(57)【要約】【課題】複数のＬＤを駆動している場合でも、外部端子数を増加せずに駆動電流値信号を送信することができ、ある程度ＬＤ劣化の判定速度を保った駆動電流測定装置を内蔵する小型・低コストのレーザダイオード駆動装置を提供する。【解決手段】複数のレーザダイオード制御回路を備えたレーザダイオード駆動装置において、それぞれの制御回路毎に個別に駆動電流測定装置１４を備え、この駆動電流測定装置１４によって測定した複数の駆動電流値をアナログオア回路２２によって演算した上で、外部端子に出力する構成を有し、各光源１を１つずつ独立に点灯することで、各チャンネル２３ないし２７の駆動電流値を外部から読み取るレーザダイオード駆動装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザダイオード制御回路を備えたレーザダイオード駆動装置において、それぞれの制御回路毎に個別に備えられた駆動電流測定装置と、該駆動電流測定装置により測定した複数の駆動電流値を演算するアナログオア回路と、該アナログオア回路の出力を外部端子に出力する出力手段とを備え、各光源を１つずつ独立に点灯することで、各チャンネルの駆動電流値を外部から読み取ることを特徴とするレーザダイオード駆動装置。
【請求項２】
前記各光源の全ての測定電流値を前記アナログオア回路によって演算し、演算した信号を１本の信号線のみで前記外部端子に出力することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード駆動装置。
【請求項３】
測定した複数の電流値をいくつかのグループに分け、該グループごとに各測定信号を前記アナログオア回路によって演算し、それぞれのグループに対応する演算信号を外部端子に出力する構成を有するとともに、異なるグループに属する光源同士を同時に点灯して、複数の光源の駆動電流値を同時並行して読み取ることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、とくにデジタル複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等において光ビームで画像の書き込みを行なうために、レーザダイオードから放射されるレーザ光量を制御するレーザダイオード駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザダイオード（ＬＤ）の劣化を検出するための検出回路は従来から知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０５−１８７９６４号公報
【特許文献２】特開平１１−２０４８９０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＤは劣化を起こしやすい素子である上、ＬＤが劣化を起こした場合、所望の光量が得られなくなったり、発散角が変化することで異常（レーザプリンタでは画像異常など）を起こすことが多い。
このためＬＤ制御装置では通常、ＬＤの駆動電流値を監視することで、ＬＤが劣化していないかを判断し、機械の動作を停止するなどして画像異常などの不具合が発生するのを未然に防いでいる。また、工場出荷時にＬＤ劣化進行具合をチェックするために、ＬＤの駆動電流値を測定して判断することがある。
このため、レーザドライバ（ＬＤ制御回路を備えた集積回路）の内部に、ＬＤ駆動電流値の測定用回路を内蔵することが考えられる。
ところが、従来のこの種の技術では、複数のＬＤを駆動可能な集積回路の場合、集積回路のパッケージにチャネル数に応じた駆動電流値読み取り用の端子を設ける必要性があり、場合によっては、端子数の増加に伴い、一回り大きなパッケージを使用する必要性から、コストの上昇が避けられない。
さらに、ＬＤ制御装置は、本体制御装置とは離れた位置に配置されていることが多いため、駆動電流値信号を本体制御装置に送信するために、ＬＤ数に応じた信号線が必要となり、コネクタやピン数が増加によるコスト上昇も避けられない。
また、チャンネルごとに順番に点灯して電流値を測定することとして、加算回路を使用するなどして信号線をまとめた場合であっても、通常ＬＤ制御回路は高速変調を目的としてバイアス電流を常時流しているため、他チャンネルのＬＤ点灯信号を消すだけでなく、チャンネルごとにバイアス電流を遮断する信号線が必要となる。このため、この方法でもやはり信号線の増加によってコネクタやピン数が増加してコスト上昇が避けられない。
そのうえ、従来のこの種の技術では、コストは低減できても、各チャネルを１つずつ劣化判定するのに時間がかかるという問題がある。
そこで本発明の目的は、複数のＬＤを駆動している場合でも、外部端子数を増加せずに駆動電流値信号を送信することができ、ある程度ＬＤ劣化の判定速度を保った駆動電流測定装置を内蔵する小型・低コストのレーザダイオード駆動装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、複数のレーザダイオード制御回路を備えたレーザダイオード駆動装置において、それぞれの制御回路毎に個別に備えられた駆動電流測定装置と、該駆動電流測定装置により測定した複数の駆動電流値を演算するアナログオア回路と、該アナログオア回路の出力を外部端子に出力する出力手段とを備え、各光源を１つずつ独立に点灯することで、各チャンネルの駆動電流値を外部から読み取ることを特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記各光源の全ての測定電流値を前記アナログオア回路によって演算し、演算した信号を１本の信号線のみで前記外部端子に出力することを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１に記載の集積回路であって、測定した複数の電流値をいくつかのグループに分け、そのグループごとに各測定信号を前記アナログオア回路によって演算し、それぞれのグループに対応する演算信号を外部端子に出力する構成を有するとともに、異なるグループに属する光源同士を同時に点灯して、複数の光源の駆動電流値を同時並行して読み取る請求項１記載のレーザダイオード駆動装置を主要な特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はマルチビーム・レーザプリンタの構成を示す斜視図である。この第１の実施の形態ではレーザプリンタの中でもとくに複数のレーザビームで同時に画像書き込みを行なうマルチビーム・レーザプリンタについての実施の形態を示す。
マルチビーム・レーザプリンタでは、図１に示すようにレーザダイオード・ユニット（ＬＤＵ）１内部において、それぞれ個別に制御され、なおかつ近接した複数のレーザダイオード（ＬＤ）から射出された複数のレーザビームがＬＤＵ１内部のコリメートレンズによって平行光線となる。
この平行光線が回転多面鏡（以下ポリゴンミラー）２によって偏向走査された後、ｆθレンズ３、反射ミラー４等から構成される結像レンズによってドラム状の感光体５の帯電した表面に画像を結像する。
このさいにそれぞれのレーザビームは画像信号に基いて変調されて点灯、消灯を繰り返し、ポリゴンミラー２の回転にしたがって図中矢印の主走査方向に反復して走査されると同時に、感光体５が回転して副走査を行なうことによって感光体５上に静電潜像を形成する。
形成された静電潜像は帯電した現像剤（トナー）によって現像され、さらに現像剤とは反対の電荷を与えられた転写紙等の転写材（図示せず）が感光体１に密着させられることで現像剤が転写材に転写される。そして、転写材が感光体１から分離した後、加熱されることで現像剤が転写材上に融着して定着が行われる。
ここで、感光体１上の走査領域外に配置された受光素子６はレーザビームを検知し、ＬＤ制御部は、受光素子６によって得られた検知信号を基に、画像が感光体１上に書き込まれる期間である有効走査期間を割り出している。図中７は同期検知ミラーを示している。
【０００６】
図２はレーザダイオード（ＬＤ）駆動装置（ドライバ）の回路構成を示すブロック図である。  ＬＤドライバはｎ個のＬＤを駆動するものとするが、各ＬＤは全く同等の方法で制御されているため、図２では、１つのＬＤの制御方法のみ説明する。
図２において中央演算処理装置（以下ＣＰＵ）８はレーザプリンタ全体を制御している。  画像処理部（以下ＩＰＵ）９は画像データを電気的に処理しＬＤドライバ等で構成される書き込み部にパラレルで画素クロックと画像データ（図中一括してＤＡＴＡ）ならびに制御信号を送信している。
書き込み部に送信された画像データはパルス幅変調（以下ＰＷＭ）部１０によって変調され、ＬＤドライバ１１に送信される。ＬＤドライバ１１は送信された信号をもとにＬＤ１２を駆動している。
そして有効走査期間外にＡＰＣ制御用にＬＤ１２を点灯し、サンプルアンドホールド信号（Ｓ／Ｈ信号）をサンプル状態にすることで、ＬＤパッケージに内蔵されたフォトダイオード（ＰＤ）１３で発生するモニタ電流をＡＰＣ回路内蔵のＬＤドライバ１１にフィードバックしてＡＰＣを行なう。
そして有効走査期間内においてはＳ／Ｈ信号をホールド状態にしてＬＤドライバ１１の出力電流を一定値に固定している。
【０００７】
図３はＬＤドライバに内蔵されたＡＰＣ回路を示すブロック図である。ＡＰＣ回路の動作を説明する。ここでもＬＤ毎にＡＰＣ回路が内蔵されているが、ＡＰＣ回路それぞれの構成は全く同等であるので、１つのＡＰＣ回路１４のみ説明する。
ＬＤ１２には常時ＬＤ発光を起こさない程度のバイアス電流が流されている。ＡＰＣ動作時にＬＤ制御装置である画像処理部９から制御信号としてＬＤ点灯信号とそれに続くサンプル信号が送出される。
ＬＤ点灯信号は図３のスイッチ回路１５をオンに切り替えるとともにサンプル信号はＳ／Ｈスイッチ１６をオンに切り替える。すると、ホールドコンデンサの電圧値に基いた電流が信号電流発生回路１７からスイッチ回路１５を介してＬＤ１２に流れ込みバイアス電発生回路１８からのバイアス電流に加算されることによってＬＤ１２が発光し、ＬＤ１２の光強度に比例した電流がＰＤ１３に流れ込む。
そして、Ｉ／Ｖ変換回路１９においてＰＤを流れる電流値が電圧に変換される。その変換後の電圧と基準電圧がコンパレータ２０によって比較された結果に基いてホールドコンデンサ２１が充電もしくは放電されて、電圧値が変化することで、信号電流発生回路１７の出力電流が制御され、ＬＤ光量が一定に制御される。
そして画像書込み時には、Ｓ／Ｈ信号がホールド信号に変って、Ｓ／Ｈスイッチ１６がオフに切り替わる。その結果ホールドコンデンサ２１の値が一定値に固定されるため、信号電流発生回路１７からＬＤに流れる電流は一定値に固定される。
そして、図２に示したパルス幅変調（以下ＰＷＭ）部１０から送出される画像データ信号に基いて、ＬＤドライバ内部のＬＤ変調用スイッチ回路が切り替わり、ＬＤ光源を変調して感光体５に画像の書き込みが行われる。
【０００８】
図４はＬＤへの入力電流とＬＤ出力光量の関係を示す特性図である。ここで、ＬＤ１２への入力電流とＬＤ出力光量の関係は図４のようになっていて、閾値電流と呼ばれる電流値まではＬＤ発光せず、閾値電流を超えて初めて発光する特性を持っていることが知られている。
このため、ここではＬＤ１２を高速動作させるために、バイアス電流と呼ばれる閾値電流程度の電流値をＬＤ１２に常時流しておき、ＬＤ点灯の場合のみ、信号電流と呼ばれる電流をバイアス電流に加算することで高速にＬＤ制御を行なっている。
ここではマルチビームの光源として、単体のＬＤ１２を複数用いたシステムの動作を説明したが、もちろんマルチビームの光源として、１つの素子の中に個別に駆動可能な複数のＬＤを内蔵したＬＤＡ（レーザダイオードアレイ）を用いたものであってもよい。
図５はＬＤを駆動している電流量を変換する電流−電圧変換回路を示す回路図である。さてここで、このＬＤドライバにおいては図５のように各ＬＤを駆動している電流量はＬＤごとにＬＤ駆動電流量を電流−電圧変換回路によって電圧値に常時変換している。
図６はアナログＯＲ回路２２を示す回路図である。ＬＤごとに電圧に変換された電流値は、図６に示すアナログオア（ＯＲ）回路２２で演算され、その出力がＬＤドライバとは別の本体制御装置に送出される構成になっている。
図７は検出回路全体の構成を示す回路図である。ここでアナログＯＲ回路２２について簡単に説明する。アナログＯＲ回路は、図６に示すような多入力１出力のアナログ回路で、複数の入力のうち、もっとも高い入力電圧と等しい電圧が出力される回路である。このためアナログＯＲ回路は別名最大値検出回路としても知られている。
図８は電流量とチャンネルの関係を示す図である。無点灯状態においては、チャンネルごとに少しずつ異なる値のバイアス電流が流れているため、各チャンネルのうち一番大きなバイアス電流値が出力される。
そこで任意のチャンネル（１ｃｈ）２３だけＬＤをＡＰＣ点灯した場合、そのチャンネルのみバイアス電流に加えて、信号電流が流れるため、各チャンネルのバイアス電流値に多少のバラツキがあったとしても、点灯したチャンネルに一番大きな電流が流れることになる（図８参照）。
このため、アナログＯＲ回路２２の電圧は点灯したチャンネルに流れる電流値を指し示すことになる。そして、外部端子に出力されたアナログＯＲ回路２２の出力電圧をＤＡＣ等で読み取れば、その値を点灯させたチャンネルの電流値とみなすことができる。
【０００９】
図９はチャンネル点灯を説明するフローチャートである。したがって、図９のフローチャートに示すようにチャンネルを順番に点灯させて、その都度、外部端子の出力電圧をＤＡＣで読み取れば、個々のＬＤの動作電流を測定することができる。
すなわち、チャンネル１ｃｈ２３を点灯してＤＡＣを読み取り（Ｓ１）、次にチャンネル２ｃｈ２４を点灯してＤＡＣを読み取り（Ｓ２）、チャンネル３ｃｈ２５を点灯してＤＡＣを読み取り（Ｓ３）、続いてチャンネル４ｃｈ２６を点灯してＤＡＣを読み取り（Ｓ４）、最後にチャンネルｎｃｈ２７を点灯してＤＡＣを読み取る（Ｓ５）。
図１０は光出力と電流の関係を示す図である。ＬＤ出力光量は、図１０のように入力電流がＬＤの閾値電流を超えると微分量子効率と呼ばれる傾きを持って増大することが知られているが、ＬＤが劣化した場合、図１０のように微分量子効率が低下することが知られている。
このため劣化したＬＤをＡＰＣによって所定の光量に光らせるのには通常より大きな駆動電流が必要となるので、ここではＡＰＣ点灯時にＬＤに流れる電流量を調べて、ＬＤが劣化しているか否か、劣化の進行状況を調べることができる。
図１１は本発明の第２の実施の形態を示す回路図である。第１の実施の形態と同様にマルチビーム・レーザプリンタについて例を挙げる。このため、説明が第１の実施の形態と重複する部分については極力省略して説明を行なう。
第２実施の形態はＬＤごとに電圧に変換された電流値をいくつかのグループ２８、２９に分け、そのグループ２８、２９ごとに独立に同時並行してアナログＯＲ回路３０、３１で演算してその信号の外部端子への出力および電流測定を行なうこと以外は第１の実施の形態と全く同等である。
このため第２の実施の形態では第１の実施の形態にて説明した光学系および、現像プロセスと同等のものを使うものとして説明を省略する。
第２の実施の形態では図１１のようにグループごとに各測定信号をアナログＯＲ回路３０、３１によって演算して、その結果を送信して、ＬＤが劣化しているか否か、劣化が進行しているかを判断している。
本発明のレーザダイオード駆動回路は、光ディスクや光通信などの情報・通信分野において使用されるレーザビーム光源に応用が可能である。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、ＬＤごとに個別に測定した駆動電流値を、アナログＯＲ回路によって演算して、演算した信号を外部端子に出力する構成を採り、さらに各光源を１つずつ独立に点灯することで、外部装置によって各チャンネルの電流値を読み取る構成としたので、駆動電流値信号を出力する端子数の増加を押さえ、低コスト・小型な駆動電流測定装置内蔵のＬＤ駆動装置を提供することができる。
請求項２によれば、ＬＤごとに個別に測定した駆動電流値を、アナログＯＲ回路によって演算して、演算した信号を外部端子に出力する構成を採り、全ての光源の測定電流値を前記アナログＯＲ回路によって演算し、演算した信号を１本の信号線のみで外部端子に出力する構成としたので、駆動電流値信号を出力する端子数の増加を押さえ、低コスト・小型な駆動電流測定装置内蔵のＬＤ駆動装置を提供することができる。
請求項３によれば、ＬＤごとに個別に測定した電流値をいくつかのグループに分け、そのグループごとに各測定信号をアナログＯＲ回路によって演算し、それぞれのグループに対応する演算信号を外部端子に出力する構成としたので、複数のＬＤを使用している場合でも、端子数の増加によるコスト上昇を押さえると同時にある程度ＬＤ劣化の判定速度を保った駆動電流測定装置内蔵のＬＤ駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マルチビーム・レーザプリンタの構成を示す斜視図である。
【図２】レーザダイオード（ＬＤ）駆動装置（ドライバ）の回路構成を示すブロック図である。
【図３】ＬＤドライバに内蔵されたＡＰＣ回路を示すブロック図である。
【図４】ＬＤへの入力電流とＬＤ出力光量の関係を示す特性図である。
【図５】ＬＤを駆動している電流量を変換する電流−電圧変換回路を示す回路図である。
【図６】アナログＯＲ回路を示す回路図である。
【図７】検出回路全体の構成を示す回路図である。
【図８】電流量とチャンネルの関係を示す図である。
【図９】チャンネル点灯を説明するフローチャートである。
【図１０】光出力と電流の関係を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
１  光源（ＬＤユニット）
８  ＣＰＵ
９  ＬＤ制御回路（ＩＰＵ）
１１  レーザダイオード駆動装置（ＬＤドライバ）
１２  レーザダイオード（ＬＤ）
２２  アナログオア（ＯＲ）回路
２３  チャンネル（１ｃｈ）
２８  電流値グループ
２９  電流値グループ
３０  アナログオア（ＯＲ）回路
３１  アナログオア（ＯＲ）回路
３２  レーザダイオード駆動装置（ＬＤドライバ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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