(57)【要約】【課題】印刷動作時と光量調整時の発光量を同等にすることが可能な半導体レーザアレイの光量補正方式を提供する。【解決手段】複数の光源が一つのチップ上に配列された半導体レーザアレイの光量補正制御において、一つの光量検出手段を用いて、前記半導体レーザアレイの各光源の光量を順次補正する場合、光量補正を行っていない各光源への発光電流とバイアス電流の供給を遮断し、光量補正を行う光源のみに発光電流とバイアス電流を供給する。【選択図】  図１
2010027819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源が一つのチップ上に配列された半導体レーザアレイと、
前記半導体レーザアレイの光量を検出する一つの光量検出手段と、
前記半導体レーザアレイの各光源にバイアス電流を供給する複数のバイアス電流生成手段と、
前記半導体レーザアレイの各光源に発光させるための発光電流を供給する複数の発光電流生成手段とから構成され、
前記光量検出手段を用いて前記半導体レーザアレイの各光源の光量を順次補正する場合には、光量補正を行っていない光源への発光電流とバイアス電流を遮断し、光量補正を行う光源のみに発光電流とバイアス電流を供給することを特徴とする半導体レーザアレイ光量補正方式。
【請求項２】
前記光量検出手段には、半導体レーザアレイ内蔵のフォトダイオードまたは外部フォトダイオードを用いることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザアレイ光量補正方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンタやデジタル複写機の光書込み装置をなす画像形成装置に使用される半導体レーザアレイの駆動制御方式に係り、特にレーザ出力の制御を安定に行うことができる半導体レーザアレイ光量補正方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の光源が一つのチップ上に配列された半導体レーザアレイを光源部に用い、複数のレーザビームを同時に感光体等の被走査面上に照射して、複数のラインを同時に走査する画像形成装置が提案されている。この画像形成装置によれば、走査速度を向上させることができ、画像形成装置の記録速度を向上させることが可能である。
【０００３】
画像形成装置の光源部に使用する半導体レーザは、温度依存性が非常に高く、又、半導体レーザアレイのように同一パッケージ内に複数の発光素子（光源）を有する場合、他素子（他光源）の温度上昇の影響も受けるため、温度変化・素子劣化に応じて、常時一定の光量を得るためには、駆動電流量を変化させなければならない。
【０００４】
そこで従来から、この種の画像形成装置の半導体レーザアレイ駆動装置に於ける半導体レーザ駆動電流制御では、非走査領域（非印刷領域）にて各光源の光量を順次検出することで定光量制御を行う、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式が一般的に採用されている。
【０００５】
これにより半導体レーザ自身の発熱や周囲温度に関係なく、一定の光量を容易に得ることが可能になり、画像情報に応じた画像形成を適正に行う事が可能となる。又、半導体レーザの制御方法として、半導体レーザにある一定の微小電流（バイアス電流）を常時供給し、さらに上記ＡＰＣ方式にて、上記バイアス電流との和が、半導体レーザの発振閾値電流Ｉｔｈ未満になるように、サンプルホールド電流（可変値）の供給制御を行うことで、半導体レーザの光量を光量調整時と同等に制御することが可能であり、且つ、微小電流（バイアス電流）を常時供給することで、半導体レーザの高速応答性の向上や、半導体レーザ自体の発光による温度上昇の抑制を図ることが可能であった。
【０００６】
特許文献１には、半導体レーザを駆動する電流をバイアス電流、補助（サンプルホールド）電流、発光電流で独立に分け、ＡＰＣ方式によりレーザ光量を一定に維持する方法として、バイアス電流と発光電流は固定し、補助（サンプルホールド）電流を可変する技術が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１１９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、複数の光源が一つのチップ上に配列された半導体レーザアレイの光量補正制御において、一つの光量検出手段を用いて、前記半導体レーザアレイの各光源の光量を順次補正する場合、光量検出を行っていない各光源のバイアス電流によるオフセット光量和の影響により、印刷動作時と光量調整時の光量に相違が発生するという、マルチビーム特有の問題点があった。
【０００９】
本発明の目的は、印刷動作時と光量調整時の発光量を同等にすることが可能な半導体レーザアレイの光量補正方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、複数の光源が一つのチップ上に配列された半導体レーザアレイと、前記半導体レーザアレイの光量を検出する一つの光量検出手段と、前記半導体レーザアレイの各光源にバイアス電流を供給する複数のバイアス電流生成手段と、前記半導体レーザアレイの各光源に発光させるための発光電流を供給する複数の発光電流生成手段とから構成され、前記光量検出手段を用いて前記半導体レーザアレイの各光源の光量を順次補正する場合には、光量補正を行っていない光源への発光電流とバイアス電流を遮断し、光量補正を行う光源のみに発光電流とバイアス電流を供給することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記光量検出手段には半導体レーザアレイ内蔵のフォトダイオードまたは外部フォトダイオードを用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上の通り本発明によれば、複数の光源が一つのチップ上に配列された半導体レーザアレイの光量補正制御において、一つの光量検出手段を用いて、前記半導体レーザアレイの各光源の光量を順次補正する場合、光量補正を行う光源のみに発光電流とバイアス電流を供給し、各光源のバイアス電流によるオフセット光量和の影響を抑制することで、印刷動作時と光量調整時の発光量を同等にすることを可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、光出力をフィードバックして、断続的に自動光量制御を行う半導体レーザアレイ制御装置であって、複数の光源が一つのチップ上に配列された半導体レーザアレイと、前記半導体レーザアレイの光量を検知して、電位変換する一つの光量検出手段と、前記光出力検出手段の出力電位と発光量基準電圧を比較する複数の比較手段と、光量補正信号のＯＮ／ＯＦＦにより、前記比較手段の出力値に応じて、充放電を行う複数のサンプルホールドコンデンサと、前記サンプルホールドコンデンサに充電された電圧を電流に変換し、前記半導体レーザアレイの各光源にバイアス電流を供給する複数のバイアス電流生成手段と、前記半導体レーザアレイの各光源に発光させるための発光電流を供給する複数の発光電流生成手段から構成され、前記光量検出手段を用いて、前記半導体レーザアレイの各光源の光量を順次補正する場合には、光量補正を行っていない光源への発光電流とバイアス電流を遮断し、光量補正を行う光源のみに発光電流とバイアス電流を供給することを特徴とする。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１に示すように本実施の形態に係る半導体レーザアレイ駆動装置は、半導体レーザアレイ１と、発光電流Ｉη生成手段２−１〜２−ｎと、バイアス電流Ｉｂｉ生成手段３−１〜３−ｎと、発光電流ＩηＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ１）４−１〜４−ｎと、バイアス電流ＩｂｉＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ２）５−１〜５−ｎと、ＡＰＣ  ＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ３）６−１〜６−ｎと、差動増幅器７−１〜７−ｎと、発光電流ＩηＯＮ信号（画像データ信号）８−１〜８−ｎと、バイアス電流ＩｂｉＯＮ信号９−１〜９−ｎと、ＡＰＣ  ＯＮ信号１０−１〜１０−ｎと、発光量基準電位１１−１〜１１−ｎと、サンプルホールドコンデンサ１２−１〜１２−ｎとで概略構成され、図に示すような接続関係になっている。
【００１５】
図２は、図１における半導体レーザアレイ駆動装置の動作を説明する制御タイミングチャートである。図３は、図２における非印刷領域の動作を詳細に説明する制御タイミングチャートである。図４は、半導体レーザアレイ駆動装置の動作電流変動図である。
【００１６】
以下、半導体レーザアレイ１のｃｈ１の光量調整中と印刷動作中の発光量に着目し、概略説明する。半導体レーザアレイ１のｃｈ１の光量調整を行う場合、発光電流ＩηＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ１）４−１〜４−ｎ、バイアス電流ＩｂｉＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ２）５−１〜５−ｎ、ＡＰＣ  ＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ３）６−１〜６−ｎが、全てＯＮ状態となるため、発光電流Ｉη生成手段２−１〜２−ｎとバイアス電流Ｉｂｉ生成手段３−１〜３−ｎから、発光電流Ｉηとバイアス電流Ｉｂｉの電流和が半導体レーザアレイ１のｃｈ１に供給されている。
【００１７】
又、半導体レーザアレイ１のｃｈ１の光量調整中、光量調整を行っていない半導体レーザアレイ１のｃｈ２〜ｃｈｎは、ＡＰＣ  ＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ３）６−２〜６−ｎがＯＦＦ状態であるため、サンプルホールドコンデンサ１２−２〜１２−ｎに電荷が充電されないことから、半導体レーザアレイ１のｃｈ２〜ｃｈｎへのバイアス電流Ｉｂｉの供給が不可能となり、光量調整を行っていない半導体レーザアレイ１のｃｈ２〜ｃｈｎへの供給電流は０となる。よって、半導体レーザアレイ１のｃｈ１〜ｃｈｎに供給される駆動電流Ｉｏｐ（ｃｈ）は数１となる。
【００１８】
【数１】
2010027819.tif 000003
【００１９】
従って数１より、図４の電流変動図に示す各動作電流に対する発光量から、半導体レーザアレイ１のｃｈ１の光量調整時において、光量検出手段である半導体レーザアレイ１の内部フォトダイオードが検出する光量Ｐｐｄ（ｃｈ１）は、数２となる。
【００２０】
【数２】
2010027819.tif 000004
【００２１】
次に、印刷動作中の非走査領域に於ける半導体レーザアレイ１のｃｈ１の光量補正制御について説明する。印刷動作中は、１ラスタ毎又は複数ラスタ毎の非印刷領域に、半導体レーザアレイ１のｃｈ１〜ｃｈｎの光量を、光量検出手段である半導体レーザアレイ１の内部フォトダイオードが、順次検出することで、各光源の光量補正制御を行っているため、半導体レーザアレイ１のｃｈ１〜ｃｈｎのサンプルホールドコンデンサ１２−１〜１２−ｎに電荷が充電され、半導体レーザアレイ１のｃｈ１〜ｃｈｎに常時バイアス電流Ｉｂｉが供給される。よって、印刷動作中の非走査領域（非印刷領域）において、半導体レーザアレイ１のｃｈ１の光量検出を行う場合、半導体レーザアレイ１のｃｈ１〜ｃｈｎに供給される電流Ｉｏｐ（ｃｈ）'は数３となる。
【００２２】
【数３】
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【００２３】
従って数３より、図４の電流変動図に示す各動作電流に対する発光量から、印刷動作中の半導体レーザアレイ１のｃｈ１の光量補正時において、光量検出手段である半導体レーザアレイ１の内部フォトダイオードが検出する光量Ｐｐｄ（ｃｈ１）'は、数４となる。
【００２４】
【数４】
2010027819.tif 000006
【００２５】
ここで数２と数４を比較した場合、Ｐｐｄ（ｃｈ１）＝Ｐｐｄ（ｃｈ１）'となり、光量検出手段である半導体レーザアレイ１の内部フォトダイオードが検出する光量は同等になるものの、印刷動作中におけるバイアス電流Ｉｂｉ（ｃｈ２）〜Ｉｂｉ（ｃｈｎ）のオフセット発光量の影響により、Ｐｏｐ（ｃｈ１）≠Ｐｏｐ（ｃｈ１）'となり、半導体レーザアレイ１のｃｈ１の光量調整時と印刷動作時の光量に相違が発生してしまう。ここでは、半導体レーザアレイ１のｃｈ１の光量調整中と印刷動作中の発光量に着目したが、半導体レーザアレイ１のｃｈ２〜ｃｈｎにおいても、同様の問題が発生する。
【００２６】
よって、上記問題を解決するため、図２及び図３に示すタイミングチャートのように、印刷動作時の非走査領域（非印刷領域）において、半導体レーザアレイ１のｃｈ１〜ｃｈｎの光量を、光量検出手段である半導体レーザアレイ１の内部フォトダイオードが、順次検出することで、各光源の光量補正制御を行う場合、光量補正を行っていない各光源のバイアス電流ＩｂｉＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ２）と、発光電流ＩηＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ１）をＯＦＦすることで、光量補正を行っていない各光源へのバイアス電流Ｉｂｉと発光電流Ｉηの供給を遮断し、光量補正を行っている光源のみバイアス電流Ｉｂｉと発光電流Ｉηを供給する。
【００２７】
前述のように、光量補正を行っている光源のみ発光させ、光量補正を行っていない光源のオフセット光量の影響を抑制することで、印刷動作時と光量調整時の発光量を同等し、マルチビーム特有の問題点を解決することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体レーザアレイ装置の概要構成を示すブロック図である。
【図２】その半導体レーザアレイ駆動装置の動作を説明する制御タイミングチャートである。
【図３】その半導体レーザアレイ駆動装置における非印刷領域の動作を説明する制御タイミングチャートである。
【図４】その半導体レーザアレイ駆動装置の動作電流変動図である。
【符号の説明】
【００２９】
１は半導体レーザアレイ、２−１〜２−ｎは発光電流Ｉη生成手段（固定値）、３−１〜３−ｎはバイアス電流Ｉｂｉ生成手段（可変値）、４−１〜４−ｎは発光電流ＩηＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ１）、５−１〜５−ｎはバイアス電流ＩｂｉＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ２）、６−１〜６−ｎはＡＰＣ  ＯＮ／ＯＦＦ制御用ＳＷ（ＳＷ３）、７−１〜７−ｎは差動増幅器、８−１〜８−ｎは発光電流ＩηＯＮ信号（画像データ信号）、９−１〜９−ｎはバイアス電流ＩｂｉＯＮ信号、１０−１〜１０−ｎはＡＰＣ  ＯＮ信号、１１−１〜１１−ｎは発光量基準電位、１２−１〜１２−ｎはサンプルホールドコンデンサである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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