JP2015219263A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電流と光量とが非線形の特性を有するレーザダイオードであっても光量制御を精度よく行う光走査装置を提供する。【解決手段】チャージ電圧Ｖｃｓｈと駆動電流Ｉｏｐとが線形であることから、チャージ電圧Ｖｃｓｈのモニタ値から、駆動電流Ｉｏｐと光出力Ｐｏとの関係をＩ−Ｌ特性７２として生成できる。３種類のＡＰＣを行った場合における各Ｖｃｓｈのモニタ値と光量比率（Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ）との関係を示すテーブルに基づいて、Ｉ−Ｌ特性７２を多項式近似し、指示電圧（チャージ電圧Ｖｃｓｈ）とＶＣＳＥＬの発光光量（Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ）との関係を規定する数式が導出される。ＣＰＵは、数式と、チャージ電圧Ｖｃｓｈと駆動電流Ｉｏｐとが線形であることに基づいて、ＶＣＳＥＬの発光光量が所望となるように、印加するべき駆動電流Ｉｏｐ（＝Ｉｂ＋Ｉｓｗ）を決定する。Ｉｓｗはスイッチング電流、Ｉｂはバイアス電流である。【選択図】図７

Description

本発明は、レーザダイオードを駆動する光走査装置及び画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置等において、電位制御等でレーザ光量を変化させる光走査装置が備えられるものが知られている。特許文献１では、レーザ光源の第一の光量に応じて決定する駆動電流と第二の駆動電流との間を線形補間することによって、所望の光量で発光させるための駆動電流条件を演算する。

図９（ａ）は、上記従来の装置における、駆動電流に対するレーザの発光光量の特性（Ｉ−Ｌ特性）を示す図である。

まず、第一の光量と第二の光量で発光させたときの駆動電流の関係から、閾値電流を求め、その閾値電流からバイアス電流Ｉｂを求める。次に、所望の光量で発光させるための駆動電流条件を算出する。

１００％、５０％の光量で発光させる場合の駆動電流を、それぞれＩ１０１、Ｉ１０２とする。例えば、７０％の光量で発光させる場合、（Ｉ１０１−Ｉｂ）×７０％が、駆動電流値となる。このようにして駆動電流を制御することによって、所望の光量比率でレーザを発光させることができる。

特開２００４−３４７８４４号公報

しかしながら、図９（ｂ）に示すように、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）のような、駆動電流に対する光出力の関係（Ｉ−Ｌ特性）が非線形のレーザダイオードが存在する。ＶＣＳＥＬのようなレーザダイオードの場合、上記従来のような制御では、所望の光量を得るための駆動電流を正確に算出できないという問題があった。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、駆動電流と光量とが非線形の特性を有するレーザダイオードであっても光量制御を精度よく行うことにある。

上記目的を達成するために本発明は、レーザダイオードの発光光量を制御する制御手段と、前記レーザダイオードに印加する駆動電流を指示するための指示電圧を出力する出力手段と、前記制御手段により少なくとも３種類の目標光量に前記レーザダイオードの発光光量が制御された場合に前記出力手段によりそれぞれ出力される指示電圧をモニタするモニタ手段と、前記少なくとも３種類の目標光量と、これらの目標光量に前記レーザダイオードの発光光量が制御された場合に前記モニタ手段によりそれぞれモニタされた指示電圧とに基づいて、指示電圧と発光光量との関係を規定する関係情報を導出する導出手段と、前記指示電圧及び前記駆動電流の関係と前記導出手段により導出された前記関係情報とに基づいて、前記レーザダイオードに印加するべき駆動電流を決定する決定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、駆動電流と光量とが非線形の特性を有するレーザダイオードであっても光量制御を精度よく行うことができる。

光走査装置を備える画像形成装置の概略断面図である。 １つの光走査装置の斜視図（図(ａ)）、上面図（図（ｂ））である。 図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図（図（ａ））、主要な光学部品の斜視図（図（ｂ））である。 光学ユニットの、レンズ鏡筒側から見た斜視図（図（ａ））、基板側から見た斜視図（図（ｂ））である。 ＶＣＳＥＬを駆動するための光走査装置及びその周辺回路のブロック図である。 駆動電流と光出力との関係を示す図である。 駆動電流に対する光出力とＳ／Ｈコンデンサのチャージ電圧との関係を示す図である。 Ｖｃｓｈのモニタ値と光量比率との関係を示すテーブルであり、３種類のＡＰＣを行った場合（図（ａ））と、高い方の２種類が同一となるＡＰＣを行った場合と（図（ｂ））におけるテーブルである。 従来の装置における、駆動電流に対するレーザの発光光量の特性が線形のもの（図（ａ））と、非線形のもの（図（ｂ））とを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る光走査装置を備える画像形成装置の概略断面図である。

この画像形成装置１００は、複数色のトナーを用いて画像形成するデジタルフルカラープリンタとして構成される。画像形成装置１００が備える光走査装置１０４については、図２〜図４で後述する。

まず、図１を用いて画像形成装置１００について説明する。この画像形成装置１００には、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色の画像を形成するための４つの画像形成部１０１（１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋ）が備えられている。各画像形成部１０１の構成要素は共通であるので、以降、画像形成部１０１ごとに各構成要素を区別しないときは同じ符号を用い、区別するときは符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを付す。

各々の画像形成部１０１には、感光ドラム１０２（１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋ）が備えられている。感光ドラム１０２の周りには、帯電装置１０３（１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｂｋ）、光走査装置１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋ）がそれぞれ設けられている。感光ドラム１０２の周りには、さらに、現像装置１０５（１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｂｋ）、ドラムクリーニング装置１０６（１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｂｋ）が配置されている。

感光ドラム１０２の下方には無端状の中間転写ベルト１０７が配置されている。中間転写ベルト１０７は、駆動ローラ１０８、従動ローラ１０９及び１１０に張架され、画像形成中は図１中の矢印Ｂ方向に回転する。また、中間転写ベルト１０７を介して、各々の感光ドラム１０２に対向する位置には、一次転写装置１１１（１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｂｋ）が設けられている。

また、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０７上のトナー像を記録媒体Ｓに転写するための２次転写装置１１２、記録媒体Ｓ上のトナー像を定着するための定着装置１１３を備える。

画像形成装置１００の帯電工程から現像工程までの画像形成プロセスを説明する。各画像形成部１０１における画像形成プロセスは同一であるため、代表して画像形成部１０１Ｙにおける画像形成プロセスを説明し、画像形成部１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋにおける画像形成プロセスについては説明を省略する。

まず画像形成部１０１Ｙの帯電装置１０３Ｙが、回転する感光ドラム１０２Ｙを帯電させる。帯電した感光ドラム１０２Ｙは、光走査装置１０４Ｙから出射されるレーザ光によって露光される。これによって、回転する感光ドラム１０２Ｙに静電潜像が形成される。その後、静電潜像は現像装置１０５Ｙによってイエローのトナー像として現像される。

続いて、転写工程以降の画像形成プロセスについて説明する。各々の一次転写装置１１１が中間転写ベルト１０７に転写バイアスを印加することによって各画像形成部１０１の感光ドラム１０２上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はそれぞれ中間転写ベルト１０７に転写される。これによって中間転写ベルト１０７上で各色のトナー像が重ね合わされる。

一方、手差し給送カセット１１４または給紙カセット１１５から２次転写部Ｔ２に記録媒体Ｓが搬送される。中間転写ベルト１０７に４色のトナー像が転写されると、中間転写ベルト１０７上に転写された４色トナー像は、２次転写部Ｔ２に搬送されてきた記録媒体Ｓ上に、２次転写装置１１２により再び転写（２次転写）される。そして、記録媒体Ｓ上のトナー像は定着装置１１３で加熱定着され、排紙部１１６に排紙され、フルカラー画像が形成された記録媒体Ｓが得られる。

なお、転写が終了した各々の感光ドラム１０２は、対応するドラムクリーニング装置１０６によって残留トナーを除去され、その後、上記の画像形成プロセスが引き続き行われる。

次に、図２〜図４を用いて光走査装置１０４の構成を説明する。なお、各光走査装置１０４の構成は共通であるので、１つの光走査装置１０４に着目して説明する。

図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、１つの光走査装置１０４の斜視図、上面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、光走査装置１０４における主要な光学部品の構成を示した斜視図である。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、光走査装置１０４は光学箱２０１を備え、光学箱２０１内部には各種光学部品が配置されている。光学箱２０１には光学ユニット２００が取り付けられている。光学箱２０１の内部には、レーザ光が感光ドラム１０２上を所定の方向に走査するように光学ユニット２００から出射されたレーザ光を偏向する回転多面鏡２０２が備えられる。

回転多面鏡２０２はモータ２０３（図３（ａ））によって回転駆動される。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、回転多面鏡２０２によって偏向されたレーザ光は第１のｆθレンズ２０４に入射する。第１のｆθレンズ２０４は、レーザ光が入射する入射面側に設けられた位置決め部２１９（図２（ａ）、（ｂ））によって位置決めされている。第１のｆθレンズ２０４を通過したレーザ光は、反射ミラー２０５、反射ミラー２０６によって反射し、第２のｆθレンズ２０７に入射する。第２のｆθレンズ２０７を通過したレーザ光は反射ミラー２０８によって反射し、防塵ガラス２０９を通過して感光ドラム１０２上に導かれる。

回転多面鏡２０２によって等角速度で走査されるレーザ光が第１のｆθレンズ２０４と第２のｆθレンズ２０７により感光ドラム１０２上に結像し、且つ感光ドラム１０２上を等速度で走査するようになる。

光走査装置１０４はビームスプリッター２１０を有する。ビームスプリッター２１０は、光学ユニット２００から出射され、回転多面鏡２０２に向かうレーザ光の光路上に配置されている。ビームスプリッター２１０は光学ユニット２００と回転多面鏡２０２との間に配置されている。ビームスプリッター２１０に入射したレーザ光は透過光である第１のレーザ光と反射光である第２のレーザ光とに分離される。

第１のレーザ光は回転多面鏡２０２によって偏向され、上述の如く感光ドラム１０２に導かれる。第２のレーザ光は、集光レンズ２１５を通過した後、光学センサ（受光部）であるフォトダイオード２１１（以下、ＰＤ２１１と記す）に入射する。集光レンズ２１５は、ＰＤ２１１とビームスプリッター２１０とを結ぶ線分上に配置される。

光学箱２０１の側壁には開口が設けられており、ＰＤ２１１は、この開口に光学箱２０１の外側から取り付けられている。集光レンズ２１５を通過した第２のレーザ光は開口に入射し、かつＰＤ２１１に入射する。光走査装置１０４の小型化、及びコストを抑制するために、第２のレーザ光の光路上には反射ミラーが配置されていない。ＰＤ２１１は、受光光量に応じた検知信号を出力し、出力された検知信号に基づいて後述する自動光量制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）が行われる。なお、ＰＤ２１１は、光学箱２０１の内部に設けられていても良い。

また、光走査装置１０４は、感光ドラム１０２上において画像データに基づくレーザ光の出射タイミングを決定するための同期信号を生成するＢｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ（以下、ＢＤ２１２と記す）を備える。図３（ｂ）に示すように、回転多面鏡２０２によって偏向されたレーザ光（第１のレーザ光）の一部は、第１のｆθレンズ２０４を通過し、反射ミラー２０５、反射ミラー２１４によって反射し、ＢＤ２１２で受光される。

図３（ａ）に示すように、光学箱２０１は上下に開放面を備える形状であるため、光学箱２０１には、上フタ２１７と下フタ２１８が取り付けられてその内部が密閉される。

図４（ａ）、（ｂ）は、光走査装置１０４の筐体に取り付けられる光学ユニット２００の分解斜視図である。図４（ａ）は後述するレンズ鏡筒側から見た斜視図であり、図４（ｂ）は後述する基板側から見た斜視図である。

光学ユニット２００は、レーザ光（光ビーム）を出射する光源である半導体レーザ（例えば、垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ）；以下、「ＶＣＳＥＬ３０２」と記す）を備える。光学ユニット２００は、また、ＶＣＳＥＬ３０２を駆動するための電気基板３０３（以下、基板３０３と記す）を備える。ＶＣＳＥＬ３０２は基板３０３に実装されている（図４（ａ）参照）。介在部材３０７を挟んで、基板３０３とレーザホルダ３０１とが、ネジ３０８及びネジ３０９によって組み付けられる。

レーザホルダ３０１は鏡筒部３０４を備え、鏡筒部３０４の先端にはコリメータレンズ３０５が取り付けられている。コリメータレンズ３０５は、ＶＣＳＥＬ３０２から出射されるレーザ光（発散光）を平行光に変換する。コリメータレンズ３０５は、光走査装置１０４の組み立て時に、ＶＣＳＥＬ３０２から出射されるレーザ光の照射位置やピントが特定の治具で検出されながら、レーザホルダ３０１への設置位置が調整される。

コリメータレンズ３０５の設置位置が決定されると、コリメータレンズ３０５と鏡筒部３０４との間に塗布された紫外線硬化型の接着剤に紫外線を照射することで、コリメータレンズ３０５はレーザホルダ３０１に接着固定される。ＶＣＳＥＬ３０２は基板３０３に電気的に接続されており、基板３０３から供給される駆動信号によってＶＣＳＥＬ３０２はレーザ光を出射する。

次に、ＡＰＣの動作について詳しく説明する。ＡＰＣは、露光光量を決定するための１種類のＡＰＣ−Ｈと、バイアス電流Ｉｂを求めるための２種類のＡＰＣ−Ｍ、ＡＰＣ−Ｌの、合計３種類に分類される。

図５は、ＶＣＳＥＬ３０２を駆動するための光走査装置１０４及びその周辺回路のブロック図である。図６は、駆動電流と光出力との関係を示す図である。

ＶＣＳＥＬ３０２に注入する駆動電流Ｉｏｐは、バイアス電流係数設定部６０８によって予め設定されるバイアス電流Ｉｂと、ＡＰＣ−Ｈによって決定されるスイッチング電流Ｉｓｗとの和である。

図５に示すように、制御部６００と駆動回路６１５とが接続される。制御部６００は、ＣＰＵ６０１、メモリ６０２、画像データ生成部６０３、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）６０４ａ、６０４ｂを有する。メモリ６０２には、ＣＰＵ６０１が実行する制御プログラムが格納される。画像データ生成部６０３は、画像信号を所定のタイミングでレーザ駆動用のデータ信号として駆動回路６１５に出力する。

ＶＣＳＥＬ３０２から射出されたレーザ光の一部は、ＰＤ２１１で受光され、Ｉ−Ｖ変換回路６１４によって電圧変換された後に駆動回路６１５に入力される。また、Ｉ−Ｖ変換回路６１４によって電圧変換された出力の一部は、ＡＤＣ６０４ｂによってＡ／Ｄ変換された後に、ＣＰＵ６０１に入力される。

Ｈ目標電圧設定部６０５ａには、ＡＰＣ−Ｈ用のＨ目標電圧が設定される。Ｈ目標電圧については、最大光量Ｐｏ＿ｍａｘ（駆動電流Ｉｏｐを最大にしたときの目標光量）となるような電圧値に設定される。

Ｍ目標電圧設定部６０５ｂ、Ｌ目標電圧設定部６０５ｃには、それぞれ、ＡＰＣ−Ｍ用のＭ目標電圧、ＡＰＣ−Ｌ用のＬ目標電圧が設定される。ＣＰＵ６０１からは、いずれも固定値であるＭ＿ｇａｉｎ信号、Ｌ＿ｇａｉｎ信号が、それぞれＭ目標電圧設定部６０５ｂ、Ｌ目標電圧設定部６０５ｃに入力されると共に、閾値電流算出回路６０９にも入力される。Ｍ目標電圧、Ｌ目標電圧は、それぞれＭ＿ｇａｉｎ信号、Ｌ＿ｇａｉｎ信号によって設定される。

Ｍ目標電圧は、Ｈ目標電圧以下の値に設定され、Ｌ目標電圧はＭ目標電圧より低い値に設定される。ＡＰＣ−Ｈの目標光量を光出力Ｐｏ＝Ｐｏ＿ｍａｘ（１００％）としたときに、ＡＰＣ−Ｍ、ＡＰＣ−Ｌの目標光量を、ＡＰＣ−Ｈの目標光量に対する光量比率（Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ）で表現する。一例として、ＡＰＣ−Ｍ、ＡＰＣ−Ｌの目標光量がそれぞれ５０％、２５％となるように、Ｍ目標電圧、Ｌ目標電圧が設定される。

露光光量を目標光量に一定に保つためのＡＰＣ−Ｈ動作ついて説明する。まず、Ｉ−Ｖ変換回路６１４から駆動回路６１５に入力され、ゲイン６１６を介した信号と、Ｈ目標電圧設定部６０５ａに設定されたＨ目標電圧とが、比較器６０６ａによって比較される。そして、ゲイン６１６の出力がＨ目標電圧に収束するように、充放電電流生成回路６０７ａ、及び、Ｖ−Ｉ変換回路６１０によってＶＣＳＥＬ３０２に注入されるスイッチング電流Ｉｓｗが制御される。ここで、ＡＰＣ−Ｈの制御に関し、負帰還の系が形成されている。

なお、工場にてＡＰＣ−Ｈを実行したときに所望の目標光量でＶＣＳＥＬ３０２が発光するようにゲイン６１６が調整されている。従って、出荷後においても、ＡＰＣ−Ｈを実行することで目標光量でのレーザ発光が可能となる。

スイッチング電流Ｉｓｗは、サンプルホールドコンデンサ（以下、Ｓ／Ｈコンデンサ）６１３ａにチャージされた電荷量で決定される。ＡＰＣ−Ｈ動作中は、不図示のスイッチによってＳ／Ｈコンデンサ６１３ａは、所望の電流に対応する電荷がチャージされるようにサンプル状態になる。一方、ＡＰＣ−Ｈ動作中以外では、不図示のスイッチによってＳ／Ｈコンデンサ６１３ａにチャージされた電荷がホールドされる状態になる。

Ｓ／Ｈコンデンサ６１３（６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ）にチャージされた電荷は、ＶＣＳＥＬ３０２の駆動電流と等価となる。Ｓ／Ｈコンデンサ６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃにチャージされた電荷は、ＭＯＮ＿ＳＥＬ信号によっていずれか１つが選択されて、駆動回路６１５の外部に、チャージ電圧Ｖｃｓｈ−Ｈ、Ｖｃｓｈ−Ｌ、Ｖｃｓｈ−Ｍとして出力される。Ｓ／Ｈコンデンサ６１３は本発明における出力手段に該当する。

出力されたチャージ電圧Ｖｃｓｈ−Ｈ、Ｖｃｓｈ−Ｌ、Ｖｃｓｈ−Ｍは、ＡＤＣ６０４ａによってＡ／Ｄ変換された後に、ＣＰＵ６０１でモニタすることができる。従って、Ｓ／Ｈコンデンサ６１３の出力をＡＤＣ６０４ａがＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ６０１に取り込まれるまでの動作により、実質的に駆動電流をモニタすることが可能となる。

チャージ電圧Ｖｃｓｈ−Ｈ、−Ｍ、−Ｌは、それぞれ、ＡＰＣ−Ｈ、−Ｍ、−Ｌの動作においてＶＣＳＥＬ３０２に印加する駆動電流Ｉｏｐを指示するための指示電圧となる。

ＡＰＣ−Ｈを例にとると、Ｓ／Ｈコンデンサ６１３ａにチャージされた電荷は、ＭＯＮ＿ＳＥＬ信号によって選択されているときに、チャージ電圧Ｖｃｓｈ−Ｈとして出力され、ＡＤＣ６０４ａによってＡ／Ｄ変換された後に、ＣＰＵ６０１でモニタされる。

次に、バイアス電流を算出するためのＡＰＣ−Ｍ、ＡＰＣ−Ｌの動作について説明する。ＡＰＣ−Ｍについては、まず、Ｉ−Ｖ変換回路６１４から駆動回路６１５に入力された信号と、Ｍ目標電圧設定部６０５ｂに設定されたＭ目標電圧とが、比較器６０６ｂによって比較される。そして、Ｉ−Ｖ変換回路６１４からの出力がＭ目標電圧に収束するように、充放電電流生成回路６０７ｂ、及び、Ｖ−Ｉ変換回路６１０によってＶＣＳＥＬ３０２に注入されるスイッチング電流Ｉｓｗが制御される。

ＡＰＣ−Ｌについては、Ｉ−Ｖ変換回路６１４から駆動回路６１５に入力された信号と、Ｌ目標電圧設定部６０５ｃに設定されたＬ目標電圧とが、比較器６０６ｃによって比較される。そして、Ｉ−Ｖ変換回路６１４からの出力がＬ目標電圧に収束するように、充放電電流生成回路６０７ｃ、Ｖ−Ｉ変換回路６１０によってＶＣＳＥＬ３０２に注入されるスイッチング電流Ｉｓｗが制御される。

このように、ＡＰＣ−Ｈの動作では、電荷がＳ／Ｈコンデンサ６１３ａにチャージされるのに対し、ＡＰＣ−Ｍ、ＡＰＣ−Ｌの動作では、電荷がＳ／Ｈコンデンサ６１３ｂ、６１３ｃにそれぞれ電荷がチャージされる。

ＣＰＵ６０１から出力されるＳＨ＿ＣＴＬ１、ＳＨ＿ＣＴＬ２、ＳＨ＿ＣＴＬ３が、それぞれ充放電電流生成回路６０７ｃ、６０７ｂ、６０７ａに入力される。ＳＨ＿ＣＴＬ１、＿ＣＴＬ２、＿ＣＴＬ３は、ＡＰＣ動作のＯＮ（負帰還ループを形成）とＯＦＦ（Ｓ／Ｈコンデンサ６１３の電圧を維持）とを切り替えるための信号である。

また、ＣＰＵ６０１から出力される補正電流値１、２が、それぞれ補正電流設定部６１１ａ、６１１ｂに入力される。補正電流値１、２は、発光遅延を補正するための信号である。

閾値電流算出回路６０９は、閾値電流Ｉｔｈを算出する。バイアス電流係数設定部６０８には、バイアス電流Ｉｂを算出するための係数が予め設定されている。

図７は、駆動電流Ｉｏｐに対する光出力ＰｏとＳ／Ｈコンデンサ６１３のチャージ電圧Ｖｃｓｈとの関係を示す図である。

まず、前提として、指示電圧であるチャージ電圧Ｖｃｓｈと駆動電流Ｉｏｐとの関係は線形である。

ＡＰＣ−Ｈ、ＡＰＣ−Ｍ、ＡＰＣ−Ｌの動作を行うと、それぞれに対応するＳ／Ｈコンデンサ６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃにチャージ電圧Ｖｃｓｈ−Ｈ、Ｖｃｓｈ−Ｍ、Ｖｃｓｈ−Ｌが生じる。すなわち、３種類の目標光量にＶＣＳＥＬ３０２の発光光量が制御された場合に、Ｓ／Ｈコンデンサ６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃによりそれぞれ指示電圧となるチャージ電圧Ｖｃｓｈ−Ｈ、Ｖｃｓｈ−Ｍ、Ｖｃｓｈ−Ｌが出力される。制御部６００及び駆動回路６１５が、本発明における、ＶＣＳＥＬ３０２の発光光量を制御する制御手段に該当する。

ＭＯＮ＿ＳＥＬ信号によって、それぞれのチャージ電圧Ｖｃｓｈの値を時系列的に選択して、ＡＤＣ６０４ａを介してＣＰＵ６０１はモニタすることができる。これにより、まず、ＣＰＵ６０１は、チャージ電圧Ｖｃｓｈに対する光量比率の関係を示す直線的なＩ−Ｖｃｓｈ特性７１を生成することができる。

ここで、チャージ電圧Ｖｃｓｈと駆動電流Ｉｏｐとが線形であるので、チャージ電圧Ｖｃｓｈをモニタした値は、各ＡＰＣでの駆動電流Ｉｏｐを示すものともなる。従って、ＣＰＵ６０１は、駆動電流Ｉｏｐと光出力Ｐｏとの関係をＩ−Ｌ特性７２として生成することができる。

ＡＰＣ−Ｍ、ＡＰＣ−Ｌの目標光量としては任意の値を設定可能である。ここではＩ−Ｖｃｓｈ特性７１、Ｉ−Ｌ特性７２の生成について、図７に示すように、ＡＰＣ−Ｈの目標光量を１００％としたときに、ＡＰＣ−Ｍの目標光量を５０％、ＡＰＣ−Ｌの目標光量を２５％とした場合を例示して説明する。

図７に示すように、ＡＰＣ−Ｈ、−Ｍ、−Ｌの動作において、チャージ電圧ＶｃｓｈがＶｃｓｈ−Ｈ、−Ｍ、−Ｌであったときの駆動電流Ｉｏｐは、それぞれ駆動電流Ｉ４、Ｉ３、Ｉ２である。光走査装置１０４は、駆動電流Ｉ４、Ｉ３、Ｉ２を直接にモニタする構成を有しないが、チャージ電圧Ｖｃｓｈをモニタすることで駆動電流Ｉ４、Ｉ３、Ｉ２を間接的にモニタできる。

また、駆動電流Ｉｏｐと光出力Ｐｏとの関係において、点ＰＨ、ＰＭ、ＰＬが把握される。これらのうち２つの点ＰＭ、ＰＬを通る直線がＩｏｐ軸と交わる点が、閾値電流Ｉｔｈとして、閾値電流算出回路６０９によって算出される。そして、閾値電流Ｉｔｈに、バイアス電流係数設定部６０８に設定されている係数が乗算されることによって、バイアス電流Ｉｂが閾値電流Ｉｔｈ近傍の値に決定される。

続いて、Ｉ−Ｌ特性７２を近似する演算処理について説明する。

図８（ａ）は、３種類のＡＰＣを行った場合における各Ｖｃｓｈのモニタ値と光量比率（Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ）との関係を示すテーブルである。上述のように、最大光量Ｐｏ＿ｍａｘは、ＡＰＣ−Ｈの目標光量、すなわち、駆動電流Ｉｏｐを最大にしたときの目標光量を意味している。光出力ＰｏをＰｏ＿ｍａｘで正規化することにより、ＡＰＣ−Ｍ、ＡＰＣ−Ｌの光量が相対的に表現される。

このテーブルに基づいて、ＣＰＵ６０１がＩ−Ｌ特性７２を多項式近似すると、数式１が導出される。この数式１が、指示電圧（チャージ電圧Ｖｃｓｈ）とＶＣＳＥＬ３０２の発光光量（Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ）との関係を規定する関係情報となる。ＣＰＵ６０１は、本発明における導出手段に該当する。
［数１］
Ｖｃｓｈ＝−０．２６７（Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ）^２＋１．４Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ＋０．１６７

ＣＰＵ６０１は、関係情報である数式１と、チャージ電圧Ｖｃｓｈと駆動電流Ｉｏｐとが線形であることとに基づいて、ＶＣＳＥＬ３０２の発光光量が所望となるような（ＶＣＳＥＬ３０２に印加するべき）駆動電流Ｉｏｐ（＝Ｉｂ＋Ｉｓｗ）を決定する。その際のスイッチング電流Ｉｓｗの決定については、例えば光量比率を６０％（Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ＝０．６）にしたい場合には、Ｖｃｓｈ値が０．９１Ｖになるように、スイッチング電流Ｉｓｗを設定すれば良い。ＣＰＵ６０１は、本発明における決定手段に該当する。非線形なＩ−Ｌ特性７２を３点で多項式近似することで、所望のレベルでＶＣＳＥＬ３０２を発光させるための駆動電流Ｉｏｐを精度よく求めることが可能となる。

なお、ＣＰＵ６０１は、Ｉ−Ｌ特性７２による駆動電流Ｉｏｐと光出力Ｐｏとの関係から、ＶＣＳＥＬ３０２の発光光量が所望となるような駆動電流Ｉｏｐ（＝Ｉｂ＋Ｉｓｗ）を決定してもよい。

本実施の形態によれば、チャージ電圧Ｖｃｓｈと駆動電流Ｉｏｐとが線形であることを踏まえ、チャージ電圧ＶｃｓｈとＶＣＳＥＬ３０２の発光光量（Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ）との関係を規定する関係情報（数式１）が導出される。そして、この関係情報に基づいて、ＶＣＳＥＬ３０２の発光光量が所望となるような駆動電流Ｉｏｐが決定される。これにより、駆動電流と光量とが非線形の特性を有するレーザダイオードであっても光量制御を精度よく行うことができる。

なお、使用光量が低い場合には、３種類の目標光量のうち高い方の２種類が同一となる制御とし、ＡＰＣ−Ｍの目標光量をＡＰＣ−Ｈの目標光量と同等にしてもよい。例えば、目標光量を、ＡＰＣ−Ｈで１００％、ＡＰＣ−Ｍで１００％、ＡＰＣ−Ｌで５０％とする。すると、実質的に従来の２点ＡＰＣと同じ動作となり、低光量でＡＰＣの精度が低下する場合等に有効である。

これは次の理由による。一般に、低光量では、Ｓ／Ｎ比が小さい等の理由からＡＰＣの精度が低下する。光学効率の良いユニットでは、レーザのチップ面光量が低い状態で感光体ドラムに所望の光量を導光できるので、ＡＰＣ−Ｈの光量が低い状態となる。こういった状態では、目標光量をＡＰＣ−Ｍで５０％、ＡＰＣ−Ｌで２５％と設定するよりも、むしろＡＰＣ−Ｍで１００％（ＡＰＣ−Ｈと同等）、ＡＰＣ−Ｌで５０％とすることで精度が向上する。ユニットの光学効率の高低は工場組立時に判明しているので、ＡＰＣ−ＭとＡＰＣ−Ｌの目標光量の比率の設定は工場出荷時に設定できる。

図８（ｂ）は、３種類の目標光量のうち高い方の２種類が同一となるＡＰＣを行った場合における各Ｖｃｓｈのモニタ値と光量比率（Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ）との関係を示すテーブルである。

図８（ｂ）に示すテーブルに基づいてＣＰＵ６０１がＩ−Ｌ特性を近似すると、関係情報として数式２が導出される。
［数２］
Ｖｃｓｈ＝０．３３３（Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ）＋０．１６７

例えば光量を６０％（Ｐｏ／Ｐｏ＿ｍａｘ＝０．６）にしたい場合には、Ｖｃｓｈ値が０．３７Ｖになるように、スイッチング電流Ｉｓｗを設定すれば良い。

全ビームに対してＩ−Ｌ特性を近似演算することで、精度良く所望の光量でＶＣＳＥＬ３０２を発光させることができる。

なお、本実施の形態では、チャージ電圧ＶｃｓｈとＶＣＳＥＬ３０２の発光光量との関係を規定する関係情報（数式１）を導出するために、３種類の目標光量にＶＣＳＥＬ３０２の発光光量が制御された場合の指示電圧のモニタ値（Ｖｃｓｈ）を用いた。しかし、４種類以上の目標光量にＶＣＳＥＬ３０２の発光光量を制御した場合のモニタ値（Ｖｃｓｈ）を用いてもよい。

また、本実施の形態では、３種類の目標光量にＶＣＳＥＬ３０２の発光光量を制御するために、Ｈ目標電圧設定部６０５ａ、Ｍ目標電圧設定部６０５ｂ、Ｌ目標電圧設定部６０５ｃの３つの構成要素を用いた。しかし、Ｍ目標電圧設定部６０５ｂ、Ｌ目標電圧設定部６０５ｃを用いることなく、Ｈ目標電圧設定部６０５ａに入力されるゲイン６１６の設定値を３種類以上に切り替えてＡＰＣ−Ｈの目標電圧を切り替えてもよい。そのようにすれば、ＡＰＣ−Ｍ、ＡＰＣ−Ｌと同様の動作をさせることもでき、ＡＰＣ−Ｈに対応する回路のみでＩ−Ｌ特性を近似することが可能となる。その場合、３種類以上のゲイン値と光量比率との関係（テーブル等）を求め、作像時には、求めた関係を参照して、目標光量となるようなゲイン６１６の値を設定すればよい。

あるいは、不図示の設定信号で、Ｈ目標電圧設定部６０５ａに設定されるＨ目標電圧の値を直接変更する方法も考えられる。この場合には、Ｈ目標電圧の変更によって得られたＳ／Ｈコンデンサ６１３ａの電圧値（即ち、駆動電流値）と光量比率との関係を算出する。そして、これらの関係を数点（例えば３点）得られれば、それらから多項式近似によって、Ｉ−Ｌ特性を近似することが可能となる。

なお、本発明の光走査装置が適用される画像形成装置１００はデジタルフルカラープリンタに限られず、単色のトナー（例えば、ブラック）のみで画像形成する画像形成装置であってもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、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。

１０４ 光走査装置
３０２ ＶＣＳＥＬ
６００ 制御部
６０１ ＣＰＵ
６０４ａ、６０４ｂ ＡＤＣ
６１３ Ｓ／Ｈコンデンサ
６１５ 駆動回路
Ｖｃｓｈ チャージ電圧
Ｉｏｐ 駆動電流

Claims (7)

1. レーザダイオードの発光光量を制御する制御手段と、
   前記レーザダイオードに印加する駆動電流を指示するための指示電圧を出力する出力手段と、
   前記制御手段により少なくとも３種類の目標光量に前記レーザダイオードの発光光量が制御された場合に前記出力手段によりそれぞれ出力される指示電圧をモニタするモニタ手段と、
   前記少なくとも３種類の目標光量と、これらの目標光量に前記レーザダイオードの発光光量が制御された場合に前記モニタ手段によりそれぞれモニタされた指示電圧とに基づいて、指示電圧と発光光量との関係を規定する関係情報を導出する導出手段と、
   前記指示電圧及び前記駆動電流の関係と前記導出手段により導出された前記関係情報とに基づいて、前記レーザダイオードに印加するべき駆動電流を決定する決定手段と、を有することを特徴とする光走査装置。
2. 前記指示電圧と前記駆動電流との関係は線形であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記少なくとも３種類の目標光量のうち最大の目標光量は、前記レーザダイオードに印加する駆動電流を最大に設定した場合の目標光量であることを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
4. 前記制御手段による制御には、前記少なくとも３種類の目標光量のうち高い方の２種類が同一となる制御が含まれることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記レーザダイオードは、垂直共振器型面発光レーザであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記出力手段はサンプルホールドコンデンサであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。