JP5717402B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置が備える走査光学装置は、入力された画像データに応じて半導体レーザを駆動し、その画像データに応じた静電潜像を感光体上に形成する。近年のプリンタ、複写機の高速化、高画質化に伴い、走査光学装置の生産性が重要視されている。走査光学装置の生産性は、単位時間あたりの露光ライン数により決定され、生産性を上げるためには、レーザスキャナーモータの回転速度を上げる、回転多面鏡の面数を増やす、１走査に露光するビーム数を増やすこと等の手法が考えられる。しかし、レーザスキャナーモータの回転速度は限界に近づいており、昇温、騒音、コストアップ等の課題も発生している。また、回転多面鏡の面数を増やすことにより走査角度が小さくなるため、同一の露光幅を得るためには光路長をより長くする必要があり、装置の大型化、コストアップを招いていた。このため、近年はマルチビームのレーザダイオードが開発され、２ビームから４ビーム、更なるマルチビームの開発が行われてきた。例えば、特許文献１では、マルチビーム化する手法が提案されており、従来のレーザである端面発光型のレーザダイオードから、よりマルチビーム化に適した面発光型のレーザダイオードの開発がなされ、一部実用化されている。

ところで、半導体レーザ（レーザ素子）の光出力特性は周囲の温度変化に敏感なため、一定の電流値で駆動されていても周囲の温度変化や自己発熱等により、その光出力は大きく変動してしまう。そのため、この光出力の温度依存性に対応して、光出力を一定に保つために半導体レーザの光量制御が行われ、この制御をオートパワーコントロール（以下、「ＡＰＣ」という）制御という。ＡＰＣ制御では、レーザビーム出力をレーザ近傍で１水平走査に１度検出し、この検出信号をレーザ駆動回路にフィードバックし、レーザビーム出力が所定の設定値と常に等しくなるように、半導体レーザの駆動電流を設定し、レーザビーム強度を制御する。これにより、温度変化に対して光出力を安定させる。また、一般的に半導体レーザは、同一環境において同一の電流値で駆動すれば一定の光量で点灯することが知られており、画像形成時にＡＰＣ制御により設定された駆動電流で半導体レーザを制御することで、ＡＰＣ制御時と同等の一定光量で点灯させることができる。

図５（ａ）、（ｂ）は、画像形成装置の印字動作時における、マルチビーム化されたレーザダイオードのＡＰＣ制御の動作タイミングを示したシーケンス図である。図５（ａ）、（ｂ）において、ＬＤ１〜ＬＤ８の各行は、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８における制御シーケンスを示す。図中の「ＡＰＣ」は前述したＡＰＣ制御を行うＡＰＣモードの動作期間を示し、「印字」は画像形成装置が印字を行っている印字モードの動作期間を示し、「ＯＦＦ」はレーザダイオードを点灯させない期間を示す。図５（ａ）は、全レーザダイオードのＡＰＣ制御を１走査の間に行う場合のシーケンスを示した図である。図５（ａ）において、前回の印字走査が終了した後に、各レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８は一旦「ＯＦＦ」モードとなり、次に、レーザダイオードＬＤ１が「ＡＰＣ」モードとなる。ドライバ回路は、レーザダイオードＬＤ１を点灯させ、その光量が一定の光量になるように、レーザダイオードＬＤ１の駆動電流を調整し、光量制御を行う。そのため、「ＡＰＣ」モードでは光量の制御値を一定にするのに、一定の時間が必要となる。そして、レーザダイオードＬＤ１の光量制御が終了し、「ＯＦＦ」モードとなると、続いてレーザダイオードＬＤ２が「ＡＰＣ」モードとなる。このように、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８の「ＡＰＣ」モード動作が順次行われ、レーザダイオードＬＤ８までの「ＡＰＣ」モードを終了した後に、全てのレーザダイオードが「ＯＦＦ」モードとなる。次に、レーザの走査が画像印字領域に入るため、「印字」モードとなって感光体を露光し、潜像形成を行う。そして、主走査方向の１ラインの潜像形成を終了した後に、また「ＯＦＦ」モードとなり、次の走査ラインのために、前述した一連の「ＡＰＣ」モードの実行が開始される。

以上説明したように、ＡＰＣ制御では、レーザダイオードの駆動電流を調整してレーザビーム出力を所定の設定値にするために、一定の時間が必要となる。ところが、近年の画像形成装置の高速化、高解像度化に伴い、レーザの発光点が一定の場合、高速化、高解像度化のためには、レーザスキャナーモータの高速化、回転多面鏡の多面化が必要となり、これに伴って、１走査に要する時間も短くなる。ＡＰＣ制御は感光体上を走査しない非画像期間に行う必要があるが、この非画像期間もレーザスキャナーモータの高速化、回転多面鏡の多面化によって更に短くなり、その結果、ＡＰＣ制御に必要な時間が足りないという課題が顕在化してきた。このような課題に対する解決法として、１走査期間内で全てのレーザのＡＰＣ制御を行うのではなく、複数の走査期間でＡＰＣ制御を行う方法がある。この方法により、１走査期間でのＡＰＣ制御に要する時間が短縮されるため、１走査の走査周期を短くすることができる。

図５（ｂ）は、全レーザダイオードのＡＰＣ制御を、複数の走査期間で行う場合のシーケンスを示した図である。図５（ｂ）において、前回の印字走査が終了した後に、各レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８は「ＯＦＦ」モードとなる。次に、レーザダイオードＬＤ１が「ＡＰＣ」モードとなる。レーザダイオードＬＤ１のＡＰＣ制御が終了すると、レーザダイオードＬＤ１は「ＯＦＦ」モードとなり、続いてレーザダイオードＬＤ２が「ＡＰＣ」モードとなる。このように、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ４までの「ＡＰＣモード」動作が順次行われ、レーザダイオードＬＤ４までの「ＡＰＣ」モードが終了した後に、全てのレーザダイオードは「ＯＦＦ」モードとなる。次に、レーザの走査が画像印字領域に入るため、「印字」モードとなり感光体を露光し、潜像形成を行う。主走査方向の１ラインの潜像形成を終了した後に、また「ＯＦＦ」モードとなり、次の走査ラインのためのＡＰＣ制御を行うため、レーザダイオードＬＤ５が「ＡＰＣ」モードとなる。レーザダイオードＬＤ５のＡＰＣ制御が終了すると、レーザダイオードＬＤ５は「ＯＦＦ」モードとなり、次にレーザダイオードＬＤ６が「ＡＰＣ」モードとなる。このようにレーザダイオードＬＤ５〜ＬＤ８までの「ＡＰＣ」モード動作が順次行われ、レーザダイオードＬＤ８までの「ＡＰＣ」モードが終了すると、全てのレーザダイオードは「ＯＦＦ」モードとなり、次に画像形成を行うため「印字」モードとなる。このように、１つのレーザダイオードは２走査に１回、ＡＰＣ制御を行うことにより、１周期のＡＰＣ動作を行うこととなり、１走査当たりのＡＰＣ制御に要する時間を短くすることができる。

特開２００６−１１６７１６号公報

前述したように、半導体レーザは、同一環境において同一の電流値で駆動すれば、一定の光量で点灯するため、印字モードにおいては、ＡＰＣ制御で設定した電流値で半導体レーザを駆動するために、従来、半導体レーザに対して定電流制御が行われてきた。ところで、半導体レーザは同一電流値で駆動されても、環境温度の変動により光量が変動する温度依存性を有しており、そのため、短い周期でＡＰＣ制御を行うことにより光量を補正し、環境温度が変動しても所定の画像濃度を得ていた。ところが、複数の走査期間でＡＰＣ制御を行う方法では、ＡＰＣ制御が行われる周期が長くなり、光量補正を行う周期も長くなる。その間に発光点である半導体レーザの温度が上昇したり、画像形成装置内の環境温度が上昇すると、定電流制御では、半導体レーザの光量が変動し、所定の画像濃度を得ることができなくなる課題が生じた。

本発明はこのような状況のもとでなされたもので、各発光点のＡＰＣ制御の周期を長く設定しなければならない走査光学装置において、発光点の昇温や周囲の温度変動による光ビームの光量変動を抑制し、画像劣化を防ぐことを目的とする。

前述した課題を解決するため、本発明では次のとおりに構成する。

（１）感光体と、前記感光体を露光するためのレーザ光を出射する発光部を備える半導体レーザであって、電流が供給されることによって前記発光部がレーザ光を出射する半導体レーザと、前記発光部から出射されたレーザ光が前記感光体を走査するように前記レーザ光を偏向する偏向手段と、前記発光部から出射されるレーザ光を受光する受光素子と、を備え、前記発光部のカソードがアノードよりも低い電圧に設定される画像形成装置において、前記発光部のアノードに接続され、電流を出力する電流源と、前記発光部のアノードに接続され、当該アノードの電圧を保持するコンデンサと、前記発光部のアノードに接続され、前記コンデンサの電圧に基づいて前記アノードの電圧を制御する電圧制御回路と、前記発光部のアノードと、前記電流源、前記電圧制御回路、および前記コンデンサとの電気的接続状態を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間において、前記電気的接続状態を、前記発光部のアノードと前記電流源、および前記発光部のアノードと前記コンデンサとが接続状態となり、かつ前記発光部のアノードと前記電圧制御回路とが非接続状態となる第１の状態に制御し、前記電流源は、前記第１の状態において前記発光部から出射され、前記受光素子に入射する前記レーザ光の光量が目標光量となるように、出力する電流を制御し、前記コンデンサは、前記第１の状態において前記受光素子に入射する前記レーザ光の光量が目標光量に制御されたときの前記発光部のアノードの電圧を保持し、前記制御手段は、前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査する期間において、前記電気的接続状態を、前記発光部のアノードと前記電流源、および前記発光部のアノードと前記コンデンサとが非接続状態となり、かつ前記発光部のアノードと前記電圧制御回路とが接続状態となる第２の状態に制御し、前記電圧制御回路は、前記第２の状態において、前記コンデンサの電圧に基づいて前記発光部のアノードの電圧を制御し、前記第２の状態において、前記発光部には前記発光部のアノードとカソードの電位差に基づく値の電流が画像データに基づいて供給されることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、各発光点のＡＰＣ制御の周期を長く設定しなければならない走査光学装置において、発光点の昇温や周囲の温度変動による光ビームの光量変動を抑制し、画像劣化を防ぐことができる。

実施例の画像形成装置の要部構成図 実施例のレーザダイオードのＩ−Ｌ−Ｖ特性を示した図 実施例のレーザダイオードの温度特性を示した図 実施例のマルチビームの半導体レーザ及びそのドライバ回路を示す図 従来例の画像形成時のレーザダイオードの動作シーケンスを示す図

以下、本発明を実施するための形態を実施例により詳しく説明する。

［画像形成装置の概要について］
図１は、本実施例のマルチビームの半導体レーザ（レーザ素子）を用いた画像形成装置の要部構成図である。図１において、レーザスキャナーモータ１０１６は回転多面鏡１０１５を回転駆動する。露光用光源であるレーザダイオード１０１７は、レーザドライバ１０２９により画像信号に応じて点灯、又は消灯され、レーザダイオード１０１７からの変調されたレーザ光は、回転多面鏡１０１５に向けて照射される。レーザダイオード１０１７が発したレーザ光は、回転多面鏡１０１５の回転に伴い、その反射面で連続的に角度を変える偏向ビームとして反射される。この反射光は不図示のレンズ群により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡１０１８を経て感光ドラム１０１０の主走査方向（図に対して垂直方向）に走査する。回転多面鏡１０１５の１つの面が１回の走査に対応し、回転多面鏡１０１５の回転により、レーザダイオード１０１７からのレーザ光は、１ラインずつ、感光体である感光ドラム１０１０の主走査方向に走査する。感光ドラム１０１０は予め帯電器１０１１により帯電されており、レーザ光の走査により順次露光され静電潜像が形成される。また、感光ドラム１０１０は矢印方向に回転しており、形成された静電潜像は現像器１０１２のトナーにより現像され、可視化されたトナー像は、転写帯電器１０１３により不図示の転写紙に転写される。トナー像が転写された転写紙は定着器１０１４に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。

ビームディテクトセンサ（以下、「ＢＤセンサ」と記す）１０１９は、感光ドラム１０１０の側部における主走査方向の走査開始位置近傍、又は相当する位置に配置されている。回転多面鏡１０１５の各反射面で反射されたレーザ光は、各ラインの走査に先立って、ＢＤセンサ１０１９により検出される。そして、ＢＤセンサ１０１９は、主走査方向の走査開始基準信号となるビームディテクト信号（以下、「ＢＤ信号」と記す）を出力し、ＢＤ信号はコントローラ１０２７に入力される。コントローラ１０２７は、ＢＤ信号を基準にして、各ラインの主走査方向の書き出し開始位置の同期が取れるようにタイミング信号を生成し、ＦＩＦＯメモリ１０２８、レーザドライバ１０２９に供給する。ＦＩＦＯメモリ１０２８は、入力された画像データをコントローラ１０２７からのタイミング信号に同期させて、画像信号を出力する。レーザドライバ１０２９は、ＦＩＦＯメモリ１０２８からの画像信号とコントローラ１０２７からのタイミング信号から、レーザダイオード１０１７の点滅駆動を制御する光パルス信号を生成する。このように、半導体レーザ駆動回路が、電気的な画像信号に基づいて、半導体レーザの光パルス信号を生成することにより、感光ドラム１０１０上の画像露光を行い、画像形成を行う。

［半導体レーザの特性について］
図２は、画像形成装置の走査光学装置において使用される半導体レーザの電流−光量出力−電圧特性（以下、「Ｉ−Ｌ−Ｖ特性」という）を示した図である。図２（ａ）は端面発光型のレーザダイオード、図２（ｂ）は面発光型のレーザダイオードの電流−光量出力特性（以下、「Ｉ−Ｌ特性」という）、及び電流−電圧特性（以下、「Ｉ−Ｖ特性」という）をそれぞれ表している。図２（ａ）のＩ−Ｌ特性、Ｉ−Ｖ特性は、環境温度が１０℃〜４０℃まで１０℃間隔で測定した特性を示し、図２（ｂ）のＩ−Ｌ特性、Ｉ−Ｖ特性は、環境温度が２０℃〜５０℃まで１０℃間隔で測定した特性を示す。

図２（ａ）に示すように、端面発光型のレーザダイオードは、閾値電流以上の電流領域において、電圧に対する光量変化率が非常に大きい光量出力−電圧特性（以下、「Ｌ−Ｖ特性」という）を有する。すなわち、図２（ａ）のＩ−Ｖ特性のグラフより、環境温度が２０℃の場合において、電圧が１．７５Ｖから１．８５Ｖに０．１Ｖ変動した時に、電流値は１２．５ｍＡから２２．５ｍＡとなり、１０ｍＡ変動する。そして、図２（ａ）のＩ−Ｌ特性のグラフから、環境温度が２０℃の場合において、電流値が１２．５ｍＡから２２．５ｍＡへ１０ｍＡ変動した場合の光量出力の変動は、０．４ｍＷから８．４ｍＷの約８ｍＷである。従って、端面発光型のレーザダイオードの電圧に対する光量変化率は、約８ｍＷ／０．１Ｖより、１Ｖ当たりでは約８０ｍＷとなる。

次に、面発光型のレーザダイオードの、閾値電流以上の電流領域における電圧に対する光量変化率について求める。図２（ｂ）のＩ−Ｖ特性のグラフより、環境温度が２０℃の場合、電圧が２．４Ｖから３．１Ｖへ０．７Ｖ変動した時の電流値は、１ｍＡから４ｍＡとなり、３ｍＡ変動する。そして、図２（ｂ）のＩ−Ｌ特性のグラフから、環境温度が２０℃の場合において、電流値が１ｍＡから４ｍＡに３ｍＡ変動した場合の光量出力の変動は、１．３ｍＷから４．８ｍＷの約３．５ｍＷである。従って、面発光型のレーザダイオードの電圧に対する光量変化率は、約３．５ｍＷ／０．７Ｖより、１Ｖ当たりでは約５ｍＷとなる。前述した端面発光型のレーザダイオードと比べて、面発光型のレーザダイオードは、閾値電流以上の電流領域において、電圧に対する光量変化率が非常に小さいことが分かる。

また、図２（ｂ）のＩ−Ｌ特性より、面発光型のレーザダイオードの電流に対する光量変化率について求めると、電流値が１．０ｍＡから２．０ｍＡまで１ｍＡ変動した光量変化率の大きい場合でも、約２ｍＷ／ｍＡであり、十分小さい。このため、ＡＰＣモード時のフィードバック制御を行う場合は、定電流制御を行うことにより、制御利得を小さくすることができ、制御がより安定することになる。

更に、図２（ｂ）のＩ−Ｌ特性のグラフより、同一電流値では、環境温度が高い程、光量出力は小さくなっており、面発光型のレーザダイオードは、環境温度が上昇すると光量が低下する特性を有していることが分かる。

［面発光型レーザダイオードの温度特性について］
次に、図３（ａ）を用いて、面発光型のレーザダイオードを定電流制御により駆動した場合の温度特性について説明する。図３（ａ）は、２０℃において１ｍＷから３ｍＷまで０．５ｍＷ間隔で調整された電流値による定電流制御を行い、周囲温度を２０℃〜６０℃まで１０℃間隔で温度上昇させた場合の温度特性を示している。図３（ａ）より、例えば、２０℃、３ｍＷでＡＰＣ制御を行った場合、次のＡＰＣ周期までに周囲温度が１０℃上昇し３０℃になった場合には、２０℃の時と比べて光量出力は７．７％ダウンする。また、周囲温度が４０℃上昇し６０℃になった場合には、２０℃の時と比べて光量出力は４１％ダウンすることとなる。

次に、図３（ｂ）を用いて、面発光型のレーザダイオードを本実施例に基づいて定電圧制御により駆動した場合の温度特性について説明する。図３（ｂ）は、２０℃において１ｍＷから３ｍＷまで０．５ｍＷ間隔で調整された電圧値による定電圧制御を行い、周囲温度を２０℃〜６０℃まで１０℃間隔で上昇させた場合の温度特性を示している。図３（ｂ）より、例えば、２０℃、３ｍＷでＡＰＣ制御を行った場合、次のＡＰＣ周期までに周囲温度が１０℃上昇し３０℃となった場合には、２０℃の時と比べて光量出力は２．０％アップする。また、周囲温度が４０度上昇し６０℃となった場合には、２０℃の時と比べて光量出力は３０％ダウンすることとなる。このことは、図３（ａ）で説明した定電流制御時の光量ダウン率に比べて、図３（ｂ）の定電圧制御では光量変化量を小さく抑えることができることを示している。

ＡＰＣ制御が複数の走査期間にわたって行われ、ＡＰＣ制御の周期が長い場合には、光量補正を行う周期も長くなり、その間に発光点であるレーザダイオードの温度や画像形成装置内の環境温度が上昇する。その場合、定電流制御では、定電圧制御の場合と比べて、半導体レーザの光量変動が大きく、画像形成において所定の画像濃度を得ることが難しい。一方、定電圧制御によりレーザダイオードを駆動した場合には、定電流制御に比べ、環境温度変動に対する光量変化を小さく抑えることができ、画像劣化を防ぐことができる。

［面発光型の半導体レーザを用いたドライバ回路の概要について］
次に、面発光型のマルチビームの半導体レーザを画像形成装置に用いた実施例について、図４を用いて説明する。図４は、画像形成装置の走査光学装置におけるマルチビームの半導体レーザ、及びそのドライバ回路の実施形態を示す図である。図４において、ドライバ回路は図１のレーザドライバ１０２９に相当し、半導体レーザＬＤ１００は図１のレーザダイオード１０１７に相当する。半導体レーザＬＤ１００は、パッケージ内に複数のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８を有し、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８のカソード端子は共通端子となって接地されている。レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８のアノード端子は、それぞれドライバ回路１１０〜１８０に接続され、対応するドライバ回路より駆動電流を供給される。

ドライバ回路１１０〜１８０はそれぞれ同一の回路であり、以下ではドライバ回路１１０を例に、回路の接続関係について説明する。フォトダイオードＰＤ１は、各レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８の出力光量をモニタするために、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８の放射光、又はその一部が照射される位置に設置され、モニタした光量をモニタ電流に変換して出力する。フォトダイオードＰＤ１のアノード端子は接地され、カソード端子は、抵抗Ｒ１を介し、電源Ｖｃｃに接続されている。フォトダイオードＰＤ１のカソード端子は、エラーアンプＯＰ１１１の＋入力端子に接続されている。抵抗Ｒ１は、フォトダイオードＰＤ１の出力であるモニタ電流をモニタ電圧に変換するモニタ電流検出抵抗であり、モニタ電流に応じた電圧がエラーアンプＯＰ１１１の＋入力端子に印加される。また、エラーアンプＯＰ１１１の−入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。エラーアンプＯＰ１１１の出力端子は、定電流源Ｑ１１１のコントロール端子に接続され、定電流源Ｑ１１１は、コントロール端子に印加された電圧に応じた電流を出力する。定電流源Ｑ１１１の出力端子は、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１１２のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＱ１１２のエミッタ端子は、ドライバ回路１１０の出力としてレーザダイオードＬＤ１のアノード端子に接続されている。トランジスタＱ１１２のベース端子には、図１のコントローラ１０２７により生成されたｃｏｎｔ１信号が入力される。また、トランジスタＱ１１２のエミッタ端子は、アナログスイッチＳＷ１１１の入力端子にも接続され、アナログスイッチＳＷ１１１の動作を制御するコントロール端子には、ｃｏｎｔ１信号が入力される。アナログスイッチＳＷ１１１の出力端子は、サンプルホールドコンデンサＣ１１１の一端と、定電圧源Ｑ１１３のコントロール端子に接続されている。サンプルホールドコンデンサＣ１１１の他端は接地されている。定電圧源Ｑ１１３の出力端子は、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１１４のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＱ１１４のエミッタ端子も、トランジスタＱ１１２のエミッタ端子と同様に、ドライバ回路１１０の出力として、レーザダイオードＬＤ１のアノード端子に接続されている。トランジスタＱ１１４のベース端子には、図１のＦＩＦＯメモリ１０２８から画像信号であるｄａｔａ１信号が入力される。他のドライバ回路１２０〜１８０における回路構成もドライバ回路１１０と同様である。

［面発光型の半導体レーザを用いたドライバ回路の動作について］
次に、ＡＰＣ制御が行われる期間であるＡＰＣモード時、レーザダイオードを点灯しないＯＦＦモード時、印字モード時における図４の回路動作について、以下に説明する。なお、本実施例では、図５（ｂ）の動作シーケンスに基づいて、１回の走査期間で４つのレーザダイオードのＡＰＣ制御を行うものとし、全レーザダイオードのＡＰＣ制御は、２回の走査期間で行うものとする。

まず、図４において、ＡＰＣモード時では、レーザダイオードＬＤ１がＡＰＣモードとなるように、コントローラ１０２７から、ｃｏｎｔ１信号にはハイレベルの信号が、ｄａｔａ１信号にはローレベルの信号が出力される。レーザダイオードＬＤ２〜ＬＤ８については、ＡＰＣモードにならないように、コントローラ１０２７は、ｃｏｎｔ２〜ｃｏｎｔ８信号、ｄａｔａ２〜ｄａｔａ８信号にローレベルの信号を出力する。ｃｏｎｔ１信号はハイレベルであるため、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１１２はオンし、更に、コントロール端子にハイレベル信号が入力されているため、アナログスイッチＳＷ１１１もオンする。また、ｄａｔａ１信号はローレベルであるため、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１１４はオフする。トランジスタＱ１１２がオンすると、定電流源Ｑ１１１より供給される電流により、レーザダイオードＬＤ１が点灯する。レーザダイオードＬＤ１の光量が増すと、フォトダイオードＰＤ１の出力電流は増大し、抵抗Ｒ１による電圧降下が大きくなるため、エラーアンプＯＰ１１１に入力される電圧が低下する。フォトダイオードＰＤ１の出力は、エラーアンプＯＰ１１１により基準電圧Ｖｒｅｆと比較され、エラーアンプＯＰ１１１の出力電圧が低下する。エラーアンプＯＰ１１１の出力電圧が低下すると、定電流源Ｑ１１１のコントロール端子に印加される電圧が低下するため、その結果、定電流源Ｑ１１１の出力電流も低下する。定電流源Ｑ１１１の出力電流が低下すると、レーザダイオードＬＤ１の光量も低下する。以上のように、ドライバ回路１１０は負帰還回路を構成しており、フォトダイオードＰＤ１の出力と基準電圧Ｖｒｅｆが同一の電圧となるように、一定の光量でレーザダイオードＬＤ１は点灯駆動される。また、トランジスタＱ１１２のエミッタ電圧すなわちドライバ回路１１０の出力電圧は、レーザダイオードＬＤ１に印加され、更にアナログスイッチＳＷ１１１を介してサンプルホールドコンデンサＣ１１１や定電圧源Ｑ１１３のコントロール端子に入力される。定電圧源Ｑ１１３は、コントロール端子に入力された電圧と同電位の電圧を出力する。定電圧源Ｑ１１３からの出力電圧が印加されるトランジスタＱ１１４は、ｄａｔａ１信号によりオフしているため、定電圧源Ｑ１１３の出力はレーザダイオードＬＤ１には出力されない。また、ｃｏｎｔ２〜ｃｏｎｔ８信号、ｄａｔａ２〜ｄａｔａ８信号には、ローレベルの信号が入力されているため、ドライバ回路１２０〜１８０の出力は、レーザダイオードＬＤ２〜ＬＤ８には入力されないので、レーザダイオードＬＤ２〜ＬＤ８は消灯状態である。

次に、コントローラ１０２７により出力されるｃｏｎｔ１信号はハイレベルからローレベルに、ｃｏｎｔ２信号はローレベルからハイレベルとなり、他のｃｏｎｔ３〜ｃｏｎｔ８信号、ｄａｔａ１〜ｄａｔａ８信号にはローレベルの信号が出力される。これにより、レーザダイオードＬＤ２がＡＰＣモードに移行し、上述したレーザダイオードＬＤ１と同様のＡＰＣ動作が行われる。そして、レーザダイオードＬＤ３、ＬＤ４についても順次、ＡＰＣ制御が行われる。

次に、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ４のＡＰＣ制御が終了すると、全てのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８はＯＦＦモードとなる。ＯＦＦモード時には、コントローラ１０２７から、ｃｏｎｔ１〜ｃｏｎｔ８信号、ｄａｔａ１〜ｄａｔａ８信号にローレベルの信号が入力されるため、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８は全て消灯状態となる。

次に、光量が一定となるように設定された電流値で、レーザダイオードを駆動して感光ドラム１０１０を走査する期間である印字モード時の回路動作について説明する。印字モードでは、コントローラ１０２７によりｃｏｎｔ１信号〜ｃｏｎｔ８信号にはローレベルの信号が出力され、ｄａｔａ１〜ｄａｔａ８信号には印字される画像データが出力される。ドライバ回路１１０では、ｃｏｎｔ１信号がローレベルであるため、トランジスタＱ１１２、及びアナログスイッチＳＷ１１１はオフし、その結果、定電流源Ｑ１１１の出力は遮断され、レーザダイオードＬＤ１には出力されない。一方、サンプルホールドコンデンサＣ１１１により保持された、ＡＰＣモード時にレーザダイオードＬＤ１に印加された電圧が、定電圧源Ｑ１１３のコントロール端子に印加される。その結果、定電圧源Ｑ１１３はＡＰＣモード時と同電位の電圧を出力し、トランジスタＱ１１４のコレクタ端子に印加する。ｄａｔａ１信号がハイレベルの場合は、トランジスタＱ１１４がオンするため、ＡＰＣモード時の電圧が、定電圧源Ｑ１１３によってトランジスタＱ１１４のエミッタ端子を介して、レーザダイオードＬＤ１に印加され、レーザダイオードＬＤ１は点灯する。ｄａｔａ１信号がローレベルの場合は、トランジスタＱ１１４がオフするため、レーザダイオードＬＤ１は消灯する。これにより、ｄａｔａ１信号として入力される画像データによりレーザの点滅駆動が可能となり、画像露光が行われる。そして、ドライバ回路１２０〜１８０においても、ｄａｔａ２〜ｄａｔａ８信号に基づいて、レーザダイオードＬＤ２〜ＬＤ８が点滅駆動され、画像露光が行われる。

主走査方向の１ラインの潜像形成を終了した後はＯＦＦモードとなり、次の走査ラインのために、レーザダイオードＬＤ５がＡＰＣモードとなる。レーザダイオードＬＤ５のＡＰＣ制御が終了すると、レーザダイオードＬＤ５はＯＦＦモードとなり、次にレーザダイオードＬＤ６がＡＰＣモードとなる。このように、レーザダイオードＬＤ５〜ＬＤ８までのＡＰＣ動作が順次行われ、レーザダイオードＬＤ８までのＡＰＣ制御が終了した後に、全てのレーザダイオードはＯＦＦモードとなる。続いて、このラインの画像形成を行うため、印字モードとなり、上述した印字モードでの動作が実行される。

一般的に、定電圧回路の高速駆動、特に画像形成を行う数十ＭＨｚでのスイッチング動作は可能であるため、トランジスタＱ１１４に高速スイッチング可能なトランジスタを選択することにより、高速印字が可能となる。

以上説明したように、本実施例によれば、各発光点のＡＰＣ制御の周期を長く設定しなければならない走査光学装置において、発光点の昇温や周囲の温度変動による光ビームの光量変動を抑制し、画像劣化を防ぐことができる。

ところで、本実施例では、図５（ｂ）の動作シーケンスに基づいて、全レーザダイオードのＡＰＣ制御が２回の走査期間に分けて実施される場合における回路動作について説明した。すなわち、前述した実施例の説明では、最初の走査期間ではレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ４のＡＰＣ制御を行い、次の走査期間ではレーザダイオードＬＤ５〜ＬＤ８のＡＰＣ制御を行っていた。１回の走査期間でＡＰＣ制御を行う場合には、最初の走査期間において、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ８のＡＰＣ制御を行うようにすることで、本発明は、図５（ａ）のように、ＡＰＣ制御が１回の走査期間に実施される場合についても適用可能である。これにより、発光点の昇温や周囲の温度変動をより受けにくくなり、画像劣化を防ぐことができる。

ＬＤ１ レーザダイオード
ＰＤ１ フォトダイオード
ＯＰ１１１ エラーアンプ
Ｑ１１１ 定電流源
Ｑ１１３ 定電圧源
Ｃ１１１ サンプルホールドコンデンサ
Ｑ１１２ トランジスタ
Ｑ１１４ トランジスタ

Claims (11)

1. 感光体と、前記感光体を露光するためのレーザ光を出射する発光部を備える半導体レーザであって、電流が供給されることによって前記発光部がレーザ光を出射する半導体レーザと、前記発光部から出射されたレーザ光が前記感光体を走査するように前記レーザ光を偏向する偏向手段と、前記発光部から出射されるレーザ光を受光する受光素子と、を備え、前記発光部のカソードがアノードよりも低い電圧に設定される画像形成装置において、
   前記発光部のアノードに接続され、電流を出力する電流源と、
   前記発光部のアノードに接続され、当該アノードの電圧を保持するコンデンサと、
   前記発光部のアノードに接続され、前記コンデンサの電圧に基づいて前記アノードの電圧を制御する電圧制御回路と、
   前記発光部のアノードと、前記電流源、前記電圧制御回路、および前記コンデンサとの電気的接続状態を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間において、前記電気的接続状態を、前記発光部のアノードと前記電流源、および前記発光部のアノードと前記コンデンサとが接続状態となり、かつ前記発光部のアノードと前記電圧制御回路とが非接続状態となる第１の状態に制御し、
   前記電流源は、前記第１の状態において前記発光部から出射され、前記受光素子に入射する前記レーザ光の光量が目標光量となるように、出力する電流を制御し、
   前記コンデンサは、前記第１の状態において前記受光素子に入射する前記レーザ光の光量が目標光量に制御されたときの前記発光部のアノードの電圧を保持し、
   前記制御手段は、前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査する期間において、前記電気的接続状態を、前記発光部のアノードと前記電流源、および前記発光部のアノードと前記コンデンサとが非接続状態となり、かつ前記発光部のアノードと前記電圧制御回路とが接続状態となる第２の状態に制御し、
   前記電圧制御回路は、前記第２の状態において、前記コンデンサの電圧に基づいて前記発光部のアノードの電圧を制御し、
   前記第２の状態において、前記発光部には前記発光部のアノードとカソードの電位差に基づく値の電流が画像データに基づいて供給されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記半導体レーザは、面発光型レーザダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記半導体レーザは、複数の前記発光部を備え、
   前記電流源、前記コンデンサ、および前記電圧制御回路は、前記複数の発光部それぞれに対して個別に設けられており、
   前記複数の発光部のアノードと前記複数の発光部に対応する複数の前記電圧制御回路との間それぞれにスイッチが設けられており、
   前記制御手段は、
   前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間において、いずれか一つの発光部に関する前記電気的接続状態を前記第１の状態に制御し、その他の発光部に関する前記発光部のアノードと前記電流源、前記発光部のアノードと前記コンデンサ、および前記発光部のアノードと前記電圧制御回路との前記電気的接続状態を非接続状態に制御し、
   前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査する期間において、全ての発光部に関する前記電気的接続状態を前記第２の状態に制御するとともに、前記複数の発光部のアノードと前記複数の発光部に対応する前記複数の電圧制御回路との間それぞれに設けられたスイッチをオフに制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記レーザ光の１走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間内の異なるタイミングで前記複数の発光部に関する前記電気的接続状態を前記第１の状態に制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記レーザ光の１走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間内の異なるタイミングで前記複数の発光部のうちの複数の一部の発光部に関する前記電気的接続状態を前記第１の状態に制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、複数の走査周期に１回の頻度で、前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間において前記複数の発光部に関する前記電気的接続状態を前記第１の状態に制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記電流源と前記発光部のアノードとの間に設けられたスイッチと、
   前記電圧制御回路と前記発光部のアノードとの間に設けられたスイッチと、
   前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間に設けられたスイッチと、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記電流源と前記発光部のアノードとの間のスイッチと前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間のスイッチをオンに、前記電圧制御回路と前記発光部のアノードとの間のスイッチをオフに制御することによって前記電気的接続状態を前記第１の状態に制御し、
   前記電流源と前記発光部のアノードとの間のスイッチと前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間のスイッチをオフに、前記電圧制御回路と前記発光部のアノードとの間のスイッチをオンに制御することによって前記電気的接続状態を前記第２の状態に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
8. 前記電流源と前記発光部のアノードとの間に設けられたスイッチ、および前記電圧制御回路と前記発光部のアノードとの間に設けられたスイッチはトランジスタであり、前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間に設けられたスイッチはアナログスイッチであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記複数の発光部のアノードと前記複数の発光部に対応する前記複数の電流源との間それぞれにスイッチが設けられており、
   前記複数の発光部のアノードと前記複数の発光部に対応する前記複数のコンデンサとの間それぞれにスイッチが設けられており、
   前記制御手段は、
   前記電流源と前記発光部のアノードとの間のスイッチと前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間のスイッチをオンに、前記電圧制御回路と前記発光部のアノードとの間のスイッチをオフに制御することによって前記電気的接続状態を前記第１の状態に制御し、
   前記電流源と前記発光部のアノードとの間のスイッチと前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間のスイッチをオフに、前記電圧制御回路と前記発光部のアノードとの間のスイッチをオンに制御することによって前記電気的接続状態を前記第２の状態に制御することを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記複数の電流源と前記複数の発光部のアノードとの間に設けられたスイッチ、および前記複数の電圧制御回路と前記複数の発光部のアノードとの間に設けられたスイッチはトランジスタであり、前記複数のコンデンサと前記複数の発光部のアノードとの間に設けられたスイッチはアナログスイッチであることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記発光部のカソードは接地されていることを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項に記載の画像形成装置。

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