JP5428642B2 - 半導体レーザ駆動装置、及び半導体レーザ駆動装置を用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体レーザ駆動装置、及び該半導体レーザ駆動装置を用いた画像形成装置に関する。

半導体レーザ（以下、ＬＤと称する。）は他の半導体部品と比較して寿命が短いため、ＬＤの発光制御において、経時劣化を検出してアラームを発し、よってＬＤに故障が生じる前に交換することが一般的に行われている。

また、ＬＤの劣化を経時的に確認するために、ＬＤに流れる電流を常時モニタする、という方法が採られることもある。例えば、半導体レーザ駆動装置組み立てライン等において、各工程で電流モニタを実施すると、ＬＤ劣化の不良が発生した場合にどの工程で発生したのかが即座に明らかになる。これにより、ＬＤ劣化の不良の発生を早期に解決できる。

ＬＤ劣化検出の従来技術として、例えば、特許文献１の画像形成装置のように、ＬＤと直列に抵抗器Ｒを接続して電流／電圧変換された電圧を監視する構成が挙げられる。また、特許文献２の光送信器では、ＬＤ電流をカレントミラー回路によって生成するのであるが、カレントミラー入力側において抵抗若しくはトランジスタを挿入し、挿入した素子間に流れた電流によりサージ電流を抑制している。更に、特許文献３の画像形成装置でも同様に、ＬＤ接続端子に劣化検出回路を挿入して劣化検出を行っている。

しかしながら、特許文献１の画像形成装置のように、ＬＤと直列に抵抗器Ｒを挿入すると、ＬＤへの出力電流ラインに抵抗負荷及び寄生容量成分等が付き、このことは高速で動作させるＬＤ駆動装置には不利となる。特許文献２の光送信器もカレントミラー入力側に抵抗負荷及び寄生容量成分等が付く。特許文献３の画像形成装置においても、同様にＬＤ出力ラインに負荷を挿入することになる。

また、特許文献１乃至３に共通して、駆動装置のメイン回路に負荷が挿入されるため、負荷の値を容易には操作することができない。例えば、負荷が半導体回路として組み込まれた場合、抵抗のバラつきや素子のバラつき等を踏まえると、そのままでは電流モニタ／検出精度は低くなる。検出精度を高めるためには、制御コントローラ等で電気的で複雑な微調整が必要となり手間がかかることが多い。

本発明は、このような状況に鑑みて為されたものであり、ＬＤ出力メイン回路への負荷の挿入を極力抑え、且つ、複雑な外部微調整を必要としない電流モニタ及び過電流検出を行うことのできる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、その半導体レーザ駆動装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するために為されたものである。本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、駆動電流により半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動装置であって、
前記駆動電流の１／αの駆動モニタ電流を出力する駆動電流モニタ端子と、
前記駆動電流モニタ端子に接続され前記駆動モニタ電流を電流／電圧変換する抵抗と、
前記駆動電流モニタ端子が基準電圧に達したことを検出する検出手段と、
前記駆動電流モニタ端子に前記電流電圧変換用抵抗が接続されていないことを検知する抵抗未接続検知手段と
を備え、
前記抵抗未接続検知手段が、前記駆動電流モニタ端子に前記電流電圧変換用抵抗が接続されていないことを検知すると、前記検出手段により前記駆動電流モニタ端子が基準電圧に達しても検出結果が外部へ報知されない。

前記抵抗未接続検知手段が、前記駆動電流モニタ端子に前記電流電圧変換用抵抗が接続されていないことを検知すると、前記抵抗未接続検知手段は、スタンバイ状態に成ってもよい。

更に、前記検出手段においてモニタ端子が基準電圧に達したことを検出した際に、直ちに半導体レーザ駆動を停止若しくは減少させる停止手段を備えてもよい。

更に、前記検出手段の結果を外部に報知する報知手段を備えてもよい。

前記検出手段の基準電圧が外部から設定されてもよい。

本発明に係る画像形成装置は、以上のような半導体レーザ駆動装置を用いる画像形成装置である。

本発明を利用することにより、ＬＤ出力メイン回路への負荷の挿入を極力抑え、且つ、複雑な外部微調整を必要としない電流モニタ及び過電流検出を行うことのできる半導体レーザ駆動装置を構築することができる。更に、その半導体レーザ駆動装置を用いた画像形成装置を構築することができる。

本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置の概略のブロック図（一部回路図）である。 本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置の概略のブロック図（一部回路図）である。 本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置の概略のブロック図（一部回路図）である。 本発明の第４の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置の概略のブロック図（一部回路図）である。 本発明の第５の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置の概略のブロック図（一部回路図）である。 本発明の第６の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置の概略のブロック図（一部回路図）である。

以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ａの概略のブロック図（一部回路図）である。

図１に示す半導体レーザ駆動装置２ａは、駆動電流を、スイッチ素子Ｍ１、Ｍ２により構成されるカレントミラー回路により電流増幅して、負荷（ＬＤ）４に流し込む出力駆動電流としている。また、駆動モニタ電流も、同様にして、スイッチ素子Ｍ１、Ｍ３により構成されるカレントミラー回路から出力されるが、駆動モニタ電流の電流量は、出力駆動電流の１／αとされている。ここで、αが小さければ小さい程、スイッチ素子Ｍ１、Ｍ２により構成されるカレントミラー回路における負荷（ＬＤ）４の装置全体に対する影響が小さくなり、メイン駆動電流出力によるＬＤ４のスピード劣化は鈍化し得る。

駆動モニタ電流がモニタ端子８から出力され、モニタ端子８に抵抗１０が接続されることにより、駆動モニタ電流は電圧変換される。このモニタ端子の電圧を画像制御コントローラ回路１６等でモニタして駆動電流の経時変化を観測することにより、負荷（ＬＤ）４が劣化したことがリアルタイム或いは断続的に確認され得ることになる。

また、モニタ端子８には、過電流検出手段１２として電圧比較回路１４が接続されている。過電流検出手段１２は、電圧比較回路１４において、変換後の駆動モニタ電圧と基準電圧とを比較し、その比較結果を出力する。即ち、過電流検出手段１２は、変換後の駆動モニタ電圧が基準電圧を超えた場合、過電流が生じたと見なして“エラー値”（ここでは、Ｈｉｇｈ値）を出力する。

従って、外部の抵抗１０の抵抗値を、半導体レーザ駆動装置２ａ毎に最適値に設定すれば、過電流検出レベルが簡易に設定され得ることになる。

図１に示す半導体レーザ駆動装置２ａのように、出力駆動電流の１／α（α≧１）のモニタ電流を、出力駆動電流とは別系統でモニタ端子８に出力することで、駆動出力メイン回路への負荷（ＬＤ）４の影響を極力抑えることができる。さらに、前記モニタ端子８に外部の抵抗１０を接続することで電流／電圧変換が可能となり、これにより精度の良い駆動電流モニタ電圧を得ることができる。

更に、前記モニタ端子８の電圧が所定のレベルを超えたことを検出する検出手段１２を設けることにより、半導体レーザ駆動装置２ａは過電流を検出できる。ここで、抵抗１０の抵抗値を直接設定すれば、抵抗値により個別に駆動電流モニタ電圧の範囲を設定することができ、更に過電流検出レベルを設定することができる。

［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｂの概略のブロック図（一部回路図）である。第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｂは、第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ａと略同様のものである。従って、同一部位には同一符号を付して説明を省略し、両者の差異を中心に説明する。

図２に示す第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｂでは、第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ａ（図１参照）に加えて、過電流検出手段１２の検出結果を外部に報知する外部報知端子８が設けられている。

外部報知端子８に過電流の検出が報知され、更に画像制御コントローラ１６等に伝えられることで、負荷（ＬＤ）４の駆動に必要以上の電流が流れていることが直ちに検知されることになり、画像制御コントローラ１６は負荷駆動制御停止命令の発信等何らかの対処を取ることが可能となる。

［第３の実施形態］
図３は、本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｃの概略のブロック図（一部回路図）である。第３の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｃは、第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｂと略同様のものである。従って、同一部位には同一符号を付して説明を省略し、両者の差異を中心に説明する。

図３に示す第３の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｃでは、第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｂ（図２参照）に加えて、過電流検出手段１２が過電流を検出すると負荷（ＬＤ）４駆動を停止させる停止手段２０が駆動装置内部に設けられている。図３に示すように、停止手段２０は、過電流検出手段１２が“Ｈｉｇｈ”を出力するときにスイッチオフとなるように動作する。

第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｂ（図２参照）では、外部報知端子８に過電流の検出が報知されると、負荷駆動制御停止等の対処が為されることが可能となるが、それに加えて第３の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｃでは、瞬間的に過電流が流れた場合に、負荷（ＬＤ）４の劣化を防止することが可能となる。

つまり、第３の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｃは、モニタ端子８の電圧があるレベルを超えたことを検出すると直ちに、出力駆動電流を停止或いは減少させることで、負荷の劣化を防ぐことを可能とする。

［第４の実施形態］
図４は、本発明の第４の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｄの概略のブロック図（一部回路図）である。第４の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｄは、第３の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｃと略同様のものである。従って、同一部位には同一符号を付して説明を省略し、両者の差異を中心に説明する。

図４に示す第４の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｄでは、第３の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｃ（図３参照）に加えて、モニタ端子８に対して抵抗未接続検出回路が設けられる。ここで、抵抗未接続検出回路は通常、プルアップ（Ｐｕｌｌ−Ｕｐ）検出手段２２である。つまり、（モニタ端子８に抵抗１０が接続されない状態である）モニタ端子８が使用されない状態（場合）では、当該プルアップ検出手段２２がオープン（Ｏｐｅｎ）、若しくは、プルアップ（Ｐｕｌｌ−Ｕｐ）を示すようにし、このとき過電流検出手段１４が過電流を検出しても検出結果が無効化されるようにする。

なお、図４に示すように、プルアップ検出手段２２は、モニタ端子８が使用されないプルアップ（Ｐｕｌｌ−Ｕｐ）時には“Ｌｏｗ”を示し、モニタ端子８が使用される通常時には“Ｈｉｇｈ”を示すものとされている。従って、過電流検出手段１２の近傍に設けられるＡＮＤ回路２４により、プルアップ検出手段２２が“Ｈｉｇｈ”を出力し且つ過電流検出手段１２が“Ｈｉｇｈ”を出力するときに、過電流の検出が、外部報知端子８に報知され同時に画像制御コントローラ１６に伝えられ、更に、負荷（ＬＤ）４駆動を停止させる停止手段２０が動作する。

第４の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｄでは、モニタ端子８が使用されないときには過電流検出手段１２は正常値を出力する。このことにより、過電流検出手段１２による誤検出に基づく（装置の）誤動作を防止する。

［第５の実施形態］
図５は、本発明の第５の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｅの概略のブロック図（一部回路図）である。第５の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｅは、第４の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｄと略同様のものである。従って、同一部位には同一符号を付して説明を省略し、両者の差異を中心に説明する。

図５に示す第５の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｅでは、第４の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｄ（図４参照）に加えて、プルアップ検出手段２２の出力する“モニタ端子８に抵抗１０が未接続状態であるか否かを示す信号”が、過電流検出手段１２に通知される経路が設けられる。

過電流検出手段１２は、プルアップ検出手段２２から“モニタ端子８に抵抗１０が未接続状態であることを示す信号”を受けているときは、スタンバイ状態（即ち、低消費電力状態）に成る。このことにより、装置全体での消費電力が抑えられる。

つまり、第５の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｅは、抵抗１０未接続であることを検出すると過電流検出手段１２を停止させることで抵抗未接続時に誤検出を防止すると共に、装置の消費電流を抑えることを可能とする。

［第６の実施形態］
図６は、本発明の第６の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｆの概略のブロック図（一部回路図）である。第６の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｆは、第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｂ（図２参照）と略同様のものである。従って、同一部位には同一符号を付して説明を省略し、両者の差異を中心に説明する。

図６に示す第６の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｆでは、第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｂ（図２参照）に加えて、基準電圧設定用端子２６が設けられる。過電流検出手段１２における基準電圧は、基準電圧設定端子２６を介して外部から設定されることになる。図６に示すように、画像制御コントローラ１６が、基準電圧設定端子２６を介して基準電圧を設定するような構成であってもよい。

本発明の第６の実施形態に係る半導体レーザ駆動装置２ｆでは、基準電圧を外部からコントロールすることで、過電流検出精度をより向上させることができる。

［その他の実施形態］
画像形成装置において以上の半導体レーザ駆動装置を用いることにより、画像形成装置は、ＬＤ出力メイン回路への負荷の挿入を極力抑え、且つ、複雑な外部微調整を必要としない電流モニタ及び過電流検出を行うことができる。

２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ・・・半導体レーザ駆動装置、４・・・負荷（ＬＤ）、８・・・モニタ端子、１０・・・モニタ電流／電圧変換用抵抗、１２・・・過電流検出手段、１４・・・電圧比較回路、１６・・・画像制御コントローラ、１８・・・外部報知端子、２０・・・停止手段、２２・・・プルアップ検出手段、２４・・・ＡＮＤ回路、２６・・・基準電圧設定端子。

特開２０００−２８０５２２公報 特開平９−２８９４９３号公報 特開平８−２９５０４８号公報

Claims (6)

1. 駆動電流により半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動装置において、
   前記駆動電流の１／αの駆動モニタ電流を出力する駆動電流モニタ端子と、
   前記駆動電流モニタ端子に接続され前記駆動モニタ電流を電流／電圧変換する抵抗と、
   前記駆動電流モニタ端子が基準電圧に達したことを検出する検出手段と、
   前記駆動電流モニタ端子に前記電流電圧変換用抵抗が接続されていないことを検知する抵抗未接続検知手段と
   を備え、
   前記抵抗未接続検知手段が、前記駆動電流モニタ端子に前記電流電圧変換用抵抗が接続されていないことを検知すると、前記検出手段により前記駆動電流モニタ端子が基準電圧に達しても検出結果が外部へ報知されないことを特徴とする半導体レーザ駆動回路。
2. 前記抵抗未接続検知手段が、前記駆動電流モニタ端子に前記電流電圧変換用抵抗が接続されていないことを検知すると、前記抵抗未接続検知手段は、スタンバイ状態に成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動回路。
3. 更に、前記検出手段においてモニタ端子が基準電圧に達したことを検出した際に、直ちに半導体レーザ駆動を停止若しくは減少させる停止手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置。
4. 更に、前記検出手段の結果を外部に報知する報知手段を
   備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置。
5. 前記検出手段の基準電圧が外部から設定されることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか一に記載の半導体レーザ駆動装置を用いる画像形成装置。

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