JP2012023243A - 半導体レーザ駆動装置およびその駆動装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体レーザ駆動装置内部で複雑な制御回路を持つことなく画像コントローラからくる配線の本数を極力抑えることが可能となり、制御の簡易化が可能な半導体レーザ駆動装置を提供する。
【解決手段】画像コントローラ６から出力されるAPC信号（共通APC信号）に基づいて複数の半導体レーザLDに対して自動光量制御（APC）を実行する半導体レーザ駆動装置であって、APC信号は、画像コントローラ６から複数の半導体レーザLDで共通の信号ラインを介して伝送されて、各半導体レーザLDに対して自動光量制御を実行させるための信号であり、半導体レーザ駆動装置７は、前記APC信号に基づいて、各半導体レーザLDに対して自動光量制御を実行させるためのLDn-APC信号（個別APC信号）を生成し、このLDn-APC信号に基づいて各半導体レーザLDに対して自動光量制御を実行する半導体レーザ駆動装置７Ａを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に用いる半導体レーザ駆動装置に関し、特に複数の半導体レーザの光量をフォトダイオードで検出し、所定の光量に制御するためのマルチビームレーザ駆動装置に関する。

半導体レーザは、小型・安価で電流を流すだけで容易にレーザ光を得ることができるため、プリンタ、光ディスク、光通信等の分野で広く用いられている。

しかしながら、その電流−光量特性は温度依存性を持つため、一定の光量を得るためには特別な光量制御が必要である。このような制御は自動光量制御(APC（Automatic Power Control）)と呼ばれている。

自動光量制御（以下「APC」という）は、半導体レーザの実際の駆動に先立って、半導体レーザを駆動してその発光量をフォトダイオードで受光し、フォトダイオードの出力が所定のレベルになる電流値を記憶手段に記憶しておくことで、安定した発光量が得られるように制御するものである。

APCは、半導体レーザ駆動装置の前段の画像コントローラからのAPC信号により実行される。半導体レーザ駆動装置は、例えばレーザスキャナユニットと呼ばれる小型のユニットに収まっており、画像コントローラからは離れた位置にあることが多い。画像コントローラからのAPC信号は、ハーネス等の配線を介してレーザスキャナユニット内の半導体レーザ駆動装置の基板に伝送される。

従来、１つの半導体レーザは１本のAPC信号ラインで制御していた。そのため、半導体レーザが複数になると、必要となるAPC信号ラインの数が増大するという問題があった。

この問題に対処可能な技術として、例えば特許文献１や特許文献２に記載の技術がある。特許文献１においては、複数の半導体レーザに対してS/H信号(APC信号)を1本にし、S/H信号と画像データ信号の両方がイネーブルとなった半導体レーザのAPCを実行することにより、APC信号ライン数の削減を図っている。また、特許文献２では、制御信号を極力減らし、半導体レーザ駆動装置側のステートマシン制御回路により半導体レーザのAPCコントロール制御等を実行している。

特許文献1に記載の構成では、APC信号と画像データ信号で複雑なタイミング制御を必要とし、半導体レーザの個数が増加すればするほど、制御が難しくなる。特許文献2のように半導体レーザ駆動装置側でステートマシン制御回路を設ければ、制御信号本数は削減できるが、半導体レーザ駆動装置にステートマシンを置くことで半導体レーザ駆動装置側の制御が複雑になる。また回路規模が増大し、基板占有面積の増大、コスト増大を招くことになる。

本発明は、画像コントローラと半導体レーザ駆動装置配線との間の配線の本数を少なくすることができ、かつ半導体レーザ駆動装置の構成を簡素化することができる半導体レーザ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の半導体レーザ駆動装置は、画像コントローラから出力される共通APC信号に基づいて複数の半導体レーザに対して自動光量制御を実行する半導体レーザ駆動装置であって、前記信号は、前記画像コントローラから前記複数の半導体レーザで共通の信号ラインを介して伝送されて、前記各半導体レーザに対して自動光量制御を実行させるための信号であり、前記半導体レーザ駆動装置は、前記共通APC信号に基づいて、各半導体レーザに対して自動光量制御を実行させるための個別APC信号を生成し、この個別APC信号に基づいて各半導体レーザに対して自動光量制御を実行する駆動手段を備える。

本発明の半導体レーザ駆動装置によれば、画像コントローラから半導体レーザ駆動装置に自動光量制御信号を伝送する信号ラインを共通化したことにより、画像コントローラと半導体レーザ駆動装置配線との間の配線の本数を極力少なくすることができる。また、信号ラインで伝送される共通APC信号に基づいて、各半導体レーザに対して自動光量制御を実行させるための個別APC信号を生成し、この個別APC信号に基づいて各半導体レーザに対して自動光量制御を実行するという簡素な構成で、APCを実行することができる。これにより、半導体レーザ駆動装置の構成を簡素化することができる。また、制御の簡易化、コスト削減効果が発揮できる。

実施形態１の画像形成装置の構成図である。 実施形態１の半導体レーザ駆動装置等の構成図である。 実施形態１の半導体レーザ駆動装置等の動作を示すタイミングチャートである。 実施形態２の半導体レーザ駆動装置等の構成図である。 実施形態２の半導体レーザ駆動装置等の動作を示すタイミングチャートである。 実施形態３の半導体レーザ駆動装置等の構成図である。 実施形態３の半導体レーザ駆動装置等の動作を示すタイミングチャートである。 実施形態４の半導体レーザ駆動装置等の構成図である。 実施形態４の半導体レーザ駆動装置等の動作を示すタイミングチャートである。 実施形態６の半導体レーザ駆動装置等の構成図である。 実施形態６の半導体レーザ駆動装置等の動作を示すタイミングチャートである。 実施形態７の半導体レーザ駆動装置等の動作を示すタイミングチャートである。 実施形態９の半導体レーザ駆動装置等の動作を示すタイミングチャートである。 実施形態１０の半導体レーザ駆動装置等の動作を示すタイミングチャートである。 実施形態１２の半導体レーザ駆動装置等の動作を示すタイミングチャートである。 非同期型カウンタの回路の一例を示す構成図である。 非同期型カウンタの動作を示すタイミングチャートである。

以下、実施形態について説明する。

（実施形態１）
１．画像形成装置の構成
図１は、電子写真プロセスを利用したレーザプリンタ、デジタル複写機等の従来の画像形成装置の構成を示す。

光源である半導体レーザユニット１（端面レーザユニット）から発光されたレーザビーム（走査ビーム）は、高速で定速回転するポリゴンミラー２（多面鏡）で偏向走査（スキャン）され、走査レンズ３（ｆθレンズ）を介して被走査媒体である感光体４上に光スポットを形成する。

偏向されたレーザビームは、感光体４が回転する方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に露光走査され、画像信号のライン単位の記録を行う。

感光体４の一端近傍のレーザビームが照射される位置に、主走査同期信号を発生するビームセンサ５が配置されている。画像コントローラ６は主走査同期信号に同期したAPCタイミング信号（共通ＡＰＣ信号。以下、単に「APC信号」という）と画像データを生成し、半導体レーザ駆動装置７はAPC信号のタイミングに基づいた自動パワー制御（APC）を行うと共に画像データに同期した半導体レーザLDの発光を行う。

このように、画像コントローラ６により生成された画像データとAPCタイミングに従い、半導体レーザ駆動装置７を介して半導体レーザLDの発光タイミングを制御し、感光体４の回転速度と記録密度に対応した所定の周期で主走査を繰り返すことによって、感光体４の表面上に画像(静電潜像)を形成することができる。

半導体レーザユニット１（端面レーザユニット）は、複数の半導体レーザLDと１つのフォトダイオードPDとを有するマルチビームレーザを備えている。マルチビームレーザを用いた電子写真プロセスの場合、レーザユニット１を構成するレンズの透過率や反射率の違いにより、各ビームの発光量は同じであっても、感光体４上でのパワーが異なる。すなわち、感光体４上でのパワーを同じにするには、各ビームの発光量を個別に設定する必要がある。

２．半導体レーザ駆動装置等の構成
図２は、図１の画像形成装置を構成する半導体レーザ駆動装置７、画像コントローラ６、及びレーザユニット１の詳細図である。レーザユニット１は、２個の半導体レーザLDと１個のフォトダイオードPDを有する2LD-1PD型の2ch-マルチビームレーザにより構成されている。半導体レーザ駆動装置７は、一つの半導体レーザ駆動回路７Ａ（駆動手段）を有する。半導体レーザ駆動回路７Ａと画像コントローラ６との間には、画像データ信号ラインとAPC信号ラインが配策されている。画像データ信号ラインは、半導体レーザLDの数に応じた数だけ配策されている。APC信号ライン（共通APC信号が伝送される信号ライン）は、１本だけ配策されている。半導体レーザ駆動回路７は、半導体レーザLD1，LD2を駆動する。

図３は、２個の半導体レーザLDに対するAPCの実行タイミングを示すタイミングチャートである。画像コントローラ６からは所定周期でAPC信号（共通APC信号）が出力される。本実施形態の半導体レーザ駆動回路７Ａは、画像コントローラ６から入力されるAPC信号をカウントして、奇数個目のAPC信号に同期して）、半導体レーザLD1に対してAPCを実行するための内部LD1-APC信号（個別APC信号）を生成し、半導体レーザ駆動回路７は、画像コントローラ６から出力される偶数個目のAPC信号に同期して、半導体レーザLD2に対してAPCを実行するための内部LD2-APC信号（個別APC信号）を生成する。そして、半導体レーザ駆動回路７は、内部LD1-APC信号、内部LD2-APC信号に基づいて、各半導体レーザLD1,LD2に対してAPCを実行する。具体的には、内部LD1-APC信号、内部LD2-APC信号が出力されている期間（パルスの「High」の期間）、APCを実行する（他の実施形態において同じ）。このように、実施形態１では、半導体レーザLD1と半導体レーザLD2において交互にAPCが実行され、同時にAPCが実行されることがない。ここで、APCは、

本実施形態の半導体レーザ駆動装置７によれば、画像コントローラ６から半導体レーザ駆動装置７にAPC信号を伝送するAPC信号ラインを共通化したことにより、画像コントローラ６と半導体レーザ７配線との間の配線の本数を極力少なくすることができる。また、APC信号ラインを介して伝送されるAPC信号（共通APC信号）の数をカウントし、各半導体レーザLDに対する実行タイミングを示すLDn-APC信号（個別APC信号）を生成し、カウント数に応じてAPCの実行対象の半導体レーザLDに対して、APCを実行するという簡素な構成で、APCを実行することができる。これにより、半導体レーザ駆動装置７の構成を簡素化することができる。また、制御の簡易化、及びコストの削減を図ることができる。

なお、図２に示すレーザユニット１のマルチビームレーザは、２個の半導体レーザLDと１個のフォトダイオードPDを有する2LD-1PD型の2ch-マルチビームレーザであるが、実施形態１の技術思想は、３個以上の半導体レーザLDと１個のフォトダイオードPDを有するマルチビームレーザに対しても適用可能である。その場合の具体的構成は図１に基づいて類推可能である。例えば、所定数ごとにAPC信号をカウントすることで、内部LDn-APC信号を生成することができる。

また、実施形態１の技術思想は、1LD-1PD型のシングルビームレーザを２個以上使用する場合にも適用可能である。例えば、1LD-1PD型のシングルビームレーザを２個利用した場合には、図２のフォトダイオードPDに代えて、フォトダイオードPD1、PD2が存在することなる。図３に関して変更はない。以下の各実施形態においても同様である。

また、図２に示すレーザユニット１のマルチビームレーザは、半導体レーザLDのカソードとフォトダイオードPDのアノードがステムに接続されているカソードコモン型のレーザユニットであるが、実施形態１の技術思想は、半導体レーザLDのアノードとフォトダイオードPDのカソードがステムに接続されているアノードコモン型のレーザユニットに対しても適用可能である。以下の各実施形態においても同様である。なお、本実施形態では、APC信号は、各内部LDn-APC信号の全てのタイミングを含んだ信号であるが、それに限らない。各内部LDn-APC信号をAPC信号に基づき生成できる信号であれば、他のAPC信号でもよい。

（実施形態２）
実施形態２について説明する。画像形成装置としての構成は、実施形態１の図１で説明したものと同様であり、説明を省略する。以下の実施形態において同じ。

なお、以下の実施形態では、実施形態１との相違点を中心に説明する。実施形態２では、図４に示すように、半導体レーザ駆動装置７は、２個の半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂを有し、これらの半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂにより、２個の半導体レーザLDと１個のフォトダイオードPDを有する2LD-1PDタイプの各半導体レーザLDを駆動する。画像コントローラ６には、1本のAPC信号ラインと１本のリセット信号ラインが出力されている。APC信号ラインの他端は、途中で分岐して半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂに接続されている。画像コントローラ６はリセット信号(以下、「RST信号」という)を出力し、各半導体レーザ駆動回路７Ａ，７ＢはRST信号を入力する。RST信号は必ずしも必要ではないが、各半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂのカウント開始を一致させるのに有効である。

図５は、２個の半導体レーザLDに対するAPCの実行タイミング等を示すタイミングチャートである。画像コントローラ６からは所定周期でAPC信号が出力され、半導体レーザ駆動回路７Ａ、７Ｂに入力される。半導体レーザ駆動回路７Ａ、７Ｂは、RST信号が入力された後に出力されたAPC信号の数をカウントする。半導体レーザ駆動回路７Ａの内部LD1-APC信号は、RST信号が入力された後で画像コントローラ６から出力される奇数個目のAPC信号に同期して出力され、半導体レーザ駆動回路７Ｂの内部LD2-APC信号は、RST信号が入力された後で画像コントローラ６から出力される偶数個目のAPC信号に同期して出力される。そして、半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂは、内部LD1-APC信号、内部LD2-APC信号に基づいて、各半導体レーザLD1,LD2に対してAPCを実行する。このように、実施形態２では、半導体レーザLD1と半導体レーザLD2において交互にAPCが実行され、同時にAPCが実行されることがない。

本実施形態の半導体レーザ駆動装置７によれば、実施形態１同様、画像コントローラ６から半導体レーザ駆動回路７Ａ，７ＢにAPC信号を伝送するAPC信号ラインを共通化したことにより、画像コントローラ６と半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂ配線との間の配線の本数を極力少なくすることができる。また、APC信号ラインを介して伝送されるAPC信号の数をカウントし、カウント数に応じてAPCの実行対象の半導体レーザLDを選択し、APCを実行するという簡素な構成で、APCを実行することができる。これにより、半導体レーザ駆動装置７の構成を簡素化することができる。また、制御の簡易化、及びコストの削減を図ることができる。

なお、図４に示すレーザユニット１のマルチビームレーザは、２個の半導体レーザLDと１個のフォトダイオードPDを有する2LD-1PD型の2ch-マルチビームレーザであるが、実施形態２の技術思想は、３個以上の半導体レーザLDと１個のフォトダイオードPDを有するマルチビームレーザに対しても適用可能である。その場合の具体的構成は図３に基づいて類推可能であり、説明を割愛する。

（実施形態３）
実施形態３について説明する。実施形態３では、図６に示すように、半導体レーザ駆動装置７は、２個の半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂを有し、これらの半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂにより、４個の半導体レーザLDと１個のフォトダイオードPDを有する4LD-1PDタイプのマルチビームレーザを駆動する。半導体レーザ駆動回路７Ａは、半導体レーザLD1 ，LD2を駆動し、半導体レーザ駆動回路７Ｂは、半導体レーザLD3，LD4を駆動する。

図７は、４個の半導体レーザLDに対するAPCの実行タイミング等を示すタイミングチャートである。画像コントローラ６は所定周期でAPC信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ａ、７Ｂは、画像コントローラ６からのAPC信号を入力する。半導体レーザ駆動回路７Ａ、７Ｂは、RST信号が入力された後に出力されたAPC信号の数（以下、「APCカウント」という）をカウントする。半導体レーザ駆動回路７Ａは、APCカウントが4n+1(n=0,1,2…)のときに、内部LD1-APC信号を生成して半導体レーザLD1のAPCを実行し、4n+3のときに、内部LD2-APC信号を生成して半導体レーザLD2のAPCを実行する。半導体レーザ駆動回路７Ｂは、APCカウントが4n+2のときに、内部LD3-APC信号を生成して半導体レーザLD3のAPCを実行し、4n+4のときに、内部LD4-APC信号を生成して半導体レーザLD4のAPCを実行する。このように、実施形態３では、半導体レーザLD1〜4において異なるタイミングでAPCが実行され、同時にAPCが実行されることがない。

なお、図６に示すレーザユニット１のマルチビームレーザは、４個の半導体レーザLDと１個のフォトダイオードPDを有する4chLD-1PD型の4ch-マルチビームレーザであるが、実施形態３の技術思想は、５個以上の半導体レーザLDと１個のフォトダイオードPDを有するマルチビームレーザに対しても適用可能である。その場合の具体的構成は図５に基づいて類推可能であり、説明を割愛する。

（実施形態４）
実施形態４について説明する。実施形態４では、図８に示すように、半導体レーザ駆動装置７は、４個の半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂ、７Ｃ，７Ｄを有し、これらの半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂ、７Ｃ，７Ｄにより、４個の半導体レーザLDと１個のフォトダイオードPDを有する4LD-1PDタイプの各半導体レーザLDを駆動する。半導体レーザ駆動回路７Ａは半導体レーザLD1を駆動し、半導体レーザ駆動回路７Ｂは半導体レーザLD2を駆動し、半導体レーザ駆動回路７Ｃは半導体レーザLD3を駆動し、半導体レーザ駆動回路７Ｄは半導体レーザLD4を駆動する。

各半導体レーザ駆動回路７Ａ〜７Ｄは、対応する半導体レーザLDのAPCを実行したことを次段の半導体レーザ駆動回路７Ａ〜７Ｄに報知するトグル信号を出力するトグル出力端子と、前段の半導体レーザ駆動回路７から出力されたトグル信号を入力するトグル入力端子とを備える。本実施形態では、半導体レーザ駆動回路７Ａのトグル出力端子と半導体レーザ駆動回路７Ｂのトグル入力端子とが接続され、半導体レーザ駆動回路７Ｂのトグル出力端子と半導体レーザ駆動回路７Ｃのトグル入力端子とが接続され、半導体レーザ駆動回路７Ｃのトグル出力端子と半導体レーザ駆動回路７Ｄのトグル入力端子とが接続され、半導体レーザ駆動回路７Ｄのトグル出力端子と半導体レーザ駆動回路７Ａのトグル入力端子とが接続されている。なお、図４に示した半導体レーザ駆動回路７の接続順番は一例であり、APCを実行したい半導体レーザLDの順番に接続すればよい。また、本実施形態では１つの半導体レーザ駆動回路で１つの半導体レーザLDを駆動しているが、実施形態３のように１つの半導体レーザ駆動回路で２つの半導体レーザLDを駆動する場合にも、実施形態４の技術思想を適用可能である。その場合の具体的構成は図８に基づいて類推可能であり、説明を割愛する。

図９は、４個の半導体レーザLDに対するAPCの実行タイミング等を示すタイミングチャートである。画像コントローラ６は所定周期でAPC信号を出力するとともに、所定のタイミングでRST信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ａ〜７Ｄは、画像コントローラ６からのAPC信号を入力するとともに、RST信号を入力する。半導体レーザ駆動回路７Ａは、RST信号が入力された後で最初のAPC信号を受信すると、このAPC信号に同期して内部LD1-APC信号を生成して、この内部LD1-APC信号のタイミングで半導体レーザLD1のAPCを実行し、APCの実行後トグル信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ｂは、半導体レーザ駆動回路７Ａからトグル信号を受信した後、APC信号を受信すると、このAPC信号に同期して内部LD2-APC信号を生成して、この内部LD2-APC信号のタイミングで半導体レーザLD2のAPCを実行し、APCの実行後トグル信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ｃは、半導体レーザ駆動回路７Ｂからトグル信号を受信した後、APC信号を受信すると、このAPC信号に同期して内部LD3-APC信号を生成して、この内部LD3-APC信号のタイミングで半導体レーザLD3のAPCを実行し、APCの実行後トグル信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ｄは、半導体レーザ駆動回路７Ｃからトグル信号を受信した後、APC信号を受信すると、このAPC信号に同期して内部LD4-APC信号を生成して、この内部LD4-APC信号のタイミングで半導体レーザLD4のAPCを実行し、APCの実行後トグル信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ａは、半導体レーザ駆動回路７Ｄからトグル信号を受信した後、APC信号を受信すると、このAPC信号に同期して内部LD1-APC信号を生成して半導体レーザLD1のAPCを実行し、実行後トグル信号を出力する。以後、上述のように繰り返される。

なお、図９において、トグル出力信号は、APC実行直後に出力されているが、APC実行中でも、APC実行が終了し間隔を空けた後に出力してもよい。このように、トグル信号を半導体レーザ駆動回路間で送受信するだけでAPC信号1本で複数の半導体レーザ駆動回路の動作を簡単に制御することが可能となる。

（実施形態５）
実施形態５について説明する。上述の実施形態４の構成（図８参照）では、どの半導体レーザLDからAPCを開始するかが不確定となる場合がある。そこで、実施形態５では、どの半導体レーザLD或いはどの半導体レーザ駆動回路７からAPCを開始するかを外部から設定可能に構成している。例えば、半導体レーザLD1を駆動する半導体レーザ駆動回路７Ａから開始するという命令を画像コントローラ６から命令する。その場合、半導体レーザ駆動回路７Ａを、その外部端子等の設定により、最初のAPC信号においてAPCを実行するマスター駆動回路として設定する。RST信号が入力されて最初のAPC信号により半導体レーザ駆動回路においてAPCが開始される。

（実施形態６）
実施形態６について説明する。実施形態６では、図１０に示すように、半導体レーザ駆動装置７は、４個の半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂ、７Ｃ，７Ｄを有し、これらの半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂ、７Ｃ，７Ｄにより、８個の半導体レーザLDと１個のフォトダイオードPDを有する8LD-1PDタイプの各半導体レーザLDを駆動する。半導体レーザ駆動回路７Ａは半導体レーザLD1,LD2を駆動し、半導体レーザ駆動回路７Ｂは半導体レーザLD3,LD4を駆動し、半導体レーザ駆動回路７Ｃは半導体レーザLD5,LD6を駆動し、半導体レーザ駆動回路７Ｄは半導体レーザLD7,LD8を駆動する。

また、各半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、APC信号をカウントするカウンタ７０Ａ，７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄをそれぞれ備えており、それぞれ、所定カウント数毎に所定の半導体レーザLDに対してAPCを実行する。各半導体レーザ駆動回路７Ａ，７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、トグル信号が入力され、且つAPC信号のカウント数が所定のカウント数に達したときに所定の半導体レーザLDに対してAPCを実行する。これにより、各半導体レーザLDに対してAPCを実行するタイミングが重ならないように実行することができる。

図１１は、APCの実行タイミング等を示すタイミングチャートである。画像コントローラ６は所定周期でAPC信号を出力するとともに、所定のタイミングでRST信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ａ〜７Ｄは、画像コントローラ６からのAPC信号を入力するとともに、RST信号を入力する。半導体レーザ駆動回路７Ａは、RST信号が入力された後で最初のAPC信号を受信し、且つAPC信号のカウント数が所定のカウント数に達していれば、このAPC信号に同期して内部LD1-APC信号を生成して半導体レーザLD1のAPCを実行し、実行後トグル信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ｂは、半導体レーザ駆動回路７Ａからトグル信号を受信した後、APC信号を受信し、且つAPC信号のカウント数が所定のカウント数に達していれば、このAPC信号に同期して内部LD3-APC信号を生成して半導体レーザLD3のAPCを実行し、実行後トグル信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ｃは、半導体レーザ駆動回路７Ｂからトグル信号を受信した後、APC信号を受信し、且つAPC信号のカウント数が所定のカウント数に達していれば、このAPC信号に同期してLD5-APC信号を生成して半導体レーザLD5のAPCを実行し、実行後トグル信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ｄは、半導体レーザ駆動回路７Ｃからトグル信号を受信した後、APC信号を受信し、且つAPC信号のカウント数が所定のカウント数に達していれば、このAPC信号に同期してLD7-APC信号を生成して半導体レーザLD7のAPCを実行し、実行後トグル信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ａは、半導体レーザ駆動回路７Ｄからトグル信号を受信した後、APC信号を受信し、且つAPC信号のカウント数が所定のカウント数に達していれば、このAPC信号に同期して内部LD2-APC信号を生成して半導体レーザLD2のAPCを実行し、実行後トグル信号を出力する。以後、同様に、半導体レーザLD4、LD6、LD8について半導体レーザ駆動回路７Ｂ〜７Ｄにより、APCが実行され、半導体レーザLD8のAPCが完了すると、半導体レーザLD1から再度、上記順番でAPCが実行される。

なお、図１１では、半導体レーザLD1⇒LD3⇒LD5⇒LD7⇒LD2⇒LD4⇒LD6⇒LD8の順でAPCを実行しているが、トグル信号の接続先の変更やカウント数の変更によりAPCを実行する半導体レーザLDの順番を自由に変更可能である。例えば、図１１においては、半導体レーザLD1のAPCを実行後にトグル信号を出力しているが、半導体レーザLD1のAPCを実行後、続けて半導体レーザLD2のAPCを実行した後にトグル信号を出力するようにしてもよい。この場合、半導体レーザ駆動回路７Ｂ、７Ｃ、７Ｄにおいても同様に接続されている半導体レーザLDについて全てAPCを実行した後に、トグル信号を出力する。このように構成することにより、LD1⇒LD2⇒LD3⇒LD4⇒LD5⇒LD6⇒LD7⇒LDの順でAPCを実行することが可能となる。

（実施形態７）
実施形態７について説明する。本実施形態では、実施形態６の構成においてさらにAPC信号ラインやトグル信号ラインにノイズが生じた場合でもAPCを実行可能な構成を説明する。図１２は、図１１のブロック図に対応したタイミングチャートである。

図１２においてaで示す部分は、APC信号の8α+1回目と8α+2回目の信号間でAPC信号ラインにノイズが乗り、半導体レーザ駆動回路７Ｃがノイズもカウントし、APCカウントを誤カウント(実際より1カウント多目にAPCをカウント)した場合を示している。このように誤カウントが生じた場合でも、実施形態６の構成によれば、半導体レーザ駆動回路７Ｂに接続された半導体レーザLD3と半導体レーザ駆動回路７Ｃに接続された半導体レーザLD5が同じAPCカウント数となるが、半導体レーザ駆動回路７Ｂは半導体レーザ駆動回路７Ａからのトグル信号を受信しているのでAPCカウント8α+2回目でAPCが実行されるが、半導体レーザ駆動回路７Ｃにはトグル信号が入力されていないので半導体レーザLD5に対しては8α+2回目のAPCの実行はされない。 その後、装置７Ｂに接続された半導体レーザLD3のAPCが実行されたことを報知するトグル信号入力を装置７Ｃが受けると、半導体レーザLD5に対するAPCは8α+3回目において実行される。

一方、半導体レーザ駆動回路７Ｃと半導体レーザ駆動回路７Ｄを接続するトグル信号ラインに対して、8α+1回目と8α+2回目のAPC信号の時間間において、ノイズがのった場合、半導体レーザ駆動回路７Ｄは半導体レーザ駆動回路７Ｃが既にAPC実行したと認識してしまう。本実施形態によれば、このような場合でも、半導体レーザ駆動回路７Ｄの内部APCカウントが所定の8α+4カウントに達していない限りAPCが実行されない。よって、半導体レーザLD5と半導体レーザLD7に対して同時にAPCが実行されるのが回避される。

また、APCカウント8α+5カウント目において、半導体レーザ駆動回路７Ａに接続された-LD2のAPCが実行されたことを受け半導体レーザ駆動回路７Ａがトグル信号を出力したが、何らかの外的要因でトグル信号が消失し、半導体レーザ駆動回路７Ｂがそのトグル信号を受信できなかった場合を示している。トグル信号が消失した場合、半導体レーザ駆動回路７Ｂは半導体レーザ駆動回路７Ａに接続された半導体レーザLD2に対するAPCが実行されたことを認識することができない。そのため、所定のAPC実行カウント8α+6を迎えるが、トグル信号が入力されていない限り、半導体レーザ駆動回路７Ｂに接続された半導体レーザLD4に対してAPCが実行がなされることはなく、以降半導体レーザLD6,8,1・・・に対してもAPCが実行されずにシステム全体のAPC実行が停止してしまう虞がある。

そこで、本実施形態では、前段の駆動回路から対象の駆動回路に対して、APCカウントが所定のカウントｘに達してもトグル信号が入力されず、さらに、所定のカウントｘに達してから、予め設定したカウント数ｙ（ｘとは異なる）ｙをカウントしてもトグル信号が入力されない場合は、半導体レーザ駆動回路７Ｂは前段の半導体レーザ駆動回路７Ａから出力されたトグル信号が消失したものと認識し、前記カウント数ｙをカウントした時点においてAPCを実行させる。例えば、図１２のｂ部分に示すように、半導体レーザ駆動回路７ＢにおいてAPCカウントが8α+6に達してもトグル信号が入力されず、さらに予め設定したカウント数8α+6+βに達するまでトグル信号が入力されない場合は、半導体レーザ駆動回路７Ｂは前段の半導体レーザ駆動回路７Ａのトグル信号出力消失を認識し8α+6+βカウントにおいてAPCを実行する。これにより、システム全体でのAPCの実行停止を防ぐことが可能となる。この場合、半導体レーザ駆動回路７Ｂのカウンタをリセットし、APCカウントを再開し、以降8カウント毎にAPCを実行するようにする。なお、半導体レーザ駆動回路７Ｃ,７Ｄ,７Ａについても同様に制御すればよい。これにより、ノイズにより誤動作が発生した場合でも、スムーズに復帰させることができる。

（実施形態８）
実施形態８について説明する。実施形態１〜７に共通することであるが、マルチビームレーザを駆動する場合、ある一つの半導体レーザLDに対してAPCを実行するときには、他の半導体レーザLDを消灯する必要がある。半導体レーザLDを消灯させるには半導体レーザLDの発振閾値電流Ith以下に半導体レーザ駆動装置７からの電流を制御する必要がある。発振閾値電流Ith以下なら光量誤差は小さくなるが、発振閾値電流Ith以下の時の自然発光をなくすためには、駆動電流を0にすることが望ましい。実施形態１〜７の構成の場合、半導体レーザ駆動回路は、当該駆動回路に接続された半導体レーザLDに対してAPCを実行すべきタイミングをAPCカウントやトグル信号により認識する。また、半導体レーザ駆動回路は、APC信号に基づいて他の半導体レーザLDに対してAPCが実行されているか認識する。そして、ある半導体レーザLDに対してAPCが実行されている時に、その他の半導体レーザLDが消灯論理となるように制御する。これにより、各半導体レーザLDに対してAPCを実行するときにおけるAPCによる光量誤差を小さくすることができる。

（実施形態９）
実施形態９について説明する。図１３は、実施形態１の図１のブロック図に対応したタイミングチャートである。画像コントローラ６は所定周期でAPC信号を出力する。半導体レーザ駆動回路７Ａは、画像コントローラ６からのAPC信号を入力し、半導体レーザLD1と半導体レーザLD2に対して交互にAPCを実行する。このとき、半導体レーザLD1と半導体レーザLD2には共に点灯論理の画像データが入力されている。つまり、APCの実行有無に関わらず、半導体レーザLD1,LD2は点灯状態となっている。このように両方の半導体レーザLDが点灯している状態において、例えば半導体レーザLD1に対してAPCが実行されると、半導体レーザLD1と半導体レーザLD2の合算光量によりフォトダイオードPDのモニタ電流が発生してしまう。つまり、半導体レーザLD1に対してAPCを正しく実行することができない。そこで、本実施形態では、半導体レーザLD1に対してAPCを実行する際、半導体レーザLD2に流す電流を発振閾値電流Ith以下に制御して、半導体レーザLD2を消灯させる。これにより、半導体レーザLD1に対してAPCを実行するときにおける他の半導体レーザLDからの光量の影響がなくなる。半導体レーザLD2がAPCされる時も同様である。尚、APC信号をカウントしてAPCを実行する場合、どの半導体レーザLDをどのカウントでAPCするか、つまりAPCを実行する順番について外部設定により任意に設定可能としてもよい。これにより、APCを実行する順番を自由に変更することが可能となる。なお、外部からの設定は、実施形態５のような方法により行うことができる。

（実施形態１０）
実施形態１０について説明する。図１４は、実施形態１の図１のブロック図に対応したタイミングチャートである。前記各実施形態では、半導体レーザ駆動装置７は、画像コントローラ６から供給されるAPC信号の発生期間と同じ期間、対応する半導体レーザLDのAPCを実行するが、画像コントローラ６から供給されるAPC信号の立ち上がりエッジを検出し、この立ち上がりエッジから予め設定された期間APCを実行するようにしても良い。尚、予め設定されるAPC期間は外部設定により自由に変更可能としてもよい。なお、外部からの設定は、実施形態５のような方法により行うことができる。

（実施形態１１）
実施形態１１について説明する。前記各実施形態では、半導体レーザ駆動装置７は、画像コントローラ６からAPC信号が供給される１つの半導体レーザLDのみAPCを実行するが、マルチビームレーザを使用しない場合は、APC信号1回につき複数の半導体レーザLDに対して同時にAPCを実行しても良い。

（実施形態１２）
実施形態１２について説明する。図１５は、実施形態１の図１のブロック図に対応したタイミングチャートである。前記各実施形態では、半導体レーザ駆動装置７は、画像コントローラ６からAPC信号が供給されると、１つの半導体レーザLDに対してのみAPCを実行するが、本実施形態では、APC信号が一回供給されると、予め設定した順番で、設定されたインターバルを経て連続で複数の半導体レーザLDに対してAPCを実行する。尚、APCする半導体レーザLDの順番、APC期間、インターバル期間はそれぞれ外部設定により自由に変更可能としてもよい。なお、外部からの設定は、実施形態５のような方法により行うことができる。

（実施形態１３）
実施形態１３について説明する。本実施形態では、図６や図１０の構成の場合において半導体レーザ駆動回路７Ａ等にRST信号が入力された場合、入力後最初のAPC信号が入力されたときに、半導体レーザLD1に対してAPCを実行するように、カウンタのカウント開始タイミングを設定している。カウンタのカウント開始タイミングを設定しておくことで、誤動作なくシステム全体としてAPCを開始させることができる。これにより、以後スムーズにAPCが実行される。

図１６は、APCカウンタとAPC信号を組み合わせた非同期カウンタの回路の一例である。この非同期カウンタは、遅延回路２１と、第１、第２リセット付Ｄ型フリップフロップ２２，２３と、第１、第２アンド回路２４,２５で構成されている。

遅延回路２１は、入力されたAPC信号を所定時間遅れて出力する。

第１リセット付Ｄ型フリップフロップ２２のクロック入力には、APC信号が入力され、Ｄ入力にはＱＢ出力が入力される。リセット入力には、RST信号が入力される。

第２リセット付Ｄ型フリップフロップ２３のクロック入力には、第１リセット付Ｄ型フリップフロップ２２のＱＢ出力からの信号が入力され、Ｄ入力にはＱＢ出力が入力される。リセット入力には、RST信号が入力される。

第１アンド回路２４には、遅延回路２１から遅延して出力されたAPC信号と、第１リセット付Ｄ型フリップフロップ２２のＱ出力からの信号とが入力され、内部LD1-APC信号を出力する。

第２アンド回路２５には、遅延回路２１から遅延して出力されたAPC信号と、第１リセット付Ｄ型フリップフロップ２２のＱＢ出力からの信号と、第２リセット付Ｄ型フリップフロップ２３のＱ出力からの信号とが入力され、内部LD2-APC信号を出力する。

図１７は、図１６の非同期カウンタの動作を示すタイミングチャートである。非同期カウンタは、RST信号が入力された後、所定周期でAPC信号が入力されると、遅延回路２１により、入力されたAPC信号より所定時間遅延してAPC信号（以下、APC_delay信号という）が出力される。第１リセット付Ｄ型フリップフロップ２２の出力Ｑ（Ｑ１）は、RST信号が入力された後、最初のAPC信号の立ち上がりに同期してＨとなり、次のAPC信号の立ち上がりに同期してＬとなり、その次の信号の立ち上がりに同期してＨとなる。一方、第２リセット付Ｄ型フリップフロップ２３の出力Ｑ（Ｑ２）は、第１リセット付Ｄ型フリップフロップ２２とは、逆の出力となる。そして、第１アンド回路２４からは、APC_delay信号が入力され、かつＱ１の出力がＨのときに、内部LD1-APC信号が出力される。また、第２アンド回路２５からは、APC_delay信号が入力され、かつＱ２の出力がＨのときに、内部LD1-APC信号が出力される。

１ 半導体レーザユニット
６ 画像コントローラ
７ 半導体レーザ駆動装置
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ 半導体レーザ駆動回路
LD,LD1〜LD8 半導体レーザ

特開平１１−３４８３４２号公報 特開２００７−０２１８２６号公報

Claims (17)

1. 画像コントローラから出力される共通APC信号に基づいて複数の半導体レーザに対して自動光量制御を実行する半導体レーザ駆動装置であって、
   前記共通APC信号は、前記画像コントローラから前記複数の半導体レーザで共通の信号ラインを介して伝送されて、前記各半導体レーザに対して自動光量制御を実行させるための信号であり、
   前記半導体レーザ駆動装置は、前記共通APC信号に基づいて、各半導体レーザに対して自動光量制御を実行させるための個別APC信号を生成し、この個別APC信号に基づいて各半導体レーザに対して自動光量制御を実行する駆動手段を備える、
   ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
2. 請求項１記載の半導体レーザ駆動装置であって、
   前記駆動手段は、所定数の半導体レーザ毎に備えられている、
   ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
3. 請求項２記載の半導体レーザ駆動装置であって、
   前記駆動手段は、
   自動光量制御を実行したことを示すトグル信号を他の駆動手段に報知するトグル信号出力端子と、
   他の駆動手段から出力された前記トグル信号を入力するトグル信号入力端子とを備え、
   前記トグル信号入力端子に前記トグル信号が入力されたことを確認した後、前記個別APC信号に基づいて自動光量制御を実行し、自動光量制御実行後、トグル信号をトグル信号出力端子から他の駆動手段に出力する、
   ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
4. 請求項３記載の半導体レーザ駆動装置であって、
   前記複数のLD半導体レーザのうちのどのLD半導体レーザ或いは前記複数の駆動手段のうちのどの駆動手段から自動光量制御を開始するかが、外部から設定可能とされている、
   ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
5. 請求項１記載の半導体レーザ駆動装置であって、
   前記共通APC信号は、所定周期で出力されるパルス信号であり、
   前記駆動手段は、前記共通APC信号の数をカウントし、カウント数に応じて個別APC信号を生成し、この個別APC信号に基づいて各半導体レーザに対して自動光量制御を実行する、
   ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
6. 請求項５記載の半導体レーザ駆動装置であって、
   前記駆動手段は、
   自動光量制御を実行したことを示すトグル信号を他の駆動手段に報知するトグル信号出力端子と、
   他の駆動手段から出力された前記トグル信号を入力するトグル信号入力端子とを備え、
   前記トグル信号入力端子に前記トグル信号が入力されたことを確認した後、前記個別APC信号に基づいて自動光量制御を実行し、自動光量制御実行後、トグル信号をトグル信号出力端子から他の駆動手段に出力し、
   前記駆動手段は、前記トグル信号入力端子に前記トグル信号が入力されたことを確認した後、前記画像コントローラから前記信号ラインを介して入力される共通APC信号のカウント数が所定のカウント数に達していた場合は自動光量制御を実行し、自動光量制御実行後、トグル信号をトグル信号出力端子から他の駆動手段に出力する、
   ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
7. 請求項６記載の半導体レーザ駆動装置であって、
   前記駆動手段は、前記信号ラインを介して入力される共通APC信号のカウント数が所定のカウント数に達していない場合において前記トグル信号入力端子にトグル信号が入力されたときは、前記共通APC信号のカウント数が所定のカウント数に達した後に個別APC信号を生成し、この個別APC信号に基づいて各半導体レーザに対して自動光量制御を実行する、
   ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
8. 請求項７記載の半導体レーザ駆動装置であって、
   前記駆動手段は、前記共通APC信号のカウント数が前記所定のカウント数に達したときに、トグル信号が入力されないときは、前記所定のカウント数に達した後にトグル信号が入力されたときに共通APC信号に基づいて個別APC信号を生成し、この個別APC信号に基づいて各半導体レーザに対して自動光量制御を実行する、
   ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置
9. 請求項７記載の半導体レーザ駆動装置であって、
   前記駆動手段は、前記共通APC信号のカウント数が前記所定のカウント数に達したときにトグル信号が入力されないときは、前記所定のカウント数に達してから第２の所定カウント数だけカウントしたときに共通APC信号に基づいて個別APC信号を生成し、この個別APC信号に基づいて各半導体レーザに対して自動光量制御を実行する、
   ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項記載の半導体レーザ駆動装置であって、
    前記駆動手段は、複数の半導体レーザのうちのいずれかの半導体レーザに対して自動光量制御を実行するときに、自動光量制御を実行しない半導体レーザの通電電流を半導体レーザの発振閾値以下の電流(0mAを含む)に制御する、
    ことを特徴とする請求項1から8記載の半導体レーザ駆動装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項記載の半導体レーザ駆動装置であって、
    前記駆動手段は、前記画像コントローラから入力される自動光量制御信号のエッジを検出し、このエッジのタイミングから所定の期間、半導体レーザに対して自動光量制御を実行する、
    ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
12. 請求項１１記載の半導体レーザ駆動装置であって、
    前記所定の期間が外部から設定可能である、
    ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項記載の半導体レーザ駆動装置であって、
    前記複数の半導体レーザに対して自動光量制御を実行すべきカウント数が外部から設定可能である、
    ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
14. 請求項１または請求項２記載の半導体レーザ駆動装置であって、
    前記駆動手段は、前記画像コントローラから自動光量制御信号が入力されたときに、複数の半導体レーザに対してインターバル期間を挟んで連続して自動光量制御を実行する、
    こと特徴とする半導体レーザ駆動装置。
15. 請求項１４記載の半導体レーザ駆動装置であって、
    前記複数の半導体レーザに対して自動光量制御を実行すべき期間、及びインターバル期間が外部から設定可能である、
    ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
16. 請求項５から請求項１５のいずれか１項記載の半導体レーザ駆動装置であって、
    自動光量制御信号のカウントを始めるタイミングが外部から設定可能とされている、
    ことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
17. 請求項１から請求項１６のいずれか１項記載の半導体レーザ駆動装置を備えた画像形成装置。

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