JP4655457B2 - 光量制御装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子の駆動制御に関し、特にレーザゼログラフィにその光源として用いられるレーザ素子の駆動に用いて好適な光量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ素子を光源とするレーザゼログラフィの分野では、より高解像度化、より高速化の要求が強くなってきている。入力画像データに応じてレーザ素子の駆動をオン／オフ制御する速度（以下、変調速度と記す）には限度がある。レーザ光のビーム数を１本とした場合には、主走査方向の解像度のみならず、副走査方向の解像度をも上げようとすると、変調速度が犠牲にならざるを得ない。したがって、変調速度を上げずに副走査方向の解像度を上げるためには、レーザ光のビーム数を増すしかない。レーザ光のビーム数を例えば４本にした場合は、変調速度が１本の場合と同じと仮定すると、主走査・副走査方向の解像度を２倍に向上できる。
【０００３】
レーザゼログラフィにその光源として用いられる半導体レーザは、レーザ光が活性層と平行な方向に取り出される構造の端面発光型レーザ素子（以下、端面発光レーザと記す）と、レーザ光が活性層に垂直な方向に取り出される構造の面発光型レーザ素子（以下、面発光レーザと記す）とに大別される。従来、レーザゼログラフィでは、レーザ光源として一般的に端面発光レーザが用いられていた。
【０００４】
しかしながら、レーザ光のビーム数を増やすという観点からすると、端面発光レーザは技術的に難しいとされており、構造上、端面発光レーザよりも面発光レーザの方がレーザ光のビーム数を増やすのに有利である。このような理由から、近年、レーザゼログラフィの分野において、より高解像度化、より高速化の要求に応えるために、レーザ光源として、多数のレーザ光ビームを出射可能な面発光レーザを用いた装置の開発が進められている。
【０００５】
ところで、半導体レーザの駆動装置では、当該半導体レーザの光量を受光器で検出し、その検出光量に基づいて自動的に光量制御を行う自動光量制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）回路が用いられる。この光量制御に当たっては、面発光レーザの場合、レーザ光を活性層に垂直な方向に出射するという構造上の制約から、ハーフミラーを含む光学系によって出射光の一部を分離し、この分離した光をモニタ光として受光器に入射させることによって面発光レーザの光量を検出する構成が採られている。
【０００６】
このように、面発光レーザ、光学系および受光器の各素子がアセンブリされた構成となっていると素子相互の位置精度が悪く、そのような状況下でモニタ光を確実に受光できるようにするには受光器の受光面積を大きく設定する必要があるため、受光器の寄生容量が非常に大きくなる。このため、受光器の検出出力を受けて光量制御を行う回路系では、受光器の検出出力を低インピーダンスで受けないと、光量制御に必要な応答性を確保できない。
【０００７】
しかも、面発光レーザの場合は、面発光レーザと受光器との間にハーフミラーを含む光学系が介在するなどの理由によって受光器の出力電流（光電流）自体が非常に小さく、端面発光レーザの受光電流が１００μＡ程度であるのに対して数μＡ程度の微弱電流である。このような微弱な光電流を低い抵抗値の負荷で電圧に変換すると、面発光レーザの光量検出電圧は端面発光レーザと比較して二桁小さくなってしまい、このあとの差動増幅器のゲインだけでは自動光量制御に必要な負帰還時のゲインが不足し光量制御の精度が低下する。
【０００８】
ところで、光電流を増幅する回路として、複数の演算増幅器を多段に接続する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。多段に接続するのは、高速性を維持しながら高いゲインを得るためである。
【０００９】
また、特許文献２には、カレントミラー回路で電流を増幅する方式が開示されている。原理的には、出力インピーダンスを上げて出力寄生容量を抑えることができれば、一段で高いゲインを得ることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５９−９０２４２号公報
【特許文献２】
特開平８−２９３７４２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に係る従来技術には以下のような課題がある。多段接続すると一段で必要なゲインを得る場合と比較し、初段アンプのオフセットが次段アンプに増幅され入力されるため、何らかのオフセット調整が必要となる。
【００１２】
また、特許文献２に係る従来技術には以下のような課題がある。
【００１３】
相殺誤差の問題：カレントミラー回路は電流が小さいと応答性が低下するため、特許文献２ではバイアス電流を受光電流に加算して流し、カレントミラー回路で電流を増幅した後加算したのと同じ大きさの電流を減算することで、増幅された光電流を取り出しバイアス電流に無関係に増幅された電流のみを取り出すようにしている。しかし、実際には、電流の増幅率が大きいほどバイアス電流を加算し増幅後、その後にバイアス電流のみ増幅した電流を減算した時の相殺誤差も大きくなる。相殺誤差が大きくなれば、増幅した光電流に誤差電流が含まれるため、次段の差動増幅する場合にオフセットがのり、最悪ダイナミックレンジを越えて動作不能になる。
【００１４】
最大電流の問題：また、トランジスタのサイズ当りに流す電流（ＭＯＳであれば長さに対する幅の比あたり、バイポーラならエミッター面積あたり）には最適値があり、小さすぎると閾値電圧ばらつきやノイズの問題が顕在化し、逆に大きすぎる電圧降下が大きくなりダイナミックレンジが取れず設計を難しくする。
【００１５】
最適入力インピーダンスの問題：寄生容量が大きい受光器からの光電流を高速に検出するには低いインピーダンスで受ける必要があるが、例えばカレントミラーで受ける場合を考えると低いインピーダンスで受けるためにトランジスタサイズを大きくし、かつバイアス電流を増やさなければならないが、この結果カレントミラーの入力寄生容量が増大し、また入力インピーダンスを下げるため重畳したバイアス電流が後段回路におけるＤＣオフセット精度を低下させる。このため受光器の寄生容量と光電流に応じカレントミラーの入力インピーダンスには最適値があり、受光器の寄生容量に応じて受光器出力が接続されるカレントミラー回路のトランジスタのサイズとバイアス電流を変更できることが望ましい。ところが、特許文献２に記載の技術では、カレントミラー回路に含まれるトランジスタすべてのサイズを同じ比率で変更しなければならず、カレントミラーの相対精度を確保するためトランジスタレイアウトを中心対称性を失わずにレイアウトするのが非常に困難である。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オフセット誤差が少なく大きなダイナミックレンジを有する光量制御装置を提供することにある。
【００１７】
本発明は、請求項１に記載のように、発光素子からの光を受光する受光素子であって、該受光素子からの入力信号を増幅する第１の増幅手段と、前記発光素子がオフのときに、前記第１の増幅手段の入力に第１の補償電流を与える第１の補償電流源と、前記第１の増幅手段で生じるオフセットを除去するために、前記第１の増幅手段の主要部と共通構成の主要部を持ち、無入力信号を増幅する第２の増幅手段と、前記第２の増幅手段の入力に第２の補償電流を与える第２の補償電流源と、第１及び第２の増幅手段の出力信号に基づいて自動光量制御のための制御信号を生成する誤差増幅手段と、前記誤差増幅手段の出力信号に基づいて前記発光素子を駆動する駆動手段と、を具備し、前記第１及び第２の補償電流は、目標光量に対応する前記受光素子からの受光電流に等しい値を有し、前記主要部は、入力インピーダンスより高いインピーダンスに変換する変換手段と、該変換手段の出力を電流増幅する電流増幅手段とを含み、前記変換手段は、入力インピーダンスを所定の自動光量制御時間Ｔｏ／前記発光素子の浮遊容量Ｃｏで定められるインピーダンスより小さくし、前記変換手段及び前記電流増幅手段は、バイアス電流を流すバイアス電流源と、該バイアス電流が入力側に重畳されるカレントミラー回路とを含み、前記電流増幅手段のバイアス電流は、前記電流増幅手段のカレントミラー回路の増幅度に応じて定められることを特徴とする光量制御装置である。第２の増幅手段は前記第１の増幅手段の主要部と共通構成の主要部を持っているので、第１及び第２の増幅手段の出力信号にそれぞれ含まれるオフセットは同様であり、これらの出力信号に基づいて自動光量制御のための制御信号を生成することで、第１の増幅手段で生じるオフセットを除去することができる。また、入力インピーダンスを所定の自動光量制御時間Ｔｏ／前記発光素子の浮遊容量Ｃｏで定められるインピーダンスより小さくするという条件を満足することで、駆動を高速に行うことができる。さらに、カレントミラー回路にバイアス電流を供給することで、カレントミラー回路の入力インピーダンスを下げることができ、応答性を向上させることができる。さらに、カレントミラー回路の増幅度に応じたバイアス電流を設定しているため、カレントミラー回路を最適な状態で動作させることができ、誤差を少なく大きなダイナミックレンジを確保することができる。
【００２１】
上記光量制御装置において、前記電流増幅手段のカレントミラー回路は、制御電位が与えられる制御端子を持つ入力側のトランジスタと、該入力側のトランジスタの制御端子と共通に接続される制御端子を持ち、互いに並列に接続される複数の出力側のトランジスタと、該複数の出力側のトランジスタに共通に直列に接続される電流源とを含み、電流増幅手段の増幅度は複数の出力側のトランジスタの数で決定される構成とすることができる。出力側のトランジスタの数に応じてカレントミラー回路の増幅度を簡単に変更することができる。
【００２２】
上記光量制御装置において、前記複数のトランジスタにそれぞれ直列に接続されるスイッチ手段と、第２の増幅手段における電流増幅手段のカレントミラー回路の出力電圧に基づいて、第１及び第２の増幅手段における前記電流増幅手段のバイアス電流源の制御端子の電位を制御する制御手段とを具備し、増幅度に応じて選択すべき出力側のトランジスタに対応した前記スイッチ手段が外部制御信号に基づいて制御される構成とすることができる。出力側のトランジスタの数を外部から変更できるので、カレントミラー回路の増幅度を簡単に変更することができる。
【００２３】
上記構成において、前記複数の出力側のトランジスタの増幅度に関するパラメータが等しい構成とすることができる。パラメータが等しい構成なので、増幅度を精度良くかつ容易に変更・設定することができる。
【００２４】
上記構成において、前記複数の出力側のトランジスタがユニポーラトランジスタであり、前記増幅度に関するパラメータがチャネルの幅とチャネルの長さとの比である構成とすることができる。
【００２５】
上記光量制御装置において、前記第１及び第２の増幅手段は、各出力に個別の負荷を持ち、各出力は誤差増幅手段の差動入力に接続される構成とすることができる。
【００２６】
上記光量制御装置において、前記第１及び第２の増幅手段の出力は誤差増幅手段の差動入力に接続され、かつ差動入力間に共通の負荷を持つ構成とすることもできる。
【００２７】
上記光量制御装置において、前記第１の増幅手段は、前記入力信号を入力とする第１のカレントミラー回路と、該第１のカレントミラー回路の出力電流を増幅する第２のカレントミラー回路とを有する構成とすることができる。２つのカレントミラー回路を用いているため、トランジスタサイズに応じた増幅度の設定とバイアス電流とを容易に設定・変更できることができる。
【００２８】
上記光量制御装置において、前記第１の増幅手段は前記入力信号と第１のバイアス電流とに応じた出力を有し、前記第２の増幅手段は前記第１のバイアス電流と同じ大きさの第２のバイアス電流に応じた一定の出力を有し、これら２つの出力の差に相当する出力を前記誤差増幅手段が出力する構成とすることができる。
これにより、オフセット誤差なく大きなダイナミックレンジを得ることができる。
【００２９】
上記構成において、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段の出力が一定レベル以下に維持されるように、前記第１及び第２のバイアス電流の値が設定されていることが好ましい。バイアス電流の設定により、出力レベルを容易に制御することができる。
【００３０】
上記光量制御装置において、前記第１及び第２の補償電流源に代えて、基準電流源から流れる基準電流に第３の補償電流を加算する第３の補償電流源を設け、前記第３の補償電流源をオン、オフすることで目標光量を変える際に、前記第３の補償電流を前記基準電流に対し一定比率に設定した構成とすることができる。補償電流を基準電流に対し一定比率に設定することで、目標光量とは異なる光量（例えば、目標光量よりも一定比率低い光量）が必要になった場合でも、補償電流を基準電流に対し一定比率に設定することで、容易に補償電流値を設定することができる。
【００３１】
上記発明において、前記第３の補償電流源のオン、オフが差動トランジスタなどの双投スイッチで行われ、かつオフ時にはオフとなった第３の補償電流源の出力がオフとなる前とほぼ同じ電位である構成とすることができる。これにより、補償電流源のオン、オフの際に発生するノイズを減らすことができる。
【００３２】
本発明はまた、請求項１４に記載のように、複数の発光素子と、感光体と、前記複数の発光素子からの光ビームを感光体上に照射するための光学系と、前記複数の発光素子の光量を制御する光量制御装置とを有し、該光量制御装置は上記のように構成されている画像形成装置である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る光量制御装置の全体構成を示す図である。光量制御装置は、増幅器である電流アンプ３００、電流アンプ３００の負荷５００Ｗ、５００Ｄ、ＡＰＣ回路６００、駆動部１００及び受光器１１を有する。
光量制御装置は、後述する発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の発光光量を目標光量になるように自動的に制御する機能を持つ。
【００３４】
駆動部１００は、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２を駆動する。図１では便宜上２つの発光素子ＬＤ１、ＬＤ２のみを示しているが、実際には複数の発光素子が駆動部１００に接続されている。発光素子ＬＤ１、ＬＤ２は例えば面発光ダイオード（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）である。受光器１１が複数の発光素子ＬＤ１、ＬＤ２に共通に設けられている。受光器１１は例えばフォトダイオードからなり、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２から発せられる光を受光し、その光量に応じた光電流を出力ラインＬ上に出力する。出力ラインＬには、受光器１１の寄生容量（主に、フォトダイオードの空乏層容量）Ｃｏが存在する。
【００３５】
電流アンプ３００は受信信号増幅器として機能するもので、２つの増幅部３００Ｗと３００Ｄとを有する。増幅部３００Ｗは出力ラインＬに接続され、増幅部３００Ｄはダミーアンプとして機能する。増幅部３００Ｄは、電源ＶＤＤに接続された電流源３３２から電流Ｉ１を受け取り、対応する出力電流を負荷５００Ｄに供給する。電流Ｉ１は目標光量に対応する受光器１１からの受光電流に等しい値を持つ。以下、電流Ｉ１を補償電流という。増幅部３００Ｗの入力には、電源ＶＤＤに接続された電流源３３１から、スイッチＳＷＰにより発光素子ＬＤ１、ＬＤ２がオフの時は補償電流Ｉ１が与えられ、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の少なくとも１つがオンしている時は受光器１１から受光電流が与えられる。これによって出力ラインＬの電位変動が抑えられＡＰＣの収束性が向上する。増幅部３００Ｗは、入力に対応した出力電流を負荷５００Ｗに供給する。増幅部３００Ｗと３００Ｄとは相似構成（実質部分が同一）である。従って、これらの出力電流を受けるＡＰＣ回路（差動増幅器）６００は、それぞれに含まれるオフセット電流が等しいので相殺することができる。ＡＰＣ回路６００はこのようにしてオフセット電流を相殺した上で、光電流と基準電流との差に応じた出力電圧を発生する。
【００３６】
スイッチ１１０とコンデンサＣ１１１、Ｃ１１２はサンプルホールド回路を構成する。発光素子ＬＤ１の駆動時に、スイッチ１１０がコンデンサＣ１１１側に切り替ることで、ＡＰＣ回路６００で検出された誤差電圧がコンデンサＣ１１１にホールドされる。同様に、発光素子ＬＤ２の駆動時に、スイッチ１１０がコンデンサＣ１１２側に切り替ることで、ＡＰＣ回路６００で検出された制御電圧がコンデンサＣ１１２にホールドされる。駆動回路１１３1、１１３2は発光素子ＬＤ１、ＬＤ２を駆動する駆動部１００を構成する。コンデンサＣ１１１とＣ１１２、更にはスイッチ１１０を含めて駆動部１００と定義しても良い。駆動回路１１３1、１１３2は、コンデンサＣ１１１、Ｃ１１２のホールド電圧に応じて発光素子ＬＤ１、ＬＤ２をそれぞれ駆動する。駆動回路１１３1、１１３2の各々と発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の各々の間には、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２を駆動するタイミングでオン（閉）状態になるスイッチ１１４1、１１４2が設けられている。
【００３７】
以上の通り、図１に示す光量制御装置は、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２と、発光素子からの光を受光する受光器１１と、受光器１１からの入力信号を増幅する第１の増幅部３００Ｗと、第１の増幅部３００Ｗで生じるオフセットを除去するために、第１の増幅部３００Ｗの主要部と共通構成の主要部を持ち、無入力信号を増幅する第２の増幅部３００Ｄ手段と、第１及び第２の増幅部３００Ｗ、３００Ｄの出力信号に基づいて自動光量制御のための制御信号を生成する誤差増幅手段として機能するＡＰＣ回路６００と、この出力信号に基づいて発光素子ＬＤ１、ＬＤ２を駆動する駆動部１００とを具備する。
【００３８】
増幅部３００Ｗはインピーダンス変換回路３１１Ｗ、バイアス電流Ｉ２の電流源３１２Ｗ、基準電流Ｉ１の電流源３１３Ｗ、増幅率ｎの電流増幅回路３１４Ｗ及び、電流ｎ×Ｉ２の電流源３１５Ｗを有する。同様に、増幅部３００Ｄはインピーダンス変換回路３１１Ｄ、バイアス電流Ｉ２の電流源３１２Ｄ、基準電流Ｉ１の電流源３１３Ｄ、増幅率ｎの電流増幅回路３１４Ｄ及び、電流ｎ×Ｉ２の電流源３１５Ｄを有する。つまり、増幅部３００Ｄは増幅部３００Ｗと同様な又は相似の構成を持つ。
【００３９】
インピーダンス変換回路３１１Ｗ、３１１Ｄは入力を低インピーダンスで受け、高インピーダンスで出力する回路で、このインピーダンス変換により応答性良く、高速動作が可能になる。本実施形態では、後述するように、カレントミラー回路でインピーダンス変化回路３１１Ｗ、３１１Ｄを形成している。カレントミラー回路にバイアス電流Ｉ２を与えているため、入力インピーダンスを十分小さく設定することができる。この結果、インピーダンス変換回路３１１Ｗは、出力ラインＬからの光電流を低インピーダンスで受け、高インピーダンスで出力することができる。
【００４０】
増幅部３００Ｗ、３００Ｄのインピーダンスの設定は、より特定すれば、インピーダンス変換部３１１Ｗ、３１１ｄの入力インピーダンスを所定の自動光量制御時間Ｔｏ／前記発光素子の浮遊容量Ｃｏで定められるインピーダンスより小さくすることが好ましい。面発光レーザの光量制御では、面発光レーザのパッケージ内に光量制御用の受光器を装着できず、外部に設置するため受光面積を大きくしなければならない。このため受光器の出力容量は受光面積に比例し増大する。一方、光量制御はレーザビームの走査エリアのうち画像領域を除く期間におこなわなければならず（後述の図１１参照）、時間の制約がある。特に、面発光レーザのように多数のレーザを順に光量制御するような場合に、１ビーム当たりに許容される時間は短い。例えば解像度２４００ＤＰＩで紙送り速度を４０インチ／ｓｅｃとし、ビーム数を３２とした場合、レーザビームの走査期間は３２／（２４００＊４０）＝３３３μｓｅｃとなる。画像有効エリアをこのうち６０％とすると４０％を光量制御にあてることができ、その時間は１３３μｓｅｃとなる。たとえば二つのレベルの光量制御を３２ビーム実施すると、１ビームの１回当たりの光量制御に許される時間は１３３／３２＊２＝やく２μｓｅｃとなる。このことから電流アンプ３００Ｗ、３００Ｄの応答時定数は少なくとも２μｓｅｃよりも短くなければ２μｓｅｃ以内に光量制御は終了しない。受光器１１の出力容量にはフォトダイオードの浮遊容量以外にも配線の容量も含まれる。フォトダイオードの浮遊容量は、１ｃｍ角程度の受光面積であれば十分なバイアス電圧をかけて空乏層容量を減らしても１００ｐＦ程度あり、配線容量も数１０ｃｍ引き回すと１０ｐＦ程度になる。おおまかに総和を１００ｐＦとし、インピーダンス変換回路３００Ｄ、３００Ｗの入力インピーダンスをＲとすると、入力の浮遊容量と入力インピーダンスからなる時定数は１００ｐＦ×Ｒとなり、これがすくなくとも２μｓｅｃよりも小さくないと２μｓｅｃ以内に光量制御は収束しない。したがって少なくとも１００ｐＦ×Ｒ＜２μｓｅｃという条件が導かれ、これよりＲ＜２μｓｅｃ／１００ｐＦ（寄生容量）という条件が導かれる。
【００４１】
インピーダンス変換回路３１１Ｗの出力とグランドとの間には、基準電流Ｉ１の電流源３１３Ｗが設けられ、電流源３３１が供給する補償電流Ｉ１又は受光電流を差し引いている。インピーダンス変換回路３１１Ｄの出力とグランドとの間にも、同様の目的で、補償電流Ｉ１の電流源３１３Ｄが設けられ、電流源３３２が供給する補償電流Ｉ１を差し引いている。また、電源ＶＤＤとインピーダンス変換回路３１１Ｗの入力との間には、補償電流Ｉ１よりも大きな電流（バイアス電流）Ｉ２の電流源３１２Ｗが接続されている。インピーダンス変換回路３１１Ｗの入力電流に電流源３１２Ｗからのバイアス電流Ｉ２が加算され、インピーダンスが変換される。電流増幅回路３１４Ｗはカレントミラー回路で形成されており、トランジスタサイズに応じた増幅率ｎを有する。つまり、電流増幅回路３１４Ｗは光電流とバイアス電流Ｉ２をｎ倍した電流を出力する。電流増幅回路３１４Ｗの出力端子とグランドとの間に接続された電流源３１５Ｗは、出力電流からｎ×Ｉ２の電流を差し引く。増幅部３００Ｄも同様に構成されており、同一の相殺誤差に対応する出力電流が負荷５００Ｄに流れることで発生する電圧が基準電圧としてＡＰＣ回路６００の非反転端子に与えられる。相殺誤差はアンプ６００の入力で等しく発生するのでキャンセルされる。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、カレントミラー回路で形成されるインピーダンス変換回路３１１Ｗ、３１１Ｄに補償電流Ｉ１とバイアス電流Ｉ２を加え、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２をオン、オフした際の受光器１１の出力ラインＬ上の電圧変動を抑制すると共に、インピーダンス変換回路３１１Ｗの入力インピーダンスを低くし応答性を向上している。また、電流アンプ３００は２つの増幅部３００Ｗ、３００Ｄを有し、増幅部３００Ｄはバイアス電流Ｉ２に応じた一定の出力を有し、増幅部３００Ｗは受光信号とバイアス電流Ｉ２とに応じた出力を有し、ＡＰＣ回路６００はこれら２つの出力の差に相当する差動誤差信号を出力するので、オフセット電流を相殺することができる。
【００４３】
図２は、図１の詳細な回路構成を示す図である。なおここでは簡略化のため電流源３３２と３１３Ｄは略しているが、バイアス電流Ｉ２に比し補償電流Ｉ１が小さい場合、精度低下は小さく簡略化による影響は小さい。インピーダンス変換回路３１１ＷはトランジスタＱ１１とＱ１２からなるカレントミラー回路である。トランジスタＱ１１とＱ１２のサイズは１：１である。同様に、インピーダンス変換回路３１１ＤはトランジスタＱ１５とＱ１６からなるカレントミラー回路である。トランジスタＱ１５とＱ１６のサイズは１：１である。カレントミラー回路の入力を構成するトランジスタＱ１１のドレインにはスイッチＳＷＰを通り電流源３３１と３１２Ｗが接続され、カレントミラー回路の出力を構成するトランジスタＱ１５のドレインには電流源３１２Ｄが接続されている。インピーダンス変換回路３１１Ｗを形成するカレントミラー回路の出力には、電流源３１３Ｗが接続されている。一方、インピーダンス変換回路３１１Ｄを形成するカレントミラー回路の出力には、電流源は接続されていない。
【００４４】
電流増幅回路３１４Ｗは、トランジスタＱ１３とＱ１４のカレントミラー回路である。図示する構成では、トランジスタＱ１３とＱ１４のサイズが１：１なので、電流源３１５Ｗにはバイアス電流Ｉ２が流れる（ｎ＝１）。同様に、電流増幅回路３１４Ｄは、トランジスタＱ１７とＱ１８のカレントミラー回路である。図示する構成では、トランジスタＱ１７とＱ１８のサイズが１：１なので、電流源３１５Ｄにはバイアス電流Ｉ２が流れる（ｎ＝１）。この結果、負荷５００Ｗ、５００Ｄには等しい相殺誤差電圧が発生しアンプ６００で相殺され受光電流と基準電流Ｉ１との差が増幅される
【００４５】
次に、図２に示す光量制御装置の回路動作について説明する。
【００４６】
先ず、ダミー増幅部３００Ｄは、電流源３１２Ｄが供給するバイアス電流Ｉ２から電流源３１５Ｄが供給するバイアス電流Ｉ２を引いて相殺誤差電圧を生成し、これをＡＰＣ回路６００の非反転入力として与える。そして、この基準電圧Ｖｄｍｙを基に以下の一連の動作により、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の光量が補償電流Ｉ１に対応した目標光量になるように光量制御が行われる。
【００４７】
この光量制御時には、電流源３３１から出力ラインＬへ補償電流Ｉ１が供給されない。このとき、出力ラインＬには発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の光量に応じた光電流が受光器１１から出力される。この光電流は、トランジスタＱ１１を流れる。そして、電流源３１３Ｗで基準電流Ｉ１分は相殺され、残ったバイアス電流がトランジスタＱ１３に流れる。なお、電流源３１３Ｗの電流の向きが図１と逆になっているのは、カレントミラーが入出力共に吸い込みとなっているためである。電流源３１２Ｗでバイアスされたカレントミラー回路のトランジスタＱ１１には、受光信号である光電流とバイアス電流Ｉ２とが流れ、出力側のトランジスタＱ１４には電流源３１３Ｗの作用により、増幅された光電流と基準電流Ｉ１との差＋バイアス電流Ｉ２が流れる。これから、電流源３１５Ｗでバイアス電流Ｉ２が相殺され、この電流が負荷５００Ｗを流れ、発生した電圧（光量検出電圧Ｖｄｅｔとする）がＡＰＣ回路６００の反転入力端子に与えられる。
【００４８】
ＡＰＣ回路６００は、基準電圧Ｖｄｍｙと光量検出電圧Ｖｄｅｔとを比較し、その差分に応じた誤差電圧を出力する。この誤差電圧は、サンプルホールド回路１１０でサンプリングされ、コンデンサＣ１１１／Ｃ１１２にホールドされる。すると、駆動回路１１３1／１１３2は、コンデンサＣ１１１／Ｃ１１２のホールド電圧に応じてＬＤ１、ＬＤ２を駆動する。この一連の光量制御により、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の光量が補償電流Ｉ１に対応した目標光量に収束する。
【００４９】
光量制御が終了すると、受光器１１から出力ラインＬには光電流が供給されなくなる。しかし、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２がオフの場合には、電流源３３１の補償電流Ｉ１が出力ラインＬに供給される。ここで、光量制御時の光電流が補償電流Ｉ１に収束しているため、出力ラインＬの電圧変動は無い。
【００５０】
このように、受光器１１から光電流が出力されないときは、電流源３３１から目標光量に対応した補償電流Ｉ１を出力ラインＬに供給することにより、例えば光量制御が終了して受光器１１から光電流が出力されなくなっても、トランジスタＱ１１には光量制御時の光電流と同じ電流値の補償電流Ｉ１が流れることになるため、出力ラインＬの電位、即ち光量制御を行う回路系の入力電位の変動を抑制できる。これにより、光量制御の収束性を向上でき、ＬＤ１、ＬＤ２が例えば面発光レーザであっても、従来の端面発光レーザ並みの時間で光量制御を行うことができる。
【００５１】
また、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２が面発光レーザの場合、先述したように、当該面発光レーザの光学系の問題で受光器１１の受光面積を広く設定する必要があることから、出力ラインＬに寄生する寄生容量Ｃｏが非常に大きいため、受光器１１から出力される光電流を低インピーダンスで受けないと光量制御に必要な応答性を確保することができないことになる。これに対し、本実施形態に係る光量制御装置では、出力ラインＬを通して供給される光電流をインピーダンス変換回路３１１Ｗで受け、当該インピーダンス変換回路３１１Ｗでインピーダンスを上げた後、負荷５００Ｗで電圧変換して光量検出電圧Ｖｄｅｔを得るようにしているため、時定数を短くし収束性を上げている。さらに１段のカレントミラーで光電流を受けており、入力電位をグランド電位近くにできるので、受光器１１へのバイアス電圧が確保でき受光器を高速化している。
【００５２】
さらに特許文献１にあるようなカレントミラーではなくアンプを使用した場合には、アンプの周波数帯域が光量制御に必要な周波数帯域に近いことから光量制御時に干渉し光量制御が不安定となるが、カレントミラーをバイアス電流と共に使用した場合にはカレントミラーの帯域が光量制御に必要とされる帯域よりも広いため光量制御の不安定性を抑えることができる。
【００５３】
本実施形態に係る光量制御装置ではさらに、電流増幅回路３１４Ｗの後段において、その出力電流からバイアス電流Ｉ２と等しい電流値の電流を差し引いて、その残りの電流を負荷５００Ｗに流すようにしているため、負荷５００Ｗには僅かな電流が流れるだけとなる。これにより、負荷５００Ｗの両端に得られる光量検出電圧Ｖｄｅｔをバイアスや目標光量によらず一定レベル（ここではＧＮＤレベル）に近づけることができるため、ダイナミックレンジを気にせずにＡＰＣ回路６００を設計でき、また受光器１１の出力端子電圧を一定レベル（ここではＧＮＤレベル）に近づけることができるため、受光器１１のバイアス電圧を確保することが可能になる。
【００５４】
また、本実施形態に係る光量制御装置においては、ダミー増幅部３００Ｄを設け、これが生成する基準電圧ＶｄｍｙをＡＰＣ回路６００の非反転入力として与えるようにしている。これにより、オフセットを確実に除去することができ、光量制御の精度を上げることができる。
【００５５】
本実施形態では、２つの発光素子ＬＤ１、ＬＤ２を駆動する場合を例に挙げて説明したが、例えばレーザゼログラフィにおいて、その光源として多数の発光部を有する面発光レーザの駆動に適用する場合には、多数の発光部が駆動対象となる。そして、多数の発光部に対応した各チャネル毎に光量制御を行うことになる。この点については後述する。
【００５６】
このように、例えばレーザゼログラフィにおいて、その光源として多数の発光部を有する面発光レーザの駆動に本実施形態に係る光量制御装置を用いることにより、１チャネルでの光量制御時間を従来の端面発光レーザの光量制御時間並みにできるので走査効率を向上できる。また、光量制御に当たって、寄生容量の大きく、受光面積が大きな受光器（例えば、フォトダイオード）を使用できるので、光学系の精度を上げる必要がなく、低コスト化に寄与できる。さらに、モニタ光量が小さくても光量制御が可能であることによって感光体への光量割合が増え、面発光レーザを低い光量で使用することができるため、その分だけ面発光レーザの信頼性を向上できるとともに長寿命化が可能になる。
【００５７】
電流増幅度ｎを１から上げてもアンプ６００の＋−両方の入力に含まれるオフセットが等しいためキャンセルされ、オフセットの影響を受けない。しかし、オフセットが増大しすぎてアンプ６００の入力ダイナミックレンジを越えるとアンプ６００が正常に動作しなくなる可能性は残る。
〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態に係る光量制御装置の回路構成を示すもので、アンプ６００のダイナミックレンジの問題を改善している。図中、前述した図に示す構成要素と同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
図２の回路構成では、２つの負荷５００Ｗ、５００Ｄを用いているのに対し、図３の回路構成では１つの負荷５００を用いている。負荷５００の一端はトランジスタＱ１４のドレインに接続され、他端はオペアンプ３４０の出力端子に接続されている。また、図２の電流源３１５Ｗと３１５Ｄは、図３のトランジスタＱ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４からなるカスコードカレントミラー回路で置き換えられている。カスコードカレントミラー回路は、電流増幅回路３１４Ｗの出力電流から電流増幅回路３１４Ｄの出力電流を差し引き、残った電流を負荷５００に供給する。そして、負荷５００の他端はバイアス電流Ｉ２に対応した基準電圧Ｖｄｍｙとなる。なお、本実施形態では、基準電圧Ｖｄｍｙをバイアス電流Ｉ２から生成したが、基準電圧Ｖｄｍｙをアンプ６００の入力ダイナミックレンジに入れることができれば、バイアス電流とは無関係な一定電流で生成しても良い。
【００５９】
このように、負荷を共通化した図３の回路構成でも、図２と同様の作用、効果を得ることができる。第２の実施形態によれば、回路構成が簡単になり、部品点数が減少する。なお、前述したように、バイアス電流Ｉ２は受光器１１の寄生容量を考慮したインピーダンスが得られるように設定されなければならない。また、電流増幅回路３１４Ｗ、３１４Ｄのゲインｎを大きく設定したときには、相殺誤差も考慮し適切な値に設定することが好ましい。
〔第３実施形態〕
図４は、本発明の第３実施形態に係る光量制御装置の回路構成を示す。図中、前述した図に示す構成要素と同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
第３実施形態は、第２実施形態の変形例に相当し、ゲインによらず電流増幅器Ｑ１４の出力電流のうちバイアス電流Ｉ２分を一定化したものである。図４に示す電流源３１６Ｗは、トランジスタＱ１２の出力電流が電流源３１３Ｗで受光電流が相殺され残ったバイアス電流の一部を相殺し、トランジスタＱ１４出力電流を一定化するためのものである。図４に示す電流源３１６Ｄも同様である。オペアンプ３５０は、電流増幅回路３１４Ｄの出力電流と電流源３１７Ｄのバイアス電流Ｉ２とが一致するように電流Ｉ３の電流源３１６Ｗと３１６Ｄとを制御するため、光電流に重畳されるバイアス電流は電流増幅回路（カレントミラー回路）３１４Ｗ、３１４Ｄの増幅度に応じた値となり、光電流側の電流増幅回路３１４Ｗの出力とバイアス電流３１７Ｗとの差電流が相殺誤差のみとなる。このように、オペアンプ３５０は、ダミー増幅部３００Ｄの内部電流を用いて、電流増幅器出力電流を自動で設定する回路である。第３の実施形態では出力電流に含まれるバイアス電流を一定化できるので電流増幅率が大きくなっても出力電流の主要な部分を占めるバイアス電流は一定に制御されているため、出力トランジスタはこの一定に制御された電流にあわせて設計すればよいので、トランジスタをサイズを最適に設定できる。またバイアス電流をｎ倍に増幅してからｎ倍のバイアス電流で相殺するのではなく、電流増幅率と無関係に出力される１倍のバイアス電流から１倍のバイアス電流を差し引くので相殺誤差の絶対値が大きくなり次段でのオフセットを増大させる不具合を防止できる。
【００６１】
ここで、２段構成のカレントミラー回路のうち、後段のカレントミラー回路３１４Ｗ及び３１４Ｄを構成するトランジスタサイズの最適化（増幅度ｎの設定）については、例えば出力側に複数のトランジスタを設けて選択的に使用するようにすればよい。図４に示す構成は、一例として、トランジスタＱ１４にトランジスタＱ２５が並列に接続されたものである。カレントミラー回路の出力側にあるトランジスタＱ１４のドレインは、ゲートが接地されたトランジスタＱ２６（オン固定）を介して、負荷５００に接続されている。同様に、トランジスタＱ２５は、スイッチ手段として機能するトランジスタＱ２７を介して、負荷５００に接続されている。図示する例では、トランジスタＱ２７のゲートは接地されておらず、オフ固定である。スイッチ手段の制御端子であるトランジスタＱ２７のゲートＧを外部から供給される外部制御信号Ｇ１に基づいて接地することで、トランジスタＱ２５はトランジスタＱ１４と並列に接続され、増幅度を大きく設定することができる。トランジスタＱ１３、Ｑ１４及びＱ２５のサイズが等しい場合、換言すれば、これらのトランジスタの増幅度に関するパラメータが等しい場合、トランジスタＱ１４に加えトランジスタＱ２５を活性化することで、増幅度は２倍になる。トランジスタＱ１３、Ｑ１４及びＱ２５がＭＯＳトランジスタで代表されるユニポーラトランジスタ（ＦＥＴ）であり、この場合、増幅度に関係するパラメータはチャネルの幅とチャネルの長さとの比となる。ＦＥＴのドレイン電流は、チャネル幅Ｗ／チャネル長Ｌに比例する。実際には、カレントミラー回路では所望の精度を得るためにペアーのトランジスタのチャネル長を等しく作るが、高い精度が必ずしも必要とされない場合には、異なったチャネル長のトランジスタ同士を組み合わせてもＷ／Ｌを目安に設計することができる。
【００６２】
同様に、ダミー側の出力側に位置するトランジスタＱ１８はトランジスタＱ２９を介してオペアンプ３５０の反転入力端子に接続されているとともに、トランジスタＱ２８がスイッチ手段として機能するトランジスタＱ３０を介して上記反転入力端子に接続されている。スイッチ手段の制御端子であるトランジスタＱ３０のゲートを、上記外部制御信号Ｇ１に基づいて接地することで、増幅度を同じだけ増やすことができる。
【００６３】
このように、カレントミラー回路３１４Ｗ、３１４Ｄの増幅度は、これらの出力側にある複数のトランジスタの数で制御可能であり、接続される数で決定される。この結果、カレントミラー回路３１４Ｗ、３１４Ｄの増幅度を容易にかつ精度よく調整することができる。そして、バイアス電流はオペアンプ３５０のフィードバック制御により、設定した増幅度に応じた値となる。
〔第４実施形態〕
図５は、本発明の第４実施形態を示す図であって、補償電流Ｉ１を供給する電流源３３１の一構成例を示す回路図である。図示の構成では、基準電流源として電流源３２５を用いるとともに、補償電流を供給する電流源３３１を３つの補償電流源３３１1、３３１2、３３１3で構成している。これら３つの電流源３３１1、３３１2、３３１3は、双投スイッチである電流スイッチ３３７1、３３７2、３３７3により選択的にトランジスタＱ１１のドレインに接続可能である。電流源３３１1、３３１2、３３１3が選択されない場合（オフ時）には、電流源３３４に接続されたトランジスタ３３５の機能により、オフとなった電流源の出力がオフとなる前とほぼ同じ電位となる。これにより、オン、オフ切り替え時のスイッチングノイズを防止することができる。
【００６４】
図５に示す構成では、カレントミラーによるインピーダンス変換後に電流源３１３Ｗの基準電流（１＋α）・Ｉ１で相殺しているため（αは基準電流に対する一定比率）、光電流＋補償電流Ｉ１は発光素子ＬＤ１、ＬＤ２のオン、オフを含め常に合計で（１＋α）・Ｉ１の電流が流れる。つまり、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２がＯＮの時には光量制御により、合計で（１＋α）・Ｉ１の電流となるように光電流が制御される。例えば、補償電流が（２α）・Ｉ１であれば光電流は（１−α）・Ｉ１に一致するように制御される。このように、補償電流を基準電流に対して一定比率αに設定することで、目標光量とは異なる光量（例えば、目標光量よりも一定比率低い光量）が必要になった場合でも、容易に補償電流値を設定することができる。一定比率αを用いた制御は、例えば発光素子ＬＤ１、ＬＤ２間の光量むらを補正するのに役立つ。なお、補償電流源３３１1、３３１2、３３１3のオン・オフスイッチを図６に示すように差動トランジスタ構成とし、さらに電流源出力がＯＦＦ時にＯＮ時とほぼ等しくなるようＯＦＦ時の電位を制御することで、切り替え時のスイッチングノイズを軽減することができる。
〔第５実施形態〕
図７は、本発明の第５実施形態を示す図である。図示する構成では、補正用の重畳電流（２β・Ｉ１）の電流源３６１1と重畳電流β・Ｉ１の電流源３６１2が配置されている。また、重畳電流を差し引くための３β・Ｉ１の電流源も設けられている。このように、補償電流とは別に重畳電流を設けることにより発光素子ＬＤ１、ＬＤ２に共通の光量補正とは別に、発光素子別の光量補正を別の値で行うことが可能になる。これは、たとえば光学系が原因で感光体上での光量に発光素子で違いが有る場合などに利用することができる。当然、光学系の原因だけでなくレーザゼログラフィ全体の特性として発光素子ごとに光量を調整したほうが画質の向上が期待できる場合にも適用可能である。このようにして、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２がＯＮの時には光量制御により、合計で（１＋α＋３・β）の電流となるように光電流が制御される。
〔第６実施形態〕
図８は、本発明の第６実施形態を示す図である。図示する構成は、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２ごとの光量制御を行うものである。この場合、図７とは異なり、カレントミラー回路のインピーダンス変換回路３１１Ｗ、３１１Ｄの出力側の基準電流も対応して変化させている。これは相殺する電流を減らすことで精度をあげようとしたものである。この場合、カレントミラー回路によるインピーダンス変換回路３１１Ｗ，３１１Ｄの入力への電流は補償電流により変動するため、設定を変えた場合、光電流のラインＬの電位が収束するには時間がかかる。しかし、この時間がかかる全体の光量制御は全ての発光素子共通で事前に一度だけ行えばよい。そして、個別レーザの光量制御は電流源３６１2（β・Ｉ１）と電流源３６１1（２β・Ｉ１）で行えば、光電流出力ラインＬの電位は変動しないため、１個１個の発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の収束性が犠牲になることはない。
〔第７実施形態〕
次に、図９から図１１を参照して、本発明の第７実施形態に係る光量制御装置について説明する。
【００６５】
図９は、本発明の第７実施形態に係る光量制御装置の全体構成を示す図である。図９において、光量制御装置１０は複数個の発光素子を駆動する。図９の構成では、光量制御装置１０は３２個の発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２を駆動する。換言すれば、光量制御装置１０は３２チャネル構成である。各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２は面発光ダイオード（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）で形成され、マトリクス状に配置されている。光量制御装置１０は例えばＩＣチップで形成され、内部に以下に説明する回路を備える。
【００６６】
光量制御装置１０は各チャネル毎に、つまり発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２毎にドライバ１００1〜１００32を有する。また、光量制御装置１０は各チャネルに共通の制御部として、共通制御電位設定回路２００、電流アンプ３００、光量モニタ４００、強制点灯回路５００、ＡＰＣ回路６００を有する。電流アンプ３００は、前述した第１から第３実施形態に係る構成を有する。強制点灯回路５００は、図１から図４に示す負荷５００Ｗ、５００Ｄ、５００の負荷の機能を備えるとともに、負荷の大きさを調整でき、かつ画像信号の描画開始位置を決めるために必要な発光素子の強制点灯機能を備えたものである。
【００６７】
ドライバ１００1〜１００32は、上記各チャネルに共通の制御部からの信号を、バス１５０を介して受け取り、それぞれ発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２を駆動制御するための制御を行う。具体的には、ドライバ１００1〜１００32は各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２の光量制御を行うＡＰＣ制御と、ＡＰＣ制御後の変調制御とを行う。後述するように、ＡＰＣ制御では、ドライバ１００1〜１００32は発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２に印加する電圧と電流との両方を制御する。電圧駆動時、ドライバ１００1〜１００32は各端子ＣＯＵＴを介して、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２のカソードにそれぞれ接続されているコンデンサＣｄ1〜Ｃｄ32を制御する。電流駆動時、ドライバ１００1〜１００32は各端子ＬＤＯＵＴを介して、各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２に流れる電流量を制御する。
【００６８】
ドライバ１００1〜１００32は複数個ずつが、端子ＬＤＣＯＭを介して共通に接続されるとともに、負荷１０５に接続されている。図９の構成では、ドライバ１００1〜１００4のＬＤＣＯＭ端子は共通に接続され、一端がグランドに接続された負荷１０５の他端に接続されている。各ドライバ１００1〜１００32は対応する発光素子を駆動していないときには、駆動電流に対応する電流（相補出力）を出力する。この電流を負荷１０５に流すことにより、発光素子の点灯の数等に依存することなく常に一定の電流が光量制御装置１０に流れるようにして、動作の安定化を図っている。
【００６９】
光量制御装置１０は、各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２のレーザ光量をＡＰＣ制御で適切な値に設定した後、変調制御を行う。ＡＰＣ制御の概略は次の通りである。まず、発光素子ＬＤ１のレーザ光量を調整する。ドライバ１００1は発光素子ＬＤ１を駆動する。各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２に共通に設けられた受光器ＰＤ（例えばフォトダイオードであって、前述の受光器１１に相当する）には、発光素子ＬＤ１のレーザ光量に応じた電流が流れる。電流アンプ３００は受光器ＰＤに流れる電流に対し、スイッチＳＷＳａ（図５の電流スイッチ３３７2に相当する）をオンし、電流源４５０からの加算電流を加算した電流を低インピーダンスで受けて増幅する。この場合、スイッチＳＷＳｂ（図５の電流スイッチ３３７3に相当する）がオンすることで電流源４６０から供給される基準電流で加算電流を相殺し、残った電流を基準電圧Ｖｒｅｆ２に接続された抵抗に供給して電流アンプ３００が出力する電流を電圧に変換し、この電圧（検出電圧という）を、スイッチＳＷ１９を介してＡＰＣ回路６００に出力する。ＡＰＣ回路６００はオペアンプ６１と、１つのスイッチ（ＳＷfb1〜ＳＷfb32の何れか１つ）とコンデンサ（Ｃfb1〜Ｃfb32の何れか１つ）との直列回路とを複数個備える。図１〜図８に示すＡＰＣ回路６００は、図９のオペアンプ６１に相当する。各直列回路はオペアンプ６１の出力端子と反転入力端子との間に接続されている。各直列回路はサンプルホールド回路を構成する。１つのサンプルホールド回路が１つの発光素子に対応する。例えば、スイッチＳＷfb1とコンデンサＣfb1とのサンプルホールド回路は、発光素子ＬＤ１に対応する。同様に、スイッチＳＷfb32とコンデンサＣfb32とのサンプルホールド回路は、発光素子ＬＤ３２に対応する。
【００７０】
オペアンプ６１は、発光素子ＬＤ１を駆動したときの差電圧を増幅しバス１５０の対応する信号線に出力する。ドライバ１００1はこの差電圧がゼロになるように発光素子ＬＤ１に与える駆動電流を変化させる。これにより、発光素子ＬＤ１のレーザ光量が変化し、受光器ＰＤに流れる電流量が変化する。受光器ＰＤに流れる電流に応じた検出電圧が電流アンプ３００からＡＰＣ回路６００に出力される。このようなフィードバック制御により、電流アンプ３００の入力出力に加えられた加算電流は相殺される結果消え、ＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆで発生した基準電流に対応するレーザ光量となるように発光素子ＬＤ１の駆動状態を設定する。なお、この駆動状態の設定とは、発光素子ＬＤ１に与える駆動電圧と駆動電流の両方をＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆに対応する値に調整することを意味している。
【００７１】
このようにして発光素子ＬＤ１を制御している間、ＡＰＣ回路６００の３２個のサンプルホールド回路のうち、スイッチＳＷfb1のみがオンとなっており、発光素子ＬＤ１のレーザ光量がＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆに相当する値に収束する際の電圧がコンデンサＣfb1に蓄積される。以下同様に、発光素子ＬＤ２〜ＬＤ３２を順番に１つずつＡＰＣ制御する。
【００７２】
なお、後述するように、ＡＰＣ制御は２回行うことが好ましい。２回目のＡＰＣ制御では、１回目のＡＰＣでオンしていたスイッチＳＷＳａをオフする。電流アンプ３００の出力側に供給されている相殺電流は基準電流＋加算電流がそのままであるため、受光電流は基準電流＋加算電流に対応する電流で制御が行われる。ＡＰＣ回路６００中の３２個のサンプルホールド回路を１回目及び２回目のＡＰＣ制御で共通に用いることができるが、２回目のＡＰＣ制御用に新たに３２個のサンプルホールド回路を設けてもよい。
【００７３】
光量モニタ４００は、電流アンプ３００に流れる電流から各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２のレーザ光量を示す光量モニタ信号を出力する。
【００７４】
強制点灯回路５００は、ＡＰＣ制御を行う前に必要となる同期信号を生成する回路である。光量制御装置１０が組み込まれる複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像処理装置では、画像を描画する位置を正確に決定するために、描画開始位置の少し手前に光センサを設け、発光素子が出力する光が光センサを横切るタイミングに基づき描画開始位置を決定している。
【００７５】
図１１に、本発明の光量制御装置を備える画像形成装置の一態様であるレーザゼログラフィにおけるレーザ走査系の構成例と、各センサ出力とを示す。レーザゼログラフィ装置におけるレーザ光走査系の基本的な構成は、次の通りである。レーザ光源１０ｄから出射されたレーザ光は、レンズ１５、ポリゴンミラー１２及びレンズ１３、１４を介して感光体表面１６に照射される。そして、ポリゴンミラー１２の回転により、上記レーザ光が感光体表面１６を繰り返し走査する。また、レーザ光源１０ｄから出射されたレーザ光の一部は、半透過型ミラー１９を介して受光器１１に入力する。図１１において、このときの受光器１１の出力を光量制御センサ出力として示し、描画開始位置の少し手前に設けられた光センサの出力をＳＯＳ(Start of Scan)センサ出力として示す。ＡＰＣのための領域は、走査領域の前後に設けられている。なお、参照番号１８は前述した光量制御装置１０に相当する。
【００７６】
前述したように、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２の個々のレーザ光量は端面レーザに比べ小さいので、複数個を同時にＯＮさせて、ＳＯＳセンサ上を走査する。この場合、特に二次元に配列された発光素子のうち、中央部分に位置する複数の発光素子のみをＯＮすることが好ましい。しかしながら、ＡＰＣ制御では発光素子を１つずつＯＮさせて条件設定(フィードバックループのゲイン)を行っているため、所定数の発光素子を同時にＯＮさせてしまっては、ＡＰＣ制御のフィードバックループが発振してしまう可能性がある。従って、この問題点を解決するために、強制点灯回路５００は、変調信号（変調データ）に応じて電流アンプ３００の負荷の大きさを変化させる。つまり、ＯＮすべき発光素子の数に応じた負荷を電流アンプ３００の出力に接続する。図示する構成では、複数の抵抗がスイッチを介して電流アンプの出力に接続されている。オペアンプ６１に着目すれば、強制点灯回路５００は、ＯＮすべき発光素子の数に応じて電流電圧変換ゲインを小さくし全体として負帰還のゲインが変わらないようにする。このような構成により、常に１つの発光素子のみをＯＮさせた状態と等価な状態が得られるため、換言すれば、フィードバックループのゲインは１つの発光素子のみをＯＮさせた状態の値となる。この結果、フィードバックループが発振してしまうのを防止することができる。
【００７７】
共通制御電位設定回路２００は、各ドライバ１００1〜１００32内で必要とされる各種の電流を生成するために必要な制御電位を生成する回路である。図８の構成では、共通制御電位設定回路２００は、各ドライバ１００1〜１００32内で流れるバイアス電流を設定するための共通電位を生成する回路と、オフセット電流を生成するための共通電位を生成する回路とを備えている。バイアス電流とオフセット電流とは典型的な例であって、各ドライバ１００1〜１００32は駆動と制御に必要なその他の電流を生成するために必要な制御電位を設定することができる。バイアス電流設定用の共通制御電位は、演算増幅器（オペアンプ）２１１、電流源２１２，２１３及び負荷２１４，２１５を含む回路で生成される。オフセット電流設定や他の電流設定用の共通制御電位もそれぞれ同様の回路で生成される。外部からのバイアス電流設定信号に応じて、電流源２１２は指示された電流を負荷２１４に供給する。負荷２１４の端子電圧がオペアンプ２１１のプラス側端子に与えられる。定電圧源２１６に接続された定電流源２１３は、オペアンプ２１１の出力に応じた電流を負荷２１５に流す。負荷２１５の端子電圧がオペアンプ２１１のマイナス側端子に与えられる。オペアンプ２１１は、電流源２１３がバイアス電流設定信号で設定されたバイアス電流と同一の電流を流すように電流源２１３を制御する。このときのオペアンプ２１１の出力信号は、バス１５０の対応するバス線に出力される。他方、定電圧源２１６のプラス側電圧がバス１５０の対応するバス線に出力される。このバス線は、夫々の共通制御電位に共通であって、かつ各ドライバ１００1〜１００32に共通である。このように、外部から設定されたバイアス電流値が差分電圧の形でバス１５０を介して各ドライバ１００1〜１００32に供給される。各ドライバ１００1〜１００32は後述するようにして、受け取った差分電圧からバイアス電流を生成する。この結果、たとえ定電圧源２１６の電源電圧が変動しても、上記電位差は一定となり、電源電圧の変動による影響を回避することができる。なお、オペアンプ２１１の出力電圧と定電圧源２１６の電圧とは、平衡二線で伝送することが好ましい。
【００７８】
次に、図９を参照してドライバ１００1〜１００32の内部構成について説明する。各ドライバ１００1〜１００32は同一構成なので、以下では１〜３２の添え字を省略し、単にドライバ１００として説明する。
【００７９】
ドライバ１００は２つの乗算器２１、２２を有する。乗算器２１は電流源３０を制御するために設けられ、乗算器２２は図８に示すコンデンサＣｄ1〜Ｃｄ32のうちの対応する１つを制御するために設けられている。以下、便宜上、対応する１つのコンデンサをＣｄとし、図１０に破線で示す。コンデンサＣｄはレーザへの駆動電圧が立ち上がる短い時間電圧源として機能する。電流源３０は対応する発光素子ＬＤに流す電流を生成し、電圧源として機能するコンデンサＣｄは対応する発光素子ＬＤに駆動電圧を与える。
【００８０】
ここで、面発光レーザの駆動電流と駆動電圧（端子電圧）との関係（電圧−電流特性）は、面発光レーザの内部抵抗が高いことから実用的な範囲では比例関係（直線関係）となり、また、駆動電流とレーザ光量との関係も実用的な範囲で比例関係（直線関係）となる。このような特性を踏まえて、１回目のＡＰＣ制御において電流源３０の電流量は発光素子ＬＤのレーザ光量が基準光量（第１の光量）となるように決められ、２回目のＡＰＣ制御においてレーザ光量が第２の光量となるように決められる。同様に、１回目のＡＰＣ制御においてコンデンサＣｄが蓄積する駆動電圧は発光素子ＬＤのレーザ光量が基準光量（第１の光量）となるように決められ、２回目のＡＰＣ制御においてレーザ光量が第２の光量となるように決められる。これらの２つの値を用いた内挿又は外挿処理により、レーザ光量を任意の光量に補正することができるようになる。
【００８１】
乗算器２１と２２は４象限アナログ乗算器を用いることができ、その乗算器に接続されるべき電圧源としてコンデンサを用いることができる。各乗算器２１、２２の入力は差動構成となっている。各乗算器２１、２２の＋と−で表記された２つの差動入力をそれぞれV1a、V1b及びV2a、V2bとすると、差動構成の各乗算器２１、２２はIout=α(V1a-V1b)(V2a-V2b)で記述される電流を出力する。ただし、αは定数である。
【００８２】
このようなレーザ駆動装置では、各乗算器２１及び２２の一方の入力端子（乗数端子）には補正信号が入力し、他方の入力端子（被乗数端子）には制御電圧が入力する。通常差動で構成する乗算器の相補出力の＋側出力を利用した場合オフセット電流が存在するが上記各乗算器２１及び２２にオフセットが存在してもその出力に接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２によりＡＰＣ時当該オフセットがキャンセルされる。補正信号は、レーザ光の走査位置によりレーザ光量が異なる状況を考慮したもので、レーザ光の走査位置に応じた制御電圧を有する。
【００８３】
まず、第１のＡＰＣ制御により、第１の光量（基準値とする）を次のように設定する。スイッチＳＷＳａはオン、ＳＷＳｂはオフ、ＳＷ１はオフ、ＳＷ２はオフ、ＳＷ３はオフ、ＳＷ５−１はオン、ＳＷ５−２はオフ、ＳＷ５−３はオフ、ＳＷ５−４はオン、ＳＷ６−１はオン、ＳＷ６−２はオフ、ＳＷ６−３はオフ、ＳＷ６−４はオン、ＳＷ７はオフ、ＳＷ８はオン、ＳＷ１１はオン、ＳＷ１１−１はオン、ＳＷ１１−２はオフ、ＳＷ１２はオフ、ＳＷ１３はオン、ＳＷ１５−１はオフ、ＳＷ１５−２はオン、ＳＷ１６はオフ、スイッチＳＷＳａをオンに設定する。また、第１の光量を設定する際には、各乗算器２１及び２２の乗数端子に０Ｖの補正信号を与える。この状態では、乗数が０であるため、被乗数端子にどのような制御電圧が入力されても各乗算器２１及び２２はオフセット電圧を出力する。また、図８に示すＡＰＣ回路６００のオペアンプ６１には、第１のＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆ１が与えられる。オペアンプ６１は、発光素子ＬＤのレーザ光量が第１のＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆ１となるような制御電圧を出力する。この制御電圧は図９のスイッチＳＷ８、オペアンプ２６、インバータ２８及びスイッチＳＷ１１を通り、電流源３０に与えられる。電流源３０は受け取った制御電圧に応じた電流を発光素子ＬＤに与える。また、オペアンプ２６が出力する制御電圧はサンプルホールド回路のコンデンサＣ３−１に格納される。補正信号は０Ｖに設定されているため、乗算器２１はオフセット電圧を出力する。よって、コンデンサＣ１は、上記制御電圧と乗算器２１から出力されるそのオフセット電圧との差電圧で充電される。他方、図８のオペアンプ６１が出力する制御電圧は、コンデンサＣ２に与えられるとともに、サンプルホールド回路のコンデンサＣ４−１に格納される。補正信号は０Ｖに設定されているため、乗算器２２はオフセット電圧を出力する。よって、コンデンサＣ２には制御電圧と乗算器２２のオフセット電圧との差電圧で充電される。
【００８４】
そして、第２のＡＰＣ制御により第２の光量（これを補正光量という）を次のように設定する。スイッチＳＷＳａはオフ、ＳＷＳｂはオフ、ＳＷ１はオフ、ＳＷ２はオフ、ＳＷ３はオフ、ＳＷ５−１はオフ、ＳＷ５−２はオン、ＳＷ５−３はオン、ＳＷ５−４はオフ、ＳＷ６−１はオフ、ＳＷ６−２はオン、ＳＷ６−３はオン、ＳＷ６−４はオフ、ＳＷ７はオフ、ＳＷ８はオフ、ＳＷ１１はオフ、ＳＷ１１−１はオン、ＳＷ１１−２はオフ、ＳＷ１２はオフ、ＳＷ１３はオン、ＳＷ１５−１はオフ、ＳＷ１５−２はオフ、ＳＷ１６はオフ、ＳＷＳａをオフに設定する。また、第２の光量を設定する際には、各乗算器２１及び２２の乗数端子に所定電圧の補正信号を与える。更に、スイッチＳＷＳａがオフになっていることからオペアンプ６１は、第１のＡＰＣ制御に対し、電流源４５０の加算電流分、受光器ＰＤからの光量が増大するように制御電圧を出力する。この制御電圧は図９のスイッチＳＷ８、オペアンプ２６、インバータ２８及びスイッチＳＷ５−２、ＳＷ５−３、乗算器２１、抵抗Ｒ１１、キャパシタＣ１を通り、電流源３０に与えられる。電流源３０は、受け取った制御電圧に応じ、受光器ＰＤからの電流を、基準電流から、この基準電流に加算電流を加えた電流へと変化させる。また、オペアンプ２６が出力する制御電圧はサンプルホールド回路のコンデンサＣ３−２に格納される。コンデンサＣ１は、上記制御電圧と乗算器２１の出力との差電圧で充電される。第１のＡＰＣ制御において発光素子ＬＤに与えられる電流をＩとすれば、第２のＡＰＣ制御において発光素子ＬＤに与えられる電流はＩ＋ΔＩと記述することができる。他方、図９のオペアンプ６１が出力する制御電圧は、コンデンサＣ２に与えられるとともに、サンプルホールド回路のコンデンサＣ４−２に格納される。コンデンサＣ２には制御電圧と乗算器２２の出力との差電圧で充電される。第１のＡＰＣ制御においてコンデンサＣ２に格納される電圧をＶとすれば、第２のＡＰＣ制御においてコンデンサＣ２に格納される電圧はＶ＋ΔＶと記述することができる。
【００８５】
ここではスイッチＳＷ６−１、ＳＷ６−４をオン、ＳＷ６−２、ＳＷ６−３をオフしたが、２回目以降のＡＰＣではＳＷ６−３、ＳＷ６−１をオン、ＳＷ６−２、ＳＷ６−４をオフとしてもよく、この方が変調時と同じ条件のため精度向上が期待できる。
【００８６】
発光素子ＬＤの変調時には、レーザ光の走査位置に応じた光量補正量に対応した補正電圧が各乗算器２１、２２の乗数端子に入力される。それにより、乗算器２２、コンデンサＣ２及びオペアンプ２６で構成される電圧源から面発光レーザに印加される駆動電圧、及び電流源３０から発光素子ＬＤに供給される駆動電流の双方が同時に制御され、上記レーザ光の走査位置に応じて補正された光量にて発光素子ＬＤの発光がなされる。
【００８７】
コンデンサＣ１には直列に抵抗Ｒ１１を接続する。すなわち、本実施形態では、コンデンサＣ１を含むサンプルホールド回路をローパスフィルタで構成する。これにより、スイッチＳＷ１１のオン／オフを切り替えた際に発生する高周波ノイズを抑制できる。また、このローパスフィルタにはコンデンサＣ１１を並列に接続する。これにより、ローパスフィルタの時定数に依って負帰還ループの位相が遅れることを防止できる。同様に、コンデンサＣ２に直列に抵抗Ｒ２１を接続することで、これを含むサンプルホールド回路をローパスフィルタで構成する。これにより、スイッチＳＷ８のオン／オフを切り替えた際に発生する高周波ノイズを抑制できる。更に、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ２１で構成されたローパスフィルタに、負帰還ループの位相遅れを防止するためのコンデンサＣ２１を並列に接続し、負帰還ループでの発振を防止する。
【００８８】
電圧印加時間調整回路８００は、スイッチＳＷ２を制御して発光素子ＬＤに電圧を印加する時間を調整する。この電圧はコンデンサＣｄに蓄積された電圧である。前述したように、本実施形態では、発光素子ＬＤに与える電圧と電流との両方を制御して発光素子ＬＤを駆動する。発光素子ＬＤを駆動する際、まず電圧で駆動し次に電流で駆動する。電圧駆動の電圧印加時間を調整可能にすることで、図９のＬＤＯＵＴ端からレーザまでの配線が長く立ち上がりに時間がかかる場合のように発光素子ＬＤの実装状態に応じた電圧印加時間を適切に設定することができる。
【００８９】
電圧印加時間調整回路８００は、遅延回路８１と排他的論理和回路８２とを２組有する。２つの遅延回路８１は、インバータ８３で図示するように接続されている。遅延回路８１は、電圧印加時間信号と変調信号とを受け取り、電圧印加時間信号に従って変調信号を遅延させる。一方の遅延回路８１の出力信号と変調信号との排他的論理和をとり、その出力信号でスイッチＳＷ２をオンさせる。この結果、出力信号は変調信号の立ち上がりで立ち上がり、遅延した変調信号の立ち上がりで立ち下がる第１のパルスと変調信号の立ち下がりで立ち上がり、遅延した変調信号の立ち下がりで立ち下がる第２のパルスを発生する。つまり、遅延回路８１の遅延時間と同じパルス幅で電圧を変調信号の立ち上がり時と立ち下り時に印加するようになる。このようにして、適切な電圧印加時間を設定することが可能になる。同様に、他方の遅延回路８１と排他的論理和回路８２の作用によりスイッチＳＷ１を制御してＯＦＦバイアスを供給することで、発光素子ＬＤがオンからオフへの動作を制御する（高速化する）。
【００９０】
電流生成回路７００は、図８に示す共通制御電位設定回路２００が出力する電流毎の差分電圧を受け取り、差分電圧に応じた電流を生成する。電流生成回路７００のオペアンプ３４と定電流源３２とは基準共通電位と基準オフセット電位で形成される差分電圧を受け取り、差分電圧に応じたオフセット電流を生成する。オフセット電流はスイッチＳＷ１６を介して負荷２４に流れる。オフセット電流に応じてコンデンサＣ２の端子電位が決まり、これにより電圧源として機能するコンデンサＣ２が発光素子ＬＤに与える駆動電圧を調整することができる。駆動電圧を調整することで、駆動パルスをオーバーシュートさせ、短いパルス幅までレーザを追従させることでハイライトの再現性を高めることができ、駆動電圧を少し大きめに設定することで画像の輪郭を強調できるなど、画像に合わせてこれらを適宜設定することで画質の調整にも使用することができる。オペアンプ３５と電流源３１とは、基準共通電位と基準バイアス電位で形成される差分電圧をスイッチ７５０を介して受け取り、差分電圧に応じたバイアス電流を生成する。また、スイッチ７５０に接続される図中の電圧源が設定するＯＦＦバイアス電圧を受けた電流源３１は、ＯＦＦバイアス電圧に応じたレーザ駆動電流を生成する。ここで生成されたバイアス電流はＯＦＦバイアス電圧を決定する際の試験電流であり、ＡＰＣの前あるいは後にＯＦＦバイアス電圧決定のための期間を設けておき、その期間に試験電流を、ＳＷ１５−１を経由して各レーザに供給し、そのときの各レーザ端子電圧を元に全レーザ共通のＯＦＦバイアス電圧を決定する。さらに決定した共通のＯＦＦバイアス電圧をレーザ端子電圧に印加した際に流れる電流を元にスイッチ７５０に接続される図中の電圧源の値が設定され、変調時にはこの図中の電圧源によりＯＦＦバイアス電流が制御される。
【００９１】
以上説明したように、第７実施形態に係る光量制御装置は、第１から第６の実施形態に係る作用、効果、つまりオフセット誤差が少なく大きなダイナミックレンジを有するとともに、上述した他の様々な特徴を備えた装置である。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、オフセット誤差が少なく大きなダイナミックレンジを有する光量制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る光量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す光量制御装置の回路図である。
【図３】 本発明の第２実施形態に係る光量制御装置の構成を示す回路図である。
【図４】 本発明の第３実施形態に係る光量制御装置の構成を示す回路図である。
【図５】 本発明の第４実施形態に係る光量制御装置の構成を示す図である。
【図６】 図５の構成をより詳細に示した図である。
【図７】 本発明の第５実施形態に係る光量制御装置の構成を示す図である。
【図８】 本発明の第６実施形態に係る光量制御装置の構成を示す図である。
【図９】 本発明の第７実施形態に係る光量制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１０】 図９に示すドライバの内部構成を示す回路図である。
【図１１】 本発明の光量制御装置を備える画像形成装置の一態様であるレーザゼログラフィにおけるレーザ走査系の構成例と、各センサ出力とを示す図である。
【符号の説明】
１０ 光量制御装置 ＬＤ１〜ＬＤ３２ 発光素子
１００1〜１００32 ドライバ ２００ 共通制御電位設定回路
２１１ 演算増幅器（オペアンプ） ２１２、２１３ 定電流源
２１４、２１５ 負荷 ２１６ 定電圧源
３００ 電流アンプ ４００ 光量モニタ
５００ 強制点灯回路 ６００ ＡＰＣ回路
６１ オペアンプ ＳＷfb1〜ＳＷfb32 スイッチ
Ｃfb32〜Ｃfb32 コンデンサ
Ｖｒｅｆ、Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２ ＡＰＣ基準電圧
１５０ バス ＣＯＵＴ 端子 Ｃｄ1〜Ｃｄ32 コンデンサ
ＬＤＯＵＴ 端子 ＬＤＣＯＭ 端子 １１ 負荷
ＰＤ 受光器 ＳＷ１９ スイッチ ２１、２２ 乗算器
３０ 電流源 ２６ オペアンプ ２８ インバータ
８００ 電圧印加時間調整回路 ８１ 遅延回路
８２ 排他的論理和回路 ７００ 電流生成回路
３４ オペアンプ ３２ 定電流源 ２４ 負荷
３５ オペアンプ ９００ バイアス回路
３１ 電流源 Ｒ１１、Ｒ２１ 抵抗 Ｃ１１、
Ｃｄ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３−１、Ｃ４−１、Ｃ３−２、Ｃ４−２ コンデンサ
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ５−１、ＳＷ５−２、ＳＷ５−３、ＳＷ５−４、ＳＷ６−１、ＳＷ６−２、ＳＷ６−３、ＳＷ６−４、ＳＷ７、ＳＷ８、ＳＷ１１、ＳＷ１１−１、ＳＷ１１−２、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ１５−１、ＳＷ１５−２、ＳＷ１６ スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子の駆動制御に関し、特にレーザゼログラフィにその光源として用いられるレーザ素子の駆動に用いて好適な光量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ素子を光源とするレーザゼログラフィの分野では、より高解像度化、より高速化の要求が強くなってきている。入力画像データに応じてレーザ素子の駆動をオン／オフ制御する速度（以下、変調速度と記す）には限度がある。レーザ光のビーム数を１本とした場合には、主走査方向の解像度のみならず、副走査方向の解像度をも上げようとすると、変調速度が犠牲にならざるを得ない。したがって、変調速度を上げずに副走査方向の解像度を上げるためには、レーザ光のビーム数を増すしかない。レーザ光のビーム数を例えば４本にした場合は、変調速度が１本の場合と同じと仮定すると、主走査・副走査方向の解像度を２倍に向上できる。
【０００３】
レーザゼログラフィにその光源として用いられる半導体レーザは、レーザ光が活性層と平行な方向に取り出される構造の端面発光型レーザ素子（以下、端面発光レーザと記す）と、レーザ光が活性層に垂直な方向に取り出される構造の面発光型レーザ素子（以下、面発光レーザと記す）とに大別される。従来、レーザゼログラフィでは、レーザ光源として一般的に端面発光レーザが用いられていた。
【０００４】
しかしながら、レーザ光のビーム数を増やすという観点からすると、端面発光レーザは技術的に難しいとされており、構造上、端面発光レーザよりも面発光レーザの方がレーザ光のビーム数を増やすのに有利である。このような理由から、近年、レーザゼログラフィの分野において、より高解像度化、より高速化の要求に応えるために、レーザ光源として、多数のレーザ光ビームを出射可能な面発光レーザを用いた装置の開発が進められている。
【０００５】
ところで、半導体レーザの駆動装置では、当該半導体レーザの光量を受光器で検出し、その検出光量に基づいて自動的に光量制御を行う自動光量制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）回路が用いられる。この光量制御に当たっては、面発光レーザの場合、レーザ光を活性層に垂直な方向に出射するという構造上の制約から、ハーフミラーを含む光学系によって出射光の一部を分離し、この分離した光をモニタ光として受光器に入射させることによって面発光レーザの光量を検出する構成が採られている。
【０００６】
このように、面発光レーザ、光学系および受光器の各素子がアセンブリされた構成となっていると素子相互の位置精度が悪く、そのような状況下でモニタ光を確実に受光できるようにするには受光器の受光面積を大きく設定する必要があるため、受光器の寄生容量が非常に大きくなる。このため、受光器の検出出力を受けて光量制御を行う回路系では、受光器の検出出力を低インピーダンスで受けないと、光量制御に必要な応答性を確保できない。
【０００７】
しかも、面発光レーザの場合は、面発光レーザと受光器との間にハーフミラーを含む光学系が介在するなどの理由によって受光器の出力電流（光電流）自体が非常に小さく、端面発光レーザの受光電流が１００μＡ程度であるのに対して数μＡ程度の微弱電流である。このような微弱な光電流を低い抵抗値の負荷で電圧に変換すると、面発光レーザの光量検出電圧は端面発光レーザと比較して二桁小さくなってしまい、このあとの差動増幅器のゲインだけでは自動光量制御に必要な負帰還時のゲインが不足し光量制御の精度が低下する。
【０００８】
ところで、光電流を増幅する回路として、複数の演算増幅器を多段に接続する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。多段に接続するのは、高速性を維持しながら高いゲインを得るためである。
【０００９】
また、特許文献２には、カレントミラー回路で電流を増幅する方式が開示されている。原理的には、出力インピーダンスを上げて出力寄生容量を抑えることができれば、一段で高いゲインを得ることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５９−９０２４２号公報
【特許文献２】
特開平８−２９３７４２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に係る従来技術には以下のような課題がある。多段接続すると一段で必要なゲインを得る場合と比較し、初段アンプのオフセットが次段アンプに増幅され入力されるため、何らかのオフセット調整が必要となる。
【００１２】
また、特許文献２に係る従来技術には以下のような課題がある。
【００１３】
相殺誤差の問題：カレントミラー回路は電流が小さいと応答性が低下するため、特許文献２ではバイアス電流を受光電流に加算して流し、カレントミラー回路で電流を増幅した後加算したのと同じ大きさの電流を減算することで、増幅された光電流を取り出しバイアス電流に無関係に増幅された電流のみを取り出すようにしている。しかし、実際には、電流の増幅率が大きいほどバイアス電流を加算し増幅後、その後にバイアス電流のみ増幅した電流を減算した時の相殺誤差も大きくなる。相殺誤差が大きくなれば、増幅した光電流に誤差電流が含まれるため、次段の差動増幅する場合にオフセットがのり、最悪ダイナミックレンジを越えて動作不能になる。
【００１４】
最大電流の問題：また、トランジスタのサイズ当りに流す電流（ＭＯＳであれば長さに対する幅の比あたり、バイポーラならエミッター面積あたり）には最適値があり、小さすぎると閾値電圧ばらつきやノイズの問題が顕在化し、逆に大きすぎる電圧降下が大きくなりダイナミックレンジが取れず設計を難しくする。
【００１５】
最適入力インピーダンスの問題：寄生容量が大きい受光器からの光電流を高速に検出するには低いインピーダンスで受ける必要があるが、例えばカレントミラーで受ける場合を考えると低いインピーダンスで受けるためにトランジスタサイズを大きくし、かつバイアス電流を増やさなければならないが、この結果カレントミラーの入力寄生容量が増大し、また入力インピーダンスを下げるため重畳したバイアス電流が後段回路におけるＤＣオフセット精度を低下させる。このため受光器の寄生容量と光電流に応じカレントミラーの入力インピーダンスには最適値があり、受光器の寄生容量に応じて受光器出力が接続されるカレントミラー回路のトランジスタのサイズとバイアス電流を変更できることが望ましい。ところが、特許文献２に記載の技術では、カレントミラー回路に含まれるトランジスタすべてのサイズを同じ比率で変更しなければならず、カレントミラーの相対精度を確保するためトランジスタレイアウトを中心対称性を失わずにレイアウトするのが非常に困難である。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オフセット誤差が少なく大きなダイナミックレンジを有する光量制御装置を提供することにある。
【００１７】
本発明は、請求項１に記載のように、発光素子からの光を受光する受光素子であって、該受光素子からの入力信号を増幅する第１の増幅手段と、前記発光素子がオフのときに、前記第１の増幅手段の入力に第１の補償電流を与える第１の補償電流源と、前記第１の増幅手段で生じるオフセットを除去するために、前記第１の増幅手段の主要部と共通構成の主要部を持ち、無入力信号を増幅する第２の増幅手段と、前記第２の増幅手段の入力に第２の補償電流を与える第２の補償電流源と、第１及び第２の増幅手段の出力信号に基づいて自動光量制御のための制御信号を生成する誤差増幅手段と、前記誤差増幅手段の出力信号に基づいて前記発光素子を駆動する駆動手段と、を具備し、前記第１及び第２の補償電流は、目標光量に対応する前記受光素子からの受光電流に等しい値を有し、前記主要部は、入力インピーダンスより高いインピーダンスに変換する変換手段と、該変換手段の出力を電流増幅する電流増幅手段とを含み、前記変換手段は、入力インピーダンスを所定の自動光量制御時間Ｔｏ／前記発光素子の浮遊容量Ｃｏで定められるインピーダンスより小さくし、前記変換手段及び前記電流増幅手段は、バイアス電流を流すバイアス電流源と、該バイアス電流が入力側に重畳されるカレントミラー回路とを含み、前記電流増幅手段のバイアス電流は、前記電流増幅手段のカレントミラー回路の増幅度に応じて定められることを特徴とする光量制御装置である。第２の増幅手段は前記第１の増幅手段の主要部と共通構成の主要部を持っているので、第１及び第２の増幅手段の出力信号にそれぞれ含まれるオフセットは同様であり、これらの出力信号に基づいて自動光量制御のための制御信号を生成することで、第１の増幅手段で生じるオフセットを除去することができる。また、入力インピーダンスを所定の自動光量制御時間Ｔｏ／前記発光素子の浮遊容量Ｃｏで定められるインピーダンスより小さくするという条件を満足することで、駆動を高速に行うことができる。さらに、カレントミラー回路にバイアス電流を供給することで、カレントミラー回路の入力インピーダンスを下げることができ、応答性を向上させることができる。さらに、カレントミラー回路の増幅度に応じたバイアス電流を設定しているため、カレントミラー回路を最適な状態で動作させることができ、誤差を少なく大きなダイナミックレンジを確保することができる。
【００２１】
上記光量制御装置において、前記電流増幅手段のカレントミラー回路は、制御電位が与えられる制御端子を持つ入力側のトランジスタと、該入力側のトランジスタの制御端子と共通に接続される制御端子を持ち、互いに並列に接続される複数の出力側のトランジスタと、該複数の出力側のトランジスタに共通に直列に接続される電流源とを含み、電流増幅手段の増幅度は複数の出力側のトランジスタの数で決定される構成とすることができる。出力側のトランジスタの数に応じてカレントミラー回路の増幅度を簡単に変更することができる。
【００２２】
上記光量制御装置において、前記複数のトランジスタにそれぞれ直列に接続されるスイッチ手段と、第２の増幅手段における電流増幅手段のカレントミラー回路の出力電圧に基づいて、第１及び第２の増幅手段における前記電流増幅手段のバイアス電流源の制御端子の電位を制御する制御手段とを具備し、増幅度に応じて選択すべき出力側のトランジスタに対応した前記スイッチ手段が外部制御信号に基づいて制御される構成とすることができる。出力側のトランジスタの数を外部から変更できるので、カレントミラー回路の増幅度を簡単に変更することができる。
【００２３】
上記構成において、前記複数の出力側のトランジスタの増幅度に関するパラメータが等しい構成とすることができる。パラメータが等しい構成なので、増幅度を精度良くかつ容易に変更・設定することができる。
【００２４】
上記構成において、前記複数の出力側のトランジスタがユニポーラトランジスタであり、前記増幅度に関するパラメータがチャネルの幅とチャネルの長さとの比である構成とすることができる。
【００２５】
上記光量制御装置において、前記第１及び第２の増幅手段は、各出力に個別の負荷を持ち、各出力は誤差増幅手段の差動入力に接続される構成とすることができる。
【００２６】
上記光量制御装置において、前記第１及び第２の増幅手段の出力は誤差増幅手段の差動入力に接続され、かつ差動入力間に共通の負荷を持つ構成とすることもできる。
【００２７】
上記光量制御装置において、前記第１の増幅手段は、前記入力信号を入力とする第１のカレントミラー回路と、該第１のカレントミラー回路の出力電流を増幅する第２のカレントミラー回路とを有する構成とすることができる。２つのカレントミラー回路を用いているため、トランジスタサイズに応じた増幅度の設定とバイアス電流とを容易に設定・変更できることができる。
【００２８】
上記光量制御装置において、前記第１の増幅手段は前記入力信号と第１のバイアス電流とに応じた出力を有し、前記第２の増幅手段は前記第１のバイアス電流と同じ大きさの第２のバイアス電流に応じた一定の出力を有し、これら２つの出力の差に相当する出力を前記誤差増幅手段が出力する構成とすることができる。
これにより、オフセット誤差なく大きなダイナミックレンジを得ることができる。
【００２９】
上記構成において、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段の出力が一定レベル以下に維持されるように、前記第１及び第２のバイアス電流の値が設定されていることが好ましい。バイアス電流の設定により、出力レベルを容易に制御することができる。
【００３０】
上記光量制御装置において、前記第１及び第２の補償電流源に代えて、基準電流源から流れる基準電流に第３の補償電流を加算する第３の補償電流源を設け、前記第３の補償電流源をオン、オフすることで目標光量を変える際に、前記第３の補償電流を前記基準電流に対し一定比率に設定した構成とすることができる。補償電流を基準電流に対し一定比率に設定することで、目標光量とは異なる光量（例えば、目標光量よりも一定比率低い光量）が必要になった場合でも、補償電流を基準電流に対し一定比率に設定することで、容易に補償電流値を設定することができる。
【００３１】
上記発明において、前記第３の補償電流源のオン、オフが差動トランジスタなどの双投スイッチで行われ、かつオフ時にはオフとなった第３の補償電流源の出力がオフとなる前とほぼ同じ電位である構成とすることができる。これにより、補償電流源のオン、オフの際に発生するノイズを減らすことができる。
【００３２】
本発明はまた、請求項１４に記載のように、複数の発光素子と、感光体と、前記複数の発光素子からの光ビームを感光体上に照射するための光学系と、前記複数の発光素子の光量を制御する光量制御装置とを有し、該光量制御装置は上記のように構成されている画像形成装置である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る光量制御装置の全体構成を示す図である。光量制御装置は、増幅器である電流アンプ３００、電流アンプ３００の負荷５００Ｗ、５００Ｄ、ＡＰＣ回路６００、駆動部１００及び受光器１１を有する。
光量制御装置は、後述する発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の発光光量を目標光量になるように自動的に制御する機能を持つ。
【００３４】
駆動部１００は、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２を駆動する。図１では便宜上２つの発光素子ＬＤ１、ＬＤ２のみを示しているが、実際には複数の発光素子が駆動部１００に接続されている。発光素子ＬＤ１、ＬＤ２は例えば面発光ダイオード（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）である。受光器１１が複数の発光素子ＬＤ１、ＬＤ２に共通に設けられている。受光器１１は例えばフォトダイオードからなり、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２から発せられる光を受光し、その光量に応じた光電流を出力ラインＬ上に出力する。出力ラインＬには、受光器１１の寄生容量（主に、フォトダイオードの空乏層容量）Ｃｏが存在する。
【００３５】
電流アンプ３００は受信信号増幅器として機能するもので、２つの増幅部３００Ｗと３００Ｄとを有する。増幅部３００Ｗは出力ラインＬに接続され、増幅部３００Ｄはダミーアンプとして機能する。増幅部３００Ｄは、電源ＶＤＤに接続された電流源３３２から電流Ｉ１を受け取り、対応する出力電流を負荷５００Ｄに供給する。電流Ｉ１は目標光量に対応する受光器１１からの受光電流に等しい値を持つ。以下、電流Ｉ１を補償電流という。増幅部３００Ｗの入力には、電源ＶＤＤに接続された電流源３３１から、スイッチＳＷＰにより発光素子ＬＤ１、ＬＤ２がオフの時は補償電流Ｉ１が与えられ、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の少なくとも１つがオンしている時は受光器１１から受光電流が与えられる。これによって出力ラインＬの電位変動が抑えられＡＰＣの収束性が向上する。増幅部３００Ｗは、入力に対応した出力電流を負荷５００Ｗに供給する。増幅部３００Ｗと３００Ｄとは相似構成（実質部分が同一）である。従って、これらの出力電流を受けるＡＰＣ回路（差動増幅器）６００は、それぞれに含まれるオフセット電流が等しいので相殺することができる。ＡＰＣ回路６００はこのようにしてオフセット電流を相殺した上で、光電流と基準電流との差に応じた出力電圧を発生する。
【００３６】
スイッチ１１０とコンデンサＣ１１１、Ｃ１１２はサンプルホールド回路を構成する。発光素子ＬＤ１の駆動時に、スイッチ１１０がコンデンサＣ１１１側に切り替ることで、ＡＰＣ回路６００で検出された誤差電圧がコンデンサＣ１１１にホールドされる。同様に、発光素子ＬＤ２の駆動時に、スイッチ１１０がコンデンサＣ１１２側に切り替ることで、ＡＰＣ回路６００で検出された制御電圧がコンデンサＣ１１２にホールドされる。駆動回路１１３1、１１３2は発光素子ＬＤ１、ＬＤ２を駆動する駆動部１００を構成する。コンデンサＣ１１１とＣ１１２、更にはスイッチ１１０を含めて駆動部１００と定義しても良い。駆動回路１１３1、１１３2は、コンデンサＣ１１１、Ｃ１１２のホールド電圧に応じて発光素子ＬＤ１、ＬＤ２をそれぞれ駆動する。駆動回路１１３1、１１３2の各々と発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の各々の間には、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２を駆動するタイミングでオン（閉）状態になるスイッチ１１４1、１１４2が設けられている。
【００３７】
以上の通り、図１に示す光量制御装置は、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２と、発光素子からの光を受光する受光器１１と、受光器１１からの入力信号を増幅する第１の増幅部３００Ｗと、第１の増幅部３００Ｗで生じるオフセットを除去するために、第１の増幅部３００Ｗの主要部と共通構成の主要部を持ち、無入力信号を増幅する第２の増幅部３００Ｄ手段と、第１及び第２の増幅部３００Ｗ、３００Ｄの出力信号に基づいて自動光量制御のための制御信号を生成する誤差増幅手段として機能するＡＰＣ回路６００と、この出力信号に基づいて発光素子ＬＤ１、ＬＤ２を駆動する駆動部１００とを具備する。
【００３８】
増幅部３００Ｗはインピーダンス変換回路３１１Ｗ、バイアス電流Ｉ２の電流源３１２Ｗ、基準電流Ｉ１の電流源３１３Ｗ、増幅率ｎの電流増幅回路３１４Ｗ及び、電流ｎ×Ｉ２の電流源３１５Ｗを有する。同様に、増幅部３００Ｄはインピーダンス変換回路３１１Ｄ、バイアス電流Ｉ２の電流源３１２Ｄ、基準電流Ｉ１の電流源３１３Ｄ、増幅率ｎの電流増幅回路３１４Ｄ及び、電流ｎ×Ｉ２の電流源３１５Ｄを有する。つまり、増幅部３００Ｄは増幅部３００Ｗと同様な又は相似の構成を持つ。
【００３９】
インピーダンス変換回路３１１Ｗ、３１１Ｄは入力を低インピーダンスで受け、高インピーダンスで出力する回路で、このインピーダンス変換により応答性良く、高速動作が可能になる。本実施形態では、後述するように、カレントミラー回路でインピーダンス変化回路３１１Ｗ、３１１Ｄを形成している。カレントミラー回路にバイアス電流Ｉ２を与えているため、入力インピーダンスを十分小さく設定することができる。この結果、インピーダンス変換回路３１１Ｗは、出力ラインＬからの光電流を低インピーダンスで受け、高インピーダンスで出力することができる。
【００４０】
増幅部３００Ｗ、３００Ｄのインピーダンスの設定は、より特定すれば、インピーダンス変換部３１１Ｗ、３１１ｄの入力インピーダンスを所定の自動光量制御時間Ｔｏ／前記発光素子の浮遊容量Ｃｏで定められるインピーダンスより小さくすることが好ましい。面発光レーザの光量制御では、面発光レーザのパッケージ内に光量制御用の受光器を装着できず、外部に設置するため受光面積を大きくしなければならない。このため受光器の出力容量は受光面積に比例し増大する。一方、光量制御はレーザビームの走査エリアのうち画像領域を除く期間におこなわなければならず（後述の図１１参照）、時間の制約がある。特に、面発光レーザのように多数のレーザを順に光量制御するような場合に、１ビーム当たりに許容される時間は短い。例えば解像度２４００ＤＰＩで紙送り速度を４０インチ／ｓｅｃとし、ビーム数を３２とした場合、レーザビームの走査期間は３２／（２４００＊４０）＝３３３μｓｅｃとなる。画像有効エリアをこのうち６０％とすると４０％を光量制御にあてることができ、その時間は１３３μｓｅｃとなる。たとえば二つのレベルの光量制御を３２ビーム実施すると、１ビームの１回当たりの光量制御に許される時間は１３３／３２＊２＝やく２μｓｅｃとなる。このことから電流アンプ３００Ｗ、３００Ｄの応答時定数は少なくとも２μｓｅｃよりも短くなければ２μｓｅｃ以内に光量制御は終了しない。受光器１１の出力容量にはフォトダイオードの浮遊容量以外にも配線の容量も含まれる。フォトダイオードの浮遊容量は、１ｃｍ角程度の受光面積であれば十分なバイアス電圧をかけて空乏層容量を減らしても１００ｐＦ程度あり、配線容量も数１０ｃｍ引き回すと１０ｐＦ程度になる。おおまかに総和を１００ｐＦとし、インピーダンス変換回路３００Ｄ、３００Ｗの入力インピーダンスをＲとすると、入力の浮遊容量と入力インピーダンスからなる時定数は１００ｐＦ×Ｒとなり、これがすくなくとも２μｓｅｃよりも小さくないと２μｓｅｃ以内に光量制御は収束しない。したがって少なくとも１００ｐＦ×Ｒ＜２μｓｅｃという条件が導かれ、これよりＲ＜２μｓｅｃ／１００ｐＦ（寄生容量）という条件が導かれる。
【００４１】
インピーダンス変換回路３１１Ｗの出力とグランドとの間には、基準電流Ｉ１の電流源３１３Ｗが設けられ、電流源３３１が供給する補償電流Ｉ１又は受光電流を差し引いている。インピーダンス変換回路３１１Ｄの出力とグランドとの間にも、同様の目的で、補償電流Ｉ１の電流源３１３Ｄが設けられ、電流源３３２が供給する補償電流Ｉ１を差し引いている。また、電源ＶＤＤとインピーダンス変換回路３１１Ｗの入力との間には、補償電流Ｉ１よりも大きな電流（バイアス電流）Ｉ２の電流源３１２Ｗが接続されている。インピーダンス変換回路３１１Ｗの入力電流に電流源３１２Ｗからのバイアス電流Ｉ２が加算され、インピーダンスが変換される。電流増幅回路３１４Ｗはカレントミラー回路で形成されており、トランジスタサイズに応じた増幅率ｎを有する。つまり、電流増幅回路３１４Ｗは光電流とバイアス電流Ｉ２をｎ倍した電流を出力する。電流増幅回路３１４Ｗの出力端子とグランドとの間に接続された電流源３１５Ｗは、出力電流からｎ×Ｉ２の電流を差し引く。増幅部３００Ｄも同様に構成されており、同一の相殺誤差に対応する出力電流が負荷５００Ｄに流れることで発生する電圧が基準電圧としてＡＰＣ回路６００の非反転端子に与えられる。相殺誤差はアンプ６００の入力で等しく発生するのでキャンセルされる。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、カレントミラー回路で形成されるインピーダンス変換回路３１１Ｗ、３１１Ｄに補償電流Ｉ１とバイアス電流Ｉ２を加え、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２をオン、オフした際の受光器１１の出力ラインＬ上の電圧変動を抑制すると共に、インピーダンス変換回路３１１Ｗの入力インピーダンスを低くし応答性を向上している。また、電流アンプ３００は２つの増幅部３００Ｗ、３００Ｄを有し、増幅部３００Ｄはバイアス電流Ｉ２に応じた一定の出力を有し、増幅部３００Ｗは受光信号とバイアス電流Ｉ２とに応じた出力を有し、ＡＰＣ回路６００はこれら２つの出力の差に相当する差動誤差信号を出力するので、オフセット電流を相殺することができる。
【００４３】
図２は、図１の詳細な回路構成を示す図である。なおここでは簡略化のため電流源３３２と３１３Ｄは略しているが、バイアス電流Ｉ２に比し補償電流Ｉ１が小さい場合、精度低下は小さく簡略化による影響は小さい。インピーダンス変換回路３１１ＷはトランジスタＱ１１とＱ１２からなるカレントミラー回路である。トランジスタＱ１１とＱ１２のサイズは１：１である。同様に、インピーダンス変換回路３１１ＤはトランジスタＱ１５とＱ１６からなるカレントミラー回路である。トランジスタＱ１５とＱ１６のサイズは１：１である。カレントミラー回路の入力を構成するトランジスタＱ１１のドレインにはスイッチＳＷＰを通り電流源３３１と３１２Ｗが接続され、カレントミラー回路の出力を構成するトランジスタＱ１５のドレインには電流源３１２Ｄが接続されている。インピーダンス変換回路３１１Ｗを形成するカレントミラー回路の出力には、電流源３１３Ｗが接続されている。一方、インピーダンス変換回路３１１Ｄを形成するカレントミラー回路の出力には、電流源は接続されていない。
【００４４】
電流増幅回路３１４Ｗは、トランジスタＱ１３とＱ１４のカレントミラー回路である。図示する構成では、トランジスタＱ１３とＱ１４のサイズが１：１なので、電流源３１５Ｗにはバイアス電流Ｉ２が流れる（ｎ＝１）。同様に、電流増幅回路３１４Ｄは、トランジスタＱ１７とＱ１８のカレントミラー回路である。図示する構成では、トランジスタＱ１７とＱ１８のサイズが１：１なので、電流源３１５Ｄにはバイアス電流Ｉ２が流れる（ｎ＝１）。この結果、負荷５００Ｗ、５００Ｄには等しい相殺誤差電圧が発生しアンプ６００で相殺され受光電流と基準電流Ｉ１との差が増幅される
【００４５】
次に、図２に示す光量制御装置の回路動作について説明する。
【００４６】
先ず、ダミー増幅部３００Ｄは、電流源３１２Ｄが供給するバイアス電流Ｉ２から電流源３１５Ｄが供給するバイアス電流Ｉ２を引いて相殺誤差電圧を生成し、これをＡＰＣ回路６００の非反転入力として与える。そして、この基準電圧Ｖｄｍｙを基に以下の一連の動作により、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の光量が補償電流Ｉ１に対応した目標光量になるように光量制御が行われる。
【００４７】
この光量制御時には、電流源３３１から出力ラインＬへ補償電流Ｉ１が供給されない。このとき、出力ラインＬには発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の光量に応じた光電流が受光器１１から出力される。この光電流は、トランジスタＱ１１を流れる。そして、電流源３１３Ｗで基準電流Ｉ１分は相殺され、残ったバイアス電流がトランジスタＱ１３に流れる。なお、電流源３１３Ｗの電流の向きが図１と逆になっているのは、カレントミラーが入出力共に吸い込みとなっているためである。電流源３１２Ｗでバイアスされたカレントミラー回路のトランジスタＱ１１には、受光信号である光電流とバイアス電流Ｉ２とが流れ、出力側のトランジスタＱ１４には電流源３１３Ｗの作用により、増幅された光電流と基準電流Ｉ１との差＋バイアス電流Ｉ２が流れる。これから、電流源３１５Ｗでバイアス電流Ｉ２が相殺され、この電流が負荷５００Ｗを流れ、発生した電圧（光量検出電圧Ｖｄｅｔとする）がＡＰＣ回路６００の反転入力端子に与えられる。
【００４８】
ＡＰＣ回路６００は、基準電圧Ｖｄｍｙと光量検出電圧Ｖｄｅｔとを比較し、その差分に応じた誤差電圧を出力する。この誤差電圧は、サンプルホールド回路１１０でサンプリングされ、コンデンサＣ１１１／Ｃ１１２にホールドされる。すると、駆動回路１１３1／１１３2は、コンデンサＣ１１１／Ｃ１１２のホールド電圧に応じてＬＤ１、ＬＤ２を駆動する。この一連の光量制御により、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の光量が補償電流Ｉ１に対応した目標光量に収束する。
【００４９】
光量制御が終了すると、受光器１１から出力ラインＬには光電流が供給されなくなる。しかし、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２がオフの場合には、電流源３３１の補償電流Ｉ１が出力ラインＬに供給される。ここで、光量制御時の光電流が補償電流Ｉ１に収束しているため、出力ラインＬの電圧変動は無い。
【００５０】
このように、受光器１１から光電流が出力されないときは、電流源３３１から目標光量に対応した補償電流Ｉ１を出力ラインＬに供給することにより、例えば光量制御が終了して受光器１１から光電流が出力されなくなっても、トランジスタＱ１１には光量制御時の光電流と同じ電流値の補償電流Ｉ１が流れることになるため、出力ラインＬの電位、即ち光量制御を行う回路系の入力電位の変動を抑制できる。これにより、光量制御の収束性を向上でき、ＬＤ１、ＬＤ２が例えば面発光レーザであっても、従来の端面発光レーザ並みの時間で光量制御を行うことができる。
【００５１】
また、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２が面発光レーザの場合、先述したように、当該面発光レーザの光学系の問題で受光器１１の受光面積を広く設定する必要があることから、出力ラインＬに寄生する寄生容量Ｃｏが非常に大きいため、受光器１１から出力される光電流を低インピーダンスで受けないと光量制御に必要な応答性を確保することができないことになる。これに対し、本実施形態に係る光量制御装置では、出力ラインＬを通して供給される光電流をインピーダンス変換回路３１１Ｗで受け、当該インピーダンス変換回路３１１Ｗでインピーダンスを上げた後、負荷５００Ｗで電圧変換して光量検出電圧Ｖｄｅｔを得るようにしているため、時定数を短くし収束性を上げている。さらに１段のカレントミラーで光電流を受けており、入力電位をグランド電位近くにできるので、受光器１１へのバイアス電圧が確保でき受光器を高速化している。
【００５２】
さらに特許文献１にあるようなカレントミラーではなくアンプを使用した場合には、アンプの周波数帯域が光量制御に必要な周波数帯域に近いことから光量制御時に干渉し光量制御が不安定となるが、カレントミラーをバイアス電流と共に使用した場合にはカレントミラーの帯域が光量制御に必要とされる帯域よりも広いため光量制御の不安定性を抑えることができる。
【００５３】
本実施形態に係る光量制御装置ではさらに、電流増幅回路３１４Ｗの後段において、その出力電流からバイアス電流Ｉ２と等しい電流値の電流を差し引いて、その残りの電流を負荷５００Ｗに流すようにしているため、負荷５００Ｗには僅かな電流が流れるだけとなる。これにより、負荷５００Ｗの両端に得られる光量検出電圧Ｖｄｅｔをバイアスや目標光量によらず一定レベル（ここではＧＮＤレベル）に近づけることができるため、ダイナミックレンジを気にせずにＡＰＣ回路６００を設計でき、また受光器１１の出力端子電圧を一定レベル（ここではＧＮＤレベル）に近づけることができるため、受光器１１のバイアス電圧を確保することが可能になる。
【００５４】
また、本実施形態に係る光量制御装置においては、ダミー増幅部３００Ｄを設け、これが生成する基準電圧ＶｄｍｙをＡＰＣ回路６００の非反転入力として与えるようにしている。これにより、オフセットを確実に除去することができ、光量制御の精度を上げることができる。
【００５５】
本実施形態では、２つの発光素子ＬＤ１、ＬＤ２を駆動する場合を例に挙げて説明したが、例えばレーザゼログラフィにおいて、その光源として多数の発光部を有する面発光レーザの駆動に適用する場合には、多数の発光部が駆動対象となる。そして、多数の発光部に対応した各チャネル毎に光量制御を行うことになる。この点については後述する。
【００５６】
このように、例えばレーザゼログラフィにおいて、その光源として多数の発光部を有する面発光レーザの駆動に本実施形態に係る光量制御装置を用いることにより、１チャネルでの光量制御時間を従来の端面発光レーザの光量制御時間並みにできるので走査効率を向上できる。また、光量制御に当たって、寄生容量の大きく、受光面積が大きな受光器（例えば、フォトダイオード）を使用できるので、光学系の精度を上げる必要がなく、低コスト化に寄与できる。さらに、モニタ光量が小さくても光量制御が可能であることによって感光体への光量割合が増え、面発光レーザを低い光量で使用することができるため、その分だけ面発光レーザの信頼性を向上できるとともに長寿命化が可能になる。
【００５７】
電流増幅度ｎを１から上げてもアンプ６００の＋−両方の入力に含まれるオフセットが等しいためキャンセルされ、オフセットの影響を受けない。しかし、オフセットが増大しすぎてアンプ６００の入力ダイナミックレンジを越えるとアンプ６００が正常に動作しなくなる可能性は残る。
〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態に係る光量制御装置の回路構成を示すもので、アンプ６００のダイナミックレンジの問題を改善している。図中、前述した図に示す構成要素と同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
図２の回路構成では、２つの負荷５００Ｗ、５００Ｄを用いているのに対し、図３の回路構成では１つの負荷５００を用いている。負荷５００の一端はトランジスタＱ１４のドレインに接続され、他端はオペアンプ３４０の出力端子に接続されている。また、図２の電流源３１５Ｗと３１５Ｄは、図３のトランジスタＱ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４からなるカスコードカレントミラー回路で置き換えられている。カスコードカレントミラー回路は、電流増幅回路３１４Ｗの出力電流から電流増幅回路３１４Ｄの出力電流を差し引き、残った電流を負荷５００に供給する。そして、負荷５００の他端はバイアス電流Ｉ２に対応した基準電圧Ｖｄｍｙとなる。なお、本実施形態では、基準電圧Ｖｄｍｙをバイアス電流Ｉ２から生成したが、基準電圧Ｖｄｍｙをアンプ６００の入力ダイナミックレンジに入れることができれば、バイアス電流とは無関係な一定電流で生成しても良い。
【００５９】
このように、負荷を共通化した図３の回路構成でも、図２と同様の作用、効果を得ることができる。第２の実施形態によれば、回路構成が簡単になり、部品点数が減少する。なお、前述したように、バイアス電流Ｉ２は受光器１１の寄生容量を考慮したインピーダンスが得られるように設定されなければならない。また、電流増幅回路３１４Ｗ、３１４Ｄのゲインｎを大きく設定したときには、相殺誤差も考慮し適切な値に設定することが好ましい。
〔第３実施形態〕
図４は、本発明の第３実施形態に係る光量制御装置の回路構成を示す。図中、前述した図に示す構成要素と同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
第３実施形態は、第２実施形態の変形例に相当し、ゲインによらず電流増幅器Ｑ１４の出力電流のうちバイアス電流Ｉ２分を一定化したものである。図４に示す電流源３１６Ｗは、トランジスタＱ１２の出力電流が電流源３１３Ｗで受光電流が相殺され残ったバイアス電流の一部を相殺し、トランジスタＱ１４出力電流を一定化するためのものである。図４に示す電流源３１６Ｄも同様である。オペアンプ３５０は、電流増幅回路３１４Ｄの出力電流と電流源３１７Ｄのバイアス電流Ｉ２とが一致するように電流Ｉ３の電流源３１６Ｗと３１６Ｄとを制御するため、光電流に重畳されるバイアス電流は電流増幅回路（カレントミラー回路）３１４Ｗ、３１４Ｄの増幅度に応じた値となり、光電流側の電流増幅回路３１４Ｗの出力とバイアス電流３１７Ｗとの差電流が相殺誤差のみとなる。このように、オペアンプ３５０は、ダミー増幅部３００Ｄの内部電流を用いて、電流増幅器出力電流を自動で設定する回路である。第３の実施形態では出力電流に含まれるバイアス電流を一定化できるので電流増幅率が大きくなっても出力電流の主要な部分を占めるバイアス電流は一定に制御されているため、出力トランジスタはこの一定に制御された電流にあわせて設計すればよいので、トランジスタをサイズを最適に設定できる。またバイアス電流をｎ倍に増幅してからｎ倍のバイアス電流で相殺するのではなく、電流増幅率と無関係に出力される１倍のバイアス電流から１倍のバイアス電流を差し引くので相殺誤差の絶対値が大きくなり次段でのオフセットを増大させる不具合を防止できる。
【００６１】
ここで、２段構成のカレントミラー回路のうち、後段のカレントミラー回路３１４Ｗ及び３１４Ｄを構成するトランジスタサイズの最適化（増幅度ｎの設定）については、例えば出力側に複数のトランジスタを設けて選択的に使用するようにすればよい。図４に示す構成は、一例として、トランジスタＱ１４にトランジスタＱ２５が並列に接続されたものである。カレントミラー回路の出力側にあるトランジスタＱ１４のドレインは、ゲートが接地されたトランジスタＱ２６（オン固定）を介して、負荷５００に接続されている。同様に、トランジスタＱ２５は、スイッチ手段として機能するトランジスタＱ２７を介して、負荷５００に接続されている。図示する例では、トランジスタＱ２７のゲートは接地されておらず、オフ固定である。スイッチ手段の制御端子であるトランジスタＱ２７のゲートＧを外部から供給される外部制御信号Ｇ１に基づいて接地することで、トランジスタＱ２５はトランジスタＱ１４と並列に接続され、増幅度を大きく設定することができる。トランジスタＱ１３、Ｑ１４及びＱ２５のサイズが等しい場合、換言すれば、これらのトランジスタの増幅度に関するパラメータが等しい場合、トランジスタＱ１４に加えトランジスタＱ２５を活性化することで、増幅度は２倍になる。トランジスタＱ１３、Ｑ１４及びＱ２５がＭＯＳトランジスタで代表されるユニポーラトランジスタ（ＦＥＴ）であり、この場合、増幅度に関係するパラメータはチャネルの幅とチャネルの長さとの比となる。ＦＥＴのドレイン電流は、チャネル幅Ｗ／チャネル長Ｌに比例する。実際には、カレントミラー回路では所望の精度を得るためにペアーのトランジスタのチャネル長を等しく作るが、高い精度が必ずしも必要とされない場合には、異なったチャネル長のトランジスタ同士を組み合わせてもＷ／Ｌを目安に設計することができる。
【００６２】
同様に、ダミー側の出力側に位置するトランジスタＱ１８はトランジスタＱ２９を介してオペアンプ３５０の反転入力端子に接続されているとともに、トランジスタＱ２８がスイッチ手段として機能するトランジスタＱ３０を介して上記反転入力端子に接続されている。スイッチ手段の制御端子であるトランジスタＱ３０のゲートを、上記外部制御信号Ｇ１に基づいて接地することで、増幅度を同じだけ増やすことができる。
【００６３】
このように、カレントミラー回路３１４Ｗ、３１４Ｄの増幅度は、これらの出力側にある複数のトランジスタの数で制御可能であり、接続される数で決定される。この結果、カレントミラー回路３１４Ｗ、３１４Ｄの増幅度を容易にかつ精度よく調整することができる。そして、バイアス電流はオペアンプ３５０のフィードバック制御により、設定した増幅度に応じた値となる。
〔第４実施形態〕
図５は、本発明の第４実施形態を示す図であって、補償電流Ｉ１を供給する電流源３３１の一構成例を示す回路図である。図示の構成では、基準電流源として電流源３２５を用いるとともに、補償電流を供給する電流源３３１を３つの補償電流源３３１1、３３１2、３３１3で構成している。これら３つの電流源３３１1、３３１2、３３１3は、双投スイッチである電流スイッチ３３７1、３３７2、３３７3により選択的にトランジスタＱ１１のドレインに接続可能である。電流源３３１1、３３１2、３３１3が選択されない場合（オフ時）には、電流源３３４に接続されたトランジスタ３３５の機能により、オフとなった電流源の出力がオフとなる前とほぼ同じ電位となる。これにより、オン、オフ切り替え時のスイッチングノイズを防止することができる。
【００６４】
図５に示す構成では、カレントミラーによるインピーダンス変換後に電流源３１３Ｗの基準電流（１＋α）・Ｉ１で相殺しているため（αは基準電流に対する一定比率）、光電流＋補償電流Ｉ１は発光素子ＬＤ１、ＬＤ２のオン、オフを含め常に合計で（１＋α）・Ｉ１の電流が流れる。つまり、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２がＯＮの時には光量制御により、合計で（１＋α）・Ｉ１の電流となるように光電流が制御される。例えば、補償電流が（２α）・Ｉ１であれば光電流は（１−α）・Ｉ１に一致するように制御される。このように、補償電流を基準電流に対して一定比率αに設定することで、目標光量とは異なる光量（例えば、目標光量よりも一定比率低い光量）が必要になった場合でも、容易に補償電流値を設定することができる。一定比率αを用いた制御は、例えば発光素子ＬＤ１、ＬＤ２間の光量むらを補正するのに役立つ。なお、補償電流源３３１1、３３１2、３３１3のオン・オフスイッチを図６に示すように差動トランジスタ構成とし、さらに電流源出力がＯＦＦ時にＯＮ時とほぼ等しくなるようＯＦＦ時の電位を制御することで、切り替え時のスイッチングノイズを軽減することができる。
〔第５実施形態〕
図７は、本発明の第５実施形態を示す図である。図示する構成では、補正用の重畳電流（２β・Ｉ１）の電流源３６１1と重畳電流β・Ｉ１の電流源３６１2が配置されている。また、重畳電流を差し引くための３β・Ｉ１の電流源も設けられている。このように、補償電流とは別に重畳電流を設けることにより発光素子ＬＤ１、ＬＤ２に共通の光量補正とは別に、発光素子別の光量補正を別の値で行うことが可能になる。これは、たとえば光学系が原因で感光体上での光量に発光素子で違いが有る場合などに利用することができる。当然、光学系の原因だけでなくレーザゼログラフィ全体の特性として発光素子ごとに光量を調整したほうが画質の向上が期待できる場合にも適用可能である。このようにして、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２がＯＮの時には光量制御により、合計で（１＋α＋３・β）の電流となるように光電流が制御される。
〔第６実施形態〕
図８は、本発明の第６実施形態を示す図である。図示する構成は、発光素子ＬＤ１、ＬＤ２ごとの光量制御を行うものである。この場合、図７とは異なり、カレントミラー回路のインピーダンス変換回路３１１Ｗ、３１１Ｄの出力側の基準電流も対応して変化させている。これは相殺する電流を減らすことで精度をあげようとしたものである。この場合、カレントミラー回路によるインピーダンス変換回路３１１Ｗ，３１１Ｄの入力への電流は補償電流により変動するため、設定を変えた場合、光電流のラインＬの電位が収束するには時間がかかる。しかし、この時間がかかる全体の光量制御は全ての発光素子共通で事前に一度だけ行えばよい。そして、個別レーザの光量制御は電流源３６１2（β・Ｉ１）と電流源３６１1（２β・Ｉ１）で行えば、光電流出力ラインＬの電位は変動しないため、１個１個の発光素子ＬＤ１、ＬＤ２の収束性が犠牲になることはない。
〔第７実施形態〕
次に、図９から図１１を参照して、本発明の第７実施形態に係る光量制御装置について説明する。
【００６５】
図９は、本発明の第７実施形態に係る光量制御装置の全体構成を示す図である。図９において、光量制御装置１０は複数個の発光素子を駆動する。図９の構成では、光量制御装置１０は３２個の発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２を駆動する。換言すれば、光量制御装置１０は３２チャネル構成である。各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２は面発光ダイオード（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）で形成され、マトリクス状に配置されている。光量制御装置１０は例えばＩＣチップで形成され、内部に以下に説明する回路を備える。
【００６６】
光量制御装置１０は各チャネル毎に、つまり発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２毎にドライバ１００1〜１００32を有する。また、光量制御装置１０は各チャネルに共通の制御部として、共通制御電位設定回路２００、電流アンプ３００、光量モニタ４００、強制点灯回路５００、ＡＰＣ回路６００を有する。電流アンプ３００は、前述した第１から第３実施形態に係る構成を有する。強制点灯回路５００は、図１から図４に示す負荷５００Ｗ、５００Ｄ、５００の負荷の機能を備えるとともに、負荷の大きさを調整でき、かつ画像信号の描画開始位置を決めるために必要な発光素子の強制点灯機能を備えたものである。
【００６７】
ドライバ１００1〜１００32は、上記各チャネルに共通の制御部からの信号を、バス１５０を介して受け取り、それぞれ発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２を駆動制御するための制御を行う。具体的には、ドライバ１００1〜１００32は各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２の光量制御を行うＡＰＣ制御と、ＡＰＣ制御後の変調制御とを行う。後述するように、ＡＰＣ制御では、ドライバ１００1〜１００32は発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２に印加する電圧と電流との両方を制御する。電圧駆動時、ドライバ１００1〜１００32は各端子ＣＯＵＴを介して、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２のカソードにそれぞれ接続されているコンデンサＣｄ1〜Ｃｄ32を制御する。電流駆動時、ドライバ１００1〜１００32は各端子ＬＤＯＵＴを介して、各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２に流れる電流量を制御する。
【００６８】
ドライバ１００1〜１００32は複数個ずつが、端子ＬＤＣＯＭを介して共通に接続されるとともに、負荷１０５に接続されている。図９の構成では、ドライバ１００1〜１００4のＬＤＣＯＭ端子は共通に接続され、一端がグランドに接続された負荷１０５の他端に接続されている。各ドライバ１００1〜１００32は対応する発光素子を駆動していないときには、駆動電流に対応する電流（相補出力）を出力する。この電流を負荷１０５に流すことにより、発光素子の点灯の数等に依存することなく常に一定の電流が光量制御装置１０に流れるようにして、動作の安定化を図っている。
【００６９】
光量制御装置１０は、各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２のレーザ光量をＡＰＣ制御で適切な値に設定した後、変調制御を行う。ＡＰＣ制御の概略は次の通りである。まず、発光素子ＬＤ１のレーザ光量を調整する。ドライバ１００1は発光素子ＬＤ１を駆動する。各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２に共通に設けられた受光器ＰＤ（例えばフォトダイオードであって、前述の受光器１１に相当する）には、発光素子ＬＤ１のレーザ光量に応じた電流が流れる。電流アンプ３００は受光器ＰＤに流れる電流に対し、スイッチＳＷＳａ（図５の電流スイッチ３３７2に相当する）をオンし、電流源４５０からの加算電流を加算した電流を低インピーダンスで受けて増幅する。この場合、スイッチＳＷＳｂ（図５の電流スイッチ３３７3に相当する）がオンすることで電流源４６０から供給される基準電流で加算電流を相殺し、残った電流を基準電圧Ｖｒｅｆ２に接続された抵抗に供給して電流アンプ３００が出力する電流を電圧に変換し、この電圧（検出電圧という）を、スイッチＳＷ１９を介してＡＰＣ回路６００に出力する。ＡＰＣ回路６００はオペアンプ６１と、１つのスイッチ（ＳＷfb1〜ＳＷfb32の何れか１つ）とコンデンサ（Ｃfb1〜Ｃfb32の何れか１つ）との直列回路とを複数個備える。図１〜図８に示すＡＰＣ回路６００は、図９のオペアンプ６１に相当する。各直列回路はオペアンプ６１の出力端子と反転入力端子との間に接続されている。各直列回路はサンプルホールド回路を構成する。１つのサンプルホールド回路が１つの発光素子に対応する。例えば、スイッチＳＷfb1とコンデンサＣfb1とのサンプルホールド回路は、発光素子ＬＤ１に対応する。同様に、スイッチＳＷfb32とコンデンサＣfb32とのサンプルホールド回路は、発光素子ＬＤ３２に対応する。
【００７０】
オペアンプ６１は、発光素子ＬＤ１を駆動したときの差電圧を増幅しバス１５０の対応する信号線に出力する。ドライバ１００1はこの差電圧がゼロになるように発光素子ＬＤ１に与える駆動電流を変化させる。これにより、発光素子ＬＤ１のレーザ光量が変化し、受光器ＰＤに流れる電流量が変化する。受光器ＰＤに流れる電流に応じた検出電圧が電流アンプ３００からＡＰＣ回路６００に出力される。このようなフィードバック制御により、電流アンプ３００の入力出力に加えられた加算電流は相殺される結果消え、ＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆで発生した基準電流に対応するレーザ光量となるように発光素子ＬＤ１の駆動状態を設定する。なお、この駆動状態の設定とは、発光素子ＬＤ１に与える駆動電圧と駆動電流の両方をＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆに対応する値に調整することを意味している。
【００７１】
このようにして発光素子ＬＤ１を制御している間、ＡＰＣ回路６００の３２個のサンプルホールド回路のうち、スイッチＳＷfb1のみがオンとなっており、発光素子ＬＤ１のレーザ光量がＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆに相当する値に収束する際の電圧がコンデンサＣfb1に蓄積される。以下同様に、発光素子ＬＤ２〜ＬＤ３２を順番に１つずつＡＰＣ制御する。
【００７２】
なお、後述するように、ＡＰＣ制御は２回行うことが好ましい。２回目のＡＰＣ制御では、１回目のＡＰＣでオンしていたスイッチＳＷＳａをオフする。電流アンプ３００の出力側に供給されている相殺電流は基準電流＋加算電流がそのままであるため、受光電流は基準電流＋加算電流に対応する電流で制御が行われる。ＡＰＣ回路６００中の３２個のサンプルホールド回路を１回目及び２回目のＡＰＣ制御で共通に用いることができるが、２回目のＡＰＣ制御用に新たに３２個のサンプルホールド回路を設けてもよい。
【００７３】
光量モニタ４００は、電流アンプ３００に流れる電流から各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２のレーザ光量を示す光量モニタ信号を出力する。
【００７４】
強制点灯回路５００は、ＡＰＣ制御を行う前に必要となる同期信号を生成する回路である。光量制御装置１０が組み込まれる複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像処理装置では、画像を描画する位置を正確に決定するために、描画開始位置の少し手前に光センサを設け、発光素子が出力する光が光センサを横切るタイミングに基づき描画開始位置を決定している。
【００７５】
図１１に、本発明の光量制御装置を備える画像形成装置の一態様であるレーザゼログラフィにおけるレーザ走査系の構成例と、各センサ出力とを示す。レーザゼログラフィ装置におけるレーザ光走査系の基本的な構成は、次の通りである。レーザ光源１０ｄから出射されたレーザ光は、レンズ１５、ポリゴンミラー１２及びレンズ１３、１４を介して感光体表面１６に照射される。そして、ポリゴンミラー１２の回転により、上記レーザ光が感光体表面１６を繰り返し走査する。また、レーザ光源１０ｄから出射されたレーザ光の一部は、半透過型ミラー１９を介して受光器１１に入力する。図１１において、このときの受光器１１の出力を光量制御センサ出力として示し、描画開始位置の少し手前に設けられた光センサの出力をＳＯＳ(Start of Scan)センサ出力として示す。ＡＰＣのための領域は、走査領域の前後に設けられている。なお、参照番号１８は前述した光量制御装置１０に相当する。
【００７６】
前述したように、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ３２の個々のレーザ光量は端面レーザに比べ小さいので、複数個を同時にＯＮさせて、ＳＯＳセンサ上を走査する。この場合、特に二次元に配列された発光素子のうち、中央部分に位置する複数の発光素子のみをＯＮすることが好ましい。しかしながら、ＡＰＣ制御では発光素子を１つずつＯＮさせて条件設定(フィードバックループのゲイン)を行っているため、所定数の発光素子を同時にＯＮさせてしまっては、ＡＰＣ制御のフィードバックループが発振してしまう可能性がある。従って、この問題点を解決するために、強制点灯回路５００は、変調信号（変調データ）に応じて電流アンプ３００の負荷の大きさを変化させる。つまり、ＯＮすべき発光素子の数に応じた負荷を電流アンプ３００の出力に接続する。図示する構成では、複数の抵抗がスイッチを介して電流アンプの出力に接続されている。オペアンプ６１に着目すれば、強制点灯回路５００は、ＯＮすべき発光素子の数に応じて電流電圧変換ゲインを小さくし全体として負帰還のゲインが変わらないようにする。このような構成により、常に１つの発光素子のみをＯＮさせた状態と等価な状態が得られるため、換言すれば、フィードバックループのゲインは１つの発光素子のみをＯＮさせた状態の値となる。この結果、フィードバックループが発振してしまうのを防止することができる。
【００７７】
共通制御電位設定回路２００は、各ドライバ１００1〜１００32内で必要とされる各種の電流を生成するために必要な制御電位を生成する回路である。図８の構成では、共通制御電位設定回路２００は、各ドライバ１００1〜１００32内で流れるバイアス電流を設定するための共通電位を生成する回路と、オフセット電流を生成するための共通電位を生成する回路とを備えている。バイアス電流とオフセット電流とは典型的な例であって、各ドライバ１００1〜１００32は駆動と制御に必要なその他の電流を生成するために必要な制御電位を設定することができる。バイアス電流設定用の共通制御電位は、演算増幅器（オペアンプ）２１１、電流源２１２，２１３及び負荷２１４，２１５を含む回路で生成される。オフセット電流設定や他の電流設定用の共通制御電位もそれぞれ同様の回路で生成される。外部からのバイアス電流設定信号に応じて、電流源２１２は指示された電流を負荷２１４に供給する。負荷２１４の端子電圧がオペアンプ２１１のプラス側端子に与えられる。定電圧源２１６に接続された定電流源２１３は、オペアンプ２１１の出力に応じた電流を負荷２１５に流す。負荷２１５の端子電圧がオペアンプ２１１のマイナス側端子に与えられる。オペアンプ２１１は、電流源２１３がバイアス電流設定信号で設定されたバイアス電流と同一の電流を流すように電流源２１３を制御する。このときのオペアンプ２１１の出力信号は、バス１５０の対応するバス線に出力される。他方、定電圧源２１６のプラス側電圧がバス１５０の対応するバス線に出力される。このバス線は、夫々の共通制御電位に共通であって、かつ各ドライバ１００1〜１００32に共通である。このように、外部から設定されたバイアス電流値が差分電圧の形でバス１５０を介して各ドライバ１００1〜１００32に供給される。各ドライバ１００1〜１００32は後述するようにして、受け取った差分電圧からバイアス電流を生成する。この結果、たとえ定電圧源２１６の電源電圧が変動しても、上記電位差は一定となり、電源電圧の変動による影響を回避することができる。なお、オペアンプ２１１の出力電圧と定電圧源２１６の電圧とは、平衡二線で伝送することが好ましい。
【００７８】
次に、図９を参照してドライバ１００1〜１００32の内部構成について説明する。各ドライバ１００1〜１００32は同一構成なので、以下では１〜３２の添え字を省略し、単にドライバ１００として説明する。
【００７９】
ドライバ１００は２つの乗算器２１、２２を有する。乗算器２１は電流源３０を制御するために設けられ、乗算器２２は図８に示すコンデンサＣｄ1〜Ｃｄ32のうちの対応する１つを制御するために設けられている。以下、便宜上、対応する１つのコンデンサをＣｄとし、図１０に破線で示す。コンデンサＣｄはレーザへの駆動電圧が立ち上がる短い時間電圧源として機能する。電流源３０は対応する発光素子ＬＤに流す電流を生成し、電圧源として機能するコンデンサＣｄは対応する発光素子ＬＤに駆動電圧を与える。
【００８０】
ここで、面発光レーザの駆動電流と駆動電圧（端子電圧）との関係（電圧−電流特性）は、面発光レーザの内部抵抗が高いことから実用的な範囲では比例関係（直線関係）となり、また、駆動電流とレーザ光量との関係も実用的な範囲で比例関係（直線関係）となる。このような特性を踏まえて、１回目のＡＰＣ制御において電流源３０の電流量は発光素子ＬＤのレーザ光量が基準光量（第１の光量）となるように決められ、２回目のＡＰＣ制御においてレーザ光量が第２の光量となるように決められる。同様に、１回目のＡＰＣ制御においてコンデンサＣｄが蓄積する駆動電圧は発光素子ＬＤのレーザ光量が基準光量（第１の光量）となるように決められ、２回目のＡＰＣ制御においてレーザ光量が第２の光量となるように決められる。これらの２つの値を用いた内挿又は外挿処理により、レーザ光量を任意の光量に補正することができるようになる。
【００８１】
乗算器２１と２２は４象限アナログ乗算器を用いることができ、その乗算器に接続されるべき電圧源としてコンデンサを用いることができる。各乗算器２１、２２の入力は差動構成となっている。各乗算器２１、２２の＋と−で表記された２つの差動入力をそれぞれV1a、V1b及びV2a、V2bとすると、差動構成の各乗算器２１、２２はIout=α(V1a-V1b)(V2a-V2b)で記述される電流を出力する。ただし、αは定数である。
【００８２】
このようなレーザ駆動装置では、各乗算器２１及び２２の一方の入力端子（乗数端子）には補正信号が入力し、他方の入力端子（被乗数端子）には制御電圧が入力する。通常差動で構成する乗算器の相補出力の＋側出力を利用した場合オフセット電流が存在するが上記各乗算器２１及び２２にオフセットが存在してもその出力に接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２によりＡＰＣ時当該オフセットがキャンセルされる。補正信号は、レーザ光の走査位置によりレーザ光量が異なる状況を考慮したもので、レーザ光の走査位置に応じた制御電圧を有する。
【００８３】
まず、第１のＡＰＣ制御により、第１の光量（基準値とする）を次のように設定する。スイッチＳＷＳａはオン、ＳＷＳｂはオフ、ＳＷ１はオフ、ＳＷ２はオフ、ＳＷ３はオフ、ＳＷ５−１はオン、ＳＷ５−２はオフ、ＳＷ５−３はオフ、ＳＷ５−４はオン、ＳＷ６−１はオン、ＳＷ６−２はオフ、ＳＷ６−３はオフ、ＳＷ６−４はオン、ＳＷ７はオフ、ＳＷ８はオン、ＳＷ１１はオン、ＳＷ１１−１はオン、ＳＷ１１−２はオフ、ＳＷ１２はオフ、ＳＷ１３はオン、ＳＷ１５−１はオフ、ＳＷ１５−２はオン、ＳＷ１６はオフ、スイッチＳＷＳａをオンに設定する。また、第１の光量を設定する際には、各乗算器２１及び２２の乗数端子に０Ｖの補正信号を与える。この状態では、乗数が０であるため、被乗数端子にどのような制御電圧が入力されても各乗算器２１及び２２はオフセット電圧を出力する。また、図８に示すＡＰＣ回路６００のオペアンプ６１には、第１のＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆ１が与えられる。オペアンプ６１は、発光素子ＬＤのレーザ光量が第１のＡＰＣ基準電圧Ｖｒｅｆ１となるような制御電圧を出力する。この制御電圧は図９のスイッチＳＷ８、オペアンプ２６、インバータ２８及びスイッチＳＷ１１を通り、電流源３０に与えられる。電流源３０は受け取った制御電圧に応じた電流を発光素子ＬＤに与える。また、オペアンプ２６が出力する制御電圧はサンプルホールド回路のコンデンサＣ３−１に格納される。補正信号は０Ｖに設定されているため、乗算器２１はオフセット電圧を出力する。よって、コンデンサＣ１は、上記制御電圧と乗算器２１から出力されるそのオフセット電圧との差電圧で充電される。他方、図８のオペアンプ６１が出力する制御電圧は、コンデンサＣ２に与えられるとともに、サンプルホールド回路のコンデンサＣ４−１に格納される。補正信号は０Ｖに設定されているため、乗算器２２はオフセット電圧を出力する。よって、コンデンサＣ２には制御電圧と乗算器２２のオフセット電圧との差電圧で充電される。
【００８４】
そして、第２のＡＰＣ制御により第２の光量（これを補正光量という）を次のように設定する。スイッチＳＷＳａはオフ、ＳＷＳｂはオフ、ＳＷ１はオフ、ＳＷ２はオフ、ＳＷ３はオフ、ＳＷ５−１はオフ、ＳＷ５−２はオン、ＳＷ５−３はオン、ＳＷ５−４はオフ、ＳＷ６−１はオフ、ＳＷ６−２はオン、ＳＷ６−３はオン、ＳＷ６−４はオフ、ＳＷ７はオフ、ＳＷ８はオフ、ＳＷ１１はオフ、ＳＷ１１−１はオン、ＳＷ１１−２はオフ、ＳＷ１２はオフ、ＳＷ１３はオン、ＳＷ１５−１はオフ、ＳＷ１５−２はオフ、ＳＷ１６はオフ、ＳＷＳａをオフに設定する。また、第２の光量を設定する際には、各乗算器２１及び２２の乗数端子に所定電圧の補正信号を与える。更に、スイッチＳＷＳａがオフになっていることからオペアンプ６１は、第１のＡＰＣ制御に対し、電流源４５０の加算電流分、受光器ＰＤからの光量が増大するように制御電圧を出力する。この制御電圧は図９のスイッチＳＷ８、オペアンプ２６、インバータ２８及びスイッチＳＷ５−２、ＳＷ５−３、乗算器２１、抵抗Ｒ１１、キャパシタＣ１を通り、電流源３０に与えられる。電流源３０は、受け取った制御電圧に応じ、受光器ＰＤからの電流を、基準電流から、この基準電流に加算電流を加えた電流へと変化させる。また、オペアンプ２６が出力する制御電圧はサンプルホールド回路のコンデンサＣ３−２に格納される。コンデンサＣ１は、上記制御電圧と乗算器２１の出力との差電圧で充電される。第１のＡＰＣ制御において発光素子ＬＤに与えられる電流をＩとすれば、第２のＡＰＣ制御において発光素子ＬＤに与えられる電流はＩ＋ΔＩと記述することができる。他方、図９のオペアンプ６１が出力する制御電圧は、コンデンサＣ２に与えられるとともに、サンプルホールド回路のコンデンサＣ４−２に格納される。コンデンサＣ２には制御電圧と乗算器２２の出力との差電圧で充電される。第１のＡＰＣ制御においてコンデンサＣ２に格納される電圧をＶとすれば、第２のＡＰＣ制御においてコンデンサＣ２に格納される電圧はＶ＋ΔＶと記述することができる。
【００８５】
ここではスイッチＳＷ６−１、ＳＷ６−４をオン、ＳＷ６−２、ＳＷ６−３をオフしたが、２回目以降のＡＰＣではＳＷ６−３、ＳＷ６−１をオン、ＳＷ６−２、ＳＷ６−４をオフとしてもよく、この方が変調時と同じ条件のため精度向上が期待できる。
【００８６】
発光素子ＬＤの変調時には、レーザ光の走査位置に応じた光量補正量に対応した補正電圧が各乗算器２１、２２の乗数端子に入力される。それにより、乗算器２２、コンデンサＣ２及びオペアンプ２６で構成される電圧源から面発光レーザに印加される駆動電圧、及び電流源３０から発光素子ＬＤに供給される駆動電流の双方が同時に制御され、上記レーザ光の走査位置に応じて補正された光量にて発光素子ＬＤの発光がなされる。
【００８７】
コンデンサＣ１には直列に抵抗Ｒ１１を接続する。すなわち、本実施形態では、コンデンサＣ１を含むサンプルホールド回路をローパスフィルタで構成する。これにより、スイッチＳＷ１１のオン／オフを切り替えた際に発生する高周波ノイズを抑制できる。また、このローパスフィルタにはコンデンサＣ１１を並列に接続する。これにより、ローパスフィルタの時定数に依って負帰還ループの位相が遅れることを防止できる。同様に、コンデンサＣ２に直列に抵抗Ｒ２１を接続することで、これを含むサンプルホールド回路をローパスフィルタで構成する。これにより、スイッチＳＷ８のオン／オフを切り替えた際に発生する高周波ノイズを抑制できる。更に、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ２１で構成されたローパスフィルタに、負帰還ループの位相遅れを防止するためのコンデンサＣ２１を並列に接続し、負帰還ループでの発振を防止する。
【００８８】
電圧印加時間調整回路８００は、スイッチＳＷ２を制御して発光素子ＬＤに電圧を印加する時間を調整する。この電圧はコンデンサＣｄに蓄積された電圧である。前述したように、本実施形態では、発光素子ＬＤに与える電圧と電流との両方を制御して発光素子ＬＤを駆動する。発光素子ＬＤを駆動する際、まず電圧で駆動し次に電流で駆動する。電圧駆動の電圧印加時間を調整可能にすることで、図９のＬＤＯＵＴ端からレーザまでの配線が長く立ち上がりに時間がかかる場合のように発光素子ＬＤの実装状態に応じた電圧印加時間を適切に設定することができる。
【００８９】
電圧印加時間調整回路８００は、遅延回路８１と排他的論理和回路８２とを２組有する。２つの遅延回路８１は、インバータ８３で図示するように接続されている。遅延回路８１は、電圧印加時間信号と変調信号とを受け取り、電圧印加時間信号に従って変調信号を遅延させる。一方の遅延回路８１の出力信号と変調信号との排他的論理和をとり、その出力信号でスイッチＳＷ２をオンさせる。この結果、出力信号は変調信号の立ち上がりで立ち上がり、遅延した変調信号の立ち上がりで立ち下がる第１のパルスと変調信号の立ち下がりで立ち上がり、遅延した変調信号の立ち下がりで立ち下がる第２のパルスを発生する。つまり、遅延回路８１の遅延時間と同じパルス幅で電圧を変調信号の立ち上がり時と立ち下り時に印加するようになる。このようにして、適切な電圧印加時間を設定することが可能になる。同様に、他方の遅延回路８１と排他的論理和回路８２の作用によりスイッチＳＷ１を制御してＯＦＦバイアスを供給することで、発光素子ＬＤがオンからオフへの動作を制御する（高速化する）。
【００９０】
電流生成回路７００は、図８に示す共通制御電位設定回路２００が出力する電流毎の差分電圧を受け取り、差分電圧に応じた電流を生成する。電流生成回路７００のオペアンプ３４と定電流源３２とは基準共通電位と基準オフセット電位で形成される差分電圧を受け取り、差分電圧に応じたオフセット電流を生成する。オフセット電流はスイッチＳＷ１６を介して負荷２４に流れる。オフセット電流に応じてコンデンサＣ２の端子電位が決まり、これにより電圧源として機能するコンデンサＣ２が発光素子ＬＤに与える駆動電圧を調整することができる。駆動電圧を調整することで、駆動パルスをオーバーシュートさせ、短いパルス幅までレーザを追従させることでハイライトの再現性を高めることができ、駆動電圧を少し大きめに設定することで画像の輪郭を強調できるなど、画像に合わせてこれらを適宜設定することで画質の調整にも使用することができる。オペアンプ３５と電流源３１とは、基準共通電位と基準バイアス電位で形成される差分電圧をスイッチ７５０を介して受け取り、差分電圧に応じたバイアス電流を生成する。また、スイッチ７５０に接続される図中の電圧源が設定するＯＦＦバイアス電圧を受けた電流源３１は、ＯＦＦバイアス電圧に応じたレーザ駆動電流を生成する。ここで生成されたバイアス電流はＯＦＦバイアス電圧を決定する際の試験電流であり、ＡＰＣの前あるいは後にＯＦＦバイアス電圧決定のための期間を設けておき、その期間に試験電流を、ＳＷ１５−１を経由して各レーザに供給し、そのときの各レーザ端子電圧を元に全レーザ共通のＯＦＦバイアス電圧を決定する。さらに決定した共通のＯＦＦバイアス電圧をレーザ端子電圧に印加した際に流れる電流を元にスイッチ７５０に接続される図中の電圧源の値が設定され、変調時にはこの図中の電圧源によりＯＦＦバイアス電流が制御される。
【００９１】
以上説明したように、第７実施形態に係る光量制御装置は、第１から第６の実施形態に係る作用、効果、つまりオフセット誤差が少なく大きなダイナミックレンジを有するとともに、上述した他の様々な特徴を備えた装置である。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、オフセット誤差が少なく大きなダイナミックレンジを有する光量制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る光量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す光量制御装置の回路図である。
【図３】 本発明の第２実施形態に係る光量制御装置の構成を示す回路図である。
【図４】 本発明の第３実施形態に係る光量制御装置の構成を示す回路図である。
【図５】 本発明の第４実施形態に係る光量制御装置の構成を示す図である。
【図６】 図５の構成をより詳細に示した図である。
【図７】 本発明の第５実施形態に係る光量制御装置の構成を示す図である。
【図８】 本発明の第６実施形態に係る光量制御装置の構成を示す図である。
【図９】 本発明の第７実施形態に係る光量制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１０】 図９に示すドライバの内部構成を示す回路図である。
【図１１】 本発明の光量制御装置を備える画像形成装置の一態様であるレーザゼログラフィにおけるレーザ走査系の構成例と、各センサ出力とを示す図である。
【符号の説明】
１０ 光量制御装置 ＬＤ１〜ＬＤ３２ 発光素子
１００1〜１００32 ドライバ ２００ 共通制御電位設定回路
２１１ 演算増幅器（オペアンプ） ２１２、２１３ 定電流源
２１４、２１５ 負荷 ２１６ 定電圧源
３００ 電流アンプ ４００ 光量モニタ
５００ 強制点灯回路 ６００ ＡＰＣ回路
６１ オペアンプ ＳＷfb1〜ＳＷfb32 スイッチ
Ｃfb32〜Ｃfb32 コンデンサ
Ｖｒｅｆ、Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２ ＡＰＣ基準電圧
１５０ バス ＣＯＵＴ 端子 Ｃｄ1〜Ｃｄ32 コンデンサ
ＬＤＯＵＴ 端子 ＬＤＣＯＭ 端子 １１ 負荷
ＰＤ 受光器 ＳＷ１９ スイッチ ２１、２２ 乗算器
３０ 電流源 ２６ オペアンプ ２８ インバータ
８００ 電圧印加時間調整回路 ８１ 遅延回路
８２ 排他的論理和回路 ７００ 電流生成回路
３４ オペアンプ ３２ 定電流源 ２４ 負荷
３５ オペアンプ ９００ バイアス回路
３１ 電流源 Ｒ１１、Ｒ２１ 抵抗 Ｃ１１、
Ｃｄ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３−１、Ｃ４−１、Ｃ３−２、Ｃ４−２ コンデンサ
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ５−１、ＳＷ５−２、ＳＷ５−３、ＳＷ５−４、ＳＷ６−１、ＳＷ６−２、ＳＷ６−３、ＳＷ６−４、ＳＷ７、ＳＷ８、ＳＷ１１、ＳＷ１１−１、ＳＷ１１−２、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ１５−１、ＳＷ１５−２、ＳＷ１６ スイッチ
Claims (14)
- 発光素子からの光を受光する受光素子であって、該受光素子からの入力信号を増幅する第１の増幅手段と、
前記発光素子がオフのときに、前記第１の増幅手段の入力に第１の補償電流を与える第１の補償電流源と、
前記第１の増幅手段で生じるオフセットを除去するために、前記第１の増幅手段の主要部と共通構成の主要部を持ち、無入力信号を増幅する第２の増幅手段と、
前記第２の増幅手段の入力に第２の補償電流を与える第２の補償電流源と、
第１及び第２の増幅手段の出力信号に基づいて自動光量制御のための制御信号を生成する誤差増幅手段と、
前記誤差増幅手段の出力信号に基づいて前記発光素子を駆動する駆動手段と、
を具備し、
前記第１及び第２の補償電流は、目標光量に対応する前記受光素子からの受光電流に等しい値を有し、
前記主要部は、入力インピーダンスより高いインピーダンスに変換する変換手段と、該変換手段の出力を電流増幅する電流増幅手段とを含み、前記変換手段は、入力インピーダンスを所定の自動光量制御時間Ｔｏ／前記発光素子の浮遊容量Ｃｏで定められるインピーダンスより小さくし、
前記変換手段及び前記電流増幅手段は、バイアス電流を流すバイアス電流源と、該バイアス電流が入力側に重畳されるカレントミラー回路とを含み、
前記電流増幅手段のバイアス電流は、前記電流増幅手段のカレントミラー回路の増幅度に応じて定められることを特徴とする光量制御装置。 - 前記電流増幅手段のカレントミラー回路は、制御電位が与えられる制御端子を持つ入力側のトランジスタと、該入力側のトランジスタの制御端子と共通に接続される制御端子を持ち、互いに並列に接続される複数の出力側のトランジスタと、該複数の出力側のトランジスタに共通に直列に接続される電流源とを含み、電流増幅手段の増幅度は複数の出力側のトランジスタの数で決定されることを特徴とする請求項１に記載の光量制御装置。
- 前記複数のトランジスタにそれぞれ直列に接続されるスイッチ手段と、第２の増幅手段における電流増幅手段のカレントミラー回路の出力電圧に基づいて、第１及び第２の増幅手段における前記電流増幅手段のバイアス電流源の制御端子の電位を制御する制御手段とを具備し、増幅度に応じて選択すべき出力側のトランジスタに対応した前記スイッチ手段が外部制御信号に基づいて制御されることを特徴とする請求項２に記載の光量制御装置。
- 前記複数の出力側のトランジスタの増幅度に関するパラメータが等しいことを特徴とする請求項２又は３に記載の光量制御装置。
- 前記複数の出力側のトランジスタがユニポーラトランジスタであり、前記増幅度に関するパラメータがチャネルの幅とチャネルの長さとの比である請求項４記載の光量制御装置。
- 前記第１及び第２の増幅手段は、各出力に個別の負荷を持ち、各出力は誤差増幅手段の差動入力に接続される請求項１記載の光量制御装置。
- 前記第１及び第２の増幅手段の出力は誤差増幅手段の差動入力に接続され、かつ差動入力間に共通の負荷を持つ請求項１記載の光量制御装置。
- 前記第１の増幅手段は、前記入力信号を入力とする第１のカレントミラー回路と、該第１のカレントミラー回路の出力電流を増幅する第２のカレントミラー回路とを有することを特徴とする請求項１記載の光量制御装置。
- 前記第１の増幅手段は前記入力信号と第１のバイアス電流とに応じた出力を有し、前記第２の増幅手段は前記第１のバイアス電流と同じ大きさの第２のバイアス電流に応じた一定の出力を有し、これら２つの出力の差に相当する出力を前記誤差増幅手段が出力することを特徴とする請求項１記載の光量制御装置。
- 前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段の出力が一定レベル以下に維持されるように、前記第１及び第２のバイアス電流の値が設定されていることを特徴とする請求項９記載の光量制御装置。
- 前記第１及び第２の補償電流源に代えて、基準電流源から流れる基準電流に第３の補償電流を加算する第３の補償電流源を設け、前記第３の補償電流源をオン、オフすることで目標光量を変える際に、前記第３の補償電流を前記基準電流に対し一定比率に設定したことを特徴とする請求項１記載の光量制御装置。
- 前記第３の補償電流源のオン、オフが双投スイッチで行われ、かつオフ時にはオフとなった第３の補償電流源の出力がオフとなる前とほぼ同じ電位であることを特徴とする請求項１１記載の光量制御装置。
- 前記双投スイッチは差動トランジスタであることを特徴とする請求項１２記載の光量制御装置。
- 複数の発光素子と、感光体と、前記複数の発光素子からの光ビームを感光体上に照射するための光学系と、前記複数の発光素子の光量を制御する光量制御装置とを有し、該光量制御装置は請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の光量制御装置であることを特徴とする画像形成装置。
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