JPH09321377A - 半導体レーザの出射パワー調整方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザの出射パワー調整を安いコスト
で、短時間に高精度ででき、調整の自動化も可能とす
る。 【解決手段】 トリマー１の内部には標準レーザパワー
基準値が格納設定されている。トリミング調整前はレー
ザ発光量が目標パワーよりも高い状態なので、トリマー
１は目標出射パワーより高いと判断し、トリマブル抵抗
２をトリミングする。するとトリマブル抵抗値が増加す
るので、モニター増幅器出力Ｖｍの電圧値も比例増加
し、レーザ駆動回路５４はレーザに供給する電流を減少
させレーザ出射パワーは調整前よりも減少して目標値に
近づく。従って、トリミング動作により逐次変化するレ
ーザ出射パワーに対して、ＡＰＣ制御動作を逐次実施し
ながら、レーザのフロントビームをパワーメータで検出
し、半導体レーザの出射パワーが目標値に到達するまで
トリミングが続けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に電子写真式レ
ーザプリンタ、複写機、レーザファクシミリに画像情報
書き込み用光源として使用される半導体レーザの光量調
整に特徴を有する半導体レーザの出射パワー調整方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ等に使用される書き込み
ユニットの光源として、半導体レーザが多用されてい
る。また書き込みユニットの構成としては、半導体レー
ザからの発散性光束を平行光束に変換するコリメータレ
ンズを一体的に具備している。このような半導体レーザ
ユニットから出射されたレーザ光は、走査手段及び結像
手段を経て感光体に結像走査し、電子写真の原理に従っ
て感光体表面に対して、画像情報に応じた静電潜像を形
成する。

【０００３】この半導体レーザユニット４０の構造断面
図を図９により簡単に説明すると、図で４１は半導体レ
ーザ４４からの発散性光束を平行光束に変換するコリメ
ータレンズである。４２はホルダーであって、基台４３
とペアで相対的な位置関係を可変して半導体レーザ４４
から出射されるレーザの光軸を調整し、ビス４５でレー
ザ駆動回路部を含むプリント基板４６に固定される。ま
た、コリメータレンズ４１はホルダー４２の平面に対し
て垂直方向（図中でＺ方向）に前後移動確認後ベストフ
ォーカス位置に固定される。４６はレーザ駆動回路部を
含むプリント基板で、増幅度を調整可能なモニター出力
増幅器５０と、図示しない外部ボードに存在し、モニタ
ー出力増幅器５０の出力信号に応じて半導体レーザユニ
ット４０からの出射パワーを標準設定パワーで直流的に
発光させたときのモニター出力増幅器５０の出力電圧に
相当する基準電圧と、モニター出力増幅器５０の出力電
圧を比較して半導体レーザ４４の出射パワーを制御する
ＡＰＣ制御部８０からの制御信号により半導体レーザ４
４の駆動電流を可変制御し、画素変調信号に応じてレー
ザの発光をオンオフ制御するレーザ駆動回路５４とを備
えている。

【０００４】図１０は、モニター出力増幅器５０の具体
的な一例を示す図である。

【０００５】この図において５３は、半導体レーザ４４
のチップ内に設けられて、レーザの発光量をモニターす
るためのフォトダイオードである。

【０００６】５１は可変抵抗器であって、フォトダイオ
ード５３のモニター電流を電圧に変換して、次段オペア
ンプ５２の入力段に供給する。ここで可変抵抗器５１が
必要となる理由は、後で詳細に説明する。オペアンプ５
２はバッファ増幅器を構成している。このような構成
で、可変抵抗器５１の値を可変することにより、モニタ
ー増幅器５０の増幅度を可変できるようにしている。

【０００７】図１１はレーザ駆動回路５４の具体的な一
例を示す図である。

【０００８】この図において５５は、図示しない外部ユ
ニットから入力される画素変調信号に応答して半導体レ
ーザ４４の発光出力をオンオフ制御するスイッチング回
路である。

【０００９】５６は、半導体レーザ４４に規定パワーの
発光をさせるために必要な電流を設定する定電流回路で
あり、上記スイッチング回路５５により半導体レーザ４
４との接続が制御される。５７は、半導体レーザ４４チ
ップ内部のレーザダイオードである。また、モニター増
幅器５０と図示しない外部ＡＰＣ制御部８０とのフィー
ドバック経路によりレーザの出射パワーが常に所定値と
なるように動作するＡＰＣ制御により定電流回路５６の
定電流値が補正される。

【００１０】図１２は、半導体レーザユニット４０と外
部ＡＰＣ制御回路８０とによってレーザ光量制御のため
にフィードバックループを形成したブロック図である。

【００１１】この図で破線で囲った記号４０の内部が、
いままで説明してきた半導体レーザユニットを構成して
いるブロックを表わしている。

【００１２】この図で、ＡＰＣ制御回路８０の内部ブロ
ックとＡＰＣ制御の動作について説明する。レーザ出射
パワーの一部であるバックビームは、モニターフォトダ
イオード５３で受光されるとレーザ出射パワーに比例し
た光電流が発生して、次段モニター増幅器５０で電圧に
変換し増幅される。次にこの信号は信号比較器８１で、
予め設定されているレーザビーム目標光量設定基準信号
Ｖｔと比較される。

【００１３】そして、信号比較器８１の出力信号はモニ
ター増幅器の出力信号とＶｔとの誤差信号として、次段
制御回路８２に出力される。制御回路８２は前記誤差信
号に従ってカウンタ８３にカウント動作制御信号を出力
する。

【００１４】次に、カウンタ８３はカウント動作制御信
号に従ってアップダウン動作を行い、カウント信号をＤ
Ａ変換器８４に出力し、ここでデジタルカウント信号が
アナログ信号に変換されて、半導体レーザユニット４０
内部のレーザ駆動回路５４の定電流回路部５６に出力し
て半導体レーザ４４に供給する電流量を可変制御する。

【００１５】以上のようなフィードバックループ動作は
レーザの出射パワーが予め設定された基準パワーとなる
まで繰り返されて、基準パワーとなった時点でフィード
バックループ動作を終了し、この時点のカウンタ８３出
力信号が保持される。

【００１６】レーザプリンタにおけるこのようなＡＰＣ
制御動作は非プリント動作領域で行われて、プリント動
作領域では上記フィードバックループ動作を終了し、こ
の時点のカウンタ８３出力信号が保持されることによ
り、レーザの出射パワーは基準パワーで発光できる状態
にスタンバイされて、画像信号に応じて発光及び非発光
の変調動作を実行する。また、半導体レーザ４４は温度
等環境の変化により、レーザ駆動電流対出射パワーの関
係であるスロープ効率が変動し、その結果感光体上のパ
ワーが変動するが、前記補正調整後はＡＰＣ（Ａｕｔｏ
ｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）制御によ
り出射パワーが変動しないように、常に目標発光パワー
となるように動作する。

【００１７】しかしながら、半導体レーザの出射パワー
と、モニターフォトダイオードの出力を変換して得られ
るモニター増幅器出力電圧との間で定まる半導体レーザ
のフロント及びリアビームの関係は、半導体レーザの発
散角のばらつき、モニターフォトダイオードの感度ばら
つき、コリメータレンズ透過率のばらつき等の要因で、
半導体レーザユニットごとに大きくばらつくことが知ら
れている。

【００１８】このようなばらつきがあると、特定の入力
信号に対して目標の出射パワーを感光体上に得られない
ので、一般的には上記に記載した特性ばらつきを吸収
し、半導体レーザの出射パワーとモニター増幅器出力電
圧が所定の関係となるようにモニター出力増幅器の増幅
度を半導体レーザユニットごとに可変調整して、感光体
上で所定の出射パワーが得られるように補正していた。

【００１９】そこで図１３に示すような構成により、図
示しない外部からスイッチング回路５５に対して半導体
レーザ強制オン信号を入力して強制発光状態にする。す
なわち、ＡＰＣ制御回路８０は、モニター増幅器５０の
出力とレーザビーム目標光量設定基準信号Ｖｔとを比較
して、その誤差信号によって定電流回路５６を制御し、
そこで設定された電流は、半導体レーザ４４の駆動電流
として常時供給される。つぎに半導体レーザ４４のフロ
ントビーム出射パワーをパワーメータ７０により測定
し、基準パワーとなるようにモニターしながらモニター
増幅器５０の出力電圧がレーザビーム目標光量設定基準
信号Ｖｔとなるように、モニター増幅度を調整する。そ
のために、モニター増幅器５０は増幅度調整可能に構成
されている。また、図１０の回路構成は可変抵抗器がオ
ペアンプ５２の入力端とＧＮＤ間に挿入した場合を示し
ているが、オペアンプ５２とその帰還回路に挿入する場
合等複数存在する。さらに、可変抵抗器は多回転可変抵
抗器を使用する場合もあれば、粗調、整微調整用にそれ
ぞれ使用する場合もある。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに半導体レーザ出射パワーの調整を行う手段として、
可変抵抗器の回転によりモニター増幅器の増幅度を調整
するようにしてしまうと、次のような問題が発生する。

【００２１】（１）．可変抵抗器調整後、振動などによ
り調整値が変動しないようにペイントロックする必要が
ある。

【００２２】（２）．可変抵抗器を多回転タイプまたは
粗調整、微調整の２個使用として、調整精度を向上させ
ようとすると、コストが高くなる。

【００２３】（３）．調整時間を多く必要とし、製造コ
ストが高くなる。

【００２４】（４）．作業工程が増えて、調整の自動化
も難しいので製造コストが高くなる。本発明では上述の
問題を解決して、半導体レーザの出射パワー調整を安い
コストで、短時間に高精度ででき、調整の自動化も可能
とする調整方法および装置を提供することを目的として
いる。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は半導体レーザのフロント出射パワ
ーに比例したバック光量を検出するモニター増幅器を備
えた半導体レーザユニットに対して、上記半導体レーザ
を標準発光パワーで出射した時のモニター増幅器出力が
所定の値となるようにモニター増幅器の増幅度を可変制
御してレーザの標準出射パワーとモニター増幅器出力を
関係づける調整方法であって、上記半導体レーザのフロ
ント出射パワーの検出値とレーザ出射パワー標準値との
比較結果に基づいて上記モニター増幅器の増幅度を決定
するトリマブル抵抗をトリミング調整し、上記モニター
増幅器出力と半導体レーザが標準発光パワーで出射した
ときのモニター増幅器出力に該当する基準値との比較結
果に基づいて上記半導体レーザの駆動電流を可変制御す
ることを特徴とする。

【００２６】また請求項２の発明は半導体レーザのフロ
ント出射パワーに比例したバック光量を検出するモニタ
ー増幅器を備えた半導体レーザユニットに対して、上記
半導体レーザを標準発光パワーで出射した時のモニター
増幅器出力が所定の値となるようにモニター増幅器の増
幅度を可変制御してレーザの標準出射パワーとモニター
増幅器出力を関係づける調整装置であって、上記半導体
レーザのフロント出射パワーの検出手段と、上記モニタ
ー増幅器の増幅度を決定するトリマブル抵抗と、上記検
出手段の検出値とレーザ出射パワー標準値との比較結果
に基づいて上記トリマブル抵抗をトリミング調整するト
リミング調整手段と、上記モニター増幅器出力と上記半
導体レーザが標準発光パワーで出射したときのモニター
増幅器出力に該当する基準値との比較結果に基づいて上
記半導体レーザの駆動電流を可変制御する制御手段とを
具えたことを特徴とする。

【００２７】さらに請求項３の発明は請求項２におい
て、前記トリマブル抵抗の少なくとも一つは、モニター
増幅器の入力端子または入力端子と出力端子の帰還経路
または出力端子の出力分圧部に接続されている構成とし
たことを特徴とする。

【００２８】さらに請求項４の発明は請求項２におい
て、前記モニター増幅器は、トリマブル抵抗値をトリミ
ングにより変化させることにより増幅度を増加させる第
１のトリマブル抵抗と増幅度を減少させる第２のトリマ
ブル抵抗を具備する回路構成としたことを特徴とする。

【００２９】さらに請求項５の発明は請求項２におい
て、前記モニター増幅器はオペアンプで構成し、当該オ
ペアンプはボルテージホロア、反転増幅器、非反転増幅
器およびトランスインピーダンスのいずれかの回路構成
であることを特徴とする。

【００３０】さらに請求項６の発明は請求項２におい
て、前記モニター増幅器は、上記トリマブル抵抗による
電流−電圧変換を行うレーザ光量変換手段および当該レ
ーザ光量変換手段に比例する電圧調整を行う電圧調整手
段を有し、上記制御手段は、上記電圧調整手段出力と上
記半導体レーザが標準発光パワーで出射した時の電圧調
整手段出力に該当する基準値との比較結果に基づいて上
記半導体レーザの駆動電流を可変制御することを特徴と
する。

【００３１】さらに請求項７の発明は請求項６におい
て、上記電圧調整手段は調整箇所が固定された状態のま
までトリミング調整動作が実施されて、トリミング終了
後に上記半導体レーザユニットと別のユニットが結合
し、組み立てられた後に電圧調整することにより、感光
体表面上での半導体レーザ出射パワーが可変制御できる
ようにしたことを特徴とする。

【００３２】さらに請求項８の発明は請求項６におい
て、上記電圧調整手段は、分圧比調整可能な抵抗分圧回
路が使用されていることを特徴とする。

【００３３】さらに請求項９の発明は請求項６におい
て、電圧調整手段は調整箇所が固定された状態のまま
で、トリミング調整動作が実施されるようにしたことを
特徴とする。

【００３４】さらに請求項１０の発明は請求項６におい
て、上記モニター増幅器は、オペアンプからなる非反転
増幅器で構成し、当該オペアンプの非反転入力端子とＧ
ＮＤ間に第１のトリマブル抵抗、反転入力端子とＧＮＤ
間に第２のトリマブル抵抗、反転入力端子とオペアンプ
出力端子間の帰還ループには固定抵抗と上記電圧調整手
段を縦続接続し、上記電圧調整手段は調整箇所が固定さ
れた状態のままで、トリミング調整動作が実施されるよ
うにしたことを特徴とする。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明においては、モニター増幅
器にオペアンプを使用した場合に、回路構成は非反転増
幅形式とし、オペアンプの非反転入力端子とＧＮＤ間に
第１のトリマブル抵抗を介挿し、反転入力端子とＧＮＤ
間に第２のトリマブル抵抗を介挿して以下の説明に示す
内容に従ってトリマブル抵抗をドリマーのレーザ光によ
り半導体レーザ出射パワーが調整目標値となるようにト
リミングすることで、モニター増幅器の増幅度を調整す
る。

【００３６】まず、トリミング調整前の半導体レーザ出
射パワーが調整目標値より大きい場合には上記第２のト
リマブル抵抗をトリミングしてモニター増幅器の増幅度
を下げるように調整する。同様にして、トリミング調整
前の半導体レーザ出射パワーが調整目標値より小さい場
合には上記第１のトリマブル抵抗をトリミングしてモニ
ター増幅器の増幅度を上げるように調整する。

【００３７】また、調整時は半導体レーザの出射パワー
レベルを光パワーメータでモニターしながらこの出力を
トリミング装置（以後トリマーと記載する）に入力し、
トリマーは内部であらかじめ設定してある第１のレーザ
光基準値と、入力されてくる光パワーメータの出力値と
比較動作する。その比較判断結果により上記のようなト
リミング動作を行う。さらに上記トリミング調整は、モ
ニター増幅器出力のレベルが、上記半導体レーザが目標
値で発光している場合の値を第２のレーザ光基準値と
し、モニター増幅器出力と第２のレーザ光基準値の比較
誤差信号によりレーザ駆動電流量を制御しながら実行す
る。すなわち、トリミング調整の結果モニター増幅器出
力が変化し、これに比例してレーザ駆動電流も変化する
のでレーザ発光量も変化し、トリマーはこのレーザ発光
量の変化に従って目標出射パワーとなるまでトリミング
動作を続ける。

【００３８】従って、このようなフィードバック調整動
作の結果レーザ出射パワーが目標値となった時に、モニ
ター増幅器の出力が第２のレーザ光基準値となるように
収束調整される。ここで第２のレーザ光基準値は、上記
調整済の半導体レーザユニットがレーザプリンタ装置に
装着されて、外部ＡＰＣ制御回路とフィードバックルー
プを構成し製品本体内部でＡＰＣ制御する時の目標値に
相当する。

【００３９】以上のような構成の本発明によれば、第１
に、トリミング調整時モニター増幅器出力と第２のレー
ザ光基準値の比較結果により逐次半導体レーザの駆動電
流量を可変制御しながらトリミング動作するので、レー
ザの出射パワーとモニター増幅器の増幅度が比例関係を
もって同時に変化する。したがって、調整前に半導体レ
ーザの光量を目標出射パワーに設定後、調整中はこの設
定時のレーザ駆動電流量を保持しながら目標出射パワー
で発光させた状態でモニター増幅器出力が第２のレーザ
光基準値となるように増幅度を調整する必要がない。

【００４０】従って、レーザを目標出射パワーで発光さ
せて調整が終了するまでの間にレーザ自身の自己発熱で
スロープ効率が変化し、発光量が目標値とずれることに
よる調整誤差がなくなる。

【００４１】第２に、トリマブル抵抗をトリミングする
と抵抗値は増加する方向にあるが、第１のトリマブル抵
抗トリミングでモニター増幅度を増加し、第２のトリマ
ブル抵抗トリミングでモニター増幅度を減少するように
モニター回路を構成したので以下の効果がある。

【００４２】まず、上記第１の作用で説明したように半
導体レーザの出射パワーを調整前にあらかじめ標準光量
に設定してから、モニター増幅器の増幅度を調整する必
要がなく、調整前のレーザ発光パワーが目標値よりも高
いかまたは低いかにより、第１または第２のトリマブル
抵抗をトリミングすることで目標とするレーザの出射パ
ワーとモニター増幅器出力を調整できる。次に仮に調整
終了後、検査などで所定の出射パワーが得られないレー
ザユニットが発生した場合でも、モニター増幅器の増幅
度を増加または減少のいずれにも対応可能なので、再ト
リミング調整によりユニットの救済が可能となる。

【００４３】

【実施例】 （実施例１）次に本発明の第１の実施例を図面により具
体的に説明する。図１はこの発明による半導体レーザ出
射パワーをトリミングにより自動調整する装置の一例を
示すブロック図である。従来例の図９〜図１３中に示し
た機能ブロックと同じ部分には同一符号を示して説明を
省略する。

【００４４】この装置で、半導体レーザ５７のバックビ
ームを受光するモニターフォトダイオード５３の光電流
を検出するモニター増幅器５０はオペアンプ５２とトリ
マブル抵抗２で構成されている。オペアンプの回路構成
はボルテージホロワで、トリマブル抵抗はオペアンプ非
反転入力端子とＧＮＤ間に接続されているので、光電流
はトリマブル抵抗により電流−電圧変換され、この電圧
値がオペアンプ出力Ｖｍとなる。

【００４５】さらに、上記ＶｍとＡＰＣ目標値Ｖｔは比
較器６０で比較されて比較誤差信号が逐次ＡＰＣ制御信
号としてレーザ駆動回路５４に供給されるフィードバッ
クループを構成している。

【００４６】以下、図２の動作フローを参照してさらに
説明する。

【００４７】上記レーザ駆動回路ではレーザ出射パワー
調整時に、半導体レーザユニットを調整装置に設置し
（Ｓ１）、前述したＡＰＣ制御信号によって算出される
定電流回路出力電流を、強制スイッチングＯＮ信号によ
りスイッチング回路を経て常時レーザに導通する（Ｓ
２）。なお、トリミング前のトリマブル抵抗２の抵抗値
は低いので、比較器６０で比較される電圧は、Ｖｍ＜Ｖ
ｔとなっている。従って、比較器６０はレーザ駆動電流
を増加させるようなＡＰＣ制御動作を行う。一方、半導
体レーザのフロントビームはパワーメータ７０によって
出射パワーが検出されてその出力がトリマー１に入力さ
れる。

【００４８】トリマー１の内部にはあらかじめレーザ目
標出射パワー発光時の基準値（標準レーザパワー基準
値）が格納設定されている。ここで、上記説明のように
トリミング調整前はレーザ発光量が目標パワーよりも高
い状態なので、トリマー１は目標出射パワーより高いと
判断し、トリマブル抵抗２をトリミングする。するとト
リマブル抵抗値が増加するので、モニター増幅器出力Ｖ
ｍの電圧値も比例増加し、レーザ駆動回路５４はレーザ
に供給する電流を減少させるように働くのでレーザ出射
パワーは調整前よりも減少して目標値に近づく。

【００４９】従って、トリミング動作により逐次変化す
るレーザ出射パワーに対して、レーザのバックビーム検
出モニターによるＡＰＣ制御動作を逐次実施しながら、
レーザのフロントビームをパワーメータで検出し（Ｓ
３）、半導体レーザの出射パワーが目標値に到達するま
でトリミングが続けられる（Ｓ４，Ｓ５，Ｓ２，Ｓ
３）。そして、パワーメータの検出値が目標とする標準
レーザ出射パワー相当の値となった時にトリミングが終
了する（Ｓ６）。

【００５０】このようにしてトリミング調整が終了した
時には、半導体レーザの出射パワーが標準パワーで発光
した時に、モニター増幅器出力ＶｍがＡＰＣ目標値Ｖｔ
となるようにレーザのフロントビームとバックビームの
光量比が関係づけられる。

【００５１】このように調整した結果、レーザのフロン
トビームとバックビームの光量比が関係づけられると、
通常使用時には図１中パワーメータ７０、比較器６０、
トリマー１を除いて、従来例の図１２のように半導体レ
ーザユニットとＡＰＣ制御回路ブロックとでフィードバ
ック制御ループを構成して、常にレーザの出射パワーが
標準パワーとなるようにＡＰＣ制御動作を行うことが可
能となる。

【００５２】以上のことから、トリマブル抵抗をトリマ
ーによってトリミングするだけで半導体レーザの出射パ
ワーを短時間に精度よく簡単に調整できる。

【００５３】尚、本実施例で説明したモニター増幅器以
外に、図３の（ａ）〜（ｅ）に示すような回路構成とし
てもよく特定の回路構成に限定されるものではない。

【００５４】図中（ａ）は、モニターフォトダイオード
５３のカソードをＶｃｃに接続し、アノードとＧＮＤ間
にトリマブル抵抗を接続し、オペアンプの回路構成はボ
ルテージホロアとなっている。（ｂ）はトリマブル抵抗
をオペアンプの出力と反転入力端子帰還経路に接続し、
オペアンプの回路構成はトランスインピーダンスとなっ
ている。（ｃ）はトリマブル抵抗をオペアンプの出力と
非反転入力端子間帰還経路に接続し、オペアンプの回路
構成はトランスインピーダンスとなっている。（ｄ）は
（ｃ）の構成で、抵抗３によってオペアンプの増幅度を
１以上となるように構成している。（ｅ）はトリマブル
抵抗をオペアンプの出力と反転入力間帰還経路に接続
し、抵抗３によってオペアンプの回路構成は非反転増幅
器となっている。

【００５５】また、回路例（ａ）〜（ｅ）に示す以外
で、（ａ）〜（ｅ）のいずれかの構成を組み合わせた回
路構成でもよく、オペアンプの回路構成もボルテージホ
ロア、反転増幅器、非反転増幅器、トランスインピーダ
ンス等のいずれの構成であってもよく特に限定されるも
のではない。

【００５６】（実施例２）次に図４により、本発明の第
２の実施例を説明する。図中図１中に示した機能ブロッ
クと同じ部分には同一符号を示して説明を省略する。図
１と異なっているのは、モニター増幅器５０の回路構成
を非反転増幅器としたことと、トリマブル抵抗を２箇所
に設けているところである。

【００５７】図中可変抵抗器６の詳細は後で述べるが、
ここでは抵抗センター値に固定されているものと仮定し
て図６を参照して以後の説明を行う。

【００５８】半導体レーザ５７は、強制発光状態に設定
されると（Ｓ１１）半導体レーザ５７のバックビームで
あるモニターフォトダイオード５３の光電流ｉが一方の
モニター増幅度増加用抵抗としてのトリマブル抵抗４で
電流−電圧変換されて電圧

【００５９】

【数１】 Ｖｉ＝ｉ×Ｒ１ …（１） が発生する。トリマブル抵抗５、抵抗器３、可変抵抗器
６とオペアンプ５２で構成される非反転増幅器によりＶ
ｉは

【００６０】

【数２】 Ｖｍ＝Ｖｉ×（１＋（Ｒ３＋ＶＲ）／Ｒ２） …（２） に増幅されたＶｍとなる。

【００６１】上記（１），（２）の各式から、トリマブ
ル抵抗４（Ｒ１）をトリミングするとモニター増幅器５
０の増幅度が増加し、他方のモニター増幅度減少用抵抗
としてのトリマブル抵抗５（Ｒ２）をトリミングすると
モニター増幅器５０の増幅度が減少することがわかる。

【００６２】トリミング調整前の設定及びモニターする
信号は図１と同様であり、調整動作も半導体レーザ５７
の光量が比較器６０の出力により逐次制御され、他方レ
ーザのフロント出射パワーをパワーメータ７０で検出モ
ニターし（Ｓ１２）、結果をトリマー１にフィードバッ
クして目標光量となるまで対応するトリマブル抵抗をト
リミングして、モニター増幅器５０の増幅度を可変して
比例するモニター増幅器出力Ｖｍを得る。Ｖｍは比較器
６０でＡＰＣ目標値Ｖｔと比較されてその結果で、レー
ザの光量が再び制御される。このようにして、レーザの
出射パワーが目標値となるまで、半導体レーザ５７のバ
ックビームからフォトダイオード５３を経て、モニター
増幅器５０の出力からレーザ駆動回路に対する光量制御
フィードバックと、半導体レーザ５７のフロントビーム
からパワーメータ７０の出力を経て、トリマーによるト
リミングによるモニター増幅器５０に対する増幅度制御
フィードバックを互いに並列に動作させる。

【００６３】従って、トリミング調整前のパワーメータ
の値により図５に示すような動作でレーザの目標光量に
調整し、その後、レーザの発光をオフする（Ｓ２１）。

【００６４】すなわち、調整前のレーザ光量が目標値よ
りも高い場合には図５の（ａ）のように、モニター増幅
器のトリマブル抵抗４（Ｒ１）をトリミングしてレーザ
に供給する電流を減少させることにより目標値に調整す
る（Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７）。一方
調整前のレーザ光量が目標値よりも低い場合には図５の
（ｂ）のように、モニター増幅器のトリマブル抵抗５
（Ｒ２）をトリミングしてレーザに供給する電流を増加
させることにより目標値に調整する（Ｓ１３，Ｓ１８，
Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ１７）。

【００６５】従って、調整前にレーザの出射パワーをあ
らかじめ標準目標値に設定してから、モニター増幅器出
力を所定値に調整する必要がなく、調整前のレーザ発光
量によってトリマブル抵抗４（Ｒ１）または５（Ｒ２）
をトリミング調整するだけでよい。

【００６６】また、もし仮にトリミング調整後にレーザ
の出射パワーの値が標準目標値とずれた場合でもモニタ
ー増幅器の増幅度を増加または減少するようにトリマブ
ル抵抗４，５を具備したので、トリマブル抵抗４または
５を再トリミング調整することにより、レーザ光量を増
加または減少させて光量補正が可能となる。

【００６７】このようにしてトリミング調整終了時に
は、半導体レーザの出射パワーが標準パワーで発光した
時に、モニター増幅器出力ＶｍがＡＰＣ目標値Ｖｔとな
るように、レーザのフロントビームとバックビームの光
量比が関係づけられる。

【００６８】尚、本実施例におけるモニター増幅器はオ
ペアンプの非反転増幅器とし、オペアンプの非反転端子
とＧＮＤ間に増幅度を増加させるトリマブル抵抗を、オ
ペアンプの反転端子とＧＮＤ間に増幅度を減少させるト
リマブル抵抗を具備する回路構成により説明したが、特
にこの回路に限定するものではなく、増幅度を増加及び
減少させるトリマブル抵抗を具備する回路構成であれば
同様の効果が得られることは明らかである。

【００６９】（実施例３）次に、実施例２で説明しなか
った図４に示すモニター増幅器５０の帰還ループに接続
されている可変抵抗器の機能、効果について説明する。

【００７０】説明の前に図７を基にして、図９の半導体
レーザユニット４０をレーザプリンタ装置に組み込んだ
光学走査系の構成図を先に説明する。

【００７１】同図において、レーザビームの走査光学系
を構成する半導体レーザ４４はレーザ駆動回路５４から
入力される画像信号に応じて光変調される。そして、半
導体レーザ４４から出射されたレーザビームはコリメー
タレンズ４１及びシリンドリカルレンズ１０を経て、回
転多面体１１（以後ポリゴンミラーと呼ぶ）により偏向
される。このように偏向されたレーザビームは、トーリ
ックレンズ１２およびＦΘレンズ１３で結像され、反射
ミラー１４にてビーム光路が変えられて感光体ドラム１
５上にビームが照射される。そして、このビームは感光
体ドラム１５上を一定速度かつ所定タイミングにて主走
査方向ａ、副走査方向ｂに順次走査されて静電潜像が形
成される。また、レーザビームの一部は水平同期ミラー
１６で反射され、水平同期信号モニターフォトダイオー
ド１７にて検出されることで、レーザビームの主走査の
タイミングを決定するＢＤ同期信号が生成される。この
信号がレーザプリンタにおける各タイミングの基準信号
となる。

【００７２】以上の説明から図９の半導体レーザユニッ
トを実施例１及び２で説明したような手段で、コリメー
タレンズ４１の出射パワーが目標値になるように調整し
ても、レーザ出射パワーにより静電潜像を形成する感光
体１５までにはいくつかの光学路が存在する。

【００７３】すなわち、コリメータレンズ４１から感光
体１５までの間には、シリンドリカルレンズ１０、ポリ
ゴンミラー１１、トーリックレンズ１２、結像（ＦΘ）
レンズ１３、反射ミラー１４等が存在する。これらは、
走査光学路を形成し、コリメータレンズ４１から出射す
るレーザ光を透過効率９５％程度で感光体１５の表面相
当に導く。

【００７４】従ってコリメータレンズ４１の出射光量に
比べて、感光体１５表面光量はわずかに光量が低下す
る。実施例１及び２で説明したトリミング調整に際し
て、パワーメータによるレーザ出射パワーのモニター位
置を感光体１５の表面とするならば、上記走査光学路の
透過効率のばらつきを含めてトリミング調整されるの
で、モニター増幅器５０の帰還ループに接続されている
可変抵抗器は必要ない。しかしパワーメータによるレー
ザ出射パワーのモニター位置がコリメータレンズ４１で
あったならば、このようにして調整された半導体レーザ
ユニット４０をレーザプリンタ装置に組み込んだ場合に
感光体１５で所定の目標光量を得るためには、上記走査
光学路の透過効率のばらつきを吸収補正する必要があ
る。このためにモニター増幅器５０の帰還ループに接続
されている可変抵抗器が必要となる。すなわち、実施例
２の（２）式から明らかなように可変抵抗器を可変する
ことによりモニター増幅器５０の増幅度及び比較器６０
の出力を変化させて、感光体１５表面で目標とする光量
となるようにレーザ駆動電流を微調整する。現実の問題
として、ポリゴンミラー１１を含む走査光学系は形状が
ある程度の大きさがあり、しかも重量があるためにこれ
らを全て含めた感光体１５表面上のレーザ光量をトリミ
ング調整するのは容易ではない。

【００７５】そのために、実施例２のトリミング調整時
に抵抗値をセンターに固定したモニター増幅器５０の帰
還ループに接続されている可変抵抗器が有効となる。

【００７６】また、走査光学路の透過効率はほぼ１００
％に近いので、可変抵抗器の可変範囲は狭くてよい。

【００７７】尚、本実施例では走査光学路の透過率のば
らつき補正をモニター増幅器５０の増幅度を可変するこ
とで実現しているが、モニター増幅器と別の増幅器をモ
ニター増幅器と従続接続する等により、前記別の増幅器
の増幅度を可変制御するようにしてもよい。さらに、実
施例１から３の説明におけるトリマブル抵抗は厚膜抵抗
または薄膜抵抗等が考えられ、トリマーにより抵抗値を
可変できる素子であれば特に限定されるものではない。

【００７８】また、トリマブル抵抗値を可変させるため
のトリミングカットもいろいろな手法がある。たとえば
図８の（ａ）に示すようにトリマブル抵抗をトリミング
によりカットのターンポイントを‘Ｔ’とするＬ字型カ
ットすることにより、カット量による抵抗値の変化幅を
変える（図８の（ｂ）参照）ような手段は従来から一般
的に公知となっているが、本発明ではトリミングカット
の手法は特に限定するものではない。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ニター増幅器の増幅度を可変調整する作業は短時間に精
度よく行うことができる。

【００８０】従って、調整工数及び調整時間の短縮、調
整精度の向上、調整の自動化を実現しながらコストダウ
ンを達成できる。

【００８１】さらに、調整後に調整箇所が振動等により
変動する恐れがなくペイントロックも不要となる。

【００８２】また、調整中にモニター増幅器の増幅度を
可変した結果をもとに逐次ＡＰＣ制御を行い調整中に変
動するレーザ光量を補正しながら調整作業を実行するの
で、調整中のレーザ光量変化を吸収補正でき、あらかじ
めレーザ光量を標準パワーに設定後にモニター増幅器の
増幅度を調整する場合の光量変動に伴う調整ズレがなく
なる。

【００８３】さらに、モニター増幅器の回路構成を増幅
度を増加するトリマブル抵抗と増幅度を減少するトリマ
ブル抵抗とを具備するようにしたので、調整後の検査で
光量変化が確認されてユニットが規格外となってもモニ
ター増幅器の増幅度を増加または減少するように再トリ
ミングすることにより、ユニットを救済できる。しか
も、調整前レーザ出射パワーを検出モニターし、調整目
標値と比較して目標値よりパワーが大きい場合にはモニ
ター増幅器の増幅度を増加し、反対に目標値よりパワー
が小さい場合にはモニター増幅器の増幅度を減少するよ
うにできるので、調整前にあらかじめレーザ光量を標準
パワーに設定する必要がなくなる。

【００８４】またさらに、モニター増幅器に対し、トリ
ミング調整後に増幅度を微調整するボリュームを具備す
るようにしたので、コリメータレンズ後のレーザ出射パ
ワーがトリミングにより標準光量となるように調整され
た半導体レーザユニットをレーザプリンタ装置等の走査
光学部にセット後、感光体表面で所定光量が得られてい
ない場合にモニター増幅器の増幅度を可変して感光体表
面で目標値が得られるように走査光学効率のばらつきを
吸収できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の半導体レーザ出射パワー
調整のための装置の一例を示すブロック図である。

【図２】第１実施例を説明するフローチャートである。

【図３】第１実施例における他のモニター増幅器の回路
構成例を示す回路図である。

【図４】本発明の第２実施例の半導体レーザ出射パワー
調整のための装置の一例を示すブロック図である。

【図５】第２実施例に於けるトリミング調整に伴う半導
体レーザ出射パワーの変化の様子を示す図である。

【図６】第２実施例を説明するフローチャートである。

【図７】半導体レーザユニットを走査光学部にセットし
たスキャナユニット図である。

【図８】（ａ）はトリマブル抵抗の断面図、（ｂ）はト
リミングによるトリマブル抵抗値の変化の様子を示す図
である。

【図９】半導体レーザユニットの外観構成図である。

【図１０】図９中のモニター増幅器の回路例を示す図で
ある。

【図１１】図９中のレーザ駆動回路例を示す図である。

【図１２】ＡＰＣ制御の様子を示すブロック図である。

【図１３】従来例における半導体レーザ出射パワー調整
のための装置の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ トリマー ２，４，５ トリマブル抵抗 ３ 固定抵抗 ６，５１ ボリューム １０ シリンドリカルレンズ １１ ポリゴンミラー １２ トーリックレンズ １３ 結像（ＦΘ）レンズ １４ 反射ミラー １５ 感光体 １６ 水平同期ミラー １７ 水平同期モニターフォトダイオード ４０ 半導体レーザユニット ４１ コリメータレンズ ４２ ホルダー ４３ 基台 ４４ 半導体レーザ素子 ４５ ビス ４６ レーザ駆動基板 ５０ モニター増幅器 ５２ オペアンプ ５３ レーザ光量モニターフォトダイオード ５４ レーザ駆動回路 ５５ スイッチング回路 ５６ 定電流回路 ５７ 半導体レーザダイオード ６０ 比較器 ７０ パワーメータ ８０ ＡＰＣ制御部 ８１ 信号比較器 ８２ 制御回路 ８３ カウンタ ８４ Ｄ／Ａ変換器

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザのフロント出射パワーに比
   例したバック光量を検出するモニター増幅器を備えた半
   導体レーザユニットに対して、上記半導体レーザを標準
   発光パワーで出射した時のモニター増幅器出力が所定の
   値となるようにモニター増幅器の増幅度を可変制御して
   レーザの標準出射パワーとモニター増幅器出力を関係づ
   ける調整方法であって、 上記半導体レーザのフロント出射パワーの検出値と標準
   値との比較結果に基づいて上記モニター増幅器の増幅度
   を決定するトリマブル抵抗をトリミング調整し、上記モ
   ニター増幅器出力と半導体レーザが標準発光パワーで出
   射したときのモニター増幅器出力に該当する基準値との
   比較結果に基づいて上記半導体レーザの駆動電流を可変
   制御することを特徴とする半導体レーザの出射パワー調
   整方法。
2. 【請求項２】 半導体レーザのフロント出射パワーに比
   例したバック光量を検出するモニター増幅器を備えた半
   導体レーザユニットに対して、上記半導体レーザを標準
   発光パワーで出射した時のモニター増幅器出力が所定の
   値となるようにモニター増幅器の増幅度を可変制御して
   レーザの標準出射パワーとモニター増幅器出力を関係づ
   ける調整装置であって、 上記半導体レーザのフロント出射パワーの検出手段と、 上記モニター増幅器の増幅度を決定するトリマブル抵抗
   と、 上記検出手段の検出値と標準値との比較結果に基づいて
   上記トリマブル抵抗をトリミング調整するトリミング調
   整手段と、 上記モニター増幅器出力と上記半導体レーザが標準発光
   パワーで出射したときのモニター増幅器出力に該当する
   基準値との比較結果に基づいて上記半導体レーザの駆動
   電流を可変制御する制御手段とを具えたことを特徴とす
   る半導体レーザの出射パワー調整装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記トリマブル抵抗の少なくとも一つは、モニター増幅
   器の入力端子または入力端子と出力端子の帰還経路また
   は出力端子の出力分圧部に接続されている構成としたこ
   とを特徴とする半導体レーザの出射パワー調整装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、 前記モニター増幅器は、トリマブル抵抗値をトリミング
   により変化させることにより増幅度を増加させる第１の
   トリマブル抵抗と増幅度を減少させる第２のトリマブル
   抵抗を具備する回路構成としたことを特徴とする半導体
   レーザの出射パワー調整装置。
5. 【請求項５】 請求項２において、 前記モニター増幅器はオペアンプで構成し、当該オペア
   ンプはボルテージホロア、反転増幅器、非反転増幅器お
   よびトランスインピーダンスのいずれかの回路構成であ
   ることを特徴とする半導体レーザの出射パワー調整装
   置。
6. 【請求項６】 請求項２において、 前記モニター増幅器は、上記トリマブル抵抗による電流
   −電圧変換を行うレーザ光量変換手段および当該レーザ
   光量変換手段に比例する電圧調整を行う電圧調整手段を
   有し、 上記制御手段は、上記電圧調整手段出力と上記半導体レ
   ーザが標準発光パワーで出射した時の電圧調整手段出力
   に該当する基準値との比較結果に基づいて上記半導体レ
   ーザの駆動電流を可変制御することを特徴とする半導体
   レーザの出射パワー調整装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、 上記電圧調整手段は調整箇所が固定された状態のままで
   トリミング調整動作が実施されて、トリミング終了後に
   上記半導体レーザユニットと別のユニットが結合し、組
   み立てられた後に電圧調整することにより、感光体表面
   上での半導体レーザ出射パワーが可変制御できるように
   したことを特徴とする半導体レーザの出射パワー調整装
   置。
8. 【請求項８】 請求項６において、 上記電圧調整手段は、分圧比調整可能な抵抗分圧回路が
   使用されていることを特徴とする半導体レーザの出射パ
   ワー調整装置。
9. 【請求項９】 請求項６において、 電圧調整手段は調整箇所が固定された状態のままで、ト
   リミング調整動作が実施されるようにしたことを特徴と
   する半導体レーザの出射パワー調整装置。
10. 【請求項１０】 請求項６において、 上記モニター増幅器は、オペアンプからなる非反転増幅
    器で構成し、当該オペアンプの非反転入力端子とＧＮＤ
    間に第１のトリマブル抵抗、反転入力端子とＧＮＤ間に
    第２のトリマブル抵抗、反転入力端子とオペアンプ出力
    端子間の帰還ループには固定抵抗と上記電圧調整手段を
    縦続接続し、上記電圧調整手段は調整箇所が固定された
    状態のままで、トリミング調整動作が実施されるように
    したことを特徴とする半導体レーザの出射パワー調整装
    置。