JPS61165774A - 半導体レ−ザの出力レベル制御方式 - Google Patents

半導体レ−ザの出力レベル制御方式

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JPS61165774A
JPS61165774A JP59276864A JP27686484A JPS61165774A JP S61165774 A JPS61165774 A JP S61165774A JP 59276864 A JP59276864 A JP 59276864A JP 27686484 A JP27686484 A JP 27686484A JP S61165774 A JPS61165774 A JP S61165774A
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capacitor
voltage
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Hirotoshi Shimizu
清水 宏利
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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、モニタ機能を有する半導体レーザの出力レベ
ルを常に一定に維持するように制御すると共に、前記半
導体レーザの寿命を判定する半導体レーザの出力レベル
制御方式に関する。
半導体レーザを用いた装置としては、例えば電子写真式
印刷装置が挙げられる。この電子写真式印刷装置は第4
図に示すように、所定速度で回転する感光ドラム1と、
この感光ドラム1の表面を予め帯電する前帯電器2と、
帯電された感光ドラム1を露光して感光ドラム1表面に
静電潜像を形成する露光手段としての半導体レーザaと
、上記静電潜像をトナー現像する現像器4と、トナー現
像されたものを用紙5へ転写する転写帯電器(図示して
ない)と、次の工程に備えて感光ドラム1表面を除電し
、且つ残留トナーを除去するクリーナ6とから構成され
ている。
尚、第4図における7は前帯電器2に印加される直流高
電圧供給源、8はレーザビームを感光ドラム1表面に導
く光学系装置である。
このような装置において、半導体レーザaは駆動回路1
0からの駆動電流Ifによってオン・オフ動作をする。
この駆動電流Ifは、印字情報信号Vpにもとすく印字
情報信号電流Ipとバイアス電流Ibとの和で与えられ
ている。
このため、この駆動電流Ifを安定させておけば、本来
、半導体レーザaのパワーは一定になるはずである。し
かし、半導体レーザaのパワー特性は第5図に示すよう
に、温度によって変化してしまうため、例えば第5図に
示すように周囲温度がT1からT2に上昇すると、同じ
駆動電流Ifを与えたとしても同一のパワー出力Psは
得られない。
従って、半導体レーザaのパワー出力Psを一定に保つ
ためには、駆動電流Ifを制御する必要があり、かかる
駆動電流Ifの制御を常により安定に制御可能とすると
共に、制御状況により半導体レーザaの寿命をも判定可
能な方式の実現が期待されている。
〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕従来技
術として、電子写真式印刷装置における半導体レーザの
出力レベル制御方式を例に取り説明する。
第6図は従来の半導体レーザの出力レベル制御方式の一
例を示す回路図、第7図は第6図の等価回路図、第8図
は第6図における各部の波形図をそれぞれ示す。
第6図に示すような従来の半導体レーザaの出力レベル
制御方式は、印字情報信号Vpに基づく印字情報信号電
流Ipを出力する電流ドライバ11と、所定のバイアス
電流Ibを出力する電流ドライバ12と、この電流ドラ
イバ12へ所定の制御信号を与える制御回路13とから
構成されている。
半導体レーザ回路3は、半導体レーザaのモニタ出力P
m (半導体レーザaのパワー出力Psに等しい)を電
圧に変換するフォトダイオード等の光電素子14を備え
ており、この光電素子14はパワー電圧Vmcを形成す
る制御回路13のパワー用積分器15に接続されている
。
一方、印字情報信号Vpは基準電圧Vpcを形成する基
準用積分器16にも送出されており、このパワー用積分
器15と基準用積分器16とは制御電圧形成器17に接
続されている。
この制御電圧形成器17は前段に配置された差動アンプ
18と後段に配置された平滑用積分器19とから構成さ
れ、平滑用積分器19の出力端は制御回路13の出力端
になっており、電流ドライバ12に接続されている。
このように構成されている半導体レーザaの駆動回路に
送られて来た印字情報信号Vpが第8図(a)の波形で
あるとし、半導体レーザaのパワー出力Psが所定基準
のものより低下していた場合、以下のような制御が行わ
れる。
即ち、まずモニタ出力Pmが光電素子14によって第8
図(C1に示すモニタ電圧Vmに変換される。このモニ
タ電圧Vmの振幅は印字情報信号Vpのそれよりも小さ
くなっている。このモニタ電圧Vmはパワー用積分器1
5で積分されると共に、モニタ電圧Vmを平滑化した略
一定の直流パワー電圧Vmc  (第81(dlに示す
)が出力される。
一方、印字情報信号Vpは基準用積分器16で積分され
ると共に、印字情報信号Vpを平滑化した略一定の直流
基準電圧Vpc  (第8図(blに示す)が出力され
、この直流基準電圧Vpc及び直流パワー電圧Vmcは
制御電圧形成器17の差動アンプ18で差分される。
この時、直流基準電圧Vpcは直流パワー電圧VmCよ
り大きいので差動アンプ18の出力電圧Vsは第8図(
e)に示すように、所定の正の値を持って表され、平滑
用積分器19で更に平滑化された後平滑用積分器19か
らは制御電圧Vsoが第8図(flに示すように基準電
圧より正側に出力される。
この制御電圧Vsoは電流ドライバ12に印加され、バ
イアス電流rbを第8図(g)に示す一点鎖線状態から
実線で示す状態に増加させ、半導体レーザaのパワー出
力Psを増加させるように制御する。
又一方、半導体レーザaのモニタ出力Pmが基準のもの
より上昇してしまった場合には、上記直流基準電圧νp
cは直流パワー電圧Vmcより小さくなるので、制御電
圧Vsoは基準電圧より負側に出力される。このため、
制御電圧Vsoはバイアス電流Ibを減少させ、半導体
レーザaのパワー出力Psを減少させるように制御する
。
上述したような従来の半導体レーザaの駆動方式を等価
的に集約すると第7図に示すようになる。
即ち、半導体レーザaの駆動電流Ifは(1)式で求め
られる。
u=■b+Ip−Ic ・・・(1) 但し、Icは図示してない部分に流れる電流であり、I
p、 Icは一定電流である。従って、印字情報信号V
pがオンの時は、バイアス電流Ibを制御することによ
り半導体レーザaの駆動電流If (パワー出力Ps)
が制御可能となる。
しかし、第6図に示す従来の駆動回路では、印字情報信
号Vpが入力されないと制御がかからないため、印字情
報信号Vpが入力し半導体レーザaを駆動させてからパ
ワー出力Psを安定させるまでに時間がかかる等の問題
点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記問題点を解消した新規な半導体レーザの
出力レベル制御方式を実現することを目的とするもので
あり、該問題点は、電気信号に応じてオン・オフされた
レーザ光を出力すると共に、レーザ光の出力レベルを示
すモニタ信号を出力する半導体レーザと、前記半導体レ
ーザを所定周期を持って所定期間駆動させる駆動信号発
生手段と、前記半導体レーザから出力されるモニタ信号
を第1の基準レベルと比較する第1の比較手段と、前記
駆動信号発生手段から出力される駆動信号により第1の
状態となり、前記第1の比較手段の出力により第2の状
態となるフリップフロ・ノブと、前記フリップフロップ
の状態によりコンデンサを充放電させる充放電手段と、
前記コンデンサの端子電圧に応じた前記半導体レーザの
駆動電流に変換する電圧・電流変換手段とを設け、所定
周期毎に前記半導体レーザを駆動して、発生するレーザ
光の出力レベルをモニタすると共に、所定周期毎の駆動
信号により前記フリップフロップを第1の状態にして前
記コンデンサを充電し、レーザ光の出力レベルが前記第
1の基準レベルを越えたことにより前記フリップフロ・
ノブを第2の状態にして前記コンデンサを放電して、前
記半導体レーザの駆動電流を増減させると共に、更に前
記電圧・電流変換手段から出力される前記半導体レーザ
の駆動電流を第2の基準レベルと比較する第2の比較手
段を設け、前記半導体レーザの駆動電流が前記第2の基
準レベルと等しくなった時には前記第2の比較手段の出
力により前記コンデンサを強制的に放電させると共に、
前記第2の比較手段の出力を前記半導体レーザの寿命を
表示する信号とする本発明による半導体レーザの出力レ
ベル制御方式により解決される。
〔作用〕
即ち、印字情報信号と共に半導体レーザ回路を所定周期
毎に所定期間駆動する駆動信号を発生し、前記半導体レ
ーザ回路の出力レベルが第1の所定基準電圧より高い場
合は、所定時定数を持って電圧を蓄積し、第1の所定基
準電圧より低い場合は、所定時定数を持って電圧を放電
させ、常に半導体レーザ回路を駆動し、常に半導体レー
ザ回路の出力レベルが一定に保たれるような制御電流を
流しパワー出力の安定化を図った状態にして置き、更に
前記制御電流の状況により半導体レーザの寿命を容易に
判定するようにした。
〔実施例〕
以下本発明の要旨を第1図〜第3図に示す実施例により
具体的に説明する。
第1図は本発明に係る半導体レーザの駆動回路の一実施
例を示すブロックダイヤグラム図、第2図は第1図の等
価回路図、第3図は第1図における各点の信号波形図を
それぞれ示す。尚全図を通じて同一符号は同一対象物を
示す。
次に、本実施例の動作を以下に説明する。
駆動信号発生回路25の出力信号S1は周期Tを持って
期間もの間出力される。この出力信号S1が“l”レベ
ルの時は論理和回路36を通してトランジスタQdをオ
フにし、半導体レーザ素子21を駆動して所定光パワー
を発生する。
この所定光パワーをレーザ光出力レベルモニタ回路22
は電気信号S2 (但し、出力電圧はVm)に変換し、
コンパレータ23の1つの端子に送出する。
コンパレータ23は基準電圧Va (この電圧は一定に
保つレーザ光出力レベルと同一電圧に設定しである)と
比較し、信号S2の電圧Vmが基準電圧Vaより高い場
合は信号S3を論理積回路24の一方の端子に送出する
。
論理積回路24は、信号S1と信号S3が同時にオンさ
れた時、信号S4を立下がり検知回路26に送出する。
立下がり検知回路26は信号S4のパルスの立下がりを
検出して、信号S4’を出力する。又、一方駆動信号発
生回路25の出力信号S1を受けた立上がり検知回路2
7は同様に信号S1の立上がり検出して、信号SL’を
出力する。
信号S4’と信号Sl’はフリップフロップ(以下F、
Fと称する)28のJ、に端子にそれぞれ送出され、こ
れを受けたF、F28は信号Sl’によりリセット(出
力“0”レベル)され、信号S4’によりセント(出力
“1”レベル)される。
尚、光検知回路39は回転ミラー37によってレーザ光
が走査開始位置に達する毎に、レーザ光のレベルを検知
するものであり、信号Sl’の周期Tは光検知回路39
のレーザ光検知周期と等しくなるように設定されている
。これは、F、F28が周期T毎にリセットされること
を意味する。
次に、S2 > Vaの時信号S4’が出力され、F、
F28のQ出力端子は“1”となり、これにより論理和
回路29.30が“1″ (“H”レベル)となり、ト
ランジスタQaはオフ、一方トランジスタQbはオンと
なる。
これにより、コンデンサCは抵抗器Rhを介して放電さ
れる。又、信号Sl’の出力時はF、F28がリセット
され、S2<Vaの時次の信号SL’が検出されるまで
の間(周期T)は、F、F2Bの出力が“0”となり、
これにより論理和回路29.30が“0” (“L″レ
ベル、トランジスタQaがオン、トランジスタQbがオ
フとなり、コンデンサCは抵抗器Raを介して電圧Vc
clにて充電される。
即ち、コンデンサCは周期Tの開信号S4’が検出され
ない限り充電状態にあり、信号S4’が検出されて始め
て次の信号31′が検出されるまでの間放電状態になる
。尚、コンデンサCは時定数Ra・Cで充電、時定数R
b −Cで放電を行う。第3図にこれらの動作状況を示
す。
このようにして制御されるコンデンサCの端子電圧v1
は、ハンインピーダンス回路33.増幅器(AMP) 
34を通してトランジスタQcのベースに印加され、ト
ランジスタQcのベース電圧を制御する。
トランジスタQcは印加されたベース電圧に応じて電流
rpcを制御し、その時抵抗器Rcに発生する電圧v2
を所定の基準電圧vb <半導体レーザ素子21の寿命
を判定する電圧とする)とコンパレータ35で比較し、
電圧v2が基準電圧vbと等しくなれば、論理和回路2
9.30にコンパレータ35の出力信号をフィードバッ
クし、論理和回路29.30を“1” (“H”レベル
)にし、コンデンサCを放電状態にすると共に、コンパ
レータ35の出力信号を半導体レーザ素子21が寿命に
近づいたことを表示するアラーム信号として上位装置(
図示してない)に送出する。
即ち、第2図の等価回路で示すように、半導体レーザ回
路3を印字情報信号Vpが入力中はこの信号Vpと駆動
信号回路25で動作させ、信号Vpがオフの時は駆動信
号回路25の信号SIのみにより電気的スイッチSWを
閉にして動作させる。このようにして、常に電流Ipc
を流しておき、モニタ回路22の出力電圧vmと基準電
圧Vaが等しくなるような制御状態にして置く。
〔発明の効果〕
以上のような本発明によれば、常に安定なしかも一定の
半導体レーザの出力パワーが得られると共に、半導体レ
ーザの寿命を容易に判定することが出来ると言う効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体レーザの駆動回路の一実施
例を示すブロックダイヤグラム図、第2図は第1図の等
価回路図、 第3図は第1図における各点の信号波形図、第4図は電
子写真式印刷装置の概要図、第5図は半導体レーザのパ
ワー特性図、第6図は従来の半導体レーザの出力レベル
制御方式の一例を示す回路図、 第7図は第6図の等価回路図、 第8図は第6図における各部の波形図、をそれぞれ示す
。 図において。 1は感光ドラム、    2は前帯電器、3は半導体レ
ーザ回路、4は現像器、 5は用紙、       6はクリーナ、7は直流高電
圧供給源、8は光学系装置、10は駆動回路、    
 11.12は電流トライノλ、13は制御回路、  
  14は光電素子、15はパワー用積分器、 16は
基準用積分器、17は制御電圧形成器、 18は差動ア
ンプ、19は平滑用積分器、  21は半導体素子、2
2はレーザ光出力レベルモニタ回路、23.35はコン
パレータ、24は論理積回路、25は駆動信号発生回路
、26は立下がり検知回路、27は立上がり検知回路、
28はF、F、29.30.36は論理和回路、 33はハイインピーダンス回路、 34は増幅器(A肝)、  37は回転ミラー、38は
感光体、     39は光検知回路、をそれぞれ示す
。 )′11ヨ 第2 図 第3 図 弗4m 第5図 廃6 図 第7 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電気信号に応じてオン・オフされたレーザ光を出
    力すると共に、レーザ光の出力レベルを示すモニタ信号
    を出力する半導体レーザと、前記半導体レーザを所定周
    期を持って所定期間駆動させる駆動信号発生手段と、前
    記半導体レーザから出力されるモニタ信号を第1の基準
    レベルと比較する第1の比較手段と、前記駆動信号発生
    手段から出力される駆動信号により第1の状態となり、
    前記第1の比較手段の出力により第2の状態となるフリ
    ップフロップと、前記フリップフロップの状態によりコ
    ンデンサを充放電させる充放電手段と、前記コンデンサ
    の端子電圧に応じた前記半導体レーザの駆動電流に変換
    する電圧・電流変換手段とを設け、所定周期毎に前記半
    導体レーザを駆動して発するレーザ光の出力レベルをモ
    ニタすると共に、所定周期毎の駆動信号により前記フリ
    ップフロップを第1の状態にして前記コンデンサを充電
    し、レーザ光の出力レベルが前記第1の基準レベルを越
    えたことにより前記フリップフロップを第2の状態にし
    て前記コンデンサを放電して、前記半導体レーザの駆動
    電流を増減させることを特徴とする半導体レーザの出力
    レベル制御方式。
  2. (2)前記電圧・電流変換手段から出力される前記半導
    体レーザの駆動電流を第2の基準レベルと比較する第2
    の比較手段を設け、前記半導体レーザの駆動電流が前記
    第2の基準レベルと等しくなった時には前記第2の比較
    手段の出力により前記コンデンサを強制的に放電させる
    と共に、前記第2の比較手段の出力を前記半導体レーザ
    の寿命警報信号として出力することを特徴とする半導体
    レーザの出力レベル制御方式。
JP59276864A 1984-12-27 1984-12-27 半導体レ−ザの出力レベル制御方式 Granted JPS61165774A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56107264A (en) * 1980-01-30 1981-08-26 Canon Inc Controller for quantity of light
JPS57131575A (en) * 1981-02-10 1982-08-14 Fujitsu Ltd Automatic light level control system
JPS58143357A (ja) * 1982-02-19 1983-08-25 Fuji Xerox Co Ltd 電子写真式プリンタ

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