JP6238649B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光源を有する画像形成装置に関する。

従来、光源から出射されたレーザ光（以下、光ビームという。）を回転多面鏡によって偏向し、偏向した光ビームにより感光体の表面を走査し、感光体の表面上に静電潜像を形成する電子写真画像形成装置が知られている。電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて、記録媒体に画像を形成するものである。電子写真画像形成装置としては、例えば、電子写真複写機（例えば、デジタル複写機）、電子写真プリンタ（例えばカラーレーザビームプリンタ、カラーＬＥＤプリンタ等）、ＭＦＰ（複合機）、ファクシミリ装置、及びワードプロセッサがある。電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置という。）は、モノクロ画像を形成する画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置も含む。

画像形成装置は、光走査装置から出射される光ビームの光量を一定に制御するために、自動光量制御（Ａｕｔｏ−Ｐｏｗｅｒ―Ｃｏｎｔｒｏｌ、以下、ＡＰＣという。）を実行する。ＡＰＣは、光源から出射された光ビームの一部を光学センサに入射させ、光学センサからの出力をフィードバックすることにより光ビームの光量を一定に制御する。

図７は、端面発光レーザ（光源）５００のパッケージ５１０の模式図である。端面発光レーザ５００は、半導体レーザチップ５０１の両端面に形成された半透鏡５０２から、矢印Ａ及びＢで示す二方向にそれぞれ光ビーム５０３及び５０４を出射する。ここで、矢印Ａで示す方向に出射される光ビーム５０３をフロント光、矢印Ｂで示す方向に出射される光ビーム５０４をリア光という。フロント光５０３は、感光体の表面へ導かれて、感光体の表面上に静電潜像を形成する。

図８は、端面発光レーザ５００のフロント光５０３の光量とリア光５０４の光量との関係を示す図である。図８に示すように、フロント光５０３の光量とリア光５０４の光量との間に相関がある。リア光５０４の光量は、フロント光５０３の光量に従って直線的に変化する。

この特性を利用して、端面発光レーザ５００では、図７に示すようにパッケージ５１０内に光学センサ５０５を設け、リア光５０４を光学センサ５０５に入射させてＡＰＣを実行する。端面発光レーザ５００と光学センサ５０５との間にレンズやミラー等の光学部品を配置する必要がないので、リア光５０４は、光学センサ５０５に効率良く入射する。

一方、面発光レーザの場合、端面発光レーザ５００と比較して、一つの半導体レーザチップの一面に複数の発光素子を配列しやすい。面発光レーザは、複数の発光素子が配列されている一面に垂直な一方向のみに光ビームを出射する。したがって、面発光レーザのＡＰＣを実行する場合、面発光レーザから一方向のみに出射された光ビームをビームスプリッタにより二つに分割し、分割された一つの光ビームを光学センサに入射してＡＰＣを実行する（特許文献１）。

しかしながら、面発光レーザのＡＰＣを実行する場合、面発光レーザと光学センサとの間に配置されたコリメータレンズやビームスプリッタにより、光ビームの光量が減衰する。したがって、面発光レーザの場合、光学センサに入射する光ビームの光量は、微小である。

光学センサとして、一般に、フォトダイオードが用いられる。フォトダイオードは、入射した光量に応じた電流を出力する。しかし、フォトダイオードは、光が照射されていないときに暗電流を出力するという特性も有する。フォトダイオードが発生する暗電流の量は、温度によって変わる。

一般的に、暗電流は、数ｎＡ〜数１００ｎＡという非常に小さい電流値を有するので、フォトダイオードに入射する光ビームの光量がある程度大きい場合、暗電流を無視できる。しかし、面発光レーザのＡＰＣを実行する場合、上に述べたようにフォトダイオードに入射する光ビームの光量が微小であるため、暗電流の影響を無視できない。

さらに、画像形成装置においては、光ビームの出力応答性を向上させるために、一般に、光源としての半導体レーザに予め所定のバイアス電流を印加する。

図９は、半導体レーザの印加電流と出力光量との関係を示す図である。光ビームの出力応答性を向上するために、半導体レーザにバイアス電流Ｉｂを印加する。バイアス電流Ｉｂは、半導体レーザがレーザ発振を開始する電流値（閾値電流）Ｉｔｈよりも小さい。半導体レーザにバイアス電流Ｉｂが印加されると、半導体レーザは、光ビーム（レーザ光）を出射しないが、ＬＥＤと同じように広い波長範囲の微小な光（以下、ＬＥＤ光という。）を放出する。発光素子の数が少ない場合、ＬＥＤ光の光量は、ほとんど無視できる。

特開２００４−１５３１４８号公報

しかし、昨今の画像形成装置は、高速化及び画像の高解像度化を図るために、複数の発光素子を有する半導体レーザを搭載する傾向にある。発光素子の数が増加すると、半導体レーザのＬＥＤ光の光量の影響を無視できない。

暗電流やＬＥＤ光のようなオフセット成分を取り除く技術としては、光学センサ（受光素子）の出力端子に直列にキャパシタを接続し、ＡＣ成分だけを取り出す方式が一般的である。この技術によれば、光学センサに光が入射する時間と入射していない時間の関係が常に一定である場合、キャパシタの容量を調整することにより、精度良くＡＣ成分だけを取り出すことができる。

しかし、複数の発光素子を有する画像形成装置におけるＡＰＣは、感光体上の画像形成領域以外の領域（非画像領域）へ光ビームが出射される期間（非画像形成期間）において、一つの光ビームごとに時分割で実行される。従って、キャパシタの充放電の時間が常に一定とはならず、従来の技術では精度良くオフセット成分を取り除くことが困難である。

そこで、本発明は、ＡＰＣの時間を削減することなく、受光素子のオフセット成分を除去することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明による画像形成装置は、
感光体と、
バイアス電流と、画像データに基づいて前記バイアス電流に重畳される重畳電流が供給されることによってレーザ光を出射し、前記バイアス電流が供給され、前記重畳電流が供給されない状態においてＬＥＤ光を出射する複数の発光素子を備えるレーザ光源と、
前記重畳電流の値を制御する制御手段と、
前記バイアス電流に前記重畳電流が重畳した電流が供給されることによって各発光素子からそれぞれ出射されたレーザ光を第１のレーザ光と第２のレーザ光とに分離する分離手段と、
前記第１のレーザ光が前記感光体を走査するように前記第１のレーザ光を偏向する偏向手段と、
前記第２のレーザ光を受光する位置に配置された受光素子であって、受光光量に応じた強度の検出信号を出力する受光素子と、
前記受光素子が受光する前記第２のレーザ光の光量が目標光量となるように前記複数の発光素子が出射する前記レーザ光の光量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記複数の発光素子それぞれに異なるタイミングで前記重畳電流を供給することによってレーザ光を出射させ、前記複数の発光素子それぞれに対応する前記第２のレーザ光を受光することによって前記受光素子が出力する前記検出信号の強度と、前記複数の発光素子それぞれが前記レーザ光を出射せず、前記ＬＥＤ光を出射している期間において前記受光素子が出力する前記検出信号の強度とに基づいて、前記複数の発光素子それぞれが出射する前記レーザ光の光量を制御することを特徴とする。

本発明によれば、ＡＰＣの時間を削減することなく、受光素子のオフセット成分を除去することができる。

光源を制御する制御回路構成を示すブロック図。 信号発生タイミングを示すタイミングチャート。 光源の正面図。 光走査装置の構成要素及び光路を示す模式図。 光走査装置を示す図。 画像形成装置の断面図。 端面発光レーザのパッケージの模式図。 端面発光レーザのフロント光の光量とリア光の光量との関係を示す図。 半導体レーザの印加電圧と出力光量との関係を示す図。

以下、図面を用いて本発明による実施例を説明する。

（画像形成装置）
図６は、画像形成装置１００の断面図である。図６に示す画像形成装置１００は、複数色のトナーを用いてカラー画像を形成するデジタルフルカラープリンターである。しかし、本発明は、カラー画像を形成する画像形成装置１００に限られるものではなく、単色のトナー（例えば、ブラック）のみでモノクロ画像を形成する画像形成装置に適用してもよい。

まず、図６を用いて本実施例の画像形成装置１００を説明する。画像形成装置１００には、色別に画像を形成する４つの画像形成部（画像形成手段）１０１（１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋ）が備えられている。ここでのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表している。画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて画像を形成する。

画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋには、像担持体としての感光ドラム（感光体）１０２（１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋ）がそれぞれ備えられている。感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの周りには、帯電装置１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｂｋ、光走査装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋ、現像装置１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｂｋがそれぞれ設けられている。また、感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの周りには、ドラムクリーニング装置１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｂｋが配置されている。

感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの下方には、無端ベルト状の中間転写ベルト（中間転写体）１０７が配置されている。中間転写ベルト１０７は、駆動ローラ１０８と従動ローラ１０９及び１１０とに張架され、画像形成中に図６の矢印Ｃで示す方向に回転する。また、中間転写ベルト１０７を介して、感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋに対向する位置に、一次転写装置１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｂｋが設けられている。

また、本実施例の画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０７上のトナー像を記録媒体Ｓに転写するための二次転写装置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。

（画像形成プロセス）
画像形成装置１００の画像形成プロセスのうち、まず、帯電工程から現像工程までを説明する。それぞれの画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋにおける帯電工程から現像工程は、同じである。ここでは、画像形成部１０１Ｙにおける帯電工程から現像工程を説明し、画像形成部１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋにおける帯電工程から現像工程の説明を省略する。

画像形成部１０１Ｙにおいて、帯電装置１０３Ｙは、回転する感光ドラム１０２Ｙの表面を均一に帯電する。均一に帯電された感光ドラム１０２Ｙの表面は、光走査装置１０４Ｙから出射される光ビーム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の上に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置１０５Ｙによりイエロートナーでトナー像に現像される。

次に、画像形成装置１００の画像形成プロセスのうち、転写工程以降を説明する。一次転写装置１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｂｋに転写バイアスを印加することによって、感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋ上のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像は、中間転写ベルト１０７の上に一次転写される。４色のトナー像は、中間転写ベルト１０７上に重ね合わされる。

中間転写ベルト１０７上に重ね合わされた４色のトナー像は、手差し給送カセット１１４又は給紙カセット１１５から二次転写部Ｔ２へ搬送されてきた記録媒体Ｓの上に、二次転写装置１１２により二次転写される。そして、記録媒体Ｓ上のトナー像は、定着装置１１３により加熱及び加圧されて記録媒体Ｓに定着され、記録媒体Ｓ上にフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された記録媒体Ｓは、排出部１１６へ排出される。

なお、一次転写後にそれぞれの感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの上に残留したトナーは、ドラムクリーニング装置１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｂｋによって除去される。
連続画像形成の場合、上記の画像形成プロセスが繰り返される。

画像形成装置１００は、画像濃度を一定に保つため濃度調整動作を行う。濃度検出センサ１２０は、中間転写ベルト１０７に対向して配置されている。濃度調整動作において、濃度検出センサ１２０は、中間転写ベルト１０７上に形成された各色のトナー像の濃度を検出する。光走査装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋは、検出された各色のトナー像の濃度が所定値になるように、それぞれの光ビームの光量を調整する。これによって、画像形成装置１００が形成する画像の濃度を一定に保つ。

（光走査装置）
次に、図４及び図５を用いて光走査装置１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋ）を説明する。画像形成装置１００は、図５に示す光走査装置１０４を４つ装着している。４つの光走査装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋのそれぞれの構造は、同じであるので、以下の説明において、色を示す添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省略する。なお、本実施例においては、４つの光走査装置１０４を使用しているが、４つの感光ドラム１０２を走査する４つの光ビームを出射する一つの光走査装置にも本発明を適用することができる。

図５は、光走査装置（光ビーム出射装置）１０４を示す図である。図５（ａ）は、光走査装置１０４の斜視図である。図５（ｂ）は、光走査装置１０４の平面図である。図４は、光走査装置１０４の構成要素及び光路を示す模式図である。
図５に示すように、光走査装置１０４は、光学箱２００を有する。光学箱２００の内部には、以下に説明する各種光学部材が配置されている。

図４に示すように、光走査装置１０４は、光ビームを出射する半導体レーザ（以下、光源という。）２０１と、光源２０１から出射された光ビームを主走査方向に偏向する回転多面鏡（偏向手段）２０４を有する。光源２０１は、光学箱２００に取り付けられた光源ユニット２１８により保持されている。回転多面鏡２０４は、モータ２２１の回転軸２２０に固定されて、モータ２２１により回転する。

光走査装置１０４は、光源２０１から出射された光ビームを平行光に整形するコリメータレンズ２０２と、コリメータレンズ２０２を通過した光ビームを副走査方向へ集光するシリンドリカルレンズ２０３を有する。コリメータレンズ２０２は、光源ユニット２１８の鏡筒部２１９により保持されている。

ここで、主走査方向は、回転多面鏡２０４の回転軸２２０に垂直な方向で、光ビームが回転多面鏡２０４により偏向される方向である。副走査方向は、回転多面鏡２０４の回転軸２２０に平行な方向で、且つ、主走査方向に垂直な方向である。

光走査装置１０４は、シリンドリカルレンズ２０３を通過した光ビームを二つに分離するビームスプリッタ（分離手段）２０９を有する。ビームスプリッタ２０９は、入射した光ビームの一部を反射し、一部を透過させる。本実施例において、ビームスプリッタ２０９は、半透鏡からなる。ビームスプリッタ２０９を透過した光ビーム（第１の光ビーム）Ｌｂは、回転多面鏡２０４へ導かれる。回転多面鏡２０４は、光ビームＬｂが感光ドラム１０２を走査するように光ビームＬｂを偏向する。ビームスプリッタ２０９で反射した光ビーム（第２の光ビーム）Ｌｒは、集光レンズ２２２により集光されてフォトダイオード（受光素子）（以下、ＰＤセンサという。）２０８に入射する。光量検出手段として機能するＰＤセンサ２０８は、光走査装置１０４の光学箱２００に保持されている。ＰＤセンサ２０８は、光ビームＬｒを受光する位置に配置され、受光光量に応じた強度の検出信号を出力する。

光走査装置１０４は、回転多面鏡２０４により偏向された光ビームが入射する第一ｆθレンズ２０５と、第二ｆθレンズ２０６とを備える。また、光走査装置１０４は、第一ｆθレンズ２０５を通過した光ビームを、第二ｆθレンズ２０６を通して感光ドラム１０２へ向けて反射するミラー２２３（図５）を有する。

光走査装置１０４は、回転多面鏡２０４により偏向された光ビームＬｂを検出し、同期信号を出力する信号生成手段としてのビーム検出手段（以下、ＢＤセンサという。）２０７を有する。同期信号は、主走査方向における画像の書き出し位置を一定にするために用いられる。

光走査装置１０４は、光源２０１から出射される光ビームの光量および駆動を制御するレーザ制御部（制御手段）２１１と、レーザ制御部２１１へ自動光量制御信号（ＡＰＣ信号）を送信するシーケンスコントローラ（信号出力手段）２１２を有する。レーザ制御部２１１及びシーケンスコントローラ２１２は、光源ユニット２１８により支持されたプリント回路板２２４に設けられている。

光走査装置１０４は、ＰＤセンサ２０８から出力された電流を電圧に変換するＰＤアンプ回路基板２１０を有する。ＰＤアンプ回路基板２１０は、光学箱２００に取り付けられている。

（光源）
図３は、光源２０１の正面図である。図３を用いて光源２０１を説明する。本実施例において、光源２０１は、面発光レーザである。面発光レーザとしては、垂直共振器面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL、ビクセル）、共振器を外部に持つ外部共振器型垂直面発光レーザ (VECSEL)などがある。なお、本発明は、面発光レーザに限らず、一端面に反射鏡を用いた端面発光レーザを用いてもよい。

光源２０１は、光ビームを出射する複数の発光素子ＬＤ（ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４、・・・ＬＤｎ−１、ＬＤｎ）が配列された面発光レーザアレイ２３０を有する。発光素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４、・・・ＬＤｎ−１、ＬＤｎは、光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、・・・Ｌｎ−１、Ｌｎをそれぞれ出射する。

図３のＸ軸方向は、回転多面鏡２０４によって偏向された光ビームが感光ドラム１０２上を走査する方向（主走査方向）に対応する。また、Ｙ軸方向は、感光ドラム１０２の回転方向（副走査方向）に対応する。

複数の発光素子ＬＤは、図３に示すようにアレイ状に配列されている。複数の発光素子ＬＤは、主走査方向ＸにＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４、・・・ＬＤｎ−１、ＬＤｎの順に配列され、副走査方向Ｙに一定の間隔で配列されている。ｎ個の発光素子ＬＤは、図３に示すように配列されているので、それぞれの発光素子ＬＤから出射された光ビームＬ１からＬｎは、主走査方向Ｘにおいて感光ドラム１０２上の異なる位置に結像する。また、発光素子ＬＤ１からＬＤｎのそれぞれから出射された光ビームＬ１からＬｎは、副走査方向Ｙにおいて感光ドラム１０２上の異なる位置に結像する。
なお、本実施例において、複数の発光素子ＬＤは、略一直線状に配置されているが、二次元に配列されていてもよい。

（制御回路構成）
図１は、光源２０１を制御する制御回路構成を示すブロック図である。複数のレーザ制御部２１１は、光源２０１の発光素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４、・・・ＬＤｎ−１、ＬＤｎのそれぞれに電気的に接続されている。複数のレーザ制御部２１１は、光源２０１の発光素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４、・・・ＬＤｎ−１、ＬＤｎのそれぞれの駆動を制御する。複数のレーザ制御部２１１は、シーケンスコントローラ２１２、ＰＤアンプ回路基板２１０、及び画像データ生成部４０１に電気的に接続されている。図１は、光源２０１の発光素子ＬＤｎに接続されたレーザ制御部２１１のみを示す。

シーケンスコントローラ２１２は、ＢＤセンサ２０７に電気的に接続されている。シーケンスコントローラ２１２は、ＢＤセンサ２０７から同期信号を受けると、予め組み込まれたプログラムに従ってＢＤセンサ２０７の同期信号に同期したそれぞれのタイミングでＡＰＣ−ｎ信号及びＳ／Ｈ信号を出力する。シーケンスコントローラ２１２は、発光素子ＬＤｎのＡＰＣを行うタイミングで、ＡＰＣ−ｎ信号をレーザ制御部２１１へ出力する。シーケンスコントローラ２１２は、光源２０１が発光していないときにＰＤセンサ２０８から出力されるオフセット成分をサンプルするタイミングで、Ｓ／Ｈ信号をＰＤアンプ回路基板２１０へ出力する。

画像データ生成部４０１は、ユーザからのジョブに応じた画像データをＢＤセンサ２０７の出力に同期した所定のタイミングでレーザ制御部２１１に送信する。
上記それぞれの信号の出力タイミングに関しては後述する。

（レーザ制御部）
以下、図１を参照して、光源２０１の発光素子ＬＤｎに接続されたレーザ制御部２１１を説明する。発光素子ＬＤ１からＬＤｎ−１に接続されたレーザ制御部２１１は、発光素子ＬＤｎに接続されたレーザ制御部２１１と同様の構成を有するので、説明を省略する。
レーザ制御部２１１は、ＰＤセンサ２０８が受光する光ビームＬｒの光量が目標光量となるように発光素子ＬＤｎが出射する光ビームの光量を制御する。

レーザ制御部２１１は、ゲイン設定部４０２、基準電圧生成部４０３、比較器４０４、ＡＰＣ用サンプルホールドコンデンサ４０５、電圧−電流変換回路４０６、バイアス電流生成回路４０７、スイッチ４０８、スイッチ４０９、及びスイッチ４１０を備える。ゲイン設定部４０２は、ＰＤセンサ２０８が受光する光ビームＬｒの光量が目標光量となるように光源２０１の発光素子ＬＤｎの発光量が所定の値になるよう予め設定されたゲイン値を有する。ＰＤアンプ回路基板２１０からの入力電圧Ｖｐｄがゲイン設定部４０２へ入力されると、ゲイン設定部４０２は、予め設定されたゲイン値を入力電圧Ｖｐｄに乗算して出力電圧Ｖｐｄｇを出力する。予め設定されたゲイン値は、工場にて調整される値であり、その詳細は本件では省略する。

比較器４０４は、出力電圧Ｖｐｄｇを、基準電圧生成部４０３により生成された基準電圧Ｖｒｅｆと比較する。
比較器４０４は、
Ｖｐｄｇ＜Ｖｒｅｆ （式１）
である場合は、電流を出力し、
Ｖｐｄｇ＞Ｖｒｅｆ （式２）
である場合は、電流を引き込み、
Ｖｐｄｇ＝Ｖｒｅｆ （式３）
である場合には、電流の出力及び引き込みともに行わない。

スイッチ４０８は、シーケンスコントローラ２１２からレーザ制御部２１１へＡＰＣ−ｎ信号が入力されるとＯＮ状態になり、ＡＰＣ−ｎ信号がレーザ制御部２１１へ入力されていないときはＯＦＦ状態になる。

ＡＰＣ用サンプルホールドコンデンサ（以下、ＡＰＣ用Ｓ／Ｈコンデンサという。）４０５は、スイッチ４０８がＯＮ状態で比較器４０４から電流が出力されると、電荷を蓄える。ＡＰＣ用Ｓ／Ｈコンデンサ４０５は、スイッチ４０８がＯＮ状態で比較器４０４に電流が引き込まれると、電荷を放出する。ＡＰＣ用Ｓ／Ｈコンデンサ４０５は、蓄えられている電荷に対応する電圧を発生する。また、ＡＰＣ用Ｓ／Ｈコンデンサ４０５は、スイッチ４０８がＯＦＦ状態のときに、蓄えている電荷をホールドする。

電圧―電流変換回路４０６は、ＡＰＣ用Ｓ／Ｈコンデンサ４０５が発生する電圧に応じた電流Ｉｏｐを出力する。

スイッチ４１０は、シーケンスコントローラ２１２からレーザ制御部２１１へＡＰＣ−ｎ信号が入力されるとＯＮ状態になり、ＡＰＣ−ｎ信号がレーザ制御部２１１へ入力されていないときはＯＦＦ状態になる。ＡＰＣを行うタイミングでスイッチ４１０がＯＮ状態になると、電圧―電流変換回路４０６は、光源２０１の発光素子ＬＤｎへ電流Ｉｏｐを供給する。発光素子ＬＤｎは、電流Ｉｏｐを受けると、光ビームＬｎを出射する。この状態では、発光素子ＬＤｎの発光量を所定の光量にするような制御が働いている。このように、光ビームＬｎの光量を検出するために発光素子ＬＤｎを発光するモードを、以下、ＡＰＣ発光モードという。

スイッチ４０９は、画像データ生成部４０１からの画像データに基づいてＯＮ／ＯＦＦすることで光源２０１をスイッチング駆動する。

バイアス電流生成回路４０７は、外部に接続されたバイアス電流決定抵抗４１５の抵抗値に基づいたバイアス電流Ｉｂを生成し、バイアス電流Ｉｂを発光素子ＬＤｎへ供給する。

（ＰＤアンプ回路基板）
ＰＤアンプ回路基板２１０は、ＰＤセンサ２０８、電流―電圧変換回路４１１、スイッチ４１２、サンプルホールドコンデンサ（電荷保持手段、以下、Ｓ／Ｈコンデンサという。）４１３、及び減算回路（減算手段）４１４を有する。

ＰＤセンサ２０８は、発光素子ＬＤｎから出力されビームスプリッタ２０９により分離された光ビームＬｒを受光して、光ビームの光量に応じた電流（第一検出信号）を出力する。電流−電圧変換回路４１１は、ＰＤセンサ２０８からの電流を電圧に変換する。

スイッチ４１２は、シーケンスコントローラ２１２からのサンプルホールド信号（切り替え信号、以下、Ｓ／Ｈ信号という。）がＰＤアンプ回路基板２１０へ入力されると、ＯＮ状態になる。ＰＤセンサ２０８は、光源２０１が光ビームを出射していない期間において、暗電流及び光源２０１からのＬＥＤ光の影響により電流（第二検出信号）を出力する。電流−電圧変換回路４１１は、ＰＤセンサ２０８からの電流を電圧に変換する。Ｓ／Ｈコンデンサ４１３は、スイッチ（切り替え手段）４１２がＯＮ状態のときに、電流−電圧変換回路４１１から出力される電圧をサンプル（抽出）する。Ｓ／Ｈコンデンサ４１３は、サンプルした電圧を、スイッチ４１２がＯＦＦ状態のときにホールド（保持）する。

減算回路４１４は、電流−電圧変換回路４１１から出力される電圧から、Ｓ／Ｈコンデンサ４１３にサンプルされた電圧を減算した電圧を入力電圧Ｖｐｄとして出力する。
レーザ制御部２１１は、第一検出信号の強度と、第二検出信号の強度とに基づいて、光源２０１が出射する光ビームの光量を制御する。

（ＢＤセンサ）
ＢＤセンサ２０７は、光ビームＬｂが入射したタイミングで同期信号をシーケンスコントローラ２１２及び画像データ生成部４０１へ出力する。

（フレア光発生原因）
次に、図４を参照して、光走査装置１０４内のフレア光発生原理について説明する。前述したように、画像形成装置１００では、光源２０１から出射された光ビームを回転多面鏡２０４により偏向し、偏向した光ビームが感光ドラム１０２を走査して画像を形成する。回転多面鏡２０４により偏向された光ビームが感光ドラム１０２上の画像形成領域ＩＡを主走査方向Ｘに走査するような回転多面鏡２０４の所定の角度範囲内で、光源２０１は、画像形成のための光ビームを出射する。このように、光源２０１から出射された光ビームが感光ドラム１０２上の画像形成領域ＩＡを走査するタイミング（以下、画像形成期間という。）において、画像形成のために光ビームを出射するモードを、以下、画像形成発光モードという。ＡＰＣのための光ビームが感光ドラム１０２上の画像形成領域ＩＡを走査しないように、シーケンスコントローラ２１２は、回転多面鏡２０４の所定の角度範囲以外のタイミング（以下、非画像形成期間という。）でＡＰＣ信号を出力してＡＰＣを実行する。すなわち、ＡＰＣのための光ビームは、画像形成期間以外の非画像形成期間において、出射される。

しかしながら、光走査装置１０４内には多くの光学部品が配置されているため、非画像形成期間で出射された光ビームであっても、乱反射して感光ドラム１０２に入射することがある。例えば、図４に示すように、非画像形成期間で出射された光ビームであっても、ビームスプリッタ２０９により乱反射してフレア光Ｌｆが感光ドラム１０２の画像形成領域ＩＡに入射することがある。そのため、フレア光Ｌｆが発生するタイミングでは光源２０１を発光させないように、フレア光Ｌｆが発生するタイミングを、光源２０１の発光を禁止する発光禁止期間とする。

さらには、非画像形成期間で出射された光ビームであっても、光走査装置１０４内の光学部品により乱反射して、乱反射光がＰＤセンサ２０８に入射することもある。そのタイミングでＡＰＣを実行すると、本来の光ビームＬｒとは別の光（乱反射光）もＰＤセンサ２０８に入射するため、光量検出の精度が低下する。そのため、このようなタイミングでは、ＡＰＣを実行することができない。このようなタイミングも、光源２０１を発光させることができない発光禁止期間である。
前述したような乱反射光を総じてフレア光と称する。

（Ｓ／Ｈ信号出力タイミング）
図２は、信号発生タイミングを示すタイミングチャートである。図２は、ＢＤセンサ２０７から出力される同期信号、シーケンスコントローラ２１２から出力されるＡＰＣ−１信号からＡＰＣ−ｎ信号、Ｓ／Ｈ信号、及び発光モードを示している。

図２に示すように、光ビームが感光ドラム１０２を主走査方向に走査する一走査周期中に、画像形成期間（潜像形成期間）と非画像形成期間（非潜像形成期間）とが存在する。シーケンスコントローラ２１２は、内蔵されたカウンタによって同期信号を基準としてクロック信号をカウントすることによって、一走査周期中における画像形成期間（潜像形成期間）と非画像形成期間（非潜像形成期間）を特定する。

発光素子ＬＤ１〜ＬＤｎから出射される光ビームＬ１〜ＬｎのＡＰＣは、非画像形成期間において、時分割でＡＰＣ−１〜ＡＰＣ−ｎ信号を出力することにより一つの光ビームごとに実行される（ＡＰＣ発光モード）。また、本実施例では、光ビームＬｎのＡＰＣを実行するタイミングで、光ビームＬｎが光ビームＬｂとしてＢＤセンサ２０７に入射し、ＢＤセンサ２０７から同期信号を得る。

画像形成発光モードにおいては、ＡＰＣを実行せずに、光源２０１は、画像データ生成部４０１からの画像データに基づいて光ビームを出射する。画像形成期間は、画像形成発光モードを含む。

本実施例は、ＰＤセンサ２０８のオフセット成分を取り除くために、ＡＰＣ発光モード以外の非画像形成期間において、光ビームＬがＰＤセンサ２０８に入射していないときのＰＤセンサ２０８の出力をサンプルホールドする。ＡＰＣ発光モードにおけるＰＤセンサ２０８の出力からサンプルホールドした出力を減算回路４１４により減算することにより、ＰＤセンサ２０８の出力から暗電流及び発光素子ＬＤのＬＥＤ光の影響を除去する。

しかしながら、画像形成装置が複数の発光素子を有する場合、時分割でＡＰＣを実行するために非画像形成期間中にＡＰＣ発光モードを設けると、非画像形成期間の残りの時間に余裕がなくなる。すなわち、非画像形成期間中に光ビームを出射しない（ＡＰＣを実行しない）タイミングを設けることが難しい。

そこで、本実施例は、同期信号を取得してから画像形成発光モード（画像形成期間の開始）までの間の期間（発光禁止期間）（以下、フレア光発生期間という。）において、シーケンスコントローラ２１２にＳ／Ｈ信号をＰＤアンプ回路基板２１０へ出力させる。非画像形成期間は、ＡＰＣ発光モード及びフレア光発生期間（発光禁止期間）を含む。

なお、フレア光発生期間は、非画像形成期間においてＡＰＣのための光ビームが出射されていないタイミングであって、且つ、もし光ビームが出射されたならば光ビームが感光ドラム１０２に入射するタイミングであってもよい。あるいは、フレア光発生期間は、非画像形成期間において、もし光ビームが出射されたならば光ビームが光走査装置１０４の中のビームスプリッタ２０９以外の構成要素により反射されてＰＤセンサ２０８に入射するタイミングであってもよい。

ＰＤセンサ２０８は、ＰＤセンサ２０８に光ビームが入射していない状態において、ＰＤセンサ２０８の暗電流及び発光素子ＬＤのＬＥＤ光の影響により電流を出力する。ＰＤアンプ回路基板２１０は、一走査周期中にＰＤセンサ２０８に光ビームが入射していない状態におけるＰＤセンサ２０８の出力電流を電圧としてサンプルする。減算回路４１４は、ＡＰＣ発光モードにおけるＰＤセンサ２０８の出力電圧（出力電流から変換されたもの）からサンプル電圧を減算する。これにより、ＡＰＣの時間を減らすことなく、ＰＤセンサ２０８の暗電流及び発光素子ＬＤのＬＥＤ光の影響を除去する。

本実施例によれば、ＡＰＣの時間を削減することなく、ＡＰＣにおけるＰＤセンサ２０８の暗電流及び発光素子ＬＤのＬＥＤ光の影響を除去することができる。よって、ＰＤセンサ２０８に入射する光ビームの光量が少ない場合でも、光源２０１から出射される光ビームの光量を精度よく制御することができる。

１０２ 感光ドラム（感光体）
１０４ 光走査装置
２０１ 半導体レーザ（光源）
２０４ 回転多面鏡（偏向手段）
２０８ ＰＤセンサ（受光素子）
２０９ ビームスプリッタ（分離手段）
２１１ レーザ制御部（制御手段）
Ｌｂ 光ビーム（第１の光ビーム）
Ｌｒ 光ビーム（第２の光ビーム）

Claims (16)

1. 感光体と、
   バイアス電流と、画像データに基づいて前記バイアス電流に重畳される重畳電流が供給されることによってレーザ光を出射し、前記バイアス電流が供給され、前記重畳電流が供給されない状態においてＬＥＤ光を出射する複数の発光素子を備えるレーザ光源と、
   前記重畳電流の値を制御する制御手段と、
   前記バイアス電流に前記重畳電流が重畳した電流が供給されることによって各発光素子からそれぞれ出射されたレーザ光を第１のレーザ光と第２のレーザ光とに分離する分離手段と、
   前記第１のレーザ光が前記感光体を走査するように前記第１のレーザ光を偏向する偏向手段と、
   前記第２のレーザ光を受光する位置に配置された受光素子であって、受光光量に応じた強度の検出信号を出力する受光素子と、
   前記受光素子が受光する前記第２のレーザ光の光量が目標光量となるように前記複数の発光素子が出射する前記レーザ光の光量を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記複数の発光素子それぞれに異なるタイミングで前記重畳電流を供給することによってレーザ光を出射させ、前記複数の発光素子それぞれに対応する前記第２のレーザ光を受光することによって前記受光素子が出力する前記検出信号の強度と、前記複数の発光素子それぞれが前記レーザ光を出射せず、前記ＬＥＤ光を出射している期間において前記受光素子が出力する前記検出信号の強度とに基づいて、前記複数の発光素子それぞれが出射する前記レーザ光の光量を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の発光素子が前記レーザ光を出射せず、前記ＬＥＤ光を出射している前記期間において前記受光素子が出力する前記検出信号を抽出し保持する保持手段と、
   前記保持手段による前記検出信号の抽出と保持の切り替えを行う切り替え手段と、
   前記切り替え手段へ切り替え信号を出力する信号出力手段と、
   をさらに有する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２のレーザ光を受光することによって前記受光素子が出力する前記検出信号から、前記複数の発光素子が前記レーザ光を出射せず、前記ＬＥＤ光を出射している前記期間において前記受光素子が出力する前記検出信号を減算する減算手段をさらに有する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記レーザ光源は、レーザ光を出射する面発光レーザである請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 感光体と、
   供給される電流に応じた光量のレーザ光を出射する複数の発光素子を備えるレーザ光源と、
   前記複数の発光素子にバイアス電流を供給し、かつ前記バイアス電流に重畳させる重畳電流を画像データに基づいて前記複数の発光素子に供給する制御手段であって、前記重畳電流の値を制御する制御手段と、
   前記バイアス電流に前記重畳電流が重畳した電流が供給されることによって前記複数の発光素子のそれぞれから出射されたレーザ光を第１のレーザ光と第２のレーザ光とに分離する分離手段と、
   前記第１のレーザ光が前記感光体を走査するように前記第１のレーザ光を偏向する偏向手段と、
   前記第２のレーザ光を受光し、受光した前記第２のレーザ光の光量に応じた電圧を出力する受光素子と、
   前記第１のレーザ光の一走査周期中の前記第１のレーザ光が前記感光体上を走査していない期間において、前記複数の発光素子のそれぞれに前記バイアス電流が供給され、前記重畳電流が供給されていない状態で前記受光素子から出力される電圧を保持する電圧保持手段と、
   前記第２のレーザ光を受光することによって前記受光素子から出力される電圧の値から前記電圧保持手段に保持される電圧の値を減算する減算手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記複数の発光素子それぞれに異なるタイミングで前記重畳電流を供給することによってレーザ光を出射させ、前記複数の発光素子それぞれに対応する前記第２のレーザ光を受光することによって前記受光素子から出力された電圧の値から前記電圧保持手段に保持された電圧の値を減算された結果に基づいて前記複数の発光素子それぞれに対応する前記重畳電流の値を制御することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記受光素子と前記電圧保持手段の間に設けられたスイッチと、
   前記第１のレーザ光の一走査周期中における前記偏向手段によって偏向された前記第１のレーザ光が前記感光体上を走査しないタイミングで前記スイッチをＯＮに制御するスイッチ制御手段と、
   をさらに備え、
   前記スイッチがＯＮになることによって、前記電圧保持手段は、前記複数の発光素子に前記バイアス電流が供給され、前記重畳電流が供給されていない状態において前記受光素子から出力される前記電圧を保持する請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記スイッチ制御手段は、前記一走査周期中に１回前記スイッチをＯＮに制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記電圧保持手段は、コンデンサであり、
   前記減算手段は、前記第２のレーザ光を受光することによって前記受光素子から出力される電圧の値から前記コンデンサの電圧の値を減算する請求項５乃至７いずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記レーザ光源は、面発光レーザである請求項５乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. バイアス電流と前記バイアス電流に重畳する重畳電流とが供給され、レーザ光を出射するレーザ光源と、
    前記バイアス電流に前記重畳電流が重畳した電流が供給されることによって前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を、感光体を露光する第１のレーザ光と、第２のレーザ光とに分離する分離手段と、
    前記第２のレーザ光を受光し、受光した前記第２のレーザ光の光量に応じた電圧を出力する受光素子と、
    前記レーザ光源に前記バイアス電流が供給され、前記重畳電流が供給されていない状態において前記受光素子から出力される前記電圧を保持する電圧保持手段と、
    前記第２のレーザ光を受光することによって前記受光素子から出力される電圧から前記電圧保持手段に保持される前記電圧を減算する減算手段と、
    前記減算手段によって減算された電圧の値に基づいて、画像データに基づいて前記レーザ光源に供給する前記重畳電流の値を制御する電流制御手段と、
    を備える画像形成装置。
11. 前記第１のレーザ光が前記感光体を走査するように前記第１のレーザ光を偏向する偏向手段と、
    前記受光素子と前記電圧保持手段の間に設けられたスイッチと、
    前記第１のレーザ光の一走査周期中における前記偏向手段によって偏向された前記第１のレーザ光が前記感光体上を走査しないタイミングで前記スイッチをＯＮに制御するスイッチ制御手段と、
    をさらに備え、
    前記スイッチがＯＮになることによって、前記電圧保持手段は、前記レーザ光源に前記バイアス電流が供給され、前記重畳電流が供給されていない状態において前記受光素子から出力される電圧を保持する請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記スイッチ制御手段は、前記一走査周期中に１回前記スイッチをＯＮに制御することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記レーザ光源は、前記レーザ光を出射する複数の発光素子を備え、
    前記複数の発光素子のそれぞれに対応する複数の前記第２のレーザ光は、前記受光素子へ入射し、
    前記電圧保持手段は、前記複数の発光素子に前記バイアス電流が供給され、前記重畳電流が供給されていない状態において前記受光素子から出力される前記電圧を保持する請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
14. 前記電流制御手段は、前記減算手段によって減算された電圧に基づいて、前記画像データに基づいて前記複数の発光素子のそれぞれに供給する前記重畳電流の値を制御する請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記レーザ光源は、前記複数の発光素子を有する面発光レーザである請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。
16. 前記電圧保持手段は、コンデンサであり、
    前記減算手段は、前記第２のレーザ光を受光することによって前記受光素子から出力される電圧の値から前記コンデンサの電圧の値を減算する請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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