JPS6126276A - Laser unit - Google Patents

Laser unit

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Publication number
JPS6126276A
JPS6126276A JP14649584A JP14649584A JPS6126276A JP S6126276 A JPS6126276 A JP S6126276A JP 14649584 A JP14649584 A JP 14649584A JP 14649584 A JP14649584 A JP 14649584A JP S6126276 A JPS6126276 A JP S6126276A
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JP
Japan
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temperature
laser
thermistor
semiconductor laser
positive
Prior art date
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Pending
Application number
JP14649584A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruo Komatsu
小松 照夫
Yoshinori Sugiura
義則 杉浦
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Priority to JP14649584A priority Critical patent/JPS6126276A/en
Publication of JPS6126276A publication Critical patent/JPS6126276A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06804Stabilisation of laser output parameters by monitoring an external parameter, e.g. temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/02218Material of the housings; Filling of the housings
    • H01S5/0222Gas-filled housings
    • HELECTRICITY
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    • H01S5/022Mountings; Housings
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    • HELECTRICITY
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    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024Arrangements for thermal management
    • H01S5/02453Heating, e.g. the laser is heated for stabilisation against temperature fluctuations of the environment

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Abstract

PURPOSE:To obtain a unit of surely low cost and short wait-time by a method wherein a thermistor of positive temperature characteristic is used for controlling the oscillation wavelength of the titled unit, and the temperature for temperature regulation of the semiconductor laser and the Curie temperature of the thermistor are brought into a specific relation. CONSTITUTION:A laser package 1 made of Al or Cu containing a semiconductor laser and filled with dry N2 gas is fixed on a base 2, and this package is surrounded with a holder 7 having a collimator lens 6 that makes laser output beams parallel. The thermistor 3 of positive temperature characteristic which is a heating means is provided on the back of the base 2 and pressed with a printed board 4, which is then secured with machine screws 5. The package 1 is provided with a temperature-detecting means 8 such as a thermocouple or a thermistor arranged along this, and the output of this means is given to the thermistor 3 via control circuit 10 that impresses the first and second reference signals 10a and 10b and drive circuit 11, thus controlling the conduction to the laser. Here, the temperature characteristics of the laser and the thermistor are set at T1<T2 (T1: temperature for temperature regulation of laser, T2: Curie temperature of thermistor).

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体レーザを使用するレーザユニットに関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a laser unit using a semiconductor laser.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

半導体レーザは、温度によシ発振波長および出力が変化
する特性をもっているが、一方、このような半導体レー
ザを例えばレーザー−ムプリンタに使用した場合、レー
ザ光を受けて潜像を形成する感光体もレーザ光の発振波
長、出力によって表面電位が変化し画質に影響する。半
導体レーザを使用する他の機器(情報読取シ装置、通信
装置等)においても、波長、出力の変動は好ましくない
ので、半導体レーザを用いたレーザユニ、トにおいては
、レーザの出力と波長をコントロールする必要がある。
Semiconductor lasers have the characteristic that their oscillation wavelength and output change depending on the temperature. On the other hand, when such semiconductor lasers are used in, for example, a laser beam printer, a photoconductor that receives laser light and forms a latent image. Also, the surface potential changes depending on the oscillation wavelength and output of the laser beam, which affects image quality. Fluctuations in wavelength and output are also undesirable in other devices that use semiconductor lasers (information reading devices, communication devices, etc.), so in laser units that use semiconductor lasers, it is necessary to control the laser output and wavelength. There is a need.

この方法の1つとして、特開昭50−81695号公報
に開示された方法がある。この方法は、発振波長のコン
トロールのために熱電冷却素子を用いてレーザを冷却し
、一方、出力のコントロールのために、レーザノ臂、ケ
ージに内蔵した光検知素子によシ、外部に出射されるレ
ーザ光とは反対側から出射されるレーザ光をモニタし、
そのモニタの出力が一定になるようにレーザの駆動電圧
をコントロールする、いわゆるAPCと呼ばれる方法を
用いて、レーザの出力と波長を安定化するものである。
One of these methods is the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 81695/1983. In this method, the laser is cooled using a thermoelectric cooling element to control the oscillation wavelength, and on the other hand, the laser is emitted to the outside using a photodetecting element built into the laser arm or cage to control the output. Monitor the laser beam emitted from the opposite side of the laser beam,
The laser output and wavelength are stabilized using a method called APC, which controls the laser drive voltage so that the output of the monitor is constant.

この方法は、熱電冷却素子を用いるが熱電冷却素子は構
成が複雑であるし、また、冷却時、半導体レーザ/9ツ
ケージに結露が生ずるのを防止する種々の工夫が必要と
なる。
This method uses a thermoelectric cooling element, but the thermoelectric cooling element has a complicated structure, and various measures are required to prevent dew condensation from forming on the semiconductor laser/9 cage during cooling.

このように従来、レーザユニ、トの波長をコントロール
する為に熱電冷却素子が使用されていたが、その欠点を
排除するために本発明ではレーザユニットを加熱するこ
とによって発振波長のコントロールを行う。
As described above, a thermoelectric cooling element has conventionally been used to control the wavelength of the laser unit, but in order to eliminate this drawback, the present invention controls the oscillation wavelength by heating the laser unit.

このレーザユニットをレーザビームノリンタ等に用いる
場合、前述した様にレーザ光を受は潜像を形成する感光
体はレーザ光の発振波長によって表面電位が変化する特
性をもっているので、感光体の特性によシレーザの発振
波長を数nmの変動中に抑える必要がある。ここでレー
ザの発振波長と温度の間には、一般的に変化率として0
.2〜0.3nm/’Cの関係がちシ、これより、レー
ザの温度変動中は10℃程度以下にコントロールしなけ
ればならない。
When this laser unit is used in a laser beam printer, etc., as mentioned above, the photoreceptor that receives the laser beam and forms a latent image has a characteristic that the surface potential changes depending on the oscillation wavelength of the laser beam. It is necessary to suppress the oscillation wavelength of the laser to within a few nanometers. Here, there is generally a rate of change of 0 between the laser oscillation wavelength and the temperature.
.. Since the relationship is 2 to 0.3 nm/'C, it is necessary to control the temperature to about 10C or less during laser temperature fluctuations.

一方、このレーザユニットが用いられるレーザビームブ
リンク内の雰囲気温度を考えると最高45℃程度まで達
する場合がおる。従ってこのレーザユニ、トを35℃程
度でコントロールすれば、はとんどの使用時に於いては
35℃でコントロールされ、雰囲気温度がこれを越え最
高温度45℃に達するまでの間は、レーザユニットの温
度コントロールは切られ、雰囲気温度とともに上昇する
こととなシ、レーザユニ、トの温度変動は35℃から4
5℃の10℃で抑えることができる。
On the other hand, considering the atmospheric temperature within the laser beam blink in which this laser unit is used, it may reach a maximum of about 45°C. Therefore, if this laser unit is controlled at around 35°C, the temperature will be controlled at 35°C during most of the use, and until the ambient temperature exceeds this and reaches the maximum temperature of 45°C, the laser unit temperature will be kept at 35°C. The control is turned off, and the temperature fluctuation of the laser unit and the laser unit increases with the ambient temperature from 35℃ to 4℃.
It can be suppressed at 5°C or 10°C.

またレーザの出力を一定にするために、レーザ/9ツケ
ージに内厳されたビンフォトダイオードでレーザ光をモ
ニタし、この出力がム定となる様にレーザを駆動する電
流値を制御すれはレーザの出力は一定にすることができ
る。斯かる出力コントロール手段は前記特開昭50−8
1695号公報記載のものが使用できる。
In addition, in order to keep the laser output constant, the laser beam is monitored by a bin photodiode installed inside the laser cage, and the current value that drives the laser is controlled so that the output is constant. The output of can be kept constant. Such an output control means is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-open No. 50-8.
Those described in Japanese Patent No. 1695 can be used.

この様に温度コントロールおよび出力コントロールをす
れば良い画質を得られるわけであるが、この様なレーザ
ユニットに於いても、以下に挙げるいくつかの問題点が
ある。
Although good image quality can be obtained by controlling the temperature and output in this way, such a laser unit also has the following problems.

例えば、主電源が入れられ半導体レーザが所定の温度に
なって出力できる状態になるまでの時間、いわゆるウェ
イト・タイムは短かい程良いわけであるが、従来例程度
の大きさのレーザユニットでは使用最低環境温度に於い
てこのウェイトタイムを1分以下にするのにヒータの容
量を20 watt程度以上にしなければならない。こ
の容量も大容量化すればレーザユニットの温度の上昇率
は高くなるがレーザユニットの温度は温調温度に達した
後も所定の温調温度以上になシ、即ち、オーバーシュー
トが大きくなシ自然冷却のためにかえってウェイトタイ
ムは長くなってしまう。またこの20 watt程度の
容量でも温度検出用のサーミスタの不良や温度コントロ
ール回路の不良等にょル、温度コントロールが不能とな
シ、ヒータが通電され放しとなると、ユニットは200
℃程度以上まで上昇し構成部品が変形したシ火災等の問
題が生じることがある。従って大きな温度ヒーーズを取
付けたシ、あるいはある温度以上になると自動的にヒー
タの通電を停止する機構を設けなければならなくなるが
、これとて取付面との接触不良などのため確実なものと
は言い難くまた、構成も複雑になりコストも高くなって
しまう。
For example, the shorter the wait time, the time it takes for the semiconductor laser to reach a predetermined temperature and become ready for output after the main power is turned on, the better. In order to reduce this wait time to 1 minute or less at the lowest environmental temperature, the capacity of the heater must be approximately 20 watts or more. If this capacity is increased, the rate of increase in temperature of the laser unit will increase, but even after reaching the temperature control temperature, the temperature of the laser unit will not exceed the predetermined temperature control temperature. Wait time actually becomes longer due to natural cooling. In addition, even with a capacity of about 20 watts, if the temperature detection thermistor is defective or the temperature control circuit is defective, temperature control may not be possible, and if the heater is energized and then disconnected, the unit will
Problems such as fires may occur when the temperature rises to over 30°F (°C) and components become deformed. Therefore, it is necessary to install a large temperature heater or to provide a mechanism that automatically stops the power supply to the heater when the temperature exceeds a certain level, but this is not reliable due to poor contact with the mounting surface. It is difficult to explain, and the configuration becomes complicated and the cost increases.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、レーザユニ、トの発振波長のコントロ
ールに加熱方式を使用するとともに、加熱方式のレーザ
ユニ、トに於ける問題である安全性を確実なものとし、
更に安価でかクラエイトタイムの短かいレーザユニット
を提供することである。
The purpose of the present invention is to use a heating method to control the oscillation wavelength of a laser unit, and to ensure safety, which is a problem with heating type laser units,
Another object of the present invention is to provide a laser unit that is inexpensive and has a short curing time.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上述のように、従来、レーザユニットの発振波長のコン
トロールは、ユニットを冷却するこトニよって行なわれ
ていたが、本発明はユニットを加熱することによって発
振波長のコントロールを行うものである。然して、レー
ザユニットを加熱する場合、通常のニクロムヒータ等で
加熱すると、加熱開始後、温調温度に違した際のオーバ
ーシュートが大きく、従って、結局ウェイトタイムが長
くなシ、また温調時のり、76ルが大きく、従って波長
変動が大きくなる4(−このような不都合を防止するた
めに、本発明は加熱手段として正温度サーミスターを使
用する。
As described above, conventionally, the oscillation wavelength of a laser unit was controlled by cooling the unit, but the present invention controls the oscillation wavelength by heating the unit. However, when heating the laser unit with a normal nichrome heater, etc., there will be a large overshoot when the temperature is changed from the temperature control after heating starts, and therefore the wait time will be long and the speed at the time of temperature control will be large. , 76 is large, and therefore the wavelength fluctuation is large (4) - To prevent such a disadvantage, the present invention uses a positive temperature thermistor as the heating means.

すなわち、本発明によるレーザユニ、トは、半導体レー
ザと、該半導体レーザを加熱する手段と、該半導体レー
ザの温度を検知して半導体レーザの温度をコントロール
する手段とを有し、半導体レーザを加熱する手段として
正温度特性サーミスタを設け、この正温度特性サーミス
タは該半導体レーザの温調温度をTI、該正温度特性サ
ーミスタのキュリ一温度をT2とした時に ’rt (T! となるものとしたことを特徴とするものである。
That is, the laser unit according to the present invention includes a semiconductor laser, a means for heating the semiconductor laser, and a means for controlling the temperature of the semiconductor laser by detecting the temperature of the semiconductor laser, and heats the semiconductor laser. As a means, a positive temperature characteristic thermistor is provided, and when the temperature control temperature of the semiconductor laser is TI and the Curie temperature of the positive temperature characteristic thermistor is T2, 'rt (T!) is obtained. It is characterized by:

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例について図面を参照し゛て説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明に係るレーザユニットの一実施例を示す
。図中、1は半導体レーザをドライチ。
FIG. 1 shows an embodiment of a laser unit according to the present invention. In the figure, 1 is a dry-chip semiconductor laser.

素ガスによシ密封したレーザノ! ツケージを示し、こ
のレーザノ4 ツケージ1は、アルミ、銅等の熱伝導性
のよい材料でつくられた基台2に、接着またはビス止め
によシとシつけられている。基台2の反対面には、半導
体レーザを加熱する手段として正温度サーミスタ3が熱
伝導性接着剤等によって固設されている。
Lasano sealed with raw gas! This laser cage 1 is attached to a base 2 made of a material with good thermal conductivity, such as aluminum or copper, by adhesive or screws. On the opposite surface of the base 2, a positive temperature thermistor 3 is fixed with a thermally conductive adhesive or the like as a means for heating the semiconductor laser.

正温度サーミスタ3の端子、レーザの端子は、プリント
板4に半田付けされ、このシリンド板4はスペーサ9を
介し基台2にビス5によシ固定されている。一方、レー
ザの出射光を平行化するコリメータレンズ6は光軸方向
と光軸に垂直な方向に位置調整された後接着剤あるいは
ネジとす、トによフホルダ7に固設され、ホルダ7は基
台2にビスによシ固定される。
The terminals of the positive temperature thermistor 3 and the laser are soldered to a printed board 4, and the cylinder board 4 is fixed to the base 2 with screws 5 through spacers 9. On the other hand, the collimator lens 6 that collimates the emitted light of the laser is adjusted in the optical axis direction and the direction perpendicular to the optical axis, and then fixed to the holder 7 with adhesive or screws. It is fixed to the base 2 with screws.

また、半導体レーザの温度を検知して半導体レーザの温
度をコントロールするために、レーザノやッケージ1の
上面もしくはレーザΔッケージ1の側面の近傍にレーザ
の温度を検出する熱電対またはサーミスタ等の温度検出
手段8が接着剤あるいは板バネによシ固設されている。
In addition, in order to detect the temperature of the semiconductor laser and control the temperature of the semiconductor laser, a temperature sensor such as a thermocouple or thermistor is installed near the top surface of the laser beam or package 1 or the side surface of the laser package 1 to detect the temperature of the laser. Means 8 is fixed by adhesive or a leaf spring.

然して、温度検出手段8は制御回路10および駆動回路
11を介して正温度サーミスタ3に接続され、この制御
回路10に、例えば35℃に対応する第1の基準信号1
0aおよび例えば33乃至34℃に対応する第2の基準
信号10bが与えられる。検出手段8は検出温度が正温
度サーミスタ3のキュリ一温度を越えると駆動回路11
を消勢して正温度サーミスタ3への通電をストップし、
検出温度が温調温度よシやや低い温度になると駆動回路
11を付勢して正温度サーミスタ3への通電を開始する
ように働く。この温度コントロール状態については後に
第3図を参照して説明する。
The temperature detection means 8 is connected to the positive temperature thermistor 3 via a control circuit 10 and a drive circuit 11, and a first reference signal 1 corresponding to 35° C., for example, is supplied to the control circuit 10.
0a and a second reference signal 10b corresponding to, for example, 33 to 34°C. The detection means 8 activates the drive circuit 11 when the detected temperature exceeds the Curie temperature of the positive temperature thermistor 3.
deenergizes and stops energizing the positive temperature thermistor 3,
When the detected temperature reaches a temperature slightly lower than the temperature control temperature, the drive circuit 11 is energized to start energizing the positive temperature thermistor 3. This temperature control state will be explained later with reference to FIG.

上記のレーザノヤッケージ内には、感光体に到達しない
反対側から出射されるレーザ光を受けるビンフォトダイ
オードがとルつけられていて、レーザの出力のコントロ
ールを行う。
A bin photodiode that receives laser light emitted from the opposite side that does not reach the photoreceptor is installed in the laser package, and controls the output of the laser.

次に、上記の正温度特性サーミスタ3について述べる。Next, the above positive temperature characteristic thermistor 3 will be described.

正温度特性サーミスタは、チタン酸バリウムを主成分と
した酸化物半導体上2ミックで、材料組成によシー20
℃〜+330℃の範囲でキュリ一温度、即ち電気抵抗が
急変する温度を任意に設定することができるものである
。例えば第2図に示す様に正温度特性サーミスタは常温
に於いて数1.00程度の抵抗値であるがキュリ一温度
T3になると10〜10’Ωに変化する。従って一定電
圧を印加した場合、低温では抵抗値も低いため大電流が
流れ発熱するが、自身がキュリ一温度T、に達すると急
に抵抗値が増大して、電流が流れ難くなシ発熱量が減少
する。このため、正温度特性サーミスタはキュリ一温度
T2付近で温度が平衡状態となシ温調回路なしにほぼ一
定温度T8で自己温調することができる。
The positive temperature characteristic thermistor is made of an oxide semiconductor whose main component is barium titanate.
The Curie temperature, that is, the temperature at which the electrical resistance suddenly changes, can be arbitrarily set in the range of .degree. C. to +330.degree. For example, as shown in FIG. 2, a positive temperature characteristic thermistor has a resistance value of about 1.00 at room temperature, but changes to 10 to 10'Ω at the Curie temperature T3. Therefore, when a constant voltage is applied, a large current flows and generates heat because the resistance value is low at low temperatures, but when the temperature reaches the Curie temperature T, the resistance value suddenly increases, making it difficult for the current to flow and generating heat. decreases. Therefore, the positive temperature characteristic thermistor is able to self-regulate its temperature at a substantially constant temperature T8 without the need for a temperature regulating circuit, even though the temperature is in an equilibrium state near the Curie temperature T2.

上記のレーザユニットの温度コントロールは前述した様
にレーザノ平、ケージ1の上面あるいは近傍に設けたサ
ーミスタを用いて半導体レーザの温度を検出し、例えば
温調温度(その値近傍に維持される温度)T1、約35
℃で正温度特性サーミスタのON −OFF Kよシ加
熱、自然冷却を行ない、温度コントロールをするもので
、このため正温度特性サーミスタのキュリ一温度T寞は
温調温度Tlよシ高くに設定される@ 例えば第2図に示した様な正温度特性サーミスタを用い
た場合の本発明レーザユニ、トの動作について第3図を
用いて説明する。まず、温度コントロールの初期立上シ
状態について述べる。レーザユニットの通常の使用状態
は10℃〜30℃程度であplこの時正温度特性サーミ
スタの抵抗値は約200である。ここで主電源が投入さ
れ正温度特性サーミスタに24Vが印加されたとすると
正温度特性サーミスタは28.8 wattのヒータと
なυ、発熱し、半導体レーザは加熱される。この時28
.8vattと大容量のため半導体レーザの温度は急速
に上昇する。ところが温調温度T1約35℃に近づくと
正温度特性サーミスタのキュリ一温度Tzに近づくため
、正温度特性サーミスタの抵抗値は増大し、電流は流れ
難くなシ自然と正温度特性サーミスタの容量は小さくな
シ、半導体レーザの温度上昇率は鈍ってくる。従って温
調温度T1に滑らかに達することができ、オーバーシー
ートの少ない、かつ立上夛時間の短い立上シとするとと
ができる。
As mentioned above, the temperature of the laser unit is controlled by detecting the temperature of the semiconductor laser using a thermistor installed on the laser plane, on the top surface of the cage 1, or in the vicinity. T1, about 35
The positive temperature characteristic thermistor is turned on and off at ℃ to perform heating and natural cooling to control the temperature.For this reason, the temperature T of the positive temperature characteristic thermistor is set higher than the temperature control temperature Tl. For example, the operation of the laser unit of the present invention when using a positive temperature characteristic thermistor as shown in FIG. 2 will be explained with reference to FIG. First, the initial startup state of temperature control will be described. The normal operating condition of the laser unit is about 10 DEG C. to 30 DEG C., and the resistance value of the positive temperature characteristic thermistor is about 200 at this time. If the main power is turned on and 24V is applied to the positive temperature coefficient thermistor, the positive temperature coefficient thermistor generates heat of 28.8 watts, and the semiconductor laser is heated. At this time 28
.. Since the semiconductor laser has a large capacity of 8 volts, the temperature of the semiconductor laser increases rapidly. However, as the temperature control temperature T1 approaches approximately 35°C, the temperature approaches the Curie temperature Tz of the PTC thermistor, so the resistance value of the PTC thermistor increases, and it becomes difficult for current to flow.The capacitance of the PTC thermistor naturally decreases. As the size of the semiconductor laser decreases, the rate of temperature rise slows down. Therefore, the temperature control temperature T1 can be reached smoothly, and a start-up can be achieved with less oversheeting and a short start-up time.

次に温調温度T1での温度コントロール状態について述
べる。半導体レーザ近傍のサーミスタで温度検出を行な
い、半導体レーザが35℃になると正温度特性サーミス
タの通電を止め35℃よシやや低い温度T1′(例えば
35℃よシ1乃至2℃低い温度)になると通電を行なう
。即ちヒータへの通電の0N−OFFによる加熱と自然
冷却を用いた温度コントロール方式では加熱するに足る
必要最小限のヒータ容量例えば5〜15vatt程度と
した方が温調時の温度り、fルが少なく、精度の良い温
度コントロールが行なえるが、本発明の正温度特性サー
ミスタの抵抗値は35℃において約400であシ、従っ
て14.4vattの小容量のヒータとして働くように
なるため、温度り、fルの少な、い温度コントロールを
行なうことができる。(例えばレーザビームプリンタで
は、温度リップルが大きいと画偉に濃度ムラが目立つよ
うになる)以上述べた様に立上シ時においては20〜3
0wa t tの高いヒータ容量と高い温度上昇率を持
たせ、温調温度T1においては5〜15 watt程度
の低いヒータ容量と低い温度上昇率を持たせることがで
きるため、立上少時間を短く、かつ滑らかに温調温度T
lに達し、また温度リッノルの少ない温調精度の良い、
レーザユニットを得ることができる。
Next, the temperature control state at the controlled temperature T1 will be described. Temperature is detected by a thermistor near the semiconductor laser, and when the temperature of the semiconductor laser reaches 35°C, the positive temperature characteristic thermistor stops energizing and when the temperature T1' is slightly lower than 35°C (for example, 1 to 2°C lower than 35°C). Turn on electricity. In other words, in a temperature control method that uses heating and natural cooling by turning the heater energized on and off, it is better to set the necessary minimum heater capacity for heating, for example, about 5 to 15 watts, to reduce the temperature during temperature control. However, the resistance value of the positive temperature coefficient thermistor of the present invention is about 400 at 35°C, so it works as a small-capacity heater of 14.4 watts, so the temperature , temperature control can be performed with less effort. (For example, in a laser beam printer, if the temperature ripple is large, density unevenness will become noticeable on the image height.) As mentioned above, at startup, 20 to 3
It is possible to have a high heater capacity of 0 watts and a high temperature rise rate, and a low heater capacity of about 5 to 15 watts and a low temperature rise rate at the temperature control temperature T1, so the start-up time is shortened. , and smoothly adjust the temperature T
1, and has good temperature control accuracy with little temperature linnor.
You can get a laser unit.

更に、この様な温調温度特性を持つ正温度特性サーミス
タのキュリ一温度T2は温調温度T1よシ高いが、T2
は100℃程度であるため第3図に示す暴走状態、即ち
温調温度を検出する半導体レーザに取付けられたサーミ
スタが断線、あるいは破損したシ、温度コントロール回
路が破損した場合に、正温度特性サーミスタに通電され
放しになる希有の最悪状態においてもこのレーザユニッ
トの温度は、キュリ一温度T2を越えることはなく、従
ってレーザユニットを構成する部品の熱変形温度を越え
ることはないため破損を補修すればレーザユニットを再
使用することができる。またT2が100℃程度のため
、温度ヒニーズや暴走温度検知の保護回路等は不要とな
る〇 本発明によるレーザユニットを適用できるレーザビーム
プリンタの一例を第4図に略示する。第4図において、
2oは電子写真感光体、21は帯電器、22は現像器、
23は転写紙、24は転写帯電器である。被記録信号2
5は駆動回路26に送られ、これにより半導体レーザ2
7を駆動する。
Furthermore, the Curie temperature T2 of a positive temperature characteristic thermistor with such temperature control temperature characteristics is higher than the temperature control temperature T1;
Since the temperature is approximately 100℃, if the thermistor attached to the semiconductor laser that detects the temperature control circuit is disconnected or damaged, or the temperature control circuit is damaged, the positive temperature characteristic thermistor will Even in the rare worst case where the laser unit is energized and then left unenergized, the temperature of this laser unit will not exceed the Curie temperature T2, and therefore will not exceed the thermal deformation temperature of the parts that make up the laser unit, so any damage must be repaired. If so, the laser unit can be reused. Further, since T2 is about 100° C., temperature hinnies and a protection circuit for detecting runaway temperature are not required. An example of a laser beam printer to which the laser unit according to the present invention can be applied is schematically shown in FIG. In Figure 4,
2o is an electrophotographic photoreceptor, 21 is a charger, 22 is a developer,
23 is a transfer paper, and 24 is a transfer charger. Recorded signal 2
5 is sent to the drive circuit 26, which causes the semiconductor laser 2
Drive 7.

半導体レーザ27は被記録信号に対応して変調されたレ
ーザビームを発生し、このレーザピームハ回転多面鏡2
8にょシ掃引され、電子写真感光体20を走査する。こ
れによって、感光体2o上に静電潜像が形成され、この
潜像は現像器22によって現像され、得られたトナー像
は転写紙23に転写され、定着器(図示せず)によって
定着される。
The semiconductor laser 27 generates a laser beam modulated in accordance with the recorded signal, and the laser beam is rotated by the rotating polygon mirror 2.
8 to scan the electrophotographic photoreceptor 20. As a result, an electrostatic latent image is formed on the photoconductor 2o, this latent image is developed by the developing device 22, and the obtained toner image is transferred to the transfer paper 23 and fixed by the fixing device (not shown). Ru.

上記の実施例においては、正温度特性サーミスタを基台
の半導体レーザと反対側に取付けたが半導体レーザの近
傍に取付ければ容量を更に小さく即ち大きさを小さくで
きる。またレーザユニットをゴムやプラスチックの様な
断熱材で覆って特“に正温度特性サーミスタを外環境と
断熱すれば正温度特性サーミスタの温度特性の変動が少
なくなり、温調精度を更に良くでき、また正温度特性サ
ーミスタの容量を小さくできる。
In the above embodiment, the positive temperature coefficient thermistor is mounted on the opposite side of the base from the semiconductor laser, but if it is mounted near the semiconductor laser, the capacitance or size can be further reduced. In addition, if the laser unit is covered with a heat insulating material such as rubber or plastic to insulate the positive temperature coefficient thermistor from the outside environment, fluctuations in the temperature characteristics of the positive temperature coefficient thermistor will be reduced, and temperature control accuracy will be further improved. Furthermore, the capacity of the positive temperature characteristic thermistor can be reduced.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べた様に本発明は、レーザユニットの加温ヒータ
に半導体レーザの温調温度T、よシ高いキュリ一温度T
2を持つ正温度特性サーミスタを用いることによって、
ウェイトタイムを短かくかつ温調精度も良くできるため
、レーザビームプリンタに適用した場合には性能の高い
画質の良いレーザビームプリンタが得られる。また安全
性も高くできるため温度ヒユーズや温調不能時の対策も
不要となシ、装置を小さく、構成を簡単にでき安価にす
ることができるなどの効果がある。尚本発明はレーザビ
ームプリンタに限らず、情報読取シ装置、光通信装置等
信の機器用のレーザユニットにも適用できる。またその
際、温調温度も使用する機器に対応して適宜定められる
ものである。
As described above, the present invention provides a heater for a laser unit that has a temperature control temperature T of a semiconductor laser and a higher Curie temperature T.
By using a positive temperature characteristic thermistor with 2,
Since the wait time can be shortened and temperature control accuracy can be improved, when applied to a laser beam printer, a laser beam printer with high performance and good image quality can be obtained. In addition, since safety can be improved, there is no need for temperature fuses or countermeasures when temperature control is not possible, and the device can be made smaller, the configuration can be simplified, and the cost can be reduced. The present invention is not limited to laser beam printers, but can also be applied to laser units for communication devices such as information reading devices and optical communication devices. In addition, at that time, the temperature control temperature is also determined as appropriate depending on the equipment used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るレーザユニットの一実施例を示す
断面図、第2図は本発明レーザユニットに使用される正
温度特性サーミスタの特性の一例を示す図、第3図は本
発明レーザユニットの動作を説明する図、第4°図は本
発明レーザユニットを使用するレーザビームシリ/りの
概略を示す図である。 1・・・レーザパッケージ 2・・・基台3・・・正温
度特性サーミスタ 4・・・プリント基板5・・・ビス
       6・・・コリメータレンズ7・・・ホル
ダ      8・・・温度検出手段9・・・スペーサ
     10・・・制御回路11・・・駆動回路  
  20・・・電子写真感光体21・・・帯電器   
  22・・・現像器23・−・転写紙     24
・・・転写帯電器25・・・被記録信号   26・・
・駆動回路27・・・半導体レーザ  28・・・回転
多面鏡第1図 一、SOO\SχフッOOス2デO A   &  (’C) 第3図
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a laser unit according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of the characteristics of a positive temperature characteristic thermistor used in the laser unit of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a laser unit according to the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the unit, and is a diagram schematically showing a laser beam series using the laser unit of the present invention. 1... Laser package 2... Base 3... Positive temperature characteristic thermistor 4... Printed circuit board 5... Screw 6... Collimator lens 7... Holder 8... Temperature detection means 9 ... Spacer 10 ... Control circuit 11 ... Drive circuit
20... Electrophotographic photoreceptor 21... Charger
22...Developer 23...Transfer paper 24
...Transfer charger 25...Recorded signal 26...
・Drive circuit 27...Semiconductor laser 28...Rotating polygon mirror Fig.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体レーザと、該半導体レーザを加熱する手段と、該
半導体レーザの温度を検知して半導体レーザの温度をコ
ントロールする手段とを有し、半導体レーザを加熱する
手段として正温度特性サーミスタを設け、この正温度特
性サーミスタは該半導体レーザの温調温度をT_1、該
正温度特性サーミスタのキュリー温度をT_2とした時
に T_1<T_2 となるものとしたことを特徴とするレーザユニット。
[Claims] A semiconductor laser, a means for heating the semiconductor laser, and a means for detecting the temperature of the semiconductor laser to control the temperature of the semiconductor laser. A laser unit characterized in that a characteristic thermistor is provided, and the positive temperature characteristic thermistor satisfies T_1<T_2 when the temperature control temperature of the semiconductor laser is T_1 and the Curie temperature of the positive temperature characteristic thermistor is T_2.
JP14649584A 1984-07-14 1984-07-14 Laser unit Pending JPS6126276A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994010728A1 (en) * 1992-10-24 1994-05-11 Ok Kyung Cho Modified semiconductor laser diode with integrated temperature control
JP2007024702A (en) * 2005-07-19 2007-02-01 Syswave Corp Semiconductor inspection socket equipped with heater mechanism

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