１ｈを例に挙げて説明するが、電流制御モジュール４１ｂ〜４０ｇの構成は電流制御モジュール４１ａと同様の構成である。

図１０は図９に示す電流制御モジュールの構成を示すブロック図である。そして、図１０（ａ）は電流制御モジュール４１ｈの構成の一例を示すブロック図であり、図１０（ｂ）は電流制御モジュール４１ａ〜４１ｇの構成の一例をブロック図である。

まず、図１０（ａ）を参照して、電流制御モジュール４１ｈはアップ／ダウンカウンタ（以下Ｕ／Ｄカウンタという）６１ｈを有している。このＵ／Ｐカウンタ６１ｈは、ＰＤセレクタ３８から出力されるカウンタ制御信号４２ｈに応じて、カウントアップ／ダウン、停止、及び初期値（『０００ｈ』）設定の３種類の動作を行う。

ラッチ６２ｈは、比較器３６から一致信号３７が出力された際に状態制御部３１から出力されるラッチ制御信号１−４３ｈに応じて、Ｕ／Ｄカウンタ６１ｈの出力値を保持する。

ラッチ６７は、比較器３６から一致信号３７が出力された際に状態制御部３１から出力されるラッチ制御信号２−４３ｈに応じてＵ／Ｄカウンタ６１ｈの出力値を保持する。データセレクタ６３ｈは、セレクタ制御信号４４ｈに応じてラッチ６２ｈの出力及びＧＮＤのいずれかを選択して出力する。

バイアス電流算出回路６８は、ラッチ６２ｈ及びラッチ６７の出力値に基づいて、半導体レーザ１１の発光開始電流を算出して、図１に示す画像制御装置３から与えられるバイアス設定信号２５に基づいて設定されるバイアス設定値４５によってバイアスデータ７１を得る。

バイアス電流デジタル−アナログ変換器（以下Ｉｂ−ＤＡＣという）６９は、バイアスデータ７１に応じてバイアス電流７０を、図９に示すバイアス加算器５３に出力する。

図４に関連して説明したように、半導体レーザ１１は閾値電流（Ｉｔｈ）及び発光効率（η）についてビーム間偏差が非常に小さい。従って、電流制御モジュール４１ｈで得られたバイアス電流７０を共通化することができる。

データセレクタ６３ｈの出力は、加算器６４ｈにおいてバイアスデータ７０と加算される。そして、加算器６４ｈの出力は、スィッチング電流デジタル−アナログ変換器（以下Ｉｓｗ−ＤＡＣｈという）６５ｈにおいてアナログ信号に変換されて、半導体レーザ１１の駆動電流とされる。

続いて、図１０（ｂ）を参照して、電流制御モジュール４１ａはＵ／Ｐカウンタ６１ａを有している。このＵ／Ｐカウンタ６１ａは、カウンタ制御信号４２ａに応じて、カウントアップ／ダウン、停止、及び初期値（『０００ｈ』）設定の３種類の動作を行う。

ラッチ６２ａは、図９に示す比較器３６から一致信号３７が出力された際に状態制御部３１から出力されるラッチ制御信号４３ａに応じてＵ／Ｄカウンタ６１ａの出力値を保持する。データセレクタ６３ａは、セレクタ制御信号４４ａに応じてラッチ６２ａの出力及びＧＮＤのいずれかを選択して出力する。

データセレクタ６３ａの出力は、加算器６４ａにおいて電流制御モジュール４１ｈから出力されるバイアスデータ７０と加算される。そして、加算器６４ａの出力はＩｓｗ−ＤＡＣａ６５ａにおいてアナログ信号に変換されて、半導体レーザ１１の駆動電流とされる。

図１１ａは図９に示すレーザ駆動装置１２の初期光量制御（ＩＮＴ−ＡＰＣ）を含む光量制御を説明するためのタイムチャートである（その１）。また、図１１ｂは図１１ａに続く図である（その２）。

図９、図１１ａ、及び図１１ｂを参照して、図１に示す画像形成装置に電源が投入されると、レーザ駆動装置１２は初期化（『ＲＥＳＥＴ』モード）される。この状態では、ＲＥＳＥＴ信号解除以外の入力信号は受け付けない状態である。また、データセレクタ６３ａ〜６３ｈの全てはＧＮＤを選択し、これによって、主電流駆動回路５１及び副電流駆動回路５２の出力電流を遮断してレーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８を消灯する。

［停止］
［停止］シーケンスは画像形成装置に電源が投入され印字動作が始まるまでの期間で行われる。図８ａに示すディセーブル（ＤＩＳＡＢＬＥ）モードに相当する。このモードでは、初期状態と同様に、半導体レーザ１１を消灯する。

［初期光量制御（ＩＮＴ−ＡＰＣ）］
画像形成装置において印字動作が開始されると、初期光量制御（ＩＮＴ−ＡＰＣ）が行われる。状態制御部３１は、図１に示す画像制御装置３から出力されるレーザ制御信号２２に基づいて『ＡＰＣ』モードを選択する。

まず、電流制御モジュール４１ｈにおいてＩＮＴ−ＡＰＣが実行される。状態制御部３１は半導体レーザ１１の発光量が図７で説明した第１の露光量となるようＰＤゲイン３０を設定する。ＰＤセレクタ３８は、状態制御部３１から入力されるＰＤ選択信号３９に基づいて、比較器３６の出力を電流制御モジュール４１ｈのＵ／Ｄカウンタ６１ｈに選択する。これによって、レーザ素子ＬＤ８の光量制御が行われる。

Ｕ／Ｄカウンタ６１ｈはカウンタ制御信号４２ｈに応じてカウントアップを開始する。これによって、後段のＩｓｗ−ＤＡＣ６５ｈの設定値が増加して、レーザ素子ＬＤ８に駆動電流が供給される。半導体レーザ１１が発光すると、ＰＤ１４からモニタ電流信号１５が出力される。比較器３６は、Ｉ−Ｖ変換３２において電圧信号に変換されたモニタ電流信号１５と基準電圧とを比較する。

Ｕ／Ｄカウンタ６１ｈはカウントアップを継続して、比較器３６の出力が所定範囲以内となると、状態制御部３１に対して一致信号３９を出力する。同様に、比較器３６はモニタ電流信号１５が基準電圧よりも大きい場合には、Ｕ／Ｄカウンタ６１ｈをカウントダウンさせて、比較器３６の出力が所定範囲以内となると、状態制御部３１に対して一致信号３９を出力する。

状態制御部３１は、一致信号３９を受けると、カウンタ制御信号４２ｈによってＵ／Ｄカウンタ６１ｈのカウント動作を停止して、ラッチ６２ｈにその出力値を保持させる。保持された値はバイアス電流算出回路に格納される。

次に、状態制御部３１は、図１に示す画像制御装置３から出力されるレーザ制御信号２２に基づいて『ＢＩＡＳ−ＡＰＣ』モードを選択する。『ＢＩＡＳ−ＡＰＣ』モードでは、半導体レーザ１１の発光量が図７で説明した第１の露光量の１／４となるようにＰＤゲイン３０を設定する。これは、半導体レーザ１１の発光開始電流を検出するためであり、上記の設定では第１の露光量１の１／４に設定しているが任意の値でもよい。

ＰＤゲイン３０を上記の値に設定した後、『ＡＰＣ』モードと同様の制御が行われ、ラッチ６２ｈで格納した値とラッチ６７で保持された値とによってバイアスデータ７１が算出される。

次に、電流設定モジュール４１ｇのＩＮＴ−ＡＰＣが実行される。ゲイン設定は、電流制御モジュール４１ｈにおける『ＡＰＣ』モードと同値とする。ＰＤセレクタ３８は、状態制御部３１から入力されるＰＤ選択信号３９に基づいて、比較器３６の出力を電流制御モジュール４１ｇのＵ／Ｄカウンタに選択する。これによって、レーザ素子ＬＤ７の光量制御が実行される。電流制御モジュール４１ｇのＵ／Ｄカウンタはカウンタ制御信号に応じてカウントアップを開始する。これによって、後段のＩｓｗ−ＤＡＣの設定値が増加して、レーザＬＤ７に駆動電流が供給される。半導体レーザ１１は発光を開始してＰＤ１４からモニタ電流信号１５を出力する。

比較器３６は、Ｉ−Ｖ変換回路３２において電圧信号に変換されたモニタ電流信号１５と基準電圧とを比較する。電流制御モジュール４１ｇのＵ／Ｄカウンタがカウントアップを継続し、比較器３６の出力が所定範囲以内となると、比較器３６は状態制御部３１に対して一致信号３９を出力する。同様に、モニタ電流信号１５が基準電圧と比較して大きいと、比較器３６はＵ／Ｄカウンタをカウントダウンさせ、比較器３６の出力が所定範囲以内となると、状態制御部３１に対して一致信号３９を出力する。

状態制御部３１は一致信号３９を受けると、カウンタ制御信号によって電流制御モジュール４１ｇのＵ／Ｄカウンタのカウント動作を停止して、ラッチに出力値を保持させる。

以降、順次電流制御モジュール４１ｆ及び電流制御モジュール４１ｅのＩＮＴ−ＡＰＣを実行するが、動作状態は電流制御モジュール４１ｇと同一なので説明を省略する。

次に、電流制御モジュール４１ｄのＩＮＴ−ＡＰＣが実行される。『ＡＰＣ』モードでは、状態制御部３１は、半導体レーザ１１の発光量が図７で説明した第２の露光量となるようＰＤゲイン３０を設定する。動作状態は電流制御モジュール４１ｇと同様である。以降、順次電流制御モジュール４１ｃ〜電流制御モジュール４１ａのＩＮＴ−ＡＰＣを実行するが、動作状態は電流設定モジュール４１ｇと同様であるので説明を省略する。

［ＢＤ検知］
ＩＮＴ−ＡＰＣ完了後、［ＢＤ検知］シーケンスに入る。［ＢＤ検知］シーケンスでは、光量安定後に画像出力の際の基準となるビーム（光ビームＬＤ８）をＢＤセンサで受光した結果得られるＢＤ信号を周期的に検出する。よって、ＢＤセンサの受光感度による出力遅延変動を考慮すると、定光量における検出が望ましい。

［ＢＤ検知］シーケンスは、図８ａ示す『ＡＰＣ』モードにより実行される。図１１ａ及び図１１ｂにおいては、ＢＤ信号２１が２回連続して検出されることが条件となる。

図１２ａは図９に示すレーザ駆動装置１２のライン間光量制御（ＬＩＮＥ−ＡＰＣ）を含む光量制御を説明するためのタイムチャートである（その１）。また、図１２ｂは図１２ｂに続く図である（その２）。

図９、図１２ａ、及び図１２ｂを参照して、画像制御装置３は、［ＢＤ検知］シーケンスにおいてＢＤ信号２１が所定の周期で検出されると、ＢＤ信号２１を基準としてレーザ制御信号２２を出力して、レーザ駆動装置１２の制御シーケンスを実行する。

［ライン間光量制御（ＬＩＮＥ−ＡＰＣ）］
印字動作時の濃度安定を目的として、ライン間光量制御（ＬＩＮＥ−ＡＰＣ）は画像出力の直前に行われる。状態制御部３１は、図１に示す画像制御装置３から出力されるレーザ制御信号２２に基づいて『ＡＰＣ』モードを選択する。ＬＩＮＥ−ＡＰＣにおける各電流制御モジュールのＰＤゲイン３０はＩＮＴ−ＡＰＣにおける値と同一とする。

最初に電流設定モジュール４１ｈのＡＰＣが実行される。ＰＤセレクタ３８は、状態制御部３１から入力されるＰＤ選択信号３９に基づいて、比較器３６の出力を電流制御モジュール４１ｈのＵ／Ｄカウンタ６１ｈに選択する。これによって、レーザ素子ＬＤ８のＬＩＮＥ−ＡＰＣが実行される。

ＬＩＮＥ−ＡＰＣの開始と同時に、状態制御部３１はラッチ制御信号１−４３ｈを解除する。Ｕ／Ｄカウンタ６１ｈはＩＮＴ−ＡＰＣにおけるカウント値からカウントアップして発光が開始される。以降の動作状態はＩＮＴ−ＡＰＣ同一であるので説明を省略する。

次に、状態制御部３１は、図１に示す画像制御装置３から出力されるレーザ制御信号２２に基づいて『ＢＩＡＳ−ＡＰＣ』モードを選択する。ＰＤゲイン３０は、ＩＮＴ−ＡＰＣと同値に設定されて『ＡＰＣ』モードと同様の制御が行われる。ラッチ６２ｈにおいて格納した値とラッチ６７で保持された値とに応じて、バイアス電流算出回路６８はバイアスデータ７１を算出する。

以下、電流制御モジュール４１ｇ〜４１ａに対して順次光量制御行うが、Ｕ／Ｄカウンタの状態以外ＩＮＴ−ＡＰＣと同一であるので説明を省略する。

［画像出力］
ＬＩＮＥ−ＡＰＣ完了後に画像出力が行われる。状態制御部３１は、図１に示す画像制御装置３から出力されるレーザ制御信号２２に基づいて『ＶＩＤＥＯ発光』モードを選択する。

『ＶＩＤＥＯ発光』モードにおいては、電流制御モジュール４１ｅ〜４１ｈのデータセレクタの出力を全てラッチに選択する。そして、ラッチに保持した値によって、図１に示す画像制御装置３から主データドライバ５５を介して入力される主画像データ２３ｐ及び２３ｎに応じて主電流駆動回路５１はレーザ素子ＬＤ５〜ＬＤ８を変調駆動する。

同様に、電流制御モジュール４１ａ〜４１ｄのデータセレクタの出力を全てラッチに選択する。そして、ラッチに保持した値をよって、図１に示す画像制御装置３から副データドライバ５６を介して入力される副画像データ２４ｐ及び２４ｎに応じて、副電流駆動回路５２はレーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ４を変調駆動する。

図１３は図１に示す画像制御装置３から出力される画像データを示すタイムチャートである。

図１３において、例えば、主画像データ２３（主画像データ２３ｐ及び２３ｎの差分信号）は、図１に示す画像制御装置３で生成される原画像と同一の発光パターンとする。また、副画像データ２４（画像データ２４ｐ及び２４ｎの差分信号）は、連続する画像データが２画素以下であれば原画像同一とし、３画素以上では発光開始と発光終了において１画素だけ発光(点灯)しないパターンとする。図１３に示す例では１画素単位で制御しているが、１画素に含まれる画素片（ビット）単位で制御するようにしてもよい。

このように、上記の実施の形態によれば、トナーの飛散を防止して、応答性の良好な露光制御を行うことができるという効果がある。

上述の説明から明らかなように、図９において、状態制御部３１、比較器３６、ＰＤセレクタ３８、及び電流制御モジュール４１ａ〜４１ｄが第１の光量制御手段として機能する。また、状態制御部３１、比較器３６、ＰＤセレクタ３８、及び電流制御モジュール４１ｅ〜４１ｇが第２の光量制御手段として機能する。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

例えば、上記の実施の形態の機能を露光制御方法として、この露光制御方法を、光走査装置が備えるコンピュータに実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有する露光制御プログラムを、光走査装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。この際、露光制御方法及び露光制御プログラムは、少なくとも強度検出ステップ、第１の光量制御ステップ、第２の光量制御ステップ、第１の駆動ステップ、及び第２の駆動ステップを有することになる。なお、露光制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

４ 感光ドラム
１１ 半導体レーザ
１２ レーザ駆動装置
３１ 状態制御部
３６ 比較器
３８ ＰＤセレクタ
４１ａ〜４１ｇ 電流制御モジュール
５１ 主電流駆動回路
５２ 副電流駆動回路
５３ バイアス加算器

Claims (6)

1. 複数の発光素子を備える光源を有し、画像データに応じて前記光源を駆動して、前記光源から出力される複数の光ビームで前記像担持体を走査する光走査装置であって、
   前記光源から出力される光ビームの光量を検出する強度検出手段と、
   前記強度検出手段から得られる光量検出信号のレベルが所定のレベルとなるように、前記光源を駆動制御する光源駆動装置とを有し、
   前記光源駆動装置は、前記複数の発光素子のうち予め設定した第１のグループの発光素子から出力される光ビームについて、先頭走査から最終走査の１つ前の走査において第１の露光量に光量制御を行い、前記最終走査では前記第１の露光量よりも低い露光量に光量制御を行う第１の光量制御手段と、
   前記第１のグループ以外の第２のグループの発光素子から出力される光ビームについて、前記先頭走査の１つ後の走査から前記最終走査において目標露光量から前記第１の露光量を減算した第２の露光量に光量制御を行い、前記先頭走査では前記第２の露光量よりも低い露光量に光量制御を行う第２の光量制御手段とを有することを特徴とする光走査装置。
2. 前記第２の光量制御手段は、前記第２のグループの発光素子について前記画像データにおける発光開始の１画素又は発光終了の１画素を画素単位で発光又は消灯するようにしたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記像担持体に形成された潜像の電位を潜像電位として測定する電位測定手段を有し、
   前記第１の光量制御手段は前記第１のグループに属する発光素子を点灯した際、前記電位測定手段で測定された潜像電位を第１の潜像電位として当該第１の潜像電位が予め設定した第１の電位となるように前記第１のグループに属する発光素子を制御して、前記第１の露光量を決定し、
   前記第２の光量制御手段は前記第２のグループに属する発光素子を点灯した際、前記電位測定手段で測定された潜像電位を第２の潜像電位として当該第２の潜像電位が予め設定した第２の電位となるように前記第２のグループに属する発光素子を制御して、前記第２の露光量を決定することを特徴とする請求項１又は２記載の光走査装置。
4. 前記複数の光ビームのうち予め設定された光ビームの光量に応じて前記光源に供給するバイアス電流を設定するバイアス設定手段を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の光走査装置。
5. 請求項１〜４いずれか１項記載の光走査装置と、前記像担持体と、前記像担持体に形成された潜像を現像してトナー像とする現像手段と、前記トナー像を記録用紙に転写して画像形成を行う転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
6. 複数の発光素子を備える光源を有し、画像データに応じて前記光源を駆動して、前記光源から出力される複数の光ビームで前記像担持体を走査する光走査装置を制御するための露光制御方法であって、
   前記光源から出力される光ビームの光量を検出する強度検出ステップと、
   前記強度検出ステップで得られた光量検出信号のレベルが所定のレベルとなるように、前記光源を駆動制御する際、前記複数の発光素子のうち予め設定した第１のグループの発光素子から出力される光ビームについて、先頭走査から最終走査の１つ前の走査において第１の露光量に光量制御を行い、前記最終走査では前記第１の露光量よりも低い露光量に光量制御を行う第１の光量制御ステップと、
   前記第１のグループ以外の第２のグループの発光素子から出力される光ビームについて、前記先頭走査の１つ後の走査から前記最終走査において目標露光量から前記第１の露光量を減算した第２の露光量に光量制御を行い、前記先頭走査では前記第２の露光量よりも低い露光量に光量制御を行う第２の光量制御ステップとを有することを特徴とする光量制御方法。

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