JPH05235448A - 半導体レーザ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】広範囲な温度環境下においても半導体レーザの
過大駆動を正確に検出し、半導体レーザの破壊を未然に
防ぐ半導体レーザ駆動回路を提供することを目的とす
る。 【構成】 半導体レーザ駆動回路に、温度センサー回路
と当該温度の最大オフセット電流を示す変換回路を備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部より入力される入
力信号に対応したレーザ光を発生する半導体レーザ駆動
回路に関し、更に詳細には過大な駆動電流を検出する保
護回路を有する半導体レーザ駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ等では半導体レーザから
の変調光で感光体を走査、露光して画像の書き込みを行
なっているが、周知のように半導体レーザはしきい値電
流と呼ぶ電流値を超える電流で駆動されると、レーザ光
を出射する特性を有している。このしきい値電流は温度
によって大きく変化するので、半導体レーザの出力する
光強度は、同じ駆動電流であっても温度に対して非常に
不安定である。

【０００３】このような不安定なレーザビームで露光し
て作像を行なうと出力画像につぶれやかすれが生じ、画
像品質を著しく損なう。このため、半導体レーザの周囲
温度が変化する環境下では制御回路等により半導体レー
ザの光出力強度を安定化させる必要がある。

【０００４】そこで、しきい値電流に相当する電流をオ
フセット電流として変調信号に加算して半導体レーザを
電流駆動し、非画像信号変調期間に変調信号にかえて制
御信号を入力し、半導体レーザの光出力を光モニタ回路
でモニタしてドライブ回路へフィードバックして、それ
によってしきい値電流に相当するオフセット電流を制御
して半導体レーザの光出力を安定化するようにした制御
ループを有する制御回路を設けて、半導体レーザの出力
光強度を安定化させていた。

【０００５】また、半導体レーザは上記の特性とともに
非常に過大駆動に弱く、劣化しやすいという特性も有し
ている。そのため、前記オフセット電流の大きさを監視
し、所定の大きさ以上のオフセット電流である場合に
は、過大駆動であるとしてこれを検出し、ドライブ回路
の動作を停止する保護回路を組み込んでいた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
過大駆動の検出の方法では、温度が変化してしきい値電
流が変化した場合、例えば、温度が上昇してしきい値電
流が増加した場合、レーザ光の光強度は正常で実際は過
大駆動ではないにもかかわらず、過大駆動であると誤検
出されてしまう。この誤検出を防ぐために過大駆動と判
定する基準電流を大きく設定すると、低温の状況ではし
きい値電流が減少するので過大駆動でもまだ過大駆動で
ないと誤判定され半導体レーザが破損する危険があっ
た。このため、このような保護回路を有した半導体レー
ザ駆動回路では幅広い温度に対応出来ない欠点があっ
た。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、幅広い温度範囲に
おいても、半導体レーザの過大駆動を正確に検出するこ
とのできる半導体レーザ駆動回路を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体レーザ駆動回路は、外部より入力され
る入力信号にもとづき駆動電流を出力するドライブ回路
と、該駆動電流により電流駆動され、レーザ光を発生す
る半導体レーザと、駆動電流の大きさを制御して、該半
導体レーザが出射するレーザ光の強度を一定の大きさに
保つ制御回路と、半導体レーザの駆動電流が所定の大き
さを越えたら、その駆動を停止する保護回路とからなる
半導体レーザ駆動回路であって、保護回路は半導体レー
ザの温度を検出する温度センサーと、該温度情報により
半導体レーザを駆動できる最大電流の情報に変換する変
換回路とから構成されている。

【０００９】

【作用】上記の構成を有する本発明の半導体レーザ駆動
回路においては、ドライブ回路は外部より入力される入
力信号を例えばパルス幅変調信号に変換し、後述の制御
回路が大きさを指示する、オフセット電流と重畳して半
導体レーザを電流駆動する。半導体レーザからは入力信
号により変調されたレーザ光が出射される。

【００１０】上記変調動作の合間には入力信号にかえて
制御信号が入力され、オフセット電流の大きさを求める
制御動作が、制御回路により行われる。オフセット電流
の大きさが概略しきい値電流の大きさに等しく設定され
るのである。

【００１１】この制御動作によりオフセット電流は、温
度変化による半導体レーザのしきい値電流の変化に追従
してレーザ光の光強度が一定に保たれるのである。

【００１２】温度センサーは半導体レーザの温度を検出
しており、その温度情報は変換回路によりその温度にお
ける最大オフセット電流に変換されている。

【００１３】保護回路は、上記制御回路が制御するオフ
セット電流の大きさと、変換回路が出力する最大オフセ
ット電流を比較しており、オフセット電流が最大オフセ
ット電流を越えれば過大駆動であると判定して、ドライ
ブ回路の動作を停止する。

【００１４】温度センサーが検出する温度により、その
温度において許容される最大のオフセット電流が、最大
オフセット電流として変換回路により出力されている。

【００１５】このため、高温時に、過大駆動であると誤
検出したり、低温時に、過大駆動でもまだ過大駆動でな
いと誤判定され、半導体レーザが破損することはない。

【００１６】このように、広範囲な温度で確実に過大出
力を検出し、半導体レーザの破壊を未然に防ぐことので
きる半導体レーザ駆動回路を提供できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を具体化して、画像形成装置の
露光装置に供した一実施例を図面を参照して説明する。

【００１８】図１は本実施例の画像形成装置の概略の構
成図である。

【００１９】画像形成装置は本発明の半導体レーザ駆動
回路２０と、半導体レーザ１とコリメータレンズ２１
と、回転多面鏡２２とＦ−θレンズ２３からなる露光装
置３０と感光紙２７を表面に貼付した回転ドラム２４と
ビームディテクター２５から構成されている。

【００２０】たとえば８ビットのディジタルデータで入
力される画像信号は半導体レーザ駆動回路２０でパルス
幅変調信号に変換されて半導体レーザ１に印加され、半
導体レーザ１から出射されるレーザ光はコリメータレン
ズ２１により平行なレーザビームになり、高速な一定速
度で図中矢印Ａ方向に回転する回転多面鏡２２により偏
向されて、Ｆ−θレンズ２３により等速度運動に変換さ
れて、感光紙２７の表面を走査する。

【００２１】感光紙２７の走査に先立ち、レーザビーム
はミラー２６に反射され、ビームディテクター２５によ
り検出されて、ビームディテクター２５は走査タイミン
グを、ＢＤ信号として図示を省略した画像信号発生装置
に知らせる。

【００２２】回転ドラム２４は所定の一定の速度で回転
しており、感光紙２７は露光動作に先立ち、図示を省略
した周知の帯電装置により帯電され、露光装置３０が発
生するレーザビームにより露光される。

【００２３】レーザビームは画像信号によりパルス幅変
調されているので、感光紙２７の表面には画像信号に応
じた静電潜像が形成される。

【００２４】感光紙２７上に形成された静電潜像は図示
を省略する周知の現像装置により可視像となり、その
後、感光紙２７は同じく図示を省略する排紙装置により
出力される。

【００２５】［半導体レーザ駆動回路２０の説明］図２
は半導体レーザ駆動回路２０の構成を示すブロック図で
ある。

【００２６】半導体レーザ駆動回路２０は、レーザ光を
出射する半導体レーザ１と、該半導体レーザ１を電流駆
動するドライブ回路２と、半導体レーザ１と同一容器に
格納され、半導体レーザ１のレーザ光の強度を光電流に
より検出するモニタダイオード３と、該モニタダイオー
ド３が検出した光電流を増幅する増幅回路４と、増幅回
路４の出力の大きさにより、半導体レーザ１に流すオフ
セット電流の大きさを制御して、半導体レーザ１の点灯
時のレーザ光の強度を一定に保つ制御回路５と、半導体
レーザ１の近傍に配設され、半導体レーザ１の温度を検
出する温度センサー回路６と、検出された温度によりそ
の温度での最大オフセット電流の大きさを示す変換回路
７と、示めされた最大オフセット電流の大きさと、制御
回路５が指示する実際のオフセット電流の大きさを比較
し、オフセット電流が最大オフセット電流を越えるなら
ばドライブ回路２の動作を停止させるコンパレータ回路
８とから構成されている。

【００２７】入力される画像信号はドライブ回路２に入
力され、パルス幅変調信号に変調されるとともに、制御
回路５が出力するオフセット電流と加算されて、半導体
レーザ１を電流駆動する。

【００２８】制御回路５が出力するオフセット電流は以
下に説明する制御動作により、温度により変化する半導
体レーザ１のしきい値電流の大きさに概略等しくなるよ
うに制御され、レーザ光の光強度は一定に保たれる。

【００２９】すなわち、パルス幅変調信号の電流振幅は
半導体レーザ１のスロープ効率にあわせて調整されてお
り、半導体レーザ１の出射するレーザ光の一部をモニタ
するモニタダイオード３が出力する光電流は増幅回路４
により増幅され、モニタ電圧として制御回路５に入力さ
れ、制御回路５はこのモニタ電圧を基準電圧と比較して
オフセット電流を制御し、モニタ電圧が基準電圧に等し
くなるようにする。モニタ電圧はレーザ光の光強度に比
例しているので、レーザ光の強度は所定の一定の大きさ
Ｐｏに保たれる。この様子を図３に図示する。

【００３０】温度センサー回路６はサーミスタ等から構
成され、半導体レーザ１の近傍に配設され、半導体レー
ザ１の温度を検出している。

【００３１】変換回路７は図４に図示するような構成で
あり、Ａ／Ｄコンバータ、ルックアップテーブル（ＬＵ
Ｔ）、Ｄ／Ａコンバータから構成されるものであり、検
出された温度は変換回路７によりその温度での最大オフ
セット電流情報に変換される。

【００３２】すなわち、各温度に対応する最大オフセッ
ト電流の大きさがルックアップテーブルに記憶されてお
り、温度に応じた最大オフセット電流の大きさが出力さ
れるのである。

【００３３】コンパレータ回路８には、制御回路５が出
力するオフセット電流の大きさと、変換回路７が出力す
る最大オフセット電流の大きさが入力されており、２つ
の電流の大きさを比較して、過大駆動を検出している。

【００３４】コンパレータ回路８の出力はドライブ回路
２の動作を禁止する禁止入力ＩＮＨに接続されている。

【００３５】なんらかの回路の不具合（たとえば、モニ
タダイオード３の配線の断線や、制御回路５の誤動作
等）によりオフセット電流が増加して最大オフセット電
流の大きさを越えると、コンパレータ回路８は過大駆動
であると判定して、上述の禁止入力によりドライブ回路
２の動作を禁止する。そのため、不具合が半導体レーザ
１の破壊におよぶことはない。

【００３６】また、最大オフセット電流の大きさは半導
体レーザ１の温度により変化するしきい値電流の大きさ
に追従して常に適切な値に変化するので、高温時に誤っ
て過大駆動を検出したり、低温時に過大駆動が検出され
ないということはなく、常に正確に半導体レーザ１の過
大駆動を検出できる。

【００３７】本発明は以上詳細に説明した実施例に限定
されるものではなく種々の改良、変形が可能である。た
とえば、本実施例ではオフセット電流を用いる構成とし
たが、オフセット電流を用いないで、パルス幅変調電流
だけで半導体レーザを駆動し、パルス幅変調電流の大き
さを制御して点灯時の光強度を一定に保つようにする構
成においても、温度センサー回路と変換回路により出力
される、すなわち、温度により変化する最大変調電流の
大きさと、パルス幅変調電流の大きさとをコンパレータ
により比較することにより半導体レーザの過大駆動を検
出する構成としてもよい。

【００３８】また、本実施例では画像信号をパルス幅変
調して半導体レーザを駆動する構成としたが、強度変調
により半導体レーザを駆動する構成としてもよいのはも
ちろんである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明によれば、広範囲な温度で半導体レーザの過大駆動
を正確に検出でき、半導体レーザの破壊を未然に防ぎ得
る半導体レーザ駆動回路を提供できる。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略の構成図
である。

【図２】本発明の半導体レーザ駆動回路の構成図であ
る。

【図３】しきい値電流とオフセット電流に対するレーザ
光の強度を説明する図である。

【図４】変換回路の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ ドライブ回路 ３ モニタダイオード ４ 増幅回路 ５ 制御回路 ６ 温度センサー回路 ７ 変換回路 ８ コンパレータ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/23 １０３ Ａ 9186−5Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部より入力される入力信号にもとづき
   駆動電流を出力するドライブ回路と、 該駆動電流により電流駆動され、レーザ光を発生する半
   導体レーザと、 駆動電流の大きさを制御して、該半導体レーザが出射す
   るレーザ光の強度を一定の大きさに保つ制御回路と、 半導体レーザの駆動電流が所定の大きさを越えたら、そ
   の駆動を停止する保護回路とからなる半導体レーザ駆動
   回路において、 保護回路は半導体レーザの温度を検出する温度センサー
   と、 該温度情報により半導体レーザを駆動できる最大電流の
   情報に変換する変換回路とを有し、保護回路が動作する
   駆動電流の大きさを温度により変更するようにしたこと
   を特徴とする半導体レーザ駆動回路。