JP2612856B2 - 半導体レーザ出力制御装置 - Google Patents

半導体レーザ出力制御装置

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JP2612856B2 JP62048195A JP4819587A JP2612856B2 JP 2612856 B2 JP2612856 B2 JP 2612856B2 JP 62048195 A JP62048195 A JP 62048195A JP 4819587 A JP4819587 A JP 4819587A JP 2612856 B2 JP2612856 B2 JP 2612856B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明はレーザプリンタ、レーザファックス等に用い
られる半導体レーザ出力制御装置に関する。
(従来技術) 従来、半導体レーザ出力制御装置としては半導体レー
ザの光出力を光検出回路で検出してコンパレータで基準
値と比較し、この結果によりアップダウンカウンタをア
ップカウント又はダウンカウントさせてそのカウント値
に応じた電流を半導体レーザに流すものが知られてい
る。
しかしこのような半導体レーザ出力制御装置では半導
体レーザはその熱結合により光出力が変動するので、半
導体レーザの光出力を検出して半導体レーザの駆動電流
を調整しその駆動電流を一定に保っても半導体レーザの
発光時(立上り時)の光出力が半導体レーザの駆動電流
値によって定まる光出力より大きくなってある時定数で
設定値に落ち着く。例えば半導体レーザを第4図に示す
ような変調信号でオン/オフさせた場合半導体レーザの
光出力は第4図に示すように変動する。この半導体レー
ザの出力変動は半導体レーザ使用のレーザプリンタ等に
おいて画像の濃度ムラとなって現われたり、画像のハー
フトーンを忠実に再現できなくなったりする原因とな
る。
(目的) 本発明は上記欠点を改善し、半導体レーザの出力変動
を抑えることができる半導体レーザ出力制御装置を提供
することを目的とする。
(構成) 本発明は、変調信号により半導体レーザ駆動手段で半
導体レーザをオン/オフさせてこの半導体レーザの光出
力が一定になるようにこの半導体レーザの駆動電流を制
御する半導体レーザ出力制御装置において、上記半導体
レーザのオン時にそれぞれ上記変調信号を微分して互い
に異なる時定数の補正電流を作り該補正電流を上記半導
体に供給して上記半導体レーザの無補正時出力変動分を
補正する複数の補正電流生成手段と、上記半導体レーザ
駆動手段に入力される変調信号と上記複数の補正電流生
成手段に入力される変調信号との位相関係を調整するこ
とにより、上記半導体レーザの発光に対して上記補正電
流生成手段で補正を加えるタイミングを調整する位相補
正手段とを備えたものである。
次に図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
まず、第3図に示す半導体レーザ出力制御装置の一例
について説明する。
半導体レーザ1はレーザプリンタに光源として用いら
れるもので、その後方に出射した光出力がフォトダイオ
ードからなる光検出器2で検出される。フォトダイオー
ド2は半導体レーザ1の光出力に比例した電流を発生
し、この電流が増幅器3により電圧に変換されて比較器
4で基準電圧Vrefと比較される。比較器4の出力電圧は
比較器4の両入力電圧の大小関係により高レベル又は低
レベルとなり、アップダウンカウンタ5のカウントモー
ドを制御する。例えば半導体レーザ1の光出力が基準値
より小さい時には比較器4の出力が低レベルになり、ア
ップダウンカウンタ5がアップカウントモードになる。
非感光体走査信号はレーザプリンタにおいて半導体レー
ザ1の光出力が感光体を走査していない時に発生し半導
体レーザ1の光出力で感光体を走査して画像記録を行う
時には消滅する信号であり、その立上りでフリップフロ
ップ6をセットする。このフリップフロップ6の出力信
号によりアンドゲート7が開いて非感光体走査信号がア
ップダウンカウンタ5に送られ、アップダウンカウンタ
5がディスエーブル状態を解除されてクロックをアップ
カウントする。このアップダウンカウンた5の出力はデ
ジタル/アナログ変換器8によりアナログ量に変換さ
れ、半導体レーザ駆動手段としての半導体レーザ駆動回
路10に加えられる。半導体レーザ駆動回路10はビデオ信
号を含む変調信号が入力され、この変調信号により半導
体レーザ1をオン/オフさせて変調すると共に入力信号
に応じた電流を半導体レーザ1に供給する。したがって
アップダウンカウンタ5のカウント値が徐々に増加する
ことにより半導体レーザ1の光出力が徐々に増大し、増
幅器3の出力電圧が上昇する。感光体走査時には非感光
体走査信号が無くなってアップダウンカウンタ5がディ
スエーブル状態となり、半導体レーザ1の出力調整が未
了なら中断される。そして非感光体走査時には非感光体
走査信号が発生してアップダウンカウンタ5がイネーブ
ル状態となり、半導体レーザ1の出力調整が再開され
る。この後比較器4の出力が低レベルから高レベルに反
転すると、エッジ検出回路12が比較器4の出力の立上り
エッジを検出してフリップフロップ6をリセットし、ア
ンドゲート7を閉じさせてアップダウンカウンタ5をデ
ィスエーブル状態に復帰させる。よってアップダウンカ
ウンタ5はカウント値を保持し、従って半導体レーザ1
の駆動電流の大きさがそのまま保持される。
また、アップダウンカウンタ5のディスエーブル状態
が解除された際に比較器4の出力が高レベルであればア
ップダウンカウンタ5はダウンカウントモードになって
クロックをダウンカウントする。よって半導体レーザ1
の駆動電流が減少し、増幅器3の出力が減少する。そし
て増幅器11の出力が基準電圧Vrefより小さくなって比較
器4の出力が高レベルから低レベルに反転すると、エッ
ジ検出回路12が比較器4の出力の立下りエッジを検出し
てフリップフロップ6をリセットし、アンドゲート7閉
じさせてアップダウンカウンタ5をディスエーブル状態
に復帰させる。したがってアップダウンカウンタ5はカ
ウント値を保持し、半導体レーザ1の駆動電流の大きさ
がそのまま保持される。ここにエッジ検出回路12は比較
器4の出力が低レベルから高レベルに反転した時にのみ
フリップフロップ6をリセットするように構成してもよ
い。
第4図はこの半導体レーザ出力制御装置における半導
体レーザの出力状態を示し、半導体レーザの光出力が変
動している。
第5図は上記半導体レーザ出力制御装置において補正
手段を設けた本発明の実施例における半導体レーザの出
力状態を示し、半導体レーザの光出力変動が補正され
る。
第7図及び第8図は本発明の各実施例における補正手
段を示す。
第7図に示す補正手段は位相補正手段としての位相補
正回路21と複数の補正電流生成手段としての微分回路22
1〜22nからなり、位相補正回路21は半導体レーザ1の発
光(光出力)に対して補正を加えるタイミングを調整す
るものである。微分回路221〜22nは半導体レーザ駆動回
路10に入力される変調信号を微分することによって半導
体レーザ1のオン時に所定の時定数の補正電流を半導体
レーザ1に供給して半導体レーザ1の出力変動を補正す
る。
補正すべき半導体レーザ出力特性がn種類(n>1)
の時定数をもつので、第7図、第8図に示すようにそれ
らの時定数及び補正量の合致した複数の微分回路221〜2
2nを並列に設ける。
上記微分回路221〜22nは第9図に示すようにコンデン
サ23及び抵抗24からなるもの、第10図に示すようにコン
デンサ25及び抵抗26,27からなるもの、第11図に示すよ
うにコンデンサ28、演算増幅器29、抵抗30〜32からなる
もの等を用いることができる。
本発明の実施例は変調信号を微分回路221〜22nで微分
して補正電流を作り半導体レーザの出力変動を補正する
と共に変調信号により半導体レーザ1をオン/オフさせ
ており、半導体レーザ出力変動を補正する系Aと、半導
体レーザをオン/オフさせる系Bとが別々であって半導
体レーザの点灯タイミングと出力変動の補正タイミング
とがずれてしまう。このずれ量が大きくなると、適性な
半導体レーザ出力変動の補正がなされなくなるので、半
導体レーザ出力変動の補正開始と半導体レーザ点灯との
適性タイミングを位相補正回路21で調整する。この位相
補正回路21は例えば第12図に示すように変調信号をディ
レイライン33で遅延させて上記系Aの入力信号(位相遅
れ信号)とし、かつ変調信号をそのまま上記系Bの入力
信号(元信号)としてもよい。また位相補正回路21は第
13図に示すようにバッファ34、抵抗35、コンデンサ36、
シュミット回路37(又はバッファ38)で構成してもよ
く、第14図に示すようにバッファ39、抵抗40、コンデン
サ41、コンパレータ42、抵抗43,44で構成してもよく、
さらに第15図に示すように複数のバッファ451〜45mで構
成してもよい。
第1図は本発明の第1実施例における補正手段を示
し、第2図はその各部波形を示す。
この第1実施例は上記半導体レーザ出力制御装置にお
いて、位相補正回路21、微分回路221〜223を設けたもの
であり、トランジスタ46〜48、バッファ49、演算増幅器
50、抵抗51〜57は半導体レーザ駆動回路を構成してい
る。微分回路221〜223はそれぞれコンデンサ58〜60、ト
ランジスタ61〜63、抵抗64〜69により構成され、変調信
号が位相補正回路21により半導体レーザ駆動回路10と微
分回路221〜223へ適当な位相関係に調整されて供給され
る。微分回路221〜223は位相補正回路21からの変調信号
を微分して互いに異なる時定数の補正信号を作り、半導
体レーザ駆動回路10へ供給する。半導体レーザ駆動回路
10では位相補正回路21からの変調信号がバッファ49を介
してトランジスタ48のベースに加えられて半導体レーザ
1をオン/オフさせると共に半導体レーザ1へそのオン
時にトランジスタ46,47により駆動電流を供給し、この
駆動電流が微分回路221〜223からトランジスタ47のベー
スへの補正電流により補正される。
この第1実施例では半導体レーザ1の駆動電流Iopは
電源電圧をV、抵抗51の値をR2とすれば で与えられ、G点電位は抵抗57の値をR1、抵抗57を流れ
る電流をIoとすれば(F点電位+IoR1+EG間電圧)で与
えられる。A点の変調信号によりB,C,D点に各微分回路2
21〜223の抵抗64,66,68、コンデンサ58〜60で決まる時
定数の微分波形が生ずる。これらのうち(−)方向に発
生した波形によりトランジスタ61〜63はその波形に比例
した電流I1〜I3をE点に流し、(+)方向に発生した波
形はトランジスタ61〜63をカットオフにして何ら作用を
及ぼさない。E点に流れ込んだ電流I1〜I3はIoを増加さ
せてG点電位を上昇させ、Iopを減少させる。各I1〜I3
は第2図の半導体レーザ出力波形から分るように、半導
体レーザ1の無補正時出力変動分,,をそれぞれ
補正するように時定数及び電流量が設定され、半導体レ
ーザ1の出力変動が抑えられる。
第16図は本発明の第2実施例における補正手段を示
す。
この第2実施例では上記第1実施例において、微分回
路221〜223からの補正電流I1〜I3がH点に流れ込んで抵
抗53の電流I4が増加し、H,F,G点の電位が上昇してIopが
減少する。各I1〜I3は半導体レーザ1の無補正時出力変
動分〜をそれぞれ補正するように時定数及び電流量
が設定される。
第6図は本発明の第3実施例の補正手段を示す。
この第3実施例は第1実施例において微分回路221〜2
23からの補正電流I1〜I3がH点に流れ込んで抵抗55の電
流I5が増加し、F,G点の電位が上昇してIopが減少する。
各I1〜I3は半導体レーザ1の無補正時出力変動分〜
をそれぞれ補正するように時定数及び電流量が設定され
る。
(効果) 以上のように本発明によれば、変調信号により半導体
レーザ駆動手段で半導体レーザをオン/オフさせてこの
半導体レーザの光出力が一定になるようにこの半導体レ
ーザの駆動電流を制御する半導体レーザ出力制御装置に
おいて、上記半導体レーザのオン時にそれぞれ上記変調
信号を微分して互いに異なる時定数の補正電流を作り該
補正電流を上記半導体に供給して上記半導体レーザの無
補正時出力変動分を補正する複数の補正電流生成手段
と、上記半導体レーザ駆動手段に入力される変調信号と
上記複数の補正電流生成手段に入力される変調信号との
位相関係を調整することにより、上記半導体レーザの発
光に対して上記補正電流生成手段で補正を加えるタイミ
ングを調整する位相補正手段とを備えたので、半導体レ
ーザの熱結合による出力変動を安価で簡単な回路にて抑
制することができる。しかも、互いに異なる時定数の補
正電流による半導体レーザの無補正時出力変動分の補正
で半導体レーザドウループ特性の補正を精度良く行うこ
とができ、また、半導体レーザ駆動電流の補正を適切に
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の補正手段を示す回路図、
第2図は同第1実施例の各部波形を示す波形図、第3図
は半導体レーザ出力制御装置の一例を示すブロック図、
第4図は同装置の半導体レーザ出力状態を示す波形図、
第5図は本発明の実施例の半導体レーザ出力状態を示す
波形図、第6図は本発明の第3実施例を示す回路図、第
7図及び第8図は本発明の各実施例の補正手段を示すブ
ロック図、第9図〜第11図は微分回路の各例を示す回路
図、第12〜第15図は位相補正回路の各例を示す回路図、
第16図は本発明の第2実施例を示す回路図である。 1……半導体レーザ、10……半導体レーザ駆動回路、22
1〜22n……微分回路、21……位相補正回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 和之 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭60−64853(JP,A) 特開 昭59−61193(JP,A) 特開 昭63−209270(JP,A) 特開 昭62−118590(JP,A) 特開 昭63−86589(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変調信号により半導体レーザ駆動手段で半
    導体レーザをオン/オフさせてこの半導体レーザの光出
    力が一定になるようにこの半導体レーザの駆動電流を制
    御する半導体レーザ出力制御装置において、上記半導体
    レーザのオン時にそれぞれ上記変調信号を微分して互い
    に異なる時定数の補正電流を作り該補正電流を上記半導
    体に供給して上記半導体レーザの無補正時出力変動分を
    補正する複数の補正電流生成手段と、上記半導体レーザ
    駆動手段に入力される変調信号と上記複数の補正電流生
    成手段に入力される変調信号との位相関係を調整するこ
    とにより、上記半導体レーザの発光に対して上記補正電
    流生成手段で補正を加えるタイミングを調整する位相補
    正手段とを備えたことを特徴とする半導体レーザ出力制
    御装置。
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