JPH09183248A

JPH09183248A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09183248A
Application number: JP7343958A
Authority: JP
Inventors: Michiharu Masuda; 道晴増田; Akihiro Matsutani; 章弘松谷; Tomofumi Nakayama; 智文中山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体レーザの特性を最大限に発揮して動作
速度の向上および画像の高精細化を図ること。【解決手段】半導体レーザ２０と、半導体レーザ２０
をバイアスするバイアス電流源Ｊｂと、画像信号に基づ
いて半導体レーザ２０を駆動するパルス電流源Ｊｐと、
半導体レーザ２０からのレーザビームＬを検知するフォ
トダイオード６０と、フォトダイオード６０からの検知
電流Ｉｐｄに基づいた制御信号Ｃｂ，Ｃｐをバイアス電
流源Ｊｂとパルス電流源Ｊｐとに帰還することで帰還ル
ープが構成されている。選択スイッチＳｓが出力電流Ｉ
ｐｄを端子Ｔ１またはＴ２のいずれかに出力すること
で、２つの独立の制御信号Ｃｂ，Ｃｐによりバイアス電
流源Ｊｂとパルス電流源Ｊｐの両方がそれぞれ時間的に
独立に制御される。半導体レーザ２０からのレーザビー
ムＬにより感光体を露光して潜像を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置に関
し、特にレーザ光源からのレーザ光を検知した検知信号
に基づいてレーザ光源を駆動制御して感光体を露光し、
感光面に潜像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミ
リ装置などの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディジタル記録方式の複写機、プ
リンタ、ファクシミリ装置などには、半導体レーザ光学
系による露光制御部が多く用いられてきた。

【０００３】図６は従来の半導体レーザ光学系による露
光制御部の駆動回路の一例を示す図である。図６におい
て、半導体レーザ２０は例えばＧａＡｓのｐｎ接合から
なり、アノード側を電源Ｖｃｃに接続されて順バイアス
されている。カソード側は半導体レーザ２０の発光を安
定化するためのバイアス電流源Ｊｂに接続されると共
に、スイッチＳを介してパルス電流源Ｊｐに接続されて
いる。これら２つの電流源ＪｂおよびＪｐは電流量を可
変自在に構成されており、電流源Ｊｂ，Ｊｐを設けるこ
とで、半導体レーザ２０の発光特性の改善が図られてい
る。

【０００４】記録すべき画像信号に基づいた画像パルス
ＶｐによってスイッチＳがスイッチングされることで、
パルス電流源Ｊｐからの電流に基づいたパルス電流Ｉｐ
が半導体レーザ２０に供給され、半導体レーザ２０は画
像信号に応じて発光する。半導体レーザ２０は、カソー
ドを電源Ｖｃｃに接続され、アノード側を電流増幅器６
２の入力端に接続されることで逆バイアスされたフォト
ダイオード６０と対をなしてレーザチップ６１を構成し
ている。

【０００５】フォトダイオード６０は半導体レーザから
のレーザビームＬを受光して、受光量に応じた検知電流
Ｉｐｄを出力する。フォトダイオード６０からの検知電
流Ｉｐｄは電流増幅器６２によって増幅され、電流増幅
器６２の増幅出力はサンプルホールド回路６３によって
所定タイミングのサンプリングパルスＰｓに基づきサン
プルホールドされ、サンプルホールド出力をバイアス電
流源Ｊｂに帰還することによってバイアス電流Ｉｂの値
を自動制御している。

【０００６】すなわち、レーザビームＬの光量を一定に
するために帰還ループを設け、自動電力制御（ＡＰＣ；
ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）を
行っている。この際に、帰還ループ内利得を調整するた
めに、電流増幅器６２は利得調整可能に構成されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなＡＰＣ制御を行う図６の露光制御部の構成では、
バイアス発光時ではなくレーザ発光時のフォトダイオー
ド６０出力を基にバイアス電流量のみを制御している。
または、破線で示すように構成してパルス電流量のみを
自動制御することも考えられる。

【０００８】ところで、装置の高速化や画像の高精細化
が進む現在、より高速で半導体レーザを制御することで
高速動作が可能な半導体レーザの特性を最大限に生かす
ことが要望されている。半導体レーザの特性を最大限に
発揮するためには、一般に半導体レーザの発光を安定化
するバイアス電流量を、その発振開始電流Ｉｔｈ（しき
い値電流）の近傍にわずかに小さく設定することが望ま
しいことが知られている。この発振開始電流Ｉｔｈはそ
れぞれの半導体レーザ毎に固有の値であり、環境温度に
依存して変化する。

【０００９】したがって、バイアス電流量を半導体レー
ザの発振開始電流Ｉｔｈの標準値近傍の一定値としてバ
イアス発光するように設定しておいても、半導体レーザ
の発振特性のばらつきや環境温度の変化に伴ってレーザ
発光してしまう場合があった。そこで、このようなばら
つきや温度変化に対して不必要にレーザ発光しないよう
にするためには、バイアス電流量を半導体レーザの発振
開始電流Ｉｔｈよりも十分小さな値に設定しておく必要
があった。また、パルス電流の振幅が小さいとレーザ発
光しないおそれもあり、パルス電流の振幅を十分大きく
設定しておく必要があった。このため、高速動作可能な
半導体レーザの特性を最大限に発揮することができない
という課題があった。

【００１０】本発明は、上述の点に鑑みて成されたもの
で、その目的は半導体レーザの特性を最大限に発揮して
動作速度の向上を図ることのできる画像形成装置を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の装置は、光源と、該光源をバイアスするバ
イアス手段と、画像信号に基づいて該光源を駆動する駆
動手段と、該光源からの光を検知する検知手段と、該検
知手段からの検知信号に基づいた制御信号を前記バイア
ス手段と前記駆動手段とに帰還する制御手段とで構成さ
れた帰還ループと、前記光源からの光により露光されて
潜像を形成される感光体とを具備し、前記光源の光量を
所定量に制御して露光量を制御する画像形成装置であっ
て、前記制御手段は前記バイアス手段と前記駆動手段の
両方をそれぞれ独立に制御する２つの独立の制御信号を
生成する。

【００１２】また、本発明の装置は、その一形態とし
て、前記光源は複数の光源からなり、前記制御手段は前
記複数の光源に対応して複数設けられており、前記画像
信号の各水平期間の画像信号期間外の期間に、前記バイ
アス手段と前記駆動手段の両方をそれぞれ独立に制御す
ることで前記複数の光源を順次一個づつ制御して全ての
光源の光量を前記所定量に制御する構成とされてなる。

【００１３】また、本発明の装置は、他の形態として、
前記制御手段を、前記バイアス手段によるバイアス量を
可変制御するバイアス制御手段と、前記画像信号に基づ
いてスイッチングされるスイッチング手段と該スイッチ
ング手段に接続された電源からなる前記駆動手段による
信号量を可変制御する信号制御手段と、前記検知信号を
該信号制御手段または前記バイアス制御手段のいずれか
一方に選択出力する選択出力手段とから構成すること
で、前記バイアス手段と前記駆動手段とを時間的に独立
に制御する。

【００１４】また、本発明の装置は、他の形態として、
前記バイアス制御手段は前記検知信号のレベルに応じて
利得を調整される第１の利得調整手段を有し、前記信号
制御手段は前記検知信号のレベルに応じて利得を調整さ
れる第２の利得調整手段を有することで、前記帰還ルー
プの利得を所定利得に調整する構成とされてなる。

【００１５】また、本発明の装置は、他の形態として、
前記画像信号期間外の期間は水平同期期間であり、該水
平同期期間毎に前記複数の制御手段を順次動作させる手
段をさらに有してなる。

【００１６】また、本発明の装置は、他の形態として、
光源と、該光源を第一の光量に制御する第一の電流制御
手段と、該光源を第二の光量に制御する第二の電流制御
手段と、画像信号に基づいて該光源を駆動する駆動手段
と、該光源からの光を検知する検知手段と、該検知手段
からの検知信号に基づいた制御信号を前記第一の電流制
御手段と第二の電流制御手段とに帰還する制御手段とで
構成された帰還ループと、前記光源からの光により露光
されて潜像を形成される感光体とを具備し、前記光源の
光量を所定量に制御して露光量を制御する画像形成装置
であって、前記制御手段は前記第一の電流制御手段と前
記第二の電流制御手段の両方をそれぞれ独立に制御する
２つの独立の制御信号を生成する構成とされてなる。

【００１７】また、本発明の装置は、他の形態として、
前記光源は複数の光源からなり、前記制御手段は前記複
数の光源に対応して複数設けられており、前記画像信号
の各水平期間の画像信号期間外に、前記第一の光量に制
御する第一の電流制御手段と、前記第二の光量に制御す
る第二の電流制御手段とをそれぞれ独立に制御すること
で前記複数の光源を順次一個づつ制御して全ての光源の
光量を前記所定量に制御する構成とされてなる。

【００１８】また、本発明の装置は、他の形態として、
前記第一の電流制御手段は前記検知信号のレベルに応じ
て利得を調整される第一の利得調整手段を有し、前記第
二の電流制御手段は前記検知信号のレベルに応じて利得
を調整される第二の利得調整手段を有することで、前記
帰還ループの利得を所定利得に調整する構成とされてな
る。

【００１９】本発明では、光源からの光を検知する検知
手段からの検知信号をバイアス手段と駆動手段とに帰還
する制御手段を、バイアス手段によるバイアス量を可変
制御するバイアス制御手段と画像信号に基づいてスイッ
チングされるスイッチング手段とスイッチング手段に接
続された電源からなる駆動手段による信号量を可変制御
する信号制御手段と前記検知信号を該信号制御手段また
はバイアス制御手段のいずれか一方に選択出力する選択
出力手段とから構成することでバイアス手段と駆動手段
とを時間的に独立に制御する２つの独立の制御信号を適
用しているので、比較的簡単な構成で光源のバイアス量
と駆動信号量をそれぞれ正確に制御することができる。

【００２０】また、本発明では、バイアス制御手段が検
知信号のレベルに応じて利得を調整される第１の利得調
整手段を有し、信号制御手段が検知信号のレベルに応じ
て利得を調整される第２の利得調整手段を有することで
帰還ループの利得を所定利得に調整しているので、帰還
ループが安定になる。

【００２１】また、本発明では、画像信号期間外の期間
は水平同期期間であり、水平同期期間毎に複数の制御手
段を順次動作させる手段を適用しているので、光源とし
て半導体レーザを用いた場合でもドループ現象を抑制す
ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を詳細に説明する。

【００２３】（第１の実施の形態）図１は本発明を適用
した画像形成装置の第１の実施の形態を示す側面透視図
である。

【００２４】図１が示す複写機１は画像形成装置の一種
であり、原稿給紙装置２上に積載された原稿が１枚づつ
順次原稿台ガラス面３上に搬送される。原稿が原稿台ガ
ラス面３上に搬送されると、スキャナーユニット４内の
ランプ５が点灯すると共に、スキャナーユニット４が図
中Ｘ方向に移動して原稿面全体を照射する。

【００２５】原稿からの反射光はミラー６ａ，６ｂ，６
ｃを介した後にレンズ系７を通り、図中Ｚ方向に延在す
るリニアイメージセンサ８の撮像面に、原稿に記載され
た画像を結像する。リニアイメージセンサ８は結像した
画像を光電変換し、画像信号を出力する。この画像信号
は、信号処理回路（図示せず）によって相関二重サンプ
リング、波形整形等の処理を施された後、例えばＤＲＡ
Ｍで構成される画像メモリ（図示せず）に一旦格納さ
れ、再び読み出される。読み出された画像信号は、露光
制御部９に入力される。

【００２６】露光制御部９は光源に相当する半導体レー
ザを含んでおり、この半導体レーザは画像メモリから読
み出された画像信号に応じて発光タイミングを制御され
る。半導体レーザからのレーザビームは、回転多面鏡１
０に照射される。円筒状の感光ドラム１１は図中時計回
り方向（ＣＷ）に回転しており、帯電器１２によって感
光面を一様に帯電されている。回転多面鏡１０からの反
射光はミラー６ｄで反射された後に感光ドラム１１の感
光面に照射されて帯電した電荷の一部を除去し、感光面
に静電潜像を形成する。半導体レーザに代えて、たとえ
ばガスレーザを光源として使用することも考えられる
が、この場合には高速で光変調する光変調装置が必要に
なる。

【００２７】ここで、図２は図１中の要部の構成を示す
図である。図２において、図１の構成要素と同一構成要
素には同一の符号を付してあり、ミラー６ａは省略して
ある。

【００２８】半導体レーザ２０からのレーザビームＬ
は、コリメータレンズ２１および絞り２２によりほぼ平
行光にされて、所定のビーム経で回転多面鏡１０に入射
する。回転多面鏡１０は、図中反時計回り方向（ＣＣ
Ｗ）に等角速度で回転している。この回転により、回転
多面鏡１０に入射したレーザビームＬは連続的に反射角
度を変える偏向ビームＬｄとなって反射される。

【００２９】円弧走査光である偏向ビームＬｄはｆ−θ
レンズ２３により集光作用を受け、感光ドラム１１の感
光面上の直線に焦点を結ばせる。同時に、ｆ−θレンズ
２３が走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差
の補正を行うので、偏向ビームＬｄは感光ドラム１１の
感光面を図中矢印方向に等速で走査する。感光ドラム１
１への静電潜像の形成は、半導体レーザ２０の発光タイ
ミングを前記した画像メモリからの画像信号に応じて可
変制御することによって行われる。

【００３０】ビームディテクタ２４は回転多面鏡１０か
らの偏向ビームＬｄを検知し、距離ｄに応じた一定時間
後に画像信号に基づいてレーザビームＬの変調を開始す
るように半導体レーザ２０の駆動タイミングが制御され
る。これにより、感光ドラム１１の感光面上での画像の
記録開始位置を一定にすることができる。

【００３１】図１に戻って説明するに、偏向ビームＬｄ
によって感光面上の電荷を画像信号に応じて除去されて
露光されることで、感光ドラム１１に静電潜像が形成さ
れる。この静電潜像は、現像器１３によってトナーを塗
布されることで現像される。感光ドラム１１に形成され
た静電潜像が現像されるタイミングに合わせて、被転写
紙が被転写紙積載部１４ａまたは１４ｂから搬送機構に
よって感光ドラム１１近傍位置まで搬送されてくる。

【００３２】そして、被転写紙が感光ドラム１１の下方
に配設された転写器１５と感光ドラム１１の間を通るこ
とで、現像された画像が被転写紙に転写される。その
後、被転写紙上の画像は定着器１６によって加熱され、
被転写紙に定着される。画像を定着されて印刷が終了し
た被転写紙は、排紙ローラ１７によってマルチトレイ装
置１８の所定のトレイに排紙される。

【００３３】ここで図３は、本発明を適用した図１に示
す複写機１の露光制御部の駆動回路を示す図である。図
３において、図６中の構成要素と同一構成要素には同一
の符号を付し、その説明を省略する。

【００３４】駆動回路３０は図１中の露光制御部（９）
内に含まれており、画像メモリからの画像信号Ｖｓは画
像処理ボード３１に入力される。画像処理ボード３１に
は、図２中のビームディテクタ（２４）からの検知出力
Ｉｄを基に記録開始時間を計時するタイマ、タイマの計
時結果に基づいて水平同期信号を生成して画像信号Ｖｓ
に基づいた画像パルスＶｐの同期をとる同期回路等が配
設されている。さらに、選択信号Ｓｅを生成すると共
に、電力制御信号ＰｏｂおよびＰｏｐを生成する信号生
成回路や、これらの回路全体の動作を制御するＣＰＵ等
が配設されている。

【００３５】フォトダイオード６０のアノードは、選択
スイッチＳｓの入力端子に接続されている。選択スイッ
チＳｓの出力端子Ｔ１には電流増幅器３２とＡＰＣ回路
３３との直列回路が接続されており、出力端子Ｔ２には
電流増幅器３４とＡＰＣ回路３５との直列回路が接続さ
れている。

【００３６】電流増幅器３２および電流増幅器３４は、
フォトダイオード６０の検知電流Ｉｐｄのレベルに応じ
てそれぞれ自動的に利得を可変調整されるように構成さ
れている。ＡＰＣ回路３３は電力制御信号Ｐｏｂにより
制御されてバイアス制御信号Ｃｂを出力する。また、Ａ
ＰＣ回路３５は電力制御信号Ｐｏｐにより制御されてパ
ルス制御信号Ｃｐを出力する。

【００３７】すなわち、バイアス電流源Ｊｂと、パルス
電流源Ｊｐと、半導体レーザ２０と、フォトダイオード
６０と、選択スイッチＳｓと電流増幅器３２，３４とＡ
ＰＣ回路３３，３５とから帰還ループが構成されてい
る。なお、各電流源に代えて、電圧源と抵抗値が既知の
高インピーダンス抵抗との直列回路を使用することも考
えられる。

【００３８】まず、バイアス発光時のＡＰＣ制御につい
て説明する。このとき、スイッチＳは画像パルスＶｐに
応じてオフしている。また、選択スイッチＳｓは出力端
子Ｔ１と導通するように選択信号Ｓｅによってスイッチ
ング制御される。したがって、フォトダイオード６０の
検知電流Ｉｐｄは電流増幅器３２に入力され、帰還ルー
プが安定となるようなループ内利得が得られるように検
知電流Ｉｐｄのレベルに応じて利得を可変調整されて増
幅出力される。

【００３９】電流増幅器３２の出力はＡＰＣ回路３３に
入力される。ＡＰＣ回路３３は電力制御信号Ｐｏｂによ
り制御されて、半導体レーザ２０に一定レベルのバイア
ス電流Ｉｂが供給されるようなバイアス制御信号Ｃｂを
出力してバイアス電流源Ｊｂを制御する。このときバイ
アス電流Ｉｂは、半導体レーザ２０の発振開始電流Ｉｔ
ｈ（しきい値電流）の標準値の近傍にＩｔｈよりも小さ
く設定され、半導体レーザ２０の発光特性がばらついた
り環境温度が変化してもＩｔｈを越えるおそれがない値
とされる。この値は、従来よりもＩｔｈ近傍に設定する
ことが可能となる。

【００４０】次に、レーザ発光時のＡＰＣ制御について
説明する。このとき、スイッチＳは画像パルスＶｐに応
じてオンしている。また、選択スイッチＳｓは出力端子
Ｔ２と導通するように選択信号Ｓｅによってスイッチン
グ制御される。したがって、フォトダイオード６０の検
知電流Ｉｐｄは電流増幅器３４に入力され、帰還ループ
が安定となるようなループ内利得が得られるように検知
電流Ｉｐｄのレベルに応じて利得を可変調整されて増幅
出力される。

【００４１】電流増幅器３４の出力はＡＰＣ回路３５に
入力される。ＡＰＣ回路３５は電力制御信号Ｐｏｐによ
り制御されて、半導体レーザ２０に一定レベルのパルス
電流Ｉｐが供給されるようなパルス制御信号Ｃｐを出力
してパルス電流源Ｊｐを制御する。このときパルス電流
Ｉｐは、半導体レーザ２０の発振開始電流Ｉｔｈ（しき
い値電流）の標準値よりも必要にして十分なだけ大きく
設定され、従来よりも振幅の小さなパルスとすることが
できる。勿論、半導体レーザ２０の発光特性がばらつい
たり環境温度が変化してもＩｔｈ以下となるおそれがな
く安定にレーザ発光できる値とされる。

【００４２】このように本実施の形態によれば、選択信
号Ｓｅに応じて選択スイッチＳｓをスイッチングするこ
とで検知電流Ｉｐｄをバイアス制御側（電流増幅器３２
とＡＰＣ回路３３との直列回路）またはパルス制御側
（電流増幅器３３とＡＰＣ回路３４との直列回路）のい
ずれか一方に出力しているので、バイアス電流源Ｊｂと
パルス電流源Ｊｐの両方を時間的に独立に制御すること
ができる。

【００４３】このように、比較的簡単な構成によりバイ
アス電流Ｉｂとパルス電流Ｉｐをそれぞれ正確に制御す
ることができるので、バイアス電流Ｉｂを従来よりもＩ
ｔｈ近傍とすることができ、かつ、パルス電流Ｉｐを従
来よりも振幅の小さなパルスとすることができる。した
がって、半導体レーザ２０の駆動電流に対する発光の応
答性が改善され、より高精細化された画像を形成するこ
とができる。また、半導体レーザ２０の発光特性がばら
ついたり環境温度が変化しても画像形成時のレーザビー
ムＬの光量を安定にできるので、安定した画像形成を行
うことができる。

【００４４】なお、スイッチＳとパルス電流源Ｊｐは直
列接続されているが、これらを並列に接続しても半導体
レーザ２０を画像パルスＶｐに応じたパルス電流で駆動
することができる。また、フォトダイオード６０に代え
て、ベースエミッタのｐｎ接合を逆バイアスされたフォ
トトランジスタを用いても良い。

【００４５】（第２の実施の形態）図４は本発明を適用
した画像形成装置の第２の実施の形態を示す。図３にお
いては、複写機の要部である露光制御部の駆動回路４０
が示されている。複写機全体の構成は図１に示したもの
と同様である。

【００４６】本実施の形態の複写機は、第１の形態の複
写機（１）よりも高速で動作可能で、かつ、画像の高精
細化を実現できるようにツインレーザチップ４１を設け
た構成とされている。ツインレーザチップ４１は、それ
ぞれのカソードを共通接続された半導体レーザ２０ａ，
２０ｂと、この共通カソードにアノードを接続されたフ
ォトダイオード６０ａとから構成されている。各半導体
レーザ２０ａ，２０ｂは第１の実施の形態における半導
体レーザ（２０）と同等の特性のものであるとする。

【００４７】画像処理ボード３１ａには、リニアイメー
ジセンサ（８）からの画像信号Ｖｓとビームディテクタ
（２４）からの検知出力Ｉｄが入力されている。画像処
理ボード３１ａには、画像信号Ｖｓに基づいた時分割画
像パルスＶｐ１，Ｖｐ２を生成する画像パルス生成回
路、検知出力Ｉｄを基に記録開始時間を計時するタイ
マ、タイマの計時結果に基づいて水平同期信号を生成し
て時分割画像パルスＶｐ１，Ｖｐ２の同期をとる同期回
路等が配設されている。時分割画像パルスＶｐ１とＶｐ
２は、極めて短い周期で交互に出力される。

【００４８】さらに、選択信号Ｓｅ１，Ｓｅ２および電
流制御信号Ｃｓ１，Ｃｓ２を生成すると共に、検知出力
Ｉｄに基づいたタイミングでサンプリングパルスＰｓ１
〜Ｐｓ４を生成する信号生成回路や、これらの回路全体
の動作を制御するＣＰＵ等が配設されている。

【００４９】半導体レーザ２０ａ用の駆動部Ａと半導体
レーザ２０ｂ用の駆動部Ｂは同一構成とされている。そ
こで、ここでは駆動部Ａの構成のみについて説明する。
一端を電源Ｖｃｃに接続された定電流源Ｊ１と電流制御
スイッチＳｃ１との直列回路の他端は半導体レーザ２０
ａのアノードに接続されている。また、半導体レーザ２
０ａのカソードは接地されており、電流制御信号Ｃｓ１
により制御されて電流制御スイッチＳｃ１がオンするこ
とで半導体レーザ２０ａのｐｎ接合は順バイアスされ
る。

【００５０】一方、フォトダイオード６０ａのアノード
は接地されており、そのカソードが選択スイッチＳｓ１
を介して電流増幅器４２または電流増幅器４４の入力端
に接続されることで逆バイアスされる。選択スイッチＳ
ｓ１の出力端子Ｔ３には電流増幅器４２とサンプルホー
ルド回路４３との直列回路が接続されており、出力端子
Ｔ４には電流増幅器４４とサンプルホールド回路４５と
の直列回路が接続されている。

【００５１】電流増幅器４２および電流増幅器４４は、
フォトダイオード６０ａの検知電流Ｉｐｄのレベルに応
じてそれぞれ自動的に利得を可変調整されるように構成
されている。電流増幅器４２の増幅出力はサンプルホー
ルド回路４３によって所定タイミングのサンプリングパ
ルスＰｓ１に基づきサンプルホールドされ、サンプルホ
ールド出力制御信号Ｃｂ１によってバイアス電流源Ｊｂ
１のバイアス電流Ｉｂ１の値が自動制御される。

【００５２】電流増幅器４４の増幅出力はサンプルホー
ルド回路４５によって所定タイミングのサンプリングパ
ルスＰｓ２に基づきサンプルホールドされ、サンプルホ
ールド出力パルス制御信号Ｃｐ１によってパルス電流源
Ｊｐ１が自動制御される。パルス電流源Ｊｐ１に接続さ
れたスイッチＳ１は、時分割画像信号Ｖｐ１に応じてス
イッチング制御され、パルス電流Ｉｐ１が生成される。

【００５３】次に、図５は図４中の各部の波形を示すタ
イミングチャートである。図５において、（Ａ）は時分
割画像パルスＶｐ１，（Ｂ）は時分割画像パルスＶｐ
２，（Ｃ）は選択信号Ｓｅ１，（Ｄ）は選択信号Ｓｅ
２，（Ｅ）はサンプルホールドパルスＰｓ２，（Ｆ）は
サンプルホールドパルスＰｓ１，（Ｇ）はサンプルホー
ルドパルスＰｓ４，（Ｈ）はサンプルホールドパルスＰ
ｓ３，（Ｉ）は電流制御信号Ｃｓ１，（Ｊ）は電流制御
信号Ｃｓ２をそれぞれ示している。

【００５４】以下、図３および図４を参照して本形態の
動作について説明する。本実施の形態では、半導体レー
ザの特性の一つであるドループ現象（パルス波形歪みチ
ルト）を抑制するために、図４が示すように画像信号の
１水平期間毎に画像信号期間以外の期間内にＡＰＣ制御
を行っている。

【００５５】図４中時刻ｔ１から時刻ｔ８までが一水平
期間（１Ｈ）であり、時刻ｔ６から時刻ｔ７までが画像
信号期間Ｔｓである。時刻ｔ５から時刻ｔ６まではフロ
ントポーチ、時刻ｔ７から時刻ｔ８まではバックポーチ
である。

【００５６】時刻ｔ１において、画像処理ボード３１ａ
内で生成される前述した水平同期信号（図示せず）がロ
ーレベルになるのと同期して、電流制御信号Ｃｓ２がロ
ーレベルとなることで電流制御スイッチＳｃ２がオフす
る。またこのとき、選択信号Ｓｅ２はローレベルとなり
選択スイッチＳｓ２は出力端子Ｔ６と導通し、時分割画
像パルスＶｐ２はローレベルなのでスイッチＳ２はオフ
しているため、半導体レーザ２０ｂは完全に消灯する。
このとき電流制御信号Ｃｓ１はハイレベルとされてお
り、電流制御スイッチＳｃ１はオンしているため、半導
体レーザ２０ａには定電流Ｉ１が供給される。

【００５７】また、電流制御信号Ｃｓ２がローレベルと
なるのと同時に、時分割画像パルスＶｐ１がハイレベル
となってスイッチＳ１がオンすることでパルス電流Ｉｐ
１が流れ、半導体レーザ２０ａのレーザ発光電流のＡＰ
Ｃ制御が行われる。このとき、選択信号Ｓｅ１はローレ
ベルとされており、選択スイッチＳｓ１は出力端子Ｔ４
と導通している。

【００５８】したがってフォトダイオード６０ａは、定
電流Ｉ１とパルス電流Ｉｐ１に基づいて駆動される半導
体レーザ２０ａからのレーザビームＬａを受光して、受
光量に応じた検知電流Ｉｐｄを出力する。フォトダイオ
ード６０ａからの検知電流Ｉｐｄは電流増幅器４４に入
力されて増幅される。このとき、帰還ループが安定とな
るようなループ内利得が得られるように検知電流Ｉｐｄ
のレベルに応じて利得を可変調整されて増幅出力され
る。

【００５９】電流増幅器４４からの増幅出力はサンプル
ホールド回路４５によって時刻ｔ１から時刻ｔ２まで所
定タイミングで生成されるサンプリングパルスＰｓ２に
基づき一定時間サンプルホールドされ、サンプルホール
ド回路４５から出力されるパルス制御信号Ｃｐ１をパル
ス電流源Ｊｐ１に帰還することで、パルス電流Ｉｐ１の
値を自動制御している。

【００６０】このときパルス電流Ｉｐ１は、半導体レー
ザ２０ａに流れる電流（Ｉ１−Ｉｐ１）がその発振開始
電流Ｉｔｈ（しきい値電流）の標準値よりも必要にして
十分なだけ大きくなるように設定され、従来よりも振幅
の小さなパルスとすることができる。勿論、半導体レー
ザ２０ａの発光特性がばらついたり環境温度が変化して
も電流（Ｉ１−Ｉｐ１）がＩｔｈ以下となるおそれがな
く安定にレーザ発光できる値とされる。

【００６１】次に、時刻ｔ２において時分割画像パルス
Ｖｐ１がローレベルとなり、スイッチＳ１がオフしてレ
ーザ発光電流のＡＰＣ制御が終了する。時刻ｔ２におい
てレーザ発光電流のＡＰＣ制御が終了すると同時に、選
択信号Ｓｅ１がハイレベルとなって選択スイッチＳｓ１
は出力端子Ｔ３と導通する。

【００６２】したがってフォトダイオード６０ａは、定
電流Ｉ１とバイアス電流Ｉｂ１に基づいて駆動される半
導体レーザ２０ａからのレーザビームＬａを受光して、
受光量に応じた検知電流Ｉｐｄを出力する。フォトダイ
オード６０ａからの検知電流Ｉｐｄは電流増幅器４２に
入力されて増幅される。このとき、帰還ループが安定と
なるようなループ内利得が得られるように検知電流Ｉｐ
ｄのレベルに応じて利得を可変調整されて増幅出力され
る。

【００６３】電流増幅器４２からの増幅出力はサンプル
ホールド回路４３によって時刻ｔ２から時刻ｔ３まで所
定タイミングで生成されるサンプリングパルスＰｓ１に
基づき一定時間サンプルホールドされ、サンプルホール
ド回路４３から出力されるバイアス制御信号Ｃｂ１をバ
イアス電流源Ｊｂ１に帰還することで、バイアス電流Ｉ
ｂ１の値を自動制御している。

【００６４】このときバイアス電流Ｉｂ１は、半導体レ
ーザ２０ａに流れる電流（Ｉ１−Ｉｂ１）がその発振開
始電流Ｉｔｈ（しきい値電流）の標準値の近傍にＩｔｈ
よりも小さくなるように設定され、半導体レーザ２０ａ
の発光特性がばらついたり環境温度が変化しても電流
（Ｉ１−Ｉｂ１）がＩｔｈを越えるおそれがない値とさ
れる。この値は、従来よりもＩｔｈ近傍に設定すること
が可能となる。このようにして、バイアス電流のＡＰＣ
制御が終了する。

【００６５】駆動部Ａのレーザ発振電流およびバイアス
電流のＡＰＣ制御が終了すると、時刻ｔ３において、電
流制御信号Ｃｓ１がローレベルとなることで電流制御ス
イッチＳｃ１がオフする。またこのとき、選択信号Ｓｅ
１はローレベルとなり選択スイッチＳｓ１は出力端子Ｔ
４と導通し、時分割画像パルスＶｐ１はローレベルなの
でスイッチＳ１はオフするため、半導体レーザ２０ａは
完全に消灯する。同時に電流制御信号Ｃｓ２がハイレベ
ルとなり、電流制御スイッチＳｃ２がオンすることで半
導体レーザ２０ｂに定電流Ｉ２が供給され、駆動部Ｂの
ＡＰＣ制御が開始される。

【００６６】また、電流制御信号Ｃｓ１がローレベルと
なるのと同時に、時分割画像パルスＶｐ２がハイレベル
となってスイッチＳ２がオンすることでパルス電流Ｉｐ
２が流れ、半導体レーザ２０ｂのレーザ発光電流のＡＰ
Ｃ制御が行われる。このとき、選択信号Ｓｅ２はローレ
ベルとされており、選択スイッチＳｓ２は出力端子Ｔ６
と導通している。

【００６７】したがって、フォトダイオード６０ａは半
導体レーザ２０ｂからのレーザビームＬｂを受光して、
受光量に応じた検知電流Ｉｐｄを出力する。フォトダイ
オード６０ａからの検知電流Ｉｐｄは電流増幅器４８に
入力されて増幅される。このとき、帰還ループが安定と
なるようなループ内利得が得られるように検知電流Ｉｐ
ｄのレベルに応じて利得を可変調整されて増幅出力され
る。

【００６８】電流増幅器４８からの増幅出力はサンプル
ホールド回路４９によって時刻ｔ３から時刻ｔ４まで所
定タイミングで生成されるサンプリングパルスＰｓ４に
基づき一定時間サンプルホールドされ、サンプルホール
ド回路４９から出力されるパルス制御信号Ｃｐ２をパル
ス電流源Ｊｐ２に帰還することで、パルス電流Ｉｐ２の
値を自動制御している。

【００６９】このときパルス電流Ｉｐ２は、半導体レー
ザ２０ｂに流れる電流（Ｉ２−Ｉｐ２）がその発振開始
電流Ｉｔｈ（しきい値電流）の標準値よりも必要にして
十分なだけ大きくなるように設定され、従来よりも振幅
の小さなパルスとすることができる。勿論、半導体レー
ザ２０ｂの発光特性がばらついたり環境温度が変化して
も電流（Ｉ２−Ｉｐ２）がＩｔｈ以下となるおそれがな
く安定にレーザ発光でき、電流（Ｉ２−Ｉｐ２）が電流
（Ｉ１−Ｉｐ１）とほぼ等しくなる値とされる。

【００７０】次に、時刻ｔ４において時分割画像パルス
Ｖｐ２がローレベルとなり、スイッチＳ２がオフしてレ
ーザ発光電流のＡＰＣ制御が終了する。時刻ｔ４におい
てレーザ発光電流のＡＰＣ制御が終了すると同時に、選
択信号Ｓｅ２がハイレベルとなって選択スイッチＳｓ２
は出力端子Ｔ５と導通する。

【００７１】したがってフォトダイオード６０ａは、定
電流Ｉ２とバイアス電流Ｉｂ２に基づいて駆動される半
導体レーザ２０ｂからのレーザビームＬｂを受光して、
受光量に応じた検知電流Ｉｐｄを出力する。フォトダイ
オード６０ａからの検知電流Ｉｐｄは電流増幅器４６に
入力されて増幅される。このとき、帰還ループが安定と
なるようなループ内利得が得られるように検知電流Ｉｐ
ｄのレベルに応じて利得を可変調整されて増幅出力され
る。

【００７２】電流増幅器４６からの増幅出力はサンプル
ホールド回路４７によって時刻ｔ４から時刻ｔ５まで所
定タイミングで生成されるサンプリングパルスＰｓ３に
基づき一定時間サンプルホールドされ、サンプルホール
ド回路４７から出力されるバイアス制御信号Ｃｂ２をバ
イアス電流源Ｊｂ２に帰還することで、バイアス電流Ｉ
ｂ２の値を自動制御している。

【００７３】このときバイアス電流Ｉｂ２は、半導体レ
ーザ２０ｂに流れる電流（Ｉ２−Ｉｂ２）がその発振開
始電流Ｉｔｈ（しきい値電流）の標準値の近傍にＩｔｈ
よりも小さくなるように設定され、半導体レーザ２０ｂ
の発光特性がばらついたり環境温度が変化しても電流
（Ｉ２−Ｉｂ２）がＩｔｈを越えるおそれがなく、電流
（Ｉ２−Ｉｂ２）が電流（Ｉ１−Ｉｂ１）とほぼ等しく
なる値とされる。この値は、従来よりもＩｔｈ近傍に設
定することが可能となる。このようにして、バイアス電
流のＡＰＣ制御が終了する。

【００７４】水平同期信号がハイレベルとなり水平同期
期間が終了してフロントポーチが開始する時刻ｔ５か
ら、バックポーチが終了して水平同期期間が再び開始す
る時刻ｔ８までの期間では、電流制御信号Ｃｓ１および
電流制御信号Ｃｓ２が共にハイレベルとされており、電
流制御スイッチＳｃ１およびＳｃ２が共にオンしてい
る。したがって、この間、半導体レーザ２０ａおよび半
導体レーザ２０ｂには定電流Ｉ１およびＩ２が供給され
ている。

【００７５】またこの間は、選択信号Ｓｅ１および選択
信号Ｓｅ２がローレベルとされており、選択スイッチＳ
ｓ１は出力端子Ｔ４と、選択スイッチＳｓ２は出力端子
Ｔ６とそれぞれ導通している。このため、半導体レーザ
２０ａおよび半導体レーザ２０ｂは、それぞれ画像信号
期間以外の水平同期期間内に設定された電流値でバイア
スされている。

【００７６】さらに、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの画像
信号期間Ｔｓにおいては、画像信号Ｖｓに基づいて生成
された時分割画像パルスＶｐ１および時分割画像パルス
Ｖｐ２が、前述したとおりに出力される。したがって、
半導体レーザ２０ａおよび半導体レーザ２０ｂの動作可
能速度以上の高速で高精細化された画像を形成すること
ができる。

【００７７】このように本実施の形態によれば、マルチ
レーザタイプのレーザチップを用いた構成の画像形成装
置において、一水平期間の同期期間に、選択信号Ｓｅ
１，Ｓｅ２に応じて選択スイッチＳｓ１，Ｓｓ２をスイ
ッチングすることで検知電流Ｉｐｄを各駆動部Ａ，Ｂの
バイアス制御側（電流増幅器４２とサンプルホールド回
路４３との直列回路、または電流増幅器４６とサンプル
ホールド回路４７との直列回路）またはパルス制御側
（電流増幅器４４とサンプルホールド回路４５との直列
回路、または電流増幅器４８とサンプルホールド回路４
９との直列回路）のいずれか一方に出力しているので、
バイアス電流源Ｊｂ１，Ｊｂ２とパルス電流源Ｊｐ１，
Ｊｐ２の両方を時間的に独立に制御することができる。

【００７８】このように、比較的簡単な構成によりバイ
アス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２とパルス電流Ｉｐ１，Ｉｂ２を
それぞれ正確に制御することができるので、バイアス電
流Ｉｂ１，Ｉｂ２を従来よりもＩｔｈ近傍とすることが
でき、かつ、パルス電流Ｉｐ１，Ｉｂ２を従来よりも振
幅の小さなパルスとすることができる。したがって、半
導体レーザ２０ａ，２０ｂの駆動電流に対する発光の応
答性が改善され、より高精細化された画像を形成するこ
とができる。

【００７９】また、半導体レーザ２０ａ，２０ｂの発光
特性がばらついたり環境温度が変化しても画像形成時の
レーザビームＬａ，Ｌｂの光量をほぼ等しく安定にでき
るので、高速で高精細化された画像形成を安定して行う
ことができる。また、一水平期間の画像信号期間以外の
期間毎に各半導体レーザのＡＰＣ制御を順次一個づつ行
っているので、半導体レーザのドループ現象を抑制する
ことができる。

【００８０】なお、スイッチＳ１，Ｓ２とパルス電流源
Ｊｐ１，Ｊｐ２は直列接続されているが、これらを並列
に接続しても半導体レーザ２０ａ，２０ｂを画像パルス
Ｖｐ１，Ｖｐ２に応じたパルス電流で駆動することがで
きる。また、フォトダイオード６０ｂに代えて、ベース
エミッタのｐｎ接合を逆バイアスされたフォトトランジ
スタを用いても良い。

【００８１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、光源をバイアスするバイアス手段と画像信号に基づ
いて光源を駆動する駆動手段をそれぞれ独立に制御する
２つの独立の制御信号により光源からの光量を所定量に
制御して露光量を制御しているので、バイアス手段と駆
動手段を正確に制御でき、半導体レーザを光源として使
用した場合、その特性を最大限に発揮して動作速度の向
上を図り、高精細画像を形成することができるという効
果が得られる。

【００８２】すなわち、本発明では、光源からの光を検
知する検知手段からの検知信号をバイアス手段と駆動手
段とに帰還する制御手段を、バイアス手段によるバイア
ス量を可変制御するバイアス制御手段と画像信号に基づ
いてスイッチングされるスイッチング手段とスイッチン
グ手段に接続された電源からなる駆動手段による信号量
を可変制御する信号制御手段と前記検知信号を該信号制
御手段またはバイアス制御手段のいずれか一方に選択出
力する選択出力手段とから構成することでバイアス手段
と駆動手段とを時間的に独立に制御する２つの独立の制
御信号を適用しているので、比較的簡単な構成で光源の
バイアス量と駆動信号量をそれぞれ正確に制御すること
ができる。

【００８３】また、本発明では、バイアス制御手段が検
知信号のレベルに応じて利得を調整される第１の利得調
整手段を有し、信号制御手段が検知信号のレベルに応じ
て利得を調整される第２の利得調整手段を有することで
帰還ループの利得を所定利得に調整しているので、帰還
ループを安定に動作させることができる。

【００８４】また、本発明では、画像信号期間外の期間
は水平同期期間であり、水平同期期間毎に複数の制御手
段を順次動作させる手段を適用しているので、光源とし
て半導体レーザを用いた場合でもドループ現象を抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した画像形成装置の第１の実施の
形態を示す側面透視図である。

【図２】図１中の要部の構成を示す図である。

【図３】本発明を適用した図１に示す複写機１の露光制
御部の駆動回路を示す図である。

【図４】本発明を適用した画像形成装置の第２の実施の
形態を示す図である。

【図５】図４中の各部の波形を示すタイミングチャート
である。

【図６】従来の半導体レーザ光学系による露光制御部の
駆動回路の一例を示す図である。

【符号の説明】

１複写機９露光制御部１１感光ドラム２０，２０ａ，２０ｂ半導体レーザ３０，４０駆動回路３１，３１ａ画像処理ボード３２，３４，４２，４４，４６，４８電流増幅器３３，３５ＡＰＣ回路４１レーザチップ４３，４５，４７，４９サンプルホールド回路６０，６０ａフォトダイオードＩｐｄ検知電流Ｊｂ，Ｊｂ１，Ｊｂ２バイアス電流源Ｊｐ，Ｊｐ１，Ｊｐ２パルス電流源Ｓ，Ｓ１，Ｓ２スイッチＳｃ１，Ｓｃ２電流制御スイッチＳｓ，Ｓｓ１，Ｓｓ２選択スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源をバイアスするバイアス
手段と、画像信号に基づいて該光源を駆動する駆動手段
と、該光源からの光を検知する検知手段と、該検知手段
からの検知信号に基づいた制御信号を前記バイアス手段
と前記駆動手段とに帰還する制御手段とで構成された帰
還ループと、前記光源からの光により露光されて潜像を形成される感
光体とを具備し、前記光源の光量を所定量に制御して露光量を制御する画
像形成装置であって、前記制御手段は前記バイアス手段と前記駆動手段の両方
をそれぞれ独立に制御する２つの独立の制御信号を生成
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記光源は複数の光源からなり、前記制御手段は前記複数の光源に対応して複数設けられ
ており、前記画像信号の各水平期間の画像信号期間外の
期間に、前記バイアス手段と前記駆動手段の両方をそれ
ぞれ独立に制御することで前記複数の光源を順次一個づ
つ制御して全ての光源の光量を前記所定量に制御する構
成とされてなることを特徴とする請求項１に記載の画像
形成装置。
【請求項３】前記制御手段を、前記バイアス手段によ
るバイアス量を可変制御するバイアス制御手段と、前記
画像信号に基づいてスイッチングされるスイッチング手
段と該スイッチング手段に接続された電源からなる前記
駆動手段による信号量を可変制御する信号制御手段と、
前記検知信号を該信号制御手段または前記バイアス制御
手段のいずれか一方に選択出力する選択出力手段とから
構成することで、前記バイアス手段と前記駆動手段とを
時間的に独立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。
【請求項４】前記バイアス制御手段は前記検知信号の
レベルに応じて利得を調整される第１の利得調整手段を
有し、前記信号制御手段は前記検知信号のレベルに応じ
て利得を調整される第２の利得調整手段を有すること
で、前記帰還ループの利得を所定利得に調整する構成と
されてなることを特徴とする請求項３に記載の画像形成
装置。
【請求項５】前記画像信号期間外の期間は水平同期期
間であり、該水平同期期間毎に前記複数の制御手段を順
次動作させる手段をさらに有してなることを特徴とする
請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】光源と、該光源を第一の光量に制御する第一の電流制御手段と、該光源を第二の光量に制御する第二の電流制御手段と、画像信号に基づいて該光源を駆動する駆動手段と、該光源からの光を検知する検知手段と、該検知手段からの検知信号に基づいた制御信号を前記第
一の電流制御手段と第二の電流制御手段とに帰還する制
御手段とで構成された帰還ループと、前記光源からの光により露光されて潜像を形成される感
光体とを具備し、前記光源の光量を所定量に制御して露光量を制御する画
像形成装置であって、前記制御手段は前記第一の電流制御手段と前記第二の電
流制御手段の両方をそれぞれ独立に制御する２つの独立
の制御信号を生成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】前記光源は複数の光源からなり、前記制御手段は前記複数の光源に対応して複数設けられ
ており、前記画像信号の各水平期間の画像信号期間外に、前記第一の光量に制御する第一の電流制御手段と、前記第二の光量に制御する第二の電流制御手段とをそれ
ぞれ独立に制御することで前記複数の光源を順次一個づ
つ制御して全ての光源の光量を前記所定量に制御する構
成とされてなることを特徴とする請求項６に記載の画像
形成装置。
【請求項８】前記制御手段を、前記第一の光量に制御する第一の電流制御手段と、前記第二の光量に制御する第二の電流制御手段と、前記検知信号を前記第一の電流制御手段と前記第二の電
流制御手段のいずれか一方に選択出力する選択出力手段
とから構成することで、前記第一の電流制御手段と第二の電流制御手段とを時間
的に独立に制御することを特徴とする請求項６または７
に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記第一の電流制御手段は前記検知信号
のレベルに応じて利得を調整される第一の利得調整手段
を有し、前記第二の電流制御手段は前記検知信号のレベルに応じ
て利得を調整される第二の利得調整手段を有すること
で、前記帰還ループの利得を所定利得に調整する構成とされ
てなることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装
置。