KR101279745B1 - 반도체 레이저 구동 장치 및 그 반도체 레이저 구동 장치를 구비한 화상 형성 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 화상 제어 장치의 복잡화, 대형화, 비용 증가를 회피하면서, 레이저의 열화를 고정밀도로 검출할 수 있는 반도체 레이저 구동 장치를 제공한다.
반도체 레이저(LD)에 공급하는 전류를 제어하여 원하는 광량을 얻을 수 있도록 반도체 레이저(LD)를 구동하는 반도체 레이저 구동 장치(7)에 있어서, 입력된 제어 신호에 따른 구동 전류를 생성하여 반도체 레이저(LD)에 공급하는 반도체 레이저 구동 회로로서의 트랜지스터(Trld)와, 반도체 레이저 구동 회로의 동작을 제어하여 반도체 레이저(LD)에 공급하는 전류를 제어하는 제어 회로로서의 반도체 레이저 구동 제어 회로(11) 및 트랜지스터(Tri)와, 반도체 레이저(LD)에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 생성하여 출력하는 구동 전류 검출 회로로서의 축차 비교형 A/D 변환기(20)를 구비한다.
반도체 레이저(LD)에 공급하는 전류를 제어하여 원하는 광량을 얻을 수 있도록 반도체 레이저(LD)를 구동하는 반도체 레이저 구동 장치(7)에 있어서, 입력된 제어 신호에 따른 구동 전류를 생성하여 반도체 레이저(LD)에 공급하는 반도체 레이저 구동 회로로서의 트랜지스터(Trld)와, 반도체 레이저 구동 회로의 동작을 제어하여 반도체 레이저(LD)에 공급하는 전류를 제어하는 제어 회로로서의 반도체 레이저 구동 제어 회로(11) 및 트랜지스터(Tri)와, 반도체 레이저(LD)에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 생성하여 출력하는 구동 전류 검출 회로로서의 축차 비교형 A/D 변환기(20)를 구비한다.
Description
본 발명은 레이저 프린터나 디지털 복사기 등에 사용되는, 반도체 레이저의 발광 특성의 열화를 검출하는 수단을 구비한 반도체 레이저 구동 장치 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.
레이저 프린터나 디지털 복사기 등 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 이용되는 반도체 레이저는 각종 요인에 의하여 열화된다. 반도체 레이저의 열화는 결정 결함에 의하여 수 시간내에 발생하는 경우도 있고, 고온에서의 장시간 구동에 의하여 서서히 발생하는 경우도 있다. 또한, 레이저 프린터나 디지털 복사기의 조립 공정에서는, 반도체 레이저에 광 손상(COD:Catastrophic Optical Damage)이나, 정전 방전(ESD:Electrostatic Discharge)이 발생함으로써, 열화가 발생하는 경우가 있다.
반도체 레이저가 열화되면, 원하는 광량을 발생시키기 위하여 반도체 레이저에 공급되는 구동 전류가 증가된다. 구동 전류가 과대하게 되어 소비 전력이 정격을 초과하게 되면, 반도체 레이저가 그 발열에 의하여 열화되거나, 문제를 초래시킬 우려가 있다. 또한 반도체 레이저 구동 장치로부터 상정 값 이상의 전류가 발생하면, 금속 배선이 용단하여 문제가 발생할 가능성도 있다.
이와 같은 반도체 레이저의 열화를 검출할 수 있는 반도체 레이저 구동 장치가 일본 특허 공개 공보 제2005-32798호(이하, 특허 문헌 1이라 함)에 개시되어 있다. 도 1, 도 2는 상기 특허 문헌 1의 반도체 레이저 구동 장치의 회로도이다. 도 1에 나타낸 반도체 레이저 구동 장치는, 구동 전류(Iop)를 일정한 비율로 감쇠시킨 전류(Im)를 출력하고, 이 출력 전류(Im)를 전압으로 변환시킨 전압(Vm)과 정해진 전압(VCC1/2)을 비교기로 비교하여, Vm＞VCC1/2가 되면 구동 전류값의 이상을 나타내는 신호(Serr)를 전(前)단계의 화상 제어 장치에 출력한다. 화상 제어 장치는 구동 전류값의 이상을 나타내는 신호(Serr)에 의하여 이상을 인식할 수 있다.
도 2에 나타낸 반도체 레이저 구동 장치는, 구동 전류(Iop)를 일정한 비율로 감쇠시킨 전류(Im)를 출력하고, 이 출력 전류(Im)를 전류-전압 변환 회로(R2)에 의하여 구동 전류값을 나타내는 전압(Vm)으로 변환시킨 후, 전단계의 화상 제어 장치에 출력한다. 화상 제어 장치는 구동 전류값을 나타내는 전압(Vm)에 의하여 이상을 판정할 수 있다.
도 1에 의하여 설명한, 구동 전류값의 이상을 나타내는 신호(Serr)를 출력하는 반도체 레이저 구동 장치에서는, 반도체 레이저가 열화된 경우에도 구동 전류값이 정해진 전류값 이하일 때에는 이상을 나타내는 신호가 출력되지 않는다. 즉, 레이저의 열화 검출의 정밀도가 낮다는 문제가 있었다.
또, 도 2에 의하여 설명한, 구동 전류값을 나타내는 전압(Vm)을 출력하는 반도체 레이저 구동 장치에서는, 출력 전압이 아날로그 값이다. 화상 제어 장치에서는 아날로그 값의 연산 처리를 직접 실행할 수 없기 때문에, 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환 회로를 기판 상에 실장하거나 화상 제어 장치에 내장할 필요가 있다. 이 때문에, 화상 제어 장치를 구성하는 기판 상의 부품 수 또는 화상 제어 장치의 칩 면적이 증가하여, 화상 제어 장치가 복잡화 및 대형화되며, 화상 제어 장치의 비용이 증가한다는 문제가 있었다.
본 발명은, 화상 제어 장치의 복잡화, 대형화, 비용 증가를 회피하면서, 레이저의 열화 검출을 고정밀도로 실행할 수 있는 반도체 레이저 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 있어서, 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하여 원하는 광량을 얻을 수 있도록 상기 반도체 레이저를 구동하는 반도체 레이저 구동 장치가 제공된다.
이 반도체 레이저 구동 장치는,
입력된 제어 신호에 따른 구동 전류를 생성하여, 상기 반도체 레이저에 공급하는 반도체 레이저 구동 회로와,
상기 반도체 레이저 구동 회로의 동작을 제어하여, 상기 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하는 제어 회로와,
상기 반도체 레이저에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 생성하여 출력하는 구동 전류 검출 회로를 구비한다.
본 발명의 제2 양태에 있어서, 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하여 원하는 광량을 얻을 수 있도록 상기 반도체 레이저를 구동하는 반도체 레이저 구동 장치가 제공된다.
이 반도체 레이저 구동 장치는,
입력된 제어 신호에 따른 구동 전류를 생성하여, 상기 반도체 레이저에 공급하는 반도체 레이저 구동 회로와,
상기 반도체 레이저 구동 회로의 동작을 제어하여, 상기 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하는 제어 회로와,
상기 반도체 레이저에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고, 이 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 생성하여 출력하는 구동 전류 검출 회로와,
상기 반도체 레이저의 열화 판정 기준인 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 기억하는 기억 회로와,
정해진 발광 강도로 발광시키기 위하여 상기 반도체 레이저에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고, 이 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호 값이 상기 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호 값 이상이 되면, 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호를 생성하여 출력하는 이상 검출 회로를 구비한다.
본 발명의 제3 양태에 있어서, 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하여 원하는 광량을 얻을 수 있도록 상기 반도체 레이저를 구동하는 반도체 레이저 구동 장치가 제공된다.
이 반도체 레이저 구동 장치는,
하나 이상의 D/A 컨버터를 포함하고, 각 D/A 컨버터로 생성된 전류를 가산하여 상기 반도체 레이저에 공급하는 구동 회로와,
각 D/A 컨버터의 출력 전류를 제어하는 디지털 신호를 각각 생성하여 상기 구동 회로에 출력하는 제어 회로와,
상기 각 디지털 신호 중, 정해진 디지털 신호 값을 기준으로 다른 디지털 신호 값을 연산하고, 연산된 다른 디지털 신호 값을 정해진 디지털 신호 값에 가산하여 출력하는 연산 및 가산 회로와,
상기 연산 및 가산 회로로부터 출력된 디지털 신호 값을 일시적으로 기억하는 레지스터 회로와,
상기 반도체 레이저의 열화 판정 기준인 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호를 디지털 신호 값으로서 기억하는 기억 회로와,
상기 레지스터 회로에 기억된 디지털 신호 값이 상기 기억 회로에 기억된 디지털 신호 값 이상이면, 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호를 생성하여 출력하는 이상 검출 회로를 구비한다.
본 발명의 제1 양태의 반도체 레이저 구동 장치에 의하면, 구동 전류의 전류값(아날로그 값)을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환 기능을 반도체 레이저 구동 장치 측에 마련함으로써, 화상 제어 장치 등의 외부 장치 측에 A/D 변환 기능을 마련할 필요가 없어, 외부 장치의 복잡화, 대형화나 비용 증가를 회피할 수 있다.
또, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 생성하여 출력하므로, 이 디지털 값의 구동 전류값을 이용하여 화상 제어 장치 등의 외부 장치에서의 레이저 열화 검출을 고정밀도로 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 양태의 반도체 레이저 구동 장치에 의하면, 화상 제어 장치 등의 외부 장치의 복잡화, 대형화, 비용 증가를 회피하면서, 레이저의 열화를 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명의 제2 양태의 반도체 레이저 구동 장치에 의하면, 구동 전류의 전류값(아날로그 값)을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환 기능을 반도체 레이저 구동 장치 측에 마련함으로써, 화상 제어 장치 측에 A/D 변환 기능을 마련할 필요가 없어, 화상 제어 장치 등의 외부 장치의 복잡화, 대형화나 비용 증가를 회피할 수 있다. 또, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호 값이 상기 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호 값 이상이면, 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호를 생성하여 화상 제어 장치 등의 외부 장치에 출력할 수 있으므로, 외부 장치 측에서 판정 등을 실행할 필요가 없어, 외부 장치의 복잡화, 대형화나 비용 증가를 보다 확실하게 회피할 수 있다.
또한, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로 생성하여 출력하므로, 이 디지털 값의 구동 전류값을 이용하여 레이저의 열화를 고정밀도로 검출할 수 있다. 또, 반도체 레이저의 정상 시 및 열화 시의 각 구동 전류의 전류값을 상대적으로 비교할 수 있어, 반도체 레이저의 열화를 더욱 고정밀도로 검출할 수 있다.
이와 같이, 제2 양태의 반도체 레이저 구동 장치에 있어서도, 화상 제어 장치 등의 외부 장치의 복잡화, 대형화, 비용 증가를 회피하면서, 레이저의 열화를 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명의 제3 양태의 반도체 레이저 구동 장치에 의하면, 연산 및 가산에 의하여 레이저 다이오드의 구동 전류값을 정밀도 높게 산출할 수 있다.
또한, 구동 전류의 전류값(아날로그 값)을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환 기능이나, 이상 판정 기능을 반도체 레이저 구동 장치 측에 마련함으로써, 화상 제어 장치 등의 외부 장치 측에 A/D 변환 기능이나 이상 판정 기능을 마련할 필요가 없어, 외부 장치의 복잡화, 대형화나 비용 증가를 회피할 수 있다. 또, 레이저 정상 시 및 열화 시의 각 구동 전류의 전류값을 상대적으로 비교할 수 있어, 더욱 고정밀도로 반도체 레이저의 열화를 검출할 수 있다.
이와 같이, 제3 양태의 반도체 레이저 구동 장치에 있어서도, 화상 제어 장치 등의 외부 장치의 복잡화, 대형화, 및 비용 증가를 회피하면서, 반도체 레이저의 열화를 고정밀도로 검출할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 설명도.
도 2는 종래 기술의 설명도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 구성도.
도 4는 반도체 레이저의 구동 전류에 대한 발광량의 특성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치의 개략 구성도.
도 6은 제1 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치의 동작예를 나타내는 타이밍도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치의 개략 구성도.
도 8a, 도 8b는 제2 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치를 이용한 열화 판정 흐름을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치의 개략 구성도.
도 2는 종래 기술의 설명도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 구성도.
도 4는 반도체 레이저의 구동 전류에 대한 발광량의 특성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치의 개략 구성도.
도 6은 제1 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치의 동작예를 나타내는 타이밍도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치의 개략 구성도.
도 8a, 도 8b는 제2 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치를 이용한 열화 판정 흐름을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치의 개략 구성도.
아래에 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
(제1 실시예)
우선, 본 발명의 제1 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 반도체 레이저 구동 장치가 적용된 화상 형성 장치의 구성예를 나타낸다. 이 화상 형성 장치는 레이저 프린터나 디지털 복사기 등에 사용되는 전자 사진 방식의 화상 형성 장치이다.
도 3의 화상 형성 장치(1)에 있어서, 레이저 다이오드로 구성되는 반도체 레이저(LD)로부터 조사되는 레이저 빔은, 고속으로 정속 회전되는 회전 다면경(폴리건 미러)(2)로 편향되어, 결상 렌즈로서의 fθ 렌즈(3)를 경유하여 감광체(4)의 표면에 집광 결상된다. 회전 다면경(2)으로 편향된 레이저 빔은, 감광체(4)가 회전하는 방향과 직교하는 방향(주주사 방향)으로 노광 주사되어, 화상 신호의 라인 단위로 기록이 수행된다. 감광체(4)의 회전 속도와 기록 밀도에 대응한 정해진 주기로 주주사를 반복함으로써, 감광체(4)의 표면 상에 화상(정전 잠상)이 형성된다.
감광체(4)의 일단 근처의 레이저 빔이 조사되는 위치에, 주주사 동기 신호를 발생시키는 빔 센서(5)가 배치된다. 화상 제어 장치(6)는, 화상을 형성하기 위하여 필요한 반도체 레이저(LD)의 광량을 제어하는 신호를, 반도체 레이저(LD)의 구동 제어를 실행하는 반도체 레이저 구동 장치(7)에 출력한다. 화상 제어 장치(6)는 주주사 동기 신호에 따라 주주사 방향의 화상 기록 타이밍 제어, 및 화상 신호의 입출력을 위한 제어 신호 생성을 수행한다.
주주사 동기 신호를 생성하기 위하여, 화상을 기록하기 전의 비화상 영역에서 1 라인마다 일정 기간 동안 반도체 레이저(LD)를 연속 점등시키는 신호인 강제 점등 신호에 의한 강제 점등 기간이 존재한다. 통상, 이 강제 점등 신호에 의한 강제 점등 기간을 이용하여 APC(Automatic Power Control)를 실행함으로써, 1 라인마다 또는 복수 라인마다 광량 보정을 수행할 수 있어, 주위 온도가 상승하여 동작 전류가 증가한 경우에도, 반도체 레이저(LD) 점등 시의 광량을 항상 정확하게 제어할 수 있다. 반도체 레이저 구동 장치(7)에는, 화상 제어 장치(6)로부터 강제 점등 신호, 발광 신호 및 APC 실행 신호 등이 각각 입력된다.
도 4는 반도체 레이저의 구동 전류와 광량의 관계를 정상 시와 열화 시로 비교하여 나타낸 도면이다.
도 4로부터 알 수 있듯이, 반도체 레이저가 열화되면, 반도체 레이저의 광량(P)이 급격하게 증가하기 시작할 때의 임계값 전류(Ith)가 증가된다. 또한 반도체 레이저가 발광을 시작한 후의 발광 전류(Iη)에 대한 광량의 특성, 구체적으로는 정해진 광량(Po)을 발광 전류(Iη)로 나눈 값인 기울기를 나타내는 미분 효율 η(mW/mA)이 저하되기 때문에, 원하는 광량을 얻기 위하여 필요한 발광 전류(Iη)도 증가된다. 구동 전류(Iop)는 임계값 전류(Ith)와 발광 전류(Iη)의 합이 되므로, 반도체 레이저가 열화되면, 정해진 광량(Po)를 얻기 위하여 필요한 구동 전류(Iop)가 증가하게 된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치(7)의 내부 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5에 있어서, 반도체 레이저 구동 장치(7)는, 전류 미러 회로를 형성하는 PMOS 트랜지스터(Tri, Trm, Trld)와, 화상 제어 장치(6)로부터의 제어 신호에 따라 PMOS 트랜지스터(Tri, Trm, Trld)의 게이트 전압을 제어하는 반도체 레이저 구동 제어 회로(11)와, 8비트의 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])에 따른 전류값의 전류(Idet)를 생성하여 출력하는 전류 출력형의 D/A 변환 회로(12)와, 비교기(13)와, NMOS 트랜지스터(Tr1)를 구비한다. 또한 반도체 레이저 구동 장치(7)는, 클록 신호(clk)를 발생시키는 발진 회로(14)와, 클록 신호(clk)에 따라 8비트의 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])를 증가 또는 감소시키는 카운터 회로(15)와, 클록 신호(clk)를 정지시키는 수단인 인버터 회로(16), AND 회로(17)와, 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])의 값을 정해진 타이밍으로 기억하는 기억 회로(18)를 구비한다.
또한 PMOS 트랜지스터(Trld)는, 입력된 제어 신호에 따른 구동 전류를 생성하여 반도체 레이저(LD)에 공급하는 반도체 레이저 구동 회로를 이루고, 반도체 레이저 구동 제어 회로(11) 및 PMOS 트랜지스터(Tri)는, 반도체 레이저 구동 회로의 동작을 제어하여 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하는 제어 회로를 이룬다. 도 5에서, 발진 회로(14), 카운터 회로(15), 인버터 회로(16), AND 회로(17), 비교기(13), 및 D/A 변환 회로(12)로 구성되는 점선부는, 입력이 모니터 전압(Vm)이고 출력이 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])인 축차 비교형 A/D 변환기(20)를 구성하고 있다. 축차 비교형 A/D 변환기(20)는, 반도체 레이저(LD)에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로 생성하여 출력하는 구동 전류 검출 회로를 이룬다. 구동 전류 검출 회로는 점선부로 나타낸 회로 구성 외에도 대용할 수 있다. 또, PMOS 트랜지스터(Trld)는 비례 전류 생성 회로를 이루고, D/A 변환 회로(12)는 D/A 변환 회로를 이루며, 카운터 회로(15)는 카운터 회로를 이루고, 기억 회로(18)는 기억 회로를 이룬다.
PMOS 트랜지스터(Trld), 반도체 레이저 구동 제어 회로(11) 및 PMOS 트랜지스터(Tri), 축차 비교형 A/D 변환기(20) 및 기억 회로(18)는 하나의 IC에 집적하여도 된다.
이와 같은 구성에 있어서, PMOS 트랜지스터(Trld)의 트랜지스터 사이즈를 Wld로 하고, PMOS 트랜지스터(Trm)의 트랜지스터 사이즈를 Wm로 하며, 반도체 레이저(LD)에 공급되는 전류를 구동 전류(Iop)로 하고, PMOS 트랜지스터(Trm)에 흐르는 전류를 모니터 전류(Im)로 한다. PMOS 트랜지스터(Tri, Trm, Trld)로 형성된 전류 미러 회로가 PMOS 트랜지스터(Tri, Trm, Trld)의 트랜지스터 사이즈의 비에 따른 전류를 발생시키는 경우, Wld:Wm=Iop:Im로 되어, Im=Iopx(Wm/Wld)가 성립된다. PMOS 트랜지스터(Trm)의 드레인에서는, PMOS 트랜지스터(Trld)의 드레인으로부터 반도체 레이저(LD)에 출력되는 구동 전류(Iop)에 비례한 모니터 전류(Im)가 출력된다.
PMOS 트랜지스터(Trm)의 출력 부하인 D/A 변환 회로(12)로부터 출력되는 전류(Idet)는, D/A 변환 회로(12)에 입력되는 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])가 증가하면 증가하고, 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])가 감소하면 감소한다. 카운터 회로(15)로부터 출력되는 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])는, 카운터 회로(15)에 입력되는 이네이블(enable) 신호가 Low일 때에 리셋되어, 최대값 255d=FFh로 된다. 즉, 이네이블 신호가 Low일 때에, D/A 변환 회로(12)로부터 출력되는 전류(Idet)의 전류값은 D/A 변환 회로(12)가 출력할 수 있는 최대 전류값으로 된다. 카운터 회로(15)로부터 출력되는 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])는, 카운터 회로(15)에 입력되는 이네이블 신호가 Low에서 High로 되어 카운터 회로(15)의 리셋이 해제되면, 입력되는 클록 신호(clk)에 따라 FFh로부터 FEh, FDh, FCh ...02h, 01h, 00h와 같이 감소된다.
Idet＜Im=Iopx(Wm/Wld)인 경우, PMOS 트랜지스터(Trm)의 드레인 전압인 모니터 전압(Vm)은 Vm＞VCC1/2로 되고, 비교기(13)의 출력단인 구동 전류 검출 신호(opdet)는 Low에서 High로 되며, NMOS 트랜지스터(Tr1)는 온되어 구동 전류 검출 신호(opdet)의 반전 신호인 반전 구동 전류 검출 신호(xopdet)가 High에서 Low로 되어, 화상 제어 장치(6)에 출력된다. 구동 전류 검출 신호(opdet)가 Low에서 High로 되면, 인버터 회로(16), AND 회로(17)를 통하여 클록 신호(clk)가 Low로 되어 정지하므로, 카운터 회로(15)로부터 출력되는 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])는 Idet＜Im로 되었을 때의 값이 유지되어 기억 회로(18)에 출력된다. 기억 회로(18)는, 구동 전류 검출 신호(opdet)가 Low에서 High로 될 때에, 입력된 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])의 값을 기억한다.
기억 회로(18)는, 회로(18) 내에 기억된 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])를 외부로부터의 신호 입력에 따라 임의의 타이밍으로 판독할 수 있는 레지스터 회로로 구성된다. 또한 본 실시예에서는, D/A 변환 회로(12)의 비트수는 8로 하였지만, 반도체 레이저(LD)에 공급되는 구동 전류(Iop)의 전류값 및 요구되는 구동 전류(Iop)의 전류값의 검출 정밀도에 따라서는 비트수를 증가시키거나, 또는 감소시켜도 된다. 구체적으로는, 구동 전류(Iop)의 전류값이 크고, 요구되는 구동 전류(Iop)의 전류값의 검출 정밀도가 높을 수록, 필요한 D/A 변환 회로(12)의 비트수를 증가시킨다.
도 6은 도 5에 나타낸 반도체 레이저 구동 장치(7)의 각 부의 신호예를 나타낸 타이밍도이다.
우선, 이네이블 신호가 Low인 경우, 카운터 회로(15)는 리셋되어 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])가 최대값(FFh)으로 되고, 전류(Idet)의 전류값은 D/A 변환 회로(12)가 출력할 수 있는 최대 전류값(Idet_max)으로 되므로, Idet＞Im가 성립된다. Idet＞Im가 성립되는 경우, 모니터 전압(Vm)은 VCC1/2보다 작게 되어(Vm＜VCC1/2), 구동 전류 검출 신호(opdet)는 Low로 되고, NMOS 트랜지스터(Tr1)가 오프되어 반전 구동 전류 검출 신호(xopdet)가 High로 되어, 화상 제어 장치(6)에 출력된다.
다음에, 이네이블 신호가 High로 되면, 카운터 회로(15)의 리셋이 해제되어 클록 신호(clk)에 따라 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])가 최대값 FFh로부터 FEh, FDh...와 같이 감소된다. 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])가 감소되면, D/A 변환 회로(12)로부터 출력되는 전류(Idet)가 감소되어 Idet＜Im가 성립된다. 도 6의 예에서는 opdet_dac[7:0]=7Eh에서 Idet＜Im가 성립된다. Idet＜Im인 경우, 모니터 전압(Vm)은 Vm＞VCC1/2로 되어 구동 전류 검출 신호(opdet)가 High로 되고, NMOS 트랜지스터(Tr1)가 온되어 반전 구동 전류 검출 신호(xopdet)가 Low로 되어, 화상 제어 장치(6)에 출력된다. 구동 전류 검출 신호(opdet)가 Low에서 High로 되면, 클록 신호(clk)가 Low로 되어 정지하므로, 카운터 회로(15)로부터 출력되는 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])는 Idet＜Im로 되었을 때의 값, 즉 7Eh로 유지되어 기억 회로(18)에 출력된다. 동시에, 구동 전류 검출 신호(opdet)가 Low에서 High로 되면, 기억 회로(18)는 입력된 opdet_dac[7:0]=7Eh의 값을 기억한다.
마지막으로, 이네이블 신호가 High에서 Low로 되면, 카운터 회로(15)가 리셋되어 도 6의 각 신호는 초기 상태로 복귀되고, 정지되어 있던 클록 신호(clk)는 동작을 개시하며, 반도체 레이저 구동 장치(7)는 다음의 구동 전류의 전류값 검출에 대비한다. 다만, 기억 회로(18)에 기억된 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])의 값인 7Eh는 다음의 구동 전류값을 검출할 때까지 유지된다.
이와 같이 하여, 구동 전류를 검출한 것을 나타내는 신호가 반전 구동 전류 검출 신호(xopdet)로서 화상 제어 장치(6)에 출력되고, 검출된 구동 전류의 전류값은 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])로서 기억 회로(18)에 기억된다. 화상 제어 장치(6)는, 반전 구동 전류 검출 신호(xopdet)가 High에서 Low로 전이되어 구동 전류가 검출된 것을 인식하면, 기억 회로(18)에 기억되어 있는 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])를 외부로부터의 신호 입력에 따라 임의의 타이밍으로 판독함으로써, 디지털 값으로서 구동 전류의 전류값을 용이하게 알 수 있다.
또, 반도체 레이저 고유의 문제인 결정 결함에 의한 급격한 열화나, 결정 결함에 의한 열화가 아니어도 고온에서의 장시간 구동에 의한 열화나, 특히, 레이저 프린터나 디지털 복사기의 조립 공정에서의 외적 요인인 광 손상이나 정전 방전으로 인한 열화로, 원하는 광량을 얻기 위한 반도체 레이저(LD)에 공급하는 구동 전류가 증가한 경우, 그 구동 전류의 증가분에 의하여 반도체 레이저(LD)의 열화 판정을 용이하게 수행할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시예에 의하면, 구동 전류의 전류값(아날로그 값)을 디지털 값으로 변환시키는 A/D 변환 기능을 반도체 레이저 구동 장치(7)에 마련함으로써, 화상 제어 장치(6)에 A/D 변환 기능을 마련할 필요가 없어, 화상 제어 장치(6)의 복잡화, 대형화나 비용 증가를 회피할 수 있다.
또, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로 생성하여 출력하므로, 이 디지털 값의 구동 전류값을 이용하여 화상 제어 장치(6)에서 반도체 레이저(LD)의 열화를 고정밀도로 검출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치(7)에 의하면, 화상 제어 장치(6)의 복잡화, 대형화, 비용 증가를 회피하면서, 레이저의 열화를 고정밀도로 검출할 수 있다.
제1 실시예에서는, 반도체 레이저 구동 장치(7)에서 구동 전류의 전류값을 나타내는 전압을 디지털 값으로 판독할 수 있도록 하고, 실제 반도체 레이저(LD)의 열화 판정은 화상 제어 장치(6)에서 수행하도록 하였지만, 반도체 레이저(LD)의 열화 판정 수단을 반도체 레이저 구동 장치(7)에 마련하도록 하여도 된다. 이와 같이 한 것을 본 발명의 제2 실시예로 한다.
(제2 실시예)
본 발명의 제2 실시예를 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치(7b)의 예를 나타낸 도면이다.
도 7의 도 5와의 차이점은, 반도체 레이저(LD)의 열화 판정 기준인 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code[7:0])를 디지털 값으로 기억시키는 불휘발성 메모리(21)와, 정해진 발광 강도로 발광시키기 위하여 반도체 레이저(LD)에 공급된 구동 전류(Iop)의 전류값을 검출하고 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호(opdet_dac[7:0])의 값과 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code[7:0])의 값을 비교하는 제2 비교기(22)를 구비하도록 한 것이다.
또한, PMOS 트랜지스터(Trld)는, 입력된 제어 신호에 따른 구동 전류를 생성하여 반도체 레이저(LD)에 공급하는 반도체 레이저 구동 회로를 이루고, 반도체 레이저 구동 제어 회로(11) 및 PMOS 트랜지스터(Tri)는, 반도체 레이저 구동 회로의 동작을 제어하여 상기 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하는 제어 회로를 이룬다. 도 7에서, 발진 회로(14), 카운터 회로(15), 인버터 회로(16), AND 회로(17), 비교기(13), 및 D/A 변환 회로(12)로 구성되는 점선부는, 입력이 모니터 전압(Vm)이고 출력이 전류 제어 신호(opdet_dac[7:0])인 축차 비교형 A/D 변환기(20)를 구성한다. 축차 비교형 A/D 변환기(20)는, 반도체 레이저에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고 이 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 생성하여 출력하는 구동 전류 검출 회로를 이룬다. 구동 전류 검출 회로는, 점선부로 나타낸 회로 구성 외에도 대용할 수 있다. 또, 기억 회로(18)는, 반도체 레이저의 열화 판정 기준인 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 기억하는 기억 회로를 이루고, 제2 비교기(22) 및 NMOS 트랜지스터(Tr1)는, 정해진 발광 강도로 발광시키기 위하여 상기 반도체 레이저에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고 이 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호 값이 상기 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호 값 이상이면, 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호를 생성하여 출력하는 이상 검출 회로를 이룬다. PMOS 트랜지스터(Trld)는 비례 전류 생성 회로를 이루고, D/A 변환 회로(12)는 D/A 변환 회로를 이루며, 카운터 회로(15)는 카운터 회로를 이룬다.
PMOS 트랜지스터(Trld), 반도체 레이저 구동 제어 회로(11), PMOS 트랜지스터(Tri), 축차 비교형 A/D 변환기(20), 기억 회로(18), 제2 비교기(22) 및 NMOS 트랜지스터(Tr1)는 하나의 IC에 집적하여도 된다.
이와 같은 구성에 있어서, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호(opdet_dac[7:0])의 값이 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code[7:0])의 값 이상이면, 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호(err)가 Low에서 High로 되고, NMOS 트랜지스터(Tr1)는 온되어 반전 이상 검출 신호(xerr)가 High에서 Low로 되어, 화상 제어 장치(6)에 출력된다. 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code[7:0])의 값은, 반도체 레이저(LD)가 열화되기 전의 정상 시에, 정해진 발광 강도로 발광시키기 위하여 반도체 레이저(LD)에 공급된 구동 전류(Iop)의 전류값을 검출하여, 얻어진 구동 전류값을 나타내는 신호(opdet_dac[7:0])의 값을 기준으로 설정된다. 여기서, 구동 전류(Iop)의 전류값의 검출 타이밍도에 대하여는 도 6의 타이밍도와 동일하므로, 설명을 생략한다.
도 8a, 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치(7b)를 이용한 반도체 레이저(LD)의 열화 판정 흐름을 나타낸 도면이다.
우선, 도 8a를 참조하여, 레이저 프린터나 디지털 복사기 등의 출하 전의 제조 공정에서, 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code[7:0])를 반도체 레이저 구동 장치(7)에 내장된 불휘발성 메모리(21)에 기록하는 공정에 대하여 설명한다. 우선, 정해진 발광 강도로 발광시키기 위하여 반도체 레이저(LD)에 공급된 구동 전류(Iop)를 검출하고(S11), 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호(opdet_dac[7:0])를 기억 회로(18)에 기록한다(S12). 기록된 구동 전류값을 나타내는 신호(opdet_dac[7:0])는 레이저 정상 시의 구동 전류(Iop)의 전류값을 나타낸다. 화상 제어 장치(6)는, 반도체 레이저 구동 장치(7)의 기억 회로(18)에 기록된 opdet_dac[7:0]을 판독하고(S13), 판독한 opdet_dac[7:0]을 기준으로 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code[7:0])의 값을 유저에 의하여 설정한다(S14). 예를 들면, 구동 전류(Iop)의 전류값이 레이저 정상 시의 +50%가 되면, 레이저가 열화되었다고 판정하고자 하는 경우에는, 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code[7:0])를 기억 회로(18)로부터 판독한 구동 전류값을 나타내는 신호(opdet_dac[7:0])의 1.5배의 값으로 설정하면 된다. 출하 전에, 설정한 err_code[7:0]을 불휘발성 메모리(21)에 기록한다(S15).
다음에, 도 8b를 참조하여, 출하 후의 유저 사용 조건하에서의 반도체 레이저 열화 판정 방법의 흐름에 대하여 설명한다. 정해진 발광 강도로 발광시키기 위하여 반도체 레이저(LD)에 공급된 구동 전류(Iop)를 검출하고(S21), 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호(opdet_dac[7:0])를 기억 회로(18)에 기록한다(S22). 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호(opdet_dac[7:0])의 값이 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code[7:0])의 값보다 큰 지를 판정한다(S23). 구동 전류값을 나타내는 신호(opdet_dac[7:0])의 값이 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code[7:0])의 값보다 크면, 이상 검출 신호(err)가 Low에서 High로 되고, 반전 이상 검출 신호(xerr)가 High에서 Low로 되며(S24), 반전 이상 검출 신호(xerr)가 Low인 것이 화상 제어 장치(6)에 입력되면, 반도체 레이저(LD)가 열화되었다고 판정된다(S25). 한편, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호(opdet_dac[7:0])의 값이 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code[7:0])의 값 미만이면, 이상 검출 신호(err)는 Low를, 반전 이상 검출 신호(xerr)는 High를 유지하며(S26), 반전 이상 검출 신호(xerr)가 High인 것이 화상 제어 장치(6)에 입력되면, 반도체 레이저(LD)는 정상이라고 판정된다(S27).
제2 실시예에서는, 레이저 정상 시의 구동 전류의 전류값을 기준으로 정한 이상 검출 레벨을 제조 공정에서 불휘발성 메모리(21)에 기록하여 두고, 검출한 구동 전류값이 상기 이상 검출 레벨의 값 이상이면, 이상 검출 신호를 출력한다. 이에 따라, 레이저 정상 시 및 열화 시의 각 구동 전류의 전류값을 상대적으로 비교할 수 있게 되어, 레이저의 열화를 고정밀도로 검출할 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 제2 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치(7b)에 의하면, 구동 전류의 전류값(아날로그 값)을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환 기능을 반도체 레이저 구동 장치(7b)에 마련함으로써, 화상 제어 장치(6)에 A/D 변환 기능을 마련할 필요가 없어, 화상 제어 장치(6)의 복잡화, 대형화나 비용 증가를 회피할 수 있다. 또, 제 2실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치(7)에 의하면, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호 값이 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호 값 이상이면, 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호를 생성하여 화상 제어 장치(6)에 출력할 수 있으므로, 화상 제어 장치(6) 측에서 판정 등을 실행할 필요가 없어져, 화상 제어 장치(6)의 복잡화, 대형화나 비용 증가를 보다 확실하게 회피할 수 있다.
또한, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로 생성하여 출력하므로, 이 디지털 값의 구동 전류값을 이용하여 화상 제어 장치(6)에서 레이저의 열화를 고정밀도로 검출할 수 있다. 또, 반도체 레이저(LD)의 열화 판정 기준인 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 기억하는 기억 회로(18)와, 정해진 발광 강도로 상기 반도체 레이저(LD)에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고 이 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호 값이 상기 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호 값 이상이면, 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호를 생성하여 출력하는 제2 비교기(22)(이상 검출 회로)를 구비함으로써, 반도체 레이저(LD)의 정상 시 및 열화 시의 각 구동 전류의 전류값을 상대적으로 비교할 수 있어, 반도체 레이저(LD)의 열화를 더욱 고정밀도로 검출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치(7b)에 의하면, 화상 제어 장치(6)의 복잡화, 대형화, 비용 증가를 회피하면서, 반도체 레이저(LD)의 열화를 고정밀도로 검출할 수 있다.
제1 및 제2 실시예에서는, 반도체 레이저(LD)에 공급되는 구동 전류의 전류값을 축차 비교형 A/D 변환기를 이용하여 검출하고, 이 축차 비교형 A/D 변환기의 제어 코드를 출력함으로써 구동 전류의 전류값을 측정할 수 있도록 하였다. 그러나, 하나 이상의 D/A 컨버터로 구성되고 각 D/A 컨버터로 생성된 전류를 가산하여 반도체 레이저(LD)에 공급하는 반도체 레이저 구동 장치(7)에 있어서는, 단지 각 D/A 컨버터의 제어 코드를 연산 및 가산하여 출력하도록 하면 된다. 이와 같이 한 것을 본 발명의 제3 실시예로 한다.
(제3 실시예)
본 발명의 제3 실시예를 설명한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치(7c)의 예를 나타낸 도면이다.
도 9의 예에 있어서, 반도체 레이저 구동 장치(7c)는, 제1 DAC(31), 제2 DAC(32), 및 제3 DAC(33)인 3개의 D/A 컨버터와, 각 DAC(31, 32, 33)로 생성된 전류(I1, I2, I3)를 가산하여 반도체 레이저(LD)에 공급하는 구동 회로(30)와, 각 DAC(31, 32, 33)의 출력 전류(I1, I2, I3)를 제어하는 각 디지털 신호(code1, code2, code3)를 생성하여 구동 회로(30)에 출력하는 제어 회로(34)를 구비한다. 또한, 반도체 레이저 구동 장치(7c)는, 각 디지털 신호(code1, code2, code3) 중, 정해진 디지털 신호(code1)의 값을 기준으로 다른 디지털 신호(code2, code3)의 값을 연산하고, 연산된 다른 디지털 신호(code2, code3)의 값을 정해진 디지털 신호(code1)의 값에 가산하여 출력하는 연산 및 가산 회로(35)와, 연산 및 가산 회로(35)로부터 출력된 디지털 신호(code_sum)의 값을 일시적으로 기억하는 레지스터 회로(36)를 구비한다. 또한 반도체 레이저 구동 장치(7c)는, 반도체 레이저(LD)의 열화 판정 기준인 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code)를 디지털 신호 값으로 기억시키는 기억 회로(37)와, 레지스터 회로(36)에 기억된 디지털 신호(code_sum)의 값이 기억 회로(37)에 기억된 디지털 신호(err_code)의 값 이상이면, 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호(xerr)를 생성하여 출력하는 이상 검출 회로(38)를 구비한다. 또한, 이상 검출 회로(38)는 code_sum과 err_code를 비교하는 비교기(39)와 NMOS 트랜지스터(Tr1)로 구성되고, 기억 회로(37)는 불휘발성 메모리로 구성된다.
또한, 제1, 제2, 제3 DAC(D/A 컨버터)(31, 32, 33)는 D/A 컨버터를 이루고, 구동 회로(30)는 각 D/A 컨버터로 생성된 전류를 가산하여 상기 반도체 레이저에 공급하는 구동 회로를 이루며, 제어 회로(34)는 각 D/A 컨버터(31~33)의 출력 전류를 제어하는 각 디지털 신호를 생성하여 구동 회로(30)에 출력하는 제어 회로를 이루고, 연산 및 가산 회로(35)는, 각 디지털 신호 중 정해진 디지털 신호 값을 기준으로 다른 디지털 신호 값을 연산하고 연산된 다른 디지털 신호 값을 정해진 디지털 신호 값에 가산하여 출력하는 연산 및 가산 회로를 이루며, 레지스터 회로(36)는 연산 및 가산 회로로부터 출력된 디지털 신호 값을 일시적으로 기억하는 레지스터 회로를 이루고, 기억 회로(37)는 반도체 레이저의 열화 판정 기준인 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호를 디지털 신호 값으로 기억하는 기억 회로를 이루며, 이상 검출 회로(38)는, 레지스터 회로에 기억된 디지털 신호 값이 상기 기억 회로에 기억된 디지털 신호 값 이상이면 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호를 생성하여 출력하는 이상 검출 회로를 이룬다.
구동 회로(30), 제어 회로(34), 연산 및 가산 회로(35), 레지스터 회로(36), 기억 회로(37), 및 이상 검출 회로(38)는 하나의 IC에 집적하여도 된다.
본 실시예에서는 제1 DAC(31)는 분해능 8bit, code1=255로, 최대 출력 전류가 I1_max=40 mA이고, 제2 DAC(32)는 분해능 8bit, code2=255로, 최대 출력 전류가 I2_max=80 mA이며, 제3 DAC(33)는 분해능 12bit, code3=4095로, 최대 출력 전류가 I3_max=40 mA로 한다. 이 경우, 제1 DAC(31), 제2 DAC(32), 및 제3 DAC(33)의 각 출력 전류는 I1=code1xI1_max/255, I2=code2xI2_max/255, I3=code3xI3_max/4095로 된다. 구동 전류(Iop)의 전류값은, I1, I2, 및 I3의 전류값을 가산한 값이 되므로, code1을 기준으로 하면, Iop=(code1＋2xcode2＋code3x255/4095)x40mA/255가 된다. 마찬가지로, code2 또는 code3을 기준으로 하면, 각각 Iop=(code1/2＋code2＋code3x255/8190)x80mA/255, Iop=(code1x4095/255＋code2x8190/255＋code3)x40mA/4095가 된다. 구동 전류(Iop)의 전류값은, code1을 기준으로 할 때, code_sum=(code1＋2xcode2＋code3x255/4095)를 연산하면 산출할 수 있다. Iop와 code_sum은 비례 관계에 있어, code_sum이 +50% 변동하면 Iop도 +50% 변동하게 된다. 따라서, code_sum의 변동 비를 알 수 있으면 Iop의 변동 비도 알 수 있다. code_sum=(code1＋2xcode2＋code3x255/4095)의 연산은 연산 및 가산 회로(35)에 의하여 수행된다.
본 실시예에서는 설명을 간략화하기 위하여 구동 회로를 구성하는 D/A 컨버터는 제1 DAC(31), 제2 DAC(32), 및 제3 DAC(3)의 3개로 하였지만, 4개 이상으로 하여도 된다.
도 9를 이용하여 반도체 레이저(LD)의 열화 판정 순서에 대하여 설명한다. 반도체 레이저(LD)가 열화되기 전에, 정해진 발광 강도로 code_sum을 산출하여 레지스터 회로(36)에 기록한다. 레지스터 회로(36)에 기록된 code_sum을 화상 제어 장치(6)가 판독한다. 판독한 code_sum을 기준으로 하여, 반도체 레이저(LD)의 열화 판정 기준인 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호(err_code)의 값을 유저가 설정한다. 예를 들면, 구동 전류(Iop)의 전류값이 레이저 정상 시의 +50%가 되면, 레이저가 열화되었다고 판정하고자 하는 경우에는, err_code를 레지스터 회로(36)로부터 판독한 code_sum의 1.5배의 값으로 하면 된다. 이와 같이 설정한 err_code를 출하 전의 제조 공정에서 기억 회로(37)(불휘발성 메모리)에 기록하여 둔다.
출하 후의 유저 사용 조건하에서는, 정해진 발광 강도로 레지스터 회로(36)에 수시로 기록된 code_sum이 err_code 이상이 되면, 이상 검출 신호(err)가 Low에서 High로 되고, NMOS 트랜지스터(Tr1)가 온되어 반전 이상 검출 신호(xerr)가 High에서 Low로 된다. 이 Low의 반전 이상 검출 신호(xerr)가 화상 제어 장치(6)에 출력되면, 반도체 레이저(LD)가 열화되었다고 판정된다. 한편, 정해진 발광 강도로 레지스터 회로(36)에 수시로 기록된 code_sum이 err_code 미만이면, 이상 검출 신호(err)가 Low로 되고, NMOS 트랜지스터(Tr1)가 오프되어 반전 이상 검출 신호(xerr)가 High를 유지한다. 이 High의 반전 이상 검출 신호(xerr)가 화상 제어 장치(6)에 출력되면, 반도체 레이저(LD)는 정상이라고 판정된다.
이상 설명한 바와 같이, 제3 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치(7c)에 의하면, 하나 이상의 D/A 컨버터(31~33)로 구성되고 각 D/A 컨버터(31~33)로 생성된 전류를 가산하여 반도체 레이저(LD)에 공급하는 구동 회로(30)와, 각 D/A 컨버터(31~33)의 출력 전류를 제어하는 각 디지털 신호를 생성하여 구동 회로(30)에 출력하는 제어 회로(34)와, 각 디지털 신호 중, 정해진 디지털 신호 값을 기준으로 다른 디지털 신호 값을 연산하고 연산된 다른 디지털 신호 값을 정해진 디지털 신호 값에 가산하여 출력하는 연산 및 가산 회로(35)를 구비함으로써, 반도체 레이저(LD)의 구동 전류값을 연산 및 가산에 의하여 정밀도 높게 산출할 수 있다.
또, 연산 및 가산 회로(35)로부터 출력된 디지털 신호 값을 일시적으로 기억하는 레지스터 회로(36)와, 반도체 레이저(LD)의 열화 판정 기준인 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호를 디지털 신호 값으로서 기억하는 기억 회로(37)와, 레지스터 회로(36)에 기억된 디지털 신호 값이 기억 회로(37)에 기억된 디지털 신호 값 이상이면, 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호를 생성하여 출력하는 이상 검출 회로(38)를 구비하므로, 즉, 구동 전류의 전류값(아날로그 값)을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환 기능이나, 이상 판정 기능을 반도체 레이저 구동 장치(7c)에 마련함으로써, 화상 제어 장치(6)에 A/D 변환 기능이나 이상 판정 기능을 마련할 필요가 없어, 화상 제어 장치(6)의 복잡화, 대형화나 비용 증가를 회피할 수 있다. 또한, 반도체 레이저(LD)의 정상 시 및 열화 시의 각 구동 전류의 전류값을 상대적으로 비교할 수 있어, 반도체 레이저(LD)의 열화를 더욱 고정밀도로 검출할 수 있다.
이와 같이, 제3 실시예에 따른 반도체 레이저 구동 장치(7c)에 의하면, 화상 제어 장치(6)의 복잡화, 대형화, 비용 증가를 회피하면서, 레이저의 열화를 고정밀도로 검출할 수 있다.
1 레이저 유닛 2 폴리건 미러
3 주사 렌즈 4 감광체
5 빔 센서 6 화상 제어 유닛
7 반도체 레이저 구동 장치 11 반도체 레이저 구동 제어 회로
12 D/A 변환 회로 13 비교기
14 발진 회로 15 카운터 회로
16 인버터 17 AND 회로
18 레지스터 21 불휘발성 메모리
22 제2 비교기 31 제1 DAC
32 제2 DAC 33 제3 DAC
34 제어 회로 35 가산 및 연산 회로
36 레지스터 회로 37 기억 회로
38 이상 검출 회로 39 비교기
LD 반도체 레이저
3 주사 렌즈 4 감광체
5 빔 센서 6 화상 제어 유닛
7 반도체 레이저 구동 장치 11 반도체 레이저 구동 제어 회로
12 D/A 변환 회로 13 비교기
14 발진 회로 15 카운터 회로
16 인버터 17 AND 회로
18 레지스터 21 불휘발성 메모리
22 제2 비교기 31 제1 DAC
32 제2 DAC 33 제3 DAC
34 제어 회로 35 가산 및 연산 회로
36 레지스터 회로 37 기억 회로
38 이상 검출 회로 39 비교기
LD 반도체 레이저
Claims (19)
- 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하여, 미리 정해진 광량을 얻을 수 있도록 상기 반도체 레이저를 구동하는 반도체 레이저 구동 장치에 있어서,
입력된 제어 신호에 따른 구동 전류를 생성하여, 상기 반도체 레이저에 공급하는 반도체 레이저 구동 회로와,
상기 반도체 레이저 구동 회로의 동작을 제어하여, 상기 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하는 제어 회로와,
상기 반도체 레이저에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고, 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 생성하여 출력하는 구동 전류 검출 회로를 구비하고,
상기 구동 전류값을 나타내는 신호를, 정해진 타이밍으로 기억하여 외부로부터의 신호에 따른 임의의 타이밍으로 출력하는 기억 회로를 구비하고,
상기 구동 전류 검출 회로는,
구동 전류에 비례한 전류를 생성하여 출력하는 비례 전류 생성 회로와,
입력된 디지털 값에 따른 전류를 생성하여 출력하는 D/A 변환 회로를 구비하고,
상기 D/A 변환 회로로부터 출력된 전류의 전류값이 상기 비례 전류 생성 회로로부터 출력된 전류의 전류값에 대하여 정해진 조건이 성립될 때, 상기 구동 전류를 검출한 것을 나타내는 정해진 구동 전류 검출 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 구동 전류 검출 회로는,
상기 D/A 변환 회로에 입력되는 디지털 값을 클록 신호에 따라 증가 또는 감소시킴으로써, 상기 D/A 변환 회로로부터 출력되는 전류의 전류값을 증가 또는 감소시키는 카운터 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치. - 제4항에 있어서, 상기 구동 전류 검출 회로는,
상기 구동 전류 검출 신호가 출력되면, 상기 카운터 회로에 입력되는 클록 신호를 정지시키고, 상기 D/A 변환 회로에 입력되는 디지털 값에 대응하는 신호를 유지함으로써, 구동 전류의 전류값을 검출하고 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호로서 상기 디지털 값에 대응하는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치. - 제5항에 있어서, 상기 정해진 타이밍은 상기 구동 전류 검출 신호가 출력되는 타이밍인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체 레이저 구동 회로, 제어 회로, 구동 전류 검출 회로, 및 기억 회로는 하나의 IC에 집적되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치.
- 제1항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 레이저 구동 장치를 구비한 화상 형성 장치.
- 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하여, 미리 정해진 광량을 얻을 수 있도록 상기 반도체 레이저를 구동하는 반도체 레이저 구동 장치에 있어서,
입력된 제어 신호에 따른 구동 전류를 생성하여, 상기 반도체 레이저에 공급하는 반도체 레이저 구동 회로와,
상기 반도체 레이저 구동 회로의 동작을 제어하여, 상기 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하는 제어 회로와,
상기 반도체 레이저에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고, 이 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 생성하여 출력하는 구동 전류 검출 회로와,
상기 반도체 레이저의 열화 판정 기준인 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호를 디지털 값으로서 기억하는 기억 회로와,
정해진 발광 강도로 발광시키기 위하여 상기 반도체 레이저에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하고, 이 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호 값이 상기 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호 값 이상이면, 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호를 생성하여 출력하는 이상 검출 회로를 구비하고,
상기 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호 값은, 상기 반도체 레이저가 열화되기 전에, 정해진 발광 강도로 상기 반도체 레이저에 공급된 구동 전류의 전류값을 검출하여 얻어진 구동 전류값을 나타내는 신호 값을 기준으로 설정되고,
상기 구동 전류 검출 회로는,
구동 전류에 비례한 전류를 생성하여 출력하는 비례 전류 생성 회로와,
입력된 디지털 값에 따른 전류를 생성하여 출력하는 D/A 변환 회로를 구비하고,
상기 D/A 변환 회로로부터 출력된 전류의 전류값이 상기 비례 전류 생성 회로로부터 출력된 전류의 전류값에 대하여 정해진 조건이 성립될 때, 상기 구동 전류를 검출한 것을 나타내는 정해진 구동 전류 검출 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치. - 삭제
- 삭제
- 제9항에 있어서, 상기 구동 전류 검출 회로는,
상기 D/A 변환 회로에 입력되는 디지털 값을 클록 신호에 따라 증가 또는 감소시킴으로써, 상기 D/A 변환 회로로부터 출력되는 전류의 전류값을 증가 또는 감소시키는 카운터 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치. - 제12항에 있어서, 상기 구동 전류 검출 회로는,
상기 구동 전류 검출 신호가 출력되면, 상기 카운터 회로에 입력되는 클록 신호를 정지시키고, 상기 D/A 변환 회로에 입력되는 디지털 값에 대응하는 신호를 유지함으로써, 구동 전류의 전류값을 검출하고 검출한 구동 전류값을 나타내는 신호로서 상기 디지털 값에 대응하는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치. - 제9항에 있어서, 상기 반도체 레이저 구동 회로, 제어 회로, 구동 전류 검출 회로, 기억 회로, 및 이상 검출 회로는 하나의 IC에 집적되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치.
- 제9항, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 레이저 구동 장치를 구비한 화상 형성 장치.
- 반도체 레이저에 공급하는 전류를 제어하여, 미리 정해진 광량을 얻을 수 있도록 상기 반도체 레이저를 구동하는 반도체 레이저 구동 장치에 있어서,
하나 이상의 D/A 컨버터를 포함하고, 각 D/A 컨버터로 생성된 전류를 가산하여 상기 반도체 레이저에 공급하는 구동 회로와,
각 D/A 컨버터의 출력 전류를 제어하는 디지털 신호를 각각 생성하여 상기 구동 회로에 출력하는 제어 회로와,
상기 각 디지털 신호 중, 정해진 디지털 신호 값을 기준으로 다른 디지털 신호 값을 연산하고, 연산된 다른 디지털 신호 값을 정해진 디지털 신호 값에 가산하여 출력하는 연산 및 가산 회로와,
상기 연산 및 가산 회로로부터 출력된 디지털 신호 값을 일시적으로 기억하는 레지스터 회로와,
상기 반도체 레이저의 열화 판정 기준인 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 신호를 디지털 신호 값으로 기억하는 기억 회로와,
상기 레지스터 회로에 기억된 디지털 신호 값이 상기 기억 회로에 기억된 디지털 신호 값 이상이면, 이상 상태인 것을 나타내는 이상 검출 신호를 생성하여 출력하는 이상 검출 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치. - 제16항에 있어서, 상기 구동 전류의 이상 레벨을 나타내는 디지털 신호 값은,
상기 반도체 레이저가 열화되기 전에, 정해진 발광 강도로 상기 레지스터 회로에 기억된 디지털 신호 값을 기준으로 설정되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치. - 제16항에 있어서, 상기 구동 회로, 제어 회로, 연산 및 가산 회로, 레지스터 회로, 기억 회로, 및 이상 검출 회로는 하나의 IC에 집적되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 구동 장치.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 레이저 구동 장치를 구비한 화상 형성 장치.
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