(57)【要約】【課題】  光量ムラの発生を防止し、画像欠損をなくすことができる発光素子駆動装置を提供する。【解決手段】  複数の発光部ＬＤ（１）〜（３２）と、これらを駆動する複数の駆動回路１００（１）〜１００（３２）と、複数の発光部の発光光量を検出するフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤの検出結果に基づいて、発光部の発光量を制御する制御電圧を保持するサンプルホールド回路２５２１、２５２２と、制御電圧を補正し、発光部の発光量を補正する補正信号を出力するＤ／Ａ変換器５３と、補正信号の出力タイミングを制御するクロックパルスのパルス幅よりも幅の狭いパルスを生成してＤ／Ａ変換器５３に出力する短パルス生成回路６２とを有する構成としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を駆動する複数の駆動回路と、
前記複数の発光素子の発光光量を検出する光量検出装置と、
前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記発光素子の発光量を制御する制御電圧を保持するサンプルホールド回路と、
前記制御電圧を補正し、前記発光素子の発光量を補正する補正信号を出力する光量補正回路と、
前記補正信号の出力タイミングを制御するクロックパルスのパルス幅よりも幅の狭いパルスを生成して前記光量補正回路に出力する短パルス生成手段と、を有することを特徴とする発光素子駆動装置。
【請求項２】
前記短パルス生成手段は、前記クロックパルスの振幅を該クロックパルスよりも小さくすることを特徴とする請求項１記載の発光素子駆動装置。
【請求項３】
複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を駆動する複数の駆動回路と、
前記複数の発光素子の発光光量を検出する光量検出装置と、
前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記発光素子の発光量を制御する制御電圧を保持するサンプルホールド回路と、
前記制御電圧を補正し、前記発光素子の発光量を補正する補正信号を出力する光量補正回路と、
前記補正信号の出力タイミングを制御するクロックパルスの立ち上がりと立ち下がりのエッジをなまらせるフィルタ手段と、を有することを特徴とする発光素子駆動装置。
【請求項４】
複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を駆動する複数の駆動回路と、
前記複数の発光素子の発光光量を検出する光量検出装置と、
前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記発光素子の発光量を制御する制御電圧を保持するサンプルホールド回路と、
前記制御電圧を補正し、前記発光素子の発光量を補正する補正信号を出力する光量補正回路とを有し、前記光量補正回路は、信号遷移のタイミングをランダムに取ったクロック信号に従って前記補正信号を出力することを特徴とする発光素子駆動装置。
【請求項５】
光量ムラに応じた前記補正信号を生成するＤ／Ａ変換器と、
前記Ｄ／Ａ変換器の出力の切り換わり時に生じるノイズを除去するフィルタ手段とを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の発光素子駆動装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載の発光素子駆動装置を用いてマルチビームレーザを点灯し、マルチビームレーザから出力された光ビームによって感光体を光走査する電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報に基づき複数の発光部を有するマルチビームレーザを点灯し、マルチビームレーザから出力された光ビームによって感光体を光走査する機能を有するレーザビームプリンタ、デジタル複写機等の電子写真装置に設けられた光走査装置に関し、特に主走査方向の光量ムラを補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像情報に基づいて複数の発光部を駆動するマルチビームレーザが知られている。このようなマルチビームレーザでは、走査位置に応じて変調信号をアナログ的に制御し、光量を可変にしている。この光量の制御には、一般的にＤ／Ａ変換器が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
Ｄ／Ａ変換器によって光量を段階的に変化させるが、変化量が微小なため、Ｄ／Ａ変換器の出力の切り替え時に高周波ノイズが重畳され、画像に筋が入る。そのため特許文献２では、フィルタを用いてノイズを除去している。
【０００４】
【特許文献１】特許２５７１５９２号公報
【特許文献２】特開平１１−２９１５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フィルタに用いられるコンデンサは、容量の大きなものが必要となるため、制御回路をＬＳＩ下する際には外付けにすることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、コンデンサを外付けにすると、配線などのカップリング容量の影響を受けて、クロック信号に同期した歪みが生じてしまう。
【０００７】
カップリングの影響を抑えるために、ＬＳＩ、配線基板のレイアウトを工夫することも考えられるが、例えば複数の発光部を駆動する回路などでは、配線数も多く、レイアウトに制約を与えることは好ましくない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光量ムラの発生を防止し、画像欠損をなくすことができる発光素子駆動装置及び電子写真装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために本発明の発光素子駆動装置は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子を駆動する複数の駆動回路と、前記複数の発光素子の発光光量を検出する光量検出装置と、前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記発光素子の発光量を制御する制御電圧を保持するサンプルホールド回路と、前記制御電圧を補正し、前記発光素子の発光量を補正する補正信号を出力する光量補正回路と、前記補正信号の出力タイミングを制御するクロックパルスのパルス幅よりも幅の狭いパルスを生成して前記光量補正回路に出力する短パルス生成手段と、を有する構成としている。このように本発明は、クロックパルスのパルス幅よりも幅の狭いパルスを生成して光量補正回路に出力するので、クロックパルスと補正信号とのカップリングの影響を最小限にすることができる。
【００１０】
上記画像形成装置において、前記短パルス生成手段は、前記クロックパルスの振幅を該クロックパルスよりも小さくするとよい。クロックパルスと補正信号とのカップリングの影響を最小限にすることができる。
【００１１】
本発明の発光素子駆動装置は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子を駆動する複数の駆動回路と、前記複数の発光素子の発光光量を検出する光量検出装置と、前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記発光素子の発光量を制御する制御電圧を保持するサンプルホールド回路と、前記制御電圧を補正し、前記発光素子の発光量を補正する補正信号を出力する光量補正回路と、前記補正信号の出力タイミングを制御するクロックパルスの立ち上がりと立ち下がりのエッジをなまらせるフィルタ手段と、を有する構成としている。クロックパルスの変動量を小さくして、クロックパルスと補正信号とのカップリングの影響を最小限にすることができる。
【００１２】
本発明の発光素子駆動装置は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子を駆動する複数の駆動回路と、前記複数の発光素子の発光光量を検出する光量検出装置と、前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記発光素子の発光量を制御する制御電圧を保持するサンプルホールド回路と、前記制御電圧を補正し、前記発光素子の発光量を補正する補正信号を出力する光量補正回路とを有し、前記光量補正回路は、信号遷移のタイミングをランダムに取ったクロック信号に従って前記補正信号を出力する構成を備えている。画像の形成時に生じる濃度むらを分散させ、画像への影響をなくすことができる。
【００１３】
上記発光素子駆動装置において、光量ムラに応じた前記補正信号を生成するＤ／Ａ変換器と、前記Ｄ／Ａ変換器の出力の切り換わり時に生じるノイズを除去するフィルタ手段とを有しているとよい。配線のカップリングによりクロックパルスに同期した歪みを生じるが、本発明によりクロックパルスと補正信号とのカップリングの影響を最小限にすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、光量ムラの発生を防止し、画像欠損をなくすことができる発光素子駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１において、このレーザ駆動装置は、面発光レーザLDの発光部LD1〜LD32を駆動するための３２チャネルの駆動制御回路１００（１）〜１００（３２）を備えている。各駆動制御回路１００（１）〜１００（３２）の構成は同じである。
【００１７】
各発光部LDiのレーザ光量を検出するフォトダイオードPDからの検出電圧がアンプ５１及びスイッチ２５３を介してAPCオペアンプ２５１の反転入力端子（−）に入力されている。また、APCオペアンプ２５１の非反転入力端子（＋）には、スイッチ２５４にて選択された第一の基準電圧Ｖref１または第二の基準電圧Ｖref２が印加されている。
【００１８】
また、APCオペアンプ２５１の反転入力端子（−）とその出力端子との間に各チャネル１〜３２に対応した２つのサンプルホールド回路２５２１、２５２２が並列的に接続されている。サンプルホールド回路２５２１、２５２２はそれぞれ、第一の基準電圧Vref1及び第二の基準電圧Vref2を用いた光量制御に対応する。各サンプルホールド回路２５２１、２５２２はスイッチＳＷfbi及びコンデンサＣfbi（ｉ＝１〜３２）にて構成される。このスイッチＳＷfbiは、自動光量制御（APC）に際してｉチャネルの駆動制御回路１００（ｉ）におけるスイッチＳＷ５及びＳＷ６とスイッチＳＷ８及びＳＷ１１と同期してオンからオフに切替えられる。従って、各サンプルホールド回路２５２１、２５２２のコンデンサＣfbiには、駆動制御回路１００（ｉ）におけるコンデンサＣ３、Ｃ４に蓄積される制御電圧及びコンデンサＣ１、Ｃ２に蓄積される制御電圧に対応する電圧が交互に蓄積され、スイッチＳＷfbiがオンになるときに、その蓄積された制御電圧がAPCオペアンプ２５１の反転入力端子（−）と出力端子との間に印加され、次のAPC動作に備える。各サンプルホールド回路２５２１、２５２２のコンデンサCfbiには厳密には第一の基準電圧Vref1と第二の基準電圧Vref2で光量制御した場合で異なった電圧が充電される。したがって第一の基準電圧Vref1で光量制御してから、次に第二の基準電圧Vref2で光量制御する際収束に時間がかかることとなる。この場合速やかに収束させるには、２つのサンプルホールド回路２５２１、２５２２を設け、第一の基準電圧Vref1と第二の基準電圧Vref2に対してそれぞれコンデンサを用意しておけば収束性を改善することができる。
【００１９】
なお、補正データは予め設定された値であり、これが図示しない中央演算処理装置（ＣＰＵ）等からＤ／Ａ変換器（補正回路ともいう）５３へ入力され、Ｄ／Ａ変換器５３にてアナログの補正信号に変換され、その補正信号が各駆動制御回路１００（ｉ）における乗算器２１及び２２の乗数端子に入力される。また、バイアス電圧源Ｖbiasのバイアス電圧が各駆動制御回路１００（ｉ）におけるスイッチＳＷ１を介して発光部LDiに印加されると共に、上記フォトダイオードPDの出力電圧を増幅するアンプ５１の入力端子にスイッチ５２を介して印加される。なお、スイッチＳＷ１及びＳＷ５２のオン動作時のバイアス電圧の発光部LDi及びアンプ５１への印加特性を改善するために、バイアス電圧源Ｖbiasに対して並列的にコンデンサＣbiasが接続されている。
【００２０】
次に、図１に示すようなレーザ駆動装置の光量制御時の動作について説明する。図１では、各々の駆動制御回路１００（ｉ）における乗算器２１，２２に入力される補正信号（＝光量補正に係る情報を上記のように直線補間により決定する際に用いられる補正係数）が、共通に設けられた１つのＤ／Ａコンバータ（変換器）５３によって生成されるように構成されている。即ち、このＤ／Ａ変換器５３は補正係数入力手段として機能する。尚、変調時には図示しない画素信号に応じた制御信号に基づいて各発光部LDiが発光する。
【００２１】
また、レーザ駆動装置は、乗算器２１、２２、APCオペアンプ２５、オペアンプ２６及び電流源３０を有すると共に、制御電圧を充電するためのコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びスイッチＳＷ１〜ＳＷ１１を有する。また、バイアス電圧源Ｖbias及びデカップリングコンデンサＣdが当該レーザ駆動装置に設けられている。
【００２２】
上記APCオペアンプ２５にはスイッチＳＷ９を介して第一の基準電圧Ｖref１及び第二の基準電圧Ｖref２のいずれかが入力される。APCオペアンプ２５の出力はスイッチＳＷ８を経由してオペアンプ２６の非反転端子（＋）に入力されると共にスイッチＳＷ６を経由してコンデンサＣ４及び乗算器２２の被乗数端子に接続されている。各乗算器２１、２２の乗数端子には補正信号Ｖcorが入力される。変調時には、上記オペアンプ２６はスイッチＳＷ３によって電圧源として機能する。自動光量制御時には、オペアンプ２６は、スイッチＳＷ４及びＳＷ１１を経由して直接的、または、スイッチＳＷ４、ＳＷ５及び乗算器２１を経由して間接的に電流源３０を制御する。
【００２３】
変調時には、スイッチＳＷ７とＳＷ２とが交互にオン状態となり、面発光レーザLDの発光がオフ状態のときにはデカップリングコンデンサＣdが充電されて面発光レーザLDの次のオン状態に備える。スイッチＳＷ１０は電流源３０からの出力電流を面発光レーザLDに供給するためのスイッチであり、変調時には、デカップリングコンデンサＣdと直列に接続されたスイッチＳＷ２と同期して開閉される。面発光レーザLDのレーザ光量を第一の光量または第二の光量に自動光量制御する際には、スイッチＳＷ１０はオン状態でスイッチＳＷ２はオフ状態にされる。これは、自動光量制御時に容量の大きなデカップリングコンデンサＣdが接続されていると、その自動光量制御の応答性が低下して収束性が悪化することを避けるためでる。
【００２４】
ここで、図２を参照しながらＤ／Ａ変換器５３について詳細に説明する。Ｄ／Ａ変換器６１は、アップ／ダウンカウンタ(Count)６３から入力される８ビットのカウント値(CNT)によって制御される。アップ／ダウンカウンタ６３には、入力クロック信号(SCCNT)とアップダウン信号(SCUD)とが入力されており、これに基づいてカウント値(CNT)をアップ／ダウンする。入力クロック信号(SCCNT)は、短パルス生成回路６２によって図５（Ｃ），図６（Ｃ）に示すような短パルスに変換されてアップ／ダウンカウンタ６３に入力されている。
【００２５】
例えばカウント値(CNT)の基準値（補正無し）を８０Ｈとした場合、主走査方向に光量ムラが無ければ、アップ／ダウンカウンタ６３はこの値を出力する。また、主走査方向に光量ムラがある場合は、図３に示すように、補正方向に合わせて入力クロック信号(SCCNT)を制御し、且つＣＰＵから入力されたアップダウン信号(SCUD)と入力クロック信号(SCCNT)とに基づいてカウンタ値(CNT)をアップ／ダウンする。従って、Ｄ／Ａ変換器５３から出力される補正信号が図３に示すように、カウント値(CNT)に応じた電流値となり、結果としてこの電流値に応じ光量補正（補正光量）がなされる。これにより、各面発光レーザＬＤから出力されるレーザ光の光量が均一化される。
【００２６】
また、図２におけるＤ／Ａ変換器６１の後段に、図２に示すようにフィルタ６４を設けるとよい。これは、Ｄ／Ａ変換器６１の出力の切り替え時に高周波なノイズが発生するためである。この高周波なノイズは、補正信号、変調信号に重畳されるため、光量ムラが発生する要因となる。フィルタ６４は、図２に示すように、抵抗Ｒ６５とコンデンサＣ６６とを有するローパスフィルタとして構成されている。フィルタ６４の後段には、フィルタ６４の出力を差動信号に変換する差動信号変換器が設けられている。差動信号変換器が出力する差動信号が図１の駆動制御回路１００（１）〜１００（３２）に与えられる。
【００２７】
光量制御時には自動光量制御APC1，APC2の設定のために、Ｄ／Ａ変換器６１の出力が変更されるが、この際フィルタ６４が出力段に設けられていると、補正信号の整定に時間がかかり、自動光量制御APC精度が悪化したり、APC時間を多く要するなどという問題が生じる。そこで、図２に示すように、APC制御時にフィルタ６４の動作／不動作を切り替える切替手段として機能する切替器ＳＷ６７を設ける。この切替器ＳＷ６７はＣＰＵから入力された切替信号(FLTO)によりオン／オフ制御する。即ち、APC制御時ではフィルタ６４が無効となるように切替器ＳＷ６７がオフに制御され、これ以外ではフィルタ６４が有効となるように切替器ＳＷ６７がオンに制御される。しかしながら、クロック信号(SCCNT)のクロック線と、補正信号間で容量結合を起こし、クロック信号に同期して補正信号が変動し、光量も変動してしまう（図４参照）。容量結合を回避するためには、レイアウトを工夫することも考えられるが、コンデンサ１００ｐＦ、信号振幅５Ｖとすると、カップリングの影響が光量ムラとならないためには、０．０８ｐＦ程度のカップリング容量しか許容できず、設計が大変難しくなる。また、フィルタの時定数を大きくすることで補正のダイナミックレンジが狭くなるためフィルタ定数のみで解決するのは難しい。
【００２８】
カップリングによる制御信号の影響は、クロック信号のパルス幅と高さ（振幅）とに依存する。とくにパルス幅はその大きさが画像上にそのまま表れる。図５にその様子を模式的に表している。そこで、本実施例ではカップリングの影響により光量が変動して画像筋として認識できないものとするため、図２に示すように短パルス生成回路６２を介してクロック信号(SCCNT)を入力する構成を取る。
【００２９】
短パルス生成回路６２は、図６（Ｃ）、図７（Ｃ）に示すようにクロック信号(SCCNT)をトリガーとして、クロック信号(SCCNT)の立ち上がり時に一定のパルス幅のクロックを出力する回路である。従って、クロック信号(SCCNT)の周波数によらず常に短パルスが出力される。
【００３０】
図６（Ａ）に光量、（Ｂ）にクロック信号(SCCNT)、（Ｃ）に短パルス生成回路６２の出力波形を示す。通常、画像を形成するエリアの面積に応じた周波数のクロック信号(SCCNT)が入力されるので、クロック信号(SCCNT)により直接アップ／ダウンカウンタ６３を制御すると、周波数が遅い場合パルス幅が大きくなるため光量変動が画像筋として目立ってしまう。本実施例では、クロック信号(SCCNT)の周波数によらず、短パルス生成回路６２でパルス幅を極力小さくしているので、カップリングによる変動を抑制することができる。なお、パルス幅は、制御されるアップ／ダウンカウンタ６３の動作可能範囲内で小さくすればよいし、画像筋として目立たないレベルに設定するものであってもよい。
【００３１】
また図７は、画像エリアの幅が等間隔ではない場合を示しており、この場合も画像エリアの大きさやクロック信号(SCCNT)の周波数とは関係なく、クロック信号(SCCNT)の立ち下がりに同期して、一定パルスのクロックが入力されることになり、光量変動が抑制される。
【００３２】
また、光量変動を抑制する他の方法として、例えば、図８（Ａ）に示すようにクロック信号(SCCNT)をフィルタ６８を介して入力することで、クロック信号(SCCNT)をなまらせる方法が挙げられる。フィルタ６８に入力することで図８（Ｂ）に示すようにクロック信号の立ち上がりと立ち下がりのエッジがなまる。これにより、制御信号の変動をレーザ走査方向に分散し、視覚的に目立たなくする効果がある。また、図７（Ｂ）に示すように副走査方向（紙送り方向）でクロック信号(SCCNT)の入力タイミングを正規のタイミングからランダムにずらしてもよい。図５では、副走査方向によらず規則正しいタイミングでクロックを入れているため縦筋としてはっきりラインが見えてしまうが、クロック信号(SCCNT)をランダムにすることで濃度変化が分散し、画像に与える影響を緩和して目視による判別ができないようにすることもできる。
【００３３】
上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】発光素子駆動装置の構成を示す図である。
【図２】発光素子駆動装置におけるＤ／Ａ変換器、これを制御するアップ／ダウンカウンタ、短パルス生成回路、フィルタの構成を示す図である。
【図３】アップ／ダウンカウンタに入力される入力クロック信号、アップダウン信号、並びにＤ／Ａ変換器から出力される補正信号及びこれに基づく発光素子からの補正光量を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】クロック信号と、補正電圧と、光量とを示す図である。
【図５】パルス幅と画像に表れる筋とを示す図である。
【図６】光量とクロック信号と短パルス生成回路の出力とを示す図である。
【図７】光量とクロック信号と短パルス生成回路の出力とを示す図である。
【図８】短パルス生成回路に代えてフィルタを設けた構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
６１  Ｄ／Ａ変換器
６２  短パルス生成回路
６３  アップ／ダウンカウンタ
６４  フィルタ
１００（１）〜１００（３２）  駆動制御回路
２５２１、２５２２  サンプルホールド回路
【図１】
2006272552.tif 000003
【図２】
2006272552.tif 000004
【図３】
2006272552.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006272552.tif 000007
【図６】
2006272552.tif 000008
【図７】
2006272552.tif 000009
【図８】
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