JPH021383B2 - - Google Patents

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JPH021383B2
JPH021383B2 JP56196127A JP19612781A JPH021383B2 JP H021383 B2 JPH021383 B2 JP H021383B2 JP 56196127 A JP56196127 A JP 56196127A JP 19612781 A JP19612781 A JP 19612781A JP H021383 B2 JPH021383 B2 JP H021383B2
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JP
Japan
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temperature
laser diode
image forming
drive current
output
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JP56196127A
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JPS5896794A (ja
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Shinsuke Funaki
Juichi Akanabe
Hiroaki Ikeda
Masaharu Shudo
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024Arrangements for thermal management
    • H01S5/02407Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
    • H01S5/02415Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06804Stabilisation of laser output parameters by monitoring an external parameter, e.g. temperature
    • HELECTRICITY
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    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザダイオード(以下、LDと記
す)の出力レーザビームを変調し、これを像保持
体面に照射し、画像を形成するレーザビーム画像
形成装置に関するものである。
LDの光出力は、供給電流が閾値Ithを越すと急
激に増加する。この急激な増加を示す領域のある
電流レベルでLDを駆動しているが、閾値Ithは、 Ith∝exp(T/Tc) 但し、Tc;特性温度 で示されるように、LDの温度Tに依存している。
このため、LDを定電流駆動している場合でも、
LDの温度Tが上昇すると光出力は減少し、温度
が下がると逆に光出力は増大する。温度が降下し
た場合、LD出力(光出力)が最大定格を越える
可能性があるので、従来よりLDの使用に際して
は、LDを保護すると同時に安定な出力を得るた
めに、定出力駆動(以下APCと記す)を行つて
いる。APCとは、LD出力を検出し、それが基準
値と一致するようにLDの駆動電流レベルを一定
にする制御方式である。
ところで、APCをかけていても、LDの自己加
熱により温度が上昇し、これにより閾値Ithが上
昇して、LDの寿命は著しく低下する。そこで、
LDのバイアス電流と温度が常に一定値になるよ
うに制御するという方法も考えられている。しか
し、この方法は、温度を一に保つのに正負の電源
を用いて加熱・冷却するものであり、回路構成が
複雑になるという問題がある。
本発明の目的は、容易に安定な光出力が得られ
常に安定した記録が行えると共にLDの寿命の低
下を阻止し得るレーザビーム画像形成装置を提供
することにある。
この目的を達成するレーザダイオードを直接変
調駆動して画像の記録を行うレーザビーム画像形
成装置において、レーザダイオードと一体化され
てなる熱良導体に設けられた電子冷却器と、該電
子冷却器に取り付けられたレーザダイオードの温
度を間接的に検知する感熱素子と記録開始に先だ
つて該感熱素子の出力から前記レーザダイオード
の温度を求め、これが所定値より高い場合には記
録動作を行わずに前記電子冷却器による冷却動作
に入り、逆に所定温度より低い場合は画像記録前
にレーザダイオードの駆動電流レベルを決定して
その駆動電流レベルを1頁走査の期間中維持し、
且つ該1頁走査の期間中は前記温度が少し高くな
つても記録動作を続行させる制御手段とを具備し
たことを特徴とするものである。
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
第1図は本発明に係るレーザビーム画像形成装
置の一実施例の主要部を示す概略構成図である。
図において、1はAPC回路、2はAPC回路1に
より直接変調駆動されるLDで、該LD2の出射ビ
ームを像保持体面に照射することにより画像が記
録される。3はLD2及び後記感熱素子とに一体
化された熱良導体8に設けられLD2の温度を冷
却するための電子冷却器で、ペルチエ素子などが
用いられる。ペルチエ素子はPN接合された半導
体素子の一種で、電流の方向により加熱又は冷却
の作用をなすものであるが、本発明では冷却作用
のみ行わせている。4はLD2と一体化された熱
良導体8に取り付けられた感熱素子で、熱良導体
8を介してLD2の温度Tを検知し、電気信号に
変換して送出するものである。5は増幅器で、感
熱素子4の出力を適宜増幅して温度制御回路6に
導いている。温度制御回路6は、あらかじめ設定
された温度Toの値と増幅器5より与えられるLD
2の温度Tの値とを比較し、T>Toならペルチ
エ素子3を駆動するようになつており、LD2の
温度がTo以下になるよう動作する。T≦Toにな
ると温度レデイ信号(“H”レベル信号)を送出
し、制御回路7は、像形成動作可能状態と判定
し、LD2を含め各部を適宜に駆動するものであ
る。この制御回路7としては、マイクロプロセツ
サなどが使用される。その後LD2の自己加熱等
のためT>Toとなつても、Toより少し高い温度
(1頁分程度の通常の画像記録では到達しない温
度Toh以下である間は像形成動作状態を可能と
し、温度レデイ信号を制御回路7に送出し、ペル
チエ素子3の動作による温度低下を待つ。
第2図は前記APC回路1の実施例の説明図で、
21はLD2の出力の一部を取り出して光出力強
度を検出するフオトダイオード等の光検出器、2
2は光検出器21の出力を増幅する増幅器、23
は基準電圧Vrefと増幅器22の出力との差をと
り、これを適宜に増幅して出力する差動増幅器、
24は差動増幅器23の出力をサンプリングしホ
ールドするサンプルホールド回路である。サンプ
ルホールド回路24は、制御回路7より与えられ
るサンプルホールド信号S/Hに同期して作動す
るようになつている。25はLDドライバで、サ
ンプルホールド回路24の出力電圧に対応した電
流レベルでLD2を駆動するもので、この駆動電
流は変調信号(画情報に基づくON・OFF信号)
に応じてON・OFFされる。
このような閉ループのAPC回路において、増
幅器22の増幅率を適宜に選定することにより、
差動増幅器23の2つの入力信号の差が零になる
ようなLD2の一定レベルの光出力が得られる。
ここでサンプルホールド回路24を設けたことは
次のような理由からである。レーザプリンタのよ
うな平均レベルが一定ではない不規則な変調信号
で駆動させるLDの光出力強度は、像形成期間中
にAPC制御を行つても常にその光出力強度が一
定レベルに制御される保証はない。従つて、LD
温度がほとんど変化しないような1頁走査の期間
中において、しかも画情報出力レーザビームの像
保持体への照射動作前の走査開始時期に前もつて
光出力レベルを自動調節して固定しておく必要が
ある。そこで、サンプルホールド回路24を設け
て走査開始時期に駆動電流レベルを決定し、その
電流レベルがその走査完了まで維持されるように
して、一定光出力の変調ビームを得ることができ
るようにしたわけである。
このような構成の本発明装置によれば、1頁走
査毎の初期段階にLD2の光出力強度レベルを基
準値に対応した一定レベルに自動調節して固定す
る。この場合、もしLD2の温度TがToより高い
場合は温度制御回路6の作用によりペルチエ素子
3が作動し、冷却動作が行われて、LD2の温度
をToまで下げる。LD2の温度がToに制御され
た後、制御回路7は温度制御回路6より与えられ
る温度レデイ信号“H”を検知し、画情報出力に
基づく像形成動作可能状態になつたことを知り像
形成動作に入る。LD2が自己加熱によつて温度
上昇しようとしても、これにより、ほぼ温度To
においてLD2を一定出力レベルで駆動すること
ができる。尚、この場合の設定温度Toはほぼ20
〜30℃に設定しLD2の寿命の低下を阻止してい
る。
ところで、上述の実施例ではLD2の光出力を
直接監視して光出力強度を一定レベルに制御した
が、これに限らず、光出力一定での温度と駆動電
流Idとの関係に基づき光出力を制御するようにし
てもよい。第3図は光出力一定での温度Tと駆動
電流Idの関係を示す図である。この関係に基づき
ある温度Tに対する電流Idを求めて、その電流Id
でLD2を駆動すれば常に一定レベルの光出力が
得られることがわかる。第4図はこの方式を実現
するための実施例を示す説明図で、41はペルチ
エ素子3と一体化した熱良導体8を介してLD2
の温度を測り電圧信号に変換して出力する測温回
路、42は関数発生器で、第5図のイに示すよう
な測温回路41の出力Vsを第5図のロに示すよ
うな非線形の温度・電圧特性に変換するものであ
る。第5図のロに示す曲線自体は丁度第3図の曲
線に一致するようになつている。43は加算器
で、関数発生器42の出力Voにオフセツト電圧
Vosを加算して出力するもので、その出力Vの温
度Tに対する関数は第5図のハに示すようになつ
ており、これは第3図の関係と相似となるように
なつている。LDドライバ25は加算器43の出
力Vに比例する電流レベルでLD2を駆動する。
これにより、LD2の温度Tを求めそれに応じて
自動的に駆動電流レベルを変え、一定の光出力を
得ることができる。尚、関数発生器42として
は、周知のアナログ式のダイオード折れ線近似回
路、或いはデイジタル式の折れ線近似回路を使用
できることは勿論である。
以上説明したように、本発明によれば、LDの
光出力強度レベルを1頁走査の初期段階で一定に
しておくと共に、LDの温度が設定温度To以上の
ときには冷却装置を作動させてTo以下に制御し、
LDの温度がTo以下の状態においてはじめて像形
成動作を実行させるようにしているので、LDの
寿命低下は阻止しながら安定な一定光出力で像形
成を行うことができる。又、加熱用電源を用いる
必要がないため、構成が簡単になる。更に、記録
前の比較的時間に余裕のある時に光量安定化を行
うため、高速の安定化回路を用いなくても、容易
に安定な光出力が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の主要部を示す概略
的構成図、第2図は第1図中のAPC回路の一例
の説明図、第3図は光出力レベル一定でのLDの
温度・電流特性図、第4図は本発明による装置の
要部の他の実施例を示す説明図、第5図は第4図
における各部の信号の特性図である。 1……APC回路、2……LD、3……電子冷却
器、4……感熱素子、5,22……増幅器、6…
…温度制御回路、7……制御回路、21……光検
知器、23……差動増幅器、24……サンプルホ
ールド回路、25……LDドライバ、41……測
温回路、42……関数発生器、43……加算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 レーザダイオードを直接変調駆動して画像の
    記録を行うレーザビーム画像形成装置において、
    レーザダイオードと一体化されてなる熱良導体に
    設けられた電子冷却器と、該電子冷却器に取り付
    けられたレーザダイオードの温度を間接的に検知
    する感熱素子と、記録開始に先だつて該感熱素子
    の出力から前記レーザダイオードの温度を求め、
    これが所定値より高い場合には記録動作を行わず
    に前記電子冷却器による冷却動作に入り、逆に所
    定温度より低い場合は画像記録前にレーザダイオ
    ードの駆動電流レベルを決定してその駆動電流レ
    ベルを1頁走査の期間中維持し、且つ該1頁走査
    の期間中は前記温度が少し高くなつても記録動作
    を続行させる制御手段とを具備したことを特徴と
    するレーザビーム画像形成装置。 2 前記制御手段として、前記レーザダイオード
    の光出力の一部を検出して基準値に一致するよう
    に駆動電流レベルを決定するものを用いたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレーザビ
    ーム画像形成装置。 3 前記制御手段として、レーザダイオードの光
    出力強度一定での温度・駆動電流の関係を記憶
    し、この関係に基づきレーザダイオードの温度に
    対して駆動電流レベルを決定するものを用いたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレー
    ザビーム画像形成装置。
JP19612781A 1981-12-04 1981-12-04 レーザビーム画像形成装置 Granted JPS5896794A (ja)

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JPS5896794A JPS5896794A (ja) 1983-06-08
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Families Citing this family (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS622271U (ja) * 1985-06-20 1987-01-08
JP2836847B2 (ja) * 1989-06-09 1998-12-14 新光電気工業株式会社 メタライズペースト
JP5858527B2 (ja) * 2011-12-12 2016-02-10 学校法人近畿大学 薄膜形成装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5336188A (en) * 1976-09-16 1978-04-04 Hitachi Ltd Semiconductor laser device
JPS5453979A (en) * 1977-10-07 1979-04-27 Canon Inc Temperature control unit of semiconductor laser element
JPS5690583A (en) * 1979-12-21 1981-07-22 Ricoh Co Ltd Stabilizing device of output for semiconductor laser

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JPS5896794A (ja) 1983-06-08

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