[发明专利]光学扫描设备

说明书

技术领域

本发明涉及光学扫描设备，其包含能够基于图像数据发射激光束，使得能够用激光束在图像载体上形成图像的多个光源。

背景技术

包含能够充当潜像形成曝光单元的激光元件的电子照相型成像设备需要在例如分辨率和处理速度方面具有更高的性能。

成像设备基于图像数据驱动(开/关控制)激光元件。通常，如果开/关控制速度(此后，被称作″调制速度″)增加，则能够提高图像的分辨率，尽管调制速度的增加量可能受限制。

具有发射单个激光束的激光元件的成像设备需要极大增加调制速度以在主扫描方向(即，形成潜像的图像载体的纵向)和副扫描方向(即，图像载体的转动方向)上得到所要求的分辨率。

因此，代替增加调制速度，可以增加激光束的数量，即，发光点(即，光源)的数量来提高副扫描方向上的分辨率。  例如，如果激光束的数量从1增加到4，则在与单光束具有相同调制速度的情况下，主扫描方向和副扫描方向上的分辨率能够被加倍。

半导体激光器(即，激光元件)能够根据光发射的方向被分类成两种。更具体地，″边缘发射激光器″在平行于有源层(active layer)的方向上发射激光束。″表面发射激光器″或″垂直腔面发射激光器(VCSEL)″在垂直于有源层的方向上发射激光束。通常，边缘发射激光器被用于电子照相型成像设备。

然而，边缘发射激光器的技术缺点在于激光束的数量不能增加得太多。另一方面，由于能够在表面上排列相对大量的光源，所以表面发射激光器具有易于增加激光束的数量的结构。

因此，如果电子照相型成像设备使用能够同时发射许多激光束的表面发射激光器，则其能够实现高分辨率和高速处理。

从半导体激光器(即，激光二极管(LD))发射的激光束的光量根据温度变化。更具体地，在激光二极管的光发射持续较长时间时，激光二极管的温度增加。结果，在感光鼓表面(即，图像载体)上的激光束的光量不能保持在恒定水平。在感光鼓上形成的图像包含不均匀或图像不清。

为了解决这个问题，如日本专利申请待审公开No.2002-335038中讨论的，依赖于电压驱动和电流驱动的组合的传统发光元件驱动设备能够校正由于激光二极管中温度上升而产生的激光量变化。

更具体地，发光元件驱动设备检测在恒定电流驱动操作中随温度上升由激光二极管中发热而导致的激光二极管的端电压降低。发光元件驱动设备基于检测值控制驱动电压，以便校正激光量的变化。

此外，如日本专利申请待审公开No.11-291547中讨论的，传统成像设备校正根据图像数据变化的下垂特性。基于这个成像设备，当激光二极管的光发射基于电流驱动时，对应于图像数据的驱动电流被加到驱动电流上，以进行自动功率控制(APC)，即自动光量控制。下面参照图11和图12A至12C详细描述激光二极管驱动操作。

图11图解了传统成像设备中包含的激光驱动控制电路。图11中图解的激光驱动控制电路包含共同形成激光芯片的激光二极管(LD)101和光电二极管(PD)传感器102。此外，激光驱动控制电路包含LD101的偏置电流源103和LD101的脉冲电流源104。

调制单元105接收图像信号″数据″并且向开关106输出像素调制信号。开关106基于从调制单元105提供的像素调制信号执行开/关控制。即，开关106控制从脉冲电流源104提供给LD101的电流。因而，LD101基于像素调制信号发射激光束。

PD传感器102监视(检测)来自LD101的光发射，并且产生被发送到电流/电压(I/V)转换器107的输出信号(即，检测结果)。电流/电压转换器107把PD传感器102的输出信号转换成电压信号。放大器(增益)108从电流/电压转换器107接收电压信号并且放大所接收的电压信号。APC电路109从放大器108接收放大的电压信号，并且对提供给偏置电流源103的输出电流量执行反馈控制。换言之，APC电路109使用所期望的光量均衡LD101的偏置光量。

LD101具有取决于LD101的点亮期间的下垂特性。即使在扫描操作期间控制驱动电流量为恒定，LD101的光发射量仍会因下垂特性而逐渐减少。当基于脉冲信号执行驱动电流控制时，出现类似现象。具有强下垂特性的激光二极管往往在激光二极管的点亮期间较长时使光发射量有较大衰减。