JP5471569B2 - レーザ駆動装置、光走査装置、画像形成装置及びレーザ駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ駆動装置、光走査装置、画像形成装置及びレーザ駆動方法に係り、更に詳しくは、半導体レーザを駆動するレーザ駆動装置、該レーザ駆動装置を有する光走査装置、該光走査装置を備える画像形成装置、及び半導体レーザを駆動するレーザ駆動方法に関する。

半導体レーザの駆動方式は、無バイアス方式と有バイアス方式に大別される。無バイアス方式とは、半導体レーザのバイアス電流を０にし、発光の際に入力信号に対応する電流を供給する方式である。また、有バイアス方式とは、半導体レーザの発振閾値電流をバイアス電流に設定し、該バイアス電流を常時流しておき、発光の際に、入力信号に対応する電流とバイアス電流との差分を付加する方式である。

ところで、レーザプリンタ、デジタル複写機等の画像形成の分野では、処理速度の高速化が急速に進んでいる。また、光通信の分野においても、通信速度の高速化が著しい。

発振閾値電流の大きな半導体レーザを無バイアス方式で駆動する場合、入力信号に対応する駆動電流が該半導体レーザに供給されても、レーザ発振が可能な濃度のキャリアが生成されるまでにある程度の時間を要するため、発光遅延を生ずる。この場合に、該半導体レーザを高速でオンオフさせようとすると、所望の点灯パルス幅に対応した駆動電流を該半導体レーザに供給しても、実際の点灯パルス幅が所望のパルス幅よりも小さくなるおそれがある。

一方、有バイアス方式で駆動する場合、発振閾値電流分を常時供給しているため、発光遅延は無バイアス方式で駆動する場合よりも小さくなる。しかしながら、この場合、発光させたくないときでも、バイアス電流によって、常時、わずかに発光している（通常は２００μＷ〜３００μＷ）ため、光通信では消光比が小さくなり、画像形成装置では、いわゆる地肌汚れの原因となる。なお、バイアス電流による発光量は、「オフセット発光量」とも呼ばれている。

そこで、光通信の分野において、発光させる直前に発振閾値電流を供給することが提案された（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

ところで、最近、画像形成装置において、更なる高解像度を求めて、発振波長が６５０ｎｍ帯の赤色レーザや、発振波長が４００ｎｍ帯の紫外レーザを用いた装置が実用化され始めている。これらの半導体レーザは、従来の発振波長が１．３μｍ帯、１．５μｍ帯、７８０ｎｍ帯のものに比べて、レーザ発振が可能な濃度のキャリアが生成されるまでの時間が長いという特性を有している。

また、パルス幅を短く（例えば数ｎｓ以下）して低濃度画像を表現しようとする場合、発光出力が光スポットのピーク強度まで到達しないため、所望の濃度よりも低濃度となり、正しく濃度が表現できないという不都合があった。そこで、この不都合を解決するため、種々の提案がなされた。

例えば、特許文献３には、発光素子に印加する素子駆動信号に対して、該素子駆動信号の微分波形（微分パルス）を自己重畳する静電潜像形成装置が開示されている。

また、例えば、特許文献４には、バイアス電流、駆動電流、閾値電流及び駆動補助電流の４つの電流の和電流で半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動回路が開示されている。

しかしながら、特許文献３に開示されている静電潜像形成装置では、微分パルスのピーク値を制御できないため、半導体レーザを破壊する危険性が高く、またその微分パルスを重畳する時間も微分波形に依存するため、初期の極低濃度は補正できても、その後の階調表現がリニアに増加するとは限らないという不都合があった。

また、特許文献４に開示されている半導体レーザ駆動回路では、光波形としてほぼ方形波の理想的な形を得ることが可能であるが、バイアス電流や発振閾値電流の設定値によって、入力信号におけるパルス幅よりも光波形におけるパルス幅が短くなる、いわゆる「パルス細り」が生じるおそれがあった。

また、半導体レーザが点灯を開始するタイミングでオーバーシュートさせ、光出力の立ち上がり特性を向上させることも考えられたが、オーバーシュートの大きさによっては、半導体レーザが所定の光量（例えば、定格光量）を超えて発光する場合があり、その場合には、半導体レーザの劣化や寿命の短縮等の不都合が発生した。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、寿命を短縮させることなく、半導体レーザのパルス発光を高精度に行うことができるレーザ駆動装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高精度の光走査を行うことができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。

また、本発明の第４の目的は、寿命を短縮させることなく、半導体レーザのパルス発光を高精度に行うことができるレーザ駆動方法を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、発光信号に基づいて半導体レーザを駆動するレーザ駆動装置において、前記発光信号におけるパルス幅と前記発光信号に応じて点灯されたときの前記半導体レーザの点灯パルス幅との既知の差に基づいて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張する拡張回路と；前記拡張回路の出力信号に応じて、駆動信号を前記半導体レーザに出力するドライバと；を有し、前記拡張回路は、バイアス電流に変調電流が付加された動作電流が前記半導体レーザに供給されたときの、前記半導体レーザの閾値電流Ｉｔｈ、前記バイアス電流Ｉｂ、及び前記動作電流Ｉｏｐを用いて、（Ｉｔｈ−Ｉｂ）と（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）との比に基づいて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張することを特徴とするレーザ駆動装置である。
本発明は、第２の観点からすると、発光信号に基づいて半導体レーザを駆動するレーザ駆動装置において、前記発光信号におけるパルス幅と前記発光信号に応じて点灯されたときの前記半導体レーザの点灯パルス幅との既知の差に基づいて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張する拡張回路と；前記拡張回路の出力信号に応じて、駆動信号を前記半導体レーザに出力するドライバと；を有し、前記拡張回路は、前記ドライバと前記半導体レーザとの間に寄生する寄生容量に応じて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張することを特徴とするレーザ駆動装置である。

本発明のレーザ駆動装置によれば、寿命を短縮させることなく、半導体レーザのパルス発光を高精度に行うことが可能である。

本発明は、第３の観点からすると、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、半導体レーザと；前記半導体レーザを駆動する本発明のレーザ駆動装置と；前記半導体レーザからの光を偏向する偏向器と；前記偏向器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置である。

これによれば、半導体レーザのパルス発光を高精度に行うことができるため、高精度の光走査を行うことが可能である。

本発明は、第４の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して、画像情報に応じて変調された光を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高品質の画像を形成することが可能である。

本発明は、第５の観点からすると、発光信号に基づいて半導体レーザを駆動するレーザ駆動方法であって、前記発光信号におけるパルス幅と前記発光信号に応じて点灯されたときの前記半導体レーザの点灯パルス幅との差を求める工程と；前記差に基づいて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張する工程と；前記拡張された発光信号に応じて、駆動信号を前記半導体レーザに出力する工程と；を含み、前記拡張する工程では、バイアス電流に変調電流が付加された動作電流が前記半導体レーザに供給されたときの、前記半導体レーザの閾値電流Ｉｔｈ、前記バイアス電流Ｉｂ、及び前記動作電流Ｉｏｐを用いて、（Ｉｔｈ−Ｉｂ）と（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）との比に基づいて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張することを特徴とするレーザ駆動方法である。

これによれば、寿命を短縮させることなく、半導体レーザのパルス発光を高精度に行うことが可能である。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置を示す概略図である。 図２における光源装置を説明するための図である。 図３における光源に含まれるレーザチップを説明するための図である。 レーザチップにおける複数の発光部の配列を説明するための図である。 光源制御装置の構成を説明するためのブロック図である。 図６における光源駆動回路の構成を説明するための図である。 図７におけるエクスパンド回路の構成を説明するための図である。 エクスパンド回路における各バッファ回路の出力信号を説明するためのタイミングチャートである。 セレクト信号とセレクタの出力信号との関係を説明するための図である。 エクスパンド回路におけるセレクタ及びＯＲ回路の出力信号を説明するためのタイミングチャートである。 光源駆動回路の出力信号を説明するためのタイミングチャートである。 半導体レーザにおける供給電流と降下電圧との関係を説明するための図である。 半導体レーザにおける供給電流と光出力との関係を説明するための図である。 図１３及び図１４における具体的な数値を説明するための図である。 動作電流におけるバイアス電流と変調電流の配分例を説明するための図である。 図１６における駆動電流Ａに対応する光波形及び駆動電流Ｂに対応する光波形を説明するための図である。 動作電流の大きさが異なる２つの駆動電流の例を説明するための図である。 図１８における駆動電流Ｂに対応する従来の光波形及び駆動電流Ｄに対応する従来の光波形を説明するための図である。 ＬＤ発光領域に相当する電流分Ｉｌｄ、ＬＥＤ発光領域に相当する電流分Ｉｌｅｄ、差分電圧ΔＶを説明するための図である。 半導体レーザに供給される駆動電流の時間変化を説明するための図である。 寄生容量を説明するための図である。 動作電流がＩｏｐ１のときに半導体レーザに供給される駆動電流の時間変化を説明するための図である。 動作電流がＩｏｐ２（＞Ｉｏｐ１）のときに半導体レーザに供給される駆動電流の時間変化を説明するための図である。 端面発光レーザに供給される駆動電流の時間変化を説明するための図である。 面発光レーザに供給される駆動電流の時間変化を説明するための図である。 初期化処理の際に行われる変調電流の設定処理を説明するための図である。 カラープリンタの概略構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２７を用いて説明する。図１には、一実施形態に係るレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。

この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、光源装置１０、シリンドリカルレンズ３１、ポリゴンミラー３３、偏向器側走査レンズ３５、像面側走査レンズ３６、２つの光検知用ミラー（３７ａ、３７ｂ）、及び２つの光検知センサ（３８ａ、３８ｂ）などを備えている。そして、これらは、不図示の光学ハウジングの所定位置に組み付けられている。

なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、感光体ドラム１０３０の長手方向に沿った方向をＹ軸方向、各走査レンズ（３５、３６）の光軸に沿った方向をＸ軸方向として説明する。また、シリンドリカルレンズ３１の光軸方向を「Ｗ方向」、Ｚ軸方向及びＷ方向のいずれにも直交する方向を「Ｍ方向」とする。

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

光源装置１０は、一例として図３に示されるように、光源１１、カップリングレンズ１３、第１開口板１４、モニタ光用反射ミラー１５、第２開口板１６、集光レンズ１７、受光素子１８、及び光源制御装置２２を有している。そして、光源１１、受光素子１８及び光源制御装置２２は、同一の回路基板１９上にそれぞれ実装されている。なお、光源装置１０における主走査対応方向はＭ方向に平行な方向であり、副走査対応方向はＺ軸方向に平行な方向である。

光源１１は、一例として図４に示されるように、レーザチップ１００を有している。

このレーザチップ１００は、２次元的に配列されている３２個の発光部、及び３２個の発光部の周囲に設けられ、各発光部に対応した３２個の電極パッドを有している。また、各電極パッドは、対応する発光部と配線部材によって電気的に接続されている。

３２個の発光部は、図５に示されるように、全ての発光部をＺ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等しく（図５では「ｃ」）なるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

ここでは、各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、レーザチップ１００は、いわゆる面発光レーザアレイチップである。

光源１１は、＋Ｗ方向に向けて光束が射出されるように配置されている。

図３に戻り、カップリングレンズ１３は、光源１１から射出された光束を略平行光とする。

第１開口板１４は、開口部を有し、カップリングレンズ１３を介した光束を整形する。ここでは、第１開口板１４は、カップリングレンズ１３を介した光束の最も光強度の大きい部分が開口部のほぼ中央を通るように配置されている。また、第１開口板１４の開口部の周囲は、高い反射率を有する反射部材でできている。

そして、第１開口板１４は、開口部の周囲の反射部材で反射された光束をモニタ用光束として利用するため、カップリングレンズ１３の光軸に直交する仮想面に対して傾斜して配置されている。

第１開口板１４の開口部を通過した光束が、光源装置１０から射出される光束である。

モニタ光用反射ミラー１５は、第１開口板１４の反射部材で反射された光束（モニタ用光束）を受光素子１８に向かう方向に反射する。

第２開口板１６は、モニタ光用反射ミラー１５で反射されたモニタ用光束のビーム径を規定する。第２開口板１６の開口部の大きさ及び形状は、第１開口板１４の開口部の大きさ及び形状に応じて決定される。

集光レンズ１７は、第２開口板１６の開口部を通過したモニタ用光束を集光する。

受光素子１８は、モニタ用光束を受光する。この受光素子１８は、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

第１開口板１４と受光素子１８との間のモニタ用光束の光路上に配置される光学系は、モニタ光学系とも呼ばれている。本実施形態では、モニタ光学系は、モニタ光用反射ミラー１５と第２開口板１６と集光レンズ１７とから構成されている。

図２に戻り、シリンドリカルレンズ３１は、光源装置１０の第１開口板１４の開口部を通過した光束、すなわち、光源装置１０から射出された光束を、ポリゴンミラー３３の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

光源１１とポリゴンミラー３３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１３と第１開口板１４とシリンドリカルレンズ３１とから構成されている。

ポリゴンミラー３３は、一例として内接円の半径が２５ｍｍの６面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー３３は、Ｚ軸方向に平行な軸の周りを等速回転しながら、シリンドリカルレンズ３１からの光束を偏向する。

偏向器側走査レンズ３５は、ポリゴンミラー３３で偏向された光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ３６は、偏向器側走査レンズ３５を介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ３６を介した光束が感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー３３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。

ポリゴンミラー３３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ３５と像面側走査レンズ３６とから構成されている。なお、偏向器側走査レンズ３５と像面側走査レンズ３６の間の光路上、及び像面側走査レンズ３６と感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。

光検知センサ３８ａには、ポリゴンミラー３３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち１走査における書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー３７ａを介して入射する。また、光検知センサ３８ｂには、ポリゴンミラー３３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち１走査における書き込み終了後の光束の一部が、光検知用ミラー３７ｂを介して入射する。

各光検知センサはいずれも、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

光源制御装置２２は、一例として図６に示されるように、画素クロック生成回路２１５、画像処理回路２１６、書込制御回路２１９、及び光源駆動回路２２１などを有している。なお、図６における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。また、画素クロック生成回路２１５及び画像処理回路２１６の少なくとも一方は、光源制御装置２２とは別に設けられても良い。

画素クロック生成回路２１５は、画素クロック信号を生成する。ここで生成された画素クロック信号は、書込制御回路２１９に供給される。

画像処理回路２１６は、プリンタ制御装置１０６０を介して上位装置から受信した画像情報をラスター展開するとともに、所定の中間調処理などを行った後、各画素の階調を表す画像データを発光部毎に作成する。

書込制御回路２１９は、光検知センサ３８ａの出力信号に基づいて走査開始を検出すると、画素クロック信号に同期して画像処理回路２１６から画像データを取り込み、発光信号を生成する。

また、書込制御回路２１９は、光源駆動回路２２１とレーザチップ１００との間の寄生容量及びレーザチップ１００の発光特性に応じて、前記パルス細りの大きさを求め、該パルス細りを補正するためのセレクト信号を生成する。このセレクト信号は、光源駆動回路２２１に出力される。

また、書込制御回路２１９は、点灯時にレーザチップ１００に供給される電流値に対応する発光制御信号を光源駆動回路２２１に出力する。

また、書込制御回路２１９は、受光素子１８の出力信号に基づいて、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。そして、その結果に基づいて、発光制御信号を調整する。

さらに、書込制御回路２１９は、光検知センサ３８ａの出力信号と光検知センサ３８ｂの出力信号とから、各光検知センサの間を光束が走査するのに要した時間を求め、その時間に予め設定されている数のパルスが収まるように画素クロック信号を補正する。

光源駆動回路２２１は、書込制御回路２１９からの発光信号に基づいてレーザチップ１００の各発光部を駆動する。

ここでは、光源駆動回路２２１は、一例として図７に示されるように、タイミング信号生成回路２２１ａ、微分量子効率検出回路２２１ｂ、Ｄ／Ａ変換回路２２１ｃ、エクスパンド回路２２１ｄ、比較器２２１ｅ、サンプルホールド回路２２１ｆ、スイッチ２２１ｇなどを有している。

タイミング信号生成回路２２１ａは、電源投入後及びリセット後に行われる初期化処理の際のタイミング信号を生成する。

微分量子効率検出回路２２１ｂは、タイミング信号とサンプルホールド回路２２１ｆの出力信号とに基づいて、微分量子効率を検出する。

Ｄ／Ａ変換回路２２１ｃは、微分量子効率検出回路２２１ｂの出力信号（デジタル信号）をアナログ信号に変換する。このＤ／Ａ変換回路２２１ｃの出力信号に応じて変調電流の電流値が決定される。

比較器２２１ｅは、発光制御信号と受光素子１８の出力信号とを比較し、比較結果を出力する。

サンプルホールド回路２２１ｆは、比較器２２１ｅの出力信号をサンプルホールドする。このサンプルホールド回路２２１ｆの出力信号に応じてバイアス電流の電流値が調整される。また、サンプルホールド回路２２１ｆの出力信号は、微分量子効率検出回路２２１ｂにも供給される。

エクスパンド回路２２１ｄは、発光信号とセレクト信号とに基づいて、変調信号を生成する。このエクスパンド回路２２１ｄの出力信号によってスイッチ２２１ｇがオン／オフされる。

スイッチ２２１ｇがオフ状態のときは、バイアス電流のみが光源１１に供給され、スイッチ２２１ｇがオン状態のときは、（バイアス電流＋変調電流）が光源１１に供給される。

エクスパンド回路２２１ｄは、一例として図８に示されるように、発光信号を遅延させる複数段（ここでは、８段）のバッファ回路（ｆ１〜ｆ８）、セレクト信号に応じて各バッファ回路の出力のいずれかを選択して出力するセレクタｆ１０、発光信号とセレクタｆ１０の出力信号の論理和を出力するＯＲ回路ｆ１１を有している。なお、各バッファ回路における信号の遅延量は、レーザの特性やレーザが実装される回路基板の特性に応じて設定されており、大体数百ｐｓ〜数ｎｓ程度である。

図９には、エクスパンド回路２２１ｄに入力される発光信号、及び各バッファ回路（ｆ１〜ｆ８）から出力される信号のタイミングチャートが示されている。

図１０には、セレクタｆ１０の動作が示されている。ここでは、セレクト信号は３つのパラレル信号から構成されている。なお、以下では、便宜上、例えば３つのパラレル信号の信号レベルがいずれも「ローレベル」のときを（０００）、３つのパラレル信号の信号レベルがいずれも「ハイレベル」のときを（１１１）のように表現している。

そして、セレクタｆ１０の出力信号は、セレクト信号が（０００）であれば、バッファ回路ｆ１からの信号となり、（００１）であれば、バッファ回路ｆ２からの信号となり、（０１０）であれば、バッファ回路ｆ３からの信号となり、（０１１）であれば、バッファ回路ｆ４からの信号となる。

また、セレクタｆ１０の出力信号は、セレクト信号が（１００）であれば、バッファ回路ｆ５からの信号となり、（１０１）であれば、バッファ回路ｆ６からの信号となり、（１１０）であれば、バッファ回路ｆ７からの信号となり、（１１１）であれば、バッファ回路ｆ８からの信号となる。

図１１には、一例として、セレクト信号が（０１１）のときの、セレクタｆ１０の出力信号、及びＯＲ回路ｆ１１の出力信号のタイミングチャートが示されている。この場合、発光信号における立ち下がりタイミングとＯＲ回路ｆ１１の出力信号における立ち下がりタイミングとの差が、エクスパンド量となる。

そして、図１２には、このときのスイッチ２２１ｇの状態、及び光源駆動回路２２１の出力信号（駆動電流）のタイミングチャートが示されている。

また、図１２には、このときの光源から射出される光の光波形が示されている。なお、図１２には、発光信号に応じた駆動電流を光源に供給する従来の光源駆動回路を用いたときに、光源から射出される光の光波形（従来の光波形）も示されている。この場合は、パルス細りを生じた光波形となる。

すなわち、本実施形態では、前記パルス細りの発生を抑制することができる。

ここで、バイアス電流について説明する。

図１３には、一般に市販されているある半導体レーザ（ＬＤ）に微小な電流Ｉ_ＬＤを供給したときのＬＤ降下電圧Ｖ_{ＬＤＤＯＷＮ}（Ｖ）の実測結果が示されている。また、図１４には、該半導体レーザ（ＬＤ）に微小な電流Ｉ_ＬＤを供給したときの光出力Ｐ（μＷ）の実測結果が示されている。さらに、図１５には、図１３及び図１４における具体的な数値が示されている。

図１３及び図１５によると、ＬＤ降下電圧Ｖ_{ＬＤＤＯＷＮ}は、ＬＤ電流Ｉ_ＬＤが増えるにつれ、少しずつ大きくなり、ＬＤ電流Ｉ_ＬＤが０．２５ｍＡのときに既に１．４Ｖ程度になっている。

半導体レーザ（ＬＤ）には直流抵抗成分があるため、ＬＤ電流Ｉ_ＬＤが増えるとＬＤ降下電圧Ｖ_{ＬＤＤＯＷＮ}も少しずつ大きくなるが、ＬＤ電流Ｉ_ＬＤが０のときにＬＤ降下電圧Ｖ_{ＬＤＤＯＷＮ}が０であったのに対し、上記のようにＬＤ電流Ｉ_ＬＤが０．２５ｍＡのときに既にＬＤ降下電圧Ｖ_{ＬＤＤＯＷＮ}が１．４Ｖになっているのは、僅か０．２５ｍＡ流しただけで、半導体レーザ（ＬＤ）のインピーダンスが十分小さくなっており、次に閾値電流を流す際の応答特性が十分向上していると考えられる。

そこで、半導体レーザ（ＬＤ）に１ｍＡ程度の微小なバイアス電流を流しておくことで、その降下電圧変化も少なく、高速に応答できることが判る。

また、図１４及び図１５によると、ＬＤ電流Ｉ_ＬＤが１ｍＡのときでも、半導体レーザ（ＬＤ）の発光出力は１．２６μＷである。この値は、通常の半導体レーザ（ＬＤ）の発光出力が１ｍＷ以上であることを考えれば、その０．１％程度であり、画像形成装置では悪影響を与えるレベルではない。

また、１つの光量モニタ用ＰＤを用いて半導体レーザアレイ（ＬＤアレイ）のＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）を行う場合、１つの発光部の光量制御中に、他の発光部が約１μＷの微発光をしていることは問題とならない。

他の半導体レーザ（ＬＤ）でも、図１３〜図１５と同様な特性を示している。

そして、発振波長が短い半導体レーザ（ＬＤ）ほど、電流を供給した際の応答時間が遅くなる。また、発振波長が短い半導体レーザ（ＬＤ）ほど、直流抵抗成分が大きくなる。

ところで、半導体レーザを点灯させる際の駆動電流である動作電流におけるバイアス電流Ｉｂと変調電流の配分については、種々のものが考えられる（図１６参照）。なお、図１６におけるＩｏｐが動作電流である。

（１）駆動電流Ａ
駆動電流Ａは、バイアス電流が発振閾値電流Ｉｔｈよりやや小さい駆動電流である。この場合、発光信号がローレベルのとき、半導体レーザは、まだＬＤ発光をしていない「ＬＥＤ発光状態」にある。そして、発光信号がハイレベルになり、変調電流が付加されると直ちに「ＬＤ発光状態」になり、発光を開始する。

この場合には、パルス細りはほとんど生じない（図１７参照）。

しかしながら、バイアス電流が発振閾値電流Ｉｔｈに近いため、オフセット発光量が大きくなり、画像形成装置では地汚れを生じるおそれがある。また、オフセット発光量が大きいため、光による感光体での電荷のチャージが発生し、画像品質に悪影響を及ぼすおそれがある。

（２）駆動電流Ｂ
駆動電流Ｂは、駆動電流Ａよりもバイアス電流Ｉｂを小さくし、その分変調電流を大きくした駆動電流である。この場合、パルス細りに対してはあまり有効とはならない（図１７参照）。

ところで、半導体レーザは、注入電流の大きさにより発光遅延特性が異なる。そこで、一般的に駆動電流が小さいほど大きな発光遅延、つまりパルス細りが発生する（図１８及び図１９参照）。

次に、エクスパンド回路２２１ｄでのエクスパンド量の決定について説明する。

ここでは、一例として図２０のＩＬ特性に示されるように、（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）をＬＤ発光領域に相当する電流分Ｉｌｄといい、（Ｉｔｈ−Ｉｂ）をＬＥＤ発光領域に相当する電流分Ｉｌｅｄという。そして、（Ｉｌｄ＋Ｉｌｅｄ）を高速に駆動するレーザドライブ電流Ｉｄｒｖという。

また、点灯時の動作電圧をＶｏｐ、閾値電流を供給した時の電圧をＶｔｈ、バイアス電流を供給した時の電圧をＶｂとする。そして、（Ｖｔｈ−Ｖｂ）を差分電圧ΔＶとする。

図２１には、半導体レーザを点灯する際の電流波形が示されている。ここでは、時刻ｔ１で立ち上がり開始し、時刻ｔ２で（Ｉｂ＋Ｉｌｅｄ）となり、時刻ｔ３でＩｏｐ（＝Ｉｂ＋Ｉｌｅｄ＋Ｉｌｄ）となる。なお、図２２では、分かりやすくするため、電流の立ち上がりは直線としている。

ところで、光源ドライバと半導体レーザの間には、光源ドライバの出力容量、回路基板の配線容量、半導体レーザを保持するパッケージ部材の入力容量等の寄生容量がある。それらの合計をＣとしたときの等価回路が図２２に示されている。

そこで、光源ドライバからの変調電流は、寄生容量Ｃのチャージを行った後に、半導体レーザに供給されることになる。

この場合における、動作電流がＩｏｐ１のときの電流波形が図２３に示され、動作電流がＩｏｐ２（＞Ｉｏｐ１）のときの電流波形が図２４に示されている。ここでは、駆動電流の供給開始時刻をｔ０としている。また、動作電流の大きさに関わらずｔ３−ｔ０は同じであるものとしている。

動作電流がＩｏｐ１のとき、半導体レーザに供給される電流は、時刻ｔ０ではＩｂ、時刻ｔ１１ではＩｂのまま、時刻ｔ１２では（Ｉｂ＋Ｉｌｅｄ）、時刻ｔ３ではＩｏｐ１（Ｉｂ＋Ｉｌｅｄ＋Ｉｌｄ１）である。但し、ｔ０〜ｔ１１間では、寄生容量に電流が流れている。

動作電流がＩｏｐ２のとき、半導体レーザに供給される電流は、時刻ｔ０ではＩｂ、時刻ｔ２１ではＩｂのまま、時刻ｔ２２ではＩｔｈ（Ｉｂ＋Ｉｌｅｄ）、時刻ｔ３ではＩｏｐ２（Ｉｂ＋Ｉｌｅｄ＋Ｉｌｄ２）である。但し、ｔ０〜ｔ２１間では、寄生容量Ｃに電流が流れている。

光波形における「パルス細り」は、（１）寄生容量Ｃへのチャージ時間と（２）電流値が立ち上がり始めてからＩｔｈに到達するまでの時間（以下、「Ｉｔｈ到達時間」ともいう）、の和に関係していると考えられる。

（１）寄生容量Ｃへのチャージ時間について：
動作電流がＩｏｐ１のときは、チャージ時間が（ｔ１１−ｔ０）、Ｉｔｈ到達時間が（ｔ１２−ｔ１１）であるため、チャージ時間とＩｔｈ到達時間の和は（ｔ１２−ｔ０）となる。

動作電流がＩｏｐ２のときは、チャージ時間が（ｔ２１−ｔ０）、Ｉｔｈ到達時間が（ｔ２２−ｔ２１）であるため、チャージ時間とＩｔｈ到達時間の和は（ｔ２２−ｔ０）となる。

寄生容量Ｃにチャージされる電荷Ｑは、Ｑ＝Ｃ×ΔＶである。そこで、電荷Ｑは、動作電流がＩｏｐ１のときは、次の（１）式で示され、動作電流がＩｏｐ２のときは、次の（２）式で示される。
Ｑ＝１／２×Ｉｏｐ１×｛（ｔ１１−ｔ０）／（ｔ３−ｔ０）｝×（ｔ１１−ｔ０） ……（１）
Ｑ＝１／２×Ｉｏｐ２×｛（ｔ１２−ｔ０）／（ｔ３−ｔ０）｝×（ｔ１２−ｔ０） ……（２）

ここで、Ｉｏｐ１／Ｉｏｐ２＝Ｋとすると、上記（１）式と上記（２）式とから、次の（３）式の関係が得られる。
（ｔ１２−ｔ０）／（ｔ１１−ｔ０）＝Ｋ^１／２ ……（３）

すなわち、Ｋが判れば、チャージ時間の比が判る。

そこで、例えば、動作電流がＩｏｐ１のときの寄生容量に起因する発光信号におけるパルス幅のエクスパンド量（Ｅｃ１とする）が既知であり、動作電流をＩｏｐ２とするときは、そのときの寄生容量に起因する発光信号におけるパルス幅のエクスパンド量（Ｅｃ２とする）を、次の（４）式から求めることができる。
Ｅｃ２＝Ｅｃ１×（Ｉｏｐ１／Ｉｏｐ２）^１／２ ……（４）

ところで、Ｉｌｅｄが十分に小さい場合にはΔＶも十分小さく、寄生容量に起因するパルス細り分の補正は不要である。具体的には、Ｉｌｅｄ／（Ｉｌｅｄ＋Ｉｌｄ）＜０．１、つまり寄生容量Ｃへのチャージが既に十分なされている状態の場合には、補正の必要がないが、Ｉｌｅｄ／（Ｉｌｅｄ＋Ｉｌｄ）≧０．１の場合には、寄生容量Ｃへのチャージが無視できなくなるため、補正が必要である。

（２）Ｉｔｈ到達時間について：
動作電流がＩｏｐ１のときのＩｔｈ到達時間と、動作電流がＩｏｐ２のときＩｔｈ到達時間の比（ｔ１２−ｔ１１）／（ｔ２２−ｔ２１）は、動作電流の比Ｉｏｐ１／Ｉｏｐ２と等しいため、Ｋとなる。

そこで、例えば、動作電流がＩｏｐ１のときのＩｔｈ到達時間に起因する発光信号におけるパルス幅のエクスパンド量（Ｅ_ＬＥＤ１とする）が既知であり、動作電流をＩｏｐ２とするときは、そのときのＩｔｈ到達時間に起因する発光信号におけるパルス幅のエクスパンド量（Ｅ_ＬＥＤ２とする）を、次の（５）式から求めることができる。
Ｅ_ＬＥＤ２＝Ｅ_ＬＥＤ１×（Ｉｏｐ１／Ｉｏｐ２） ……（５）

従って、動作電流がＩｏｐ２のときには、発光信号におけるパルス幅のエクスパンド量をＥｃ２＋Ｅ_ＬＥＤ２とすることにより、パルス細りを低減することができる。

次に、具体的に説明する。

Ａ．半導体レーザが端面発光レーザであり、図２５に示される電流波形の場合について説明する。

半導体レーザに供給する駆動電流の立ち上がり時間を２［ｎｓ］、Ｉｂ＝７［ｍＡ］、Ｉｔｈ＝１０［ｍＡ］、Ｉｏｐ＝１２［ｍＡ］、Ｖｏｐ−Ｖｂ（＝ΔＶ）＝０．２５［Ｖ］とする。すなわち、Ｉｌｅｄ＝３［ｍＡ］、Ｉｌｄ＝２［ｍＡ］である。

そして、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流（Ｉｔとする）である５［ｍＡ］が半導体レーザに供給される場合について説明する。

Ａ−１．寄生容量Ｃへのチャージ時間について：
寄生容量Ｃを５ｐＦとすると、Ｑ＝Ｃ×ΔＶから、次の（６）式が得られる。
Ｑ＝５×１０^−１２×０．２５＝１．２５×１０^−１２ ……（６）

立ち上がり部分において供給される電流Ｉｔｒは、時間ｔ［ｓ］の関数として次の（７）式で示される。
Ｉｔｒ＝２．５×１０^−３×１０^９×ｔ ……（７）

また、Ｑは、次の（８）式で示すことができる。
Ｑ＝１／２×Ｉｔｒ×ｔ ……（８）

上記（７）式を上記（８）式に代入すると、次の（９）式が得られる。
Ｑ＝１／２×２．５×１０^−３×１０^９×ｔ^２ ……（９）

上記（６）式＝上記（９）式から、ｔ＝１×１０^−９［ｓ］となる。すなわち、寄生容量Ｃへのチャージによる立ち上がりの遅れが１［ｎｓ］生じる。

ここで、Ｉｌｄ＝２０［ｍＡ］に変更し、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流Ｉｔ＝２３［ｍＡ］が供給される場合には、上記と同様にして計算すると、ｔ＝０．４６６×１０^−９［ｓ］となる。すなわち、０．４６６［ｎｓ］の立ち上がりの遅れが生じる。

そこで、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流値がＩｔａのときの立ち上がりの遅れ量をｔａ、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流値がＩｔｂのときの立ち上がりの遅れ量をｔｂとすると、次の（１０）式の関係が得られる。
ｔａ／ｔｂ＝（Ｉｔａ／Ｉｔｂ）^１／２ ……（１０）

Ａ−２．Ｉｔｈ到達時間について：
Ｉｔｈ到達時間ｔ２は、次の（１１）式から求めることができる。ここでは、（ｔ３−ｔ１）は２［ｎｓ］である。
ｔ２＝（ｔ３−ｔ１）×Ｉｌｅｄ／（Ｉｌｅｄ＋Ｉｌｄ） ……（１１）

そこで、Ｉｌｅｄ＝３［ｍＡ］、Ｉｌｄ＝２［ｍＡ］のときのＩｔｈ到達時間ｔ２は、２［ｎｓ］×（３［ｍＡ］／５［ｍＡ］）＝１．２［ｎｓ］である。すなわち、１．２［ｎｓ］の遅れが発生する。

また、Ｉｌｅｄ＝３［ｍＡ］、Ｉｌｄ＝２０［ｍＡ］のときのＩｔｈ到達時間ｔ２は、２［ｎｓ］×（３［ｍＡ］／２３［ｍＡ］）＝０．２６［ｎｓ］である。すなわち、０．２６［ｎｓ］の遅れが発生する。

そこで、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流値がＩｔａのときのＩｔｈ到達時間をｔ２ａ、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流値がＩｔｂのときのＩｔｈ到達時間をｔ２ｂとすると、次の（１２）式の関係が得られる。
ｔ２ａ／ｔ２ｂ＝２（Ｉｔａ／Ｉｔｂ） ……（１２）

Ａ−３．パルス細り量について、
パルス細り量は、寄生容量Ｃのチャージ時間とＩｔｈ到達時間の和であることから、上記Ｉｔ＝５［ｍＡ］のときのパルス細り量は２．２［ｎｓ］であり、Ｉｔ＝２３［ｍＡ］のときのパルス細り量は０．７２６［ｎｓ］である。

Ｂ．半導体レーザが面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であり、図２６に示される電流波形の場合について説明する。

半導体レーザに供給する駆動電流の立ち上がり時間を２［ｎｓ］、Ｉｂ＝０．３［ｍＡ］、Ｉｔｈ＝０．６［ｍＡ］、Ｉｏｐ＝２．６［ｍＡ］、Ｖｏｐ−Ｖｂ（＝ΔＶ）＝０．３４［Ｖ］とする。すなわち、Ｉｌｅｄ＝０．３［ｍＡ］、Ｉｌｄ＝０．２［ｍＡ］である。

そして、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流Ｉｔである０．５［ｍＡ］が半導体レーザに供給される場合について説明する。

Ｂ−１．寄生容量Ｃへのチャージ時間について：
寄生容量Ｃを５ｐＦとすると、Ｑ＝Ｃ×ΔＶから、次の（１３）式が得られる。
Ｑ＝５×１０^−１２×０．３４＝１．７×１０^−１２ ……（１３）

上記（１３）式＝上記（９）式から、ｔ＝３．６９×１０^−９［ｓ］となる。すなわち、３．６９［ｎｓ］の立ち上がりの遅れが生じる。

ここで、Ｉｌｄ＝２［ｍＡ］に変更し、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流Ｉｔ＝２．３［ｍＡ］が供給される場合には、上記と同様にして計算すると、ｔ＝０．４６６×１０^−９［ｓ］となる。すなわち、０．４６６［ｎｓ］の立ち上がりの遅れが生じる。

そこで、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流値がＩｔａのときの立ち上がりの遅れ量をｔａ、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流値がＩｔｂのときの立ち上がりの遅れ量をｔｂとすると、上記（１０）式と同様な関係が得られる。

Ｂ−２．Ｉｔｈ到達時間について：
Ｉｔｈ到達時間ｔ２は、上記（１１）式から求めることができる。ここでは、（ｔ３−ｔ１）は２［ｎｓ］である。

そこで、Ｉｌｅｄ＝０．３［ｍＡ］、Ｉｌｄ＝０．２［ｍＡ］のときのＩｔｈ到達時間ｔ２は、２［ｎｓ］×（０．３［ｍＡ］／０．５［ｍＡ］）＝１．２［ｎｓ］である。すなわち、１．２［ｎｓ］の遅れが発生する。

また、Ｉｌｅｄ＝０．３［ｍＡ］、Ｉｌｄ＝２［ｍＡ］のときのＩｔｈ到達時間ｔ２は、２［ｎｓ］×（０．３［ｍＡ］／２．３［ｍＡ］）＝０．２６［ｎｓ］である。すなわち、０．２６［ｎｓ］の遅れが発生する。

そこで、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流値がＩｔａのときのＩｔｈ到達時間をｔ２ａ、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流値がＩｔｂのときのＩｔｈ到達時間をｔ２ｂとすると、上記（１２）式の関係が得られる。

Ｂ−３．パルス細り量について、
パルス細り量は、寄生容量Ｃへのチャージ時間とＩｔｈ到達時間の和であることから、上記Ｉｔ＝０．５［ｍＡ］のときのパルス細り量は４．８８［ｎｓ］であり、Ｉｔ＝２．３［ｍＡ］のときのパルス細り量は０．７２６［ｎｓ］である。

面発光レーザの場合には、端面発光レーザに比べて、駆動電流が小さい分、信号の遅延量が大きくなり、パルス細り量に関しては、より大きな補正が必要となる。なお、端面発光レーザにおいても、Ｉｔｈや駆動電流が小さい場合、及び低光量で使用する場合には、面発光レーザと同様な発光信号の補正が有効である。

Ｃ．エクスパンド量について：
エクスパンド量としては、次の（１４）式及び（１５）式のいずれかを用いることとなる。そして、どちらが好ましいかは系に依存するため、系に応じた計算式を用いれば良い。
（寄生容量Ｃのチャージ時間）＋（Ｉｔｈ到達時間） ……（１４）
｛（寄生容量Ｃのチャージ時間）^２＋（Ｉｔｈ到達時間）^２｝^１／２ ……（１５）

例えば、寄生容量Ｃのチャージ時間が３［ｎｓ］、Ｉｔｈ到達時間が２［ｎｓ］のときには、エクスパンド量は、上記（１４）式を用いると５［ｎｓ］となり、上記（１５）式を用いると３．６［ｎｓ］となる。

また、上記説明したように、互いに異なる２つの動作電流における、寄生容量Ｃへのチャージ時間の比、及びＩｔｈ到達時間の比は、２つの動作電流の比と関係があることから、１回の初期評価を行い、その結果を不図示のメモリに保存しておけば、動作電流が変更されたとしても、上記比を用いて適切なエクスパンド量を決定することができる。

すなわち、エクスパンド量を、変調電流の比に応じて設定するような構成にすれば、適切なエクスパンド量を求めることができるため、安定したパルス幅の光出力を維持することが可能となる。これは、初期評価において、遅延量が異なる複数の発光信号と実際のパルス細り量との関係を得ることにより実現できる。また、初期評価の回数が１回ですむという利点もある。

Ｄ．エクスパンド補正のアルゴリズムについて：
Ｄ−１．装置調整時あるいは装置の立ち上げ時に、あるバイアス電流及び光量において、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流Ｉｔ（アナログ値）、寄生容量Ｃへのチャージによる立ち上がりの遅れ量、Ｉｔｈ到達時間を計測し、基準値としてメモリに保存する。ここでの電流ＩｔをＩｓ、寄生容量Ｃへのチャージによる立ち上がりの遅れ量をＴ１、Ｉｔｈ到達時間をＴ２とする。

Ｄ−２．装置稼働時に、ＩｌｅｄとＩｌｄを合計した電流Ｉｔ（アナログ値）を計測し、次の（１６）式から寄生容量Ｃへのチャージによる立ち上がりの遅れ量ｔｃを算出する。
ｔｃ＝（Ｉｔ／Ｉｓ）^１／２・Ｔ１ ……（１６）

また、次の（１７）式からＩｔｈ到達時間ｔｔｈを算出する。
ｔｔｈ＝（Ｉｔ／Ｉｓ）・Ｔ２ ……（１７）

Ｄ−３．次の（１８）式あるいは（１９）式からエクスパンド量Ｅｐを算出する。
Ｅｐ＝ｔｃ＋ｔｔｈ ……（１８）
Ｅｐ＝（ｔｃ^２＋ｔｔｈ^２）^１／２ ……（１９）

なお、バイアス電流を可変とする場合には、バイアス電流を可変調整する際（例えば、ＡＰＣ時、Ｉｔｈ検出時）に、上記Ｄ−１と同様にして基準値を計測し、メモリに保存する。ところで、バイアス電流の変更は、一般にページ間で実施されることが多い（時間的に余裕があるため）。

Ｅ．変調電流の初期化について
電源投入時もしくはリセット時に、微分量子効率検出回路２２１ｂにて変調電流の初期化が行なわれる。

ここでは、一例として図２７に示されるように、タイミング信号生成回路２２１ａにて、Ｔ＝０からＴ＝９までの１０タイミングが生成される。そして、半導体レーザに対して、Ｔ＝０で強制点灯（電流値＝Ｉｏｐ）、Ｔ＝１でオフセット発光（電流値＝Ｉｔｈ近傍）、Ｔ＝９で消灯（電流値＝Ｉｂ）させる。

Ｔ＝１において、サンプルホールド回路２２１ｆにてＩｏｐ−Ｉｔｈをホールドし、そのホールド値とＤ／Ａ変換回路２２１ｃの出力電流（以下では、「Ｄ／Ａ電流」ともいう）の設定値が等しくなるように、Ｔ＝１からＴ＝９まで、Ｄ／Ａ電流の電流値を大きい方から順次比較していき、変調電流の設定を行う。ここでは、Ｄ／Ａ変換回路２２１ｃが８ビット構成の場合について説明したが、Ｄ／Ａ変換回路２２１ｃのビット構成により必要となるタイミング数が異なる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置１０１０では、光源制御装置２２によって本発明のレーザ駆動装置が構成されている。そして、書込制御回路２１９とエクスパンド回路２２１ｄとによって本発明のレーザ駆動装置における拡張回路が構成されている。

また、光源制御装置２２によって本発明のレーザ駆動方法が実施されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光源装置１０によると、光源１１、カップリングレンズ１３、第１開口板１４、モニタ光学系、受光素子１８、及び光源制御装置２２を有している。

そして、光源制御装置２２は、画素クロック生成回路２１５、画像処理回路２１６、書込制御回路２１９、及び光源駆動回路２２１などを有している。

書込制御回路２１９は、発光信号におけるパルス幅とレーザチップ１００の点灯パルス幅との差に基づいて、発光信号におけるパルス幅を拡張するためのセレクト信号を生成する。

光源駆動回路２２１は、書込制御回路２１９からのセレクト信号に基づいてパルス幅を拡張するエクスパンド回路２２１ｄと、該パルス幅が拡張された発光信号に対応する駆動信号を出力するドライバとを有している。

この場合は、光源装置１０では、レーザチップ１００の寿命を短縮させることなく、レーザチップ１００から射出される光の光波形におけるパルス細りが低減され、高精度のパルス発光を行うことが可能となる。また、発光信号に対して光出力の積分光量のリニアリティを良好にすることができる。

また、エクスパンド回路２２１ｄでは、セレクト信号によってエクスパンド量を変更することができるため、例えば、レーザチップを交換し、発光特性が変化しても、容易に対応することができる。また、光源装置１０の汎用性が向上し、低価格化を図ることができる。

本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、光源装置１０を有しているため、高精度の光走査を行うことができる。

また、レーザチップ１００が複数の発光部を有しているため、同時に複数の光走査が可能となり、画像形成の高速化を図ることができる。

そして、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、光走査装置１０１０を備えているため、結果として、低濃度における階調再現に優れた高品質の画像を形成することができる。

ところで、半導体レーザでは、一般に発振波長が短いほど応答時間が遅くなり、直流抵抗成分も大きくなる。そこで、半導体レーザの発振波長が短波長化（７８０ｎｍ帯から６５０ｎｍ帯及び５００ｎｍ帯へ）する場合に、本実施形態の光源装置では、微少なバイアス電流を流し、閾値電流を流す時間を短くしても、パルス細りを抑制することができる。そのため、画像形成装置では、地肌汚れを従来よりも少なくすることができる。

また、上記実施形態では、発光部の発振波長が７８０ｎｍ帯の場合について説明したが、これに限定されるものではない。感光体の特性に応じて、発光部の発振波長を変更しても良い。

また、上記実施形態では、レーザチップが３２個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記光源装置１０は、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。その場合には、レーザチップ１００の発振波長は、その用途に応じて、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯であっても良い。

また、上記実施形態では、光走査装置１０１０がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも用いることができる。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば良い。

例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、例えば、図２８に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。

各感光体ドラムは、図２８中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットがそれぞれ配置されている。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光走査が行われ、各感光体ドラムに潜像が形成される。

そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が順次転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。

光走査装置２０１０は、前記光源装置１０と同様な光源装置を色毎に有している。従って、前記光走査装置１０１０と同様な効果を得ることができる。

そして、カラープリンタ２０００は、前記レーザプリンタ１０００と同様な効果を得ることができる。

なお、タンデム方式の多色カラープリンタでは、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合があるが、点灯させる発光部を選択することで各色の色ずれの補正精度を高めることができる。

また、このカラープリンタ２０００において、光走査装置を１色毎に設けても良いし、２色毎に設けても良い。

以上説明したように、本発明のレーザ駆動装置及びレーザ駆動方法によれば、寿命を短縮させることなく、半導体レーザのパルス発光を高精度に行うのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高精度の光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。

１０…光源装置、１１…光源、１８…受光素子、３３…ポリゴンミラー（偏向器）、３５…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、３６…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１００…レーザチップ（半導体レーザ、面発光レーザ）、２２…光源制御装置（レーザ駆動装置）、２１９…書込制御回路（拡張回路の一部）、２２１ｄ…エクスパンド回路（拡張回路の一部）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。

特開平４−２８３９７８号公報 特開平９−０８３０５０号公報 特開平５−３２８０７１号公報 特許第３４６６５９９号公報

Claims (13)

1. 発光信号に基づいて半導体レーザを駆動するレーザ駆動装置において、
   前記発光信号におけるパルス幅と前記発光信号に応じて点灯されたときの前記半導体レーザの点灯パルス幅との既知の差に基づいて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張する拡張回路と；
   前記拡張回路の出力信号に応じて、駆動信号を前記半導体レーザに出力するドライバと；を有し、
   前記拡張回路は、バイアス電流に変調電流が付加された動作電流が前記半導体レーザに供給されたときの、前記半導体レーザの閾値電流Ｉｔｈ、前記バイアス電流Ｉｂ、及び前記動作電流Ｉｏｐを用いて、（Ｉｔｈ−Ｉｂ）と（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）との比に基づいて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張することを特徴とするレーザ駆動装置。
2. 前記半導体レーザに動作電流Ｉｏｐ１が供給されたときの前記発光信号におけるパルス幅の拡張量Ｅ_ＬＥＤ１は既知であり、
   前記拡張回路は、前記半導体レーザに動作電流Ｉｏｐ２が供給されるとき、前記発光信号におけるパルス幅の拡張量Ｅ_ＬＥＤ２を、Ｅ_ＬＥＤ１×（Ｉｏｐ１／Ｉｏｐ２）から求めることを特徴とする請求項１に記載のレーザ駆動装置。
3. 発光信号に基づいて半導体レーザを駆動するレーザ駆動装置において、
   前記発光信号におけるパルス幅と前記発光信号に応じて点灯されたときの前記半導体レーザの点灯パルス幅との既知の差に基づいて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張する拡張回路と；
   前記拡張回路の出力信号に応じて、駆動信号を前記半導体レーザに出力するドライバと；を有し、
   前記拡張回路は、前記ドライバと前記半導体レーザとの間に寄生する寄生容量に応じて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張することを特徴とするレーザ駆動装置。
4. 前記半導体レーザに動作電流Ｉｏｐ１が供給されたときの前記発光信号におけるパルス幅の拡張量Ｅｃ１は既知であり、
   前記拡張回路は、前記半導体レーザに動作電流Ｉｏｐ２が供給されるとき、前記発光信号におけるパルス幅の拡張量Ｅｃ２を、Ｅｃ１×（Ｉｏｐ１／Ｉｏｐ２）^１／２から求めることを特徴とする請求項３に記載のレーザ駆動装置。
5. 前記拡張回路は、前記ドライバと前記半導体レーザとの間に寄生する寄生容量に応じて、前記発光信号におけるパルス幅を更に拡張することを特徴とする請求項２に記載のレーザ駆動装置。
6. 前記半導体レーザに動作電流Ｉｏｐ１が供給されたときの、前記寄生容量に起因する前記発光信号におけるパルス幅の拡張量Ｅｃ１は既知であり、
   前記拡張回路は、前記半導体レーザに動作電流Ｉｏｐ２が供給されるとき、前記寄生容量に起因する前記発光信号におけるパルス幅の拡張量Ｅｃ２を、Ｅｃ１×（Ｉｏｐ１／Ｉｏｐ２）^１／２から求めることを特徴とする請求項５に記載のレーザ駆動装置。
7. 前記拡張回路は、あらかじめ設定されている複数の拡張量から１つの拡張量を選択する選択回路を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザ駆動装置。
8. 前記半導体レーザの発光量を検出する受光素子と、
   前記受光素子の出力信号に基づいて、前記半導体レーザの発光量を制御する制御装置を更に有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ駆動装置。
9. 光によって被走査面を走査する光走査装置であって、
   半導体レーザと；
   前記半導体レーザを駆動する請求項１〜８のいずれか一項に記載のレーザ駆動装置と；
   前記半導体レーザからの光を偏向する偏向器と；
   前記偏向器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
10. 半導体レーザは、垂直共振器型の面発光レーザであることを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
11. 少なくとも１つの像担持体と；
    前記少なくとも１つの像担持体に対して、画像情報に応じて変調された光を走査する少なくとも１つの請求項９又は１０に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
12. 前記画像情報は、多色のカラー画像情報であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 発光信号に基づいて半導体レーザを駆動するレーザ駆動方法であって、
    前記発光信号におけるパルス幅と前記発光信号に応じて点灯されたときの前記半導体レーザの点灯パルス幅との差を求める工程と；
    前記差に基づいて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張する工程と；
    前記拡張された発光信号に応じて、駆動信号を前記半導体レーザに出力する工程と；を含み、
    前記拡張する工程では、バイアス電流に変調電流が付加された動作電流が前記半導体レーザに供給されたときの、前記半導体レーザの閾値電流Ｉｔｈ、前記バイアス電流Ｉｂ、及び前記動作電流Ｉｏｐを用いて、（Ｉｔｈ−Ｉｂ）と（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）との比に基づいて、前記発光信号におけるパルス幅を拡張することを特徴とするレーザ駆動方法。

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