JP5717402B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。 The present invention is related to an electrophotographic image forming apparatus.

電子写真方式の画像形成装置が備える走査光学装置は、入力された画像データに応じて半導体レーザを駆動し、その画像データに応じた静電潜像を感光体上に形成する。近年のプリンタ、複写機の高速化、高画質化に伴い、走査光学装置の生産性が重要視されている。走査光学装置の生産性は、単位時間あたりの露光ライン数により決定され、生産性を上げるためには、レーザスキャナーモータの回転速度を上げる、回転多面鏡の面数を増やす、1走査に露光するビーム数を増やすこと等の手法が考えられる。しかし、レーザスキャナーモータの回転速度は限界に近づいており、昇温、騒音、コストアップ等の課題も発生している。また、回転多面鏡の面数を増やすことにより走査角度が小さくなるため、同一の露光幅を得るためには光路長をより長くする必要があり、装置の大型化、コストアップを招いていた。このため、近年はマルチビームのレーザダイオードが開発され、2ビームから4ビーム、更なるマルチビームの開発が行われてきた。例えば、特許文献1では、マルチビーム化する手法が提案されており、従来のレーザである端面発光型のレーザダイオードから、よりマルチビーム化に適した面発光型のレーザダイオードの開発がなされ、一部実用化されている。   A scanning optical device included in an electrophotographic image forming apparatus drives a semiconductor laser in accordance with input image data, and forms an electrostatic latent image in accordance with the image data on a photoreceptor. With the recent increase in speed and image quality of printers and copiers, the productivity of scanning optical devices is regarded as important. The productivity of the scanning optical device is determined by the number of exposure lines per unit time. In order to increase the productivity, the rotation speed of the laser scanner motor is increased, the number of surfaces of the rotary polygon mirror is increased, and exposure is performed for one scan. A method such as increasing the number of beams can be considered. However, the rotational speed of the laser scanner motor is approaching its limit, and problems such as temperature rise, noise, and cost increase have occurred. Further, since the scanning angle is reduced by increasing the number of surfaces of the rotary polygon mirror, it is necessary to increase the optical path length in order to obtain the same exposure width, resulting in an increase in size and cost of the apparatus. Therefore, in recent years, multi-beam laser diodes have been developed, and further multi-beams have been developed from 2 to 4 beams. For example, Patent Document 1 proposes a multi-beam technique, and a surface-emitting laser diode suitable for multi-beam development has been developed from an edge-emitting laser diode that is a conventional laser. Has been put to practical use.

ところで、半導体レーザ(レーザ素子)の光出力特性は周囲の温度変化に敏感なため、一定の電流値で駆動されていても周囲の温度変化や自己発熱等により、その光出力は大きく変動してしまう。そのため、この光出力の温度依存性に対応して、光出力を一定に保つために半導体レーザの光量制御が行われ、この制御をオートパワーコントロール(以下、「APC」という)制御という。APC制御では、レーザビーム出力をレーザ近傍で1水平走査に1度検出し、この検出信号をレーザ駆動回路にフィードバックし、レーザビーム出力が所定の設定値と常に等しくなるように、半導体レーザの駆動電流を設定し、レーザビーム強度を制御する。これにより、温度変化に対して光出力を安定させる。また、一般的に半導体レーザは、同一環境において同一の電流値で駆動すれば一定の光量で点灯することが知られており、画像形成時にAPC制御により設定された駆動電流で半導体レーザを制御することで、APC制御時と同等の一定光量で点灯させることができる。   By the way, since the optical output characteristics of a semiconductor laser (laser element) are sensitive to ambient temperature changes, even if it is driven at a constant current value, its optical output varies greatly due to ambient temperature changes and self-heating. End up. Therefore, in response to the temperature dependence of the light output, the light amount control of the semiconductor laser is performed in order to keep the light output constant, and this control is called auto power control (hereinafter referred to as “APC”) control. In the APC control, the laser beam output is detected once in one horizontal scan in the vicinity of the laser, and this detection signal is fed back to the laser drive circuit to drive the semiconductor laser so that the laser beam output is always equal to a predetermined set value. Set the current and control the laser beam intensity. This stabilizes the light output against temperature changes. In general, it is known that a semiconductor laser is lit with a constant light amount when driven with the same current value in the same environment, and the semiconductor laser is controlled with a driving current set by APC control at the time of image formation. Thus, it is possible to turn on the light with a constant light amount equivalent to that during APC control.

図5(a)、(b)は、画像形成装置の印字動作時における、マルチビーム化されたレーザダイオードのAPC制御の動作タイミングを示したシーケンス図である。図5(a)、(b)において、LD1〜LD8の各行は、レーザダイオードLD1〜LD8における制御シーケンスを示す。図中の「APC」は前述したAPC制御を行うAPCモードの動作期間を示し、「印字」は画像形成装置が印字を行っている印字モードの動作期間を示し、「OFF」はレーザダイオードを点灯させない期間を示す。図5(a)は、全レーザダイオードのAPC制御を1走査の間に行う場合のシーケンスを示した図である。図5(a)において、前回の印字走査が終了した後に、各レーザダイオードLD1〜LD8は一旦「OFF」モードとなり、次に、レーザダイオードLD1が「APC」モードとなる。ドライバ回路は、レーザダイオードLD1を点灯させ、その光量が一定の光量になるように、レーザダイオードLD1の駆動電流を調整し、光量制御を行う。そのため、「APC」モードでは光量の制御値を一定にするのに、一定の時間が必要となる。そして、レーザダイオードLD1の光量制御が終了し、「OFF」モードとなると、続いてレーザダイオードLD2が「APC」モードとなる。このように、レーザダイオードLD1〜LD8の「APC」モード動作が順次行われ、レーザダイオードLD8までの「APC」モードを終了した後に、全てのレーザダイオードが「OFF」モードとなる。次に、レーザの走査が画像印字領域に入るため、「印字」モードとなって感光体を露光し、潜像形成を行う。そして、主走査方向の1ラインの潜像形成を終了した後に、また「OFF」モードとなり、次の走査ラインのために、前述した一連の「APC」モードの実行が開始される。   FIGS. 5A and 5B are sequence diagrams showing the operation timing of APC control of the laser diode converted into a multi-beam during the printing operation of the image forming apparatus. 5A and 5B, each row of LD1 to LD8 shows a control sequence in the laser diodes LD1 to LD8. “APC” in the figure indicates the operation period of the APC mode in which the APC control described above is performed, “printing” indicates the operation period of the printing mode in which the image forming apparatus performs printing, and “OFF” indicates that the laser diode is turned on. Indicates the period not to be allowed. FIG. 5A is a diagram showing a sequence in a case where APC control of all laser diodes is performed during one scan. In FIG. 5A, after the previous print scan is completed, each of the laser diodes LD1 to LD8 is once in the “OFF” mode, and then the laser diode LD1 is in the “APC” mode. The driver circuit turns on the laser diode LD1, adjusts the drive current of the laser diode LD1 so that the light amount becomes a constant light amount, and performs light amount control. Therefore, in the “APC” mode, a certain amount of time is required to make the light quantity control value constant. When the light amount control of the laser diode LD1 is completed and the “OFF” mode is set, the laser diode LD2 is subsequently set to the “APC” mode. As described above, the “APC” mode operation of the laser diodes LD1 to LD8 is sequentially performed, and after the “APC” mode up to the laser diode LD8 is finished, all the laser diodes are set to the “OFF” mode. Next, since the laser scanning enters the image printing area, the “printing” mode is set to expose the photosensitive member to form a latent image. Then, after the formation of one line of latent image in the main scanning direction is completed, the “OFF” mode is set again, and the execution of the series of “APC” modes described above is started for the next scanning line.

以上説明したように、APC制御では、レーザダイオードの駆動電流を調整してレーザビーム出力を所定の設定値にするために、一定の時間が必要となる。ところが、近年の画像形成装置の高速化、高解像度化に伴い、レーザの発光点が一定の場合、高速化、高解像度化のためには、レーザスキャナーモータの高速化、回転多面鏡の多面化が必要となり、これに伴って、1走査に要する時間も短くなる。APC制御は感光体上を走査しない非画像期間に行う必要があるが、この非画像期間もレーザスキャナーモータの高速化、回転多面鏡の多面化によって更に短くなり、その結果、APC制御に必要な時間が足りないという課題が顕在化してきた。このような課題に対する解決法として、1走査期間内で全てのレーザのAPC制御を行うのではなく、複数の走査期間でAPC制御を行う方法がある。この方法により、1走査期間でのAPC制御に要する時間が短縮されるため、1走査の走査周期を短くすることができる。   As described above, in APC control, a certain amount of time is required to adjust the laser diode drive current to set the laser beam output to a predetermined set value. However, with the recent increase in the speed and resolution of image forming apparatuses, when the laser emission point is constant, the speed of the laser scanner motor and the rotation of the polygon mirror are increased in order to increase the speed and resolution. Accordingly, the time required for one scan is also shortened. The APC control needs to be performed during a non-image period in which the surface of the photoconductor is not scanned. However, this non-image period is further shortened by increasing the speed of the laser scanner motor and increasing the number of polygons of the rotary polygon mirror. The issue of lack of time has become apparent. As a solution to such a problem, there is a method of performing APC control in a plurality of scanning periods instead of performing APC control of all lasers in one scanning period. With this method, the time required for APC control in one scanning period is shortened, so that the scanning cycle of one scanning can be shortened.

図5(b)は、全レーザダイオードのAPC制御を、複数の走査期間で行う場合のシーケンスを示した図である。図5(b)において、前回の印字走査が終了した後に、各レーザダイオードLD1〜LD8は「OFF」モードとなる。次に、レーザダイオードLD1が「APC」モードとなる。レーザダイオードLD1のAPC制御が終了すると、レーザダイオードLD1は「OFF」モードとなり、続いてレーザダイオードLD2が「APC」モードとなる。このように、レーザダイオードLD1〜LD4までの「APCモード」動作が順次行われ、レーザダイオードLD4までの「APC」モードが終了した後に、全てのレーザダイオードは「OFF」モードとなる。次に、レーザの走査が画像印字領域に入るため、「印字」モードとなり感光体を露光し、潜像形成を行う。主走査方向の1ラインの潜像形成を終了した後に、また「OFF」モードとなり、次の走査ラインのためのAPC制御を行うため、レーザダイオードLD5が「APC」モードとなる。レーザダイオードLD5のAPC制御が終了すると、レーザダイオードLD5は「OFF」モードとなり、次にレーザダイオードLD6が「APC」モードとなる。このようにレーザダイオードLD5〜LD8までの「APC」モード動作が順次行われ、レーザダイオードLD8までの「APC」モードが終了すると、全てのレーザダイオードは「OFF」モードとなり、次に画像形成を行うため「印字」モードとなる。このように、1つのレーザダイオードは2走査に1回、APC制御を行うことにより、1周期のAPC動作を行うこととなり、1走査当たりのAPC制御に要する時間を短くすることができる。   FIG. 5B is a diagram showing a sequence when APC control of all laser diodes is performed in a plurality of scanning periods. In FIG. 5B, after the previous print scan is finished, the laser diodes LD1 to LD8 are in the “OFF” mode. Next, the laser diode LD1 enters the “APC” mode. When the APC control of the laser diode LD1 ends, the laser diode LD1 enters the “OFF” mode, and then the laser diode LD2 enters the “APC” mode. As described above, the “APC mode” operation from the laser diodes LD1 to LD4 is sequentially performed, and after the “APC” mode to the laser diode LD4 is completed, all the laser diodes are in the “OFF” mode. Next, since the laser scanning enters the image printing area, the “printing” mode is entered, and the photosensitive member is exposed to form a latent image. After the formation of the latent image for one line in the main scanning direction, the “OFF” mode is set again, and the APC control for the next scanning line is performed, so that the laser diode LD5 is set in the “APC” mode. When the APC control of the laser diode LD5 is completed, the laser diode LD5 is in the “OFF” mode, and then the laser diode LD6 is in the “APC” mode. As described above, the “APC” mode operation from the laser diodes LD5 to LD8 is sequentially performed, and when the “APC” mode to the laser diode LD8 is completed, all the laser diodes are in the “OFF” mode, and then image formation is performed. Therefore, the “printing” mode is set. In this way, one laser diode performs APC control once every two scans, thereby performing one cycle of APC operation, and the time required for APC control per scan can be shortened.

特開2006−116716号公報JP 2006-116716 A

前述したように、半導体レーザは、同一環境において同一の電流値で駆動すれば、一定の光量で点灯するため、印字モードにおいては、APC制御で設定した電流値で半導体レーザを駆動するために、従来、半導体レーザに対して定電流制御が行われてきた。ところで、半導体レーザは同一電流値で駆動されても、環境温度の変動により光量が変動する温度依存性を有しており、そのため、短い周期でAPC制御を行うことにより光量を補正し、環境温度が変動しても所定の画像濃度を得ていた。ところが、複数の走査期間でAPC制御を行う方法では、APC制御が行われる周期が長くなり、光量補正を行う周期も長くなる。その間に発光点である半導体レーザの温度が上昇したり、画像形成装置内の環境温度が上昇すると、定電流制御では、半導体レーザの光量が変動し、所定の画像濃度を得ることができなくなる課題が生じた。   As described above, when the semiconductor laser is driven with the same current value in the same environment, it is lit with a constant light amount. In the print mode, the semiconductor laser is driven with the current value set by the APC control. Conventionally, constant current control has been performed on semiconductor lasers. By the way, even if the semiconductor laser is driven with the same current value, it has a temperature dependency in which the amount of light varies due to the variation of the ambient temperature. For this reason, the amount of light is corrected by performing APC control in a short cycle, and the ambient temperature Even if fluctuated, a predetermined image density was obtained. However, in the method of performing APC control in a plurality of scanning periods, the cycle for performing APC control becomes longer and the cycle for performing light amount correction also becomes longer. In the meantime, if the temperature of the semiconductor laser, which is the light emitting point, rises, or if the environmental temperature in the image forming apparatus rises, the constant current control causes the amount of light of the semiconductor laser to fluctuate, making it impossible to obtain a predetermined image density Occurred.

本発明はこのような状況のもとでなされたもので、各発光点のAPC制御の周期を長く設定しなければならない走査光学装置において、発光点の昇温や周囲の温度変動による光ビームの光量変動を抑制し、画像劣化を防ぐことを目的とする。   The present invention has been made under such circumstances, and in a scanning optical apparatus in which the APC control cycle of each light emitting point must be set to be long, the light beam generated by the temperature rise of the light emitting point or the ambient temperature fluctuation can be obtained. An object is to suppress fluctuations in the amount of light and prevent image deterioration.

前述した課題を解決するため、本発明では次のとおりに構成する。   In order to solve the above-described problems, the present invention is configured as follows.

(1)感光体と、前記感光体を露光するためのレーザ光を出射する発光部を備える半導体レーザであって、電流が供給されることによって前記発光部がレーザ光を出射する半導体レーザと、前記発光部から出射されたレーザ光が前記感光体を走査するように前記レーザ光を偏向する偏向手段と、前記発光部から出射されるレーザ光を受光する受光素子と、を備え、前記発光部のカソードがアノードよりも低い電圧に設定される画像形成装置において、前記発光部のアノードに接続され、電流を出力する電流源と、前記発光部のアノードに接続され、当該アノードの電圧を保持するコンデンサと、前記発光部のアノードに接続され、前記コンデンサの電圧に基づいて前記アノードの電圧を制御する電圧制御回路と、前記発光部のアノードと、前記電流源、前記電圧制御回路、および前記コンデンサとの電気的接続状態を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間において、前記電気的接続状態を、前記発光部のアノードと前記電流源、および前記発光部のアノードと前記コンデンサとが接続状態となり、かつ前記発光部のアノードと前記電圧制御回路とが非接続状態となる第1の状態に制御し、前記電流源は、前記第1の状態において前記発光部から出射され、前記受光素子に入射する前記レーザ光の光量が目標光量となるように、出力する電流を制御し、前記コンデンサは、前記第1の状態において前記受光素子に入射する前記レーザ光の光量が目標光量に制御されたときの前記発光部のアノードの電圧を保持し、前記制御手段は、前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査する期間において、前記電気的接続状態を、前記発光部のアノードと前記電流源、および前記発光部のアノードと前記コンデンサとが非接続状態となり、かつ前記発光部のアノードと前記電圧制御回路とが接続状態となる第2の状態に制御し、前記電圧制御回路は、前記第2の状態において、前記コンデンサの電圧に基づいて前記発光部のアノードの電圧を制御し、前記第2の状態において、前記発光部には前記発光部のアノードとカソードの電位差に基づく値の電流が画像データに基づいて供給されることを特徴とする画像形成装置。 (1) A semiconductor laser including a photoconductor and a light emitting unit that emits laser light for exposing the photoconductor, wherein the light emitting unit emits laser light when current is supplied; The light emitting unit, comprising: a deflecting unit that deflects the laser light so that the laser light emitted from the light emitting unit scans the photoconductor; and a light receiving element that receives the laser light emitted from the light emitting unit. In the image forming apparatus in which the cathode is set to a voltage lower than the anode, the current source is connected to the anode of the light emitting unit and outputs current, and the anode of the light emitting unit is connected to hold the voltage of the anode. A capacitor, a voltage control circuit connected to the anode of the light emitting unit, and controlling the voltage of the anode based on the voltage of the capacitor; an anode of the light emitting unit; And a control means for controlling an electrical connection state between the current source, the voltage control circuit, and the capacitor. The control means scans the photosensitive member with the laser light within the scanning period of the laser light. In the non-period, the electrical connection state is such that the anode of the light emitting unit and the current source, the anode of the light emitting unit and the capacitor are connected, and the anode of the light emitting unit and the voltage control circuit are not connected. The current source is controlled so as to be in a connected state, and the current source is output so that a light amount of the laser light emitted from the light emitting unit and incident on the light receiving element in the first state becomes a target light amount. The capacitor controls the current of the anode of the light emitting unit when the light amount of the laser light incident on the light receiving element in the first state is controlled to a target light amount. The control unit is configured to change the electrical connection state between the anode of the light emitting unit and the current source in a period during which the laser light scans the photosensitive member within the scanning period of the laser light. The anode of the light emitting unit and the capacitor are controlled to be in a non-connected state, and the anode of the light emitting unit and the voltage control circuit are connected to the second state. In the state, the voltage of the anode of the light emitting unit is controlled based on the voltage of the capacitor. In the second state, the current of the value based on the potential difference between the anode and the cathode of the light emitting unit is supplied to the light emitting unit as image data. The image forming apparatus is supplied on the basis of the above .

本発明によれば、各発光点のAPC制御の周期を長く設定しなければならない走査光学装置において、発光点の昇温や周囲の温度変動による光ビームの光量変動を抑制し、画像劣化を防ぐことができる。   According to the present invention, in a scanning optical apparatus in which the APC control cycle of each light emitting point must be set long, the light amount fluctuation of the light beam due to the temperature rise of the light emitting point and the ambient temperature fluctuation is suppressed, thereby preventing image deterioration. be able to.

実施例の画像形成装置の要部構成図Configuration of Main Part of Image Forming Apparatus of Embodiment 実施例のレーザダイオードのI−L−V特性を示した図The figure which showed the ILV characteristic of the laser diode of an Example 実施例のレーザダイオードの温度特性を示した図The figure which showed the temperature characteristic of the laser diode of the Example 実施例のマルチビームの半導体レーザ及びそのドライバ回路を示す図The figure which shows the semiconductor laser of the multi-beam of an Example, and its driver circuit 従来例の画像形成時のレーザダイオードの動作シーケンスを示す図The figure which shows the operation sequence of the laser diode at the time of image formation of the conventional example

以下、本発明を実施するための形態を実施例により詳しく説明する。   Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in detail by an Example.

[画像形成装置の概要について]
図1は、本実施例のマルチビームの半導体レーザ(レーザ素子)を用いた画像形成装置の要部構成図である。図1において、レーザスキャナーモータ1016は回転多面鏡1015を回転駆動する。露光用光源であるレーザダイオード1017は、レーザドライバ1029により画像信号に応じて点灯、又は消灯され、レーザダイオード1017からの変調されたレーザ光は、回転多面鏡1015に向けて照射される。レーザダイオード1017が発したレーザ光は、回転多面鏡1015の回転に伴い、その反射面で連続的に角度を変える偏向ビームとして反射される。この反射光は不図示のレンズ群により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡1018を経て感光ドラム1010の主走査方向(図に対して垂直方向)に走査する。回転多面鏡1015の1つの面が1回の走査に対応し、回転多面鏡1015の回転により、レーザダイオード1017からのレーザ光は、1ラインずつ、感光体である感光ドラム1010の主走査方向に走査する。感光ドラム1010は予め帯電器1011により帯電されており、レーザ光の走査により順次露光され静電潜像が形成される。また、感光ドラム1010は矢印方向に回転しており、形成された静電潜像は現像器1012のトナーにより現像され、可視化されたトナー像は、転写帯電器1013により不図示の転写紙に転写される。トナー像が転写された転写紙は定着器1014に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。
[Overview of image forming apparatus]
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an image forming apparatus using a multi-beam semiconductor laser (laser element) according to the present embodiment. In FIG. 1, a laser scanner motor 1016 drives a rotary polygon mirror 1015 to rotate. A laser diode 1017 serving as an exposure light source is turned on or off according to an image signal by a laser driver 1029, and modulated laser light from the laser diode 1017 is emitted toward the rotary polygon mirror 1015. The laser light emitted from the laser diode 1017 is reflected as a deflected beam that continuously changes its angle on the reflecting surface as the rotary polygon mirror 1015 rotates. The reflected light is subjected to correction of distortion and the like by a lens group (not shown), and scans in the main scanning direction (perpendicular to the drawing) of the photosensitive drum 1010 through the reflecting mirror 1018. One surface of the rotating polygon mirror 1015 corresponds to one scan, and the rotation of the rotating polygon mirror 1015 causes the laser light from the laser diode 1017 to be line by line in the main scanning direction of the photosensitive drum 1010 that is a photosensitive member. Scan. The photosensitive drum 1010 is charged in advance by a charger 1011 and sequentially exposed by scanning with a laser beam to form an electrostatic latent image. Further, the photosensitive drum 1010 rotates in the direction of the arrow, and the formed electrostatic latent image is developed by the toner of the developing device 1012. The visualized toner image is transferred to a transfer paper (not shown) by the transfer charger 1013. Is done. The transfer paper onto which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing device 1014, and after being fixed, is discharged outside the apparatus.

ビームディテクトセンサ(以下、「BDセンサ」と記す)1019は、感光ドラム1010の側部における主走査方向の走査開始位置近傍、又は相当する位置に配置されている。回転多面鏡1015の各反射面で反射されたレーザ光は、各ラインの走査に先立って、BDセンサ1019により検出される。そして、BDセンサ1019は、主走査方向の走査開始基準信号となるビームディテクト信号(以下、「BD信号」と記す)を出力し、BD信号はコントローラ1027に入力される。コントローラ1027は、BD信号を基準にして、各ラインの主走査方向の書き出し開始位置の同期が取れるようにタイミング信号を生成し、FIFOメモリ1028、レーザドライバ1029に供給する。FIFOメモリ1028は、入力された画像データをコントローラ1027からのタイミング信号に同期させて、画像信号を出力する。レーザドライバ1029は、FIFOメモリ1028からの画像信号とコントローラ1027からのタイミング信号から、レーザダイオード1017の点滅駆動を制御する光パルス信号を生成する。このように、半導体レーザ駆動回路が、電気的な画像信号に基づいて、半導体レーザの光パルス信号を生成することにより、感光ドラム1010上の画像露光を行い、画像形成を行う。   A beam detect sensor (hereinafter, referred to as “BD sensor”) 1019 is disposed in the vicinity of the scanning start position in the main scanning direction on the side of the photosensitive drum 1010 or a corresponding position. The laser beam reflected by each reflecting surface of the rotary polygon mirror 1015 is detected by the BD sensor 1019 prior to scanning each line. The BD sensor 1019 outputs a beam detect signal (hereinafter referred to as “BD signal”) that is a scanning start reference signal in the main scanning direction, and the BD signal is input to the controller 1027. The controller 1027 generates a timing signal so that the writing start position of each line in the main scanning direction can be synchronized based on the BD signal, and supplies the timing signal to the FIFO memory 1028 and the laser driver 1029. The FIFO memory 1028 outputs the image signal by synchronizing the input image data with the timing signal from the controller 1027. The laser driver 1029 generates an optical pulse signal that controls blinking driving of the laser diode 1017 from the image signal from the FIFO memory 1028 and the timing signal from the controller 1027. In this manner, the semiconductor laser driving circuit generates an optical pulse signal of the semiconductor laser based on the electrical image signal, thereby performing image exposure on the photosensitive drum 1010 and image formation.

[半導体レーザの特性について]
図2は、画像形成装置の走査光学装置において使用される半導体レーザの電流−光量出力−電圧特性(以下、「I−L−V特性」という)を示した図である。図2(a)は端面発光型のレーザダイオード、図2(b)は面発光型のレーザダイオードの電流−光量出力特性(以下、「I−L特性」という)、及び電流−電圧特性(以下、「I−V特性」という)をそれぞれ表している。図2(a)のI−L特性、I−V特性は、環境温度が10℃〜40℃まで10℃間隔で測定した特性を示し、図2(b)のI−L特性、I−V特性は、環境温度が20℃〜50℃まで10℃間隔で測定した特性を示す。
[Characteristics of semiconductor laser]
FIG. 2 is a diagram showing current-light output-voltage characteristics (hereinafter referred to as “ILV characteristics”) of a semiconductor laser used in the scanning optical device of the image forming apparatus. 2A is an edge-emitting laser diode, FIG. 2B is a current-light output characteristic (hereinafter referred to as “IL characteristic”), and a current-voltage characteristic (hereinafter referred to as “IL characteristic”). , “IV characteristics”). The IL characteristics and IV characteristics in FIG. 2A indicate characteristics measured at intervals of 10 ° C. from 10 ° C. to 40 ° C., and the IL characteristics and IV in FIG. A characteristic shows the characteristic measured at 10 degreeC intervals from environmental temperature 20 degreeC-50 degreeC.

図2(a)に示すように、端面発光型のレーザダイオードは、閾値電流以上の電流領域において、電圧に対する光量変化率が非常に大きい光量出力−電圧特性(以下、「L−V特性」という)を有する。すなわち、図2(a)のI−V特性のグラフより、環境温度が20℃の場合において、電圧が1.75Vから1.85Vに0.1V変動した時に、電流値は12.5mAから22.5mAとなり、10mA変動する。そして、図2(a)のI−L特性のグラフから、環境温度が20℃の場合において、電流値が12.5mAから22.5mAへ10mA変動した場合の光量出力の変動は、0.4mWから8.4mWの約8mWである。従って、端面発光型のレーザダイオードの電圧に対する光量変化率は、約8mW/0.1Vより、1V当たりでは約80mWとなる。   As shown in FIG. 2A, the edge-emitting laser diode has a light amount output-voltage characteristic (hereinafter referred to as “LV characteristic”) that has a very large light amount change rate with respect to a voltage in a current region equal to or higher than a threshold current. ). That is, according to the IV characteristic graph of FIG. 2A, when the environmental temperature is 20 ° C., when the voltage fluctuates by 0.1 V from 1.75 V to 1.85 V, the current value changes from 12.5 mA to 22 It will be 5 mA and will change by 10 mA. Then, from the IL characteristic graph of FIG. 2A, when the environmental temperature is 20 ° C., the change in the light output when the current value changes by 10 mA from 12.5 mA to 22.5 mA is 0.4 mW. 8.4 mW to about 8 mW. Therefore, the change rate of the light quantity with respect to the voltage of the edge-emitting laser diode is about 80 mW per 1 V from about 8 mW / 0.1 V.

次に、面発光型のレーザダイオードの、閾値電流以上の電流領域における電圧に対する光量変化率について求める。図2(b)のI−V特性のグラフより、環境温度が20℃の場合、電圧が2.4Vから3.1Vへ0.7V変動した時の電流値は、1mAから4mAとなり、3mA変動する。そして、図2(b)のI−L特性のグラフから、環境温度が20℃の場合において、電流値が1mAから4mAに3mA変動した場合の光量出力の変動は、1.3mWから4.8mWの約3.5mWである。従って、面発光型のレーザダイオードの電圧に対する光量変化率は、約3.5mW/0.7Vより、1V当たりでは約5mWとなる。前述した端面発光型のレーザダイオードと比べて、面発光型のレーザダイオードは、閾値電流以上の電流領域において、電圧に対する光量変化率が非常に小さいことが分かる。   Next, the change rate of the light amount with respect to the voltage in the current region equal to or higher than the threshold current of the surface emitting laser diode is obtained. From the IV characteristic graph of FIG. 2 (b), when the environmental temperature is 20 ° C., the current value when the voltage changes 0.7V from 2.4V to 3.1V is changed from 1 mA to 4 mA, and the fluctuation is 3 mA. To do. From the IL characteristic graph of FIG. 2 (b), when the environmental temperature is 20 ° C., the variation in the light output when the current value varies by 3 mA from 1 mA to 4 mA is 1.3 mW to 4.8 mW. Of about 3.5 mW. Therefore, the rate of change in the amount of light with respect to the voltage of the surface emitting laser diode is about 5 mW per 1 V from about 3.5 mW / 0.7V. Compared to the edge-emitting laser diode described above, it can be seen that the surface-emitting laser diode has a very small change rate of light quantity with respect to the voltage in the current region equal to or higher than the threshold current.

また、図2(b)のI−L特性より、面発光型のレーザダイオードの電流に対する光量変化率について求めると、電流値が1.0mAから2.0mAまで1mA変動した光量変化率の大きい場合でも、約2mW/mAであり、十分小さい。このため、APCモード時のフィードバック制御を行う場合は、定電流制御を行うことにより、制御利得を小さくすることができ、制御がより安定することになる。   Further, when the light amount change rate with respect to the current of the surface emitting laser diode is obtained from the IL characteristic of FIG. 2B, the current value varies by 1 mA from 1.0 mA to 2.0 mA, and the light amount change rate is large. However, it is about 2 mW / mA, which is sufficiently small. For this reason, when performing feedback control in the APC mode, by performing constant current control, the control gain can be reduced and the control becomes more stable.

更に、図2(b)のI−L特性のグラフより、同一電流値では、環境温度が高い程、光量出力は小さくなっており、面発光型のレーザダイオードは、環境温度が上昇すると光量が低下する特性を有していることが分かる。   Furthermore, from the graph of the IL characteristic in FIG. 2B, the light output is smaller as the environmental temperature is higher at the same current value. In the surface emitting laser diode, the light intensity increases as the environmental temperature increases. It turns out that it has the characteristic which falls.

[面発光型レーザダイオードの温度特性について]
次に、図3(a)を用いて、面発光型のレーザダイオードを定電流制御により駆動した場合の温度特性について説明する。図3(a)は、20℃において1mWから3mWまで0.5mW間隔で調整された電流値による定電流制御を行い、周囲温度を20℃〜60℃まで10℃間隔で温度上昇させた場合の温度特性を示している。図3(a)より、例えば、20℃、3mWでAPC制御を行った場合、次のAPC周期までに周囲温度が10℃上昇し30℃になった場合には、20℃の時と比べて光量出力は7.7%ダウンする。また、周囲温度が40℃上昇し60℃になった場合には、20℃の時と比べて光量出力は41%ダウンすることとなる。
[Temperature characteristics of surface emitting laser diode]
Next, temperature characteristics when a surface emitting laser diode is driven by constant current control will be described with reference to FIG. Fig. 3 (a) shows a case where constant current control is performed with a current value adjusted at intervals of 0.5 mW from 1 mW to 3 mW at 20 ° C, and the ambient temperature is increased from 20 ° C to 60 ° C at 10 ° C intervals. Temperature characteristics are shown. From FIG. 3A, for example, when APC control is performed at 20 ° C. and 3 mW, when the ambient temperature rises by 10 ° C. to 30 ° C. by the next APC cycle, it is compared with that at 20 ° C. The light output is reduced by 7.7%. Further, when the ambient temperature rises by 40 ° C. to 60 ° C., the light output is reduced by 41% compared to 20 ° C.

次に、図3(b)を用いて、面発光型のレーザダイオードを本実施例に基づいて定電圧制御により駆動した場合の温度特性について説明する。図3(b)は、20℃において1mWから3mWまで0.5mW間隔で調整された電圧値による定電圧制御を行い、周囲温度を20℃〜60℃まで10℃間隔で上昇させた場合の温度特性を示している。図3(b)より、例えば、20℃、3mWでAPC制御を行った場合、次のAPC周期までに周囲温度が10℃上昇し30℃となった場合には、20℃の時と比べて光量出力は2.0%アップする。また、周囲温度が40度上昇し60℃となった場合には、20℃の時と比べて光量出力は30%ダウンすることとなる。このことは、図3(a)で説明した定電流制御時の光量ダウン率に比べて、図3(b)の定電圧制御では光量変化量を小さく抑えることができることを示している。   Next, temperature characteristics when a surface emitting laser diode is driven by constant voltage control based on the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 (b) shows the temperature when constant voltage control is performed with a voltage value adjusted at intervals of 0.5 mW from 1 mW to 3 mW at 20 ° C., and the ambient temperature is increased from 20 ° C. to 60 ° C. at intervals of 10 ° C. The characteristics are shown. From FIG. 3B, for example, when APC control is performed at 20 ° C. and 3 mW, when the ambient temperature rises by 10 ° C. and reaches 30 ° C. by the next APC cycle, compared to 20 ° C. The light output is increased by 2.0%. Further, when the ambient temperature rises by 40 ° C. to 60 ° C., the light output is reduced by 30% compared to 20 ° C. This indicates that the light amount change amount can be suppressed smaller in the constant voltage control of FIG. 3B than the light amount down rate in the constant current control described in FIG.

APC制御が複数の走査期間にわたって行われ、APC制御の周期が長い場合には、光量補正を行う周期も長くなり、その間に発光点であるレーザダイオードの温度や画像形成装置内の環境温度が上昇する。その場合、定電流制御では、定電圧制御の場合と比べて、半導体レーザの光量変動が大きく、画像形成において所定の画像濃度を得ることが難しい。一方、定電圧制御によりレーザダイオードを駆動した場合には、定電流制御に比べ、環境温度変動に対する光量変化を小さく抑えることができ、画像劣化を防ぐことができる。   When APC control is performed over a plurality of scanning periods and the APC control cycle is long, the light amount correction cycle is also long, during which the temperature of the laser diode as the light emitting point and the environmental temperature in the image forming apparatus rise. To do. In that case, in the constant current control, the light amount fluctuation of the semiconductor laser is larger than in the case of the constant voltage control, and it is difficult to obtain a predetermined image density in image formation. On the other hand, when the laser diode is driven by the constant voltage control, the change in the amount of light with respect to the environmental temperature fluctuation can be suppressed smaller than the constant current control, and the image deterioration can be prevented.

[面発光型の半導体レーザを用いたドライバ回路の概要について]
次に、面発光型のマルチビームの半導体レーザを画像形成装置に用いた実施例について、図4を用いて説明する。図4は、画像形成装置の走査光学装置におけるマルチビームの半導体レーザ、及びそのドライバ回路の実施形態を示す図である。図4において、ドライバ回路は図1のレーザドライバ1029に相当し、半導体レーザLD100は図1のレーザダイオード1017に相当する。半導体レーザLD100は、パッケージ内に複数のレーザダイオードLD1〜LD8を有し、レーザダイオードLD1〜LD8のカソード端子は共通端子となって接地されている。レーザダイオードLD1〜LD8のアノード端子は、それぞれドライバ回路110〜180に接続され、対応するドライバ回路より駆動電流を供給される。
[Outline of driver circuit using surface emitting semiconductor laser]
Next, an embodiment in which a surface-emitting type multi-beam semiconductor laser is used in an image forming apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a multi-beam semiconductor laser and its driver circuit in the scanning optical device of the image forming apparatus. 4, the driver circuit corresponds to the laser driver 1029 in FIG. 1, and the semiconductor laser LD100 corresponds to the laser diode 1017 in FIG. The semiconductor laser LD100 has a plurality of laser diodes LD1 to LD8 in a package, and the cathode terminals of the laser diodes LD1 to LD8 are grounded as a common terminal. The anode terminals of the laser diodes LD1 to LD8 are connected to the driver circuits 110 to 180, respectively, and a drive current is supplied from the corresponding driver circuit.

ドライバ回路110〜180はそれぞれ同一の回路であり、以下ではドライバ回路110を例に、回路の接続関係について説明する。フォトダイオードPD1は、各レーザダイオードLD1〜LD8の出力光量をモニタするために、レーザダイオードLD1〜LD8の放射光、又はその一部が照射される位置に設置され、モニタした光量をモニタ電流に変換して出力する。フォトダイオードPD1のアノード端子は接地され、カソード端子は、抵抗R1を介し、電源Vccに接続されている。フォトダイオードPD1のカソード端子は、エラーアンプOP111の+入力端子に接続されている。抵抗R1は、フォトダイオードPD1の出力であるモニタ電流をモニタ電圧に変換するモニタ電流検出抵抗であり、モニタ電流に応じた電圧がエラーアンプOP111の+入力端子に印加される。また、エラーアンプOP111の−入力端子には基準電圧Vrefが印加されている。エラーアンプOP111の出力端子は、定電流源Q111のコントロール端子に接続され、定電流源Q111は、コントロール端子に印加された電圧に応じた電流を出力する。定電流源Q111の出力端子は、NPN型のトランジスタQ112のコレクタ端子に接続されている。トランジスタQ112のエミッタ端子は、ドライバ回路110の出力としてレーザダイオードLD1のアノード端子に接続されている。トランジスタQ112のベース端子には、図1のコントローラ1027により生成されたcont1信号が入力される。また、トランジスタQ112のエミッタ端子は、アナログスイッチSW111の入力端子にも接続され、アナログスイッチSW111の動作を制御するコントロール端子には、cont1信号が入力される。アナログスイッチSW111の出力端子は、サンプルホールドコンデンサC111の一端と、定電圧源Q113のコントロール端子に接続されている。サンプルホールドコンデンサC111の他端は接地されている。定電圧源Q113の出力端子は、NPN型のトランジスタQ114のコレクタ端子に接続されている。トランジスタQ114のエミッタ端子も、トランジスタQ112のエミッタ端子と同様に、ドライバ回路110の出力として、レーザダイオードLD1のアノード端子に接続されている。トランジスタQ114のベース端子には、図1のFIFOメモリ1028から画像信号であるdata1信号が入力される。他のドライバ回路120〜180における回路構成もドライバ回路110と同様である。 The driver circuits 110 to 180 are the same circuit, and the connection relationship of the circuits will be described below using the driver circuit 110 as an example. The photodiode PD 1 is installed at a position where the radiated light of the laser diodes LD1 to LD8 or a part thereof is irradiated in order to monitor the output light amount of each of the laser diodes LD1 to LD8. Convert and output. The anode terminal of the photodiode PD1 is grounded, and the cathode terminal is connected to the power supply Vcc via the resistor R1. The cathode terminal of the photodiode PD1 is connected to the + input terminal of the error amplifier OP111. The resistor R1 is a monitor current detection resistor that converts the monitor current output from the photodiode PD1 into a monitor voltage, and a voltage corresponding to the monitor current is applied to the + input terminal of the error amplifier OP111. The reference voltage Vref is applied to the negative input terminal of the error amplifier OP111. The output terminal of the error amplifier OP111 is connected to the control terminal of the constant current source Q111, and the constant current source Q111 outputs a current corresponding to the voltage applied to the control terminal. The output terminal of the constant current source Q111 is connected to the collector terminal of the NPN transistor Q112. The emitter terminal of the transistor Q112 is connected to the anode terminal of the laser diode LD1 as the output of the driver circuit 110. The cont1 signal generated by the controller 1027 in FIG. 1 is input to the base terminal of the transistor Q112. The emitter terminal of the transistor Q112 is also connected to the input terminal of the analog switch SW111, and the cont1 signal is input to the control terminal that controls the operation of the analog switch SW111. An output terminal of the analog switch SW111 has one end of the sample hold capacitor C11 1, is connected to a control terminal of the constant voltage source Q113. The other end of the sample hold capacitor C111 is grounded. The output terminal of the constant voltage source Q113 is connected to the collector terminal of the NPN transistor Q114. Similarly to the emitter terminal of the transistor Q112, the emitter terminal of the transistor Q114 is also connected to the anode terminal of the laser diode LD1 as an output of the driver circuit 110. A data1 signal that is an image signal is input to the base terminal of the transistor Q114 from the FIFO memory 1028 in FIG. The circuit configuration of the other driver circuits 120 to 180 is the same as that of the driver circuit 110.

[面発光型の半導体レーザを用いたドライバ回路の動作について]
次に、APC制御が行われる期間であるAPCモード時、レーザダイオードを点灯しないOFFモード時、印字モード時における図4の回路動作について、以下に説明する。なお、本実施例では、図5(b)の動作シーケンスに基づいて、1回の走査期間で4つのレーザダイオードのAPC制御を行うものとし、全レーザダイオードのAPC制御は、2回の走査期間で行うものとする。
[Operation of driver circuit using surface emitting semiconductor laser]
Then, when APC mode is a period in which the APC control is performed, OFF mode without lighting the laser diode, the circuit operation of FIG. 4 at the time of printing mode will be described below. In this embodiment, APC control of four laser diodes is performed in one scanning period based on the operation sequence of FIG. 5B, and APC control of all laser diodes is performed in two scanning periods. It shall be done in

まず、図4において、APCモード時では、レーザダイオードLD1がAPCモードとなるように、コントローラ1027から、cont1信号にはハイレベルの信号が、data1信号にはローレベルの信号が出力される。レーザダイオードLD2〜LD8については、APCモードにならないように、コントローラ1027は、cont2〜cont8信号、data2〜data8信号にローレベルの信号を出力する。cont1信号はハイレベルであるため、NPN型のトランジスタQ112はオンし、更に、コントロール端子にハイレベル信号が入力されているため、アナログスイッチSW111もオンする。また、data1信号はローレベルであるため、NPN型のトランジスタQ114はオフする。トランジスタQ112がオンすると、定電流源Q111より供給される電流により、レーザダイオードLD1が点灯する。レーザダイオードLD1の光量が増すと、フォトダイオードPD1の出力電流は増大し、抵抗R1による電圧降下が大きくなるため、エラーアンプOP111に入力される電圧が低下する。フォトダイオードPD1の出力は、エラーアンプOP111により基準電圧Vrefと比較され、エラーアンプOP111の出力電圧が低下する。エラーアンプOP111の出力電圧が低下すると、定電流源Q111のコントロール端子に印加される電圧が低下するため、その結果、定電流源Q111の出力電流も低下する。定電流源Q111の出力電流が低下すると、レーザダイオードLD1の光量も低下する。以上のように、ドライバ回路110は負帰還回路を構成しており、フォトダイオードPD1の出力と基準電圧Vrefが同一の電圧となるように、一定の光量でレーザダイオードLD1は点灯駆動される。また、トランジスタQ112のエミッタ電圧すなわちドライバ回路110の出力電圧は、レーザダイオードLD1に印加され、更にアナログスイッチSW111を介してサンプルホールドコンデンサC111や定電圧源Q113のコントロール端子に入力される。定電圧源Q113は、コントロール端子に入力された電圧と同電位の電圧を出力する。定電圧源Q113からの出力電圧が印加されるトランジスタQ114は、data1信号によりオフしているため、定電圧源Q113の出力はレーザダイオードLD1には出力されない。また、cont2〜cont8信号、data2〜data8信号には、ローレベルの信号が入力されているため、ドライバ回路120〜180の出力は、レーザダイオードLD2〜LD8には入力されないので、レーザダイオードLD2〜LD8は消灯状態である。   First, in FIG. 4, in the APC mode, the controller 1027 outputs a high level signal for the cont1 signal and a low level signal for the data1 signal so that the laser diode LD1 is in the APC mode. For the laser diodes LD2 to LD8, the controller 1027 outputs a low level signal to the cont2 to cont8 signals and the data2 to data8 signals so as not to be in the APC mode. Since the cont1 signal is at a high level, the NPN transistor Q112 is turned on. Further, since the high level signal is input to the control terminal, the analog switch SW111 is also turned on. Since the data1 signal is at a low level, the NPN transistor Q114 is turned off. When the transistor Q112 is turned on, the laser diode LD1 is turned on by the current supplied from the constant current source Q111. As the amount of light from the laser diode LD1 increases, the output current of the photodiode PD1 increases and the voltage drop due to the resistor R1 increases, so the voltage input to the error amplifier OP111 decreases. The output of the photodiode PD1 is compared with the reference voltage Vref by the error amplifier OP111, and the output voltage of the error amplifier OP111 decreases. When the output voltage of the error amplifier OP111 decreases, the voltage applied to the control terminal of the constant current source Q111 decreases, and as a result, the output current of the constant current source Q111 also decreases. When the output current of the constant current source Q111 decreases, the light amount of the laser diode LD1 also decreases. As described above, the driver circuit 110 constitutes a negative feedback circuit, and the laser diode LD1 is lit and driven with a constant light amount so that the output of the photodiode PD1 and the reference voltage Vref are the same voltage. Further, the emitter voltage of the transistor Q112, that is, the output voltage of the driver circuit 110 is applied to the laser diode LD1, and is further input to the sample hold capacitor C111 and the control terminal of the constant voltage source Q113 via the analog switch SW111. The constant voltage source Q113 outputs a voltage having the same potential as the voltage input to the control terminal. Since the transistor Q114 to which the output voltage from the constant voltage source Q113 is applied is turned off by the data1 signal, the output of the constant voltage source Q113 is not output to the laser diode LD1. In addition, since low level signals are input to the cont2 to cont8 signals and the data2 to data8 signals, the outputs of the driver circuits 120 to 180 are not input to the laser diodes LD2 to LD8. Is off.

次に、コントローラ1027により出力されるcont1信号はハイレベルからローレベルに、cont2信号はローレベルからハイレベルとなり、他のcont3〜cont8信号、data1〜data8信号にはローレベルの信号が出力される。これにより、レーザダイオードLD2がAPCモードに移行し、上述したレーザダイオードLD1と同様のAPC動作が行われる。そして、レーザダイオードLD3、LD4についても順次、APC制御が行われる。   Next, the cont1 signal output from the controller 1027 changes from high level to low level, the cont2 signal changes from low level to high level, and low level signals are output to the other cont3 to cont8 signals and data1 to data8 signals. . As a result, the laser diode LD2 shifts to the APC mode, and the APC operation similar to the laser diode LD1 described above is performed. The APC control is sequentially performed on the laser diodes LD3 and LD4.

次に、レーザダイオードLD1〜LD4のAPC制御が終了すると、全てのレーザダイオードLD1〜LD8はOFFモードとなる。OFFモード時には、コントローラ1027から、cont1〜cont8信号、data1〜data8信号にローレベルの信号が入力されるため、レーザダイオードLD1〜LD8は全て消灯状態となる。   Next, when the APC control of the laser diodes LD1 to LD4 is completed, all the laser diodes LD1 to LD8 are in the OFF mode. In the OFF mode, since low level signals are input from the controller 1027 to the cont1 to cont8 signals and the data1 to data8 signals, all the laser diodes LD1 to LD8 are turned off.

次に、光量が一定となるように設定された電流値で、レーザダイオードを駆動して感光ドラム1010を走査する期間である印字モード時の回路動作について説明する。印字モードでは、コントローラ1027によりcont1信号〜cont8信号にはローレベルの信号が出力され、data1〜data8信号には印字される画像データが出力される。ドライバ回路110では、cont1信号がローレベルであるため、トランジスタQ112、及びアナログスイッチSW111はオフし、その結果、定電流源Q111の出力は遮断され、レーザダイオードLD1には出力されない。一方、サンプルホールドコンデンサC111により保持された、APCモード時にレーザダイオードLD1に印加された電圧が、定電圧源Q113のコントロール端子に印加される。その結果、定電圧源Q113はAPCモード時と同電位の電圧を出力し、トランジスタQ114のコレクタ端子に印加する。data1信号がハイレベルの場合は、トランジスタQ114がオンするため、APCモード時の電圧が、定電圧源Q113によってトランジスタQ114のエミッタ端子を介して、レーザダイオードLD1に印加され、レーザダイオードLD1は点灯する。data1信号がローレベルの場合は、トランジスタQ114がオフするため、レーザダイオードLD1は消灯する。これにより、data1信号として入力される画像データによりレーザの点滅駆動が可能となり、画像露光が行われる。そして、ドライバ回路120〜180においても、data2〜data8信号に基づいて、レーザダイオードLD2〜LD8が点滅駆動され、画像露光が行われる。   Next, the circuit operation in the print mode, which is a period in which the laser diode is driven to scan the photosensitive drum 1010 with the current value set so that the light amount is constant, will be described. In the print mode, the controller 1027 outputs low level signals to the cont1 to cont8 signals, and the image data to be printed is output to the data1 to data8 signals. In the driver circuit 110, since the cont1 signal is at a low level, the transistor Q112 and the analog switch SW111 are turned off. As a result, the output of the constant current source Q111 is cut off and is not output to the laser diode LD1. On the other hand, the voltage applied to the laser diode LD1 in the APC mode and held by the sample hold capacitor C111 is applied to the control terminal of the constant voltage source Q113. As a result, the constant voltage source Q113 outputs a voltage having the same potential as that in the APC mode and applies it to the collector terminal of the transistor Q114. When the data1 signal is at a high level, the transistor Q114 is turned on. Therefore, the voltage in the APC mode is applied to the laser diode LD1 by the constant voltage source Q113 via the emitter terminal of the transistor Q114, and the laser diode LD1 is turned on. . When the data1 signal is at a low level, the transistor Q114 is turned off, so that the laser diode LD1 is turned off. As a result, the laser can be driven to blink by the image data input as the data1 signal, and image exposure is performed. In the driver circuits 120 to 180, the laser diodes LD2 to LD8 are driven to blink on the basis of the data2 to data8 signals, and image exposure is performed.

主走査方向の1ラインの潜像形成を終了した後はOFFモードとなり、次の走査ラインのために、レーザダイオードLD5がAPCモードとなる。レーザダイオードLD5のAPC制御が終了すると、レーザダイオードLD5はOFFモードとなり、次にレーザダイオードLD6がAPCモードとなる。このように、レーザダイオードLD5〜LD8までのAPC動作が順次行われ、レーザダイオードLD8までのAPC制御が終了した後に、全てのレーザダイオードはOFFモードとなる。続いて、このラインの画像形成を行うため、印字モードとなり、上述した印字モードでの動作が実行される。   After the formation of the latent image for one line in the main scanning direction, the OFF mode is set, and the laser diode LD5 is set to the APC mode for the next scanning line. When the APC control of the laser diode LD5 is completed, the laser diode LD5 enters the OFF mode, and then the laser diode LD6 enters the APC mode. As described above, the APC operations from the laser diodes LD5 to LD8 are sequentially performed, and after the APC control to the laser diode LD8 is completed, all the laser diodes are in the OFF mode. Subsequently, in order to perform image formation of this line, the print mode is set, and the operation in the print mode described above is executed.

一般的に、定電圧回路の高速駆動、特に画像形成を行う数十MHzでのスイッチング動作は可能であるため、トランジスタQ114に高速スイッチング可能なトランジスタを選択することにより、高速印字が可能となる。   In general, high-speed driving of a constant voltage circuit, particularly switching operation at several tens of MHz for image formation is possible. Therefore, by selecting a transistor capable of high-speed switching as the transistor Q114, high-speed printing becomes possible.

以上説明したように、本実施例によれば、各発光点のAPC制御の周期を長く設定しなければならない走査光学装置において、発光点の昇温や周囲の温度変動による光ビームの光量変動を抑制し、画像劣化を防ぐことができる。   As described above, according to the present embodiment, in the scanning optical apparatus that must set a long APC control period for each light emitting point, the light amount variation of the light beam due to the temperature rise of the light emitting point and the ambient temperature variation is reduced. It is possible to suppress and prevent image deterioration.

ところで、本実施例では、図5(b)の動作シーケンスに基づいて、全レーザダイオードのAPC制御が2回の走査期間に分けて実施される場合における回路動作について説明した。すなわち、前述した実施例の説明では、最初の走査期間ではレーザダイオードLD1〜LD4のAPC制御を行い、次の走査期間ではレーザダイオードLD5〜LD8のAPC制御を行っていた。1回の走査期間でAPC制御を行う場合には、最初の走査期間において、レーザダイオードLD1〜LD8のAPC制御を行うようにすることで、本発明は、図5(a)のように、APC制御が1回の走査期間に実施される場合についても適用可能である。これにより、発光点の昇温や周囲の温度変動をより受けにくくなり、画像劣化を防ぐことができる。   By the way, in the present embodiment, the circuit operation in the case where the APC control of all the laser diodes is performed in two scanning periods based on the operation sequence of FIG. That is, in the description of the above-described embodiment, the APC control of the laser diodes LD1 to LD4 is performed in the first scanning period, and the APC control of the laser diodes LD5 to LD8 is performed in the next scanning period. When the APC control is performed in one scanning period, the APC control of the laser diodes LD1 to LD8 is performed in the first scanning period, so that the present invention can perform the APC as shown in FIG. The present invention can also be applied to a case where the control is performed in one scanning period. As a result, the temperature rise of the light emitting point and the ambient temperature fluctuation are less likely to occur, and image deterioration can be prevented.

LD1 レーザダイオード
PD1 フォトダイオード
OP111 エラーアンプ
Q111 定電流源
Q113 定電圧源
C111 サンプルホールドコンデンサ
Q112 トランジスタ
Q114 トランジスタ
LD1 Laser diode PD1 Photodiode OP111 Error amplifier Q111 Constant current source Q113 Constant voltage source C111 Sample hold capacitor Q112 Transistor Q114 transistor

Claims (11)

感光体と、前記感光体を露光するためのレーザ光を出射する発光部を備える半導体レーザであって、電流が供給されることによって前記発光部がレーザ光を出射する半導体レーザと、前記発光部から出射されたレーザ光が前記感光体を走査するように前記レーザ光を偏向する偏向手段と、前記発光部から出射されるレーザ光を受光する受光素子と、を備え、前記発光部のカソードがアノードよりも低い電圧に設定される画像形成装置において、
前記発光部のアノードに接続され、電流を出力する電流源と、
前記発光部のアノードに接続され、当該アノードの電圧を保持するコンデンサと、
前記発光部のアノードに接続され、前記コンデンサの電圧に基づいて前記アノードの電圧を制御する電圧制御回路と、
前記発光部のアノードと、前記電流源、前記電圧制御回路、および前記コンデンサとの電気的接続状態を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間において、前記電気的接続状態を、前記発光部のアノードと前記電流源、および前記発光部のアノードと前記コンデンサとが接続状態となり、かつ前記発光部のアノードと前記電圧制御回路とが非接続状態となる第1の状態に制御し、
前記電流源は、前記第1の状態において前記発光部から出射され、前記受光素子に入射する前記レーザ光の光量が目標光量となるように、出力する電流を制御し、
前記コンデンサは、前記第1の状態において前記受光素子に入射する前記レーザ光の光量が目標光量に制御されたときの前記発光部のアノードの電圧を保持し、
前記制御手段は、前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査する期間において、前記電気的接続状態を、前記発光部のアノードと前記電流源、および前記発光部のアノードと前記コンデンサとが非接続状態となり、かつ前記発光部のアノードと前記電圧制御回路とが接続状態となる第2の状態に制御し、
前記電圧制御回路は、前記第2の状態において、前記コンデンサの電圧に基づいて前記発光部のアノードの電圧を制御し、
前記第2の状態において、前記発光部には前記発光部のアノードとカソードの電位差に基づく値の電流が画像データに基づいて供給されることを特徴とする画像形成装置。
A semiconductor laser comprising a photoconductor and a light emitting unit that emits laser light for exposing the photoconductor, wherein the light emitting unit emits laser light when supplied with current, and the light emitting unit A deflecting means for deflecting the laser light so that the laser light emitted from the light beam scans the photoconductor, and a light receiving element for receiving the laser light emitted from the light emitting part, and the cathode of the light emitting part is In the image forming apparatus set to a voltage lower than the anode,
A current source connected to the anode of the light emitting unit and outputting a current;
A capacitor connected to the anode of the light emitting unit and holding the voltage of the anode;
A voltage control circuit that is connected to the anode of the light emitting unit and controls the voltage of the anode based on the voltage of the capacitor;
A control means for controlling an electrical connection state between the anode of the light emitting unit, the current source, the voltage control circuit, and the capacitor;
The control means is configured to change the electrical connection state between the anode of the light emitting unit, the current source, and the anode of the light emitting unit during a period in which the laser light within the scanning period of the laser light does not scan the photoconductor. And the capacitor is connected, and the anode of the light emitting unit and the voltage control circuit are controlled to be in a first state,
The current source controls a current to be output so that a light amount of the laser light emitted from the light emitting unit and incident on the light receiving element in the first state becomes a target light amount;
The capacitor holds the voltage of the anode of the light emitting unit when the light amount of the laser light incident on the light receiving element in the first state is controlled to a target light amount,
The control means is configured to change the electrical connection state between the anode of the light emitting unit, the current source, and the anode of the light emitting unit during a period in which the laser light within the scanning period of the laser light scans on the photoconductor. And the capacitor is disconnected, and the anode of the light emitting unit and the voltage control circuit are controlled to be connected to a second state,
The voltage control circuit controls the voltage of the anode of the light emitting unit based on the voltage of the capacitor in the second state,
In the second state, the image forming apparatus and a current value based on the anode and cathode potential of the light emitting portion is provided on the basis of the image data to the light emitting portion.
前記半導体レーザは、面発光型レーザダイオードであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The semiconductor laser, the image forming apparatus according to claim 1, which is a surface-emitting laser diode. 前記半導体レーザは、複数の前記発光部を備え、The semiconductor laser includes a plurality of the light emitting units,
前記電流源、前記コンデンサ、および前記電圧制御回路は、前記複数の発光部それぞれに対して個別に設けられており、The current source, the capacitor, and the voltage control circuit are individually provided for each of the plurality of light emitting units,
前記複数の発光部のアノードと前記複数の発光部に対応する複数の前記電圧制御回路との間それぞれにスイッチが設けられており、A switch is provided between each of the anodes of the plurality of light emitting units and the plurality of voltage control circuits corresponding to the plurality of light emitting units,
前記制御手段は、The control means includes
前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間において、いずれか一つの発光部に関する前記電気的接続状態を前記第1の状態に制御し、その他の発光部に関する前記発光部のアノードと前記電流源、前記発光部のアノードと前記コンデンサ、および前記発光部のアノードと前記電圧制御回路との前記電気的接続状態を非接続状態に制御し、In a period in which the laser light within the scanning period of the laser light does not scan the photoconductor, the electrical connection state related to any one light emitting unit is controlled to the first state, and the other light emitting units related to Controlling the electrical connection state between the anode of the light emitting unit and the current source, the anode of the light emitting unit and the capacitor, and the anode of the light emitting unit and the voltage control circuit to a disconnected state;
前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査する期間において、全ての発光部に関する前記電気的接続状態を前記第2の状態に制御するとともに、前記複数の発光部のアノードと前記複数の発光部に対応する前記複数の電圧制御回路との間それぞれに設けられたスイッチをオフ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。In the period in which the laser light within the scanning period of the laser light scans the photoconductor, the electrical connection state of all the light emitting units is controlled to the second state, and the anodes of the plurality of light emitting units The image forming apparatus according to claim 1, wherein a switch provided between each of the plurality of voltage control circuits corresponding to the plurality of light emitting units is controlled to be turned off.
前記制御手段は、前記レーザ光の1走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間内の異なるタイミングで前記複数の発光部に関する前記電気的接続状態を前記第1の状態に制御することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。The control unit controls the electrical connection state of the plurality of light emitting units to the first state at different timings within a period in which the laser light within one scanning period of the laser light does not scan the photoconductor. The image forming apparatus according to claim 3. 前記制御手段は、前記レーザ光の1走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間内の異なるタイミングで前記複数の発光部のうちの複数の一部の発光部に関する前記電気的接続状態を前記第1の状態に制御することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。The control unit is configured to control the electrical part of the plurality of light emitting units among the plurality of light emitting units at different timings within a period in which the laser light within one scanning period of the laser light does not scan the photoconductor. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the connection state is controlled to the first state. 前記制御手段は、複数の走査周期に1回の頻度で、前記レーザ光の走査周期内の前記レーザ光が前記感光体上を走査しない期間において前記複数の発光部に関する前記電気的接続状態を前記第1の状態に制御することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。The control means sets the electrical connection state of the plurality of light emitting units in a period in which the laser beam within the scanning cycle of the laser beam does not scan the photosensitive member at a frequency of once in a plurality of scanning cycles. The image forming apparatus according to claim 5, wherein the image forming apparatus is controlled to a first state. 記電流源と前記発光部のアノードとの間に設けられスイッチと
記電制御回路と前記発光部のアノードとの間に設けられスイッチと
前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間に設けられスイッチと、
を備え、
前記制御手段は、
前記電流源と前記発光部のアノードとの間のスイッチと前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間のスイッチをオンに、前記電圧制御回路と前記発光部のアノードとの間のスイッチをオフに制御することによって前記電気的接続状態を前記第1の状態に制御し、
前記電流源と前記発光部のアノードとの間のスイッチと前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間のスイッチをオフに、前記電圧制御回路と前記発光部のアノードとの間のスイッチをオンに制御することによって前記電気的接続状態を前記第2の状態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。
A switch provided between the front SL current source and the anode of the light emitting portion,
A switch provided between the front SL voltage control circuit and the anode of the light emitting portion,
A switch provided between the capacitor and the anode of the light emitting unit ;
With
The control means includes
The switch between the current source and the anode of the light emitting unit and the switch between the capacitor and the anode of the light emitting unit are turned on, and the switch between the voltage control circuit and the anode of the light emitting unit is turned off. Controlling the electrical connection state to the first state by controlling;
The switch between the current source and the anode of the light emitting unit and the switch between the capacitor and the anode of the light emitting unit are turned off, and the switch between the voltage control circuit and the anode of the light emitting unit is turned on. the image forming apparatus according to claim 1 or 2, wherein the controller controls the electrical connection to said second state by controlling.
前記電流源と前記発光部のアノードとの間に設けられたスイッチ、および前記電圧制御回路と前記発光部のアノードとの間に設けられたスイッチトランジスタであり、前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間に設けられたスイッチアナログスイッチであることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。 The switch provided between the current source and the anode of the light emitting unit , and the switch provided between the voltage control circuit and the anode of the light emitting unit are transistors, and the capacitor and the anode of the light emitting unit The image forming apparatus according to claim 7 , wherein the switch provided between the two is an analog switch. 前記複数の発光部のアノードと前記複数の発光部に対応する前記複数の電流源との間それぞれにスイッチが設けられており、A switch is provided between each of the anodes of the plurality of light emitting units and the plurality of current sources corresponding to the plurality of light emitting units,
前記複数の発光部のアノードと前記複数の発光部に対応する前記複数のコンデンサとの間それぞれにスイッチが設けられており、A switch is provided between each of the anodes of the plurality of light emitting units and the plurality of capacitors corresponding to the plurality of light emitting units,
前記制御手段は、The control means includes
前記電流源と前記発光部のアノードとの間のスイッチと前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間のスイッチをオンに、前記電圧制御回路と前記発光部のアノードとの間のスイッチをオフに制御することによって前記電気的接続状態を前記第1の状態に制御し、The switch between the current source and the anode of the light emitting unit and the switch between the capacitor and the anode of the light emitting unit are turned on, and the switch between the voltage control circuit and the anode of the light emitting unit is turned off. Controlling the electrical connection state to the first state by controlling;
前記電流源と前記発光部のアノードとの間のスイッチと前記コンデンサと前記発光部のアノードとの間のスイッチをオフに、前記電圧制御回路と前記発光部のアノードとの間のスイッチをオンに制御することによって前記電気的接続状態を前記第2の状態に制御することを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。The switch between the current source and the anode of the light emitting unit and the switch between the capacitor and the anode of the light emitting unit are turned off, and the switch between the voltage control circuit and the anode of the light emitting unit is turned on. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the electrical connection state is controlled to the second state by controlling.
前記複数の電流源と前記複数の発光部のアノードとの間に設けられたスイッチ、および前記複数の電圧制御回路と前記複数の発光部のアノードとの間に設けられたスイッチはトランジスタであり、前記複数のコンデンサと前記複数の発光部のアノードとの間に設けられたスイッチはアナログスイッチであることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。The switches provided between the plurality of current sources and the anodes of the plurality of light emitting units, and the switches provided between the plurality of voltage control circuits and the anodes of the plurality of light emitting units are transistors, The image forming apparatus according to claim 9, wherein the switch provided between the plurality of capacitors and the anodes of the plurality of light emitting units is an analog switch. 前記発光部のカソードは接地されていることを特徴とする請求項1乃至10いずれか1項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein a cathode of the light emitting unit is grounded.
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