JPH0683338B2 - 半導体レ−ザの出力安定化回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、画像情報に応じて変調されたレーザビームを
出力する半導体レーザの出力安定化回路に係り、特に半
導体レーザよりの光出力をモニターする光検知器を有
し、該光検知器よりの検知信号に基づいて半導体レーザ
の出力制御を行うようにした出力安定化回路の改良に関
する。

「従来の技術」 従来より、例えば第２図に示すように、画像情報に応じ
て変調されたレーザビームをポリゴンミラー２により繰
り返し偏向掃引しながら、結像レンズ３を介して感光体
ドラム４の母線上で結像走査させると共に、前記ポリゴ
ンミラー２の回転に同期させて感光体ドラム４を副走査
方向に回転させる事により、該感光体ドラム４上に画像
情報に対応した静電潜像を形成する光走査装置は既に公
知であり、この種の光走査装置に用いられるレーザ発振
器には一般に小型化、低コスト性、及び変調容易性の面
より半導体レーザ（ダイオード）１を用いている。

ところで半導体レーザ１よりの光出力は駆動電流に基づ
く変化のみならず、その特性上温度依存性と共に経時変
化を有し、これらの要因によって前記光出力が変動する
事は良く知られている。

この為、前記半導体レーザ１をレーザプリンタその他に
組込まれる光走査装置のレーザ発振器として用いる場合
は温度変化又は経時変化が生じてもその光出力が常に一
定となるような出力安定化対策を施す必要がある。

この種の出力安定化対策としては、例えば半導体レーザ
と共にサーミスタとペルチェ素子を組込んでユニット化
し、該ペルチェ素子の電気・熱効果を利用して前記半導
体レーザ１を加熱又は冷却する事により該半導体レーザ
１の温度を安定化せしめ、その光出力の安定化を図る手
段が提案されている。（特開昭58-223959号） しかしながらかかる従来技術にあっては温度変化に対す
る安定化対策のみで、経時変化を何等考慮しておらず、
出力安定化対策として不十分である。

この為、半導体レーザに近接させて、フォトダイオード
その他のモニタ用光検知器を配置し、該光検知器よりの
検知信号に基づいて半導体レーザの駆動電流を制御し、
その光出力の安定化を図った技術が提案されている。
（特開昭58-195362号） かかる従来技術を第２図に基づいて説明するに、Ａは前
述した光走査部、Ｂは該光走査部Ａに組込まれた半導体
レーザ１の制御部の構成を示し、５は感光体ドラム４の
潜像書込み領域から外れたレーザビーム走査領域入口端
側に配置された同期信号検知用フォトダイオード（以下
第１光検知器という）、６は半導体レーザ１に近接して
配設され、その光出力を常に受光するモニター用フォト
ダイオード（以下第２光検知器という）、７は画像情報
に対応したデータ信号を出力するデータ書込み制御回
路、８はサンプルホールド回路である。

さて一ライン毎の走査開始時におけるレーザビーム光
は、前記第１光検知器５で受光され、その検出信号を増
幅器11で増幅した後、走査開始用同期信号として制御回
路７に入力され、該制御回路７より画像情報に対応した
データ信号をレーザ駆動回路９に出力する。

一方、第２光検知器６においては前記レーザビームの出
力に対応するレベルの信号が出力され、それを増幅器12
で増幅した後、サンプルホールド回路８に供給する。

サンプルホールド回路８では走査開始用同期信号により
開閉するスイッチ15を介して増幅器12の出力がコンデン
サ13に充電され、該充電電圧を高入力インピーダンスの
増幅器14の入力端子側に印加してサンプルホールドした
後、該増幅器14により増幅されたホールド電圧をレーザ
駆動回路９に出力する。

レーザ駆動回路９では前記ホールド電圧を基準電圧とし
て用いる為に、レーザビームの光出力レベルに対応し
た、パルス化されたデータ信号が半導体レーザ１に供給
される事となり、該半導体レーザ１よりの光出力の安定
化が図れる。

そして一走査ラインの書込み終了後、制御回路７よりの
書込み終了信号に基づいて放電スイッチ16がONされ、コ
ンデンサ13の充電電圧を放電して次のサンプルホールド
に備える事が出来る。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、かかる従来技術においては、一走査ライ
ンの書込み終了毎に放電スイッチ16に制御信号を出力
し、前記コンデンサ13の充電電圧を放電する構成を採る
為に、制御動作の複雑化と共に放電スイッチ16その他
の、放電路を形成する為の特別な部品を付加しなければ
ならず、この結果製造コストの増加と回路構成の煩雑化
につながる。

又前記従来技術によれば、サンプルホールド回路８でホ
ールドされた電圧を増幅器１により増幅した後、該増幅
された電圧をレーザ駆動回路９の基準電圧として用いて
いるが、ホールド電圧自体が時間的に僅かに変化し、而
もこれを増幅したものを基準電圧として作用させている
為に、一ライン走査中に該基準電圧が無視し得ない程変
化する事になり、この結果レーザ駆動回路９よりの出力
もこれに応じて変動し易く、必ずしも正確な光出力を有
するレーザビームを半導体レーザより発振し得ないとい
う問題を有す。

本発明が解決しようとする技術的課題は、制御動作と回
路構成の簡単化とともに低製造コスト化を可能にした半
導体レーザの出力安定化回路を提供する事にある。

又本発明の他の目的はレーザビーム光出力のより一層の
安定化を図った半導体レーザの出力安定化回路を提供す
る事にある。

「問題点を解決する為の手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に、例えば第１
図に示す如く、 フォトダイオードで構成されるモニタ用光検出器６の
出力側に、レーザビームの位置検出用同期信号に基づい
て応動するスイッチ手段21を介してコンデンサーC1を接
続するとともに、該コンデンサーC1の充電電圧を高入力
インピーダンスのオペアンプ22の入力端子側に印加して
サンプルホールド回路20を構成した点、 、該サンプルホールド回路20よりの出力電圧を比較器
23を用いて基準電圧と比較し、その差信号に基づいて半
導体レーザ１の出力制御を行うようにした点 前記スイッチ手段21の入力側を抵抗R2を介してアース
させた点 を必須要件とする半導体レーザの出力安定化回路を提案
する。

尚、前記スイッチ手段21には一般にはアナログスイッチ
又は半導体スイッチ等を用いる。

又、前記オペアンプ22は増幅器として構成してもよく又
ボルテイジフォロワーとして構成してもよい。

又、前記位置検出用同期信号は、レーザビームの書込み
開始時期を検出する同期信号、又は書込み終了時期を決
定する同期信号のいずれを用いてもよい。

更に、必須要件に示すモニタ用光検知器６の出力側に
スイッチ手段21を付設するとは、後記実施例に示すよう
に直接接続する場合も、又増幅器又はボルテイジフォロ
ワーを介して接続する場合もいずれの場合も含む。

更に又、必須要件に示すスイッチ手段21の入力側を抵
抗R2を介してアースさせるとは、前記スイッチ手段21に
接地抵抗を付設して構成してもよく、又後記実施例に示
すようにモニタ用光検知器６のアノード側に付設した接
地抵抗を利用してもよく、特に後者の方式を採用した方
が部品点数の減少につながる。

「作用」 従って本技術手段によれば、レーザビームの位置検出用
同期信号に基づいて応動するスイッチ手段21の入力側
を、抵抗R2を介してアースさせた為、モニタ用光検知器
６の検知電圧を、ビーム走査開始の都度ホールド用電圧
としてコンデンサーC1に充電する際に、直前走査開始時
における充電電圧より今回の検知電圧が大の場合は、前
回の充電電圧に重畳して充電され、又小の場合はその差
分電圧を常に前記抵抗R2を介して放電する事が出来る。

従って接地抵抗以外の特別な放電手段を設けなくても、
又タイミング制御された特別な放電指令信号を得る事な
く、単に接地抵抗のみで走査毎の検知電圧に対応した電
圧がコンデンサーC1に充電され且つサンプルホールドさ
れる事となり、この結果常に最新の検知電圧に基づいて
半導体レーザ１の出力の安定化を図る事が出来る。

又本技術手段によれば、サンプルホールド回路20よりの
出力電圧を、前記従来技術のようにレーザ駆動回路９の
基準電圧として用いる事なく、比較器23の比較電圧とし
て利用し、該比較器23の基準電圧を他の定常電源より採
るようにした為に、検知電圧に対応した正確な差信号が
比較器23より出力される事となり、該差信号に基づいて
半導体レーザ１の駆動電流の制御を行う事により、半導
体レーザ１のより一層の出力安定化を図る事が可能とな
る。

「実施例」 以下、第１図を参照して前記技術手段の項で説明した部
分の重複を避けながら本発明の好適な実施例を例示的に
説明する。

前記オペアンプ22はボルテイジフォロワーとして機能す
るよう構成され、その出力側を比較器23の（−）入力端
子側に接続する。

比較器23は、分圧抵抗R3,R4により回路電圧を分圧して
設定された基準電圧が（＋）入力端子側に印加され、そ
の出力側を抵抗R5を介してトランジスタQ1のベース側に
接続している。

トランジスタQ1はそのコレクタ側に回路電圧電源が、又
エミッタ側には制限抵抗R1を介して半導体レーザ１のア
ノード側とモニタ用光検知器６のカソード側が夫々接続
されている。

Q2は、ベース側に接続されたデータ書込み制御回路７よ
りのデータ信号に基づいて半導体レーザ１を駆動し、該
半導体レーザ１よりデータ信号に基づいて変調されたレ
ーザビームを出力するレーザ駆動用のトランジスタで、
エミッタ側をアースすると共にコレクタ側を半導体レー
ザ１のカソード側に接続させている。

データ書込み制御回路７は、前記トランジスタQ2へのデ
ータ信号の供給とともに、レーザビームの走査開始の都
度、走査開始時期のタイミングを取る位置検出用同期信
号をスイッチ手段21に印加し、該同期信号のパルス幅に
対応する時間、具体的にはデータ書込みが開始されるま
での間の所定時間、スイッチ手段21をONするように構成
している。

尚、図中C2、C3、C4はいずれも過渡的電圧変動を除去す
る為のコンデンサーである。

次にかかる実施例の作用を動作順序に従って順を追って
説明する。

先ず半導体レーザ１の光出力は、モニタ用光検知器６
で常に検知され、該光検知器６の出力側に半導体レーザ
１の光出力変動に応じた検知電圧を出力する。

そしてレーザビーム走査開始の都度、データ書込み制
御回路７より供給された位置検出用同期信号に基づいて
スイッチ手段21が所定時間ONされ、該スイッチ手段21を
介して前記検知電圧がコンデンサーC1に充電される。

コンデンサーC1に充電された充電電圧は、高入力イン
ピーダンスのオペアンプ22の入力端子側に印加され、そ
の後データ書込みが開始されるまでの間に前記スイッチ
手段21がOFFされる。

この結果、次ラインにおけるビーム走査開始までの間、
前記充電電圧、言い換えれば半導体レーザの光出力に対
応した検知電圧がサンプルホールドされる事となる。

そしてオペアンプ22より前記検知電圧に対応したホー
ルド電圧が比較器23の（−）入力端子側に印加され、該
比較器23の比較電圧として作用する。

比較器23では前記比較電圧と分圧抵抗R3、R4により設
定された基準電圧とを比較し、その差信号をトランジス
タQ1のベース側に印加する。

この結果トランジスタQ1のコレクタ側に供給されている
回路電圧が前記差信号に基づいて、言い換えればサンプ
ルホールドされた前記検知電圧に基づいて制御され、半
導体レーザ１の出力の安定化を図る事が出来る。

そして次ラインにおけるレーザビーム走査開始により
スイッチ手段21が再度ONされた場合において、前記検知
電圧がコンデンサーC1に充電された直前の走査開始時に
おける充電電圧より大の場合は、該前回の充電電圧に重
畳してその増加分だけ再充電される事となり、一方今回
の検知電圧が前回の充電電圧より小の場合はその減少分
がスイッチ手段21の入力側に接続された抵抗R2を介して
放電される事となる。

この結果常に最新の検知電圧に対応した電圧がコンデン
サーC1に充電され且つサンプルホールドされる事とな
り、常に最新の検知電圧に基づいて半導体レーザ１の出
力の安定化を図る事が出来る。

又、本実施例によれば、サンプルホールド回路20でホー
ルドされた電圧は増幅する事なく直接比較器23の比較電
圧として用い、而も基準電圧は、例えば分圧抵抗R3,R4
を用いて定常電圧として設定している為に、比較器23よ
り出力される差信号はホールド電圧、言い換えれば検知
電圧の変動を正確に捕える事が出来、半導体レーザ１の
より一層の出力安定化を図る事が可能となる。

「発明の効果」 従って本発明によれば単に接地抵抗を付設するのみで特
別な放電手段を設けなくても、又一走査ラインの書込み
終了毎に、制御回路より放電指令信号を出力する必要が
ない為に、回路構成の簡単化と制御動作の単純化を図る
事が出来、この結果、低製造コスト化、メインテナンス
容易化、等を達成する事が可能となる。

モニター用の光検知器に対応した正確な差信号に基づい
て半導体レーザの駆動電流を制御する事が可能な為に、
半導体レーザのより一層の出力安定化を図る事が可能と
なる。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る出力安定化回路を示す回
路図である。 第２図は従来技術に係る光走査装置の機械構成部分と制
御部を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザよりの光出力をモニターする
   光検知器を有し、該光検知器よりの検知信号に基づいて
   半導体レーザの出力制御を行うようにした出力安定化回
   路において、前記モニタ用光検知器の出力側に、レーザ
   ビームの位置検出用同期信号に基づいて応動するスイッ
   チ手段を介してコンデンサーを接続し、該コンデンサー
   の充電電圧をオペアンプの入力端子側に印加してサンプ
   ルホールド回路を構成し、該サンプルホールド回路より
   の出力電圧を基準電圧と比較し、その差信号に基づいて
   半導体レーザの出力制御を行うと共に、前記スイッチ手
   段の入力側を抵抗を介してアースさせた事を特徴とする
   半導体レーザの出力安定化回路