JP2003188464A - 半導体レーザ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザダイオードおよびその駆動回路を構成
する電子部品の特性変動による画質への影響を回避する
ことのできる半導体レーザ駆動装置を提供する。 【解決手段】 半導体レーザに駆動電流を供給する電源
パターン上における電源−ＧＮＤ間のインピーダンスを
可変とし、半導体レーザの出力特性が該インピーダンス
を変化させることによって可変となるような構成にす
る。電源パターンには、バイパスコンデンサを実装する
ための複数のランドを形成し、複数のランドのいずれか
に少なくとも１つのバイパスコンデンサ実装すると共
に、バイパスコンデンサの実装位置を変更することによ
って、電源−ＧＮＤ間のインピーダンスを変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタなどに用いられる、画像書き込み用の光源としての
半導体レーザの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタのように半導体レ
ーザ（レーザダイオード）を書き込み用光源として用い
る装置は、一般に、レーザ光源から出射されたレーザビ
ームを露光面に対して走査しつつ、レーザダイオード
（ＬＤ）の駆動電流を描画データで変調することによっ
て目的とする描画を行う構成となっている。

【０００３】一方、レーザビームプリンタに対する昨今
の高画質化、小型化の要求のため、その画像書き込み用
光源であるレーザダイオードおよびその駆動回路は、変
調駆動のかなりの高速化や、駆動回路基板の小型化を実
現する必要に迫られている。一般に、このようなＬＤ駆
動装置において変調速度を高速化すると、レーザダイオ
ード発光応答や駆動回路の特性変動が画質に及ぼす影響
が大きくなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、高画質化
を達成するためには、レーザダイオードや駆動回路の特
性変動による画質への影響を回避するための措置が必要
になる。レーザダイオードおよびその駆動回路を構成す
る電子部品はロットによってその特性が変動することに
基づいて、これらの電子部品をロット単位で選別し、そ
れによって特性変動の大きいロットを使用しないことな
どにより、電子部品のロットの違いによる画質への影響
を回避することができる。しかしながら、この手法は、
一般的に高コストである。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされ
た。すなわち、本発明は、レーザダイオードおよびその
駆動回路を構成する電子部品の特性変動による画質への
影響を回避することのできる半導体レーザ駆動装置、お
よび該半導体レーザ駆動装置を用いたレーザ走査装置を
提供することを目的とする。また、本発明の別の目的
は、このような半導体レーザ駆動装置を、小型化された
駆動回路基板を用いて実現することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置は、半導体
レーザに駆動電流を供給する電源パターン上における電
源−ＧＮＤ間のインピーダンスが可変であり、半導体レ
ーザの出力特性が、電源−ＧＮＤ間のインピーダンスを
変化させることによって可変に構成されている。半導体
レーザを含むＬＤ駆動回路を構成する電子部品の特性変
動を補償する方向に前記インピーダンスを変化させるこ
とで、半導体レーザの出力特性が劣化することを回避す
ることができる。

【０００７】請求項２に記載の半導体レーザ駆動装置で
は、電源パターン上にバイパスコンデンサを実装するた
めの複数のランドが形成されている。この場合、複数の
ランドのいずれかに少なくとも１つのバイパスコンデン
サを実装すると共に、バイパスコンデンサの実装位置を
変更することによって、電源−ＧＮＤ間のインピーダン
スを変化させることを実現することができる。

【０００８】また、請求項３に記載の半導体レーザ駆動
装置では、電源パターン上にバイパスコンデンサを実装
するための複数のランドが形成されている。この場合、
複数のランドのいずれかに少なくとも２つ以上のバイパ
スコンデンサを実装可能とすると共に、実装されるバイ
パスコンデンサの数量を変更することによって、電源−
ＧＮＤ間のインピーダンスを変化させることを実現する
ことができる。

【０００９】また、請求項４に記載の半導体レーザ駆動
装置では、実装されるバイパスコンデンサの容量値を変
更することによって、電源−ＧＮＤ間のインピーダンス
を変化させることを実現することができる。

【００１０】また、請求項５に記載の半導体レーザ駆動
装置は、半導体レーザを含む電子部品が実装される基板
をさらに備える。そして、電源パターンは基板上におけ
る一方の面に形成され、基板の電源パターンと対向する
他方の面にはＧＮＤパターンが形成されている。そし
て、バイパスコンデンサは、電源パターンからＧＮＤパ
ターンに貫通する非導通の穴に挿入される状態で実装さ
れる。

【００１１】上記目的を達成するため、請求項６に記載
の半導体レーザ駆動装置は、半導体レーザに駆動電流を
供給する電源パターンには、バイパスコンデンサを実装
するための少なくとも１以上のランドが形成されおり、
少なくとも１以上のランドのうちバイパスコンデンサを
実装すべきランドを選択することによって、半導体レー
ザを駆動する電流の経路長が可変に構成されている。半
導体レーザを含むＬＤ駆動回路を構成する電子部品の特
性変動を補償する方向に前記経路長を変化させること
で、半導体レーザの出力特性が劣化することを回避する
ことができる。

【００１２】また、請求項７に記載の発明は、レーザ光
源から出力されるレーザビームを露光面上で走査させる
ためのレーザ走査装置であって、請求項１から請求項６
のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置を備える。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず、レーザビームプリンタなど
の装置に用いられるＬＤ駆動回路における、レーザダイ
オードや駆動素子の特性変動と画質への影響との関係に
ついて説明する。図１は、ＬＤ駆動回路への描画データ
入力に対応するデータ信号１と、データ信号１に基づい
て駆動素子によって駆動されるレーザダイオードからの
実際の出力波形２，３を表している。レーザダイオード
や駆動素子の特性の相違が原因で、一例として出力波形
２，３として示されているように、レーザダイオードの
出力が異なってくることがある。図１は、出力波形３
が、出力波形２よりも波形の劣化度が大きい場合の例で
ある。

【００１４】ＬＤ駆動回路から出力されたレーザビーム
は、その後、走査光学系を経て感光ドラム上の露光面に
集光される。図２は、ＬＤ駆動回路からのビームの出力
が出力波形２，３であった場合の、露光面上におけるビ
ームスポットの強度分布および感光材上に形成された描
画ドットの形状を表している。出力波形２よりも出力波
形３の方が劣化度が大きいことから、出力波形２に対応
する出力ビームの露光面におけるビーム強度分布は分布
１２に示されるようなものとなり、出力波形３に対応す
る出力ビームの感光材上におけるビーム強度分布は分布
１３のようなものとなる。感光材が図２に示すパワーＰ
_０以上のときに描画されるとすると、出力波形２に対応
する出力ビームで描画されるのはドット２２のような形
状となり、出力波形３に対応する出力ビームで描画され
るのはドット２３のような形状となる。ドット２３は、
ドット２２よりも小さい。以上から明らかなように、レ
ーザダイオードや駆動素子の特性変動は、印字画質に影
響を及ぼす。

【００１５】図３は、本発明の第１の実施形態としての
ＬＤ駆動回路５０を表す図である。図３（ａ）は、ＬＤ
駆動回路５０の電気的な接続を表した模式図であり、図
３（ｂ）は、ＬＤ駆動回路５０の各回路部品の実装状態
を表す図である。図３（ａ）に示されるように、ＬＤ駆
動回路５０において、描画データ（入力データ６１）は
駆動ＩＣ５１のデータ入力端子に入力され、ＬＤ駆動Ｉ
Ｃ５１は入力データ６１にしたがってレーザダイオード
５２を変調駆動する。レーザダイオード５２を駆動する
ための電流は、ＬＤ駆動ＩＣ５１に電源を供給する電源
パターン６２から供給される。コンデンサ５３−５５
は、バイパスコンデンサであり、ＬＤ駆動回路５０にお
いて、実際に実装されるのはコンデンサ５３−５５のう
ちのいずれか一つである。

【００１６】なお、ＬＤ駆動ＩＣ５１は、白レベルや黒
レベルを調整するための調整回路など、レーザダイオー
ド駆動用集積回路として当技術分野で知られた追加機能
を有していても良い。

【００１７】図３（ｂ）には、ＬＤ駆動回路５０の各回
路部品の実装状態が示されている。図３（ｂ）では、１
例としてコンデンサ５３のみがランド５３ａに実装され
ている。コンデンサ５４（５５）が実装される場合に
は、ランド５４ａ（５５ａ）が使用される。レーザダイ
オード５２を高速に変調駆動する場合の駆動電流の交流
成分は、電源パターン６２上のバイパスコンデンサから
供給される。したがって、コンデンサ５３が実装されて
いる場合の、ＬＤ駆動電流の交流成分の経路は、図の点
線で示した経路９０となる。つまり、ＬＤ駆動電流の交
流成分は、コンデンサ５３の電源側の端子から、ＬＤ駆
動ＩＣ５１の電源端子５１ａ及びＬＤ駆動端子５１ｂを
経由してレーザダイオード５２に供給され、その後、Ｇ
ＮＤパターン６３を経由してコンデンサ５３のＧＮＤ側
の端子に戻る経路をたどる。

【００１８】このことから明らかなように、バイパスコ
ンデンサを、ランド５３ａではなくランド５４ａ（また
は５５ａ）に実装した場合は、ＬＤ駆動電流の経路が長
くなる。すなわち、バイパスコンデンサの電源側の端子
からＬＤ駆動ＩＣ５１の電源端子５１ａまでのインダク
タンスが変化して前述の経路のインピーダンスが変化す
る。このことは、バイパスコンデンサをどの位置に実装
するかによって、ＬＤ駆動電流の交流成分の経路長を変
化させることができ、該経路のインピーダンス変化によ
ってレーザダイオード５２の出力特性を（図１の出力波
形２，３のように）変化させることできることを意味し
ている。

【００１９】したがって、図３に示したＬＤ駆動回路５
０によれば、ＬＤ駆動ＩＣ５１やレーザダイオード５２
の出力特性が、例えばロットに依存して変わる場合であ
っても、これらの部品の特性変動を、バイパスコンデン
サの位置を変えることによって補償し、印字画質が低下
することを防ぐことができる。例えば、バイパスコンデ
ンサの標準の実装位置をランド５４ａにしておき、ＬＤ
駆動ＩＣ５１またはレーザダイオード５２の特性変動
が、レーザダイオード５２の出力応答が（図１の出力波
形３のように）劣化傾向となるようなものである場合
に、バイパスコンデンサの実装位置をランド５３ａの位
置とするようにしても良い。このことによって、ＬＤ駆
動電流の交流成分の経路を短くすることができ、レーザ
ダイオード５２の出力応答が劣化することを回避するこ
とができる。なお、本発明の第１の実施形態では、３組
のランドのいずれか一つにバイパスコンデンサを実装し
たが、これに限らず、例えば５４ａ、５５ａに２つのバ
イパスコンデンサを実装することを標準とし、レーザダ
イオード５２の出力応答が劣化傾向となるようなもので
ある場合に、２つのバイパスコンデンサの実装位置をそ
れぞれ５３ａ、５４ａにずらして実装しても良い。さら
に、バイパスコンデンサ実装用ランドを３組以上設けて
も良いし、これに合わせて２つ以上のバイパスコンデン
サを実装してもよい。

【００２０】次に、上記のＬＤ駆動回路５０によって実
現されるレーザダイオード出力応答の調整に関する第２
の実施形態について図３を参照して説明する。図３
（ｂ）に示されるように、ＬＤ駆動ＩＣ５１の電源パタ
ーン６２上には、バイパスコンデンサ用の複数のランド
（５３ａ，５４ａ，５５ａ）が設けられている。したが
って、ＬＤ駆動回路５０では、ＬＤ駆動ＩＣ５１の電源
パターン６２上に実装するバイパスコンデンサの数を増
減させ、それによって電源パターン６２上におけるバイ
パスコンデンサの容量成分を微妙に増減させることが可
能である。例えば、ランド５４ａにレーザダイオード５
２の出力応答がほぼ標準となるような比較的大容量のバ
イパスコンデンサ５４を実装し、レーザダイオード５２
の出力応答が劣化傾向となるようなロットについては比
較的少容量のバイパスコンデンサ５３および５５を適宜
追加することにより、ＬＤ駆動電流の交流成分の経路の
インピーダンスを微妙に変化させることができる。

【００２１】電源パターン６２上におけるバイパスコン
デンサの容量成分を微妙に変化させることによって、レ
ーザダイオード５２の出力応答を微妙に変化させること
ができる。通常は、バイパスコンデンサの容量成分を増
加させることによって、レーザダイオード５２の出力応
答が改善される方向に変化する。したがって、この第２
の実施形態によれば、ＬＤ駆動ＩＣ５１またはレーザダ
イオード５２の特性変動が、レーザダイオード５２の出
力応答が（図１の出力波形３のように）劣化傾向となる
ようなものであっても、実装するバイパスコンデンサの
数を増加させ、すなわちバイパスコンデンサの容量成分
を増加させて、レーザダイオード５２の出力応答が劣化
することを回避することができる。

【００２２】以上説明した第２の実施形態、つまりバイ
パスコンデンサの容量成分を変化させることについての
変形例として、使用するランドは１箇所に固定して、実
装するコンデンサの容量値を変化する構成をとることも
できる。また、使用するコンデンサの容量値および実装
する数の両方を変化させる構成としても良い。この場
合、バイパスコンデンサの容量成分の調整の精度を、よ
り高めることができる。

【００２３】次に本発明の第３の実施形態としての、Ｌ
Ｄ駆動回路１５０について図４を参照して説明する。第
３の実施形態では、ＬＤ駆動ＩＣ５１の電源パターン１
６２上のバイパスコンデンサの実装構造が第１および第
２の実施形態の場合と異なっている。ＬＤ駆動回路１５
０の基板において、バイパスコンデンサは、非導通の穴
（１５３ｈ、１５４ｈ、１５５ｈ）に挿入することで実
装される。なお、基板厚は後述のチップコンデンサの端
子方向長さ未満に設定されている。

【００２４】図５は、非道通の穴（１５３ｈ、１５４
ｈ、１５５ｈ）へのチップコンデンサの実装の詳細を説
明するための図である。非導通穴１５３ｈは、ＬＤ駆動
回路１５０の電源パターン１６２上に形成されている。
なお、電源パターン１６２の裏側の面は、ＧＮＤパター
ン１６３となっており、非導通穴内部にて電源パターン
１６２とＧＮＤパターン１６３とが導通しないよう構成
されている。図のように、チップコンデンサ１５３を穴
１５３ｈに挿入し、チップコンデンサのそれぞれの電極
と、電源パターン１６２およびＧＮＤパターン１６３を
半田付けする。

【００２５】図４から明らかなように、この実施形態の
場合には、チップコンデンサを縦に挿入して実装するの
で、バイパスコンデンサ近傍にＧＮＤパターンを設ける
必要が無く、バイパスコンデンサを実装するための実装
面積を、通常の場合（図３の場合）よりも削減すること
ができる。したがって、ＬＤ駆動回路の基板面積を小さ
くできることになる。穴１５３ｈ，１５４ｈ，１５５ｈ
へ実装するコンデンサの容量、数量、実装箇所を変える
ことによって、第１の実施形態および第２の実施形態の
場合と同様に、レーザダイオード５２の発光応答を調整
することができる。

【００２６】以上説明したレーザダイオード出力応答の
調整は、ＬＤ駆動ＩＣ或いはレーザダイオードのロット
毎の特性変動などを考慮することで、ＬＤ駆動回路基板
の製造時に行うことが可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、レーザビームプリ
ンタなどの装置において、ＬＤ駆動回路におけるレーザ
ダイオードおよびその駆動回路などの電子部品の特性変
動よって、印字画質が劣化することを回避することので
きる。また、本発明によるＬＤ駆動回路によれば、レー
ザビームプリンタなどの装置において、最も放射ノイズ
を生じ易い高速信号処理部分の信号波形を調整できるこ
とになるので、放射ノイズ対策を実現することに対して
も有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＬＤ駆動回路への入力のデータ信号と、レーザ
ダイオードからの出力波形の例を示す図である。

【図２】図２は、露光面上におけるビームスポットの強
度分布および感光材上に形成された描画ドットの形状を
示す図である。

【図３】図３（ａ）は、本発明の第１および第２の実施
形態としてのＬＤ駆動回路の電気的な接続を表し、図３
（ｂ）はその回路部品の実装状態を表す。

【図４】本発明の第３の実施形態としてのＬＤ駆動回路
の構成を表す図である。

【図５】図４のＬＤ駆動回路におけるコンデンサの実装
の詳細を表す図である。

【符号の説明】

５０ ＬＤ駆動回路 ５１ ＬＤ駆動ＩＣ ５２ レーザダイオード ６２ 電源パターン ６３ ＧＮＤパターン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 描画データに基づいて半導体レーザを駆
   動する半導体レーザ駆動装置であって、 前記半導体レーザに駆動電流を供給する電源パターン上
   における電源−ＧＮＤ間のインピーダンスが可変であ
   り、前記半導体レーザの出力特性が前記インピーダンス
   を変化させることによって可変であること、を特徴とす
   る半導体レーザ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記電源パターンには、バイパスコンデ
   ンサを実装するための複数のランドが形成されており、
   前記複数のランドのいずれかに少なくとも１つのバイパ
   スコンデンサを実装すると共に、前記バイパスコンデン
   サの実装位置を変更することによって、前記電源−ＧＮ
   Ｄ間のインピーダンスを変化させることが実現されるこ
   と、を特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動装
   置。
3. 【請求項３】 前記電源パターンには、バイパスコンデ
   ンサを実装するための複数のランドが形成されており、
   前記複数のランドのいずれかに少なくとも２つ以上のバ
   イパスコンデンサを実装可能とすると共に、実装される
   前記バイパスコンデンサの数量を変更することによっ
   て、前記電源−ＧＮＤ間のインピーダンスを変化させる
   ことが実現されること、を特徴とする請求項１に記載の
   半導体レーザ駆動装置。
4. 【請求項４】 実装される前記バイパスコンデンサのう
   ちの少なくとも１つのバイパスコンデンサの容量値を変
   更することによって、前記電源−ＧＮＤ間のインピーダ
   ンスを変化させることが実現されること、を特徴とする
   請求項２または請求項３に記載の半導体レーザ駆動装
   置。
5. 【請求項５】 前記半導体レーザを含む電子部品が実装
   される基板をさらに備え、 前記電源パターンは前記基板上における一方の面に形成
   され、 前記基板の前記電源パターンと対向する他方の面にはＧ
   ＮＤパターンが形成され、 前記バイパスコンデンサは、前記電源パターンから前記
   ＧＮＤパターンに貫通する非導通の穴に挿入される状態
   で実装されること、 を特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の
   半導体レーザ駆動装置。
6. 【請求項６】 描画データに基づいて半導体レーザを駆
   動する半導体レーザ駆動装置であって、 前記半導体レーザに駆動電流を供給する電源パターンに
   は、バイパスコンデンサを実装するための少なくとも１
   以上のランドが形成されおり、前記少なくとも１以上の
   ランドのうちバイパスコンデンサを実装すべきランドを
   選択することによって、前記半導体レーザを駆動する電
   流の経路長が可変であること、を特徴とする半導体レー
   ザ駆動装置。
7. 【請求項７】 レーザ光源から出力されるレーザビーム
   を露光面上で走査させるためのレーザ走査装置であっ
   て、 請求項１から請求項６のいずれかに記載の半導体レーザ
   駆動装置を備えることを特徴とするレーザ走査装置。