JP2012155134A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＦＰのばらつき、光学系組立精度のばらつき、感光体感度のばらつき、及び耐久劣化等による画質の不均一性を容易に防止する。
【解決手段】光走査装置は画像データに応じて複数の光ビームによって感光体１５を露光して感光体に潜像を形成する。光走査装置は、複数の光ビームを発生するＬＤ１００を有し、ポリゴンミラー１００２によって複数の光ビームで感光体を走査する。コントローラ１０２７はレーザードライバ１０２９によってＬＤを制御して、所定の目標光量に応じて光ビームの光量を制御する。コントローラは光ビームの光量が予め規定された光量閾値範囲を外れると、レーザードライバによってＬＤを制御して光ビームの数を変更するとともに、ポリゴンミラーの回転数を変更する。この際、光ビームの数を減少した場合には、ポリゴンミラーの回転数を増加させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置で用いられる光走査装置に関する。

近年、レーザー光走査装置を露光装置として用いた画像形成装置において、生産性向上又は解像度向上のためレーザー光走査装置の光源としてマルチビームレーザーダイオードが用いられている。

いま、ＰＳをレーザー走査及び当該走査に直交する垂直方向のプロセススピード、ＤＰＩを解像度、ＲＭＳをポリゴンミラーの回転数、Ｎをポリゴンミラーの反射面数、そして、Ｍをビーム数とすると、その関係は式（１）で表される。

ＰＳ＝ＲＭＳ／６０（２５．４／ＤＰＩ）（Ｎ×Ｍ） 式（１）
式（１）から、ポリゴンミラーの回転数、ポリゴンミラーの反射面数、及びビーム数の少なくとも１つを増加させると、生産性向上又は解像度向上が達成できることが分かる。

ところが、ポリゴンミラーの回転数は、近年４００００ＲＰＭ〜５００００ＲＰＭとなってきており、その回転数は限界に近くなってきている。さらに、ポリゴンミラーを高速で回転させると、ポリゴンミラー自体の昇温及び騒音等の弊害が顕著となる。このため、ポリゴンミラーの回転数をこれ以上増加させることは困難である。

一方、ポリゴンミラーの外径を一定として、その反射面を増加させると、不可避的にポリゴンミラーの光学特性が悪化して、スポット径が肥大する。このことは、画質の劣化を招き、反射面を多くすることは解像度向上とは相容れない。

さらに、スポット径を一定として、ポリゴンミラーの反射面を増加させると、反射面の一辺の長さを一定にする必要性から、ポリゴンミラーの外径が大きくなってしまい、これによって、駆動電流が増大して温度が上昇するばかりでなく、騒音等の弊害が発生する。

一方、エッジエミッタレーザーダイオード（エッジエミッタＬＤ）に対して近年面発光レーザーダイオード（ＶＣＳＥＬ）が光源として検討されている。ＶＣＳＥＬはウェハ表面からレーザー光を出射するため、ウェハ端面からレーザー光を出射するエッジエミッタＬＤに対して２次元的に発光点を配置することが可能である。このため、ＶＣＳＥＬを光源として用いればビーム数の増加に容易に対応できるというメリットがある。

ところで、光走査装置で用いられる光源には、光量制御の範囲を広くする必要がある。レーザー光源の光量は、プロセススピードと比例し、感光体の感度、光学効率、及びビーム数と反比例する。

感光体の感度は製造工程において不可避的にばらつき、しかも、感光体は耐久劣化に起因する感度変化特性を有している。感光体の感度が変化した場合、同一のプロセス量で帯電、露光、及び現像を行っても像の濃度が異なる場合がある。このような濃度変動を抑えるため感光体感度の変化に応じて露光量を制御することが行われている。

例えば、濃度調整シーケンスにおいて、予め定められた検査用の画像データに応じて感光体を露光し、感光体の表面電位及びトナー像の濃度をセンサ等で測定する。そして、トナー像の濃度が目標濃度となるように、レーザーの光量を制御する。この際、感光体の感度の変動を満足する光量が光源に要求されるため、レーザーには光量レンジの制御を広くする必要となる。

さらに、光学系においては感光体上に結像されるスポットの光量を、要求仕様を満足するようにレーザーのチップ面の光量を制御する。光学系には組立て精度によるばらつき、レンズ及びミラーの透過率及び反射率の製造時のばらつき、そして、レーザーの出射角（ＦＦＰ）のばらつき等様々な要因のばらつきがある。そして、感光体上の光量とレーザーのチップ面光量の関係もばらついている。これらのばらつきを考慮して、レーザーには広い光量レンジの制御が要求されている。

例えば、レーザー光量の設定を行う際、電源投入時等のセットアップ時において、感光体に形成した基準パッチの電位を測定し、感光体上の１周以上にわたる基準パッチの平均電位及び電位ばらつきを求めて、感光体の露光量（つまり、レーザー光量）を補正するようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開２０００−５６５２２号公報

前述のように、ＦＦＰのばらつき、光学系組立精度のばらつき、感光体感度のばらつき、および耐久劣化等に起因する画質の不均一を防止するため、レーザー素子には幅広い光量レンジが要求されている。ところが、例えば、レーザー光の立ち上がり時間は高光量においては速く、低光量においては遅いという特性を有している。そして、光量に応じた立ち上がり特性の相違によって露光電位のプロファイルが影響を受けて、画質の均一化が困難となってしまう。さらに、低光量となると、発振波長の第２ピークに対する余裕度（ＳＭＳＲ）が低くなって、感光体上のスポットが肥大化する。これによっても、画質が劣化してしまうという問題点がある。

従って、本発明の目的は、ＦＦＰのばらつき、光学系組立精度のばらつき、感光体感度のばらつき、及び耐久劣化等による画質の不均一性を容易に防止することのできる光走査装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による光走査装置は、画像データに応じて複数の光源から出射される複数の光ビームによって感光体を露光して該感光体に潜像を形成する光走査装置において、前記複数の光源は、前記複数の光ビームによって前記感光体の副走査方向に同時に複数の走査線を形成するように配列されており、前記複数の光ビームを前記感光体に走査させる走査手段と、前記複数の光源を制御して、所定の目標光量に応じて前記光ビームの光量を制御する光量制御手段と、前記光量制御手段によって制御された前記光ビームの光量が予め規定された光量閾値範囲を外れると露光に用いる光源の数を変更して、当該変更された光源の数に応じて前記回転多面鏡の回転数を変更する変更手段とを有し、前記変更手段は前記光源の数を減少した際には、当該減少させた光源の数に応じて前記回転多面鏡の回転数を増加させることを特徴とする。

本発明によれば、光ビームの光量に応じてビーム数に決定するとともに、光ビームの数に応じて回転多面鏡の回転数を決定するようにしたので、光ビームの光量範囲を狭くすることができ、一定の光ビーム特性において露光を行うことができる。さらに、ビーム数に応じて回転多面鏡の回転数を変更するので、生産性に対する影響を防止することができる。この結果、ＦＦＰのばらつき、光学系組立精度のばらつき、感光体感度のばらつき、及び耐久劣化等による画質の不均一性を容易に防止することができるという効果がある。

本発明の実施の形態による光走査装置の一例が用いられる画像形成装置の一例を示す断面図である。 図１に示す光走査装置の一例の構成を詳細に示す図である。 図２に示すレーザーダイオード（ＬＤ）及びレーザードライバの構成の一例を説明するための図である。 レーザービームの数（ビーム数）による感光ドラムの感度と各レーザービームの光量との関係を示す図であり、（Ａ）は光学効率が低い場合の関係を示す図、（Ｂ）は光学効率が高い場合の関係を示す図である。 図２に示す光走査装置においてビーム数の決定を説明するためのフローチャートである。 ビーム数とポリゴンモータの回転数との関係を示す図である。 図２に示す光走査装置で感光ドラムを露光する際の画像データの流れを示す図であり、（Ａ）は１６ビームで露光を行う際の画像データの流れを示す図、（Ｂ）は１０ビームで露光を行う際の画像データの流れを示す図である。 図２に示す感光ドラムにおいて必要とする光量を得るためのＬＤのＦＦＰと各ＬＤ素子の光量との関係を示す図である。

以下本発明の実施の形態による光走査装置の一例を用いた画像形成装置について説明する。

図１は、本発明の実施の形態による光走査装置の一例が用いられる画像形成装置の一例を示す断面図である。なお、図１に示す画像形成装置は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の各色を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置である。

図示の画像形成装置１Ａは、４つの感光ドラム（感光体）１４、１５、１６、及び１７を有しており、これら感光ドラム１４、１５、１６、及び１７に対面して中間転写体である中間転写ベルト（無端ベルト）１３が配置されている。

この中間転写ベルト１３は、駆動ローラ１３ａ、二次転写対向ローラ１３ｂ、及びテンションローラ（従動ローラ）１３ｃに張設され、断面視において、略三角形状に規定されている。そして、この中間転写ベルト１３は、図中時計回りに回転する（実線矢印で示す方向に回転する）。

感光ドラム１４、１５、１６、及び１７は、中間転写ベルト１３の回転方向に沿って配置されており、図示の例では、中間転写ベルト１３の回転方向の最上流側から順に感光ドラム１４、１５、１６、及び１７が配置されている。

感光ドラム１４の周囲には、帯電器２７、現像器２３、及びクリーナー３１が配置されている。同様にして、感光ドラム１５、１６、及び１７の周囲には、それぞれ帯電器２８、２９、及び３０、現像器２３、２４、２５、及び２６、及びクリーナー３１、３２、３３、及び３４が配置されている。

帯電器２７、２８、２９、及び３０は、それぞれ感光ドラム１４、１５、１６、及び１７の表面を均一に帯電する。

感光ドラム１４、１５、１６、及び１７の上方には、光走査装置（露光制御部ともいう）２２が配置され、光走査装置２２は、後述するようにして、画像データに応じて感光ドラム１４、１５、１６、及び１７の表面をレーザービーム（光ビーム）によって走査する。

なお、図示の例では、感光ドラム１４、１５、１６、及び１７は、それぞれマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）のトナーに対応しているものとする。

ここで、図１に示す画像形成装置１Ａによる画像形成（プリント）動作について説明する。

図示の画像形成装置１Ａは、２つのカセット給紙部１及び２と、１つの手差し給紙部３とを有している。これらカセット給紙部１及び２と手差し給紙部３とからは選択的に記録紙（転写紙）Ｓが給紙される。

カセット給紙部１及び２は、それぞれカセット４及び５を有しており、手差し給紙部３は、トレイ６を有している。転写紙Ｓは、カセットカセット４及び５又はトレイ６上に積載されており、ピックアップローラ７によって、最上位に位置する転写紙Ｓから順次ピックアップされる。そして、ピックアップされた転写紙Ｓは、フィードローラ８Ａとリタードローラ８Ｂからなる分離ローラ対８によって、最上位に位置する転写紙Ｓのみ分離される。

カセット給紙部１又は２から送り出された転写紙Ｓは、搬送ローラ対９、１０、及び１１によってレジストローラ対１２へ送られる。一方、手差し給紙部３から送られた転写紙Ｓは、直ちにレジストローラ対１２に送られる。そして、転写紙Ｓはレジストローラ対１２によって一旦その移動が停止されるとともに、斜行状態が矯正される。

ところで、画像形成装置１Ａには、原稿給紙装置１が備えられ、原稿給紙装置１は、積載された原稿を１枚ずつ順番に原稿台ガラス１９上に搬送する。原稿が原稿台ガラス１９上の所定位置へ搬送されると、スキャナユニット４Ａによって原稿面が照射されて、原稿からの反射光がミラー等を介してレンズに導かれる。そして、この反射光は、イメージセンサ部（図示せず）に光学像として結像される。

イメージセンサ部は、結像した光学像を、光電変換によって電気信号に変換する。この電気信号は、画像処理部（図示せず）に入力される。画像処理部は、電気信号をデジタル信号に変換した後、当該デジタル信号に対して必要な画像処理を施して、画像データとする。

この画像データは、直接的又は一旦画像メモリ（図示せず）に格納された後に、光走査装置（露光制御部）２２に入力される。光走査装置２２は、画像データに応じて半導体レーザー（図示せず）を駆動する。これによって、半導体レーザーからレーザービーム（光ビーム）が発光される。

レーザービームは、ポリゴンミラー（回転多面鏡）を含む走査系を介して感光ドラム１４、１５、１６、及び１７の表面を照射する。このレーザービームは、感光ドラム１４、１５、１６、及び１７上を主走査方向（感光ドラム１４、１５、１６、及び１７の軸方向）に沿って走査される。

感光ドラム１４、１５、１６、及び１７は、図中実線矢印で示す方向（副走査方向）に回転しており、これによって、感光ドラム１４、１５、１６、及び１７は、レーザービームによって副走査方向にも走査されることになる。レーザービームの走査によって、感光ドラム１４、１５、１６、及び１７上には、画像データに応じた静電潜像が形成されることになる。

図示の例では、まず、最上流側に位置する感光ドラム１４が、マゼンタ成分の画像データに基づいてレーザービームＬＭによって露光される。これによって、感光ドラム１４上に静電潜像を形成する。そして、感光ドラム１４上の静電潜像は、現像器２３によって現像されて、マゼンタ（Ｍ）トナー像とされる。

次に、感光ドラム１４の露光開始から所定の時間が経過すると、感光ドラム１５が、シアン成分の画像データに基づいてレーザービームＬＣによって露光される。これによって、感光ドラム１５上に静電潜像を形成する。そして、感光ドラム１５上の静電潜像は、現像器２４によって現像されて、シアン（Ｃ）トナー像とされる。

さらに、感光ドラム１５の露光開始から所定の時間が経過すると、感光ドラム１６が、イエロー成分の画像データに基づいてレーザービームＬＹによって露光される。これによって、感光ドラム１６上に静電潜像を形成する。そして、感光ドラム１６上の静電潜像は、現像器２５によって現像されて、イエロー（Ｙ）トナー像とされる。

そして、感光ドラム１６の露光開始から所定の時間が経過すると、感光ドラム１７が、ブラック成分の画像データに基づいてレーザービームＬＢによって露光される。これによって、感光ドラム１７上に静電潜像を形成する。そして、感光ドラム１７上の静電潜像は、現像器２５によって現像されて、ブラック（Ｋ）トナー像とされる。

感光ドラム１４上のＭトナー像は、転写帯電器９０によって中間転写ベルト１３上に転写される。同様にして、感光ドラム１５、１６、及び１７から、それぞれＣトナー像、Ｙトナー像、及びＫトナー像が、転写帯電器９１、９２、及び９３によって中間転写ベルト１３上に転写される。

これによって、中間転写ベルト１３上に、順次Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｙトナー像、及びＫトナー像が重ね合わされて、転写されることになり、中間転写ベルト１３上には、一次転写像としてカラートナー像が形成される。

なお、転写後、感光ドラム１４、１５、１６、及び１７に残留するトナーは、それぞれクリーナー３１、３２、３３、及び３４によって除去される。

レジストローラ対１２で一旦停止した転写紙Ｓは、レジストローラ対１２の駆動によって２次転写位置Ｔ２に搬送される。ここでは、中間転写ベルト１３上のカラートナー像と転写紙Ｓの先端との位置を合わせるタイミングで、レジストローラ対１２が回転駆動されて、転写紙Ｓが２次転写位置Ｔ２に搬送される。

２次転写位置Ｔ２には、２次転写ローラ４０と２次転写対向ローラ１３ｂとが配置されており、２次転写位置Ｔ２において、中間転写ベルト１３上のカラートナー像が２次転写像として転写紙Ｓ上に転写される。

２次転写位置Ｔ２を通過した転写紙Ｓは、定着装置３５へ送られる。この定着装置３５は、定着ローラ３５Ａ及び加圧ローラ３５Ｂを有している。転写紙Ｓは、定着ローラ３５Ａと加圧ローラ３５Ｂとによって形成されるニップ部を通過する際、定着ローラ３５Ａによって加熱されるとともに、加圧ローラ３５Ｂによって加圧される。これによって、２次転写像を転写紙Ｓ上に定着する。

定着処理済み転写紙Ｓは、搬送ローラ対３６によって排出ローラ対３７へ送られ、排出ローラ対３７によって排出トレイ３８上へ排出される。

図示の画像形成装置１Ａでは、所謂両面印刷モードによって画像形成を行うことができる。

両面印刷モードの際には、定着装置３５を通過した定着処理済み転写紙Ｓは、縦パス５８を通って反転パス５９へ送られる。この際、フラッパ６０は縦パス５８を開いた状態となっており、定着処理済み転写紙Ｓは、搬送ローラ対３６、６１、及び６２と逆転ローラ対６３とによって反転パス５９に搬送される。

矢印ａ方向に搬送されている定着処理済み転写紙Ｓの後端が、ポイントＰを通過した時点で、逆転ローラ対６３が逆転駆動される。これによって、定着処理済み転写紙Ｓは、後端側を先頭にして矢印ｂ方向に搬送される。この結果、定着処理済み転写紙Ｓにおいて、２次転写像が形成された面が上側になる。

なお、ポイントＰには、可撓性転写紙付きフラッパ６４が配置されている。このフラッパ６４は、縦パス５８から反転パス５９への転写紙Ｓの進入を可能とするとともに、反転パス５９から縦パス５８への転写紙Ｓの侵入を不可能とする。

さらに、ポイントＰには、検知レバー６５が配置されている。この検知レバー６５は、転写紙Ｓの後端がポイントＰを通過したことを検知する。

前述のように、逆転ローラ対６３の逆転によって、矢印ｂ方向に搬送された定着済み転写紙Ｓは、再給紙パス６７内に送られる。そして、定着済み転写紙Ｓは、複数の再給紙パス内搬送ローラ対６８と搬送ローラ対１１とによって中継されて、再度レジストローラ対１２に送られる。

定着処理済み転写紙Ｓは、レジストローラ対１２で斜行状態を補正された後、２次転写位置Ｔ２に送られる。そして、主走査方向・副走査方向における倍率補正が行なわれた画像データに基づいて２回目の画像形成が行なわれ、前述した片面画像形成と同一のプロセスを経て、転写紙Ｓは、排出トレイ３８に排出される。

ところで、画像形成装置の高速化及び高画質化に対処するため、レーザー光源に用いる半導体レーザーにおいてビーム数を複数にすることによってポリゴンミラーによる一度の走査で複数の走査ライン（走査線）を露光することが行われている。特に、端面発光レーザーから面発光レーザーが実用化され、このような多ビーム化が容易となっている。

ここで、多ビームの半導体レーザーを画像形成装置に用いた例について説明する。

図２は、図１に示す光走査装置２２の一例の構成を詳細に示す図である。図２を参照すると、図示の光走査装置２２は、発光素子として半導体レーザー（ここでは、レーザー光源（ＬＤ１００）を用いており、ＬＤ１００で複数（ｍ本、ｍは２以上の整数）のレーザービームの照射を行う。

画像形成装置１Ａの高速化及び高画質化のため、ＬＤ１００におけるレーザービーム（光ビームともいう）の数を複数にして、ポリゴンミラーによる一度の走査で複数の走査ライン（走査線）の露光を行うようにしている。

光走査装置（露光制御部）２２は、ＦＩＦＯメモリ（先入れ先出しメモリ）１０２８を有している。このＦＩＦＯメモリ１０２８には、前述の画像データが書き込まれ、コントローラ１０２７は、ＦＩＦＯメモリ１０２８から画像データＤａｔａ１〜Ｄａｔａ１６を読み出し、レーザードライバ１０２９に与える。そして、レーザードライバ１０２９は、コントローラ１０２７の制御下で、ＬＤ１００を駆動する。これによって、半導体レーザー１０２９ａからレーザービームが発光（出射）されることになる。後述するように、コントローラ１０２７はレーザードライバ１０２９に基準電圧Ｖｃｏｎｔ１〜Ｖｃｏｎｔ１６と制御信号ｃｏｎｔ１〜ｃｏｎｔ１６とを与えて、レーザードライバ１０２９を制御する。

ＬＤ１００から発光（出射）されたレーザービームは、コリメータレンズ及び絞り１０１３によってほぼ平行な光に変換された後に、所定のビーム径でポリゴンミラー（回転多面鏡）１００２に入射する。ポリゴンミラー１００２は、コントローラ１０２７からの制御信号によって制御されたモーター（ポリゴンモータともいう）１００３によって等角速度で回転駆動されている。ポリゴンミラー１００２の回転に伴って、レーザービームＬ１は連続的に角度を変える偏向ビームに変換される。

偏向ビームは、ｆ―θレンズ等のレンズ群１０１４によって、歪曲収差の補正等を受けた後感光ドラム１５の主走査方向（感光ドラム１５の軸方向）に走査されて、感光ドラム１５上に潜像１０１６が形成される。図示の例では、ポリゴンミラー１００２の１つの面は１回の走査に対応し、レーザービームのビーム数が１６本（つまり、ｍ＝１６）の場合には、ポリゴンミラー１００２の回転によって、レーザービームは１６走査ラインずつ感光ドラム１５の主走査方向に走査される。

図示の例では、感光ドラム１０１０の側部において、主走査方向の走査開始位置近傍又は相当する位置に、ＢＤ（ビーム検知）センサ１０１７が配置されている。ポリゴンミラー１００２の各反射面で反射されたレーザービームは各々の走査に先立って、ＢＤセンサ１０１７によって検出される。ＢＤセンサ１０１９からの検出信号（ＢＤ信号）は、主走査方向の走査開始基準を示す走査開始基準信号としてコントローラ１０２７に与えられる。

コントローラ１０２７は、ＢＤ信号に基づいて各走査ラインの主走査方向の書き出し開始位置の同期を取って、メモリ１０２８及びレーザードライバ１０２９を制御する。つまり、コントローラ１０２７は、ＢＤ信号に応じて書き出しシーケンスを生成して、シーケンス信号をＦＩＦＯメモリ１０２８に与えるとともに、制御信号ｃｏｎｔ１〜ｃｏｎｔ１６をレーザードライバ１０２９に与える。

さらに、図示のように、感光ドラム１５の近傍には、濃度センサ１０１０が配置されている。濃度センサ１０１０は現像後の感光体１５上の画像濃度（トナー濃度）を検知する。そして、濃度センサ１０１０は濃度検知信号をコントローラ１０２７に送る。コントローラ１０２７は、濃度検知信号に応じて感光ドラム１５の感度を求めて、最適な露光量となるようにレーザードライバ１０２９に基準電圧Ｖｃｏｎｔ１〜Ｖｃｏｎｔ１６を与える。

図３は、図２に示すレーザーダイオード（ＬＤ）１００及びレーザードライバ１０２９の構成の一例を説明するための図である。

図３を参照すると、図示の例では、ＬＤ１００は、複数のレーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６を有しており、これらレーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６はパッケージ内に収納されている。また、レーザードライバ１０２９は、複数のドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ１〜ｄｒｉｖｅｒ１６を備えている。なお、レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６は、これらレーザーダイオードから出射されたレーザービームによって感光ドラムの副走査方向に同時に複数の走査線が形成されるように配列されている。

レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６のカソード端子は共通端子として接地され、レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６のアノード端子は、それぞれドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ１〜ｄｒｉｖｅｒ１６に接続されている。そして、レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６には、後述するように、それぞれドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ１〜ｄｒｉｖｅｒ１６によって点灯電流が供給される。

ドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ１〜ｄｒｉｖｅｒ１６は、その構成が同一であるので、ここでは、ドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ１に注目して、その動作説明を行う。

図３において、ホトダイオードＰＤ１は、レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６の光量をモニタするためのものである。ホトダイオードＰＤ１は、レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６の放射光又はその一部が照射される位置に設置される。

図示のように、ホトダイオードＰＤ１のアノード端子は接地されており、カソード端子は抵抗器Ｒ１を介して電源Ｖｃｃに接続されている。これによって、ホトダイオードＰＤ１にはバイアスが印加され、そのカソード端子の出力がモニタ出力となる。

ホトダイオードＰＤ１のカソード端子は、エラーアンプＯＰ１のプラス（＋）入力端子に接続される。エラーアンプＯＰ１のマイナス（−）入力端子には、基準電圧Ｖｃｏｎｔ１が印加されている。エラーアンプＯＰ１の出力端子はアナログスイッチＳＷ１に接続される。

アナログスイッチＳＷ１の動作を制御するコントロール端子には、制御信号ｃｏｎｔ１が与えられる。この制御信号ｃｏｎｔ１信号は、図２で説明したコントローラ１０２７で生成されるシーケンス信号である。アナログスイッチＳＷ１の出力は、コンデンサＣ１の一端に接続されるとともに、定電流源ＣＣ１の制御信号となる。また、コンデンサＣ１の他端は接地される。

定電流源ＣＣ１は、印加される電圧（つまり、制御信号）に応じた電流を出力する。この電流出力には、ＰＮＰトランジスタＱ１０及びＱ１１のエミッタ端子が接続される。ＰＮＰトランジスタＱ１０のコレクタ端子は、ドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ１の出力となり、レーザーダイオードＬＤ１のアノード端子に接続される。

ＰＮＰトランジスタＱ１１のコレクタ端子には、抵抗器ＲＤ１の一端が接続され、抵抗器ＲＤ１の他端は接地される。ＰＮＰトランジスタＱ１０のベース端子には、インバータＱ１２を介してデータ信号（画像データ）ｄａｔａ１が入力される。同様に、ＰＮＰトランジスタＱ１１のベース端子には、バッファＱ１３を介してデータ信号ｄａｔａ１が入力される。このデータ信号ｄａｔａ１は、図２に示すメモリ１０２６から供給されることになる。

なお、ドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ２〜ｄｒｉｖｅｒ１６の構成は、ドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ１と同様であるが、ドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ２の構成要素にはそれぞれ符号「２」が付され、他のドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ３〜ｄｒｉｖｅｒ１６についても同様にそれぞれ符号「３」〜「１６」が付されている。

まず、レーザーダイオードＬＤ１がオートパワーコントロール（ＡＰＣ）モードとなるように、コントローラ１０２７は、制御信号ｃｏｎｔ１及びデータ信号ｄａｔａ１をともにハイレベル（Ｈｉレベル）とする。この際、コントローラ１０２７は、ドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ２〜ｄｒｉｖｅｒ１６に与える制御信号ｃｏｎｔ２〜ｃｏｎｔ１６とデータ信号ｄａｔａ２〜ｄａｔａ１６を、ロウレベル（Ｌｏレベル）とする。

ドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ１において、データ信号ｄａｔａ１はＨｉレベルであるため、インバータＱ１２の出力はＬｏレベルとなる。この結果、ＰＮＰトランジスタＱ１０は、オン（ＯＮ）となる。一方、ＰＮＰトランジスタＱ１１は、オフ（ＯＦＦ）となる。

ＰＮＰトランジスタＱ１０がＯＮすると、定電流源ＣＣ１から供給される電流によってレーザーダイオードＬＤ１が点灯する。レーザーダイオードＬＤ１の光量が増加すると、ホトダイオードＰＤ１の出力電流も増大する。これによって、エラーアンプＯＰ１に入力される電圧（ホトダイオードＰＤ１の出力）は低下することになる。

ホトダイオードＰＤ１の出力は、エラーアンプＯＰ１によって基準電圧Ｖｃｏｎｔ１と比較され、エラーアンプＯＰ１の出力電圧は低下する。エラーアンプＯＰ１の出力電圧が低下すると、定電流源ＣＣ１の出力電流も低下する。そして、定電流源ＣＣ１の出力電流が低下すると、レーザーダイオードＬＤ１の光量が低下する。このように、ドライバ回路ｄｒｉｖｅｒ１は、負帰還回路を構成しており、ホトダイオードＰＤ１の出力と基準電圧Ｖｃｏｎｔ１とが同一の電圧となるように、一定の光量でレーザーダイオードＬＤ１が点灯することになる。なお、他のレーザーダイオードＬＤ２〜ＬＤ１６も、同様にして、ＡＰＣモードで制御される。

続いて、印字モードとなると、コントローラ１０２７は、制御信号ｃｏｎｔ１信号〜ｃｏｎｔ１６をＬｏレベルとする。一方、コントローラ１０２７は、ＦＩＦＯメモリ１０２８を制御して、データ信号ｄａｔａ１〜ｄａｔａ１６を出力する。制御信号ｃｏｎｔ１がＬｏレベルであるので、アナログスイッチＳＷ１はＯＦＦとなる。これによって、ＡＰＣモード時の電圧がコンデンサＣ１に保持されることになる。定電流源ＣＣ１の制御端子には、コンデンサＣ１の電圧が印加されるため、定電流源ＣＣ１の出力はＡＰＣモード時と同一の電流値となる。

データ信号ｄａｔａ１がＨｉレベルの場合には、ＰＮＰトランジスタＱ１０がＯＮするので、レーザーダイオードＬＤ１は点灯する。一方、データ信号ｄａｔａ１がＬｏレベルの場合には、ＰＮＰトランジスタＱ１０がＯＦＦするので、レーザーダイオードＬＤ１は消灯する。これによって、画像データに応じてレーザーダイオードＬＤ１の点滅駆動が行われて、感光ドラム１５の露光が行われることになる。

なお、ＬＤ１００は、同一の環境においては、同一の電流値で一定の光量で点灯することが知られており、これによって、点灯時においては、レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６はＡＰＣモードと同等の一定光量で点灯することになる。

一方、データ信号ｄａｔａ１がＨｉレベルの場合には、ＰＮＰトランジスタＱ１１はＯＦＦする。データ信号ｄａｔａ１がＬｏレベルの場合には、ＰＮＰトランジスタＱ１１はＯＮする。このため、抵抗器ＲＤ１には定電流源ＣＣ１からの電流が印加される。これによって、データ信号ｄａｔａ１の状況に影響されることなく、定電流源ＣＣ１より供給される電流は一定となる。

一般的に、定電流源ＣＣ１の高速駆動、特に、画像形成を行う際に数十ＭＨｚで定電流源ＣＣ１を動作させることは困難である。ところが、図３に示す例においては、ＰＮＰトランジスタＱ１０及びＱ１１は高速動作を必要とするが、定電流源ＣＣ１は高速動作を必要としない。このため、図３に示すレーザードライバ１０２９を用いれば、画像形成が容易となる。なお、他のレーザーダイオードＬＤ２〜ＬＤ１６も印字モードにおいてレーザーダイオードＬＤ１と同様に動作する。

図４は、レーザービームの数（ビーム数）による感光ドラムの感度と各レーザービームの光量との関係を示す図である。そして、図４（Ａ）は光学効率が低い場合の関係を示す図であり、図４（Ｂ）は光学効率が高い場合の関係を示す図である。

図４（Ａ）に示すように、光学効率が低い場合、つまり、ＬＤ１００のＦＦＰ（ファーフィールドパターン）が広く、かつ光学部品の透過率及び反射率のばらつきが低い場合において、１ビーム当たりの光量（ｍＷ）が増加すると（約０．４ｍＷ〜約１．０ｍＷ）と、感光ドラム１５の感度（μＪ／ｃｍ^２）も増加する（約０．２３〜約０．３５７）。つまり、１ビーム当りの光量の変化に応じて、感光ドラム１５の感度は約０．２３〜約０．３５までばらつくことになる。

また、各レーザービームの最大光量定格を１ｍＷ、画像の劣化を伴わずに使用できる最低光量を０．３ｍＷとすると、１６ビームの場合には、感光ドラム１５の感度のばらつき（範囲）において、図４（Ａ）に示すように、各ビームの光量は０．４ｍＷから１ｍＷ以内である。このため、１６ビームで画像形成を行えば問題ないことがわかる。

図４（Ｂ）に示すように、光学効率が高い場合、つまり、ＬＤ１００のＦＦＰが狭く、かつ、光学部品の透過率及び反射率のばらつきが高い場合には、１６ビームを用いた際には感光ドラムの感度が高いと、各ビームの光量は０．３ｍＷ以下とする必要がある。この場合に、全体の露光量を１６ビームの場合と同様にして、１０ビームで露光・走査を行うようにすれば、１ビーム当りの光量が大きくなって、感光ドラム１５の感度に拘わらず、１ビーム当りの光量は、０．３ｍＷから０．７ｍＷの範囲である。このため、低光量時においても画像形成に問題ないことがわかる。

続いて、使用するビーム数の決定について説明する。図５は図２に示す光走査装置においてビーム数の決定を説明するためのフローチャートである。

図２、図４、及び図５を参照して、感光ドラム１５を１６ビームで多重露光して、感光ドラム１５に潜像を形成する。この潜像を現像して感光ドラム１５に濃度検知用画像パッチを形成する。そして、濃度センサ（濃度検知手段）１０１０によって当該画像パッチの濃度を検出する（ステップＳ５０１）。

続いて、コントローラ１０２７は、濃度検知信号が示す検知濃度が予め規定された適正濃度範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ５０２）。検知濃度が適正濃度範囲にあると（ステップＳ５０２において、ＹＥＳ）、コントローラ１０２７は処理を終了する。

一方、検知濃度が適正濃度範囲にないと（ステップＳ５０２において、ＮＯ）、コントローラ１０２７は適正濃度範囲となるレーザー光量（所定の目標光量）を算出する（ステップＳ５０３）。そして、コントローラ１０２７は当該レーザー光量が適正光量範囲（０．３ｍＷから１ｍＷの範囲）であるか否かを判定する（ステップＳ５０４）。

算出されたレーザー光量が適正光量範囲（予め規定された光量閾値範囲）を外れると（ステップＳ５０４において、ＮＯ）、コントローラ１０２７はビーム数を切り替えて（この場合、ビーム数を、例えば、１０とする：ステップＳ５０５）、ステップＳ５０３に処理を戻す。

算出されたレーザー光量が適正光量範囲であると（ステップＳ５０４において、ＹＥＳ）、コントローラ１０２７はステップＳ５０１に処理を戻して、当該レーザー光量によって感光ドラム１５を露光して画像パッチを形成する。そして、当該画像パッチの濃度を検知する。

図４（Ａ）に示す例では、１６ビームを用いた際にはビーム光量が適正光量範囲から外れることがないから、コントローラ１０２７は１６ビームを用いて適正光量範囲となるレーザー光量を算出することになる。そして、前述のように、算出されたレーザー光量に基づいて再度濃度検査用画像パッチが感光ドラム１５に形成されて、その濃度が検出される。検知濃度が適正濃度範囲にあれば、その後の画像形成は当該処理で選択されたビーム数及び光量で行われることになる。

一方、図４（Ｂ）に示す例では、１６ビームを用いた際、算出されたレーザー光量が適正光量範囲とならない場合がある。この場合には、コントローラ１０２７はビーム数を１６ビームから１０ビームに切り替えて再度レーザー光量を算出することになる。

また、ビーム数を切り替えた場合においても生産性を一定に保つ必要がある。このため、前述の式（１）で示すように、ビーム数Ｎを切り替えた際生産性ＰＳを一定に保つため、コントローラ１０２７はポリゴンモータの回転数ＲＭＳを切り替える。

図６はビーム数Ｎとポリゴンモータの回転数ＲＭＳとの関係を示す図である。

図６に示すように、１６ビームを用いて露光する際には、ポリゴンモータの回転数は約２３０００ＲＰＭである。一方、１０ビームを用いて露光する際には、ポリゴンモータの回転数は約３６０００ＲＰＭとなる。つまり、レーザービームの数（ビーム数）を変更した際には、ポリゴンミラーの回転数を変更する。この際、ビーム数を減少した場合には、ポリゴンミラーの回転数を増加させる。

コントローラ１０２７は、算出したレーザー光量、ビーム数、及びポリゴンモータ回転数において、感光ドラム１５に再度画像パッチを形成する。そして、感光ドラム１５上の画像パッチの濃度を濃度センサ１０１０で検知する。コントローラ１０２７は検知濃度が適正濃度範囲にあれば、その後画像形成を行う際には算出したビーム光量、ビーム数、及びポリゴンモータ回転数を用いることになる。

ここで、画像形成の際における画像データの流れについて説明する。

図７は図２に示す光走査装置で感光ドラムを露光する際の画像データの流れを示す図である。そして、図７（Ａ）は１６ビームで露光を行う際の画像データの流れを示す図であり、図７（Ｂ）は１０ビームで露光を行う際の画像データの流れを示す図である。

図７（Ａ）において、画像データにおける数字は副走査方向（感光ドラムの回転方向）に画像データの行数を示している。画像データの１行目から順次、図２に示すＦＩＦＯメモリ１０２８に入力され、ＦＩＦＯメモリ１０２８に記憶される。書き出し信号であるＢＤ信号がコントローラ１０２７に入力されると、コントローラ１０２７はＦＩＦＯメモリ１０２８から１行目〜１６行目までの画像データをそれぞれ画像データｄａｔａ１〜ｄａｔａ１６として出力する。これによって、１６行同時に露光されることになる。

そして、１７行目〜３２行目までの画像データがＦＩＦＯメモリ１０２８に記憶されると、次のＢＤ信号がコントローラ１０２７に入力される。そして、次の走査の際には、コントローラ１０２７は１７行目〜３２行目までの画像データをそれぞれ画像データｄａｔａ１〜ｄａｔａ１６として出力して、同様にして１６行同時に露光する。

図７（Ｂ）において、画像データにおける数字は副走査方向の画像データの行数を示す。画像データの１行目から順次、図２に示すＦＩＦＯメモリ１０２８に入力されて、ＦＩＦＯメモリ１０２８に記憶される。

ここでは、ポリゴンモータの回転数は１６ビームの時よりも大きいため、ＢＤ信号は１０行目の画像データがＦＩＦＯメモリ１０２８に入力された時点で、コントローラ１０２７に与えられる。書き出し信号であるＢＤ信号がコントローラ１０２７に入力されると、コントローラ１０２７は、ＦＩＦＯメモリ１０２８から１行目〜１０行目までの画像データをそれぞれ画像データｄａｔａ１〜ｄａｔａ１０として出力する。この場合、画像データｄａｔａ１１〜ｄａｔａ１６は出力されないから、１０行同時に露光されることになる。

１１行目〜２０行目までの画像データがＦＩＦＯメモリ１０２８に入力されると、ＢＤ信号がコントローラ１０２７に入力される。次の走査の際には、コントローラ１０２７は、ＦＩＦＯメモリ１０２８から１１行目〜２０行目までの画像データをそれぞれ画像データｄａｔａ１からｄａｔａ１０としてり出力して、同様に１０行同時に露光することになる。

このようにして、各ビームの光量を０．３ｍＷから０．７ｍＷの範囲として露光が行われるため、低光量時における応答性の低下及びスポット径の肥大等の弊害を防ぐことが可能となる。

なお、上述の実施の形態においては、回転数３６０００ＲＰＭはポリゴンモータの回転数限界に近い。このため、生産性を一定に保つためには、１０ビームから１６ビームにおいて露光を行う必要がある。

図８は、図２に示す感光ドラムにおいて必要とする光量を得るためのＬＤ１００のＦＦＰと各ＬＤ素子の光量との関係を示す図である。

図８において、ＬＤ１００のＦＦＰが大きい、つまり、レーザービームの広がり角が大きい場合には、光学系のカップリング効率が低下する。このため、各レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６のチップ面における必要光量は大きくなる。また、光の広がり角が小さい場合には、光学系のカップリング効率が向上するため、各レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６のチップ面の必要光量は小さくなる。

図８に示すように、１６ビームの場合には、ＦＦＰが約６．６°の際各レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ１６のチップ面の光量は約０．３ｍＷとなる。

よって、光走査装置の組立調整の際に、ＬＤ１００のＦＦＰを予め測定して、光走査装置に実装されたメモリ（記憶手段：図示せず）に記憶する。そして、画像形成装置に光走査装置を実装して、画像形成を行う際に、コントローラ１０２７はメモリに記憶されたＦＦＰを読み出して、チップ面光量がどの程度になるか予測する。

例えば、画像形成の際に、ＦＦＰが約６．６°以上の場合には、コントローラ１０２７はビーム数を１６ビームとし、当該１６ビームに対応するポリゴンモータ回転数とする。これによって、各ビームの光量を０．３ｍＷ以上として画像形成を行うことができる。

また、ＦＦＰが約６．６°より小さい場合には、コントローラ１０２７はビーム数を１０ビームとし、当該１０ビームに対応するポリゴンモータ回転数とする。これによって、各ビームの光量を０．３ｍＷ以上として画像形成を行うことができる。

上述の例では、レーザー光量を決定する際に用いるトナー画像の濃度を濃度センサで検知する例について説明したが、トナー画像濃度に限らずレーザー光量を決定するパラメータを検出するようにすれば、同様にして適用することができる。

例えば、電位センサ（電位検知手段）によって感光ドラム（感光体）表面の露光後の電位（潜像電位）を検出して、当該潜像電位に応じてレーザー光量及びビーム数とポリゴンモータの回転数とを決定するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、レーザービームの光量に応じてビーム数に決定するとともに、レーザービームの数に応じてポリゴンミラーの回転数を決定するようにしたので、レーザービームの光量範囲を狭くすることができ、一定のレーザービーム特性において露光を行うことができる。さらに、ビーム数に応じてポリゴンミラーの回転数を変更するので、生産性に対する影響を防止することができることになる。

なお、上述した露光制御を用いないと、レーザービームの光量を低光量とする必要がある。この場合には、光走査装置を立ち上げる際に加速的に電力を極短時間でレーザー素子に供給する必要がある。このため、レーザー駆動回路が複雑化して、コストアップの要因となる。

さらに、上記のような駆動時における問題を解決できたとしても、低光量領域におけるレーザー特性は不安定であるから、いずれにしても画質の低下を招いてしまう。

上述の説明から明らかなように、図２において、ＬＤ１００及びレーザードライバ１０２９がマルチビーム発生手段として機能する。また、コントローラ１０２７、ポリゴンミラー１００２、及びポリゴンモータ１００３が走査手段として機能する。そして、コントローラ１０２７及びレーザードライバ１０２９が光量制御手段として機能し、コントローラ１０２７が変更手段として機能することになる。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を、画像形成装置が備えるコンピュータに実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有する制御プログラムを、画像形成装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１５ 感光ドラム
１００ レーザーダイオード（ＬＤ）
１００２ ポリゴンミラー（回転多面鏡）
１００３ ポリゴンモータ
１０１０ 濃度センサ
１０１７ ＢＤセンサ
１０２７ コントローラ
１０２８ ＦＩＦＯメモリ
１０２９ レーザードライバ

Claims (5)

1. 画像データに応じて複数の光源から出射される複数の光ビームによって感光体を露光して該感光体に潜像を形成する光走査装置において、
   前記複数の光源は、前記複数の光ビームによって前記感光体の副走査方向に同時に複数の走査線を形成するように配列されており、
   前記複数の光ビームを前記感光体に走査させる走査手段と、
   前記複数の光源を制御して、所定の目標光量に応じて前記光ビームの光量を制御する光量制御手段と、
   前記光量制御手段によって制御された前記光ビームの光量が予め規定された光量閾値範囲を外れると露光に用いる光源の数を変更して、当該変更された光源の数に応じて前記回転多面鏡の回転数を変更する変更手段とを有し、
   前記変更手段は前記光源の数を減少した際には、当該減少させた光源の数に応じて前記回転多面鏡の回転数を増加させることを特徴とする光走査装置。
2. 前記光ビームの走査に応じて前記感光体に形成された潜像の電位を潜像電位として検知する電位検知手段を有し、
   前記目標光量は前記潜像電位に応じて決定されることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記光ビームの走査に応じて前記感光体に形成された潜像を現像した結果として得られるトナー像の濃度をトナー濃度として検知する濃度検知手段を有し、
   前記目標光量は前記トナー濃度に応じて決定されることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
4. 前記光源の各々は前記光ビームを発生する半導体レーザーであり、
   前記半導体レーザーのファーフィールドパターンを記憶する記憶手段を備え、
   前記変更手段は前記ファーフィールドパターンで示される前記光ビームの広がり角に応じて前記光ビームの数を変更するようにしたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の光走査装置。
5. 請求項１〜４いずれか１項に記載の光走査装置と、該光走査装置によって露光される感光体と、前記感光体に形成された潜像を現像してトナー像とする現像装置とを有し、
   前記トナー像を記録媒体に転写して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。

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