JPH01122182A - レーザダイオード制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 筑亙分互 この発明は、レーザビームプリンタ、デジタル複写機、
ファクシミリ装置、光デイスク装置等の書込み系に使用
されるレーザダイオードの制御方法に関する。

丈米扱生 一般に、上記のような各種の機器における書込み系とし
て、レーザダイオードを用いてレーザビームを発生させ
、それを書込みデータに応じて変調して感光体又は記録
媒体上を走査することにより、画像形成あるいはデータ
記録を行なうようにしたものがある。

このようなレーザ書込み装置においては、通常レーザビ
ームの強度の安定性が要求されるが、ある種のフォトダ
イオードのモニタ電流は温度ドリフト特性を有しており
、従って周囲温度の変化によってレーザビーム光量が変
化するという欠点があった。

ｌ在 この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、レー
ザダイオードの発光強度の対温度特性を改善することを
目的とする。

豊−双 この発明は上記の目的を達成するため、レーザダイオー
ドとその発光強度をモニタするフォトダイオードとを光
学的に結合し、そのフォトダイオードの出力と基準電圧
とを比較しながら該レーザダイオードの発光強度を制御
するレーザダイオード制御方法において、上記基準電圧
の温度特性をフォトダイオードの温度特性と同じにした
ことを特徴とするものである。

以下、この発明の一実施例に基づいて具体的に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示すブロック回路図で
あり、この発明によるレーザダイオード制御方法を実施
した例えばレーザビームプリンタの書込み系等に用いる
レーザダイオード駆動制御回路である。

この回路において、レーザダイオードＬＤとその発光強
度をモニタするフォトダイオードＰＤとは光学的に結合
されている。

そしてこの回路は、レーザダイオードＬＤにドライブ電
流を流して発光させるドライバ１６と。

その発光をビデオ信号ＶＩＤＥＯに応じてオン・オフ制
御するドライバ１７と、レーザダイオードＬＤの発光強
度に応じてフォトダイオードＰＤが発生するモニタ電流
を流して電圧に変換する抵抗Ｒ１と、そのモニタ電圧Ｖ
ｍを基準電圧発生器２０から出力される基準電圧Ｖｒと
比較してドライバ１６の入力電圧Ｖｉを制御する比較器
１８と。

この比較器１８から出力されるドライバ入力電圧をサン
プリングしてホールドするサンプリングホールド回路１
日と、このサンプリングホールド回路１９の入出力を切
換える電子制御のアナログスイッチ等による一組のスイ
ッチＳＷユ、ＳＷ□とによって構成されている。

なお、基準電圧発生器２０によって発生する基準電圧Ｖ
ｒの温度特性をモニタ電流を発生するフォトダイオード
ＰＤの温度特性と同じにしている。

第２図は、ビデオ信号ＶＩＤＥＯとスイッチｓｗ１．ｓ
ｗ、のオン、オフとの関係を示すタイムチャートである
。

ドライバ１７にビデオ信号ＶＩＤＥＯ（２短信号）が入
る直前までは、スイッチＳＷ工、ＳＷ。

が第１図に示すようにオン（ＯＮ）の状態にあり、フィ
ードバックループが形成されていて、フォトダイオード
ＰＤによるモニタ電圧Ｖｍが基準電圧Ｖｒと一致するよ
うに、比較器１８がドライバ１日の入力電圧Ｖｉを制御
し、ドライバ１６はその入力電圧Ｖｉに応じたドライブ
電流ＩｄをレーザダイオードＬＤに流して、それを一定
の発光強度で発光させている。

この時、サンプリングホールド回路１日はドライバ入力
電圧Ｖｉをサンプリングしている。

ドライバ１７にビデオ信号ＶＩＤＥＯが入力する直前に
、図示しないコントロール部からのスイッチング信号に
よってスイッチＳＷ工、ＳＷ、がオフ（ＯＦＦ）になり
、サンプリングホールド回路１日の入力側は開放される
が出力側はドライバ１６の入力ラインに接続される。

この時フィードバックループはオープンとなるが、その
直前のドライバ入力電圧Ｖｉがサンプリングホールド回
路１９によってホールドされ、それがドライバ１６の入
力電圧として出力されるので、みかけ上フィードバック
がかかっている状態に保たれる。

したがって、レーザダイオードＬＤはその発光強度のピ
ーク値を一定に保ちつつ、ビデオ信号ＶＩＤＥＯがハイ
レベル°Ｈ°の時にはドライバ１７の出力側がオープン
になってドライバ１６によるドライブ電流Ｉｄが流れて
発光し、ローレベル゛Ｌ°の時にはドライバ１７の出力
がグランドレベルになるため、レーザダイオードＬＤは
アノードがグランドに落とされてドライブ電流がカット
されるので発光しない。

また１周囲温度が変化すると、フォトダイオードＰＤの
温度特性によってモニタ電流Ｉｍがドリフトし、それに
応じてモニタ電圧Ｖｍが変化しても、基準電圧発生器２
０によって発生される基準電圧Ｖｒも同様に変化するの
で、温度変化の影響を受けることがない。

このように、この実施例によれば、簡単な回路構成で、
温度変化の影響を受けることなくレーザダイオードによ
るレーザビームの光強度を一定に保ちながら、高周波の
ビデオ信号に応じてそれをオン・オフすることができる
。

第３図は、第１図の実施例をさらに具体化した回路例を
示し、ドライバ１６はトランジスタＱ□とそのベース抵
抗Ｒ３からなり、比較器１８はオペアンプｏＰ工とノイ
ズカット用コンデンサＣ工からなり、サンプリングホー
ルド回路１日はホールド用コンデンサＣ２とインピータ
ンス変換用のオペアンプＯＰ２からなる。

基準電圧発生器２０は、正電圧が供給される電源＋Ｖと
アース（Ｇ　Ｎ　Ｄ）間に接続した抵抗Ｒ６とツェナダ
イオードＺＤとの直列回路と、そのツェナダイオードＺ
Ｄに並列に接続した抵抗Ｒ２と可変抵抗ＶＲとの直列回
路とから構成される。

そして、ツェナダイオードＺＤは、そのツェナ温度特性
がフォトダイオードＰＤの温度特性と同じものを使用し
、そのツェナ電圧ＶＺを抵抗Ｒ２と可変抵抗ＶＲによっ
て分圧した電圧を基準電圧Ｖｒとして出力して、オペア
ンプＯＰ□の負入力端子に印加するようにしている。

なお、ＶＲはレーザダイオードＬＤの出力設定用可変抵
抗（ボリューム）である。

この回路において、まずスイッチｓｗ、、ｓｗ。

がオンになっている状態での動作について説明する。

ドライバ１７はビデオ信号ＶＩＤＥＯによってドライブ
されるオープンコレクタのＩＣで、ビデオ信号ＶＩＤＥ
Ｏが入力していない時は入力が°Ｈ°のままで、その出
力はオープン状態になっている。そして、レーザダイオ
ードＬＤとフォトダイオードＰＤ間にアナログ帰還がか
かつている状態である。

まず、レーザダイオードＬＤの電源＋Ｖと回路電源を投
入すると、始めはレーザダイオードＬＤが発光していな
いので、フォトダイオードＰＤの出力すなわちモニタ電
流は零であるから、モニタ電圧Ｖｍも零である。

一方、基準電圧発生器２０からはツェナダイオードＺＤ
のツェナ電圧ｖＺを抵抗Ｒ２と可変抵抗ＶＲによって分
圧した基準電圧Ｖｒが出力され、チＳＷ２とベース抵抗
Ｒ３を通してトランジスタロ工にベース電流が流れる。

このベース電流に応じてトランジスタＱ１のコレクタ電
流が電流制限用リミッタ抵抗Ｒ，を通しレーザダイオー
ドＬＤにドライブ電流Ｉｄとして供給される。

それによって、レーザゲイオードＬＤが発光し、その光
を受けてフォトダイオードＰＤにモニタ電流Ｉｍが流れ
、これに直列に接続された抵抗Ｒ１の端子ａに発生する
モニタ電圧ＶｍがオペアンプＯＰ１の正入力端子に印加
される。

そして、オペアンプＯＰｉの正負入力端子がほぼ同電位
になるとこの回路はバランスし、レーザダイオードＬＤ
の出力とフォトダイオードＰＤの出力は一定に保たれる
。

この状態ではスイッチＳＷ□はＯＮになっており、オペ
アンプＯＰ□の出力は保護抵抗Ｒ５及びスイッチＳＷｉ
を通してコンデンサＣ２にチャージされて、その電位が
サンプリングされる。オペアンプＯＰ２はサンプリング
電圧をインピーダンス変換して出力する。したがって、
この状態ではスイッチＳＷ、のＯＮ端子とＯＦＦ端子が
同電位となっている。

次に、第２図のタイムチャートに示したように、ビデオ
信号ＶＩＤＥＯが発生する直前にスイッチＳＷ□、ＳＷ
、が共にＯＦＦ側に切換わると、レーザダイオードＬＤ
の発光量及びフォトダイオードＰＤの出力に関係なくト
ランジスタロ工には一定のベース電流がオペアンプＯＰ
２から供給される。

したがって、フォトダオードＰＤやオペアンプＯＰｉの
応答性の悪さには関係なく、レーザダイオードＬＤは発
光強度のピーク値を一定に保ちつつ、ドライバ１７によ
ってビデオ信号Ｖ　Ｉ　ＤＥＯの°Ｈ”　　”Ｌ”に応
じてオン・オフ制御される。

ここで、フォトダイオードＰＤとツェナダイオードＺＤ
の温度特性例を、それぞれ第４図と第５図によって説明
する。

第４図は、レーザダイオードの光出力Ｐ０が３ｍＶの時
の周囲温度に対するフォトダイオードのロット別出力変
化を示しており、このケースでは温度特性は−０，１５
％／℃である。

他方、基準電圧を発生するツェナダイオードのツェナ電
圧の温度特性例としては第５図に示すようなものがあり
、一般にツェナ電圧が大きいと正の温度係数、ツェナ電
圧が低いと負の温度係数を示す。

従って、第４図に示す特性を持つフォトダオードを使用
した場合には、ツェナダイオードのツェナ電圧ＶＺの温
度特性をそれにあわせるために、第５図より次式が成立
するようにすべきである。

これよりＶＺ＝２Ｖとなり、ツェナ電圧が２ｖ近辺のツ
ェナダイオードを使用すればよい。

なお、フォトダイオードの温度特性はほぼ零または正の
ものもあるので、使用する特性に合せてツェナダイオー
ドを選ぶ必要がある。

また、この基準電圧発生用の素子として、サーミスタ抵
抗を用いても同様の効果が得られる。

壓−果 以上説明したように、この発明によれば、レーザダイオ
ードの発光強度を周囲温度に関係なく安定して制御する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック回路図、 第２図は第１図のビデオ信号ＶＩＤＥＯとスイッチＳＷ
工、ＳＷ、のオン・オフとの関係を示すタイミングチャ
ート 第３図は第１図の実施例のさらに具体的な回路例を示す
回路図、 第４図はフォトダイオードの温度特性例を示す線図。 第５図はツェナダイオードの温度係数対ツェナ電圧特性
を示す線図である。 １６・・・発光強度制御用ドライバ １７・・・オン・オフ制御用ドライバ １８・・・比較器 １日・・・サンプリングホールド回路 ２０・・・基準電圧発生器 ＬＤ・・・レーザダイオード ＰＤ・・・フォトダイオード ＺＤ・・・ツエナダイオード 周囲温度（℃） 第５図 ツェナ電圧Ｖｚ（Ｖ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　レーザダイオードとその発光強度をモニタするフォ
   トダイオードとを光学的に結合し、そのフォトダイオー
   ドの出力と基準電圧とを比較しながら該レーザダイオー
   ドの発光強度を制御するレーザダイオード制御方法にお
   いて、前記基準電圧の温度特性を前記フォトダイオード
   の温度特性と同じにしたことを特徴とするレーザダイオ
   ード制御方法。