JPH11138894A

JPH11138894A - 画像形成装置の光量制御回路

Info

Publication number: JPH11138894A
Application number: JP30551197A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Arisaka; 克巳有坂
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｓ／Ｎの良い動作点での電圧設定を実行し、
その設定電圧を利用してＳ／Ｎの悪い制御動作点での電
圧を求めることで、その動作点でＬＤを駆動しその出力
をより安定に制御する。【解決手段】発光素子１１及び受光素子１２と、受光
素子の検出値から発光素子の駆動電流を決める電圧を出
力する増幅手段と、増幅手段の出力値から発光素子の駆
動電流値を決める電流回路２２、２３と、受光素子の出
力で発光素子の駆動電流を制御するループを形成するス
イッチ手段とを有し、ドラム上の画像形成時に先立ち、
２つの制御電圧Ｖ_B、Ｖ_B2を設定する光量制御回路におい
て、制御動作時には、第１制御電圧での発光量に対し、
第２制御電圧での発光量はｋ倍（ｋ＜１）と設定し、画
像形成時には、第１制御電圧での光量にて発光素子を駆
動すると共に、第１、２の制御電圧の演算値を用い、第
２制御電圧と異なる光量にて発光素子を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式複写機
やレーザー・ビーム・プリンタに用いられる半導体レー
ザーやダイオードの光量制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真式複写機において、感光
ドラム上に潜像を生成する方法として、非常に細かい光
源例えば、レーザーダイオードをＯＮ／ＯＦＦしつつ、
ドラム上を走査することで、潜像形成を実現していた。
この光源は画像データに応じて、点灯、消灯するが、画
質を安定させるために、画像データでのＯＮ／ＯＦＦ動
作に先立って、光量を一定に保つよう制御している。そ
のために、発光量を検出し、その値からダイオードに与
える駆動電流を決めるという、いわゆる光量制御（ＡＰ
Ｃ＝Auto Power Control）を実施している。

【０００３】図５は、従来の光量制御装置である一構成
を示すブロック図である。

【０００４】図５で、１１はレーザーダイオード（以後
ＬＤと呼ぶ）、１２は光量検出のフォト・デテクタ（以
後ＰＤと呼ぶ）、１３は電流検出用の抵抗、１４は電流
検出用差動アンプ、１５は高利得のオペアンプ、１６、
１７は抵抗、１８、１９はオペアンプである。

【０００５】２０、２１は電流出力制御用のオペ・アン
プ、２２、２３は電流駆動用のトランジスタ、２４、２
５は抵抗、２６、２７は前記トランジスタ２２、２３か
らのレーザーを駆動する電流を切り換えるスイッチ、２
８、２９は電流切替時の負荷となる抵抗である。

【０００６】３０、３１はスイッチ、３２、３３は電圧
値を保持するためのコンデンサ、３４、３５は可変定電
圧発生回路、３６、３７、３８、３９は抵抗、４０、４
１は制御電圧比較用のオペアンプである。

【０００７】フォト・デテクタ１２のアノードはグラン
ドに接続され、カソードは電流検出用抵抗１３の一端に
接続されている。この抵抗１３のもう一方は電源に接続
されている。また、この抵抗の両端はそれぞれ、差動ア
ンプ１４の＋入力、−入力にも接続されている。差動ア
ンプ１４の出力は、オペアンプ１５の＋入力に接続され
ている。オペアンプ１５の−入力には抵抗１６と抵抗１
７の一端が接続され、抵抗１６のもう一端はグランド
に、抵抗１７のもう一端はオペアンプ１５の出力に接続
され、抵抗１６、１７の抵抗値Ｒ₁、Ｒ₂で定まる利得を
有する非反転アンプが構成されている。

【０００８】また、オペアンプ１４の出力はスイッチ３
０の一端に接続されていて、オペアンプ１５の出力はス
イッチ３１の一端に接続されている。スイッチ３０、３
１の他端は、それぞれコンデンサ３２、３３の一端に接
続され、これらコンデンサの他端は接地されている。こ
のスイッチ３０、３１は図示しない制御信号入力がＬの
とき開放され、Ｈのとき導通するものである。このスイ
ッチ３０、３１とコンデンサ３２、３３とでいわゆるサ
ンプル・ホールド回路が形成されている。

【０００９】これら、コンデンサ３２、３３は、それぞ
れ、オペアンプ１８、１９の＋入力にも接続されてい
る。これらオペアンプ１８、１９の−入力と出力とは、
それぞれ接続されていて、いわゆるボルテージ・フォロ
ワが形成されている。

【００１０】このオペアンプ１８、１９の出力は、それ
ぞれ、抵抗３６、３８の一端に接続されていて、抵抗３
６、３８の他端はそれぞれ、オペアンプ４０、４１の−
入力に接続されると共に、それぞれ、抵抗３７、３９が
接続されている。抵抗３７、３９の他端には、それぞれ
オペアンプ４０、４１の出力が接続されている。また、
オペアンプ４０、４１の＋入力には、それぞれ、可変定
電圧発生回路３４、３５の出力が接続されている。この
オペアンプ４０と抵抗３６、３７と可変定電圧発生回路
３４とで反転アンプが形成されている。また、オペアン
プ４１と抵抗３８、３９と可変定電圧発生回路３５とで
も反転アンプが形成されている。

【００１１】これら、オペアンプ４０、４１の出力は、
それぞれオペアンプ２０、２１の＋入力にも接続されて
おり、これらオペアンプ２０、２１の−入力には、それ
ぞれトランジスタ２２、２３のエミッタが接続されてい
る。また，オペアンプ２０、２１の出力はトランジスタ
２２、２３のベースに接続されている。トランジスタ２
２、２３のエミッタはそれぞれ、抵抗２４、２５の一端
にも接続されていて、それら抵抗のもう一端はどちらも
グランドに接続されている。また、トランジスタ２２、
２３のコレクタはそれぞれ、スイッチ２６、２７のコモ
ン端子Ｃに接続されている。このスイッチ２６、２７は
図示しない制御信号入力がＬのとき端子Ｃと端子Ａが導
通し、Ｈのとき端子Ｃと端子Ｂが導通するよう動作す
る。

【００１２】スイッチ２６、２７の選択端子Ａはそれぞ
れ、抵抗２８、２９に接続されていて、それら抵抗２
８、２９のもう一端は電源に接続されている。スイッチ
２６、２７のもう一つの選択端子Ｂはどちらもレーザー
ダイオード１１のカソードに接続されている。また、レ
ーザーダイオード１１のアノードは電源に接続されてい
る。

【００１３】次に、従来例の動作について説明する。

【００１４】まず、画像データによる発光素子のＯＮ／
ＯＦＦ動作の前に、一定発光量を決めるための２段階定
電圧制御について説明する。ここで、２段階とは、例え
ば画像形成装置での露光時と予熱している待機時の２点
のことを指すものである。

【００１５】まずスイッチ２６、２７、３０、３１の制
御信号がそれぞれ、Ｈ、Ｌ、Ｈ、Ｌとなる。そして、オ
ペアンプ２０、トランジスタ２２、抵抗２４で構成され
る定電流回路での電流がスイッチ２６を介して、ＬＤ１
１に流れ発光する。また、オペアンプ２１、トランジス
タ２３、抵抗２５で構成される定電流回路での電流は、
ＬＤ１１に流れることなく、抵抗２９を流れることにな
る。

【００１６】このときの光量ＬｕｘＢをＰＤ１２が検出
し、その検出光量に比例した電圧がオペアンプ１４より
出力され、コンデンサ３２にその電圧がセットされる。
そして、この電圧と可変定電圧発生回路３４の出力と
で、制御電圧Ｖ_Aが決定される。この制御電圧Ｖ_Aと抵抗
Ｒ_Bとで決まる電流がＬＤ１１に流れる。ここで、適正
な電流値になるよう、抵抗３６、３７の値が選択され、
また可変定電圧発生回路３４の出力電圧を調整する。

【００１７】次に、スイッチ２６、２７、３０、３１の
制御信号がそれぞれ、Ｌ、Ｈ、Ｌ、Ｈとなる。このと
き、オペアンプ２０、トランジスタ２２、抵抗２４で構
成される定電流回路の電流は、ＬＤに流れることなく、
抵抗２８を流れることになる。また、スイッチ３０が開
放されるので、コンデンサ３２は先述での設定値を保持
することになる。そして、オペアンプ２１、トランジス
タ２３、抵抗２５で構成される定電流回路での電流がス
イッチ２７を介して、ＬＤ１１に流れる。

【００１８】このときの光量ＬｕｘＤをＰＤ１２が検出
し、オペアンプ１５、抵抗１６、１７で構成される高利
得アンプにて増幅し、スイッチ３１が導通しているので
コンデンサ３３にその電圧がセットされる。そして、こ
の電圧と可変定電圧発生回路３５の出力とで、制御電圧
Ｖ_Cが決定される。この制御電圧Ｖ_Cと抵抗Ｒ_Dとで決ま
る電流がＬＤ１１に流れる。ここで、適正な電流値にな
るよう、抵抗３８、３９の値が選択され、また可変定電
圧発生回路３５の出力電圧を調整する。

【００１９】こうして、定電圧値Ｖ_B、Ｖ_Dを調整するこ
とで、ＬＤ１１が発光するときの光量（例えば画像形成
装置での露光時と予熱して待機時の光量）を２種類設定
できる。

【００２０】その後、画像データが到来するときには、
スイッチ３０、３１の制御信号がＬ、Ｌとなって、コン
デンサにセットされた電圧は前の値を保持する。そし
て、印画するときにはスイッチ２６、２７の制御信号を
Ｈ、Ｌにし、また印画しないときには制御信号をＬ、Ｈ
にして、ＬＤ１１への電流を切り換える。

【００２１】図６はＬＤの発光特性と動作点を示す図
で、上記各設定電圧Ｖ_B、Ｖ_Dでの電流Ｉ_B、Ｉ_Dにおける
発光量ＬｕｘＢ、ＬｕｘＤを示す。同図で、点Ｂが光量
ＬｕｘＢに制御されたときの動作点として、点Ｄが光量
ＬｕｘＤに制御されたときの動作点として、それぞれ示
してある。また、点Ｂ及びＤは各発光量ＬｕｘＢ、Ｌｕ
ｘＤを得ることのできる動作点でもある。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来例での手法は、Ｌ
Ｄの動作電流を、個別に２種類の設定値にて切り替えて
光量制御を実施している。なぜなら、図６に示すよう
に、ＬＤの発光特性は、途中から傾きが変化する非線形
な特性のため、この２種類の設定値に相当する定電圧回
路の出力値Ｖ_BおよびＶ_Dをそれぞれ独立に調整しなけれ
ばならないためである。

【００２３】ここで、出力値Ｖ_Dの系に関しては、その
検出値が微小ゆえ、高利得のアンプにて信号を増幅する
のだが、その高利得のアンプは、高利得がゆえに発振現
象等不安定になりやすく、その設定利得値の調整をも必
要になっているし、その調整も困難を極めていた。加え
て、この利得を調整すると、設定電圧をも再調整しなけ
ればならなくなり、そのため、かなりの調整時間を必要
としていた。

【００２４】さらに、この場合、検出する光量が微小な
ため、増幅後もＳ／Ｎが悪く、調整した後の設定値に誤
差を含む要因になっていて、実際の動作時には、所望の
動作を示さない場合がある。そのため、現実には、Ｖ_D
を所望より小さい値に設定していた。

【００２５】本発明の目的は、従来技術の上記欠点に鑑
み、従来のようにＳ／Ｎの悪い動作点での電圧設定を実
行することなく、Ｓ／Ｎの良い動作点での電圧設定を実
行し、その設定電圧を利用してＳ／Ｎの悪い動作点での
電圧を求め、その動作点でＬＤを駆動することで、発光
出力をより安定に制御することを可能とすることにあ
る。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、駆動電流に応じて発光量が増減する発
光素子と、該発光素子の発光量を検出する受光素子と、
該受光素子からの検出値から前記発光素子での駆動電流
を決定する電圧を出力する増幅手段と、該増幅手段から
出力される電圧値から前記発光素子の駆動電流値を決定
する電流回路と、前記受光素子からの出力を用いて前記
発光素子の駆動電流を制御するループを形成するスイッ
チ手段とを有し、ドラム上の画像形成時に先立ち、２つ
の制御電圧を設定する制御動作を可能としている画像形
成装置における光量制御回路において、制御動作時に
は、第１の制御電圧での発光量に対し、第２の制御電圧
での発光量はｋ倍（０＜ｋ＜１）と設定し、その後の画
像形成時には、２段階の光量として、第１の制御電圧で
の光量にて発光素子を駆動すると共に、第１の制御電圧
および第２の制御電圧との演算値を用い、第２の制御電
圧と異なる光量にて発光素子を駆動するものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。

【００２８】図１に本発明の実施形態１の光量制御回路
（ＡＰＣ）の構成を示すブロック図である。

【００２９】図１で、１１はレーザーダイオード（以後
ＬＤと呼ぶ）、１２は光量検出のフォト・デテクタ（以
後ＰＤと呼ぶ）、１３は電流検出用の抵抗、１４は電流
検出用差動アンプである。

【００３０】１８、１９はオペアンプ、２０、２１は電
流出力制御用のオペ・アンプ、２２、２３は電流駆動用
のトランジスタ、２４、２５は抵抗、２６、２７は前記
トランジスタからのレーザーを駆動する電流を切り換え
るスイッチ、２８、２９は電流切替時の負荷となる抵抗
である。

【００３１】３０、３１はスイッチ、３２、３３は電圧
値を保持するためのコンデンサ、３４、３５は可変定電
圧発生回路、３６、３７、３８、３９は抵抗、４０、４
１は制御電圧比較用のオペアンプである。

【００３２】４２、４３はオペアンプ、４４はスイッチ
である。

【００３３】フォト・デテクタ１２のアノードはグラン
ドＶに接続され、カソードは検出抵抗１３の一端に接続
されている。この抵抗１３のもう一方は電源に接続され
ている。また、この抵抗の両端はおのおの、差動アンプ
１４の＋入力、−入力にも接続されている。差動アンプ
１４の出力は、スイッチ３０、３１の一端に接続されて
いて、スイッチ３０、３１の他端はそれぞれコンデンサ
３２、３３の一端に接続されている。これらコンデンサ
の他端は接地されている。このスイッチ３０、３１は図
示しない制御信号入力がＬのとき開放され、Ｈのとき導
通するものである。このスイッチ３０、３１とコンデン
サ３２、３３とでいわゆるサンプル・ホールド回路が形
成されている。

【００３４】このコンデンサ３２、３３は、オペアンプ
１８、１９の＋入力にも接続されている。オペアンプ１
８、１９の−入力は、それぞれ、オペアンプ１８、１９
の出力が接続されていて、いわゆるボルテージ・フォロ
アを形成している。オペアンプ１８、１９の出力は、そ
れぞれ、抵抗３６、３８の一端に接続されていて、抵抗
３６、３８の他端はそれぞれ、オペアンプ４０、４１の
−入力に接続されると共に、それぞれ、抵抗３７、３９
が接続されている。抵抗３７、３９の他端には、それぞ
れオペアンプ４０、４１の出力が接続されている。ま
た、オペアンプ４０、４１の＋入力には、それぞれ、可
変定電圧発生回路３４、３５の出力が接続されている。
このオペアンプ４０と抵抗３６、３７と可変定電圧発生
回路３４とで反転アンプが形成されている。また、オペ
アンプ４１と抵抗３８、３９と可変定電圧発生回路３５
とでも反転アンプが形成されている。

【００３５】オペアンプ４０の出力は、オペアンプ２０
の＋入力にも接続すると共に、オペアンプ４２の＋入力
に接続されている。オペアンプ４１の出力は、スイッチ
４４の端子Ａに接続すると共に、オペアンプ４２の−入
力、オペアンプ４３の＋入力に接続している。オペアン
プ４２の出力はオペアンプ４３の−入力に接続されてい
て、オペアンプ４３の出力はスイッチ４４の端子Ｂに接
続されている。スイッチ４４の共通端子Ｃは、オペアン
プ２１の＋入力に接続されている。このスイツチ４４は
図示しない制御信号入力がＬのとき端子Ｃと端子Ａが導
通し、Ｈのとき端子Ｃと端子Ｂが導通するよう動作す
る。

【００３６】次に、オペアンプ２０の−入力には、トラ
ンジスタ２２のエミッタが接続されている。また，オペ
アンプ２０の出力はトランジスタ２２のベースに接続さ
れている。トランジスタ２２のエミッタは抵抗２４の一
端にも接続されていて、抵抗２４の他端は接地されてい
る。オペアンプ２１の−入力には、トランジスタ２３の
エミッタが接続されている。また，オペアンプ２１の出
力はトランジスタ２３のベースに接続されている。トラ
ンジスタ２３のエミッタは抵抗２５の一端にも接続され
ていて、抵抗２５の他端は接地されている。

【００３７】また、トランジスタ２２、２３のコレクタ
はそれぞれ、スイッチ２６、２７の共通端子Ｃに接続さ
れている。このスイッチ２６、２７は図示しない制御信
号入力がＬのとき端子Ｃと端子Ａが導通し、Ｈのとき端
子Ｃと端子Ｂが導通するよう動作する。スイッチ２６、
２７の選択端子Ａはそれぞれ、抵抗２８、２９に接続さ
れていて、それら抵抗２８、２９のもう一端は電源に接
続されている。スイッチ２６、２７のもう一つの選択端
子Ｂはどちらもレーザーダイオード１１のカソードに接
続されている。また、レーザーダイオード１１のアノー
ドは電源に接続されている。

【００３８】次に、第１実施形態の動作について説明す
る。

【００３９】まず、画像データによる発光素子のＯＮ／
ＯＦＦ動作の前に、２段階の一定発光量を決めるための
定電圧制御について説明する。

【００４０】まずスイッチ２６、２７、３０、３１、４
４の制御信号がそれぞれ、Ｈ、Ｌ、Ｈ、Ｌ、Ｌとなる。
そして、オペアンプ２０、トランジスタ２２、抵抗２４
で構成される定電流回路での電流がスイッチ２６を介し
て、ＬＤ１１に流れる。また、オペアンプ２１、トラン
ジスタ２３、抵抗２５で構成される定電流回路での電流
は、ＬＤ１１に流れることなく、抵抗２９を流れること
になる。ここで、スイッチ４４は端子Ｃと端子Ａが接続
されている。

【００４１】このときの光量ＬｕｘＢをＰＤ１２が検出
し、その検出光量に比例した電圧がオペアンプ１４より
出力され、コンデンサ３２にその電圧がセットされる。
そして、このセットされた電圧と可変定電圧発生回路３
４の出力Ｖ_Bとで、制御電圧Ｖ_Aが決定される。この制御
電圧Ｖ_Aと抵抗Ｒ_Bとで決まる電流Ｉ_BがＬＤ１１に流れ
る。ここで、電流Ｉ_Bが適正な電流値になるよう、抵抗
３６、３７の値が選択され、また可変定電圧発生回路３
４の出力電圧を調整する。こうして、ＬＤ１１が発光す
るときの光量を、定電圧値Ｖ_B、抵抗Ｒ_Bにて定めること
ができる。

【００４２】次に、スイッチ２６、２７、３０、３１、
４４の制御信号がそれぞれ、Ｌ、Ｈ、Ｌ、Ｈ、Ｌとなる
と、オペアンプ２０、トランジスタ２２、抵抗２４で構
成される定電流回路の電流は、ＬＤ１１に流れることな
く、抵抗２８を流れることになる。また、オペアンプ２
１、トランジスタ２３、抵抗２５で構成される定電流回
路での電流は、抵抗２９を流れることなく、ＬＤ１１に
流れる。

【００４３】そして、このときの光量ＬｕｘＢ２をＰＤ
１２が検出し、その検出光量に比例した電圧がオペアン
プ１４より出力され、コンデンサ３３に、その電圧がセ
ットされる。このとき、スイッチ３０はＯＦＦしている
ので、コンデンサ３２は先述での電圧をそのまま保持し
ている。

【００４４】そして、このコンデンサ３３にかかる電圧
と可変定電圧発生回路３５の出力Ｖ _B2とで、制御電圧Ｖ
_A2が決定される。この制御電圧Ｖ_A2と抵抗Ｒ_B2とで決ま
る電流Ｉ_B2がＬＤ１１に流れる。ここで、Ｉ_B2が適正な
電流値になるよう、抵抗３６、３７の値が選択され、ま
た可変定電圧発生回路３５の出力電圧Ｖ_B2を調整する。

【００４５】こうして、ＬＤ１１が発光するときの光量
を、定電圧値Ｖ_B2、抵抗Ｒ_B2にて定めることができる。
ここで、発光光量を先述の光量ＬｕｘＢの半分になるよ
うに定電圧Ｖ_B2、抵抗３８、３９の抵抗値を設定する。

【００４６】図２はＬＤの発光特性と動作点、発光動作
点を示す図で、上記各設定電圧Ｖ_B、Ｖ_B2での電流Ｉ_B、
Ｉ_B2における発光量ＬｕｘＢ、ＬｕｘＢ２を示す。同図
で、点Ｂが光量ＬｕｘＢに制御されたときの動作点とし
て、点Ｂ２が光量ＬｕｘＢ２に制御されたときの動作点
として、それぞれ示してある。また、点Ｂ及びＤは各発
光量ＬｕｘＢ、ＬｕｘＤを得ることのできる動作点であ
ることを示している。

【００４７】次に、画像データが到来するときには、ス
イッチ３０、３１、４４の制御信号がそれぞれ、Ｌ、
Ｌ、Ｈ、となる。このとき、コンデンサに至るスイッチ
３０、３１はＯＦＦしているため、コンデンサ３２、３
３は先程設定された電圧を保持していて、その電圧は、
先述の設定での電流値を流すための値となっている。

【００４８】ここで、スイッチ４４は端子ＣとＢが接続
されるので、オペアンプ４３の出力がオペアンプ２１の
＋入力に到来する。このとき、オペアンプ２１の＋入力
には、Ｖ_A2−（Ｖ_A−Ｖ_A2）＝Ｒ_B×Ｉ_B2−（Ｒ_B
×Ｉ_B−Ｒ_B×Ｉ_B2）に相当する電圧がかかる。ここで、Ｒ_B＝Ｒ_B2と設計す
れば、上記電圧はＲ_B2×（Ｉ_B2−（Ｉ_B−Ｉ_B2））＝Ｒ_B2×（２×Ｉ_B2−
Ｉ_B）となって、トランジスタ２３のコレクタには、ほぼ、Ｉ_B2−（Ｉ_B−Ｉ_B2）＝２×Ｉ_B2−Ｉ_B なる電流が流れることになる。この電流値は、図２にお
ける動作点Ｄにほぼ相当している。

【００４９】したがって、Ｓ／Ｎのよい動作点Ｂ２にて
制御ループをかけ、その後その点と異なる動作点Ｄにて
実際にはＬＤを駆動している。

【００５０】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。

【００５１】図３は本発明の実施形態２である光量制御
回路（ＡＰＣ）の構成を示すブロック図である。

【００５２】図３で、１１はレーザーダイオード（以後
ＬＤと呼ぶ）、１２は光量検出のフォト・デテクタ（以
後ＰＤと呼ぶ）、１３は電流検出用の抵抗、１４は電流
検出用差動アンプである。

【００５３】２０、２１は電流出力制御用のオペ・アン
プ、２２、２３は電流駆動用のトランジスタ、２４、２
５は抵抗、２６、２７は前記トランジスタからのレーザ
ーを駆動する電流を切り換えるスイッチ、２８、２９は
電流切替時の負荷となる抵抗である。４２、４３はオペ
アンプ、４４はスイッチである。

【００５４】５０は電圧増幅用のオペアンプ、５１、５
２は抵抗、５３はスイッチ、５４、５５は可変定電圧発
生回路、５６、５７は抵抗、５８はスイッチ、５９は制
御電圧比較用のオペアンプである。

【００５５】６０、６１はスイッチ、６２、６３は電圧
値を保持するためのコンデンサである。

【００５６】フォト・デテクタ１２のカソードは電源に
接続され、アノードは検出抵抗１３の一端に接続されて
いる。この抵抗１３のもう一方はグランドに接続されて
いる。また、この抵抗の両端はおのおの、差動アンプ１
４の＋入力、−入力にも接続されている。差動アンプ１
４の出力は、スイッチ５８の端子Ａに接続されると共に
オペアンプ５０の＋入力に接続されている。抵抗５１の
一端は接地されていて、その他端はオペアンプ５０の−
入力に接続されるとともに抵抗５２の一端にも接続され
ている。抵抗５２の他端にはオペアンプ５０の出力と接
続されている。これら、抵抗５１、５２とオペアンプ５
０で非反転アンプを形成している。

【００５７】また、オペアンプ５０の出力はスイッチ５
８の端子Ｂにも接続されていて、そのスイッチ５８の端
子Ｃは抵抗５６の一端に接続されている。可変定電圧発
生回路５４、５５の出力はおのおの、スイッチ５３の端
子Ａ、Ｂに接続されていて、スイッチ５３の端子Ｃはオ
ペアンプ５９の＋入力に接続されている。また、抵抗５
６の他端はオペアンプ５９の−入力に接続されるととも
に抵抗５７の一端にも接続されている。抵抗５７の他端
はオペアンプ５９の出力に接続されている。これら、オ
ペアンプ５９と抵抗５６、５７とで、反転アンプを形成
している。また、これら、スイッチ５３、５８は、図示
しない制御信号入力がＬのとき端子Ａと端子Ｃが導通
し、Ｈのときには端子Ｂと端子Ｃとが導通するものであ
る。

【００５８】さらに、オペアンプ５９の出力は、スイッ
チ６０、６１の一端に接続されている。スイッチ６０、
６１の他端はそれぞれコンデンサ６２、６３の一端に接
続されている。これらコンデンサの他端は接地されてい
る。このスイッチ６０、６１は図示しない制御信号入力
がＬのとき開放され、Ｈのとき導通するものである。こ
のスイッチ６０、６１とコンデンサ６２、６３とでいわ
ゆるサンプル・ホールド回路が２回路形成されている。

【００５９】コンデンサ６２の接地されていない一端
は、オペアンプ２０の＋入力にも接続すると共に、オペ
アンプ４２の＋入力に接続されている。コンデンサ６３
の接地されていない一端は、オペアンプ４２の−入力、
オペアンプ４３の＋入力、スイッチ４４の端子Ａに接続
している。オペアンプ４２の出力はオペアンプ４３の−
入力に接続されていて、オペアンプ４３の出力はスイッ
チ４４の端子Ｂに接続されている。スイッチ４４の共通
端子Ｃは、オペアンプ２１の＋入力に接続されている。
このスイッチ４４は図示しない制御信号入力がＬのとき
端子Ｃと端子Ａが導通し、Ｈのときには端子Ｂと端子Ｃ
とが導通するものである。

【００６０】次に、スイッチ２６、２７、４４と、オペ
アンプ２０、トランジスタ２２、抵抗２４で構成される
定電流回路と、オペアンプ２１、トランジスタ２３、抵
抗２５で構成される定電流回路及び抵抗２８、２９とＬ
Ｄ１１の動作は、第１実施形態の動作と同じであるの
で、ここではその説明を省略する。

【００６１】次に、第２実施形態の動作について説明す
る。

【００６２】まず、画像データによる発光素子のＯＮ／
ＯＦＦ動作の前に、２段階の一定発光量を決めるための
定電圧制御について説明する。

【００６３】まずスイッチ２６、２７、５３、５８、６
０、６１、４４の制御信号がそれぞれ、Ｈ、Ｌ、Ｌ、
Ｌ、Ｈ、Ｌ、Ｌとなる。そして、オペアンプ２０、トラ
ンジスタ２２、抵抗２４で構成される定電流回路での電
流がスイッチ２６を介して、ＬＤ１１に流れる。また、
オペアンプ２１、トランジスタ２３、抵抗２５で構成さ
れる定電流回路での電流は、ＬＤ１１に流れることな
く、抵抗２９を流れることになる。

【００６４】このときの光量ＬｕｘＢをＰＤ１２が検出
し、その検出光量に比例した電圧がオペアンプ１４より
出力される。スイッチ５３、５８は、どちらも、端子Ａ
が選択されるので、オペアンプ５９の＋入力には可変定
電圧発生回路５４の出力Ｖ_Bが、抵抗５６の一端にはオ
ペアンプ１４の出力が印加される。

【００６５】そして、スイッチ６０が導通、６１が開放
されているので、オペアンプ５９での反転アンプによる
出力電圧値Ｖ_Aがコンデンサ６２にセットされる。

【００６６】このセットされた値Ｖ_Aと抵抗ＲBとで決ま
る電流がＬＤ１１に流れる。ここで、適正な電流値Ｉ_B
になるよう、抵抗５６、５７の値が選択され、また可変
定電圧発生回路５４の出力電圧を調整する。こうして、
ＬＤ１１が発光するときの光量を、定電圧値Ｖ_B、抵抗
Ｒ_Bにて定めることができる。

【００６７】次に、スイッチ２６、２７、５３、５８、
６０、６１、４４の制御信号がそれぞれ、Ｌ、Ｈ、Ｈ、
Ｈ、Ｌ、Ｈ、Ｌとなる。そして、オペアンプ２１、トラ
ンジスタ２３、抵抗２５で構成される定電流回路での電
流がスイッチ２７を介して、ＬＤ１１に流れる。また、
オペアンプ２０、トランジスタ２２、抵抗２４で構成さ
れる定電流回路での電流は、ＬＤに流れることなく、抵
抗２８を流れることになる。

【００６８】そして、このときの光量ＬｕｘＢ２をＰＤ
が検出し、その検出光量に比例した電圧がオペアンプ１
４より出力され、オペアンプ５０と抵抗５１、５２で構
成される非反転アンプにて増幅後、スイッチ５８を介し
て、抵抗５６に印加される。また、スイッチ５３を介し
て、オペアンプ５９の＋入力には可変定電圧発生回路５
５の出力Ｖ_B2が印加される。

【００６９】そして、スイッチ６０が開放、６１が導通
しているので、オペアンプ５９と抵抗５６、５７で構成
される反転アンプにて増幅された電圧が、コンデンサ６
３のみにセットされる。このとき、スイッチ６０はＯＦ
Ｆしているので、コンデンサ６２は先述での電圧をその
まま保持している。このセットされた電圧Ｖ_A2はスイッ
チ４４を介してオペアンプ２１の＋入力に印加されるの
で、この制御電圧Ｖ_A2と抵抗Ｒ_B2とで決まる電流Ｉ_B2が
ＬＤ１１に流れる。ここで、Ｉ_B2が適正な電流値になる
よう、抵抗５６、５７の値が選択され、また可変定電圧
発生回路５５の出力電圧Ｖ_B2を調整する。こうして、Ｌ
Ｄが発光するときの光量を、定電圧値Ｖ _B2、抵抗Ｒ_B2に
て定めることができる。

【００７０】図４はＬＤの発光特性と動作点、動作点を
示す図で、上記各設定電圧Ｖ_B、Ｖ_B ₂での電流Ｉ_B、Ｉ_B2
における発光量ＬｕｘＢ、ＬｕｘＢ２を示す。同図で、
点Ｂが光量ＬｕｘＢに制御されたときの動作点として、
点Ｂ２が光量ＬｕｘＢ２に制御されたときの動作点とし
て、それぞれ示してある。また、点Ｂ及びＤは各発光量
ＬｕｘＢ、ＬｕｘＤを得ることのできる動作点であるこ
とを示している。

【００７１】ここで、抵抗５１の値と抵抗５２の値を同
じ値にしておくと利得が２倍になり、図上の動作点とし
て光量ＬｕｘＢが光量ＬｕｘＢ２の２倍の検出値である
ため、２倍の増幅後、スイッチ５８の端子Ｃでは、ほぼ
同じ電圧値になる。したがって、オペアンプ５９の増幅
動作点として、近い点をとることができるため、増幅ア
ンプとしてオペアンプ５９、抵抗５６、５７を共通に利
用できる。

【００７２】次に、画像データが到来するときには、ス
イッチ５３、５８、６０、６１、４４の制御信号がそれ
ぞれ、Ｌ、Ｌ、Ｌ、Ｌ、Ｈとなる。このとき、コンデン
サ６２、６３に至るスイッチ６０、６１はＯＦＦしてい
るため、コンデンサ３２、３３はそれぞれ先程設定され
た電圧を保持していて、その電圧は先述の設定での電流
値を流すための値となっている。ここで、スイッチ４４
は端子ＣとＢが接続されるので、オペアンプ４３の出力
がオペアンプ２１の＋入力に到来する。このとき、オペ
アンプ２１の＋入力に設定される電圧は、Ｖ_A2−（Ｖ_A−Ｖ_A2）＝Ｒ_B×Ｉ_B2−（Ｒ_B×Ｉ_B−Ｒ_B×
Ｉ_B2）に相当する電圧がかかる。ここで、Ｒ_B＝Ｒ_B2と設計す
れば、上記電圧はＲ_B2×（Ｉ_B2−（Ｉ_B−Ｉ_B2））＝Ｒ_B2×（２×Ｉ_B2−
Ｉ_B）となって、トランジスタ２３のコレクタには、ほぼ、Ｉ_B2−（Ｉ_B−Ｉ_B2）＝２×Ｉ_B2−Ｉ_B なる電流が流れることになる。この電流値は、図４にお
ける動作点Ｄにほぼ相当している。

【００７３】したがって、Ｓ／Ｎのよい動作点Ｂ２にて
制御ループをかけ、その後その点と異なる動作点Ｄにて
実際にはＬＤを駆動している。

【００７４】

【発明の効果】前述のように、本発明によれば、Ｓ／Ｎ
の良い範囲内で２つの動作点として、第１の動作点の制
御光量に対し、第２の動作点の制御光量を係数倍に、例
えば０．５倍と設定し、そのときの光量を定める制御電
圧をそれぞれ決定することによって、実際のＬＤを発光
駆動させる画像形成時には、第１の制御電圧での光量に
て発光素子を駆動すると共に、Ｓ／Ｎの悪い動作点での
制御電圧としては、第１、第２の制御電圧からの演算値
を用いてＬＤを駆動するので、従来のＳ／Ｎの悪いＰＤ
動作点での制御電圧を用いるのに比べ、その出力をより
安定に制御することを可能とし、また不安定な高利得ア
ンプを必要することなく実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の光量制御装置の構成を示すブロ
ック図

【図２】第１実施形態のＬＤの発光特性と動作点、発光
動作点を示すグラフ

【図３】第２実施形態の光量制御装置の構成を示すブロ
ック図

【図４】第２実施形態のＬＤの発光特性と動作点、発光
動作点を示すグラフ

【図５】従来の光量制御装置である構成の一例を示すブ
ロック図

【図６】従来例のＬＤの発光特性とその発光（制御）動
作点を示すグラフ

【符号の説明】

１１ＬＤ（レーザーダイオード）１２ＰＤ（フォト・デテクタ）１４差動アンプ１８、１９ＯＰ（オペアンプ）２０、２１ＯＰ（オペアンプ）２２、２３トランジスタ２６、２７スイッチ３０、３１スイッチ３２、３３コンデンサ３４、３５可変定電圧発生回路３６〜３９抵抗４０、４１電圧比較器４２、４３ＯＰ（オペアンプ）４４スイッチ５０ＯＰ（オペアンプ）５１、５２抵抗５３スイッチ５４、５５可変定電圧発生回路５６、５７抵抗５８スイッチ５９電圧比較器６０、６１スイッチ６２、６３コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動電流に応じて発光量が増減する発光
素子と、該発光素子の発光量を検出する受光素子と、該
受光素子からの検出値から前記発光素子での駆動電流を
決定する電圧を出力する増幅手段と、該増幅手段から出
力される電圧値から前記発光素子の駆動電流値を決定す
る電流回路と、前記受光素子からの出力を用いて前記発
光素子の駆動電流を制御するループを形成するスイッチ
手段とを有し、ドラム上の画像形成時に先立ち、２つの
制御電圧を設定する制御動作を可能としている画像形成
装置における光量制御回路において、制御動作時には、第１の制御電圧での発光量に対し、第
２の制御電圧での発光量はｋ倍（０＜ｋ＜１）と設定
し、その後の画像形成時には、２段階の光量として、第１の
制御電圧での光量にて発光素子を駆動すると共に、第１
の制御電圧および第２の制御電圧との演算値を用い、第
２の制御電圧と異なる光量にて発光素子を駆動すること
を特徴とする画像形成装置の光量制御回路。
【請求項２】駆動電流に応じて発光量が増減する発光
素子と、該発光素子の発光量を検出する受光素子と、該
受光素子からの検出値から前記発光素子での駆動電流を
決定する電圧を出力する増幅手段と、該増幅手段から出
力される電圧値から前記発光素子の駆動電流値を決定す
る電流回路と、前記受光素子からの出力を用いて前記発
光素子の駆動電流を制御するループを形成するスイッチ
手段とを有し、ドラム上の画像形成時に先立ち、２つの
制御電圧を設定する制御動作を可能としている画像形成
装置における光量制御回路において、制御動作時には、第１の制御電圧での発光量に対し、第
２の制御電圧での光量は０．５倍と設定し、その後の画像形成時には、２段階の光量として、第１の
制御電圧での光量にて発光素子を駆動すると共に、第１
の制御電圧および第２の制御電圧との演算値を用い、第
１の制御時電流Ｉ_Bと第２の制御時電流Ｉ_B2とから２×Ｉ_B2−Ｉ_B なる値の駆動電流で発光素子を駆動することを特徴とす
る画像形成装置の光量制御回路。
【請求項３】受光素子からの検出電圧を保持するサン
プル・ホールド回路を有することを特徴とする請求項１
に記載の画像形成装置の光量制御回路。
【請求項４】受光素子からの検出電圧を保持するサン
プル・ホールド回路を有することを特徴とする請求項２
に記載の画像形成装置の光量制御回路。
【請求項５】発光素子の駆動電流と比例する電圧を保
持するサンプル・ホールド回路を有することを特徴とす
る請求項１に記載の画像形成装置の光量制御回路。
【請求項６】受光素子からの検出電圧を保持するサン
プル・ホールド回路を有することを特徴とする請求項２
に記載の画像形成装置の光量制御回路。
【請求項７】発光素子の駆動電流と比例する電圧を保
持するサンプル・ホールド回路を有することを特徴と
し、検出電圧から制御電圧を生成する増幅手段を全制御
時で兼用することを特徴とする請求項１に記載の画像形
成装置の光量制御回路。
【請求項８】受光素子からの検出電圧を保持するサン
プル・ホールド回路を有することを特徴とし、検出電圧
から制御電圧を生成する増幅手段を全制御時で兼用する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置の光量
制御回路。
【請求項９】請求項７に記載の光量制御回路におい
て、検出電圧から制御電圧を生成する増幅手段の前段
に、１／ｋ倍の増幅手段を設けることを特徴とする画像
形成装置の光量制御回路。
【請求項１０】請求項８に記載の光量制御回路におい
て、検出電圧から制御電圧を生成する増幅手段の前段
に、１／ｋ倍の増幅手段を設けることを特徴とする画像
形成装置の光量制御回路。