JPH0951138A - 半導体レーザ駆動制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。