JP2011035190A - マルチビームレーザ光量制御回路および該マルチビームレーザ光量制御回路を具備する光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実装面積を削減でき、コストを低く抑えることができるＡＰＣ回路構成のマルチビームレーザ光量制御技術の提供。
【解決手段】半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２と、その光量を受光する単一の受光素子ＰＤと、自動光量制御回路１００を備える。自動光量制御回路１００は、受光素子ＰＤで受光した光量に対応する電流を電圧に変換する電流電圧変換手段１０１と、電流電圧変換手段１０１で得られた電圧と基準電圧の誤差を増幅して出力する単一の誤差増幅回路１０２１と、誤差増幅回路１０２１の出力を半導体レーザの各々に対応させて蓄積する記憶回路１０２２，１０３２と、記憶回路１０２２，１０３２に蓄積された電圧に基づいて半導体レーザの各々の駆動電流を生成する駆動電流生成手段１０４，１０５を有し、該駆動電流生成手段１０４，１０５の出力により半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２の各々の光量を所望の値に制御するようにした。
【選択図】図１−Ａ

Description

本発明は、レーザビーム等の光ビームを走査して描画を行う光走査装置における光ビーム光量の自動制御技術に関し、特に複数の光ビームの出力光強度を自動制御する機能、すなわちＡＰＣ：Auto Power Control；オート・パワー・コントロール）機能を備えたマルチビームレーザ光量制御回路および該マルチビームレーザ光量制御回路を具備する光走査装置に関するものである。

レーザビーム等の光ビームを用いて描画を行う光走査装置、例えばレーザ走査装置では、所望の濃度の描画を得るためにレーザビームの光強度を所定の強度に制御する必要があり、この光強度の制御のためにＡＰＣ機能を備えた光出力制御装置が用いられる。

ＡＰＣ機能は、レーザダイオード等の光源から出射されたレーザビームをフォトダイオード等の受光素子で受光することによって光強度をモニタし、モニタしたレーザビームの光強度が予め設定した基準値になるように光源に供給する駆動電流をフィードバック制御するものである。

以下、特開２００１−２４２７３号公報（特許文献１）に記載されたＡＰＣ機能を有する光出力制御装置を用いた従来のマルチビームレーザ走査装置を説明する。

図５は、特許文献１に開示された記従来のマルチビームレーザ走査装置の概略構成を示す図である。

マルチビームレーザ走査装置５０は、同図に示すように、複数個の半導体レーザＬＤ（図のＬＤ５１Ａ，５１Ｂ）で発光したレーザビームＬＢをコリメートレンズ５３で平行ビームにし、シリンドリカルレンズ５４でビーム整形した後、高速回転駆動されるポリゴンミラー５５に投射し、レーザビームＬＢをポリゴンミラー５５の反射面で反射させることによって主走査方向に偏向し、ｆθレンズ５６を通して感光ドラム５７の感光面に主走査する。

また、感光ドラム５７は主走査方向に回転軸５７ａを有しており、その回転軸５７ａの回りに回転駆動することで、レーザビームＬＢを副走査する。所望の画像に対応する描画データによってレーザビームを変調しておくことにより所望のパターンを描画する。

また、感光ドラム５７の片側位置には、走査されるレーザビームＬＢを主走査する直前の時点で受光して主走査及びＡＰＣ制御のタイミング基準となる水平同期信号出力する同期ＰＤ５８が配置されている。ここで、各半導体レーザＬＤ５１Ａ，５１Ｂから出射されるレーザ光の一部を受光素子（フォトダイオード）ＰＤ５２において検出し、感光ドラム５７に対して主走査を行う前のタイミングで各半導体レーザＬＤ５１Ａ，５１Ｂでのレーザ光の光出力を制御するための光出力制御回路（ＡＰＣ回路）５９が設けられている。

図６は、従来のレーザダイオード駆動装置（図５の光出力制御回路（ＡＰＣ回路）５９に相当）の一般的な概略ブロック図である。同図ではマルチビーム数を２とした場合の例である。

レーザダイオード駆動装置３０は、同図に示すように、自動光量制御回路３００を有する。自動光量制御回路３００は、半導体レーザＬＤ１のＡＰＣ制御を行うための構成として、ＰＤ制御回路Ａ ３０１ａ、誤差増幅回路Ａ ３０２１とホールド回路Ａ ３０２２からなるサンプルホールド回路Ｓ／Ｈ１ ３０２、駆動電流生成回路Ａ ３０４を備え、半導体レーザＬＤ２のＡＰＣ制御を行うための構成として、ＰＤ制御回路Ｂ ３０１ｂ、誤差増幅回路Ｂ ３０３１とホールド回路Ｂ ３０３２からなるサンプルホールド回路Ｓ／Ｈ２ ３０３、駆動電流生成回路Ｂ ３０５を備えている。

ＰＤ制御回路Ａ ３０１ａとＰＤ制御回路Ｂ ３０１ｂの各々は、受光素子ＰＤからモニタした半導体レーザＬＤ１または半導体レーザＬＤ２のそれぞれのチャンネルのレーザ光の光強度に値する帰還電流ＩＤを帰還電圧ＶＤに変換する回路である。

また、抵抗Rpd1およびRpd2は、受光素子ＰＤでモニタしたレーザ光の光強度に対応する帰還電流ＩＤを流して電圧降下を発生させて帰還電圧ＶＤを生成するため抵抗である。抵抗Rpd1およびRpd2を可変抵抗とすることで、半導体レーザＬＤ１または半導体レーザＬＤ２のそれぞれのチャンネルごとのＬＤ特性に応じた電圧変換を行うことが可能になる。

誤差増幅回路Ａ ３０２１と誤差増幅回路Ｂ ３０３１の各々は、ＰＤ制御回路Ａ ３０１ａとＰＤ制御回路Ｂ ３０１ｂで得られた帰還電圧ＶD と予め設定された基準電圧Ｖref1，Ｖref2を比較する回路である。基準電圧Ｖref1，Ｖref2としては、半導体レーザＬＤ１，半導体レーザＬＤ２の標準的な動作時の発光量に対する半導体レーザＬＤの帰還電圧ＶＤに等しくなるように設定しておくことが考えられる。

ホールド回路Ａ ３０２２とホールド回路Ｂ ３０３２の各々は、帰還電圧ＶD と基準電圧Ｖref1，Ｖref2の差をホールドする回路である。ＡＰＣ制御が完了すると、上記差電圧をホールドしておき、ＡＰＣ状態を安定して保持する。

駆動電流生成回路Ａ ３０４と駆動電流生成回路Ｂ ３０５の各々は、ホールド回路Ａ ３０２２とホールド回路Ｂ ３０３２の各々にホールドされている正電圧または負電圧に基づき、それぞれＬＤ駆動電流を増加または減少させる駆動回路である。

以上のフィードバック制御が各半導体レーザの駆動電流に対して行われ、各半導体レーザの光強度は、所定値すなわち基準電圧Ｖref1，Ｖref2に収束される。

なお、同図において、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１とＸＡＰＣＥＮ２は、それぞれ半導体レーザＬＤ１とＬＤ２のＡＰＣ機能をイネーブルにする信号であり、描画パターンデータＤＡＴＡ１とＤＡＴＡ２は、感光ドラム（図９の感光ドラム５７）に所望の描画を行うために半導体レーザＬＤ１とＬＤ２の発光出力を変調するためのデータであり、この描画パターンデータにより半導体レーザＬＤ１およびＬＤ２の駆動電流をオン／オフする。これらのイネーブル信号や描画パターンデータは外部コンピュータから与えられる。

図７は、図５に記載の光出力制御回路（ＡＰＣ回路）５９の処理を説明するためのフローチャートである。以下、光出力制御回路（ＡＰＣ回路）５９の処理を図６に記載のレーザダイオード駆動装置３０の構成図を参照しながら説明する。

図７において、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２の２つのチャネルは同様の動作を行うので、以下の説明では、半導体レーザＬＤ１のチャネルに関わる回路を用いて説明し、半導体レーザＬＤ２のチャネルに関わる回路については括弧書きで示す。

先ず、半導体レーザＬＤ１（半導体レーザＬＤ２）を点灯すると（ステップＳ１０１）、半導体レーザＬＤ１（半導体レーザＬＤ２）から出射するレーザ光を受光素子ＰＤが受光し、それぞれの受光電流、すなわち帰還電流ＩD を出力する（ステップＳ１０２，Ｓ１０３）。

帰還電流ＩD はＰＤ制御回路Ａ ３０１ａ(ＰＤ制御回路Ｂ ３０１ｂ)において帰還電圧ＶDに変換され（ステップＳ１０４）、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）回路３０２（３０３）の誤差増幅回路Ａ ３０２１（誤差増幅回路Ｂ ３０３１）にて第１の基準電圧Ｖref1（第２の基準電圧Ｖref2）と比較される（ステップＳ１０５）。

そして、前記帰還電圧ＶD が基準電圧Ｖref1（基準電圧Ｖref2）よりも低電圧であるか否かを判定し、帰還電圧ＶD が基準電圧Ｖref1（基準電圧Ｖref2）よりも低電圧の場合には（ステップＳ１０５：Ｙ）、「基準電圧Ｖref1（基準電圧Ｖref2）−帰還電圧ＶD 」の差電圧が正電圧であり、この正電圧をホールド回路Ａ ３０２２（ホールド回路Ｂ ３０３２）にホールドし（ステップＳ１０６）、この正の値によりＬＤ駆動電流が増加するように駆動電流生成回路Ａ ３０４（駆動電流生成回路Ｂ ３０５）を制御する（ステップＳ１０７）。これにより、半導体レーザＬＤ１（半導体レーザＬＤ２）の発光出力が増加し、これに伴って受光素子ＰＤの帰還電流ＩD が増加し、基準電圧Ｖref1（基準電圧Ｖref2）との差電圧が縮小される。

また、ステップＳ１０５での比較において、帰還電圧ＶD が基準電圧Ｖref1（基準電圧Ｖref2）よりも高電圧の場合には（ステップＳ１０５：Ｎ）、「基準電圧Ｖref1（基準電圧Ｖref2）−帰還電圧ＶD 」の差電圧が負電圧となり、この負電圧をホールド回路Ａ ３０２２（ホールド回路Ｂ ３０３２）にホールドし（ステップＳ１０８）、この負の値によりＬＤ駆動電流が減少するように駆動電流生成回路Ａ ３０４（駆動電流生成回路Ｂ ３０５）を制御する（ステップＳ１０９）。これにより、半導体レーザＬＤ１（半導体レーザＬＤ２）の発光出力が減少し、これに伴って受光素子ＰＤの帰還電流ＩD が減少し、基準電圧Ｖref1（基準電圧Ｖref2）との差電圧が縮小される。

以上の処理を繰り返すことにより、基準電圧と帰還電圧との差が最終的に零となり、半導体レーザＬＤ１（ＬＤ２）の光出力は基準電圧Ｖref1（基準電圧Ｖref2）に追従したものとなる。このようにして半導体レーザＬＤ１（半導体レーザＬＤ２）のＡＰＣ制御が実現される。

上述したように、近年、複数のレーザダイオード（半導体レーザ）で発生されるマルチビームレーザを同時に走査して描画を行うことで描画の高速化を実現したマルチビーム走査方式のレーザ走査装置が提案されている。このような従来のマルチビーム走査方式のレーザ走査装置の光出力制御装置では、複数のレーザダイオードのそれぞれに対してモニタ用フォトダイオード（受光素子）を設けるとともに、各レーザダイオードに対してサンプル回路を含む独立のＡＰＣ機能を設けている。

また、複数のレーザダイオード（半導体レーザ）を一つのパッケージに内装しているマルチビームレーザダイオードでは、通常ではモニタ用フォトダイオードは一つあるいはレーザダイオードの数よりも少ない数で設けられているが、上記特開２００１−０２４２７３号公報（特許文献１）に示すように、各レーザダイオードの光量制御に、誤差増幅回路を含む独立のＡＰＣ機能を設けている。

このように、従来技術では、誤差増幅回路を各レーザダイオードに対応させて別個に設けているので、実装面積が増加し、コスト高になってしまうという問題があった。

そこで本発明は、上記の如き問題を解消し、マルチビームレーザダイオードの光量を制御するためのＡＰＣ回路構成において、各レーザダイオードに対して誤差増幅回路を一つだけ設ける構成を採用することで、実装面積を削減でき、コストを低く抑えることができるマルチビームレーザ光量制御回路を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、次の如き構成を採用したものである。
ａ）本発明に係るマルチビームレーザ光量制御回路は、複数の半導体レーザと、該複数の半導体レーザから出力される光量を受光する単一の受光素子と、該単一の受光素子で受光した光量に基づいて前記複数の半導体レーザの光量を自動光量制御（ＡＰＣ）する自動光量制御回路を備えたマルチビームレーザ光量制御回路であって、前記自動光量制御回路は、前記受光素子で受光した光量に対応する電流を電圧に変換する電流電圧変換手段と、該電流電圧変換手段で得られた電圧と予め設定された基準電圧の誤差を増幅して出力する単一の誤差増幅回路と、該誤差増幅回路から出力された電圧を前記複数の半導体レーザの各々に対応させて蓄積する複数の記憶回路と、該複数の記憶回路に蓄積された電圧に基づいて前記複数の半導体レーザの各々の駆動電流を生成する、前記複数の半導体レーザの各々に対応して設けられた複数の駆動電流生成手段を有し、該複数の駆動電流生成手段の出力により、前記半導体レーザの各々の光量を所望の値に制御することを特徴としている。

ｂ）また、上記マルチビームレーザ光量制御回路において、前記誤差増幅回路は、前記電流電圧変換手段で得られた電圧と前記複数の半導体レーザ毎に予め設定された複数の基準電圧の中から選択された一つの基準電圧との誤差を増幅するものであることを特徴としている。

ｃ）さらに、上記マルチビームレーザ光量制御回路において、前記複数の半導体レーザの各々に対応して設けられた複数の駆動電流生成手段の各々は、描画パターンデータによる描画以外時に半導体レーザのバイアス電流を生成するバイアス電流設定回路と、描画パターンデータによる描画時に半導体レーザの駆動電流を描画パターンデータに応じてオン／オフされるイッチング電流を生成するスイッチング電流設定回路からなり、前記誤差増幅回路は、前記電流電圧変換手段で得られた電圧と、前記複数の半導体レーザ毎に予め設定された、前記バイアス電流設定回路に流れる電流を制御するための基準電圧および前記スイッチング電流設定回路に流れる電流を制御するための基準電圧の中から選択された一つの基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅回路からなり、前記記憶回路は、前記誤差増幅回路の出力を、前記選択した基準電圧に対応する半導体レーザ毎にバイアス電流設定回路あるいはスイッチング電流設定回路のいずれかに対応付けて蓄積する複数の記憶回路からなることを特徴としている。

ｄ）さらに、上記マルチビームレーザ光量制御回路において、前記バイアス電流設定回路と前記スイッチング電流設定回路は、それぞれ対応する半導体レーザに直列に接続されたトランジスタと抵抗で構成され、該トランジスタは、前記複数の記憶回路の中の、対応する記憶回路の出力によって制御されることを特徴としている。

ｅ）本発明に係る光走査装置は、上記の如きマルチビームレーザ光量制御回路を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、ＡＰＣ用の誤差増幅回路を、半導体レーザ数すなわちマルチビーム数にかかわらず一つ持つだけでよいため、実装面積を削減でき、コストを低く抑えることが可能なマルチビームレーザ光量制御回路および光走査装置を実現できる。

本発明の第１の実施例（基本構成）に係るマルチビームレーザ光量制御回路のブロック図である。 本発明に係るマルチビームレーザ光量制御回路における光量自動制御の基本動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施例に係るマルチビームレーザ光量制御回路のブロック図である。 イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１とＡＰＣＥＮ２と、描画パターンデータＤＡＴＡ１とＤＡＴＡ２の信号のチャート図である。 本発明の第３の実施例を説明するための図である。 特許文献１に開示された記従来のマルチビームレーザ走査装置の概略構成を示す図である。 従来のレーザダイオード駆動装置（図５の光出力制御回路（ＡＰＣ回路）５９に相当）の一般的な概略ブロック図である。 図５に記載の光出力制御回路（ＡＰＣ回路）５９の処理を説明するためのフローチャートである。 第１の参考例を説明するための図である。。 第２の参考例を説明するためのす図である。

＜概要＞
本発明は、複数の光源から出射された光ビームを感光体に走査して描画を行うマルチビーム方式の光走査技術に係り、複数の光源の光強度を自動で制御するＡＰＣを行う光出力制御装置を備え、誤差増幅回路を各ビーム共通の１回路の構成にすることを特徴とする。この場合、複数の光源の各光強度を同じ受光手段で検出し、当該検出出力に基づいて複数の光源のＡＰＣを時分割したタイミングで行うようにする。

＜第１の実施例＞
図１−Ａは、本発明の第１の実施例（基本構成）に係るマルチビームレーザ光量制御回路のブロック図であり、誤差増幅回路を一つだけ設けたことを特徴としている。同図は、マルチビーム数を２とした場合の例である。

また、図１−Ｂは、本発明に係るマルチビームレーザ光量制御回路における光量自動制御の基本動作を説明するための図であり、同図（ａ）は、基本動作のフローチャートであり、同図（ｂ）は、該フローチャートを説明するためのタイミングチャートである。以下、図１−Ａおよび図１−Ｂを参照しながら第１の実施例における回路動作を説明する。

本実施例に係るマルチビームレーザ光量制御回路１０は、図１−Ａに示すように、ＰＤ制御回路１０１、誤差増幅回路１０２１、ホールド回路１０２２および１０３２、駆動電流生成回路１０４，１０５からなる自動光量制御回路１００を有している。

ＰＤ制御回路１０１は、受光素子ＰＤからモニタしたレーザ光の光強度に対応する帰還電流を、帰還電圧へ変換する回路である。誤差増幅回路１０２１で前記ＰＤ制御回路１０１によるモニタ電圧と予め設定した基準電圧とを比較する。ここまでの動作を各ビーム共通の構成にする。

この構成において、チャンネル１（半導体レーザＬＤ１に対応するチャネル）をＡＰＣする場合は、まず半導体レーザＬＤ１の駆動電流を初期化（初期値は所望の光量に相当する電流よりも小さい値を設定）した後（図１−ＢのステップＳ１）、該駆動電流を徐々に増加させる（同ステップＳ２）。すると半導体レーザＬＤ１が点灯する（ステップＳ３）。受光素子ＰＤによって半導体レーザＬＤ１からの光を受光し（ステップＳ４）、受光により発生する帰還電流ＩＶを帰還電圧ＶＤに変換する（ステップＳ５）。

次に、誤差増幅回路１０２１により、帰還電圧ＶＤと基準電圧Ｖｒｅｆ１を比較し（ステップＳ６）、該帰還電圧ＶＤが基準電圧Ｖｒｅｆ１未満の場合は（ステップＳ６：Ｎ）、ステップＳ２に戻り、駆動電流をさらに増加させる。

以上のステップＳ２〜Ｓ６の処理を、該帰還電圧ＶＤが基準電圧Ｖｒｅｆ１以上のなるまで繰り返し、該帰還電圧ＶＤが基準電圧Ｖｒｅｆ１以上になったら（ステップＳ６：Ｙ）、スイッチ１０２１ａをホールド回路Ａ １０２２側に切り替え、誤差増幅回路１０２１のそのときの出力電圧を半導体レーザＬＤ１側のホールド回路Ａ １０２２に蓄積する（ステップＳ７）。

また、チャンネル２（半導体レーザＬＤ２に対応するチャネル）をＡＰＣする場合も同様に、まず半導体レーザＬＤ２の駆動電流を初期化（初期値は所望の光量に相当する電流よりも小さい値を設定）した後（図１−ＢのステップＳ１）、該駆動電流を徐々に増加させる（同ステップＳ２）。すると半導体レーザＬＤ２が点灯する（ステップＳ３）。受光素子ＰＤによって半導体レーザＬＤ２からの光を受光し（ステップＳ４）、受光により発生する帰還電流ＩＶを帰還電圧ＶＤに変換する（ステップＳ５）。

次に、誤差増幅回路１０２１により、帰還電圧ＶＤと基準電圧Ｖｒｅｆ２を比較し（ステップＳ６）、該帰還電圧ＶＤが基準電圧Ｖｒｅｆ２未満の場合は（ステップＳ６：Ｎ）、ステップＳ２に戻り、駆動電流をさらに増加させる。

以上のステップＳ２〜Ｓ６の処理を、該帰還電圧ＶＤが基準電圧Ｖｒｅｆ２以上のなるまで繰り返し、該帰還電圧ＶＤが基準電圧Ｖｒｅｆ２以上になったら（ステップＳ６：Ｙ）、スイッチ１０２１ａをホールド回路Ａ １０２２側に切り替え、誤差増幅回路１０２１のそのときの出力電圧を半導体レーザＬＤ１側のホールド回路Ａ １０２２に蓄積する（ステップＳ７）。

以上により、チャンネル毎に時系列的にＡＰＣを行うことによって所望の光強度に値する電圧を記憶することができる。なお、図１−Ｂに示したマルチビームレーザ光量制御回路における光量自動制御の基本動作は、後述する第２の実施例と第３の実施例でも同様である。

駆動電流生成回路Ａ １０４および駆動電流生成回路Ｂ １０５は、それぞれホールド回路Ａ １０２２およびホールド回路Ｂ １０３２に蓄積された電圧値によりチャンネル毎のＬＤ駆動電流を生成する。誤差増幅回路１０２１で用いられる上記基準電圧は、正常に動作している標準動作時に、駆動電流生成回路Ａ １０４および駆動電流生成回路Ｂ １０５によって所望のＬＤ駆動電流が生成され半導体レーザＬＤ１または半導体レーザＬＤ２の光量が最適になるように設定される。

なお、上述したチャネル１とチャネル２におけるＡＰＣは、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１とＸＡＰＣＥＮ２を用いて、時系列的に行われる。

以上により、半導体レーザＬＤ１または半導体レーザＬＤ２の光量が減少した場合はそれぞれの駆動電流を増大するように、逆に半導体レーザＬＤ１または半導体レーザＬＤ２の光量が増大した場合はそれぞれの駆動電流を減少するように自動制御することができる。

なお、従来技術を説明した図６と同様に、抵抗Rpd1およびRpd2は、受光素子ＰＤからモニタしたレーザ光の光強度に対応する帰還電流ＩＤを流して電圧降下を発生させ帰還電圧ＶＤを生成するため抵抗であり、これらを可変抵抗とすることで、半導体レーザＬＤ１または半導体レーザＬＤ２のそれぞれのチャンネルごとのＬＤ特性に応じた電圧変換を行うことが可能になる。

また、従来技術を説明した図６と同様に、図１におけるイネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１とＸＡＰＣＥＮ２は、それぞれ半導体レーザＬＤ１とＬＤ２のＡＰＣ機能をイネーブルにする信号であり、描画パターンデータＤＡＴＡ１とＤＡＴＡ２は、感光ドラム（図９の感光ドラム５７）に所望の描画を行うために半導体レーザＬＤ１とＬＤ２の発光出力を変調するためのデータであり、この描画パターンデータにより半導体レーザＬＤ１およびＬＤ２の駆動電流をオン／オフする。これらのイネーブル信号や描画パターンデータは外部コンピュータから与えられる。

上述した図６で説明した従来例では、誤差増幅回路をチャネル毎（すなわち半導体レーザ毎）に設けているので、実装面積が増加し、コスト高になってしまうという問題点を有しているが、本発明の第１の実施例は、半導体レーザの光量を制御するためのＡＰＣ回路構成において、半導体レーザの数（チャネル数）によらず誤差増幅回路を一つだけ持つ構成とすることで、上記問題点を解消し、実装面積を削減でき、コストを低く抑えることが可能なマルチビームレーザ光量制御回路を実現できるという効果を有している。

＜第２の実施例＞
図２は、本発明の第２の実施例に係るマルチビームレーザ光量制御回路１０ｂのブロック図である。また、図３は、本実施例におけるタイミングチャートを示す図である。

（第１の参考例）
図２に示した第２の実施例を説明する前に、図８を用いて誤差増幅回路をチャネル毎に設けた第１の参考例を説明する。
本参考例に係るマルチビームレーザ光量制御回路１０ａは、図８に示すように、チャネル数すなわちマルチビーム数（半導体レーザ数）を２とした場合の例である。同図に示すように、マルチビームレーザ光量制御回路１０ａは、ＰＤ制御部１０１ａ、誤差増幅部１０２１ａ、記憶部Ａ １０２２ａ、記憶部Ｂ １０３２ａ、駆動電流生成部Ａ １０４ａ、駆動電流生成部Ｂ １０５ａを有している。

また、図８における抵抗Rpd1およびRpd2、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１とＸＡＰＣＥＮ２、描画パターンデータＤＡＴＡ１とＤＡＴＡ２は、第１の実施例と同様のものである。本参考例では、各チャンネルのＡＰＣのイネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１（イ）とＸＡＰＣＥＮ２（ロ）を各部のチャンネルを選択するための入力信号としている（図中（イ），（ロ）で示す）。

本参考例において、ＰＤ制御部１０１ａでは、各受光素子ＰＤからモニタしたレーザ光の光強度に対応する帰還電流ＩＤを帰還電圧ＶＤへ変換する。

すなわち、チャンネル１（半導体レーザＬＤ１側）をＡＰＣする場合はイネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１によりスイッチＳＷpd1をＯＮ、スイッチＳＷpd2をＯＦＦとし、抵抗Rpd1を介してＧＮＤ接地とし、帰還電圧ＶＤ１を得る。

一方、チャンネル２（半導体レーザＬＤ２側）をＡＰＣする場合は、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ２によりスイッチＳＷpd1をＯＦＦ、スイッチＳＷpd2をＯＮとし、抵抗Rpd2を介してＧＮＤ接地とし、帰還電圧ＶＤ２を得る。

本参考例では、上述したように、抵抗Rpd1，Rpd2をチャンネル個別に持ち、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１（イ）とＸＡＰＣＥＮ２（ロ）によりスイッチＳＷpd1とＳＷpd2を切り替えられるようにしている。

誤差増幅部１０２１ａは、ＰＤ制御部１０１ａで得られたチャネル毎のモニタ帰還電圧ＶＤと所望の発光量を得るために予め設定された基準電圧（VREF1端子の電圧,VREF2端子の電圧）を、チャネル毎に設けられた誤差増幅回路（ＡＰＣamp1とＡＰＣamp2）で比較する。基準電圧（VREF1端子の電圧,VREF2端子の電圧）は、正常に動作している標準動作時に、駆動電流生成部Ａ １０４ａおよび駆動電流生成部Ｂ １０５ａによって所望のＬＤ駆動電流が生成され半導体レーザＬＤ１または半導体レーザＬＤ２の光量が最適になるように設定されている。

具体的には、チャンネル１（半導体レーザＬＤ１側）をＡＰＣする場合は、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１により、スイッチＳＷvref1をＯＮ、スイッチＳＷvref2をＯＦＦとし、ＶＲＥＦ１端子の電圧とモニタ電圧（帰還電圧）ＶＤ１を、チャネル１側の誤差増幅回路（ＡＰＣamp1）により比較する。

チャンネル２（半導体レーザＬＤ２側）をＡＰＣする場合は、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ２により、スイッチＳＷvref1をＯＦＦ、スイッチＳＷvref2をＯＮとし、ＶＲＥＦ２端子の電圧とモニタ電圧（帰還電圧）ＶＤ２を、チャネル２側の誤差増幅回路（ＡＰＣamp2）により比較する。

ＰＤ制御部１０１ａおよび誤差増幅部１０２１ａは、各チャネル（半導体レーザＬＤ１およびＬＤ２）に対して同じ構成とする。

記憶部Ａ １０２２ａおよび記憶部Ｂ １０３２ａは、誤差増幅部１０２１ａからの出力電圧を、それぞれ記憶手段としてのコンデンサＣ１ａおよびコンデンサＣ２ａに蓄積する。

具体的には、チャンネル１（半導体レーザＬＤ１側）をＡＰＣする場合は、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１により、スイッチＳＷh1をＯＮ、スイッチＳＷh2をＯＦＦとし、誤差増幅回路（ＡＰＣamp1）の出力電圧を記憶部Ａ １０２２ａの記憶回路（図のコンデンサＣ１ａ）に蓄積する。

チャンネル２（半導体レーザＬＤ２側）をＡＰＣする場合は、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ２により、スイッチＳＷh1をＯＦＦ、スイッチＳＷh2をＯＮとし、誤差増幅回路（ＡＰＣamp2）の出力電圧を、記憶部Ｂ １０３２ａの記憶回路（図のコンデンサＣ２ａ）に蓄積する。

駆動電流生成部Ａ １０４ａおよび駆動電流生成部Ｂ １０５ａでは、上述の誤差増幅部１０２１ａの２つの誤差増幅回路（ＡＰＣamp1とＡＰＣamp2）で所望の光量を検出するまで駆動電流量の増減を繰り返し、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２からの発光強度を所望の強度になるまで調整する。

（本実施例）
図２を用いて本発明の第２の実施例を説明する。本実施例に係るマルチビームレーザ光量制御回路１０ｂは、上述した図８における誤差増幅部１０２１ａを誤差増幅部１０２１ｂに変更した点が参考例と異なる。

すなわち、上記参考例では、誤差増幅部１０２１ａをチャネル毎に異なる基準電圧を有する２つの誤差増幅回路（ＡＰＣamp1とＡＰＣamp2）で構成しているが、本実施例の誤差増幅部１０２１ｂでは、ＶＲＥＦ１端子とＶＲＥＦ２端子の異なる基準電圧を、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１（イ）とＡＰＣＥＮ２（ロ）により切り替えて入力するようにした一つの誤差増幅回路（ＡＰＣamp）で構成している。

基準電圧（VREF1端子の電圧,VREF2端子の電圧）は、正常に動作している標準動作時に、駆動電流生成部Ａ １０４ｂおよび駆動電流生成部Ｂ １０５ｂによって所望のＬＤ駆動電流が生成され半導体レーザＬＤ１または半導体レーザＬＤ２の光量が最適になるように設定されている。

本発明の第２の実施例では、誤差増幅部が異なるものの、その他の部分は上述した参考例と同様に動作することは明らかであるので、動作の詳細な説明は省略する。

このようにしてマルチチャンネル毎に各半導体レーザＬＤの特性に応じた所望の光量を発生させるための駆動電流を得ることができる。また、定期的にＡＰＣを実行することにより、半導体レーザＬＤの特性の経年変化、温度変化による特性シフトも補正することができる。

上述した第１の参考例では、誤差増幅回路をチャネル毎（すなわち半導体レーザ毎）に設けているので、実装面積が増加し、コスト高になってしまうという問題点を有しているが、第２の実施例によれば、半導体レーザの光量を制御するためのＡＰＣ回路構成において、半導体レーザの数によらず誤差増幅回路を一つだけ持つ構成とすることで、実装面積を削減でき、コストを低く抑えることが可能なマルチビームレーザ光量制御回路を実現できるという効果を有している。

図３は、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１とＡＰＣＥＮ２と、描画パターンデータＤＡＴＡ１とＤＡＴＡ２の信号のチャート図である。
同図に示すように、イネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ１が（Ｌ）レベルのときに、半導体レーザＬＤ１側のＡＰＣ処理が行われ、半導体レーザＬＤ２側は消灯され、逆にイネーブル信号ＸＡＰＣＥＮ２が（Ｌ）レベルのときに、半導体レーザＬＤ２側のＡＰＣ処理が行われ、半導体レーザＬＤ１側は消灯される。

マルチビームの場合（本明細書では２チャネルの場合で説明しているが一般には３以上の多チャネルでよいことはいうまでもない）、互いに時系列にかつ時分割的にＡＰＣ処理が実施される。ＡＰＣ処理には最初に1回だけ行われる初期化ＡＰＣ処理と、周期的に行われるＡＰＣ処理があり、どちらも上述したＡＰＣ処理と実質的に同様の処理が行われる。

画像描画時には、描画パターンデータＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２の入力端子からの点灯論理（Ｈ）のとき、ＡＰＣにより求めた各チャンネルの電流を生成し、描画パターンデータＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２の入力端子からの消灯論理（Ｌ）のときには電流を流さないようにして描画する。これにより描画パターンデータＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２に対応した所望の画像を描画することができる。

＜第３の実施例＞
図４は、本発明の第３の実施例を説明するための図である。
本実施例は、同図に示すように、複数のチャネル（図は２つのチャネルの場合を示す）に対して一つの誤差増幅回路でＡＰＣ処理を行う実施例である。

図４には、本実施例における構成、すなわち、ＡＰＣ制御を行うＡＰＣ制御回路２０１と、各半導体レーザのそれぞれのチャネル毎の駆動電流を設定する駆動電流設定回路２０２，２０４の具体的回路構成も示してある。

駆動電流設定回路Ａ ２０２は、半導体レーザＬＤ１の駆動電流を設定するための回路であり、同図に示すように、ＬＤ１用バイアス電流駆動用回路とＬＤ１用スイッチング電流駆動用回路から構成される。

ＬＤ１用バイアス電流駆動用回路は、通常時に半導体レーザＬＤ１に流す駆動電流を設定するための回路であり、直列接続されたトランジスタＴ２１とバイアス電流設定用抵抗（Ｒｂｉ）と、該トランジスタＴ２１のゲートに出力が接続された誤差増幅回路Ａ２１とから構成される。

ＬＤ１用スイッチング電流駆動用回路は、画像の描画を行うために描画パターンデータＤＡＴＡ１に基づいて半導体レーザＬＤ１のオン／オフ（点灯／消去）を制御するための回路であり、直列接続されたスイッチＳａとトランジスタＴ２２とスイッチ電流設定用抵抗（Ｒｓｗ）と、該トランジスタＴ２２のゲートに出力が接続された誤差増幅回路Ａ２２から構成される。

誤差増幅回路Ａ２１の一方の入力（−）はトランジスタＴ２１とバイアス電流設定用抵抗（Ｒｂｉ）の接続点に接続され、誤差増幅回路Ａ２２の一方の入力（−）はトランジスタＴ２２とスイッチ電流設定用抵抗（Ｒｓｗ）の接続点に接続される。

コンデンサＣ２１に蓄積された電圧が誤差増幅回路Ａ２１の他方の入力（＋）に、コンデンサＣ２２に蓄積された電圧が誤差増幅回路Ａ２２の他方の入力（＋）に、それぞれ接続される。

同様に、駆動電流設定回路２０４は、半導体レーザＬＤ２の駆動電流を設定するための回路であり、同図に示すように、ＬＤ２用バイアス電流駆動用回路とＬＤ２用スイッチング電流駆動用回路から構成される。

ＬＤ２用バイアス電流駆動用回路は、通常時に半導体レーザＬＤ２に流す駆動電流を設定するための回路であり、直列接続されたトランジスタＴ２３とバイアス電流設定用抵抗（Ｒｂｉ）と、該トランジスタＴ２３のゲートに出力が接続された誤差増幅回路Ａ２３とから構成される。

ＬＤ２用スイッチング電流駆動用回路は、画像の描画を行うために描画パターンデータＤＡＴＡ２に基づいて半導体レーザＬＤ２のオン／オフ（点灯／消去）を制御するための回路であり、直列接続されたスイッチＳｂとトランジスタＴ２４とスイッチ電流設定用抵抗（Ｒｓｗ）と、該トランジスタＴ２４のゲートに出力が接続された誤差増幅回路Ａ２４から構成される。

誤差増幅回路Ａ２３の一方の入力（−）はトランジスタＴ２３とバイアス電流設定用抵抗（Ｒｂｉ）の接続点に接続され、誤差増幅回路Ａ２４の一方の入力（−）はトランジスタＴ２４とスイッチ電流設定用抵抗（Ｒｓｗ）の接続点に接続される。

また、コンデンサＣ２３に蓄積された電圧が誤差増幅回路Ａ２３の他方の入力（＋）に、コンデンサＣ２４に蓄積された電圧が誤差増幅回路Ａ２４の他方の入力（＋）に、それぞれ接続される。

なお、基準電圧選択回路２００に入力される基準電圧（Vref1〜Vref4）は、正常に動作している標準動作時に、半導体レーザＬＤ１および半導体レーザＬＤ２それぞれのバイアス電流とスイッチング電流が最適になるように設定されている。

以下、動作を説明する。
以上の回路構成において、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２の発光による光量を受光素子ＰＤで受光して得られる帰還電流ＩＶを、Ｉ／Ｖ変換回路（第１，２の実施例のＰＤ制御回路（ＰＤ制御部）に相当）２０Ａにより帰還電圧ＶＤに変換する。

Ｉ／Ｖ変換回路２０Ａの出力と基準電圧選択回路２００によって選択された基準電圧を、複数のチャネルに対して一つだけ設けられた誤差増幅回路（ＡＰＣａｍｐ）Ａ２に入力する。ＡＰＣ制御回路１〜４において、ＡＰＣ１信号〜ＡＰＣ４信号によってスイッチＳ２１〜Ｓ２４を時系列的（時分割的）に制御し、誤差増幅回路（ＡＰＣａｍｐ）Ａ２の出力をそれぞれのコンデンサＣ２１〜Ｃ２４に蓄積する。

コンデンサＣ２１〜Ｃ２４に蓄積された電圧を誤差増幅回路Ａ２１〜Ａ２４に入力することにより、コンデンサＣ２１〜Ｃ２４に蓄積された電圧の大小によって半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２の駆動電流の大小が制御される。このようにして、受光素子で検出した光量が減少した場合は、半導体レーザＬＤ１またはＬＤ２の駆動電流を増大させ、逆に受光素子で検出した光量が増大した場合は半導体レーザＬＤ１またはＬＤ２の駆動電流を減少させるようにすることができる。

本実施例によれば、上記構成を採用することにより、半導体レーザ数すなわちマルチビーム数にかかわらず、また、複数の半導体レーザの各々にバイアス電流駆動用回路とスイッチング電流駆動用回路を設けるようにしても（この場合、ホールド回路は半導体レーザ数×２個必要）、ＡＰＣ制御回路２０１の誤差増幅回路は一つ持つだけでよいため、実装面積を大幅に削減でき、コストを低く抑えることが可能なレーザ光量制御回路を実現できるようになる。

（第２の参考例）
上記第３の実施例に対する第２の参考例を説明する。図９は、第２の参考例を示す図である。

第２の参考例である図９が、本発明の第３の実施例である図４と異なる点は、図９では、ＡＰＣ制御用の誤差増幅回路を、半導体レーザ数すなわちマルチビーム数毎に、バイアス電流駆動用回路とスイッチング電流駆動用回路を別々に設けていることである（図９の誤差増幅回路Ａ４ａ〜Ａ４ｄ参照）。それ以外については上述した本発明の第３の実施例と同様であるので、詳しい説明は省略する。このため、実装面積が増加し、コスト高になってしまうという問題があった。

これに対して、本発明の第３の実施例である図４のＡＰＣ制御回路２０１は、半導体レーザ数すなわちマルチビーム数にかかわらず、また、複数の半導体レーザの各々にバイアス電流駆動用回路とスイッチング電流駆動用回路を設けた場合であっても、ＡＰＣ制御回路の誤差増幅回路として、増幅回路Ａ２を一つ設けるだけでよいため、実装面積を削減でき、コストを低く抑えることが可能なレーザ光量制御回路を実現できるようになる。

なお、上記第１の実施例〜３の実施例で説明した本発明に係るマルチビームレーザ光量制御回路は、ファクシミリ，コピー機，スキャナなどの光走査装置に適用できることはいうまでもない。

１０，１０ａ，１０ｂ：マルチビームレーザ光量制御回路
１０１，１０１ａ，３０１ａ，３０１ｂ：ＰＤ制御回路
１０２１：誤差増幅回路
１０２２，１０３２:ホールド回路
１０４，１０５：駆動電流生成回路
１０４ａ，１０５ａ：駆動電流生成部
１０２１：誤差増幅回路
１０２１Ａ：スイッチ
１０２１ａ，１０２１ｂ：誤差増幅部
１０２２，１０３２：ホールド回路
１０２２ａ，１０３２ａ：記憶部
３０：レーザダイオード駆動装置
５０：マルチビームレーザ走査装置
５１Ａ，５１Ｂ：半導体レーザ
５２：受光素子（フォトダイオード）ＰＤ
５３：コリメートレンズ
５４：シリンドリカルレンズ
５５：ポリゴンミラー
５６：ｆθレンズ
５７：感光ドラム
５７ａ：回転軸
５８：同期ＰＤ
５９：光出力制御回路（ＡＰＣ回路）
２０Ａ：Ｉ／Ｖ変換回路
２００：基準電圧選択回路
２０１：ＡＰＣ制御回路
２０２，２０４，４０２ａ，４０２ｂ：駆動電流設定回路
２０３，２０５，４００ａ，４００ｂ：駆動電流制御回路
３００：自動光量制御回路
３０２，３０３：サンプルホールド回路Ｓ／Ｈ
３０２１，３０３１：:誤差増幅回路
３０２２，３０３２：ホールド回路
３０４，３０５：駆動電流生成回路
ＬＤ，ＬＤ１，ＬＤ２：半導体レーザ
ＰＤ：受光素子
ＩＤ：帰還電流
ＶＤ，ＶＤ１，ＶＤ２：帰還電圧
ＬＢ：レーザビーム
Ｖref1，Ｖref2：基準電圧
ＸＡＰＣＥＮ１，ＸＡＰＣＥＮ２：イネーブル信号
ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２：描画パターンデータ
Rpd1，Rpd2：抵抗
ＳＷpd1，ＳＷpd2ＳＷvref1，ＳＷvref2，ＳＷh1，ＳＷh2：スイッチ
VREF1，VREF2：基準電圧の端子
ＡＰＣamp1，ＡＰＣamp2：誤差増幅回路
Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ，：コンデンサ
Ｔ２１〜Ｔ２４，Ｔ４１〜Ｔ４４：トランジスタ
Ｃ２１〜Ｃ２４，Ｃ４１〜Ｃ４４：コンデンサ
Ａ２，Ａ２１〜Ａ２４，Ａ４ａ〜Ａ４ｄ，Ａ４１〜Ａ４４：誤差増幅回路
Ｒｂｉ：バイアス電流設定用抵抗
Ｒｓｗ：スイッチ電流設定用抵抗
Ｓａ：スイッチ

特開２００１−２４２７３号公報

Claims (5)

1. 複数の半導体レーザと、該複数の半導体レーザから出力される光量を受光する単一の受光素子と、該単一の受光素子で受光した光量に基づいて前記複数の半導体レーザの光量を自動光量制御（ＡＰＣ）する自動光量制御回路を備えたマルチビームレーザ光量制御回路であって、
   前記自動光量制御回路は、
   前記受光素子で受光した光量に対応する電流を電圧に変換する電流電圧変換手段と、該電流電圧変換手段で得られた電圧と予め設定された基準電圧の誤差を増幅して出力する単一の誤差増幅回路と、該誤差増幅回路から出力された電圧を前記複数の半導体レーザの各々に対応させて蓄積する複数の記憶回路と、該複数の記憶回路に蓄積された電圧に基づいて前記複数の半導体レーザの各々の駆動電流を生成する、前記複数の半導体レーザの各々に対応して設けられた複数の駆動電流生成手段を有し、該複数の駆動電流生成手段の出力により、前記半導体レーザの各々の光量を所望の値に制御するものである
   ことを特徴とするマルチビームレーザ光量制御回路。
2. 請求項１に記載のマルチビームレーザ光量制御回路において、
   前記誤差増幅回路は、前記電流電圧変換手段で得られた電圧と前記複数の半導体レーザ毎に予め設定された複数の基準電圧の中から選択された一つの基準電圧との誤差を増幅するものであることを特徴とするマルチビームレーザ光量制御回路。
3. 請求項２に記載のマルチビームレーザ光量制御回路において、
   前記複数の半導体レーザの各々に対応して設けられた複数の駆動電流生成手段の各々は、描画パターンデータによる描画以外時に半導体レーザのバイアス電流を生成するバイアス電流設定回路と、描画パターンデータによる描画時に半導体レーザの駆動電流を描画パターンデータに応じてオン／オフされるイッチング電流を生成するスイッチング電流設定回路からなり、
   前記誤差増幅回路は、前記電流電圧変換手段で得られた電圧と、前記複数の半導体レーザ毎に予め設定された、前記バイアス電流設定回路に流れる電流を制御するための基準電圧および前記スイッチング電流設定回路に流れる電流を制御するための基準電圧の中から選択された一つの基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅回路からなり、
   前記記憶回路は、前記誤差増幅回路の出力を、前記選択した基準電圧に対応する半導体レーザ毎にバイアス電流設定回路あるいはスイッチング電流設定回路のいずれかに対応付けて蓄積する複数の記憶回路からなる
   ことを特徴とするマルチビームレーザ光量制御回路。
4. 請求項３に記載のマルチビームレーザ光量制御回路において、
   前記バイアス電流設定回路と前記スイッチング電流設定回路は、それぞれ対応する半導体レーザに直列に接続されたトランジスタと抵抗で構成され、該トランジスタは、前記複数の記憶回路の中の、対応する記憶回路の出力によって制御されることを特徴とするマルチビームレーザ光量制御回路。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のマルチビームレーザ光量制御回路を備えたことを特徴とする光走査装置。

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