(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードを駆動する駆動電流であって、入力された変調信号に応じた駆動電流を流出する第１の駆動電流出力回路と、レーザダイオードを駆動する駆動電流であって、入力された変調信号に応じた駆動電流を流入する第２の駆動電流出力回路との双方を備えたレーザダイオード駆動回路において、
入力された制御信号に応じて、背反的に、前記第１の駆動電流出力回路もしくは前記第２の駆動電流出力回路の動作を禁止する動作禁止回路を備え、
前記第１の駆動電流出力回路が、駆動電流を生成する第１の定電流源と、該第１の定電流源から流出した駆動電流をレーザダイオードに供給する電流供給経路を変調信号に応じて接断する第１のスイッチと、該第１の定電流源から流出した駆動電流がレーザダイオードをバイパスして流れるバイパス経路を、変調信号に応じて、前記第１のスイッチと比べ背反的に接断する第２のスイッチとを有するとともに、
前記第２の駆動電流出力回路が、駆動電流を生成する第２の定電流源と、レーザダイオードを経由した駆動電流を該第２の定電流源に流入させる電流供給経路を変調信号に応じて接断する第３のスイッチと、レーザダイオードをバイパスした駆動電流を該第２の定電流源に流入させるバイパス経路を、変調信号に応じて、前記第３のスイッチと比べ背反的に接断する第４のスイッチとを有し、さらに、
レーザダイオードの発光光量がモニタされてなるモニタ信号を入力し第１の駆動電流制御信号および第２の駆動電流制御信号のうちのいずれか一方の駆動電流制御信号を生成して前記第１の駆動電流出力回路および前記第２の駆動電流出力回路のうちの該一方の駆動電流制御信号により制御される一方の駆動電流出力回路に入力する自動光量調整回路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】
前記動作禁止回路が、入力された制御信号に応じて、入力された変調信号に拘らず、前記第１のスイッチを開放するとともに前記第２のスイッチを閉成し、あるいは、前記第３のスイッチを開放するとともに前記第４のスイッチを閉成するもの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】
前記動作禁止回路が、入力された制御信号に応じて、入力された変調信号に拘らず、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチ双方を開放し、あるいは、前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチ双方を開放するもの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４】
画像を記録する過程に、画像情報で変調されたレーザビームにより所定の被走査体上を走査する過程を含む画像記録装置において、
レーザビームを出射するレーザダイオード、
前記レーザダイオードに電流を供給するレーザダイオード駆動回路、および前記レーザダイオードから出射したレーザビームにより、所定の被走査体上を走査する走査光学系を備え、
前記レーザダイオード駆動回路が、
レーザダイオードを駆動する駆動電流であって、入力された変調信号に応じた駆動電流を流出する第１の駆動電流出力回路と、
レーザダイオードを駆動する駆動電流であって、入力された変調信号に応じた駆動電流を流入する第２の駆動電流出力回路と、
入力された制御信号に応じて、背反的に、前記第１の駆動電流出力回路もしくは前記第２の駆動電流出力回路の動作を禁止する動作禁止回路とを備え、
前記第１の駆動電流出力回路が、駆動電流を生成する第１の定電流源と、該第１の定電流源から流出した駆動電流をレーザダイオードに供給する電流供給経路を変調信号に応じて接断する第１のスイッチと、該第１の定電流源から流出した駆動電流がレーザダイオードをバイパスして流れるバイパス経路を、変調信号に応じて、前記第１のスイッチと比べ背反的に接断する第２のスイッチとを有するとともに、
前記第２の駆動電流出力回路が、駆動電流を生成する第２の定電流源と、レーザダイオードを経由した駆動電流を該第２の定電流源に流入させる電流供給経路を変調信号に応じて接断する第３のスイッチと、レーザダイオードをバイパスした駆動電流を該第２の定電流源に流入させるバイパス経路を、変調信号に応じて、前記第３のスイッチと比べ背反的に接断する第４のスイッチとを有し、さらに、
レーザダイオードの発光光量がモニタされてなるモニタ信号を入力し第１の駆動電流制御信号および第２の駆動電流制御信号のうちのいずれか一方の駆動電流制御信号を生成して前記第１の駆動電流出力回路および前記第２の駆動電流出力回路のうちの該一方の駆動電流制御信号により制御される一方の駆動電流出力回路に入力する自動光量調整回路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、レーザダイオードに駆動電流を供給するレーザダイオード駆動回路、および画像を記録する過程に、画像情報で変調されたレーザビームにより所定の被走査体上を走査する過程を含む画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＮＰＮトランジスタを用いて高速に駆動できるというメリットを有するシンク・モードのレーザダイオードと、製造コストが安価で済むというメリットを有するソース・モードのレーザダイオードとの双方のレーザダイオードが知られており、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も、各モードに対応したレーザダイオード駆動回路が知られている。レーザダイオード駆動回路には、そのレーザダイオード駆動回路に適合した、シンク・モードのレーザダイオードもしくはソース・モードのレーザダイオードが接続され、接続されたレーザダイオードの発光光量をモニタし、そのレーザダイオードが適切な光量で発光するように制御を行なうとともに強度変調用信号を入力して、レーザダイオードに電流源を接続し、もしくはレーザダイオードから電流源を切り離すことで、レーザダイオードが駆動される。
【０００３】
レーザダイオードには、上記のようにシンク・モードのレーザダイオードとソースモードのレーザダイオードが存在し、異なる特質を有することから、それら双方のモードのいずれのレーザダイオードをも駆動できるレーザダイオード駆動回路を構成し、その共通のレーザダイオード駆動回路を用い、その時の目的に応じて使い分けることが考えられる。
【０００４】
図８は、双方のモードのレーザダイオードのいずれをも駆動できるように構成されたレーザダイオード駆動回路を示すブロック図である。
図８に示すレーザダイオード駆動回路には、入力端子８５＿１，８５＿２，８５＿３，８５＿４，８５＿５と、信号入力回路８１と、スイッチ信号生成回路８２と、シンク・モードのレーザダイオードが接続される電流流入用端子８６と、ソース・モードのレーザダイオードが接続される電流流出用端子８７と、駆動電流出力回路８３と、フォトダイオード９２と抵抗器９３の接続点が接続されるモニタ端子８８と、自動光量調整回路８４とが備えられている。図８には、シンク・モードのレーザダイオード９１が接続された状態が示されており、詳細には、レーザダイオード９１のカソードが電流流入用端子８６に接続され、アノードが電源Ｖｃｃに接続されている。また、電流流出用端子８７は電源Ｖｃｃに接続されている。
【０００５】
信号入力回路８１は、入力端子８５＿１，８５＿２，８５＿３，８５＿４，８５＿５を経由して４ビットの強度変調用信号およびＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を入力し、入力された４ビットの強度変調用信号とＰＷＭ信号との間で論理積を取り、これにより論理積信号を生成してスイッチ信号生成回路８２に向けて出力する。
【０００６】
スイッチ信号生成回路８２は、信号入力回路８１から出力された論理積信号に応じて、レーザダイオード９１の駆動電流を強度変調するための差動スイッチ信号を生成し、駆動電流出力回路８３に出力する。
駆動電流出力回路８３は、差動スイッチ信号により電流源の開閉を行ない、レーザダイオード９１を駆動するための駆動電流（流入電流）を生成する。
【０００７】
自動光量調整回路８４は、レーザダイオード９１の発光光量がモニタされてなる、フォトダイオード９２からのモニタ信号を、モニタ端子８８を経由して入力し、レーザダイオード９１に流入する駆動電流を制御するための駆動電流制御信号Ｃを生成して駆動電流出力回路８３に出力する。
ここで、図８に示すレーザダイオード駆動回路に４ビットの強度変調用信号およびＰＷＭ信号が入力される。すると、信号入力回路８１により、入力された４ビットの強度変調用信号とＰＷＭ信号との間で論理積が取られて論理積信号が生成され、スイッチ信号生成回路８２によりこの論理積信号に応じた差動スイッチ信号が生成され、この差動スイッチ信号により駆動電流出力回路８３の電流源の開閉が行われ、レーザダイオード９１に駆動電流が供給される。すると、レーザダイオード９１が発光し、そのレーザダイオード９１から発光された光がフォトダイオード９２で受光され、そのフォトダイオード９２から光電流が出力される。この光電流は、抵抗器９３により電流−電圧変換されモニタ信号として自動光量調整回路８４に入力される。自動光量調整回路８４では、レーザダイオード９１から所望の発光量が得られるように駆動電流制御信号Ｃを調整して駆動電流出力回路８３に出力する。このようにしてレーザダイオード９１から所望の発光量のレーザ光が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このレーザダイオード駆動回路に備えられたスイッチ信号生成回路８２および駆動電流出力回路８３には、シンク・モードのレーザダイオードおよびソース・モードのレーザダイオードの双方のレーザダイオードに対応するためのスイッチ回路および電流源が備えられることになる。ここで、双方のモードのレーザダイオード駆動回路を単純に寄せ集めた回路構成の場合、そのレーザダイオード駆動回路に接続された一方のモードのレーザダイオードを駆動すると、スイッチ信号生成回路８２の、他方のモードのレーザダイオードに対応するスイッチ回路も動作しスイッチング電流が発生するとともに、駆動電流電流出力回路８３の、他方のモードのレーザダイオードに対応する電流源も動作し、やはりスイッチング電流が発生するため、消費電力が大幅に増大するという問題が発生する。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、消費電力の増大が抑えられたレーザダイオード駆動回路、およびそのレーザダイオード駆動回路を備えた画像記録装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のレーザダイオード駆動回路は、レーザダイオードを駆動する駆動電流であって、入力された変調信号に応じた駆動電流を流出する第１の駆動電流出力回路と、レーザダイオードを駆動する駆動電流であって、入力された変調信号に応じた駆動電流を流入する第２の駆動電流出力回路との双方を備えたレーザダイオード駆動回路において、
入力された制御信号に応じて、背反的に、上記第１の駆動電流出力回路もしくは上記第２の駆動電流出力回路の動作を禁止する動作禁止回路を備え、
上記第１の駆動電流出力回路が、駆動電流を生成する第１の定電流源と、その第１の定電流源から流出した駆動電流をレーザダイオードに供給する電流供給経路を変調信号に応じて接断する第１のスイッチと、その第１の定電流源から流出した駆動電流がレーザダイオードをバイパスして流れるバイパス経路を、変調信号に応じて、上記第１のスイッチと比べ背反的に接断する第２のスイッチとを有するとともに、
上記第２の駆動電流出力回路が、駆動電流を生成する第２の定電流源と、レーザダイオードを経由した駆動電流をその第２の定電流源に流入させる電流供給経路を変調信号に応じて接断する第３のスイッチと、レーザダイオードをバイパスした駆動電流をその第２の定電流源に流入させるバイパス経路を、変調信号に応じて、上記第３のスイッチと比べ背反的に接断する第４のスイッチとを有し、さらに、
レーザダイオードの発光光量がモニタされてなるモニタ信号を入力し第１の駆動電流制御信号および第２の駆動電流制御信号のうちのいずれか一方の駆動電流制御信号を生成して上記第１の駆動電流出力回路および上記第２の駆動電流出力回路のうちの一方の駆動電流制御信号により制御される一方の駆動電流出力回路に入力する自動光量調整回路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明のレーザダイオード駆動回路は、動作禁止回路により、シンク・モードのレーザダイオードを駆動するにあたっては、ソース・モードのレーザダイオードを駆動するための駆動電流出力回路の動作が禁止され、一方、ソース・モードのレーザダイオードを駆動するにあたっては、シンク・モードのレーザダイオードを駆動するための駆動電流出力回路の動作が禁止される。従って、消費電力の増大を抑えることができる。
【００１２】
ここで、上記動作禁止回路が、入力された制御信号に応じて、入力された変調信号に拘らず、上記第１のスイッチを開放するとともに上記第２のスイッチを閉成し、あるいは、上記第３のスイッチを開放するとともに上記第４のスイッチを閉成するものであることが好ましい。
【００１３】
このような回路構成にすると、消費電力の増大を抑えることができるとともに、シンクモードのレーザダイオードおよびソースモードのレーザダイオードのうちの現在駆動しているレーザダイオードの駆動用の電流源では一定の電流を流し続ければよく生成電流自体をオン、オフする必要はないため、駆動電流の電流値を、変調信号により精度良く高速に制御することができる。
【００１４】
さらに、上記動作禁止回路が、入力された制御信号に応じて、入力された変調信号に拘らず、上記第１のスイッチおよび上記第２のスイッチ双方を開放し、あるいは、上記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチ双方を開放するものであることも好ましい形態である。
【００１５】
このような構成の場合、シンク・モードのレーザダイオードを駆動するにあたり、ソース・モードのレーザダイオードを駆動するための駆動電流出力回路のスイッチが開放されるため、その駆動電流出力回路からの流出電流を確実に防止することができる。また、ソース・モードのレーザダイオードを駆動するにあたり、シンク・モードのレーザダイオードを駆動するための駆動電流出力回路のスイッチが開放されるため、その駆動電流出力回路への流入電流を確実に防止することができる。従って、消費電力の増大を抑えることができる。また、上記と同様高速制御が可能である。
【００１６】
また、上記目的を達成する本発明の画像記録装置は、画像を記録する過程に、画像情報で変調されたレーザビームにより所定の被走査体上を走査する過程を含む画像記録装置において、
（１）レーザビームを出射するレーザダイオード
（２）上記レーザダイオードに電流を供給するレーザダイオード駆動回路
（３）上記レーザダイオードから出射したレーザビームにより、所定の被走査体上を走査する走査光学系を備え、上記（２）レーザダイオード駆動回路が、
（２ー１）レーザダイオードを駆動する駆動電流であって、入力された変調信号に応じた駆動電流を流出する第１の駆動電流出力回路
（２ー２）レーザダイオードを駆動する駆動電流であって、入力された変調信号に応じた駆動電流を流入する第２の駆動電流出力回路
（２ー３）入力された制御信号に応じて、背反的に、上記第１の駆動電流出力回路もしくは上記第２の駆動電流出力回路の動作を禁止する動作禁止回路を備え、
上記第１の駆動電流出力回路が、駆動電流を生成する第１の定電流源と、その第１の定電流源から流出した駆動電流をレーザダイオードに供給する電流供給経路を変調信号に応じて接断する第１のスイッチと、その第１の定電流源から流出した駆動電流がレーザダイオードをバイパスして流れるバイパス経路を、変調信号に応じて、上記第１のスイッチと比べ背反的に接断する第２のスイッチとを有するとともに、
上記第２の駆動電流出力回路が、駆動電流を生成する第２の定電流源と、レーザダイオードを経由した駆動電流をその第２の定電流源に流入させる電流供給経路を変調信号に応じて接断する第３のスイッチと、レーザダイオードをバイパスした駆動電流をその第２の定電流源に流入させるバイパス経路を、変調信号に応じて、上記第３のスイッチと比べ背反的に接断する第４のスイッチとを有し、さらに、
レーザダイオードの発光光量がモニタされてなるモニタ信号を入力し第１の駆動電流制御信号および第２の駆動電流制御信号のうちのいずれか一方の駆動電流制御信号を生成して上記第１の駆動電流出力回路および上記第２の駆動電流出力回路のうちの一方の駆動電流制御信号により制御される一方の駆動電流出力回路に入力する自動光量調整回路を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の画像記録装置は、上述のようなレーザダイオード駆動回路を備えているため、装置全体として消費電力の増大を抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明のレーザダイオード駆動回路の第１実施形態を示す構成図である。
図１に示すレーザダイオード駆動回路１０は、ソースモードのレーザダイオード２１およびシンクモードのレーザダイオード２２のいずれのモードのレーザダイオードにも対応することができ、そのレーザダイオード駆動回路１０に、いずれか一方のレーザダイオードを接続することにより、そのモードのレーザダイオードを駆動することができる。
【００１９】
図１に示すレーザダイオード駆動回路１０には、４ビットの強度変調用信号およびＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が入力される入力端子１１＿１，１１＿２，１１＿３、１１＿４，１１＿５を有する信号入力回路１２が備えられている。この信号入力回路１２は、入力端子１１＿１，１１＿２，１１＿３、１１＿４，１１＿５を経由して入力された強度変調信号とＰＷＭ信号との論理積に基づいて、ソースモードのレーザダイオード２１を駆動するための論理信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４およびシンクモードのレーザダイオード２２を駆動するための論理信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を生成する。
【００２０】
また、レーザダイオード駆動回路１０には、ソースモードのレーザダイオード２１に駆動電流を流出するソース側駆動電流出力回路１３（本発明にいう第１の駆動電流出力回路）、およびシンクモードのレーザダイオード２２に駆動電流を流入するシンク側駆動電流出力回路１４（本発明にいう第２の駆動電流出力回路）が備えられている。ソース側駆動電流出力回路１３には、レーザダイオード２１のアノードが接続される電流流出用端子１３ａ，グラウンドに接続される電流流出用端子１３ｂが備えられている。またシンク側駆動電流出力回路１４には、レーザダイオード２２のカソードが接続される電流流入用端子１４ａ，電源Ｖｃｃに接続される電流流入用端子１４ｂが備えられている。
【００２１】
さらに、このレーザダイオード駆動回路１０には、制御端子１５を経由して、ソース側駆動電流出力回路１３もしくはシンク側駆動電流出力回路１４の動作を禁止するための制御信号が入力されるインバータ１６と、そのインバータ１６からの信号を反転して出力するインバータ１７が備えられている。またレーザダイオード駆動回路１０には、ソース側駆動電流出力回路１３の駆動電流をスイッチングするための差動スイッチ信号Ｔ１，Ｔ１’、Ｔ２，Ｔ２’、Ｔ３，Ｔ３’、Ｔ４，Ｔ４’を生成する差動スイッチ信号生成回路１８＿１，１８＿２，１８＿３，１８＿４と、シンク側駆動電流出力回路１４の駆動電流をスイッチングするための差動スイッチ信号ｔ１，ｔ１’、ｔ２，ｔ２’、ｔ３，ｔ３’、ｔ４，ｔ４’を生成する差動スイッチ信号生成回路１９＿１，１９＿２，１９＿３，１９＿４が備えられている。差動スイッチ信号生成回路１８＿１，１８＿２，１８＿３，１８＿４は、それぞれ、２つのスイッチ１８ａ，１８ｂ、１つのバッファ１８ｃ、７つのインバータ１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ，１８ｇ，１８ｈ，１８ｉ，１８ｊから構成されている。また、差動スイッチ信号生成回路１９＿１，１９＿２，１９＿３，１９＿４は、それぞれ、２つのスイッチ１９ａ，１９ｂ、１つのバッファ１９ｃ、７つのインバータ１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ，１９ｇ，１９ｈ，１９ｉ，１９ｊから構成されている。本発明にいう動作禁止回路は、インバータ１６，１７およびスイッチ１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂに対応し、詳細についでは後述するが、制御端子１５に入力された制御信号に応じて、背反的に、ソース側駆動電流出力回路１３もしくはシンク側駆動電流出力回路１４の動作を禁止するものである。
【００２２】
またレーザダイオード駆動回路１０には、自動光量調整回路２０が備えられている。この自動光量調整回路２０は、フォトダイオード２４からの、例えばレーザダイオード２１の発光光量がモニタされてなるモニタ信号を、モニタ端子２３を経由して入力し、そのモニタ信号に応じて駆動電流制御信号Ｃ１を生成し、ソース側駆動電流出力回路１３に向けて出力することにより、ソース側駆動電流出力回路１３に負帰還をかけてレーザダイオード２１の光出力を所望の発光パワーに調整する。レーザダイオード２２についても同様にして、自動光量調整回路２０により駆動電流制御信号Ｃ２を生成し、シンク側駆動電流出力回路１４に向けて出力することにより、シンク側駆動電流出力回路１４に負帰還をかけてレーザダイオード２２の光出力を所望の発光パワーに調整する。尚、このレーザダイオード駆動回路１０は、半導体集積回路で構成されている。
【００２３】
図２は、図１に示す信号入力回路のうちの、ソースモードのレーザダイオード側の機能ブロック図である。
図２に示す信号入力回路１２のバッファ回路１２ａには、ＴＴＬレベルまたはＣＭＯＳレベルの強度変調信号ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４とＰＷＭ信号が入力される。バッファ回路１２ａから出力された信号は、ナンドゲート１２ｂにより論理積が取られ、インバータ１２ｃを経由して論理信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４として出力される。出力された論理信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、差動スイッチ信号生成回路１８＿１，１８＿２，１８＿３，１８＿４に入力される。尚、信号入力回路１２のうちの、図示しないシンクモードのレーザダイオード側の機能ブロックも同様の構成であり、そのブロックから論理信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が出力され、差動スイッチ信号生成回路１９＿１，１９＿２，１９＿３，１９＿４に入力される。
【００２４】
図３は、ソース側駆動電流出力回路のブロック図である。
ソース駆動電流出力回路１３は、自動光量調整回路２０からの駆動電流制御信号Ｃ１に応じた駆動電流を生成する第１の定電流源１３ｃと、その第１の定電流源１３ｃから流出した駆動電流を電流流出用端子１３ａを経由してレーザダイオード２１に供給する電流供給経路を差動信号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に応じて接断する第１のスイッチ１３ｄと、その第１の定電流源１３ｃから流出した駆動電流が電流流出用端子１３ｂを経由してレーザダイオード２１をバイパスして流れるバイパス経路を、差動信号Ｔ１’，Ｔ２’，Ｔ３’，Ｔ４’に応じて、第１のスイッチ１３ｄと比べ背反的に接断する第２のスイッチ１３ｅとから構成されている。ここで、定電流源１３ｃに自動光量調整回路２０からの駆動電流制御信号Ｃ１が入力され、またスイッチ１３ｄ，１３ｅに差動信号Ｔ１，Ｔ１’、Ｔ２，Ｔ２’、Ｔ３，Ｔ３’、Ｔ４，Ｔ４’が入力される。すると、入力された駆動電流制御信号Ｃ１に応じて定電流源１３ｃから駆動電流が流出し、その駆動電流が各スイッチ１３ｄ，１３ｅに入力され、それらスイッチ１３ｄ，１３ｅが差動信号Ｔ１，Ｔ１’、Ｔ２，Ｔ２’、Ｔ３，Ｔ３’、Ｔ４，Ｔ４’に応じてオン，オフし、これにより駆動電流が制御され電流流出用端子１３ａ．１３ｂから出力される。例えば、図１に示す入力端子１１＿１，１１＿２，１１＿３、１１＿４に強度変調用データとしてすべて‘Ｈ’レベルが入力された場合、一方のスイッチ１３ｄがすべて閉成状態となり、他方のスイッチ１３ｅがすべて開放状態となって電流流出用端子１３ａからレーザダイオード２１に最大電流が流出し、そのレーザダイオード２１が最大パワーで発光する。一方、入力端子１１＿１，１１＿２，１１＿３、１１＿４に強度変調用データとしてすべて‘Ｌ’レベルが入力された場合、一方のスイッチ１３ｄがすべて開放状態となり、他方のスイッチ１３ｅがすべて閉成状態となって電流流出用端子１３ｂからグラウンドに向けて最大電流が流れる。
【００２５】
また、図３に示すソース側駆動電流出力回路１３では、４ビットの強度変調データに対して、４つの定電流源１３ｃがそれぞれ重み付けされており、図の左から順に８：４：２：１の大きさの駆動電流が流れる構造になっている。このため、実際には図の左側に示す、定電流源１３ｃ，スイッチ１３ｄ，スイッチ１３ｅからなる、駆動電流の重みが８である単位回路は、図の右側に示す、定電流源１３ｃ，スイッチ１３ｄ，スイッチ１３ｅからなる、駆動電流の重みが１である単位回路が８つ並列接続されている。同様にして、図の左から２番目の、駆動電流の重みが４である単位回路は、駆動電流の重みが１である単位回路が４つ並列接続されており、図の左から３番目の、駆動電流の重みが２である単位回路は、駆動電流の重みが１である単位回路が２つ並列接続されている。従って、駆動電流の重みが８である単位回路を構成するスイッチ１３ｄ，１３ｅとしてのトランジスタを駆動する差動スイッチ信号生成回路１８＿１（図１参照）は、駆動電流の重みが１である単位回路を構成するスイッチ１３ｄ，１３ｅとしてのトランジスタを駆動する差動スイッチ信号生成回路１８＿４と比較して、８倍のゲート容量を駆動しなければならないので、差動スイッチ信号生成回路１８＿１を構成する最終段の各インバータのファンアウトは、差動スイッチ信号生成回路１８＿４を構成する最終段のインバータ１８ｇ．１８ｆのファンアウトの８倍となる。一般には、最小単位となる差動スイッチ信号生成回路１８＿４をその駆動電流の重みに応じて複数並列接続すればよく、重み８の差動スイッチ信号生成回路１８＿１では最小単位の差動スイッチ信号生成回路１８＿４を８回路並列接続し、重み４の差動スイッチ信号生成回路１８＿２では差動スイッチ信号生成回路１８＿４を４回路並列接続し、重み２の差動スイッチ信号生成回路１８＿３では差動スイッチ信号生成回路１８＿４を２回路並列接続することで、スイッチ１３ｄ，１３ｅとしてのトランジスタのゲート容量に対する駆動能力が同一になるように設計する。尚、本実施形態では、強度変動信号が４ビットであり、このためソース側駆動電流出力回路１３に備えられた単位回路が最大で１５個動作する。
【００２６】
図４は、シンク側駆動電流出力回路のブロック図である。
シンク側駆動電流出力回路１４は、自動光量調整回路２０からの駆動電流制御信号Ｃ２に応じた駆動電流を生成する第２の定電流源１４ｃと、レーザダイオード２２，電流流入用端子１４ａを経由した駆動電流を第２の定電流源１４ｃに流入させる電流供給経路を差動スイッチ信号ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４に応じて接断する第３のスイッチ１４ｄと、レーザダイオード２２をバイパスし電流流入用端子１４ｂを経由した駆動電流を第２の定電流源１４ｃに流入させるバイパス経路を、差動スイッチ信号ｔ１’，ｔ２’，ｔ３’，ｔ４’に応じて、第３のスイッチ１４ｄと比べ背反的に接断する第４のスイッチ１４ｅとから構成されている。ここで、定電流源１４ｃに自動光量調整回路２０からの駆動電流制御信号Ｃ２が入力され、またスイッチ１４ｄ，１４ｅに差動信号ｔ１，ｔ１’、ｔ２，ｔ２’、ｔ３，ｔ３’、ｔ４，ｔ４’が入力される。すると、各スイッチ１４ｄ，１４ｅのペアが差動スイッチ信号ｔ１，ｔ１’、ｔ２，ｔ２’、ｔ３，ｔ３’、ｔ４，ｔ４’に応じてオン，オフし、これにより定まる電流が定電流源１４ｃに流入する。定電流源１４ｃには駆動電流制御信号Ｃ２が入力されているため、駆動電流はその駆動電流制御信号Ｃ２により制御される。尚、重み付け等については、図３に示すソース・モード側駆動電流出力回路と同様であるため説明は省略する。
【００２７】
次に、図１に示すレーザダイオード駆動回路の動作について説明する。
先ず、シンク・モードのレーザダイオード２２を駆動する場合について説明する。シンク・モードのレーザダイオード２２を駆動するには、制御端子１５に’Ｈ’レベルの制御信号が入力される。すると、スイッチ１８ａが開放し、スイッチ１８ｂが閉成し、バッファ１８ｃの入力は‘Ｈ’レベルに固定される。このため、４個のインバータ１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ，１８ｇを経由して出力される差動スイッチ信号Ｔ１は‘Ｈレベル’となり、３個のインバータ１８ｈ，１８ｉ，１８ｊを経由して出力される差動スイッチ信号Ｔ１’は‘Ｌ’レベルとなる。差動スイッチ信号Ｔ２，Ｔ２’、Ｔ３，Ｔ３’、Ｔ４，Ｔ４’についても同様にして、それぞれ、’Ｈレベル’，‘Ｌ’レベルになる。また、スイッチ１９ａが閉成し、スイッチ１９ｂが開放し、バッファ１９ｃには、入力端子１１＿１から入力され信号入力回路１２で変換された論理信号Ｂ１がバッファ１９ｃに入力され、さらに４個のインバータ１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ，１９ｇを経由してその論理信号Ｂ１の論理と同じ論理の差動スイッチ信号ｔ１が出力される。また、３個のインバータ１９ｈ，１９ｉ，１９ｊを経由してその論理信号Ｂ１の論理が反転した論理の差動スイッチ信号ｔ１’が出力される。差動スイッチ信号ｔ２，ｔ２’、ｔ３，ｔ３’、ｔ４，ｔ４’についても差動スイッチ信号ｔ１，ｔ１’と同様である。従って、ソース側駆動電流回路１３には、’Ｈ’レベルに固定された差動スイッチ信号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４、および’Ｌ’レベルに固定された差動スイッチ信号Ｔ１’，Ｔ２，Ｔ３’，Ｔ４’が入力される。ここで、電流流出用端子１３ｂからの、’Ｌ’レベルに固定された差動スイッチ信号Ｔ１’，Ｔ２’，Ｔ３’，Ｔ４’による最大電流の流出を防止するために、電流流出用端子１３ｂを開放にするか、もしくは電源Ｖｃｃに接続する。また、シンク側駆動電流出力回路１４には、入力端子１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４，１１＿５から入力される強度変調信号，ＰＷＭ信号に応じた差動スイッチ信号ｔ１，ｔ１’、ｔ２，ｔ２’、ｔ３，ｔ３’、ｔ４，ｔ４’が入力され、１６段階の駆動電流がレーザダイオード２２に供給される。
【００２８】
次に、ソース・モードのレーザダイオード２１を駆動する場合について説明する。ソース・モードのレーザダイオード２１を駆動するには、制御端子１５に’Ｌ’レベルの制御信号が入力される、すると、スイッチ１９ａが開放し、スイッチ１９ｂが閉成し、バッファ１９ｃの入力は‘Ｌ’レベルに固定される。このため、４個のインバータ１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ，１９ｇを経由して出力される差動スイッチ信号ｔ１は‘Ｌ’レベルとなり、３個のインバータ１９ｈ，１９ｉ，１９ｊを経由して出力される差動スイッチ信号ｔ１’は‘Ｈ’レベルとなる。差動スイッチ信号ｔ２，ｔ２’、ｔ３，ｔ３’、ｔ４，ｔ４’についても差動スイッチ信号ｔ１，ｔ１’と同様である。また、スイッチ１８ａが閉成し、スイッチ１９ｂが開放し、バッファ１８ｃには、入力端子１１＿１から入力され信号入力回路１２で変換された論理信号Ａ１が入力され，４個のインバータ１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ，１８ｇを経由してその論理信号Ａ１の論理と同じ論理の差動スイッチ信号Ｔ１が出力される。また、３個のインバータ１８ｈ，１８ｉ，１８ｊを経由してその論理信号Ａ１の論理が反転した論理の差動スイッチ信号Ｔ１’が出力される。差動スイッチ信号Ｔ２，Ｔ２’、Ｔ３，Ｔ３’、Ｔ４，Ｔ４’についても差動スイッチ信号Ｔ１，Ｔ１’と同様である。従って、シンク側駆動電流回路１４には、’Ｌ’レベルに固定された差動スイッチ信号ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４と、’Ｈ’レベルに固定された差動スイッチ信号ｔ１’，ｔ２’，ｔ３’，ｔ４’が入力される。ここで、電流流入用端子１４ｂへの、’Ｈ’レベルに固定された差動スイッチ信号ｔ１’，ｔ２’，ｔ３’，ｔ４’による最大電流の流入を防止するために、電流流入用端子１４ｂを開放にするか、もしくはグラウンドに接続する。また、ソース側駆動電流出力回路１３には、入力端子１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４，１１＿５から入力される強度変調信号，ＰＷＭ信号に応じた差動スイッチ信号Ｔ１，Ｔ１’、Ｔ２，Ｔ２’、Ｔ３，Ｔ３’、Ｔ４，Ｔ４’が入力され、１６段階の駆動電流がレーザダイオード２１に供給される。
【００２９】
次に、差動スイッチ信号生成回路の電力を簡単な例を用いて算出する。単位面積辺りの容積がＣｏ＝２ー3ｐＦ／μｍ2 、ゲート幅が６μｍ、およびゲート長が１μｍで電流１００μＡを流すことができるトランジスタを想定し、レーザダイオードに供給できる最大駆動電流を１００ｍＡ，入力信号としてクロック周波数Ｆｃ＝１００ＭＨｚで動作するレーザダイオード駆動回路を想定した場合、レーザダイオード駆動電流を１００ｍＡ流すことができる定電流源トランジスタのサイズは、ゲート幅Ｗ＝６００μｍ、ゲート長Ｌ＝１μｍとなる。この時、差動スイッチ信号が入力されるトランジスタ（以下、差動スイッチトランジスタと記述する）のサイズを定電流源トランジスタのサイズと同一にすると、差動スイッチトランジスタのゲート容量の総和Ｃｇは、Ｃｇ＝Ｗ×Ｌ×Ｃｏ＝６０００×１×２ー3＝１２ｐＦとなる。この差動スイッチトランジスタのゲート容量を充放電するために必要な平均電力Ｐｒ１は、電源電圧（５Ｖ）の変化が周期１／Ｆｃの間隔でそのトランジスタのゲートに起きるので、
0003899573.tif 000002
と求められる。また、時間遅延のずれを補正するために、差動スイッチトランジスタを駆動するＣＭＯＳインバータを６段設け、後段のインバータに半分のサイズのインバータを用いて駆動すると、必要な平均電力Ｐｒ２はおよそ１５ｍＷである。従って、平均電力Ｐｒ１＋Ｐｒ２は３０ｍＷとなるが、差動スイッチング動作するための回路として２つの差動スイッチトランジスタが必要であり、差動スイッチトランジスタのゲート容量の充放電に必要な平均電力は６０ｍＷになる。この平均電力６０ｍＷに加えて、差動スイッチトランジスタを駆動するＣＯＭＳインバータを構成するＰＭＯＳトランジスタおよびＮＭＯＳトランジスタ双方が瞬間的にオンすることで流れる貫通電流による電力が、差動スイッチ信号生成回路で消費される電力に加わる。このため、レーザダイオードに供給される駆動電流１００ｍＡ、入力信号としてクロック周波数Ｆｃ＝１００ＭＨｚでレーザダイオードを駆動した場合、レーザダイオードの駆動により消費される電力は５００ｍＷである。本実施形態では、いずれか一方の差動スイッチ信号生成回路の動作を禁止することにより、差動スイッチ信号生成回路だけではおよそ５０％の消費電力が削減でき、自動光量調整回路２０とソース側駆動電流出力回路１３，シンク側駆動電流出力回路１４を合わせた場合では、少なくとも１０％の電力が低減され、貫通電流も考慮すれば１０％〜２０％の電力が低減される。また、瞬時電流により電源ラインまたグラウンドラインに発生するノイズが低減されるので、駆動電流出力回路をはじめとして、高精度が要求されるアナログ回路の電源ラインおよびグラウンドラインへのノイズの回り込みを低減でき、その効用は大きい。
【００３０】
ところで、図１に示すレーザダイオード駆動回路において、シンク・モードのレーザダイオード２２を駆動する場合、ソース駆動電流出力回路１３の電流流出用端子１３ａ，１３ｂから電流が流出しないように、電流流出用端子１３ａ，１３ｂを開放もしくは適当な電源に接続するのであるが、誤って接地してしまった場合等には、ソース駆動電流出力回路１３の最大定格を越えた大きな駆動電流がレーザダイオード２１に流れ、回路素子が加熱することがあり、最悪の場合にはそのソース駆動電流出力回路１３が形成された半導体集積回路を破壊する可能性がある。一方、ソース・モードのレーザダイオード２１を駆動する場合、電流流入用端子１４ａ，１４ｂを誤って電源に接続してしまった場合等も同様にして、半導体集積回路を破壊する可能性がある。
【００３１】
図５は、本発明のレーザダイオード駆動回路の第２実施形態を示す構成図である。
この構成によれば、図１に示したレーザダイオード駆動回路の構成で生じる、電流流出用端子や電流流入用端子の接続誤りによる回路素子の加熱等の異常動作を防止することができる。
【００３２】
このレーザダイオード駆動回路５０は、図１に示すレーザダイオード駆動回路１０と比較し、各インバータ１８ｅ，１８ｆ間に各スイッチ１８ａ，１８ｂが挿入されているとともに、各インバータ１８ｈ，１８ｉ間に各スイッチ５１ａ，５１ｂが挿入されており、また各インバータ１９ｅ，１９ｆ間に各スイッチ１９ａ，１９ｂが挿入されているとともに、各インバータ１９ｈ，１９ｉ間に各スイッチ５２ａ，５２ｂが挿入されている点が異なっている。
【００３３】
先ず、シンク・モードのレーザダイオード２２を駆動する場合について説明する。シンク・モードのレーザダイオード２２を駆動するには、制御端子１５に’Ｈ’レベルの制御信号が入力される。すると、スイッチ１８ａ，５１ａが開放し、スイッチ１８ｂ，５１ｂが閉成することで、インバータ１８ｆ，１８ｉの入力は‘Ｈ’レベルに固定されるので、ソース側駆動電流出力回路１３に入力される差動スイッチ信号Ｔ１，Ｔ１’、Ｔ２，Ｔ２’、Ｔ３，Ｔ３’、Ｔ４，Ｔ４’はすべて‘Ｈ’レベルに固定される。また、スイッチ１９ａ，５２ａが閉成し、スイッチ１９ｂ，５２ｂが開放することで、インバータ１９ｇには、入力端子１１＿１から入力され信号入力回路１２で変換された論理信号Ｂ１の論理と同じ論理の差動スイッチ信号ｔ１が出力され、またインバータ１９ｊには論理信号Ｂ１の論理と反対の論理の差動スイッチ信号ｔ１’が出力される。差動スイッチ信号ｔ２，ｔ２’、ｔ３，ｔ３’、ｔ４，ｔ４’についても差動スイッチ信号ｔ１，ｔ１’と同様である。従って、ソース側駆動電流出力回路１３にはすべて‘Ｈ’レベルの差動スイッチ信号が入力され、ソース側駆動電流出力回路１３内のスイッチ（図３参照）はすべて開放されるので、電流流出用端子１３ａ，１３ｂを誤ってグラウンドに接続した場合であってもソース側駆動電流出力回路１３内に電流が流入することはない。
【００３４】
次に、ソース・モードのレーザダイオード２１を駆動する場合について説明する。ソース・モードのレーザダイオード２１を駆動するには、制御端子１５に’Ｌ’レベルの制御信号が入力される。すると、スイッチ１８ａ，５１ａが閉成し、スイッチ１８ｂ，５１ｂが開放することで、インバータ１８ｇには、入力端子１１＿１から入力され信号入力回路１２で変換された論理信号Ａ１の論理と同じ論理の差動スイッチ信号Ｔ１が出力され、またインバータ１８ｊには論理信号Ａ１の論理と反対の論理の差動スイッチ信号Ｔ１’が出力される。差動スイッチ信号Ｔ２，Ｔ２’、Ｔ３，Ｔ３’、Ｔ４，Ｔ４’についても差動スイッチ信号Ｔ１，Ｔ１’と同様である。また、スイッチ１９ａ，５２ａが開放し、スイッチ１９ｂ，５２ｂが閉成することで、インバータ１９ｆ，１９ｉの入力は‘Ｌ’レベルに固定されるので、シンク側駆動電流出力回路１４に入力される差動スイッチ信号ｔ１，ｔ１’、ｔ２，ｔ２’、ｔ３，ｔ３’、ｔ４，ｔ４’はすべて‘Ｌ’レベルに固定される。従って、シンク側駆動電流出力回路１４にはすべて‘Ｌ’レベルの差動スイッチ信号が入力され、シンク側駆動電流出力回路１４内のスイッチ（図４参照）はすべて開放されるので、電流流入用端子１４ａ，１４ｂを誤って電源に接続した場合であってもシンク側駆動電流出力回路１４から電流が流出することはない。
【００３５】
図１および図２に示すレーザダイオード駆動回路１０，５０は、いずれも半導体集積回路で形成されているため、回路占有スペースの減少、コストダウン、および回路動作の安定化が図られる。
図６は、本発明の画像記録装置の一実施形態を示すブロック図、図７は、図６に示す画像記録装置のレーザ走査系の構成図である。
図６に示す画像記録装置は、その構成が信号処理系２１０、レーザ走査系２２０、および画像出力系２３０に大別される。レーザ走査系２２０のＬＤドライバ２２１には、図１に示すレーザダイオード駆動回路１０が含まれており、またレーザダイオードとしてソースモードのレーザダイオード２１が用いられている。
【００３６】
画像を読み取って画像信号を得る例えばデジタルスキャナ等の画像生成系２０１で得られた画像信号が、信号処理系２１０を構成する画像信号処理システム２１１に入力されると、この画像信号処理システム２１１では、画像出力系２３０を構成する電子写真プロセス２３２の機構を制御する機構制御部２３１からの制御情報、例えば現像条件等の情報を受け、それに適合するように、入力された画像信号に適切な画像処理、例えば階調処理や色補正処理等が施され、その画像処理後の画像信号がレーザ変調信号生成部２１２に入力される。レーザ変調信号生成部２１２では、入力された画像信号に基づいて、レーザ走査系２２０を構成するレーザダイオード２１から出射されるレーザ光の変調強度を表わすレーザ変調信号を生成する。このレーザ変調信号の生成にあたっては、レーザ走査系２２０を構成する走査レーザ光の同期検知手段２２６からの情報を受け、レーザ走査と同期するようにレーザ変調信号が生成される。この走査レーザ光の同期検知手段２２６は、本実施形態では、図７に示すように、ミラー２２６＿１と光センサ２２６＿２とからなり、光センサ２２６＿２からは、レーザダイオード２１から出射したレーザ光が図７に示す矢印Ａ方向に一回偏向される毎に同期パルスが出力される。
【００３７】
図６に示すレーザ変調信号生成部２１２で生成されたレーザ変調信号ＳL は、レーザ走査系２２０を構成するＬＤドライバ２２１に入力される。ＬＤドライバ２２１には、機構制御部２３１からの機構制御情報ＳC も入力され、ＬＤドライバ２２１は、その機構制御に合わせて、レーザダイオード２０を駆動する。レーザダイオード２１は、ＬＤドライバ２２１の駆動により時系列的な強度変調を伴ったレーザ光を出射し、その出射レーザ光は、レンズ２２３＿１，アパーチャ２２３＿２，シリンドリカルレンズ２２３＿３からなるプレポリゴン光学系２２３を経由し、矢印Ｂ方向に回転するポリゴンミラー２２４＿１を含む光偏向器２２４により矢印Ａ方向に繰り返し偏向され、さらにｆθレンズ２２５＿１，およびシリンドリカルミラー２２５＿２からなるポストポリゴン光学系２２５を経由し、画像出力系２３０を構成する、矢印Ｃ方向に回転する感光体２３３上を矢印Ａ’方向に繰り返し走査（主走査）する。
【００３８】
この感光体２３３は、光の照射により表面の抵抗値が変化する性質を有し、画像情報を担持したレーザ光により走査されることにより、その表面に静電潜像が形成される。この感光体２３３に形成された静電潜像は所定の電子写真プロセス２３２を経て、所定の用紙上に、画像生成系２０１で得られた画像信号が担持する画像のハードコピー２０２が生成される。
【００３９】
尚、この画像記録装置では、ソースモードのレーザダイオードを用いて説明したが、シンクモードのレーザダイオードの場合も同様にして駆動され、その発光光量が高速に調整され、したがって高画質の画像が高速に形成される。これにより強度変調データ信号に応じて１６段階に強度変調された駆動電流が、レーザダイオード２１もしくはレーザダイオード２２に供給され、画像記録装置全体として消費電力の低減化が図られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、消費電力の低減化が図られる。また、瞬時電流による電源ラインおよびクラウンドラインへのノイズの回り込みの低減化も図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザダイオード駆動装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す信号入力回路のうちの、ソースモードのレーザダイオード側の機能ブロック図である。
【図３】ソース側駆動電流出力回路のブロック図である。
【図４】シンク側駆動電流出力回路のブロック図である。
【図５】本発明のレーザダイオード駆動回路の第２実施形態を示す構成図である。
【図６】本発明の画像記録装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図７】図５に示す画像記録装置のレーザ走査系の構成図である。
【図８】双方のモードのレーザダイオードのいずれをも駆動できるように構成されたレーザダイオード駆動装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０，５０  レーザダイオード駆動回路
１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４，１１＿５  入力端子
１２  信号入力回路
１２ａ，１２ｃ，１８ｃ，１９ｃ  バッファ
１２ｂ  ナンドゲート
１３  ソース側駆動電流出力回路
１３ａ，１３ｂ  電流流出用端子
１３ｃ，１４ｃ  定電流源
１３ｅ，１３ｄ，１４ｄ，１４ｅ，１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ  スイッチ
１４ａ，１４ｂ  電流流入用端子
１４  シンク側駆動電流出力回路
１５  制御信号端子
１６，１７，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ，１８ｇ，１８ｈ，１８ｉ，１８ｊ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ，１９ｇ，１９ｈ，１９ｉ，１９ｊ  インバータ
１８＿１，１８＿２，１８＿３，１８＿４，１９＿１，１９＿２，１９＿３，１９＿４  差動スイッチ信号生成回路
２０  自動光量調整回路
２１，２２  レーザダイオード
２３  モニタ端子
２４  フォトダイオード
２５  抵抗器
２０１    画像生成系
２０２    ハードコピー
２１０    信号処理系
２１１    画像信号処理システム
２１２    レーザ変調信号生成部
２２０    レーザ走査系
２２１    ＬＤドライバ
２２３    プレポリゴン光学系
２２４    光偏向器
２２５    ポストポリゴン光学系
２２６    同期検知
２３０    画像出力系
２３１    機構制御部
２３２    電子写真プロセス
２３３    感光体
【図１】
0003899573.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003899573.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003899573.tif 000009
【図８】
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