光学装置および光学装置の制御方法、ならびに、画像形成装置
【課題】感光体の残留電位を検出する構成において、作像光量制御の精度を向上させる。
【解決手段】ＡＰＣの対象を作像光量範囲のみ、すなわちモニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ1の範囲Ｌ0Ｌ1とする。残留電位検知光量は、ＡＣＣにより固定的に制御する。この場合、モニタ電圧ＡＤ変換値のダイナミックレンジは、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ1の範囲Ｌ0Ｌ1となり、残留電位検知光量までをＡＰＣの対象とする場合に比べて狭くなる。そのため、モニタ電圧の分解能が上がり、ＡＰＣの精度が向上される。
【解決手段】ＡＰＣの対象を作像光量範囲のみ、すなわちモニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ1の範囲Ｌ0Ｌ1とする。残留電位検知光量は、ＡＣＣにより固定的に制御する。この場合、モニタ電圧ＡＤ変換値のダイナミックレンジは、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ1の範囲Ｌ0Ｌ1となり、残留電位検知光量までをＡＰＣの対象とする場合に比べて狭くなる。そのため、モニタ電圧の分解能が上がり、ＡＰＣの精度が向上される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームで感光体を走査する光学装置および光学装置の制御方法、ならびに、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
暗所で帯電させた感光体に対してレーザビームを照射して露光を行うと、露光部分が除去された静電潜像が感光体上に形成される。この静電潜像を現像して紙などの印刷媒体に転写および定着させることで、画像形成がなされる。画像形成後、感光体表面を除電する。このとき、若干の電位が残留電位として感光体表面に残る。感光体に対する帯電、露光、除電を繰り返すことで残留電位が徐々に高くなり、形成される画像の品質が劣化してしまう。そのため、レーザビームで感光体を走査することで画像形成を行う画像形成装置では、感光体の残留電位を測定し、測定値が所定以上となった場合、例えばその感光体を交換するなどの処置を行う必要がある。
【０００３】
感光体の残留電位を測定するためには、感光体に照射するレーザビームの光量を、画像作像時の光量よりも大きくする必要がある。そこで、レーザビームの光量として、画像作像時の光量範囲だけでなく、残留電位を測定するための光量まで範囲を持たせ、残留電位を測定するための光量のレーザビームを出力する技術が既に知られている。
【０００４】
特許文献１には、レーザダイオード（ＬＤ）の発光電流の、Ｄ／Ａ変換におけるフルスケールを決定する電流または電圧を外部端子より入力して、そのフルスケールを変更することにより、ＬＤの発光量を変化させる構成が開示されている。特許文献１によれば、ラスタスキャンを行なうレーザダイオード書込み系で発生する、感光体の中央部での光量が高くなることを補正（シェーディング補正）することが可能となる。
【０００５】
特許文献２には、光源から出力される光の強度を検出するＡＰＣ(Auto Power Control)用の光検出器に対して入射される、記録媒体に向けられる光から分岐ミラーにより分岐された光の強度を、光量調整素子（ＮＤフィルタ、偏光素子、液晶素子など）により、連続あるいは段階的に変化させることで、記録用／再生用の光を単一のＡＰＣ用光検出器のダイナミックレンジ内に収める構成が開示されている。特許文献２によれば、記録用／再生用の光を単一のＡＰＣ用光検出器で検出する際に、これら記録用／再生用の光をＡＰＣ用光検出器のダイナミックレンジ内に収めることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の残留電位測定のためのレーザビームを出力する構成では、作像に用いる光量範囲を単純に拡張して光量制御を行っているに過ぎなかった。このことについて、図１０を用いて具体的に説明する。
【０００７】
一般的に、感光体の残留電位を測定する際のレーザビームの光量は、画像を作像する際の光量のような精度は要求されないため、残留電位の測定に際して略狙いの光量が出力されていれば十分とされる傾向にある。ところが、従来では、作像に用いる光量範囲に対して光量の大きい、残留電位を測定するためのレーザビームの光量まで一律に光量制御を行っていた。
【０００８】
すなわち、残留電位を検知するためのレーザビームを出力する場合、図１０に例示されるように、作像に用いる光量範囲Ａの上限から、残留電位を検知するための残留電位検知光量Ｃまでの、本来点灯させることの無い光量範囲Ｂが発生する。この光量範囲Ａと光量範囲Ｂとを含む全体の光量範囲が、光量制御範囲となる。したがって、光量範囲Ａに対して光量制御のダイナミックレンジが大きくなり、作像に用いる光量範囲Ａに対する光量検知の分解能が低くなってしまうという問題点があった。
【０００９】
また、上述した特許文献１では、ＬＤの発光電流のフルスケールを変更することでＬＤの発光量を変化させている。しかしながら、作像に用いる光量範囲から残留電位検知光量への変化は、上述したシェーディング補正光量に対して遙かに大きな変化となる。そのため、外部端子より入力する電流または電圧のダイナミックレンジが大きくなり、作像光量範囲に対する光量制御精度の悪化という問題は解消できていない。
【００１０】
さらに、上述した特許文献２では、光量調整素子を用いて光量のダイナミックレンジを狭くしており、作像光量範囲に対する光量制御精度の悪化を抑制することが可能である。しかしながら、複写機などの画像形成装置に搭載するＬＤは、光量をモニタするＰＤ（フォトダイオード）と一体化されているのが一般的であり、この場合、特許文献２で用いられるような光量調整素子を搭載できない。そのため、特許文献２の方法を複写機などに適用することは困難であり、光量制御精度の悪化という問題は解消できていない。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、感光体の残留電位を検出する構成において、作像光量制御の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザビームを出力する光源を駆動する駆動手段と、光源から出力されるレーザビームを検出する検出手段と、検出手段の出力を、予め定められた範囲内の値に変換する変換手段と、駆動手段を制御して、光源から出力されるレーザビームの光量を、作像光量範囲内の第１の光量と、作像光量範囲外の第２の光量とで切り替える制御手段とを有し、変換手段は、制御手段によりレーザビームの光量が第１の光量に切り替えられている場合に、検出手段の作像光量範囲の上限光量の出力を、予め定められた範囲内で最大の値に変換し、検出手段の作像光量範囲の下限光量の出力を、予め定められた範囲内で最小の値に変換することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、駆動手段が、レーザビームを出力する光源を駆動する駆動ステップと、検出手段が、光源から出力されるレーザビームを検出する検出ステップと、変換手段が、検出ステップによる出力を、予め定められた範囲内の値に変換する変換ステップと、制御手段が、駆動ステップを制御して、光源から出力されるレーザビームの光量を、作像光量範囲内の第１の光量と、作像光量範囲外の第２の光量とで切り替える制御ステップとを有し、変換ステップは、制御ステップによりレーザビームの光量が第１の光量に切り替えられている場合に、検出ステップによる作像光量範囲の上限光量の出力を、予め定められた範囲内で最大の値に変換し、検出ステップによる作像光量範囲の下限光量の出力を、予め定められた範囲内で最小の値に変換することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、感光体の残留電位を検出する構成において、作像光量制御の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施形態による光学装置を適用可能な画像形成装置の一例の構成を概略的に示す略線図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に適用可能な光学装置の一例の構成を概略的に示す略線図である。
【図３】図３は、レーザビーム光源に対するＡＰＣを行うＡＰＣ系の機能を説明するための一例の機能ブロック図である。
【図４】図４は、ドライバの一例の構成をより詳細に示すブロック図である。
【図５】図５は、従来技術によるレーザビーム光源の制御方法を説明するための略線図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態によるレーザビーム光源の制御方法を説明するための略線図である。
【図７】図７は、レーザビーム光源の駆動電流値Ｉと発光量Ｐとの一例の関係を示す略線図である。
【図８】図８は、通常のＡＰＣを行っている場合のタイミングの例を示すタイミングチャートである。
【図９】図９は、ＡＣＣを実行する場合のタイミングの例を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、従来技術による光量制御を説明するための略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る光学装置の一実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による光学装置を適用可能な画像形成装置８０の一例の構成を概略的に示す。この画像形成装置８０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色を用いてカラー画像の形成を行うことができる、タンデムタイプのカラー画像形成装置である。
【００１７】
画像形成装置８０は、ＹＭＣＫ各色の画像を形成する画像形成部Ａが、転写紙５１を搬送する搬送ベルト５２に沿って一列に配置されている。搬送ベルト５２は、その一方が駆動回転する駆動ローラと他方が従動回転する従動ローラである搬送ローラ５３、５４によって架設されており、搬送ローラ５３、５４の回転により図示の矢印方向に回転駆動される。
【００１８】
搬送ベルト５２の下部には、転写紙５１が収納された給紙トレイ５５が備えられている。給紙トレイ５５に収納された転写紙５１のうち最上位置にある転写紙は、画像形成時には給紙され、途中レジストセンサ６４により画像の書込みを行う光学ユニットの動作とのタイミングが取られ、静電吸着によって搬送ベルト５２上に吸着される。
【００１９】
吸着された転写紙５１は、イエローの画像を形成するための第１の画像形成部に搬送され、ここでイエローの画像形成が行われる。第１の画像形成部は、感光体ドラム５６Ｙとこの感光体ドラム５６Ｙの周囲に配置された帯電器５７Ｙ、露光器５８、現像器５９Ｙ、感光体クリーナ６０Ｙなどを構成要素として有する。感光体ドラム５６Ｙの表面は、帯電器５７Ｙで一様に帯電された後、露光器５８によりイエローの画像に対応したレーザビーム６１Ｙで露光され、静電潜像が形成される。
【００２０】
なお、静電潜像は、主・副走査方式の光ビーム書込みで形成され、露光器５８からのビーム走査を主走査、主走査に直交する感光体ドラムの回転を副走査とすることでドラム感光面へ２次元像の光ビーム書込みが行われる。
【００２１】
感光体ドラム５６Ｙの表面に形成された静電潜像は、現像器５９Ｙで現像され、感光体ドラム５６Ｙ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５６Ｙと搬送ベルト５２上の転写紙５１と接する位置（転写位置）で転写器６２Ｙによって転写され、転写紙５１上にイエロー単色の画像を形成する。転写が終わった感光体ドラム５６Ｙは、ドラム表面に残った不要なトナーが感光体クリーナ６０Ｙによってクリーニングされ、次の画像形成に備える。
【００２２】
このように、第１の画像形成部でイエロー単色を転写された転写紙５１は、搬送ベルト５２によってマゼンタの画像形成を行うための第２の画像形成部に搬送される。ここでも、上述の第１の画像形成部と同様にマゼンタのトナー像が感光体ドラム５６Ｍ上に形成され、転写紙５１上に既に形成されているイエローの画像に対して重ねて転写される。転写紙５１は、さらにシアンの画像形成を行うための第３の画像形成部、続いてブラックの画像形成を行うための第４の画像形成部に搬送され、上述のイエロー、マゼンタの場合と同様に形成されたシアン、ブラックのトナー像が、直前に形成された画像に対して重ねて転写される。ＹＭＣＫ各色の転写が完了すると、カラー画像が形成されることになる。
【００２３】
第４の画像形成部を通過してカラー画像が形成された転写紙５１は、搬送ベルト５２から剥離され、定着器６３にて定着された後、排紙される。
【００２４】
図２は、図１に例示した画像形成装置８０の露光器５８に含まれる、本実施形態に適用可能な光学装置の一例の構成を概略的に示す。光学装置は、レーザビーム３０を出射する光源部と、光源部から出射されたレーザビーム３０の光量を測定するために当該レーザビーム３０を受光する受光部を有する光源ユニット１と、光源部から出射されたレーザビーム３０を感光体ドラム２２上に導くための光学系を有する書込みユニット２とを備える。
【００２５】
光学装置において、光源部は、レーザビーム３０を出射するレーザビーム光源１４を有すると共に、レーザビーム光源１４の駆動制御に関わる光源コントローラ１０、ドライバ１１および電圧変換部１２を有する。光源コントローラ１０は、例えばＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)として構成される。
【００２６】
レーザビーム光源１４は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）からなり、ドライバ１１から供給される駆動電流に応じた光量のレーザビーム３０を出力する。レーザビーム光源１４は、１本のレーザビームを出力するのに限られず、複数のレーザビームを同時に出力するようにしてもよい。複数のレーザビームを同時に出力可能な発光素子としては、例えば複数のレーザダイオードが並べられて構成されたレーザダイオードアレイや、面発光を行うＶＣＳＥＬ(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)を適用することができる。
【００２７】
光学系は、カップリング光学素子１６、アパーチャ１７、ポリゴンミラー２０およびｆθレンズ２１を有する。レーザビーム光源１４から出射されたレーザビーム３０は、カップリング光学素子１６により平行光とされた後、アパーチャ１７で整形され、所定速度で回転するポリゴンミラー２０に入射されて偏向され、走査ビーム３１となる。走査ビーム３１は、ｆθレンズ２１を通過して感光体ドラム２２に照射される。走査ビーム３１は、ポリゴンミラー２０の回転に応じて感光体ドラム２２を主走査方向（図中に矢印Ｂで示す）に走査する。
【００２８】
感光体ドラム２２の走査開始位置には、同期検知部２３が配される。同期検知部２３は、受光素子として例えばフォトダイオード（ＰＤ）を備え、入射されたレーザビーム３０（走査ビーム３１）を、光電変換により電流に変換して出力する。この同期検知部２３の出力は、走査ビーム３１の走査に関する各種制御に対するタイミングを与える同期信号として用いられる。
【００２９】
また、光源ユニット１において、レーザビーム光源１４内に、レーザビーム光源１４から出力されるレーザビーム３０の光量をモニタするための受光素子１５が設けられる。受光素子１５は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）からなり、光電変換により、入射されたレーザビームを、光量に応じた電流の信号に変換して出力する。受光素子１５は、レーザダイオードのバックビームが入射されるように配置される。これに限らず、レーザビーム光源１４から出射されるレーザビーム３０の光路上にハーフミラーやアパーチャミラーを設け、これらハーフミラーやアパーチャミラーで反射されたレーザビーム３０が入射されるように、受光素子１５を配置してもよい。
【００３０】
受光素子１５から出力された電流は、電圧変換部１２で抵抗素子などにより電圧に変換されて、モニタ電圧Ｖｐｄとしてドライバ１１に供給される。ドライバ１１は、光源コントローラ１０から供給される、ＡＰＣ(Auto Power Control)の目標光量を示す情報と、このモニタ電圧Ｖｐｄとに基づき、レーザビーム光源１４から安定した光量でレーザビーム３０を出力させるためのＡＰＣを行う。
【００３１】
図３は、上述のレーザビーム光源１４に対するＡＰＣを行うＡＰＣ系の機能を説明するための一例の機能ブロック図である。なお、図３において、上述した図２と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ＡＰＣは、レーザビーム３０が主走査方向に走査される毎のタイミングでレーザビーム３０の光量補正を行うラインＡＰＣを適用することができる。
【００３２】
光源コントローラ１０は、例えば図示されないメインＣＰＵの命令に従い、レーザビーム３０のＡＰＣにおける目標光量値（以下、ＡＰＣ目標光量値Ｐapc）を含む駆動制御信号を、ドライバ１１に供給する。ドライバ１１は、受信した駆動制御信号に含まれるＡＰＣ目標光量値Ｐapcに対応する基準電圧値ＶREFを決定する。
【００３３】
ドライバ１１は、レーザビーム３０を受光素子１５で受光した際の、受光素子１５の出力を電圧変換部１２で電圧値に変換したモニタ電圧Ｖｐｄが、この基準電圧値ＶREFと等しくなるように、レーザビーム光源１４に供給する駆動電流の電流値を制御する。その結果、レーザビーム光源１４は、略ＡＰＣ目標光量値Ｐapcの光量で安定的にレーザビーム３０を出力する。
【００３４】
なお、光源コントローラ１０に対して図示されない画像処理部から、画像データが供給された場合、光源コントローラ１０は、この画像データと、図示されないメインＣＰＵから受信した制御信号とに基づき、レーザビーム光源１４を画像データに従い駆動するための駆動信号である画像データ点灯信号を生成する。また、光源コントローラ１０は、メインＣＰＵからの命令に従い、レーザビーム３０が同期検知部２３の位置を走査するタイミングでレーザビーム３０を点灯させるＢＤ点灯を行うための、ＢＤ点灯信号を生成する。
【００３５】
図４は、ドライバ１１の一例の構成をより詳細に示す。なお、図４において、上述した図２と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図４に例示されるように、ドライバ１１は、制御部１００、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１０１および電流ＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）１０２を有する。
【００３６】
制御部１００は、光源コントローラ１０が図示されないメインＣＰＵの命令に従い駆動制御信号に含めて送信した、ＡＰＣ目標光量値Ｐapc、ＡＣＣ(Auto Current Control)目標光量値Ｐacc、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号、画像データ点灯信号、ＡＰＣ点灯信号およびＢＤ点灯信号を受信する。なお、詳細は後述するが、ＡＣＣは、レーザビーム光源１４を、固定的な電流でレーザビーム３０を出力するように駆動する制御であり、感光体ドラム２２の残留電位を検知する際に用いられる。
【００３７】
また、制御部１００は、レーザビーム光源１４を点灯させる際には、電流ＤＡＣ１０２に対して、レーザビーム光源１４に対して供給する駆動電流の電流値を設定する。電流ＤＡＣ１０２は、制御部１００からデジタル値として設定された電流値の電流を出力し、レーザビーム光源１４を点灯駆動する。ＡＤＣ１０１は、電圧変換部１２から供給されるモニタ電圧Ｖｐｄを予め定められた範囲内のデジタル値に変換し、制御部１００に供給する。
【００３８】
制御部１００は、光源コントローラ１０から供給される駆動制御信号に含まれるＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＰＣを示している状態では、ＡＰＣを行う。すなわち、制御部１００は、ＡＤＣ１０１からデジタル値に変換されて供給されたモニタ電圧Ｖｐｄと、駆動制御信号に含まれるＡＰＣ目標光量値Ｐapcに対応して決定されたモニタ基準値ＶREFとに基づき、レーザビーム光源１４を駆動する駆動電流の電流値Ｉdac＿apcを決定し、この電流値Ｉdac＿apcを電流ＤＡＣ１０２に設定する。
【００３９】
一方、制御部１００は、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＣＣを示している状態では、ＡＣＣを行う。すなわち、制御部１００は、現在のＡＰＣ目標光量値Ｐapcと、現在の電流ＤＡＣ１０２の設定値と、次のＡＣＣ目標値Ｐaccとに基づき、後述するようにして、ＡＣＣにおける電流値Ｉdac＿accを算出し、電流ＤＡＣ１０２に対して設定する。
【００４０】
次に、本発明の実施形態によるレーザビーム光源１４の制御方法について、より詳細に説明する。図５および図６は、従来技術および本発明の実施形態による制御方法の例をそれぞれ示す。
【００４１】
図５および図６において、横軸は、レーザビーム光源１４からレーザビーム３０を出力した際の受光素子１５の出力を電圧値に変換したモニタ電圧Ｖｐｄを、ＡＤＣ１０１でデジタル値に変換したモニタ電圧ＡＤ変換値を示す。また、以下では、画像データに従い画像形成を行うために感光体ドラム２２を走査することを作像と呼び、作像の際のレーザビーム３０の光量を作像光量と呼ぶ。ＡＰＣでは、この作像光量を、ＡＰＣ目標光量値Ｐapcの予め決められた範囲内に収めるような制御を行う。
【００４２】
図５および図６において、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0およびＬ1は、それぞれ、作像光量の範囲の下限および上限の光量に対応する。また、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ2は、感光体ドラム２２の残留電位を検知するためのレーザビーム３０の光量に対応する。図５および図６に示されるように、感光体ドラム２２の残留電位を検知するためには、レーザビーム３０の光量を、作像光量範囲の上限の光量Ｌ1よりも大きな光量Ｌ2とする。
【００４３】
従来では、図５に例示されるように、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ2の範囲Ｌ0Ｌ2の全体をＡＰＣの対象としていた。すなわち、作像光量範囲のみならず、作像光量範囲の上限から残留電位を検知するための光量までの範囲を含めて、レーザビーム３０の光量に対するＡＰＣを行っていた。この場合、モニタ電圧ＡＤ変換値のダイナミックレンジは、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ2の範囲Ｌ0Ｌ2となる。
【００４４】
これに対して本実施形態では、図６に例示されるように、ＡＰＣの対象を作像光量範囲のみ、すなわちモニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ1の範囲Ｌ0Ｌ1をＡＰＣの対象とする。残留電位を検知するための光量については、ＡＣＣによりレーザビーム３０の光量を固定的に制御する。この場合、モニタ電圧ＡＤ変換値のダイナミックレンジは、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ1の範囲Ｌ0Ｌ1となり、図５の例に比べて狭くなる。
【００４５】
ここで、制御部１００は、電圧変換部１２から供給されたモニタ電圧ＶｐｄをＡＤＣ１０１でＡ／Ｄ変換し、デジタル値として処理する。ＡＤＣ１０１でのＡ／Ｄ変換における量子化ビット数が同一であれば、モニタ電圧Ｖｐｄのより狭い範囲に量子化ビット数のフルスケールを割り当てることで、モニタ電圧Ｖｐｄに対してより高い分解能を得ることができる。
【００４６】
一例として、ＡＤＣ１０１が８ビットの量子化ビット数でＡ／Ｄ変換を行う場合、フルスケールは、０〜２５５の２５６段階の値を持つ。図５に示す従来の方法では、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ2の範囲Ｌ0Ｌ2にフルスケールを割り当てることになり、この範囲Ｌ0Ｌ2を２５５分割した値を単位として光量検出が行われて作像時のＡＰＣが実行される。これに対して、図６に示す本実施形態の方法では、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ1の範囲Ｌ0Ｌ1にフルスケールを割り当てることになり、この範囲Ｌ0Ｌ1を２５５分割した値を単位として光量検出が行われて作像時のＡＰＣが実行される。
【００４７】
上述したように、感光体ドラム２２の残留電位を検知するための光量は、作像光量の範囲の上限の光量よりも大きいので、範囲Ｌ0Ｌ2よりも範囲Ｌ0Ｌ1の方が狭くなる。したがって、作像時において、従来の方法に比べ本実施形態による方法の方が高い分解能でレーザビーム３０の光量検出を行うことができ、より高精度にＡＰＣを実行することができる。
【００４８】
次に、感光体ドラム２２の残留電位を検知する光量でレーザビーム３０をＡＣＣにより出力するための、レーザビーム光源１４を駆動する駆動電流の算出方法について説明する。
【００４９】
図７は、レーザビーム光源１４の駆動電流値Ｉと発光量Ｐとの一例の関係を示す。図７に示されるように、駆動電流値Ｉがある電流値Ｂｉａｓを超えると、駆動電流値Ｉに対する発光量Ｐの増加率が急激に増大すると共に、発光量Ｐが駆動電流値Ｉに略比例して増加していく。駆動電流値Ｉが０から電流値Ｂｉａｓまでの領域をＬＥＤ(Light Emitting Diode)発光領域と呼び、駆動電流値Ｉが電流値Ｂｉａｓ以上の領域をＬＤ発光領域と呼ぶ。
【００５０】
電流ＤＡＣ１０２は、このＬＥＤ発光領域とＬＤ発光領域との境界となる電流値Ｂｉａｓと、駆動電流値Ｉが電流値Ｂｉａｓ以上のＬＤ発光領域の電流Ｉｄａｃとを制御している。ＡＣＣ時に電流ＤＡＣ１０２に設定する電流値Ｉdac＿accは、ＬＤ発光領域の電流Ｉｄａｃの値を用いて下記の式（１）により算出する。
Ｉdac＿acc＝(Ｐacc／Ｐapc)×Ｉdac＿apc …（１）
【００５１】
次に、ＡＰＣおよびＡＣＣの切り替えタイミングについて、図８および図９のタイミングチャートを用いて説明する。ドライバ１１は、光源コントローラ１０から供給された駆動制御信号に含まれるＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号の状態に応じてＡＰＣとＡＣＣとを切り替える。
【００５２】
図８は、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＰＣを示している状態であり、通常のＡＰＣを行っている場合の例を示す。ドライバ１１は、光源コントローラ１０からレーザビーム３０が同期検知部２３の位置を走査するタイミングで供給されるＢＤ点灯信号に応じて、レーザビーム光源１４を光量ｂでＢＤ点灯させる。同期検知部２３は、ＢＤ点灯されたレーザビーム３０（走査ビーム３１）を検知すると、同期信号ＤＴＥＰを出力する。同期信号ＤＴＥＰは、例えば図示されないメインＣＰＵに供給される。
【００５３】
メインＣＰＵは、この同期信号ＤＴＥＰに基づき、作像を行うための点灯タイミングや、ＡＰＣを行うための点灯タイミングを光源コントローラ１０に指示する。光源コントローラ１０は、この指示に従い各種タイミング信号を生成し、ドライバ１１に供給する。ドライバ１１は、供給された各種タイミング信号に従い、レーザビーム３０が感光体ドラム２２の作像領域を走査する期間で、作像光量である光量ａでレーザビーム光源１４を点灯させ、その後、作像領域外において光量ａでレーザビーム光源１４をＡＰＣ点灯させる。光量ａは、ＡＰＣ目標光量値Ｐapcの光量である。
【００５４】
なお、ＢＤ点灯のための光量ｂは、光量ａに対して、同等か、または、若干高い光量が設定される。光量ｂによるＢＤ点灯は、ＡＣＣによって点灯させてもよいし、ＡＰＣによって点灯させてもよい。ＢＤ点灯をＡＰＣにより行う場合は、目標光量値をＡＰＣ目標光量値Ｐapcとは異なる値に設定することができる。
【００５５】
図９は、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＰＣを示す状態からＡＣＣを示す状態に切り替わり、ＡＣＣを実行する場合の例を示す。この場合、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号は、例えば図示されないメインＣＰＵの制御に従い切り替わる。時点ｔ1でＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＣＣを示す状態に切り替わると、ドライバ１１の制御部１００は、上述した式（１）に従い電流値Ｉdac＿accを算出し、電流ＤＡＣ１０２に設定する。なお、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＣＣを示す状態に切り替わる時点ｔ1は、ＢＤ点灯が終了したタイミングから、残留電位測定光量での点灯を行うために予め定められたタイミングの直前までの間であれば、どのタイミングであってもよい。
【００５６】
光源コントローラ１０は、メインＣＰＵからの指示に従いＡＣＣを行うための各種タイミング信号を生成し、ドライバ１１に供給する。ドライバ１１は、供給された各種タイミング信号に従い、レーザビーム３０が感光体ドラム２２の作像領域を走査する期間に電流値Ｉdac＿accの駆動電流でレーザビーム光源１４を駆動し、残留電位光量である光量ｃで点灯させる。光量ｃは、ＡＰＣ点灯の光量ａおよびＢＤ点灯の光量ｂよりも大きな光量とされる。また、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＣＣを示す状態の場合、作像光量のためのＡＰＣは必要ないため、ＡＰＣ点灯は行わない。ＢＤ点灯は、図８に示したＡＰＣの場合と同様に所定のタイミングで点灯される。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、作像時の光量よりも大きな光量で残留電位の検知を行う場合に、ＡＰＣの対象を作像光量範囲内のみとし、ＡＰＣの対象を残留電位検知光量までとした場合に比べ、モニタ電圧ＡＤ変換値のダイナミックレンジを狭くしている。そのため、光量モニタ時の分解能を高めることができ、より高い精度でＡＰＣを行うことができる。
【００５８】
（実施形態の変形例）
上述の実施形態では、ＡＣＣ時に電流ＤＡＣ１０２に対して設定する電流値Ｉdac＿accを、現在の作像における作像光量に対応するＡＰＣ目標光量値Ｐapcと、電流値Ｉdac＿accとを用いて算出するように説明した。これに対し、本実施形態の変形例では、ＢＤ点灯の光量をＡＰＣする場合に、ＡＣＣ時に電流ＤＡＣ１０２に対して設定する電流値Ｉdac＿accを、ＢＤ点灯に対してＡＰＣを行う電流値Ｉdac＿apc＿bdおよびＡＰＣ目標光量値Ｐapc＿bdと、ＡＣＣ時のＡＣＣ目標光量値Ｐaccとを用いて、下記の式（２）により算出する。
Ｉdac＿acc＝(Ｐacc／Ｐapc＿bd)×Ｉdac＿apc＿bd …（２）
【００５９】
すなわち、上述した図７では、電流値Ｂｉａｓ以上のＬＤ発光領域において、駆動電流値Ｉと発光量Ｐとが直線的な比例関係となっているように示したが、実際には、これら駆動電流値Ｉと発光量Ｐとの関係は、直線的な対応関係に対して若干の歪みを持っている。そのため、ＡＣＣ時に電流ＤＡＣ１０２に設定する電流値Ｉdac＿accを算出する際に、作像点灯のためのＡＰＣ目標光量値Ｐapcが変動すると、ＡＣＣ時の電流値Ｉdac＿accも変動することになり、結果的に、ＡＣＣ点灯の光量にバラツキが発生し易くなる。
【００６０】
そこで、本実施形態の変形例のように、作像光量に加え、ＢＤ点灯用のＡＰＣ目標光量値Ｐapc＿bdおよび電流値Ｉdac＿apc＿bdを用いてＡＣＣ時の電流値Ｉdac＿accを算出する。ＢＤ点灯の光量は、同期検知部２３の出力信号である同期信号ＤＴＥＰを安定させるため、常に一定の値を設定するのが好ましい。これにより、ＡＣＣ時に電流ＤＡＣ１０２に設定される電流値Ｉdac＿accも安定し、ＡＣＣ点灯の際の光量Ｐaccのバラツキを抑制することができる。
【００６１】
なお、ＢＤ点灯光量に対してＡＰＣを行う際のＡＰＣ点灯は、図８のＢＤ点灯をそのまま用いてもよいし、作像光量での点灯期間と、ＢＤ点灯タイミングとの間に、新たに点灯タイミングを設けてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 光源ユニット
２ 書込みユニット
１０ 光源コントローラ
１１ ドライバ
１２ 電圧変換部
１４ レーザビーム光源
１５ 受光素子
２２ 感光体ドラム
２３ 同期検知部
３０ レーザビーム
１００ 制御部
１０１ ＡＤＣ
１０２ 電流ＤＡＣ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特開２００３−０６０２８９号公報
【特許文献２】特開２００９−０１５８９５号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームで感光体を走査する光学装置および光学装置の制御方法、ならびに、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
暗所で帯電させた感光体に対してレーザビームを照射して露光を行うと、露光部分が除去された静電潜像が感光体上に形成される。この静電潜像を現像して紙などの印刷媒体に転写および定着させることで、画像形成がなされる。画像形成後、感光体表面を除電する。このとき、若干の電位が残留電位として感光体表面に残る。感光体に対する帯電、露光、除電を繰り返すことで残留電位が徐々に高くなり、形成される画像の品質が劣化してしまう。そのため、レーザビームで感光体を走査することで画像形成を行う画像形成装置では、感光体の残留電位を測定し、測定値が所定以上となった場合、例えばその感光体を交換するなどの処置を行う必要がある。
【０００３】
感光体の残留電位を測定するためには、感光体に照射するレーザビームの光量を、画像作像時の光量よりも大きくする必要がある。そこで、レーザビームの光量として、画像作像時の光量範囲だけでなく、残留電位を測定するための光量まで範囲を持たせ、残留電位を測定するための光量のレーザビームを出力する技術が既に知られている。
【０００４】
特許文献１には、レーザダイオード（ＬＤ）の発光電流の、Ｄ／Ａ変換におけるフルスケールを決定する電流または電圧を外部端子より入力して、そのフルスケールを変更することにより、ＬＤの発光量を変化させる構成が開示されている。特許文献１によれば、ラスタスキャンを行なうレーザダイオード書込み系で発生する、感光体の中央部での光量が高くなることを補正（シェーディング補正）することが可能となる。
【０００５】
特許文献２には、光源から出力される光の強度を検出するＡＰＣ(Auto Power Control)用の光検出器に対して入射される、記録媒体に向けられる光から分岐ミラーにより分岐された光の強度を、光量調整素子（ＮＤフィルタ、偏光素子、液晶素子など）により、連続あるいは段階的に変化させることで、記録用／再生用の光を単一のＡＰＣ用光検出器のダイナミックレンジ内に収める構成が開示されている。特許文献２によれば、記録用／再生用の光を単一のＡＰＣ用光検出器で検出する際に、これら記録用／再生用の光をＡＰＣ用光検出器のダイナミックレンジ内に収めることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の残留電位測定のためのレーザビームを出力する構成では、作像に用いる光量範囲を単純に拡張して光量制御を行っているに過ぎなかった。このことについて、図１０を用いて具体的に説明する。
【０００７】
一般的に、感光体の残留電位を測定する際のレーザビームの光量は、画像を作像する際の光量のような精度は要求されないため、残留電位の測定に際して略狙いの光量が出力されていれば十分とされる傾向にある。ところが、従来では、作像に用いる光量範囲に対して光量の大きい、残留電位を測定するためのレーザビームの光量まで一律に光量制御を行っていた。
【０００８】
すなわち、残留電位を検知するためのレーザビームを出力する場合、図１０に例示されるように、作像に用いる光量範囲Ａの上限から、残留電位を検知するための残留電位検知光量Ｃまでの、本来点灯させることの無い光量範囲Ｂが発生する。この光量範囲Ａと光量範囲Ｂとを含む全体の光量範囲が、光量制御範囲となる。したがって、光量範囲Ａに対して光量制御のダイナミックレンジが大きくなり、作像に用いる光量範囲Ａに対する光量検知の分解能が低くなってしまうという問題点があった。
【０００９】
また、上述した特許文献１では、ＬＤの発光電流のフルスケールを変更することでＬＤの発光量を変化させている。しかしながら、作像に用いる光量範囲から残留電位検知光量への変化は、上述したシェーディング補正光量に対して遙かに大きな変化となる。そのため、外部端子より入力する電流または電圧のダイナミックレンジが大きくなり、作像光量範囲に対する光量制御精度の悪化という問題は解消できていない。
【００１０】
さらに、上述した特許文献２では、光量調整素子を用いて光量のダイナミックレンジを狭くしており、作像光量範囲に対する光量制御精度の悪化を抑制することが可能である。しかしながら、複写機などの画像形成装置に搭載するＬＤは、光量をモニタするＰＤ（フォトダイオード）と一体化されているのが一般的であり、この場合、特許文献２で用いられるような光量調整素子を搭載できない。そのため、特許文献２の方法を複写機などに適用することは困難であり、光量制御精度の悪化という問題は解消できていない。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、感光体の残留電位を検出する構成において、作像光量制御の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザビームを出力する光源を駆動する駆動手段と、光源から出力されるレーザビームを検出する検出手段と、検出手段の出力を、予め定められた範囲内の値に変換する変換手段と、駆動手段を制御して、光源から出力されるレーザビームの光量を、作像光量範囲内の第１の光量と、作像光量範囲外の第２の光量とで切り替える制御手段とを有し、変換手段は、制御手段によりレーザビームの光量が第１の光量に切り替えられている場合に、検出手段の作像光量範囲の上限光量の出力を、予め定められた範囲内で最大の値に変換し、検出手段の作像光量範囲の下限光量の出力を、予め定められた範囲内で最小の値に変換することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、駆動手段が、レーザビームを出力する光源を駆動する駆動ステップと、検出手段が、光源から出力されるレーザビームを検出する検出ステップと、変換手段が、検出ステップによる出力を、予め定められた範囲内の値に変換する変換ステップと、制御手段が、駆動ステップを制御して、光源から出力されるレーザビームの光量を、作像光量範囲内の第１の光量と、作像光量範囲外の第２の光量とで切り替える制御ステップとを有し、変換ステップは、制御ステップによりレーザビームの光量が第１の光量に切り替えられている場合に、検出ステップによる作像光量範囲の上限光量の出力を、予め定められた範囲内で最大の値に変換し、検出ステップによる作像光量範囲の下限光量の出力を、予め定められた範囲内で最小の値に変換することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、感光体の残留電位を検出する構成において、作像光量制御の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施形態による光学装置を適用可能な画像形成装置の一例の構成を概略的に示す略線図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に適用可能な光学装置の一例の構成を概略的に示す略線図である。
【図３】図３は、レーザビーム光源に対するＡＰＣを行うＡＰＣ系の機能を説明するための一例の機能ブロック図である。
【図４】図４は、ドライバの一例の構成をより詳細に示すブロック図である。
【図５】図５は、従来技術によるレーザビーム光源の制御方法を説明するための略線図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態によるレーザビーム光源の制御方法を説明するための略線図である。
【図７】図７は、レーザビーム光源の駆動電流値Ｉと発光量Ｐとの一例の関係を示す略線図である。
【図８】図８は、通常のＡＰＣを行っている場合のタイミングの例を示すタイミングチャートである。
【図９】図９は、ＡＣＣを実行する場合のタイミングの例を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、従来技術による光量制御を説明するための略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る光学装置の一実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による光学装置を適用可能な画像形成装置８０の一例の構成を概略的に示す。この画像形成装置８０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色を用いてカラー画像の形成を行うことができる、タンデムタイプのカラー画像形成装置である。
【００１７】
画像形成装置８０は、ＹＭＣＫ各色の画像を形成する画像形成部Ａが、転写紙５１を搬送する搬送ベルト５２に沿って一列に配置されている。搬送ベルト５２は、その一方が駆動回転する駆動ローラと他方が従動回転する従動ローラである搬送ローラ５３、５４によって架設されており、搬送ローラ５３、５４の回転により図示の矢印方向に回転駆動される。
【００１８】
搬送ベルト５２の下部には、転写紙５１が収納された給紙トレイ５５が備えられている。給紙トレイ５５に収納された転写紙５１のうち最上位置にある転写紙は、画像形成時には給紙され、途中レジストセンサ６４により画像の書込みを行う光学ユニットの動作とのタイミングが取られ、静電吸着によって搬送ベルト５２上に吸着される。
【００１９】
吸着された転写紙５１は、イエローの画像を形成するための第１の画像形成部に搬送され、ここでイエローの画像形成が行われる。第１の画像形成部は、感光体ドラム５６Ｙとこの感光体ドラム５６Ｙの周囲に配置された帯電器５７Ｙ、露光器５８、現像器５９Ｙ、感光体クリーナ６０Ｙなどを構成要素として有する。感光体ドラム５６Ｙの表面は、帯電器５７Ｙで一様に帯電された後、露光器５８によりイエローの画像に対応したレーザビーム６１Ｙで露光され、静電潜像が形成される。
【００２０】
なお、静電潜像は、主・副走査方式の光ビーム書込みで形成され、露光器５８からのビーム走査を主走査、主走査に直交する感光体ドラムの回転を副走査とすることでドラム感光面へ２次元像の光ビーム書込みが行われる。
【００２１】
感光体ドラム５６Ｙの表面に形成された静電潜像は、現像器５９Ｙで現像され、感光体ドラム５６Ｙ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５６Ｙと搬送ベルト５２上の転写紙５１と接する位置（転写位置）で転写器６２Ｙによって転写され、転写紙５１上にイエロー単色の画像を形成する。転写が終わった感光体ドラム５６Ｙは、ドラム表面に残った不要なトナーが感光体クリーナ６０Ｙによってクリーニングされ、次の画像形成に備える。
【００２２】
このように、第１の画像形成部でイエロー単色を転写された転写紙５１は、搬送ベルト５２によってマゼンタの画像形成を行うための第２の画像形成部に搬送される。ここでも、上述の第１の画像形成部と同様にマゼンタのトナー像が感光体ドラム５６Ｍ上に形成され、転写紙５１上に既に形成されているイエローの画像に対して重ねて転写される。転写紙５１は、さらにシアンの画像形成を行うための第３の画像形成部、続いてブラックの画像形成を行うための第４の画像形成部に搬送され、上述のイエロー、マゼンタの場合と同様に形成されたシアン、ブラックのトナー像が、直前に形成された画像に対して重ねて転写される。ＹＭＣＫ各色の転写が完了すると、カラー画像が形成されることになる。
【００２３】
第４の画像形成部を通過してカラー画像が形成された転写紙５１は、搬送ベルト５２から剥離され、定着器６３にて定着された後、排紙される。
【００２４】
図２は、図１に例示した画像形成装置８０の露光器５８に含まれる、本実施形態に適用可能な光学装置の一例の構成を概略的に示す。光学装置は、レーザビーム３０を出射する光源部と、光源部から出射されたレーザビーム３０の光量を測定するために当該レーザビーム３０を受光する受光部を有する光源ユニット１と、光源部から出射されたレーザビーム３０を感光体ドラム２２上に導くための光学系を有する書込みユニット２とを備える。
【００２５】
光学装置において、光源部は、レーザビーム３０を出射するレーザビーム光源１４を有すると共に、レーザビーム光源１４の駆動制御に関わる光源コントローラ１０、ドライバ１１および電圧変換部１２を有する。光源コントローラ１０は、例えばＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)として構成される。
【００２６】
レーザビーム光源１４は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）からなり、ドライバ１１から供給される駆動電流に応じた光量のレーザビーム３０を出力する。レーザビーム光源１４は、１本のレーザビームを出力するのに限られず、複数のレーザビームを同時に出力するようにしてもよい。複数のレーザビームを同時に出力可能な発光素子としては、例えば複数のレーザダイオードが並べられて構成されたレーザダイオードアレイや、面発光を行うＶＣＳＥＬ(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)を適用することができる。
【００２７】
光学系は、カップリング光学素子１６、アパーチャ１７、ポリゴンミラー２０およびｆθレンズ２１を有する。レーザビーム光源１４から出射されたレーザビーム３０は、カップリング光学素子１６により平行光とされた後、アパーチャ１７で整形され、所定速度で回転するポリゴンミラー２０に入射されて偏向され、走査ビーム３１となる。走査ビーム３１は、ｆθレンズ２１を通過して感光体ドラム２２に照射される。走査ビーム３１は、ポリゴンミラー２０の回転に応じて感光体ドラム２２を主走査方向（図中に矢印Ｂで示す）に走査する。
【００２８】
感光体ドラム２２の走査開始位置には、同期検知部２３が配される。同期検知部２３は、受光素子として例えばフォトダイオード（ＰＤ）を備え、入射されたレーザビーム３０（走査ビーム３１）を、光電変換により電流に変換して出力する。この同期検知部２３の出力は、走査ビーム３１の走査に関する各種制御に対するタイミングを与える同期信号として用いられる。
【００２９】
また、光源ユニット１において、レーザビーム光源１４内に、レーザビーム光源１４から出力されるレーザビーム３０の光量をモニタするための受光素子１５が設けられる。受光素子１５は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）からなり、光電変換により、入射されたレーザビームを、光量に応じた電流の信号に変換して出力する。受光素子１５は、レーザダイオードのバックビームが入射されるように配置される。これに限らず、レーザビーム光源１４から出射されるレーザビーム３０の光路上にハーフミラーやアパーチャミラーを設け、これらハーフミラーやアパーチャミラーで反射されたレーザビーム３０が入射されるように、受光素子１５を配置してもよい。
【００３０】
受光素子１５から出力された電流は、電圧変換部１２で抵抗素子などにより電圧に変換されて、モニタ電圧Ｖｐｄとしてドライバ１１に供給される。ドライバ１１は、光源コントローラ１０から供給される、ＡＰＣ(Auto Power Control)の目標光量を示す情報と、このモニタ電圧Ｖｐｄとに基づき、レーザビーム光源１４から安定した光量でレーザビーム３０を出力させるためのＡＰＣを行う。
【００３１】
図３は、上述のレーザビーム光源１４に対するＡＰＣを行うＡＰＣ系の機能を説明するための一例の機能ブロック図である。なお、図３において、上述した図２と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ＡＰＣは、レーザビーム３０が主走査方向に走査される毎のタイミングでレーザビーム３０の光量補正を行うラインＡＰＣを適用することができる。
【００３２】
光源コントローラ１０は、例えば図示されないメインＣＰＵの命令に従い、レーザビーム３０のＡＰＣにおける目標光量値（以下、ＡＰＣ目標光量値Ｐapc）を含む駆動制御信号を、ドライバ１１に供給する。ドライバ１１は、受信した駆動制御信号に含まれるＡＰＣ目標光量値Ｐapcに対応する基準電圧値ＶREFを決定する。
【００３３】
ドライバ１１は、レーザビーム３０を受光素子１５で受光した際の、受光素子１５の出力を電圧変換部１２で電圧値に変換したモニタ電圧Ｖｐｄが、この基準電圧値ＶREFと等しくなるように、レーザビーム光源１４に供給する駆動電流の電流値を制御する。その結果、レーザビーム光源１４は、略ＡＰＣ目標光量値Ｐapcの光量で安定的にレーザビーム３０を出力する。
【００３４】
なお、光源コントローラ１０に対して図示されない画像処理部から、画像データが供給された場合、光源コントローラ１０は、この画像データと、図示されないメインＣＰＵから受信した制御信号とに基づき、レーザビーム光源１４を画像データに従い駆動するための駆動信号である画像データ点灯信号を生成する。また、光源コントローラ１０は、メインＣＰＵからの命令に従い、レーザビーム３０が同期検知部２３の位置を走査するタイミングでレーザビーム３０を点灯させるＢＤ点灯を行うための、ＢＤ点灯信号を生成する。
【００３５】
図４は、ドライバ１１の一例の構成をより詳細に示す。なお、図４において、上述した図２と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図４に例示されるように、ドライバ１１は、制御部１００、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１０１および電流ＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）１０２を有する。
【００３６】
制御部１００は、光源コントローラ１０が図示されないメインＣＰＵの命令に従い駆動制御信号に含めて送信した、ＡＰＣ目標光量値Ｐapc、ＡＣＣ(Auto Current Control)目標光量値Ｐacc、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号、画像データ点灯信号、ＡＰＣ点灯信号およびＢＤ点灯信号を受信する。なお、詳細は後述するが、ＡＣＣは、レーザビーム光源１４を、固定的な電流でレーザビーム３０を出力するように駆動する制御であり、感光体ドラム２２の残留電位を検知する際に用いられる。
【００３７】
また、制御部１００は、レーザビーム光源１４を点灯させる際には、電流ＤＡＣ１０２に対して、レーザビーム光源１４に対して供給する駆動電流の電流値を設定する。電流ＤＡＣ１０２は、制御部１００からデジタル値として設定された電流値の電流を出力し、レーザビーム光源１４を点灯駆動する。ＡＤＣ１０１は、電圧変換部１２から供給されるモニタ電圧Ｖｐｄを予め定められた範囲内のデジタル値に変換し、制御部１００に供給する。
【００３８】
制御部１００は、光源コントローラ１０から供給される駆動制御信号に含まれるＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＰＣを示している状態では、ＡＰＣを行う。すなわち、制御部１００は、ＡＤＣ１０１からデジタル値に変換されて供給されたモニタ電圧Ｖｐｄと、駆動制御信号に含まれるＡＰＣ目標光量値Ｐapcに対応して決定されたモニタ基準値ＶREFとに基づき、レーザビーム光源１４を駆動する駆動電流の電流値Ｉdac＿apcを決定し、この電流値Ｉdac＿apcを電流ＤＡＣ１０２に設定する。
【００３９】
一方、制御部１００は、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＣＣを示している状態では、ＡＣＣを行う。すなわち、制御部１００は、現在のＡＰＣ目標光量値Ｐapcと、現在の電流ＤＡＣ１０２の設定値と、次のＡＣＣ目標値Ｐaccとに基づき、後述するようにして、ＡＣＣにおける電流値Ｉdac＿accを算出し、電流ＤＡＣ１０２に対して設定する。
【００４０】
次に、本発明の実施形態によるレーザビーム光源１４の制御方法について、より詳細に説明する。図５および図６は、従来技術および本発明の実施形態による制御方法の例をそれぞれ示す。
【００４１】
図５および図６において、横軸は、レーザビーム光源１４からレーザビーム３０を出力した際の受光素子１５の出力を電圧値に変換したモニタ電圧Ｖｐｄを、ＡＤＣ１０１でデジタル値に変換したモニタ電圧ＡＤ変換値を示す。また、以下では、画像データに従い画像形成を行うために感光体ドラム２２を走査することを作像と呼び、作像の際のレーザビーム３０の光量を作像光量と呼ぶ。ＡＰＣでは、この作像光量を、ＡＰＣ目標光量値Ｐapcの予め決められた範囲内に収めるような制御を行う。
【００４２】
図５および図６において、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0およびＬ1は、それぞれ、作像光量の範囲の下限および上限の光量に対応する。また、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ2は、感光体ドラム２２の残留電位を検知するためのレーザビーム３０の光量に対応する。図５および図６に示されるように、感光体ドラム２２の残留電位を検知するためには、レーザビーム３０の光量を、作像光量範囲の上限の光量Ｌ1よりも大きな光量Ｌ2とする。
【００４３】
従来では、図５に例示されるように、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ2の範囲Ｌ0Ｌ2の全体をＡＰＣの対象としていた。すなわち、作像光量範囲のみならず、作像光量範囲の上限から残留電位を検知するための光量までの範囲を含めて、レーザビーム３０の光量に対するＡＰＣを行っていた。この場合、モニタ電圧ＡＤ変換値のダイナミックレンジは、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ2の範囲Ｌ0Ｌ2となる。
【００４４】
これに対して本実施形態では、図６に例示されるように、ＡＰＣの対象を作像光量範囲のみ、すなわちモニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ1の範囲Ｌ0Ｌ1をＡＰＣの対象とする。残留電位を検知するための光量については、ＡＣＣによりレーザビーム３０の光量を固定的に制御する。この場合、モニタ電圧ＡＤ変換値のダイナミックレンジは、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ1の範囲Ｌ0Ｌ1となり、図５の例に比べて狭くなる。
【００４５】
ここで、制御部１００は、電圧変換部１２から供給されたモニタ電圧ＶｐｄをＡＤＣ１０１でＡ／Ｄ変換し、デジタル値として処理する。ＡＤＣ１０１でのＡ／Ｄ変換における量子化ビット数が同一であれば、モニタ電圧Ｖｐｄのより狭い範囲に量子化ビット数のフルスケールを割り当てることで、モニタ電圧Ｖｐｄに対してより高い分解能を得ることができる。
【００４６】
一例として、ＡＤＣ１０１が８ビットの量子化ビット数でＡ／Ｄ変換を行う場合、フルスケールは、０〜２５５の２５６段階の値を持つ。図５に示す従来の方法では、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ2の範囲Ｌ0Ｌ2にフルスケールを割り当てることになり、この範囲Ｌ0Ｌ2を２５５分割した値を単位として光量検出が行われて作像時のＡＰＣが実行される。これに対して、図６に示す本実施形態の方法では、モニタ電圧ＡＤ変換値Ｌ0〜Ｌ1の範囲Ｌ0Ｌ1にフルスケールを割り当てることになり、この範囲Ｌ0Ｌ1を２５５分割した値を単位として光量検出が行われて作像時のＡＰＣが実行される。
【００４７】
上述したように、感光体ドラム２２の残留電位を検知するための光量は、作像光量の範囲の上限の光量よりも大きいので、範囲Ｌ0Ｌ2よりも範囲Ｌ0Ｌ1の方が狭くなる。したがって、作像時において、従来の方法に比べ本実施形態による方法の方が高い分解能でレーザビーム３０の光量検出を行うことができ、より高精度にＡＰＣを実行することができる。
【００４８】
次に、感光体ドラム２２の残留電位を検知する光量でレーザビーム３０をＡＣＣにより出力するための、レーザビーム光源１４を駆動する駆動電流の算出方法について説明する。
【００４９】
図７は、レーザビーム光源１４の駆動電流値Ｉと発光量Ｐとの一例の関係を示す。図７に示されるように、駆動電流値Ｉがある電流値Ｂｉａｓを超えると、駆動電流値Ｉに対する発光量Ｐの増加率が急激に増大すると共に、発光量Ｐが駆動電流値Ｉに略比例して増加していく。駆動電流値Ｉが０から電流値Ｂｉａｓまでの領域をＬＥＤ(Light Emitting Diode)発光領域と呼び、駆動電流値Ｉが電流値Ｂｉａｓ以上の領域をＬＤ発光領域と呼ぶ。
【００５０】
電流ＤＡＣ１０２は、このＬＥＤ発光領域とＬＤ発光領域との境界となる電流値Ｂｉａｓと、駆動電流値Ｉが電流値Ｂｉａｓ以上のＬＤ発光領域の電流Ｉｄａｃとを制御している。ＡＣＣ時に電流ＤＡＣ１０２に設定する電流値Ｉdac＿accは、ＬＤ発光領域の電流Ｉｄａｃの値を用いて下記の式（１）により算出する。
Ｉdac＿acc＝(Ｐacc／Ｐapc)×Ｉdac＿apc …（１）
【００５１】
次に、ＡＰＣおよびＡＣＣの切り替えタイミングについて、図８および図９のタイミングチャートを用いて説明する。ドライバ１１は、光源コントローラ１０から供給された駆動制御信号に含まれるＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号の状態に応じてＡＰＣとＡＣＣとを切り替える。
【００５２】
図８は、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＰＣを示している状態であり、通常のＡＰＣを行っている場合の例を示す。ドライバ１１は、光源コントローラ１０からレーザビーム３０が同期検知部２３の位置を走査するタイミングで供給されるＢＤ点灯信号に応じて、レーザビーム光源１４を光量ｂでＢＤ点灯させる。同期検知部２３は、ＢＤ点灯されたレーザビーム３０（走査ビーム３１）を検知すると、同期信号ＤＴＥＰを出力する。同期信号ＤＴＥＰは、例えば図示されないメインＣＰＵに供給される。
【００５３】
メインＣＰＵは、この同期信号ＤＴＥＰに基づき、作像を行うための点灯タイミングや、ＡＰＣを行うための点灯タイミングを光源コントローラ１０に指示する。光源コントローラ１０は、この指示に従い各種タイミング信号を生成し、ドライバ１１に供給する。ドライバ１１は、供給された各種タイミング信号に従い、レーザビーム３０が感光体ドラム２２の作像領域を走査する期間で、作像光量である光量ａでレーザビーム光源１４を点灯させ、その後、作像領域外において光量ａでレーザビーム光源１４をＡＰＣ点灯させる。光量ａは、ＡＰＣ目標光量値Ｐapcの光量である。
【００５４】
なお、ＢＤ点灯のための光量ｂは、光量ａに対して、同等か、または、若干高い光量が設定される。光量ｂによるＢＤ点灯は、ＡＣＣによって点灯させてもよいし、ＡＰＣによって点灯させてもよい。ＢＤ点灯をＡＰＣにより行う場合は、目標光量値をＡＰＣ目標光量値Ｐapcとは異なる値に設定することができる。
【００５５】
図９は、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＰＣを示す状態からＡＣＣを示す状態に切り替わり、ＡＣＣを実行する場合の例を示す。この場合、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号は、例えば図示されないメインＣＰＵの制御に従い切り替わる。時点ｔ1でＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＣＣを示す状態に切り替わると、ドライバ１１の制御部１００は、上述した式（１）に従い電流値Ｉdac＿accを算出し、電流ＤＡＣ１０２に設定する。なお、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＣＣを示す状態に切り替わる時点ｔ1は、ＢＤ点灯が終了したタイミングから、残留電位測定光量での点灯を行うために予め定められたタイミングの直前までの間であれば、どのタイミングであってもよい。
【００５６】
光源コントローラ１０は、メインＣＰＵからの指示に従いＡＣＣを行うための各種タイミング信号を生成し、ドライバ１１に供給する。ドライバ１１は、供給された各種タイミング信号に従い、レーザビーム３０が感光体ドラム２２の作像領域を走査する期間に電流値Ｉdac＿accの駆動電流でレーザビーム光源１４を駆動し、残留電位光量である光量ｃで点灯させる。光量ｃは、ＡＰＣ点灯の光量ａおよびＢＤ点灯の光量ｂよりも大きな光量とされる。また、ＡＰＣ／ＡＣＣ切替信号がＡＣＣを示す状態の場合、作像光量のためのＡＰＣは必要ないため、ＡＰＣ点灯は行わない。ＢＤ点灯は、図８に示したＡＰＣの場合と同様に所定のタイミングで点灯される。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、作像時の光量よりも大きな光量で残留電位の検知を行う場合に、ＡＰＣの対象を作像光量範囲内のみとし、ＡＰＣの対象を残留電位検知光量までとした場合に比べ、モニタ電圧ＡＤ変換値のダイナミックレンジを狭くしている。そのため、光量モニタ時の分解能を高めることができ、より高い精度でＡＰＣを行うことができる。
【００５８】
（実施形態の変形例）
上述の実施形態では、ＡＣＣ時に電流ＤＡＣ１０２に対して設定する電流値Ｉdac＿accを、現在の作像における作像光量に対応するＡＰＣ目標光量値Ｐapcと、電流値Ｉdac＿accとを用いて算出するように説明した。これに対し、本実施形態の変形例では、ＢＤ点灯の光量をＡＰＣする場合に、ＡＣＣ時に電流ＤＡＣ１０２に対して設定する電流値Ｉdac＿accを、ＢＤ点灯に対してＡＰＣを行う電流値Ｉdac＿apc＿bdおよびＡＰＣ目標光量値Ｐapc＿bdと、ＡＣＣ時のＡＣＣ目標光量値Ｐaccとを用いて、下記の式（２）により算出する。
Ｉdac＿acc＝(Ｐacc／Ｐapc＿bd)×Ｉdac＿apc＿bd …（２）
【００５９】
すなわち、上述した図７では、電流値Ｂｉａｓ以上のＬＤ発光領域において、駆動電流値Ｉと発光量Ｐとが直線的な比例関係となっているように示したが、実際には、これら駆動電流値Ｉと発光量Ｐとの関係は、直線的な対応関係に対して若干の歪みを持っている。そのため、ＡＣＣ時に電流ＤＡＣ１０２に設定する電流値Ｉdac＿accを算出する際に、作像点灯のためのＡＰＣ目標光量値Ｐapcが変動すると、ＡＣＣ時の電流値Ｉdac＿accも変動することになり、結果的に、ＡＣＣ点灯の光量にバラツキが発生し易くなる。
【００６０】
そこで、本実施形態の変形例のように、作像光量に加え、ＢＤ点灯用のＡＰＣ目標光量値Ｐapc＿bdおよび電流値Ｉdac＿apc＿bdを用いてＡＣＣ時の電流値Ｉdac＿accを算出する。ＢＤ点灯の光量は、同期検知部２３の出力信号である同期信号ＤＴＥＰを安定させるため、常に一定の値を設定するのが好ましい。これにより、ＡＣＣ時に電流ＤＡＣ１０２に設定される電流値Ｉdac＿accも安定し、ＡＣＣ点灯の際の光量Ｐaccのバラツキを抑制することができる。
【００６１】
なお、ＢＤ点灯光量に対してＡＰＣを行う際のＡＰＣ点灯は、図８のＢＤ点灯をそのまま用いてもよいし、作像光量での点灯期間と、ＢＤ点灯タイミングとの間に、新たに点灯タイミングを設けてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 光源ユニット
２ 書込みユニット
１０ 光源コントローラ
１１ ドライバ
１２ 電圧変換部
１４ レーザビーム光源
１５ 受光素子
２２ 感光体ドラム
２３ 同期検知部
３０ レーザビーム
１００ 制御部
１０１ ＡＤＣ
１０２ 電流ＤＡＣ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特開２００３−０６０２８９号公報
【特許文献２】特開２００９−０１５８９５号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出力する光源を駆動する駆動手段と、
前記光源から出力されるレーザビームを検出する検出手段と、
前記検出手段の出力を、予め定められた範囲内の値に変換する変換手段と、
前記駆動手段を制御して、前記光源から出力されるレーザビームの光量を、作像光量範囲内の第１の光量と、該作像光量範囲外の第２の光量とで切り替える制御手段と
を有し、
前記変換手段は、
前記制御手段により前記レーザビームの光量が前記第１の光量に切り替えられている場合に、前記検出手段の前記作像光量範囲の上限光量の出力を、前記予め定められた範囲内で最大の値に変換し、前記検出手段の前記作像光量範囲の下限光量の出力を、前記予め定められた範囲内で最小の値に変換する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記レーザビームの光量を前記第１の光量に制御している場合に、前記光源を駆動している駆動電流値と、前記第１の光量の目標値と、前記第２の光量の目標値とに基づき、前記駆動手段が該第２の光量で前記光源を駆動するための駆動電流値を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記レーザビームの光量を、該レーザビームの同期タイミングを検出する同期検知手段に対して該レーザビームを入射させる場合の第３の光量で制御している場合に、前記光源を駆動している駆動電流値と、前記第２の光量の目標値と、前記第３の光量の目標値とに基づき、前記駆動手段が前記第２の光量で前記光源を駆動するための駆動電流値を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第２の光量は、前記レーザビームが走査する感光体の残留電位を検知するための光量である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光学装置。
【請求項５】
駆動手段が、レーザビームを出力する光源を駆動する駆動ステップと、
検出手段が、前記光源から出力されるレーザビームを検出する検出ステップと、
変換手段が、前記検出ステップによる出力を、予め定められた範囲内の値に変換する変換ステップと、
制御手段が、前記駆動ステップを制御して、前記光源から出力されるレーザビームの光量を、作像光量範囲内の第１の光量と、該作像光量範囲外の第２の光量とで切り替える制御ステップと
を有し、
前記変換ステップは、
前記制御ステップにより前記レーザビームの光量が前記第１の光量に切り替えられている場合に、前記検出ステップによる前記作像光量範囲の上限光量の出力を、前記予め定められた範囲内で最大の値に変換し、前記検出ステップによる前記作像光量範囲の下限光量の出力を、前記予め定められた範囲内で最小の値に変換する
ことを特徴とする光学装置の制御方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光学装置と、
前記レーザビームで感光体を走査することで作像を行う画像形成手段と
を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
レーザビームを出力する光源を駆動する駆動手段と、
前記光源から出力されるレーザビームを検出する検出手段と、
前記検出手段の出力を、予め定められた範囲内の値に変換する変換手段と、
前記駆動手段を制御して、前記光源から出力されるレーザビームの光量を、作像光量範囲内の第１の光量と、該作像光量範囲外の第２の光量とで切り替える制御手段と
を有し、
前記変換手段は、
前記制御手段により前記レーザビームの光量が前記第１の光量に切り替えられている場合に、前記検出手段の前記作像光量範囲の上限光量の出力を、前記予め定められた範囲内で最大の値に変換し、前記検出手段の前記作像光量範囲の下限光量の出力を、前記予め定められた範囲内で最小の値に変換する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記レーザビームの光量を前記第１の光量に制御している場合に、前記光源を駆動している駆動電流値と、前記第１の光量の目標値と、前記第２の光量の目標値とに基づき、前記駆動手段が該第２の光量で前記光源を駆動するための駆動電流値を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記レーザビームの光量を、該レーザビームの同期タイミングを検出する同期検知手段に対して該レーザビームを入射させる場合の第３の光量で制御している場合に、前記光源を駆動している駆動電流値と、前記第２の光量の目標値と、前記第３の光量の目標値とに基づき、前記駆動手段が前記第２の光量で前記光源を駆動するための駆動電流値を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第２の光量は、前記レーザビームが走査する感光体の残留電位を検知するための光量である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光学装置。
【請求項５】
駆動手段が、レーザビームを出力する光源を駆動する駆動ステップと、
検出手段が、前記光源から出力されるレーザビームを検出する検出ステップと、
変換手段が、前記検出ステップによる出力を、予め定められた範囲内の値に変換する変換ステップと、
制御手段が、前記駆動ステップを制御して、前記光源から出力されるレーザビームの光量を、作像光量範囲内の第１の光量と、該作像光量範囲外の第２の光量とで切り替える制御ステップと
を有し、
前記変換ステップは、
前記制御ステップにより前記レーザビームの光量が前記第１の光量に切り替えられている場合に、前記検出ステップによる前記作像光量範囲の上限光量の出力を、前記予め定められた範囲内で最大の値に変換し、前記検出ステップによる前記作像光量範囲の下限光量の出力を、前記予め定められた範囲内で最小の値に変換する
ことを特徴とする光学装置の制御方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光学装置と、
前記レーザビームで感光体を走査することで作像を行う画像形成手段と
を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２３０３２５（Ｐ２０１２−２３０３２５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９９３１（Ｐ２０１１−９９９３１）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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