JPH09193459A - 発光素子制御装置及び画像露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 正確に発光素子の熱時定数による光量変動を
補正し、一定の発光光量を維持する。 【解決手段】 低デューティ点灯時に基準光量を得るた
めの第１の駆動電流値と連続点灯時に基準光量を得るた
めの第２の駆動電流値とを予め設定しておく。図８
（Ｂ）に示すように、点灯信号がオンになったときに駆
動電流値を第２の駆動電流値に切り替え、点灯信号がオ
フになったときに駆動電流値を第１の駆動電流値に切り
替える。但し、この駆動電流値の変化に所定の時定数を
与える。これにより、補正後光量曲線１４０より明らか
なようにオーバシュートを補正し、安定した発光光量を
得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子制御装置
及び画像露光装置に係り、より詳しくは、所定の点灯信
号で点灯し所定の消灯信号で消灯する発光素子を制御す
る発光素子制御装置、及び記録すべき画像データに基づ
く光ビームを所定の像担持体に走査露光する画像露光装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り半導体レーザ等の発光素子から射出された光ビームに
よって画像を記録するレーザプリンタが一般的によく知
られている。このレーザプリンタでは、発光素子からの
光ビームを回転多面鏡で反射させて感光体上を走査露光
し、記録すべき画像等に対応する静電潜像を感光体上に
形成した後、該感光体にトナーを付着させて現像し、こ
のトナー像を記録紙上に転写することによって、画像等
を記録紙に記録していた。

【０００３】このようなレーザプリンタに光源として設
けられた発光素子は、温度変化に伴う駆動電流−光量特
性の変化が大きいため、光量を安定化させるための光量
安定化制御が不可欠であった。

【０００４】一方、上記のようなレーザプリンタにおい
て発光素子は、画像データに応じ高速で点滅を繰り返
し、その変調速度は数十メガヘルツに達するため、常時
光量安定化制御を行うことは、該発光素子に駆動電流を
供給する電流制御回路の動作速度からみて困難であっ
た。従って、画像書き込み時以外の時間に光量調整を行
い該光量調整により得られた駆動電流値を記憶しておい
て、画像書き込み時に該駆動電流値によって定電流制御
を行うことにより光量安定化を図るのが一般的であっ
た。なお、上記定電流制御において一定の電流をオン／
オフするインタバルは通常光走査の１スキャンに相当す
る時間を用い、０．２〜２ミリ秒程度の時間が一般的で
ある。

【０００５】しかしながら、発光素子は発光による局所
的発熱によりそれ自身の温度が変化するため、一定の電
流をオン／オフしても光量は一定値に安定せず、いわゆ
るオーバシュートやドループが発生してしまう。

【０００６】なお、上記ドループの程度を示すドループ
比ΔＰは、図９に示すように低デューティ点灯時（例え
ばデューティ比が１０％の時）の光量最大値Ｐａと高デ
ューティ点灯時（例えばデューティ比が９０％の時）の
光量最小値Ｐｂとによって、以下の式（１）のように定
義される。 ΔＰ＝（（Ｐａ−Ｐｂ）／Ｐｂ）×１００ −−−（１） 近年、発光素子自体の光出力ドループ特性は改善されて
きたが、低光量条件下では上記ドループ特性は悪化する
ため、感光体感度の向上により必要光量が低下すると、
ドループ特性の悪化による光量変化は無視できないもの
となる。

【０００７】レーザプリンタにおいては、このような光
量変化は記録される画像の濃度などに悪影響を与えるた
め、従来より光量のオーバシュートやドループを補正す
る方法が提案されている。

【０００８】例えば、特開昭５３−７８７９５号公報に
は、図１０に示すように抵抗１９２とコンデンサ１９４
等を含んで構成された補正回路１９０によって発光素子
１９６の熱時定数の逆特性を駆動電流に与えることによ
り、発熱による温度変化に伴う光量変化を補正する技術
が提案されている。

【０００９】図１１（Ａ）には、この先行技術において
全白画像を書き込む場合の発光素子の点灯信号、駆動電
流制御信号、補正前の光量、及び補正後の光量の変動を
表すタイムチャートを示す。また、図１１（Ｂ）には、
上記先行技術において全黒画像を書き込む場合の発光素
子の点灯信号、駆動電流制御信号、補正前の光量、及び
補正後の光量の変動を表すタイムチャートを示す。

【００１０】上記先行技術では光量補正量は固定値であ
る。よって、図１１（Ａ）、（Ｂ）より明らかなよう
に、オーバシュートは抑制できるものの画像パターンの
変化による光量の変動は残ってしまう（特に図１１
（Ｂ）の矢印Ａ部分）。また、環境温度の変化又は経時
変化により発光素子の駆動電流−光量特性が変化した時
或いは光量設定を変更した時は対応することができず、
正確に補正することが困難である。更に、個々の発光素
子の特性の違いについては、個別に回路定数を調整する
ことにより対応する必要があった。

【００１１】一方、特開平５−１８３７１４号公報に
は、１ライン走査毎に所定時間光量制御することによ
り、光量変化を補正する技術が提案されている。

【００１２】しかしながら、１ライン走査に対し発光素
子の熱時定数が充分長くないと効果が発生しない。実際
には、１ライン走査時間が０．２〜２ミリ秒程度である
のに対し、発光素子の熱時定数は通常０．０５〜１ミリ
秒程度であるので、１ライン走査に対する発光素子の熱
時定数は充分長いとはいえず、充分な効果は期待できな
い。また、短時間的なオーバシュートを抑制する効果は
少ない。

【００１３】本発明は、上記の問題点を解決するために
成されたもので、環境温度の変化、経時変化、光量設定
の違いなどによる発光素子の特性変化によらず、画像デ
ータにより発光素子の点灯パターンが変化しても常に正
確に発光素子の熱時定数による光量変動を補正し、一定
光量を得ることのできる発光素子制御装置、及び該発光
素子制御装置により光量を適切に制御することのできる
画像露光装置を提供することを第１の目的とする。ま
た、個々の発光素子の特性の違いに個別に対応すること
なく、自動的に最適な駆動電流値を求め、適切な補正を
行うことのできる発光素子制御装置、及び該発光素子制
御装置により光量を適切に制御することのできる画像露
光装置を提供することを第２の目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記第１及び第２の目的
を達成するために、請求項１記載の発光素子制御装置
は、所定の点灯信号で点灯し所定の消灯信号で消灯する
発光素子を制御する発光素子制御装置であって、前記発
光素子の発光量を検知する発光量検知手段と、前記発光
量検知手段により検知された前記発光素子の発光量と予
め定めた基準発光量とを比較する比較手段と、発光素子
を消灯しその後発光素子を点灯した直後での発光素子の
発光量と前記基準発光量との比較結果に基づいて第１の
駆動電流値を設定すると共に、発光素子を連続点灯した
直後での発光素子の発光量と前記基準発光量との比較結
果に基づいて第２の駆動電流値を設定する設定手段と、
前記発光素子の発光量が前記基準発光量で安定するよう
に、発光素子に供給する駆動電流値を前記点灯信号又は
消灯信号に応じて前記第１の駆動電流値と第２の駆動電
流値とで切り替える駆動電流制御手段と、を有すること
を特徴とする。

【００１５】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載の発明において、前記駆動電流制御手段は、発光素
子の消灯信号で駆動電流値を第１の駆動電流値に切り替
え、発光素子の点灯信号から予め定めた時間だけ遅延し
て駆動電流値を第２の駆動電流値に切り替えることを特
徴とする。

【００１６】また、請求項３記載の発明では、請求項１
記載の発明において、前記駆動電流制御手段は、発光素
子の消灯信号で駆動電流値を第１の駆動電流値に切り替
え、発光素子の点灯信号で駆動電流値を第２の駆動電流
値に切り替えると共に、駆動電流値の変化に所定の時定
数を与えることを特徴とする。

【００１７】上記請求項１記載の発明では、発光量検知
手段により発光素子の発光量を検知し、比較手段によっ
て該検知された発光量と予め定めた基準発光量とを比較
することができる。

【００１８】そこで、発光素子を消灯しその後発光素子
を点灯した直後において、発光量検知手段で検知された
発光量と予め定めた基準発光量とを比較手段によって比
較し、設定手段によって該比較結果に基づいて、発光量
が基準発光量に等しくなるときの第１の駆動電流値を設
定する。また、発光素子を連続点灯した直後において、
発光量検知手段で検知された発光量と予め定めた基準発
光量とを比較手段によって比較し、設定手段によって該
比較結果に基づいて、発光量が基準発光量に等しくなる
ときの第２の駆動電流値を設定する。

【００１９】即ち、本発明では、所定のデューティ比で
点灯した（例えば、低デューティ点灯）時に発光量が基
準発光量に等しくなるように設定した第１の駆動電流値
と、連続点灯時に発光量が基準発光量に等しくなるよう
に設定した第２の駆動電流値と、を設定する。

【００２０】そして、駆動電流制御手段によって、発光
素子の発光量が基準発光量で安定するように、該発光素
子に供給する駆動電流値を発光素子の点灯信号又は消灯
信号に応じて、第１の駆動電流値と第２の駆動電流値と
で切り替える。

【００２１】これにより、低デューティ点灯時の光量と
高デューティ点灯時の光量との差異を無くすことができ
ドループを適切に補正することができる。また、画像デ
ータにより発光素子の点灯パターンが変化しても、発光
量が基準発光量で安定するように制御することができ
る。

【００２２】また、本発明の発光素子制御装置は、個々
の発光素子の特性に応じて上記第１の駆動電流値及び第
２の駆動電流値を自動的に設定することができるので、
自動的に最適な駆動電流値を求め、個々の発光素子の特
性に応じて適切な光量補正を行うことができる。

【００２３】上記点灯信号又は消灯信号に応じた第１の
駆動電流値と第２の駆動電流値との切り替えに関して
は、請求項２記載の発明のように、駆動電流制御手段に
よって、発光素子の消灯信号で駆動電流値を第１の駆動
電流値に切り替え、発光素子の点灯信号から予め定めた
時間だけ遅延して駆動電流値を第２の駆動電流値に切り
替えることにより、例えば、図６（Ａ）に示す全面白色
画像の記録時の補正後光量曲線１１０や図６（Ｂ）に示
す全面黒色画像の記録時の補正後光量曲線１２０より明
らかなようにオーバシュートを補正することができ、安
定した発光光量を得ることができる。

【００２４】また、請求項３記載の発明のように、駆動
電流制御手段によって、発光素子の消灯信号で駆動電流
値を第１の駆動電流値に切り替え、発光素子の点灯信号
で駆動電流値を第２の駆動電流値に切り替えると共に、
駆動電流値の変化に所定の時定数を与えることにより、
例えば、図８（Ａ）に示す全面白色画像の記録時の補正
後光量曲線１３０や図８（Ｂ）に示す全面黒色画像の記
録時の補正後光量曲線１４０より明らかなようにオーバ
シュートを補正し、安定した発光光量を得ることもでき
る。

【００２５】このように本発明によれば、環境温度の変
化、経時変化、光量設定の違いなどによる発光素子の特
性変化によらず、画像データにより発光素子の点灯パタ
ーンが変化しても常に正確に発光素子の熱時定数による
光量変動を補正し、一定発光光量を得ることができる。

【００２６】また、上記第１及び第２の目的を達成する
ために、請求項４記載の画像露光装置は、所定の点灯信
号で点灯し所定の消灯信号で消灯するよう動作し、記録
すべき画像データに基づく光ビームを射出する発光素子
と、露光された部位に静電潜像が形成される像担持体
に、前記発光素子からの光ビームを走査露光する走査露
光手段と、を有する画像露光装置であって、前記発光素
子の発光量を検知する発光量検知手段と、前記発光量検
知手段により検知された前記発光素子の発光量と予め定
めた基準発光量とを比較する比較手段と、前記走査露光
手段による光ビームの一走査時間を一サイクルとした低
デューティ点灯における各サイクルの発光素子点灯時間
開始直後の発光量と前記基準発光量との比較結果に基づ
いて低デューティ点灯用駆動電流値を設定すると共に、
前記一走査時間を一サイクルとした連続点灯又は高デュ
ーティ点灯における各サイクルの発光素子点灯時間終了
直前の発光量と前記基準発光量との比較結果に基づいて
高デューティ点灯用駆動電流値を設定する駆動電流値設
定手段と、前記発光素子の発光量が、自己発熱に起因す
るドループに拘わらず前記基準発光量で安定するよう
に、発光素子に供給する駆動電流値を前記点灯信号又は
消灯信号に応じて前記低デューティ点灯用駆動電流値と
高デューティ点灯用駆動電流値とで切り替える駆動電流
切替手段と、を有することを特徴とする。

【００２７】上記請求項４記載の発明では、発光量検知
手段により発光素子の発光量を検知し、比較手段によっ
て該検知された発光量と予め定めた基準発光量とを比較
することができる。

【００２８】そこで、走査露光手段による光ビームの一
走査時間を一サイクルとした低デューティ点灯における
各サイクルの発光素子点灯時間開始直後において、発光
量検知手段で検知された発光量と予め定めた基準発光量
とを比較手段によって比較し、駆動電流値設定手段によ
って該比較結果に基づいて、発光量が基準発光量に等し
くなるときの低デューティ点灯用駆動電流値を設定す
る。

【００２９】また、前記一走査時間を一サイクルとした
連続点灯又は高デューティ点灯における各サイクルの発
光素子点灯時間終了直前において、発光量検知手段で検
知された発光量と予め定めた基準発光量とを比較手段に
よって比較し、駆動電流値設定手段によって該比較結果
に基づいて、発光量が基準発光量に等しくなるときの高
デューティ点灯用駆動電流値を設定する。

【００３０】そして、駆動電流切替手段によって、発光
素子の発光量が、自己発熱に起因するドループに拘わら
ず基準発光量で安定するように、発光素子に供給する駆
動電流値を点灯信号又は消灯信号に応じて、低デューテ
ィ点灯用駆動電流値と高デューティ点灯用駆動電流値と
で切り替える。

【００３１】これにより、低デューティ点灯時の光量と
高デューティ点灯時の光量との差異を無くすことができ
ドループを適切に補正することができる。また、画像デ
ータにより発光素子の点灯パターンが変化しても、発光
量が基準発光量で安定するように制御することができ
る。

【００３２】本発明の画像露光装置では、上記のように
発光素子からの発光量が基準発光量で安定するように制
御されるので、走査露光手段により像担持体上に走査露
光された画像の画質を高いレベルに維持することができ
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】

〔第１実施形態〕以下、本発明の第１実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。

【００３４】図２には、本発明の発光素子制御装置４８
を含んで構成された光走査装置１０の概略構成図が示さ
れており、図１には、当該光走査装置１０を内蔵した画
像露光装置１１の概略構成図が示されている。

【００３５】まず、図１を用いて画像露光装置１１の概
略構成を説明する。画像露光装置１１には、回転多面鏡
１２を含んで構成された光走査装置１０と円筒状の感光
体２４とが設置されている。感光体２４は矢印Ｆ方向に
回転しており、感光体２４の側面近傍には、該回転方向
に沿って、感光体２４の表面を帯電させる帯電器１４
と、感光体２４の表面にトナーを付着させる現像器１６
と、トナーを感光体２４の表面から用紙１８へ転写する
転写用帯電器２０と、感光体２４の表面からトナーを除
去するクリーナー２６と、が順に設置されている。

【００３６】帯電器１４により帯電された感光体２４
は、光を受けた場合、その受光部分の電位が低下すると
いう特性を有する。画像露光装置１１では、この特性を
利用し、帯電器１４により帯電し矢印Ｆ方向へ回転する
感光体２４の表面に、矢印Ｊに示す光走査装置１０から
の光を照射し、感光体２４の受光部分の電位を低下させ
る。

【００３７】さらに、感光体２４の表面のうち上記受光
部分、即ち電位が低下した部分のみに、現像器１６によ
ってトナーが付着される。感光体２４の表面の受光部分
にのみ付着したトナーは、転写用帯電器２０により感光
体２４の表面から用紙１８へ転写される。ここで転写さ
れた用紙１８は矢印Ｇ方向に搬送され、その搬送方向下
流側に設置された定着器２２によって用紙１８上のトナ
ーは融解固定される。

【００３８】次に、図２を用いて光走査装置１０の概略
構成を説明する。光走査装置１０には、発光素子として
の半導体レーザ３０が設置されており、この半導体レー
ザ３０の射出側近傍には、半導体レーザ３０からの光ビ
ームを拡散光線から平行光線に変換するためのコリメー
タレンズ３２が配置されている。

【００３９】コリメータレンズ３２で平行光線となった
光ビームは、シリンドリカルレンズ３４を介して、正多
角柱状の回転多面鏡１２の側面に設けられた反射面１２
Ｃ上に集束するようになっている。なお、シリンドリカ
ルレンズ３４は、各反射面１２Ｃの面倒れを補正する役
割を有する。

【００４０】回転多面鏡１２は、その側面に反射面１２
Ｃを８面有すると共に、図示しないモータからの駆動力
で軸４２を中心に矢印Ｐ方向に高速回転しており、各反
射面１２Ｃへの光ビームの入射角を連続的に変化させ偏
向する役割を有している。即ち、回転多面鏡１２は、光
ビームを偏向して矢印Ｋで示す主走査方向に沿って走査
させる。

【００４１】回転多面鏡１２によって偏向された光ビー
ムの進行方向には、該光ビームの感光体２４上の結像点
を矢印Ｋで示す主走査方向に等速度移動させるためのｆ
θレンズ２８が配置されている。ｆθレンズ２８を透過
した光ビームは感光体２４面上に結像する。

【００４２】一方、円筒状の感光体２４は軸Ｖを中心と
して矢印Ｑ方向に回転している。即ち、感光体２４の側
面２４Ａは図２において上から下へ（副走査方向に）ス
クロールしている。

【００４３】よって、上記ｆθレンズ２８の作用による
感光体２４上の結像点の主走査方向に沿った等速度移動
と、感光体２４の副走査方向へのスクロールと、によっ
て、感光体２４の側面２４Ａは光ビームにより走査され
る。以下、感光体２４の側面２４Ａを被走査面２４Ａと
称す。

【００４４】また、光ビームの主走査方向の走査軌跡
（走査ライン）の先頭部にはミラー３８が配置されてお
り、このミラー３８による光ビームの反射方向には本発
明のビーム位置検出手段としての光センサ４０が配置さ
れている。この光センサ４０は、光ビームを検知したと
きに（光ビームがＳＯＳの位置に到達したときに）同期
検知信号を発光素子制御装置４８内の制御回路５０（図
３参照）へ出力する。

【００４５】次に、発光素子制御装置４８の構成を図３
を用いて説明する。半導体レーザ３０には変調回路５４
を介して駆動回路５６によって駆動電流Ｉが供給され
る。この駆動電流Ｉの電流値は、駆動回路５６の電流制
御端子５６Ａに入力される電流制御信号の電圧に比例し
た値が設定され、電流制御信号に関しては後に説明す
る。

【００４６】電流制御端子５６Ａにはアナログスイッチ
５８が接続されており、アナログスイッチ５８には、Ｄ
／Ａコンバータ６０の出力端子が増幅器６１を介して、
Ｄ／Ａコンバータ６２の出力端子が増幅器６３を介し
て、それぞれ接続されている。また、アナログスイッチ
５８には、制御端子５８Ａ及びインバータ８６を介して
遅延回路６４が接続されており、遅延回路６４にはＯＲ
回路８８の出力端子が接続されＯＲ回路８８の一方の入
力端子には画像データ入力端子９０が接続されている。
ＯＲ回路８８のもう一方の入力端子には、図示しないＣ
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等で構成された制
御回路５０が接続されている。

【００４７】画像データ入力端子９０から入力された画
像データは、制御回路５０からのドライブ信号に基づい
て遅延回路６４に送出され、遅延回路６４によって所定
時間遅らせてアナログスイッチ５８に入力される。アナ
ログスイッチ５８は、該入力した画像データに応じて上
記Ｄ／Ａコンバータ６０からの出力又はＤ／Ａコンバー
タ６２からの出力の何れか一方を選択的に駆動回路５６
に接続する。

【００４８】また、上記Ｄ／Ａコンバータ６０、６２は
それぞれレジスタを備えており、各レジスタには制御回
路５０によって後述する駆動電流設定値の情報が記録さ
れる。

【００４９】半導体レーザ３０には、半導体レーザ３０
に一定の駆動電流を供給するバイアス回路６６が接続さ
れている。バイアス回路６６は、半導体レーザ３０の発
振開始電流以下の電流を半導体レーザ３０に連続的に供
給している。

【００５０】また、半導体レーザ３０には半導体レーザ
３０からの光量を検知するフォトダイオード５２が内蔵
されており、フォトダイオード５２の出力側はゲイン調
整可能なアンプ７０に接続されている。アンプ７０は増
幅器６９と該増幅器６９に並列に接続された可変抵抗器
６８とで構成されており、アンプ７０の出力側は比較器
７２及び光出力制限回路８４に内蔵された比較器７６に
接続されている。

【００５１】アンプ７０ではフォトダイオード５２の出
力電流が電流電圧変換され、該変換された信号（光出力
検知信号）は比較器７２及び比較器７６に入力される。

【００５２】比較器７２にはＤ／Ａコンバータ７４も接
続されており、Ｄ／Ａコンバータ７４に内蔵されたレジ
スタには制御回路５０によって目的光量Ｅ₀ の情報が記
録されている。比較器７２では、Ｄ／Ａコンバータ７４
からの上記目的光量Ｅ₀ に基づく出力と光出力検知信号
とが比較され、その比較結果を示す比較信号が制御回路
５０に入力される。

【００５３】一方、比較器７６にも光出力検知信号が入
力され、制限信号供給源７８からの固定の制限信号と比
較される。なお、制限信号は、光量が過大になることを
防止するために予め定めた光量の制限値Ｅｘに基づいて
出力される。

【００５４】上記の比較結果を示す比較信号は、ローパ
スフィルタ８０を通った後、電圧／電流変換回路８２に
入力される。この電圧／電流変換回路８２からの出力電
流は、変調回路５４を介して駆動回路５６に入力され
る。

【００５５】ここで、光出力検知信号が固定の制限信号
よりも大きい場合には、電圧／電流変換回路８２から駆
動回路５６へ電流が流れ込み、半導体レーザ３０に供給
される駆動電流Ｉは減少する。

【００５６】即ち、光出力検知信号が固定の制限信号以
下の場合には、半導体レーザ３０に供給される駆動電流
Ｉは、駆動回路５６の電流制御端子５６Ａに入力される
電流制御信号の電圧により決定されるが、光出力検知信
号が固定の制限信号のレベルに達すると、光出力検知信
号は該固定の制限信号のレベルに固定されることにな
る。これにより、駆動電流Ｉが上記制限値Ｅｘよりも過
大になることが防止される。

【００５７】次に、本第１実施形態の作用を説明する。
例えば、一日における画像露光装置１１での画像記録処
理の開始前や所定単位の画像記録処理が終了した後など
に、以下に説明する駆動電流値設定処理が実行される。

【００５８】最初に制御回路５０によって、所望の目的
光量Ｅ₀ を得るための駆動電流値を決定するための２進
数の値を、いわゆる逐次変換ＡＤ変換法によって決定す
る。図４（Ａ）に低デューティ点灯において目的光量Ｅ
₀ を得るための第１の駆動電流値Ｉ₁ 用の駆動電流設定
値Ｓ₁ を求める手順を示す。なお、本第１実施形態では
駆動電流設定値Ｓ₁ を、一例として６ビットの２進数で
表すものとする。

【００５９】まず、Ｄ／Ａコンバータ７４に６ビットの
２進数「１０００００」を書き込み、半導体レーザ３０
を点灯し、矢印Ａ１で示す１００μｓ後に比較器７２の
出力をチェックし半導体レーザ３０を消灯する。なお、
以下では上記２進数の各ビットを、最上位ビットから順
に第１ビット、第２ビット・・・第６ビットとする。

【００６０】基準値を超えているため、第１ビットを
「０」に戻し第２ビットを立てた２進数「０１０００
０」をＤ／Ａコンバータ７４に書き込む。半導体レーザ
３０を消灯してから９００μｓ後に再度半導体レーザ３
０を点灯し、矢印Ａ２で示す１００μｓ後に比較器７２
の出力をチェックし半導体レーザ３０を消灯する。

【００６１】基準値を超えているため、第２ビットを
「０」に戻し第３ビットを立てた２進数「００１００
０」をＤ／Ａコンバータ７４に書き込む。半導体レーザ
３０を消灯してから９００μｓ後に再度半導体レーザ３
０を点灯し、矢印Ａ３で示す１００μｓ後に比較器７２
の出力をチェックし半導体レーザ３０を消灯する。

【００６２】今回は基準値を超えていないため、第３ビ
ットをそのままにして次の第４ビットを立てた２進数
「００１１００」をＤ／Ａコンバータ７４に書き込む。
このようにして計６回のレーザ点滅及び出力チェックに
より、第１の駆動電流値Ｉ₁ 用の駆動電流設定値Ｓ
₁ 「００１０１１」を得る。

【００６３】一方、図４（Ｂ）に高デューティ点灯（連
続点灯）において目的光量Ｅ₀ を得るための第２の駆動
電流値Ｉ₂ 用の駆動電流設定値Ｓ₂ を求める手順を示
す。

【００６４】まず、Ｄ／Ａコンバータ７４に６ビットの
２進数「１０００００」を書き込み、半導体レーザ３０
を点灯し、矢印Ｂ１で示す１ｍｓ後に比較器７２の出力
をチェックする。

【００６５】基準値を超えているため、第１ビットを
「０」に戻し第２ビットを立てた「０１００００」をＤ
／Ａコンバータ７４に書き込む。更に矢印Ｂ２で示す１
ｍｓ後に比較器７２の出力をチェックする。

【００６６】低デューティ点灯の時と同様にして計６回
のレーザ点滅及び出力チェックにより、第２の駆動電流
値Ｉ₂ 用の駆動電流設定値Ｓ₂ 「００１１０１」を得
る。

【００６７】以上のようにして第１の駆動電流値Ｉ₁ 用
の駆動電流設定値Ｓ₁ 「００１０１１」及び第２の駆動
電流値Ｉ₂ 用の駆動電流設定値Ｓ₂ 「００１１０１」を
得た後、第１の駆動電流値Ｉ₁ 用の駆動電流設定値Ｓ₁
「００１０１１」はＤ／Ａコンバータ６０に書き込ま
れ、第２の駆動電流値Ｉ₂ 用の駆動電流設定値Ｓ₂ 「０
０１１０１」はＤ／Ａコンバータ６２に書き込まれる。

【００６８】上記から駆動電流設定値Ｓ₁ よりも駆動電
流設定値Ｓ₂ の方が大きいことがわかる。即ち、高デュ
ーティ点灯（連続点灯）時の方が同じ発光光量Ｅ₀ を得
るのに、より大きな電流を必要とする。

【００６９】なお、低デューティ点灯時、高デューティ
点灯（連続点灯）時共に、光量チェックのインタバルを
１ｍｓとしたが、これは本第１実施形態の光走査装置１
０の１スキャンの時間にほぼ等しくなるように設定され
ている。

【００７０】また、低デューティ点灯時の点灯時間は１
００μｓとしたが、これは本第１実施形態の光走査装置
１０の１スキャン毎に実施される水平同期検知時の半導
体レーザ点灯時間にほぼ等しくなるように設定されてい
る。

【００７１】また、上記の駆動電流設定値Ｓ₁ 、Ｓ₂ の
設定を図４（Ａ）、（Ｂ）により説明したが、本第１実
施形態の発光素子制御装置４８には光出力制限回路８４
が設けられているため、実際の半導体レーザ３０からの
光量Ｅは制限値Ｅｘを超えないように光出力制限回路８
４によって制限されている。従って、光量Ｅは図５
（Ａ）、（Ｂ）のようになり、上位ビット設定時に半導
体レーザ３０の光量Ｅが過大になり半導体レーザ３０が
破損することを防止することができる。この図５
（Ａ）、（Ｂ）を見て明らかなように、光出力制限回路
８４によって駆動電流値決定の動作や結果に影響するこ
とは無い。

【００７２】以上の駆動電流値設定処理によって、半導
体レーザ３０からの光量Ｅを一定に維持するための駆動
電流値（実際には駆動電流設定値Ｓ₁ 、Ｓ₂ ）を設定し
記憶した後、以下のような画像記録処理が実行される。

【００７３】オペレータにより画像露光装置１１におけ
る画像記録処理の実行開始が指示されると、回転多面鏡
１２は図２の矢印Ｐ方向に軸４２を中心として所定角速
度で回転し、感光体２４は図２の矢印Ｑ方向（＝図１の
矢印Ｆ方向）に軸Ｖを中心として所定角速度で回転す
る。また、用紙１８も図１の矢印Ｇ方向に所定速度で搬
送される。

【００７４】上記回転多面鏡１２及び感光体２４の回
転、並びに用紙１８の搬送が安定動作した時点より、記
録すべき画像データに対応した光ビームが半導体レーザ
３０から射出される。

【００７５】画像記録処理時には、記録すべき画像デー
タに応じて駆動回路５６に接続されるＤ／Ａコンバータ
が切り替わる。即ち、半導体レーザ３０の点灯時にはＤ
／Ａコンバータ６２が接続され、半導体レーザ３０の消
灯時にはＤ／Ａコンバータ６０が接続される。

【００７６】画像データの変化によりＤ／Ａコンバータ
６２、６０の切り替えまでは遅延回路６４により以下の
ように所定時間の遅延が加わる。なお、この所定時間は
半導体レーザ３０の熱時定数に応じた適切な値が予め定
められている。説明をわかりやすくするために、全白画
像書き込み時と全黒画像書き込み時について図６
（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。

【００７７】全白画像書き込み時には図６（Ａ）に示す
ように、半導体レーザ３０の消灯時にＤ／Ａコンバータ
６０が接続され、前述した第１の駆動電流値Ｉ₁ 用の駆
動電流設定値Ｓ₁ 「００１０１１」に基づく駆動電流制
御信号が駆動回路５６に出力される。但し、このとき点
灯信号がオフであるので、半導体レーザ３０に供給され
る駆動電流値Ｉは「０」となる。即ち、図６（Ａ）にお
いて、実際に半導体レーザ３０に供給される駆動電流値
Ｉは駆動電流として示す波形１０４と点灯信号１０２と
の論理積をとったものとなる。図６（Ｂ）においても同
様である。

【００７８】さらに、水平同期検知用の半導体レーザ点
灯時間になると、点灯信号がオンとなるが、Ｄ／Ａコン
バータがＤ／Ａコンバータ６０からＤ／Ａコンバータ６
２へ切り替えられるまで、遅延回路６４により半導体レ
ーザ３０の熱時定数に応じた遅延時間が加わる。Ｄ／Ａ
コンバータ６２が駆動回路５６に接続されると、前述し
た第２の駆動電流値Ｉ₂ 用の駆動電流設定値Ｓ₂ 「００
１１０１」に基づく駆動電流制御信号が駆動回路５６に
出力される。前記Ｄ／Ａコンバータの切り替えに遅延を
加えたため、駆動電流制御信号１０４は遅れて立ち上が
ることとなる。

【００７９】このように駆動電流制御信号１０４が遅れ
て立ち上がるために、補正後光量１１０では、補正前光
量１０６のような立ち上がり時のオーバシュートの発生
を防止することができる。

【００８０】その後、水平同期検知用の半導体レーザ点
灯時間が経過すると、点灯信号がオフとなると共に、Ｄ
／Ａコンバータ６２からＤ／Ａコンバータ６０へ切り替
えられ、第１の駆動電流値Ｉ₁ 用の駆動電流設定値Ｓ₁
「００１０１１」に基づく駆動電流制御信号が駆動回路
５６に出力されることとなる。

【００８１】一方、全黒画像書き込み時においても同様
に、半導体レーザ３０の消灯時にはＤ／Ａコンバータ６
０が接続され、点灯時にはＤ／Ａコンバータ６２が接続
されるが、Ｄ／Ａコンバータ６０とＤ／Ａコンバータ６
２との切り替えに対して、遅延回路６４により半導体レ
ーザ３０の熱時定数に応じた遅延時間が加えられる。図
６（Ｂ）において全黒画像の書き込みタイミングである
連続点灯時Ｔ₁ でも、正しく目標光量が得られる。

【００８２】以上のように半導体レーザ３０からの発光
量は補正される。その光ビームは、コリメータレンズ３
２で平行光線とされた後、シリンドリカルレンズ３４を
透過し、回転多面鏡１２の反射面１２Ｃ上に集束する。
回転多面鏡１２は矢印Ｐ方向に回転しているため、反射
面１２Ｃへの光ビームの入射角は連続的に変化し、光ビ
ームは矢印Ｋで示す主走査方向に沿って偏向される。

【００８３】偏向された光ビームはｆθレンズ２８を透
過し、感光体２４上に結像する。このとき、感光体２４
上の結像点は矢印Ｋで示す主走査方向に沿って等速度移
動する。一方、感光体２４において被走査面２４Ａは図
２において上から下へ（副走査方向に）スクロールして
いる。これにより、被走査面２４Ａは光ビームにより走
査されることになる。

【００８４】以上のような光走査装置１０による、記録
すべき画像に対応した光ビームの感光体２４への露光と
並行して、以下に述べるような感光体２４から用紙１８
への転写が行われる。

【００８５】図１に示す帯電器１４により帯電された感
光体２４において、光走査装置１０からの光ビームを受
光した受光部分では電位が低下することとなり、この電
位が低下した受光部分のみに、現像器１６によってトナ
ーが付着される。

【００８６】ここで受光部分にのみ付着したトナーは、
転写用帯電器２０により感光体２４の表面から用紙１８
へ転写される。ここで転写された用紙１８は矢印Ｇ方向
に搬送され、定着器２２によって用紙１８上のトナーは
融解固定される。

【００８７】このようにして、光走査装置１０からの光
を受光した感光体２４表面の受光部位にトナーが付着
し、その付着位置に対応する用紙１８上の位置にトナー
が転写及び融解固定されることにより、記録すべき画像
が用紙１８に記録される。

【００８８】転写用帯電器２０による用紙１８への転写
において、感光体２４の表面に残ったトナーはクリーナ
ー２６によって除去され、ここでトナーが除去された感
光体２４の表面には所定時間後に光走査装置１０からの
光ビームが再度照射され、上記一連の露光及び転写に関
する処理が実行される。このようにして、用紙１８への
画像の記録が継続的に実行される。そして、記録すべき
画像の全てが記録完了すると、画像露光装置１１におけ
る画像記録処理は終了する。

【００８９】本第１実施形態では、上記の画像記録処理
の前に、半導体レーザ３０からの光量を一定に維持する
ための２つの駆動電流設定値を設定し、それらを画像デ
ータに応じて適宜切り替えて半導体レーザ３０の発光量
を一定に維持しているので、上記画像記録処理によって
記録された画像の画質を高いレベルに維持することがで
きる。

【００９０】〔第２実施形態〕以下、本発明に係る第２
実施形態を説明する。この第２実施形態では、第１実施
形態の遅延回路６４に代わりローパスフィルタを設け、
該ローパスフィルタによって、Ｄ／Ａコンバータ６０又
はＤ／Ａコンバータ６２から駆動回路５６へ出力される
駆動電流制御信号に対し所定の時定数を与える実施形態
について説明する。

【００９１】まず、第２実施形態における構成を説明す
る。第１実施形態と同じ構成には同じ番号を付し説明を
省略する。

【００９２】図７に示すように第２実施形態の発光素子
制御装置４９において、駆動回路５６の電流制御端子５
６Ａには、コンデンサ９４と抵抗９２とで構成されたロ
ーパスフィルタ９６が接続されており、ローパスフィル
タ９６にはアナログスイッチ５８を介してＤ／Ａコンバ
ータ６０、６２の各々の出力が接続されている。なお、
ローパスフィルタ９６の時定数は半導体レーザ３０の熱
時定数に対応するように予め設定されている。

【００９３】次に、本第２実施形態における作用を説明
する。上記のような構成の発光素子制御装置４９では、
画像データに応じてＤ／Ａコンバータ６０、６２からの
出力が切り替えられる。その切り替えには、第１実施形
態のような遅延は加えられないが、各Ｄ／Ａコンバータ
からの出力はローパスフィルタ９６によって遅延された
後に駆動回路５６に入力される。

【００９４】ローパスフィルタ９６の時定数は半導体レ
ーザ３０の熱時定数に対応するように設定されており、
電流制御信号（図には駆動電流と表示）は、図８（Ａ）
に示す全白画像書き込み時には曲線１２４のように動作
し、図８（Ｂ）に示す全黒画像書き込み時には曲線１３
４のように動作する。

【００９５】これにより、本第２実施形態においても、
上記第１実施形態と同様に、図８（Ａ）の補正後光量１
３０、図８（Ｂ）の補正後光量１４０のように、半導体
レーザ点灯直後（立ち上がり時）のオーバシュートは小
さく抑制される。また、図８（Ｂ）において全黒画像の
書き込みタイミングである連続点灯時Ｔ₂ でも、正しい
目標光量が得られる。

【００９６】なお、上記第１、第２実施形態における調
整箇所は、光出力検知信号のゲイン調整のみであり、こ
の光出力検知信号のゲイン調整機能は通常の光走査装置
の光学ユニットには既に備わっているものである。即
ち、本発明の発光素子制御装置としては、特別の調整作
業を行うことなく、個々の装置について同一の特性を得
ることができる、という利点がある。

【００９７】また、上記第１、第２実施形態では、本発
明の発光素子制御装置４８を、光ビームによる感光体の
露光及び感光体から用紙への転写によって画像を用紙に
記録する画像露光装置１１に内蔵された光走査装置１０
に適用した実施形態を説明したが、本発明の発光素子制
御装置は上記以外の光走査装置にも適用することができ
る。

【００９８】例えば、露光すべき画像に対応する光ビー
ムを被走査面としての感光材料面上に集束させ、その結
像点を感光材料上で走査することにより画像を感光材料
に露光する画像露光装置に内蔵された光走査装置にも適
用することができる。また、光源からの光ビームを被走
査面としての画像記録面上に集束させ、その結像点を画
像記録面上で走査することにより該画像記録面を透過し
た透過光による画像を読み取る画像読取装置に内蔵され
た光走査装置にも適用することができる。

【００９９】

【発明の効果】本発明によれば、環境温度の変化、経時
変化、光量設定の違いなどによる発光素子の特性変化に
よらず、画像データにより発光素子の点灯パターンが変
化しても常に正確に発光素子の熱時定数による光量変動
を補正し、一定発光光量を得ることができる、という効
果が得られる。

【０１００】また、本発明によれば、個々の発光素子の
特性に応じて第１の駆動電流値及び第２の駆動電流値を
自動的に設定することができるので、自動的に最適な駆
動電流値を求め、個々の発光素子の特性に応じて適切な
光量補正を行うことができる、という効果が得られる。

【０１０１】特に、請求項４記載の画像露光装置によれ
ば、発光素子からの発光量が基準発光量で安定するよう
に制御されるので、走査露光手段により像担持体上に走
査露光された画像の画質を高いレベルに維持することが
できる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１、第２実施形態の画像露光装置の概略全体
構成図である。

【図２】本発明の発光素子制御装置を内蔵した光走査装
置の概略構成図である。

【図３】第１実施形態における発光素子制御装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図４】（Ａ）は第１の駆動電流値Ｉ₁ 用の駆動電流設
定値Ｓ₁ を求める手順を説明するための図であり、
（Ｂ）は第２の駆動電流値Ｉ₂ 用の駆動電流設定値Ｓ₂
を求める手順を説明するための図である。

【図５】（Ａ）は光量の制限値Ｅｘが設定された条件下
において第１の駆動電流値Ｉ₁用の駆動電流設定値Ｓ₁
を求める手順を説明するための図であり、（Ｂ）は光量
の制限値Ｅｘが設定された条件下において第２の駆動電
流値Ｉ₂ 用の駆動電流設定値Ｓ₂ を求める手順を説明す
るための図である。

【図６】（Ａ）は第１実施形態で全白画像を書き込む場
合の発光素子の点灯信号、駆動電流制御信号、本発明を
適用していない時の光量、及び本発明を適用した時の光
量の変動を示すタイムチャートであり、（Ｂ）は第１実
施形態で全黒画像を書き込む場合の発光素子の点灯信
号、駆動電流制御信号、本発明を適用していない時の光
量、及び本発明を適用した時の光量の変動を示すタイム
チャートである。

【図７】第２実施形態における発光素子制御装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図８】（Ａ）は第２実施形態で全白画像を書き込む場
合の発光素子の点灯信号、駆動電流制御信号、本発明を
適用していない時の光量、及び本発明を適用した時の光
量の変動を示すタイムチャートであり、（Ｂ）は第２実
施形態で全黒画像を書き込む場合の発光素子の点灯信
号、駆動電流制御信号、本発明を適用していない時の光
量、及び本発明を適用した時の光量の変動を示すタイム
チャートである。

【図９】ドループ特性を説明するための図である。

【図１０】先行技術の回路例を示す図である。

【図１１】（Ａ）は先行技術で全白画像を書き込む場合
の発光素子の点灯信号、駆動電流制御信号、補正前の光
量、及び補正後の光量の変動を示すタイムチャートであ
り、（Ｂ）は先行技術で全黒画像を書き込む場合の発光
素子の点灯信号、駆動電流制御信号、補正前の光量、及
び補正後の光量の変動を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１０ 光走査装置 １１ 画像露光装置 ３０ 半導体レーザ（発光素子） ４０ 光センサ ４８、４９ 発光素子制御装置 ５０ 制御回路 ５２ フォトダイオード（発光量検知手段） ５６ 駆動回路 ６４ 遅延回路 ７２ 比較器（比較手段） ９６ ローパスフィルタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の点灯信号で点灯し所定の消灯信号
   で消灯する発光素子を制御する発光素子制御装置であっ
   て、 前記発光素子の発光量を検知する発光量検知手段と、 前記発光量検知手段により検知された前記発光素子の発
   光量と予め定めた基準発光量とを比較する比較手段と、 発光素子を消灯しその後発光素子を点灯した直後での発
   光素子の発光量と前記基準発光量との比較結果に基づい
   て第１の駆動電流値を設定すると共に、発光素子を連続
   点灯した直後での発光素子の発光量と前記基準発光量と
   の比較結果に基づいて第２の駆動電流値を設定する設定
   手段と、 前記発光素子の発光量が前記基準発光量で安定するよう
   に、発光素子に供給する駆動電流値を前記点灯信号又は
   消灯信号に応じて前記第１の駆動電流値と第２の駆動電
   流値とで切り替える駆動電流制御手段と、 を有する発光素子制御装置。
2. 【請求項２】 前記駆動電流制御手段は、発光素子の消
   灯信号で駆動電流値を第１の駆動電流値に切り替え、発
   光素子の点灯信号から予め定めた時間だけ遅延して駆動
   電流値を第２の駆動電流値に切り替えることを特徴とす
   る請求項１記載の発光素子制御装置。
3. 【請求項３】 前記駆動電流制御手段は、発光素子の消
   灯信号で駆動電流値を第１の駆動電流値に切り替え、発
   光素子の点灯信号で駆動電流値を第２の駆動電流値に切
   り替えると共に、駆動電流値の変化に所定の時定数を与
   えることを特徴とする請求項１記載の発光素子制御装
   置。
4. 【請求項４】 所定の点灯信号で点灯し所定の消灯信号
   で消灯するよう動作し、記録すべき画像データに基づく
   光ビームを射出する発光素子と、 露光された部位に静電潜像が形成される像担持体に、前
   記発光素子からの光ビームを走査露光する走査露光手段
   と、 を有する画像露光装置であって、 前記発光素子の発光量を検知する発光量検知手段と、 前記発光量検知手段により検知された前記発光素子の発
   光量と予め定めた基準発光量とを比較する比較手段と、 前記走査露光手段による光ビームの一走査時間を一サイ
   クルとした低デューティ点灯における各サイクルの発光
   素子点灯時間開始直後の発光量と前記基準発光量との比
   較結果に基づいて低デューティ点灯用駆動電流値を設定
   すると共に、前記一走査時間を一サイクルとした連続点
   灯又は高デューティ点灯における各サイクルの発光素子
   点灯時間終了直前の発光量と前記基準発光量との比較結
   果に基づいて高デューティ点灯用駆動電流値を設定する
   駆動電流値設定手段と、 前記発光素子の発光量が、自己発熱に起因するドループ
   に拘わらず前記基準発光量で安定するように、発光素子
   に供給する駆動電流値を前記点灯信号又は消灯信号に応
   じて前記低デューティ点灯用駆動電流値と高デューティ
   点灯用駆動電流値とで切り替える駆動電流切替手段と、 を有する画像露光装置。