JPS6379462A - レ−ザダイオ−ドの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光プリンタなどにおいてレーザダイオードを
高速スイッチングする駆動回路に関するものである。

（従来の技術） 第２図は、一般に使用されるレーザビームプリンタの動
作原理図である。

１はビデオ信号発生装置で、印字すべきビデオ信号を発
生する。２はレーザダイオード、３は駆動回路で、レー
ザダイオード２を点灯駆動する。

４は結合レンズで、レーザダイオード２の発光ビームを
整形する。５はスキャナモータ、６は多面鏡で、スキャ
ナモータ４によって回転される。７はｆ−θレンズ、８
は感光体ドラムで、多面鏡６゜ｆ−θレンズ７を経たレ
ーザビームによってそのドラム面上において走査され、
ドラム面上に作像された像は図示されないゼログラフィ
プロセスによりプリントとして得られる。

このようなレーザビームプリンタに用いられるレーザダ
イオードは、小型で直接変調できるなどの特長を有する
が、一方半導体素子であるが故に温度依存性が大きい。

すなわち温度によってレーザ光出力が大きく変化する。

第３図はレーザダイオードを一定電流で駆動した場合の
レーザ光出力の温度特性図であり、温度が高くなると光
出力が小さくなることを示している。

一方、レーザダイオードの温度変化の要因としては、環
境温度の変化やプリンタ装置全体の温度上昇にもとづく
長周期的なものと、レーザダイオードの自己発熱にもと
づく短周期的なものが有る。

自己発熱によるものの１つはレーザダイオードのケース
温度の上昇であるが、これは放熱フィンを十分大きくす
ることで実用上解決できる。他の一つに素子のジャンク
ションとケース間の熱抵抗にもとづく温度上昇があり、
これは素子の構造上解決は困難である。

第４図はレーザビームプリンタにおける印字出力の温度
依存性を説明するためのタイミングチャートであり、ａ
は印字データで、レベル°′Ｈ゛′でレーザダイオード
が点灯しているとすると、レーザダイオードのチップ温
度すは、印字データａの点灯あるいは消灯に追従し且つ
指数関数的に変化する。そして光出力Ｃは、印字データ
ａに対して、レーザダイオードの立上り特性と、チップ
の温度に応じた第３図の温度特性等によって歪んだ特性
となる。印字ｄは、ゼログラフィ印字プロセスにおいて
光出力Ｃに対するスレッショルドＴｈが鎖線で示すレベ
ルとしたことによって得られたものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の印字データｄは、特に点灯初期の光出力Ｃの温度
特性によって印字データａに対してずれが生ずる。

第５図（Ａ）は、第４図の印字データａに対応している
原画像を示し、第５図（Ｂ）は第４図の印字ｄによって
得られる画像が歪むことを示したものである。叩ち第５
図は第４図と同様に図の左から右に走査されて得られた
ものであり、範囲×１の走査におけるように、レーザダ
イオードが短時間の位置Ｙ１　、Ｙ２間にわたって消灯
した後、点灯する場合は、その消灯時間は第４図の時間
ｔｌ−ｔ２に相当するものであって、消灯の位置Ｙ１′
（時刻ｔ１に相当）は印字データの位＠’Ｙ１とほぼ一
致するが、引続く点灯の位置Ｙ２′　（時刻ｔ２に相当
）は、光出力Ｃの特性によって印字データＹ２よりも時
間ΔＴ１だけ遅れる。また、範囲×２の走査におけるよ
うに時間ｔ３−ｔ４に相当する長時間にわたって消灯し
た後、点灯する場合は、その点灯の位置Ｙ４’　は、印
字データＹ４よりも時間へＴ２だけ遅れる。そして光出
力Ｃは長時間消灯後の点灯の立上りが急峻であることか
ら、ΔＴ１＞ΔＴ２であり、これら時間ΔＴｌ、ΔＴ２
は微小であるため印字の全サイズの変化は問題にならな
いが、位＠Ｙ２′が位置Ｙ４’　より八Ｔ１−ΔＴ２だ
け遅れるため、印字のずれが生じて印字品質が低下する
。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、定電流源を受け
ているレーザダイオードと直列に接続されていて２値の
駆動信号が一方のレベルにあるときレーザダイオードを
作動状態にする第１のスイッチング素子と、レーザダイ
オードと共通に定電流源を受けておりレーザダイオード
と前記第１のスイッチング素子との直列回路と互いに並
列に接続されているインピーダンス素子と、前記レベル
のデータを積分する積分回路と、前記積分回路によるデ
ータに応じて前記インピーダンス素子のインピーダンス
を加減制御するインピーダンス制御部と、前記インピー
ダンス素子と互いに直列に接続されていて前記駆動信号
が他方のレベルにあるとき前記インピーダンス素子を作
動状態にする第２のスイッチング素子とによって構成し
たものである。

（作　用） 本発明によれば、レーザダイオードとインピーダンス素
子とを定電流源に並列に接続して、これら画素子に交互
に通電するようにし、レーザダイオードの駆動に係わる
データの積分結果に基づいて、インピーダンス素子のイ
ンピーダンスを加減制御するようにしたので、その加減
制御によって、インピーダンス素子のインピーダンスは
、レーザダイオードのインピーダンスとほぼ等価となる
ようにした上で、更に積分結果即ちレーザダイオードの
特に消灯時間の継続時間に応じた温度上昇を加味して制
御され得るものであり、レーザダイオードの消灯時間が
長くなるにつれて、インピーダンス素子のインピーダン
スを低下させて、レーザダイオードにかかる点灯時の電
圧を低く抑えることによって、レーザダイオードの点灯
の立上りについての前記継続時間の影響がなくなるので
、印字のずれが生じなくなる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すレーザダイオードの駆
動回路図であり、第６図はその希望の動作特性を示すタ
イミングチャート、第７図は動作例を示すタイミングチ
ャートである。２はレーザダイオード、９は定電流源、
１０は第１のスイッチング素子をなしているトランジス
タ、１１はインピーダンス素子をなしているトランジス
タ、１２は第２のスイッチング素子をなしているｌ−ラ
ンリスタである。レーザダイオード２は定電流源９を受
けており、トランジスタ１０はレーザダイオード２と直
列に接続され、そのベースに印字データａを受けていて
該印字データａがＨレベルのときオンであり、このとき
レーザダイオード２を点灯させ、Ｌレベルのときオフと
なって、レーザダイオード２を消灯にする。トランジス
タ１１は、レーザダイオード２と並列であって、レーザ
ダイオード２と共通に定電流源９を受けており、後記す
るようにそのインピーダンス特性がレーザダイオード２
のインピーダンス特性とほぼ等価になるように設定され
、且つ加減制御される。この場合、トランジスタ１１の
動作時のインピーダンスによる電圧降下は、レーザダイ
オード２の動作時の電圧降下と同等の例えば１．８■の
近傍において制御される。トランジスタ１２は、トラン
ジスタ１０とベアの構成をなして互いに同等の特性のも
のが使用され、トランジスタ１１と直列に接続され、そ
のベースにインバータ１３を介して印字データａを受け
ていて、該印字データａがＬレベルのときオンであり、
このときトランジスタ１１を定電流源９の負荷として作
動状態にし、Ｌレベルのときオンであって、このときト
ランジスタ１１を不作動にする。なお抵抗１４．１５は
各トランジスタ１０．１２を能動状態に設定して印字デ
ータａに対する応答を高速化するためのものである。

１６はインピーダンス制御部としてのバイアス回路で、
該バイアス回路１６によってトランジスタ１１のインピ
ーダンスをレーザダイオード２のインピーダンスと同一
となるように制御すれば、印字データａによってトラン
ジスタ１０．１２が交互に動作する際に点りの電位は変
化せず、よって高速スイッチング時においてほぼ定電流
性が保たれる。

しかしながら、第４図において説明したように、消灯時
間が長い場合は、引続く点灯時の光出力の立上りが急峻
になるから、消灯時間が短いときは、その消灯時、即ち
トランジスタ１２の動作中におけるトランジスタ１１の
インピーダンス降下を小にし、第６図に示すように点り
の電位を比較的高くしてレーザダイオード２のＮ流１の
立上りを急峻にし、長いときは、インピーダンス降下を
大にし、点りの電位を低くして、電流ｉの立上りをゆる
やかにすることによって両者の光出力の立上りを同等に
することが好ましい。

１７は積分回路で、印字データａを受けて、第４図のチ
ップ温度すに準じた特性に関しての積分値ｅを出力する
。１８は比較器で、該積分値ｅを所定の比較基準電位Ｖ
Ｒと比較して、これを上まわっているときその出力ｆを
Ｈレベル、下まわっているときＬレベルにする。１９は
ＯＲ回路で、比較器１８の出力ｆと印字データａとを受
けて、その論理和ｑを出力する。バイアス回路１６は、
出力９に基づいた２値に制御される。即ち、出力０がＨ
レベルのときは、点灯が頻繁であるからトランジスタ１
２の動作時、非動作時共に、トランジスタ１１を高イン
ピーダンスにし、よって点りを高電位にして電流ｉの立
上りを急峻にする。そして出力ｑがＬレベルのときは、
消灯時間が長かった結果であるから、トランジスタ１２
の動作時におけるトランジスタ１１を低インピーダンス
にし、よって点りを低電位にして電流ｉの立上りをゆる
やかにする。このようにして光出力（第４図のＣ）の立
上り特性が電流１の立上り特性（第６図のｉ参照）によ
って補正されて、レーザダイオード２の短期間の温度変
化による印字のずれが補正される。

なお、第７図において、比較基準電位ＶＲを一定として
、バイアス回路１６の制御量ｑを２値としていて、一般
にはこれで充分であるが、より解像度を要求される場合
には、比較器１８を複数個設け、その各比較基準電位Ｖ
Ｒに代えて複数の電位を設定し、同様にバイアス回路１
６を多水率に制御することも可能である。

また、第１図の比較器１８の代りに増幅器を用いて積分
値ｅをレベル変換し、例えばその最大値を印字データａ
のＨレベルと一致させ、ＯＲ回路１９の代りに加算回路
を用いて両者を加算することにより、バイアス回路１６
は、各点灯開始時において第７図のｅの曲線の各最小値
を反映させて制御することになり、より高精度に制御さ
れる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、レーザダイオー
ドとインピーダンス素子とを定電流源に接続して、レー
ザダイオードの駆動に係わるデータの積分結果に基づい
てインピーダンス素子のインピーダンスを加減制御する
ようにしたので、前記データをレーザダイオードのチッ
プの温度特性に関連づけて設定することにより、消灯時
間の長短による光出力の立上り特性を温度補償すること
が可能となり、よって印字中の点灯の頻度に関係した印
字のずれが生ずることなく、印字品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すレーザダイオードの駆動
回路図、第２図は本発明に係わるレーザビームプリンタ
の動作原理図、第３図はレーザダイオードの光出力の温
度特性図、第４図はレーザビームプリンタにおける印字
出力の温度依存性を説明するためのタイミングチャート
、第５図（Ａ）（Ｂ）は第４図の特性により印字がずれ
ることの説明図、第６図は第１図と第４図に関連して本
発明の希望の動作特性を示ずタイミングチャート、第７
図は第１図の動作例を示すタイミングチャートである。 ２・・・レーザダイオード ９・・・定電流源 １０・・・トランジスタ（第１のスイッチング素子）１
１・・・トランジスタ（インピーダンス素子）１２・・
・トランジスタ（第２のスイッチング素子）１６・・・
バイアス回路（インピーダンス制御部）１７・・・積分
回路 特許出願人　　　　コバル電子株式会社株式会社　コパ
ル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 定電流源を受けているレーザダイオードと直列に接続さ
   れていて２値の駆動信号が一方のレベルにあるときレー
   ザダイオードを作動状態にする第１のスイッチング素子
   と、 レーザダイオードと共通に定電流源を受けておりレーザ
   ダイオードと前記第１のスイッチング素子との直列回路
   と互いに並列に接続されているインピーダンス素子と、 前記レベルのデータを積分する積分回路と、前記積分回
   路によるデータに応じて前記インピーダンス素子のイン
   ピーダンスを加減制御するインピーダンス制御部と、 前記インピーダンス素子と互いに直列に接続されていて
   前記駆動信号が他方のレベルにあるとき前記インピーダ
   ンス素子を作動状態にする第２のスイッチング素子とを
   設けてなる レーザダイオードの駆動回路。