JP5672845B2 - Semiconductor laser driving device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、レーザプリンタやデジタル複写機等に使用される半導体レーザ駆動装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser driving device and an image forming apparatus used for a laser printer, a digital copying machine, and the like.
レーザプリンタやデジタル複写機等に使用される、半導体レーザ駆動装置を備えた電子写真方式の画像形成装置は、半導体レーザの光出力(発光量)を一定にするために光量制御を行う。例えば、特許文献1に開示された半導体レーザ駆動装置では、半導体レーザの光出力を検出し、この検出された光出力に基づいて、半導体レーザの光出力が所望の光出力となるようにデジタルデータ信号を生成し、このデジタルデータ信号に基づいてD/Aコンバータにより半導体レーザの駆動電流を生成する。
2. Description of the Related Art An electrophotographic image forming apparatus equipped with a semiconductor laser driving device used in a laser printer, a digital copying machine, or the like performs light amount control in order to keep the light output (light emission amount) of a semiconductor laser constant. For example, in the semiconductor laser driving device disclosed in
比較的時間の長い矩形波パルスの駆動電流で半導体レーザを駆動した場合、半導体レーザの光出力は、半導体レーザの自己発熱に起因して、消灯状態から点灯状態へ移行した時点から低下を始め、数100μsecが経過したときに定常状態になる(この特性を「ドループ特性」という)。初期の光出力と定常状態になった時の光出力との差をドループ量と言い、これが大きいと形成された画像に濃度むらを生じさせ、画像形成品質を低下させる。 When the semiconductor laser is driven with a relatively long rectangular wave pulse drive current, the optical output of the semiconductor laser starts to decrease from the time when the semiconductor laser shifts from the unlit state to the lit state due to self-heating of the semiconductor laser, A steady state is reached after several hundreds of microseconds (this characteristic is referred to as “droop characteristic”). The difference between the initial light output and the light output when the steady state is reached is called the droop amount, and if this is large, density unevenness occurs in the formed image and the image forming quality is lowered.
本発明は、半導体レーザのドループ特性を考慮して一定の光出力が得られる半導体レーザ駆動装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor laser driving device capable of obtaining a constant light output in consideration of the droop characteristic of a semiconductor laser, and an image forming apparatus including the same.
本発明の第1の態様において、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が提供される。
この半導体レーザ駆動装置は、
デジタルデータ信号が示す値に対応する大きさの駆動電流を生成して前記半導体レーザに出力する駆動電流生成回路と、
前記半導体レーザに供給する駆動電流の大きさを補正する電流補正回路と、を備え、
前記電流補正回路は、所定のパターンに基づいて、前記半導体レーザの点灯期間中の光出力が所望の大きさになるように、前記デジタルデータ信号が示す値を増加又は減少させることにより、前記駆動電流の大きさを補正する。
In a first aspect of the present invention, a semiconductor laser driving device that outputs a driving current for driving a semiconductor laser is provided.
This semiconductor laser drive device
A drive current generation circuit that generates a drive current having a magnitude corresponding to a value indicated by the digital data signal and outputs the drive current to the semiconductor laser;
A current correction circuit for correcting the magnitude of the drive current supplied to the semiconductor laser,
The current correction circuit increases or decreases a value indicated by the digital data signal based on a predetermined pattern so that a light output during a lighting period of the semiconductor laser becomes a desired magnitude. Correct the magnitude of the current.
本発明の第2の態様において、半導体レーザ駆動装置が提供される。
この半導体レーザ駆動装置は、
第1のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのスイッチ電流を生成して前記半導体レーザに出力するスイッチ電流生成回路と、
第2のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのバイアス電流を生成して前記半導体レーザに出力するバイアス電流生成回路と、
第3のデジタルデータ信号に応じて、前記スイッチ電流生成回路により生成されるスイッチ電流の大きさを補正する電流補正回路と、を備え、
前記バイアス電流とスイッチ電流を加算した電流を駆動電流として半導体レーザに供給し、
前記電流補正回路は、所定のパターンに基づいて、前記半導体レーザの点灯期間中の光出力が所望の大きさになるように、前記第3のデジタルデータ信号が示す値を増加又は減少させることにより、前記スイッチ電流の大きさを補正する。
In a second aspect of the present invention, a semiconductor laser driving device is provided.
This semiconductor laser drive device
A switch current generation circuit that generates a switch current having a magnitude corresponding to a value indicated by the first digital data signal and outputs the switch current to the semiconductor laser;
A bias current generation circuit that generates a bias current having a magnitude corresponding to a value indicated by the second digital data signal and outputs the bias current to the semiconductor laser;
A current correction circuit for correcting the magnitude of the switch current generated by the switch current generation circuit according to a third digital data signal,
A current obtained by adding the bias current and the switch current is supplied to the semiconductor laser as a drive current,
The current correction circuit increases or decreases a value indicated by the third digital data signal based on a predetermined pattern so that a light output during a lighting period of the semiconductor laser has a desired magnitude. The magnitude of the switch current is corrected.
本発明の第3の態様において、半導体レーザ駆動装置が提供される。
この半導体レーザ駆動装置は、
第1のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのスイッチ電流を生成して前記半導体レーザに出力するスイッチ電流生成回路と、
第2のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのバイアス電流を生成して前記半導体レーザに出力するバイアス電流生成回路と、
前記スイッチ電流の大きさを補正する電流補正回路と、を備え、
前記バイアス電流とスイッチ電流を加算した電流を駆動電流として半導体レーザに供給し、
前記電流補正回路は、所定のパターンに基づいて、前記半導体レーザの点灯期間中の光出力が所望の値になるように、前記第1のデジタルデータ信号が示す値を増加又は減少させることにより、前記半導体レーザに供給するスイッチ電流の大きさを補正する。
In a third aspect of the present invention, a semiconductor laser driving device is provided.
This semiconductor laser drive device
A switch current generation circuit that generates a switch current having a magnitude corresponding to a value indicated by the first digital data signal and outputs the switch current to the semiconductor laser;
A bias current generation circuit that generates a bias current having a magnitude corresponding to a value indicated by the second digital data signal and outputs the bias current to the semiconductor laser;
A current correction circuit for correcting the magnitude of the switch current,
A current obtained by adding the bias current and the switch current is supplied to the semiconductor laser as a drive current,
The current correction circuit, based on a predetermined pattern, by increasing or decreasing the value indicated by the first digital data signal so that the light output during the lighting period of the semiconductor laser becomes a desired value, The magnitude of the switch current supplied to the semiconductor laser is corrected.
本発明の他の態様において、本発明の第1、第2、または第3の態様の半導体レーザ駆動装置を備えた画像形成装置が提供される。 In another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including the semiconductor laser driving device according to the first, second, or third aspect of the present invention.
本発明の第1の態様の半導体レーザ駆動装置によれば、デジタルデータ信号が示す値に対応する大きさの半導体レーザ駆動電流が生成される場合に、所定のパターンに基づいて、半導体レーザの点灯期間中の光出力が所望の大きさになるように、デジタルデータ信号が示す値が増加又は減少されることにより、駆動電流の大きさが補正される。このような構成によれば、所定のパターンを、ドループ特性による光出力の変化を補償可能なパターンとすることにより、ドループ特性による光出力の変化を抑制できる。 According to the semiconductor laser driving device of the first aspect of the present invention, when the semiconductor laser driving current having a magnitude corresponding to the value indicated by the digital data signal is generated, the semiconductor laser is turned on based on the predetermined pattern. The magnitude of the drive current is corrected by increasing or decreasing the value indicated by the digital data signal so that the light output during the period becomes a desired magnitude. According to such a configuration, the change in the light output due to the droop characteristic can be suppressed by making the predetermined pattern a pattern that can compensate for the change in the light output due to the droop characteristic.
本発明の第2の態様によれば、半導体レーザ駆動装置が、第1のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのスイッチ電流を生成して半導体レーザに出力するスイッチ電流生成回路と、第2のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのバイアス電流を生成して前記半導体レーザに出力するバイアス電流生成回路と、を備え、バイアス電流とスイッチ電流を加算した電流を駆動電流として半導体レーザに供給する構成の場合に、上記効果が奏される。すなわち、第2の態様の半導体レーザ駆動装置によれば、第3のデジタルデータ信号に応じて前記スイッチ電流生成回路により生成されるスイッチ電流の電流値が制御されるとともに、所定のパターンに基づいて、半導体レーザの点灯期間中の光出力が所望の値になるように、第3のデジタルデータ信号が示す値が増加又は減少され、これにより、半導体レーザに供給する駆動電流の大きさが補正される。このような構成によれば、所定のパターンを、ドループ特性による光出力の変化を補償可能なパターンとすることにより、ドループ特性による光出力の変化を抑制できる。 According to the second aspect of the present invention, the semiconductor laser driving device generates a switch current having a magnitude corresponding to the value indicated by the first digital data signal, and outputs the switch current to the semiconductor laser. A bias current generation circuit that generates a bias current having a magnitude corresponding to the value indicated by the digital data signal 2 and outputs the bias current to the semiconductor laser, and a semiconductor laser using a current obtained by adding the bias current and the switch current as a drive current In the case of the structure which supplies to, the said effect is show | played. That is, according to the semiconductor laser driving device of the second aspect, the current value of the switch current generated by the switch current generating circuit is controlled in accordance with the third digital data signal, and based on the predetermined pattern The value indicated by the third digital data signal is increased or decreased so that the optical output during the lighting period of the semiconductor laser becomes a desired value, thereby correcting the magnitude of the drive current supplied to the semiconductor laser. The According to such a configuration, the change in the light output due to the droop characteristic can be suppressed by making the predetermined pattern a pattern that can compensate for the change in the light output due to the droop characteristic.
本発明の第3の態様によれば、半導体レーザ駆動装置が、第1のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのスイッチ電流を生成して前記半導体レーザに出力するスイッチ電流生成回路と、第2のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのバイアス電流を生成して前記半導体レーザに出力するバイアス電流生成回路と、を備え、前記バイアス電流とスイッチ電流を加算した電流を駆動電流として半導体レーザに供給する構成の場合に、上記効果が奏される。すなわち、第3の態様の半導体レーザ駆動装置によれば、所定のパターンに基づいて、半導体レーザの点灯期間中の光出力が所望の値になるように、前記第1のデジタルデータ信号が増加又は減少されることにより、前記半導体レーザに供給する駆動電流の大きさが補正される。このような構成によれば、所定のパターンを、ドループ特性による光出力の変化を補償可能なパターンとすることにより、ドループ特性による光出力の変化を抑制できる。 According to the third aspect of the present invention, the semiconductor laser driving device generates a switch current having a magnitude corresponding to a value indicated by the first digital data signal and outputs the switch current to the semiconductor laser; A bias current generating circuit that generates a bias current having a magnitude corresponding to a value indicated by the second digital data signal and outputs the bias current to the semiconductor laser, and a current obtained by adding the bias current and the switch current is used as a drive current In the case of a configuration for supplying to a semiconductor laser, the above-described effect is exhibited. That is, according to the semiconductor laser driving device of the third aspect, the first digital data signal is increased or decreased so that the light output during the lighting period of the semiconductor laser becomes a desired value based on a predetermined pattern. By decreasing, the magnitude of the drive current supplied to the semiconductor laser is corrected. According to such a configuration, the change in the light output due to the droop characteristic can be suppressed by making the predetermined pattern a pattern that can compensate for the change in the light output due to the droop characteristic.
上記第1から第3の態様において、ドループが発生する時間経過、及びドループ量は固定値ではなく、半導体レーザの種類や熱特性によって多様である。そのため、所定のパターンは、半導体レーザに応じて設定可能にすればよい。 In the first to third aspects, the time lapse when the droop occurs and the droop amount are not fixed values, but vary depending on the type of semiconductor laser and the thermal characteristics. Therefore, the predetermined pattern may be set according to the semiconductor laser.
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施の形態)
まず、本発明の第1の実施の形態を説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.
図1は、本発明の第1の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の使用例を示した図であり、レーザプリンタやデジタル複写機等に使用される電子写真方式の画像形成装置の構成例を示している。 FIG. 1 is a diagram showing an example of use of the semiconductor laser driving device according to the first embodiment of the present invention, and is a configuration example of an electrophotographic image forming apparatus used for a laser printer, a digital copying machine, and the like. Show.
図1の画像形成装置1において、レーザダイオードにより構成される半導体レーザLDより照射されるレーザ光は、高速で定速回転する回転多面鏡(ポリゴンミラー)2で偏向され、結像レンズとしてのfθレンズ3を通り、感光体4の表面に集光結像する。回転多面鏡2で偏向されたレーザ光は、感光体4が回転する方向と直交する方向(主走査方向)に露光走査され、画像信号のライン単位の記録を行う。感光体4の回転速度と記録密度に対応した所定の周期で主走査を繰り返すことによって、感光体4の表面上に画像(静電潜像)が形成される。
In the
感光体4の一端近傍におけるレーザビームが照射される位置に、主走査同期信号を発生させるビームセンサ5が配置されている。画像制御装置6は、画像を形成するために必要な半導体レーザLDの光量を制御する信号を、半導体レーザLDの駆動制御を行う半導体レーザ駆動装置7に出力する。画像制御装置6は主走査同期信号をもとに主走査方向の画像記録タイミングの制御、及び画像信号の入出力を行うための制御信号の生成を行う。
A
主走査同期信号を生成するために、画像を記録する前の非画像領域で1ライン毎に一定期間半導体レーザLDを連続点灯させる信号である強制点灯信号による強制点灯期間がある。通常、強制点灯信号による強制点灯期間を利用してAPC(Automatic Power Control)を行うことにより、1ライン毎又は複数ライン毎に光量補正を行うことができ、周囲温度が上昇して動作電流が増加した場合でも、半導体レーザLD点灯時の光量を常に正確に制御することができる。半導体レーザ駆動装置7には、画像制御装置6から強制点灯信号、発光信号及びAPC実行信号等がそれぞれ入力されている。
In order to generate the main scanning synchronization signal, there is a forced lighting period by a forced lighting signal, which is a signal for continuously lighting the semiconductor laser LD for a certain period for each line in a non-image area before recording an image. Normally, by performing APC (Automatic Power Control) using the forced lighting period by the forced lighting signal, light intensity correction can be performed for each line or every multiple lines, the ambient temperature rises and the operating current increases. Even in this case, the amount of light when the semiconductor laser LD is turned on can always be accurately controlled. A forced lighting signal, a light emission signal, an APC execution signal, and the like are input from the
図2は本発明の第1の実施の形態における半導体レーザ駆動装置7の内部構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the internal configuration of the semiconductor
図2に示すように、半導体レーザ駆動装置7は、駆動電流生成回路(DAC)11、制御回路12、記憶回路13、及びスイッチ14を有している。
As shown in FIG. 2, the semiconductor
駆動電流生成回路11は、デジタルコードop_codeが示す値に応じた電流値(大きさ)の駆動電流Iopを生成して半導体レーザLDに出力する。駆動電流生成回路11は電流出力型のD/Aコンバータで構成されている。
The drive
記憶回路13は、不揮発性メモリ又はレジスタ回路からなり、所定のパターンを決定するための後述する所定のパラメータを記憶している。
The
制御回路12は、記憶回路13から所定のパラメータを読み出し、この読み出した所定のパラメータと、発光信号ldonと、クロック信号clkとに基づいて、デジタルコードop_codeを生成してスイッチ電流生成回路11に出力する。発光信号ldonには"High"または"Low"の状態が存在し、Highは半導体レーザLDを点灯させる状態であり、Lowは半導体レーザを消灯させる状態である。具体的には、制御回路12は、記憶回路13から所定のパラメータを読み出し、発光信号ldonがLowからHighになると、入力されたクロック信号clkに同期して、記憶回路13から読み出した所定のパターンに基づいてデジタルコードop_codeを所定の設定値から増加又は減少させる制御を行う。所定のパターンを決定するための所定のパラメータは、デジタルコードop_codeを増減させる場合における増減開始から終了までのクロック数、及び1クロック期間で増減させる量(以下、「1クロック期間の増減量」という)である。デジタルコードop_codeの増減開始から終了までのクロック数は、ドループ特性において光出力の変化がほぼなくなるまでの時間(以下、「経過時間」という)Tdroopをクロック信号clkの1周期で除算することで算出され、1クロック期間の増減量はドループ量ΔPoをキャンセルするのに必要な駆動電流の増減分ΔIopを増減開始から終了までのクロック数で除算することでから算出される。
The
スイッチ14は、画像制御装置6から入力される発光信号ldonがHighの場合にONし, Lowの場合にOFFする。
The
このような構成において、駆動電流生成回路11から出力される駆動電流Iopは、画像制御装置6から入力される発光信号ldonがLowの場合は半導体レーザLDに供給されず、発光信号ldonがHighの場合に半導体レーザLDに供給される。このようにして、発光信号ldonにより半導体レーザLDへの出力制御が行われ、半導体レーザLDの点灯及び消灯が制御される。
In such a configuration, the drive current Iop output from the drive
本実施形態において、駆動電流生成回路11及びスイッチ14は、デジタルデータ信号が示す値に対応する大きさの駆動電流を生成して前記半導体レーザに出力する駆動電流生成回路をなし、制御回路12は半導体レーザに供給する駆動電流の大きさを補正する電流補正回路をなし、記憶回路13は各パラメータを記憶する記憶回路をなす。なお、本実施形態の構成は本発明を実現する構成の一例であり、駆動電流生成回路、電流補正回路、及び記憶回路は、本実施形態と異なる構成であってもよい。
In this embodiment, the drive
駆動電流生成回路11及びスイッチ14(駆動電流生成回路)、制御回路12(電流補正回路)、及び記憶回路13(記憶回路)は、1つのICに集積してもよい。
The drive
図3は図2に示す構成の各部の信号の例を示したタイミングチャートであり、ドループ特性による光出力Pの低下を補正する場合の例を示している。 FIG. 3 is a timing chart showing an example of signals of the respective parts having the configuration shown in FIG. 2, and shows an example of correcting a decrease in the optical output P due to the droop characteristic.
発光信号ldonがLowの時、半導体レーザLDに駆動電流Iopは供給されていない。そのため、半導体レーザLDは消灯状態で光出力Pは0mWである。駆動電流のデジタルコードop_codeは設定値のままである。 When the emission signal ldon is Low, the drive current Iop is not supplied to the semiconductor laser LD. Therefore, the semiconductor laser LD is turned off and the optical output P is 0 mW. The digital code op_code of the drive current remains the set value.
発光信号ldonがLowからHighになると、半導体レーザLDに駆動電流Iopが供給され、半導体レーザLDは点灯状態になり光出力PはPoとなる(図3(a)、(d)、(e)参照)。ここで、ドループ特性の補正がなければ、光出力Pはドループ経過時間Tdroopの間にPoから低下し、最終的にはドループ量ΔPoだけ低下してしまう。しかし、本実施形態では、発光信号ldonがHighの場合、駆動電流のデジタルコードop_codeは、図3(c)に示すように、クロック信号clkに同期して、設定値から1クロック期間毎に1クロック期間の増減量(本例においては増加量)ずつ増加し、図3(d)に示すように、駆動電流Iopもこれにともない増加する。駆動電流のデジタルコードop_codeの増加は、増加開始から終了までのクロック数、すなわちドループ特性の経過時間Tdroopだけ時間が経つと停止する。 When the emission signal ldon changes from Low to High, the drive current Iop is supplied to the semiconductor laser LD, the semiconductor laser LD is turned on, and the optical output P becomes Po (FIGS. 3A, 3D, and 3E). reference). Here, if the droop characteristic is not corrected, the optical output P decreases from Po during the droop elapsed time Tdroop, and finally decreases by the droop amount ΔPo. However, in this embodiment, when the light emission signal ldon is High, the digital code op_code of the drive current is 1 every clock period from the set value in synchronization with the clock signal clk, as shown in FIG. The amount of increase / decrease in the clock period (increase amount in this example) is increased, and as shown in FIG. 3D, the drive current Iop increases accordingly. The increase in the digital code op_code of the drive current stops when the number of clocks from the start to the end of the increase, that is, the elapsed time Tdroop of the droop characteristic elapses.
発光信号ldonとクロック信号clkは非同期である。そのため、クロック信号clkに応じて駆動電流Iopが増加し始めるタイミングは、発光信号ldonがHighになった後、最大で1クロック期間のずれが生じる。しかしながら、通常はドループ特性の経過時間Tdroopは数100μsecであり、これに対してクロック信号clkの1クロック期間は数100nsecなので、このずれは無視できる程度である。 The light emission signal ldon and the clock signal clk are asynchronous. Therefore, the timing at which the drive current Iop starts to increase according to the clock signal clk is shifted by a maximum of one clock period after the light emission signal ldon becomes High. However, since the elapsed time Tdroop of the droop characteristic is usually several hundreds μs, whereas the one clock period of the clock signal clk is several hundreds nsec, this deviation is negligible.
発光信号ldonがHighからLowになると、半導体レーザLDには駆動電流Iopは供給されなくなる(図3(d)参照)。そのため、半導体レーザLDは光出力Pが0mWで消灯状態となる(図3(e)参照)。図3(c)に示すように、駆動電流のデジタルコードop_codeは、クロック信号clkに同期して1クロック期間毎に1クロック期間の減少量(本例においては減少量)ずつ減少し、設定値になると減少が停止する。設定値になる前に発光信号ldon=Highが入力されると、半導体レーザLDは点灯状態になり、駆動電流のデジタルコードop_codeは発光信号ldon=Highが入力される直前の値から、再びクロック信号clkに同期して1クロック期間毎に1クロック期間の増加量ずつ増加する。 When the emission signal ldon changes from High to Low, the drive current Iop is not supplied to the semiconductor laser LD (see FIG. 3D). Therefore, the semiconductor laser LD is turned off when the optical output P is 0 mW (see FIG. 3E). As shown in FIG. 3 (c), the digital code op_code of the drive current is decreased by a decrease amount of one clock period (a decrease amount in this example) every one clock period in synchronization with the clock signal clk. When it becomes, the decrease stops. If the emission signal ldon = High is input before the set value is reached, the semiconductor laser LD is turned on, and the digital code op_code of the drive current is again the clock signal from the value immediately before the emission signal ldon = High is input. Synchronously with clk, it increases by an increment of one clock period every clock period.
なお、図3において、駆動電流のデジタルコードop_codeの1クロック期間の増加量を各クロック期間で同じ値としたが、1クロック期間の増加量を各クロック期間で異なる値に設定してもよい。例えば、半導体レーザLDのドループ特性のカーブに合わせて、駆動電流のデジタルコードop_codeを増加開始から前半は急峻に増加させ、後半は緩やかに増加させるようにする。その場合における1クロック期間毎に異なる増加量の設定値は、記憶回路13に記憶させる。
In FIG. 3, the increase amount of the digital code op_code of the drive current in one clock period is set to the same value in each clock period. However, the increase amount in one clock period may be set to a different value in each clock period. For example, in accordance with the droop characteristic curve of the semiconductor laser LD, the digital code op_code of the drive current is increased sharply in the first half from the start of increase and gradually increased in the second half. In this case, the set value of the increase amount that is different for each clock period is stored in the
また、上記の説明ではドループ特性によって光出力Pが低下し、この低下を補正する例について説明したが、本実施形態の思想は、ドループ特性によって光出力Pが上昇し、この上昇を補正する場合にも適用可能であり、この場合はドループ量ΔPoをキャンセルするために駆動電流Iopを減少させればよく、考え方は前述のものと同様である。 In the above description, an example in which the optical output P is reduced due to the droop characteristic and this reduction is corrected has been described. However, the idea of the present embodiment is that the optical output P increases due to the droop characteristic and this increase is corrected. In this case, the drive current Iop may be reduced in order to cancel the droop amount ΔPo, and the idea is the same as described above.
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、ドループ量ΔPoをキャンセルするのに駆動電流Iopを増減させたが、半導体レーザLDの発光電流Iηに相当するスイッチ電流Iswを増減させることで駆動電流Iopを増減させてもよい。以下、この方法を実現するための構成を説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the drive current Iop is increased or decreased to cancel the droop amount ΔPo. However, the drive current Iop is increased or decreased by increasing or decreasing the switch current Isw corresponding to the light emission current Iη of the semiconductor laser LD. Also good. Hereinafter, a configuration for realizing this method will be described.
図4は本発明の第2の実施の形態における半導体レーザ駆動装置7bの内部構成例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an internal configuration example of the semiconductor
図4に示すように、半導体レーザ駆動装置7bは、スイッチ電流生成回路11A、バイアス電流生成回路11B、基準スイッチ電流生成回路11C、制御回路12、記憶回路13、及びスイッチ14を有している。
As shown in FIG. 4, the semiconductor
スイッチ電流生成回路11Aは、デジタルコードsw_codeが示す値に応じた電流値(大きさ)の電流を、基準スイッチ電流生成回路11Cから出力される基準スイッチ電流Iswrefの電流値に応じた増幅率で増幅してスイッチ電流Iswを生成して半導体レーザLDに出力する。バイアス電流生成回路11Bは、デジタルコードbi_codeが示す値に応じた電流値(大きさ)のバイアス電流Ibiを生成して半導体レーザLDに出力する。基準スイッチ電流生成回路11Cは、デジタルコードswref_codeが示す値に応じた電流値(大きさ)の基準スイッチ電流Iswrefを生成してスイッチ電流生成回路11Aに出力する。各電流生成回路11A,11B,11Cは電流出力型のD/Aコンバータで構成されている。ここで、バイアス電流のデジタルコードbi_codeの設定値、及びスイッチ電流のデジタルコードsw_codeの設定値は、半導体レーザLDの閾値電流Ithと発光電流Iηの個別検出時に確定しており、1パルスによる連続点灯期間中変化しない。一方、デジタルコードswref_codeの設定値は、1パルスによる連続点灯期間中、ドループ特性による光出力の変化を補正可能なように変化する。
The switch
記憶回路13は、不揮発性メモリ又はレジスタ回路からなり、所定のパターンを決定するための後述する所定のパラメータを記憶している。
The
制御回路12は、記憶回路13から所定のパラメータを読み出し、この読み出した所定のパラメータと、発光信号ldonと、クロック信号clkとに基づいて、基準スイッチ電流のデジタルコードswref_codeを生成して基準スイッチ電流生成回路11Cに出力する。発光信号ldonには"High"または"Low"の状態が存在し、Highは半導体レーザLDを点灯させる状態であり、Lowは半導体レーザを消灯させる状態である。具体的には、制御回路12は、発光信号ldonがLowからHighになると、入力されたクロック信号clkに同期して、記憶回路13から読み出した所定のパターンに基づいて、デジタルコードswref_codeを初期値から増加又は減少させる制御を行う。前記所定のパターンを決定するための所定のパラメータは、デジタルコードswref_codeの増減開始前の初期値、デジタルコードswref_codeを増減させる場合における増減開始から終了までのクロック数、及び1クロック期間の増減量である。デジタルコードswref_codeの増減開始前の初期値は通常センター値に設定され、増減開始から終了までのクロック数はドループ特性の経過時間Tdroopをクロック信号clkの1周期で除算することで算出され、1クロック期間の増減量はドループ量ΔPoをキャンセルするのに必要なスイッチ電流の増減分ΔIswを増減開始から終了までのクロック数で除算することで算出される。
The
スイッチ電流Iswは、デジタルコードsw_codeが示す値に応じた電流値(大きさ)の電流を、基準スイッチ電流Iswrefの大きさに応じた増幅率で増幅することにより生成される。よって、スイッチ電流Iswの電流値は基準スイッチ電流Iswrefの電流値の変動比に対応して変動し、ΔIswref/Iswref=ΔIsw/Iswの関係が成り立つ。例えば、基準スイッチ電流Iswrefが10%増加すればスイッチ電流Iswも10%増加し、逆に基準スイッチ電流Iswrefが10%減少すればスイッチ電流Iswも10%減少する。また、基準スイッチ電流生成回路11Cは、単調増加でかつ直線性の特徴を持ったD/Aコンバータからなる。そのため、基準スイッチ電流Iswrefを10%増加させたい場合は、基準スイッチ電流のデジタルコードswref_codeを初期値から10%増加させればよい。
The switch current Isw is generated by amplifying a current having a current value (magnitude) corresponding to the value indicated by the digital code sw_code with an amplification factor corresponding to the magnitude of the reference switch current Iswref. Therefore, the current value of the switch current Isw varies corresponding to the variation ratio of the current value of the reference switch current Iswref, and the relationship ΔIswref / Iswref = ΔIsw / Isw is established. For example, if the reference switch current Iswref increases by 10%, the switch current Isw also increases by 10%. Conversely, if the reference switch current Iswref decreases by 10%, the switch current Isw also decreases by 10%. The reference switch
スイッチ14は、画像制御装置6から入力される発光信号ldonがHighの場合にONし, Lowの場合にOFFする。
The
このような構成において、バイアス電流生成回路11Bから出力されるバイアス電流Ibi、及び基準スイッチ電流生成回路11Cから出力される基準スイッチ電流Iswrefは、半導体レーザLDの消灯又は点灯によらず常に半導体レーザLD、及びスイッチ電流生成回路11Aにそれぞれ供給される。一方、スイッチ電流生成回路11Aから出力されるスイッチ電流Iswは、画像制御装置6から入力される発光信号ldonがLowの場合は半導体レーザLDに供給されず、発光信号ldonがHighの場合に半導体レーザLDに供給される。このようにして、発光信号ldonにより半導体レーザLDへの出力制御が行われ、半導体レーザLDの点灯及び消灯が制御される。
In such a configuration, the bias current Ibi output from the bias
本実施の形態において、スイッチ電流生成回路11A及びスイッチ14は、第1のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのスイッチ電流を生成して前記半導体レーザに出力するスイッチ電流生成回路をなし、バイアス電流生成回路11Bは、第2のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのバイアス電流を生成して前記半導体レーザに出力するバイアス電流生成回路をなし、基準スイッチ電流生成回路11C及び制御回路12は、半導体レーザに供給する駆動電流の大きさを補正する電流補正回路をなし、基準スイッチ電流生成回路11Cは入力された前記第3のデジタルデータ信号に応じた大きさの基準スイッチ電流を生成して前記スイッチ電流生成回路に出力する基準スイッチ電流生成回路をなし、制御回路12は第3のデジタルデータ信号を所定のパターンに基づいて増加又は減少させる制御を行って、前記基準スイッチ電流生成回路に出力する制御回路をなし、記憶回路13は各パラメータを記憶する記憶回路をなす。なお、本実施形態の構成は本発明を実現する構成の一例であり、スイッチ電流生成回路、バイアス電流生成回路、電流補正回路、及び記憶回路は、本実施形態と異なる構成であってもよい。
In the present embodiment, the switch
スイッチ電流生成回路11A及びスイッチ14(スイッチ電流生成回路)、バイアス電流生成回路11B(バイアス電流生成回路)、基準スイッチ電流生成回路11C及び制御回路12(電流補正回路)、及び記憶回路13(記憶回路)は、1つのICに集積してもよい。
Switch
図5は図4に示す構成の各部の信号の例を示したタイミングチャートであり、ドループ特性による光出力Pの低下を補正する場合の例を示している。 FIG. 5 is a timing chart showing an example of signals of the respective parts having the configuration shown in FIG. 4, and shows an example in the case of correcting a decrease in the light output P due to the droop characteristic.
バイアス電流のデジタルコードbi_codeの設定値、及びスイッチ電流のデジタルコードsw_codeの設定値は、半導体レーザLDの閾値電流Ithと発光電流Iηの個別検出時に確定しており、ドループ補正の間も固定の値であるので図5には特に記載していない。 The set value of the digital code bi_code of the bias current and the set value of the digital code sw_code of the switch current are determined when the threshold current Ith and the emission current Iη of the semiconductor laser LD are individually detected, and are fixed values during the droop correction. Therefore, it is not particularly shown in FIG.
発光信号ldonがLowの時、半導体レーザLDには常時供給されるバイアス電流Ibiのみが供給されるが、スイッチ電流Iswは供給されていない。そのため、半導体レーザLDは消灯状態で光出力Pは0mWである。基準スイッチ電流のデジタルコードswref_codeは初期値のままである。 When the emission signal ldon is Low, only the bias current Ibi that is always supplied is supplied to the semiconductor laser LD, but the switch current Isw is not supplied. Therefore, the semiconductor laser LD is turned off and the optical output P is 0 mW. The digital code swref_code of the reference switch current remains the initial value.
発光信号ldonがLowからHighになると、半導体レーザLDにスイッチ電流Iswが供給され、半導体レーザLDは点灯状態になり光出力PはPoとなる(図5(a)、(e)、(g)参照)。ここで、ドループ特性の補正がなければ、光出力Pは経過時間Tdroopの間にPoから低下し、最終的にはドループ量ΔPoだけ低下してしまう。しかし、本実施形態では、発光信号ldonがHighの場合、クロック信号clkに応じて基準スイッチ電流のデジタルコードswref_codeは図5(c)に示すように初期値から1クロック期間毎に1クロック期間の増減量(本例においては増加量)ずつ増加し、図5(d)に示すように、基準スイッチ電流Iswrefもこれにともない増加する。スイッチ電流Iswは基準スイッチ電流Iswrefに比例するので、基準スイッチ電流Iswrefの増加量に対応した分だけ、図5(e)に示すように、スイッチ電流Iswも増加していく。基準スイッチ電流のデジタルコードswref_codeの増加は、増加開始から終了までのクロック数、すなわちドループ特性の経過時間Tdroopだけ時間が経つと停止する。基準スイッチ電流Iswrefの増加が停止すると、スイッチ電流Iswの増加も停止する。 When the emission signal ldon changes from Low to High, the switch current Isw is supplied to the semiconductor laser LD, the semiconductor laser LD is turned on, and the optical output P becomes Po (FIGS. 5A, 5E, and 5G). reference). Here, if the droop characteristic is not corrected, the light output P decreases from Po during the elapsed time Tdroop, and finally decreases by the droop amount ΔPo. However, in this embodiment, when the light emission signal ldon is High, the digital code swref_code of the reference switch current according to the clock signal clk is one clock period from the initial value every clock period as shown in FIG. The increase / decrease amount (increase amount in this example) is increased, and the reference switch current Iswref also increases as shown in FIG. 5 (d). Since the switch current Isw is proportional to the reference switch current Iswref, as shown in FIG. 5E, the switch current Isw also increases by an amount corresponding to the increase amount of the reference switch current Iswref. The increase in the digital code swref_code of the reference switch current stops when the number of clocks from the start to the end of the increase, that is, the elapsed time Tdroop of the droop characteristic elapses. When the increase in the reference switch current Iswref stops, the increase in the switch current Isw also stops.
発光信号ldonとクロック信号clkは非同期である。そのため、クロック信号clkに応じて基準スイッチ電流Iswref及びスイッチ電流Iswが増加し始めるタイミングは、発光信号ldonがHighになった後、最大で1クロック期間のずれが生じる。しかしながら、通常はドループ特性の経過時間Tdroopは数100μsecであり、これに対してクロック信号clkの1クロック期間は数100nsecなので、このばらつきは無視できる程度である。 The light emission signal ldon and the clock signal clk are asynchronous. Therefore, the timing at which the reference switch current Iswref and the switch current Isw start to increase according to the clock signal clk is shifted by a maximum of one clock period after the light emission signal ldon becomes High. However, since the elapsed time Tdroop of the droop characteristic is usually several hundreds μsec, whereas one clock period of the clock signal clk is several hundreds nsec, this variation is negligible.
発光信号ldonがHighからLowになると、半導体レーザLDにはバイアス電流Ibiのみ供給されスイッチ電流Iswは供給されなくなる(図5(e)参照)。そのため、半導体レーザLDは光出力Pが0mWで消灯状態となる(図5(g)参照)。図5(c)に示すように、基準スイッチ電流のデジタルコードswref_codeはクロック信号clkに応じて1クロック期間毎に1クロック期間の減少量ずつ減少し、初期値になると減少が停止する。初期値になる前に発光信号ldon=Highが入力されると、半導体レーザLDは点灯状態になり基準スイッチ電流のデジタルコードswref_codeは発光信号ldon=Highが入力される直前の値から、再びクロック信号clkに応じて1クロック期間毎に1クロック期間の増加量ずつ増加する。 When the emission signal ldon changes from High to Low, only the bias current Ibi is supplied to the semiconductor laser LD, and the switch current Isw is not supplied (see FIG. 5E). Therefore, the semiconductor laser LD is turned off when the optical output P is 0 mW (see FIG. 5G). As shown in FIG. 5C, the digital code swref_code of the reference switch current is decreased by a decrease amount of one clock period every clock period in accordance with the clock signal clk, and the decrease stops when the initial value is reached. If the light emission signal ldon = High is input before the initial value is reached, the semiconductor laser LD is turned on, and the digital code swref_code of the reference switch current starts again from the value immediately before the light emission signal ldon = High is input. Increases by 1 clock period increments every clock period according to clk.
なお、図5において、基準スイッチ電流のデジタルコードswref_codeの1クロック期間の増加量を各クロック期間で同じとしたが、1クロック期間の増加量を各クロック期間で異なる量に設定してもよい。例えば、半導体レーザLDのドループ特性のカーブに合わせて、基準スイッチ電流のデジタルコードswref_codeを増加開始から前半は急峻に増加させ、後半は緩やかに増加させるようにする。その場合における1クロック期間毎に異なる増加量の設定値は、記憶回路13に記憶する。
In FIG. 5, the increase amount of one clock period of the digital code swref_code of the reference switch current is the same in each clock period, but the increase amount of one clock period may be set to a different amount in each clock period. For example, in accordance with the curve of the droop characteristic of the semiconductor laser LD, the digital code swref_code of the reference switch current is increased sharply in the first half from the start of increase and gradually increased in the second half. In this case, the set value of the increase amount that is different for each clock period is stored in the
また、上記の説明ではドループ特性によって光出力Pが低下し、この低下を補正する例について説明したが、本実施形態の思想は、ドループ特性によって光出力Pが上昇し、この上昇を補正する場合にも適用可能であり、この場合はドループ量ΔPoをキャンセルするためにスイッチ電流Iswを減少させればよく、考え方は前述のものと同様である。 In the above description, an example in which the optical output P is reduced due to the droop characteristic and this reduction is corrected has been described. However, the idea of the present embodiment is that the optical output P increases due to the droop characteristic and this increase is corrected. In this case, the switch current Isw may be decreased to cancel the droop amount ΔPo, and the concept is the same as described above.
図6は半導体レーザの特性と本発明の第2の実施の形態における半導体レーザ駆動装置7bの設定電流の例を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of characteristics of the semiconductor laser and a set current of the semiconductor
図6の半導体レーザ特性において、半導体レーザが急激に発光し始める時の閾値電流Ithや、所望のレーザ出力に必要となる閾値電流Ith以上の領域を対象とした発光電流Iηは、製造工程のばらつきによって半導体レーザごとにばらつく。ただし、発光電流Iηに対して半導体レーザの光出力Pは直線的に増加するため、半導体レーザにおける発光電流Iηと光出力Pは常に比例関係にある。 In the semiconductor laser characteristics of FIG. 6, the threshold current Ith when the semiconductor laser starts to emit light suddenly, and the emission current Iη targeting the region above the threshold current Ith required for the desired laser output is a variation in the manufacturing process. Varies from one semiconductor laser to another. However, since the optical output P of the semiconductor laser increases linearly with respect to the emission current Iη, the emission current Iη and the optical output P in the semiconductor laser are always in a proportional relationship.
また、本実施の形態における半導体レーザ駆動装置7bの設定電流は、半導体レーザLDの閾値電流Ithと発光電流Iηが個別に検出され、消灯又は点灯によらず常にバイアス電流Ibi(=Ith)を流し、点灯時にスイッチ電流Isw(=Iη)を加算することを想定している。つまり、半導体レーザLDの光出力Pはスイッチ電流Iswに比例する。スイッチ電流Iswが10%増加すれば、光出力Pも10%増加する。本発明はこの関係を利用してドループ特性の補正を実施しており、以下で詳細を説明する。半導体レーザLDの閾値電流Ithと発光電流Iηを個別に検出する方法の詳細は、特許第4427277号に記載されている。
Further, as the set current of the semiconductor
図7(a),(b)は半導体レーザLDのドループ特性と本発明の第2の実施の形態における半導体レーザ駆動装置7bを使用した補正例を示す図である。図7(a)は時間経過とともに光出力Pが低下する例、図7(b)は時間経過とともに光出力Pが上昇する例をそれぞれ示している。
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a droop characteristic of the semiconductor laser LD and a correction example using the semiconductor
図7(a)において、画像制御装置6から入力される発光信号ldonがLowからHighになると、バイアス電流Ibiにスイッチ電流Iswが加算された駆動電流Iopが半導体レーザLDに流れ、半導体レーザLDは点灯して光出力PはPoとなる。補正がなければ、半導体レーザLDのドループ特性により光出力Pは経過時間Tdroopの間にPoからドループ量ΔPoだけ低下する。ドループ量ΔPoを0mWにするには、ドループ量ΔPoをキャンセルするように、半導体レーザLDが点灯してからスイッチ電流Iswを経過時間Tdroopの間に増加させればよい。スイッチ電流Iswの必要な増加分ΔIswは、光出力Pがスイッチ電流Iswに比例することから、ΔIsw=Isw×ΔPo/Poであればよい。
In FIG. 7A, when the light emission signal ldon input from the
図7(b)の例では、補正がなければ、光出力Pは経過時間Tdroopの間にドループ量ΔPoだけ上昇する。ドループ量ΔPoを補正して0mWにするには、ドループ量ΔPoをキャンセルするように、半導体レーザLDが点灯してからスイッチ電流Iswを経過時間Tdroopの間に減少させればよい。スイッチ電流Iswの必要な減少分ΔIswは、光出力Pがスイッチ電流Iswに比例することから、同様にΔIsw=Isw×ΔPo/Poであればよい。 In the example of FIG. 7B, if there is no correction, the light output P increases by the droop amount ΔPo during the elapsed time Tdroop. In order to correct the droop amount ΔPo to 0 mW, the switch current Isw may be decreased during the elapsed time Tdroop after the semiconductor laser LD is lit so as to cancel the droop amount ΔPo. Since the optical output P is proportional to the switch current Isw, the necessary decrease ΔIsw of the switch current Isw may be similarly ΔIsw = Isw × ΔPo / Po.
(第3の実施の形態)
第2の実施の形態では、スイッチ電流Iswを増減させるために基準スイッチ電流Iswrefを増減させたが、基準スイッチ電流Iswrefを用いず直接スイッチ電流Iswを増減させてもよい。以下、この方法を実現するための構成を説明する。
(Third embodiment)
In the second embodiment, the reference switch current Iswref is increased or decreased to increase or decrease the switch current Isw. However, the switch current Isw may be directly increased or decreased without using the reference switch current Iswref. Hereinafter, a configuration for realizing this method will be described.
図8は本発明の第3の実施の形態における半導体レーザ駆動装置7cの内部構成例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the internal configuration of the semiconductor
図8に示すように、半導体レーザ駆動装置7cは、スイッチ電流生成回路11A、バイアス電流生成回路11B、制御回路12、記憶回路13、及びスイッチ14を有している。
As shown in FIG. 8, the semiconductor
スイッチ電流生成回路11Aは、デジタルコードsw_codeが示す値に応じた電流値(大きさ)のスイッチ電流Iswを生成して半導体レーザLDに出力する。バイアス電流生成回路11Bは、デジタルコードbi_codeが示す値に応じた電流値(大きさ)のバイアス電流Ibiを生成して半導体レーザLDに出力する。各電流生成回路11A,11Bは電流出力型のD/Aコンバータで構成されている。ここで、デジタルコードbi_codeの設定値は、半導体レーザLDの閾値電流Ithと発光電流Iηの個別検出時に確定しており、1パルスによる連続点灯期間中変化しない。一方、デジタルコードsw_codeの設定値は、1パルスによる連続点灯期間中、ドループ特性による光出力の変化を補正可能なように変化する。
The switch
記憶回路13は、不揮発性メモリ又はレジスタ回路からなり、所定のパターンを決定するための後述する所定のパラメータを記憶している。
The
制御回路12は、記憶回路13から所定のパラメータを読み出し、この読み出した所定のパラメータと、発光信号ldonと、クロック信号clkとに基づいて、スイッチ電流のデジタルコードsw_codeを生成してスイッチ電流生成回路11Aに出力する。発光信号ldonには"High"または"Low"の状態が存在し、Highは半導体レーザLDを点灯させる状態であり、Lowは半導体レーザを消灯させる状態である。具体的には、制御回路12は、発光信号ldonがLowからHighになると、入力されたクロック信号clkに同期して、記憶回路13から読み出した所定のパターンに基づいて、デジタルコードsw_codeを初期値から増加又は減少させる制御を行う。所定のパターンを決定するための所定のパラメータは、デジタルコードsw_codeの増減開始から終了までのクロック数、及び1クロック期間の増減量である。デジタルコードsw_codeの増減開始から終了までのクロック数はドループ特性の経過時間Tdroopをクロック信号clkの1周期で除算することで算出され、1クロック期間の増減量はドループ量ΔPoをキャンセルするのに必要なスイッチ電流の増減分ΔIswを増減開始から終了までのクロック数で除算することで算出される。
The
スイッチ電流生成回路11Aは、単調増加でかつ直線性の特徴を持ったD/Aコンバータからなる。そのため、スイッチ電流Iswを10%増加させたい場合は、スイッチ電流のデジタルコードsw_codeを設定値から10%増加させればよい。
The switch
スイッチ14は、画像制御装置6から入力される発光信号ldonがHighの場合にONし, Lowの場合にOFFする。
The
このような構成において、バイアス電流生成回路11Bから出力されるバイアス電流Ibiは、半導体レーザLDの消灯又は点灯によらず常に半導体レーザLDに供給される。一方、スイッチ電流生成回路11Aから出力されるスイッチ電流Iswは、画像制御装置6から入力される発光信号ldonがLowの場合は半導体レーザLDに供給されず、発光信号ldonがHighの場合に半導体レーザLDに供給される。このようにして、発光信号ldonにより半導体レーザLDへの出力制御が行われ、半導体レーザLDの点灯及び消灯が制御される。
In such a configuration, the bias current Ibi output from the bias
本実施の形態において、スイッチ電流生成回路11A及びスイッチ14は、第1のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのスイッチ電流を生成して前記半導体レーザに出力するスイッチ電流生成回路をなし、バイアス電流生成回路11Bは、第2のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのバイアス電流を生成して前記半導体レーザに出力するバイアス電流生成回路をなし、制御回路12は、半導体レーザに供給する駆動電流の大きさを補正する電流補正回路をなし、記憶回路13は各パラメータを記憶する記憶回路をなす。なお、本実施形態の構成は本発明を実現する構成の一例であり、スイッチ電流生成回路、バイアス電流生成回路、電流補正回路、及び記憶回路は、本実施形態と異なる構成であってもよい。
In the present embodiment, the switch
スイッチ電流生成回路11A及びスイッチ14(スイッチ電流生成回路)、バイアス電流生成回路11B(バイアス電流生成回路)、制御回路12(電流補正回路)、及び記憶回路13(記憶回路)は、1つのICに集積してもよい。
The switch
図9は図8に示す構成の各部の信号の例を示したタイミングチャートであり、ドループ特性による光出力Pの低下を補正する場合の例を示している。 FIG. 9 is a timing chart showing an example of a signal of each part having the configuration shown in FIG. 8, and shows an example in the case of correcting a decrease in the optical output P due to the droop characteristic.
なお、バイアス電流のデジタルコードbi_codeの設定値、及びスイッチ電流のデジタルコードsw_codeの設定値は、半導体レーザLDの閾値電流Ithと発光電流Iηの個別検出時に確定している。特に、バイアス電流のデジタルコードbi_codeの設定値はドループ補正の間も固定の値であるので、図9には特に記載していない。 Note that the set value of the bias current digital code bi_code and the set value of the switch current digital code sw_code are determined when the threshold current Ith and the emission current Iη of the semiconductor laser LD are individually detected. In particular, the setting value of the digital code bi_code of the bias current is a fixed value during the droop correction, and is not particularly described in FIG.
発光信号ldonがLowの時、半導体レーザLDには常時供給されるバイアス電流Ibiのみが供給されるが、スイッチ電流Iswは供給されていない。そのため、半導体レーザLDは消灯状態で光出力Pは0mWである。スイッチ電流のデジタルコードsw_codeは設定値のままである。 When the emission signal ldon is Low, only the bias current Ibi that is always supplied is supplied to the semiconductor laser LD, but the switch current Isw is not supplied. Therefore, the semiconductor laser LD is turned off and the optical output P is 0 mW. The digital code sw_code of the switch current remains the set value.
発光信号ldonがLowからHighになると、半導体レーザLDにスイッチ電流Iswが供給され、半導体レーザLDは点灯状態になり光出力PはPoとなる(図9(a)、(d)、(f)参照)。ここで、ドループ特性の補正がなければ、光出力Pは経過時間Tdroopの間にPoから低下し、最終的にはドループ量ΔPoだけ低下してしまう。しかし、本実施形態では、発光信号ldonがHighの場合、クロック信号clkに同期してスイッチ電流のデジタルコードsw_codeは図9(c)に示すように設定値から1クロック期間毎に1クロック期間の増減量(本例においては増加量)ずつ増加し、図9(d)に示すようにスイッチ電流Iswもこれにともない増加する。スイッチ電流のデジタルコードsw_codeの増加は、増加開始から終了までのクロック数、すなわちドループ特性の経過時間Tdroopだけ時間が経つと停止する。 When the emission signal ldon changes from Low to High, the switch current Isw is supplied to the semiconductor laser LD, the semiconductor laser LD is turned on, and the optical output P becomes Po (FIGS. 9A, 9D, 9F). reference). Here, if the droop characteristic is not corrected, the light output P decreases from Po during the elapsed time Tdroop, and finally decreases by the droop amount ΔPo. However, in the present embodiment, when the light emission signal ldon is High, the digital code sw_code of the switch current is synchronized with the clock signal clk as shown in FIG. 9C for one clock period from the set value every clock period. The amount of increase / decrease increases (in this example, an increase amount), and the switch current Isw also increases accordingly, as shown in FIG. The increase in the digital code sw_code of the switch current stops when the number of clocks from the start to the end of the increase, that is, the elapsed time Tdroop of the droop characteristic elapses.
発光信号ldonとクロック信号clkは非同期である。そのため、クロック信号clkに応じてスイッチ電流Iswが増加し始めるタイミングは、発光信号ldonがHighになった後、最大で1クロック期間のずれが生じる。しかしながら、通常はドループ特性の経過時間Tdroopは数100μsecであり、これに対してクロック信号clkの1クロック期間は数100nsecなので、このばらつきは無視できる程度である。 The light emission signal ldon and the clock signal clk are asynchronous. Therefore, the timing at which the switch current Isw starts to increase according to the clock signal clk is shifted by a maximum of one clock period after the light emission signal ldon becomes High. However, since the elapsed time Tdroop of the droop characteristic is usually several hundreds μsec, whereas one clock period of the clock signal clk is several hundreds nsec, this variation is negligible.
発光信号ldonがHighからLowになると、半導体レーザLDにはバイアス電流Ibiのみ供給されスイッチ電流Iswは供給されなくなる(図9(d)参照)。そのため、半導体レーザLDは光出力Pが0mWとなり消灯状態となる(図9(f)参照)。図9(c)に示すように、スイッチ電流のデジタルコードsw_codeはクロック信号clkに応じて1クロック期間毎に1クロック期間の減少量ずつ減少し、設定値になると減少が停止する。設定値になる前に発光信号ldon=Highが入力されると、半導体レーザLDは点灯状態になりスイッチ電流のデジタルコードsw_codeは発光信号ldon=Highが入力される直前の値から、再びクロック信号clkに応じて1クロック期間毎に1クロック期間の増加量ずつ増加する。 When the emission signal ldon changes from High to Low, only the bias current Ibi is supplied to the semiconductor laser LD, and the switch current Isw is not supplied (see FIG. 9D). Therefore, the semiconductor laser LD is turned off with the optical output P being 0 mW (see FIG. 9F). As shown in FIG. 9C, the digital code sw_code of the switch current decreases by a decrease amount of one clock period every clock period according to the clock signal clk, and stops decreasing when the set value is reached. When the emission signal ldon = High is input before the set value is reached, the semiconductor laser LD is turned on, and the digital code sw_code of the switch current is again the clock signal clk from the value immediately before the emission signal ldon = High is input. In response to this, every clock period increases by an increment of one clock period.
なお、図9において、スイッチ電流のデジタルコードsw_codeの1クロック期間の増加量を各クロック期間で同じとしたが、1クロック期間の所定の増加量を各クロック期間で異なる量に設定してもよい。例えば、半導体レーザLDのドループ特性のカーブに合わせて、スイッチ電流のデジタルコードsw_codeを増加開始から前半は急峻に増加させ、後半は緩やかに増加させるようにする。その場合における1クロック期間毎に異なる増加量の設定値は、記憶回路13に記憶する。
In FIG. 9, the increase amount of the switch current digital code sw_code in one clock period is the same in each clock period, but the predetermined increase amount in one clock period may be set to a different amount in each clock period. . For example, in accordance with the droop characteristic curve of the semiconductor laser LD, the switch current digital code sw_code is increased sharply in the first half from the start of increase and gradually increased in the second half. In this case, the set value of the increase amount that is different for each clock period is stored in the
また、上記の説明ではドループ特性によって光出力Pが低下し、この低下を補正する例について説明したが、本実施形態の思想は、ドループ特性によって光出力Pが上昇し、この上昇を補正する場合にも適用可能であり、この場合はドループ量ΔPoをキャンセルするためにスイッチ電流Iswを減少させればよく、考え方は前述のものと同様である。 In the above description, an example in which the optical output P is reduced due to the droop characteristic and this reduction is corrected has been described. However, the idea of the present embodiment is that the optical output P increases due to the droop characteristic and this increase is corrected. In this case, the switch current Isw may be decreased to cancel the droop amount ΔPo, and the concept is the same as described above.
また、図9ではドループ特性によって光出力Pが低下し、この低下を補正する例について説明したが、本発明は、ドループ特性によって光出力Pが上昇し、この上昇を補正する場合にも適用可能であり、この場合はドループ量ΔPoをキャンセルするためにスイッチ電流Iswを減少させればよく、考え方は図9と同様である。 Further, FIG. 9 illustrates an example in which the optical output P decreases due to the droop characteristic and this decrease is corrected. However, the present invention can also be applied to the case where the optical output P increases due to the droop characteristic and this increase is corrected. In this case, the switch current Isw may be reduced in order to cancel the droop amount ΔPo, and the concept is the same as in FIG.
以上、第1、2、及び3の各実施の形態でそれぞれ説明したように、半導体レーザLDの駆動電流が、デジタルデータ信号が示す値に対応する大きさの半導体レーザ駆動電流が生成される場合に、所定のパターンに基づいて、半導体レーザLDの点灯期間中の光出力Pが所望の値になるように、デジタルデータ信号が示す値が増加又は減少されることにより、駆動電流の大きさが補正される。本実施形態では、所定のパターンを決定するための所定のパラメータが、ドループ特性の経過時間Tdroopの間にドループ量ΔPoをキャンセル可能なように設定されている。これにより、点灯期間中における光出力Pの変化が抑制される。よって、濃度むらのない所望の光出力Pを得ることができ、画像形成品質を向上させることができる。 As described above in each of the first, second, and third embodiments, the semiconductor laser LD drive current is generated with a magnitude corresponding to the value indicated by the digital data signal. Further, based on a predetermined pattern, the value indicated by the digital data signal is increased or decreased so that the light output P during the lighting period of the semiconductor laser LD becomes a desired value, so that the magnitude of the drive current is reduced. It is corrected. In the present embodiment, the predetermined parameter for determining the predetermined pattern is set so that the droop amount ΔPo can be canceled during the elapsed time Tdroop of the droop characteristic. Thereby, the change of the light output P during a lighting period is suppressed. Therefore, a desired light output P with no density unevenness can be obtained, and the image forming quality can be improved.
1 レーザユニット
2 ポリゴンミラー
3 走査レンズ
4 感光体
5 ビームセンサ
6 画像制御ユニット
7、7b、7c 半導体レーザ駆動装置
11 駆動電流生成回路
11A スイッチ電流生成回路
11B バイアス電流生成回路
11C 基準スイッチ電流生成回路
12 制御回路
13 記憶回路
14 スイッチ
LD 半導体レーザ
DESCRIPTION OF
Claims (23)
デジタルデータ信号が示す値に対応する大きさの駆動電流を生成して前記半導体レーザに出力する駆動電流生成回路と、
クロックが入力され、前記半導体レーザに供給する駆動電流の大きさを補正する電流補正回路と、
前記デジタルデータ信号の増減開始から終了までのクロック数、及び1クロック期間の増減量を含むパラメータを記憶する記憶回路と、を備え、
前記電流補正回路は、前記各パラメータで決定される所定のパターンに基づいて、前記半導体レーザの点灯期間中の光出力が所望の大きさになるように、前記デジタルデータ信号が示す値を増加又は減少させることにより、前記駆動電流の大きさを補正し、
前記デジタルデータ信号の1クロック期間の増加量を、各クロック期間で異なる値に設定することを特徴とする半導体レーザ駆動装置。 A semiconductor laser driving device for outputting a driving current for driving a semiconductor laser,
A drive current generation circuit that generates a drive current having a magnitude corresponding to a value indicated by the digital data signal and outputs the drive current to the semiconductor laser;
A current correction circuit that receives a clock and corrects the magnitude of the drive current supplied to the semiconductor laser;
A storage circuit that stores parameters including the number of clocks from the start to the end of increase / decrease of the digital data signal and the increase / decrease amount of one clock period ;
The current correction circuit increases or decreases a value indicated by the digital data signal based on a predetermined pattern determined by the parameters so that a light output during a lighting period of the semiconductor laser becomes a desired magnitude. By correcting , the magnitude of the drive current is corrected ,
The semiconductor laser drive device an increase of one clock period of the digital data signal, characterized that you set to different values in each clock period.
第1のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのスイッチ電流を生成して前記半導体レーザに出力するスイッチ電流生成回路と、
第2のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのバイアス電流を生成して前記半導体レーザに出力するバイアス電流生成回路と、
クロックが入力され、第3のデジタルデータ信号に応じて、前記スイッチ電流生成回路により生成されるスイッチ電流の大きさを補正する電流補正回路と、
前記第3のデジタルデータ信号の増減開始前の初期値、増減開始から終了までのクロック数、及び1クロック期間の増減量を含むパラメータを記憶する記憶回路と、を備え、
前記バイアス電流とスイッチ電流を加算した電流を駆動電流として半導体レーザに供給し、
前記電流補正回路は、前記各パラメータで決定される所定のパターンに基づいて、前記半導体レーザの点灯期間中の光出力が所望の大きさになるように、前記第3のデジタルデータ信号が示す値を増加又は減少させることにより、前記スイッチ電流の大きさを補正し、
前記第3のデジタルデータ信号の1クロック期間の増加量を、各クロック期間で異なる値に設定することを特徴とする半導体レーザ駆動装置。 A semiconductor laser driving device for outputting a driving current for driving a semiconductor laser,
A switch current generation circuit that generates a switch current having a magnitude corresponding to a value indicated by the first digital data signal and outputs the switch current to the semiconductor laser;
A bias current generating circuit that generates a bias current having a magnitude corresponding to a value indicated by the second digital data signal and outputs the bias current to the semiconductor laser;
A current correction circuit that receives a clock and corrects the magnitude of the switch current generated by the switch current generation circuit according to a third digital data signal;
A storage circuit for storing parameters including an initial value before the start of increase / decrease of the third digital data signal, the number of clocks from the start of increase / decrease to the end, and the increase / decrease amount of one clock period ;
A current obtained by adding the bias current and the switch current is supplied to the semiconductor laser as a drive current,
The current correction circuit is a value indicated by the third digital data signal so that a light output during a lighting period of the semiconductor laser becomes a desired magnitude based on a predetermined pattern determined by the parameters. by increasing or decreasing the to correct the magnitude of said switch current,
The third semiconductor laser driving device to increase one clock period of the digital data signal, characterized that you set to different values in each clock period.
前記第3のデジタルデータ信号が示す値を所定のパラメータに従って増加又は減少させる制御を行って、前記基準スイッチ電流生成回路に出力する制御回路と、
を備えることを特徴とする請求項8から11のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置。 The current correction circuit generates a reference switch current having a magnitude corresponding to a value indicated by the input third digital data signal and outputs the reference switch current to the switch current generation circuit;
A control circuit that performs control to increase or decrease a value indicated by the third digital data signal according to a predetermined parameter, and outputs the control switch current generation circuit to the reference switch current generation circuit;
The semiconductor laser driving device according to claim 8, further comprising:
第1のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのスイッチ電流を生成して前記半導体レーザに出力するスイッチ電流生成回路と、
第2のデジタルデータ信号が示す値に対応する大きさのバイアス電流を生成して前記半導体レーザに出力するバイアス電流生成回路と、
クロックが入力され、前記スイッチ電流の大きさを補正する電流補正回路と、
前記第1のデジタルデータ信号の増減開始から終了までのクロック数、及び1クロック期間の増減量を含むパラメータを記憶する記憶回路と、を備え、
前記バイアス電流とスイッチ電流を加算した電流を駆動電流として半導体レーザに供給し、
前記電流補正回路は、前記各パラメータで決定される所定のパターンに基づいて、前記半導体レーザの点灯期間中の光出力が所望の値になるように、前記第1のデジタルデータ信号が示す値を増加又は減少させることにより、前記半導体レーザに供給するスイッチ電流の大きさを補正し、
前記第1のデジタルデータ信号の1クロック期間の増加量を、各クロック期間で異なる値に設定することを特徴とする半導体レーザ駆動装置。 A semiconductor laser driving device for outputting a driving current for driving a semiconductor laser,
A switch current generation circuit that generates a switch current having a magnitude corresponding to a value indicated by the first digital data signal and outputs the switch current to the semiconductor laser;
A bias current generating circuit that generates a bias current having a magnitude corresponding to a value indicated by the second digital data signal and outputs the bias current to the semiconductor laser;
A current correction circuit that receives a clock and corrects the magnitude of the switch current;
A storage circuit that stores a parameter including the number of clocks from the start to the end of increase / decrease of the first digital data signal and the increase / decrease amount of one clock period ;
A current obtained by adding the bias current and the switch current is supplied to the semiconductor laser as a drive current,
The current correction circuit has a value indicated by the first digital data signal so that a light output during a lighting period of the semiconductor laser becomes a desired value based on a predetermined pattern determined by the parameters. By increasing or decreasing, the magnitude of the switch current supplied to the semiconductor laser is corrected ,
The semiconductor laser drive device an increase of one clock period of the first digital data signal, characterized that you set to different values in each clock period.
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