(57)【要約】【課題】装置を小型化し、可変抵抗の手作業による調整を不要とすることが可能な半導体レーザ駆動装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ駆動装置は、半導体レーザ（マルチレーザ）ＬＤ１，ＬＤ２からの光量を発光強度として検出する光検出手段１０３と、光検出手段１０３の発光強度検出値（電圧）と発光強度設定値とに基づいてマルチレーザＬＤ１，ＬＤ２の発光強度を制御する光量制御手段１０５とを有する。この半導体レーザ駆動装置では、光検出手段１０３は、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２からの光量を電流に変換して出力する光／電流変換手段（受光素子）ＰＤと、光／電流変換手段ＰＤからのモニター電流Ｉｍを所定の倍率で増幅する電流倍率設定手段１７と、電流倍率設定手段１７からの検出電流を電圧に変換し、発光強度検出値として出力する検出抵抗Ｒとから構成され、電流倍率設定手段１７は所定の倍率として複数の倍率を設定できる。【選択図】図３
2011187494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザからの光量を発光強度として検出する光検出手段と、光検出手段の発光強度検出値と発光強度設定値とに基づいて前記半導体レーザの発光強度を制御する光量制御手段とを有する半導体レーザ駆動装置であって、
前記光検出手段は、
半導体レーザからの光量を電流に変換して出力する光／電流変換手段と、
前記光／電流変換手段からの電流を所定の倍率で増幅する電流倍率設定手段と、
前記電流倍率設定手段からの電流を電圧に変換し、前記発光強度検出値として出力する検出抵抗とから構成され、
前記電流倍率設定手段は所定の倍率として複数の倍率を設定できることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
【請求項２】
前記電流倍率設定手段は、複数のカレントミラー回路で構成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項３】
前記電流倍率設定手段で設定する所定の倍率を記憶する不揮発メモリをさらに備え、
前記電流倍率設定手段は、不揮発メモリに記憶された所定の倍率に基づいて、前記光／電流変換手段からの電流を増幅することを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項４】
半導体レーザが複数備えられている場合に、
前記電流倍率設定手段は、半導体レーザ毎に所定の倍率を設定できることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項５】
少なくとも前記電流倍率設定手段と光量制御手段は１つのＩＣに集積されていることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項記載の半導体レーザ駆動装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザの駆動装置及びその半導体レーザ駆動装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは、小型・安価で電流を流すだけで容易にレーザ光を得ることができるため、図１に示すようなプリンタや、光ディスク、光通信等の分野で広く用いられている。しかしながら、半導体レーザは、図２の駆動電流−発光量特性に示すように、発光量が温度依存性を有するので、一定の光量を得るためには特別な光量制御が必要である。この光量制御はＡＰＣ（Automatic Power Control）と呼ばれている。
【０００３】
ＡＰＣは、半導体レーザの実際の駆動に先立って半導体レーザを駆動してその発光量を温度依存なく電流に変換できる受光素子で受光し、受光素子の出力が所定のレベルになる電流値を記憶手段に記憶しておくことで、安定した発光量を得ることができるように制御するものである。
【０００４】
半導体レーザを光源とするプリンタや複写機の分野では、高解像度化と高速化の要求が強くなってきている。レーザのビーム数が１本である場合、解像度やプリント速度を上げるために変調速度を上げる必要があった。しかし、入力画像データに応じて半導体レーザの駆動をオン／オフ制御する速度である変調速度には限度があった。したがって、変調速度を上げずに解像度やプリント速度を上げるには、レーザ光のビーム数を増やすしかなかった。 
【０００５】
レーザ光のビーム数を例えば４本にした場合は、変調速度とプリント速度が１本の場合と同じであると仮定すると、主走査及び副走査方向（横縦方向）の解像度を２倍に向上させることができる。 解像度が同じである場合は、プリント速度を４倍近くに上げられる可能性がある。
【０００６】
光源として使用される半導体レーザとして、レーザ光が活性層と平行な方向に取り出される構造をなす端面発光型レーザ素子（以下、端面発光レーザと呼ぶ）が主に使われる。端面発光レーザの場合、ビーム数が１、２又は４本のマルチビームレーザがプリンタや複写機に使用されている。マルチビームレーザのレーザ間の光軸は安定しているため、複数のビームが必要な場合は、シングルレーザを機器上で個別に調整するよりも、マルチビームレーザを使用する方がレーザ間の光軸調整が容易になる。 
【０００７】
通常、端面発光レーザは、レーザユニット内部に受光素子を１つだけ有している。端面発光レーザは、レーザ光として利用されるフロント側の出射パワーに比例したバック出射を発生し、このバック出射を内蔵した受光素子で受けて、受光量に略比例したモニター電流を発生する。マルチビームレーザの場合、同じフロント出射パワーであっても、発生するモニター電流の値は個体差等によりビーム間で若干異なる。
【０００８】
図１は電子写真プロセスを利用したレーザプリンタ、デジタル複写機等の一般的な画像形成装置の構成例を示す図である。 
【０００９】
光源である半導体レーザユニット１（端面レーザユニット）から発光されたレーザビーム（走査ビーム）は、高速で定速回転するポリゴンミラー２（多面鏡）で偏向走査（スキャン）され、走査レンズ３（ｆθレンズ）を介して被走査媒体である感光体４上に光スポットを形成する。
【００１０】
偏向されたレーザビームは、感光体４が回転する方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に露光走査され、画像信号のライン単位の記録を行う。
【００１１】
感光体４の一端近傍のレーザビームが照射される位置に、主走査同期信号を発生するビームセンサ５が配置されている。画像制御ユニット６は主走査同期信号に同期したＡＰＣタイミング信号と画像データを生成し、レーザ駆動装置７はＡＰＣタイミングに基づいたパワー制御を行うと共に画像データに同期した半導体レーザＬＤの発光を行う。
【００１２】
このように、画像制御ユニット６により生成された画像データとＡＰＣタイミングに従い、レーザ駆動装置７を介して半導体レーザＬＤの発光タイミングを制御し、感光体４の回転速度と記録密度に対応した所定の周期で主走査を繰り返すことによって、感光体４の表面上に画像(静電潜像)を形成することができる。
【００１３】
マルチビームレーザを用いた電子写真プロセスの場合、レーザユニット１を構成するレンズの透過率や反射率の違いにより、各ビームの発光量は同じであっても、感光体４上でのパワーが異なる。すなわち、感光体４上でのパワーを同じにするには、各ビームの発光量を個別に設定する必要がある。
【００１４】
さらに、カラー機において、各色個別に感光体があり複数ビームの各レーザを各色に割り当てる場合で、各色毎に感光体上での必要なパワーが異なる場合も同様に、複数ビームの発光量を個別に設定する必要がある。
【００１５】
次に、従来のレーザ駆動装置の一例及び発光量の調整手順を説明する。図１１は、従来のレーザ駆動装置の概略構成及び調整手順を示す図である。なお、半導体レーザが、２つのビームを出力可能なマルチレーザにより構成されている場合について説明する。このレーザ駆動装置は、半導体レーザ（マルチレーザ）と、半導体レーザからの光量を発光強度として検出する光検出手段と、光検出手段の発光強度検出値と発光強度設定値とに基づいて前記半導体レーザの発光強度を制御する光量制御手段とを有する。光検出手段は、半導体レーザからの光量を電流に変換して出力する光／電流変換手段（受光素子）と、半導体レーザに対応して設けられ、前記光／電流変換手段からの電流を電圧に変換するための２つの可変抵抗１，２と、調整すべき半導体レーザに対応してこれらの可変抵抗１，２を切り替える２つのスイッチとを有している。そして、レーザ駆動装置は、半導体レーザの発光量に略比例する受光素子からのモニター電流Ｉｍ１，Ｉｍ２を可変抵抗１，２で電圧に変換して検出し、この発光強度検出電圧が発光強度設定値に基づき所定の電圧になるように半導体レーザの発光量を制御する。
【００１６】
そして、発光量の調整においては、ＡＰＣを実行した状態で半導体レーザのレーザパワーをパワーメータにより目視で測定しながら、所定のレーザパワーになるように可変抵抗１，２の抵抗値を調整する。
【００１７】
なお、図２（レーザの電流光特性とモニター電流の光電流特性）に示すように、受光素子ＰＤによるモニター電流Ｉｍは発光量に略比例する。発光強度検出電圧=モニター電流×可変抵抗値より、可変抵抗値を下げると発光強度検出電圧が下がり、所定の電圧に戻す為に半導体レーザＬＤの発光量が増量され、モニター電流値Ｉｍが大きくなる。すなわち発光量が増加する方向に制御される。同様に可変抵抗値を上げると発光量が減少する方向に制御される。
【００１８】
以上のような調整工程により、マルチビームの半導体レーザのフロント出射パワーが同じであっても、発生するモニター電流の値がビーム間で若干異なる問題や、複数ビームからの発光量が同じであっても、レンズの透過率や反射率の違いにより感光体４上でのパワーが異なる問題や、カラー機において各色個別に感光体があり、複数ビームの各レーザを各色に割り当てる場合において各色毎に感光体上での必要なパワーが異なる場合に、複数ビームの発光量を個別に設定する必要がある問題がある場合においても、発光強度設定値を同じ値の状態で各々の可変抵抗値の値を調整することで最適な発光量に設定することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図１記載の画像形成装置の内、レーザ駆動装置７、レーザユニット１、ポリゴンミラー２、走査レンズ３、等の光学ユニットはレーザースキャンユニット(以下適宜「「ＬＳＵ」という)として構成される。半導体レーザＬＤを高速駆動できるようにレーザ駆動装置７とレーザユニット１は通常同じボード(以下適宜「ＬＤボード」という)上で直近に配置される。またＬＳＵの隙間に配置できるようにＬＤボードはできるだけ小さな形状にする。しかし、可変抵抗は人手により回転させて抵抗値を変更できるように大きな形状になっている。特に高解像度化や高速化の為にマルチビームとなると、ＬＤボード上に複数の可変抵抗を搭載する必要があり、可変抵抗の大きさがＬＤボードの小型化の弊害になっている。
【００２０】
また、マルチビームのカラー機になると、可変抵抗の調整工程での調整回数が増えて製造コストの増加や調整工程の複雑化を招いている。例えばY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の４色を各々４ビームで構成する場合、４色×４ビーム=１６回の人手による調整工程が必要であり、１６個の可変抵抗をＬＤボード上に搭載しなければならない。
【００２１】
可変抵抗値の設定精度がそのまま光量調整の設定精度になる。可変抵抗値の設定誤差が１％あれば、光量設定誤差を１％生じる。抵抗値の調整は人手作業であり作業者によってばらつきを生じる為、品質の低下につながる。
【００２２】
可変抵抗は一旦調整が完了すると値が変わらないように抵抗値を変える手段である回転軸を樹脂等で固めるが、経時変化や振動により市場で回転軸がぶれて抵抗値が変わる可能性がある、これも光量の設定誤差となり品質の低下につながる。
【００２３】
特許文献１では、複数の抵抗をアナログスイッチでＯＮ／ＯＦＦ制御する事で、人手作業ではなく電気制御により抵抗値を変更する手法を提案しているが、複数の抵抗をディスクリート部品とし、アナログスイッチとその制御回路をＩＣ化した場合は、抵抗の本数だけＩＣ側に端子が必要となる。この抵抗は微調整をする上で少なくとも8bit程度の分解能が必要であり抵抗の端子は少なくとも８本必要になり端子数の点で現実的ではない。またアナログスイッチのＯＮ抵抗も外付抵抗値に対して無視できないレベルになる。
【００２４】
抵抗もＩＣに内蔵する場合、抵抗の温度変動が問題になる。この抵抗は発光量の温度変動を補償する為のものでもあるが、受光素子ＰＤの受光量に対するモニタ電流の温度変動をゼロとして、温度が５０℃変動した時の発光量変動を１％に抑える為には少なくとも抵抗の温度変動を0.5%/50℃=100ppm/℃程度に抑える必要がある。半導体製造工程で100ppm/℃以下の温度変動抵抗を通常のアクティブ素子形成工程だけで生成するのは困難であり、特別な工程を追加すればそれだけ製造コストがアップしてしまう。
【００２５】
本発明は、上記のような問題を解決することができる半導体レーザ駆動装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
第１の態様において、半導体レーザからの光量を発光強度として検出する光検出手段と、光検出手段の発光強度検出値と発光強度設定値とに基づいて前記半導体レーザの発光強度を制御する光量制御手段とを有する半導体レーザ駆動装置が提供される。この半導体レーザ駆動装置では、前記光検出手段は、半導体レーザからの光量を電流に変換して出力する光／電流変換手段と、前記光／電流変換手段からの電流を所定の倍率で増幅する電流倍率設定手段と、前記電流倍率設定手段からの電流を電圧に変換し、前記発光強度検出値として出力する検出抵抗とから構成され、前記電流倍率設定手段は所定の倍率として複数の倍率を設定できる。
【００２７】
第２の態様において、第１の態様の半導体レーザ駆動装置を備えた画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、複数のレーザ毎に受光素子からのモニター電流を複数の倍率に細かく設定できるようになる。これにより、従来必要であった可変抵抗が不要になり、小さな形状の固定抵抗Ｒ１つですむ。したがって可変抵抗がＬＤボードの小型化の弊害になっている問題や、可変抵抗の値が市場で変わる問題を解決できる。
【００２９】
また、このような構成によれば、複数の半導体レーザ毎に受光素子からのモニター電流を複数の倍率に細かく設定できるようになる。これにより、従来必要であった可変抵抗が不要になり、小さな形状の固定抵抗１つですむ。したがって、可変抵抗がＬＤボードの小型化の弊害になる問題や、可変抵抗の値が市場で変わる問題を解決できる。
【００３０】
さらに、従来、プリンターの製造工程においては、パワーメータの値を目視しながら人手作業で可変抵抗の抵抗値を変更しながら光量調整していたが、本発明ではモニター電流の倍率を電気信号で変更できる。これにより、パワーメータの値から電流倍率の設定値を演算できる制御回路を設ければ、光量調整の自動化が可能となり、製造コストの増加や調整工程の複雑化さらには、光量設定誤差の作業者によるばらつきの問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態の画像形成装置の構成図である。
【図２】半導体レーザにおける駆動電流に対する発光量の特性を示す図である。
【図３】本発明のレーザ駆動装置の概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態のレーザ駆動装置の構成図である。
【図５】本発明の実施形態１のレーザ駆動装置の電流倍率設定回路周辺部分の具体的構成を示す図である。
【図６】従来のレーザ駆動装置の構成図である。
【図７】従来技術と本実施形態の対比の説明図である。
【図８】本発明の実施形態２のレーザ駆動装置の電流倍率設定回路周辺部分の具体的構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態のレーザ駆動装置の他の例の構成図である。
【図１０】本発明の実施形態のレーザ駆動装置の他の例の構成図である。
【図１１】従来のレーザ駆動装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３３】
本発明のレーザ駆動装置は、前述した図１に示す画像形成装置に適用されている。そのため、画像形成装置の構成の説明は省略する。
【００３４】
図３は、本発明の実施形態のレーザ駆動装置の概略構成図である。なお、本実施形態では、半導体レーザが、２つのビームを出力可能なマルチレーザにより構成されている場合について説明する。図３において、本実施形態の半導体レーザ駆動装置は、半導体レーザ（マルチレーザ）ＬＤ１，ＬＤ２からの光量を発光強度として検出する光検出手段１０３と、光検出手段１０３の発光強度検出値（電圧）と発光強度設定値とに基づいてマルチレーザＬＤ１，ＬＤ２の発光強度を制御する光量制御手段１０５とを有する。この半導体レーザ駆動装置では、光検出手段１０３は、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２からの光量を電流に変換して出力する光／電流変換手段（受光素子）ＰＤと、光／電流変換手段ＰＤからのモニター電流Ｉｍを所定の倍率で増幅する電流倍率設定手段１７と、電流倍率設定手段１７からの検出電流を電圧に変換し、発光強度検出値として出力する検出抵抗Ｒとから構成され、電流倍率設定手段１７は所定の倍率として複数の倍率を設定できる。
【００３５】
半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２は、バック出射とフロント出射の２方向にレーザビームを出射する。フロント出射されたレーザビームの強度は、パワーメータ１０２により測定され、この測定値に基づいて、電流倍率演算手段１０４により電流倍率設定手段１７において設定すべき倍率が演算される。具体的には、電流倍率演算手段１０４は、パワーメータ１０２で測定された発光強度と基準強度とを比較し、発光強度が基準強度の何倍かを演算する。そして、この倍数を電流倍率設定手段１７で設定されている倍率に乗算して実行すべき電流倍率として出力する。新たな電流倍率を設定することで発光強度を基準強度に近づける。例えば、発光強度が基準強度の２倍であれば、電流倍率設定手段１７で設定されている倍率の２倍を電流倍率設定手段１７に実行すべき電流倍率として出力する。
【００３６】
一方、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２からバック出射されたレーザビームは、光検出手段１０３の光／電流変換手段（受光素子）ＰＤで電流に変換され、電流倍率設定手段１７に入力される。そして、電流倍率設定手段１７は、光／電流変換手段（受光素子）ＰＤで変換された電流を、電流倍率演算手段１０４から指示された倍率に増幅して出力する。そして、増幅された電流が抵抗Ｒに流れて、発光強度検出電圧が生成される。そして、光量制御手段１０５は、発光強度検出電圧と発光強度設定値とを比較し、この比較結果に基づいて半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２の駆動電流をそれぞれ制御する。具体的には、発光強度検出電圧が発光強度設定値よりも小さいときは、発光強度検出電圧が大きくなるように、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２の駆動電流を増加させる。一方、発光強度検出電圧が発光強度設定値よりも大きいときは、発光強度検出電圧が小さくなるように、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２の駆動電流を減少させる。このように半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２の駆動電流が制御されることにより、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２の発光強度が、発光強度設定値に対応する強度となるように制御されることとなる。なお、発光強度設定値は、例えば用紙サイズや、カラー・白黒印刷の別等に基づいて設定される。
【００３７】
<本発明の実施形態１>
以下、上記のような機能を実現するレーザ駆動装置の構成について図４以下を参照してさらに詳細に説明する。図４は、本発明の実施形態１のレーザ駆動装置の構成図である。図５は、レーザ駆動装置の電流倍率設定回路１７（電流倍率設定手段）及びその周辺部分の具体的構成を示す図である。このレーザ駆動装置は、ＡＮＤゲート１１と、アップダウンカウンタ１２と、セレクタ１３と、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１４と、スイッチ１５と、コンパレータ１６と、電流倍率設定回路１７と、単一の抵抗Ｒと、レジスタ２０と、不揮発メモリ１８と、複数のＮＯＴゲート１９とを有している。
【００３８】
受光素子（フォトダイオード）ＰＤは、アノードが低い側の電圧に接続され、カソードが電流倍率設定回路１７の入力端子に接続されている。
【００３９】
ＡＮＤゲート１１は、ａｐｃ信号=Hのときだけクロック信号が有効になる。
【００４０】
アップダウンカウンタ１２は、ＡＮＤゲート１１から所定の信号が入力されている場合において、コンパレータ１６からＬＯＷ信号が入力されたときに、カウンタをダウンさせ、コンパレータ１６からＨＩＧＨ信号が入力されたときに、カウンタをアップさせ、これに対応する信号を出力する。
【００４１】
セレクタ１３は、入力されているａｐｃ１，２信号に基づいていずれか一方のＤ／Ａコンバータ１４にアップダウンカウンタ１２の出力を選択的に出力する。
【００４２】
Ｄ／Ａコンバータ１４は、アップダウンカウンタ１２の出力をＤ／Ａ変換を行って出力する。
【００４３】
スイッチ１５は、Ｄ／Ａコンバータ１４の出力を、入力される画像データに応じてスイッチングして、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２に出力する。
【００４４】
電流倍率設定回路１７は、図５に示すように、複数のPch電界効果トランジスタを有する各カレントミラー回路で構成されている。カレントミラー回路はトランジスタ(以下Ｔｒ)のチャンネル長さ(以下L)と幅(以下W)で決まる比（Ｗ／Ｌ）の電流を生成できる。
【００４５】
レジスタ２０は、画像制御ユニット６からのＬＤ１，ＬＤ２毎のＤ０〜Ｄ１１データの設定値の信号及びメモリ／制御ユニット選択信号に基づいて、あるいは不揮発メモリ１８からのＬＤ１，ＬＤ２毎のＤ０〜Ｄ１１データの設定値の信号及びメモリ／制御ユニット選択信号に基づいて、Ｄ０〜Ｄ１１データを記憶する。ここで、Ｄ０〜Ｄ１１データは、電流倍率設定回路１７のカレントミラー回路を構成するトランジスタＴｒ０〜Ｔｒ１１のＯＮ，ＯＦＦ制御用のデータである。
【００４６】
不揮発メモリ１８は、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２毎に、Ｄ０〜Ｄ１１データの設定値を記憶する。
【００４７】
電流倍率設定回路１７は、ＮＯＴゲート１９を介して入力されるＤ０〜Ｄ１１データ（信号）によりトランジスタがＯＮ，ＯＦＦ制御されることにより、ＯＮ制御されたトンラジスタの通電電流が合算された電流を出力する。この点について詳しく説明する。
【００４８】
受光素子ＰＤのモニター電流（Ｉｍ）が入力される入力端子の受け側Ｔｒ比（Ｗ／Ｌ）を256とし、常時出力するＴｒ比を128、Ｄ０〜Ｄ１１までのＴｒ比を1,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024,2048とする。
【００４９】
電流倍率設定回路１７の出力電流はモニター電流Ｉｍ×倍率となる。
倍率は、Ｄ０〜Ｄ１１データの組み合わせにより例えば、０．５〜１６．４９６の範囲で設定することができる。以下に、最小側の２つの倍率と最大側の２つの倍率を一例として示す。
D11〜D0        倍率
000000000000  128/256=0.5
000000000001  129/256=0.5039
111111111110  4222/256=16.492
111111111111  4223/256=16.496
刻みが最も粗いのは倍率最小の時で1/128=0.78%刻みとなる。
刻みが最も細かいのは倍率最大の時で1/4223=0.02%刻みとなる。
半導体レーザＬＤは、電流に応じた光量になるように制御され、この刻みがそのまま光量設定時の設定精度（刻み）になる。
【００５０】
以下、本実施形態の電流倍率設定回路１７における電流倍率の設定方法について説明する。
【００５１】
マルチビームレーザの場合、同じフロント出射パワーであっても、発生するモニター電流の値はビーム間で若干異なる場合がある。また、複数ビームからの発光量が同じであっても、レンズの透過率や反射率の違いにより、感光体４上でのパワーが異なる場合がある。カラー機においては、各色個別に感光体４上での必要なパワーが異なる場合がある。これらの要因により半導体レーザＬＤ１とＬＤ２を所定の発光量に設定する為のモニター電流Imが異なる。
【００５２】
例えば、発光強度設定値=1V、電流倍率設定回路１７の出力に接続される抵抗=1kΩの場合に、電流倍率設定回路の出力電流が1V/1kΩ=1mAになるように倍率が設定されると、発光強度設定値に対応する所定の光量になる。半導体レーザＬＤ１に必要なIm=2mAの場合は、D11〜D0=000000000000 (倍率=0.5)に設定する事で2mA×0.5=1mA(=抵抗に流れる電流)となり、所定の光量が得られる。また、半導体レーザＬＤ２に必要なIm=0.06062mAの場合は、D11〜D0=111111111111(倍率=16.496)に設定する事で0.06062mA×16.496=1mA(抵抗に流れる電流)となり、所定の光量が得られる。
【００５３】
ここで、同じマルチレーザを従来のレーザ駆動装置７で制御する場合の可変抵抗ＶＲの調整方法について説明する。発光強度設定値=電源電圧-1Vの場合、可変抵抗による電圧降下分が1Vになるように調整する。半導体レーザＬＤ１に必要なIm=2mAの場合、ＬＤ１に対応する可変抵抗の値を1V/2mA=0.5kΩに調整することにより所定の光量が得られる。また、ＬＤ２に必要なIm=0.06062mAの場合、半導体レーザＬＤ２に対応する可変抵抗の値を1V/0.06062mA=16.496kΩに調整することにより所定の光量が得られる。このように、従来のレーザ駆動装置７では、手動で可変抵抗を調整する必要があるが、本実施形態のレーザ駆動装置では、その必要がなくなる。
【００５４】
次に、D0〜D11のレジスタへの書き込み手順について説明する。
《前提条件》
（１）不揮発メモリ１８への書込み前のＤ０〜Ｄ１１データのデフォルトは全て１とする。すなわち、電流倍率が最大となる設定であり、APCを実行すると光量が最小に制御される。
（２）電源立ち上げ時のパワーオンリセットの解除後、最初に不揮発メモリ１８の値をレジスタに書込む。なお、レジスタ２０上のＤ０〜Ｄ１１データの値は画像制御ユニット６から書換えることができる。
《製造工程において（３）〜（７）》
（３）電源立ち上げ時のパワーオンリセットの解除後、不揮発メモリ１８の値（１）をレジスタ２０に書込む。
（４）半導体レーザＬＤ１を選択する。
（５）半導体レーザＬＤ１が所定の発光量になるように、レジスタ２０上のＤ０〜Ｄ１１データをパワーメータの値に基づいて画像制御ユニット６から変化させる。
（６）Ｄ０〜Ｄ１１データが確定したら、画像制御ユニット６から不揮発メモリ１８にＤ０〜Ｄ１１データを書込む。
（７）半導体レーザＬＤ２でも同様に合わせ込みと書込みを行う
《市場において（８）、（９）》
（８）電源立ち上げ時のパワーオンリセットの解除後、製造工程で書込まれた不揮発メモリ１８の値をレジスタ２０に書込む。
（９）APC実行時はapc1,2選択信号により、半導体レーザＬＤ１,ＬＤ２で個別に設定された不揮発メモリ１８のＤ０〜Ｄ１１データをレジスタ２０に書込み、電流倍率を設定する。
【００５５】
次に、不揮発メモリ１８の搭載理由等について説明する
【００５６】
（１）レーザユニット１は、半導体レーザＬＤ（端面レーザ）を複数備えていても、受光素子ＰＤについては一つしか備えておらず、光量調整は１ビームずつ行うこととなる。そのため、半導体レーザＬＤ１とＬＤ２で電流倍率設定回路１７は共通の一つの回路で構成できる。
【００５７】
（２）半導体レーザＬＤ１とＬＤ２のどちらの光量調整を行うかは画像制御ユニット６側で制御している。その際の電流倍率設定値は半導体レーザＬＤ１用と半導体レーザＬＤ２用で必要に応じて切替えれば良い。プリンターの製造工程では、半導体レーザＬＤ１,ＬＤ２各々にシステムとして最適な発光量が得られた時点でのモニター電流から決まる電流倍率値は個体毎に異なり、この値は通常動作時に常に設定する必要がある。また、電源OFF後、次のON時に再設定できなければならないので、不揮発メモリ１８に記憶しておく必要がある。なお、従来は、可変抵抗の回転軸を樹脂で固定する事で記憶できていた。
【００５８】
（３）電流倍率設定値は感光体４上でのパワーの合わせ込みには使わず、単に、フロント出射パワーに対するモニター電流値の感度ばらつきの補正にのみ使われることが多い。レーザ駆動装置とレーザユニット１は同じＬＤボードに搭載される。モニター電流値の感度ばらつきの補正の為だけに電流倍率値を設定している場合、電流倍率値を記憶した不揮発メモリ１８をＬＤボード上に搭載しておけば、市場で半導体レーザＬＤが劣化し、正常に点灯しなくなったときに機器の中でＬＤボードだけを交換すれば済む。この場合、新たなＬＤボード上の半導体レーザＬＤに対応する倍率を不揮発メモリ１８に書き込んでおく。なお、仮にマザーボードに不揮発メモリ１８を搭載したものとすると、ＬＤボードの交換だけでなく、マザーボード側の不揮発メモリ１８中の倍率データを、新たなＬＤボード上の半導体レーザＬＤの倍率データに書換える必要があるが、この場合、スペース上の制約があったり、書換え可能な構成としておく必要がある。
【００５９】
（４）感光体４上でのパワーの合わせ込みを含め、電流倍率設定値を設定する場合は、レーザスキャンユニット（ＬＳＵ）単位での補正となる。この場合、不揮発メモリ１８は、レーザ駆動装置のどこかに搭載しておけば良い。本実施形態では、ＬＤボード上に不揮発メモリ１８を搭載している。
【００６０】
次に、従来のレーザ駆動装置との対比について説明する。図６は、従来のレーザ駆動装置の構成図である。従来は、本実施形態の電流倍率設定回路の代わりに、可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２と、ＡＰＣ１，２信号に基づいて可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２への通電を切り替えるためのスイッチＳＷ１，ＳＷ２と、が設けられていた。そのため、ＬＤボードが、可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２の調整スペースを確保するために大きくなっていたが、本実施形態では、図７に示すように、スイッチや可変抵抗に代えて電流倍率設定回路１７を設けた。これにより、ＬＤボードを小型化することができる。
【００６１】
（まとめ）
以上説明したように、本実施形態の半導体レーザ駆動装置は、本実施形態の半導体レーザ駆動装置は、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２からの光量を発光強度として検出する光検出手段１０３と、光検出手段１０３の発光強度検出値（電圧）と発光強度設定値とに基づいて前記半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２の発光強度を制御する光量制御手段１０５とを有する。この半導体レーザ駆動装置では、前記光検出手段１０３は、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２からの光量を電流に変換して出力する光／電流変換手段（受光素子）ＰＤと、光／電流変換手段ＰＤからのモニター電流Ｉｍを所定の倍率で増幅する電流倍率設定手段１７と、電流倍率設定手段１７からの検出電流を電圧に変換し、発光強度検出値として出力する検出抵抗Ｒとから構成され、電流倍率設定手段１７は所定の倍率として複数の倍率を設定できるように構成されている。
【００６２】
このような構成によれば、複数の半導体レーザＬＤ毎に受光素子ＰＤからのモニター電流Ｉｍを複数の倍率に細かく設定できるようになる。これにより、従来必要であった可変抵抗が不要になり、小さな形状の固定抵抗Ｒ１つですむ。したがって、可変抵抗がＬＤボードの小型化の弊害になる問題や、可変抵抗の値が市場で変わる問題を解決できる。
【００６３】
また、本実施形態では、プリンターの製造工程において、従来、パワーメータの値を目視しながら人手作業で可変抵抗の抵抗値を変更しながら光量調整していたが、本実施形態ではモニター電流の倍率を電気信号で変更できる。これにより、パワーメータの値から電流倍率の設定値を演算できる。したがって、光量調整の自動化が可能となり、製造コストの増加や調整工程の複雑化さらには、光量設定誤差の作業者によるばらつきの問題を解決できる。
【００６４】
また、本実施形態では、電流倍率設定回路１７は、複数のカレントミラー回路で構成されている。このような構成によれば、受光素子ＰＤで検出された微弱なモニター電流Ｉｍを精度よく増幅することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、電流倍率設定回路１７で設定する所定の倍率を記憶する不揮発メモリ１８をさらに備え、電流倍率設定回路１７は、不揮発メモリ１８に記憶された所定の倍率に基づいて、前記受光素子ＰＤからのモニター電流Ｉｍを増幅する。このような構成によれば、設定が可変抵抗のように経時変化を起こすことがない。
【００６６】
また、本実施形態では、半導体レーザＬＤが複数備えられている場合に、電流倍率設定回路１７は、半導体レーザＬＤ毎に所定の倍率を設定できる。半導体レーザＬＤは、個体毎に駆動電流／発光量特性にばらつきがあるが、本実施形態によれば、このような場合においても個々の半導体レーザＬＤ毎に適切な発光量制御を行うことができる。
【００６７】
なお、電流倍率設定回路１７と光量制御手段（図４のＡＮＤゲート１１、アップダウンカウンタ１２、セレクタ１３、ＤＡコンバータ１４、スイッチ１５、コンパレータ１６）を１つのＩＣに集積してもよい。このように構成することにより、レーザ駆動装置の小型化を図れる。
【００６８】
<本発明の実施形態２>
図８は、本発明の実施形態２のレーザ駆動装置の構成図である。実施形態１とほぼ同様の構成であるが、実施形態２では、受光素子ＰＤは、そのカソードが高い側の電圧に接続され、そのアノードが電流倍率設定回路１７の入力端子に接続されている。また、電流倍率設定回路１７は、複数のNch電界効果トランジスタを有するカレントミラー回路と、複数のＰch電界効果トランジスタを有するカレントミラー回路とで構成されている。電流倍率設定の考え方は実施形態１と同じである。実施形態２によれば、実施形態１と同様の効果を他の構成でも得ることができる。
【００６９】
<その他の実施形態>
【００７０】
上記の実施形態の電流倍率設定回路は、図９や図１０に示すレーザ駆動装置にも適用可能である。図９に示すレーザ駆動装置は、第１実施形態のＡＮＤゲート１１、アップダウンカウンタ１２、セレクタ１３、Ｄ／Ａコンバータ１４に代えて、コンテンサ２１と、スイッチ２２、電圧電流変換器２３を有している。そして、コンパレータ１６の出力をコンデンサ２１及びスイッチ２２を利用してサンプルホールドし、このサンプルホールド値を電圧電流変換器２３により変換した結果に基づいて半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２を制御する。
【００７１】
また、図１０に示すレーザ駆動装置は、第１実施形態のＡＮＤゲート１１、アップダウンカウンタ１２、コンパレータ１６に代えて、演算器３１、Ａ／Ｄコンバータ３２を有している。そして、抵抗Ｒの電圧をＡ／Ｄコンバータ３２でデジタルコードに変換し、このデジタルコードと期待コードとを演算器３１で比較して、この演算器３１の比較結果に基づく出力に基づいて半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２を制御する。
【００７２】
これら図９、図１０に示すレーザ駆動装置は、前記実施形態のレーザ駆動装置と同じ電流倍率設定回路を有しているので、前記実施形態と同様の効果が得られる。
【００７３】
本発明の実施形態１，２のレーザ駆動装置では、半導体レーザＬＤが２つ、受光素子ＰＤが１つの構成とされているが、半導体レーザＬＤが４つ、受光素子ＰＤが１つの場合にも適用できる。この場合、実施形態１，２の半導体レーザＬＤ１,２を半導体レーザＬＤ１,２,３,４へ、apc1,2選択をapc1,2,3,4選択へとそれぞれ増やせばよい。
【００７４】
また、半導体レーザＬＤが２つ、受光素子ＰＤが２つの場合において、各々独立してＡＰＣが可能なときは、本発明の回路を２つ独立して設けてもよい。
【００７５】
また、レーザユニット１の内部に有している受光素子ＰＤからのモニター電流によってではなく、レーザユニット１の外部に受光素子を設けてこの受光素子によって検出された電流によって同様の光量制御を行うこともできる。
【符号の説明】
【００７６】
１      レーザユニット
２      ポリゴンミラー
３      走査レンズ
４      感光体
５      ビームセンサ
６      画像制御ユニット
１７    電流倍率設定回路
１８    不揮発メモリ
ＬＤ    半導体レーザ
ＰＤ    受光素子
Ｒ      抵抗
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７７】
【特許文献１】特開２００８−２２７１２９号公報
【図１】
2011187494.tif 000003
【図２】
2011187494.tif 000004
【図３】
2011187494.tif 000005
【図４】
2011187494.tif 000006
【図５】
2011187494.tif 000007
【図６】
2011187494.tif 000008
【図７】
2011187494.tif 000009
【図８】
2011187494.tif 000010
【図９】
2011187494.tif 000011
【図１０】
2011187494.tif 000012
【図１１】
2011187494.tif 000013