JPH10173270A - 半導体レーザ駆動回路および画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の定電流源を選択駆動することにより半導
体レーザの強度変調を行う半導体レーザ駆動回路におけ
る、複数の定電流源からの出力タイミングのずれを低減
することを目的とする。 【解決手段】定電流源１２ａ，１２ｂ，１２ｃをオンオ
フするスイッチング回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、ス
イッチング回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃを駆動すること
により半導体レーザ２０に流れる電流を制御する制御部
１５と、信号線１６ａ，１６ｂ，１６ｃに定電流源１２
ａ，１２ｂ，１２ｃの負荷を調整する負荷調整回路１３
ａ，１３ｂ，１３ｃとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザを高
速で駆動することのできる強度変調方式の半導体レーザ
駆動回路、およびこの半導体レーザ駆動回路を具備した
画像記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光走査方式の画像記録装置におい
て、光ビームを発生させる手段として半導体レーザが広
く用いられている。この半導体レーザを用いた光走査記
録装置において中間調を得る代表的な方式にパルス幅変
調方式と強度変調方式とがある。パルス幅変調方式には
高速化の限界があるので、高速の半導体レーザ駆動回路
では強度変調方式、あるいはパルス幅変調と強度変調と
を組み合せた方式が用いられることが多い。

【０００３】図５は、特開平４−７７０５０号公報に開
示された、パルス幅変調と強度変調とを組み合せた方式
の半導体レーザ駆動回路の構成図である。図５に示す半
導体レーザ駆動回路の構成について説明する。ビデオ信
号はＰＷＭ（パルス幅変調）回路及びパワー切換回路に
入力され、パワー切換回路からは２種類の制御信号Ｓ
１，Ｓ２が選択的に出力される。制御信号Ｓ₁ ，Ｓ₂ お
よびＰＷＭ回路から出力される変調信号はＡＮＤゲート
３０１ａ，３０１ｂに入力され、ＡＮＤゲート３０１
ａ，３０１ｂにより論理和が求められる。ＡＮＤゲート
３０１ａ，３０１ｂはそれぞれスイッチング回路３０２
ａ，３０２ｂに接続されている。スイッチング回路３０
２ａ，３０２ｂはレーザダイオードＬＤを共通の負荷と
する、定電流源回路および差動アンプから成り、ともに
同一の回路構成となっている。スイッチング回路３０２
ａ，３０２ｂのうちの一方のスイッチング回路３０２ａ
について説明する。定電流源回路は、制御電圧Ｖ₁ を入
力とするバッファ回路３０４、このバッファ回路３０４
の出力を入力として動作するトランジスタ３０５、およ
びトランジスタ３０５のエミッタ・アース間に接続され
る抵抗３０６から構成されている。また差動アンプは、
電源ＶｃｃまたはレーザダイオードＬＤとトランジスタ
３０５のコレクタとの間に挿入された、差動接続された
ＦＥＴ３０７，３０８、これらＦＥＴ３０７，３０８に
バイアス電圧を付与する抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ ，Ｒ₄ と
から構成されている。さらに、ＡＮＤゲート３０１ａの
出力信号をＦＥＴ３０７，３０８の各ゲートに安定供給
するためのインバータ３０９が設けられている。

【０００４】このような構成の半導体レーザ駆動回路に
おいて、ビデオ信号はＰＷＭ回路により、その多値レベ
ルに応じたパルス幅の変調信号に変換され、ＡＮＤゲー
ト３０１ａ，３０１ｂに入力される。同時にビデオ信号
はパワー切換回路により、その多値レベルに応じて制御
信号Ｓ₁ ，Ｓ₂ を画素の周期でオンオフする。２つのス
イッチング回路３０２ａ，３０２ｂの定電流源回路は、
制御電圧Ｖ₁ および制御電圧Ｖ₂ に応じて互いに異なる
電流容量の電流を生成することができる。例えば、スイ
ッチング回路３０２ｂの定電流源回路の電流容量をスイ
ッチング回路３０２ａの定電流源回路の電流容量の２倍
に設定しておけば、スイッチング回路３０２ａとスイッ
チング回路３０２ｂの組合わせかたにより、レーザダイ
オードＬＤには４種類の電流容量の電流を供給すること
ができる。すなわち、レーザダイオードＬＤのレーザ光
強度を０，１，２，３の４階調に制御することができ
る。この４階調に、パルス幅による階調を組み合せるこ
とにより、さらに多階調の画像制御が可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成の半導体レーザ駆動回路においては、定電流源回路
のトランジスタサイズが大きく静電容量が大きいのでパ
ワー切換回路から見た負荷が大きく、かつスイッチング
回路ごとに負荷の大きさが異なり、そのためスイッチン
グ回路ごとにスイッチングのタイミングがずれるという
問題を生じやすい。そこで、負荷の大きさに応じて制御
側の駆動能力を調整することによりスイッチングスピー
ドを一致させてタイミングを合わせる必要がある。しか
し、駆動能力をスイッチング回路ごとに調整しても、パ
ワー切換回路から各スイッチング回路までの配線容量の
差により各スイッチング回路ごとに負荷の比が異なるた
め、デジタル信号の伝送時間に差が生じ画素の形成タイ
ミングがずれて画質を劣化させるという問題が生じやす
い。

【０００６】図６は、従来の半導体レーザ駆動回路にお
ける画素形成タイミングのずれを示す図である。図５に
示すパワー切換回路からの制御信号Ｓ1 によりＡＮＤゲ
ート３０１ａが開かれ、ＰＷＭ回路からのパルス信号
（図６（ａ））がスイッチング回路３０２ａに入力され
ると、スイッチング回路３０２ａからレーザダイオード
ＬＤに向かって、図６（ｂ）に示すような駆動電流が出
力される。この場合、パルス信号（図６（ａ））が半導
体レーザ駆動回路に入力された時刻をｔ0 とすると、パ
ワー切換回路からスイッチング回路３０２ａまでの信号
線の配線容量の影響でスイッチング回路３０２ａ内の定
電流源回路からの出力電流の立上がり時刻はｔ1 とな
り、ｔ1 −ｔ0 の伝送時間による遅延が生じる。

【０００７】図６（ｃ）は、スイッチング回路３０２ｂ
（図５参照）によってレーザダイオードＬＤが駆動され
る場合のレーザダイオードＬＤへの出力電流の波形を示
したものである。ここで、スイッチング回路３０２ｂの
定電流源回路の出力電流が、スイッチング回路３０２ａ
の定電流源回路の出力電流よりも大きく設定されている
ものとすると、パワー切換回路からスイッチング回路３
０２ｂまでの配線容量は、パワー切換回路からスイッチ
ング回路３０２ａまでの配線容量より大きくなることが
多い。そこで、制御信号Ｓ2 （図５参照）によりＡＮＤ
ゲート３０１ｂが開かれ、ＰＷＭ回路からのパルス信号
（図６（ａ））がスイッチング回路３０２ｂに入力され
ると、スイッチング回路３０２ｂからレーザダイオード
ＬＤに向かって、図６（ｃ）に示すような駆動電流が出
力される。この場合、パワー切換回路からスイッチング
回路３０２ｂまでの配線容量がパワー切換回路からスイ
ッチング回路３０２ａまでの配線容量より大きいため、
スイッチング回路３０２ｂの定電流源回路からの出力電
流の立ち上がり時刻はｔ2 となり、ｔ2 −ｔ0 の伝送時
間による遅延が生じる。従って、図６（ｃ）では図６
（ｂ）に比べて、ｔ2−ｔ1 だけの立上がりのずれが生
じる。この立上がりのずれのために、スイッチング回路
３０２ａとスイッチング回路３０２ｂとの画素形成タイ
ミングにはずれが生じる。

【０００８】図６（ｅ）は、制御信号Ｓ1 ，Ｓ2 （図５
参照）によりＡＮＤゲート３０１ａ，３０１ｂがともに
開かれ、ＰＷＭ回路からのパルス信号（図６（ｄ））が
スイッチング回路３０２ａ，３０２ｂに入力された場合
の、スイッチング回路３０２ａ，３０２ｂからレーザダ
イオードＬＤに出力される電流の波形を示している。図
６（ｂ）および図６（ｃ）に示したようにスイッチング
回路３０２ａ，３０２ｂからの出力電流の立上がりのタ
イミングがｔ2 −ｔ1 だけずれているため、両者を合成
した出力波形は、図６（ｅ）に示すように２段階の立上
がりと２段階の立下がりからなる複雑な波形となり、こ
のような駆動電流を出力する半導体レーザ駆動回路を採
用した画像記録装置においては画質劣化を免れることは
できない。

【０００９】本発明は、上記の事情に鑑み、複数の定電
流源を選択駆動することにより半導体レーザの強度変調
を行う半導体レーザ駆動回路において、複数の定電流源
からの出力タイミングのずれの少ない高速の半導体レー
ザ駆動回路、およびこの半導体レーザ駆動回路を用いた
画像記録装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の半導体レーザ駆動回路は、複数の定電流源を選択
駆動することにより半導体レーザの強度変調を行う半導
体レーザ駆動回路において、上記複数の定電流源をそれ
ぞれオンオフする、これら定電流源それぞれに対応した
複数のスイッチング回路と、これら複数のスイッチング
回路を駆動することにより上記半導体レーザに流れる電
流を制御する制御部と、制御部から発せられた各スイッ
チング回路をオンオフするための指令を伝達するため
の、制御部と上記複数のスイッチング回路とをつなぐ複
数の信号線とを備え、上記制御部から上記複数のスイッ
チング回路のオンオフの指令が発せられた後、各スイッ
チング回路がオンオフするまでの時間遅れがいずれのス
イッチング回路でも略同一となるように調整されてなる
ことを特徴とする。

【００１１】ここで、上記制御部から見た上記各スイッ
チング回路毎の負荷が略同一となるように、前記各信号
線に、該各信号線の負荷を調整してなる負荷調整回路を
備えたものであることが好ましい。また、上記複数の信
号線が、互いに略同一の長さを有しているものであるこ
とも好ましい態様の一つである。

【００１２】また、上記の目的を達成する本発明の画像
記録装置は、画像を記録する過程に、画像情報を担持す
る光ビームにより所定の被走査体上を走査する過程を含
む画像記録装置において、光ビームを出射する半導体レ
ーザ、上記半導体レーザから出射した光ビームにより、
所定の被走査体上を走査する走査光学系、および複数の
定電流源と、上記複数の定電流源をそれぞれオンオフす
る、これら定電流源それぞれに対応した複数のスイッチ
ング回路と、これら複数のスイッチング回路を駆動する
ことにより上記半導体レーザに流れる電流を制御する制
御部と、制御部から発せられた各スイッチング回路をオ
ンオフするための指令を伝達するための、制御部と上記
複数のスイッチング回路とをつなぐ複数の信号線とを備
え、上記制御部から上記複数のスイッチング回路のオン
オフの指令が発せられた後、各スイッチング回路がオン
オフするまでの時間遅れがいずれのスイッチング回路で
も略同一となるように調整された、上記複数の定電流源
を選択駆動することにより上記半導体レーザの強度変調
を行う半導体レーザ駆動回路を具備したことを特徴とす
る。

【００１３】ここで、上記本発明において、「略同一」
とは、完全な同一であることが好ましいが、必ずしも完
全に同一である必要はなく、例えば、負荷や信号線の長
さなどが調整された結果、半導体レーザの駆動に支障が
ないレベルにまで同一性が確保されていることをもって
足りることを意味している。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の半導体レーザ駆動回路の一
実施形態を示すブロック図であり、図２は、図１に示す
本発明の半導体レーザ駆動回路に用いられるスイッチン
グ回路および定電流源の回路図である。

【００１５】本実施形態の半導体レーザ駆動回路１０
は、レーザ光走査方式の画像記録装置に組み込まれて使
用されるものであり、図１には、図示しない画像記録装
置の被走査体にレーザ光を照射するレーザダイオード
（ＬＤ）２０と、レーザダイオード２０に駆動電流を供
給する本実施形態の半導体レーザ駆動回路１０と、レー
ザダイオード２０の光量自動制御を行うＡＰＣ制御回路
５０と、レーザダイオード２０発光量を検知しＡＰＣ制
御回路５０に制御信号を供給するＰＤ（フォトダイオー
ド）３０およびフォトダイオード３０からグランドに流
れる電流を電圧に変換するための抵抗４０とが示されて
いる。

【００１６】図１に示すように、この半導体レーザ駆動
回路１０には、レーザダイオード２０を駆動するための
３つの定電流源１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、これら３つ
の定電流源のうちの各一つの定電流源をオンオフするた
めの、これら３つの定電流源それぞれ対応して設けられ
たスイッチング回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、これら
３つのスイッチング回路を選択駆動することによりレー
ザダイオード２０に流れる電流を制御する制御部１５
と、制御部１５から発せられた、各スイッチング回路１
１ａ，１１ｂ，１１ｃをオンオフするための指令を伝達
する信号線１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、３つの定電流源
１２ａ，１２ｂ，１２ｃの負荷をそれぞれ調整する３つ
の負荷調整回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、レーザダイ
オード２０に所定のバイアス電流を供給するためのバイ
アス電流源１４とが備えられている。

【００１７】３つの定電流源１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
は、強度変調を行うため互いに異なる電流容量を持つよ
う構成されており、定電流源を構成するＭＯＳトランジ
スタを並列に接続することにより実効的なチャネル幅Ｗ
とチャネル長Ｌの比Ｗ／Ｌを４：２：１とすることによ
り電流容量の比も４：２：１に設定されている。図１に
は、定電流源の電流容量の比をわかりやすく表現するた
め、４：２：１の数の回路が記載されているが、定電流
源１２ａ，１２ｂ，１２ｃは必ずしもこのような数の回
路から構成しなければならないわけではなく、要は、定
電流源１２ａ、定電流源１２ｂ、および定電流源１２ｃ
の電流容量の比が４：２：１であればよい。このように
電流容量の比が４：２：１に設定された３つの定電流源
１２ａ，１２ｂ，１２ｃを組み合わせて駆動することに
より、０から７までの８種類の電流容量の組合わせがで
きる。従って、制御部１５からの制御信号によりスイッ
チング回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃを制御することによ
り、定電流源１２ａ，１２ｂ，１２ｃからレーザダイオ
ード２０に８種類の電流容量の電流を供給することが可
能となり、レーザダイオード２０による８階調に強度変
調されたレーザ光を被走査体に照射することができる。

【００１８】なお、この実施形態に示す３種類の定電流
源の代わりに４種類の定電流源を用いた場合は０から１
５までの１６階調の強度変調を行うことができる。次
に、この半導体レーザ駆動回路１０の動作についてさら
に詳しく説明する。レーザダイオード２０は、一方が電
源Ｖｃｃに接続され、他方がバイアス電流源１４および
３つのスイッチング回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃを介し
て３つの定電流源１２ａ，１２ｂ，１２ｃに接続されて
いる。

【００１９】図２に示すように、個々のスイッチング回
路２１は、２つのＭＯＳトランジスタ２１ａ，２１ｂ
と、２つのインバータ２１ｃ，２１ｄとから構成されて
おり、２つのＭＯＳトランジスタ２１ａ，２１ｂは差動
対を構成している。２つのＭＯＳトランジスタ２１ａ，
２１ｂのうち一方のＭＯＳトランジスタ２１ａはレーザ
ダイオード２０に接続されており、他方のＭＯＳトラン
ジスタ２１ｂは電源Ｖｃｃに接続されている。定電流源
２２はＭＯＳトランジスタ２２ａで構成されており、ソ
ースが接地され、ドレインがＭＯＳトランジスタ２１
ａ，２１ｂのソースに接続されている。そのゲート電圧
Ｖｎは、ＡＰＣ制御回路５０（図１参照）から供給さ
れ、ゲート電圧Ｖｎによって制御された一定電流を２つ
のＭＯＳトランジスタ２１ａ，２１ｂのうちのいずれか
一方に供給する。

【００２０】スイッチング回路２１の２つのインバータ
２１ｃ，２１ｄのうちのＭＯＳトランジスタ２１ｂの前
段に設けられたインバータ２１ｄには、図１に示す制御
部１５からの制御信号Ｓｎが入力される。インバータ２
１ｄの出力はＭＯＳトランジスタ２１ｂに入力されると
ともに、その出力の一部は他方のインバータ２１ｃによ
り反転されてＭＯＳトランジスタ２１ａに入力される。
このようにして、制御部１５からの信号Ｓｎはインバー
タ２１ｃ，２１ｄにより反転・波形整形されてＭＯＳト
ランジスタ２１ａ，２１ｂの差動対に入力される。この
ように２つのＭＯＳトランジスタ２１ａ，２１ｂは、い
ずれか一方がオンになると他方はオフとなるので、定電
流源２２のＭＯＳトランジスタ２２ａのソース・ドレイ
ン間には、上記のゲート電圧Ｖｎによって制御された一
定電流が常に流れている。こうして、一組のスイッチン
グ回路２１および定電流源２２により、レーザダイオー
ド２０には所定の一定電流が所定のタイミングで供給さ
れる。

【００２１】図１に戻って、半導体レーザ駆動回路１０
全体の説明を続ける。本実施形態の半導体レーザ駆動回
路１０には、各スイッチング回路１１ａ，１１ｂ，１１
ｃと制御部１５の間を接続する信号線１６ａ，１６ｂ，
１６ｃに接続された３つの負荷調整回路１３ａ，１３
ｂ，１３ｃが備えられている。これらの負荷調整回路１
３ａ，１３ｂ，１３ｃは、制御部１５から見た各定電流
源の負荷を調整するために備えられたものである。

【００２２】定電流源１２ａ，１２ｂ，１２ｃを流れる
電流はＭＯＳトランジスタのＷ／Ｌの比に比例するの
で、各定電流源１２ａ，１２ｂ，１２ｃの電流のスイッ
チング速度を略同一とするためには、定電流源１２ａ，
１２ｂ，１２ｃを制御するスイッチング回路１１ａ，１
１ｂ，１１ｃを構成するＭＯＳトランジスタの実効的な
Ｗ／Ｌも定電流源１２ａ，１２ｂ，１２ｃのＷ／Ｌと同
様、４：２：１とする必要がある。そのため、制御部１
５からスイッチング回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃを見る
と、駆動する負荷が異なり、その負荷の比は４：２：１
となる。さらにレーザダイオード２０を流れる電流は数
ｍＡから１００ｍＡ程度という比較的大電流であるた
め、スイッチング回路及び定電流源を構成するＭＯＳト
ランジスタのサイズが大きくなりその占有面積も大きく
なる。そのため、制御部１５からスイッチング回路１１
ａ，１１ｂ，１１ｃまでの信号線１６ａ，１６ｂ，１６
ｃの配線長が長くなる。また、特別な考慮を払わない限
り各信号線毎にその長さがままちとなるので、寄生容量
もそれぞれ異なる。このように各スイッチング回路毎、
定電流源毎に負荷が異なるため、信号の立上がり立下が
りの過渡的な遅れ（波形のなまり）が生じるが、本実施
形態では、各スイッチング回路のＭＯＳトランジスタの
直前に波形整形のためのインバーターが設けられている
ので信号の立上がり立下がりの過渡的な遅れ（波長なま
り）は遅延となって表れる。すなわち、制御部１５から
同じタイミングで制御信号が出力されても、各スイッチ
ング回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃを電流が通るタイミン
グにはずれが生じることになり、この半導体レーザ駆動
回路を、例えば画像記録装置に用いた場合、画質が損な
われる恐れがある。

【００２３】そこで、本実施形態では、信号線１６ａ，
１６ｂ，１６ｃの、制御部１５から見た各定電流源毎の
負荷が略同一となるように、各信号線に各定電流源の負
荷を調整する負荷調整回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃを備
えている。負荷調整回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃとして
は、本実施形態ではキャパシタを用いているが、キャパ
シタに限らず負荷の差を解消することのできるものであ
ればなにを用いてもよい。

【００２４】次に、半導体レーザ駆動回路１０、レーザ
ダイオード２０、フォトダイオード３０、およびＡＰＣ
制御回路５０による自動光量制御について説明する。最
初にバイアス電流の設定を行う。先ず、バイアス電流源
１４にレーザ閾値電流よりも小さい電流値をバイアス電
流として設定した後、そのバイアス電流でレーザダイオ
ード２０が駆動されることによりＡＰＣ（自動光量制
御）が開始される。レーザダイオード２０の発光量がフ
ォトダイオード３０で検知され、フォトダイオード３０
から流れる電流は抵抗４０により電圧に変換されてＡＰ
Ｃ制御回路５０に入力される。ＡＰＣ制御回路５０は、
レーザダイオード２０の発光量が第１の基準発光レベル
（微小発光レベル）となるように、バイアス電流源１４
にかかる電圧を制御する。バイアス電流源１４には上記
の制御動作で求められた電圧がかけられ、バイアス電流
源１４は、その電圧に対応したバイアス電流をレーザダ
イオード２０に供給する。次に、レーザダイオード２０
に供給される最大電流を決定する。３つの定電流源１２
ａ，１２ｂ，１２ｃには、初期値のゲート電圧がかけら
れ、３つのスイッチング回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃを
すべてオンとする。レーザダイオード２０には、バイア
ス電流源１４からのバイアス電流と、３つの定電流源１
２ａ，１２ｂ，１２ｃからの電流とが流れる。この状態
でレーザダイオード２０の発光量がフォトダイオード３
０で検知され、フォトダイオード３０から流れる電流が
抵抗４０で電圧に変換されＡＰＣ制御回路５０に入力さ
れる。ＡＰＣ制御回路５０はレーザダイオード２０の発
光量が第２の基準発光レベル（最大発光レベル）となる
ように、定電流源１２ａ，１２ｂ，１２ｃにかかる電圧
を制御する。こうして、レーザダイオード２０に供給さ
れる電流値の下限および上限が決定される。

【００２５】次に、実際のレーザ駆動時における、強度
変調による８階調とパルス幅変調による８階調とを組み
合わせて６４階調の変調を行う方法について説明する。
スイッチング回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃをすべてオフ
とすることにより強度変調レベルは０に設定され、スイ
ッチング回路１１ｃだけを最小のパルス幅でオンとする
ことにより強度変調レベルは１に設定され、スイッチン
グ回路１１ｂだけを最小のパルス幅でオンとすることに
より強度変調レベルは２に設定され、スイッチング回路
１１ａだけを最小のパルス幅でオンとすることにより強
度変調レベルは４に設定される。また、スイッチング回
路１１ｃとスイッチング回路１１ｂとを最小のパルス幅
でオンとすることにより強度変調レベルは３に設定さ
れ、スイッチング回路１１ｃとスイッチング回路１１ａ
とを最小のパルス幅でオンとすることにより強度変調レ
ベルは５に設定され、以下省略、スイッチング回路１１
ａ，１１ｂ，１１ｃをすべてオンとすることにより強度
変調レベルは７に設定される。このような設定をパルス
幅８段階と組み合わせることにより６４階調の変調を行
うことができる。

【００２６】次に、負荷調整回路１３ａ，１３ｂ，１３
ｃの作用について説明する。説明を簡単にするため、２
つの定電流源１２ａ，１２ｂが駆動される場合について
説明する。いま、スイッチング回路１１ａ，１１ｂのゲ
ート静電容量をそれぞれＣｇ１，Ｃｇ２とし、スイッチ
ング回路１１ａ，１１ｂと制御部１５とを結ぶ信号線１
６ａ，１６ｂの静電容量をＣｓ1 ，Ｃｓ2 とし、信号線
１６ａ，１６ｂを流れる電流をＩ1 ，Ｉ2 とすると、こ
れらの各静電容量を充電する際のスルーレート（Ｓｌｅ
ｗ Ｒａｔｅ：電圧上昇率）ＳＲ1 ，ＳＲ2 は次のよう
にして導き出すことができる。

【００２７】すなわち、電荷をＱとし静電容量をＣとす
れば、電圧Ｖは Ｖ＝Ｑ／Ｃ であり、単位時間ｔ当たりの電圧の変化：Ｖ／ｔは Ｖ／ｔ＝（Ｑ／ｔ）・（１／Ｃ）＝Ｉ／Ｃ であるから、スルーレートＳＲ1 ，ＳＲ2 は ＳＲ1 ＝Ｉ1 ／（Ｃｇ1 ＋Ｃｓ1 ） …（１） ＳＲ2 ＝Ｉ2 ／（Ｃｇ2 ＋Ｃｓ2 ） …（２） として表現することができる。

【００２８】ここで、 Ｉ1 ：Ｃｇ1 ＝Ｉ2 ：Ｃｇ2 すなわち、配線容量がない場合にスルーレートが等しく
なるだけの電流が設定されるとすると、式（１），
（２）から、スルーレートＳＲ1 ，ＳＲ2 の差は次式に
より求められる。

【００２９】 ＳＲ1 −ＳＲ2 ＝（Ｉ1 Ｃｇ2 ＋Ｉ1 Ｃｓ2 −Ｉ2 Ｃｇ1 −Ｉ2 Ｃｓ1 ）／（ （Ｃｇ1 ＋Ｃ ｓ1 ）（Ｃｇ2 ＋Ｃｓ2 ）） ＝（Ｉ1 Ｃｓ2 −Ｉ2 Ｃｓ1 ）／（（Ｃｇ1 ＋Ｃｓ1 ）（Ｃｇ2 ＋Ｃｓ2 ）） …（３） 式（３）に示すように、信号線１６ａ，１６ｂの静電容
量Ｃｓ1 ，Ｃｓ2 が同一で、かつ、電流Ｉ1 ，Ｉ2 が同
一の場合、右辺の分子はゼロとなり、スルーレートＳＲ
1 ，ＳＲ2 を等しくすることができる。従って、制御部
１５から各スイッチング回路へのオンオフの指令が発せ
られた後、各スイッチング回路がオンオフするまでの時
間遅れをいずれのスイッチング回路でも同一とすること
ができる。

【００３０】そこで、本発明の半導体レーザ駆動回路の
第１の実施形態には、図１に示すように、半導体レーザ
駆動回路１０に負荷調整回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃが
備えられている。負荷調整回路としては、前述のように
キャパシタを用いることが好ましい。すなわち、式
（３）において、電流Ｉ1 ，Ｉ2 を等しくするために、
一方の信号線にダミーの静電容量を加えることにより、
他方のゲート静電容量を充電する電流からダミーの静電
容量を充電する分の電流を差し引くようにしてやればよ
い。

【００３１】ところで、上記式（３）において、信号線
１６ａ，１６ｂの配線長を略同一とすることにより静電
容量Ｃｓ1 ，Ｃｓ2 を等しくすることができれば、スル
ーレートＳＲ1 ，ＳＲ2 を等しくすることができる。そ
こで、本発明の半導体レーザ駆動回路の第２の実施形態
では、上記の負荷調整回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃを用
いる代わりに、各信号線１６ａ，１６ｂ，１６ｃそれぞ
れの長さを略同一としている。こうすることにより、制
御部１５から各スイッチング回路へのオンオフの指令が
発せられた後、各スイッチング回路がオンオフされるま
での時間遅れをいずれのスイッチング回路でも略同一と
することができる。

【００３２】次に、上記の半導体レーザ駆動回路が、画
像記録装置のレーザダイオードを駆動するＬＤドライバ
として組み込まれてなる本発明の画像記録装置の実施形
態について説明する。図３は、本発明の画像記録装置の
一実施形態を示すブロック図であり、図４は、図３に示
す画像記録装置のレーザ走査系の構成図である。

【００３３】図３に示す画像記録装置は、その構成が信
号処理系１１０、レーザ走査系１２０、および画像出力
系１３０に大別される。画像を読み取って画像信号を得
る例えばデジタルスキャナ等の画像生成系１０１で得ら
れた画像信号が、信号処理系１１０を構成する画像信号
処理システム１１１に入力されると、この画像処理シス
テム１１１では、画像出力系１３０を構成する電子写真
プロセス１３２の機構を制御する機構制御部１３１から
の制御情報、例えば現像条件等の情報を受け、それに適
合するように、入力された画像信号に適切な画像処理、
例えば階調処理や色補正処理等が施され、その画像処理
後の画像信号がレーザ変調信号生成部１１２に入力され
る。レーザ変調信号生成部１１２では、入力された画像
信号に基づいて、レーザ走査系１２０を構成するレーザ
ダイオード１２２から出射されるレーザ光の変調強度を
表わすレーザ変調信号を生成する。このレーザ変調信号
の生成にあたっては、レーザ走査系１２０を構成する走
査レーザ光の同期検知手段１２６からの情報を受け、レ
ーザ走査と同期するようにレーザ変調信号が生成され
る。この走査レーザ光の同期検知手段１２６は、本実施
形態では、図４に示すように、ミラー１２６＿１と光セ
ンサ１２６＿２とからなり、光センサ１２６＿２から
は、レーザダイオード１２２から出射したレーザ光が図
４に示す矢印Ａ方向に一回偏向される毎に同期パルスが
出力される。

【００３４】図３に示すレーザ変調信号生成部１１２で
生成されたレーザ変調信号Ｓ_L は、レーザ走査系１２０
を構成するＬＤ（レーザダイオード）ドライバ１２１に
入力される。ＬＤドライバ１２１には、機構制御部１３
１からの機構制御情報Ｓ_C も入力され、ＬＤドライバ１
２１は、その機構制御に合わせて、ＬＤ１２２を駆動す
る。レーザダイオード１２２は、ＬＤドライバ１２１の
駆動により時系列的な強度変調を伴ったレーザ光を出射
し、その出射レーザ光は、レンズ１２３＿１，アパーチ
ャ１２３＿２，シリンドリカルレンズ１２３＿３からな
るプレポリゴン光学系１２３を経由し、矢印Ｂ方向に回
転するポリゴンミラー１２４＿１を含む光偏向器１２４
により矢印Ａ方向に繰り返し偏向され、さらにｆθレン
ズ１２５＿１，およびシリンドリカルミラー１２５＿２
からなるポストポリゴン光学系１２５を経由し、画像出
力系１３０を構成する、矢印Ｃ方向に回転する感光体１
３３上を矢印Ａ’方向に繰り返し走査（主走査）する。

【００３５】この感光体１３３は、光の照射により表面
の抵抗値が変化する性質を有し、画像情報を担持したレ
ーザ光により走査されることにより、その表面に静電潜
像が形成される。この感光体１３３に形成された静電潜
像は所定の電子写真プロセス１３２を経て、所定の用紙
上に、画像生成系１０１で得られた画像信号が担持する
画像のハードコピー１０２が生成される。

【００３６】本実施形態のＬＤドライバ１２１として
は、図１を参照して説明した、本発明にいう半導体レー
ザ駆動回路が用いられる。従って、このように構成され
た本発明の画像記録装置によれば、半導体レーザの発熱
による出力変動が補正されるため画像濃度の変動が抑え
られ高画質の画像記録を行うことができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザ駆動回路によれば、複数の定電流源を選択駆動する
ことにより半導体レーザの強度変調を行う半導体レーザ
駆動回路において、制御部から各スイッチング回路のオ
ンオフの指令が発せられた後、各スイッチング回路がオ
ンオフするまでの時間遅れがいずれのスイッチング回路
でも略同一となるように調整されるので、複数のスイッ
チング回路により制御される電流波形の時間遅れが均一
となり半導体レーザを略同一のタイミングで高速駆動す
ることが可能となる。

【００３８】また、本発明の画像記録装置によれば、上
記のように、半導体レーザを略同一のタイミングで高速
駆動することが可能な半導体レーザ駆動回路が組み込ま
れているため、画素の形成タイミングのずれの少ない高
画質の画像を高速で記録することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザ駆動回路の一実施形態を
示すブロック図である。

【図２】図１に示す本発明の半導体レーザ駆動回路に用
いられるスイッチング回路および定電流源の回路図であ
る。

【図３】本発明の画像記録装置の一実施形態を示すブロ
ック図である。

【図４】図３に示す画像記録装置のレーザ走査系の構成
図である。

【図５】特開平４−７７０５０号公報に開示された、パ
ルス幅変調と強度変調とを組み合せた方式の半導体レー
ザ駆動回路の構成図である。

【図６】従来の半導体レーザ駆動回路における画素形成
タイミングのずれを示す図である。

【符号の説明】

１０ 半導体レーザ駆動回路 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ スイッチング回路 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ 定電流源 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ 負荷調整回路 １４ バイアス電流源 １５ 制御部 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 信号線 ２０ レーザダイオード ２１ スイッチング回路 ２１ａ，２１ｂ ＭＯＳトランジスタ ２１ｃ，２１ｄ インバータ ２２ 定電流源 ３０ フォトダイオード ４０ 抵抗 ５０ ＡＰＣ制御回路 １０１ 画像生成系 １０２ ハードコピー １１０ 信号処理系 １１１ 画像信号処理システム １１２ レーザ変調信号生成部 １２０ レーザ走査系 １２１ レーザダイオードドライバ １２２ レーザダイオード １２３ プレポリゴン光学系 １２３＿１ レンズ １２３＿２ アパーチャ １２３＿３ シリンドリカルレンズ １２４ 光偏向器 １２４＿１ ポリゴンミラー １２５ ポストポリゴン光学系 １２５＿１ ｆθレンズ １２５＿２ シリンドリカルミラー １２６ 同期検知手段 １２６＿１ ミラー １２６＿２ 光センサ １３０ 画像出力系 １３１ 機構制御部 １３２ 電子写真プロセス １３３ 感光体 ３０１ａ，３０１ｂ ＡＮＤゲート ３０２ａ，３０２ｂ スイッチング回路 ３０４ バッファ回路 ３０５ トランジスタ ３０６ 抵抗 ３０７，３０８ ＦＥＴ ３０９ インバータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の定電流源を選択駆動することによ
   り半導体レーザの強度変調を行う半導体レーザ駆動回路
   において、 前記複数の定電流源をそれぞれオンオフする、これら定
   電流源それぞれに対応した複数のスイッチング回路と、
   これら複数のスイッチング回路を駆動することにより前
   記半導体レーザに流れる電流を制御する制御部と、該制
   御部から発せられた各スイッチング回路をオンオフする
   ための指令を伝達するための、該制御部と前記複数のス
   イッチング回路とをつなぐ複数の信号線とを備え、 前記制御部から前記複数のスイッチング回路のオンオフ
   の指令が発せられた後、各スイッチング回路がオンオフ
   するまでの時間遅れがいずれのスイッチング回路でも略
   同一となるように調整されてなることを特徴とする半導
   体レーザ駆動回路。
2. 【請求項２】 前記制御部から見た前記各スイッチング
   回路毎の負荷が略同一となるように、前記各信号線に、
   該各信号線の負荷を調整してなる負荷調整回路を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ駆動回
   路。
3. 【請求項３】 前記複数の信号線が、互いに略同一の長
   さを有していることを特徴とする請求項１記載の半導体
   レーザ駆動回路。
4. 【請求項４】 画像を記録する過程に、画像情報を担持
   する光ビームにより所定の被走査体上を走査する過程を
   含む画像記録装置において、 光ビームを出射する半導体レーザ、 前記半導体レーザから出射した光ビームにより、所定の
   被走査体上を走査する走査光学系、および複数の定電流
   源と、前記複数の定電流源をそれぞれオンオフする、こ
   れら定電流源それぞれに対応した複数のスイッチング回
   路と、これら複数のスイッチング回路を駆動することに
   より前記半導体レーザに流れる電流を制御する制御部
   と、該制御部から発せられた各スイッチング回路をオン
   オフするための指令を伝達するための、該制御部と前記
   複数のスイッチング回路とをつなぐ複数の信号線とを備
   え、前記制御部から前記複数のスイッチング回路のオン
   オフの指令が発せられた後、各スイッチング回路がオン
   オフするまでの時間遅れがいずれのスイッチング回路で
   も略同一となるように調整された、前記複数の定電流源
   を選択駆動することにより前記半導体レーザの強度変調
   を行う半導体レーザ駆動回路を具備したことを特徴とす
   る画像記録装置。