JPH059950B2 - - Google Patents

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JPH059950B2
JPH059950B2 JP56206580A JP20658081A JPH059950B2 JP H059950 B2 JPH059950 B2 JP H059950B2 JP 56206580 A JP56206580 A JP 56206580A JP 20658081 A JP20658081 A JP 20658081A JP H059950 B2 JPH059950 B2 JP H059950B2
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JP
Japan
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laser
current
circuit
fet
semiconductor laser
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP56206580A
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English (en)
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JPS58107693A (ja
Inventor
Shozo Kaieda
Atsuyuki Tanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP56206580A priority Critical patent/JPS58107693A/ja
Publication of JPS58107693A publication Critical patent/JPS58107693A/ja
Publication of JPH059950B2 publication Critical patent/JPH059950B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01S5/06825Protecting the laser, e.g. during switch-on/off, detection of malfunctioning or degradation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
  • Laser Beam Printer (AREA)
  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体レーザをスイツチング制御す
る駆動装置に関する。
半導体レーザ(以下単にレーザと称す)は、レ
ーザプリンタ、通信その他に使用されている。レ
ーザプリンタを第1図のブロツク図について説明
すると、1はレーザ2をオン・オフ制御する信号
を出力するレーザ駆動装置、3はコリメータレン
ズ、4はビームエキスパンダーである。5はポリ
ゴンモータ軸に取り付けられた回転多面鏡を有す
るポリゴンミラーで、コリメータレンズ3及びビ
ームエキスパンダー4を通つてきたレーザビーム
を高速に走査する。6はポリゴンミラー5で走査
されたレーザビームを回転している感光体ドラム
7上に投影させるfθレンズである。8は感光体ド
ラム7の端部近傍に設けられ、レーザビームを受
光して感光体ドラム7の回転とレーザビーム走査
との同期をとる同期信号発生用受光素子である。
また、9は光出力検出素子で、レーザ2に内蔵さ
れるか、レーザ2の近傍に設置され、レーザ2の
レーザビームを受光し、その信号をレーザ駆動装
置1へ帰還させてレーザ2の出力の安定化を図
る。
第1図のレーザプリンタにおけるレーザ2の動
作を第2図の波形図により説明する。ポリゴンミ
ラー5の矢印方向の回転により、レーザビームが
走査を開始すると、レーザビームが受光素子8に
入射して受光素子8から同期信号が発生し、この
同期信号により制御回路(図示されていない)か
らのレーザイネーブル信号がオフとなり、レーザ
ビームが感光体ドラム7の印字位置に来るまでの
時間がカウントされる。感光体にキヤラクタ部を
露光する場合(ネガ−ポジ)にはレーザイネーブ
ル信号がオフとなつている期間はレーザ2もオフ
とされる。レーザビームが印字位置に到達する時
間になると、レーザイネーブル信号がオンとなつ
てレーザ2が動作を開始し、レーザビームが画像
印字領域を走査する間、レーザ駆動装置1は画像
データに従つてレーザ2をオン・オフ制御する。
画像印字領域の走査が終了すると、レーザイネー
ブル信号が一旦オフになつた後、予め設定した時
間で再びオンとなり、レーザ2もオンになる。レ
ーザ2がオンになつているこの期間にレーザビー
ムの走査が開始位置(図では左端)に戻り、受光
素子8により再び同期信号が発生して、上記の印
字動作が次のラインで実行される。このように、
レーザ2の動作タイミングは、レーザビームが感
光体ドラム7上を1ライン走査するごとに同期し
て行なわれる。ポジ−ポジの場合、レーザのオン
−オフは上記と逆になる。
また、第2図のAのタイミングの間、レーザ2
の光出力が光出力検出素子9により検出され、そ
の信号がレーザ駆動装置1に帰還されてレーザ発
光出力を安定化させる。
この種のレーザプリンタ等に使用されるレーザ
駆動装置1としては、従来第4図に示されるよう
に、トランジスタQ1,Q2等を含む差動増幅器の、
トランジスタQ2のコレクタ側にレーザ2を接続
し、トランジスタQ1のベースに入力されるレー
ザオン・オフ信号によつてレーザ2のオン・オフ
制御を行い、さらに、ベース光出力検出素子9か
らフイードバツクされる光出力信号をアンプ
AMPを介してトランジスタQ3のベースに接続し
て駆動電流を制御するように構成されたものが知
られている。
このような従来回路においては、レーザ2を高
速にオン・オフ制御するために、トランジスタ
Q1,Q2は能動領域で動作させることが望ましく、
通常、レーザ2には微少電流が流れており、レー
ザ2は常時弱く発光(LED発光)している。こ
のため、この回路をレーザプリンタに応用する
と、画像カブリを生じ実用上問題となつていた。
このため、上記差動増幅器型のスイツチング回
路に代えて高速型のトランジスタや電界効果トラ
ンジスタ(以下FETと称す)等の高速スイツチ
ング素子を用いることが考えられるが、この場
合、電流制御回路を含む駆動回路を概略的に示す
と第3図のようになり、新たな問題を生じる。即
ち、想定される回路は、第3図に示されるよう
に、レーザ2と高速のスイツチングトランジスタ
Qとの直列回路の間に、電流制御用トランジスタ
10を含む回路と固定抵抗RDとの並列回路を設
け、スイツチングトランジスタQにはレーザオ
ン・オフ制御回路11を接続し、電流制御用トラ
ンジスタ10には電流制御回路12を接続したも
のである。
このレーザ駆動装置において、スイツチングト
ランジスタQをオンとすると、レーザ2には電流
iQが流れて発光する。電流iQは、電流制御用ト
ランジスタ10を流れる電流iFと、固定抵抗RD
を流れる電流iDとの和からなり、電流iFを電流制
御回路12により制御することによりレーザ2の
発光出力を安定に保持している。
然るに、このような駆動装置では、スイツチン
グ用トランジスタQのオン・オフ時に、電流制御
用トランジスタ10のベース領域に小数キヤリア
が注入されるための時間、あるいはベース領域か
ら小数キヤリアが逃げるための時間を要するの
で、負荷抵抗RFも影響して、レーザ2のオン・
オフ特性が悪くなるという欠点を有している。
本発明は、このようなレーザ駆動装置におい
て、スイツチング素子によるレーザのスイツチン
グ速度を低下させることなく、レーザの発光出力
調整の応答性を向上させることを目的とする。
また、本発明の更なる目的は、レーザに流れる
電流の調整精度をより向上させることである。
以上の目的を達成するため、本発明において
は、レーザを流れる電流を調整する素子として
FETを採用し、上記電流調整をより精度の高い
ものとするため上記FETに対して並列に固定抵
抗を設けたことを特徴とする。
以下、一実施例により本発明を詳細に説明す
る。
第5図は本発明の一実施例を示す回路図で、レ
ーザ2とスイツチングFETQ′との間に設けられ
る並列回路は、第3図の従来例と異なり、FET
20を含む直列回路と固定抵抗RDとの並列回路
である。スイツチングFETQ′にはレーザオン・
オフ制御回路11が接続され、電流制御用FET
20には電流制御回路12が接続される。
電流制御用のFET20には、例えばJ107(シリ
コニクス社製)などを用いることができる。
本実施例では、電流制御回路12は、光出力検
出素子9の増幅された出力信号をサンプルホール
ドするサンプルホールド回路21と、このサンプ
ルホールド回路21の出力信号の大きさにより、
この出力信号又は基準電圧のいずれかを選択する
アナログスイツチなどのスイツチ22と、このス
イツチ22の出力信号に基づいて電流制御用
FET20を制御する回路とを備えている。
本実施例において、FET20、抵抗RF,RDは、
レーザ2の電流制限抵抗として作用する。第5図
のようにFET20を接続した場合、このFET2
0は純抵抗素子として扱うことができる。FET
20のオン時に現われる抵抗をrfとすると、この
並列回路の合成抵抗Rは、 R=RD・(RF+rf)/RD+RF+rf ……(1) と表わされ、レーザ2を流れる電流iQは、 iQ=VCC−VF−VQ/R =VCC−VF−VQ/RD・(RF+rf)/RD+RF+rf となり、FET20の抵抗rfを制御することによ
り、iQが制御されることがわかる。ここで、VCC
は電源電圧、VFはレーザ2の順方向電圧、VQ
FETQ′の飽和電圧である。
上述した合成抵抗Rを求める(1)式をrfについて
微分すると下記の(2)式になる。
RD 2/(RD+RF+rf2 ……(2) 上記(2)式において、RD、RF、rfはいずれも正の
数であるので、RD 2<(RD+RF+rf2であり、上記
(2)式は1よりも小さくなる。
一方、固定抵抗RDを設けない場合の合成抵抗
は下記の(3)式で示される。
RF+rf ……(3) この(3)式をrfについて微分すると微分値は1に
なる。このように、rfの変化に対応した電流調整
量は、固定抵抗RDを設けた場合のほうが固定抵
抗RDを設けない場合よりも小さくなる。したが
つて、レーザ2を流れる電流のよりきめ細やかな
調整が可能となり、より精度の高い電流調整を実
現することができる。
FET20のゲート電圧と電流iFとの関係は、例
えば第6図のように表わされるので、iFが制御さ
れる範囲の中心になるように基準電圧Vr2を設定
しておけばよい。
このように設定された第5図の本実施例におい
て、レーザ2がオフの状態からレーザオン・オフ
制御回路11によりスイツチングFETQ′をオン
にする。このとき、光出力検出素子9からの信号
は零又は非常に小さいので、サンプルホールド回
路21の出力信号は基準電圧Vr3より小さく、し
たがつて比較器23からの信号状態によりスイツ
チ22が基準電圧Vr1側に接続される。その結果
FET20には基準電圧Vr1に対応する電流が流
れ、レーザ2は予め設定された電流値で発光す
る。次にレーザ2の発光出力が所定値に達し、サ
ンプルホールド回路21の出力信号が基準電圧
Vr3に達すると、スイツチ22はサンプルホール
ド回路21の側に接続される。この状態でレーザ
2の発光出力が増大すると、増幅器24,25を
介してFET20のゲート電圧(負)の絶対値が
増大してFET20の抵抗rfを増加させ、レーザ2
の電流iQを減少させてレーザ2の発光出力を減少
させる。逆に、レーザ2の発光出力が減少した場
合には、上記とは逆に作用してレーザ2の発光出
力を増大させる。また、レーザ2の発光出力が所
定値以下に減少した場合には、スイツチ22が基
準電圧Vr1側に切り替わり、電流iQが設定値にな
るようにFET20が制御される。
レーザプリンタの印字動作時のように、スイツ
チングFETQ′が繰り返しオン、オフされる場合
には、サンプルホールドされた信号により、スイ
ツチ22はサンプルホールド回路21側に接続さ
れたままである。
レーザオン・オフ制御回路11によりスイツチ
ングFETQ′をオン・オフしたところ、レーザ2
の発光出力強度は、電流調整用素子としてFET
20を用いた場合、低周波のスイツチングにおい
ては第7図aの実線で示すように立ち上がり、立
ち下がりが良好となり、また高周波のスイツチン
グにおいては同図bの実線で示すようにコントラ
ストあるいは解像度がよくなつた。尚、第7図
a,bにおいて、点線で示されるものは、上記電
流調整用素子としてFET20の代わりにバイポ
ーラトランジスタを用いた場合を示す。
本実施例では、レーザ2の発光出力が一定値に
なるまでは、スイツチ22の切り替えにより、レ
ーザ2の電流iQを一定にするように構成している
ので、電源をオンにしたとき、あるいは故障など
でサンプルホールド回路21への電圧のサンプリ
ングが行なわれていなかつたり、電圧が極端に下
つた場合に、FET20に過電流が流れてレーザ
2を破損する事故を予防することができる。
なお、第5図の実施例において、スイツチング
FETQ′は、第3図に示されているスイツチング
トランジスタQであつてもよい。また、FET2
0を含む並列回路とスイツチングFETQ′(又はス
イツチングトランジスタQ)の位置は入れ替つて
いてもよい。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、レーザに流れる電流を調整する素子として電
界効果トランジスタを用いたので、スイツチング
素子によるレーザのスイツチング動作に対し、レ
ーザの発光出力調整の応答性を迅速にすることが
でき、レーザ発光出力のスイツチング特性の優れ
たレーザ駆動装置を提供することができる。さら
に、レーザに流れる電流を調整する電界効果トラ
ンジスタに対して並列に固定抵抗を設けたため、
より精度の高い電流調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用される一例としてのレー
ザプリンタを示すブロツク回路図、第2図は第1
図のレーザプリンタにおけるレーザの動作状態を
示す波形図、第3図はレーザ駆動装置における不
都合点を説明するためのブロツク回路図、第4図
は従来のレーザ駆動装置の一例を示す回路図、第
5図は本発明の一実施例を示すブロツク回路図、
第6図はFETのゲート電圧対負荷電流特性を示
す図、第7図a,bはレーザの発光出力強度を示
す図である。 1……レーザ駆動装置、2……レーザ、9……
光出力検出素子、10……電流制御用トランジス
タ、11……レーザオン・オフ制御回路、12…
…電流制御回路、20……電流制御用FET、2
1……サンプルホールド回路、22……スイツ
チ、RD……固定抵抗、Q……スイツチングトラ
ンジスタ、Q′……スイツチングFET。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体レーザと直列に接続されたスイツチン
    グ素子と、 前記半導体レーザと直列に接続され、電界効果
    トランジスタと固定抵抗とを並列に備える並列回
    路と、 前記電界効果トランジスタを流れる電流を調節
    するための電流制御回路と、 を備えたことを特徴とする半導体レーザ駆動装
    置。 2 前記電流制御回路は、前記半導体レーザの発
    光出力が所定値に達するまでは前記電界効果トラ
    ンジスタに流れる電流を所定値に保持し、前記半
    導体レーザの発光出力が前記所定値に達した後は
    前記電界効果トランジスタに流れる電流を変化さ
    せる保護回路を有することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導体レーザ駆動装置。
JP56206580A 1981-12-21 1981-12-21 半導体レ−ザ駆動装置 Granted JPS58107693A (ja)

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JP56206580A JPS58107693A (ja) 1981-12-21 1981-12-21 半導体レ−ザ駆動装置

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JP56206580A JPS58107693A (ja) 1981-12-21 1981-12-21 半導体レ−ザ駆動装置

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JPS58107693A JPS58107693A (ja) 1983-06-27
JPH059950B2 true JPH059950B2 (ja) 1993-02-08

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JP56206580A Granted JPS58107693A (ja) 1981-12-21 1981-12-21 半導体レ−ザ駆動装置

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6159885A (ja) * 1984-08-31 1986-03-27 Hitachi Ltd 発光ダイオ−ドの駆動回路
JP2575614B2 (ja) * 1985-03-15 1997-01-29 オリンパス光学工業株式会社 光出力安定化装置
JPH0642571B2 (ja) * 1985-10-30 1994-06-01 三田工業株式会社 半導体レ−ザの保護装置
JPH06112564A (ja) * 1992-09-28 1994-04-22 Minolta Camera Co Ltd プリンタ

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JPS58107693A (ja) 1983-06-27

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