JP2000208864A - 半導体レ―ザ駆動装置 - Google Patents

半導体レ―ザ駆動装置

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JP2000208864A
JP2000208864A JP11005304A JP530499A JP2000208864A JP 2000208864 A JP2000208864 A JP 2000208864A JP 11005304 A JP11005304 A JP 11005304A JP 530499 A JP530499 A JP 530499A JP 2000208864 A JP2000208864 A JP 2000208864A
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current output
snubber circuit
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Masami Izeki
正己 井関
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光波形のリンギング,波形なまりのそれぞ
れに対し個別に設定が可能な半導体レーザ駆動装置を提
供する。 【解決手段】 レーザダイオード1に駆動電流を出力す
る第1の電流出力端3−1と、前記駆動電流と差動の関
係にある電流を出力する第2の電流出力端3−2との間
に、コンデンサCdと抵抗Rdを直列接続して第2のス
ナバ回路を構成し、前記レーザダイオード1のアノー
ド,カソード間に、コンデンサCvと抵抗Rvを直列接
続して第1のスナバ回路を構成する。第2のスナバ回路
により、発光波形のリンギングの度合いを設定し、第1
のスナバ回路により発光波形なまりを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号で変調さ
れた静電潜像を感光体上に形成する半導体レーザを駆動
する駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は静電潜像を形成する例えばデジタ
ル複写機の要部構成を示すブロック図である。
【0003】図2において、フォトダイオード11は、
レーザ光源としての半導体レーザ10が出力するレーザ
光のモニタリングを行う。光量制御部12はモニタされ
た光量にもとづいて半導体レーザ10への印加電流を制
御し、フォトダイオード11からの出力が所定値となる
ように制御する。
【0004】ポリゴンミラー19は、半導体レーザ10
から照射されたレーザビームIを偏向するためのもので
あり、モータ軸に固定されて図中矢印方向への回転を行
い、感光ドラム22上にビームIを走査する。f−θレ
ンズ20は偏向されたレーザビームIを感光ドラム22
上に集光するものである。
【0005】受光ダイオードからなるビームディテクタ
21は、レーザビームIにより感光ドラム22上の情報
書き込み開始位置を検出し、水平同期信号発生回路18
はビームディテクタ21の出力にもとづいて水平同期信
号Hsyncを発生する。
【0006】ブランキング回路17は、水平同期信号に
もとづいて、次にビームディテクタ21がレーザビーム
Iを検出すべきタイミングで半導体レーザ10をオンさ
せるアンブランキング信号UNBLを発生し、これをオ
ア回路14に供給する。
【0007】画素変調回路15は、画素変調データ発生
源16より発生する画素変調データにもとづいて、水平
同期信号に同期して発生された画素クロックに同期して
変調された信号を発生する。
【0008】オア回路14には画素変調回路15から供
給されるパルス幅変調された画信号も入力される。オア
回路14からの出力がレーザ駆動回路13に与えられ、
これにより前記光量制御部12によって設定された印加
電流が半導体レーザ10に供給される。
【0009】なお、画素変調データ発生源16からは、
水平同期信号Hsyncに同期して発生された画素クロ
ックに同期して例えば8ビットで画素階調を表す画素変
調データが出力される。
【0010】感光ドラム22上はレーザ照射前に、帯電
器(図示せず)により例えば正に帯電されており、レー
ザ照射部分の感光体表面電位が低下し、静電潜像を形成
する。静電潜像形成部に帯電したトナーが付着し、紙に
転写定着することにより紙出力を得ている。
【0011】図5は半導体レーザ(以下LDとも記す)
を駆動する従来の半導体駆動回路の構成例である。LD
1を発光させる制御信号SWPにHレベルが入力される
とスイッチ3は第1の電流出力端子3−1側に接続さ
れ、LD1に定電流源4の電流を供給する。SWPにL
レベルが入力されるとスイッチ3は第2の電流出力端子
3−2側に接続され、抵抗6に定電流源4の電流を供給
する。LD1は供給された電流値に応じ発光し、その発
光量に応じた電流をフォトディテクタ(以下PDと記
す)2が検出し、オートパワーコントロール部(以下A
PCと記す)5に伝える。APC5はサンプリング/ホ
ールド機能を有し、サンプリング時にはLD1は定常的
にONさせ、PD出力をサンプリングし目標光量になる
ように定電流源4を制御し、ホールド時には定電流源制
御値を目標値に保持する。図5において、IoはLD駆
動電流、PoはLD光出力である。
【0012】デジタル複写機等の電子写真装置は高い階
調性を得るために例えば1画素または複数画素単位で半
導体レーザのON時間をPWM制御している。PWM制
御されたLD出力はLD波高値とON時間の積分値が画
像出力濃度と一義的に決定されている。したがって、パ
ルス幅にリニアな光量を得ようとすると図5に示すよう
な波高値のフラットな特性が要求される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は図6に示すように、各素子のリードインダクタンス、
基板の配線インダクタンス等によりLD出力光にはリン
ギングを伴う。図6においてIoはLD駆動電流、Po
はLD光出力である。リンギングを伴ったLD光により
PWMを行うと図7に示すように入力パルス幅対出力光
量(LD出力積分値)の直線性を崩す。図7において横
軸は例えばパルス幅を8ビット制御した場合のデータ
値、縦軸は消灯を0%、フル点灯を100%とした場合
のLDをPWM制御した場合の出力積分値である。電子
写真では、低濃度部における階調性が画質上目立ちやす
く、LD波形のリンギングによる階調の直線性の悪化は
画質劣化を引き起こす。
【0014】さらに、電子写真の低濃度部においては図
8(B)に示すようななだらかな下凸特性が有効であ
る。図8(B)の特性をデジタル的に画像処理を施し得
ようとすると、量子化誤差により本来の階調は得られな
い。
【0015】このLD波形のリンギングを抑制する手法
としては、図3,図4に示すようにスナバ回路を付加す
る手法が考えられる。図3はLDのアノード−カソード
間にスナバ回路(Rv,Cv)を付加したものである。
図4はLD駆動電流出力端子およびLD駆動電流と差動
関係にある電流出力端子にスナバ回路(Rd,Cd)を
付加したものである。図3,図4ともに抵抗Rの値によ
りスナバ電流の最大値が決定されており、抵抗Rの値が
小さい方がリンギング抑制効果は大きいが、コンデンサ
Cの値により例えば光立上がり波形のなまりを得ようと
する場合の図7(B)に示す下凸特性も強くなり、リン
ギング抑制と光立上がり波形なまりを独立に設定できな
い。
【0016】本発明は、このような状況のもとでなされ
たもので、発光波形のリンギング,波形なまりのそれぞ
れに対し個別に設定が可能な半導体レーザ駆動装置を提
供することを目的とするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、半導体レーザ駆動装置を次の(1)〜
(4)のとおりに構成する。
【0018】(1)半導体レーザをオン,オフするため
の駆動電流を供給する第1の電流出力端と、前記駆動電
流と差動の関係にある電流を出力する第2の電流出力端
とを備えた半導体レーザ駆動装置において、前記半導体
レーザの発光波形の立上がり特性になまりを持たせる第
1の光波形整形手段と、前記発光波形のリンギングを抑
制する第2の光波形整形手段とを備えた半導体レーザ駆
動装置。
【0019】(2)前記(1)記載の半導体レーザ駆動
装置において、前記第1の電流出力端は、前記半導体レ
ーザの一端に接続され、前記半導体レーザの他端は電源
に接続され、前記第2の電流出力端と前記半導体レーザ
の他端間に負荷が接続され、前記第1の光波形整形手段
は、前記半導体レーザのアノード,カソード間に第1の
抵抗と第1のコンデンサを直列接続した第1のスナバ回
路であり、前記第2の光波形整形手段は、前記第1の電
流出力端と前記第2の電流出力端間に第2の抵抗と第2
のコンデンサが直列接続された第2のスナバ回路である
半導体レーザ駆動装置。
【0020】(3)前記(1)記載の半導体レーザ駆動
装置において、前記第2の電流出力端と前記半導体レー
ザの他端間に接続された負荷が抵抗である半導体レーザ
駆動装置。
【0021】(4)前記(1)記載の半導体レーザ駆動
装置において、前記第2の出力端と前記半導体レーザの
他端間に接続された負荷がダイオードである半導体レー
ザ駆動装置。
【0022】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を半導体
レーザ駆動装置の実施例により詳しく説明する。
【0023】
【実施例】図1は、実施例である“半導体レーザ駆動装
置”の構成,動作を示す図である。図1において、図5
と同番号部は同一動作をする。図1は図5に対し、LD
1の両端に抵抗RvおよびコンデンサCvを直列接続し
た第1のスナバ回路を接続し、LD駆動電流を出力する
第1の電流出力端子3−1と、LD駆動電流と差動関係
にある電流を出力する第2の電流出力端子3−2との間
に抵抗RdおよびコンデンサCdを直列接続した第2の
スナバ回路を接続したものである。
【0024】第2のスナバ回路は差動で動作する第1,
第2の電流出力を交流的にカップリングしたものであ
り、第1,第2の電流出力の電圧変化をお互い打ち消し
あう方向に作用しリンギングを抑制する。
【0025】第2のスナバ回路について述べる。第2の
スナバ回路は、1次の時定数回路であるが、先に述べた
ように、各素子,配線にインダクタンス成分が存在する
ためスナバ電流は振動する。しかしここでは、1次の時
定数で近似して説明する。第2のスナバ回路の目的はL
D駆動電流がOFF→ONするタイミングで発生する駆
動電流のリンギングを抑制することである。1次の時定
数回路のステップ応答は、時定数τ=Rd・Cdのと
き、時間τ後に0.63、2τ後に0.86、3τ後に
0.95、4τ後に0.98、5τ後に0.99と変化
する。第1ピークにスナバ電流の大部分が存在するよう
に、τ〜2τ程度に第1ピーク幅を設定する。したがっ
て第2のスナバ回路時定数Td(=Rd・Cd)はTd
=T2〜T2/2に設定する。抵抗Rdの値を小さくす
るとスナバ電流が大きくなりリンギング抑制効果が大き
くなる。しかし、時定数を決めているので、抵抗Rdの
値を小さくするとコンデンサCdの値が大きくなる。コ
ンデンサCdの値を大きくしすぎるとLDの発光遅延が
大きくなることに注意する。
【0026】第1のスナバ回路の目的は、LDの発光波
形の立上がり波形なまり特性を設定することである。第
1のスナバ回路の時定数は第2のスナバ回路時定数とは
異なり、波形なまりの終了を定義するものである。この
終了点は発光周期の1/3〜1/2程度にすることで低
濃度領域での階調性の向上が得られる。LDが発光を開
始して波形なまりが終了させるまでの時間をT1とする
と前述の1次時定数回路のステップ応答の過渡応答で1
%を目標値にすると5τ後ということになる。したがっ
て、第1のスナバ回路時定数Tv(=Rv・Cv)はT
v=T1/5に設定する。抵抗Rvの値を小さくすると
第1のスナバ電流が大きくなるので波形なまりが大きく
なり、決定した時定数による波形なまり終了までのなま
りが大きくなる。これは入力パルス幅に対するLD光出
力の積分値の特性の下凸が強くなる方向である。
【0027】以上説明したように本実施例によれば、第
2のスナバ回路で半導体レーザの出力光波形のリンギン
グを抑制し、第1のスナバ回路で半導体レーザ出力光の
立上がり波形のなまりを設定する。こうすることによ
り、発光波形のリンギング,波形なまりのそれぞれに対
し個別に設定が可能になり、電子写真に適したリンギン
グの抑制された光波形であり、尚且つ入力パルス幅に対
する半導体光出力の積分値特性が所望の下凸特性になる
ように半導体レーザ出力光波形を設定することができ
る。
【0028】なお、抵抗Ro(第2の電流出力の負荷)
のかわりにダイオードを用いても同様の効果が得られ
る。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、発光波形のリンギン
グ,波形なまりのそれぞれに対し個別に設定が可能にな
り、電子写真に適したリンギングの抑制された光波形で
あり、尚且つ入力パルス幅に対する半導体光出力の積分
値特性が所望の下凸特性になるように半導体レーザ出力
光波形を設定することができる。これにより電子写真プ
ロセスに適したLD発光波形を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の構成,動作を示す図
【図2】 デジタル複写機の要部構成を示す図
【図3】 スナバ回路の説明図
【図4】 スナバ回路の説明図
【図5】 従来例の構成,動作を示す図
【図6】 従来例の動作説明図
【図7】 従来例の動作説明図
【図8】 従来例の動作説明図
【符号の説明】
1 レーザダイオード 3 スイッチ Cd,Cv コンデンサ Rd,Rv 抵抗

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザをオン,オフするための駆
    動電流を供給する第1の電流出力端と、前記駆動電流と
    差動の関係にある電流を出力する第2の電流出力端とを
    備えた半導体レーザ駆動装置において、前記半導体レー
    ザの発光波形の立上がり特性になまりを持たせる第1の
    光波形整形手段と、前記発光波形のリンギングを抑制す
    る第2の光波形整形手段とを備えたことを特徴とする半
    導体レーザ駆動装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体レーザ駆動装置に
    おいて、前記第1の電流出力端は、前記半導体レーザの
    一端に接続され、前記半導体レーザの他端は電源に接続
    され、前記第2の電流出力端と前記半導体レーザの他端
    間に負荷が接続され、前記第1の光波形整形手段は、前
    記半導体レーザのアノード,カソード間に第1の抵抗と
    第1のコンデンサを直列接続した第1のスナバ回路であ
    り、前記第2の光波形整形手段は、前記第1の電流出力
    端と前記第2の電流出力端間に第2の抵抗と第2のコン
    デンサが直列接続された第2のスナバ回路であることを
    特徴とする半導体レーザ駆動装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体レーザ駆動装置に
    おいて、前記第2の電流出力端と前記半導体レーザの他
    端間に接続された負荷が抵抗であることを特徴とする半
    導体レーザ駆動装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体レーザ駆動装置に
    おいて、前記第2の出力端と前記半導体レーザの他端間
    に接続された負荷がダイオードであることを特徴とする
    半導体レーザ駆動装置。
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