(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオード駆動信号に応答してレーザダイオードおよびインピーダンス素子に相補的に電流を供給するレーザダイオード駆動回路であって、
前記レーザダイオードおよび前記インピーダンス素子に電流を供給する電流源と、
前記レーザダイオード駆動信号に応答して前記電流源による前記レーザダイオードへの電流供給経路および前記インピーダンス素子への電流供給経路を互いに相補的に導通状態および遮断状態にするスイッチング手段と、
前記レーザダイオードへの電流供給経路と前記インピーダンス素子への電流供給経路との間に介挿された相互誘導手段とを備えたことを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
【請求項２】
前記相互誘導手段は、前記レーザダイオードに接続された導線および前記インピーダンス素子に接続された導線の両方の周囲を一体的に取り囲む磁性体であることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード駆動回路。
【請求項３】
前記磁性体は、フェライトコアであることを特徴とする請求項２記載のレーザダイオード駆動回路。
【請求項４】
前記スイッチング手段は、
前記レーザダイオード駆動信号の極性を反転して反転信号を生成する反転信号生成回路と、
前記レーザダイオードへの電流供給経路中に介挿され、前記レーザダイオード駆動信号および前記反転信号のうち一方に応答してオンおよびオフする第１のスイッチング素子と、
前記インピーダンス素子への電流供給経路中に介挿され、前記レーザダイオード駆動信号および前記反転信号のうち他方に応答してオンおよびオフする第２のスイッチング素子とを含むことを特徴とする請求項１、２または３記載のレーザダイオード駆動回路。
【請求項５】
レーザダイオードから出射されるレーザ光により対象物に画像を記録する画像記録装置であって、
前記レーザダイオードと前記対象物とを相対的に主走査方向および副走査方向に移動させる移動手段と、
画像信号に基づくレーザダイオード駆動信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段により発生されたレーザダイオード駆動信号に応答して前記レーザダイオードを駆動する請求項１〜４のいずれかに記載のレーザダイオード駆動回路とを備えたことを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動回路およびそれを備えた画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々の感光材料に画像を記録するためにレーザダイオードを用いた画像記録装置が用いられている。このような画像記録装置においては、例えば主走査方向に回転可能な記録ドラム上に感光材料が装着されるとともに、複数のレーザダイオードを備えた記録ヘッドが記録ドラムの回転軸と平行な副走査方向に移動可能に設けられている。画像の記録時には、記録ドラムを主走査方向に回転させ、かつ記録ヘッドを副走査方向に移動させつつ、画像信号に基づいて記録ヘッドから感光材料にレーザ光を照射する。これにより、感光材料に画像信号に基づいた画像が記録される。
【０００３】
図８は従来の画像記録装置に用いられるレーザダイオード駆動回路の一例を示す回路図である。
【０００４】
図８のレーザダイオード駆動回路は、レーザダイオード１１、インピーダンス素子１２、スイッチングトランジスタ１３，１４、抵抗器１５，１６、定電流源１７およびインバータ１８からなる。
【０００５】
レーザダイオード１１およびインピーダンス素子１２は定電流源１７に共通に接続されている。これらのレーザダイオード１１およびインピーダンス素子１２は、それぞれスイッチングトランジスタ１３，１４および抵抗器１５，１６を介して接地されている。スイッチングトランジスタ１４のベースには、画像信号に基づくレーザダイオード駆動信号ＬＤＳが与えられ、スイッチングトランジスタ１３のベースには、インバータ１８によりレーザダイオード駆動信号ＬＤＳの反転信号が与えられる。
【０００６】
画像信号に基づいてレーザダイオード駆動信号ＬＤＳがローレベルになると、スイッチングトランジスタ１３がオンし、スイッチングトランジスタ１４がオフする。それにより、定電流源１７によりレーザダイオード１１に電流が供給され、レーザダイオード１１が点灯し、感光材料にレーザ光によるドットが描画される。
【０００７】
逆に、画像信号に基づいてレーザダイオード駆動信号ＬＤＳがハイレベルになると、スイッチングトランジスタ１３がオフし、スイッチングトランジスタ１４がオンする。これにより、定電流源１７によりインピーダンス素子１２に電流が供給され、レーザダイオード１１には電流が供給されず、レーザダイオード１１は消灯する。このレーザダイオード１１のオン・オフ制御は、所定の周波数で行われる。
【０００８】
このようにして、画像信号に基づいてレーザダイオード１１をオン・オフ制御することにより感光材料に描画が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の画像記録装置において、１Ｗ以上の高出力のレーザダイオードを用いた場合では、一般的に動作電流値も１Ａ以上と大きく、駆動電流がピーク値になるまでの立ち上がり時間が長くなる。１ＭＨｚ以上の高い周波数での描画時に小ドットの描画を行う場合には、レーザダイオード駆動信号のパルス幅が短くなるため、レーザ光のエネルギーが描画に必要なレベルに達しない。それにより、高い周波数での小ドットの描画が困難となる。
【００１０】
特に、レーザダイオードをレーザダイオード駆動回路の近くに配置することができない場合には、ケーブル等の導線の有するインダクタンス成分が増加するため、高周波動作時の駆動電流の立ち上がり時間がより長くなる。
【００１１】
電源電圧を高くすることによりレーザダイオードに印加される駆動電圧を高くすれば、駆動電流の立ち上がり時間を短くすることができる。しかしながら、この場合には、定電流源１７に印加される電圧も高くなり、電圧と電流の積で定まる定電流源１７の発熱も大きくなる。
【００１２】
本発明の目的は、駆動電流の立ち上がり時間が短縮されたレーザダイオード駆動回路およびそれを用いた画像記録装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
（１）第１の発明
第１の発明に係るレーザダイオード駆動回路は、レーザダイオード駆動信号に応答してレーザダイオードおよびインピーダンス素子に相補的に電流を供給するレーザダイオード駆動回路であって、レーザダイオードおよびインピーダンス素子に電流を供給する電流源と、レーザダイオード駆動信号に応答して電流源によるレーザダイオードへの電流供給経路およびインピーダンス素子への電流供給経路を互いに相補的に導通状態および遮断状態にするスイッチング手段と、レーザダイオードへの電流供給経路とインピーダンス素子への電流供給経路との間に介挿された相互誘導手段とを備えたものである。
【００１４】
本発明に係るレーザダイオード駆動回路においては、レーザダイオード駆動信号に応答して電流源によるレーザダイオードへの電流供給経路が導通状態となると、レーザダイオードに電流が供給され、レーザダイオードが点灯する。このとき、電流源によるインピーダンス素子への電流供給経路は遮断状態となる。逆に、レーザダイオード駆動信号に応答して電流源によるレーザダイオードへの電流供給経路が遮断状態になると、レーザダイオードに電流が供給されず、レーザダイオードが消灯する。このとき、電流源によるインピーダンス素子への電流供給経路が導通状態となり、インピーダンス素子に電流が供給される。
【００１５】
特に、レーザダイオードへの電流供給経路とインピーダンス素子への電流供給経路との間に相互誘導手段が介挿されているので、インピーダンス素子への電流供給経路が導通状態から遮断状態に変化したときに、相互誘導手段の相互誘導作用によりレーザダイオードへの電流供給経路の側に誘導起電力が発生する。この誘導起電力により、レーザダイオードへの電流供給経路が導通状態になったときにレーザダイオードに印加される駆動電圧が瞬間的に上昇する。この結果、レーザダイオードに供給される駆動電流の立ち上がり時間が短縮される。
【００１６】
（２）第２の発明
第２の発明に係るレーザダイオード駆動回路は、第１の発明に係るレーザダイオード駆動回路の構成において、相互誘導手段は、レーザダイオードに接続された導線およびインピーダンス素子に接続された導線の両方の周囲を一体的に取り囲む磁性体であることを特徴とする。
【００１７】
この場合、レーザダイオードに接続された導線、インピーダンス素子に接続された導線、およびそれらの導線の周囲を取り囲む磁性体により相互誘導手段が構成され、インピーダンス素子に接続された導線に流れる電流がオフした瞬間に、相互誘導作用によりレーザダイオードに接続された導線に誘導起電力が発生する。これにより、簡単な構成でレーザダイオードに供給される駆動電流の立ち上がりを速くすることができる。
【００１８】
（３）第３の発明
第３の発明に係るレーザダイオード駆動回路は、第２の発明に係るレーザダイオード駆動回路の構成において、磁性体は、フェライトコアであることを特徴とする。
【００１９】
フェライトコアは、きわめて高い抵抗率を有するため、うず電流が生じにくく、高い周波数領域まで使用可能となる。したがって、高い周波数でも相互誘導作用を効果的に発生させることができ、レーザダイオードに供給される駆動電流の立ち上がりを十分に速くすることができる。
【００２０】
（４）第４の発明
第４の発明に係るレーザダイオード駆動回路は、第１、第２または第３の発明に係るレーザダイオード駆動回路の構成において、スイッチング手段は、レーザダイオード駆動信号の極性を反転して反転信号を生成する反転信号生成回路と、レーザダイオードへの電流供給経路中に介挿され、レーザダイオード駆動信号および反転信号のうち一方に応答してオンおよびオフする第１のスイッチング素子と、インピーダンス素子への電流供給経路中に介挿され、レーザダイオード駆動信号および反転信号のうち他方に応答してオンおよびオフする第２のスイッチング素子とを含むことを特徴とする。
【００２１】
この場合、レーザダイオード駆動信号または反転信号に応答して第１のスイッチング素子がオンすると、レーザダイオードに電流が供給される。このとき、第２のスイッチング素子はオフし、インピーダンス素子に電流が供給されない。逆に、レーザダイオード駆動信号または反転信号に応答して第１のスイッチング素子がオフすると、レーザダイオードに電流が供給されない。このとき、第２のスイッチング素子がオンし、インピーダンス素子に電流が供給される。
【００２２】
第２のスイッチング素子がオンからオフに変化したときに、相互誘導手段の相互誘導作用によりレーザダイオードへの電流供給経路の側に誘導起電力が発生し、レーザダイオードに印加される駆動電圧が瞬間的に上昇する。
【００２３】
（５）第５の発明
第５の発明に係る画像記録装置は、レーザダイオードから出射されるレーザ光により対象物に画像を記録する画像記録装置であって、レーザダイオードと対象物とを相対的に主走査方向および副走査方向に移動させる移動手段と、画像信号に基づくレーザダイオード駆動信号を発生する信号発生手段と、信号発生手段により発生されたレーザダイオード駆動信号に応答してレーザダイオードを駆動する第１〜第４のいずれかの発明に係るレーザダイオード駆動回路とを備えたものである。
【００２４】
本発明に係る画像記録装置においては、レーザダイオードと対象物とが相対的に主走査方向および副走査方向に移動しつつ、信号発生手段により発生されるレーザダイオード駆動信号に応答してレーザダイオードが駆動される。これにより、対象物にレーザ光が照射され、画像信号に基づく画像が記録される。
【００２５】
特に、第１〜第４のいずれかの発明に係るレーザダイオード駆動回路が用いられているので、レーザダイオードに供給される駆動電流の立ち上がり時間が短縮される。したがって、高い周波数で小ドットの描画を行うことが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例における画像記録装置の概略図である。
【００２７】
図１において、記録ドラム１００の外周面上に感光材料１１０が装着されている。記録ドラム１００は、駆動機構（図示せず）により円筒軸を中心として主走査方向Ｘに回転駆動される。一方、記録ヘッド１２０は複数のレーザダイオード１を備える。この記録ヘッド１２０は、ガイド１３０に移動可能に取り付けられ、記録ドラム１００の回転に同期して副走査方向Ｙへ移動する。
【００２８】
感光材料１１０の主走査方向Ｘにおける現在位置は、記録ドラム１００に取り付けられたロータリエンコーダ１４０から出力される検出信号に基づいて検出される。また、記録ヘッド１２０の副走査方向Ｙにおける現在位置は、リニアエンコーダ１５０から出力される検出信号に基づいて検出される。
【００２９】
記録ヘッド１２０の複数のレーザダイオード１は、レーザダイオード駆動回路部１６０により駆動される。レーザダイオード駆動回路部１６０は、記録ヘッド１２０の複数のレーザダイオード１に対応して複数のレーザダイオード駆動回路１０を含む。
【００３０】
画像信号発生回路１８０は、シリアルな画像信号ＶＤＳを発生する。シリアル／パラレル変換器１７０は、画像信号発生回路１８０により発生されたシリアル画像信号ＶＤＳをパラレルな画像信号ＶＤ１〜ＶＤｎに変換し、それらの画像信号ＶＤ１〜ＶＤｎをレーザダイオード駆動回路部１６０の複数のレーザダイオード駆動回路１０にそれぞれ与える。これにより、記録ヘッド１２０の各レーザダイオード１は、対応するレーザダイオード駆動回路１０により駆動され、レーザ光を感光材料１１０に照射する。
【００３１】
本実施例の画像記録装置においては、記録ドラム１００、記録ヘッド１２０および駆動機構（図示せず）が移動手段を構成し、画像信号発生回路１８０およびシリアル／パラレル変換器１７０が信号発生手段を構成する。
【００３２】
図２は図１の画像記録装置におけるレーザダイオード駆動回路部１６０の１つのレーザダイオード駆動回路１０の回路図である。
【００３３】
図２において、レーザダイオード駆動回路１０は、レーザダイオード１、抵抗器等のインピーダンス素子２、高出力ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）からなるスイッチング素子３，４、排他的ＯＲ回路（排他的論理和回路）５，６、定電流源７およびフェライトコア８を含む。
【００３４】
所定の電源電圧を受ける電源端子にレーザダイオード１のアノードおよびインピーダンス素子２の一端が共通に接続されている。レーザダイオード１のカソードは、導線Ｌ１およびスイッチング素子３を介して定電流源７のノードＮ１に接続されている。インピーダンス素子２の他端は、導線Ｌ２およびスイッチング素子４を介して定電流源７のノードＮ１に接続されている。
【００３５】
図３に示すように、レーザダイオード１に接続される導線Ｌ１およびインピーダンス素子２に接続される導線Ｌ２の両方の周囲を一体的に取り囲むようにフェライトコア８が設けられている。
【００３６】
排他的ＯＲ回路５，６の一方の入力端子には、図１のシリアル／パラレル変換器１７０から画像信号ＶＤｉが与えられる。ここで、ＶＤｉは、ＶＤ１〜ＶＤｎのうち１つを表す。排他的ＯＲ回路５の他方の入力端子は接地され、排他的ＯＲ回路６の他方の入力端子には電源電圧が供給される。排他的ＯＲ回路５は、画像信号ＶＤｉをレーザダイオード駆動信号ＶＤＬとしてスイッチング素子３のゲートに与える。排他的ＯＲ回路６は、画像信号ＶＤｉを反転し、反転信号ＶＤＲをスイッチング素子４のゲートに与える。
【００３７】
定電流源７は、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器７１、演算増幅器７２、高出力ＭＯＳＦＥＴ７３および抵抗器７４を含む。Ｄ／Ａ変換器７１には、電流値を設定するための設定データＳＩが与えられる。Ｄ／Ａ変換器７１は、設定データＳＩをアナログ信号に変換し、演算増幅器７２の正側端子に与える。高出力ＭＯＳＦＥＴ７３はノードＮ１と抵抗器７４の一端との間に接続されている。演算増幅器７２の負側端子は抵抗器７４の一端に接続され、抵抗器７４の他端は接地されている。演算増幅器７２の出力端子は高出力ＭＯＳＦＥＴ７３のゲートに接続されている。この定電流源７は、設定データＳＩにより設定される値の電流がノードＮ１に流れるように動作する。
【００３８】
本実施例においては、画像信号ＶＤｉおよびレーザダイオード駆動信号ＶＤＬがレーザダイオード駆動信号に相当する。また、導線Ｌ１，Ｌ２およびフェライトコア８が相互誘導手段を構成し、スイッチング素子３，４および排他的ＯＲ回路５，６がスイッチング手段を構成し、定電流源７が電流源に相当する。特に、排他的ＯＲ回路６が反転信号生成回路に相当し、スイッチング素子３が第１のスイッチング素子に相当し、スイッチング素子４が第２のスイッチング素子に相当する。
【００３９】
なお、画像信号ＶＤｉからレーザダイオード駆動信号ＶＤＬおよび反転信号ＶＤＲを発生するために、図４に示すように、ノンインバータ５ａおよびインバータ６ａを用いてもよい。ノンインバータ５ａは、画像信号ＶＤｉをレーザダイオード駆動信号ＶＤＬとして出力し、インバータ６ａは、画像信号ＶＤｉを反転し、反転信号ＶＤＲを出力する。
【００４０】
次に、図５の信号波形図を参照しながら図２のレーザダイオード駆動回路１０の動作を説明する。
【００４１】
図５において、ＩＬはレーザダイオード１に供給される駆動電流を示し、ＩＲはインピーダンス素子２に供給される負荷電流を示す。また、ＶＬはレーザダイオード１に印加される駆動電圧を示す。
【００４２】
なお、画像信号ＶＤｉのハイレベルの期間はレーザダイオード１の点灯期間に相当し、画像信号ＶＤｉのローレベルの期間はレーザダイオード１の消灯期間に相当する。
【００４３】
レーザダイオード駆動信号ＶＤＬがハイレベルの期間には、スイッチング素子３がオンし、スイッチング素子４がオフする。それにより、レーザダイオード１に供給される駆動電流ＩＬが所定のレベルになり、インピーダンス素子２に供給される負荷電流ＩＲは０となる。逆に、レーザダイオード駆動信号ＶＤＬがローレベルの期間には、スイッチング素子３がオフし、スイッチング素子４がオンする。それにより、レーザダイオード１に供給される駆動電流ＩＬが０となり、インピーダンス素子２に供給される負荷電流ＩＲが所定のレベルになる。
【００４４】
特に、インピーダンス素子２に供給される負荷電流ＩＲの立ち下がり時には、導線Ｌ２に流れる電流が急激に低下するので、フェライトコア８の相互誘導作用により、導線Ｌ１に誘導起電力が発生する。この誘導起電力がレーザダイオード１に順方向に加わり、レーザダイオード１に印加される駆動電圧ＶＬが瞬間的に上昇する。この結果、レーザダイオード１に供給される駆動電流ＩＬの立ち上がりが速くなる。
【００４５】
このように、フェライトコア８の相互誘導作用により、駆動電流ＩＬの立ち上がり時間が短縮されるので、画像信号ＶＤｉのパルス幅が短い場合でも、描画に必要なレーザ光のエネルギーが得られる。したがって、図１の画像記録装置において、高い周波数で小さいドットを容易に描画することが可能となる。
【００４６】
ここで、図２のレーザダイオード駆動回路１０における駆動電流ＩＬをオシロスコープで測定した。図６はフェライトコア８を設けない場合における駆動電流ＩＬの波形図を示し、図７はフェライトコア８を設けた場合における駆動電流ＩＬの波形図を示す。
【００４７】
フェライトコア８としては、ＴＤＫ製の材質名Ｈ５Ａ（Ｍｎ−Ｚｎ系）を用い、フェライトコア８への導線Ｌ１，Ｌ２の巻き数を１回とし、ＡＬ値（インダクタンス係数）を１０００ｎＨ／Ｎ２  とした。フェライトコア８により、１ＭＨｚ時で約１０ナノ秒だけレーザダイオード１に約１Ｖの電圧が加算された。
【００４８】
図６に示すように、フェライトコア８を設けない場合には、駆動電流ＩＬの立ち上がりが緩やかになっている。これに対して、図７に示すように、フェライトコア８を設けた場合には、駆動電流ＩＬの立ち上がりが急峻となり、図６の場合に比べて、駆動電流ＩＬの０Ａから２Ａまでの立ち上がり時間は４００ナノ秒から２００ナノ秒と約１／２に短縮された。この場合、駆動電流ＩＬにオーバーシュートが発生せず、定電流源７に余分な発熱も生じなかった。
【００４９】
これらの結果から、フェライトコア８を設けた図２のレーザダイオード駆動回路１０においては、電源電圧を高くすることなく、駆動電流ＩＬの立ち上がり時間を改善することができることがわかる。
【００５０】
なお、上記実施例では、フェライトコア８内に導線Ｌ１，Ｌ２を１回通しているのみであるが、導線Ｌ１，Ｌ２をフェライトコア８に複数回巻回してもよい。また、相互誘導手段としてフェライトコア８の代わりに他の磁性体を用いてもよい。さらに、フェライトコア８を設ける代わりに導線Ｌ１，Ｌ２間にトランス等の他の相互誘導手段を介挿してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における画像記録装置の概略図である。
【図２】図１の画像記録装置におけるレーザダイオード駆動回路部の１つのレーザダイオード駆動回路の回路図である。
【図３】図２のレーザダイオード駆動回路に設けられるフェライトコアを示す図である。
【図４】レーザダイオード駆動信号および反転信号を発生するための回路の他の例を示す図である。
【図５】図２のレーザダイオード駆動回路の動作を説明するための信号波形図である。
【図６】図２のレーザダイオード駆動回路においてフェライトコアを設けない場合の駆動電流の波形図である。
【図７】図２のレーザダイオード駆動回路においてフェライトコアを設けた場合の駆動電流の波形図である。
【図８】従来のレーザダイオード駆動回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１  レーザダイオード
２  インピーダンス素子
３，４  スイッチング素子
５，６  排他的論理和回路
７  定電流源
８  フェライトコア
５ａ  ノンインバータ
６ａ  インバータ
ＶＤ１，ＶＤｎ，ＶＤｉ  画像信号
ＶＤＬ  レーザダイオード駆動信号
ＶＤＲ  反転信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003547580.tif 000005
【図５】
0003547580.tif 000006
【図６】
0003547580.tif 000007
【図７】
0003547580.tif 000008
【図８】
0003547580.tif 000009