JP2014103321A - 光源駆動回路、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光出力の発光遅延を短縮し、且つ応答特性を改善することが可能な光源駆動回路、光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光源を駆動させる光源駆動回路であって、前記光源から所定光量を得る所定電流と、前記所定電流に先立って入力される補助駆動電流とを含む駆動電流を生成する駆動電流生成部と、前記補助駆動電流を所定の期間加算させる信号を生成する信号生成部と、を有し、前記所定の期間は、前記所定電流の立ち上がりから前記光源の発光が検出されるまでの期間より短かい期間である、光源駆動回路を提供する。
【選択図】図５

Description

本発明は、光源駆動回路、光走査装置及び画像形成装置に関する。

従来のプロダクトプリンティング等に用いられる画像形成装置では、ＬＤ（Laser Diode）等の光源から所定の光出力を得て感光体を露光し、画像の濃度を表現する。

ところで従来では、光源から所定の光出力を得るまでに、光源の応答特性に依存した発光遅延時間が発生することが知られている。また従来では、例えば光源に駆動電流を供給してから光出力を検出するまでに、光源が実装された回路等の寄生容量に依存した発光遅延時間が発生することが知られている。

そのため従来の画像形成装置において、例えば光出力させる時間を例えば数ns以下の短時間とした場合、光出力が所定光量より少なくなり、画像の濃度が低下して画像にむらが発生する虞がある。

そこで従来では、この問題を解決すべく工夫がなされている。例えば特許文献１では、充放電回路を有し、ＬＤ（Laser Diode）の出力の立ち上がり時に放電によりオーバーシュート電流を生じさせて光源の応答特性に依存した発光遅延時間を短縮させることが記載されている。また特許文献２には、ＬＤ点灯開始時の初期に閾値電流を重畳し、その発光量を制御することが記載されている。

しかしながら、特許文献１記載のオーバーシュート電流は主に光源の応答特性に依存した遅延時間を短縮させるために生じさせるものであり、寄生容量に依存する発光遅延時間を改善すること困難である。また特許文献２では、光源の閾値電流をＬＤ点灯開始時の初期に重畳しているが、光源の閾値電流では寄生容量の充電には不十分であり、寄生容量に依存した発光遅延時間を十分に短縮することは困難である。特に寄生容量が大きい回路や、微分抵抗が大きい光源では寄生容量に依存した遅延時間を短縮することはより困難となる。

本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべく成されたものであり、光出力の発光遅延を短縮し、且つ応答特性を改善することが可能な光源駆動回路、光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成すべく、以下の如き構成を採用した。

本発明の一実施形態における光源駆動回路は、
光源を駆動させる光源駆動回路であって、
前記光源から所定光量を得る所定電流と、前記所定電流に先立って入力される補助駆動電流とを含む駆動電流を生成する駆動電流生成部と、
前記補助駆動電流を所定の期間加算させる信号を生成する信号生成部と、
を有し、
前記所定の期間は、前記所定電流の立ち上がりから前記光源の発光が検出されるまでの期間より短い期間である。

また、本発明の一実施形態における光走査装置は、
光源と、前記光源から照射される光を反射させる反射鏡と、前記光源を駆動させる光源駆動回路とを含む光走査装置であって、
前記光源駆動回路は、
前記光源から所定光量を得る所定電流と、前記所定電流に先立って入力される補助駆動電流とを含む駆動電流を生成する駆動電流生成部と、
前記補助駆動電流を所定の期間加算させる信号を生成する信号生成部と、
を有し、
前記所定の期間は、前記所定電流の立ち上がりから前記光源の発光が検出されるまでの期間より短い期間である。

また、本発明の一実施形態における画像形成装置は、
光源と、前記光源から照射される光を反射させる反射鏡と、前記反射鏡により反射された反射光により走査される感光体と、前記光源を駆動させる光源駆動回路とを含む画像形成装置であって、
前記光源駆動回路は、
前記光源から所定光量を得る所定電流と、前記所定電流に先立って入力される補助駆動電流とを含む駆動電流を生成する駆動電流生成部と、
前記補助駆動電流を所定の期間加算させる信号を生成する信号生成部と、
を有し、
前記所定の期間は、前記所定電流の立ち上がりから前記光源の発光が検出されるまでの期間より短い期間である。

本発明によれば、光出力の発光遅延を短縮し、且つ応答特性を改善することができる。

光源の発光遅延時間を説明する図である。 光源の寄生容量を説明する図である。 光源駆動回路から光源に供給する駆動電流について説明する図である。 第一の実施形態の画像形成装置の構成の概略を説明する図である。 第一の実施形態の光源駆動回路を説明する図である。 ＣＰＵの機能構成及びメモリに格納された値を説明する図である。 プリチャージ電流生成信号の生成について説明する図である。 駆動電流と光出力波形との関係を説明する図である。 光源駆動回路に接続される評価装置の機能構成の例を示す図である。 評価装置によるプリチャージ期間Ｔｐｃとプリチャージ電流Ｉｐｃの設定を説明するフローチャートである。 評価装置におけるＴｐｃ値設定部の処理を説明するフローチャートである。 プリチャージ期間Ｔｐｃを説明する図である。 ＬＤの電流−光出力特性を示す図である。 評価装置におけるＩｐｃ値設定部の処理を説明するフローチャートである。 第一の実施形態の効果を説明する図である。 第二の実施形態の光源駆動回路を説明する図である。 第二の実施形態の駆動電流波形を示す図である。 第三の実施形態の光源駆動回路を説明する図である。 第三の実施形態のＣＰＵの機能構成を説明する図である。 第三の実施形態の駆動電流波形を示す図である。 第三の実施形態の効果を説明する図である。

本発明は、光源を駆動させるために通常用いる所定電流に先立って、補助駆動電流（以下、プリチャージ電流）を印加することにより、光源が実装された基板等の寄生容量に依存する発光遅延時間（以下、寄生遅延時間）を短縮し、光出力の応答特性を改善する。

以下に図面を参照して本発明の概要について説明する。

図１は、光源の発光遅延時間を説明する図である。図１では、光源に供給される駆動電流の波形と、駆動電流が供給された光源の光出力の波形を示している。尚図１では、光源の出力は光量で示されるものとした。

図１に示す発光遅延時間ｔは、光源に対する駆動電流の供給が開始されてから、光源が所定光量Ｐｏを出力するまでの時間を示す。所定光量Ｐｏは、予め設定された目標光量である。発光遅延時間ｔは、寄生遅延時間ｔａと応答遅延時間ｔｂの和である。寄生遅延時間ｔａは光源と回路を接続する配線や光源のパッケージ内配線などに存在する光源に並列に生じる寄生容量への充電時間である。尚寄生遅延時間ｔａの詳細は後述する。寄生遅延時間ｔａは、寄生容量が大きくなる程充電量および充電時間が増大するため、これに応じて増大する傾向にある。

応答遅延時間ｔｂは、光源に所定電流Ｉｏｐが供給されて光源が発光を開始してから所定光量Ｐｏを出力するまでの応答時間である。所定電流Ｉｏｐは、所定光量Ｐｏを得るために予め設定された電流値である。応答遅延時間ｔｂは、光源の特性によるものであり、例えば微分抵抗による影響がある。応答遅延時間ｔｂは、微分抵抗が大きくなるほど光源への電流が流れにくくなるため、これに応じて増大する傾向にある。

尚駆動電流が光源に供給されるまでの発光遅延時間には、実際には寄生遅延時間と応答遅延時間以外の回路基板上の配線遅延時間等含まれるが、本明細書の説明では配線遅延時間等は無視し、発光遅延時間を寄生遅延時間と応答遅延時間の和とした。また本明細書の説明では、駆動電流波形と光出力波形のそれぞれの立下がりを揃えた状態で示す。

以下に図２を参照して寄生容量について説明する。図２は、光源の寄生容量を説明する図である。

本実施形態では、光源を例えばＬＤ（Laser Diode）とした。図２に示すＬＤは、所定電流Ｉｏｐが供給されると所定光量Ｐｏを出力する。図２に示すＣは、寄生容量である。寄生容量Ｃは、例えばＬＤがＬＤドライバ等の回路と共に回路基板等に実装された際に、ＬＤとＬＤドライバ等の回路とを接続する配線に発生する寄生容量を含む。また寄生容量Ｃは、ＬＤやＬＤドライバ等の回路がパッケージ化されている場合には、パッケージ等の寄生容量も含む。

ＬＤに所定電流Ｉｏｐが供給されると、所定電流Ｉｏｐの一部の電流Ｉｃは、寄生容量Ｃに供給されて寄生容量Ｃの充電を行う。寄生容量Ｃが所定電流Ｉｏｐにより充電されている間、ＬＤには所定電流Ｉｏｐの一部である電流（Ｉｏｐ−Ｉｃ）が供給される。そして寄生容量Ｃの充電が完了すると、所定電流ＩｏｐがＬＤに対して供給される。すなわち電流Ｉｃによる寄生容量Ｃの充電時間は、ＬＤには所定電流Ｉｏｐの一部の電流（Ｉｏｐ−Ｉｃ）しか供給されないため、光出力を得られない時間となる。この光出力が得られない時間が寄生遅延時間とである。

次に図３を参照して本発明の光源駆動回路から光源に供給する駆動電流について説明する。図３は、本発明の光源駆動回路から光源に供給する駆動電流について説明する図である。図３では、光源駆動回路から光源に供給される駆動電流波形を示している。

光源に供給される駆動電流Ｉｋは、光源から所定光量Ｐｏを得るための所定電流Ｉｏｐと、所定電流Ｉｏｐに先立って所定時間入力されるプリチャージ電流Ｉｐｃとで構成される。ここで、所定電流Ｉｏｐは、スイッチング電流Ｉｈと同じ値となる。

プリチャージ電流Ｉｐｃは、寄生遅延時間に基づき設定される電流である。寄生遅延時間は、光源が実装される回路基板等から予め求めることができる。よってプリチャージ電流Ｉｐｃの値と印加期間（以下、プリチャージ期間Ｔｐｃ）は、予め求められた寄生遅延時間に合わせて設定された固定値である。尚本発明では、プリチャージ期間Ｔｐｃは、寄生遅延時間よりも短い期間、すなわちプリチャージ期間Ｔｐｃは、所定電流Ｉｏｐが光源に供給されてから光源が発光を開始するまでの期間より短い期間とした。プリチャージ期間Ｔｐｃとプリチャージ電流Ｉｐｃの値の設定方法の詳細は後述する。

本発明では、図３に示すような駆動電流Ｉｋを生成し、光源に供給することで、プリチャージ電流Ｉｐｃにより寄生遅延時間を短縮できる。

（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について説明する。図４は、第一の実施形態の画像形成装置の構成の概略を説明する図である。

本実施形態の画像形成装置１０は、光走査装置２０、感光体３０、書込制御部４０、クロック生成回路５０を有する。

本実施形態の光走査装置２０は、ポリゴンミラー２１、走査レンズ２２、光源駆動回路１００、発光素子（光源）であるＬＤ（Laser Diode；半導体レーザ）、受光素子となるＰＤ（Photo Detector）を有する。尚本実施形態では光源をＬＤとしたが、これに限定されない。光源は、半導体レーザアレー(LDA；Laser Diode Array)、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser;垂直共振器面発光レーザ）等であっても良い。

ＬＤから発光されたレーザ光は、回転するポリゴンミラー２１によりスキャンされ、走査レンズ２２を介して被走査媒体である感光体３０上に照射される。照射されたレーザ光は感光体３０上で光スポットとなり、これにより感光体３０上に静電潜像が形成される。またポリゴンミラー２１は、１ラインの走査が終わる毎にレーザ光をＰＤに照射する。ＰＤはレーザ光が照射されると、これを電気信号に変換し、この電気信号を書込制御部４０の有する位相同期回路４１に入力する。位相同期回路４１は、電気信号が入力されると次の１ライン分の画素クロックを生成する。また位相同期回路４１には、クロック生成回路５０から高周波クロック信号が入力されており、これにより画素クロックの位相同期が図られている。

書込制御部４０は、生成された画素クロックに従って基準パルス信号を光源駆動回路１００へ供給する。また書込制御部４０は、目標光量設定信号を光源駆動回路１００に供給し、ＬＤを駆動する。これにより、画像データの静電潜像が感光体３０上に形成される。

以下に図５を参照して本実施形態の光源駆動回路１００を説明する。

本実施形態の光源駆動回路１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、メモリ１２０、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１３０、ＬＰＦ（Low-pass Filter）１４０、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１５０、ＬＤドライバ２００、抵抗Ｒ１を有する。尚抵抗Ｒ１は、光源駆動回路１００に含まれなくても良い。この場合抵抗Ｒ１は、光源駆動回路１００の外部に設けられる。

本実施形態の光源駆動回路１００は、ＬＤとＰＤとに接続されており、ＬＤの光量に応じてＰＤから出力される電気信号に基づきＬＤの駆動を制御する。

ＣＰＵ１１０は、光源駆動回路１００の各種動作を制御する。メモリ１２０は、光源駆動回路１００の動作に用いられる各種の値等を格納する。ＣＰＵ１１０の機能及びメモリ１２０に格納される値の詳細は後述する。

ＤＡＣ１３０は、ＣＰＵ１１０から出力される信号をアナログ値に変換する。ＬＰＦ１４０は、ＰＤから出力された電気信号のうち所定帯域の信号を通過させる。ＡＤＣ１５０は、ＬＰＦ１４０から出力された電気信号をデジタル値に変換する。

ＬＤドライバ２００は、基準パルス信号と目標光量設定信号とに基づきＬＤへ駆動電流を供給し、ＬＤの発光タイミングを制御する。また、本実施形態のＬＤドライバ２００は、ＬＤを駆動するために通常印加する所定電流の入力前に、予め設定されたプリチャージ電流を印加する。

本実施形態の光源駆動回路１００は、ＣＰＵ１１０とＬＤドライバ２００とにより、駆動電流Ｉｋの制御を行う。具体的には光源駆動回路１００は、予め設定されたプリチャージ電流Ｉｐｃを基準パルス信号に同期させた駆動電流波形を生成する。

以下に本実施形態のＬＤドライバ２００について説明する。本実施形態のＬＤドライバ２００は、スイッチング電流源２１０、プリチャージ電流源２２０、スイッチ２１１、２２１を有する。

スイッチング電流源２１０、プリチャージ電流源２２０は、ＬＤの駆動電流Ｉｋを生成する。本実施形態の駆動電流Ｉｋは、各電流源から出力される電流値を加算した電流である。

スイッチング電流源２１０は、ＣＰＵ１１０からの点灯制御信号に基づき、所定のスイッチング電流Ｉｈを生成する。スイッチング電流源２１０は、スイッチ２１１を介してＬＤと接続されている。スイッチ２１１は、例えばトランジスタ等により構成され、ＣＰＵ１１０から供給される点灯制御信号に基づきオン／オフが制御される。またスイッチング電流Ｉｈの値は、ＣＰＵ１１０からの指示により設定される。

プリチャージ電流源２２０は、ＬＤの駆動を補助する駆動補助電流としてのプリチャージ電流Ｉｐｃを生成する。プリチャージ電流源２２０は、スイッチ２２１を介してＬＤと接続されている。スイッチ２２１は、例えばトランジスタ等により構成され、ＣＰＵ１１０から供給されるプリチャージ電流生成信号に基づきオン／オフが制御される。本実施形態では、プリチャージ電流生成信号がオンの期間がプリチャージ期間Ｔｐｃである。具体的には本実施形態のスイッチ２２１は、基準パルス信号の立ち上がりからプリチャージ期間Ｔｐｃの間オンとされる。

以下に図６を参照して本実施形態のＣＰＵ１１０の機能とメモリ１２０に格納された値について説明する。図６は、ＣＰＵの機能構成及びメモリに格納された値を説明する図である。

本実施形態のＣＰＵ１１０は、電流制御部１１１、パルス生成部１１２を有する。

メモリ１２０は、電流値記憶部１２１、遅延時間記憶部１２２、点灯パターン記憶部１２３を有する。電流値記憶部１２１には、光源駆動回路１００の有する各種電流源における設定値が記憶されている。具体的には電流値記憶部１２１には、スイッチング電流Ｉｈ、プリチャージ電流Ｉｐｃの値が設定されている。

遅延時間記憶部１２２は、プリチャージ期間Ｔｐｃを決めるための遅延時間を格納する。点灯パターン記憶部１２３には、後述するＩｐｃ値設定部３３０によるプリチャージ電流Ｉｐｃの算出の際に使用されるＬＤの点灯パターン信号が格納されている。

ＣＰＵ１１０において、電流制御部１１１は、電流値記憶部１２２に格納された各種電流源の設定値を取得し、各種電流源に対してＤＡＣ１３０を介して設定値に対応する電流を出力させる。

パルス生成部１１２は、遅延時間記憶部１２２に格納された遅延時間と、基準パルス信号とに基づき、プリチャージ電流生成信号を生成する。スイッチ２１１は、画像形成装置１０が画像形成動作を行っている場合には、書込制御部４０から供給される画像データに基づいた点灯制御信号により、オン／オフが制御される。

次に図７を参照して本実施形態のパルス生成部１１２によるプリチャージ電流生成信号の生成について説明する。

本実施形態のパルス生成部１１２には、例えば遅延時間記憶部１２２からプリチャージ期間Ｔｐｃと一致する遅延時間ｔ１を取得する。そしてパルス生成部１１２は、基準パルス信号を遅延時間ｔ１だけ遅延させたパルス信号Ｓを生成する。パルス生成部１１２は、基準パルス信号と、パルス信号Ｓとを用いて、プリチャージ期間Ｔｐｃがオン（ハイレベル）となるプリチャージ電流生成信号を生成する。ここで、プリチャージ電流生成信号は、基準パルス信号がハイレベルであり、パルス信号Ｓがローレベルである場合に、ハイレベルとなるように生成される。

尚本実施形態のパルス生成部１１２は、遅延時間ｔ１がメモリ１２０に格納されたものとしたが、これに限定されない。本実施形態の遅延時間ｔ１は、上記以外の方法で取得されても良い。本実施形態のパルス生成部１１２は、例えば簡単にはインバータ列やバッファ列によりパルス信号Ｓを生成しても良い。また本実施形態では、抵抗とコンデンサ等からなるローパスフィルタで基準パルス信号を遅延させた後、波形整形した信号をパルス信号Ｓとして用いても良い。どちらの場合も、遅延量を変更する事は段数やフィルタ定数の変更により容易に実施する事が出来る。

図８（１）は、ＬＤを点灯させる点灯パターン信号と同期して印加される駆動電流Ｉｋと、これにより出力されるＰＤ出力波形を表す。図８（１）では、上述したように、駆動電流が寄生容量の充電のために使用されることにより、寄生遅延時間が発生している。

一方、図８（２）は、図７を用いて説明した、プリチャージ電流生成信号と同期して印加されるプリチャージ電流と、パルス信号Ｓと同期して印加される所定電流により生成される駆動電流と、これにより出力されるＰＤ出力波形を表す。図（２）では、所定電流より前に印加されるプリチャージ電流が、寄生容量の充電のために使用され、その結果、寄生遅延時間が減少している。

以下に、光源駆動回路１００に接続された評価装置によるプリチャージ期間Ｔｐｃとプリチャージ電流Ｉｐｃの値の算出について説明する。

図９は、光源駆動回路に接続される評価装置の機能構成の例を示す図である。本実施形態では、評価装置３００は、例えばＡＤＣ１５０の出力側とＣＰＵ１１０の入力側の間に接続されても良い。

評価装置３００は、例えば演算処理部と記憶部とを有するコンピュータである。評価装置３００は、指示受付部３１０、Ｔｏｐ値設定部３２０、Ｉｏｐ値設定部３３０、閾値記憶部３４０を有する。

指示受付部３１０は、プリチャージ期間Ｔｐｃとプリチャージ電流Ｉｐｃの設定指示を受け付ける。本実施形態では、例えば評価装置３００が光源駆動回路１００と接続されたときに設定指示を受けたものとしても良い。また評価装置３００は、例えば評価装置３００を用いる評価者により設定指示が入力されたときにこれを受け付けても良い。

Ｔｐｃ値設定部３２０は、パルス選択部３２１、積分光量取得部３２２、Ｔｐｃ判定部３２３を有し、プリチャージ期間Ｔｐｃを算出して設定する。

Ｉｐｃ値設定部３３０は、電流値選択部３３１、積分光量取得部３３２、Ｉｐｃ判定部３３３を有し、プリチャージ電流Ｉｐｃの値を算出して設定する。

閾値記憶部３４０には、Ｔｐｃ値設定部３２０で用いられるＴｐｃ閾値３４１と、Ｉｐｃ値設定部３３０で用いられるＩｐｃ閾値３４２とが格納されている。

Ｔｐｃ閾値３４１は、ＬＤの発光が検出されたか否かを判断するための閾値である。Ｉｐｃ閾値３４２は、ＬＤの発光量が所定の光量となったか否かを判断するための閾値である。Ｔｐｃ値設定部３２０とＩｐｃ値設定部３３０の処理の詳細は後述する。

以下に図１０を参照して本実施形態の評価装置３００によるプリチャージ期間Ｔｐｃとプリチャージ電流Ｉｐｃの設定を説明する。図１０は、評価装置によるプリチャージ期間Ｔｐｃとプリチャージ電流Ｉｐｃの設定を説明するフローチャートである。

評価装置３００は、指示受付部３１０により設定指示を受け付けると（ステップＳ１０１）、始めにＴｐｃ値設定部３２０によりプリチャージ期間Ｔｐｃを設定する（ステップＳ１０２）。続いて評価装置３００は、Ｉｐｃ値設定部３３０によりプリチャージ電流Ｉｐｃを設定する（ステップＳ１０３）。

このように本実施形態では、始めにプリチャージ期間Ｔｐｃを設定してからプリチャージ電流Ｉｐｃを設定する。

次に、図１１を参照してＴｐｃ値設定部３２０によるプリチャージ期間Ｔｐｃの設定について説明する。図１１は、評価装置３００におけるＴｐｃ値設定部の処理を説明するフローチャートである。

本実施形態では、ＬＤに対し、所定電流Ｉｏｐより大きい電流の供給が開始されてから、ＬＤの発光が検出されるまでの時間を、プリチャージ期間Ｔｐｃに設定する。

本実施形態では、プリチャージ期間Ｔｐｃをより短い期間に設定することが好ましい。プリチャージ期間Ｔｐｃを短くすれば、寄生容量Ｃを短時間で充電でき、寄生遅延時間を短縮することができる。

本実施形態では、プリチャージ期間Ｔｐｃを設定する際にＬＤに供給される所定電流Ｉｏｐより大きい電流を、Ｔｐｃ設定電流Ｉｓと呼ぶ。Ｔｐｃ設定電流Ｉｓは、例えば評価装置３００が有する記憶装置（図示せず）内に格納されている。尚Ｔｐｃ設定電流Ｉｓは、例えば光源駆動回路１００のメモリ１２０に格納されていても良い。

本実施形態の評価装置３００において指示受付部３１０が設定指示を受け付けると、Ｔｐｃ値設定部３２０は、Ｔｐｃ設定電流Ｉｓを読み出す（ステップＳ１１１）。続いて評価装置３００は、ＣＰＵ１１０及びＤＡＣ１３０を介してプリチャージ電流源２２０にＴｐｃ設定電流Ｉｓを出力させる（ステップＳ１１２）。このときスイッチング電流Ｉｈとはオフされており、ＬＤに供給される電流はプリチャージ電流源２２０から出力されるＴｐｃ設定電流Ｉｓのみとする。

続いてＴｐｃ値設定部３２０は、パルス選択部３２１により、ＣＰＵ１１０に対してパルス信号の選択指示信号を出力する（ステップＳ１１３）。このときパルス選択部３２１は、ＬＤの発光が検出されたか否かを判断するために、ＣＰＵ１１０に対してパルス幅の狭いパルス信号から順に選択させる。選択されるパルス信号の詳細については、後述する。

ＣＰＵ１１０においてパルス信号が選択されると、ＬＤドライバ２００を介して選択されたパルス信号がプリチャージ電流生成信号としてスイッチ２２１へ供給される。本実施形態のスイッチ２２１は、プリチャージ電流生成信号が供給されている期間オンとされるものである。したがってスイッチ２２１がオンとなると、Ｔｐｃ設定電流ＩｓがＬＤに供給される。

続いて積分光量取得部３２２は、ＬＰＦ１４０によりＬＤの光量に基づきＰＤから出力される電気信号の波形を積分して得られた積分光量を、ＡＤＣ１５０を介してデジタル値として取得する（ステップＳ１１３）。

続いてＴｐｃ判定部３２３は、閾値記憶部３４０に格納されたＴｐｃ閾値３４１を参照し、積分光量がＴｐｃ閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４において、積分光量がＴｐｃ閾値以上である場合、Ｔｐｃ判定部３２３はＬＤの発光が検出されたものと判断し、ステップＳ１１２で選択されたパルス信号より一つ前に選択されたパルス信号のパルス幅をプリチャージ期間Ｔｐｃとする。ここでＴｐｃ判定部３２３は、ＣＰＵ１１０を介してメモリ１２０にプリチャージ期間Ｔｐｃを保存する（ステップＳ１１５）。

ステップＳ１１４において積分光量がＴｐｃ閾値未満の場合、Ｔｐｃ値設定部３２０はステップＳ１１２へ戻り、次に幅の狭いパルス信号を選択する。

図１２は、ＣＰＵ１１０によって選択される、パルス幅の異なるパルス信号の例を表している。図１２の（１）〜（４）では、パルス幅の狭いパルス信号から順に選択され場合の、ＰＤの出力波形を示している。尚ＰＤから出力される電気信号は、抵抗Ｒ１により電圧値に変換されて、ＬＰＦ１４０へ供給される。

図１２（１）では、ＣＰＵ１１０において最初に選択されるパルス信号Ｐ１０がＬＤに供給された場合のＰＤの出力波形を示している。パルス信号Ｐ１０は、ＣＰＵ１１０で選択可能なパルス信号のうちパルス幅が最も狭い信号であり、パルス幅をＰ１とする。ここでは、このときＰＤの出力は現れず、積分光量は０であったとする（すなわち、ＬＤが発光していない）。よって、図１１のステップＳ１１４のＮｏの処理が実行される。

図１２（２）では、パルス幅Ｐ２のパルス信号Ｐ２０が選択された場合のＰＤの出力波形を示している。このときＰＤの出力がわずかに現れ、積分光量がＳ１となる。ここで、Ｓ１が、所定の閾値（Ｔｐｃ閾値）以上でなければ、同様に、図１１のステップＳ１１４のＮｏの処理が実行される。

図１２（３）では、パルス幅Ｐ３のパルス信号Ｐ３０が選択された場合のＰＤの出力波形を示している。このときＰＤの出力がわずかに現れ、積分光量がＳ２となる。

このようにパルス信号のパルス幅を徐々に広げていき、ＰＤの出力波形の積分光量が、Ｔｐｃ閾値以上となったとき、ＬＤの発光を検出したものとする。

Ｔｐｃ閾値は、ＬＤが所定光量Ｐｏを出力している際のＰＤの出力波形の積分光量（以下、全体積分光量）に対する、パルス信号によるＬＤの発光に対応したＰＤの出力波形の積分光量の割合である。例えば、Ｔｏｖ閾値は、全体積分光量の数％程度に設定しても良い。ここでは、例えば、Ｔｐｃ閾値を５％とすると、ＰＤの出力波形の積分光量が、全体積分光量の５％以上となったとき、ＬＤが発光していると判断する。

図１２において、例えば積分光量Ｓ１が全体積分光量の３％程度であり、積分光量Ｓ２が全体積分光量の１０％程度であるとしたら、Ｔｐｃ値設定部３２０はパルス幅Ｐ２をプリチャージ期間Ｔｐｃに設定する。

ここで図１３を参照し、プリチャージ期間Ｔｐｃを設定する際にＬＤに供給されるＴｐｃ設定電流Ｉｓについて説明する。

図１３は、ＬＤの電流−光出力特性を示す図である。図１３において領域Ｓ１は、電流−光出力特性における線形領域であり、領域Ｓ２は電流−光出力特性における非線形領域である。

本実施形態のＴｐｃ設定電流Ｉｓの値は、図１３に示す線形領域Ｓ１内における所定電流Ｉｏｐより大きく、非線形領域Ｓ２における光出力の最大Ｐｍａｘに対応する電流Ｉｍａｘ以下の値であれば良い。尚図１３に示す電流Ｉｔｈは、ＬＤが発光を開始する閾値となる閾値電流である。

本実施形態では、Ｔｐｃ設定電流Ｉｓは上記の範囲内において大きいほど短時間でＬＤの発光を検知することができ、プリチャージ期間Ｔｐｃを短時間に設定できるため、好ましい。よって例えば本実施形態では、Ｔｐｃ設定電流Ｉｓを電流Ｉｍａｘとしても良い。具体的には例えば、本実施形態ではプリチャージ期間Ｔｐｃが１ナノ秒程度となるようにＴｐｃ設定電流Ｉｓの値を決めても良い。

このように本実施形態では、プリチャージ期間Ｔｐｃを設定する際に、ＬＤから目標光量として設定された所定光量Ｐｏを得るための所定電流Ｉｏｐよりも大きな電流をＬＤへ供給し、短時間でＬＤの発光を検出させる。尚本実施形態では、Ｔｐｃ設定電流Ｉｓの値をＬＤの定格電流を越えた値とした場合でも、ＬＤにＴｐｃ設定電流Ｉｓが供給されるのはＬＤが破損しない程度の期間となる。

次に図１４を参照して評価装置３００のＩｐｃ値設定部３３０によるプリチャージ電流Ｉｐｃの設定について説明する。図１４は、評価装置におけるＩｐｃ値設定部の処理を説明するフローチャートである。

本実施形態の評価装置３００において指示受付部３１０が設定指示を受け付けると（ステップＳ１４０１）、Ｉｐｃ値設定部３３０は、所定電流Ｉｏｐを読み出す（ステップＳ１４０２）。Ｉｐｃ値設定部３３０は、ＣＰＵ１１０を介してメモリ１２０から点灯パターン信号を読み出す（ステップＳ１４０３）。続いてＩｐｃ値設定部３３０は、プリチャージ期間Ｔｐｃを読み出す（ステップＳ１４０４）。

プリチャージ期間Ｔｐｃを読み出すと、Ｉｐｃ値設定部３３０は、電流値選択部３３１により、電流値を選択する電流値選択信号を、ＣＰＵ１１０を介してＤＡＣ１３０へ出力する（ステップＳ１４０５）。電流値選択部３３１は、ＤＡＣ１３０において出力可能な電流値のうち、値の小さい電流値から順に選択する。

ＤＡＣ１３０は、ＣＰＵ１１０を介して電流値選択信号を受けると、選択された電流値をアナログ値に変換してプリチャージ電流源２２０へ出力する。プリチャージ電流源２２０は、選択された電流値をＬＤへ供給する。このときパルス生成部１１２は、スイッチ２３１に対して、点灯パターン信号の立ち上がりと同期したプリチャージ電流生成信号を供給する。プリチャージ電流生成信号は、ステップＳ１４０４で読み出されたプリチャージ期間Ｔｐｃだけ、スイッチ２３１をオンさせる。

続いてＩｐｃ値設定部３３０は、積分光量取得部３３２により、ＡＤＣ１５０から出力されるＰＤの出力波形の積分光量を取得する（ステップＳ１４０６）。続いてＩｐｃ値設定部３３０は、Ｉｐｃ判定部３３３により閾値記憶部３４０を参照し、取得した積分光量がＩｐｃ閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１４０７）。

ステップＳ１４０７において、積分光量がＩｐｃ閾値以上であるとき、Ｉｐｃ値設定部３３０はこのとき選択した電流値をプリチャージ電流Ｉｐｃとし、ＣＰＵ１１０を介してメモリ１２０に保存させる（ステップＳ１４０８）。ステップＳ１４０７において、積分光量がＩｐｃ閾値以上でないとき、Ｉｐｃ値設定部３３０はステップＳ１４０５へ戻り、次に大きい電流値を選択する。

以上のように本実施形態では、光源駆動回路１００に接続した評価装置３００により、固定値であるプリチャージ電流Ｉｐｃの値とプリチャージ期間Ｔｐｃを設定し、光源駆動回路１００に設定する。

尚本実施形態では、評価装置３００は光源駆動回路１００の外部に接続されるものとしたが、これに限定されない。本実施形態の光源駆動回路１００は、例えばＣＰＵ１１０が評価装置３００の有する機能を有していても良い。この場合光源駆動回路１００は、評価装置３００を用いずにプリチャージ電流Ｉｐｃの値とプリチャージ期間Ｔｐｃをメモリ１２０へ保存することができる。

図１５は、第一の実施形態の効果を説明する第一の図である。

図１５（Ａ）は、ＬＤに所定電流Ｉｏｐのみ印加した場合の駆動電流波形と光出力波形とを示しており、図１５（Ｂ）は、プリチャージ電流を印加する本実施形態の駆動電流波形と光出力波形を示している。

図１５（Ａ）では、図１で説明したように、寄生容量による影響により、光源に対する駆動電流の供給が開始されてから、光源が所定光量Ｐｏを出力するまでの寄生遅延時間Ｔ１が発生する。その結果、パルス幅が細くなり、十分な積分光量が補償できない。

図１５（Ｂ）に示す本実施形態の駆動電流波形では、所定電流Ｉｏｐより前に印加されるプリチャージ電流Ｉｐｃが、寄生容量を事前に充電するため、寄生遅延時間を有意に低減することができる。さらに、本発明の一実施形態における評価装置３００を用いて、適切なプリチャージ期間Ｔｐｃ及びプリチャージ電流Ｉｐｃを決定することにより、光出力波形を方形波に近づけることができ、より高い積分光量を補償することができる。

このように本実施形態によれば、光出力の発光遅延発光を短縮し、且つ応答特性を改善することができる。

（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態は、駆動電流Ｉｋにバイアス電流Ｉｂを含む点が第一の実施形態と相違する。よって以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

図１６は、第二の実施形態の光源駆動回路を説明する図である。本実施形態の光源駆動回路１００Ａは、ＬＤドライバ２００Ａを有する。ＬＤドライバ２００Ａは、さらに、バイアス電流源２３０及びスイッチ２３１を有する。

バイアス電流源２３０は、ＣＰＵ１１０からのバイアス生成信号に基づき所定のバイアス電流Ｉｂを生成する。バイアス電流源２３０は、スイッチ２３１を介してＬＤと接続されている。スイッチ２３１は、例えばトランジスタ等により構成され、ＣＰＵ１１０から供給されるバイアス生成信号に基づきオン／オフが制御される。またバイアス電流Ｉｂの値は、ＣＰＵ１１０からの指示により設定される。ここで、バイアス電流Ｉｂは、図６のメモリ１２０の電流値記憶部１２１に格納されてもよい。

本実施形態のＬＤドライバ２００Ａは、ＤＡＣ１３０から供給されるアナログ値に基づき３つの電流源から電流を出力し、駆動電流Ｉｋを生成する。具体的には本実施形態のＬＤドライバ２００Ａは、スイッチング電流Ｉｈの立ち上がりのタイミングより前に、プリチャージ電流Ｉｐｃが印加された駆動電流Ｉｋを生成し、ＬＤへ供給する。

図１７は、第二の実施形態の駆動電流波形を示す図である。

本実施形態の駆動電流Ｉｋでは、バイアス電流Ｉｂを用いているため、スイッチング電流Ｉｈの値と、バイアス電流Ｉｂの値との和が、所定電流Ｉｏｐの値となる。

（第三の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第三の実施形態について説明する。本発明の第三の実施形態は、駆動電流Ｉｋに、第二の実施形態で説明したバイアス電流と、オーバーシュート電流と、アンダーシュート電流とを含む点が第一の実施形態と相違する。よって本発明の第三の実施形態では、第二の実施形態との相違点についてのみ説明し、第二の実施形態と同様の機能構成を有するものには第二の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

図１８は、第三の実施形態の光源駆動回路を説明する図である。

本実施形態の光源駆動回路１００Ｂは、ＬＤドライバ２００Ｂを有する。本実施形態の光源駆動回路１００Ｂは、ＣＰＵ１１０Ｂと、ＬＤドライバ２００Ｂとを有する。ＬＤドライバ２００Ｂは、さらに、オーバーシュート電流源２４０、アンダーシュート電流源２５０、スイッチ２４１、２５１を有する。

オーバーシュート電流源２４０は、スイッチ２４１のオン／オフにより、ＬＤとの接続が制御される。オーバーシュート電流源２４０は、スイッチ２４１がオンされると、スイッチング電流Ｉｈの立ち上がりと同期して、オーバーシュート電流ＩｏｖをＬＤに供給する。一方、アンダーシュート電流源２５０は、スイッチ２５１のオン／オフにより、ＬＤとの接続が制御される。アンダーシュート電流源２５０は、スイッチ２５１がオンされると、スイッチング電流Ｉｈの立ち下がりと同期してアンダーシュート電流ＩｕｄをＬＤに供給する。

スイッチ２４１は、ＣＰＵ１１０から供給されるオーバーシュート生成信号によりオン／オフが制御される。具体的にはスイッチ２４１は、オーバーシュート生成信号がハイレベルの期間（以下、オーバーシュート期間Ｔｏｖ）オンされる。一方、スイッチ２５１は、ＣＰＵ１１０から供給されるアンダーシュート生成信号によりオン／オフが制御される。具体的にはスイッチ２５１は、アンダーシュート生成信号がハイレベルの期間（以下、アンダーシュート期間Ｔｕｄ）オンされる。

ここで、オーバーシュート期間Ｔｏｖ及びオーバーシュート電流Ｉｏｖの値は、プリチャージ期間Ｔｐｃ及びプリチャージ電流Ｉｐｃの値と同様に、予め、図６のメモリ１２０の電流値記憶部１２１に格納される。また、オーバーシュート期間Ｔｏｖ及びオーバーシュート電流Ｉｏｖの値は、任意の方法によって、動的に算出されてもよい。

図１９は、第三の実施形態のＣＰＵの機能構成を説明する図である。本実施形態のＣＰＵ１１０Ｂは、第一の実施形態のＣＰＵ１１０の有する各部に加え、Ｉｕｄ値設定部１１３を有する。

本実施形態のＩｕｄ値設定部１１３は、メモリ１２０を参照し、プリチャージ電流Ｉｐｃの電流量と、オーバーシュート電流Ｉｏｖの電流量との和を算出する。尚電流量とは、電流値×オン時間で定義される。具体的には、例えば、プリチャージ電流Ｉｐｃの電流量は、プリチャージ電流Ｉｐｃの値と、プリチャージ期間Ｔｐｃの積である。オーバーシュート電流Ｉｏｖの電流量は、オーバーシュート電流Ｉｏｖの値と、オーバーシュート期間Ｔｏｖの積である。

Ｉｕｄ値設定部１１３は、２つの電流量の和とアンダーシュート電流Ｉｕｄの電流量とが等しくなるようにアンダーシュート電流Ｉｕｄの値とアンダーシュート期間Ｔｕｄとを設定する。

アンダーシュート電流Ｉｕｄには光出力波形の立ち下がりの鈍り補正と、オーバーシュート電流Ｉｏｖ等により充電された寄生容量の放電の役割を果たす。本実施形態では、アンダーシュート電流Ｉｕｄの電流量を、プリチャージ電流の電流量とオーバーシュート電流の電流量の和と等しくなるように設定することで光出力波形の応答特性をさらに改善できる。

また本実施形態では、プリチャージ電流Ｉｐｃとオーバーシュート電流Ｉｏｖを用いてアンダーシュート電流Ｉｕｄを設定するため、複雑な演算等が不要であり、高速にアンダーシュート電流Ｉｕｄを設定できる。

図２０は、第三の実施形態の駆動電流波形を示す図である。

本実施形態の駆動電流Ｉｋは、第一の実施形態の所定電流Ｉｏｐの立ち下がりに同期してアンダーシュート電流Ｉｕｄが印加されている。アンダーシュート電流Ｉｕｄは光出力波形の立ち下がりの鈍りの低減させることができ、さらに充電された寄生容量を高速に放電させることができる。

図２１は、第三の実施形態の効果を説明する第一の図である。図２１は、図１５に示した図と対応し、図２０に示した駆動電流を印加する本実施形態の駆動電流波形と光出力波形を示している。

図２１に示すように、本実施形態の駆動電流波形では、所定電流Ｉｏｐより前に印加されるプリチャージ電流Ｉｐｃにより、寄生遅延時間を有意に減少させるとともに、オーバーシュート電流Ｉｏｖにより、波形の立ち上がりの遅延時間を減少させることができる。また、アンダーシュート電流Ｉｕｄにより、波形の立下りの遅れを減少させることができる。これによって、光出力波形を方形波に近づけることができ、より高い積分光量を補償することが可能となる。

なお、図１９−２１を用いて、バイアス電流、オーバーシュート電流及びアンダーシュート電流を含む駆動電流を用いる例について説明したが、これらの電流の任意の組み合わせを含む駆動電流を用いるよう構成してもよい。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０ 画像形成装置
２０ 光走査装置
１００、１００Ａ、１００Ｂ 光源駆動回路
１１０、１１０Ｂ ＣＰＵ
１１１ 電流制御部
１１２ パルス生成部
１１３ Ｉｏｖ２値設定部
１１７ Ｉｕｄ値設定部
１２０ メモリ
１３０ ＤＡＣ
１４０ ＬＰＦ
１５０ ＡＤＣ
２００、２００Ａ、２００Ｂ ＬＤドライバ
２１０ スイッチング電流源
２２０ プリチャージ電流源
２３０ バイアス電流源
２４０ オーバーシュート電流源
２５０ アンダーシュート電流源

特許第４３４９４７０号公報 特許第３４６６５９９号公報

Claims (7)

1. 光源を駆動させる光源駆動回路であって、
   前記光源から所定光量を得る所定電流と、前記所定電流に先立って入力される補助駆動電流とを含む駆動電流を生成する駆動電流生成部と、
   前記補助駆動電流を所定の期間加算させる信号を生成する信号生成部と、
   を有し、
   前記所定の期間は、前記所定電流の立ち上がりから前記光源の発光が検出されるまでの期間より短い期間である、
   光源駆動回路。
2. 前記所定の期間は、
   前記光源に対し、前記所定電流より大きく且つ前記光源の電流−光出力特性における光出力の最大値に対応する電流以下である電流の供給を開始してから、前記光源が発光するまでの期間である請求項１に記載の光源駆動回路。
3. 前記所定電流は、
   予め設定されたバイアス電流と、前記光源の点灯制御信号に基づき前記光源に供給されるスイッチング電流とを含む請求項１又は２に記載の光源駆動回路。
4. 前記駆動電流は、前記所定電流の立ち上がりと同期して前記所定電流に加算されるオーバーシュート電流を含む、
   請求項１ないし３の何れか一項に記載の光源駆動回路。
5. 前記駆動電流は、前記所定電流の立ち下がりと同期して前記所定電流から減算されるアンダーシュート電流を含み、
   前記アンダーシュート電流の電流量は、前記駆動補助電流の電流量と、前記オーバーシュート電流の電流量の和と等しい、
   請求項４に記載の光源駆動回路。
6. 光源と、前記光源から照射される光を反射させる反射鏡と、前記光源を駆動させる光源駆動回路とを含む光走査装置であって、
   前記光源駆動回路は、
   前記光源から所定光量を得る所定電流と、前記所定電流に先立って入力される補助駆動電流とを含む駆動電流を生成する駆動電流生成部と、
   前記補助駆動電流を所定の期間加算させる信号を生成する信号生成部と、
   を有し、
   前記所定の期間は、前記所定電流の立ち上がりから前記光源の発光が検出されるまでの期間より短い期間である、
   光走査装置。
7. 光源と、前記光源から照射される光を反射させる反射鏡と、前記反射鏡により反射された反射光により走査される感光体と、前記光源を駆動させる光源駆動回路とを含む画像形成装置であって、
   前記光源駆動回路は、
   前記光源から所定光量を得る所定電流と、前記所定電流に先立って入力される補助駆動電流とを含む駆動電流を生成する駆動電流生成部と、
   前記補助駆動電流を所定の期間加算させる信号を生成する信号生成部と、
   を有し、
   前記所定の期間は、前記所定電流の立ち上がりから前記光源の発光が検出されるまでの期間より短い期間である、
   画像形成装置。

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