(57)【要約】【課題】  面発光レーザの光量調整制御において、レーザ光量の最大光量が目標光量に達しない場合、光量制御装置は駆動電流を増加し、最大電流に達したまま張り付いてしまい、適切な光量調整ができないという問題があった。【解決手段】  光量調整制御手段がレーザ素子に供給する駆動電流が予め定めた上限に達した場合、駆動電流を一旦下げることで、駆動電流が最大値で張り付いたままになる状態から脱し、その後光量調整制御を再開することで、再び適切な光量調整制御を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源から射出された複数本の光ビームを被走査体上で各々走査させることで、前記被走査体上に画像を形成させる画像形成装置であって、前記複数本の光ビームの光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段による検出値が所定値となるように光源駆動電流を負帰還制御によって変化させることで、光ビームの光量を制御する光量制御手段と、前記光量制御手段が発生する光源駆動電流量を監視する電流監視手段を持ち、前記電流監視手段が所定の電流量に到達したと判断した場合に前記光源駆動電流を一旦下げることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
複数の光源から射出された複数本の光ビームを被走査体上で各々走査させることで、前記被走査体上に画像を形成させる画像形成装置であって、前記複数本の光ビームの光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段による検出値が所定値となるように光源駆動電流を負帰還制御によって変化させることで、光ビームの光量を制御する光量制御手段と、前記光量制御手段が発生する光源駆動電流量を監視する電流監視手段を持ち、前記電流監視手段が所定の電流量に到達したと判断した場合に前記光源駆動電流を一旦０にすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記光源駆動電流を一旦下げるタイミングは、走査中の非画像域であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２に記載の画像形成装置において、前記光源駆動電流を一旦０にするタイミングは、走査中の非画像域であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至２に記載の画像形成装置において、前記所定の電流量とは、前記光量制御手段が供給できる駆動電流の上限であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至２に記載の画像形成装置において、前記所定の電流量とは、光源駆動電流量を上昇させたとき、前記複数の光源の光量が減少する電流量であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至２記載の画像形成装置において、前記光源とは面発光半導体レーザであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームで感光体上を走査して画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ等画像形成装置の光源として端面発光レーザが用いられている。図３は端面発光レーザの電流−光量特性（以下Ｉ−Ｌ特性と記す）を示している。電流量を０から上昇させ、発振しきい値に達するとレーザ発光が開始される。それから上昇させるにつれて光量はほぼリニアに増加していく。さらに増加させると、破壊モードとなり素子が破壊される。
【０００３】
光量制御は周知のように、半導体レーザへ注入する電流を決定するオートパワーコントロール（APC）が知られている。このAPC回路を備えて光量制御を行うことで、半導体レーザの光量調整を容易に行うことができる。このAPC回路による電流確定は、発光されたレーザ光の光量が基準光量になるまで注入電流を上昇させるフィードバック回路である。
【０００４】
図４に示すように、レーザ光源１００から出力されたビームは光検出部１０１で受光され、光検出部１０１では受光した光量に応じた光電流が出力される。この光電流は、電流−電圧変換部１０２で電圧に変換されて、モニタ電圧として比較部１０３に入力され、不図示の制御部から出力される基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。比較部１０３は、この比較結果に基づいて、レーザ光源１００の出力光量を増減させるためのサンプルホールド回路１０４を制御し、定電流源１０５にフィードバックさせる。モニタ電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるまで上記シーケンスを繰り返し、駆動電流量を調整することで、所望の光量を得るようになっている。このように、負帰還増幅動作を行っている。
【０００５】
近年、プリンタに対する高速・高解像度化の要求に応えるために、面発光レーザをプリンタに光源として使用することが提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
図５は面発光レーザのＩ−Ｌ特性を示している。電流量を０から増加させ、発振しきい値を超えると発光を開始する。電流量の上昇に伴い光量が上昇するが、電流量Ipmax最大光量Pmaxに達し、そこから電流量をさらに上昇させても光量は逆に減衰する。Ipmaxを越えても素子は破壊に至らない。
【０００７】
このようなI−L特性を持つ面発光半導体レーザに従来の光量制御を用いた場合の状況を、図６を用いて説明する。状態（１）にあるとき、目標光量Pを発生する電流量Ipで制御されている。面発光半導体レーザが温度変化等の影響によって瞬間的に状態（１）から状態（２）に変化したとき、APC回路は目標光量にするべく電流量をIpから上昇させるが、目標光量になることなくレーザ電流点（Ｉｐ）を越してしまう。状態（２）から状態（１）に戻っても、さらにレーザ電流を増加させる正帰還増幅動作領域で制御され、結果的にレーザ光量を目標値に制御できなくなる可能性があった。
【０００８】
このため、最大光量を越えて光量調整が行われないように、最大光量を出力する電流量を検知動作によって取得・記憶し、電流量の上限値として光量制御する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２９４００５号公報
【特許文献２】特開２００１−３０８４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の技術では、駆動電流の上限値以下で光量制御させることについては言及されているものの、画像形成中の瞬間的なI−L特性の変化や制御回路へのノイズ混入により電流が上限値に達した場合は異常状態として処理されており、画像形成を再開するには光源の交換を行う必要があった。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、光量制御の誤動作防止と、簡単な構成で適切な光量制御を行うことが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の光源から射出された複数本の光ビームを被走査体上で各々走査させることで、前記被走査体上に画像を形成させる画像形成装置であって、前記複数本の光ビームの光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段による検出値が所定値となるように光源駆動電流を負帰還制御によって変化させることで、光ビームの光量を制御する光量制御手段と、前記光量制御手段が発生する光源駆動電流量をモニタする電流モニタ手段を持ち、前記電流モニタ手段が所定の電流量に到達したと判断した場合に前記光源駆動電流を一旦下げることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、複数の光源から射出された複数本の光ビームを被走査体上で各々走査させることで、前記被走査体上に画像を形成させる画像形成装置であって、前記複数本の光ビームの光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段による検出値が所定値となるように光源駆動電流を負帰還制御によって変化させることで、光ビームの光量を制御する光量制御手段と、前記光量制御手段が発生する光源駆動電流量を監視する電流監視手段を持ち、前記電流監視手段が所定の電流量に到達したと判断した場合に前記光源駆動電流を一旦０にすることを特徴とする画像形成装置。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記光源駆動電流を一旦下げるタイミングは、走査中の非画像域であることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記光源駆動電流を一旦０にするタイミングは、走査中の非画像域であることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記所定の電流量とは、前記光量制御手段が供給できる駆動電流の上限であることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記所定の電流量とは、光源駆動電流量を上昇させたとき、前記複数の光源の光量が減少する電流量であることを特徴としている。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１または２に記載の前記光源とは面発光半導体レーザであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、面発光レーザ半導体の光量調整制御の誤動作を防ぐことができる。また、光量調整制御を簡単な構成で適切に行うことが可能となる。また、画像形成装置のダウンタイムを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るレーザ光量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】面発光レーザ素子のＩ−Ｌ特性を説明する図である。
【図３】面発光レーザ素子のＩ−Ｌ特性と本発明の制御動作を説明する図である。
【図４】本発明の制御動作を説明するフローチャートである。
【図５】従来の端面発光レーザのI−L特性を示す図である。
【図６】従来のレーザ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】面発光レーザ素子のI−L特性を示す図である。
【図８】面発光レーザ素子に従来のレーザ素子の光量制御方法を用いたときの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づき本実施形態の画像形成装置について説明する。以下、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
［第１の実施形態］
［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置のレーザ光量制御回路の構成を示すブロック図である。図１において、２００は面発光レーザで、出力されたビームは光検出部２０１で受光される。光検出部２０１では受光した光量に応じた光電流が出力される。この光電流は、電流−電圧変換部２０２で電圧に変換されて、モニタ電圧として比較部２０３に入力され、不図示の基準電圧源から供給される基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。比較部２０３は、この比較結果に基づいて、面発光レーザユニット２００の出力光量を増減させるためのサンプルホールド回路２０４を制御し、定電流源２０５にフィードバックさせる。モニタ電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるまで上記回路動作を繰り返す負帰還動作を行うことで、所望の光量を得る。
【００２２】
面発光レーザ２００のＩ−Ｌ特性を図２に示す。ここでは３つのレーザを例に説明する。図２示すように、Ｉ−Ｌ特性はビームによって差がある。画像形成に必要な光量Ｐａは、全ビームのピーク光量を下回る光量に設定される。そして、光量Ｐａを発生する駆動電流は、ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３それぞれＩａ１、Ｉａ２、Ｉａ３となる。上述したように、図１で示すレーザ光量制御回路の動作によれば、ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３の駆動電流はそれぞれＩａ１、Ｉａ２、Ｉａ３に設定され、必要な光量Ｐａで画像形成を行う。
【００２３】
半導体レーザは一般的に電気／光変換効率が温度に敏感である。面発光レーザ２００の温度が３段階に変化した場合のＩ−Ｌ特性を図３に示す。ここでは図２のＬＤ３を例に説明する。
【００２４】
ＬＤ３の温度は、ＬＤ３−（１）、ＬＤ３−（２）、ＬＤ３−（３）の順に高い。つまり、素子の温度が高くなるほど、電気／光変換効率が低下する。例えばＬＤ３−（１）の状態で画像形成を開始したとする。このときの駆動電流はＩａ３−（１）となる。画像形成を継続し、ＬＤ３の自己昇温によりＬＤ３−（２）の状態に変化したとするとＰａを下回ってしまうが、レーザ光量制御回路は光量をＰａに上げるべく駆動電流をＩａ３−（２）に上昇させ、問題なく画像形成を継続する。そして、連続的に高濃度画像を形成した場合や、ＬＤ３周囲のレーザの熱干渉等により、瞬間的にＬＤ３−（３）の状態に変化した場合、レーザ光量制御回路は、光量をＰａに上げるべく駆動電流を上昇させるが、ピーク光量のＩＰ３−（３）に達してもＰａに到達することはできず、さらに駆動電流を上昇させ、ＩＬｉｍｉｔに張り付き、正帰還動作で固定してしまう。このような状態になると、ＬＤ３が状態ＬＤ３−（２）、ＬＤ３−（１）に戻ったとしても、負帰還動作に戻ることはできない。
【００２５】
また、ＬＤ３−（３）の状態にならなかったとしても、光量制御回路に何らかの電気的ノイズが混入してしまったとき、例えば比較部２０３へ入力される基準電圧Ｖｒｅｆやモニタ電圧が揺れてしまうなどした場合、一時的に光量不足と誤検知し、同様に正帰還動作に張り付いてしまう可能性がある。
【００２６】
本発明の特徴である、正帰還動作から負帰還動作へ自動的に戻す制御について説明する。レーザ光量制御回路の定電流源２０５には、供給する電流を監視し、予め設定した電流上限値ＩＬｉｍｉｔに達したときに電流上限値到達信号としてＣＰＵ２０７に通報する電流監視機構２０６を内蔵している。
【００２７】
図４を用いて、制御フローを説明する。画像形成状態にあるものとする。まず、電流監視機構２０６からＣＰＵ２０７に対して電流上限値到達信号が通知されたか否か判定する（ステップＳ０１）。電流上限値到達信号通知された場合（ステップＳ０１判定ＹＥＳ）、ＣＰＵ２０７は画像形成の非画像区間まで待機し（ステップＳ０２判定ＮＯ）、非画像区間となったら（ステップＳ０２判定ＹＥＳ）定電流源２０５に対して電流低減信号を発報する（Ｓ０３）。定電流源２０５はＩＬｉｍｉｔで張り付いている電流値を一旦０もしくは０付近まで下げる。そうすることで、光量制御回路は図３の負帰還動作領域に戻ることができる。
【００２８】
なお、電流上限値は、定電流源が供給できる駆動電流の上限としてもよい。
【００２９】
また、電流上限値は、面発光レーザ２００の全てのＬＤの電流を上昇すると光量が減少する正帰還動作領域の電流値としてもよい。
【００３０】
以上説明したように、レーザ光量制御回路でＬＤの駆動電流を監視し、所定の上限電流値に到達したときに駆動電流を一旦０もしくは０付近に下げる構成にすることで、正帰還動作している光量制御回路を負帰還領域に戻すことができ、簡単な構成で適切な光量調整制御を行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００３１】
２０５  定電流源
２０６  上限電流値検出機構
【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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