JP6167486B2 - レーザ光源駆動装置と画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、レーザ光源を発光させるレーザ光源駆動装置とそのレーザ光源駆動装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、例えば光ディスク装置において、ディスクに対してデータを書き込む際あるいは読み出す際に照射するレーザ光や、プリンタ、複写機、デジタル複合機等の画像形成装置においては、画像形成時に感光体に照射するレーザ光の光源として、赤外の７８０ｎｍ帯の光を発光する半導体レーザが広く使用されていた。
近年、画像形成装置においては、画像の更なる高解像度化を求めて、６５０ｎｍの赤色光を発光する半導体レーザや、４７０ｎｍの青色光を発光する半導体レーザをレーザ光源として用いた画像形成装置が実用化され始めてきている。

また、赤外レーザ光を発光する半導体レーザでも、４０本程度のレーザ光を照射可能な面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を、感光体を露光するレーザ光のレーザ光源として採用し、より高精細で高速な画像形成を行う画像形成装置が提案されている。
ただし、７８０ｎｍの赤外レーザ光を発光するレーザ光源に対し、６５０ｎｍの赤色レーザ光や４７０ｎｍの青色レーザ光を発光する半導体レーザは、一般的に微分抵抗が大きい。
したがって、半導体レーザを搭載している基板の駆動回路内の寄生容量やドライバの端子容量と、半導体レーザの微分抵抗とによってＣＲの時定数が発生し、思うような高速応答が得られず、光波形の鈍りが発生する場合があった。

また、赤外レーザ光を発光するＶＣＳＥＬにおいても、他の赤外レーザ光を発光する半導体レーザとの構造上の違いにより、微分抵抗が数百Ω程度と非常に大きく、同じく光波形の応答性が悪かった。
例えば、図１１の（ａ）の波形７０で示す駆動電流によって半導体レーザを発光させた場合、レーザ光の光量の変化は、図１１の（ｂ）の波形７１で示すようになり、所定の光量までの立上がりに時間がかかり、応答性が悪かった。

また、赤色光や青色光を発光する半導体レーザは、７８０ｎｍの赤外レーザ光を発光する半導体レーザに比べ、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より多くの時間を有するため、駆動電流が印加されても発光を開始するまでに遅延が発生していた。
そのため、例えば、数ｎｓ（ナノセコンド）以下のごく短い時間の光出力により低濃度の階調を表現しようとする場合、光波形の積分光量（光波形を面積分した値）が十分得られず、正しく濃度を表現できないという問題があった。

そこで、これらの解決策として、半導体レーザを発光させる立上げ時に、駆動電流に所定の駆動補助電流を重畳することにより、発光の応答性を改善することが行われていた（例えば、特許文献１参照）。
例えば、図１２の（ａ）に波形７２で示す駆動電流によって半導体レーザを発光させる場合、その初期に波形７３で示す駆動補助電流を重畳して、波形７４で示す重畳駆動電流で半導体レーザを駆動する。
その結果、半導体レーザが発光するレーザ光の光量変化は、図１２の（ｂ）に示す波形７５のようになり、所定の光量までの立上がり時間が短くなって応答性が改善される。

一般に半導体レーザを発光させる場合、例えば、図１３の（ａ）に波形７６で示す矩形波の駆動電流によって半導体レーザを発光させたとき、理想的なレーザ光の光波形の光量変化は同図の（ｂ）に示す波形７７のようになるはずである。しかし、実際に得られるレーザ光の光波形の光量変化は同図の（ｃ）に示す波形７８のようになって、発光の遅延が生じてしまう。

上述した従来の技術では、半導体レーザを発光させる駆動電流に駆動補助電流を重畳して発光の立上げの応答性を改善しようとしても、このようなレーザ光の発光までの遅延は改善されないので、積分光量を完全には補正できない。
そこで、半導体レーザのレーザ光の発光量の不足分を完全に補正するには、駆動電流に重畳する駆動補助電流を更に追加し、半導体レーザを図１３の（ｄ）に波形７９で示すようにオーバシュート発光させ、その追加分で積分光量を補正することが必要になる。

しかし、駆動補助電流を増加しても図１３の（ｄ）に示すように発光の遅延は依然として解消されず、駆動補助電流が増加すると、それに合わせてレーザ光の発光の立上がり時の光量のオーバシュート量も上がって行く。そして、最悪の場合、駆動補助電流による発光量が半導体レーザの最大定格光量値を超えてしまい、半導体レーザそのものを破壊する可能性が出てくる。

このように、半導体レーザを発光させる駆動電流に駆動補助電流を重畳して発光の立上げの応答性を改善する場合には、駆動補助電流による発光量が過度になり、レーザ光源が過発光して破壊する恐れがあるという問題があった。

また、駆動補助電流を加算する時間を調整する手法もあるが、加算時間中の駆動補助電流が一定であるため、図１４の（ｂ）に波形８１で示すように、光波形の過剰なオーバシュートが生じることがある。また、図１４の（ａ）に波形８０で示すような応答性が悪いレーザ光源の場合には、その応答性の鈍りを完全に改善できずに、同図の（ｂ）に示すように光波形に凹み（光量の一時的な低下）も生じてしまう。
したがって、駆動補助電流で補正した光波形が歪むという問題もあった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、レーザ光源の立上がり時の応答性を良くするとともに、レーザ光源を過発光させる恐れをなくし、かつ出力されるレーザビームが最適な光波形になるようにすることを目的とする。

この発明のレーザ光源駆動装置は、上記の目的を達成するため、レーザビームを出力するレーザ光源と、そのレーザ光源が出力する上記レーザビームの光量値を検出する光検出部と、その光検出部が検出した上記光量値が目標光量値となるように駆動電流を生成する駆動電流生成部と、上記駆動電流のオン期間の初期期間に上記駆動電流を補助する駆動補助電流を生成する駆動補助電流生成部と、上記駆動電流と上記駆動補助電流とを重畳した電流で上記レーザ光源を駆動するレーザ光源駆動部とを備えている。

そして、上記駆動補助電流生成部は、上記駆動電流に上記駆動補助電流を重畳する時間の単位である時間単位の経過ごとに、電流量を段階的に低下させた上記駆動補助電流を、上記時間単位ごとに決められた駆動補助電流制限設定値以内になるように生成することを特徴とする。

この発明によるレーザ光源駆動装置は、レーザ光源の立上がり時の応答性を良くするとともに、レーザ光源を過発光させることがなく、しかも出力されるレーザビームを最適な光波形にすることができる。

この発明によるレーザ光源駆動装置の一実施形態を示すブロック図である。 図１における駆動補助電流生成部の駆動補助電流生成処理の説明に供する図である。 この発明による画像形成装置の一実施形態の構成を概念的に示す断面図である。 図１に示したレーザ光源駆動装置で駆動補助電流の繰り越しがない場合の例を示す駆動電流生成部、駆動補助電流生成部、及びレーザ光源駆動部がそれぞれ出力する電流の波形図である。

同じく駆動補助電流の繰り越しがある場合の例を示す図４と同様な波形図である。 同じく駆動補助電流制限設定値が一定な場合の問題例を光波形と共に示す図４と同様な波形図である。 同じく駆動補助電流制限設定値を駆動電流のオン時点後の時間単位の経過ごとに低下させた場合の例を光波形と共に示す図４と同様な波形図である。 光波形を矩形波に近付けるように補正することによる効果の説明に供する波形図である。 同じくより好ましい例による効果の説明に供する波形図である。

この発明によるレーザ光源駆動装置の他の実施形態における駆動補助電流生成部の説明に供する図である。 レーザ光源を発光させる際の一般的な駆動電流値と光量の変化を示す波形図である。 レーザ光源を発光させる駆動電流に駆動補助電流を重畳して発光の立上げの応答性を改善する例を示す駆動電流値と光量の変化を示す波形図である。 従来のレーザ光源の発光時における発光の遅延とオーバシュートについて説明するための波形図である。 従来のレーザ光源の発光時における過剰なオーバシュートと応答性が悪い場合に生じる波形の凹みを説明するための波形図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔画像形成装置の実施形態〕
図３は、この発明による画像形成装置の一実施形態の構成を概念的に示す断面図である。

この画像形成装置は、例えば、プリンタ、複写機、及びスキャナ等の機能を備えたモノクロのデジタル複合機であり、原稿の画像を読み取る読取ユニット１０、画像を形成する画像形成部１１、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１２等を備えている。
さらに、ＡＤＦ１２から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ１３、給紙カセット１４〜１７を備える給紙部１８、記録用紙をスタックする排紙部の排紙トレイ１９等も備えている。

そして、原稿を複写する際には、ＡＤＦ１２の原稿台２０上に原稿Ｄをセットし、図示を省略した操作部に対するユーザからの操作、例えば、ユーザがプリントキーの押下操作をすると、最上位の原稿Ｄがピックアップローラ２１の回転により、矢印Ｂ１方向へ送り出される。
その送り出された原稿Ｄは、原稿搬送ベルト２２の周回移動（回動）により、読取ユニット１０に固定されたコンタクトガラス２３上へ給送され、そこで停止する。
コンタクトガラス２３上に載置された原稿Ｄの画像は、画像形成部１１とコンタクトガラス２３の間に位置する読取装置２４によって読み取られる。

読取装置２４は、コンタクトガラス２３上の原稿Ｄに光を照射する読み取り用光源２５、その反射光による原稿Ｄの画像を光電変換素子２７に結像する光学系２６、結像された原稿画像の画像情報を読み取るＣＣＤ等からなる光電変換素子２７等を有している。
画像読み取り終了後、原稿Ｄを原稿搬送ベルト２２の回転により矢印Ｂ２方向へ搬送して原稿排紙トレイ１３上へ排出する。
このようにして、原稿Ｄを１枚ずつコンタクトガラス２３上へ給送して原稿Ｄの画像を読取ユニット１０によって読み取る。

一方、画像形成部１１の内部には、像担持体である感光体２８が配置されている。その感光体２８は、図３において時計方向に回転駆動されながら、帯電装置２９によって表面が所定の電位に帯電される。
また、その上部には書込ユニット３０が配置されている。その書込ユニット３０からは、読取装置２４によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザビームをレーザ光源２に発光させ、感光体２８の帯電した表面をレーザビームＬで露光走査する。これによって感光体２８の表面に静電潜像を形成する。

レーザ光源２は、レーザダイオード等の半導体レーザであり、図１等によって後述するこの発明によるレーザ光源駆動装置によって駆動される。
書込ユニット３０内では、レーザ光源２で発光されたレーザ光がコリメートレンズ３１によりほぼ平行光線にされ、アパーチャ３２の開口部を通過して波面が画像形成に必要な所定の断面形状に整形されて、レーザビームＬになる。
そのレーザビームＬはシリンドリカルレンズ３３により副走査方向に圧縮され、ミラー３４により折り返されて偏向器としてのポリゴンミラー３５に入射する。

ポリゴンミラー３５に入射したレーザビームＬは高速で回転するポリゴンミラー３５の反射面により偏向されてＦθレンズ３６に入射し、等角速度走査を等速度走査に変換される。そして、そのレーザビームＬがミラー３７によって反射されて書込ユニット３０から出射され、被走査面である感光体２８の表面を露光して静電潜像を形成する。
この静電潜像は、現像装置３８によってトナーで現像されてトナー像を形成し、転写装置３９によって感光体２８と転写装置３９の間に給送される用紙等の記録媒体Ｐにそのトナー像を転写する。トナー像転写後の感光体２８の表面は、クリーニング装置４０によって清掃される。

画像形成部１１の下部に配置した複数の給紙カセット１４〜１７には、用紙等の記録媒体Ｐを収容しており、いずれかの給紙カセット１４〜１７から記録媒体Ｐを矢印Ｂ３方向へ送り出し、その記録媒体Ｐの表面に感光体２８の表面に形成したトナー像を転写する。
そのトナー像が転写された記録媒体Ｐを定着部４１を通し、熱と圧力の作用によって記録媒体Ｐの表面に転写されたトナー像を定着させる。

定着部４１を通った記録媒体Ｐを排出ローラ対４２によって搬送し、矢印Ｂ４で示すように排紙トレイ１９上へ排出して、そこに積載（スタック）する。
その定着部４１は、ハロゲンヒータや電磁誘導により加熱する電磁誘導加熱装置などの加熱部４３によって加熱される定着ローラ４４と、定着ローラ４４と軸線が平行に配置された加圧ローラ４５等から構成されている。
定着ローラ４４と加圧ローラ４５は、それらの回転時における接触部位が、未定着のトナー像が載った記録媒体Ｐを通過させて加圧及び加熱するニップ部を形成する。

〔レーザ光源駆動装置の実施形態〕
次に、この発明によるレーザ光源駆動装置の一実施形態を図１及び図２によって説明する。
図１は、図３に示した画像形成装置における書込ユニット３０のレーザ光源２を駆動するレーザ光源駆動装置の構成例を示すブロック図である。図２は図１における駆動補助電流生成部の駆動補助電流生成処理の説明に供する図である。

図１に示すレーザ光源駆動装置１は、半導体レーザによるレーザ光源２によって、レーザ光によるレーザビームを出力すると共に、その光量および積分光量をそれぞれ予め決められた所定量になるように自動制御（「ＡＰＣ制御」という）するための機能を有する。そのため、光検出部３、電流値演算部４、駆動電流生成部５、駆動補助電流生成部６およびレーザ光源駆動部７を備えている。

レーザ光源２は、発光出力するレーザビームをモニタするために、そのレーザビームの一部、あるいはそれとは別に発生するバックビームを光検出部３に入射させる。
光検出部３は、レーザ光源２から入射されたレーザビームをフォトダイオード等の受光素子で受光し、そのレーザビームの光量値及び積分光量値（積分回路で積分した値）を検出して電流値演算部４に送出する。この光量値と積分光量値の検出については公知技術である。

電流値演算部４は、内部にメモリであるＲＯＭ又はＮＶＲＡＭ等の記憶部８を備えており、目標光量値及び目標積分光量値と、レーザ光源２が過発光しない駆動電流の上限値（あるいは、最大発光電流値又は最大定格光量値）が予め記憶されている。その上限値は、レーザ光源駆動装置１の組立工程において、レーザ光源２ごとに測定した値が記憶される。また、その記憶部８には、駆動補助電流生成部６に駆動補助電流を生成させる時間の単位も記憶している。

この電流値演算部４は、光検出部３によって検出された光量値が記憶部８に記憶されている目標光量値となるように駆動電流値を演算して、駆動電流生成部５へ送出する。また、光検出部３によって検出された積分光量値が記憶部８に記憶されている目標積分光量値となるように駆動補助電流設定値を演算する。
さらに、記憶部８に記憶している駆動電流に駆動補助電流を重畳する時間の単位を読み出して駆動補助時間設定値とし、同じ時間単位に重畳できる駆動補助電流を制限するための駆動補助電流制限設定値を決定する。

その駆動補助電流制限設定値は、例えば、記憶部８にレーザ光源２が過発光しない駆動電流の上限値を記憶している場合、同じ時間単位での駆動電流を上記上限値以内に制限するように決定する。あるいは、記憶部８にレーザ光源２の最大発光電流値を記憶している場合には、上記演算した駆動電流値と記憶している上記最大発光電流値とから駆動補助電流制限設定値を決定することができる。
そして、この電流値演算部４は、図２に示すように、上述のように演算及び決定した駆動補助電流設定値と駆動補助時間設定値及び駆動補助電流制限設定値を、駆動補助電流制御信号として駆動補助電流生成部６へ送出する。

図１における駆動電流生成部５は、電流値演算部４が演算した駆動電流値に応じて駆動電流を生成し、レーザ光源駆動部７へ出力する。
駆動補助電流生成部６は、電流値演算部４が演算した駆動補助電流設定値に応じて、レーザ光源２の駆動電流のオン期間の初期期間にその駆動電流を補助する駆動補助電流を生成してレーザ光源駆動部７へ出力する。

但し、その駆動補助電流を、レーザ光源２の駆動電流のオン時点から駆動補助時間設定値による時間単位ごとに駆動補助電流制限設定値以内になるように、その駆動補助電流制限設定値を超える分は次の時間単位に繰り越して生成する。
レーザ光源駆動部７は、駆動電流生成部５が生成した駆動電流と駆動補助電流生成部６が生成した駆動補助電流とを重畳した電流でレーザ光源２を駆動してレーザビームを発光させる。

ここで、図２によって駆動補助電流生成部６による駆動補助電流生成処理についてより詳細に説明する。
この駆動補助電流生成部６は、デジタルの設定値を各種のアナログ値に変換するデジタル／アナログ変換回路（ＤＡＣ）を備えている。

電流値演算部４から駆動補助電流制御信号として送出される各設定値のうち、駆動補助電流設定値及び駆動補助電流制限設定値は、例えばそれぞれ４bitで０〜１５まで設定することができ、それを前述したＤＡＣによって１ｍＡ刻みで０〜１５ｍＡに変換することができる。
また、駆動補助時間設定値は、例えば２bitで０〜３まで設定することができ、それをＤＡＣによってアナログの時間単位に変換して、駆動補助電流を重畳する時間の単位を１ｎｓ刻みで０〜３ｎｓの範囲で変化させることができる。
以下の説明では、便宜上これらの各設定値をアナログ値に変換した値で説明する。

そして、この図２に示す駆動補助電流生成部６は、電流値演算部４からの駆動補助電流制御信号中の駆動補助電流設定値に応じた駆動補助電流を、駆動電流のオン時点から駆動補助時間設定値による時間単位ごとに駆動補助電流制限設定値以内になるように、駆動補助電流制限設定値を超える分は次の時間単位に繰り越して生成する。

そこで、このレーザ光源駆動装置１によって生成する駆動電流、駆動補助電流、及び駆動補助電流を重畳した駆動電流の具体例を、図４〜図７の波形図によって説明する。
以下に説明する例では、図１の電流値演算部４は、記憶部８にレーザ光源２が過発光しない駆動電流の上限値として１６ｍＡを記憶しているものとする。そして、光検出部３が検出した光量値が目標光量値となる駆動電流値を１０ｍＡと演算した場合、同じ時間単位に重畳できる駆動補助電流を制限するための駆動補助電流制限設定値を、上記駆動電流の上限値（１６ｍＡ）−演算した駆動電流値（１０ｍＡ）＝６ｍＡと決定する。また、駆動電流に駆動補助電流を重畳する時間の単位である駆動補助時間設定値（時間単位）を２ｎｓとする。

まず、駆動補助電流の繰り越しがない場合の例を説明する。
図４は、図１に示したレーザ光源駆動装置１において、駆動補助電流の繰り越しがない場合の例を示す駆動電流生成部５、駆動補助電流生成部６、及びレーザ光源駆動部７がそれぞれ出力する電流の波形図である。
図１の電流値演算部４で演算した駆動電流値が１０ｍＡであるから、駆動電流生成部５は、図４の（ａ）に波形５０で示すように、オン時点から予め決められたオン期間中１０ｍＡで一定の駆動電流を出力する。

一方、電流値演算部４が、光検出部３が検出した積分光量値が目標積分光量値となるように、駆動補助電流設定値を３ｍＡと演算した場合、駆動補助電流は３ｍＡであり、駆動補助電流制限設定値の６ｍＡ以内である。
そのため、駆動補助電流生成部６は、図４の（ｂ）に波形５１で示すように、駆動電流のオン時点から駆動補助時間設定値の時間単位である最初の２ｎｓだけ３ｍＡの駆動補助電流を生成して出力する。

したがって、レーザ光源駆動部７は、図４の（ａ）に示した駆動電流に（ｂ）に示した駆動補助電流を重畳して、（ｃ）に波形５２で示すように、駆動電流のオン時点から２ｎｓの間は１３ｍＡ、それ以降は１０ｍＡに変化する駆動電流でレーザ光源２を駆動する。
したがって、レーザ光源２の立上がり時には駆動電流量を増やして立上がり時の応答性を改善し、その増加した駆動電流は上限値以内であるからレーザ光源２が過発光することはなく、出力されるレーザビームを最適な光波形にすることができる。

次に、駆動補助電流の繰り越しがある場合の例を説明する。
図５は、駆動補助電流の繰り越しがある場合の図４と同様な波形図である。図１の駆動電流生成部５は、上述の場合と同様に図５の（ａ）に波形５３で示すように、オン時点から予め決められたオン期間中１０ｍＡで一定の駆動電流を出力する。
一方、電流値演算部４からの駆動補助電流設定値が９ｍＡの場合、駆動補助電流生成部６が生成しようとする駆動補助電流は９ｍＡでり、駆動補助電流制限設定値の６ｍＡを超える。

そのため、図１の駆動補助電流生成部６は、図５の（ｂ）に波形５４で示すように、駆動電流のオン時点から駆動補助時間設定値の時間単位である最初の２ｎｓは６ｍＡだけの駆動補助電流を生成し、駆動補助電流制限設定値を超えた分の３ｍＡの駆動補助電流は、次の時間単位の２ｎｓに繰り越して生成する。

したがって、レーザ光源駆動部７は、図５の（ｃ）に波形５５で示すように、駆動電流のオン時点から２ｎｓの間は１６ｍＡ、次の２ｎｓの間は１３ｍＡ、それ以降は１０ｍＡに変化する駆動電流でレーザ光源２を駆動する。
同様にして、駆動補助電流設定値が１２ｍＡを超える場合は、駆動電流のオン時点から２ｎｓと次の２ｎｓの間はそれぞれ６ｍＡの駆動補助電流を生成し、１２ｍＡを超える分はその次の２ｎｓに繰り越して生成する。

このようにして、レーザ光源２の立上がり時には駆動電流量を増やして立上がり時の応答性を良くし、レーザ光源２から出力されるレーザビームの光量波形を矩形波に近付けることができる。しかも、レーザ光源２を過発光させることなく積分光量を補正することができる。

レーザ光源２ごとに最大発光電流値にバラツキがあっても、レーザ光源２ごとに最適な駆動補助電流制限設定値を決定することができる。
なお、レーザ光源２が過発光しない駆動電流の上限値として、最大発光電流値を記憶してもよいが、余裕を見て最大発光電流値よりも幾分少ない電流値を上限値として記憶するとよい。

ところで、上述のように一定の駆動補助電流制限設定値を設定して駆動補助電流を生成するようにしても、レーザ光源２が出力するレーザビームの光量波形を好ましい矩形波に近付けられない場合がある。
例えば、駆動電流が図６の（ａ）に波形５６で示すように１０ｍＡで、駆動補助電流設定値が１２ｍＡであった場合、駆動補助電流制限設定値を６ｍＡの一定値にすると、駆動補助電流生成部６は同図の（ｂ）に波形５７で示すように、駆動電流のオン時点から２ｎｓ＋２ｎｓ＝４ｎｓの間、６ｍＡの駆動補助電流を生成する。

そして、図１のレーザ光源駆動部７は、図６の（ｃ）に波形５８で示すように、駆動電流のオン時点から４ｎｓの間は１６ｍＡ、それ以降は１０ｍＡの駆動電流でレーザ光源２を駆動する。
この場合、駆動電流のオン時点から２ｎｓ後にはレーザ光源２は立上がり直後よりもかなり発光しているため、その後の２ｎｓも立上がり直後と同じ１６ｍＡの駆動電流であると発光量が大きくなり過ぎて、図６の（ｅ）に示すようにオーバシュート量が大きくなってしまう恐れがある。

また、図６の（ｄ）に波形５９で示すように、発光光量の立上がりが遅いレーザ光源の場合には、オン時から光波形が完全に立上がるより前の時点で駆動補助電流の重畳が終了してしまうため、同図の（ｅ）に波形６０で示すように、オーバシュートの後に凹みが生じてしまう場合がある。

そこで、このような問題を改善して、レーザ光源２の発光波形のオーバシュート量とオーバシュートの後の凹みを抑制することができるようにした駆動例を、図７によって説明する。
この場合も駆動電流は、図７の（ａ）に波形６１で示すように１０ｍＡで、駆動補助電流設定値が１２ｍＡであったとする。

しかし、駆動補助電流制限設定値を、図７の（ｂ）に破線で示すように、駆動電流のオン時点から２ｎｓ間は６ｍＡの第１の制限設定値、次の２ｎｓ間は４ｍＡの第２の制限設定値、その次の２ｎｓ間は２ｍＡの第３の制限設定値とする。すなわち、駆動補助電流制限設定値を、駆動電流のオン時点後の時間単位（２ｎｓ）の経過ごとに段階的に低下させる。

したがって、駆動補助電流生成部６は、駆動補助電流制限設定値に応じた１２ｍＡの駆動補助電流を、図７の（ｂ）に波形６２で示すように、駆動電流のオン時点から２ｎｓ間は６ｍＡ、次の２ｎｓ間は４ｍＡ、その次の２ｎｓ間に２ｍＡと分けて生成する。
したがって、図１のレーザ光源駆動部７は、図７の（ｃ）に波形６３で示すように、駆動電流のオン時点から２ｎｓの間は１６ｍＡ、次の２ｎｓの間は１４ｍＡ、その次の２ｎｓの間は１２ｍＡ、それ以降は１０ｍＡの駆動電流でレーザ光源２を駆動する。

このような駆動電流でレーザ光源２を駆動することによって、発光初期のオーバシュート量を小さくすることができる。また、駆動補助電流を重畳する時間が延びるため、図７の（ｄ）に波形６４で示すように、発光光量の立上がりが遅いレーザ光源の場合でも、同図の（ｅ）に波形６５で示すように、オーバシュートの後の凹みを殆どなくし、光波形を理想の矩形波に近付けることができる。

次に、上述した光波形を矩形波に近付ける補正をすることによる効果について、図８及び図９によって説明する。
図３に示したような画像形成装置では、画像の濃淡（階調）を表現するために、レーザ光源２の駆動時間を、図８及び図９の波形内に細い縦線で示すように等間隔で変化させて、感光体２８への露光量（積分光量）を調整する。

その場合、従来のレーザ光源駆動装置により駆動電流を補正せずにレーザ光源を駆動した光波形の場合は、図８及び図９の（ａ）に波形６６、６８で示すように、光量の立上がりが遅れるため、低階調側（駆動時間が短いとき）の積分光量が少なくなるので、印刷画像の低階調部分を正確に表現できないことになる。

そこで、この発明によるレーザ光源駆動装置１により駆動補助電流制限設定値を一定にして駆動電流を補正してレーザ光源を駆動した場合には、その発光光量波形を矩形に近付けることができ、低階調側の光量を大きくして、各時間間隔での光量を略均等にすることができる。
しかし、場合によっては図８の（ｂ）に波形６７で示すように、オン時の過剰なオーバシュートや波形の凹みが生じることがあるため、駆動時間が短い低階調側での積分光量の変化率が異なってしまい、レーザビームの積分光量による階調のリニアリティが悪くなることがある。

そこで、前述したように駆動補助電流制限設定値を、駆動電流のオン時点後の時間単位の経過ごとに段階的に低下させて、駆動電流を補正してレーザ光源を駆動することによって、その発光光量波形を図９の（ｂ）に波形６９で示すようにすることができる。
この波形は、図８の（ｂ）の波形６７に比べて、オン時のオーバシュートや光波形の凹みを小さくできるため、階調全範囲で積分光量が一定の割合で変化し、階調のリニアリティを高くすることができる。

〔レーザ光源駆動装置の他の実施形態〕
次に、この発明によるレーザ光源駆動装置の他の実施形態を図１と図１０によって説明する。この実施形態のレーザ光源駆動装置の全体構成は、図１に示したレーザ光源駆動装置１と同様であるので、それらの説明は省略する。この実施形態では図１における電流値演算部４と駆動補助電流生成部６だけが相違する。

この実施形態における電流値演算部４の記憶部８には、目標光量値及び目標積分光量値だけを記憶しており、レーザ光源２が過発光しない駆動電流の上限値等は記憶していない。したがって、この実施形態の電流値演算部４は、前述した実施形態の電流値演算部４と同じではないが、便宜上同じ符号を用いて説明する。
そして、電流値演算部４は、光検出部３が検出した光量値が目標光量値となる駆動電流値を演算して駆動電流生成部５へ送出するとともに、図１０に示す駆動補助電流生成部６′にも送出する。また、光検出部３が検出した積分光量値が目標積分光量値となる駆動補助電流設定値を演算して、駆動補助電流生成部６′へ送出する。

この駆動補助電流生成部６′は、内部に記憶部８と同様な記憶部９を備えており、レーザ光源２が過発光しない駆動電流の上限値（あるいは、最大発光電流値又は最大定格光量値）が予め記憶されている。その駆動電流の上限値等は、レーザ光源駆動装置１の組立て工程においてレーザ光源２ごとに測定した値が記憶される。

また、この記憶部９には、駆動補助電流を生成する単位時間を示す駆動補助時間設定値も記憶している。
さらに、駆動補助電流生成部６′の内部にも図１の駆動補助電流生成部６と同様に、電流値演算部４からのデジタルの駆動補助電流設定値をアナログの駆動補助電流に変換するデジタル／アナログ変換回路（ＤＡＣ）を備えている。

そして、この駆動補助電流生成部６′は、電流値演算部４からの駆動補助電流設定値に応じた駆動補助電流を、レーザ光源２の駆動電流のオン時点からその駆動電流に駆動補助電流を重畳する時間単位（例えば２ｎｓ）ごとに、同じ時間単位に重畳できる駆動補助電流を制限するための駆動補助電流制限設定値を超える分は次の時間単位に繰り越して生成する。

その駆動補助電流制限設定値は、記憶部９に記憶しているレーザ光源２が過発光しない駆動電流の上限値（例えば１６ｍＡ）と電流値演算部４からの駆動電流値（例えば１０ｍＡ）との差に設定するとよい。また、その駆動補助電流制限設定値を、駆動電流のオン時点後の時間単位（例えば２ｎｓ）の経過ごとに段階的に低下させるのが望ましい。

この駆動補助電流生成部６′における、駆動補助電流生成の具体例は、図４〜図７によって説明した前述の実施形態と同様にして行う。
このようにすれば、電流値演算部４において駆動補助電流制御信号を生成する処理負担を軽減することができる。
そして、この実施形態によっても、前述のレーザ光源駆動装置１と同様な効果を奏することができる。

図３によって説明した画像形成装置のように、レーザビームによって画像を形成する画像形成装置に、この発明によるレーザ光源駆動装置を備えれば、低階調側から高階調側まで全階調範囲に亘ってリニアリティよく階調表現した画像を形成することができる。

以上、この発明によるレーザ光源駆動装置とそれを備えた画像形成装置の実施形態について説明してきたが、この発明によるレーザ光源駆動装置及び画像形成装置における各部の具体的な構成、処理の内容、データの形式等は、実施形態で説明したものに限るものではない。
例えば、この発明による画像形成装置の実施形態として、モノクロのデジタル複合機に適用した例について説明したが、カラーのデジタル複合機は勿論、モノクロ及びカラーのプリンタ、複写機、ファクシミリ装置など、レーザビームによって画像を形成する各種の画像形成装置に適用できることは言うまでもない。

さらに、この発明によるレーザ光源駆動装置は、レーザ光源から照射するレーザビームを用いてデータを記録再生する光ディスク装置など、レーザ光源を備えた他の種々の装置にも適用可能である。レーザ光源は面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）でもよい。
また、以上説明してきた実施形態の構成は、相互に矛盾しない限り任意に組み合わせて実施可能であることは勿論である。

１：レーザ光源駆動装置 ２：レーザ光源（半導体レーザ） ３：光検出部
４：電流値演算部 ５：駆動電流生成部 ６、６′：駆動補助電流生成部
７：レーザ光源駆動部 ８，９：記憶部 １０：読取ユニット
１１：画像形成部 １２：自動原稿搬送装置（ＡＤＦ） １３：原稿排紙トレイ
１４〜１７：給紙カセット １８：給紙部 １９：排紙トレイ ２０：原稿台
２１：ピックアップローラ ２２：原稿搬送ベルト ２３：コンタクトガラス
２４：読取装置 ２５：読み取り用光源 ２６：光学系 ２７：光電変換素子
２８：感光体 ２９：帯電装置 ３０：書込ユニット ３１：コリメートレンズ
３２：アパーチャ ３３：シリンドリカルレンズ ３４、３７：ミラー
３５：ポリゴンミラー ３６：Ｆθレンズ ３８：現像装置 ３９：転写装置
４０：クリーニング装置 ４１：定着部 ４２：排出ローラ対 ４３：加熱部
４４：定着ローラ ４５：加圧ローラ Ｄ：原稿 Ｌ：レーザビーム
Ｐ：記録媒体

特開２０１１−２１６８４３号公報

Claims (7)

1. レーザビームを出力するレーザ光源と、
   該レーザ光源が出力する前記レーザビームの光量値を検出する光検出部と、
   該光検出部が検出した前記光量値が目標光量値となるように駆動電流を生成する駆動電流生成部と、
   前記駆動電流のオン期間の初期期間に前記駆動電流を補助する駆動補助電流を生成する駆動補助電流生成部と、
   前記駆動電流と前記駆動補助電流とを重畳した電流で前記レーザ光源を駆動するレーザ光源駆動部とを備え、
   前記駆動補助電流生成部は、前記駆動電流に前記駆動補助電流を重畳する時間の単位である時間単位の経過ごとに、電流量を段階的に低下させた前記駆動補助電流を、前記時間単位ごとに決められた駆動補助電流制限設定値以内になるように生成することを特徴とするレーザ光源駆動装置。
2. 前記光検出部は前記レーザビームの積分光量値も検出し、
   前記駆動補助電流生成部は、前記光検出部が検出した積分光量値が目標積分光量値となる前記駆動補助電流を生成することを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源駆動装置。
3. 前記光検出部が検出した前記光量値が前記目標光量値となる駆動電流値と、前記光検出部が検出した前記積分光量値が前記目標積分光量値となる駆動補助電流設定値とを演算する電流値演算部をさらに備え、
   前記駆動電流生成部は、前記駆動電流値に基づいて前記駆動電流を生成し、
   前記駆動補助電流生成部は、前記駆動補助電流設定値に基づいて前記駆動補助電流を生成することを特徴とする請求項２に記載のレーザ光源駆動装置。
4. 前記駆動補助電流制限設定値は、前記駆動電流値と予め記憶された前記レーザ光源の最大発光電流値とから決定される値であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ光源駆動装置。
5. 前記駆動補助電流生成部は、生成する前記駆動補助電流が前記駆動補助電流制限設定値以内になるように、該駆動補助電流制限設定値を超える分は次の時間単位に繰り越して前記駆動補助電流を生成することを特徴とする請求項３又は４に記載のレーザ光源駆動装置。
6. 前記駆動補助電流制限設定値は、前記駆動電流のオン時点後の前記時間単位の経過ごとに低下することを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のレーザ光源駆動装置。
7. 前記レーザビームによって画像を形成する画像形成装置であって、請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザ光源駆動装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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