(57)【要約】【課題】シングルビームレーザ駆動モードとマルチビームレーザ駆動モードとを簡単に切り替えることができる半導体レーザ駆動回路を提供する。【解決手段】複数のレーザダイオードに対して一つのフォトダイオードが設けられるマルチビームレーザ方式における各レーザダイオードを、自動光量制御（ＡＰＣ）して駆動する半導体レーザ駆動回路において、検出手段が、マルチビームレーザ方式のためのフォトダイオードが未接続であることを検出すると、スイッチをオフとし、シングルビームレーザ方式のためのフォトダイオードを個別のフォトダイオード接続端子に接続して、シングルビームレーザレーザ駆動モード構築する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザダイオードに対して一つのフォトダイオードが設けられるマルチビームレーザ方式における各レーザダイオードを、自動光量制御（ＡＰＣ）して駆動する半導体レーザ駆動回路において、
複数のレーザダイオードの夫々の発光量を検出する一つのフォトダイオードを接続するための第１のフォトダイオード接続端子と、
複数のレーザダイオードの各々に対応して設けられ、複数のレーザダイオードと同数の個別フォトダイオードを接続するための複数の第２のフォトダイオード接続端子と、
複数のレーザダイオードの各々に対して設けられ、上記第１のフォトダイオード接続端子に接続するフォトダイオードからのモニタ電流、又は、上記第２のフォトダイオード接続端子に接続するフォトダイオードからのモニタ電流により、レーザダイオードを自動光量制御する、複数のＡＰＣ制御部と、
複数のレーザダイオードの各々に対応して設けられ、上記第１のフォトダイオード接続端子から各ＡＰＣ制御部へのモニタ電流経路を形成／遮断する、複数のスイッチと、
上記第１のフォトダイオード接続端子にフォトダイオードが接続しているか否かを検出する検出手段と
を備え、
上記検出手段が、フォトダイオードが未接続であることを検出すると、上記スイッチの全てが遮断となる
ことを特徴とする半導体レーザ駆動回路。
【請求項２】
更に、各ＡＰＣ制御部を動作させる信号を生じる制御部動作信号生成手段を備え、
上記制御部動作信号生成手段は、
上記検出手段が、上記第１のフォトダイオード接続端子にフォトダイオードが接続していることを検出すると、自動光量制御（ＡＰＣ）されている一つのレーザダイオード以外のレーザダイオードのためのＡＰＣ制御部を、動作させない信号を発生し、
上記検出手段が、上記第１のフォトダイオード接続端子にフォトダイオードが未接続であることを検出すると、各レーザダイオードのためのＡＰＣ制御部の全てについて、動作することを許可する信号を発生することを特徴とする
請求項１に記載の半導体レーザ駆動回路。
【請求項３】
更に、個別レーザダイオード駆動電流量制御手段を備え、
上記個別レーザダイオード駆動電流量制御手段は、
上記検出手段が、上記第１のフォトダイオード接続端子にフォトダイオードが接続していることを検出すると、自動光量制御（ＡＰＣ）されている一つのレーザダイオード以外のレーザダイオードに、所定値以下の駆動電流を流すように制御し
上記検出手段が、上記第１のフォトダイオード接続端子にフォトダイオードが未接続であることを検出すると、全てのレーザダイオードの各々に所定値より大きい駆動電流を流すように制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザ駆動回路。
【請求項４】
上記検出手段は、上記第１のフォトダイオード接続端子に対してフォトダイオードのアノードが接続又は非接続される場合、
半導体レーザの消灯時において、外部に設けられる低い抵抗値の抵抗によるプルアップ、及び、内部に設けられる高い抵抗値の抵抗によるプルダウンを利用して、上記低い抵抗値の抵抗によるプルアップを検出することで、上記第１のフォトダイオード接続端子にフォトダイオードが未接続であることを検出する
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一に記載の半導体レーザ駆動回路。
【請求項５】
上記検出手段は、上記第１のフォトダイオード接続端子に対してフォトダイオードのカソードが接続又は非接続される場合、
半導体レーザの消灯時において、内部に設けられる高い抵抗値の抵抗によるプルアップ、及び、外部に設けられる低い抵抗値の抵抗によるプルダウンを利用して、上記低い抵抗値の抵抗によるプルダウンを検出することで、上記第１のフォトダイオード接続端子にフォトダイオードが接続されていること検出する
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一に記載の半導体レーザ駆動回路。
【請求項６】
複数のレーザダイオードに対して一つのフォトダイオードが設けられるマルチビームレーザ方式における各レーザダイオードを、自動光量制御（ＡＰＣ）して駆動する半導体レーザ駆動回路において、
複数のレーザダイオードの夫々の発光量を検出する一つのフォトダイオードを接続するための第１のフォトダイオード接続端子と、
複数のレーザダイオードの各々に対応して設けられ、複数のレーザダイオードと同数の個別フォトダイオードを接続するための第２のフォトダイオード接続端子と、
複数のレーザダイオードの各々に対応して設けられ、上記第１のフォトダイオード接続端子に接続するフォトダイオードからのモニタ電流、又は、上記第２のフォトダイオード接続端子に接続するフォトダイオードからのモニタ電流により、レーザダイオードを自動光量制御する、複数のＡＰＣ制御部と、
複数のレーザダイオードの各々に対応して設けられ、上記第１のフォトダイオード接続端子から各ＡＰＣ制御部へのモニタ電流経路を形成／遮断する、複数のスイッチと、
上記第１のフォトダイオード接続端子にフォトダイオードを接続するかしないかを決定する外部からのフォトダイオード接続有無信号を入力する入力端子と
を備え、
上記入力端子が入力するフォトダイオード接続有無信号が、フォトダイオードを接続しないことを示すものであれば、上記スイッチがオフとなる
ことを特徴とする半導体レーザ駆動回路。
【請求項７】
更に、各ＡＰＣ制御部を動作させる信号を生じる制御部動作信号生成手段を備え、
上記制御部動作信号生成手段は、
上記入力端子が入力するフォトダイオード接続有無信号が、フォトダイオードを接続することを示すものであれば、自動光量制御（ＡＰＣ）されている一つのレーザダイオード以外のレーザダイオードのためのＡＰＣ制御部を、動作させない信号を発生し、
上記入力端子が入力するフォトダイオード接続有無信号が、フォトダイオードを接続しないことを示すものであれば、各レーザダイオードのためのＡＰＣ制御部の全てについて、動作することを許可する信号を発生することを特徴とする
請求項６に記載の半導体レーザ駆動回路。
【請求項８】
更に、個別レーザダイオード駆動電流量制御手段を備え、
上記個別レーザダイオード駆動電流量制御手段は、
上記入力端子が入力するフォトダイオード接続有無信号が、フォトダイオードを接続することを示すものであれば、自動光量制御（ＡＰＣ）されている一つのレーザダイオード以外のレーザダイオードに、所定値以下の駆動電流を流すように制御し
上記入力端子が入力するフォトダイオード接続有無信号が、フォトダイオードを接続しないことを示すものであれば、全てのレーザダイオードの各々に所定値より大きい駆動電流を流すように制御する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体レーザ駆動回路。
【請求項９】
１チップに集積されていることを特徴とする請求項１乃至８のうちのいずれか一に記載の半導体レーザ駆動回路。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか一に記載の半導体レーザ駆動回路を用いた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に用いる半導体レーザ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは、小型且つ安価であり、更に電流を流すだけで容易にレーザ光を得ることができるものである。そのため、プリンタ、光ディスク、及び光通信等の分野で広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、その電流−光量特性は温度依存性を有するため、所定の光量を得るには光量制御が必要である。この光量制御は、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれている。ＡＰＣは、半導体レーザの実際の駆動に先立って半導体レーザを駆動して、その発光量をフォトダイオードで受光し、フォトダイオードの出力が所定のレベルになる電流値を記憶手段に記憶しておくことで、安定した発光量を得るように制御するものである。
【０００４】
近年では、記憶手段である半導体メモリ等への書き込み速度が向上したのに伴って、画像形成装置にてマルチビームレーザ方式が採られることが多くなってきた。このマルチビームレーザ方式では、複数の半導体レーザがアレイ状に配置され、各半導体レーザが同時に駆動される。このようなマルチビームレーザ方式の装置には、ＡＰＣのためのフォトダイオードが必ず組み込まれている。ここで、マルチビームレーザ方式におけるフォトダイオードの数は半導体レーザの数よりも少なく、その数が一つであることもある。なおこれに対して、後述するシングルビームレーザ方式では、一つのレーザダイオードに対して一つのフォトダイオードが配置される。
【０００５】
上述のマルチビームレーザ方式を使用すると、画像形成装置の高速化及び高画質化を図れる。そのため、マルチビームレーザ方式が採用される頻度は高くなっている。
【０００６】
その一方で、画像形成装置のカラー画像化の要請も高まっている。例えば、ＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、コバルト、ブラック）の４色による画像形成に対応する、レーザを駆動する方式が多く創出されている。４色分のレーザに対してマルチビームレーザ方式を採用しようすると、画像形成システムとして複雑且つ高度な制御が必要となる。更にその分、画像形成装置としてコスト高にならざるを得ない。これらの事情により、大量需要が存在する一般オフィス用の画像形成装置では、現状においては、ＬＤ−ＰＤ一対型（レーザダイオード−フォトダイオード一体型）であるシングルビームレーザ方式を複数使用する方式のものが多い。
【０００７】
このように、画像形成装置に対しては、シングルビームレーザ方式やマルチビームレーザ方式に関わらず、複数のレーザダイオードを駆動する半導体レーザ駆動回路の需要が増している。現状では、画像形成装置がマルチビームレーザ方式を採用する場合には、マルチビームレーザ専用の半導体レーザ駆動回路が使用されている。また、画像形成装置がシングルビームレーザ方式を複数採用する場合には、シングルビームレーザ専用の半導体レーザ駆動回路が複数使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
マルチビームレーザ専用半導体レーザ駆動回路として、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されるような構成例がある。しかしながら、いずれの構成例も、複数ｃｈ（チャネル）のレーザダイオードに対して一つのフォトダイオードが配置されるものであり、シングルビームレーザを駆動するに適さない。つまり、上記の構成例をシングルビームレーザの駆動に適用する場合、マルチビームレーザを駆動する場合に比べて特別の制御が必要になってくる。なお、シングルビームレーザ専用の半導体レーザ駆動回路を複数使用して、マルチビームレーザを駆動することも考えられるが、この場合も同様に特別の制御が必要である。そのため、マルチビームレーザ専用半導体レーザ駆動回路、若しくはシングルビームレーザ専用半導体レーザ駆動回路が、都度開発されなければならない。このことは、画像形成装置全体の開発工期や開発コストの増大を招く。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、マルチビームレーザを駆動する駆動回路でありながら、シングルビームレーザユニットを複数駆動することもできる半導体レーザ駆動回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の目的を達成するために為されたものである。本発明に係る半導体レーザ駆動回路は、
複数のレーザダイオードに対して一つのフォトダイオードが設けられるマルチビームレーザ方式における各レーザダイオードを、自動光量制御（ＡＰＣ）して駆動する半導体レーザ駆動回路において、
複数のレーザダイオードの夫々の発光量を検出する一つのフォトダイオードを接続するための第１のフォトダイオード接続端子と、
複数のレーザダイオードの各々に対応して設けられ、複数のレーザダイオードと同数の個別フォトダイオードを接続するための複数の第２のフォトダイオード接続端子と、
複数のレーザダイオードの各々に対して設けられ、上記第１のフォトダイオード接続端子に接続するフォトダイオードからのモニタ電流、又は、上記第２のフォトダイオード接続端子に接続するフォトダイオードからのモニタ電流により、レーザダイオードを自動光量制御する、複数のＡＰＣ制御部と、
複数のレーザダイオードの各々に対応して設けられ、上記第１のフォトダイオード接続端子から各ＡＰＣ制御部へのモニタ電流経路を形成／遮断する、複数のスイッチと、
上記第１のフォトダイオード接続端子にフォトダイオードが接続しているか否かを検出する検出手段と
を備え、
上記検出手段が、フォトダイオードが未接続であることを検出すると、上記スイッチの全てが遮断となる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を利用することにより、半導体レーザ駆動回路において、シングルビームレーザ駆動モードとマルチビームレーザ駆動モードとを簡単に切り替えることができる。またそのために必要な構成も簡易なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路の全体ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路において、ＡＰＣ制御部を動作させる信号を生じる回路図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路におけるレーザダイオードを駆動する電流量を制御する回路図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路に含まれるＰＤ接続検出回路の回路例である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路の全体ブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路において、ＡＰＣ制御部を動作させる信号を生じる回路図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路におけるレーザダイオードを駆動する電流量を制御する回路図である。
【図８】本発明の実施形態に含まれるモニタ電流分岐部の回路例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、図面を参照しつつ、本発明に係る好適な実施形態を説明する。
【００１４】
１．第１の実施形態
１．１．半導体レーザ駆動回路の全体構成
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２の全体ブロック図である。図１（１）は、マルチビームレーザ接続時の状態を示し、図１（２）は、シングルビームレーザ接続時の状態を示している。なお、図１（１）に示すマルチビームレーザ接続は、２個のレーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２））と１個のフォトダイオード（ＰＤ）が組み合わされた、２ＬＤ−１ＰＤ型の２ｃｈ（チャネル）−マルチビームレーザ接続を示しているが、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路におけるマルチビームレーザ接続は、これに限定されるものではない。即ち、ビーム数が３ｃｈ以上であっても、図１に示す技術的思想に基づいて同様にマルチビームレーザ接続が実現される。
【００１５】
また、図１（１）に示すマルチビームレーザ接続は、レーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２）のアノードと、フォトダイオードＰＤのカソードとが、ステムに接続されているアノードコモン型のレーザユニットである。レーザダイオードのカソードと、フォトダイオードのアノードとが、ステムに接続されているカソードコモン型のレーザユニットであっても、本実施形態は実現可能である。
【００１６】
次に、図１に示す第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２の全体構成及び概略の動作を説明する。第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２は、レーザダイオードＬＤ１、レーザダイオードＬＤ２、マルチビームレーザ方式のためのフォトダイオードＰＤ、シングルビーム方式のためのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ接続端子ＰＤＴＭ、モニタ電流分岐部６、ＰＤ接続検出回路１０、ＡＰＣ制御部４ａ、ＡＰＣ制御部４ｂ、モニタ電流／電圧変換用抵抗６ａ、モニタ電流／電圧変換用抵抗６ｂ、スイッチＳＷ１、及びスイッチＳＷ２を含む。
【００１７】
図１（１）に示すマルチビームレーザ接続の状態では、一つのフォトダイオードＰＤが、ＰＤ接続端子ＰＤＴＭに接続される。そして、いずれか一つのレーザダイオード（ＬＤ１又はＬＤ２）の発光が、一つのフォトダイオードＰＤで受光される。受光したフォトダイオードＰＤからの出力電流が、モニタ電流分岐部８を介して、発光したレーザダイオード（ＬＤ１又はＬＤ２）のためのモニタ電流／電圧変換用抵抗（６ａ又は６ｂ）及びＡＰＣ制御部（４ａ又は４ｂ）に向かって流され、モニタ電流／電圧変換用抵抗（６ａ又は６ｂ）にて変換された電圧値に基づき、レーザダイオード（ＬＤ１又はＬＤ２）の発光量が所望の光量になるように、ＡＰＣ制御部（４ａ、４ｂ）に含まれるドライバ部から適切な駆動電流がレーザダイオード（ＬＤ１又はＬＤ２）に出力される。
一方、図１（２）に示すシングルビームレーザ接続の状態では、複数のレーザダイオードＬＤ１、ＬＤ２の夫々に対応する複数のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２が、夫々の接続端子ＴＭ１、ＴＭ２に接続される。そして、各レーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２）の発光が、各レーザダイオードに対応して配置されるフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）で受光される。受光した各フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）からの出力電流が、各レーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２）のためのモニタ電流／電圧変換用抵抗（６ａ、６ｂ）及びＡＰＣ制御部（４ａ、４ｂ）に向かって流され、モニタ電流／電圧変換用抵抗（６ａ、６ｂ）にて変換された電圧値に基づき、レーザダイオードＬＤ１、ＬＤ２の発光量が、所望の光量になるように、ＡＰＣ制御部（４ａ、４ｂ）に含まれるドライバ部から適切な駆動電流がレーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２）に出力される。
【００１８】
続いて、図１に示す第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２の詳細な動作を説明する。
【００１９】
１．１（１）マルチビームレーザ接続時の動作
まず、図１（１）に示すマルチビームレーザ接続の状態では、ＰＤ接続端子ＰＤＴＭにマルチビームレーザ方式のためのフォトダイオードＰＤが接続されている。各々のレーザダイオードＰＤ１、ＰＤ２が発光すると、フォトダイオードＰＤが受光することにより、レーザダイオードの発光量に対応するモニタ電流が流れる。
【００２０】
モニタ電流分岐部８は、上記モニタ電流を（図１の上方向及び下方向に）分岐する回路部分である。モニタ電流分岐部８は、フォトダイオードＰＤによるモニタ電流を直接分岐するものであってもよいし、カレントミラー回路等により増幅した上でモニタ電流を分岐するものであってもよい。
【００２１】
図８に、モニタ電流分岐部８の回路例を示す。図８（ａ）に示すモニタ電流分岐部の構成は、モニタ電流を直接増幅せず分岐して各々のスイッチ（即ち、ＳＷ１とＳＷ２）にそのまま出力する回路構成である。図８（ｂ）に示すモニタ電流分岐部の構成は、フォトダイオードＰＤからのモニタ電流を一旦カレントミラー回路に受けて増幅し、更に別のカレントミラー回路により増幅して、各々のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２）へ電流を流す回路構成である。図８（ｃ）に示すモニタ電流分岐部の構成は、図８（ｂ）の回路構成において、定電流源のバイアス電流を一つのカレントミラー回路に加える回路構成である。特に、図８（ｃ）に示す構成では、フォトダイオードＰＤに常時バイアス電流が流れているためフォトダイオード寄生容量が外部に影響し難くなり、結果としてフォトダイオードの応答速度が速くなる、という利点がある。また、図８（ｂ）に示す構成と図８（ｃ）に示す構成では、カレントミラー回路の入力と出力とのサイズ差を設けることにより、電流を容易に増幅できる。
【００２２】
図１（１）に戻って、モニタ電流分岐部８からのモニタ電流は、それぞれ、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とを介して、ＰＤ−モニタ電流電圧変換回路接続端子（ＴＭ１、ＴＭ２）の方向に流れる。ここでモニタ電流は、モニタ電流／電圧変換用抵抗（６ａ、６ｂ）にて電圧に変換される。その際の電圧値が所望の光量を得るための電圧になるようにＡＰＣ制御部（４ａ、４ｂ）によって制御され、ＡＰＣ制御部に含まれるドライバ部から適切な電流がレーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２）に出力される。
【００２３】
モニタ電流分岐部８からレーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２）出力までの回路部分は、レーザダイオードの個数だけ存在する。
【００２４】
図１（１）に示す状態では、ＰＤ接続端子ＰＤＴＭにフォトダイオードＰＤが接続されていることから、ＰＤ接続検出回路１０は、フォトダイオードＰＤの接続を検出している。このことにより、本実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２は、マルチビームレーザ駆動モードとなっており、モニタ電流の経路上にあるスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２が必要に応じて開閉されることが可能になっている。なお、スイッチＳＷ１、ＳＷ２が開放されることも可能であるようにしているのは、モニタ電流分岐部８が図８（ａ）に示すような直接分岐を行うものである場合に、一方の経路におけるレーザダイオード（例えば、ＬＤ１）にＡＰＣを実行している間、他方のレーザダイオード（例えば、ＬＤ２）に係る経路のモニタ電流を遮断できるようにするためである。
【００２５】
１．１（２）シングルビームレーザ接続時の動作
次に、図１（２）に示す状態では、ＰＤ接続端子ＰＤＴＭにフォトダイオードＰＤが接続されていない。このことから、ＰＤ接続検出回路１０は、フォトダイオードＰＤの非接続を検出する。このことにより、本実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２は、シングルビームレーザ駆動モードとなっている。フォトダイオードＰＤとＰＤ−モニタ電流電圧変換回路接続端子（ＴＭ１、ＴＭ２）との間に挿入されている、モニタ電流のための経路におけるスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、無条件で開放される。このとき、図１（２）に示す半導体レーザ駆動回路２は、２つのシングルビームユニットを含むことになる。
【００２６】
上述のシングルビームユニットの各々において、ＰＤ−モニタ電流電圧変換回路接続端子（ＴＭ１、ＴＭ２）には、夫々個別のフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）が接続される。個別のフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）は、対応する個々のレーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２）の発光を受光するためのものである。フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）が受光することにより、各フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）から、レーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２）の発光量に対応するモニタ電流が流れる。
【００２７】
レーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２）からのモニタ電流は、ＰＤ−モニタ電流電圧変換回路接続端子（ＴＭ１、ＴＭ２）を経由して流れ、モニタ電流／電圧変換用抵抗（６ａ、６ｂ）にて電圧に変換される。その際の電圧値が所望の光量を得るための電圧になるようにＡＰＣ制御部（４ａ、４ｂ）によって制御され、ＡＰＣ制御部に含まれるドライバ部から適切な電流がレーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２）に出力される。このように、各レーザダイオード（ＬＤ１、ＬＤ２）を独立に駆動することが可能となる。
【００２８】
以上のように、半導体レーザ駆動回路２においてＰＤ接続検出回路１０を設けることにより、フォトダイオードの接続・非接続に基づき、マルチビームレーザ駆動モードとシングルビームレーザ駆動モードとを自動切換えすることが可能となる。
【００２９】
また、以上のように、本実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２を利用することにより、マルチビーム専用のレーザダイオード駆動回路やシングルビーム専用のレーザダイオード駆動回路を夫々開発する必要がない。即ち、本実施形態に係る半導体レーザ駆動回路でいずれのケースもまかなえるため、開発工期を削減できる。また、シングルビーム専用のレーザダイオード駆動回路を複数使用する場合よりも基板実装面積を削減でき、全体装置の小型化が可能となる、更に、シングルチャネルのレーザダイオードを複数駆動する画像形成装置と、マルチチャネルのレーザダイオードを駆動する画像形成装置とにおいて、システムの共通化が可能となり、複数種類の画像形成装置を開発する際の、トータルコストを削減できる。
【００３０】
図１に示される第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路は、複数のチップに跨って構築されてもよく、集積化されて一つのチップ上に構築されてもよい。１チップに集積されて構築されると、本実施形態に係る半導体レーザ駆動回路を搭載する画像形成装置のコンパクト化を図れる。
【００３１】
１．２．ＡＰＣ制御部に対する動作信号
図２は、本実施形態の半導体レーザ駆動回路２におけるＡＰＣ制御部４ａ、４ｂを動作させる信号を生成する回路の構成を示した図である。図２中の「ＬＤ１−ＡＰＣ信号」や「ＬＤ２−ＡＰＣ信号」は、外部制御によるＡＰＣ信号である。このＡＰＣ信号は、“Ｈｉｇｈ”であるとき、当該チャネル（ＣＨ）のレーザダイオード（ＬＤ）がＡＰＣされることを示す信号である。
【００３２】
また、「ＬＤ１以外−ＡＰＣ実行信号」も外部制御による信号であり、この信号が“Ｈｉｇｈ”であるとき、レーザダイオードＬＤ１以外のレーザダイオードがＡＰＣされることを示す信号である。「ＬＤ２以外−ＡＰＣ実行信号」も同様の信号である。
【００３３】
また、「ＰＤ接続検出信号」は、ＰＤ接続検出回路１０がフォトダイオードＰＤの接続を検出しているときに出力する信号であり、ＰＤ接続検出時に“Ｈｉｇｈ”となりＰＤ接続非検出時に“Ｌｏｗ”となる。
【００３４】
図２に示すように、「ＬＤ１以外−ＡＰＣ実行信号」と「ＰＤ接続検出信号」との否定論理積（ＮＡＮＤ）がＮＡＮＤ回路４１によって出力され、更にそのＮＡＮＤ回路４１の出力信号と「ＬＤ１−ＡＰＣ信号」との論理積（ＡＮＤ）がＡＮＤ回路４２によって出力され、そのＡＮＤ回路４２の出力信号が、レーザダイオードＬＤ１のためのＡＰＣ制御部４ａに、入力される。
【００３５】
最初に、マルチビームレーザ駆動モードでの動作を説明する。マルチビームレーザ駆動モードでは、一度に一つのレーザダイオードのみがＡＰＣ制御される。例えば、レーザダイオードＬＤ１のためのＡＰＣ制御部４ａに入力される、ＡＮＤ回路４２の出力信号は、レーザダイオードＬＤ１のＡＰＣを実行するときに“Ｈｉｇｈ”となることになる。つまり、ＰＤ接続検出回路１０がフォトダイオードＰＤの接続を検出しこれによりマルチビームレーザ駆動モードが実現されているとき、一つのレーザダイオード（例えば、ＬＤ１）がＡＰＣ制御されていれば、他のレーザダイオード（例えば、ＬＤ１以外のＬＤ２など）が決してＡＰＣ制御されることがないように、各ＡＰＣ制御部（４ａ、４ｂ）への入力信号が形成される。
【００３６】
このとき、レーザダイオードＬＤ２のためのＡＰＣ制御部４ｂへの信号を出力するＡＮＤ回路４４には、“Ｌｏｗ”の状態の「ＬＤ２−ＡＰＣ信号」が入力される。従ってこのとき、レーザダイオードＬＤ２のためのＡＰＣ制御部４ｂは、レーザダイオードＬＤ２を駆動するように動作しないことになる。
【００３７】
次に、シングルビームレーザ駆動モードでの動作を説明する。ＰＤ接続検出回路１０がフォトダイオードＰＤの非接続を検出し、これによりシングルビームレーザ駆動モードが実現されているときには、「ＰＤ接続検出信号」は“Ｌｏｗ”となる。これにより、各ＡＰＣ制御部（４ａ、４ｂ）への出力信号を生成するＡＮＤ回路（４２、４４）への、ＮＡＮＤ回路（４１、４３）からの入力が必ず“Ｈｉｇｈ”となる。この構成により、一つのレーザダイオード（例えば、ＬＤ１）がＡＰＣ制御されていても、それに関わりなく他のレーザダイオード（例えば、ＬＤ１以外のＬＤ２など）がＡＰＣ制御されることが可能になるように、各ＡＰＣ制御部（４ａ、４ｂ）への入力信号が形成される。つまり、各レーザダイオードのためのＡＰＣ制御部の全てについて、動作することを許可する信号が形成されることになる。
【００３８】
図２に示す回路は、マルチビームレーザ駆動モードの際にも、シングルビームレーザ駆動モードの際にも、適切に個々のＡＰＣ制御部を動作させる信号を生じることができる。
【００３９】
１．３．レーザダイオード駆動電流の制御
図３は、本実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２における、レーザダイオードを駆動する電流量を制御する回路の構成を示す図である。
【００４０】
一般的に、レーザダイオードの電流駆動制御において、レーザダイオードを点灯すべきデータが無くレーザダイオードを消灯状態にする場合（即ち、データ消灯する場合）には、駆動電流がレーザ発振閾値電流Ｉｔｈ以下の値に制御される。これは、完全な消灯から点灯する場合に生じるレーザ発振遅延を回避するためである。
【００４１】
図３に示す回路では、電流Ｉｂｉ１、Ｉｂｉ２、・・・は、データ消灯時に流す、レーザ発振閾値電流Ｉｔｈ以下の電流である。例えば、Ｉｂｉ１はレーザダイオードＬＤ１の消灯時に流される電流である。
【００４２】
また、ｋ番目のレーザダイオードにおいて、所望の光量を得るための駆動電流Ｉｏｐ（ｋ）は、「Ｉｏｐ（ｋ）＝Ｉｂｉ（ｋ）＋Ｉｓｗ（ｋ）」として定義され得る。この定義式において、「Ｉｓｗ（ｋ）」は、画像データの有無によりレーザダイオードをスイッチングするスイッチング電流としての意味を持つ項である。
【００４３】
マルチビームレーザ方式の場合、一つのフォトダイオードＰＤに対して複数のレーザダイオードが設定される。仮に複数のレーザダイオードが点灯状態にあると、それらの合計光量がフォトダイオードのモニタ電流として発生してしまう。つまり、例えば、図１（１）に示す半導体レーザ駆動回路２において、一方のレーザダイオードに対してＡＰＣの制御を行っている間に、他方のレーザダイオードが点灯してしまうと、過剰な光量が生じてしまうことになる。
【００４４】
そこで、本実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２において、マルチビーム駆動モードであるときには、ＡＰＣ制御されているレーザダイオード以外のレーザダイオードは、消灯させておく必要がある。例えば、レーザダイオードＬＤ１がＡＰＣ制御されているときには、レーザダイオードＬＤ１以外のレーザダイオードの電流をレーザ発振閾値電流Ｉｔｈ以下にすべく、Ｉｂｉ２、Ｉｂｉ３、・・・とすべきであることになる。
【００４５】
図３に示す回路では、レーザダイオードＬＤ１に直結するスイッチ５１ａには、ＰＤ接続検出回路１０の出力する「ＰＤ接続検出信号」と「ＬＤ１以外−ＡＰＣ実行信号」との否定論理積（ＮＡＮＤ）がＮＡＮＤ回路５２ａによって形成された上で、入力されている。このスイッチ５１ａは、ＮＡＮＤ回路５２ａからの信号が“Ｈｉｇｈ”であるときのみ、オンとなるように構成されている。よって、マルチビーム駆動モード時であり且つレーザダイオードＬＤ１がＡＰＣ制御されるときには、図１に示すＰＤ接続検出回路１０の出力する「ＰＤ接続検出信号」が“Ｈｉｇｈ”となり、「ＬＤ１以外−ＡＰＣ実行信号」が“Ｌｏｗ”となる。この場合、ＮＡＮＤ回路５２ａは“Ｈｉｇｈ”信号を出力し、この“Ｈｉｇｈ”信号がレーザダイオードＬＤ２に直結するスイッチ５１ａをオンする。これにより、レーザダイオードＬＤ１には「Ｉｂｉ１＋Ｉｓｗ１」の駆動電流が流れる。この電流によりレーザダイオードＬＤ１はＡＰＣ制御される。
【００４６】
一方で、レーザダイオードＬＤ２に直結するスイッチ５１ｂには、ＰＤ接続検出回路１０の出力する「ＰＤ接続検出信号」と「ＬＤ２以外−ＡＰＣ実行信号」との否定論理積（ＮＡＮＤ）がＮＡＮＤ回路５２ｂによって形成された上で入力されている。このスイッチ５１ｂも、ＮＡＮＤ回路５２ｂからの信号が“Ｈｉｇｈ”であるときのみオンとなるように構成されている。よって、マルチビーム駆動モード時であり且つレーザダイオードＬＤ１がＡＰＣ制御されるときには、「ＰＤ接続検出信号」が“Ｈｉｇｈ”となり「ＬＤ２以外−ＡＰＣ実行信号」が“Ｈｉｇｈ”となる。この場合、ＮＡＮＤ回路５２ｂは“Ｌｏｗ”信号を出力する。この“Ｌｏｗ”信号はレーザダイオードＬＤ２に直結するスイッチ５１ｂをオフの状態にする。これにより、レーザダイオードＬＤ２には「Ｉｂｉ２」のみの電流が流れる。この電流によりレーザダイオードＬＤ２はデータ消灯の状態になる。
【００４７】
なお、他のレーザダイオード（例えば、レーザダイオードＬＤ３）が備わっている場合も、レーザダイオードＬＤ２と同様の電流が流れる。
【００４８】
このように、レーザダイオードＬＤ１に流れる電流が「Ｉｂｉ１＋Ｉｓｗ１」となり、レーザダイオードＬＤ２に流れる電流が「Ｉｂｉ２」のみとなることにより、レーザダイオードＬＤ１のＡＰＣの制御に必要な光量が適切に確保される。レーザダイオードＬＤ２等がＡＰＣ制御されるときも同様である。
【００４９】
図３に示す回路は、レーザダイオードのデータ消灯時にも正電流Ｉｂｉ（ｋ）が流れることを許容する回路である。しかしながら、回路構成によっては、レーザ発振閾値電流Ｉｔｈ以下の電流であっても、微発光が確認されてしまいＡＰＣ制御に誤差を与えてしまうこともある。そのような半導体レーザ駆動回路の場合には、一つのレーザダイオードについてのＡＰＣ制御が実行されているとき、他のレーザダイオードへの電流を完全にカットする（即ち、Ｉｂｉ（ｋ）もカットする）、という構成を採用してもよい。
【００５０】
なお、図３に示す回路において、シングルビームレーザ駆動モードであるときには、「ＰＤ接続検出信号」が“Ｌｏｗ”となり、各ＮＡＮＤ回路５２ａ、５２ｂの出力は全て“Ｈｉｇｈ”となる。よって、各レーザダイオードに直結するスイッチ５１ｂ、５１ｂはオンとなる。そうすると、各レーザダイオードに流れる電流は「Ｉｏｐ（ｋ）＝Ｉｂｉ（ｋ）＋Ｉｓｗ（ｋ）」となり、全てのレーザダイオードが点灯の状態になる。このように、全てのレーザダイオードが点灯の状態になるとしても、各レーザダイオードに対する個別フォトダイオードが夫々異なるから、各レーザダイオードに関するＡＰＣ制御において、適切な光量を得られることになる。
【００５１】
１．４．ＰＤ接続検出
図４は、本実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２に含まれるＰＤ接続検出回路１０の回路例である。特に、半導体レーザ消灯時においてＰＤ接続検出が可能である簡易な回路例を示している。
【００５２】
図４（１）に示すような、フォトダイオードＰＤのアノードをＰＤ接続端子ＰＤＴＭに接続するタイプの半導体レーザ駆動回路では、フォトダイオードＰＤが接続されている場合、半導体レーザが消灯状態のとき、ＰＤ接続端子ＰＤＴＭは“ＨｉＺ（ハイインピーダンス）”状態となっている。そこで本実施形態では、ＰＤ接続端子ＰＤＴＭは、半導体レーザ駆動回路内部で、高い抵抗値の抵抗６１によりプルダウン（ＰｕｌｌＤｏｗｎ）されている。これにより、フォトダイオードＰＤの接続時にはＰＤ接続端子ＰＤＴＭが“Ｌｏｗ”となるようにされている。
【００５３】
また、ＰＤ接続端子ＰＤＴＭは、電源６２に低い抵抗値の抵抗６３によりプルアップ（ＰｕｌｌＵｐ）もされている。これにより、フォトダイオードＰＤがＰＤ接続端子ＰＤＴＭに接続されていない場合、ＰＤ接続端子ＰＤＴＭは“Ｈｉｇｈ”となる。従って、図４（１）に示すように、半導体レーザ駆動回路２において、ＰｕｌｌＵｐ検出回路１０ａを付加するだけで、簡単にＰＤ接続検出回路１０を構成できる。
【００５４】
上記のようにＰＤ接続が検出されれば、内部のＰｕｌｌＤｏｗｎのための高い抵抗値の抵抗６１は、切り離しておくことが望ましい。モニタ電流誤差を生じさせないためである。また、上記のようなＰＤ接続検出は、例えば、半導体レーザ駆動回路２を駆動開始する直前、即ちリセット解除直後に行うことが望ましい。
【００５５】
図４（２）に、本実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２に含まれるＰＤ接続検出回路１０の別の回路例を示す。図４（２）は、フォトダイオードＰＤのカソードをＰＤ接続端子ＰＤＴＭに接続するタイプの半導体レーザ駆動回路における、ＰＤ接続検出回路１０の回路例である。図４（１）に示すタイプとは逆に、ＰｕｌｌＤｏｗｎ検出回路１０ｂを付加することにより、ＰＤ接続検出回路１０を構成している。
【００５６】
２．第２の実施形態
図５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２’の全体ブロック図である。なお、第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２’は、 第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２と略同様のものである。従って、同一部には同一符号を付して説明を省略し、両者の差異を中心に説明する。
【００５７】
図１に示す第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２では、ＰＤ接続検出回路１０が、ＰＤ接続端子ＰＤＴＭにフォトダイオードＰＤが接続されていることを検出し、検出信号を装置内で利用していた（例えば、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の開閉を制御する）。これに対して、図５に示す第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２’は、ＰＤ接続検出回路１０を含んでおらず、ＰＤの接続の有無を示す信号（ＰＤ接続有無信号）が外部信号として入力端子ＴＭ５を介して与えられる。
【００５８】
従って、第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２’では、外部信号の入力端子ＴＭ５を経て入力されるＰＤ接続有無信号により、モニタ電流の経路に設けられるスイッチＳＷ１、ＳＷ２の開閉が制御される。
【００５９】
図６は、第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２’において、ＡＰＣ制御部４ａ、４ｂを動作させる信号を生成する回路の構成を示した図である。図２に示す、第１の実施形態に係るＡＰＣ制御部を動作させる信号を生成する回路の構成と比べると、ＰＤ接続検出信号が、外部からのＰＤ接続有無信号に置き換えられている。その他の構成は、図２に示す回路と同じである。
【００６０】
図７は、第２の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２’における、レーザダイオードを駆動する電流量を制御する回路の構成を示す図である。図３に示す、第１の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路２における、レーザダイオードを駆動する電流量を制御する回路の構成と比べると、ＰＤ接続検出信号が、外部からのＰＤ接続有無信号に置き換えられている。その他の構成は、図３に示す回路と同じである。
【００６１】
このような第２の実施形態の構成によっても、第１の実施形態の構成の場合と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６２】
２、２’・・・半導体レーザ駆動回路、４ａ、４Ｂ・・・ＡＰＣ制御部、８・・・モニタ電流分岐部、１０・・・ＰＤ接続検出回路。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特許第３５４２４７２号公報
【特許文献２】特開２０００−３５３８５１公報
【図１】
2011181682.tif 000003
【図２】
2011181682.tif 000004
【図３】
2011181682.tif 000005
【図４】
2011181682.tif 000006
【図５】
2011181682.tif 000007
【図６】
2011181682.tif 000008
【図７】
2011181682.tif 000009
【図８】
2011181682.tif 000010