JP3684898B2 - マルチビーム走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数のレーザビームを用いて感光体などの像担持体表面を複数の走査ラインで露光するマルチビーム方式の走査装置、ならびに、その走査装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディジタル式の画像形成装置に用いられる走査装置においては、像担持体表面をライン単位で露光走査して静電潜像を形成するようになっている。しかしながら、半導体レーザー素子の光量は温度の影響を受けやすく、一定の電流量に対して発光量は一定でない。発光量が一定でないと、各ラインごとに露光強度に差が出て、これは最終的に形成される画像の濃度むらとなってしまう。そこで、レーザービームの発光量を、各ラインの走査において一定に保つために自動光量制御（Automatic Power Control：以下「ＡＰＣ」とする）を行っている。
【０００３】
このＡＰＣとは、レーザービームの光量を検出し、その検出値に応じて半導体レーザー素子に流す電流を制御して、レーザービームを所望の光量で発光させるというものである。
具体的には、先ず、露光走査処理に先立って所定の電流（基準電流）を半導体レーザー素子に流し、これに対するレーザービームの発光量をフォトダイオードで検出する。検出した発光量を電圧値に変換して、この変換後の電圧値（検出電圧値Ｖｍ）をコンデンサに保持しておく、そして、露光走査時（画像領域での描画のための発光時）には、保持しておいた検出電圧と基準電圧値Ｖｒｅｆ（前記基準電流に対する半導体レーザー素子の期待される発光量に対応する電圧値）とを比較する。環境や固体差の影響のない状態であれば検出電圧値Ｖｍと基準電圧値Ｖｒｅｆとは等しくなるはずなので、両者の差分は半導体レーザー素子発光量の変動量を表している。そして、この変動量に基づいて、露光走査時に半導体レーザー素子に流す電流を調整して所望の発光量で半導体レーザー素子を発光させるようにしている。
【０００４】
そして、マルチビーム方式の画像形成装置（複数のレーザビームを用いて感光体などの像担持体表面に静電潜像を形成するもの。一度に複数のラインを走査することで画像形成処理を高速化することができる）においてＡＰＣ用の発光量検出処理を行う場合は、複数ある半導体レーザー素子を順次発光させることで、１個のフォトダイオードで複数ある半導体レーザー素子の発光量検出ができるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マルチビーム方式の走査装置であって、ＡＰＣにおいて、検出電圧など露光走査用電流の調整のために用いられる情報を電圧値の形でコンデンサに保持する場合、露光走査処理が開始される時点では、半導体レーザー素子間で光量に差が生じてしまい、その差は、ビーム数が多いほど大きくなる。
【０００６】
図５は、４つの半導体レーザー素子を備える半導体レーザーアレイにおいて、各半導体レーザー素子のＡＰＣ用発光と画像領域での露光走査用発光とのタイミングを示すタイミングチャートである。
図５において、発光５１１、５１２、５１３、５１４は、それぞれ第１半導体レーザー素子から第４半導体レーザー素子のＡＰＣ用発光を示す。ＡＰＣ用発光の発光時間長はそれぞれｔ１である。
【０００７】
発光量検出は１つのフォトダイオードを用いて行うため、各半導体レーザー素子は順次時間をずらして発光させられ、半導体レーザー素子ごとにＡＰＣ用発光完了のタイミングは異なる。その結果、ＡＰＣ用発光終了から画像領域での発光開始までの、第１〜第４半導体レーザー素子それぞれの待ち時間ｗｔ１、ｗｔ２、ｗｔ３、ｗｔ４も、半導体レーザー素子ごとに異なっている。
【０００８】
各半導体レーザー素子におけるＡＰＣ用発光完了時点での検出電圧値は、各レーザービームごとに個別のコンデンサに保持されている。しかし、コンデンサにはリーク電流が発生するため、保持している電圧値が時間経過に従って降下してくる。そして待ち時間が長いほどその降下量も大きくなる。例えば、最初にＡＰＣ用発光が完了する第１半導体レーザー素子の待ち時間ｗｔ１と最後に完了する第４半導体レーザー素子の待ち時間ｗｔ４とでは、（ｔ１×３）の時間差がある。この時間差の分だけ第１半導体レーザー素子用コンデンサと第４半導体レーザー素子用コンデンサとでは、リーク電流による電圧値変化量に差が生じる。この差が、画像領域発光開始時点での調整後の半導体レーザー素子発光量に差を生じさせ、発光量差は画像に濃度むらとなって表れる。
【０００９】
半導体レーザー素子間で生じる待ち時間の最大時間差は、各素子のＡＰＣ用発光時間の累計であり、（素子数−１）×ｔ１となる。高速化に伴ない素子数が増加する傾向が進めば、それだけこの時間差も大きくなる。そして、待ち時間差によって生じる半導体レーザー素子間の発光量差も大きくなり、走査ラインごとに濃度むらが表れる可能性も大きくなる。
【００１０】
このような問題を避けるためには、半導体レーザ素子ごとにフォトダイオードを設け、半導体レーザ素子を同時に発光させて各フォトダイオードの検出値により光量を補正することが考えられるが、フォトダイオードの数が増えた分だけコストアップとなるし、そもそも隣接する半導体レーザの間隔は微小なので、半導体レーザのそれぞれについてフォトダイオードを設けることは設計上大変難しい。
【００１１】
また、各半導体レーザの光量をデジタル信号に変換してそれを保持することも考えられるが、Ａ／Ｄ変換器やメモリが必要になり、やはりコストアップが避けられない。
本発明は上記課題に鑑み、マルチビーム方式の走査光学系におけるＡＰＣにおいて、光量調整量をコンデンサのように経過時間によりその保持量が変化する可能性がある保持手段に保持させる場合でも、ＡＰＣ用発光終了から露光走査用発光までの待ち時間差から生じる各レーザービームの光量差を小さくして画質への影響を抑制することのできるマルチビーム走査装置および、こうしたマルチビーム走査装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のマルチビーム走査装置は、複数のレーザ光源を各々主走査時における描画開始前に順次強制発光させて、各レーザ光源の発光量に関する情報を電気量として保持した後、当該保持している電気量に基づき、各レーザ光源の発光量を調整しつつ描画を行うマルチビーム走査装置であって、前記各レーザ光源を描画開始前に順次強制発光させる強制発光制御を所定回数繰り返す発光制御手段と、レーザ光源の強制発光時の発光量に関する情報を電気量として取得する発光量取得手段と、前記発光量取得手段が取得した電気量をレーザ光源ごとに保持する保持手段と、前記保持手段が最終的に保持している電気量に基づき、前記各レーザ光源の描画時の発光量を制御する光量制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
ここで、「発光量に関する情報」とは、半導体レーザ素子の発光量の検出値や、制御すべき目的の光量に相当する基準値と当該検出値との差分に関する情報等を含む概念である。
また、前記発光制御手段は、少なくとも最終回の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間を、それ以前の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間より短くすることを特徴とする。
【００１４】
また、前記発光制御手段は、最終回の強制発光制御においては、少なくとも前回の強制発光制御において最初に発光させたレーザ光源を発光させることを特徴とする。
また、前記保持手段はコンデンサを有し、当該コンデンサに前記発光量取得手段が取得した電気量を保持することを特徴とする。
【００１５】
また、前記発光制御手段は、２回目以降の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間を、当該レーザ光源の前回の強制発光制御における発光終了から次の強制発光制御における発光開始までに生じたリーク電流に起因する前記コンデンサの電圧降下を補填するのに十分な時間に設定していることを特徴とする。
【００１６】
そして、上述のマルチビーム走査装置を、像担持体への描画手段として画像形成装置に使用することとしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のマルチビーム走査装置およびこれを用いた画像形成装置に関する実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の適用された一実施の形態に係るマルチビーム走査装置を用いる画像形成装置の全体構成を表す概略断面図を示す。ここでの画像形成装置はデジタル複写機である。
（複写機１の全体構成）
複写機１は、４つのレーザーダイオード素子（半導体レーザー素子）から成る光源を備えるマルチビーム式のデジタル複写機であり、イメージリーダ部１０、画像信号処理部２０、メモリユニット部３０、制御部４０、走査光学系５０、作像系６０、給紙部７０、定着部８０などから構成されている。
【００１８】
イメージリーダ部１０は、原稿を読み取り、読み取った画像データを電気信号にして画像信号処理部２０に出力する。
画像信号処理部２０は、イメージリーダ部２０から送られてきた画像データの電気信号を２値化データに変換して、メモリユニット部３０に格納する。
メモリユニット部３０は、画像信号処理部２０によって補正された画像データを露光走査処理の単位であるライン単位で画像情報メモリ３１に格納する。そして、制御部４０による水平同期制御に従って、画像データをライン単位で制御部４０に出力する。ここでは1回の水平同期周期に４つのレーザービームを用いて４ライン同時に露光走査するため、一度に４ライン分のデータを出力することになる。
【００１９】
走査光学系５０は、制御部４０による水平同期制御に従って、画像メモリ３１から制御部４０経由で送られてくる画像データに応じてレーザービームを変調させながら射出して感光体ドラム６１表面を露光し、感光体ドラム６１上に静電潜像を形成（描画）する。走査光学系５０については、構成と処理内容との詳細な説明を後述する。
【００２０】
制御部４０は、メモリユニット部３０と走査光学系５０との間にあり、メモリユニット部３０から順次画像データを読み出し、走査光学系５０に対し、読み出した画像データに応じて感光体ドラム６１を露光走査させる。その際、露光走査のタイミング調整処理を行う。
作像系６０では、先ず帯電チャージャ６２が、回転駆動される感光体ドラム６１を所定の電位に帯電させ、その後、走査光学系５０によって感光体ドラム６１上に静電潜像が形成されると、現像器６３が感光体ドラム６１上の静電潜像を現像してトナー像を生成する。転写チャージャ６４は感光体ドラム６１上のトナー像を記録紙上に転写させる。クリーナ６５は記録紙へのトナー像転写後に、感光体ドラム６１上に残留したトナーを掻き落とす。
【００２１】
給紙部７０は、給紙カセット７１ａ、７１ｂ、給紙ローラ７２ａ、７２ｂなどを有する構成である。給紙カセット７１ａまたは７１ｂに収容された記録紙を、給紙ローラ７２ａまたは７２ｂが回転して１枚ずつ繰り出し、繰り出された記録紙は転写チャージャ６４に向けて送り出される。
定着部８０は、一対のローラを有し、記録紙上のトナー像をこれらローラによる熱圧着処理で定着させる。
（走査光学系５０の説明）
図２は、複写機１のうち、走査光学系５０の構成を示す概略図である。
【００２２】
走査光学系５０は、マルチビーム方式の露光走査を行うものであり、駆動回路５１、半導体レーザアレイ５２、コリメータレンズ５３、ポリゴンミラー５４、ｆ−θレンズ５５などから構成されている。（なお、ｆ−θレンズ５５を通過したレーザビームを感光体ドラム６１に導くミラーについては、図２では作図の便宜上省略した。）
コリメータレンズ５３は、駆動回路５１の制御に従って半導体レーザアレイ５２から射出される４本のレーザビームを平行光にする。ポリゴンミラー５４は、図外のモータによって一定速度で回転させられ、レーザビームを偏向させて感光体６１上を走査させる。
【００２３】
ｆ−θレンズ５５は、ポリゴンミラー５４が反射したレーザビームの偏向角速度を調整して、レーザビームが感光体ドラム６１を一定速度で走査するようにする。
半導体レーザアレイ５２は、駆動装置５１の制御に従ったタイミングで、レーザービームを射出する。半導体レーザーアレイ５２は、画像領域外においては、各レーザービームの光量調整（ＡＰＣ）用の発光を行い、画像領域においては、駆動回路５１から出力されてくる４ライン分の画像データによって変調される４本のレーザビームを射出して、感光体ドラム６１上に静電潜像を形成する。
【００２４】
駆動回路５１は、制御部４０の水平同期制御に従って、画像領域での露光走査用発光と画像領域外でのＡＰＣ用発光とを区別しながら、半導体レーザーアレイ５２が射出するレーザービームの発光タイミングと発光量とを調整する。
図３は、半導体レーザアレイ５２と駆動回路５１との構成を示す図である。
半導体レーザーアレイ５２は、４つの半導体レーザー素子５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄ（以下、半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄ）とフォトダイオード５２２とから成る。
【００２５】
半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄは、 駆動回路５１からの電流に応じてレーザービームを発光する。
フォトダイオード５２２は、半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄの発光量検出のために用いられるものであり、ＡＰＣ用に半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄが順次発光させられると、その発光を受光し、その発光量に応じた電流（モニタ電流）を発生させて駆動回路５１に出力する。
【００２６】
駆動回路５１は、シーケンスコントローラ５１１、保持電圧生成回路５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄ（以下、保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄ）、コンデンサ５１３ａ、５１３ｂ、５１３ｃ、５１３ｄ（以下、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｄ）、比較器５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄ（以下、比較器５１４ａ〜５１４ｄ）、電流制御回路５１５ａ、５１５ｂ、５１５ｃ、５１５ｄ（以下、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄ）、Ｉ／Ｖ変換器５１６からなる。
【００２７】
保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄ、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｄ、比較器５１４ａ〜５１４ｄ、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄは、それぞれが４つの半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄのうち、参照番号末尾のアルファベットが一致するものに対応している。これら構成部は、対応する半導体レーザー素子が異なるだけで、同じ処理を行うので、以下、半導体レーザー素子５２１ａに対応する保持電圧生成回路５１２ａ、コンデンサ５１３ａ、比較器５１４ａ、電流制御回路５１５ａを例にとって処理内容を説明する。
【００２８】
Ｉ／Ｖ変換器５１６は、フォトダイオード５２２から出力されるモニタ電流Ｉｍを検出電圧Ｖｍに変換する。Ｉ／Ｖ変換器５１６から出る検出電圧Ｖｍは、保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄのうち、ＡＰＣ用に発光中の半導体レーザー素子に対応するものによって参照される。
保持電圧生成回路５１２ａは、シーケンスコントローラ５１１からの制御信号に従って、半導体レーザー素子５２１ａがＡＰＣ処理用に発光中にコンデンサ５１３ａへの電荷のソース／シンク（充電／放電）を行い、基準電流に対して半導体レーザー素子５２１ａが実際に発光したビームの光量に対応する検出電圧値Ｖｍと等しい値の保持電圧Ｖｃｈをコンデンサ５１３ａに保持させる。すなわち、保持電圧生成回路５１２ａは、シーケンスコントローラ５１１からの制御信号が“Ｓ”（サンプリング）の間はコンデンサ５１３ａへの電荷のソース／シンクを行い、制御信号が“Ｈ”（ホールド）の間は、コンデンサ５１３ａをホールド状態に置き、保持電圧値Ｖｃｈをコンデンサ５１３ａに保持させる。
【００２９】
保持電圧生成回路５１２ａは、シーケンスコントローラ５１１からの制御信号が“Ｓ”に変わると、コンデンサ５１３ａのホールド状態を解除するとともに、内蔵するスイッチング回路の切り替えを行って、Ｉ／Ｖ変換器５１６から出力される検出電圧値Ｖｍを導き入れる。そして、この検出電圧値Ｖｍとコンデンサ５１３ａの保持する保持電圧値Ｖｃｈとを内蔵する比較器を用いて比較し、両者の差分を求める。それから、この差分が解消するように、内蔵する放充電回路を用いてコンデンサ５１３ａに電荷のソースあるいはシンクを行う。検出電圧値Ｖｍと保持電圧値Ｖｃｈとが等しくなると、保持電圧生成回路５１２ａは、電荷のソース／シンクを停止し、シーケンスコントローラ５１１からの制御信号が“Ｈ”に変わるのを待って、コンデンサ５１３ａをホールド状態に戻す。
【００３０】
なお、シーケンスコントローラ５１１からの制御信号が“Ｓ”に切り替えられるタイミングは、半導体レーザー素子５２１ａがシーケンスコントローラ５１１の制御信号に従ってＡＰＣ用発光を開始するタイミングに同期し、“Ｈ”に切り替えられるタイミングは、半導体レーザー素子５２１ａがＡＰＣ用発光を終了するタイミングに同期している。
【００３１】
比較器５１４ａは、コンデンサ５１３ａに保持された保持電圧値Ｖｃｈ１（リーク電流の影響がない状態では検出電圧Ｖｍに等しい）と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、その差分を電流制御回路５１５ａに出力する。電流制御回路５１５ａは、この差分量に基づいて、画像領域において半導体レーザー素子５２１ａに流す露光走査処理用の電流量を調整する。
【００３２】
電流制御回路５１５ａは、シーケンスコントローラ５１１からの信号に応じて、半導体レーザー素子５２１ａに電流を流し発光させる。
電流制御回路５１５ａが半導体レーザー素子５２１ａに電流を流す（発光させる）パターンには２通りある。
１つはＡＰＣ用に発光量を検出するために、一定時間連続して同じ量の電流を半導体レーザー素子５２１ａに流して強制発光させるためのものである。
【００３３】
電流制御回路５１５ａは、シーケンスコントローラ５１１からＡＰＣ用発光を指示する制御信号を受け付けると、発光量検出用の基準電流を発生させ、半導体レーザー素子５２１ａに流す。電流制御回路５１５ａは、シーケンスコントローラ５１１からのＡＰＣ用発光の制御信号が停止するまで、基準電流を流し続ける。
【００３４】
電流制御回路５１５ａが半導体レーザー素子５２１ａに電流を流すもう１つのパターンは、画像形成時における露光走査のためのものである。
露光走査時においてシーケンスコントローラ５１１は、画像メモリ３１から４走査ライン分の２値の画像データを読み出し、そのうち半導体レーザ素子５２１ａで描画すべき画像データに基づいて生成した駆動信号を、電流制御回路５１５ａに送信する。電流制御回路５１５ａは、この駆動信号にしたがって半導体レーザー素子５２１ａへの通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００３５】
この際に電流制御回路５１５ａが半導体レーザー素子に流す電流は、露光走査の際の基準となる電流を、比較器５１４ａからの差分量情報（保持電圧値Ｖｃｈ1と基準電圧値Ｖｒｅｆとの差）に基づいて調整したものである。
次に、ＡＰＣのためにシーケンスコントローラ５１１が行う制御動作を説明する。
【００３６】
シーケンスコントローラ５１１は、制御部４０からの指示に基づき、各回の４走査ラインの露光走査開始前に、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄによる半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄ発光のタイミングと順序とを制御するとともに、保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄによるコンデンサ５１３ａ〜５１３ｄのホールド／サンプリング切り替えを制御する。
【００３７】
先ず、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｄのホールド／サンプリング切り替えであるが、シーケンスコントローラ５１１は、制御部４０からＡＰＣ用発光量検出処理の実行を指示する制御信号を受けると、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄに対し、順次ＡＰＣ用発光を指示する制御信号を送って対応する半導体レーザー素子を発光させる。そして、これと平行して、保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄのうち、ＡＰＣ用発光実行中の半導体レーザー素子に対応する保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄにサンプリング切り替えの制御信号（“Ｓ”）を送り、コンデンサをホールド状態からサンプリング状態に切り替えさせ、Ｉ／Ｖ変換器５１６からの検出電圧Ｖｍに応じてコンデンサへの電荷ソース／シンクを行わせる。
【００３８】
次いで、シーケンスコントローラ５１１による半導体レーザー素子発光の制御を、以下、図４に基づき説明する。
図４は、シーケンスコントローラ５１１が半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄの発光タイミングを制御するために電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄに出力する制御信号のタイミングチャートである。信号４０１〜４０４は、それぞれ半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄに対応している。
【００３９】
先ず、シーケンスコントローラ５１１は、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄを介して半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄに対し順次１回目のＡＰＣ用発光を行わせる（発光４１１〜４１４）。１回目のＡＰＣ用発光の時間長はいずれもｔ１である。
次いで、シーケンスコントローラ５１１は、半導体レーザー素子５２１ｄによる１回目のＡＰＣ用発光を終了させた時点から、半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄに対し順次２回目のＡＰＣ用発光を行わせ（発光４２１〜４２３）。２回目のＡＰＣ用発光の時間長はいずれもｔ２であり、ｔ２はｔ１よりも短くなっている。
【００４０】
上記ｔ１、ｔ２の発光時間中、シーケンスコントローラ５１１により当該発光した半導体レーザ素子に対応する保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄにより、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｄには、フォトダイオード５２２による検出電圧が蓄積されていく。
ＡＰＣ用発光を２回行う目的を以下に示す。
【００４１】
従来技術の課題でも述べたように、マルチビーム方式の装置で単一のフォトダイオードを用いてＡＰＣを行う場合に、半導体レーザー素子間で光量が不一致になるのは、各半導体レーザー素子の発光終了から画像領域での露光走査用発光開始までの待ち時間に差が生ずるためである。これにより、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｂの画像形成開始までのリーク電流量に差が生じ、保持する電圧の変動量が異なってしまうので、その電圧値に基づき光量を制御しても等しい光量とすることはできない。
【００４２】
各半導体レーザー素子のＡＰＣ用発光のタイミングを見ると、１回目のＡＰＣ用発光終了は、半導体レーザー素子５２１ａ（発光４１１）がもっとも早く、半導体レーザー素子５２１ｄ（発光４１４）が最も遅い。ここで、従来の図５のようにＡＰＣ用発光を1回目だけにすると、半導体レーザー素子５２１ａの待ち時間と半導体レーザー素子５２１ｄの待ち時間との時間差は（ｔ１×３）となってしまう。半導体レーザー素子５２１ｄに対する保持電圧値Ｖｃｈ４（コンデンサ５１３ｄが保持）は半導体レーザー素子５２１ｄの発光量に対応する検出電圧値Ｖｍとほぼ同じであるのに対し、半導体レーザー素子５２１ａに対する保持電圧値Ｖｃｈ１（コンデンサ５１３ａが保持）と半導体レーザー素子５２１ｄの発光量に対応する検出電圧値Ｖｍとの間には、時間差は（ｔ１×３）分のリーク電流に相当する差分が生じている。そこで、２回目のＡＰＣ用発光を行って、１回目のＡＰＣ用発光終了後に生じた差分を解消する。２回目のＡＰＣ用発光終了タイミングを見ると、待ち時間差が最も大きいのは半導体レーザー素子５２１ｄ（１回目ＡＰＣ用の発光４１４）の待ち時間WT４と半導体レーザー素子５２１ｃ（発光４２３）の待ち時間WT３との時間差であり、その大きさは（ｔ２×３）である。ｔ１＞ｔ２であるから、ＡＰＣ用発光を２回行うことによって、待ち時間差は小さくなる。よって、待ち時間の間に生じるリーク電流の差から生じる保持電圧値Ｖｃｈ間の差も小さくなる。半導体レーザー素子５２１ｄに2回目のＡＰＣ用発光を行わせないのは、発光させたとしても待ち時間差の最大値は、半導体レーザー素子５２１ａと半導体レーザー素子５２１ｄとの間で（ｔ２×３）になり、半導体レーザー素子５２１ｄを発光させない場合と変わらないためである。
【００４３】
ただし、上記の制御で半導体レーザー素子間の待ち時間の差を小さくするには、２回目のＡＰＣ用発光時間ｔ２が１回目の発光時間ｔ１よりも短くできることが前提であるが、２回目のＡＰＣ用発光時間が１回目よりも短くできる理由は以下の通りである。
ＡＰＣ用発光時間とは、半導体レーザー素子のＡＰＣ用発光開始時点で、コンデンサが保持する保持電圧値Ｖｃｈと検出電圧値Ｖｍとの電圧差をコンデンサへ電荷をソース／シンクして解消するのに充分な時間長である。よって、電圧値差が大きいほど長い発光時間が必要になる。２回目のＡＰＣ用発光は、各半導体レーザー素子の１回目ＡＰＣ用発光終了から２回目のＡＰＣ用発光開始までの時間（半導体レーザー素子５２１ａの場合でＴ2（＝ｔ１×３））にリーク電流によって生じる保持電圧値Ｖｃｈの降下分を補充するためのものであり、２回目のＡＰＣ用発光終了から次の水平同期周期における１回目のＡＰＣ用発光開始までの時間（半導体レーザー素子５２１ａの場合でＴ1）にリークや温度変化によって生じる保持電圧値Ｖｃｈの変化を調整する１回目のＡＰＣ用発光よりも短い時間で足りる。
【００４４】
なお、ＡＰＣ用発光時間長ｔ１、ｔ２は、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｄに生じるリーク電流の時間単位の大きさ、比較電流発生手段５１２ａ〜５１２ｄによる充放電性能、半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄの温度による光量変化などの情報を基にあらかじめ算出され、シーケンスコントローラ５１１内に設定されている。
【００４５】
シーケンスコントローラ５１１は、上記のＡＰＣ用発光の制御を終えると、制御部４０からの画像データ送信が開始されるのを待つ。そして、４走査ラインずつ送られてくる画像データを駆動信号に変換し、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄに１走査ライン分ずつ振り分けて送る。電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄは、当該駆動信号に応じて半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄを走査露光用に発光させる（図５「画像領域」における発光）。
【００４６】
上述したように、本実施の形態における画像形成装置は、マルチビーム方式であり、電流量調整時に参照される電圧値をコンデンサに保持する構成であるが、ＡＰＣ用の発光を２回行い、２回目のＡＰＣ用発光時間長を１回目よりも短くすることで、半導体レーザー素子間の発光量差を小さくでき、画像の濃度むら発生を抑制できる。
【００４７】
なお、本実施の形態で示したＡＰＣ用の構成（駆動回路５１）は、一例として示したものであり、ＡＰＣ用の構成はこの形式に限定されない。
また、本実施の形態において、コンデンサがＡＰＣのための情報として保持するのは、フォトダイオードが検出した検出電圧値Ｖｍに対応する保持電圧値Ｖｃｈであるが、これは一例として示したものであり、コンデンサに保持される情報はこれに限定されず、例えば、発光量の差分量に相当する情報、すなわち、比較器５１４ａ〜５１４ｂの各出力電圧値を保持させるようにしてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、コンデンサが検出電圧値を保持することとなっているが、ＡＰＣ用の情報保持デバイスとしてコンデンサに限らず、その他の経時的にその保持量が変化する可能性がある情報保持デバイスであれば本発明による効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、４個の半導体レーザー素子を順次発光させてＡＰＣ用に発光量を検出する動作（発光量検出動作）を２回繰り返し、２回目の動作における発光時間を短くすることにより、各半導体レーザ素子のＡＰＣ回路におけるリーク電流量の差に起因する発光量の差を解消しているが、次のような変形例も可能である。
【００４９】
（１）発光量検出動作を３回以上繰り返してもよい。この際、少なくとも最終回の発光量検出動作における発光時間を以前の発光量検出動作における発光時間より短くするようにすればよいが、当該検出動作を繰り返す毎に発光時間を短くすることにより、検出処理で補填すべきリーク電流の発生時間を徐々に短くすることができるので最終回における発光時間を上記実施の形態におけるより、さらに短くでき、それだけ各半導体レーザ素子における発光量の差を小さくできるという効果が得られる。
【００５０】
（２）反対に各発光量検出動作における発光時間（＝コンデンサの充電時間）を上記実施の形態におけるｔ１より短い等しい値に決定し、検出動作の繰り返しにより最終的なトータルの発光時間が、コンデンサに対して検出電圧値および各検出動作間のリーク電流により降下した電圧値を充電するのに必要な時間を超えるようにしておけばよい。これによっても最終回の検出動作における各半導体レーザ素子の発光時間が従来の場合より短くできるので、リーク電流時間の差を短縮することができ発光量の差を縮めることができる。
【００５１】
（３）また、上記実施の形態では、２回目のＡＰＣ用発光の時間長を各半導体レーザ素子ともｔ２で一定としているが、２回目以降のＡＰＣ用発光では、補正しようとするコンデンサの電圧変化量（１回目のＡＰＣ用発光終了から２回目のＡＰＣ用発光開始までの時間）が、半導体レーザー素子ごとに異なる（１回目の発光を後に行ったものほど小さい）ので、後に発光させるものほど発光時間長を短くしてもよい。ただし、電圧変化量の補正に充分な時間長とする必要があるのは言うまでもない。
【００５２】
（４）上記実施の形態では、２回目の発光を行わないのは半導体レーザー素子５２１ｄ（図４の信号４０４参照）となっているが、最終回のＡＰＣ用発光については、前回のＡＰＣ用発光を最初に行った半導体レーザー素子だけを発光させることにしても効果はある。図４の例では、半導体レーザー素子５２１ａ（信号４０１に対応）だけに２回目のＡＰＣ発光を行わせた場合、最大待ち時間差は半導体レーザー素子５２１ａ（信号４０１に対応）と半導体レーザー素子５２１ｂ（信号４０２に対応）との差（ｔ１×２＋ｔ２）になる。これは、半導体レーザー素子５２１ｄ（信号４０４）以外に２回目のＡＰＣ用発光を行わせる場合の最大待ち時間差（ｔ２×３）に比べれば長いが、全く行わない場合（図５）の最大待ち時間差（ｔ１×３）よりは短くなっており、制限的ではあるが効果がある。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のマルチビーム走査装置は、複数のレーザ光源を描画開始前に順次強制発光させて、その発光量に関する情報を電気量として保持した後、この電気量に基づいて各レーザ光源の発光量を調整しつつ描画を行うマルチビーム走査装置であって、各レーザ光源を描画開始前に順次強制発光させる強制発光制御を所定回数繰り返す発光制御手段と、発光量に関する情報を電気量として取得する発光量取得手段と、発光量取得手段が取得した電気量をレーザ光源ごとに保持する保持手段と、前記保持手段が最終的に保持している電気量に基づき、前記各レーザ光源の描画時の発光量を制御する光量制御手段とを備え、前記発光制御手段は、少なくとも最終回の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間を、それ以前の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間より短くし、前記発光制御手段は、最終回の強制発光制御においては、少なくとも前回の強制発光制御において最初に発光させたレーザ光源を発光させるので、マルチビーム方式の走査光学系において、光量調整量に関する情報を保持する構成として、コンデンサなど経時的にその保持量が変化する情報保持デバイスを用いる場合にも、調整量情報取得動作終了から描画開始までの待ち時間差から生じる各レーザービームの光量差を小さくして画質への影響を抑制することができる。さらに、こうしたマルチビーム走査装置を光学系に用いる画像形成装置においても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用された一実施の形態における複写機の構造を示す断面図である。
【図２】 同実施の形態における複写機の走査光学系の構造を示す斜視図である。
【図３】 同実施の形態における半導体レーザアレイおよび駆動回路の構造を示すブロック図である。
【図４】 同実施の形態における各半導体レーザー素子の発光状態を示すタイミング図である。
【図５】 従来のマルチビーム方式画像形成装置における半導体レーザー素子の発光状態を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１ 複写機
４０ 制御部
５０ 走査光学系
５１ 駆動回路
５１１ シーケンスコントローラ
５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄ 保持電圧生成回路
５１３ａ、５１３ｂ、５１３ｃ、５１３ｄ コンデンサ
５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄ 比較器
５１５ａ、５１５ｂ、５１５ｃ、５１５ｄ 電流制御手段
５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ、５１６ｄ Ｉ／Ｖ変換器
５２ 半導体レーザーアレイ
５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄ 半導体レーザー素子
５２２ フォトダイオード
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数のレーザビームを用いて感光体などの像担持体表面を複数の走査ラインで露光するマルチビーム方式の走査装置、ならびに、その走査装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディジタル式の画像形成装置に用いられる走査装置においては、像担持体表面をライン単位で露光走査して静電潜像を形成するようになっている。しかしながら、半導体レーザー素子の光量は温度の影響を受けやすく、一定の電流量に対して発光量は一定でない。発光量が一定でないと、各ラインごとに露光強度に差が出て、これは最終的に形成される画像の濃度むらとなってしまう。そこで、レーザービームの発光量を、各ラインの走査において一定に保つために自動光量制御（Automatic Power Control：以下「ＡＰＣ」とする）を行っている。
【０００３】
このＡＰＣとは、レーザービームの光量を検出し、その検出値に応じて半導体レーザー素子に流す電流を制御して、レーザービームを所望の光量で発光させるというものである。
具体的には、先ず、露光走査処理に先立って所定の電流（基準電流）を半導体レーザー素子に流し、これに対するレーザービームの発光量をフォトダイオードで検出する。検出した発光量を電圧値に変換して、この変換後の電圧値（検出電圧値Ｖｍ）をコンデンサに保持しておく、そして、露光走査時（画像領域での描画のための発光時）には、保持しておいた検出電圧と基準電圧値Ｖｒｅｆ（前記基準電流に対する半導体レーザー素子の期待される発光量に対応する電圧値）とを比較する。環境や固体差の影響のない状態であれば検出電圧値Ｖｍと基準電圧値Ｖｒｅｆとは等しくなるはずなので、両者の差分は半導体レーザー素子発光量の変動量を表している。そして、この変動量に基づいて、露光走査時に半導体レーザー素子に流す電流を調整して所望の発光量で半導体レーザー素子を発光させるようにしている。
【０００４】
そして、マルチビーム方式の画像形成装置（複数のレーザビームを用いて感光体などの像担持体表面に静電潜像を形成するもの。一度に複数のラインを走査することで画像形成処理を高速化することができる）においてＡＰＣ用の発光量検出処理を行う場合は、複数ある半導体レーザー素子を順次発光させることで、１個のフォトダイオードで複数ある半導体レーザー素子の発光量検出ができるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マルチビーム方式の走査装置であって、ＡＰＣにおいて、検出電圧など露光走査用電流の調整のために用いられる情報を電圧値の形でコンデンサに保持する場合、露光走査処理が開始される時点では、半導体レーザー素子間で光量に差が生じてしまい、その差は、ビーム数が多いほど大きくなる。
【０００６】
図５は、４つの半導体レーザー素子を備える半導体レーザーアレイにおいて、各半導体レーザー素子のＡＰＣ用発光と画像領域での露光走査用発光とのタイミングを示すタイミングチャートである。
図５において、発光５１１、５１２、５１３、５１４は、それぞれ第１半導体レーザー素子から第４半導体レーザー素子のＡＰＣ用発光を示す。ＡＰＣ用発光の発光時間長はそれぞれｔ１である。
【０００７】
発光量検出は１つのフォトダイオードを用いて行うため、各半導体レーザー素子は順次時間をずらして発光させられ、半導体レーザー素子ごとにＡＰＣ用発光完了のタイミングは異なる。その結果、ＡＰＣ用発光終了から画像領域での発光開始までの、第１〜第４半導体レーザー素子それぞれの待ち時間ｗｔ１、ｗｔ２、ｗｔ３、ｗｔ４も、半導体レーザー素子ごとに異なっている。
【０００８】
各半導体レーザー素子におけるＡＰＣ用発光完了時点での検出電圧値は、各レーザービームごとに個別のコンデンサに保持されている。しかし、コンデンサにはリーク電流が発生するため、保持している電圧値が時間経過に従って降下してくる。そして待ち時間が長いほどその降下量も大きくなる。例えば、最初にＡＰＣ用発光が完了する第１半導体レーザー素子の待ち時間ｗｔ１と最後に完了する第４半導体レーザー素子の待ち時間ｗｔ４とでは、（ｔ１×３）の時間差がある。この時間差の分だけ第１半導体レーザー素子用コンデンサと第４半導体レーザー素子用コンデンサとでは、リーク電流による電圧値変化量に差が生じる。この差が、画像領域発光開始時点での調整後の半導体レーザー素子発光量に差を生じさせ、発光量差は画像に濃度むらとなって表れる。
【０００９】
半導体レーザー素子間で生じる待ち時間の最大時間差は、各素子のＡＰＣ用発光時間の累計であり、（素子数−１）×ｔ１となる。高速化に伴ない素子数が増加する傾向が進めば、それだけこの時間差も大きくなる。そして、待ち時間差によって生じる半導体レーザー素子間の発光量差も大きくなり、走査ラインごとに濃度むらが表れる可能性も大きくなる。
【００１０】
このような問題を避けるためには、半導体レーザ素子ごとにフォトダイオードを設け、半導体レーザ素子を同時に発光させて各フォトダイオードの検出値により光量を補正することが考えられるが、フォトダイオードの数が増えた分だけコストアップとなるし、そもそも隣接する半導体レーザの間隔は微小なので、半導体レーザのそれぞれについてフォトダイオードを設けることは設計上大変難しい。
【００１１】
また、各半導体レーザの光量をデジタル信号に変換してそれを保持することも考えられるが、Ａ／Ｄ変換器やメモリが必要になり、やはりコストアップが避けられない。
本発明は上記課題に鑑み、マルチビーム方式の走査光学系におけるＡＰＣにおいて、光量調整量をコンデンサのように経過時間によりその保持量が変化する可能性がある保持手段に保持させる場合でも、ＡＰＣ用発光終了から露光走査用発光までの待ち時間差から生じる各レーザービームの光量差を小さくして画質への影響を抑制することのできるマルチビーム走査装置および、こうしたマルチビーム走査装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のマルチビーム走査装置は、複数のレーザ光源を各々主走査時における描画開始前に順次強制発光させて、各レーザ光源の発光量に関する情報を電気量として保持した後、当該保持している電気量に基づき、各レーザ光源の発光量を調整しつつ描画を行うマルチビーム走査装置であって、前記各レーザ光源を描画開始前に順次強制発光させる強制発光制御を所定回数繰り返す発光制御手段と、レーザ光源の強制発光時の発光量に関する情報を電気量として取得する発光量取得手段と、前記発光量取得手段が取得した電気量をレーザ光源ごとに保持する保持手段と、前記保持手段が最終的に保持している電気量に基づき、前記各レーザ光源の描画時の発光量を制御する光量制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
ここで、「発光量に関する情報」とは、半導体レーザ素子の発光量の検出値や、制御すべき目的の光量に相当する基準値と当該検出値との差分に関する情報等を含む概念である。
また、前記発光制御手段は、少なくとも最終回の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間を、それ以前の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間より短くすることを特徴とする。
【００１４】
また、前記発光制御手段は、最終回の強制発光制御においては、少なくとも前回の強制発光制御において最初に発光させたレーザ光源を発光させることを特徴とする。
また、前記保持手段はコンデンサを有し、当該コンデンサに前記発光量取得手段が取得した電気量を保持することを特徴とする。
【００１５】
また、前記発光制御手段は、２回目以降の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間を、当該レーザ光源の前回の強制発光制御における発光終了から次の強制発光制御における発光開始までに生じたリーク電流に起因する前記コンデンサの電圧降下を補填するのに十分な時間に設定していることを特徴とする。
【００１６】
そして、上述のマルチビーム走査装置を、像担持体への描画手段として画像形成装置に使用することとしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のマルチビーム走査装置およびこれを用いた画像形成装置に関する実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の適用された一実施の形態に係るマルチビーム走査装置を用いる画像形成装置の全体構成を表す概略断面図を示す。ここでの画像形成装置はデジタル複写機である。
（複写機１の全体構成）
複写機１は、４つのレーザーダイオード素子（半導体レーザー素子）から成る光源を備えるマルチビーム式のデジタル複写機であり、イメージリーダ部１０、画像信号処理部２０、メモリユニット部３０、制御部４０、走査光学系５０、作像系６０、給紙部７０、定着部８０などから構成されている。
【００１８】
イメージリーダ部１０は、原稿を読み取り、読み取った画像データを電気信号にして画像信号処理部２０に出力する。
画像信号処理部２０は、イメージリーダ部２０から送られてきた画像データの電気信号を２値化データに変換して、メモリユニット部３０に格納する。
メモリユニット部３０は、画像信号処理部２０によって補正された画像データを露光走査処理の単位であるライン単位で画像情報メモリ３１に格納する。そして、制御部４０による水平同期制御に従って、画像データをライン単位で制御部４０に出力する。ここでは1回の水平同期周期に４つのレーザービームを用いて４ライン同時に露光走査するため、一度に４ライン分のデータを出力することになる。
【００１９】
走査光学系５０は、制御部４０による水平同期制御に従って、画像メモリ３１から制御部４０経由で送られてくる画像データに応じてレーザービームを変調させながら射出して感光体ドラム６１表面を露光し、感光体ドラム６１上に静電潜像を形成（描画）する。走査光学系５０については、構成と処理内容との詳細な説明を後述する。
【００２０】
制御部４０は、メモリユニット部３０と走査光学系５０との間にあり、メモリユニット部３０から順次画像データを読み出し、走査光学系５０に対し、読み出した画像データに応じて感光体ドラム６１を露光走査させる。その際、露光走査のタイミング調整処理を行う。
作像系６０では、先ず帯電チャージャ６２が、回転駆動される感光体ドラム６１を所定の電位に帯電させ、その後、走査光学系５０によって感光体ドラム６１上に静電潜像が形成されると、現像器６３が感光体ドラム６１上の静電潜像を現像してトナー像を生成する。転写チャージャ６４は感光体ドラム６１上のトナー像を記録紙上に転写させる。クリーナ６５は記録紙へのトナー像転写後に、感光体ドラム６１上に残留したトナーを掻き落とす。
【００２１】
給紙部７０は、給紙カセット７１ａ、７１ｂ、給紙ローラ７２ａ、７２ｂなどを有する構成である。給紙カセット７１ａまたは７１ｂに収容された記録紙を、給紙ローラ７２ａまたは７２ｂが回転して１枚ずつ繰り出し、繰り出された記録紙は転写チャージャ６４に向けて送り出される。
定着部８０は、一対のローラを有し、記録紙上のトナー像をこれらローラによる熱圧着処理で定着させる。
（走査光学系５０の説明）
図２は、複写機１のうち、走査光学系５０の構成を示す概略図である。
【００２２】
走査光学系５０は、マルチビーム方式の露光走査を行うものであり、駆動回路５１、半導体レーザアレイ５２、コリメータレンズ５３、ポリゴンミラー５４、ｆ−θレンズ５５などから構成されている。（なお、ｆ−θレンズ５５を通過したレーザビームを感光体ドラム６１に導くミラーについては、図２では作図の便宜上省略した。）
コリメータレンズ５３は、駆動回路５１の制御に従って半導体レーザアレイ５２から射出される４本のレーザビームを平行光にする。ポリゴンミラー５４は、図外のモータによって一定速度で回転させられ、レーザビームを偏向させて感光体６１上を走査させる。
【００２３】
ｆ−θレンズ５５は、ポリゴンミラー５４が反射したレーザビームの偏向角速度を調整して、レーザビームが感光体ドラム６１を一定速度で走査するようにする。
半導体レーザアレイ５２は、駆動装置５１の制御に従ったタイミングで、レーザービームを射出する。半導体レーザーアレイ５２は、画像領域外においては、各レーザービームの光量調整（ＡＰＣ）用の発光を行い、画像領域においては、駆動回路５１から出力されてくる４ライン分の画像データによって変調される４本のレーザビームを射出して、感光体ドラム６１上に静電潜像を形成する。
【００２４】
駆動回路５１は、制御部４０の水平同期制御に従って、画像領域での露光走査用発光と画像領域外でのＡＰＣ用発光とを区別しながら、半導体レーザーアレイ５２が射出するレーザービームの発光タイミングと発光量とを調整する。
図３は、半導体レーザアレイ５２と駆動回路５１との構成を示す図である。
半導体レーザーアレイ５２は、４つの半導体レーザー素子５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄ（以下、半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄ）とフォトダイオード５２２とから成る。
【００２５】
半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄは、 駆動回路５１からの電流に応じてレーザービームを発光する。
フォトダイオード５２２は、半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄの発光量検出のために用いられるものであり、ＡＰＣ用に半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄが順次発光させられると、その発光を受光し、その発光量に応じた電流（モニタ電流）を発生させて駆動回路５１に出力する。
【００２６】
駆動回路５１は、シーケンスコントローラ５１１、保持電圧生成回路５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄ（以下、保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄ）、コンデンサ５１３ａ、５１３ｂ、５１３ｃ、５１３ｄ（以下、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｄ）、比較器５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄ（以下、比較器５１４ａ〜５１４ｄ）、電流制御回路５１５ａ、５１５ｂ、５１５ｃ、５１５ｄ（以下、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄ）、Ｉ／Ｖ変換器５１６からなる。
【００２７】
保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄ、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｄ、比較器５１４ａ〜５１４ｄ、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄは、それぞれが４つの半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄのうち、参照番号末尾のアルファベットが一致するものに対応している。これら構成部は、対応する半導体レーザー素子が異なるだけで、同じ処理を行うので、以下、半導体レーザー素子５２１ａに対応する保持電圧生成回路５１２ａ、コンデンサ５１３ａ、比較器５１４ａ、電流制御回路５１５ａを例にとって処理内容を説明する。
【００２８】
Ｉ／Ｖ変換器５１６は、フォトダイオード５２２から出力されるモニタ電流Ｉｍを検出電圧Ｖｍに変換する。Ｉ／Ｖ変換器５１６から出る検出電圧Ｖｍは、保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄのうち、ＡＰＣ用に発光中の半導体レーザー素子に対応するものによって参照される。
保持電圧生成回路５１２ａは、シーケンスコントローラ５１１からの制御信号に従って、半導体レーザー素子５２１ａがＡＰＣ処理用に発光中にコンデンサ５１３ａへの電荷のソース／シンク（充電／放電）を行い、基準電流に対して半導体レーザー素子５２１ａが実際に発光したビームの光量に対応する検出電圧値Ｖｍと等しい値の保持電圧Ｖｃｈをコンデンサ５１３ａに保持させる。すなわち、保持電圧生成回路５１２ａは、シーケンスコントローラ５１１からの制御信号が“Ｓ”（サンプリング）の間はコンデンサ５１３ａへの電荷のソース／シンクを行い、制御信号が“Ｈ”（ホールド）の間は、コンデンサ５１３ａをホールド状態に置き、保持電圧値Ｖｃｈをコンデンサ５１３ａに保持させる。
【００２９】
保持電圧生成回路５１２ａは、シーケンスコントローラ５１１からの制御信号が“Ｓ”に変わると、コンデンサ５１３ａのホールド状態を解除するとともに、内蔵するスイッチング回路の切り替えを行って、Ｉ／Ｖ変換器５１６から出力される検出電圧値Ｖｍを導き入れる。そして、この検出電圧値Ｖｍとコンデンサ５１３ａの保持する保持電圧値Ｖｃｈとを内蔵する比較器を用いて比較し、両者の差分を求める。それから、この差分が解消するように、内蔵する放充電回路を用いてコンデンサ５１３ａに電荷のソースあるいはシンクを行う。検出電圧値Ｖｍと保持電圧値Ｖｃｈとが等しくなると、保持電圧生成回路５１２ａは、電荷のソース／シンクを停止し、シーケンスコントローラ５１１からの制御信号が“Ｈ”に変わるのを待って、コンデンサ５１３ａをホールド状態に戻す。
【００３０】
なお、シーケンスコントローラ５１１からの制御信号が“Ｓ”に切り替えられるタイミングは、半導体レーザー素子５２１ａがシーケンスコントローラ５１１の制御信号に従ってＡＰＣ用発光を開始するタイミングに同期し、“Ｈ”に切り替えられるタイミングは、半導体レーザー素子５２１ａがＡＰＣ用発光を終了するタイミングに同期している。
【００３１】
比較器５１４ａは、コンデンサ５１３ａに保持された保持電圧値Ｖｃｈ１（リーク電流の影響がない状態では検出電圧Ｖｍに等しい）と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、その差分を電流制御回路５１５ａに出力する。電流制御回路５１５ａは、この差分量に基づいて、画像領域において半導体レーザー素子５２１ａに流す露光走査処理用の電流量を調整する。
【００３２】
電流制御回路５１５ａは、シーケンスコントローラ５１１からの信号に応じて、半導体レーザー素子５２１ａに電流を流し発光させる。
電流制御回路５１５ａが半導体レーザー素子５２１ａに電流を流す（発光させる）パターンには２通りある。
１つはＡＰＣ用に発光量を検出するために、一定時間連続して同じ量の電流を半導体レーザー素子５２１ａに流して強制発光させるためのものである。
【００３３】
電流制御回路５１５ａは、シーケンスコントローラ５１１からＡＰＣ用発光を指示する制御信号を受け付けると、発光量検出用の基準電流を発生させ、半導体レーザー素子５２１ａに流す。電流制御回路５１５ａは、シーケンスコントローラ５１１からのＡＰＣ用発光の制御信号が停止するまで、基準電流を流し続ける。
【００３４】
電流制御回路５１５ａが半導体レーザー素子５２１ａに電流を流すもう１つのパターンは、画像形成時における露光走査のためのものである。
露光走査時においてシーケンスコントローラ５１１は、画像メモリ３１から４走査ライン分の２値の画像データを読み出し、そのうち半導体レーザ素子５２１ａで描画すべき画像データに基づいて生成した駆動信号を、電流制御回路５１５ａに送信する。電流制御回路５１５ａは、この駆動信号にしたがって半導体レーザー素子５２１ａへの通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００３５】
この際に電流制御回路５１５ａが半導体レーザー素子に流す電流は、露光走査の際の基準となる電流を、比較器５１４ａからの差分量情報（保持電圧値Ｖｃｈ1と基準電圧値Ｖｒｅｆとの差）に基づいて調整したものである。
次に、ＡＰＣのためにシーケンスコントローラ５１１が行う制御動作を説明する。
【００３６】
シーケンスコントローラ５１１は、制御部４０からの指示に基づき、各回の４走査ラインの露光走査開始前に、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄによる半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄ発光のタイミングと順序とを制御するとともに、保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄによるコンデンサ５１３ａ〜５１３ｄのホールド／サンプリング切り替えを制御する。
【００３７】
先ず、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｄのホールド／サンプリング切り替えであるが、シーケンスコントローラ５１１は、制御部４０からＡＰＣ用発光量検出処理の実行を指示する制御信号を受けると、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄに対し、順次ＡＰＣ用発光を指示する制御信号を送って対応する半導体レーザー素子を発光させる。そして、これと平行して、保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄのうち、ＡＰＣ用発光実行中の半導体レーザー素子に対応する保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄにサンプリング切り替えの制御信号（“Ｓ”）を送り、コンデンサをホールド状態からサンプリング状態に切り替えさせ、Ｉ／Ｖ変換器５１６からの検出電圧Ｖｍに応じてコンデンサへの電荷ソース／シンクを行わせる。
【００３８】
次いで、シーケンスコントローラ５１１による半導体レーザー素子発光の制御を、以下、図４に基づき説明する。
図４は、シーケンスコントローラ５１１が半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄの発光タイミングを制御するために電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄに出力する制御信号のタイミングチャートである。信号４０１〜４０４は、それぞれ半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄに対応している。
【００３９】
先ず、シーケンスコントローラ５１１は、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄを介して半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄに対し順次１回目のＡＰＣ用発光を行わせる（発光４１１〜４１４）。１回目のＡＰＣ用発光の時間長はいずれもｔ１である。
次いで、シーケンスコントローラ５１１は、半導体レーザー素子５２１ｄによる１回目のＡＰＣ用発光を終了させた時点から、半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄに対し順次２回目のＡＰＣ用発光を行わせ（発光４２１〜４２３）。２回目のＡＰＣ用発光の時間長はいずれもｔ２であり、ｔ２はｔ１よりも短くなっている。
【００４０】
上記ｔ１、ｔ２の発光時間中、シーケンスコントローラ５１１により当該発光した半導体レーザ素子に対応する保持電圧生成回路５１２ａ〜５１２ｄにより、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｄには、フォトダイオード５２２による検出電圧が蓄積されていく。
ＡＰＣ用発光を２回行う目的を以下に示す。
【００４１】
従来技術の課題でも述べたように、マルチビーム方式の装置で単一のフォトダイオードを用いてＡＰＣを行う場合に、半導体レーザー素子間で光量が不一致になるのは、各半導体レーザー素子の発光終了から画像領域での露光走査用発光開始までの待ち時間に差が生ずるためである。これにより、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｂの画像形成開始までのリーク電流量に差が生じ、保持する電圧の変動量が異なってしまうので、その電圧値に基づき光量を制御しても等しい光量とすることはできない。
【００４２】
各半導体レーザー素子のＡＰＣ用発光のタイミングを見ると、１回目のＡＰＣ用発光終了は、半導体レーザー素子５２１ａ（発光４１１）がもっとも早く、半導体レーザー素子５２１ｄ（発光４１４）が最も遅い。ここで、従来の図５のようにＡＰＣ用発光を1回目だけにすると、半導体レーザー素子５２１ａの待ち時間と半導体レーザー素子５２１ｄの待ち時間との時間差は（ｔ１×３）となってしまう。半導体レーザー素子５２１ｄに対する保持電圧値Ｖｃｈ４（コンデンサ５１３ｄが保持）は半導体レーザー素子５２１ｄの発光量に対応する検出電圧値Ｖｍとほぼ同じであるのに対し、半導体レーザー素子５２１ａに対する保持電圧値Ｖｃｈ１（コンデンサ５１３ａが保持）と半導体レーザー素子５２１ｄの発光量に対応する検出電圧値Ｖｍとの間には、時間差は（ｔ１×３）分のリーク電流に相当する差分が生じている。そこで、２回目のＡＰＣ用発光を行って、１回目のＡＰＣ用発光終了後に生じた差分を解消する。２回目のＡＰＣ用発光終了タイミングを見ると、待ち時間差が最も大きいのは半導体レーザー素子５２１ｄ（１回目ＡＰＣ用の発光４１４）の待ち時間WT４と半導体レーザー素子５２１ｃ（発光４２３）の待ち時間WT３との時間差であり、その大きさは（ｔ２×３）である。ｔ１＞ｔ２であるから、ＡＰＣ用発光を２回行うことによって、待ち時間差は小さくなる。よって、待ち時間の間に生じるリーク電流の差から生じる保持電圧値Ｖｃｈ間の差も小さくなる。半導体レーザー素子５２１ｄに2回目のＡＰＣ用発光を行わせないのは、発光させたとしても待ち時間差の最大値は、半導体レーザー素子５２１ａと半導体レーザー素子５２１ｄとの間で（ｔ２×３）になり、半導体レーザー素子５２１ｄを発光させない場合と変わらないためである。
【００４３】
ただし、上記の制御で半導体レーザー素子間の待ち時間の差を小さくするには、２回目のＡＰＣ用発光時間ｔ２が１回目の発光時間ｔ１よりも短くできることが前提であるが、２回目のＡＰＣ用発光時間が１回目よりも短くできる理由は以下の通りである。
ＡＰＣ用発光時間とは、半導体レーザー素子のＡＰＣ用発光開始時点で、コンデンサが保持する保持電圧値Ｖｃｈと検出電圧値Ｖｍとの電圧差をコンデンサへ電荷をソース／シンクして解消するのに充分な時間長である。よって、電圧値差が大きいほど長い発光時間が必要になる。２回目のＡＰＣ用発光は、各半導体レーザー素子の１回目ＡＰＣ用発光終了から２回目のＡＰＣ用発光開始までの時間（半導体レーザー素子５２１ａの場合でＴ2（＝ｔ１×３））にリーク電流によって生じる保持電圧値Ｖｃｈの降下分を補充するためのものであり、２回目のＡＰＣ用発光終了から次の水平同期周期における１回目のＡＰＣ用発光開始までの時間（半導体レーザー素子５２１ａの場合でＴ1）にリークや温度変化によって生じる保持電圧値Ｖｃｈの変化を調整する１回目のＡＰＣ用発光よりも短い時間で足りる。
【００４４】
なお、ＡＰＣ用発光時間長ｔ１、ｔ２は、コンデンサ５１３ａ〜５１３ｄに生じるリーク電流の時間単位の大きさ、比較電流発生手段５１２ａ〜５１２ｄによる充放電性能、半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄの温度による光量変化などの情報を基にあらかじめ算出され、シーケンスコントローラ５１１内に設定されている。
【００４５】
シーケンスコントローラ５１１は、上記のＡＰＣ用発光の制御を終えると、制御部４０からの画像データ送信が開始されるのを待つ。そして、４走査ラインずつ送られてくる画像データを駆動信号に変換し、電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄに１走査ライン分ずつ振り分けて送る。電流制御回路５１５ａ〜５１５ｄは、当該駆動信号に応じて半導体レーザー素子５２１ａ〜５２１ｄを走査露光用に発光させる（図５「画像領域」における発光）。
【００４６】
上述したように、本実施の形態における画像形成装置は、マルチビーム方式であり、電流量調整時に参照される電圧値をコンデンサに保持する構成であるが、ＡＰＣ用の発光を２回行い、２回目のＡＰＣ用発光時間長を１回目よりも短くすることで、半導体レーザー素子間の発光量差を小さくでき、画像の濃度むら発生を抑制できる。
【００４７】
なお、本実施の形態で示したＡＰＣ用の構成（駆動回路５１）は、一例として示したものであり、ＡＰＣ用の構成はこの形式に限定されない。
また、本実施の形態において、コンデンサがＡＰＣのための情報として保持するのは、フォトダイオードが検出した検出電圧値Ｖｍに対応する保持電圧値Ｖｃｈであるが、これは一例として示したものであり、コンデンサに保持される情報はこれに限定されず、例えば、発光量の差分量に相当する情報、すなわち、比較器５１４ａ〜５１４ｂの各出力電圧値を保持させるようにしてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、コンデンサが検出電圧値を保持することとなっているが、ＡＰＣ用の情報保持デバイスとしてコンデンサに限らず、その他の経時的にその保持量が変化する可能性がある情報保持デバイスであれば本発明による効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、４個の半導体レーザー素子を順次発光させてＡＰＣ用に発光量を検出する動作（発光量検出動作）を２回繰り返し、２回目の動作における発光時間を短くすることにより、各半導体レーザ素子のＡＰＣ回路におけるリーク電流量の差に起因する発光量の差を解消しているが、次のような変形例も可能である。
【００４９】
（１）発光量検出動作を３回以上繰り返してもよい。この際、少なくとも最終回の発光量検出動作における発光時間を以前の発光量検出動作における発光時間より短くするようにすればよいが、当該検出動作を繰り返す毎に発光時間を短くすることにより、検出処理で補填すべきリーク電流の発生時間を徐々に短くすることができるので最終回における発光時間を上記実施の形態におけるより、さらに短くでき、それだけ各半導体レーザ素子における発光量の差を小さくできるという効果が得られる。
【００５０】
（２）反対に各発光量検出動作における発光時間（＝コンデンサの充電時間）を上記実施の形態におけるｔ１より短い等しい値に決定し、検出動作の繰り返しにより最終的なトータルの発光時間が、コンデンサに対して検出電圧値および各検出動作間のリーク電流により降下した電圧値を充電するのに必要な時間を超えるようにしておけばよい。これによっても最終回の検出動作における各半導体レーザ素子の発光時間が従来の場合より短くできるので、リーク電流時間の差を短縮することができ発光量の差を縮めることができる。
【００５１】
（３）また、上記実施の形態では、２回目のＡＰＣ用発光の時間長を各半導体レーザ素子ともｔ２で一定としているが、２回目以降のＡＰＣ用発光では、補正しようとするコンデンサの電圧変化量（１回目のＡＰＣ用発光終了から２回目のＡＰＣ用発光開始までの時間）が、半導体レーザー素子ごとに異なる（１回目の発光を後に行ったものほど小さい）ので、後に発光させるものほど発光時間長を短くしてもよい。ただし、電圧変化量の補正に充分な時間長とする必要があるのは言うまでもない。
【００５２】
（４）上記実施の形態では、２回目の発光を行わないのは半導体レーザー素子５２１ｄ（図４の信号４０４参照）となっているが、最終回のＡＰＣ用発光については、前回のＡＰＣ用発光を最初に行った半導体レーザー素子だけを発光させることにしても効果はある。図４の例では、半導体レーザー素子５２１ａ（信号４０１に対応）だけに２回目のＡＰＣ発光を行わせた場合、最大待ち時間差は半導体レーザー素子５２１ａ（信号４０１に対応）と半導体レーザー素子５２１ｂ（信号４０２に対応）との差（ｔ１×２＋ｔ２）になる。これは、半導体レーザー素子５２１ｄ（信号４０４）以外に２回目のＡＰＣ用発光を行わせる場合の最大待ち時間差（ｔ２×３）に比べれば長いが、全く行わない場合（図５）の最大待ち時間差（ｔ１×３）よりは短くなっており、制限的ではあるが効果がある。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のマルチビーム走査装置は、複数のレーザ光源を描画開始前に順次強制発光させて、その発光量に関する情報を電気量として保持した後、この電気量に基づいて各レーザ光源の発光量を調整しつつ描画を行うマルチビーム走査装置であって、各レーザ光源を描画開始前に順次強制発光させる強制発光制御を所定回数繰り返す発光制御手段と、発光量に関する情報を電気量として取得する発光量取得手段と、発光量取得手段が取得した電気量をレーザ光源ごとに保持する保持手段と、前記保持手段が最終的に保持している電気量に基づき、前記各レーザ光源の描画時の発光量を制御する光量制御手段とを備え、前記発光制御手段は、少なくとも最終回の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間を、それ以前の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間より短くし、前記発光制御手段は、最終回の強制発光制御においては、少なくとも前回の強制発光制御において最初に発光させたレーザ光源を発光させるので、マルチビーム方式の走査光学系において、光量調整量に関する情報を保持する構成として、コンデンサなど経時的にその保持量が変化する情報保持デバイスを用いる場合にも、調整量情報取得動作終了から描画開始までの待ち時間差から生じる各レーザービームの光量差を小さくして画質への影響を抑制することができる。さらに、こうしたマルチビーム走査装置を光学系に用いる画像形成装置においても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用された一実施の形態における複写機の構造を示す断面図である。
【図２】 同実施の形態における複写機の走査光学系の構造を示す斜視図である。
【図３】 同実施の形態における半導体レーザアレイおよび駆動回路の構造を示すブロック図である。
【図４】 同実施の形態における各半導体レーザー素子の発光状態を示すタイミング図である。
【図５】 従来のマルチビーム方式画像形成装置における半導体レーザー素子の発光状態を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１ 複写機
４０ 制御部
５０ 走査光学系
５１ 駆動回路
５１１ シーケンスコントローラ
５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄ 保持電圧生成回路
５１３ａ、５１３ｂ、５１３ｃ、５１３ｄ コンデンサ
５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄ 比較器
５１５ａ、５１５ｂ、５１５ｃ、５１５ｄ 電流制御手段
５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ、５１６ｄ Ｉ／Ｖ変換器
５２ 半導体レーザーアレイ
５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄ 半導体レーザー素子
５２２ フォトダイオード
Claims (5)
- 複数のレーザ光源を各々主走査時における描画開始前に順次強制発光させて、各レーザ光源の発光量に関する情報を電気量として保持した後、当該保持している電気量に基づき、各レーザ光源の発光量を調整しつつ描画を行うマルチビーム走査装置であって、
前記各レーザ光源を描画開始前に順次強制発光させる強制発光制御を所定回数繰り返す発光制御手段と、
前記発光制御手段により所定回数繰り返されるレーザ光源の強制発光毎に発光量に関する情報を電気量として取得する発光量取得手段と、
前記発光量取得手段が取得した電気量をレーザ光源ごとに保持するコンデンサと、
前記コンデンサが最終的に保持している電気量に基づき、前記各レーザ光源の描画時の発光量を制御する光量制御手段と、
を備えたことを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 前記発光制御手段は、少なくとも最終回の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間を、それ以前の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間より短くすることを特徴とする請求項１記載のマルチビーム走査装置。
- 前記発光制御手段は、最終回の強制発光制御においては、少なくとも前回の強制発光制御において最初に発光させたレーザ光源を発光させることを特徴とする請求項１または２に記載のマルチビーム走査装置。
- 前記発光制御手段は、２回目以降の強制発光制御において各レーザ光源を発光させる時間を、当該レーザ光源の前回の強制発光制御における発光終了から次の強制発光制御における発光開始までに生じたリーク電流に起因する前記コンデンサの電圧降下を補填するのに十分な時間に設定していることを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム走査装置。
- 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のマルチビーム走査装置を、像担持体への描画手段として使用したことを特徴とする画像形成装置。
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