JPH03232282A - 半導体レーザ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は半導体レーザ駆動装置に関し、特に、半導体レ
ーザによるレーザ光による発光エネルギーを調整するこ
とにより、例えば感材上に連続階調を得るための装置の
改善技術に関する。

〈従来の技術〉 従来から、半導体レーザ（レーザダイオード；ＬＤ）で
発生したレーザ光を、外部に設けた光変調器によって強
度変調して感光材を露光走査させるよう構成されたレー
ザプリンタ等が知られているが、前記外部変調器を用い
ず半導体レーザに供給する電流を直接制御することによ
り半導体レーザの光出力を制御し、感光材上に連続階調
（デイザ法による画像ではなく、１画素が濃淡情報をも
っているもの）を得る方法としては以下のようなものが
あった。

半導体レーザは、供給される電流と発生する光出力との
間に一定の特性を有するため、電流を要求階調骨だけ制
御すれば、外部変調器を用いることなく直接光出力を制
御でき、例えば２５６（２’）階調を得るためには電流
を２５６ステツプに分解できれば良い。

また、半導体レーザに供給する電流は一定として光出力
を一定とし、１画素クロックのパルス巾（１画素当たり
の発光時間）を可変制御することでも、外部変調器を用
いないで連続階調を得られる０例えば、１画素クロック
が３００ｎｓ　（最大露光時間）である場合、ｉｎｓ刻
みでｌｎｓ〜３００ｎｓまでパルス巾を制御すれば、３
００ステツプの時間分解能が得られて、この３００ステ
ツプの露光時間制御によって３００の連続階調が得られ
る（特開昭５６−１５２３７２号、特開昭６１−５８０
６８号公報等参照）。

尚、上記のように、１画素クロックのパルス巾を制御す
る場合には、上記のようなディジタル処理の他、アナロ
グ処理によってパルス巾を変えることも可能である。

更に、半導体レーザの電流源として、相互に異なる電流
値のものを複数個Ｎだけ備えるようにし、これらの電流
源をディジタル的に組み合わせて２Ｍレベルの光量レベ
ルを得るようにすることもできる（特開昭６３−１８４
７７３号公報等参照）。

また、半導体レーザの光出力及び露光時間を共に変調す
ることによって、多段階の階調を得るよう構成された装
置もある（特開昭６１−１２４９２１号公報参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、前述のように電流を要求階調数に応じて分解
制御して連続階調を得る構成では、例えば使用する半導
体レーザの出力特性が第３５図に示すようなものであり
、光出力の使用範囲を０〜３ｍＷとすると、光出力範囲
における電流差は１４ｍＡとなる。ここで、２５６ステ
ツプの階調を得たいとすると、１４ｍ＾／２５６　＝　
５５μＡの精度で電流を制御する必要があり、第３６図
に示すようにディジタル入力画像データをＤ／Ａコンバ
ータにより変換してアンプを介して半導体レーザ（ＬＤ
）に電流を供給する構成では、Ｄ／Ａコンバータとして
高速でかつ高精度のものが必要となってコストアップを
招くと共に、必要な精度を確保することも困難であると
いう問題がある。

また、ディジタル処理によって１画、素クロックのパル
ス巾を可変制御する場合、パルス巾のみから充分な階調
を得ようとすると、パルス巾の刻み（単位増加時間）を
細かく設定する必要があり、例えば１０２４ステツプの
階調を得たいときに、１画素クロックが３００ｎｓであ
れば、パルス巾の刻みは３００ｎｓ／１０２４＝０．３
ｎｓとなり、ＧＨｚオーダーの時間分解能が要求される
。このような時間分解能を通常の回路技術で実現させる
ことは困難であり、上記のようにパルス巾を可変制御す
る方法は画素クロックの要求周波数が低い（ＫＨｚオー
ダー）ときには有効であるが、高くなると実現性が低く
なってしまう。

また、上記のようなパルス巾の可変制御をアナログ的に
処理して行わせる場合、例えば画素クロックに同期した
三角波を発生させ、これと入力データのアナログ値とを
比較してパルス巾に変換すれば良く、この場合高周波パ
ルスを必要としないが、実現性が困難である正確なスロ
ープをもつ三角波を発生させることが必要となり、また
、精度の点でもディジタル処理に比べて劣ることになる
。

更に、電流源を複数備えて連続階調を得る方法では、例
えば１０２４（２１０）ステップの階調を得たいときに
は１０個の電流源が必要となるため、回路が複雑となっ
てコストアップが避けられない。また、電流源を複数用
いる手法を用いている例えば特開昭６３−１８４７７３
号公報に開示されるものでは、半導体レーザの光出力と
電流との特性を第３７図のように仮定しているが、実際
には前記第３５図に示したように半導体レーザが発振を
開始する境界電流（閾電流）以下（自然放射領域）では
光出力がほとんど変化しないのに対し、前記境界電流を
越える（レーザ発振領域）と光出力が急激に増加する特
性を有しているため、電流源数をＮとした場合に２Ｎレ
ベルの光量レベルが得られるとは言えない。

また、例えば第３８図に示すように、光出力が等間隔Δ
Ｐ０となるように、電流を分割（■。、■１゜・・・）
すると、非線型領域の■。、Ｉ＋、Ｉｇは互いに等しく
なく、線型領域の■、〜■、は等しくなる。従って、通
常のＤ／Ａコンバータ等に用いられる最小ビット数（Ｌ
ＳＢ）をＡとして、次のビット数を２Ａ、更に４Ａ、　
　・・・２Ｎ−ＩＡとして、これらの単位ユニットを組
み合わせて２Ｎ通りの光出力を得る制？！Ｉｔ（光出力
と電流との関係が線型であると仮定した制？ＩＩＩ）が
行えない。

即ち、第３８図に示す例では、ＬＳＢ＝１．であるが、
入力データ２に対応する電流は１．＋１．≠２■・であ
り、入力データ３に対応する電流は【。

＋　１１＋　Ｉ　ｔ≠３■。であり、更に、入力データ
４に対応する電流はＩｏ＋　Ｉ＋＋　Ｉｚ＋　Ｉｘ≠４
Ｔｏであるから、前述のようなＡ、２Ａ、４Ａ、　　・
・・２Ｎ−ＩＡのＮ−１個の単位ユニットから２Ｎ通り
の光出力を確実に得ることができないものである。

また、半導体レーザの光出力及び露光時間を共に変調す
る構成の場合、例えば特開昭６１−１２４９２１号公報
における実施例によると、入力ディジタルデータを、下
位ビットと上位ビットとに分割し、下位ビットでパルス
巾、上位ビットで光出力（供給電流）を制御するように
している。この場合、半導体レーザに流れる電流波形は
、第３９図及び第４０図に示すようになるが、光出力を
切り換えるときに実際に得られる濃度に単調性が保証さ
れるか否かが問題となる。

即ち、第３９図及び第４０図に示す例の場合、「Ｐ。

×最大時間ｔ０（１画素時間）で得られる濃度≦Ｐ２×
最小時間Δｔで得られる濃度」を安定して成立させるこ
とが、感材のばらつき、経時変化、プロセスの経時変化
、感材の相反則不軌特性等を考慮すると困難であり、濃
度の単調性が得られないと階調特性が悪化し、忠実な濃
度再現が行えなくなってしまう。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、濃度単
調性を保持でき、かつ、駆動電流の分解能を上げる必要
なく多階調の露光エネルギーを得られる半導体レーザ駆
動装置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〉 そのため本発明では、半導体レーザによる発光エネルギ
ーを発光時間及び光出力を制御することによって多段階
に調整する半導体レーザ駆動装置であって、 所定発光エネルギーまでは半導体レーザによる光出力を
一定値に保持して発光時間を最大発光時間内で可変制御
することによって発光エネルギーを調整し、前記所定発
光エネルギー以上は発光時間を最大発光時間に固定し光
出力を前記一定値以上に増大制御することによって発光
エネルギーを調整するよう構成した。

ここで、バイアス光出力の増大制御により半導体レーザ
の光出力の増大制御を行うよう構成することができる。

また、半導体レーザの光出力の増大制御を、相互に並列
接続された複数の半導体レーザ用電流源を選択的に切り
換え制御することによって行うよう構成することもでき
る。

更に、半導体レーザの光路中に光出力減衰手段を介装し
、光出力を制御して発光エネルギーの調整を行うときに
供給電流の変化に対する光出力が線型となる領域で光出
力が制御されるよう構成することが好ましい。

〈作用〉 かかる構成の半導体レーザ駆動装置によると、必要とさ
れる発光エネルギーが所定未満であるときには、半導体
レーザ光出力を一定値に保持して発光時間を最大発光時
間（例えば１画素クロック）内で可変制御することで、
発光時間制御のステップに応じた種類の発光エネルギー
（感材を露光させる場合には階調）を得ることができ、
また、前記一定光出力の下に最大発光時間だけ発光させ
ても必要とされる発光エネルギーが得られないときには
、今度は発光時間を最大発光時間に固定し、代わりに光
出力を前記一定値以上に増大させることによってより大
きな発光エネルギーを得ることができ、このときには、
光出力の制御ステップに応じた種類の発光エネルギー（
感材を露光させる場合には階調）を得ることができ、結
果、発光時間制御時と光出力制御時とでそれぞれ制御さ
れた発光エネルギーのステップ数の合計として、最終的
な発光エネルギーの制御ステップが設定される。

ここで、光出力を制御するときには、発光時間を制御し
ているときに保持した光出力以上に増大させるから、発
光時間制御時と光出力制御とで得られる発光エネルギー
が重複することがない。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。尚、本実施例は、半導
体レーザに供給する電流を直接制御することにより露光
エネルギーを調整しつつレーザ光によって感材を露光走
査させて感材上に連続階調を得るよう構成されたレーザ
プリンタ等を前提とする。

まず、本発明にかかる半導体レーザ駆動装置の実施例を
説明する前に、半導体レーザで露光走査される感光材の
特性例を第４図に従って説明する。

第４図に示す線図は、縦軸が感光材のレーザ露光による
濃度Ｄ、横軸が供給電流制御パルス信号のパルス巾（露
光時間）　Ｔｗ　（ｎｓ）であり、半導体レーザの光出
力（ｍ　Ｗ　）を変化させて、それぞれの光出力のとき
の特性を示しており、１画素の最大露光時間（１画素ク
ロック）は３２０ｎｓとしである。

ここで、感光材のＴ特性（ガンマ特性）のため、ハイラ
イト（濃度０．４〜０．５）からシャドー（１，０〜１
．５）の最も階調ステップをもたせる必要のある部分で
、パルス巾Ｔｗ変化に対する濃度変化の傾きが急激にな
っている。また、半導体レーザの光出力を低くするとパ
ルス巾Ｔｗに対する濃度変化の傾きが緩くなるため、パ
ルス巾Ｔｗｆ＃Ｊｍによって精度良く濃度制御が行え、
パルス巾Ｔｗによる階調表現は容易になるが、光出力が
低い場合には１画素クロック分（３２０ｎｓ）だけ−杯
に露光させても最大濃度り、、、（１度１．６〜１．８
）が得られない。このため、最大濃度Ｄ□８を得ようと
して光出力を高めると、パルス巾Ｔｗに対する濃度変化
の傾きが急になるため、実際の階調に寄与できる部分が
少なく、パルス巾Ｔｗの刻み（分解能）をセブナノセカ
ンド以下にしないと必要な濃度分解能が得られない。

また、パルス巾Ｔｗを変調制御せずに、最大パルス巾（
３２０ｎ＋ｓ）にて半導体レーザの光出力を変化させた
場合の特性を、第５図に示しである。

ここで、第４図と第５図とを比較参照してみると、例え
は半導体レーザの光出力を０．２１として最初パルス巾
Ｔｗ制御を行い、最大パルス巾（１画素クロック分）と
なった時間（濃度１．５）で、光出力を増大させてより
高濃度を得られるよう制御することが好ましいことが分
かる。

即ち、第５図においてＡの部分はパルス巾Ｔｗ制御、Ｂ
の部分は光出力制御とするものであり、この場合、第４
図におけるＣのカーブ（光出力０．２ｍＷ）と第５図に
おけるＤのカーブ（光出力０　、２ｎ＋Ｗ以上）とを合
成することになるため、濃度の単調性を確実に保証する
ことができ、また、パルス巾Ｔｗ制御によって階調を得
る第４図のＣの部分は、パルス巾Ｔｗに対する濃度りの
立ち上がりが鈍いため、分解能を多く取ることが容易で
ある。、然も、光出力制御による分解能は、光出力制御
のみを行う場合に比べ、光出力制御による濃度制御範囲
が狭いので荒くて良く、駆動電流の分解能を上げる必要
もない。更に、上記の場合、濃度１．５までが最大パル
ス巾で得られれば良いから、パルス巾Ｔｗ制御時の光出
力を必要以上に上げる必要がなく、パルス巾Ｔｗ制御に
よる分解能を確保できると共に、パルス巾Ｔｗ制御によ
る分解能を確保するために最大濃度が得られなくなるこ
ともなく、パルス巾Ｔｗ＠＠のみによって濃度分解能を
上げ難い点と最大濃度が得られないという点も解決でき
る。

前述の例の場合、最大濃度最大濃度り、、、＝１．８で
、パルス巾Ｔｗ制御と光出力制御との切り換えポイント
が１．５であるから、濃度差ΔＤ　＝１．８−１．５＝
０．３が光出力制御による濃度制御範囲であり、例えば
濃度分解能を０．０１とすれば、０．３１０．０１＝３
０ステツプの光出力分解能があれば良いことになる。

前記範囲の光出力変化は０．２→０．１ｒａＷであるか
ら、濃度１ステツプ当たりの光出力はリニアであると仮
定すると、ｌステップ当たり（０，７−０，２）　／３
０　＝０．０１６ｍＷとなる。この０．０１６ｄに相当
する電流の刻み巾は、第３５図に示す傾き特性が０．２
４ｄ／ｍＡであるとすると０．０１６ｎｉＷ　１０゜２
４＝６７μＡとなる。

一方、光出力制御（１流制御）のみで全濃度範囲（０，
１〜１．８）を、分解能０．０１で分解しようとすると
、（１，８−０，１）１０．０１＝１７０ステツプが必
要となり、この間の光出力は０．０１→０．７−　　で
あるから、濃度１ステツプ当たり（０，７−０，０１）
／１７０　＝０．００４麟−の分解能を必要とし、これ
に相当する電流の刻み巾は、前述と同様にして算出する
と０．００４１０．２４−１７μ八となり、前述のよう
に濃度１．５以上の範囲を光出力制御により分解する場
合に比べ、約４倍の電流分解能が必要になってしまうと
共に、必要ステップ数も３０（５ビツト）から１７０（
８ビツト）にアップしてＤ／Ａコンバータのビット数が
多く必要となり、前述のように濃度１．５以上で光出力
制御させることが電流を分解能及びＤ／Ａコンバータの
ビット数の点から有利であることが分かる。

ここで、上記の半導体レーザ駆動方法をまとめると、以
下のようになる。

即ち、第１段階（パルス中割？ＩＩ）として、第６図に
示すように、一定の光出力の下にパルス中割？ＩＩ（最
大発光時間内での発光時間制御）を行って、必要濃度の
増大に応じて最大パルス巾（１画素クロック；最大発光
時間）までの間単位パルス時間の分解能でパルス巾を増
大させる。そして１．前記一定光出力で最大パルス巾を
与えても所望の濃度（露光エネルギー）が得られないよ
うな画像データ領域のときには、第２段階（光出力制？
ｌ１ｌ）として、第７図に示すように、最大パルス巾（
１画素クロック）までパルス巾を増大させた後は、パル
ス巾を最大パルス巾（最大発光時間）とした状態で光出
力をステップ毎に増大させて最大濃度を得る。

以下に上記の駆動方式による半導体レーザの駆動装置を
より具体的に説明する。

まず、第１実施例として、パルス巾変調回路とこれに接
続された電流スイッチ及び可変バイアス電流源の組み合
わせによって構成される装置を説明する。即ち、この第
１実施例では、第８図及び第９図に示すように最大パル
ス巾まで達した後は、。

バイアス電流（バイアス光出力Ｐｉｔ）を増加させるこ
とによって半導体レーザの光出力を増大させるものであ
り、前記バイアス電流の最小値Ｐ　、ｌ１ｉｎ（最小レ
ーザパワーに相当する）は、感材が露光しない光出力と
なるように設定される。勿論、バイアス電流の最小値を
零としても良い。

第１図は、上記第１実施例にかかる半導体レーザ駆動装
置の回路構成を示すものであり、データラッチ回路２は
、ディジタル入力画像データＤφ〜Ｄ８を一時ラッチす
るものであり、また、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１
は複数の入出力ボートを有し、第２図のフローチャート
に示すような制御手順に従ってレーザ光出力の制御を実
行する。

第２図のフローチャートに示す制御手順（制御プログラ
ム）は、予めマイクロプロセッサ１内部ＲＯＭに格納さ
れている。

Ｄ／Ａコンバータ６は、光出力制′４Ｂ（輝度変調）の
ための電流値の増減に用いるものであり、Ｄ／Ａコンバ
ータ６の出力は、後述するバイアス電流設定用のＤ／Ａ
コンバータ４の出力と加算器４３にて加算される。また
、引算器４１は、パルス巾制御と光出力制御との切り換
え点を示すディジタル人力データを記憶した設定値４０
と、入力ディジタルデータとの引き算を行い、この引算
器４１による引き算結果と、マイクロプロセッサ１から
の信号（ＭＰＸＳＥＴ、ＭＰＸＲＥＳＥＴ）とがＭＰＸ
４５で切り換えられてＤ／Ａコンバータ６に入力される
。

Ｄ／Ａコンバータ３〜５は、マイクロプロセ・ンサ１の
出力ポートに接続され、マイクロプロセッサ１から出力
する電圧値を指示するディジタルデ−タをアナログ電圧
■２〜■４に変換する。

ここで、Ｄ／Ａコンバータ３の出力は、Ｄ／Ａコンバー
タ６のスパン制御用であり、Ｄ／Ａコンバータ６の入力
ディジタルデータに対する出力電圧の傾きを制御する。

一方、加算器４３において、Ｄ／Ａコンバータ６の出力
と加算されるＤ／Ａコンバータ４の出力は、オフセット
バイアス値を制御するものである。更に、Ｄ／Ａコンバ
ータ５の出力によって後述するようにパルス巾変調され
る半導体レーザ２０のレーザパワーを制御するようにし
である。

上記構成要素１．３〜５によって、後述する２つの電圧
・電流変換回路１１．１２にそれぞれ異なった電圧を印
加する電圧印加回路３０を構成する。

Ａ／Ｄコンバータ８は、マイクロプロセッサ１の入力ポ
ートに接続され、フォトダイオード２１からの電圧■。

をディジタルデータに変換して、マイクロプロセッサ１
に送る。マイクロプロセッサｌは、Ａ／Ｄコンバータ８
からフォトダイオード２１の出力に応じて送られるディ
ジタルデータに応じて後述するようにＤ／Ａコンバータ
３〜５に出力するデータを調整制御する。

前記２つの電圧・電流変換回路１１．１２は、電圧値を
電流値に変換するものであり、それぞれ入力電圧端子Ｖ
ｉ、出力電流端子ｉｏ及び出力電圧の開閉（電流発生）
を制御する入力制御端子Ｄｉを有する。前記出力電流端
子Ｉｏは相互に並列接続され、この並列接続端子に半導
体レーザ２０が直列接続されており、半導体レーザ２０
には、各電圧・電流変換回路１１．１２から出力される
電流の合計が供給される。

ジェネレータ部１６は、画素クロック信号ＣＬＫ（同期
信号）を１６分割し、入力データＤ４〜Ｄ７に応じてパ
ルス中を１６通り作り出し、キャンセル部１７は、前記
ジェネレータ部１６で得たパルス中をデイレイライン等
を用いて更に１６分割し、このジェネレータ部１６とキ
ャンセル部１７とで２’　Ｘ２’＝２＠通りのパルス中
を作り出す。

デコーダ４２は、入力ディジタルデータをデコードし、
半導体レーザ２０の光出力を増大制御する所定以上の濃
度領域に相当するときには、ハイレベル信号をセレクト
部１５に出力する。

また、セレクト部１５は、電圧・電流変換回路１２にパ
ルス巾変調信号を出力するか否かをデコーダ４２の出力
に応じて制御する。即ち、デコーダ４２の出力がローレ
ベルのときには、キャンセル部１７からのパルス巾制御
信号を電圧・電流変換回路１２に送る。デコーダ４２の
出力がハイレベルのときは、キャンセル部１７からの信
号とは無関係に常にハイレベルの信号を電圧・電流変換
回路１２に送る。この他に、第４２図の実施例に示すよ
うに、マイクロプロセンサ１からのＬＯＮ信号により強
制的に出力をハイレベルにする機能を備えていネ。尚、
電圧・電流変換回路１１は常時ＯＮされるようにしであ
る。

引算器４１は、前述のように、パルス巾変調（第１段階
）と光出力制御（第２段階）との切り換えポイントに相
当する入力画像データ　（設定値４０に記憶されており
、かかる入力画像データが制御切り換え点の所定発光エ
ネルギーに相当する。）を、入力ディジタルデータから
ディジタル的に引き算し、その結果をＤ／Ａコンバータ
６へ出力する。

また、ＭＰＸ４５は、マイクロプロセッサ１による光出
力初期設定時におけるマイクロプロセッサ１からの出力
（ＭＰＸＳＥＴ、ＭＰＸＲＥＳＥＴ）と、引算器４１か
らの画像データとを切り換えてＤ／Ａコンバータ６に出
力する。即ち、光出力設定時にはマイクロプロセッサ１
からの出力をＤ／Ａコンバータ６に伝え、それ以外では
引算器４１からのデータをＤ／Ａコンバータ６に入力さ
せる。第４１図はＭＰＸ４５の具体例で、マイクロプロ
セッサ１からの制御信号ＭＰＸＳＥＴがハイで、Ｄ／Ａ
コンバータ６への入力は強制的に最大となる。同じく、
ＭＰＸＳＥＴ、ＭＰＸＲＥＳＥＴがローで、Ｄ／Ａコン
バータ６への入力は強制的に零にされる。また、ＭＰＸ
ＳＥＴがロー、ＭＰＸＲＥＳＥＴがハイで、引算器４１
からのデータをＤ／Ａコンバータ６に伝えることになる
。

半導体レーザ２０は、前述のように２つの電圧・電流変
換回路１１．１２の出力電流端子ＩＯと論理和接続（ワ
イヤードオア接続）され、この半導体レーザ２０の光出
力（輝度）は、フォトダイオード２１によって検出され
る。フォトダイオード２１の出力電圧は、前述のように
Ａ’／Ｄコンバータ８でディジタル値に変換されてマイ
クロプロセッサ１に送られる。尚、抵抗Ｒ５は、フォト
ダイオード２１のアノードとアースとの間に接続された
負荷抵抗であり、Ｖｃｃは電源電圧を示す。

第３図は、第１図に示した２つの電圧・電流変換回路１
１．１２の回路構成を示す。

第３図において、１１７及び１１８は演算増幅器（ＯＰ
アンプ）　、１１９〜１２１はトランジスタ、１２２は
否定回路としてのオープンコレクタ型のバッファＩＣ，
Ｒ６〜ＲＩＯ，Ｒ２０−Ｒ２３は抵抗である。

ここで、Ｒ６−Ｒ９の各抵抗の値を一定値ＲＡ、即ち、
Ｒ６＝Ｒ７＝Ｒ８＝Ｒ９＝ＲＡとし、ＲＩＯの抵抗値を
、ＲＡ　＞　Ｒ１０とすれば、トランジスタ１１９のコ
レクタ電流１０１は下式のようになる。但し、Ｖｉは入
力電圧端子の電圧とする。

１０、＝Ｖｉ／ＲＩＯ 入力制御端子Ｄｉがローレベルであるとすると、トラン
ジスタ１２０はＯＮ状態となり、前述のコレクタ電流１
０１に略等しい電流がトランジスタ１２０のコレクター
エミッタ間に流れる。また、入力制御端子Ｄｉがハイレ
ベルであるとすると、トランジスタ１２０はＯＦＦ状態
となり、コレクタ電流■。。

に略等しい電流がトランジスタ１２１のコレクタエミッ
タ間に流れ、出力端子Ｉ。に電流が生ずる。

このように、入力制御端子Ｄｉのレベルにより、■。、
Ｌ：、Ｖｉ／ＲＩＯに相当する変換電流をＯＮ・０ＦＦ
Ｈ制御できるものであり、第３図に示す回路は入力制御
端子Ｄｉのレベルに応じてスイッチング動作可能な電圧
・を流変換回路となる。

尚、第３図において抵抗Ｒ２０，Ｒ２Ｌ　Ｒ２２，Ｒ２
３は予め、Ｒ２０＃Ｒ２１＃Ｒ２３、Ｒ２２Ｘ　Ｉｏ＋
＝　１〜２■となるように抵抗値を選んである。また、
トランジスタ１１９〜１２１の電流増幅率及び演算増幅
器１１７、１１８の電圧増幅率は非常に大きいものとす
る。

次に第１図に示す回路の動作を説明する。

Ｄ／Ａコンバータ３〜５は、マイクロプロセンサ１から
送られた電圧値を指示するディジタルデータをそれぞれ
アナログ電圧Ｖ２〜■、に変換する。このうち■２は、
対応する電圧・電流変換回路１２の入力電圧端子Ｖｉに
入力される。また、Ｄ／Ａコンバータ４は、マイクロプ
ロセッサ１から送られた電圧値を指示するディジタルデ
ータをアナログ電圧（バイアス電圧）■、に変換し、こ
のＮ　圧Ｖ３とＤ／Ａコンバータ６の出力電圧Ｖ、との
和■、が加算器４３を介して電圧・電流変換回路１１の
入力端子端子Ｖｉに人力される。このように、電圧・電
流変換回路１１．１２に入力する電圧はそれぞれ個別に
制御され、また、これらの電圧・電流変換回路１１．１
２の出力電流はそれぞれＩｍ、Ｉｎとなるように設定さ
れる。

前記電圧・電流変換回路１１．１２の出力端子■。

は、第１図に示すように論理和接続されているので、半
導体レーザ２０に供給される電流ＩＬは以下のように各
電流の合計されたものとなる。

ＩＬ　＝Ｉ、ｌ　ＸＳ−＋１．（Ｓφはゼロ又は１）電
圧・電流変換回路１２の入力制御端子（スイッチング端
子）Ｄｉは、出力電流をＯＮ・ＯＦＦ制御できるので、
前述の電流ｒｏｔ及び電流■、の式から、電流■１は下
式のようになる。

Ｉｔ　＝　Ｓ　φ・Ｖｚ　／　Ｒ１０＋　Ｖｍ　／　Ｒ
ＩＯここで、Ｓφは電圧・電流変換回路１２の人力制御
端子ＤｉのＯＮ・ＯＦＦ状態を表しており、入力制御端
子ＤｉがハイレベルのときにはＳφ＝１であり、入力制
御端子ＤｉがローレベルのときにはＳφ＝φとなり、入
力制御端子Ｄｉへの入力パルス信号に応じて電流ＩＬが
制御される。ここで、電流・電圧変換回路１１．１２の
抵抗ＲＩＯの値は、電流・電圧変換回路１１．１２が駆
動できる最大電流を決定するので、１１と１２とで異な
る抵抗値となる場合がある。

ところで、本実施例における半導体レーザ２０の電流・
光出力特性は、第１０図に示されるものとし、また、光
量（光出力）モニター用のフォトダイオード２１の光出
力Ｐ　ｌ＋　　Ｐ　Ｗ＋　　Ｐ　ｗｒｍｘに対応するそ
れぞれの出力電圧を■□、■工、Ｖａｈ＊ｘＨとする。

従って、例えば半導体レーザ２０の出力光量がＰｌであ
るときには、フォトダイオード２１から電圧■□が出力
されることになる。

また、前記データラッチ回路２に入力するデータＤφ〜
Ｄ８は画像データで、Ｄφが最下位ビット（ＬＳＢ）、
Ｄ８が最上位ビット（ＭＳＢ）であり、この９ビツトデ
ータに基づき後述するようにパルス巾変調によって２５
６（２’）階調、光出力変調によって３２階調、合計２
８８階調のレーザ光エネルギー調整を行う。

入力画像データＤφ〜Ｄ８は、画素クロック信号ＣＬＫ
　（同期信号）の立ち上がりエツジに同期して取り込ま
れる。この入力画像データをデータランチ回路２でラッ
チするのは、外部から送り込まれた入力画像データＤφ
〜Ｄ８の相互の立ち上がりのずれを補償するためである
。また、マイクロプロセッサ１から出力されるＬＯＮ信
号は、セレクト部１５に入力され、ＬＯＮ信号がローレ
ベルであれば、電圧・電流変換回路１２の入力制御端子
Ｄｉはハイレベルになる。即ち、半導体レーザ２０に電
流・電圧変換回路１２よりも電流が供給される。

次に、第２図のフローチャートを参照してマイクロプロ
セッサ１の制御動作と本実施例の作用について説明する
。

まず、レーザによる感材への露光（プリント動作）をす
る前、即ち、画像データを出力する前に、マイクロプロ
セッサ１はＤ／Ａコンバータ３〜５の出力を０■にさせ
る一方、ＬＯＮ信号をハイレベルとして電圧・電流変換
回路１２の入力制御端子Ｄｉをローレベルにする。更に
、ＭＰＸ４５にマイクロプロセッサ１側に切り換えてお
いて、マイクロプロセッサ１よりＭＰＸＲＥＳＥＴ信号
を出力し、ＭＰＸ４５の出力をゼロとする。結果として
、Ｄ／Ａコンバータ６の入力データが零となってＤ／Ａ
コンバータ６の出力がＯＶとなるようにする（ステップ
３１）。

このとき、電圧・電流変換回路１１．１２の入力電圧Ｖ
　ｚ、　Ｖ　ｍ　ハ、Ｖ　ｚ　＝　Ｖ　ｍ　＝　Ｏとな
るノテ、半導体レーザ２０に流れる電流■１は零となる
。

続いて、Ｄ／Ａコンバータ４の出力電圧Ｖ、のみを所定
値ずつ上昇させる（ステップ３２）。

同時に、マイクロプロセンサｌは、Ａ／Ｄコンバータ８
を介してフォトダイオード２１からの電圧Ｖ、４を監視
する。半導体レーザ２０が発光すれば、フォトダイオー
ド２１に電流が流れ、フォトダイオード２１と抵抗Ｒ５
との接点にプラスの電圧Ｖ、４が生じるので、マイクロ
プロセッサ１はこの電圧ＶＭを測定することによって、
半導体レーザ２０のレーザ光量（光出力）を求めること
ができる。

マイクロプロセッサ１は、この電圧Ｖ、４を監視しなが
らＤ／Ａコンバータ４の出力Ｖｚ（＝Ｖｓ；Ｖ、＝Ｑ）
を徐々に上昇させる。電圧・電流変換回路１１の入力制
御端子Ｄｉは常時ハイレベルであるので、このとき、１
．＝Ｖｌ　（Ｖ３）／ＲＩＯの電流が半導体レーザ２０
に流れる。半導体レーザ２０が第１Ｏ図の光出力特性に
従って発光し、その光出力を検出したフォトダイオード
２１からの電圧■にが設定値■□に達すると、マイクロ
プロセッサ１はＤ／Ａコンバータ４の出力電圧■３の上
昇制御を停止させる。従って、設定値ＶＩＩＭは第１０
図における光出力Ｐ８に相当するフォトダイオード２１
の出力であるから、半導体レーザ２０は光出力Ｐｇを発
生していることになる。このとき半導体レーザ２０に流
れる電流ＩＬは、第１０図のバイアス電流■８に相当す
る。

次にマイクロプロセッサ１は、電圧ｖｔを光出力Ｐｗ相
当値に保持して！、を半導体レーザ２０に供給した状態
で、ＬＯＮ信号をローレベルにする（ステップ３４）。

このとき電圧・電流変換回路１２の入力制御端子Ｄｆに
セレクト部１５よりハイレベル信号が入力され（Ｓφが
１となって）、電圧・電流変換回路１２の出力端子Ｉ０
に電流が流れる状態となり、半導体レーザ２０に流れる
電流ＩＬは下式にようになる。

ＩＬ＝Ｖｚ／Ｒ１０＋　Ｉｓ　（但し、Ｉ、＝Ｖ、／Ｒ
ＩＯ）次にマイクロプロセッサ１は、Ａ／Ｄコンバータ
８を介してフォトダイオード２１から出力される電圧■
にを監視しながら、この電圧ｖＮが予め定められた所定
値■１．ｌ、１（光出力Ｐｗ相当値）に達するで、Ｄ／
Ａコンバータ５の出力電圧■２を徐々に増大させる（ス
テップＳ５．ステップＳ６）。

電圧■イが前記所定値Ｖ工に達したときには、Ｄ／Ａコ
ンバータ４から出力される先出カＰＩ相当の電圧■３と
、Ｄ／Ａコンバータ５がら出力される電圧■２との合計
によって所定値Ｖ工が得られたことになり、換言すれば
、Ｄ／Ａコンバータ４によって光出力２３分（電流■、
）を、更に、Ｄ／Ａコンバータ５によってＰ、４−Ｐ、
分（電流風）の出力を制御していることになる。

次に、Ｄ／Ａコンバータ４．５がら出力される電圧Ｖ、
、Ｖ、を、ステップ６までに得られた一定値に保持した
まま、Ｄ／Ａコンバータ６への入力データを最大画像デ
ータの入力時と同一のデータに設定しくＭＰＸ４５にマ
イクロプロセッサ１によりＭＰＸＳＥＴ信号を出力し、
ＭＰＸ４５の出力を最大画像データに設定し）　、Ｄ／
Ａコンバータ３の出力電圧Ｖ４を徐々に上昇させて、電
圧Ｖ、１が光出力Ｐ。Ｘに相当する所定値Ｖ□、になっ
たところで出力電圧Ｖ４の上昇を停止させ、Ｄ／Ａコン
バータ３の出力電圧■４を決定する（ステップＳ７．Ｓ
８．Ｓ９）。

以上のようにして、Ｄ／Ａコンバータ３〜５の出力電圧
は、予め設定された半導体レーザ２ｏの光出力Ｐ、、Ｐ
、、Ｐ、、、（第１０図参照）が得られる値に調整され
るので、半導体レーザ２０の温度や特性バラツキによる
光出力の変動を防止し、常に安定した光出力を得ること
ができる。即ち、所定の光出力を得るために必要とされ
る電圧値（電流値）は予め設定できるが、温度変化や特
性バラツキがあると、初期設定した電圧では所望の光出
力を得られないことがあるので、フォトダイオード２１
で半導体レーザ２０の実際の光出力を監視して、実際に
所望の光出力が得られる電圧値を求めるようにしたもの
である。

次に、マイクロプロセッサ１は、ＬＯＮ信号をハイレベ
ルに、ＭＰＸ４５を引算器４１側に設定しくステップ５
１０）、画像データの読み込みとプリント動作を開始す
る（ステップ５ｌｌ）。このとき、Ｄφ〜Ｄ８の入力画
像データがデータラッチ回路２及びジェネレータ部１６
．キャンセル部１７．セレクト部１５を通り、２８８ス
テツプの露光エネルギー（発光エネルギー）に変換され
る。本実施例では、パルス巾変調で２５６（２＠）ステ
ップを得る構成となっており、残りの３２ステップ分は
電流値制御によって露光エネルギーが調整され、上記パ
ルス変調と電流値制御（光量変調）とによって合計２８
８ステツプの階調が得られるようにしである。

入力データＤφ〜Ｄ８のうち、下位８ピントＤφ〜Ｄ７
がパルス巾識別用に用いられ、入力画像データが２５６
を越えるまではパルス変調に基づいて入力画像データに
対応する階調を得て、２５６を越える画像データの人力
があると、後述するようにバイアス電流の増加を図るよ
うにしである。

次にジェネレータ部１６について詳細に説明する。

ジェネレータ部１６は、画素クロック信号ＣＬＫ（同期
信号）を大まかに１６分割する機能を有し、パルス巾認
識用の下位８ビツトの中の上位４■ツトＤ４〜Ｄ７に基
づいて１６通りのパルス巾を作る。

第１１図はこのジェネレータ部１６の回路例を示し、ジ
ェネレータ部１６はフリップフロップ回路５１ａ〜５１
ｆ、４ビット２進ダウンカウンタ５２．　　ＮＡＮＤ回
路５３．ＮＯＲ回路５４等によって構成されている。

また、画素クロック信号ＣＬＫを１６分割するために、
画素クロックＣＬＫの１６倍のクロック１６×ＣＫを用
いるようにしである。前記１６倍のクロック１６ＸｃＫ
は、例えば画素クロックＣＬＫ　（同期信号）を作るた
め１６分周器（図示省略）を用いていれば、当然画素ク
ロックの１６倍のクロック（高周波信号）が必要である
ため、これを用いることができるが、画素クロックＣＬ
ＫＬかないときには、第１２図に示すようなＰＬＬ　（
フェーズロックドループ）を用い、１６倍のクロック１
６ＸＣＫを発生させることは容易である。或いは、画素
クロックＣＬＫと１６倍のクロック１６ＸＣＫとの同期
関係（位相）を無視すれば、単独に画素クロックＣＬＫ
の１６倍のクロックを発生させる水晶発振器を用いても
良い。

ジェネレータ部１６は、第１１図に示すように、４ビツ
ト２進ダウンカウンタ５２によって画像入力データＤ４
〜Ｄ７をカウンタにロードし、ダウンカウント後のキャ
リーをフリツプフロップ５１ｅに入力させると共に、第
１３図に示すように、フリップフロップ回路５１ａ〜５
１ｄとＮＡＮＤ回路５３との組合わせによって分割パル
スｏｕｔ　ｐｉｓの立ち上がり制御信号Ｊｉｎを作り、
また、前記フリップフロップ５１ｅの出力と前記立ち上
がり制御信号Ｊｉｎの否定論理和によって分割パルスｏ
ｕｔ　ｐｉｓの立ち下がり制御信号Ｋｉｎを作る。第１
３図の例では、Ｄ７〜Ｄ４に「３」が入力された場合の
タイムチャートである。

そして、画像入力データＤ４〜Ｄ７の４ビツトで示され
るφ〜１５の値にそれぞれ対応する第１４図に示すよう
な１６ステツプのパルス巾を得ることができるようにな
っており、例えばｒＤ７．Ｄ６゜Ｄ５．Ｄ４Ｊが［φ、
　　１．　１．　　ＩＪであるときには、画素クロック
ＣＬＫの２のパルス巾の分割パルスｏｕｔ　ｐｉｓが出
力される。ここで、分割後のパルス巾は、最小が１／１
６ＣＬ　Ｋであって、この１／１６ＣＬＫ刻みに増大し
て最大がＣＬ　Ｋ　（１６／１６ＣＬＫ）そのままにな
る。尚、ジェネレータ部１６におけるパルス巾分割は、
１６分割に限定されるものでないことは明らかである。

次に、キャンセル部１７の詳細を説明する。

第１５図はキャンセル部１７の回路例を示すものであり
、ジェネレータ部１６で作られた最小を１／１６　ＣＬ
Ｋとする１６ステツプの分割パルスｏｕｔ　ｐｉｓを、
更にデイレイ・ライン６１を用いて１６分割に細分化し
、これによりパルス巾変調のステップ数を１６×１６　
＝　２５６ステツプとする。従って、デイレイ・ライン
６１の各タップ間の遅延時間は、１／１６Ｘ１／１６Ｃ
ＬＫ＝１／２５６　ＣＬＫとなる。

デイレイ・ライン６１は、ジェネレータ部１６から分割
パルスｏｕｔ　ｐｉｓ（基本パルス巾）と別に出力され
るτ丁パルス（高周波信号）を第１６図に示すように１
６通り（ｔｌ−ｔｌ５）に遅延させるものであり、Ｄａ
ｔａ　５ｅｌｅｃｔｅｒ６２により入力画像データＤφ
〜Ｄ３の値に応じてこの遅延パルスのｔ２〜ｔ１５の中
から１つを選択し、最終的には第１７図に示すように、
ジェネレータ部１６で作られた分割パルスｏｕｔ　ｐｉ
ｓを更に１６通りに細分化しており、入力の分割パルス
ｏｕｔ　ｐｉｓをＣＬ　Ｋ／２５６の精度でキャンセル
（消去）することになる。第１６図の例では、Ｄ３〜Ｄ
φに「２」が入力され、ｔ３がデータセレクタ６２によ
って選択された場合である。

即ち、キャンセル部１７は、画像データＤφ〜Ｄ３の値
に応じて選択した遅延パルスＡと、τ丁パルスとの論理
和Ｂをとると共に、この論理和Ｂとジェネレータ部１６
からのｏｕｔ　ｐｉｓとの論理積をとることによって、
ｏｕｔ　ｐｉｓをＣＬ　Ｋ／２５６の精度で削ってｏｕ
ｔ　ｐｉｓを更に細分化するものである。

このような方法によらず、例えば、第１８図及び第１９
図に示すように、デイレイライン出力と画素クロックＣ
ＬＫ又は基本パルス中信号（ｏｕｔ　ｐｉｓ）との論理
和ＯＲ又は論理積ＡＮＤをとる方法（特開昭５６−１５
２３７３号、特開昭６３−２９６５５８号公報等参照）
では、基本パルスは必ず立ち上がり又は立ち下がりのエ
ツジが必要となるため、最小パルス巾又は最大パルス巾
でのデイレイラインを用いた細分化ができなくなり、そ
の部分で細分化されてパルス巾の飛躍が生じて画質の低
下を招くことがある。

例えば、本実施例のように、ジェネレータ部１６での１
６分割段階で画像入力データＤ４〜Ｄ７が「１．１，１
．１」のとき、１画素クロック間連続してハイレベル信
号が出力されるため（第１４図参照）、パルス巾のエツ
ジがない。従って、デイレイライン出力と画素クロック
ＣＬＫ又は基本パルス巾信号とのＯＲ又はＡＮＤをとる
方法では、パルスのデイレイができず、Ｄ４〜Ｄ７がｒ
ｌ、１゜１．１」のときにはこれ以上に細分化できない
ことになってしまう。

つまり、画像入力データＤ４〜Ｄ７が「φ、φ２φ、φ
」〜ｒｌ、１，１．　　φ」までであって１百素クロツ
クＣＬＫ中にパルスの立ち上がり又は立ち下がりがある
ときには、その中をデイレイラインのタップ数分だけ細
分化させることができるが、ｒｌ、１．１．ＩＪのとき
には上記細分化が行えないため、ここで、パルス巾の変
化に飛躍が生じるものである。

逆に、Ｄ４〜Ｄ７が「φ、φ、φ、φ」のときに１画素
クロックＣＬＫ間ローレベルが出力されるとすれば、Ｄ
４〜Ｄ７がｒｌ、　　１．　１．　１．で１５／１６　
ＣＬ　Ｋ間ハイレベルのパルスとなり、１５／１６のエ
ツジを用いてパルス巾を細分化できるが、今度は「φ、
φ、φ、φ」は１画素クロックＣＬＫ間においてローレ
ベルとなってパルスがない（エツジがない）ために、こ
こで細分化不能となる。

従って、この場合「φ、φ、φ、■」〜ｒｉ、ｉ。

１．１」ではデイレイラインを用いて細分化できるが、
「φ、φ、φ、φ」ではできないため、やはり、パルス
巾変調に飛躍が生じる。

尚、前者の例を第２０図（ａ）〜（ｄ）に示してあり、
ここでは、説明を簡略化するために、基本パルス巾（ジ
ェネレータ部１６から出力されるｏｕｔ　ｐｉｓが相当
する）を４種類（１／４ＣＬＫ、２／４ＣＬＫ、３／４
ＣＬＫ、ＩＣＬＫ）とした。

一方、本実施例のようにしてパルス巾を細分化する方式
では、基本パルス巾（ジェネレータ部１６における細分
化パルスｏｕｔ　ｐｌｓ）を遅延させず、基本パルス巾
の最小分解能に相当する時間（本実施例では１／１６ｃ
ＬＫ）のパルス巾を遅延させることで上記のような不具
合を解消している。即ち、第２１図に示すように、Ｄ４
〜Ｄ７が全て１でジェネレータ部１６から出力される分
割パルスｏｕｔ　ｐｉｓが連続してハイレベルのもので
あっても、ジェネレータ部１６から同時出力されるパル
ス信号τ丁とデイレイパルスとの論理和ＯＲをとること
でデイレイラインのタップ数だけパルス巾を細分差でき
るものである。

本実施例では、第１５図の遅延パルスＢと基本パルス巾
ｏｕｔ　ｐｉｓとの論理積ＡＮＤをとることにより、基
本パルス巾ｏｕｔ　ｐｌｓを削って（消去して）いたが
、前述の説明から明らかなように、第２２図に示すハー
ドウェア構成に基づき第２３図に示すように、遅延パル
スＢと基本パルス巾ｏｕｔ　ｐｉｓとのＯＲ（論理和）
をとってパルス巾を増やすようにしても良い、この場合
は、第１４図に示す例とは逆に、ジェネレータ部１６の
出力ｏｕｔ　ｐｌｓは、Ｄ４〜Ｄ７が「φ、φ、φ、φ
」であるときに１画素クロックＣＬＫ間でローレベルと
なり、ｒｌ、１゜１、■」で１５／１６ＣＬ　Ｋの場合
に適用できる。

尚、上記の例では、いずれも基本パルス巾ｏｕｔｐｌｓ
Ｏ後縁（立ち下がり）を増減させてパルス巾を変化させ
るよう構成したが、前縁（立ち上がり）で同様のことを
行っても良いのは明らかである。

以上で、ジェネレータ部１６で１６分割されたパルス巾
ｏｕｔ　ｐｉｓが、キャンセル部１７で更に１６分割さ
れて２５６ステツプのパルス巾変調が行われることを説
明した。

次にセレクト部１５について説明する。セレクト部１５
では、キャンセル部１７からのパルス巾変調信号を、入
力画像データがパルス巾変調領域に相当する間はＳφと
してそのまま出力し、電圧・電流変換回路１２を介して
半導体レーザ２０をＰ。の光出力でパルス巾変調を行う
。パルス巾を最大パルスとしても必要とする露光エネル
ギーが得られないような画像データが入力されると、デ
コーダ４２の出力がハイレベルとなり、１画素時間中Ｓ
φはハイレベルとなり、電圧・電流変換回路１２は最大
パルス中の時間（１画素時間）半導体レーザ２０に電流
１．を流す。

また、入力画像データと設定値（パルス巾変調と光出力
変調との切り換えタイミングに相当する入力画像データ
）との引き算データが、ＭＰＸ４５を介してＤ／Ａコン
バータ６に入力される。従って、入力画像データに応じ
てバイアス電流Ｉ、が増減することになる。このとき、
Ｉ７は常にＯＮとなり、結果、第９図に示すように、光
出力はＰ。

からＰｌ、の間を入力画像データに応して可変制御され
る。

尚、上記のようにして光出力を制御するときには、露光
時間は１画素時間一定となる。上記例では、バイアス電
流Ｉｓを常に半導体レーザ２０に印加しているが、バイ
アス電流Ｉ、を零としてこの電流分■、をパルス巾変調
時の電流１ｗに吸収させるようにしても良い。即ち、第
１０図のＬ＋Ｉ。

を新しい１．とじ、電圧・電流変換回路１２により半導
体レーザ２０に供給する。光出力変調時には、電圧・電
流変調回路１１と１２との加算された電流が半導体レー
ザ２０に供給される。

以上の例では、ジェネレータ部１６．キャンセル部１７
．セレクト部Ｉ５に２のべき乗の状態を割り振っている
が、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、
キャンセル部１７で６段階、ジェネレータ部１６で１３
段階とすると、６＜２３＝８．１３＜２’＝１６となる
からそれぞれに３ビツトと４ビツトとのデータを与える
ようにすれば良い。この場合、第２４図に示すように、
ＲＯＭ等で構成した変換テーブル（ＬＵＴ）を用意し、
入力画像データＤφ〜Ｄ６をＤφ′〜Ｄ６’に変換する
。即ち、第２５図に示すように、入力画像データをこの
場合は６進数（キャンセル部１７）とその上位は１２進
数（ジェネレータ部１６）に相当するピッチで変換デー
タが増加するようにすれば良い。

また、バイアス電流Ｉ、用の電圧・電流変換回路１１の
入力制御端子ＤｉをＶｃｃではなく、Ｄφ〜Ｄ８の論理
和を入力させるようにして、入力画像データが全て「φ
」であるときには、バイアス電流■、をオフするように
しても良い。

上記の第１実施例によると、パルス巾変調による階調と
光出力変調による階調との合計として最終的な階調数が
決定されるから、一方のみを変調して同じ階調数を得る
場合に比べ、パルス巾又は光出力の制御単位を細かくす
る必要がない。また、パルス巾変調を行うときに一定値
に保持される光出力よりも大きな範囲で光出力変調を行
わせるから、濃度の単調性が確保できる。

上記第１実施例では、第１図に示すように、バイアス電
流用の電圧・電流変換回路１１を別途備えるようにした
が、バイアスが零の場合には、第２６図に示す第２実施
例のように、電圧・電流変換回路１１．１２を統合し、
電圧・電流変換回路１２のみの構成とすることもできる
。尚、前記第２６図において第１図と同一要素には同一
符号を付しである。

第２６図に示す回路構成では、第１図の構成に対して、
電圧・電流変換回路１１が省略されると共に、バイアス
電流制御用のＤ／Ａコンバータ４が省略され、光出力制
御用のＤ／Ａコンバータ５の出力電圧Ｖ２をＤ／Ａコン
バータ４の出力電圧■、の代わりに加算器４３に入力さ
せ、加算器４３の出力電圧Ｖ、を電圧・電流変換回路１
２のｖｉ端子に入力させている。

かかる構成において、パルス巾変調によって階調を得る
入力画像データ領域（第１段階）では、電圧・電流変換
回路１２の入力制御端子Ｄｉにパルス巾変調信号をセレ
クト部１５から出力させ、光出力はＤ／Ａコンバータ５
により第２７図に示すようにＰｗに固定され、かかる一
定光出力Ｐ。を保持して人力画像データに応じたパルス
巾（発光時間＝露光時間）変調が行われる。また、前記
光出力Ｐ、で１画素クロック間発光させても、入力画像
データに応じた露光エネルギー（濃度）が得られないと
きには、第２段階として、第２８図に示すようにＤ／Ａ
コンバータ６を介して半導体レーザ２０の光出力をＰ。

からＰ　ｗａｘ　　まで増減する。

更に、第１０図に示す光出力変調領域で、電流変化に対
する光出力変化が線型であるときには、特開昭６３−１
８４７７３号公報又は本出願人が先に出願した特願平１
−５５１４５号に示されるように、複数の電圧・電流変
換回路を所定の重み付けに基づいて組み合わせて用いる
ことで、光出力変調を行うようにすることもできる。即
ち、相互に並列接続された複数（Ｎコ）の電圧・電流変
換回路を備え、これらの電圧・電流変換回路の組み合わ
せである２Ｎ通りの光出力変調を、パルス巾変調後の第
２段階で行わせるものであり、かかる第３実施例の回路
構成を第２９図に示しである。尚、第２９図において第
１図と同一要素には同一符号を付しである。

前記第２９図に示す回路構成において、電圧・電流変換
回路９には、セレクト部１５からのパルス巾変調信号Ｓ
φが入力され、パルス巾変調を行うものであり、第１図
に示す第１実施例と異なる部分は、第２段階の光出力変
調部分であり、１０〜１２の各電圧・電流変換回路によ
って２３＝８通りの光出力が得られるようになっている
。

従って、第１段階のパルス巾変調については上記第１実
施例と同一であるが、第２段階の光出力変調では、第１
段階と第２段階との切り換えポイントに相当する画像デ
ータ（設定値４０に記憶されている）の数値を入力画像
データから引き算した結果を、電圧・電流変換回路１０
〜１２にそれぞれ出力する。尚、電圧・電流変換回路１
０〜１２にそれぞれ出力される引き算結果は、図中に示
すように、ＡφをＬＳＢ、Ａ２をＭＳＢとしである。

第２９図に示す第３実施例では、前記設定値４０に記憶
されている切り換えポイントに相当する画像データがＦ
ＦＨで、最大入力値が２５５＋　２３−１　＝２６２と
なる。例えば、入力画像データが２６０である場合、Ａ
φ〜Ａ２は第３０図に示すようにｒｌ、０゜Ｉ　Ｊ　＝
　５　＝２６０−２５５が出力される。

ここで、例えば第３１図に示すような半導体レーザ２０
の特性において、Ｐｌがバイアス光出力、Ｐ。

Ｐ、がパルス巾変調時の一定光出力、Ｐ　ｍｍｘＰｗが
光出力変調領域とすると、光出力変調は３つの電圧・電
流変換回路１０〜１２で行うが、電圧・電流変換回路１
２が（Ｐ、、、−Ｐ、）／８を、電圧・電流変換回路１
１が（Ｐ、、、−Ｐ、）／４を、電圧・電流変換回路１
０が（Ｐ、、、−ＰＷ）／２の光出力を出力できる電流
を半導体レーザ２０に出力できるものとすると、人力画
像データと光出力との関係は第３０図に示すようになる
。

また、第２９図におけるＡｄｊｕｓｔ回路４６は、マイ
クロプロセッサ１にて各Ｄ／Ａコンバータ３〜６を初期
設定するときに、半導体レーザ２０を強制的に点灯させ
るために使用されるものであり、第３２図に示すような
回路構成としである。

上記Ｄ／Ａコンバータ３〜６の初期設定プログラムを、
第３３図のフローチャートに示しである。

前記第３３図に示すフローチャートは、基本的に第２図
のフローチャートと同様であるが、設定すべきＤ／Ａコ
ンバータが増加した分だけ、処理ステップが増えている
。尚、第３３図のフローチャートに示すプログラムにお
いて、例えばＳ２２において電圧ｖ１４ト比較されるＶ
ｌｌｌＮ＋　Ｌ＜ｔｗａｌｌｇ−ｐｗ）ｉｓにおける■
？（Ｐ＋ｅｓ寛−Ｐｗ）／ｌは先出カフ　（Ｐ、−ｐｗ
）／８に相当する電圧を示すものである。

ところで、光出力を変調する領域が、第３４図に示すよ
うに半導体レーザ２０の線型領域でない場合には、電流
加算による光出力変調では、前述のように所望の階調を
得ることができなくなるため、この場合には、光路中に
光量減衰手段としての減衰器を介装し、光学系の効率を
低下させることで、半導体レーザ２０の光出力制御範囲
を全体にアップさせ、線型領域で光出力変調を行わせる
ようにすることができる。

第３４図に示すように、使用領域に初期設定した領域が
非線型領域である場合、光出力の変調切り換えポイント
であるＰ。−０，１ｍＷを０．５１以上の線型領域に移
動させるには、０．１１０．５　＝２０％以下の透過率
をもつ減衰器（フィルタ）を光路中に介装することで、
減衰器を介装させない場合と同様な露光エネルギーを確
保するためにＰ。を０．５ｍＷ以上に移行させることが
できる。これにより、光出力変調を、半導体レーザ２０
の線型領域で行わせ、所望の階調が得られるようになる
。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、発光時間（供給電
流パルス）変調と光出力変調とによってそれぞれ半導体
レーザの発光エネルギー（階調）を多段階に調整し、そ
れぞれの変調によって得られる合計として最終的な調整
ステップを得るよう構成したので、光出力制御のみによ
って発光エネルギーを調整する場合に比べ、高精度なり
／Ａコンバータ等を必要とすることがなくコスト低下を
図れる一方、発光時間変調のみによって発光エネルギー
を調整する場合のように調整単位時間を細かく設定する
必要がなくなる。また、発光時間制御時には一定光出力
とし、光出力を制御するときには前記一定光出力以上に
光出力を増大制御するようにしたので、個々の発光エネ
ルギー調整の独自性（濃度の単調性）が確保され、レー
ザプリンタに適用された場合には忠実な濃度再現が行え
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例におけるシステム全体を示
す回路図、第２図は同上実施例における制御内容を示す
フローチャート、第３図は第１図示の電圧・電流変換回
路の回路構成例を示す回路図、第４図は同上実施例にお
ける半導体レーザに対する電流供給時間（パルス巾）と
感材上に得られる濃度との関係を示す線図、第５図は半
導体レーザの光出力と濃度との関係を示す線図、第６図
及び第７図はそれぞれ本発明にかかる半導体レーザ駆動
装置における基本的な制御特性を示す線図、第８図及び
第９図はそれぞれ同上第１実施例における制御特性を示
す線図、第１０図は同上第１実施例における制御特性を
電流と光出力との関係で示す線図、第１１図は第１図示
のジェネレータ部の回路例を示す回路図、第１２図は同
上第１実施例で用いることが可能なＰＬＬの回路例を示
すブロック図、第１３図は第１１図示のジェネレータ部
の制御特性を示すタイムチャート、第１４図は第１３図
示の制御特性における入力データと変換結果とを示す対
照図、第１５図は第１図示のキャンセル部の回路例を示
す回路図、第１６図は第１５図示のキャンセル部におけ
る制御特性を示すタイムチャート、第１７図は第１６図
示の制御特性をおける入力データと変換結果とを示す対
照図、第１８図はパルス巾分割装置の他の例を示す回路
図、第１９図は第１８図示の回路による制御特性を示す
タイムチャート、第２０図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第
１実施例と対比されるパルス分割装置における問題点を
説明するためのタイムチャート、第２１図は第１実施例
におけるパルス巾分割特性を示すタイムチャート、第２
２図は第１図示のキャンセル回路の他の回路例を示す回
路図、第２３図は第２２図示の回路における入力データ
と変換結果とを示す対照図、第２４図は第１図示の回路
構成における入力データのビット数を変えた実施例を示
すブロック図、第２５図は第２４図示の変換テーブルを
示す対照図、第２６図は本発明の第２実施例におけるシ
ステム全体を示す回路図、第２７図及び第２８図はそれ
ぞれ同上第２実施例における制御特性を示す線図、第２
９図は本発明の第３実施例におけるシステム全体を示す
回路図、第３０図は同上第３実施例における入力データ
と光出力値との関係を示す対照図、第３１図は第３０図
示の対照関係における光出力制御の特性を電流と光出力
との関係で示す線図、第３２図は第２９図示のＡｊｕｓ
ｔ回路の回路構成を示す回路図、第３３図は同上第３実
施例における制御内容を示すフローチャート、第３４図
は光出力制御範囲と半導体レーザの線型・非線型領域と
の関係を示す線図、第３５図は半導体レーザにおける電
流と光出力との関係を温度別に示す線図、第３６図は従
来の半導体レーザ駆動装置の一例を示すブロック図、第
３７図は従来の駆動装置における問題点を説明するため
の半導体レーザ特性図、第３８図は半導体レーザの線型
・非線型領域の特性を示す線図、第３９図及び第４０図
はそれぞれ発光時間制御と光出力制御とを共に行う従来
装置における問題点を説明するための線図、第４１図は
第１図示のＭＰＸの具体例を示す回路図、第４２図は第
１図示のセレクト部の具体例を示す回路図である。 １・・・マイクロプロセッサ　　２・・・データラッチ
３〜６・・・Ｄ／Ａコンバータ　　８・・・Ａ／Ｄコン
バータ　　１１．１２・・・電圧・電流変換回路　　１
５・・・セレクト部　　１６・・・ジェネレータ部　　
１７・・・キャンセル部　　２０・・・半導体レーザ　
　２１・・・フォトダイオード　　４０・・・設定値　
　４１・・・引算器　　４２・・・デコーダ　　４３・
・・加算器　　４５・・・ＭＰＸ第１４図 第２２ｒＩ！Ｊ 第３２図 ４１ 第３４図 第３５図 第３６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）半導体レーザによる発光エネルギーを発光時間及
   び光出力を制御することによって多段階に調整する半導
   体レーザ駆動装置であって、 所定発光エネルギーまでは半導体レーザによる光出力を
   一定値に保持して発光時間を最大発光時間内で可変制御
   することによって発光エネルギーを調整し、前記所定発
   光エネルギー以上は発光時間を最大発光時間に固定し光
   出力を前記一定値以上に増大制御することによって発光
   エネルギーを調整するよう構成したことを特徴とする半
   導体レーザ駆動装置。（２）請求項１記載の半導体レー
   ザ駆動装置において、バイアス光出力の増大制御により
   半導体レーザの光出力の増大制御を行うよう構成したこ
   とを特徴とする半導体レーザ駆動装置。 （３）請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、
   半導体レーザの光出力の増大制御を、相互に並列接続さ
   れた複数の半導体レーザ用電流源を選択的に切り換え制
   御することによって行うよう構成したことを特徴とする
   半導体レーザ駆動装置。 （４）半導体レーザの光路中に光出力減衰手段を介装し
   、光出力を制御して発光エネルギーの調整を行うときに
   供給電流の変化に対する光出力が線型となる領域で光出
   力が制御されるよう構成したことを特徴とする請求項１
   、２又は３のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置。