JPH0951138A - Semiconductor laser drive controller - Google Patents

Semiconductor laser drive controller

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Publication number
JPH0951138A
JPH0951138A JP20119295A JP20119295A JPH0951138A JP H0951138 A JPH0951138 A JP H0951138A JP 20119295 A JP20119295 A JP 20119295A JP 20119295 A JP20119295 A JP 20119295A JP H0951138 A JPH0951138 A JP H0951138A
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JP
Japan
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signal
output
circuit
terminal
control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20119295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taku Kimura
村 卓 木
Masaru Nakatsuru
勝 中津留
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Microelectronics Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0951138A publication Critical patent/JPH0951138A/en
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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 温度特性やロット間の特性のばらつきに影響
されず,印字精度が高く、高速駆動が可能な半導体レー
ザ駆動装置を提供する。 【解決手段】 入力信号、モニタ信号、微分信号、比較
信号を与えられると加算信号を出力する加算器2、画像
信号の微分回路1、加算器2の出力と基準信号とを入力
されるとレベル差に応じた電圧信号を出力する制御増幅
器6、この電圧信号を制御信号に応じて接点Aか接点B
のいずれかに出力するスイッチ回路SW1、スイッチ回
路SW1の接点Aより電圧信号を与えられ駆動電流を生
成する出力トランジスタT1、この駆動電流で発光する
レーザダイオードLD、このレーザ光をモニタするフォ
トダイオードPD、強制点灯信号に応じて制御信号を出
力するスイッチ制御回路5、強制点灯信号が所定レベル
のときの電圧信号レベルを保持し出力する保持回路3、
SW1からの電圧信号を保持回路のレベルと比較する比
較増幅器4を備える。
(57) [Summary] (Correction) [PROBLEMS] To provide a semiconductor laser drive device that is not affected by variations in temperature characteristics and characteristics between lots, has high printing accuracy, and can be driven at high speed. SOLUTION: An adder 2 which outputs an addition signal when given an input signal, a monitor signal, a differential signal, and a comparison signal, a differential circuit 1 of an image signal, and a level when an output of the adder 2 and a reference signal are inputted. A control amplifier 6 that outputs a voltage signal according to the difference, and this voltage signal is applied to contact A or contact B according to the control signal.
To a switch circuit SW1, an output transistor T1 which receives a voltage signal from a contact A of the switch circuit SW1 to generate a drive current, a laser diode LD which emits light by this drive current, and a photodiode PD which monitors this laser light. A switch control circuit 5 for outputting a control signal in accordance with the forced lighting signal, a holding circuit 3 for holding and outputting a voltage signal level when the forced lighting signal is at a predetermined level,
A comparison amplifier 4 is provided which compares the voltage signal from SW1 with the level of the holding circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザの駆動制
御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive control device for a semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザを用いた装置として、レー
ザプリンタや計測器等がある。図13に、従来のレーザ
プリンタにおける半導体レーザの駆動制御装置の概略構
成を示す。
2. Description of the Related Art As a device using a semiconductor laser, there are a laser printer and a measuring instrument. FIG. 13 shows a schematic configuration of a drive control device for a semiconductor laser in a conventional laser printer.

【0003】スキャナ101から転送されてきた電気信
号がレーザ駆動部102に与えられ、半導体レーザ10
4の駆動が制御される。これにより、半導体レーザ10
4からドラム103上にレーザ光が照射されて静電潜像
が形成される。この後、現像、転写、定着工程を経て紙
面上に複写画像が作成される。
The electric signal transferred from the scanner 101 is given to the laser driving section 102, and the semiconductor laser 10
4 drive is controlled. Thereby, the semiconductor laser 10
Laser light is irradiated onto the drum 103 from 4 to form an electrostatic latent image. Thereafter, a development image, a transfer process, and a fixing process are performed to form a copied image on the paper surface.

【0004】レーザ駆動部102は、一般にサンプルホ
ールド方式を採用したものが多い。図14に示されたよ
うに、行の先頭である点P1から行の終わりである点P
2まで一行分の印字を行う場合、点P1から点P2へ矢
印A1に示された方向に半導体レーザ104のレーザ光
の照射をオン・オフ駆動させる。これにより、ハッチン
グが施された領域にはドラム103上にレーザ光が照射
されて静電潜像が形成される。
In many cases, the laser driving section 102 generally adopts a sample hold method. As shown in FIG. 14, a point P1 at the beginning of the line to a point P at the end of the line
When printing one line up to 2, the irradiation of the laser light of the semiconductor laser 104 is turned on / off from the point P1 to the point P2 in the direction shown by the arrow A1. As a result, the drum 103 is irradiated with the laser beam in the hatched area, and an electrostatic latent image is formed.

【0005】そして、点P2まで到達すると、この時点
における半導体レーザ104のバイアスを保持すること
で、半導体レーザ104の特性を全ての行に渡って一定
にしておく必要がある。そこで、半導体レーザ104が
照射した光をフォトダイオードに受光させて閉ループ制
御を開始し、行の終わりの点P2から次の行の先頭であ
る点P1までの間、この制御をかけた状態にする。点P
1に到達すると、閉ループ制御を停止して半導体レーザ
の駆動を開始し、次の行のレーザ光の照射を行う。
When the point P2 is reached, it is necessary to keep the bias of the semiconductor laser 104 at this point to keep the characteristics of the semiconductor laser 104 constant over all rows. Therefore, the light emitted from the semiconductor laser 104 is received by the photodiode to start the closed loop control, and this control is applied from the point P2 at the end of a row to the point P1 at the beginning of the next row. . Point P
When it reaches 1, the closed loop control is stopped, the driving of the semiconductor laser is started, and the laser beam of the next row is irradiated.

【0006】ところで、半導体レーザに供給される駆動
電流とレーザ光を照射する電力との間には、図15に示
されるような関係がある。半導体レーザ104に供給さ
れる駆動電流が閾値電流Ithに到達すると、電力が急
激に増大する。線110で示された、駆動電流に対する
電力の増加率であるスロープ効率は、温度により変動
し、またロット間でばらつきが存在する。
By the way, there is a relationship as shown in FIG. 15 between the drive current supplied to the semiconductor laser and the electric power for irradiating the laser light. When the drive current supplied to the semiconductor laser 104 reaches the threshold current Ith, the power sharply increases. The slope efficiency, which is the rate of increase of electric power with respect to the drive current, indicated by the line 110 varies with temperature, and there is variation among lots.

【0007】このスロープ効率の変動やばらつきは、図
16に示されたようにレーザ駆動波形の変動をもたら
す。所定の温度における駆動波形が実線SL1のようで
あったとしても、温度が変化すると点線DL1のように
立ち上がり時間tr又は立ち下がり時間tfが変動し、
オーバシュートやアンダシュートを引き起こすことにな
る。また、ロットが異なると、同様な現象が発生するこ
ともあった。半導体レーザの駆動波形にばらつきが生じ
ると、結果的に印字品質及び印字精度が劣化することに
なる。
This variation or variation in slope efficiency causes variation in the laser drive waveform as shown in FIG. Even if the drive waveform at the predetermined temperature is as shown by the solid line SL1, the rise time tr or the fall time tf changes as shown by the dotted line DL1 when the temperature changes,
It will cause overshoot and undershoot. Moreover, the same phenomenon may occur when the lots are different. When the drive waveform of the semiconductor laser varies, the print quality and print accuracy are deteriorated as a result.

【0008】さらに従来は、サンプルホールド方式を用
いて、半導体レーザを駆動している期間は閉ループ制御
を外し、駆動していない期間は半導体レーザのバイアス
を保持させるために制御をかけるという動作を周期的に
繰り返していたため、高速性に欠けるという問題もあっ
た。
Further, conventionally, by using a sample hold method, the closed loop control is removed during the period when the semiconductor laser is driven, and the control is performed to keep the bias of the semiconductor laser during the period when the semiconductor laser is not driven. Since it was repeated repeatedly, there was also a problem that it lacked in high speed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体レーザ駆動制御装置には印字品質にばらつきがある
こと、並びに高速性に欠けるという問題があった。
As described above, the conventional semiconductor laser drive control device has the problems that the print quality varies and the high speed is not achieved.

【0010】本発明は上記事情に鑑み、半導体レーザの
温度特性やロット間での特性のばらつきの影響を受ける
ことなく印字精度に優れ、また高速に駆動することが可
能な半導体レーザ駆動制御装置を提供することを目的と
する。
In view of the above circumstances, the present invention provides a semiconductor laser drive control device which is excellent in printing accuracy and is capable of being driven at high speed without being affected by temperature characteristics of semiconductor lasers and variations in characteristics between lots. The purpose is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ駆
動装置は、外部から画像信号を与えられ、さらにモニタ
信号、微分信号、比較信号を与えられて加算し、加算信
号を出力する加算器と、画像信号を与えられて微分動作
を行い、微分信号を加算器に出力する微分回路と、加算
器から出力された加算信号と、外部から与えられた基準
信号とを入力され、加算信号と基準信号とのレベル差に
応じた電圧信号を出力する制御増幅器と、制御増幅器が
出力した電圧信号と、制御信号とを入力され、制御信号
に応じて電圧信号を第1の出力端子と第2の出力端子の
いずれか一方に出力するスイッチ回路と、スイッチ回路
の第1の出力端子に入力端子を接続され、電圧信号をス
イッチ回路を介して与えられ、この電圧信号に応じた駆
動電流を生成する出力回路と、出力回路により生成され
た駆動電流を供給されてレーザ光を出力するレーザダイ
オードと、レーザダイオードが出力したーザ光を受光
し、モニタ信号を加算器に出力するモニタ回路と、外部
から強制点灯信号を与えられ、この強制点灯信号に応じ
て制御信号をスイッチ回路に出力するスイッチ制御回路
と、強制点灯信号と制御増幅器が出力した電圧信号とを
与えられ、強制点灯信号が所定レベルにあるときの電圧
信号のレベルを保持して出力する保持回路と、スイッチ
回路の第2の出力端子と、保持回路の出力端子とに接続
され、制御増幅器から出力されスイッチ回路を介して与
えられた電圧信号と、保持回路が保持した電圧信号のレ
ベルとを比較し、比較信号を加算器に出力する比較増幅
器とを備えたことを特徴としている。
A semiconductor laser driving device according to the present invention includes an adder that receives an image signal from the outside and further receives a monitor signal, a differential signal, and a comparison signal, adds them, and outputs an added signal. , The image signal is applied to perform a differentiation operation, and the differentiation circuit that outputs the differentiation signal to the adder, the addition signal output from the adder, and the reference signal supplied from the outside are input, and the addition signal and the reference A control amplifier that outputs a voltage signal according to the level difference from the signal, the voltage signal output by the control amplifier, and the control signal are input, and the voltage signal is output according to the control signal to the first output terminal and the second output terminal. A switch circuit for outputting to one of the output terminals and an input terminal for the first output terminal of the switch circuit are connected, a voltage signal is given through the switch circuit, and a drive current corresponding to this voltage signal is generated. Power circuit, a laser diode that outputs the laser light by being supplied with the drive current generated by the output circuit, a monitor circuit that receives the laser light output by the laser diode, and outputs a monitor signal to the adder, and an external Is supplied with a forced lighting signal from the switch control circuit that outputs a control signal to the switch circuit according to the forced lighting signal, and the voltage signal output from the forced lighting signal and the control amplifier are supplied, and the forced lighting signal is at a predetermined level. Is connected to the holding circuit that holds and outputs the level of the voltage signal at the time, the second output terminal of the switch circuit, and the output terminal of the holding circuit, and is output from the control amplifier and given through the switch circuit. And a comparison amplifier that compares the voltage signal held by the holding circuit with the level of the voltage signal held by the holding circuit and outputs the comparison signal to the adder.

【0012】本発明の他の半導体レーザ駆動制御装置
は、第1、第2及び第3の入力端子から入力された信号
を加算して出力端子より出力する加算器であって、画像
信号を入力される外部入力端子に第1の抵抗を介して第
1の入力端子が接続された加算器と、外部入力端子と、
加算器の第2の入力端子との間に、第1の抵抗と並列に
接続された微分回路と、加算器の出力端子に反転入力端
子が接続され、外部から基準信号を非反転入力端子に入
力される制御増幅器と、制御信号を入力され、この制御
信号に応じて入力端子と、第1の出力端子又は第2の出
力端子のいずれか一方とを導通させるスイッチ回路であ
って、制御増幅器の出力端子に入力端子が接続されたス
イッチ回路と、スイッチ回路の第1の出力端子にベース
を接続され、一端が第2の抵抗を介して接地されたバイ
ポーラトランジスタと、バイポーラトランジスタの他端
と電源電圧端子との間に、両端を接続されたレーザダイ
オードと、電源電圧端子と加算器の第3の入力端子との
間に両端を接続され、レーザダイオードが出力したレー
ザ光を受光するフォトダイオードと、外部から強制点灯
信号を入力され、この強制点灯信号に基づいて制御信号
を出力するスイッチ制御回路と、強制点灯信号と、制御
増幅器の出力端子からの出力信号とを入力され、強制点
灯信号が所定レベルになると制御増幅器からの出力信号
とほぼ等しいレベルの信号を保持し、出力端子より出力
する保持回路と、スイッチ回路の第2の出力端子に非反
転入力端子を接続され、保持回路の出力端子に反転入力
端子を接続された比較増幅器と、比較器の出力端子と加
算器の第3の入力端子との間に両端を接続された第3の
抵抗とを備えたことを特徴としている。
Another semiconductor laser drive control device of the present invention is an adder that adds signals input from the first, second and third input terminals and outputs the added signals from an output terminal, and inputs an image signal. An external input terminal connected to the external input terminal via the first resistor via an external input terminal;
Between the second input terminal of the adder and the differentiating circuit connected in parallel with the first resistor, and the inverting input terminal is connected to the output terminal of the adder, and the reference signal is externally applied to the non-inverting input terminal. A control amplifier that receives an input control amplifier and a control signal, and connects the input terminal and either the first output terminal or the second output terminal in accordance with the control signal. A switch circuit having an input terminal connected to the output terminal of, a bipolar transistor having a base connected to the first output terminal of the switch circuit, one end of which is grounded through a second resistor, and the other end of the bipolar transistor. A laser diode, both ends of which are connected to the power supply voltage terminal, is connected between the power supply voltage terminal and the third input terminal of the adder, and a laser diode which receives the laser light output from the laser diode is received. Diode, a forced lighting signal from the outside, and a switch control circuit that outputs a control signal based on this forced lighting signal, the forced lighting signal, and the output signal from the output terminal of the control amplifier When the lighting signal reaches a predetermined level, a holding circuit that holds a signal at a level substantially equal to the output signal from the control amplifier and outputs the signal from the output terminal and a non-inverting input terminal to the second output terminal of the switch circuit are connected and held. A comparison amplifier having an inverting input terminal connected to the output terminal of the circuit; and a third resistor having both ends connected between the output terminal of the comparator and the third input terminal of the adder. I am trying.

【0013】ここで、保持回路は、強制点灯信号を入力
されると、この強制点灯信号のレベルに対応した周波数
を持つ発振信号を出力する電圧制御発振器と、電圧制御
発振器の出力した発振信号をクロック端子に入力され、
第1の比較信号をデータ端子に入力され、第1の比較信
号が第1のレベルにある間第1の信号を出力し、第1の
比較信号が第1のレベルにないときは第1の信号の出力
を停止するラッチ回路と、電圧制御発振器が出力した発
振信号を所定時間遅延して出力する遅延回路と、遅延回
路の出力と、ラッチ回路の出力とを与えられ、ラッチ回
路が第1の信号を出力している間はクロック信号を出力
し、ラッチ回路が第1の信号を出力しなくなるとクロッ
ク信号の出力を停止する論理ゲートと、論理ゲートから
クロック信号が出力されるとカウント動作を開始してカ
ウント信号を出力するカウンタ回路と、カウンタ回路か
ら出力されたカウント信号を与えられ、このカウント信
号に対応したレベルを持つ第2の信号を出力するデジタ
ル/アナログ変換器と、デジタル/アナログ変換器から
出力された第2の信号のレベルと、制御増幅器の出力端
子のレベルとを比較して第1の比較信号を出力する比較
器とを備えていてもよい。
When the forced lighting signal is input to the holding circuit, the holding circuit outputs a voltage controlled oscillator that outputs an oscillation signal having a frequency corresponding to the level of the forced lighting signal, and an oscillation signal output from the voltage controlled oscillator. Input to the clock terminal,
The first comparison signal is input to the data terminal, the first signal is output while the first comparison signal is at the first level, and the first comparison signal is output when the first comparison signal is not at the first level. A latch circuit for stopping the output of the signal, a delay circuit for delaying and outputting the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator for a predetermined time, an output of the delay circuit and an output of the latch circuit are provided, and the latch circuit is the first circuit. The clock signal is output during the output of the signal of, and the count operation is performed when the clock signal is output from the logic gate, which stops the output of the clock signal when the latch circuit stops outputting the first signal. Circuit for starting a count signal and outputting a count signal, and a digital / analog converter for receiving a count signal output from the counter circuit and outputting a second signal having a level corresponding to the count signal When the level of the second signal output from the digital / analog converter, and may comprise a comparator for outputting a first comparison signal by comparing the level of the output terminal of the control amplifier.

【0014】[0014]

【作用】レーザダイオード及び/又はフォトダイオード
の周波数帯域が低い場合には、これらの素子を経た画像
信号は立ち上がり時間及び立ち下がり時間が大きくなる
が、微分回路を設けてこの微分回路により微分された信
号を加算器により加えることで、外部から入力された画
像信号とほぼ同等な波形を得ることができ、さらに制御
増幅器がオフしレーザダイオードに駆動電流を流してい
ないときの出力レベルを、強制点灯時における制御増幅
器の出力レベルを保持してこれにほぼ一致させること
で、制御増幅器がオフしている間の出力レベルを安定さ
せることができる。
When the frequency band of the laser diode and / or the photodiode is low, the image signal passing through these elements has a large rise time and fall time, but it is differentiated by this differentiation circuit by providing a differentiation circuit. By adding a signal with an adder, it is possible to obtain a waveform that is almost the same as the image signal input from the outside, and forcibly turn on the output level when the control amplifier is off and no drive current is flowing to the laser diode. By holding the output level of the control amplifier at this time and making it approximately match with this, the output level can be stabilized while the control amplifier is off.

【0015】[0015]

【実施例】以下に、本発明の一実施例について図面を参
照して説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1に、本実施例における半導体レーザ駆
動制御装置の回路構成を示す。従来の装置では、上述し
たようにサンプルホールド方式を採用しており、高速に
半導体レーザを駆動することはできなかった。そこで、
本実施例では自動電力制御回路(以下、APC制御回路
という)を応用している。そこで、本実施例の説明を行
うまえに、APC制御回路の基本的な回路構成について
図2を用いて説明を行う。
FIG. 1 shows a circuit configuration of a semiconductor laser drive control device in this embodiment. The conventional device employs the sample hold method as described above, and cannot drive the semiconductor laser at high speed. Therefore,
In this embodiment, an automatic power control circuit (hereinafter referred to as an APC control circuit) is applied. Therefore, before describing the present embodiment, the basic circuit configuration of the APC control circuit will be described with reference to FIG.

【0017】制御増幅器6の非反転入力端子に基準信号
Srefが入力され、反転入力端子には加算器2の出力
端子が接続されている。この加算器2の一方の入力端子
には、抵抗R1を介して入力信号Si(画像信号/VD
ATA)が入力される。加算器2の他方の入力端子には
フォトダイオードPDの出力端子が接続されており、フ
ォトダイオードPDの出力信号Sm(モニタ信号)が入
力される。加算器2により、入力信号Siと信号Smと
が加算され、加算された値Si+Smとが制御増幅器6
の反転入力端子に入力される。制御増幅器6の出力端子
は出力トランジスタであるnpn型トランジスタT1の
ベースに接続されており、コレクタはレーザダイオード
LDの出力端子に接続され、エミッタは抵抗R2を介し
て接地されている。レーザダイオードLDの入力端子
は、電源電圧Vcc端子に接続されている。フォトダイ
オードPDは、レーザダイオードLDと一定の間隔を空
けて設けられており、レーザダイオードLDが照射した
レーザ光を受光し、受光量に応じた信号Smを出力して
加算器2に与える。
The reference signal Sref is input to the non-inverting input terminal of the control amplifier 6, and the output terminal of the adder 2 is connected to the inverting input terminal. An input signal Si (image signal / VD) is input to one input terminal of the adder 2 via a resistor R1.
ATA) is input. The output terminal of the photodiode PD is connected to the other input terminal of the adder 2, and the output signal Sm (monitor signal) of the photodiode PD is input. The input signal Si and the signal Sm are added by the adder 2, and the added value Si + Sm is added to the control amplifier 6
It is input to the inverting input terminal of. The output terminal of the control amplifier 6 is connected to the base of an npn-type transistor T1 which is an output transistor, the collector is connected to the output terminal of the laser diode LD, and the emitter is grounded via the resistor R2. The input terminal of the laser diode LD is connected to the power supply voltage Vcc terminal. The photodiode PD is provided at a fixed interval from the laser diode LD, receives the laser light emitted by the laser diode LD, outputs a signal Sm according to the amount of received light, and gives it to the adder 2.

【0018】このような構成を有するAPC制御回路に
よれば、外部から信号Siを入力され、制御増幅器6及
び出力トランジスタT1によりレーザダイオードLDを
駆動することができる。さらに、フォトダイオードPD
により、レーザダイオードLDの発光電力をモニタし、
モニタ信号Smと入力信号Siとが常に一致するように
自動的に制御する。従って、レーザダイオードLDの特
性が温度の影響を受けて変動したり、あるいはロット間
でレーザダイオードLDの特性にばらつきがあったとし
ても、フォトダイオードPDがモニタした結果と一致す
るようにレーザダイオードLDに供給される駆動電流が
自動制御されることになる。
According to the APC control circuit having such a configuration, the signal Si is inputted from the outside, and the laser diode LD can be driven by the control amplifier 6 and the output transistor T1. In addition, the photodiode PD
To monitor the emission power of the laser diode LD,
The monitor signal Sm and the input signal Si are automatically controlled so that they always match. Therefore, even if the characteristics of the laser diode LD fluctuate under the influence of temperature or the characteristics of the laser diode LD vary from lot to lot, the laser diode LD is made to match the result monitored by the photodiode PD. The drive current supplied to is automatically controlled.

【0019】但し、この図2に示された回路構成では、
次のような点において制御特性が不十分である。 (1) 光学系の周波数特性が低く、高速なプリンタの
制御に用いることができない。 (2) 制御増幅部6からの出力レベルが不安定で、レ
ーザダイオードLDに供給すべき駆動電流の立ち上がり
時間及び立ち下がり時間が変動する。
However, in the circuit configuration shown in FIG.
The control characteristics are insufficient in the following points. (1) The frequency characteristic of the optical system is low, and it cannot be used for high-speed printer control. (2) The output level from the control amplification unit 6 is unstable, and the rise time and fall time of the drive current to be supplied to the laser diode LD fluctuates.

【0020】先ず、項目(1)についてであるが、レー
ザプリンタや計測器等では、フォトダイオードPDはレ
ーザダイオードLDと共に内蔵されている場合が多い。
このような装置に内蔵されているフォトダイオードPD
は、一般に帯域が数十MHz程度である。これに対し、
高速なプリンタでは入力信号Siの周波数は50MHz
というように高い。しかも、高速プリンタにおけるレー
ザダイオードLDの駆動を制御するためには、駆動電流
の立ち上がり及び立ち下がり時間を3ns以下にする必
要がある。ここで、APC制御回路ではレーザダイオー
ドLDの駆動電流の立ち上がり時間trと周波数帯域f
BWとの間には、次の(1)式が成立する。
First, regarding item (1), in many cases such as laser printers and measuring instruments, the photodiode PD is built in together with the laser diode LD.
Photodiode PD built in such a device
Generally has a band of several tens of MHz. In contrast,
The frequency of the input signal Si is 50 MHz in a high-speed printer
It is so expensive. Moreover, in order to control the driving of the laser diode LD in the high speed printer, it is necessary to set the rising and falling times of the driving current to 3 ns or less. Here, in the APC control circuit, the rise time tr of the drive current of the laser diode LD and the frequency band f
The following equation (1) is established between the BW and BW.

【0021】 tr=0.35*(1/fBW) (1) この(1)式より、APC制御回路に要求される制御帯
域は、100MHz以上となる。
Tr = 0.35 * (1 / fBW) (1) From the equation (1), the control band required for the APC control circuit is 100 MHz or more.

【0022】図2に示された回路を簡略化した制御ブロ
ックを図3に示す。制御ループ内に、制御増幅器6と、
レーザダイオードLD、フォトダイオードPDの3つの
構成要素が含まれている。従って、制御増幅器6の帯域
が100MHz以上あったとしても、フォトダイオード
PDの帯域が低いと、この制御ループ全体の帯域が低く
なる。
A control block obtained by simplifying the circuit shown in FIG. 2 is shown in FIG. In the control loop, the control amplifier 6 and
It includes three components, a laser diode LD and a photodiode PD. Therefore, even if the band of the control amplifier 6 is 100 MHz or more, if the band of the photodiode PD is low, the band of the entire control loop becomes low.

【0023】そこで、制御ループの帯域を上げるため
に、以下のような要素を付加する。図4に示されるよう
に、レーザダイオードLD及びフォトダイオードPDか
ら成る光学系要素の伝達関数をg(x)とした場合、g
(x)+f(x)=1の関係が成立するような伝達関数
f(x)を、抵抗R1に並列に付加する。これにより、
制御増幅部6からの出力が光学系要素の持つ伝達関数g
(x)によって帯域が低下したとしても、伝達関数f
(x)を有する構成要素を新たに付加することで、必要
な帯域を確保することができる。
Therefore, in order to increase the bandwidth of the control loop, the following elements are added. As shown in FIG. 4, when the transfer function of the optical system element including the laser diode LD and the photodiode PD is g (x), g
A transfer function f (x) that satisfies the relationship of (x) + f (x) = 1 is added in parallel to the resistor R1. This allows
The output from the control amplification unit 6 is the transfer function g of the optical system element.
Even if the band is reduced by (x), the transfer function f
A necessary band can be secured by newly adding the constituent element having (x).

【0024】項目(2)の問題点について次に述べる。
一般に、APC制御回路では、レーザダイオードLDの
駆動はレーザダイオードLDが発光した状態、即ち図1
5に示された閾値電流Ithを越えたレベル間で制御す
る。これは、図15において駆動電流が0の状態と閾値
電流Ithを越えたレベルとの間で制御を行うと、非線
形領域と線形領域とに跨ってレーザダイオードLDのオ
ン・オフ制御を行うことになり、制御の不安定化及び低
速化を招くからである。
The problem of item (2) will be described below.
Generally, in the APC control circuit, the laser diode LD is driven in a state where the laser diode LD emits light, that is, in FIG.
Control is performed between levels exceeding the threshold current Ith shown in FIG. This is because when the control is performed between the state in which the drive current is 0 and the level exceeding the threshold current Ith in FIG. 15, the laser diode LD is controlled to be turned on / off over the nonlinear region and the linear region. This causes the control to become unstable and slow down.

【0025】そこで、閾値電流Ithを越えたレベルに
おいてレーザダイオードLDの駆動を制御する回路を、
図5に示す。出力トランジスタT1のベースと制御増幅
器6の出力端子との間に、スイッチSW1が接続されて
いる。このスイッチSW1の接続状態は、スイッチ制御
回路5が出力する制御信号により切り替わる。スイッチ
制御回路5は、入力部41より与えられる入力信号Si
(画像信号/VDATA)に基づいて制御信号を出力す
る。入力信号Siがハイレベルにあるときは、スイッチ
制御回路5はスイッチSW1をオンさせ、出力トランジ
スタT1によりレーザダイオードLDを駆動する。逆
に、入力信号Siがロウレベルにあるときは、オン・オ
フ制御回路5はスイッチSW1をオフさせてレーザダイ
オードLDの駆動を停止する。
Therefore, a circuit for controlling the driving of the laser diode LD at a level exceeding the threshold current Ith is
As shown in FIG. The switch SW1 is connected between the base of the output transistor T1 and the output terminal of the control amplifier 6. The connection state of the switch SW1 is switched by the control signal output from the switch control circuit 5. The switch control circuit 5 receives the input signal Si supplied from the input unit 41.
A control signal is output based on (image signal / VDATA). When the input signal Si is at the high level, the switch control circuit 5 turns on the switch SW1 and drives the laser diode LD by the output transistor T1. On the contrary, when the input signal Si is at the low level, the on / off control circuit 5 turns off the switch SW1 to stop the driving of the laser diode LD.

【0026】この構成では、入力信号Siによりスイッ
チSW1がオフすると、制御増幅器6の出力レベルが不
安定になり、この結果レーザダイオードLDの閾値電流
Ithやスロープ効率のばらつきの影響を受けて、駆動
電流の立ち上がり及び立ち下がり時間が変動する。
With this configuration, when the switch SW1 is turned off by the input signal Si, the output level of the control amplifier 6 becomes unstable, and as a result, the threshold current Ith of the laser diode LD and the variation in slope efficiency affect the drive. The rise and fall times of the current vary.

【0027】このような現象を防ぐため、レーザダイオ
ードLDがオフしている間、制御増幅器6の出力を一定
のレベルに保持させるための閉ループを新たに形成す
る。
In order to prevent such a phenomenon, a closed loop for holding the output of the control amplifier 6 at a constant level is newly formed while the laser diode LD is off.

【0028】図6に、レーザダイオードLDがオフした
ときに作動する閉ループの基本構成を示す。先ず、一般
にレーザプリンタでは、図8に示されたような信号が用
いられる。一行分の印字を行う期間中、画像マスク信号
/ENBLがロウレベルにある。この間、画像信号/V
DATAに従ってレーザダイオードLDが発光し、印字
が行われる。この一行分の印字が行われる前に、強制点
灯信号/LONを用いて、レーザダイオードLDを試し
に強制的に発光させることが行われる。そこで、このよ
うな強制点灯が行われている期間中における制御増幅器
6の出力レベルを、保持回路11において保持してお
く。そして、レーザダイオードLDの駆動電流がオフし
ている時に、保持回路11に保持されたバイアス電圧を
基準電圧として電圧比較増幅器4の反転入力端子に入力
し、非反転入力端子には制御増幅器6からの出力を入力
する。電圧比較増幅器4からは、この二つの入力を比較
した結果が抵抗R3を介して制御増幅器6の反転入力端
子に入力される。これにより、制御増幅器6の出力レベ
ルが、保持回路4に保持されたバイアスレベルに一致す
る。この結果、レーザダイオードLDの特性に変動が生
じたとしても、制御増幅部6の出力レベルは安定し、レ
ーザダイオードLDに流れる駆動電流の立ち上がり時間
及び立ち下がり時間が一定に保たれる。
FIG. 6 shows a basic configuration of a closed loop which operates when the laser diode LD is turned off. First, a laser printer generally uses signals as shown in FIG. The image mask signal / ENBL is at the low level during the period for printing one line. During this period, the image signal / V
The laser diode LD emits light according to DATA, and printing is performed. Before the printing for one line is performed, the laser diode LD is forcibly made to emit light for a trial by using the forced lighting signal / LON. Therefore, the output level of the control amplifier 6 during the period in which such forced lighting is performed is held in the holding circuit 11. Then, when the drive current of the laser diode LD is off, the bias voltage held in the holding circuit 11 is input to the inverting input terminal of the voltage comparison amplifier 4 as a reference voltage, and the non-inverting input terminal from the control amplifier 6 is input. Input the output of. From the voltage comparison amplifier 4, the result of comparing these two inputs is input to the inverting input terminal of the control amplifier 6 via the resistor R3. As a result, the output level of the control amplifier 6 matches the bias level held by the holding circuit 4. As a result, even if the characteristics of the laser diode LD fluctuate, the output level of the control amplification unit 6 becomes stable, and the rise time and fall time of the drive current flowing through the laser diode LD are kept constant.

【0029】図7に示された回路は、図5に示されたA
PC制御回路に、上述した強制点灯時のバイアスレベル
を保持する回路を付加したものに相当する。この図7の
回路に、図4に示された伝達関数f(x)で表される微
分回路1を抵抗R1に並列に付加したものが、図1に示
された本実施例におけるAPC制御回路である。
The circuit shown in FIG. 7 corresponds to the circuit shown in FIG.
This corresponds to the PC control circuit to which the circuit for holding the bias level at the time of forced lighting is added. The APC control circuit in this embodiment shown in FIG. 1 is obtained by adding the differentiating circuit 1 represented by the transfer function f (x) shown in FIG. 4 in parallel to the resistor R1 to the circuit of FIG. Is.

【0030】入力信号が入力される入力端子と加算器2
の一方の入力端子との間に抵抗R1と微分回路1とが並
列に接続され、加算器2の出力端子は制御増幅器6の反
転入力端子に接続されている。制御増幅器6の出力端子
には、スイッチSW1の一端が接続されており、接点A
は出力トランジスタT1のベースに接続され、接点Bは
電圧比較増幅器4の非反転入力端子に接続されている。
Adder 2 and an input terminal to which an input signal is input
The resistor R1 and the differentiating circuit 1 are connected in parallel with one of the input terminals, and the output terminal of the adder 2 is connected to the inverting input terminal of the control amplifier 6. One end of the switch SW1 is connected to the output terminal of the control amplifier 6, and the contact A
Is connected to the base of the output transistor T1, and the contact B is connected to the non-inverting input terminal of the voltage comparison amplifier 4.

【0031】出力トランジスタT1のコレクタには、レ
ーザダイオードLDの出力端子が接続され、レーザダイ
オードLDの入力端子とフォトダイオードPDの入力端
子とは電源電圧Vcc端子に接続されている。フォトダ
イオードPDの出力端子は、加算器2の他の入力端子に
接続されている。
The output terminal of the laser diode LD is connected to the collector of the output transistor T1, and the input terminal of the laser diode LD and the input terminal of the photodiode PD are connected to the power supply voltage Vcc terminal. The output terminal of the photodiode PD is connected to the other input terminal of the adder 2.

【0032】さらに、スイッチSW1を制御するスイッ
チ制御回路5が設けられており、このスイッチ制御回路
5の入力端子には入力信号Si(強制点灯信号/LO
N)が入力される外部入力端子が接続されている。保持
回路3の一方の入力端子には、制御増幅部6の出力端子
が接続され、他方の入力端子には入力信号Siが入力さ
れる外部入力端子が接続され、出力端子には電圧比較増
幅器4の反転入力端子が接続されている。電圧比較増幅
器4の出力端子は、抵抗R3を介して、フォトダイオー
ドPDの出力端子と共に加算器2の入力端子に接続され
ている。
Further, a switch control circuit 5 for controlling the switch SW1 is provided, and an input signal Si (forced lighting signal / LO) is provided to an input terminal of the switch control circuit 5.
The external input terminal to which N) is input is connected. One input terminal of the holding circuit 3 is connected to the output terminal of the control amplification unit 6, the other input terminal is connected to an external input terminal to which the input signal Si is input, and the output terminal is connected to the voltage comparison amplifier 4 The inverting input terminal of is connected. The output terminal of the voltage comparison amplifier 4 is connected to the input terminal of the adder 2 together with the output terminal of the photodiode PD via the resistor R3.

【0033】このような構成を備えた本実施例における
動作は、次のようである。印字を開始する前の強制点灯
時間において、ロウレベルの強制点灯信号/LONが保
持回路3に入力され、保持回路3は保持動作を開始す
る。保持回路3は、後述するように強制点灯時間におけ
る制御増幅部6の出力を与えられ、この出力レベルを強
制点灯終了後も保持して電圧比較増幅器4の非反転入力
端子に入力する。また、レーザダイオードLDをオフさ
せている間は、スイッチ制御回路5の制御によりスイッ
チSW1は制御増幅器6の出力端子と接点Bとを接続す
る。これにより、電圧比較増幅器4は保持回路3からの
出力と、制御増幅器6の出力とを入力され、この両者を
比較した結果を加算器2に帰還する。この結果、保持回
路3が保持している強制点灯時における制御増幅器6の
出力レベルまで、レーザダイオードLDがオフしている
時の制御演算増幅器6の出力レベルを上昇させ、一致し
た段階でこのレベルを保つように制御することになる。
The operation of this embodiment having such a configuration is as follows. In the forced lighting time before starting printing, the low level forced lighting signal / LON is input to the holding circuit 3, and the holding circuit 3 starts the holding operation. As will be described later, the holding circuit 3 is given the output of the control amplification unit 6 during the forced lighting time, holds this output level even after the forced lighting ends, and inputs it to the non-inverting input terminal of the voltage comparison amplifier 4. Further, while the laser diode LD is off, the switch SW1 connects the output terminal of the control amplifier 6 and the contact B under the control of the switch control circuit 5. As a result, the voltage comparison amplifier 4 receives the output from the holding circuit 3 and the output from the control amplifier 6, and feeds back the result of comparison between the two to the adder 2. As a result, the output level of the control operational amplifier 6 when the laser diode LD is off is raised to the output level of the control amplifier 6 held by the holding circuit 3 at the time of forced lighting. Will be controlled to keep.

【0034】次に、印字開始期間になると、スイッチ制
御回路5の制御によりスイッチSW1は制御増幅器6の
出力端子と接点Aとを接続する。これにより、入力信号
Si(画像信号/VDATA)に応じた駆動電流がレー
ザダイオードLDに供給されて発光が行われる。
Next, in the print start period, the switch SW1 connects the output terminal of the control amplifier 6 and the contact A under the control of the switch control circuit 5. As a result, a drive current corresponding to the input signal Si (image signal / VDATA) is supplied to the laser diode LD to emit light.

【0035】さらに、本実施例によれば微分回路1を付
加したことで、レーザダイオードLD及びフォトダイオ
ードPDの光学系要素の周波数帯域が低いことによりA
PC制御回路全体の帯域が劣化することが防止される。
図9に、本実施例におけるフォトダイオードPDの持つ
ローパスフィルタ特性(LPF)11と、フォトダイオ
ードPDの持つ帰還効率(Km)12と、レーザダイオ
ードLDのスロープ効率(Kl)13とを用いて簡略化
した構成図を示す。図9(a)に示されたような駆動波
形を有する入力信号Si(画像信号/VDATA)が入
力されると、フォトダイオードPDの持つローパスフィ
ルタ特性11の影響により、フォトダイオードPDから
出力されるモニタ信号Smは、図9(c)に示されたよ
うな立ち上がりの遅い波形を有する。一方、抵抗R1に
並列に接続された微分回路1からは、図9(b)に示さ
れたような微分波形を有する信号Scが出力されて、モ
ニタ信号Smと共に加算器2に入力される。この結果、
加算器2からは図9(d)に示されたような波形を有す
る信号Sc+Smが出力され、入力信号Siとほぼ同等
の特性を得ることができる。
Further, according to the present embodiment, since the differentiating circuit 1 is added, the frequency band of the optical system elements of the laser diode LD and the photodiode PD is low.
It is possible to prevent the band of the entire PC control circuit from being deteriorated.
FIG. 9 is simplified using the low-pass filter characteristic (LPF) 11 of the photodiode PD, the feedback efficiency (Km) 12 of the photodiode PD, and the slope efficiency (Kl) 13 of the laser diode LD in this embodiment. FIG. When the input signal Si (image signal / VDATA) having the drive waveform as shown in FIG. 9A is input, it is output from the photodiode PD due to the influence of the low-pass filter characteristic 11 of the photodiode PD. The monitor signal Sm has a slow rising waveform as shown in FIG. On the other hand, the differential circuit 1 connected in parallel to the resistor R1 outputs a signal Sc having a differential waveform as shown in FIG. 9 (b), which is input to the adder 2 together with the monitor signal Sm. As a result,
The signal Sc + Sm having a waveform as shown in FIG. 9D is output from the adder 2, and it is possible to obtain a characteristic almost equal to that of the input signal Si.

【0036】図12に、本実施例により得られるレーザ
ダイオードLDの駆動信号の波形のシミュレーションを
行った結果を示す。ここで、設定条件として、入力信号
Si(画像信号/VDATA)の周波数は20MHz、
レーザダイオードLDの周波数帯域は5MHzとした。
このシミュレーションによれば、立ち上がり時間は約
2.1nsecであり、立ち下がり時間は約1.7ns
ecである。このように、本実施例によれば、光学系要
素の帯域が低くとも良好な駆動波形を生成することが可
能である。
FIG. 12 shows the result of simulation of the waveform of the drive signal of the laser diode LD obtained in this embodiment. Here, as setting conditions, the frequency of the input signal Si (image signal / VDATA) is 20 MHz,
The frequency band of the laser diode LD was 5 MHz.
According to this simulation, the rise time is about 2.1 nsec and the fall time is about 1.7 ns.
ec. As described above, according to this embodiment, it is possible to generate a good drive waveform even if the band of the optical system element is low.

【0037】図10に、保持回路3の具体的な構成の一
例を示す。この回路は、アナログ/デジタル(A/D)
変換回路及びデジタル/アナログ(D/A)変換回路で
構成されている。D型フリップフロップ(以下、D−F
/Fという)51のデータ出力端子Dに電源電圧Vcc
端子が接続され、クロック端子に強制点灯信号LONを
入力される。電圧制御発振器(以下、VCOという)5
2の入力端子に強制点灯信号LONが入力され、出力端
子は直列に接続されたインバータ53〜56から成るイ
ンバータ列の入力端子に接続されている。D−FF51
のリセット端子Rが、VCO52の出力端子及びD−F
F58のクロック端子に接続されている。D−FF58
のデータ出力端子Qとインバータ列の出力端子は、NO
Rゲート57の2入力端子にそれぞれ接続され、NOR
ゲート57の出力端子は8進カウンタを構成するD−F
F71〜78のうちのD−FF71のクロック端子に接
続されている。D−FF71〜D−FF78のリセット
端子Rは、D−FF51のデータ出力端子Qに共通接続
されている。D−FF71〜78において、前段のデー
タ端子Qは次段のクロック端子と、デジタル/アナログ
回路(以下、D/A回路という)63とに接続されてい
る。各D−FF71〜78のデータ反転出力端子/Q
は、それぞれのデータ入力端子D及びD/A回路63に
接続されている。
FIG. 10 shows an example of a specific configuration of the holding circuit 3. This circuit is analog / digital (A / D)
It is composed of a conversion circuit and a digital / analog (D / A) conversion circuit. D-type flip-flop (hereinafter referred to as DF
Power supply voltage Vcc to the data output terminal D of 51)
The terminals are connected and the forced lighting signal LON is input to the clock terminal. Voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as VCO) 5
The forced lighting signal LON is input to the second input terminal, and the output terminal is connected to the input terminal of the inverter train including the inverters 53 to 56 connected in series. D-FF51
The reset terminal R of the output terminal of the VCO 52 and DF
It is connected to the clock terminal of F58. D-FF58
Data output terminal Q and the inverter array output terminal are NO
NOR gate connected to each of the two input terminals of the R gate 57
The output terminal of the gate 57 is DF which constitutes an octal counter.
It is connected to the clock terminal of the D-FF 71 out of F71 to 78. The reset terminals R of the D-FF 71 to D-FF 78 are commonly connected to the data output terminal Q of the D-FF 51. In the D-FFs 71 to 78, the data terminal Q at the previous stage is connected to the clock terminal at the next stage and the digital / analog circuit (hereinafter referred to as the D / A circuit) 63. Data inversion output terminal / Q of each D-FF 71-78
Are connected to their respective data input terminals D and D / A circuits 63.

【0038】D/A回路63の出力端子は比較回路64
の一方の入力端子に接続され、比較回路64の他方の端
子は制御増幅器6の出力端子に接続されており、さらに
比較回路64の出力端子はD−FF58のデータ入力端
子Dに接続されている。
The output terminal of the D / A circuit 63 is a comparison circuit 64.
Is connected to one input terminal, the other terminal of the comparison circuit 64 is connected to the output terminal of the control amplifier 6, and the output terminal of the comparison circuit 64 is connected to the data input terminal D of the D-FF 58. .

【0039】図11(a)に、強制点灯信号LON、D
−FF51の出力信号Re、VCO52の出力信号CL
K00、NORゲート57の出力信号CLK0、D−F
F71〜78のデータ端子Qからの出力信号CLK1〜
CLK8のタイムチャートを示し、図11(b)にD/
A回路63の出力信号の波形を示す。
FIG. 11A shows the forced lighting signals LON and D.
-Output signal Re of FF51, output signal CL of VCO52
K00, NOR gate 57 output signals CLK0, DF
Output signals CLK1 to F71 to 78 from the data terminals Q
A time chart of CLK8 is shown in FIG.
The waveform of the output signal of the A circuit 63 is shown.

【0040】強制点灯信号LONがハイレベルに立ち上
がると、この信号がD−FF51及びVCO52に入力
される。D−FF51のデータ端子Qからハイレベルの
信号Reが出力され、D−FF71〜78のリセット端
子Rに入力され、全てリセットされる。また、VCO5
2が発振動作を開始し、強制点灯信号LONのレベルに
応じた周波数を持つ信号を出力する。VCO52は、強
制点灯信号LONがハイレベルにある期間中のみ動作
し、ロウレベルに立ち下がると動作を停止する。
When the forced lighting signal LON rises to a high level, this signal is input to the D-FF 51 and VCO 52. A high-level signal Re is output from the data terminal Q of the D-FF 51, input to the reset terminals R of the D-FFs 71 to 78, and all are reset. Also, VCO5
2 starts oscillating operation and outputs a signal having a frequency corresponding to the level of the forced lighting signal LON. The VCO 52 operates only while the forced lighting signal LON is at a high level, and stops operating when it falls to a low level.

【0041】VCO52が動作し信号を出力すると、こ
の信号がD−FF51のリセット端子Rに入力されてリ
セットされ、データ端子Dからはロウレベルの信号Re
がD−FF71〜78のリセット端子Rに入力され、リ
セット状態が解除される。
When the VCO 52 operates and outputs a signal, this signal is input to the reset terminal R of the D-FF 51 and reset, and the low level signal Re from the data terminal D.
Is input to the reset terminals R of the D-FFs 71 to 78, and the reset state is released.

【0042】VCO52の出力がD−FF58のクロッ
ク端子に入力され、出力端子Qから出力された信号と、
VCO52の出力信号がインバータ列により遅延された
ものとがNOR57とに入力され、クロック信号CLK
0が生成されて、8進カウンタの1段目のD−FF71
のクロック端子に与えられる。D−FF71〜78のデ
ータ出力端子Qからは、それぞれクロック信号CLK1
〜8が出力されてD/A回路63に与えられる。クロッ
ク信号CLK1〜8は、順に最小位ビットから最上位ビ
ットのカウントデータに対応している。
The output of the VCO 52 is input to the clock terminal of the D-FF 58, the signal output from the output terminal Q, and
The output signal of the VCO 52 delayed by the inverter train is input to the NOR 57 and the clock signal CLK.
0 is generated, and the first stage D-FF71 of the octal counter
It is given to the clock terminal of. From the data output terminals Q of the D-FFs 71 to 78, the clock signal CLK1 is output.
8 to 8 are output and given to the D / A circuit 63. The clock signals CLK1 to CLK8 correspond to the count data of the least significant bit to the most significant bit in order.

【0043】D/A回路63の出力レベルは、図11
(a)のように変化する。8進カウンタがカウント動作
を開始すると、このカウント値に応じたアナログ量の出
力がD/A回路63から比較回路64に出力される。D
/A回路63の出力レベルは、実線22に示されたよう
に徐々に上昇していく。比較回路64は、制御増幅器6
の出力レベルとD/A回路63の出力レベルとを比較
し、D/A回路63の出力レベルが制御増幅器6の出力
レベルに到達するまでの間はハイレベルの出力をD−F
F58のデータ端子Dに与える。これにより、D−FF
58の出力端子Qからはハイレベルの出力がNORゲー
ト57の一方の入力端子に与えられ、NORゲート57
からはクロック信号CLK0が出力され続けることにな
る。
The output level of the D / A circuit 63 is shown in FIG.
It changes as shown in FIG. When the octal counter starts counting, an analog amount output corresponding to the count value is output from the D / A circuit 63 to the comparison circuit 64. D
The output level of the / A circuit 63 gradually increases as shown by the solid line 22. The comparison circuit 64 includes the control amplifier 6
Output level of the D / A circuit 63 is compared with the output level of the D / A circuit 63, and the high level output is DF until the output level of the D / A circuit 63 reaches the output level of the control amplifier 6.
It is given to the data terminal D of F58. This allows the D-FF
A high level output is applied to one input terminal of the NOR gate 57 from the output terminal Q of the NOR gate 57.
Will continue to output the clock signal CLK0.

【0044】実線22で示されたように、D/A回路6
3の出力レベルが制御増幅器6の出力レベルに到達する
と、比較回路64の出力はロウレベルになり、D−FF
58の出力端子Qからはロウレベルの信号が出力され
る。これにより、NORゲート57からはクロック信号
CLK0は出力されなくなり、8進カウンタのカウント
動作も停止する。この時の、実線22で示されたD/A
回路63の出力レベルが保持されて、比較増幅器4に与
えられる。
As indicated by the solid line 22, the D / A circuit 6
When the output level of 3 reaches the output level of the control amplifier 6, the output of the comparison circuit 64 becomes low level, and the D-FF
A low level signal is output from the output terminal Q of 58. As a result, the clock signal CLK0 is not output from the NOR gate 57, and the counting operation of the octal counter is also stopped. D / A indicated by the solid line 22 at this time
The output level of the circuit 63 is held and given to the comparison amplifier 4.

【0045】このように、図10の保持回路によれば、
強制点灯信号LONがハイレベルに立ち上がるとVCO
52の発振動作が開始し、8進カウンタのカウント動作
が開始してこのカウント値に対応したアナログ量がD/
A回路63から出力され、この出力レベルが強制点灯時
における制御増幅器6の出力レベルに一致すると、この
時のレベルが強制点灯後も保持される。この結果、強制
点灯信号LONがハイレベルにある時の制御増幅器6の
出力レベルを、制御増幅器6の動作が停止した後も保持
しておくことができる。これにより、光学系素子の温度
特性やロット間における特性のばらつき等の影響を受け
ることなく、駆動波形の立ち上がり時間及び立ち下がり
時間を一定にすることができ、印字品質及び精度が向上
する。
As described above, according to the holding circuit of FIG.
When the forced lighting signal LON rises to the high level, the VCO
The oscillating operation of 52 starts, the count operation of the octal counter starts, and the analog quantity corresponding to this count value is D /
When the output level is output from the A circuit 63 and this output level matches the output level of the control amplifier 6 at the time of forced lighting, the level at this time is held even after the forced lighting. As a result, the output level of the control amplifier 6 when the forced lighting signal LON is at the high level can be retained even after the operation of the control amplifier 6 is stopped. As a result, the rise time and the fall time of the drive waveform can be made constant without being affected by the temperature characteristics of the optical system element and the variations in characteristics between lots, and the printing quality and accuracy are improved.

【0046】上述した実施例は一例であって、本発明を
限定するものではない。例えば、本実施例ではレーザプ
リンタに適用しているが、レーザプリンタに限らず計測
器等において幅広く用いられている半導体レーザの駆動
の制御にも同様に適用することができる。また、保持回
路の回路構成は図10に示されたものに限定されず、強
制点灯時における制御増幅器の出力レベルを保持し得る
ものであればよい。
The above-described embodiments are merely examples and do not limit the present invention. For example, although the present embodiment is applied to the laser printer, the present invention is not limited to the laser printer and can be similarly applied to control of driving of a semiconductor laser widely used in measuring instruments and the like. The circuit configuration of the holding circuit is not limited to that shown in FIG. 10 and may be any circuit that can hold the output level of the control amplifier during forced lighting.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザ駆動制御装置は、周波数帯域が低い光学系素子を経
た信号に画像信号を微分回路により微分したものを加算
することで、外部から入力された画像信号とほぼ同等な
駆動波形を得ることができ、また強制点灯時における制
御増幅器の出力レベルを保持することでオフ時における
制御増幅器の出力を安定化させることで、レーザダイオ
ードの持つ温度特性やロット間でのばらつき等に影響さ
れることなく駆動波形の立ち上がり及び立ち下がり特性
を一定にすることができる。
As described above, the semiconductor laser drive control device of the present invention inputs from the outside by adding the signal obtained by differentiating the image signal by the differentiating circuit to the signal passing through the optical system element having a low frequency band. It is possible to obtain a drive waveform that is almost the same as the generated image signal, and to maintain the output level of the control amplifier during forced lighting to stabilize the output of the control amplifier when it is turned off. It is possible to make the rising and falling characteristics of the drive waveform constant without being affected by the characteristics or the variation between lots.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による半導体レーザ駆動制御
装置の構成を示した回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor laser drive control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】APC制御回路を応用した半導体レーザ駆動制
御装置の構成を示した回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor laser drive control device to which an APC control circuit is applied.

【図3】図2に示された半導体レーザ駆動制御装置の制
御ブロックを示したブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing control blocks of the semiconductor laser drive control device shown in FIG.

【図4】図3に示された半導体レーザ駆動制御装置に微
分回路を付加した構成を示した回路図。
4 is a circuit diagram showing a configuration in which a differentiating circuit is added to the semiconductor laser drive control device shown in FIG.

【図5】図2に示された半導体レーザ駆動制御装置の制
御増幅器の出力端子にスイッチ及びスイッチ制御回路を
付加した構成を示した回路図。
5 is a circuit diagram showing a configuration in which a switch and a switch control circuit are added to the output terminal of the control amplifier of the semiconductor laser drive control device shown in FIG.

【図6】図2に示された半導体レーザ駆動制御装置の制
御増幅器の出力レベルを保持する保持回路を付加した構
成を示した回路図。
6 is a circuit diagram showing a configuration in which a holding circuit for holding the output level of the control amplifier of the semiconductor laser drive control device shown in FIG. 2 is added.

【図7】図5及び図6にそれぞれ示された回路を組み合
わせた半導体レーザ駆動制御装置の構成を示した回路
図。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor laser drive control device in which the circuits shown in FIGS. 5 and 6 are combined.

【図8】本実施例の半導体レーザ駆動制御装置で用いら
れる各信号の波形を示したタイムチャート。
FIG. 8 is a time chart showing the waveform of each signal used in the semiconductor laser drive control device of this embodiment.

【図9】同半導体レーザ駆動制御装置に入力される画像
信号と、光学系素子を経て出力される信号Smと、微分
回路により微分された信号Scと、信号Smと信号Sc
とを加算した信号とを示したタイムチャート。
FIG. 9 is a diagram showing an image signal input to the semiconductor laser drive control device, a signal Sm output via an optical system element, a signal Sc differentiated by a differentiating circuit, a signal Sm and a signal Sc.
The time chart which showed the signal which added and.

【図10】同半導体レーザ駆動制御装置における保持回
路の具体例を示した回路構成図。
FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a specific example of a holding circuit in the semiconductor laser drive control device.

【図11】同半導体レーザ駆動制御装置における各信号
の波形を示したタイムチャート。
FIG. 11 is a time chart showing waveforms of respective signals in the semiconductor laser drive control device.

【図12】同半導体レーザ駆動制御装置により生成され
る駆動電流の波形をシミュレーションして得られた結果
を示したタイムチャート。
FIG. 12 is a time chart showing a result obtained by simulating a waveform of a drive current generated by the semiconductor laser drive control device.

【図13】レーザプリンタにおける半導体レーザダイオ
ードを駆動する基本原理を示した説明図。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the basic principle of driving a semiconductor laser diode in a laser printer.

【図14】同半導体レーザダイオードを駆動する信号の
波形を示した説明図。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing waveforms of signals for driving the semiconductor laser diode.

【図15】同半導体レーザダイオードの駆動電流と電力
との関係を示した説明図。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a relationship between a drive current and power of the semiconductor laser diode.

【図16】同半導体レーザダイオードの駆動電流の波形
を示した説明図。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a waveform of a drive current of the semiconductor laser diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 微分回路 2 加算器 3 保持回路 4 比較増幅器 5 スイッチ制御回路 6 制御増幅器 11 ローパスフィルタ特性 12 帰還効率 13 スロープ効率 51、58、71〜78 D−FF 52 電圧制御発振器 53〜56 インバータ 57 NORゲート 63 D/A回路 64 比較回路 T1 npn型トランジスタ LD レーザダイオード PD フォトダイオード R1、R2、R3 抵抗 Si 入力信号 Sref 基準信号 /VDATA 画像信号 /ENBL 画像マスク信号 /LON 強制点灯信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Differentiation circuit 2 Adder 3 Holding circuit 4 Comparison amplifier 5 Switch control circuit 6 Control amplifier 11 Low pass filter characteristic 12 Feedback efficiency 13 Slope efficiency 51, 58, 71-78 D-FF 52 Voltage control oscillator 53-56 Inverter 57 NOR gate 63 D / A circuit 64 Comparison circuit T1 npn transistor LD laser diode PD photodiode R1, R2, R3 resistance Si input signal Sref reference signal / VDATA image signal / ENBL image mask signal / LON forced lighting signal

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】外部から画像信号を与えられ、さらに後記
モニタ信号と、後記微分信号と、後記比較信号とを与え
られて加算し、加算信号を出力する加算器と、 前記画像信号を与えられて微分動作を行い、前記微分信
号を前記加算器に出力する微分回路と、 前記加算器から出力された前記加算信号と、外部から与
えられた基準信号とを入力され、前記加算信号と前記基
準信号とのレベル差に応じた電圧信号を出力する制御増
幅器と、 前記制御増幅器が出力した前記電圧信号と、後記制御信
号とを入力され、前記制御信号に応じて前記電圧信号を
第1の出力端子と第2の出力端子のいずれか一方に出力
するスイッチ回路と、 前記スイッチ回路の前記第1の出力端子に入力端子を接
続され、前記電圧信号を前記スイッチ回路を介して与え
られ、この電圧信号に応じた駆動電流を生成する出力回
路と、 前記出力回路により生成された前記駆動電流を供給され
てレーザ光を出力するレーザダイオードと、 前記レーザダイオードが出力した前記レーザ光を受光
し、前記モニタ信号を前記加算器に出力するモニタ回路
と、 外部から強制点灯信号を与えられ、この強制点灯信号に
応じて前記制御信号を前記スイッチ回路に出力するスイ
ッチ制御回路と、 前記強制点灯信号と前記制御増幅器が出力した前記電圧
信号とを与えられ、前記強制点灯信号が所定レベルにあ
るときの前記電圧信号のレベルを保持して出力する保持
回路と、 前記スイッチ回路の第2の出力端子と、前記保持回路の
出力端子とに接続され、前記制御増幅器から出力され前
記スイッチ回路を介して与えられた前記電圧信号と、前
記保持回路が保持した前記電圧信号のレベルとを比較
し、前記比較信号を前記加算器に出力する比較増幅器と
を備えたことを特徴とする半導体レーザ駆動制御装置。
1. An adder which receives an image signal from the outside, further adds a monitor signal, a differential signal, and a comparison signal, which will be described later, and outputs the added signal; and the image signal. A differential circuit that performs a differential operation to output the differential signal to the adder, the addition signal output from the adder, and a reference signal provided from the outside, and the addition signal and the reference A control amplifier that outputs a voltage signal according to a level difference from a signal, the voltage signal output by the control amplifier, and a control signal described below are input, and the voltage signal outputs a first output according to the control signal. A switch circuit that outputs to one of a terminal and a second output terminal; an input terminal connected to the first output terminal of the switch circuit; and a voltage signal supplied through the switch circuit. An output circuit that generates a drive current according to the voltage signal of the laser diode, a laser diode that is supplied with the drive current generated by the output circuit and outputs a laser beam, and that receives the laser beam output by the laser diode. A monitor circuit that outputs the monitor signal to the adder; a switch control circuit that receives a forced lighting signal from the outside and outputs the control signal to the switch circuit according to the forced lighting signal; And a voltage signal output from the control amplifier, and a holding circuit that holds and outputs the level of the voltage signal when the forced lighting signal is at a predetermined level; and a second output terminal of the switch circuit. And a voltage signal that is connected to the output terminal of the holding circuit and that is output from the control amplifier and given through the switch circuit, Comparing the level of said voltage signal whose serial holding circuit is held, the semiconductor laser drive control device, characterized in that said comparison signal and a comparator amplifier output to the adder.
【請求項2】第1、第2及び第3の入力端子から入力さ
れた信号を加算して出力端子より出力する加算器であっ
て、画像信号を入力される外部入力端子に第1の抵抗を
介して前記第1の入力端子が接続された前記加算器と、 前記外部入力端子と、前記加算器の第2の入力端子との
間に、前記第1の抵抗と並列に接続された微分回路と、 前記加算器の出力端子に反転入力端子が接続され、外部
から基準信号を非反転入力端子に入力される制御増幅器
と、 後記制御信号を入力され、この制御信号に応じて入力端
子と、第1の出力端子又は第2の出力端子のいずれか一
方とを導通させるスイッチ回路であって、前記制御増幅
器の出力端子に前記入力端子が接続された前記スイッチ
回路と、 前記スイッチ回路の前記第1の出力端子にベースを接続
され、一端が第2の抵抗を介して接地されたバイポーラ
トランジスタと、 前記バイポーラトランジスタの他端と電源電圧端子との
間に、両端を接続されたレーザダイオードと、 前記電源電圧端子と前記加算器の第3の入力端子との間
に両端を接続され、前記レーザダイオードが出力したレ
ーザ光を受光するフォトダイオードと、 外部から強制点灯信号を入力され、この強制点灯信号に
基づいて前記制御信号を出力するスイッチ制御回路と、 前記強制点灯信号と、前記制御増幅器の出力端子からの
出力信号とを入力され、前記強制点灯信号が所定レベル
になると前記制御増幅器からの出力信号とほぼ等しいレ
ベルの信号を保持し、出力端子より出力する保持回路
と、 前記スイッチ回路の前記第2の出力端子に非反転入力端
子を接続され、前記保持回路の出力端子に反転入力端子
を接続された比較増幅器と、 前記比較器の出力端子と前記加算器の前記第3の入力端
子との間に両端を接続された第3の抵抗とを備えたこと
を特徴とする半導体レーザ駆動制御装置。
2. An adder for adding signals input from first, second and third input terminals and outputting from an output terminal, wherein a first resistor is provided at an external input terminal to which an image signal is input. A differential connected in parallel with the first resistor between the adder to which the first input terminal is connected via, the external input terminal, and the second input terminal of the adder. A circuit, a control amplifier having an inverting input terminal connected to the output terminal of the adder, and a reference signal input from the outside to a non-inverting input terminal; and a control signal described later, which is input terminal according to the control signal. A switch circuit for electrically connecting one of the first output terminal and the second output terminal, the switch circuit having the input terminal connected to the output terminal of the control amplifier; Connect the base to the first output terminal A bipolar transistor whose one end is grounded via a second resistor, a laser diode whose both ends are connected between the other end of the bipolar transistor and a power supply voltage terminal, the power supply voltage terminal and the adder. And a photodiode for receiving the laser light output from the laser diode, and a forced lighting signal from the outside, and the control signal is transmitted based on the forced lighting signal. A switch control circuit for outputting, the forced lighting signal, and an output signal from the output terminal of the control amplifier are input, and when the forced lighting signal reaches a predetermined level, a signal having a level substantially equal to the output signal from the control amplifier. And a non-inverting input terminal connected to the second output terminal of the switch circuit, A comparator amplifier having an inverting input terminal connected to the output terminal of the holding circuit; and a third resistor having both ends connected between the output terminal of the comparator and the third input terminal of the adder. A semiconductor laser drive control device characterized by the above.
【請求項3】前記保持回路は、前記強制点灯信号を入力
されると、この強制点灯信号のレベルに対応した周波数
を持つ発振信号を出力する電圧制御発振器と、 前記電圧制御発振器の出力した前記発振信号をクロック
端子に入力され、後記第1の比較信号をデータ端子に入
力され、前記第1の比較信号が第1のレベルにある間第
1の信号を出力し、前記第1の比較信号が第1のレベル
にないときは前記第1の信号の出力を停止するラッチ回
路と、 前記電圧制御発振器が出力した前記発振信号を所定時間
遅延して出力する遅延回路と、 前記遅延回路の出力と、前記ラッチ回路の出力とを与え
られ、前記ラッチ回路が前記第1の信号を出力している
間はクロック信号を出力し、前記第ラッチ回路が前記前
記第1の信号を出力しなくなると前記クロック信号の出
力を停止する論理ゲートと、 前記論理ゲートから前記クロック信号が出力されるとカ
ウント動作を開始してカウント信号を出力するカウンタ
回路と、 前記カウンタ回路から出力された前記カウント信号を与
えられ、このカウント信号に対応したレベルを持つ第2
の信号を出力するデジタル/アナログ変換器と、 前記デジタル/アナログ変換器から出力された前記第2
の信号のレベルと、前記制御増幅器の出力端子のレベル
とを比較して前記第1の比較信号を出力する比較器とを
備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体レ
ーザ駆動制御装置。
3. The voltage holding oscillator, which outputs an oscillation signal having a frequency corresponding to the level of the forced lighting signal when the holding circuit receives the forced lighting signal, and the output circuit of the voltage controlled oscillator. The oscillation signal is input to the clock terminal, the later-described first comparison signal is input to the data terminal, and the first comparison signal is output while the first comparison signal is at the first level. Is not at a first level, a latch circuit that stops outputting the first signal, a delay circuit that delays the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator by a predetermined time, and outputs the delayed signal, and an output of the delay circuit And an output of the latch circuit, the clock signal is output while the latch circuit is outputting the first signal, and the first latch circuit stops outputting the first signal. The black A logic gate for stopping the output of a clock signal, a counter circuit for starting a counting operation and outputting a count signal when the clock signal is output from the logic gate, and a counter circuit for providing the count signal output from the counter circuit The second level having a level corresponding to this count signal
A digital / analog converter that outputs a signal of the second, and the second output from the digital / analog converter.
3. The semiconductor laser drive control according to claim 1 or 2, further comprising: a comparator that compares the level of the signal of 1) with the level of the output terminal of the control amplifier to output the first comparison signal. apparatus.
JP20119295A 1995-08-07 1995-08-07 Semiconductor laser drive controller Withdrawn JPH0951138A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010129602A (en) * 2008-11-25 2010-06-10 Shinko Electric Ind Co Ltd Light source controlling circuit and direct exposure equipment

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