(57)【要約】【課題】簡易な構成でバイアス電流を制御し、光出力の立ち上がりを早くして画像品質を向上させ、さらに地汚れ等の画像品質劣化を抑える発光素子制御回路を提供する。【解決手段】入力データに応じて発光素子を点灯制御する発光電流制御手段４２と、発光素子に対してバイアス電流を印加するバイアス電流制御手段４３を備えた発光素子制御回路において、発光素子の温度によってバイアス電流を制御する。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データに応じて発光素子を点灯制御する発光電流制御手段と、前記発光素子に対してバイアス電流を印加するバイアス電流制御手段を備えた発光素子制御回路において、
前記バイアス電流制御手段は、前記発光素子の温度によってバイアス電流を制御することを特徴とする発光素子制御回路。
【請求項２】
入力データに応じて発光素子を点灯制御する発光電流制御手段と、前記発光素子に対してバイアス電流を印加するバイアス電流制御手段を備えた発光素子制御回路において、
前記バイアス電流制御手段は、温度によって抵抗値が変化する素子を用いてバイアス電流を制御することを特徴とする発光素子制御回路。
【請求項３】
前記温度によって抵抗値が変化する素子に対して、直列の抵抗、あるいは並列の抵抗、或いは両者を挿入することを特徴とする請求項２記載の発光素子制御回路。
【請求項４】
前記温度によって抵抗値が変化する素子としてサーミスタを用いることを特徴とする請求項２又は３記載の発光素子制御回路。
【請求項５】
前記発光素子が半導体レーザであることを特徴とする請求項１又は２記載の発光素子制御回路。
【請求項６】
前記半導体レーザが６５０ｎｍ帯の赤色半導体レーザであることを特徴とする請求項５記載の発光素子制御回路。
【請求項７】
請求項１記載の発光素子制御回路を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項２記載の発光素子制御回路を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
画像形成動作中はバイアス電流を固定することを特徴とする請求項７又は８記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力信号に応じて発光素子を点灯制御する発光素子制御回路及びその発光素子制御回路を備えた複写機、プリンタ、ＦＡＸ、印刷機等の画像形成装置に関し、特に、発光素子に印加するバイアス電流制御技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−１９０９４８号公報には、光出力波形や動作速度を低下することなく、消費電力を低減させる目的で以下の技術が開示されている。プリント命令が出力されると、ＣＰＵはＬＤパワーセット信号を光書き込み制御回路に入力し、ＬＤのパワーを所期の値に設定する。画像書き込みが終了したとき、光書き込み制御回路は、ＬＤにバイアス電流が流れないようにして、画像エリア外での前記バイアス電流を遮断する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発光素子、例えば半導体レーザ（以下ＬＤ）を入力データに応じて点灯制御する際、電流を全く流さない状態から、入力データに応じて所定の電流を流した場合、光出力の立ち上がりが遅くなり、必要とする光パワーに達するまで時間がかかる。
これを防止するため、予め、ＬＤが発振開始する電流（Ｉｔｈ：閾値電流）より小さいバイアス電流を流し、その状態から入力データに応じて所定の電流を流すのが一般的である。しかし、Ｉｔｈ以下の電流であっても、ＬＤは弱点灯（ＬＥＤ発光）していて、また、個々のＬＤによってＩｔｈは異なり、温度によってもＩｔｈは変化する。
ＬＤを画像形成手段として用いている画像形成装置の場合、光出力の立ち上がりが遅いと画像劣化につながることから、バイアス電流を流して使用している。バイアス電流が大きいほど立ち上がりが早くなるが、バイアス電流によるＬＤの弱点灯により像担持体（以下感光体）の帯電電位が低下し、地汚れが発生することから、むやみに電流を大きくできない。また、ＬＤ、温度によってＩｔｈは異なり、同じバイアス電流でもＬＤ、温度によって光パワーが異なることから、全てを考慮してバイアス電流値を決定する必要がある。
例えば、特開平５−１９０９４８号公報によれば、画像形成エリア以外では、バイアス電流を遮断するように制御している。この方法では、記録紙端部での地汚れ発生、感光体上を弱点灯することによる感光体劣化は防止できるが、画像形成エリア内ではバイアス電流が印加された状態なので、画像形成エリア内で画像データがない箇所については、地汚れが発生する可能性がある。また、温度変化によって地汚れが増大する可能性もある。
また、赤色ＬＤ（６５０ｎｍ帯）を用いた場合、７８０ｎｍ帯のＬＤと比較して光出力の立ち上がりが遅い特性があり、画像形成装置に用いた場合、画像品質を向上させるため、よりバイアス電流を流す必要がでてくる。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、簡易な構成でバイアス電流を制御し、光出力の立ち上がりを早くして画像品質を向上させ、さらに地汚れ等の画像品質劣化を抑える発光素子制御回路及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、入力データに応じて発光素子を点灯制御する発光電流制御手段と、前記発光素子に対してバイアス電流を印加するバイアス電流制御手段を備えた発光素子制御回路において、前記バイアス電流制御手段は、前記発光素子の温度によってバイアス電流を制御することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、入力データに応じて発光素子を点灯制御する発光電流制御手段と、前記発光素子に対してバイアス電流を印加するバイアス電流制御手段を備えた発光素子制御回路において、前記バイアス電流制御手段は、温度によって抵抗値が変化する素子を用いてバイアス電流を制御することを特徴とする。請求項３記載の発明は、前記温度によって抵抗値が変化する素子に対して、直列の抵抗、あるいは並列の抵抗、或いは両者を挿入することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記温度によって抵抗値が変化する素子としてサーミスタを用いることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記発光素子が半導体レーザであることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、前記半導体レーザが６５０ｎｍ帯の赤色半導体レーザであることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１記載の発光素子制御回路を備えたことを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項２記載の発光素子制御回路を備えたことを特徴とする。
請求項９記載の発明は、画像形成動作中はバイアス電流を固定することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図１は１ドラム方式の画像形成装置の構成図である。光ビーム走査装置において、画像データによって点灯するＬＤの光ビームは、コリメートレンズ（図示せず）により平行光束化され、シリンダレンズ（図示せず）を通り、ポリゴンモータ２によって回転するポリゴンミラー３によって偏向され、ｆθレンズ４を通り、ＢＴＬ５を通り、ミラー６によって反射し、感光体７上を走査する。ＢＴＬとは、Ｂａｒｒｅｌ　Ｔｏｒｏｉｄａｌ　Ｌｅｎｓ（バレル・トロイダル・レンズ）の略で、副走査方向のピント合わせ（集光機能と副走査方向の位置補正（面倒れ等））を行っている。
感光体７の周りには、帯電器８、現像ユニット９、転写器１０、クリーニングユニット１１、除電器１２が備わっており、通常の電子写真プロセスである帯電、露光、現像、転写により記録紙上に画像が形成される。そして図示していないが定着装置によって記録紙上の画像が定着される。
【０００６】
図２は図１の画像形成装置におけるＬＤ書込制御部のブロック図である。光ビーム走査装置１の主走査方向端部の画像書き出し側に光ビームを検出する同期検知センサ２１が備わっており、ｆθレンズ４を透過した光ビームをミラー２２によって反射し、レンズ２３によって集光させて同期検知センサ２１に入射するような構成になっている。
同期検知センサ２１からの同期検知信号／ＤＥＴＰは、位相同期クロック発生部２４と同期検出用点灯制御部２５に送られる。位相同期クロック発生部２４では、書込クロック発生部２６で生成されたクロックＷＣＬＫと同期検知信号／ＤＥＴＰから、／ＤＥＴＰに同期したクロックＶＣＬＫを生成し、ＬＤ制御部２７、同期検出用点灯制御部２５に送る。
同期検出用点灯制御部２５は、最初に同期検知信号／ＤＥＴＰを検出するために、ＬＤを点灯させるＬＤ強制点灯信号ＢＤをＯＮしてＬＤを強制点灯させるが、同期検知信号／ＤＥＴＰを検出した後には、同期検知信号／ＤＥＴＰとクロックＶＣＬＫによって、フレア光が発生しない程度で確実に同期検知信号／ＤＥＴＰが検出できるタイミングでＬＤを点灯させるＬＤ強制点灯信号ＢＤを生成する。そして、ＬＤ点灯信号ＢＤをＬＤ制御部２７に送る。
ＬＤ制御部２７では、同期検知用強制点灯信号及びクロックＶＣＬＫに同期した画像データに応じてＬＤを点灯制御する。そして、ＬＤユニット２８からレーザビームが出射し、ポリゴンミラー３に偏向され、ｆθレンズ４等（ＢＴＬ、折り返しミラーは図示せず）を透過、反射した光ビームが感光体７上を走査することになる。
ポリゴンモータ駆動制御部２９は、プリンタ制御部３０からの制御信号により、ポリゴンモータ２を規定の回転数で回転制御する。ＬＤユニット２８にはＬＤの温度を測定する温度検知センサ３１が備わっていて、検出した温度をプリンタ制御部３０に送る。ＬＤの温度が直接測定できない場合は、できる限り近くの温度を測定することになる。
【０００７】
図３はＬＤ制御部の第１の例を示すブロック図である。プリンタ制御部３０からの印刷指示により、ＬＤ制御部２７に画像データが送られ、ＰＷＭ信号生成部４１でＬＤ点灯信号が生成される。また、ＬＤ制御部２７ではプリンタ制御部３０から指示された光量でＬＤを常に点灯させるために、つまり、ＰＤのモニタ電圧Ｖｍを一定にする保つために、発光電流制御部４２においてＬＤ電流Ｉｄを制御する（ＡＰＣ動作）。
Ｒｍは光量調整用の抵抗であり、Ｒｍを変化させるとＩｍが変わり、光量が変化することになる。狙いの光量になるようにＲｍを調整し、その後、光量を可変する場合、プリンタ制御部３０からの指示によりＶｍが可変され、その設定されたＶｍを一定に保つようにＬＤ電流Ｉｄを制御することになる。
バイアス電流制御部４３は、画像データによってＬＤが点灯しない時に、ＬＤに対して流す電流Ｉｂを制御している。印刷開始命令とともにポリゴンモータ２を回転し、同期検知信号を検知するために点灯信号ＢＤを生成するが、その時からバイアス電流を流すことになる。
図４はバイアス電流制御部の第１の例を示す回路図である。バイアス電流制御部４３は、抵抗値によって電流値が変わるような構成となっている。Ｒｂ１〜Ｒｂ７までの抵抗が備わっていて、温度検知センサ３１で検知した温度によって、その中の一つをプリンタ制御部３０からのセレクト信号によりセレクトする。
【０００８】
図５はＬＤのＩ−Ｌ特性（ＬＤ電流に対する光出力）を示す図である。温度Ａ、Ｂ、Ｃの場合の特性であるが、温度はＡ＜Ｂ＜Ｃという関係になっている。温度によってＬＤの発振開始電流Ｉｔｈが変わっていることが分かる。画像形成時に必要なＬＤパワーＰｏについて、温度によって必要とするＬＤ駆動電流が異なり、これは、前記に述べたように、ＰＤのモニタ電圧Ｖｍを一定にする保つために、発光電流制御部４３においてＬＤ電流Ｉｄを可変制御する（ＡＰＣ動作）。バイアス電流を流している時のＬＤパワー、つまり、画像形成中で画像データがない部分におけるＬＤパワーについては、地汚れ等の問題が発生しないレベルで、しかもその時のバイアス電流で画像データによるＬＤ発光時の立ち上がりが画像上問題にならないレベルに設定する必要があり、本実施例ではＰｂとしている。各温度の時にＬＤパワーをＰｂとするためのバイアス電流（ＬＤ駆動電流）は、それぞれ、Ｉｂ（Ａ）、Ｉｂ（Ｂ）、Ｉｂ（Ｃ）となり、温度Ａが検出された場合は、Ｉｂ（Ａ）となるような抵抗値を選択することになる。
使用するＬＤが赤色（６５０ｎｍ帯）の場合、７８０ｎｍ帯のＬＤと比較して、ＬＤ発光時の立ち上がりが遅いため、できる限りバイアス電流を上げて使用し、高温時にも、本実施例の制御により、バイアス電流を上がることができ、環境によらず画像品質を向上させることができる。
【０００９】
次に実施例２について説明する。画像形成装置、ＬＤ書込制御部、ＬＤ制御部は実施例１と同様なので省略する。図６はバイアス電流制御フロー図である。まず画像形成中かどうかのチェックを行う（Ｓ１）。これはあるページの画像をＬＤ書込みしているかのチェックであり、画像形成中でなければＬＤの温度を検出する（Ｓ２）。プリンタ制御部３０では予め設定してある温度対バイアス電流のテーブルを参照して、補正する必要があるかないかを判断する（Ｓ３）。
例えば、テーブルが以下のようになっていたとして、現在、抵抗値Ｒｂ４が選択されていたとする。検出した温度が３２℃だった場合、テーブルの近い方、つまり温度３０℃を選択し、結果、バイアス電流はそのままとなる。検出した温度が３６℃だった場合、テーブルの近い方、つまり温度３５℃を選択し、結果、抵抗値がＲｂ５が選択され、バイアス電流が変更される（Ｓ４）。
同じページ内では温度変化は殆どないと思われるが、テーブルが細かく設定されていると補正する可能性もある。ページ内で変化させると画像に影響する可能性があり、その場合は、次のページの画像形成を開始する前のページ間で制御を行うことになる。
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【００１０】
更に、実施例３について説明する。画像形成装置は実施例１と同様なので省略する。ＬＤ書込制御部については、温度検出センサが備わってないことが異なるだけである。図７はＬＤ制御部の第２の例を示すブロック図である。実施例１ではバイアス電流の制御を抵抗値で行っていたが、その代わりに温度上昇につれ電気抵抗が減り、電気が流れやすくなる性質（ＮＴＣ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）の半導体であるサーミスタ４４を用いる。
図８はＬＤ温度とバイアス電流の関係（１）と、サーミスタ温度と抵抗値の関係（２）を示す図である。バイアス電流固定の場合、温度上昇のともにＬＤパワーが増加する。一方、ＮＴＣ特性のサーミスタ４４は温度上昇のともに抵抗値が下がる。この両者の特性を合せ込むことで、温度上昇してもＬＤパワーが一定にできることになる。本実施例の場合、できる限りＬＤとサーミスタ４４を近づけて配置し、温度差を極力小さくする。
【００１１】
次に、実施例４について説明する。画像形成装置は実施例１と同様なので省略する。ＬＤ書込制御部については、温度検出センサ３１が備わってないことが異なるだけである。ＬＤ制御部２７は実施例３とバイアス電流制御部４３が異なるだけである。
図９はバイアス電流制御部の第２の例を示す回路図である。実施例３とは、サーミスタ４４に対して直列及び並列に抵抗が挿入してある点が異なる。図８に示した特性を合せ込むのが困難な場合、また、ＬＤによってバイアス電流値を変えたい場合に適用できる。直列に抵抗を挿入することで、バイアス電流がその分小さくすることができ、また、並列に挿入することで、図８に示した特性の傾きを調整することができる。
【００１２】
次に、実施例５について説明する。図１０は４ドラム方式の画像形成装置の構成図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の４色の画像を重ね合わせたカラー画像を形成するために４組の画像形成部（感光体７、帯電器８、現像ユニット９、転写器１０）５１と、４組の光ビーム走査装置１を備えている。
搬送用モータ５３で駆動される転写ベルト５２によって矢印方向に搬送される記録紙上に１色目の画像を形成し、次に２色目、３色目、４色目の順に画像を転写することにより、４色の画像が重ね合わさったカラー画像を記録紙上に形成することができる。各色の画像形成部については図１に示した画像形成装置と同じなので説明を省略する。ＬＤ書込制御部についても同様であり、図２に示したものが４組備わっている。本構成の画像形成装置においても、実施例１〜４が適用できる。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発光素子制御回路は、発光素子の温度が変化してもバイアス電流印加時の発光量をできる限り一定にすることができる。
請求項２の発光素子制御回路は、請求項１と同様であり、簡単な手段でバイアス電流印加時の発光量をできる限り一定にすることができる。
請求項３の発光素子制御回路は、様々なＬＤ、温度によって抵抗値が変化する素子の特性に対応することができる。
請求項４の発光素子制御回路は、請求項２と同様の効果を奏する。
請求項５の発光素子制御回路は、請求項２と同様の効果を奏する。
請求項６の発光素子制御回路は、赤色ＬＤを用いた場合でも、発光素子の温度が変化してもバイアス電流印加時の発光量をできる限り一定にして、画像品質の向上を図り、画像品質劣化を防止することができる。
請求項７の画像形成装置は、発光素子の温度が変化してもバイアス電流印加時の発光量をできる限り一定にして、画像品質の向上を図り、画像品質劣化を防止することができる。
請求項８の画像形成装置は、請求項７と同様であり、簡単な手段でバイアス電流印加時の発光量をできる限り一定にすることができる。
請求項９の画像形成装置は、画像形成動作中にバイアス電流を可変することによる画像への影響を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１ドラム方式の画像形成装置の構成図である。
【図２】図１の画像形成装置におけるＬＤ書込制御部のブロック図である。
【図３】ＬＤ制御部の第１の例を示すブロック図である。
【図４】バイアス電流制御部の第１の例を示す回路図である。
【図５】ＬＤのＩ−Ｌ特性（ＬＤ電流に対する光出力）を示す図である。
【図６】バイアス電流制御フロー図である。
【図７】ＬＤ制御部の第２の例を示すブロック図である。
【図８】ＬＤ温度とバイアス電流の関係（１）と、サーミスタ温度と抵抗値の関係（２）を示す図である。
【図９】バイアス電流制御部の第２の例を示す回路図である。
【図１０】４ドラム方式の画像形成装置の構成図である。
【符号の説明】
２７　ＬＤ制御部
３１　温度検知センサ
４２　発光電流制御部（発光電流制御手段）
４３　バイアス電流制御部（バイアス電流制御手段）
４４　サーミスタ
【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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