JP2012187811A - 半導体レーザ駆動装置、及びこれを含む画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低濃度における階調再現性に優れた半導体レーザ駆動装置、及びこれを含む画像形成装置を提供すること。
【解決手段】半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動装置であって、半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動装置であって、入力信号に応じて前記半導体レーザを発光させるための駆動電流を生成する駆動電流生成部と、前記駆動電流生成部が生成する前記駆動電流のオン期間の初期期間に、前記駆動電流を補助する駆動補助電流を生成する駆動補助電流生成部と、前記半導体レーザの出力特性から得られる積分光量と、当該積分光量の目標値との比である積分光量比を所定範囲内に収めるための前記駆動補助電流の印加時間又は電流量を表す駆動データを格納する格納部と、前記格納部に格納される前記駆動データに基づき、前記駆動補助電流生成部を駆動する駆動部とを含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体レーザ駆動装置、及びこれを含む画像形成装置に関する。

プロダクトプリンティング等に用いられる画像形成装置において、短い時間（例えば数ｎｓ（ナノ秒）以下）の光出力パルスにより濃度を表現しようとする場合、発光出力がビームスポットのピーク強度まで到達しないため、本来得られるべき光量よりレーザ光のエネルギー量が少なくなる。このため、画像の濃度は低くなり、画像の濃度を正しく表現できないという問題がある。

この問題を解決するため、光の立上り時に微分パルス状の駆動補助電流を重畳することにより低濃度領域の濃度を補正する静電潜像形成装置がある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上述の静電潜像形成装置では、微分パルスのピークを制御できないため、半導体レーザを破壊する可能性があり、また、その微分パルスを重畳する時間も微分波形に依存するため、初期のごく低濃度の領域は補正できても、その後の階調表現がリニアに増加しない可能性があるという問題点がある。

そこで、本発明は、低濃度における階調再現性に優れた半導体レーザ駆動装置、及びこれを含む画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の一観点の半導体レーザ駆動装置は、半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動装置であって、入力信号に応じて前記半導体レーザを発光させるための駆動電流を生成する駆動電流生成部と、前記駆動電流生成部が生成する前記駆動電流のオン期間の初期期間に、前記駆動電流を補助する駆動補助電流を生成する駆動補助電流生成部と、前記半導体レーザの出力特性から得られる積分光量と、当該積分光量の目標値との比である積分光量比を所定範囲内に収めるための前記駆動補助電流の印加時間又は電流量を表す駆動データを格納する格納部と、前記格納部に格納される前記駆動データに基づき、前記駆動補助電流生成部を駆動する駆動部とを含む。

また、前記駆動データが表す前記駆動補助電流の印加時間又は電流量は、前記半導体レーザの駆動に用いる配線の寄生容量に基づいて設定されてもよい。

また、当該半導体レーザ駆動装置によって駆動される前記半導体レーザの積分光量比に基づいて設定されてもよい。

また、前記積分光量比は、前記半導体レーザの一周期又は複数周期の点灯パターンに基づいて設定されてもよい。

また、前記駆動データは、複数の前記印加時間と単一の前記電流量とを関連付けたテーブル形式のデータであり、前記複数の印加時間を切り替える切替部をさらに含み、前記駆動部は、前記切替部によって切り替えられた印加時間に基づいて前記駆動補助電流生成部を駆動してもよい。

また、前記複数の印加時間は、前記半導体レーザの点灯時間に応じて複数の値を有するように構成されており、前記切替部は、前記点灯時間に応じて前記複数の印加時間を切り替えてもよい。

また、前記複数の印加時間は、前記半導体レーザの光量に応じて複数の値を有するように構成されており、前記切替部は、前記光量に応じて前記複数の印加時間を切り替えてもよい。

また、前記駆動データは、単一の前記印加時間と複数の前記電流量とを関連付けたテーブル形式のデータであり、前記複数の電流量を切り替える切替部をさらに含み、前記駆動部は、前記切替部によって切り替えられた電流量に基づいて前記駆動補助電流生成部を駆動してもよい。

また、前記複数の電流量は、前記半導体レーザの点灯時間に応じて複数の値を有するように構成されており、前記切替部は、前記点灯時間に応じて前記複数の電流量を切り替えてもよい。

また、前記複数の電流量は、前記半導体レーザの光量に応じて複数の値を有するように構成されており、前記切替部は、前記光量に応じて前記複数の電流量を切り替えてもよい。

また、前記半導体レーザは、ＬＤアレイ又はＶＣＳＥＬであってもよい。

本発明の実施の形態の一観点の画像形成装置は、前記半導体レーザと、前記いずれか記載の半導体レーザ駆動装置とを含む。

低濃度における階調再現性に優れた半導体レーザ駆動装置、及びこれを含む画像形成装置を提供できる。

実施の形態１の半導体レーザ駆動装置を含む画像形成装置を示す図である。 半導体レーザに矩形波の駆動電流を印加したときの出力光波形を示す図である。 例示的な駆動電流の波形を示す図である。 オーバーシュート電流を加えた駆動電流を半導体レーザに印加したときの出力の光波形を示す図である。 オーバーシュート電流による積分光量比の補正効果を示す図である。 実施の形態１におけるオーバーシュート電流による補正の有無の違いによる積分光量比の違いを示す図である。 実施の形態１の半導体レーザ駆動装置１００を示す図である。 表１に示す補正値を用いて半導体レーザで得られる積分光量比を示す特性図である。 実施の形態２の半導体レーザ駆動装置２００を示す図である。 補助電流量を１つに固定し、光量の範囲に応じて補助電流印加時間を変化させたときの積分光量比の測定結果を示す図である。 表２に示す補正値を用いて半導体レーザで得られる積分光量比を示す特性図である。 実施の形態２の半導体レーザ駆動装置２００で用いる補助電流量及び補助電流印加時間を表すデータを予め取得するための処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の半導体レーザ駆動装置、及びこれを含む画像形成装置を適用した実施の形態について説明する。画像形成装置としては、例えば、レーザプリンタ、デジタル複写機等が挙げられる。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の半導体レーザ駆動装置を含む画像形成装置を示す図である。

画像形成装置５００は、被射体５１０にレーザ５２０を照射するレーザ照射装置５３０を含む。

画像形成装置５００がレーザプリンタ又はデジタル複写機である場合は、被射体５１０は、例えば感光体ドラムである。

以下、レーザ照射装置５３０が含む半導体レーザ駆動装置について説明するが、実施の形態１の半導体レーザ駆動装置について説明する前に、半導体レーザの光波形の問題点等について説明する。

まず、本実施の形態における積分光量比について説明する。

点灯光量レベルＰで画素単位毎に点灯、消灯を繰り返す理想的なレーザを考える。

このときレーザの応答が入力信号のＨ／Ｌの切り替えの通りに点灯／消灯する場合には、１画素点灯、１画素消灯を繰り返す光波形が得られる。このときの光量信号を積分した場合、その積分光量は点灯光量レベルＰの半分であるＰ／２に相当する大きさとなる。

このため、Ｐ／２の光量で連続点灯したときの光量を理想積分光量とする。

積分光量比は、実際のレーザの出力光波形の点灯部分の積分光量の理想積分光量に対する割合を表す。

ただし、実際のレーザでは、発振遅延や波形鈍りの影響により、積分光量比は１より小さい値となり、これが画像の濃度低下や濃度ばらつき等の要因となる。

図２は、半導体レーザに矩形波の駆動電流を印加したときの出力光波形を示す図である。図２において、破線で示す光波形は理想の出力光波形を示し、実線は実際の出力光波形を示す。

ここで、半導体レーザの入力信号となる駆動電流の波形が矩形波であるのに対し、半導体レーザの出力光波形は立ち上がりが鈍り、さらに発振遅延が生じる。

図２に実線で示す光波形の理想積分光量（破線）に対する積分光量比は、０．７９程度であり、理想的な出力状態に比べて光量を補償しきれていない状態である。

図２に示すような光波形になる理由として、半導体レーザを駆動回路とともに基板上に実装した場合、半導体レーザと駆動回路の間の配線や半導体レーザのパッケージ内の配線の寄生容量、インダクタンス、及び抵抗成分等の光波形の応答特性に関係する要因（変動要因）が複数あることが考えられる。

特に、パッケージの大きい半導体レーザでは、配線長の増大による寄生容量の増大や、波長帯によっては抵抗成分が増大すること等、様々な光波形の応答特性の変動要因がある。

例えば、波長が７８０ｎｍ帯の赤外線の半導体レーザと比較して、波長が６５０ｎｍ帯の赤色の半導体レーザは、一般的に微分抵抗が大きいため、駆動回路や基板等に含まれる変動要因により、常に光波形の高速な応答特性が得られるわけではなく、光波形の鈍りが発生する場合がある。

また、赤外のレーザでもＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：垂直共振器面発光レーザ）等のような半導体レーザは、構造の違いにより、微分抵抗が数百Ω程度と、端面型レーザに比較して、非常に大きい微分抵抗を持っている。

このため、ＶＣＳＥＬの端子の寄生容量やＶＣＳＥＬを搭載している基板の寄生容量やドライバの端子の寄生容量等と、ＶＣＳＥＬの微分抵抗により、ＣＲの時定数が発生して、ＶＣＳＥＬ自体は高速に変調できる素子特性やカットオフ周波数Ｆｔを持っていても、基板に搭載すると期待通りの高速の応答波形が得られないという課題がある。

ここで、光源に対する電流の印加方式を変えることにより、光波形の立ち上がり鈍りと発振遅延の影響を低減する手法がある。

具体的には、駆動電流がＯＮとなるタイミングで初期の短い時間（１．０ｎｓ〜数ｎｓ程度）に初期ＯＮ電流（以下、オーバーシュート電流又は補助電流と称す）を駆動電流に加える（重畳する）。

ここで、オーバーシュート電流は、補助電流印加時間と補助電流量の２つのパラメータを有する場合を考える。

図３は、例示的な駆動電流の波形を示す図であり、（ａ）は補助電流印加時間と補助電流量による補正がない場合の駆動電流の波形を示し、（ｂ）は補助電流印加時間と補助電流量による補正がある場合の駆動電流の波形を示す。

図３（ａ）に示すように、補助電流印加時間と補助電流量による補正がない場合の駆動電流の波形は、単なるパルス状の波形であるが、図３（ｂ）に示すように、補助電流印加時間と補助電流量による補正がある場合の駆動電流の波形は、図３（ａ）と同様のパルスＡがＯＮになる初期の期間に、オーバーシュート電流Ｂが重畳されている。

図３（ｂ）において、時間ｔ１は補助電流印加時間であり、電流Ｉ１は補助電流量を示す。

図４は、オーバーシュート電流を加えた駆動電流（図３（ｂ）参照）を半導体レーザに印加したときの出力の光波形を示す図である。図４において、破線は理想の光波形を示し、実線は実際の光波形を示す。

図４に示すように、図２に示す光波形に比べて、光波形の立ち上がりの鈍りと発振遅延量が改善されていることが分かる。また、積分光量比は、図２に示す光波形の０．７９に対して、０．９５程度まで改善されており、オーバーシュート電流により光量を補償することができることが分かる。

図５は、オーバーシュート電流による積分光量比の補正効果を示す図である。

図５に示す積分光量比は、２パターンのＬＤ１の光量（１ｍＷ、６ｍＷ）とＬＤ１の点灯時間（１０ｎｓ，２０ｎｓ）の条件を組み合わせて、補助電流印加時間を１．０ｎｓ、１．５ｎｓ、２．０ｎｓ、２．５ｎｓの４パターンに設定し、補助電流量を０〜１５ｍＡの範囲で変化させることによって得られるものである。

図５（ａ）は光量が１ｍＷで点灯時間が１０ｎｓの場合の積分光量比を示し、図５（ｂ）は光量が６ｍＷで点灯時間が１０ｎｓの場合の積分光量比を示し、図５（ｃ）は光量が１ｍＷで点灯時間が２０ｎｓの場合の積分光量比を示し、図５（ｄ）は光量が６ｍＷで点灯時間が２０ｎｓの場合の積分光量比を示す。

ここで、補助電流量０とは、従来方式の矩形波電流（図３（ａ）参照）を半導体レーザに印加した場合の積分光量比を示す。

また、グレーに塗り潰して示す帯状の領域は、理想の積分光量比（１．００）の±５％の範囲（積分光量比が０．９５〜１．０５の範囲）を示す。

補助電流量を１ｍＡ、２ｍＡ・・・と徐々に増やしていくと、光波形の立ち上がり部の光量が増加して発振鈍りや発振遅延が改善されることにより、積分光量比が補助電流に比例して増大する。また、補助電流印加時間が長くなると補正量は増大することになる。

図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、光量が小さい場合（１ｍＷ）の光出力の方が、光量が大きい場合（６ｍＷ）の光り出力に比べて、積分光量比が小さくなっている。また、点灯時間が短いほど積分光量比が小さくなっている。オーバーシュート電流による補正効果については、矩形波電流量との比になるため、光量が小さいほど大きく、また点灯時間が短いほど大きくなる傾向がある。

ところで、近年の半導体レーザは、微分抵抗のばらつきが約３％未満と、個体差が少なくなっている。

ＭＦＰ（Multi-Function Peripheral：多機能周辺装置）やコピー機の中速機の書込み光学系に、上述のように微分抵抗のばらつきが少ない半導体レーザを用いたとき、機種毎に使用条件に応じて最適な補助電流量や補助電流印加時間を演算しなくても、予め設定した固定の補助電流で、各機種で使用する光量及び点灯時間の範囲内で、積分光量を精度良く補償することが可能である。

すなわち、実施の形態１では、補助電流量や補助電流印加時間を１つの固定値に設定することで、例えば、半導体レーザの発光量や目標の発光量等を用いて、機器の使用状態に応じて最適な補助電流量や補助電流印加時間を演算しながら機器を動作させる必要がなくなり、複雑な処理機構や検出機構が不要になる。

従って、回路がシンプルになり、かつ、調整時間が不必要になり、コストダウンを図れるとともに、起動時間や待ち時間を低減できる。

以下、実施の形態１の半導体レーザ駆動装置について説明する。

図６は、実施の形態１におけるオーバーシュート電流による補正の有無の違いによる積分光量比の違いを示す図である。

図６に示す特性のうち、補正有りの積分光量比の特性は、補助電流量を３ｍＡ、補助電流印加時間を１．５ｎｓに固定することによって得た特性である。

図６において、横軸は設定光量（ｍＷ）、縦軸は積分光量比を示す。グレーに塗り潰して示す帯状の領域は、理想の積分光量比（１．００）の±５％の範囲（積分光量比が０．９５〜１．０５の範囲）を示す。

実施の形態１は、理想積分光量比が１．００に近いほど、本来求めるべき光エネルギーが得られるとの考えに基づいており、目標仕様を理想積分光量比が１．００の±５％に設定している。

図６（ａ）は、ＬＤ１の点灯時間１０ｎｓ、（ｂ）はＬＤ１の点灯時間２０ｎｓのときの積分光量比の特性を示す図である。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、補正無しの場合は、特に光量が低い領域において、光量を増やすと積分光量比は増える傾向にある。光量が低いほど、また点灯時間が短いほどその傾向が顕著に出る。特に、光量１ｍＷ、点灯時間１０ｎｓの時の積分光量比は０．７９であり、とても小さい。

一方、補正有りの場合の積分光量比は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、すべての場合において理想積分量比１．００の±５％以下に収まっている。光量が低い１ｍＷ時の積分光量比も１．０１となり、±５％以内に入る良好な値が得られている。

画像の濃度変動として、積分光量比の変化量が理想積分量比１．００の±５％以内であれば、出力画像ムラとしては認識しにくい。

図６に示す結果から、補助電流量を３ｍＡ、補助電流印加時間を１．５ｎｓに設定し、積分光量比が±５％以内に収められるので、点灯時間及び光量に応じて補正量（補助電流量、補助電流印加時間）を変える必要がなく、予め固定した設定値を用いることで良好な積分光量比が得られることが分かる。

このようにすることにより、最適な補助電流量や補助電流印加時間を機器の使用状態に応じて演算等するための複雑な機構を備える必要はなくなり、回路をシンプルにすることができ、調整時間を短縮することができる。

なお、補助電流量と補助電流印加時間を表すデータは、半導体レーザ駆動装置１００によって駆動されるＬＤ１の積分光量比に基づいて設定されてもよい。この場合は、機種毎に補助電流量と補助電流印加時間を設定できるため、より精度よく補助電流量と補助電流印加時間を設定することができる。

また、積分光量比は、ＬＤ１の一周期又は複数周期の点灯パターンに基づいて設定されてもよい。例えば、２ドットラインの画像パターンを基準とすれば、より安定した画像形成が可能となる。

次に、図７を用いて実施の形態１の半導体レーザ駆動装置１００について説明する。

図７は、実施の形態１の半導体レーザ駆動装置１００を示す図である。

図７は、実施の形態の半導体レーザ駆動装置の構成を示す図である。

本実施の形態の半導体レーザ駆動装置１００は、変調信号、閾値ＯＮ信号、及び初期ＯＮ変調信号がスイッチを介してＬＤの駆動電流とする構成を示している。

本実施の形態の半導体レーザ駆動装置１００は、ＰＤ２、閾値電流源１１、バイアス電流源１２、変調電流源１３、初期ＯＮ変調電流源１４、コンパレータ１５、抵抗器１６、信号生成部２０、スイッチ２１〜２３、メモリ３０、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）３１、及び初期ＯＮ変調信号生成部３２を含む。

なお、抵抗器１６及びメモリ３０を除いた閾値電流源１１、バイアス電流源１２、変調電流源１３、初期ＯＮ変調電流源１４、コンパレータ１５、信号生成部２０、スイッチ２１〜２３、ＤＡＣ３１、及び初期ＯＮ変調信号生成部３２については、例えば、ＡＳＩＣで構成することができる。

また、ここでは、半導体レーザ駆動装置１００に、半導体レーザを加えたものを半導体レーザ装置と称す。

図７には、半導体レーザとしてＬＤ１（光源）を１つのみ示すが、本実施の形態における半導体レーザは、ＶＣＳＥＬやＬＤアレイのように複数の光源を有するものであってもよい。

半導体レーザ装置としては、一又は複数のＬＤ１、ＰＤ２、閾値電流源１１、バイアス電流源１２、変調電流源１３、初期ＯＮ変調電流源１４、コンパレータ１５、抵抗器１６、信号生成部２０、スイッチ２１〜２３、メモリ３０、ＤＡＣ３１、及び初期ＯＮ変調信号生成部３２を含むことになる。

ＬＤ１が複数ある場合は、ＰＤ２、閾値電流源１１、バイアス電流源１２、変調電流源１３、初期ＯＮ変調電流源１４、コンパレータ１５、抵抗器１６、スイッチ２１〜２３、ＤＡＣ３１、及び初期ＯＮ変調信号生成部３２は、各ＬＤ１に対して１つずつ設けられる構成になる。なお、信号生成部２０は、複数のＬＤ１で共通となる。

また、ＬＤ１が複数ある場合は、メモリ３０は、各ＬＤ１に対して共通であっても、各ＬＤ１に対して１つずつ設けられていてもよい。各ＬＤ１に対して１つずつメモリ３０を設ける場合は、各メモリ３０に格納するデータは、それぞれ、各ＬＤ１に対して最適化した個別のデータであってもよい。

また、ＰＤ２は、複数のＬＤ１で共通であっても、各ＬＤ１に対して１つずつ設けられていても、どちらでもよく、半導体レーザ又は半導体レーザ装置の構成に合わせて、半導体レーザ駆動装置を構成することができる。

閾値電流源１１は、閾値電流を流す電流源であり、バイアス電流源１２は、バイアスレベルの電流を流す電流源である。

また、変調電流源１３は、入力信号としての変調信号に応じてＬＤ１を発光させるための駆動電流としての変調電流を生成する駆動電流生成部である。

初期ＯＮ変調電流源１４は、変調電流源１３が生成する変調電流（駆動電流）のオン期間の初期期間に、変調電流（駆動電流）を補助する駆動補助電流としてのオーバーシュート電流を生成する駆動補助電流生成部である。

ここで、発光指令信号とは、画像データとクロック信号とに基づき、ＬＤ１を発光させるための信号として、図３に示す信号生成部２０よりも前段にある別の主制御ＩＣ（図示せず）によって生成される信号である。

コンパレータ１５は、抵抗器１６の電圧値を基準値（発光制御電圧）と比較し、閾値電流源１１の閾値電流を制御する。

スイッチ２１〜２３は、それぞれ、ＬＤ１と閾値電流源１１、変調電流源１３、及び初期ＯＮ変調電流源１４との間に配設されており、例えば、トランジスタで構成される。スイッチ２１、２２は、信号生成部２０によってオン／オフの制御が行われ、スイッチ２３は、初期ＯＮ変調信号生成部３２によってオン／オフの切り替えが行われる。

信号生成部２０は、主制御ＩＣから入力される発光指令信号に基づき、変調信号と閾値ＯＮ信号とを生成する。

メモリ３０は、オーバーシュート電流の生成のために用いる予め設定した固定の補助電流量と補助電流印加時間を表すデータを格納するためのメモリである。

ＤＡＣ３１は、メモリ３０と初期ＯＮ変調電流源１４との間に接続されており、オーバーシュート電流を生成する際に、メモリ３０に格納された補助電流量を表すデータをアナログ変換して初期ＯＮ変調電流源１４に出力する。

初期ＯＮ変調信号生成部３２は、メモリ３０とスイッチ２３との間に接続されており、メモリ３０に格納された補助電流印加時間を表すデータに基づき、スイッチ２３のオン／オフの切り替えを行う。

初期ＯＮ変調信号生成部３２は、例えば、シーケンサで構成されており、補助電流印加時間を表すデータがＨレベルであればスイッチ２３をオンにし、補助電流印加時間を表すデータがＬレベルであればスイッチ２３をオフにする。

ここで、ＤＡＣ３１と初期ＯＮ変調信号生成部３２は、駆動補助電流生成部としての初期ＯＮ変調電流源１４を駆動する駆動部の一例である。

このような実施の形態の半導体レーザ駆動装置１００は、信号生成部２０でスイッチ２１、２２のオン／オフを制御することにより、閾値電流、変調電流の制御を行う際に、メモリ３０に格納されたデータのうちの補助電流量を表すデータがＤＡＣ３１でアナログ信号に変換されて初期ＯＮ変調電流源１４に供給されるとともに、補助電流印加時間を表すデータに基づいて初期ＯＮ変調信号生成部３２がスイッチ２３のオン／オフを切り替える。

これにより、固定の補助電流量と固定の補助電流印加時間のオーバーシュート電流が初期ＯＮ変調電流源１４から出力され、閾値電流源１１、バイアス電流源１２、変調電流源１３からそれぞれ出力される閾値電流、バイアスレベルの電流、変調電流に重畳され、ＬＤ１が点灯する。

すなわち、実施の形態１の半導体レーザ駆動装置１００におけるオーバーシュート電流は、ＰＤ２で検出されるＬＤ１の光量を表す信号を用いずに生成される。

以上、実施の形態１によれば、固定の補助電流量と固定の補助電流印加時間のオーバーシュート電流を駆動電流に加える補正を行うことにより、点灯時間及び光量に応じて補正量（補助電流量、補助電流印加時間）を変える必要がなく、回路をシンプルにすることができる。

また、予め固定した設定値を用いることで良好な積分光量比が得られるので、パルス細りや波形鈍りを改善するとともに、低濃度における階調再現性に優れた高速・高精度の描画を行うことができる。

また、予め固定した設定値を用いることで良好な積分光量比が得られるので、使用状況に応じて補助電流量や補助電流印加時間を最適に演算等するための処理等は不要になり、調整時間を短縮することができる。

また、オーバーシュート機能により、画像を形成する場合に一番必要となる積分光量を適正化及び安定化する構成を実現することができる。

なお、図７に示す半導体レーザ駆動装置１００のうち、ＬＤ１、抵抗器１６、及びメモリ３０を除いた部分は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）で構成してもよい。

＜実施の形態２＞
実施の形態２の半導体レーザ駆動装置２００は、補助電流印加時間は固定であるが、光量に応じて補助電流量の設定値を変える点が実施の形態１の半導体レーザ駆動装置１００と異なる。

表１は、補助電流印加時間が２．０ｎｓの場合に積分光量比が理想値（１．００）の±５％に収まる補助電流量、補助電流印加時間、光量、及び点灯時間の組み合わせを抽出したデータを示す。

表１のデータは、補助電流印加時間を２．０ｎｓに固定し、補助電流量と光量を変化させて、様々な組み合わせの補助電流量と光量においての積分光量比を求め、その中から理想値（１．００）の±５％に収まる補助電流量、補助電流印加時間、及び光量の組み合わせを抽出することによって得られるデータである。

表１に示すように、光量が１ｍＷ〜６ｍＷの範囲では、補助電流量を２ｍＡに設定する。また、光量が６ｍＷ〜１５ｍＷの範囲では、補助電流量を５ｍＡに設定する。すなわち、光量６ｍＷを境に、補助電流量を切り替えることにより、補助電流印加時間を２．０ｎｓに固定した条件で、積分光量比を理想値（１．００）の±５％に収めることができる。

図８は、表１に示した補正値（補助電流量、補助電流印加時間）を用いて半導体レーザで得られる積分光量比を示す特性図である。

図８（ａ）は、ＬＤ１の点灯時間１０ｎｓ、図８（ｂ）はＬＤ１の点灯時間２０ｎｓの場合の特性を示す。横軸は設定光量、縦軸は積分光量比である。また、グレーに塗り潰して示す帯状の領域は、理想の積分光量比（１．００）の±３％の範囲（積分光量比が０．９７〜１．０３の範囲）を示す。

図８（ａ）、（ｂ）ともに、６ｍＷで補助電流量を切り替えることで、理想の積分光量比（１．００）の±３％以内のばらつきに抑えることができている。

図９は、実施の形態２の半導体レーザ駆動装置２００を示す図である。

実施の形態２の半導体レーザ駆動装置２００は、ＰＤ２、閾値電流源１１、バイアス電流源１２、変調電流源１３、初期ＯＮ変調電流源１４、コンパレータ１５、抵抗器１６、ＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）２０、スイッチ２１〜２３、メモリ３０、ＤＡＣ３１、初期ＯＮ変調信号生成部３２、及びマイコン３３を含む。

すなわち、実施の形態２の半導体レーザ駆動装置２００は、実施の形態１の半導体レーザ駆動装置１００にマイコン３３を付加した構成を有する。

マイコン３３は、主制御ＩＣから入力される発光指令信号に基づき、光量に応じて、補助電流量を切り替える。発光指令信号には、光量を制御する信号が含まれている。

表１に示すデータとして、２パターンの補助電流量と、１パターンの補助電流印加時間のデータをメモリ３０に格納しておき、マイコン３３が発光指令信号に応じて光量６ｍＷを境に補助電流量のデータを切り替え、メモリ３３からＤＡＣ３１と初期ＯＮ変調信号生成部３２がデータを読み出すことにより、初期ＯＮ変調電流源１４からオーバーシュート電流が出力される。

なお、図９に示す半導体レーザ駆動装置２００のうち、ＬＤ１、抵抗器１６、メモリ３０、及びマイコン３３を除いた部分は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）で構成してもよい。この場合に、マイコン３３を半導体レーザ駆動装置２００のＩＣに含ませてもよい。

図１０は、補助電流量を１つに固定し、ＬＤ１の光量の範囲に応じて補助電流印加時間を変化させたときの積分光量比の測定結果を示す図である。

図１０に示す積分光量比の測定結果から補助電流量を１つに固定し、光量に応じて所望の積分光量比が得られるように、補助電流印加時間の設定値を決定する。

例えば、補助電流量を５ｍＡに固定した場合、光量１ｍＷ〜６ｍＷの範囲では補助電流印加時間１．０ｎｓ、６ｍＷ〜１５ｍＷの範囲では補助電流印加時間２．０ｎｓに設定すればよい。

表２は、上述のようにして得られる補助電流量、補助電流印加時間、光量、及び点灯時間の関係を示す。

図１１は、表２に示した補正値（補助電流量、補助電流印加時間）を用いて半導体レーザで得られる積分光量比を示す特性図である。

図１１（ａ）はＬＤ１の点灯時間１０ｎｓ、図１１（ｂ）はＬＤ１の点灯時間２０ｎｓのときの特性である。図１１（ａ）、（ｂ）ともに６ｍＷで補助電流印加時間を切り替えることで積分光量比を±３％以内のばらつきに抑えることができている。

このため、点灯時間に応じて補助電流量及び補助電流印加時間の両方を変化させたときも同様に考えることができる。

なお、図８、表１、図１０、表２では、複数の補助電流量又は補助電流印加時間を有しており、光量に応じて補助電流量又は補助電流印加時間を切り替える形態について説明したが、上述のような補助電流量及び／又は補助電流印加時間を切り替える制御は、ＬＤ１を駆動するためのクロック信号に応じて行ってもよい。

この場合に、切り替えるための補助電流量又は補助電流印加時間の値は、ＬＤ１の点灯時間に応じて複数の値を有するように構成されていてもよい。なお、ＬＤ１の点灯時間は、例えば、ＬＤ１の点灯を制御するためのクロック（画素クロック）の１周期又は複数周期の時間である。

次に、図１２を用いて、実施の形態２の半導体レーザ駆動装置２００で用いる補助電流量及び補助電流印加時間を表すデータを予め取得するための手順について説明する。

図１２は、実施の形態２の半導体レーザ駆動装置２００で用いる補助電流量及び補助電流印加時間を表すデータを予め取得するための処理を示すフローチャートである。この処理は、図１２に示すフローチャートを実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータに実行させることによって実行される。

まず、光量を設定する（ステップＳ１）。これにより、発光指令信号の信号レベルが決定される。

次に、点灯時間を設定する（ステップＳ２）。これにより、ＬＤ１の点灯時間が決定される。

次に、補助電流量及び補助電流印加時間を設定する（ステップＳ３）。これにより、オーバーシュート電流による補正量が決定される。

次に、積分光量を測定する（ステップＳ４）。積分光量比の算出に必要なデータを得るためである。

次に、測定結果をメモリに一時的に保存する（ステップＳ５）。このメモリは図１２に示す処理を実行するコンピュータのメモリである。

次に、すべての補助電流量と補助電流印加時間に設定して測定が終了したか否かを判定する（ステップＳ６）。判定結果がＹＥＳであればフローをステップＳ７に進行させるが、判定結果がＮＯであればフローをステップＳ３にリターンする。

次に、すべての点灯時間に設定して測定が終了したか否かを判定する（ステップＳ７）。判定結果がＹＥＳであればフローをステップＳ８に進行させるが、判定結果がＮＯであればフローをステップＳ２にリターンする。

次に、すべての光量の設定が終了したか否かを判定する（ステップＳ８）。判定結果がＹＥＳであればフローをステップＳ９に進行させるが、判定結果がＮＯであればフローをステップＳ１にリターンする。

次に、メモリに保存したデータから固定値で用いることのできる補助電流量と補助電流印加時間の組み合わせを決定する（ステップＳ１０）。

以上により、表１、表２に示すようなデータを作成することができる。なお、図１２に示す処理は、実施の形態１の半導体レーザ駆動装置１００の固定の補助電流量と補助電流印加時間を表すデータを作成するために用いることもできる。

以上、実施の形態２によれば、表１及び表２に示すように補助電流量と補助電流印加時間のうちのいずれか一方を可変にしてオーバーシュート電流を駆動電流に加える補正を行う。従って、点灯時間及び光量に応じて補助電流量又は補助電流印加時間の一方だけを変えるだけで済むため、回路をシンプルにすることができる。

また、良好な積分光量比が得られる補助電流量と補助電流印加時間を用いるので、パルス細りや波形鈍りを改善するとともに、低濃度における階調再現性に優れた高速・高精度の描画を行うことができる。

また、補助電流量と補助電流印加時間のうちのいずれか一方を可変にするだけなので、複雑な処理等は不要であり、調整時間を短縮することができる。

また、オーバーシュート機能により、画像を形成する場合に一番必要となる積分光量を適正化及び安定化する構成を実現することができる。

実施の形態２によれば、実施の形態１に比べて設定値が１つ増えるため回路が多少複雑化するが、それでも複雑な処理等は不要である。実施の形態２によれば、実施の形態１１よりも積分光量比を理想値に近づけることができる。

以上、本発明の例示的な実施の形態の半導体レーザ駆動装置、及びこれを含む画像形成装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１ ＬＤ
２ ＰＤ
１１ 閾値電流源
１２ バイアス電流源
１３ 変調電流源
１４ 初期ＯＮ変調電流源
１５ コンパレータ
１６ 抵抗器
２０ 信号生成部
２１〜２３ スイッチ
３０ メモリ
３１ ＤＡＣ
３２ 初期ＯＮ変調信号生成部
３３ マイコン
１００、２００ 半導体レーザ駆動装置

特開平５−３２８０７１号公報

Claims (12)

1. 半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動装置であって、
   入力信号に応じて前記半導体レーザを発光させるための駆動電流を生成する駆動電流生成部と、
   前記駆動電流生成部が生成する前記駆動電流のオン期間の初期期間に、前記駆動電流を補助する駆動補助電流を生成する駆動補助電流生成部と、
   前記半導体レーザの出力特性から得られる積分光量と、当該積分光量の目標値との比である積分光量比を所定範囲内に収めるための前記駆動補助電流の印加時間又は電流量を表す駆動データを格納する格納部と、
   前記格納部に格納される前記駆動データに基づき、前記駆動補助電流生成部を駆動する駆動部と
   を含む、半導体レーザ駆動装置。
2. 前記駆動データが表す前記駆動補助電流の印加時間又は電流量は、前記半導体レーザの駆動に用いる配線の寄生容量に基づいて設定される、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置。
3. 前記駆動データが表す前記駆動補助電流の印加時間又は電流量は、当該半導体レーザ駆動装置によって駆動される前記半導体レーザの積分光量比に基づいて設定される、請求項１又は２記載の半導体レーザ駆動装置。
4. 前記積分光量比は、前記半導体レーザの一周期又は複数周期の点灯パターンに基づいて設定される、請求項１乃至３のいずれか一項記載の半導体レーザ駆動装置。
5. 前記駆動データは、複数の前記印加時間と単一の前記電流量とを関連付けたテーブル形式のデータであり、
   前記複数の印加時間を切り替える切替部をさらに含み、
   前記駆動部は、前記切替部によって切り替えられた印加時間に基づいて前記駆動補助電流生成部を駆動する、請求項１乃至４のいずれか一項記載の半導体レーザ駆動装置。
6. 前記複数の印加時間は、前記半導体レーザの点灯時間に応じて複数の値を有するように構成されており、
   前記切替部は、前記点灯時間に応じて前記複数の印加時間を切り替える、請求項５記載の半導体レーザ駆動装置。
7. 前記複数の印加時間は、前記半導体レーザの光量に応じて複数の値を有するように構成されており、
   前記切替部は、前記光量に応じて前記複数の印加時間を切り替える、請求項５記載の半導体レーザ駆動装置。
8. 前記駆動データは、単一の前記印加時間と複数の前記電流量とを関連付けたテーブル形式のデータであり、
   前記複数の電流量を切り替える切替部をさらに含み、
   前記駆動部は、前記切替部によって切り替えられた電流量に基づいて前記駆動補助電流生成部を駆動する、請求項１乃至４のいずれか一項記載の半導体レーザ駆動装置。
9. 前記複数の電流量は、前記半導体レーザの点灯時間に応じて複数の値を有するように構成されており、
   前記切替部は、前記点灯時間に応じて前記複数の電流量を切り替える、請求項８記載の半導体レーザ駆動装置。
10. 前記複数の電流量は、前記半導体レーザの光量に応じて複数の値を有するように構成されており、
    前記切替部は、前記光量に応じて前記複数の電流量を切り替える、請求項８記載の半導体レーザ駆動装置。
11. 前記半導体レーザは、ＬＤアレイ又はＶＣＳＥＬである、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体レーザ駆動装置。
12. 前記半導体レーザと、
    請求項１乃至１１のいずれか一項記載の半導体レーザ駆動装置と
    を含む、画像形成装置。

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