(57)【要約】【課題】  光源を所定の光量で発光させるときの発光の応答性をより良くする。【解決手段】  光量検出部２は受光したレーザ光Ｌの光量値および積分光量値を検出して電流値演算部３に出力し、電流値演算部３は、その入力した光量値を予め設定された目標光量値にする駆動電流値を駆動電流生成部４に出力すると共に、上記積分光量値を予め設定された目標光量積分値にする駆動補助電流値を駆動補助電流生成部５に出力する。駆動電流生成部４は、入力した駆動電流値に対応する電流量の駆動電流を駆動補助電流生成部５と加算部６へそれぞれ出力し、駆動補助電流生成部５は駆動電流の出力開始の初期期間に駆動電流生成部４より入力した駆動電流を同じく入力した駆動補助電流値に基いて上記駆動電流を調整する駆動補助電流を加算部６へ出力し、加算部６は、上記駆動電流に上記駆動補助電流を重畳して光源１へ出力する。【選択図】        図１
2013098517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発光する光源と、
前記光源に光を発光させる駆動電流を生成する駆動電流生成手段と、
前記光源から発光された光の光量を検出する光量検出手段と、
前記駆動電流生成手段によって生成された駆動電流を前記光量検出手段によって検出された光量が所定の目標光量になる駆動電流量に基いて、駆動補助電流を生成する駆動補助電流生成手段と、
前記駆動電流生成手段による駆動電流の出力開始の初期期間に前記駆動電流生成手段によって生成された駆動電流に前記駆動補助電流生成手段によって生成された駆動補助電流を加算する加算手段とを有することを特徴とする光源駆動装置。
【請求項２】
前記駆動補助電流生成手段は、前記駆動電流生成手段によって生成された駆動電流に所定の調整率幅を掛けて前記光量検出手段によって検出された光量の積分値が所定の目標光量積分値になる駆動補助電流を生成する手段を有することを特徴とする請求項１記載の光源駆動装置。
【請求項３】
光源から照射した光によって画像を形成する画像形成装置であって、請求項１又は２記載の光源駆動装置を備えた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】
この発明は、光源を発光させる光源駆動装置と、その光源駆動装置を備えたプリンタ、複写機、及び複合機を含む画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ディスク装置、プリンタ、複写機、並びに複合機等の画像形成装置においては、ディスクに対するデータの書込みの際にディスクに照射する光や、画像形成時に感光体に照射する光源として、赤色外の７８０ｎｍ帯の光を発光する半導体レーザ装置が広く使用されていた。
近年、画像形成装置においては、画像形成での更なる高解像度化を求めて、６５０ｎｍの赤色光の半導体レーザ光（「赤色レーザ光」）を発光する光源や、更に４００ｎｍの赤色外光の半導体レーザ光（「赤色外レーザ光」）を発光する光源を用いたシステムが実用化され始めてきている。
【０００３】
また、赤色外レーザ光を発光する光源でも、４０本程度のレーザ光が照射可能な面発光レーザ装置（ＶＣＳＥＬ）を用いた光源を、感光体を露光するレーザ光の光源として採用し、より高精細で高速な画像形成を行う画像形成装置が提案されている。
ただし、７８０ｎｍの赤色外レーザ光の光源に対し、６５０ｎｍの赤色レーザ光や４００ｎｍの赤色外レーザ光の光源は、一般的に微分抵抗が大きい。
したがって、光源を搭載している基板の駆動回路内の寄生容量やドライバの端子容量と、レーザ半導体の微分抵抗によってＣＲの時定数が発生し、思うような高速応答が得られず、光波形の鈍りが発生する。
【０００４】
また、赤色外レーザ光のＶＣＳＥＬにおいても、他の赤色外レーザ光との構造上の違いにより、微分抵抗が数百Ω程度と非常に大きく、同じく光波形の応答性が悪かった。
例えば、図８の（ａ）の波形８０で示した駆動電流の変化で光源を発光させると、図８の（ｂ）の波形８１に示した光波形の変化になり、その波形は所定の光量までの立上がりに時間がかかり、応答性が悪かった。
そのため、例えば、数ｎｓ（ナノセコンド）以下のごく短い時間の光出力により低濃度を表現しようとする場合、光波形の積分光量（光波形を面積分した値）が十分得られず、正しく濃度が表現できないという問題があった。
【０００５】
そこで、解決策として、駆動電流に駆動補助電流を重畳して光の立上りの応答性を改善する手法があった。
例えば、図８の（ｃ）の波形８２で示した駆動電流に波形８３で示した駆動補助電流を重畳することによって得られる、波形８４で示した重畳駆動電流を光源に入力することにより、図８の（ｄ）の波形８５に示した光波形の変化になり、その波形は所定の光量までの立上がり時間が短くなって応答性が改善される。
また従来、発光素子に印加する素子駆動信号に対してその素子駆動信号の微分波形を自己重畳するデジタル複写機（例えば、特許文献１参照）があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の技術では、光源を発光させる駆動電流に駆動補助電流を重畳して光源の光の立上げの応答性を改善しようとしても、光源単体毎の特性バラツキや駆動回路と光源間での寄生容量のバラツキなどに応じた駆動補助電流値に制御できないため、各光源毎に補正後の駆動電流の電流量がばらついてしまうという問題があった。
また、ＬＤアレイやＶＣＳＥＬなどの複数の発光点を持つ光源の場合では、各発光点内での配線長の差異等の要因が加わり、各発光点毎の光波形の積分光量がバラつき、その結果、印刷画像に濃度ムラとなって現れることがあるという問題があった。
【０００７】
さらに、最悪の場合は、駆動補助電流による光源の発光量が過度になり、半導体レーザそのものを破壊するという問題があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光源を所定の光量で発光させるときの発光の応答性をより良くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は上記の目的を達成するため、光を発光する光源と、上記光源に光を発光させる駆動電流を生成する駆動電流生成手段と、上記光源から発光された光の光量を検出する光量検出手段と、上記駆動電流生成手段によって生成された駆動電流を上記光量検出手段によって検出された光量が所定の目標光量になる駆動電流量に基いて、駆動補助電流を生成する駆動補助電流生成手段と、上記駆動電流生成手段による駆動電流の出力開始の初期期間に上記駆動電流生成手段によって生成された駆動電流に上記駆動補助電流生成手段によって生成された駆動補助電流を加算する加算手段を有する光源駆動装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明による光源駆動装置と画像形成装置は、光源を所定の光量で発光させるときの発光の応答性をより良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図３に示す画像形成装置の光源駆動装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す駆動補助電流生成部の内部構成例を示すブロック図である。
【図３】発明の一実施形態である画像形成装置の構成を概念的に示す断面図である。
【図４】図１に示す光源駆動装置による駆動電流の立上がりに対して光波形の立上がりの変化を示す波形図である。
【００１１】
【図５】図１に示す光源駆動装置による駆動電流の立上がりに対して光波形の立上がりの変化を示す他の例の波形図である。
【図６】実施形態の参考技術による駆動電流の立上がりに対して光波形の立上がりの変化を示す波形図である。
【図７】実施形態の参考技術による駆動電流の立上がりに対して光波形の立上がりの変化を示す他の例の波形図である。
【図８】従来の駆動電流の立上がりに対して光波形の立上がりの変化を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図３は、発明の一実施形態である画像形成装置の構成を概念的に示す断面図である。
この画像形成装置は、例えば、プリンタ、複写機、並びに複合機であり、主に、原稿の画像を読み取る読取ユニット１０、画像を形成する画像形成部１１、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１２、ＡＤＦ１２から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ１３、給紙カセット１４〜１７を備える給紙部１８、記録用紙をスタックする排紙部の排紙トレイ１９から構成されている。
【００１３】
そして、ＡＤＦ１２の原稿台２０上に原稿Ｄをセットし、図示を省略した操作部に対するユーザからの操作、例えば、ユーザがプリントキーの押下操作をすると、最上位の原稿Ｄがピックアップローラ２１の回転により、矢印Ｂ１方向へ送り出され、原稿搬送ベルト２２の回転により、読取ユニット１０に固定されたコンタクトガラス２３上へ給送され、そこで停止する。
コンタクトガラス２３上に載置された原稿Ｄの画像は、画像形成部１１とコンタクトガラス２３の間に位置する読取装置２４によって読み取られる。
【００１４】
読取装置２４は、コンタクトガラス２３上の原稿Ｄを照明する読み取り用光源２５、原稿画像を結像する光学系２６、原稿画像を結像させるＣＣＤ等からなる光電変換素子２７等を有している。
画像読み取り終了後、原稿Ｄを原稿搬送ベルト２２の回転により矢印Ｂ２方向へ搬送して原稿排紙トレイ１３上へ排出する。
このように、原稿Ｄを１枚ずつコンタクトガラス２３上へ給送して原稿画像を読取ユニット１０によって読み取る。
【００１５】
一方、画像形成部１１の内部には、像担持体である感光体２８が配置してある。
感光体２８は、図３において時計方向に回転駆動し、帯電装置２９によって表面を所定の電位に帯電させる。
また、書込ユニット３０からは、読取装置２４によって読み取った画像情報に応じて光源１から光変調したレーザ光Ｌを照射し、帯電させた感光体２８の表面をこのレーザ光Ｌで露光し、これによって感光体２８の表面に静電潜像を形成する。
【００１６】
書込ユニット３０の内部に設けられた光源１は、例えば、半導体レーザ光源であり、この光源１から発せられたレーザ光Ｌはコリメートレンズ３１によりほぼ平行光線とされ、アパーチャ３２により画像形成に必要な所定の断面形状に整形されてレーザ光Ｌの主光線となる。
その主光線はシリンドリカルレンズ３３により副走査方向に圧縮され、ミラー３４により折り返されて偏向器としてのポリゴンミラー３５に入射する。
【００１７】
ポリゴンミラー３５に入射した主光線は高速で回転するポリゴンミラー３５の反射面により偏向されてＦθレンズ３６に入射し、等角速度走査を等速度走査に変換され、ミラー３７によって書込ユニット３０の外部に出て被走査面である感光体２８上に結像して静電潜像を形成する。
この静電潜像は、現像装置３８を通るときトナー像を形成し、転写装置３９によって感光体２８と転写装置３９の間に給送された記録媒体Ｐにトナー像を転写する。トナー像転写後の感光体２８の表面は、クリーニング装置４０によって清掃される。
【００１８】
画像形成部１１の下部に配置した複数の給紙カセット１４〜１７には、紙等の記録媒体Ｐを収容してあり、いずれかの給紙カセット１４〜１７から記録媒体Ｐを矢印Ｂ３方向へ送り出し、その記録媒体Ｐの表面に、上述のように感光体２８の表面に形成したトナー像を転写する。
次に、記録媒体Ｐを画像形成部１１内の定着部４１を通し、熱と圧力の作用によって記録媒体Ｐの表面に転写されたトナー像を定着させる。
【００１９】
定着部４１を通った記録媒体Ｐを排出ローラ対４２によって搬送し、矢印Ｂ４で示すように排紙トレイ１９へ排出して積載（スタック）する。
上記定着部４１は、加熱部（例えば、ハロゲンヒータ、電磁誘導により加熱する電磁誘導加熱装置）４３によって加熱される発熱ローラである定着ローラ４４と、定着ローラ４４と軸線が平行となるように配置した加圧ローラ４５等から構成されている。
上述した定着ローラ４４と加圧ローラ４５は、それらの回転時における接触部位が未定着のトナー像が載った記録媒体Ｐを通過させて加圧、加熱するニップ部を形成している。
【００２０】
図１は、図３に示した画像形成装置の光源駆動装置の構成例を示すブロック図である。
上述したように、図３の光源１から発せられたレーザ光Ｌは、コリメートレンズ３１によりほぼ平行光線とされ、アパーチャ３２により画像形成に必要な所定の断面形状に整形され、ポリゴンミラー３５により偏向されてｆθレンズ３６を通過してミラー３７によって書込ユニット３０の外部に出て感光体２８へと走査されるレーザ光Ｌの主光線となる。
なお、上記レーザ光Ｌを平行光にするのに、集光レンズカップリング光学素子により集光平行光にするようにしてもよい。
【００２１】
図１に示した光源駆動装置においては、最初に駆動電流生成部４から出力した駆動電流を加算部６を介して光源１に入力し、光源１を上記駆動電流によって発光駆動させて、光源１から上記レーザ光Ｌを発光させる。
また、光源１から発光させた上記レーザ光Ｌの光量をモニタするために、上記レーザ光Ｌの一部を光量検出部２に入射させる。なお、光量検出部２に光源１から上記レーザ光Ｌとは別に発生させるバックビームを入射するようにしても良い。
この光量検出部２は、受光したレーザ光Ｌの光量値および光量の積分値（以下「積分光量値」という）を検出して電流値演算部３に出力する。
【００２２】
電流値演算部３は、光量検出部２から入力した光量値を予め設定された目標光量値にする駆動電流値を駆動電流生成部４に出力する。また、電流値演算部３は、同じく光量検出部２から入力した積分光量値を予め設定された所定の目標光量積分値にする駆動補助電流値を駆動補助電流生成部５に出力する。すなわち、この光量検出部２が光量検出手段の機能を果す。
駆動電流生成部４は、電流値演算部３より入力した駆動電流値に対応する電流量の駆動電流を駆動補助電流生成部５と加算部６へそれぞれ出力する。すなわち、この駆動電流生成部４が駆動電流生成手段の機能を果す。
【００２３】
駆動補助電流生成部５は、駆動電流生成部４の駆動電流の出力開始の初期期間に駆動電流生成部４より入力した駆動電流を電流値演算部３より入力した駆動補助電流値に基いて上記駆動電流を調整する駆動補助電流を加算部６へ出力する。すなわち、この駆動補助電流生成部５が駆動補助電流生成手段の機能を果す。
加算部６は、駆動電流生成部４からの駆動電流に駆動補助電流生成部５からの駆動補助電流を重畳して光源１へ出力する。すなわち、この加算部６が加算手段の機能を果す。
【００２４】
図２は、図１に示した駆動補助電流生成部５の内部構成例を示すブロック図である。
図２に示すように、駆動補助電流生成部５の内部はデジタルアナログ変換部（ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  ａｎａｌｏｇ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＤＡＣ）７を備えている。
このＤＡＣ７は、図１の電流値演算部３からの駆動補助電流値（−１０〜＋１０）に応じて図１の駆動電流生成部４からの駆動電流の−１０％〜＋１０％（１％刻み）の電流値を出力するものである。
例えば、駆動電流が１００ｍＡの場合、ＤＡＣ７から出力する電流値は、−５ｍＡ〜＋５ｍＡ（１ｍＡ刻み）となる。
【００２５】
すなわち、このＤＡＣ７は、図１の駆動電流生成部４によって生成された駆動電流に所定の調整率幅を掛けて図１の光量検出部２によって検出された光量の積分値が所定の目標光量積分値になる駆動電流を生成する手段の機能を果す。
そして、ＤＡＣ７は、図１の駆動電流生成部４から駆動電流を入力し、その駆動電流を図１の電流値演算部３からの駆動補助電流値に応じて−１０％〜＋１０％に１％刻みで調整する調整範囲で調整して駆動補助電流量を決定し、図１の加算部６へ出力する。
【００２６】
例えば、駆動電流が１００ｍＡであり、駆動補助電流値が＋５％である場合、ＤＡＣ７が出力する駆動補助電流は＋５ｍＡとなり、加算部６の出力する電流値は１０５ｍＡになる。
なお、この実施形態ではＤＡＣ７の仕様を上記のように設定したが、その他の異なる比率を持つＤＡＣにしても良い。
【００２７】
このようにして、光源の発光の立上がり時にその発光状態（光量の積分値）に応じて駆動補助電流をＤＡＣ７によって調整する際、駆動補助電流の可変範囲を現在の駆動電流に応じて狙いの目標光量積分値にすることにより、光源を所定の光量で発光させるときの発光の応答性をより良くすることができる。
【００２８】
この実施形態の光源駆動装置においては、図４の（ａ）と（ｂ）に示すように、電流（Ｉ）−光量（Ｌ）カーブの傾き（微分効率）が同じ場合の直線５１で露光光量ｍ＜露光光量ｎの場合、それぞれ駆動補助電流の調整範囲を５０と５４にそれぞれ調整する。
調整範囲５０は、駆動電流５２の大きさに対し駆動補助電流の調整範囲を狭めた例であり、調整範囲５４は、駆動電流５５の大きさに対し駆動補助電流の調整範囲を広げた例である。
【００２９】
そして、図４の（ａ）に示すように、駆動電流５２に対して露光光量ｍの可変範囲を５３にし、図４の（ｂ）に示すように、駆動電流５５に対して露光光量ｎの可変範囲を５６にする。
このようにして、露光光量に合わせて可変範囲が変化するので、どの露光光量でも可変範囲の割合を一定（−１０％〜＋１０％）にできる。。
【００３０】
また、図５の（ａ）と（ｂ）に示すように、同じ感光体への露光光量ｐの時でも、微分効率が大きい（傾きが急な）直線６１の方の駆動補助電流によって調整後の駆動電流による露光光量の可変範囲６３を、微分効率が小さい（傾きが緩い）直線６５の方の駆動補助電流によって調整後の駆動電流による露光光量の可変範囲６７に比べて可変範囲を狭めることができる。
なお、図５の（ａ）中の６０は駆動電流６２の大きさに対し駆動補助電流の調整範囲を狭めた調整範囲の例であり、また、図５の（ｂ）中の６４は駆動電流６６の大きさに対し駆動補助電流の調整範囲を広めた調整範囲の例である。
【００３１】
このようにして、微分効率に合わせて可変範囲が変化するので、どの微分効率でも露光光量の調整精度を一定（１％刻み）にできる。
以上より、光源の駆動を制御する駆動電流に重畳する駆動補助電流の可変範囲を、現在の駆動電流に応じた電流量にするので、光の立上り時に駆動補助電流を重畳して、光源の発光時の応答性を改善する際に、どの光源かつどの光量でも狙いの目標光量積分値により高精度に調整することができる。
【００３２】
次に、この実施形態の光源駆動装置の参考技術について説明する。
感光体に露光するレーザ光Ｌの光量は、感光体の感度が温度や経時によって変化しても変わらない画像濃度を出せるように、ある光量範囲で振れるようにしている。
そして、光源の駆動電流のピーク電流のフルスケールを固定電流にした場合、感光体に露光するレーザ光Ｌの光量範囲全てにおいてＤＡＣによる駆動補助電流の可変範囲（調整範囲）は同じになる。
【００３３】
例えば、図６の（ａ）と（ｂ）に示すように、電流（Ｉ）−光量（Ｌ）カーブの傾き（微分効率）が同じ場合の直線７１で露光光量ｍ＜露光光量ｎの場合、駆動補助電流の調整範囲７０はその調整の刻みも同じであり、駆動補助電流によって調整後の駆動電流による露光光量の可変範囲がそれぞれ７２と７３に示すようにほぼ同じになる。
したがって、駆動補助電流による積分光量値の分解能としては、露光光量の小さい方が、露光光量が大きい方に比べ悪くなる。
【００３４】
一方、駆動補助電流での可変範囲の点においては、露光光量が大きいほど、光の立上り時に重畳できる積分光量値の比率（％）が小さくなり、レーザ光Ｌの光波形の積分光量値を目標光量積分値まで補正できない可能性が出てくる。
また、光源の個体差バラツキにより、電流（Ｉ）−光量（Ｌ）カーブの傾き（微分効率）が異なる場合においては、同じ感光体への露光光量の時でも、微分効率が大きい（傾きが急な）方が、微分効率が小さい（傾きが緩な）方に比べて駆動補助電流での可変範囲が大きく（広く）なる。
【００３５】
例えば、図７の（ａ）と（ｂ）に示すように、同じ感光体への露光光量ｐの時でも、微分効率が大きい（傾きが急な）直線７５の方の駆動補助電流によって調整後の駆動電流による露光光量の可変範囲７６が、微分効率が小さい（傾きが緩い）直線７７の方の駆動補助電流によって調整後の駆動電流による露光光量の可変範囲７８に比べて可変範囲が大きくなる。
したがって、微分効率が大きい方が、積分光量値補正の分解能が悪くなる。
【００３６】
逆に、駆動補助電流での可変範囲の点においては、微分効率が小さいほど、光の立上り時に重畳できる積分光量値の比率（％）が小さくなり、光波形の積分光量値を目標光量積分値まで補正できない可能性が出てくる。
したがって、この実施形態の光源駆動装置によらなければ、全ての条件化において光源の発光するレーザ光の光波形の積分光量値のバラツキを低減することはできない。
【００３７】
このようにして、この実施形態の画像形成装置の光源駆動装置によれば、光源の特性のバラツキにより発光電流が異なる場合でも、駆動補助電流による可変範囲を同じにすることができるので、特性がそれぞれ異なる光源を所定の光量で発光させるときの発光の応答性をいずれもより良くすることができる。
また、駆動電流値が光源バラツキ、周囲温度、および目標光量積分値の変更により変化する場合でも、駆動電流値に対する駆動補助電流の可変範囲の調整率幅が一定となるので、積分光量値の補正範囲と分解能を常に一定にすることができる。
【００３８】
以上で実施形態の説明を終了するが、この発明において、各部の具体的な構成、処理の内容、データの形式等は、実施形態で説明したものに限るものではない。
また、上述の実施形態では、この発明を画像形成装置に適用した例について説明した。
しかし、この発明は、光源を備えてその光源から照射する光を用いてデータの記録や画像形成等の処理をする機能を備えたものならば、任意の装置に適用可能である。
また、以上説明してきた実施形態の構成は、相互に矛盾しない限り任意に組み合わせて実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
１：光源    ２：光量検出部    ３：電流値演算部    ４：駆動電流生成部    ５：駆動補助電流生成部    ６：加算部    ７：ＤＡＣ    １０：読取ユニット    １１：画像形成部    １２：自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）    １３：原稿排紙トレイ    １４〜１７：給紙カセット    １８：給紙部    １９：排紙トレイ    ２０：原稿台    ２１：ピックアップローラ    ２２：原稿搬送ベルト    ２３：コンタクトガラス    ２４：読取装置    ２５：読み取り用光源    ２６：光学系    ２７：光電変換素子    ２８：感光体    ２９：帯電装置    ３０：書込ユニット    ３１：コリメートレンズ    ３２：アパーチャ    ３３：シリンドリカルレンズ    ３４、３７：ミラー    ３５：ポリゴンミラー    ３６：Ｆθレンズ    ３８：現像装置    ３９：転写装置    ４０：クリーニング装置    ４１：定着部    ４２：排出ローラ対    ４３：加熱部    ４４：定着ローラ    ４５：加圧ローラ    Ｄ：原稿    Ｌ：レーザ光    Ｐ：記録媒体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４０】
【特許文献１】特開平５−３２８０７１号公報
【図１】
2013098517.tif 000003
【図２】
2013098517.tif 000004
【図３】
2013098517.tif 000005
【図４】
2013098517.tif 000006
【図５】
2013098517.tif 000007
【図６】
2013098517.tif 000008
【図７】
2013098517.tif 000009
【図８】
2013098517.tif 000010