JPS61217080A - 半導体レ−ザの駆動装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はレーザプリンタなどの光源として用いられる、
データ情報に基づいて光変調可能な半導体レーザのレー
ザ光を制御する半導体レーザの駆動装置に係り、特に光
出力の安定化に関するものである。

（従来技術） 従来から、例えば、レーザープリンタなどに用いられて
いる半導体レーザの駆動装置は電子計算機からの文字情
報などの画像信号に基づいて半導体レーザの光変調を行
い、この変調された光ビームを走査光学系を経て感光体
ドラム上に照射することにより、同ドラム上に画像信号
に応じた画像を形成するものである。

ところが、半導体レーザは、環境温度によってその光出
力が変動するため、レーザプリンタなどにおいては、画
質に悪影響を及ぼすことがあった。

そこで、この問題を解決するために、半導体レーザの出
力を光検出器によって検出し、この光検出器の出力を基
準電圧と比較し、その差信号を用いて半導体レーザの出
力を安定化させることが行なわれている。その具体例と
しては、特開昭５７−１３６３８２号公報に示されるも
のがある。すなわち、半導体レーザの出力が光検出器に
より検出され、この光検出器の出力が増幅器により増幅
されてピークホールド回路に入力され、このピークホー
ルド回路は、前走査と次の走査の間の画像信号がないブ
ランキング期間毎における増幅器の最大出力を保持する
。そしてこのピークホールド回路の出力信号が比較器に
より基準電圧と比較され、その比較器の出力信号が半導
体レーザの駆動回路に入力され、これによって半導体レ
ーザの出力を安定化しようとするものである。

ところが、このようにピークホールド回路を用いて安定
化するものでは、上記ブランキング期間に一時的でも何
らかの事情で通常よりも大きい高出力が発生すると、そ
れが保持されるために、誤差が生じ易く、またホールド
している電圧の降下も生じ易く、また、電圧が回路の温
度変化で大きく変動するといった問題を有していた。さ
らには、プリンタなどの画像信号においては上記ブラン
キング期間は前の１行と次の１行の走査の間にあって、
その時のピークホールドに基づいて、次の１行の行末ま
でレーザ出力のレベルを決めるため、誤った信号がピー
クホールドされると、その行全部の光出力に悪影響を及
ぼすといった問題を有するものであった。

（発明の目的） 本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、画
像信号などのデータ情報と所定の関連をもってレーザ出
力をサンプリングして、誤差を生じにククシ、また、始
めに誤った信号が入っても、同一走査の途中において修
正機能が働くようにすることによって、環境温度変動に
対して常に安定したレーザ出力が得られる半導体レーザ
の駆ａ装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、データ信号に基づいてレーザ光を出力する半
導体レーザと、この半導体レーザからのレー晋ア光をモ
ニターする受光素子と、この受光素子によるモニター電
流に基づき上記半導体レーザの出力を帰還制御する出力
制御手段とを備えた半導体レーザの駆動装置において、
上記半導体レーザからの出力ビームを受けて水平同期信
号を出力する光検出器と、上記水平同期信号を得るため
に上記半導体レーザを作動させる水平同期検知信号を出
力し、この水平同期検知信号がハイ時にサンプリング信
号Ａを出力するとともに、上記光検出器から水平同期信
号が入力されて上記半導体レーザへのデータ信号の水平
同期をとる処理回路と、上記データ信号においてハイ信
号が所定個数以上連続するときにサンプリング信＠Ｂを
上記出力制御手段に出力するインターフェイスを具備し
、かつ、上記出力制御手段には、上記サンプリング信号
Ａ、Ｂに基づき、上記受光素子によるモニター電流を或
る期間保持するサンプルホールド回路と、このサンプル
ホールド回路からの出力を基準電圧と比較し、その比較
結果に基づき、上記半導体レーザの出力を安定化させる
電圧−電流変換回路を設けたものである。

この構成により、データ情報の同期をとるための検知信
号を出力している期間および、データ情報において連続
して所定レベルの信号が出力されている期間に、レーザ
出力をサンプルホールドし、これと基準電圧とを比較し
、常にレーザ出力を安定化することができるものである
。

（実施例） 以下、本発明の装置をレーザプリンタに実施した例につ
いて図面とともに説明する。第１図は本発明装置の全体
構成を示し、１はレーザプリンタ本体内のレーザ駆動系
で、レーザダイオード（ＬＤ）でなる半導体レーザ２と
、この半導体レーザ２からのレーザ光をモニターする受
光素子３と、この受光素子３によるモニター電流に基づ
き半導体レーザ２の出力を帰還ＩＩＪＩｌｌする出力制
御手段４を有し、ざらに、半導体レーザ２からの出力ビ
ームを受けて水平同期信号Ｈ８を出力する光検出器５と
、この水平同期信号ＨＳと基準クロック６からの信号が
入力される処理回路７と、この処理回路７からの出力を
受ける分周クロック８と、上記処理回路７からの出力を
受けて出力６１４１１１手段４に出力するＯＲゲート９
、ＡＮＤゲート１０、ＯＲゲート１１等を有する。上記
処理回路７は、水平同期信号Ｈ８を得るために半導体レ
ーザ２を一定ＩＩ間ＯＮさせる水平同期検知信号ＨＤＳ
をＯＲゲート９に出力し、また、この水平同期検知信号
ＨＤＳがハイ（Ｈｉｏｈ）期間中にサンプリングのため
のサンプリング信号ＡをＯＲゲート１１に出力し、さら
に、水平同期信号Ｈ３と一定のｇＯ連をもって後述する
ごとく非画像領域にビデオ信号が混入しないように、半
導体レーザ２の出力領域を適正な範囲に規制するＬＤ規
制信号をＡＮＤゲート１０に出力するものである。なお
、上記水平同期信号Ｈ８はレーザプリンタ１および後記
インターフェイス１３の水平同期（ビーム走査方向）を
とるためのものである。

１２は画像データ信号を出力するホストコンピュータ、
１３はホストコンピュータ１２からの画像データ信号と
上記水平同期信号ＨＳと上記分周り０ツク８からの出力
が入力されるインターフェイスで、このインターフェイ
ス１３はポストコンピュータ１２からの画像データが入
力されるビットマツプメモリー１４を有し、このビット
マツプメモリー１４のデータを搬送りＯツクによりビデ
オ信号ｖＳとしてレーザプリンタ１側へ送る。さらに、
ビットマツプメモリー１４に基いて処理系１５で新たに
構成したデータを搬送りＯツクによりサンプリング信号
Ｂとしてレーザプリンタ１側へ送る。すなわち、上記ビ
デオ信号■ＳはＡＮＤゲート１０に出力され、サンプリ
ング信号ＢはＯＲゲート１１に出力される。そして、Ａ
ＮＤゲート１０において上記ＬＤ規制信号とビデオ信号
ＶＳのＡＮＤをとり、さらにＯＲゲート９においてこの
ＡＮＤ出力と上記水平同期検知信号ＨＤＳとのＯＲをと
り、ＬＤ出力信号を得て、出力制御手段４に入力させて
いる。またＯＲゲート１１において上記サンプリング信
号Ａと、サンプリング信号ＢのＯＲをとり、サンプリン
グ信号を得て、出力ＩＩＪ御手段４に入力させている。

なお、上記サンプリング信号Ｂは、ビットマツプメモリ
ー１４において２進数値が１すなわちハイ（Ｈｉｇｈ）
信号が所定個数以上連続して並んでいる期間、つまり半
導体レーザ２が連続してＯＮされる画像データの時に、
新たにサンプリングデータが形成され、そのデータに基
づいてビデオ信号ｖＳと同期させてレーザプリンタ１側
に送られるものである。

第２図はレーザプリンタ１における半導体レーザ２によ
る走査機構を示し、１６．１７は半導体レーザ２からの
レーザ光を通す集光器、１８は反射用ミラー、１９はレ
ーザ光が照射され、画像が形成される感光体である。こ
の感光体１９の一側端部近傍に上記水平同期信号１−ｆ
　Ｓを得るための光検出！ａ５が設けられている。この
走査機構の構成ならびに作用については周知であるので
、ここでは詳細説明を省略する。

第３図〜第５図は上記レーザプリンタ１における半導体
レーザ２の駆動装置の作用を説明するための各種の信号
のタイムチャートを示す。第３図において、（ａ　）は
処理回路７から出力された水平同期検知信号ＨＤＳを示
し、同図から判るように適宜の所定時間、水平同期検知
信号ＨＤＳをハイ（Ｈｉ（ｌｈ）とし半導体レーザ２を
ＯＮとすることにより、第３図（ｂ）で示すごとく水平
同期ｆ５８Ｈ８を光検出器５（第２図）から得るもので
ある。Ｔ１は１走査時間を示す。同図（Ｃ）は処理回路
７により水平同期検知信号ＨＤＳのハイ期間中に発生せ
しめたサンプリング信号Ａ、同図（ｄ　）は水平同期信
号Ｈ８と所定の関係をもって発生せしめたＬＤ規制信号
を示し、Ｔ２は感光体１９上に形成された画像が転写さ
れる紙（図示せず）の左側端から左側端に至る一走査の
長さに対応する時間を示す。また、同図（ｅ）はインタ
ーフェイス１３により得られたビデオ信号■Ｓを示し、
Ｔ３は一走査における画像領域時間を示す。同図（ｆ）
はインターフェイス１３により形成されたサンプリング
信号Ｂを示し、上述したごとくビデオ信号ｖＳのハイ信
号が所定時間以上Ｎｒｔする時に出力されている。

第４図はインターフェイス１３においてビデオ信号■Ｓ
が得られることを説明するもので、同図（ａ　）は２進
値で表された画像データ、（ｂ）はビデオ信号ＶＳ、（
ｃ）は搬送りロックを示す。

また、第５図は、処理系１５においてサンプリング信号
Ｂが得られることを説明するもので、（ａ　）は搬送り
ロック、（ｂ　）は画像データ、（Ｃ）はビデオ信号Ｖ
Ｓ、（ｄ　）はサンプリングデータ、（ｅ）はサンプリ
ング信号Ｂを示し、同図から判るように、ビットマツプ
メモリーで２進値が１、すなわち、ハイ信号が連続して
並んでいる時（図では４個以上）、処理系１５において
ｒｌ、１．１，１ＪをｒＯ，１，１，ＯＪに変換し、か
つ、他のメモリーを全て「０」に変換して、サンプリン
グデータを形成している。このデータに基づいてサンプ
リング信号Ｂが形成される。

次に第６図〜第９図”は上記半導体レーザ２の駆動装置
における、特に出力制御手段４の部分の具体回路構成例
を示す。これらの図において、前述と同番号は同部材を
示し、４１はサンプルホールド回路４１で、上記サンプ
リング信号Ａおよびサンプリング信号ＢのＯＲゲート１
１の出力でなるサンプリング信号４２が入力されて、ス
イッチ４１（第７図）をサンプリングの或る期間の間、
閉じて受光素子３からのモニター電流に基づいたサンプ
リング電圧をコンデンサＣ３にホールドさせるようにな
っている。４３は上記サンプルホールド回路４１のサン
プルホールド値が入力される誤差増幅器で、ここで基準
電圧回路４４による基準電圧と比較され、その結果得ら
れた誤差電圧に基づいて電圧−電流変換回路４５を駆動
し、この電圧−電流変換回路４５により半導体レーザ２
への１ｉ流を制御するようになっている。４６は上記Ｏ
Ｒゲート９からのＬＤ出力信号で、このＬＤ出力信号４
６に基づいて半導体レーザ２がＯＮ、ＯＦＦ制御される
ように構成されている。すなわち、半導体レーザ２はト
ランジスタＴＲｔにより駆動制御されているが、このト
ランジスタＴＲ１のベースに対してＬＤ出力信号４６に
より作動されるトランジスタＴＲ２のコレクタが接続さ
れており、このトランジスタＴＲ２のＯＮ、ＯＦＦに従
ってトランジスタＴＲ＋が作動されるようになっている
。また、上記基準電圧回路４４における基準電圧は可変
抵抗器ｖＲａ　（第８図）により設定されている。また
、電圧−電流変換回路４５におけるトランジスタＴＲ３
（第９図）はトランジスタＴＲ１のベース電流（電圧）
を制御し、これによりトランジスタＴＲ１のエミッタ電
流が調整されて、半導体レーザ２の駆動が制御されるよ
うになっている。なお、■Ｒ１は上記可変抵抗器ＶＲ，
と共に半導体レーザ２の出力を調整する可変抵抗、ＯＰ
ａ　（第９図）は誤差電圧を電流に変換するオペアンプ
、ＯＰ、（第８図）はモニター電圧と基準電圧との差を
増幅するオペアンプである。また、Ｒは抵抗、Ｃはコン
デンサ、Ｄはダイオード、Ｄ２はツェナダイオードを示
し、第６図におけるライン上の符号Ａ−Ｆはそれぞれ第
７図、第８図、第９図に示した符号と対応する部分を示
す。

上記のごとぎ回路構成であるので、例えば、環境温度が
高くなると、半導体レーザ２はその性質上一般に光出力
は低減しようとするが、もし光出力が低減すると、受光
素子３によるモニター電流が低下し、サンプルホールド
回路４１によるホールド電圧は基準電圧よりも低下し、
したがって電圧−電流変換回路４５におけるトランジス
タＴＲ３のエミッタ電流が低減するため、トランジスタ
ＴＲ１のエミッタ電流が増加する。かくして半導体レー
ザ２の出力は一定に保たれようとする。すなわち、温度
変動に対しても半導体レーザ２の光出力の安定化が図ら
れるのである。

特に本発明においては、サンプリング信号４２として、
−走査と次の一走査の間の水平同期検知信号ＨＤＳのハ
イ状態時に出力されるサンプリング信号へと、−走査中
においても、ビデオ信号■Ｓにおいてハイ信号が所定個
数以上連続する時に出力されるサンプリング信号Ｂの両
者でもって、モニター電流をサンプリングして、半導体
レーザ２の光出力の安定化を図るようにしているため、
サンプリング信号Ａの出力時において、誤った信号をと
り込んだとしても、その走査途中においてサンプリング
信号Ｂの出力時において修正がかけられることになり、
画像の質の向上に寄与するものである。しかも、サンプ
ルホールドしているため、平均的な信号をとり込むこと
ができ、誤差を生じにくいものである。

なお、上記実施例説明ではレーザプリンタ１に実施した
例を示したが、画像データに基づくものの他に、種々の
データ情報に基づき高速光変調可能な半導体レーザを駆
動する装置に広く適用することが可能である。

（発明の効渠） 以上のように本発明によれば、半導体レーザからの出力
ビームを受けて光検出器より水平同期信号が得られるよ
うに半導体レーザを所定時間ＯＮ作動させる水平同期検
知信号が出力されているときのサンプリング信号Ａと、
半導体レーザを駆動するデータ信号においてハ、イ出力
が所定時間以上連続するとき、すなわち、半導体レーザ
が所定時間以上、ＯＮ作動させられるときのサンプリン
グ信号Ｂの両者のサンプリング信号でもって半導体レー
ザの光出力を受けた受光素子からのモニター電流をサン
プルホールドし、これを基準電圧と比較してその誤差電
圧でもって半導体レーザの出力が一定となるように半導
体レーザを駆動制御している。

したがって、半導体レーザによる光出力が雰囲気温度変
化などによって変動することが軽減され、温度に対する
出力の安定化を図ることができ、しかも、誤信号が出力
制御系に入る余地が少なく、かつ、−走査前のサンプリ
ング信号へにおいて誤信号が入力されたとしてもその走
査中にてサンプリング信号Ｂにより修正されることにな
るので、出力の安定化が高まるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体レーザの駆動装置をレーザプリ
ンタに実施した例による全体構成図、第２図は同レーザ
プリンタの走査機構部分の概略構成図、第３図（ａ　）
〜（ｆ）は上記半導体レーザの駆動装置における各部の
信号のタイムチャート、第４図（ａ　）　　（ｂ　）　
　（ｃ　）は同様にビデオ信号を得るときの説明図、第
５図（ａ　）〜（ｅ　）は同様にサンプリング信号Ｂを
得るときの説明図、第６図は上記半導体レーザの駆動装
置における出力制御手段の部分の具体例を示す構成図、
第７図は第６図におけるナンプルホールド回路部分の具
体回路図、第８図は第６図の誤差増幅器と基準電圧回路
部分の具体回路図、第９図は第６図の電圧−電流変換四
路部分の具体回路図である。 ２・・・半導体レーザ、３・・・受光素子、４・・・出
力制御手段、５・・・光検出器、７・・・処理回路、１
２・・・ポストコンピュータ、１３・・・インターフェ
イス、１４・・・ビットマツプメモリー、１５・・・処
理系、４１・・・サンプルホールド回路、４２・・・サ
ンプリング信号、４３・・・誤差増幅器、４４・・・基
準電圧回路、４５・・・電圧−電流変換回路、Ｈ８・・
・水平同期信号、ＨＤ　Ｓ・・・水平同期検知信号。 特許出願人　　　　　三田工業株式会社代　理　人　　
　　　弁理士　小谷悦司同　　　　　　　弁理士　長１
）正 向　　　　　　　弁理士　板谷康夫 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 ｒｌ）　＆イ聚ヂーヲ　　０１０／／／１０１０／１０
（Ｃ’）挑りｏ−ｙフ 第　　５　　図 （坤漬〆味デゝ）　　Ｑ／　　Ｏ／　　／／／　　０／
　　１０／　　ｔ）／（Ｃンビデん惨御 Ｃ〆）°す′シフ５ノンク゛デｈタ　　ＱＯＯＯ／　　
　／　　　０００　　００　　０００Ｒリ一ナンプリン
グｆ、ｈＦｂ 第　　７　　図 尺

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、データ信号に基づいてレーザ光を出力する半導体レ
   ーザと、この半導体レーザからのレーザ光をモニターす
   る受光素子と、この受光素子によるモニター電流に基づ
   き上記半導体レーザの出力を帰還制御する出力制御手段
   とを備えた半導体レーザの駆動装置において、上記半導
   体レーザからの出力ビームを受けて水平周期信号を出力
   する光検出器と、上記水平周期信号を得るために上記半
   導体レーザを作動させる水平同期検知信号を出力し、こ
   の水平同期検知信号がハイ時にサンプリング信号Ａを出
   力するとともに、上記光検出器から水平同期信号が入力
   されて上記半導体レーザへのデータ信号の水平同期をと
   る処理回路と、上記データ信号においてハイ信号が所定
   個数以上連続するときにサンプリング信号Ｂを上記出力
   制御手段に出力するインターフェイスを具備し、かつ、
   上記出力制御手段には、上記サンプリング信号Ａ、Ｂに
   基づき、上記受光素子によるモニター電流を或る期間保
   持するサンプルホールド回路と、このサンプルホールド
   回路からの出力を基準電圧と比較し、その比較結果に基
   づき、上記半導体レーザの出力を安定化させる電圧−電
   流変換回路を設けたことを特徴とする半導体レーザの駆
   動装置。