JPH06334248A - レーザダイオードの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パルス幅変調回路を用いない簡素な構成で安
定な中間調の得られるレーザダイオードの駆動回路を提
供する。 【構成】 サンプルホールド回路２９によりレーザダイ
オード１７の光量比例信号Ｓ１２中の最小値レベルＳ１
４を検出し、これが基準最小値レベルＳｒｍｉｎに一致
するように比較回路３２と加算回路１５とによりレーザ
ダイオード１７に供給される電流信号Ｓ７の大きさを制
御する。さらに、かつサンプルホールド回路２８により
光量比例信号Ｓ１２中の最大値レベルＳ１３を検出し、
これが基準最大値レベルＳｒｍａｘとが一致するように
比較回路３１とＤ／Ａ変換回路１４とにより電流信号Ｓ
７の大きさを制御する。このため、レーザダイオード１
７の光出力の上下限値が一定化されることになり、その
範囲でビデオ信号の振幅に比例した光出力を得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、ビデオプリン
タなどのレーザプリンタに適用して好適なレーザダイオ
ードの駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタは、非接触型のプリンタ
であることから、印字速度が早く、かつ印字品質が高い
などの特性を有するので、ビデオプリンタに使用する
等、広汎に使用されるようになってきている。

【０００３】このレーザプリンタ用のレーザ光源として
は、最近、半導体レーザであるレーザダイオードが用い
られる場合が多い。小型化、軽量化などに有利だからで
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザダイ
オードの光出力対順方向電流特性には温度依存性がある
ので、ケース温度が変化しても光出力が一定になるよう
に、一般的には、ＡＰＣ（Automatic Power Control）
動作をさせている。

【０００５】このＡＰＣ動作は、レーザ光量（光出力）
の最大値を一定に制御するために、基準の直流電圧値と
レーザダイオードの光量をモニタするフォトダイオード
の出力電流値とを比較し、フォトダイオードの出力電流
値が一定値になるようにフィードバック制御するもので
ある。そして、さらに、疑似的に中間調を得るためにＰ
ＷＭ（パルス幅変調）回路でレーザダイオードを駆動し
ていた。

【０００６】しかしながら、上記した従来のレーザダイ
オードの駆動回路では、次に説明する種々の問題があっ
た。

【０００７】 パルス幅変調回路は、Ａ／Ｄ変換器な
どを必須の構成要件として含むことから、回路構成が比
較的に複雑になり、回路用の広いスペースが必要になっ
て、かつ高価である。 パルス幅変調回路を使用して得られる画像は網点画
像であるので、モアレ像、いわゆるドット妨害が発生し
易く、高精細度の画像が得られない。 パルス幅変調回路を高周波化しようとすると高価に
なる。

【０００８】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、簡素な構成で、廉価かつドット妨害の発
生しないレーザダイオードの駆動回路を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば、図１
〜図３に示すように、無信号レベル部４１と最小値レベ
ル部４２と最大値レベル部４３とシンク信号部４４とビ
デオ信号部４５とを有する画像信号Ｓ６が電流信号Ｓ７
として供給されるレーザダイオード１７と、このレーザ
ダイオード１７の発光光量Ｌに応じた光量比例信号Ｓ１
１（Ｓ１２）を出力するモニタ手段２６と、光量比例信
号Ｓ１２中の最小値レベル部４２のレベルＳ１４を検出
し、検出した最小値レベルＳ１４と予め定められた最小
値レベルＳｒｍｉｎとが一致するようにレーザダイオー
ド１７に供給される電流信号Ｓ７の大きさを制御する第
１のフィードバック手段２９，３２，１５と、光量比例
信号Ｓ１２中の最大値レベル部４３のレベルＳ１３を検
出し、検出した最大値レベルＳ１３と予め定められた最
大値レベルＳｒｍａｘとが一致するようにレーザダイオ
ード１７に供給される電流信号Ｓ７の大きさを制御する
第２のフィードバック手段２８，３１，１４とを備える
ものである。

【００１０】また、本発明は、上記第２のフィードバッ
ク手段２８，３１，１４を、Ｄ／Ａ変換回路１４を有す
る手段としたものである。

【００１１】

【作用】本発明によれば、第１のフィードバック手段２
９，３２，１５によりモニタ手段２６から供給されるレ
ーザダイオード１７の発光光量（光出力）Ｌに比例する
光量比例信号Ｓ１２中の最小値レベル部４２のレベルＳ
１４を検出し、検出した最小値レベルＳ１４と予め定め
られた最小値レベルＳｒｍｉｎとが一致するようにレー
ザダイオード１７に供給される電流信号Ｓ７の大きさを
制御するとともに、第２のフィードバック手段２８，３
１，１４により光量比例信号Ｓ１２中の最大値レベル部
４２のレベルＳ１３を検出し、検出した最大値レベルＳ
１３と予め定められた最大値レベルＳｒｍａｘとが一致
するようにレーザダイオードＳ１７に供給される電流信
号Ｓ７の大きさを制御するようにしている。このため、
レーザダイオード１７の光出力の上下限値Ｌｍａｘ，Ｌ
ｍｉｎが一定化されることになり、その範囲でビデオ信
号４５の振幅に比例した光出力を得ることができるよう
になる。このようにすれば、簡素な構成で、廉価かつド
ット妨害が発生しない。

【００１２】また、第２のフィードバック手段２８，３
１，１４がＤ／Ａ変換回路１４を有するように構成する
ことにより、このＤ／Ａ変換回路１４のリファレンス電
圧を変化させることで、光出力の上限値Ｌｍａｘを容易
に制御することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明レーザダイオードの駆動回路の
一実施例について図面を参照して説明する。

【００１４】図１は、本実施例によるレーザダイオード
の駆動回路の構成を示している。図１例によるレーザダ
イオードの駆動回路は、画像メモリであるデジタルビデ
オ信号発生回路１１を有している。このデジタルビデオ
信号発生回路１１から出力される画像信号である８ビッ
トのデジタルビデオ信号Ｓ１は、デジタル加算回路１２
の一方の入力端子に供給される。デジタル加算回路１２
の他方の入力端子には、メモリである最小値最大値発生
回路１３から最小値最大値信号Ｓ２が供給される。

【００１５】デジタル加算回路１２の出力信号であるデ
ジタルビデオ信号Ｓ３は、Ｄ／Ａ変換回路１４を通じて
アナログビデオ信号Ｓ４に変換されて、加算回路１５の
一方の入力端子に供給される。加算回路１５の他方の入
力端子には、バイアス信号Ｓ５が供給される。

【００１６】加算回路１５の出力信号である電圧信号と
してのビデオ信号Ｓ６は駆動増幅回路１６を通じて電流
信号Ｓ７に変換されてレーザダイオード１７に供給され
る。

【００１７】図２は、レーザダイオード１７の光出力特
性１８を示している。この図２において、横軸は駆動電
流である電流信号Ｓ７を表し、縦軸は光出力を表してい
る。光出力特性１８から理解されるように、レーザダイ
オード１７は、変曲点になっているレーザ発振点を有
し、レーザ発振点を超える駆動電流が供給されること
で、レーザ光Ｌを発光して出力する。

【００１８】レーザダイオード１７から出力されるレー
ザ光Ｌは、矢印Ａ方向に一定回転するポリゴンミラー２
０によって反射偏向され、記録媒体である感光体として
のＯＰＣ（Organic Photo-Conductive）２１上を矢印Ｂ
方向に走査する。ＯＰＣ２１の矢印Ｂ方向の走査線上、
符号Ｘは、画像形成範囲を示している。

【００１９】ＯＰＣ２１には予め静電気が蓄積されてい
る。この場合、ＯＰＣ２１が紙面と直交する方向に移動
され、かつＯＰＣ２１上にレーザ光Ｌが照射された部分
の電荷が移動することで、ＯＰＣ２１上に２次元の静電
潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着されて
印刷紙に転写された後、定着されることで、ハードコピ
ーによる画像が得られる。

【００２０】符号２２は、シンク信号受光回路であり、
このシンク信号受光回路２２は、レーザ光Ｌが矢印Ｂ方
向に移動する際に、レーザ光Ｌ中の後述するシンク信号
部４４（図３参照）を受光してシンク信号Ｓ８をタイミ
ング発生回路２３に供給する。

【００２１】タイミング発生回路２３は、基本的にカウ
ンタを有する構成とされ、各種のタイミング信号を発生
する。

【００２２】すなわち、タイミング発生回路２３は、シ
ンク信号Ｓ８に基づいて、画像メモリであるデジタルビ
デオ信号発生回路１１のデータ読出信号Ｓ９と、メモリ
である最小値最大値発生回路１３のデータ読出信号Ｓ１
０と、サンプルホールドパルスＰ１，Ｐ２を発生する。

【００２３】上記レーザダイオード１７はそのケース２
５内にフォトダイオード２６と一体的に組み込まれてい
る。

【００２４】フォトダイオード２６は、レーザダイオー
ド１７からポリゴンミラー２０に向かって出力されるレ
ーザ光Ｌの発光光量に比例するモニタ光Ｌｍを受光す
る。フォトダイオード２６からは、レーザ光Ｌの発光光
量に比例する電流信号である光量比例信号Ｓ１１が電流
電圧変換増幅回路２７に供給される。

【００２５】電流変換増幅回路２７から出力される電圧
信号である光量比例信号Ｓ１２は、サンプルホールド回
路２８，２９に供給される。

【００２６】サンプルホールド回路２８，２９からは、
最大値サンプルホールド信号Ｓ１３と最小値サンプルホ
ールド信号Ｓ１４とがそれぞれ比較回路３１，３２の比
較入力端子に供給される。

【００２７】比較回路３１，３２の各基準入力端子に
は、それぞれ、端子３３，３４から目標値である予め定
められた基準最大値レベルＳｒｍａｘと基準最小値レベ
ルＳｒｍｉｎとが供給されている。

【００２８】比較回路３１は、基準最大値レベルＳｒｍ
ａｘと最大値サンプルホールド信号Ｓ１３との比較結果
に応じた利得制御信号Ｓ１５を発生してＤ／Ａ変換回路
１４のリファレンス電圧入力端子に供給する。比較回路
３２は、基準最小値レベルＳｒｍｉｎと最小値サンプル
ホールド信号Ｓ１４との比較結果に応じてバイアス信号
Ｓ５を出力する。

【００２９】次に、上記の実施例の要部動作について、
図３をも参照して説明する。

【００３０】図３Ａは、時間軸を示している。図３Ｂ
は、駆動増幅回路１６に供給されるビデオ信号Ｓ６の波
形を示している。このビデオ信号Ｓ６と、駆動増幅回路
１６によって変換された電流信号Ｓ７と、レーザ光Ｌ
と、モニタ光Ｌｍと、光量比例信号Ｓ１１，Ｓ１２のそ
れぞれの波形は相似の波形であるので、以下の説明に当
たっては、必要に応じて図３Ｂの波形を参照してそれら
の信号を説明する。

【００３１】ＯＰＣ２１上の走査線１ラインに対応する
ビデオ信号Ｓ６は、図３Ｂに示すように、無信号レベル
部４１（レーザダイオード１７がレーザ発振点未満の動
作状態にされるレベル）、最小値レベル部４２、最大値
レベル部４３、シンク信号部４４及びビデオ信号部４５
を有している。隣り合うシンク信号部４４，４４間の周
期は一定である。

【００３２】時点ｔ１〜時点ｔ２において、シンク信号
受光回路２２で、ポリゴンミラー２０によって偏向され
たレーザ光Ｌからシンク信号Ｓ８が受光されたとき、タ
イミング発生回路２３は、このシンク信号Ｓ８、すなわ
ち、シンク信号部４４の立ち下がり点（時点ｔ２）から
計時を開始して一定時間経過後の時点ｔ３〜時点ｔ４の
間において、データ読出信号Ｓ９をデジタルビデオ信号
発生回路１１に供給する。

【００３３】このデータ読出信号Ｓ９によりデジタルビ
デオ信号発生回路１１からビデオデータが読み出され
る。読み出されたビデオデータは、ビデオ信号Ｓ６中ビ
デオ信号部４５（図３Ｂ参照）として現れる。なお、図
示はしていないがシンク信号Ｓ８はポリゴンミラー２０
の回転とビデオデータの読み出しとを同期させる機能を
有している。

【００３４】上記ビデオ信号部４５によって強度変調さ
れたレーザ光ＬによりＯＰＣ２１上を矢印Ｂ方向に走査
することで、ＯＰＣ２１上の画像形成範囲Ｘに原画像の
濃淡（中間調）に応じた静電潜像（静電気帯電パター
ン）が形成される。

【００３５】なお、上記したように、図示しないトナー
がこの静電潜像に応じて付着されて現像が行われ、印刷
用紙がこのＯＰＣ２１に密着されることで、印刷用紙に
画像が転写されたハードコピーが得られる。

【００３６】また、時点ｔ２から一定時間経過後の時点
ｔ５〜時点ｔ６の間、及び時点ｔ７〜時点ｔ８の間でタ
イミング発生回路２３から出力されるデータ読出信号Ｓ
１０によって、最小値最大値発生回路１３から最小値デ
ータと最大値データとが読み出され、加算回路１２によ
ってデジタルビデオ信号Ｓ１に付加される。

【００３７】デジタルビデオ信号Ｓ１に付加された最小
値データと最大値データとは、光量比例信号Ｓ１２中、
最小値レベル部４２及び最大値レベル部４３（図３Ｂ参
照）として現れる。

【００３８】これら最大値レベル部４３と最小値レベル
部４２の各レベルは、サンプルホールドパルスＰ１，Ｐ
２によって、それぞれ、サンプルホールドされ、サンプ
ルホールド回路２８，２９に最大値サンプルホールド信
号Ｓ１３及び最小値サンプルホールド信号Ｓ１４として
保持される。

【００３９】最大値サンプルホールド信号Ｓ１３と基準
最大値レベルＳｒｍａｘとが比較回路３１で比較され、
その比較結果に応じた利得制御信号Ｓ１５がＤ／Ａ変換
回路１４リファレンス電圧として供給されることで、Ｄ
／Ａ変換回路１４から出力されるアナログビデオ信号Ｓ
４の振幅が変化される。すなわち、利得制御信号Ｓ１５
は、Ｄ／Ａ変換回路１４の利得を制御する信号である。
利得を制御するのに、Ｄ／Ａ変換回路１４のリファレン
ス電圧を変化させているので、利得の制御が容易であ
る。また、最小値サンプルホールド信号Ｓ１４と基準最
小値レベルＳｒｍｉｎとが比較回路３２で比較され、そ
の比較結果に応じたバイアス信号Ｓ５が加算回路１５に
供給されることで、ビデオ信号Ｓ６の無信号レベル部４
１を含む全体のレベル、すなわち、バイアスレベルが変
化される。

【００４０】この場合、比較回路３１は、レーザ光Ｌの
モニタ光Ｌｍに対応する光量比例信号Ｓ１１中の最大値
レベル部４３が一定値（基準最大値レベルＳｒｍａｘ）
になるようにフィードバックをかけ、一方、比較回路３
２は、光量比例信号Ｓ１１中の最小値レベル部４２が一
定値（基準最小値レベルＳｒｍｉｎ）になるようにフィ
ードバックをかけている。したがって、基準最大値レベ
ルＳｒｍａｘ及び基準最小値レベルＳｒｍｉｎを、それ
ぞれ、レーザ光Ｌの光出力の最大値Ｌｍａｘ（図２参
照）及び最小値Ｌｍｉｎに対応する値に設定しておくこ
とにより、ビデオ信号部４５に対応するレーザ光Ｌの光
出力をそれら最大値Ｌｍａｘと最小値Ｌｍｉｎの間で変
化させることができる。なお、光出力の最小値Ｌｍｉｎ
を決定する基準最小値レベルＳｒｍｉｎは、光出力の最
小値Ｌｍｉｎがレーザ発振点よりも高いレベルになるよ
うに設定しておく。また、そのとき無信号レベル部４１
では、レーザダイオード１７がレーザ発振しないレベル
（レーザ発振点以下のレベル）になっているようにす
る。

【００４１】ここで、周囲温度の変化等により、レーザ
ダイオード１７の光出力特性１８が変化したときを考慮
する。この場合、レーザダイオード１７に供給される電
流信号Ｓ７の光出力の最小値Ｌｍｉｎ，及び最大値Ｌｍ
ａｘに対応する最小値電流信号Ｓ７ｍｉｎ（図２参照）
及び最大値電流信号Ｓ７ｍａｘの値はそれぞれ変化する
が、フォトダイオード２６の光・電流変換特性は周囲温
度の変化に対してレーザダイオード１７に比較した場合
にはほとんど変化しないので、光出力の最小値Ｌｍｉｎ
と最大値Ｌｍａｘは、ほぼ一定値に保たれることにな
る。

【００４２】このように上記実施例によれば、一定周期
毎（この実施例ではシンク信号部４４を検出する毎）に
サンプルホールド回路２９により光量比例信号Ｓ１２中
の最小値レベル部４２のレベルＳ１４を検出し、検出し
た最小値レベルＳ１４と予め定められた基準最小値レベ
ルＳｒｍｉｎとが一致するように比較回路３２によりレ
ーザダイオード１７に供給される電流信号Ｓ７の大きさ
を光出力の最小値Ｌｍｉｎに対応する値に制御するとと
もに、サンプルホールド回路２８により光量比例信号Ｓ
１２中の最大値レベル部４３のレベルＳ１３を検出し、
検出した最大値レベルＳ１３と予め定められた基準最大
値レベルＳｒｍａｘとが一致するように比較回路３３に
よりレーザダイオード１７に供給される電流信号Ｓ７の
大きさを光出力の最大値Ｌｍａｘに対応する値に制御す
るようにしている。

【００４３】このため、レーザダイオード１７の光出力
の上下限値（上記最大値Ｌ_max と最小値Ｌ_min ）が一定
化されることになり、その範囲でビデオ信号部４５の振
幅に比例した光出力、すなわち中間調に対応した光出力
を得ることができるようになる。このようにすれば、Ａ
／Ｄ変換器などを必須の要件として含むパルス幅変調回
路を使用しない簡素な構成になるので、廉価かつドット
妨害の発生しない高精度の画像が得られるレーザプリン
タを構成できる。この場合、図３から分かるように、最
小値レベル部４２、最大値レベル部４３及びシンク信号
部４４は、レーザ光ＬがＯＰＣ２１上の画像形成範囲Ｘ
を走査している期間以外の一部の期間を利用して挿入す
るようにしているので、ビデオ信号部４４には影響を与
えない。

【００４４】なお、上記した実施例においては、入力信
号としてのデジタルビデオ信号Ｓ１を取り扱うために利
得可変手段としてＤ／Ａ変換回路１４を使用している
が、入力信号がアナログビデオ信号である場合には、Ｄ
／Ａ変換回路１４を利得可変増幅回路に代替すればよい
ことはもちろんである。

【００４５】また、この実施例によれば、パルス幅変調
回路を利用していないので、広帯域化が容易であり、回
路用スペースも少なくできる。

【００４６】さらに、本発明は上記の実施例に限らず本
発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得るこ
とはもちろんである。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１のフィードバック手段によりモニタ手段から供給さ
れるレーザダイオードの発光光量（光出力）に比例する
光量比例信号中の最小値レベル部のレベルを検出し、検
出した最小値レベルと予め定められた最小値レベルとが
一致するように上記レーザダイオードに供給される電流
信号の大きさを制御するとともに、第２のフィードバッ
ク手段により光量比例信号中の最大値レベル部のレベル
を検出し、検出した最大値レベルと予め定められた最大
値レベルとが一致するように上記レーザダイオードに供
給される電流信号の大きさを制御するようにしている。
このため、レーザダイオードの光出力の上下限値が一定
化されることになり、その範囲でビデオ信号の振幅に比
例した光出力、すなわち中間調に対応する光出力を得る
ことができるようになる。このようにすれば、簡素な構
成で、廉価かつドット妨害が発生しないという効果が得
られる。

【００４８】また、第２のフィードバック手段がＤ／Ａ
変換回路を有するように構成することにより、このＤ／
Ａ変換回路のリファレンス電圧を変化させることで、光
出力の上限値を容易に制御することができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレーザダイオードの駆動回路の一
実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】レーザダイオードの光出力を表す特性図であ
る。

【図３】図１例の動作説明に供される波形図である。

【符号の説明】

１４ Ｄ／Ａ変換回路 １５ 加算回路 １７ レーザダイオード ２６ フォトダイオード ３１，３２ 比較回路 Ｌ レーザ光 Ｌｍ モニタ光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無信号レベル部と最小値レベル部と最大
   値レベル部とシンク信号部とビデオ信号部とを有する画
   像信号が電流信号として供給されるレーザダイオード
   と、 このレーザダイオードの発光光量に応じた光量比例信号
   を出力するモニタ手段と、 上記光量比例信号中の上記最小値レベル部のレベルを検
   出し、検出した最小値レベルと予め定められた最小値レ
   ベルとが一致するように上記レーザダイオードに供給さ
   れる上記電流信号の大きさを制御する第１のフィードバ
   ック手段と、 上記光量比例信号中の上記最大値レベル部のレベルを検
   出し、検出した最大値レベルと予め定められた最大値レ
   ベルとが一致するように上記レーザダイオードに供給さ
   れる電流信号の大きさを制御する第２のフィードバック
   手段とを備えるレーザダイオードの駆動回路。
2. 【請求項２】 上記第２のフィードバック手段が、Ｄ／
   Ａ変換回路を有する手段である請求項１記載のレーザダ
   イオードの駆動回路。