(57)【要約】【課題】レーザダイオードの動作温度による閾値電流の変化に対応し、且つ電流供給源の出力調整装置の性能に依存せずにレーザダイオードの高速応答性を実現すること。【解決手段】レーザダイオードに予め所定発光量に必要な電流を供給しておき、スイッチのＯＮ／ＯＦＦでその供給されている電流の一部を動作温度に対応した量だけバイパスさせる。【選択図】図４
2005086055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に基づいてレーザダイオードの駆動を制御するレーザダイオード制御装置であって、
前記レーザダイオードを発光させるために必要な供給電流を供給する電流供給源と、
前記入力信号に基づいて前記供給電流の一部をバイパス電流としてバイパスさせることにより前記レーザダイオードに入力される駆動電流を制御する電流バイパス手段と、
前記バイパス電流の大きさを制御するバイパス電流制御手段と、
前記レーザダイオードの光出力を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出される光出力が所定の値になるように前記供給電流源を制御する供給電流制御手段とを備え、
前記バイパス電流制御手段は、前記電流バイパス手段により前記供給電流の一部をバイパスさせたときに前記駆動電流の値を閾値電流となるように前記バイパス電流の大きさを制御することを特徴とするレーザダイオード制御装置。
【請求項２】
前記電流バイパス手段は、トランジスタから構成され、当該トランジスタのベース端子に入力される前記入力信号に基づいて、前記バイパス電流をコレクタ電流として流すことにより前記供給電流の一部をバイパスさせることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード制御装置。
【請求項３】
所定のパルス幅を有する基準パルス信号を前記入力信号として出力する基準パルス出力手段と、
前記基準パルスの出力タイミングに基づいてタイミング信号を出力するタイミング信号出力手段とをさらに備え、
前記バイパス電流制御手段は、
前記レーザダイオードの発光を検出する検出手段と、
前記基準パルス信号に基づいて前記レーザダイオードが発光した時間を前記検出手段の出力に基づいて前記タイミング信号の入力時に計測する計測手段と、
前記計測手段の出力に基づいて前記バイパス電流の大きさを決定する決定手段と、
前記決定手段の出力に基づいて前記バイパス電流の大きさを調整する調整手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザダイオード制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザダイオード制御装置を備えたレーザプリンタであって、
前記検出手段は、前記レーザプリンタにおいて画像形成時にレーザスキャンする際の画像書き出し位置を特定するＢＤ信号を検出するためのビーム検出部が兼用し、
前記基準パルス出力手段は、前記ビーム検出部による前記ＢＤ信号の検出に基づいて前記基準パルス信号を出力をすることを特徴とするレーザプリンタ。
【請求項５】
前記バイパス電流制御手段は、
前記駆動電流の大きさを検出する電流検出手段と、
前記レーザダイオードが所定の光出力であるときに、前記電流検出手段により検出された駆動電流の大きさに基づいて前記バイパス電流の大きさを決定する決定手段と、
前記決定手段の出力に基づいて前記バイパス電流の大きさを調整する調整手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザダイオード制御装置。
【請求項６】
前記バイパス電流制御手段は、
前記レーザダイオードの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出される温度に基づいて、前記バイパス電流の大きさを決定する決定手段と、
前記決定手段の出力に基づいて前記バイパス電流の大きさを調整する調整手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザダイオード制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至３、または請求項５若しくは請求項６のいずれかに記載の前記レーザダイオード制御装置を備えたことを特徴とするレーザプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子としてのレーザダイオードを駆動させるための電流を制御するレーザダイオード制御装置、及び本レーザダイオード制御装置を備えたレーザプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的な電子写真記録装置（例えば、レーザプリンタ）は、感光性記録媒体（以下、感光体と称す）の表面を一様に帯電させ、その表面に記録されるべき画像信号に応じてレーザビームを照射して当該感光体表面の電荷を除去することにより静電潜像を形成する。
【０００３】
前記レーザビームの光源としての発光素子は、レーザダイオード（以下、単にＬＤとも称する）が広く用いられている。ＬＤは、入力される駆動電流Ｉｄがある値以上になるとレーザ発振してレーザ光を放出する。このレーザ発振開始の電流値を閾値電流Ｉｔｈという。そして、その後駆動電流Ｉｄを増加させると、レーザ光出力も対応して増加していき、所定の光出力Ｐｍに達する。ＬＤが所定の光出力Ｐｍを得るために閾値電流Ｉｔｈに加えられる電流を変調電流Ｉｍｏｄとすると、このときの駆動電流Ｉｄは概略的にＩｔｈ＋Ｉｍｏｄと表すことができる。
【０００４】
なお、レーザダイオードを高速で点滅させるためには、一般的にレーザダイオードを発光させる前にあらかじめ当該レーザダイオードにある程度の電流を供給しておくことが知られている。この、レーザダイオードにあらかじめ供給しておく電流を一般的にバイアス電流と呼ぶ。レーザダイオードは、バイアス電流として前記閾値電流Ｉｔｈを供給することにより微点灯（自然発光）させておくと、ＬＤは駆動電流Ｉｄの増加に従って直ちに所定出力まで到達するという特性を有する。図１０は、閾値電流Ｉｔｈとほぼ同じバイアス電流Ｉ１をＬＤに供給した場合（図中実線部分）と、バイアス電流Ｉ１より小さいバイアス電流Ｉ２をＬＤに供給した場合（図中点線部分）におけるＬＤの光出力の変化を示す図である。図１０の実線で示すように、ＬＤにバイアス電流Ｉ１のみを供給した状態ではＬＤは微点灯している。時刻ｔ０からｔ１までの微小時間の間に、駆動電流ＩｄをＩｔｈ＋Ｉｍｏｄまで増加させた場合、ＬＤは時刻ｔ１において所定の光出力Ｐｍに到達する。一方、図Ａの点線で示すように、ＬＤに予め電流Ｉ２を供給した状態ではＬＤは消光している。そして、時刻ｔ０において閾値電流Ｉｔｈに到達して、時刻ｔ１において駆動電流ＩｄがＩｔｈ＋Ｉｍｏｄとなるように増加させた場合、ＬＤは時刻ｔ０においては発光（誘導発振）を開始せず、所謂なまり現象と呼ばれる発光遅延を起こして時刻ｔ２（ｔ２＞ｔ１）において所定の光出力Ｐｍに到達する。したがって、ＬＤの高速応答性を実現するためには、あらかじめＬＤの閾値電流Ｉｔｈとほぼ同量のバイアス電流を供給しておくことが望ましい。
【０００５】
また、ＬＤの光出力は温度依存性を有しており、閾値電流Ｉｔｈと、所定の光出力Ｐｍに必要な変調電流Ｉｍｏｄは、ＬＤの動作温度により異なる。図１１は、レーザダイオードの動作温度Ｔｌ、Ｔｍ、Ｔｈ（Ｔｌ＜Ｔｍ＜Ｔｈ）におけるレーザダイオードに入力される駆動電流Ｉｄと光出力の関係を示している。図Ｂに示すように、レーザダイオードの動作温度が高くなればなるほど閾値電流Ｉｔｈおよび変調電流Ｉｍｏｄは大きくなり、光出力Ｐｍを得るために必要な駆動電流Ｉｄも大きくなる。そこで、従来、ＬＤの動作温度を検出して、ＬＤに当該動作温度に対応させて前記バイアス電流Ｉｂを調整することによりＬＤの発光遅延を低減して光出力の高速応答性を実現するための方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２１６４５１号公報（第３−４頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＬＤのより高い高速応答性を実現するためには、前述のように閾値電流に近いバイアス電流を予めＬＤに供給しておく方法の他に、ＬＤに供給される駆動電流Ｉｄの立ち上がり速度を考える必要がある。前記特許文献１に開示されている技術では、たとえ動作温度により閾値電流Ｉｔｈの近傍までバイアス電流を供給していても、当該バイアス電流に重畳する駆動電流Ｉｄ（パルス電流Ｉｐ）の立ち上がりが遅ければ、それだけＬＤは所定出力に達するまでに時間がかかる。従来の一般的なレーザプリンタのＬＤ駆動装置においては、入力信号幅（印刷ドット幅）が約８ｎｓｅｃである。また、駆動電流Ｉｄが所定の出力Ｉｔｈ＋Ｉｍｏｄまで到達する時間は、電源供給源の性能にも依存するが、約４ｎｓｅｃ程度であるので、実際にＬＤが発光している時間は４ｎｓｅｃ程度となる。したがって、駆動電流Ｉｄの立ち上がり速度はＬＤの高速応答性に大きく影響する。
【０００８】
また、より高速印刷が可能で高解像度なレーザプリンタを得るためには、入力信号をより高周波にして、ＬＤを高速で発光・消光させる必要がある。図１２は、従来のレーザダイオード駆動装置に、通常周波数（約１０ｎｓｅｃ）の画像信号と、高周波数（約６ｎｓｅｃ）の画像信号を入力した場合におけるＬＤの光出力を示す図である。図１２（ａ）に示すように、従来のＬＤ駆動装置（駆動電流Ｉｄの立ち上がり速度を４ｎｓｅｃとする）の場合においては、信号幅が約１０ｎｓｅｃの通常信号であれば比較的良好な印刷ドット幅（約６ｎｓｅｃ）が得られる。しかしながら、前記高周波信号（６ｎｓｅｃ）が入力された場合、図１２（ｂ）に示すように、所定の光出力Ｐｍに達してもすぐに消光してしまい、線幅が細くなるなどの支障が起こる。
【０００９】
従来のＬＤ駆動装置において、ＬＤに供給する駆動電流Ｉｄの立ち上がり速度に影響を与える要因としては、ＬＤを発光させる信号が入力された際に電流供給源の出力を調整してパルス電流Ｉｐを増加させる方法を使用していることが考えられる。このような方法では、電流供給源の出力調整装置の性能により駆動電流Ｉｄの立ち上がり速度が影響を受けることとなる。したがって、より鮮明で高解像度のレーザプリンタを得るためには、入力信号に対して電流供給の応答特性が良好な出力調整装置を使用することが望ましいが、装置が高価になるという問題がある。さらに、このような高性能な出力調整装置についても、個々の装置間では出力インピーダンスの違いなどにより、常に設計値通りの応答特性が得られるとは限らない。
【００１０】
そこで、本発明は、レーザダイオードの動作温度による閾値電流の変化に対応し、且つ電流供給源の出力調整装置の性能に依存せずにレーザダイオードの高速応答性を実現するレーザダイオード制御装置と、本レーザダイオード制御装置を用いることにより、従来より解像度の高い電子写真画像を得ることが可能なレーザプリンタ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】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、入力信号に基づいてレーザダイオードの駆動を制御するレーザダイオード制御装置において、レーザダイオードを発光させるために必要な供給電流を供給する電流供給源と、入力信号に基づいて供給電流の一部をバイパス電流としてバイパスさせることによりレーザダイオードに入力される駆動電流を制御する電流バイパス手段と、バイパス電流の大きさを制御するバイパス電流制御手段と、レーザダイオードの光出力を検出する出力検出手段と、出力検出手段により検出される光出力が所定の値になるように供給電流源を制御する供給電流制御手段とを備え、バイパス電流制御手段は、電流バイパス手段により供給電流の一部をバイパスさせたときに駆動電流の値を閾値電流となるように、バイパス電流の大きさを制御することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザダイオード制御装置において、電流バイパス手段は、トランジスタから構成され、当該トランジスタのベース端子に入力される入力信号に基づいて、バイパス電流をコレクタ電流として流すことにより供給電流の一部をバイパスさせることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のレーザダイオード制御装置において、所定のパルス幅を有する基準パルス信号を入力信号として出力する基準パルス出力手段と、基準パルスの出力タイミングに基づいてタイミング信号を出力するタイミング信号出力手段とをさらに備え、バイパス電流制御手段は、レーザダイオードの発光を検出する検出手段と、基準パルス信号に基づいてレーザダイオードが発光した時間を検出手段の出力に基づいてタイミング信号の入力時に計測する計測手段と、計測手段の出力に基づいてバイパス電流の大きさを決定する決定手段と、決定手段の出力に基づいてバイパス電流の大きさを調整する調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のレーザダイオード制御装置を備えたレーザプリンタにおいて、検出手段は、レーザプリンタにおいて画像形成時にレーザスキャンする際の画像書き出し位置を特定するＢＤ信号を検出するためのビーム検出部が兼用し、基準パルス出力手段は、ビーム検出部によるＢＤ信号の検出に基づいて基準パルス信号を出力をすることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のレーザダイオード制御装置において、バイパス電流制御手段は、駆動電流の大きさを検出する電流検出手段と、レーザダイオードが所定の光出力であるときに、電流検出手段により検出された駆動電流の大きさに基づいてバイパス電流の大きさを決定する決定手段と、決定手段の出力に基づいてバイパス電流の大きさを調整する調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のレーザダイオード制御装置において、バイパス電流制御手段は、レーザダイオードの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出される温度に基づいて、バイパス電流の大きさを決定する決定手段と、決定手段の出力に基づいてバイパス電流の大きさを調整する調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明であるレーザプリンタは、請求項１乃至３、または請求項５若しくは請求項６のいずれかに記載のレーザダイオード制御装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、予めレーザダイオードに所定の光出力を得るために十分な電流を供給し、当該供給している電流を一部だけバイパスさせる。そして、レーザダイオードを発光させる際には当該バイパスさせておいた電流をレーザダイオードに流れるように切り換えることにより、所定の光出力に必要な電流を即座にレーザダイオードに供給できる。したがって、電流供給源の出力調整装置の性能によらず安定したレーザダイオードの高速応答性を実現できるという効果を奏する。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１における効果に加え、トランジスタをバイパス電流の切り換えスイッチとして用いることにより、安価で、且つ入力信号に高速に応答できるレーザダイオード制御装置を得ることができるという効果を奏する。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２における効果に加え、実際に入力された入力信号に基づいて発光したレーザダイオードの発光時間を検出することによりバイパス電流の値を決定するため、精度のよいバイアス電流制御が行えるという効果を奏する。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載のレーザダイオード制御装置をレーザプリンタに使用する際に、レーザダイオードの発光を、通常レーザプリンタに配設されている前記ＢＤ信号検出用のビーム検出部と兼用し、特別なレーザ出力検出手段を新たに設ける必要がないという効果を奏する。また当該ＢＤ信号を前記発光時間の検出動作のトリガー信号とすることで、ＢＤ信号検出後、実際の画像データを印刷開始するまでに前記発光時間の検出を行うことができ、特別に前記発光時間の検出を行う時間を設ける必要がなく効率的であるという効果を奏する。
【００２２】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１または請求項２における効果に加え、レーザダイオードに入力される駆動電流を検出することによって、簡単な回路構成により精度の良いバイアス電流制御が行えるという効果を奏する。
【００２３】
また、請求項６に記載の発明によれば、請求項１または請求項２における効果に加え、レーザダイオードの温度を検出することによって、常時レーザダイオード１７の温度補償が行え、且つ簡単な回路構成により精度のよいバイアス電流制御が行えるという効果を奏する。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至３、または請求項５若しくは請求項６のいずれかに記載のレーザダイオード制御装置をレーザプリンタに使用することで、より高速に印刷可能で解像度の高い電子写真画像を形成することができるレーザプリンタを提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
＜レーザプリンタの構成＞
まず、実施例１に係るレーザプリンタ１の概略構成について図１に基づき説明する。図１は、レーザプリンタ１の概略構成を示す要部側断面図である。
【００２７】
図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体ケーシング２内に、被記録媒体としての用紙３を給紙するためのフイーダ部４や、給紙された用紙３に所定の画像を形成するための画像形成部５などを備えている。
【００２８】
フイーダ部４は、本体ケーシング２内の底部に、着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７と、給紙トレイ６の一端部の上方に設けられる給紙ローラ８および給紙パット９と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流側（以下、用紙３の搬送方向上流側または下流側を、単に、上流側または下流側という場合がある。）に設けられる搬送ローラ１０および１１と、搬送ローラ１０および１１に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられるレジストローラ１２とを備えている。
【００２９】
用紙押圧板７は、用紙３を積層状にスタック可能とされ、給紙ローラ８に対して遠い方の端部において揺動可能に支持されることによって、近い方の端部を上下方向に移動可能とし、また、その裏側から図示しないばねによって上方向に付勢されている。そのため、用紙押圧板７は、用紙３の積層量が増えるに従って、給紙ローラ８に対して遠い方の端部を支点として、ばねの付勢力に抗して下向きに揺動される。給紙ローラ８および給紙パット９は、互いに対向状に配設され、給紙パット９の裏側に配設されるばね１３によって、給紙パット９が給紙ローラ８に向かって押圧されている。用紙押圧板７上の最上位にある用紙３は、用紙押圧板７の裏側から図示しないばねによって給紙ローラ８に向かって押圧され、その給紙ローラ８の回転によって給紙ローラ８と給紙パット９とで挟まれた後、１枚毎に給紙される。給紙された用紙３は、搬送ローラ１０および１１によってレジストローラ１２に送られる。レジストローラ１２は、１対のローラから構成されており、用紙３を所定のレジスト後に、画像形成部５に送るようにしている。
【００３０】
画像形成部５は、トナー画像形成手段としてのスキャナユニット１４、プロセスカートリッジ１５、転写ローラ２３および熱定着装置１６などを備えている。図２は、スキャナユニット１４の概略構成を示す概略構成図である。
【００３１】
スキャナユニット１４は、本体ケーシング２内の上部に設けられ、図２に示すように、レーザダイオード１７、コリメータレンズ１８、シリンドリカルレンズ１９、回転駆動されるポリゴンミラー２０、トーリックレンズ２１および結像レンズ２２、反射ミラー２３、ＢＤミラー２４、ビーム検出部２４、フォトダイオード２６などを備えている。レーザダイオード１７から発光される所定の画像信号に基づくレーザビームは、鎖線で示すように、コリメータレンズ１８、シリンドリカルレンズ１９、ポリゴンミラー２０、トーリックレンズ２１、結像レンズ２２、反射ミラー２３の順に通過あるいは反射されて、後述するプロセスカートリッジ１５の感光ドラム２６の表面上に高速走査にて照射される。また、ＢＤミラー２４は、主走査方向の非画像領域に設けられ、スキャニング時の主走査方向の同期を取るためのＢＤ信号を生成するビーム検出フォトダイオード２５（以下、ビーム検出ＰＤ２５と称する。）がレーザビームを検出可能なようにレーザビームを反射する。また、フォトダイオード２６は、レーザダイオード１７の光出力を検出して、当該光出力に応じて出力信号を発生させる（出力電圧を変化させる）出力検出手段として機能する。
【００３２】
プロセスカートリッジ１５は、スキャナユニット１４の下方に配設され、本体ケーシング２に対して着脱自在に装着されるように構成されている。このプロセスカートリッジ１５は、感光ドラム２７を備えるとともに、図示しないスコロトロン型帯電器、現像ローラ、トナー収容部などを備えている。
【００３３】
トナー収容部には、現像剤として、正帯電性の非磁性１成分の重合トナーが充填されており、そのトナーが、現像ローラに一定厚さの薄層として担持される。
【００３４】
一方、感光ドラム２７は、現像ローラと対向状に回転可能に配設されており、ドラム本体が接地されるとともに、その表面がポリカーボネートなどから構成される正帯電性の感光層により形成されている。
【００３５】
そして、感光ドラム２７の表面は、感光ドラム２７の回転に伴なって、スコロトロン型帯竜器により一様に正帯電された後、スキャナユニット１４からのレーザービームの高速走査により露光され、所定の画像データに基づくレーザービームによって露光され電位が下がっている静電潜像が形成される。その後、現像ローラ上に担持されかつ正帯電されているトナーが、現像ローラと対向した時にその感光ドラム２７の表面に形成される前記静電潜像に供給され、選択的に担持されることによって可視像化され、これによって反転現像が達成される。
【００３６】
転写ローラ２８は、感光ドラム２７の下方において、本体ケーシング２側において回転可能に支持された状態で、感光ドラム２７と対向するように配置されている。この転写ローラ２８は、金属製のローラ軸に、導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、感光ドラム２７に対して所定の転写バイアスが印加されている。そのため、感光ドラム２７上に担持されたトナーからなる可視像は、用紙３が感光ドラム２７と転写ローラ２８との間を通る間に用紙３に転写される。可視像が転写された用紙３は、搬送ベルト２９を介して、熱定着装置１６に搬送される。
【００３７】
熱定着装置１６は、プロセスカートリッジ１４の側方下流側に配設され、ローラとしての加熱ローラ３０と、加熱ローラ３０と用紙３を挟んで互いに対向配置されてフッ素樹脂等の絶縁性樹脂で外周部を覆われて接地されていない加圧ローラ３１と、加圧ローラ３１に対向配置されて当該加圧ローラ３０方向に付勢されて回転可能に支持される清掃ローラ３２とを備えている。
【００３８】
そして、この熱定着装置１６においては、プロセスカートリッジ１４において用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ３０と加圧ローラ３１との間を通過する間に熱定着させるようにしている。また、後述のように加熱ローラ３０の表面から加圧ローラ３１の表面に転移したトナーは、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成される略円筒状若しくは略円柱状の清掃ローラ３２に転移して除去されるように構成されている。
【００３９】
熱定着装置１６において定着された用紙３は、その後、熱定着装置１６の下流側に設けられる搬送ローラ３３および３４によって、排紙ローラ３５に搬送され、排紙ローラ３５に送られた用紙３は、その排紙ローラ３５によって排紙トレイ３６上に排紙される。
【００４０】
＜レーザダイオード制御装置の構成＞
次に、上記のように構成されるレーザプリンタ１のスキャナユニット１４内に設けられたレーザダイオード１７の制御装置の構成について図３を用いて説明する。図３は、実施例１に係るレーザダイオード１７の駆動制御を実行するレーザダイオード制御装置１００（以下、単にＬＤ制御装置とも称す）の構成を示す回路ブロック図である。  
レーザダイオード１７の発光を制御するＬＤ制御装置１００は、レーザダイオード１７、フォトダイオード２６、ＭＰＵ１０２、電流供給源１０８、供給電流制御装置１１０（供給電流制御手段）、電流バイパス回路１１８（電流バイパス手段）、バイパス電流制御装置１２０（バイパス電流制御手段）とからなる。
【００４１】
（ＭＰＵ）
ＭＰＵ１０２は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの演算処理装置であり、信号制御部１０４、タイミング信号生成部１０６から構成される。ＭＰＵ１０２は、図示しないレーザプリンタ１の全体制御を行うＣＰＵ等とデータバスで接続されており、当該ＣＰＵの指令に基づいてレーザダイオード１７の発光を制御する。
【００４２】
信号制御部１０４は、前記ＣＰＵからの信号を解析し、当該信号が制御コマンドであるか画像データであるかを判別する。また、信号制御部１０４は、前記制御コマンドに基づいて前記供給電流制御装置１１０を駆動させるためのイネーブル信号を生成し、レーザダイオード１７を駆動させている間は継続的に当該イネーブル信号を送出し続ける。また、信号制御部１０４は、前記ＣＰＵからの制御コマンドに基づいてレーザダイオード１７を発光させるように電流バイパス回路１１８に信号（印刷データ信号）を送出する。そして、信号制御部１０４は、後述する方法によりＢＤ信号が検出されると、前記ＣＰＵに印刷されるべき画像データを送信するように要求する。しかる後、信号制御部１０４は、前記ＣＰＵから画像データが送信されてくると、当該画像データを印刷データ信号として電流バイパス回路１１８に送出する。
【００４３】
タイミング信号生成部１０６（基準パルス出力手段、タイミング信号出力手段）は、ＢＤ信号が検出されると、後述する基準パルス幅計測を行うためのＨレベルの信号である所定パルス幅を有する基準パルス信号を電流バイパス回路１１８に送出する。また、タイミング信号生成部１０６は、前記基準パルス信号が電流バイパス回路１１８に送出されるタイミングでバイパス電流制御装置１２０に、後述のパルス幅計測を開始するトリガーとなるタイミング信号（Ｌレベル信号）を送出する。そして、タイミング信号生成部１０６は、後述するゲートアレイ１２８からの読み取り完了信号が受信されると、前記タイミング信号をＨレベルに切り換える。
【００４４】
（電流供給源）
電流供給源１０８は、定電圧端子Ｖｃｃと、固定抵抗と、電流可変回路とが直列に接続された態様で構成される。定電圧端子Ｖｃｃには、レーザプリンタ１本体の図示しない電源装置から電圧が供給されており、この電圧によりレーザダイオード１７に対して供給電流が印刷動作時においては常時供給されることとなる。電流可変回路は、供給電流制御装置１１０の制御を受けて前記供給電流の電流量を調整する。具体的には、電流可変回路は、供給電流制御装置１１０から出力される電圧により供給電流量が受動的に変化するように回路が構成されている。なお、前記供給電流制御装置１１０から出力される電圧が０Ｖの時は供給電流は流れず、当該電圧が上昇するに従って供給電流量も上昇するような構成となっている。
【００４５】
（供給電流制御装置）
供給電流制御装置１１０は、前記供給電流をレーザダイオード１７の光出力が所定量となるように制御する装置であり、ピークホールド回路１１２と、比較回路１１４と、供給電流調整回路１１６とで構成される。
【００４６】
供給電流調整回路１１２は、ＭＰＵ１０２からのイネーブル信号が入力さていない間は、前記電流供給源１０８の電流可変回路に対して前述のように供給電流を流さないように制御する。一方、前記イネーブル信号が入力されると、供給電流調整回路１１２は、比較回路１１４からの出力電圧に基づいて前記電流供給源１０８に対して供給電流を調整して流すように電圧を出力する。供給電流調整回路１１２は、比較回路１１４からの出力電圧が０Ｖのときは、供給電流量をそのまま維持するように働く。一方、供給電流調整回路１１２は、比較回路１１４からの出力電圧が正の方向に増加した場合は供給電流量を減少させるように働き、負の方向に増加した場合は供給電流量を増加させるように働く。
【００４７】
比較回路１１４は、供給電流調整回路１１２による供給電流量の調整量を制御するための回路であり、オペアンプ等から構成される。比較回路１１４は、オペアンプの入力端子の一方に印加されている基準電圧と、他方に入力されるピークホールド回路１１６からの出力電圧を比較して、その差分の電圧（以下、差分電圧と称する。）を供給電流調整回路１１２に出力する。基準電圧とは、レーザダイオード１７が所定の光出力であるときのフォトダイオード２６が出力する電圧値のことである。即ち、レーザダイオード１７が所定の光出力で発光しているときは、前記基準電圧とフォトダイオード２６が出力する電圧値との間に差がないため比較回路１１４の差分電圧は０Ｖである。一方、比較回路１１４の差分電圧は、レーザダイオード１７の発光量が所定の光出力に満たない場合は正の方向に増加し、レーザダイオード１７の発光量が所定の光出力より大きい場合には負の方向に増加する。
【００４８】
ピークホールド回路１１６は、前記比較回路１１４に入力される電圧値が、レーザダイオード１７の発光・消光の繰り返しにより大きく変化するのを防止するための回路であり、積分回路等から構成される。ピークホールド回路１１２は、当該フォトダイオード２６が出力する電圧値のピーク値を保持して、その電圧値（以下、保持電圧と称する。）を比較回路１１４に出力する。なお、ピークホールド回路１１２は、時間の経過に伴い徐々に保持電圧が減少していくように構成されている。したがって、フォトダイオード２６の出力電圧がそのときの保持電圧より低い場合はそのまま保持電圧は減少しつづける。この場合、比較回路１１４に出力される電圧値も徐々に低くなり、差分電圧が増加してレーザダイオード１７の光出力が所定値になるように供給電流が調整される。なお、ピークホールド回路１１２の保持電圧の時間に対する減少量は、印刷動作時においてレーザダイオード１７が消光している時間に対して微小となるように設定されている。したがって、印刷動作時に前記印刷データ信号の入力がなく、レーザダイオード１７が消光している場合においても供給電流は大きくは増加しない。
【００４９】
上記のような構成により、供給電流制御装置１１０は、レーザダイオード１７に供給すべき供給電流を、当該レーザダイオード１７の光出力が一定になるように調整することができる。また、供給電流制御装置１１０は、電流供給源１０８の出力をレーザダイオード１７が所定出力になるように制御するのみであり、従来の電流供給源の出力調整装置のように印刷データ信号の入力に応じて供給電流をバイアス電流値とレーザダイオード１７が所定の光出力となる電流値との間で調整するものではないため高速応答性を必要としない。また、供給電流制御装置１１０は、供給電流を所定の値に一定に保つだけの働きをするので、当該装置の間での性能の違いがあったとしてもレーザダイオード１７の高速応答性には影響を及ぼさない。
【００５０】
（電流バイパス回路）
次に、電流バイパス回路１１８の構成について、図４を用いて説明する。図４は、電流バイパス回路１１８及びバイパス電流制御装置１２０の回路構成を示す回路ブロック図である。
【００５１】
電流バイパス回路１１８は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタから構成され、そのベースにはＭＰＵ１０２からの印刷データ信号が入力される。当該トランジスタのコレクタは、前記電流供給源１０８とレーザダイオード１７との間に接続されており、エミッタはバイパス電流制御装置１２０の後述する電流量調整回路１３０に接続されている。
【００５２】
電流バイパス回路１１８は、ＭＰＵ１０２からの印刷データ信号（Ｈレベル信号）が入力されると、前記コレクタから前記エミッタへの方向にコレクタ電流を流す。このコレクタ電流が、レーザダイオード１７へ電流供給源１０８から供給される電流の一部をバイパスさせたバイパス電流である。
【００５３】
電流バイパス回路１１８は、印刷データ信号に基づいて前記トランジスタを高速でスイッチングすることによりレーザダイオード１７へ電流供給源１０８から供給される電流の一部を高速にバイパスさせることが可能となる。
【００５４】
（バイパス電流制御装置）
次に、バイパス電流制御装置１２０について図４を用いて説明する。バイパス電流制御装置１２０は、ビーム検出部１２２（検出手段）、Ａ／Ｄ変換回路１２４、パルス幅計測回路１２６（計測手段）、電流量決定回路であるゲートアレイ１２８（決定手段）、電流量調整回路１３０（調整手段）から構成される。
【００５５】
ビーム検出部１２２は、ビーム検出ＰＤ２５、固定抵抗Ｒ、定圧電圧端子Ｖｃｃから構成される。ビーム検出部１２２は、ビーム検出ＰＤ２５がレーザダイオード１７の光出力に応じて抵抗値が変化するため、レーザダイオード１７の発光を検出可能である。ビーム検出ＰＤ２５の抵抗値が変動すると、その結果として光出力の変動に応じてビーム検出部１２２の出力電圧Ｅｄｏは変動する。
【００５６】
Ａ／Ｄ変換回路１２４は、ビーム検出部１２２から出力される電圧Ｅｄｏに基づいてＬレベル信号を生成する回路である。Ａ／Ｄ変換回路１２４は、電圧Ｅｄｏが所定値を超えた場合、本実施例においてはレーザダイオード１７が所定出力Ｐｍに達した場合にＨレベル信号を出力する。レーザダイオード１７が所定出力Ｐｍに達してない場合は、Ａ／Ｄ変換回路１２４はＨレベル信号を出力しない。
【００５７】
なお、ビーム検出部１２２およびＡ／Ｄ変換回路１２４は、レーザビーム主走査時（レーザスキャン時）の印刷位置の書き出し位置を検出するためのＢＤ信号を発生させるためにレーザプリンタ１に通常備えられている。前記Ａ／Ｄ変換回路１２４から出力されるＨレベル信号は、通常ＢＤ信号として用いられる信号である。本実施例のバイパス電流制御装置１２０は、このＡ／Ｄ変換回路１２４からのＢＤ信号に基づいてバイパス電流の大きさを決定する。したがって、本実施例のレーザプリンタ１は、新たにレーザーダイオード１７の出力を検出する検出部材を備える必要がない。
【００５８】
パルス幅計測回路１２６は、積分回路から構成され、レーザダイオード１７の発光時間（出力パルス幅）を計測する。前記積分回路のＴＲ１（トランジスタ）ベースには前記Ａ／Ｄ変換回路１２４の出力信号Ｅａｄが入力され、当該出力信号Ｅａｄは、ＴＲ１のエミッタに接続された抵抗Ｒ１と、当該抵抗Ｒ１の他端に接続されたコンデンサＣ１により積分される。当該積分回路は、ＭＰＵ１０２からのタイミング信号（Ｌレベル信号）が入力されている間、すなわちＭＰＵ１０２から電流バイパス回路１１８に対して印刷データ信号として基準パルス信号が出力されて、後述のゲートアレイ１２８により積分値が読み取られている間のみ動作する。したがって、図５に示すように、パルス幅計測回路１２６の出力電圧（当該積分回路がゲートアレイ１２８に出力する電圧）Ｅｐｏは、前記基準パルス信号が出力されている時間ｔ１における前記電圧Ｅａｄの積分値Ｅａｄ（１−ｅｘｐ（−Ｔ／ＣＲ））  （０〜ｔ１）となる。図５は、印刷データ信号入力時のタイミング信号と、パルス幅計測回路１２６の出力電圧Ｅｐｏの関係を示す図である。パルス幅計測回路１２６の出力電圧Ｅｐｏは、レーザダイオードの発光遅延が少ないほど大きくなる。本実施例におけるＬＤ制御装置１００において、レーザダイオード１７の発光遅延が最小の時の出力電圧Ｅｐｏの設計上の最大値をＥｓｔｄとする。図６は、印刷データ信号入力時のレーザダイオード１７の光出力と、パルス幅計測回路１２６の出力電圧Ｅｐｏの応答を示す図である。図６（ａ）に示すように、レーザダイオード１７にその動作温度における閾値電流値と等しいバイアス電流が供給されている場合、レーザダイオード１７は、微点灯（自然発光）しており、印刷データ信号の入力に対して発光遅延がほとんどなく発光を開始する。したがって、このときパルス幅計測回路１２６の出力電圧Ｅｐｏは、発光遅延が最小の場合の電圧値Ｅｓｔｄとなる。一方、図６（ｂ）に示すように、レーザダイオード１７に前記閾値電流よりも小さいバイアス電流が供給されている場合は、レーザダイオード１７は、印刷データ信号の入力に対してある程度の発光遅延を伴い発光を開始する。したがって、この時の前記出力電圧Ｅｐｏは、電圧値Ｅｓｔｄよりも小さい値となる。また、図６（ｃ）に示すように、レーザダイオード１７に前記閾値電流よりも大きいバイアス電流が常時供給されている場合は、レーザダイオード１７は、印刷データ信号の入力がない場合でも発光（誘導発振）しており、出力電圧Ｅｐｏは電圧値Ｅｓｔｄよりも大きくなる。
【００５９】
（ゲートアレイ）
ゲートアレイ１２８（電流量決定手段）は、特定の処理機能を実行可能にした書き換え可能なＬＳＩであり、前記パルス幅計測回路１２６が出力する電圧Ｅｐｏを入力信号として前記バイパス電流の電流量を決定する機能を有する。ゲートアレイ１２８は、入力信号（Ｅｐｏ）の値と設定された値（Ｅｓｔｄ）を比較して、その比較結果に基づいて出力電圧Ｅｇｏを変動させる。なお、バイパス電流の大きさの決定には、ゲートアレイ１２８内に格納されている実験データに基づくルックアップテーブルが用いられる。
【００６０】
ゲートアレイ１２８は、入力信号Ｅｐｏと設定値Ｅｓｔｄとの比較の結果、入力信号ＥｐｏがＥｓｔｄと等しい場合（図６（ａ））は出力電圧Ｅｇｏの値はそのまま変動させない。一方、ゲートアレイ１２８は、入力信号Ｅｐｏが設定Ｅｓｔｄより小さい場合（図６（ｂ））は、バイアス電流が閾値電流よりも低いので、バイパス電流量を少なくしてバイアス電流を増加させるように出力電圧Ｅｇｏを増加させる。また、入力信号Ｅｐｏが設定Ｅｓｔｄより大きい場合（図６（ｃ））は、バイアス電流が閾値電流よりも大きく、レーザダイオード１７が印刷データ信号の有無に関わらず発光（誘導発振）している状態であるので、バイパス電流量を増加させてバイアス電流を減少させるように出力電圧Ｅｇｏを減少させる。
【００６１】
（電流量調整回路）
電流量調整回路１３０は、前記電流バイパス回路から流れてくるバイパス電流の量を前記ゲートアレイ１２８の出力電圧Ｅｇｏに基づいて調整するため回路であり、ボルテージフォロワ回路から構成される。当該ボルテージフォロワ回路の出力電圧Ｅｖｆは、ゲートアレイ１２８の出力電圧Ｅｇｏとほぼ等しい。当該出力電圧Ｅｖｆと前記電流バイパス回路１１８のエミッタ側の電圧との差電圧を電流量調整回路１３０の固定抵抗Ｒの抵抗値で除した数値が、前記電流バイパス回路１１８によりバイパスされるバイパス電流量となる。このようにして、電流バイパス回路１１８及び電流量調整回路１３０によりバイパスされたバイパス電流は、前記ボルテージフォロワ回路のオペアンプに接続されているＧＮＤ（アース）に流される。
＜レーザダイオード制御装置の動作＞
以下に、上記のような構成を備えた本実施例のレーザダイオード制御装置１００の動作について図７を参照しつつ説明する。図７は、本実施例のレーザダイオード制御装置１００の各構成要素の出力を時間軸に沿って示した説明図である。
【００６２】
ＭＰＵ１０２は、図示しない本体側のＣＰＵから印刷を開始するように指示があると、時刻ｔ１において、前記供給電流制御装置１１０にイネーブル信号を送出する（図７（ａ））。このとき、ＭＰＵ１０２は、印刷データ信号（Ｈレベル信号）を送出して、レーザダイオード１７を発光させるように制御する（図７（ｂ））。
【００６３】
供給電流制御装置１１０は、前記イネーブル信号が入力されると、電流供給源１０８によって供給される供給電流Ｉｓｓの電流量をレーザダイオード１７が所定の光出力Ｐｍに達するまで増加させるように働く（図７（ｆ））。なお、レーザダイオード制御装置１００が駆動を開始した当初はバイパス電流Ｉｂｐｓの電流量は０であり（図７（ｇ））、供給電流Ｉｓｓの値がそのままレーザダイオード１７に入力される駆動電流Ｉｄとなる（図７（ｈ））。このようにして、レーザダイオード１７の光出力は、時刻ｔ２において、駆動電流Ｉｄの増加に伴い所定の光出力Ｐｍに達する（図７（ｉ））。なお、印刷データ信号がＯＦＦ（Ｌレベル）になった場合、レーザダイオード１７を消光させるために前記供給電流Ｉｓｓの一部をバイパス電流Ｉｂｐｓとしてバイパスさせるが、レーザダイオード制御装置１００が駆動を開始した当初は、供給電流Ｉｓｓすべてをバイパスさせるようにバイパス電流Ｉｂｐｓの値は設定されている。
【００６４】
レーザダイオード制御装置１００が駆動を開始してから所定時間後（レーザダイオード１７が所定の光出力Ｐｍに到達すると予め設計上計算された時間の後）、ポリゴンミラー２０が回転を開始することにより、レーザダイオード１７から発せられたレーザー光が、前述のような光学系部材を介して感光ドラム２６上を走査する。このとき、時刻ｔ３において、ＢＤミラー２４に反射してビーム検出ＰＤ２５に入光したレーザ光により、ビーム検出部１２２は、ＢＤ信号をＭＰＵ１０２に対して出力する（図７（ｃ））。
【００６５】
ＭＰＵ１０２は、時刻ｔ３において、最初のＢＤ信号が検出されると、印刷データ信号を停止（Ｌレベルに切り換え）し、ＢＤ信号検出から所定時間後（時刻ｔ４）に印刷データ信号として基準パルス信号（パルス幅＝ｔ４―ｔ５）を送出する（図７（ｂ））。このとき、ＭＰＵ１０２は同時にバイパス電流制御装置１２０にタイミング信号を送出して、パルス幅（発光時間）測定を開始させる（図７（ｄ））。
【００６６】
バイパス電流制御装置１２０は、前記タイミング信号の入力時から前記基準パルス信号により発光したレーザダイオード１７の発光時間（パルス幅）を前述の方法により測定する。そして、当該測定されたパルス幅に基づいてゲートアレイ１２８によりバイパス電流量が決定されると（時刻ｔ６）、バイパス電流制御装置１２０は、ＭＰＵ１０２に対して読み取り完了信号を送出する（図７（ｅ））。なお、ＭＰＵ１０２は、前記読み取り完了信号が検出されると前記タイミング信号を停止させる。
【００６７】
時刻ｔ６において、ゲートアレイ１２８によりバイパス電流量が決定されると、バイパス電流量が調整されて（図７（ｇ））、印刷データ信号が未入力時のレーザダイオード１７にその動作温度における閾値電流とほぼ等しい駆動電流（バイアス電流）が供給される（図７（ｈ））。このとき、レーザダイオード１７は、当該バイアス電流により微点灯状態となる（図７（ｉ）、時刻ｔ６以降）。したがって、この後にレーザダイオード１７が発光する際には、発光遅延が最小となり、レーザダイオード１７の発光の高速応答性が実現される（図７（ｉ）、時刻ｔ７）。なお、以上に説明したパルス幅測定に基づくバイパス電流Ｉｂｐｓの電流量の調整は、レーザ光の１走査毎にＢＤ信号検出後に行われる。したがって、画像形成中においてレーザダイオード１７の駆動温度が変動したとしても好適にバイパス電流の制御が行える。
【００６８】
ＭＰＵ１０２は、ＬＤ制御装置１００が駆動を開始してから、所定回数ＢＤ信号を検出すると、本体側のＣＰＵに印刷準備が完了した旨を通知して、本体ＣＰＵの指示により実際の画像データに基づく印刷データ信号を送出する。
【００６９】
以上説明したように、本実施例のＬＤ制御装置１００によれば、実際に入力された入力信号に基づいて発光したレーザダイオードの発光時間を検出することによりバイパス電流の値を決定するため、精度のよいバイアス電流制御が行える。さらに、レーザダイオード１７を発光させる際には、電流バイパス回路１１８が印刷データ信号に基づいて高速でスイッチングする動作を行うだけで、予め調整されているレーザダイオード１７に必要な電流を供給できるので、従来のように発光・消光する際に電流量を調整する構成と異なり、レーザダイオード１７の発光もしくは消光の高速応答性を実現することが可能である。
【００７０】
なお、上述のごとく説明した本実施例のような構成のほかに種々の設計変更が可能である。
【００７１】
たとえば、本実施例においてレーザダイオード１７の発光を検出する検出手段として、レーザプリンタに通常備えられているＢＤ信号検出用のビーム検出部１２２及びＡ／Ｄ変換回路１２４を用いたが、このビーム検出部１２２を用いずに別部材として任意の位置に検出手段を取り付けてもよい。また、前記検出手段として、フォトダイオード２６を用いても良いが、この場合、ゲートアレイ１２６に信号を入力するためにＡ／Ｄ変換器を新たに設けることが望ましい。
【００７２】
また、本実施例では、ゲートアレイ１２８に格納されている前記ルックアップテーブルを用いてバイパス電流の大きさを決定する構成であるが、ＭＰＵ１０２内にルックアップテーブルを設けて、ＭＰＵ１０２により決定する構成であっても良い。
【００７３】
また、本実施例では、バイパス電流の大きさの決定にゲートアレイ１２８のようなＡＳＩＣを用いているが、特にＡＳＩＣなどのＩＣチップを用いる必要はなく、トランジスタなどの安価な回路素子を用いる構成でもよい。例えば、ゲートアレイ１２８の代わりにオペアンプを用いて、当該オペアンプの入力端子の一端に前記パルス幅計測回路１２６の出力を入力し、他端に基準電圧を入力するような構成にしてもよい。この場合、パルス幅計測回路１２６からの入力に対してオペアンプの出力は線形的に変化し、実際のレーザダイオード１７の温度特性とは近似的にしか対応しないが、オペアンプの出力利得を調整することにより誤差を許容できる範囲に調整することが望ましい。
【実施例２】
【００７４】
次に、本発明の第２の実施例について図８を用いて説明する。なお、前述の実施例１と同様な構成については説明を省略する。
【００７５】
＜レーザダイオード制御装置の構成＞
実施例１において説明したレーザプリンタ１のスキャナユニット１４内に設けられた本実施例におけるレーザダイオード１７のレーザダイオード制御装置２００（ＬＤ制御装置）について図７を用いて説明する。図８は、実施例２に係るレーザダイオード１７の駆動制御を実行するＬＤ制御装置２００の構成を示す回路ブロック図である。
【００７６】
レーザダイオード１７の発光を制御するＬＤ制御装置（レーザダイオード制御装置）２００は、レーザダイオード１７、フォトダイオード２６、ＭＰＵ２０２、電流供給源２０８、供給電流制御装置２１０（供給電流制御手段）、電流バイパス回路２１８（電流バイパス手段）、バイパス電流制御装置２２０（バイパス電流制御手段）とからなる。なお、電流供給源２０８及び供給電流制御装置２１０については、前述の実施例１の電流供給源１０８及び供給電流制御装置１１０と同様な構成であるため説明を省略する。
【００７７】
（ＭＰＵ）
ＭＰＵ２０２は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）と呼ばれる演算処理装置であり、信号制御部２０４から構成される。ＭＰＵ２０２は、図示しないレーザプリンタ１の全体制御を行うＣＰＵ等とデータバスで接続されており、当該ＣＰＵの指令に基づいてレーザダイオード１７の発光を制御する。
【００７８】
信号制御部２０４は、前記ＣＰＵからの信号を解析し、当該信号が制御コマンドであるか印刷データであるかを判別する。また、信号制御部２０４は、前記制御コマンドに基づいて前記供給電流制御装置２１０を駆動させるためのイネーブル信号を生成し、レーザダイオード１７を駆動させている間は継続的に当該イネーブル信号を送出し続ける。また、信号制御部１０４は、前記ＣＰＵからの制御コマンドに基づいてレーザダイオード１７を発光させるように電流バイパス回路１１８に信号（印刷データ信号）を送出する。そして、信号制御部２０４は、後述する方法によりＢＤ信号が検出されると、前記ＣＰＵに印刷されるべき画像データを送信するように要求する。しかる後、信号制御部１０４は、前記ＣＰＵから画像データが送信されてくると、当該画像データを印刷データ信号として電流バイパス回路２１８に送出する。
【００７９】
また、信号制御部２０２は、ゲートアレイ２２８に対して前記印刷データ信号と同期した制御信号を送出して、後述のバイパス電流の調整のタイミングを制御する。
【００８０】
（電流バイパス回路）
次に、電流バイパス回路２１８の構成について説明する。
【００８１】
電流バイパス回路２１８は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタから構成され、そのベースにはＭＰＵ２０２からの印刷データ信号が入力される。当該トランジスタのコレクタは、前記電流供給源２０８とレーザダイオード１７との間に接続されており、エミッタはバイパス電流制御装置２２０の後述する電流量調整回路２３０に接続されている。なお、この他の本実施例の電流バイパス回路２１８の構成については、前述の実施例１と同様であるのでここでの詳細な説明は省略する。
【００８２】
（バイパス電流制御装置）
次に、バイパス電流制御装置２２０について説明する。バイパス電流制御装置２２０は、電流検出回路２２２（電流検出手段）、電流量決定回路であるゲートアレイ２２８（決定手段）、電流量調整回路２３０（調整手段）から構成される。
【００８３】
（電流検出回路）
電流検出回路２２２は、図８に示すように、レーザダイオード１７に駆動電流を供給する電力線の途中、当該レーザダイオード１７と前記電流バイパス回路の接続点の間に設けられた固定抵抗２２３の電圧降下を検出することによりレーザダイオード１７に流入する電流量を検出する。電流検出回路２２２は、固定抵抗２２３の両端の電位差をオペアンプで増幅して、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換してゲートアレイ２２８に出力する。
【００８４】
（ゲートアレイ）
ゲートアレイ２２８は、特定の処理機能を実行可能にした書き換え可能なＬＳＩであり、前記電流検出回路２２２が出力するデジタル信号を入力信号として前記バイパス電流の大きさを決定する機能を有する。前述のように、レーザダイオード１７は、動作温度により所定の光出力に必要な駆動電流の量が決まっている。したがって、印刷データ信号がＯＮの時は、供給電流制御装置２１０によりレーザダイオード１７の光出力は所定の光出力Ｐｍに保持されているため、このときのレーザダイオード１７に流入している電流量が測定できれば、レーザダイオード１７の動作温度を判定できる。したがって、この動作温度が判定可能であれば、そのときのレーザダイオード１７の閾値電流Ｉｔｈの値が判定でき、よってバイパス電流の大きさを決定することが可能である。なお、バイパス電流の大きさの決定には、ゲートアレイ２２８内に格納されている実験データに基づくルックアップテーブルが用いられる。
【００８５】
なお、ゲートアレイ２２８にはレーザダイオード１７が消光している場合においても電流検出回路２２０からの出力電圧が入力されているため、このときの入力に基づいてバイパス電流の大きさを決定しないようにしなければならない。なぜならば、レーザダイオード１７が消光している場合、電流検出回路２２２が検出する電流量は、当該温度における閾値電流よりも低い値であるから、レーザダイオード１７の動作温度が実際の温度より低いとしてバイパス電流量の値が誤設定されてしまうためである。
【００８６】
このため、ゲートアレイ２２８は、ＭＰＵ２０２からの前記印刷データ信号に同期した制御信号に基づいて、すなわち印刷データ信号がＯＮである間はバイパス電流の大きさを逐次決定して出力電圧Ｅｇｏとして電流量調整回路２３０に出力する。一方、印刷データ信号がＯＦＦである間は、ゲートアレイ２２８は、直近の出力電圧Ｅｇｏをそのまま保持して電流量調整回路２３０に出力する。
【００８７】
（電流量調整回路）
電流量調整回路２３０は、前記電流バイパス回路２１８によりバイパスされるバイパス電流の大きさを前記ゲートアレイ２２８の出力電圧Ｅｇｏに基づいて調整するため回路である。電流量調整回路２３０については、前述の実施例１の電流量調整回路１３０と同様な構成であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
＜レーザダイオード制御装置の動作＞
次に、上記のような構成を備えた本実施例のレーザダイオード制御装置２００の動作について説明する
ＭＰＵ２０２は、図示しない本体側の前記ＣＰＵから印刷を開始するように指示があると、供給電流制御装置２１０にイネーブル信号を送出する。このとき、ＭＰＵ２０２は、印刷データ信号（Ｈレベル信号）を送出して、レーザダイオード１７を発光させるように制御する。
【００８８】
供給電流制御装置２１０は、前記イネーブル信号が入力されると、電流供給源２０８によって供給される供給電流の電流量をレーザダイオード１７が所定の光出力Ｐｍに達するまで増加させるように働く。このとき、バイパス電流制御装置２２０は、レーザダイオード１７に供給される電流の大きさを検出してバイパス電流の大きさを決定し、電流バイパス回路２１８に出力している。
【００８９】
レーザダイオード制御装置２００が駆動を開始してから所定時間後（レーザダイオード１７が所定の光出力Ｐｍに到達すると予め設計上計算された時間の後）、ＭＰＵ２０２は、印刷データ信号をＯＦＦ（Ｌレベル）に切り換える。このとき、レーザダイオード１７はすでに所定の光出力Ｐｍに達しており、したがってこのときの動作温度においてレーザダイオード１７が消光するために必要なバイパス電流の大きさは、バイパス電流制御装置２２０により調整されている。よって、印刷データ信号がＯＦＦになった場合、電流バイパス回路２１８は、このときの動作温度においてバイアス電流をバイパスすることにより、レーザダイオード１７は消光する。
【００９０】
なお、以上に説明した入力電流に基づくバイパス電流の調整は、印刷データ信号がＯＮになる度に行われる。したがって、画像形成中においてレーザダイオード１７の駆動温度が変動したとしても、好適にバイパス電流の制御が行える。
【００９１】
ＭＰＵ２０２は、前述の実施例１と同様に、ＬＤ制御装置２００が駆動を開始してから、所定回数ＢＤ信号を検出すると、本体側のＣＰＵに印刷準備が完了した旨を通知して、本体ＣＰＵの指示により実際の画像信号に基づく印刷データ信号を送出する。
【００９２】
以上説明したように、本実施例のＬＤ制御装置２００によれば、レーザダイオード１７が所定の出力において、当該レーザダイオード１７に対して入力されている駆動電流の大きさを検出することによりバイパス電流の値を決定するため、簡単な回路構成によりバイアス電流制御が行える。さらに、レーザダイオード１７を発光させる際には、電流バイパス回路２１８が印刷データ信号に基づいて高速でスイッチングすることにより、レーザダイオード１７に必要な電流を供給できるので、レーザダイオード１７の発光もしくは消光の高速応答性を実現することが可能である。
【００９３】
なお、上述のごとく説明した本実施例のような構成のほかに種々の設計変更が可能である。
【００９４】
例えば、本実施例では、ゲートアレイ２２８に格納されている前記ルックアップテーブルを用いてバイパス電流の大きさを決定する構成であるが、ＭＰＵ２０２内にルックアップテーブルを設けて、ＭＰＵ２０２によりバイパス電流の大きさを決定する構成であっても良い。
【００９５】
また、本実施例では、バイパス電流の大きさの決定にゲートアレイ２２８のようなＡＳＩＣを用いているが、特にＡＳＩＣなどのＩＣチップを用いる必要はなく、トランジスタなどの安価な回路素子を用いる構成でもよい。例えば、ゲートアレイ２２８の代わりにオペアンプを用いて、当該オペアンプの入力端子の一端に前記電流検出回路２２２の出力を入力し、他端に基準電圧を入力するような構成にしてもよい。
【実施例３】
【００９６】
次に、本発明の第３の実施例について図９を用いて説明する。なお、前述の実施例１または実施例２と同様な構成については説明を省略する。
【００９７】
＜レーザダイオード制御装置の構成＞
実施例１において説明したレーザプリンタ１のスキャナユニット１４内に設けられた本実施例におけるレーザダイオード１７の駆動制御装置について図９を用いて説明する。図９は、実施例３に係るレーザダイオード１７の駆動制御を実行するＬＤ制御装置３００の構成を示す回路ブロック図である。
【００９８】
レーザダイオード１７の発光を制御するＬＤ制御装置３００は、レーザダイオード１７、フォトダイオード２６、ＭＰＵ３０２、電流供給源３０８、供給電流制御装置３１０（供給電流制御手段）、電流バイパス回路３１８（電流バイパス手段）、バイパス電流制御装置３２０（バイパス電流制御手段）とからなる。なお、電流供給源３０８及び供給電流制御装置３１０については、前述の実施例１の電流供給源１０８及び供給電流制御装置１１０と同様な構成であるため説明を省略する。
【００９９】
（ＭＰＵ）
ＭＰＵ３０２は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）と呼ばれる演算処理装置であり、信号制御部３０４から構成される。ＭＰＵ３０２は、図示しないレーザプリンタ１の全体制御を行うＣＰＵ等とデータバスで接続されており、当該ＣＰＵの指令に基づいてレーザダイオード１７の発光を制御する。
【０１００】
信号制御部３０４は、前記ＣＰＵからの信号を解析し、当該信号が制御コマンドであるか印刷データであるかを判別する。また、信号制御部３０４は、前記制御コマンドに基づいて前記供給電流制御装置３１０を駆動させるためのイネーブル信号を生成し、レーザダイオード１７を駆動させている間は継続的に当該イネーブル信号を送出し続ける。また、信号制御部３０４は、前記ＣＰＵからの制御コマンドに基づいてレーザダイオード１７を発光させるように電流バイパス回路３１８に信号（印刷データ信号）を送出する。そして、信号制御部３０４は、後述する方法によりＢＤ信号が検出されると、前記ＣＰＵに印刷されるべき画像データを送信するように要求する。しかる後、信号制御部３０４は、前記ＣＰＵから画像データが送信されてくると、当該画像データを印刷データ信号として電流バイパス回路３１８に送出する。
【０１０１】
（電流バイパス回路）
次に、電流バイパス回路３１８の構成について説明する。
【０１０２】
電流バイパス回路３１８は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタから構成され、そのベースにはＭＰＵ３０２からの印刷データ信号が入力される。当該トランジスタのコレクタは、前記電流供給源３０８とレーザダイオード１７との間に接続されており、エミッタはバイパス電流制御装置３２０の後述する電流量調整回路３３０に接続されている。なお、この他の本実施例の電流バイパス回路３１８の構成については、前述の実施例１と同様であるのでここでの詳細な説明は省略する。
【０１０３】
（バイパス電流制御装置）
次に、バイパス電流制御装置３２０について説明する。バイパス電流制御装置３２０は、サーミスタ回路３２２（温度検出手段）、電流量決定回路であるゲートアレイ３２８（決定手段）、電流量調整回路３３０（調整手段）から構成される。
【０１０４】
（サーミスタ回路）
サーミスタ回路３２２は、定電圧源Ｖｃｃと、当該定電圧源とＧＮＤ（アース）に両端が接続されたサーミスタと、当該サーミスタの両端の電圧を検出する電圧検出回路と、Ａ／Ｄ変換回路から構成される。当該サーミスタは、レーザダイオード１７が取り付けられている図示しない放熱部材であるヒートシンクに取り付けられており、当該ヒートシンクの温度、すなわち近似的にレーザダイオード１７の温度により抵抗値が変化する。したがって、当該サーミスタの両端の電圧を前記電圧検出回路により測定することにより、近似的にレーザダイオード１７の温度が測定可能となる。サーミスタ回路３２２は、当該電圧検出回路が計測した電圧をＡ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換してゲートアレイ３２８に出力する。
【０１０５】
（ゲートアレイ）
ゲートアレイ３２８は、特定の処理機能を実行可能にした書き換え可能なＬＳＩであり、前記電流検出回路３２２が出力するデジタル信号を入力信号として前記バイパス電流の電流量を決定する機能を有する。前述のように、レーザダイオード１７は、動作温度によって閾値電流の値が変化し、その閾値電流の値は動作温度を検出することにより特定可能である。したがって、ゲートアレイ３２８は、前記サーミスタ回路３２２が出力したレーザダイオード１７の動作温度を表すデジタル信号により、電流バイパス回路３１８がバイパスすべきバイパス電流量を決定でき、当該バイパス電流量に対応する電圧値を出力電圧Ｅｇｏとして電流量調整回路３３０に出力する。なお、バイパス電流の大きさの決定には、ゲートアレイ３２８内に格納されている実験データに基づくルックアップテーブルが用いられる。
【０１０６】
なお、本実施例においては、ＬＤ制御装置３００が駆動を開始した後は、ゲートアレイ３２８は、サーミスタ回路３２２が検出する前記動作温度に基づいて常時バイパス電流の大きさを決定して、出力電圧Ｅｇｏとして出力する。
【０１０７】
（電流量調整回路）
電流量調整回路３３０は、前記電流バイパス回路３１８から流れてくるバイパス電流の量を前記ゲートアレイ３２８の出力電圧Ｅｇｏに基づいて調整するため回路である。電流量調整回路３３０については、上述の実施例１の電流量調整回路１３０と同様な構成であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１０８】
以上説明したように、本実施例のＬＤ制御装置３００によれば、所定レーザダイオードの温度を検出することによって常時レーザダイオード１７の温度補償が行え、簡単な回路構成により精度のよいバイアス電流制御が行える。さらに、レーザダイオード１７を発光させる際には、電流バイパス回路３１８が印刷データ信号に基づいて高速でスイッチングすることにより、レーザダイオード１７に必要な電流を供給できるので、レーザダイオード１７の発光もしくは消光の高速応答性を実現することが可能である。
【０１０９】
なお、上述のごとく説明した本実施例のような構成のほかに種々の設計変更が可能である。
【０１１０】
例えば、本実施例では、ゲートアレイ３２８に格納されている前記ルックアップテーブルを用いてバイパス電流の大きさを決定する構成であるが、ＭＰＵ３０２内にルックアップテーブルを設けて、ＭＰＵ３０２によりバイパス電流の大きさを決定する構成であっても良い。
【０１１１】
また、本実施例では、バイパス電流の大きさの決定にゲートアレイ３２８のようなＡＳＩＣを用いているが、特にＡＳＩＣなどのＩＣチップを用いる必要はなく、トランジスタなどの安価な回路素子を用いる構成でもよい。例えば、ゲートアレイ３２８の代わりにオペアンプを用いて、当該オペアンプの入力端子の一端に前記電流検出回路２２２の出力を入力し、他端に基準電圧を入力するような構成にしてもよい。
【０１１２】
また、本実施例では、レーザダイオード１７が配設されているヒートシンクにサーミスタを取り付けて駆動温度を測定しているが、特にこの温度検出手段の配設位置はこの位置に限られるものでなく、設計上の都合で任意に変更可能である。この場合、前記ルックアップテーブルのデータを、当該温度検出手段を配設した位置に基づくデータに変更する必要がある。
【０１１３】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、請求項に記載の技術範囲内で適宜変更可能である。
【０１１４】
特に、回路構成などは上記実施例の他にも様々な構成が考えられる。
【０１１５】
また、上記実施例では前記レーザダイオード制御装置をレーザプリンタに用いた例を示したが、レーザプリンタ以外にも光通信などに用いられるレーザダイオードを制御する装置として適用可能なことはいうまでもない。このように本発明のレーザダイオード装置を光通信に用いた場合、通信速度を増加させることができるという効果を奏する。
【０１１６】
また、本発明のレーザダイオード制御装置が制御する素子は、レーザダイオード素子に限られず、レーザダイオード素子と類似した特性を有する発光素子に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】レーザプリンタの概略構成を示す要部側断面図である。
【図２】スキャナユニットの概略構成を示す概略構成図である。
【図３】実施例１に係るレーザダイオードの駆動制御を実行するレーザダイオード制御装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図４】電流バイパス回路及びバイパス電流制御装置の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図５】印刷データ信号入力時のタイミング信号と、パルス幅計測回路の出力電圧の関係を示す図である。
【図６】印刷データ信号入力時のレーザダイオードの光出力と、パルス幅計測回路の出力電圧の関係を示す図である。
【図７】第１実施例におけるレーザダイオード制御装置の各構成要素の出力を時間軸に沿って示した説明図である。
【図８】実施例２に係るレーザダイオードの駆動制御を実行するＬＤ制御装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図９】実施例３に係るレーザダイオードの駆動制御を実行するＬＤ制御装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図１０】従来技術において、駆動電流供給時のＬＤの光出力の変化を示す図である。
【図１１】従来技術において、レーザダイオードの動作温度及び駆動電流Ｉｄと光出力の関係を示している。
【図１２】従来のレーザダイオード駆動装置に、通常周波数の画像信号と、高周波数の画像信号を入力した場合におけるＬＤの光出力を示す図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１    レーザプリンタ
５    画像形成部
１４    スキャナユニット
１７    レーザダイオード
２６    フォトダイオード
１００、２００、３００    レーザダイオード制御装置
１０２    ＭＰＵ
１０６    タイミング信号生成部
１０８、２０８、３０８    電流供給源
１１０、２１０、３１０    供給電流制御装置
１１８、２１８、３１８    電流バイパス回路
１２０、２２０、３２０    バイパス電流制御装置
１２２    ビーム検出部
１２６    パルス幅計測回路
１２８、２２８、３２８    ゲートアレイ
１３０、２３０、３３０    電流量調整回路
２２２    電流検出回路
３２２    サーミスタ回路
【図１】
2005086055.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005086055.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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