(57)【要約】【課題】自由度を低減することなく、光ビームの戻り光の有無に関わらず、光量制御を実現することができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】光ビームを射出する発光素子、光ビームを偏光して感光体に照射するための偏光器、光ビームの一部を、感光体への光路の外で検知して光量を検出するための受光素子、光量の変動量と規定の変動量とを比較する比較器、比較器の結果に応じて受光素子の出力値を補正する補正器、及び補正器の出力値を用いて発光素子の光量を制御する光量制御部を有する。【選択図】図１
2012061757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを射出する発光素子と、
前記光ビームを偏光して感光体に照射するための偏光器と、
前記光ビームの一部を、前記感光体への光路の外で検知して光量を検出するための受光素子と、
前記光量の変動量と規定の変動量とを比較する比較器と、
前記比較器の結果に応じて前記受光素子の出力値を補正する補正器と、
前記補正器の出力値を用いて前記発光素子の光量を制御する光量制御部と、
を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記規定の変動量は、
前記発光素子からの光ビームが前記偏光器で反射して戻る戻り光の影響を受けないときの光量の変動量よりも大きい値であることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記規定の変動量は、変更可能なことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項４】
前記規定の変動量は、光量を検出する以前に検出した光量の変動量と、前記光量の変動量よりも大きな値とするためのオフセット量を足し加えた規定の変動量を用いることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項５】
前記発光素子を駆動するための駆動電流の変動量と規定の変動量とを保持する参照テーブルを有し、前記規定の変動量を変更する際に、前記駆動電流の変動量に基づいて規定の変動量を設定できることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項６】
前記受光素子の出力値の補正は、規定の変動量と、前記発光素子を駆動するための駆動電流の変動量と、光量の変動量を検出するよりも一つ前の前記受光素子の出力値または前記補正器の出力値とから算出されることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項７】
前記受光素子の出力値の補正は、光量を検出するよりも前に検出した光量の変動量と、
前記発光素子を駆動するための駆動電流の変動量と一つ前の検出した前記受光素子の出力値または前記補正器の出力値と、から算出されることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項８】
前記発光素子を駆動するための駆動電流の変動量と補正値とを保持する参照テーブルを有し、
前記受光素子の出力値の補正は、光量の変動量を検出する一つ前の光量と前記駆動電流の変動量に基づいた前記参照テーブルの補正値とから算出されることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項９】
請求項１から８の何れか一項記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光走査装置は、発光素子例えばレーザダイオード(LD)から射出される光ビームをポリゴンミラーなどの偏光器により光ビームを走査して、帯電したドラム状の感光体の表面に照射して静電潜像を描画する装置である。
【０００３】
光走査装置は、静電潜像を描画する際に、光ビームの光量が変動してしまうと、感光体に付着するトナー量が変動してしまい、画像品質が低下する。
また、レーザダイオードは、温度変化に伴ってレーザダイオード自体の発熱や周辺温度の影響により、光ビームの光量が変動する。
【０００４】
そこで、従来光ビームの光量を一定にする光量制御として、フォトダイオード(PD)などの受光素子により、光ビームの光量を検出して、光ビームの光量が所望の光量で一定にする制御、いわゆるAPC(Automatic Power Control)が既に知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、今までの光量制御を行う場合には、ポリゴンミラーにより反射された光ビームの戻り光による影響により光量制御が所望の光量とならないことがある。これは、フォトダイオードに入射される光ビームがレーザダイオードから射出される光ビームに加えて、ポリゴンミラーにより反射されてフォトダイオードに入射される戻り光が合わさった光ビームを検出して光量を制御してしまうためである。
【０００６】
そのため、戻り光の影響を除去するためにフォトダイオードに戻り光の影響を受けないような光路を形成する場合があるが、複数の光レーザーで画像形成を行う多色画像形成装置などでは光走査装置の機構設計において自由度が低減され、機構設計が困難になる場合がある。
【０００７】
また、戻り光がフォトダイオードに入射される期間において光量制御を行わない場合、光量制御を行う期間が制限されてしまう。
一般に光量制御は画像形成領域外で実施されることが多いが、高速に画像を形成する場合、画像形成領域外を光ビームが走査する期間は限定される。したがって、光量制御を行える期間は、画像形成領域外でかつ戻り光が発生しない期間となり光量制御を行える期間が短くなってしまうという問題があった。
【０００８】
関連する技術として特許文献１、２が挙げられる。
特許文献１には、発光素子が狙いの光量よりも低下してしまうことを防止する目的で、戻り光が発生する期間には光量制御を行わない手法が開示されている。
しかし、光走査を高速に行う際に、光量制御を行える期間が限定されるという問題は解消できていない。
また、特許文献２には、戻り光の有無に関わらず光ビームの光量を所望の光量になるようにレーザダイオードの初期化動作を行う目的で、受光素子の電圧値に戻り光の光量が含まれているかを識別する手法が開示されている。
しかし、戻り光の有無の判定期間中は光量制御を行えず光量制御における時間が長くなってしまい、高速な光走査を行う場合において光量制御を行うことが困難となる問題は解消できていない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、自由度を低減することなく、光ビームの戻り光の有無に関わらず、光量制御を実現することができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、光ビームを射出する発光素子と、前記光ビームを偏光して感光体に照射するための偏光器と、前記光ビームの一部を、前記感光体への光路の外で検知して光量を検出するための受光素子と、前記光量の変動量と規定の変動量とを比較する比較器と、前記比較器の結果に応じて前記受光素子の出力値を補正する補正器と、前記補正器の出力値を用いて前記発光素子の光量を制御する光量制御部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記規定の変動量は、前記発光素子からの光ビームが前記偏光器で反射して戻る戻り光の影響を受けないときの光量の変動量よりも大きい値であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記規定の変動量は、変更可能なことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記規定の変動量は、光量を検出する以前に検出した光量の変動量と、前記光量の変動量よりも大きな値とするためのオフセット量を足し加えた規定の変動量を用いることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記発光素子を駆動するための駆動電流の変動量と規定の変動量とを保持する参照テーブルを有し、前記規定の変動量を変更する際に、前記駆動電流の変動量に基づいて規定の変動量を設定できることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記受光素子の出力値の補正は、規定の変動量と、前記発光素子を駆動するための駆動電流の変動量と、光量の変動量を検出するよりも一つ前の前記受光素子の出力値または前記補正器の出力値とから算出されることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記受光素子の出力値の補正は、光量を検出するよりも前に検出した光量の変動量と、前記発光素子を駆動するための駆動電流の変動量と一つ前の検出した前記受光素子の出力値または前記補正器の出力値と、から算出されることを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記発光素子を駆動するための駆動電流の変動量と補正値とを保持する参照テーブルを有し、前記受光素子の出力値の補正は、光量の変動量を検出する一つ前の光量と前記駆動電流の変動量に基づいた前記参照テーブルの補正値とから算出されることを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項１から８の何れか一項記載の光走査装置を備えた画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、自由度を低減することなく、光ビームの戻り光の有無に関わらず、光量制御を実現することができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置としてのカラー画像形成装置の構成について説明するための説明図である。
【図２】本発明に係る光走査装置の一実施の形態について説明するための説明図である。
【図３】戻り光について説明するための説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、LDの発光特性について説明するための説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、光量制御を行うタイミングについて説明するための説明図である。
【図６】一般の光量制御回路のブロック図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、光量制御において戻り光が生じた際の動作を説明するための説明図である。
【図８】本発明に係る光走査装置の微分効率に基づく光量制御について説明するための光量制御回路の一例である。
【図９】図８に示した光量制御回路の動作を説明するためのフローチャートの一例である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、補正値を用いた際の光量制御の動作を説明するための説明図である。
【図１１】（ａ）は、具体的に戻り光がある場合の微分効率の関係を説明するための検出電圧と時間との関係を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の検出タイミングを示す図である。
【図１２】本発明に係る光走査装置に用いられる微分効率ηINの検出部を説明するための微分効率検出部の一例である。
【図１３】図１２に示したスイッチSW52の動作を説明するためのフローチャートの一例である。
【図１４】本発明に係る光走査装置に、規定の微分効率ηREFに一つ前の微分効率検出部を用いた場合の動作を説明するためのブロック図の一例である。
【図１５】本発明に係る光走査装置に用いられる微分効率検出部の規定の微分効率設定に参照テーブルを用いた動作を説明するための説明図である。
【図１６】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る光走査装置の規定の微分効率に基づいて検出電圧値の補正値を求める際の動作を説明するための説明図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）は、検出した微分効率に基づいて検出電圧値の補正値を求める際の動作を説明するための説明図である。
【図１８】本発明に係る光走査装置に用いられる検出値補正器に参照テーブルを用いて補正値算出に関する動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施の形態を説明する。
本発明は、発光素子、例えばレーザダイオード(LD)から射出される光ビームをポリゴンミラーなどにより光ビームを走査して、帯電したドラム状感光体表面に照射して静電潜像を描画する光走査装置において、フォトダイオード(PD)などの受光素子により、光ビームの光量を検出して、光ビームの光量を一定にする光量制御に際して、以下の特徴を有する。
【００２２】
要するに、フォトダイオードに入射される光ビームの光量に応じて検出される検出値の変動量(微分効率)を検出し、フォトダイオードに入射される光ビームの光量に応じて検出される検出値が規定の変動量よりも大きい場合は、検出した光ビームの光量に応じて出力される検出値を補正し、補正した検出値を用いて光量制御を行うことを特徴とする。
【００２３】
本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。
図１は、本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置としてのカラー画像形成装置の構成について説明するための説明図である。
【００２４】
図１に搬送ベルトに沿って画像形成部が並列に配置されたタンデムタイプといわれるカラー画像形成装置の構成を示す。
各々異なる色（マゼンタ：M、シアン：C、イエロー：Y、ブラック：K）の画像を形成する画像形成部が、転写紙1を搬送する搬送ベルト2に沿って一列に配置されている。
【００２５】
搬送ベルト2は、矢印3ａ方向に駆動回転する駆動ローラ3と、矢印4ａ方向に従動回転する従動ローラ4とに架設されており、搬送ローラの回転により矢印2ａ方向に回転駆動される。
搬送ベルト2の下部には、転写紙1が収納された給紙トレイ5が備えられている。
給紙トレイ5に収納された転写紙1のうち最上位置にある転写紙は、画像形成時には、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各画像形成部GY、GM、GC、GKに順次給紙するため、静電吸着によって搬送ベルト2上に吸着される。
搬送ベルト2上に吸着された転写紙1は、第1の画像形成部（マゼンタ）GMに搬送され、ここでマゼンタの画像形成が行われる。第1の画像形成部（マゼンタ）GMは、矢印方向6m方向に回転する感光体ドラム6M、感光体ドラム6Mの周囲に配置された帯電器7M、光走査装置8、現像器9M、及び感光体クリーナ10Mを有する。
【００２６】
感光体ドラム6Mの表面は、帯電器7Mで一様に帯電された後、光走査装置8によりイエローの画像に対応したレーザー光11Mで露光され、静電潜像が形成される。
感光体ドラム6Mの表面に形成された静電潜像は現像器9Mで現像され、感光体ドラム6M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6Mと搬送ベルト2上の転写紙と接する位置（転写位置）で転写器12Mによって転写され、転写紙上に単色（マゼンタ）の画像を形成する。
【００２７】
転写が終わった感光体ドラム6Mは、感光体ドラム6Mの表面に残った不要なトナーを感光体クリーナ10Mによってクリーニングされ、次の画像形成に備えることとなる。
【００２８】
このように、第1の画像形成部（マゼンタ）GMで単色（マゼンタ）を転写された転写紙1は、搬送ベルト2によって第2の画像形成部（シアン）GCに搬送される。
ここでも、同様に感光体ドラム6C上に形成されたトナー像（シアン）は、転写紙上に重ねて転写される。
【００２９】
転写紙1は、さらに第3の画像形成部（イエロー）GY、及び第4の画像形成部（ブラック）GKに搬送され、同様に形成されたトナー像が形成されたトナー像が転写されてカラー画像を形成してゆく。
【００３０】
第4の画像形成部GKを通過してカラー画像が形成された転写紙1は、搬送ベルト2から剥離され、定着器13にて定着された後、排紙される。
【００３１】
図２は、本発明に係る光走査装置の一実施の形態について説明するための説明図である。
図２を用いて、光走査装置について説明する。
ここでは1色に着目して説明を行う。他色の光走査装置についての説明は、同様の構成であるため省略する。
図２は1LDによる書き込みを想定した光走査装置の構成としている。
LDから射出された光ビームは、ポリゴンミラー21に入射し、その反射光がポリゴンミラー21の矢印21ａ方向の回転によって偏向される。
ポリゴンミラー21によって偏向された光ビームの一部は、感光体ドラム6への光路の外に配置された反射ミラー24を介し、主走査の画像書き込み制御の基準を検知するための光検知センサ25に到達する。
光検知センサ25は、入射した光ビームを検出し、主走査の画像書き込み制御の基準となる、検知信号を書き込み制御部26へ出力する。
【００３２】
ポリゴンミラー21によって偏向された光ビームの残りは、図２中のfθレンズ22を通過した後、折り返しミラー23で反射されて感光体ドラム6に入射される。
LD20の光ビームは画像領域に入り、画像データに応じた点灯を行う。
LDドライバ27は、送られてきた画像データに応じてLD20を点灯/消灯させ、感光体ドラム6上に潜像を形成する。
【００３３】
図３は、戻り光について説明するための説明図である。
LD20から射出した光ビームはポリゴンミラー21により偏光される。
ここで、ポリゴンミラー21へ入射する光ビームとポリゴンミラー21とのなす角が90°となったとき、光ビームはポリゴンミラー21により正反射される。
この正反射により、LD20に内蔵されたPD32に入射される光ビームはLD20から射出された発光ビームに加え、ポリゴンミラー21により正反射された戻り光がPD32に入射されることになる。
PD32は受光光量に対応するモニタ電流を出力する。つまり、PD32が受光する光ビームは発光ビームに加え、ポリゴンミラー21で正反射された光ビームが合わさった出力をすることになる。
【００３４】
図４（ａ）〜（ｃ）は、LDの発光特性について説明するための説明図である。すなわち、図４（ａ）は常温時、図４（ｂ）はロット違いによる変動、図４（ｃ）は温度高音時におけるLDの駆動電流と発光光量との関係をそれぞれ示す。縦軸はLDの発光光量軸であり、横軸は駆動電流軸である。
図４（ａ）〜（ｃ）を用いて、一般的なLDの駆動電流と発光光量について説明する。
図４（ａ）において、LD20はある閾値(Ith)を超えた電流が入力されると発光を始める。LDの発光光量は駆動電流に応じて、一定の傾き(ηn)により光量が変化する。
図４（ｂ）において、LD20はロットの違いに応じて個体差があることが知られている。特に、製造時期や製造方法が変更されると同一の型番のLDであってもの特性が変化する。図４（ｂ）に示すように、閾値が略同一であっても微分効率が変動するので同一の駆動電流であっても発光光量が異なる。
図４（ｃ）において、LDの発光によりLD自身が熱を発生させ、LDの発光特性が変動する。一般に閾値が常温時よりも高くなり、その微分効率は常温時よりも小さくなることが知られている。
【００３５】
このように、LDの発光光量は個体差や温度により発光特性が変動してしまうため、光量を一定になるように駆動電流を自動で制御するAuto Power Control制御(APC制御)を行って画像形成を行っている。
【００３６】
図５（ａ）、（ｂ）は、光量制御を行うタイミングについて説明するための説明図である。すなわち、図５（ａ）は戻り光がない場合を示し、図５（ｂ）は戻り光がある場合を示す。
図５（ａ）、（ｂ）はLDの点灯信号を示しており、点灯信号がLowの期間にLDより光ビームが射出されている。高画質な画像形成を行う場合は、光量が安定するほうが良いので、1走査(1ライン)ごとに実行される。
画像形成期間は、同期点灯期間と画像領域とがあり、高速に画像形成を行う場合、ポリゴンミラーの回転数が上がり、画像形成期間の周期が短くなる。
同期検知点灯期間は、画像形成を行う画像領域の有効期間を決定するために、光検知センサに入射する光ビームを点灯する期間である。
同期点灯期間は画像領域の有効期間を決定するため確実に点灯させる必要があり一定期間の点灯が必要となる。
また、画像領域は形成する画像や感光体表面を走査する時間に応じてその期間が決定され、やはり一定の期間が確保されなければならない。
したがって、光量制御期間は画像形成期間外で実行される。
【００３７】
ここで、光量制御期間は、光ビームの光量を所望の光量とするために実行されるので光ビームの変動量に応じて変動するものの光量制御期間も一定期間以上の時間が必要になる。
光量制御期間中に戻り光を検出した場合、戻り光の影響による延長期間が発生する。
遅延期間は、戻り光を検出した際にAPC動作を停止する場合や、戻り光の影響によりAPC動作が失敗した場合に、再度APC動作を実行するために生じる。戻り光の影響によるさらなる延長期間が発生すると、光量制御期間と画像形成期間が重なってしまい、光量制御をライン毎に正確に実施できなくなる問題がある。
【００３８】
図６は、一般の光量制御回路のブロック図である。
同図に示す光量制御回路は、カソードが接地されたLD20と、アノードが接地されたPD32と、入力端がPD32のカソードに接続されたI/V変換器33と、I/V変換器33の出力端が反転入力端子に接続され、基準電圧VREFが非反転入力端子に接続された比較器１(34)と、比較器１(34)の出力端が入力端に接続された駆動電流制御部35と、駆動電流制御部35の出力端が入力端に接続され出力端がLD20のアノードに接続された駆動電流生成部36とで構成されている。
【００３９】
この光量制御回路は、駆動電流生成部36により生成された駆動電流に応じてLD20が光ビームを射出する。LD20から射出された光ビームはPD32に入射される。
PD32は入射された光ビームの光量に応じた電流値を出力し、電流値に応じた入力電圧VINを得る。
比較器１(34)は、入力電圧VIN所望の光量である基準電圧VREFとを比較し、駆動電流制御部35において入力電圧VINが基準電圧値になるように制御を行う。
【００４０】
図７（ａ）〜（ｃ）は、光量制御において戻り光が生じた際の動作を説明するための説明図である。すなわち、図７（ａ）では駆動電流が変更されるたびに一回ずつ検出するタイミングを示しているが、より正確に検出するために複数回の平均値を算出する場合や、検出電圧が目標光量と略同一であるかの判定を複数回行う場合は、検出タイミングは複数回でも良い。図７（ｂ）の駆動電流はLDを発光させる電流である。図７（ｃ）の検出タイミングは検出電圧値(VIN)を検出するタイミングを示している。
尚、図７（ａ）〜（ｃ）は簡単のために一定のステップで駆動電流を制御している場合を示している。
【００４１】
戻り光発生期間より前の期間では、LDは駆動電流に応じた光量で発光し、光ビームを射出する。
射出された光ビームは、フォトダイオードPDに入射され、フォトダイオードPDは入射された光量に応じた、モニタ電流を出力する。
出力されたモニタ電流は電流/電圧変換器(I/V変換器)により電圧に変換されて、電圧値を取得しA/D変換器によりデジタルの値である検出電圧値(VIN)が出力される。
【００４２】
ここで、検出電圧値(VIN)と目標光量とが略同一でない場合は、駆動電流を制御して、検出電圧が目標光量へ近づくように駆動電流を制御する。
【００４３】
また、戻り光が発生する領域(戻り光発生期間)では、LDより射出された光ビームに加えて、ポリゴンミラーにより正反射された戻り光が合わさった光ビームがPDに入射される。このとき、戻り光が生じる領域(戻り光発生期間)において、検出電圧値(VIN)が目標光量と略同一となった場合、駆動電流の制御は停止され、APC制御が終了する。
【００４４】
したがって、戻り光発生期間後に光ビームを射出した場合、戻り光による発光不足分が生じ、正しくAPC制御が実行されずに終了してしまう。
このような終了により、光量が目標とする光量とならないために、画像形成時の画像が劣化してしまう。
この画像の劣化を回避するために、戻り光発生期間を検出して、戻り光発生期間はAPC動作を行わない手法があるが、その場合、戻り光発生期間検出の分と戻り光発生期間の分だけAPC動作が長くなってしまう。
【００４５】
図８は、本発明に係る光走査装置の微分効率に基づく光量制御について説明するための光量制御回路の一例である。
同図に示す光量制御回路は、カソードが接地されたLD20と、アノードが接地されLD20の戻り光を検出するPD32と、入力端にPD32のカソードが接続されたI/V変換部33と、入力端にI/V変換器33の出力端が接続されたA/D変換器42と、A/D変換器42の出力端が入力端に接続された微分効率検出器37及び検出値補正器43と、微分効率器37の微分効率値(ηIN)が反転入力端子に接続され基準微分効率値(ηREF)が非反転入力端子に接続され、出力端が検出値補正器43の入力端に接続された比較器２(34−2)と、微分効率検出器37の出力端及び検出値補正器43の出力端が反転入力端子に接続され、基準電圧VREFが非反転入力端子に接続された比較器１(34−1)と、比較器１(34−1)の出力端が入力端に接続された駆動電流制御部35と、駆動電流制御部35の出力端及び検出値補正器43の入力端に入力端が接続され、出力端がLD20のアノードに接続されたD/A変換器41とを有する。
【００４６】
駆動電流制御部35で生成された設定値に応じてD/A変換器41から駆動電流が出力される。
LD20が点灯し、LD20から光ビームが射出される。
PD32は光ビームを検出し、光量に応じたモニタ電流を出力し、そのモニタ電流が電流/電圧変換器(I/V変換器)33に入力される。
I/V変換器は、モニタ電流に応じた電圧値を出力し、アナログ/デジタル(A/D)変換器42に入力される。
アナログ/デジタル変換器42では、電圧値をデジタルの値に変換する。これを検出電圧値(VIN)という。
微分効率検出部37では検出電圧値(VIN)より微分効率(ηIN)を検出する。
微分効率検出部37は、前の検出タイミングで検出値を補正した場合は検出電圧値(VIN)と補正した補正値(Vc)とに基づいて微分効率(ηIN)を検出する。
検出した微分効率(ηIN)と予め設定された規定の微分効率(ηREF)とを比較器２(34−2)にて比較する。
比較器２(34−2)で比較した結果、検出した微分効率(ηIN)が規定の微分効率(ηREF)よりも大きい場合は、検出値補正器43は検出電圧値(VIN)を補正した補正値(Vc)を出力する。
比較器２(34−2)の比較した結果、検出した微分効率(ηIN)が規定の微分効率(ηREF)よりも小さい場合は、検出値補正器43は検出電圧値(VIN)を補正せずに検出電圧値(VIN)をそのまま出力する(Vc ＝ VIN)。
補正値(Vc)と予め設定されたVREFとを比較器１(34−1)で比較し、その出力に応じて駆動電流制御部35で所望の光量となるように駆動電流を調整し、駆動電流の設定値を出力する。
駆動電流制御部35は、本実施形態で特に制限が無いが、例えば駆動電流を一定ステップで変更する制御器や一般的なPID制御器などが挙げられる。
出力された設定値をD/A変換してLD20に駆動電流を出力してLD20を点灯する。
以上のように、検出値補正器43において検出電圧値を補正した補正値(Vc)を用いて光量制御を行うことにより、戻り光による電圧値の増分を除去した光量制御を行うことができる。
【００４７】
図９は、図８に示した光量制御回路の動作を説明するためのフローチャートの一例である。
光量制御を開始すると、LD20を点灯する(ステップＳ１)。点灯した光ビームの光量に応じた出力値を得る(ステップＳ２)。
検出出力値から微分効率を検出する(ステップＳ３)。
検出した微分効率(ηIN)が規定の微分効率(ηREF)よりも大きいか否かを判断し(ステップＳ４)、検出した微分効率(ηIN)が規定の微分効率(ηREF)よりも大きい場合(ステップＳ４／Ｙ)、検出電圧値(VIN)を補正してステップＳ６へ進む(ステップＳ５)。
【００４８】
検出した微分効率(ηIN)が規定の微分効率(ηREF)より小さい場合(ステップＳ４／Ｎ)、検出電圧値(VIN)を補正しないでステップＳ６へ進む(ステップＳ８)。
ステップＳ６において、検出電圧値(VIN)が、目標光量と略同一であるか否かを判断し(ステップＳ６)、検出電圧値(VIN)が、目標光量と略同一でない場合(ステップＳ６／Ｎ)、LD20が射出する光ビームの光量が、目標光量に近づくように駆動電流を変更する(ステップＳ７)。
目標光量と略同一でない場合(ステップＳ６／Ｙ)、光量制御を終了する。
本実施形態によれば、戻り光発生期間を検出することが無く、戻り光が生じる場合でも検出電圧値を補正した補正値を用いて光量制御を続けることができ、延長期間が発生しない。
【００４９】
図１０（ａ）〜（ｅ）は、補正値を用いた際の光量制御の動作を説明するための説明図である。すなわち、図１０（ａ）は、戻り光がない場合の検出電圧値を示す図であり、図１０（ｂ）は、戻り光がある場合の検出電圧値を示す図であり、図１０（ｃ）は、戻り光がある場合の検出電圧値を補正した補正値を示す図であり、図１０（ｄ）は、駆動電流を示す図であり、図１０（ｅ）は、検出タイミングを示す図である。図１０（ａ）〜（ｅ）は簡単のために一定のステップで駆動電流を制御している場合を示している。
【００５０】
一定のステップで駆動電流を制御している場合は例えば、LDドライバの初期化動作などで行われる。
検出タイミングは検出電圧値を検出するタイミングを示している。図１０（ａ）〜（ｅ）では駆動電流が変更されるたびに一回ずつ検出するタイミングを示しているが、より正確に検出するために複数回の平均値を算出する場合や、検出電圧が目標光量と略同一であるかの判定を複数回行う場合は、検出タイミングは複数回でも良い。
【００５１】
駆動電流は、補正値(Vc)が目標光量になるように制御される。
戻り光が生じない領域では、LDは駆動電流に応じた光量で発光し、光ビームを射出する。
射出された光ビームはPDに入射され、PDは入射された光量に応じた、モニタ電流を出力する。
出力されたモニタ電流に応じて電流/電圧変換されて、検出電圧が出力される。
【００５２】
ここで、検出電圧と目標光量が略同一でない場合は、駆動電流を制御して、検出電圧が目標光量へ近づくように駆動電流を制御する。
また、戻り光が発生する領域では、光ビームに加えて、戻り光が合わさった光ビームがPDに入射される。このとき、戻り光が生じる領域(戻り光発生期間)において、検出電圧を補正した補正値が目標光量と略同一となった場合、駆動電流の制御は停止され、APC制御が終了する。
【００５３】
したがって、戻り光発生期間後に光ビームを出力した場合、戻り光による発光不足分が生じず、正しくAPC制御が実行される。このため、光量が目標とする光量となり、画像形成時の画像が劣化することがない。
また、以上のように補正値に対して光量制御を行うことで、戻り光発生期間を回避することなく光量制御ができるので、戻り光発生に伴う光量制御の時間が延長される問題が解消される。
【００５４】
図１１（ａ）は、具体的に戻り光がある場合の微分効率の関係を説明するための検出電圧と時間との関係を示す図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の検出タイミングを示す図である。
図１１（ａ）中(A)は戻り光発生期間において、戻り光を含めた光量の光ビームを検出したPDの検出電圧値を示している(実線部)。また、図１１（ａ）中(B)は戻り光発生期間において、戻り光がない場合の検出電圧値を示している(点線部)。
【００５５】
図１１（ａ）中(α)は戻り光がある場合の微分効率(ηIN)を示している。
図１１中(β)は戻り光がない場合の微分効率(ηn)を示している。
図１１中(γ)は規定の微分効率(ηREF)を示している。
検出タイミングは検出電圧値を検出するタイミングを示している。
【００５６】
図１１（ａ）、（ｂ）では駆動電流が変更されるたびに一回ずつ検出するタイミングを示しているが、より正確に検出するために複数回の平均値を算出する場合や、検出電圧が目標光量と略同一であるか否かの判定を複数回行う場合は、検出タイミングは複数回でも良い。
戻り光がある場合、図１１（ａ）中(A)のように、検出電圧は戻り光がない場合の図中(B)に対して戻り光の光量だけ増加した検出電圧値となる。
これより、図中(α)のように戻り光発生期間外から戻り光発生期間になった時の微分効率は、図中(β)の戻り光がない場合の微分効率に対して大きくなる(ηn<ηIN)。
【００５７】
そこで、検出タイミング毎に微分効率を検出し、図中(γ)の規定の微分効率(ηREF)よりも大きい場合(ηREF<ηIN)は検出電圧の補正を行い、戻り光の影響を除去した検出電圧の補正値を求め、補正値に基づいて光量制御を行う。また、規定の微分効率は戻り光が無い場合の微分効率よりも大きく、戻り光がある場合の微分効率よりも小さい値に設定することが必要となる(ηIN<ηREF)。
これより、戻り光発生期間中においても検出値の補正を行うか、補正を行わないかを検出することができる。
【００５８】
図１２は、本発明に係る光走査装置に用いられる微分効率ηINの検出部を説明するための微分効率検出部の一例である。
同図に示す微分効率検出部37−1は、入力電圧VINが入力されるレジスタ１(51−1)と、スイッチＳＷ52と、スイッチＳＷ52の出力が入力されるレジスタ２(51−2)と、レジスタ１(51−1)の出力及びレジスタ２(51−2)の出力が加え合わされる加算点と、を有する。
【００５９】
微分効率検出部37−1の出力ηinが比較器34−2の反転入力端子に接続され、レジスタ３(51−3)の出力ηrefが比較器34−2の非反転入力端子に接続されている。
【００６０】
図１２において、各レジスタは検出タイミングに同期した信号で更新されるものとする。
また各演算器は検出タイミングと同じ、又は速いクロックで動作するものとする。
レジスタ１(51−1)はA/D変換されたPD32の検出電圧を保持する。
レジスタ２(51−2)はレジスタ１(51−1)に保持された一つ前のPD32の検出電圧値または、前の検出タイミングで補正値を用いた場合は補正した補正値を保持する。
レジスタ３(51−3)は書き込み制御部またはROM/RAMなどの記憶装置より設定値を読み出して設定される規定の微分効率(ηREF)を保持する。
スイッチSW52は前の検出タイミングで補正値を求めたか否かによりレジスタ2(51−2)にレジスタ１(51−1)の値を入力するか、補正した補正値(Vc)の値を入力するかを切り替えるスイッチである。
【００６１】
図１２に示した構成により、検出電圧値が保持されたレジスタ１(51−1)の値から一つ前の検出電圧値が保持されたレジスタ２(51−2)の値を差し引くことで微分効率ηINを求める。
求めた微分効率ηINと規定の微分効率ηREFとを比較して、その結果に応じて検出電圧値の補正を行う。
【００６２】
図１３は、図１２に示したスイッチSW52の動作を説明するためのフローチャートの一例である。
図１３において、スイッチSW52は、検出電圧値を検出すると(ステップＳ１１)、一つ前の検出タイミングで検出電圧値を補正したか否かを判断し(ステップＳ１２)、検出電圧値を補正した場合(ステップＳ１２／Ｙ)、スイッチSW52はレジスタ２(51−2)にレジスタ１(51−1)の出力を入力し(ステップＳ１３)、検出電圧値を補正しなかった場合(ステップＳ１２／Ｎ)、スイッチSW52はレジスタ２(51−2)に補正した補正値を入力する(ステップＳ１４)。
【００６３】
図１４は、本発明に係る光走査装置に、規定の微分効率ηREFに一つ前の微分効率検出部を用いた場合の動作を説明するためのブロック図の一例である。
同図に示す微分効率検出部37−2は、電圧VINが入力されるレジスタ１(51−1)と、スイッチSW52と、レジスタ２(51−2)と、レジスタ１(51−1)の出力及びレジスタ２(51−2)の出力が加え合わされる加算点と、を有する。
【００６４】
微分効率検出部37−2の出力はレジスタ４(51−4)の入力端及び比較器２(34−2)の反転入力端子に接続されている。レジスタ４(51−4)の出力はレジスタ５(51−5)の出力と共に加算点に加え合わされており、加算点の出力ηinはレジスタ３(51−3)の入力端に入力される。レジスタ３(51−3)の出力ηrefは、比較器２(34−2)の非反転入力端子に接続されている。
【００６５】
この場合、事前に微分効率の目安を得ることなく規定の微分効率を設定することができる。
また各演算器は検出タイミングと同じもしくは速いクロック周期で動作するものとする。
レジスタ１(51−1)はA/D変換されたPD32の検出電圧を保持する。
レジスタ２(51−2)はレジスタ１(51−1)に保持された一つ前のPD32の検出電圧を保持する。
レジスタ３(51−3)は設定される規定の微分効率(ηIN)を保持する。
レジスタ４(51−4)は一つ前の微分効率を保持する。
レジスタ５(51−5)は書き込み制御部26またはROM/RAMなどの記憶装置より設定値を読み出して設定される規定の微分効率(ηREF)のためのオフセット量を保持する。
スイッチSW52は前の検出タイミングで補正値を求めたか否かによりレジスタ２(51−2)にレジスタ１(51−1)の値を入力するか、補正した補正値(Vc)の値を入力するかを切り替えるスイッチである。
【００６６】
図１４に示した構成により、検出電圧値が保持されたレジスタ１(51−1)の値から一つ前の検出電圧値が保持されたレジスタ２(51−2)の値を差し引くことで微分効率ηINを求める。
求めた微分効率ηINはレジスタ４(51−4)で保持される。
書き込み制御部26またはROM/RAMなどの記憶装置より設定値を読み出して、設定される規定の微分効率(ηREF)生成のためのオフセット量を保持したレジスタ５(51−5)の値を、その設定値に足し加えた値をレジスタ３(51−3)へ入力する。
以上のように動作することで、予め規定の微分効率を詳細に設定する必要がなく、個体差などが生じた場合や温度変化が生じた場合において、規定の微分効率を設定することができる。
【００６７】
図１５は、本発明に係る光走査装置に用いられる微分効率検出部の規定の微分効率設定に参照テーブルを用いた動作を説明するための説明図である。
同図に示す微分効率検出部37−3は、電圧VINが入力されるレジスタ１(51−1)と、スイッチSW52と、レジスタ２(51−2)と、レジスタ１(51−1)の出力及びレジスタ２(51−2)の出力が加え合わされる加算点と、を有する。
【００６８】
駆動電流設定値が入力されるレジスタ10(51−10)の出力端はレジスタ11(51−11)の入力端及び加算点に接続され、加算点の出力ΔIthは参照テーブル１(53−1)に入力されている。参照テーブル１(53−1)の出力ηrefは比較器34−2の非反転入力端子に接続され、微分効率検出部37−3の出力ηinは比較器34−2の反転入力端子に接続されている。
【００６９】
同図において、レジスタ10(51−10)は駆動電流の設定値を保持する。
レジスタ11(51−11)は一つ前の駆動電流の設定値を保持する。
図１３ではレジスタ3(51−3)に設定された規定の微分効率と検出した微分効率とを比較していた。
しかしながら、図１３中の微分効率検出部では駆動電流の変動量が一定でない場合、駆動電流の変動量に応じて規定の微分効率を更新する必要がある。
【００７０】
そこで、図１５に示すように構成して、駆動電流の変化量(ΔIth)に応じて、規定の微分効率を一覧のテーブルとして持つ参照テーブル１(53−1)を用いる。例えば、表１のようなテーブルを外部の記憶装置や内部のレジスタとして予め用意しておく。表１の参照テーブルは例えば8bitのΔIthに対して、規定の微分効率を設定したものである。
【００７１】
【表１】
2012061757.tif 000003
【００７２】
内部のレジスタとして保持する場合は例えば、起動時に補正値を外部の記憶装置から読み出し、各レジスタにて保持すればよい。
駆動電流のDAC値の変化量(ΔIth)を図１５のように求めて、参照テーブル１(53−1)からΔIthに対応する規定の微分効率を読み出す。読み出した規定の微分効率(ηREF)を用いて、検出した微分効率と比較して、検出電圧値の補正を行うか否かを判断すればよい。
これにより、駆動電流の変化量が一定でない場合においても、検出出力値の補正を行うことができる。
【００７３】
図１６（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る光走査装置の規定の微分効率に基づいて検出電圧値の補正値を求める際の動作を説明するための説明図である。すなわち、図１６（ａ）は戻り光がある場合の微分効率ηIN(α)と、戻り光がある場合の検出電圧(A)と、補正した検出電圧Vc(C)と、規定の微分効率ηREF(γ)とが示されている。
戻り光がある場合、LD20より射出される光ビームの光量や装置の構成によって戻り光の影響が異なることより、検出電圧値は異なる。
検出した微分効率が規定の微分効率よりも大きかった場合、規定の微分効率と駆動電流の変化量と一つ前の検出タイミングにおける検出出力値または補正値を用いて補正する。つまり、
Vc ＝ ηREF × ΔIth ＋ VIN
として求めることができる。
【００７４】
戻り光があるときの検出電圧値を補正しているのではないので、補正した検出電圧値に戻り光による電圧値の影響が生じない。また、このとき次の微分効率を算出する際は、補正した検出電圧値を一つ前の検出電圧値とすれば戻り光発生期間内に複数回検出タイミングが生じる場合でも補正を続けて行うことができる。
【００７５】
図１７（ａ）、（ｂ）は、検出した微分効率に基づいて検出電圧値の補正値を求める際の動作を説明するための説明図である。
図１７（ａ）、（ｂ）を用いて、検出した微分効率に基づいて検出電圧値の補正値を求める方法について説明する。
戻り光がある場合の検出電圧(A)は、LD20より射出される光ビームの光量や装置の構成によって検出電圧値は異なる。また、戻り光がある場合の微分効率ηIN(α)と、規定の微分効率η(ε)が近い値の場合、規定の微分効率ηに基づいて補正を行った場合、算出された補正値は実際に戻り光が生じない場合の検出電圧値に対して誤差が大きくなる恐れがある。
そこで検出した微分効率が規定の微分効率よりも大きかった場合、微分効率が規定の微分効率よりも小さかった時の微分効率より求めた電圧の増分を前の検出電圧に加えて補正値を求める。
【００７６】
駆動電流の変動量が一定の場合は、
Vc ＝ η × Δith ＋ VIN
として求めることができる。
【００７７】
駆動電流の変動量が一定でない場合は、
Vc ＝ η / ΔIth_d × Δith  ＋ VIN
として求めることができる。ただし、ΔIth_dは一つ前のタイミングにおける駆動電流の変動量である。
戻り光があるときの検出電圧値を補正しているのではないので、補正した検出電圧値に戻り光による電圧値の影響が生じない。さらに、実際に検出した微分効率を用いて補正値を求めているので、ロットの違いや温度変化による戻り光が無い場合の微分効率が変動している場合でもより正確に補正値を求めることができる。
また、このとき次の微分効率を算出する際は、補正した検出電圧値を一つ前の検出電圧値とすれば戻り光発生期間内に複数回検出タイミングが生じる場合でも補正を続けて行うことができる。図17では前回の微分効率を用いているが、例えばLDドライバが初期化を行う際に検出した微分効率を用いてもよい。
【００７８】
図１８は、本発明に係る光走査装置に用いられる検出値補正器に参照テーブルを用いて補正値算出に関する動作を説明するための説明図である。
同図に示す検出値補正器43は、駆動電流DAC値が入力されるレジスタ10(53−10)と、レジスタ10(53−10)の出力が入力されるレジスタ11(53−11)と、レジスタ10(53−10)の出力及びレジスタ11(53−11)の出力が加え合わされる加算点と、加算点の出力ΔＩthが入力される参照テーブル２(53−2)と、参照テーブル２(53−2)の出力および入力電圧VINが加え合わされる他の加算点と、を有する。
【００７９】
表２に参照テーブル２(53−2)の一例を示す。
【００８０】
【表２】
2012061757.tif 000004
【００８１】
図１８は補正値を求める際に参照テーブルを用いた構成を説明するための説明図である。
図１６、１７に示した例では、検出タイミング毎に補正値を規定の微分効率から算出を行っていた。しかしながら、乗算器などの演算器での演算時間遅れが大きくなることがある。また、駆動電流の変化量(ΔIth)が一定に変化しない場合は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：特定用途集積回路)などで実現する場合は、回路規模が大きくなってしまう。
そこで、図１８のようにして、駆動電流の変化量(ΔIth)に応じて、検出値の補正量を一覧のテーブルとして持つ参照テーブルを用いることが挙げられる。例えば、表２のようなテーブルを外部の記憶装置や内部のレジスタとして予め用意しておく。
表２の参照テーブルは8bitのΔIthに対して、補正値を設定したものである。
内部のレジスタとして保持する場合は例えば、起動時に補正値を外部の記憶装置から読み出すか、または規定の微分効率を用いて演算を行い、各レジスタにて保持すればよい。
【００８２】
検出した微分効率が規定の微分効率よりも大きい場合は、駆動電流の変化量(ΔIth)を図１８のように求めて、参照テーブルからΔIthに対応する補正値(Vt)を読み出す。読み出した補正値(Vt)を前回の出力値Vcに加えることで補正値Vcを出力する。
このようにすることで、検出タイミング毎に検出電圧値(VIN)の補正値を算出することなく補正値を求めることができる。
【００８３】
以上において、本実施形態によれば、フォトダイオードに入射される光ビームの光量に応じて検出される電圧値の変動量(微分効率)を検出し、フォトダイオードに入射される光ビームの光量に応じて検出される電圧値が規定の変動量よりも大きい場合は、検出した光ビームの光量に応じて出力される電圧値を補正し、補正した電圧値を用いて光量制御を行うので、自由度を低減することなく、光ビームの戻り光の有無に関わらず、光量制御を実現することができる。すなわち、本実施形態によれば、フォトダイオードに入射される光ビームに戻り光が含まれ場合でも、光量制御の期間を延長することなく安定した光量制御ができる。
【００８４】
また、本実施形態によれば、戻り光が発生する期間で光量を補正することを検出することができ、状況に応じて規定値が変更でき、LDの個体差などによる影響を考慮しなくても、規定の変動量を設定することができる。さらに、本実施形態によれば、駆動電流の変動量に応じて、規定の変光量を設定でき、戻り光の影響を受けることなく、より正確に補正値を求めることができ、容易な演算で補正値を求めることができる。
【００８５】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１    転写紙
２    搬送ベルト
３    駆動ローラ
４    従動ローラ
５    給紙トレイ
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ    感光体ドラム
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ    帯電器
８    光走査装置
９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ    現像器
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ    感光体クリーナ
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ    レーザー光
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ    転写器
１３    定着器
２０    ＬＤ(レーザーダイオード)
２１    ポリゴンミラー
２２    ｆθレンズ
２３    折り返しミラー
２４    反射ミラー
２５    光検知センサ
２６    書き込み制御部
２７    ＬＤドライバ
３２    ＰＤ(フォトダイオード)
３３    Ｉ／Ｖ変換器
３４、３４−１    比較器１
３４−２    比較器２
３５    駆動電流制御部
３６    駆動電流生成部
３７、３７−１、３７−２、３７−３    微分効率検出部
４１    Ｄ／Ａ変換器
４２    Ａ／Ｄ変換器
４３    検出値補正器
５１−１    レジスタ１
５１−２    レジスタ２
５１−３    レジスタ３
５１−４    レジスタ４
５１−５    レジスタ５
５１−１０    レジスタ１０
５１−１１    レジスタ１１
５２    ＳＷ(スイッチ)
５３−１    参照テーブル１
５３−２    参照テーブル２
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８７】
【特許文献１】特開２００７−２０３５４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０４５０６１号公報
【図１】
2012061757.tif 000005
【図２】
2012061757.tif 000006
【図３】
2012061757.tif 000007
【図４】
2012061757.tif 000008
【図５】
2012061757.tif 000009
【図６】
2012061757.tif 000010
【図７】
2012061757.tif 000011
【図８】
2012061757.tif 000012
【図９】
2012061757.tif 000013
【図１０】
2012061757.tif 000014
【図１１】
2012061757.tif 000015
【図１２】
2012061757.tif 000016
【図１３】
2012061757.tif 000017
【図１４】
2012061757.tif 000018
【図１５】
2012061757.tif 000019
【図１６】
2012061757.tif 000020
【図１７】
2012061757.tif 000021
【図１８】
2012061757.tif 000022