JP2005262481A - Light beam emission controller - Google Patents

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周穂 池田
Hideki Moriya
秀樹 守屋
Hidehiko Yamaguchi
英彦 山口
Masao Omori
雅夫 大森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the power consumption of a buffer amplifier while maintaining the charging and discharging capability quickly following a significant change when a decoupling capacitor is charged and the decoupling capacitor is discharged by the buffer amplifier to stabilize the voltage value of voltage driving in a driving circuit to emit light beams by voltage driving during a transition period and by current driving during a stable period. <P>SOLUTION: Even when the increase of current consumption due to the expansion (fluctuation control) of the electrostatic capacity of a decoupling capacitor Cd is required by using a variable current source Isnk for charging as a dummy fixed electric current source during discharging and a variable current source Isrc for discharging as the dummy fixed electric current source during charging, to consider a crash of an operational amplifier OP due to the fluctuation of a current source not applied in charging or discharging is not required, the electric current source can be relatively small and current consumption of the operational amplifier OP can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、画像データに基づいて光源から発光する光ビームを走査し、像担持体上に静電潜像を形成した後に現像し、記録媒体上に画像を転写することで画像を形成する画像形成装置に用いられ、前記光源から発光する光ビームの発光を制御する光ビーム発光制御装置に関するものである。   The present invention scans a light beam emitted from a light source based on image data, forms an electrostatic latent image on an image carrier, develops it, and transfers the image onto a recording medium to form an image. The present invention relates to a light beam emission control device that is used in a forming apparatus and controls light emission of a light beam emitted from the light source.

従来、画像形成装置では、光源としてレーザーから発光する光ビームを画像データに基づいて照射し、これをポリゴンミラー等の走査手段で走査(主走査)し、fθレンズ等の光学系を介して、予め帯電露光された像担持体(感光体ドラム等)へ静電潜像を記録すると共に、トナーを供給して顕像化する現像処理を実行した後、トナー像を所定の記録媒体(記録用紙)に転写することで画像を得るようになっている。   Conventionally, an image forming apparatus irradiates a light beam emitted from a laser as a light source based on image data, scans it with a scanning means such as a polygon mirror (main scanning), and passes through an optical system such as an fθ lens. An electrostatic latent image is recorded on an image carrier (photosensitive drum or the like) that has been charged and exposed in advance, and a developing process is performed in which toner is supplied to make the image visible, and then the toner image is transferred to a predetermined recording medium (recording paper). ) To obtain an image.

ところで、近年、VCSELと称される面発光レーザーが、上記画像形成装置の光源として適用されている。この面発光レーザーでは、同時期に複数本(例えば32本)の光ビームを同一面から照射することが可能となっている。すなわち、複数本の主走査が同時に実行されるため、画像形成の処理速度を飛躍的に向上することができる。   Incidentally, in recent years, a surface emitting laser called VCSEL has been applied as a light source of the image forming apparatus. In this surface emitting laser, it is possible to irradiate a plurality of (for example, 32) light beams from the same surface at the same time. That is, since a plurality of main scans are executed simultaneously, the processing speed of image formation can be dramatically improved.

面発光レーザーは、一般のレーザーに比べて、内部抵抗が高いため、電圧駆動すると大きな電流が流れて好ましくない。そこで、過渡期には電圧駆動で発光させ、定常的には定電流駆動によって発光させている(特許文献1参照)。   Since the surface emitting laser has a higher internal resistance than a general laser, a large current flows when driven by voltage, which is not preferable. Therefore, light is emitted by voltage drive during the transition period, and light is emitted by constant current drive (see Patent Document 1).

ところで、レーザーを電圧駆動及び電流駆動するときの電圧源からの電圧を安定させるため、デカップリングコンデンサCdを設け、制御電圧に基づいてバッファアンプによって充電・放電を行っている(特許文献2参照)。   By the way, in order to stabilize the voltage from the voltage source when the laser is voltage-driven and current-driven, a decoupling capacitor Cd is provided, and charging / discharging is performed by a buffer amplifier based on the control voltage (see Patent Document 2). .

デカップリングコンデンサCdの容量(静電容量)は、このデカップリングコンデンサCdからレーザー(発光素子)までの配線における寄生容量に基づいて定められるが、デカップリングコンデンサCdの容量が大きければ大きいほど、レーザー駆動電圧は安定する。   The capacitance (capacitance) of the decoupling capacitor Cd is determined based on the parasitic capacitance in the wiring from the decoupling capacitor Cd to the laser (light emitting element). The larger the capacitance of the decoupling capacitor Cd, the more the laser. The drive voltage is stable.

しかし、必要以上に大きい容量にすると、充電に時間を要し、この結果、レーザー駆動電圧をレーザ温度に応じて補正しようと制御電圧を上昇させてもレーザ点灯時のレーザ端子電圧はそれに追従できずに光量が目標値からずれて目標画像濃度が得られないという画質上の問題を生じる。   However, if the capacity is larger than necessary, charging takes time, and as a result, even if the control voltage is increased to correct the laser drive voltage according to the laser temperature, the laser terminal voltage at the time of laser lighting can follow it. Therefore, there is a problem in image quality that the target image density cannot be obtained because the light amount deviates from the target value.

このため、前述の駆動電圧安定性と、立ち上がりとの双方で許容できる程度の容量とするのが好ましい。   For this reason, it is preferable to set the capacity to an extent acceptable for both the above-described drive voltage stability and the rise.

例えば、前記寄生容量が10pF程度であり、駆動電圧の許容変動幅が1%とすると、デカップリングコンデンサCdは、1000pFとなる。この程度であれば、立ち上がりに多大な影響を及ぼすことがなく、駆動電圧の変動を抑制することができる。   For example, if the parasitic capacitance is about 10 pF and the allowable fluctuation range of the drive voltage is 1%, the decoupling capacitor Cd is 1000 pF. If it is this level, it will not have a big influence on a start-up and the fluctuation | variation of a drive voltage can be suppressed.

ところで、充電は、制御電圧がデカップリングコンデンサCdの両端電圧よりも高いとき実行され、この差が大きい場合(環境温度変化、面内光量補正等)、バッファアンプの吐き出し用電流源の駆動能力を上げ、迅速に充電を行う必要がある。そこで、バッファアンプに搭載する充電用電流源を可変とすることで対応することができる(図9(A)参照)。   By the way, the charging is executed when the control voltage is higher than the voltage across the decoupling capacitor Cd. When this difference is large (environmental temperature change, in-plane light amount correction, etc.), the drive capability of the current source for discharging the buffer amplifier is reduced. Need to be charged quickly. Therefore, this can be dealt with by changing the charging current source mounted on the buffer amplifier (see FIG. 9A).

一方、放電は、制御電圧がデカップリングコンデンサCdよりも低いとき実行され、この差が大きい場合(環境温度変化、面内光量補正等)、バッファアンプの吸い込み電流源の駆動能力を上げ、迅速に放電を行う必要がある。そこで、バッファアンプに搭載する放電用電流源を電流を制限せず可変とすることで対応することができる(図9(B)参照)。   On the other hand, the discharge is executed when the control voltage is lower than the decoupling capacitor Cd. When this difference is large (environmental temperature change, in-plane light amount correction, etc.), the driving ability of the sink current source of the buffer amplifier is increased and quickly It is necessary to discharge. Therefore, this can be dealt with by making the discharge current source mounted on the buffer amplifier variable without limiting the current (see FIG. 9B).

ここで、温度変動や光量に対し補正を高速に正確に行おうとすると上記充電及び放電の双方の能力を高める必要から、当該双方の電流源(充電用電流源、放電用電流源)を可変とすることが考えられる(図9(C)参照)。
特開2003−347663公報 特開2002−335038公報
Here, since it is necessary to improve both the charging and discharging capacities in order to correct the temperature fluctuation and the light quantity accurately at high speed, both current sources (charging current source, discharging current source) can be made variable. (See FIG. 9C).
JP 2003-347663 A JP 2002-335038 A

しかしながら、充電用電流源及び放電用電流源を共に可変とすると、制御電圧が変動しない時には電流の出入りがゼロなので吐き出し電流=吸出し電流(図9(D)参照)となるが、このときの電流値はMOSトランジスタのゲート酸化膜厚やチャンネル長精度などで相互コンタクタンスgmの変動となり同じ制御電圧であっても変動する。この電流値が小さ過ぎるとアンプの周波数特性が変わり最悪発振に到る。このため通常最悪条件でも周波数特性に影響が無い電流値となるようにトランジスタを設計する。ところがこのように電流が一定以下にならないように設計するため逆にプロセスが逆方向に振れると電流が大きくなる。   However, if both the charging current source and the discharging current source are variable, the current flowing in and out is zero when the control voltage does not fluctuate, so that the discharging current is equal to the discharging current (see FIG. 9D). The value varies depending on the gate oxide film thickness of the MOS transistor, the channel length accuracy, and the like, and varies with the same control voltage. If this current value is too small, the frequency characteristics of the amplifier change and the worst oscillation occurs. For this reason, the transistor is usually designed so that the current value does not affect the frequency characteristics even under the worst conditions. However, since the current is designed so as not to be below a certain level, the current increases when the process swings in the opposite direction.

このため、バッファアンプでの消費電流が増大し、特にVCSEL等、複数の光ビーム(例えば32本の光ビーム)を同時発光する構成の場合、各光ビームにそれぞれ別個のバッファアンプが対応しているため、複数本の光ビームに対応する複数の駆動回路で構成されたIC全体として、単純計算で光ビームの数分、加算されることになり、消費電力が増大することになる。   For this reason, the current consumption in the buffer amplifier increases, and in particular, in the case of a configuration that simultaneously emits a plurality of light beams (for example, 32 light beams) such as a VCSEL, a separate buffer amplifier corresponds to each light beam. Therefore, as a whole IC composed of a plurality of drive circuits corresponding to a plurality of light beams, the number of light beams is added by a simple calculation, resulting in an increase in power consumption.

本発明は上記事実を考慮し、過渡期には電圧駆動、安定期には電流駆動で光ビームを発光する駆動回路において、電圧駆動の電圧値を安定させるためのバッファアンプによるデカップリングコンデンサへの充電、並びにデカップリングコンデンサからの放電に際して、大きな制御変化に迅速に追従する充電及び放電能力を持たせつつ、バッファアンプの消費電力を軽減することができる光ビーム発光制御装置を得ることが目的である。   In consideration of the above facts, the present invention provides a decoupling capacitor to a decoupling capacitor by a buffer amplifier for stabilizing the voltage value of voltage drive in a drive circuit that emits a light beam by voltage drive in the transition period and current drive in the stable period. For the purpose of obtaining a light beam emission control device capable of reducing the power consumption of a buffer amplifier while having charging and discharging ability to quickly follow a large control change during charging and discharging from a decoupling capacitor. is there.

本発明は、画像データに基づいて光源から発光する光ビームを走査し、像担持体上に静電潜像を形成した後に現像し、記録媒体上に画像を転写することで画像を形成する画像形成装置に用いられ、前記光源から発光する光ビームの発光を制御する光ビーム発光制御装置であって、前記各光ビームの発光量を基準光量に制御する制御電圧をそれぞれ個々に保持する複数の保持手段と、前記保持手段に保持された制御電圧に基づいて、前記光源から光ビームを基準光量で発光するように電圧駆動時の電圧を設定する電圧駆動回路、並びに電流駆動時の電流を設定する電流駆動回路を備えた駆動手段とを有し、前記電圧駆動回路が、前記保持手段に保持された制御電圧に基づいて、電圧駆動時の電圧を保持するデカップリングコンデンサと、前記デカップリングコンデンサへの充電又は放電を実行するアンプとで構成され、当該アンプにおける充電電流を供給する吐き出し電流源と、放電電流を供給する吸い込み電流源と、の双方を可変とし、かつ充電時は前記吸い込み電流源を固定し、放電時は前記吐き出し電流源を固定とすることを特徴としている。   The present invention scans a light beam emitted from a light source based on image data, forms an electrostatic latent image on an image carrier, develops it, and transfers the image onto a recording medium to form an image. A light beam emission control device used in a forming apparatus for controlling light emission of a light beam emitted from the light source, wherein a plurality of control voltages individually holding control voltages for controlling the light emission amount of each light beam to a reference light amount Based on the control voltage held by the holding means, a voltage driving circuit for setting a voltage at the time of voltage driving so as to emit a light beam from the light source with a reference light amount, and a current at the time of current driving are set based on the control voltage held by the holding means A decoupling capacitor that holds a voltage during voltage driving based on a control voltage held in the holding unit, and a decoupling capacitor that holds a voltage during voltage driving based on a control voltage held in the holding unit. It is composed of an amplifier that performs charging or discharging of the pulling capacitor, and both the discharge current source that supplies the charging current and the suction current source that supplies the discharging current in the amplifier are variable. The sink current source is fixed, and the discharge current source is fixed during discharge.

また、本発明において、前記アンプからの出力電流がゼロのときには吐き出しまたは吸い込み電流源のうち、いずれの上限電流が制限されるかが設定されていることを特徴とする請求項1記載の光ビーム発光制御装置。   2. The light beam according to claim 1, wherein, in the present invention, it is set which upper limit current of the discharge or sink current source is limited when the output current from the amplifier is zero. Light emission control device.

さらに、本発明において、前記光源がオンされ、前記アンプから出力される電流を供給する時、この電流源の他方の電流源が上限電流を設定し、当該アンプの出力電流がゼロの時にも他方の電流源が上限電流を設定することを特徴としている。   Further, in the present invention, when the light source is turned on and the current output from the amplifier is supplied, the other current source of the current source sets an upper limit current, and the other current source when the output current of the amplifier is zero The current source is set with an upper limit current.

本発明によれば、保持手段によって保持された制御電圧に基づいて、駆動手段では、例えば、過渡期には、光ビームを電圧駆動し、定常期には電流駆動することで、発光制御する。   According to the present invention, on the basis of the control voltage held by the holding means, the driving means performs light emission control by, for example, driving the light beam with voltage in the transient period and driving with current in the stationary period.

駆動手段による電圧駆動では、電圧駆動の電圧を保持するデカップリングコンデンサに充電するようになっており、保持手段に保持された制御電圧にもアンプを駆動して充電する。この充電の際、アンプは周波数特性を安定化させるのに必要な最小電流をいかなる場合にも確保する様最適化しているため標準条件において大きな電流が流れ消費電力が多くなる。   In the voltage drive by the drive means, the decoupling capacitor that holds the voltage drive voltage is charged, and the control voltage held in the hold means is also charged by driving the amplifier. During this charging, the amplifier is optimized to ensure the minimum current required to stabilize the frequency characteristics in any case, so that a large current flows under the standard condition and the power consumption increases.

ところで、アンプの能力を高めるためには、充電時吐き出し電流源と放電時吸い込み電流源の双方を電流制限せずに使用する必要がある。さらに高速応答性を確保するためにはそれぞれを構成するトランジスタの特性がばらついても常に一定以上の電流を流すようトランジスタと制御回路を設計する必要があるが、その結果負荷がなくとも常に大きな電流が流れることになる。   By the way, in order to improve the capability of the amplifier, it is necessary to use both the discharge current source during charging and the sink current source during discharge without current limitation. Furthermore, in order to ensure high-speed response, it is necessary to design the transistor and control circuit so that a current exceeding a certain level always flows even if the characteristics of the transistors constituting each of them vary. Will flow.

そこで、充電時は前記吐き出し電流源を電流制限し、放電時は前記吸い込み電流源を電流制限し、さらに充電も放電もしてない無負荷の場合には、どちらかの電流源が電流制限されるように制御することで、デカップリングコンデンサへの充電及び放電を高速に行いつつ消費電流を抑えることができる。   Therefore, the current source is current-limited during charging, the current source is current-limited during discharging, and in the case of no load that is neither charged nor discharged, either current source is current-limited. By controlling in this way, current consumption can be suppressed while charging and discharging the decoupling capacitor at high speed.

以上説明した如く本発明では、過渡期には電圧駆動、安定期には電流駆動で光ビームを発光する駆動回路において、電圧駆動の電圧値を安定させるためのバッファアンプによるデカップリングコンデンサへの充電、並びにデカップリングコンデンサからの放電に際して、大きな制御変化に迅速に追従する充電及び放電能力を持たせつつ、バッファアンプの消費電力を軽減することができるという優れた効果を有する。   As described above, according to the present invention, in a drive circuit that emits a light beam by voltage driving in the transition period and current driving in the stable period, charging the decoupling capacitor by the buffer amplifier for stabilizing the voltage value of voltage driving. In addition, when discharging from the decoupling capacitor, there is an excellent effect that the power consumption of the buffer amplifier can be reduced while providing a charging and discharging capability that quickly follows a large control change.

図1には、本発明の光ビーム発光制御装置が適用された画像形成装置10の走査光学系ユニット12の概略構成が示されている。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a scanning optical system unit 12 of an image forming apparatus 10 to which a light beam emission control device of the present invention is applied.

走査光学系ユニット12は、面発光レーザー(VCSEL)14を備えており、同時期に複数本(本実施の形態では32本)の光ビームを発光可能となっている。   The scanning optical system unit 12 includes a surface emitting laser (VCSEL) 14 and can emit a plurality of light beams (32 in this embodiment) at the same time.

面発光レーザー14から照射される光ビームの光軸方向下流側には、集光レンズ16が配設され、この集光レンズ16を通過した光ビームは、走査光学系としてのポリゴンミラー18へ入力するようになっている。ポリゴンミラー18は、図示しないポリゴンモータの駆動力で高速に一定速度で図1の矢印A方向へ回転するようになっている。   A condensing lens 16 is disposed on the downstream side in the optical axis direction of the light beam emitted from the surface emitting laser 14, and the light beam that has passed through the condensing lens 16 is input to a polygon mirror 18 as a scanning optical system. It is supposed to be. The polygon mirror 18 is rotated at a constant speed at a high speed by a driving force of a polygon motor (not shown) in the direction of arrow A in FIG.

このため、ポリゴンミラー18の複数の反射面(図1では、8面)18Aに順次入射し、その反射光は、露光面上の走査速度を補正するfθレンズ20や走査方向にレンズパワーを持つ面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ22等により構成された光学系を通過して、感光体ドラム24上で走査されるようになっている。   For this reason, it sequentially enters a plurality of reflecting surfaces (eight surfaces in FIG. 1) 18A of the polygon mirror 18, and the reflected light has an fθ lens 20 for correcting the scanning speed on the exposure surface and a lens power in the scanning direction. The image is scanned on the photosensitive drum 24 after passing through an optical system constituted by a cylindrical lens 22 or the like for surface tilt correction.

感光体ドラム24は、前記主走査と直交する方向へ回転(副走査)しており、この感光体ドラム24を回転させながら、主走査を繰り返すことで、感光体ドラム24上に所定領域の静電潜像を形成することができる。   The photosensitive drum 24 is rotated (sub-scanned) in a direction orthogonal to the main scanning. By repeating the main scanning while rotating the photosensitive drum 24, a predetermined area of the photosensitive drum 24 is statically moved on the photosensitive drum 24. An electrostatic latent image can be formed.

なお、感光体ドラム24は、その周囲に帯電部、現像部、転写部(図示省略)が位置しており、帯電部によって一様に帯電された状態で、画像データに応じて発光制御される前記光ビームが照射されることで露光され、現像部によって現像処理されることでトナー像が形成され、転写部において記録媒体(記録用紙)に記録される。   The photosensitive drum 24 includes a charging unit, a developing unit, and a transfer unit (not shown) around the photosensitive drum 24, and is controlled to emit light according to image data while being uniformly charged by the charging unit. The light beam is exposed to light and exposed to light, and developed by a developing unit to form a toner image, which is recorded on a recording medium (recording paper) in a transfer unit.

前記走査光学系ユニット12の面発光レーザー14は、図2に示す駆動回路26によって駆動制御されるようになっている。   The surface emitting laser 14 of the scanning optical system unit 12 is driven and controlled by a driving circuit 26 shown in FIG.

駆動回路26は、各光ビームの発光点(発光素子14A)に対して、1:1の関係で設けられている。   The drive circuit 26 is provided in a 1: 1 relationship with respect to the light emission point (light emitting element 14A) of each light beam.

(駆動回路26の基本構成)
以下に、駆動回路26の基本構成を説明するが、本発明は、この駆動回路26に限定されるものではなく、また、本発明に影響を及ぼすものではない。
(Basic configuration of the drive circuit 26)
The basic configuration of the drive circuit 26 will be described below, but the present invention is not limited to the drive circuit 26 and does not affect the present invention.

図2に示される如く、駆動回路26は、固定電圧源V、補正電圧源ΔV及びオペアンプ(バッファ機能)OPで構成される電圧源と、固定電流源I及び補正電流源ΔIで構成される電流源、バイアス電圧源Vbias、デカップリングコンデンサCd及びスイッチSW1、SW2を有している。   As shown in FIG. 2, the drive circuit 26 includes a voltage source composed of a fixed voltage source V, a correction voltage source ΔV and an operational amplifier (buffer function) OP, and a current composed of a fixed current source I and a correction current source ΔI. Source, a bias voltage source Vbias, a decoupling capacitor Cd, and switches SW1 and SW2.

補正電圧源ΔV及び補正電流源ΔIは、上記感光体ドラム24(図1参照)への主走査の際に、光学系等に起因して発生する走査位置に応じた光量むら補正(スマイル補正)、に適用されるものである。   The correction voltage source ΔV and the correction current source ΔI correct light amount unevenness (smile correction) according to a scanning position generated due to an optical system or the like during main scanning onto the photosensitive drum 24 (see FIG. 1). , Is applied.

スイッチSW1は電流源側及びバイアス電圧源Vbias側の何れかに切り替わる。スイッチSW2はオン・オフ制御を行う。   The switch SW1 is switched to either the current source side or the bias voltage source Vbias side. The switch SW2 performs on / off control.

電圧源からの出力電圧がオン状態になるスイッチSW2及び電流源側に切り替えられたスイッチSW1を介して面発光レーザー14の発光素子14Aに印加される。電流源からの出力電流が当該電流源側に切り替えられたスイッチSW1を介して面発光レーザー14の発光素子14Aに供給される。   The output voltage from the voltage source is applied to the light emitting element 14A of the surface emitting laser 14 via the switch SW2 that is turned on and the switch SW1 that is switched to the current source side. The output current from the current source is supplied to the light emitting element 14A of the surface emitting laser 14 via the switch SW1 switched to the current source side.

上記電圧源からの出力電圧は、レーザー発振しきい値電圧以上の所定電圧範囲で制御可能となるように設計される。また、電流源からの出力電流は、面発光レーザー14の発振しきい値電流以上の所定電流値範囲で制御可能となるように設計される。   The output voltage from the voltage source is designed to be controllable within a predetermined voltage range equal to or higher than the laser oscillation threshold voltage. Further, the output current from the current source is designed to be controllable within a predetermined current value range equal to or greater than the oscillation threshold current of the surface emitting laser 14.

デカップリングコンデンサCdは、スイッチSW2がオフ状態のときに電圧源からの出力電圧により充電され、その電圧を保持する。   The decoupling capacitor Cd is charged by the output voltage from the voltage source when the switch SW2 is in the OFF state, and holds the voltage.

また、バイアス電圧源Vbiasの出力電圧は、面発光レーザー14を順バイアス状態にし、かつレーザー発振しきい値電圧より低い電圧値に設定される。   Further, the output voltage of the bias voltage source Vbias is set to a voltage value lower than the laser oscillation threshold voltage with the surface emitting laser 14 in the forward bias state.

このようなデカップリングコンデンサCd及びバイアス電圧源Vbiasにより、面発光レーザー14のオフ状態からオン状態への切り替え時(SW2のオン状態への切り替え及びSW1の電流源側への切り替え時)により速やかに面発光レーザー14が発光を開始或いは停止するようになる。   By such decoupling capacitor Cd and bias voltage source Vbias, the surface emitting laser 14 is quickly switched from the OFF state to the ON state (when switching SW2 to the ON state and switching to the current source side of SW1). The surface emitting laser 14 starts or stops light emission.

面発光レーザー14の駆動電流と端子電圧との関係(電圧−電流特性)は、内部抵抗が高いことから実用的な範囲で比例関係となり(図3参照)、また、駆動電流と光ビーム光量との関係も実用的な範囲で比例関係(図3に示すようにほぼ直線的な特性)となる。   The relationship (voltage-current characteristics) between the driving current and the terminal voltage of the surface emitting laser 14 is proportional within a practical range because of its high internal resistance (see FIG. 3). The relationship is proportional to the practical range (substantially linear characteristics as shown in FIG. 3).

このような特性を踏まえて、上記構成の駆動回路26では、固定電流源Iは面発光レーザー14(発光素子14A)の光ビーム光量が基準光量となるようにその値が決められると共に、補正電流源ΔIは、面発光レーザー14(発光素子14A)からの光ビーム光量が上記基準光量から、ある補正光量に変化させるのに必要な値に決定される。   Based on such characteristics, in the drive circuit 26 having the above-described configuration, the fixed current source I is determined such that the light beam amount of the surface emitting laser 14 (light emitting element 14A) becomes the reference light amount, and the correction current The source ΔI is determined to have a value necessary for changing the light beam amount from the surface emitting laser 14 (light emitting element 14A) from the reference light amount to a certain correction light amount.

また、面発光レーザー14の電圧−電流特性上で、上記固定電流源I及び補正電流源ΔIのそれぞれの値に対応するように固定電圧源V及び補正電圧源ΔVの値が決めらる。   Further, on the voltage-current characteristics of the surface emitting laser 14, the values of the fixed voltage source V and the correction voltage source ΔV are determined so as to correspond to the values of the fixed current source I and the correction current source ΔI.

前記補正電流源ΔI及び補正電圧源ΔVを図3に示す特性にしたがって同時に比例制御することにより、光ビーム光量を基準光量と上記補正光量との間の任意の光量に補正することができ、前述の主走査方向の光量むら補正(スマイル補正)が可能となる。   By simultaneously proportionally controlling the correction current source ΔI and the correction voltage source ΔV according to the characteristics shown in FIG. 3, the light beam light amount can be corrected to an arbitrary light amount between the reference light amount and the correction light amount. It is possible to correct unevenness in the amount of light in the main scanning direction (smile correction).

ここで、上記駆動回路26を備えた光ビーム発光制御装置では、発光素子14Aの発光光量を検出してフィードバックし、基準値と比較して駆動回路26へ供給する制御電圧を補正する機能を有している(APC制御機能)。   Here, the light beam emission control device including the drive circuit 26 has a function of detecting and feeding back the amount of light emitted from the light emitting element 14A and correcting the control voltage supplied to the drive circuit 26 in comparison with the reference value. (APC control function)

図4に、駆動回路26(図4ではドライバ1〜Nと表示)を含めた光ビーム発光制御回路の全体の概略構成を示す。   FIG. 4 shows an overall schematic configuration of the light beam emission control circuit including the drive circuit 26 (shown as drivers 1 to N in FIG. 4).

複数の発光素子14Aの近傍には、光検出器62が設けられている。光検出器62は、発光素子14Aから発光する光ビームの光量を検出し、電気信号に変換する光電変換素子を備えている。このため、光検出器62の出力は、発光光量に応じた電流値となる。   A photodetector 62 is provided in the vicinity of the plurality of light emitting elements 14A. The photodetector 62 includes a photoelectric conversion element that detects the light amount of the light beam emitted from the light emitting element 14A and converts it into an electric signal. For this reason, the output of the photodetector 62 becomes a current value according to the amount of emitted light.

光検出器62の出力信号線64は、I/V変換器66を介して差動増幅器68のマイナス側入力端に接続されている。   The output signal line 64 of the photodetector 62 is connected to the negative input terminal of the differential amplifier 68 via the I / V converter 66.

また、差動増幅器68のプラス側入力端には、基準値(基準電圧Vref)70が入力されている。   A reference value (reference voltage Vref) 70 is input to the positive side input terminal of the differential amplifier 68.

差動増幅器68では、入力される基準電圧と検出電圧とが入力され、両者の差分が増幅され出力されるようになっていて増幅度が十分に大きいと検出電圧は基準電圧とほぼ一致するよう制御が行われる。   In the differential amplifier 68, an input reference voltage and a detection voltage are input, and the difference between the two is amplified and output. When the amplification degree is sufficiently large, the detection voltage almost matches the reference voltage. Control is performed.

この出力電圧が、前記駆動回路26における発光素子14Aを発光するための制御電圧となる。   This output voltage becomes a control voltage for emitting light from the light emitting element 14A in the drive circuit 26.

差動増幅器68の出力端は、駆動回路26に接続され、前記制御電圧として保持手段であるサンプルホールドコンデンサ84に保持される。   The output terminal of the differential amplifier 68 is connected to the drive circuit 26 and is held in the sample and hold capacitor 84 which is a holding means as the control voltage.

このサンプルホールドコンデンサ84に保持された制御電圧に基づいて、発光素子14Aが発光する。   Based on the control voltage held in the sample hold capacitor 84, the light emitting element 14A emits light.

例えば、発光素子14Aの発光光量が少ない場合は、差動増幅器68に入力する検出電圧が低く、基準電圧の方が高い電圧となる。差動増幅器68の出力は、基準電圧が検出電圧よりも高いので増大する方向に制御され、これが発光素子14Aの発光時の制御電圧となり、発光素子14Aは光量が増加する。   For example, when the amount of light emitted from the light emitting element 14A is small, the detection voltage input to the differential amplifier 68 is low, and the reference voltage is higher. The output of the differential amplifier 68 is controlled so as to increase because the reference voltage is higher than the detection voltage. This becomes the control voltage when the light emitting element 14A emits light, and the light amount of the light emitting element 14A increases.

逆に、発光素子14Aの発光光量が多い場合は、差動増幅器60に入力する検出電圧が高く、基準電圧の方が低いため差動増幅器60の出力は減少する方向に制御され、これが発光素子14Aの発光時の制御電圧となり、発光素子14Aは光量が減少する。   Conversely, when the amount of light emitted from the light emitting element 14A is large, the detection voltage input to the differential amplifier 60 is high and the reference voltage is lower, so that the output of the differential amplifier 60 is controlled to decrease. The control voltage during the light emission of 14A becomes, and the light amount of the light emitting element 14A decreases.

ここで、図4に示すサンプルホールドコンデンサ84に充電される制御電圧は、図2に示す、固定電圧源V、補正電圧源ΔVに相当するものであり、この制御電圧が基準となって、電圧駆動される。   Here, the control voltage charged in the sample and hold capacitor 84 shown in FIG. 4 corresponds to the fixed voltage source V and the correction voltage source ΔV shown in FIG. Driven.

図5は、図2におけるオペアンプOPの回路構成図であり、このオペアンプOPでは、前述の如く、下流側に接続されたデカップリングコンデンサCdへの充電並びに放電が実行される。   FIG. 5 is a circuit configuration diagram of the operational amplifier OP in FIG. 2. In this operational amplifier OP, the decoupling capacitor Cd connected to the downstream side is charged and discharged as described above.

オペアンプOPは、比較器(コンパレータ)100と、初段増幅器(アンプ)102と、が併設されており、それぞれのプラス側入力端には、前記サンプリングコンデンサ84に充電された電圧(制御電圧)が入力され(以下、サンプリングコンデンサ84の電圧を制御電圧V1という)、マイナス側入力端には、前記デカップリングコンデンサCdに充電された電圧(フィードバック電圧)が入力されている(以下、デカップリングコンデンサCdの電圧を駆動電圧V2という)。   The operational amplifier OP is provided with a comparator (comparator) 100 and a first-stage amplifier (amplifier) 102, and a voltage (control voltage) charged in the sampling capacitor 84 is input to each positive side input terminal. (Hereinafter, the voltage of the sampling capacitor 84 is referred to as the control voltage V1), and the voltage (feedback voltage) charged in the decoupling capacitor Cd is input to the negative input terminal (hereinafter referred to as the decoupling capacitor Cd). The voltage is referred to as drive voltage V2.)

初段増幅器102の下流側には、放電時駆動電流源としての可変電流源Isrcと、充電時駆動電流源としての可変電流源Isnkと、が直列に設けられ、前記初段増幅器102からのアクティブ信号に基づいて、それぞれ基準電圧Vddによって駆動するようになっている。   On the downstream side of the first stage amplifier 102, a variable current source Isrc as a driving current source at the time of discharge and a variable current source Isnk as a driving current source at the time of charging are provided in series, and an active signal from the first stage amplifier 102 is provided as an active signal. Based on the reference voltage Vdd, each is driven.

また、可変電流源Isrcには、直列に電流値制限用の電流源Isrc−1が接続され、可変電流源Isnkには、直列に電流値制限用の電流源Isnk−1が接続されている。   The variable current source Isrc is connected in series with a current value limiting current source Isrc-1, and the variable current source Isnk is connected in series with a current value limiting current source Isnk-1.

可変電流源Isnkは、駆動電圧V2が制御電圧V1よりも高いときに(V1+a≦V2)、比較器100がIsnk−1の電流制限を解除するのでデカップリングコンデンサCdの電圧を、電流を制限せず高速に放電するための電流源としての役目を有し、Isrcは比較器100がIsrc−1の上限電流を設定するので定電流源としてIsnkの負荷として動作している。   When the drive voltage V2 is higher than the control voltage V1 (V1 + a ≦ V2), the variable current source Isnk removes the current limitation of Isnk-1 so that the voltage of the decoupling capacitor Cd It functions as a current source for discharging at high speed without limitation, and Isrc operates as a load of Isnk as a constant current source because the comparator 100 sets an upper limit current of Isrc-1.

一方、可変電流源Isrcは、駆動電圧V2が制御電圧V1よりも低いときに(V1+a>V2(aはオフセット量を決めるオフセットである))、比較器100がIsrc−1の電流制限を解除するのでデカップリングコンデンサCdに電圧を、電流を制限せず高速に充電する電流源としての役目を有し、このときIsnkは比較器100がIsnk−1の上限電流を設定するので定電流源としてIsrcの負荷として動作している。
ここでオフセットaを設ける意味は次ぎのような理由による。オフセットがゼロの比較器だと駆動電圧V2が制御電圧と近いときに(V1=V2)比較器出力は頻繁にIsrc−1とIsnk−1の切り替わりが発生するが、V1=V2付近ではアンプOPは負帰還で平衡状態となっていてわずかなノイズで比較器がIsrc−1とIsnk−1の切り替えを行うとそれぞれを構成するトランジスタの平衡状態における制御電圧の値が異なるため二つの平衡状態を遷移する際に出力にノイズとして現れる。そこで比較器にオフセットを持たせるとデカップリングコンデンサの電圧V2が制御電圧V1よりも低いときと同様に、V1=V2のときも吐き出し電流源Isrcが電流制限されず、吸い込み電流源Isnkが電流制限された状態にすることで切り替わりが起こらないためノイズの発生も無い。実際に制御電圧を高速に変化させなければならない状態というのが温度補正の場合であれば全部のレーザを点灯し急速に温度が上昇した場合や光量分布補正であれば面内の光量分布に大きな段差があった場合などきわめて稀である。通常は制御電圧は走査距離が短い範囲では(例えば1cm程度)一定とみなせ、このような場合はレーザをONするときにレーザまでの配線による寄生容量を充電するための吐き出し電流源だけが出力から電流を出力している。そこで比較器にオフセットを与えることで制御電圧と駆動電圧とがほぼ等しいときにも吐き出し電流源が電流を制限されずに高速にレーザ端子電圧を充電し吸い込み電流源はこれの負荷として電流制限された電流源として動作していれば電流制限をIsrcとIsnkとで切り替えが少なくなり制御電圧にノイズが乗るのを抑制することができる。また温度や急激な面内補正があった場合でデカップリングコンデンサの放電が追いつかずにV1+a<V2となった場合ではもともと負帰還がかかってない状態のため電流源が切り替わって最大電流でデカップリングコンデンサを放電してV1=V2近くになってから平衡状態への向かうのでノイズではなくレーザ光量の立ち上がりのわずかな遅れなので画質への影響は限定的である。
On the other hand, when the drive voltage V2 is lower than the control voltage V1 (V1 + a> V2 (a is an offset that determines the offset amount)), the variable current source Isrc allows the comparator 100 to release the current limitation of Isrc-1. Therefore, the decoupling capacitor Cd serves as a current source that charges at high speed without limiting the current. At this time, the Isnk sets the upper limit current of Isnk-1 so that the Isrc is a constant current source. Is operating as a load.
Here, the meaning of providing the offset a is as follows. If the comparator has an offset of zero and the drive voltage V2 is close to the control voltage (V1 = V2), the comparator output frequently switches between Isrc-1 and Isnk-1, but the amplifier OP is near V1 = V2. Is in an equilibrium state with negative feedback, and when the comparator switches between Isrc-1 and Isnk-1 with a little noise, the value of the control voltage in the equilibrium state of the transistors constituting each differs, so two equilibrium states are obtained. Appears as noise in the output during transition. Therefore, if the comparator is offset, the discharge current source Isrc is not current limited and the sink current source Isnk is current limited when V1 = V2 as in the case where the voltage V2 of the decoupling capacitor is lower than the control voltage V1. No noise is generated because switching does not occur in this state. If the actual condition where the control voltage must be changed at high speed is the case of temperature correction, all lasers are turned on and if the temperature rises rapidly or if the light quantity distribution is corrected, the in-plane light quantity distribution is large. It is extremely rare when there is a step. Normally, the control voltage can be regarded as being constant within a short scanning distance (for example, about 1 cm). In such a case, when the laser is turned on, only the discharge current source for charging the parasitic capacitance due to the wiring to the laser is output from the output. Outputs current. Therefore, by applying an offset to the comparator, even when the control voltage and drive voltage are almost equal, the discharge current source charges the laser terminal voltage at high speed without limiting the current, and the sink current source is current limited as a load for this. If the current source is operating as a current source, switching of the current limit between Isrc and Isnk is reduced, and noise on the control voltage can be suppressed. Also, when there is a temperature or sudden in-plane correction and the discharge of the decoupling capacitor does not catch up and V1 + a <V2, the current source is switched and decoupling is performed at the maximum current because no negative feedback is applied. Since the capacitor is discharged and V1 = V2 is approached, the equilibrium state is reached, so that the influence on the image quality is limited because it is not a noise but a slight delay in the rise of the laser light quantity.

すなわち、比較器100の比較結果により、充電が必要な場合には、電流源Isrc−1の上限電流が解除され、放電用電流源Isrcが疑似的に固定電流源となる。一方、比較器100の比較結果により、放電が必要な場合には、電流源Isnk−1の上限電流が解除され、充電用電流源Isnkが疑似的に固定電流源となる。   That is, according to the comparison result of the comparator 100, when charging is necessary, the upper limit current of the current source Isrc-1 is canceled, and the discharging current source Isrc becomes a pseudo fixed current source. On the other hand, when the discharge is necessary according to the comparison result of the comparator 100, the upper limit current of the current source Isnk-1 is canceled, and the charging current source Isnk becomes a pseudo fixed current source.

以下に本実施の形態の作用を説明する。   The operation of this embodiment will be described below.

(画像形成プロセス)
まず、感光体ドラム24は所定の回転速度で回転駆動される。
(Image formation process)
First, the photosensitive drum 24 is rotationally driven at a predetermined rotational speed.

そして、感光体ドラム24の表面は、帯電部の所定の帯電レベルの現像バイアス電圧を印加することによって、所定レベルに一様に帯電される。なお、現像バイアスは、直流電圧のみならず、交流成分を直流成分に重畳するように構成されている。   The surface of the photosensitive drum 24 is uniformly charged to a predetermined level by applying a developing bias voltage having a predetermined charging level of the charging unit. The developing bias is configured to superimpose not only a DC voltage but also an AC component on the DC component.

次に、一様な表面電位とされた各感光体ドラム24の表面に、走査光学系ユニット12の面発光レーザー14(発光素子14A)によって光ビームが照射され、画像データに応じた静電潜像が形成される。   Next, the surface of each photosensitive drum 24 having a uniform surface potential is irradiated with a light beam by the surface emitting laser 14 (light emitting element 14A) of the scanning optical system unit 12, and electrostatic latent images corresponding to the image data are output. An image is formed.

すなわち、発光素子14Aから照射された光ビームは、ポリゴンミラー18によって偏向され、この走査光をfθレンズ20等を介して感光体ドラム24で主走査される。感光体ドラム24の光ビームによる露光部位の表面電位は所定レベルにまで除電される。   That is, the light beam emitted from the light emitting element 14A is deflected by the polygon mirror 18, and this scanning light is main-scanned by the photosensitive drum 24 via the fθ lens 20 and the like. The surface potential of the exposed portion of the photosensitive drum 24 by the light beam is neutralized to a predetermined level.

そして、各感光体ドラム24の表面に形成された静電潜像は対応する現像部によって現像され、各感光体ドラム24上の静電潜像は、トナー像として可視化される。   Then, the electrostatic latent image formed on the surface of each photosensitive drum 24 is developed by a corresponding developing unit, and the electrostatic latent image on each photosensitive drum 24 is visualized as a toner image.

次に、各感光体ドラム24上に形成された各色のトナー像は、転写部によって記録媒体に転写される。なお、記録媒体は加熱定着されることでトナーが定着し、画像形成プロセスが終了する。   Next, each color toner image formed on each photosensitive drum 24 is transferred to a recording medium by a transfer unit. The recording medium is heat-fixed to fix the toner, and the image forming process ends.

(APC制御)
ここで、上記画像形成における主走査のインタバル(画像書込前)には、発光素子14Aの光量が基準値を維持しているか否かを判断し、維持していなければAPC制御が実行される。このAPC制御は、複数の発光素子14Aに対して順次、すなわち時系列で実行される。
(APC control)
Here, at the main scanning interval (before image writing) in the image formation, it is determined whether or not the light amount of the light emitting element 14A maintains the reference value. If not, APC control is executed. . This APC control is executed sequentially, that is, in time series, for the plurality of light emitting elements 14A.

APC制御時は、駆動回路26によって発光素子14Aを発光させる。発光素子14Aの発光状態で、光検出器14Aによって発光光量を検出する。   During APC control, the drive circuit 26 causes the light emitting element 14A to emit light. In the light emitting state of the light emitting element 14A, the amount of emitted light is detected by the photodetector 14A.

検出された光量は、光電変換され、光量に応じた電流がI/V66を介して差動増幅器68のマイナス側入力端に入力入力され、プラス側入力端に入力されている基準値(基準電圧Vref)と比較される。   The detected light amount is photoelectrically converted, and a current corresponding to the light amount is input to the negative input end of the differential amplifier 68 via the I / V 66, and a reference value (reference voltage) input to the positive input end. Vref).

差動増幅器68での比較の結果、その差分に応じて発光素子14Aを発光させるための制御電圧が補正され、差動増幅器68から出力される。   As a result of the comparison by the differential amplifier 68, the control voltage for causing the light emitting element 14A to emit light is corrected according to the difference, and is output from the differential amplifier 68.

発光素子14Aの発光光量が少ない場合は、差動増幅器68に入力する検出電圧が基準電圧よりも低いため、差動増幅器68の出力は、電圧値が増加されて出力され、これが発光素子14Aの発光時の制御電圧となり、発光素子14Aは光量が増加する。   When the light emission amount of the light emitting element 14A is small, the detection voltage input to the differential amplifier 68 is lower than the reference voltage, and therefore the output of the differential amplifier 68 is output with the voltage value increased. As a control voltage during light emission, the light amount of the light emitting element 14A increases.

一方、発光素子14Aの発光光量が多い場合は、差動増幅器68に入力する検出電圧が基準電圧(Vref)70よりも高いため、差動増幅器68の出力は、電圧値が減少されて出力され、これが発光素子14Aの発光時の制御電圧となり、発光素子14Aは光量が減少する。   On the other hand, when the amount of light emitted from the light emitting element 14A is large, the detection voltage input to the differential amplifier 68 is higher than the reference voltage (Vref) 70, so that the output of the differential amplifier 68 is output with the voltage value reduced. This becomes a control voltage at the time of light emission of the light emitting element 14A, and the light amount of the light emitting element 14A decreases.

これを繰り返すことで、制御電圧は、基準電圧で発光するべき発光光量を制御する電圧に収束し、光ビームは安定した発光光量で発光する。   By repeating this, the control voltage converges to a voltage that controls the amount of emitted light to be emitted with the reference voltage, and the light beam emits light with a stable amount of emitted light.

1つの発光素子14AのAPC制御が終了すると、次々と時系列で選択され、全ての発光素子14AのAPC制御が終了した時点で画像形成処理が開始される。   When the APC control of one light emitting element 14A is completed, the images are selected one after another in time series, and the image forming process is started when the APC control of all the light emitting elements 14A is completed.

また、APC制御後の制御電圧は、主走査方向の光量むらを補正する所謂スマイル補正や、温度変化等の環境変化に起因する補正値が重畳される。このため、画像形成時に発光素子14Aから発光する光ビームの発光光量は、随時変更されることになる。   Further, the control voltage after APC control is superimposed with a so-called smile correction for correcting unevenness in the amount of light in the main scanning direction and a correction value resulting from an environmental change such as a temperature change. For this reason, the amount of light emitted by the light beam emitted from the light emitting element 14A during image formation is changed as needed.

ここで、発光素子14Aの発光は、安定期は電流駆動するが、過渡期においては、立ち上がり向上のため電圧駆動によって発光を制御している。
さらに面内の光量むらも補正する場合には面内補正のために図2のΔVとΔIに制御電圧を設定する。
補正電圧ΔVと補正電流ΔIとは、二つの光量でAPCを行いそのときの電圧源の制御電圧値と電流源の制御電圧値の差を基準に設定されるようになっている。たとえば二つの光量を90%と110%にしておけば補正をゼロにすれば90%の光量となり、補正を1とすれば110%の光量になる。補正の値は予め決めてデータとして保持しておきレーザビームの走査位置に応じてこの補正値を変化させることで面内の濃度ばらつき等をレーザビームの光量によって補正することが可能になる。今回の発明を使うとこの面内の光量変動が急激であってもデカップリングコンデンサへの充放電を高速に行えるためデカップリングコンデンサの電圧を補正に追従させることができるための濃度むらの無い画像を形成することができる。
Here, the light emission of the light-emitting element 14A is current-driven in the stable period, but in the transition period, the light emission is controlled by voltage drive to improve the rise.
Further, when correcting unevenness in the amount of light in the plane, control voltages are set to ΔV and ΔI in FIG. 2 for in-plane correction.
The correction voltage ΔV and the correction current ΔI are set based on the difference between the control voltage value of the voltage source and the control voltage value of the current source when APC is performed with two light quantities. For example, if the two light amounts are 90% and 110%, the light amount is 90% if the correction is zero, and if the correction is 1, the light amount is 110%. The correction value is determined in advance and held as data, and the correction value is changed in accordance with the scanning position of the laser beam, whereby the in-plane density variation or the like can be corrected by the light amount of the laser beam. Using the present invention, even if the fluctuation in the amount of light in this plane is abrupt, charging / discharging of the decoupling capacitor can be performed at high speed, so that the voltage of the decoupling capacitor can be made to follow the correction and there is no uneven density image Can be formed.

このとき、制御電圧に基づいて、電圧駆動するための駆動電圧をデカップリングコンデンサCdに充電しているが、上記面内補正等により、サンプリングコンデンサ84に充電されている制御電圧の補正に追従して、デカップリングコンデンサCdの充電電圧も変更する必要がある。   At this time, the drive voltage for driving the voltage is charged in the decoupling capacitor Cd based on the control voltage, and the correction of the control voltage charged in the sampling capacitor 84 is followed by the in-plane correction or the like. Therefore, it is necessary to change the charging voltage of the decoupling capacitor Cd.

この充電、放電を実現するべく、オペアンプOPを動作することになるが、デカップリングコンデンサCdの静電容量が、配線に寄生する静電容量に基づいて決められており、レーザまでの配線が長い等で寄生容量が大きくなる場合には寄生容量よりも少なくとも100倍以上の静電容量が必要である。   In order to realize this charging and discharging, the operational amplifier OP is operated, but the capacitance of the decoupling capacitor Cd is determined based on the capacitance parasitic on the wiring, and the wiring to the laser is long. When the parasitic capacitance becomes large due to the above, an electrostatic capacitance that is at least 100 times greater than the parasitic capacitance is required.

この結果、オペアンプOPでは、充電及び放電を迅速に行うべく動作するために、充電用駆動電流源並びに放電用駆動電流源の電流制限を行っていなかった。このため、オペアンプOPを動作させるための必要最小電流を確保するために、必要以上に消費電流が大きくなる傾向にあった。   As a result, the operational amplifier OP does not limit the current of the charging drive current source and the discharge drive current source in order to operate to charge and discharge quickly. For this reason, in order to ensure the minimum necessary current for operating the operational amplifier OP, the current consumption tends to increase more than necessary.

これに対して、本実施の形態では、オペアンプOPに比較器100を搭載し、充電が必要なのか、放電が必要なのかを判断し、必要ではない方の電流源の最大値を抑制するようにした。   On the other hand, in this embodiment, the operational amplifier OP is equipped with the comparator 100 to determine whether charging or discharging is necessary, and to suppress the maximum value of the current source that is not necessary. I made it.

すなわち、初段増幅器102のマイナス側入力端に入力されるサンプリングコンデンサ84に充電されている制御電圧V1は、比較器100のマイナス側入力端にも入力され、初段増幅器102のプラス側入力端に入力されるデカップリングコンデンサCdに充電されている駆動電圧V2(フィードバック)は、比較器100のマイナス側入力端にも入力される。   That is, the control voltage V 1 charged in the sampling capacitor 84 input to the negative input terminal of the first stage amplifier 102 is also input to the negative input terminal of the comparator 100 and input to the positive input terminal of the first stage amplifier 102. The driving voltage V <b> 2 (feedback) charged in the decoupling capacitor Cd is also input to the negative side input terminal of the comparator 100.

初段増幅器102では、制御電圧V1と駆動電圧V2との差分に基づいて出力され、駆動電圧V2が制御電圧V1よりも高いときに(V1+a≦V2(aはオフセット量を決めるオフセット電圧である))、デカップリングコンデンサCdの電圧を放電する可変電流源Isnkによって、前記差分に応じた電流が流れる。   The first-stage amplifier 102 outputs the difference based on the difference between the control voltage V1 and the drive voltage V2, and when the drive voltage V2 is higher than the control voltage V1 (V1 + a ≦ V2 (a is an offset voltage that determines the offset amount)) A current corresponding to the difference flows by the variable current source Isnk that discharges the voltage of the decoupling capacitor Cd.

この可変電流源Isnkからの電流によって、オペアンプOPは動作して、デカップリングコンデンサCdに充電されている電圧を放電する。   The operational amplifier OP operates by the current from the variable current source Isnk, and discharges the voltage charged in the decoupling capacitor Cd.

このとき、比較器では、制御電圧V1と駆動電圧V2とが比較され、当然、駆動電圧V2が制御電圧V1よりも高い(V1+a≦V2(aはオフセット量を決めるオフセット電圧である))と判定され、電流源Isnk−1の電流値を所定値に抑制し、定電流源とする(図6(A)参照)。   At this time, the comparator compares the control voltage V1 and the drive voltage V2, and naturally determines that the drive voltage V2 is higher than the control voltage V1 (V1 + a ≦ V2 (a is an offset voltage that determines the offset amount)). Then, the current value of the current source Isnk-1 is suppressed to a predetermined value to obtain a constant current source (see FIG. 6A).

これにより、オペアンプOPの周波数特性に影響しない程度の最低電流を常に流しておくことが可能になり、さらにこの電流値は設計によって規定することが可能なため消費電流の増大を抑えることができる。   As a result, it is possible to always pass a minimum current that does not affect the frequency characteristics of the operational amplifier OP. Further, since this current value can be defined by design, an increase in current consumption can be suppressed.

一方、初段増幅器102において、駆動電圧V2が制御電圧V1よりも低いときに(V1+a>V2(aはオフセット量を決めるオフセット電圧である))、デカップリングコンデンサCdの電圧を充電する可変電流源Isrcによって、前記差分に応じた電流が流れる。   On the other hand, in the first stage amplifier 102, when the drive voltage V2 is lower than the control voltage V1 (V1 + a> V2 (a is an offset voltage that determines the offset amount)), the variable current source Isrc that charges the voltage of the decoupling capacitor Cd. Thus, a current corresponding to the difference flows.

この可変電流源Isnkからの電流によって、オペアンプOPは動作して、デカップリングコンデンサCdに電圧が充電される。   The operational amplifier OP operates by the current from the variable current source Isnk, and the decoupling capacitor Cd is charged with a voltage.

このとき、比較器では、制御電圧V1と駆動電圧V2とが比較され、当然、駆動電圧V2が制御電圧V1よりも低い(V1+a>V2(aはオフセット量を決めるオフセット電圧である))と判定され、電流源Isrc−1の電流値を所定値に抑制し、定電流源とする(図6(B)参照)。   At this time, the comparator compares the control voltage V1 and the drive voltage V2, and naturally determines that the drive voltage V2 is lower than the control voltage V1 (V1 + a> V2 (a is an offset voltage that determines the offset amount)). Then, the current value of the current source Isrc-1 is suppressed to a predetermined value to obtain a constant current source (see FIG. 6B).

これにより、オペアンプOPの周波数特性に影響しない程度の最低電流を常に流しておくことが可能になり、さらにこの電流値は設計によって規定することが可能なため、消費電流の増大を抑えるができる(図7参照)。   As a result, it is possible to always pass a minimum current that does not affect the frequency characteristics of the operational amplifier OP. Further, since this current value can be specified by design, an increase in current consumption can be suppressed ( (See FIG. 7).

このように、必ずIsrcかIsnkの何れかを定電流にすることで消費電流の増大を抑えつつ、定電流値が正確にコントロールできるためアンプOPの周波数特性の劣化も抑えることが可能になる。   In this way, by making either Isrc or Isnk a constant current, it is possible to accurately control the constant current value while suppressing an increase in current consumption, and it is also possible to suppress deterioration of the frequency characteristics of the amplifier OP.

図8には、上記オペアンプOPの動作電流を、充電時と放電時とで、相互に可変電流源を疑似的に定電流化するための回路が示されている。   FIG. 8 shows a circuit for making the operating current of the operational amplifier OP a pseudo constant current between the variable current sources during charging and discharging.

電源電圧Vddは、5連のPMOSトランジスタ110、112、114、116、118のそれぞれのゲートGに接続されている。   The power supply voltage Vdd is connected to the gate G of each of the five series of PMOS transistors 110, 112, 114, 116, and 118.

PMOSトランジスタ110は、初段増幅器102の駆動源であり、オン状態で、2個のPMOSトランジスタ120、122及び2個のNMOSトランジスタ124、126によって構成される前記初段増幅器102が動作する。   The PMOS transistor 110 is a drive source for the first stage amplifier 102. When the PMOS transistor 110 is in an on state, the first stage amplifier 102 configured by two PMOS transistors 120 and 122 and two NMOS transistors 124 and 126 operates.

制御電圧V1は、初段増幅器102を構成するPMOSトランジスタ122のゲートGに入力され、駆動電圧V2はPMOSトランジスタ120のゲートGに入力され、その差に応じて、NMOSトランジスタ124、126のドレイン電流が制御される。   The control voltage V1 is input to the gate G of the PMOS transistor 122 constituting the first stage amplifier 102, the drive voltage V2 is input to the gate G of the PMOS transistor 120, and the drain currents of the NMOS transistors 124 and 126 are changed according to the difference. Be controlled.

NMOSトランジスタ124、126のゲートGは、NMOSトランジスタ128、130のゲートGに接続されている。   The gates G of the NMOS transistors 124 and 126 are connected to the gates G of the NMOS transistors 128 and 130.

ここで、初段増幅器102の一部を構成するNMOSトランジスタ126のソースSは、可変電流源IsnkとなるNMOSトランジスタ134のゲートGに接続され、可変電流源Isnkの起動を制御する。   Here, the source S of the NMOS transistor 126 constituting a part of the first-stage amplifier 102 is connected to the gate G of the NMOS transistor 134 serving as the variable current source Isnk, and controls the activation of the variable current source Isnk.

また、初段増幅器102の一部を構成するNMOSトランジスタ124とカレントミラーを構成するNMOSトランジスタ128のソースSは、PMOSトランジスタ112で構成する電流源と接続し、さらにPMOSトランジスタ136のゲートGに接続され、可変電流源Isrcを制御する。なお比較器は初段増幅器102とトランジスタ130、トランジスタ114を最終段として構成されており、初段増幅器102がアンプOPと共通であることから初段のオフセットばらつきによる誤差が無い。また比較器のオフセットはこの最終段トランジスタ130,114のW/Lの比率を変えることにより調整可能である。すでに述べたようにV1=V2の場合にもV1>V2と同じ比較結果にするためにはトランジスタ128のW/Lを大きくすればトランジスタ128と112のドレインの接続点電位はGND側にシフトしV2が低いのと同じ状態にできる。比較器の最終段がGNDに近づけばPMOSトランジスタ138で構成される電流源Isrc−1の電流制限は解除され一方Isnk−1は定電流となりアンプOPからデカップリングコンデンサに電流制限されることなく充電が行われる。   The source S of the NMOS transistor 124 that constitutes a part of the first stage amplifier 102 and the NMOS transistor 128 that constitutes a current mirror is connected to the current source that is constituted of the PMOS transistor 112 and is further connected to the gate G of the PMOS transistor 136. The variable current source Isrc is controlled. The comparator is configured with the first-stage amplifier 102, the transistor 130, and the transistor 114 as the final stage, and since the first-stage amplifier 102 is shared with the amplifier OP, there is no error due to first-stage offset variation. The offset of the comparator can be adjusted by changing the W / L ratio of the final stage transistors 130 and 114. As described above, even when V1 = V2, in order to obtain the same comparison result as V1> V2, if the W / L of the transistor 128 is increased, the connection point potential of the drains of the transistors 128 and 112 is shifted to the GND side. It can be in the same state as V2 is low. When the final stage of the comparator approaches GND, the current limitation of the current source Isrc-1 configured by the PMOS transistor 138 is released, while Isnk-1 becomes a constant current and is charged without being limited by the amplifier OP to the decoupling capacitor. Is done.

可変電流源Isrcを構成するPMOSトランジスタ136のソースSには、電流源Isrc−1を構成するPMOSトランジスタ138のドレインDに接続されている。また、PMOSトランジスタ138のドレインDは、可変電流源Isnkを構成するNMOSトランジスタ134のドレインDに接続され、さらに、NMOSトランジスタ134のソースSは、電流源Isnk−1を構成するNMOSトランジスタ140のドレインDに接続されている。   The source S of the PMOS transistor 136 constituting the variable current source Isrc is connected to the drain D of the PMOS transistor 138 constituting the current source Isrc-1. The drain D of the PMOS transistor 138 is connected to the drain D of the NMOS transistor 134 constituting the variable current source Isnk, and the source S of the NMOS transistor 134 is the drain of the NMOS transistor 140 constituting the current source Isnk-1. Connected to D.

すなわち、電源ライン142とアースライン144との間で、2個のPMOSトランジスタ138(Isrc−1)、136(Isrc)と、2個のNMOSトランジスタ134(Isnk)、140(Isnk−1)とが、直列に接続されている。   That is, between the power supply line 142 and the earth line 144, two PMOS transistors 138 (Isrc-1) and 136 (Isrc) and two NMOS transistors 134 (Isnk) and 140 (Isnk-1) are provided. Are connected in series.

ここで、PMOSトランジスタ138(Isrc−1)と、NMOSトランジスタ134(Isnk)と、の間が、駆動電圧の取り出し位置となる。この取り出しライン146は分岐され、一方は発光素子14Aの発光駆動用として適用され、他方はフィードバックされて、前記オペアンプOPを構成するPMOSトランジスタ120のゲートGに入力される。   Here, the drive voltage extraction position is between the PMOS transistor 138 (Isrc-1) and the NMOS transistor 134 (Isnk). The take-out line 146 is branched, one is applied for light emission driving of the light emitting element 14A, and the other is fed back and input to the gate G of the PMOS transistor 120 constituting the operational amplifier OP.

本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present embodiment. 面発光レーザーを駆動するための基本的な駆動回路図(含スマイル補正)である。It is a basic drive circuit diagram (including smile correction) for driving a surface emitting laser. レーザー駆動電流−レーザー光量(端子電圧)特性図である。It is a laser drive current-laser light quantity (terminal voltage) characteristic view. 本実施の形態に係る主走査及び副走査方向の光量むら補正系が設けられた光ビーム発光制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the light beam emission control apparatus provided with the light quantity nonuniformity correction system of the main scanning which concerns on this Embodiment, and a subscanning direction. 本実施の形態にかかるオペアンプの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the operational amplifier concerning this Embodiment. (A)はオペアンプにおける放電時の等価回路図、(B)はオペアンプにおける充電時の等価回路図である。(A) is an equivalent circuit diagram at the time of discharging in the operational amplifier, (B) is an equivalent circuit diagram at the time of charging in the operational amplifier. 本実施の形態に係るオペアンプにおける出力電圧−消費電流特性図である。It is an output voltage-current consumption characteristic figure in the operational amplifier which concerns on this Embodiment. 本発明のオペアンプの実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the Example of the operational amplifier of this invention. (A)は放電用の電流源が可変の場合の回路図、(B)は充電用の電流源が可変の場合の回路図、(C)は充電、放電の双方の電流源が可変の場合の回路図、(D)は図9(C)の回路の従来例に係るオペアンプの出力電圧−消費電流特性図である。(A) is a circuit diagram when the discharging current source is variable, (B) is a circuit diagram when the charging current source is variable, and (C) is when both the charging and discharging current sources are variable. FIG. 9D is an output voltage-current consumption characteristic diagram of an operational amplifier according to a conventional example of the circuit of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

OP オペアンプ(アンプ)
Cd デカップリングコンデンサ
10 画像形成装置
14 面発光レーザー
14A 発光素子
26 駆動回路(駆動手段)
62 光検出器
66 I/V
68 差動増幅器
70 基準値(基準電圧Vref)
100 比較器
102 初段増幅器)
110、112、114、116、118 PMOSトランジスタ
120、122 PMOSトランジスタ
124、126 NMOSトランジスタ
128、130 NMOSトランジスタ
134 NMOSトランジスタ
136 PMOSトランジスタ
138 PMOSトランジスタ
140 NMOSトランジスタ
142 電源ライン
144 アースライン
146 取り出しライン
148 PMOSトランジスタ
150 NMOSトランジスタ
152 充放電切替部
OP Operational Amplifier (Amplifier)
Cd decoupling capacitor 10 image forming apparatus 14 surface emitting laser 14A light emitting element 26 driving circuit (driving means)
62 photodetector 66 I / V
68 Differential amplifier 70 Reference value (reference voltage Vref)
100 comparator 102 first stage amplifier)
110, 112, 114, 116, 118 PMOS transistor 120, 122 PMOS transistor 124, 126 NMOS transistor 128, 130 NMOS transistor 134 NMOS transistor 136 PMOS transistor 138 PMOS transistor 140 NMOS transistor 142 Power line 144 Ground line 146 Extraction line 148 PMOS transistor 150 NMOS transistor 152 Charge / discharge switching unit

Claims (3)

画像データに基づいて光源から発光する光ビームを走査し、像担持体上に静電潜像を形成した後に現像し、記録媒体上に画像を転写することで画像を形成する画像形成装置に用いられ、前記光源から発光する光ビームの発光を制御する光ビーム発光制御装置であって、
前記各光ビームの発光量を基準光量に制御する制御電圧をそれぞれ個々に保持する複数の保持手段と、
前記保持手段に保持された制御電圧に基づいて、前記光源から光ビームを基準光量で発光するように電圧駆動時の電圧を設定する電圧駆動回路、並びに電流駆動時の電流を設定する電流駆動回路を備えた駆動手段とを有し、
前記電圧駆動回路が、前記保持手段に保持された制御電圧に基づいて、電圧駆動時の電圧を保持するデカップリングコンデンサと、前記デカップリングコンデンサへの充電又は放電を実行するアンプとで構成され、
当該アンプの出力段を構成する吐き出し電流源と吸い込み電流源
の何れかの電流源が常に上限電流を制限することを特徴とする光ビーム発光制御装置。
Used in an image forming apparatus that scans a light beam emitted from a light source based on image data, forms an electrostatic latent image on an image carrier, develops it, and transfers the image onto a recording medium to form an image. A light beam emission control device for controlling emission of a light beam emitted from the light source,
A plurality of holding means for individually holding control voltages for controlling the light emission amount of each light beam to a reference light amount;
Based on the control voltage held in the holding means, a voltage driving circuit for setting a voltage at the time of voltage driving so as to emit a light beam from the light source with a reference light amount, and a current driving circuit for setting a current at the time of current driving Drive means comprising
The voltage driving circuit is composed of a decoupling capacitor that holds a voltage at the time of voltage driving based on a control voltage held in the holding means, and an amplifier that performs charging or discharging to the decoupling capacitor,
A light beam emission control device characterized in that any one of a discharge current source and a sink current source constituting an output stage of the amplifier always limits an upper limit current.
前記アンプからの出力電流がゼロのときには吐き出しまたは吸い込み電流源のうち、いずれの上限電流が制限されるかが設定されていることを特徴とする請求項1記載の光ビーム発光制御装置。   2. The light beam emission control device according to claim 1, wherein when the output current from the amplifier is zero, it is set which upper limit current of the discharge or sink current source is limited. 前記光源がオンされ、前記アンプから出力される電流を供給する時、この電流源の他方の電流源が上限電流を設定し、当該アンプの出力電流がゼロの時にも他方の電流源が上限電流を設定することを特徴とする請求項2記載の光ビーム発光制御装置。   When the light source is turned on and the current output from the amplifier is supplied, the other current source of this current source sets the upper limit current, and the other current source is also the upper limit current even when the output current of the amplifier is zero The light beam emission control device according to claim 2, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012098596A (en) * 2010-11-04 2012-05-24 Canon Inc Scanning optical device and image forming apparatus including the same
JP2015196357A (en) * 2014-04-02 2015-11-09 キヤノン株式会社 Image formation device

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