JPH04356986A - Laser recorder - Google Patents

Laser recorder

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JPH04356986A
JPH04356986A JP15743491A JP15743491A JPH04356986A JP H04356986 A JPH04356986 A JP H04356986A JP 15743491 A JP15743491 A JP 15743491A JP 15743491 A JP15743491 A JP 15743491A JP H04356986 A JPH04356986 A JP H04356986A
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JP
Japan
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current
laser
semiconductor laser
light
constant
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Application number
JP15743491A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Ono
健一 小野
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04356986A publication Critical patent/JPH04356986A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve frequency characteristic, thermal characteristic, etc., and to reduce an irregularity in a picture density by maintaining a light emission current constant, and controlling a bias current to be applied to a semiconductor laser. CONSTITUTION:A current for allowing a semiconductor laser 1 to radiate a light, is generated by a light emission constant-current source 24, and supply of the generated current to the laser 1 is ON/OFF-controlled by a switching circuit 21. A predetermined bias current is supplied by a bias constant-current source 22 to the laser irrespective of the operating state of the circuit 21. A light amount of the laser 1 is detected by a current/voltage converter 25, and the output light amount of the laser is so controlled by a controller 26 as to become a predetermined value while the light emission current is maintained constant by monitoring the output of the converter 25. Thus, an irregularity in a picture density can be suppressed, and the bias current is supplied to improve frequency characteristic, thermal characteristic.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザを用いて
露光を行うレーザプリンタ、デジタル複写機、レーザフ
ァクシミリなどのレーザ記録装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser recording apparatus such as a laser printer, a digital copying machine, and a laser facsimile that performs exposure using a semiconductor laser.

【0002】0002

【従来の技術】従来、例えば、レーザプリンタ、デジタ
ル複写機、レーザファクシミリなどのレーザ記録装置に
おいては、入力される画像情報に応じて変調されたレー
ザビームを感光体に露光走査することにより、画像を形
成している。レーザ記録装置のレーザ発生手段として半
導体レーザ(LD)が使われている。そして、レーザ記
録装置においては、中間調を再現するため、レーザビー
ムの1ドットをパルス幅変調し(すなわちレーザの点灯
時間を変更し)、1画素で複数階調の濃淡を表現する方
法が知られている。この場合、画像の濃淡はレーザ光の
エネルギーの積分値で決まるため、パルス幅変調を用い
たレーザ記録装置において画像濃度はレーザの点灯時間
及びレーザ光のピーク光量によって決まる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in laser recording devices such as laser printers, digital copying machines, and laser facsimile machines, images are recorded by exposing and scanning a photoreceptor with a laser beam modulated according to input image information. is formed. A semiconductor laser (LD) is used as a laser generating means in a laser recording device. In laser recording devices, in order to reproduce halftones, a method is known in which one dot of the laser beam is pulse width modulated (that is, the laser lighting time is changed) to express multiple gradations of light and shade with one pixel. It is being In this case, the density of the image is determined by the integral value of the energy of the laser beam, so in a laser recording device using pulse width modulation, the image density is determined by the lighting time of the laser and the peak light amount of the laser beam.

【0003】半導体レーザは、素子のばらつき、温度、
経時変化などによって発光閾値電流やスロープ効率が変
化する。このため、レーザ記録装置においては、画像品
質を良好に保つために半導体レーザに流す電流を制御し
、光量を所定の値に安定に制御する必要がある。
[0003] Semiconductor lasers suffer from variations in elements, temperature,
The emission threshold current and slope efficiency change due to changes over time. Therefore, in a laser recording apparatus, in order to maintain good image quality, it is necessary to control the current flowing through the semiconductor laser and stably control the light amount to a predetermined value.

【0004】半導体レーザの制御方法としては、非画像
部でレーザの光量を検出し、所定の光量になるように印
加電流を制御し、画像部ではその電流を保持する方法が
一般的である。また、非発光時にバイアス電流を半導体
レーザに印加すると、スイッチングする発光電流が減り
、スイッチングトランジスタのスイッチング時間が減少
すると共に、半導体レーザの発光周波数特性が向上する
。これは、光パルス幅の安定化に寄与する。さらに、半
導体レーザの熱特性であるドループ特性が改善される。 1つの電流源で光量制御するよりも精密な制御が可能に
なる利点があり、バイアス電流の画像濃度の安定性に対
する利点は大きい。この他、スイッチングトランジスタ
の損失が減少するため、許容損失の小さいトランジスタ
を使える利点もある。
A common method for controlling a semiconductor laser is to detect the amount of laser light in a non-image area, control the applied current to a predetermined amount of light, and maintain the current in the image area. Furthermore, when a bias current is applied to the semiconductor laser when it is not emitting light, the light emitting current to be switched is reduced, the switching time of the switching transistor is reduced, and the light emission frequency characteristics of the semiconductor laser are improved. This contributes to stabilizing the optical pulse width. Furthermore, the droop characteristic, which is a thermal characteristic of the semiconductor laser, is improved. This has the advantage that more precise control is possible than controlling the light amount with one current source, and the bias current has a great advantage in terms of stability of image density. In addition, since the loss of the switching transistor is reduced, there is an advantage that transistors with low allowable loss can be used.

【0005】そこで、各種のバイアス電流制御方式を採
用したレーザ記録装置が提案されている。その代表的な
ものに次の方式がある。 (1)バイアス電流を固定し、発光電流を変化させて光
量を制御する。 (2)バイアス電流と発光電流の両方を変化させて光量
を制御する。
[0005] Therefore, laser recording apparatuses employing various bias current control methods have been proposed. The following methods are typical. (1) The bias current is fixed and the light emission current is changed to control the amount of light. (2) Controlling the amount of light by changing both the bias current and the light emitting current.

【0006】図12は上記(1)の方式によるレーザ発
光動作を示す特性図である。この方式では、常時一定の
バイアス電流を流しておき、発光電流を制御することに
よって所定の光出力を得ることができる。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the laser emission operation according to the method (1) above. In this method, a predetermined optical output can be obtained by constantly flowing a constant bias current and controlling the light emitting current.

【0007】図13は上記(2)の方式によるレーザ発
光動作を示す特性図である。この方式では、バイアス電
流が発光閾値の近くになるように制御し、さらに発光電
流を制御することにより所定の光出力を得ることができ
る。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the laser emission operation according to the method (2) above. In this method, a predetermined optical output can be obtained by controlling the bias current to be close to the emission threshold and further controlling the emission current.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術にあっては、半導体レーザの温度上昇或いは経時変
化により、スロープ効率の低下や動作電流の増加がある
と、発光電流の値が増加し、この増加によってスイッチ
ング時間が長くなるために、光波形のパルス幅が狭くな
り、レーザ光の平均エネルギーが小さくなる。このため
、画像の濃度にばらつきが生じるという問題がある。 特に、パルス幅の狭い低濃度部でのばらつきが大きな問
題であった。また、(2)の方式では、2個の電流源を
夫々制御するため、処理に時間がかかるという問題があ
った。更に、2個の電流源のためにD/Aコンバータな
どの回路を夫々持つ必要があり、コストアップを招いて
いた。本発明の目的は、上記従来技術の実情に鑑みてな
されたものであり、発光電流を一定にし、半導体レーザ
に印加するバイアス電流を制御することにより、周波数
特性及び熱特性などを改善し、画像濃度のばらつきを低
減しうるレーザ記録装置を提供することにある。また、
本発明の他の目的は、制御時間の短縮をローコストに行
えるようにしたレーザ記録装置を提供することにある。 さらに、本発明の他の目的は、過発光を無くすことがで
きるようにしたレーザ記録装置を提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned conventional technology, if the slope efficiency decreases or the operating current increases due to a rise in the temperature of the semiconductor laser or changes over time, the value of the emission current increases. This increase lengthens the switching time, narrows the pulse width of the optical waveform, and reduces the average energy of the laser beam. Therefore, there is a problem in that the image density varies. In particular, variations in low concentration areas with narrow pulse widths were a major problem. Further, in the method (2), since two current sources are controlled individually, there is a problem in that the processing takes time. Furthermore, it is necessary to have a circuit such as a D/A converter for each of the two current sources, leading to an increase in cost. An object of the present invention has been made in view of the actual state of the prior art described above, and it is possible to improve frequency characteristics, thermal characteristics, etc. by keeping the light emitting current constant and controlling the bias current applied to the semiconductor laser, thereby improving the image quality. An object of the present invention is to provide a laser recording device that can reduce variations in density. Also,
Another object of the present invention is to provide a laser recording device that can shorten control time at low cost. Furthermore, another object of the present invention is to provide a laser recording device that can eliminate excessive light emission.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、画像データに基づいて半導体レーザを変
調駆動することにより感光体上に露光を行うレーザ記録
装置において、前記半導体レーザを発光させる電流を発
生する発光定電流源と、該発光定電流源で発生した発光
電流の前記半導体レーザへの供給をオン/オフするスイ
ッチング回路と、該スイッチング回路の動作状態にかか
わらず前記半導体レーザに一定のバイアス電流を供給す
るバイアス定電流源と、前記半導体レーザの光量を検出
する光量検出手段と、該光量検出手段の出力をモニタし
ながら前記発光電流を一定にしたまま前記半導体レーザ
の出力光量を所定値になるようにする制御手段とを設け
るようにしている。そして、回路構成を簡単にするため
、発光定電流源は、固定した電流値のみを発生するもの
とすることができる。また、過発光を防止するため、前
記発光電流の値は、前記半導体レーザのスロープ効率の
とりうる最小値SEmin 、動作光量PO 、動作電
流の最小値Iopminの各々との間の関係が、PO 
/SEmin <(発光電流値)<Iopmin とな
るようにすることが望ましい。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides a laser recording apparatus that exposes a photoreceptor to light by modulating and driving a semiconductor laser based on image data. a light-emitting constant current source that generates a current to cause light emission; a switching circuit that turns on/off supply of the light-emitting current generated by the light-emitting constant current source to the semiconductor laser; a bias constant current source that supplies a constant bias current to the semiconductor laser; a light amount detection means for detecting the light amount of the semiconductor laser; and a light amount detection means that monitors the output of the light amount detection means while keeping the light emitting current constant. A control means for controlling the amount of light to a predetermined value is provided. In order to simplify the circuit configuration, the light emitting constant current source can be configured to generate only a fixed current value. In addition, in order to prevent over-emission, the value of the light emitting current is set such that the relationship between the minimum value SEmin of the slope efficiency of the semiconductor laser, the operating light amount PO, and the minimum value Iopmin of the operating current is
It is desirable that /SEmin<(emission current value)<Iopmin.

【0010】0010

【作用】上記した手段によれば、発光定電流源によって
半導体レーザを一定電流値による定電流駆動をしながら
、この定電流を階調信号に応じてスイッチング回路によ
りスイッチングを行って変調し、さらにバイアス定電流
源によって半導体レーザに所定のバイアス電流が流され
る。したがって、定電流駆動によりスイッチング時間の
ばらつきが抑えられる結果、画像濃度のばらつきが抑え
られ、また、バイアス電流が供給されることで周波数特
性及び熱特性の改善が図られる。また、発光定電流源が
固定した電流値のみを出力すればよいため、電流値を制
御するための演算器が1つで済むのでローコスト化が達
成でき、さらに電流源が1つでよいので制御時間の短縮
化が可能になる。さらに、PO /SEmin <(発
光電流値)<Iopmin の関係を満たすことで、点
灯信号が“L”の場合にはレーザが発振せず、かつバイ
アス電流を印加しないときには過発光を招くことがない
[Operation] According to the above-mentioned means, the semiconductor laser is driven at a constant current value by the light emitting constant current source, and this constant current is switched and modulated by the switching circuit according to the gradation signal. A predetermined bias current is applied to the semiconductor laser by a bias constant current source. Therefore, constant current driving suppresses variations in switching time, thereby suppressing variations in image density, and supplying bias current improves frequency characteristics and thermal characteristics. In addition, since the light emitting constant current source only needs to output a fixed current value, only one arithmetic unit is required to control the current value, resulting in low cost.Furthermore, since only one current source is required, control It becomes possible to shorten the time. Furthermore, by satisfying the relationship PO /SEmin < (emission current value) < Iopmin, the laser will not oscillate when the lighting signal is "L" and over-emission will not occur when no bias current is applied. .

【0011】[0011]

【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。図1は本発明によるレーザ記録装置の
一実施例を示す回路図である。また、図2は本発明によ
るレーザ記録装置が適用される書込光学系の構成を示す
斜視図である。さらに、図3は図2の書込光学系を用い
たレーザ記録装置の構成を示す正面断面図である。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a laser recording apparatus according to the present invention. Further, FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a writing optical system to which the laser recording apparatus according to the present invention is applied. Furthermore, FIG. 3 is a front cross-sectional view showing the configuration of a laser recording apparatus using the writing optical system of FIG. 2. In FIG.

【0012】まず、図2の構成から説明する。1は半導
体レーザであり、2は半導体レーザ1によるレーザビー
ムが照射されるポリゴンミラーであり、3はポリゴンミ
ラー2で走査されたレーザビームによって露光が行われ
る感光体ドラムである。半導体レーザ1とポリゴンミラ
ー2の間の光路上には集光レンズ4及びシリンドリカル
レンズ5が順次配設され、ポリゴンミラー2の出射光路
上にはfθレンズ6が配設され、その後段にはミラー7
が配設されている。さらに、書き出し位置を一定にする
ために用いられる光検知器8が、ポリゴンミラー2の出
射光路上に設けられている。
First, the configuration shown in FIG. 2 will be explained. 1 is a semiconductor laser; 2 is a polygon mirror to which a laser beam from the semiconductor laser 1 is irradiated; and 3 is a photosensitive drum to which exposure is performed by the laser beam scanned by the polygon mirror 2. A condensing lens 4 and a cylindrical lens 5 are sequentially arranged on the optical path between the semiconductor laser 1 and the polygon mirror 2, an fθ lens 6 is arranged on the output optical path of the polygon mirror 2, and a mirror 7
is installed. Furthermore, a photodetector 8 used to keep the writing start position constant is provided on the output optical path of the polygon mirror 2.

【0013】次に、図3の構成について説明する。符号
9は図2に示した書込光学系をユニット化した書込光学
系ユニットである。この書込光学系ユニット9のビーム
出射部には防塵ガラス10が配設され、書込光学系ユニ
ット9内部は密封構造がとられている。ミラー7の出射
光路上には感光体ドラム3が配設され、その露光位置の
前段には感光体ドラム3の表面を一様に帯電するための
帯電器11が設けられ、露光位置の後段には露光による
潜像をトナー現像するための現像装置12が配設されて
いる。この現像装置12の後段には転写チャージャ13
が設けられ、この転写部に転写用紙を導入させるために
搬送路14が配設され、この搬送路14の入口部に隣接
させて給紙カセット15が設けられている。転写チャー
ジャ13の後段には、転写の終了した用紙を水平方向へ
搬送するための搬送ベルト17が設けられ、その後段に
は定着装置18が配設されている。また、転写後に感光
体ドラム3の表面に残留したトナーを除去するために、
クリーニング装置16が設けられている。
Next, the configuration of FIG. 3 will be explained. Reference numeral 9 denotes a writing optical system unit which is a unit of the writing optical system shown in FIG. A dustproof glass 10 is disposed at the beam emitting portion of the writing optical system unit 9, and the inside of the writing optical system unit 9 has a sealed structure. A photoreceptor drum 3 is disposed on the output optical path of the mirror 7, a charger 11 for uniformly charging the surface of the photoreceptor drum 3 is provided before the exposure position, and a charger 11 is provided after the exposure position. A developing device 12 is provided for developing a latent image formed by exposure with toner. A transfer charger 13 is located downstream of this developing device 12.
A transport path 14 is provided to introduce the transfer paper into the transfer section, and a paper feed cassette 15 is provided adjacent to the entrance of the transport path 14. A conveyor belt 17 for horizontally conveying the sheet on which transfer has been completed is provided downstream of the transfer charger 13, and a fixing device 18 is provided downstream of the transfer charger 13. In addition, in order to remove toner remaining on the surface of the photoreceptor drum 3 after transfer,
A cleaning device 16 is provided.

【0014】図2及び図3の構成において、画像データ
に応じて半導体レーザ1が変調され、そのレーザビーム
は集光レンズ4、シリンドリカルレンズ5を介して高速
に回転するポリゴンミラー2の鏡面の1つに入射される
。ポリゴンミラー2の回転に応じて、出射光はポリゴン
ミラー2の円周方向へ連続的に走査され、これがfθレ
ンズ6、ミラー7を介して感光体ドラム3の軸方向へ照
射されて露光が行われる。感光体ドラム3は、図示の矢
印方向へ回転しており、予め帯電器11によって表面に
帯電が施されている。書込光学系ユニット9による露光
により形成された潜像は、感光体ドラム3の回転に伴っ
て現像装置12の対向位置へ到達し、トナーにより現像
が行われ、顕像が形成される。この顕像は、さらに感光
体ドラム3が回転することによって、転写チャージャ1
3に対向する位置へ到達し、タイミングを合わせて給紙
カセット15から1枚の転写用紙が搬送路14を介して
供給され、転写チャージャ13の静電吸引力により感光
体ドラム3上のトナー像が転写用紙上に転写される。 転写済みの部分から順次搬送ベルト17を介して定着装
置18へ送られ、転写像の用紙上への定着が行われる。
In the configurations shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor laser 1 is modulated in accordance with image data, and the laser beam passes through a condenser lens 4 and a cylindrical lens 5 to one of the mirror surfaces of a polygon mirror 2 that rotates at high speed. It is incident on one. As the polygon mirror 2 rotates, the emitted light is continuously scanned in the circumferential direction of the polygon mirror 2, and is irradiated in the axial direction of the photoreceptor drum 3 via the fθ lens 6 and mirror 7 to perform exposure. be exposed. The photosensitive drum 3 rotates in the direction of the arrow shown in the figure, and its surface is charged in advance by a charger 11. The latent image formed by exposure by the writing optical system unit 9 reaches a position facing the developing device 12 as the photosensitive drum 3 rotates, and is developed with toner to form a developed image. This image is developed by the transfer charger 1 as the photoreceptor drum 3 further rotates.
3, one sheet of transfer paper is supplied from the paper feed cassette 15 via the conveyance path 14 at the same timing, and the toner image on the photoreceptor drum 3 is transferred by the electrostatic attraction force of the transfer charger 13. is transferred onto the transfer paper. The transferred image is sequentially sent to the fixing device 18 via the conveyor belt 17 from the transferred portion, and the transferred image is fixed onto the paper.

【0015】次に、レーザビームを変調するためのパル
ス幅変調(以下、PWMという)回路について説明する
。このPWM回路は、レーザ点灯信号を制御部からの階
調信号に応じたパルス幅に変調するためのものである。
Next, a pulse width modulation (hereinafter referred to as PWM) circuit for modulating a laser beam will be explained. This PWM circuit is for modulating a laser lighting signal into a pulse width corresponding to a grayscale signal from a control section.

【0016】図4は3ビット並列信号線を階調信号に割
当て、3ビットにより白および黒を含む8階調の出力を
得る構成のブロック図である。図中、D1〜D6はディ
レイライン、G1,G2,G3はANDゲート、G4,
G5,G6はORゲート、Sはセレクタである。AND
ゲートG1は画素クロックCLKとディレイラインD1
の出力との論理積をとり、ANDゲートG2は画素クロ
ックCLKとディレイラインD2の出力との論理積をと
り、ANDゲートG3は画素クロックCLKとディレイ
ラインD3の出力との論理積をとる。ORゲートG4は
画素クロックCLKとディレイラインD4の出力との論
理和をとり、ORゲートG5は画素クロックCLKとデ
ィレイラインD5の出力との論理和をとり、ORゲート
G6は画素クロックCLKとディレイラインD6の出力
との論理和をとる。ゲートG1〜G6の各々の出力は、
セレクタSに入力される。また、セレクタSのA,B,
Cの各端子には階調信号が入力され、その出力端子から
レーザ点灯信号が出力される。
FIG. 4 is a block diagram of a configuration in which 3-bit parallel signal lines are assigned to gradation signals and outputs of 8 gradations including white and black are obtained using 3 bits. In the figure, D1 to D6 are delay lines, G1, G2, G3 are AND gates, G4,
G5 and G6 are OR gates, and S is a selector. AND
Gate G1 connects pixel clock CLK and delay line D1
The AND gate G2 performs a logical product between the pixel clock CLK and the output of the delay line D2, and the AND gate G3 performs a logical product between the pixel clock CLK and the output of the delay line D3. OR gate G4 takes the logical sum of the pixel clock CLK and the output of the delay line D4, OR gate G5 takes the logical sum of the pixel clock CLK and the output of the delay line D5, and OR gate G6 takes the logical sum of the pixel clock CLK and the output of the delay line D5. A logical OR is performed with the output of D6. The output of each gate G1 to G6 is
It is input to selector S. Also, selector S A, B,
A gradation signal is input to each terminal of C, and a laser lighting signal is output from its output terminal.

【0017】図4に示すPWM回路は、画素クロックC
LKと、このCLKをディレイラインで任意の時間を遅
延させた信号の論理積または論理和をとる構成中間調の
階調数(この例では6種)だけ用意し、セレクタSによ
り階調信号に応じたパルス幅の出力を得ている。
The PWM circuit shown in FIG. 4 uses a pixel clock C
LK and a signal obtained by delaying this CLK by an arbitrary time using a delay line. Prepare as many gray levels as the number of gray levels (in this example, 6 types), and convert them into gray level signals using selector S. An output with a corresponding pulse width is obtained.

【0018】図5及び図6はディレイラインとANDゲ
ートにより画素クロックCLKから任意のパルス幅出力
を得るための回路図及び動作波形図である。また、図7
及び図8はディレイラインとORゲートにより画素クロ
ックCLKから任意のパルス幅出力を得るための回路図
及び動作波形図である。図5に示すように、画素クロッ
クCLKとディレイラインD(遅延時間ΔT1)を通し
た遅延信号bをANDゲートGに入力することにより、
図6の如くに(T−ΔT1 )のパルス幅を持った信号
cを得ることができる。また、図7に示すように、画素
クロックCLKとディレイラインD(遅延時間ΔT2 
)を通した遅延信号dをORゲートGに入力することに
より、図8の如くに(T+ΔT2 )のパルス幅を持っ
た信号eを得ることができる。
FIGS. 5 and 6 are circuit diagrams and operation waveform diagrams for obtaining an arbitrary pulse width output from the pixel clock CLK using a delay line and an AND gate. Also, Figure 7
FIG. 8 is a circuit diagram and an operation waveform diagram for obtaining an arbitrary pulse width output from the pixel clock CLK using a delay line and an OR gate. As shown in FIG. 5, by inputting the pixel clock CLK and the delay signal b passed through the delay line D (delay time ΔT1) to the AND gate G,
As shown in FIG. 6, a signal c having a pulse width of (T-ΔT1) can be obtained. Furthermore, as shown in FIG. 7, the pixel clock CLK and the delay line D (delay time ΔT2
) is input to the OR gate G, it is possible to obtain a signal e having a pulse width of (T+ΔT2) as shown in FIG.

【0019】図5及び図7に示す構成の回路は、階調数
分だけ設けられ、これら回路から出力される信号をセレ
クタSに入力し、制御部から指示された階調信号により
、階調に応じたパルス幅の信号出力を得ることができる
。なお、図4においては、8階調の出力例を示したが、
前記回路及び階調数を増やすことにより、更に多階調の
出力を得ることができる。例えば、16種類のパルスを
設定回路及び4ビットの階調信号を用意することにより
、16階調の出力を得ることができる。
The circuits having the configurations shown in FIGS. 5 and 7 are provided for the number of gradations, and the signals outputted from these circuits are input to the selector S, and the gradation is determined by the gradation signal instructed from the control section. It is possible to obtain a signal output with a pulse width corresponding to the Although FIG. 4 shows an example of output of 8 gradations,
By increasing the number of circuits and gradations, it is possible to obtain output with even more gradations. For example, by preparing a circuit for setting 16 types of pulses and a 4-bit gradation signal, output of 16 gradations can be obtained.

【0020】次に、図1のレーザ記録装置について説明
する。半導体レーザ1は発光強度をモニタするためのフ
ォトダイオード(PD)1aを内蔵している。半導体レ
ーザ1のアノードは+5Vの電源に接続され、そのカソ
ードはバイアス定電流源22(演算増幅器22aとトラ
ンジスタ22bを含んで構成される)に接続される。半
導体レーザ1を駆動するために、2つのFET(電界効
果素子)21a,21b及びドライバ21cからなるス
イッチング回路21が接続され、このスイッチング回路
21のドライバ21cにはPWM回路23が接続されて
いる。また、スイッチング回路21には、この回路に一
定の発光電流ISWを流すための発光定電流源24(演
算増幅器24aとトランジスタ24bを含んで構成され
る)が接続されている。さらに、フォトダイオード1a
には、その受光電流を電圧値に変換するための電流電圧
変換回路25が接続され、その出力電圧はAPC(自動
パワーコントロール)電圧として制御部部26に印加さ
れる。制御部26は、アナログ入力ポート、出力ポート
、階調信号出力端子、データ端子、画素クロック端子の
各々を備え、PWM回路23へ階調信号を出力する。 制御部26のデータ端子及び出力ポートには、ラッチ2
7が接続され、このラッチ27にはD/A(デジタル/
アナログ)コンバータ28が接続されている。このD/
Aコンバータ28でアナログ信号に変換されたバイアス
電流信号がバイアス定電流源22に印加される。
Next, the laser recording apparatus shown in FIG. 1 will be explained. The semiconductor laser 1 has a built-in photodiode (PD) 1a for monitoring the emission intensity. The anode of the semiconductor laser 1 is connected to a +5V power supply, and the cathode thereof is connected to a bias constant current source 22 (comprised of an operational amplifier 22a and a transistor 22b). In order to drive the semiconductor laser 1, a switching circuit 21 consisting of two FETs (field effect elements) 21a, 21b and a driver 21c is connected, and a PWM circuit 23 is connected to the driver 21c of this switching circuit 21. Further, the switching circuit 21 is connected to a light emitting constant current source 24 (comprised of an operational amplifier 24a and a transistor 24b) for causing a constant light emitting current ISW to flow through this circuit. Furthermore, photodiode 1a
A current-voltage conversion circuit 25 for converting the light-receiving current into a voltage value is connected to the control unit 26, and its output voltage is applied to the control section 26 as an APC (automatic power control) voltage. The control unit 26 includes an analog input port, an output port, a gradation signal output terminal, a data terminal, and a pixel clock terminal, and outputs a gradation signal to the PWM circuit 23. A latch 2 is connected to the data terminal and output port of the control unit 26.
7 is connected, and this latch 27 has a D/A (digital/
An analog) converter 28 is connected. This D/
A bias current signal converted into an analog signal by the A converter 28 is applied to the bias constant current source 22.

【0021】バイアス定電流源22は、バイアス電流信
号の電圧値に応じて半導体レーザ1にバイアス電流IB
 を流す。その電流値はフォトダイオード1aによって
検知され、その検知電流が電流電圧変換回路25によっ
て電圧値に変換され、制御部26に印加される。制御部
26はAPC電圧をモニタし、半導体レーザ1の発光量
が設定光量PO に達した時にデータのインクリメント
を止める。そして、階調信号を(1,1,1)にし、レ
ーザ点灯信号を“L”にする。こうして光量制御がなさ
れ、プリント可能状態に設定される。
The bias constant current source 22 supplies a bias current IB to the semiconductor laser 1 according to the voltage value of the bias current signal.
flow. The current value is detected by the photodiode 1a, and the detected current is converted into a voltage value by the current-voltage conversion circuit 25 and applied to the control section 26. The control unit 26 monitors the APC voltage and stops incrementing the data when the amount of light emitted from the semiconductor laser 1 reaches the set amount of light PO. Then, the gradation signal is set to (1, 1, 1) and the laser lighting signal is set to "L". In this way, the light amount is controlled and the printable state is set.

【0022】そして、半導体レーザ1に常時印加される
バイアス電流IBに対し、画像信号であるレーザ点灯信
号によってスイッチングされる発光電流ISWが加算さ
れ、その電流に応じて半導体レーザ1が点滅する。これ
により、画像が形成される。
Then, a light emitting current ISW switched by a laser turn-on signal which is an image signal is added to the bias current IB that is constantly applied to the semiconductor laser 1, and the semiconductor laser 1 blinks in accordance with the current. This forms an image.

【0023】図9は半導体レーザの順電流と光出力Pの
関係を示す特性図である。図中、Ithは発光閾値電流
、PO は設定光量、IOPは設定光量時の動作電流で
ある。 また、SEはスロープ効率であり、次式で示される。 SE=ΔP/ΔI 図9から明らかなように、光出力は発光閾値電流Ith
を越えると急激に増大する。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between forward current and optical output P of a semiconductor laser. In the figure, Ith is the light emission threshold current, PO is the set light amount, and IOP is the operating current at the set light amount. Further, SE is slope efficiency, which is expressed by the following equation. SE=ΔP/ΔI As is clear from FIG. 9, the light output is the light emission threshold current Ith
It increases rapidly when it exceeds.

【0024】図10は半導体レーザの特性の一例を示す
もので、発光閾値電流Ith、設定光量PO 、設定光
量時の動作電流IOPの各々について条件を変え、その
最小、標準、最大の各々について測定した値を示してい
る。
FIG. 10 shows an example of the characteristics of a semiconductor laser, in which the minimum, standard, and maximum values were measured by changing the conditions of the emission threshold current Ith, the set light intensity PO, and the operating current IOP at the set light intensity. It shows the value.

【0025】次に、図1の構成におけるレーザ記録装置
のAPC動作について説明する。まず、制御部26は階
調信号を(1,1,1)にすることにより、レーザ点灯
信号をアクティブにし、さらにスイッチング回路21を
オンにすることで、発光定電流源24により半導体レー
ザ1に所定の発光電流ISWが印加される。このとき、
ラッチ27及びD/Aコンバータ28へ送るバイアス電
流を制御するデータは、0にしておく。発光電流ISW
の値は、レーザ点灯信号が“L”の場合にはレーザ発振
をしないようにし、また、バイアス電流IB を印加せ
ず、発光電流ISWのみを印加した時に過発光を起こさ
ないようにする。上記特性の半導体レーザ1の場合、次
の条件を満足するようにする。 PO /SEmin <ISW<Iopmin5/0.
20<ISW<40(mA) 25<ISW<40(mA)
Next, the APC operation of the laser recording apparatus having the configuration shown in FIG. 1 will be explained. First, the control unit 26 activates the laser lighting signal by setting the gradation signal to (1, 1, 1), and further turns on the switching circuit 21 to turn on the semiconductor laser 1 using the light emitting constant current source 24. A predetermined light emitting current ISW is applied. At this time,
Data controlling the bias current sent to the latch 27 and the D/A converter 28 is set to 0. Light emitting current ISW
The value of is set to prevent laser oscillation when the laser lighting signal is "L", and to prevent excessive light emission when only the light emission current ISW is applied without applying the bias current IB. In the case of the semiconductor laser 1 having the above characteristics, the following conditions are satisfied. PO/SEmin<ISW<Iopmin5/0.
20<ISW<40(mA) 25<ISW<40(mA)

【0026】通常、半導体レーザ1はPO /SEmi
n <Iopmin であるので、上記の条件を満たす
発光電流ISWを設定することができる。ただし、発光
電流ISWをPO /SEmin に近い値にすると、
レーザ点灯信号が“L”のときでも、スロープ効率SE
が最小であると、半導体レーザ1に発光閾値電流Ith
に近い値の電流が印加されることになる。半導体レーザ
1に発光閾値電流Ithに近い値の電流が印加されると
、半導体レーザ1は十分に消光されず、図9に示すよう
に、Pthの発光をすることが知られている。また、発
光電流ISWをあまり大きな値にすると、バイアス電流
IBがその分だけ小さくなり、バイアス電流を印加する
利点が小さくなる。本実施例では、発光電流ISWを約
30mAに設定する。ついで、制御部26は、ラッチ2
7及びD/Aコンバータ28へ送るデータをインクリメ
ントし、バイアス電流IB を増加させる。そして、電
流電圧変換回路25から出力されるAPC電圧をモニタ
し、半導体レーザ1の発光量が設定光量PO になった
ときにデータのインクリメントを止める。ついで、階調
信号を(1,1,1)にし、レーザ点灯信号を“L”に
する。
Normally, the semiconductor laser 1 is PO /SEmi
Since n < Iopmin, it is possible to set the light emitting current ISW that satisfies the above conditions. However, if the light emitting current ISW is set to a value close to PO /SEmin,
Even when the laser lighting signal is “L”, the slope efficiency SE
is the minimum, the semiconductor laser 1 has a light emission threshold current Ith
A current with a value close to is applied. It is known that when a current having a value close to the emission threshold current Ith is applied to the semiconductor laser 1, the semiconductor laser 1 is not sufficiently quenched and emits light of Pth as shown in FIG. Furthermore, if the light emitting current ISW is set to a too large value, the bias current IB will be reduced by that amount, and the advantage of applying the bias current will be reduced. In this embodiment, the light emitting current ISW is set to about 30 mA. Next, the control unit 26 controls the latch 2
7 and the data sent to the D/A converter 28, thereby increasing the bias current IB. Then, the APC voltage output from the current-voltage conversion circuit 25 is monitored, and data increment is stopped when the amount of light emitted from the semiconductor laser 1 reaches the set amount of light PO. Next, the gradation signal is set to (1, 1, 1) and the laser lighting signal is set to "L".

【0027】図11は本発明におけるレーザ発光動作を
示す特性図である。この場合、発光電流を一定とし、バ
イアス電流を制御して所定の光出力を得ている。この方
法によれば、半導体レーザ1の温度上昇あるいは経時変
化によりスロープ効率や動作電流の変化が起こっても、
発光電流は変動しない。したがって、スイッチング時間
の変動が抑制され、光波形のパルス幅が安定し、画像濃
度のばらつきを抑えることができる。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing the laser emission operation according to the present invention. In this case, the light emitting current is kept constant and the bias current is controlled to obtain a predetermined light output. According to this method, even if the slope efficiency or operating current changes due to temperature rise or aging of the semiconductor laser 1,
The light emitting current does not change. Therefore, variations in switching time are suppressed, the pulse width of the optical waveform is stabilized, and variations in image density can be suppressed.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明は上記の通り構成されているので
、次に記載する効果を奏する。請求項1のレーザ記録装
置においては、画像データに基づいて半導体レーザを変
調駆動することにより感光体上に露光を行うレーザ記録
装置において、前記半導体レーザを発光させる電流を発
生する発光定電流源と、該発光定電流源で発生した発光
電流の前記半導体レーザへの供給をオン/オフするスイ
ッチング回路と、該スイッチング回路の動作状態にかか
わらず前記半導体レーザに一定のバイアス電流を供給す
るバイアス定電流源と、前記半導体レーザの光量を検出
する光量検出手段と、該光量検出手段の出力をモニタし
ながら前記発光電流を一定にしたまま前記半導体レーザ
の出力光量を所定値になるようにする制御手段とを設け
るようにしたので、スイッチング時間のばらつきが抑え
られる結果、画像濃度のばらつきが抑えられ、また、バ
イアス電流が供給されることで周波数特性及び熱特性の
改善が可能になる。請求項2のレーザ記録装置において
は、発光定電流源は、固定した電流値のみを発生するも
のであるため、ローコスト化が達成できると共に制御時
間の短縮化が可能になる。請求項3のレーザ記録装置に
おいては、発光電流の値は、前記半導体レーザのスロー
プ効率のとりうる最小値SEmin 、動作光量P==
、動作電流の最小値Iopmin の各々との間の関係
が、PO /SEmin <(発光電流値)<Iopm
in となるようにしたので、過発光を招くことがない
[Effects of the Invention] Since the present invention is constructed as described above, it achieves the following effects. In the laser recording device according to claim 1, the laser recording device exposes a photoconductor by modulating and driving a semiconductor laser based on image data, and a light emission constant current source that generates a current that causes the semiconductor laser to emit light; , a switching circuit that turns on/off supply of the light emitting current generated by the light emitting constant current source to the semiconductor laser, and a bias constant current that supplies a constant bias current to the semiconductor laser regardless of the operating state of the switching circuit. a light amount detection means for detecting the light amount of the semiconductor laser; and a control means for controlling the output light amount of the semiconductor laser to a predetermined value while keeping the light emitting current constant while monitoring the output of the light amount detection means. As a result, variations in switching time are suppressed, and as a result, variations in image density are suppressed, and by supplying a bias current, frequency characteristics and thermal characteristics can be improved. In the laser recording apparatus according to the second aspect of the present invention, since the light emitting constant current source generates only a fixed current value, cost reduction can be achieved and control time can be shortened. In the laser recording device according to the third aspect, the value of the light emitting current is the minimum value SEmin of the slope efficiency of the semiconductor laser, and the operating light amount P==
, the minimum value of the operating current Iopmin is expressed as PO /SEmin <(emission current value) <Iopm
Since it is made to be in, over-emission will not occur.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明によるレーザ記録装置の一実施例を示す
回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a laser recording device according to the present invention.

【図2】本発明によるレーザ記録装置が適用される書込
光学系の構成を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a writing optical system to which a laser recording device according to the present invention is applied.

【図3】図2の書込光学系を用いたレーザ記録装置の構
成を示す正面断面図である。
FIG. 3 is a front sectional view showing the configuration of a laser recording apparatus using the writing optical system of FIG. 2;

【図4】3ビット並列信号線を階調信号に割当て、3ビ
ットにより白および黒を含む8階調の出力を得る構成の
ブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of a configuration in which 3-bit parallel signal lines are assigned to gradation signals and outputs of 8 gradations including white and black are obtained using 3 bits.

【図5】ディレイラインとANDゲートにより画素クロ
ックCLKから任意のパルス幅出力を得るための回路図
である。
FIG. 5 is a circuit diagram for obtaining an arbitrary pulse width output from a pixel clock CLK using a delay line and an AND gate.

【図6】図5の回路の動作を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of the circuit of FIG. 5;

【図7】ディレイラインとORゲートにより画素クロッ
クCLKから任意のパルス幅出力を得るための回路図で
ある。
FIG. 7 is a circuit diagram for obtaining an arbitrary pulse width output from a pixel clock CLK using a delay line and an OR gate.

【図8】図7の回路の動作を示す動作波形図である。8 is an operation waveform diagram showing the operation of the circuit of FIG. 7. FIG.

【図9】図9は半導体レーザの順電流と光出力Pの関係
を示す特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between forward current and optical output P of a semiconductor laser.

【図10】半導体レーザの特性の一例を示す説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of characteristics of a semiconductor laser.

【図11】本発明におけるレーザ発光動作を示す特性図
である。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing the laser emission operation in the present invention.

【図12】バイアス電流を固定し、発光電流を変化させ
て光量を制御する方式によるレーザ発光動作を示す特性
図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a laser emission operation using a method in which the bias current is fixed and the emission current is changed to control the amount of light.

【図13】常時一定のバイアス電流を流しておき、発光
電流を制御することによって所定の光出力を得る方式の
レーザ発光動作を示す特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing a laser emission operation in which a predetermined optical output is obtained by constantly flowing a constant bias current and controlling the emission current.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  半導体レーザ 1a  フォトダイオード 3  感光体ドラム 9  書込光学系ユニット 21  スイッチング回路 22  バイアス定電流源 23  PWM回路 24  発光定電流源 25  電流電圧変換回路 26  制御部 27  ラッチ 28  D/Aコンバータ 1 Semiconductor laser 1a Photodiode 3 Photoreceptor drum 9 Writing optical system unit 21 Switching circuit 22 Bias constant current source 23 PWM circuit 24 Light emitting constant current source 25 Current voltage conversion circuit 26 Control section 27 Latch 28 D/A converter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  画像データに基づいて半導体レーザを
変調駆動することにより感光体上に露光を行うレーザ記
録装置において、前記半導体レーザを発光させる電流を
発生する発光定電流源と、該発光定電流源で発生した発
光電流の前記半導体レーザへの供給をオン/オフするス
イッチング回路と、該スイッチング回路の動作状態にか
かわらず前記半導体レーザに一定のバイアス電流を供給
するバイアス定電流源と、前記半導体レーザの光量を検
出する光量検出手段と、該光量検出手段の出力をモニタ
しながら前記発光電流を一定にしたまま前記半導体レー
ザの出力光量を所定値になるようにする制御手段とを具
備することを特徴とするレーザ記録装置。
1. A laser recording device that exposes a photoconductor by modulating and driving a semiconductor laser based on image data, comprising: a light emission constant current source that generates a current that causes the semiconductor laser to emit light; and a light emission constant current source that generates a current that causes the semiconductor laser to emit light. a switching circuit that turns on/off supply of a light emitting current generated in a source to the semiconductor laser; a bias constant current source that supplies a constant bias current to the semiconductor laser regardless of the operating state of the switching circuit; A light amount detection means for detecting the light amount of the laser, and a control means for controlling the output light amount of the semiconductor laser to a predetermined value while keeping the light emitting current constant while monitoring the output of the light amount detection means. A laser recording device featuring:
【請求項2】  前記発光定電流源は、固定した電流値
のみを発生するものであることを特徴とする請求項1記
載のレーザ記録装置。
2. The laser recording apparatus according to claim 1, wherein the light emitting constant current source generates only a fixed current value.
【請求項3】  前記発光電流の値は、前記半導体レー
ザのスロープ効率のとりうる最小値SEmin 、動作
光量PO 、動作電流の最小値Iopmin の各々と
の間の関係が、PO /SEmin <(発光電流値)
<Iopminであることを特徴とするレーザ記録装置
3. The value of the light emission current has a relationship between the minimum value SEmin of the slope efficiency of the semiconductor laser, the operating light amount PO , and the minimum value Iopmin of the operating current such that PO /SEmin <(light emission Current value)
<A laser recording device characterized by being Iopmin.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1093170A (en) * 1996-09-10 1998-04-10 Fuji Xerox Co Ltd Laser diode drive circuit, semiconductor integrated circuit for driving laser diode, and image recorder
JP2007081222A (en) * 2005-09-15 2007-03-29 Canon Inc Semiconductor laser driving apparatus

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