JP2005322678A - 発光素子駆動装置及び光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡＰＣ機能を有する発光素子駆動装置から自己診断用信号を出力する。
【解決手段】 フォトダイオード１５は、レーザダイオード１４からのレーザ光の一部を受光して、その光強度に応じた光電流を流す、駆動制御２５は、光電流の増減により入力電流が増減され、レーザダイオード１４の駆動電流を光電流と逆相で制御する。フォトダイオード１５のカソード側にカレントミラー回路４１が接続され、光電流と同じ大きさの電流が出力される。カレントミラー回路４１の出力電流が電圧に変換されて自己診断用信号として出力される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光素子駆動装置及び光走査装置に関するものである。

シート状の感光材料の幅方向に記録光を走査（主走査）しながら、感光材料を主走査方向と直交する副走査方向に搬送して、感光材料に画像記録が行われる写真プリンタが知れれている。このような写真プリンタの光源としては、一般的にレーザダイオード（半導体レーザ）が用いられている。

上記のようなレーザダイオードは、その特性上、電流と光出力との関係が温度に応じて変化する。このため、光強度を一定に保つ場合に、一般的にはレーザダイオードの光出力を受光素子で受光し、この受光結果に基づいてレーザダイオードの駆動電流を増減するＡＰＣ（Auto Power Control）機能を有する駆動装置が用いられる。このＡＰＣ機能付の駆動装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載された駆動装置では、レーザ光を受光することでフォトダイオードに流れる光電流をカレントミラー回路でミラーリングし、そのミラーリングで得られる出力電流をレーザダイオードの電流源から流すことで、レーザダイオードに流れる駆動電流を増減している。

特開平５−７０４０号公報

ところで、上記のようなＡＰＣ機能が正常に行なわれているか等の自己診断を行うためには、フォトダイオードに流れる光電流を外部に取り出す必要がある。しかしながら、特許文献１に記載された駆動装置では、光電流をカレントミラー回路に入力して得られる出力電流をレーザダイオードの駆動電流を制御するために負帰還する構成であるため、光電流を自己診断用として外部に出力することができなかった。

本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、ＡＰＣ機能の自己診断等を行なうために、フォトダイオードに流れる光電流を安価な構成により外部に取り出すことができる発光素子駆動装置及び光走査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発光素子駆動装置では、発光素子からの出力光を受光し、受光した出力光の光強度に応じた光電流を流すフォトダイオードと、この光電流と逆相で前記発光素子の駆動電流を制御する駆動制御信号を出力する駆動制御部と、この駆動制御部からの駆動制御信号に基づいて発光素子を駆動する駆動部と、前記フォトダイオードのカソード側またはアノード側に接続され、光電流に応じた電流を出力するカレントミラー回路とを備え、このカレントミラー回路の出力電流を外部出力可能としたものである。

請求項２記載の発光素子駆動装置では、カレントミラー回路の出力電流を電圧信号に変換して外部に出力する電圧信号発生手段を備えたものである。

請求項３記載の発光素子駆動装置では、電圧信号発生手段を、カレントミラー回路の出力電流が流れる検出用抵抗と、この検出用抵抗の端子間電圧が入力される演算増幅器とから構成したものである。

請求項４記載の発光素子駆動装置では、カレントミラー回路を構成する各トランジスタに光電流に応じたベース電流を供給するベース電流補償用トランジスタを備えたものである。

請求項５記載の発光素子駆動装置では、フォトダイオードを、逆バイアスしたものである。

請求項６記載の発光素子駆動装置では、駆動制御部を、発光素子が出力すべき出力光の光強度に応じた電流からフォトダイオードに流れる光電流を減算した入力電流を所定の増幅率で増幅して電圧に変換する演算増幅器としたものである。

請求項７記載の発光素子駆動装置では、フォトダイオードと駆動制御部との間に設けられ、前記フォトダイオードの光電流に応じて前記駆動制御部を作動させて前記発光素子の光強度を一定とするＡＰＣモードでの動作が選択されたときにオンとなる第１のスイッチ手段と、発光素子の駆動電流を検出し、この検出結果に応じて出力を変化させる駆動電流検出部と、この駆動電流検出部と前記駆動制御部との間に設けられ、前記駆動電流検出部の出力に応じて前記駆動制御部を作動させて前記発光素子の駆動電流が一定となるように制御するＡＣＣモードでの動作が選択されたときにオンとなる第２のスイッチ手段と、ＡＣＣモードでの動作が選択されたときオンとされ、前記フォトダイオードを前記駆動制御部と切り離した状態で動作させる第３のスイッチ手段とを備えたものである。

請求項８記載の発光素子駆動装置では、ＡＰＣモードからＡＣＣモードに切り替える際には、第３のスイッチ手段をオンとしてから、第１のスイッチ手段をオフとするとともに第２のスイッチ手段をオンとし、ＡＣＣモードからＡＰＣモードに切り替える際には、前記第１のスイッチ手段をオンとしてから、前記第３のスイッチ手段をオフとするとともに前記第２のスイッチ手段をオフとする制御手段を備えたものである。

請求項９記載の光走査装置では、上記に記載の発光素子駆動装置と、この発光素子駆動装置で制御された出力光を偏向させて走査を行なう走査手段を備えたものである。

本発明によれば、フォトダイオードに流れる光電流と逆相で発光素子の駆動電流を制御するとともに、フォトダイオードのカソード側またはアノード側にカレントミラー回路を設け、このカレントミラー回路から出力される光電流に応じた電流を外部に出力するようにしたから、簡単な回路で光電流に応じた電流を取り出すことができ、自己診断等に用いることができる。

本発明を実施した写真プリンタの概略を図１に示す。制御部１０は、写真プリンタの各部を制御して、印画紙１１に画像の露光を行う。画像の露光は、光源部１２からのレーザ光を印画紙１１に照射することで行なう。光源部１２は、レーザダイオード（半導体レーザ）１４，フォトダイオード１５やレーザダイオード１４を制御・駆動する回路等からなる駆動装置１６と、コリメータレンズ１７とから構成される。

レーザダイオード１４は、制御部１０から指令信号が入力されている間にレーザ光を出力する。フォトダイオード１５は、レーザダイオード１４が出力するレーザ光の一部を受光することにより、レーザダイオード１４が出力しているレーザ光の光強度に応じた光電流を流す。駆動装置１６は、ＡＰＣ機能を有しており、フォトダイオード１５に流れる光電流に基づいて、レーザ光の光強度が一定になるようにレーザダイオード１４の駆動電流を制御する。なお、フォトダイオード１５でレーザ光の一部を受光するには、例えばハーフミラーを用いてレーザ光の一部をフォトダイオード１５に向けて反射させればよい。

また、駆動装置１６は、フォトダイオード１５の光電流に応じた自己診断用信号を制御部１０に送る。制御部１０は、自己診断用信号に基づきＡＰＣ機能が正常に作動しているか等を判定する。例えば、自己診断用信号の振幅が著しく大きかったり、所定レベルから離れた状態が継続されるようなときには、制御部１０はＡＰＣ機能に異常が発生したものとして警告を発生する。

レーザダイオード１４からのレーザ光は、コリメータレンズ１７によって平行光に変換されてから、光変調器１８に入射される。光変調器１８は、画像メモリ１９に書き込まれた画像データに基づいて駆動され、レーザ光を強度変調する。画像メモリ１９には、露光すべき画像が画像データとして予め書き込まれる。光変調器１８で強度変調されたレーザ光はポリゴンミラー２０に入射する。なお、光変調器１８を用いてレーザ光を強度変調する代わりに、レーザダイオード１４の駆動電流を変化させることによってレーザ光を直接強度変調したり、パルス幅変調（ＰＷＭ）を行ってもよい。

ポリゴンミラー２０は、モータ２１によって矢線方向に一定な速度で回転される。レーザ光は、ポリゴンミラー２０の側面で反射され、ポリゴンミラー２０の回転により、その回転方向に偏向される。ポリゴンミラー２０によって偏向されたレーザ光はｆθレンズ２２に入射する。ｆθレンズ２２の結像面に印画紙１１が配されており、ｆθレンズ２２から射出されたレーザ光は、印画紙１１上で点状に結像し、ポリゴンミラー２１の回転にともなって主走査方向（矢線Ｍ方向）に移動する。この１回の主走査によって、１ラインが露光される。

搬送機構２３は、１ラインの露光毎に、主走査方向と直交する副走査方向（図面手前方向）に印画紙１１を１ライン分搬送する。このように、１ラインの露光毎に印画紙１１を副走査方向に１ライン送ることで印画紙１１に画像が露光される。

図２に駆動装置１６の回路を示す。駆動装置１６は、レーザダイオード１４，フォトダイオード１５の他に、レーザダイオード１４の駆動電流を制御するための駆動制御信号を出力する駆動制御部２５、駆動制御信号に基づいてレーザダイオード１４を駆動する駆動回路２６，入力抵抗２７，フォトダイオード１５に流れる光電流を電圧に変換して自己診断用信号を出力する信号出力部２８から構成される。

制御部１０からの指令信号は、駆動制御部２５に入力抵抗２７を介して入力される。この指令信号は、グランドよりも電位が高い信号とされている。指令信号は、その電位がレーザダイオード１４が出力すべき光強度に応じて決められ、例えばレーザ光を一定の強度とする場合には電位が一定にされた指令信号が入力され、レーザ光を直接強度変調する場合には、レーザ光の変調すべき強度に応じて電位が変調された指令信号が入力される。この例では、レーザ光の光強度を一定とするから電位が一定な指令信号が入力される。

駆動制御部２５は、演算増幅器３１を備えており、この演算増幅器３１は、その出力端子と反転入力端子の間に抵抗３２とコンデンサ３３と並列接続されている。また、演算増幅器３１は、その非反転入力端子がグランドされ、反転入力端子には入力抵抗２７を介して指令信号が入力される。さらに、この演算増幅器３１の反転入力端子には、フォトダイオード１５のカソードが接続されている。

上記のように接続される演算増幅器３１は、入力抵抗２７で電流に変換された指令信号からフォトダイオード１５に流れる光電流を減算した入力電流Ｉinが反転入力端子に入力され、その入力電流Ｉinを増幅・電圧変換した出力電圧Ｖout を出力端子から出力する。出力電圧Ｖout は、駆動制御信号として駆動回路２６に送られる。

演算増幅器３１の出力電圧Ｖout は、入力電流Ｉinの大きさと、抵抗３２，コンデンサ３３のインピーダンスによって決まる。また、入力電流Ｉinと出力電圧Ｖout は逆相であり、入力電流Ｉinが減少すると出力電圧Ｖout が高くなり、入力電流Ｉinが大きくなると出力電圧Voutが低くなる。なお、抵抗３２を省略してもよい。

駆動回路２６は、ＮＰＮ型のトランジスタ３４，ドライブ用トランジスタ３５等から構成されており、抵抗３６を介してトランジスタ３４のベース端子に駆動制御信号が入力される。トランジスタ３４は、そのエミッタ端子がグランドされ、コレクタ端子が抵抗３７を介して図示しない電源部に接続されて、グランドよりも電位が高い一定の電位Ｖccが与えられる。

ドライブ用トランジスタ３５は、そのベース端子がトランジスタ３４のコレクタ端子と抵抗３７との接続点に、コレクタ端子がレーザダイオード１４のカソードにそれぞれ接続され、エミッタ端子がグランドされている。レーザダイオード１４は、そのアノードに電位Ｖccが与えられる。

このように接続された駆動回路２６は、駆動制御信号、すなわち演算増幅器３１の出力電圧Ｖout に応じてトランジスタ３４がドライブ用トランジスタ３５のベース電圧ＶB を調節して、レーザダイオード１４の駆動電流を増減する。例えば、演算増幅器３１の出力電圧Ｖout が高くなった場合には、ドライブ用トランジスタ３５のベース電圧ＶB が低下して、レーザダイオード１４の駆動電流が小さくされる。逆に、演算増幅器３１の出力電圧Ｖout が低くなった場合には、ベース電圧ＶB が高くなるため、レーザダイオード１４にの駆動電流が大きくされる。

フォトダイオード１５は、そのカソードが演算増幅器３１の反転入力端子に接続され、アノードには信号出力部２８を介して図示しない電源部からグランドよりも電位が低い一定の電位Ｖssが与えられることにより逆バイアスされている。このようにフォトダイオード１５を逆バイアスすることにより、周波数特性，直線性上限を高めて動作させる。

フォトダイオード１５は、受光した光、すなわちレーザダイオード１４が出力するレーザ光の光強度に応じた光電流を流す。前述のように、フォトダイオード１５は、演算増幅器３１の反転入力端子に接続されているため、入力抵抗２７と指令信号の電位（電圧）によって決まる電流から光電流を減算する。したがって、フォトダイオード１５の光電流が増減すると、それに応じて入力電流Ｉinが増減される。

例えばレーザ光の光強度が増大して、フォトダイオード１５の光電流が増加すると、その増加分に応じて演算増幅器３１の入力電流Ｉinが小さくなり、光電流が減少すると、その減少分だけ演算増幅器３１の入力電流Ｉinが大きくなる。

前述のように演算増幅器３１の入力電流Ｉinと出力電圧Ｖout とは逆相であり、レーザダイオード１４の駆動電流は、出力電圧Ｖout が高くなると小さくなり、出力電圧Ｖout が低くなると大きくなるから、レーザ光の光強度が増大して光電流が大きくなると、駆動電流が小さくなり、光強度が減少して光電流が小さくなると、駆動電流が大きくなる。このようにして、光電流と逆相で駆動電流が増減される。

信号出力部２８は、カレントミラー回路４１と、電圧信号発生回路４２とから構成されている。カレントミラー回路４１は、ＮＰＮ型のトランジスタ４１ａ，４１ｂから構成され、電圧信号発生回路４２は、変換用抵抗４２ａ及び演算増幅器４２ｂとから構成されている。カレントミラー回路４１の一方のトランジスタ４１ａは、そのコレクタ端子とベース端子とがフォトダイオード１５のアノードに接続され、エミッタ端子に電位Ｖssが与えられる。他方のトランジスタ４１ｂは、ベース端子がフォトダイオード１５のアノードに接続され、エミッタ端子に電位Ｖssが与えられ、さらにコレクタ端子が変換用抵抗４２ａを介してグランドされている。このカレントミラー回路４１は、フォトダイオード１５に光電流が流れると、それと同じ大きさの出力電流を変換用抵抗４２ａに流す。

変換用抵抗４２ａは、カレントミラー回路４２の出力電流が流れることで、端子間に出力電流に応じた電圧を発生する。したがって、変換用抵抗４２ａの端子間には、フォトダイオード１５に流れる光電流に比例した電圧が発生する。変換用抵抗４２ａとトランジスタ４１ｂのコレクタ端子との接続点に演算増幅器４２ｂの非反転入力端子が接続されている。この演算増幅器４２ｂは、反転入力端子と出力端子とが短絡されたボルテージフォロワ（増幅率＝１）となっており、フォトダイオード１４，カレントミラー回路４１の動作に影響を与えることなく、変換用抵抗４２ａの端子間に発生する電圧を取り出して、その出力電圧を自己診断用信号として制御部１０に送る。

なお、この例では、カレントミラー回路４２の出力電流を変換した電圧を増幅率が「１」のボルテージフォロワを介して出力しているが、増幅率が適宜に設定された増幅器を用いて取り出してもよい。

レーザダイオード１４及びコリメータレンズ１７の組み付け状態を図３に示す。レーザダイオード１４及びコリメータレンズ１７は、それぞれ金属製のブラケット５１，５２に組み付けられており、これらのブラケット５１，５２が遮蔽板５３を挟んで写真プリンタの金属製のフレーム５４に組み付けられる。

フレーム５４のブラケットの組み付け側の面には、基準ピン５５が植設され、またネジ穴５６が形成されている。基準ピン５５は、その一端が遮蔽板５３の貫通穴に通されてブラケットの組み付け側に突出し、この突出した一端に各ブラケット５１，５２に設けられた位置決め穴５１ａ，５１ｂが通されることにより、フレーム５４上でのブラケット５１，５２の組み付け位置が決められる。遮蔽板５３，及び各基準ピン５５，５６は、絶縁性を有するとともに、熱伝導率の低い樹脂材料で形成されている。もちろん、遮蔽板５３，及び各基準ピン５５，５６は、絶縁性を有するとともに熱伝導率の低い他の材料であれば他の材料で作製されていてもよい。

ネジ穴５６に対応するブラケット５１，５２の部分には、ネジ止め用の貫通穴５１ｂ，５２ｂがそれぞれ形成されている。各ブラケット５１，５２に形成された貫通穴５１ｂ，５２ｂは、それに通されるネジ５７が接触しないようにするために、ネジ５７の径よりも大きくされている。なお、遮蔽板５３にもネジ５７を通す貫通穴が設けられているが、その径はネジ５７と同じ径でもよく、それよりも大きくてもよい。

ブラケット５１，５２は、その貫通穴５１ｂ，５２ｂにネジ５７が通されて、そのネジ５７がネジ穴５６に螺合することでフレーム５４に固定される。ネジ５７の頭部とブラケット５１，５２との間には、それぞれ樹脂製のワッシャ５８が挟み込まれる。

上記のようにして、各ブラケット５１、５２は、電気的に絶縁した状態でフレーム５４に組み付けられる。これにより、写真プリンタを構成するモータや電源等の迷走電流がフレーム５４，ブラケット５１、５２を介してレーザダイオード１４や駆動装置１６に流れ込むことを防止している。また、樹脂製の遮蔽板５３をブラケット５１，５２とフレーム５４との間に挟むことにより、ブラケット５１，５２とフレーム５４との間における熱伝導率が低くなるため、レーザダイオード１５の温度制御を効率よく行うことができる。

次に上記構成の作用について説明する。印画紙１１に画像を露光する場合には、指令信号が制御部１０から駆動装置１６に入力され、レーザダイオード１４からレーザ光が出力され、光変調器１８で光強度が変調される。そして、この変調されたレーザ光が回転するポリゴンミラー２０で偏向されることによって印画紙１１に１ラインが露光される。このようにレーザ光で主走査を行なう毎に、印画紙１１が搬送機構２３によって副走査方向に１ライン分搬送されることで、印画紙１１に画像が露光される。

上記のようにレーザダイオード１４からレーザ光が出力されている間には、そのレーザ光の一部がフォトダイオード１５によって受光され、その受光したレーザ光の光強度に応じた光電流がフォトダイオード１５に流れる。このときに、光電流の向きは、カソードからアノードに向かう方向である。

例えばレーザ光が一定の光強度に保たれている場合には、光電流は一定であり、入力抵抗２７とフォトダイオード１５のカソードとの接続点から演算増幅器３１の反転入力端子に向かって流れる入力電流Ｉinが一定となっている。したがって、この場合には、ドライブ用トランジスタ３５のベース電圧ＶB が変化しないからレーザダイオード１４の駆動電流が一定に保たれる。

周囲温度の上昇等により、レーザダイオード１４のレーザ光の光強度が増大した場合には、それに比例してフォトダイオード１５に流れる光電流が増大する。すると、演算増幅器３１の入力電流Ｉinが光電流が増大した分だけ小さくなり、出力電圧Ｖout が高くなる。このように出力電圧Ｖout が高くなると、トランジスタ３４のコレクタ電流が増大するため、そのコレクタ端子と抵抗３７との接続点の電圧、すなわちドライブ用トランジスタ３５のベース電圧ＶB が低下し、そのコレクタ電流、すなわちレーザダイオード１４の駆動電流が小さくなって、レーザ光の光強度が低下する。

逆に、レーザダイオード１４のレーザ光の光強度が減少した場合には、それに比例してフォトダイオード１５に流れる光電流が減少し、入力電流Ｉinが光電流が減少した分だけ大きくなる。このため演算増幅器３１の出力電圧Ｖout が低下し、ドライブ用トランジスタ３５のベース電圧ＶB が高くなる。これにより、レーザダイオード１４の駆動電流が大きくなって、レーザ光の光強度が増大する。

以上のように、レーザダイオード１４のレーザ光の光強度が増大した場合には、その駆動電流が小さくなってレーザ光の光強度が減少し、レーザ光の光強度が減少した場合には、その駆動電流が大きくされてレーザ光の光強度が増大されることによって、レーザ光の光強度は、指令信号によって決まれるレベルで一定に保たれる。

一方、上記のようにレーザ光の光強度が制御されている間には、フォトダイオード１５に流れる光電流と同じ大きさの電流がカレントミラー回路４１から出力され、その出力電流が検出用抵抗４２ａに流れる。そして、変換用抵抗４２ａに流れる電流に比例した電圧が演算増幅器４２ｂによって取り出されて、自己診断用信号として制御部１０に送られる。そして、この検出信号に基づき制御部１０によって、レーザ光の光強度を一定に保つ機能が正常であるか否かが判断される。

図４に示す例は、レーザ光の光強度に基づいて、その光強度が一定となるように制御するＡＰＣモードと、レーザダイオードの駆動電流が一定となるように制御するＡＣＣ（Auto Current Control )モードとに切り替える例を示すものである。なお、以下に説明する他は、最初の実施形態と同じであり、同じ構成部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

ＡＰＣモードとＡＣＣモードとを切り替えて動作させるために、トランジスタ６１，６２が設けられている。トランジスタ６１は、ＮＰＮ型のものが用いられており、そのエミッタ端子がフォトダイオード１５のカソードに、コレクタ端子が演算増幅器３１の反転入力端子と入力抵抗２７との接続点に接続されている。また、トランジスタ６２は、ＰＮＰ型のものが用いられており、そのエミッタ端子が抵抗６３を介して演算増幅器３１の反転入力端子と入力抵抗２７との接続点に接続され、コレクタ端子が駆動電流検出回路６４に接続されている。

上記の各トランジスタ６１，６２は、それらのベース端子に制御部１０からの切替信号が入力される。この切替信号は、ＡＰＣモードで動作させるときには正の電位（以下、Ｈレベルという）にされ、ＡＣＣモードで動作させるときには、負の電位（以下、Ｌレベルという）にされる。したがって、ＮＰＮ型のトランジスタ６１とＰＮＰ型のトランジスタ６２とは、切替信号によって相反的にオン・オフされる。

フォトダイオード１５及び駆動電流検出回路６４との間には、それぞれスイッチ手段としてそれぞれ１個のトランジスタだけが接続されているだけであるので、位相の遅れが少なく高速な応答性を得ることができる。

駆動電流検出回路６４は、レーザダイオード１４の駆動電流を電圧に変換する検出用抵抗６５，この検出用抵抗６５の端子間の電圧を反転増幅する演算増幅器６６等から構成される。検出用抵抗６５は、ドライブ用トランジスタ２６のエミッタ端子とグランドとの間に接続されており、この検出用抵抗６５で駆動電流をそれに応じた電圧に変換している。演算増幅器６６は、その反転入力端子が抵抗６７ａを介して検出用抵抗６５のドライブ用トランジスタ２６側の一端に接続され、非反転入力端子が抵抗６７ｂを介して検出用抵抗６５のグランド側に接続されている。また、非反転入力端子が抵抗６７ｃを介してグランドされるとともに、出力端子と反転入力端子とが抵抗６７ｄを介して接続されている。

上記のように接続された演算増幅器６６は、駆動電流が増大して抵抗６５の端子間電圧が高くなると、その出力端子の電位を低下させ、逆に駆動電流が減少して抵抗６５の端子間電圧が低くなると、その出力端子の電位を高くする。これにより、ＡＣＣモード時では、演算増幅器３１の入力電流Ｉinを駆動電流に応じて変化させる。

ＡＣＣモード時に、自己診断用信号を出力するために、トランジスタ６８が設けられている。トランジスタ６８は、ＰＮＰ型のものが用いられており、コレクタ端子がフォトダイオード１５のカソードに接続され、エミッタ端子がグランドされ、ベース端子に切替信号が入力される。トランジスタ６８は、切替信号がＬレベルのとき、すなわちＡＣＣモード時にオンとなり、Ｈレベル（ＡＰＣモード）のときにはオフとなる。したがって、このトランジスタ６８は、トランジスタ６１と相反してオン・オフされる。

フォトダイオード１５は、トランジスタ６８がオンとなることにより、そのカソードをグランドに接続される。これにより、フォトダイオード１５は、トランジスタ６１のオフとなっているときには、オンとされたトランジスタ６８により、そのカソードがグランドに接続されることで逆バイアスされるとともに、この逆バイアス下で光電流をカレントミラー回路４１に流すようにされる。なお、トランジスタ６１，６２，６８に代えてＦＥＴやリレーなどを用いてもよい。

この例の作用について説明する。ＡＰＣモードで駆動する場合には、切替信号をＨレベルにする。切替信号がＨレベルとなると、トランジスタ６１がオンとなり、トランジスタ６２，６８がそれぞれオフとなる。トランジスタ６１がオンとなることにより、フォトダイオード１５が入力抵抗２７と演算増幅器３１の反転入力端子との接続点に接続された状態となる。また、トランジスタ６２がオフとなることにより、入力抵抗２７と演算増幅器３１の反転入力端子との接続点から駆動電流検出回路６４が切り離された状態となる。したがって、この場合の動作は、最初の実施形態と同じである。

他方、ＡＣＣモードで駆動する場合には、切替信号をＬレベルにする。切替信号がＬレベルとなると、トランジスタ６１がオフとなり、トランジスタ６２，６８がそれぞれオンとなる。トランジスタ６１がオフとなることにより、入力抵抗２７と演算増幅器３１の反転入力端子との接続点からフォトダイオード１５が切り離された状態とされ、トランジスタ６２がオンとなることにより、その接続点に演算増幅器６６の出力端子が接続された状態になる。

演算増幅器３１の反転入力端子と演算増幅器６６の出力端子が接続された状態になると、その接続点から演算増幅器６６の出力端子の電位に応じた電流が流れるようになり、結果として入力電流Ｉinは駆動電流に応じた電流分だけ小さくなる。

例えば、レーサダイオード１４の駆動電流が増大した場合には、検出用抵抗６５の端子間電圧が高くなり、演算増幅器６６の反転入力端子側の電位が高くなるから、それに比例して出力電位が低くなる。このため演算増幅器６６の出力端子に向かって流れる電流が大きくなるから、その分だけ入力電流Ｉinが小さくなる。これにより、演算増幅器３１の出力電圧Ｖout が高くなって、トランジスタ３４によりドライブ用トランジスタ３５のベース電圧ＶB が低くされ、レーザダイオード１４の駆動電流が減少される。

逆に、レーサダイオード１４の駆動電流が減少した場合には、演算増幅器６６の出力電位が高くなって、演算増幅器６６の出力端子に向かって流れる電流が小さくなるから、その分だけ入力電流ＶＩinが大きくなる。したがって、この場合には、出力電圧Ｖout が低くなり、ドライブ用トランジスタ３５のベース電圧ＶB が高くなって、レーザダイオード１４の駆動電流が増大される。

以上のようにして、駆動電流検出回路６４の検出結果に基づいて、レーザダイオード１４の駆動電流が一定に保たれる。もちろん、この場合には、駆動電流を一定にしているから、レーザ光の光強度を一定に維持するためには、レーザダイオード１４の温度を制御して一定に保つ必要がある。

このようにＡＣＣモードで動作している場合には、トランジスタ６８がオンとなっているから、この場合にもフォトダイオード１５はレーザ光の光強度に応じた光電流を流すため、ＡＰＣモードで動作している場合と同様に、信号出力部２８からは光電流に比例した電圧の自己診断用信号が出力される。したがって、このＡＣＣモード下でも、自己診断用信号に基づいた自己診断を行なうことができる。

図５はＡＰＣモードとＡＣＣモードとの切替時においても、レーザ光に応じた検出信号を出力できるようにした例を示すものである。なお、以下に説明する他は図４に示す実施形態と同じであり、同じ構成部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

制御部１０からは第１切替信号及び第２切替信号が入力される。第１切替信号は、トランジスタ６１のベース端子に入力され、第２切替信号は、トランジスタ６２，６８に入力される。第１切替信号及び第２切替信号は、いずれも正の電位のＨレベルと、負の電位のＬレベルとに切り替えられる。トランジスタ６１は、第１切替信号がＨレベルのときにオンとなり、Ｌレベルのときにオフとなる。トランジスタ６２，６８は、第２切替信号がＬレベルのときにオンとなり、Ｈレベルのときにオフとなる。

ＡＰＣモードからＡＣＣモードに切り替える際には、制御部１０は、図６（ａ）に示すように、第２切替信号をＨレベルからＬレベルに切り替えてトランジスタ６２，６８をそれぞれオンとしてから、第１切替信号をＨレベルからＬレベルに切り替えてトランジスタ６１をオフとする。また、逆に、ＡＣＣモードからＡＰＣモードに切り替える際には、制御部１０は、図６（ｂ）に示すように、第１切替信号をＬレベルからＨレベルに切り替えてトランジスタ６１をオンとしてから、第２切替信号をＬレベルからＨレベルに切り替えてトランジスタ６２，６８をオフとする。

上記のようにＡＰＣモードとＡＣＣモードとの切り替えを行なうことによって、フォトダイオード１５が受光したレーザ光の光強度に応じた光電流を常に流すから、ＡＰＣモードとＡＣＣモードとの切り替え時にも自己診断用信号が途切れることがなくなる。また、ＡＰＣモードとＡＣＣモードとの切り替えの際に、フォトダイオード１５または駆動電流検出回路６４の少なくともいずれか一方によって負帰還がかけられ、負帰還が途切れることがないため、レーザダイオード１４に過大な駆動電流が流れることがない。このため、レーザダイオード１５の劣化・破壊が防止される。

上記各実施形態では、カレントミラー回路を２個のトランジスタから構成しているが、図７に示すように、トランジスタ４１ａ，４１ｂのベース電流を補償するベース電流補償用トランジスタ４１ｃを設けてもよい。この例では、トランジスタ４１ｃは、そのベース端子がフォトダイオードのアノードに、エミッタ端子に各トランジスタ４１ａ，４１ｂのベース端子にそれぞれ接続され、コレク端子がグランドされており、ベース電流補償型のカレントミラー回路となっている。このように接続することで、フォトダイオード１５に流れる光電流と、自己診断用信号との誤差を小さく（例えば２％以内）することができる。また、上記各実施形態では、カレントミラー回路の各トランジスタをバイポーラトランジスタで構成しているが、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成してもよい。

各実施形態では、光変調器によってレーザ光の光強度を変調しているが、前述のように指令信号を露光すべき画像の濃度に応じて変調することによる直接強度変調や、パルス幅変調を行うことができる。このうちの直接強度変調する場合には、指令信号のレベルとレーザ光の光強度が線形な関係になって低濃度における分解能が不足するので、指令信号を非線形に変換する回路（例えば自乗特性を付加する回路）を設けて、低濃度における分解能を高くするのがよい。

上記では発光素子としてレーザダイオードを用いた例について説明したが、本発明は、各種の発光素子、例えば発光ダイオードなどの光出力を制御する場合にも利用可能である。また、光走査装置として写真プリンタを例にしているが、感光ドラムにトナー像を形成するタイプの光走査装置等にも本発明を適用できる。

本発明を実施した写真プリンタの概略を示すブロック図である。 駆動装置の回路を示す回路図である。 レーザダイオード及びコリメータレンズの組み付け状態を示す部分断面図である。 ＡＰＣモードとＡＣＣモードとを切り替える例を示すものである。 ＡＰＣモードとＡＣＣモードとの切り替え時にも自己診断用信号の出力を可能にした例を示すものである。 図５に示す例におけるモード切り替え時タイミングチャートを示すものである。 カレントミラー回路にベース電流補償用トランジスタを設けた例を示すものである。

符号の説明

１０ 制御部
１２ 駆動装置
１４ レーザダイオード
１５ フォトダイオード
２０ ポリゴンミラー
２５ 駆動制御部
２６ 駆動回路
４１ カレントミラー回路
４２ 電圧信号発生回路
６４ 駆動電流検出回路

Claims (9)

1. 発光素子からの出力光を受光し、受光した出力光の光強度に応じた光電流を流すフォトダイオードと、この光電流と逆相で前記発光素子の駆動電流を制御する駆動制御信号を出力する駆動制御部と、この駆動制御部からの駆動制御信号に基づいて発光素子を駆動する駆動部と、前記フォトダイオードのカソード側またはアノード側に接続され、光電流に応じた電流を出力するカレントミラー回路とを備え、このカレントミラー回路の出力電流を外部出力可能としたことを特徴とする発光素子駆動装置。
2. 前記カレントミラー回路の出力電流を電圧信号に変換して外部に出力する電圧信号発生手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の発光素子駆動装置。
3. 前記電圧信号発生手段は、前記カレントミラー回路の出力電流が流れる検出用抵抗と、この検出用抵抗の端子間電圧が入力される演算増幅器とからなることを特徴とする請求項２記載の発光素子駆動装置。
4. 前記カレントミラー回路を構成する各トランジスタに前記光電流に応じたベース電流を供給するベース電流補償用トランジスタを備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光素子駆動装置。
5. 前記フォトダイオードは、逆バイアスされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子駆動装置。
6. 前記駆動制御部は、前記発光素子が出力すべき出力光の光強度に応じた電流から前記フォトダイオードに流れる光電流を減算した入力電流を所定の増幅率で増幅し、電圧に変換する演算増幅器であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光素子駆動装置。
7. 前記フォトダイオードと前記駆動制御部との間に設けられ、前記フォトダイオードの光電流に応じて前記駆動制御部を作動させて前記発光素子の光強度を一定とするＡＰＣモードでの動作が選択されたときにオンとなる第１のスイッチ手段と、前記発光素子の駆動電流を検出し、この検出結果に応じて出力を変化させる駆動電流検出部と、この駆動電流検出部と前記駆動制御部との間に設けられ、前記駆動電流検出部の出力に応じて前記駆動制御部を作動させて前記発光素子の駆動電流が一定となるように制御するＡＣＣモードでの動作が選択されたときにオンとなる第２のスイッチ手段と、ＡＣＣモードでの動作が選択されたときオンとされ、前記フォトダイオードを前記駆動制御部と切り離した状態で動作させる第３のスイッチ手段とを備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光素子駆動装置。
8. ＡＰＣモードからＡＣＣモードに切り替える際には、前記第３のスイッチ手段をオンとしてから、前記第１のスイッチ手段をオフとするとともに前記第２のスイッチ手段をオンとし、ＡＣＣモードからＡＰＣモードに切り替える際には、前記第１のスイッチ手段をオンとしてから、前記第３のスイッチ手段をオフとするとともに前記第２のスイッチ手段をオフとする制御手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の発光素子駆動装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光素子駆動装置と、この発光素子駆動装置で制御された出力光を偏向させて走査を行なう走査手段を備えたこと特徴とする光走査装置。

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