JPH1079546A

JPH1079546A - 半導体レーザ制御装置

Info

Publication number: JPH1079546A
Application number: JP14482797A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Ema; 秀利江間; Masaaki Ishida; 雅章石田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 1998-03-24

Abstract

(57)【要約】【課題】書込密度等が可変されても１チップ化が可能
となるように極力入力端子数を低減させ得るようにす
る。【解決手段】パルス幅変調手段から出力される複数個
のパルスＰＷ_da，ＰＷ_onに相関関係を持たせおり、この
相関関係を利用することにより変調データの一部を共通
化させることで、必要とする信号数を減らすことがで
き、よって、入力端子数ないしは例えば論理部２８，３
０を削除して回路素子数を減らすことができ、全体的に
１チップ化を図る上で有利となるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ、
デジタル複写機、光ディスク装置、光通信装置等におけ
る光源として用いられる半導体レーザを駆動制御するた
めの半導体レーザ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザは極めて小型であって、か
つ、駆動電流により高速に直接変調を行うことができる
ので、近年、レーザプリンタ等の光源として広く使用さ
れている。

【０００３】しかし、半導体レーザの駆動電流と光出力
との関係は、温度により著しく変化するので、半導体レ
ーザの光強度を所望の値に設定しようとする場合に問題
となる。この問題を解決して半導体レーザの利点を活か
すために、ＡＰＣ（Ａutomatic Ｐower Ｃontrol）方式
の一つとして、半導体レーザの光出力を受光素子により
モニタし、この受光素子に発生する半導体レーザの光出
力に比例する受光電流に比例する信号と、発光レベル指
令信号とが等しくなるように、常時、半導体レーザの順
方向電流を制御する光・電気負帰還ループにより半導体
レーザの光出力を所望の値に制御する方式が知られてい
る。この場合、受光素子の動作速度や、光・電気負帰還
ループを構成している増幅素子の動作速度等の限界によ
り制御速度に限界が生じる。

【０００４】この点を考慮した改良方式が、例えば、特
開平２−２０５０８６号公報により提案されている。同
公報によれば、半導体レーザの光出力を受光素子により
モニタし、その出力と発光レベル指令信号とが等しくな
るように、常時、半導体レーザの順方向電流を制御する
光・電気負帰還ループと、発光レベル指令信号を半導体
レーザの順方向電流に変換する変換手段とを有し、光・
電気負帰還ループの制御電流と変換手段により生成され
た電流の和又は差の電流によって半導体レーザの光出力
を制御する方式が開示されている。ここに、光・電気負
帰還ループは例えば半導体レーザと受光素子と定電流源
と誤差増幅器とにより構成される。また、変換手段は例
えば定電流源により構成される。

【０００５】これによれば、半導体レーザを変換手段に
よって直接駆動する電流に相当する光出力をＰ_Sとした
場合、半導体レーザの光出力のステップ応答特性は、Ｐ_out＝Ｐ₀ ＋（Ｐ_S −Ｐ₀ )｛１−exp(−２πｆ₀ｔ
)｝Ｐ_out；半導体レーザの光出力Ｐ₀ ；半導体レーザの設定された光強度ｔ；時間ｆ₀ ；光・電気負帰還ループの開ループでの交叉周波
数で近似される。Ｐ_S≒Ｐ₀ であれば、瞬時に半導体レー
ザの光出力がＰ₀ に等しくなるので、ｆ₀ の値は光・電
気負帰還ループのみの場合に比べて小さくてよいことが
分かる。現実的には、ｆ₀ ＝４０ＭＨｚ程度であればよ
く、この程度の交叉周波数であれば容易に実現できる。

【０００６】また、特開平５−６７８３３号公報におい
ては、上述した特開平２−２０５０８６号公報に示され
るような構成要素に関して、バイポーラトランジスタを
用いたＩＣ化によリ光・電気負帰還ループの設計を容易
にした点が記載されている。

【０００７】次に、レーザプリンタを例に採り、１ドッ
ト多値化技術の経緯について説明する。レーザプリンタ
は、当初、ラインプリンタに代わるノンインパクトプリ
ンタとして開発されたが、レーザプリンタの高速高解像
性からイメージプリンタとしての適用が早くから検討さ
れ、ディザ法をベースとした様々な記録方法が実用化さ
れている。また、近年の半導体技術の急速な進展によ
り、処理可能な情報量が急速に増大し、レーザプリンタ
においては、１ドット多値化技術が実用化され、より確
実にイメージプリンタとしての地位を固めつつある。し
かしながら、現行の多値化レベルはハイエンド機におい
ては８ビット相当の出力レベルを備えているが、ローエ
ンド機では高々数値程度に抑えられている。これは、一
因としては情報量の多さもあるが、主として、１ドット
多値化出力を実現する半導体レーザ制御変調部の回路規
模が大きく高価であることによる。

【０００８】現在、１ドット多値化出力を行う半導体レ
ーザ制御変調方式としては、Ａ．光強度変調方式Ｂ．パルス幅変調方式Ｃ．パルス幅強度混合変調方式が提案されている。

【０００９】Ａ．光強度変調方式（ＰＭ＝Ｐower Ｍodu
lation）光出力自身を変化させて記録する方式であり、中間露光
領域を利用して中間調記録を実現するため、印字プロセ
スの安定化が重要な要件であり、印字プロセスに対する
要求が厳しくなる。しかしながら、半導体レーザの制御
変調は容易となる。

【００１０】Ｂ．パルス幅変調方式（ＰＷＭ＝Ｐulse
Ｗidth Ｍodulation）光出力レベルとしては２値であるが、その発光時間（つ
まり、パルス幅）を変化させて記録する方式であるの
で、ＰＭ方式と比較すると、中間露光領域の利用度が少
なく、さらに、隣接ドットを結合させることにより中間
露光領域を一層低減させることが可能となる（印字プロ
セス安定性に対する要求が低減する）。しかし、パルス
幅設定を８ビット、かつ、隣接ドット結合を実現する場
合には半導体レーザ制御変調部の構成は複雑となる。

【００１１】Ｃ．パルス幅・強度混合変調方式（ＰＷＭ
＋ＰＭ方式）ＰＭ方式では印字プロセスの安定化への要求が厳しくな
り、ＰＷＭ方式では半導体レーザ制御変調部が複雑とな
る問題を有することから、これらのＰＭ方式とＰＷＭ方
式とを組み合わせた方式であり、例えば、特開平６−３
４７８５２号公報中に開示されている。

【００１２】この変調方式は、基本的には２値記録方式
であり、印字プロセスに対して安定であるＰＷＭ方式を
基調とし、そのパルス間の移り変わり部をＰＭ方式によ
り補う方式である。この変調方式は、同じ階調数を実現
する場合、各々単独の変調方式に比較して、必要となる
パルス幅数、パワー値数が組み合わせることにより少な
くなるので、各々の方式分の構成を容易に達成でき、印
字プロセスに対して安定であると同時に集積化に適して
おり、小型化・低コスト化を図ることができる。このよ
うな変調方式を実現するため、半導体レーザ制御装置に
は、画像データと画素クロックとを入力とするパルス幅
生成部及びデータ変調部が設けられ、このパルス幅生成
部及びデータ変調部が半導体レーザ制御部及び半導体レ
ーザ駆動部に対する発光レベル指令信号を出力するよう
に構成されている。即ち、入力される画像データに従っ
てパルス幅生成部及びデータ変調部によりＰＷＭ方式を
基調とし、その移り変わり部をＰＭ方式により補う。

【００１３】この場合、この１ドット内でのパルス幅強
度混合変調方式をより具体的に実現するため、Ｃ‐ＭＯ
Ｓデバイスを用いたＩＣ化によりパルス幅生成部を簡便
に形成し、バイポーラトランジスタを用いたＩＣ化によ
り光・電気負帰還ループ部の設計を容易にする提案が、
上記の特開平６−３４７８５２号公報によりなされてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】特開平６−３４７８５
２号公報等に示されるパルス幅・強度混合変調方式によ
れば、階調度の高い画像形成が可能となる。しかしなが
ら、レーザプリンタや複写機において画像を形成する場
合、常に１ドット当たり多くの階調を必要とするわけで
はなく（例えば、文字画像部等では基本的に２値出力で
よい）、階調数よりも書込み密度或いは書込み速度が優
先される場合もある。しかし、上記の特開平６−３４７
８５２号公報等ではこのような事情が考慮されておら
ず、目的にかなった出力形態を得るには不十分である。

【００１５】この点、例えば、複数位相を有するパルス
を生成するパルス生成手段と、これらのパルスより画像
データに基づき複数のパルス幅を生成するデータ変調手
段と、半導体レーザを制御及び変調する手段とを有し、
画像データに従いデータ変調手段により生成された複数
のパルス幅により半導体レーザの光強度変調と同時にパ
ルス幅変調を行う画像形成装置において、データ変調手
段に周波数選択データを入力することにより半導体レー
ザの光出力の主走査方向に書込密度を高くする場合には
１ドット当たりの階調数を減少させ、書込密度を低くす
る場合には１ドット当たりの階調数を増加させる機能を
備えた提案がなされている。また、同様の画像形成装置
において、入力された制御信号により１ドット当たりの
出力階調数を切り換える出力モード切換手段を備えた提
案もなされている。

【００１６】このような書込密度の高低切換え或いは出
力モードの切換えを考えた場合、データ変換ないしはパ
ルス幅変調部に対する入力端子数が多くなり、全体構成
を１チップに集積化させる上で支障を来すことになる。

【００１７】そこで、本発明は、１チップ化が可能とな
る具体的な構成を明らかにして、入力端子数の低減や高
階調化を図れる半導体レーザ制御装置を得ることを目的
とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
入力クロックと同一周波数で位相が一定量ずつ異なる複
数個のパルスを生成するパルス生成手段と、入力される
画像データをパルス幅変調データとパワー変調データと
に変換するデータ変換手段と、前記パルス生成手段によ
り生成されたパルスより前記パルス幅変調データに基づ
きパルス幅変調した複数個のパルスを生成するパルス幅
変調手段とを有して、半導体レーザに対するパルス幅変
調と強度変調とを同時に行う発光指令信号を生成するパ
ルス幅変調・強度変調信号生成部と、前記半導体レーザ
とこの半導体レーザの光出力をモニタする受光素子とと
もに光・電気負帰還ループを形成して前記受光素子から
得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信号
と前記パルス幅変調・強度変調信号生成部から与えられ
る発光指令信号とが等しくなるように前記半導体レーザ
の順方向電流を制御する誤差増幅部と、前記光・電気負
帰還ループの制御電流との和又は差の電流により前記半
導体レーザの駆動を制御するように生成されて前記パル
ス幅変調・強度変調信号生成部から与えられる発光指令
信号に応じた駆動電流を前記半導体レーザに順方向電流
を流す電流駆動部とを備え、前記パルス幅変調手段から
出力される複数個のパルスが相関関係を有するととも
に、これらのパルス幅変調・強度変調信号生成部と誤差
増幅部と電流駆動部とが１チップの集積回路で構成され
ている。

【００１９】従って、パルス幅変調手段から出力される
複数個のパルスに相関関係を持たせており、この相関関
係を利用することにより変調データの一部を共通化させ
ることができ、これにより必要とする信号数を減らすこ
とができ、よって、入力端子数ないしは回路素子数を減
らすことができ、全体的に１チップ化を図る上で有利と
なり、消費電流も低減させることができる。

【００２０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明と同様にパルス幅変調・強度変調信号生成部と誤差増
幅部と電流駆動部とを１チップの集積回路として備えた
構成において、パルス幅変調手段から出力される複数個
のパルスのうちの１つ或いは複数個のパルスが常に他の
パルスよりパルス生成手段による一定量の位相差分だけ
長いという相関関係を有している。従って、請求項１記
載の発明の場合と同様であるが、複数個のパルスに関す
る相関関係がパルス生成手段による一定量の位相差分だ
け長いという相関関係に特定されているので、この相関
関係を利用することにより、変調データに関する論理を
より圧縮させて信号数を減らすことができ、請求項１記
載の発明よりもより簡便な構成で実現できる。

【００２１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明と同様にパルス幅変調・強度変調信号生成部と誤差増
幅部と電流駆動部とを１チップの集積回路として備えた
構成において、パルス幅変調・強度変調信号生成部中の
データ変換手段が入力される画像データをその画像デー
タとドット位置制御信号と周波数選択信号とに基づきパ
ルス幅変調データとパワー変調データとに変換するもの
とし、周波数選択信号により切り換えられる出力モード
のクロック周波数が、入力クロックに対して等倍と２倍
とで選択自在であり、２倍なる出力モードの選択時には
入力される画像データのうちの１／２のビット数を各々
の書込みドットの画像データとしてパルス幅変調による
階調数を等倍なる出力モード時の１／２にするようにし
た。

【００２２】従って、入力クロックに対する等倍なる出
力モードと２倍なる出力モードとの何れをとった場合で
も画像データの入力端子数を同一にすることができ、結
果として、パルス幅変調・強度変調信号生成部中のパル
ス幅変調手段を共通化することができ、入力端子数ない
しは回路素子数を減らすことができ、全体的に１チップ
化を図る上で有利となる。

【００２３】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明と同様にパルス幅変調・強度変調信号生成部と誤差増
幅部と電流駆動部とを１チップの集積回路として備えた
構成において、パルス幅変調・強度変調信号生成部中の
データ変換手段が入力される画像データをその画像デー
タとドット位置制御信号と周波数選択信号とに基づきパ
ルス幅変調データとパワー変調データとに変換するもの
とし、周波数選択信号により切り換えられる出力モード
のクロック周波数が、入力クロックに対して等倍と２倍
とで選択自在であり、２倍なる出力モードの選択時には
入力される画像データのうちの２ビット分を各々の書込
みドットのドット位置選択信号としている。

【００２４】従って、階調度よりも書込密度が優先され
る２倍なる出力モードの選択時にも、左寄せ波形と右寄
せ波形とを１ドット毎に任意に選択することができ、ド
ット毎にドット位置の制御が可能となり、結果として、
右寄せ波形と左寄せ波形とを交互に繰り返すことでドッ
ト集中型のパルス幅変調も可能となり、所望の形態の出
力を得ることができる。

【００２５】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明と同様にパルス幅変調・強度変調信号生成部と誤差増
幅部と電流駆動部とを１チップの集積回路として備えた
構成において、前記画像データが、１ドット全発光と１
ドット全消灯と各々２値のドット位相状態を有する（２
＾（Ｎ−１）−１）個の中間値とによる２＾Ｎ個の出力
ステートを表現するＮビットのデータ列で構成されてい
る。

【００２６】従って、１ビット少ないデータ列で同じ階
調数を得ることができ、同じ階調数を得るための入力端
子数ないしは入力データ転送レートが低減する。また、
データ列のビット数が同じであれば、階調数を増やすこ
とができ、結果として、全体のビット数が少ないときに
は階調を得るために効果的となる。

【００２７】請求項６記載の発明は、請求項３記載の発
明に加えて、２倍なる出力モードの選択時にのみ、画像
データが、１ドット全発光と１ドット全消灯と各々２値
のドット位相状態を有する（２＾（Ｍ−１）−１）個の
中間値とによる２＾Ｍ個の出力ステートを表現する２組
のＭビットのデータ列で構成されている。

【００２８】従って、ビット数が少なくなる２倍なる出
力モードの選択時に請求項５記載の発明による効果が有
効に発揮され、信号線数を増やすことなく階調数を確保
できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面に基
づいて説明する。

【００３０】＜前提となる構成及び作用＞本実施の形態
の半導体レーザ制御装置は、例えば、レーザプリンタ等
における光書込みに用いられる半導体レーザの光出力を
制御するための光・電気負帰還ループを含む制御装置と
して適用されている。図１は本実施の形態における半導
体レーザ制御装置１の前提となる基本ブロック図構成を
示し、半導体レーザ制御装置１には画像データと入力ク
ロックとを入力として発光指令信号を生成するパルス幅
生成・データ変調部２が設けられている。また、半導体
レーザ３に対してはその光出力をモニタする受光素子４
が設けられ、これらの半導体レーザ３及び受光素子４は
半導体レーザ制御部及び半導体レーザ駆動部（以下、略
して半導体レーザ制御・駆動部という）５に接続されて
いる。前記パルス幅生成・データ変調部２により生成さ
れた発光指令信号がこの半導体レーザ制御・駆動部５に
与えられている。

【００３１】ここに、この半導体レーザ制御装置１は少
なくとも１ドット内で多階調を得る手法として、パルス
幅・強度混合変調方式が採用されている。即ち、入力さ
れる画像データに従ってパルス幅生成・データ変調部２
によりＰＷＭ方式を基調とし、その移り変わり部をＰＭ
方式により補う。

【００３２】その半導体レーザ３の光出力波形の基本概
念図を図２に示す。図２には説明を簡単にするため、パ
ルス幅３値、パワー６値の合計１８階調を出力する場合
における半導体レーザ３の光出力波形を模式的に示すも
のである。この変調方式は、図示のように基本的にはＰ
ＷＭ方式であるので、中間露光領域を利用する強度変調
部は最小パルス幅で出力する必要がある。このような光
出力を得るためには、例えば、図３に示すようにパルス
幅をＴとすると、パルス１に示すＴとパルス２に示す
（Ｔ＋ΔＴ）との２パルス、又は、パルス３に示すＴと
パルス４に示すΔＴ（ΔＴは最小パルス幅）との２パル
スを生成すればよい。Ｔのパルスにおいて全ビットをＨ
レベルにし、ΔＴのパルスにおいてデータに従って各ビ
ットをオン・オフさせれば、図２や図３に示すような光
出力の波形を得ることができる。図３（ａ）は左寄せの
光波形、図３（ｂ）は右寄せの光波形を示す。

【００３３】次に、半導体レーザ制御・駆動部５の前提
的な構成例を図４により説明する。半導体レーザ３の光
出力を受光素子４によりモニタし、その出力と既にパル
ス幅変調を受けた発光レベル指令信号（DATA）とが等し
くなるように、常時、半導体レーザ３の順方向電流を制
御する光・電気負帰還ループ６と、発光レベル指令信号
（DATA）を半導体レーザ３の順方向電流に変換する電流
駆動部７とを有し、光・電気負帰還ループ６の制御電流
と電流駆動部７により生成された駆動電流の和（又は、
差）の電流によって半導体レーザ３の光出力を制御する
構成である。ここでは、前記光・電気負帰還ループ６は
半導体レーザ３と受光素子４とＩ_DA1なる定電流源８と
誤差増幅器９とにより構成され、この誤差増幅器９の出
力により、抵抗Ｒ_eとともに半導体レーザ３に直列に接
続された駆動トランジスタ１０を駆動制御するように構
成されている。また、電流駆動部７はＩ_DA2なる定電流
源１１により構成されている。

【００３４】これによれば、半導体レーザ３を電流駆動
部７によって直接駆動する電流に相当する光出力をＰ_S
とした場合、半導体レーザ３の光出力のステップ応答特
性は、前述した通り、Ｐ_out＝Ｐ₀ ＋（Ｐ_S −Ｐ₀ )｛１−exp(−２πｆ₀ｔ
)｝で近似される。Ｐ_S≒Ｐ₀ であれば、瞬時に半導体レー
ザ３の光出力がＰ₀ に等しくなるので、ｆ₀ の値は光・
電気負帰還ループ６のみの場合に比べて小さくてよい。
図５（ａ）が光・電気負帰還ループ６のみによる場合の
光出力の変化の様子を示すのに対し、図５（ｂ）は電流
駆動部７による定電流分Ｉ_DA2が付加された場合の光出
力の変化の様子を示す。現実的には、ｆ₀ ＝４０ＭＨｚ
程度であればよく、この程度の交叉周波数であれば容易
に実現できる。

【００３５】＜基本構成及び作用＞次に、本実施の形態
の基本をなす半導体レーザ制御装置１のより具体的なブ
ロック図構成について図６により説明する。まず、半導
体レーザ制御・駆動部５側は前述したように光・電気負
帰還ループ６と、電流駆動部７を形成する定電流源１１
とにより構成されている。前記光・電気負帰還ループ６
は、半導体レーザ３、受光素子４とともに、これらの半
導体レーザ３と受光素子４とにループ状に接続されて誤
差増幅部を構成する誤差増幅器９と駆動トランジスタ１
０とを含んで形成されている。ここに、本実施の形態で
は、半導体レーザ制御装置１に関して、パルス幅生成・
データ変調部２と半導体レーザ制御・駆動部５とがバイ
ポーラトランジスタにより１チップの集積回路１２とし
て集積化されている。ここに、誤差増幅器９を含む光・
電気負帰還ループ６部分に関しては、特に図示しない
が、例えば特開平５−６７８３３号公報中の図２に示さ
れるような周知のバイポーラトランジスタ回路を用いる
ことにより集積化できる。また、定電流源１１部分に関
しても、特に図示しないが、例えば特開平５−６７８３
３号公報中の図１３及び図１７に示されるような周知の
バイポーラトランジスタ回路を用いることにより集積化
できる。

【００３６】一方、パルス幅生成・データ変調部２側の
より具体的な構成及び作用について、以下に説明する。
いま、本実施の形態では、パルス幅変調を３ビット（即
ち、８値）、強度変調を５ビット（即ち、３２値）組合
せ、合計で１ドット当たり８ビット階調（２５６値）を
出力し得る構成例とする。このパルス幅生成・データ変
調部２は、大別すると、パルス幅変調・強度変調信号生
成部１３と、発光指令電流変換部１４とにより構成され
ている。

【００３７】まず、発光指令信号生成部１４は図７
（ａ）に示すように強度変調データＰＭDATAに従って電
流Ｉ_DA，／Ｉ_DA（信号に関して“／”は反転を示す；以
下、同様とする）に変換するＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１
５と、パルス１に応じて電流Ｉ_DAを流すか否かをスイッ
チングする差動スイッチ１６ａと、パルス２に応じて電
流Ｉ_DAを流すか否かをスイッチングする差動スイッチ１
６ｂと、差動スイッチ１６ａ，１６ｂのスイッチングに
従い流れる電流／Ｉ_DA，Ｉ_DAを各々電圧／Ｖ_DA，Ｖ_DAに
変換する電流‐電圧変換器（Ｉ‐Ｖ）１７ａ，１７ｂと
により構成されている。ここに、／Ｉ_DA＋Ｉ_DA＝Ｉ_full
なる関係がある。電流値Ｉ_fullは強度変調データＰＭDA
TAを全てオンにした場合の電流Ｉ_DAの値であり、発光指
令信号の最大電流値である。差動スイッチ１６ａ，１６
ｂはパルス１，２がともにＨレベルの場合にはＩ_DA1＝
Ｉ_fullとなるように機能する。パルス１がＬレベルでパ
ルス２がＨレベルの場合にはＩ_DA1＝Ｉ_DAとなる。パル
ス１，２がともにＬレベルの場合にはＩ_DA1＝０とな
る。つまり、パルス１，２がともにＨレベルの場合には
Ｉ_DAの値（即ち、強度変調データＰＭDATA）によらず、
Ｉ_DA1＝Ｉ_fullとなる。よって、強度変調データＰＭDA
TAは１画素クロックの間、一定でよい。この結果、半導
体レーザ制御装置の高速化を図る点で有利となる。この
ような差動スイッチ１６ａ，１６ｂは例えば各々一対ず
つのバイポーラトランジスタを差動接続することにより
構成される。よって、発光指令信号生成部１４自体もバ
イポーラトランジスタ構成として容易に集積化されて形
成される。

【００３８】ちなみに、１ドット当たり８ビット（＝２
５６値）の階調数を出力し、強度変調を５ビット（＝３
２値）とする場合、５ビットのＤ／Ａ変換器１５に流れ
る最大電流値は３１Ｉ₀ （Ｉ₀ は最下位ビットに流れる
電流値）であり、これを所望の最大電流値Ｉ_fullに設定
すると、図７（ａ）に示す構成においては、３１／２５
６と３２／２５６とが同じ出力となる。同様に、６３／
２５６と６４／２５６、〜、２２３／２５６と２２４／
２５６が各々同一となり、１ドット当たりの階調数が実
質的に２４９値階調となってしまう。この点を考慮した
場合には、図７（ｂ）に示すように、差動スイッチ１６
ａに対して常に電流Ｉ₀ を流す定電流源１８を付加し、
Ｉ_full＝３２Ｉ₀ となるように設定すれば、０／２５６
〜２５５／２５６なる２５６値階調を実現でき、階調数
が増加する。もっとも、画像データが全てＨレベルとな
っても半導体レーザ３はフル点灯（＝２５６／２５６）
しない（図７（ａ）では、２５５／２５６と２５６／２
５６とが同一であるためフル点灯する）。この点をも考
慮した場合には、図７（ｃ）に示すように、フルオン信
号（画像データが全てＨレベルの場合のみＨレベルとな
る信号）により電流Ｉ₀ を差動スイッチ１６ａ又は１６
ｂに流す差動スイッチ１９を付加すればよい。これによ
れば、フルオン信号生成のための素子数は増加するもの
の、０／２５６〜２５４／２５６、２５６／２５６の２
５６値階調が実現できる。よって、発光指令電流変換部
１４に関しては、目的に応じて、図７（ａ）〜（ｃ）の
何れかの構成を用いればよい。

【００３９】一方、パルス幅生成・データ変調部２中の
パルス幅変調・強度変調信号生成部１３は、例えば、デ
ータ変換手段となるデータ変換部２１と、パルス幅変調
手段となるパルス幅変調部２２と、ＰＬＬ構成でパルス
生成手段となるパルス生成発振器２３とにより構成され
ている。前記パルス生成発振器２３は図８に示すように
入力クロックに同期した内部クロックＸ₀ と、このＸ₀
と同一周波数（即ち、入力クロックとも同一周波数）で
一定量ずつの位相差（最小パルス幅ΔＴに相当）を持つ
パルスＸ₁ ，Ｘ₂ ，〜，Ｘ_k の位相差が異なる複数個の
パルスを生成するもので、位相周波数比較器（ＰＤ）２
４と電圧制御発振器（ＶＣＯ）２５とローパスフィルタ
（ＬＰＦ）２６とにより構成されている。パルス幅変調
を８値とした場合、ｋ＝７であり、各々のパルスの位相
差は１／８・Ｔ_CK（Ｔ_CKは入力クロックの周期）であ
る。また、Ｘ₄ ，Ｘ₅ ，Ｘ₆ ，Ｘ₇ は、各々Ｘ₀ ，Ｘ
₁ ，Ｘ₂ ，Ｘ₃ の反転信号である。ここに、入力クロッ
クに同期させるパルスは何れであってもよく、図８では
パルスＸ₆ を同期させており、入力クロックから１／４
周期遅れたＸ₀ を内部クロックとしている。

【００４０】前記データ変換部２１は入力された画像デ
ータをパルス幅変調データＰＷＭDATAと強度変調データ
ＰＭDATAとに変換する機能を持つ。前記パルス幅変調部
２２は前記データ変換部２１から得られるパルス幅変調
データＰＷＭDATAに従ってパルス生成発振器２３の出力
Ｘ_k 中から２つのパルスＰＷ_on，ＰＷ_daを生成する機能
を持つ。

【００４１】例えば、図３（ａ）等に準じて、左寄せの
光出力波形を得るための論理を記述すると、（１）式の
ようになる。

【００４２】

【数１】

【００４３】ここで、（１）式中、Ｘ_n ，Ｘ_m ，Ｘ_n′
，Ｘ_m′ は（２）式で示される。

【００４４】

【数２】

【００４５】また、Ｄ_n1，Ｄ_n2，Ｄ_m1，Ｄ_m2，Ｄ_n1′，
Ｄ_n2′，Ｄ_n3′，Ｄ_m1′，Ｄ_m2′はパルス幅変調データ
ＰＷＭDATAであり、画像データＤ₇ （ＭＳＢ）〜Ｄ₀
（ＬＳＢ）のうち、上位３ビット、即ち、Ｄ₇ ，Ｄ₆ ，
Ｄ₅ をパルス幅変調のためのデータとすると、（３）式
で表される。

【００４６】

【数３】

【００４７】このような論理を実現するため、データ変
換部２１及びパルス幅変調部２２は例えば図９に示すよ
うに構成されている。まず、データ変換部２１中には各
々画像データＤ₀ 〜Ｄ₇ を（３）式に従いパルス幅変調
データＤ_ni，Ｄ_ni′，Ｄ_mj，Ｄ_mj′に変換する論理部２
７〜３０が設けられている。３１は画像データＤ₀ 〜Ｄ
₇ 中の下位５ビット分のデータを強度変調データＤ
_pk（ＰＭDATA）としてそのまま出力する論理部である。
これらの論理部２７〜３１は変調データを保持する手段
（例えば、フリップフロップやラッチ等）を有する。一
方、パルス幅変調部２２中には各々パルス幅変調データ
Ｄ_ni，Ｄ_ni′，Ｄ_mj，Ｄ_mj′に従ってパルスＸk の内の
一つを選択するマルチプレクサ３２〜３５が設けられて
いる。さらに、これらのマルチプレクサ３２〜３５の出
力Ｘ_n ，Ｘ_n′ ，Ｘ_m ，Ｘ_m′ に関して（１）式の論理
を実行するＡＮＤゲート３６ａ〜３６ｄ及びＯＲゲート
３６ｅ，３６ｆが設けられている。ＯＲゲート３６ｅの
出力がパルスＰＷda、ＯＲゲート３６ｆの出力がパルス
ＰＷonとなる。このように主として論理を実行するデー
タ変換部２１及びパルス幅変調部２２についても、バイ
ポーラトランジスタで集積化して構成することができ
る。

【００４８】なお、以降の説明においては、式を簡略化
するため、（２）式中の第１式をＸ_n＝Ｘ_i Ｄ_ni …………………………（４）のように記述する。ここで、太字で記したＸ_i ，Ｄ
_niは各々（５）式に示す通りである。

【００４９】

【数４】

【００５０】また、Ｄ_niを省略して示す場合もある。

【００５１】さらには、（２）式によるＸ_n等の生成
は、次の（６）式Ｘ_n＝Ｘ_i Ｄ_ni Ｘ_i＝（Ｘ₅，Ｘ₆，Ｘ₇，Ｘ_H）Ｘ_m＝Ｘ_j Ｄ_mj Ｘ_j＝（Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，Ｘ_H）Ｘ_n′＝Ｘ_i′ Ｄ_ni′ Ｘ_i′＝（Ｘ_L，Ｘ₅，Ｘ₆，Ｘ₇，Ｘ_H）Ｘ_m′＝Ｘ_j′ Ｄ_mj′ Ｘ_j′＝（Ｘ_L，Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃） …………………………（６）のようにしてもよい。ここで、Ｘ_H及びＸ_Lは各々常に
Ｈレベル、Ｌレベルの信号であり、（２）式においてＸ
₀ ，Ｘ₄ をＸ_H或いはＸ_Lに代えることで、リニアリテ
ィが向上する。これは、例えば、Ｘ_nにＸ₀ が選択され
た場合、Ｘ₀・Ｘ₀となり、立上り、立下りが重なり合う
ため、他の場合に比べて立上り、立下り時間が若干遅く
なる。このため、クロックが特に高周波の場合には、生
成されるパルス幅のリニアリティが悪くなる。

【００５２】また、（１）〜（３）式は、図３（ａ）に
例示するような左寄せの波形を得るための論理式を示す
が、パルス幅変調部２２及びデータ変換部２１を、
（７）〜（９）式の論理記述を実行する構成とすれば、
入力された位置制御データＰにより、任意に左寄せの波
形か右寄せの波形かを選択することができる。これによ
り、ドット毎にドット位置の制御が可能となり、さら
に、右寄せ波形と左寄せ波形とを交互に繰り返すことに
よりドット集中型のパルス幅変調も可能となる。また、
本実施の形態によれば、パルスＰＷ_onはパルスＰＷ_daよ
り常に最小パルス分だけ短いパルスである、という相関
関係を有しているので、変調データの一部を共通化でき
る。即ち、Ｄ_ni＝Ｄ_ni′，Ｄ_mj＝Ｄ_mj′となる。よっ
て、例えば図９において、論理部２８，３０を省略で
き、データ変換部２１の素子数を減らし、パルス幅変調
部２２に対するデータ線の本数を減らすこともできる。

【００５３】即ち、以下の論理式に示すようにすればよ
い。

【００５４】

【数５】

【００５５】＜実施の形態＞本実施の形態では、前述し
たような前提となる構成、基本構成を踏まえた上で、さ
らに、書込み周波数を異ならせた出力モードを選択し得
るように構成されている。即ち、写真画像等のように１
ドット当たり多階調を必要とする画像データに関しては
前述した通りの１ドット内でのパルス幅・強度混合変調
方式により入力クロックと等倍速度で書込みを行うよう
にするが（“等倍モード”とする）、文字画像等のよう
に１ドット内での多階調化よりも書込み密度の高度化を
必要とする画像データに関しては入力クロックに対する
書込みクロック周波数を例えば２倍に高める書込み方式
（“２倍モード”とする）が選択されるように構成され
ている。このため、図９に示したパルス幅変調・強度変
調信号生成部１３中のデータ変換部２１に対しては出力
形態を選択するための周波数選択信号Ｍも入力されてい
る。この周波数選択信号Ｍは、書込みクロック周波数を
入力クロックと同じ（等倍）とする場合にはＭ＝１とさ
れ、入力クロックの２倍とする場合にはＭ＝０とされ
る。

【００５６】いま、書込みクロック周波数を変化させた
場合の光出力波形の基本概念図を図１０に示す。図１０
（ａ）は書込みクロック周波数が入力クロック（周期；
Ｔ_CK）と同じ周期の場合の光出力波形例を示している。
前述した１ドット内でのパルス幅・強度混合変調方式に
従い、パルス幅変調３ビット、強度変調５ビットの合計
８ビット階調とされている。一方、図１０（ｂ）は書込
みクロック周波数を入力クロックの１／２周期に速めた
場合の光出力波形例を示す。この２倍モードでは、１ド
ット当たり４ビット階調（パルス幅変調２ビット、強度
変調２ビット）となり階調数は減るものの、主走査方向
の画像書込み密度は２倍となる。この場合、書込みクロ
ック周波数を２倍にすると同時に半導体レーザ３から照
射されるレーザ光の走査速度、例えば、ポリゴンミラー
の回転速度を２倍にし、感光体の線速も同時に２倍にす
れば、全体として書込み速度が２倍に高速化される。

【００５７】ここに、図１０のタイムチャートに示すよ
うに、書込みクロック周波数が入力クロックと同じ等倍
モード時には１ドット当たりＮビット階調（パルス幅変
調Ｍビット、強度変調（Ｎ−Ｍ）ビット）とし、書込み
クロック周波数が入力クロックの２倍である２倍モード
時には１ドット当たりＮ／２ビット階調（パルス幅変調
（Ｍ−１）ビット、強度変調（Ｎ／２−Ｍ＋１）ビッ
ト）とすれば、画像データの入力端子数を同一にするこ
とができ（つまり、２倍モード時には２ドット分の画像
データをパラレル転送する）、データ変換部２１におい
て周波数選択信号Ｍに応じた変調データを生成するよう
にすれば、最小パルス幅も同じであるので（即ち、２倍
モード時のパルス幅変調階調数は等倍モード時の１／２
となる）、パルス幅変調部２２も共通化できる。よっ
て、このような処理は図９に示す回路構成で実現でき、
データ変換部２１に周波数選択信号Ｍを入力し、２倍モ
ード時にはＤ_ni，Ｄ_mjを各々のドット変調データとして
生成すればよいことになる。このような画像データの階
調数の関係が請求項３記載の発明にいう等倍／２倍なる
出力モード時の階調数関係に相当する。

【００５８】よって、図９におけるデータ変換部２１の
構成を以下の（10）式に示す論理記述を実行する構成と
すれば、このデータ変換部２１が出力モード切換手段を
構成することになる。即ち、（10）式の例では、書込み
クロック周波数を２倍とする２倍モードの場合には、入
力される画像データＤ₇ 〜Ｄ₀ のうち、上位４ビット
（Ｄ₇〜Ｄ₄）に従い最初のドットを、下位４ビット（Ｄ
₃〜Ｄ₀）に従い次のドットを書き込む。また、強度変調
データは（11）式なる論理を実行する構成とすればよ
い。

【００５９】

【数６】

【００６０】なお、パルス幅変調部２２は書込み画素ク
ロックを変化させても同一でよいので、（７)(８）式に
よる論理記述を実行する構成とすればよい。

【００６１】また、（10)(11）式を各々（12)(13）式と
すれば、書込み画素クロックを２倍とした場合にも左寄
せの波形か右寄せの波形かをドット毎に選択できる。即
ち、書込み画素クロックを２倍とする場合には、上位４
ビットのうち、１ビット（ここでは、Ｄ₇ ）を最初のド
ット位置制御データとし、残りの３ビットをパルス幅変
調（０〜４の５値出力）用のデータとしている。同様
に、下位４ビットのうち、１ビットをドット位置制御デ
ータとし、残りの３ビットをパルス幅変調用のデータと
している。このようなドット位置制御データの扱いが、
請求項４記載の発明に相当する。また、強度変調データ
はＭ＝０（即ち、２倍モード時）には全てをＬレベルと
している。

【００６２】

【数７】

【００６３】ところで、通常、入力するデータ列を画像
データＮビットのデータ列とすると、出力できる階調数
は最大２＾Ｎであり、０／２＾Ｎ〜２＾Ｎ／２＾Ｎなる
２＾Ｎ＋１個の出力ステートのうち、１つ或いは数個が
欠落している。また、入力データ列としてさらに位置制
御信号１ビットを加えると左寄せ波形、右寄せ波形各々
のモードで２＾Ｎ値階調出力となるが、何れのモードと
も、出力ステートのうち、１つが欠落している。そのた
め、完全に２＾Ｎ＋１個の階調を得るためには画像デー
タとしてＮ＋１ビットと位置制御信号１ビットとが必要
となる。しかし、フルオフ（＝１ドット全消灯＝０／２
＾Ｎ）及びフルオン（＝１ドット全発光＝２＾Ｎ／２＾
Ｎ）は左寄せ波形、右寄せ波形の何れでも同一波形であ
るので、フルオフ、フルオン及び各々左寄せ波形、右寄
せ波形の中間値１／２＾Ｎ〜（２＾Ｎ−１）／２＾Ｎ
（２×（２＾Ｎ−１））個の計２＾（Ｎ＋１）個のステ
ートを出力するようにすれば、Ｎ＋１ビットのデータ列
からでも位置制御まで含めた２＾Ｎ＋１値階調出力とな
る。このようなデータ列構成が請求項５，６記載の発明
にいうデータ列構成に相当する。

【００６４】例えば、データ列を４ビットとし、１ドッ
ト当たり９値階調（０／８〜８／８の９値であり、０／
８（常にオフ）、８／８（常にオン）、各々左寄せ又は
右寄せ波形の１／８〜７／８の計１６のステートを持
つ）を持たせるには、表１に示すような真理値表に従う
ようにすればよい。

【００６５】

【表１】

【００６６】入力する画像データをこのようなデータ列
とすれば、１ビット少ないデータ列で同じ階調数が得ら
れる。よって、入力データ転送レートを低減でき、入力
端子数も低減できる。さらには、データ変換部２１の前
段に通常用いられるバッファメモリも低減させることが
できる。逆にいえば、入力データ線数が決まっている場
合には、このようなデータ列とすることにより、階調数
を増加させることができる。特に、２倍モード時のよう
に１ドット当たりのデータのビット数が少ないときには
効果的となる。

【００６７】具体的に、書込みクロック周波数を２倍に
する場合、上位４ビット、下位４ビットで各々１ドット
当たりドット位置制御を含めた９値階調（表１の真理値
表を参照）とするデータ列とすれば、書込みクロック周
波数を２倍にした場合において入力データ線数を増やす
ことなく階調数を増加させて、高品位な画像を得ること
ができる。

【００６８】即ち、（７)(12)(13)式を、各々、（14)(1
5)(16）式のようにすればよい。なお、（14）式でＸ
_n ，Ｘ_n′ ，Ｘ_m ，Ｘ_m′ は（８）式に従う。また、強
度変調データＤ_pkはＭ＝０のとき、Ｄ_p4のみＨレベルと
し他は全てＬレベルとする。

【００６９】

【数８】

【００７０】ここに、本実施の形態では、２倍モード時
には画像データに従ってパルスＰＷ_daをＰＷ_onと同じパ
ルス幅或いは最小パルス幅分だけ長くしたパルスとし、
強度変調データを一定にしてパルスＰＷ_daがパルスＰＷ
_onよりも最小パルス分長くなったときに強度変調するよ
うにしているので（請求項２記載の発明に相当する）、
（11）式のように入力クロックの半クロック単位で強度
変調データを変化させるステートが減少し、高速化の点
でさらに有利となる。

【００７１】ここで、半導体レーザ制御・駆動部５側の
概略作用については前述したが、前述したパルス幅生成
・データ変調部２の構成に基づく作用について、図４を
参照して再度簡単に説明する。まず、光・電気負帰還ル
ープ６中の電流源８は変調されたデータ（パルス幅変調
された２つのパルスＰＷ_on，ＰＷ_da及び強度変調データ
ＰＭDATA）に従って生成された電流を流し、この電流と
受光素子４にて半導体レーザ３の光出力に比例して出力
されるモニタ電流とを比較し、その誤差分を誤差増幅器
９及び駆動トランジスタ１０を介して半導体レーザ３の
順方向電流に変換することにより光・電気負帰還ループ
６を構成する。また、電流源１１もパルス幅変調された
２つのパルスＰＷ_on，ＰＷ_da及び強変調信号ＰＭDATAに
従って生成された電流（つまり、電流Ｉ_DA1に比例する
電流）を流し、直接、半導体レーザ３の順方向電流とな
っている。

【００７２】ここで、一般に半導体レーザ３の微分量子
効率や受光素子４の光・電気変換受光感度には素子ばら
つきがあるので、各々の特性に合わせて電流値を設定す
る必要がある。このような素子ばらつきに関して、Ｉ
_DA1の電流値を半導体レーザ３が所望の光出力となるよ
うに外部からの電流設定信号により設定、即ち、直流動
作的には受光素子４のモニタ電流値を設定することによ
り、個体差を吸収して半導体レーザ３が常に所望の光出
力となるように設定することが可能である。電流源８を
図７に示すような構成とする場合には、所望の最大発光
となるようにＩ_fu _llを設定することとなる。一方、半導
体レーザ３の微分量子効率や発振閾値電流に関しては、
用いる半導体レーザ３の経時変化や温度により大きく変
動するため、使用する条件における各々の値を検出し、
検出した値に応じて半導体レーザ３が所望の光量となる
順方向電流で駆動することにより、図５（ｂ）に示すよ
うな波形を得ることができる。

【００７３】電流源１１に関しても図７のように構成す
ればよく、この場合のＤ／Ａ変換器の最大電流値をＩ
_full2とすればこのＩ_full2を設定すればよい。この設
定方法について簡単に説明する。所望の最大発光時にお
ける半導体レーザ３の順方向電流をＩ_max、オフセット
発光時（光・電気負帰還ループ６を常に動作させるため
には半導体レーザ３を完全にオフにはせず、僅かに発光
させておく必要がある）の半導体レーザ３の順方向電流
をＩ_minとすると、この差分Ｉ_max−Ｉ_min とＩ_full2
とが等しくなるようにすればよい。即ち、最初にＩ_DA2
＝０（つまり、Ｉ_full2＝０）の状態で半導体レーザ３
を最大発光させる。この時、制御電流のみで半導体レー
ザ３の順方向電流を流しているので、Ｉ_max＝Ｉ_DA1と
なっている。次に、半導体レーザ３を最大発光状態を保
ちながらＩ_DA2を徐々に増やしていくと（発光指令信号
をオンにしてＩ_full2を増加していくと）、制御電流Ｉ
_DA1は徐々に減っていき、Ｉ_DA1＝Ｉ_minとなったと
き、Ｉ_full2＝Ｉ_max−Ｉ_minとなる。このような設定
動作は、電源投入時やリセット時において所定の時間だ
けイニシャル動作として実行され、通常動作時にはＩ
_full2の値は保持される。

【００７４】＜変形例＞上述した実施の形態では、全体
をバイポーラトランジスタによる集積回路１２として集
積化させて構成した場合の適用例として示したが、本発
明を実施する上では、バイポーラトランジスタによる集
積化に限られない。

【００７５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、入力クロ
ックと同一周波数で位相が一定量ずつ異なる複数個のパ
ルスを生成するパルス生成手段と、入力される画像デー
タをパルス幅変調データとパワー変調データとに変換す
るデータ変換手段と、前記パルス生成手段により生成さ
れたパルスより前記パルス幅変調データに基づきパルス
幅変調した複数個のパルスを生成するパルス幅変調手段
とを有して、半導体レーザに対するパルス幅変調と強度
変調とを同時に行う発光指令信号を生成するパルス幅変
調・強度変調信号生成部と、前記半導体レーザとこの半
導体レーザの光出力をモニタする受光素子とともに光・
電気負帰還ループを形成して前記受光素子から得られる
前記半導体レーザの光出力に比例した受光信号と前記パ
ルス幅変調・強度変調信号生成部から与えられる発光指
令信号とが等しくなるように前記半導体レーザの順方向
電流を制御する誤差増幅部と、前記光・電気負帰還ルー
プの制御電流との和又は差の電流により前記半導体レー
ザの駆動を制御するように生成されて前記パルス幅変調
・強度変調信号生成部から与えられる発光指令信号に応
じた駆動電流を前記半導体レーザに順方向電流を流す電
流駆動部とを備え、前記パルス幅変調手段から出力され
る複数個のパルスが相関関係を有するとともに、これら
のパルス幅変調・強度変調信号生成部と誤差増幅部と電
流駆動部とが１チップの集積回路で構成されているの
で、パルス幅変調手段から出力される複数個のパルスに
相関関係を持たせおり、この相関関係を利用することに
より変調データの一部を共通化させることができ、これ
により必要とする信号数を減らすことができ、よって、
入力端子数ないしは回路素子数を減らすことができ、全
体的に１チップ化を図る上で有利となり、消費電流も低
減させることができる。

【００７６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様にパルス幅変調・強度変調信号生成部と
誤差増幅部と電流駆動部とを１チップの集積回路として
備えた構成において、パルス幅変調手段から出力される
複数個のパルスのうちの１つ或いは複数個のパルスが常
に他のパルスよりパルス生成手段による一定量の位相差
分だけ長いという相関関係を有しているので、請求項１
記載の発明の場合と同様な効果が得られるが、複数個の
パルスに関する相関関係がパルス生成手段による一定量
の位相差分だけ長いという相関関係に特定されているの
で、この相関関係を利用することにより、変調データに
関する論理をより圧縮させて信号数を減らすことがで
き、請求項１記載の発明よりもより簡便な構成で実現す
ることができる。

【００７７】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様にパルス幅変調・強度変調信号生成部と
誤差増幅部と電流駆動部とを１チップの集積回路として
備えた構成において、パルス幅変調・強度変調信号生成
部中のデータ変換手段が入力される画像データをその画
像データとドット位置制御信号と周波数選択信号とに基
づきパルス幅変調データとパワー変調データとに変換す
るものとし、周波数選択信号により切り換えられる出力
モードのクロック周波数が、入力クロックに対して等倍
と２倍とで選択自在であり、２倍なる出力モードの選択
時には入力される画像データのうちの１／２のビット数
を各々の書込みドットの画像データとしてパルス幅変調
による階調数を等倍なる出力モード時の１／２にするよ
うにしたので、入力クロックに対する等倍なる出力モー
ドと２倍なる出力モードとの何れをとった場合でも画像
データの入力端子数を同一にすることができ、結果とし
て、パルス幅変調・強度変調信号生成部中のパルス幅変
調手段を共通化することができ、入力端子数ないしは回
路素子数を減らすことができ、全体的に１チップ化を図
る上で有利となる。

【００７８】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様にパルス幅変調・強度変調信号生成部と
誤差増幅部と電流駆動部とを１チップの集積回路として
備えた構成において、パルス幅変調・強度変調信号生成
部中のデータ変換手段が入力される画像データをその画
像データとドット位置制御信号と周波数選択信号とに基
づきパルス幅変調データとパワー変調データとに変換す
るものとし、周波数選択信号により切り換えられる出力
モードのクロック周波数が、入力クロックに対して等倍
と２倍とで選択自在であり、２倍なる出力モードの選択
時には入力される画像データのうちの２ビット分を各々
の書込みドットのドット位置選択信号としているので、
階調度よりも書込密度が優先される２倍なる出力モード
の選択時にも、左寄せ波形と右寄せ波形とを１ドット毎
に任意に選択することができ、ドット毎にドット位置の
制御が可能となり、結果として、右寄せ波形と左寄せ波
形とを交互に繰り返すことでドット集中型のパルス幅変
調も可能となり、所望の形態の出力を得ることができ
る。

【００７９】請求項５記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様にパルス幅変調・強度変調信号生成部と
誤差増幅部と電流駆動部とを１チップの集積回路として
備えた構成において、前記画像データが、１ドット全発
光と１ドット全消灯と各々２値のドット位相状態を有す
る（２＾（Ｎ−１）−１）個の中間値とによる２＾Ｎ個
の出力ステートを表現するＮビットのデータ列で構成さ
れているので、１ビット少ないデータ列で同じ階調数を
得ることができ、同じ階調数を得るための入力端子数な
いしは入力データ転送レートを低減させることができ、
別の観点からすると、データ列のビット数が同じであれ
ば、階調数を増やすことができ、結果として、全体のビ
ット数が少ないときには階調を得るために効果的とな
る。

【００８０】請求項６記載の発明によれば、請求項３記
載の発明に加えて、２倍なる出力モードの選択時にの
み、画像データが、１ドット全発光と１ドット全消灯と
各々２値のドット位相状態を有する（２＾（Ｍ−１）−
１）個の中間値とによる２＾Ｍ個の出力ステートを表現
する２組のＭビットのデータ列で構成されているので、
ビット数が少なくなる２倍なる出力モードの選択時に請
求項５記載の発明による効果を有効に発揮させることが
でき、信号線数を増やすことなく階調数を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】前提となる半導体レーザ制御装置を示すブロッ
ク図である

【図２】半導体レーザの光出力波形を示す基本概念図で
ある。

【図３】左寄せ波形、右寄せ波形の生成例を示す説明図
である。

【図４】半導体レーザ制御・駆動部の前提的な構成例を
示す回路図である。

【図５】Ｉ_DA2の有無に応じて制御形態を示す説明図で
ある。

【図６】本発明の実施の形態における基本構成を示すブ
ロック図である。

【図７】発光指令信号生成部の構成例を示すブロック図
である。

【図８】パルス幅生成方法を説明するためのタイムチャ
ートである。

【図９】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。

【図１０】書込みクロック周波数を切り換えた場合の出
力制御例を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

３半導体レーザ４受光素子６光・電気負帰還ループ７電流駆動部９誤差増幅部１２集積回路１３パルス幅変調・強度変調信号生成部２１データ変換手段２２パルス幅変調手段２３パルス生成手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力クロックと同一周波数で位相が一定
量ずつ異なる複数個のパルスを生成するパルス生成手段
と、入力される画像データをパルス幅変調データとパワ
ー変調データとに変換するデータ変換手段と、前記パル
ス生成手段により生成されたパルスより前記パルス幅変
調データに基づきパルス幅変調した複数個のパルスを生
成するパルス幅変調手段とを有して、半導体レーザに対
するパルス幅変調と強度変調とを同時に行う発光指令信
号を生成するパルス幅変調・強度変調信号生成部と、前記半導体レーザとこの半導体レーザの光出力をモニタ
する受光素子とともに光・電気負帰還ループを形成して
前記受光素子から得られる前記半導体レーザの光出力に
比例した受光信号と前記パルス幅変調・強度変調信号生
成部から与えられる発光指令信号とが等しくなるように
前記半導体レーザの順方向電流を制御する誤差増幅部
と、前記光・電気負帰還ループの制御電流との和又は差の電
流により前記半導体レーザの駆動を制御するように生成
されて前記パルス幅変調・強度変調信号生成部から与え
られる発光指令信号に応じた駆動電流を前記半導体レー
ザに順方向電流を流す電流駆動部とを備え、前記パルス幅変調手段から出力される複数個のパルスが
相関関係を有するとともに、これらのパルス幅変調・強
度変調信号生成部と誤差増幅部と電流駆動部とが１チッ
プの集積回路で構成されていることを特徴とする半導体
レーザ制御装置。
【請求項２】入力クロックと同一周波数で位相が一定
量ずつ異なる複数個のパルスを生成するパルス生成手段
と、入力される画像データをパルス幅変調データとパワ
ー変調データとに変換するデータ変換手段と、前記パル
ス生成手段により生成されたパルスより前記パルス幅変
調データに基づきパルス幅変調した複数個のパルスを生
成するパルス幅変調手段とを有して、半導体レーザに対
するパルス幅変調と強度変調とを同時に行う発光指令信
号を生成するパルス幅変調・強度変調信号生成部と、前記半導体レーザとこの半導体レーザの光出力をモニタ
する受光素子とともに光・電気負帰還ループを形成して
前記受光素子から得られる前記半導体レーザの光出力に
比例した受光信号と前記パルス幅変調・強度変調信号生
成部から与えられる発光指令信号とが等しくなるように
前記半導体レーザの順方向電流を制御する誤差増幅部
と、前記光・電気負帰還ループの制御電流との和又は差の電
流により前記半導体レーザの駆動を制御するように生成
されて前記パルス幅変調・強度変調信号生成部から与え
られる発光指令信号に応じた駆動電流を前記半導体レー
ザに順方向電流を流す電流駆動部とを備え、前記パルス幅変調手段から出力される複数個のパルスの
うちの１つ或いは複数個のパルスが常に他のパルスより
前記パルス生成手段による一定量の位相差分だけ長いと
いう相関関係を有するとともに、これらのパルス幅変調
・強度変調信号生成部と誤差増幅部と電流駆動部とが１
チップの集積回路で構成されていることを特徴とする半
導体レーザ制御装置。
【請求項３】入力クロックと同一周波数で位相が一定
量ずつ異なる複数個のパルスを生成するパルス生成手段
と、入力される画像データをその画像データとドット位
置制御信号と周波数選択信号とに基づきパルス幅変調デ
ータとパワー変調データとに変換するデータ変換手段
と、前記パルス生成手段により生成されたパルスより前
記パルス幅変調データに基づきパルス幅変調した複数個
のパルスを生成するパルス幅変調手段とを有して、半導
体レーザに対するパルス幅変調と強度変調とを同時に行
う発光指令信号を生成するパルス幅変調・強度変調信号
生成部と、前記半導体レーザとこの半導体レーザの光出力をモニタ
する受光素子とともに光・電気負帰還ループを形成して
前記受光素子から得られる前記半導体レーザの光出力に
比例した受光信号と前記パルス幅変調・強度変調信号生
成部から与えられる発光指令信号とが等しくなるように
前記半導体レーザの順方向電流を制御する誤差増幅部
と、前記光・電気負帰還ループの制御電流との和又は差の電
流により前記半導体レーザの駆動を制御するように生成
されて前記パルス幅変調・強度変調信号生成部から与え
られる発光指令信号に応じた駆動電流を前記半導体レー
ザに順方向電流を流す電流駆動部とを備え、前記周波数選択信号により切り換えられる出力モードの
クロック周波数が、入力クロックに対して等倍と２倍と
で選択自在であり、２倍なる出力モードの選択時には入
力される画像データのうちの１／２のビット数を各々の
書込みドットの画像データとしてパルス幅変調による階
調数を等倍なる出力モード時の１／２にするとともに、
これらのパルス幅変調・強度変調信号生成部と誤差増幅
部と電流駆動部とが１チップの集積回路で構成されてい
ることを特徴とする半導体レーザ制御装置。
【請求項４】入力クロックと同一周波数で位相が一定
量ずつ異なる複数個のパルスを生成するパルス生成手段
と、入力される画像データをその画像データとドット位
置制御信号と周波数選択信号とに基づきパルス幅変調デ
ータとパワー変調データとに変換するデータ変換手段
と、前記パルス生成手段により生成されたパルスより前
記パルス幅変調データに基づきパルス幅変調した複数個
のパルスを生成するパルス幅変調手段とを有して、半導
体レーザに対するパルス幅変調と強度変調とを同時に行
う発光指令信号を生成するパルス幅変調・強度変調信号
生成部と、前記半導体レーザとこの半導体レーザの光出力をモニタ
する受光素子とともに光・電気負帰還ループを形成して
前記受光素子から得られる前記半導体レーザの光出力に
比例した受光信号と前記パルス幅変調・強度変調信号生
成部から与えられる発光指令信号とが等しくなるように
前記半導体レーザの順方向電流を制御する誤差増幅部
と、前記光・電気負帰還ループの制御電流との和又は差の電
流により前記半導体レーザの駆動を制御するように生成
されて前記パルス幅変調・強度変調信号生成部から与え
られる発光指令信号に応じた駆動電流を前記半導体レー
ザに順方向電流を流す電流駆動部とを備え、前記周波数選択信号により切り換えられる出力モードの
クロック周波数が、入力クロックに対して等倍と２倍と
で選択自在であり、２倍なる出力モードの選択時には入
力される画像データのうちの２ビット分を各々の書込み
ドットのドット位置選択信号とするとともに、これらの
パルス幅変調・強度変調信号生成部と誤差増幅部と電流
駆動部とが１チップの集積回路で構成されていることを
特徴とする半導体レーザ制御装置。
【請求項５】入力クロックと同一周波数で位相が一定
量ずつ異なる複数個のパルスを生成するパルス生成手段
と、入力される画像データをパルス幅変調データとパワ
ー変調データとに変換するデータ変換手段と、前記パル
ス生成手段により生成されたパルスより前記パルス幅変
調データに基づきパルス幅変調した複数個のパルスを生
成するパルス幅変調手段とを有して、半導体レーザに対
するパルス幅変調と強度変調とを同時に行う発光指令信
号を生成するパルス幅変調・強度変調信号生成部と、前記半導体レーザとこの半導体レーザの光出力をモニタ
する受光素子とともに光・電気負帰還ループを形成して
前記受光素子から得られる前記半導体レーザの光出力に
比例した受光信号と前記パルス幅変調・強度変調信号生
成部から与えられる発光指令信号とが等しくなるように
前記半導体レーザの順方向電流を制御する誤差増幅部
と、前記光・電気負帰還ループの制御電流との和又は差の電
流により前記半導体レーザの駆動を制御するように生成
されて前記パルス幅変調・強度変調信号生成部から与え
られる発光指令信号に応じた駆動電流を前記半導体レー
ザに順方向電流を流す電流駆動部とを備え、前記画像データが、１ドット全発光と１ドット全消灯と
各々２値のドット位相状態を有する（２＾（Ｎ−１）−
１）個の中間値とによる２＾Ｎ個の出力ステートを表現
するＮビットのデータ列で構成されているとともに、こ
れらのパルス幅変調・強度変調信号生成部と誤差増幅部
と電流駆動部とが１チップの集積回路で構成されている
ことを特徴とする半導体レーザ制御装置。
【請求項６】２倍なる出力モードの選択時にのみ、画
像データが、１ドット全発光と１ドット全消灯と各々２
値のドット位相状態を有する（２＾（Ｍ−１）−１）個
の中間値とによる２＾Ｍ個の出力ステートを表現する２
組のＭビットのデータ列で構成されていることを特徴と
する請求項３記載の半導体レーザ制御装置。