出力装置および半導体レーザ変調駆動装置および画像形成装置
【課題】 信号伝送速度が高速化する場合にも、インピーダンス整合を正確にとることができ、その場合に、回路の大規模化等を有効に防止する。
【解決手段】 この出力装置１は、スイッチングによって出力信号を生成して伝送路（出力ノード）に出力するスイッチング部２と、出力装置１の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うように調整するために設けられているインピーダンス整合部３と、出力装置１の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うようにインピーダンス整合部３を設定する制御手段４とを有し、前記インピーダンス整合部３は複数のトランジスタ部により構成されている。
【解決手段】 この出力装置１は、スイッチングによって出力信号を生成して伝送路（出力ノード）に出力するスイッチング部２と、出力装置１の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うように調整するために設けられているインピーダンス整合部３と、出力装置１の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うようにインピーダンス整合部３を設定する制御手段４とを有し、前記インピーダンス整合部３は複数のトランジスタ部により構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力装置および半導体レーザ変調駆動装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の出力ドライバ等の出力装置からの出力信号を伝送路に伝送する際に、反射による伝送信号の波形歪みをなくすため、出力装置の出力インピーダンスと伝送路のインピーダンス（厳密には、受信側の入力インピーダンス及び伝送路の特性インピーダンス）とを整合させることが行われる。このインピーダンス整合方法として、従来では、抵抗で終端させる方法をとっている。しかし、単純な抵抗では、プロセス上のばらつきがあり、正確にインピーダンス整合をとることは出来ない。伝送速度の高速化に伴い、ますますインピーダンス不整合による波形の歪みや信号減衰が問題になっている。インピーダンス整合をより正確にとるために、例えば特許文献１には、終端抵抗を可変抵抗として、伝送路の電圧をモニターしロウ（Ｌ）レベルからハイ（Ｈ）レベルへの遷移時間を基準時間と比較し、その比較結果を可変抵抗にフィードバックする方法が示されている。
【特許文献１】特開２００３−８４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、信号伝送速度の一層の高速化にともない、伝送信号のモニター用に出力端子に比較器などを接続すると、その容量により出力波形がなまってしまい、伝送速度の向上の妨げになることが考えられる。また時間測定や電圧比較のためにインピーダンス整合回路が大規模になったり消費電流が増大したりする。また、出力装置が単純なスイッチ回路であると、出力インピーダンスＲと出力の付加容量Ｃとの積であるＣＲ時定数によってスイッチングスピードが決まってしまい、それ以上の高速化は出来ないという問題がある。
【０００４】
本発明は、信号伝送速度が高速化する場合にも、インピーダンス整合を正確にとることができ、その場合に、回路の大規模化等を有効に防止することが可能な出力装置および半導体レーザ変調駆動装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、スイッチングによって出力信号を生成して伝送路（出力ノード）に出力するスイッチング部を有する出力装置において、該出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うように調整するために設けられているインピーダンス整合部と、前記出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うようにインピーダンス整合部を設定する制御手段とを有し、前記インピーダンス整合部は複数のトランジスタ部により構成されていることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の出力装置において、前記インピーダンス整合部は、複数のトランジスタ部が並列に接続されたものとなっており、前記制御手段は、各トランジスタ部を抵抗として用いて、オンさせるトランジスタ部を選択することにより、複数のトランジスタ部の合成インピーダンスを所望のインピーダンスに設定することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の出力装置において、前記インピーダンス整合部の並列に接続された複数の各トランジスタ部は、トランジスタを直列に複数段接続した構成となっていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の出力装置において、前記出力装置の出力端子に電流を流し込むおよび／または引き出す定電流駆動部がさらに設けられていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の出力装置において、前記定電流駆動部は、電流を生成するＯＮ状態と電流を生成しないＯＦＦ状態とを制御信号によりスイッチ可能に構成されていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項６記載の発明は、請求項４または請求項５記載の出力装置において、前記定電流駆動部は、前記スイッチング部からの出力信号に対してＥｍｐｈａｓｉｓ機能またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能を有していることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の出力装置において、前記スイッチング部は、正転出力と反転出力の２つの出力信号を生成し出力する差動信号伝送方式のものとなっていることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の出力装置において、正転出力側と反転出力側で共通のインピーダンス整合部が用いられることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項９記載の発明は、半導体レーザ駆動手段と半導体レーザ変調手段からなる半導体レーザ変調駆動装置において、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段とが別々のチップで構成される場合、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段との間の信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置が用いられることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項１０記載の発明は、チップ間またはボード間の電気信号伝送を有する画像形成装置において、前記画像形成装置内のチップ間またはボード間の電気信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置、または、請求項９記載の半導体レーザ変調駆動装置が用いられることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１乃至請求項８記載の発明によれば、スイッチングによって出力信号を生成して伝送路（出力ノード）に出力するスイッチング部を有する出力装置において、該出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うように調整するために設けられているインピーダンス整合部と、前記出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うようにインピーダンス整合部を設定する制御手段とを有し、前記インピーダンス整合部は複数のトランジスタ部により構成されているので、簡易な構成で電気信号伝送における出力装置の出力インピーダンスを補正してインピーダンス整合を正確にとることができ、また高速信号伝送に対応することも出来る。
【００１６】
特に、請求項１記載の発明によれば、インピーダンス整合部は複数のトランジスタ部により構成されているので、インピーダンス整合部のサイズを小さくすることができ、回路の小型化が可能となる。
【００１７】
また、請求項４乃至請求項６記載の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の出力装置において、前記出力装置の出力端子に電流を流し込むおよび／または引き出す定電流駆動部がさらに設けられており、定電流駆動部が出力端子に電流の供給や引き出しをすることにより（特に、請求項６記載の発明では、定電流駆動部がＥｍｐｈａｓｉｓ機能またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能を有することにより）、高速化に対応した出力装置を提供することが出来る。
【００１８】
また、請求項７記載の発明では、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の出力装置において、前記スイッチング部は、正転出力と反転出力の２つの出力信号を生成し出力する差動信号伝送方式のものとなっているので、コモンモードの雑音に対する耐性が増し、ＥＭＩ対策に効果がある。さらにその場合、差動信号伝送方式においても、簡易な構成で（回路を大規模化させずに）、出力装置の出力インピーダンスを補正してインピーダンス整合を正確にとることが出来、また、高速化に対応することも出来る。
【００１９】
また、請求項８記載の発明では、請求項７記載の出力装置において、正転出力側と反転出力側で共通のインピーダンス整合部が用いられるので、差動信号伝送方式においても回路の小型化が可能となる。
【００２０】
また、請求項９記載の発明によれば、半導体レーザ駆動手段と半導体レーザ変調手段からなる半導体レーザ変調駆動装置において、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段とが別々のチップで構成される場合、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段との間の信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置が用いられるので、回路の規模等を増大させずに信号伝送の高速化が可能な半導体レーザ変調駆動装置を提供することが出来る。
【００２１】
また、請求項１０記載の発明によれば、チップ間またはボード間の電気信号伝送を有する画像形成装置において、前記画像形成装置内のチップ間またはボード間の電気信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置、または、請求項９記載の半導体レーザ変調駆動装置が用いられるので、回路の規模等を増大させずに信号伝送の高速化が可能な画像形成装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る出力装置の構成例を示す図である。図１を参照すると、この出力装置１は、スイッチングによって出力信号を生成して伝送路（出力ノード）に出力するスイッチング部２と、出力装置１の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うように調整するために設けられているインピーダンス整合部３と、出力装置１の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うようにインピーダンス整合部３を設定する制御手段４とを有し、前記インピーダンス整合部３は複数のトランジスタ部により構成されていることを特徴としている。
【００２３】
ここで、伝送路のインピーダンスとは、厳密には、送信側から見込んだ伝送路及び受信側の入力インピーダンスを意味し、以下では、これを伝送路のインピーダンスと称す。
【００２４】
図２は図１の出力装置の具体的な構成例を示す図である。なお、図２では、スイッチング部２と、インピーダンス整合部３と、制御手段４とが示されており、定電流駆動部５は図示されていない。
【００２５】
すなわち、図２において、スイッチング部２は、ｐｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ１，Ｔ２と、ｐｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ１，Ｔ２側の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、ｎｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ３，Ｔ４と、ｎｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ３，Ｔ４側の抵抗Ｒ３，Ｒ４と、出力端子Ｔｘｐ，Ｔｘｍとにより構成されており、正転出力と反転出力の２つの出力信号を生成し出力する差動信号伝送方式のものとなっている。
【００２６】
ここで、ｐｃｈトランジスタＴ１，Ｔ２，ｎｃｈトランジスタＴ３，Ｔ４は、スイッチトランジスタとして機能し、データ１を入力してｐｃｈトランジスタＴ１，ｎｃｈトランジスタＴ４だけをオンすることで、図３に示すような回路となり、図５に示すようなデータ１の正転出力及び反転出力を出力信号として生成，出力することができ、また、データ０を入力してｐｃｈトランジスタＴ２，ｎｃｈトランジスタＴ３だけをオンすることで、図４に示すような回路となり、図５に示すようなデータ０の正転出力及び反転出力を出力信号として生成，出力することが可能になっている。
【００２７】
本発明では、スイッチング部２は、図３または図４に示すような回路構成となるので、図６に示すような通常のＣＭＬ（コモンモードロジック）回路のように、ｐｃｈトランジスタ側、ｎｃｈトランジスタ側のそれぞれにおいて１つのスイッチトランジスタをオンすることにより１，０の差動データを高速化に向く小振幅の信号として出力することが出来るとともに、さらに、通常のＣＭＬよりも消費電力を小さくすることが出来る。すなわち、図６に示すようなＣＭＬ回路では、例えば、各抵抗が５０Ωであり、５００ｍＶの信号電圧を発生させる場合に、２０ｍＡの電流を必要とするのに対し、図３または図４に示すような回路では、抵抗Ｒ１（Ｒ２）が５０Ω，抵抗Ｒ４（Ｒ３）が５０Ωであり、受信側の終端抵抗Ｘ１が１００Ωであって、５００ｍＶの信号電圧を発生させる場合に、５ｍＡの電流しか必要とせずに済む（電源電圧１Ｖの場合）。このように、必要な電流量を少なくできるので、消費電力を小さくでき、また、高速化に向く。
【００２８】
さらに、図２のスイッチング部２は、正転出力と反転出力の２つの出力信号を生成し出力する差動信号伝送方式のものとなっているので、コモンモードの雑音に対する耐性が増し、ＥＭＩ対策に効果がある。
【００２９】
また、図２において、インピーダンス整合部３は、スイッチング部２が上記のような構成となっていることで、ｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（複数のｐｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２）と、ｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（複数のｎｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８）とにより構成されている。すなわち、ｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部，ｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部は、それぞれ、複数のトランジスタ（例えば、ＭＯＳトランジスタ）により構成されている。
【００３０】
図７は図２におけるｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部を拡大して示した図である。図７を参照すると、複数のトランジスタＴ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８は並列に接続されており、各トランジスタＴ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８は、それぞれ、制御手段４からの選択信号ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３によって選択されてオンになるようになっている。
【００３１】
すなわち、インピーダンス整合部は、複数のトランジスタ部が並列に接続されたものとなっており、制御手段４は、各トランジスタ部を抵抗として用いて、オンさせるトランジスタ部を選択することにより、複数のトランジスタ部の合成インピーダンスを所望のインピーダンスに設定するようになっている。
【００３２】
インピーダンス整合部が図２，図７に示すように構成されている場合、選択信号ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３をハイもしくはロウに設定することにより、オンするトランジスタを選択し、選択信号ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３を順次にインクリメントすることによってインピーダンス整合部の合成インピーダンスを順次に変化させることができる。それぞれのトランジスタＴ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８のサイズは同一でもよいが、トランジスタＴ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８のサイズをそれぞれ段階的に異ならせ選択信号をインクリメントしていったときに等間隔でインピーダンスが変化するようにした方が、より高精度にインピーダンスを調整することが出来る。
【００３３】
なお、図２，図７の例では、並列に接続された複数の各トランジスタ部は、それぞれ、１つのトランジスタにより構成されているが、図８に示すように、インピーダンス整合部の並列に接続された複数の各トランジスタ部を、トランジスタを直列に複数段接続した構成にすることもできる。
【００３４】
図８は２段接続にした場合の例であり、直列接続されたトランジスタのゲートには、同一の選択信号を入力する。トランジスタの特性としてゲート電圧Ｖｇｓ、ドレイン電圧Ｖｄｓ、閾値電圧Ｖｔｈとした場合、Ｖｄｓ＜Ｖｇｓ−Ｖｔｈの範囲では線形領域となり、トランジスタは抵抗と同等の特性を示す。そのため、トランジスタを直列に接続してドレイン電圧Ｖｄｓをなるべく小さくすることにより、ドレイン電圧Ｖｄｓが変化した時においても抵抗としての特性を示すようにすることが出来る。
【００３５】
また、上記の説明では、ｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部について述べたが、ｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部もｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部と同様の構成となっている。
【００３６】
また、図２において、制御手段４は、スイッチング部２，インピーダンス整合部３が上記のような構成となっていることで、ｐｃｈトランジスタ側の制御手段と、ｎｃｈトランジスタ側の制御手段とにより構成されている。
【００３７】
ここで、ｐｃｈトランジスタ側の制御手段は、初期化時などに動作するようになっており、ダミーｐｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ１３と、ダミー抵抗Ｒ５と、ダミーｐｃｈトランジスタＴ１３とダミー抵抗Ｒ５とｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２）との直列接続に電流を流す電流源Ｉ１と、ダミーｐｃｈトランジスタＴ１３とダミー抵抗Ｒ５とｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２）との直列接続に電流を流したときの出力電圧を基準電圧と比較する比較器ＣＭＰ１と、比較器ＣＭＰ１からの比較結果に基づいてｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部の各トランジスタの選択信号（ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３）を生成し、ｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部の設定を行なうコントローラＣＴＬ１とにより構成されている。
【００３８】
同様に、ｎｃｈトランジスタ側の制御手段は、初期化時などに動作するようになっており、ダミーｎｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ１４と、ダミー抵抗Ｒ６と、ダミーｎｃｈトランジスタＴ１４とダミー抵抗Ｒ６とｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８）との直列接続に電流を流す電流源Ｉ２と、ダミーｎｃｈトランジスタＴ１４とダミー抵抗Ｒ６とｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８）との直列接続に電流を流したときの出力電圧を基準電圧と比較する比較器ＣＭＰ２と、比較器ＣＭＰ２からの比較結果に基づいてｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部の各トランジスタの選択信号（ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３）を生成し、ｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部の設定を行なうコントローラＣＴＬ２とにより構成されている。
【００３９】
ｐｃｈトランジスタ側、ｎｃｈトランジスタ側について、インピーダンス整合部と制御手段の動作を詳細に説明する。制御手段は、初期化時などに動作し、インピーダンス整合部の設定を行なう（例えば、初期化時にキャリブレーション（較正）動作としてインピーダンス整合部の設定がなされる）。具体的に、制御手段では、ダミー抵抗とダミースイッチトランジスタとインピーダンス整合部との直列接続に基準電流を流すことにより、抵抗端にある電圧（出力電圧）が現れる。比較器ＣＭＰ１，ＣＭＰ２は、その電圧（出力電圧）と基準電圧との比較結果を出力する。コントローラＣＴＬ１，ＣＴＬ２は、インピーダンス整合部の選択信号ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３をインピーダンス整合部の合成抵抗値（合成インピーダンス）が小から大もしくは大から小になるように順次インクリメントし、比較器ＣＭＰ１，ＣＭＰ２の比較結果が一致したときの（例えば、比較結果がプラス（マイナス）からマイナス（プラス）に変化した直後もしくは直前の）選択信号を所定のレジスタやメモリ等に設定する。この時、インピーダンス整合部の合成抵抗（合成インピーダンス）は、基準電流と基準電圧で決まる値となっている。例えば基準電流を５ｍＡ、基準電圧を２５０ｍＶと設定すれば、インピーダンス整合部の合成抵抗は、５０Ωとなる。この時の選択信号をｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３に適用することにより、スイッチトランジスタがＯＮした時の出力装置の出力インピーダンスを所望の値に設定することが出来る。
【００４０】
このように、本発明では、インピーダンス整合部を複数のトランジスタで構成し、その出力電圧を基準電圧と比較し、基準電圧と一致する時の選択信号ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３をインピーダンス整合部の選択信号として設定することにより、出力終端部のインピーダンスを素子（トランジスタ，抵抗）のばらつきにかかわらず所望の値に設定することが可能となる。
【００４１】
また、図１を参照すると、出力装置１には、該出力装置１の出力端子に電流を流し込むおよび／または引き出す定電流駆動部５がさらに設けられている。
【００４２】
図９は図１の定電流駆動部５の具体的な構成例を示す図であり、図９の例では、定電流駆動部５として電流量可変電流源ＰＰ，ＭＰ，ＰＮ，ＭＮが出力端子に接続されている。ここで、電流量可変電流源ＰＰおよび電流量可変電流源ＭＰは、電源電圧ＶＤＤから出力端子に電流を流し込み、また、電流量可変電流源ＰＮおよび電流量可変電流源ＭＮは、出力端子からＧＮＤに電流を引き込むようになっている。また、各電流量可変電流源はＯＮ／ＯＦＦ信号により電流をＯＮ／ＯＦＦさせることが可能となっている。この電流のスイッチングをデータがハイからロウもしくはロウからハイへの遷移時に合わせることにより、出力端子への電荷の供給や引き出しのスピードを早くすることが出来、データスイッチングの高速化が可能となる。また、出力端子のインダクタ成分による出力電圧の減衰を考慮して、データのスイッチング時に電流源から電流を重畳することにより、あらかじめ出力電圧を大きめにしておく機能（Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能）を持たせることが出来る。また、同じデータが続いた時に逆に電流源で電流を差し引くことにより、以降のデータの出力電圧を小さくする機能（ｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能）を持たせることが出来る。また、電流源の電流量を可変にしておくことにより、出力電圧のスイング量を調節することが出来、また、Ｅｍｐｈａｓｉｓ量またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ量を調節することが出来る。
【００４３】
図１０はＥｍｐｈａｓｉｓ機能，ｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能を説明するための図である。図１０には、正転出力，反転出力が示されている（すなわち、図１０は差動信号Ｔｘｐ，Ｔｘｍ電圧の時間変化を表している）。図１０からわかるように、Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能によって、変化直後の電圧振幅を通常振幅よりも大きくなるようにしている。これにより、伝送路などでのエネルギー損失があったとしても受信側に正確な信号を伝送することが可能となる。
【００４４】
このように、本発明では、電流源で出力端子に電流を流し込んだり引き出したりすることにより高速化に対応することができる。
【００４５】
図１１は電流量可変電流源ＰＰ，電流量可変電流源ＭＰの構成例を示す図である。図１１を参照すると、ｐｃｈトランジスタによってカレントミラー回路が複数個（図１１の例では、４個）構成され、各カレントミラー回路の出力にスイッチ用トランジスタが接続されている。このような構成では、スイッチ用トランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることにより、電流源をＯＮ／ＯＦＦすることができ、また、選択信号ｓ０，ｓ１，ｓ２，ｓ３によってＯＮするスイッチ用トランジスタを代えたり、あるいは、複数のスイッチ用トランジスタをＯＮすることにより、電流値を可変にすることができる。
【００４６】
また、図１２は、電流量可変電流源ＰＰ，電流量可変電流源ＭＰの他の構成例を示す図である。図１２の構成例では、ｐｃｈトランジスタによってカレントミラー回路が複数個構成され、その基準ダイオードの出力電圧にスイッチ用トランジスタが接続されている。このような構成では、スイッチ用トランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることにより、電流源をＯＮ／ＯＦＦすることができ、また、選択信号ｓ０，ｓ１によってＯＮするスイッチ用トランジスタを代えたり、あるいは、複数のスイッチ用トランジスタをＯＮすることにより、電流値を可変にすることができる。
【００４７】
また、図１３は電流量可変電流源ＰＮ，電流量可変電流源ＭＮの構成例を示す図である。図１３を参照すると、ｎｃｈトランジスタによってカレントミラー回路が複数個（図１３の例では、４個）構成され、各カレントミラー回路の出力にスイッチ用トランジスタが接続されている。このような構成では、スイッチ用トランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることにより、電流源をＯＮ／ＯＦＦすることができ、また、選択信号ｓ０，ｓ１，ｓ２，ｓ３によってＯＮするスイッチ用トランジスタを代えたり、あるいは、複数のスイッチ用トランジスタをＯＮすることにより、電流値を可変にすることができる。
【００４８】
また、図１４は電流量可変電流源ＰＮ，電流量可変電流源ＭＮの他の構成例を示す図である。図１４の構成例では、ｐｃｈトランジスタによってカレントミラー回路が複数個構成され、その基準ダイオードの出力電圧にスイッチ用トランジスタが接続されている。このような構成では、スイッチ用トランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることにより、電流源をＯＮ／ＯＦＦすることができ、また、選択信号ｓ０，ｓ１によってＯＮするスイッチ用トランジスタを代えたり、あるいは、複数のスイッチ用トランジスタをＯＮすることにより、電流値を可変にすることができる。
【００４９】
以上の電流量可変電流源のスイッチングタイミングをデータがハイからロウもしくはロウからハイへの遷移時に合わせることにより、出力端子への電荷の供給や引き出しのスピードを早くすることが出来、データスイッチングの高速化が可能となる。また出力端子のインダクタ成分による出力電圧の減衰を考慮して、データのスイッチング時に電流源から電流を重畳することにより、あらかじめ出力電圧を大きめにしておく機能（Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能）を持たせることが出来る。または、同じデータが続いた時に逆に電流源で電流を差し引くことにより、以降のデータの出力電圧を小さくする機能（ｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能）を持たせることが出来る。また、電流源の電流量を可変にしておくことにより、出力電圧のスイング量を調節することが出来、また、Ｅｍｐｈａｓｉｓ量またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ量を調節することが可能となる。
【００５０】
また、本発明では、半導体レーザ駆動手段と半導体レーザ変調手段からなる半導体レーザ変調駆動装置において、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段とが別々のチップで構成される場合、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段との間の信号伝送に、上述した出力装置１を用いることができる。
【００５１】
図１５は本発明の出力装置を半導体レーザ駆動変調装置に適用した場合の構成例を示す図である。半導体レーザ駆動部と半導体レーザ変調部とを別々の集積回路で構成した場合、その集積回路間での信号伝送が必要となる。この時、半導体レーザ制御部の出力部に上述した本発明の出力装置を適用することにより、反射の少ない信号を正確に高速に伝送することが可能となる。
【００５２】
また、本発明では、チップ間またはボード間の電気信号伝送を有する画像形成装置において、前記画像形成装置内のチップ間またはボード間の電気信号伝送に、上述した出力装置１、または、半導体レーザ変調駆動装置を用いることができる。
【００５３】
図１６は、ラスター走査型画像形成装置のシステム構成例を示す図である。図１６において、ＬＤ変調信号生成部で生成されたＬＤ変調信号は、半導体レーザ駆動回路に入力され，半導体レーザの光を変調する。変調されたレーザ光は、コリメータレンズ，シリンダーレンズを介してポリゴンミラーに入力され、ポリゴンミラーにより偏向され、ｆθレンズを介して感光体に入射される。書き込み開始位置は、水平同期センサにより検出され、画像処理及びＬＤ変調信号生成部に入力され、水平同期信号と画像信号に従い、ＬＤ変調信号が出力される。なお、図１６において、書込み制御信号生成部は、単に画像データを生成するだけでなく、書込み制御信号、例えば主走査方向や副走査方向のカウンタ等の機能も有している為、画像データ生成部ではなく、書込み制御信号生成部としている。
【００５４】
図１６の画像形成装置において、例えば画像クロック生成部及びパルス生成部からＬＤ駆動部への変調信号の伝送に本発明の出力装置を適用することが出来る。これにより、変調信号を反射を少なく正確に高速に伝送することが可能となる。
【００５５】
このように、本発明は、集積回路間もしくはＰＣＢボード間の伝送において信号波形歪みの原因となる伝送路と送信部とのインピーダンス不整合を防ぐためのインピーダンス整合部を持ち、また高速化に対応した出力装置および半導体レーザ変調駆動装置および画像形成装置を提供することができる。
【００５６】
また、一例として、図１７に示すように、伝送路において、送信側と受信側は、ＤＣカットコンデンサでＤＣカットされている構成にすることもできる。ただし、ＤＣカットコンデンサは信号成分は通過するのに十分大きな容量とする。また、図１７ではＧＮＤに対して終端しているが、電源電圧に対して終端しても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る出力装置の構成例を示す図である。
【図２】図１の出力装置の具体的な構成例を示す図である。
【図３】スイッチング部を説明するための図である。
【図４】スイッチング部を説明するための図である。
【図５】スイッチング部を説明するための図である。
【図６】通常のＣＭＬ回路を説明するための図である。
【図７】ｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部を拡大して示した図である。
【図８】インピーダンス整合部の他の構成例を示す図である。
【図９】図１の定電流駆動部の具体的な構成例を示す図である。
【図１０】Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能，ｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能を説明するための図である。
【図１１】電流量可変電流源ＰＰ，電流量可変電流源ＭＰの構成例を示す図である。
【図１２】電流量可変電流源ＰＰ，電流量可変電流源ＭＰの他の構成例を示す図である。
【図１３】電流量可変電流源ＰＮ，電流量可変電流源ＭＮの構成例を示す図である。
【図１４】電流量可変電流源ＰＮ，電流量可変電流源ＭＮの他の構成例を示す図である。
【図１５】本発明の出力装置を半導体レーザ駆動変調装置に適用した場合の構成例を示す図である。
【図１６】ラスター走査型画像形成装置のシステム構成例を示す図である。
【図１７】伝送路にＤＣカットコンデンサを設ける一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 出力装置
２ スイッチング部
３ インピーダンス整合部
４ 制御手段
５ 定電流駆動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力装置および半導体レーザ変調駆動装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の出力ドライバ等の出力装置からの出力信号を伝送路に伝送する際に、反射による伝送信号の波形歪みをなくすため、出力装置の出力インピーダンスと伝送路のインピーダンス（厳密には、受信側の入力インピーダンス及び伝送路の特性インピーダンス）とを整合させることが行われる。このインピーダンス整合方法として、従来では、抵抗で終端させる方法をとっている。しかし、単純な抵抗では、プロセス上のばらつきがあり、正確にインピーダンス整合をとることは出来ない。伝送速度の高速化に伴い、ますますインピーダンス不整合による波形の歪みや信号減衰が問題になっている。インピーダンス整合をより正確にとるために、例えば特許文献１には、終端抵抗を可変抵抗として、伝送路の電圧をモニターしロウ（Ｌ）レベルからハイ（Ｈ）レベルへの遷移時間を基準時間と比較し、その比較結果を可変抵抗にフィードバックする方法が示されている。
【特許文献１】特開２００３−８４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、信号伝送速度の一層の高速化にともない、伝送信号のモニター用に出力端子に比較器などを接続すると、その容量により出力波形がなまってしまい、伝送速度の向上の妨げになることが考えられる。また時間測定や電圧比較のためにインピーダンス整合回路が大規模になったり消費電流が増大したりする。また、出力装置が単純なスイッチ回路であると、出力インピーダンスＲと出力の付加容量Ｃとの積であるＣＲ時定数によってスイッチングスピードが決まってしまい、それ以上の高速化は出来ないという問題がある。
【０００４】
本発明は、信号伝送速度が高速化する場合にも、インピーダンス整合を正確にとることができ、その場合に、回路の大規模化等を有効に防止することが可能な出力装置および半導体レーザ変調駆動装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、スイッチングによって出力信号を生成して伝送路（出力ノード）に出力するスイッチング部を有する出力装置において、該出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うように調整するために設けられているインピーダンス整合部と、前記出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うようにインピーダンス整合部を設定する制御手段とを有し、前記インピーダンス整合部は複数のトランジスタ部により構成されていることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の出力装置において、前記インピーダンス整合部は、複数のトランジスタ部が並列に接続されたものとなっており、前記制御手段は、各トランジスタ部を抵抗として用いて、オンさせるトランジスタ部を選択することにより、複数のトランジスタ部の合成インピーダンスを所望のインピーダンスに設定することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の出力装置において、前記インピーダンス整合部の並列に接続された複数の各トランジスタ部は、トランジスタを直列に複数段接続した構成となっていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の出力装置において、前記出力装置の出力端子に電流を流し込むおよび／または引き出す定電流駆動部がさらに設けられていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の出力装置において、前記定電流駆動部は、電流を生成するＯＮ状態と電流を生成しないＯＦＦ状態とを制御信号によりスイッチ可能に構成されていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項６記載の発明は、請求項４または請求項５記載の出力装置において、前記定電流駆動部は、前記スイッチング部からの出力信号に対してＥｍｐｈａｓｉｓ機能またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能を有していることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の出力装置において、前記スイッチング部は、正転出力と反転出力の２つの出力信号を生成し出力する差動信号伝送方式のものとなっていることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の出力装置において、正転出力側と反転出力側で共通のインピーダンス整合部が用いられることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項９記載の発明は、半導体レーザ駆動手段と半導体レーザ変調手段からなる半導体レーザ変調駆動装置において、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段とが別々のチップで構成される場合、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段との間の信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置が用いられることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項１０記載の発明は、チップ間またはボード間の電気信号伝送を有する画像形成装置において、前記画像形成装置内のチップ間またはボード間の電気信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置、または、請求項９記載の半導体レーザ変調駆動装置が用いられることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１乃至請求項８記載の発明によれば、スイッチングによって出力信号を生成して伝送路（出力ノード）に出力するスイッチング部を有する出力装置において、該出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うように調整するために設けられているインピーダンス整合部と、前記出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うようにインピーダンス整合部を設定する制御手段とを有し、前記インピーダンス整合部は複数のトランジスタ部により構成されているので、簡易な構成で電気信号伝送における出力装置の出力インピーダンスを補正してインピーダンス整合を正確にとることができ、また高速信号伝送に対応することも出来る。
【００１６】
特に、請求項１記載の発明によれば、インピーダンス整合部は複数のトランジスタ部により構成されているので、インピーダンス整合部のサイズを小さくすることができ、回路の小型化が可能となる。
【００１７】
また、請求項４乃至請求項６記載の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の出力装置において、前記出力装置の出力端子に電流を流し込むおよび／または引き出す定電流駆動部がさらに設けられており、定電流駆動部が出力端子に電流の供給や引き出しをすることにより（特に、請求項６記載の発明では、定電流駆動部がＥｍｐｈａｓｉｓ機能またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能を有することにより）、高速化に対応した出力装置を提供することが出来る。
【００１８】
また、請求項７記載の発明では、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の出力装置において、前記スイッチング部は、正転出力と反転出力の２つの出力信号を生成し出力する差動信号伝送方式のものとなっているので、コモンモードの雑音に対する耐性が増し、ＥＭＩ対策に効果がある。さらにその場合、差動信号伝送方式においても、簡易な構成で（回路を大規模化させずに）、出力装置の出力インピーダンスを補正してインピーダンス整合を正確にとることが出来、また、高速化に対応することも出来る。
【００１９】
また、請求項８記載の発明では、請求項７記載の出力装置において、正転出力側と反転出力側で共通のインピーダンス整合部が用いられるので、差動信号伝送方式においても回路の小型化が可能となる。
【００２０】
また、請求項９記載の発明によれば、半導体レーザ駆動手段と半導体レーザ変調手段からなる半導体レーザ変調駆動装置において、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段とが別々のチップで構成される場合、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段との間の信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置が用いられるので、回路の規模等を増大させずに信号伝送の高速化が可能な半導体レーザ変調駆動装置を提供することが出来る。
【００２１】
また、請求項１０記載の発明によれば、チップ間またはボード間の電気信号伝送を有する画像形成装置において、前記画像形成装置内のチップ間またはボード間の電気信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置、または、請求項９記載の半導体レーザ変調駆動装置が用いられるので、回路の規模等を増大させずに信号伝送の高速化が可能な画像形成装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る出力装置の構成例を示す図である。図１を参照すると、この出力装置１は、スイッチングによって出力信号を生成して伝送路（出力ノード）に出力するスイッチング部２と、出力装置１の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うように調整するために設けられているインピーダンス整合部３と、出力装置１の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うようにインピーダンス整合部３を設定する制御手段４とを有し、前記インピーダンス整合部３は複数のトランジスタ部により構成されていることを特徴としている。
【００２３】
ここで、伝送路のインピーダンスとは、厳密には、送信側から見込んだ伝送路及び受信側の入力インピーダンスを意味し、以下では、これを伝送路のインピーダンスと称す。
【００２４】
図２は図１の出力装置の具体的な構成例を示す図である。なお、図２では、スイッチング部２と、インピーダンス整合部３と、制御手段４とが示されており、定電流駆動部５は図示されていない。
【００２５】
すなわち、図２において、スイッチング部２は、ｐｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ１，Ｔ２と、ｐｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ１，Ｔ２側の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、ｎｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ３，Ｔ４と、ｎｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ３，Ｔ４側の抵抗Ｒ３，Ｒ４と、出力端子Ｔｘｐ，Ｔｘｍとにより構成されており、正転出力と反転出力の２つの出力信号を生成し出力する差動信号伝送方式のものとなっている。
【００２６】
ここで、ｐｃｈトランジスタＴ１，Ｔ２，ｎｃｈトランジスタＴ３，Ｔ４は、スイッチトランジスタとして機能し、データ１を入力してｐｃｈトランジスタＴ１，ｎｃｈトランジスタＴ４だけをオンすることで、図３に示すような回路となり、図５に示すようなデータ１の正転出力及び反転出力を出力信号として生成，出力することができ、また、データ０を入力してｐｃｈトランジスタＴ２，ｎｃｈトランジスタＴ３だけをオンすることで、図４に示すような回路となり、図５に示すようなデータ０の正転出力及び反転出力を出力信号として生成，出力することが可能になっている。
【００２７】
本発明では、スイッチング部２は、図３または図４に示すような回路構成となるので、図６に示すような通常のＣＭＬ（コモンモードロジック）回路のように、ｐｃｈトランジスタ側、ｎｃｈトランジスタ側のそれぞれにおいて１つのスイッチトランジスタをオンすることにより１，０の差動データを高速化に向く小振幅の信号として出力することが出来るとともに、さらに、通常のＣＭＬよりも消費電力を小さくすることが出来る。すなわち、図６に示すようなＣＭＬ回路では、例えば、各抵抗が５０Ωであり、５００ｍＶの信号電圧を発生させる場合に、２０ｍＡの電流を必要とするのに対し、図３または図４に示すような回路では、抵抗Ｒ１（Ｒ２）が５０Ω，抵抗Ｒ４（Ｒ３）が５０Ωであり、受信側の終端抵抗Ｘ１が１００Ωであって、５００ｍＶの信号電圧を発生させる場合に、５ｍＡの電流しか必要とせずに済む（電源電圧１Ｖの場合）。このように、必要な電流量を少なくできるので、消費電力を小さくでき、また、高速化に向く。
【００２８】
さらに、図２のスイッチング部２は、正転出力と反転出力の２つの出力信号を生成し出力する差動信号伝送方式のものとなっているので、コモンモードの雑音に対する耐性が増し、ＥＭＩ対策に効果がある。
【００２９】
また、図２において、インピーダンス整合部３は、スイッチング部２が上記のような構成となっていることで、ｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（複数のｐｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２）と、ｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（複数のｎｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８）とにより構成されている。すなわち、ｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部，ｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部は、それぞれ、複数のトランジスタ（例えば、ＭＯＳトランジスタ）により構成されている。
【００３０】
図７は図２におけるｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部を拡大して示した図である。図７を参照すると、複数のトランジスタＴ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８は並列に接続されており、各トランジスタＴ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８は、それぞれ、制御手段４からの選択信号ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３によって選択されてオンになるようになっている。
【００３１】
すなわち、インピーダンス整合部は、複数のトランジスタ部が並列に接続されたものとなっており、制御手段４は、各トランジスタ部を抵抗として用いて、オンさせるトランジスタ部を選択することにより、複数のトランジスタ部の合成インピーダンスを所望のインピーダンスに設定するようになっている。
【００３２】
インピーダンス整合部が図２，図７に示すように構成されている場合、選択信号ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３をハイもしくはロウに設定することにより、オンするトランジスタを選択し、選択信号ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３を順次にインクリメントすることによってインピーダンス整合部の合成インピーダンスを順次に変化させることができる。それぞれのトランジスタＴ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８のサイズは同一でもよいが、トランジスタＴ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８のサイズをそれぞれ段階的に異ならせ選択信号をインクリメントしていったときに等間隔でインピーダンスが変化するようにした方が、より高精度にインピーダンスを調整することが出来る。
【００３３】
なお、図２，図７の例では、並列に接続された複数の各トランジスタ部は、それぞれ、１つのトランジスタにより構成されているが、図８に示すように、インピーダンス整合部の並列に接続された複数の各トランジスタ部を、トランジスタを直列に複数段接続した構成にすることもできる。
【００３４】
図８は２段接続にした場合の例であり、直列接続されたトランジスタのゲートには、同一の選択信号を入力する。トランジスタの特性としてゲート電圧Ｖｇｓ、ドレイン電圧Ｖｄｓ、閾値電圧Ｖｔｈとした場合、Ｖｄｓ＜Ｖｇｓ−Ｖｔｈの範囲では線形領域となり、トランジスタは抵抗と同等の特性を示す。そのため、トランジスタを直列に接続してドレイン電圧Ｖｄｓをなるべく小さくすることにより、ドレイン電圧Ｖｄｓが変化した時においても抵抗としての特性を示すようにすることが出来る。
【００３５】
また、上記の説明では、ｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部について述べたが、ｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部もｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部と同様の構成となっている。
【００３６】
また、図２において、制御手段４は、スイッチング部２，インピーダンス整合部３が上記のような構成となっていることで、ｐｃｈトランジスタ側の制御手段と、ｎｃｈトランジスタ側の制御手段とにより構成されている。
【００３７】
ここで、ｐｃｈトランジスタ側の制御手段は、初期化時などに動作するようになっており、ダミーｐｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ１３と、ダミー抵抗Ｒ５と、ダミーｐｃｈトランジスタＴ１３とダミー抵抗Ｒ５とｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２）との直列接続に電流を流す電流源Ｉ１と、ダミーｐｃｈトランジスタＴ１３とダミー抵抗Ｒ５とｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２）との直列接続に電流を流したときの出力電圧を基準電圧と比較する比較器ＣＭＰ１と、比較器ＣＭＰ１からの比較結果に基づいてｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部の各トランジスタの選択信号（ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３）を生成し、ｐｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部の設定を行なうコントローラＣＴＬ１とにより構成されている。
【００３８】
同様に、ｎｃｈトランジスタ側の制御手段は、初期化時などに動作するようになっており、ダミーｎｃｈトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）Ｔ１４と、ダミー抵抗Ｒ６と、ダミーｎｃｈトランジスタＴ１４とダミー抵抗Ｒ６とｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８）との直列接続に電流を流す電流源Ｉ２と、ダミーｎｃｈトランジスタＴ１４とダミー抵抗Ｒ６とｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部（Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８）との直列接続に電流を流したときの出力電圧を基準電圧と比較する比較器ＣＭＰ２と、比較器ＣＭＰ２からの比較結果に基づいてｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部の各トランジスタの選択信号（ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３）を生成し、ｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部の設定を行なうコントローラＣＴＬ２とにより構成されている。
【００３９】
ｐｃｈトランジスタ側、ｎｃｈトランジスタ側について、インピーダンス整合部と制御手段の動作を詳細に説明する。制御手段は、初期化時などに動作し、インピーダンス整合部の設定を行なう（例えば、初期化時にキャリブレーション（較正）動作としてインピーダンス整合部の設定がなされる）。具体的に、制御手段では、ダミー抵抗とダミースイッチトランジスタとインピーダンス整合部との直列接続に基準電流を流すことにより、抵抗端にある電圧（出力電圧）が現れる。比較器ＣＭＰ１，ＣＭＰ２は、その電圧（出力電圧）と基準電圧との比較結果を出力する。コントローラＣＴＬ１，ＣＴＬ２は、インピーダンス整合部の選択信号ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３をインピーダンス整合部の合成抵抗値（合成インピーダンス）が小から大もしくは大から小になるように順次インクリメントし、比較器ＣＭＰ１，ＣＭＰ２の比較結果が一致したときの（例えば、比較結果がプラス（マイナス）からマイナス（プラス）に変化した直後もしくは直前の）選択信号を所定のレジスタやメモリ等に設定する。この時、インピーダンス整合部の合成抵抗（合成インピーダンス）は、基準電流と基準電圧で決まる値となっている。例えば基準電流を５ｍＡ、基準電圧を２５０ｍＶと設定すれば、インピーダンス整合部の合成抵抗は、５０Ωとなる。この時の選択信号をｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３に適用することにより、スイッチトランジスタがＯＮした時の出力装置の出力インピーダンスを所望の値に設定することが出来る。
【００４０】
このように、本発明では、インピーダンス整合部を複数のトランジスタで構成し、その出力電圧を基準電圧と比較し、基準電圧と一致する時の選択信号ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３をインピーダンス整合部の選択信号として設定することにより、出力終端部のインピーダンスを素子（トランジスタ，抵抗）のばらつきにかかわらず所望の値に設定することが可能となる。
【００４１】
また、図１を参照すると、出力装置１には、該出力装置１の出力端子に電流を流し込むおよび／または引き出す定電流駆動部５がさらに設けられている。
【００４２】
図９は図１の定電流駆動部５の具体的な構成例を示す図であり、図９の例では、定電流駆動部５として電流量可変電流源ＰＰ，ＭＰ，ＰＮ，ＭＮが出力端子に接続されている。ここで、電流量可変電流源ＰＰおよび電流量可変電流源ＭＰは、電源電圧ＶＤＤから出力端子に電流を流し込み、また、電流量可変電流源ＰＮおよび電流量可変電流源ＭＮは、出力端子からＧＮＤに電流を引き込むようになっている。また、各電流量可変電流源はＯＮ／ＯＦＦ信号により電流をＯＮ／ＯＦＦさせることが可能となっている。この電流のスイッチングをデータがハイからロウもしくはロウからハイへの遷移時に合わせることにより、出力端子への電荷の供給や引き出しのスピードを早くすることが出来、データスイッチングの高速化が可能となる。また、出力端子のインダクタ成分による出力電圧の減衰を考慮して、データのスイッチング時に電流源から電流を重畳することにより、あらかじめ出力電圧を大きめにしておく機能（Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能）を持たせることが出来る。また、同じデータが続いた時に逆に電流源で電流を差し引くことにより、以降のデータの出力電圧を小さくする機能（ｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能）を持たせることが出来る。また、電流源の電流量を可変にしておくことにより、出力電圧のスイング量を調節することが出来、また、Ｅｍｐｈａｓｉｓ量またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ量を調節することが出来る。
【００４３】
図１０はＥｍｐｈａｓｉｓ機能，ｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能を説明するための図である。図１０には、正転出力，反転出力が示されている（すなわち、図１０は差動信号Ｔｘｐ，Ｔｘｍ電圧の時間変化を表している）。図１０からわかるように、Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能によって、変化直後の電圧振幅を通常振幅よりも大きくなるようにしている。これにより、伝送路などでのエネルギー損失があったとしても受信側に正確な信号を伝送することが可能となる。
【００４４】
このように、本発明では、電流源で出力端子に電流を流し込んだり引き出したりすることにより高速化に対応することができる。
【００４５】
図１１は電流量可変電流源ＰＰ，電流量可変電流源ＭＰの構成例を示す図である。図１１を参照すると、ｐｃｈトランジスタによってカレントミラー回路が複数個（図１１の例では、４個）構成され、各カレントミラー回路の出力にスイッチ用トランジスタが接続されている。このような構成では、スイッチ用トランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることにより、電流源をＯＮ／ＯＦＦすることができ、また、選択信号ｓ０，ｓ１，ｓ２，ｓ３によってＯＮするスイッチ用トランジスタを代えたり、あるいは、複数のスイッチ用トランジスタをＯＮすることにより、電流値を可変にすることができる。
【００４６】
また、図１２は、電流量可変電流源ＰＰ，電流量可変電流源ＭＰの他の構成例を示す図である。図１２の構成例では、ｐｃｈトランジスタによってカレントミラー回路が複数個構成され、その基準ダイオードの出力電圧にスイッチ用トランジスタが接続されている。このような構成では、スイッチ用トランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることにより、電流源をＯＮ／ＯＦＦすることができ、また、選択信号ｓ０，ｓ１によってＯＮするスイッチ用トランジスタを代えたり、あるいは、複数のスイッチ用トランジスタをＯＮすることにより、電流値を可変にすることができる。
【００４７】
また、図１３は電流量可変電流源ＰＮ，電流量可変電流源ＭＮの構成例を示す図である。図１３を参照すると、ｎｃｈトランジスタによってカレントミラー回路が複数個（図１３の例では、４個）構成され、各カレントミラー回路の出力にスイッチ用トランジスタが接続されている。このような構成では、スイッチ用トランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることにより、電流源をＯＮ／ＯＦＦすることができ、また、選択信号ｓ０，ｓ１，ｓ２，ｓ３によってＯＮするスイッチ用トランジスタを代えたり、あるいは、複数のスイッチ用トランジスタをＯＮすることにより、電流値を可変にすることができる。
【００４８】
また、図１４は電流量可変電流源ＰＮ，電流量可変電流源ＭＮの他の構成例を示す図である。図１４の構成例では、ｐｃｈトランジスタによってカレントミラー回路が複数個構成され、その基準ダイオードの出力電圧にスイッチ用トランジスタが接続されている。このような構成では、スイッチ用トランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることにより、電流源をＯＮ／ＯＦＦすることができ、また、選択信号ｓ０，ｓ１によってＯＮするスイッチ用トランジスタを代えたり、あるいは、複数のスイッチ用トランジスタをＯＮすることにより、電流値を可変にすることができる。
【００４９】
以上の電流量可変電流源のスイッチングタイミングをデータがハイからロウもしくはロウからハイへの遷移時に合わせることにより、出力端子への電荷の供給や引き出しのスピードを早くすることが出来、データスイッチングの高速化が可能となる。また出力端子のインダクタ成分による出力電圧の減衰を考慮して、データのスイッチング時に電流源から電流を重畳することにより、あらかじめ出力電圧を大きめにしておく機能（Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能）を持たせることが出来る。または、同じデータが続いた時に逆に電流源で電流を差し引くことにより、以降のデータの出力電圧を小さくする機能（ｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能）を持たせることが出来る。また、電流源の電流量を可変にしておくことにより、出力電圧のスイング量を調節することが出来、また、Ｅｍｐｈａｓｉｓ量またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ量を調節することが可能となる。
【００５０】
また、本発明では、半導体レーザ駆動手段と半導体レーザ変調手段からなる半導体レーザ変調駆動装置において、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段とが別々のチップで構成される場合、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段との間の信号伝送に、上述した出力装置１を用いることができる。
【００５１】
図１５は本発明の出力装置を半導体レーザ駆動変調装置に適用した場合の構成例を示す図である。半導体レーザ駆動部と半導体レーザ変調部とを別々の集積回路で構成した場合、その集積回路間での信号伝送が必要となる。この時、半導体レーザ制御部の出力部に上述した本発明の出力装置を適用することにより、反射の少ない信号を正確に高速に伝送することが可能となる。
【００５２】
また、本発明では、チップ間またはボード間の電気信号伝送を有する画像形成装置において、前記画像形成装置内のチップ間またはボード間の電気信号伝送に、上述した出力装置１、または、半導体レーザ変調駆動装置を用いることができる。
【００５３】
図１６は、ラスター走査型画像形成装置のシステム構成例を示す図である。図１６において、ＬＤ変調信号生成部で生成されたＬＤ変調信号は、半導体レーザ駆動回路に入力され，半導体レーザの光を変調する。変調されたレーザ光は、コリメータレンズ，シリンダーレンズを介してポリゴンミラーに入力され、ポリゴンミラーにより偏向され、ｆθレンズを介して感光体に入射される。書き込み開始位置は、水平同期センサにより検出され、画像処理及びＬＤ変調信号生成部に入力され、水平同期信号と画像信号に従い、ＬＤ変調信号が出力される。なお、図１６において、書込み制御信号生成部は、単に画像データを生成するだけでなく、書込み制御信号、例えば主走査方向や副走査方向のカウンタ等の機能も有している為、画像データ生成部ではなく、書込み制御信号生成部としている。
【００５４】
図１６の画像形成装置において、例えば画像クロック生成部及びパルス生成部からＬＤ駆動部への変調信号の伝送に本発明の出力装置を適用することが出来る。これにより、変調信号を反射を少なく正確に高速に伝送することが可能となる。
【００５５】
このように、本発明は、集積回路間もしくはＰＣＢボード間の伝送において信号波形歪みの原因となる伝送路と送信部とのインピーダンス不整合を防ぐためのインピーダンス整合部を持ち、また高速化に対応した出力装置および半導体レーザ変調駆動装置および画像形成装置を提供することができる。
【００５６】
また、一例として、図１７に示すように、伝送路において、送信側と受信側は、ＤＣカットコンデンサでＤＣカットされている構成にすることもできる。ただし、ＤＣカットコンデンサは信号成分は通過するのに十分大きな容量とする。また、図１７ではＧＮＤに対して終端しているが、電源電圧に対して終端しても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る出力装置の構成例を示す図である。
【図２】図１の出力装置の具体的な構成例を示す図である。
【図３】スイッチング部を説明するための図である。
【図４】スイッチング部を説明するための図である。
【図５】スイッチング部を説明するための図である。
【図６】通常のＣＭＬ回路を説明するための図である。
【図７】ｎｃｈトランジスタ側のインピーダンス整合部を拡大して示した図である。
【図８】インピーダンス整合部の他の構成例を示す図である。
【図９】図１の定電流駆動部の具体的な構成例を示す図である。
【図１０】Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能，ｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能を説明するための図である。
【図１１】電流量可変電流源ＰＰ，電流量可変電流源ＭＰの構成例を示す図である。
【図１２】電流量可変電流源ＰＰ，電流量可変電流源ＭＰの他の構成例を示す図である。
【図１３】電流量可変電流源ＰＮ，電流量可変電流源ＭＮの構成例を示す図である。
【図１４】電流量可変電流源ＰＮ，電流量可変電流源ＭＮの他の構成例を示す図である。
【図１５】本発明の出力装置を半導体レーザ駆動変調装置に適用した場合の構成例を示す図である。
【図１６】ラスター走査型画像形成装置のシステム構成例を示す図である。
【図１７】伝送路にＤＣカットコンデンサを設ける一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 出力装置
２ スイッチング部
３ インピーダンス整合部
４ 制御手段
５ 定電流駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングによって出力信号を生成して伝送路（出力ノード）に出力するスイッチング部を有する出力装置において、該出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うように調整するために設けられているインピーダンス整合部と、前記出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うようにインピーダンス整合部を設定する制御手段とを有し、前記インピーダンス整合部は複数のトランジスタ部により構成されていることを特徴とする出力装置。
【請求項２】
請求項１記載の出力装置において、前記インピーダンス整合部は、複数のトランジスタ部が並列に接続されたものとなっており、前記制御手段は、各トランジスタ部を抵抗として用いて、オンさせるトランジスタ部を選択することにより、複数のトランジスタ部の合成インピーダンスを所望のインピーダンスに設定することを特徴とする出力装置。
【請求項３】
請求項２記載の出力装置において、前記インピーダンス整合部の並列に接続された複数の各トランジスタ部は、トランジスタを直列に複数段接続した構成となっていることを特徴とする出力装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の出力装置において、前記出力装置の出力端子に電流を流し込むおよび／または引き出す定電流駆動部がさらに設けられていることを特徴とする出力装置。
【請求項５】
請求項４記載の出力装置において、前記定電流駆動部は、電流を生成するＯＮ状態と電流を生成しないＯＦＦ状態とを制御信号によりスイッチ可能に構成されていることを特徴とする出力装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の出力装置において、前記定電流駆動部は、前記スイッチング部からの出力信号に対してＥｍｐｈａｓｉｓ機能またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能を有していることを特徴とする出力装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の出力装置において、前記スイッチング部は、正転出力と反転出力の２つの出力信号を生成し出力する差動信号伝送方式のものとなっていることを特徴とする出力装置。
【請求項８】
請求項７記載の出力装置において、正転出力側と反転出力側で共通のインピーダンス整合部が用いられることを特徴とする出力装置。
【請求項９】
半導体レーザ駆動手段と半導体レーザ変調手段からなる半導体レーザ変調駆動装置において、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段とが別々のチップで構成される場合、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段との間の信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置が用いられることを特徴とする半導体レーザ変調駆動装置。
【請求項１０】
チップ間またはボード間の電気信号伝送を有する画像形成装置において、前記画像形成装置内のチップ間またはボード間の電気信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置、または、請求項９記載の半導体レーザ変調駆動装置が用いられることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
スイッチングによって出力信号を生成して伝送路（出力ノード）に出力するスイッチング部を有する出力装置において、該出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うように調整するために設けられているインピーダンス整合部と、前記出力装置の出力インピーダンスを伝送路のインピーダンスに合うようにインピーダンス整合部を設定する制御手段とを有し、前記インピーダンス整合部は複数のトランジスタ部により構成されていることを特徴とする出力装置。
【請求項２】
請求項１記載の出力装置において、前記インピーダンス整合部は、複数のトランジスタ部が並列に接続されたものとなっており、前記制御手段は、各トランジスタ部を抵抗として用いて、オンさせるトランジスタ部を選択することにより、複数のトランジスタ部の合成インピーダンスを所望のインピーダンスに設定することを特徴とする出力装置。
【請求項３】
請求項２記載の出力装置において、前記インピーダンス整合部の並列に接続された複数の各トランジスタ部は、トランジスタを直列に複数段接続した構成となっていることを特徴とする出力装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の出力装置において、前記出力装置の出力端子に電流を流し込むおよび／または引き出す定電流駆動部がさらに設けられていることを特徴とする出力装置。
【請求項５】
請求項４記載の出力装置において、前記定電流駆動部は、電流を生成するＯＮ状態と電流を生成しないＯＦＦ状態とを制御信号によりスイッチ可能に構成されていることを特徴とする出力装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の出力装置において、前記定電流駆動部は、前記スイッチング部からの出力信号に対してＥｍｐｈａｓｉｓ機能またはｄｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ機能を有していることを特徴とする出力装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の出力装置において、前記スイッチング部は、正転出力と反転出力の２つの出力信号を生成し出力する差動信号伝送方式のものとなっていることを特徴とする出力装置。
【請求項８】
請求項７記載の出力装置において、正転出力側と反転出力側で共通のインピーダンス整合部が用いられることを特徴とする出力装置。
【請求項９】
半導体レーザ駆動手段と半導体レーザ変調手段からなる半導体レーザ変調駆動装置において、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段とが別々のチップで構成される場合、前記半導体レーザ駆動手段と前記半導体レーザ変調手段との間の信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置が用いられることを特徴とする半導体レーザ変調駆動装置。
【請求項１０】
チップ間またはボード間の電気信号伝送を有する画像形成装置において、前記画像形成装置内のチップ間またはボード間の電気信号伝送に、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の出力装置、または、請求項９記載の半導体レーザ変調駆動装置が用いられることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−１５８４９０（Ｐ２００７−１５８４９０Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４７６０１（Ｐ２００５−３４７６０１）
【出願日】平成１７年１２月１日（２００５．１２．１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１日（２００５．１２．１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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