(実施例1)
(画像形成装置)
以下、電子写真方式のカラー画像形成装置を例に実施例を説明する。図1は、カラー画像形成装置の概略断面図である。図1に示す画像形成装置は、複数色のトナーを用いて画像形成するフルカラープリンターである。なお、以下の説明では、画像形成装置の一例としてフルカラープリンターを例に挙げて説明するが、他の画像形成装置、例えば、単色のトナー(例えば、ブラック)で画像形成するモノクロプリンター、読取装置を備えるカラーあるいはモノクロの複写機であってもよい。
図1において、画像形成装置は各色毎に画像を形成する画像形成部(画像形成手段)101Y、101M、101C、および101Bkを有している。ここでは、画像形成部101Y、101M、101C、および101Bkはそれぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、およびブラック(Bk)のトナーを用いて画像形成を行う。
画像形成部101Y、101M、101C、および101Bkにはそれぞれ感光体である感光ドラム102Y、102M、102C、および102Bkが備えられている。感光ドラム102Y、102M、102C、および102Bkの周囲には、それぞれ帯電装置103Y、103M、103C、および103Bk、光走査装置104Y、104M、104C、および104Bk、および現像装置105Y、105M、105C、および105Bkが配置されている。
さらに、感光ドラム102Y、102M、102C、および102Bkの周囲には、ドラムクリーニング装置106Y、106M、106C、および106Bkが配置されている。
感光ドラム102Y、102M、102C、および102Bkの下側には無端状の中間転写ベルト107(中間転写体)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および従動110とによって張架され、画像形成中において図1中矢印Bの方向に回転駆動される。また、中間転写ベルト107を介して、感光ドラム102Y、102M、102C、および102Bkに対向する位置には、それぞれ一次転写装置111Y、111M、111C、および111Bkが配置されている。
また、画像形成装置100には、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が備えられるとともに、記録媒体S上のトナー像を定着するための定着装置113が備えられている。
続いて、図示の画像形成装置100における画像形成プロセスについて説明する。なお、画像形成部101Y、101M、101C、および101Bkの各々における画像形成プロセスは同一であるので、ここでは、画像形成部101Yを例に挙げて説明し、画像形成部101M、101C、および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、帯電装置103Yによって、図1中実線矢印で示す回転方向に回転駆動する感光ドラム102Yの表面が均一に帯電される。そして、帯電された感光ドラム102Yは、光走査装置104Yから出射されるレーザ光LY(光ビーム)によって露光される。これによって、感光ドラム102Y上に静電潜像が形成される。その後、当該静電潜像は現像装置105Yによって現像されてイエロートナー像とされる。
一次転写装置111Y、111M、111C、および111Bkは、中間転写ベルト107に転写バイアスを印加する。これによって、感光ドラム102Y、102M、102C、および102Bk上のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックトナー像が中間転写ベルト107に転写される。この結果、中間転写ベルト107にカラートナー像が形成される。
中間転写ベルト107上のカラートナー像は2次転写装置112によって、手差し給送カセット114又は給紙カセット115から2次転写部T2に搬送された記録媒体Sに転写される。そして、記録媒体S上のカラートナー像は定着装置113で加熱定着されて、記録媒体Sは排紙部116に排紙される。
なお、中間転写ベルト107に転写されずに感光ドラム102Y、102M、102C、および102Bkに残留した残留トナーはそれぞれドラムクリーニング装置106Y、106M、106C、および106Bkによって除去される。その後、再び上記画像形成プロセスが実行される。
(光走査装置)
図2は、光走査装置104Y、104M、104C、104Bkの概略構成図である。各光走査装置は、同一構成であるため、図2では、光走査装置104Yを例示する。図2において半導体レーザ200から出射した発散であるレーザ光はコリメータレンズ201によって略平行光とされ、絞り202によってレーザ光の通過を制限することによってレーザ光を成形する。絞り202を通過したレーザ光はビームスプリッタ203に入射する。ビームスプリッタ203は、絞り202を通過したレーザ光をフォトダイオード204(受光手段。以下、PD204。)に入射するレーザ光と偏向手段であるところの回転多面鏡205(以下、ポリゴンミラー205。)に向かうレーザ光とに分離する。PD204は、レーザ光の受光に応じてその光量に応じた値(電圧)の検出信号を出力する。
ビームスプリッタ203を通過したレーザ光はシリンドリカルレンズ206を通過してポリゴンミラー205に入射する。ポリゴンミラー205は、複数の反射面(本実施例では4面)を備える。ポリゴンミラー205は、モータ207によって駆動されることで矢印C方向に回転する。ポリゴンミラー205は、レーザ光が感光ドラム102Yを矢印D方向に走査するように、レーザ光を偏向する。ポリゴンミラー206によって偏向されたレーザ光は、fθ特性を有する結像光学系(fθレンズ)208を透過し、ミラー209を介して感光ドラム102Y上(感光体上)に導かれる。
光走査装置104Yは、同期信号生成手段であるBeam Detector210(以下、BD210)を備える。BD210は、レーザ光の走査経路上であって感光ドラム102Y上の画像形成領域から外れた位置に配置されている。BD210は、ポリゴンミラー205によって偏向されたレーザ光を受光することによって水平同期信号を生成する。
(レーザ光源)
次に、光走査装置104Y、104M、104C、104Bkが備えるについて説明する。図3(a)は、図2に示す半導体レーザ200が備える複数の発光点を示しており、図3(b)は、当該複数の発光点からレーザ光が同時に出射された場合における感光ドラム上におけるレーザスポットの配列イメージを示す図である。
図3(a)に示すように、半導体レーザ200は32個の発光点301〜332を備える垂直共振器型面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser、VCSEL)である。なお、実施の形態において、半導体レーザはVCSELに限られるものではなく、半導体レーザとして端面発光型の半導体レーザを用いても良い。
発光点301〜332は、基板333上にアレイ状に配置されている。図3(a)のように各発光点が配列されているため、各発光点を同時に点灯させた場合、各発光点から出射されたレーザ光L1からL32は、図3(b)の結像位置S1〜S32のように主走査方向において感光ドラム上の異なる位置を露光する。また、各発光点を同時に点灯させた場合、各発光点から出射されたレーザ光L1からL32は、図3(b)の結像位置S1〜S32のように副走査方向において異なる位置を露光する。なお、複数の発光点の配置は2次元配置であっても良い。
(制御ブロック図)
図4は、図1に示す画像形成装置で用いられる制御系の一例を説明するためのブロック図である。なお、光走査装置(レーザスキャナともいう)104Y、104M、104C、および104Bkの構成は同一であるので、以下の説明では添え字Y、M、C、Bkを省略する。32ビームに関する構成は、並列繰返しであるので一部省略している。
画像形成装置は、CPU401、画像コントローラ402、光走査装置104、感光ドラム102、水晶発振器405、CPUバス404、EEPROM410を備える。CPU401および画像コントローラ402は、画像形成装置本体に備えられており、両者とも各光走査装置104に接続されている。光走査装置104は、第1のレーザドライバ405Aおよび第2のレーザドライバ405Bを有している。なお、説明を簡易にするために、Y、M、C、Bkのうちの1色に対応する第1のレーザドライバ405A、第2のレーザドライバ405B、および発光点301〜332(発光素子)を記載している。実際には、Y、M、C、Bkの各色に対して第1のレーザドライバ405A、第2のレーザドライバ405B、および発光点301〜332が設けられている。
CPU401は、各光走査装置104を含む画像形成装置全体を制御する。CPU401は、水晶発振器405から100MHzの基準クロックの供給を受ける。CPU401は、内蔵されたPLL回路により基準クロックを10逓倍することによって1GHzを生成する。この周波数はレーザ走査系における画像クロックである。
画像コントローラ402は、画像形成装置に接続された外部情報装置あるいは画像形成装置に取付られた読取装置から受信した画像データをY、M、C、Bkの4色の色成分に分離する。画像コントローラ402は、基準クロックに同期してY、M、C、Bkの4色の色成分の画像データをCPUバス404を介してCPU401に出力する。
CPU401は、画像コントローラ402から受け取った画像データを不図示のメモリに格納し、メモリに格納した画像データを画像クロックに基づいて差動信号(Low Differential Voltage Signal:LVDS)に変換する。CPU401は、BD信号と画像クロック信号とに基づくタイミングで差動信号をレーザドライバ405Aおよび405Bに出力する。
レーザドライバ405Aおよび405Bは、CPU401から入力された差動信号に基づいてPWM信号を生成し、当該PWM信号に基づいて各発光点301〜332から静電潜像を形成するためのレーザ光を出射させる。また、レーザドライバ405Aおよび405Bは、後述する第1の光量制御、第2の光量制御、および第3の光量制御を含む自動光量制御(Automatic Power Control:APC)を行うことによって、静電潜像を形成するためのレーザ光の光量、および待機電流としてのバイアス電流Ibの値およびスイッチング電流Iswの値を制御する。
図4に示すレーザドライバ405Aおよび405Bは、同じ部品型番のICであり、それぞれ16個の発光点を制御することができる。レーザドライバ405Aは、発光点301〜316を制御し、レーザドライバ405Bは、発光点317〜332を制御する。2つのレーザドライバの電源は、不図示の本体背面基板から直流5V線とグランド線が供給されており、2つのレーザドライバと発光点301〜332は共通の電源から電力が供給される。
CPU401とレーザドライバ405Aおよび405Bそれぞれは次の複数の信号線によって接続されている。
信号線406Aは、CPU401からレーザドライバ405Aに発光点301〜316を駆動するための差動信号を送信するための信号線群である。信号線406Bは、CPU401からレーザドライバ405Bに発光点317〜332を駆動するための差動信号を送信するための信号線群である。
信号線407Aは、CPU401とレーザドライバ405Aとを接続する信号線であり、信号線407Bは、CPU401とレーザドライバ405Bとを接続する信号線である。
CPU401は、信号線407Aを介してレーザドライバ405AにICセレクト信号icsel_0を送信し、信号線407Bを介してレーザドライバ405BにICセレクト信号icsel_1を送信する。ICセレクト信号icsel_0がHレベルの場合、ICセレクト信号icsel_1はLレベルとなり、ICセレクト信号icsel_0がLレベルの場合、ICセレクト信号icsel_1はHレベルとなる。本実施例の画像形成装置は、入力されるICセレクト信号がLレベルのレーザドライバが制御対象の発光点に対するAPCを実行する。
信号線408および信号線409は、CPU401とレーザドライバ405Aおよび405Bとを接続する信号線である。信号線407A、407B、408、409は、後述するレーザドライバ405Aおよび405Bの制御モードを設定する制御モード信号を送信するためのインターフェイスである。レーザドライバ405Aおよび405Bは、CPU401から送信される制御モード信号に基づいて各種制御を実行する。
EEPROM410には、後述するAPCシーケンスに関する情報が記憶されている。CPU401は、EEPROM410に記憶されているAPCシーケンスに関する情報に基づく順序で各発光点の光量制御を実行する。
(制御モード)
・DISモード(Disableモード)
DISモードは、画像形成装置の電源ON直後の初期状態に設定される。また、DISモードは、画像形成装置のメンテナンスのためにメンテナンス用の扉を開いた状態におけるインターロックのために設定される。DISモードは、後述するホールドコンデンサから電荷が放電され、発光点からレーザ光が出射しない状態である。
・OFFモード
OFFモードは、画像形成中のレーザ光が感光ドラム上の画像形成領域を走査する期間(画像形成期間)以外の期間(非画像形成期間)、およびレーザドライバがLVDSの入力を待機する状態において設定されるモードである。OFFモードは、各発光点にバイアス電流Ibが供給されるが、スイッチング電流Iswは供給されないモードである。
・ACCモード
発光点を強制点灯させるモードである。本実施例の画像形成装置におけるACCモードは、各走査周期において発光点301からのレーザ光がBD210を走査するように発光点301を強制点灯させるモードである。
・VDOモード
VDOモード(VIDEOモード)は、画像形成期間に設定されるモードである。各発光点にバイアス電流Ibが供給され、レーザドライバに入力されるLVDSから生成されるPWM信号に基づいてスイッチング電流IswがON・OFF制御されるモードである。
・APCモード
APCモードは、APCを実行するモードである。バイアス電流Ibの値は、後述するAPCにおける第1の光量制御および第2の光量制御の結果に基づいて制御され、スイッチング電流Iswの値は、後述する第3の光量制御の結果に基づいて制御される。APCモードは、非画像形成期間において、OFFモード以外の期間に第1の光量制御、第2の光量制御、および第3の光量制御を実行するために設定されるモードである。
(APC)
以下において、本実施例の画像形成装置において実行されるAPCについて詳しく説明する。
まず、バイアス電流Ibとスイッチング電流Iswについて説明する。図5は、半導体レーザのある発光点の発光特性を示す図である。横軸は発光点に供給される電流値を示し、縦軸がレーザ光の光量を示している。図5中の曲線は、各発光点に供給される電流値に対するレーザ光の光量を示している。発光特性は、各発光点固有の特性である。また、この発光特性は、発光点の温度によって変化し、かつ経時変化する。そのため、電子写真方式の画像形成装置は、発光特性の変動に伴う画像濃度むらの発生を抑制するために、APCを高頻度に実行する必要がある。
図5に示すように、一般的に、半導体レーザは、発光点に供給される電流の値がしきい値電流Ithよりも低い領域では電流値の増加量に対するレーザ光の光量の増加が緩やかであるのに対して、しきい値電流Ithよりも高い領域では電流の増加量に対するレーザ光の光量の増加量が増大する。しきい値電流Ith以下の電流が供給されると、半導体レーザは誘導発振せずに自然発光する。自然発光による光量は微弱であるので、自然発光しても感光ドラムの電位は変位しない。
このような半導体レーザの特性を利用して、電子写真方式の画像形成装置では、発光応答性の低下を抑制するために発光点にしきい値電流Ith近傍の値のバイアス電流Ibを発光点に供給する。バイアス電流Ibが供給された状態で、LVDSから生成されるPWM信号に基づいてスイッチング電流Iswを供給することによって感光ドラム表面の電位を変化させる強度のレーザ光を発光点から出射させる。バイアス電流Ibを供給した状態から発光点を点灯させることによって、バイアス電流Ibを供給しない状態から発光点を点灯させる場合よりも、レーザ光の目標光量への到達時間を短縮することができる。
次に、本実施例の画像形成装置におけるバイアス電流Ibの値の制御について説明する。レーザドライバ405Aおよびレーザドライバ405Bは、発光点301〜332に対してそれぞれ異なるタイミングで第1の光量制御と第2の光量制御を実行する。ここでは、第1の光量制御および第2の光量制御についてレーザドライバ405Aおよび発光点301を用いて説明する。
上述したように、レーザドライバ405Aは、PD204が受光する受光する光量がPmになるように、発光点301に供給する電流の値を制御する第1の光量制御を実行する。レーザドライバ405Aは、第1の光量制御の制御結果として光量Pmに対応する電流値Imを保持する。
また、レーザドライバ405Aは、PD204が受光する光量がPl(Pl=Pm/2)になるように、発光点301に供給する電流の値を制御する第2の光量制御を実行する。レーザドライバ405Aは、第2の光量制御の制御結果として光量Plに対応する電流値Ilを保持する。
なお、レーザドライバ405Aが発光点301に対して第1の光量制御および第2の光量制御を実行する際は、レーザドライバ405Aは発光点302〜316に対してそれぞれの発光点に対応する値のバイアス電流Ibのみを供給する。また、レーザドライバ405Bも同様に発光点317〜332に対してそれぞれの発光点に対応するバイアス電流Ibのみを供給する(OFFモード)。
レーザドライバ405Aは、図5における(Im,Pm)と(Il,Pl)とを結ぶ線分(対応関係)と光量が「0」の軸との交点を演算によって求め、当該交点の値を電流しきい値Ithに設定する。そして、レーザドライバ405Aは、電流しきい値Ithに所定の係数αを乗算することによってバイアス電流Ibの値を更新(再設定)する。なお、係数αは、画像形成装置に取り付けられる感光ドラムの感度によって予め設定されるものであり1以上の値でも1未満の値でもよい。
次に、本実施例の画像形成装置におけるスイッチング電流Iswの値の制御について説明する。レーザドライバ405Aは、第1の光量制御および第2の光量制御に加えて、PD204が受光する光量がPh(Ph=Pm×2)になるように、発光点301に供給する電流の値を制御する第3の光量制御を実行する。レーザドライバ405Aは、第3の光量制御の制御結果として光量Phに対応する電流値Ihを保持する。スイッチング電流Iswの値は、電流値Ihに対して画像形成装置の諸条件に基づいて設定される係数βを乗算した値からバイアス電流Ibの値を減算した値(Ip=βIh−Ib)となる。
(レーザドライバ)
次に、上述のAPCにおける第1の光量制御、第2の光量制御、および第3の光量制御を実行するためのレーザドライバの構成について説明する。
図6は、レーザドライバ405Aの内部構成を示す図である。レーザドライバ405Bの内部構成はレーザドライバ405Aの内部構成と同一であるため、レーザドライバ405Bの説明を省略する。
レーザドライバ405Aは、モードチャンネルデコーダ633を備える。また、レーザドライバ405Aは、発光点301〜316それぞれに対応する、駆動ユニット617〜632、LVDSレシーバ601〜616、AND回路652、OR回路643、トランジスタ644、スイッチング電流源645を備える。また、レーザドライバ405Aは、各発光点301〜316を第1の光量(Pm)に対応するターゲット電圧Vm(比較信号)を出力する第1の電圧出力ユニット636、各発光点301〜316を第2の光量(Pl)に対応するターゲット電圧Vl(比較信号)を出力する第2の電圧出力ユニット637、各発光点301〜316を第3の光量Phに対応するターゲット電圧Vh(比較信号)を出力する第3の電圧出力ユニット638を備える。さらに、レーザドライバ405Aは、セレクタ640、コンパレータ641、EVR642、モードチャンネルデコーダ633、セレクタ634、レジスタ635を備える。
まず、モードチャンネルデコーダ633について説明する。モードチャンネルデコーダ633は、CPU401からのモードセレクト信号、チャンネルセレクト信号、およびICセレクト信号に基づいて、レーザドライバ405Aの制御モードをDISモード、VDOモード、OFFモード、ACCモード、APCモードに切り換える機能を果たす。
CPU401は、モードチャンネルデコーダ633にICセレクト信号(icsel_0)を出力する。モードチャンネルデコーダ633は、CPU401からのICセレクト信号に基づいてレーザドライバ405AをAPCモードに制御する。なお、レーザドライバ405Bに設けられたモードチャンネルデコーダは、APCを実行すべきタイミングにおいてレーザドライバ405AがAPCモードでない場合に、CPU401からのICセレクト信号に基づいてレーザドライバ405BをAPCモードに制御する。即ち、レーザドライバ405Aおよびレーザドドライバ405Bは、APCを実行するタイミングにおいてICセレクト信号によって選択的にいずれか一方がAPCモードに遷移する。
CPU401は、モードチャンネルデコーダ633にモードセレクト信号群(ms0、ms1、ms2、ms3)、およびチャンネルセレクト信号群(ch0、ch1、ch2、ch3)を出力する。モードチャンネルデコーダ633は、CPU401からのモードセレクト信号群およびチャンネルセレクト信号群に基づいてAPCモード信号(APCH_ON1〜16、APCM_ON1〜16、APCL_ON1〜16)を生成する。
モードチャンネルデコーダ633は、APCモードのレーザドライバ405Aに対して、APCモード信号を出力する。APCモード信号APCH_ONは、レーザドライバ405Aに第3の光量制御を実行させる信号である。APCモード信号APCM_ONは、レーザドライバ405Aに第1の光量制御を実行させる信号である。APCモード信号APCL_ONは、レーザドライバ405Aに第2の光量制御を実行させる信号である。
モードチャンネルデコーダ633は、APCモード信号APCH_ON、APCM_ON、APCL_ONを発光点301〜316それぞれに対してそれぞれ異なるタイミングで出力する。即ち、モードチャンネルデコーダ633は、APCモード信号APCH_ON1〜16、APCモード信号APCM_ON1〜16、APCモード信号APCL_ON1〜16の計48個のAPCモード信号を生成する。48個のAPCモード信号のうち、いずれか1つの信号がHレベルとなる。レーザドライバ405Aおよび405Bは、それぞれが備えるモードチャンネルデコーダ633が出力するAPCモード信号に対応する発光点に対して光量制御を実行する。
図7(a)は、CPUが出力する各種制御モードに対するモードセレクト信号、チャンネルセレクト信号、およびICセレクト信号を示すテーブルである。図7(a)において、「DIS」は、DISモードを示し、「ACC」は、ACCモードを示している。また、「VDO」は、VDOモードを示し、「OFF」は、OFFモードを示している。「APCH」、「APCM」、「APCL」は、それぞれ第3の光量制御、第1の光量制御、第2の光量制御を示している。
「ic」は、ICセレクト信号icsel_0およびicsel_1を示している。入力されるモードセレクト信号がAPCの実行を示し、かつICセレクト信号がLレベルの場合、レーザドライバ405Aおよび405Bは、第1の光量制御、第2の光量制御、および第3の光量制御を実行可能な状態となる。
各制御モードは、図7(a)に示すモードセレクト信号ms0、ms1、ms2、ms3の組み合わせによって制御される。なお、テーブル中の[1]は、DISモード、ACCモード、APCHモード、APCMモード、APCLモードにおけるモードセレクト信号の組み合わせ以外の組み合わせ全てを示している。テーブル中の[2]は、制御状態がICセレクト信号およびチャンネルセレクト信号(ch0、ch1、ch2、ch3)に依存しないで確定することを意味する。テーブル中の[*]は、図7(b)に示され、チャンネルセレクト信号の組み合わせを示している。図7(b)のe1〜e16は、それぞれ発光点301〜316に対応する。
ここで、テーブル参照方法の例を示す。CPU401が出力するモードセレクト信号ms3、ms2、ms1、ms0の組み合わせが「L」「L」「H」「L」であり、チャンネルセレクト信号の組み合わせが「L」「H」「L」「L」の場合、発光点305に対して第1の光量制御を実行することを示している。モードチャンネルデコーダ633は、上記モードセレクト信号とチャンネルセレクト信号に基づいて、48個のAPCモード信号のうちAPCM_ON5のみをHレベルに制御し、その他のAPCモード信号をLレベルに制御する。
次に、駆動ユニット617〜632について説明する。駆動ユニット617〜632は、発光点301〜316それぞれに対応して設けられ、対応する発光点に駆動電流を供給する。駆動ユニット617〜632は同一構成であるため、内部構成については駆動ユニット617を例に説明する。
駆動ユニット617は、駆動ユニット617は、Mホールドコンデンサ647、Lホールドコンデンサ648、Ib演算ユニット649、セレクタ634、バイアス電流源651を備える。また、AND回路652、OR回路643、トランジスタ644、スイッチング電流源645、Hホールドコンデンサ646、電圧調整回路653を備える。
図6に示すように、バイアス電流源651およびスイッチング電流源645は、発光点301に接続されている。バイアス電流源651およびスイッチング電流源645は、それぞれVCCからバイアス電流Ib、スイッチング電流Iswを引き込む引き込み電流源である。VDOモード、OFFモード、ACCモード、APCモードにおいて、バイアス電流源651によって発光点301にバイアス電流Ibが供給される。
Ib演算ユニット649は、Mホールドコンデンサ647およびLホールドコンデンサ648に接続されている。Ib演算ユニット649は、以下の第1の光量制御の制御結果(Mホールドコンデンサ647の電圧)および第2の光量制御の制御結果(Lホールドコンデンサ648の電圧)に基づいてバイアス電流Ibの値を演算する。
次に、LVDSレシーバ601〜616、駆動ユニット617のAND回路652、OR回路643、トランジスタ644、スイッチング電流源645について説明する。LVDSレシーバ601〜616はそれぞれ同一構成であるため、LVDSレシーバ601を例に説明する。LVDSレシーバ601は、CPU401から画像データである差動信号を受け取る。LVDSレシーバ601は、差動信号に基づいてAND回路652にPWM信号を出力する。AND回路652の1つの端子にLVDSレシーバ601からのPWM信号が入力され、他方の端子にモードチャンネルデコーダ633からのVDOモード信号が入力される。AND回路652に入力されるVDOモード信号がHレベル、かつPWM信号がHレベルの場合、AND回路652はHレベルの信号を出力する。AND回路652に入力されるVDOモード信号、PWM信号の少なくとも一方がLレベルの場合、AND回路652はLレベルの信号を出力する。
AND回路652からの出力信号はOR回路643の一方の端子に入力され、OR回路の他方の端子にはモードチャンネルデコーダ633からのAPCモード信号であるAPCH_ON1が入力される。OR回路643は、AND回路652からの出力信号およびAPCH_ON1の少なくとも一方がHレベルの場合、Hレベルの信号を出力し、AND回路652からの出力信号およびAPCH_ON1の両方がLレベルの場合、Lレベルの信号を出力する。
OR回路643の出力は、トランジスタ644のベース端子に接続されている。トランジスタ644のコレクタ端子は、発光点301に接続されている。また、トランジスタ644のエミッタ端子は、スイッチング電流源645に接続されている。OR回路643からHレベルの信号が出力されると、スイッチング電流源645は、VCCからスイッチング電流Iswを引き込む。これによって、発光点301にはレーザ光を出射させるためのスイッチング電流Iswが供給される。なお、OR回路643からLレベルの信号が出力されると、トランジスタ644のコレクタ端子とエミッタ端子との間は電流の非導通状態となる。
セレクタ640は、モードチャンネルデコーダ633から出力されるAPCH_ON1〜16、APCM_ON1〜16、APCL_ON1〜16に基づいてAPCHターゲット電圧出力ユニット636の出力信号(Vh)、APCHターゲット電圧出力ユニット637の出力信号(Vm)、APCHターゲット電圧出力ユニット638の出力信号(Vl)のいずれか一つを選択する。なお、APCHターゲット電圧出力ユニット636からの出力信号Vhは、第3の光量Ph(目標光量)に対応する電圧である。APCMターゲット電圧出力ユニット637からの出力信号Vmは、第1の光量Pm(目標光量)に対応する電圧である。APCLターゲット電圧出力ユニット638からの出力信号Vlは、第2の光量Pl(目標光量)に対応する電圧である。
セレクタ634は、コンパレータ641に接続された端子634comと、接地された端子634gnd、端子634−1〜634−48を備える。図6に示すように、端子634−1は、駆動ユニット617のHホールドコンデンサ646に接続されている。また、端子634−2は、駆動ユニット617のMホールドコンデンサ647に接続されている。さらに、端子634−3は、駆動ユニット617のLホールドコンデンサ648に接続されている。その他の端子634−4〜48も同様に各駆動ユニットに接続されている。
セレクタ634には、モードチャンネルデコーダ633からAPCモード信号APCH_ON1〜16、APCM_ON1〜16、APCL_ON1〜16、OFFモード信号、VDOモード信号、ACCモード信号が入力される。VDOモード信号、OFFモード信号、ACCモード信号が入力される場合、セレクタ634は、Hホールドコンデンサ646、Mホールドコンデンサ647、Lホールドコンデンサ648の充電・放電が行われないように、端子634comと端子634gndを接続する。一方、APCモード信号APCH_ON1〜16、APCM_ON1〜16、APCL_ON1〜16が入力される場合、端子634−1〜634−48のうちHレベルの信号に対応する端子と端子634comとを接続する。
駆動ユニット617に設けられたセレクタ650には、モードチャンネルデコーダ633からAPCモード信号APCH_ON1、APCM_ON1、APCL_ON1、VDOモード信号、OFFモード信号、ACCモード信号が入力される。駆動ユニット618〜632にも対応するAPCモード信号が入力される。セレクタ650は、Mホールドコンデンサ647に接続された端子650−1、Ib演算ユニット649に接続された端子650−2、Lホールドコンデンサ648に接続された端子650−3、バイアス電流源651に接続された端子650−4を備える。
APCモード信号APCH_ON1、VDOモード信号、OFFモード信号、ACCモード信号が入力される場合、セレクタ650は、端子650−2と端子650−4とを接続する。APCM_ON1が入力される場合、セレクタ650は、端子650−1と端子650−4とを接続する。APCL_ON1が入力される場合、セレクタ650は、端子650−3と端子650−4とを接続する。
EVR642は、PD204からの検出信号が入力される。EVR642は、光量調整テーブルに基づいて検出信号を各光源に応じた値に補正する機能を果たす。EVR642に入力される。EVR642には、APCH_ON1〜16、APCM_ON1〜16、APCL_ON1〜16が入力される。
EVRでは、工場にて予め測定されて、APC準備段階においてレジスタ635に設定されたPDセンサと各レーザ素子との光学的集光効率に応じた倍率調整係数がテーブルデータとして用意され、APCH_ON1〜16、APCM_ON1〜16、APCL_ON1〜16に応じでテーブルが選択される。
(第1の光量制御)
CPU401は、Mホールドコンデンサ647の電圧を制御する第1の光量制御を実行する。モードデコーダチャンネル633は、CPU401からのモードセレクト信号およびチャンネルセレクト信号に基づいて、発光点301に対する第1の光量制御を実行するためのAPCモード信号APCM_ON1をセレクタ634、セレクタ640、セレクタ650に出力する。
セレクタ634は、APCモード信号APCM_ON1が入力されたことに応じて端子634comと端子634−2とを接続する。セレクタ640は、APCモード信号APCM_ON1が入力されたことに応じてターゲット電圧出力ユニット637から出力される比較信号Stmを選択し、それをコンパレータ641に入力する。セレクタ650は、APCモード信号APCM_ON1が入力されたことに応じて端子650−1と650−4とを接続する。
セレクタ650が端子650−1と650−4とを接続すると、バイアス電流源651は、Mホールドコンデンサ647の電圧に基づく値の電流をVCCから引き込む。この電流によって発光点301がレーザ光を出射する。発光点301から出射されたレーザ光はPD204に入射し、PD204は、当該レーザ光の光量に応じた検出信号を出力する。
コンパレータ641は、セレクタ640からの比較信号Vmと増幅回路642からの増幅信号Sampとを比較し、比較結果に基づく信号をセレクタ634に出力する。具体的には、Sampの電圧(Vamp)>Vmの場合、PD204に入射するレーザ光の光量が第1の光量Pmよりも大きいため、コンパレータ641は、Mホールドコンデンサ647を放電させる。Mホールドコンデンサ647の放電を続けるとPD204に入射するレーザ光の光量が低下し、第1の光量Pmに近づく。コンパレータ641は、Vamp=Vm(あるいはVamp≒Vm)となったことに応じてMホールドコンデンサ647の電圧をホールドする。
一方、Vamp<Vtmの場合、PD204に入射するレーザ光の光量が第1の光量Pmよりも小さいため、コンパレータ641は、Mホールドコンデンサ647を充電する。Mホールドコンデンサ647の充電を続けるとPD204に入射するレーザ光の光量が増加し、第1の光量Pmに近づく。コンパレータ641は、Vamp=Vm(あるいはVamp≒Vm)となったことに応じてMホールドコンデンサ647の電圧をホールドする。
Vamp=Vmの場合、PD204に入射するレーザ光の光量が第1の光量Pmであるため、コンパレータ641は、その状態におけるMホールドコンデンサ647の電圧をホールドする。
このように、APCにおける第1の光量制御において、Mホールドコンデンサ647の電圧を制御することによって発光点301から出射されPD204に入射するレーザ光の光量を第1の光量に制御する。
(第2の光量制御)
次に、CPU401は、Lホールドコンデンサ648の電圧を制御する第2の光量制御を実行する。モードデコーダチャンネル633は、CPU401からのモードセレクト信号に基づいて、発光点301に対する第2の光量制御を実行するためのAPCモード信号APCL_ON1をセレクタ634、セレクタ640、セレクタ650に出力する。
セレクタ634は、APCモード信号APCL_ON1が入力されたことに応じて端子634comと端子634−3とを接続する。セレクタ640は、APCモード信号APCL_ON1が入力されたことに応じてターゲット電圧出力ユニット638から出力される比較信号Vlを選択し、それをコンパレータ641に入力する。セレクタ650は、APCモード信号APCL_ON1が入力されたことに応じて端子650−3と650−4とを接続する。
セレクタ650が端子650−3と650−4とを接続すると、バイアス電流源651は、Lホールドコンデンサ648の電圧に基づく値の電流をVCCから引き込む。この電流によって発光点301がレーザ光を出射する。発光点301から出射されたレーザ光はPD204に入射し、PD204は、当該レーザ光の光量に応じた検出信号を出力する。
コンパレータ641は、セレクタ640からの比較信号Vlと増幅回路642からの増幅信号Samp(Vamp)とを比較し、比較結果に基づく信号をセレクタ634に出力する。具体的には、Vamp>Vlの場合、PD204に入射するレーザ光の光量が第2の光量Plよりも大きいため、コンパレータ641は、Lホールドコンデンサ648を放電させる。Lホールドコンデンサ648の放電を続けるとPD204に入射するレーザ光の光量が低下し、第2の光量Plに近づく。コンパレータ641は、Vamp=Vl(あるいはVamp≒Vl)となったことに応じてLホールドコンデンサ648の電圧をホールドする。
一方、Vamp<Vlの場合、PD204に入射するレーザ光の光量が第2の光量Plよりも小さいため、コンパレータ641は、Lホールドコンデンサ648を充電する。Lホールドコンデンサ648の充電が続くとPD204に入射するレーザ光の光量が増加し、第2の光量Plに近づく。コンパレータ641は、Vamp=Vl(あるいはVamp≒Vl)となったことに応じてLホールドコンデンサ648の電圧をホールドする。
Vamp=Vlの場合、PD204に入射するレーザ光の光量が第1の光量Pmであるため、コンパレータ641は、その状態におけるLホールドコンデンサ648の電圧をホールドする。
このように、APCにおける第2の光量制御において、Lホールドコンデンサ648の電圧を制御することによって発光点301から出射されPD204に入射するレーザ光の光量を第2の光量Plに制御する。
(バイアス電流の算出)
上記、第1の光量制御および第2の光量制御が完了したことに応じて、バイアス電流制御ユニットであるところのIb演算部649は、第1の光量制御の制御結果と第2の光量制御の制御結果に基づいてバイアス電流Ibの値を演算する。演算方法は上述したとおりである。
発光点301に対する第1の光量制御および第2の光量制御が行われていない場合、セレクタ650は、端子650−2と端子650−4とを接続する。端子650−2と端子650−4とが接続されることによって、Ib演算ユニット649は、バイアス電流Ibの値を演算し、バイアス電流源651に演算結果である制御信号を出力する。バイアス電流源651は、Ib演算ユニット649からの制御信号に基づく値のバイアス電流をVCCから引き込む。その他の発光点302〜332についても同様にバイアス電流の値を制御する。
(第3の光量制御)
スイッチング電流Iswの値は、Hホールドコンデンサ646の電圧によって規定される。CPU401は、スイッチング電流Iswの値を制御するために、Hホールドコンデンサ646の電圧を制御する第3の光量制御を実行する。発光点301に対する第3の光量制御は、発光点301にバイアス電流Ibが供給された状態で実行される。
CPU401は、Mホールドコンデンサ647の電圧を制御する第3の光量制御を実行する。モードデコーダチャンネル633は、CPU401からのモードセレクト信号に基づいて、発光点301に対する第3の光量制御を実行するためのAPCモード信号APCH_ON1をセレクタ634、セレクタ640、セレクタ650、OR回路643に出力する。
セレクタ634は、APCモード信号APCH_ON1が入力されたことに応じて端子634comと端子634−1とを接続する。セレクタ640は、APCモード信号APCH_ON1が入力されたことに応じてターゲット電圧出力ユニット636から出力される比較信号Vhを選択し、それをコンパレータ641に入力する。セレクタ650は、APCモード信号APCH_ON1が入力されたことに応じて端子650−2と650−4とを接続する。
セレクタ650の端子650−2と650−4とが接続されることによって、発光点301にはバイアス電流Ibが供給される。OR回路643にAPCモード信号APCH_ON1が入力されることに応じてトランジスタ644は通電可能な状態となり、スイッチング電流源645は発光点301にスイッチング電流Iswを供給する。バイアス電流Ibが供給された状態で電流が供給されることによって発光点301はレーザ光を出射する。発光点301から出射されたレーザ光はPD204に入射し、PD204は、当該レーザ光の光量に応じた検出信号を出力する。
コンパレータ641は、セレクタ640からの比較信号Vhと増幅回路642からの増幅信号Samp(Vamp)とを比較し、比較結果に基づく信号をセレクタ634に出力する。具体的には、Vamp>Vh)の場合、PD204に入射するレーザ光の光量が第3の光量Phよりも大きいため、コンパレータ641は、Hホールドコンデンサ646を放電させる。Hホールドコンデンサ646の放電を続けるとPD204に入射するレーザ光の光量が低下し、第3の光量Phに近づく。コンパレータ641は、Vamp=Vh(あるいはVamp≒Vh)となったことに応じてHホールドコンデンサ646の電圧をホールドする。
一方、Vamp<Vhの場合、PD204に入射するレーザ光の光量が第3の光量Phよりも小さいため、コンパレータ641は、Hホールドコンデンサ646を充電する。Hホールドコンデンサ646の充電が続くとPD204に入射するレーザ光の光量が増加し、第3の光量Phに近づく。コンパレータ641は、Vamp=Vh(あるいはVamp≒Vh)となったことに応じてHホールドコンデンサ646の電圧をホールドする。
Vamp=Vhの場合、PD204に入射するレーザ光の光量が第3の光量Phであるため、コンパレータ641は、その状態におけるHホールドコンデンサ646の電圧をホールドする。
このように、APCにおける第3の光量制御において、Hホールドコンデンサ646の電圧を制御することによって発光点301から出射されPD204に入射するレーザ光の光量を第3の光量Phに制御する。
図6に示すように、Hホールドコンデンサ646とスイッチング電流源645との間には電圧調整回路653が接続されている。電圧調整回路653には、CPU401からの不図示の電圧制御信号が入力される。電圧制御信号は、Hホールドコンデンサ646の電圧を調整するための信号である。CPU401は、画像形成装置の状態(例えば、レーザ光に対する感光ドラムの感度、トナーの帯電状態、装置内部の温度)や画像形成装置が置かれた環境状態(温度、湿度)に基づく電圧制御信号を生成する。スイッチング電流源645は、電圧調整回路653によって調整された電圧に基づく値のスイッチング電流Iswを発光点301に供給する。
なお、電圧調整回路653にはAPCモード信号APCH_ON信号とVDOモード信号も入力されており、APCH_ON信号が入力される場合は、電圧調整回路653は、電圧制御信号によるHホールドコンデンサ646の電圧調整を行わない。
なお、本実施例では、第2の光量<第1の光量<第3の光量としているが、各光量の大きさはこれに限られるものではない。
(スイッチング電流の供給)
LVDSレシーバ601はAND回路652にPWM信号を出力する。AND回路652の1つの端子にLVDSレシーバ601からのPWM信号が入力され、他方の端子にモードチャンネルデコーダ633からのモード信号(VDOモード信号)が入力される。AND回路652に入力されるVDOモード信号がHレベル、かつPWM信号がHレベルの場合、AND回路652はHレベルの信号を出力する。AND回路652に入力されるVDOモード信号、PWM信号の少なくとも一方がLレベルの場合、AND回路652はLレベルの信号を出力する。
AND回路652からの出力信号はOR回路643の一方の端子に入力され、OR回路の他方の端子にはモードチャンネルデコーダ633からのAPCH_ON信号が入力される。OR回路643は、AND回路652からの出力信号およびAPCH_ON信号の少なくとも一方がHレベルの場合、Hレベルの信号を出力し、AND回路652からの出力信号およびAPCH_ON信号の両方がLレベルの場合、Lレベルの信号を出力する。
OR回路643の出力は、トランジスタ644のベース端子に接続されている。トランジスタ644のコレクタ端子は、発光点301に接続されている。また、トランジスタ644のエミッタ端子は、スイッチング電流源645に接続されている。OR回路643からHレベルの信号が出力されると、スイッチング電流源645は、VCCからスイッチング電流Iswを引き込む。これによって、発光点301にはレーザ光を出射させるためのスイッチング電流Iswが供給される。なお、OR回路643からLレベルの信号が出力されると、トランジスタ644のコレクタ端子からエミッタ端子への電流は非導通状態となる。
(APCシーケンス)
次に、本実施例の画像形成装置の特徴であるAPCシーケンスについて説明をする。各発光点のAPCにおける第1の光量制御、第2の光量制御、および第3の光量制御の実行タイミングは、モードチャンネルデコーダ633が出力するAPCモード信号群(APCモード信号APCH_ON、APCM_ON、APCL_ON)によって制御される。
図7(a)は、CPUが出力する各種制御モードに対するモードセレクト信号、チャンネルセレクト信号、およびICセレクト信号を示すテーブルである。図7(a)において、「DIS」は、DISモードを示し、「ACC」は、ACCモードを示している。また、「VDO」は、VDOモードを示し、「OFF」は、OFFモードを示している。「APCH」、「APCM」、「APCL」は、それぞれ第3の光量制御、第1の光量制御、第2の光量制御を示している。
「ic」は、ICセレクト信号を示している。入力されるモードセレクト信号がAPCの実行を示し、かつICセレクト信号がLレベルの場合、レーザドライバ405Aおよび405Bは、第1の光量制御、第2の光量制御、および第3の光量制御を実行可能な状態となる。
各制御モードは、図7(a)に示すモードセレクト信号ms0、ms1、ms2、ms3の組み合わせによって制御される。なお、テーブル中の[1]は、DISモード、ACCモード、APCHモード、APCMモード、APCLモードにおけるモードセレクト信号の組み合わせ以外の組み合わせ全てを示している。テーブル中の[2]は、「don’t care」を意味し、制御状態がpd制御信号およびチャンネルセレクト信号(ch0、ch1、ch2、ch3)に依存しないで確定することを意味する。テーブル中の[*]は、図7(b)に示され、チャンネルセレクト信号の組み合わせを示している。図7(b)のe1〜e16は、それぞれ発光点301〜316に対応する。
ここで、テーブル参照方法の例を示す。CPU401が出力するモードセレクト信号ms3、ms2、ms1、ms0の組み合わせが「L」「L」「H」「L」であり、チャンネルセレクト信号の組み合わせが「L」「H」「L」「L」の場合、発光点305に対して第1の光量制御を実行することを示している。モードチャンネルデコーダ633は、上記モードセレクト信号とチャンネルセレクト信号に基づいて、48個のAPCモード信号のうちAPCM_ON5のみをHレベルに制御し、その他のAPCモード信号をLレベルに制御する。
図8は、本実施例の画像形成装置において、APCモードにおける各発光点301〜332に対する第1の光量制御、第2の光量制御、および第3の光量制御の実行順序を説明する図である。図8(a)〜(d)は、第1の光量制御、第2の光量制御、および第3の光量制御の実行順序の各種例であり、画像形成装置の組立時にいずれか1つの順序で第1の光量制御、第2の光量制御、および第3の光量制御が実行されるように、EEPROM410に実行順序に関するデータが格納される。モードチャンネルデコーダ633は、当該順序で第1の光量制御、第2の光量制御、および第3の光量制御が実行されるように、図7に示すテーブルを用いてAPCモード信号を出力する。
図8(a)〜(d)において、行番号は走査周期を示しており、列番号は各走査周期における各発光点の光量制御の順番を示している。また、図8(a)〜(d)において、表の1マス内の記号のHは第3の光量制御、Mは第1の光量制御、Lは第2の光量制御を示している。H、M、Lそれぞれに添えられた数字は光量制御を実行する発光点を示している。例えば、H1は、発光点301に関して第3の光量制御を実行することを示し、M4は、発光点304に関して第1の光量制御を実行することを示している。
図8(a)は、発光点301〜332に対するAPCを12走査周期で完了させるシーケンスを示している。図8(a)に示すAPCシーケンスがEEPROM410に設定された場合、CPU401は、N走査周期目において発光点301〜308に対して第3の光量制御を実行し、次のN+1走査周期目において発光点301〜308に対して第1の光量制御を実行し、N+2走査周期目において発光点301〜308に対して第2の光量制御を実行する。
このように、本実施例の画像形成装置では、同一の発光点に対する異なる光量制御を連続する複数走査周期において実行する。即ち、レーザドライバ405Aは、ある発光点群に対して、第1のBD信号(第1の同期信号)から次の第2のBD信号(第2の同期信号)が生成されるまでの間に第1の光量制御を実行する。次に、レーザドライバ405Aは、当該発光点群に対して、第2のBD信号から次の第3のBD信号(第3の同期信号)が生成されるまでの間に第2の光量制御を実行する。そして、レーザドライバ405Aは、当該発光点群に対して、第3のBD信号から次の第4のBD信号(第4の同期信号)が生成されるまでの間に第3の光量制御を実行する。なお、第1の光量制御、第2の光量制御、および第3の光量制御の実行順序はこれに限られるものではない。
同様に、CPU401は、N+3走査周期目において発光点309〜316に対して第3の光量制御を実行し、次のN+4走査周期目において発光点309〜316に対して第1の光量制御を実行し、N+5走査周期目において発光点309〜316に対して第2の光量制御を実行する。CPU401は、N+6走査周期目において発光点317〜324に対して第3の光量制御を実行し、次のN+7走査周期目において発光点317〜324に対して第1の光量制御を実行し、N+8走査周期目において発光点317〜324に対して第2の光量制御を実行する。CPU401は、N+9走査周期目において発光点325〜332に対して第3の光量制御を実行し、次のN+10走査周期目において発光点325〜332に対して第1の光量制御を実行し、N+11走査周期目において発光点325〜332に対して第2の光量制御を実行する。N+11走査周期目における第2の光量制御が終了した後、CPU401は、再びN走査周期目に示すAPCシーケンスに戻す。このように、CPU401は、各発光点のAPCを複数の走査周期に跨って実行する。
図8(a)のAPCシーケンスにおいて、N+1走査周期目における発光点の第1の光量制御が完了すると、Ib演算部649は、N+1走査周期目に実行された第1の光量制御の制御結果とN+2走査周期目に実行された第2の光量制御の制御結果に基づいてバイアス電流Ibの値の演算を行う。また、N+2走査周期目における発光点の第2の光量制御が完了すると、Ib演算部649は、N+1走査周期目に実行された第1の光量制御の制御結果とN+2走査周期目に実行された第2の光量制御の制御結果に基づいてバイアス電流Ibの値の演算を行う。つまり、Ib演算部649は、最新のMホールドコンデンサ647の電圧および最新のLホールドコンデンサ648の電圧に基づいてバイアス電流Ibの値を演算する。
なお、図8(b)は、1走査周期に4つの発光点に対してAPCにおける各種光量制御を実行し、24走査周期ですべての発光点のAPCにおける各種光量制御を1回完了させる例を示している。図8(c)は、1走査周期に3つの発光点に対してAPCにおける各種光量制御を実行し、36走査周期ですべての発光点のAPCにおける各種光量制御を1回完了させる例を示している。図8(d)は、1走査周期に2つの発光点に対してAPCにおける各種光量制御を実行し、48走査周期ですべての発光点のAPCにおける各種光量制御を1回完了させる例を示している。
本実施例の画像形成装置のAPCシーケンスは、図8(a)〜(d)に示すように、少なくとも2つの発光点に対して同一光量を目標光量とする光量制御が連続して実行されるように設定されている。例えば、図8(a)に示すように、CPU401は、N+1走査周期目において、発光点301〜308に対する第3の光量制御を実行する。また、CPU401は、N+2走査周期目において、発光点301〜308に対する第1の光量制御を連続して実行する。さらに、CPU401は、N+2走査周期目において、発光点301〜308に対する第2の光量制御を連続して実行する。
図9は、図8(b)に示すAPCシーケンスが設定された画像形成装置における第N走査周期目のタイミングチャートである。1走査周期は、500μsecであるものとする。
図9に示すように、CPU401は、BD210に発光点301からのレーザ光を入射させるために、発光点301をACCモード(ACC1:50μsec)に制御する。図9に示すタイミングで、発光点301をACCモードに設定することによって、BD信号BDnが生成される。その後、CPU401は、発光点301〜316をOFFモード(25μsec)に制御した後、発光点301〜316をVDOモード(300μsec)に制御する。VDOモードの後、CPU401は、発光点301〜316をOFFモード(50μsec)に制御する。
その後、CPU401は、発光点301、発光点302、発光点304、発光点303の順に第3の光量制御モードに制御する。このとき、モードチャンネルデコーダ633は、図9に示すCPU401が出力するモードセレクト信号およびチャンネルセレクト信号に基づいてAPCH_ON1、APCH_ON2、APCH_ON4、APCH_ON3の順にHレベルとなるAPCモード信号を出力する。
APCH_ON1の出力時間は、APCH_ON2、APCH_ON4、APCH_ON3の出力時間よりも長い。これは、発光点301に対する第3の光量制御が一連の光量制御の最初に実行されるため、発光点301からのレーザ光を受光したPD204の出力が安定しない時間が相対的に長い。PD204からの出力が安定しない時間が相対的に長いことを考慮して、本実施例の画像形成装置は、一連の光量制御において最初に実行する発光点に対する光量制御時間がその後に光量制御が実行される発光点に対する光量制御時間よりも長くなるように設計されている。本実施例の画像形成装置では、APCH_ON1の出力時間が20μsec、APCH_ON2、APCH_ON4、APCH_ON3の出力時間が9μsecに設定されており、一連の光量制御が50μsecで終了するようにAPCモード信号の出力時間が設定されている。
CPU401は、APC実行後、発光点301〜316をOFFモード(25μsec)に制御した後、再び発光点301をACCモードに制御することによってBD信号BDn+1を生成する。
図10は、図8(b)に示すAPCシーケンスにおけるPD204の出力信号の時間変化を示す図である。図10の縦軸はPD204の出力(mV)を示し、横軸は時間(μsec)を示している。図10(a)は、N走査周期目において発光点301〜304に対する第3の光量制御を実行した際のPD204の出力信号の時間変化を示している。図10(b)は、N+1走査周期目において発光点301〜304に対する第1の光量制御を実行した際のPD204の出力信号の時間変化を示している。図10(c)は、N+2走査周期目において発光点301〜304に対する第2の光量制御を実行した際のPD204の出力信号の時間変化を示している。
図10(a)(b)(c)に示すように、レーザドライバ405Aが発光点301に対する第3の光量制御、第1の光量制御、第2の光量制御を開始した直後は、PD204の出力がゼロから立ち上がるため、PD204の出力信号の振幅の減衰し、その出力信号が安定までに時間がかかる。しかしながら、各走査周期において、発光点301に対する光量制御と同一目標光量の光量制御を同一走査周期において発光点302に対して実行するため、発光点302からのレーザ光を受光した際のPD204の出力信号の振幅期間は図10に示すように短い。このように、複数の発光点に対して同一目標光量の光量制御を連続して実行することによって、本実施例の画像形成装置では1回の光量制御当りの光量制御完了時間を9μsに短縮できる。なお、各光源に対する光量制御間の消灯時間を0.1μsとすると、以下の式に示すように、本実施例の画像形成装置において1走査中に可能なAPC実行期間50μs以内に、4回の同一光量を目標光量とする光量制御が可能となる。
20μsec(光源301の光量制御時間)+{0.1μs(消灯期間)+9μs(光源302〜304の光量制御)}×3<50μsec・・・(式1)
比較例として、図11(a)(b)に同一光量を目標光量とする光量制御を連続して行わないAPCシーケンスにおけるAPC実行に必要な時間を示す。図11(a)は、光源301の光量制御が完了した後にPDの出力が0に収束する前に光源302の光量制御を開始するAPCシーケンスにおけるPDの検出信号を示している。一方、図11(b)は、光源301の光量制御が完了した後にPDの出力が0に収束した後に光源302の光量制御を開始するAPCシーケンスにおけるPDの検出信号を示している。
図11(a)および(b)のいずれの場合も、光源302における光量制御を実行する際にPDから出力される検出信号の収束に時間を要する。そのため、本実施例の画像形成装置におけるAPCシーケンスに比べて、同一光量を目標光量とする光量制御を連続して行わないAPCシーケンスの方が一つの光源に対する光量制御が完了するのに時間を要することが判る。
なお、本実施例の画像形成装置におけるAPCシーケンスは図8(a)〜(d)のパターンに限られるものではなく、同一目標光量の光量制御が連続して実行するシーケンスを含む限り他のシーケンスパターンであっても良い。例えば、N走査周期目において、発光点301〜302に対する第1の光量制御を連続して実行し、かつそのN走査周期目において、発光点303〜304に対する第2の光量制御を実行する構成でも良い。
また、APCシーケンスは、光走査装置の構成に基づいて最適なAPCシーケンスを設定することが望ましい。例えば、1走査周期内の感光ドラム上を走査する期間以外の期間において、ある回転位相におけるポリゴンミラーによって反射されたレーザ光が光走査装置の内壁によって反射されることによって感光ドラムに到達してしまう画像形成装置がある。このような画像形成装置では、1走査周期内の感光ドラム上を走査する期間以外の期間におけるAPCの実行時間を短くせざるを得ないため、設計者は、図8(d)に示すように1走査周期内におけるAPCの光量制御を実行する発光点の数が少ないAPCシーケンスを設定する。
以上で説明したように、本実施例の画像形成装置は、APCにおける光量制御に関して、少なくとも2つの発光点に対する同一光量を目標光量とする光量制御を連続して実行することによって光量制御に要する時間を短縮する。これにより、異なる光量を目標光量とする光量制御を連続して実行する画像形成装置に比べて1走査周期内に実行できる発光点数を多くすることができ、各発光点に対するAPCの実行頻度の低下を抑制することができる。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。