JP5570149B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真技術における露光方式には、半導体レーザが主に用いられているが、この半導体レーザにおいては、温度変動によるＩ−Ｌ（電流−光出力）特性の変動が懸念される。このため、半導体レーザが出射するレーザビームの光量を制御するための方法として、様々な制御方法が採用されている。

例えば、半導体レーザから出射されるレーザビームをフォトダイオードなどの受光素子により受光し、当該受光素子の受光量に基づいて、半導体レーザからのレーザビームの光量が所定光量となるように半導体レーザの駆動電流を制御する方法がある。また、半導体レーザを高速駆動するために、駆動電流を構成するスイッチング電流とバイアス電流をそれぞれ個別に制御する方法がある。

従来、半導体レーザの駆動電流を制御するための制御回路として、応答性の面からアナログ回路から構成されている場合が多い。しかし、アナログ回路から構成される制御回路の場合、駆動デバイスのリーク電流による影響、周辺回路の部品点数の増加などの問題が生じる。

これに対し、半導体レーザの駆動電流を制御するための制御回路をデジタル回路から構成する場合がある。このようなデジタル回路からなる制御回路において、スイッチング電流とバイアス電流をそれぞれ個別に制御する場合、スイッチング電流を生成する電流源、バイアス電流を生成する電流源のそれぞれに、デジタルアナログ変換器を用いることが考えられる。ここで、上記デジタルアナログ変換器として、入力データに基づいて、複数の基準電圧の中から一つを選択してアナログ電圧信号を出力し、上記アナログ電圧信号をアナログ電流信号に変換するものが提案されている（特許文献１）。

特開２００５−３４０９１９号公報

しかしながら、複数のデジタルアナログ変換器がそれぞれ電流源として用いられる場合、個々のデジタルアナログ変換器の間には、それぞれの出力特性の際により、相対的な出力誤差が生じる。この相対的な出力誤差は、レーザビームの光量制御における精度を低下させることになる。

本発明の目的は、第１および第２の電流源の間に生じる相対的な出力誤差に起因する、レーザ光の光量制御における精度の低下を抑えることができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、バックグランド露光方式の画像形成装置であって、感光体を露光するためのレーザ光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザから出射されたレーザ光の光量を検出する検出手段と、前記半導体レーザにバイアス電流を出力するバイアス電流制御手段であって、前記検出手段により検出された前記レーザ光の光量に基づいて前記バイアス電流の電流量を制御するバイアス電流制御手段と、前記半導体レーザにスイッチング電流を出力するスイッチング電流制御手段であって、前記検出手段により検出された前記レーザ光の光量に基づいて前記スイッチング電流の電流量を制御するスイッチング電流制御手段と、前記感光体を露光する前記レーザ光の露光位置に応じた補正データを記憶する記憶手段と、前記バイアス電流を出力する電流源と前記スイッチング電流を出力する電流源の間に生じる相対的な誤差を補正するための補正係数を算出する算出手段と、を備え、前記バイアス電流制御手段は、前記補正データと前記補正係数に基づいて前記バイアス電流の電流量を補正し、前記スイッチング電流制御手段は、前記補正データと前記補正係数に基づいて電流量が補正された前記バイアス電流に前記スイッチング電流を重畳することによって前記半導体レーザに供給される電流量の変動が抑制されるように、前記補正データに基づいて前記スイッチング電流の電流量を補正することを特徴とする。

本発明によれば、電流源の間に生じる相対的な出力誤差に起因する、レーザ光の光量制御における精度の低下を抑えることができる。

本発明の一実施の形態に係る光学走査装置の主要部構成を示す斜視図である。 図１のレーザユニット５の構成を示すブロック図である。 図２の電流生成部５３ａの主要部構成を示すブロック図である。 （ａ）は半導体レーザ４により感光ドラム１３に対して、バックグランド露光方式（ＢＡＥ方式）による露光走査が行われた場合の露光特性を示す図である。（ｂ）は感度むらがない場合の感光ドラム１３の潜像特性を示す図である。（ｃ）は感度むらがある場合の感光ドラム１３の潜像特性を示す図である。 ディセーブルモード（ＤＩＳ）、ＢＤ検出モード、初期ＡＰＣモード、画像形成モードの各モードにおける半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂの駆動タイミングを示す図である。 図４の初期ＡＰＣモードにおける半導体レーザ４の発光部４ａ，４ｂの駆動タイミングを詳細に示す図である。 半導体レーザ４の発光部４ａ，４ｂが出射するレーザビームの光量（光強度）Ｐと駆動電流（Ｉｄ）との関係を示す図である。 （ａ）はＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．８）により得られたスイッチング電流Ｉｓｗ１とバイアス電流Ｉｂ１と閾値電流Ｉｔｈとの関係を示す図である。（ｂ）はＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．４）により得られたスイッチング電流Ｉｓｗ１とバイアス電流Ｉｂ１と閾値Ｉｔｈとの関係を示す図である。（ｃ）は補正係数８１により補正されたスイッチング電流Ｉｓｗ１とバイアス電流Ｉｂ１と閾値Ｉｔｈとの関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る光学走査装置の主要部構成を示す斜視図である。

本実施の形態の光学走査装置２は、図１に示すように、画像形成装置１において、バックグラウンド露光方式（ＢＡＥ方式）により、感光ドラム（像担持体）１３上の複数の主走査ラインを同時に露光走査する装置として用いられている。

光学走査装置２は、レーザユニット５、光量検出ユニット（以下、ＰＤユニットという）７、スキャナユニット１０、ビーム検出センサ（以下、ＢＤセンサという）１４、コリメートレンズ６、シリンドリカルレンズ９および反射ミラー１２を有する。

レーザユニット５には、２つの発光部４ａ，４ｂを有する半導体レーザ４が設けられており、各発光部４ａ，４ｂは、それぞれ、レーザビームＬＢ１，ＬＢ２を出射する。半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂから出射されたレーザビームＬＢ１，ＬＢ２は、コリメートレンズ６を経て、ＰＤユニット７に入射する。

ＰＤユニット７は、各発光部４ａ，４ｂから出射されたレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の光量を検出するための検出するための検出手段を構成する。ＰＤユニット７の内部には、入射したレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の一部を反射する反射ミラー７ａが設けられている。この反射ミラー７ａで反射されたレーザビームＬＢ１，ＬＢ２は、ＰＤユニット７の内部を進行し、端面に設けられているフォトディテクタ（以下、ＰＤセンサという）７ｂで受光される。ＰＤセンサ７ｂは、受光したレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の光量に応じた値を示すＰＤ信号８を出力する。このＰＤ信号８は、レーザユニット５に入力される。

ＰＤユニット７を通過したレーザビームＬＢ１，ＬＢ２は、シリンドリカルレンズ９を経て、スキャナユニット１０のポリゴンミラー１０ａに到達する。ポリゴンミラー１０ａは、モータ１０ｂにより、等角速度で回転される。ポリゴンミラー１０ａに到達したレーザビームＬＢ１，ＬＢ２は、ポリゴンミラー１０ａによって偏向され、ｆ−θレンズ１１によって感光ドラム（像担持体）１３の回転方向と直交する方向（主走査方向）に等速走査するレーザビームに変換される。

ｆ−θレンズ１１を経たレーザビームＬＢ１，ＬＢ２は、反射ミラー１２を経て、感光ドラム１３の表面（画像領域）に照射される。これにより、感光ドラム１３の表面（画像領域）において、２つの主走査方向ラインが同時に露光走査される。

ここで、ｆ−θレンズ１１を経たレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の一部は、ｆ−θレンズ１１の後方に配置されているＢＤセンサ１４に入射する。ＢＤセンサ１４は、上記レーザビームＬＢ１，ＬＢ２を受光すると、感光ドラム１３上の画像領域の基準位置を決定するためのビーム検出信号（以下、ＢＤ信号という）１５を出力する。このＢＤ信号１５は、レーザユニット５およびエンジン制御部３（図２）に入力される。

各レーザビームＬＢ１，ＬＢ２の露光走査により、感光ドラム１３の表面（画像領域）には、画像信号２５に基づいた静電潜像が形成される。感光ドラム１３の表面に形成された静電潜像は、現像器（図示せず）によりトナー像として現像され、当該トナー像は、転写器（図示せず）により、用紙上に転写される。そして、用紙上に転写されたトナー像は、定着器（図示せず）により定着され、トナー像が定着された用紙は、画像形成装置１の外部に排紙される。

次に、光学走査装置２のレーザユニット５の構成について図２を参照しながら説明する。図２は図１のレーザユニット５の構成を示すブロック図である。

光学走査装置２のレーザユニット５は、図２に示すように、制御部３１、半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂにそれぞれ対応する２つの電流生成部５３ａ，５３ｂ、クロック発生部３２およびＥＥＰＲＯＭ３４を有する。

制御部３１は、エンジン制御部３からの動作開始命令を受信すると、ディセーブルモード（ＤＩＳ）、ＢＤ検出モード、初期ＡＰＣモード、画像形成モードの各モードを実行すべく、各電流生成部５３ａ，５３ｂを制御する。この制御においては、エンジン制御部３からの設定値とＢＤセンサ１４からのＢＤ信号１５に基づいて、上記モードのそれぞれに応じた制御信号５４を発行し、各電流生成部５３ａ，５３ｂに出力する。

各電流生成部５３ａ，５３ｂは、それぞれ、制御部３１からの制御信号５４に基づいて、半導体レーザ４の発光部４ａ，４ｂを駆動させるための電流６４ａ，６４ｂを生成する。各電流６４ａ，６４ｂは、それぞれ、対応するドライバ６５ａ，６５ｂに出力される。

上記画像形成モード時、各ドライバ６５ａ，６５ｂには、それぞれ、エンジン制御部３から出力された画像信号２５ａ，２５ｂが入力される。上記画像信号２５ａ，２５ｂは、画像濃度に応じた時間幅を有するパルス信号である。各ドライバ６５ａ，６５ｂは、上記画像信号２５ａ，２５ｂに基づいて上記電流６４ａ，６４ｂを変調し、当該変調された電流を駆動電流（Ｉｄ）６６ａ，６６ｂとして各発光部４ａ，４ｂに供給する。半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂは、上記駆動電流６４ａ，６４ｂにより駆動されてレーザビームＬＢ１，ＬＢ２を出射する。各レーザビームＬＢ１，ＬＢ２は、画像信号２５ａ，２５ｂに基づいて変調されたレーザビームである。各電流生成部５３ａ，５３ｂの詳細については、後述する。

クロック発生部３２は、制御部３１、各電流生成部５３ａ，５３ｂなどの動作のタイミングの基準となるクロック信号３３を出力する。

ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）３４には、レーザユニット５の駆動に必要な設定値が保持されている。

エンジン制御部３は、ＣＰＵ１６、バックアップメモリ１８、画像制御部２１、スキャナユニット制御部２２などから構成され、画像形成装置全体の制御を行う。ＣＰＵ１６は、光学走査装置２のレーザユニット５と通信可能に接続される。また、ＣＰＵ１６は、紙先端センサ（以下、ＩＴＯＰセンサという）２６から出力された書き出し位置信号２７を取り込む。この書き出し位置信号２７は、画像形成装置１において印字開始位置に用紙が搬送されたときに、出力される信号である。

バックアップメモリ１８には、画像処理部２１、スキャナ制御部２２、制御部３１、各電流生成部５３ａ，５３ｂなどに対する設定値が保持されるとともに、感光ドラム１３の感度データが保持される。バックアップメモリ１８に保持されている制御部３１、各電流生成部５３ａ，５３ｂに対する設定値は、制御部３１を介してＥＥＰＲＯＭ３４から取得された設定値であり、光学走査装置２の交換などに応じて更新される。また、感光ドラム１３の感度データも、感光ドラム１３の交換などに応じて更新される。この感度データの詳細については、後述する。

ＣＰＵ１６は、対応する設定値を画像処理部２１およびスキャナ制御部２２に設定するとともに、画像処理部２１およびスキャナ制御部２２の動作を制御するための命令を発行する。また、ＣＰＵ１６は、レーザユニット５に設定される各種設定値およびレーザユニット５の動作を制御するための命令を、レーザユニット５に送信する。

画像処理部２１は、ＣＰＵ１６からの命令に従い、入力された画像データに対応する画像処理、プリンタ（図示せず）における用紙の搬送を制御する。また、画像処理部２１は、画像処理された後の画像データを画像信号２５ａ，２５ｂに変換する。ここで、画像信号２５ａは、半導体レーザ４の発光部４ａに対する信号であり、ドライバ６５ａに供給される。画像信号２５ｂは、発光部４ｂに対する信号２５ｂであり、ドライバ６５ｂに出力される。

スキャナ制御部２２は、ＣＰＵ１６からの命令に従い、スキャナユニット１０のモータ１０ｂ（図１）の駆動制御を開始する。ここで、スキャナユニット制御部２２は、ＢＤセンサ１４から出力されるＢＤ信号１５を監視しながら、ポリゴンミラー１０ａ（図１）が所定の等角速度での回転状態になるように、モータ１０ｂの駆動を制御する。

次に、レーザユニット５の制御部３１および電流生成部５３ａ，５３ｂについて図３を参照しながら詳細に説明する。図３は図２の電流生成部５３ａの主要部構成を示すブロック図である。ここでは、各電流生成部５３ａ，５３ｂは同じ構成を有するので、電流生成部５３ａの構成のみを図示することにする。

制御部３１は、図３に示すように、ＢＤセンサ１４からのＢＤ信号１５およびＣＰＵ１６から送信されたタイミング設定値４３に基づいて、ディセーブルモード、ＢＤ検出モード、初期ＡＰＣモード、画像形成モードの各モードに応じた制御信号５４を発行する。制御信号５４には、後述するように、第１光量制御信号（ＡＰＣＣＴＬ１）、第２光量制御信号（ＡＰＣＣＴＬ２）、ビデオ出力信号（ＶＤＯＯＮ）、ＡＰＣ選択信号（ＡＰＣＳＥＬ）の各信号が含まれる。そして、制御信号５４の上記各信号は、ディセーブルモード、ＢＤ検出モード、初期ＡＰＣモード、画像形成モードのそれぞれのモードに応じて、組み合わされる。

ここで、ディセーブルモードは、半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂを非発光状態にするモードである。ＢＤ検出モードは、ＢＤ信号１５を検出するためのモードである。初期ＡＰＣモードは、半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂが出射するレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の光量をそれぞれ所定光量にするための電流６４ａ，６４ｂ（駆動電流６６ａ，６６ｂ）を求めるモードである。ここで、電流６４ａ，６４ｂは、スイッチング電流６０（第１の電流）およびバイアス電流６２（第２の電流）を加算した電流である。スイッチング電流６０は、発光部４ａ，４ｂが出射するレーザビームの光量を最大光量（第１の光量）にするための電流であり、バイアス電流６２は、発光部４ａ，４ｂが出射するレーザビームの光量を最少光量（第２の光量）にするための電流である。初期ＡＰＣモードにおいては、電流６４ａ，６４ｂを求めるために、スイッチング電流６０およびバイアス電流６２が求められる。画像形成モードは、画像信号２５ａ，２５ｂに基づいて変調されたレーザビームＬＢ１，ＬＢ２により感光ドラム１３を露光走査し、感光ドラム１３上に静電潜像を形成するモードである。

電流生成部５３ａ（５３ｂ）は、図３に示すように、ゲイン制御回路４６、光量制御回路５２、光量設定回路６７および補正回路７１を有し、ＰＤセンサ７ｂからのＰＤ信号に基づいて、発光部４ａに対するスイッチング電流およびバイアス電流を生成する。

具体的には、ゲイン制御回路４６は、電子可変抵抗（図示せず）と比較器（図示せず）から構成される。上記電子可変抵抗には、ＣＰＵ１６から送信されたゲイン設定値４２が設定される。このゲイン設定値４２は、光学走査装置２の組立調整時に設定された値（ＥＥＰＲＯＭ３４に格納されている設定値）である。ゲイン制御回路４６は、上記電子可変抵抗の設定値とＰＤセンサ７ｂからのＰＤ信号８が示す値（光量値）を乗算し、当該乗算した結果と基準電圧５０とを比較する。この比較結果は、信号４７として光量制御回路５２に出力される。

光量制御回路５２は、上記制御信号５４の各信号の組み合わせに基づいて、発光部４ａを駆動させるための制御値を出力する。上記制御値としては、スイッチング電流コード値５５およびスイッチングゲイン設定値５６と、バイアス電流コード値５７およびバイアスゲイン設定値５８がある。スイッチング電流コード値５５は、乗算器６９、補正回路７１のそれぞれに出力される。スイッチングゲイン設定値５６は、スイッチング電流用デジタルアナログ変換器（以下、スイッチングＤＡＣという）５９、補正回路７１のそれぞれに出力される。バイアス電流コード値５７は、加算器７６に出力される。バイアスゲイン設定値５８は、バイアス電流用デジタルアナログ変換器（以下、バイアスＤＡＣという）６１、補正回路７１のそれぞれに出力される。

また、光量制御回路５２は、スイッチングＤＡＣ５９とバイアスＤＡＣ６１間に生じる相対的な出力誤差を解消するための補正係数８１を算出する補正係数算出回路８０を内蔵する。上記補正係数８１は、スイッチング電流コード値５５、スイッチングゲイン設定値５６、バイアス電流コード値５７およびバイアスゲイン設定値５８に基づいて算出され、加算器７８に出力される。

光量設定回路６７には、ＣＰＵ１６から送信された光量設定値４４が設定される。光量設定値４４は、ユーザの操作により設定された濃度を示す値である。光量設定回路６７は、設定された光量設定値４４に対応する光量設定データ６８を、補正回路７１および乗算器６９に出力する。

補正回路７１は、感光ドラム１３の表面における感度むらに応じた帯電電位のむらを補正するためのスイッチング補正値７２およびバイアス補正値７３を算出する。スイッチング補正値７２は、スイッチング電流コード値５５に相当する電流（スイッチング電流）を補正するための補正電流（第１の補正電流）を決定する値である。バイアス補正値７３は、バイアス電流コード値５７に相当する電流（バイアス電流）を補正するための補正電流（第２の補正電流）を決定する値である。

補正回路７１は、具体的には、エンジン制御部３から送信された感度データ４５、スイッチング電流コード値５５、スイッチングゲイン設定値５６および光量設定データ６８に基づいて、スイッチング補正値７２を算出する。算出されたスイッチング補正値７２は、乗算器７８に出力される。また、補正回路７１は、上記スイッチング補正値７２およびバイアスゲイン設定値５８に基づいて、バイアス補正値７３を算出して加算器７６に出力する。

ここで、上記感度データ４５は、感光ドラム１３表面上の複数の位置においてそれぞれ採取された感度値を示すものであり、当該感度値は、感光ドラム１３に照射されるレーザビームの光量（光強度）に比例するものである。感度データ４５は、予めバックアップメモリ１８に保持されており、ＣＰＵ１６により読み出されて送信される。

乗算器６９は、初期ＡＰＣモードにおいて得られたスイッチング電流コード値５５を最大値として、後述するビデオ出力時のスイッチング電流コード値５５に光量設定データ６８を乗算した値７０を減算器７４に出力する。

減算器７４は、乗算器６９から出力された値７０から補正回路７１からのスイッチング補正値７２を減算し、当該減算により得られた値７５を、スイッチングＤＡＣ５９に出力する。

乗算器７８は、補正係数算出回路８０からの補正係数８１と補正回路７１からのバイアス補正値７３を乗算し、当該乗算により得られた値７９を加算器７６に出力する。

加算器７６は、乗算器７８からの値と光量制御回路５２からのバイアス電流コード値５７を加算し、当該加算により得られた値７７をバイアスＤＡＣ６１に出力する。

スイッチングＤＡＣ５９は、スイッチング電流を出力するための電流源（第１の電流源）を構成し、バイアスＤＡＣ６１は、バイアス電流を出力するための電流源（第２の電流源）を構成する。スイッチングＤＡＣ５９およびバイアスＤＡＣ６１はＡＰＣの結果に応じた分解能を確保するため、スイッチングゲイン設定値５６およびバイアスゲイン設定値５８に応じて最大出力電流を切り替えるように構成されている。ここで、スイッチングＤＡＣ５９のスイッチングゲイン設定値５６に応じた最大出力電流値は、固定値である。同様に、バイアスＤＡＣ６１のバイアスゲイン設定値５８に応じた最大出力電流値は、固定値である。

スイッチングＤＡＣ５９が出力するスイッチング電流６０とバイアスＤＡＣ６１が出力するバイアス電流６２は、加算器６３において加算され、当該加算された電流６４ａは、電流ドライバ６５ａに出力される。

次に、感光ドラム１３の感度むらについて図４を参照しながら説明する。図４（ａ）は半導体レーザ４により感光ドラム１３に対して、バックグランド露光方式（ＢＡＥ方式）による露光走査が行われた場合の露光特性を示す図である。図４（ｂ）は感度むらがない場合の感光ドラム１３の潜像特性を示す図である。図４（ｃ）は感度むらがある場合の感光ドラム１３の潜像特性を示す図である。

本実施の形態においては、感光ドラム１３に対して、バックグランド露光方式（ＢＡＥ方式）による露光走査が行われる。この露光走査時においては、図４（ａ）に示すように、半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂに、スイッチング電流（Ｉｓｗ）６０とバイアス電流（Ｉｂ）６２が加算された電流が、駆動電流（Ｉｄ）６６ａ，６６ｂとして供給される。これにより、各発光部４ａ，４ｂは駆動されて、感度むらおよび設定された濃度に応じた光量（光強度）例えば光量Ｐ０のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２を出射する（発光時（ＯＮ時）は斜線部）。各発光部４ａ，４ｂの消灯時（ＯＦＦ時）には、バイアス電流（Ｉｂ）６２のみの電流が、駆動電流（Ｉｄ）６６ａ，６６ｂとして各発光部４ａ，４ｂに供給される。

バックグラウンド露光による潜像特性に関しては、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、感光体１３の帯電電位Ｖｄと半導体レーザ４（発光部４ａ，４ｂ）の露光電位Ｖｌに基づいて設定されている閾値Ｖｂａｃｋから、現像電位Ｖｄｃが決定される。現像電位Ｖｄｃは、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを決定し、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔは、感光ドラム１３上のトナーの付着量（図中の斜線部）を決定する。

ここで、図４（ｂ）に示すように、理想的には、感光ドラム１３の表面に感度むらがなければ、帯電電位Ｖｄは一定の電位になり、トナーが均一に重畳されることになる。しかしながら、図４（ｃ）に示すように、実際には、感光ドラム１３の表面には、感度むらがある。この場合、半導体レーザ４による感光ドラム１３に対する露光が均一であっても、帯電電位Ｖｄになる個所、帯電電位Ｖｄ’になる個所が発生する。即ち、帯電電位Ｖｄが一定にならず、ばらつくことになる。これにより、コントラスト電位が例えば電位Ｖｃｏｎｔから電位Ｖｃｏｎｔ’に変動して、トナーは、均一に重畳されない。その結果、画像の濃度むら、線細りなどが発生する。

このような感光ドラム１３の感度むらに応じた帯電電位のむらに対応するために、スイッチング電流６０を補正するためのスイッチング補正値７２およびバイアス電流６２を補正するためのバイアス補正値７３がそれぞれ算出される。

次に、半導体レーザ４の発光部４ａ，４ｂの駆動タイミングについて図５〜図７を参照しながら説明する。図５はディセーブルモード（ＤＩＳ）、ＢＤ検出モード、初期ＡＰＣモード、画像形成モードの各モードにおける半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂの駆動タイミングを示す図である。図６は図４の初期ＡＰＣモードにおける半導体レーザ４の発光部４ａ，４ｂの駆動タイミングを詳細に示す図である。図７は半導体レーザ４の発光部４ａ，４ｂが出射するレーザビームの光量（光強度）Ｐと駆動電流（Ｉｄ）との関係を示す図である。

制御部３１からは、図５に示すように、ディセーブルモード（ＤＩＳ）、ＢＤ検出モード、初期ＡＰＣモード、画像形成モードのそれぞれのモードに応じて各信号が組み合わされた制御信号５４が発行される。第１光量制御信号（ＡＰＣＣＴＬ１）、第２光量制御信号（ＡＰＣＣＴＬ２）、ビデオ出力信号（ＶＤＯＯＮ）、ＡＰＣ選択信号（ＡＰＣＳＥＬ）の各信号は、例えば表１に示すように、組み合わされる。

また、制御部３１は、初期設定においてエンジン制御部３（ＣＰＵ１６）から送信されたタイミング設定値４３に基づいて、上記各信号の組み合わせを切り換えて、各発光部４ａ，４ｂの駆動を切り換える。タイミング設定値４３は、各発光部４ａ，４ｂの駆動を切り換える際のＢＤ信号１５の立下りを基準とした時間値であり、タイミング設定値４３に基づいて、動作開始タイミング、動作切り換えタイミングなどの各タイミングが決定される。例えば、図５および図６に示すように、タイミングｔ１〜ｔ１２が決定される。

上記ディセーブルモードは、ＣＰＵ１６が制御部３１に発光開始命令を出力する前の状態のモードである。このディセーブルモードにおいては、光量制御回路５２のスイッチング電流コード値５５およびバイアス電流コード値５７がともに「０」である。このとき、駆動電流（Ｉｄ）６６は「０」であり、半導体レーザ４は非発光状態にある。

次いで、ＣＰＵ１６は、ＢＤ検出モードを開始すべく、発光開始命令を制御部３１に送信する。制御部３１は、上記発光開始命令を受信すると、ＢＤ検出モードを開始するために、ＬＤ１ＡＰＣ（表１）に対応する組み合わせの制御信号５４を発行する。このＬＤ１ＡＰＣは、半導体レーザ４の発光部４ａを駆動し、ＰＤセンサ７ｂからのＰＤ信号８に基づいて、発光部４ａが出射するレーザビームＬＢ１の光量（光強度）Ｐが所定光量Ｐ０となるスイッチング電流コード値５５を求めるものである。

具体的には、ＢＤ検出モードにおいて、電流生成部５３ａの光量制御回路５２は、バイアス電流コード値５７を「０」に保持した状態で、スイッチング電流コード値５５を上昇させながら出力する。これにより、バイアスＤＡＣ６１から出力されるバイアス電流６２は「０」であり、スイッチングＤＡＣ５９から出力される電流６０のみが駆動電流６６ａとしてドライバ６５ａを介して、発光部４ａに供給される。そして、発光部４ａが駆動されて発光を開始し、レーザビームＬＢ１を出射する。このレーザビームＬＢ１の光量（光強度）Ｐは、図７に示すように、スイッチング電流コード値５５の上昇に応じて、増す。

レーザビームＬＢ１の光量の増加に応じて、ＰＤセンサ７ｂから出力されるＰＤ信号８の値は、次第に増す。光量制御回路５２は、図７に示すように、ゲイン制御回路４６の出力４７に基づいて、ＰＤ信号８の値（レーザビームＬＢ１の光量Ｐ）が基準電圧５０に相当する値（光量Ｐ０）に達するまで、スイッチング電流コード値５５を上昇させる。そして、光量制御回路５２は、レーザビームＬＢ１の光量Ｐが光量Ｐ０に達したときのスイッチング電流コード値５５（電流Ｉ０に相当するコード値）を保持する。

この後、制御部３１には、所定の間隔をおいて、ＢＤ信号１５が入力される。ここで、制御部３１は、２回目のＢＤ信号１５が入力されると、当該ＢＤ信号１５の立ち下がりのタイミング（タイミングｔ１）で、ＢＤ信号１５を検出するためのＡＰＣを完了させるべく、対応する制御信号５４を出力する。これにより、ＢＤ検出モードは、終了する。

本実施の形態においては、ＢＤ検出モードが、２回目のＢＤ信号１５の立ち下がりで終了するようにしているが、ＢＤ信号１５を検出するためのＡＰＣが完了する時間に応じて、ＢＤ信号１５の検出回数を決定することが望ましい。以降のＢＤ信号１５の検出は、半導体レーザ４の発光部４ａまたは発光部４ｂの発光時に行われる。

ＢＤ検出モード後、制御部３１は、半導体レーザ４の発光部４ａを強制的に消灯させるべく（ＯＦＦすべく）、対応する制御信号５４を発行する。この強制消灯においては、光量制御回路５２は、レーザビームＬＢ１の光量が光量Ｐ０に達したときのスイッチング電流コード値５５を保持した状態で、駆動電流（Ｉｄ）６６ａが「０」になるように、スイッチング電流コード値５５を「０」にする。これにより、発光部４ａは、強制的に消灯される。

上記強制消灯後、初期ＡＰＣモードが開始される(タイミングｔ２)。この初期ＡＰＣモードにおいては、図５に示すように、まず、後述する係数αを０．８とするＬＤ１ＡＰＣ（以下、ＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．８）という）が行われる。係数αは、ＣＰＵ１６により各電流生成部５３ａ，５３ｂの光量制御回路５２に設定される係数である。

ＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．８）においては、まず、発光部４ａに対するスイッチング電流コード値５５を求めるためのＡＰＣを実行させるべく、対応する制御信号５４が制御部３１により発行される。ここで、スイッチング電流コード値５５（電流Ｉ０に相当するコード値）は、既に、上述したＢＤ検出モードにおいて、電流生成部５３ａの光量制御回路５２に保持されている。よって、発光部４ａに対するスイッチング電流コード値５５を求めるためのＡＰＣは、省略してもよい。

次いで、制御部３１は、タイミングｔ３で、発光部４ａに対するバイアス電流コード値５７を求めるためのＡＰＣを開始すべく、対応する制御信号５４を発行する。このＡＰＣにおいては、電流生成部５３ａのゲイン制御回路４６に入力される基準電圧５０が「１／４」に設定される。即ち、半導体レーザ４の発光部４ａが出射する光量Ｐの目標値が基準電圧５０の「１／４」に相当する値（光量Ｐ０の「１／４」の光量）に設定される。そして、電流生成部５３ａの光量制御回路５２は、スイッチング電流コード値５５を「０」から上昇させる。これにより、電流ドライバ６５ａを介して駆動電流６６ａが出力され、半導体レーザ４の発光部４ａの駆動が開始される。

光量制御回路５２は、図７に示すように、ゲイン制御回路４６の出力４７に基づいて、ＰＤ信号８の値が基準電圧５０の「１／４」に相当する値（光量Ｐ０の「１／４」の光量）に達するまで、スイッチング電流コード値５５を上昇させる。そして、光量制御回路５２は、レーザビームＬＢ１の光量Ｐが基準電圧５０の「１／４」に相当する光量に達したときのスイッチング電流コード値５５（電流Ｉ１に相当するコード値）を保持する。

次いで、光量制御回路５２は、保持している２つのスイッチング電流コード値５５（Ｉ０，Ｉ１に相当するコード値）に基づいて、半導体レーザ４の発光部４ａの発振開始電流（閾値電流Ｉｔｈ）を算出する。そして、図７に示すように、光量制御回路５２は、上記算出した閾値電流Ｉｔｈに上記係数α（＝０．８）を乗算し、この乗算した結果に基づいてバイアス電流コード値５７を求める。ここでは、このバイアス電流コード値５７は、バイアスＤＡＣ６１において、バイアスゲイン設定値５８に応じた値のバイアス電流（Ｉｂ）６２に変換されて出力される。

また、光量制御回路５２は、保持しているスイッチング電流コード値５５（Ｉ０に相当するコード値）から上記求めたバイアス電流コード値５７を差し引いた値（スイッチング電流コード値の収束値）を、スイッチング電流コード値５５として再設定する。このスイッチングコード電流値５５は、スイッチングＤＡＣ５９において、スイッチングゲイン設定値５６に応じた値のスイッチング電流（Ｉｓｗ）６０に変換されて出力される。

次いで、制御部３１は、タイミングｔ４で、再設定されたスイッチングコード電流値５５に対応するスイッチング電流値６０でのＡＰＣを開始すべく、対応する制御信号５４を発行する。このＡＰＣにおいては、加算器６３からスイッチング電流６０とバイアス電流６２を加算した電流６４ａが、駆動電流６６ａとして、ドライバ６５ａを介して発光部４ａに供給される。そして、この駆動電流６６ａにより駆動された発光部４ａからは、レーザビームＬＢ１が出射され、ＰＤ信号８が示す値に基づいて、レーザビームＬＢ１の光量が光量Ｐ０になるようにスイッチング電流コード値５５が制御される。

次いで、制御部３１は、タイミングｔ５で、ＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．８）を終了させて半導体レーザ４の発光部４ａを強制的に消灯させるべく、対応する制御信号５４を出力する。この強制消灯（ＯＦＦ）においては、上記バイアス電流コード値５７が出力され、上記ＬＤ１ＡＰＣで求められたスイッチング電流コード値５５が保持された状態で、「０」のスイッチング電流コード値５５が出力される。

次いで、制御部３１は、タイミングｔ６で、ＬＤ１ＡＰＣのＢＤ信号１５の検出を開始すべく、対応する制御信号５４を発行する。このＢＤ信号１５の検出の際には、まず、上記ＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．８）で求められたバイアス電流コード値５７に対応するバイアス電流６２でＡＰＣが行われ、このＡＰＣの結果に基づいてバイアス電流コード値５７が更新される。次いで、タイミングｔ７で、更新されたバイアス電流コード値５７に相当するバイアス電流６２と上記ＡＰＣで得られたスイッチング電流コード値５５に相当するスイッチング電流６０を加算した電流６４ａがドライバ６５ａを介して発光部４ａに供給される。そして、発光部４ａから出射されるレーザビームＬＢ１の光量が光量Ｐ０となるように、スイッチング電流コード値５５が制御される。次いで、制御部３１は、ＬＤ１ＡＰＣでのＢＤ信号１５の検出を終了させて発光部４ａを強制的に消灯させるべく、対応する制御信号５４を出力する。

発光部４ａの強制消灯後、タイミングｔ８で、係数αを０．４とするＬＤ１ＡＰＣ（以下、ＬＤＡ１ＡＰＣ（α＝０．４）という）が開始される。このＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．４）は、ＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．８）と同様の手順で行われる。

そして、補正係数算出回路８０により、補正係数８１が算出される。補正係数８１は、２つのＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．８，０．４）により得られたスイッチング電流コード値５５およびバイアス電流コード値５７と、スイッチングゲイン設定値５６およびバイアスゲイン設定値５８とに基づいて算出される。

次いで、算出された補正係数８１を用いた補正結果を確認するために、ＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．８）が行われる。この補正結果の確認のためのＬＤ１ＡＰＣは、省略することも可能である。

同様に、発光部４ｂに対して、係数αを０．８とするＬＤ２ＡＰＣ（以下、ＬＤ２ＡＰＣ（α＝０．８）という）、係数αを０．４とするＬＤ２ＡＰＣ（以下、ＬＤ２ＡＰＣ（α＝０．４）という）、補正係数８１の算出が順に行われる。そして、算出された補正係数８１を用いた補正結果を確認するために、ＬＤ２ＡＰＣ（α＝０．８）が行われる。この補正結果の確認のためのＬＤ２ＡＰＣ（α＝０．８）は、省略することも可能である。

このようにして各電流生成部５３ａ，５３ｂにおける補正係数８１が算出されると、各電流生成部５３ａ，５３ｂの光量制御回路５２は、それぞれ、算出された補正係数８１を保持する。

初期ＡＰＣモードが終了すると、図５に示すように、画像形成モードが開始される。制御部３１は、まず、ライン間ＡＰＣを行うべく、対応する制御信号５４を発行する。このライン間ＡＰＣは、タイミングｔ９で、ＬＤ１ＡＰＣでのＢＤ信号１５の検出を行い、タイミングｔ１０で、ＬＤ２ＡＰＣでのＢＤ信号１５の検出を行う。ＬＤ１ＡＰＣでのＢＤ信号１５の検出、ＬＤ２ＡＰＣでのＢＤ信号１５の検出のそれぞれにおいては、各発光部４ａ，４ｂが、バイアス電流のみで駆動されるＡＰＣと、スイッチング電流で駆動されるＡＰＣが行われる。

ライン間ＡＰＣ後、各電流生成部５３ａ，５３ｂは、タイミングｔ１１で、それぞれ同じ動作手順で、ビデオ出力（ＶＤＯ）を開始する。そして、各電流生成部５３ａ，５３ｂは、タイミングｔ１２で、ビデオ出力を終了して各発光部４ａ，４ｂを強制消灯させる。各発光部４ａ，４ｂの強制消灯後、ライン間ＡＰＣおよびビデオ出力が繰り返し行われる。

ビデオ出力時、電流生成部５３ａの光量制御回路５２は、初期ＡＰＣモードで得られたスイッチング電流コード値５５を乗算器６９に、初期ＡＰＣモードで得られたバイアス電流コード値５７を加算器７６にそれぞれ出力する。また、光量制御回路５２は、補正係数算出回路８０により算出された補正係数８１を乗算器７８に出力する。

光量設定回路６７は、設定された光量設定値４４に対応する光量設定データ６８を、補正回路７１および乗算器６９に出力する。補正回路７１は、スイッチング補正値７２を算出し、減算器７４に出力するとともに、バイアス補正値７３を算出し、加算器７６に出力する。

乗算器６９においては、スイッチング電流コード値５５と光量設定データ６８が乗算され、当該乗算により得られた値７０が減算器７４に出力される。減算器７４においては、乗算器６９から出力された値７０から補正回路７１からのスイッチング補正値７２が減算され、当該減算により得られた値７５がスイッチングＤＡＣ５９に出力される。スイッチングＤＡＣ５９は、減算器７４からの値７５を、スイッチングゲイン設定値５６に応じた電流値に変換し、当該電流値のスイッチング電流６０を出力する。スイッチングＤＡＣ５９から出力されるスイッチング電流６０は、スイッチング電流コード値５５に相当する電流からスイッチング補正値７２に相当する補正電流を減算した電流となる。

乗算器７８においては、補正回路７１からのバイアス補正値７３と補正係数８１が乗算され、当該乗算により得られた値７９が加算器７６に出力される。加算器７６においては上記値７９とバイアス電流コード値５７が加算され、当該加算により得られた値７７がバイアスＤＡＣ６１に出力される。バイアスＤＡＣ６１は、加算器７６からの値７７をバイアスゲイン設定値５８に応じた電流値に変換し、当該電流値のバイアス電流６２を出力する。バイアスＤＡＣ６１から出力されるバイアス電流６２は、バイアス電流コード値５７に相当する電流と、バイアス補正値７３と補正係数８１を乗算した値に相当する電流を加算した電流となる。即ち、バイアス電流６２は、バイアス電流コード値５７に相当する電流と、バイアス補正値７３に相当する補正電流に補正係数８１を乗算した電流を加算した電流となる。

スイッチングＤＡＣ５９が出力するスイッチング電流６０とバイアスＤＡＣ６１が出力するバイアス電流６２は、加算器６３において加算され、当該加算により得られた電流６４ａが、発光部４ａの駆動電流としてドライバ６５ａに出力される。

電流生成部５３ｂは、電流生成部５３ｂと同様に動作し、電流６４ｂをドライバ６５ｂに出力する。

このように、感光ドラム１３の感度むらおよびスイッチングＤＡＣ５９とバイアスＤＡＣ６１間の相対的な出力誤差に応じて補正された駆動電流（Ｉｄ）６６ａ（６６ｂ）が半導体レーザ４の発光部４ａ（４ｂ）に供給されることになる。

次に、補正係数算出回路８０による補正係数８１の算出方法について図８を参照しながら説明する。図８（ａ）はＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．８）により得られたスイッチング電流Ｉｓｗ１とバイアス電流Ｉｂ１と閾値電流Ｉｔｈとの関係を示す図である。図８（ｂ）はＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．４）により得られたスイッチング電流Ｉｓｗ１とバイアス電流Ｉｂ１と閾値Ｉｔｈとの関係を示す図である。図８（ｃ）は補正係数８１により補正されたスイッチング電流Ｉｓｗ１とバイアス電流Ｉｂ１と閾値Ｉｔｈとの関係を示す図である。

ここでは、半導体レーザ４（発光部４ａ，４ｂ）として、例えば光出力Ｐが１２（ｍＷ）、閾値電流Ｉｔｈが５（ｍＡ）、微分効率ηが１（ｍＷ／ｍＡ）のものが用いられているとする。また、スイッチングＤＡＣ５９の最大出力電流は８０（ｍＡ）、バイアスＤＡＣ６１の最大出力電流は４０（ｍＡ）とする。

このような仕様において、半導体レーザ４の発光部４ａに対する補正係数８１の算出例を説明する。

まず、ＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．８）において、仕様通りの出力が得られる場合（理論値）を想定する。この場合、図８（ａ）に示すように、スイッチング電流コード値５５として、１３ｍＡのスイッチング電流Ｉｓｗ１に相当するコード値、バイアス電流コード値５７として、４ｍＡのバイアス電流Ｉｂ１に相当するコード値が得られることになる。ここで、スイッチングゲイン設定値５６は１／４、バイアスゲイン設定値５８は１／８であるとする。

しかし、バイアス電流コード値５７は、スイッチング電流コード値５５に基づいて算出される値である。よって、実際には、スイッチング電流コード値５５として、１３．４ｍＡのスイッチング電流Ｉｓｗ１に相当するコード値が得られた場合、バイアス電流コード値５７として、３．６ｍＡのバイアス電流Ｉｂ１に相当するコード値が算出されることになる。即ち、スイッチング電流コード値５５に基づいて算出されるバイアス電流コード値５７に相当するバイアス電流Ｉｂ１は、理論上のバイアス電流Ｉｂ１より１０％の減の電流（１０％の誤差を含むもの）となる。これは、スイッチングＤＡＣ５９とバイアスＤＡＣ６１間の出力特性の差により、スイッチングＤＡＣ５９とバイアスＤＡＣ６１間に生じる相対的な出力誤差に起因するものである。

ＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．４）においては、図７（ｂ）に示すように、実際に、スイッチング電流コード値５５に基づいて算出されるバイアス電流コード値５７に相当するバイアス電流Ｉｂ２は、１．８ｍＡである。即ち、実際のバイアス電流Ｉｂ２は、理論上のバイアス電流Ｉｂ２（＝２．０ｍＡ）より１０％の減の電流となる。

このようにして各ＬＤ１ＡＰＣ（α＝０．８，０．４）により、それぞれのスイッチング電流コード値５５およびバイアス電流コード値５７が得られる。そして、補正係数算出回路８０は、得られたスイッチング電流コード値５５およびバイアス電流コード値５７と、スイッチングゲイン設定値５６およびバイアスゲイン設定値５８に基づいて、補正係数８１を算出する。

具体的には、補正係数８１は、次の式に従い算出される。

補正係数８１
＝｛（Ｉｂ１に相当するバイアス電流コード値−Ｉｂ２に相当するバイアス電流コード値）×（バイアスゲイン設定値５８）｝／｛（Ｉｓｗ２に相当するスイッチング電流コード値−Ｉｓｗ１に相当するスイッチング電流コード値）×（スイッチングゲイン設定値５６）｝×（４０／８０）
＝｛（ＣＣｈ−６６ｈ）×（１／８）｝／｛（Ｃ１ｈ−ＡＡｈ）×（１／４）｝×（４０／８０）
＝｛（２０４−１０２）×（１／８）｝／｛（１９３−１７０）×（１／４）｝×（４０／８０）
＝１．１０９
このようして得られた補正係数８１は、乗算器７８において、バイアス補正値７３と乗算され、当該乗算により得られた値は、加算器７６においてバイアス電流コード値５７と加算される。その結果、補正係数８１により補正されたバイアス電流Ｉｂとして、３．９９ｍＡのバイアス電流が得られる。即ち、補正係数８１により、バイアス電流Ｉｂは、理論上のバイアス電流Ｉｂ１に非常に近い値に補正されることになる。その結果、スイッチングＤＡＣ５９とバイアスＤＡＣ６１間（第１の電流源と第２の電流源間）で生じる相対的な出力誤差に起因する、ＡＰＣ（レーザビームの光量制御）における精度の低下を抑えることができる。

１ 画像形成装置
２ 光学走査装置
４ 半導体レーザ
５ レーザユニット
７ 光量検出ユニット（ＰＤユニット）
７ｂ フォト検出センサ（ＰＤセンサ）
１３ 感光ドラム
１６ ＣＰＵ
３１ 制御部
５２ 光量制御回路
５３ａ，５３ｂ 電流生成部
５９ スイッチングＤＡＣ
６１ バイアスＤＡＣ
６３ 加算器
７１ 補正回路
８０ 補正係数算出回路

Claims (3)

1. バックグランド露光方式の画像形成装置であって、
   感光体を露光するためのレーザ光を出射する半導体レーザと、
   前記半導体レーザから出射されたレーザ光の光量を検出する検出手段と、
   前記半導体レーザにバイアス電流を出力するバイアス電流制御手段であって、前記検出手段により検出された前記レーザ光の光量に基づいて前記バイアス電流の電流量を制御するバイアス電流制御手段と、
   前記半導体レーザにスイッチング電流を出力するスイッチング電流制御手段であって、前記検出手段により検出された前記レーザ光の光量に基づいて前記スイッチング電流の電流量を制御するスイッチング電流制御手段と、
   前記感光体を露光する前記レーザ光の露光位置に応じた補正データを記憶する記憶手段と、
   前記バイアス電流を出力する電流源と前記スイッチング電流を出力する電流源の間に生じる相対的な誤差を補正するための補正係数を算出する算出手段と、を備え、
   前記バイアス電流制御手段は、前記補正データと前記補正係数に基づいて前記バイアス電流の電流量を補正し、
   前記スイッチング電流制御手段は、前記補正データと前記補正係数に基づいて電流量が補正された前記バイアス電流に前記スイッチング電流を重畳することによって前記半導体レーザに供給される電流量の変動が抑制されるように、前記補正データに基づいて前記スイッチング電流の電流量を補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記バイアス電流制御手段は、前記検出手段により検出された前記レーザ光の光量に基づいて前記バイアス電流の電流量を制御するためのバイアス電流設定データを設定し、前記補正データに基づくバイアス電流補正データに前記補正係数を乗算した結果を前記バイアス電流設定データに加算することによって前記バイアス電流の電流量を制御し、
   前記スイッチング電流制御手段は、前記検出手段により検出された前記レーザ光の光量に基づいて前記スイッチング電流の電流量を制御するためのスイッチング電流設定データを設定し、前記スイッチング電流設定データから前記補正データに基づくスイッチング電流補正データを減算することによって前記スイッチング電流の電流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記バイアス電流制御手段は、前記補正データに基づくバイアス電流補正データに前記補正係数を乗算した結果を前記バイアス電流設定データに加算したデータに応じた値の前記バイアス電流を出力する前記電流源としてのデジタル−アナログ変換回路を備え、
   前記スイッチング電流制御手段は、前記スイッチング電流設定データから前記スイッチング電流補正データを減算したデータに応じた値の前記スイッチング電流を出力する前記電流源としてのデジタル−アナログ変換回路を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。