JP5661257B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置において、感光ドラムを露光走査する光源としては、主に半導体レーザが用いられている。この半導体レーザのＩ−Ｌ（電流−光強度）には、温度依存性があり、使用環境温度の変動により、半導体レーザから出射されるレーザビームの光量が変動する。このため、半導体レーザから出射されるレーザビームの光量を所定光量に制御するための制御方法として、レーザビームをフォトダイオードなどの受光素子で受光し、当該受光素子の受光量に基づいて半導体レーザの駆動電流を制御する方法が用いられている。

しかしながら、上記Ｉ−Ｌ特性には、閾値電流が存在するので、温度変動により閾値電流が変動した場合、駆動電流に対する閾値電流の比率が変動する。このため、上記制御方法では、光量コントラストを一定に保つことができない。

また、感光ドラムの表面において、その感度は一定ではなく、表面の位置によって変化する。このような場合、上記制御方法によりレーザビームの光量が所定光量に制御されたとしても、感光ドラムの潜像特性（潜像量）即ちコントラスト電位が変動する。その結果、画像のコントラストを一定に保持することができず、濃度変動、線細りなどが発生する。

このような問題を解決するために、半導体レーザの最大発光強度と最少発光強度を設定し、最大発光強度と最少発光強度で規定される強度範囲をシフトする方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開平９−６９６６３号公報

しかしながら、半導体レーザにおいては、使用環境温度の変動に応じて閾値電流とともに発光効率が変動するため、上述した強度範囲のシフトの実施のみで、レーザビームの光量を所定光量に保持することは難しい。また、半導体レーザからのレーザビームの光量を所定光量に保持することができたとしても、感光ドラムの表面における感度の変化による感光ドラムのコントラスト電位の変動をなくすような光量制御を実現することは、難しい。

特に、バックグランド露光方式（ＢＡＥ方式）においては、感光ドラムの帯電電圧とレーザビームによる露光電圧により、現像電圧が決定される。よって、現像のコントラストを一定に維持することは難しく、これを実現するための半導体レーザの光量制御が望まれる。

本発明の目的は、感光体のコントラスト電位を安定化させ、濃度変動、線細りなどが少ない安定した画像形成を行う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供給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、を備え、前記バイアス電流制御手段は、前記補正データ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加えることによる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、感光体のコントラスト電位を安定化させ、濃度変動、線細りなどが少ない安定した画像を形成することができる。

本発明の一実施の形態に係る光学走査装置の構成およびこの光学走査装置が搭載されている画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。 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。 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３の半導体レーザ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。 感光ドラム１３上に設定されている各採取位置と各採取位置でそれぞれ取得された感度データの例を示す図である。 感光ドラム１３の各感度データに対する換算値、主走査位置における換算値を近似する近似式Ｆ（ｘ）、および近似式Ｆ（ｘ）から算出された各主走査位置における換算値の一覧を示す図である。 駆動電流Ｉｄを構成するスイッチング電流Ｉｓｗとバイアス電流Ｉｂとの関係を示す図である。 感光ドラム１３の感度むらに応じて補正された駆動電流（Ｉｄ）６６ａ，６６ｂによって半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂを駆動した場合の露光特性を示す図である。

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）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Ｄ／Ａ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Ｄ／Ａ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。

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、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を算出し、加算器７６に出力する。ここで、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。感度データ４５の詳細および上記スイッチング補正値７２の算出方法の詳細については、後述する。

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。このバイアス補正値７３の算出方法の詳細についても、後述する。

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。

加算器７６は、補正回路７１からのバイアス補正値７３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、半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂの駆動について図４および図５を参照しながら説明する。図４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５は図３の半導体レーザ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４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、例えば各タイミングｔ１〜ｔ１２などが決定される。

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５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５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即ちタイミング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、タイミングｔ２で、初期ＡＰＣモードが開始される。この初期ＡＰＣモードにおいては、制御部３１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ＬＤ１ＡＰＣを実行させるべく、対応する制御信号５４を発行する。ここで、スイッチング電流コード値５５は、既に、上述したＢＤ検出モードにおいて、光量制御回路５２に保持されているので、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ＬＤ１ＡＰＣ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ＬＤ１ＡＰＣを開始すべく、対応する制御信号５４を発行する。このＬＤ１ＡＰＣにおいては、図５に示すように、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Ｐｏ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５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Ｐｏ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５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に予め設定された係数α（≦１）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ＬＤ１ＡＰＣを開始すべく、対応する制御信号５４を発行する。このＬＤ１ＡＰＣ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での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。ＬＤ１ＡＰＣでのＢＤ信号１５の検出の際には、まず、初期ＡＰＣモード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と初期ＡＰＣモードで得られたスイッチング電流コード値５５に相当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、制御部３１は、タイミングｔ８で、発光部４ｂに対するスイッチング電流コード値５５およびバイアスコード電流値５７を求めるためのＬＤ２ＡＰＣを開始すべく、対応する制御信号５４を発行する。このＬＤ２ＡＰＣは、ＬＤ１ＡＰＣと同じ動作であるので、ここでの説明は省略する。そして、上記ＬＤ２ＡＰＣの終了後、発光部４ｂは、強制的に消灯される。このようにして、初期ＡＰＣモードにおいて、各ＬＤ１ＡＰＣ，ＬＤ２ＡＰＣにより、各発光部４ａ，４ｂに対するスイッチング電流コード値５５およびバイアスコード電流値５７が求められ、初期ＡＰＣモードは、終了する。

初期ＡＰＣモードが終了すると、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。

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に相当する電流を減算した電流となる。

加算器７６においては、補正回路７１からのバイアス補正値７３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に相当する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、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。

次に、補正回路７１によるスイッチング補正値７２およびバイアス補正値７３の算出方法について図６〜図８を参照しながら説明する。図６（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６（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６（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。図７は感光ドラム１３上に設定されている各採取位置と各採取位置でそれぞれ取得された感度データの例を示す図である。図８は感光ドラム１３の各感度データに対する補正係数、主走査位置における補正係数を近似する近似式Ｆ（ｘ）、および近似式Ｆ（ｘ）から算出された各主走査位置における補正係数の一覧を示す図である。

まず、感光ドラム１３の表面における感度むらについて説明する。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６（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６（ｂ）および図６（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６（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６（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の感度むらに対応するために、感度データ４５を用いてスイッチング補正値７２が算出される。例えば感光ドラム１３として、長手方向寸法が３００ｍｍ、直径寸法が８０ｍｍの感光ドラムが用いられているとする。また、感光ドラム１３の主走査方向の有効補正領域は、画像領域と同一長である、感光ドラム１３の両端の３０ｍｍを除く２４０ｍｍとする。

このような感光ドラム１３の場合、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、感光ドラム１３の表面上には、格子状に配置されている９（主走査方向）×２６（副走査方向）個の採取位置が設定されている。そして、採取位置毎の感度が取得される。即ち、９（主走査方向）×２６（副走査方向）個の感度が取得されることになる。取得された各感度は、それぞれの採取位置に対応付けられて、感度データ４５として、例えば画像形成装置１の工場組立時にＣＰＵ１６を介してバックアップメモリ１８に格納される。各感度データを８ｂｉｔのデータで表すものとした場合、感光ドラム１３の表面全域において最少の感度を表す感度データは、「ＦＦ」で表されることになる。

補正回路７１は、各感度データ４５に基づいて、主走査ライン毎に、主走査位置ｘにおける感度を補正する補正係数を得るための近似式を算出する。具体的には、図８（ａ）に示すように、補正回路７１は、各感度データ４５のうちの最小値（「ＦＦ」）を「１」とするように、各感度データ４５の換算を行い、当該換算により得られた値を補正係数とする。そして、図８（ｂ）に示すように、補正回路７１は、感度データ毎の補正係数および採取位置に基づいて、主走査位置ｘにおける補正係数を得るための近似式Ｆ（ｘ）を算出する。ここでは、近似式Ｆ（ｘ）として、４次の近似式が得られたとする。

次いで、図８（ｃ）に示すように、上記得られた近似式Ｆ（ｘ）に基づいて、予め決められている各主走査位置ｘにおける補正係数が算出される。ここでは、主走査方向の各採取位置と、それらの間を３等分する位置を含む各主走査位置ｘにおける補正係数が算出される。そして、主走査位置毎に算出された補正係数に、スイッチング電流コード値５５および光量設定データ６８が乗算され、この乗算の結果が、主走査位置ｘ毎のスイッチング補正値７２とされる。

また、補正回路７１は、上記スイッチング補正値７２とバイアスゲイン設定値５７に基づいて、バイアス補正値７３を算出する。これは、スイッチングＤＡＣ５９とバイアスＤＡＣ６１のそれぞれが使用しているゲインが異なる場合に、スイッチング補正値７２をバイアス補正値７３に変換するために行われるものである。これにより、スイッチング補正値７２に相当する補正電流ΔＩｓｗとバイアス補正値７３に相当する補正電流ΔＩｂが一致することになる。

このようにして算出されたスイッチング補正値７２およびバイアス補正値７３に基づいて、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が補正されることになる。即ち、感光ドラム１３の表面の感度むらに応じて、補正電流ΔＩｓｗにより補正されたスイッチング電流（Ｉｓｗ）６０と、補正電流ΔＩｂにより補正されたバイアス電流（Ｉｂ）６２が出力される。そして、このスイッチング電流（Ｉｓｗ）６０とバイアス電流（Ｉｂ）６２は加算されて、感光ドラム１３の感度むらに応じて補正された駆動電流（Ｉｄ）６６ａ（６６ｂ）として、半導体レーザ４の発光部４ａ（４ｂ）に供給される。

次に、感光ドラム１３の感度むらに応じて補正された駆動電流（Ｉｄ）６６ａ，６６ｂによって半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂを駆動した場合のレーザビームの光量（発光強度）Ｐと露光特性について図９および図１０を参照しながら説明する。図９は駆動電流Ｉｄを構成するスイッチング電流Ｉｓｗとバイアス電流Ｉｂとの関係を示す図である。図１０は感光ドラム１３の感度むらに応じて補正された駆動電流（Ｉｄ）６６ａ，６６ｂによって半導体レーザ４の各発光部４ａ，４ｂを駆動した場合の露光特性を示す図である。

例えば図９（ａ）に示すように、光量設定回路５７から出力される光量設定データ６８が「ＦＦｈ」（設定された濃度が最大）である場合を想定する。そして、スイッチング電流として電流Ｉｓｗ０が、バイアス電流として電流Ｉｂ０が得られたとする。ここで、係数αは、「１」とする。即ち、バイアス電流Ｉｂ０＝閾値電流Ｉｔｈである。この場合、駆動電流Ｉｄ（＝スイッチング電流Ｉｓｗ０＋バイアス電流Ｉｂ０）により半導体レーザ４（発光部４ａまたは４ｂ）が駆動され、半導体レーザ４（発光部４ａまたは４ｂ）からは、光量Ｐ０のレーザビームが出射される。

また、図９（ｂ）に示すように、例えば光量設定回路５７から出力される光量設定データ６８が「Ａ０ｈ」（設定された濃度が最大濃度より低い濃度）であるときに、スイッチング電流Ｉｓｗ１が得られたとする。バイアス電流は、同じバイアス電流Ｉｂ０である。この場合、駆動電流Ｉｄは、スイッチング電流Ｉｓｗ１＋バイアス電流Ｉｂ０となる。このとき、半導体レーザ４（発光部４ａまたは４ｂ）からは、光量Ｐ１（＜Ｐ０）のレーザビームが出射される。

ここで、感光ドラム１３の感度むらを考慮して駆動電流Ｉｄを補正する場合、上述したように、補正回路７１により、スイッチング補正値７２が算出される。そして、図９（ｃ）に示すように、スイッチングＤＡＣ５９からは、次の式（１）で表されるスイッチング電流Ｉｓｗ２が出力される。

Ｉｓｗ２＝Ｉｓｗ１−ΔＩｓｗ（スイッチング補正値７２に相当する補正電流）
… （１）
また、図９（ｄ）に示すように、バイアスＤＡＣ６１からは、次の式（２）で表されるバイアス電流Ｉｂ２が出力される。

Ｉｂ２＝Ｉｂ０＋ΔＩｂ（バイアス補正値７３に相当する補正電流） …（２）
ここで、バイアス補正値７３に相当する補正電流ΔＩｂと、スイッチング補正値７２に相当する補正電流ΔＩｓｗとは、等しい。即ち、ΔＩｓｗ＝ΔＩｂの関係が成立する。

よって、半導体レーザ４に供給される駆動電流Ｉｄは、次の（３）式により表される。

Ｉｄ＝Ｉｓｗ２＋Ｉｂ２＝Ｉｓｗ１−ΔＩｓｗ＋Ｉｂ０＋ΔＩｂ
＝Ｉｓｗ１＋Ｉｂ０ … （３）
即ち、駆動電流Ｉｄは、常に一定となる。

例えば図１０（ａ）に示すように、バイアス補正値７３に相当する補正電流ΔＩｂのみを加算した駆動電流Ｉｄ（＝Ｉｓｗ１＋Ｉｂ０＋ΔＩｂ）で半導体レーザ４を駆動した場合、感光ドラム１３の表面電位が安定する。しかし、半導体レーザ４から出射されるレーザビームの光量は、補正電流ΔＩｂ分だけ強くなり、潜像が細る。

これに対し、図１０（ｂ）に示すように、上述したように常に一定となる駆動電流Ｉｄ（＝Ｉｓｗ１＋Ｉｂ０）で半導体レーザ４を駆動した場合、感光ドラム１３の表面電位が安定するとともに、半導体レーザ４から出射されるレーザビームの光量が一定となる。その結果、安定した潜像を得ることができる。

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

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供給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、を備え、
   前記バイアス電流制御手段は、前記補正データ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加えることによる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、前記バイアス電流設定データに前記補正データに基づくバイアス電流補正データを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、前記バイアス電流設定データに前記バイアス電流補正データを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。