JPH0252476A - 半導体レーザ出力制御装置 - Google Patents

半導体レーザ出力制御装置

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JPH0252476A
JPH0252476A JP63203669A JP20366988A JPH0252476A JP H0252476 A JPH0252476 A JP H0252476A JP 63203669 A JP63203669 A JP 63203669A JP 20366988 A JP20366988 A JP 20366988A JP H0252476 A JPH0252476 A JP H0252476A
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JP
Japan
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semiconductor laser
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current
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laser
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JP63203669A
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English (en)
Inventor
Yoshiki Yoshida
佳樹 吉田
Kenichiro Asada
朝田 賢一郎
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0252476A publication Critical patent/JPH0252476A/ja
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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
    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06209Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
    • 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

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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、レーザプリンタ、レーザファクシミリ、レー
ザ書込み複写機等における半導体レーザ出力制御装置に
関する。
従来の技術 レーザビームプリンタ等においては、レーザビームのパ
ワーを一定にするため、半導体レーザのレーザパワー(
光出力)を検出する検出器(これは、半導体レーザパッ
ケージ内にフォトダイオードを使用すると簡単な構成と
なる)を備え、この検出器からの出力信号に応じて半導
体レーザに注入する定電流源からの電流値を変えること
により、レーザビームのパワーを一定化する方法は既に
知られている。
このような制御を、第3図に示すレーザプリンタの例で
説明する。まず、半導体レーザ1より射出されたレーザ
ビームはコリメートレンズ2によりコリメートされ、回
転多面鏡よりなる光走査装置3で偏向され、fθレンズ
4により感光体5の帯電された表面に結像される。この
結像スポットが光走査装置3の回転に従い矢印X方向な
る主走査方向に反復して移動すると同時に、感光体5が
回転して副走査する。第1の光検出器6は感光体5の軸
心方向において情報書込み領域外に設けられ、光走査装
置3で偏向されたレーザビームを検出して同期信号を発
生させる。信号処理回路7は情報信号(ビデオデータ)
を半導体レーザ駆動回路8に印加するが、そのタイミン
グを光検出器6からの同期信号により制御する。
一方、半導体レーザ駆動回路8は信号処理回路7からの
情報信号に応じて半導体レーザ1を駆動する。従って、
情報信号で変調されたレーザビームが感光体5上に照射
されて静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器(
図示せず)により現像され、転写器(図示せず)により
紙などに転写される。
また、半導体レーザ1から後方に射出されるレーザビー
ムは光検出手段としての第2の光検出器9に入射し、そ
の光強度が検出される。この光検出器9の出力信号に応
じて制御回路10が半導体レーザ駆動回路8を制御して
半導体レーザ1の出力光量が一定になるように制御する
。この場合、半導体レーザ1から後方に射出されるレー
ザビームを光検出器9に入射させてその光強度を検出さ
せるようにしているが、これは前述した如き半導体レー
ザパッケージ内に封入された光検出器を利用する場合に
相当するものである。この方式によれば、前方に射出さ
れるレーザビームの一部を光検出器に導く光強度検出方
式のように実際に利用できるレーザビームの光強度を低
下させることがなく有利である。
次に、レーザ駆動回路8と制御回路10との詳細を第4
図に示す。まず、光検出器9により検出され増幅器11
により増幅されたレーザビームの強度に比例した出力V
pdは、比較手段としての比較器12において基準電圧
V refと比較され、その比較結果に応じて高レベル
又は低レベルの信号を出力する。V pd < V r
efの時に低レベル、Vpd≧V refの時に高レベ
ルとなる。
比較器12の出力が高レベルである場合、即ち、半導体
レーザ1の光出力Vpdが基準電圧V refより大き
い場合には、タイミング信号PCHKによりエツジ検出
器13(比較器12からの出力の変わり目を検出し、ア
ップダウンカウンタ14のカウント動作の許可/禁止を
制御する)を介してアップダウンカウンタ14のカウン
ト動作が許可されると、アップダウンカウンタ14はダ
ウンカウンタとして動作する。アップダウンカウンタ1
4の出力はD/Aコンバータ15でアナログ出力に変換
され、その出力に応じて半導体レーザ駆動回路8から半
導体レーザ1への電流が変えられる。
この場合であれば、半導体レーザ1の駆動電流が減少し
、増幅器11の出力電圧が低下する。そして、比較器1
2の出力が高レベルから低レベルに反転すると、アップ
ダウンカウンタ14のカウント動作を禁止する。
一方、比較器12の出力が低レベル(即ち、半導体レー
ザ1め光出力Vpdが基準電圧V refより小)の場
合に、タイミング信号PCHKによりアップダウンカウ
ンタ14のカウント動作が許可されると、アップダウン
カウンタ14はアップカウンタとして動作する。そして
、アップダウンカウンタ14の出力はD/Aコンバータ
15でアナログ出力に変換され、その出力に応じて半導
体レーザ駆動回路8から半導体レーザ1への゛正流が変
化する。
このように比較器12からの出力が高レベルから低レベ
ルに反転した時点でカウント動作を停止することにより
第5図(a)に示すように基Q電圧V refより若干
低い光出力に保持される。一方、比較器12からの出力
が低レベルから高レベルに反転した時点でカウント動作
を停止させると第5図(b)に示すように基ヘヘ電圧V
 refより若干高い光出力に保持されることになる。
つまり、Vpd≧V refの時とVpd<Vrefの
時とでは出力状態の基準電圧V refに対して高低が
入れ代わった時点でカウンタ14を止めると、安定状態
の電圧に八■で示すような差が生じることになる。
そこで、比較器12の出力が低レベルから高レベルに反
転した時はアップダウンカウンタ14をダウンカウンタ
として動作するようにする。こうすれば、低レベルから
高レベルに反転し、再度、高レベルから低レベルに反転
した時にカウント動作が止められ、第5図(C)に示す
ように基準電圧V refよりも若干低い光出力に維持
され、何れの場合も第5図(a)か第5図(c)の状態
となり、常に一定の光出力に保持される。即ち、半導体
レーザ1の保持電流は常に一定となる。
これは、逆に、アップダウンカウンタ14は半導体レー
ザ1の光出力が減少し基準電圧V refを赳えた時に
はカウント動作禁止とはならず、半導体レーザ1の光出
力が増加し基準電圧Vrefを越えた時にカウント動作
禁止となるようにしても、半導体レーザ1の保持電流を
常に一定とすることができる。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このような従来方式による場合において、例え
ば第4図中のD/Aコンバータ15の分解能を8ビツト
である場合に、更に精度を上げたい場合には、このD/
Aコンバータ15を分解能の高いものに交換しなければ
ならず、多大なるコストアップとなる。
この点について、更に説明する。第4図において、D/
Aコンバータ15の入力データの全てがL”の場合に半
導体レーザlに注入される電流が0であり、入力データ
が“°H”の場合に半導体レーザ1に注入される電流が
最大I maxとなるように設定される(両者の関係が
全く逆でもよい)。
この時、D/Aコンバータ15の分解能を8ビツト=2
56とすると、入力データが1カウント進む毎にI’m
ax / 256の電流が変化することになる。
ここに、半導体レーザ1への注入電流に対する半導体レ
ーザ1の出力特性の一例を示すと第6図に示すようにな
る(図示例は、はぼ標市的なものである)。この特性例
によれば、約40mAの注入電流からレーザ発振し、7
0mA前後で定格出力の5mWとなる。即ち、Imax
=70mAであり、D/Aコンバータ15の1ステツプ
は70mA/25640.3mAにより、約0.3mA
となる。ところが、第6図よりスロープ効率を考えると
、5mW/ (70−50)mA’;0.25mW/m
Aとなる。従って、1ステツプの゛乱流変化0.3mA
では、0.25mW/mAX0.3mAによりO,1m
Wの出力変化となる。そこで、半導体レーザ1の出力を
より高精度に制御し高画像品質化を図るため、これより
も更に細かい出力変化、従って、更に微小なるステップ
での電流制御が必要な場合には、D/Aコンバータ15
の分解能を上げざるを得す、コスト高となるものである
問題点を解決するための手段 半導体レーザからの光出力を検出する光検出手段と、こ
の光検出手段からの出力信号を基準値と比較する比較手
段とともに、この比較手段からの比較出力に応じて前記
半導体レーザへの注入電流の設定値を可変設定する注入
電流設定手段を設けるが、この注入電流設定手段は電流
可変ステップの幅の相異なる複数のものとする。
作用 一方の注入電流設定手段の電流可変ステップの幅を粗く
して粗調用とし、他方の注入電流設定手段の電流可変ス
テップの幅を細かくて微調用とし、両者を組合せること
により、D/Aコンバータの分解能を変更することなく
、全体として微小ステップでの半導体レーザの電流制御
が可能となる。
実施例 本発明の一実施例を第1図及び第2図に基づいて説明す
る。第3図ないし第6図で示した部分と同一部分は同一
符号を用いて示す。本実施例では、まず、アップダウン
カウンタ14に加え、比較器12からの比較出力が入力
されるもう1つのアップダウンカウンタ16が設けられ
ている。また、第4図中のレーザ駆動回路8をなす部分
として、半導体レーザ1には2つのスイッチ素子Q、、
 Q2を含みビデオ信号により制御される差動回路17
と、この差動回路17に直列に接続されて注入電流設定
手段となる2つの定電流源18.19とが設けられてい
る。これらの定電流源18,19、即ち差動回路17に
はバイアス電流設定回路20が接続されている。
ここに、前記定電流源18は8ビツトの分解能を持つD
/Aコンバータ15の出力により制御されることにより
256の電流可変ステップの幅を持つもので、増幅器2
1、抵抗R,,R,、R,及びトランジスタQ3からな
る。また、定電流源19はアップダウンカウンタ16の
出力により選択制御されて4通りの電流可変ステップの
幅を持つもので、可変電源Vccと2つのスイッチ素子
T人。
TBと、各々に接続された分圧抵抗RAT  RBと、
共通なるトランジスタQ、と、抵抗R1とからなる。
また、バイアス電流設定回路20はトランジスタQ、と
、可変抵抗VRとからなる。
このような構成において、変調回路により変調されたビ
デオ信号(レーザ点灯信号)により半導体レーザ1は点
灯する。パワーチエツク時であれば、半導体レーザ1は
連続点灯状態とされる。
このような点灯時には前述した従来例に準じて半導体レ
ーザ1の出力制御が行われる。この際、本実施例にあっ
ては複数の定電流源18.19を持ち、かつ、定電流源
19側のb点における最大電圧は電源Vccにより決め
られるように構成されている。そして、スイッチ素子T
^+TBはアップダウンカウンタ16の出力QA、QB
により選択駆動され、抵抗RA+ RB、R4の分圧の
下に、b点の電圧を4通りのステップに分けるものであ
る。
このアップダウンカウンタ16はアップダウンカウンタ
14と同じく比較器12からの出力により、アップ又は
ダウンの方向が決定され、かつ、そのカウント動作はカ
ウントアツプ時にはアップダウンカウンタ14が最大値
の時に出力されるR C:ij力、カウントダウン時に
はアップダウンカウンタ14が最小値の時に出力される
RC出力により行われる。
この結果、D/Aコンバータ15として8ビツトの分解
能を持つものを用いた場合において、第4図の従来例と
第1図による本実とを対比してみると、第2図に示すよ
うに、従来では最小パワー−最大パワー間を256ステ
ツプに分割しているに過ぎないが、本実によれば定電流
源19側による粗調1ステ′ツブを定電流源18側によ
り微調256ステツプに分割しており、全体では256
×4=1024なる微小ステップでの制御が可能となる
なお、本実施例では定電流源18.]、9に対しバイア
ス電流設定回路20を付加しており、この回路の存在に
より半導体レーザ1に常に一定のバイアス電流を注入し
ておくことができる。即ち、バイアス電流をI bia
sとすると、8ビツトのD/Aコンバータ15の1ステ
ツプの変化は(I max−Ib1as) / 256
となり、I bias= Om Aの場合よりも1ステ
ツプに対する電流変化を小さくし得ることが判る。もつ
とも、このようなバイアス電流設定回路20がなくても
特に支障はない。
また、電流値の粗調、微調を1つの定電流源により実現
することも十分に可能ではあるが、本実施例では2つの
定′北流源18.19を備えており、粗調、微調が互い
に影響し合うことなく独立して調整できることになる。
また、第1図において電源Vccの電圧を、光出力のモ
ニタ結果に応じて適切に設定するような回路に変更する
ことにより、光出力制御の精度を向上させることも可能
である。
更には、2つの定電流源18.19に限らず、3個以上
の定電流源(注入電流設定手段)を備え、調整ステップ
数を更に増やしてもよい。
発明の効果 本発明は、上述したように比校手段からの比較出力に応
じて半導体レーザへの注入電流の設定値を可変設定する
注入電流設定手段を設けるが、この注入電流設定手段を
電流可変ステップの幅の相異なる複数のものとしたので
、一方の注入電流設定手段の電流可変ステップの幅を粗
くして粗調用とし、他方の注入電流設定手段の電流可変
ステップの幅を細かくて微調用とすることにより、低い
分解能で安価なり/Aコンバータを用いながら、これら
の粗、微調なるステップの組合せによって全体として微
小ステップでの半導体レーザの電流制御が可能となり、
半導体レーザの出力を高精度に制御し、高画像品質の確
保等に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
従来例と対比して示すステップ数の説明図、第3図は従
来例を示すレーザプリンタのブロック構成図、第4図は
その制御系のブロック図、第5図は動作説明図、第6図
は半導体レーザの注入電流−光出力特性図である。 l・・・半導体レーザ、9・・・光検出手段、12・・
・比較手段、18.19・・・注入電流設定手段J  
51K (a)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体レーザからの光出力を検出する光検出手段と、こ
    の光検出手段からの出力信号を基準値と比較する比較手
    段と、この比較手段からの比較出力に応じて前記半導体
    レーザへの注入電流の設定値を可変設定する電流可変ス
    テップの幅の相異なる複数の注入電流設定手段とからな
    ることを特徴とする半導体レーザ出力制御装置。
JP63203669A 1988-08-16 1988-08-16 半導体レーザ出力制御装置 Pending JPH0252476A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63203669A JPH0252476A (ja) 1988-08-16 1988-08-16 半導体レーザ出力制御装置

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63203669A JPH0252476A (ja) 1988-08-16 1988-08-16 半導体レーザ出力制御装置

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JPH0252476A true JPH0252476A (ja) 1990-02-22

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ID=16477893

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JP63203669A Pending JPH0252476A (ja) 1988-08-16 1988-08-16 半導体レーザ出力制御装置

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JP (1) JPH0252476A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015188047A (ja) * 2014-03-27 2015-10-29 株式会社Screenホールディングス 発光制御装置、露光装置、および発光制御装置の調整方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015188047A (ja) * 2014-03-27 2015-10-29 株式会社Screenホールディングス 発光制御装置、露光装置、および発光制御装置の調整方法

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