JP2002100831A - 半導体レーザ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面発光型半導体レーザの安定した駆動量制御
を行うことができる半導体レーザ制御装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 制御ユニット１４の端子電圧演算回路２
２にて、所定の駆動量を得られるようなＶＣＳＥＬ１６
端子電圧を予め記憶されたＶＣＳＥＬ１６端子電圧−Ｖ
ＣＳＥＬ１６の光出力特性に基づいて計算し、得られた
端子電圧を端子電圧設定信号として比較回路２４に入力
する。また、光源ユニット１２で、点灯信号にてＶＣＳ
ＥＬ１６のオンオフ制御を行う駆動回路１８によりＶＣ
ＳＥＬ１６に駆動電流を供給した時、ＶＣＳＥＬ１６駆
動時のＶＣＳＥＬ１６端子電圧を、バッファ２０を介し
て制御ユニット１４の比較回路２４へ入力し、上述の端
子電圧設定信号と比較する。そして、該比較結果に基づ
いて、ＶＣＳＥＬ１６の駆動量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ制御
装置にかかり、特に、画像形成装置に搭載される光走査
装置の光源に好適な面発光型半導体レーザの駆動を制御
する半導体レーザ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体レーザを光源とした光
走査装置が考案されている。一般的な光走査装置では、
単一の半導体レーザを用いるが、複数の半導体レーザを
２次元に配置したレーザアレイを光源としたものもある
（例えば、特開平０５−２９４００５号公報）。

【０００３】一般的な光走査装置に用いられる単一の半
導体レーザとしては、図１９に示すように、ｎ側電極２
００、基板２０２、活性層２０６、クラッド層２０４、
ｐ側電極２０８が層状に積み重ねられた端面発光型半導
体レーザが用いられるが、図３０に示すように、ｎ側電
極２１０、基板２１２、半導体多層膜２１４、絶縁膜２
１６、ｐ側電極２１８で構成される面発光型半導体レー
ザ（Vertical CavitySurface Emitting diode Laser：
所謂ＶＣＳＥＬ）を用いれば、多数の半導体レーザ（Ｖ
ＣＳＥＬ）を基板上に自由に２次元配置することができ
るため、複数本のレーザビームを出射可能な光源を低コ
ストで得ることができる。

【０００４】このようなレーザ光源を備えた光走査装置
によって画像を形成するにあたっては、安定した画質の
画像を得るために、書き込みを行うレーザビームの光量
が安定していることが要求される。端面発光型半導体レ
ーザでは、メインビームの放射方向と反対方向にバック
ビームが放射されるので、端面発光型半導体レーザの駆
動を制御する制御装置は、このバックビームを半導体レ
ーザのパッケージに内蔵されたフォトダイオードにより
検知して、フォトダイオード出力電流を電流−電圧変換
して光量信号とし、該光量信号に基づいて、端面発光型
半導体レーザを駆動する電流をフィードバック制御して
いる。

【０００５】一方、ＶＣＳＥＬは同一基板上に容易に複
数個形成可能なため、画像形成速度を低下させることな
く、レーザビームを高密度に光走査させることが可能と
なる反面、バックビームが生じないために、光走査時に
光量を容易に検知することができない。そこで、特開平
８−３３０６６１号公報や特開平６−３１９８０号公報
に記載の技術では、レーザビームの光路中にハーフミラ
ーを配置して、ＶＣＳＥＬから出射されたレーザビーム
の一部を取り出して光センサで光量を検知することが開
示されている。また、特開平９−２３０２５９号公報に
記載の技術では、走査開始の検出（同期検知）と光量の
検出を１つのセンサで行い、走査開始のタイミングで走
査ビームを一時的に検知する方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハーフ
ミラーを配置して一部の光出力を取り出す場合におい
て、ハーフミラーとして平板形状のものを用いる場合に
は、コヒーレント光であるレーザビームが干渉を起こす
可能性があり、光量を精度良く検知することが困難であ
る。また、プリズム形状のハーフミラーを用いる場合に
は、干渉を起こすことはないが、コストが高い上に容積
が大きく、他の光学部材のレイアウトが難しくなってし
まう、という問題がある。

【０００７】また、端面発光型半導体レーザとは異な
り、ＶＣＳＥＬでは光軸に直交する面において、発光点
に対してほぼ点対称な構成であるため、偏光方向が安定
しない。従って複数のビームによる光走査装置の光源と
して複数のＶＣＳＥＬを使用する場合、各ＶＣＳＥＬの
偏光方向が揃わないことがある。一般的にハーフミラー
の光学特性は偏光方向により差があるため、ハーフミラ
ーを用いて同じ出力の複数のＶＣＳＥＬ光出力を一部取
り出すと、各ＶＣＳＥＬの偏光方向の差及び変動による
反射率／透過率の差により、一部取り出した光出力が異
なるという問題がある。

【０００８】また、走査ビームの一時検知を行い、光セ
ンサ出力のピーク値を記憶するピークホールド回路の出
力により、光量制御を行う場合、１走査で設定光量より
高いか低いかしか判断できないため、光量が安定するま
でに何走査か必要となり、制御時間が長くなる、という
問題がある。

【０００９】さらに、走査ビームの一時検知を行い、光
センサ上をビームが走査するわずかな時間で光量制御を
行う方法もあるが、一般的に光センサとして使用される
シリコンフォトダイオードは、応答性が低く、受光面の
面積を大きくして受光時間を長くする、または光センサ
の高速化対策を行う等の対策が必要となり、いずれの場
合にも大型化やコスト高となってしまう。

【００１０】本発明は、上記事実を考慮して、面発光型
半導体レーザの安定した駆動量制御を行うことができる
半導体レーザ制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、面発光型半導体レーザを発
光させた時の前記面発光型半導体レーザの端子電圧を測
定する測定手段と、前記測定手段により測定された電圧
が、前記面発光型半導体レーザを所定の発光量で発光さ
せるための所定値に略一致するように前記面発光型半導
体レーザの駆動を制御する制御手段と、を備えることを
特徴としている。

【００１２】面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、
直列抵抗成分が高くなる傾向があるため、一般のダイオ
ード特性に加算される（駆動電流に比例する）端子電圧
上昇成分も無視できないほど大きくなる。そのため、面
発光型半導体レーザでは、端子電圧がしきい値を越える
と光出力とほぼ比例的に端子電圧も上昇する。また、温
度が上昇すると、出力可能最大光量は低下するが、レー
ザ発振しきい値電圧及びレーザ出力が立ち上がるエリア
での端子電圧の変化量に対する光出力変化の割合（光出
力変化量÷端子電圧変化量）は、温度変化による変動が
少ない。すなわち、面発光型半導体レーザは、端子電圧
が既知であれば、簡単な演算かつ安定した精度で光出力
を推定することができる。

【００１３】そこで、請求項１に記載の発明によれば、
測定手段によって面発光型半導体レーザを発光させた時
に発生する面発光型半導体レーザの端子電圧（端子電圧
に相当する他の物理量でもよい）が測定され、測定され
た端子電圧と面発光型半導体レーザを所定の発光量で発
光させるめたの所定値とが略一致するように制御手段に
よって面発光型半導体レーザの駆動が制御される。例え
ば、制御手段が（前記所定値＞測定電圧）であると判断
した時、面発光型半導体レーザを駆動する駆動電流を増
加させ、（前記所定値＜測定電圧）であると判断した
時、面発光型半導体レーザを駆動する駆動電流を減少さ
せることによって、面発光型半導体レーザの駆動量を所
定の値に設定することができ、面発光型半導体レーザの
安定した駆動量制御を行うことができる。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記面発光型半導体レーザの電圧−光
出力特性を記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御手
段は、前記記憶手段に記憶される電圧−光出力特性に基
づいて前記所定値を設定することを特徴としている。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明において、面発光型半導体レーザの電圧−
光出力特性を記憶手段に記憶し、測定手段によって測定
された端子電圧と該電圧−光出力特性から、所定の発光
量で発光させるための所定値を設定することが可能とな
る。

【００１６】また、面発光型半導体レーザは、周辺温度
が変化しても、端子電圧を上げた際の光出力発生からピ
ークに達するまでの端子電圧−光出力の関係は変化が少
ない特性となっている。従って、解像度の低い白黒画像
（又は単色画像）を形成する画像形成装置に面発光型半
導体レーザを用いる場合には、上述のように端子電圧の
みで駆動を制御しても画質に問題を生じることはない
が、高解像度及び高い階調性が要求されるカラー画像形
成装置に用いる場合には、精度よく発光量を制御するた
めに、僅かな端子電圧−光出力の特性の変化をも補正す
る必要がある。

【００１７】そこで、請求項３に記載の発明は、請求項
１又は請求項２に記載の発明において、前記面発光型半
導体レーザの周辺温度を検出する温度検出手段をさらに
備え、前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出
された前記周辺温度と略一致する温度における前記面発
光型半導体レーザの電圧−光出力特性に基づいて前記所
定値を設定することを特徴としている。

【００１８】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は請求項２に記載の発明において、さらに面発光型半
導体レーザの周辺温度を検出する検出手段を備えてお
り、温度検出手段により前記周辺温度が検出され、検出
された周辺温度と略一致する温度における面発光型半導
体レーザの端子電圧−光出力特性に基づいて所定の発光
量で駆動するための所定値を設定するので、面発光型半
導体レーザの電圧−光出力の特性における温度変化によ
る変動を反映した高精度な面発光型半導体レーザの駆動
量制御を行うことができる。

【００１９】なお、検出手段としては、請求項４に記載
の発明のように、面発光型半導体レーザが形成されたチ
ップと同一チップに形成されたダイオードを用いること
が可能である。例えば、ＶＣＳＥＬは、光が出射される
穴を塞いでしまえば、ダイオードとして作用するので、
これを利用することが可能である。

【００２０】請求項５に記載の発明は、請求項３又は請
求項４に記載の発明において、互いに異なる複数の温度
における前記面発光型半導体レーザの電圧−光出力特性
を記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御手段は、前
記周辺温度と略一致する温度における前記面発光型半導
体レーザの前記電圧−光出力特性を前記記憶手段から取
得することを特徴としている。

【００２１】請求項５に記載の発明によれば、請求項３
又は請求項４に記載の発明において、互いに異なる温度
における面発光型半導体レーザの電圧−光出力特性を記
憶手段に記憶し、制御手段が温度測定手段によって測定
された周辺温度と略一致する温度における面発光型半導
体レーザの電圧−光出力特性を記憶手段から取得するこ
とにより、面発光型半導体レーザの電圧−光出力の特性
における温度変化による変動を反映した高精度な面発光
型半導体レーザの駆動量制御を行うことが可能となる。

【００２２】なお、記憶手段に記憶する情報は、具体的
には、互いに異なる複数の温度における面発光型半導体
レーザの電圧−光出力特性を各々表す情報でもよいし、
特定の温度における面発光型半導体レーザの電圧−光出
力特性と、該電圧−光出力特性を基準とした時の他の温
度における電圧−光出力特性の変化分を表す情報でもよ
い。

【００２３】上述してきたように、直接光量を検知せず
に、駆動量制御を行う場合、面発光型半導体レーザや温
度測定手段の劣化等により、実際の特性がずれてしまう
と、正確な光量を推定できず、不適切な駆動量制御を行
う可能性がある。

【００２４】そこで、請求項６に記載の発明は、請求項
２又は請求項５に記載の発明において、前記面発光型半
導体レーザより出射されたレーザ光の光量を検出する光
量検出手段と、少なくとも、前記光量検出手段により検
出された光量と、前記測定手段によって測定された端子
電圧と、に基づいて、前記記憶手段に記憶されている前
記電圧−光出力特性を補正する補正手段と、をさらに備
えたことを特徴としている。

【００２５】請求項６に記載の発明によれば、請求項２
又は請求項５に記載の発明において、光量検出手段によ
り、面発光型半導体レーザより出射されるレーザ光の光
量が検出され、少なくとも光量検出手段により検出され
た光量と測定手段により測定された端子電圧とに基づい
て、記憶手段に記憶されている電圧−光出力特性を補正
手段によって補正する。例えば、光量検出手段により検
出された光量と測定手段により測定された端子電圧から
新規に面発光型半導体レーザの電圧−光出力特性を演算
することによって電圧−光出力特性を補正する。これに
によって、面発光型半導体レーザの経時劣化等による電
圧−光出力特性の変動を補正することができる。

【００２６】なお、請求項５に係る記憶手段に記憶され
ている互いに異なる複数の温度における面発光型半導体
レーザの電圧−光出力特性を補正する場合には、請求項
３に係る温度検出手段によって検出された周辺温度も用
いて補正を行う。これによって、面発光型半導体レーザ
や温度測定手段の劣化等に対する校正を行うことができ
る。

【００２７】また、請求項７に記載の発明のように、予
め帯電され、面発光型半導体レーザにより出射されたレ
ーザビームによって露光された感光体の表面電位を表面
電位測定手段により測定して、測定された表面電位を、
請求項６における光量検出手段で検出した光量の代りに
用いても面発光型半導体レーザや温度測定手段の劣化等
に対する校正を同様に行うことが可能である。

【００２８】さらに、請求項８のように、予め帯電され
た感光体が面発光型半導体レーザより出射されたレーザ
ビームにより露光され、現像手段によって現像されるこ
とにより、感光体に形成された画像の濃度を濃度測定手
段により測定して、測定された濃度を、請求項６におけ
る光量検出手段で検出した光量の代りに用いても面発光
型半導体レーザや温度測定手段の劣化等に対する校正を
同様に行うことが可能である。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。 ［第１実施形態］第１実施形態に係る半導体レーザ制御
装置は、図２に示すような、光走査装置３４に用いられ
るものとして説明する。

【００３０】光走査装置３４は、複数の半導体レーザが
２次元的にアレイ上に配置されたＶＣＳＥＬ１６を備え
ており、ＶＣＳＥＬ１６の光出射側には、コリメータレ
ンズ３６、シリンドリカルレンズ３８、回転多面鏡（ポ
リゴンミラー）４０が順に配置されており、ポリゴンミ
ラー４０の光偏向側には、トロイダルレンズ４２、走査
レンズ４４、像担持体４６が順に配置されている。

【００３１】ＶＣＳＥＬ１６から出射されたレーザ光
は、コリメータレンズ３６によって略平行光とされ、シ
リンドリカルレンズ３８によって副走査方向に集束され
てポリゴンミラー４０の反射面へ結像される。そして、
ポリゴンミラー４０の回転によって偏向されて、トロイ
ダルレンズ４２、走査レンズ４４を介して像担持体４６
上に結像される。なお、ポリゴンミラー４０の回転によ
って主走査が行われ、像担持体４６の回転によって副走
査が行われる。また、像担持体４６近傍には、主走査開
始位置に反射ミラー４８が設けられており、主走査開始
の際のレーザ光が光検出器５０に入射されるようになっ
ている。

【００３２】図１には第１実施形態に係る半導体レーザ
制御装置の概略構成を表すブロック図が示されている。
図１に示すように、半導体レーザ制御装置１０は、光源
ユニット１２及び制御ユニット１４によって構成されて
いる。なお、制御ユニット１４は本発明の制御手段に相
当する。

【００３３】光源ユニット１２は面発光型半導体レーザ
１６、点灯信号にて面発光型半導体レーザ１６のオンオ
フの制御が行われる駆動回路１８、及びバッファ２０を
備えており、面発光型半導体レーザ１６としてはVertic
al Cavity Surface Emittingdiode Laser（以下、ＶＣ
ＳＥＬと称す）１６が用いられ、ＶＣＳＥＬ１６のカソ
ード側が接地され、アノード側に駆動回路１８及びバッ
ファ２０が接続されている。なお、バッファ２０は本発
明の測定手段に相当する。

【００３４】制御ユニット１４は、ＶＣＳＥＬ１６を所
定の発光量（以下、駆動量という）で駆動するための駆
動量設定信号に基づいて所定のＶＣＳＥＬ１６の駆動量
を得るためのＶＣＳＥＬ端子電圧を演算する端子電圧演
算回路２２、及び所定のＶＣＳＥＬ１６の駆動量と、Ｖ
ＣＳＥＬ１６のアノード側に接続されたバッファ２０を
介して得られるＶＣＳＥＬ１６の端子電圧とを比較する
比較回路２４とによって構成されている。端子電圧演算
回路２２には、ＶＣＳＥＬ１６端子電圧を演算するため
のＶＣＳＥＬ１６の端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力
特性が予め記憶されており、該特性に基づいてＶＣＳＥ
Ｌ１６端子電圧の演算が行われる。なお、端子電圧演算
回路２２は、本発明の記憶手段に相当する。

【００３５】ここで、ＶＣＳＥＬ１６端子電圧は、ＶＣ
ＳＥＬ１６のアノードとカソード間の電位差そのもので
なくてもよく、ＶＣＳＥＬ１６のアノードとカソード間
の電位差に比例する物理量であればよい。例えば、図３
（Ａ）に示すように、ＶＣＳＥＬ１６のカソードを負電
源２６に接続した場合のＶＣＳＥＬ１６のアノードの電
位をバッファ２０を介して比較回路２４へ出力してもよ
いし、図３（Ｂ）に示すように、ＶＣＳＥＬ１６のアノ
ードを抵抗２８、３０を介して接地し、ＶＣＳＥＬ１６
のアノードの電位を抵抗２８及びバッファ２０を介して
比較回路２４へ出力、すなわち、ＶＣＳＥＬ１６電位を
抵抗２８で分圧したものをバッファ２０を介して比較回
路２４へ出力するようにしてもよい。

【００３６】続いて、第１実施形態に係る半導体レーザ
制御装置１０の作用を説明する。

【００３７】光センサを持たない装置で擬似光量制御を
行うためには、光量と１対１の関係を持つ測定値（光量
の推定値）が必要であり、さらに光量−光量推定値が比
例関係であれば、演算や制御が容易かつ安定した精度で
制御することができる。

【００３８】図４（Ｂ）に示すように、端面発光型半導
体レーザでは、しきい値を超えると、駆動電流とほぼ比
例して光出力が増加する。さらに温度が変化するとレー
ザ発振しきい値電流は変化するが、駆動電流の変化量に
対する光出力の変化量の割合（光出力変化量÷駆動電流
変化量）はほぼ一定である。すなわち、端面発光型半導
体レーザは、周辺温度と駆動電流がわかれば、簡単な演
算かつ安定した精度で光出力を推定することができる
が、実際はバックビームにて光量をモニタして、光量制
御するのが一般的である。これに対して、ＶＣＳＥＬ１
６では、図４（Ａ）に示すように、駆動電流の変化量に
対する光出力の変化量の割合（光出力変化量÷駆動電流
変化量）が比例的ではない上に、温度が変化すると、駆
動電流の変化量に対する光出力の変化量の割合（光出力
変化量÷駆動電流変化量）が変化してしまう。ＶＣＳＥ
Ｌ１６の場合においても、駆動電流量と周辺温度と光出
力との対応表を用いて光出力を推定することが可能であ
るが、対応表のデータが小さい（パラメータの変化量が
大きい）と推定精度が低下し、対応表のデータが多い
（パラメータの変化量が小さい）と演算装置の規模が大
きくなり、コスト高となってしまう。

【００３９】これに対して電圧−光出力特性を用いる場
合には、図５（Ｂ）に示すように、端面発光型半導体レ
ーザはレーザ発振しきい値電圧を越えると、端子電圧が
ほぼ一定のまま光出力が増大していく。一方、ＶＣＳＥ
Ｌ１６では直列抵抗成分（シリーズ抵抗）が高くなる傾
向があるため、一般のダイオード特性に加算される（駆
動電流に比例する）端子電圧上昇成分も無視できないほ
ど大きくなる。そのため、図５（Ａ）に示すように、Ｖ
ＣＳＥＬ１６では、端子電圧がしきい値を越えると光出
力とほぼ比例的に端子電圧も上昇する。また、温度が上
昇すると、出力可能最大光量は低下するが、レーザ発振
しきい値電圧及びレーザ出力が立ち上がるエリアでの端
子電圧の変化量に対する光出力の変化量の割合（光出力
変化量÷端子電圧変化量）は、温度による変動が少な
い。すなわち、ＶＣＳＥＬ１６の場合では、端子電圧が
わかれば、簡単な演算かつ安定した精度で光出力を推定
することができる。そこで、本実施形態ではこれを利用
してＶＣＳＥＬ１６の駆動を制御している。

【００４０】すなわち、本実施形態に係る半導体レーザ
制御装置１０は、制御ユニット１４にＶＣＳＥＬ１６の
駆動量を設定する駆動量設定信号が入力されると、端子
電圧演算回路２２は、端子電圧演算回路２２に予め記憶
されたＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出
力特性に基づいて、駆動量設定信号によって設定された
駆動量でＶＣＳＥＬ１６を駆動するためのＶＣＳＥＬ１
６端子電圧を演算し、得られた端子電圧を端子電圧設定
信号として比較回路２４に出力する。

【００４１】また、光源ユニット１２では、点灯信号に
てＶＣＳＥＬ１６のオンオフ制御を行う駆動回路１８に
より、ＶＣＳＥＬ１６に駆動電流が供給される。この
時、ＶＣＳＥＬ１６駆動時のＶＣＳＥＬ１６端子電圧
が、バッファ２０を介して制御ユニット１４の比較回路
２４へ入力され、上述の端子電圧設定信号と比較され
る。

【００４２】ここで、比較回路２４による比較結果が、
（端子電圧設定信号＞ＶＣＳＥＬ１６端子電圧）の場合
には、駆動回路１８によって供給される駆動電流を増加
させるように駆動量制御信号が比較回路２４より駆動回
路１８に出力される。また、比較回路２４の比較結果
が、（端子電圧設定信号＜ＶＣＳＥＬ１６端子電圧）の
場合には、駆動回路１８によって供給される駆動電流を
減少させるように駆動量制御信号が比較回路２４より駆
動回路に出力されるように制御する。例えば、（端子電
圧設定信号＞ＶＣＳＥＬ１６端子電圧）の時、ＶＣＳＥ
Ｌ１６端子電圧が端子電圧設定信号と略等しくなるよう
に駆動回路１８の電流出力を増加させ、（端子電圧設定
信号＜ＶＣＳＥＬ１６端子電圧）の時、ＶＣＳＥＬ１６
端子電圧が端子電圧設定信号と略等しくなるように駆動
回路１８の電流出力を減少させるように駆動量制御信号
を比較回路２４から駆動回路１８に出力する。これによ
って、ＶＣＳＥＬ１６駆動量を所定値に設定することが
でき、ＶＣＳＥＬ１６の安定した駆動量制御を行うこと
ができる。

【００４３】［第２実施形態］続いて、第２実施形態に
係る半導体レーザ制御装置について説明する。第２実施
形態に係る半導体レーザ制御装置は、第１実施形態に係
る半導体レーザ制御装置１０に対して温度補正を行う点
が異なるのみであり、その他の構成は同一であるため同
一符号を付して説明を省略する。

【００４４】ＶＣＳＥＬ１６は、図５（Ａ）に示すよう
に、周辺温度が変化しても端子電圧を上げた際の光出力
発生からピークに達するまでの端子電圧−光出力の関係
は殆ど変化しない。従って、解像度の低い低コストな白
黒画像形成装置では、第１実施形態に係る半導体レーザ
制御装置１０のように、端子電圧のみに基づいて駆動を
制御することで画質上に大きな問題を生じることはない
が、高い解像度及び高い階調性が要求されるカラー画像
形成装置などでは、精度よく駆動量を制御するために、
周辺温度の変化に伴う端子電圧−光出力特性の僅かな変
化に応じて駆動量を補正する必要がある。そこで、第２
実施形態に係る半導体レーザ制御装置では、図６に示す
ように、第１実施形態に係る半導体レーザ制御装置１０
に対してＶＣＳＥＬ１６の周辺の温度を測定する温度測
定手段３２が設けられた構成とされており、ＶＣＳＥＬ
１６の周辺の温度を温度測定手段３２によって測定する
と共に温度測定信号を端子電圧演算回路２２へ出力する
構成とされている。なお、温度測定手段３２はＶＣＳＥ
Ｌ１６近傍に設けられているものとする。

【００４５】第２実施形態に係る半導体レーザ制御装置
における端子電圧演算回路２２では、温度測定手段３２
で測定することによって得られる温度測定信号に基づい
てＶＣＳＥＬ１６周辺温度を演算すると共に、端子電圧
演算回路２２に入力される駆動量設定値とＶＣＳＥＬ１
６周辺温度に対応したＶＣＳＥＬ１６端子電圧を演算す
る構成とされている。なお、端子電圧演算回路２２に
は、特定の温度における駆動量設定信号に対応したＶＣ
ＳＥＬ１６端子電圧を演算するためのＶＣＳＥＬ１６端
子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性及び該ＶＣＳＥＬ
１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性を基準とし
た時の他の温度におけるＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣ
ＳＥＬ１６の光出力特性の変化分を表す情報が予め記憶
されている。なお、端子電圧演算回路２４に予め記憶す
る情報としては、互いに異なる複数の温度における駆動
量設定信号に対応するＶＣＳＥＬ１６端子電圧−光出力
特性を記憶するようにしてもよい。

【００４６】次に、第２実施形態に係る半導体レーザ制
御装置の作用を説明する。

【００４７】第２実施形態に係る半導体レーザ制御装置
は、制御ユニット１４に駆動量設定信号が入力されると
共に、ＶＣＳＥＬ１６近傍に配置された温度測定手段３
２によって測定されることによって得られる温度測定信
号が入力される。そして、端子電圧演算回路２２にて、
ＶＣＳＥＬ１６周辺温度が演算され、該ＶＣＳＥＬ１６
周辺温度と駆動量設定信号に対応したＶＣＳＥＬ１６端
子電圧が、予め記憶された特定の温度における駆動量設
定信号に対応したＶＣＳＥＬ１６端子電圧を演算するた
めのＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力
特性及び該ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の
光出力特性を基準とした時の他の温度におけるＶＣＳＥ
Ｌ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性の変化分
を表す情報から演算され、演算結果が端子電圧設定信号
として比較回路２４に入力される。

【００４８】光源ユニット１２では、点灯信号にてＶＣ
ＳＥＬ１６のオンオフ制御を行う駆動回路１８により、
ＶＣＳＥＬ１６に駆動電流が供給される。また、ＶＣＳ
ＥＬ１６駆動時のＶＣＳＥＬ１６端子電圧が、バッファ
２０を介して制御ユニット１４の比較回路２４へ入力さ
れ、上述の端子電圧設定信号と比較される。

【００４９】すなわち、第１実施形態と同様に、比較回
路２４では、比較結果が、（端子電圧設定信号＞ＶＣＳ
ＥＬ１６端子電圧）の場合には、駆動回路１８によって
供給される駆動電流を増加させるように駆動量制御信号
が比較回路２４より駆動回路１８に出力され、比較結果
が、（端子電圧設定信号＜ＶＣＳＥＬ１６端子電圧）の
場合には、駆動回路１８によって供給される駆動電流を
減少させるように駆動量制御信号が比較回路２４より駆
動回路に出力されるように制御する。これによって、Ｖ
ＣＳＥＬ１６駆動量を所定値に設定することができる。

【００５０】このように、第２実施形態に係る半導体レ
ーザ制御装置では、ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−光出力特
性における温度変化による変動を反映した高精度な駆動
量制御を行うことができる。

【００５１】［第３実施形態］続いて、第３実施形態に
係る半導体レーザ制御装置について説明する。第３実施
形態に係る半導体レーザ制御装置は、図７に示すよう
に、第１実施形態又は第２実施形態に係る半導体レーザ
制御装置における光源ユニット１２を複数備えており、
制御ユニット１４と光源ユニット１２との間には、レー
ザ光を出射する光源ユニット１２を選択する選択回路５
２が設けられている。すなわち、図１におけるＶＣＳＥ
Ｌ１６を複数発光させる場合の半導体レーザ制御装置で
ある。なお、各光源ユニット１２及び制御ユニット１４
の構成は第２実施形態と同一であるため同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。なお、第１実施形態と同一と
してもよい。

【００５２】続いて第３実施形態に係る半導体レーザ制
御装置の作用を説明する。

【００５３】第３実施形態に係る半導体レーザ制御装置
は、第２実施形態と同様に、制御ユニット１４に駆動量
設定信号が入力されると共に、ＶＣＳＥＬ１６近傍に配
置された温度測定手段３２で測定されることによって得
られる温度測定信号が入力される。そして、端子電圧演
算回路２２にて、ＶＣＳＥＬ１６周辺温度が演算され、
該ＶＣＳＥＬ１６周辺温度と駆動量設定信号に対応した
ＶＣＳＥＬ１６端子電圧が、予め記憶された特定の温度
における駆動量設定信号に対応したＶＣＳＥＬ１６端子
電圧を演算するためのＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳ
ＥＬ１６の光出力特性及び該ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−
ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性を基準とした時の他の温度
におけるＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光
出力特性の変化分を表す情報から演算され、演算結果が
端子電圧設定信号として比較回路２４に入力される。ま
た、選択回路５２では、駆動する光源ユニット１２の選
択が行われる。そして、選択された光源ユニット１２で
は、点灯信号によってＶＣＳＥＬ１６のオンオフ制御を
行う駆動回路１８により、ＶＣＳＥＬ１６に駆動電流が
供給される。また、ＶＣＳＥＬ１６駆動時のＶＣＳＥＬ
１６端子電圧がバッファ２０及び選択回路５２を介して
制御ユニット１４の比較回路２４へ入力され、上述の端
子電圧設定信号と比較される。

【００５４】すなわち、第１実施形態と同様に、比較回
路２４では、比較結果が、（端子電圧設定信号＞ＶＣＳ
ＥＬ１６端子電圧）の場合には、駆動回路１８によって
供給される駆動電流を増加させるように駆動量制御信号
が比較回路２４より駆動回路１８に出力され、比較結果
が、（端子電圧設定信号＜ＶＣＳＥＬ１６端子電圧）の
場合には、駆動回路１８によって供給される駆動電流を
減少させるように駆動量制御信号が比較回路２４より駆
動回路に出力されるように制御する。これによって、Ｖ
ＣＳＥＬ１６駆動量を所定値に設定することができる。

【００５５】このように、第３実施形態に係る半導体レ
ーザ制御装置では、ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−光出力特
性における温度変化による変動を反映した高精度な駆動
量制御を行うことができると共に、複数の光源ユニット
１２を制御することができる。

【００５６】なお、選択回路５２における各光源ユニッ
ト１２の選択は、各光源ユニット１２を順次選択するよ
うにしてもよい。また、本願出願人によって出願されて
いる特開平８−２６４８７３号公報に記載の技術のよう
に、各光源ユニット１２の個々の駆動量バランス調整を
行った複数のＶＣＳＥＬ１６をまとめて駆動量制御して
もよい。この場合には、本実施形態では、ＶＣＳＥＬ１
６の光量を検出するための光強度検出手段を備えていな
いので、光強度検出手段の代わりに、何れかのＶＣＳＥ
Ｌ１６端子電圧値または複数ＶＣＳＥＬ１６端子電圧の
平均値等を使用することが可能である。

【００５７】［第４実施形態］続いて、第４実施形態に
係る半導体レーザ制御装置について説明する。第４実施
形態に係る半導体レーザ制御装置は、第２実施形態に係
る半導体レーザ制御装置に対して、ＶＣＳＥＬ１６の変
調速度を高くするために、抵抗がＶＣＳＥＬ１６に並列
に接続されている。その他の構成については、第２実施
形態に係る半導体レーザ制御装置と同様であるため同一
符号を付して説明を省略する。

【００５８】端面発光型半導体レーザは上述したように
シリーズ抵抗が小さく、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すよう
に、電流を流さない状態から急速に電流を流すと、端面
発光型半導体レーザ駆動電流も直に立ち上がり、光出力
の立ち上がりも速い。これに対して、ＶＣＳＥＬ１６は
シリーズ抵抗が高く、図８（Ｃ）、（Ｄ）に示すよう
に、電流を流さない状態から急速に電流を流すと、先ず
伝送線路の浮遊容量を充電し、次にＶＣＳＥＬ１６へと
電流が流れる。このためＶＣＳＥＬ１６駆動電流の立ち
上がりが遅くなるため、光出力の立ち上がりも遅くな
り、光走査装置として変調速度を高くできない。そこ
で、第４実施形態では、図９に示すように、ＶＣＳＥＬ
１６のシリーズ抵抗と同等以下の抵抗５４がＶＣＳＥＬ
１６近傍に並列に接続されている。

【００５９】次に、第４実施形態に係る半導体レーザ制
御装置の作用を説明する。

【００６０】第４実施形態に係る半導体レーザ制御装置
は、第２実施形態と同様に、制御ユニット１４に駆動量
設定信号が入力されると共に、ＶＣＳＥＬ１６近傍に配
置された温度測定手段３２で測定されることによって得
られる温度測定信号が入力される。そして、端子電圧演
算回路２２にて、ＶＣＳＥＬ１６周辺温度が演算され、
該ＶＣＳＥＬ１６周辺温度と駆動量設定信号に対応した
ＶＣＳＥＬ１６端子電圧が、予め記憶された特定の温度
における駆動量設定信号に対応したＶＣＳＥＬ１６端子
電圧を演算するためのＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳ
ＥＬ１６の光出力特性及び該ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−
ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性を基準とした時の他の温度
におけるＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光
出力特性の変化分を表す情報から演算され、演算結果が
端子電圧設定信号として比較回路２４に入力される。

【００６１】光源ユニット１２では、点灯信号にてＶＣ
ＳＥＬ１６のオンオフ制御を行う駆動回路１８によりＶ
ＣＳＥＬ１６に駆動電流が供給される。また、ＶＣＳＥ
Ｌ１６駆動時のＶＣＳＥＬ１６端子電圧が、バッファ２
０を介して制御ユニット１４の比較回路２４へ入力さ
れ、上述の端子電圧設定信号と比較される。

【００６２】すなわち、第１実施形態と同様に、比較回
路２４では、比較結果が、（端子電圧設定信号＞ＶＣＳ
ＥＬ１６端子電圧）の場合には、駆動回路１８によって
供給される駆動電流を増加させるように駆動量制御信号
が比較回路２４より駆動回路１８に出力され、比較結果
が、（端子電圧設定信号＜ＶＣＳＥＬ１６端子電圧）の
場合には、駆動回路１８によって供給される駆動電流を
減少させるように駆動量制御信号が比較回路２４より駆
動回路に出力されるように制御する。これによって、Ｖ
ＣＳＥＬ１６駆動量を所定値に設定することができる。

【００６３】また、本実施形態によれば、ＶＣＳＥＬ１
６に並列に接続した抵抗５４とＶＣＳＥＬ１６との合成
抵抗は、ＶＣＳＥＬ１６単体のシリーズ抵抗よりも低く
なり、電流の立ち上がりが速くなる。すなわち光出力の
立ち上がりが早くなり、変調速度を向上させることがで
きる。また抵抗５４の接地（ＧＮＤ）されている端子
を、ＧＮＤ電位以上かつ点灯時のＶＣＳＥＬ１６アノー
ド端子電位以下である電位となる定電圧源に接続するこ
とにより、高い変調速度を維持したままで、消費電流量
を低減することが可能となる。

【００６４】このように、第４実施形態に係る半導体レ
ーザ制御装置では、ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−光出力特
性における温度変化による変動を反映した高精度な駆動
量制御を行うことができる。

【００６５】なお、上述の第２実施形態乃至第４実施形
態では、ＶＣＳＥＬ１６の周辺温度を測定する温度測定
手段３２を備える構成とされているが、温度測定手段３
２としては、一般的なサーミスタや熱電対を利用した温
度測定装置を用いるようにしてもよい。また、図１０に
示すように、一般にダイオードの順方向に一定の電流を
流した際に発生する順方向電圧が、周辺温度によって変
化することが知られている。そこで、ダイオードのこの
特性を利用して温度測定手段としてもよい。例えば、Ｖ
ＣＳＥＬ１６周辺温度を測定するために、ダイオードを
ＶＣＳＥＬ１６周辺に設けて、予めダイオードの特性を
端子電圧演算回路２２に記憶しておき、定電流を流した
際のアノード−カソード間の電位差を測定し、ダイオー
ドの特性に応じた演算を行うことによってＶＣＳＥＬ１
６周辺温度を測定することができる。この時ダイオード
に定電流を供給する定電流源は専用に設けてもよいし、
図１１に示すように、ＶＣＳＥＬ１６駆動用に電流源を
スイッチング手段５６を介して切換可能なように構成
し、該スイッチング手段５６を切り換えることにより、
ＶＣＳＥＬ１６から温度測定用ダイオード５８に定電流
を供給するように切り換え、電圧温度変換装置６０を介
してＶＣＳＥＬ１６周辺温度信号として端子電圧演算回
路２２へ出力するようにしてもよい。

【００６６】また、本願出願人により出願されている特
開２０００−１１４６５６号公報に記載の技術では、複
数のＶＣＳＥＬの特性を揃えるために、図１２に示すよ
うなＶＣＳＥＬアレイ６２と同一基板上でＶＣＳＥＬ素
子（ＶＣＳＥＬ）１６部の周辺にダミー素子６４を配置
して、ＶＣＳＥＬのプロセスを均一化している。このダ
ミー素子は、配線さえ行えばＶＣＳＥＬとしても使用で
き、半導体プロセス（製造過程）でレーザ光が出射され
る穴を塞いでしまえば、ダイオードとして作用する。そ
こで、温度測定手段３２としてダミー素子６４を用いる
ことが可能である。例えば、図１３に示すように、ＶＣ
ＳＥＬアレイ６６において、レーザ光出射を行わないよ
うに作成されたダミー素子６４に定電流を流すための配
線を行い温度検知用ダミー素子６８して、予め記憶され
ている温度データからＶＣＳＥＬ１６周辺温度を測定電
圧に基づいて演算する電圧温度変換装置７０を設け、ダ
ミー素子６４に定電流を供給して、バッファ７２を通し
た順方向電圧の測定値を、電圧温度変換装置７０に入力
し、予め記憶されている測定電圧値と対応する温度のデ
ータからＶＣＳＥＬ１６周辺温度を演算することによ
り、ＶＣＳＥＬ１６の特性を揃えることができると共
に、ＶＣＳＥＬ１６周辺温度を測定することができる。

【００６７】また、第４実施形態に係る半導体レーザ制
御装置は、第２実施形態に係る半導体レーザ制御装置に
対して、ＶＣＳＥＬ１６の変調速度を高くするために、
抵抗がＶＣＳＥＬ１６に並列に接続する構成としたが、
温度測定手段３２を用いない第１実施形態に係る半導体
レーザ駆動装置に対して、ＶＣＳＥＬ１６の変調速度を
高くするために、抵抗５４をＶＣＳＥＬ１６に並列に接
続する構成としてもよい。

【００６８】［第５実施形態］直接光量を検知せずに、
ＶＣＳＥＬの駆動量制御を行う場合、ＶＣＳＥＬ及び温
度測定手段の劣化等により、実際の特性が制御ユニット
内の特性データとずれてしまうと、正確な光量が推定で
きず、不適切な駆動量制御を行ってしまう。そこで、第
５実施形態では、図１４に示すように、第１実施形態乃
至第４実施形態に係る半導体レーザ制御装置と同様に、
制御ユニット１４及び光源ユニット１２を備える構成と
されており、さらに光量検知ユニット７４を備えてい
る。なお、光源ユニット１２は、第４実施形態と同様の
光源ユニット１２を用いるものとして説明する。

【００６９】また、第５実施形態に係る半導体レーザ制
御装置は、図１５に示すような光走査装置７６に用いら
れる。なお、図１５に示す光走査装置７６は、図２に示
す光走査装置３４と同一構成については同一符号を付し
て説明する。光走査装置７６は、複数の半導体レーザが
２次元的にアレイ上に配置されたＶＣＳＥＬ１６を備え
ており、ＶＣＳＥＬ１６の光出射側には、コリメータレ
ンズ３６、シリンドリカルレンズ３８、回転多面鏡（ポ
リゴンミラー）４０が順に配置されており、ポリゴンミ
ラー４０の光偏向側には、トロイダルレンズ４２、走査
レンズ４４、像担持体４６が順に配置されている。

【００７０】ＶＣＳＥＬ１６から出射されたレーザ光
は、コリメータレンズ３６によって略平行光とされ、シ
リンドリカルレンズ３８によって副走査方向に集束され
てポリゴンミラー４０の反射面へ結像される。そして、
ポリゴンミラー４０の回転によって偏向されて、トロイ
ダルレンズ４２、走査レンズ４４を介して像担持体４６
上に結像される。なお、ポリゴンミラー４０の回転によ
って主走査が行われ、像担持体４６の回転によって副走
査が行われる。また、像担持体４６近傍には、主走査開
始位置に反射ミラー４８が設けられており、主走査開始
の際のレーザ光が光検出器５０に入射されるようになっ
ている。

【００７１】また、シリンドリカルレンズ３８とポリゴ
ンミラー４０間には、後述する光センサ７８が設けられ
ている。光センサ７８は移動手段によって光路内外を移
動するように構成されている。移動手段は、例えば図１
５の四角内に示すように、ソレノイド８０で光路内外を
光センサ７８が移動するように構成してもよいし、モー
タ８２の回転によって光路内外を光センサ７８が移動す
るように構成してもよい。

【００７２】図１４には第５実施形態に係る半導体レー
ザ制御装置の概略構成を表すブロック図が示されてい
る。図１４に示すように、第５実施形態に係る半導体レ
ーザ制御装置は、上述したように光源ユニット１２、制
御ユニット１４、及び光量検知ユニット７４を備えてい
る。

【００７３】光源ユニット１２は、第４実施形態と同様
の構成であり、ＶＣＳＥＬ１６、点灯信号にてＶＣＳＥ
Ｌ１６のオンオフの制御を行う駆動回路１８、及びバッ
ファ２０を備えており、ＶＣＳＥＬ１６に抵抗５４が並
列に接続されている。また、ＶＣＳＥＬ１６近傍にはＶ
ＣＳＥＬ１６周辺温度を測定するための温度測定手段３
２を備えている。

【００７４】制御ユニット１４は、温度測定手段３２に
て測定されたＶＣＳＥＬ１６周辺温度に対応した所定の
ＶＣＳＥＬ１６の駆動量を得るためのＶＣＳＥＬ端子電
圧を演算して端子電圧設定信号を出力する端子電圧演算
回路２２、及び端子電圧設定信号とバッファ２０を介し
て得られるＶＣＳＥＬ１６の端子電圧を比較する比較回
路２４とによって構成されており、端子電圧演算回路２
２には、特定の温度における駆動量設定信号に対応した
ＶＣＳＥＬ１６端子電圧を演算するためのＶＣＳＥＬ１
６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性及び該ＶＣＳ
ＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性を基準
とした時の他の温度におけるＶＣＳＥＬ１６端子電圧−
ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性の変化分を表す情報が予め
記憶されており、該特性に基づいてＶＣＳＥＬ１６端子
電圧が演算される。

【００７５】光量検知ユニット７４は、ＶＣＳＥＬ１６
から出射されるレーザ光を検出する光センサ７８、光セ
ンサ７８の出力を電流−電圧変換して光量信号を作成す
る電流電圧変換装置８４、及び該光量信号と光量検知時
のＶＣＳＥＬ１６端子電圧とＶＣＳＥＬ１６周辺温度と
に基づいてＶＣＳＥＬ１６の駆動量に対応したＶＣＳＥ
Ｌ１６端子電圧の特性（ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣ
ＳＥＬ１６の光出力特性）を補正する演算装置８６を備
えている。なお、光センサ７８は、本発明の光量検出手
段に相当し、演算装置８６は、本発明の請求項６に係る
補正手段に相当する。

【００７６】続いて、第５実施形態に係る半導体レーザ
制御装置の作用を説明する。

【００７７】第５実施形態に係る半導体レーザ制御装置
は、制御ユニット１４に駆動量設定信号が入力されると
共に、ＶＣＳＥＬ１６近傍に配置された温度測定手段３
２で測定されることによって得られる温度測定信号が入
力される。そして、端子電圧演算回路２２にて、ＶＣＳ
ＥＬ１６周辺温度が演算され、該ＶＣＳＥＬ１６周辺温
度と駆動量設定信号に対応したＶＣＳＥＬ１６端子電圧
が、予め記憶された特定の温度における駆動量設定信号
に対応したＶＣＳＥＬ１６端子電圧を演算するためのＶ
ＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性及
び該ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力
特性を基準とした時の他の温度におけるＶＣＳＥＬ１６
端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性の変化分を表す
情報から演算され、演算結果が端子電圧設定信号として
比較回路２４に入力される。

【００７８】光源ユニット１２では、点灯信号にてＶＣ
ＳＥＬ１６のオンオフ制御を行う駆動回路１８により、
ＶＣＳＥＬ１６に駆動電流が供給される。また、ＶＣＳ
ＥＬ１６駆動時のＶＣＳＥＬ１６端子電圧が、バッファ
２０を介して制御ユニット１４の比較回路２４へ入力さ
れ、上述の端子電圧設定信号と比較される。

【００７９】すなわち、第１実施形態と同様に、比較回
路２４では、比較結果が、（端子電圧設定信号＞ＶＣＳ
ＥＬ１６端子電圧）の場合には、駆動回路１８によって
供給される駆動電流を増加させるように駆動量制御信号
が比較回路２４より駆動回路１８に出力され、比較結果
が、（端子電圧設定信号＜ＶＣＳＥＬ１６端子電圧）の
場合には、駆動回路１８によって供給される駆動電流を
減少させるように駆動量制御信号が比較回路２４より駆
動回路に出力されるように制御する。これによって、Ｖ
ＣＳＥＬ１６駆動量を所定値に設定することができる。

【００８０】また、光量検知ユニット７４では、所定の
タイミングで光センサ７７８によってＶＣＳＥＬ１６か
ら出射されるレーザ光が検知され、電流電圧変換装置８
４にて変換された光量信号と、光量検知時のＶＣＳＥＬ
１６端子電圧がバッファ２０から演算装置８６に入力さ
れると共に、光量検知時の温度測定手段３２にて測定さ
れることによって得られるＶＣＳＥＬ１６周辺温度が演
算装置８６に入力される。

【００８１】なお、光センサ７８は、所定のタイミング
で移動手段（例えば、ソレノイド８０やモータ８２等）
によって光路上に移動されることによって、ＶＣＳＥＬ
１６から出射されるレーザ光の光量を検知するので、ハ
ーフミラー等を用いた光出力の一部取り出しよりも光検
知精度を向上することができる。

【００８２】演算装置８６では、上記光量信号、光量検
知時のＶＣＳＥＬ１６端子電圧、及び光量検知時のＶＣ
ＳＥＬ１６周辺温度に基づいて、ＶＣＳＥＬ１６端子電
圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性が新規に演算され、制
御ユニット１４の端子電圧演算回路２２に記憶されてい
る特性が書き換えられて、該特性が補正される。これに
よってＶＣＳＥＬ１及び温度測定手段３２の劣化等に対
する校正を行うことができ、適切な駆動量制御を行うこ
とができる。

【００８３】この時、ＶＣＳＥＬ１６周辺温度を何種類
かパラメータとして振って、ＶＣＳＥＬ１６特性の補正
を行うことが理想であるが、実際には困難であるので、
補正時のＶＣＳＥＬ１６周辺温度におけるＶＣＳＥＬ１
６特性と、光量検知ユニット７４の演算装置８６に予め
記憶されている温度による特性変化から、各温度におけ
るＶＣＳＥＬ１６特性を演算し、制御ユニット１４の端
子電圧演算回路２２のＶＣＳＥＬ１６特性を書き換える
ことで、補正を行うことができ、温度による特性変化を
校正することが可能である。

【００８４】なお、第５実施形態では、光センサ７８を
移動手段（例えば、ソレノイド８０やモータ８２等）に
よって光路内外に移動させてＶＣＳＥＬ１６の光量を検
知する構成としたがこれに限るものではなく、例えば、
特開平９−２３０２５９号公報に記載の技術のように光
量検知用センサ（第５実施形態における光センサ７８）
と走査開始信号検知用のセンサ（第５実施形態における
光検出器５０）を兼ねるようにしてもよい。この場合に
は、走査光を検知するので半導体レーザ制御装置は、図
１６のような構成とする。すなわち、光センサ７８（光
検出器５０）の出力ピーク値を保持するピークホールド
回路８８を電流電圧変換装置８４と演算装置８６との間
に設け、光センサ７８（光検出器５０）の出力ピーク値
を該ピークホールド回路８８にて保持し、出力ピーク値
を光量検知ユニット７４の演算装置８６に入力する。ま
た、この時の光センサ７８（光検出器５０）露光時のＶ
ＣＳＥＬ１６端子電圧及びＶＣＳＥＬ１６周辺温度も同
様に光量検知ユニット７４の演算装置８６に入力し、一
時記憶する。

【００８５】この時、特開平９−２３０２５９号公報の
技術とは異なり、光センサ７８（ひ光検出器５０）出力
で光量のフィードバック制御を行うわけではないので、
光センサ７８（光検出器５０）、ピークホールド回路８
８、及び演算装置８６は、さほど高速化が要求されず、
高価な高速デバイスを用いる必要がなく、安価な装置と
することができる。

【００８６】また、光量検知ユニット７４の演算装置８
６は、所定のタイミングでのＶＣＳＥＬ１６特性の校正
を行うまでに、記憶された光センサ７８（光検出器５
０）出力ピーク値、ＶＣＳＥＬ１６端子電圧及びＶＣＳ
ＥＬ１６周辺温度に基づいて新規のＶＣＳＥＬ１６特性
を演算する。そして、校正を行うように要求された場合
に、演算した新規のＶＣＳＥＬ１６特性を制御ユニット
１４の端子電圧演算回路２２へ出力することによって、
走査光量を検知してＶＣＳＥＬ１６特性の校正を行うこ
とが可能となる。

【００８７】なお、本実施形態における校正のタイミン
グとしては、画像形成装置製造時、装置電源投入時、画
像形成装置において所定数の画像形成時（所定プリント
枚数プリント時）、所定時間経過時等に行うことが可能
であり、これらの所定のタイミングで校正することによ
って、精度良く駆動量制御を行うことが可能となる。

【００８８】［第６実施形態］第５実施形態では、光量
検知ユニット７４によってＶＣＳＥＬ１６光量を検知し
てＶＣＳＥＬ１６の特性を補正するようにしたが、第６
実施形態では、所定のタイミングで光走査装置により感
光体や転写体（例えば、プリント用紙や中間転写体な
ど）等の像担持体４６の表面電位を測定する表面電位セ
ンサ９２（図１７参照）を露光し、該表面電位に基づい
てＶＣＳＥＬ１６の特性を補正するようになっている。
すなわち、ＶＣＳＥＬ１６の光量によって規定される像
担持体４６の表面電位を用いてＶＣＳＥＬ１６の特性を
補正するものである。なお、第６実施形態に係る半導体
レーザ制御装置は、第５実施形態に係る半導体レーザ制
御装置における光量検知ユニット７４の代りに表面電位
検知ユニット９０が設けられており、その他の構成につ
いては同一であるため説明を省略する。また、第６実施
形態における光走査装置は、第５実施形態における光走
査装置７６において、光センサ７８及び移動手段（例え
ば、ソレノイド８０やモータ８２等）が省略されたもの
が用いられる。また、光走査装置のその他の構成につい
ては同一であるため説明を省略する。

【００８９】図１７には、第６実施形態に係る半導体レ
ーザ制御装置の構成を示すブロック図が示されている。
図１７に示すように、半導体レーザ制御装置の表面電位
検知ユニット９０は、像担持体４６の表面電位を測定す
る表面電位センサ９２、該表面電位センサ９２からの出
力を電位信号に変換する信号変換装置９４、及び該電位
信号とＶＣＳＥＬ１６端子電圧とＶＣＳＥＬ１６周辺温
度とに基づいてＶＣＳＥＬ１６の駆動量に対応したＶＣ
ＳＥＬ１６端子電圧の特性（ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−
ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性）を補正する演算装置９６
を備えている。なお、表面電位センサ９２は、本発明の
表面電位測定手段に相当し、演算手段９６は、本発明の
請求項７に係る補正手段に相当する。

【００９０】続いて、第６実施形態に係る半導体レーザ
制御装置の作用を説明する。

【００９１】第６実施形態に係る半導体レーザ制御装置
は、制御ユニット１４に駆動量設定信号が入力されると
共に、ＶＣＳＥＬ１６近傍に配置された温度測定手段３
２で測定されることによって得られる温度測定信号が入
力される。そして、端子電圧演算回路２２にて、ＶＣＳ
ＥＬ１６周辺温度が演算され、該ＶＣＳＥＬ１６周辺温
度と駆動量設定値に対応したＶＣＳＥＬ１６端子電圧
が、予め記憶された特定の温度における駆動量設定信号
に対応したＶＣＳＥＬ１６端子電圧を演算するためのＶ
ＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性及
び該ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力
特性を基準とした時の他の温度におけるＶＣＳＥＬ１６
端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性の変化分を表す
情報から演算され、演算結果が端子電圧設定信号として
比較回路２４に入力される。

【００９２】光源ユニット１２では、点灯信号にてＶＣ
ＳＥＬ１６のオンオフ制御を行う駆動回路１８により、
ＶＣＳＥＬ１６に駆動電流が供給される。また、ＶＣＳ
ＥＬ１６駆動時のＶＣＳＥＬ１６端子電圧が、バッファ
２０を介して制御ユニット１４の比較回路２４へ入力さ
れ、上述の端子電圧設定信号と比較される。

【００９３】すなわち、第１実施形態と同様に、比較回
路２４では、比較結果が、（端子電圧設定信号＞ＶＣＳ
ＥＬ１６端子電圧）の場合には、駆動回路１８によって
供給される駆動電流を増加させるように駆動量制御信号
が比較回路２４より駆動回路１８に出力され、比較結果
が、（端子電圧設定信号＜ＶＣＳＥＬ１６端子電圧）の
場合には、駆動回路１８によって供給される駆動電流を
減少させるように駆動量制御信号が比較回路２４より駆
動回路に出力されるように制御する。これによって、Ｖ
ＣＳＥＬ１６駆動量を所定値に設定することができる。

【００９４】また、表面電位検知ユニット９０では、予
め帯電され、所定のタイミングで光走査装置により露光
された像担持体４６の表面電位の測定が行われ、信号変
換装置９４にて変換された電位信号と、像担持体４６の
表面電位測定時のＶＣＳＥＬ１６端子電圧がバッファ２
０から演算装置９６に入力されると共に、像担持体４６
の表面電位測定時の温度測定手段３２にて測定されたＶ
ＣＳＥＬ１６周辺温度が演算装置９６に入力される。

【００９５】演算装置９６では、上記電位信号からＶＣ
ＳＥＬ１６の発光光量が算出される。そして、算出され
た光量、像担持体４６の表面電位測定時のＶＣＳＥＬ１
６端子電圧、及び像担持体４６の表面電位測定時のＶＣ
ＳＥＬ１６周辺温度に基づいて、第５実施形態と同様
に、ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力
特性が新規に演算され、制御ユニット１４の端子電圧演
算回路２２に記憶されている特性が書き換えられて、該
特性が補正される。これによってＶＣＳＥＬ１６及び温
度測定手段の劣化等に対する校正を行うことができ、適
切な駆動量制御を行うことができる。

【００９６】この時、ＶＣＳＥＬ１６周辺温度を何種類
かパラメータとして振って、ＶＣＳＥＬ１６特性の補正
を行うことが理想であるが、実際には困難であるので、
補正時のＶＣＳＥＬ１６周辺温度におけるＶＣＳＥＬ特
性と、予め記憶されている温度による特性変化から、各
温度におけるＶＣＳＥＬ１６特性を演算し、制御ユニッ
ト１４の端子電圧演算回路２２のＶＣＳＥＬ１６特性を
書き換えることで、補正を行うことができ、温度による
特性変化を校正することが可能である。

【００９７】なお、本実施形態における校正のタイミン
グとしては、画像形成装置製造時、装置電源投入時、画
像形成装置において所定数の画像形成時（所定プリント
枚数プリント時）、所定時間経過時等に行うことが可能
であり、これらの所定のタイミングで校正することによ
って、精度良く駆動量制御を行うことが可能となる。

【００９８】［第７実施形態］第５実施形態では、光量
検知ユニット７４によってＶＣＳＥＬ１６光量を検知し
てＶＣＳＥＬ１６の特性変化を補正するようにし、第６
実施形態では、像担持体の表面電位を検知してＶＣＳＥ
Ｌ１６の特性変化を補正するようにしたが、第７実施形
態では、図１８に示すように、所定のタイミングで光走
査装置により感光体や転写体（例えば、プリント用紙や
中間転写体など）等の像担持体４６の濃度測定部（後述
する濃度センサ１０２にて測定する部位）を露光し、図
示しない写真現像装置（例えば、電子写真方式や銀塩写
真方式等の写真現像装置）にて、光走査装置によって露
光された部分をトナー現像し、濃度センサ１０２によ
り、像担持体４６上の濃度を測定し、測定された濃度に
基づいてＶＣＳＥＬ１６の特性変動を校正するようにな
っている。すなわち、ＶＣＳＥＬ１６の光量によって規
定される像担持体４６上の濃度を用いてＶＣＳＥＬ１６
の特性を補正するものである。なお、第７実施形態は、
第６実施形態における表面電位検知ユニット９０の代り
に濃度検知ユニット１００が設けられており、その他の
構成については同一であるため説明を省略する。

【００９９】図１８には、第７実施形態に係る半導体レ
ーザ制御装置の構成を示すブロック図が示されている。
図１８に示すように、半導体レーザ制御装置の濃度検知
ユニット１００は、像担持体４６上の濃度を測定する濃
度センサ１０２、該濃度センサ１０２からの出力を濃度
信号に変換する信号変換装置１０４、及び該濃度信号と
ＶＣＳＥＬ１６端子電圧とＶＣＳＥＬ１６周辺温度とに
基づいてＶＣＳＥＬ１６の駆動量に対応したＶＣＳＥＬ
１６端子電圧の特性（ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳ
ＥＬ１６の光出力特性）を補正する演算装置１０６を備
えている。なお、濃度センサ１０２は、本発明の濃度測
定手段に相当し、演算装置１０６は、本発明の請求項７
に係る補正手段に相当する。

【０１００】続いて、第７実施形態に係る半導体レーザ
制御装置の作用を説明する。

【０１０１】第７実施形態に係る半導体レーザ制御装置
は、制御ユニット１４に駆動量設定信号が入力されると
共に、ＶＣＳＥＬ１６近傍に配置された温度測定手段３
２で測定されることによって得られる温度測定信号が入
力される。そして、端子電圧演算回路２２にて、ＶＣＳ
ＥＬ１６周辺温度が演算され、該ＶＣＳＥＬ１６周辺温
度と駆動量設定値に対応したＶＣＳＥＬ１６端子電圧
が、予め記憶された特定の温度における駆動量設定信号
に対応したＶＣＳＥＬ１６端子電圧を演算するためのＶ
ＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性及
び該ＶＣＳＥＬ１６端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力
特性を基準とした時の他の温度におけるＶＣＳＥＬ１６
端子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性の変化分を表す
情報から演算され、演算結果が端子電圧設定信号として
比較回路２４に入力される。

【０１０２】光源ユニット１２では、点灯信号にてＶＣ
ＳＥＬ１６のオンオフ制御を行う駆動回路１８により、
ＶＣＳＥＬ１６に駆動電流が供給される。また、ＶＣＳ
ＥＬ１６駆動時のＶＣＳＥＬ１６端子電圧が、バッファ
２０を介して制御ユニット１４の比較回路２４へ入力さ
れ、上述の端子電圧設定信号と比較される。

【０１０３】すなわち、第１実施形態と同様に、比較回
路２４では、比較結果が、（端子電圧設定信号＞ＶＣＳ
ＥＬ１６端子電圧）の場合には、駆動回路１８によって
供給される駆動電流を増加させるように駆動量制御信号
が比較回路２４より駆動回路１８に出力され、比較結果
が、（端子電圧設定信号＜ＶＣＳＥＬ１６端子電圧）の
場合には、駆動回路１８によって供給される駆動電流を
減少させるように駆動量制御信号が比較回路２４より駆
動回路に出力されるように制御する。これによって、Ｖ
ＣＳＥＬ１６駆動量を所定値に設定することができる。

【０１０４】また、濃度検知ユニット１００では、所定
のタイミングで光走査装置により像担持体４６の濃度測
定部を露光し、図示しない写真現像装置にて露光部をト
ナー現像することによって、濃度センサ１０２により像
担持体４６上の濃度の測定が行われ、信号変換装置１０
４にて変換された濃度信号と、濃度測定時のＶＣＳＥＬ
１６端子電圧がバッファ２０から演算装置１０６に入力
されると共に、濃度測定時の温度測定手段３２にて測定
されたＶＣＳＥＬ１６周辺温度が演算装置１０６に入力
される。

【０１０５】演算装置１０６では、上記濃度信号からＶ
ＣＳＥＬ１６の発光光量が算出される。そして、算出さ
れた光量、濃度測定時のＶＣＳＥＬ１６端子電圧、及び
濃度測定時のＶＣＳＥＬ１６周辺温度に基づいて、第５
実施形態及び第６実施形態と同様に、ＶＣＳＥＬ１６端
子電圧−ＶＣＳＥＬ１６の光出力特性が新規に演算さ
れ、制御ユニット１４の端子電圧演算回路２２に記憶さ
れている特性が書き換えられて、該特性が補正される。
これによってＶＣＳＥＬ１６及び温度測定手段３２の劣
化等に対する校正を行うことができ、適切な駆動量制御
を行うことができる。

【０１０６】この時、ＶＣＳＥＬ１６周辺温度を何種類
かパラメータとして振って、ＶＣＳＥＬ１６特性の補正
を行うことが理想であるが、実際には困難であるので、
補正時のＶＣＳＥＬ１６周辺温度におけるＶＣＳＥＬ特
性と、予め記憶されている温度による特性変化から、各
温度におけるＶＣＳＥＬ１６特性を演算し、制御ユニッ
ト１４の端子電圧演算回路２２のＶＣＳＥＬ１６特性を
書き換えることで、補正を行うことができ、温度による
特性変化を校正することが可能である。

【０１０７】なお、本実施形態における校正のタイミン
グとしては、画像形成装置製造時、装置電源投入時、画
像形成装置において所定数の画像形成時（所定プリント
枚数プリント時）、所定時間経過時等に行うことが可能
であり、これらの所定のタイミングで校正することによ
って、精度良く駆動量制御を行うことが可能となる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、面
発光型半導体レーザを発光させた時の電圧を測定し、測
定された電圧が、面発光型半導体レーザを所定の発光量
で発光させるための所定値に略一致するように面発光型
半導体レーザの駆動を制御することにより、面発光型半
導体レーザの安定した駆動量制御を行うことができる、
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態に係る半導体レーザ制御装置の
概略構成を示すブロック図である。

【図２】 第１実施形態に係る半導体レーザ制御装置を
用いる光装置の概略を示す斜視図である。

【図３】 その他のＶＣＳＥＬ端子電圧の取り方を説明
する図である。

【図４】 （Ａ）はＶＣＳＥＬの駆動電流−光出力特性
を示す図であり、（Ｂ）は端面発光型半導体レーザの駆
動電流−光出力特性を示す図である。

【図５】 （Ａ）はＶＣＳＥＬの端子電圧−光出力特性
を示す図であり、（Ｂ）は端面発光型半導体レーザの端
子電圧−光出力特性を示す図である。

【図６】 第２実施形態に係る半導体レーザ制御装置の
概略構成を示すブロック図である。

【図７】 第３実施形態に係る半導体レーザ制御装置の
概略構成を示すブロック図である。

【図８】 （Ａ）及び（Ｂ）は端面発光型半導体レーザ
の駆動を説明するための図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は
ＶＣＳＥＬの駆動を説明するための図である。

【図９】 第４実施形態に係る半導体レーザ制御装置の
概略構成を示すブロック図である。

【図１０】 ダイオードの特性を示す図である。

【図１１】 ＶＣＳＥＬと温度測定用ダイオードの切換
を行う半導体レーザ制御装置を示す図である。

【図１２】 従来のＶＣＳＥＬアレイに設けられたダミ
ー素子を説明するための図である。

【図１３】 ＶＣＳＥＬアレイに設けられたダミー素子
を温度測定手段とする場合を示す図である。

【図１４】 第５実施形態に係る半導体レーザ制御装置
の概略構成を示すブロック図である。

【図１５】 第５実施形態に係る半導体レーザ制御装置
を用いる光走査装置の概略構成を示す斜視図である。

【図１６】 光量検出する光センサと走査開始を検出す
る光検出器を兼用する場合の半導体レーザ制御装置を示
すブロック図である。

【図１７】 第６実施形態に係る半導体レーザ制御装置
の概略構成を示すブロック図である。

【図１８】 第７実施形態に係る半導体レーザ制御装置
の概略構成を示すブロック図である。

【図１９】 端面発光型半導体レーザの概略構成を示す
図である。

【図２０】 ＶＣＳＥＬの概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ 半導体レーザ制御装置 １２ 光源ユニット １４ 制御ユニット １６ ＶＣＳＥＬ ２０ バッファ ３２ 温度測定手段 ４６ 像担持体 ６４ ダミー素子 ７４ 光量検知ユニット ７８ 光センサ ８６、９６、１０９ 演算装置 ９０ 表面電位検知ユニット ９２ 表面電位センサ １００ 濃度検知ユニット １０２ 濃度センサ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面発光型半導体レーザを発光させた時の
   前記面発光型半導体レーザの端子電圧を測定する測定手
   段と、 前記測定手段により測定された電圧が、前記面発光型半
   導体レーザを所定の発光量で発光させるための所定値に
   略一致するように前記面発光型半導体レーザの駆動を制
   御する制御手段と、 を備えた半導体レーザ制御装置。
2. 【請求項２】 前記面発光型半導体レーザの電圧−光出
   力特性を記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御手段
   は、前記記憶手段に記憶される電圧−光出力特性に基づ
   いて前記所定値を設定することを特徴とする請求項１に
   記載の半導体レーザ制御装置。
3. 【請求項３】 前記面発光型半導体レーザの周辺温度を
   検出する温度検出手段をさらに備え、前記制御手段は、
   前記温度検出手段によって検出された前記周辺温度と略
   一致する温度における前記面発光型半導体レーザの電圧
   −光出力特性に基づいて前記所定値を設定することを特
   徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体レーザ制
   御装置。
4. 【請求項４】 前記温度検出手段は、前記面発光型半導
   体レーザが形成されたチップと同一のチップに形成され
   たダイオードを含むことを特徴とする請求項３に記載の
   半導体レーザ制御装置。
5. 【請求項５】 互いに異なる複数の温度における前記面
   発光型半導体レーザの電圧−光出力特性を記憶する記憶
   手段をさらに備え、前記制御手段は、前記周辺温度と略
   一致する温度における前記面発光型半導体レーザの前記
   電圧−光出力特性を前記記憶手段から取得することを特
   徴とする請求項３又は請求項４に記載の半導体レーザ制
   御装置。
6. 【請求項６】 前記面発光型半導体レーザより出射され
   たレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、 少なくとも、前記光量検出手段により検出された光量
   と、前記測定手段によって測定された端子電圧と、に基
   づいて、前記記憶手段に記憶されている前記電圧−光出
   力特性を補正する補正手段と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項２又は請求項５
   に記載の半導体レーザ制御装置。
7. 【請求項７】 予め帯電され、前記面発光型半導体レー
   ザより出射されたレーザビームによって露光された感光
   体の表面電位を測定する表面電位測定手段と、 少なくとも、前記表面電位測定手段により測定された前
   記表面電位と、前記測定手段により測定された端子電圧
   と、に基づいて、前記記憶手段に記憶されている前記電
   圧−光出力特性を補正する補正手段と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項２又は請求項５
   に記載の半導体レーザ制御装置。
8. 【請求項８】 予め帯電された感光体が前記面発光型半
   導体レーザより出射されたレーザビームにより露光さ
   れ、現像手段によって現像されることにより、前記感光
   体に形成された画像の濃度を測定する濃度測定手段と、 少なくとも、前記濃度測定手段により測定された前記濃
   度と、前記測定手段により測定された端子電圧と、に基
   づいて、前記電圧−光出力特性を補正する補正手段と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項２又は請求項５
   に記載の半導体レーザ制御装置。