JP2011198877A - 半導体レーザ駆動装置、該半導体レーザ駆動装置を具備する光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電流値または該駆動電流を構成するバイアス電流あるいはスイッチング電流、またはその両方に応じて補正電流値を決定することにより、それらの大小によらず、立ち上がり時および／または立下り時に安定したオーバーシュートをもった駆動電流を出力することができる半導体レーザ駆動装置、それを用いた光走査装置、画像形成装置を提供する。
【解決手段】駆動電流設定回路１０２により設定された駆動電流値に応じて、補正電流設定回路１０３により補正電流値を設定し、入力された画像データが入力されると、データタイミング調整回路１０１により駆動電流と補正電流をドライバ回路１０４より出力するようにした。これにより、駆動電流の大小によらず、立ち上がり時に安定したオーバーシュートをもった、また、立ち下がり時に安定したアンダーシュートをもった駆動電流を出力することが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザ駆動装置、該半導体レーザ駆動装置を有する光走査装置、および該半導体レーザ走査装置を用いた画像形成装置に係り、特に、安定したオーバーシュート量またはアンダーシュート量を有する駆動電流を半導体レーザに供給することが可能な半導体レーザ駆動装置、該半導体レーザ駆動装置を有する光走査装置、および該半導体レーザ走査装置を用いたレーザプリンタ等の画像形成装置に関する。

従来、レーザプリンタなど半導体レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は半導体レーザ走査装置を備え、感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンスキャナ（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ潜像を形成する方法が一般的である。

図８は、特開２００１−０９６７９４号公報（特許文献１）に記載された画像形成装置を示す図である。

同図において、３２は走査露光装置（半導体レーザ走査装置）、２２は感光体ドラム、１６はトナー像が転写される用紙を示している。

半導体レーザ走査装置３２には、光源として半導体レーザ（ＬＤ）５０と、半導体レーザ（ＬＤ）５０から射出されたレーザビームを反射して、感光体ドラム２２にレーザビームを照射する回転多面鏡５２とを備えている。

半導体レーザ（ＬＤ）５０は、後述する半導体レーザ（ＬＤ）駆動装置５４に接続され、画像データに基づいてレーザビームが射出されるようにコントロールされている。

半導体レーザ（ＬＤ）５０から射出されたレーザビームは、コリメータレンズ５６により拡散光線から平行光線に変換され、シリンダレンズ５８を介して回転軸６０を中心に矢印Ｄ方向に回転する回転多面鏡５２に入射される。

各反射面５２Ａへのレーザビームの入射角が連続的に変化し、偏向される。これにより、感光体ドラム２２の軸線方向（矢印Ｅの示す方向；主走査方向）に走査して、レーザビームが感光体ドラム２２に照射される。

回転多面鏡５２により反射されたレーザビームの進行方向に設けられた第１レンズ６２Ａと第２レンズ６２Ｂから構成されるｆθレンズ６２により、感光体ドラム２２にレーザビームを照射するときの走査速度を等速度にするとともに、感光体ドラム２２の周面上に結像点を結ぶようにしている。

レーザビームの進行方向で且つ主走査方向上流側にミラー６６が配置され、ミラー６６によるレーザビームの反射方向にはフォトディテクタ６８が配置されている。フォトディテクタ６８は、走査露光装置３２による感光体ドラム２２へのラインごとの照射開始タイミング（所謂ＳＯＳ：Start of Scan）を検知するものである。

半導体レーザ（ＬＤ）駆動装置５４は、半導体レーザ（ＬＤ）５０に所定電流値のバイアス電流を流すためのバイアス電流源と、半導体レーザ（ＬＤ）５０に所定電流値のスイッチング電流を流すためのスイッチング電流源と、半導体レーザ駆動電流の立ち上がりにオーバーシュートを発生させるオーバーシュート発生回路を備えている。

なお、バイアス電流の電流値は、半導体レーザ（ＬＤ）５０がコヒーレントな光を出力するために必要な閾値電流未満となるように設定され、スイッチング電流の電流値は、前記バイアス電流と加算されることにより半導体レーザ（ＬＤ）がコヒーレンスな光を出力するために必要な閾値電流を越えるように設定されていて、スイッチング電流を流すか否かによって、半導体レーザ（ＬＤ）が点灯あるいは消灯されるようになっている。

半導体レーザ駆動装置５４は、設定された駆動電流（Ｉｏｐ）を半導体レーザ（ＬＤ）に流し、半導体レーザ（ＬＤ）が所定の光量で点灯するように調整を行う装置である。

図９は、半導体レーザの駆動電流と半導体レーザからの出力光量の関係を示す図である。半導体レーザは、同図に示すように、駆動電流Ｉｏｐが閾値電流（Ｉｔｈと称する）以上になると、コヒーレントな光を出力し、駆動電流Ｉｏｐの増加に伴ってある一定の傾きをもって光量が変化する特性を有する。ここで、閾値電流Ｉｔｈから光量が１ｍＷになるまでの発光電流をＩηとする。

レーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる半導体レーザにおいて、その光出力波形は、通常、図１０に示すような矩形波が理想である。しかし、駆動電流Ｉｏｐに歪が発生すると、半導体レーザの光出力波形にも歪が生じ、図１１に示すように、立ち上がりが丸まった鈍った波形となる。

図１１に示す鈍った波形の場合、図１０に示す矩形波の場合に比べて、立ち上がりが丸まった分だけ、光の平均光量が少なくなり、生成される画像のドットイメージが乱れ、画質の低下を招くことになる。このことは、特に画像データ入力で、データの周波数およびパルスのＤｕｔｙが小さくなると、半導体レーザからの出力波形が立ち上がり時に鈍ることにより顕著に現れる。

図１０に示すような矩形波が理想的であるが、実際には寄生容量があるため、駆動電流Ｉｏｐを急峻に立ち上げることはできず、理想的な矩形波を出力することは不可能である。また、半導体レーザにも寄生成分が存在するため、出力される波形は、図１１に示すように鈍った光出力波形となってしまう。

この問題を回避するため、例えば、上述した特開２００１−０９６７９４号公報（特許文献１）、特開２００６−０６８９３３号公報（特許文献２）に記載されているように、スナバ回路を用いて画像データパルスよりも小さいパルスで制御されるオーバーシュート回路を構成し、オーバーシュート電流を駆動電流Ｉｏｐに重畳させ、立ち上がり時にオーバーシュートを発生させる手法がしばしば用いられている。

オーバーシュートを発生させることにより、駆動電流Ｉｏｐ波形は図１２に示すような波形となる。このようにオーバーシュートさせることにより、駆動電流Ｉｏｐの立ち上げを早くしている。また、寄生容量に早くチャージし、半導体レーザの光出力波形の平均光量を上げている。

また、駆動電流Ｉｏｐを立ち下げる場合においても、通常、図１０に示すような矩形波が理想的である。しかし、図１３に示すように立ち下りが鈍った場合は、光量誤差を招く、また、次のデータが来るまでに安定してない場合、次の駆動電流Ｉｏｐに誤差が生じ、画質の低下を招く、さらには、閾値電流Ｉｔｈ以下まで落ちていない場合は誤発光となる、という問題がある。

図１０に示すような矩形波が理想的であるが、実際には寄生容量があるため、立ち下げ時も前述した立ち上げ時と同様に、駆動電流Ｉｏｐを急峻に立ち下げることはできず、理想的な矩形波を出力することは不可能である。

この問題を回避するため、立ち下がり時にアンダーシュートを発生させるアンダーシュート電流を駆動電流Ｉｏｐより牽引する手法が既存技術として知られている。

（発明の目的）
しかしながら、抵抗や容量を含むスナバ回路を半導体チップ外部で用いた場合、部品が増えるためコストがかかる。また半導体チップに内蔵すると、半導体チップの面積が大きくなり、これもコストアップにつながる。

そこで、半導体チップ内で、立ち上がり時のオーバーシュート、立ち下り時のアンダーシュートを発生させる回路を考える。

ここで、一定のオーバーシュート電流とアンダーシュート電流を与えた場合において、設定された各駆動電流Ｉｏｐのそれぞれの大きさ（Ｉｏｐ１，Ｉｏｐ２，Ｉｏｐ３）に対する出力波形を図１４に示す。

図１４によると、一定のオーバーシュート電流を与えた場合、設定された駆動電流Ｉｏｐが低い（Ｉｏｐ１）場合にはオーバーシュートが大きく、設定された駆動電流Ｉｏｐが大きくなるにつれ（Ｉｏｐ２，Ｉｏｐ３）、オーバーシュートは小さくなっている。

次に、詳細について説明する。
図１５−Ａはドライブ部の基本構成を示し、図１５−Ｂはドライバ部のゲート電圧の変化分ΔＶｇｓと駆動電流の関係を示す図である。

図１５−Ａに示すように、ドライバ部の寄生容量をＣ、立ち上げ時間をｔ、駆動電流に重畳されるオーバーシュート電流をΔＩ、ゲート電圧の変化分をΔＶｇｓとすると、これらの関係は、下記の式で表すことができる。
ΔＩ×ｔ＝Ｃ×ΔＶｇｓ
ここで、寄生容量Ｃと立ち上げ時間ｔは一定であるので、ゲート電圧の変化分ΔＶｇｓはオーバーシュート電流ΔＩに依存することがわかる。つまり図１５−Ｂに示すように、一定のオーバーシュート電流を与えることにより、それぞれの駆動電流Ｉｏｐに設定した場合ゲート電圧の変化分ΔＶｇｓが異なるため、出力される波形のオーバーシュートが変わってくる。アンダーシュートに関しても同様である。

また、使用する半導体レーザの種類により、閾値電流Ｉｔｈ、発光電流Ｉηが異なり、設定光量に必要な駆動電流Ｉｏｐが異なる、また同種の半導体レーザを使用しても、それぞれの固体バラつきが大きく、また温度等によってもバラつくので、一定の光量で半導体レーザを発光させる場合においても、駆動電流Ｉｏｐは同一ではない。よって、駆動電流Ｉｏｐの大きさにより、オーバーシュート電流、アンダーシュート電流を変える必要がある。

ここで、図１５−Ｂより駆動電流Ｉｏｐ設定によりゲート電圧Ｖｇｓの値はトランジスタ特性に依存するので単純に比例関係にはなっていない。よってオーバーシュート電流、アンダーシュート電流も駆動電流Ｉｏｐにより単純に比例した電流量とはならない。

そこで、本発明は、駆動電流の大小によらず、安定したオーバーシュート量また、アンダーシュート量を持った駆動電流を半導体レーザへ供給することが可能な半導体レーザ駆動装置を提供することを目的とする。

更に、駆動電流Ｉｏｐは図１６に示すように、バイアス電流（Ｉｂｉと称する）とスイッチング電流（Ｉｓｗと称する）とで構成される場合がある。

図１７に、スイッチング電流Ｉｓｗが一定の場合において、バイアス電流Ｉｂｉの変化に対する、駆動電流Ｉｏｐとゲート電圧Ｖｇｓとの関係を示す。

バイアス電流Ｉｂｉが小さい場合(Ｉｂｉ１)と、バイアス電流Ｉｂｉが大きい場合（Ｉｂｉ２）からそれぞれ同じ大きさのスイッチング電流Ｉｓｗを立ち上げた場合、それぞれ駆動電流Ｉｏｐ１,駆動電流Ｉｏｐ２になるゲート電圧ΔＶｇｓ１とΔＶｇｓ２を比較すると、ΔＶｇｓ２の方がΔＶｇｓ１に比べて小さくなる。このことより、スイッチング電流Ｉｓｗが一定の場合において、バイアス電流Ｉｂｉが大きくなるにつれて、オーバーシュート電流を小さくする必要がある。

また、立ち下げ時に関しても同様に、バイアス電流Ｉｂｉが大きくなるに連れて、アンダーシュート電流を小さくする必要がある。

そこで、本発明は、バイアス電流の大小によらず、安定したオーバーシュート量および／またはアンダーシュート量を持った駆動電流を半導体レーザへ供給することが可能な半導体レーザ駆動装置を提供することを目的とする。

次に、図１８に、バイアス電流Ｉｂｉが一定の場合において、スイッチング電流Ｉｓｗの変化に対する、駆動電流Ｉｏｐとゲート電圧Ｖｇｓとの関係を示す。

バイアス電流Ｉｂｉから、スイッチング電流Ｉｓｗが小さい場合（Ｉｓｗ１）と、スイッチング電流Ｉｓｗが大きい場合（Ｉｓｗ２）のそれぞれを立ち上げた場合、それぞれ駆動電流Ｉｏｐ１、駆動電流Ｉｏｐ２になるゲート電圧ΔＶｇｓ１、ΔＶｇｓ２を比較すると、ΔＶｇｓ２の方がΔＶｇｓ１に比べて大きくなる。このことより、バイアス電流Ｉｂｉが一定の場合において、スイッチング電流Ｉｓｗが大きくなるにつれて、オーバーシュート電流を大きくする必要がある。

また、立ち下げ時に関しても同様に、スイッチング電流Ｉｓｗが大きくなるに連れて、アンダーシュート電流を大きくする必要がある。

そこで、本発明は、バイアス電流が一定の場合において、スイッチング電流の大小によらず、あるいは、スイッチング電流が一定の場合において、バイアス電流の大小によらず、安定したオーバーシュート量またはアンダーシュート量を持った駆動電流を半導体レーザへ供給することが可能な半導体レーザ駆動装置を提供することを目的とする。

また、バイアス電流やスイッチング電流それぞれの大小によらず、安定したオーバーシュート量またはアンダーシュート量を持った駆動電流を半導体レーザへ供給する半導体レーザ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成を有する。
ａ）本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、半導体レーザを駆動するための駆動電流を出力する半導体レーザ駆動装置において、前記駆動電流の値に応じて、その出力の立ち上がり特性および／または出力の立ち下がり特性を決定する補正電流値を設定することを特徴としている。

ｂ）また、上記ａ）に記載の半導体レーザ駆動装置において、前記駆動電流を設定する駆動電流設定回路と、該駆動電流設定回路により設定された駆動電流に応じて、出力の立ち上がり特性および／または出力の立ち下がり特性を決定する補正電流値を設定する補正電流設定回路と、入力された画像データにより、前記駆動電流と前記補正電流を出力するタイミングを調整するデータタイミング調整回路と、前記駆動電流と前記補正電流を出力するドライバ回路を備えることを特徴としている。

ｃ）また、上記ｂ）に記載の半導体レーザ駆動装置において、前記駆動電流をバイアス電流とスイッチング電流とで構成するとともに、前記バイアス電流の値を設定するバイアス電流設定回路と、前記スイッチング電流の値を設定するスイッチング電流設定回路とを具備し、前記補正電流設定回路は、前記バイアス電流設定回路により設定されたバイアス電流の値に応じて、前記補正電流値を設定する回路であることを特徴としている。

ｄ）また、上記ｂ）に記載の半導体レーザ駆動装置において、前記駆動電流をバイアス電流とスイッチング電流とで構成するとともに、前記バイアス電流を設定するバイアス電流設定回路と、前記スイッチング電流を設定するスイッチング電流設定回路とを具備し、前記補正電流設定回路は、前記スイッチング電流値に応じて、前記補正電流値を設定する回路であることを特徴としている。

ｅ）また、上記ｂ）に記載の半導体レーザ駆動装置において、前記駆動電流をバイアス電流とスイッチング電流とで構成するとともに、前記バイアス電流の値を設定するバイアス電流設定回路と、前記スイッチング電流の値を設定するスイッチング電流設定回路とを具備し、前記補正電流設定回路は、前記バイアス電流の値と前記スイッチング電流の値それぞれに応じて、前記補正電流値を設定する回路であることを特徴としている。

ｆ）また、上記ｅ）に記載の半導体レーザ駆動装置において、前記補正電流駆動設定回路は、前記バイアス電流の値と前記スイッチング電流の値それぞれに応じて、立ち上がり時の補正電流を設定する第１の補正電流設定回路と、立ち下がり時の補正電流を設定する第２の補正電流設定回路からなることを特徴としている。

ｇ）さらに、上記ｃ）からｆ）に記載の半導体レーザ駆動装置において、前記バイアス電流は、半導体レーザがコヒーレントな光を出力するために必要な閾値電流未満となるように設定された電流であり、前記スイッチング電流は、前記バイアス電流と加算されることにより半導体レーザがコヒーレンスな光を出力するために必要な閾値電流を越えるように設定された電流であることを特徴としている。

ｈ）本発明に係る光走査装置は、ａ）からｇ）のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置を具備することを特徴としている。

ｉ）本発明に係る画像形成装置は、ａ）からｇ）のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置あるいはｈ）に記載の光走査装置を具備することを特徴としている。

本発明によれば、駆動電流値または該駆動電流を構成するバイアス電流あるいはスイッチング電流、またはその両方に応じて補正電流値を決定することにより、立ち上がり時および／または立下り時に安定したオーバーシュートをもった駆動電流を出力することができる半導体レーザ駆動装置、それを用いた光走査装置、画像形成装置を実現することができる。

本発明の半導体レーザ駆動装置の第１の実施例に係る回路例を示す図である。 本発明の半導体レーザ駆動装置の第１の実施例における画像データ、ドライバ回路入力信号、補正回路入力信号１、補正回路入力信号２の波形を示す図である。 本発明の半導体レーザ駆動装置の第２の実施例に係る回路例を示す図である。 本発明の半導体レーザ駆動装置の第３の実施例に係る回路例を示す図である。 本発明の半導体レーザ駆動装置の第４の実施例に係る回路例を示す図である。 大きさによらず駆動電流（Ｉｏｐ１，Ｉｏｐ２）を安定して出力が得られることを示す図である。 本発明を実施するための具体的な形態（第５の実施例）を示す回路構成例である（その１）。 本発明を実施するための具体的な形態（第５の実施例）を示す回路構成例である（その２）。 特開２００１−０９６７９４号公報（特許文献１）に記載された画像形成装置を示す図である。 半導体レーザの駆動電流と半導体レーザからの出力光量の関係を示す図である。 半導体レーザにおける理想的な出力波形を示す図である。 駆動電流に歪が発生した場合の半導体レーザの歪が生じた光出力波形を示す図である。 オーバーシュートを発生させた場合の駆動電流の波形を示す図である。 駆動電流を立ち下げる場合の立ち下がりが鈍った半導体レーザの光出力波形を示す図である。 一定のオーバーシュート電流とアンダーシュート電流を与えた場合において、設定された各駆動電流Ｉｏｐのそれぞれの大きさ（Ｉｏｐ１，Ｉｏｐ２，Ｉｏｐ３）に対する出力波形を示す図である。 ドライブ部の基本構成を示す図である。 ドライバ部のゲート電圧の変化分ΔＶｇｓと駆動電流の関係を示す図である。 駆動電流Ｉｏｐがバイアス電流（Ｉｂｉ）とスイッチング電流（Ｉｓｗ）とで構成される場合の駆動電流と出力光量の関係を示す図である。 スイッチング電流Ｉｓｗが一定の場合において、バイアス電流Ｉｂｉの変化に対する、駆動電流Ｉｏｐとゲート電圧Ｖｇｓとの関係を示す図である。 バイアス電流Ｉｂｉが一定の場合において、スイッチング電流Ｉｓｗの変化に対する、駆動電流Ｉｏｐとゲート電圧Ｖｇｓとの関係を示す図である。

（本発明のポイント）
本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、駆動電流値に応じて、出力の立ち上がり特性、つまりオーバーシュート量を決定する補正電流値を設定することを特徴とする。

また、この発明に係る半導体レーザ駆動装置は、駆動電流値に応じて、出力の立ち下り時の特性、つまりアンダーシュート量を決定する補正電流値を決定することを特徴とする。

（第１の実施例）
図１は、本発明の半導体レーザ駆動装置の第１の実施例に係る回路例を示す図である。

同図において、ドライバ回路１０４より出力する駆動電流（Ｉｏｐ）が駆動電流設定回路１０２により設定される。また、駆動電流設定回路１０２により設定された電流値は補正電流設定回路１０３に入力され、前記駆動電流設定回路１０２から入力された電流値に応じて、オーバーシュート電流、アンダーシュート電流が決定され、前記ドライバ回路１０４に入力される。

図２は、本実施例における画像データ、ドライバ回路入力信号、補正回路入力信号１、補正回路入力信号２の波形を示す図である。同図に示すように、画像データがデータタイミング調整回路１０１に入力されると、入力された画像データを遅延させた信号であるドライバ回路入力信号が前記ドライバ回路１０４へ、前記ドライバ回路入力信号の立ち上がりの一定期間にオンする補正回路入力信号１、前記ドライバ回路入力信号の立ち下がりの一定期間にオンする補正回路入力信号２が前記補正電流設定回路１０３へ入力される。

図２に示すドライバ回路入力信号により、前記ドライバ回路１０４は駆動電流Ｉｏｐを出力する。また、図２に示す補正回路入力信号１により、前記補正電流設定回路１０３からオーバーシュート電流をドライバ回路１０４へ入力する。また、図２に示す補正回路入力信号２により、前記補正電流設定回路１０３から、アンダーシュート電流を前記ドライバ回路１０４へ入力する。

図１に示す回路により、図６に示すように、前記ドライバ回路１０４より出力される駆動電流が、前記駆動電流設定回路１０２により駆動電流Ｉｏｐ１、駆動電流Ｉｏｐ２と設定された場合においても、前記補正電流設定回路１０３により、オーバーシュート電流を調整することにより前記ドライバ回路１０４より出力される駆動電流は安定したオーバーシュート量をもつ。アンダーシュートにおいても同様に設定される。

本実施例（図１）によれば、駆動電流値に応じて補正電流値を決定するようにしたので、駆動電流の大小によらず、立ち上がり時および／または立下り時に安定したオーバーシュートをもった駆動電流を出力することができる。

また、より詳しくは、駆動電流設定回路により設定された駆動電流値に応じて、補正電流設定回路により補正電流値を設定し、入力された画像データが入力されると、データタイミング調整回路により前記駆動電流と前記補正電流をドライバ回路より出力するようにしたので、駆動電流の大小によらず、立ち上がり時に安定したオーバーシュートをもった、また、立ち下がり時に安定したアンダーシュートをもった駆動電流を出力することができる。

（第２の実施例）
図３は、本発明の半導体レーザ駆動装置の第２の実施例に係る回路例を示す図である。

同図において、ドライバ回路２０５より出力される駆動電流（Ｉｏｐ）はバイアス電流（Ｉｂｉ）とスイッチング電流（Ｉｓｗ）で構成され、バイアス電流（Ｉｂｉ）はバイアス電流設定回路２０２により、スイッチング電流（Ｉｓｗ）はスイッチング電流設定回路２０３によりそれぞれ設定される。

ここで、バイアス電流（Ｉｂｉ）は、半導体レーザがコヒーレントな光を出力するために必要な閾値電流未満となるように設定され、スイッチング電流（Ｉｓｗ）は、バイアス電流（Ｉｂｉ）と加算されることにより半導体レーザがコヒーレンスな光を出力するために必要な閾値電流を越えるように設定されており、スイッチング電流（Ｉｓｗ）を流すか否かによって、半導体レーザが点灯あるいは消灯されるように制御される。

また、前記バイアス電流設定回路２０２より設定された電流値は補正電流設定回路２０４に入力され、前記バイアス電流設定回路２０２から入力された電流値に応じて、オーバーシュート電流、アンダーシュート電流が決定され、前記ドライバ回路２０５に入力される。

画像データがデータタイミング調整回路２０１に入力されると、図１の第１の実施例に係る回路例での説明と同様に、図２に示す信号がそれぞれ、前記ドライバ回路２０５と前記補正電流設定回路２０４へ入力される。

本実施例（図３）によれば、駆動電流がバイアス電流とスイッチング電流とで形成される場合において、前記バイアス電流を設定するバイアス電流調整回路により設定された前記バイアス電流値に応じて、補正電流設定回路により補正電流値を設定し、入力された画像データが入力されると、データタイミング調整回路により前記駆動電流と前記補正電流をドライバ回路より出力するようにしたので、設定されたバイアス電流の大小によらず、立ち上がり時に安定したオーバーシュートをもったまた、立ち下がり時に安定したアンダーシュートをもった駆動電流を出力することができる。

（第３の実施例）
図４は、本発明の半導体レーザ駆動装置の第３の実施例に係る回路例を示す図である。

同図において、ドライバ回路３０５より出力される駆動電流（Ｉｏｐ）はバイアス電流（Ｉｂｉ）とスイッチング電流（Ｉｓｗ）で構成され、バイアス電流Ｉｂｉはバイアス電流設定回路３０２により、スイッチング電流Ｉｓｗはスイッチング電流設定回路３０３によりそれぞれ設定される。

ここで、バイアス電流（Ｉｂｉ）は、半導体レーザがコヒーレントな光を出力するために必要な閾値電流未満となるように設定され、スイッチング電流（Ｉｓｗ）は、バイアス電流（Ｉｂｉ）と加算されることにより半導体レーザがコヒーレンスな光を出力するために必要な閾値電流を越えるように設定されており、スイッチング電流（Ｉｓｗ）を流すか否かによって、半導体レーザが点灯あるいは消灯されるように制御される。

また、前記スイッチング電流設定回路３０３より設定された電流値は補正電流設定回路３０４に入力され、前記スイッチング電流設定回路３０３から入力された電流値に応じて、オーバーシュート電流、アンダーシュート電流が決定され、前記ドライバ回路３０５に入力される。

画像データがデータタイミング調整回路３０１に入力されると、図１の第１の実施例に係る回路例での説明と同様に、図２に示す信号がそれぞれ、前記ドライバ回路３０５と前記補正電流設定回路３０４へ入力される。

本実施例（図４）によれば、駆動電流がバイアス電流とスイッチング電流とで形成される場合において、前記スイッチング電流を設定するスイッチング電流調整回路により設定された前記スイッチング電流値に応じて補正電流設定回路により補正電流値を設定し、入力された画像データが入力されると、データタイミング調整回路により前記駆動電流と前記補正電流をドライバ回路より出力するようにしたので、設定されたスイッチング電流の大小によらず、立ち上がり時に安定したオーバーシュートをもったまた、立ち下がり時に安定したアンダーシュートをもった駆動電流を出力することができる。

（第４の実施例）
図５は、本発明の半導体レーザ駆動装置の第４の実施例に係る回路例を示す図である。

同図において、ドライバ回路４０５より出力される駆動電流（Ｉｏｐ）はバイアス電流（Ｉｂｉ）とスイッチング電流（Ｉｓｗ）で構成され、バイアス電流（Ｉｂｉ）はバイアス電流設定回路４０２により、スイッチング電流（Ｉｓｗ）はスイッチング電流設定回路４０３によりそれぞれ設定される。

ここで、バイアス電流（Ｉｂｉ）は、半導体レーザがコヒーレントな光を出力するために必要な閾値電流未満となるように設定され、スイッチング電流（Ｉｓｗ）は、バイアス電流（Ｉｂｉ）と加算されることにより半導体レーザがコヒーレンスな光を出力するために必要な閾値電流を越えるように設定されており、スイッチング電流（Ｉｓｗ）を流すか否かによって、半導体レーザが点灯あるいは消灯されるように制御される。

また、前記バイアス電流設定回路４０２により設定された電流値と、前記スイッチング電流設定回路４０３により設定された電流値は補正電流設定回路４０４に入力され、入力されたそれぞれの電流値に応じて、オーバーシュート電流、アンダーシュート電流が決定され、前記ドライバ回路４０５に入力される。

画像データがデータタイミング調整回路４０１に入力されると、図１の第１の実施例に係る回路例での説明と同様に、図２に示す信号がそれぞれ、前記ドライバ回路４０５と前記補正電流設定回路４０４へ入力される。

図６は、上記実施例を採用することによって、その大小によらず駆動電流（Ｉｏｐ１，Ｉｏｐ２）を安定して出力が得られることを示している。同図によれば、駆動電流が小さい場合（Ｉｏｐ１）でも大きい場合（Ｉｏｐ２）でも、ほぼ同様の安定したオーバーシュート（立ち上がり時）、および安定したアンダーシュート（立ち下り時）を生成されることがわかる。

本実施例（図５）によれば、駆動電流がバイアス電流とスイッチング電流とで形成される場合において、バイアス電流調整回路およびスイッチング電流調整回路によりそれぞれ設定されたバイアス電流値およびスイッチング電流値に応じて、補正電流設定回路により補正電流値を設定し、入力された画像データが入力されるとデータタイミング調整回路により前記駆動電流および補正電流をドライバ回路より出力するようにしたので、設定されたバイアス電流やスイッチング電流の大小によらず、立ち上がり時に安定したオーバーシュートをもったまた、また立ち下がり時に安定したアンダーシュートをもった駆動電流を出力することができる。

（第５の実施例）
図７−Ａおよび図７−Ｂは、本発明を実施するための具体的な形態（第５の実施例）を示す回路構成例である。

図７−Ａおよび図７−Ｂは、例としてアノード型半導体レーザ（ＬＤ）用の半導体レーザ駆動装置を示しており、より詳細には、図７−Ａは、データタイミング調整回路５０１を、図７−Ｂは、ドライバ回路５０２と、スイッチング電流設定回路５０３と、バイアス電流設定回路５０４と、補正電流設定回路１ ５０５と、補正電流設定回路２ ５０６を示している。

図７−Ａにおいて、画像データが、データタイミング調整回路５０１に入力され、図２に示すように、ドライバ回路入力信号、補正回路入力信号１、補正回路入力信号２が出力される。

図７−Ｂにおいて、スイッチング電流設定回路５０３より設定されたスイッチング電流Ｉｓｗ１とバイアス電流設定回路５０４より設定されたバイアス電流Ｉｂｉ１がドライバ回路５０２に入力される。より具体的には、前記バイアス電流Ｉｂｉ１は前記ドライバ回路５０２のトランジスタＭ１１に入力される。

また、前記データタイミング調整回路５０１より入力されたドライバ回路入力信号にて、前記ドライバ回路５０２のトランジスタＭ１２のオン、オフが切り替わり、トランジスタＭ１２がオンのとき、入力された前記スイッチング電流Ｉｓｗ１は前記ドライバ回路５０２のトランジスタＭ１１に入力される。トランジスタＭ１１はトランジスタＭ１０とカレントミラーをなし、トランジスタＭ１１に入力された駆動電流Ｉｏｐ１は駆動電流Ｉｏｐ２に変倍され出力Ｏ１より出力される。

次に、前記バイアス電流設定回路５０４よりバイアス電流Ｉｂｉ１を変倍したＩｂｉ２と、前記スイッチング電流設定回路５０３よりスイッチング電流Ｉｓｗ１を変倍したＩｓｗ２が、補正電流設定回路１ ５０５へ入力される。

前記バイアス電流Ｉｂｉ２はトランジスタＭ３へ入力される。トランジスタＭ３とトランジスタＭ４はカレントミラーをなしている。定電流Ｉ２と、バイアス電流Ｉｂｉ２を変倍した電流の差がトランジスタＭ５に入力される。

トランジスタＭ５とトランジスタＭ６はカレントミラーをなし、入力された前記差電流は変倍され、ＩｂｉｏｖがトランジスタＭ７に入力される。これにより、前記バイアス電流Ｉｂｉ２が一定以下つまりトランジスタＭ４から流れる電流値が前記定電流Ｉ２以下の場合は、トランジスタＭ７に補正電流が流れ、前記バイアス電流Ｉｂｉ２が大きくなるにつれ、前記補正電流は減少していく回路となる。

また、前記Ｉｓｗ２はトランジスタＭ１へ入力される。トランジスタＭ１とトランジスタＭ２はカレントミラーをなし、前記Ｉｓｗ２は変倍されトランジスタＭ２から流れる。定電流Ｉ１との差電流ＩｓｗｏｖがトランジスタＭ７へ入力される。これにより、前記Ｉｓｗ２が一定以下つまりトランジスタＭ２から流れる電流値が前記定電流Ｉ１以下の場合は、トランジスタＭ７に補正電流Ｉｓｗｏｖは流れず、バイアス電流Ｉｂｉ２が大きくなるにつれ、前記補正電流Ｉｓｗｏｖは増加していく回路となる。

前記データタイミング調整回路５０１から出力された補正回路入力信号１はトランジスタＭ９のゲートに入力され、ＩｂｉｏｖとＩｓｗｏｖが加算された電流値を補正電流設定回路１ ５０５のカレントミラー構成を有するトランジスタＭ７，Ｍ８により変倍した補正電流値がトランジスタＭ９のオン、オフで制御され、オン時にドライバ回路５０２のトランジスタＭ１１に入力される。駆動電流はトランジスタＭ１１とミラー接続されたトランジスタＭ１０のドレインから出力される。このようにして、画像データの立ち上がり時にオーバーシュート電流を流すことができる。

次に、前記バイアス電流設定回路５０４より、バイアス電流Ｉｂｉ１を変倍したＩｂｉ３と前記スイッチング電流設定回路５０３よりスイッチング電流Ｉｓｗ１を変倍したＩｓｗ３が補正電流設定回路５０６へ入力される。補正電流設定回路５０６の回路動作は、トランジスタのカレントミラーの数は異なるが基本動作は前記補正電流設定回路５０５と同等となる。

つまり、前記Ｉｂｉ３が大きい場合、補正電流Ｉｂｉｕｄは小さくなり、前記Ｉｂｉ３が小さい場合、補正電流Ｉｂｉｕｄは大きくなる。また、前記Ｉｓｗ３が大きい場合、補正電流Ｉｓｗｕｄは大きくなり、前記Ｉｓｗ３が小さい場合は、補正電流Ｉｓｗｕｄは小さくなる。

前記データタイミング調整回路５０１から出力された補正回路入力信号２はトランジスタＭ１２のゲートに入力され、ＩｂｉｕｄとＩｓｗｕｄが加算された電流値を補正電流設定回路２ ５０６のカレントミラー構成を有するトランジスタＭ１４，Ｍ１５により変倍した補正電流値がトランジスタＭ１２のオン、オフで制御され、オン時にドライバ回路５０２のトランジスタＭ１１に入力される。駆動電流はトランジスタＭ１１とミラー接続されたトランジスタＭ１０のドレインから出力される。このようにして、画像データの立ち下がり時にアンダーシュート電流を流すことができる。

図７−Ａおよび図７−Ｂに示す回路を採用することにより、従来のように抵抗、容量を要することなくトランジスタのみを用いてバイアス電流やスイッチング電流の大きさにより、安定したオーバーシュート電流、アンダーシュート電流を調整することが可能となる。本実施例では、それぞれのオーバーシュート電流、アンダーシュート電流は一次の補正を行っている。一次の補正回路を増やすことで、補正精度は向上される。

なお、図７−Ａおよび図７−Ｂに示した実施例の回路構成はあくまでも一例であり、本発明の目的である安定した立ち上がり特性、または、安定した立ち下がり特性を決める補正電流を調整するために、必ずしもこの回路方式になるわけではなく、トランジスタの特性等により柔軟な調整を行うことができる。

なお、上記実施例は、アノード型半導体レーザ用の半導体レーザ駆動装置を説明したが、カソード型半導体レーザ用の半導体レーザ駆動装置についても同様に適用できることはいうまでもない。

また、上記実施例で説明した半導体レーザ駆動装置は、半導体レーザを使用する様々な装置に適用可能であるが、特に、図８で説明した光走査装置（半導体レーザ走査装置）や画像形成装置に適用した場合に特に有用である。

本実施例によれば、上記の如き半導体レーザ駆動装置を用いることにより、駆動電流値に応じて立ち上がり時に安定したオーバーシュートをもった、また、立ち下がり時に安定したアンダーシュートをもった駆動電流によって半導体レーザを駆動するようにしたので、駆動電流の大小によらない安定した動作をする光走査装置および画像形成装置を実現できる。

１６：トナー像が転写される用紙
２２：感光体ドラム
３２：走査露光装置（半導体レーザ走査装置）
５０：半導体レーザ（ＬＤ）
５２：回転多面鏡
５２Ａ：反射面
５４：半導体レーザ（ＬＤ）駆動装置
５６：コリメータレンズ
５８：シリンダレンズ
６０：回転軸
６２：ｆθレンズ
６２Ａ：第１レンズ
６２Ｂ：第２レンズ
６６：ミラー
６８：フォトディテクタ
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１：データタイミング調整回路
１０２：駆動電流設定回路
１０３，２０４，３０４，４０４，５０５，５０６：補正電流設定回路
１０４，２０５，３０５，４０５，５０２：ドライバ回路
２０２，３０２，４０２，５０４：バイアス電流設定回路
２０３，３０３，４０３，５０３：スイッチング電流設定回路

特開２００１−０９６７９４号公報 特開２００６−０６８９３３号公報

Claims (9)

1. 半導体レーザを駆動するための駆動電流を出力する半導体レーザ駆動装置において、
   前記駆動電流の値に応じて、その出力の立ち上がり特性および／または出力の立ち下がり特性を決定する補正電流値を設定することを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
2. 請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置において、
   前記駆動電流を設定する駆動電流設定回路と、該駆動電流設定回路により設定された駆動電流に応じて、出力の立ち上がり特性および／または出力の立ち下がり特性を決定する補正電流値を設定する補正電流設定回路と、入力された画像データにより、前記駆動電流と前記補正電流を出力するタイミングを調整するデータタイミング調整回路と、前記駆動電流と前記補正電流を出力するドライバ回路を備えることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
3. 請求項２に記載の半導体レーザ駆動装置において、
   前記駆動電流をバイアス電流とスイッチング電流とで構成するとともに、
   前記バイアス電流の値を設定するバイアス電流設定回路と、前記スイッチング電流の値を設定するスイッチング電流設定回路とを具備し、
   前記補正電流設定回路は、前記バイアス電流設定回路により設定されたバイアス電流の値に応じて、前記補正電流値を設定する回路であることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
4. 請求項２に記載の半導体レーザ駆動装置において、
   前記駆動電流をバイアス電流とスイッチング電流とで構成するとともに、
   前記バイアス電流を設定するバイアス電流設定回路と、前記スイッチング電流を設定するスイッチング電流設定回路とを具備し、
   前記補正電流設定回路は、前記スイッチング電流値に応じて、前記補正電流値を設定する回路であることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
5. 請求項２に記載の半導体レーザ駆動装置において、
   前記駆動電流をバイアス電流とスイッチング電流とで構成するとともに、
   前記バイアス電流の値を設定するバイアス電流設定回路と、前記スイッチング電流の値を設定するスイッチング電流設定回路とを具備し、
   前記補正電流設定回路は、前記バイアス電流の値と前記スイッチング電流の値それぞれに応じて、前記補正電流値を設定する回路であることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
6. 請求項５に記載の半導体レーザ駆動装置において、
   前記補正電流駆動設定回路は、前記バイアス電流の値と前記スイッチング電流の値それぞれに応じて、立ち上がり時の補正電流を設定する第１の補正電流設定回路と、立ち下がり時の補正電流を設定する第２の補正電流設定回路からなることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
7. 請求項３から６のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置において、
   前記バイアス電流は、半導体レーザがコヒーレントな光を出力するために必要な閾値電流未満となるように設定された電流であり、前記スイッチング電流は、前記バイアス電流と加算されることにより半導体レーザがコヒーレンスな光を出力するために必要な閾値電流を越えるように設定された電流であることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置を具備することを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１から７のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置あるいは請求項８に記載の光走査装置を具備することを特徴とする画像形成装置。

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