JP3706713B2

JP3706713B2 - 画像形成装置におけるバイアス電流設定方法

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Publication number: JP3706713B2
Application number: JP12838497A
Authority: JP
Inventors: 尊之川上; 道晴増田; 秋生伊藤; 幸生横山; 久嗣田原; 智文中山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2017-05-19
Also published as: JPH10321934A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、特にレーザ光源からの光変調されたレーザ光を感光体や、静電記録媒体等の像担持面上に導光して、その面上に例えば静電潜像から成る画像情報を形成するようにした複写機、レーザビームプリンター、ファクシミリ等に好適な画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の画像形成装置に於いては、レーザ光発生のために一つのレーザとフォトダイオード（ＰＤ）センサーから構成されるレーザチップが用いられており、バイアス電流源とパルス電流源の２つの電流源を持つことによって、レーザの発光特性の改善を図っている。そして、レーザの発光を安定化する為に、画像形成時のレーザ発光時にＰＤセンサーからの出力信号を用いて負帰還をかけ、パルス電流量の自動制御を行っている（以後、この自動制御をＡＰＣと呼ぶ）。
【０００３】
したがって、複数のレーザから構成されるマルチレーザを用いた画像形成装置においてマルチレーザの駆動回路は図１０のような構成を採用している。図１０におけるレーザーチップ４４は図８における半導体レーザ３１の内部構成を示したものであり、Ａレーザ４２、Ｂレーザ４３、ＰＤセンサ４１から構成されるツインレーザである。４７はＡレーザ４２のバイアス電流源、４５はＡレーザ４２のパルス電流源である。画像データとして画像処理部５８のＤＡＴＡ１から出力される信号によりＯＮ／ＯＦＦするスイッチ５７によって、Ａレーザ４２の発光は制御される。Ｂレーザ４３の発光の制御もＡレーザ４２の制御と同様である。画像データとして画像処理部５８のＤＡＴＡ２から出力される信号によるＯＮ／ＯＦＦするスイッチ５６によって、Ｂレーザ４３の発光は制御される。
【０００４】
また、ＰＤセンサ４１の出力信号は電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ）４９で電圧信号に変換され、Ｓ／Ｈ回路１（符号５１）を経てコンパレータ５５に入力され、パルス電流源４５が発生する電流量が制御される。また電流電圧変換器４９を経たＰＤセンサ４１の出力信号は、Ｓ／Ｈ回路２（符号５０）を経てコンパレーター５４にも入力され、パルス電流源４６が発生する電流量も制御される。５２，５３は各々のパルス電流源制御のための目標値を示す基準電圧である。５８は上記画像データを生成するための画像処理部、５９はこの画像処理部５８を制御するシステムコントローラーである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来例に用いた２つのレーザから構成されるマルチレーザの帰還制御引き込み時と画像データ出力時のシーケンスを図１１に示す。まず、タイミングＴ１でレーザ４２が発光し、ＡＰＣによりレーザ４２のトータル電流量Ｉ_TAが制御され、このレーザ４２のＡＰＣが完了した後にトータル電流Ｉ_TAは保持される。次にタイミングＴ２でレーザ４３が発光し、ＡＰＣによりレーザ４３のトータル電流量Ｉ_TBが制御され、このレーザ５２のＡＰＣが完了した後、トータル電流Ｉ_TBは保持される。次に、ビーム検出器３６（図８）においてレーザビームが検出された後、画像データを出力できる状態となり、次のシーケンスを２ライン毎に繰り返す。タイミングＴ３でレーザ４２のＡＰＣを行い、タイミングＴ４でレーザ４３のＡＰＣを行う。そして、タイミングＴ５でＢＤ発光し、ＢＤ受光部３６に照射してタイミングをとり、画像データを出力する。
【０００６】
従来のレーザ駆動方式では、レーザがＯＮの時にはＡＰＣで定まった電流が流れ、レーザがＯＦＦの時には、ＡＰＣで定まった電流から一定電流を差し引いた電流が流れていた。この一定電流の値は、レーザをＯＦＦにさせるためにＡＰＣで定まる電流から差し引けばよい値として適宜定められた値であり、このために、レーザがＯＦＦになった時には、電流変化に対する光量変化の感度が鈍っていた。即ち、図３に示すように、従来は、レーザを流れる電流はＩｂＡ”からＩｔＡまで変化し、バイアス電流ＩｂＡ”は電流対光量の感度が変化するしきい値電流Ｉｔｈを大幅に下回っていた。
【０００７】
従って、前記マルチレーザの画像形成装置を用いて従来方式で高速駆動を行ったとき、微小パルスのパルス幅に対するレーザの立ち上がり時間の割合が増すため、微小パルスの再現性が悪化し画像形成に支障をきたしていた。
【０００８】
そこでバイアス電流を従来よりもしきい値電流近傍に設定し、レーザの立ち上がり時間短縮をする必要がある。しかし、レーザは温度特性を持つため周囲の温度によりしきい値電流が変動する。よって、従来方式ではバイアス電流をしきい値電流近傍に設定して温度に影響されず安定に動作させることは困難であった。
【０００９】
そこで本発明は、バイアス電流を従来よりもしきい値電流近傍に安定して設定できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像形成装置におけるバイアス電流設定方法は、レーザ光源からの光変調されたレーザ光を像担持体面上に導光して該像担持体に画像を形成する画像形成装置におけるバイアス電流設定方法であって、前記レーザ光源に電流を供給する第１の電流源と、
前記第１の電流源からの電流を引き込む第２の電流源と、前記第１の電流源からの電流を引き込む第３の電流源と、前記第２の電流源及び前記第３の電流源をスイッチし、前記第１の電流源と前記第２の電流源の間に配置される第１のスイッチ手段と、前記第３の電流源のみをスイッチし、前記第１のスイッチと前記第３の電流源の間に配置される第２のスイッチ手段と、前記レーザ光を検出するレーザ光検出手段と、前記第１のスイッチ手段をオフにして前記レーザ光検出手段の出力信号に基づいて前記第１の電流源を制御する第１の電流制御手段と、前記第１のスイッチ手段をオン、前記第２のスイッチ手段をオフにして前記レーザ光検出手段の出力信号に基づいて前記第２の電流源を制御する第２の電流制御手段とを備え、前記第１のスイッチ手段をオフにして前記第１の電流源で前記レーザ光源を第１の光量で発光させて前記第１の電流制御手段をスルー状態にすることで前記第１の電流源から供給される前記レーザ光源のトータル電流量を求めるステップと、前記第１のスイッチ手段をオンかつ前記第２のスイッチ手段をオフにして前記第１の電流源と第２の電流源で前記レーザ光源を第２の光量で発光させて前記第２の電流制御手段をスルー状態にすることで前記第２の電流源が引き込む電流量を求めるステップと、前記トータル電流量、前記第２の電流源が引き込む電流量、前記第１の光量、前記第２の光量及び前記第１のスイッチ手段をオンかつ前記第２のスイッチ手段をオンにして前記レーザ光源を発光させたときの第３の光量とから比例関係に基づいて前記第３の電流源が引き込む電流量を求めるステップと、前記第３の電流源が引き込む電流量に基づいてしきい値電流の近傍にバイアス電流を設定するステップ、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による画像形成装置におけるバイアス電流設定方法は、レーザ光源からの光変調されたレーザ光を像担持体面上に導光して該像担持体に画像を形成する画像形成装置におけるバイアス電流設定方法であって、前記レーザ光源に電流を供給する第１の電流源と、前記第１の電流源からの電流を引き込む第２の電流源と、前記第１の電流源からの電流を引き込む第３の電流源と、前記第１の電流源からの電流を引き込む第４の電流源と、前記第２の電流源及び前記第３の電流源をスイッチし、前記第１の電流源と前記第２の電流源の間に配置される第１のスイッチ手段と、前記第３の電流源のみをスイッチし、前記第１のスイッチと前記第３の電流源の間に配置される第２のスイッチ手段と、前記第４の電流源のみをスイッチし、前記第１の電流源と前記第４の電流源の間に配置される第３のスイッチ手段と、前記レーザ光を検出するレーザ光検出手段と、前記第１のスイッチ手段と前記第３のスイッチ手段をオフにして前記レーザ光検出手段の出力信号に基づいて前記第１の電流源を制御する第１の電流制御手段と、前記第１のスイッチ手段をオン、前記第２のスイッチ手段と前記第３のスイッチ手段をオフにして前記レーザ光検出手段の出力信号に基づいて前記第２の電流源を制御する第２の電流制御手段とを備え、前記第１のスイッチ手段及び前記第３のスイッチ手段をオフにして前記第１の電流源で前記レーザ光源を第１の光量で発光させて前記第１の電流制御手段をスルー状態にすることで前記第１の電流源から供給される前記レーザ光源のトータル電流量を求めるステップと、前記第１のスイッチ手段をオンかつ前記第２のスイッチ手段及び前記第３のスイッチ手段をオフにして前記第１の電流源と第２の電流源で前記レーザ光源を第２の光量で発光させて前記第２の電流制御手段をスルー状態にすることで前記第２の電流源が引き込む電流量を求めるステップと、前記トータル電流量、前記第２の電流源が引き込む電流量、前記第１の光量、前記第２の光量及び前記第１のスイッチ手段をオン、前記第２のスイッチ手段をオンかつ前記第３のスイッチ手段をオフにして前記レーザ光源を発光させたときの第３の光量とから比例関係に基づいて前記第３の電流源が引き込む電流量を求めるステップと、前記第１のスイッチ手段、前記第２のスイッチ手段及び前記第３のスイッチ手段をオンにして前記第４の電流源が固定の電流量を差し引くことでしきい値電流の近傍にバイアス電流を設定するステップ、を含むことを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明による画像形成装置は、前記第１の電流源からの電流を引き込む第４の電流源と、前記第４の電流源のみをスイッチする前記第１の電流源と前記第４の電流源の間に配置される第３のスイッチ手段とを更に備えたことを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明による画像形成装置は、前記第１の電流源、前記第２の電流源、前記第３の電流源、前記第１のスイッチ手段、前記第２のスイッチ手段、前記第１の電流制御手段、前記第２の電流制御手段が複数組あり、前記レーザ光検出手段の個数が該組数より少なく、前記レーザ光検出手段が時分割で利用されることを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明による画像形成装置は、前記第１の電流源、前記第２の電流源、前記第３の電流源、前記第４の電流源、前記第１のスイッチ手段、前記第２のスイッチ手段、前記第３のスイッチ手段、前記第１の電流制御手段、前記第２の電流制御手段が複数組あり、前記レーザ光検出手段の個数が該組数より少なく、前記レーザ光検出手段が時分割で利用されることを特徴とする。
【００１６】
［作用］
本発明では上記構成により複数のレーザを用いた画像形成装置の高速駆動において、バイアス電流を従来よりもレーザのしきい値電流近傍に設定することが可能となる。そして、温度特性も安定する。こうして、安定してレーザの立ち上がり時間を短縮して発光特性を改善し、微小パルス再現性をより良好にできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図７に本発明を適用した画像形成装置を積載した複写機全体の概念的断面図を示す。基本的な動作について図７を用いて説明する。原稿給紙装置上に積載された原稿は、１枚づつ順次原稿台ガラス面２上に搬送される。原稿が搬送されると、スキャナー３部分のランプが点灯し、かつスキャナーユニット４が移動して原稿を照射する。原稿の反射光はミラー５，６，７を介してレンズ８を通過し、その後イメージセンサー部９に入力される。イメージセンサー部９に入力された画像信号は、直接、あるいは、一旦図示しない画像メモリに記憶され、再び読み出された後、露光制御部１０に入力される。照射光によって感光体１１上に作られた潜像は、現像器１２、あるいは現像器１３によって現像される。上記潜像とタイミングを合わせて被転写紙積載部１４、あるいは被転写紙積載部１５より被転写紙が搬送され、転写部１６に於いて、上記現像されたトナー像が被転写紙に転写される。被転写紙に転写されたトナー像は定着部１７にて被転写紙に定着された後、被転写紙は排紙部１８より装置外部に排出される。
【００１８】
図８は図７の露光制御部１０のブロック図である。半導体レーザ３１より発せられた光ビームはコリメータレンズ３５及び絞り３２によりほぼ平行光にされて、所定のビーム径で回転多面鏡３３に入射する。回転多面鏡３３は曲線矢印の様な方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射した光ビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。偏向ビームとなった光はｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズ３４は同時に走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行う為に、光ビームは、像担持体としての感光体１１（図７及び図８）上に図の直線矢印の方向に等速で結合走査される。感光体１１へのデータの書き込みは半導体レーザ３１の光量制御によって行われる。
【００１９】
このような画像処理装置で用いられるレーザ駆動回路の構成を図１に示す。本実施形態が図１０の従来例と違うところはＡＰＣによりバイアス電流を制御するためサンプルホールド回路７４、７５と、目標値７８、７９と、コンパレータ８２、８３と、可変電流源６９、７０と、スイッチ８６、８７とが加わり、電流源６７、６８の電流が可変になった点である。
【００２０】
図１におけるレーザーチップ６４は、図８における半導体レーザ３１の内部構成を示したものであり、Ａレーザ６２、Ｂレーザ６３、ＰＤセンサ６１から構成されるツインレーザである。６８はＡレーザ６２のバイアス電流源、６５はＡレーザ６２のトータル電流源であり、画像データとして画像処理部８８のＤＡＴＡ１から出力される信号によりＯＮ／ＯＦＦするスイッチ８５によってＡレーザ６２の発光は制御され、画像処理部８８のＢＩＡＳ１から出力される信号によりＯＮ／ＯＦＦするスイッチ８７は、Ａレーザ６２のバイアス電流を設定する時に動作する。Ｂレーザ６３の発光の制御もＡレーザ６５の制御と同様に行われる。画像データとして画像処理部８８のＤＡＴＡ２から出力される信号によるＯＮ／ＯＦＦするスイッチ８４によって、Ｂレーザ６３の発光は制御され、画像処理部８８のＢＩＡＳ２から出力される信号によりＯＮ／ＯＦＦするスイッチ８６は、Ｂレーザ６３のバイアス電流を設定する時に動作する。
【００２１】
また、ＰＤセンサ６１は、Ａレーザ６２の発するレーザ光の一部とＢレーザ６３の発するレーザ光の一部とを受光する。Ａレーザ６２のみが発光しているときにはＡレーザ６２の光量センサとして働き、Ｂレーザ６３のみが発光しているときにはＢレーザ６３の光量センサとして働く。Ａレーザ６２のＰＤセンサ６１の出力信号は電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ）７１で電圧信号に変換され、Ｓ／Ｈ回路７３を経てコンパレーター８１に入力され、コンパレータ出力により電流源６５の電流量を負帰還制御することにより、Ａレーザ６２のトータル電流源６５が制御される。同様にＰＤセンサ６１の出力信号は電流電圧変換器７１で電圧信号に変換され、Ｓ／Ｈ回路７２を経てコンパレーター８０に入力され、Ｂレーザ６３のトータル電流源６６が制御される。また、電流電圧変換器７１を経たＰＤセンサ６１の出力信号は、Ｓ／Ｈ回路７４を経てコンパレーター８２にも入力され、コンパレータ出力により電流源６８の電流量を負帰還制御することにより、Ａレーザ６２のバイアス電流源６８が制御される。同様に電流電圧変換器７１を経たＰＤセンサ６１の出力信号は、Ｓ／Ｈ回路７５を経てコンパレーター８３にも入力され、Ｂレーザ６３のバイアス電流源６７が制御される。７６，７７はトータル電流源制御のための目標値を示す基準電圧、７８，７９はバイアス電流源制御のための目標値を示す基準電圧である。８８は上記画像データを生成するための画像処理部、８９はこの画像処理部８８を制御するシステムコントローラーである。
【００２２】
次に実施形態１の原理について説明する。
【００２３】
図２にそのシーケンスを示す。まず、タイミングＴ１１で画像処理部８８のＤＡＴＡ２の信号電圧レベルをＨＩＧＨにすることによりスイッチ８４がＯＦＦになり、ＢＩＡＳ２の信号電圧レベルをＨＩＧＨにすることによりスイッチ８６もＯＦＦになり、この状態でＢレーザ６３を発光させ、サンプルホルド回路２１（符号７２）をスルー状態にすることによりフィードバックループが形成され、電流源６６から供給されるＢレーザ６３のトータル電流量ＩｔＢが制御される。トータル電流量ＩｔＢを図３に示す。この電流量ＩｔＢは、サンプルホルド回路２１（符号７２）がタイミングＴ１１からタイミングＴ１２の間のみでスルー状態であり他の時間ではホルド状態であるので、タイミングＴ１２から後は保持される。なお、通常はサンプルホルド回路の状態はサンプル状態かホルド状態をとるが、本実施形態においては、サンプル期間に、サンプルホルド回路を通る信号の電圧レベルが変動し、この変動を伴うＡＰＣに主眼をおいているので、サンプル状態という言葉の代わりにスルー状態という言葉を利用する。
【００２４】
次にタイミングＴ１２でＤＡＴＡ２の信号電圧レベルをＬＯＷにすることによりスイッチ８４がＯＮになる。この状態でサンプルホルド回路２２（符号７５）をスルー状態にすることによりフィードバックループが形成され、バイアス電流量ＩｂＢ’が制御される。バイアス電流量ＩｂＢ’はトータル電流量ＩｔＢからバイアス電流源６７が引き込む電流量を差し引いた値である。バイアス電流量ＩｂＢ’を図３に示す。このバイアス電流ＩｂＢ’を決定するバイアス電流源６７が引き込む電流量は、サンプルホルド回路２２（符号７５）がタイミングＴ１２からタイミングＴ１３の間のみでスルー状態であり他の時間ではホルド状態であるので、タイミングＴ１３から後は保持される。
【００２５】
タイミングＴ１３でＢＩＡＳ２の電圧レベルをＨＩＧＨにすることによりスイッチ８６がＯＮになり、電流源６９が電流を引き込み、Ｂレーザ６３のバイアス電流量はレーザの発光のしきい値電流Ｉｔｈ近傍に設定され、図３に示すＩｂＢとなる。スイッチ８６はＡＰＣを行うとき以外は常に閉じられており、これが閉じられた状態で、画像生成が行われる。電流源６９が吸い込む電流量を、後述する比例関係を用いて、２番目のＡＰＣで定まった電流源６７の電流量と比例した値に設定することにより、バイアス電流はしきい値電流Ｉｔｈの近傍に設定することができる。
【００２６】
Ｂレーザ６３の上記２種類のＡＰＣが完了した後トータル電流、バイアス電流は保持され、同様にＡレーザ６２のＡＰＣの引き込みに移る。
【００２７】
タイミングＴ１４でＡレーザ６２のＡＰＣ完了後、画像データを出力できる状態となり、次のシーケンスを２ライン毎に繰り返す。タイミングＴ１５でＡレーザ６２のトータルＡＰＣ、タイミングＴ１６でＡレーザ６２のバイアスＡＰＣを行い、タイミングＴ１７でＢレーザ６３のトータルＡＰＣ、タイミングＴ１８でＢレーザ６３のバイアスＡＰＣを行う。そしてタイミングＴ１９でＡ，Ｂ同時に発光し、ビーム検出器３６に照射しタイミングをとり、画像データを出力する。
【００２８】
図３に実施形態１のバイアス電流設定値をレーザ発光特性図を用いて示す。Ｂレーザのバイアス電流は、まずタイミングＴ１１においてＡＰＣによりトータル電流量ＩｔＢが設定された後、タイミングＴ１２においてスイッチ８４がＯＮになり電流源６７によりＩａ１だけ差し引かれて仮のバイアス電流ＩｂＢ’が設定される。さらにスイッチ８６がＯＮになり、電流源６９により更にＩａ２だけ差し引かれてバイアス電流ＩｂＢは従来のバイアス電流ＩｂＢ”に比べ、よりしきい値電流Ｉｔｈの近傍に設定される。
【００２９】
ここで、しきい値電流以上の領域では電流と光量は比例関係をもっており、レーザは流れる電流に対してリニアに発光するため、
Ｉａ１：Ｉａ２＝（ＰｔＡ−ＰｔＢ’）：（ＰｔＢ’−ＰｔＢ）
が成り立つ。この関係を利用して、Ｉａ２を、
Ｉａ２＝Ｉａ１×｛（ＰｔＢ’−ＰｔＢ）／（ＰｔＡ−ＰｔＢ’）｝
として定める。ＰｔＡ、ＰｔＢ、ＰｔＢ’は設計時に決めた値であり、Ｉａ１は第２のＡＰＣで決まるので、この関係を用いてＩａ２を定めることができる。
【００３０】
ＰｔＢとＩｂＢはしきい値近傍のしきい値を僅かに下回った点に設定される。図３において、ＩｂＢからＩｔｈまでの間隔は説明のために実際よりも広げて作図しているので、しきい値電流以下の部分の特性曲線の傾斜の緩やかな部分は少なく、上記の比例関係は成り立つと考えて問題はない。
【００３１】
Ａレーザのバイアス電流ＩｂＡも同様にしきい値電流Ｉｔｈ近傍に設定される。
【００３２】
従来例では、ＤＡＴＡ２によってスイッチ８４をＯＮ／ＯＦＦさせたときに、Ｂレーザ６３を流れる電流は、図３に示すＩｂＢ”とＩｔＢとの間を往復し、それに対応した光量はＰｔＢ”とＰｔＡとの間を往復していたのに対し、本実施形態では、ＤＡＴＡ２によってスイッチ８４をＯＮ／ＯＦＦさせたときに、Ｂレーザ６３を流れる電流は、図３に示すＩｂＢとＩｔＢとの間を往復し、それに対応した光量はＰｔＢとＰｔＡとの間を往復するので、レーザの立ち上がり時間が短縮できる。すなわち、Ｂレーザ６３を流れる電流がＩｔｈ以下であるときには、Ｂレーザ６３を流れる電流の変化に対する光量の変化が僅かであり、この領域を使用することにより光量の立ち上がり、立ち下がりが鈍ってしてしまい、これが従来例の問題であったが、本実施例においては、この領域をほとんど使用せずに、Ａレーザ６２を流れる電流がＩｔｈ以上である領域、即ち、電流の変化量に対する光量の変化量の感度が高い領域を使用するので、光量の立ち上がり、立ち下がりを鋭くすることができる。Ａレーザ６２についても同様である。
【００３３】
なお、バイアス電流ＩｂＢを直接ＡＰＣで設定しないのは、Ｂレーザ６３を流れる電流がＩｔｈを下回ると、検出光量が不足してしまい、ＡＰＣがかけられないからである。そのために、一度、電流がＩｔｈを上回る領域で、ＩｂＢ’を設定してから、上記の比例関係より定まるＩａ２を差し引いてＩｂＢを設定しているのである。
【００３４】
なお、本実施形態においては、Ａレーザ６２の系統とＢレーザ６３の系統との２つの系統により画像形成装置が構成されているが、これが１系統である形態ももちろんある。本実施形態において、レーザ光源とその周辺回路が２系統用意されているのは、同時に２つのレーザ光で画像を形成して、画像形成の高速化を図るためである。
【００３５】
［実施形態２］
実施形態１は比例関係を基にバイアス電流をしきい値電流近傍に設定しているので、周囲の温度変化によってしきい値電流が変動すると、しきい値電流とバイアス電流設定値との差が若干変わる。そうなるとレーザ発光するまでの立ち上り時間が温度により変動する。また、しきい値電流をバイアス電流が上回るとレーザが消灯しているべき時に発光してしまう。そこでこれを改善するために図４の回路構成をとる。実施形態１との構成上の違いは電流源９０，９１とスイッチ９２，９３が加わった点である。電流源９０、９１の電流値は固定であり、しきい値電流近傍に定まったレーザ消灯時の電流を、しきい値電流を僅かに下回らせるために使用される。
【００３６】
次に実施形態２の原理について説明する。図５にそのシーケンスを示す。まず、タイミングＴ２１でＤＡＴＡ２の電圧レベルがＨＩＧＨになることによりスイッチ８４がＯＦＦになり、ＢＩＡＳ２の電圧レベルがＬＯＷになることによりスイッチ８６がＯＦＦになり、この状態でＢレーザ６６を発光させ、実施形態１と同様な制御によりＢレーザ６３のトータル電流源ＩｔＢを制御する。ここで、タイミングＴ２１ではＯＦＦ２の電圧レベルがＬＯＷであるのでスイッチ９３はＯＦＦである。
【００３７】
次にタイミングＴ２２でＤＡＴＡ２の電圧レベルがＬＯＷになることによりスイッチ８４がＯＮになり、この状態で実施形態１と同様なＡＰＣによりバイアス電流量ＩｂＢ’を制御する。ここで、ＢＩＡＳ２の電圧レベルはＬＯＷのままであるのでスイッチ８６はＯＦＦのままであり、タイミングＴ２２ではＯＦＦ２の電圧レベルがＬＯＷであるのでスイッチ９３はＯＦＦのままである。この時に、ＡＰＣにより電流源６７で引き込むべき電流量Ｉａ１（図６）が定まる。
【００３８】
タイミングＴ２３で上記２種類のＡＰＣが終了し、ＢＩＡＳ２の電圧レベルがＨＩＧＨになることによりスイッチ８６がＯＮになり、ＯＦＦ２の電圧レベルがＨＩＧＨになることによりスイッチ９３がＯＮになりＢレーザ６３のバイアス電流量はレーザのしきい値電流ＩｔｈをＩａ３（図６）だけ下回ったところのＩｂＢに設定される。
【００３９】
電流源６９の電流値Ｉａ２（図６）は、上記のＡＰＣで定まった電流値Ｉａ１（図６）と後述する比例関係を持つように定められるので、トータル電流ＩｔＡ（図６）から電流Ｉａ１（図６）と電流Ｉａ２（図６）を差し引いた値は、Ｂレーザ６３のしきい値電流Ｉｔｈにほぼ等しくなる。
【００４０】
画像を形成する実働時には、スイッチ９３とスイッチ８６は閉じたままであり、ＤＡＴＡ２によりスイッチ８４がＯＮ／ＯＦＦするので、Ｂレーザを流れる電流は、トータル電流ＩｔＢとＩｂＢとの間をスイッチングする（図６参照）。
【００４１】
Ｂレーザ６３のＡＰＣが完了した後トータル電流、バイアス電流は保持され、同様にＡレーザ６２のＡＰＣの引き込みに移る。
【００４２】
タイミングＴ２４でＡレーザ６２のＡＰＣ完了後、画像データを出力できる状態となり次のシーケンスを２ライン毎に繰り返す。タイミングＴ２５でＡレーザ６２のトータルＡＰＣ、タイミングＴ２６でバイアスＡＰＣを行い、タイミングＴ２７でＢレーザ６３のトータルＡＰＣ、タイミングＴ２８でバイアスＡＰＣを行う。
【００４３】
そしてタイミングＴ２９でＡ，Ｂレーザを同時に発光しＢＤ受光部３６に照射しタイミングをとり、画像データを出力する。ここでトータル電流とバイアス電流のＡＰＣ中にはＯＦＦ１とＯＦＦ２の電圧レベルがＬＯＷであるので、各々ＬＯＷの時に対応してスイッチ９２とスイッチ９３はＯＦＦになっている。
【００４４】
図６に実施形態２のバイアス電流設定値ＩｂＢをレーザ発光特性図を用いて示す。まずタイミングＴ２１でＡＰＣによりトータル電流量ＩｔＢが設定される。この電流値はレーザ光の光量をＰｔＡにするために必要な電流値である。
【００４５】
次にタイミングＴ２２でスイッチ８４がＯＮになり、電流源６７によりＩａ１だけ差し引かれて仮のバイアス電流ＩｂＢ’が設定される。この電流値はレーザ光量をＰｔＢ’にするために必要な電流値である。
【００４６】
さらにタイミングＴ２３において上記２種類のＡＰＣが終了するとスイッチ８６がＯＮになり電流源６９によりＩａ２だけ差し引かれる。更に同時に、スイッチ９３がＯＮになり電流源９１によりＩａ３だけ差し引かれてバイアス電流は従来のバイアス電流ＩｂＢ”に比べてしきい値電流近傍のＩｂＡに設定されることになる。
【００４７】
ここで、しきい値電流以上の領域では電流と光量は比例関係をもっており、レーザは流れる電流に対してリニアに発光するため、
Ｉａ１：Ｉａ２＝（ＰｔＡ−ＰｔＢ’）：（ＰｔＢ’−Ｐｔｈ）
が成り立つ。この関係を利用して、Ｉａ２を、
Ｉａ２＝Ｉａ１×｛（ＰｔＢ’−Ｐｔｈ）／（ＰｔＡ−ＰｔＢ’）｝
として定める。ＰｔＡ、ＰｔＢ’、Ｐｔｈは設計時に決めた値であり、Ｉａ１は第２のＡＰＣで決まるので、この関係を用いてＩａ２を定めることができる。
【００４８】
しきい値電流付近では微小なノイズでもレーザ発光するため、ノイズマージンを取るためにある程度の電流Ｉａ３を引いておく必要がある。バイアス電流はしきい値電流Ｉｔｈから、絶対電流量Ｉａ３引いたところに設定されるため、実施形態１に比べ、温度によるしきい電流値とバイアス電流設定値との差の変動を考えなくてよい。同様にＡレーザのバイアス電流ＩｂＡもしきい値電流Ｉｔｈ近傍に設定される。
【００４９】
こうして、実施形態２の構成では、実施形態１と同様な理由によりレーザの立ち上がり時間を短縮できる上に、周囲の温度にかかわらず、しきい値電流近傍のバイアス電流を印加することができる。
【００５０】
図９に微小パルスの入力に対するレーザ出力の再現性を示す。（ａ）は従来例における入力微小パルスの時間幅が長い場合の入出力波形を示した図であり、（ｂ）は従来例における入力微小パルスの時間幅が短い場合の入出力波形を示した図であり、（ｃ）は本実施形態における入力微小パルスの時間幅が短い場合における入出力波形を示した図である。従来は図９（ｂ）に示すように高速駆動時には微小パルスのパルス時間に対するレーザの立ち上がり時間の割合が多く、微小パルスの立ち上がり特性が悪い。実施形態１、２においては、従来よりもしきい値電流近傍にバイアス電流を設定できるので、図９（ｃ）に示すようにレーザの立ち上がり時間が短縮して発光特性が改善され、感光体への潜像形成時に微小パルスの再現性が良好になる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、レーザのバイアス電流を発光／非発光のしきい値電流の近傍に設定できるので、電流−光量特性が敏感な領域内のみでレーザを駆動することができる。従って、発光の立ち上がり／立ち下がり時間を短縮できて、微小パルスの再現性が良好になる。また、本発明によって定まったバイアス電流はしきい値電流に対して相対的に固定するので、レーザが消灯しているべき時に発光することがない。従って、安定した高品位な高解像度の画像をこの画像形成装置、及びこの画像形成装置を載置した複写機によって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施形態１のマルチレーザの駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２】本発明における実施形態１のマルチレーザの帰還制御引き込み時、及び、画像データ出力時の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】本発明における実施形態１のマルチレーザのバイアス設定値を示すレーザ発光特性図である。
【図４】本発明における実施形態２のマルチレーザの駆動回路の構成を示す回路図である。
【図５】本発明における実施形態２のマルチレーザの帰還制御引き込み時、及び、画像データ出力時の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】本発明における実施形態２のマルチレーザのバイアス設定値を示すレーザ発光特性図である。
【図７】本発明と従来例における画像形成装置を載置した複写機の構成を示す断面図である。
【図８】図７の露光制御部内の光学系の構成図である。
【図９】本発明と従来例における微小パルスの再現性を比較するすレーザ入出力波形図である。
【図１０】従来例におけるマルチレーザの駆動回路の構成を示す回路図である。
【図１１】従来例におけるマルチレーザの帰還制御引き込み時、及び、画像データ出力時の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
６１フォトファイオード（ＰＤ）センサー
６２Ａレーザ
６３Ｂレーザ
６４レーザチップ
６５〜７０、９０、９１電流源
７１電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ）
７２〜７５サンプルホルド（Ｓ／Ｈ）回路
７６〜７９基準電圧
８０〜８３コンパレータ
８４〜８７スイッチ

Claims

レーザ光源からの光変調されたレーザ光を像担持体面上に導光して該像担持体に画像を形成する画像形成装置におけるバイアス電流設定方法であって、
前記レーザ光源に電流を供給する第１の電流源と、
前記第１の電流源からの電流を引き込む第２の電流源と、
前記第１の電流源からの電流を引き込む第３の電流源と、
前記第２の電流源及び前記第３の電流源をスイッチし、前記第１の電流源と前記第２の電流源の間に配置される第１のスイッチ手段と、
前記第３の電流源のみをスイッチし、前記第１のスイッチと前記第３の電流源の間に配置される第２のスイッチ手段と、
前記レーザ光を検出するレーザ光検出手段と、
前記第１のスイッチ手段をオフにして前記レーザ光検出手段の出力信号に基づいて前記第１の電流源を制御する第１の電流制御手段と、
前記第１のスイッチ手段をオン、前記第２のスイッチ手段をオフにして前記レーザ光検出手段の出力信号に基づいて前記第２の電流源を制御する第２の電流制御手段とを備え、
前記第１のスイッチ手段をオフにして前記第１の電流源で前記レーザ光源を第１の光量で発光させて前記第１の電流制御手段をスルー状態にすることで前記第１の電流源から供給される前記レーザ光源のトータル電流量を求めるステップと、
前記第１のスイッチ手段をオンかつ前記第２のスイッチ手段をオフにして前記第１の電流源と第２の電流源で前記レーザ光源を第２の光量で発光させて前記第２の電流制御手段をスルー状態にすることで前記第２の電流源が引き込む電流量を求めるステップと、
前記トータル電流量、前記第２の電流源が引き込む電流量、前記第１の光量、前記第２の光量及び前記第１のスイッチ手段をオンかつ前記第２のスイッチ手段をオンにして前記レーザ光源を発光させたときの第３の光量とから比例関係に基づいて前記第３の電流源が引き込む電流量を求めるステップと、
前記第３の電流源が引き込む電流量に基づいてしきい値電流の近傍にバイアス電流を設定するステップ、
を含むことを特徴とする画像形成装置におけるバイアス電流設定方法。
レーザ光源からの光変調されたレーザ光を像担持体面上に導光して該像担持体に画像を形成する画像形成装置におけるバイアス電流設定方法であって、
前記レーザ光源に電流を供給する第１の電流源と、
前記第１の電流源からの電流を引き込む第２の電流源と、
前記第１の電流源からの電流を引き込む第３の電流源と、
前記第１の電流源からの電流を引き込む第４の電流源と、
前記第２の電流源及び前記第３の電流源をスイッチし、前記第１の電流源と前記第２の電流源の間に配置される第１のスイッチ手段と、
前記第３の電流源のみをスイッチし、前記第１のスイッチと前記第３の電流源の間に配置される第２のスイッチ手段と、
前記第４の電流源のみをスイッチし、前記第１の電流源と前記第４の電流源の間に配置される第３のスイッチ手段と、
前記レーザ光を検出するレーザ光検出手段と、
前記第１のスイッチ手段と前記第３のスイッチ手段をオフにして前記レーザ光検出手段の出力信号に基づいて前記第１の電流源を制御する第１の電流制御手段と、
前記第１のスイッチ手段をオン、前記第２のスイッチ手段と前記第３のスイッチ手段をオフにして前記レーザ光検出手段の出力信号に基づいて前記第２の電流源を制御する第２の電流制御手段とを備え、
前記第１のスイッチ手段及び前記第３のスイッチ手段をオフにして前記第１の電流源で前記レーザ光源を第１の光量で発光させて前記第１の電流制御手段をスルー状態にすることで前記第１の電流源から供給される前記レーザ光源のトータル電流量を求めるステップと、
前記第１のスイッチ手段をオンかつ前記第２のスイッチ手段及び前記第３のスイッチ手段をオフにして前記第１の電流源と第２の電流源で前記レーザ光源を第２の光量で発光させて前記第２の電流制御手段をスルー状態にすることで前記第２の電流源が引き込む電流量を求めるステップと、
前記トータル電流量、前記第２の電流源が引き込む電流量、前記第１の光量、前記第２の光量及び前記第１のスイッチ手段をオン、前記第２のスイッチ手段をオンかつ前記第３のスイッチ手段をオフにして前記レーザ光源を発光させたときの第３の光量とから比例関係に基づいて前記第３の電流源が引き込む電流量を求めるステップと、
前記第１のスイッチ手段、前記第２のスイッチ手段及び前記第３のスイッチ手段をオンにして前記第４の電流源が固定の電流量を差し引くことでしきい値電流の近傍にバイアス電流を設定するステップ、
を含むことを特徴とする画像形成装置におけるバイアス電流設定方法。