(57)【要約】【課題】受光素子の選定に制限を受けずにかつ応答性を向上できる受光回路を提供する。また、光量安定性を向上させて光出力の変動を防止しかつ特別な回路等が不要であるとともに応答性を向上できる光量安定化回路を提供する。更に、光出力の光量安定性及び受光素子の応答性を向上させることで画質を改善できる画像形成装置を提供する。【解決手段】この受光回路は、受光素子１６と、受光素子の前面の光路上に配置され入射する光を拡散する光拡散部材１４と、受光素子と光拡散部材との間に配置され受光素子の受光面に対し光拡散部材からの光を絞る部材１５とを備える。【選択図】  図１
2004311834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子と、前記受光素子の前面の光路上に配置され入射する光を拡散する光拡散部材と、前記受光素子と前記光拡散部材との間に配置され前記受光素子の受光面に対し前記光拡散部材からの光を絞る部材と、を備えることを特徴とする受光回路。
【請求項２】
前記受光素子と前記光を絞る部材とが一体的に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の受光回路。
【請求項３】
前記光を絞る部材が集光レンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の受光回路。
【請求項４】
前記光を絞る部材が開口を有する開口部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の受光回路。
【請求項５】
前記受光素子が光照射により電流を発生する領域を有し、前記光を絞る部材が前記領域外への光入射を制限することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の受光回路と、光源と、を備え、前記光源からの光量の少なくとも一部が前記受光回路の受光素子に入射するように構成したことを特徴とする光量安定化回路。
【請求項７】
前記光源からの光量の一部を前記受光素子に向けるためのビームスプリッタを備えることを特徴とする請求項６に記載の光量安定化回路。
【請求項８】
外部から入力した光量指令信号と前記受光回路からの出力信号との差分に応じて前記光源を駆動する駆動回路を備えることを特徴とする請求項６または７に記載の光量安定化回路。
【請求項９】
請求項６，７または８に記載の光量安定化回路を備え、前記光源からの光に基づいて記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
光源と、前記光源からの光量の少なくとも一部が入射するように設けられた受光素子と、前記受光素子の前面に配置され前記受光素子の受光面に対し前記光源からの光を絞る部材と、を有する光量安定化回路を備え、
前記光源からの光に基づいて記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記光源からの光量に応じて前記画像の濃度を変化させることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、応答性を向上させた受光回路、光量安定性及び応答性を向上させた光量安定化回路、及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療・印刷分野の画像出力装置では画像形成等のために半導体レーザ（ＬＤ）等が用いられ、この光源からの光量を安定にするために光量安定化回路が使用されている。かかる光量安定化回路として、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路を用いることが多い（下記特許文献１参照）。ＡＰＣ回路は、光量制御信号とフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子からの信号とを比較し光量を一定に保つように制御する方式であるが、このときフォトダイオードの応答性が悪いと、オーバーシュート・アンダーシュートが起こり半導体レーザの破損や画像への悪影響が考えられる。特に、光量に応じて画像の濃度を変化させる画像出力装置では画像への影響が発生し易く、ムラ等の原因になることがある。また、フォトダイオードの応答性が悪くなると、高速で光量を測定する場合は問題を生じ易くなる。
【０００３】
また、ＡＰＣ回路では半導体レーザのモードホッピングに起因する光出力変動を防止することが要求される。このため、下記特許文献１にはフォトダイオードの受光面の前面に光拡散板を配置し、受光素子の検出光量が変動しないようにすることで半導体レーザの光出力を安定化することが記載されている。
【０００４】
フォトダイオードに関し、半導体のＰＮ接合面外（ＰＮ接合周辺の空乏層外）に光が入射したときに発生するキャリアに起因して応答速度が低下することが知られている（下記特許文献２及び非特許文献１参照）。
【０００５】
フォトダイオードの応答速度の低下を抑えるために、下記特許文献２には、応答性低下の原因となる光電流に寄与する少数キャリアの寿命を短くする短寿命領域を設けることが記載されている。また、受光素子の受光面に遮光膜を形成し外部光の斜め入射を防止し電気的特性の経年変化や信頼性の低下を防止することが下記特許文献３に記載されている。
【０００６】
上述の特許文献２または３による対策はいずれも受光素子自体の構成によるものであり、かかる構成を有しない受光素子に対しては別の対策が必要であり、このため受光素子の選定に際し制限を受けてしまう。
【０００７】
下記特許文献４には、フォトダイオードの拡散電流の効果及び温度特性を補償し適切なパワー制御をするために、フィードバック部に周波数補償及び温度補償をする補償回路を設けたレーザ駆動装置が記載されている。しかし、特別の補償回路が必要となりＡＰＣ回路が複雑になってしまう。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−１４５１６３号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平５−１３７９８号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開平６−３１０６９７号公報
【００１１】
【特許文献４】
特開平５−１２１８０５号公報
【００１２】
【非特許文献１】
浜松ホトニクス（株）によるフォトダイオードのカタログ
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、受光素子の選定に制限を受けずにかつ応答性を向上できる受光回路を提供することを目的とする。
【００１４】
また、光量安定性を向上させて光出力の変動を防止しかつ特別な回路等が不要であるとともに応答性を向上できる光量安定化回路を提供することを目的とする。
【００１５】
更に、光出力の光量安定性及び受光素子の応答性を向上させることで画質を改善できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による受光回路は、受光素子と、前記受光素子の前面の光路上に配置され入射する光を拡散する光拡散部材と、前記受光素子と前記光拡散部材との間に配置され前記受光素子の受光面に対し前記光拡散部材からの光を絞る部材と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この受光回路によれば、受光素子の前面に光拡散部材を配置することで、光軸ずれに対する光量変動を少なくすることができるので、受光回路の組立性を向上できるとともに部品コストがかからずにコスト的に有利となる。また、光拡散部材を配置したため受光面に対し光が斜めに入射しようとしても光拡散部材と受光素子との間に光を絞る部材を配置することで、かかる光入射を制限できるので、受光素子の応答性を向上できる。従って、受光素子の選定に制限を受けずに応答性を向上できる。
【００１８】
上記受光回路において前記受光素子と前記光を絞る部材とを一体的に構成するようにしてよい。これにより、受光回路をコンパクトに構成でき、受光回路の組立性を向上できる。
【００１９】
また、前記光を絞る部材は集光レンズまたは開口を有する開口部材から構成することができる。
【００２０】
また、前記受光素子が光照射により電流を発生する領域を有し、前記光を絞る部材が前記領域外への光入射を制限することで、受光素子の応答性を向上できる。
【００２１】
なお、受光素子としてＰＩＮフォトダイオードまたはＰＮフォトダイオードを用いることが好ましいが、例えば、ショットキ型フォトダイオードやアバランシュフォトダイオードを用いてもよい。
【００２２】
本発明による光量安定化回路は、上述の受光回路と、光源と、を備え、前記光源からの光量の少なくとも一部が前記受光回路の受光素子に入射するように構成したことを特徴とする。
【００２３】
この光量安定化回路によれば、光源からの光を受光素子に入射させることで光源の光量を安定化することができ、受光素子の前面に光拡散部材を配置することで、受光回路の組立性及びコスト性を向上できるとともに、光源からの光出力変動を防止でき、例えば光源が半導体レーザの場合、モードホッピングに起因する光出力変動を防止できる。また、光拡散部材を配置したため受光面に対し光が斜めに入射しようとしても光を絞る部材によりかかる光入射を制限できるので、受光素子の応答性を向上でき、また、特別な回路等が必要ないので光量安定化回路が複雑化しない。
【００２４】
上記光量安定化回路において前記光源からの光量の一部を前記受光素子に向けるためのビームスプリッタを備えるように構成できる。このビームスプリッタの表裏面での反射により干渉が生じる可能性があるが、かかる干渉による影響を光拡散部材の配置で防ぐことができる。
【００２５】
また、外部から入力した光量指令信号と前記受光回路からの出力信号との差分に応じて前記光源を駆動する駆動回路を備えることが好ましい。
【００２６】
なお、光源を半導体レーザから構成することで、上記光量安定化回路は半導体レーザの光量安定化回路として構成できる。
【００２７】
本発明による画像形成装置は、上述の光量安定化回路を備え、前記光源からの光に基づいて記録媒体に画像を形成することを特徴とする。この画像形成装置によれば、上述の光量安定化回路により光出力の光量安定性及び受光素子の応答性を向上させることで画質を改善できる。
【００２８】
本発明による別の画像形成装置は、光源と、前記光源からの光量の少なくとも一部が入射するように設けられた受光素子と、前記受光素子の前面に配置され前記受光素子の受光面に対し前記光源からの光を絞る部材と、を有する光量安定化回路を備え、前記光源からの光に基づいて記録媒体に画像を形成することを特徴とする。この画像形成装置によれば、受光素子の応答性を向上させることで画質を改善できる。
【００２９】
上記各画像形成装置において前記光源からの光量に応じて前記画像の濃度を変化させるように構成できる。上述のように光量を安定にでき、また、応答性を向上できるので、光量変動に起因する画像濃度変動を防止できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による第１乃至第３の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３１】
〈第１の実施の形態〉
【００３２】
図１は本実施の形態による受光回路を概略的に示す図である。図２は本実施の形態による別の受光回路を概略的に示す図である。
【００３３】
図１の受光回路は、半導体レーザ等の光源１１からの光がコリメートレンズ１２を通してビームスプリッタ１３に入射し、その入射した光の一部がビームスプリッタ１３で反射し、光拡散部材１４に入射し、光拡散部材１４で拡散した光が集光レンズ１５で絞られてから受光素子１６の受光面１７に入射するように構成されている。
【００３４】
光拡散部材１４は、入射した光を拡散する光拡散板等であって、例えば摺りガラスや乳白色ガラスやアクリル樹脂等から構成できる。
【００３５】
集光レンズ１５は入射した光を受光面１７に絞るような凸レンズ等から構成できる。また、集光レンズ１５は受光素子１６と一体的に構成してもよい。
【００３６】
受光素子１６はＰＮフォトダイオードまたはＰＩＮフォトダイオードから構成するのが好ましいが、ショットキ型フォトダイオードまたはアバランシュフォトダイオード等の各種のフォトダイオードから構成してもよい。なお、フォトダイオードとは、半導体のＰＮ接合（またはＰＩＮ接合）部に入射した光により電流または電圧が発生する受光素子をいう。
【００３７】
また、図２の受光回路は、半導体レーザ等の光源１１からの光がコリメートレンズ１２を通してビームスプリッタ１３に入射し、その入射した光の一部がビームスプリッタ１３で反射し、光拡散部材１４に入射し、光拡散部材１４で拡散した光が開口部材１８の開口部１８ａで絞られてから受光素子１６の受光面１７に入射するように構成されている。
【００３８】
開口部材１８は光透過性のない部材に開口部１８ａを形成することで構成できる。また、開口部材１８は受光素子１６と一体的に構成してもよい。
【００３９】
なお、図１及び図２においてビームスプリッタ１３を透過した光は、例えば画像形成のために記録媒体等に入射するように構成できる。
【００４０】
図１，図２の受光回路によれば、受光素子１６の受光面１７の前面の光路上に光拡散部材１４を配置することで、次の効果を得ることができる。
【００４１】
（１）光拡散部材の配置で光軸ずれに対する光量変動を少なくできる。即ち、光軸ｐが受光素子１６の受光面１７の中心からずれた場合でも、光拡散部材１４により光量変動が非常に緩やかになるので、光軸ずれに対する光量変動を少なくすることができる。従って、受光回路の組み立て時の調整が簡単となり、受光回路の組立性を向上できる。
【００４２】
（２）ビームスプリッタ１３の表裏面での反射により干渉が生じる可能性があるのに対し、光拡散部材１４を配置することで干渉による影響を防ぐことができる。
【００４３】
（３）上記受光回路を例えば後述の図５のような半導体レーザの光量安定化回路（ＡＰＣ回路）に適用した場合、半導体レーザがモードホッピングを起こしたときの光出力変動を防止できる。
【００４４】
（４）光量を適正値にまで低下させるにはＮＤフィルタ等でも可能であるが、光拡散板の方が安価であり、部品コストがかからずにコスト的に有利である。
【００４５】
また、図１，図２において、光拡散部材１４を配置したため受光面１７に対し光が斜めに入射しようとしても光拡散部材１４と受光素子１６との間の光路上に光を絞る部材として集光レンズ１５または開口部材１８を配置することで、かかる光入射を制限でき、受光素子１６の応答性を向上できる。従って、受光素子の内部構成に対策を施すものではないので、受光素子の選定に際しては特許文献２等のような受光素子を選択する必要がなく、制限を受けない。
【００４６】
図３に受光素子１６としてのＰＮフォトダイオードの層構成の例を示す。図３のＰＮフォトダイオードは、絶縁層２１と、Ｐ型半導体層２２と、Ｎ型半導体層２３と、Ｎ＋型半導体層２４とが順に形成されており、Ｐ型半導体層２２とＮ型半導体層２３との間にＰＮ接合面２５が形成され、受光面１７から光が入射することでＰＮ接合面２５からの電流を電極２０と２７との間から取り出すことができる。
【００４７】
フォトダイオードの受光面１７に入射した光がＰＮ接合面２５に達すると、ＰＮ接合面２５で即座に光（光子）から電流（電子と正孔）に変わるが、この現象はＰＮ接合面２５上でのみ起こり、図３において光３１のようにＰＮ接合面２５に入射すると、光から電流への変換が速いのであるが、光３２のようにＰＮ接合面２５（正確にはＰＮ接合面周辺の空乏層２６）を外れるように入射すると、応答速度を低下させてしまうと考えられる。
【００４８】
次に、図３のようなフォトダイオードの応答性の低下及びその改善について説明する（上記非特許文献１参照）。フォトダイオードの応答速度とは、生成したキャリアをどれだけ速く外部回路ヘ電流として取り出し得るかを示す値で、通常、上昇時間（ｔｒ）または遮断周波数（ｆｃ）で表す。上昇時間（ｔｒ）は、出力信号が１０％から９０％に達する時間であり、主に次の要素（ａ）乃至（ｃ）で決まる。
【００４９】
（ａ）受光素子の端子間容量（Ｃｔ）と負荷抵抗（ＲＬ）の時定数（ｔ１）
（ｂ）空乏層外生成キャリアの拡散時間（ｔ２）
（ｃ）キャリアの空乏層走行時問（ｔ３）
【００５０】
上記（ａ）について、端子間容量（Ｃｔ）は、パッケージ容量とフォトダイオード接合容量Ｃｊの和であり、時定数（ｔ１）は次式（１）で表される。
【００５１】
ｔｌ＝２．２×Ｃｔ×ＲＬ  ・・・（１）
【００５２】
上記式（１）からｔ１を速めるにはＣｔまたはＲＬを小さくすればよいことが分かる。Ｃｊは受光面積Ａにほぼ比例し、空乏層幅ｄの２乗根から３乗根に逆比例する。空乏層幅ｄは逆電圧ＶＲと基板材料の比抵抗ρとの積に比例するため、次式（２）が成立する。
【００５３】
Ｃｊ∝Ａ｛（ＶＲ＋０．５）×ρ｝−１／２〜−１／３    ・・・（２）
【００５４】
上記式（２）から、ｔ１を速めるために、Ａが小さくρの大きなフォトダイオードに逆電圧を印可して使用すればよいことが分かる。
【００５５】
上記（ｂ）について、空乏層外で生成するキャリアは、入射光がフォトダイオードのＰＮ接合面から外れたチップ周辺や空乏層より更に深い基板部で吸収された場合に発生する。これらのキャリアが拡散するのに要する時間（ｔ２）は、数μＳ以上の場合がある。
【００５６】
上記（ｃ）について、空乏層中をキャリアが走行する速度ｖｄは、キャリアの移動度μと空乏層中の電界Ｅで表すと、ｖｄ＝μＥとなる。また、平均的な電界はＥ＝ＶＲ／ｄである（ｄ：空乏層幅）。このため、キャリアの空乏層走行時問（ｔ３）は次式（３）で近似できる。
【００５７】
ｔ３＝ｄ／ｖｄ＝ｄ２／（μＶＲ）  ・・・（３）
【００５８】
上記式（３）からｔ３を速めるためには、キャリアの走行距離を短くするか、逆電圧を高める必要があることが分かる。
【００５９】
以上の要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）がフォトダイオードの上昇時間（ｔｒ）を決定し、上昇時間（ｔｒ）は次式（４）で近似できる。
【００６０】
ｔｒ≒√（ｔ１２＋ｔ２２＋ｔ３２）  ・・・（４）
【００６１】
また、遮断周波数（ｆｃ）は、半導体レーザからの正弦波入力に対する出力が相対的に１００％を維持している出力より３ｄＢ減衰する周波数であり、上昇時間（ｔｒ）に対し次式（５）の関係で近似できる。
【００６２】
ｔｒ≒０．３５／ｆｃ  ・・・（５）
【００６３】
本発明者の実験・検討によれば、図１，図２のように入射光を絞ったときと、拡げたままで図３の光３２のように入射したときでは、後者のように入射光を拡げたままでは図４（ａ）のように応答速度が遅くなり、前者のように入射光を絞った方が図４（ｂ）のように応答速度が速くなることが確認された。この理由としては、図４（ａ）では、受光素子のチップ周辺のＰＮ接合面近傍の空乏層以外の部分に光が入ったためであり、図４（ｂ）ではＰＮ接合面近傍の空乏層以外の部分への光入射を制限し、入射し難くしたためと考えられる。
【００６４】
上述のように、図１，図２の受光回路において、光拡散部材１４と受光素子１６の受光面１７との間の光路上に集光レンズ１５または開口部材１８を配置することで、図３において光３２のようにＰＮ接合面近傍の空乏層外に入射するような斜め光入射を制限できる。このため、上述の（１）乃至（４）の効果を得るために光拡散部材１４を配置し光が拡散してしまい、そのままでは図３の光３２のようにＰＮ接合面近傍の空乏層外に入射してしまう場合でも、受光素子１６の応答性を改善できる。これにより、受光素子１６で高速で光量を測定することが可能となる。
【００６５】
以上のように、受光素子の前面に光を絞る部材を設けることで受光素子１６のＰＮ接合面近傍の空乏層外に光を入射させないことで受光素子１６の応答性を改善するとともに、光拡散部材１４を設けることで、光量安定化を向上できる。
【００６６】
〈第２の実施の形態〉
【００６７】
図５は、図１または図２の受光回路を含む本実施の形態による半導体レーザの光量安定化回路（ＡＰＣ回路）の基本的な回路図である。
【００６８】
図５に示すように、本実施の形態による半導体レーザの光量安定化回路４０は、画像信号等に基づいて変調された光量指令信号（変調信号）Ｓと、図１または図２の受光素子１６からフィードバックされた負の受光信号Ｍとが加減算器４１に入力すると、加減算器４１からそれらの偏差を示す偏差信号を出力し、駆動電流出力回路４２に送る。駆動電流出力回路４２は光量指令信号の増減に応じて半導体レーザ１１に対し駆動電流Ｉを出力し、半導体レーザ１１を駆動電流Ｉで駆動する。
【００６９】
そして、半導体レーザ１１から出射した光の一部が図１または図２のように受光素子１６の受光面１７に入射し、その受光信号Ｍが加減算器４１に送られ、閉ループが完成する。
【００７０】
上述のような半導体レーザの光量安定化回路（ＡＰＣ回路）によれば、半導体レーザ１１で光出力変動が生じると、その変動した光量に応じて受光信号Ｍが増減し、光量が一定となるように加減算器４１から偏差信号が駆動電流出力回路４２に出力するので、自動的に半導体レーザ１１から出力する光量を安定させることができる。
【００７１】
以上のように、図５の半導体レーザの光量安定化回路４０は、図１または図２の受光回路を含むので、半導体レーザ１１からの光を受光素子１６に入射させ、受光素子１６からの受光信号をフィードバックすることで半導体レーザ１１の光量を安定化することができるが、上述のように、受光素子１６の前面に光拡散部材１４を配置することで、受光回路の組立性及びコスト性を向上できるとともに光源からの光出力変動を防止できるので、光量の安定性を向上できる。
【００７２】
また、集光レンズ１５や開口部材１８により受光面に対する光の斜め入射を制限できるので、受光素子の応答性を向上できる。このように、受光素子で高速で光量を測定することができるので、光量安定化回路（ＡＰＣ回路）４０における受光素子からの受光信号によるフィードバック制御を安定して実行できる。
【００７３】
また、上記特許文献４では、フィードバック部に周波数補償等の補償回路を設けているが、図５では、かかる特別な回路を用いなくとも応答性を向上できるので、光量安定化回路を非常に簡単な構成にすることが可能であり、コスト的にも有利である。
【００７４】
〈第３の実施の形態〉
【００７５】
図６に図５の半導体レーザの光量安定化回路（ＡＰＣ回路）を有する画像形成装置の露光部を概略的に示す。なお、図６では、図１の光拡散部材１４及び集光レンズ１５の図示を省略している。
【００７６】
図６の画像形成装置の露光部１２０は、図５の半導体レーザのＡＰＣ回路４０を備え、画像信号出力装置４５から出力した光量指令信号（画像信号）Ｓに基づいて駆動された半導体レーザ１１から出射した所定波長のレーザ光Ｌを、回転多面鏡１１３によって偏向して、シート状の記録媒体であるフィルムＦ上を主走査するとともに、フィルムＦをレーザ光Ｌに対して主走査の方向Ｘと略直角な方向Ｙに相対移動させることにより副走査し、レーザ光Ｌを用いてフィルムＦに潜像を形成するように構成されている。
【００７７】
図６において、画像信号出力装置４５から出力された光量指令信号（画像信号）Ｓが図５のＡＰＣ回路４０に入力し、ＡＰＣ回路４０からの駆動電流Ｉで半導体レーザ１１を駆動し、半導体レーザ１１から画像信号Ｓで変調されたレーザ光Ｌを照射させる。レーザ光Ｌは、コリメートレンズ１２を通過した後、その一部がビームスプリッタ１３で反射し受光素子１６の受光面１７に入射する一方、ビームスプリッタ１３を透過し、シリンドリカルレンズ１１５により上下方向にのみ収束されて、図６の矢印Ａ方向に回転する回転多面鏡１１３に対し、その駆動軸に垂直な線像として入射する。
【００７８】
回転多面鏡１１３はレーザ光Ｌを主走査方向に反射偏向し、偏向されたレーザ光Ｌは、４枚のレンズを組み合わせてなるシリンドリカルレンズを含むｆθレンズ１１４を通過した後、光路上に主走査方向に延在して設けられたミラー１１６で反射されて、副走査搬送部１４２により矢印Ｙ方向に搬送され副走査されているフィルムＦの被走査面１１７上を、矢印Ｘ方向に繰り返し主走査される。
【００７９】
上述のようにして、レーザ光ＬがフィルムＦ上の被走査面１１７のほぼ全面にわたって走査することで、フィルムＦに画像信号Ｓに基づく潜像が形成される。その後、フィルムＦは熱現像処理や湿式現像処理が施されることで潜像が可視像化される。
【００８０】
以上の画像形成装置によれば、上述の光量安定化回路（ＡＰＣ回路）４０を含み、レーザ光Ｌの光出力の光量安定性及び受光素子の応答性を向上させることができるので、フィルムＦに形成される画像の画質を改善できる。また、レーザ光の光量に応じて画像の濃度を変化させる画像形成の場合に、上述のように光量安定化を達成できかつ応答性を向上できるので、光量変動に起因する画像濃度変動を防止できる。
【００８１】
特に、フォトダイオード等の受光素子の応答性が向上するので、オーバーシュート・アンダーシュートが起こり難くなり、半導体レーザの破損や画像への悪影響を未然に防止でき、画像への影響がなく濃度むらを防止できる。
【００８２】
また、医療・印刷分野の画像形成装置では、数％以下の光量変動で画像に影響を及ぼしてしまい、光量が変わると画像濃度がかなり変動してしまうので光量の安定化が非常に重要であるところ、図６の画像形成装置によれば、かかる光量安定化を確実に達成できるので、医療・印刷分野の画像形成装置に適用することで画像濃度変動を防止できる。
【００８３】
例えば、医療・印刷分野の感光材料（フィルム・印画紙等）は光量と濃度が比例関係にはなく、感光材料の露光特性である光量−濃度特性は、一般に、図８のように、線形でなく対数に近い特性を持っており、低光量域・高光量域では、光量と濃度とは光量を変化させてもあまり濃度が変わらない関係にあるが、中光量域では光量と濃度とはほぼ比例関係にあるので、中光量域では光量変動に対する濃度変動の感度が高くなる。このため、受光素子の応答性が遅い場合に発生するオーバーシュート・アンダーシュートが中光量域で発生すると、わずかな光量変動でもスジや画像のぼやけ等が発生してしまう。従って、図８のような露光特性を持つフィルムや印画紙等の感光材料（記録媒体）に画像を形成する場合、光量の安定化及び受光素子の応答速度の高速化が不可欠であり、図６の画像形成装置により安定した画像形成が可能となる。
【００８４】
次に、図５，図６の画像形成装置の露光部の変形例を図７を参照して説明する。図７に示すように、本例では、図１の受光回路において光拡散部材を省略し、光を絞る部材として集光レンズ１５を受光素子１６の前面に配置し、受光素子１６の受光面１７に対し光源１１からの光を絞っている。なお、集光レンズ１５に変えて図２のような開口部材を配置してもよい。
【００８５】
図７の受光回路を適用した図５の光量安定化回路（ＡＰＣ回路）４０を図６の露光部に用いることで、受光素子の応答性が向上するので、画像形成装置においてオーバーシュート・アンダーシュートが起こり難くなり、半導体レーザの破損や画像への悪影響を未然に防止でき、画像への影響がなく濃度むらを防止できる。
【００８６】
以上のように本発明を実施の形態により説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図２において拡散部材と開口部材とを一体的に構成してもよい。
【００８７】
また、図１，図２のような受光回路は、半導体レーザ等の光源の光量を高速で測光する光量測定回路に適用できることは勿論である。また、画像形成装置としては、フィルム以外の紙やシート等の記録媒体に画像を形成する装置にも適用できる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、受光素子の選定に制限を受けずにかつ応答性を向上できる受光回路を提供できる。
【００８９】
また、光量安定性を向上させて光出力の変動を防止しかつ特別な回路等が不要であるとともに応答性を向上できる光量安定化回路を提供できる。
【００９０】
更に、光出力の光量安定性及び受光素子の応答性を向上させることで画質を改善できる画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による受光回路を概略的に示す図である。
【図２】第１の本実施の形態による別の受光回路を概略的に示す図である。
【図３】図１，図２の受光素子としてのＰＮフォトダイオードの層構成の例を示す図である。
【図４】入射光を拡げたままで図３のようなフォトダイオードに入射させた場合の応答性を示す図（ａ）であり、図１，図２のように入射光を絞って入射させた場合の応答性を示す図（ｂ）である。
【図５】図１または図２の受光回路を含む第２の実施の形態による半導体レーザの光量安定化回路（ＡＰＣ回路）の基本的な回路図である。
【図６】図５の半導体レーザの光量安定化回路（ＡＰＣ回路）を有する画像形成装置の露光部を概略的に示す図である。
【図７】図６の画像形成装置の露光部の変形例を説明するための図である。
【図８】一般的な感光材料の露光特性である光量−濃度特性を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１１・・・光源、半導体レーザ
１３・・・ビームスプリッタ
１４・・・光拡散部材
１５・・・集光レンズ（光を絞る部材）
１６・・・受光素子、フォトダイオード
１７・・・受光面
１８・・・開口部材（光を絞る部材）
４０・・・光量安定化回路、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路
１２０・・・露光部
【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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