JPS6374367A - 発光素子駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は発光素子駆動装置に関し、特に、発光素子の動
作の安定化を図った発光素子駆動装置に関する。

（従来の技術） ′　近時、光半導体素子を利用した光技術の開発が進め
られており、光通信、レーザファクシミリ、レーザプリ
ンタなど幅広く使用されている。

光半導体素子には、発光素子、受光素子等があり、発光
素子としてはレーザダイオードや発光ダイオードが、受
光素子としては、フォトダイオード等が挙げられる。

発光素子は、その素子をバイアスして光を発生させるこ
とにより、光源等として使用され、受光素子は光を受け
て電気信号に変換することを利用して光通信の受信部や
レーザダイオード、発光ダイオード等の動作検出用素子
として使用されている。

例えば、レーザプリンタでは記録ヘッド部の光源として
レーザダイオードが使用されており、レーザダイオード
から感光ドラムヘレーザ光を投射すことにより、感光ド
ラム上に潜像を形成している。

このレーザダイオードの駆動は、第４図に示す駆動装置
により制御されていた。

第４図において、１はレーザプリンタの記録ヘッド部で
あり、記録部１は、駆動回路２、レーザダイオード３、
ポリゴンモータ４、等を備えている。駆動回路２はＤ／
Ａコンバータ５により設定される電圧に対応した電流パ
ルスをレーザダイオード３に供給してレーザダイオード
３を駆動し、レーザダイオード３は供給電流に対応した
光量のレーザ光を図外のポリゴンミラーに投射する。レ
ーザダイオード３から投射されたレーザ光は画素毎に画
信号に基づいてオン／オフされたパルス光であり、ポリ
ゴンミラーで反射された後、図外の感光ドラムに照射さ
れる。ポリゴンミラーは多面鏡であり、ポリゴンモータ
４により高速で一定回転される。

レーザダイオード３から投射されたレーザ光はフォトダ
イオード６にも照射され、フォトダイオード６によりレ
ーザダイオード３の光量が検出される。フォトダイオー
ド６の出力はＡ／Ｄコンバータ７でディジタル信号に変
換され、制御部８に入力される。制御部８はレーザプリ
ンタの操作部でオペレータにより設定された記録濃度が
得られるように、フォトダイオード６の検出結果に基づ
いてレーザダイオード３の出力を制御する。すなわち、
制御部８はＤ／Ａコンバータ５に濃度（レーザダイオー
ド３の光量）に対応したディジタル信号（８ビットパラ
レル信号）を一定間隔毎、例えば６秒毎に出力し、Ｄ／
Ａコンバータ５はこのディジタル信号をＤ／Ａ　（ディ
ジタル／アナログ）変換して電圧信号として駆動回路２
に出力する。駆動回路２は主に、トランジスタで構成さ
れ、そのベース端子にＤ／Ａコンバータ５からの出力が
加えられてベース−エミッタ間の電位差に対応した電流
をレーザダイオード３に供給する。制御部８は、また、
フォトダイオード６の検出結果に基づいて目標光量とな
るように、Ｄ／Ａコンバータ５に出力するディジタル信
号を制御する。したがって、レーザダイオード３の光量
はフォトダイオード６の検出結果に基づいて所定の光量
にフィードバック制御される。

しかしながら、従来の発光素子駆動装置にあっては、一
定間隔毎に制御部８から濃度設定用のディジタル信号が
Ｄ／Ａコンバータ５に出力されていたため、当該一定間
隔内に温度上昇等の外乱により電流値が変化しレーザダ
イオード３の光量が変化しても、次のディジタル信号出
力時までは補正することができず、印字品質が悪化する
だけでな（、レーザダイオード３が破損するおそれがあ
った。

（発明の目的） そこで、本発明は、駆動手段が設定電圧に対応した電流
値を発光素子に供給するとともに、電流制限手段が該電
流値を所定の限界電流値に制限することにより、発光素
子に供給する電流値を目標光度に対応して精度よく制御
するとともに過電流を防止して、発光素子の破損を防止
しつつ、目標光度に精度よく制御することのできる発光
素子駆動装置を提供することを目的としている。

（発明の構成） 本発明は、上記目的を達成するため、発光素子の目標光
度に対応した電圧値を設定する電圧設定手段と、該電圧
設定手段の設定電圧値に対応した電流を発光素子に供給
して発光素子を駆動するとともに、該発光素子の駆動状
態を検出して供給電流を設定電圧に対応した目標値に制
御する駆動手段と、駆動手段から発光素子に供給される
電流値を所定の限界電流値に制限する電流制限手段と、
を備えたことを特徴とするものである。

以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。

第１．２図は本発明の一実施例を示す図であり、レーザ
プリンタに適用したものである。

第１図はレーザプリンタの光学系を示す図であり、１１
はレーザダイオードである。レーザダイオード１１には
後述する駆動回路から電流パルスが供給され、レーザダ
イオード１１はこの電流パルスにより駆動されてレーザ
ビームを送出する。レーザダイオード１１より送出され
たレーザビームはコリメータレンズ１２により平行光束
に変換され、ポリゴンミラー１３に入射される。ポリゴ
ンミラー１３はポリゴンモータ１４により高速回転され
、ポリゴンミラー１３に投射されたレーザビームはポリ
ゴンミラー１３の回転に伴って図中矢印で示す方向に等
角速度で振られる。ポリゴンミラー１３で反射されたレ
ーザビームはｆθレンズ１５を通して感光体１６表面上
を等速直線運動して走査し、感光体１６表面には静電潜
像を形成する。すなわち、レーザダイオード１１から送
出されるレーザビームは画情報に基づいてオン／オフさ
れており、感光体１６にはこのオン／オフに対応してレ
ーザビームの照射される部分と照射されない部分ができ
る。感光体１６は、レーザビームの照射される前に、図
外の帯電チャージャーにより一様に帯電され、レーザビ
ームが照射されると、照射された部分の電荷が消失して
静電潜像が形成される。感光体１６は第１図中矢印方向
に回転して次々と一ラインづつ静電潜像が形成され、こ
の感光体１６０表面に逆極性の電荷を持つトナーが付着
されて現像される。トナーの付着された感光体１６が記
録紙１７と対向したとき、記録紙１７の裏面からコロナ
放電によりトナーと逆極性の電荷をかけてトナーを記録
紙１７に転写し、記録紙１７を図中矢印方向に移動して
感光体１６のトナーを記録紙１７に次々と転写する。そ
の後、図外の定着手段により加熱され、さらに圧力を加
えられてトナーは記録紙１７に定着される。

前記ポリゴンミラー１３により反射されたレーザビーム
は感光体１６の近くに設置された反射鏡１８にも投射さ
れ、反射鏡１８で反射されたレーザビームは光デテクタ
１９に入射される。この光デテクタ１９の出力は主走査
の同期に利用される。

前記レーザダイオード１１は、第２図に示す駆動装置２
１により駆動制御される。駆動装置２１は、電圧設定手
段２２、駆動手段２３および電流制限手段２４等を備え
ており、レーザプリンタの制御部２５からの制御信号に
基づいてレーザダイオード１１を駆動する。

電圧設定手段２２は制御部２５およびＤ／Ａコンバータ
２６により構成されており、制御部２５はレーザダイオ
ード１１に供給する目標電流値に対応した電圧情報を８
ビツトデータとしてＤ／Ａコンバータ２６に出力する。

Ｄ／Ａコンバータ２６は制御部２５から送られてきた８
ビツトデータをＤ／Ａ変換（ディジタル／アナログ変換
）して電圧情報に対応する電圧値Ｖｓを駆動手段２３に
出力する。

駆動手段２３は演算増幅器（以下、ＯＰアンプ）ＯＰＩ
、ＯＦ２、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、抵抗Ｒ１、Ｒ
２、およびフォトダイオードＰＤにより構成されており
、レーザダイオード１１に目標値の電流を供給する。Ｏ
ＰアンプＯＰ１は、そのプラス端子にＤ／Ａコンバータ
２６の出力電圧Ｖｓが入力されており、そのマイナス端
子との間にダイオードＤ１が接続されている。ＯＰアン
プＯＰ１のマイナス端子は抵抗Ｒ１を介して接地されて
おり、ＯＰアンプＯＰ１の出力はダイオードＤ２および
フォトダイオードＰＤを介してＯＰアンプＯＰＩのマイ
ナス端子に帰還されている。フォトダイオードＰＤには
レーザダイオード１１からのレーザビームが照射されて
おり、フォトダイオードＰＤは、逆方向電圧が印加され
た状態でレーザビームが照射されると、レーザビームの
光量に対応した電流を流す。ＯＰアンプＯＰＩのマイナ
ス端子の電圧はＯＰアンプＯＰ２のプラス端子に入力さ
れており、ＯＰアンプＯＰ２の出力のマイナス端子への
帰還回路にレーザダイオード１１が接続されている。ま
た、レーザダイオード１１は抵抗Ｒ２を介して接地され
ている。

駆動手段２３において、ＯＰアンプＯＰ２は非反転増幅
器として作動し、ＯＰアンプＯＰ２のプラス端子に入力
される電圧値Ｖａに対応した電流■。

する。ＯＰアンプＯＰ２に入力される電圧Ｖａは抵抗Ｒ
１の両端に現れる電圧として決定され、この電圧Ｖａは
、後述するように、Ｄ／Ａコンバータ２６からの出力電
圧Ｖｓと等しくなるように制御される。したがって、駆
動手段２３は電圧設定手段２２の設定電圧Ｖｓに対応し
た電流！、をレーザダイオード１１に供給する。

電流制限手段２４はＯＰアンプＯＰ３、ダイオードＤ４
、可変抵抗ＶＲを有するとともに、警報手段２７を備え
ており、警報手段２７は抵抗Ｒ３、トランジスタＴｒｉ
および警報ランプ２８で構成されている。ＯＰアンプＯ
Ｐ３はそのマイナス端子に抵抗Ｒ２の電圧ｖｂが入力さ
れており、そのプラス端子に可変抵抗ＶＲにより設定さ
れた基準電圧ＶＣが入力されている。ｏＰアンプＯＰ３
は、電圧ｖｂが基準電圧Ｖｃより低いときはハイレベル
の信号（Ｈ信号）を出力し、電圧ｖｂが基準電圧ＶＣよ
り高くなると、ローレベルの信号、例えば電位Ｏの信号
（Ｌ信号）を出力する。この電圧ｖｂはレーザダイオー
ド１１を通った電流１　ｔが抵抗Ｒ２を流れることによ
り生じる電圧降下であり、レーザダイオード１１に供給
される電流値ＩＬと対応している。一方、基準電圧Ｖｃ
はこの電流値ＩＬがレーザダイオード１１にとって過電
流とならない値（限界電流値）に可変抵抗ＶＲにより適
且設定される。ＯＰアンプＯＰ３の出力がＨ信号のとき
は、ダイオードＤ４が逆バイアスされて逆阻止状態とな
り、トランジスタＴｒｉもＯＦＦ状態である。ＯＰアン
プＯＰ３の出力がＬ信号状態となると、ダイオードＤ４
が順バイアスされてＯＮとなり、ＯＰアンプＯＰ２のプ
ラス端子に入力されている電圧Ｖａが低下する。このと
き、トランジスタＴｒｉもＯＮとなって警報ランプ２８
が点灯する。

すなわち、ＯＰアンプＯＰ３はレーザダイオード１１に
流れる電流Ｉｃを検出し、限界電流を超えると、ＯＰア
ンプＯＰ２の基準電圧である電圧Ｖａを下げて電流ＩＬ
を減少させる。

次に作用を説明する。

このレーザプリンタは、印字時、印字データが入力され
ると、１ペ一ジ分あるいは数ページ分の印字データを制
御部２５のＲＡＭに記憶し、あらかじめ設定された印字
濃度と印字データに基づいて１ラインづつ各画素毎に電
圧情報を８ビツトデータとしてＤ／Ａコンバータ２６に
出力する。この電圧情報に対応する電圧ＶｓがＤ／Ａコ
ンバータ２６から出力される。いま、電圧Ｖｓがレーザ
ダイオード１１が発光するのに十分な電流ＩＬが流れる
電圧値まで上昇したとすると、電圧Ｖｓによりダイオー
ドＤ１を通して抵抗Ｒ１に電流が流れ、ＯＰアンプＯＰ
２には電圧Ｖａが印加される。この電圧Ｖａによりレー
ザダイオード１１には電流■、が供給され、レーザダイ
オード１１が発光する。一方、ＯＰアンプＯＰＩは、電
圧ｖ５の上昇により出力がプラス電位となり、フォトダ
イオードＰＤには逆方向電圧が印加される。したがって
、フォトダイオードＰＤはレーザダイオード１１からの
レーザビームを受けてその光量に対応した電流■、。を
抵抗Ｒ１に流し、ＯＰアンプＯＰＩのマイナス端子の電
位Ｖａが上昇する。電圧Ｖａが電圧Ｖｓよりも高くなる
と、ＯＰアンプＯＰＩの出力はＯ電位となり、フォトダ
イオードＰＤはカットオフ状態となる。したがって、フ
ォトダイオードＰＤによる電流■。はＯとなり、電圧Ｖ
ａが降下する。しかし、電圧Ｖａが電圧Ｖｓよりも低く
なると、再びＯＰアンプＯＰＩの出力がプラスとなって
、フォトダイオードＰＤから電流■、Ｄが抵抗Ｒ１に流
れる。すなわち、ＯＰアンプＯＰＩのマイナス端子電圧
Ｖａ　（ＯＰアンプＯＰ２のプラス端子入力電圧でもあ
る。）はレーザダイオード１１の駆動状態である光量を
フォトダイオードＰＤで検出し、抵抗Ｒ１に流れる電流
■、を調整することによりＶｓとＶ　ｓ　−０，６Ｖ　
（０，６ＶはダイオードＤ１の電圧降下）の間を変化す
る。すなわち、駆動手段２３は、レーザダイオード１１
の駆動状態である光量をフォトダイオードＰＤで検出し
、ＯＰアンプＯＰ２のプラス端子電圧Ｖａを目標光量に
対応した電圧値Ｖｓに制御して、レーザダイオード１１
に供給する電流値ＩＬを設定電圧値Ｖｓに対応した目標
値に制御している。したがって、レーザダイオード１１
に供給される電流ＩＬは電圧設定手段２２で設定された
電圧Ｖｓに対応した値に速やかに、かつ、精度よく制御
される。また、フォトダイオードＰＤとレーザダイオー
ド１１がＯＰアンプＯＰＩおよびＯＰアンプＯＰ２の帰
還回路に挿入されているため、フォトダイオードＰＤや
レーザダイオード１１の非線型性が補正され、また、フ
ォトダイオードＰＤやレーザダイオード１１の素子のバ
ラツキ等がｏｐアンプＯＰＩ、ＯＰアンプＯＰ２に吸収
され、精度がより一層向上されている。

レーザダイオード１１に供給される電流値ＩＬは抵抗Ｒ
２による電圧降下ｖｂとして検出され、ＯＰアンプＯＰ
３において、基準電圧Ｖｃと比較される０通常電圧ｖｂ
は基準電圧Ｖｃより低い。このとき、ＯＰアンプＯＰ３
の出力はハイレベルであり、ダイオードＤ４は逆阻止状
態である。しかし、電圧設定手段２２の設定誤りや温度
上昇等何らかの異常によりレーザダイオード１１の電流
ＩＬが増加して電圧ｖｂが基準電圧Ｖｃより高くなると
、ＯＰアンプＯＰ３の出力がローレベルとなり、ダイオ
ードＤ４がターンオンする。その結果、ＯＰアンプＯＰ
２のプラス端子の電圧Ｖ　ａ　７３＜減少し、レーザダ
イオード１１に供給される電流ＩＬが減少する。したが
って、レーザダイオード１１には可変抵抗ＶＲで設定さ
れた限界電流以上の過電流は流れず、レーザダイオード
１１の破損が防止される。

また、ＯＰアンプＯＰ３の出力がローレベルとなったと
き、トランジスタＴｒｉがＯＮとなり、警報ランプ２８
が点灯してオペレータに異常を知らせる。

このように、レーザダイオード１１の破損を防止しつつ
、各画素毎に設定した電流ＩＬをレーザダイオード１１
に供給し、レーザダイオード１１を発光させることがで
き、レーザプリンタの印字品質を向上させることができ
る。

なお、レーザダイオード１１に流れる電流は図外の回路
により各画素毎に印字データに基づいて変−周されてい
る。

第３図は本発明の他の実施例を示す図であり、本実施例
はコストの低減を図ったものである。なお、本実施例の
説明にあたり、上記実施例と同一構成部分には同一符号
を付してその説明を省略する。

本実施例の駆動装置３１においては、第３図に示すよう
に、駆動手段３２は、ＯＰアンプＯＰＩ、ダイオードＤ
３、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ１１で構成されており、ＯＰ
アンプＯＰＩのプラス端子にはＤ／Ａコンバータ２６の
出力電圧Ｖｓが抵抗Ｒ１２を介してＶａとして入力され
ている。

したがって、本実施例においても、レーザダイオード１
１にはＯＰアンプＯＰＩの入力電圧Ｖａに応じた電流Ｉ
Ｌが供給され、レーザダイオード１１がＯＰアンプＯＰ
Ｉの帰還回路に挿入されているため、レーザダイオード
１１の非線型性が補正されて安定した電流ＩＬがレーザ
ダイオード１１に供給される。

また、本実施例においても、上記実施例と同様にレーザ
ダイオード１１への過電流を防止することができ、レー
ザダイオード１１の破損を防止することができる。

（効果） 本発明によれば、発光素子に供給される電流を目標光度
に対応して精度よく制御することができるとともに、過
電流を防止することができ、発光素子の破損を防止しつ
つ、発光素子の光度を目標光度に精度よく制御すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明の発光素子駆動装置の一実施例を示
す図であり、第１図はその発光素子駆動装置を適用した
レーザプリンタの記録部の概念図、第２図はその発光素
子駆動装置の回路図である。 第３図は本発明の発光素子駆動装置の他の実施例の回路
図である。 第４図は従来の発光素子駆動装置のブロック図である。 １１・・・・・・レーザダイオード、 ２１．３１・・・・・・駆動装置、 ２２・・・・・・電圧設定手段、 ２３．３２・・・・・・駆動手段、 ２４・・・・・・電流制限手段、 ２５・・・・・・制御部、 ２６・・・・・・Ｄ／Ａコンバータ、 ２７・・・・・・警報手段、 ２８・・・・・・警報ランプ、 Ｄ１〜Ｄ５・・・・・・ダイオード、 Ｒ１−Ｒ３、Ｒ１１、Ｒ１２・・・・・・抵抗、ＶＲ・
・・・・・可変抵抗、 ＯＰＩ〜ＯＰ３・・・・・・ＯＰアンプ、Ｔｒ・・・・
・・トランジスタ、 ＰＤ・・・・・・フォトダイオード。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光素子の目標光度に対応した電圧値を設定する
   電圧設定手段と、該電圧設定手段の設定電圧値に対応し
   た電流を発光素子に供給して発光素子を駆動するととも
   に、該発光素子の駆動状態を検出して供給電流を設定電
   圧に対応した目標値に制御する駆動手段と、駆動手段か
   ら発光素子に供給される電流値を所定の限界電流値に制
   限する電流制限手段と、を備えたことを特徴とする発光
   素子駆動装置。
2. （２）前記駆動手段が、前記発光素子からの光を受光し
   て光電変換する受光素子を有し、該受光素子の検出結果
   と前記電圧設定手段の設定電圧値とを比較して電流値を
   目標値に制御することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の発光素子駆動装置。