JP2004288675A - Light emitting element driving device - Google Patents

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Chikao Ikeda
周穂 池田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element driving device suitable for use to drive a laser element used as a light source for a laser xerography. <P>SOLUTION: A semiconductor laser driving device automatically controls the quantity of light of a semiconductor laser LD by detecting the quantity of light of the semiconductor laser LD, a quantity-of-light detecting circuit 13 and imparting a quantity-of-light control voltage Vcont based on the quantity-of-light detection voltage Vdet as a means for supplying drive current to the semiconductor laser LD, that is, a current source 114 as its control voltage. When the quantity-of-light control voltage Vcont exceeds a limited voltage Vlim, the limited voltage Vlim is selected instead of the quantity-of-light control voltage Vcont, and applied to the current source 114 as its control voltage to limit the current. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子の駆動装置に関し、特にレーザゼログラフィーにその光源として用いられるレーザ素子の駆動に用いて好適な発光素子駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザ素子を光源とするレーザゼログラフィーの分野では、より高解像度化、より高速化の要求が強くなってきている。入力画像データに応じてレーザ素子の駆動をオン/オフ制御する速度(以下、変調速度と記す)には限度がある。レーザ光のビーム数を1本とした場合には、主走査方向の解像度のみならず、副走査方向の解像度をも上げようとすると、変調速度が犠牲にならざるを得ない。したがって、変調速度を上げずに副走査方向の解像度を上げるためには、レーザ光のビーム数を増すしかない。レーザ光のビーム数を例えば4本にした場合は、変調速度が1本の場合と同じと仮定すると、主走査・副走査方向の解像度を2倍に向上できる。
【0003】
レーザゼログラフィーにその光源として用いられる半導体レーザは、レーザ光が活性層と平行な方向に取り出される構造の端面発光型レーザ素子(以下、端面発光レーザと記す)と、レーザ光が活性層に垂直な方向に取り出される構造の面発光型レーザ素子(以下、面発光レーザと記す)とに大別される。従来、レーザゼログラフィーでは、レーザ光源として一般的に端面発光レーザが用いられていた。
【0004】
しかしながら、レーザ光のビーム数を増やすという観点からすると、端面発光レーザは技術的に難しいとされており、構造上、端面発光レーザよりも面発光レーザの方がレーザ光のビーム数を増やすのに有利である。このような理由から、近年、レーザゼログラフィーの分野において、より高解像度化、より高速化の要求に応えるために、レーザ光源として、多数のレーザ光ビームを出射可能な面発光レーザを用いた装置の開発が進められている。
【0005】
ところで、半導体レーザは過電流に弱い。また、面発光レーザは、ピーク光量までは駆動電流が増えるに連れて光量が増加し、ピーク光量を超えると、駆動電流が増えるに連れて逆に光量が減少する、いわゆるサーマルロールオーバ現象を示す特性を持っている。そのため、面発光レーザに対する自動光量制御を考えた場合、ピーク光量を超えた領域で光量制御を行うと、当該領域では電流−光量特性が負の特性となっているため、発光光量が減るとさらに駆動電流を増加させる制御が行われて制御不能に陥り、その結果、面発光レーザに過大電流が流れることになる。
【0006】
このピーク光量を超えた領域での光量制御において、面発光レーザに過大電流が流れるのを防ぐために、従来、あらかじめ決められた電流値以上の電流を面発光レーザに流さないように電流制限機能を設けた構成のレーザ駆動装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0007】
また、半導体レーザの光量を制御する制御電圧が所定値を超えたことを比較器で検出し、この検出出力に応答して制御電圧をゼロにすることによって半導体レーザの直流駆動電流を遮断するようにした半導体レーザ駆動回路も知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0008】
さらに、電源回路で良く使われるリミッター回路をレーザ駆動回路に適用し、シリーズレギュレーショントランジスタの制御用ベース電流駆動電流が増大したときに吸い出して出力電流を制御するようにした光出力制御回路も知られている(例えば、特許文献3参照)。
【0009】
【特許文献1】
特開平10−119350号公報(特に、段落0028および図4)
【特許文献2】
特開昭61−144087号公報(特に、第2頁右欄,第3頁左欄および第1図)
【特許文献3】
特開昭58−200445号公報(特に、第2頁右下欄,第3頁左上欄および第3図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に係る従来技術では、あらかじめ決められた電流値以上の電流を面発光レーザに流さないようにしているに過ぎない。また、特許文献2に係る従来技術では、光量制御電圧が所定値を超えると、当該制御電圧をゼロにして半導体レーザの直流駆動電流を遮断するようにしているため、制御電圧をゼロになり、所定値よりも低くなると電流制限が解除されて再び制御電圧が所定値を超える、という具合に発振が起こり、回路方式によっては制御電圧が復帰したときのオーバーシュートで半導体レーザを破壊することにもなりかねない、という課題がある。
【0011】
なお、特許文献2に係る従来技術のように、電流制限時に制御電圧をゼロにする代わりに、光量制御の基準値をゼロにする方法を採ることも考えられる。しかし、光量制御の基準値がゼロだと永久に電流制限の状態から抜け出すことができないので何らかの復帰手段を要する。この場合わずかなノイズ等で電流制限が行われた場合にもレーザが消灯し画像が感光体上に潜像が形成されなくなるため1ページ全部が無駄になる。また、特許文献3に係る従来技術では、フィードバック制御によって駆動電流が一定値(リミット値)までは定電圧動作し、一定値以上になると定電流動作に移行する回路方式を採っているが、正確にリミット値で定電流動作に移行させるには負帰還を十分かける必要があるが、負帰還を十分かけると発振しやすくなり、場合によっては発振が原因で過電流が流れレーザの寿命を短くする、逆に発振させないためには負帰還の応答性を遅くすれば良いがこの場合過電流が流れてから実際に電流制限が働くまでに時間がかかるためやはりレーザの寿命は短くなる。また、発振を防止するため負帰還のゲインを小さくすることも考えられるが、この場合リミット値を越えても電流制限は緩慢で電流値はリミット値を大幅に越えて一定となる。レーザ駆動回路が発振した場合には、半導体レーザに不要なピーク電流が発生しやすいという課題がある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発光素子駆動装置は、制御電圧に対応した駆動電流を発光素子に供給する駆動電流供給手段と、最大許容電流に対応した第1の制御電圧を発生する発生手段と、発光素子の発光光量に応じて得られる第2の制御電圧を前記第1の電圧と比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記第1および前記第2の制御電圧の一方を選択し、選択した一方を前記制御電圧として前記駆動電流供給手段に与える選択手段とを備える構成となっている。
【0013】
上記構成の発光素子駆動装置において、第2の制御電圧が第1の制御電圧を上回ると、比較手段の出力が反転する。これを受けて、選択手段は、それまで選択していた第2の制御電圧に代えて第1の制御電圧を選択して駆動電流供給手段にその制御電圧として与える。その結果、発光素子の駆動電流を第1の制御電圧に対応した電流に制限できる。この電流制限機能により、例えばサーマルロールオーバ現象を示す特性を持つ発光素子の駆動の際に、ピーク光量を超えた領域で光量制御を行い、発光光量が減るに連れて駆動電流を増加させる制御が行われたとしても、第2の制御電圧が第1の制御電圧を上回った時点で電流制限をかけることができるため、サーマルロールオーバ現象によって制御不能に陥るのを確実に防止することができる。
【0014】
請求項2記載の発光素子駆動装置は、請求項1記載の発光素子駆動装置において、発光素子にバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段をさらに備え、変調時に前記バイアス電流に変調電流を重畳して前記発光素子に供給する回路方式を採る場合において、前記リミット電流は前記発光素子に流れる総電流に対応して決められる構成となっている。
【0015】
上記構成の発光素子駆動装置において、変調時にバイアス電流に変調電流を重畳して前記発光素子に供給する回路方式を採る場合、発光素子に流れる総電流に対応してリミット電流を決めることで、実際に発光素子に流れる電流に対応したリミット電流を設定できる。したがって、実際に発光素子に流れる電流に対応したリミット電流を基準として電流制限を行うことができるため、自動光量制御時にサーマルロールオーバ現象による制御不能を確実に防止できる。
【0016】
請求項3記載の発光素子駆動装置は、請求項1記載の発光素子駆動装置において、前記発生手段は、ゲート・ドレインが共通に接続された第1のトランジスタと、前記電流供給手段を構成する第2のMOSトランジスタとを有し、前記ゲート・ドレインの共通接続点への供給電流が駆動電流よりも小さくなるように前記第1のMOSトランジスタと前記第2のMOSトランジスタのサイズ比(チャネル幅/チャネル長の比)が設定された構成となっている。
【0017】
上記構成の発光素子駆動装置において、発光素子のリミット電流を決める第1の制御電圧を、カレントミラー回路を構成するMOSトランジスタのサイズ比によって設定することで、発光素子に流す電流が微小であっても、第1の制御電圧を発生する手段ではそれよりも非常に大きな電流を扱うことができる。したがって、発光素子に流す微小な電流に比べて非常に大きな電流に基づいて第1の制御電圧を設定できるため、消費電流を抑えることができる上トランジスタサイズも小さいのでチップを小さくすることができる。
【0018】
請求項4記載の発光素子駆動装置は、請求項3記載の発光素子駆動装置において、前記選択手段に前記第1の制御電圧を伝送する信号ラインおよび前記選択手段に前記第2の制御電圧を伝送する信号ラインの少なくとも一方と前記電流供給手段を構成するMOSトランジスタのソースとの間に接続されたコンデンサを有する構成となっている。
【0019】
上記構成の発光素子駆動装置において、電流供給手段を構成するMOSトランジスタのソースは電源ラインに接続されている。したがって、第1の制御電圧の信号ラインおよび第2の制御電圧の信号ラインの少なくとも一方と電流供給手段を構成するMOSトランジスタのソースとの間に接続されたコンデンサは、比較手段の高速反転動作に起因して信号ラインに電位変動が発生した場合に、この変動分を吸収する作用をなす。これにより、比較手段の反転動作に基づく切り換え手段の切り換え動作時に、リミット電流に対応する第1の制御電圧と発光光量に対応する第2の制御電圧とがAC結合しないようにすることができるため、その切り換えのタイミングでもリミット電流に電流制限する動作を確実に行うことができる。
【0020】
請求項5記載の発光素子駆動装置は、請求項4記載の発光素子駆動装置において、前記選択手段は、前記第2の制御電圧を選択する第1のスイッチ素子と、前記第1の制御電圧を選択する第2のスイッチ素子とを有しており、前記第1,第2のスイッチ素子のオン期間が重ならないように切り替え制御を行う構成となっている。
【0021】
上記構成の発光素子駆動装置において、第2の制御電圧を選択する第1のスイッチ素子と第1の電圧を選択する第2のスイッチ素子とを、双方のオン期間が重ならないように切り換え制御することで、第1の制御電圧と第2の電圧にそれぞれ設けられたコンデンサが直接接続され放電するのを防止することができるため切り替え時に不安定な動作を防止することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0023】
図1は、本発明の一実施形態に係る発光素子駆動装置の構成例を示す回路図である。本実施形態では、駆動対象である発光素子として、例えば半導体レーザ、特に内部抵抗が大きいGaN系青色レーザやシングルモード面発光レーザを用いるものとする。以下、これらのレーザ素子を総称して半導体レーザLDと記す。半導体レーザLDは、例えば、カソードが接地され、アノードが駆動端となっている。
【0024】
本実施形態に係る発光素子駆動装置は、駆動電流制御回路11、駆動電圧制御回路12、光量検出回路13、誤差検出回路14および制御回路15を少なくとも有する構成となっている。
【0025】
駆動電流制御回路11は、アナログインバータ111、リミット電圧発生回路112、比較器113、電流源114、コンデンサC11およびスイッチSW11,SW12,SW13によって構成されている。この駆動電流制御回路11では、半導体レーザLDの発光光量が規定光量となるように当該半導体レーザLDの駆動電流の制御が行われる。この駆動電流制御回路11には、誤差検出回路14から駆動電圧制御回路12を介して後述する光量制御電圧(第2の制御電圧)Vcontが供給される。
【0026】
この光量制御電圧Vcontは、スイッチSW21を経由し、アナログインバータ111で反転されてスイッチSW11の入力側の端子に与えられる。コンデンサC11は、電流源114を構成するP−MOSトランジスタのソースである電源電圧VDDの電源ラインLとスイッチSW11の出力側の端子との間に接続されることによって当該スイッチSW11と共にサンプルホールド回路を構成している。当然のこと電流源114が吐き出しではなく吸い込みだった場合には電流源114はN−MOSトランジスタで構成されるためコンデンサC11はGNDとの間に接続されることは。このサンプルホールド回路は、アナログインバータ111で反転されて与えられる光量制御電圧Vcontをサンプルホールドする。
【0027】
リミット電圧発生回路112、比較器113およびスイッチSW12は、半導体レーザLDに流れる駆動電流を制限するための電流制限回路(リミッター)を構成している。リミット電圧発生回路112は、半導体レーザLDに流れる駆動電流を制限するリミット電流に対応するリミット電圧(第1の制御電圧)Vlimを発生する。比較器113は、リミット電圧発生回路112で発生されるリミット電圧Vlimを反転(−)入力とし、アナログインバータ111およびスイッチSW11を通して与えられる光量制御電圧Vcontを非反転(+)入力としており、光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlimを上回ったときに比較出力が反転する。
【0028】
スイッチSW12は、アナログインバータ111およびスイッチSW11を通して与えられる光量制御電圧Vcontを一方の入力とし、リミット電圧発生回路112で発生されるリミット電圧Vlimを他方の入力としており、通常の光量制御時には光量制御電圧Vcontを選択し、比較器113の比較出力が反転したときには、当該比較出力の反転に応答して光量制御電圧Vcontに代えてリミット電圧Vlimを選択する。
【0029】
スイッチSW12によって選択される光量制御電圧Vcontまたはリミット電圧Vlimは、電流源114にその制御電圧として与えられる。電流源114はその一端が電源電圧VDDの電源ラインLに接続されている。スイッチSW13は、一端が電流源114の他端に、他端が駆動電圧制御回路12のスイッチSW24の一端にそれぞれ接続されている。
【0030】
かかる構成の駆動電流制御回路11において、誤差検出回路15から駆動電圧制御回路12を介して供給される光量制御電圧Vcontは、インバータ111で反転された後、スイッチSW11およびコンデンサC11からなるサンプルホールド回路によってサンプルホールドされる。このサンプルホールドされた光量制御電圧Vcontは、スイッチSW12によって選択されることにより、電流源114にその制御電圧として与えられ、電流源114からスイッチSW13,SW24を通して半導体レーザLDに供給される駆動電流を制御する。
【0031】
これにより、駆動電流制御回路11では、半導体レーザLDの光量が誤差検出回路15の基準電圧Vrefで決まる規定光量(目標光量)となるように、当該半導体レーザLDの駆動電流の制御が行われる。これが、半導体レーザLDのレーザパワーを、基準電圧Vrefで規定されるパワーになるように制御するAPC(Automatic Power Control;自動光量制御)である。
【0032】
サンプルホールド後の光量制御電圧Vcontはさらに、比較器113において、リミット電圧発生回路112で発生されるリミット電圧Vlimと比較される。比較器113は、光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlimを上回るとき比較出力が反転し、スイッチSW12を切り換え制御する。これにより、スイッチSW12は、それまで選択していた光量制御電圧Vcontに代えてリミット電圧Vlimを選択して、半導体レーザLDにその制御電圧として与える。その結果、駆動電流制御回路11では、半導体レーザLDに流れる駆動電流が、リミット電圧Vlimに対応した一定のリミット電流になるように電流制限が行われる。
【0033】
駆動電圧制御回路12は、4つのスイッチSW21〜SW25、2つのコンデンサC21,C22および差動アンプ121によって構成されている。この駆動電圧制御回路12では、駆動電流制御回路11によって規定光量に制御されているときの半導体レーザLDの端子電圧を基に、点灯時に当該半導体レーザLDに印加する駆動電圧の制御が行われる。
【0034】
スイッチSW21は、一端が誤差検出回路14の出力端に、他端がオペアンプ121の非反転入力端子にそれぞれ接続されている。コンデンサC21は、スイッチSW21の他端とグランドとの間に接続されることによって当該スイッチSW21と共にサンプルホールド回路を構成している。このサンプルホールド回路は、誤差検出回路14の出力電圧をサンプルホールドする。
【0035】
差動アンプ121は、反転入力端子と出力端子がスイッチSW25によってショートされた場合にバッファとして動作するようになっている。スイッチSW22は、その一端が差動アンプ121の出力端子に接続されている。コンデンサC22は、スイッチSW22の他端とグランドとの間に接続されることによって当該スイッチSW22と共にサンプルホールド回路を構成している。
【0036】
スイッチSW23は、一端がスイッチSW22の他端に、他端が半導体レーザLDのアノードにそれぞれ接続されている。スイッチSW24は、一端がスイッチSW23の他端および半導体レーザLDのアノードに、他端が差動アンプ121の出力端子(反転入力端子)にそれぞれ接続されている。
【0037】
かかる構成の駆動電圧制御回路12において、半導体レーザLDの駆動電流の制御時、即ちAPC時(光量制御時)には、スイッチSW22,SW23,SW25が共にオフ状態、スイッチSW21,SW24が共にオン状態になる。すると、誤差検出回路14の出力電圧、即ち光量制御電圧VcontがスイッチSW21、差動アンプ121およびスイッチSW24を経由して半導体レーザLDに印加され、フィードバックループが形成される。
【0038】
また、光量制御後半導体レーザLDの変調時には、スイッチSW22,SW25がオン状態、スイッチSW21,SW23,SW24が共にオフ状態になる。すると、差動アンプ121の出力電圧、即ち光量制御終了時の半導体レーザLDの端子電圧がコンデンサC22にホールドされる。そして、コンデンサC22のホールド電圧は、半導体レーザLDの点灯時に、スイッチSW23がオンすることにより、当該スイッチSW23を介して半導体レーザLDの駆動端(アノード)にその駆動電圧として印加される。
【0039】
光量検出回路13は、光検出器として例えばフォトダイオードPDを用い、当該フォトダイオードPDによって半導体レーザLDが発するレーザ光の光量を検出する。フォトダイオードPDは、そのカソードが電源ラインLに接続されている。フォトダイオードPDのアノードには抵抗Rの一端が接続されている。抵抗Rの他端は接地されている。ここで、フォトダイオードPDが半導体レーザLDのレーザ光を検出することで、その光量に応じた電流が抵抗Rに流れる。これにより、半導体レーザLDの光量に応じた光量検出電圧Vdetが抵抗Rの両端間に発生する。
【0040】
この光量検出電圧Vdetは、アンプ131の非反転入力端子に与えられる。アンプ131は、出力端子と反転入力端子とが直接に接続されている。アンプ131の出力電圧、即ち光量検出回路13の光量検出電圧Vdetは、誤差検出回路14および駆動電圧制御回路12を経由して駆動電流制御回路11に供給される。すなわち、光量検出回路13の光量検出電圧Vdetを駆動電流制御回路11に帰還することにより、APC(自動光量制御)を行うためのフィードバック系が構成されている。
【0041】
誤差検出回路14は、差動アンプ141、スイッチSW31,SW32およびコンデンサC31によって構成され、光量検出回路13で検出された光量検出電圧Vdetの基準電圧Vrefに対する差分を検出して光量制御電圧Vcontとして出力する。差動アンプ141は、基準電圧Vrefを非反転入力とし、光量検出回路13からスイッチSW31を介して供給される光量検出電圧Vdetを反転入力としている。ここで、光量基準電圧Vrefはその電圧値が、半導体レーザLDの目標とする光量(レーザパワー)に対応して設定されている。スイッチSW32とコンデンサC31は、差動アンプ141の反転入力端子と出力端子との間に直列に接続されている。
【0042】
かかる構成の誤差検出回路14において、差動アンプ141は、光量検出回路13で検出される半導体レーザLDの光量に応じた光量検出電圧Vdetを、半導体レーザLDの目標光量に対応して設定されている基準電圧Vrefと比較してその差分、即ち誤差電圧を光量制御電圧Vcontとして出力する。
【0043】
制御回路15はパルスデータである入力データに基づいて、駆動電流制御回路11のスイッチSW11,SW13、駆動電圧制御回路12のスイッチSW21〜SW25および誤差検出回路14のスイッチSW31,SW32のオン(閉)/オフ(開)制御を行う。また、本実施形態に係る半導体レーザ駆動装置においては、制御回路15は、入力データに応じて半導体レーザLDを点灯/消灯する駆動を繰り返す変調期間ではその点灯期間/消灯期間で常に電圧駆動する制御を行う構成を採っている。
【0044】
次に、上記構成の本実施形態に係る発光素子駆動装置、即ち半導体レーザ駆動装置の回路動作について説明する。
【0045】
電源投入により、先ず、APCモードに入る。このAPCモードでは、誤差検出回路14においてスイッチSW31およびスイッチSW32が共にオン状態となり、駆動電圧制御回路12においてスイッチSW21,SW24が共にオン状態になり、駆動電流制御回路11においてスイッチSW11,SW25およびスイッチSW13が共にオン状態となる。これにより、電流源114の電流がスイッチSW13を経由して半導体レーザLDに駆動電流として流れるため、当該半導体レーザLDが点灯する。
【0046】
半導体レーザLDが点灯すると、そのレーザ光を光量検出回路13のフォトダイオードPDが受光し、フォトダイオードPDにはその光量に応じた電流が流れる。このフォトダイオードPDに流れる電流は抵抗Rにより電圧に変換され、アンプ131で増幅されて半導体レーザLDのレーザパワー(光量)に応じた光量検出電圧Vdetとして出力される。
【0047】
この光量検出電圧Vdetは誤差検出回路14に供給され、スイッチSW31を経由して差動アンプ131の反転入力となる。差動アンプ131は、この検出電圧Vdetと基準電圧Vrefとの差分(誤差電圧)を増幅して光量制御電圧Vcontとして出力する。この光量制御電圧Vcontは、駆動電圧制御回路12のスイッチSW21を経由して差動アンプ121の非反転端子に入力される。一方、反転入力端子にはSW24を経由して半導体レーザLDのアノード電圧が入力されている。差動アンプ121は、光量制御電圧Vcontと半導体レーザLDのアノード電圧を増幅し駆動電流制御回路11に供給する。
【0048】
そして、駆動電流制御回路11において、APCモードではスイッチSW12がスイッチSW11側を選択した状態にあるため、駆動電圧制御回路12で差動増幅器121の出力は、アナログインバータ111スイッチSW11,SW12を介して電流源114にその制御電圧として与えられる。この光量制御電圧Vcontによる電流源114の制御により、当該電流源114から供給される半導体レーザLDの駆動電流が制御され、その結果半導体レーザLDの光量が制御される。
【0049】
上述した光量検出電圧Vdetに応じた負帰還ループの制御により、最終的には、当該検出電圧Vdetが規定光量に対応して設定されている基準電圧Vrefと一致し、半導体レーザLDのアノード電圧とコンデンサC21の端子電圧とが一致して収束する。その結果、半導体レーザLDの光量が規定光量となる。以上の一連のフィードバック制御がAPC(自動光量制御)である。このAPCの動作については、一回で終了するようにしても良く、また複数回繰り返して実行するようにしても良い。
【0050】
また、APCモード時に駆動電流制御回路11において、比較器113は、光量制御電圧Vcontがリミット電圧発生回路112で発生されるリミット電圧を上回るか否かを常時監視し、光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlimを上回ったとき比較出力が反転する。すると、この比較器113の比較出力が反転するのを受けてスイッチSW12は、それまで選択していた光量制御電圧Vcontに代えてリミット電圧Vlimを選択して、半導体レーザLDにその制御電圧として与える。その結果、光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlimを上回ったときは、半導体レーザLDに流れる駆動電流がリミット電圧に対応した一定のリミット電流に制限される。さらに、APCモード時以外であっても比較器113は常に光量制御電圧Vcontとリミット電圧Vlimとを比較しているので、APC終了後にスイッチSW11が誤動作でオン状態となった場合や光量制御電圧Vcontを調整した場合(図示せず)、リミット電流を下げた場合には比較器113が反転しレーザへの過電流を防止する。
【0051】
APC動作の終了後、駆動電流制御回路11のスイッチSW11および誤差検出回路14のスイッチSW32が共にオフし、さらにAPC時にオフ状態にあった駆動電圧制御回路12のスイッチSW22,SW23,SW25が共にオン状態になる。すると、その直前の差動アンプ141の出力電圧、即ち半導体レーザLDを規定光量に制御したときの光量制御電圧Vcontが、コンデンサC31およびコンデンサC21にホールドされ、さらに規定光量に制御したときの駆動電流を設定する制御電圧がコンデンサC11にホールドされる。
【0052】
さらに、駆動電圧制御回路12のコンデンサC22にはコンデンサC21に保持されている光量制御電圧Vcontが充電される。このとき、コンデンサC11にホールドされる電圧は、半導体レーザLDが規定光量で発光するときの駆動電流を設定する制御電圧となり、コンデンサC21,C22にホールドされる電圧は、規定光量のときの半導体レーザLDの端子電圧となる。
【0053】
APC動作が終了すると、入力データに応じて半導体レーザLDの駆動をオン(点灯)/オフ(消灯)制御する変調モードに入る。この変調モードにおいて、半導体レーザLDの点灯時には、駆動電圧制御回路12のスイッチSW23がオンになる。すると、コンデンサC22のホールド電圧、即ち規定光量時の半導体レーザLDの端子電圧が、スイッチSW23を通して半導体レーザLDの駆動端(アノード)に印加される。また、駆動電流制御回路11のスイッチSW13がオン状態になるため、当該スイッチSW13を介して電流源114から半導体レーザLDに駆動電流が供給される。
【0054】
上述したように、半導体レーザLDの光量を光量検出回路13で検出し、その光量検出電圧Vdetに基づく光量制御電圧Vcontを、半導体レーザLDに駆動電流を供給する手段、即ち電流源114にその制御電圧として与えることによって半導体レーザLDの光量制御を自動的に行う半導体レーザ駆動装置において、光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlimを上回ったとき、当該光量制御電圧Vcontに代えてリミット電圧Vlimを選択して電流源114にその制御電圧として与えることで、半導体レーザLDの駆動電流をリミット電圧Vlimに対応した電流(リミット電流)に制限できる。
【0055】
これにより、半導体レーザLDとして、特に、ピーク光量までは駆動電流が増えるに連れて光量が増加し、ピーク光量を超えると、駆動電流が増えるに連れて逆に光量が減少するサーマルロールオーバ現象を示す特性を持つ面発光レーザを用いた場合において、ピーク光量を超えた領域で光量制御を行う際に、発光光量が減るに連れて駆動電流を増加させる制御が行われたとしても、光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlimを上回った時点で電流制限をかけることができるため、サーマルロールオーバ現象によって制御不能に陥るのを確実に防止することができる。
【0056】
ここで、駆動電流制御回路11における電流制限回路(リミッター)の回路動作についてさらに詳細に説明する。ここでは、リミット電圧Vlimは時間の経過にかかわらず一定とし、半導体レーザLDの光量を時間の経過とともにリミット値(リミット電流に対応した光量)を超えるまで増大させる場合を想定して説明するものとする。
【0057】
図2に示すように、半導体レーザLDの光量を増やしていくと、光量検出電圧Vdetに応じた光量制御電圧Vcontは時間の経過とともに上昇する。そして、光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlimを上回ったところで比較器113の出力が反転する。すると、この比較器113の反転出力を受けてスイッチSW12は、それまで選択していた光量制御電圧Vcontに代えて一定値のリミット電圧Vlimを選択する。これにより、電流源114の制御電圧がリミット電圧Vlimに固定される。
【0058】
このとき、光量制御電圧Vcontは半導体レーザLDの光量が増加するに連れてそのまま増大する。したがって、スイッチSW12は、半導体レーザLDの光量の目標値を下げて光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlim以下になるまでそのままの状態を維持する。そして、光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlim以下になると比較器113の出力が再度反転し、これを受けてスイッチSW12は、リミット電圧Vlimに代えて光量制御電圧Vcontを選択して電流源114にその制御電圧として与える。これにより、再びAPC動作に復帰する。
【0059】
このように、上記構成の電流制限回路では、光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlimを上回ったら、半導体レーザLDに駆動電流を供給する電流源114の制御電圧を、半導体レーザLDのリミット電流に対応したリミット電圧Vlimに切り換える構成を採っているため、発振などの不安定な状態がなく、またフィードバック制御によって駆動電流が一定値以上になったら定電圧動作から定電流動作に移行する従来技術に係る回路方式の場合のように、リミット値近傍で制御性が悪化するようなこともない。
【0060】
さらに、過電流状態が解除されれば速やかにAPC動作に速やかに復帰することができるため、ノイズなどで本電流制限回路が動作したとしても、その影響はマイクロ秒オーダーの極めて短い期間に限定される。したがって、レーザゼログラフィーの光源である半導体レーザの駆動装置に適用した場合において、ノイズなどで本電流制限回路が動作したとしても、その影響でプリント中の画像が損なわれることもない。
【0061】
なお、上記実施形態に係る半導体レーザ駆動装置では、駆動電流制御回路11において、電流源114の電流を半導体レーザLDにその駆動電流として供給するとしたが、変調モードにおいて、半導体レーザLDの消灯時にも、高速変調するためには、端面発光レーザの場合、発光閾値電流付近のバイアス電流Ibiasを半導体レーザLDに流し続けるのが良い。
【0062】
具体的には、図3に示すように、電源電圧VDDの電源ラインLと半導体レーザLDの駆動端(アノード)との間に電流源16を接続し、当該電流源16に半導体レーザLDの発光閾値電流付近の電流に相当するバイアス電圧Vbiasを与え、発光閾値電流付近のバイアス電流Ibiasを常時半導体レーザLDに流すことにより、半導体レーザLDの消灯時にも、半導体レーザLDの端子電圧を点灯時の電圧近くに維持できるため、高速変調が可能になる。
【0063】
また、他の例としては、図4に示すように、電流源16と半導体レーザLDの駆動端(アノード)との間にスイッチSW41を挿入し、当該スイッチSW41を半導体レーザLDの消灯時にのみオンさせるようにして、半導体レーザLDに流す電流として、電流源114からの変調電流と電流源16からのバイアス電流Ibiasとを切り換える回路方式を採ることも可能である。
【0064】
このように、変調電流とバイアス電流Ibiasとを切り換える回路方式を採ることにより、変調電流の可変範囲を狭くできるため駆動電流が大きなトランジスタで微小電流を調整する際問題となるトランジスタの閾値電圧ばらつきの影響で光量制御時と変調時との駆動電流ずれるのを抑えることができる。
【0065】
上記2つの回路方式のいずれの場合にも、変調時に半導体レーザLDにはバイアス電流Ibiasに変調電流を重畳して駆動電流として供給することになる。したがって、これら回路方式を採る場合は、先述したリミット電流については、電流源114から供給される電流のみに対応して決めるのではなく、半導体レーザLDに流れる総電流、即ちバイアス電流Ibias+変調電流に対応して決めることになる。
【0066】
これにより、バイアス電流Ibiasに変調電流を重畳して半導体レーザLDに供給する回路方式の場合であっても、実際に半導体レーザLDに流れる電流に対応してリミット電流を設定し、当該リミット電流を基準として電流制限を行うことができるため、APC時にサーマルロールオーバ現象による制御不能を確実に防止することができる。
【0067】
また、上記実施形態では、半導体レーザLDを先ず駆動電圧制御回路12によって電圧駆動し、その後に駆動電流制御回路11によって電流駆動する構成の半導体レーザ駆動装置に対して、本発明に係る電流制限回路の技術を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこの適用例に限られるものではなく、電流駆動する構成の半導体レーザ駆動装置全般に適用可能である。例えば、図5に示すように、スイッチSW21およびコンデンサC21からなるサンプルホールド回路17でのホールド電圧を直接駆動電流制御回路11に供給する構成の半導体レーザ駆動装置がその一つとして挙げることができる。
【0068】
次に、駆動電流制御回路11の具体的な回路構成について説明する。図6は、駆動電流制御回路11の要部の具体的な回路構成の一例を示す回路図である。
【0069】
図6において、半導体レーザLDに駆動電流を供給する手段である電流源114は、例えばPchMOSトランジスタQ51によって構成されている。PchMOSトランジスタではソース電位に対しゲート電位がマイナスとなるように制御する。このためVcont電位はVlim電位よりも低い場合に比較器113は反転する必要があり図1、図5とは比較器113の反転、非反転入力が逆になっている。このMOSトランジスタQ51は、スイッチSW12を構成するスイッチ回路115の出力端(後述するMOSトランジスタQ53,Q54のドレイン共通接続点)にゲートが接続されるとともに、電源電圧VDDの電源ラインにソースが接続されている。
【0070】
リミット電圧発生回路112は、ソースが電源電圧VDDの電源ラインに接続され、ゲートおよびドレインが共通に接続されたいわゆるダイオード接続構成のPchMOSトランジスタQ52と、このPchMOSトランジスタQ52のゲート・ドレイン共通接続点とグランドとの間に接続された電流源I51とを有する回路構成を基本とし、MOSトランジスタQ52と電流源I51との共通接続点であるノードNにMOSトランジスタQ52での電圧降下によってリミット電圧Vlimを発生する構成となっている。
【0071】
かかる構成のリミット電圧発生回路112において、ダイオード接続のMOSトランジスタQ52は、図6から明らかなように、そのゲート・ドレインがMOSトランジスタQ54を介して電流源114を構成するMOSトランジスタQ51のゲートと接続されるようになっており、したがって当該MOSトランジスタQ51と共にカレントミラー回路を構成することになる。
【0072】
そして、MOSトランジスタQ52はトランジスタサイズ、例えばチャネル長Lが共通の下でチャネル幅Wが、電流源114を構成するMOSトランジスタQ51のチャネル幅Wに対して所定の関係になるように設定されている。MOSトランジスタQ51のチャネル幅をW11、MOSトランジスタQ52のチャネル幅をW12とすると、一例として、W11:W12=100:1の関係になるように設定されている。
【0073】
このように、半導体レーザLDのリミット電流を決める電流I51を、MOSトランジスタQ51とMOSトランジスタQ52とのサイズ比(チャネル幅W/チャネル長Lの比)、本例ではチャネル幅Wの比によって設定することにより、半導体レーザLDに流す電流が大きい場合にも、リミット電流を決める電流I51を小さく抑えることができる。したがって、半導体レーザLDに流す大きな電流に比べて小さな電流でリミット電流を設定できるため、消費電流を抑えることができる。
【0074】
リミット電圧発生回路112はさらに、上記の基本の構成要素に加えて、ノードNと電源電圧VDDの電源ラインとの間に接続された、即ちMOSトランジスタQ52に対して並列に接続されたコンデンサC51を有している。ここで、比較器113の比較出力が高速に反転する際に、容量結合によってその反転動作に起因して比較器113の反転入力端子の電位が変動し、これに伴ってノードNの電位、即ちリミット電圧Vlimも変動する。コンデンサC51は、この比較器113の高速反転動作に起因するリミット電圧Vlimの変動分を吸収し誤動作を防止する作用をなす。
【0075】
このように、ノードNと電源電圧VDDの電源ラインとの間にコンデンサC51を接続し、比較器113の高速反転動作に起因するリミット電圧Vlimの変動分を吸収することにより、比較器113の反転動作に基づくスイッチSW12の切り換え時に、リミット電流に対応するリミット電圧Vlimと光量に対応する光量制御電圧VcontとがAC結合しないようにすることができるため、その切り換えのタイミングでもリミット電流に電流制限する動作を確実に行うことができることになる。
【0076】
なお、本回路例では、リミット電圧Vlim側の信号ラインと電源ラインとの間にコンデンサを接続するとしたが、光量制御電圧Vcont側の信号ラインと電源ラインとの間、あるいは双方にコンデンサを接続するようにしても、スイッチSW12の切り換え時に、リミット電流に対応するリミット電圧Vlimと光量に対応する光量制御電圧VcontとがAC結合を抑えることができる。さらに、光量制御電圧Vcontおよびリミット電圧Vlimの各信号ライン同士を近接させないように配線することによっても、スイッチSW12の切り換え時に、リミット電流に対応するリミット電圧Vlimと光量に対応する光量制御電圧VcontとのAC結合を抑える効果がある。
【0077】
次に、図1のスイッチSW12を構成するスイッチ回路115は、比較器113の比較出力に基づいて互いに逆相の第1,第2のスイッチ信号S1,S2を生成するスイッチ信号生成回路116と、第1のスイッチ信号S1をゲート入力とするとともに、光量制御電圧Vcontをソース入力とするスイッチ素子、例えばPchMOSトランジスタQ53と、第2のスイッチ信号S2をゲート入力とするとともに、リミット電圧Vlimをソース入力とし、PchMOSトランジスタQ53とドレインが共通に接続されたスイッチ素子、例えばPchMOSトランジスタQ54とを有する構成となっている。
【0078】
スイッチ信号生成回路116は、MOSトランジスタQ53,Q54が同時にオン状態にならないように、これらMOSトランジスタQ53,Q54をオン/オフ制御する第1,第2のスイッチ信号S1,S2を生成する。これにより、スイッチ信号生成回路116およびMOSトランジスタQ53,Q54からなるスイッチ回路115は、MOSトランジスタQ53,Q54が同時にオンしない、いわゆるブレイク−ビフォア−メイク(break before make)スイッチ構成となっている。
【0079】
スイッチ信号生成回路116において、第1のスイッチ信号S1を生成する回路部分は、比較器113の比較出力(a)を反転するインバータ1161と、偶数段、例えば4段のインバータからなるインバータ段1162と、インバータ1164の出力(b)を一方の入力とし、インバータ段1162の出力(c)を他方の入力とするNANDゲート1163から構成され、このNANDゲート1163の出力(d)を第1のスイッチ信号S1とする。
【0080】
第2のスイッチ信号S2を生成する回路部分は、偶数段、例えば4段のインバータからなるインバータ段1165と、直接供給される比較器113の比較出力(a)を一方の入力とし、インバータ段1165を経由した比較出力(e)を他方の入力とするNANDゲート1166とから構成され、このNANDゲート1166の出力(f)を第2のスイッチ信号S2とする。
【0081】
次に、上記構成のスイッチ信号生成回路116の回路動作について、図7のタイミングチャートを用いて説明する。ここで、インバータ1段およびNANDゲート1段での遅延量(遅延時間)をほぼ同じと考えてΔtとする。
【0082】
比較器113において、光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlimを上回り、その比較出力(a)が低レベルから高レベルに反転すると(時刻t1)、この比較出力(a)がインバータ1161で反転され、インバータ段1162を通過することで、その出力(c)には5Δtの遅延が生じる。そして、NANDゲート1163でインバータ1161の出力(b)とインバータ段1162の出力(c)との論理積をとり、NANDゲート1163の出力(d)が時刻t2〜時刻t5の期間で高レベルとなる。このNANDゲート1163の出力(d)が第1のスイッチ信号S1として、MOSトランジスタQ53のゲートに印加されることで、当該MOSトランジスタQ53は時刻t2〜時刻t5の期間でオフ状態となる。
【0083】
また、比較器113の比較出力(a)がインバータ段1165を通過することで、その出力(e)には4Δtの遅延が生じる。そして、NANDゲート1166で比較出力(a)とインバータ段1165の出力(e)との論理積をとることにより、NANDゲート1166の出力(f)が時刻t3〜時刻t4の期間で低レベルとなる。このNANDゲート1166の出力(f)が第2のスイッチ信号S2としてMOSトランジスタQ54のゲートに印加されることで、当該MOSトランジスタQ54は時刻t3〜時刻t4の期間でオン状態となる。
【0084】
上述したように、光量制御電圧Vcontを選択するMOSトランジスタQ53が時刻t2〜時刻t5の期間でオフ状態となり、リミット電圧Vlimを選択するMOSトランジスタQ54が時刻t3〜時刻t4の期間でオン状態となるということは、MOSトランジスタQ54がオン状態に移行するよりも先にMOSトランジスタQ53がオフ状態に移行し、MOSトランジスタQ53が再びオン状態に移行するよりも先にMOSトランジスタQ54がオフ状態に移行するということである。
【0085】
このように、比較器113の比較出力(a)に基づいて互いに時間差を持った第1,第2のスイッチ信号S1,S2を生成し、これらスイッチ信号S1,S2によってMOSトランジスタQ53,Q54をオン/オフ制御する、即ちブレイク−ビフォア−メイクでスイッチング制御し、MOSトランジスタQ53,Q54のオン時間が重ならないようにすることにより、コンデンサC51がQ53,Q54が同時にONになった際の放電などリミット電流に対応するリミット電圧Vlimと光量に対応する光量制御電圧Vcontとが相互に影響し合うのを防止できるため、その切り換えのタイミングでもリミット電流に電流制限する動作を確実に行うことができる。
【0086】
なお、本回路例では、互いに時間差を持った第1,第2のスイッチ信号S1,S2を生成してMOSトランジスタQ53,Q54をオン/オフ制御することにより、MOSトランジスタQ53,Q54のオン時間が重ならないようにするとしたが、MOSトランジスタQ53,Q54の一方のオン抵抗を他方に比して上げてもVlimとVcontの相互干渉を防止できる場合がある。あるいは、ヒステリシスを持たせるようにしても、MOSトランジスタQ53,Q54のオン時間が重ならないようにすることができ、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【0087】
上記構成の駆動電流制御回路11においては、電流源114を構成するMOSQ51、リミット電圧発生回路112を構成するMOSトランジスタQ52、スイッチ回路115を構成するMOSトランジスタQ53,Q54としてPchトランジスタを用いる場合を例に挙げて説明したが、電位の関係を反転させてNchトランジスタを用いて構成することも可能である。
【0088】
以上説明した本発明の一実施形態に係る半導体レーザ駆動装置、あるいはその変形例に係る半導体レーザ駆動装置は、多数の発光部を有するマルチレーザ(面発光レーザ)の駆動装置として用いて好適なものである。
【0089】
図8は、例えば32個の発光部LD1〜LD32を有する面発光レーザ31を駆動対象とする本発明の適用例に係るマルチレーザ駆動装置の構成例を示す回路図である。
【0090】
図8において、本適用例に係るマルチレーザ駆動装置は、面発光レーザ21の発光部LD1〜LD32の各々に対応して設けられた32ch分の駆動制御回路22−1〜22−32と、面発光レーザ21の光量を検出する光量検出回路23と、この光量検出回路23の検出結果を駆動制御回路22−1〜22−32に帰還するフィードバック系を構成する誤差検出回路24と、駆動制御回路22−1〜22−32の制御を行う制御回路25とを有する構成となっている。
【0091】
32ch分の駆動制御回路22−1〜22−32は全て同じ回路構成となっており、これら駆動制御回路22(22−1〜22−36)は、図1の駆動電流制御回路11および駆動電圧制御回路12、または図5の駆動電流制御回路11およびサンプルホールド回路17によって構成される。すなわち、駆動制御回路22−1〜22−32の各々を構成する駆動電流制御回路11は、リミット電圧発生回路112、比較器113およびスイッチSW12からなる電流制限回路(リミッター)を有することになる。
【0092】
誤差検出回路24は、スイッチ241、差動アンプ242および32ch分のスイッチSWfb1〜SWfb32およびコンデンサCfb1〜Cfb32を有する構成となっている。アンプ241は、目標とするレーザパワーに対応して設定された基準電圧Vrefを非反転入力とし、光量検出回路23からスイッチ241を介して供給される光量検出電圧Vdetを反転入力としている。
【0093】
スイッチSWfb1〜SWfb32とコンデンサCfb1〜Cfb32とは面発光レーザ21の発光部LD1〜LD32にそれぞれ対応して設けられたものであり、スイッチSWfb1とコンデンサCfb1、スイッチSWfb2とコンデンサCfb2、………という具合に、それぞれアンプ241の反転入力端子と出力端子との間に直列に接続されている。
【0094】
誤差検出回路24で各チャンネル毎に検出された誤差電圧は、光量制御電圧Vcontとして駆動制御回路22−1〜22−32の対応する回路部分に供給される。このように、誤差検出回路24で各チャンネル毎に光量検出回路23から光量検出電圧Vdetの基準電圧Vrefに対する差分を検出し、その差分電圧を光量制御電圧Vcontとして駆動制御回路22−1〜22−32に帰還するフィードバック系においては、先述した実施形態に係る半導体レーザ駆動装置と同じ動作が各チャンネル毎に行われる。
【0095】
そして、この動作を面発光レーザ21の発光部LDの数(本例では、32個)だけ連続的に繰り返すことにより、32チャンネル分の駆動制御回路22−1〜22−32の全制御電圧を、32個のコンデンサCfb1〜Cfb32に保持する。そして、32チャンネルのAPC動作を終了したら、スイッチ241をオフにするとともに、スイッチSWfb1をオン状態にしてch1での制御電圧を差動アンプ242の出力電圧として次のAPC動作に備える。
【0096】
上記構成のマルチレーザ駆動装置においても、駆動制御回路22−1〜22−32の各々を構成する駆動電流制御回路11が電流制限(リミッター)機能を持っていることにより、面発光レーザ21の発光部LD1〜LD32の各々について、光量制御電圧Vcontがリミット電圧Vlimを上回った時点で、面発光レーザ21の発光部LD1〜LD32の各々の駆動電流を一定のリミット電流に制限する電流制限をかけることができるため、サーマルロールオーバ現象によって制御不能に陥るのを確実に防止できる。
【0097】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る発明によれば、光量制御電圧がリミット電圧を上回ったとき、光量制御電圧に代えてリミット電圧を選択して駆動電流の制御電圧とすることにより、例えばサーマルロールオーバ現象を示す特性を持つ発光素子の駆動の際に、ピーク光量を超えた領域で光量制御を行い、発光光量が減るに連れて駆動電流を増加させる制御が行われたとしても、光量制御電圧がリミット電圧を上回った時点で電流制限をかけることができるため、サーマルロールオーバ現象によって制御不能に陥るのを確実に防止することができる。
【0098】
請求項2に係る発明によれば、変調時にバイアス電流に変調電流を重畳して前記発光素子に供給する回路方式を採る場合、発光素子に流れる総電流に対応してリミット電流を決めることにより、実際に発光素子に流れる電流に対応したリミット電流を設定でき、当該リミット電流を基準として電流制限を行うことができるため、自動光量制御時にサーマルロールオーバ現象による制御不能を確実に防止することができる。
【0099】
請求項3に係る発明によれば、発光素子のリミット電流を決めるリミット電圧を、カレントミラー回路を構成するMOSトランジスタのサイズ比(W/L比)によって設定することにより、発光素子に流す電流が大きくなっても、リミット電圧発生手段ではそれよりも小さな電流で制御できるため、消費電流を低減することができる。
【0100】
請求項4に係る発明によれば、光量制御電圧の信号ラインおよびリミット電圧の信号ラインの少なくとも一方と電源ラインとの間にコンデンサを接続することにより、当該コンデンサが比較手段の高速反転動作に起因して信号ラインに電位変動が発生した場合に、この変動分を吸収する作用をなし、比較手段の反転動作に基づく切り換え手段の切り換え動作時に、リミット電流に対応するリミット電圧と発光光量に対応する光量制御電圧とがAC結合しないようにすることができるため、その切り換えのタイミングでもリミット電流に電流制限する動作を確実に行うことができる。
【0101】
請求項5に係る発明によれば、光量制御電圧を選択する第1のスイッチ素子とリミット電圧を選択する第2のスイッチ素子とを、双方のオン期間が重ならないように切り換え制御することにより、リミット電流に対応するリミット電圧と発光素子の光量に対応する光量制御電圧とが相互に影響し合うのを防止することができるため、その切り換えのタイミングでもリミット電流に電流制限する動作を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る発光素子駆動装置の構成例を示す回路図である。
【図2】光量制御電圧とリミット電圧の切り換えの動作説明図である。
【図3】変形例に係る発光素子駆動装置の要部の構成例を示す回路図である。
【図4】他の変形例に係る発光素子駆動装置の要部の構成例を示す回路図である。
【図5】電流駆動のみでの駆動方式を採る場合の発光素子駆動装置の構成例を示す回路図である。
【図6】駆動電流制御回路の要部の具体的な回路構成の一例を示す回路図である。
【図7】スイッチ信号生成回路の回路動作の説明に供するタイミングチャートである。
【図8】本発明の適用例に係るマルチレーザ駆動装置の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
11…駆動電流制御回路、12…駆動電圧制御回路、13,23…光量検出回路、14,24…誤差検出回路、15,25…制御回路、21…面発光レーザ、22−1〜22−32…駆動制御回路、112…リミット電圧発生回路、113…比較器、LD…半導体レーザ、LD1〜LD32…面発光レーザの発光部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device for a light emitting device, and more particularly to a driving device for a light emitting device suitable for driving a laser device used as a light source for laser xerography.
[0002]
[Prior art]
In the field of laser xerography using a laser element as a light source, demands for higher resolution and higher speed are increasing. There is a limit to the speed at which on / off control of the driving of the laser element is performed according to the input image data (hereinafter, referred to as modulation speed). When the number of laser beams is one, the modulation speed must be sacrificed in order to increase not only the resolution in the main scanning direction but also the resolution in the sub-scanning direction. Therefore, the only way to increase the resolution in the sub-scanning direction without increasing the modulation speed is to increase the number of laser light beams. When the number of laser beams is, for example, four, assuming that the modulation speed is the same as one, the resolution in the main scanning and sub-scanning directions can be doubled.
[0003]
A semiconductor laser used as a light source for laser xerography includes an edge-emitting laser element having a structure in which laser light is extracted in a direction parallel to the active layer (hereinafter, referred to as an edge-emitting laser), and a laser beam perpendicular to the active layer. Surface emitting laser elements (hereinafter referred to as surface emitting lasers) having a structure to be taken out in various directions. Conventionally, in laser xerography, an edge emitting laser has generally been used as a laser light source.
[0004]
However, from the viewpoint of increasing the number of laser light beams, edge emitting lasers are considered to be technically difficult, and structurally, surface emitting lasers increase the number of laser light beams more than edge emitting lasers. It is advantageous. For these reasons, in recent years, in the field of laser xerography, in order to respond to the demand for higher resolution and higher speed, an apparatus using a surface emitting laser capable of emitting a large number of laser light beams as a laser light source. Is being developed.
[0005]
Incidentally, semiconductor lasers are vulnerable to overcurrent. In addition, the surface emitting laser exhibits a so-called thermal rollover phenomenon in which the light amount increases as the drive current increases up to the peak light amount, and when the drive current increases, the light amount decreases conversely as the drive current increases. Has characteristics. Therefore, considering automatic light amount control for a surface emitting laser, if light amount control is performed in a region exceeding the peak light amount, the current-light amount characteristic is negative in that region. The control for increasing the drive current is performed and the control becomes impossible. As a result, an excessive current flows to the surface emitting laser.
[0006]
In the light amount control in the region exceeding the peak light amount, in order to prevent an excessive current from flowing to the surface emitting laser, a current limiting function is conventionally provided so that a current exceeding a predetermined current value does not flow to the surface emitting laser. 2. Description of the Related Art A laser driving device having a provided configuration is known (for example, see Patent Document 1).
[0007]
Further, the comparator detects that the control voltage for controlling the light quantity of the semiconductor laser exceeds a predetermined value, and cuts off the DC drive current of the semiconductor laser by setting the control voltage to zero in response to the detection output. A known semiconductor laser drive circuit is also known (for example, see Patent Document 2).
[0008]
Furthermore, there is also known an optical output control circuit in which a limiter circuit, which is often used in a power supply circuit, is applied to a laser drive circuit so that when a base current drive current for controlling a series regulation transistor increases, the current is extracted and the output current is controlled. (For example, see Patent Document 3).
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-10-119350 (particularly paragraph 0028 and FIG. 4)
[Patent Document 2]
JP-A-61-144087 (particularly, right column on page 2, left column on page 3, and FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP-A-58-200445 (particularly, lower right column of page 2, upper left column of page 3, and FIG. 3)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the related art disclosed in Patent Literature 1, a current equal to or greater than a predetermined current value is merely prevented from flowing to the surface emitting laser. Further, in the related art according to Patent Literature 2, when the light amount control voltage exceeds a predetermined value, the control voltage is set to zero to cut off the DC drive current of the semiconductor laser. When the voltage becomes lower than the predetermined value, the current limit is released and the control voltage exceeds the predetermined value again, so that oscillation occurs, and depending on the circuit system, the semiconductor laser may be destroyed by overshoot when the control voltage returns. There is a problem that it can be.
[0011]
It is also conceivable to adopt a method of setting the reference value of the light quantity control to zero instead of setting the control voltage to zero at the time of the current limitation as in the related art according to Patent Document 2. However, if the reference value of the light quantity control is zero, it is impossible to escape from the current limit state forever, so some kind of recovery means is required. In this case, even when the current is limited by a slight noise or the like, the laser is turned off and the image is not formed with a latent image on the photosensitive member, so that the entire page is wasted. Further, the conventional technique according to Patent Literature 3 employs a circuit system in which a constant current operation is performed until the drive current reaches a certain value (limit value) by feedback control, and the operation shifts to a constant current operation when the drive current exceeds a certain value. It is necessary to apply enough negative feedback to shift to constant current operation at the limit value.However, applying enough negative feedback makes it easier to oscillate, and in some cases, overcurrent occurs due to oscillation and shortens the life of the laser Conversely, in order to prevent oscillation, the response of the negative feedback may be slowed down. However, in this case, it takes time from the flow of the overcurrent to the actual current limiting operation, so that the life of the laser is also shortened. In order to prevent oscillation, it is conceivable to reduce the gain of the negative feedback. However, in this case, even if the limit value is exceeded, the current limit is slow and the current value greatly exceeds the limit value and becomes constant. When the laser drive circuit oscillates, there is a problem that an unnecessary peak current is easily generated in the semiconductor laser.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a light emitting element driving device according to claim 1 includes a driving current supply unit that supplies a driving current corresponding to a control voltage to a light emitting element, and a first control voltage corresponding to a maximum allowable current. Generating means for generating, a comparing means for comparing a second control voltage obtained in accordance with a light emission amount of the light emitting element with the first voltage, and the first and the second signals based on a comparison result of the comparing means. And selecting means for selecting one of the two control voltages and providing the selected one as the control voltage to the drive current supply means.
[0013]
In the light-emitting element driving device having the above configuration, when the second control voltage exceeds the first control voltage, the output of the comparing means is inverted. In response to this, the selection means selects the first control voltage instead of the second control voltage which has been selected up to that time, and supplies the first control voltage to the drive current supply means as the control voltage. As a result, the drive current of the light emitting element can be limited to a current corresponding to the first control voltage. With this current limiting function, for example, when driving a light emitting element having a characteristic that indicates a thermal rollover phenomenon, control is performed to control the light amount in a region exceeding the peak light amount, and to increase the drive current as the light amount decreases. Even if the control is performed, the current can be limited when the second control voltage exceeds the first control voltage, so that it is possible to reliably prevent the thermal rollover phenomenon from causing the control to become uncontrollable.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the light emitting device driving device according to the first aspect, the light emitting device driving device further includes a bias current supply unit configured to supply a bias current to the light emitting device. In a case where a circuit system for supplying the light emitting element is employed, the limit current is determined according to a total current flowing through the light emitting element.
[0015]
In the light-emitting element driving device having the above-described configuration, when a circuit method in which a modulation current is superimposed on a bias current during modulation and supplied to the light-emitting element is adopted, a limit current is determined in accordance with a total current flowing through the light-emitting element. The limit current corresponding to the current flowing through the light emitting element can be set. Therefore, since the current can be limited based on the limit current corresponding to the current actually flowing to the light emitting element, it is possible to reliably prevent the control failure due to the thermal rollover phenomenon during the automatic light amount control.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the light emitting element driving device according to the first aspect, the generating means includes a first transistor having a gate and a drain connected in common, and a current supply means. Two MOS transistors, and a size ratio (channel width / channel width / channel width) of the first MOS transistor and the second MOS transistor so that a supply current to a common connection point of the gate and the drain is smaller than a drive current. (Length of channel length) is set.
[0017]
In the light-emitting element driving device having the above-described configuration, by setting the first control voltage for determining the limit current of the light-emitting element according to the size ratio of the MOS transistors forming the current mirror circuit, the current flowing through the light-emitting element is small. However, the means for generating the first control voltage can handle a much larger current. Therefore, the first control voltage can be set based on a very large current compared to a very small current flowing to the light emitting element, so that current consumption can be suppressed and a transistor size is small, so that a chip can be downsized.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the light emitting element driving device according to the third aspect, a signal line for transmitting the first control voltage to the selecting unit and the second control voltage are transmitted to the selecting unit. And a capacitor connected between at least one of the signal lines and the source of the MOS transistor constituting the current supply means.
[0019]
In the light emitting element driving device having the above configuration, the source of the MOS transistor forming the current supply means is connected to the power supply line. Therefore, the capacitor connected between at least one of the signal line of the first control voltage and the signal line of the second control voltage and the source of the MOS transistor constituting the current supply means is used for the fast inversion operation of the comparison means. When a potential change occurs in the signal line due to this, the function of absorbing the change is provided. Accordingly, the first control voltage corresponding to the limit current and the second control voltage corresponding to the amount of emitted light can be prevented from being AC-coupled during the switching operation of the switching unit based on the inversion operation of the comparing unit. The operation of limiting the current to the limit current can be reliably performed even at the timing of the switching.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, in the light emitting element driving device according to the fourth aspect, the selection means includes a first switch element for selecting the second control voltage and a first switching voltage for selecting the second control voltage. And a second switch element to be selected, and the switching control is performed so that the ON periods of the first and second switch elements do not overlap.
[0021]
In the light-emitting element driving device having the above-described configuration, switching control is performed on the first switch element for selecting the second control voltage and the second switch element for selecting the first voltage so that both ON periods do not overlap. Accordingly, it is possible to prevent capacitors provided respectively for the first control voltage and the second voltage from being directly connected and to prevent discharge, and thus to prevent unstable operation at the time of switching.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a light emitting element driving device according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, as a light emitting element to be driven, for example, a semiconductor laser, particularly a GaN blue laser or a single mode surface emitting laser having a large internal resistance is used. Hereinafter, these laser elements are collectively referred to as a semiconductor laser LD. In the semiconductor laser LD, for example, a cathode is grounded, and an anode is a driving end.
[0024]
The light emitting element driving device according to the present embodiment has at least a driving current control circuit 11, a driving voltage control circuit 12, a light amount detection circuit 13, an error detection circuit 14, and a control circuit 15.
[0025]
The drive current control circuit 11 includes an analog inverter 111, a limit voltage generation circuit 112, a comparator 113, a current source 114, a capacitor C11, and switches SW11, SW12, and SW13. In the drive current control circuit 11, the drive current of the semiconductor laser LD is controlled so that the light emission amount of the semiconductor laser LD becomes a specified light amount. The drive current control circuit 11 is supplied with a light quantity control voltage (second control voltage) Vcont to be described later from the error detection circuit 14 via the drive voltage control circuit 12.
[0026]
The light amount control voltage Vcont is inverted by the analog inverter 111 via the switch SW21 and applied to the input side terminal of the switch SW11. The capacitor C11 is connected between the power supply line L of the power supply voltage VDD, which is the source of the P-MOS transistor constituting the current source 114, and the output side terminal of the switch SW11, thereby forming a sample and hold circuit together with the switch SW11. Make up. Of course, when the current source 114 is not a source but a sink, the capacitor C11 is connected between the current source 114 and GND because the current source 114 is formed of an N-MOS transistor. This sample-and-hold circuit samples and holds the light amount control voltage Vcont that is applied after being inverted by the analog inverter 111.
[0027]
The limit voltage generating circuit 112, the comparator 113, and the switch SW12 constitute a current limiting circuit (limiter) for limiting a drive current flowing through the semiconductor laser LD. The limit voltage generation circuit 112 generates a limit voltage (first control voltage) Vlim corresponding to a limit current that limits a drive current flowing through the semiconductor laser LD. The comparator 113 has a limit voltage Vlim generated by the limit voltage generation circuit 112 as an inverted (-) input, and a non-inverted (+) input as a light amount control voltage Vcont supplied through the analog inverter 111 and the switch SW11. When the voltage Vcont exceeds the limit voltage Vlim, the comparison output is inverted.
[0028]
The switch SW12 has one input of a light quantity control voltage Vcont applied through the analog inverter 111 and the switch SW11, and the other input of the limit voltage Vlim generated by the limit voltage generation circuit 112. When Vcont is selected and the comparison output of the comparator 113 is inverted, the limit voltage Vlim is selected instead of the light amount control voltage Vcont in response to the inversion of the comparison output.
[0029]
The light amount control voltage Vcont or the limit voltage Vlim selected by the switch SW12 is supplied to the current source 114 as the control voltage. One end of the current source 114 is connected to the power supply line L of the power supply voltage VDD. The switch SW13 has one end connected to the other end of the current source 114 and the other end connected to one end of the switch SW24 of the drive voltage control circuit 12, respectively.
[0030]
In the drive current control circuit 11 having such a configuration, the light quantity control voltage Vcont supplied from the error detection circuit 15 via the drive voltage control circuit 12 is inverted by the inverter 111, and thereafter, a sample-and-hold circuit including the switch SW11 and the capacitor C11. Is sampled and held. The sampled and held light quantity control voltage Vcont is supplied to the current source 114 as a control voltage by being selected by the switch SW12, and the drive current supplied from the current source 114 to the semiconductor laser LD through the switches SW13 and SW24. Control.
[0031]
Thus, the drive current control circuit 11 controls the drive current of the semiconductor laser LD such that the light amount of the semiconductor laser LD becomes a specified light amount (target light amount) determined by the reference voltage Vref of the error detection circuit 15. This is APC (Automatic Power Control; automatic light intensity control) for controlling the laser power of the semiconductor laser LD to be a power specified by the reference voltage Vref.
[0032]
The light quantity control voltage Vcont after the sample hold is further compared with the limit voltage Vlim generated by the limit voltage generation circuit 112 in the comparator 113. The comparator 113 inverts the comparison output when the light amount control voltage Vcont exceeds the limit voltage Vlim, and controls the switch SW12. As a result, the switch SW12 selects the limit voltage Vlim instead of the light amount control voltage Vcont which has been selected up to that time, and supplies the same to the semiconductor laser LD as the control voltage. As a result, the drive current control circuit 11 limits the current so that the drive current flowing through the semiconductor laser LD becomes a constant limit current corresponding to the limit voltage Vlim.
[0033]
The drive voltage control circuit 12 includes four switches SW21 to SW25, two capacitors C21 and C22, and a differential amplifier 121. The drive voltage control circuit 12 controls the drive voltage applied to the semiconductor laser LD at the time of lighting based on the terminal voltage of the semiconductor laser LD when the drive current control circuit 11 controls the light amount to the specified amount.
[0034]
The switch SW21 has one end connected to the output terminal of the error detection circuit 14 and the other end connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 121. The capacitor C21 is connected between the other end of the switch SW21 and the ground to form a sample and hold circuit together with the switch SW21. This sample and hold circuit samples and holds the output voltage of the error detection circuit 14.
[0035]
The differential amplifier 121 operates as a buffer when the inverting input terminal and the output terminal are short-circuited by the switch SW25. The switch SW22 has one end connected to the output terminal of the differential amplifier 121. The capacitor C22 is connected between the other end of the switch SW22 and the ground to form a sample and hold circuit together with the switch SW22.
[0036]
The switch SW23 has one end connected to the other end of the switch SW22 and the other end connected to the anode of the semiconductor laser LD. The switch SW24 has one end connected to the other end of the switch SW23 and the anode of the semiconductor laser LD, and the other end connected to the output terminal (inverting input terminal) of the differential amplifier 121.
[0037]
In the drive voltage control circuit 12 having such a configuration, at the time of controlling the drive current of the semiconductor laser LD, that is, at the time of APC (at the time of light amount control), the switches SW22, SW23, and SW25 are both off, and both the switches SW21 and SW24 are on. become. Then, the output voltage of the error detection circuit 14, that is, the light amount control voltage Vcont is applied to the semiconductor laser LD via the switch SW21, the differential amplifier 121, and the switch SW24, and a feedback loop is formed.
[0038]
When the semiconductor laser LD is modulated after the light quantity control, the switches SW22 and SW25 are turned on, and the switches SW21, SW23 and SW24 are all turned off. Then, the output voltage of the differential amplifier 121, that is, the terminal voltage of the semiconductor laser LD at the end of the light quantity control is held by the capacitor C22. When the switch SW23 is turned on when the semiconductor laser LD is turned on, the hold voltage of the capacitor C22 is applied as a drive voltage to the drive end (anode) of the semiconductor laser LD via the switch SW23.
[0039]
The light quantity detection circuit 13 uses, for example, a photodiode PD as a photodetector, and detects the quantity of laser light emitted from the semiconductor laser LD by the photodiode PD. The photodiode PD has a cathode connected to the power supply line L. One end of a resistor R is connected to the anode of the photodiode PD. The other end of the resistor R is grounded. Here, when the photodiode PD detects the laser light of the semiconductor laser LD, a current corresponding to the light amount flows through the resistor R. As a result, a light amount detection voltage Vdet corresponding to the light amount of the semiconductor laser LD is generated between both ends of the resistor R.
[0040]
This light amount detection voltage Vdet is supplied to a non-inverting input terminal of the amplifier 131. The output terminal and the inverting input terminal of the amplifier 131 are directly connected. The output voltage of the amplifier 131, that is, the light amount detection voltage Vdet of the light amount detection circuit 13 is supplied to the drive current control circuit 11 via the error detection circuit 14 and the drive voltage control circuit 12. That is, a feedback system for performing APC (automatic light amount control) is configured by feeding back the light amount detection voltage Vdet of the light amount detection circuit 13 to the drive current control circuit 11.
[0041]
The error detection circuit 14 includes a differential amplifier 141, switches SW31 and SW32, and a capacitor C31. The error detection circuit 14 detects a difference between the light amount detection voltage Vdet detected by the light amount detection circuit 13 and the reference voltage Vref and outputs the difference as a light amount control voltage Vcont. I do. The differential amplifier 141 has the reference voltage Vref as a non-inverting input and the light amount detection voltage Vdet supplied from the light amount detecting circuit 13 via the switch SW31 as an inverting input. Here, the light amount reference voltage Vref is set so that its voltage value corresponds to the target light amount (laser power) of the semiconductor laser LD. The switch SW32 and the capacitor C31 are connected in series between the inverting input terminal and the output terminal of the differential amplifier 141.
[0042]
In the error detection circuit 14 having such a configuration, the differential amplifier 141 sets a light amount detection voltage Vdet corresponding to the light amount of the semiconductor laser LD detected by the light amount detection circuit 13 in accordance with the target light amount of the semiconductor laser LD. The reference voltage Vref is compared with the reference voltage Vref, and the difference, that is, the error voltage is output as the light amount control voltage Vcont.
[0043]
The control circuit 15 turns on (closes) the switches SW11 and SW13 of the drive current control circuit 11, the switches SW21 to SW25 of the drive voltage control circuit 12, and the switches SW31 and SW32 of the error detection circuit 14, based on the input data that is the pulse data. / Off (open) control. Further, in the semiconductor laser driving device according to the present embodiment, the control circuit 15 controls the voltage to be always driven during the lighting period / light-out period in the modulation period in which the driving for turning on / off the semiconductor laser LD is repeated according to the input data. Is performed.
[0044]
Next, the circuit operation of the light emitting element driving device according to the present embodiment having the above configuration, that is, the semiconductor laser driving device will be described.
[0045]
When the power is turned on, first, the APC mode is entered. In the APC mode, the switch SW31 and the switch SW32 in the error detection circuit 14 are both turned on, the switches SW21 and SW24 in the drive voltage control circuit 12 are both turned on, and the switches SW11, SW25 and the switch in the drive current control circuit 11 are turned on. SW13 are both turned on. Accordingly, the current of the current source 114 flows as a drive current to the semiconductor laser LD via the switch SW13, and the semiconductor laser LD is turned on.
[0046]
When the semiconductor laser LD is turned on, the laser light is received by the photodiode PD of the light amount detection circuit 13, and a current corresponding to the light amount flows through the photodiode PD. The current flowing through the photodiode PD is converted into a voltage by the resistor R, amplified by the amplifier 131, and output as a light amount detection voltage Vdet corresponding to the laser power (light amount) of the semiconductor laser LD.
[0047]
This light amount detection voltage Vdet is supplied to the error detection circuit 14, and becomes an inverted input of the differential amplifier 131 via the switch SW31. The differential amplifier 131 amplifies the difference (error voltage) between the detection voltage Vdet and the reference voltage Vref and outputs the result as the light amount control voltage Vcont. This light quantity control voltage Vcont is input to the non-inverting terminal of the differential amplifier 121 via the switch SW21 of the drive voltage control circuit 12. On the other hand, the anode voltage of the semiconductor laser LD is input to the inverting input terminal via the SW 24. The differential amplifier 121 amplifies the light amount control voltage Vcont and the anode voltage of the semiconductor laser LD and supplies the amplified light amount control voltage Vcont to the drive current control circuit 11.
[0048]
In the drive current control circuit 11, the switch SW12 selects the switch SW11 in the APC mode, so that the output of the differential amplifier 121 in the drive voltage control circuit 12 is output via the analog inverter 111 through the switches SW11 and SW12. The current source 114 is provided as its control voltage. By controlling the current source 114 with the light amount control voltage Vcont, the driving current of the semiconductor laser LD supplied from the current source 114 is controlled, and as a result, the light amount of the semiconductor laser LD is controlled.
[0049]
By the control of the negative feedback loop according to the light amount detection voltage Vdet described above, finally, the detection voltage Vdet matches the reference voltage Vref set corresponding to the specified light amount, and the anode voltage of the semiconductor laser LD and The terminal voltage of the capacitor C21 matches and converges. As a result, the light amount of the semiconductor laser LD becomes the specified light amount. The above series of feedback control is APC (automatic light amount control). The operation of the APC may be completed once, or may be repeatedly performed a plurality of times.
[0050]
Further, in the drive current control circuit 11 in the APC mode, the comparator 113 constantly monitors whether or not the light quantity control voltage Vcont exceeds the limit voltage generated by the limit voltage generation circuit 112. When the voltage exceeds Vlim, the comparison output is inverted. Then, in response to the inversion of the comparison output of the comparator 113, the switch SW12 selects the limit voltage Vlim instead of the light quantity control voltage Vcont selected up to that time, and gives the limit voltage Vlim as the control voltage to the semiconductor laser LD. . As a result, when the light quantity control voltage Vcont exceeds the limit voltage Vlim, the drive current flowing through the semiconductor laser LD is limited to a certain limit current corresponding to the limit voltage. Further, the comparator 113 always compares the light amount control voltage Vcont with the limit voltage Vlim even in a mode other than the APC mode. Therefore, when the switch SW11 is turned on due to a malfunction after the APC is completed, or when the light amount control voltage Vcont Is adjusted (not shown), when the limit current is reduced, the comparator 113 is inverted to prevent overcurrent to the laser.
[0051]
After the APC operation is completed, the switch SW11 of the drive current control circuit 11 and the switch SW32 of the error detection circuit 14 are both turned off, and the switches SW22, SW23, and SW25 of the drive voltage control circuit 12, which were off during the APC, are all turned on. State. Then, the output voltage of the differential amplifier 141 immediately before that, that is, the light amount control voltage Vcont when the semiconductor laser LD is controlled to the specified light amount is held by the capacitors C31 and C21, and the drive current when the light amount is further controlled to the specified light amount. Is held by the capacitor C11.
[0052]
Further, the capacitor C22 of the drive voltage control circuit 12 is charged with the light quantity control voltage Vcont held in the capacitor C21. At this time, the voltage held by the capacitor C11 is a control voltage for setting a drive current when the semiconductor laser LD emits light with a specified light amount, and the voltage held by the capacitors C21 and C22 is the semiconductor laser at the specified light amount. This is the terminal voltage of the LD.
[0053]
When the APC operation is completed, a modulation mode is entered in which the driving of the semiconductor laser LD is controlled to be turned on (lighting) / off (light off) according to the input data. In this modulation mode, when the semiconductor laser LD is turned on, the switch SW23 of the drive voltage control circuit 12 is turned on. Then, the hold voltage of the capacitor C22, that is, the terminal voltage of the semiconductor laser LD at the time of the specified light amount is applied to the drive end (anode) of the semiconductor laser LD through the switch SW23. Further, since the switch SW13 of the drive current control circuit 11 is turned on, a drive current is supplied from the current source 114 to the semiconductor laser LD via the switch SW13.
[0054]
As described above, the light amount of the semiconductor laser LD is detected by the light amount detection circuit 13, and the light amount control voltage Vcont based on the light amount detection voltage Vdet is supplied to the means for supplying a drive current to the semiconductor laser LD, that is, the current source 114. In the semiconductor laser driving device that automatically controls the light amount of the semiconductor laser LD by giving it as a voltage, when the light amount control voltage Vcont exceeds the limit voltage Vlim, the limit voltage Vlim is selected instead of the light amount control voltage Vcont. By giving the control voltage to the current source 114, the drive current of the semiconductor laser LD can be limited to a current (limit current) corresponding to the limit voltage Vlim.
[0055]
Thereby, as the semiconductor laser LD, in particular, the thermal rollover phenomenon in which the light amount increases as the drive current increases up to the peak light amount, and conversely decreases as the drive current increases when the peak light amount is exceeded. In the case of using a surface emitting laser having the characteristics shown in the figure, when performing light amount control in a region exceeding the peak light amount, even if control is performed to increase the drive current as the emitted light amount decreases, the light amount control voltage Since the current can be limited when Vcont exceeds the limit voltage Vlim, it is possible to reliably prevent the control from being disabled due to the thermal rollover phenomenon.
[0056]
Here, the circuit operation of the current limiting circuit (limiter) in the drive current control circuit 11 will be described in more detail. Here, the description will be made on the assumption that the limit voltage Vlim is constant irrespective of the passage of time and the light amount of the semiconductor laser LD is increased with the passage of time until the limit value (light amount corresponding to the limit current) is exceeded. I do.
[0057]
As shown in FIG. 2, when the light amount of the semiconductor laser LD is increased, the light amount control voltage Vcont according to the light amount detection voltage Vdet increases with time. Then, when the light quantity control voltage Vcont exceeds the limit voltage Vlim, the output of the comparator 113 is inverted. Then, in response to the inverted output of the comparator 113, the switch SW12 selects a constant value limit voltage Vlim instead of the light amount control voltage Vcont selected up to that time. As a result, the control voltage of the current source 114 is fixed at the limit voltage Vlim.
[0058]
At this time, the light amount control voltage Vcont increases as the light amount of the semiconductor laser LD increases. Therefore, the switch SW12 lowers the target value of the light amount of the semiconductor laser LD and maintains the state until the light amount control voltage Vcont becomes equal to or lower than the limit voltage Vlim. Then, when the light amount control voltage Vcont becomes equal to or lower than the limit voltage Vlim, the output of the comparator 113 is inverted again. In response to this, the switch SW12 selects the light amount control voltage Vcont instead of the limit voltage Vlim and sends it to the current source 114. Give as control voltage. Thereby, the operation returns to the APC operation again.
[0059]
Thus, in the current limiting circuit having the above configuration, when the light amount control voltage Vcont exceeds the limit voltage Vlim, the control voltage of the current source 114 that supplies the drive current to the semiconductor laser LD corresponds to the limit current of the semiconductor laser LD. A circuit according to the related art that shifts from a constant voltage operation to a constant current operation when the drive current exceeds a predetermined value due to feedback control because there is no unstable state such as oscillation because the configuration is switched to the limit voltage Vlim. As in the case of the system, the controllability does not deteriorate near the limit value.
[0060]
Furthermore, since the APC operation can be promptly restored once the overcurrent state is released, even if the current limiting circuit operates due to noise or the like, its effect is limited to a very short period of the order of microseconds. You. Therefore, in the case where the present invention is applied to a driving device of a semiconductor laser which is a light source of laser xerography, even if the current limiting circuit operates due to noise or the like, an image during printing is not damaged by the influence.
[0061]
In the semiconductor laser drive device according to the embodiment, the drive current control circuit 11 supplies the current of the current source 114 to the semiconductor laser LD as the drive current. However, in the modulation mode, even when the semiconductor laser LD is turned off. In order to perform high-speed modulation, in the case of an edge emitting laser, it is preferable to keep the bias current Ibias near the emission threshold current flowing to the semiconductor laser LD.
[0062]
Specifically, as shown in FIG. 3, a current source 16 is connected between a power supply line L of a power supply voltage VDD and a driving end (anode) of the semiconductor laser LD, and the current source 16 emits light of the semiconductor laser LD. By applying a bias voltage Vbias corresponding to a current near the threshold current and constantly flowing a bias current Ibias near the light emission threshold current to the semiconductor laser LD, even when the semiconductor laser LD is turned off, the terminal voltage of the semiconductor laser LD is turned on. Since the voltage can be maintained close to the voltage, high-speed modulation can be performed.
[0063]
As another example, as shown in FIG. 4, a switch SW41 is inserted between the current source 16 and the drive end (anode) of the semiconductor laser LD, and the switch SW41 is turned on only when the semiconductor laser LD is turned off. In this way, it is also possible to adopt a circuit system for switching between the modulation current from the current source 114 and the bias current Ibias from the current source 16 as the current flowing through the semiconductor laser LD.
[0064]
As described above, by adopting a circuit system for switching between the modulation current and the bias current Ibias, the variable range of the modulation current can be narrowed. It is possible to suppress the drive current from being shifted between the light amount control and the modulation due to the influence.
[0065]
In any of the above two circuit systems, a modulation current is superimposed on a bias current Ibias and supplied as a drive current to the semiconductor laser LD during modulation. Therefore, when these circuit systems are employed, the above-described limit current is not determined in accordance with only the current supplied from the current source 114, but is determined by the total current flowing through the semiconductor laser LD, that is, the bias current Ibias + the modulation current. It will be decided accordingly.
[0066]
Thereby, even in the case of a circuit system in which the modulation current is superimposed on the bias current Ibias and supplied to the semiconductor laser LD, the limit current is set in accordance with the current actually flowing through the semiconductor laser LD, and the limit current is set to Since the current can be limited as a reference, it is possible to reliably prevent control failure due to the thermal rollover phenomenon during APC.
[0067]
Further, in the above-described embodiment, the current limiting circuit according to the present invention is applied to a semiconductor laser driving device in which the semiconductor laser LD is first driven by the drive voltage control circuit 12 and then driven by the drive current control circuit 11. Although the description has been given by taking the case of applying the technique described above as an example, the present invention is not limited to this application example, but is applicable to all semiconductor laser driving devices having a current driving configuration. For example, as shown in FIG. 5, a semiconductor laser driving device having a configuration in which a hold voltage in a sample and hold circuit 17 including a switch SW21 and a capacitor C21 is directly supplied to a drive current control circuit 11 can be cited as one of them.
[0068]
Next, a specific circuit configuration of the drive current control circuit 11 will be described. FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a specific circuit configuration of a main part of the drive current control circuit 11.
[0069]
In FIG. 6, a current source 114, which is a means for supplying a drive current to the semiconductor laser LD, is configured by, for example, a PchMOS transistor Q51. In a PchMOS transistor, control is performed so that the gate potential becomes minus the source potential. For this reason, when the Vcont potential is lower than the Vlim potential, the comparator 113 needs to be inverted, and the inverted and non-inverted inputs of the comparator 113 are reversed from those in FIGS. The gate of the MOS transistor Q51 is connected to the output terminal (the common drain connection point of the MOS transistors Q53 and Q54 described later) of the switch circuit 115 constituting the switch SW12, and the source is connected to the power supply line of the power supply voltage VDD. ing.
[0070]
The limit voltage generation circuit 112 has a so-called diode-connected PchMOS transistor Q52 having a source connected to the power supply line of the power supply voltage VDD and a gate and a drain connected in common, and a gate / drain common connection point of the PchMOS transistor Q52. Based on a circuit configuration having a current source I51 connected to the ground, a limit voltage Vlim is generated by a voltage drop in the MOS transistor Q52 at a node N which is a common connection point between the MOS transistor Q52 and the current source I51. Configuration.
[0071]
In the limit voltage generation circuit 112 having such a configuration, the gate and drain of the diode-connected MOS transistor Q52 are connected to the gate of the MOS transistor Q51 forming the current source 114 via the MOS transistor Q54, as is apparent from FIG. Therefore, a current mirror circuit is formed together with the MOS transistor Q51.
[0072]
The MOS transistor Q52 is set so that the channel width W has a predetermined relationship with the channel width W of the MOS transistor Q51 constituting the current source 114 under the condition that the transistor size, for example, the channel length L is common. . Assuming that the channel width of the MOS transistor Q51 is W11 and the channel width of the MOS transistor Q52 is W12, for example, the relationship is set such that W11: W12 = 100: 1.
[0073]
As described above, the current I51 that determines the limit current of the semiconductor laser LD is set by the size ratio (the ratio of channel width W / channel length L) between the MOS transistors Q51 and Q52, that is, the ratio of the channel width W in this example. As a result, even when the current flowing through the semiconductor laser LD is large, the current I51 that determines the limit current can be kept small. Therefore, since the limit current can be set with a smaller current than the large current flowing through the semiconductor laser LD, current consumption can be suppressed.
[0074]
The limit voltage generation circuit 112 further includes a capacitor C51 connected between the node N and the power supply line of the power supply voltage VDD, that is, connected in parallel with the MOS transistor Q52, in addition to the above basic components. Have. Here, when the comparison output of the comparator 113 is inverted at high speed, the potential of the inverting input terminal of the comparator 113 fluctuates due to the inversion operation due to the capacitive coupling, and accordingly, the potential of the node N, that is, The limit voltage Vlim also changes. The capacitor C51 has a function of absorbing a fluctuation of the limit voltage Vlim caused by the high-speed inversion operation of the comparator 113 to prevent a malfunction.
[0075]
As described above, the capacitor C51 is connected between the node N and the power supply line of the power supply voltage VDD to absorb the fluctuation of the limit voltage Vlim caused by the high-speed inversion operation of the comparator 113. When the switch SW12 is switched based on the operation, the limit voltage Vlim corresponding to the limit current and the light quantity control voltage Vcont corresponding to the light quantity can be prevented from being AC-coupled, so that the current is limited to the limit current even at the switching timing. The operation can be performed reliably.
[0076]
In this circuit example, a capacitor is connected between the signal line on the limit voltage Vlim side and the power supply line. However, a capacitor is connected between the signal line on the light quantity control voltage Vcont side and the power supply line, or both. Even in this case, when the switch SW12 is switched, the AC coupling between the limit voltage Vlim corresponding to the limit current and the light amount control voltage Vcont corresponding to the light amount can be suppressed. Furthermore, by arranging the signal lines of the light amount control voltage Vcont and the limit voltage Vlim so as not to be close to each other, when the switch SW12 is switched, the limit voltage Vlim corresponding to the limit current and the light amount control voltage Vcont corresponding to the light amount are obtained. Has the effect of suppressing AC coupling.
[0077]
Next, a switch circuit 115 configuring the switch SW12 of FIG. 1 includes a switch signal generation circuit 116 that generates first and second switch signals S1 and S2 having phases opposite to each other based on the comparison output of the comparator 113; A switch element, for example, a PchMOS transistor Q53 having the first switch signal S1 as a gate input and the light quantity control voltage Vcont as a source input, a second switch signal S2 as a gate input, and a limit voltage Vlim as a source input. In this configuration, a PchMOS transistor Q53 and a switching element whose drain is commonly connected, for example, a PchMOS transistor Q54 are provided.
[0078]
The switch signal generation circuit 116 generates first and second switch signals S1 and S2 for controlling ON / OFF of the MOS transistors Q53 and Q54 so that the MOS transistors Q53 and Q54 are not simultaneously turned on. Accordingly, switch signal generating circuit 116 and switch circuit 115 including MOS transistors Q53 and Q54 have a so-called break-before-make switch configuration in which MOS transistors Q53 and Q54 are not simultaneously turned on.
[0079]
In the switch signal generation circuit 116, a circuit portion that generates the first switch signal S1 includes an inverter 1161 that inverts the comparison output (a) of the comparator 113, and an inverter stage 1162 including even-numbered stages, for example, four inverters. , An output (b) of the inverter 1164 as one input, and an output (c) of the inverter stage 1162 as the other input. The output of the NAND gate 1163 is a first switch signal. Let it be S1.
[0080]
The circuit portion that generates the second switch signal S2 includes an inverter stage 1165 having even-numbered stages, for example, four stages of inverters, and a comparison output (a) of the comparator 113 directly supplied as one input. And a NAND gate 1166 having the other output as the comparison output (e) via the other input terminal, and the output (f) of the NAND gate 1166 is used as a second switch signal S2.
[0081]
Next, a circuit operation of the switch signal generation circuit 116 having the above configuration will be described with reference to a timing chart of FIG. Here, it is assumed that the delay amount (delay time) in one stage of the inverter and one stage of the NAND gate is substantially the same, and is Δt.
[0082]
In the comparator 113, when the light amount control voltage Vcont exceeds the limit voltage Vlim and the comparison output (a) is inverted from the low level to the high level (time t1), the comparison output (a) is inverted by the inverter 1161, and Passing through stage 1162 causes a delay of 5Δt at its output (c). Then, the logical product of the output (b) of the inverter 1161 and the output (c) of the inverter stage 1162 is taken by the NAND gate 1163, and the output (d) of the NAND gate 1163 goes high during the period from time t2 to time t5. . The output (d) of the NAND gate 1163 is applied as the first switch signal S1 to the gate of the MOS transistor Q53, so that the MOS transistor Q53 is turned off in a period from time t2 to time t5.
[0083]
Further, when the comparison output (a) of the comparator 113 passes through the inverter stage 1165, the output (e) has a delay of 4Δt. Then, by performing a logical product of the comparison output (a) and the output (e) of the inverter stage 1165 at the NAND gate 1166, the output (f) of the NAND gate 1166 becomes low during the period from time t3 to time t4. . When the output (f) of the NAND gate 1166 is applied to the gate of the MOS transistor Q54 as the second switch signal S2, the MOS transistor Q54 is turned on during a period from time t3 to time t4.
[0084]
As described above, the MOS transistor Q53 that selects the light amount control voltage Vcont is turned off during the period from time t2 to time t5, and the MOS transistor Q54 that selects the limit voltage Vlim is turned on during the period from time t3 to time t4. That is, the MOS transistor Q53 shifts to the off state before the MOS transistor Q54 shifts to the on state, and the MOS transistor Q54 shifts to the off state before the MOS transistor Q53 shifts to the on state again. That's what it means.
[0085]
As described above, the first and second switch signals S1 and S2 having a time difference from each other are generated based on the comparison output (a) of the comparator 113, and the MOS transistors Q53 and Q54 are turned on by these switch signals S1 and S2. / Off control, that is, switching control by break-before-make so that the ON times of the MOS transistors Q53 and Q54 do not overlap, thereby limiting the discharge of the capacitor C51 when the Q53 and Q54 are simultaneously turned on. Since it is possible to prevent the limit voltage Vlim corresponding to the current and the light amount control voltage Vcont corresponding to the light amount from interacting with each other, it is possible to reliably perform the operation of limiting the current to the limit current even at the switching timing.
[0086]
In this circuit example, the first and second switch signals S1 and S2 having a time difference are generated to control the ON / OFF of the MOS transistors Q53 and Q54, so that the ON time of the MOS transistors Q53 and Q54 is reduced. Although the overlap is prevented, the mutual interference between Vlim and Vcont may be prevented even if the ON resistance of one of the MOS transistors Q53 and Q54 is increased as compared with the other. Alternatively, even if hysteresis is provided, the ON times of the MOS transistors Q53 and Q54 can be prevented from overlapping, and the same operation and effect as described above can be obtained.
[0087]
In the drive current control circuit 11 having the above-described configuration, an example in which Pch transistors are used as the MOS Q51 forming the current source 114, the MOS transistor Q52 forming the limit voltage generating circuit 112, and the MOS transistors Q53 and Q54 forming the switch circuit 115 is shown. However, it is also possible to use an Nch transistor by inverting the relationship of the potential.
[0088]
The semiconductor laser driving device according to one embodiment of the present invention described above, or the semiconductor laser driving device according to the modified example thereof, is suitable for use as a driving device of a multi-laser (surface emitting laser) having a large number of light emitting units. It is.
[0089]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of a multi-laser driving apparatus according to an application example of the present invention, which is driven by a surface-emitting laser 31 having, for example, 32 light emitting units LD1 to LD32.
[0090]
8, a multi-laser driving apparatus according to the application example includes a drive control circuit 22-1 to 22-32 for 32 channels provided corresponding to each of the light emitting units LD1 to LD32 of the surface emitting laser 21; A light amount detection circuit 23 for detecting the light amount of the light emitting laser 21, an error detection circuit 24 forming a feedback system for feeding back the detection result of the light amount detection circuit 23 to the drive control circuits 22-1 to 22-32, and a drive control circuit And a control circuit 25 that controls the circuits 22-1 to 22-32.
[0091]
The drive control circuits 22-1 to 22-32 for 32 channels all have the same circuit configuration, and these drive control circuits 22 (22-1 to 22-36) correspond to the drive current control circuit 11 and the drive voltage The control circuit 12 or the drive current control circuit 11 and the sample and hold circuit 17 shown in FIG. That is, the drive current control circuit 11 configuring each of the drive control circuits 22-1 to 22-32 has a current limit circuit (limiter) including the limit voltage generation circuit 112, the comparator 113, and the switch SW12.
[0092]
The error detection circuit 24 includes a switch 241, a differential amplifier 242, and switches SWfb1 to SWfb32 for 32 channels and capacitors Cfb1 to Cfb32. The amplifier 241 has a reference voltage Vref set corresponding to a target laser power as a non-inverting input, and an inverting input of a light amount detecting voltage Vdet supplied from the light amount detecting circuit 23 via the switch 241.
[0093]
The switches SWfb1 to SWfb32 and the capacitors Cfb1 to Cfb32 are provided corresponding to the light emitting units LD1 to LD32 of the surface emitting laser 21, respectively. Are connected in series between the inverting input terminal and the output terminal of the amplifier 241.
[0094]
The error voltage detected for each channel by the error detection circuit 24 is supplied to the corresponding circuit portion of the drive control circuits 22-1 to 22-32 as the light amount control voltage Vcont. As described above, the error detection circuit 24 detects the difference between the light amount detection voltage Vdet and the reference voltage Vref from the light amount detection circuit 23 for each channel, and uses the difference voltage as the light amount control voltage Vcont as the drive control circuits 22-1 to 22-. In the feedback system that returns to 32, the same operation as that of the semiconductor laser driving device according to the above-described embodiment is performed for each channel.
[0095]
Then, by repeating this operation continuously for the number of light emitting portions LD of the surface emitting laser 21 (32 in this example), all the control voltages of the drive control circuits 22-1 to 22-32 for 32 channels are reduced. , 32 capacitors Cfb1 to Cfb32. When the 32 channel APC operation is completed, the switch 241 is turned off and the switch SWfb1 is turned on, and the control voltage at ch1 is used as the output voltage of the differential amplifier 242 to prepare for the next APC operation.
[0096]
Also in the multi-laser driving device having the above configuration, the emission of the surface emitting laser 21 is achieved by the drive current control circuit 11 constituting each of the drive control circuits 22-1 to 22-32 having a current limiting (limiter) function. For each of the units LD1 to LD32, when the light amount control voltage Vcont exceeds the limit voltage Vlim, a current limit is applied to limit the drive current of each of the light emitting units LD1 to LD32 of the surface emitting laser 21 to a certain limit current. Therefore, it is possible to surely prevent the thermal rollover phenomenon from causing the control to become uncontrollable.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, when the light amount control voltage exceeds the limit voltage, the limit voltage is selected instead of the light amount control voltage to be used as the control voltage of the drive current. When driving a light-emitting element that has the characteristic of a thermal rollover phenomenon, even if control is performed to increase the drive current as the amount of emitted light decreases, the amount of light is controlled even if the amount of emitted light decreases. Since the current limit can be applied when the control voltage exceeds the limit voltage, it is possible to reliably prevent the control from being disabled due to the thermal rollover phenomenon.
[0098]
According to the invention according to claim 2, when adopting a circuit system in which a modulation current is superimposed on a bias current during modulation and supplied to the light emitting element, a limit current is determined according to a total current flowing through the light emitting element, Since a limit current corresponding to the current actually flowing to the light emitting element can be set, and the current can be limited based on the limit current, it is possible to reliably prevent the control failure due to the thermal rollover phenomenon during the automatic light amount control. .
[0099]
According to the third aspect of the present invention, by setting the limit voltage for determining the limit current of the light emitting element by the size ratio (W / L ratio) of the MOS transistors constituting the current mirror circuit, the current flowing through the light emitting element is reduced. Even if it becomes larger, the limit voltage generating means can control with a smaller current, so that the current consumption can be reduced.
[0100]
According to the fourth aspect of the present invention, by connecting a capacitor between at least one of the light amount control voltage signal line and the limit voltage signal line and the power supply line, the capacitor is caused by the high-speed inversion operation of the comparing means. When the potential fluctuation occurs in the signal line, the fluctuation is absorbed, and when the switching means switches based on the reversing operation of the comparing means, the switching voltage corresponds to the limit voltage corresponding to the limit current and the light emission amount. Since the light quantity control voltage can be prevented from being AC-coupled, the operation of limiting the current to the limit current can be reliably performed even at the timing of the switching.
[0101]
According to the fifth aspect of the present invention, the first switch element for selecting the light amount control voltage and the second switch element for selecting the limit voltage are controlled to be switched so that both ON periods do not overlap. Since it is possible to prevent the limit voltage corresponding to the limit current and the light amount control voltage corresponding to the light amount of the light emitting element from interacting with each other, it is possible to reliably perform the operation of limiting the current to the limit current even at the switching timing. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a light emitting element driving device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation of switching between a light amount control voltage and a limit voltage.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a main part of a light emitting element driving device according to a modification.
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a main part of a light emitting element driving device according to another modification.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of a light emitting element driving device when a driving method using only current driving is employed.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a specific circuit configuration of a main part of a drive current control circuit.
FIG. 7 is a timing chart for explaining the circuit operation of the switch signal generation circuit.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of a multi-laser driving device according to an application example of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Drive current control circuit, 12 ... Drive voltage control circuit, 13, 23 ... Light amount detection circuit, 14, 24 ... Error detection circuit, 15, 25 ... Control circuit, 21 ... Surface emitting laser, 22-1 to 22-32 ... Drive control circuit, 112 ... Limit voltage generation circuit, 113 ... Comparator, LD ... Semiconductor laser, LD1 to LD32 ... Light emitting part of surface emitting laser

Claims (5)

制御電圧に対応した駆動電流を発光素子に供給する駆動電流供給手段と、
最大許容電流に対応した第1の制御電圧を発生する発生手段と、
発光素子の発光光量に応じて得られる第2の制御電圧を前記第1の電圧と比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記第1および前記第2の制御電圧の一方を選択し、選択した一方を前記制御電圧として前記駆動電流供給手段に与える選択手段と
を備えることを特徴とする発光素子駆動装置。
Drive current supply means for supplying a drive current corresponding to the control voltage to the light emitting element,
Generating means for generating a first control voltage corresponding to the maximum allowable current;
Comparing means for comparing a second control voltage obtained according to a light emission amount of the light emitting element with the first voltage;
Selecting means for selecting one of the first and second control voltages based on a comparison result of the comparing means, and providing the selected one as the control voltage to the drive current supply means. Device driving device.
前記発光素子にバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段をさらに備え、変調時に前記バイアス電流に変調電流を重畳して前記発光素子に供給する回路方式を採る場合において、
前記リミット電流は前記発光素子に流れる総電流に対応して決められる
ことを特徴とする請求項1記載の発光素子駆動装置。
A bias current supply unit configured to supply a bias current to the light emitting element, wherein a circuit method of superimposing a modulation current on the bias current and supplying the bias current to the light emitting element during modulation is adopted.
The light emitting device driving device according to claim 1, wherein the limit current is determined according to a total current flowing through the light emitting device.
前記発生手段は、ゲート・ドレインが共通に接続された第1のトランジスタと、前記電流供給手段を構成する第2のMOSトランジスタとを有し、前記ゲート・ドレインの共通接続点への供給電流が駆動電流よりも小さくなるように前記第1のMOSトランジスタと前記第2のMOSトランジスタのチャネル幅/チャネル長の比が設定されている
ことを特徴とする請求項1記載の発光素子駆動装置。
The generation means includes a first transistor having a gate and a drain connected in common, and a second MOS transistor forming the current supply means, and a supply current to a common connection point between the gate and the drain is provided. 2. The light emitting device driving device according to claim 1, wherein a ratio of a channel width to a channel length of the first MOS transistor and the second MOS transistor is set so as to be smaller than a driving current.
前記選択手段に前記第1の制御電圧を伝送する信号ラインおよび前記選択手段に前記第2の制御電圧を伝送する信号ラインの少なくとも一方と前記電流供給手段を構成するMOSトランジスタのソースとの間に接続されたコンデンサを有する
ことを特徴とする請求項3記載の発光素子駆動装置。
Between at least one of a signal line transmitting the first control voltage to the selection means and a signal line transmitting the second control voltage to the selection means, and a source of a MOS transistor constituting the current supply means; The light emitting device driving device according to claim 3, further comprising a connected capacitor.
前記選択手段は、前記第2の制御電圧を選択する第1のスイッチ素子と、前記第1の制御電圧を選択する第2のスイッチ素子とを有し、前記第1,第2のスイッチ素子のオン期間が重ならないように切り替え制御を行うことを特徴とする請求項4記載の発光素子駆動装置。The selecting means has a first switch element for selecting the second control voltage, and a second switch element for selecting the first control voltage, and the first switch element selects the first control voltage. 5. The light emitting element driving device according to claim 4, wherein the switching control is performed so that the ON periods do not overlap.
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