CN102474070B - 多光束激光器功率控制电路以及使用其的图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种多光束激光器功率控制电路，包括：光接收元件，接收从半导体激光器输出的功率，以控制具有多个半导体激光器的半导体激光器阵列的输出功率；自动功率控制电路(APC电路)，基于接收的相对应的自动功率控制执行信号而控制从半导体激光器输出的发射功率，以便基于光接收元件的输出而将被设置为预定发射功率；以及APC执行信号输入端子，输入相对应的自动功率控制执行信号，其中，当输入到相对应的APC执行信号输入端子的多个APC执行信号重叠时，将要优先操作的自动功率控制电路(APC电路)基于APC执行信号的输入定时而确定，并被操作。

Description

多光束激光器功率控制电路以及使用其的图像形成设备
技术领域
本发明涉及图像形成设备中使用的多光束激光器功率控制电路，更具体地，涉及使用光电二极管检测多个半导体激光器的输出功率以及按期望控制输出功率的多光束激光器功率控制电路。
背景技术
在打印机、光盘、光通信等等中，半导体激光器由于他们的紧凑尺寸、低成本、以及易于通过简单地流过电流而获得激光因而得到了广泛的使用。然而，半导体激光器的电流-输出功率(光量)特性取决于环境温度而改变。由于该特点，需要执行特殊的输出功率控制以便获得固定(恒定)光输出功率。将功率(光输出功率)控制称为自动功率控制(Automatic Power Control，APC)。
在自动功率控制(APC)中，在实际上使用半导体激光器之前，操作半导体激光器，以便使用光电二极管(FD)来接收半导体激光器的输出功率。然后，将当光电二极管(FD)的输出达到预定水平(level)时的电流值存储在存储装置中。通过使用电流值，控制输出功率以获得稳定的输出功率。最近，随着打印机中写入速率的提高等等，同时驱动以阵列形状布置的多个半导体激光器的方法变得流行。在这样的半导体激光器阵列中，无疑要集成用于自动功率控制(APC)的光电二极管。但是，光电二极管的数量可以比半导体激光器的数量更少；有时，只集成一个光电二极管。
当光电二极管(FD)的数量只有一个时，需要一个接一个地单独驱动半导体。图7是示出现有技术的多光束激光器功率控制电路15、半导体激光器阵列(多光束单元)5、以及图像控制电路54之间的关系的方框图。如图7所示，半导体激光器阵列(多光束单元)5包括两个半导体激光器(LD1、LD2)以及与每个半导体激光器(LD1、LD2)相对应的仅仅一个光电二极管3。
在图7的半导体激光器阵列(多光束单元)5中，如果对该两个半导体激光器(LD1、LD2)同时执行自动功率控制(APC)，则光电二极管3将来自两个半导体激光器(LD1、LD2)的总输出功率视为两个半导体激光器(LD1、LD2)的每个的基本输出功率。即，在这种情况下，在来自两个半导体激光器(LD1、LD2)的功率输出变得充分之前，可以终止APC。
为了解决这样的不方便，传统地，例如，存在一种已知的定时图，其中，在相对应的APC执行信号(APC1，APC2)输入到多光束激光器功率控制电路15时的多个定时之间，插入时间余量，鉴于由于基板(substrate)布线的寄生电阻/电容等等，确定时间余量以便当APC执行信号(APC1，APC2)输入到多光束激光器功率控制电路15时防止APC执行信号(APC1，APC2)相互重叠，APC执行信号(APC1，APC2)与两个半导体激光器相对应，且从在多光束激光器功率控制电路15的前级中提供、并控制多光束激光器功率控制电路15的图像控制电路54中输出(见例如专利文件1的图8的定时图、专利文件2的图9的定时图、以及专利文件3的图8的定时图)。
发明内容
本发明将要解决的问题
如图7所示，通常，多光束激光器功率控制电路15以及多光束激光器功率控制电路15的前级中提供的图像控制电路54布置在不同的基板中。在该配置中，为了降低外部噪声的影响，可以在多光束激光器功率控制电路15的前级中插入LPF(低通滤波器)电路52等等，以避免由于周围外部噪声的自动功率控制(APC)的故障。即，在多个通道上顺序执行自动功率控制(APC)的情况下，由于LPF(低通滤波器)电路52，可以向APC执行信号中添加另外的延迟分量。另外，延迟分量可以取决于LPF(低通滤波器)电路52而改变。因此，鉴于延迟分量的变化，需要确定APC执行信号(通道)之间的时间余量。
另一方面，限制了能够执行自动功率控制(APC)的时间期间。例如，如图8所示，在能够执行高速打印的激光打印机等等中，写入一行的扫描时间可以等于或者小于200μs，可以只允许大约5μs用于执行自动功率控制(APC)。
执行自动功率控制(APC)的时间期间越长，就能够越准确地控制半导体激光器的输出功率。从该观点来看，执行自动功率控制(APC)的时间期间越长越好。一般地，该时间期间等于或者小于2μs。在用于多个通道的自动功率控制(APC)要求在自动功率控制(APC)允许的限制时间期间之内执行的条件下，适当设置的APC执行信号(通道)之间的时间余量变成自动功率控制(APC)的时间期间的实际损失，并且是调节半导体激光器的输出功率中的不利因素。
本发明根据以上情况进行，可以提供多光束激光器功率控制电路，鉴于基板配置以及低通滤波器(噪声降低电路)的影响，即使当半导体激光器的数量添加时，也能够控制执行准确的自动功率控制(APC)尽可能长的长期间，而不必执行图像控制电路的自动功率控制(APC)，并且提供使用该多光束激光器功率控制电路的图像形成设备。
用于解决问题的装置
根据本发明的方面，多光束激光器功率控制电路包括：光接收元件，接收从半导体激光器输出的功率，以控制具有多个半导体激光器的半导体激光器阵列的输出功率；自动功率控制电路(APC电路)，接收相对应的自动功率控制执行信号(APC执行信号)，以及基于接收的相对应的自动功率控制执行信号(APC执行信号)而控制从半导体激光器输出的发射功率，以便基于光接收元件的输出而将从各个半导体激光器输出的发射功率设置为预定发射功率；以及APC执行信号输入端子，输入相对应的自动功率控制执行信号，输入的自动功率控制执行信号的数量与自动功率控制电路(APC电路)的数量相对应。另外，在多光束激光器功率控制电路中，当输入到相对应的APC执行信号输入端子的多个APC执行信号在时域重叠时，将要优先操作的自动功率控制电路(APC电路)基于多个APC执行信号的输入定时而确定，然后操作。
另外，在根据本发明的方面的多光束激光器功率控制电路中，在APC执行信号的输入定时，可以优先操作与较早输入的APC执行信号相对应的自动功率控制电路(APC电路)；否则，在APC执行信号的输入定时，可以优先操作与较迟输入的APC执行信号相对应的自动功率控制电路(APC电路)。
另外，根据本发明的方面的多光束激光器功率控制电路可以包括报告单元，用于外部报告指示当接收的多个APC执行信号在时域重叠时接收的多个APC执行信号相重叠的信息。
另外，在根据本发明的方面的多光束激光器功率控制电路中，当同时接收多个APC执行信号时，可以基于预定优先次序而优先操作自动功率控制电路(APC电路)。
根据本发明的方面，提供包括任意一个上述多光束激光器功率控制电路的图像形成设备。
本发明的效果
根据本发明实施例，向多光束激光器功率控制电路发送APC执行信号变成可能，而不必执行复杂的定时控制，包括，例如，控制布置在多光束激光器功率控制电路的前级中的图像控制电路中的由于周围外部噪声的延迟。例如，即使当每个指示APC执行状态的两个或者以上的APC执行信号从布置在前级的图像控制电路发送时，通过确定APC执行信号的优先次序而不导致APC执行信号之间的重叠，多光束激光器功率控制电路执行自动功率控制(APC)也变为可能。另外，当在短时间期间之内执行多个自动功率控制(APC)时，可以顺序执行多个自动功率控制(APC)，而不必在APC执行信号(通道)之间设置时间余量。由于该特点，执行更准确的自动功率控制(APC)变为可能。
另外，降低执行自动功率控制(APC)所要求的时间期间从而使能实现高速的图像形成设备变为可能。
专利文件1：日本专利申请公报No.2006-035703
专利文件2：日本专利申请公报No.2005-153283
专利文件3：日本专利申请公报No.2001-257418
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的多光束激光器功率控制电路的示意方框图；
图2是根据本发明第一实施例的与基于APC信号选择电路中采用的选择逻辑的示例相对应的示例性定时图；
图3是根据本发明第一实施例的与基于APC信号选择电路中采用的另一选择逻辑的示例相对应的示例性定时图；
图4是根据本发明第一实施例的APC信号选择电路的电路图的示例；
图5是包括用于外部报告指示APC执行信号相互重叠的信息的信号的示例性定时图；
图6是根据本发明第一实施例的APC信号选择电路的电路图的另一示例；
图7是示出现有技术的多光束激光器功率控制电路、半导体激光器阵列(多光束单元)、以及图像控制电路之间的关系的方框图；以及
图8是示出在一行扫描期间、APC执行允许期间、有效写入期间、以及考虑到多光束激光器功率控制电路的延迟的损失期间之间的关系的示意图。
附图标记说明
LD1、LD2：半导体激光器
3：光电二极管
5：半导体激光器阵列(多光束单元)
6：APC信号选择电路
10、11、12：APC控制电路
15、16：多光束激光器功率控制电路
24：RS锁存电路
26：延迟电路
54：图像控制电路
具体实施方式
以下，将参考伴随附图描述本发明的优选实施例。
第一实施例
图1是根据本发明第一实施例的多光束激光器功率控制电路16的示意方框图。在图1中，除多光束激光器功率控制电路16的方框图之外，还包括半导体激光器阵列(多光束单元)5的方框图。
如图1所示，半导体激光器阵列(多光束单元)5包括两个半导体激光器(LD1、LD2)以及与该两个半导体激光器(LD1、LD2)相对应的一个光电二极管3。另外，图1的多光束激光器功率控制电路16包括APC信号选择电路6、用于LD1的APC控制电路11、以及用于LD2的APC控制电路12、还有外部输入APC执行信号的APC执行信号输入端子。APC执行信号输入到各个APC执行信号输入端子，APC执行信号的数量与APC控制电路11以及12的数量相对应。
另外，在图1中，标记“XAPC1”以及“XAPC2”指的是来自外部电路(诸如图像控制电路)的APC执行信号(“外部APC执行信号”)。如上所述，在该说明书中，假定当APC执行信号是“低(Low)”时，将执行APC(“APC执行逻辑”)。APC信号选择电路6接收“XAPC1”以及“XAPC2”。然后，在接收的“XAPC1”以及“XAPC2”两者都是“低”时的期间中(即，在APC执行逻辑中)，在输入“XAPC1”以及“XAPC2”两者(即，变成“低”)的定时(“XAPC1”以及“XAPC2”两者的输入定时)，APC信号选择电路6选择一个接收信号从而APC信号选择电路6设置所选择的一个为“低”，另一个为“高(High)”，输出结果作为“内部XAPC 1”以及“内部XPA2”。标记“内部XAPC 1”以及“内部XPA2”分别指的是由APC信号选择电路6基于“XAPC1”以及“XAPC2”而细微调节的APC执行信号，在多光束激光器功率控制电路16内部发送(“内部APC执行信号”)。“内部XAPC 1”输入到APC控制电路11以控制半导体激光器LD1的APC执行。类似地，“内部XAPC 2”输入到APC控制电路12以便控制半导体激光器LD2的APC执行。
如上所述，在“XAPC1”以及“XAPC2”两者都是“低”的期间中，APC信号选择电路6选择“XAPC1”以及“XAPC2”信号之一，设置选择的信号为“低”，设置另一信号为“高”，输出信号作为“内部XAPC 1”以及“内部XPA2”。在这种情况下，例如，在APC执行信号两者(“XAPC1”以及“XAPC2”)的输入定时，APC信号选择电路6可以采用将较高优先级给予与较早输入的APC执行信号相对应的APC控制电路的操作的选择逻辑(即，APC信号选择电路6只设置内部APC执行信号为“低”，内部APC执行信号与较早输入的外部APC执行信号相对应)。图2是与该选择逻辑相对应的定时图的示例。
图2是专用于双通道LD-A的多光束激光器功率控制电路的示例性定时图。在该定时图中，标记“RST”指的是多光束激光器功率控制电路16的复位信号，当复位信号是“低”时，解除(release)复位状态。标记“XAPC1”以及“XAPC2”指的是外部APC执行信号，当相对应的外部APC执行信号是“低”时，执行APC(APC执行逻辑)。即，“XAPC1”以及“XAPC2”是“低”的状态指示各个LD1以及LD2的APC的各个执行被外部指令。标记“内部XAPC1”以及“内部XAPC2”指的是内部APC执行信号。内部APC执行信号是“低”的状态指示执行相对应的APC(APC执行逻辑)。即，当“内部XAPC1”以及“内部XAPC2”是“低”时，实际执行各个LD1以及LD2的APC。
返回参考图2，在解除RST之后，在期间(1)，“XAPC1”以及“XAPC2”具有他们自己的“低”期间；因此，单独执行用于相对应的半导体激光器(LD1、LD2)的APC。
接下来，在期间(2)，存在“XAPC1”以及“XAPC2”两者都是“低”的期间。然而，在该期间之前，“XAPC1”比“XAPC2”更早变成“低”。因此，在该期间中，即使当“XAPC2”变成“低”时，“内部XAPC2”仍保持“高”。在那之后，只有当“XAPC2”保持“低”并且“XAPC1”为“高”时，“内部XAPC2”才变为有效(“低”)。
在期间(3)，与期间(2)的期间相反，当“XAPC2”保持“低”时，“XAPC1”变为“低”。也在这种情况下，直到“XAPC2”变成“高”时，“内部XAPC1”才变为有效(“低”)。
如上所述，图2示出表示以下情况的定时图的示例，在该情况下，在外部APC执行信号的输入定时，APC信号选择电路6采用将较高优先级给予与较早输入的外部APC执行信号相对应的APC控制电路的操作的选择逻辑。然而，相反，信号选择电路6可以采用将较高优先级给予与较迟输入的外部APC执行信号相对应的APC控制电路的操作的另一选择逻辑。图3示出与选择逻辑相对应的定时图的示例。
接下来，图4示出基于“将较高优先级给予与较早输入的外部APC执行信号相对应的APC控制电路的操作”的选择逻辑的示例性APC信号选择电路6，选择逻辑在图2的定时图中说明。在APC信号选择电路6中，分别给出“XAPC1”或者“XAPC2”与“RST”之间的逻辑和(OR)作为“XAPC1a”或者“XAPC2a”。NOR类型RS锁存电路24只选择较早输入的“XAPC1a”以及“XAPC2a”中的一个作为有效。基于该选择结果，NOR类型RS锁存电路24输出“内部XAPC1”以及“内部XAPC2”。如上所述，“内部XAPC1”以及“内部XAPC2”是多光束激光器功率控制电路16内的APC执行信号(内部APC执行信号)。
在现有技术中，“XAPC1”以及“XAPC2”直接用作“内部XAPC1”以及“内部XAPC2”。然而，通过添加如图4所示的根据本发明实施例的小规模电路，可以避免出现由于多个通道之间同时执行APC而造成的功率控制误差。
另外，如图4所示，APC信号选择电路6可以包括当例如在多个通道中同时输入APC执行信号时延迟相对应的APC执行信号的延迟电路26。通过具有图4中的延迟电路26，延迟APC信号选择电路6内的“XAPC2a”信号，以便将较高优先级给予“XAPC1a”信号，结果，只有“内部XAPC1”变为低。即，将较高优先级给予LD1的APC执行。
如上所述，通过插入如图4所描述的延迟电路26，当同时输入多个APC执行信号时，可以确定哪个半导体激光器具有执行APC的较高优先级。
生成指示APC执行信号的重叠的信号的实施例
首先，图5是包括当多个通道的APC执行信号在时域重叠时外部报告APC执行信号的重叠的信号(外部报告信号)的定时的定时图。
在图5的定时图中，“XERR”信号与外部报告信号相对应。“XERR”信号的“低”状态指示重叠APC执行信号。在这种情况下，如果“XERR”信号仅仅报告APC执行信号精确重叠的期间，则因为APC执行信号重叠期间是诸如几个ns(纳秒)的非常短的期间，所以不能由外部接收器件(例如，控制电路)准确地检测期间。为了克服该不方便，如图5的定时图所示，APC信号选择电路6添加几个μs(微秒)(在图5中一个μs)到APC执行信号重叠期间，以延长报告信号。
图6示出生成延长报告信号的示例性APC信号选择电路6。除图6的电路包括OR(或)电路28以及延迟部分之外，图6的电路基本上与图4的相同，OR电路28接收“XAPC1a”以及“XAPC2a”信号。
延迟部分包括具有连接到电阻器30以及电容器32的输入的反相器电路34。“XAPC1a”以及“XAPC2a”两者变为“低”，则“XERR”信号立即为“低”。然而，即使当“XAPC1a”以及“XAPC2a”的至少一个返回到“高”时，由于电阻器30的电阻以及电容器32的电容所形成的时间常数，在“XERR”信号从“低”到“高”的期间之间生成延迟。通过这种方法，可以延长报告信号的期间。
其他实施例
在上述说明中，描述了专用于双通道LD-A的多光束激光器功率控制电路的配置。然而，本发明也可以应用于具有三个或者以上通道的用于LD-A的多光束激光器功率控制电路，本发明可以以类似于如上所述的用于两个通道的LD-A的方式在用于三个或者以上通道的电路中实现。
另外，通过在图像形成设备中使用上述多光束激光器功率控制电路，可以实现能够降低允许APC执行的准确时间期间的高速图像形成设备。
本申请基于并要求2009年8月21日提交的日本专利申请No.2009-192349的优先权，在此其全部内容通过引用而并入。

Claims (6)

1.一种多光束激光器功率控制电路，包括：
光接收元件，配置为接收从半导体激光器输出的功率，以控制具有多个半导体激光器的半导体激光器阵列的输出功率；
自动功率控制电路（APC电路），配置为接收相对应的自动功率控制执行信号（APC执行信号），以及基于所接收的相对应的自动功率控制执行信号（APC执行信号）而控制从半导体激光器输出的发射功率，以便基于来自光接收元件的输出而将从各个半导体激光器输出的发射功率设置为预定发射功率；以及
自动功率控制执行信号输入端子，配置为输入相对应的自动功率控制执行信号，输入的自动功率控制执行信号的数量与该自动功率控制电路（APC电路）的数量相对应，其中
当输入到该相对应的自动功率控制执行信号输入端子的多个自动功率控制执行信号在时域重叠时，将要优先操作的该自动功率控制电路（APC电路）基于该多个自动功率控制执行信号的输入定时而确定，并被操作。
2.根据权利要求1所述的多光束激光器功率控制电路，其中
在该自动功率控制执行信号的输入定时，优先操作与较早输入的自动功率控制执行信号相对应的自动功率控制电路（APC电路）。
3.根据权利要求1所述的多光束激光器功率控制电路，其中
在该自动功率控制执行信号的输入定时，优先操作与较迟输入的自动功率控制执行信号相对应的自动功率控制电路（APC电路）。
4.根据权利要求1所述的多光束激光器功率控制电路，还包括：
报告单元，配置为外部报告如下信息，该信息指示当所接收的多个自动功率控制执行信号在时域重叠时，所接收的多个自动功率控制执行信号重叠。
5.根据权利要求1所述的多光束激光器功率控制电路，其中
当同时接收多个自动功率控制执行信号时，基于预定优先次序而优先操作自动功率控制电路（APC电路）。
6.一种图像形成设备，包括：
根据权利要求1至5中任意一项所述的多光束激光器功率控制电路。
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