JP2012230180A - 光学装置および光学装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数レーザビームを出射する光源を用いる場合の光量調整精度を向上させる。
【解決手段】１回目の調整箇所として、光源ユニット１において、光源の駆動電流を調整し、調整結果の出射パワーＰｍ＿ｃｈとモニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈとを各チャネル毎に測定してメモリに書き込む。２回目の光量調整箇所として、代表チャネルｃｈ_Rのレーザビームのみを出射させて、像面光量Ｐ₂が設定した目標光量Ｐ₁になるようにＡＰＣを実行して像面光量Ｐ₂を測定する。仮の光利用効率η₁と、目標光量Ｐ₁と、像面光量Ｐ₂とを用いて真の光利用効率η₂を求め、メモリに書き込む。ＡＰＣは、像面光量Ｐ₂が目標光量Ｐ₁になるように制御するための各チャネルｃｈの基準値Ｖ_REF＿ｃｈを、光利用効率η、出射パワーＰｍ＿ｃｈおよびモニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈとを用いて各チャネルｃｈ毎に算出して行う。
【選択図】図８

Description

本発明は、複数本のレーザビームを同時に出射する光源を用いた光学装置および光学装置の制御方法に関する。

従来、レーザプリンタや光ディスク装置、デジタル複写機など、媒体に対するデータの書き込みをレーザビームを用いて行う装置では、単一ビームの半導体レーザが広く使用されていた。

これに対し、近年、さらなる高速化、高解像度化を実現可能とするために、２本〜４本の複数ビームを同時に出射できるＬＤＡ(Laser Diode Array)や、ＶＣＳＥＬ(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)として参照される、４０本程度のレーザビームを同時に出射可能な面発光レーザが開発されている。これらＬＤＡやＶＣＳＥＬを感光体を露光するレーザビームの光源として採用し、より高精細、高速に画像形成を行う画像形成装置が実用化されてきている。

また、ＬＤＡやＶＣＳＥＬは、単一ビームの半導体レーザよりも高価なため、ＬＤＡやＶＣＳＥＬから出射するビームをハーフミラープリズムによって２つに分割し、２色分の感光体に照射させる光束分割方式が提案されている。この光束分割方式を用いることで、光束分割方式を用いない場合に対して半数のＬＤＡやＶＣＳＥＬで、同等の解像度や処理速度を得ることが可能となり、コストを抑えることができる。

ここで、感光体に照射するレーザビームは、ある定まった光量になっている必要があり、そのための光量調整は、例えば光源が組み込まれる画像形成部を組み立てる組立工場にて行なわれる。この光量調整は、一般的には、レーザビームを受光して光量をモニタする例えばＰＤ(Photo Diode)を被走査面である感光体上に設け、レーザビームを点灯させた状態で、ＰＤの出力に応じてレーザビームの出力を制御するボリューム抵抗を手動にて調整し、目標の光量に合わせることで行っている。

そのため、感光体に対して露光を行うレーザビーム数が多くなるほど、組立工場で行う光量調整の時間が長くなり、組み立てコストが嵩んでしまう。また、光量調整のためのボリューム抵抗も、レーザビーム数分を搭載する必要があるため、電気回路規模が増大してしまう。

この問題を解決するために、ボリューム抵抗による光量の手動調整に代わり、目標光量になる際のＰＤ出力を予め記憶媒体に記憶する自動調整を行なうことにより、光量調整時間と回路規模の増大を抑制する技術が既に知られている。

例えば、特許文献１には、レーザビームの所定の出射パワーと、その出射パワーに対応したモニタ電圧とをメモリに記憶させるようにした技術が開示されている。特許文献１によれば、メモリに記憶されたモニタ電圧の値から、装置固有のモニタ電圧値と、出射パワーに基づくレーザ駆動電流との関係式を求め、現在のモニタ電圧値とその関係式とから出射パワーを監視し、各駆動電流量を制御することで、回路規模の削減を図っている。

しかしながら、従来の光量調整方法では、ボリューム抵抗の調整値をデジタル値として記録しているに過ぎず、それにより光量調整の精度が向上するわけではなかった。

ところで、光分割プリズムと反射角の異なる２つのポリゴンミラーとを用いて各レーザビームを２本に分割し、これら２本のレーザビームを、画像形成色の異なる２本の感光体にそれぞれ照射させる光束分割方式が提案されている。従来、この光束分割方式では、レーザビームを偏向させて走査ビームを形成する書込みユニットの光量調整を、２色分の感光体それぞれに対して実行する。この場合、調整回数は、レーザビーム数×２色分と、光束分割方式を用いない通常の方式の２倍となる。さらに、記憶媒体に記憶するデータ量も、レーザビーム数×２色分となり、より大きな記憶容量を持った記憶媒体が必要となる。

図１４は、一度に４０本のレーザビームを出射可能な、４０チャネルのＶＣＳＥＬを用い、レーザビームを分割せずに１の感光体を走査する書込ユニットに対する調整データの例を示す。この場合、４０チャネル分の露光パワーおよびモニタ電圧の組が、記憶媒体に記憶される。一方、図１５は、図１４と同じＶＣＳＥＬを用い、光束分割方式により４０チャネルの各レーザビームを２本に分割して、２色分の感光体をそれぞれ走査する書込ユニットに対する調整データの例を示す。このように、光束分割方式を用いた場合、２色分の露光パワーおよびモニタ電圧の組が記憶媒体に記憶される。

書込みユニットでの光量調整では、複数枚のレンズやポリゴンミラーなどの光学部品を介して感光体の位置に到達したレーザビームを測定することになる。したがって、感光体上でのレーザビームの光量は、出射直後のレーザビームの光量に対して非常に微小なものとなる。

この場合において、レーザビーム数が増えるとレーザビーム１本当たりの光量がさらに微小となり（数μ〜十数μＷ）、ノイズの影響を受けて、良好な調整精度を得ることが困難となる。その結果、光量調整を行った後でも、各レーザビームが感光体を走査する際のレーザビーム毎の光量差が大きくなり、画像に濃度ムラを発生してしまうという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、一度に複数本のレーザビームを出射可能なレーザ光源を用いる場合の光量調整精度を向上させ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、複数のレーザビームを出力する光源と、前記光源から出力されるレーザビームを検出し、検出された該レーザビームの光量を電圧値に変換して出力する検出手段と、前記複数のレーザビーム毎に、出力される光量と該光量に対応する前記電圧値とを関連付けて予め記憶する第１の記憶手段と、前記複数のレーザビームを被走査面に導き走査させる光学系の光利用効率を示す値を予め記憶する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段に記憶された前記光量および前記電圧値と、前記第２の記憶手段に記憶される前記光利用効率を示す値とに基づき、前記レーザビームが前記被走査面に対して予め設定された目標光量で照射された際に前記検出手段から出力されるべき前記電圧値である目標電圧値を、前記複数のレーザビーム毎に算出する算出手段と、前記検出手段から出力される前記電圧値が、前記算出手段で算出される前記目標電圧値に近付くように前記光源からの前記複数のレーザビームの出力を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、検出手段が、複数のレーザビームを出力する光源から出力されるレーザビームを検出し、検出された該レーザビームの光量を電圧値に変換して出力する検出ステップと、算出手段が、第１の記憶手段に予め記憶された、前記複数のレーザビーム毎の出力光量および該出力光量に対応する前記電圧値と、第２の記憶手段に予め記憶された、前記複数のレーザビームを被走査面に導き走査させる光学系の光利用効率を示す値とに基づき、前記レーザビームが前記被走査面に対して予め設定された目標光量で照射された際に前記検出ステップにより出力されるべき前記電圧値である目標電圧値を、前記複数のレーザビーム毎に算出する算出ステップと、制御手段が、前記検出ステップにより出力される前記電圧値が、前記算出ステップにより算出される前記目標電圧値に近付くように前記光源からの前記複数のレーザビームの出力を制御する制御ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、一度に複数本のレーザビームを出射可能なレーザ光源を用いる場合の光量調整精度を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態による光学装置に適用可能な画像形成装置の一例の構成を概略的に示す略線図である。 図２は、本発明の実施形態に適用可能な光学装置の一例の構成を概略的に示す略線図である。 図３は、光源ユニットの一例の構成をより詳細に示すブロック図である。 図４は、光源ユニットに対する一例の光量調整手順を示すフローチャートである。 図５は、光利用効率ηの取得手順を示す一例のフローチャートである。 図６は、本発明の実施形態によるメモリの記憶内容の一例を示す略線図である。 図７は、従来技術による光量調整処理の例を示す略線図である。 図８は、本発明の実施形態を適用した場合の光量調整処理の例を示す略線図である。 図９は、ＡＰＣの初期化動作を示す一例のタイミングチャートである。 図１０は、初期化後の同期信号に同期したＡＰＣの一例のタイミングチャートを示す。 図１１は、複数のレーザビームを用いた場合の光利用効率ηの取得手順を示す一例のフローチャートである。 図１２は、光束分割方式を適用した書込みユニットの一例の構成を示す略線図である。 図１３は、本発明の実施形態の第２の変形例によるメモリの記憶内容の一例を示す略線図である。 図１４は、４０チャネルのＶＣＳＥＬを用い、１本のレーザビームで感光体を走査する書込ユニットに対する調整データの例を示す略線図である。 図１５は、４０チャネルのＶＣＳＥＬを用い、各レーザビームを２本に分割して、２色分の感光体をそれぞれ走査する書込ユニットに対する調整データの例を示す略線図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る光学装置の一実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による光学装置に適用可能な画像形成装置８０の一例の構成を概略的に示す。この画像形成装置８０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色を用いてカラー画像の形成を行うことができる、タンデムタイプのカラー画像形成装置である。

画像形成装置８０は、ＹＭＣＫ各色の画像を形成する画像形成部Ａが、転写紙５１を搬送する搬送ベルト５２に沿って一列に配置されている。搬送ベルト５２は、その一方が駆動回転する駆動ローラと他方が従動回転する従動ローラである搬送ローラ５３、５４によって架設されており、搬送ローラ５３、５４の回転により図示の矢印方向に回転駆動される。

搬送ベルト５２の下部には、転写紙５１が収納された給紙トレイ５５が備えられている。給紙トレイ５５に収納された転写紙５１のうち最上位置にある転写紙は、画像形成時には給紙され、途中レジストセンサ６４により画像の書込みを行う光学ユニットの動作とのタイミングが取られ、静電吸着によって搬送ベルト５２上に吸着される。

吸着された転写紙５１は、イエローの画像を形成するための第１の画像形成部に搬送され、ここでイエローの画像形成が行われる。第１の画像形成部は、感光体ドラム５６Ｙとこの感光体ドラム５６Ｙの周囲に配置された帯電器５７Ｙ、露光器５８、現像器５９Ｙ、感光体クリーナ６０Ｙなどを構成要素として有する。感光体ドラム５６Ｙの表面は、帯電器５７Ｙで一様に帯電された後、露光器５８によりイエローの画像に対応したレーザ光６１Ｙで露光され、静電潜像が形成される。

なお、静電潜像は、主・副走査方式の光ビーム書込みで形成され、露光器５８からのビーム走査を主走査、主走査に直交する感光体ドラムの回転を副走査とすることでドラム感光面へ２次元像の光ビーム書込みが行われる。

感光体ドラム５６Ｙの表面に形成された静電潜像は、現像器５９Ｙで現像され、感光体ドラム５６Ｙ上にトナー像が形成される。このトナー像は、感光体ドラム５６Ｙと搬送ベルト５２上の転写紙５１と接する位置（転写位置）で転写器６２Ｙによって転写され、転写紙５１上にイエロー単色の画像を形成する。転写が終わった感光体ドラム５６Ｙは、ドラム表面に残った不要なトナーが感光体クリーナ６０Ｙによってクリーニングされ、次の画像形成に備える。

このように、第１の画像形成部でイエロー単色を転写された転写紙５１は、搬送ベルト５２によってマゼンタの画像形成を行うための第２の画像形成部に搬送される。ここでも、上述の第１の画像形成部と同様にマゼンタのトナー像が感光体ドラム５６Ｍ上に形成され、転写紙５１上に既に形成されているイエローの画像に対して重ねて転写される。転写紙５１は、さらにシアンの画像形成を行うための第３の画像形成部、続いてブラックの画像形成を行うための第４の画像形成部に搬送され、上述のイエロー、マゼンタの場合と同様に形成されたシアン、ブラックのトナー像が、直前に形成された画像に対して重ねて転写される。ＹＭＣＫ各色の転写が完了すると、カラー画像が形成されることになる。

第４の画像形成部を通過してカラー画像が形成された転写紙５１は、搬送ベルト５２から剥離され、定着器６３にて定着された後、排紙される。

図２は、図１に例示した画像形成装置８０の露光器５８に含まれる、本実施形態に適用可能な光学装置の一例の構成を概略的に示す。光学装置は、レーザビーム３０を出射する光源部と、光源部から出射されたレーザビーム３０の光量を測定するために当該レーザビーム３０を受光する受光部を有する光源ユニット１と、光源部から出射されたレーザビーム３０を感光体ドラム２２上に導くための光学系を有する書込みユニット２とを備える。

光学装置において、光源部は、複数本のレーザビームを出射可能なレーザビーム光源１４を有すると共に、レーザビーム光源１４の駆動制御に関わるドライバ１０、光源コントローラ１１、フィードバック電圧演算部１２および電圧変換部１３を有する。光源コントローラ１１は、例えばＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)として構成される。

レーザビーム光源１４は、複数のチャネルを有し、複数のチャネルそれぞれに対応する複数のレーザビームを同時に出力することが可能とされている。レーザビーム光源１４としては、例えば、複数のレーザダイオードが並べられて構成されたレーザダイオードアレイ（ＬＤＡ）を用いることができる。これに限らず、ＶＣＳＥＬ(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)をレーザビーム光源１４として用いることもできる。この場合には、数１０チャネル（例えば４０チャネル）に対応する数１０本（例えば４０本）のレーザビームを出力可能とされている。

光学系は、カップリング光学素子１６、アパーチャ１７、ポリゴンミラー２０およびｆθレンズ２１を有する。レーザビーム光源１４から出射されたレーザビーム３０は、カップリング光学素子１６により平行光とされた後、アパーチャ１７で整形され、所定速度で回転するポリゴンミラー２０に入射されて偏向され、走査ビーム３１となる。走査ビーム３１は、ｆθレンズ２１を通過して感光体ドラム２２に照射される。走査ビーム３１は、ポリゴンミラー２０の回転に応じて感光体ドラム２２を主走査方向（図中に矢印Ｂで示す）に走査する。

図２の例では、光源ユニット１において、レーザビーム光源１４内に、レーザビーム光源１４から出力されるレーザビームの光量をモニタするための受光素子１５が設けられる。受光素子１５は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）からなり、光電変換により、入射されたレーザビームを、光量Ｐに応じた電流の信号に変換して出力する。受光素子１５から出力された電流は、電圧変換部１３で抵抗素子などにより電圧に変換されて、モニタ電圧Ｖｐｄとしてフィードバック電圧演算部１２に供給される。

受光素子１５は、例えばレーザビーム光源１４としてＬＤＡを用いる場合、ＬＤＡのバックビームが入射されるように配置される。また、受光素子１５としてＶＣＳＥＬを用いる場合、ＶＣＳＥＬはバックビームを出射しないため、レーザビーム光源１４から出射されるレーザビーム３０の光路上にハーフミラーやアパーチャミラーを設け、これらハーフミラーやアパーチャミラーで反射されたレーザビーム３０が入射されるように、受光素子１５を配置する。

フィードバック電圧演算部１２は、モニタ電圧Ｖｐｄに基づき、レーザビーム光源１４から出力されるレーザビーム３０の光量に対するＡＰＣ(Auto Power Control)を行う際の、各チャネルｃｈ毎のレーザビーム３０のフィードバック電圧の基準値Ｖ_REF＿ｃｈを演算する。得られたフィードバック電圧の基準値Ｖ_REF＿ｃｈは、光源コントローラ１１に供給される。なお、ＡＰＣは、レーザビーム３０が主走査方向に走査される毎のタイミングでレーザビーム３０の光量補正を行うラインＡＰＣを適用することができる。

光源コントローラ１１は、画像形成装置８０における画像形成を制御するメインＣＰＵ（図示しない）からの制御信号を受信し、受信した制御信号に基づき、レーザビーム光源１４の駆動制御を行う。このとき、光源コントローラ１１は、フィードバック電圧演算部１２から供給されるフィードバック電圧の基準値Ｖ_REF＿ｃｈに基づきレーザビーム光源１４を駆動するための駆動電流値を求め、求められた駆動電流値をドライバ１０に指示する駆動信号を生成する。駆動信号は、レーザビーム光源１４の各チャネルそれぞれに対して独立して生成される。

また、光源コントローラ１１に対して図示されない画像処理部から画像データが供給された場合、光源コントローラ１１は、この画像データと、メインＣＰＵから受信した制御信号とに基づき、レーザビーム光源１４を駆動するための駆動信号を生成する。

ドライバ１０は、光源コントローラ１１から供給される、レーザビーム光源１４の各チャネルそれぞれの駆動信号に基づき、レーザビーム光源１４を各チャネル毎に駆動するための駆動電流をそれぞれ生成する。レーザビーム光源１４は、ドライバ１０から供給される各チャネルの駆動電流に従い点灯されて発光し、各チャネルのレーザビームを出射する。

図３は、光源ユニット１の一例の構成をより詳細に示す。なお、図３において、上述の図２と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図３において、フィードバック電圧演算部１２は、Ａ／Ｄ変換部１００、メモリ１０１および演算部１０２を有する。

電圧変換部１３から供給されたモニタ電圧Ｖｐｄは、Ａ／Ｄ変換部１００でディジタル値に変換されて演算部１０２に供給される。また、メモリ１０１は、書き換え可能なＲＯＭ(Read Only Memory)からなり、規定の光量範囲でレーザビーム光源１４の各チャネルｃｈから出射された各レーザビーム３０の光源ユニット１の出射口における光量Ｐ＿ｃｈと、当該各レーザビーム３０の光量を受光素子１５で受光して得られた、各レーザビーム３０毎のモニタ電圧Ｖｐｄ＿ｃｈとが関連付けられて記憶される。これら光量Ｐ＿ｃｈおよびモニタ電圧Ｖｐｄ＿ｃｈは、予め測定されて、出射パワーＰｍ＿ｃｈおよびモニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈとしてメモリ１０１に記憶される。

また、光源ユニット１の出射口でのレーザビーム３０の光量と、当該レーザビーム３０が光学系を介して走査ビーム３１として被走査面である感光体ドラム２２に照射される際の、走査面上での光量との比である光利用効率ηが予め記憶される。この光利用効率ηも、上述の光量Ｐ＿ｃｈおよびモニタ電圧Ｖｐｄ＿ｃｈと同様に、予め測定されて、メモリ１０１に記憶される。

演算部１０２は、光源コントローラ１１からＡＰＣを行う像面光量（被走査面上でのレーザビーム３０の光量）の目標光量Ｐと、ＡＰＣ開始の指示とを受けると、受け取った当該目標光量Ｐと、メモリ１０１に記憶される出射パワーＰｍ＿ｃｈ、モニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈおよび光利用効率ηとを用いて、各レーザビーム３０に対するフィードバック電圧の基準値Ｖ_REF＿ｃｈを演算する。演算して得られたフィードバック電圧の基準値Ｖ_REF＿ｃｈは、光源コントローラ１１に供給される。

（光量調整）
光源ユニット１から出射される各レーザビーム３０は、それぞれの光量Ｐが規定の範囲内の光量となるように調整されている必要がある。図４は、光源ユニット１に対する一例の光量調整手順を示すフローチャートである。この図４のフローチャートによる光量調整手順は、例えば、当該光学装置を組み立てる工場などにおいて、光源ユニット１が組み上がった時点で実行される。

図４のフローチャートの実行に先立って、例えばコンピュータによる治具（図示しない）を光源コントローラ１１に接続し、治具から、レーザビーム光源１４における各レーザビーム３０を出力する光源それぞれの点灯制御が可能となるようにしておく。また、後述するステップＳ１４およびステップＳ１５における測定結果のメモリ１０１への記憶も、治具から実行可能となるようにしておく。また、光源ユニット１における各レーザビーム３０の出射口に対し、レーザビーム３０の光量を測定するための測定器（パワーメータ）を設置しておく。

ステップＳ１０で、チャネル番号ｃｈが「１」に指定され初期化される。次のステップＳ１１で、治具から光源コントローラ１１に対して命令を出し、レーザビーム光源１４における指定されたチャネルｃｈの光源を直流点灯させる。そして、次のステップＳ１２で、点灯されたチャネルｃｈの光源から出射されたレーザビーム３０の光量Ｐ＿ｃｈをパワーメータで測定し、測定結果に基づき、光量Ｐ＿ｃｈが規定の範囲内に収まるように、レーザビーム光源１４の駆動電流を治具から調整する。

ステップＳ１３で、測定された光量Ｐ＿ｃｈが規定範囲内であるか否かが判定される。若し、光量Ｐ＿ｃｈが規定範囲内に収まったと判定されたら、処理を次のステップＳ１４に移行させ、治具により、そのときの光量Ｐ＿ｃｈを、出射パワーＰｍ＿ｃｈ（ｃｈ＝１〜４０）としてメモリ１０１に記憶させる。さらに、次のステップＳ１５で、この光量Ｐ＿ｃｈのレーザビーム３０を受光素子１５で受光した結果のモニタ電圧Ｖｄｐ＿ｃｈを、モニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈとして、出射パワーＰｍ＿ｃｈと関連付けてメモリ１０１に記憶する。

次のステップＳ１６で、レーザビーム光源１４の全チャネルについて処理が終了したか否かが判定される。若し、未だ処理していないチャネルが残っていたと判定された場合、処理をステップＳ１７に移行させ、次のチャネルｃｈが指定され、処理がステップＳ１１に戻される。例えばチャネル番号ｃｈに「１」が加算されて新たなチャネル番号が指定される。一方、ステップＳ１６でレーザビーム光源１４の全チャネルについて処理が終了したと判定された場合、一連の光量調整手順が終了される。

（光利用効率取得手順）
図５は、光利用効率ηの取得手順を示す一例のフローチャートである。この図５のフローチャートに示される光利用効率取得手順は、例えば、当該光学装置を組み立てる工場などにおいて、光源ユニット１が書込みユニット２に組み付けられた状態で実行される。

なお、上述と同様に、図５のフローチャートの実行に先立って、例えばコンピュータによる治具を光源コントローラ１１に接続し、治具から、レーザビーム光源１４における各レーザビーム３０を出力する光源それぞれの点灯制御が可能となるようにしておく。また、後述するステップＳ２６における計算結果のメモリ１０１への記憶も、治具から実行可能となるようにしておく。さらに、光源ユニット１における各レーザビーム３０の出射口と、感光体ドラム２２上のレーザビーム３０の被走査位置とに対し、レーザビーム３０の光量Ｐを測定するための測定器（パワーメータ）をそれぞれ設置しておく。

本実施形態では、光源ユニット１におけるレーザビームの出射口で測定したレーザビーム３０の光量Ｐと、被走査面である感光体ドラム２２上で測定したレーザビーム３０の光量Ｐとの比率から、当該レーザビーム３０の利用効率を示す光利用効率ηを求める。このとき、レーザビーム光源１４の複数のチャネルから１のチャネルを代表チャネルとして選択し、この代表チャネルのレーザビーム３０について、光利用効率ηを求めるようにする。

図５において、ステップＳ２０で、治具により、レーザビーム光源１４の複数のチャネルから１の代表チャネルｃｈ_Rを選択し、ステップＳ２１で書込みユニット２の仮の光利用効率η₁をメモリ１０１に書き込む。仮の光利用効率η₁は、例えば、書込みユニット２の光学系を構成する各部品の特性値などから計算して求めた値を用いることができる。これに限らず、仮の光利用効率η₁として、他の値を用いてもよい。

次のステップＳ２２で、ＡＰＣを行う像面光量である目標光量Ｐ₁を、治具から光源コントローラ１１に対して設定する。光源コントローラ１１は、設定された目標光量Ｐ₁を、フィードバック電圧演算部１２に送信する。

フィードバック電圧演算部１２において、演算部１０２は、受信した目標光量Ｐ₁と、予めメモリ１０１に記憶された仮の光利用効率η₁と、上述した図４の手順によって予めメモリ１０１に記憶された各レーザビーム３０の出射パワーＰｍ＿ｃｈおよびモニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈとから、目標光量Ｐ₁になる光量のレーザビーム３０を受光素子１５で受光した場合の、モニタ電圧Ｖｐｄ₁を算出する。フィードバック電圧演算部１２は、演算部１０２が算出したモニタ電圧Ｖｐｄ₁を、光源コントローラ１１に対して送信する。

次のステップＳ２３で、光源コントローラ１１は、フィードバック電圧演算部１２からのモニタ電圧Ｖｐｄ₁を受信すると、受光素子１５の出力に基づくモニタ電圧Ｖｐｄが当該モニタ電圧Ｖｐｄ₁になるようにＡＰＣを行い、レーザビーム光源１４を駆動する。これにより、レーザビーム光源１４における代表チャネルｃｈ_Rの光源のみから、仮の光利用効率η₁を用いて目標光量Ｐ₁になるように出射光量が計算されたレーザビーム３０が出力される。

次のステップＳ２４では、感光体ドラム２２の被走査位置に設置されたパワーメータにより、像面光量Ｐ₂を測定する。そして、次のステップＳ２５で、仮の光利用効率η₁、目標光量Ｐ₁および像面光量Ｐ₂を用いて、下記の式（１）に従い、書込みユニット２の真の光利用効率η₂を算出する。
η₂＝(Ｐ₂／Ｐ₁)×η₁ …（１）

書込みユニット２の真の光利用効率η₂が算出されると、次のステップＳ２６で、治具により、この真の光利用効率η₂がメモリ１０１に対して書き込まれる。このとき、真の光利用効率η₂は、ステップＳ２１で書き込まれた仮の光利用効率η₁に対して上書きされる。この真の光利用効率η₂を、上述した書込みユニット２の光利用効率ηとして用いる。

なお、ステップＳ２２で設定する目標光量Ｐ₁は、できるだけ大きな値とすることで、像面光量Ｐ₂の測定誤差が小さくなり、より正確に書込みユニット２の光利用効率ηを算出することができる。

図６は、本実施形態によるメモリ１０１の記憶内容の一例を示す。ここでは、レーザビーム光源１４は、チャネル番号ｃｈが「１」〜「４０」の４０チャネル分の光源を有し、４０本のレーザビーム３０を出力可能であるものとする。光源ユニット１に関し、上述の図４のフローチャートにおけるステップＳ１４およびステップＳ１５で求められた、各チャネルｃｈ（ｃｈ＝１〜４０）毎の出射パワー（光量）Ｐｍ＿ｃｈと、当該出射パワーＰｍ＿ｃｈ時のモニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈとが互いに関連付けられて記憶される。

一方、書込みユニット２に関し、上述の図５のフローチャートによる処理で求められた光利用効率ηが、メモリ１０１に記憶される。この光利用効率ηは、書込みユニット２に固有の値であって、レーザビーム光源１４の各チャネルｃｈに共通である。

図７および図８を用いて、本実施形態を適用しない従来技術の場合と、本実施形態を適用した場合の光量調整処理について説明する。なお、図７および図８において、上述した図２と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図７は、従来技術による光量調整処理の例を示す。本実施形態を適用しない場合、光量調整は、レーザビーム３０の被走査面である感光体ドラム２２上での光量（像面光量）に基づき行われる。すなわち、感光体ドラム２２に対してレーザビーム３０を照射させて、像面光量をパワーメータなどを用いて測定する。そして、測定結果に基づき、像面光量が規定範囲内に収まるように、レーザビーム光源１４の出射パワーを調整する。この一連の処理を、レーザビーム光源１４の複数チャネルｃｈの各レーザビーム３０に対してそれぞれ実行する。

図８は、本実施形態を適用した場合の光量調整処理の例を示す。この場合、光量調整箇所は、例えば１回目の調整箇所として、上述の図４のフローチャートを用いて説明したように、工場出荷前に、光源ユニット１において、レーザビーム光源１４の駆動電流を調整し、調整結果の出射パワーＰｍ＿ｃｈと、対応するモニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈとを各チャネル毎に測定してメモリ１０１に書き込む。

次に、２回目の光量調整箇所として、上述の図５のフローチャートを用いて説明したように、代表チャネルｃｈ_Rのレーザビーム３０のみを出射させて感光体ドラム２２に照射させ、像面光量Ｐ₂が設定した目標光量Ｐ₁になるようにＡＰＣを実行し、光量が安定した時点で像面光量Ｐ₂を測定する。そして、仮の光利用効率η₁と、目標光量Ｐ₁と、測定された像面光量Ｐ₂とを用いて、上述した式（１）に従い真の光利用効率η₂を求め、書込みユニット２の光利用効率ηとしてメモリ１０１に書き込む。

なお、上述では、出射パワーＰｍ＿ｃｈおよびモニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈと、光利用効率ηとを同一のメモリ１０１に記憶するように説明したが、これはこの例に限定されず、これらを異なるメモリに記憶させてもよい。

（ＡＰＣ動作）
次に、本実施形態に適用可能なＡＰＣの動作について説明する。なお、以下では、レーザビーム光源１４がそれぞれ独立にレーザビーム３０を出射可能な発光点をチャネル番号「１」〜「４０」の４０チャネル分有する場合について説明する。

ＡＰＣの際には、像面光量Ｐ₂が目標光量Ｐ₁になるようにＡＰＣを行うための、各チャネルｃｈのフィードバック電圧の基準値Ｖ_REF＿ｃｈを、メモリ１０１に予め記憶された、書込みユニット２の光利用効率η、各チャネルｃｈの出射パワーＰｍ＿ｃｈおよびモニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈとを用いて、下記の式（２）により各チャネルｃｈ毎に算出する。
Ｖ_REF＿ｃｈ＝(Ｖｍ＿ｃｈ／Ｐｍ＿ｃｈ)×(Ｐ₁／η) …（２）

図９は、ＡＰＣの初期化動作を示す一例のタイミングチャートである。図９において、ＡＰＣ＿ＣＨは、ＡＰＣを行うチャネルｃｈを示し、ＬＤ＿ＯＮは、”Ｈ”でレーザビーム光源１４からレーザビーム３０を出射することを示す。また、モニタ電圧＿ＣＨは、モニタ電圧Ｖｐｄを取得するチャネルｃｈを示す。このように、初期化動作時においては、レーザビーム光源１４のチャネルｃｈ毎にＡＰＣを行い、全チャネルすなわち４０チャネル分のＡＰＣを１セットのＡＰＣとして、この１セットのＡＰＣを繰返し行う。

図９のタイムチャートによる動作に先立って、先ず、画像形成装置８０の画像形成を制御する図示されないメインＣＰＵから、ＡＰＣを行う目標光量Ｐ₁と、ＡＰＣスタート信号とが光源コントローラ１１に送信される。光源コントローラ１１は、受信した目標光量Ｐ₁をフィードバック電圧演算部１２に送信する。

フィードバック電圧演算部１２において、演算部１０２が、メモリ１０１に記憶される、書込みユニット２の光利用効率η、各チャネルｃｈの出射パワーＰｍ＿ｃｈおよびモニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈとを用いて、上述した式（２）により各チャネルｃｈのフィードバック電圧の基準値Ｖ_REF＿ｃｈを算出する。全チャネルｃｈ分の基準値Ｖ_REF＿ｃｈの算出を終えると、フィードバック電圧演算部１２は、光源コントローラ１１に対し、基準値Ｖ_REF＿ｃｈの計算終了と、レーザビーム光源１４に対するＡＰＣを開始する際の初期駆動電流を送信する。

次に、光源コントローラ１１は、フィードバック電圧演算部１２から受信した初期駆動電流にてチャネル番号「１」のチャネルｃｈを点灯させ、当該チャネルｃｈが点灯中であることをフィードバック電圧演算部１２に送信する。フィードバック電圧演算部１２は、このチャネル番号「１」のチャネルｃｈの点灯中の信号を受けて、その時点の受光素子１５の出力を電圧変換部１３を介して電圧として取得し、Ａ／Ｄ変換部１００にて電圧をデジタル値に変換する。

フィードバック電圧演算部１２は、このモニタ電圧Ｖｐｄのデジタル値と、上述したようにして求めたチャネル番号「１」のチャネルｃｈの基準値Ｖ_REF＿ｃｈとを比較し、基準値Ｖ_REF＿ｃｈに近付く駆動電流値を決定し、次回チャネル番号「１」のチャネルｃｈを点灯させる電流値として光源コントローラ１１に送信する。以後、図９に示すように、チャネル番号「４０」のチャネルｃｈまで同様の処理を繰返し、再びチャネル番号「１」のチャネルｃｈから同様の処理を繰返す。

レーザビーム光源１４の全出力チャネルを１セットとした繰返し回数は、各チャネルｃｈのモニタ電圧値Ｖｐｄが安定し、且つ各チャネルｃｈの基準値Ｖ_REF＿ｃｈと略等しくなることが見込まれる回数を、予め光源コントローラ１１に設定しておく。以上で初期化動作は終了となる。初期化は、画像形成装置８０が印刷を開始する際の、レーザビーム光源１４の駆動電流値を決定するために行なう。

図１０は、上述の初期化後の同期信号に同期したＡＰＣの一例のタイミングチャートを示す。なお、図１０において、同期信号ＤＴＥＰは、感光体ドラム２２の一端側に設けた同期検知部（図示しない）にて走査ビーム３１が当該同期検知部上を通過すると発生し、光源コントローラ１１に送信される信号である。同期信号ＤＴＥＰは、感光体ドラム２２の書き込み開始位置を決める基準信号となり、走査ビーム３１の走査毎に発生させる。図１０に領域として示すように、同期信号ＤＴＥＰと次の同期信号ＤＴＥＰとの間は、走査ビーム３１が感光体ドラム２２上を走査する期間である画像領域と、その後、走査ビーム３１が感光体ドラム２２より外れる期間の非画像領域とに分けられる。同期信号ＤＴＥＰに同期したＡＰＣは、非画像領域にて行なう。

上述した初期化処理が終了すると、以後は、同期信号ＤＴＥＰに同期してＡＰＣを行なう。同期信号ＤＴＥＰに同期したＡＰＣ動作は、上述の初期化処理におけるＡＰＣ動作と同様である。すなわち、レーザビーム光源１４の各チャネルｃｈを順番に点灯させ、点灯時のモニタ電圧Ｖｄｐをフィードバック電圧演算部１２に対してフィードバックし、次の駆動電流を決定する。

ここで、非画像領域の時間は限られているため、初期化処理が終了して通常の印刷動作に移行した場合、１回の非画像領域で行うことができるＡＰＣのチャネルｃｈ数も限られてくる。図１０の例では、１回の非画像領域の期間において、３チャネル分のＡＰＣを行う例を示す。同期信号ＤＴＥＰに同期したＡＰＣは、画像形成装置８０の印刷動作中、レーザビーム光源１４の周辺温度などが変化しても、レーザビーム光源１４から出射されるレーザビーム３０の光量を変動させないことを目的としている。このように、感光体ドラム２２に対する走査ビーム３１の走査における非画像領域毎に、複数のチャネル毎にＡＰＣを順次行っていくことで、この目的は達成できる。

このように、本実施形態によれば、ＡＰＣの際に、光源ユニット１における受光素子１５の出力に対して、書込みユニット２におけるレーザビームの利用効率を示す光利用効率ηを適用して、フィードバック電圧の基準値Ｖ_REF＿ｃｈを求めている。そのため、走査ビーム３１による感光体ドラム２２上の像面光量を直接的に測定した場合と近い状態でＡＰＣを行うことが可能となり、ＡＰＣの精度を向上させることができる。

（実施形態の第１の変形例）
次に、本発明の実施形態の第１の変形例について説明する。上述した実施形態では、レーザビーム光源１４の複数のチャネルｃｈのうち１のチャネルｃｈによるレーザビーム３０のみを出力させて真の光利用効率η₂を算出しているが、これはこの例に限定されない。本実施形態の第１の変形例では、レーザビーム光源１４の複数のチャネルｃｈのうち２以上のチャネルｃｈによる複数のレーザビーム３０を同時に出力させ、この複数のレーザビーム３０による像面光量Ｐ₂’を用いて真の光利用効率η₂を算出する。

図１１は、複数のレーザビーム３０を用いた場合の光利用効率ηの取得手順を示す一例のフローチャートである。なお、この場合においても、治具やパワーメータの設置などの諸条件は、上述の図５のフローチャートによる１のレーザビーム３０を用いた場合と同様である。また、図１１のステップＳ３０〜ステップＳ３６は、それぞれ図５のステップＳ２０〜ステップＳ２６に対応するもので、ここでは、図５と図１１の処理の違いを中心に説明を行う。

図１１において、ステップＳ３０で、治具により、レーザビーム光源１４の複数のチャネルから２以上（例えばｎ個）のチャネルｃｈ₁、ｃｈ₂、…、ｃｈ_nを選択し、ステップＳ３１で書込みユニット２の仮の光利用効率η₁をメモリ１０１に書き込む。

次のステップＳ３２で、ＡＰＣを行う目標光量Ｐ₁を、治具から光源コントローラ１１に対して設定する。光源コントローラ１１は、設定された目標光量Ｐ₁を、フィードバック電圧演算部１２に送信する。フィードバック電圧演算部１２は、受信した目標光量Ｐ₁と、予めメモリ１０１に記憶された仮の光利用効率η₁、出射パワーＰｍ＿ｃｈおよびモニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈとから、像面光量が目標光量Ｐ₁になるレーザビーム３０を受光素子１５で受光した場合の、モニタ電圧Ｖｐｄ₁を算出する。算出されたモニタ電圧Ｖｐｄ₁が、光源コントローラ１１に送信される。

次のステップＳ３３で、光源コントローラ１１は、フィードバック電圧演算部１２から受信したモニタ電圧Ｖｐｄ₁を受信すると、受光素子１５の出力に基づくモニタ電圧Ｖｐｄが当該モニタ電圧Ｖｐｄ₁になるようにＡＰＣを行い、レーザビーム光源１４を駆動する。これにより、レーザビーム光源１４において選択されたチャネルｃｈ₁、ｃｈ₂、…、ｃｈ_nそれぞれにおいて、仮の光利用効率η₁を用いて目標光量がＰ₁になるように計算された複数のレーザビーム３０が出力される。

次のステップＳ３４では、感光体ドラム２２の被走査位置に設置されたパワーメータにより、像面光量Ｐ₂’を測定する。ここで測定される像面光量Ｐ₂’は、複数のチャネルｃｈ₁、ｃｈ₂、…、ｃｈ_nそれぞれのレーザビーム３０による像面光量Ｐ₂の合計となる。

次のステップＳ３５で、仮の光利用効率η₁、目標光量Ｐ₁および像面光量Ｐ₂’を用いて、下記の式（３）に従い、書込みユニット２の真の光利用効率η₂を算出する。
η₂＝｛Ｐ₂’／(Ｐ₁×ｎ)｝×η₁ …（３）

書込みユニット２の真の光利用効率η₂が算出されると、次のステップＳ３６で、治具により、この真の光利用効率η₂がメモリ１０１に記憶される仮の光利用効率η₁に対して上書きされる。この真の光利用効率η₂を、上述した書込みユニット２の光利用効率ηとして用いる。

このように、本実施形態の第１の変形例では、光利用効率ηを求める際に複数のレーザビーム３０を用いることで、光源コントローラ１１に対して設定する、ＡＰＣを行う目標光量Ｐ₁の値を大きく取ることができる。そのため、実際に測定される像面光量Ｐ₂’の測定誤差を上述した実施形態の場合と比較して小さくすることができ、書込みユニット２の光利用効率ηをより正確に算出することができる。

（実施形態の第２の変形例）
次に、本発明の実施形態の第２の変形例について説明する。本実施形態の第２の変形例は、上述した実施形態を、光束分割方式による書込みユニットに適用した例である。光束分割方式は、光分割プリズムと反射角の異なる２つのポリゴンミラーとを用いて各レーザビーム３０を分割して２本のレーザビームを生成し、これら２本のレーザビームをそれぞれ異なる感光体に照射させる。

図１２は、光束分割方式を適用した書込みユニット２００の一例の構成を示す。なお、図１２において、上述した図２と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、書込みユニット２００に対してレーザビーム３０を入射させる光源ユニットは、上述の実施形態で図２および図３を用いて説明した光源ユニット１をそのまま適用できるので、ここでの説明を省略する。

書込みユニット２００において、ポリゴンミラー２０２は、４面２段で上下段の面位相を例えば４５°ずらして構成される。光源ユニット１から出射されたレーザビーム３０は、光分割プリズム２０１により、分割ビーム３０ａおよび３０ｂの２本のビームに分割される。これら分割ビーム３０ａおよび３０ｂは、ポリゴンミラー２０２の上段部と、上段部に対して面位相が４５°ずらされた下段部とにそれぞれ照射される。ポリゴンミラー２０２の上段部で分割ビーム３０ａが反射された走査ビーム３１ａは、ｆθレンズ２１ａを介して第１の色の感光体ドラム２２ａに照射される。同様に、ポリゴンミラー２０２の下段部で分割ビーム３０ｂが反射された走査ビーム３１ｂは、ｆθレンズ２１ｂを介して第２の色の感光体ドラム２２ｂに照射される。ポリゴンミラー２０２の回転に従い、これら走査ビーム３１ａおよび３１ｂは、感光体ドラム２２ａおよび２２ｂをそれぞれ主走査方向（図中に矢印Ｂで示す）に走査する。

このような、光束分割方式による書込みユニット２００を適用する場合、光源ユニット１の工場出荷前における光量調整は、上述の実施形態において図４のフローチャートを用いて説明した処理と同様に行われる。仮の光利用効率η₁は、第１の色の感光体ドラム２２ａ側と、第２の色の感光体ドラム２２ｂ側とのそれぞれについて、仮の光利用効率η_1aおよびη_1bとして設定される。これら仮の光利用効率η_1aおよびη_1bは、それぞれメモリ１０１に書き込まれ、最終的に第１および第２の色の感光体ドラム２２ａおよび２２ｂについてそれぞれ算出された真の光利用効率η_2aおよびη_2bによって、それぞれ上書きされる。

図１３は、本第２の変形例によるメモリ１０１の記憶内容の一例を示す。ここでは、レーザビーム光源１４は、チャネル番号「１」〜「４０」の４０チャネル分の光源を有し、４０本のレーザビーム３０を出力可能であるものとする。光源ユニット１に関しては、上述の図６の例と同様に、各チャネルｃｈ毎の出射パワーＰｍ＿ｃｈと、当該出射パワーＰｍ＿ｃｈ時のモニタ電圧Ｖｍ＿ｃｈとが互いに関連付けられて記憶される。

一方、書込みユニット２００に関し、上述したようにして、第１の色の感光体ドラム２２ａ側と、第２の色の感光体ドラム２２ｂ側とでそれぞれ真の光利用効率η_2aおよびη_2bが求められる。これらは、光源ユニット１におけるレーザビーム光源１４の各チャネルｃｈに共通の光利用効率η_aおよびη_bとして、それぞれメモリ１０１に記憶される。

また、各感光体ドラム２２ａおよび２２ｂそれぞれの像面光量に対して設定された目標光量Ｐ_aおよびＰ_bになる、各チャネルｃｈのモニタ電圧Ｖ_REF＿ｃｈ_aおよびＶ_REF＿ｃｈ_bは、上述の式（２）を用いて、それぞれ算出される。

なお、本第２の変形例と上述した第１の変形例とを組み合わせることも可能である。

このように、本実施形態の第２の変形例によれば、書込みユニット２００においてレーザビーム３０が２本の走査ビーム３１ａおよび３１ｂに分割された場合であっても、メモリ１０１に記憶する情報は、１本の走査ビーム３１のみの場合に比べて光利用効率ηが増えるだけであり、メモリ１０１の記憶容量を節約できる。

また、分割ビーム３０ａおよび３０ｂそれぞれに対応する光利用効率η_aおよびη_bは、レーザビーム光源１４の複数チャネルｃｈのうち代表チャネルｃｈ_Rのレーザビーム３０のみを測定することで算出できる。そのため、光束分割方式を用いてレーザビーム３０を分割する場合であっても、レーザビーム３０を分割しない通常の方式に対して、光量調整時間に大きな変化がない。

１ 光源ユニット
２，１００ 書込みユニット
１１ 光源コントローラ
１２ フィードバック電圧演算部
１４ レーザビーム光源
１５ 受光素子
２０，２０２ ポリゴンミラー
２２，２２ａ，２２ｂ 感光体ドラム
３０ レーザビーム
３０ａ，３０ｂ 分割ビーム
３１，３１ａ，３１ｂ 走査ビーム
１０１ メモリ
１０２ 演算部

特開２００２−２９８３５４号公報

Claims (5)

1. 複数のレーザビームを出力する光源と、
   前記光源から出力されるレーザビームを検出し、検出された該レーザビームの光量を電圧値に変換して出力する検出手段と、
   前記複数のレーザビーム毎に、出力される光量と該光量に対応する前記電圧値とを関連付けて予め記憶する第１の記憶手段と、
   前記複数のレーザビームを被走査面に導き走査させる光学系の光利用効率を示す値を予め記憶する第２の記憶手段と、
   前記第１の記憶手段に記憶された前記光量および前記電圧値と、前記第２の記憶手段に記憶される前記光利用効率を示す値とに基づき、前記レーザビームが前記被走査面に対して予め設定された目標光量で照射された際に前記検出手段から出力されるべき前記電圧値である目標電圧値を、前記複数のレーザビーム毎に算出する算出手段と、
   前記検出手段から出力される前記電圧値が、前記算出手段で算出される前記目標電圧値に近付くように前記光源からの前記複数のレーザビームの出力を制御する制御手段と
   を有する
   ことを特徴とする光学装置。
2. 前記光学系は、
   前記光源から出力される前記レーザビームを分割して複数の分割レーザビームを生成し、該複数の分割レーザビームを、それぞれ異なる被走査面に導き走査させ、
   前記第２の記憶手段は、
   前記光学系の前記複数の分割ビームそれぞれの光利用効率を示す値を予め記憶する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記光利用効率は、
   前記光源から前記複数のレーザビームのうち１のレーザビームを出力させ、該１のレーザビームの光量と、該１のレーザビームが前記光学系を通過し前記被走査面を走査した際の、該被走査面上の光量との比率から求める
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
4. 前記光利用効率は、
   前記光源から前記複数のレーザビームのうち２以上のレーザビームを出力させ、該２以上のレーザビームの光量と、該２以上のレーザビームが前記光学系を通過し前記被走査面を走査した際の、該被走査面上の光量との比率から求める
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
5. 検出手段が、複数のレーザビームを出力する光源から出力されるレーザビームを検出し、検出された該レーザビームの光量を電圧値に変換して出力する検出ステップと、
   算出手段が、第１の記憶手段に予め記憶された、前記複数のレーザビーム毎の出力光量および該出力光量に対応する前記電圧値と、第２の記憶手段に予め記憶された、前記複数のレーザビームを被走査面に導き走査させる光学系の光利用効率を示す値とに基づき、前記レーザビームが前記被走査面に対して予め設定された目標光量で照射された際に前記検出ステップにより出力されるべき前記電圧値である目標電圧値を、前記複数のレーザビーム毎に算出する算出ステップと、
   制御手段が、前記検出ステップにより出力される前記電圧値が、前記算出ステップにより算出される前記目標電圧値に近付くように前記光源からの前記複数のレーザビームの出力を制御する制御ステップと
   を有する
   ことを特徴とする光学装置の制御方法。

Images