(57)【要約】【課題】リンギング等の外部要因で変動する現象を利用することなく、理想的なＣｉｎ特性を安定して得ることが可能な発光素子駆動装置を提供する。【解決手段】電圧源２３０に駆動電圧を補正するための手段として補正回路２５０を設ける。補正回路２５０はスイッチＳＷ１６，負荷２４及び電流源３２を含み、外部からの基準オフセットに基づいて電圧源２３０の駆動電圧を補正する。駆動電圧を補正する補正手段にはオペアンプ３４，オペアンプ２１１，定電流源２１２，２１３及び負荷２１４，２１５を含み、オフセット電流設定信号に基づいて基準オフセットを生成する制御回路も含まれる。補正手段は制御回路から出力された基準オフセットに基づいて補正回路２５０の電流源３２から出力される電流を制御し、これにより電圧源２３０におけるコンデンサＣ２又はＣｄの電位を補正する。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を電圧駆動するための電圧源と、前記発光素子を電流駆動するための電流源とを有する発光素子駆動装置において、
前記電圧源は前記発光素子を電圧駆動するための駆動電圧を保持する保持手段を有し、
目標光量に対応する電圧を基準として前記保持手段で保持された駆動電圧を補正する補正手段を有することを特徴とする発光素子駆動装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記発光素子を最小パルス幅で駆動した場合に該発光素子から出力される光の積分値が、前記電流源から出力される駆動電流が収束したときに該発光素子から出力される光の発光値と最小パルス幅との積に一致するように、前記駆動電圧を補正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】
前記最小パルス幅を、発光信号入力より前記電流源から出力される駆動電流が収束するまでの時間以上に設定することを特徴とする請求項２記載の発光素子駆動装置。
【請求項４】
前記補正手段は、外部から入力された信号に基づいて前記駆動電圧を補正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５】
前記補正手段は、２つ以上の前記電圧源で共用されてい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６】
前記補正手段は、前記駆動電圧を保持するコンデンサの電位を補正するための電流を出力するトランジスタを含んで構成され、該トランジスタのゲート電位を制御することで前記駆動電圧を補正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７】
前記補正手段は、トランジスタのゲート電位を制御する制御回路を含んで構成され、
前記制御回路は、２つ以上の前記トランジスタのゲートに共通に接続されていることを特徴とする請求項５記載の発光素子駆動装置。
【請求項８】
前記補正手段は、前記目標光量に対応する電圧に対して正又は負の何れかに前記駆動電圧を補正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９】
前記補正手段は、前記コンデンサに電荷を流入するための第１のトランジスタと、前記コンデンサに蓄積された電荷を流出するための第２のトランジスタとを含んで構成されていることを特等とする請求項１記載の発光素子駆動装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、該発光素子が最小光量値で発光する時に、前記駆動電圧を補正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１１】
発光素子を電圧駆動するための電圧源と、前記発光素子を電流駆動するための電流源とを有する発光素子駆動装置を備えた画像形成装置において、
前記電圧源は前記発光素子を電圧駆動するための駆動電圧を保持する保持手段を有し、
目標光量に対応する電圧を基準として前記保持手段で保持された駆動電圧を補正する補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子駆動装置及び画像形成装置に関し、特にレーザゼログラフィにその光源として用いられるレーザ素子の駆動に用いて好適な発光素子駆動装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ素子を光源とするレーザゼログラフィーの分野では、より高解像度化、より高速化の要求が強くなってきている。入力画像データに応じてレーザ素子の駆動をオン／オフ制御する速度（以下、変調速度という）には限度がある。レーザ光のビーム数を１本とした場合には、主走査方向の解像度のみならず、副走査方向の解像度をも上げようとすると、変調速度が犠牲にならざるを得ない。したがって、変調速度を上げずに副走査方向の解像度を上げるためには、レーザ光のビーム数を増やすしかない。レーザ光のビーム数を例えば４本にした場合は、変調速度が１本の場合と同じと仮定すると、主走査・副走査方向の解像度を２倍に向上できる。
【０００３】
レーザゼログラフィーにその光源として用いられる半導体レーザは、レーザ光が活性層と平行な方向に取り出される構造の端面発光型レーザ素子（以下、端面発光レーザと記す）と、レーザ光が活性層に垂直な方向に取り出される構造の面発光型レーザ素子（以下、面発光レーザと記す）とに大別される。従来、レーザゼログラフィーでは、レーザ光源として一般的に端面発光レーザが用いられていた。
【０００４】
しかしながら、レーザ光のビーム数を増やすという観点からすると、端面発光レーザは技術的に難しいとされており、構造上、端面発光レーザよりも面発光レーザの方がレーザ光のビーム数を増やすのに有利である。このような理由から、近年、レーザゼログラフィーの分野において、より高解像度化、より高速化の要求に答えるために、レーザ光源として、多数のレーザ光ビームを出射可能な面発光レーザを用いた装置の開発が進められている。
【０００５】
面発光レーザは一般的に端面発光レーザと比較して内部抵抗が高い。内部抵抗が高いレーザの出射光を高速変調する方法としては、例えば以下の特許文献１に開示されるような電圧駆動を用いる方法が存在する。この構成を図１２（ａ）に示す。また、図１２（ｂ）に、図１２（ａ）に示す駆動回路における半導体レーザ７０３の発光波形を示す。
【０００６】
図１２（ａ）に示すように、特許文献１では、スイッチング素子７０１とダイオード７０２と定電圧源７０３と半導体レーザ７０４と定電流回路７１０とを有する駆動回路において、バイアス用の直流電流を定電流回路７１０で生成し、高速駆動時にスイッチング素子７０１を用いてパルス電圧を生成し、このパルス電圧を半導体レーザ７０４に印加する構成とすることで、高速応答を可能にしている。このような構成では、原理上、半導体レーザ７０４の内部抵抗とは無関係にパルス特性が決められるので、図１２（ｂ）における積分光量（すなわちパルス幅―積分光量特性：これをＣｉｎ特性という）を図１２（ｃ）に示す理想直線に近づけることが可能となる。
【０００７】
また、Ｃｉｎ特性を改善する方法としては、この他にも例えば特許文献２で開示されるような駆動回路を用いる方法が存在する。この構成を図１３（ａ）に示す。また、図１３（ｂ）に、図１３（ａ）に示す駆動回路におけるレーザダイオード８１０の発光波形を示す。
【０００８】
図１３（ａ）に示すように、特許文献２では、定電流源８０４の電流出力端子にコンデンサＣ８０１及び抵抗Ｒ８０１が直列に配置した第１のスナバ回路と、コンデンサＣ８０２と抵抗Ｒ８０２とが直列に配置した第２のスナバ回路とを接続し、第１のスナバ回路でレーザダイオード８１０の発光波形の立ち上がりの波形なまりを改善し、第２のスナバ回路でリンギングを抑制することで、図１３（ｂ）に示すように、所望のＣｉｎ特性を得ている。
【０００９】
また、例えば特許文献３で開示されるように、電流源トランジスタ９０８の前段にコンデンサ９０７Ｃと抵抗９０７Ｒとを並列に挿入し、半導体レーザ９０２がオンの時にコンデンサ９０７Ｃを介して瞬間的にトランジスタ９０８のベースに電流を印加する構成（図１４（ａ）参照）とすることで、図１４（ｂ）に示すように、パルスの立ち上がり時にオーバシュートを発生させ、光量の積分値を所望の値とする方法も存在する。尚、コンデンサ９０７Ｃの値は最適化する必要がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３６１８６号公報
【特許文献２】
特開２０００−２０８８６４号公報
【特許文献３】
特開平１０−６９６６２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、面発光レーザを用いた装置では、多チャンネル（ＣＨ）の配線をレイアウトする必要があるため、上記特許文献１で開示された構成を面発光レーザに適用する場合、駆動回路（ドライバともいう）からレーザへの引き回しが長くなり、配線間の隣接間容量も含めた配線寄生容量が大きくなる。このため、電圧駆動を行う場合でも、配線寄生容量Ｃと出力インピータンス（＝スイッチＯＮ抵抗Ｒｉｎｔ＋配線抵抗Ｒ１）の時定数（Ｒｉｎｔ＋Ｒ１）×Ｃの影響によるパルス特性のなまりが無視できず、実質的には図１２（ｃ）に示すように、Ｃｉｎ特性が理想直線から大きくずれてしまう。このように、特許文献１による構成に面発光レーザを適用した場合では、駆動パルス幅に対する積分光量（Ｃｉｎ特性）が理想直線よりも低いところを通り、パルス幅が一定以上までレーザが発光しない、或いは最小パルス幅付近で積分光量がパルス幅に比例しないため、駆動パルスの補正を要するなどの課題が残る。
【００１２】
また、特許文献２で開示された方法では、配線やリードのインダクタンスがドライバのＩＣ（集積回路）やレーザ素子の実装形態に依って、チャンネル毎に異なる。このため、面発光レーザのような多チャネルを有する場合、個々のチャネルに最適なコンデンサ及び抵抗（ＣＲ）を選択して実装することが困難となり、外付けのスナバ回路を用いてリンギングを発生することでＣｉｎ特性を改善する方法を採用することが現実的に不可能である。
【００１３】
更に、特許文献３で開示された方法では、スナバ回路等の外付け部品が不要であるが、オーバーシュート量がベース電流という不安定な因子で制御されるため、レーザゼログラフィーのようにオーバーシュートの微妙な大きさでハーフトーン濃度が変化する用途には向かず、ドライバＩＣ内部で精度の高い補正を行うことが困難である。
【００１４】
そこで本発明は、リンギング等の外部要因で変動する現象を利用することなく、理想的なＣｉｎ特性を安定して得ることが可能な発光素子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目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、発光素子を電圧駆動するための電圧源と、前記発光素子を電流駆動するための電流源とを有する発光素子駆動装置において、前記電圧源が前記発光素子を電圧駆動するための駆動電圧を保持する保持手段を有し、目標光量に対応する電圧を基準として前記保持手段で保持された駆動電圧を補正する補正手段を有して構成される。目標光量に対応した電圧を基準として、正確に制御され且つ安定に、駆動電圧を保持するコンデンサの電位を補正することで、リンギング等の外部要因で変動する現象を利用することなく、理想的なＣｉｎ特性を安定して得ることが可能となる。
【００１６】
また、請求項１記載の前記補正手段は、請求項２記載のように、前記発光素子を最小パルス幅で駆動した場合に該発光素子から出力される光の積分値が、前記電流源から出力される駆動電流が収束したときに該発光素子から出力される光の発光値と最小パルス幅との積に一致するように、前記駆動電圧を補正することが好ましい。最小パルス幅におけるＣｉｎ特性が理想値と一致するように構成することで、最小パルス幅の時にも安定した積分光量を得ることができる。
【００１７】
また、請求項２記載の最小パルス幅は、請求項３記載のように発光信号入力時より、前記電流源から出力される駆動電流が収束するまでの時間以上に設定することが好ましい。最小パルス幅を発光信号入力から駆動電流が収束するまでの時間より長く設定することで、最小パルス幅におけるＣｉｎ特性が理想直線と一致するように構成すれば、最小パルス幅以上のパルス幅のレーザ光を出力した場合でも積分光量が理想直線上に存在するため、使用する全てのパルス幅に関して所望する理想的な積分光量を得ることが可能となる。
【００１８】
また、請求項１記載の前記補正手段は、請求項４記載のように、外部から入力された信号に基づいて前記駆動電圧を補正することが好ましい。外部から入力された信号に基づいて駆動電圧を補正できるように構成することで、所望する積分光量を任意に得ることが可能となり、設計自由度が大幅に拡大する。
【００１９】
また、請求項１記載の前記補正手段は、請求項５記載のように、２つ以上の前記電圧源で共用されていることが好ましい。補正手段を複数の電圧源に対して共用することで、装置を小型化することが可能となり、且つ消費電力を削減することも可能となる。また、複数のレーザーを駆動する場合でも複数のレーザーを同時に補正することが可能になる。
【００２０】
また、請求項１記載の前記補正手段は、例えば請求項６記載のように、前記駆動電圧を保持するコンデンサの電位を補正するための電流を出力するトランジスタを含んで構成され、該トランジスタのゲート電位を制御することで前記駆動電圧を補正するように構成されてもよい。電圧源を構成するコンデンサに蓄積された電荷は、トランジスタを用いた簡素な構成で補正することが可能である。
【００２１】
また、請求項５記載の前記発光素子駆動装置は、例えば請求項７記載のように、前記補正手段が、トランジスタのゲート電位を制御する制御回路を含んで構成され、前記制御回路が、２つ以上の前記トランジスタのゲートに共通に接続されているように構成することもできる。トランジスタのゲート電位を制御する制御回路を複数の補正手段において共用することで、装置を小型化することが可能となり、且つ消費電力を削減することも可能となる。また、複数のレーザーを駆動する場合でも複数のレーザーを同時に補正することが可能になる。
【００２２】
また、請求項１記載の前記補正手段は、請求項８記載のように、前記目標光量に対応する電圧に対して正又は負の何れかに前記駆動電圧を補正することが好ましい。駆動電圧を正（プラス側）及び負（マイナス側）の両方に補正できるように構成することで、所望する任意の積分光量が得られるように、発光素子駆動装置を設計することが可能となる。
【００２３】
また、請求項１記載の前記補正手段は、例えば請求項９記載のように、前記コンデンサに電荷を流入するための第１のトランジスタと、前記コンデンサに蓄積された電荷を流出するための第２のトランジスタとを含んで構成されてもよい。プラス側への補正とマイナス側への補正とを実現するための回路は、コンデンサから電荷を流出するためのトランジスタと、コンデンサへ電荷を流入するためのトランジスタとを用いて容易に構成することが可能である。
【００２４】
また、請求項１記載の前記補正手段は、例えば請求項１０記載のように、補正量を最小光量で積分光量が理想値になるように設定する。これにより、光量が大きくなった場合でもＣｉｎ特性が理想直線と略等しくなるように設定することができる。
【００２５】
また、本発明は、請求項１１記載のように、発光素子を電圧駆動するための電圧源と、前記発光素子を電流駆動するための電流源とを有する発光素子駆動装置を備えた画像形成装置において、前記電圧源が前記発光素子を電圧駆動するための駆動電圧を保持する保持手段を有し、目標光量に対応する電圧を基準として前記保持手段で保持された駆動電圧を補正する補正手段を有して構成される。目標光量に対応した電圧を基準として、正確に制御され且つ安定に、駆動電圧を保持するコンデンサの電位を補正することで、リンギング等の外部要因で変動する現象を利用することなく、理想的なＣｉｎ特性を安定して得ることが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
〔第１の実施形態〕
先ず、本発明の第１の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る発光素子駆動装置の全体構成を示す図である。図１において、発光素子駆動装置１０は複数個の発光素子を駆動する。図１の構成では、発光素子駆動装置１０は３２個の発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２を駆動する。換言すれば、発光素子駆動装置１０は３２チャネル構成である。各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２は面発光ダイオード（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）で形成され、マトリクス状に配置されている。発光素子駆動装置１０は例えばＩＣチップで形成され、内部に以下に説明する回路を備える。
【００２８】
発光素子駆動装置１０は各チャネル毎に、つまり発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２毎にドライバ１００１〜１００３２を有する。また、発光素子駆動装置１０は各チャネルに共通の制御部として、共通制御電位設定回路２００、電流アンプ３００、光量モニタ４００、強制点灯回路５００、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路６００を有する。
【００２９】
ドライバ１００１〜１００３２は、上記各チャネルに共通の制御部からの信号を、バス１５０を介して受け取り、それぞれ発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２を駆動制御するための制御を行う。具体的には、ドライバ１００１〜１００３２は各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２を光量制御を行うＡＰＣ制御と、ＡＰＣ制御後の変調制御とを行う。後述するように、ＡＰＣ制御では、ドライバ１００１〜１００３２は発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２に印加する電圧と電流との両方を制御する。電圧駆動時、ドライバ１００１〜１００３２は各端子ＣＯＵＴを介して、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２のカソードにそれぞれ接続されているコンデンサＣｄ１〜Ｃｄ３２を制御する。電流駆動時、ドライバ１００１〜１００３２は各端子ＬＤＯＵＴを介して、各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２に流れる電流量を制御する。
【００３０】
ドライバ１００１〜１００３２は複数個ずつが、端子ＬＤＣＯＭを介して共通に接続されるとともに、負荷１０５に接続されている。図１の構成では、ドライバ１００１〜１００４のＬＤＣＯＭ端子は共通に接続され、一端がグランドに接続された負荷１０５の他端に接続されている。各ドライバ１００１〜１００３２は対応する発光素子を駆動していないときには、駆動電流に対応する電流（相補出力）を出力する。この電流を負荷１０５に流すことにより、発光素子の点灯の数等に依存することなく常に一定の電流が発光素子駆動装置１０に流されるようにして、動作の安定化を図っている。
【００３１】
光量制御装置１０は、各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２のレーザ光量をＡＰＣ制御で適切な値に設定した後、変調制御を行う。ＡＰＣ制御の概略は次の通りである。まず、発光素子ＬＤ１のレーザ光量を調整する。ドライバ１００１は発光素子ＬＤ１を駆動する。各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２に共通に設けられた受光器ＰＤ（例えばフォトダイオードであって、前述の受光器１１に相当する）には、発光素子ＬＤ１のレーザ光量に応じた電流が流れる。電流アンプ３００は受光器ＰＤに流れる電流に対し、スイッチＳＷＳａをオンし、電流源４５０からの加算電流を加算した電流を低インピーダンスで受けて増幅する。この場合、スイッチＳＷＳｂがオンすることで電流源４６０から供給される基準電流で加算電流を相殺し、残った電流を基準電圧Ｖｒｅｆ２に接続された抵抗に供給して電流アンプ３００が出力する電流を電圧に変換し、この電圧（検出電圧という）を、スイッチＳＷ１９を介してＡＰＣ回路６００に出力する。ＡＰＣ回路６００はオペアンプ６１と、１つのスイッチ（ＳＷｆｂ１〜ＳＷｆｂ３２の何れか１つ）とコンデンサ（Ｃｆｂ１〜Ｃｆｂ３２の何れか１つ）との直列回路とを複数個備える。各直列回路はオペアンプ６１の出力端子と反転入力端子との間に接続されている。各直列回路はサンプルホールド回路を構成する。１つのサンプルホールド回路が１つの発光素子に対応する。例えば、スイッチＳＷｆｂ１とコンデンサＣｆｂ１とのサンプルホールド回路は、発光素子ＬＤ１に対応する。同様に、スイッチＳＷｆｂ３２とコンデンサＣｆｂ３２とのサンプルホールド回路は、発光素子ＬＤ３２に対応する。
【００３２】
オペアンプ６１は、発光素子ＬＤ１を駆動したときの差電圧を増幅しバス１５０の対応する信号線に出力する。ドライバ１００１はこの差電圧がゼロになるように発光素子ＬＤ１に与える駆動電流を変化させる。これにより、発光素子ＬＤ１のレーザ光量が変化し、受光器ＰＤに流れる電流量が変化する。受光器ＰＤに流れる電流に応じた検出電圧が電流アンプ３００からＡＰＣ回路６００に出力される。このようなフィードバック制御により、電流アンプ３００の入力出力に加えられた加算電流は相殺される結果消え、ＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆで発生した基準電流に対応するレーザ光量となるように発光素子ＬＤ１の駆動状態を設定する。なお、この駆動状態の設定とは、発光素子ＬＤ１に与える駆動電流と駆動電流の両方をＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆに対応する値に調整することを意味している。
【００３３】
このようにして発光素子ＬＤ１を制御している間、ＡＰＣ回路６００の３２個のサンプルホールド回路のうち、スイッチＳＷｆｂ１のみがオンとなっており、発光素子ＬＤ１のレーザ光量がＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆに相当する値に収束する際の電圧がコンデンサＣｆｂ１に蓄積される。以下同様に、発光素子ＬＤ２〜ＬＤ３２を順番に１つずつＡＰＣ制御する。
【００３４】
なお、後述するように、ＡＰＣ制御は２回行うことが好ましい。２回目のＡＰＣ制御では、１回目のＡＰＣでオンしていたスイッチＳＷＳａをオフする。電流アンプ３００の出力側に供給されている相殺電流は基準電流＋加算電流がそのままであるため、受光電流は基準電流＋加算電流に対応する電流で制御が行われる。ＡＰＣ回路６００中の３２個のサンプルホールド回路を１回目及び２回目のＡＰＣ制御で共通に用いることができるが、２回目のＡＰＣ制御用に新たに３２個のサンプルホールド回路を設けてもよい。
【００３５】
光量モニタ４００は、電流アンプ３００に流れる電流から各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２のレーザ光量を示す光量モニタ信号を出力する。
【００３６】
強制点灯回路５００は、ＡＰＣ制御を行う前に必要となる同期信号を生成する回路である。発光素子駆動装置１０が組み込まれるコピー機、プリンタ、ファクシミリなどの画像処理装置では、画像を描画する位置を正確に決定するために、描画開始位置の少し手前に光センサを設け、発光素子が出力する光が光センサを横切るタイミング基づき描画開始位置を決定している。
【００３７】
図３に、本発明の発光素子駆動装置を備える画像形成装置の一態様であるレーザゼログラフィにおけるレーザ走査系の構成例と、各センサ出力とを示す。レーザゼログラフィ装置におけるレーザ光走査系の基本的な構成は、次の通りである。レーザ光源１０ｄから出射されたレーザ光は、レンズ１５、ポリゴンミラー１２及びレンズ１３、１４を介して感光体表面１６に照射される。そして、ポリゴンミラー１２の回転により、上記レーザ光が感光体表面１６を繰り返し走査する。また、レーザ光源１０ｄから出射されたレーザ光の一部は、半透過型ミラー１９を介して受光器１１に入力する。図３において、このときの受光器１１の出力を光量制御センサ出力として示し、描画開始位置の少し手前に設けられた光センサ１７の出力をＳＯＳ（Ｓｔａｒｔ  ｏｆ  Ｓｃａｎ）センサ出力として示す。ＡＰＣのための領域は、走査領域の前後に設けられている。なお、参照番号１８は前述した発光素子駆動装置１０に相当する。
【００３８】
前述したように、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２の個々のレーザ光量は端面レーザに比べ小さいので、複数個を同時にオンさせて、ＳＯＳセンサ上を走査する。この場合、特に二次元に配列された発光素子のうち、中央部分に位置する複数の発光素子のみをオンすることが好ましい。しかしながら、ＡＰＣ制御では発光素子を１つずつオンさせて条件設定（フィードバックループのゲイン）を行っているため、所定数の発光素子を同時にオンさせてしまっては、ＡＰＣ制御のフィードバックループが発振してしまう可能性がある。従って、この問題点を解決するために、強制点灯回路５００は、変調信号（変調データ）に応じて電流アンプ３００の負荷の大きさを変化させる。つまり、オンすべき発光素子の数に応じた負荷を電流アンプ３００の出力に接続する。図示する構成では、複数の抵抗がスイッチを介して電流アンプの出力に接続されている。オペアンプ６１に着目すれば、強制点灯回路５００は、オンすべき発光素子の数に応じて電流電源変換ゲインを小さくし全体として負帰還のゲインが変わらないようにする。このような構成により、常に１つの発光素子のみをオンさせた状態と等価な状態が得られるため、換言すれば、フィードバックループのゲインは１つの発光素子のみをオンさせた状態の値となる。この結果、フィードバックループが発振してしまうのを防止することができる。
【００３９】
共通制御電位設定回路２００は、各ドライバ１００１〜１００３２内で必要とされる各種の電流を生成するために必要な制御電位を生成する回路である。図１の構成では、共通制御電位設定回路２００は、各ドライバ１００１〜１００３２内で流れるバイアス電流を設定するための共通電位を生成する回路と、オフセット電流を生成するための共通電位を生成する回路とを備えている。バイアス電流とオフセット電流とは典型的な例であって、各ドライバ１００１〜１００３２は駆動と制御に必要なその他の電流を生成するために必要な制御電位を設定することができる。オフセット電流設定用の共通制御電位は、演算増幅器（オペアンプ）２１１、電流源２１２，２１３及び負荷２１４，２１５を含む回路で生成される。バイアス電流設定や他の電流設定用の共通制御電位もそれぞれ同様の回路で生成される。外部からのオフセット電流設定信号に応じて、電流源２１２は支持された電流を負荷２１４に供給する。負荷２１４の端子電圧がオペアンプ２１１のプラス側端子に与えられる。定電圧源２１６に接続された定電流源２１３は、オペアンプ２１１の出力に応じた電流を負荷２１５に流す。負荷２１５の端子電圧がオペアンプ２１１のマイナス側端子に与えられる。オペアンプ２１１は、電流源２１３がオフセット電流設定信号で設定されたオフセット電流と同一の電流を流すように電流源２１３を制御する。このときのオペアンプ２１１の出力信号は、バス１５０の対応するバス線に出力される。他方、定電圧源２１６のプラス側電圧がバス１５０の対応するバス線に出力される。このバス線は、夫々の共通制御電位に共通であって、かつ各ドライバ１００１〜１００３２に共通である。このように、外部から設定されたオフセット電流値が差分電圧の形でバス１５０を介して各ドライバ１００１〜１００３２に供給される。各ドライバ１００１〜１００３２は後述するようにして、受け取った差分電圧からオフセット電流を生成する。この結果、たとえ定電圧源２１６の電源電圧が変動しても、上記電位差は一定となり、電源電圧の変動による影響を回避することができる。なお、オペアンプ２１１の出力電圧と定電圧源２１６の電圧とは、平行二線で伝送することが好ましい。
【００４０】
次に、図２を参照してドライバ１００１〜１００３２の内部構成について説明する。各ドライバ１００１〜１００３２は同一構成なので、以下では１〜３２の添え字を省略し、単にドライバ１００として説明する。
【００４１】
ドライバ１００は２つの乗算器２１、２２を有する。乗算器２１は電流源３０を制御するために設けられ、乗算器２２は図１に示すコンデンサＣｄ１〜Ｃｄ３２のうちの対応する１つを制御するために設けられている。以下、便宜上、対応する１つのコンデンサをＣｄとし、図２に破線で示す。コンデンサＣｄはレーザへの駆動電圧が立ち上がる短い時間電圧源として機能する。電流源３０は対応する発光素子ＬＤに流す電流を生成し、電圧源として機能するコンデンサＣｄは対応する発光素子ＬＤに駆動電圧を与える。
【００４２】
ここで、面発光レーザの駆動電流と駆動電圧（端子電圧）との関係（電圧−電流特性）は、面発光レーザの内部抵抗が高いことから実用的な範囲では比例関係（直線関係）となり、また、駆動電流とレーザ光量との関係も実用的な範囲で比例関係（直線関係）となる。このような特性を踏まえて、１回目のＡＰＣ制御において電流源３０の電流量は発光素子ＬＤのレーザ光量が基準光量（第１の光量）となるように決められ、２回目のＡＰＣ制御においてレーザ光量が第２の光量となるように決められる。同様に、１回目のＡＰＣ制御においてコンデンサＣｄが蓄積する駆動電圧は発光素子ＬＤのレーザ光量が基準光量（第１の光量）となるように決められ、２回目のＡＰＣ制御においてレーザ光量が第２の光量となるように決められる。これらの２つの値を用いた内挿又は外挿処理により、レーザ光量を任意の光量に補正することができるようになる。
【００４３】
乗算器２１と２２は４象限アナログ乗算器を用いることができ、その乗算器に接続されるべき電圧源としてコンデンサを用いることができる。各乗算器２１、２２の入力は差動構成となっている。各乗算器２１、２２の＋と−で表記された２つの差動入力をそれぞれＶ１ａ、Ｖ１ｂ及びＶ２ａ、Ｖ２ｂとすると、差動構成の各乗算器２１、２２はＩｏｕｔ＝α（Ｖ１ａ−Ｖ１ｂ）（Ｖ２ａ−Ｖ２ｂ）で記述される電流を出力する。但し、αは定数である。
【００４４】
このようなレーザ駆動装置では、各乗算器２１及び２２の一方の入力端子（乗数端子）には補正信号が入力し、他方の入力端子（被乗数端子）には制御電圧が入力する。通常差動で構成する乗算器の相補出力の＋側出力を利用した場合オフセット電流が存在するが上記各乗算器２１及び２２にオフセットが存在してもその出力に接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２によりＡＰＣ時当該オフセットがキャンセルされる。補正信号は、レーザ光の走査位置によりレーザ光量が異なる状況を考量したもので、レーザ光の走査位置に応じた制御電圧を有する。
【００４５】
まず、第１のＡＰＣ制御により、第１の光量（基準値とする）を次のように設定する。スイッチＳＷＳａはオン、ＳＷＳｂはオフ、ＳＷ１はオフ、ＳＷ２はオフ、ＳＷ３はオフ、ＳＷ５−１はオン、ＳＷ５−２はオフ、ＳＷ５−３はオフ、ＳＷ５−４はオン、ＳＷ６−１はオン、ＳＷ６−２はオフ、ＳＷ６−３はオフ、ＳＷ６−４はオン、ＳＷ７はオフ、ＳＷ８はオン、ＳＷ１１はオン、ＳＷ１１−１はオン、ＳＷ１１−２はオフ、ＳＷ１２はオフ、ＳＷ１３はオン、ＳＷ１５−１はオフ、ＳＷ１５−２はオン、ＳＷ１６はオフ、スイッチＳＷＳａをオンに設定する。また、第１の光量を設定する際には、各乗算器２１及び２２の乗数端子に０Ｖの補正信号を与える。この状態では、乗数が０であるため、被乗数端子にどのような制御電圧が入力されても各乗算器２１及び２２はオフセット電圧を出力する。また、図１に示すＡＰＣ回路６００のオペアンプ６１には、第１のＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆ１が与えられる。オペアンプ６１は、発光素子ＬＤのレーザ光量が第１のＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆ１となるような制御電圧を出力する。この制御電圧は図２のスイッチＳＷ８、オペアンプ２６、インバータ２８及びスイッチＳＷ１１を通り、電流源３０に与えられる。電流源３０は受け取った制御電圧に応じた電流を発光素子ＬＤに与える。また、オペアンプ２６が出力する制御電圧はサンプルホールド回路のコンデンサＣ３−１に格納される。補正信号は０Ｖに設定されているため、乗算器２１はオフセット電圧を出力する。よって、コンデンサＣ１は、上記制御電圧と乗算器２１から出力されるそのオフセット電圧との差電圧で充電される。他方、図１のオペアンプ６１が出力する制御電圧は、コンデンサＣ２に与えられるとともに、サンプルホールド回路のコンデンサＣ４−１に格納される。補正信号は０Ｖに設定されているため、乗算器２２はオフセット電圧を出力する。よって、コンデンサＣ２には制御電圧と乗算器２２のオフセット電圧との差電圧で充電される。
【００４６】
そして、第２のＡＰＣ制御により第２の光量（これを補正光量という）を次のように設定する。スイッチＳＷＳａはオフ、ＳＷＳｂはオフ、ＳＷ１はオフ、ＳＷ２はオフ、ＳＷ３はオフ、ＳＷ５−１はオフ、ＳＷ５−２はオン、ＳＷ５−３はオン、ＳＷ５−４はオフ、ＳＷ６−１はオフ、ＳＷ６−２はオン、ＳＷ６−３はオン、ＳＷ６−４はオフ、ＳＷ７はオフ、ＳＷ８はオフ、ＳＷ１１はオフ、ＳＷ１１−１はオン、ＳＷ１１−２はオフ、ＳＷ１２はオフ、ＳＷ１３はオン、ＳＷ１５−１はオフ、ＳＷ１５−２はオフ、ＳＷ１６はオフ、ＳＷＳａをオフに設定する。また、第２の光量を設定する際には、各乗算器２１及び２２の乗数端子に所定電圧の補正信号を与える。更に、スイッチＳＷＳａがオフになっていることからオペアンプ６１は、第１のＡＰＣ制御に対し、電流源４５０の加算電流分、受光器ＰＤからの光量が増大するように制御電圧を出力する。この制御電圧は図１のスイッチＳＷ８、オペアンプ２６、インバータ２８及びスイッチＳＷ５−２、ＳＷ５−３、乗算器２１、抵抗Ｒ１１、キャパシタＣ１を通り、電流源３０に与えられる。電流源３０は、受け取った制御電圧に応じ、受光器ＰＤからの電流を、基準電流から、この基準電流に加算電流を加えた電流へと変化させる。また、オペアンプ２６が出力する制御電圧はサンプルホールド回路のコンデンサＣ３−２に格納される。コンデンサＣ１は、上記制御電圧と乗算器２１の出力との差電圧で充電される。第１のＡＰＣ制御において発光素子ＬＤに与えられる電流はＩ＋ΔＩと記述することができる。他方、図１のオペアンプ６１が出力する制御電圧は、コンデンサＣ２に与えられるとともに、サンプルホールド回路のコンデンサＣ４−２に格納される。コンデンサＣ２には制御電圧と乗算器２２の出力との差電圧で充電される。第１のＡＰＣ制御においてコンデンサＣ２に格納される電圧をＶとすれば、第２のＡＰＣ制御のいてコンデンサＣ２に格納される電圧はＶ＋ΔＶと記述することができる。
【００４７】
ここではスイッチＳＷ６−１、ＳＷ６−４をオン、ＳＷ６−２，ＳＷ６−３をオフしたが、２回目以降のＡＰＣではＳＷ６−３、ＳＷ６−１をオン、ＳＷ６−２、ＳＷ６−４をオフとしてもよく、この方が変調時と同じ条件のため精度向上が期待できる。
【００４８】
発光素子ＬＤの変調時には、レーザ光の走査位置に応じた光量補正量に対応した補正電圧が各乗算器２１、２２の乗数端子に入力される。それにより、乗算器２２、コンデンサＣ２及びオペアンプ２６で構成される電圧源から面発光レーザに印加される駆動電圧、及び電流源３０から発光素子ＬＤに供給される駆動電流の双方が同時に制御され、上記レーザ光の走査位置に応じて補正された光量にて発光素子ＬＤの発光がなされる。
【００４９】
コンデンサＣ１には直列に抵抗Ｒ１１を接続する。すなわち、本実施形態では、コンデンサＣ１を含むサンプルホールド回路１１０をローパスフィルタで構成する。これにより、スイッチＳＷ１１のオン／オフを切り替えた際に発生する高周波ノイズを抑制できる。また、このローパスフィルタにはコンデンサＣ１１を並列に接続する。これにより、ローパスフィルタの時定数によって負帰還ループの位相が遅れることを防止できる。同様に、コンデンサＣ２に直列に抵抗Ｒ２１を接続することで、これを含むサンプルホールド回路１２０をローパスフィルタで構成する。これにより、スイッチＳＷ８のオン／オフを切り替えた際に発生する高周波ノイズを抑制できる。更に、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ２１で構成されたローパスフィルタに、負帰還ループの位相遅れを防止するためのコンデンサＣ２２を並列に接続し、負帰還ループでの発振を防止する。
【００５０】
電圧印加時間調整回路８００は、スイッチＳＷ２を制御して発光素子ＬＤに電圧を印加する時間を調整する。この電圧はコンデンサＣｄに蓄積された電圧である。前述したように、本実施形態では、発光素子ＬＤに与える電圧と電流との両方を制御して発光素子ＬＤを駆動する。発光素子ＬＤを駆動する際、まず電圧で駆動し次に電流で駆動する。電圧駆動の電圧印加時間を調整可能にすることで、図２のＬＤＯＵＴ端からレーザまでの配線が長く立ち上がりに時間がかかる場合のように発光素子ＬＤの実装状態に応じた電圧印加時間を適切に設定することができる。
【００５１】
電圧印加時間調整回路８００は、遅延回路８１と排他的論理和回路８２とを２組有２つの遅延回路８１は、インバータ８３で図示するように接続されている。遅延回路８１は、電圧印加時間信号と変調信号とを受け取り、電圧印加時間信号に従って変調信号を遅延させる。一方の遅延回路８１の出力信号と変調信号との排他的論理和をとり、その出力信号でスイッチＳＷ２をオンさせる。この結果、出力信号は変調信号の立ち上がりで立ち上がり、遅延した変調信号の立ち上がりで立ち下がる第１のパルスと変調信号の立ち下がりで立ち上がり、遅延した変調信号の立ち下がりで立ち下がる第２のパルスを発生する。つまり、遅延回路８１の遅延時間と同じパルス幅で電圧を変調信号の立ち上がり時と立ち下り時に印加するようになる。このようにして、適切な電圧印加時間を設定することが可能になる。同様に、他方の遅延回路８１と排他的論理和回路８２の作用によりスイッチＳＷ１を制御しえＯＦＦバイアスを供給することで、発光素子ＬＤがオンからオフへの動作を制御する（高速化する）。
【００５２】
電流生成回路７００は、図１に示す共通制御電位設定回路２００が出力する電流毎の差分電圧を受け取り、差分電圧に応じた電流を出力する。電流生成回路７００のオペアンプ３４と定電流源３２とは基準共通電位と基準オフセット電位で形成される差分電圧を受け取り、差分電圧に応じたオフセット電流を生成する。オフセット電流はスイッチＳＷ１６を介して負荷２４に流れる。オフセット電流に応じてコンデンサＣ２の端子電位が決まり、これにより電圧源として機能するコンデンサＣ２が発光素子ＬＤに与える駆動電圧を調整することができる。駆動電圧を調整することで、駆動パルスをオーバシュートさせ、短いパルス幅までレーザを追従させることでハイライトの再現性を高めることができ、駆動電圧を少し大きめに設定することで画像の輪郭を強調できるなど、画像に合わせてこれらを適宜設定することで画質の調整にも使用することができる。オペアンプ３５と電流源３１とは、基準共通電位と基準バイアス電位で形成される差分電圧をスイッチ７５０を介して受け取り、差分電圧に応じたバイアス電流を生成する。また、スイッチ７５０に接続される図中の電圧源が設定するＯＦＦバイアス電圧を受けた電流源３１は、ＯＦＦバイアス電圧応じたレーザ駆動電流を生成する。
【００５３】
尚、図２におけるスイッチＳＷ１６，負荷２４及び電流源３２は補正回路２５０を構成する。補正回路２５０は、図１におけるオペアンプ２１１，定電流源２１２，２１３及び負荷２１４，２１５で生成された共通基準電位（図中、共通基準と記す）と基準オフセット電位（図中、基準オフセットと記す）とに基づいて電圧源２３０から出力される駆動電圧を補正する。この構成及び作用については、後述において図面を用いて詳細に説明する。
【００５４】
次に、本実施形態による補正回路２５０について図面を用いて詳細に説明する。図４は、図２における発光素子ＬＤを点灯するための概略構成を示すブロック図である。本実施形態では発光素子ＬＤを点灯する際、先ず、図４（ａ）に示すように、スイッチＳＷ２をオンにすることで、発光素子ＬＤが立ち上がるのに必要な時間だけ、コンデンサＣ２やＣｄを含んで構成された電圧源２３０から発光素子ＬＤへ電圧を印加する。尚、コンデンサＣｄは発光素子ＬＤを電圧駆動するための駆動電圧を保持する保持手段であり、コンデンサＣ２はコンデンサＣｄに保持された駆動電圧を補正するための電圧（以下に示す補正回路２５０から出力された電圧を含む）を保持する保持手段である。また、コンデンサＣ２及びこれに並列に接続された抵抗Ｒ２１には、図２に示すように、コンデンサＣ２２が並列に接続されていてもよい。この場合、コンデンサＣ２２もコンデンサＣｄに保持された駆動電圧を補正するための電圧を保持する保持手段として機能する。その後、図４（ｂ）に示すように、スイッチＳＷ２をオフにし、スイッチＳＷ１１−１をオンにすることで、発光素子ＬＤを電流源３０から出力された駆動電流で点灯させる。すなわち、上記した構成では発光素子ＬＤの駆動における初期段階その後の段階とで、駆動方式を電圧駆動から電流駆動へ切り替えている。このような構成によれば、高速変調と光量の安定性を両立させることができるが、これを面発光レーザに適用した場合では、配線間の隣接間容量も含めた寄生容量が大きくなってしまうため、発光素子ＬＤから出力されるレーザ光の波形がなまってしまい、図５に示すように、Ｃｉｎ特性（図５中『補正無しのＣｉｎ特性』）が理想直線よりも下になる。尚、図５は、補正量を無し、Ａ又はＢとした場合の駆動電流の積分値と積分光量との関係を示すグラフである。
【００５５】
そこで本実施形態では、図４に示すように、電圧源２３０に駆動電圧を補正するための手段として補正回路２５０を設ける。この補正回路２５０は上述のように、スイッチＳＷ１６，負荷２４及び電流源３２を含んで構成されており、外部から入力された基準オフセット（オフセット電流）に基づいて電圧源２３０から出力される駆動電圧を補正する。尚、駆動電圧を補正する補正手段としては、オペアンプ３４，オペアンプ２１１，定電流源２１２，２１３及び負荷２１４，２１５を含む。すなわち、本実施形態による補正手段は、オペアンプ３４，オペアンプ２１１，定電流源２１２，２１３及び負荷２１４，２１５を含んで構成された回路（制御回路）から出力された基準オフセットに基づいて補正回路２５０の電流源３２から出力される電流を制御し、これにより電圧源２３０におけるコンデンサＣ２、Ｃ２２又はＣｄの電位を補正することで、発光素子ＬＤを電圧駆動するための駆動電圧を補正する。これを簡略化して説明すると、本実施形態による補正手段は、外部から入力されたオフセット電流設定信号に基づいて基準オフセットを生成し、これに基づいて補正回路２５０により駆動電圧を補正する。尚、本発明による補正手段には、電圧源２３０におけるコンデンサＣ２，Ｃ２２を含めても良い。また、オフセット電流設定信号とは、発光素子ＬＤからのレーザ光量が目標光量となるためのオフセット電流を設定するための信号であり、予め目標光量に対応して保持されているものである。この他、図１に示すように、オペアンプ２１１，定電流源２１２，２１３及び負荷２１４，２１５を含んで構成された回路（制御回路）は、各ドライバ１００１〜１００３２で共用されるように構成することができる。すなわち、制御回路で生成した基準オフセットを、各ドライバ１００に設けられた補正回路２５０における電流源３２（以下の説明ではトランジスタＴｒ３のゲート）に共通に入力するように構成しても良い。
【００５６】
このように構成することで、本実施形態では、Ｃｉｎ特性を理想直線に近づくように調整したり（図５における『補正量ＡのＣｉｎ特性』）、画像の輪郭を強調できるようにＣｉｎ特性を理想直線よりも高く調整したり（図５における『補正量ＢのＣｉｎ特性』）等の補正を自由に行うことが可能となる。尚、理想直線とは、発光信号入力のパルス幅と発光素子ＬＤからの積分光量（レーザ光量の積分値）とが原点を通る比例関係となった場合に得られる直線である。
【００５７】
また、図５の『補正量ＡのＣｉｎ特性』に示すように、最小パルス幅における積分光量が理想直線と一致するように補正量（Ａ）を設定しておくことで、その他のパルス幅におけるＣｉｎ特性が理想直線に重なるため、補正量の再設定が不要となる。尚、この時の最小パルス幅の最小値は、発光信号入力から電流源３０から出力した駆動電流が収束するまでの時間とする。
【００５８】
更に、以上のような構成では、リンギングなど外部要因で変動する恐れのある現象を利用して補正するのではなく、正確に制御された電圧源２３０によって補正が行われるため、高い安定性を確保することができる。更にまた、補正量を外部から電気信号によって設定できるため、これを含むドライバ１００を例えばＩＣ（集積回路）化した場合でも実装状態に合わせて補正量（基準オフセットに相当）を外部から設定することができ、１つのドライバＩＣで様々な実装条件のゼログラフィープリンターに適応することが可能となる。
【００５９】
次に、図４に示す構成を具体化した回路構成及びその動作を図６を用いて詳細に説明する。尚、図６（ａ）に示す回路図は、図１及び図２におけるドライバ１００の回路構成における補正回路２５０とこれに関連する周辺回路とを抜粋した図である。
【００６０】
図６（ａ）に示す回路構成の主な動作としては、自動光量制御（ＡＰＣ）動作と、自動光量制御で設定された光量で点灯・消灯を繰り返す変調動作とがある。各動作におけるスイッチＳＷ２，ＳＷ８，ＳＷ１１，ＳＷ１１−１及びＳＷ１６の切り替え（オン／オフ）動作を図６（ｂ）のタイミングチャートに示す。
【００６１】
自動光量制御時（図６（ｂ）参照）には、スイッチＳＷ１１−１とＳＷ１１とがオン状態になり、電流源３０を構成するＰ−ＭＯＳトランジスタＴｒ１から発光素子ＬＤに駆動電流が供給され、発光素子ＬＤが点灯する。受光器ＰＤはこの際の発光量に応じた電流（モニタ電流ともいう）を出力する。抵抗Ｒ２は、このモニタ電流に対応した光出力電圧（検出電圧に相当）を生成する。オペアンプ６１は、この光出力電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとが一致するように負帰還制御を行い、電流源３０から出力される駆動電流を調整する。これにより、発光素子ＬＤのレーザ光量を目的の光量（目標光量という）に調整することができる。この時、図６（ｂ）のタイミングチャートに示すように、スイッチＳＷ８，ＳＷ１１をオン状態とし、スイッチＳＷ１６をオフ状態とすることで、発光素子ＬＤのレーザ光量が目標光量となるように制御された際の駆動電圧がコンデンサＣ２に充填される。更に、コンデンサＣ１には、発光素子ＬＤのレーザ光量が目標光量となるように制御された際の電流源３０の制御電圧が充填される。その後、図６（ｂ）のタイミングチャートに示すように、自動光量制御終了直前にスイッチＳＷ８及びＳＷ１１をオフ状態とすることで、光量制御時の充電電圧をコンデンサＣ１及びＣ２にそのまま保持させることができる。
【００６２】
次に補正を実施する変調動作時（図６（ｂ）参照）には、スイッチＳＷ１６がオン状態になり、外部入力信号であるオフセット電流設定信号に基づいて生成された基準オフセットよって調整された電流値Ｉ１がＰ−ＭＯＳトランジスＴｒ３から出力され、抵抗Ｒ３で電流電圧変換される。この時、コンデンサＣ２の抵抗Ｒ３側の端子電圧は、スイッチＳＷ１６がオフ状態でとなり接地された状態である場合の電圧値、すなわち、電流値が０である自動光量制御の場合の電圧値と比較すると、Ｉ１×Ｒ３に相当する電圧値分だけ嵩上げされる。これにより、コンデンサＣ２におけるスイッチＳＷ８側の電圧値、すなわち電圧源２３０から出力される駆動電圧を、自動光量制御時に設定された目標光量に対応する電圧値を基準とすると、この値からＩ１×Ｒ３に相当する値分だけプラス側に補正することができる。尚、電流値Ｉ１は、電流源３２を構成するＰ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３のゲート電位を基準オフセットで制御することで得られた電流であり、その負荷は抵抗Ｒ３である。
【００６３】
以上のようにオフセット電流設定信号（これに基づく基準オフセット）で電流Ｉ１を調整し、電圧源２３０に保持された駆動電圧を嵩上げするように設定することで、補正量を正確に制御することができる。また、スイッチＳＷ２を発光素子ＬＤを点灯させる際の立ち上がり時にのみ数ｎｓ〜十ｎｓ程度オン状態として補正された電圧源２３０の駆動電圧を発光素子ＬＤに印加することで、補正量に基づく定電圧駆動を行うことができる。また、スイッチＳＷ１１−１は発光素子ＬＤを点灯中常にオン状態であり、電流源３０から自動光量制御時に設定された電流を出力することにより、スイッチＳＷ２がオンになり電圧駆動する時に、電流源３０は電圧源から見た負荷の変動を小さくする補償電流源として動作して発光素子ＬＤの端子電圧の変動を最小限にでき、点灯時にスイッチＳＷ２がオフ状態となった後は、電流駆動に移行する。図４では単純化の為にＳＷ１１−１は電圧駆動時にオフになるとしたが、オンであってもＳＷ２がオンである立ち上がり数ｎｓの期間は、低出力インピータンスで駆動される電圧駆動が支配的になり、回路動作としては同じである。
【００６４】
次に、以上のような補正がなされた駆動電流の波形と、これに基づいて駆動されることで発光素子ＬＤから出力されるレーザ光の積分光量との関係を図面を用いて詳細に説明する。
【００６５】
図７は、Ｃｉｎ特性が理想直線に近づくように補正した場合の駆動電流波形と積分光量との関係を示すグラフである。この際の補正量をＡとする。図９は、画像の輪郭を強調するためにＣｉｎ特性を理想直線よりも高く補正した場合の駆動電流波形と積分光量との関係を示すグラフである。この際の補正量をＢとする。また、図８は、補正量を無しとした場合の駆動電流波形と積分光量との関係を示すグラフである。尚、それぞれの図面において、（ａ）は発光素子ＬＤの発光時間が、駆動電流が収束するまでの時間よりも短い場合の駆動電流波形と積分光量との関係を示し、（ｂ）は発光素子ＬＤの発光時間が、駆動電流が収束するまでの時間である場合の駆動電流波形と積分光量との関係を示し、（ｃ）は発光素子ＬＤの発光時間が、駆動電流が収束するまでの時間よりも長い場合の駆動電流波形と積分光量との関係を示す。
【００６６】
図７及び図９において、発光素子ＬＤが発光を始める閾値電流以上の領域を図中にあるようにａ，ｂ，ｃ及びｄの４つの領域に区分けすると、駆動電流波形が理想的な矩形波になった場合の理想積分光量は（ａ＋ｃ）で表され、実際の立ち上がり及び下がりにおける遅延（波形のなまり）を加味した積分光量は（ｂ＋ｃ＋ｄ）で表される。したがって、Ｃｉｎ特性が理想直線に近づくように補正する場合（図７）、駆動電流が収束するまでの時間を最小パルス幅に設定してａ＝ｂ＋ｄが成立するように補正量（Ａ）を調整する（図７（ｂ）に相当）。これにより、最小パルス幅以上の領域でのＣｉｎ特性を理想直線に一致させる又は近づけることが可能となる。また、このように最小パルス幅における積分光量に基づいて補正量Ａを決定することにより、補正量を最小に抑えることが可能となり、結果として補正による画質の劣化を抑制することができる。また、画像の輪郭を強調するためにＣｉｎ特性を理想直線よりも高く補正する場合（図９）、駆動電流が収束するまでの時間を最小パルス幅に設定して最小パルス幅においてａ＜ｂ＋ｄとなるように補正量（Ｂ）を調整する（図８（ｂ）に相当）。すなわち、Ｂ＞Ａとなるような補正量を用いる。これにより、最小パルス幅以上の領域でのＣｉｎ特性を理想直線よりも大きくすることが可能となり、これに基づいて駆動することで画像の輪郭を強調することが可能となる。
【００６７】
尚、図８を参照すると明らかなように、補正量無しの場合では、発光素子ＬＤからの発光波形の大小に関わらず、（ａ）〜（ｃ）いずれの場合においてもａ＞ｄのため、Ｃｉｎ特性は常に理想直線を下を通ることになる。結果として、補正量無しの場合では、出力される画像の輪郭が薄くなり、ぼやけた状態となってしまう。
【００６８】
また、発光素子ＬＤから出力されるレーザ光量を大きくした場合（以下、光量大という）と小さくした場合（以下、光量小という）とにおける補正の効果について、図１０を用いて説明する。
【００６９】
図１０（ａ）は光量小での駆動電流波形を示す図である。また、図１０（ｂ）は光量大での駆動電流波形を示す図である。尚、図１０では光量小と光量大とで同じ補正量Ａを用いる。尚、補正量Ａは、光量小の場合にＣｉｎ特性が理想直線に一致する（但し、駆動電流が収束するまでの時間以上の領域）ように設定された値、すなわちａ＝ｂ＋ｄとなるように設定された値である。
【００７０】
まず、図１０（ａ）及び（ｂ）における駆動電流波形の立ち上がり部分に注目する。立ち上がりの時定数は配線の抵抗やスイッチのオン抵抗や配線の寄生容量等で決まる定数であるので、光量の大小にかかわらず一定である。時定数が同じであることから、図１０を参照すると明らかなように、駆動電流波形が発光閾値を超えるのは光量大の方が先である。したがって、立ち上がりのなまりに起因した理想直線からのＣｉｎ特性のずれの割合は、光量大と光量小とで比較すると、（ａ’／（ａ’＋ｃ’）＜（ａ／（ａ＋ｃ））となる。一方、立ち下がり時には、逆に発光閾値を超えるのは光量小の駆動電流波形の方が先であるので、（ｄ’／（ａ’＋ｃ’））＞（ｄ／（ａ＋ｃ））となる。
【００７１】
したがって、積分光量という観点から鑑みると、立ちあがり時及び立ち下がり時のどちらにおいても、レーザ光量を大きくするにつれてＣｉｎ特性が大きくなる（上側に移動する）ように寄与している。
【００７２】
また、立ち上がり及び立ち下がりの時定数が同じであるとすると、ａ’＞ｄ’となることから、（（ａ−ｄ））／（ａ＋ｃ））＞（（ａ’−ｄ’）／（ａ’＋ｃ’））＞０となり、レーザ光量を大きくする方が立ち上がり・下がりなまりの影響が小さくなることが分かる。また、補正量Ａは光量により変わらず一定であるので、積分光量の増分ｂ’とｂとは略等しい。
【００７３】
以上のことから、全ての積分光量に対する補正の効果は、（ｂ’／（ａ’＋ｂ’＋ｃ’））＜（ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ））となり、光量が大きくなると補正の効果が相対的に小さくなることが分かる。
【００７４】
このように、光量が大きくなるほど積分光量は大きくなり理想値に近づき、この反面、補正の効果は光量が大きくなるほど小さくなる。そこで本実施形態では、補正量を最小光量で積分光量が理想値になるように設定する。これにより、光量が大きくなった場合でもＣｉｎ特性が理想直線と略等しくなるように設定することができる。
【００７５】
以上のように、本実施形態によれば、外部から入力される信号（基準オフセット）により電圧駆動の電圧値を安定的且つ正確に調整することができるため、発光素子ＬＤオーバーシュート量を正確に制御することが可能となり、リンギング等の外部要因で変動する現象を利用することなく、所望するＣｉｎ特性を安定して得ることが可能となる。また、結果として画像を良好な画質で出力することが可能となる。
【００７６】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本実施形態では、上記した第１の実施形態における補正回路２５０の他の構成例を示す。尚、以下の説明において、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付す。
【００７７】
図１１は、本実施形態による補正回路２５０’の構成を示す回路図である。図１１に示すように、本実施形態では、第１の実施形態における電流源３２が、Ｎ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３２と、Ｐ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３３と、Ｎ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３２及びＰ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３３のソース電位を基準オフセットの電位に制御するオペアンプ２５１とを含んで構成された電流源３２’に置き換えられている。また、電流源３２’には、カレントミラー回路２５２，２５３が設けられており、これとは別に入力段及び出力段に抵抗Ｒ３１及びＲ３２又は抵抗Ｒ３３及びＲ３４を含んで構成されたバッファ回路が設けられている。尚、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４は全て抵抗値が等しく、その値がＲであるとする。また、図１１において点ａは図６においてコンデンサＣ２に接続されている点ａに相当する。
【００７８】
図１１に示すような構成とすることで、本実施形態では、補正範囲をプラス側及びマイナス側の両方とすることが可能となる。換言すれば、電圧源２３０における駆動電位を、目標光量に対応した電圧に対して正又は負の何れかに補正することが可能となる。尚、第１の実施形態ではプラス側のみであった。
【００７９】
次に、図１１に示す補正回路２５０’の回路動作を以下に説明する。スイッチＳＷ１６は図６に示すスイッチＳＷ１６と同じ機能を持つスイッチであり、補正量を決定する電流値の出力をオン／オフする。したがって、上述したように、補正を実施しない自動光量制御の期間では、スイッチＳＷ１６をオフ状態とする。また、図６では、スイッチＳＷ１６がオフ状態の場合、補正回路２５０の出力は接地されており、この状態を基準にしてプラス側に補正を行っていた。これに対し本実施形態では、図１１に示すように、スイッチＳＷ１６がオフ状態の場合、点ａの電圧（つまり補正回路２５０’の出力）は、電源電圧ＡＶＤＤを抵抗Ｒ３３、抵抗Ｒ３４とで分圧した電圧、すなわちＡＶＤＤ／２（＝Ｒ×ＡＶＤＤ／２Ｒ）となる。したがって、本実施形態での補正は、ＡＶＤＤ／２の電圧値を基準にして行われる。
【００８０】
補正動作時にはスイッチＳＷ１６をオン状態とし、これを介して流出する電流値又は流入する電流値を調整することで、プラス側又はマイナス側に補正を行う。尚、図１１には、プラス側に補正を実施する場合（つまりスイッチＳＷ１６を介して電流を流出する場合）の電流の流れが示されている。このようにプラス側に補正する場合、基準オフセットがＡＶＤＤ／２よりも大きくなるように設定する。この時に流れる電流Ｉ１及びＩ２の関係式は、図１１中の点ａの電圧値をＶａとし、点ｂの電圧値をＶｂとし、オペアンプ２５１が入力オフセット電圧＝０で且つゲイン無限大の理想的なアンプだとすると、以下の式１から式４に示すようになる。
【数１】
2005063997.tif 000003
【００８１】
また、Ｎ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３２に電流が流れる場合、Ｎ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３２とＰ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３３とのゲートに共通に接続されている端子の電圧は、共通に接続されているＮ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３２とＰ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３３とのソースである点ｂの端子の電圧よりも大きな値となるため、Ｐ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３３に流れる電流は無視できる程度に小さい。したがって、Ｐ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３３とカレントミラー回路２５３を構成しているＮ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３４及び３５に流れる電流は略０であり、図１１に示すような電流の流れとなる。このように本実施形態では、電圧源２３０の駆動電圧をプラス側に補正する場合、Ｐ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３６を用いて電圧源２３０のコンデンサＣ２又はＣｄに電荷を流入する。
【００８２】
そこで、上記式１〜式４を解くと、基準オフセットとＶａが等しくつまりＶｂ＝Ｖａとなり、基準オフセットの電圧値を調整することで補正量を設定できることが解る。
【００８３】
尚、図１１ではプラス側に補正を実施する場合を例にして説明したが、マイナス側に補正する場合には、基準オフセットをＡＶＤＤ／２よりも小さくなるように設定する。これにより、プラス側に補正する場合とは逆に、Ｐ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３１，Ｔｒ３６及びＮ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３６に流れる電流が略０となり、スイッチＳＷ１６を介して点ａからＮ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３５に電流が流れ込むことで，マイナス側への補正が可能となる。すなわち、Ｎ−ＭＯＳトランジスタＴｒ３５を用いて電圧源２３０のコンデンサＣ２又はＣｄに蓄積された電荷を放電して、駆動電圧をマイナス側に補正する。
【００８４】
以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、外部から入力される信号（基準オフセット）により電圧駆動の電圧値を安定的且つ正確に調整することができるため、発光素子ＬＤオーバーシュート量を正確に制御することが可能となり、リンギング等の外部要因で変動する現象を利用することなく、所望するＣｉｎ特性を安定して得ることが可能となる。また、結果として画像を良好な画質で出力することが可能となる。更に、本実施形態では、補正範囲をプラス側及びマイナス側の両方とすることが可能となるため、より自由度を持って補正を行うことが可能となる。尚、他の構成は、第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００８５】
〔他の実施形態〕
以上、説明した実施形態は本発明の好適な一実施形態にすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、リンギング等の外部要因で変動する現象を利用することなく、所望するＣｉｎ特性を安定して得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光素子駆動装置の全体構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る発光素子駆動装置のドライバ１００の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の発光素子駆動装置を備える画像形成装置の一態様であるレーザゼログラフィにおけるレーザ走査系の構成例を示す図である。
【図４】図２に示すドライバ１００における発光素子ＬＤを点灯するための概略構成を示すブロック図であり、（ａ）は発光素子ＬＤを電圧駆動する際の接続構成を示す回路図であり、（ｂ）は発光素子ＬＤを電流駆動する際の接続構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第１の実施形態において補正量を無し，Ａ又はＢとした場合の駆動電流の積分値と積分光量との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は図１及び図２におけるドライバ１００の回路構成における補正回路２５０とこれに関連する周辺回路とを抜粋した図であり、（ｂ）は（ａ）におけるスイッチＳＷ２，ＳＷ８，ＳＷ１１，ＳＷ１１−１及びＳＷ１６の切り替え（オン／オフ）動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態においてＣｉｎ特性が理想直線に近づくように補正した場合（補正量Ａ）の駆動電流波形と積分光量との関係を示すグラフである。
【図８】Ｃｉｎ特性を補正しない場合（補正無し）の駆動電流波形と積分光量との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第１の実施形態において画像の輪郭を強調するためにＣｉｎ特性を理想直線よりも高く補正した場合（補正量Ｂ）の駆動電流波形と積分光量との関係を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は光量小での駆動電流波形を示す図であり、（ｂ）は光量大での駆動電流波形を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による補正回路２５０’の構成を示す回路図である。
【図１２】（ａ）は内部抵抗が高いレーザの出射光を高速変調する方法として電圧駆動を用いた場合の従来技術（特許文献１）の構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す駆動回路における半導体レーザ７０３の発光波形を示すグラフである。
【図１３】（ａ）はＣｉｎ特性を改善するための他の従来技術（特許文献２）を示す回路図であり、（ｂ）は（ａ）に示す駆動回路におけるレーザダイオード８１０の発光波形を示すグラフである。
【図１４】（ａ）は半導体レーザ９０２から出力される光量の積分値を所望の値とするための他の従来技術（特許文献３）を示す回路図であり、（ｂ）は（ａ）による駆動電流の波形を示すグラフである。
【符号の説明】
１０、１８  発光素子駆動装置            １０５  負荷
１０ｄ  レーザ光源                      １１  受光器
１２  ポリゴンミラー                    １３、１４、１５  レンズ
１６  感光体表面                        １７  ＳＯＳセンサ
２１、２２  乗算器                      ２８  インバータ
２３、２４、２１４、２１５  負荷        ８１  遅延回路
８２  排他的論理和回路                  １５０  バス
１００１〜１００３２、１００  ドライバ      ＰＤ  受光器
２００  共通制御電位設定回路            ２１６  定電圧源
２３０  電圧源                          ２５０、２５０’  補正回路
２５２、２５３  カレントミラー回路      ２１２、２１３  定電流源
３００  電流アンプ                      ４００  光量モニタ
５００  強制点灯回路                    ６００  ＡＰＣ回路
７００  電流生成回路                    ８００  電圧印加時間調整回路
２６、３４、３５、６１、２１１、２５１  演算増幅器（オペアンプ）
３０、３１、３２、３２’、４５０、４６０  電流源
１１０、２２０  サンプルホールド回路
ＬＤ１〜ＬＤ３２  発光素子
Ｖｒｅｆ、Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２  ＡＰＣ基準電圧
ＣＯＵＴ、ＬＤＯＵＴ、ＬＤＣＯＭ  端子
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ１１、Ｒ２１、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４  抵抗
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３−１、Ｃ４−１、Ｃ３−２、Ｃ４−２、Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃｄ、Ｃｄ１〜Ｃｄ３２、Ｃｆｂ３２〜Ｃｆｂ３２  コンデンサ
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ５−１、ＳＷ５−２、ＳＷ５−３、ＳＷ５−４、ＳＷ６−１、ＳＷ６−２、ＳＷ６−３、ＳＷ６−４、ＳＷ７、ＳＷ８、ＳＷ１１、ＳＷ１１−１、ＳＷ１１−２、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ１５−１、ＳＷ１５−２、ＳＷ１６、ＳＷ１９、ＳＷｆｂ１〜ＳＷｆｂ３２  スイッチ
Ｔｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ３１、Ｔｒ３３、Ｔｒ３６  Ｐ−ＭＯＳトランジスタ
Ｔｒ３２、Ｔｒ３４、Ｔｒ３５  Ｎ−ＭＯＳトランジスタ
【図１】
2005063997.tif 000004
【図２】
2005063997.tif 000005
【図３】
2005063997.tif 000006
【図４】
2005063997.tif 000007
【図５】
2005063997.tif 000008
【図６】
2005063997.tif 000009
【図７】
2005063997.tif 000010
【図８】
2005063997.tif 000011
【図９】
2005063997.tif 000012
【図１０】
2005063997.tif 000013
【図１１】
2005063997.tif 000014
【図１２】
2005063997.tif 000015
【図１３】
2005063997.tif 000016
【図１４】
2005063997.tif 000017