[发明专利]激光二极管驱动装置和包括其的图像形成设备

说明书

技术领域

本发明的某一方面涉及用于控制激光二极管的激光二极管驱动装置以及包括激光二极管驱动装置的图像形成设备。

背景技术

在通过利用来自激光二极管的激光束扫描记录介质来形成根据图像信号的图像的激光记录装置中，执行光强度控制以调节激光二极管的激光输出。

当阈值电流Ith是激光二极管突然开始发光的电流，而发光电流Iη是大于阈值电流Ith且为获得期望的激光输出所需的电流时，由于制造工艺中的变化，阈值电流Ith和发光电流Iη依赖于激光二极管而变化。并且，激光二极管的光强度随着发光电流Iη增大而线性地增大。换言之，发光电流和激光二极管的光强度是成比例的。

通常地，在激光二极管驱动装置中，基于检测到的实际激光输出来控制操作电流Iop(偏置电流Ibi+开关电流Isw)以便稳定地获得期望的激光输出，所述操作电流Iop由恒定地提供到激光二极管的偏置电流Ibi和根据基于图像信息的调制信号而提供的开关电流Isw组成。

在这种激光二极管驱动装置中的光强度控制中，通过使偏置电流Ibi小、于且尽可能靠近阈值电流Ith，可以改善图像形成期间激光二极管对于输入脉冲信号的响应特性。因此，通常将偏置电流Ibi设置在略小于阈值电流Ith的值。

存在对于每一个激光二极管检测阈值电流Ith并基于检测到的阈值电流Ith设置偏置电流Ibi的几种已知技术。

例如，专利文档1公开了使用多个基准电压和采样保持电路检测阈值电流Ith并基于检测到的阈值电流Ith设置偏置电流Ibi的技术。然而，通过使用采样保持电路(在电容器中保持模拟电压)的公开技术，偏置电流Ibi可能由于保持时段期间的泄漏电流而波动。特别地，当保持时段变长时，由于泄漏电流引起的波动变得更大。

作为另一示例，专利文档2公开了利用A/D转换器检测激光二极光的光强度并由D/A转换器设置偏置电流Ibi和开关电流Isw的技术。使用D/A转换器来设置偏置电流Ibi和开关电流Isw使得可以消除由于采样保持电路中的泄漏电流引起的上述问题。然而，尽管它依赖于光强度的设置精度，但是具有10位或更大分辨率的D/A转换器对于以上目的来说是必需的。这种高分辨率D/A转换器增大了用于激光二极管驱动装置的半导体集成电路的芯片尺寸和成本。

同时，在使用激光二极管作为光源的激光打印机和数字复印机的领域中，存在高分辨率和高速装置的目益增长的需求。为了增大仅使用一个激光束的装置的分辨率和打印速度，必须增大调制速度，所述调制速度为根据输入图像数据导通和截止激光二极管的速度。然而，对于增大调制速度的该方法存在限制。因此，为了进一步增大装置的分辨率和打印速度，必须增大激光束的数量。假设调制速度和打印速度与使用一个激光束时的那些相同，则适用四个激光束使得可以加倍主和副扫描方向(纵向和横向)中的分辨率。当分辨率相同时，使用四个激光束使得可以将打印速度增大4倍。

用作光源的半导体激光器大体分为两种类型：边发射(edge-emitting)激光器，在与活动层(active layer)平行的方向中发射激光束；以及面发射(surface-emitting)激光器，在与活动层垂直的方向中发射激光束。发射一个、两个或四个激光束的边发射激光器普遍用于打印机和复印机。例如，当需要八个激光束时，可以使用八个单束激光器(其每一个发射一个激光束)、四个多束激光器(其每一个发射两个激光束)或两个多束激光器(其每一个发射四个激光束)。激光器的价格随着发射束数量的增大而增大。多束激光器的各激光束的光轴之间的位置关系是稳定的。另一方面，当使用多个单束激光器提供多个激光束时，必须通过调整设备中单束激光器的位置来调整各激光束的光轴之间的位置关系。因此，使用多束激光器使得更易于调整各激光束的光轴之间的位置关系。

并且，由于结构限制，在技术上难以增大边发射激光器的激光束的数量。同时，面发射激光器的激光束的数量可以相对容易地增大。因此，对于通过增大激光束的数量来增大装置的速度和分辨率来说，面发射激光器是优选的。由于以上原因，使用能够发射大量激光束的面发射激光器作为光源的诸如激光打印机和数字复印机之类的装置的开发近年来已经非常活跃，以满足对于高速、高分辨率装置的需求。例如，面发射激光器可以被配置为发射30到40个激光束。