JP3061011U - レ―ザ走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザの接合部の発熱に伴う発光効率
の低下を補正するレーザ走査装置を提供する。 【解決手段】 レーザ走査装置において、半導体レーザ
１と、画像データ信号がアクティブか否かによって前記
半導体レーザ１をＯＮ／ＯＦＦするドライバ３と、前記
半導体レーザ１が発するレーザ光を走査する光走査器２
と、前記半導体レーザ１が発するレーザ光をモニター受
光する光検出器４と、前記画像データ信号が一定期間以
上連続してアクティブとなる期間を検出する期間検出手
段６、７と、この期間検出手段６、７によって検出され
た期間のみ、前記光検出器４の出力を基準信号と比較す
る比較器５と、この比較器５による比較結果に基づいて
前記ドライバ３が前記半導体レーザ１に供給する駆動電
流を増減させる制御手段９とを設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、半導体レーザを画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦして、この半導体 レーザが発するレーザビームを光走査器で照射面に走査するレーザ走査装置に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、電子写真装置等に、画像情報に基づいてＯＮ／ＯＦＦされるレーザビー ムを走査するレーザ走査装置が用いられている。このようなレーザ走査装置では 、半導体レーザがＯＮされたときの発光量を所定の一定レベルに保つことが求め られている。

【０００３】 図４は従来技術によるレーザ走査装置の一例のブロック図である。レーザ光源 である半導体レーザ１は、ＬＤドライバ３によって駆動される。ＬＤドライバ３ は画像データ信号VIDEOバーによってＯＮ／ＯＦＦされる。半導体レーザ１と同 一のパッケージ内には、レーザ光を受光して光量をモニターするフォトダイオー ド（光検出器）４が設けられている。

【０００４】 半導体レーザは、周囲温度等によって発光強度が変動する。これを防止するた め、従来は、図５のタイミング図に示すように、フォトダイオード４の出力を、 レーザ光の走査ビームの一走査毎に、画像領域外の標本化区間、すなわち主走査 方向書き込みタイミング信号HSYNCバーを検出するためにレーザを強制的にＯＮ する区間において標本化し、この標本化された出力に基づいて、ＬＤドライバ３ が半導体レーザ１に供給する駆動電流を設定していた。

【０００５】 すなわち、フォトダイオード４の出力と、レーザパワー基準電圧とを比較器５ で比較し、この比較器５の出力を、標本化信号SPLバー/HOLDがロウレベルの期間 のみサンプリングし、サンプリングされた出力を一走査の期間ホールドして前記 ＬＤドライバ３に制御信号として出力するようにしていた。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

レーザ光源に半導体レーザを用いた場合には、半導体レーザは接合部の温度に よって発光効率が変化する。すなわち、一般に、温度が高くなるにつれて発光効 率が低下する。接合部の温度は、駆動電流や画像データ信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号 ）のデューティ比によって変化する。 このため、従来技術では、駆動電流や画像データ信号のデューティ比が大の場 合には、走査終了時の発光量が、走査開始時に比べて約１０〜２０％低下してし まうという問題が生じる。 従って、本考案は、半導体レーザの接合部の発熱に伴う発光効率の低下を補正 するレーザ走査装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載の考案は、半導体レーザと、画像データ信号がアクティブか否 かによって前記半導体レーザをＯＮ／ＯＦＦするドライバと、前記半導体レーザ が発するレーザ光を走査する光走査器と、前記半導体レーザが発するレーザ光を モニター受光する光検出器と、前記画像データ信号が一定期間以上連続してアク ティブとなる期間を検出する期間検出手段と、この期間検出手段によって検出さ れた期間のみ、前記光検出器の出力を基準信号と比較する比較器と、この比較器 による比較結果に基づいて前記ドライバが前記半導体レーザに供給する駆動電流 を増減させる制御手段とを有することを特徴とするレーザ走査装置である。

【０００８】 請求項２に記載の考案は、前記期間検出手段は、前記画像データ信号が一定期 間以上連続してアクティブとなる期間のみアクティブとなる波形を出力するロウ パスフィルターと、このロウパスフィルターの出力波形を整形し、前記比較器へ 出力する波形整形回路とで構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ 走査装置である。 請求項３に記載の考案は、前記ロウパスフィルターは、抵抗およびコンデンサ で構成される低域周波数通過フィルターであることを特徴とする請求項２に記載 のレーザ走査装置である。

【０００９】 請求項４に記載の考案は、前記制御手段は、前記比較器が比較動作を行う期間 には、前記ドライバが前記半導体レーザに供給する駆動電流を増減させ、前記比 較器が比較動作を行わない期間には、前記ドライバが前記半導体レーザに供給す る駆動電流を一定に保つことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の レーザ走査装置である。 請求項５に記載の考案は、前記光検出器は、前記半導体レーザと同一のパッケ ージ内に納められたフォトダイオードであることを特徴とする請求項１ないし４ のいずれかに記載のレーザ走査装置である。

【００１０】

【考案の実施の形態】

図１は、本考案の原理ブロック図である。ＬＤドライバ３は、画像データ信号 VIDEOバーに基づいて半導体レーザ１をＯＮ／ＯＦＦ駆動する。光走査器２は、 半導体レーザ１が発するレーザ光を走査する。また、半導体レーザ１と同一のパ ッケージ内に納められた光検出器４は、半導体レーザ１が発するレーザ光を受光 してモニターする。光検出器４の出力は、モニタ電流検出処理回路８を経由して 比較器５に入力される。比較器５には、さらにレーザパワー基準電圧が入力され 、この比較器５において、前記光検出器４の出力とレーザパワー基準電圧とが比 較される。

【００１１】 前記画像データ信号VIDEOバーは、ロウパスフィルター６にも入力され、ここ で、画像データ信号VIDEOバーが一定期間以上連続してアクティブ（ロウレベル ）となる期間が検出される。ロウパスフィルター６の出力は、波形整形回路７で 波形整形されて標本化信号SPLバー/HOLDとなり、前記比較器５に入力される。

【００１２】 比較器５においては、標本化信号SPLバー/HOLDに基づいて比較動作を行う期間 が決定される。すなわち、画像データ信号VIDEOバーが一定期間以上連続してア クティブ（ロウレベル）となる期間に、標本化信号SPLバー/HOLDもアクティブ（ ロウレベル）となり、この期間には、比較器５は比較動作を行う。それ以外の期 間、すなわち標本化信号SPLバー/HOLDがハイレベルとなる期間には、比較器５は 比較動作を行わない。

【００１３】 比較器５の出力は、レーザパワー制御処理回路９を経由して、前記ＬＤドライ バ３に帰還される。比較器５が比較動作を行っている期間には、比較器５に入力 されるレーザパワー基準電圧を基準値として、半導体レーザ１の駆動電流が増減 され、この半導体レーザ１の光量が一定になるように制御される。比較器５が比 較動作を行わない期間には、半導体レーザ１の駆動電流は一定値に保たれる。

【００１４】 図２は、本考案の一実施形態のブロック図である。このブロック図を参照して 、本実施形態の構成を説明する。画像データ信号VIDEOバーは、ＬＤドライバ３ およびロウパスフィルター６に入力されている。ＬＤドライバ３の出力は、半導 体レーザ１に入力され、この半導体レーザ１を駆動する。半導体レーザ１が発す るレーザ光は、図２には示していない光走査器２（図１に示されている）に入射 されると共に、フォトダイオード４に入射される。

【００１５】 半導体レーザ１とフォトダイオード４とは、一つのパッケージ内に納められて いる。半導体レーザ１のアノード端子とフォトダイオード４のカソード端子とは 、前記パッケージ内で接続されて、共通の電源端子としてパッケージ外に引き出 されている。この共通の電源端子は、電源電圧VCCに接続されている。フォトダ イオード４のアノード端子には、抵抗１０の一方の端子が接続されていて、この 抵抗１０のもう一方の端子は接地されている。

【００１６】 フォトダイオード４のアノード端子と、抵抗１０の一方の端子との接続点は、 モニタ電流検出処理回路８に入力されている。モニタ電流検出処理回路８の出力 は、比較器５に入力されている。比較器５には、さらに、レーザパワー基準電圧 、および後述する標本化信号SPLバー/HOLDが入力されている。比較器５の出力は 、レーザパワー制御処理回路９に入力されている。レーザパワー制御処理回路９ の出力は、前記ＬＤドライバ３に帰還されている。

【００１７】 前記ロウパスフィルター６は、抵抗６ａと、コンデンサ６ｂとで構成されてい る。抵抗６ａの両端は、ロウパスフィルター６の入出力端子に接続されている。 また、ロウパスフィルター６の出力端子と接続された側の抵抗６ａの一端と、接 地点GNDとの間には、コンデンサ６ｂが接続されている。

【００１８】 ロウパスフィルター６の出力は、波形整形回路７に入力されている。波形整形 回路７は、トランジスタ７ａ、７ｂおよび抵抗７ｃ、７ｄによって構成されてい る。波形整形回路７の入力は、トランジスタ７ａのベース端子に入力されている 。トランジスタ７ａのエミッタ端子は接地されている。トランジスタ７ａのコレ クタ端子と電源電圧VCCとの間には、抵抗７ｃが接続されている。そして、トラ ンジスタ７ａのコレクタ端子と抵抗７ｃとの接続点が、トランジスタ７ｂのベー スに接続されている。トランジスタ７ｂのエミッタ端子は接地されていて、コレ クタ端子と電源電圧VCCとの間には、抵抗７ｄが接続されている。そして、トラ ンジスタ７ｂのコレクタ端子と抵抗７ｄとの接続点が、波形整形回路７の出力端 子となっていて、この出力端子からは、標本化信号SPLバー/HOLDが出力される。 この標本化信号SPLバー/HOLDは、前記比較器５に入力される。

【００１９】 次に、本実施形態の動作を、図２のブロック図、および図３のタイミング図を 参照して説明する。図２において、ＬＤドライバ３に入力する画像データ信号VI DEOバーがロウレベルになると、半導体レーザ１は点灯される。反対に、画像デ ータ信号VIDEOバーがハイレベルになると、半導体レーザ１は消灯される。

【００２０】 半導体レーザ１の発光レベルは、この半導体レーザ１と共通のパッケージに内 蔵されたフォトダイオード４によって検出され、このフォトダイオード４のアノ ード端子からは、検出電流が出力される。 この検出電流は、フォトダイオード４のアノード端子に接続された抵抗１０に 流れ、この抵抗１０の両端には検出電圧が発生する。この検出電圧は、前記抵抗 １０とフォトダイオード４のアノード端子との接続点から取り出され、モニタ電 流検出処理回路８を経由して比較器５に入力される。比較器５には、さらに、レ ーザパワー基準電圧が入力される。

【００２１】 比較器５において、前記検出電圧とレーザパワー基準電圧とが比較される。検 出電圧がレーザパワー基準電圧より低い場合、比較器５はレーザパワー制御処理 回路９に増加信号を出力する。この信号を入力したレーザパワー制御処理回路９ は、ＬＤドライバ３を制御して、半導体レーザ１に流す駆動電流を増加させる。 反対に、検出電圧がレーザパワー基準電圧より高い場合、比較器５はレーザパ ワー制御処理回路９に減少信号を出力する。この信号を入力したレーザパワー制 御処理回路９は、ＬＤドライバ３を制御して、半導体レーザ１に流す駆動電流を 減少させる。

【００２２】 比較器５が上記の比較動作を行う期間は、標本化信号SPLバー/HOLDによって決 められる。すなわち、標本化信号SPLバー/HOLDがロウレベルのとき、比較器５は 上記の比較動作を行い、その結果、半導体レーザ１の駆動電流が増減される。 標本化信号SPLバー/HOLDがハイレベルのときには、比較器５は上記の比較動作 を行わず、この比較器５からはホールド信号が出力される。このホールド信号を 入力したレーザパワー制御処理回路９は、ＬＤドライバ３の制御を中止する。す なわち、ＬＤドライバ３が半導体レーザ１に流す駆動電流は、制御が中止される 直前の値に固定される。

【００２３】 ロウパスフィルタ６および波形整形回路７は、画像データ信号VIDEOバーが、 一定期間連続してロウレベルとなる期間を検出する。すなわち、ロウパスフィル タ６は、画像データ信号VIDEOバーを入力し、この信号の低周波成分のみを出力 する。出力の境界となる周波数は、このロウパスフィルタ６を構成する抵抗６ａ の抵抗値およびコンデンサ６ｂの容量値によって決まる。

【００２４】 ロウパスフィルタ６の出力は、波形整形回路７に入力されて波形整形され、こ の波形整形回路７からは、方形波となった標本化信号SPLバー/HOLDが出力される 。波形整形回路７に内蔵されたトランジスタ７ａおよび抵抗７ｃは、第１の反転 増幅回路を構成している。また、トランジスタ７ｂおよび抵抗７ｄは、第２の反 転増幅回路を構成している。そして、第１の反転増幅回路と第２の反転増幅回路 とは縦続接続されている。従って、波形整形回路７への入力信号の論理は２回反 転されるので、結局、この波形整形回路７の出力信号は入力信号と同じ論理とな る。従って、この波形整形回路７では、波形整形のみが行われる。

【００２５】 波形整形回路７の出力である標本化信号SPLバー/HOLDは、前記比較器５に入力 され、この信号によって比較器５が比較動作を行う期間が決められる。すなわち 、画像データ信号VIDEOバーが一定期間ロウレベルになったとき、標本化信号SPL バー/HOLDもロウレベルとなり、比較器５において比較動作が行われ、その結果 、半導体レーザ１の光量制御が行われる。

【００２６】 次に、図３を参照して各信号の関係を説明する。画像データ信号VIDEOバーは 、ロウレベルとハイレベルの期間をもつ方形波で、ロウアクティブの信号である 。この信号がロウレベルを維持する期間が、既定の時間Ａ以上になったとき、前 記ロウパスフィルタ６および波形整形回路７の作用によって、標本化信号SPLバ ー/HOLDがロウレベルとなる。この標本化信号SPLバー/HOLDもロウアクティブの 信号である。標本化信号SPLバー/HOLDのロウレベルの状態は、画像データ信号VI DEOバーがハイレベルになるまで継続する。

【００２７】 標本化信号SPLバー/HOLDがロウレベルとなる期間、すなわち標本化区間は、前 記比較器５が比較動作を行い、その結果、半導体レーザ１の光量制御が行われる ので、レーザ発光量は一定となる。標本化信号SPLバー/HOLDがハイレベルとなる 期間、すなわち保持区間は、前記比較器５が比較動作を行わず、半導体レーザ１ の光量制御も行われないので、半導体レーザ１の発光に伴う温度上昇によって、 レーザ発光量が低下する。

【００２８】 ただし、上記のようなレーザ発光量の低下が起こる期間は、半導体レーザ１が 期間Ａ以上連続して発光することがない期間であるから、半導体レーザ１の温度 上昇もわずかであり、従ってレーザ発光量の低下もわずかである。 そして、画像データ信号VIDEOバーが、既定の期間Ａ以上ロウレベルとなるこ とによって、半導体レーザ１が期間Ａ以上連続発光すれば、標本化信号SPLバー/ HOLDがロウレベルとなり、前記比較器５によって比較動作が行われ、半導体レー ザ１の光量制御が行われるので、大きなレーザ発光量の低下は防止される。

【００２９】

【考案の効果】

本考案によれば、画像データ信号が、一定期間以上連続してアクティブとなる 期間を検出して、この期間において半導体レーザを駆動するドライバの駆動電流 を制御するので、半導体レーザの連続点灯による接合部の発熱に伴う発光効率の 低下を、連続点灯の度に半導体レーザの駆動電流を制御することで補正でき、安 定したレーザ光量で光走査が可能となる。 また、従来の回路に簡単なフィルターおよび波形整形回路を追加するだけで、 画像データ信号から標本化信号を作成することが出来るので、新たに標本化信号 を生成したり、この信号の配線を長く引き回す必要が無く、安価に、かつ容易に 、発光効率の低下を補正できるレーザ走査装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の原理ブロック図。

【図２】 本考案の一実施形態のブロック図。

【図３】 本考案の一実施形態におけるレーザ発光量制
御のタイミング図。

【図４】 従来例のブロック図。

【図５】 従来例におけるレーザ発光量制御のタイミン
グ図。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ 光走査器 ３ ＬＤドライバ（ドライバ） ４ フォトダイ
オード（光検出器） ５ 比較器 ６ ロウパスフィルター（期間検出手段） ６ａ 抵抗 ６ｂ コンデン
サ ７ 波形整形回路（期間検出手段） ７ａ、７ｂ トランジスタ ７ｃ、７ｄ 抵
抗 ８ モニタ電流検出処理回路 ９ レーザパワー制御処理回路（制御手段） １０ 抵抗

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザと、 画像データ信号がアクティブか否かによって前記半導体
   レーザをＯＮ／ＯＦＦするドライバと、 前記半導体レーザが発するレーザ光を走査する光走査器
   と、 前記半導体レーザが発するレーザ光をモニター受光する
   光検出器と、 前記画像データ信号が一定期間以上連続してアクティブ
   となる期間を検出する期間検出手段と、 この期間検出手段によって検出された期間のみ、前記光
   検出器の出力を基準信号と比較する比較器と、 この比較器による比較結果に基づいて前記ドライバが前
   記半導体レーザに供給する駆動電流を増減させる制御手
   段とを有することを特徴とするレーザ走査装置。
2. 【請求項２】 前記期間検出手段は、 前記画像データ信号が一定期間以上連続してアクティブ
   となる期間のみアクティブとなる波形を出力するロウパ
   スフィルターと、 このロウパスフィルターの出力波形を整形し、前記比較
   器へ出力する波形整形回路とで構成されることを特徴と
   する請求項１に記載のレーザ走査装置。
3. 【請求項３】 前記ロウパスフィルターは、抵抗および
   コンデンサで構成される低域周波数通過フィルターであ
   ることを特徴とする請求項２に記載のレーザ走査装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記比較器が比較動作
   を行う期間には、前記ドライバが前記半導体レーザに供
   給する駆動電流を増減させ、前記比較器が比較動作を行
   わない期間には、前記ドライバが前記半導体レーザに供
   給する駆動電流を一定に保つことを特徴とする請求項１
   ないし３のいずれかに記載のレーザ走査装置。
5. 【請求項５】 前記光検出器は、前記半導体レーザと同
   一のパッケージ内に納められたフォトダイオードである
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の
   レーザ走査装置。