JP3628128B2

JP3628128B2 - Method and apparatus for controlling light quantity of semiconductor light emitting device

Info

Publication number: JP3628128B2
Application number: JP30554396A
Authority: JP
Inventors: 昌法加藤; 武藤井
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2016-11-01
Also published as: JPH10135558A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザなどの半導体発光素子が出力する光ビームの光量がそのオン・オフ時間比により変動するのを防止する半導体発光素子の光量制御方法と、この方法の実施に直接使用する光量制御装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザや発光ダイオードなどの半導体発光素子では、駆動電流がしきい値電流を超えるか否かにより光ビームがオン・オフする。例えば半導体レーザでは、このしきい値電流以下では光は自然光であり、これを超えると誘導放出光が発振されてレーザビームが射出される。
【０００３】
また半導体レーザではその光変換効率が温度に非常に敏感であり、駆動電流が固定の場合には出力ビームの光量の温度依存性が大きい。そのため駆動電流のうち発光に寄与しない成分が熱に変って半導体レーザの温度が上昇し（自己発熱）、出力ビームの光量が低下する現象（ドループ現象）がみられる。
【０００４】
このため半導体レーザをオン・オフ制御する駆動電流を、画像データに基づいてオン・オフ変化するパルス電流と、一定電流のバイアス電流（固定バイアス電流）とを加算することにより形成している。すなわちバイアス電流を付加することにより、光量低下を防ぐものである。
【０００５】
図２は、この半導体レーザを駆動する電流（駆動電流）を形成するパルス電流Ｉ_Ｐおよびバイアス電流Ｉ_Ｂの波形と、出力光量Ｐとの関係を説明する図である。この図２において、画像データが１１１１…となって連続して画素の書込みを指示する場合には（図２の上段左側の（Ａ）参照）、パルス電流Ｉ_Ｐはこの画像データが１の間連続してＨレベルとなる。そしてこれに一定のバイアス電流Ｉ_Ｂを付加した駆動電流Ｉ_Ｄ（＝Ｉ_Ｐ＋Ｉ_Ｂ）で半導体レーザを駆動していた。
【０００６】
同様に画像データが画素ごとに交互に１と０とに変化する場合には（図２の下段左側の（Ｂ）参照）、パルス電流Ｉ_Ｐもこれに対応してＨレベルとＬレベルとに交互に変化する。この場合もバイアス電流Ｉ_Ｂは一定であって、画像データが連続して１となる場合（同図（Ａ））のバイアス電流Ｉ_Ｂと同じ電流値としていた。
【０００７】
【従来技術の問題点】
しかし半導体レーザは前記したように温度依存性が大きいため、例えば連続する駆動電流Ｉ_Ｄ＝Ｉ_Ｐ＋Ｉ_Ｂを半導体レーザに供給する場合（図２の（Ａ））には、出力光量Ｐは時間経過と共に大きく減少する。同様に駆動電流Ｉ_Ｄ＝Ｉ_Ｐ＋Ｉ_Ｂがパルス状に断続する場合（図２の（Ｂ））には、出力光量Ｐは各駆動電流Ｉ_Ｄのパルスの時間幅内で時間と共に減少する。
【０００８】
このように出力光量が駆動電流Ｉ_Ｄにより変化すると、記録画像の画質が劣化するという問題が生じる。例えばこのような半導体レーザを使って走査光学系により走査する光ビーム走査装置では、長い連続する黒線となる走査ラインを書き込む場合に、走査ラインの走査始点側で濃くなり、終点側で淡くなる。
【０００９】
そこでこのように走査ラインの終点側で走査ラインが淡くなるのを防ぐため、駆動電流Ｉ_Ｄに付加するバイアス電流Ｉ_Ｂを十分大きく設定することが考えられる。しかしこの場合には画像を書き込むパルス電流Ｉ_Ｐがオフの時すなわち白を書込む時にもこの大きなバイアス電流が半導体レーザに供給されることになる。このため半導体レーザは出力光量Ｐが０になるべき時にも僅かな光量の光ビームを出力し続けることになり、白となるべき画像領域が淡く着色することになる。
【００１０】
【発明の目的】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、半導体レーザなどの半導体発光素子の光量が自己発熱により変化するのを補正して、高精度な光量制御を可能にし、特に光ビーム走査装置に適用した場合には画質を向上させることができる半導体発光素子の光量制御方法を提供することを第１の目的とする。またこの方法の実施に直接使用する光量制御装置を提供することを第２の目的とする。
【００１１】
【発明の構成】
この発明によればこの第１の目的は、画像データに基づいてオン・オフ制御される光ビームを射出する半導体発光素子の光量制御方法において、所定の画像データの画像記録に先行してこの画像データに近接する一定範囲内の画像データのオン・オフ時間比を求め、このオン・オフ時間比に基づいて前記所定の画像データを記録するための駆動電流に付加するバイアス電流を制御して、光ビームの光量を略一定に制御することを特徴とする半導体発光素子の光量制御方法により達成される。
【００１２】
ここにバイアス電流は、一定の固定バイアス電流Ｉ_ＢＦと、オン・オフ時間比に依存して変化する付加バイアス電流Ｉ_ＢＡとの和で形成できる。光ビーム走査装置に適用する場合には、一走査ラインのオン・オフ時間比をこの走査ラインの画像記録より先行して求めておき、この走査ラインの画像出力時にはこの求めたオン・オフ時間比によりバイアス電流Ｉ_Ｂを決めることができる。
【００１３】
オン・オフ時間比は、所定の画像データに近接した一定画像領域やこの所定画像データを含む一走査ラインに対して求める代わりに、もっと狭い範囲、例えば走査ライン上で所定の画像データを含む一定範囲ごとに求め、この一定範囲内の画像記録時にこの求めたオン・オフ時間比を用いてもよい。
【００１４】
オン・オフ時間比は、画像データを一走査ラインごとにラインメモリに読込む際に求めることができる。しかし例えば１ページ分などの所定量の画像データをページメモリに読込む際（あるいは読込んだ後）に、画像データの領域ごとに対応したオン・オフ時間比を予め求めてメモリに記憶しておいてもよい。この場合にはこのメモリに入れたデータを画像出力時に順次読出しながらバイアス電流を決めればよい。
【００１５】
本発明の第２の目的は、画像データに基づいてオン・オフ制御される光ビームを射出する半導体発光素子の光量制御装置において、前記半導体発光素子のオン・オフ時間比による光量変化を補正するために半導体発光素子の駆動電流に付加する付加バイアス電流を記憶するメモリと、一定範囲の画像データから画像データのオン・オフ時間比を求めるデューティ比検出部と、求めたオン・オフ時間比に対応する付加バイアス電流を前記メモリのデータを用いて求める付加バイアス電流発生部と、前記一定範囲の画像データに基づいて前記半導体発光素子をオン・オフさせるためのパルス電流を出力するパルス変調部と、このパルス電流に前記付加バイアス電流を含むバイアス電流を付加して半導体発光素子の駆動電流を出力する加算部とを備えることを特徴とする半導体発光素子の光量制御装置により達成される。
【００１６】
ここに半導体発光素子は、半導体レーザや、発光ダイオードなどの半導体の発光現象を利用した素子が使用できる。光ビーム走査装置に適用する場合には、走査ラインの先頭側で光ビームの光量を光検出器で検出し、その結果をパルス変調部にフィードバックさせてパルス電流の出力電流レベルを決める光量制御手段が考え得る。
【００１７】
【実施態様】
図１はこの発明の一実施態様を説明する図、図２はそのバイアス電流Ｉ_Ｂを形成するパルス電流Ｉ_Ｐおよびバイアス電流Ｉ_Ｂと出力光量Ｐとの関係を従来技術と比較して説明する図である。また図３は動作説明図である。
【００１８】
図１に示す実施態様は、本発明を光ビーム走査装置に適用したものであり、画像を記録するものである。この図１において符号１０は半導体レーザであり、温度制御部１２を有する。この温度制御部１２は、例えば温度制御用ペルチェ素子で形成され、環境温度が変化してもレーザーの温度を一定に制御する。すなわち半導体レーザ１０の駆動電流Ｉ_Ｄにより発生する熱をペルチェ素子により吸熱し、温度変化を抑制するものである。
【００１９】
１４はコリメート光学系であり、半導体レーザ１０が射出するレーザビームを平行ビームとする。この平行なレーザビームは回転多面鏡（ポリゴナルミラー）１６およびｆθレンズ１８からなる走査光学系により、感光体２０に導かれる。感光体２０はドラム２２に保持され、レーザビームは回転多面鏡１６の回転に伴って感光体２０上を走査する。２４はこの時のレーザビームの走査軌跡である走査ラインである。
【００２０】
走査ライン２４の先頭側すなわち走査開始側には、光検出器としてのフォトセンサ２６が設けられ、レーザビームの光量Ｐを検出する。この光量Ｐを示す信号はパルス電流制御部２８に導かれ、後記するように光量制御装置にフィードバックされる。すなわちこのパルス電流制御部２８では、光量の設定値Ｐ_０と検出した光量Ｐとの差ΔＰ（＝Ｐ_０−Ｐ）を求め、光量制御装置ではこの差ΔＰを０にするように光量を制御するものである。
【００２１】
この光量制御装置は、外部の画像装置（図示せず）から送られて来る画像データを走査ライン２４の一本分の画像データごとにラインメモリ３０に取込む。そしてこの読込んだ画像データをパラレル→シリアル変換部（Ｐ／Ｓ変換部）３２でシリアル信号の形式に変換する。このシリアル信号は走査ライン２４の走査に同期して画素ごとに変化する２値信号である。
【００２２】
すなわち図２に示すように画像データが１ならＨレベルの信号を出力し、画像データが０ならＬレベルの信号を出力する。なおこのＨ、Ｌのレベルは逆に設定してもよい。この２値信号はパルス変調部３４に入力され、ここから半導体レーザ１０を駆動するためのパルス電流Ｉ_Ｐが出力される。
【００２３】
このパルス電流Ｉ_Ｐは、画像データが１の時に半導体レーザ１０が黒を記録するために必要とする電流値となり、画像データが０の時に半導体レーザ１０が白を記録するために電流が０となる。なお黒を記録する時の電流値は図２の（Ｃ）、（Ｄ）に示すように前記従来技術で説明したパルス電流Ｉ_Ｐ（図２の（Ａ）、（Ｂ）よりも僅かに小さい。このように電流差ΔＩ_Ｐを設けたのは、後記する付加バイアス電流Ｉ_ＢＡが付加されることを配慮したものである。
【００２４】
なおこのパルス変調部３４では、前記パルス電流制御部２８から送られて来る光量差ΔＰ＝Ｐ_０−Ｐに基づいてパルス電流Ｉ_ＰのＨレベルの電流値を制御している。これは前記したように半導体レーザ１０のレーザビーム光量Ｐが走査ライン２４の先頭側で一定光量Ｐ_０となるようにして走査ラインごとの濃度が不揃いになるのを防ぐものである。
【００２５】
このようにしてパルス変調部３４で作られ出力されるパルス電流Ｉ_Ｐには、加算部３６においてバイアス電流Ｉ_Ｂが加算され、両者の和Ｉ_Ｐ＋Ｉ_Ｂが半導体レーザ１０の駆動電流Ｉ_Ｄとなる。この発明ではこのバイアス電流Ｉ_Ｂを固定バイアス電流Ｉ_ＢＦと付加バイアス電流Ｉ_ＢＡとの和により形成し、付加バイアス電流Ｉ_ＢＡを画像データのオン・オフ時間比（以下デューティ比という）に依存させるものである。
【００２６】
この付加バイアス電流Ｉ_ＢＡを形成するための付加バイアス電流制御部３８は次のように構成される。まず使用する半導体レーザ１０に特有な光量の温度依存性を示すデータがメモリとしてのルックアップテーブル（ＬＵＴ）４０に記憶される。このデータは、デューティ比に対する光量の減少量を示すものであってもよいが、ここでは光量の減少量を補って光量を一定に保つために必要なバイアス電流、すなわち付加バイアス電流Ｉ_ＢＡを示すものである。
【００２７】
このようなデータを予めＬＵＴ４０に読込ませた後、画像データを読込む。すなわち前記ラインメモリ３０に一走査ライン分の画像データを読込むが、この際にバイアス電流制御部３８もこの同じ画像データを逐次読込む。４２はデューティ比検出部であり、この読込んだ一走査ライン分の画像データのデューティ比Ｄを求める。ここでは画像データのオン時間（Ｔ_ＯＮ）とオフ時間（Ｔ_ＯＦＦ）を用いて、Ｔ_ＯＮ／（Ｔ_ＯＮ＋Ｔ_ＯＦＦ）をデューティ比Ｄとする。
【００２８】
４４は付加バイアス電流発生部であり、求めたデューティ比Ｄに対応する付加バイアス電流Ｉ_ＢＡをＬＵＴ４０のデータを用いて求める。この求めた付加バイアス電流Ｉ_ＢＡは、デューティ比Ｄが大きい時（図２の（Ｃ）参照）には大きい。またデューティ比Ｄが小さい時（図２の（Ｄ）参照）には小さい。
【００２９】
このように作られた付加バイアス電流Ｉ_ＢＡは、固定バイアス電流発生部４６が発生する一定の固定バイアス電流Ｉ_ＢＦと加算部４８で加算され、この和（Ｉ_ＢＡ＋Ｉ_ＢＦ）が新しいバイアス電流Ｉ_Ｂとなる。このバイアス電流Ｉ_Ｂは前記したように加算部３６でパルス電流Ｉ_Ｐと加算されて、この和（Ｉ_Ｐ＋Ｉ_Ｂ）が駆動電流Ｉ_Ｄとなる。
【００３０】
このようにデューティ比Ｄにより変化する付加バイアス電流Ｉ_ＢＡを用いて、ラインメモリ３０に記憶した画像データを出力し感光体２０に記録する。すなわち図３に示すように、ｎ番目の走査ラインの画像データをラインメモリ３０に一時記憶して次の（ｎ＋１）番目の走査ラインのデューティ比Ｄを求めている間にｎ番目の走査ラインの画像記録を行う。この結果、出力光量Ｐの減少は図２の（Ｃ）、（Ｄ）に示すように小さくなる。
【００３１】
以上の実施態様では一走査ライン分の画像データをラインメモリ３０に読込む間に、この同じ走査ラインで用いるデューティ比および付加バイアス電流Ｉ_ＢＡを求めていた。しかし他の画像データを用いてデューティ比Ｄや付加バイアス電流Ｉ_ＢＡを求めてもよい。
【００３２】
図４は他の方法を示す概念図である。ここでは一走査ライン分の画像データの一部をデューティ比検出範囲Ａ_１、Ａ_２…とし、この検出範囲Ａ_１、Ａ_２…内の画像データから求めたデューティ比を用いて、この検出範囲Ａ_１、Ａ_２…の一部Ｂ_１、Ｂ_２…の画像データに用いる付加バイアス電流Ｉ_ＢＡを決定する。この方法によれば走査ラインの狭い範囲ごとにデューティ比が変化してもこれらの狭い範囲ごとに最適な付加バイアス電流を求めるから一層画質が向上する。
【００３３】
デューティ比を求める範囲は他の方法で決めてもよい。例えば画像のある領域に対してデューティ比を求め、この領域の画像出力時にこのデューティ比を用いて付加バイアス電流を決めてもよい。例えば写真調の濃度領域と文字などの２値濃度領域とを含む画像に対しては、各領域ごとにデューティ比や付加バイアス電流を求めるのがよい。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明は以上のように、所定の画像データに近接する一定範囲内の画像データのデューティ比を求め、このデューティ比に基づきバイアス電流を制御して発光素子の自己発熱による光量変化を補正し、半導体発光素子の光量を略一定に保つものであるから、高精度な光量制御が可能になる。このため光ビーム走査装置に適用して画像を記録する場合には、画質が向上する。
【００３５】
ここにバイアス電流は一定不変の固定バイアス電流と、デューティ比により変化する付加バイアス電流との和で形成することができる（請求項２）。デューティ比は走査ラインごとに求め、この走査ラインを画像出力する時にこのデューティ比から求めたバイアス電流を用いるように構成することができる（請求項３）。
【００３６】
デューティ比は同一走査ライン内の一部範囲の画像データから求めることができ、この求めたデューティ比から得たバイアス電流をこの一部範囲内の一部の画像データを出力するために用いることができる（請求項４）。
【００３７】
デューティ比およびバイアス電流は、一走査ラインの画像データをラインメモリに読込んでいる間に求め、この走査ラインを画像出力している間に次の走査ラインのデューティ比およびバイアス電流を求めるように動作させることができる（請求項５）。また一定量の画像データ、例えば１ページ分の画像データをページメモリに読込む際に、各走査ラインごとにデューティ比あるいはバイアス電流を求めてメモリに記憶しておくことも可能である。この場合には画像出力する時に走査ラインごとに、用いるデューティ比あるいはバイアス電流をメモリから読出して用いることになるが、これにより画像出力速度を上げることができる（請求項６）。
【００３８】
請求項７の発明によれば、この方法の実施に直接使用する光量制御装置が得られる。この場合半導体発光素子は半導体レーザとすることができるが（請求項８）、他の素子例えば発光ダイオードなどであってもよい。この装置を光ビーム走査装置に適用した場合には画質を向上させることができる（請求項９）。この装置は一走査ラインごとの画像データを記憶するラインメモリを備え、このラインメモリに画像データを読込む間にこの走査ラインに用いるバイアス電流を求めるようにするのがよい（請求項１０）。
【００３９】
走査ラインの走査開始側すなわち走査の先頭側に光ビームの光量を検出する光検出器を設け、求めた光量が一定値になるように光量をフィードバック制御するのがよい（請求項１１）。この場合には走査ラインごとの先頭側の光量を一定に管理できるから走査ラインごとの濃淡の変動が少くなり、高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様の概念を示す図
【図２】そのバイアス電流と出力光量の関係を示す図
【図３】その動作説明図
【図４】他の実施態様の動作説明図
【符号の説明】
１０半導体発光素子としての半導体レーザ
１６走査光学系の一部である回転多面鏡
２０感光体
２６光検出器としてのフォトセンサ
３０ラインメモリ
３４パルス変調部
３６加算部
３８バイアス電流制御部
４０付加バイアス電流を記憶するメモリとしてのルックアップテーブル（ＬＵＴ）
４２デューティ比検出部
４４付加バイアス電流発生部
４６固定バイアス電流発生部
４８加算部
Ｉ_Ｄ駆動電流
Ｉ_Ｐパルス電流
Ｉ_Ｂバイアス電流
Ｉ_ＢＡ付加バイアス電流
Ｉ_ＢＦ固定バイアス電流[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light amount control method for a semiconductor light emitting element that prevents the light amount of a light beam output from a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser from fluctuating depending on the on / off time ratio, and a light amount that is directly used for implementing this method. And a control device.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor light emitting device such as a semiconductor laser or a light emitting diode, a light beam is turned on / off depending on whether or not the drive current exceeds a threshold current. For example, in a semiconductor laser, light is natural light below this threshold current, and when it exceeds this, stimulated emission light is oscillated and a laser beam is emitted.
[0003]
Further, in the semiconductor laser, the light conversion efficiency is very sensitive to temperature, and when the drive current is fixed, the temperature dependence of the light amount of the output beam is large. As a result, a component of the drive current that does not contribute to light emission changes to heat, the temperature of the semiconductor laser rises (self-heating), and a phenomenon (droop phenomenon) in which the amount of light of the output beam decreases is observed.
[0004]
Therefore, the drive current for controlling on / off of the semiconductor laser is formed by adding a pulse current that changes on / off based on image data and a bias current (fixed bias current) of a constant current. That is, by adding a bias current, a decrease in the amount of light is prevented.
[0005]
Figure 2 is a diagram illustrating the waveform of the pulse current I _P and the bias current I _B to form a current (driving current) for driving the semiconductor laser, the relationship between the output light intensity P. In FIG. 2, when the image data is 1111... And the pixel writing is instructed continuously (see (A) on the left side of the upper stage in FIG. 2), the pulse current _IP is between 1 and 1. It becomes H level continuously. Then, the semiconductor laser is driven by a drive current I _D (= I _P + I _B ) obtained by adding a constant bias current I _B to this.
[0006]
Similarly, when the image data alternately changes to 1 and 0 for each pixel (see (B) on the left side of the lower stage of FIG. 2), the pulse current _IP also changes to H level and L level correspondingly. It changes alternately. In this case, a bias current I _B be constant, the image data was set to the same current value as the bias current I _B when the 1 in succession (Fig. (A)).
[0007]
[Problems of the prior art]
However, since the semiconductor laser has a large temperature dependency as described above, for example, when the continuous drive current I _D = I _P + I _B is supplied to the semiconductor laser ((A) in FIG. 2), the output light amount P is the time. It decreases greatly with progress. Similarly, when the drive current I _D = I _P + I _B is intermittently pulsed ((B) in FIG. 2), the output light quantity P decreases with time within the pulse width of each drive current _ID .
[0008]
As described above, when the output light amount is changed by the drive current _ID, there arises a problem that the image quality of the recorded image is deteriorated. For example, in a light beam scanning device that scans with a scanning optical system using such a semiconductor laser, when writing a scanning line that is a long continuous black line, the scanning line becomes dark on the scanning start point side and light on the end point side. .
[0009]
Therefore, in order to prevent the scanning line at the end side of the thus scanning lines becomes lighter, it is conceivable to set sufficiently large bias current I _B to be added to the drive current I _D. But even when the pulse current I _P to write the image writing time i.e. white-off in this case the large bias current is supplied to the semiconductor laser. For this reason, the semiconductor laser continues to output a light beam with a slight light amount even when the output light amount P should be 0, and the image area to be white is lightly colored.
[0010]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of such circumstances, and makes it possible to control the amount of light of a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser due to self-heating, thereby enabling high-precision light amount control. A first object of the present invention is to provide a method for controlling the amount of light of a semiconductor light emitting device that can improve image quality when applied to the above. It is a second object of the present invention to provide a light quantity control device that is directly used for carrying out this method.
[0011]
[Structure of the invention]
According to the present invention, a first object of the present invention is to provide a light amount control method for a semiconductor light emitting element that emits a light beam that is controlled to be turned on / off based on image data. Determine the on / off time ratio of the image data within a certain range close to the data, and control the bias current added to the drive current for recording the predetermined image data based on the on / off time ratio, This is achieved by a method for controlling the amount of light of a semiconductor light emitting element, wherein the amount of light of the light beam is controlled to be substantially constant.
[0012]
Here, the bias current can be formed by the sum of a fixed bias current _IBF and an additional bias current _IBA that varies depending on the on / off time ratio. When applied to a light beam scanning apparatus, the on / off time ratio of one scanning line is obtained prior to the image recording of this scanning line, and this obtained on / off time ratio is output at the time of image output of this scanning line. it can be determined bias current I _B through.
[0013]
The on / off time ratio is not obtained for a constant image area close to the predetermined image data or one scanning line including the predetermined image data, but is constant including the predetermined image data on a narrower range, for example, the scanning line. The on / off time ratio obtained at the time of image recording within the certain range may be used for each range.
[0014]
The on / off time ratio can be obtained when the image data is read into the line memory for each scanning line. However, when a predetermined amount of image data such as one page is read into the page memory (or after reading), an on / off time ratio corresponding to each area of the image data is obtained in advance and stored in the memory. It may be left. In this case, the bias current may be determined while sequentially reading the data stored in the memory when outputting the image.
[0015]
A second object of the present invention is to correct a change in light amount due to an on / off time ratio of a semiconductor light emitting element in a light amount control apparatus for a semiconductor light emitting element that emits a light beam that is on / off controlled based on image data. Therefore, a memory for storing an additional bias current to be added to the driving current of the semiconductor light emitting element, a duty ratio detection unit for determining an on / off time ratio of image data from a certain range of image data, and a determined on / off time ratio An additional bias current generator for obtaining a corresponding additional bias current using data in the memory; and a pulse modulator for outputting a pulse current for turning on and off the semiconductor light emitting element based on the image data in the predetermined range; And an adding unit for adding a bias current including the additional bias current to the pulse current and outputting a driving current of the semiconductor light emitting device. Is achieved by the light quantity control device of the semiconductor light emitting element characterized Rukoto.
[0016]
Here, as the semiconductor light emitting element, an element utilizing a semiconductor light emitting phenomenon such as a semiconductor laser or a light emitting diode can be used. When applied to a light beam scanning device, the light amount control means for detecting the light amount of the light beam at the head side of the scanning line with a photodetector and feeding back the result to the pulse modulator to determine the output current level of the pulse current Can be considered.
[0017]
Embodiment
1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, FIG. 2 will be described by comparing the relationship between the pulse current I _P and the bias current I _B and the output light intensity P to form the bias current I _B to the prior art FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation.
[0018]
In the embodiment shown in FIG. 1, the present invention is applied to a light beam scanning apparatus, and an image is recorded. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a semiconductor laser, which has a temperature controller 12. The temperature controller 12 is formed of, for example, a temperature control Peltier element, and controls the laser temperature to be constant even when the environmental temperature changes. That is, the heat generated by the drive current _ID of the semiconductor laser 10 is absorbed by the Peltier element, and the temperature change is suppressed.
[0019]
Reference numeral 14 denotes a collimating optical system. The laser beam emitted from the semiconductor laser 10 is a parallel beam. The parallel laser beam is guided to the photoconductor 20 by a scanning optical system including a rotating polygon mirror (polygonal mirror) 16 and an fθ lens 18. The photoconductor 20 is held on the drum 22, and the laser beam scans the photoconductor 20 as the rotary polygon mirror 16 rotates. Reference numeral 24 denotes a scanning line which is a scanning locus of the laser beam at this time.
[0020]
A photo sensor 26 as a light detector is provided on the head side of the scanning line 24, that is, on the scanning start side, and detects the light quantity P of the laser beam. The signal indicating the light quantity P is guided to the pulse current control unit 28 and fed back to the light quantity control device as will be described later. That is, the pulse current control unit 28 obtains a difference ΔP (= P ₀ −P) between the light amount setting value P ₀ and the detected light amount P, and the light amount control device controls the light amount so that the difference ΔP is zero. To do.
[0021]
The light quantity control device takes in image data sent from an external image device (not shown) into the line memory 30 for each image data of one scanning line 24. The read image data is converted into a serial signal format by a parallel-to-serial converter (P / S converter) 32. This serial signal is a binary signal that changes for each pixel in synchronization with scanning of the scanning line 24.
[0022]
That is, as shown in FIG. 2, if the image data is 1, an H level signal is output, and if the image data is 0, an L level signal is output. The H and L levels may be set in reverse. The binary signal is input to the pulse modulator 34, pulse current I _P for driving the semiconductor laser 10 from which is output.
[0023]
The pulse current I _P, the image data becomes a current value required for the semiconductor laser 10 for recording black when 1, the current is zero to the semiconductor laser 10 for recording white when the image data is 0 Become. Note that the current value when recording black is slightly smaller than the pulse current I _P described in the prior art (FIGS. 2A and 2B) as shown in FIGS. . was provided in this way the current difference [Delta] I _P is obtained by consideration that additional bias current I _BA to be described later is added.
[0024]
Note that in the pulse modulator 34, which controls the current value of the H level of the pulse current I _P on the basis of the pulse current light amount difference [Delta] P = P 0 _-P sent from the control unit 28. As described above, the laser beam light amount P of the semiconductor laser 10 becomes a constant light amount P ₀ on the head side of the scanning line 24 to prevent the density of each scanning line from becoming uneven.
[0025]
In this way, the pulse current I _P generated and output by the pulse modulation unit 34 is added with the bias current I _B in the addition unit 36, and the sum I _P + I _{B of} both is obtained as the drive current I _{D of the} semiconductor laser 10. Become. In the present invention formed by the sum of the bias current I _B the fixed bias current I _BF and the additional bias current I _BA, is dependent on additional bias current I _BA on and off time ratio of the image data (hereinafter referred to as duty ratio) Is.
[0026]
Additional bias current control unit 38 for forming the additional bias current I _BA is constructed as follows. First, data indicating the temperature dependence of the light quantity peculiar to the semiconductor laser 10 to be used is stored in a look-up table (LUT) 40 as a memory. This data may indicate the amount of decrease in the amount of light with respect to the duty ratio, but here indicates the bias current necessary to compensate for the amount of decrease in the amount of light and keep the amount of light constant, that is, the additional bias current _IBA . Is.
[0027]
Such data is read into the LUT 40 in advance, and then image data is read. That is, the image data for one scanning line is read into the line memory 30. At this time, the bias current control unit 38 also sequentially reads the same image data. Reference numeral 42 denotes a duty ratio detection unit which obtains the duty ratio D of the read image data for one scanning line. Here, T _ON / (T _ON + T _OFF ) is set as the duty ratio D using the on time (T _ON ) and the off time (T _OFF ) of the image data.
[0028]
Reference numeral 44 denotes an additional bias current generator, which obtains an additional bias current I _BA corresponding to the obtained duty ratio D using data of the LUT 40. The obtained additional bias current I _BA is large when the duty ratio D is large (see FIG. 2C). When the duty ratio D is small (see (D) in FIG. 2), it is small.
[0029]
The additional bias current I _BA generated in this way is added by a fixed bias current I _BF generated by the fixed bias current generator 46 and an adder 48, and this sum (I _BA + I _BF ) is the new bias current I _B. As described above, the bias current I _B is added to the pulse current I _P by the adder 36, and this sum (I _P + I _B ) becomes the drive current I _D.
[0030]
The image data stored in the line memory 30 is output and recorded on the photoconductor 20 by using the additional bias current _IBA that varies with the duty ratio D in this way. That is, as shown in FIG. 3, while the image data of the nth scanning line is temporarily stored in the line memory 30 and the duty ratio D of the next (n + 1) th scanning line is obtained, Record an image. As a result, the decrease in the output light quantity P becomes smaller as shown in FIGS.
[0031]
During non-read image data of one scanning line in the line memory 30 in the above embodiments, it has been determined duty ratio and the additional bias current I _BA used in this same scan line. However, the duty ratio D and the additional bias current I _BA may be obtained using other image data.
[0032]
FIG. 4 is a conceptual diagram showing another method. Here, a part of the image data for one scanning line is set as the duty ratio detection range A ₁ , A ₂ ..., And this detection range is used by using the duty ratio obtained from the image data in the detection range A ₁ , A ₂ . The additional bias current I _BA used for the image data of part B ₁ , B ₂ ... Of A ₁ , A ₂ . According to this method, even if the duty ratio changes for each narrow range of the scanning line, the optimum additional bias current is obtained for each narrow range, so that the image quality is further improved.
[0033]
The range for determining the duty ratio may be determined by other methods. For example, the duty ratio may be obtained for a certain area of the image, and the additional bias current may be determined by using this duty ratio when outputting the image in this area. For example, for an image including a photographic tone density area and a binary density area such as characters, it is preferable to obtain a duty ratio and an additional bias current for each area.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the duty ratio of the image data within a certain range close to the predetermined image data is obtained, and the bias current is controlled based on the duty ratio to change the light amount due to self-heating of the light emitting element. Correction is performed to keep the light amount of the semiconductor light emitting element substantially constant, so that the light amount control with high accuracy becomes possible. For this reason, when an image is recorded by being applied to the light beam scanning apparatus, the image quality is improved.
[0035]
Here, the bias current can be formed by the sum of a fixed bias current that does not change and an additional bias current that changes according to the duty ratio. The duty ratio is obtained for each scanning line, and the bias current obtained from the duty ratio can be used when outputting an image of the scanning line.
[0036]
The duty ratio can be obtained from a part of the image data in the same scanning line, and the bias current obtained from the obtained duty ratio can be used to output a part of the image data in the part range. (Claim 4).
[0037]
The duty ratio and the bias current are obtained while reading the image data of one scanning line into the line memory, and the duty ratio and the bias current of the next scanning line are obtained while outputting the image of this scanning line. (Claim 5). Further, when a certain amount of image data, for example, one page of image data is read into the page memory, it is also possible to obtain the duty ratio or bias current for each scanning line and store it in the memory. In this case, when outputting an image, the duty ratio or bias current to be used is read from the memory and used for each scanning line, and this can increase the image output speed.
[0038]
According to invention of Claim 7, the light quantity control apparatus used directly for implementation of this method is obtained. In this case, the semiconductor light emitting device can be a semiconductor laser (Claim 8), but may be another device such as a light emitting diode. When this apparatus is applied to a light beam scanning apparatus, the image quality can be improved. The apparatus preferably includes a line memory for storing image data for each scanning line, and a bias current used for the scanning line is obtained while the image data is read into the line memory.
[0039]
It is preferable to provide a light detector for detecting the light amount of the light beam on the scanning start side of the scanning line, that is, the head side of the scanning, and feedback control the light amount so that the obtained light amount becomes a constant value. In this case, since the amount of light on the head side for each scanning line can be managed constant, the variation in shading for each scanning line is reduced, and a high quality image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the concept of one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the bias current and output light quantity. FIG. 3 is an operation explanatory diagram. FIG. 4 is an operation explanatory diagram of another embodiment. [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor laser 16 as a semiconductor light-emitting device Rotating polygon mirror 20 which is a part of scanning optical system Photosensitive body 26 Photosensor 30 as photo detector Line memory 34 Pulse modulator 36 Adder 38 Bias current controller 40 Additional bias current Lookup table (LUT) as memory for storing
42 Duty ratio detector 44 Additional bias current generator 46 Fixed bias current generator 48 Adder _ID Drive current I _P pulse current I _B bias current I _BA additional bias current I _BF fixed bias current

Claims

In a light amount control method for a semiconductor light emitting device that emits a light beam that is controlled to be turned on / off based on image data, the image data within a certain range that approaches the image data prior to image recording of the predetermined image data is turned on. Obtaining an off-time ratio and controlling a bias current to be added to a drive current for recording the predetermined image data based on the on-off time ratio, thereby controlling the light amount of the light beam substantially constant. A light quantity control method for a semiconductor light emitting device.

2. The method for controlling the amount of light of a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the bias current comprises a sum of a fixed bias current and an additional bias current that varies depending on an on / off time ratio.

This is applied to a light beam scanning device that scans a light beam and records an image. A predetermined range for obtaining an on / off time ratio of image data is defined as a scan line including predetermined image data, and image data on / off for each scan line is determined. 3. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein an off-time ratio is obtained prior to image recording of each scanning line, and a bias current determined by an on-off time ratio obtained for the scanning line is used during image recording of the scanning line. Element light quantity control method.

The predetermined image is applied to a light beam scanning device that scans a light beam and records an image, and is based on an on / off time ratio of image data within a predetermined range before and after the predetermined image data on the same scanning line. 3. The method for controlling the amount of light of a semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a bias current for outputting data is obtained.

While storing the image data of one scanning line in the line memory, a bias current for the scanning line is obtained from the image data, and a driving current for the image data stored in the line memory is output using the obtained bias current. 4. The method for controlling the amount of light of a semiconductor light emitting element according to claim 3, wherein the operation is repeated for each scanning line.

5. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a bias current to be used for a predetermined amount of read image data is obtained in advance and stored in a memory, and the bias current for the image data to be recorded is read from the memory and used. Element light quantity control method.

In a light amount control apparatus for a semiconductor light emitting element that emits a light beam that is controlled to be turned on / off based on image data, a drive current of the semiconductor light emitting element is corrected in order to correct a light amount change due to an on / off time ratio of the semiconductor light emitting element. A memory for storing an additional bias current to be added; a duty ratio detection unit for obtaining an on / off time ratio of image data from a predetermined range of image data; and an additional bias current corresponding to the obtained on / off time ratio of the memory. An additional bias current generator that is obtained using data, a pulse modulator that outputs a pulse current for turning on and off the semiconductor light emitting element based on the image data in the predetermined range, and the additional bias current And an adder that outputs a drive current of the semiconductor light emitting device by adding a bias current including Light quantity control device body light-emitting element.

8. The light quantity control device for a semiconductor light emitting element according to claim 7, wherein the semiconductor light emitting element is a semiconductor laser.

Light amount control apparatus for a semiconductor light emitting device according to claim 7 or 8 by scanning the light beam is applied to an optical beam scanning apparatus for recording an image.

A line memory for storing image data for one scanning line is provided, the duty ratio detecting unit obtains an on / off time ratio using image data read into the line memory, and the pulse modulating unit is stored in the line memory. The light quantity control device for a semiconductor light emitting element according to claim 9, wherein a pulse current is output using the image data.

A photodetector that detects the light amount of the light beam output from the semiconductor light emitting element near the head of the scanning line, and a pulse current control unit that controls the pulse current output by the pulse modulation unit so that the detected light amount is constant. The light quantity control apparatus of the semiconductor light-emitting element of Claim 9 or 10 provided.