(57)【要約】【課題】ＬＤの温度上昇があっても地汚れが生じないようにする。【解決手段】  半導体レーザ（ＬＤ）１０１を発光源として像担持体上に光書き込みを行う際に前記ＬＤ１０１のバイアス電流を制御するＬＤ制御部１０７を備えた画像形成装置において、前記ＬＤ制御部１０７は、連続プリント時の副走査の紙間（非画像域であって前記ＬＤ１０１の消灯を行わない期間）に当該ＬＤ１０１の特性検出を行い、検出した特性に基づいて当該ＬＤ１０１のバイアス電流を補正する。ＬＤ１０１の特性検出としては例えば閾値電流の検出が行われ、閾値電流はＬＤ１０１の微分量子効率の検出を行うことにより検出される。【選択図】図１
2007118521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザを発光源として像担持体上に光書き込みを行う際に前記半導体レーザのバイアス電流を制御する光書き込み制御方法において、
連続プリント時の紙間に当該半導体レーザの特性検出を行い、
検出した特性に基づいて当該半導体レーザのバイアス電流を補正することを特徴とする光書き込み制御方法。
【請求項２】
前記半導体レーザの特性が閾値電流であることを特徴とする請求項１記載の光書き込み制御方法。
【請求項３】
画像作成中を示すＦＧＡＴＥ信号のネゲートをトリガとして前記補正を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の光書き込み制御方法。
【請求項４】
半導体レーザを発光源として像担持体上に光書き込みを行う際に前記半導体レーザのバイアス電流を制御する制御手段を備えた画像形成装置において、
前記制御手段は、連続プリント時の紙間に当該半導体レーザの特性検出を行い、検出した特性に基づいて当該半導体レーザのバイアス電流を補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
画像データに応じて点灯制御される発光源が発する光ビームによりライン走査し、画像の書き出しを行う光書き込み手段と、
走査ライン上で前記光ビームを検出する光ビーム検出手段と、
前記半導体レーザの微分量子効率の検出を行う微分量子効率検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記光ビーム検出手段と前記微分量子効率検出手段の検出結果に基づいて前記バイアス電流を補正することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記半導体レーザの特性が閾値電流であることを特徴とする請求項４又は５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、印刷条件、動作条件を変更することなく前記紙間に閾値電流検出を行い、前記バイアス電流を補正することを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、画像作成中であることを示すＦＧＡＴＥ信号のネゲートをトリガとして前記閾値電流の検出を行い、レーザのバイアス電流の補正を開始することを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
像担持体上の画像を１次転写する中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルト上の画像を記録媒体に転写する２次転写手段と、
前記２次転写手段を前記中間転写ベルトに対して接離させる接離手段と、
前記中間転写ベルト上に形成されたパターンの濃度を検出するパターン濃度検出手段と、
前記パターン濃度検出手段の検出結果に基づいてプロセス補正するプロセス補正手段と、
を備え、前記パターンの形成中に前記２次転写手段を前記中間転写ベルトから離間させ、前記紙間で前記プロセス補正手段によりプロセス補正を行う際に前記閾値電流の検出、及びバイアス電流の補正を行うことを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体上の画像を１次転写する中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルト上の画像を記録媒体に転写する２次転写手段と、
前記２次転写手段を前記中間転写ベルトに対して接離させる接離手段と、
前記中間転写ベルト上に形成されたパターンの濃度を検出するパターン濃度検出手段と、
前記パターン濃度検出手段の検出結果に基づいて位置ズレを補正する位置ズレ補正手段と、
を備え、前記パターンの形成中に前記２次転写手段を前記中間転写ベルトから離間させ、前記紙間において前記位置ズレ補正手段により位置ズレ補正を行う際に前記閾値電流の検出、及びバイアス電流の補正を行うことを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記紙間における前記中間転写ベルト上への前記パターン形成後に、初期化を行うことを特徴とする請求項９又は１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記閾値電流検出及び補正のタイミングをプリント枚数によって管理することを特徴とする請求項６ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
機械内部の温度を測定する測定手段を備え、前記閾値電流検出及び補正のタイミングを前回補正が行われてからある一定温度の変化で管理することを特徴とする請求項６ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザによって光書き込みを行う光書き込み装置に適用される光書き込み制御方法、この光書き込み制御方法によって光書き込みを行う画像形成装置に係り、特に紙間に半導体レーザの特性を検出して補正する光書き込み制御方法及び前記方法で光書き込みを行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザであるレーザダイオード（以下、ＬＤとも称す）は小型であり、駆動電流により高速光変調を行うことができるため、近年レーザプリンタ等の光源として多用されている。ＬＤの駆動回路は無バイアス方式と有バイアス方式に大別される。無バイアス方式はバイアス電流がゼロで、入力信号に対応したパルス電流でレーザダイオードＬＤを駆動する方式である。これに対して、有バイアス方式はレーザダイオードＬＤに閾値電流Ｉｔｈよりも小さいバイアス電流を流しながら、入力信号に対応するパルス電流を加算してレーザダイオードＬＤを駆動する方式である。有バイアス方式は無バイアス方式と比較してレーザ発振可能な濃度のキャリアが生成されるまでのディレイ時間を少なくできるため、入力信号に対応するパルス電流を印加してから発光までの遅延時間を小さくすることができ、現在多用されている。
【０００３】
しかし、従来の有バイアス方式のＬＤドライバＩＣでは、バイアス電流はある値に固定されているため、新しいシステムであるタンデムカラー機、複数のレーザダイオードＬＤを使用するマルチビーム機においては、レーザダイオードＬＤの製造ばらつきによる閾値電流差や、使用時の温度による閾値電流差を吸収することができず、結果として光パルス幅が安定して得られなくなり、画像品質に影響を及ぼすという問題が生じてきた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、近年のプリンタ等の高解像度化に伴って、６５０ｎｍの赤色レーザダイオード、４００ｎｍの紫外レーザダイオードを用いたシステムの実現も始まっている。しかし、これらのレーザダイオードは７８０ｎｍや１．３μｍ等の長波長のものと比較して、レーザ発振が可能な濃度のキャリアが生成されるまでに多くの時間を要するという特徴を有しており、従来の有バイアス方式のＬＤドライバＩＣでは、所望のパルス幅よりも細いパルスしか得られないという問題があった。更には、近年のプリンタ等の高速化により、要求される光パルス幅はますます細くなってきており、安定したパルス幅の出力が期待されている。
【０００５】
そこで、本出願人は、安定したパルス幅の出力が可能なように特許文献２に開示された発明を提案した。
【０００６】
この発明は、供給された電流に応じた光量で発光する半導体レーザの光量をモニタし、該光量に応じた電圧Ｖｍを生成して出力する光量検出回路部を備え、該光量検出回路部の出力電圧Ｖｍに基づいて前記半導体レーザの光量が所定値になるように制御するサンプルホールド型のＡＰＣ回路を備えた半導体レーザ駆動回路において、設定された電流値の変調電流であるパルス電流を生成し、外部からの制御信号Ｓｄに応じて該パルス電流を前記半導体レーザに供給するパルス電流生成回路部と、前記光量検出回路部からの電圧Ｖｍが、設定された電圧になるように、直流電流であるバイアス電流を生成して前記半導体レーザに供給するバイアス電流生成回路部と、外部から設定された周波数のクロック信号ＣＬＫを生成して出力する発振回路部と、該発振回路部からのクロック信号ＣＬＫにしたがって前記半導体レーザの微分量子効率の検出を行う所定の動作を行い、得られたパルス電流の電流値を前記パルス電流生成回路部に設定する制御回路部とを備え、前記制御回路部が前記クロック信号ＣＬＫの周波数に応じて半導体レーザの微分量子効率の検出に要する時間を変えるようにしたものである。
【０００７】
特許文献２には、図１１に示すような半導体レーザ駆動回路の構成例が例示されている。図１１において、半導体レーザ駆動回路５０１は、演算増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２、スイッチＳＷ１，ＳＷ２、演算増幅器ＡＭＰ１及びＡＭＰ２の出力電圧を記憶するＳ／Ｈコンデンサ５０２、電圧‐電流変換回路５０３、可変抵抗ＶＲ１及び所定の基準電圧Ｖｒｅｆを生成して出力する基準電圧発生回路５０４を備えている。また、半導体レーザ駆動回路５０１は、入力されたＡＰＣを制御する信号であるＡＰＣ信号Ｓａｐｃ及びレーザダイオードＬＤを強制的に消灯させるリセット動作を開始させるためのリセット信号ＲＥＳに応じてスイッチＳＷ１，ＳＷ２及び演算増幅器ＡＭＰ２の動作制御をそれぞれ行う制御回路５０５と、フォトダイオードＰＤとを備えている。更に、半導体レーザ駆動回路５０１は、制御回路５０５からのデータ信号ＣＯＤＥに応じた値の電流を外部から入力された信号に応じて出力するパルス電流生成回路５０６と、基準電圧Ｖｒｅｆの１／２の電圧を生成し、制御回路５０５からの制御信号Ｖｃｏｎに応じてＶｒｅｆ又はＶｒｅｆ／２のいずれかの電圧を出力する電圧制御回路５０７とを備えている。また、制御回路５０５は、ロジック回路５１１、セレクタ５１２、クロック信号ＣＬＫを生成してロジック回路５１１に供給する発振回路５１３及び該発振回路５１３からのクロック信号ＣＬＫの周波数を設定するための抵抗５１４を備えている。
【０００８】
電圧‐電流変換回路５０３、パルス電流生成回路５０６、電圧制御回路５０７、演算増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２、スイッチＳＷ１，ＳＷ２、ロジック回路５１１、セレクタ５１２及び発振回路５１３は１つのＩＣに集積されて微分量子効率検出部をなしており、リセット信号ＲＥＳは、該ＩＣのリセットを行うための信号である。ＡＰＣ信号Ｓａｐｃは、通常時のＡＰＣ制御のイネーブル信号であり、ハイレベルのときスイッチＳＷ１をオンさせて導通状態にすると共にローレベルのときスイッチＳＷ１をオフさせて遮断状態にする。基準電圧Ｖｒｅｆは、レーザダイオードＬＤの光量を設定するための電圧である。Ｓ／Ｈコンデンサ５０２は、ＡＰＣ制御の結果である電圧を記憶するコンデンサである。電圧‐電流変換回路５０３は、レーザダイオードＬＤに供給するバイアス電流Ｉｂを生成する電流源であり、Ｓ／Ｈコンデンサ５０２の高圧側電圧（以下、Ｓ／Ｈコンデンサ２の電圧と呼ぶ）ＶＳＨに対応した電流を生成し、該電流をＤＣバイアス電流としてレーザダイオードＬＤに供給する。パルス電流生成回路５０６は、レーザダイオードＬＤに供給する変調電流であるパルス電流ｉｐを生成して出力する電流源であり、外部からの制御信号Ｓｄに応じて生成したパルス電流ｉｐの出力制御を行う。また、パルス電流生成回路５０６は、レーザダイオードの微分量子効率を検出する動作（以下、初期化と呼ぶ）を行うときにロジック回路５１１から入力されるデータ信号ＣＯＤＥによって生成する電流値が設定される。
【０００９】
電圧制御回路５０７には、基準電圧発生回路５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、ロジック回路５１１から制御信号Ｖｃｏｎが入力されている。電圧制御回路５０７は、レーザダイオードＬＤの光量を設定するための基準電圧信号、例えばＶｒｅｆ／２の電圧を生成し、初期化時にロジック回路５１１からの制御信号Ｖｃｏｎによって、演算増幅器ＡＭＰ１及びＡＭＰ２の各非反転入力端にＶｒｅｆ／２の電圧を出力し、初期化後は、基準電圧発生回路５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆを演算増幅器ＡＭＰ１及びＡＭＰ２の各非反転入力端にそれぞれ出力する。演算増幅器ＡＭＰ１及びＡＭＰ２の出力端は接続され、該接続部はスイッチＳＷ１の一端に接続されている。スイッチＳＷ１の他端は電圧‐電流変換回路５０３に接続され、該接続部と接地電圧との間にはＳ／Ｈコンデンサ５０２とスイッチＳＷ２が並列に接続されている。スイッチＳＷ１は、制御回路５０５のセレクタ５１２から制御信号ＣＴＬ１が入力され、該入力された制御信号ＣＴＬ１に応じてスイッチングを行い、スイッチＳＷ２は、制御回路５０５のロジック回路５１１から制御信号ＣＴＬ２が入力され、該入力された制御信号ＣＴＬ２に応じてスイッチングを行う。このことにより、スイッチＳＷ１は、Ｓ／Ｈコンデンサ５０２の電圧ＶＳＨをホールドするために、Ｓ／Ｈコンデンサ５０２と演算増幅器ＡＭＰ１及びＡＭＰ２の各出力端との接続の切断制御を行う。また、スイッチＳＷ２は、レーザダイオードＬＤを強制的に消灯させるとき、例えば電源が投入されたとき等のリセット時にＳ／Ｈコンデンサ２の放電を行う。
【００１０】
初期化時には、リセット信号ＲＥＳがハイレベルの間は、ロジック回路１１がリセットされた状態になっており、レーザダイオードＬＤに駆動電流Ｉｏｐを流さないようになっている。すなわち、スイッチＳＷ２がオンしてＳ／Ｈコンデンサ２の電荷が放電され、電圧‐電流変換回路３が供給するバイアス電流Ｉｂはゼロとなり、パルス電流生成回路６には、ロジック回路１１からパルス電流ｉｐ＝０を示すデータ信号ＣＯＤＥが入力され、制御信号Ｓｄに関係なくレーザダイオードＬＤに供給されるパルス電流ｉｐはゼロになる。このようなリセット状態は、システムの電源投入直後、リセット時、又はシステムで何らかの異常が発生したとき等の場合があり、初期化は、リセットが解除された直後に行われる。
【００１１】
なお、図１１に示した半導体レーザ駆動回路自体は公知なので動作及びその他の詳細は省略する。また、示した半導体レーザ駆動回路は後述の実施形態におけるＬＤ制御部に対応し、ＬＤはＬＤ１０１に対応し、ＰＤは後述の図１ではＬＤ１０１で発光した光を受光する。
【特許文献１】特開２００３−１５４７０５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２９８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図８はＬＤ（半導体レーザ）の駆動電流Ｉｏｐと光量との関係との関係を示す特性図である。この図から分かるように駆動電流Ｉｏｐを大きくしていくと、閾値電流Ｉｔｈにおいて発光効率が変化する。すなわち、光量を示す特性の傾きが変わる。閾値電流Ｉｔｈ以下では自然放出（ＬＥＤ発光）、閾値電流Ｉｔｈ以上では誘導放出によるＬＤ発振が開始され、ＬＤ発光が行われる。また、温度特性として「Ｉｔｈ」増加（３０℃、５０℃）、効率低下（２０℃の特性に対して３０℃、５０℃の場合）最高出力低下（２０℃、３０℃に対して５０℃の場合）等の現象が発生する。
【００１３】
一方、通常のＬＤ制御を行う場合には、バイアス電流は図９の特性図に示すように、閾値電流Ｉｔｈ以下のバイアス電流Ｉｂを定常的に流し、ＬＤの出力立ち上がり特性を良くしており、また、点灯時にはＩｂ（バイアス電流）＋Ｉｄ（点灯電流）の電流を流して必要光量を得ている。なお、図９では、横軸に点灯電流、縦軸に光量をとっている。
【００１４】
このような特性でＬＤを駆動し、必要な光量を設定するとき、図１０に示すように例えば２０℃で閾値電流Ｉｔｈの検出を行い、バイアス電流Ｉｂと点灯電流Ｉｄを決定する。そして、次回の閾値電流Ｉｔｈを検出するまで、点灯電流Ｉｄは固定しておき、通常動作時は走査ライン毎にＡＰＣ（オートマチック・パワーコントロール）によりバイアス電流Ｉｂを変更して設定光量に制御している。ＡＰＣは公知の技術であり、例えばサンプルホールド回路などを使用して構成される。しかし、連続印刷を行っている間に温度が上昇すると、図１０に示すようにＬＤ出力効率が低下し、ＡＰＣによりバイアス電流Ｉｂが増加する。そして、バイアス電流Ｉｂが閾値電流Ｉｔｈと越えてしまうと、その分バイアス光量が増加、地汚れが発生してしまうことになる。
【００１５】
すなわち、従来の有バイアス方式でＬＤを駆動する制御方式をとっているものでは、レーザ固有の閾値電流検出を電源立ち上げ時やプリントジョブ開始前に行っていたので、連続プリント時におけるＬＤの温度上昇により閾値電流が大きくなり、これが地汚れの原因となっていた。
【００１６】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、ＬＤの温度上昇があっても地汚れが生じないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するため、第１の手段は、半導体レーザを発光源として像担持体上に光書き込みを行う際に前記半導体レーザのバイアス電流を制御する光書き込み制御方法において、連続プリント時の紙間（副走査の非画像域であって前記半導体レーザの消灯を行わない期間）に当該半導体レーザの特性検出を行い、検出した特性に基づいて当該半導体レーザのバイアス電流を補正することを特徴とする。
【００１８】
第２の手段は、第１の手段において、前記半導体レーザの特性が閾値電流であることを特徴とする。
【００１９】
第３の手段は、第１又は第２の手段において、画像作成中を示すＦＧＡＴＥ信号のネゲートをトリガとして前記補正を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の光書き込み制御方法。
【００２０】
第４の手段は、半導体レーザを発光源として像担持体上に光書き込みを行う際に前記半導体レーザのバイアス電流を制御する制御手段を備えた画像形成装置において、前記制御手段は、連続プリント時の紙間に当該半導体レーザの特性検出を行い、検出した特性に基づいて当該半導体レーザのバイアス電流を補正することを特徴とする。
【００２１】
第５の手段は、第４の手段において、画像データに応じて点灯制御される発光源が発する光ビームによりライン走査し、画像の書き出しを行う光書き込み手段と、走査ライン上で前記光ビームを検出する光ビーム検出手段と、前記半導体レーザの微分量子効率の検出を行う微分量子効率検出手段とを備え、前記制御手段は、前記光ビーム検出手段と前記微分量子効率検出手段の検出結果に基づいて前記バイアス電流を補正することを特徴とする。
【００２２】
第６の手段は、第４又は第５の手段において、前記半導体レーザの特性が閾値電流であることを特徴とする。
【００２３】
第７の手段は、第４ないし第６のいずれかの手段において、前記制御手段が、印刷条件、動作条件を変更することなく前記紙間に閾値電流検出を行い、前記バイアス電流を補正することを特徴とする。
【００２４】
第８の手段は、第４ないし第７のいずれかの手段において、前記制御手段は、画像作成中であることを示すＦＧＡＴＥ信号のネゲートをトリガとして前記閾値電流の検出を行い、レーザのバイアス電流の補正を開始することを特徴とする。
【００２５】
第９の手段は、第４ないし第８のいずれかの手段において、像担持体上の画像を１次転写する中間転写ベルトと、前記中間転写ベルト上の画像を記録媒体に転写する２次転写手段と、前記２次転写手段を前記中間転写ベルトに対して接離させる接離手段と、前記中間転写ベルト上に形成されたパターンの濃度を検出するパターン濃度検出手段と、前記パターン濃度検出手段の検出結果に基づいてプロセス補正するプロセス補正手段とを備え、前記パターンの形成中に前記２次転写手段を前記中間転写ベルトから離間させ、前記紙間で前記プロセス補正手段によりプロセス補正を行う際に前記閾値電流の検出、及びバイアス電流の補正を行うことを特徴とする。
【００２６】
第１０の手段は、第４ないし第８のいずれかの手段において、前記像担持体上の画像を１次転写する中間転写ベルトと、前記中間転写ベルト上の画像を記録媒体に転写する２次転写手段と、前記２次転写手段を前記中間転写ベルトに対して接離させる接離手段と、前記中間転写ベルト上に形成されたパターンの濃度を検出するパターン濃度検出手段と、前記パターン濃度検出手段の検出結果に基づいて位置ズレを補正する位置ズレ補正手段とを備え、前記パターンの形成中に前記２次転写手段を前記中間転写ベルトから離間させ、前記紙間において前記位置ズレ補正手段により位置ズレ補正を行う際に前記閾値電流の検出、及びバイアス電流の補正を行うことを特徴とする。
【００２７】
第１１の手段は、第９又は第１０の手段において、前記紙間における前記中間転写ベルト上への前記パターン形成後に、初期化を行うことを特徴とする。
【００２８】
第１２の手段は、第６ないし第１１のいずれかの手段において、前記閾値電流検出及び補正のタイミングをプリント枚数によって管理することを特徴とする。
【００２９】
第１３の手段は、第６ないし第１１のいずれかの手段において、機械内部の温度を測定する測定手段を備え、前記閾値電流検出及び補正のタイミングを前回補正が行われてからある一定温度の変化で管理することを特徴とする。
【００３０】
なお、後述の実施形態において、半導体レーザはＬＤ１０１に、像担持体は感光体２００に、制御手段は書き込み制御系１２に、光書き込み手段は書き込み光学系１１に、光ビーム検出手段は同期検知板１０６及び書き込み制御系１２に、微分量子効率検出手段はＬＤ制御部１０７に、中間転写ベルトは符号２０８に、２次転写手段は２次転写部（２次転写ローラ）２０９に、接離手段は図示しないモータとカムとからなる駆動機構に、パターン濃度検出手段はパターン検出センサ２１０に、プロセス補正手段及び位置ズレ補正手段はＣＰＵ３２０に、測定手段は図示しない温度センサに、それぞれ対応する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、紙間に半導体レーザの特性検出を行い、検出した特性に基づいて半導体レーザのバイアス電流を補正するので、半導体レーザの温度上昇があっても地汚れが生じないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照し、発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００３３】
図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置における光書き込み装置の概略構成を示す図である。本実施形態に係る光書き込み装置１は、書き込み光学系１１と書き込み制御系１２とからなる。書き込み光学系１１は、光源としての半導体レーザ（以下、ＬＤと称する）１０１、走査手段としてのポリゴンミラー１０２、走査速度変換手段としてのＦθレンズ１０３、図示しない感光体への書き込み走査範囲外に設けられた反射ミラー１０５、反射ミラー１０５によって反射された走査光が入力される同期検知板１０６、作像部への境界に設けられ、作像部側への塵埃類の侵入を防止する防塵ガラス１０４、及びポリゴンミラー１０２を回転駆動するポリゴンモータの駆動を制御するポリゴン制御部１０８から主に構成されている。同期検知板１０６は有効書き込み開始位置を検出し、主走査方向の書き出し位置を一定に制御するためのものである。
【００３４】
書き込み制御系１２は、書き込み制御部ＧＡＤＶ３１０及びＬＤ制御部１０７からなり、書き込み制御部ＧＡＤＶ３１０は、タイミング制御部１２０、ＬＤ駆動データ生成部１１０、画素クロック生成部１１１及び画像処理部１１３から構成されている。タイミング制御部１２０は図示しない主走査カウンタ、副走査カウンタにより各種作像タイミングを制御する。画素クロック生成部１１１は同期検知板１０６の出力信号に同期した画素クロックを生成し、画像処理部１１３とレーザ駆動データ生成部１１０に与える。画像処理部１１３は、画素クロックを基準に画像データを生成し、またタイミング制御部１２０からのタイミング信号からプロセスパターンを生成する。ＬＤ駆動データ生成部１１０は、入力された画像データについて同様に画素クロックを基準にレーザ駆動データ（変調データ）を生成し、ＬＤ制御部１０７を介してＬＤ１０１を駆動する。ＬＤ制御部１０７は前述の図１１に示した公知例と同様の構成であり、半導体レーザの微分量子効率の検出を行う微分量子効率検出手段としても機能する。ＬＤ制御部１０７で半導体レーザの微分量子効率を検出することによりレーザ固有の閾値電流を検出し、出力結果に応じてレーザのバイアス電流を制御する。図１に示した光書き込み装置自体の構成は公知なので、詳細についての説明は省略する。
【００３５】
このように概略構成された光書き込み装置では、ＬＤ１０１からのレーザ光は、ポリゴンミラー１０２により主走査方向にスキャンされ、Ｆθレンズ１０３で等角速度偏向から等速度偏向に変換され、防塵ガラス１０４から作像装置側に出射される。ポリゴン制御部１０８ではポリゴンミラー１０２の回転制御が行われ、この走査レーザ光の有効書き込み開始位置が同期検知板１０６により検出される。検出された位置検知情報はタイミング制御部１２０及びＬＤ駆動データ生成部１１０に入力される。
【００３６】
図２は作像部の概略構成を示す図である。作像部は、感光体２００、帯電部２０１、書き込みユニット２０２、現像部２０３、図示しない１次転写部、クリーニング部２０７、中間点者ベルト２０８、２次転写部２０９、給紙部２０４、定着部２０５及び図３に示すＣＰＵ３２０を含む制御部とから基本的に構成されている。書き込みユニット２０２は図１に示した光書き込み装置１がＹＭＣＫの色毎に４個設けられたもので、色毎に光書き込みが行われる。以下、１つの色、図ではＫ色を例にとって説明する。
【００３７】
像を形成する場合には、感光体２００を帯電部２０１により帯電させ、書き込みユニット２０２から画像データに応じて変調されたＬＤ光を感光体２００に照射し、感光体２００表面に静電潜像を形成する。感光体２００上の静電潜像は現像部２０３において当該感光体２００に対応する色のトナーを付着させて現像され、顕像化されたトナー像が中間転写ベルト２０８に１次転写される。本実施形態ではＹ→Ｃ→Ｍ→Ｋの順で中間転写ベルト２０８に転写し、重畳されてフルカラーのカラー画像となる。一方、給紙部２０４から転写紙が給紙され、２次転写部２０９において前記フルカラーの画像が中間転写ベルト２０８から転写紙上に２次転写される。転写紙上に転写されたカラー画像は次段の定着部２０５で定着される。また、クリーニング部２０７で感光体２００表面に残った余分なトナー像が除去される。
【００３８】
図３は、本実施形態に係る画像形成装置の電気的構成の概略を示す機能ブロック図である。同図において、画像形成装置は画像読み取り部、画像書き込み部、及び制御部からなり、画像読み取り部はスキャナ部３００及びＩＰＵ３０１を含み、画像書き込み部は書き込み制御部ＧＡＶＤ３１０、ＬＤ制御部１０７及びＬＤ１０１を含む。制御部はＣＰＵ３２０、ＮＶＲＯＭ３２８及びＲＡＭ３２２、画像メモリ３２４、ＲＡＭ３２３及び操作部３２７を含みシステムバス３２５によって信号の授受が可能となっている。また、画像読み取り部と画像書き込み部はローカルバス３２９で接続され、ローカルＩ／Ｆ３２６によってシステムバス３２５と接続され、画像読み取り部と画像書き込み部と制御部とからなるシステムが構築されている。
【００３９】
ＩＰＵ３０１はイメージプロセッシングユニットと称され、スキャナ部３００で読み取られ、デジタル信号を変換された画像データを印刷に適した画像データに変換する。ＣＰＵ３２０は操作部３２７から入力された操作情報に基づいてＮＶＲＯＭ３２８に格納されたプログラムに基づいてＲＡＭ３２２をワークエリアとして使用しながら所定の処理を実行する。スキャナ部３００で読み取られ、ＩＰＵ３０１でデジタルデータに変換された画像データは通常ＲＡＭ３２３に送られ、圧縮されて画像メモリ３２４に格納される。画像を印刷する場合には、画像メモリ３２４から画像データを読み出し、伸長してＲＡＭ３２３に書き込み、書き込まれた画像データを書き込み制御部ＧＡＶＤ３１０に送り出す。入力された画像データは書き込み制御部ＧＡＶＤ３１０でＬＤ１０１を点灯制御するためのデータが生成され、ＬＤ制御部１０７に入力される。そして、ＬＤ制御部１０７によってＬＤ１０１を点灯駆動して光書き込みが実行される。
【００４０】
なお、以前に画像メモリ３２４に書き込まれていた画像データを印刷する場合には、操作部３２７から操作入力に応じてＣＰＵ３２０の指示によって画像メモリ３２４からの画像データが前述と同様にして書き込み制御部３１０に送られ、ＬＤ制御部１０７によってＬＤ１０１が駆動されて、光書き込みが行われる。
【００４１】
図４は閾値電流検出と補正のタイミングを示すタイミングチャートである。ＸＰＦＧＡＴＥはＬｏｗで副走査方向の画像領域を示す。ＸＰＦＧＡＴＥは書き込み制御部ＧＡＶＤ３１０からＣＰＵ３２０に割り込み信号に入力され各種制御を行う。ＸＰＦＧＡＴＥは、Ｌｏｗの期間に画像データに対応したＬＤ点灯信号がＧＡＶＤ３１０からＬＤ制御部１０７に入力され、ＬＤ点灯信号に合わせてＬＤ制御部１０７はＬＤ１０１を点灯させる。書き込み制御部ＧＡＶＤ３１０は各色のＸＰＦＧＡＴＥのネゲート（立ち上がり）より同検知信号をカウントする副走査カウンタを回してタイミング制御を行い、濃度補正パターン（以下、Ｐパターンと称す）、ブレード捲れ防止用パターン（以下、Ｂパターンと称す）、位置ズレ補正用パターン（以下、Ｍパターンと称す）を生成する。これらのパターンの生成のタイミングはタイミング制御部１２０からＬＤ駆動データ生成部１１０に出力し、ＬＤ駆動データ生成部１１０においてＰパターン、Ｂパターン、Ｍパターンを書き込むためのＬＤ駆動データを生成する。Ｐパターン、Ｂパターン、Ｍパターンの生成タイミングは任意の位置に副走査のドット単位で設定可能である。前記パターンは、副走査の非画像域であって前記半導体レーザの消灯を行わない期間、所謂紙間に形成され、紙間に形成されたパターンを読み取って、必要であれば濃度、位置ズレなどの補正が行われる。
【００４２】
ＣＰＵ３２０は書き込み制御部ＧＡＶＤ３１０のＰパターン生成状態を示すステータスフラグをある期間でポーリングし、前記Ｍパターンの生成が完了したタイミングで、初期化開始信号をＬＤ制御部１０７に出力することによって閾値電流検出と補正を行う。書き込み制御部ＧＡＶＤ３２０は補正が終了すると自動でフラグをＬｏｗに戻す。なお、ここでいう初期化は前述のようにレーザダイオードの微分量子効率を検出する動作のことである。
【００４３】
このときの閾値電流検出と補正の詳細なタイミングを図５に示す。前述のようにＸＰＦＧＡＴＥはＬｏｗで画像領域を示し、ＸＰＦＧＡＴＥは書き込み制御部ＧＡＶＤ３１０からＣＰＵ３２０のポートに入力され、ＣＰＵ３２０は各色のＸＰＦＧＡＴＥの立ち下がりを検出し、閾値電流Ｉｔｈと補正を行う書き込み制御部ＧＡＶＤ３１０の初期化開始フラグを立てる。書き込み制御部ＧＡＶＤ３１０は各色のＸＰＦＧＡＴＥの立ち上がり（ネゲート）で初期化開始信号をＬＤ制御部１０７に出力し、閾値電流検出と補正を行う。書き込み制御部ＧＡＶＤ３２０は補正が終了すると、自動で初期化開始フラグをＬｏｗに戻す。
【００４４】
２次転写部２０９は中間転写ベルト２０８に対して離接可能な２次転写ローラからなり、この２次転写ローラの接離タイミングはＣＰＵ３２０へのＸＰＦＡＧＴＥ割り込み信号からタイマを回して制御する。タイマ計測により記録紙が２次転写ローラを通過した時間経過したら、２次転写ローラを中間転写ベルト２０８側から離間させ（図４では、２次転ローラ接離タイミングとして示す）、中間転写ベルト２０８上の初期化によるトナー像（Ｐ，Ｂ，Ｍパターン）が２次転写ローラ通過後に２次転写ローラを当接させる。なお、詳細は省略するが２次転写ローラの当接、離間（接離）機構は、モータとカムとからなる駆動機構からなる。また、前記Ｐ，Ｂ，Ｍパターンは２次転写部２０９の中間転写ベルト回転方向下流側の当該中間転写ベルト２０８に対向した位置に設けられたパターン検出センサ２１０によって、形成されたパターンの濃度やパターンの位置がタイミングとして検出される。検出されたデータはＣＰＵ３２０に送られ、ＣＰＵ３２０で処理され、濃度ムラや位置ズレが検出される。そして、検出された濃度ムラや位置ズレに基づいてＰパターンから濃度補正、Ｂパターンからクリーニングブレード捲れ防止補正、Ｍパターンから位置ズレ補正がそれぞれ実行される。
【００４５】
一方、前記閾値電流検出及び前記補正タイミングは、例えばプリント枚数によって管理される。このときの処理手順を図６のフローチャートに示す。この手順では、まず枚数カウンタＮを０にリセットする（ステップＳ１０１）。次いで、ＸＰＦＧＡＴＥをポーリングし（ステップＳ１０２）、ＸＰＦＧＡＴＥがＨになったら枚数カウンタＮをカウントアップし（ステップＳ１０３）、枚数判定を行って（ステップＳ１０４）、Ｎ＝Ｐならバイアス補正を行い（ステップＳ１０５）、Ｎ≠ＰならステップＳ１０２へリターンし、以降の処理を繰り返す。これにより、予め設定した枚数Ｐ毎にバイアス補正（パターン書き込みと補正）が行われることになり、地汚れの発生を防止することができ、正常な画像出力が可能となる。
【００４６】
また、ＬＤ１０１の温度上昇（機内温度の上昇）が画像のズレの原因となることから、温度変化に応じて管理することもできる。すなわち、画像形成装置の作像部近傍に機内温度の測定手段、例えば温度センサを設置し、閾値電流検出、補正タイミングを前回補正が行われてからある一定温度の変化が生じたときに前記バイアス補正を行う。このときの処理手順を図７のフローチャートに示す。この手順では、まず、図示しない温度センサによって機内の初期温度Ｔａを検出し、メモリ（例えばＲＡＭ３２２）に保存する（ステップＳ２０１）。次いで、初期設定（バイアス補正等）を行い（ステップＳ２０２）、温度Ｔを検出し、メモリに保存し（ステップＳ２０４）、前記初期温度Ｔａとの差（Ｘ≧Ｔ−Ｔａ）を基準値Ｘと比較する（ステップＳ２０４）。そして、前記差（Ｔ−Ｔａ）が基準値Ｘより大きければバイアス補正を行い（ステップＳ２０５）、小さいならステップ２０３へリターンし、以降の処理を繰り返す。これにより温度が原因となる地汚れの発生を防止することができ、正常な画像出力が可能となる。
【００４７】
以上のように本実施形態によれば、
１）連続プリント時において、システム立ち下げなしで閾値電流検出、及びバイアス電流補正を行うので、生産性を落とすことなく、地汚れのない正常な画像を常に出力することができる。  
２）２次転写ローラへのトナー付着を防止するバイアス機構を備えていないシステムにおいては、記録紙への転写を行わずに中間転写ベルトにトナーパターンを形成する場合、２次転写ローラ汚れによる紙への裏汚れを防止するため、２次転ローラを離間する必要がある。同様に閾値検出、補正もＬＤ発光するため、中間転写ベルトにトナーが付着するため２次転写ローラを離間する必要がある。前記実施形態で示したようにＰ，Ｂ，Ｍの各パターンをそれぞれ紙間で形成すると、各紙間で２次転写ローラを離間させねばならず、生産性が落ちてしまう。しかし、本実施形態では、２次転写ローラを離間する必要がある動作を紙間でまとめて行うため、個々にパターン形成、補正動作毎に２次転写ローラを離間させる場合比べて生産性を向上させることができる。  
３）紙間時のパターン形成は前のＦＡＧＴＥのネゲート基準で同期信号をカウントしてタイミング制御し、閾値電流検出を行う際、ＬＤ消灯を行う必要があるシステムにおいては、パターン前、及びパターン間に閾値電流検出を行うと同期信号が入力されなくなり正常にパターン形成できなくなる問題がある。これに対し、本実施形態では、各種パターン作像後に、閾値電流検出、及びバイアス電流補正を行うため、同期信号不入力によるパターン形成失敗を防ぐことができる。  
４）予め設定した枚数Ｐ毎にバイアス補正が行われるので、地汚れのない正常な画像を常に出力することができる。  
５）予め設定した温度変化が生じる毎にバイアス補正が行われるので、温度が原因となる地汚れの発生を防止することができ、正常な画像を常に出力することができる。  
などの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置における光書き込み装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態における作像部の概略構成を示す図である。
【図３】本実施形態におけるＬＤ制御部の詳細を示すブロック図である。
【図４】本実施形態における紙間における閾値電流検出、補正、及び２次転写ローラ接離のタイミングの関係を示すタイミングチャートである。
【図５】図４における閾値電流検出と補正のタイミングの詳細を示すタイミングチャートである。
【図６】本実施形態における閾値電流検出及び前記補正タイミングをプリント枚数によって管理するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態における閾値電流検出及び補正タイミングを温度変化によって管理するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】従来から知られている閾値電流を説明するためのＬＤの駆動電流と光量との関係を示す特性図である。
【図９】従来から知られているバイアス電流を説明するためのＬＤの点灯電流と光量との関係を示す特性図である。
【図１０】従来から知られている地汚れ発生メカニズムを説明するための駆動電流と光量との関係を示す特性図である。
【図１１】従来例に係る半導体レーザ駆動回路の回路構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  光書き込み装置
１１  書き込み光学系
１２  書き込み制御系
１０１  ＬＤ
１０２  ポリゴンミラー
１０３  Ｆθレンズ
１０５  反射ミラー
１０６  同期検知板
１０７  ＬＤ制御部
１１０  ＬＤ駆動データ生成部
１１１  画素クロック生成部
１１３  画像処理部
１２０  タイミング制御部
２００  感光体
２０１  帯電部
２０２  書き込みユニット
２０３  現像部
２０４  給紙部
２０５  定着部
２０７  クリーニング部
２０８  中間転写ベルト
２０９  ２次転写部
２１０  パターン検出センサ
３２０  ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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