JPH06164037A - レーザ発光装置の光出力切替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ発光源から発光されるレーザ光の発光
出力の切替を容易に行うことができ、しかも多段階で微
細な発光出力の切替えを可能とする。 【構成】 レーザダイオードＬＤを駆動電流発生回路１
からの駆動電流で発光させ、発光されたレーザ光をフォ
トダイオードＰＤで検出し、その検出電圧を比較回路３
において基準電圧Ｖref と比較し、この比較結果に基づ
いて駆動電流発生回路１の駆動電流を制御することでレ
ーザダイオードＬＤの発光出力を制御する。このような
ＡＰＣ回路において、基準電圧発生回路４を、外部から
入力されるデータに基づいてデューティが変化されるク
ロック信号を発生する回路と、レベルシフトされたクロ
ック信号を平均化して基準電圧とする回路とを含む構成
とし、これから発生される基準電圧Ｖref を比較回路３
での基準電圧とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ発光源を用いた発
光装置に関し、特にレーザ発光出力を切り替えることが
できる光出力切替装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ等の光源として用いられ
るレーザ発光装置では、安定した濃度の描画パターンを
得るために、レーザ発光出力を所定の出力に制御する自
動出力制御（ＡＰＣ）回路が設けられる。このＡＰＣ回
路を用いたレーザ発光装置として、図８に示すものがあ
る。即ち、レーザ光を発光するレーザダイオードＬＤは
駆動電流発生回路１から供給される駆動電流により発光
され、この駆動電流発生回路１とレーザダイオードＬＤ
との間に設けたスイッチ回路２を制御してレーザダイオ
ードへの駆動電流をオン，オフすることで、感光面に走
査されるレーザ光をオン，オフして所望のパターンを描
画する。このレーザダイオードＬＤで発光されるレーザ
光の発光出力を制御するために、レーザ光を検出するフ
ォトダイオードＰＤが設けられ、このフォトダイオード
ＰＤの検出電流路に介挿した抵抗（半固定抵抗：トリ
マ）ＴＲを利用して発光出力を電圧として検出する。そ
して、この検出した電圧を基準電圧Ｖref と比較して大
小の判断を行い、その結果に基づいてＣＰＵ５で前記駆
動電流発生回路１の電流値を制御することで、レーザダ
イオードＬＤの発光出力を所定のレベルに制御してい
る。

【０００３】ところで、レーザプリンタ等では、感光体
の感度が個々の製品で相違すると、レーザ発光出力を一
定に制御しても各製品間で描画濃度にばらつきが生じる
ことになる。このため、レーザ発光出力を切り替えるた
めの構成が必要とされる。また、解像度を任意に変更し
た場合でも、走査速度の変更に応じてレーザ発光出力を
切替ることが必要とされる。例えば、図８に示した装置
では、フォトダイオードに直列に接続されたトリマＴＲ
の抵抗値を変化することで同一の検出電流に対する検出
電圧を変化させ、基準電圧Ｖref と比較させることによ
って結果的にレーザダイオードＬＤの駆動電流を変化さ
せ、レーザダイオードの発光出力を変化させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな切替装置では、発光出力の切替に際してはトリマを
手動で操作する必要があるため、発光装置を密封ハウジ
ング等に収納する場合や、発光装置をレーザプリンタ等
の機器の内部に内装したような場合に、その操作が困難
になり、レーザ発光出力の切替が困難になるという問題
がある。これを解消するために、従来では複数個の抵抗
を用意しておき、これらの抵抗を発光装置の外部からス
イッチ操作で切り替えて発光出力の切替を実現するもの
が提案されている。しかしながら、これでは多数段階に
切り替えるためには多数個の抵抗が必要とされ、回路構
成が複雑なものになる。また、発光出力を抵抗の数に対
応する段数でしか切り替えることができず、微細な発光
出力の切替えができないという問題がある。本発明の目
的は、発光出力の切替を容易に行うことができ、しかも
多段階で微細な発光出力の切替えが可能な発光出力切替
装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ発光源
と、このレーザ発光源を発光させるための駆動電流を発
生する回路と、レーザ発光源で発光されたレーザ光の発
光出力を電圧として検出する手段と、この検出電圧を基
準電圧と比較し、この比較結果に基づいて前記駆動電流
発生回路の駆動電流を制御する手段と、前記基準電圧を
外部から入力されるデータに基づいて変化させる可変型
の基準電圧発生回路とを備え、前記可変型の基準電圧発
生回路は、入力されるデータ入力に基づいてデューティ
が変化されるクロック信号を発生する回路と、このクロ
ック信号を平均化して基準電圧とする回路とを含む。ま
た、基準電圧発生回路には、発生されたクロック信号の
レベルを所定のレベルにシフトする回路を含む。更に
は、クロック信号のデューティ比と基準電圧とを正比例
させるバッファ手段とを含む。

【０００６】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の全体回路図である。同図
のように、レーザ発光源としてのレーザダイオードＬＤ
を有しており、このレーザダイオードＬＤにはレーザダ
イオードに供給する駆動電流を発生させる駆動電流発生
回路１と、この駆動電流をオン，オフ制御する変調回
路、即ちスイッチ回路２とが接続される。このスイッチ
回路２は、図外の走査機構によって感光面に走査される
レーザ光に同期して、外部から供給される描画或いは印
字データ等の変調信号によりレーザダイオードＬＤの発
光をオン，オフし、所望のパターンの描画を可能とす
る。

【０００７】また、前記レーザダイオードＬＤに近接す
る位置には、レーザダイオードで発光されるレーザ光を
検出するフォトダイオードＰＤが設けられる。このフォ
トダイオードＰＤにはトリマＴＲが直列接続されてお
り、このトリマＴＲの端部にはフォトダイオードＰＤに
流れる電流に比例した電圧が発生され、この電圧がレー
ザダイオードの発光出力の検出電圧Ｖｓとされる。この
検出電圧は比較回路３に入力され、ここで基準電圧発生
回路４で発生される基準電圧Ｖref との比較が行われ
る。この比較結果はＣＰＵ５に入力され、ここで所定の
処理が行われ、ＣＰＵ５に入力されるＡＰＣ制御信号の
タイミングで前記駆動電流発生回路１で発生される駆動
電流を制御し、この駆動電流によりレーザダイオードＬ
Ｄで発光されるレーザ光の発光出力を制御する。

【０００８】前記比較回路３において検出電圧Ｖｓと比
較される基準電圧Ｖref を発生する基準電圧発生回路４
は、ここでは可変型の基準電圧発生回路として設けられ
る。この基準電圧発生回路４は、図２に示すように、ク
ロック信号発生回路１０と、発生されたクロック信号を
レベルシフトするレベルシフト回路２０と、レベルシフ
トした信号を平均化する平均化回路３０とで構成され
る。即ち、クロック信号発生回路１１は、外部からの信
号に基づいてデューティ比が異なる同一周波数のクロッ
ク信号を発生するものであり、例えば図３（ａ）のよう
に単一のＣＰＵ１１で構成される。このＣＰＵ１１は入
力されるデータに基づいて、内部クロックをプログラム
処理し、所望のデューティ比の信号を出力することがで
きる。

【０００９】或いは、図３（ｂ）のような回路も採用で
きる。この回路は、発振器１２と、入力データによって
計数値が設定されるカウンタ１３と、カウンタ１３から
の信号をオン，オフするゲート回路１４と、発振器１２
からのクロック信号の一部を分周する分周器１５とで構
成される。前記カウンタ１３とゲート回路１４は、分周
器１５において分周された信号を基準クロック信号とし
て動作される。したがって、カウンタ１３に所要の計数
値のデータを入力すれば、カウンタ１３からは基準クロ
ックのタイミングに基づいてデータ入力に対応する数だ
けクロック信号を計数した信号が出力され、かつゲート
回路１４は前記基準クロックに基づいてカウンタ１３の
出力をオン，オフすることで、クロック信号の分周数に
対する計数値の比で決まるデューティ比のクロック信号
が出力されることになる。

【００１０】前記レベルシフト回路２０は、図２のよう
に、しきい値電圧Ｖt を比較電圧とするコンパレータ
と、規定電圧Ｖr を発生させる規定電圧源２２と、この
規定電圧を分圧する直列接続した抵抗器Ｒ２，Ｒ３と、
バッファ２３と、プルダウン抵抗Ｒ４とで構成される。
コンパレータ２１は、前記クロック信号発生回路１０か
ら入力される所要のディーティ比のクロック信号をしき
い値電圧Ｖt と比較し、しきい値電圧以上の入力を出力
させることで、クロック信号を波形整形する。そして、
この波形整形されたクロック信号に基づいて、規定電圧
Ｖr を抵抗器Ｒ２，Ｒ３で分圧された電圧Ｖ〔Ｖ＝Ｖr
・Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３）〕を出力させることで、前記ク
ロック信号のレベルをシフトさせる。図４（ａ）及び
（ｂ）はその状態を示す波形図であり、同図（ａ）のよ
うに、波形整形された電圧Ｖinのクロック信号を、同図
（ｂ）のように規定電圧Ｖｒを抵抗器で分圧した電圧Ｖ
のクロック信号にレベルシフトする。これにより、図３
（ａ）或いは（ｂ）に示したような、異なるクロック信
号発生回路で発生される各々のクロック信号の出力レベ
ルが相違する場合でも、一定レベル電圧Ｖのクロック信
号とすることができる。更に、レベルシフトしたクロッ
ク信号を、出力端にプルダウン抵抗Ｒ４を接続したバッ
ファ２３を通し、抵抗Ｒ４によりバッファ２３によるオ
フセットを相殺する。

【００１１】前記平均化回路３０は、抵抗Ｒ１とコンデ
ンサＣ１とで構成される積分回路３１と、バッファ３２
とで構成される。即ち積分回路３１はクロック信号を積
分することで、図４（ｃ）のように、一定レベル電圧Ｖ
に同図（ｂ）のクロック信号のデューティ比、ｂ／ａを
乗算した電圧として出力する。この電圧はバッファを通
し、プルダウン抵抗によりバッファによるオフセットを
相殺することで、前記した基準電圧Ｖref として出力す
ることが可能となる。この結果、データ入力の設定値を
変更してクロック信号のデューティ比、ｂ／ａを変更す
ることで、これに対応して変化される基準電圧Ｖref を
得ることが可能となる。なお、この基準電圧は、それぞ
れプルダウン抵抗Ｒ４，Ｒ５を有するバッファ２３，３
２により、クロック信号のデューティ比と正比例の関係
とされる。

【００１２】以上の構成によれば、レーザダイオードＬ
Ｄは駆動電流発生回路１から供給される駆動電流により
発光される。このとき、駆動電流発生回路１とレーザダ
イオードＬＤとの間に設けたスイッチ回路２を描画パタ
ーンに基づく変調信号により制御してレーザダイオード
への駆動電流をオン，オフすることで、感光面に対して
走査されるレーザ光の発光をオン，オフさせ、所望のパ
ターンを描画する。このレーザダイオードＬＤで発光さ
れるレーザ光はフォトダイオードＰＤで検出され、フォ
トダイオードＰＤには発光出力に応じた電流が発生され
る。そして、この電流と、フォトダイオードに直列接続
したトリマＴＲの抵抗値とで決まる検出電圧Ｖs が比較
回路３に入力される。比較回路３では、検出電圧Ｖs を
基準電圧発生回路４から出力される基準電圧Ｖref と比
較して大小判断を行い、その結果からＣＰＵ５では駆動
電流発生回路１を制御し、ここで発生される電流を制御
する。これにより、レーザダイオードＬＤに通流される
駆動電流は、レーザ発光出力に応じてフィードバック制
御され、レーザダイオードＬＤの発光出力がＡＰＣ制御
される。

【００１３】したがって、前記基準電圧発生回路４で発
生される基準電圧Ｖref を変化させれば、比較回路３に
入力される検出電圧Ｖs が変化され、比較結果が変化さ
れ、これに追従してＣＰＵ５、駆動電流発生回路１が動
作され、レーザダイオードＬＤの発光出力を変化させる
ことが可能となる。そこで、基準電圧発生回路４では、
クロック信号発生回路１０に入力させるデータ入力を変
更してここから発生されるクロック信号のデューティ比
を変化させる。クロック信号のデューティ比が変化され
ると、図４（ａ），（ｂ）に示すｂ／ａの比が変化さ
れ、更にこれに伴って基準電圧Ｖref が変化されること
は前述の通りである。このとき、クロック信号のデュー
ティ比ｂ／ａと基準電圧Ｖref とは正比例の関係にある
ため、レーザダイオードＬＤの発光出力は基準電圧Ｖre
f に比例して変化されるとすると、図５のようにクロッ
ク信号のデューティ比に比例してレーザダイオードの発
光出力が変化されることになる。例えば、デューティ比
が１／２のときにレーザダイオードの発光出力が１.0ｍ
Ｗに調整されているものとすると、デューティ比が１／
４のときには０.5ｍＷの出力とすることができる。

【００１４】このように、この実施例回路では、クロッ
ク信号発生回路１０に入力させるデータ入力を変更すれ
ば、これに伴って基準電圧Ｖref が変化され、レーザダ
イオードＬＤの発光出力を変化させることができる。こ
のため、トリマの抵抗値を変化させて発光出力を切り替
える従来回路に比較して手操作が不要となり、例えば発
光装置を密封ハウジング等に収納した場合でもレーザ発
光出力の切替が可能となる。また、クロック信号のデュ
ーティ比に対応してレーザ発光出力が変化されるため、
極めて多数の段数での切替が可能となる。例えば、図３
（ｂ）のクロック信号発生回路を用いた場合には、クロ
ック信号のデューティ比を分周数の範囲内で変化させる
ことができるため、微細な発光出力の切替が実現でき
る。

【００１５】ここで、基準電圧発生回路４に用いた抵抗
器Ｒ２，Ｒ３に代えて、図６に示すような可変抵抗器Ｖ
Ｒを用いてもよい。これによれば、クロック信号のレベ
ルシフト量が変化できるため、基準電圧Ｖref の可変範
囲を任意に設定でき、これに伴ってレーザダイオードの
発光出力の可変範囲を拡大し、或いは縮小する等の調整
を行うことができる。また、レベルシフト回路の規定電
圧Ｖr を、例えばＤ／Ａコンバータ等により外部から制
御することによっても、レベルシフト量が変化でき、レ
ーザ発光出力の可変範囲を変化させることができる。

【００１６】なお、図６に示した可変抵抗器ＶＲを調整
してレーザダイオードの発光出力を切り替えることは、
フォトダイオードＰＤに接続されたトリマＴＲを調整し
ても同様であるが、図７に両者の回転調整量と発光出力
との関係を示すように、図６の可変抵抗器を用いれば発
光出力を線形特性で変更できるため、トリマのような非
線形特性のものに比較して調整作業が容易となる。ま
た、本発明はクロック信号のデューティ比の変化に追従
して発光出力を変化させるので、高速での発光出力の切
替が可能となり、例えばレーザ光の走査に同期して発光
出力を切り替えることで、描画するパターンに応じた最
適な発光出力の制御を行うことも可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、レーザ発
光出力を基準電圧と比較して制御する発光装置に、可変
型の基準電圧発生回路を設け、外部から入力されるデー
タに基づいてデューティ比が異なるクロック信号を発生
させ、このデューティ比に対応して基準電圧を変化させ
るように構成しているので、トリマや可変抵抗器を操作
して発光出力を切り替える必要がなく、例えば密封ハウ
ジング等に内装した発光装置の発光出力を容易に切り替
えることが可能となる。また、デューティ比に応じて発
光出力が制御されるため、デューティ比を微細に変化可
能な回路構成とすれば、これに追従して発光出力を無段
階で、しかも微細に切替えることが可能となる。更に、
デューティ比と発光出力とを正比例関係に設定できるた
め、発光出力の調整を更に容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明にかかる基準電圧発生回路のブロック図
である。

【図３】クロック信号発生回路の異なる例を示す回路図
である。

【図４】基準電圧発生回路における信号波形図である。

【図５】デューティ比とレーザ発光出力の関係を示す図
である。

【図６】レベルシフト回路の他の例を示す一部の回路図
である。

【図７】可変抵抗器及びトリマの回転量と発光出力との
関係を示す図である。

【図８】従来におけるレーザ発光出力のＡＰＣ制御装置
の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 駆動電流発生回路 ２ スイッチ回路 ３ 比較回路 ４ 基準電圧発生回路 ５ ＣＰＵ １０ クロック信号発生回路 ２０ レベルシフト回路 ３０ 平均化回路 ＬＤ レーザダイオード ＰＤ フォトダイオード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発光源と、このレーザ発光源を発
   光させるための駆動電流を発生する回路と、レーザ発光
   源で発光されたレーザ光の発光出力を電圧として検出す
   る手段と、この検出電圧を基準電圧と比較し、この比較
   結果に基づいて前記駆動電流発生回路の駆動電流を制御
   する手段と、前記基準電圧を外部から入力されるデータ
   に基づいて変化させる可変型の基準電圧発生回路とを備
   え、前記可変型の基準電圧発生回路は、入力されるデー
   タ入力に基づいてデューティが変化されるクロック信号
   を発生する回路と、このクロック信号を平均化して基準
   電圧とする回路とを含むことを特徴とするレーザ発光装
   置の光出力切替装置。
2. 【請求項２】 前記基準電圧発生回路には、発生された
   クロック信号のレベルを所定のレベルにシフトする回路
   を備える請求項１のレーザ発光装置の光出力切替装置。
3. 【請求項３】 クロック信号のデューティ比と基準電圧
   とを正比例させるバッファ手段とを含む請求項１又は２
   のレーザ発光装置の光出力切替装置。