JP2013184419A - Light output control circuit, optical scanning device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光出力制御回路、光走査装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a light output control circuit, an optical scanning device, and an image forming apparatus.
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）は、構造上、低閾値、低消費電力、ウェハ状態での検査や２次元アレイ化が容易であるという特徴を備えている。これらの特長からレーザプリンタ等の画像形成装置、光ディスク等の光記録装置、光通信、更には画像読取装置や画像表示装置の光源の用途において、従来の端面発光型レーザに代わるものとして精力的に研究開発が行われている。 A surface emitting laser (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LASER) is characterized by a low threshold, low power consumption, and easy inspection and two-dimensional arraying in a wafer state. Because of these features, it can be used as an alternative to conventional edge-emitting lasers in image forming devices such as laser printers, optical recording devices such as optical disks, optical communications, and light sources for image reading devices and image display devices. Research and development is in progress.
画像形成装置において使用される２次元ＶＣＳＥＬアレイの光量制御方法としては、特許文献１に記載されているもののように、画像データ出力期間の合間の時間に、面発光レーザアレイを形成している面発光レーザを１つ毎に順次に点灯させ、その際に検出されるフォトダイオードの出力電流を電圧に変換した後にデジタルデータに変換し、変換後のデジタルデータが予め各々の面発光レーザにおいて設定されている値と一致するように、制御対象となる面発光レーザの駆動電流を間欠的に変更することにより、目標とする光量に一致させる方法がある。そして、この方法自体は２次元ＶＣＳＥＬアレイ特有のものではなく、半導体レーザ素子の光量制御方法として知られたものであり、例えば、特許文献２にも開示されている。 As a light amount control method for a two-dimensional VCSEL array used in an image forming apparatus, a surface on which a surface emitting laser array is formed at a time between image data output periods as described in Patent Document 1. The light emitting lasers are sequentially turned on one by one, and the output current of the photodiode detected at that time is converted into voltage and then converted into digital data. The converted digital data is preset in each surface emitting laser. There is a method of matching the target light amount by intermittently changing the drive current of the surface emitting laser to be controlled so as to coincide with the target value. This method itself is not unique to the two-dimensional VCSEL array, but is known as a method for controlling the amount of light of a semiconductor laser element. For example, Patent Document 2 discloses the method.
しかしながら、特許文献１及び２に記載された方法では、目標とする光量を小さくした場合、デジタルデータに変換する手段の入力での信号の大きさも小さくなるため、デジタルデータの量子化誤差が大きくなってしまい、光量制御の精度が悪くなるという問題があった。 However, in the methods described in Patent Documents 1 and 2, when the target light amount is reduced, the magnitude of the signal at the input of the means for converting to digital data is also reduced, so that the quantization error of the digital data is increased. As a result, there is a problem that the accuracy of the light amount control is deteriorated.
よって、本発明は、上記に鑑みなされたものであり、目標とする光量を小さくした場合においても、光量制御の精度が悪化しない、即ち、目標とする光量に依存することなく、精度の高い光量制御を行なうことのできる半導体レーザまたは光走査装置における光出力制御回路、光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above, and even when the target light quantity is reduced, the accuracy of the light quantity control does not deteriorate, that is, the light quantity with high accuracy without depending on the target light quantity. It is an object of the present invention to provide a light output control circuit, an optical scanning device, and an image forming apparatus in a semiconductor laser or an optical scanning device capable of performing control.
本発明は、半導体レーザの発光を制御する光出力制御回路であって、前記半導体レーザにおいて発光した光を受光する受光素子と、前記受光素子において検出された電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、前記変換された電圧に基づき所定の時間積分を行なう積分回路と、前記積分回路からの出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部において変換されたデジタルデータに基づき前記半導体レーザの光量が所定の光量となるように演算を行なうデジタル演算部と、前記デジタル演算部からの出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、を有し、前記アナログ信号に基づく電流が前記半導体レーザに流れるものであって、前記積分回路において、前記半導体レーザの光量が低い場合には、前記所定の時間が長く、前記半導体レーザの光量が高い場合には、前記所定の時間が短くするものであることを特徴とする。 The present invention is a light output control circuit for controlling light emission of a semiconductor laser, a light receiving element that receives light emitted from the semiconductor laser, and a current-voltage conversion unit that converts a current detected in the light receiving element into a voltage. An integration circuit that performs a predetermined time integration based on the converted voltage, an A / D conversion unit that converts the output from the integration circuit into digital data, and the digital data converted by the A / D conversion unit And a D / A converter for converting an output from the digital operation unit into an analog signal, and performing a calculation so that the light amount of the semiconductor laser becomes a predetermined light amount. A current flowing through the semiconductor laser, and when the light intensity of the semiconductor laser is low in the integrating circuit, the predetermined time is Ku, wherein when light intensity of the semiconductor laser is high, the predetermined time is characterized in that to shorten.
また、本発明は、半導体レーザの発光を制御する光出力制御回路であって、前記半導体レーザにおいて発光した光を受光する受光素子と、前記受光素子において検出された電流に基づき所定の時間積分を行なう積分回路と、前記積分回路からの出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部において変換されたデジタルデータに基づき前記半導体レーザの光量が所定の光量となるように演算を行なうデジタル演算部と、前記デジタル演算部からの出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、を有し、前記アナログ信号に基づく電流が前記半導体レーザに流れるものであって、前記積分回路において、前記半導体レーザの光量が低い場合には、前記所定の時間が長く、前記半導体レーザの光量が高い場合には、前記所定の時間が短くするものであることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a light output control circuit for controlling light emission of a semiconductor laser, wherein a light receiving element that receives light emitted from the semiconductor laser, and a predetermined time integration based on a current detected in the light receiving element. An integrating circuit to perform, an A / D converter for converting the output from the integrating circuit into digital data, and a light quantity of the semiconductor laser based on the digital data converted by the A / D converter so as to be a predetermined light quantity A digital operation unit that performs an operation on the digital signal, and a D / A converter that converts an output from the digital operation unit into an analog signal, and a current based on the analog signal flows to the semiconductor laser, In the integration circuit, when the light amount of the semiconductor laser is low, the predetermined time is long, and when the light amount of the semiconductor laser is high, Predetermined time, characterized in that to shorten.
本発明によれば、目標とする光量に依存することなく、精度の高い光量制御を行なうことのできる半導体レーザまたは光走査装置における光出力制御回路、光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light output control circuit, a light scanning device, and an image forming apparatus in a semiconductor laser or a light scanning device capable of performing light amount control with high accuracy without depending on a target light amount. it can.
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The form for implementing this invention is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
〔第１の実施の形態〕
（光出力制御回路）
第１の実施の形態における光走査装置の光出力制御回路について説明する。本実施の形態では、面発光レーザ等の半導体レーザが用いられている光走査装置等において、半導体レーザの光出力を制御するものである。尚、本実施の形態においては、半導体レーザとして面発光レーザの場合について説明するが、端面発光型の半導体レーザにおいても同様に適用することができる。面発光レーザとは、半導体基板上に、ＧａＡｓ等を含む半導体材料により、下部半導体ＤＢＲ、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、上部半導体ＤＢＲ、コンタクト層等が積層形成されているものであって、コンタクト層と接続された上部電極と、半導体基板の裏面に形成された下部電極とを有しているものである。このようなＶＣＳＥＬでは、上部電極と下部電極との間に電流を流すことにより、半導体基板面に対し垂直方向にレーザ光が出射する。
[First Embodiment]
(Light output control circuit)
An optical output control circuit of the optical scanning device according to the first embodiment will be described. In this embodiment, the optical output of a semiconductor laser is controlled in an optical scanning device or the like in which a semiconductor laser such as a surface emitting laser is used. In this embodiment, a surface emitting laser is used as the semiconductor laser. However, the present invention can be similarly applied to an edge emitting semiconductor laser. A surface emitting laser is a semiconductor substrate in which a lower semiconductor DBR, a lower spacer layer, an active layer, an upper spacer layer, an upper semiconductor DBR, a contact layer, and the like are laminated and formed of a semiconductor material including GaAs. And an upper electrode connected to the contact layer and a lower electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate. In such a VCSEL, a laser beam is emitted in a direction perpendicular to the semiconductor substrate surface by passing a current between the upper electrode and the lower electrode.
図１は、発光素子として面発光レーザが用いられている駆動回路１００を示す。この駆動回路１００では、面発光レーザモジュール１０１と受光素子であるフォトダイオード１０２、コントローラ１０３、ＶＣＳＥＬ駆動回路部１０５、不図示の電源回路、外部とのインターフェース回路等を有している。 FIG. 1 shows a driving circuit 100 in which a surface emitting laser is used as a light emitting element. The drive circuit 100 includes a surface emitting laser module 101, a photodiode 102 as a light receiving element, a controller 103, a VCSEL drive circuit unit 105, a power supply circuit (not shown), an interface circuit with the outside, and the like.
面発光レーザモジュール１０１は、４つの面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄを有しており、これらの面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄの各々のアノード電極は、ＶＣＳＥＬ駆動回路部１０５において、各々の面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄに対応して設けられたＶＣＳＥＬ駆動回路１０５ａ〜１０５ｄと各々接続されている。また、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄの各々のカソード電極は相互に接続された後、接地電位に接続されている。尚、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄの各々のカソード電極は、接地電位以外の電位であって、一定の電位となるものに接続されているものであってもよい。 The surface emitting laser module 101 includes four surface emitting lasers 101a to 101d. The anode electrodes of the surface emitting lasers 101a to 101d are connected to the surface emitting lasers 101a to 101d in the VCSEL drive circuit unit 105, respectively. These are connected to VCSEL drive circuits 105a to 105d provided corresponding to 101d. Further, the cathode electrodes of the surface emitting lasers 101a to 101d are connected to each other and then to the ground potential. In addition, each cathode electrode of the surface emitting lasers 101a to 101d may be connected to a cathode other than the ground potential and having a constant potential.
面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄは、ＶＣＳＥＬ駆動回路１０５ａ〜１０５ｄより供給された電流が流れることにより各々点灯する。このように点灯した光は、不図示のレンズ、アパーチャ、ミラー等の光学部材を介した後フォトダイオード１０２に入射する。フォトダイオード１０２は、カソード電極がコントローラ１０３内における光出力制御回路１０４と接続されており、アノード電極は接地電位に接続されている。尚、フォトダイオード１０２のアノード電極は、接地電位以外の電位に接続されているものであってもよく、例えば、逆バイアスまたはゼロバイアスとすることのできる一定の電位に接続されているものであってもよい。このようなフォトダイオード１０２は、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄから出射された光が入射することにより、光起電力によって入射光の光量に応じた電流が流れる。 The surface emitting lasers 101a to 101d are turned on when the current supplied from the VCSEL driving circuits 105a to 105d flows. The light thus lit enters the photodiode 102 after passing through optical members such as a lens, an aperture, and a mirror (not shown). The photodiode 102 has a cathode electrode connected to the light output control circuit 104 in the controller 103, and an anode electrode connected to the ground potential. The anode electrode of the photodiode 102 may be connected to a potential other than the ground potential. For example, the anode electrode is connected to a constant potential that can be reverse biased or zero biased. May be. In such a photodiode 102, when light emitted from the surface emitting lasers 101a to 101d is incident, a current corresponding to the amount of incident light flows by the photovoltaic force.
コントローラ１０３は、光出力制御回路１０４を有しており、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄの発光の際の光量と点灯するタイミングを制御する。発光の際の光量制御としては、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄの各々について、出射される光出力を所定の光量にするための光出力制御回路１０４の他に、不図示の感光体面上の像高によるビーム光強度の強弱であるシェーディング特性を補正する回路や、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄにおける発光開始時の遅延時間を短くするため、レーザ発振の閾値より小さな電流を消灯時においても流しておくバイアス電流回路等がある。 The controller 103 has a light output control circuit 104, and controls the amount of light and the lighting timing when the surface emitting lasers 101a to 101d emit light. As the light amount control at the time of light emission, in addition to the light output control circuit 104 for setting the emitted light output to a predetermined light amount for each of the surface emitting lasers 101a to 101d, the image height on the photoconductor surface (not shown). In order to shorten the delay time at the start of light emission in the surface emitting lasers 101a to 101d, a bias that allows a current smaller than the laser oscillation threshold to flow even when the light is extinguished. There are current circuits.
コントローラ１０３は、これらの光量制御のための設定値を出力し、これらの出力はＶＣＳＥＬ駆動回路部１０５における各々のＶＣＳＥＬ駆動回路１０５ａ〜１０５ｄに入力する。 The controller 103 outputs setting values for controlling the light quantity, and these outputs are input to the respective VCSEL driving circuits 105 a to 105 d in the VCSEL driving circuit unit 105.
面発光レーザモジュール１０１における面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄの発光のタイミング制御は、例えば、図２に示されるように、主走査１ラインの時間Ａは、画像形成装置等の感光体ドラムに画像形成するための時間Ｂと、時間Ｂの前後の調整等のための時間Ｃ１、Ｃ２とに分割されており、各々の動作を一定の周期で繰り返される。また、調整等のための時間Ｃ１、Ｃ２は、更に各種調整のために分割されており、例えば、調整等のための時間Ｃ１は、同期検知の時間Ｄ等を含んでおり、調整等のための時間Ｃ２は、光出力制御の時間Ｅ等を含んでいる。 For example, as shown in FIG. 2, the surface emission laser module 101 controls the light emission timing of the surface emitting lasers 101 a to 101 d to form an image on a photosensitive drum such as an image forming apparatus during a time A of one main scanning line. Time B and time C1 and C2 for adjustment before and after time B, etc., and each operation is repeated at a constant cycle. Further, the time C1 and C2 for adjustment and the like are further divided for various adjustments. For example, the time C1 for adjustment and the like includes a synchronization detection time D and the like. The time C2 includes the light output control time E and the like.
コントローラ１０３は、画像形成の際には、外部からの画像形成信号に基づいて、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄを点滅させるためのタイミング信号をＶＣＳＥＬ駆動回路１０５ａ〜１０５ｄに出力する。また、調整等のための時間においては、予め設定された時間に、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄを点滅させるためのタイミング信号をＶＣＳＥＬ駆動回路１０５ａ〜１０５ｄに出力する。 The controller 103 outputs a timing signal for blinking the surface emitting lasers 101a to 101d to the VCSEL driving circuits 105a to 105d based on an image forming signal from the outside during image formation. Moreover, in the time for adjustment etc., the timing signal for blinking the surface emitting lasers 101a-101d is output to the VCSEL drive circuits 105a-105d at a preset time.
このように、ＶＣＳＥＬ駆動回路１０５ａ〜１０５ｄは、コントローラ１０３からの光量制御の設定値に基づく大きさの電流を面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄに出力し、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄでは、コントローラ１０３からのタイミング信号に基づいて点滅する。 As described above, the VCSEL drive circuits 105a to 105d output a current having a magnitude based on the set value of the light amount control from the controller 103 to the surface emitting lasers 101a to 101d, and the surface emitting lasers 101a to 101d receive the current from the controller 103. Flashes based on the timing signal.
次に、図３に基づき本実施の形態における光出力制御回路について説明する。本実施の形態における光出力制御回路１０４は、電流−電圧変換部２０１、積分回路２０２、Ａ／Ｄコンバータ２０３、デジタル演算部２０４、レジスタ２０５、Ｄ／Ａコンバータ２０６、基準電圧源２０８、マルチプレクサ２７０及び２７１等を有している。 Next, the light output control circuit in the present embodiment will be described with reference to FIG. The light output control circuit 104 in this embodiment includes a current-voltage conversion unit 201, an integration circuit 202, an A / D converter 203, a digital operation unit 204, a register 205, a D / A converter 206, a reference voltage source 208, and a multiplexer 270. And 271 etc.
電流−電圧変換部２０１はフォトダイオード１０２の出力電流を電圧に変換する機能を有しており、アンプ２１０及び電流を電圧に変換する抵抗値がＲＴＩのトランスインピーダンス抵抗２１１等を有している。 Current - voltage conversion unit 201 has a function of converting the output current of the photodiode 102 into a voltage, the resistance value of converting the amplifier 210 and the current to voltage has a transimpedance resistor 211 and the like of R TI .
積分回路２０２は、電流−電圧変換部２０１において電圧に変換されたフォトダイオード１０２からの出力を積分する機能を有しており、アンプ２２０、抵抗値がＲＩＮＴの入力抵抗２２１、容量がＣＩＮＴのコンデンサ２２２、コンデンサ２２２に貯まった電荷を放電するためのスイッチ２２３等を有している。 The integration circuit 202 has a function of integrating the output from the photodiode 102 that has been converted into a voltage by the current-voltage conversion unit 201, and includes an amplifier 220, an input resistance 221 having a resistance value of R INT , and a capacitance of C INT Capacitor 222, a switch 223 for discharging the electric charge stored in capacitor 222, and the like.
Ａ／Ｄコンバータ２０３は、積分回路２０２において積分されたフォトダイオード１０２からの出力をデジタルデータに変換する機能を有している。尚、本実施の形態では、Ａ／Ｄコンバータ２０３は、Ａ／Ｄ変換部の一種であり、Ａ／Ｄ変換部と記載されている場合には、Ａ／Ｄコンバータ２０３も含まれている場合がある。 The A / D converter 203 has a function of converting the output from the photodiode 102 integrated in the integration circuit 202 into digital data. In the present embodiment, the A / D converter 203 is a kind of A / D converter, and when it is described as an A / D converter, the A / D converter 203 is also included. There is.
レジスタ２０５はデジタルデータを保持する機能を有しており、光出力制御において目標とするＡ／Ｄコンバータ２０３の出力データの値を保持するレジスタ２５０ａ〜２５０ｄと、デジタル演算部２０４における演算結果を保持するレジスタ２５１ａ〜２５１ｄとを有している。レジスタ２５０ａ〜２５０ｄとレジスタ２５１ａ〜２５１ｄは、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄの各々について、１対１に対応して設けられている。 The register 205 has a function of holding digital data, holds registers 250a to 250d that hold the value of the output data of the A / D converter 203 targeted in the optical output control, and holds the calculation result in the digital calculation unit 204. Registers 251a to 251d. The registers 250a to 250d and the registers 251a to 251d are provided in one-to-one correspondence with each of the surface emitting lasers 101a to 101d.
Ｄ／Ａコンバータ部２０６は、Ｄ／Ａコンバータ２６０ａ〜２６０ｄを有しており、レジスタ２０５に保持されているデジタルデータに基づいて面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄを点灯させる際の電流値をＶＣＳＥＬ駆動回路１０５に出力する機能を有している。尚、Ｄ／Ａコンバータ２６０ａ〜２６０ｄは、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄに対し１対１に対応して設けられている。 The D / A converter unit 206 includes D / A converters 260 a to 260 d, and the current value when the surface emitting lasers 101 a to 101 d are turned on based on digital data held in the register 205 is a VCSEL driving circuit. The function of outputting to 105 is provided. The D / A converters 260a to 260d are provided in one-to-one correspondence with the surface emitting lasers 101a to 101d.
基準電圧源２０８は、電流−電圧変換手段２０１におけるアンプ２１０と積分回路２０２におけるアンプ２２０に、動作の基準となる直流電圧を供給する機能を有している。 The reference voltage source 208 has a function of supplying a DC voltage serving as a reference for operation to the amplifier 210 in the current-voltage conversion unit 201 and the amplifier 220 in the integration circuit 202.
マルチプレクサ２７０は、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄの光出力制御動作時において、レジスタ２５０ａ〜２５０ｄにおけるデジタルデータを選択してデジタル演算部２０４に出力する機能を有している。尚、上述したように、レジスタ２５０ａ〜２５０ｄにおけるデジタルデータは、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄに対し１対１に対応して設けられている。 The multiplexer 270 has a function of selecting digital data in the registers 250 a to 250 d and outputting the digital data to the digital arithmetic unit 204 during the light output control operation of the surface emitting lasers 101 a to 101 d. As described above, the digital data in the registers 250a to 250d is provided in one-to-one correspondence with the surface emitting lasers 101a to 101d.
マルチプレクサ２７１は、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄの光出力制御動作時において、レジスタ２５１ａ〜２５１ｄにおけるデジタルデータを選択してデジタル演算部２０４に出力する機能を有している。尚、上述したように、レジスタ２５１ａ〜２５１ｄにおけるデジタルデータは、面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄに対し１対１に対応して設けられている。 The multiplexer 271 has a function of selecting digital data in the registers 251 a to 251 d and outputting the digital data to the digital arithmetic unit 204 during the light output control operation of the surface emitting lasers 101 a to 101 d. As described above, the digital data in the registers 251a to 251d is provided in one-to-one correspondence with the surface emitting lasers 101a to 101d.
デジタル演算部２０４は、Ａ／Ｄコンバータ２０３の出力データと、マルチプレクサ２７０において選択されたレジスタ２５０ａ〜２５０ｄに保持されている光出力制御で目標とするＡ／Ｄコンバータ２０３の出力データの値と、マルチプレクサ２７１において選択されたレジスタ２５１ａ〜２５１ｄに保持されている前回の光出力制御動作における面発光レーザ１０１ａ〜１０１ｄに対応するＤ／Ａコンバータ２６０ａ〜２６０ｄの設定値とに基づき演算を行ないＤ／Ａコンバータ２６０ａ〜２６０ｄの新しい設定値を算出して、レジスタ２５１ａ〜２５１ｄに出力する。 The digital arithmetic unit 204 outputs the output data of the A / D converter 203, the value of the output data of the A / D converter 203 targeted by the optical output control held in the registers 250a to 250d selected in the multiplexer 270, Calculation is performed based on the set values of the D / A converters 260a to 260d corresponding to the surface emitting lasers 101a to 101d in the previous light output control operation held in the registers 251a to 251d selected in the multiplexer 271. New setting values of converters 260a to 260d are calculated and output to registers 251a to 251d.
次に、本実施の形態における光出力制御回路の動作について説明する。図４は、光出力制御回路１０４における動作を示すタイミングチャートである。図４に示されるタイミングチャートは、図２における光出力制御の時間Ｅをより詳細に示すものであり、具体的には、主走査１ライン毎の光出力制御の時間Ｅにおいて、面発光レーザ１０１ａ、面発光レーザ１０１ｂ、面発光レーザ１０１ｃ、面発光レーザ１０１ｄの順番に、各々１回づつ光出力制御動作を行うものである。尚、積分回路２０２におけるリセット信号、Ａ／Ｄコンバータ２０３のＡ／Ｄ変換のタイミング信号、レジスタ２５１ａ〜２５１ｄのデータ更新のタイミング信号、マルチプレクサ２７０とマルチプレクサ２７１で出力する信号を選択する信号、更に、レジスタ２５０ａ〜２５０ｄに保持される光出力制御で目標とするＡ／Ｄコンバータ２０３の出力データの値と、レジスタ２５１ａ〜２５１ｄにおけるデジタル演算部２０４での演算結果の初期値は、図３には図示しないがコントローラ１０３より入力、設定するものとする。 Next, the operation of the light output control circuit in this embodiment will be described. FIG. 4 is a timing chart showing the operation in the light output control circuit 104. The timing chart shown in FIG. 4 shows the light output control time E in FIG. 2 in more detail. Specifically, at the light output control time E for each main scanning line, the surface emitting laser 101a. The light output control operation is performed once for each of the surface emitting laser 101b, the surface emitting laser 101c, and the surface emitting laser 101d in this order. The reset signal in the integration circuit 202, the A / D conversion timing signal of the A / D converter 203, the data update timing signal of the registers 251a to 251d, the signal for selecting the signal output from the multiplexer 270 and the multiplexer 271, The values of the output data of the A / D converter 203 targeted by the optical output control held in the registers 250a to 250d and the initial values of the calculation results in the digital calculation unit 204 in the registers 251a to 251d are shown in FIG. Although not input from the controller 103 and set.
図４では、時間Ｔ１において光出力制御動作が開始すると、積分回路２０２のスイッチ２２３がオフになって積分回路２０２におけるリセットが解除される。同時に、マルチプレクサ２７０においてレジスタ２５０ａの出力が選択され、マルチプレクサ２７１においてレジスタ２５１ａの出力が選択され、それぞれデジタル演算部２０４に出力される。 In Figure 4, the light output control operation is started at time T 1, the switch 223 of the integrator circuit 202 is reset in the integrating circuit 202 is turned off is canceled. At the same time, the output of the register 250 a is selected by the multiplexer 270, the output of the register 251 a is selected by the multiplexer 271, and each is output to the digital operation unit 204.
そして、前回の光出力制御の時間Ｅにおいて、Ｄ／Ａコンバータ２６０ａの出力となるＶＣＳＥＬ駆動回路１０５ａに設定された電流が、面発光レーザ１０１ａに流されて面発光レーザ１０１ａが点灯し、図示しない光学系を介してフォトダイオード１０２に光が入射する。 Then, at the time E of the previous light output control, the current set in the VCSEL drive circuit 105a, which is the output of the D / A converter 260a, is supplied to the surface emitting laser 101a, and the surface emitting laser 101a is turned on, not shown. Light enters the photodiode 102 via the optical system.
フォトダイオード１０２では、面発光レーザ１０１ａからの光が入射することにより、入射した光の光量に応じた電流が流れる。この際流れる電流をｉＡとすると、電流ｉＡが光出力制御回路１０４の電流−電圧変換手段２０１に入力している。 In the photodiode 102, when light from the surface emitting laser 101a is incident, a current corresponding to the amount of incident light flows. Assuming that the current flowing at this time is i A , the current i A is input to the current-voltage conversion means 201 of the light output control circuit 104.
電流−電圧変換手段２０１におけるフォトダイオード１０２のカソードは、アンプ２１０の反転入力端子に接続される。アンプ２１０では、フォトダイオード１０２のカソードに向かって電流ｉＡが流れることにより、トランスインピーダンス抵抗２１１によって、出力端子から反転入力端子に、反転入力端子の電圧＝非反転入力端子の電圧となるように負帰還がかかるので、トランスインピーダンス抵抗２１１の抵抗値をＲＴＩとするとＲＴＩ×ｉＡの電圧が発生する。アンプ２１０の反転入力端子と非反転入力端子の電圧は、非反転入力端子に接続される基準電圧源２０８の出力電圧Ｖｒｅｆであるので、アンプ２１０の出力端子の電圧は、Ｖｒｅｆ＋ＲＴＩ×ｉＡとなる。 The cathode of the photodiode 102 in the current-voltage conversion unit 201 is connected to the inverting input terminal of the amplifier 210. In the amplifier 210, the current i A flows toward the cathode of the photodiode 102, so that the transimpedance resistor 211 causes the voltage of the inverting input terminal to be equal to the voltage of the non-inverting input terminal from the output terminal to the inverting input terminal. since negative feedback is applied, the voltage of the R TI × i a is generated when the resistance value of the transimpedance resistor 211 and R TI. Since the voltage at the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the amplifier 210 is the output voltage Vref of the reference voltage source 208 connected to the non-inverting input terminal, the voltage at the output terminal of the amplifier 210 is Vref + R TI × i A Become.
アンプ２１０の出力は、電流−電圧変換部２０１の出力となるものであり、この出力は積分回路２０２に入力する。アンプ２１０の出力は入力抵抗２２１の一方の端子に接続されており、その電圧は、Ｖｒｅｆ＋ＲＴＩ×ｉＡである。入力抵抗２２１のもう一方の端子の電圧はアンプ２２０の反転入力端子に接続されるが、アンプ２２０の反転入力端子には、積分コンデンサ２２２によって、出力端子から反転入力端子に、反転入力端子の電圧＝非反転入力端子の電圧となるように負帰還がかかるので、Ｖｒｅｆとなる。 The output of the amplifier 210 is the output of the current-voltage conversion unit 201, and this output is input to the integration circuit 202. The output of the amplifier 210 is connected to one terminal of the input resistor 221, and the voltage is Vref + R TI × i A. The voltage of the other terminal of the input resistor 221 is connected to the inverting input terminal of the amplifier 220. The inverting input terminal of the amplifier 220 is connected to the inverting input terminal voltage from the output terminal to the inverting input terminal by the integrating capacitor 222. = Because negative feedback is applied so as to be the voltage at the non-inverting input terminal, Vref.
入力抵抗２２１の両端には、Ｖｒｅｆ＋ＲＴＩ×ｉＡ-Ｖｒｅｆ=ＲＴＩ×ｉＡの電圧が加わるため、入力抵抗２２１の抵抗値をＲＩＮＴとすると、入力抵抗２２１には、（ＲＴＩ×ｉＡ）／ＲＩＮＴ=（ＲＴＩ／ＲＩＮＴ）×ｉＡの電流が流れ、この電流によって積分コンデンサ２２２が充電される。積分コンデンサ２２２の容量をＣＩＮＴ、電流が流れ初めてからの経過時間をｔとすると、（ＲＴＩ／ＲＩＮＴ）×ｉＡ×ｔの電荷が充電されることになり、積分コンデンサ２２２の２つの端子間の電圧は、充電された電荷量に応じて時間と共に変化し、その大きさは、（１／ＣＩＮＴ）×（ＲＴＩ／ＲＩＮＴ）×ｉＡ×ｔとなる。ここで、積分コンデンサ２２２の一方の端子が接続されるアンプ２２０の反転入力端子の電圧が、Ｖｒｅｆから変わらないように、アンプ２２０の出力端子から負帰還がかかるので、アンプ２２０の出力端子の電圧は、積分コンデンサ２２２に流れる電流がアンプ２２０の出力端子に向かって流れる。よって、反転入力端子よりも低くなり、その値は、Ｖｒｅｆ−（１／ＣＩＮＴ）×（ＲＴＩ／ＲＩＮＴ）×ｉＡ×ｔとなる。 Since a voltage of Vref + R TI × i A −Vref = R TI × i A is applied to both ends of the input resistor 221, assuming that the resistance value of the input resistor 221 is R INT , the input resistor 221 has (R TI × i A ) / R INT = (R TI / R INT ) × i A current flows, and the integration capacitor 222 is charged by this current. Assuming that the capacitance of the integrating capacitor 222 is C INT and the elapsed time from the beginning of the current flow is t, the charge of (R TI / R INT ) × i A × t is charged. The voltage between the terminals changes with time in accordance with the amount of charge charged, and the magnitude is (1 / C INT ) × (R TI / R INT ) × i A × t. Here, negative feedback is applied from the output terminal of the amplifier 220 so that the voltage at the inverting input terminal of the amplifier 220 to which one terminal of the integration capacitor 222 is connected does not change from Vref. , The current flowing through the integrating capacitor 222 flows toward the output terminal of the amplifier 220. Therefore, it becomes lower than the inverting input terminal, and its value is Vref− (1 / C INT ) × (R TI / R INT ) × i A × t.
そして、面発光レーザ１０１ａが時間ｔＡ経過後に消灯し、フォトダイオード１０２に流れ込む電流がゼロになって電流−電圧変換部２０１の出力がＶｒｅｆに戻ると、入力抵抗２２１の２つの端子間の電圧が等しくなり、入力抵抗２２１と積分コンデンサ２２２に流れる電流もゼロになるので、アンプ２２０の出力端子の電圧は、時間ｔＡ経過時点での電圧Ｖｒｅｆ−（１／ＣＩＮＴ）×（ＲＴＩ／ＲＩＮＴ）×ｉＡ×ｔＡのまま一定となる。 Then, when the surface emitting laser 101a is turned off after the time t A has elapsed, the current flowing into the photodiode 102 becomes zero and the output of the current-voltage conversion unit 201 returns to Vref, the voltage between the two terminals of the input resistor 221 are equal, the current also becomes zero flow the input resistor 221 to the integrating capacitor 222, the voltage of the output terminal of the amplifier 220, the voltage Vref- (1 / C INT) at the point time t a lapse × (R TI / R INT ) × i A × t A remains constant.
アンプ２２０の出力は、積分回路２０２の出力であり、Ａ／Ｄコンバータ２０３に入力する。そして、Ａ／Ｄコンバータ２０３の出力はデジタル演算部２０４に入力している。Ａ／Ｄコンバータ２０３では、面発光レーザ１０１ａが時間ｔＡで消灯し一定時間ｔｄ１遅延してＡ／Ｄ変換のタイミング信号が立ち上がると、積分回路２０２の出力をサンプリングして、Ａ／Ｄ変換を開始して、一定時間経過後に出力データを現在の面発光レーザ１０１ａの光出力の大きさのデータに更新する。一方、積分回路２０２では、Ａ／Ｄコンバータ２０３における出力データの更新が開始すると、出力データの更新の遅延を見込んだ時間ｔｄ２経過後に、スイッチ２２３を一定時間ｔｒｓｔの間オンして積分コンデンサ２２２を放電する。ここで、ｔｒｓｔは積分コンデンサ２２２に充電された電荷が放電するために十分な時間である。 The output of the amplifier 220 is the output of the integrating circuit 202 and is input to the A / D converter 203. The output of the A / D converter 203 is input to the digital arithmetic unit 204. In the A / D converter 203, when the surface emitting laser 101a is extinguished at time t A and delayed by a fixed time t d1 and the A / D conversion timing signal rises, the output of the integration circuit 202 is sampled and A / D conversion is performed. The output data is updated to the data of the current optical output of the surface emitting laser 101a after a certain time has elapsed. On the other hand, in the integration circuit 202, when the update of the output data in the A / D converter 203 starts, the switch 223 is turned on for a certain time t rst after the time t d2 allowing for the delay of the update of the output data, and the integration capacitor 222 is discharged. Here, trst is a time sufficient for the electric charge charged in the integrating capacitor 222 to be discharged.
デジタル演算部２０４は、Ａ／Ｄコンバータ２０３の出力データと、レジスタ２５０ａに保持されているマルチプレクサ２７０で選択された面発光レーザ１０１ａの光出力制御動作で目標とするＡ／Ｄコンバータ２０３の出力データの値と、レジスタ２５１ａに保持されているマルチプレクサ２７１で選択された前回の主走査のラインでの光出力制御動作における面発光レーザ１０１ａに対応するＤ／Ａコンバータ２６０ａ設定値とに基づき演算を行ない、Ｄ／Ａコンバータ２６０ａの新しい設定値を算出してレジスタ２０５に出力する。 The digital arithmetic unit 204 outputs the output data of the A / D converter 203 and the output data of the A / D converter 203 targeted by the light output control operation of the surface emitting laser 101a selected by the multiplexer 270 held in the register 250a. And the setting value of the D / A converter 260a corresponding to the surface emitting laser 101a in the light output control operation in the previous main scanning line selected by the multiplexer 271 held in the register 251a. The new set value of the D / A converter 260a is calculated and output to the register 205.
レジスタ２０５では、Ａ／Ｄコンバータ２０３のサンプリング終了後、デジタル演算部２０４における演算の遅延を見込んだ時間ｔｄ３経過後にレジスタ２５１ａ〜２５１のデータ更新のタイミング信号が立ち上がると、面発光レーザ１０１ａの光量設定データを保持するレジスタ２５１ａを更新する。尚、光出力制御対象の面発光レーザ１０１ａの光量設定データを保持するレジスタ２５１ａ以外のレジスタ２５１ｂ〜２５１ｄのデータは更新されない。 In the register 205, after the sampling of the A / D converter 203 is completed, when the timing signal for updating the data in the registers 251 a to 251 rises after the time t d3 when the calculation delay in the digital calculation unit 204 is expected, the light amount of the surface emitting laser 101 a The register 251a that holds the setting data is updated. The data in the registers 251b to 251d other than the register 251a that holds the light amount setting data of the surface emitting laser 101a that is the light output control target is not updated.
Ｄ／Ａコンバータ２０６では、レジスタ２５１ａにおけるデータが更新されると、レジスタ２５１ａに接続されているＤ／Ａコンバータ２６０ａの出力を新たなレジスタ２５１ａにおけるデータの値に変更してＶＣＳＥＬ駆動回路１０５ａに出力する。 In the D / A converter 206, when the data in the register 251a is updated, the output of the D / A converter 260a connected to the register 251a is changed to the data value in the new register 251a and output to the VCSEL drive circuit 105a. To do.
そして、時間Ｔ２になり面発光レーザ１０１ａの光出力制御動作は終了し、面発光レーザ１０１ｂの光出力制御動作が開始すると、マルチプレクサ２７０においてレジスタ２５０ｂの出力が選択され、マルチプレクサ２７１においてレジスタ２５１ｂの出力が選択され、各々デジタル演算部２０４に入力する。 Then, the light output control operation of the now surface-emitting laser 101a the time T 2 ends and the light output control operation of the surface emitting laser 101b is started, the output of the register 250b in the multiplexer 270 is selected, the register 251b in multiplexer 271 Outputs are selected and input to the digital operation unit 204, respectively.
そして、前回の主走査のラインでの光出力制御の時間Ｅにおいて、Ｄ／Ａコンバータ２６０ｂの出力でＶＣＳＥＬ駆動回路１０５ｂに設定された電流が面発光レーザ１０１ｂに流れることにより面発光レーザ１０１ｂが点灯し、不図示の光学系を介してフォトダイオード１０２に光が入射して、面発光レーザ１０１ａと同様の光出力制御動作が行われる。面発光レーザ１０１ｂの光出力制御動作が面発光レーザ１０１ａの光出力制御動作と異なるのは、マルチプレクサ２７０及びマルチプレクサ２７１において選択されてデジタル演算部２０４に出力されるデータがレジスタ２５０ｂと２５１ｂに保持されているものであること、デジタル演算部２０４の出力により更新されるレジスタがレジスタ２５１ｂであること、出力を変更するＤ／ＡコンバータがＤ／Ａコンバータ２６０ｂであることであり、これらはすべて面発光レーザ１０１ｂに対応するものである。 Then, at the time E of the light output control in the previous main scanning line, the current set in the VCSEL drive circuit 105b by the output of the D / A converter 260b flows to the surface emitting laser 101b, so that the surface emitting laser 101b is turned on. Then, light enters the photodiode 102 via an optical system (not shown), and the same light output control operation as that of the surface emitting laser 101a is performed. The light output control operation of the surface emitting laser 101b is different from the light output control operation of the surface emitting laser 101a because the data selected by the multiplexer 270 and the multiplexer 271 and output to the digital operation unit 204 is held in the registers 250b and 251b. The register that is updated by the output of the digital arithmetic unit 204 is the register 251b, and the D / A converter that changes the output is the D / A converter 260b. This corresponds to the laser 101b.
次に、時間Ｔ３になると、面発光レーザ１０１ｂにおける光出力制御動作が終了し、次に面発光レーザ１０１ｃにおける光出力制御動作が開始し実行される。また、時間Ｔ４になると、面発光レーザ１０１ｃにおける光出力制御動作が終了し、その次に面発光レーザ１０１ｄにおける光出力制御動作が開始し実行される。 Then at time T 3, the light output control operation is finished in the surface emitting laser 101b, the light output control operation in the surface-emitting laser 101c then begins running. Further, at the time T 4, the light output control operation is finished in a surface emitting laser 101c, the light output control operation in the surface emitting laser 101d starts running next.
そして、時間Ｔ５になると、面発光レーザ１０１ｄの光出力制御動作が終了し、積分回路２０２におけるスイッチ２２３がオンになって、Ａ／Ｄコンバータ２０３に入力範囲を超えるような電圧が加わらないようにリセットされて光出力制御動作が完了する。 Then, at time T 5, the light output control operation of the surface emitting laser 101d is completed, the switch 223 is turned on in the integrating circuit 202, so that higher voltages are not applied that exceeds the input range to the A / D converter 203 To complete the light output control operation.
光出力制御回路１０４においては、時間ｔＡ経過時点での電圧Ｖｒｅｆ−（ＲＴＩ／（ＲＩＮＴ×ＣＩＮＴ））×ｉＡ×ｔＡを一定にしたまま半導体レーザの目標光量を変化させる。この際、Ｖｒｅｆ、ＲＴＩ、ＲＩＮＴ、ＣＩＮＴは固定値なので、ｉＡ×ｔＡが一定となるようにする。例えば、目標光量を１／４倍にする場合は面発光レーザの点灯時間を４倍にすれば、ｉＡ／４×ｔＡ×４＝ｉＡ×ｔＡとなり、ｉＡ×ｔＡが一定となる。このようにすることにより、目標光量が変わってもＡ／Ｄコンバータ２０３の入力での信号の大きさは変わらず、Ａ／Ｄコンバータ２０３の出力データの値は一定、レジスタ２５０ａ〜２５０ｄに保持される光出力制御で目標とするＡ／Ｄコンバータ２０３の出力データの値も一定でよいことになる。 In the light output control circuit 104, the target light amount of the semiconductor laser is changed while the voltage Vref− (R TI / (R INT × C INT )) × i A × t A at the time t A has elapsed. At this time, since Vref, R TI , R INT , and C INT are fixed values, i A × t A is set to be constant. For example, when the target light quantity is set to ¼, if the lighting time of the surface emitting laser is increased by four times, i A / 4 × t A × 4 = i A × t A , and i A × t A is constant. It becomes. By doing so, the magnitude of the signal at the input of the A / D converter 203 does not change even if the target light quantity changes, and the value of the output data of the A / D converter 203 is constant and held in the registers 250a to 250d. The value of the output data of the A / D converter 203 targeted by the optical output control is also constant.
図５に示す場合では、目標光量を１／４倍にする場合に面発光レーザの点灯タイミングを固定して、目標光量が小さくなるほど消灯のタイミングを後ろに延ばして点灯時間を長くしているが、Ａ／Ｄコンバータ２０３におけるＡ／Ｄ変換のタイミング信号の遅延Ｔｄ１は面発光レーザの消灯を基準とすることにより一意に定まり、面発光レーザの消灯から積分回路２０２の出力をデジタルデータに変換するまでの遅延時間を一定とすることで、積分回路２０２に使用するコンデンサのドループの影響を除去することができる。また、積分回路２０２のリセット信号の遅延Ｔｄ２、レジスタ２５１ａ〜２５１ｄにおけるデータ更新のタイミング信号の遅延Ｔｄ３は、Ａ／Ｄコンバータ２０３のＡ／Ｄ変換のタイミング信号の立ち上がりを基準とすることで、目標光量が変わっても、それぞれ一意に定まる。 In the case shown in FIG. 5, the lighting timing of the surface emitting laser is fixed when the target light quantity is ¼, and the lighting time is extended by extending the turn-off timing backward as the target light quantity decreases. The delay T d1 of the A / D conversion timing signal in the A / D converter 203 is uniquely determined based on the extinction of the surface emitting laser, and the output of the integrating circuit 202 is converted into digital data from the extinction of the surface emitting laser. By making the delay time until it is constant, the influence of droop of the capacitor used in the integration circuit 202 can be eliminated. Further, the delay T d2 of the reset signal of the integration circuit 202 and the delay T d3 of the data update timing signal in the registers 251a to 251d are based on the rise of the timing signal of the A / D conversion of the A / D converter 203 as a reference. Even if the target light amount changes, each is uniquely determined.
図６に示す場合では、目標光量を１／４倍にする場合に面発光レーザの消灯タイミングを固定して、目標光量が小さくなるほど点灯のタイミングを早くして点灯時間を長くしているが、Ａ／Ｄコンバータ２０３におけるＡ／Ｄ変換のタイミング信号の遅延Ｔｄ１を面発光レーザの消灯を基準とすることにより、図５と同様にＡ／Ｄコンバータ２０３のＡ／Ｄ変換のタイミング信号の遅延Ｔｄ１は一意に定まり、半導体レーザの消灯から積分回路２０２の出力をデジタルデータに変換するまでの遅延時間を一定とすることで、積分回路２０２に使用するコンデンサのドループの影響を除去することができる。また、積分手段２０２のリセット信号の遅延Ｔｄ２、レジスタ２５１ａ〜２５１ｄのデータ更新のタイミング信号の遅延Ｔｄ３は、Ａ／Ｄコンバータ２０３のＡ／Ｄ変換のタイミング信号の立ち上がりを基準とすることで、目標光量が変わっても、それぞれ一意に定まる。 In the case shown in FIG. 6, when the target light amount is ¼, the timing for turning off the surface emitting laser is fixed, and as the target light amount decreases, the lighting timing is advanced and the lighting time is lengthened. The A / D conversion timing signal delay T d1 in the A / D converter 203 is based on the extinction of the surface emitting laser, so that the A / D conversion timing signal delay of the A / D converter 203 is the same as in FIG. T d1 is uniquely determined, and the influence of droop of the capacitor used in the integrating circuit 202 can be eliminated by making the delay time from turning off the semiconductor laser to converting the output of the integrating circuit 202 into digital data constant. it can. Further, the delay T d2 of the reset signal of the integrating means 202 and the delay T d3 of the data update timing signal of the registers 251a to 251d are based on the rise of the timing signal of the A / D conversion of the A / D converter 203 as a reference. Even if the target light amount changes, each is uniquely determined.
尚、図５及び図６に示される場合では、１つの面発光レーザあたりの光出力制御動作の所要時間の長さは、点灯時間が最長となる目標光量が最小の場合でも処理が完結するようにする必要がある。 In the case shown in FIGS. 5 and 6, the time required for the light output control operation per one surface emitting laser is such that the processing is completed even when the target light quantity with the longest lighting time is the minimum. It is necessary to.
本実施の形態における半導体レーザの光出力制御回路及び光出力制御方法は、後述する光走査装置等の光量設定に用いることができ、この場合、感光体ドラムの表面上に高精細でコントラストと階調に優れた潜像を走査形成することができる。 The light output control circuit and the light output control method of the semiconductor laser in the present embodiment can be used for light amount setting of an optical scanning device or the like which will be described later. In this case, high-definition contrast and gradation on the surface of the photosensitive drum. A latent image having excellent tone can be formed by scanning.
また、後述する画像形成装置は、この光量制御方法による光走査装置を備えているため、高精細でコントラストの直線性が良好な画像を高速で形成することが可能となる。尚、前述したように、本実施の形態における光出力制御回路は、面発光レーザに代えて端面発光レーザを制御することも可能である。 In addition, since the image forming apparatus described later includes an optical scanning device using this light amount control method, it is possible to form a high-definition image with good contrast linearity at high speed. As described above, the light output control circuit in this embodiment can also control the edge emitting laser instead of the surface emitting laser.
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態における光出力制御回路とは異なる構造の光出力制御回路である。図７に基づき本実施の形態における光出力制御回路３０４について説明する。本実施の形態における光出力制御回路３０４は、図３に示される第１の実施の形態の光出力制御回路１０４における電流−電圧変換部２０１及び積分回路２０２における入力抵抗２２１が、設けられていない構造のものである。即ち、本実施の形態における光出力制御回路３０４には、電流−電圧変換部２０１が設けられておらず、また、積分回路３０２は、アンプ２２０、容量がＣＩＮＴのコンデンサ２２２、コンデンサ２２２に貯まった電荷を放電するためのスイッチ２２３等により形成されている。このため、本実施の形態における光出力制御回路３０４では、フォトダイオード１０２のカソードが積分回路３０２におけるアンプ２２０の反転入力端子に接続される。尚、本実施の形態において、積分回路３０２は、積分コンデンサ２２２が電流−電圧変換部に相当する機能を有している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. This embodiment is a light output control circuit having a structure different from that of the light output control circuit in the first embodiment. The light output control circuit 304 in this embodiment will be described with reference to FIG. The light output control circuit 304 in this embodiment is not provided with the current-voltage conversion unit 201 in the light output control circuit 104 in the first embodiment shown in FIG. 3 and the input resistor 221 in the integration circuit 202. Of structure. That is, the light output control circuit 304 in this embodiment is not provided with the current-voltage conversion unit 201, and the integration circuit 302 is stored in the amplifier 220, the capacitor 222 having a capacitance of C INT , and the capacitor 222. It is formed by a switch 223 or the like for discharging the generated electric charge. For this reason, in the light output control circuit 304 in this embodiment, the cathode of the photodiode 102 is connected to the inverting input terminal of the amplifier 220 in the integration circuit 302. In the present embodiment, in the integration circuit 302, the integration capacitor 222 has a function corresponding to a current-voltage conversion unit.
本実施の形態における光出力制御回路３０４の動作についても、図４に示されるタイミングチャートで説明されるが、積分コンデンサ２２２を充電する電流の向きが反対になるので、積分回路３０２の出力の極性が負ではなく正となることと、時間ｔＡ経過時点におけるアンプ２２０の出力端子の電圧が、Ｖｒｅｆ＋（１／ＣＩＮＴ）×ｉＡ×ｔＡとなることが異なる。もし、積分回路３０２の出力を負にしたい場合は、フォトダイオード１０２のカソードに代えアノードを積分回路３０２におけるアンプ２２０の反転入力端子に接続し、カソードをフォトダイオード１０２が逆バイアスまたはゼロバイアスとすることのできる一定の電位に接続すればよい。図３に示される第１の実施の形態における光出力制御回路１０４では、アンプ２２０の出力端子の電圧を積分コンデンサ２２２の容量ＣＩＮＴに加えてトランスインピーダンス抵抗２１１の抵抗値ＴＴＩと入力抵抗２２１の抵抗値ＲＩＮで決定できるので大きな設計自由度を持つのに対して、図７に示される本実施の形態における光出力制御回路３０４では、ＣＩＮＴのみで決定されるため設計自由度は小さくなるものの、第１の実施の形態の光出力制御回路１０４における電流−電圧変換部２０１と積分回路２０２における入力抵抗２２１が設けられていないため、光出力制御回路を小さくすることができ、また、低コストで製造することができる。 The operation of the light output control circuit 304 in this embodiment is also described with reference to the timing chart shown in FIG. 4. However, since the direction of the current charging the integration capacitor 222 is reversed, the polarity of the output of the integration circuit 302 is Is positive instead of negative, and the voltage at the output terminal of the amplifier 220 at the time t A has elapsed is Vref + (1 / C INT ) × i A × t A. If the output of the integrating circuit 302 is to be negative, the anode of the photodiode 102 is replaced with the inverting input terminal of the amplifier 220 in the integrating circuit 302 instead of the cathode of the photodiode 102, and the photodiode 102 is reverse-biased or zero-biased. It is only necessary to connect to a certain potential. In the optical output control circuit 104 in the first embodiment shown in FIG. 3, the voltage at the output terminal of the amplifier 220 is added to the capacitance C INT of the integrating capacitor 222, the resistance value T TI of the transimpedance resistor 211 and the input resistance 221. whereas with a large freedom of design because it determined by the resistance R iN, the light output control circuit 304 of this embodiment shown in FIG. 7, the design flexibility because it is determined only by the C INT is small However, since the current-voltage conversion unit 201 and the input resistor 221 in the integration circuit 202 in the light output control circuit 104 of the first embodiment are not provided, the light output control circuit can be reduced, and It can be manufactured at low cost.
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as in the first embodiment.
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。ところで、面発光レーザが用いられている駆動回路１００等において、光学系のばらつきがなく面発光レーザモジュール１０１を構成する面発光レーザにおける目標光量が同一となる場合や、面発光レーザモジュール１０１を構成する面発光レーザが１つのみ（単素子）の場合は、目標光量が１つとなる。このような場合は、光出力制御回路において、アナログ信号をデジタルデータに変換する手段として、Ａ／Ｄコンバータ２０３に代えて複数の比較器を有するＡ／Ｄ変換部４０９を用いたものであってもよい。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. By the way, in the drive circuit 100 or the like in which the surface emitting laser is used, there is no variation in the optical system and the target light quantity in the surface emitting laser constituting the surface emitting laser module 101 is the same, or the surface emitting laser module 101 is configured. When there is only one surface emitting laser (single element), the target light quantity is one. In such a case, the light output control circuit uses an A / D converter 409 having a plurality of comparators instead of the A / D converter 203 as means for converting an analog signal into digital data. Also good.
図８に基づき本実施の形態における光出力制御回路について説明する。図８は、本実施の形態において、第１の実施の形態及び第２の実施の形態におけるＡ／Ｄコンバータ２０３に代えて用いられるＡ／Ｄ変換部４０９を示す。 The light output control circuit in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows an A / D converter 409 used in this embodiment in place of the A / D converter 203 in the first embodiment and the second embodiment.
このＡ／Ｄ変換部４０９は、上述したように、アナログ信号をデジタルデータに変換する機能を有しており、４つの抵抗４９０ａ〜４９０ｄ、５つの比較器４９１ａ〜４９１ｅ、５つのラッチ４９２ａ〜４９２ｅ等を有している。 As described above, the A / D conversion unit 409 has a function of converting an analog signal into digital data, and includes four resistors 490a to 490d, five comparators 491a to 491e, and five latches 492a to 492e. Etc.
最初に、４つの抵抗４９０ａ〜４９０ｄについて説明する。抵抗４９０ａの一方の端は基準電圧源２０８から供給される基準電圧ＶｅｒｆＲａに接続されており、抵抗４９０ａの他方の端は抵抗４９０ｂの一方の端と接続されており、抵抗４９０ｂの他方の端は抵抗４９０ｃの一方の端と接続されており、抵抗４９０ｃの他方の端は抵抗４９０ｄの一方の端と接続されており、抵抗４９０ｄの他方の端は基準電圧源２０８から供給される基準電圧ＶｅｒｆＲｅと接続されている。尚、２つの基準電圧ＶｅｒｆＲａとＶｅｒｆＲｅとの関係は、ＶｅｒｆＲａ＞ＶｅｒｆＲｅであるものとする。抵抗４９０ｂと抵抗４９０ｃとが接続される点における電圧をＶｅｒｆＲｂ、抵抗４９０ｂと抵抗４９０ｃとが接続される点における電圧をＶｅｒｆＲｃ、抵抗４９０ｃと抵抗４９０ｄとが接続される点における電圧をＶｅｒｆＲｄとすると、ＶｅｒｆＲａ＞ＶｅｒｆＲｂ＞ＶｅｒｆＲｃ＞ＶｅｒｆＲｄ＞ＶｅｒｆＲｅとなる。尚、抵抗４９０ａ〜４９０ｄについては、抵抗４９０ａの抵抗値＝抵抗４９０ｄの抵抗値、抵抗４９０ｂの抵抗値＝抵抗４９０ｃの抵抗値、更に、抵抗４９０ａ、抵抗４９０ｄの抵抗値≧抵抗４９０ｂ、抵抗４９０ｃの抵抗値となるように形成されている。 First, the four resistors 490a to 490d will be described. One end of the resistor 490a is connected to the reference voltage VerfRa supplied from the reference voltage source 208, the other end of the resistor 490a is connected to one end of the resistor 490b, and the other end of the resistor 490b is The other end of the resistor 490c is connected to one end of the resistor 490d, and the other end of the resistor 490d is connected to the reference voltage VerfRe supplied from the reference voltage source 208. It is connected. Note that the relationship between the two reference voltages VerfRa and VerfRe is VerfRa> VerfRe. When the voltage at the point where the resistor 490b and the resistor 490c are connected is VerfRb, the voltage at the point where the resistor 490b and the resistor 490c are connected is VerfRc, and the voltage at the point where the resistor 490c and the resistor 490d are connected is VerfRd. VerfRa> VerfRb> VerfRc> VerfRd> VerfRe. For the resistors 490a to 490d, the resistance value of the resistor 490a = the resistance value of the resistor 490d, the resistance value of the resistor 490b = the resistance value of the resistor 490c, and further, the resistance value of the resistors 490a and 490d ≧ the resistance values of the resistors 490b and 490c. It is formed to have a resistance value.
次に、比較器４９１ａ〜４９１ｅについて説明する。比較器４９１ａ〜４９１ｅの非反転端子は積分回路２０２の出力に接続されており、非反転入力端子においては、比較器４９１ａには電圧ＶｅｒｆＲａが入力しており、比較器４９１ｂには電圧ＶｅｒｆＲｂが入力しており、比較器４９１ｃには電圧ＶｅｒｆＲｃが入力しており、比較器４９１ｄには電圧ＶｅｒｆＲｄが入力しており、比較器４９１ｅには電圧ＶｅｒｆＲｅが入力している。比較器４９１ａ〜４９１ｅでは積分回路２０２の出力とそれぞれ接続される基準電圧ＶｅｒｆＲａ〜ＶｅｒｆＲｅとを比較して、積分回路２０２の出力が大きい場合に"１"が出力され、小さい場合に"０"が出力される。 Next, the comparators 491a to 491e will be described. The non-inverting terminals of the comparators 491a to 491e are connected to the output of the integrating circuit 202. At the non-inverting input terminal, the voltage VerfRa is input to the comparator 491a, and the voltage VerfRb is input to the comparator 491b. The voltage VerfRc is input to the comparator 491c, the voltage VerfRd is input to the comparator 491d, and the voltage VerfRe is input to the comparator 491e. The comparators 491a to 491e compare the output of the integrating circuit 202 with the reference voltages VerfRa to VerfRe respectively connected thereto. When the output of the integrating circuit 202 is large, “1” is output, and when it is small, “0” is output. Is output.
次に、ラッチ４９２ａ〜４９２ｅについて説明する。ラッチ４９２ａ〜４９２ｅは比較器４９１ａ〜４９１ｅの出力を保持してデジタル演算部２０４に出力する。ラッチ４９２ａ〜４９２ｅの更新は、図３に示されるＡ／Ｄコンバータ２０３の場合と同様に、ＶＣＳＥＬ１０１ａが時間ｔＡで消灯して一定時間ｔｄ１遅延した時点で行われる。 Next, the latches 492a to 492e will be described. The latches 492a to 492e hold the outputs of the comparators 491a to 491e and output them to the digital arithmetic unit 204. Updating of the latch 492a~492e, as in the case of A / D converter 203 shown in FIG. 3, performed when the VCSEL101a has a predetermined time t d1 delay off at time t A.
そして、デジタル演算部２０４では、第１の実施の形態のように積分回路２０２の信号の極性が負であるときはラッチ４９２ａ〜４９２ｂの出力が"０"、ラッチ４９２ｃ〜４９２ｅの出力が"１"となるように、一方、第２の実施の形態のように積分回路２０２の信号の極性が正であるときはラッチ４９２ｄ〜４９２ｅの出力が"０"、ラッチ４９２a〜４９２ｃの出力が"１"となるように、Ｄ／Ａコンバータ２６０ａ〜２６０ｄの新しい設定値を演算する。 In the digital operation unit 204, when the polarity of the signal of the integrating circuit 202 is negative as in the first embodiment, the outputs of the latches 492a to 492b are “0” and the outputs of the latches 492c to 492e are “1”. On the other hand, when the polarity of the signal of the integrating circuit 202 is positive as in the second embodiment, the outputs of the latches 492d to 492e are “0” and the outputs of the latches 492a to 492c are “1”. The new set values of the D / A converters 260a to 260d are calculated so that "
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同様である。 The contents other than those described above are the same as those in the first embodiment or the second embodiment.
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１から第３の実施の形態における半導体レーザの光出力制御回路及び光出力制御方法を用いた画像形成装置であるレーザプリンタ１０００である。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. This embodiment is a laser printer 1000 which is an image forming apparatus using the light output control circuit and the light output control method of the semiconductor laser in the first to third embodiments.
図７に基づき、本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００について説明する。本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０等を備えている。尚、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。 Based on FIG. 7, the laser printer 1000 in this Embodiment is demonstrated. The laser printer 1000 according to this embodiment includes an optical scanning device 1010, a photosensitive drum 1030, a charging charger 1031, a developing roller 1032, a transfer charger 1033, a charge eliminating unit 1034, a cleaning unit 1035, a toner cartridge 1036, a paper feeding roller 1037, a feeding roller. A paper tray 1038, a registration roller pair 1039, a fixing roller 1041, a paper discharge roller 1042, a paper discharge tray 1043, a communication control device 1050, and a printer control device 1060 that comprehensively controls each of the above parts are provided. These are housed in predetermined positions in the printer housing 1044.
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。 The communication control device 1050 controls bidirectional communication with a host device (for example, a personal computer) via a network or the like.
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、矢印Ｘで示す方向に回転するようになっている。 The photosensitive drum 1030 is a cylindrical member, and a photosensitive layer is formed on the surface thereof. That is, the surface of the photoconductor drum 1030 is a scanned surface. The photosensitive drum 1030 rotates in the direction indicated by the arrow X.
帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。 The charging charger 1031, the developing roller 1032, the transfer charger 1033, the charge removal unit 1034, and the cleaning unit 1035 are each disposed in the vicinity of the surface of the photosensitive drum 1030. Then, along the rotation direction of the photosensitive drum 1030, the charging charger 1031 → the developing roller 1032 → the transfer charger 1033 → the discharging unit 1034 → the cleaning unit 1035 are arranged in this order.
帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。 The charging charger 1031 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1030.
光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。 The optical scanning device 1010 scans the surface of the photosensitive drum 1030 charged by the charging charger 1031 with a light beam modulated based on image information from the host device, and corresponds to the image information on the surface of the photosensitive drum 1030. A latent image is formed. The latent image formed here moves in the direction of the developing roller 1032 as the photosensitive drum 1030 rotates. The configuration of the optical scanning device 1010 will be described later.
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、このトナーは現像ローラ１０３２に供給される。 Toner cartridge 1036 stores toner, and this toner is supplied to developing roller 1032.
現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。 The developing roller 1032 causes the toner supplied from the toner cartridge 1036 to adhere to the latent image formed on the surface of the photosensitive drum 1030 to visualize the image information. Here, the latent image to which the toner is attached (hereinafter also referred to as “toner image” for the sake of convenience) moves in the direction of the transfer charger 1033 as the photosensitive drum 1030 rotates.
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、この給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。このレジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、この記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。 Recording paper 1040 is stored in the paper feed tray 1038. A paper feed roller 1037 is disposed in the vicinity of the paper feed tray 1038. The paper feed roller 1037 takes out the recording paper 1040 one by one from the paper feed tray 1038 and conveys it to the registration roller pair 1039. The registration roller pair 1039 temporarily holds the recording paper 1040 taken out by the paper supply roller 1037, and in the gap between the photosensitive drum 1030 and the transfer charger 1033 according to the rotation of the photosensitive drum 1030. Send it out.
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。 A voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the transfer charger 1033 in order to electrically attract the toner on the surface of the photosensitive drum 1030 to the recording paper 1040. With this voltage, the toner image on the surface of the photosensitive drum 1030 is transferred to the recording paper 1040. The recording sheet 1040 transferred here is sent to the fixing roller 1041.
定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。 In the fixing roller 1041, heat and pressure are applied to the recording paper 1040, whereby the toner is fixed on the recording paper 1040. The recording paper 1040 fixed here is sent to the paper discharge tray 1043 via the paper discharge roller 1042 and is sequentially stacked on the paper discharge tray 1043.
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。 The neutralization unit 1034 neutralizes the surface of the photosensitive drum 1030.
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。 The cleaning unit 1035 removes the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1030 (residual toner). The surface of the photosensitive drum 1030 from which the residual toner has been removed returns to the position facing the charging charger 1031 again.
次に、図８に基づき光走査装置１０１０について説明する。光走査装置１０１０は、光源ユニット１１００、不図示のカップリングレンズ及び開口板、シリンドリカルレンズ１１１３、ポリゴンミラー１１１４、ｆθレンズ１１１５、トロイダルレンズ１１１６、２つのミラー（１１１７、１１１８）、及び上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置を備えている。 Next, the optical scanning device 1010 will be described with reference to FIG. The optical scanning device 1010 controls a light source unit 1100, a coupling lens and an aperture plate (not shown), a cylindrical lens 1113, a polygon mirror 1114, an fθ lens 1115, a toroidal lens 1116, two mirrors (1117, 1118), and the above-described units. A control device (not shown) for controlling the operation is provided.
光源ユニット１１００には、第１から第３の実施の形態におけるいずれかの光出力制御回路が搭載されている。 The light source unit 1100 is mounted with any one of the light output control circuits in the first to third embodiments.
シリンドリカルレンズ１１１３は、光源ユニット１１００から出力された光を、ミラー１１１７を介してポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光する。 The cylindrical lens 1113 condenses the light output from the light source unit 1100 in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 1114 via the mirror 1117.
ポリゴンミラー１１１４は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には６面の偏向反射面が形成されている。 そして、不図示の回転機構により、矢印Ｙに示す方向に一定の角速度で回転されている。 The polygon mirror 1114 is made of a regular hexagonal columnar member having a low height, and six deflection reflection surfaces are formed on the side surface. Then, it is rotated at a constant angular velocity in the direction indicated by the arrow Y by a rotation mechanism (not shown).
従って、光源ユニット１１００から出射され、シリンドリカルレンズ１１１３によってポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１１１４の回転により一定の角速度で偏向される。 Accordingly, the light emitted from the light source unit 1100 and condensed near the deflection reflection surface of the polygon mirror 1114 by the cylindrical lens 1113 is deflected at a constant angular velocity by the rotation of the polygon mirror 1114.
ｆθレンズ１１１５は、ポリゴンミラー１１１４からの光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１１１４により一定の角速度で偏向される光の像面を、主走査方向に関して等速移動させる。 トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５からの光をミラー１１１８を介して、感光体ドラム１０３０の表面に結像する。 The fθ lens 1115 has an image height proportional to the incident angle of light from the polygon mirror 1114, and moves the image surface of light deflected by the polygon mirror 1114 at a constant angular velocity with constant speed in the main scanning direction. The toroidal lens 1116 forms an image of the light from the fθ lens 1115 on the surface of the photosensitive drum 1030 via the mirror 1118.
トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５を介した光束の光路上に配置されている。そして、このトロイダルレンズ１１１６を介した光束が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１１１４の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。 The toroidal lens 1116 is disposed on the optical path of the light beam through the fθ lens 1115. Then, the light beam that has passed through the toroidal lens 1116 is irradiated onto the surface of the photosensitive drum 1030 to form a light spot. This light spot moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum 1030 as the polygon mirror 1114 rotates. That is, the photoconductor drum 1030 is scanned. The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction”. The rotation direction of the photosensitive drum 1030 is the “sub-scanning direction”.
ポリゴンミラー１１１４と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施の形態では、走査光学系は、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６とから構成されている。なお、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６の間の光路上、及びトロイダルレンズ１１１６と感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されてもよい。 The optical system arranged on the optical path between the polygon mirror 1114 and the photosensitive drum 1030 is also called a scanning optical system. In this embodiment, the scanning optical system includes an fθ lens 1115 and a toroidal lens 1116. Note that at least one folding mirror may be disposed on at least one of the optical path between the fθ lens 1115 and the toroidal lens 1116 and on the optical path between the toroidal lens 1116 and the photosensitive drum 1030.
この場合に、面発光レーザアレイＬＡが、図９に示されるように配置されていると、面発光レーザアレイＬＡでは、各面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）の中心から副走査方向に対応する方向に垂線を下ろした時の副走査方向に対応する方向における各面発光レーザ素子の位置関係が等間隔（間隔ｄ２とする）となるので、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム１０３０上では副走査方向に等間隔で光源が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。例えば、副走査方向に対応した方向に関する面発光レーザ素子のピッチｄ１が２６．５μｍであれば、前記間隔ｄ２は２．６５μｍとなる。そして、光学系の倍率を２倍とすれば、感光体ドラム１０３０上では副走査方向に５．３μｍ間隔で書き込みドットを形成することができる。これは、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）に対応している。すなわち、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。もちろん、主走査方向に対応する方向の面発光レーザ数を増加したり、前記ピッチｄ１を狭くして間隔ｄ２を更に小さくするアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、光源の点灯のタイミングで容易に制御できる。 In this case, if the surface emitting laser array LA is arranged as shown in FIG. 9, in the surface emitting laser array LA, the center of each surface emitting laser element (VCSEL) extends in the direction corresponding to the sub-scanning direction. Since the positional relationship of the surface emitting laser elements in the direction corresponding to the sub-scanning direction when the vertical line is lowered is equal (interval d2), the lighting timing is adjusted to adjust the sub-scanning on the photosensitive drum 1030. It can be understood that the configuration is the same as the case where the light sources are arranged at equal intervals in the scanning direction. For example, if the pitch d1 of the surface emitting laser elements in the direction corresponding to the sub-scanning direction is 26.5 μm, the interval d2 is 2.65 μm. If the magnification of the optical system is doubled, writing dots can be formed on the photosensitive drum 1030 at intervals of 5.3 μm in the sub-scanning direction. This corresponds to 4800 dpi (dots / inch). That is, high-density writing of 4800 dpi (dot / inch) can be performed. Of course, higher density can be achieved by increasing the number of surface emitting lasers in the direction corresponding to the main scanning direction, making the array arrangement in which the pitch d1 is reduced and the interval d2 is further reduced, or the magnification of the optical system is reduced. And higher quality printing becomes possible. Note that the writing interval in the main scanning direction can be easily controlled by the lighting timing of the light source.
また、この場合には、レーザプリンタ１０００では書きこみドット密度が上昇しても面発光レーザ素子は高い単一基本横モード出力を発生させる事ができるので、印刷速度を落とすことなく印刷することができる。また、同じ書きこみドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。 Further, in this case, in the laser printer 1000, the surface emitting laser element can generate a high single basic transverse mode output even if the writing dot density increases, so that printing can be performed without reducing the printing speed. it can. Further, when the writing dot density is the same, the printing speed can be further increased.
尚、本実施の形態における説明では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。 In the description of the present embodiment, the case of the laser printer 1000 as the image forming apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this.
例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であってもよい。 For example, an image forming apparatus that directly irradiates laser light onto a medium (for example, paper) that develops color with laser light may be used.
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。 Further, an image forming apparatus using a silver salt film as the image carrier may be used. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process equivalent to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to photographic paper by a process equivalent to a printing process in a normal silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like.
本実施の形態では、第１から第３の実施の形態における半導体レーザの光出力制御回路及び光出力制御方法を用いているため、感光体ドラム１０３０の表面上に高精細でコントラストと階調に優れた潜像を走査形成することができる。尚、本実施の形態に係る光走査装置１０１０において、光源ユニット１１００には、面発光レーザアレイまたは端面発光レーザアレイ、更には、単素子の面発光レーザ、端面発光レーザを用いることが可能である。 In this embodiment, since the light output control circuit and the light output control method of the semiconductor laser in the first to third embodiments are used, high contrast and gradation are provided on the surface of the photosensitive drum 1030. An excellent latent image can be formed by scanning. In the optical scanning apparatus 1010 according to this embodiment, the light source unit 1100 can be a surface-emitting laser array or an edge-emitting laser array, or a single-element surface-emitting laser or an edge-emitting laser. .
本実施形態における光走査装置１０１０は、第１から第３の実施の形態におけるいずれかの光出力制御回路が搭載されているため、高精細でコントラストと階調に優れた高画質な潜像を高速に形成することができる。また、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００は、第１から第３の実施の形態におけるいずれかの光出力制御回路が搭載されているため、高精細でコントラストと階調に優れた高画質な画像を高速に形成することができる。 Since the optical output device 1010 according to the present embodiment includes any one of the optical output control circuits according to the first to third embodiments, a high-definition latent image with high definition and excellent contrast and gradation can be obtained. It can be formed at high speed. Further, since the laser printer 1000 according to the present embodiment is equipped with any one of the light output control circuits in the first to third embodiments, it is a high-definition and high-quality image excellent in contrast and gradation. Can be formed at high speed.
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態は、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００である。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. The fifth embodiment is a color printer 2000 including a plurality of photosensitive drums.
図１０に基づき、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００について説明する。本実施の形態におけるカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。 Based on FIG. 10, the color printer 2000 in this Embodiment is demonstrated. The color printer 2000 in the present embodiment is a tandem multicolor printer that forms a full-color image by superimposing four colors (black, cyan, magenta, and yellow). “Charging device K2, developing device K4, cleaning unit K5, and transfer device K6”, “photosensitive drum C1, charging device C2, developing device C4, cleaning unit C5, and transfer device C6” for cyan, and magenta “Photosensitive drum M1, charging device M2, developing device M4, cleaning unit M5, and transfer device M6” and yellow “photosensitive drum Y1, charging device Y2, developing device Y4, cleaning unit Y5, and transfer device Y6” ”, Optical scanning device 2010, transfer belt 2080, fixing unit 2030, and the like. It is equipped with a.
各感光体ドラムは、図１０において示される矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順にそれぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。 Each photosensitive drum rotates in the direction of the arrow shown in FIG. 10, and a charging device, a developing device, a transfer device, and a cleaning unit are arranged around each photosensitive drum in the order of rotation. Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of each photoconductive drum charged by the charging device is irradiated with light by the optical scanning device 2010, and a latent image is formed on each photoconductive drum. Then, a toner image is formed on the surface of each photosensitive drum by a corresponding developing device. Further, the toner image of each color is transferred onto the recording paper on the transfer belt 2080 by the corresponding transfer device, and finally the image is fixed on the recording paper by the fixing unit 2030.
光走査装置２０１０は、第１から第３の実施の形態における半導体レーザの光出力制御回路及び光出力制御方法を用いているため、第４の実施の形態において説明した光走査装置１０１０と同様の効果を得ることができる。また、カラープリンタ２０００は、この光走査装置２０１０を備えているため、第４の実施の形態におけるレーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。 Since the optical scanning device 2010 uses the optical output control circuit and the optical output control method of the semiconductor laser in the first to third embodiments, it is the same as the optical scanning device 1010 described in the fourth embodiment. An effect can be obtained. In addition, since the color printer 2000 includes the optical scanning device 2010, it is possible to obtain the same effect as the laser printer 1000 in the fourth embodiment.
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。 As mentioned above, although the form which concerns on implementation of this invention was demonstrated, the said content does not limit the content of invention.
１００ 駆動回路
１０１ 面発光レーザモジュール
１０１ａ〜１０１ｄ 面発光レーザ
１０２ フォトダイオード
１０３ コントローラ
１０４ 光出力制御回路
１０５ ＶＣＳＥＬ駆動回路部
１０５ａ〜１０５ｄ ＶＣＳＥＬ駆動回路
２０１ 電流−電圧変換部
２０２ 積分回路
２０３ Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換部）
２０４ デジタル演算部
２０５ レジスタ
２０６ Ｄ／Ａコンバータ部
２０８ 基準電圧源
２１０ アンプ
２１１ トランスインピーダンス抵抗
２２０ アンプ
２２１ 入力抵抗
２２２ コンデンサ
２２３ スイッチ
２５０ａ〜２５０ｄ レジスタ
２５１ａ〜２５１ｄ レジスタ
２６０ａ〜２６０ｄ Ｄ／Ａコンバータ
２７０ マルチプレクサ
２７１ マルチプレクサ
１０００ レーザプリンタ（画像形成装置）
１０１０ 光走査装置
２０００ カラープリンタ（画像形成装置）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Drive circuit 101 Surface emitting laser module 101a-101d Surface emitting laser 102 Photodiode 103 Controller 104 Light output control circuit 105 VCSEL drive circuit part 105a-105d VCSEL drive circuit 201 Current-voltage conversion part 202 Integration circuit 203 A / D converter ( A / D converter)
204 Digital operation unit 205 Register 206 D / A converter unit 208 Reference voltage source 210 Amplifier 211 Transimpedance resistor 220 Amplifier 221 Input resistor 222 Capacitor 223 Switch 250a to 250d Register 251a to 251d Register 260a to 260d D / A converter 270 Multiplexer 271 Multiplexer 1000 Laser printer (image forming device)
1010 Optical scanning device 2000 Color printer (image forming apparatus)
Claims (11)
前記半導体レーザにおいて発光した光を受光する受光素子と、
前記受光素子において検出された電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、
前記変換された電圧に基づき所定の時間積分を行なう積分回路と、
前記積分回路からの出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部において変換されたデジタルデータに基づき前記半導体レーザの光量が所定の光量となるように演算を行なうデジタル演算部と、
前記デジタル演算部からの出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、
を有し、
前記アナログ信号に基づく電流が前記半導体レーザに流れるものであって、
前記積分回路において、前記半導体レーザの光量が低い場合には、前記所定の時間が長く、前記半導体レーザの光量が高い場合には、前記所定の時間が短くするものであることを特徴とする光出力制御回路。 A light output control circuit for controlling light emission of a semiconductor laser,
A light receiving element that receives light emitted from the semiconductor laser;
A current-voltage conversion unit that converts a current detected in the light receiving element into a voltage;
An integration circuit for performing a predetermined time integration based on the converted voltage;
An A / D converter for converting the output from the integrating circuit into digital data;
A digital operation unit that performs an operation so that the light amount of the semiconductor laser becomes a predetermined light amount based on the digital data converted in the A / D conversion unit;
A D / A converter for converting an output from the digital operation unit into an analog signal;
Have
A current based on the analog signal flows through the semiconductor laser;
In the integrating circuit, the predetermined time is long when the light amount of the semiconductor laser is low, and the predetermined time is shortened when the light amount of the semiconductor laser is high. Output control circuit.
前記半導体レーザにおいて発光した光を受光する受光素子と、
前記受光素子において検出された電流に基づき所定の時間積分を行なう積分回路と、
前記積分回路からの出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部において変換されたデジタルデータに基づき前記半導体レーザの光量が所定の光量となるように演算を行なうデジタル演算部と、
前記デジタル演算部からの出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、
を有し、
前記アナログ信号に基づく電流が前記半導体レーザに流れるものであって、
前記積分回路において、前記半導体レーザの光量が低い場合には、前記所定の時間が長く、前記半導体レーザの光量が高い場合には、前記所定の時間が短くするものであることを特徴とする光出力制御回路。 A light output control circuit for controlling light emission of a semiconductor laser,
A light receiving element that receives light emitted from the semiconductor laser;
An integration circuit for performing a predetermined time integration based on the current detected in the light receiving element;
An A / D converter for converting the output from the integrating circuit into digital data;
A digital operation unit that performs an operation so that the light amount of the semiconductor laser becomes a predetermined light amount based on the digital data converted in the A / D conversion unit;
A D / A converter for converting an output from the digital operation unit into an analog signal;
Have
A current based on the analog signal flows through the semiconductor laser;
In the integrating circuit, the predetermined time is long when the light amount of the semiconductor laser is low, and the predetermined time is shortened when the light amount of the semiconductor laser is high. Output control circuit.
請求項１から８のいずれかに記載の光出力制御回路を有する光源と、
前記光源からの光を偏向する光偏向部と、
前記光偏向部により偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と、
を有することを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device that scans a surface to be scanned with light,
A light source comprising the light output control circuit according to claim 1;
A light deflector for deflecting light from the light source;
A scanning optical system for condensing the light deflected by the light deflection unit on the surface to be scanned;
An optical scanning device comprising:
前記像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を走査する請求項９に記載の光走査装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
The optical scanning device according to claim 9, which scans the image carrier with light modulated according to image information;
An image forming apparatus comprising:
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