JPH03102311A - 光ビーム走査装置 - 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】 〔概　要〕 レーザダイオードおよびホログラム素子を用いた光ビー
ム走査装置に関し、 レーザダイオードを短時間で安定した設定温度に立ち上
げると共に、レーザダイオードを設定温度に立ち上げる
のに要する消費電力を低減することを目的とし、 レーザダイオードおよびホログラム素子を用いた光ビー
ム走査装置であって、前記レーザダイオードの温度を検
出する温度検出手段と、前記レーザダイオードにおける
複数の波長安定領域に対応する複数の温度を予め設定し
、前記検出されたレーザダイオードの温度に最も近い設
定温度を選択する設定温度選択手段と、前記検出された
レーザダイオードの温度と前記選択された設定温度とを
比較演算して、所定の制御信号を出力する演算制御手段
と、該演算制御手段の出力信号を受けて前記レーザダイ
オードを加熱または冷却して該レーザダイオードの温度
を前記選択された設定温度に一致させる温度可変手段と
を具備するように構或する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光ビーム走査装置に関し、特に、レーザダイ
オードおよびホログラム素子を用いた光ビーム走査装置
に関する。

近年、レーザプリンタ装置等の光ビーム走査装置として
、レーザダイオードおよびホログラム素子を使用したも
のが実用化されている。このようなレーザダイオードお
よびホログラム素子を使用した光ビーム走査装置におい
て、レーザダイオードから出射されるレーザ光は、安定
した波長を有していなければならず、そのため、レーザ
ダイオードの温度を一定に制御するようになされている
．そして、レーザダイオードの温度制御を短時間で且つ
少ない消費電力で行うことのできる光ビーム走査装置が
要望されている。

〔従来の技術〕

第５図は従来の光ビーム走査装置の一例を示す図であり
、ｆ・θ光学系を使用したものである。

この従来の光ビーム走査装！（例えば、特開昭５９−１
４６０６９号公報参照）は、広＜一般に使用されている
ものであり、光源にレーザダイオード１０１を用い、コ
リメート光学系１００でコリメートされたビームを回転
多面鏡（ポリゴンミラー）１０２とｆ・θレンズ１０３
の組合せで感光体（フォトコンドラム）１０５等にライ
ン走査するようになされている。

この第５図に示す光ビーム走査装置に対して、より少な
い部品数で安定した光ビーム走査を行えるものとして第
６図の光ビーム走査装置（例えば、特開昭６２−２８７
０８号公報参照）が提案されている。

この光ビーム走査装置は、回転多面鏡１０２およびｆ・
θ光学系１０３の代わりにホログラム素子を使用するも
のである。すなわち、第６図に示す従来の光ビーム走査
装置は、レーザダイオード１０１から出射されたレーザ
光をホログラムレンズ１０５およびホログラムスキャナ
（ホログラムディスク）１０６の２つの光学部品だけを
使用して感光体１０４にライン走査するようになされて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、従来、レーザダイオードおよびホログ
ラム素子等の僅かな部品数で安定した光ビーム走査を行
える第６図に示されるような光ビーム走査装置が提案さ
れている。ところで、第６図の光ビーム走査装置のよう
に、レーザダイオード１０１から出射されたレーザ光の
集光およびライン走査する光学系に、ホログラム素子（
ホログラムレンズ１０５およびホログラムスキャナ１０
６）を用いた場合、次の点に留意しなければならない。

まず、レーザダイオード１０１は、周囲の温度変化に応
じて発振波長の変動があり、光学系の特性を変化させる
要因となるため、レーザダイオード１０１の温度を安定
させて発振波長に一定に保持する必要がある。

第７図は第６図の光ビーム走査装置の動作を説明するた
めの図である。同図に示されるように、従来の光ビーム
走査装置においては、レーザダイオード１０１を安定動
作させるための設定温度は、例えば、常温（２０〜２５
℃）内の一定の温度とされているため、周囲温度が如何
なる場合でも該■っの設定温度になるように、レーザダ
イオードの温度を調節する必要があった。

ところで、レーザダイオード１０１の温度調節には、例
えば、ベルチェ素子等の電子冷却素子を用いて、周囲温
度およびレーザダイオード１０１自体の発熱による温度
上昇量を制御し、レーザダイオード１０１を一定温度に
維持して安定した波長のレーザ光を出射させるようにな
されている。しかし、光ビーム走査装置を使用する周囲
温度（５℃〜３５℃）等の環境条件が変化し、レーザダ
イオード１０１を予め定められた１つの設定温度に立ち
上げるには或る程度の時間を要し、ウォーミングアップ
時間の超過など装置の基本仕様を満足できないという課
題がある。さらに、レーザダイオード１０１の温度を安
定化するためには、どのような周囲温度でも予め定めら
れた１つの設定温度に立ち上げなければならず、ペルチ
ェ素子等に流す電流により消費電力が極めて大きくなる
こεがある。

本発明は、上述した従来の光ビーム走査装置が有する課
題に鑑み、レーザダイオードを短時間で安定した設定温
度に立ち上げると共に、レーザダイオードを設定温度に
立ち上げるのに要する消費電力を低減することを目的と
する． 〔課題を解決するための手段） 第Ｆ図は本発明に係る光ビーム走査装置の原理を示すブ
ロック図である。

本発明によれば、レーザダイオード１およびホログラム
素子を用いた光ビーム走査装置であって、前記レーザダ
イオード１の温度を検出する温度検出手段２と、前記レ
ーザダイオードｌにおける複数の波長安定領域に対応す
る複数の温度を予め設定し、前記検出されたレーザダイ
オード１の温度に最も近い設定温度を選択する設定温度
選択手段３と、前記検出されたレーザダイオード１の温
度と前記選択された設定温度とを比較演算して、所定の
制御信号を出力する演算制御千段４と、該演’ｇ制御手
段４の出力信号を受けて前記レーザダイオードｌを加熱
または冷却して該レーザダイオード１の温度を前記選択
された設定温度に一致させる温度可変千段５とを具備す
る光ビーム走査装置が提供される。

〔作　用〕

本発明の光ビーム走査装置によれば、温度検出千段２に
よりレーザダイオードＩの温度が検出され、設定温度選
択千段３により検出されたレーザダイオードｌの温度に
最も近い設定温度が選択される。ここで、設定温度選択
千段３には、レーザダイオードｌにおける複数の波長安
定領域に対応する複数の温度を予め設定されていて、こ
れら複数の設定温度からレーザダイオード１の温度に最
も近い設定温度が選択されることになる．さらに、演算
制御手段４により検出されたレーザダイオードＩの温度
と選択された設定温度とが比較演算され、所定の制御信
号が出力される。そして、演算制御手段４の出力信号が
供給された温度可変手段５によりレーザダイオード１が
加熱または冷却され、該レーザダイオードｌの温度が上
記選択された設定温度に一致するように調節される。

これによって、レーザダイオード１を短時間で安定した
設定温度（複数の設定温度の内の何れかｌつ）に立ち上
げると共に、レーザダイオード１を設定温度に立ち上げ
るのに要する消費電力を低減することができる。

〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明に係る光ビーム走査装置の
一実施例を説明する。

まず、本発明の特徴を説明する前に、本発明が適用され
る光ビーム走査装置の一例を述べる。

本発明が適用されるのは、上述した第６図に示すレーザ
ダイオードおよびホログラム素子を有する光ビーム走査
装置と同様な装置である。すなわち、第６図において、
レーザダイオード１０１から出射されたレーザ光は、ホ
ログラムを表面に形或したホログラムレンズ１０５に入
射し、さらに、ホログラムレンズ１０５からのレーザ光
は、ホログラムが形威され回転しているディスク（ホロ
グラムスキャナ）１０６に入射する。さらに、ホログラ
ムスキャナ１０６を通ったレーザ光は、例えば、感光体
（フォトコンドラム）１０４上にライン走査される。

ここで、ホログラムレンズ１０５を通ったレーザ光は、
ホログラムスキャナ１０６を通った後の走査ビームの収
差を補正する波面とされている。

以下、本発明に係る光ビーム走査装置の−実施例を詳述
する。

第２図は本発明の光ビーム走査装置の一実施例を示すブ
ロック図であり、同図におけるレーザダイオード１は、
第６図のレーザダイオード１０１に対応し、第２図中の
レーザダイオード１から出射したレーザ光は、第２図に
は示されていないホロダラム素子（第６図中のホログラ
ムレンズ１０５およびホログラムスキャナ１０６）へ送
達されることになる。

第２図に示されるように、本実施例の光ビーム走査装置
は、温度検出素子（サーごスタ）２と、設定温度選択部
３と、演算制御部４と、電子冷却素子（ペルチェ素子）
５とを備えている。

温度検出素子２は、レーザダイオード１の温度を検出す
るためのものであり、例えば、レーザダイオード１が設
けられているハウジング（図示しない）に取り付けられ
、該ハウジングの温度を検出するようになされている。

設定温度選択部３には、第３図を参照して後述するレー
ザダイオードｌにおける複数の波長安定領域に対応する
複数の温度を予め設定され、これら複数の設定温度から
レーザダイオード１の検出温度に最も近い設定温度が選
択されるようになされている。

演算制御部４の構成は、従来のものと同様であり、減算
部４１．４２．４７．増幅部４３．４５および電流切換
増幅部４４．４６を備えている。この演算制御部４にお
いて、温度検出素子５で検出されたレーザダイオードｌ
の温度と、設定温度選択部３で選択された設定温度とが
比較演算され、所定の制御電流が電子冷却素子５に供給
されて、レーザダイオード１が加熱または冷却される。

これにより、レーザダイオード１の温度は、設定温度選
択部３で選択された設定温度に一致するように調節され
ることになる。

第３図はレーザダイオードの温度特性を示す図である。

同図に示されるように、レーザダイオード１は、該レー
ザダイオードの温度（レーザダイオードｌを含むハウジ
ングの温度）が上昇するにつれて、その発振波長が長波
長側に移動し、また、或る温度において発振波長に急激
な変化（モードホップ）がみられる。ここで、設定温度
選択部３において予め設定する温度は、波長の変動が小
さい領域（波長安定領域）の略中央の温度とするのが好
ましい。このように、レーザダイオードは、温度変化に
対して、複数の波長安定領域を有している。具体的に、
通常、光ビーム走査装置が使用され得る周囲の環境温度
（例えば、５〜３５℃）において、例えば、レーザダイ
オードｌは３つの波長安定領域を有している。ここで、
これら３つの波長安定領域におけるレーザダイオードの
波長はそれぞれ異なっているが、各波長安定領域では、
中心温度（第３図中の参照符号＾，Ｂ，Ｃ）に対してプ
ラスマイナス数度の範囲で波長が略一定となる。

そして、前述したように、設定温度選択部３に予め設定
される複数の波長安定領域に対応する複数の温度は、第
３図中の参照符号Ａ．　Ｂ，　Ｃに相当する温度である
。

第４図は第２図の光ビーム走査装置の動作を説明するた
めの図である。同図に示されるように、本実施例の光ビ
ーム走査装置は、設定温度選択部３において、例えば、
３つの波長安定領域に対応する３つの温度Ａ，Ｂ，Ｃが
予め設定されており、サＳスタ等の温度検出素子２で検
出したレーザダイオード１　（または、レーザダイオー
ドを含むハウジング）の温度に最も近い設定温度が選択
される。具体的に、検出されたレーザダイオード１の温
度が高温ならば設定温度Ｃが選択され、レーザダイオー
ドエの温度が常温ならば設定温度Ｂが選択され、そして
、レーザダイオード１の温度が低温ならば設定温度Ａが
選択されるようになされている。

そして、演算制御部４で制御されるベルチェ素子等の温
度可変素子（電子冷却素了〉５によって、レーザダイオ
ード１　（または、レーザダイオードを含むハウジング
）の温度が設定温度選択部３により選択された設定温度
に一致するように温度調節されるようになされている。

これによって、レーザダイオード１を短時間で安定した
設定温度（具体的に、設定温度Ａ，Ｂ，Ｃの内レーザダ
イオード１の温度に最も近い温度）に立ち上げて安定し
た波長のレーザ光を出射させることができる。さらに、
レーザダイオード１は、該レーザダイオードの温度に最
も近い設定温度に立ち上げられることになるので、その
温度調節のために電子冷却素子５が消費する電力を最小
限に抑えることができる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明の光ビーム走査装置は、
レーザダイオードの複数の波長安定領域に対応させた複
数の温度を予め設定し、検出されたレーザダイオードの
温度に最も近い設定温度を選択して該レーザダイオード
の温度をその選択された設定温度に一致させるように調
節することによって、レーザダイオードを短時間で安定
した設定温度に立ち上げると共に、レーザダイオードを
設定温度に立ち上げるのに要する消費電力を低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ビーム走査装置の原理を示すブ
ロソク図、 第２図は本発明の光ビーム走査装置の一実施例を示すブ
ロフク図、 第３図はレーザダイオードの温度特性を示す図、第４図
は第２図の光ビーム走査装置の動作を説明するための図
、 第５図は従来の光ビーム走査装置の一例を示す図、 第６図は従来の光ビーム走査装置の他の例を示す図、 第７図は第６図の光ビーム走査装置の動作を説明するた
めの図である。 （符号の説明） ｌ・・・レーザダイオード、 ２・・・温度検出手段、 ３・・・設定温度選択手段、 ４・・・演算制御手段、 ５・・・温度可変手段。 レーザダイオードの温度特性を示す図 第２図の光ビーム走査装置の動作を説明するだめの図シ
よ ｌ， 賢介

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザダイオード（１）およびホログラム素子を用
   いた光ビーム走査装置であって、前記レーザダイオード
   の温度を検出する温度検出手段（２）と、 前記レーザダイオードにおける複数の波長安定領域に対
   応する複数の温度を予め設定し、前記検出されたレーザ
   ダイオードの温度に最も近い設定温度を選択する設定温
   度選択手段（３）と、前記検出されたレーザダイオード
   の温度と前記選択された設定温度とを比較演算して、所
   定の制御信号を出力する演算制御手段（４）と、 該演算制御手段の出力信号を受けて前記レーザダイオー
   ドを加熱または冷却して該レーザダイオードの温度を前
   記選択された設定温度に一致させる温度可変手段（５）
   とを具備する光ビーム走査装置。 ２、前記温度検出手段はサーミスタを備え、前記レーザ
   ダイオードを含むハウジングの温度を検出し、前記温度
   可変手段はペルチエ素子を備え、該ハウジングの温度を
   調節するようになっている請求項第１項に記載の光ビー
   ム走査装置。