JP2534656C

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Publication number: JP2534656C
Authority: JP
Publication date: 1999-03-10

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【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、半導体レーザー光によって画像を形成する画像形成装置に関し、特
に、半導体レーザーにバイアス電流を印加する画像形成装置に関する。［従来の技術］原稿像を露光走査等して得た画像信号によってレーザー光を変調し、該変調し
たレーザー光を感光体に照射して静電潜像を形成する装置であって、温度補償回
路を備えた装置が提供されている。第３図は、半導体レーザーのＰ−Ｉ（光出力−順電流）特性を示すグラフであ
る。図示のように該Ｐ−Ｉ特性は、環境温度に応じて定まる電流値を境界値として
、急激に立上がる特性を示す。換言すれば、前記Ｐ−Ｉ特性は、温度に応じてＩ
軸方向に平行移動する。したがって、温度変化によって光出力は大きく変動し、
画像情報に対する外乱となる。これを補償するため、第４図図示のような温度補償（APC）回路が考案されて
いる。その原理は、発光している半導体レーザ−L.Dの光出力レベルを、フォトダイ
オードP.Dで検出してAPC部にフィードバックし、半導体レーザ-L.Dの光出力レベ
ルが一定となるように、信号電流Iswにバイアス電流Ibaを重畳するというもので
ある。第５図は、上記原理を説明する図である。図において、光出力レベルPsは、静電潜像の形成されるべき感光体の感度に対
応するレベルである。即ち、該レベルPs以上のレーザー光が感光体に入射すると
、該入射点の電位は、トナーによる現像（トナーの吸引及び付着）が可能なレベ
ルまで低下する。逆に、該レベルPs以下であれば、感光体での電位低下の程度は、トナー付着には不十分
なレベルである。いま、図のようにP1（P1＞Ps）を光出力のオンレベル（入射点の電位を、トナ
ー付着可能レベルまで低下させる光出力レベル）として採用する。スイッチング電流（画像信号に応じてレーザー光を変調する電流）のオン時の
電流値をIswとすると、温度10℃では、前記オンレベル光出力P1を得るために、 I10＝Isw＋Iba …（１）の大きさの電流を必要とする。同様に、温度25℃では、 I25＝Isw＋Iba′ …（２）また、温度50℃では、 I50＝Isw＋Iba″ …（３）をそれぞれ必要とする。換言すれば、温度10℃ではIbaの大きさの電流を、温度25℃ではIba′の大きさ
の電流を、また、温度50℃ではIba″の大きさの電流を、それぞれバイアス電流
としてスイッチング電流Iswに重畳することにより、温度変動にかかわらず、一
定のオンレベル光出力P1を得ることができる。上記第４図に示す回路は、かかる原理に基づくものである。［発明が解決しようとする問題点］上記回路において、スイッチング電流オフ時（Isw＝Ｏ）の光出力レベルP0は
、 P0≠Ｏ …（４）である。即ち、スイッチング電流オフ時においても、光出力レベルは完全には０
とならず、弱い光出力が発生している。これは、上記バイアス電流（10℃:Iba,2
5℃:Iba′,50℃:Iba″）に起因するものである。かかる弱い光出力P0は、 P0＜Ps …（５）であり、光出力のオフレベル領域（入射点の電位を、トナー付着可能レベルまで
低下させない光出力レベルの範囲）にある。しかし、光出力のオンレベル領域、あるいは、オフレベル領域とは、正確には
、確率的な表現であり、オフレベル領域においてもトナーの付着が、レベル値に
応じた小さな確率で発生する。このため、該小さな確率で発生するトナーの付着によって、再現画像上の本来
白色であるべき領域にも若干量のトナーが一様に付着し、いわゆる「かぶり」と
呼ばれる現象が発生する。また、複写機の待機状態あるいはイニシャライズ時等において、感光体の特定
領域が、前記弱い光出力に照射され続け、光疲労をまねく。以上の説明においては、温度補償用にバイアス電流を制御するものについて説
明したが、バイアス電流は常に一定であってもバイアス電流を印加するタイプの
画像形成装置においては同様の不都合を生じる。本発明は、かかる事情に鑑みて
なされたものであり、バイアス電流に起因する上述したような不都合を防止する
装置を提供する。〔問題点を解決するための手段〕本発明は、画像信号によって変調されたスイッチング電流と、スイッチング電
流オン時及びオフ時ともに印加されるバイアス電流を重畳して半導体レーザーに
印加する半導体レーザー駆動回路と、該半導体レーザー駆動回路により駆動され
た上記半導体レーザーから射出されたレーザー光を偏向走査させる偏向器を含み
、レーザー光を感光体上に結像させるとともに、感光体上で走査させる走査光学
系と、該走査光学系の光路中であって、上記偏向器と上記感光体との間の位置に
配置され、レーザー光の一部を反射して上記感光体に入射させることでレーザ光
の強度を低減させる折り返しミラーとを備え、上記折り返しミラーは、半導体レ
ーザーの発光強度におけるバイアス電流に対応する成分を低減させることを特徴
とする。上記折り返しミラーによるレーザー光強度の低減の程度は、20〜60％程度が実
用的である。［作用］第２図は、Ｐ−Ｉ特性の立上がり部（第３図参照）の拡大図であり、光強度を
低下させることにより、オンレベル光出力P1は低下させることなく、オフレベル
光出力P0のみを低下させ得る原理を説明する図である。図において、Ａは光強度を低下させない場合（従来）を示し、Ｂは光強度を一
様に低下させた場合（本発明）を示す。図示のように、Ａではオンレベル光出力P1をA1（i3、P1）点にて、また、オフ
レベル光出力P0をA0（i1、P1）点にてそれぞれ得ている。一方、Ｂではオンレベ
ル光出力P1をB1（i4、P1）点にて、また、オフレベル光出力P0′はB0（i2、P0′
）点にてそれぞれ得ている。即ち、オンレベル光出力をＡとＢとで等しくした場
合において、オフレベル光出力は、Ａ＞Ｂ（P0＞P0′）とすることができる。［実施例］以下、本発明を図示する具体的な実施例に即して説明する。第１図は、本実施例の静電潜像形成装置の構成を模式的に示す斜視図である。図示のように、本実施例装置は、画像信号によって変調される半導体レーザー
１と、該半導体レーザー１から出射した光を平行光とするコリメータレンズ２と
、高速で回転しつつ該コリメータレンズ２から出射した平行光を反射するポリゴ
ンミラー３と、該ポリゴンミラー３からの反射光を収束するｆ・θレンズ４と、
該ｆ・θレンズ４からの出射光を反射して感光体ドラム５の表面に結像させる折
返しミラー６とからなる。なお、半導体レーザー１の駆動回路としては、従来と
同様に第４図に示す回路を用いた。上記構成において、半導体レーザー１と、コリメーターレンズ２と、ポリゴン
ミラー３と、ｆ・θレンズ４と、感光体ドラム５としては、従来と同様のものを
用いる。しかし、折返しミラー６としては、反射率30％のものを用いている。なお、従
来用いられていた折返しミラーの反射率は90％以上であった。上記実施例によると、スイッチング電流Iswのオフ時において、オフレベル光
出力のレベルを従来よりも低減できる（第２図参照）。具体的には感光体の初期
表面電位V0＝500V、現像バイアス電圧V_B＝400Vとしたとき、従来では、80Vの電
圧降下があり、V0は420Vとなったのに対し、本件発明の反射率30％のミラーを用
いた場合は初期表面電位はV0＝480Vであり、現像バイアス電位に対し、かぶりマ
ージンを大きくとることができ、このため、「かぶり」現象を有効に防止するこ
とができた。また本実施例装置を搭載した複写機において、待機状態あるいはイニシャライ
ズ時等に、バイアス成分によって感光体が照射され続けることもなくなり、感光
体の光疲労を防止でき、寿命を延長できた。また、上記実施例では、光強度低減手段を、従来より装置コンパクト化のため
用いられている折返しミラーの反射率を低減することで実現している。したがっ
て、部品数の増加もない。なお、上記実施例において、オンレベル光出力を従来と同一レベルP1に保つた
め、バイアス電流を、i1からi2に増加させている。換言すれば、スイッチング電
流Iswは、変化していない。これは、スイッチング時の立上がり特性を変化させ
ないためである。したがって、スイッチング時の立上がり特性に影響しない場合
は、バイアス電流は、変化させずに、スイッチング電流を増加させてもよい。また、上記実施例では、SOSセンサの配置位置については言及されていないが
、該センサは、光出力レベルを低下させる以前の位置に配置するのが、望ましい
。なお、上記実施例ではバイアス電流を温度補償回路出力によって制御される場
合を示しているが、この他半導体レーザのスイッチング特性を向上させるための
バイアス電流分であっても同様である。本発明によると、オフレベル時に感光体に入射するレーザ光の強度を低減でき
るため、感光体の光疲労・かぶり現象を低減できる。また、感光体の直前の折り
返しミラーによりレーザー光の強度を低減しているため、装置全体をコンパクト
化できる。また、部品点数の増加も無い。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image using a semiconductor laser beam, and more particularly, to an image forming apparatus that applies a bias current to a semiconductor laser. 2. Description of the Related Art An apparatus for modulating a laser beam by an image signal obtained by exposing and scanning an original image and irradiating the modulated laser beam to a photoreceptor to form an electrostatic latent image, comprising: An apparatus with a circuit is provided. FIG. 3 is a graph showing a PI (light output-forward current) characteristic of the semiconductor laser. As shown in the figure, the PI characteristic shows a characteristic that rises sharply with a current value determined according to the environmental temperature as a boundary value. In other words, the PI characteristic depends on the temperature depending on the temperature.
Translate in the axial direction. Therefore, the light output fluctuates greatly due to temperature changes,
This is a disturbance to the image information. To compensate for this, a temperature compensation (APC) circuit as shown in FIG. 4 has been devised. The principle is that the light output level of the emitting semiconductor laser-LD is detected by the photodiode PD and fed back to the APC section, and the signal current Isw is adjusted so that the light output level of the semiconductor laser-LD becomes constant. The bias current Iba is superimposed. FIG. 5 is a diagram illustrating the above principle. In the figure, the light output level Ps is a level corresponding to the sensitivity of the photoconductor on which an electrostatic latent image is to be formed. That is, when a laser beam of the level Ps or more is incident on the photoconductor, the potential at the incident point is reduced to a level at which development with toner (toner suction and adhesion) can be performed. Conversely, if the level is equal to or lower than the level Ps, the degree of the potential decrease in the photoconductor is insufficient for toner adhesion. Now, as shown in the figure, P1 (P1> Ps) is adopted as the ON level of the optical output (the optical output level that lowers the potential at the incident point to the toner adhering level). Assuming that the switching current (current for modulating the laser light in accordance with the image signal) at the time of turning on is Isw, at a temperature of 10 ° C., in order to obtain the on-level light output P1, I10 = Isw + Iba (1) Requires a large amount of current. Similarly, at a temperature of 25 ° C., I25 = Isw + Iba ′ (2) At a temperature of 50 ° C., I50 = Isw + Iba ″ (3) is required. By superimposing a current of magnitude Iba 'at a temperature of 25 ° C. and a current of magnitude Iba ″ at a temperature of 50 ° C. as a bias current on the switching current Isw, regardless of temperature fluctuations, A constant on-level light output P1 can be obtained. The circuit shown in FIG. 4 is based on such a principle. [Problems to be Solved by the Invention] In the above circuit, the optical output level P0 when the switching current is off (Isw = O) is P0 PO (4). That is, even when the switching current is off, the light output level is completely zero.
And a weak light output is generated. This is due to the bias current (10 ° C: Iba, 2
5 ° C .: Iba ′, 50 ° C .: Iba ″) The weak light output P0 is P0 <Ps (5), and the off-level region of the light output (the potential at the incident point is defined as toner However, the on-level area or the off-level area of the optical output is exactly a stochastic expression, and even in the off-level area, the toner output Attachment occurs with a small probability according to the level value, so that a small amount of toner uniformly adheres to a region that should be originally white on a reproduced image due to the adhesion of the toner with the small probability. A phenomenon called "fog" occurs. Further, when the copying machine is in a standby state or at the time of initialization, a specific area of the photoconductor is continuously irradiated with the weak light output, resulting in light fatigue. In the above description, the control of the bias current for temperature compensation has been described. However, the same inconvenience occurs in an image forming apparatus of the type that applies the bias current even if the bias current is always constant. The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an apparatus for preventing the above-described inconvenience caused by a bias current. [Means for Solving the Problems] The present invention relates to a semiconductor laser drive circuit that superimposes a switching current modulated by an image signal and a bias current applied both when the switching current is on and when the switching current is off and applies the bias current to the semiconductor laser. A scanning optical system including a deflector for deflecting and scanning laser light emitted from the semiconductor laser driven by the semiconductor laser driving circuit, forming an image on the photoconductor with the laser light, and scanning the photoconductor. And in the optical path of the scanning optical system, disposed at a position between the deflector and the photoreceptor, and by reflecting a part of the laser light and entering the photoreceptor, the intensity of the laser light And a folding mirror for reducing a component corresponding to a bias current in the emission intensity of the semiconductor laser. It is characterized by the following. The practical degree of reduction of the intensity of the laser beam by the folding mirror is about 20 to 60%. [Operation] FIG. 2 is an enlarged view of a rising portion of the PI characteristic (see FIG. 3). By lowering the light intensity, the on-level light output P1 is not reduced and the off-level light output is reduced. FIG. 4 is a diagram illustrating a principle that can reduce only P0. In the figure, A shows the case where the light intensity is not reduced (conventional), and B shows the case where the light intensity is uniformly reduced (the present invention). As shown in the figure, at A, the on-level light output P1 is obtained at point A1 (i3, P1), and the off-level light output P0 is obtained at point A0 (i1, P1). On the other hand, in B, the on-level light output P1 is at point B1 (i4, P1), and the off-level light output P0 'is B0 (i2, P0').
) Points. That is, when the on-level light output is equal between A and B, the off-level light output can be A> B (P0> P0 ′). EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples illustrating the present invention. FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of the electrostatic latent image forming apparatus of the present embodiment. As shown in the figure, the apparatus according to the present embodiment includes a semiconductor laser 1 modulated by an image signal, a collimator lens 2 for collimating light emitted from the semiconductor laser 1, and a collimator lens 2 rotating at a high speed. A polygon mirror 3 for reflecting the emitted parallel light, an f · θ lens 4 for converging the reflected light from the polygon mirror 3,
A folding mirror 6 that reflects the light emitted from the f · θ lens 4 and forms an image on the surface of the photosensitive drum 5. The circuit shown in FIG. 4 was used as the drive circuit of the semiconductor laser 1 as in the conventional case. In the above configuration, the same semiconductor laser, conventional collimator lens 2, polygon mirror 3, f.theta. Lens 4, and photosensitive drum 5 are used. However, a mirror having a reflectivity of 30% is used as the folding mirror 6. Incidentally, the reflectivity of the conventionally used folding mirror was 90% or more. According to the above embodiment, when the switching current Isw is off, the level of the off-level light output can be reduced as compared with the conventional case (see FIG. 2). Specifically when the initial surface potential V0 = 500V of the photoreceptor and the developing bias voltage V _B = 400V, conventionally, there is 80V voltage drop, while V0 became 420 V, the reflectance of the present invention When a 30% mirror is used, the initial surface potential is V0 = 480 V, and the fogging margin can be made large with respect to the developing bias potential, so that the "fogging" phenomenon can be effectively prevented. . Further, in the copying machine equipped with the apparatus of the present embodiment, the photoconductor is not continuously irradiated by the bias component in the standby state or at the time of initialization, so that the photoconductor can be prevented from light fatigue and the life can be extended. Further, in the above embodiment, the light intensity reducing means is realized by reducing the reflectance of the folding mirror which has been conventionally used for downsizing the device. Therefore, there is no increase in the number of parts. In the above embodiment, the bias current is increased from i1 to i2 in order to keep the on-level light output at the same level P1 as the conventional one. In other words, the switching current Isw has not changed. This is because the rise characteristic at the time of switching is not changed. Therefore, when the rising characteristic at the time of switching is not affected, the switching current may be increased without changing the bias current. Further, in the above embodiment, the arrangement position of the SOS sensor is not mentioned, but it is desirable that the sensor is arranged at a position before the light output level is reduced. Although the above embodiment shows a case where the bias current is controlled by the output of the temperature compensation circuit, the same applies to the bias current for improving the switching characteristics of the semiconductor laser. According to the present invention, the intensity of the laser beam incident on the photoconductor at the off level can be reduced, so that the photo fatigue and fogging of the photoconductor can be reduced. Further, since the intensity of the laser beam is reduced by the folding mirror immediately before the photoconductor, the entire apparatus can be made compact. Also, there is no increase in the number of parts.

【図面の簡単な説明】第１図は、本実施例の静電潜像形成装置の構成を模式的に示す斜視図である。第
２図は、Ｐ−Ｉ（光出力−順電流）特性の立上がり部の拡大図であり、光強度を
低下させることにより、オンレベル光出力P1は低下させることなく、オフレベル
光出力P0のみを低下させ得る原理を説明する図である。第３図は、半導体レーザ
ーのＰ−Ｉ特性を示すグラフである。第４図は、温度補償回路を有する半導体レ
ーザーの駆動回路図である。第５図は、駆動電流の成分と光出力との関係を説明する図である。１……半導体レーザー、２……コリメータレンズ３……ポリゴンミラー、４……ｆ・θレンズ５……感光体、６……折返しミラーBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of an electrostatic latent image forming apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is an enlarged view of a rising portion of the PI (light output-forward current) characteristic. By reducing the light intensity, only the off-level light output P0 is maintained without lowering the on-level light output P1. FIG. 4 is a diagram for explaining the principle that can reduce the power. FIG. 3 is a graph showing the PI characteristics of the semiconductor laser. FIG. 4 is a drive circuit diagram of a semiconductor laser having a temperature compensation circuit. FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the drive current component and the light output. 1 ... Semiconductor laser, 2 ... Collimator lens 3 ... Polygon mirror, 4 ... F · θ lens 5 ... Photoconductor, 6 ... Folding mirror

Claims

1. A semiconductor laser driving circuit for superimposing a switching current modulated by an image signal and a bias current applied both when the switching current is on and off, and applying the bias current to a semiconductor laser; A scanning optical system that includes a deflector that deflects and scans the laser light emitted from the semiconductor laser driven by the semiconductor laser driving circuit, forms an image of the laser light on the photoconductor, and scans the photoconductor; In the optical path of the scanning optical system, it is arranged at a position between the deflector and the photoconductor, and reduces the intensity of the laser beam by reflecting a part of the laser beam and making the laser beam incident on the photoconductor. A folding mirror, wherein the folding mirror reduces a component corresponding to a bias current in emission intensity of the semiconductor laser. An image forming apparatus.