JP3365094B2 - レーザ記録装置の光量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ、デジ
タル複写機等におけるレーザ記録装置の光量制御装置に
係り、特に、レーザ出力の制御を高速でかつ的確に行う
ことができる光量制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体レーザのレーザ光を記録媒
体上に画像信号に応じて露光走査して画像を記録するレ
ーザ記録装置においては、そのレーザ出力を一定にする
ための制御を行う光量制御装置が具備されている。この
光量制御装置は、一般に、半導体レーザに対して定常的
に供給するバイアス電流と画像情報に応じて変調して供
給する変調電流とからなる動作電流を実際のレーザ出力
状態を検知しながら適宜調整することにより、常に所望
のレーザ出力が安定して得れるようになっている。

【０００３】そして、このような光量制御装置の場合、
そのバイアス電流は半導体レーザが急激に発光し始める
ときの閾値電流（Ｉ_th）よりも小さい値で且つその閾値
電流値により近い値であるほど画像形成時における半導
体レーザの入力パルス信号に対する応答特性がよくなる
ことが知られているため、通常、バイアス電流値は閾値
電流値よりも若干低い値に設定されている。

【０００４】ところで、この種のレーザ記録装置におい
ては、半導体レーザのレーザ出力がそのレーザのおかれ
ている環境温度の変化により変動してしまうという問題
がある。つまり、半導体レーザは、図８の実線で示すよ
うな電流−光出力特性を示し、動作電流Ｉ_d（バイアス
電流Ｉ_B＋変調電流Ｉ_S）のときに所定の光出力（光量）
Ｐ_vが得られるようになっているが、環境温度の変化に
よりその電流−光出力特性が例えば同図中の２点鎖線
Ｂ、Ｃで示すように変動してしまうのである。そして、
かかる変動が生じた場合には、同じ動作電流Ｉ_dを供給
していたのではその光出力も変動してしまって所定の光
出力Ｐ_vが得られなくなり、その結果、記録した画像の
画質が一定しなくなる。

【０００５】このような問題があるなかで、従来の光量
制御装置は、レーザの光出力を検出して所定の光出力Ｐ
_v（基準値）と比較し、そのレーザ出力が基準値になる
ように動作電流のうち変調電流を制御するのが一般的で
あった。具体的には、光検出をデジタル化して制御する
場合、その変調電流の値はＤ／Ａコンバータ（デジタル
／アナログ変換器）により決定している。しかし、この
ような制御を行う光量制御装置では、環境温度の変化に
対して変調電流の充分な制御を行うにはＤ／Ａコンバー
タの制御範囲を広く設定する必要があり、これによりそ
の制御分解能が低下してしまう欠点がある。一方、Ｄ／
Ａコンバータの制御分解能を低下させずに充分な制御を
行うためには高分解能のＤ／Ａコンバータを使用すれば
よいが、この場合には部品コストが高くなる欠点があ
る。

【０００６】また、上記のような環境温度の変化による
変動が生じた場合、バイアス電流を固定していた場合に
は、バイアス電流値の閾値電流との相対値が変化してし
まうため前記したパルス信号に対する良好な応答特性が
得られなくなるという問題がある。

【０００７】そこで、環境温度が変化した際にまずバイ
アス電流を制御して対応する半導体レーザの光量制御技
術として、次のようなものが提案されている。すなわ
ち、特開昭６３−５６４５２号公報には、半導体レーザ
に供給する電流をビット単位で変化させて行き、そのと
きの光出力（モニタ電圧）がレーザ発光領域であらかじ
め定めた特定電圧（バイアス規定電圧）になった時の電
流の所定割合値（例えば８０％）をバイアス電流値とし
て設定する制御技術が開示されている。また、特開平４
−１０７５６号公報には、半導体レーザに供給する電流
をビット単位で変化させて行き、そのときの光出力が所
定の値（基準電圧）となるようにバイアス電流を制御し
たり、或いは、バイアス電流源の電流を一定量ずつ異な
る電流値で供給し、そのときの光出力の差が所定の値
（基準電圧）を越えたときの電流値をバイアス電流とと
して設定する制御技術が開示されている。

【０００８】しかしながら、これらの制御技術はいずれ
も、バイアス電流を設定するに際して所定の光出力が得
られるまで供給電流をゼロから微小な単位で変化させて
供給するように構成されているためその設定に時間がか
かり、環境温度変化時等における制御に改良の余地を残
すものであった。しかも、バイアス電流値が閾値電流に
対して適切な値に設定されるか否かが不明であり、この
点に関しても改良の余地を残すものであった。また、環
境温度が変化した場合における変調電流の制御について
は前者の制御技術において少し開示しているが、それは
バイアス電流の設定と同じように所定の光出力（最終的
な目標光量）が得られるまで供給電流をゼロから微小な
単位で変化させるものであるため、やはりその設定に時
間を要するものであった。そして、上記のようにバイア
ス電流や変調電流の設定に時間がかかる傾向は、環境温
度の変化が大きいほど顕著であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、環境
温度が変化しても、適切なバイアス電流値を高速でかつ
的確に設定してレーザ出力を一定にする制御ができるレ
ーザ記録装置の光量制御装置を提供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、環境温度が変
化しても、目標光量値を得るための変調電流値を高速で
かつ容易に設定してレーザ出力を一定にする制御ができ
るレーザ記録装置の光量制御装置を提供することにあ
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、本発明のレーザ記録装置の光量制御装置は、半導体
レーザのレーザ光を記録媒体上に露光走査して画像を記
録するレーザ記録装置に具備される光量制御装置であっ
て、半導体レーザの光出力を検知する検知手段と、検知
手段の出力を基準信号と比較する比較手段と、半導体レ
ーザに一定のバイアス電流を供給するバイアス電流供給
手段と、半導体レーザに画像情報に応じて変調した変調
電流を供給する変調電流供給手段と、半導体レーザの光
出力が一定になるように比較手段にて検知手段の出力と
目標光量設定用基準信号とを比較してバイアス電流値及
び変調電流値を制御する制御手段とで構成された光量制
御装置において、上記バイアス電流供給手段から供給す
る電流値を予め設定した割合で段階的に変化させて半導
体レーザの光出力を検知し、そのときの光出力がバイア
ス設定用基準信号を越えた後の当初２段階目までの電流
値及びその光出力値を利用して電流−光出力の比例関係
式から閾値電流を算出し、その閾値電流から一定値を減
算した電流値をバイアス電流供給手段のバイアス電流値
として設定するバイアス電流設定制御部を備えているこ
とを特徴するものである。

【００１２】この技術的手段において、バイアス電流供
給手段から予め設定した割合で段階的に供給する電流値
は、一定間隔で増加する電流値であればよく、その間隔
は通常３ｍＡ程度である。また、その初期値は少なくと
も半導体レーザがレーザ発振しない領域に設定される。

【００１３】バイアス設定用基準信号は、少なくともレ
ーザ発振する領域内でありかつ目標光量よりも小さな光
出力となる値に設定されるものであり、使用する半導体
レーザに応じて適宜設定される。

【００１４】当初２段階目までの電流値及びその光出力
値とは、上記の割合で段階的に供給した電流値に対する
光出力がバイアス設定用基準信号を初めて越えたときの
電流値（Ｉ₁）とそのときの光出力値（Ｐ₁）、及び、次
の段階で供給する電流値（Ｉ ₂）とそのときの光出力値
（Ｐ₂）である。

【００１５】電流−光出力の比例関係式とは、レーザ発
振領域における半導体レーザの電流に対する光量の特性
を示すような一次方程式をいい、例えば、次式Ｐ＝Ｓ
（Ｉ−Ｉ_th）［式中、Ｐは光出力、Ｓは発光効率、Ｉは
供給電流、Ｉ_thは閾値電流を示す］…（Ａ）である。

【００１６】閾値電流の算出は、当初２段階目までの電
流値及びその光出力値を利用して一般の一次方程式（Ｐ
＝ａＩ−ｂ）により算出する場合にはその傾きａと接点
ｂを求めた後に光量Ｐがゼロとなるときの電流値Ｉを閾
値電流として求めるような演算処理を行うように構成す
るか、或いは、当初２段階目までの電流値及びその光出
力値を利用して上記式（Ａ）により算出する場合には式
変形により閾値電流Ｉ _th［＝（Ｉ₁Ｐ₂−Ｉ₂Ｐ₁）／（Ｐ
₂−Ｐ₁）］を直接求めるような演算処理を行うように構
成することで実行される。また、バイアス電流値を設定
する際の閾値電流Ｉ_thから減算する電流値は、例えば
（Ｉ_thが２５ｍＡである場合）５ｍＡ程度である。

【００１７】また、本発明の光量制御装置は、上記技術
的手段の装置において、目標光量値と、バイアス電流設
定制御部により算出される閾値電流値及びバイアス電流
値と、当初２段階目までの電流値及びその光出力値の差
分比として算出される発光効率とを利用して目標光量値
となる電流値を算出し、その電流値を変調電流設定用初
期値として用いて変調電流供給手段の変調電流の設定動
作を開始する変調電流設定制御部を備えていることを特
徴するものである。

【００１８】この技術的手段において、当初２段階目ま
での電流値及びその光出力値の差分比として算出される
発光効率とは、半導体レーザではレーザ発振領域におい
て供給電流に対する光出力がある一定の傾きをもってい
るが、その傾きであるスロープ効率に相当するものであ
る。

【００１９】目標光量値となる電流値、即ち変調電流設
定用初期値の算出は、上記した電流−光出力の比例関係
式に目標光量値、閾値電流値、バイアス電流値及び発光
効率を代入して得られる電流値を求める演算処理を行う
ように構成することで行われる。そして、変調電流の設
定は、公知の設定手法を用いることができるが、その際
の初期データとして上記変調電流設定用初期値を用いて
設定動作を開始することにより行われる。

【００２０】この光量制御装置による制御は、基本的
に、画像記録動作時に所定のタイミングで（例えば、画
像記録開始スイッチを押すことで）行うようにすること
が好ましい。例えば、連続して数１０枚の画像記録を行
った後に周囲温度の上昇を見込んで画像記録開始スイッ
チ押下時に制御動作を行うように構成することができ
る。また、半導体レーザの周囲温度を温度センサ等にて
検知し、その検知情報に基づいて例えば、画像記録開始
スイッチの押下時に制御動作が開始される（或いは周囲
温度が変化しない場合には行われない）ように構成して
もよい。

【００２１】

【作用】本発明によれば、バイアス電流設定制御部にお
いてせいぜい数回の光出力の検出で閾値電流が求められ
るので、環境温度が大きく変化した場合でも、閾値電流
よりも所定量小さい適切なバイアス電流値を高速でかつ
的確に設定することができる。

【００２２】また、請求項２記載の発明によれば、変調
電流設定制御部において変調電流の設定動作に際しての
暫定的な初期値があらかじめ与えられるので、環境温度
が大きく変化した場合でも、目標光量値を満足する正式
な変調電流値に速やかに収束して変調電流を高速でかつ
容易に設定することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００２４】図１は、本発明を適用するレーザ記録装置
の一例を示す概略構成図であり、この図において符号１
は半導体レーザ、２はコリーメートレンズ、３は矢印方
向に高速回転する回転多面鏡（ポリゴンミラー）、４は
結像レンズとしてのｆθレンズ、５は矢印方向に回転す
る感光ドラム、６は帯電器、７は現像器、８は転写器、
９は矢印方向に搬送される記録用紙、１０は本発明の光
量制御手段を備えた半導体レーザドライバ、１１はレー
ザ光を検知して半導体レーザ１の動作タイミング信号を
ドライバ１０に入力するように接続されているＳＯＳセ
ンサーをぞれぞれ示す。

【００２５】また、図２はこのレーザ記録装置に具備さ
れた光量制御手段の要部回路系ブロック図である。この
図２において、符号２０は半導体レーザ１のレーザ光を
受光するフォトダイオード、２１はフォトダイオード２
０から供給される検出信号に基づいて半導体レーザ１の
光出力を検知する光出力検知回路、２２は光出力検知回
路２１からの検知出力と基準信号とを比較する機能と、
半導体レーザの光出力が一定になるように後述のバイア
ス電流値及び変調電流値を調整する機能とを備えた光量
比較制御回路である。２３は光量比較制御回路２２の出
力Ｂ₁〜Ｂ_nに接続されるＤ／Ａコンバータ２４を介して
設けられるバイアス電流供給手段としてのバイアス定電
流回路であり、バイアス電流Ｉ_bを半導体レーザ１に供
給するようになっている。２５は光量比較制御回路２２
の出力Ｓ₁〜Ｓ_nに接続されるＤ／Ａコンバータ２６を介
して設けられる変調電流供給手段であり、変調電流Ｉ_s
を変調電流スイッチング回路２７を介して半導体レーザ
１に供給するようになっている。この実施例における変
調電流供給手段２５は、変調定電流回路２５ａと固定用
の定電流回路２５ｂとで構成されている。

【００２６】符号２８は光量比較制御回路２２に組み込
まれたバイアス電流設定制御部、２９は変調電流設定制
御部である。また、３０は全体の制御を行う中央処理装
置（ＣＰＵ）、３１は光出力検知回路２１の出力信号を
デジタル化して光量比較制御回路２２に入力するＡ／Ｄ
コンバータ、３２は光量比較制御回路２２に入力する基
準信号を設定する基準信号設定回路である。更に、３３
はアンドゲートであり、このアンドゲート３３に光量比
較制御回路２２からＶｉｄｅｏ信号とＬＤＯＮ信号が同
時に入力された場合に、そのＶｉｄｅｏ信号が変調電流
スイッチング回路２７に出力されるようになっている。

【００２７】このレーザ記録装置では、次のようにして
画像記録が行われるようになっている。すなわち、画像
情報（Ｖｉｄｅｏ信号）１２に応じた半導体レーザドラ
イバ１０からの作動電流Ｉ_dの供給により半導体レーザ
１から発振したレーザ光は、コリーメートレンズ２によ
り平行ビーム状に集光された後、回転多面鏡３により偏
向反射ｓａｒｅ、ｆθレンズ４を介して、帯電器６によ
り帯電されている感光ドラム５上に結像して主走査され
る。これにより、感光ドラム５上に画像情報に対応した
静電潜像が形成される。次いで、この潜像は現像器７に
より現像されてトナー像となり、そのトナー像が感光ド
ラム５と転写器８の間に搬送される記録用紙９に転写さ
れることにより、記録用紙９上に画像が記録される。

【００２８】そして、このレーザ記録装置における半導
体レーザ１は、バイアス電流Ｉ_bと変調電流Ｉ_sを合わせ
た作動電流Ｉ_d（＝Ｉ_b＋Ｉ_s）が供給されることにより
レーザ光を出力するが、その光出力が一定になるように
ドライバ１０に組み込まれた光量制御手段によりバイア
ス電流及び変調電流に関して以下のような制御が行われ
る。図３はその制御の動作手順を示すフローチャート、
図４はそのときの半導体レーザの電流−光出力特性とバ
イアス電流設定原理を示す説明図である。

【００２９】まず、中央処理装置３０から光量制御指示
信号が光量比較制御回路２２に送られると、図３に示す
ように、バイアス電流設定制御部２８において半導体レ
ーザ１に供給する供給電流Ｉ_xの初期値Ｂ_mが設定される
（ステップＳＴ１）。この初期値Ｂ_mは、図４に示すよ
うにレーザ１がレーザ発振しない領域内においてレーザ
１に応じて設定される。この初期値Ｂ_mの電流Ｉ_xをＤ／
Ａコンバータ２４を介してバイアス定電流回路２３から
半導体レーザ１に供給すると共に、そのときの光出力を
光出力検知回路２１を通じて光量比較制御回路２２にフ
ィードバックし、その後、供給電流Ｉ_xを一定量ずつ変
化させ、その電流（Ｉ_x＝Ｂ_m+1）の半導体レーザ１への
供給と光出力の検出を続ける（ステップＳＴ２）。そし
て、制御回路２２において、各電流Ｉ_xを供給した際に
検出される各光出力Ｐ_xが基準信号設定回路３２から入
力されるバイアス電流設定用基準信号Ｐ₀を越えている
か否かの比較を行う（ステップＳＴ３）。このときの基
準信号Ｐ₀は、レーザ発振領域のうちでも出来る限り低
い光出力領域でかつ電流−光出力特性の非線形部分を避
けた領域内に設定される。

【００３０】ステップＳＴ３において光出力Ｐ_xがバイ
アス電流設定用基準信号Ｐ₀を越えていない場合には、
ステップＳＴ２に戻って次の段階の電流Ｉ_xを半導体レ
ーザ１に供給し、そのときの光出力Ｐ_xが基準信号Ｐ₀を
越えるまで同じ動作を繰り返す。一方、ステップＳＴ３
において光出力Ｐ_xが基準信号Ｐ₀を越えた場合（但し、
このときの供給電流はＩ_x＝Ｂ_m+nとする）には、その条
件を満足したときの最初の供給電流Ｉ_xをＩ₁として、ま
たそのときの光出力Ｐ_xをＰ₁として不図示の記憶手段
（メモリ）に格納する（ステップＳＴ４）。本実施例で
はＢ_m+nはＢ_m+3である。

【００３１】次いで、バイアス電流設定制御部２８にお
いて、次の段階の供給電流Ｉ_x＝Ｂ_{m +(n+1)}をバイアス定
電流回路２３から半導体レーザ１に供給するようにし
（ステップＳＴ５）、そのときの供給電流Ｉ_xをＩ₂とし
て、またそのときの光出力Ｐ_xをＰ₂として記憶手段（メ
モリ）に格納する（ステップＳＴ６）。本実施例ではＢ
_m+(n+1)はＢ_m+4である。

【００３２】しかる後、制御部２８において、ステップ
ＳＴ５、６で得られた基準信号Ｐ₀を越えた当初２段階
目までの電流値Ｉ₁、Ｉ₂とその光出力値Ｐ₁、Ｐ₂を利用
して電流−光出力の比例関係式から閾値電流値Ｉ_thを算
出する（ステップＳＴ７）。この実施例では、レーザ発
振領域における電流Ｉと光出力Ｐの関係式Ｐ＝Ｓ（Ｉ−
Ｉ_th）［式中、Ｓは発光効率］…（前記の式（Ａ）と同
じ）を用いて閾値電流値Ｉ_thを算出する演算処置がなさ
れるようになっている。すなわち、閾値電流値Ｉ_thはこ
の式（Ａ）に電流値Ｉ₁、Ｉ₂とその光出力値Ｐ₁、Ｐ₂を
代入することにより、 Ｉ_th＝（Ｉ₁Ｐ₂−Ｉ₂Ｐ₁）／（Ｐ₂−Ｐ₁） と算出される。図４中における細線Ａが上記式（Ａ）に
相当する。

【００３３】最後に、制御部２８において、この算出さ
れた閾値電流値Ｉ_thから一定電流値Ｉ_sfを差し引き（減
算し）（ステップＳＴ８）、この求められた電流値（＝
Ｉ_th−Ｉ_sf）をバイアス定電流回路２３のバイアス電流
Ｉ_bとして設定するようになっている（ステップＳＴ
９）。

【００３４】ここで、例えば画像記録を長時間連続して
行うことによって半導体レーザ１の周辺温度が高温とな
った場合の制御動作について、図５を参照しながら説明
する。

【００３５】温度変化が発生すると、そのときの電流−
光出力特性（実線）は、図５に示すようにそれまでの特
性（２点鎖線）に対して変動してしまう。これに伴い閾
値電流値も変動する。そこで、前記した制御手順（ステ
ップＳＴ１〜９）を同様に進めることにより、この温度
変化に対応した適切なバイアス電流値を設定し直すこと
ができる。前記した制御手順と異なる点は、基本的に
は、ステップＳＴ３においてバイアス電流設定用基準信
号Ｐ₀を初めて越える供給電流Ｉ_x（＝Ｂ_m+n）が変わる
点である。本実施例ではＢ_m+n＝Ｂ_m+5となる。

【００３６】そして、その後は、前記の動作内容と同様
の制御動作がなされる。すなわち、基準信号Ｐ₀を初め
て越える電流値Ｂ_m+n＝Ｂ_m+5をＩ₃として、またそのと
きの光出力Ｐ_xをＰ₃としてメモリに格納し（ステップＳ
Ｔ６）、その次の段階における電流値Ｂ_m+(n+1)＝Ｂ_m+6
をＩ₄として、またそのときの光出力Ｐ_xをＰ₄としてメ
モリに格納する（ステップＳＴ７）。次いで、ステップ
ＳＴ７において閾値電流値Ｉ_th′がＩ_th′＝（Ｉ₃Ｐ₄−
Ｉ₄Ｐ₃）／（Ｐ₄−Ｐ₃）として算出される。最後に、そ
の閾値電流値Ｉ_th′から一定電流値Ｉ_sfを差し引き（ス
テップＳＴ８）、その電流値（＝Ｉ_th′−Ｉ_sf）をバイ
アス電流Ｉ_b′として新たに設定する（ステップＳＴ
９）。

【００３７】従って、この制御手段によれば、温度変化
が発生した場合であっても、供給電流がバイアス電流設
定用基準信号Ｐ₀を初めて越えるまでの制御動作が数回
程度増えるだけで済むため、閾値電流値の算出ひいては
バイアス電流値の設定を瞬時に行うことが可能である。
これに対し、従来の制御技術では供給電流を順次細かく
変化させて光出力が基準電圧になるまで検索を行わなけ
ればならず、この温度変化が大きくなるほど、バイアス
電流値を設定するまでに多くの時間を要していた。

【００３８】また、このバイアス電流設定に際して値電
流値Ｉ_thから差し引く一定電流値Ｉ _sfは、画像記録時に
おいて非画像部分にレーザ光がわずかながら照射されて
結果的に（トナー）像が現出する所謂カブリが発生しな
いような範囲内で設定される。この電流値Ｉ_sfが多すぎ
てバイアス電流Ｉ_bが小さすぎると、レーザ発振される
までの電流差分が増加し、図６に示すように入力パルス
信号１３に対するレーザ出力の立ち上がり応答特性が悪
化してしまい、像の再現性が低下してしまう不具合があ
る。しかも、電流値Ｉ_sfが多すぎてバイアス電流Ｉ_bが
小さすぎると、図８に示すようにレーザ発振に関与しな
い領域（不感帯域）が多くなり、所望の光出力を得るた
めには変調電流Ｉ_sの設定範囲を広くとらなければなら
ず、その場合変調電流Ｉ_sの設定範囲を定めるＤ／Ａコ
ンバータ２６の分解能が一定であれば見かけ上の分解能
が悪くなってしまう不具合もある。

【００３９】次に、このように設定されたバイアス電流
に基づいて、レーザ出力が所定の光量となるような変調
電流Ｉ_sの設定が行われる。図７はその制御の動作手順
を示すフローチャートである。

【００４０】まず、変調電流設定制御部２９において変
調電流設定用初期値Ｉ_s0を算出する。最初に、前記バイ
アス電流設定制御部２８で得られたバイアス設定用基準
信号Ｐ₀を越えた当初２段階までの電流値Ｉ₁、Ｉ₂とそ
のときの光出力値Ｐ₁、Ｐ₂との差分比を求め、発光効率
Ｓ［＝（Ｐ₂−Ｐ₁）／（Ｉ₂−Ｉ₁）］を算出する（ステ
ップＳＴ１）。次いで、基準信号設定回路３２に用意さ
れている目標とする光出力（目標光量値）Ｐ_vと、バイ
アス電流設定制御部２８で算出された閾値電流Ｉ_th及び
バイアス電流値Ｉ_bと、上記の発光効率Ｓとを利用し、
前記式（Ａ）を用いて変調電流設定用初期値Ｉ_s0を算出
する（ステップＳＴ２）。

【００４１】すなわち、前記式（Ａ）は式変形すること
によりＩ＝（Ｐ／Ｓ）−Ｉ_thとなるため、光出力が目標
光量値Ｐ_vとなるときの最終的な動作電流をＩ_dとする
と、その動作電流Ｉ_dはＩ_d＝（Ｐ_v／Ｓ）−Ｉ_thとな
る。そして、変調電流Ｉ_sはＩ_d＝Ｉ_b＋Ｉ_sであるからＩ
_s＝Ｉ_d−Ｉ_b＝［（Ｐ_v／Ｓ）−Ｉ_th］−Ｉ_bとなる。よ
って、この変形式にＰ_v、Ｓ、Ｉ_th及びＩ_bを代入するこ
とにより電流値Ｉ_Sを算出し、その電流値Ｉ_Sを変調電流
設定用初期値Ｉ_s0とする。なお、上記電流値Ｉ_Sは前記
したバイアス電流値Ｉ_b＝Ｉ_th−Ｉ_sfの関係を代入する
ことによりさらにＩ_S＝Ｐ_v／Ｓ＋Ｉ_sfとなるため、初期
値Ｉ_s0はＰ_v、Ｓ及びＩ_sfを利用して算出することも可
能である。

【００４２】そして、この算出された変調電流設定用初
期値Ｉ_s0を用い、その初期値Ｉ_s0を変調電流供給手段２
５からの供給電流Ｉ_yの初期値として半導体レーザ１に
供給し（ステップＳＴ３）、そのときの光出力Ｐ_xが目
標光量値Ｐ_vとなるか否かを比較する（ステップＳＴ
４）。なお、この際レーザ１には動作電流Ｉ_d＝Ｉ_b＋Ｉ
_s0が供給されることになる。供給電流Ｉ_yが初期値Ｉ_s0
では目標光量値にならない場合には、ステップＳＴ３に
戻って供給電流Ｉ_yを従来公知のアップダウンカウンタ
手段等により調整して光出力Ｐ_xが目標光量値となるま
でステップＳＴ４の動作を繰り返す。そして、光出力Ｐ
_xが目標光量値Ｐ_vに到達した場合には、そのときの供給
電流Ｉ_yを変調電流供給手段２５の正式な変調電流値Ｉ_s
として設定する（ステップＳＴ５）。

【００４３】このように変調電流を制御する際に変調電
流設定用初期値Ｉ_s0を与えることにより、変調電流ゼロ
から小単位で設定動作を行う従来技術に比べて目標の変
調電流値Ｉ_sへの速やかな収束が可能になる。また、温
度変化が発生した場合にも、新たなバイアス電流設定時
に得られた最新の必要なデータ（Ｓ、Ｉ_th、及びＩ_b）
を採用することにより、新たな変調電流の設定を前記と
同様にかつ容易に行うことができる。

【００４４】この実施例装置においては、以上のように
してバイアス電流値Ｉ_bと変調電流値Ｉ_sの設定がなされ
ると、そのバイアス電流Ｉ_bがバイアス定電流回路２３
から、その変調電流値Ｉ_sが変調電流供給手段２５から
それぞれ同時に半導体レーザ１に供給され、結果的に、
半導体レーザ１には動作電流Ｉ_d（＝Ｉ_b＋Ｉ_s）が供給
されることになる。

【００４５】また、この実施例においては、その変調電
流供給手段２５を前記したように変調定電流回路２５ａ
と固定用の定電流回路２５ｂとに分割して構成している
ため、上記のＩ_S＝Ｐ_v／Ｓ＋Ｉ_sfという関係式より、例
えば、図２や図８に示すように固定用の定電流回路２５
ｂから一定値である電流Ｉ_sfを供給し、一方、変調定電
流回路２５ａからＩ_sv＝Ｐ_v／Ｓ（＝Ｉ_S−Ｉ_sf）を供給
するように構成することができる。この場合には、図８
に示すように、変調定電流Ｉ_sのうちレーザ発振に関与
しない領域（不感帯域）に相当する電流供給分を専用の
定電流回路２５ｂに分担させることができる結果、実際
の画像情報にリニアに対応する電流供給分がその分（Ｉ
_sf）軽減されるため、Ｄ／Ａコンバータ２６として高分
解能のＤ／Ａコンバータを用いなくとも、高精度な変調
電流の制御を行うことが可能になる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
環境温度が大きく変化した場合でも、閾値電流よりも所
定量小さい適切なバイアス電流値を高速でかつ的確に設
定することができる。しかも、このバイアス電流設定と
共に、目標光量値を満足する正式な変調電流値を高速で
かつ容易に設定することができる。従って、本発明によ
れば、環境温度が大きく変化した場合でも、レーザ出力
を一定にする制御を高速でかつ的確に行うことができる
ため、常に安定した画像形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用したレーザ記録装置の一例を示
す概略構成図である。

【図２】 本発明の光量制御装置の一実施例を示す要部
回路系ブロック図である。

【図３】 光量制御装置のバイアス電流設定時における
動作手順を示すフローチャートである。

【図４】 半導体レーザの光量−光出力特性とバイアス
電流設定原理を示す説明図である。

【図５】 高温時における半導体レーザの光量−光出力
特性とバイアス電流設定原理を示す説明図である。

【図６】 半導体レーザの立ち上がり応答特性を示す説
明図である。

【図７】 光量制御装置の変調電流設定時における動作
手順を示すフローチャートである。

【図８】 半導体レーザの光量−光出力特性と変調電流
設定原理を示す説明図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザ、５…記録媒体、２１…光出力検知手
段、２２…比較手段及び制御手段、２３…バイアス電流
供給手段、２５…変調電流供給手段、２８…バイアス電
流設定制御部、２９…変調電流設定制御部。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−147446（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−237786（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−150367（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−6536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−17582（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−288870（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−10756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−160463（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−16191（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/04 - 1/207 G03B 27/72 - 27/80 G03G 13/04 - 13/056 G03G 15/04 - 15/056

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザのレーザ光を記録媒体上に
   露光走査して画像を記録するレーザ記録装置に具備され
   る光量制御装置であって、半導体レーザの光出力を検知
   する検知手段と、検知手段の出力を基準信号と比較する
   比較手段と、半導体レーザに一定のバイアス電流を供給
   するバイアス電流供給手段と、半導体レーザに画像情報
   に応じて変調した変調電流を供給する変調電流供給手段
   と、半導体レーザの光出力が一定になるように比較手段
   にて検知手段の出力と目標光量設定用基準信号とを比較
   してバイアス電流値及び変調電流値を制御する制御手段
   とで構成された光量制御装置において、 上記バイアス電流供給手段から供給する電流値を予め設
   定した割合で段階的に変化させて半導体レーザの光出力
   を検知し、そのときの光出力がバイアス設定用基準信号
   を越えた後の当初２段階目までの電流値及びその光出力
   値を利用して電流−光出力の比例関係式から閾値電流を
   算出し、その閾値電流から一定値を減算した電流値をバ
   イアス電流供給手段のバイアス電流値として設定するバ
   イアス電流設定制御部を備えていることを特徴するレー
   ザ記録装置の光量制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、目標光量
   値と、バイアス電流設定制御部により算出される閾値電
   流値及びバイアス電流値と、当初２段階目までの電流値
   及びその光出力値の差分比として算出される発光効率と
   を利用して目標光量値となる電流値を算出し、その電流
   値を変調電流設定用初期値として用いて変調電流供給手
   段の変調電流の設定動作を開始する変調電流設定制御部
   を備えていることを特徴するレーザ記録装置の光量制御
   装置。