JPS62154964A - 半導体レ−ザの出力安定化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業−１−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°１ｆにより、該感光体ドラム４にに
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、７１ＩＩｆヒ、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ノ１
（づく変化のみならず、その特性−１―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、前記半導体レーデ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ｌｌ１４　’！＋＋と
じ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゛Ｉ′導体レ
ーザと共にザーミスタとペルチェ素ｒ−をＭ１１ムんで
ユニット化し、該ペルチェ素ｒ−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ｉｔｇ＋化せしめ、その光出
力の安定化を図る１段がＩＪ□１案されている。（４を
開閉５８−２２３９５９　（；）しかしながらかかる従
来技術にあって１」）品度変化に対する安定化対策のみ
で、経時変化を１１１等考虜しておらず、出力安定化対
策として不１分である。

この為、半導体レージ゛に近因さ１１て、フォトダイオ
ード 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５８−１１１１５３８２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１７た光走査部、Ｂは該光走査部Ａに組込まれた半
導体）／−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
人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Ｉ・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、走査開始用回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１／−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１／−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′７［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、１核増幅器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Ｉ圧を基準電圧
として用いている為に、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すが半導体レーザ１
に供給される＋ｌ（となり、該゛１（導体レーザ１より
の光出力の安′）ｊｆ化が図れる。

モして一走査ラインの書込み終了後、１１ノ目１１回路
７よりの書込み終了信号に基づいて放電スイフチ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、−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伺加しなけれ
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１４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、−ライン走査中に該基準電圧が無視し得ない程
変化する！１イになり、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
路構成の筒中化とともに紙製λ１１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１足供する漕ＩＶ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知器６の
出力側に、レーザビームの位；ご１検１１１川回期信号
に基づいて応動するスイッチ１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＠圧を比較
器２３を用いて基準電圧と比較し、その差信すに基づい
て半導体レーザ１の出力制御を行うようにした点 （中前記スイッチ手段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Ｌ／−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〈
又ポ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４＝ｊ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ｔＪ−１前記スイッチ
手段２１に接地抵抗を旧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」 従って木技術手段によれば、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Ｎ′Ｊ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４、ν別な放電手段を設けな〈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６１に充電され七つサンプルホ
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。

又木技術手段によれば、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」 以丁、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はポルテイジフォロワーと１７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ｉ・ランジスタＱ
１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′市源が
、又エミッタ側には制限抵抗Ｒ１を介して半；９体レー
ザ１の７ノード側とモニタ用光検知器Ｇ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ｌ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１図中０２、Ｃ３、Ｃ４はいずれも過度的電圧変動を
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。

θ）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Ｂ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＋Ｊに基づい
てスイッチ手段２１が所定時間ＯＮされ、１１にスイッ
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、高入カイ
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゛ｒ−導体レーザの光出力
に対応した検知電圧がサンプルボ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。

こノ結果トランジスタ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Ｒ
２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に充電され目、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Ｒ
３、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−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−走査ラインの書込み
終了毎に、制御回路より放電指令信−３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りｔ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ｉｌＧが可能となる。

モニター川の光検知器に対応した正確な差信号に基づい
て゛１′：導体レーザの駆動電流を制御する事が＋１（
能な為に、゛（′−導体１／−ザのより一層の出力安定
化を図る１でか可能となる。

τ・の種々の茗効を有す。

【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。 ２図 、、’−−１ １Ｉ　　　”　　　　　　　　’ ５゛１　　　つ ｉ Ｌ！２］ ■ すｄ −ｉ。 ■ ■ニ　　　−−１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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