JP2002321402A - 画像形成装置 - Google Patents
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- JP2002321402A JP2002321402A JP2001128344A JP2001128344A JP2002321402A JP 2002321402 A JP2002321402 A JP 2002321402A JP 2001128344 A JP2001128344 A JP 2001128344A JP 2001128344 A JP2001128344 A JP 2001128344A JP 2002321402 A JP2002321402 A JP 2002321402A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、低廉・小型な構成で半導体レーザの
高速な変調制御を可能にすると共に消光比を確保する画
像形成装置を提供することを目的とする。 【解決手段】変調信号により半導体レーザを変調すると
共に半導体レーザからの光ビームを走査して感光体上に
静電潜像を形成する画像形成装置は、半導体レーザが実
質的に発光せずに高速変調可能な状態になる第1の電流
を変調信号に基づく第1のタイミングで半導体レーザに
流す第1の電流駆動部と、変調信号に応じてオン・オフ
する第2の電流を変調信号に基づく第1のタイミングよ
り遅い第2のタイミングで半導体レーザに流す第2の電
流駆動部を含み、第1の電流と第2の電流との合計電流
で半導体レーザを発光させることを特徴とする。
高速な変調制御を可能にすると共に消光比を確保する画
像形成装置を提供することを目的とする。 【解決手段】変調信号により半導体レーザを変調すると
共に半導体レーザからの光ビームを走査して感光体上に
静電潜像を形成する画像形成装置は、半導体レーザが実
質的に発光せずに高速変調可能な状態になる第1の電流
を変調信号に基づく第1のタイミングで半導体レーザに
流す第1の電流駆動部と、変調信号に応じてオン・オフ
する第2の電流を変調信号に基づく第1のタイミングよ
り遅い第2のタイミングで半導体レーザに流す第2の電
流駆動部を含み、第1の電流と第2の電流との合計電流
で半導体レーザを発光させることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に画像形成装置
に関し、詳細にはレーザプリンタやデジタル複写機等に
おける光源として用いられる半導体レーザの光出力を制
御及び変調する画像形成装置に関する。
に関し、詳細にはレーザプリンタやデジタル複写機等に
おける光源として用いられる半導体レーザの光出力を制
御及び変調する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザの駆動電流と光出力との関
係は、温度により著しく変化するので、半導体レーザの
光強度を所望の値に設定するためには、駆動電流を適宜
制御することが必要となる。これを実現するために、例
えば、半導体レーザの光出力を受光素子によりモニタし
て、光出力に比例して受光素子に発生するモニタ信号を
検出する。このモニタ信号と発光レベル制御信号とを比
較して、両者が等しくなるように、光・電気負帰還ルー
プにより半導体レーザの順方向電流を制御する。これに
よって、半導体レーザの光出力を所望の値に設定するこ
とが出来る。このような技術が、例えば、特開平05−
075199、特開平05−235446、及び特開平
09−321376に開示されている。
係は、温度により著しく変化するので、半導体レーザの
光強度を所望の値に設定するためには、駆動電流を適宜
制御することが必要となる。これを実現するために、例
えば、半導体レーザの光出力を受光素子によりモニタし
て、光出力に比例して受光素子に発生するモニタ信号を
検出する。このモニタ信号と発光レベル制御信号とを比
較して、両者が等しくなるように、光・電気負帰還ルー
プにより半導体レーザの順方向電流を制御する。これに
よって、半導体レーザの光出力を所望の値に設定するこ
とが出来る。このような技術が、例えば、特開平05−
075199、特開平05−235446、及び特開平
09−321376に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし半導体レーザの
光出力をモニタする受光素子の特性により、半導体レー
ザの光出力が小さくなると、受光素子の光入力に対する
受光電流出力特性の直線性が著しく劣化する。このため
に、低い光出力の場合には制御精度が悪くなり、所望の
光出力より大きな出力になってしまう場合がある。これ
が原因となり、レーザプリンタ等においては、地膚汚れ
などの悪影響がでる。
光出力をモニタする受光素子の特性により、半導体レー
ザの光出力が小さくなると、受光素子の光入力に対する
受光電流出力特性の直線性が著しく劣化する。このため
に、低い光出力の場合には制御精度が悪くなり、所望の
光出力より大きな出力になってしまう場合がある。これ
が原因となり、レーザプリンタ等においては、地膚汚れ
などの悪影響がでる。
【0004】また常時光出力を制御している為に、制御
系を正常動作させるためには、光出力を完全に消灯する
ことができない。これはオフセット光を生じさせること
になる。また半導体レーザの駆動電流を設定する回路が
必要となり、レーザプリンタ等の光変調ICの機能を向
上させる場合に、回路規模に関する制約を伴うことにな
る。
系を正常動作させるためには、光出力を完全に消灯する
ことができない。これはオフセット光を生じさせること
になる。また半導体レーザの駆動電流を設定する回路が
必要となり、レーザプリンタ等の光変調ICの機能を向
上させる場合に、回路規模に関する制約を伴うことにな
る。
【0005】最近では、レーザプリンタの高速・高密度
化に伴い、単一光源ではなく複数個の光源からの光によ
りデータ記録することで、記録の高速・高密度化を図る
方法が採用されつつある。このような場合の光源として
は、複数個の半導体レーザを使用する場合とLD−Ar
rayを使用する場合があるが、適宜システムのニーズ
に応じて選択することが望ましい。しかしながら、従
来、LD−Arrayに対しては受光素子がすべての半
導体レーザに共通であるため、上記特開平05−075
199、特開平05−235446、特開平09−32
1376等に記載される手法を適用することが出来な
い。結果的にLD−Arrayを使用する場合には、個
々の半導体レーザの光出力を検出するために、各々の光
出力を分離検出する手段が外部に必要となり、コスト的
に高くついてしまう。
化に伴い、単一光源ではなく複数個の光源からの光によ
りデータ記録することで、記録の高速・高密度化を図る
方法が採用されつつある。このような場合の光源として
は、複数個の半導体レーザを使用する場合とLD−Ar
rayを使用する場合があるが、適宜システムのニーズ
に応じて選択することが望ましい。しかしながら、従
来、LD−Arrayに対しては受光素子がすべての半
導体レーザに共通であるため、上記特開平05−075
199、特開平05−235446、特開平09−32
1376等に記載される手法を適用することが出来な
い。結果的にLD−Arrayを使用する場合には、個
々の半導体レーザの光出力を検出するために、各々の光
出力を分離検出する手段が外部に必要となり、コスト的
に高くついてしまう。
【0006】また半導体レーザのビームプロファイルは
通常ガウス分布に近似され、このガウス分布に従って電
子写真システムにおける静電潜像が形成される。このた
めに、形成される静電潜像は2値的な分布ではなくアナ
ログ的な分布をしており、これは解像度が増大するに従
い問題となる。即ち、現像バイアス変動等の外部変動要
因の影響を受けやすくなり、画像濃度変動を引き起こし
易くなる。また高速に半導体レーザを変調する為には、
予め半導体レーザに一定のバイアス電流を流しておくこ
とが望ましいが、バイアス電流を流すと半導体レーザは
ある程度発光してしまうので、半導体レーザの消光比が
取れなくなり、ダイナミックレンジを確保することが困
難になる。
通常ガウス分布に近似され、このガウス分布に従って電
子写真システムにおける静電潜像が形成される。このた
めに、形成される静電潜像は2値的な分布ではなくアナ
ログ的な分布をしており、これは解像度が増大するに従
い問題となる。即ち、現像バイアス変動等の外部変動要
因の影響を受けやすくなり、画像濃度変動を引き起こし
易くなる。また高速に半導体レーザを変調する為には、
予め半導体レーザに一定のバイアス電流を流しておくこ
とが望ましいが、バイアス電流を流すと半導体レーザは
ある程度発光してしまうので、半導体レーザの消光比が
取れなくなり、ダイナミックレンジを確保することが困
難になる。
【0007】以上を鑑みて、本発明は、低廉・小型な構
成で半導体レーザの高速な変調制御を可能にすると共に
消光比を確保する画像形成装置を提供することを目的と
する。
成で半導体レーザの高速な変調制御を可能にすると共に
消光比を確保する画像形成装置を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、変調信
号により半導体レーザを変調すると共に該半導体レーザ
からの光ビームを走査して感光体上に静電潜像を形成す
る画像形成装置は、該半導体レーザのグランド側の一端
の電圧と所定の電圧とを比較する比較部と、該比較部の
比較結果に基づいて該半導体レーザの電源電圧を制御す
る制御部を含むことを特徴とする。
号により半導体レーザを変調すると共に該半導体レーザ
からの光ビームを走査して感光体上に静電潜像を形成す
る画像形成装置は、該半導体レーザのグランド側の一端
の電圧と所定の電圧とを比較する比較部と、該比較部の
比較結果に基づいて該半導体レーザの電源電圧を制御す
る制御部を含むことを特徴とする。
【0009】上記発明では、半導体レーザのグランド側
の一端の電圧が所定の電圧になるように半導体レーザの
電源電圧を制御するので、半導体レーザの駆動回路の消
費電力を低減することが可能となり、IC化を実現し易
くなると共に、小型・低コストな画像形成装置を実現す
ることが出来る。
の一端の電圧が所定の電圧になるように半導体レーザの
電源電圧を制御するので、半導体レーザの駆動回路の消
費電力を低減することが可能となり、IC化を実現し易
くなると共に、小型・低コストな画像形成装置を実現す
ることが出来る。
【0010】本発明によれば、変調信号により半導体レ
ーザを変調すると共に該半導体レーザからの光ビームを
走査して感光体上に静電潜像を形成する画像形成装置
は、該半導体レーザが実質的に発光せずに高速変調可能
な状態になる第1の電流を該変調信号に基づく第1のタ
イミングで該半導体レーザに流す第1の電流駆動部と、
該変調信号に応じてオン・オフする第2の電流を該変調
信号に基づく該第1のタイミングより遅い第2のタイミ
ングで該半導体レーザに流す第2の電流駆動部を含み、
該第1の電流と該第2の電流の合計電流で該半導体レー
ザを発光させることを特徴とする。
ーザを変調すると共に該半導体レーザからの光ビームを
走査して感光体上に静電潜像を形成する画像形成装置
は、該半導体レーザが実質的に発光せずに高速変調可能
な状態になる第1の電流を該変調信号に基づく第1のタ
イミングで該半導体レーザに流す第1の電流駆動部と、
該変調信号に応じてオン・オフする第2の電流を該変調
信号に基づく該第1のタイミングより遅い第2のタイミ
ングで該半導体レーザに流す第2の電流駆動部を含み、
該第1の電流と該第2の電流の合計電流で該半導体レー
ザを発光させることを特徴とする。
【0011】上記発明では、半導体レーザが実質的に発
光せずに高速変調可能な状態になる第1の電流をまず半
導体レーザに流し、その後、変調信号に応じてオン・オ
フする第2の電流を半導体レーザに流すので、高速に半
導体レーザを変調することが可能となり、高速な画像形
成装置が提供できる。
光せずに高速変調可能な状態になる第1の電流をまず半
導体レーザに流し、その後、変調信号に応じてオン・オ
フする第2の電流を半導体レーザに流すので、高速に半
導体レーザを変調することが可能となり、高速な画像形
成装置が提供できる。
【0012】本発明によれば、変調信号により半導体レ
ーザを変調すると共に該半導体レーザからの光ビームを
走査して感光体上に静電潜像を形成する画像形成装置
は、該変調信号を示す差動信号を検出する比較増幅部
と、該比較増幅部の出力を波形整形する高周波増幅特性
を有する波形整形部と、該波形整形部の出力により該半
導体レーザを駆動する駆動部を含むことを特徴とする。
ーザを変調すると共に該半導体レーザからの光ビームを
走査して感光体上に静電潜像を形成する画像形成装置
は、該変調信号を示す差動信号を検出する比較増幅部
と、該比較増幅部の出力を波形整形する高周波増幅特性
を有する波形整形部と、該波形整形部の出力により該半
導体レーザを駆動する駆動部を含むことを特徴とする。
【0013】上記発明では、高周波増幅特性を有する波
形整形部によって変調信号を波形整形し半導体レーザを
駆動するので、変調信号の波形が劣化しても光パルス幅
を正確に再現することが可能となり、高精度な画像を形
成することが出来る。
形整形部によって変調信号を波形整形し半導体レーザを
駆動するので、変調信号の波形が劣化しても光パルス幅
を正確に再現することが可能となり、高精度な画像を形
成することが出来る。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明を適用する画像形
成装置の概略構成図を示す。
成装置の概略構成図を示す。
【0015】図1の画像形成装置において、半導体レー
ザユニット10から出力されたレーザ光は、ポリゴンミ
ラー11が回転することによりスキャンされ、走査レン
ズ12を介して感光体13を露光することで静電潜像を
形成する。クロック生成回路14は、所定の位相に設定
された画像クロックを生成し、この画像クロックに従っ
て画像処理ユニット15が画像データを生成する。半導
体レーザ駆動回路16は、この画像データに基づいて半
導体レーザユニット10のレーザ発光時間をコントロー
ルし、感光体13上における静電潜像の形成をコントロ
ールする。またクロック生成回路14は、内部生成回路
により生成されたクロックを、内部位相同期回路によっ
て位相設定する。この位相設定は、ポリゴンミラー11
によりスキャンされた半導体レーザの光をフォトディテ
クタ17及び18により検出し、この検出信号に同期す
るように位相を設定することで行われる。
ザユニット10から出力されたレーザ光は、ポリゴンミ
ラー11が回転することによりスキャンされ、走査レン
ズ12を介して感光体13を露光することで静電潜像を
形成する。クロック生成回路14は、所定の位相に設定
された画像クロックを生成し、この画像クロックに従っ
て画像処理ユニット15が画像データを生成する。半導
体レーザ駆動回路16は、この画像データに基づいて半
導体レーザユニット10のレーザ発光時間をコントロー
ルし、感光体13上における静電潜像の形成をコントロ
ールする。またクロック生成回路14は、内部生成回路
により生成されたクロックを、内部位相同期回路によっ
て位相設定する。この位相設定は、ポリゴンミラー11
によりスキャンされた半導体レーザの光をフォトディテ
クタ17及び18により検出し、この検出信号に同期す
るように位相を設定することで行われる。
【0016】図1の半導体レーザ駆動回路16は、画像
処理ユニット15からの画像データ信号及び画素クロッ
ク信号を受け取り画像データを示す変調信号を生成する
パルス幅変調信号生成回路と、この変調信号に従って半
導体レーザユニット10の発光を制御する半導体レーザ
制御回路を含む。
処理ユニット15からの画像データ信号及び画素クロッ
ク信号を受け取り画像データを示す変調信号を生成する
パルス幅変調信号生成回路と、この変調信号に従って半
導体レーザユニット10の発光を制御する半導体レーザ
制御回路を含む。
【0017】図2は、本発明による半導体レーザ制御回
路の第1実施例の構成を示す構成図である。
路の第1実施例の構成を示す構成図である。
【0018】図2の半導体レーザ制御回路は、微分量子
検出部20、D/Aコンバータ21、比較増幅器22、
波形整形部23、2値化部24、遅延部25、バッファ
26、ILD1用の電流駆動部27、OR回路28、I
LD0用の電流駆動部29、比較増幅器30、サンプル
ホールド回路31、サンプルホールド回路32、及び比
較増幅器33を含む。また図1の半導体レーザユニット
10は、半導体レーザ34、フォトディテクタ35、及
びパワートランジスタ36に対応する。
検出部20、D/Aコンバータ21、比較増幅器22、
波形整形部23、2値化部24、遅延部25、バッファ
26、ILD1用の電流駆動部27、OR回路28、I
LD0用の電流駆動部29、比較増幅器30、サンプル
ホールド回路31、サンプルホールド回路32、及び比
較増幅器33を含む。また図1の半導体レーザユニット
10は、半導体レーザ34、フォトディテクタ35、及
びパワートランジスタ36に対応する。
【0019】LD電源によって駆動されるパワートラン
ジスタ36が、半導体レーザ34を駆動する。半導体レ
ーザ34から放出されるレーザ光の一部は、フォトディ
テクタ35によって検出されて、光強度に応じた検出電
圧レベルが比較増幅器30の一方の入力に供給される。
比較増幅器30の他方の入力には、制御電圧VCONT
が供給される。比較増幅器30による比較結果が、サン
プルホールド回路31に所定のサンプルタイミングで格
納される。このサンプルホールド回路31に格納される
データに基づいて、電流駆動部29が半導体レーザ34
に流す電流量を制御する。即ち、負帰還ループによっ
て、半導体レーザ34に流れる電流が制御される。
ジスタ36が、半導体レーザ34を駆動する。半導体レ
ーザ34から放出されるレーザ光の一部は、フォトディ
テクタ35によって検出されて、光強度に応じた検出電
圧レベルが比較増幅器30の一方の入力に供給される。
比較増幅器30の他方の入力には、制御電圧VCONT
が供給される。比較増幅器30による比較結果が、サン
プルホールド回路31に所定のサンプルタイミングで格
納される。このサンプルホールド回路31に格納される
データに基づいて、電流駆動部29が半導体レーザ34
に流す電流量を制御する。即ち、負帰還ループによっ
て、半導体レーザ34に流れる電流が制御される。
【0020】画像データ信号及び画素クロック信号から
生成される画像データを示す変調信号が、比較増幅器2
2の一方の入力に供給される。比較増幅器22の他方の
入力には変調信号の反転信号が供給され、差動原理に基
づいて変調信号の電圧レベルを検出する。検出された変
調信号は、波形整形部23で波形が整えられ、更に2値
化部24で2値化される。2値化変調信号は遅延部25
で所定時間遅延されて、バッファ26とOR回路28と
に供給される。
生成される画像データを示す変調信号が、比較増幅器2
2の一方の入力に供給される。比較増幅器22の他方の
入力には変調信号の反転信号が供給され、差動原理に基
づいて変調信号の電圧レベルを検出する。検出された変
調信号は、波形整形部23で波形が整えられ、更に2値
化部24で2値化される。2値化変調信号は遅延部25
で所定時間遅延されて、バッファ26とOR回路28と
に供給される。
【0021】OR回路28の出力は、変調信号のパルス
幅が遅延時間分だけ長くなったパルス信号であり、この
パルス信号が示すタイミングで電流駆動部29が駆動さ
れる。電流駆動部29の電流量は、上述のように、フォ
トディテクタ35及び比較増幅器30を介した負帰還ル
ープによって制御される。
幅が遅延時間分だけ長くなったパルス信号であり、この
パルス信号が示すタイミングで電流駆動部29が駆動さ
れる。電流駆動部29の電流量は、上述のように、フォ
トディテクタ35及び比較増幅器30を介した負帰還ル
ープによって制御される。
【0022】バッファ26の出力は、変調信号を遅延時
間分だけ遅らせたパルス信号であり、このパルス信号が
示すタイミングで電流駆動部27が駆動される。電流駆
動部27の電流量は、D/Aコンバータ21の出力に応
じて制御される。D/Aコンバータ21の出力の設定に
ついては、後程詳細に説明する。
間分だけ遅らせたパルス信号であり、このパルス信号が
示すタイミングで電流駆動部27が駆動される。電流駆
動部27の電流量は、D/Aコンバータ21の出力に応
じて制御される。D/Aコンバータ21の出力の設定に
ついては、後程詳細に説明する。
【0023】半導体レーザ34の電源は、端子LD0の
電圧に基づいて、パワートランジスタ36を介して制御
される。
電圧に基づいて、パワートランジスタ36を介して制御
される。
【0024】即ち、比較増幅器33にて端子LD0の電
圧と1Vの基準電圧とを比較・増幅して、その増幅電圧
をサンプルホールド回路32に格納し、これを介してパ
ワートランジスタ36を駆動する。これによって、電流
駆動部29の電流ILD0を半導体レーザ34に流した
ときに、端子LD0の電圧が約1Vとなるように、パワ
ートランジスタ36の出力を制御することが出来る。な
お電流ILD0を半導体レーザ34に流したときのみ上
記制御が実行されるように、サンプルホールド回路32
のサンプルタイミングを設定する。
圧と1Vの基準電圧とを比較・増幅して、その増幅電圧
をサンプルホールド回路32に格納し、これを介してパ
ワートランジスタ36を駆動する。これによって、電流
駆動部29の電流ILD0を半導体レーザ34に流した
ときに、端子LD0の電圧が約1Vとなるように、パワ
ートランジスタ36の出力を制御することが出来る。な
お電流ILD0を半導体レーザ34に流したときのみ上
記制御が実行されるように、サンプルホールド回路32
のサンプルタイミングを設定する。
【0025】これによって、半導体レーザ34に大電流
を流したときに、端子LD0に現れる電圧は約1Vとな
る。従って、端子LD0を介して半導体レーザ制御回路
ICに流れる電流による消費電力は、例えば、半導体レ
ーザに100mAの電流を流した場合においても100
mW程度で済む。これは、例えば5Vの電源電圧に換算
すると20mA相当になり、ICの熱特性を大幅に改善
出来る。またレーザの電源の制御速度はゆっくりで良い
ために、パワートランジスタ36の動作速度は遅くても
良いことになる。これによって、パワートランジスタ3
6としては汎用品が使用可能となり、コストメリットを
同時に享受することが出来る。
を流したときに、端子LD0に現れる電圧は約1Vとな
る。従って、端子LD0を介して半導体レーザ制御回路
ICに流れる電流による消費電力は、例えば、半導体レ
ーザに100mAの電流を流した場合においても100
mW程度で済む。これは、例えば5Vの電源電圧に換算
すると20mA相当になり、ICの熱特性を大幅に改善
出来る。またレーザの電源の制御速度はゆっくりで良い
ために、パワートランジスタ36の動作速度は遅くても
良いことになる。これによって、パワートランジスタ3
6としては汎用品が使用可能となり、コストメリットを
同時に享受することが出来る。
【0026】以下に、D/Aコンバータ21の出力設定
に関して説明する。
に関して説明する。
【0027】デジタル入力であるInitialize
信号により、半導体レーザ34の微分量子効率を検出し
て、D/Aコンバータ21の出力を決定する。このD/
Aコンバータ21の出力レベルは、シェーディング補正
電圧により、フルスケールが制御されるようになってい
る。ここでシェーディングとは、レーザビームを走査す
る際に、レンズ等の光学系の特性により、レーザビーム
の強度が走査位置により若干異なることをいう。これを
補正するために、レーザビームの走査位置と同期してシ
ェーディング補正電圧を変化させることで、D/Aコン
バータ21の出力を変化させる。
信号により、半導体レーザ34の微分量子効率を検出し
て、D/Aコンバータ21の出力を決定する。このD/
Aコンバータ21の出力レベルは、シェーディング補正
電圧により、フルスケールが制御されるようになってい
る。ここでシェーディングとは、レーザビームを走査す
る際に、レンズ等の光学系の特性により、レーザビーム
の強度が走査位置により若干異なることをいう。これを
補正するために、レーザビームの走査位置と同期してシ
ェーディング補正電圧を変化させることで、D/Aコン
バータ21の出力を変化させる。
【0028】微分量子効率の検出に際しては、まずD/
Aコンバータ21の出力をゼロとして電流駆動部29の
みで半導体レーザ34の出力強度が決定される状態と
し、制御電圧VCONTを半分の電圧(VCONT/
2)に設定して、負帰還ループによって電流駆動部29
の電流値ILD0を設定する。このときの比較増幅器3
0の出力を、サンプルホールド回路31に記憶する。次
にサンプルホールド回路31の内容を固定させたままで
制御電圧をVCONTとし、D/Aコンバータ21のデ
ジタル入力を変化させることで出力を上げていき、半導
体レーザ34の光出力が電圧VCONTに相当するレー
ザの光出力になるようにする。このとき、電流増加分は
電流駆動部27の電流ILD1のみでまかない、所定の
光出力が得られるようにD/Aコンバータ21の入力を
設定する。このとき、半導体レーザ34に流れる制御電
圧VCONTに相当する電流のうち、VCONT/2に
相当する分が電流駆動部29の電流ILD0となり、ま
た残りのVCONT/2に相当する分が電流駆動部27
の電流ILD1となる。
Aコンバータ21の出力をゼロとして電流駆動部29の
みで半導体レーザ34の出力強度が決定される状態と
し、制御電圧VCONTを半分の電圧(VCONT/
2)に設定して、負帰還ループによって電流駆動部29
の電流値ILD0を設定する。このときの比較増幅器3
0の出力を、サンプルホールド回路31に記憶する。次
にサンプルホールド回路31の内容を固定させたままで
制御電圧をVCONTとし、D/Aコンバータ21のデ
ジタル入力を変化させることで出力を上げていき、半導
体レーザ34の光出力が電圧VCONTに相当するレー
ザの光出力になるようにする。このとき、電流増加分は
電流駆動部27の電流ILD1のみでまかない、所定の
光出力が得られるようにD/Aコンバータ21の入力を
設定する。このとき、半導体レーザ34に流れる制御電
圧VCONTに相当する電流のうち、VCONT/2に
相当する分が電流駆動部29の電流ILD0となり、ま
た残りのVCONT/2に相当する分が電流駆動部27
の電流ILD1となる。
【0029】なおシェーディング補正電圧により制御さ
れる電流はILD1のみである。これは、シェーディン
グ補正電圧に比例した光出力が得られるようにするため
と、実際の光出力が電流ILD1のみの変調で実現され
るようにするためである。
れる電流はILD1のみである。これは、シェーディン
グ補正電圧に比例した光出力が得られるようにするため
と、実際の光出力が電流ILD1のみの変調で実現され
るようにするためである。
【0030】上記のようにして、D/Aコンバータ21
のデジタル入力が決定され、半導体レーザ34を駆動す
る電流ILD1が決定される。この電流ILD1と電流
ILD0との合計電流により半導体レーザ34を駆動し
たとき、半導体レーザ34の光出力を検出する受光素子
35の受光電流に対応する電圧と制御電圧VCONTと
が等しくなるように、電流ILD0を制御する。ことの
とき、Enable信号がHIGHのときのみ負帰還ル
ープの制御系を動作させ、LOWのときは制御値をサン
プルホールド回路31によってホールドしておく。
のデジタル入力が決定され、半導体レーザ34を駆動す
る電流ILD1が決定される。この電流ILD1と電流
ILD0との合計電流により半導体レーザ34を駆動し
たとき、半導体レーザ34の光出力を検出する受光素子
35の受光電流に対応する電圧と制御電圧VCONTと
が等しくなるように、電流ILD0を制御する。ことの
とき、Enable信号がHIGHのときのみ負帰還ル
ープの制御系を動作させ、LOWのときは制御値をサン
プルホールド回路31によってホールドしておく。
【0031】前述したように、電流ILD0とILD1
は、変調信号(LVDS)を波形整形し更に2値化した
2値信号と、この2値信号を一定時間遅延させた遅延信
号によって変調する。電流ILD0は、2値信号と遅延
信号とのORが取られた分だけ、変調信号より長いパル
ス幅の信号で変調される。また電流ILD1は遅延信号
のパルスによって変調する。
は、変調信号(LVDS)を波形整形し更に2値化した
2値信号と、この2値信号を一定時間遅延させた遅延信
号によって変調する。電流ILD0は、2値信号と遅延
信号とのORが取られた分だけ、変調信号より長いパル
ス幅の信号で変調される。また電流ILD1は遅延信号
のパルスによって変調する。
【0032】図3は、半導体レーザの駆動電流と光出力
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【0033】半導体レーザの駆動電流は、初期段階にお
いて電流ILD0だけである。この初期状態において
は、図3に示されるように、あるレベルまで駆動電流が
増大するが、光出力は殆ど出力されない。その後遅延部
25の遅延時間が経過すると駆動電流ILD1が流され
て、半導体レーザ34の光出力は、図3に示されるよう
に所定のレベルとなる。このように駆動電流ILD0を
最初に流すことにより、駆動電流に対するレーザ光出力
の遅れを少なくし、半導体レーザ34のインピーダンス
を低下することが可能となる。従って、光を変調する電
流ILD1が流れる際には、高速かつパルス幅精度が高
い光変調が可能となる。
いて電流ILD0だけである。この初期状態において
は、図3に示されるように、あるレベルまで駆動電流が
増大するが、光出力は殆ど出力されない。その後遅延部
25の遅延時間が経過すると駆動電流ILD1が流され
て、半導体レーザ34の光出力は、図3に示されるよう
に所定のレベルとなる。このように駆動電流ILD0を
最初に流すことにより、駆動電流に対するレーザ光出力
の遅れを少なくし、半導体レーザ34のインピーダンス
を低下することが可能となる。従って、光を変調する電
流ILD1が流れる際には、高速かつパルス幅精度が高
い光変調が可能となる。
【0034】また前述のように、高周波部を強調する周
波数特性を有する波形整形部23に変調信号を入力して
波形整形をしているので、変調信号が波形劣化した場合
であっても、精度よく出力パルス幅を得ることが出来
る。
波数特性を有する波形整形部23に変調信号を入力して
波形整形をしているので、変調信号が波形劣化した場合
であっても、精度よく出力パルス幅を得ることが出来
る。
【0035】図4は、本発明による半導体レーザ制御回
路の第2実施例の構成を示す構成図である。図4におい
て、図2と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その
説明は省略する。
路の第2実施例の構成を示す構成図である。図4におい
て、図2と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その
説明は省略する。
【0036】図4の半導体レーザ制御回路の第2実施例
では、図2の第1実施例の構成から遅延信号を生成する
回路を取り除き、その代わりに比較増幅器41、波形整
形部42、及び2値化部43を設けることによって、駆
動電流ILD0と駆動電流ILD1とを独立に変調可能
なようにしている。
では、図2の第1実施例の構成から遅延信号を生成する
回路を取り除き、その代わりに比較増幅器41、波形整
形部42、及び2値化部43を設けることによって、駆
動電流ILD0と駆動電流ILD1とを独立に変調可能
なようにしている。
【0037】画像データ信号及び画素クロック信号から
生成される画像データを示す変調信号LVDS1が、比
較増幅器22の一方の入力に供給される。比較増幅器2
2の他方の入力には変調信号の反転信号が供給され、差
動原理に基づいて変調信号の電圧レベルを検出する。検
出された変調信号は、波形整形部23で波形が整えら
れ、更に2値化部24で2値化される。第1実施例と異
なり、2値化変調信号は、電流駆動部27に直接に供給
される。
生成される画像データを示す変調信号LVDS1が、比
較増幅器22の一方の入力に供給される。比較増幅器2
2の他方の入力には変調信号の反転信号が供給され、差
動原理に基づいて変調信号の電圧レベルを検出する。検
出された変調信号は、波形整形部23で波形が整えら
れ、更に2値化部24で2値化される。第1実施例と異
なり、2値化変調信号は、電流駆動部27に直接に供給
される。
【0038】また変調信号LVDS1よりも例えば1画
素前からレーザ駆動する変調信号LVDS0が、比較増
幅器41の一方の入力に供給される。比較増幅器41の
他方の入力には変調信号の反転信号が供給され、差動原
理に基づいて変調信号の電圧レベルを検出する。検出さ
れた変調信号は、波形整形部42で波形が整えられ、更
に2値化部43で2値化される。2値化変調信号は、電
流駆動部29に供給される。
素前からレーザ駆動する変調信号LVDS0が、比較増
幅器41の一方の入力に供給される。比較増幅器41の
他方の入力には変調信号の反転信号が供給され、差動原
理に基づいて変調信号の電圧レベルを検出する。検出さ
れた変調信号は、波形整形部42で波形が整えられ、更
に2値化部43で2値化される。2値化変調信号は、電
流駆動部29に供給される。
【0039】このように変調信号LVDS1とLVDS
0とで、独立に電流駆動部27と電流駆動部29とを制
御し、駆動電流ILD1と駆動電流ILD0とを独立に
変調する。
0とで、独立に電流駆動部27と電流駆動部29とを制
御し、駆動電流ILD1と駆動電流ILD0とを独立に
変調する。
【0040】図5は、2つの変調信号と半導体レーザ駆
動電流の関係を示す図である。
動電流の関係を示す図である。
【0041】図5(a)には、光変調をする画素がハッ
チで示される。図5(b)に示すように、電流ILD1
を駆動する変調信号LVDS1を、光変調をする画素に
おいてHIGHにする。また図5(c)に示すように、
光変調をする画素の1画素前から、電流ILD0を駆動
する変調信号LVDS0をHIGHにする。これらの変
調信号を図4の半導体レーザ制御回路に入力して、図5
(d)に示されるように、電流ILD1とILD0との
合計電流で半導体レーザ34を駆動する。即ち、まず変
調信号LVDS0に応じて半導体レーザ34を高速変調
可能な状態にし、その後、変調信号LVDS1に応じて
半導体レーザ34を所定の光パターンに変調する。これ
により、図5(e)に示されるような半導体レーザ34
の光出力を得て、光変調パターンを高速化することが可
能になる。
チで示される。図5(b)に示すように、電流ILD1
を駆動する変調信号LVDS1を、光変調をする画素に
おいてHIGHにする。また図5(c)に示すように、
光変調をする画素の1画素前から、電流ILD0を駆動
する変調信号LVDS0をHIGHにする。これらの変
調信号を図4の半導体レーザ制御回路に入力して、図5
(d)に示されるように、電流ILD1とILD0との
合計電流で半導体レーザ34を駆動する。即ち、まず変
調信号LVDS0に応じて半導体レーザ34を高速変調
可能な状態にし、その後、変調信号LVDS1に応じて
半導体レーザ34を所定の光パターンに変調する。これ
により、図5(e)に示されるような半導体レーザ34
の光出力を得て、光変調パターンを高速化することが可
能になる。
【0042】レーザ光出力を高速に変調可能になると、
短時間の短い光パルスを出力することにより、従来より
もシャープな露光エネルギー分布を得ることが出来る。
短時間の短い光パルスを出力することにより、従来より
もシャープな露光エネルギー分布を得ることが出来る。
【0043】図6(a)は従来の光変調による露光エネ
ルギー分布を示し、(b)は本発明による光変調による
露光エネルギー分布を示す。
ルギー分布を示し、(b)は本発明による光変調による
露光エネルギー分布を示す。
【0044】図6(a)に示すように、従来の光変調で
は画素毎に単純に光を変調していたので、露光エネルギ
ー分布が光パルスの走査長に応じたなだらかな分布とな
る。これに対し、本発明においてはレーザ光出力を高速
に変調可能であるので、図6(b)に示すように、光パ
ターンを短い走査長(短時間)のパルス列の出力とする
ことが出来る。この結果、図6(b)に示すように、従
来よりも急峻な露光エネルギー分布を得ることが可能と
なり、高画質なレーザプリンタを実現することが出来
る。
は画素毎に単純に光を変調していたので、露光エネルギ
ー分布が光パルスの走査長に応じたなだらかな分布とな
る。これに対し、本発明においてはレーザ光出力を高速
に変調可能であるので、図6(b)に示すように、光パ
ターンを短い走査長(短時間)のパルス列の出力とする
ことが出来る。この結果、図6(b)に示すように、従
来よりも急峻な露光エネルギー分布を得ることが可能と
なり、高画質なレーザプリンタを実現することが出来
る。
【0045】以上、本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特
許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能であ
る。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特
許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能であ
る。
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、半導体レーザのグラン
ド側の一端の電圧が所定の電圧になるように半導体レー
ザの電源電圧を制御するので、半導体レーザの駆動回路
の消費電力を低減することが可能となり、IC化を実現
し易くなると共に、小型・低コストな画像形成装置を実
現することが出来る。
ド側の一端の電圧が所定の電圧になるように半導体レー
ザの電源電圧を制御するので、半導体レーザの駆動回路
の消費電力を低減することが可能となり、IC化を実現
し易くなると共に、小型・低コストな画像形成装置を実
現することが出来る。
【0047】また本発明によれば、半導体レーザが実質
的に発光せずに高速変調可能な状態になる第1の電流を
まず半導体レーザに流し、その後、変調信号に応じてオ
ン・オフする第2の電流を半導体レーザに流すので、高
速に半導体レーザを変調することが可能となり、高速な
画像形成装置が提供できる。
的に発光せずに高速変調可能な状態になる第1の電流を
まず半導体レーザに流し、その後、変調信号に応じてオ
ン・オフする第2の電流を半導体レーザに流すので、高
速に半導体レーザを変調することが可能となり、高速な
画像形成装置が提供できる。
【0048】また本発明によれば、高周波増幅特性を有
する波形整形部によって変調信号を波形整形し半導体レ
ーザを駆動するので、変調信号の波形が劣化しても光パ
ルス幅を正確に再現することが可能となり、高精度な画
像を形成することが出来る。
する波形整形部によって変調信号を波形整形し半導体レ
ーザを駆動するので、変調信号の波形が劣化しても光パ
ルス幅を正確に再現することが可能となり、高精度な画
像を形成することが出来る。
【図1】本発明を適用する画像形成装置の概略構成図で
ある。
ある。
【図2】本発明による半導体レーザ制御回路の第1実施
例の構成を示す構成図である。
例の構成を示す構成図である。
【図3】半導体レーザの駆動電流と光出力の関係を示す
図である。
図である。
【図4】本発明による半導体レーザ制御回路の第2実施
例の構成を示す構成図である。
例の構成を示す構成図である。
【図5】2つの変調信号と半導体レーザ駆動電流の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図6】(a)は従来の光変調による露光エネルギー分
布を示す図であり、(b)は本発明による光変調による
露光エネルギー分布を示す図である。
布を示す図であり、(b)は本発明による光変調による
露光エネルギー分布を示す図である。
10 半導体レーザユニット 11 ポリゴンミラー 12 走査レンズ 13 感光体 14 クロック生成回路 15 画像処理ユニット 16 半導体レーザ駆動回路 17、18 フォトディテクタ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 21/14 G03G 21/00 372 5C074 H01S 5/068 15/04 120 5F073 H04N 1/113 H04N 1/04 104A 1/23 103 Fターム(参考) 2C362 AA03 AA55 AA61 2H027 DA03 DA07 DE05 DE07 DE09 EA02 EC06 EC11 ED04 EE02 EF09 2H045 DA41 2H076 AB05 AB12 AB22 CA17 CA18 DA04 DA17 5C072 AA03 BA17 CA06 HA02 HA13 HB02 HB04 HB06 XA05 5C074 AA02 BB03 CC22 CC26 EE02 EE14 HH04 5F073 AB21 AB27 AB29 BA07 EA13 EA14 GA12 GA18 GA24
Claims (6)
- 【請求項1】変調信号により半導体レーザを変調すると
共に該半導体レーザからの光ビームを走査して感光体上
に静電潜像を形成する画像形成装置であって、 該半導体レーザのグランド側の一端の電圧と所定の電圧
とを比較する比較部と、 該比較部の比較結果に基づいて該半導体レーザの電源電
圧を制御する制御部を含むことを特徴とする画像形成装
置。 - 【請求項2】変調信号により半導体レーザを変調すると
共に該半導体レーザからの光ビームを走査して感光体上
に静電潜像を形成する画像形成装置であって、 該半導体レーザが実質的に発光せずに高速変調可能な状
態になる第1の電流を該変調信号に基づく第1のタイミ
ングで該半導体レーザに流す第1の電流駆動部と、 該変調信号に応じてオン・オフする第2の電流を該変調
信号に基づく該第1のタイミングより遅い第2のタイミ
ングで該半導体レーザに流す第2の電流駆動部を含み、
該第1の電流と該第2の電流の合計電流で該半導体レー
ザを発光させることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項3】該合計電流による該半導体レーザの光出力
が所定の出力となるように該第1の電流を制御する負帰
還ループを含むことを特徴とする請求項2記載の画像形
成装置。 - 【請求項4】該変調信号を遅延して出力する遅延部と、 該遅延部の出力と該変調信号との論理和をとる論理部を
含み、該第1の電流駆動部は該論理部の出力により駆動
され、該第2の電流駆動部は該遅延部の出力により駆動
されることを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。 - 【請求項5】該変調信号は2種類の変調信号であり、一
方の変調信号で該第1の電流駆動部を制御し、他方の変
調信号で該第2の電流駆動部を制御することを特徴とす
る請求項2記載の画像形成装置。 - 【請求項6】変調信号により半導体レーザを変調すると
共に該半導体レーザからの光ビームを走査して感光体上
に静電潜像を形成する画像形成装置であって、 該変調信号を示す差動信号を検出する比較増幅部と、 該比較増幅部の出力を波形整形する高周波増幅特性を有
する波形整形部と、 該波形整形部の出力により該半導体レーザを駆動する駆
動部を含むことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001128344A JP2002321402A (ja) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001128344A JP2002321402A (ja) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002321402A true JP2002321402A (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=18977053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001128344A Pending JP2002321402A (ja) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002321402A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005011943A (ja) * | 2003-06-18 | 2005-01-13 | Ricoh Co Ltd | 半導体レーザ駆動装置及びその半導体レーザ駆動装置を使用した画像形成装置 |
JP2005129842A (ja) * | 2003-10-27 | 2005-05-19 | Ricoh Co Ltd | 半導体レーザ駆動回路 |
JP2006041368A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Canon Inc | 半導体レーザ駆動制御装置、画像形成装置、及び半導体レーザ駆動制御方法 |
US7292612B2 (en) | 2003-01-17 | 2007-11-06 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor laser drive apparatus, optical write apparatus, imaging apparatus, and semiconductor laser drive method |
JP2009182050A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Ricoh Co Ltd | レーザ光量制御装置、レーザ光量制御方法、画像形成装置 |
US7672345B2 (en) | 2004-07-29 | 2010-03-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser drive control apparatus |
JP2011034002A (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-17 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置、光量補正方法およびプログラム |
CN110058481A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-07-26 | 歌尔股份有限公司 | 一种激光器驱动装置、投影设备以及方法 |
-
2001
- 2001-04-25 JP JP2001128344A patent/JP2002321402A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8253769B2 (en) | 2003-01-17 | 2012-08-28 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor laser drive apparatus, optical write apparatus, imaging apparatus, and semiconductor laser drive method |
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JP2009182050A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Ricoh Co Ltd | レーザ光量制御装置、レーザ光量制御方法、画像形成装置 |
US7822083B2 (en) | 2008-01-29 | 2010-10-26 | Ricoh Company, Ltd. | Laser light intensity control device, laser light intensity control method, and image forming apparatus |
JP2011034002A (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-17 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置、光量補正方法およびプログラム |
CN110058481A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-07-26 | 歌尔股份有限公司 | 一种激光器驱动装置、投影设备以及方法 |
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