JPS6029239B2 - 半導体レーザ素子の温度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体レーザ素子の温度制御装置に関する。

半導体レーザ素子（以下ＬＤ素子と称す）は第１図に示
す如く、正電極コンタクト１、Ｐ層２、Ｎ層３、負電極
用コンタクト４、反射面７及びＰ−Ｎ接合に電流を流す
為の電源５、放熱器６等を有するものである。

上記Ｐ−Ｎ接合に直流電流を流すことによって少数キャ
リャを多量に注入し反転分布を形成させた場合この状態
は不安定で１０‐９〜１０‐８秒以内に価電子帯の正孔
と再結合し、準位の差に相当するェネルギをもつ光子が
放射される、このとき誘導放出も可能になって、条件を
満たせばレーザ発振を起す。

レーザに使用される半導体材料はＣｄＳ，ＺｎＴｅ，Ｃ
ｄＳｅ，ＧａＡｓ．−ＸＰｘ，ＧａＡｓ，ＧａＡＩＡｓ
，ｌｎＰ，ｌｎＳｂ，ＰｂＴｅが上げられる。初期のＬ
Ｄ素子は室温での発振が低いデュ−ブイ比でのパルス発
振にかぎられ、連続動作等はおもいもつかない状態だっ
たが１９７０年代になってダフルヘテロ構造の開発によ
って連続動作が可能になった。第２図はかかるダブルヘ
テロ構造のＬＤ素子を示すものであり、８は正電極コン
タクト、９はＰ一ＧａＡｓ層、１ 川まＰ−ＧａＡＩＡ
ｓ層、１ １はＰ−ＧａＡｓ層、１ ２はｎ−ＧａＮＡ
ｓ層、１ ３はｎ−Ｇａ船層１４は負電極用コンタクト
である。可能になったダブルヘテロ構造はバンド・ギャ
ップの大きい物質の接合を発光部の南側に設けることに
よって電流の流れる方向、いわば縦方向にキャリャと光
の閉じ込めを行なって良い結果を得たのであったがこれ
らの閉じ込めをメサ・エッチング等の手法により横方何
にも行なうことによって更に単一モード化や低電流動作
化や出力密度の増大が計られている。現在得られる所の
連続発振出力の最高は２伍ｈｗ程度である。ＬＤ素子を
室温で連続的に動作させる為には、現在のところヒート
シンクにマウントしてダイオード内部で生じた熱を有効
に逃す必要がある。第３図は従来市販されている半導体
レーザ発生器の内部線造を示す一例であって一部を破断
した斜視図である。

１ ５がＬＤ素子で０．５肌以下の大さごで電極の一方
がィンジューム半田等でヒートシンク１６に溶着されて
いる。電極の他方はリード線１７がボンデングされてい
る。前記ヒートシンク１６は防塵ガラス１８ａと取付ね
じ１８ｂを有す金属シール錐１８にィンジューム半田等
で固定されることにより外気から遮断されている。前記
ＬＤ素子は室温で連続発振動作はするが、外部温度の変
動、及び、変調時間の最程による接合部温度の変動によ
って発光出力の変動が起きる。パルス変調の他にビーム
強度変調を行う目的の為には発光出力の変動比を１％以
下に押える必要がある。又パルス変調の場合、記録体の
記録感度の飽和領域内に入射エネルギーレベルを設定し
ても実験の結果では、変動比を１０％以下にする必要が
あった。この温度変動を制御する為に従来サーミスタ等
の感温素子により温度を検出することが行われている。

しかしながらサーミス夕等の感温素子はＬＤ素子の周辺
の温度を検出しているのみで実際の接合部温度を検知す
ることはできなかった。またサーミスタは応答時間が遅
いという欠点を有していた。本発明は上記の欠点を除い
た半導体レーザ素子の接合部温度を制御する半導体レー
ザ素子の温度制御装置を提供するものである。

更に述べるならば本発明はＬＤ素子に所定の電流を通電
すれば、ＬＤ素子がレーザ発振状態にあるか否かにかか
わらずＬＤ素子の順方向電圧がＬＤ素子の接合部温度に
相関することを利用してＬＤ素子の温度制御を行うＬＤ
素子の温度制御装置を提供するものである。第４図は本
発明の原理的な説明図を示すものである。

第４図において２０は放熱板、２１は熱伝導性および電
導性共に良好な材料で例えば純錦で形成せられた金属片
、２２は、電子冷却素子ここではベルチェ素子、２３は
端子板、２４は熱伝導性は良好であるが電気の不良導体
であるセラミック絶縁基板等の絶縁板、２６はＬＤ素子
、２５および２７はＬＤ素子２６の端子板、２８は抵抗
、２９はスイッチ、３０および３１は端子、３２は温度
検出回路、３３は温度制御回路、Ｖは電源を各々示す。
ＬＤ素子はその端子に一定の日頃方向電流を通電した場
合の端子電圧はＬＤ素子の接合部温度に相関しているこ
とは公知である。

この性質はＬＤ素子がレーザ発振している場合でもして
いない場合でも同様である。ここではＬＤ素子２６がレ
ーザ発振していないとき接合部温度を検出するものとす
る。スイッチ２９は端子３０，３１のどちらかに接続さ
れているものである。スイッチ２９を端子３１側に接続
した場合はＬＤ素子２６にレーザ発振を行うに充分な電
流が流れＬＤ素子２６はしーザ発振を行う。スイッチ２
９を端子３０側に接続した場合はＬＤ素子２６を流れる
電流は抵抗２８を介して流れるのでレーザ発振を行うに
不充分な電流が流れる。このときのＬＤ素子２６の端子
電圧は温度検出回路３２に入力される。温度検出回路３
３はＬＤ素子２６の接合部温度が標準動作温度より高け
れば冷却するように温度検出回路３２に信号を送り、標
準動作温度より低ければ加熱するように温度制御回路３
３に信号を送るものである。温度制御回路３３はＬＤ素
子２６を冷却する場合には端子板２１と２３を介してベ
ルチェ素子２２に電流を流すものである。ベルチェ素子
２２は通電されると端子板２３との接合面では放熱現象
がおこり放熱板２０より放熱され、端子板２１との接合
面では吸熱現象がおこりＬＤ素子を冷却する。また逆に
ＬＤ素子２６を加熱する場合にはベルチェ素子２２に先
ほどとは逆向きに電流を流すものである。するとベルチ
ェ素子２２は端子板２３との薮合面では吸熱現象がおこ
り、端子板２１との接合面では放熱現象がおこりＬＤ素
子を加熱するものである。本発明においては加熱冷却両
方について説明したが、一般に半導体レーザはしーザ発
振すると温度が上昇するものであるから冷却のみを行わ
せてもよいものである。以上説明した本発明を実施する
に好適な例について次に詳述する。

第５図に基づいて本発明の半導体レーザ素子の温度制御
装置を用いたレーザ記録装置を説明する。

１０１は電子写真プロセスを利用した記録部で、感光ド
ラム１０２、現像器１０３、熱定着器１０４、帯電器１
０５、給紙機構１０６及び記録紙１０６ａ等からなり画
像光に基ずし、て公知の電子写真プロセスにより感光ド
ラム１０２面上に形成された軍子潜像を帯電器１０５、
現像器１０３により可視化し、更に給紙機構１０６によ
り給紙された記録紙１０６ａに前記潜像に基すく画像を
印刷出力するものである。

前記記録部１０１内に各種光学要素及び前記光学要素を
搭載する為の光学載台１０７が収められている。前記光
学教台１０７には、感光ドラム１０２に画情報ビームを
入力させるための光源であるＬＤ素子１０８、前記ＬＤ
素子から出射するレーザビームの一部を透過、一部を反
射する半透鏡１０９、前記半透鏡１０９から反射するビ
ーム光を入力して検出するビーム強度検出装置１１０、
前記半透鏡１０９を透過して来たビーム光を屈曲するた
めの反射ミラー１１１、前記反射ミラー１１１から反射
されたビームの経を拡大するビーム・ェクスパンダ・レ
ンズ１１２、ビームを前記感光ドラム１０２面上に走査
するためのガルバノ・ミラー・スキヤナ１１３、前記ス
キャナ１１３によって走査されたビーム光を前記感光ド
ラム面に結像するための結像レンズ１１４前記結像レン
ズ１１４から出射した走査ビームの走査開始を近傍に設
けられて走査ビームを反射するビーム位置検知ミラー１
１５、前記ミラー１１５からのビーム光を検知して顔出
し信号を発生するビーム位置検知装置１１６が配設され
ている。下部ケース１１７には電源部１１８、シーケン
ス制御回路部１１９、画像信号制御回路部１２０が収納
されている。前記光学戦台１０７面上に前記ェクスパン
ダ・レンズ１１２の取付け孔を有する板１２１、前記結
像レンズの取付け孔を有する板１２２、光軸設定用の孔
を有し更に孔の裏側に光検出器１２３ａを備えた板１２
３が、前記子協羊の中心が光学的‘こ一直線上にあるご
とく機械的に位置が定められて固定されている。又前記
ェクスパンダ・レンズ１１２の先端に光軸設定用の孔を
有する円板１２４が前記孔中心が前記ヱクスパンダ・レ
ンズ１１２の光軸と一致するごとく取りはずし自在に鞍
装している。前記板１２３及び円板１２４の孔の周辺一
面に波長８０００〜９０００Ａの光で励起して可視光を
発する蛍光体が設けられている。前記ガルバノ・ミラー
・スキャナ１１３を取りはずし前記ェクスパンダーレン
ズ１１２から出射するレーザビームの像を、前記板１２
３に設けられた蛍光体面上に投影することによってレー
ザビーム像の位置が観測出来る。

又前記レーザビームの向きを前記ェクスパンダ・レンズ
１１２の光軸と平行にするのは、前記反射ミラー１１１
の反射面を回転することによって行なわれる。前記光路
調整手段により前記レーザビームの全光東が前記板１２
３及び円板１２４の孔を通る結果、前記板１２３に設け
られている光検出器１２３ａの出力が最高になる。前記
光検出器１２３ａの出力を知ることにより光路が正しく
設定されたことが確認出来るものである。前記結像レン
ズ１１４と感光ドラム１０２の間の前記光学載台１０７
面上に走査ビーム通過のための長孔を有する板１２５が
前記長孔の短辺中心と前記結像レンズ１１４の走査平面
の中心が一致するごとく機械的に位置が定められて固定
されている。前記長孔の周辺には前記蛍光体が配設され
ていて、前記板１２５面上の蛍光体の発光により前記走
査ビームの前記板１２５面上の位置が検知される。次に
、コンピュータからの図形・文字情報を受け取り、本実
施例に示した装置にて、所望のハードコピーを作製する
までの動作を、第６図を参照しながら説明する。

コンピュータ２０１からの情報は直接或いは、磁気テー
プ、磁気ディスク等の記憶媒体を介して、本装置のイン
ターフェイス回路２０２に定められたフオーマツトで入
力される。コンピュータからの種々の命令は、ィンスト
ラクション実行回路２０４により解読され且つ実行され
る。データはデータメモリー２０３に一定の量ずつ貯え
られる。データの形式は、文字情報の場合には、２進コ
ードで与えられて、図形情報の場合には、図形を構成す
る画像単位のデータである場合又は、図形を構成する線
のデータ（所謂ベクトルデータ）である場合がある。こ
れらのモードは、データに先立って指定され、ィンスト
ラクション実行回路２０４‘ま、前記指定モードに従っ
て、データを処理する様にデータメモリー２０３、ライ
ンデータジェネレータ２０６を制御する。ラインデータ
ジエネレータ２０６では１スキャナラィン分の最終デー
タを発生させる。即ち、データが文字コードで与えられ
た時は、キャラクタジェネレー夕２０５から文字パター
ンを読み出し、１行分の文字パターンを並べてバッファ
するか、或いは１行分の文字コードをバッフアし逐次キ
ャラクタジェネレー夕２０５より文字パターンを読み出
して１スキャナラィン分のレーザ光を変調するための最
終データを順次作成する。

データが図形情報である場合にも、データをスキャナラ
ィンデータに変換して順次１スキヤナラィン分のレーザ
光を変調するための最終データを作り出す。１スキャナ
ライン分のデータは、１スキャナラィン分の画素数に等
しい数のビット数を持つシフトレジスタ等からなる第１
ラインバッファ２０７及び第２ラインバッファ２０８に
、バッファスイッチ制御回路２０９の制御により交互に
入力される。

更に、第１ラインバッファ２０７及び第２ラインバッフ
ァ２０８のデータは、ビーム検出器１１６（第５図示）
からのビーム検出信号をトリガ信号として、１スキャナ
ラィン分１ビットずつ順次読み出され、レーザ変調制御
回路２１１に加えられる。

スキャナ−１１３の反射面が、感光ドラム状を回転方向
に垂直な線に沿って走査する間に、レーザ変調制御回路
２１１からの信号２１１ａが温度制御回路２１６を介し
てレーザ発振器１０８に加えられ、１スキヤナライン分
の明暗のパターンが感光ドラム１０２に与えられる。第
１及び第２ラインバッフア２０７，２０８からは、バッ
ファスイッチ制御回路２０９の制御により交互に読み出
される。即ちラインバッファの片方から読み出している
時、他方のラインバッファへ書き込んでいる。この方式
により、スキャナー１１２が感光ドラム１０２上を掃引
するのに、最初の走査と次に続く走査の間隔が非常に短
い時に、もれなくデータを変調器に加えることが出来る
。１スキャンラインを走査する間に、感光ドラム１０２
は定速回転を続け、適当なスキャンライン間隔分だけ移
動する。

更に、印刷部１０１を制御するプリンタ制御回路２１２
は、ィンストラクション実行回路２０４からのスタート
命令を受けると、プリンタ動作を開始させると共に、プ
リンタレディ信号２１２ａ、スキャナ１１３を制御する
スキャナ駆動回路２１３より導出される走査レディ２１
３ａ、温度制御回路２１６から導出されるレーザ作動温
度レディ２１６ａの信号がィンストラクション実行回路
２０４に返される。

レーザ発振器１０８に信号が加えられ、感光ドラムへ１
頁の最初のデータが書き込まれると、この書き込まれた
データが、転写位置に於て、丁度頁の頭の部分に転写さ
れるべく、タイミングをとって、プレーンべ−パ−記録
紙１０６ａが給紙機器１０６により送り出される。かく
して、コンピュータ２０１からの文字・図形情報は、普
通紙上に鮮明なハードコピーとして出力される。

次に温度制御回路２１６の動作について説明する。

第７図および第８図においてＴＲ１，ＴＲ２はスイッチ
ング素子でここではスイッチングトランジスタ、ＴＲ３
，ＴＲ４，ＴＲ５，ＴＲ６はトランジスタ、ＩＮＶはィ
ンバータ、ＭＳＭ１，ＭＳＭ２は単安定マルチパイプレ
ータ、ＬはＬＤ素子、ＳＨ１，‘まサンプリングアンド
ホールド回路、ＡＭＰＩは差動増幅器、Ｒ１，Ｒ２は抵
抗、瓜１は電圧レベル選択回路、ＰＤはベルチェ素子を
それぞれ示す。

レーザ変調制御回路２１１からのドット信号２１１ａは
入力端子ａに印加される。

前記パルス変調信号２１１ａが“１”レベルのときはト
ランジスタＴＲＩがオンしＬＯ素子Ｌにレーザ発振しう
る電流が流れＬＤ素子Ｌはしーザ発振を行い感光ドラム
上に記録を行う。又前記信号２１１ａが“０”レベルの
ときはトランジスタＴＲＩはオンをせずインバータＩＮ
Ｖを介してトランジスタＴＲ２がオンする。この為ＬＤ
素子Ｌにはあらかじめ設定された電流が流れる。抵抗Ｒ
ＩはＬＤ素子Ｌを流れる電流値をレーザ発振するときよ
りも下げる働きをするものである。この為ＬＤ素子Ｌは
普通のダイオードとしてはたらく。前記ＬＤ素子Ｌにか
かる順方向電圧はＬＤ素子Ｌの接合部温度に相関してい
る。この順方向電圧とあらかじめ設定せられた電流によ
る抵抗ＲＩの電圧降下分とトランジスタＴＲ２の飽和コ
レクタ・ェミツタ間電圧の和の電圧Ｅｄがサンプリング
アンドホールド回路ＳＨＩの端子ｄに入力される。一方
前記パルス変調信号２１１ａはィンバータＩＮＶ、単安
定マルチパイプレータＭＳＭ１，ＭＳＭ２を介してサン
プＩＪ‐ングアンドホールド回路ＳＨＩのＣ端子にサン
プリング信号として入力される。この信号波形はＥｃで
示され、サンプリング信号Ｅｃは前記信号２１１ａの立
ち下がり時刻よりも時間の，だけ遅れてパルス間隔ｗ２
の信号である。前記回路ＳＨＩはサンプリング信号Ｅｃ
がはいったときの電圧Ｅｄを検出して出力端子ｅより前
記電圧Ｅｄを出力し次のサンプリング信号Ｅｃがはいる
まで前記電圧Ｅｄを保持する。この保持電圧波形すなわ
ち端子ｅからの出力電圧虫ｆは差動増幅器ＡＭＰＩの入
力端子ｆに入力される。前記増幅器ＡＭＰＩのもう一方
の入力端子ｇにはあらかじめ設定せられた電圧Ｅｇが入
力されている。この設定電圧Ｅｇは可変抵抗Ｒ２により
可変である。ここでＬＤ素子Ｌの順方向電圧は一定電流
を通電した場合接合部温度が高い程低く、綾合部温度が
低い程出力は高いのでＬＤ素子Ｌが経年変化により出力
が落ちてきた場合、前記設定電圧Ｅｇを下げ出力を安定
に保つことも可能である。またこれはしーザ出力検出手
段と制御回路を設けることにより自動的に設定電圧Ｅｇ
を制御し出力を安定に保つことも可能である。前記増幅
器肌４Ｐ２には二つの出力端子ｈおよびｉがあり、この
出力端子ＥｈおよびＥｉは互に逆相である。

すなわち設定電圧Ｅｇよりも保持電圧Ｅｆの方が高い場
合、出力端子ｈの端子電圧Ｅｈは正となり出力端子ｉの
端子電圧Ｅｉは前記電圧Ｅｈと絶対値は等しいが負の電
圧なる。逆に保持電圧Ｅｆよりも設定電圧Ｅｇの方が高
くなると電圧Ｅｉは正となり電圧Ｅｈは負となる。まず
ＬＤ素子Ｌの接合部温度が標準動作温度より高くなると
順方向電圧が高くなり保持電圧Ｅｆは設定電圧Ｅｇより
も高くなり保持電圧Ｅｆは設定電圧虫ｇよりも高くなり
電圧Ｅｈは正となり電圧Ｅｉは負となる。その結果トラ
ンジスタＴＲ４およびＴＲ５がオンしベルチエ素子ＰＤ
を電流が矢印ｊの方向に流れＬＤ素子Ｌを冷却する。逆
にＬＤ素子Ｌの接合部温度が低くなった場合には、保持
電圧Ｅｆは設定電圧Ｆｇよりも低くなり電圧Ｅｈが負と
なり電圧Ｅｉは正となる。その結果トランジスタＴＲ３
とＴＲ６がオンしベルチェ素子ＰＤを電流が矢印ｋの方
向に流れＬＤ素子Ｌを加熱する。以上のような方法でＬ
Ｄ素子Ｌの温度を制御する。次に第８図のタイムチャー
トにより制御タイミングについて説明する。

第８図において横軸はすべて時間軸をあらわしＤＰの縦
軸はガルバノミラースキャナによりレーザビームが感光
ドラム１０２に結像しつつ走査させる場合の位置を示す
ものでＰＯは大略感光ドラム１０２の中心位置、ＰＩお
よびＰ２はしーザビームの感光ドラム１０２上での最大
変位位置を示している。Ｐ３からＰ４は感光ドラム１０
２上のビーム位置検知ミラー１１５の位置を示し、ビー
ムがミラーに当っている時間、例えば時亥巾２から時刻
Ｔ３の間ビーム位置検出装置１ １６の出力信号ＢＰが
でる。Ｐ５からＰ６は実際にビームにより感光ドラム１
０２上に画像信号が記録される位置を示すもので、した
がって例えば時刻Ｔ４からＴ５の間に記録を行うもので
ある。本実施例においてはＬＤ素子Ｌがレーザ発振して
いないときすなわち前記電圧Ｅｄがｅｌレベルにあると
きの電圧をサンプリング信号Ｅｃが前記回路ＳＨＩに入
力されたとき、つまりレーザ発振を停止して時借物，経
過した後検知してＬＤ素子Ｌの接合部の温度制御を行う
ものであったがＬＤ素子Ｌが一走査線分の記録を終了し
た時亥巾，からビーム位置検出をするためＬＤ素子がレ
ーザ発振を開始する時亥中２までの間に限ってＬＤ素子
の接合部の温度検出をすることも可能である。これはド
ラム上の位置Ｐ２においてガルバノミラースキャナに流
れる電流の方向が逆転することを検知し、その検知信号
を前記回路ＳＨＩにサンプリング信号として入力するこ
とによりＬＤ素子の接合部の温度検出をするものである
。またＬＤ素子がビーム位置検出の為のレーザ発振がお
わった時亥中３から一走査線分の記録を開始する時亥中
４までの間に限って接合部温度を検出することも可能で
ある。

これはビーム位置検出信号ＢＰの立ち下がり時亥旧３か
ら時間ｗ，たった後サンプリング信号を前記回路ＳＨＩ
に入力することにより可能である。また本実施例におい
ては電圧Ｅｄがｅｌレベルのときの接合部温度を検出し
たが電圧ＥｄがｅｈレベルのときすなわちＬＤ素子Ｌが
レーザ発振を行っているときもＬＤ素子Ｌの接合部温度
を検出することも可能である。これは前記電圧Ｅｄがｅ
ｈレベルにあるときサンプリング信号が前記回路ＳＨＩ
に入力されるようにタイミングを切り換えることにより
可能である。次にレーザ記憶装置の電源を投入した後の
動作について第７図および第９図を用いて述べる。

電源を投入した直後はＬＤ素子Ｌの接合部温度は不明な
のでそのままレーザによる記録を行った場合ビーム強度
の変動が大きくなる。これを防止する為に端子ｑより温
度レディ検知信号Ｓｑを入力する。この信号は電源投入
直後時亥巾ｏｏでパル幅ｗ３のパルスを繰り返し発生す
るようにする。このときはレーザパルス変調信号２１１
ａは端子ａに入力されない。したがってトランジスタＴ
ＲＩはオンせずＬＤ素子Ｌはしーザ発振をしない。また
トランジスタＴＲ２は前記信号Ｓｑのパルスがはいった
ときだけオンするのでサンプリングアンドホールド回路
ＳＨＩの端子ｄにＬＤ素子Ｌの接合部温度に相関した電
圧Ｅｄが入力される。一方前記信号Ｓｑのパルスは単安
定マルチパイプレータＭＳＭＩとＭＳＭ２を介して前記
回路ＳＨＩの端子Ｃにサンプリング信号ＥＣとして入力
される。前記回路ＳＨＩはサンプリング信号Ｅｃのパル
スがはいったときの電圧虫ｄを次のサンプリング信号Ｅ
ｃのパルスがはいるまで保持する。この保持電圧波形は
Ｅｆで示され差動増幅器ＡＭ円１の入力端子ｆに入力さ
れる。前記増幅器ＡＭ円１もう一方の入力端子ｇにはあ
らかじめ設定せられた電圧虫ｇが入力されていて前記増
幅器ＡＭＰＩは保持電圧Ｅｆと設定電圧Ｅｇとの差電圧
を増幅し出力端子ｈおよびｉより出力する。前述したよ
うに前記増幅器ＡＭ円１の出力電圧ＥｈとＥｊは互に逆
相である。保持電圧Ｅｆが時刻Ｔｏ，あるいはＴｏ２で
設定電圧Ｅｇとくし、ちがいがあるときは出力端子ｈに
接続された電圧レベル選択回路ＬＳＩはしーザ作動温度
レディ信号２１６ａを出力しない。すなわち前記回路Ｌ
ＳＩは出力電圧Ｅｈの電圧の絶対値があらかじめ設定さ
れた許容範囲にならないかぎり前記レディ信号２１６ａ
を出力しない。出力電圧Ｅｈが前記許容範囲のレベルに
なったとき例えば時刻Ｔｏ３で前記レディ信号２１６ａ
が出力されィンストラクション実行回路２０４に伝達さ
れる。電源を投入した後前記時刻Ｔｏ３までの間ベルチ
ェ素子ＰＤによりＬＤ素子Ｌを冷却あるいは加熱をして
ＬＤ素子Ｌの接合部温度をレーザ作動温度に近づけるも
のである。前記レディ信号２１６ａが出力されィンスト
ラクショ実行回路に伝達されると前述した方法により感
光ドラム１０２上に画像信号が記録されるものである。
次に本発明の他の実施例について説明する。

前記のレーザ記録装置および温度制御回路においてはー
スキャンラィン分のデータを−スキャンライン分の画素
数に等しい数のビット数によりレーザ記録を行ったが、
一画素に対するビット数を例えば４ビットにして、ライ
ンバッファ２０７，２０８等に記憶しておくことにより
ビームの強度を制御することも可能である。レーザ変調
回路２１１よりパルス変調信号Ｓ１およびビーム強度変
調信ＨＳ２を入力した場合の温度制御について以下に述
べる。ここで第１０図はパルス変調信号ＳＩと共にビー
ム強度変調信号Ｓ２が入力された場合の温度制御回路図
を示したものである。第１０図および第１１図において
ＴＲ７およびＴＲ８はスイッチング素子でここではスイ
ッチングトランジスタ、ＴＲ９はトランジスタ、ＡＭＰ
２は増幅器、Ｄはダイオード、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６
，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，ＲＩＯは抵抗を示し、第５図の温
度制御回路図と同様の働きを示すものにはダッシュ「′
」を施したものである。

前記ビーム強度変調信号Ｓ２はしーザが発振していると
きＬＤ素子を流れる電流を制御し発振強度を制御するも
のである。

まず前記パルス変調信号ＳＩが“１”レベルのときは前
記信号ＳＩはィンバータＩＮＶを通るのでトランジスタ
ＴＲ７のおよびＴＲ８はオンしない。一方前記強度変調
信号Ｓ２は増幅器ＡＭＰ２にり増幅され点ｕに伝達され
る。ここで点ｕの電位はトランジスタＴＲ７のバイアス
電圧Ｖ４を越えないものとする。トランジスタＴＲ７は
オフ状態なので点ｖの電位Ｅｖは点ｕの電位と等しくな
りトランジスタＴＲ９がオンしＬＤ素子Ｌ′にレーザ発
振を行うに充分な電流が流れＬＤ素子Ｌ′はしーザ発振
を行うものである。ＬＤ素子Ｌ′に流れる電流量はトラ
ンジスタＴＲ９のベース電圧Ｅｖにより制御される。電
圧Ｅｖは点ｕの電圧と等しいので結局ＬＤ素子しに流れ
る電流量は前記ビーム強度変調信号により制御されるも
のである。次に前記パルス変調信号ＳＩが“０”レベル
のとき、すなわちＬＤ素子Ｌ′がレーザ発振していない
場合の動作を述べる。

前記パルス変調信号ＳＩはィンバータＩＮＶ′を通るの
でトランジスタＴＲ７とＴＲ８はオンする。

トランジスタＴＲ７がオンすると点ｖの電位はほぼ０と
なるのでトランジスタＴＲ９はオンしない。またインバ
ータＩＮＶ′を通した信号２１１ａは単安定マルチパイ
プレータＭＳＭ１，ＭＳＭ２を介してサンプリングアン
ドホ−ルド回路ＳＨＩ′のｃ′端子にサンプリング信号
Ｅｃ′として入力される。トランジスタＴＲ８がオンす
るとＬＤ素子Ｌ′にはあらかじめ設定せられた電流が流
れ、ＬＤ素子Ｌ′はしーザ発振しないので普通のダィオ
−ドとしてはたらく。ＬＤ素子Ｌ′の順方向電圧はＬＤ
素子Ｌ′の接合部温度に相関し、前記順方向電圧と抵抗
Ｒ８の電圧降下分とトランジスタＴＲ８の飽和コレクタ
・ェミッタ間電圧の和の電圧由ｄ′がサンプリングアン
ドホールド回路ＳＨＩ′に入力されることは第７図の説
明の時述べたとおりである。以下第１０図の温度制御回
路の動作は第７図で述べたのと全く同機なのでここでは
省略する。また温度検出タイミングについても全く同様
なので省略するものである。以上説明したように本発明
はＬＤ素子の接合部温度を直接しかも容易に検出するこ
とを可能にせしめ、温度制御素子即ちベルチェ素子等か
らＬＤ素子更には接合部までの熱抵抗の如何にかかわら
ず常に接合部温度を一定に保ちうるものである。

またサーミスタ等の感温素子を用いる必要がないため装
置の小型化および簡略化も可能でありコストの引き下げ
にもつながる。また感温素子の応答時間により湿度制御
のタイミングがおくれることもないものである。本発明
の半導体レーザ素子の接合部温度制御装置を半導体レー
ザを用いた記録装置に用いた場合、接合部温度を一定に
保ちうるため安定した出力のビーム感光ドラム等の記録
体に記録することができ、更に異なるビーム強度による
記録においてもその効果は究めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体レーザ素子の斜視図、第２図はダブルヘ
テロ構造の半導体レーザ素子の斜視図、第３図は従来の
半導体レーザ発生器の一部を破断した斜視図、第４図は
本発明の原理を示す図、第５図は本発明を用いた記録装
置の斜視図、第６図は第５図の記録装置の制御系のブロ
ック図、第７図は第５図の記録装置の温度制御回路図、
第８図は第７図の制御回路の各部のタイミングチャート
、第９は電源投入直後の第７図の制御回路の各部のタイ
ミングチャート、第１０図は温度制御回路の他の実施例
の回路図、第１１図は第１０図の制御回路の各部のタイ
ミングチャートを各々示す。 図において１０２は感光ドラム、１０８はしーザ発生器
、１１３はガルバノミラースキャナ、１１５はビーム位
置検知ミラー、１１６はビーム位置検出器、２１１はし
ーザ変調制御回路、２１６は温度制御回路、２１６ａは
しーザ作動温度レディ信号、Ｌ，Ｌ′はＬＤ素子、ＰＤ
，ＰＤ′はベルチェ素子、ＳＨ１，ＳＨＩ′はサンプリ
ングアンドホールド回路を各々示す。 弟／図 第２図 弟ヲ図 第４図 第タ図 第２図 第ら図 第７図 第？図 策 ／／ 図 図 Ｓ 蝦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザ素子の接合部を感温素子として用いて
   前記接合部温度を検出し、該検出した出力により前記接
   合部温度を制御する温度制御手段を有した半導体レーザ
   素子の温度制御装置。 ２ 前記温度制御手段として電子冷却素子を用いたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ
   素子の温度制御装置。 ３ 前記半導体レーザ素子に所定の順方向電流を通電し
   、前記半導体レーザ素子の順方向電圧を検出することに
   より前記接合部温度を検出することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の半導体レーザ素子の温度制御装置
   。 ４ 前記半導体レーザ素子がレーザ発振しない程度の前
   記順方向電流を通電することを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の半導体レーザ素子の温度制御装置。