JPS6381317A - ダイオ−ドレ−ザのモ−ドホップを検出除去する装置及び方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はレーザダイオードとホログラフィック走査ディ
スクを備えたラスター出力スキャナに関し、特にレーザ
ダイオードのモードホップを検知し制御する制御装置に
関する。

（従来の技術と問題点） しばしばＲＯ３と呼ばれるラスター出力スキャナの技術
が発展するにつれ、問題となっている１つの大きな改良
は、走査用多面体と通常これに付設される比較的複雑な
円筒状補正光学系をホログラフィック走査系と交換する
ことである。このような走査系では、周面に沿って一連
の格子刻面を有するホログラフィックディスクが、多面
体に代え記録部材を横切って作像ビームをラスター走査
するのに使われる。これに伴う更なる改良は、比較的高
ぼるガスレーザと付設の変調器を比較的小型の内部変調
形レーザダイオードと置換することである。

しかし、レーザダイオードをホログラフィック走査系と
組み合せることは少なくとも１つの大きな問題、すなわ
ちレーザダイオードはダイオードの固有周波数の不安定
のためモードホップを生じる傾向を持つという問題を伴
う。レーザダイオードのこの傾向は、レーザダイオード
の非常に広い利得曲線と、温度の変化により周波数シフ
トを起こし易いことに基因している。この結果、通常単
一縦モードレーザとして作動するレーザでも、温度また
は同義のデユーティサイクルまたは電力レベルが変化す
ると、１つの縦モードから他の縦モードへとシフトして
しまう。

従来、安定化されたレーザ周波数を与える同調形レーザ
は、レーザビームのエネルギー分布を検知するのに検出
器が使われる米国特許第４．１０３．２５４号（ｃｈｅ
ｋａ＋ｗｉ）　％レーザ出力ビームが分割され周波数調
整エレメントを制御するのに使われる振巾比較を可能と
する米国特許第３，５８８．７３８号（Ｇｏｏｄｗｉｎ
）、及びレーザ周波数を調整する較正系がレーザヒータ
を利用して設けられる米国特許第３．５８８．２５４号
（Ｒｈｏａｄｅｓ）に例証されているごとく周知である
。

更に、訃ｉｔｅ等の米国特許第３．７９０，９０１号が
２重偏光レーザを電気光学的に作製する方式を開示する
一方、Ｔｅｒａｄａ等の米国特許第３，９０２，１３５
号は過度の変化に関わりなくレーザ波長を制御して安定
化する調整可能なミラー面を備えたレーザを記している
。

また米国特許第４．３０９，６７１号（Ｍａｌｙｏｎ）
は、レーザダイオードの放射波長に応答するフィードバ
ック制御装置を開示している。この構成では、ビームス
プリフタがレーザビームの一部を一対のフォトダイオー
ドに入射させ、一方のフォトダイオードへのビームが周
波数依存フィルタを介して濾波される。フォトダイオー
ド対からの岡山力信号が増巾され相互に減算されてフィ
ードバック信号を与え、該フィードバック信号が増巾後
温度等のレーザ動作パラメータを制御し一定の波長を保
持する。これに関連して興味深いその他の従来技術は、
レーザの周波数とモードの安定性をレーザミラーの間隔
及び角度配向によって制御することの重要性を論じたＣ
、Ｐ、Ｗａｎｇ、　Ｒ，Ｌ、Ｖａｒｗｉｇ及びｐ、Ｊ、
／１ｃｋｎ＋ａｎの論文「音響光学法によるオングスト
ローム以下のミラー変位の測定及び制御Ｊ　（Ｒｅｖ、
Ｓｃｉ、Ｉｎ５ｔｒｕ＋＋＋。

５３　（７）　、１９８２年７月、ｐｐ９６３〜９６６
）と、レーザ温度の効果及びレーザしきい電流の効果を
論じたＪ、Ｐ、Ｗｉｔｔｋｅ、　Ｄ、Ｒ，Ｐａｔｔｅｒ
ｓｏｎ及び■。

Ｌａｄａｎｙ著のＲＣＡ刊行物「Ｃ−注入レーザの安定
化」（ＲＣＡテクニカル・ノート、ｌ１ｈ１００５　．
１９７５年４月９日）とに見い出される。後者のＲＣＡ
の論文では、一定のレーザ出力パワーを達成するために
レーザ駆動電流と動作温度の両方が制御されねばならな
いこと、及びこの制御は、光検出器を用いてレーザビー
ムの強度を検知し、光検出器の信号出力が標準信号と比
較されて熱電気的ターラ用の制御信号を与えるフィード
バック系を用いて成し得ることが結論付けられている。

（問題点を解決するための手段） これに対し本発明は、プリントすべき像が露光を介して
表面上に形成される記録部材で、第１の走査方向に沿っ
て移動可能な記録部材；像信号に基づき前記記録部材を
露光するための高強度光のビームを発生するレーザ；一
連のビーム回折格子刻面を備えた回転可能なホログラフ
ィックディスクで、前記レーザから放射されるビームが
前記ホログラフィックディスクの回転路中に位置し、ホ
ログラフィックディスクが回転するにつれ前記ビームが
前記格子刻面へ連続的に入射して記録部材を第２の方向
に走査するための露光ビームを与えるようにレーザダイ
オードに対して配設されたホログラフィックディスク；
温度によって誘起される前記第１の走査方向におけるビ
ームのモードホップを補償する波長補償手段で、該波長
補償手段がレーザとホログラフィックディスクの間に位
置し、前記ホログラフィックディスクの回折格子刻面と
協働して非露光ビームを与える；ビーム位置検出器；前
記ビーム位置検出器が該ビーム位置検出器に非露光ビー
ムが入射する現地点を表す信号を出力する；前記ビーム
位置検出器の信号出力を、レーザビームの非モードホッ
プ領域内の予め設定された地点を表す標準信号と比較し
、前記ビーム位置検出器に入射するビームの現地点と予
め設定された地点が異なるとき制御信号を出力する比較
手段；前記非露光ビームをビーム位置検出器に集束する
手段；前記レーザの温度を制御する温度制御手段；及び
前記制御信号に応答して温度制御手段を動作し、前記非
露光ビームがビーム位置検出器上の前記予め設定された
地点にほぼ入射して前記レーザビームのモードホップが
回避されるように、前記レーザの温度を調整する制御手
段；を有するプリンタを提供する。

（実施例） 図面中の第１図を参照すると、像入力信号に従って変調
された高強度のレーザビーム１０が記録部材１２を横切
って走査され、記録部材１２を選択的に露光するラスタ
ー出力スキャナつまりＲＯ３が示しである。記録部材１
２上に生じた像がその後現像され、可視像を与える。

記録部材１２は、電子写真式作像方式の受光体等任意の
適切な記録媒体で構成し得る。この種の方式では、受光
体がまず一様に帯電され、次いでレーザビーム１０で露
出され、像信号入力で表わされた帯電潜像を形成する。

その後静電潜像が現像され、現像済の像が紙等適切なコ
ピー基材に転写される。転写後、像は定着によって固定
され永久像を形成する。自明なごとく、記録部材１２は
ドラム、ウェブ、ベルト等任意の適切な形状でよい。

ビーム１０は、例えば日立製１１＆に７８０１Ｅ型ダイ
オードから成る適切なレーザダイオード１５によって発
生される。内部の変調回路が、ダイオード１５からのビ
ームを像信号入力によって変調可能とする。メモリ、入
力スキャナ、通信チャネル、文字発生器等から成る任意
の適切な信号源１７から得ることのできる像信号がライ
ン１８を介して入力される。

ダイオード１５から出力された変調ビーム１０は、適切
なコリメータレンズ２０と平面状の線形補償回折格子２
７を通過し、回転するホログラフィックディスク２２の
格子刻面２４上にほぼ４５゜の角度で入射する。ディス
ク２２はその周面に沿って一連の格子刻面２４を有し、
モータ２５によるディスク２２の回転に応じ、−次のビ
ーム１Ｏ−１が各刻面２４によって記録部材１２を横切
りＸ方向に走査される。同時に、記録部材１２は適切な
駆動手段（不図示）によってＹ方向（第１図中実線の矢
印で示した方向）に移動される。ディスク２２の下流側
に適切なレンズ２３が設けられ、ビーム１０を記録部材
１２上の一点に集束する。

Ｋｏｙの米国特許第４．４２８．６４３号に記されてい
るように、回折格子２７はディスク２２の表面上に形成
された刻面回折格子と同等な特性を持つ波長補償装置で
ある。つまり、ディスク刻面２４がホログラフィ−で形
成されていれば、回折格子２７も同じ光記録方式を用い
てホログラフィ−で形成される。従って、回折格子２７
はディスクの格子・面と同じ周期を持ち、ディスク２２
と同じ高い回折効率を有する０回折格子２７は、ディス
ク２２の平面と平行なわずかに離れた平面内に置かれて
　　　“いる。

ダイオード１５がその公称波長で動作しているとすると
、ビーム１０は入射角θ１１で回折格子２７に向かい、
回折角θｌｄ　（実線路）で回折される。

尚、角度θ１１及びθ１ｄは回折格子平面の法線に対し
て測定したものである０回折格子２７とディスク２２は
平行なので、対称関係からビーム１０は刻面２４の中心
にθ２１−θ１ｄの角度で入射する。

刻面２４は回折角θ２ｄでビームを回折し、この回折光
は回折格子２７へのビームｌＯの入射路と平行、ずなわ
ちθ２ｄ＝θｌｉである。

例えば温度誘起によるモードホップのためダイオード１
５の波長シフトが生じた場合、ビーム１０はそのまま角
度θｌｉで回折格子２７に入射するが、点線で表わした
わずかに異なる経路に沿い角度θ’ｌｄで回折される。

（この経路は図示の目的上誇張したふれ角で示しである
。）ビームは刻面２４に角度θ１２ｉで入射し、角度θ
’２ｄで回折され、上記のごとくθ’２ｄ−θ１１であ
る。しかし、回折ビームは最初のビーム位置から横方向
に距離Ｓだけシフトしてい為。ここで、レンズ２３はそ
こへ平行に入射する像光線を全て記録部材１２の平面上
の同一地点に集束するので、わずかな横方向の変位は重
要でない。

従って第１図の構成では、回折格子２７によるクロス走
査つまりＹ方向の誤差について走査ラインは補正される
。しかし、高速走査つまりＸ方向の誤差はゼロの走査角
度、すなわちディスク２２の刻面２４の中心角度回転位
置にビームがあるときにのみ補正される。

第２図には、ダイオード１５等レーザダイオードの代表
的な波長挙動が温度を関数として示しである。初めにダ
イオード１５が周囲の温度条件で作動しているとすれば
、ダイオードが像信号人力１７に基づき変調されると（
ダイオード１５はしきい値のわずか下にＤＣバイアスさ
れているとする）、変調が周囲温度からそれより高いあ
る温度への温度偏倚ΔＴを生じる。温度偏倚ΔＴがモー
ドホップの起きる温度Ｔｈｌ５Ｔｈ！、・・−Ｔｈ、％
にまで及ぶと、レーザは異なる波長へとジャンプつまり
モードホップする０例えば、温度偏倚ΔＴが温度Ｔｈｔ
に及べば、波長−ｎ３から−０４へのモードホップが生
じる。一方温度偏倚ΔＴが２つのモードホツブ温度間、
例えばＴｈ、とＴｈ！の間にあれば、モードホップは生
じず、レーザダイオード１５がらの出力ビームは単波長
に安定する。

第３図では、第１図に示したスキャナが本発明の教示に
基づきレーザのモードホップを検知して防ぐように変更
されている。すなわち、ディスク２２の刻面２４を通過
する０次つまり非回折ビームｌ　Ｏ−０と共に、ダイオ
ード１５のモードホップによって生じたシフトビーム（
ここでは０次ビーム１０−ｎとして示す）を途中で捕え
るためのビックオフミラー５０が設けられる。この例で
は、１次ビーム１０−１が記録部材１２を露光するのに
使われる一方、０次ビーム１０−０は一般ニビームスト
ッパに入射する。ここでは、ミラー５０がビームストッ
パの位置にある。

０次ビーム１０−０と生じたシフトビーム１０−ｎは、
本目的のため拡大されたレンズ２３を通過し、別のミラ
ー５３上に入射する。ミラー５３が０次ビーム１０−Ｏ
とシフトビーム１０−ｎを、フォトダイオード５７−１
．５７−ｎの形のフォトサイト列またはアレイを有する
線形センサ５５として図示した適切なビーム位置検出器
の表面５６上に反射する。ラテラルフォトダイオード等
その他の種類の検出器も、代りに考えられる。

レンズ２３は、レーザダイオード１５のモードホップな
しの状態を表わす０次ビームｌ　Ｏ−０を、センサアレ
イ５５の表面５６上の所定地点に集束する。ビーム１０
−０がセンサアレイ５５の表面５６上に入射する地点は
、走査光学系特にミラー５０．５２及びレンズ２３の特
性によって決まることが理解されよう。

レーザダイオード１５におけるモードホップの結果体じ
たシフトビーム１０−ｎは、０次ビーム１０−０の集束
地点から離れたセンサアレイ５５の表面５６上の地点へ
レンズ２３によって集束される。すなわち、レーザダイ
オードの温度偏倚ΔＴがモードホップ温度（第２図中の
Ｔｈ、　、Ｔｈ２等）に及んでモードホップが起きると
、異なる波長にシフトした（−ｎ、から−ＩＪ　、Ｗｎ
２から−ｎ３等）ビーム１０−ｎはセンサアレイ５５の
表面５６上の異なる地点に入射する。センサアレイ５５
の出力はライン６０によって比較回路６５に導かれ、比
較回路６５は自明であろうが、センサアレイ５５で検出
された現在のビーム波長を予じめ設定された所望のビー
ム波長と比較し、比較結果に応じた制御信号を適切な温
度制御エレメント７０に出力する。

例えばレーザダイオード１５と熱交換の関係で配置され
たベルティエつまり熱電ヒータ／クーラで構成し得る温
度制御エレメント７０が、ダイオード１５の動作温度を
調整する。温度制御エレメント７０用の制御装置７１が
ライン７２によって比較回路６５の出力に接続され、制
御装置７１は比較回路６５の信号出力に応答してダイオ
ード１５を加熱または冷却し、ダイオードを非モードホ
ップ動作領域内に低く維持する。

モードホップが生じない温度領域内にレーザダイオード
１５を維持するため、比較回路６５は幾つかの機能を実
施しなければならない。まず比較回路６５は、装置の始
動時に（第２図に示すごとく）モードホップが生じる波
長またはフォトダイオードの位置を求めるまたは実測し
なければならない。これには、センサアレイ５５のフォ
トダイオード上でビーム１０−０の大きな偏倚が生じる
波長に注目しながら、例えば周囲温度からｌＯ。

〜２０℃という−様な温度偏倚を生せしめる装置の設定
サイクルの実施が含まれる。次いで比較回路６５が、モ
ードホップ間の最も大きい温度領域を選んだ後、レーザ
ダイオードの温度をその選定レンジ内に留まるように制
御する。

これらの機能は、例えば第４図に示すデジタル回路６５
等、比較的筒車なアナログまたはデジタル回路で実施で
きる０次に第４及び５図を参照すると、フォトダイオー
ドアレイ５５は一体状のデジタルシフトレジスタ７５を
有し、その出力がライン６０でシフトレジスタ８２に接
続されている。

別のシフトレジスタ８４がスイッチ８３を介し、シフト
レジスタ８２と直列に接続されている。バス８８（Ｒ）
がシフトレジスタ８２をデジタル比較器９０の一人力に
接続する。バス８９（Ｒ／Ｗ）がシフトレジスタ８４を
比較器９０の抽入力と、スイッチ９２を介してデジタル
減算器９３の一人力とに接続する。スイッチ９２′がバ
ス８８を減算器９３の抽入力に接続する。ｍ算器９３の
出力はライン９４によって別のデジタル比較器９５の一
人力に接続される一方、比較器９５の抽入力はライン９
７によって所定のデジタル標準数値ＲＥＦ（Ｚ）に接続
されている。比較器９５の出力はライン１０１によって
、例えばマイクロプロセッサ（μＰ）から成る適切な制
御装置１１０に接続される。制御装置１１０はそれぞれ
ＭＥＭ−ＷＰ及びＭＥＭ−Ｒライン１１２．１１４を介
して、適切なデジタルメモリ１００への及びそこからの
数値の書込み及び読出しを制御する。バス８Ｂ（Ｒ）と
バス８９（Ｒ／Ｗ）がメモリ１００のデータ入／出力ゲ
ートをシフトレジスタ８２．８４にそれぞれ接続する。

適切なりロック７６がクロックリード７７を介し、シフ
トレジスタ７５．８２及び８４を駆動するクロックパル
スΦ３１を含め、センサアレイ５５を作動するクロック
パルスを与える。またクロック７６はクロックリード７
８を介し比較器９０、減算器９３及び比較器９５にクロ
ックエネーブルパルスΦ□を与え、このクロックパルス
Φ。Ｈが比較器９０．９５及び減算器９３の動作を制御
する。

クロック駆動及びエネーブルパルスΦ！１１％ΦＩＮの
例を第５図に示す。

装置の設定サイクル中、スイッチ８３．９２及び９２′
が閉じられ、レーザダイオード１５の温度が、例えば周
囲温度の上方０゛から約２０℃等設定した温度範囲にわ
たってサイクルされる。同時に、ダイオード１５がしき
い値よりわずか下のＤＣバイアスで、平常動作において
見込まれるのと同様なデエーティサイクルで動作される
。この設定サイクル中、各調整期間毎に、フォトダイオ
ード５７のアレイ上におけるビーム１０−０の現地点を
表わす数値（Ａ）が、センサアレイ５５のシフトレジス
タ７５からシフトレジスタ８２内にロードされる。セン
サアレイ５５次の続出サイクルで、シフトレジスタ８２
内の数値（Ａ）がシフトレジスタ８４にシフトされる（
シフト後の数値を８．９称する）一方、新たな数値（Ａ
）がシフトレジスタ８２内にシフトされる。

両シフトレジスタ８２．８４内の数値（ＡＳＢ）の差が
減算器９０によって計算され、差（Ａ−Ｂ）は絶対的な
位置の差が得られるように正しく位置調整される。差（
Ａ−Ｂ）は比較器９５によって、所定のデジタル標準数
値（Ｚ）と比較される０例えば１６に等しい標準数値（
Ｚ）は、モードホップに伴う大きな不連続のフォトダイ
オード位置の変化と対応している。差（Ａ−Ｂ）が標準
数値（Ｚ）より大きいと、比較器９５からプロセッサ１
１０への信号がプロセッサ１１０から書込信号（ＭＥＭ
、ＷＲｌ）を発生し、モードホップ波長Ｗｎに対応した
シフトレジスタ８２．８４からの現数値をメモリ１００
内にストアする。一般に、２０℃という例示の温度偏倚
は５または６のモードホップ波長縁ｎを含む。

メモリ１００内における対応した隣り合うモードホップ
波長間（つまり−ｎ＋／Ｗｎｚと−ｎ３／Ｗｎｎ　；Ｗ
ｎｓ／Ｗｎ４と−ｎ、／Ｗｎ、等）の温度差（つまり第
２図のＴ１１＋−Ｔｈｔ　、　Ｔｈｔ−Ｔｈｚ　、Ｔｔ
＋５−Ｔｈａ等）がプロセッサｌＯによって比較され、
最大の差（例えば温度範囲Ｔｈ、−Ｔｈｔに対応した一
ｎ＋／Ｗｎ２と−ｎ、／Ｗｎ、の間）が選ばれる。モー
ドホップの波長境界−ｎ＋／ＷｎｚとＷｎ、／Ｗｎ、の
間のほぼ中央の波長つまりフォトダイオード位置が、対
照地点として選ばれる（第２図中−ｎ６及びｔｈｅで表
わしである）０選ばれた対照位置（つまりＴｈ、　）を
表わすデジタル数値がバス８９（Ｒ／Ｗ）を介してシフ
トレジスタ８４内にロードされ、スイッチ８３．９２．
９２′が開かれて設定サイクルを終了する。

動作時には、シフトレジスタ８２内の連続的に更新され
る数値（Ａ）をシフトレジスタ８４内の標準数値（Ｂ）
と比較するのにデジタル比較器９゜が使われ、ライン７
２に導かれる比較器９０の信号出力がダイオードの温度
制御エレメント７０を制御するのに使われる０両数値が
異なると、比較器９０から温度制御エレメント７０への
信号出力が温度制御エレメント７０を付勢し、レーザダ
イオード１５の温度を維持するようにダイオード１５を
加熱もしくは冷却して、シフトレジスタ８２内の数値（
Ａ）がシフトレジスタ８４内の数値（Ｂ）と等しく保た
れるように、すなわち が成立するように成す。

この結果、選定された対照波長（Ｗｎｏ）における温度
制御が与えられる。

好ましくは、レーザ変調のデユーティサイクル変化によ
る非常に小さい温度変化に対し、選定波長（Ｗｎｏ）を
中心としたわずかな偏倚範囲（＋Ｃ）が許容される。つ
まり、Ａ＞Ｂ＋ＣまたはＡ＜Ｂ−Ｃの場合にのみ制御信
号が発生され、レーザダイオードの動作点は非モードホ
フプ領域の中心である選定された対照波長（Ｗｎｏ）に
正確に維持される。

温度制御エレメント７０は、モードホップを防ぐ所定の
上昇温度レベルにレーザダイオード１５の動作温度を維
持するように設計された薄膜抵抗等の加熱素子だけで構
成してもよいことが理解されよう、この場合には、ダイ
オード１５の動作波長がダイオード１５のさらされる平
常の周囲温度レベルより高い所定の動作温度におけるも
のとなり、ダイオード１５が所望波長のビームを出力す
る所定の温度へと加熱素子がダイオードの温度レベルを
上昇させる。ダイオードの温度レベルが上昇した場合に
は、加熱素子による加熱が終了されるか削減され、周囲
雰囲気との熱交換を通じてダイオードが冷却するのを可
能とする。ダイオード１５の温度レベルが漢定した所定
の動作温度より下がると、加熱素子が付勢される。

同様に、温度制御エレメント７０は冷却素子だけで構成
してもよ（、その動作は加熱素子に関連して上記したも
のの逆となる。

通常、レーザダイオード１５はスキャナのその他の構成
部品より長い寿命を持つと見込まれる。

恐らく、ダイオード１５の老化につれてモード構造にわ
ずかな変化は生じるが、これらの変化は小さいものと見
込まれ、本発明のモードホップ制御及び装置の設定サイ
クルにおいて充分考慮に入れなければならなくなるのは
稀である。万一変調時にレーザダイオードのモードホッ
プを引き起こすほど充分に大きいモード構造の変化がプ
リント中に生じた場合、あるいはレーザ温度がモードホ
ップ温度を横切って上下するようなデユーティサイクル
のときには、何らか幾分のコピー品質の劣化が走査ライ
ンの終りで生じることがある。しかし、走査の中心は影
響されず、またこの場合には前記の設定サイクルを再実
行し、新たなモードホップスベクトルについての制御を
較正し直すことによってコピー品質を復元できる。

レーザダイオードの温度を制御してモードホップを防ぐ
第３図のような方式は一般に、モードホップの存在を検
出するため出力ビームがモニターされるフィードバック
方式として分類できる。モードホップが検出されると、
温度制御エレメント７０が付勢されてレーザダイオード
１５の温度を調整し、モードホップが生じない温度偏倚
範囲ΔＴ内へとダイオード温度を至らしめる。この地点
で、モードホップが終了される。しかし、応答時間は比
較的遅く約１秒の程度なので、モードホップは初めて生
じることから防止つまり禁止されるようにするのが望ま
しい。

レーザダイオード接合の温度変化は、ダイオードへの駆
動電流のバイアス及び変調両成分に基づく電力消費の変
化に原因する。電流のバイアス成分が通常レーザダイオ
ードのエネルギー出力の減衰レベル（一般に自然放射の
範囲内）を制御する一方、電流の変調成分がエネルギー
出力の情報内容を制御する。画成分間の差が、（熱エネ
ルギーの形で接合において消費される電力の差に基づく
）レーザダイオード接合の温度偏倚範囲を制御する。

レーザの駆動つまりバイアス電流の高速（つまり１μ５
ｅｃ）変化によって、レーザダイオード接合の高速（つ
まり１μ５ｅｃ）加熱及び／又は冷却がもたらされるこ
とが見い出されている。

例えば、外部の温度制御を介して一定に保持された温度
安定化ベース上にレーザダイオードを配置すれば、バイ
アスまたは変調電流を調整して接合の動作温度を変化す
ることによって、モードホップレーザは単一モードへと
迅速に安定化し得る。

レーザダイオードの接合温度がモードホップの温度領域
Ｔｈより高いかまたは低いかに応じ、電流の上昇が減少
より速く起きたりもしくはその逆がしばしば起きる。レ
ーザダイオードの安定化ベース用の温度設定点を調整す
れば、（前述のごとく）モードホップの起きない領域内
に接合温度の偏倚範囲Δｔを入れられるが、この方法は
前に指摘したように比較的遅い（約１５ｅｃ）。しかし
、温度設定点の調整は、非モードホップ領域内で動作を
行いながらレーザダイオードからのエネルギー出力を最
適化するように、バイアス及び変調電流のパラメータを
設定可能である。

本発明において、バイアス及び変調電流に基づく温度制
限は、ダイオードのエネルギー出力を制御してダイオー
ドの動作を非モードホップ領域内に保持するように設定
される。これに関連して、ダイオードの電流及び／又は
温度の制御を通じダイオードのモードホップを制御する
試みは、レーザダイオード接合の波長対温度特性が、モ
ードホップ温度領域Ｔｈ内に入ることなくバイアス及び
変調電流を調整するのに使える温度偏倚ΔＴの安定領域
を含んでいることが理解されよう、また、安定した温度
偏倚範囲ΔＴはレーザダイオード接合の特性、所望の電
流パラメータ、及びヒートシンクベースの温度に依存す
ることも理解されよう。

次に図面中の第６図を参照すると、所望の安定した温度
偏倚ΔＴの上限及び下限の確認設定が示しである。この
設定のため、まずダイオード１５のバイアス電流が減少
され、温度偏倚ΔＴの下端を減少させる。ここで、温度
偏倚ΔＴは増大するかもしれないが、それにも拘らず平
均温度と最低のバイアス温度は減少することに注意され
たい。

ダイオード温度の減少がダイオードを不安定な動作領域
内に入れると、モードホップが生じ、従ってこの地点に
おけるバイアス電流（Ｃｂｅ）を安定な温度偏倚範囲Δ
Ｔの下端を定める。最低のバイアス電流Ｃｂｅが適切に
ストアされる。

同じく、レーザダイオードの変調電流を増加させること
によって、安定な温度偏倚範囲ΔＴの上端でモードホッ
プが生じる変調電流が求められる。

このときの最高の変調電流（Ｃａｓｈ）が適切にストア
される。こうして、レーザダイオードのバイアス及び変
調電流を変化させ、モードホップを起こすダイオード出
力を観測することにより、ダイオード１５がその内部で
動作するのが望ましい温度偏倚範囲ΔＴについて、モー
ドホップが生じ得る電流を求めることができる。

同じ番号は同じ部品を示す図面中の第７図を参照すると
、レーザダイオード１５へ至るライン１８におけるダイ
オードバイアス及び変調電流の両レベルを検知する適切
な電流センサ１８０が設けられている。電流センサ１８
０のバイアスレベル信号（Ｂ　Ｉ　ＡＳ）及び変調レベ
ル信号（ＭＯＤ）の再出力が、バイアス及び変調電流比
較器１８３．１８４の各−人力にそれぞれ供給される。

前に求められモードホップが生じる最低のバイアス電流
（Ｃｂｅ）を表わす所定の標準信号がバイアス電流比較
器１８３の抽入力に加えられる一方、前に求められモー
ドホップが生じる最高の変調電流（Ｃａｓｈ）を表わす
所定の標準信号が変調電流比較器１８４の抽入力に加え
られる０両比較器１８３．１８４の出力がそれぞれライ
ン１８７．１８Ｂによって、温度制御エレメント７０用
の制御装置７１の加熱及び冷却制御入力に導かれる。

（レーザダイオード１５が動作している温度偏倚範囲Δ
Ｔ内でモードホップが生じるような）所定の最高変調電
流Ｃｍｈを上回る変調ピーク電流の上昇が電流センサ１
８０によって検知されると、比較器１８４が所定の起動
信号を温度制御ニレメン）７０の制御装置！７１に出力
する。制御装置７１は温度制御エレメント７０を冷却モ
ードで起動することによって応答し、レーザダイオード
の温度を減少させる。また（レーザダイオードが動作し
ている温度偏倚範囲Δτ内でモードホップが生じるよう
な）所定の最低バイアス電流Ｃｂｅを下回るバイアス電
流の降下が電流センサ１８０で検知されると、比較器１
８３が所定の起動信号を温度制御ニレメン）７０の制御
装置７１に出力する。制御装置７１は温度制御エレメン
トを加熱モードで起動することによって応答し、レーザ
ダイオードの温度を上昇させる。

好ましくは、熱的な遅れを補償するため、使用するバイ
アス及び変調電流レベル（Ｃｂｅ、　Ｃａ５ｈ）はそれ
ぞれ、モードホップの起きることが見い出されたバイア
ス及び電流レベルよりわずかに高く及び低くする。

第３及び６〜７図の再制御方式を合わせて用いることに
より、第３図のフィードバック系に伴う比較的遅い応答
時間（つまり約１ｓｅｃ）を、ダイオードバイアス及び
変調電流がモニターされる第６〜７図の制御系で与えら
れる比較的速い（つまり約１μ５ｅｃ）応答を用いるこ
とによって補える。

その結果、温度センサを使用する必要が避けられる。同
時に、バイアスまたは変調電流の変化で与える比較的高
速の応答を利用することによって、情報が伝送されてい
ない期間（すなわち走査の終りと走査の始めの間の期間
）がレーザダイオードの接合状態を検出するのに使える
。

上記にも拘らず、例えばレーザダイオードのバイアス及
び／又は変調電流の急激な変化、もしくはダイオードの
温度変化をもたらすその他の因子によってモードホップ
が生じた場合には、第３図の制御系が生じたモードホッ
プを検出し、前述のごとく温度制御エレメント７０を付
勢する。本発明をラスター出力スキャナに関連して説明
してきたが、例えば光通信、光学的記録及び再生、ホロ
グラフィ−式記録及び再生等、レーザダイオードの低コ
ストな単一モード周波数制御が必要なその他の分野への
適用も考えられる。

以下本発明を開示の構造について説明したが、本発明は
前述の詳細に限定されず、特許請求の範囲に入る変更ま
たは変形を全て包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はクロス走査方向のみでレーザダイオードのモー
ドホップをゼロ化する平面状の線形補償回折格子を具備
した従来のラスター出力スキャナの概略図；第２図はレ
ーザ波長と温度の関係を例証するグラフ；第３図はビー
ムピックオフミラー、ビーム位置検出器、ダイオード温
度制御エレメント、及びダイオードのモードホップを検
出して防止する制御回路を含む、本発明によるラスター
出カスキャナ用のモードホップ制御系を示す概略図；第
４図は動作レーザビーム波長を標準波長と比較し、その
比較結果に応じてレーザダイオードの温度制御エレメン
トを制御するデジタル回路の回路配線図；第５図はシフ
トレジスタ及び比較器用エネーブルクロックパルスの代
表的な関係を示すグラフ；第６図は本発明においてダイ
オードのモードホップが生じるバイアス及び変調電流レ
ベルを確認設定する各ステップを示すフローチャート、
及び第７図はレーザダイオードのバイアス及び変調電流
がモニターされ、モードホップを検出して加熱／冷却素
子を付勢する信号を与え、ダイオード温度を調整してモ
ードホップを回避する本発明のモードホップ制御系を示
す概略図である。 １０−レーザビーム、 １０−０−・非露光ビーム（０次ビーム）、１０−１−
露光ビーム、 １２−・記録部材、 １５・−レーザダイオード、 １７−・・像信号源、 ２２・−・ホログラフィックディスク、２３−・露光／
非露光ビーム集束手段（レンズ）、２４・−格子刻面、 ２７−波長補償手段（回折格子）、 ５０．５３・−非露光ビーム集束手段（ミラー）、５５
−ビーム位置検出器、 ５７−フォトダイオード、 ６５−・比較手段、 ７０・−温度制御手段（エレメント）、７１−・−制御
手段、 １８０−・電流検知手段。 ＦＩＧ　／ ＦＩＧ、　２ 温度　Ｔｈｓ　（”Ｃ）　　　　　　゛ｈ恢３ 、／’７６：　５ ｓａ φ翻−一一−−−一一一一一一一→ 図面の浄書（内容に変更なし） ↓ εｒぜＤ 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、７ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示　　　昭和６２年特許願第１５９５６３
号２、発明の名称　　　ダイオードレーザのモードホッ
プを検出除去する装置及び方法 ３、７ｉ正をする者 事件との関係　　　出願人 名称セロックス　コーポレーション ４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和６２年８月２５日方式ｐ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プリントすべき像が露光を介して表面上に形成され
   る記録部材で、第１の走査方向に沿って移動可能な記録
   部材、像信号に基づき前記記録部材を露光するための高
   強度光のビームを発生するレーザダイオード、及び一連
   のビーム回折格子刻面を備えた回転可能なホログラフィ
   ックディスクで、前記レーザダイオードから放射される
   ビームが前記ホログラフィックディスクの回転路中に位
   置し、ホログラフィックディスクが回転するにつれ前記
   ビームが前記格子刻面へ連続的に入射して記録部材を第
   ２の方向に走査するための露光ビームを与えるようにレ
   ーザダイオードに対して配設されたホログラフィックデ
   ィスクを有するプリンタにおいて： ａ）温度によって誘起される前記第１の走査方向におけ
   るレーザダイオードビームのモードホップを補償する波
   長補償手段で、該波長補償手段がレーザダイオードとホ
   ログラフィックディスクの間に位置し、前記ホログラフ
   ィックディスクの回折格子刻面と協働して非露光ビーム
   を与える； ｂ）ビーム位置検出器； ｃ）前記非露光ビームをビーム位置検出器に集束する手
   段； ｄ）前記ビーム位置検出器が該ビーム位置検出器に非露
   光ビームが入射する現地点を表す信号を出力する； ｅ）前記ビーム位置検出器の信号出力を、レーザダイオ
   ードビームの非モードホップ領域内の予め設定された地
   点を表す標準信号と比較し、前記ビーム位置検出器に入
   射するビームの現地点と予め設定された地点が異なると
   き制御信号を出力する比較手段； ｆ）前記レーザダイオードの温度を制御する温度制御手
   段；及び ｇ）前記制御信号に応答して温度制御手段を動作し、前
   記非露光ビームがビーム位置検出器上の前記予め設定さ
   れた地点にほぼ入射して前記レーザビームのモードホッ
   プが回避されるように、前記レーザダイオードの温度を
   調整する制御手段；の組合せから成るプリンタ。 ２、前記波長補償手段が固定の回折格子から成る特許請
   求の範囲第１項記載のプリンタ。３、前記ビーム位置検
   出器がラテラルフォトダイオードから成る特許請求の範
   囲第１項記載のプリンタ。 ４、前記ビーム位置検出器がフォトサイトのアレイから
   成る特許請求の範囲第１項記載のプリンタ。 ５、前記集束手段が、前記ホログラフィックディスクに
   関し波長補償手段と反対の側に配設され、前記非露光ビ
   ームを途中で捕らえてビーム位置検出器へと差し向ける
   ミラーを含む特許請求の範囲第１項記載のプリンタ。 ６、前記集束手段が前記ミラーからの非露光ビームをビ
   ーム位置検出器に集束させるレンズ手段を含む特許請求
   の範囲第５項記載のプリンタ。 ７、前記露光ビームを記録部材状の集束させる作像レン
   ズ手段を含み、該作像レンズ手段が前記レンズ手段から
   成る特許請求の範囲第６項記載のプリンタ。 ８、前記レンズ手段の下流に、前記非露光ビームをビー
   ム位置検出器に入射するように差し向ける別のミラーを
   含む特許請求の範囲第６項記載のプリンタ。 ９、前記レーザダイオードがダイオードバイアス及び作
   像変調両電流から成る駆動電流入力を有し、 前記温度制御手段がレーザダイオードと熱交換関係にあ
   る温度制御エレメントを備え、該温度制御エレメントが
   選択的に付勢可能でレーザダイオードを加熱または冷却
   し、 前記制御手段がレーザダイオードへのバイアス及び変調
   両電流をモニターする電流検知手段を含み、 前記電流検知手段が所定のバイアス電流に応答し、前記
   温度制御エレメントを付勢してダイオード温度を上昇さ
   せダイオードのモードホップを防止し、 前記電流検知手段が所定の変調電流に応答し、前記温度
   制御エレメントを付勢してダイオード温度を低下させダ
   イオードのモードホップを防止する特許請求の範囲第１
   項記載のプリンタ。 １０、モードホップによって誘起されるレーザダイオー
   ドビームの変位を検出する光学手段と、該光学手段によ
   るレーザダイオードビームの変位の検出に応答してダイ
   オードの温度を調整し、レーザダイオードのモードホッ
   プ及びレーザダイオードビームの変位を終了させる制御
   手段とを含む特許請求の範囲第１項記載のプリンタ。 １１、レーザダイオードからのビーム出力を途中で捕ら
   え記録部材を横切って該ビームを走査する一連のビーム
   回折格子刻面を備えた回転するホログラフィックディス
   クによって記録部材を横切り走査されるレーザダイオー
   ドのモードホップを検出して防止する方法で、前記レー
   ザダイオードが該ダイオードを動作するためのバイアス
   及び像信号変調電流の両入力を有し、記録部材を露光し
   前記変調電流の像信号内容によって表される像を記録部
   材上に形成するものにおいて： ａ）前記レーザダイオードを動作するとき、前記ダイオ
   ードバイアス及び変調両電流をモニターするステップ； ｂ）所定のダイオードバイアス電流に応じて前記レーザ
   ダイオードを加熱し、ダイオード温度を上昇させて、ダ
   イオード温度がレーザダイオードのモードホップ領域内
   へと降下するのを防止するステップ；及び ｃ）所定のダイオード変調電流に応じて前記レーザダイ
   オードを冷却し、ダイオード温度を低下させて、ダイオ
   ード温度がレーザダイオードのモードホップ領域内へと
   上昇するのを防止するステップ；を含んで成る方法。 １２、前記レーザダイオードについて安定な非モードホ
   ップ動作温度範囲を生じる前記所定のダイオードバイア
   ス及び変調両電流を、 １）前記レーザダイオードがモードホップ領域に入る第
   １のダイオード温度まで前記ダイオードバイアス電流を
   減少させ、 ２）前記レーザダイオードがモードホップ領域に入る第
   ２のダイオード温度まで前記ダイオード変調電流を増加
   させることによって確認設定するステップを含む特許請
   求の範囲第１１項記載の方法。 １３、移動可能な記録部材と、レーザダイオードと、格
   子刻面を備え、前記レーザダイオードのビーム出力の経
   路中に配設されて該ビームを記録部材を横切って走査す
   る回転可能なホログラフィックディスクとを有するプリ
   ンタにおいてレーザのモードホップを検出し除去する方
   法であって： ａ）前記レーザダイオードとホログラフィックディスク
   の間のレーザビームの経路中に固定の波長補償回折格子
   を配設するステップで、該波長補償回折格子が前記ホロ
   グラフィックディスクの格子刻面と協働して０次ビーム
   を生じる； ｂ）前記０次ビームをビーム位置検出器に集束させ、０
   次ビームがビーム位置検出器に入射する地点を表す第１
   の信号を与えるステップ； ｃ）前記ビーム位置検出器からの第１の信号を、レーザ
   ダイオードの非モードホップ領域内において前記ビーム
   がビーム位置検出器に入射する所望地点を表す第２の標
   準信号と比較し、前記第１及び第２両信号が異なるとき
   補正信号を与えるステップ；及び ｄ）前記補正信号に応答してレーザダイオードの温度を
   調整し、前記０次ビームが前記所望の入射地点でビーム
   位置検出器に入射してレーザダイオードのモードホップ
   を防止するように成すステップ；を含んで成る方法。