JPH0771175B2 - 自動光出力制御装置 - Google Patents

自動光出力制御装置

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JPH0771175B2
JPH0771175B2 JP60266119A JP26611985A JPH0771175B2 JP H0771175 B2 JPH0771175 B2 JP H0771175B2 JP 60266119 A JP60266119 A JP 60266119A JP 26611985 A JP26611985 A JP 26611985A JP H0771175 B2 JPH0771175 B2 JP H0771175B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザダイオード,発光ダイオード等の発
光素子の出力を制御する自動光出力制御装置に関するも
のである。
〔従来の技術〕
レーザダイオード,発光ダイオード等の発光素子は、例
えばレーザビームプリンタにおいては、入力される画像
信号またはコードデータに応じた画像を、感光体に書き
込む光媒体として脚光を浴びている。
第3図はレーザダイオードの発光パワー特性を示す図で
あり、横軸はレーザダイオードの順方向電流IFを示し、
縦軸は発光出力POを示している。なお、曲線aは環境温
度が−10゜の発光パワー特性を示し、曲線bは環境温度
が25゜の発光パワー特性を示し、曲線cは環境温度が60
゜の発光パワー特性を示している。
この図から分かるように、レーザダイオードの発光出力
POは環境温度に応じて大きく変動する特性を有してい
る。
第4図はレーザダイオードのしきい値電流と環境温度の
相対関係を示す図であり、横軸は環境温度TC(℃)を示
し、縦軸はしきい値電流ITH(mA)を示す。
この図から分かるように、レーザダイオードのしきい値
電流ITHは環境温度に応じて変動する特性を有してい
る。
上記の各特性は素子固有のものであり、その特性は一様
ではない。このため、レーザダイオードの発光出力PO
一定に制御することが非常に困難であった。
このため、通常は、第5図に示すように、レーザダイオ
ード(LD)301とこのレーザダイオード(LD)301の発光
出力POを随時モニタするフォトダイオードで構成される
パワーディテクタ(PD)302が設けられている。
第6図は第5図に示すレーザダイオードLDの自動光出力
制御装置の一例を示す回路図であり、11はマイクロコン
ピュータで、パワーディテクタPDの出力に応じてレーザ
ダイオードLDを駆動させる電流をディジタル制御する。
12はD/A変換器で、マイクロコンピュータ11の出力ポー
トPB0〜PB7から出力されるディジタルデータ11a(8ビ
ット)をアナログ値(255段階)に変換する。12aは定電
圧電源で、リファレンス電位12bをD/A変換器12のポート
VREFに供給する。リファレンス電位12bは、ポートIO
ら出力されるアナログ値のステップ幅を決定する。13は
定電流制御回路で、D/A変換器12のポートIOから出力さ
れるアナログ値に応じてレーザダイオードLDに印加され
る駆動電流を制御する。14はトランジスタで、レーザダ
イオードLDを駆動させる。15は差動アンプで、パワーデ
ィテクタPDの出力を増幅する。16はA/D変換器で、差動
アンプ15の出力15aを、例えば8ビットのディジタルデ
ータに変換する。A/D変換器16の出力16aは、マイクロコ
ンピュータの入力ポートPA0〜PA7に入力され、レーザダ
イオードLDの発光出力POが解読される。17はドライブ信
号で、トランジスタ18をオンさせることにより、トラン
ジスタ14がオンして、レーザダイオードLDを作動させ
る。
次に第7図および第8図(a),(b)を参照しながら
第6図の動作について説明する。
第7図は第6図に示すレーザダイオードLDの順方向電流
IFと発光出力POの関係を示す図であり、横軸は順方向電
流IF(mA)を示し、縦軸は発光出力PO(mW)を示す。な
お、ITHは順方向電流IFのしきい値を示し、IMIN,ITYP,I
MAXは順方向電流IFの最小電流値,標準電流値,最大電
流値をそれぞれ示す。また、PTHは順方向電流IFをITH
た場合のしきい値発光出力を示し、PMIN,PTYP,PMAXは順
方向電流IFをIMIN,ITYP,TMAXとした場合の最小発光出
力,標準発光出力,最大発光出力をそれぞれ示す。
第8図(a),(b)は従来のレーザダイオードの発光
出力制御動作の一例を示すフローチャートである。な
お、(1)〜(4),(11)〜(16)は各ステップを示
す。
まず、第6図に示すドライブ信号17を立ち上げてレーザ
ダイオードLDを発光可能な状態に設定する(1)。次い
で、D/A変換器12へのディジタルデータ11aのディジタル
値(初期値は「00000000」)を1ステップ上げる
(2)。このとき、パワーディテクタPDでモニタされた
値、すなわち、出力16aより発光出力POをマイクロコン
ピュータ11が解読する。この発光出力POが標準発光出力
PTYPよりも大きいかどうかを判定し(3)、NOならばス
テップ(2)に戻り、ステップ数を逐次上昇させ、ステ
ップ(3)の条件を満足、すなわち、発光出力POが標準
発光出力PTYPを越えた時点で、ディジタルデータ11aを
ホールドして制御を終了する(4)。
第8図(b)に示すフローは、初期値設定後、所定時間
間隔で行われ、まず、第6図に示すドライブ信号17を立
ち上げてレーザダイオードLDを発光可能な状態に設定す
る(11)。このとき、パワーディテクタPDでモニタされ
た値、すなわち、出力16aより発光出力POをマイクロコ
ンピュータ11が解読する。この発光出力POが標準発光出
力PTYPよりも大きいかどうかを判定し(12)、NOならば
ステップ数を逐次上昇させ(13)、ステップ(12)に戻
り、YESの場合はD/A変換器12へのディジタルデータ11a
のディジタル値を1ステップ下げる(14)。次いで、発
光出力POが標準発光出力PTYPよりも小さいかどうかを判
定し(15)、NOならばステップ(12)に戻り、YESなら
ばディジタルデータ11aをホールドして制御を終了する
(16)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、従来はレーザダイオードLDの順方向電流IF
を第3図,第4図に示す環境温度特性に充分対応できる
ように、順方向電流IFの最大電流値IMAXをD/A変換器12
により256段階に分割しているため、D/A変換器12におけ
る1ステップがかなり粗くなり、レーザダイオードLDの
発光出力POを微妙に制御できず、発光出力POを一定にコ
ントロールできない等の問題点があった。
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、発光素子の発光出力がしきい値発光出力を越える
までは発光素子に印加する駆動電流を粗調整する初期発
光出力制御と、しきい値発光出力を越えたら発光素子に
印加する駆動電流を密に調整する発光出力制御とを発光
素子のしきい値発光出力レベルを境界として切り換え制
御することにより、比較的に簡単な構成でレーザダイオ
ード等の発光素子に急激な光量変動をきたすことなく、
発光素子の発光出力をしきい値発光出力を越えるまでは
粗く、以後所望の発光出力までは細密に調整することが
できる自動光出力制御装置を提供することを目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る自動光出力制御装置は、前記発光素子の
発光出力POがしきい値発光出力PTHを越えるまでは、前
記電流可変手段の出力を最下限値に固定し、前記電流決
定手段の出力を段階的に第1の値まで上げたものを、前
記発光素子に印加し、前記発光出力POがしきい値発光出
力PTHを越えた後は、前記電流決定手段の出力を第1の
値に固定し、前記電流可変手段の出力を段階的に前記第
1の値から第2の値まで下げたものを、前記発光素子に
印加し、前記発光出力POが前記しきい値発光出力PTH
下回った点で初期値の設定を終了し、そして、初期値の
設定後は、前記電流決定手段の出力を前記第1の値に固
定し、前記電流可変手段の出力を前記第2の値から段階
的に変化させたものを、前記発光素子に印加し、前記発
光出力POが標準発光出力PTYPを下回った点で制御を終了
し、前記発光出力POが前記標準発光出力PTYPに至らない
場合には、前記電流決定手段の出力を前記第1の値から
段階的に変化させ、前記電流可変手段の出力を段階的に
変化させたものを、前記発光素子に印加し、前記発光出
力POが前記標準発光出力PTYPを下回るまで前記電流決定
手段,電流可変手段を制御する制御手段を設けたもので
ある。
〔作用〕
この発明においては、制御手段が検知手段の検知する発
光素子の光出力に応じて、初期設定時は、発光素子の発
光出力POがしきい値発光出力PTHを越えるまでは、前記
電流可変手段の出力を最下限値に固定し、前記電流決定
手段の出力を段階的に第1の値に固定し、前記電流可変
手段の出力を段階的に前記第1の値から第2の値まで下
げたものを、前記発光素子に印加し、前記発光出力PO
前記しきい値発光出力PTHを下回った点で初期値の設定
を終了し、以後、所定間隔で検知手段の検知する発光素
子の発光出力POに基づいて前記標準発光出力PTYPに至ら
ない場合には、前記電流決定手段の出力を前記第1の値
から段階的に変化させ、前記電流可変手段の出力を段階
的に変化させたものを、前記発光素子に印加し、前記発
光出力POが前記標準発光出力PTYPを下回るように電流可
変手段,電流決定手段とをプログラマブルに制御する。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示す自動光出力制御装置
の一例を説明する回路図であり、第6図と同一のものに
は同じ符号を付している。
この図において、1,2はラッチで、マイクロコンピュー
タ11の出力ポートPB0〜PB7から出力されるディジタルデ
ータ11a(8ビット)をマイクロコンピュータ11のクロ
ックポートCLK1およびCLK2より出力されるラッチクロッ
クに同期してラッチする。3はD/A変換器で、ラッチ1
にラッチされているディジタルデータ11a(8ビット)
をアナログ値(255段階)に変換する。4はこの発明の
電流可変手段をなすD/A変換器で、ラッチ2にラッチさ
れているディジタルデータ11a(8ビット)をアナログ
値(255段階)に変換する。5は前記定電流制御回路13
に設けるOpアンプ(合成手段)で、D/A変換器3,4の出力
を加算する。なお、D/A変換器3,4の単位ステップ幅は異
なり、D/A変換器3のステップ幅は前記D/A変換器12の単
位ステップ幅(1ステップ幅)に等しく、D/A変換器4
がカバーする範囲幅は、D/A変換器3の単位ステップ幅
以上で、その範囲幅は要求される分解能により適宜に設
定される。
次に第2図(a),(b)を参照しながらこの発明によ
るレーザダイオードの自動光出力制御動作について説明
する。
第2図(a),(b)はこの発明の一実施例を示すレー
ザダイオードの自動光出力制御動作を説明するフローチ
ャートである。なお、(21)〜(29)および(31)〜
(48)は各ステップを示す。
まず、第1図に示すドライブ信号17を立ち上げてレーザ
ダイオードLDを発光可能な状態に設定する(21)。次い
で、マイクロコンピュータ11が出力ポートPB0〜PB7から
ディジタルデータ11a(8ビット)、すなわち、最下限
値(128番目)「01000000」を出力する(22)。次い
で、クロックポートCLK2から送出されるラッチクロック
に同期して、ラッチ2がディジタルデータ11aをラッチ
する(23)。続いて、ディジタルデータ11aを1段階上
げ(24)、クロックポートCKL1から送出されるラッチク
ロックに同期して、ラッチ1がディジタルデータ11a、
すなわち、「01000001」をラッチする(25)。次いで、
パワーディテクタPDを発光出力POがしきい値発光出力P
THを越えたかどうかを判定し(26)、NOならばステップ
(24)に戻り、YESならばディジタルデータ11aを1段階
下げ(27)、クロックポートCLK2から送出されるラッチ
クロックに同期して、ラッチ2がディジタルデータ11a
をラッチする(28)。次いで、パワーディテクタPDの発
光出力POがしきい値発光出力PTHを下回ったかどうかを
判定し(29)、NOならばステップ(26)に戻り、YESな
らば初期設定フローを終了する。
第2図(b)に示すフローは、初期値設定後、所定時間
間隔で行われ、第1図に示すドライブ信号17を立ち上げ
てレーザダイオードLDを発光可能な状態に設定する(3
1)。このとき、パワーディテクタPDでモニタされた
値、すなわち、出力16aより発光出力POをマイクロコン
ピュータ11が解読する。この発光出力POが標準発光出力
PTYPよりも大きいかどうかを判定し(32)、YESならば
ディジタルデータ11aを1ステップ下げ(33)、クロッ
クポートCLK2から送出されるラッチクロックに同期し
て、ラッチ2がディジタルデータ11aをラッチする(3
4)。次いで、発光出力POが標準発光出力PTYPを下回っ
たかどうかを判定し(35)、YESならば制御を終了し、N
Oならばディジタルデータ11aは下限値「00000000」かど
うかを判定し(36)、NOならばステップ(32)に戻り発
光出力POが標準発光出力PTYPを下回るまで繰り返し、YE
SならばD/A変換器3用のディジタルデータ11aを1ステ
ップ下げる(37)。次いで、クロックポートCLK1から送
出されるラッチクロックに同期して、ラッチ1がディジ
タルデータ11aをラッチしてステップ(32)へ戻る(3
8)。
一方、ステップ(32)の判断で、NOの場合はディジタル
データ11aを1ステップ上げて(39)、クロックポートC
LK2から送出されるラッチクロックに同期して、ラッチ
2がディジタルデーダ11aをラッチする(40)。次い
で、ディジタルデータ11aは上限値かどうかを判定し(4
1)、NOならばステップ(32)へ戻り、YESならばD/A変
換器3に送出するディジタルデータ11aを1ステップ上
げる(42)。次いで、クロックポートCLK1から送出され
るラッチクロックに同期して、ラッチ1がディジタルデ
ータ11aをラッチする(43)。続いて、D/A変換器4に送
出するディジタルデータ10aを最小下限値とし(44)、
クロックポートCLK2から送出されるラッチクロックに同
期して、ラッチ2がディジタルデータ11aをラッチして
ステップ(32)に戻る(45)。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、制御手段が検知
手段の検知する発光素子の光出力に応じて、初期設定時
は、発光素子の発光出力POがしきい値発光出力PTHを越
えるまでは、前記電流可変手段の出力を最下限値に固定
し、前記電流決定手段の出力を段階的に第1の値に固定
し、前記電流可変手段の出力を段階的に前記第1の値か
ら第2の値まで下げたものを、前記発光素子に印加し、
前記発光出力POが前記しきい値発光出力PTHを下回った
点で初期値の設定を終了し、以後、所定間隔で検知手段
の検知する発光素子の発光出力POに基づいて前記標準発
光出力PTYPに至らない場合には、前記電流決定手段の出
力を前記第1の値から段階的に変化させ、前記電流可変
手段の出力を段階的に変化させたものを、前記発光素子
に印加し、前記発光出力POが前記標準発光出力PTYPを下
回るように電流可変手段,電流決定手段とをプログラマ
ブルに制御するので、比較的に簡単な構成でレーザダイ
オード等の発光素子に急激な光量変動をきたすことな
く、発光素子の発光出力をしきい値発光出力を越えるま
では粗く、以後所望の発光出力までは細密に調整するこ
とができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す自動光出力制御装置
の一例を説明する回路図、第2図(a),(b)はこの
発明の一実施例を示すレーザダイオードの自動光出力制
御動作を説明するフローチャート、第3図はレーザダイ
オードの発光パワー特性を示す図、第4図はレーザダイ
オードのしきい値電流と環境温度の相対関係を示す図、
第5図はレーザダイオードの発光出力検知原理を示す回
路図、第6図は第5図に示すレーザダイオードLDの自動
光出力制御装置の一例を示す回路図、第7図は第6図に
示すレーザダイオードLDの順方向電流と発光出力の関係
を示す図、第8図(a),(b)は従来のレーザダイオ
ードの発光出力制御動作の一例を示すフローチャートで
ある。 図中、1,2はラッチ、3,4はD/A変換器、5はOpアンプで
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 2/455 H01S 3/133 (72)発明者 佐藤 幸夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−52221(JP,A) 特開 昭60−233614(JP,A) 特開 昭60−171863(JP,A) 特開 昭60−120659(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】検知手段が検知する発光素子の光出力に応
    じて前記発光素子の駆動電流を段階的に決定する電流決
    定手段と、前記検知手段が検知する前記発光素子の光出
    力に応じて前記電流決定手段が決定する前記駆動電流の
    段階幅よりも微細に駆動電流を段階的に可変する電流可
    変手段と、この電流可変手段の出力と前記電流決定手段
    の出力とを合成して前記発光素子に駆動電流を印加する
    合成手段とを具備する自動光出力制御装置であって、 前記発光素子の発光出力POがしきい値発光出力PTHを越
    えるまでは、前記電流可変手段の出力を最下限値に固定
    し、前記電流決定手段の出力を段階的に第1の値まで上
    げたものを、前記発光素子に印加し、 前記発光出力POがしきい値発光出力PTHを越えた後は、
    前記電流決定手段の出力を第1の値に固定し、前記電流
    可変手段の出力を段階的に前記第1の値から第2の値ま
    で下げたものを、前記発光素子に印加し、前記発光出力
    POが前記しきい値発光出力PTHを下回った点で初期値の
    設定を終了し、 そして、初期値の設定後は、前記電流決定手段の出力を
    前記第1の値に固定し、前記電流可変手段の出力を前記
    第2の値から段階的に変化させたものを、前記発光素子
    に印加し、前記発光出力POが標準発光出力PTYPを下回っ
    た点で制御を終了し、 前記発光出力POが前記標準発光出力PTYPに至らない場合
    には、前記電流決定手段の出力を前記第1の値から段階
    的に変化させ、前記電流可変手段の出力を段階的に変化
    させたものを、前記発光素子に印加し、前記発光出力PO
    が前記標準発光出力PTYPを下回るまで前記電流決定手
    段,電流可変手段を制御する制御手段を設けた ことを特徴とする自動光出力制御装置。
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