JPH0363073B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発光素子の発光光量を所定の量とする
為の光量制御装置に関するものである。

発光素子としてたとえば半導体レーザを用いる
と、半導体レーザの光出力は温度に対しては非常
に不安定で、周囲温度が変化する環境の下では何
らかの手段を用いて光出力を安定化させる必要が
ある。

従来より、光通信装置などにおいて、光源とし
て用いられる半導体レーザの光出力を安定化する
回路は、数多く提案されている。この種の回路に
おいて半導体レーザはデジタル情報信号で搬送波
を変調した入力信号によつて駆動されるので、光
出力の平均値または最大値を負帰還する方法が有
効であつた。しかし、半導体レーザが情報信号に
よつて直接駆動されるレーザビームプリンタなど
においては、搬送波を含まないので平均値帰還は
できず、最大値帰還形では応答速度の速い光出力
検出素子が必要となり経済的でないものである。

本願発明者は、カウンタのカウント値に応じた
光量で発生されるレーザビームの検出光量値が目
標光量値に到達するまでカウンタをカウントアツ
プするデジタルタイプの光量制御装置を提案した
が、この装置は、目標光量値に到達するまでに時
間を要し、１頁分の記録開始後終了前に光量制御
を行うことができなかつた。またビームの光量を
検出するとともにその検出出力をフイードバツク
するアナログタイプの光量制御装置では、光量制
御を行うフイードバツク系の素子のレスポンスが
遅いと、ビーム光量のオーバーシユートが生じ半
導体レーザ素子の破壊等が生ずる危険性があつ
た。しかもフイードバツク系の素子のレスポンス
を速くしてビーム光量のオーバーシユートを防止
するには高価な素子を使用せねばならず経済的で
はなかつた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、高
価な素子を使用することなく半導体レーザの寿命
増加が図れるとともに１頁の記録中における光量
の変化を防止して安定した光量が維持できる光量
制御装置を提供することである。

すなわち本発明は、変調されたレーザビームで
記録媒体上を走査して情報記録を行う記録装置に
用いる光量制御装置において、前記レーザビーム
を出射する半導体レーザ発生手段と、前記半導体
レーザ発生手段から発生するレーザビームの発光
光量を検出する検出手段と、光量安定化のための
上限値及び下限値を示す基準信号又は一つの基準
信号を発生する基準信号発生手段と、前記検出手
段からの検出出力が前記上限値及び下限値の範囲
内にあるか否か、あるいは前記一つの基準信号と
一致状態にあるか否かを検出すべく前記検出手段
からの検出出力と前記基準信号を比較して比較結
果に応じた指示信号を出力する比較手段と、半導
体レーザ発生手段を発光させるための信号が所定
期間連続したときに指令信号を出力する指令手段
と、前記指示信号と前記指令信号とに従つてカウ
ント値を増減する可逆カウント手段と、前記可逆
カウント手段によるカウント値をアナログ量に変
換するＤ／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段か
ら出力されるアナログ信号に応じた電流を、前記
半導体レーザ発生手段を発光させるための信号に
基づいて前記半導体レーザ発生手段に印加する印
加手段とを有し、少なくとも前記レーザビームに
よる１頁分の記録開始後終了前の期間において、
前記可逆カウント手段は、前記指令信号が出力さ
れている場合には、前記指示信号が、前記検出手
段からの検出出力が前記上限値又は一つの基準信
号より大きい状態を示しているときに、カウント
値を減少し、前記Ｄ／Ａ変換手段を介して前記半
導体レーザ発生手段に印加する電流を減少させ、
前記指示信号が、前記検出手段からの検出出力が
前記下限値又は一つの基準信号より小さい状態を
示しているときに、カウント値を増加し、前記
Ｄ／Ａ変換手段を介して前記半導体レーザ発生手
段に印加する電流を増加させ、前記指令信号が出
力されていない場合には、カウント値を保持する
ことを特徴とする光量制御装置を提供するもので
ある。

以下本発明を図面に従つてその一実施例につい
て説明する。

第１図は本発明による光量制御装置を適用した
ビーム記録装置を示すものであり、半導体レーザ
発生器１より発生したレーザビームＬはコリメー
タレンズ２によりコリメートされ、矢印Ｆ方向に
一定速で回転する回転多面鏡３に入射する。

偏向器を構成するこの回転多面鏡３で偏向され
たレーザビームは、結像レンズ４により静電記録
装置を構成する感光ドラム５上に結像され、この
結像スポツトは回転多面鏡３の回転に応じて矢印
Ｐ方向に移動する。

従つて回転多面鏡３を高速で回転すると共に、
感光ドラム５を一定方向に定速回転するならば、
該感光ドラム５の全域をレーザビームで走査する
ことが出来るものである。

６で示すのは感光ドラム５の情報記録領域外に
設けたビーム検出器であり、かかるビーム検出器
６にレーザビームが到来したことを検知して同期
信号を形成し、この同期信号を情報処理回路７に
印加して、該同期信号に制御されたタイミングで
記録信号を半導体レーザ発生器１に印加するもの
である。

従つてレーザ発生器１からは記録信号によつて
変調されたレーザビームが出射されるものである
が、かかる制御は例えば特開昭51−89346におい
て広く知られているものであるのでここでの詳し
い説明は省略する。

この様に記録信号により変調されたレーザビー
ムが感光ドラム５に照射される訳であるが、この
感光ドラム５は予め不図示の帯電器により一様に
帯電されているので、レーザビームの照射により
該照射に応じた静電潜像が形成され、かかる静電
潜像を不図示の現像器により顕像化し、この顕像
を不図示の転写器により紙等に転写し、この転写
された紙を不図示の定着器により定着することに
より、記録信号に応じた画像が記録された記録紙
を得ることが出来るものである。

前記半導体レーザ発生器１は前述の如く前方に
向つてレーザビーム（フロントビーム）Ｌを出射
すると同時に、後方に向つてバツクビームBBを
出射しているものであるが、かかるバツクビーム
BBは光検出回路１１で受光してビーム強度に応
じた検出出力を形成し、この検出出力を制御回路
１２に印加して半導体レーザ発生器１のビーム出
射強度を制御するものである。

第２図は前記制御回路１２及び情報処理回路７
の一部に含まれる光量制御装置を更に説明する回
路図であり、１３は前記検出回路１１からの検出
力の許容上限値を示す基準信号を発生する上限レ
ベル回路であり、この上限基準信号と上記検出出
力は上限比較回路１４において比較するものであ
る。１５は前記検出回路１１からの検出出力の許
容下限値を示す基準信号を発生する下限レベル回
路であり、この下限基準信号と上記検出出力は下
限比較回路１６において比較するものである。こ
の実施例においては、この上限値と下限値の間に
検出出力がある間は光量を変化させる為の制御は
何ら行なわず、これより外れた場合に光量制御を
行うものである。１７で示すのは前記検出出力が
上限基準信号よりも大きいことを示す指示信号Ｕ
が前記上限比較回路１４より出力されている状態
で、信号線SL１上に指令信号が印加されること
により計数値を１減少し、前記下限比較回路１６
より検出出力が下限基準信号よりも小さいことを
示す指示信号Ｌが出力されている状態で指令信号
が印加されることにより計数値を１増加する可逆
カウンタである。

Ｔ１は半導体レーザ発生器１に印加する為の記
録信号（デジタル信号である）を印加する端子で
あるが、この記録信号はスイツチ回路１８に印加
して信号線SL２上に導出されている電流Ｉを記
録信号に応じて半導体レーザ発生器１に印加する
ものであり、例えば、記録信号が高レベルにある
ときは電流Ｉを半導体レーザ発生器１に印加し、
記録信号が低レベルにあるときは電流を印加しな
いものである。かかる記録信号はパルス幅検出回
路１９に印加するものであるが、このパルス幅検
出回路１９は記録信号の高レベル期間が時間ｔよ
りも長いか短いかを検出し、長いときは前述の指
令信号カウンタ１７に印加するものである。

前記カウンタ１７の計数値は該計数値をアナロ
グ信号に変換するＤ／Ａ変換回路２０に印加して
アナログ信号に変換し、かかるアナログ信号は更
に電流増幅回路２１に印加して増幅した後、信号
線SL２上に電流Ｉとして出力するものである。

もし前記カウンタ１７からキヤリー又はボロー
が信号線SL３上に導出されて安全回路２２が動
作したときは、信号線SL４上にリセツト信号を
導出して該カウンタ１７をリセツトすると共に、
端子Ｔ２に警告信号を導出するものである。

上述の如き構成より成る光量制御装置の動作に
ついて説明する。今カウンタが計数値Naを保持
しており、このNaに応じた電流Iaで半導体レー
ザ発生器１が駆動されており、出射光量LEaが設
定範囲の上限を越えている為、上限比較回路１４
より指示信号Ｕがカウンタ１７に印加されている
状態にあるものとする。（勿論指示信号Ｌは出射
されていない） かかる状態において、時間ｔよりも長い高レベ
ル期間を有する記録信号が印加されたとすると、
パルス幅検出回路１９より指令信号が導出されこ
の指令信号によりカウンタの計数値Naが１減少
してＮ（ａ−１）となる。これに従つてＤ／Ａ変
換器で変換したアナログ値も少なくなり、従つて
電流Iaも減少してＩ（ａ−１）となり、半導体レ
ーザ発生器１からの出射光量もLE（ａ−１）に減
少する。かかる状態においてまだ指示信号Ｕが導
出されているとすると、記録信号において時間ｔ
よりも長い高レベル期間が再度到来するのを待つ
て前と同じ動作をくり返し、計数値をＮ（ａ−２）
として電流をＩ（ａ−２）とするものである。

そして出射光量LE（ａ−２）が上限レベルと下
限レベルの間に位置する様になつたら指示信号Ｕ
も指示信号Ｌも導出されないので、指令信号がカ
ウンタに印加されても計数値は変化せずそのまま
の状態を保持するものである。

又上記説明とは逆にカウンタがNaを計数して
いる状態において、出射光量LEaが設定範囲の下
限を下まわつている為、下限比較回路１４より指
示信号Ｌがカウンタ１７に印加されている状態
で、指令信号が印加された場合はカウンタ１７は
１増加してＮ（ａ＋１）となり、これに応じて電
流もＩ（ａ＋１）となり、半導体レーザ発生器１
の出射光量が増加することは前述の説明からも明
らかであろう。

前述の如く半導体レーザ発生器１による発光光
量は周囲温度の影響を大きく受けるものである。
従つて周囲温度が高くなると出射光量が低下して
くるものであるが、この周囲温度が非常に高いと
電流Ｉを増加していても未だ所定光量を得るに達
しない場合がある。かかる場合は所定光量を得る
まで電流Ｉを増加するものであるが、あまり増加
すると過大電流により半導体レーザ発生器を損傷
してしまうおそれがある。そこで本実施例におい
てはカウンタ１７の計数値が一定値N2に達した
らキヤリー信号を導出する如く構成しておき、こ
のキヤリー信号が出たら安全回路２２によりカウ
ンタ１７を数値NRにリセツトすることにより半
導体レーザ発生器の損傷を未然に防ぎ、合せて警
告信号を端子Ｔ２に導出することにより、警告表
示を行つたり、その他必要な処理を行なえる様に
しているものである。勿論この値NRはN2より
も小さく、NRに相当する電流で半導体レーザ発
生器を駆動しても、損傷や寿命の低下等を発生し
ない値、例えばカウンタ１７の最小計数値、に選
択してあるものである。

又これとは逆に周囲温度が非常に低くなつたと
きは計数値Naを減少しても光量が設定範囲内に
到達しない場合があり、かかる場合はカウンタ１
７が最小計数値に達した後はボローを出して、再
び最大計数値にもどつてしまう可能性がある。従
つて本実施例においてはボローが出た際も安全回
路２２を動作させてカウンタ１７を前記数値NR
にリセツトすると同時に警告信号を端子Ｔ２に導
出するものである。

以上の実施例においては、上限レベル回路、下
限レベル回路と上限比較回路、下限比較回路によ
り、検出出力が設定した上限値と下限値の間にな
いときカウンタを動作する如く構成したが、上述
の如き４つの回路を省略してその代りに第３図に
示す如く基準信号を発生するレベル回路３０と前
記検出出力が基準信号よりも大きいか、小さいか
を比較する比較回路３１を設けてもよいものであ
る。

そして信号線SL５上に検出出力が基準信号よ
りも大きいことを示す大信号を導出し、信号線
SL６上に検出出力が基準信号よりも小さいこと
を示す小信号を導出し、前記大信号が印加されて
いる状態で前記指令信号が印加されることにより
前記カウンタ１７が１減少する如くなし、前記小
信号が印加されている状態で前記指令信号が印加
されることにより前記カウンタ１７が１増加する
如くなすものである。

第３図で示した様な光量制御装置は光量変動範
囲がせまい場合に適用すれば、構成回路等も少な
くてすむので有益である。なお上記実施例におい
ては、一定幅以上の記録信号の到来により制御作
用を行なわせるものであるので、記録信号の記録
動作中に光量制御を行つていたものであるが、他
の実施例としては、記録動作を行つていない時期
に光量制御の為に端子Ｔ１に前述の如き時間ｔ以
上の幅を有する記録信号と均等な信号を印加して
もよいものである。

以上詳述したように本発明によれば、半導体レ
ーザ素子をオーバーシユートさせることがないの
で、半導体レーザ素子の寿命増加が図れるととも
に、デジタル的に光量制御を行うので、安定した
光量を得ることができる。また適正光量への制御
に当たつて前回計数して保持されているカウント
値から増減を行うので、短時間に適正光量に到達
することができ、レーザビームによる１頁分の記
録開始終了前の期間に光量制御を行うことがで
き、１頁内での光量の変化を防止することができ
る。更に半導体レーザ素子を発光させるための信
号が所定期間連続したときに可逆カウンタを動作
させるので、レーザビームのON期間が１画素分
しか連続しないような場合に上記カウント値の増
減を行わないようにすることができ、応答速度の
速い光出力検出素子を用いる必要がない。したが
つて経済性の優れた光量制御装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したビーム記録装置の説
明図、第２図は本発明による光量制御装置の回路
図、第３図は他の実施例による光量制御装置の要
部回路図である。 ここで、１は半導体レーザ装置、１１は検出回
路、１３は上限レベル回路、１４は上限比較回
路、１５は下限レベル回路、１６は下限比較回
路、１７はカウンタ、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 変調されたレーザビームで記録媒体上を走査
   して情報記録を行う記録装置に用いる光量制御装
   置において、 前記レーザビームを出射する半導体レーザ発生
   手段と、 前記半導体レーザ発生手段から発生するレーザ
   ビームの発光光量を検出する検出手段と、 光量安定化のための上限値及び下限値を示す基
   準信号又は一つの基準信号を発生する基準信号発
   生手段と、 前記検出手段からの検出出力が前記上限値及び
   下限値の範囲内にあるか否か、あるいは前記一つ
   の基準信号と一致状態にあるか否かを検出すべく
   前記検出手段からの検出出力と前記基準信号を比
   較して比較結果に応じた指示信号を出力する比較
   手段と、 半導体レーザ発生手段を発光させるための信号
   が所定期間連続したときに指令信号を出力する指
   令手段と、 前記指示信号と前記指令信号とに従つてカウン
   ト値を増減する可逆カウント手段と、 前記可逆カウント手段によるカウント値をアナ
   ログ量に変換するＤ／Ａ変換手段と、 前記Ｄ／Ａ変換手段から出力されるアナログ信
   号に応じた電流を、前記半導体レーザ発生手段を
   発光させるための信号に基づいて前記半導体レー
   ザ発生手段に印加する印加手段とを有し、 少なくとも前記レーザビームによる１頁分の記
   録開始後終了前の期間において、前記可逆カウン
   ト手段は、前記指令信号が出力されている場合に
   は、前記指示信号が、前記検出手段からの検出出
   力が前記上限値又は一つの基準信号より大きい状
   態を示しているときに、カウント値を減少し、前
   記Ｄ／Ａ変換手段を介して前記半導体レーザ発生
   手段に印加する電流を減少させ、前記指示信号
   が、前記検出手段からの検出出力が前記下限値又
   は一つの基準信号より小さい状態を示していると
   きに、カウント値を増加し、前記Ｄ／Ａ変換手段
   を介して前記半導体レーザ発生手段に印加する電
   流を増加させ、 前記指令信号が出力されていない場合には、カ
   ウント値を保持することを特徴とする光量制御装
   置。