JP3435889B2 - 光量制御装置 - Google Patents
光量制御装置Info
- Publication number
- JP3435889B2 JP3435889B2 JP09002195A JP9002195A JP3435889B2 JP 3435889 B2 JP3435889 B2 JP 3435889B2 JP 09002195 A JP09002195 A JP 09002195A JP 9002195 A JP9002195 A JP 9002195A JP 3435889 B2 JP3435889 B2 JP 3435889B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- value
- holding
- lower limit
- laser diode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Laser Beam Printer (AREA)
- Facsimiles In General (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザビームの光量制御
装置に関し、特に、画像形成のために被走査体上に照射
されるレーザビームの光量制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】図６を参照して一般的なレーザビームの
光量制御装置の回路構成を説明する。同図において、ス
イッチング回路１はビデオ信号に基づいて高速でオン・
オフされる。例えばスイッチング回路１にハイレベル信
号「Ｈ」が供給されるとオフ、ローレベル信号「Ｌ」が
供給されるとオンの動作をするように構成されたスイッ
チング回路である。レーザダイオードＬＤは前記スイッ
チング回路１がオンのときに流れる電流で駆動される
が、その電流の大きさは駆動電流制御回路２によって設
定される。 【０００３】さらに、前記電流を一定値に制御するた
め、以下のような構成が採られている。フォトダイオー
ドＰＤは前記レーザダイオードＬＤから出力されたレー
ザビームのバックビームを受光し、その結果、該フォト
ダイオードＰＤには前記レーザビームの光量に比例した
電流が流れる。フォトダイオードＰＤと接地間には抵抗
Ｒ１が接続されていて、その接続点はコンパレータ３の
プラス入力端子に接続されている。つまり、前記フォト
ダイオードＰＤを流れる電流が電圧信号に変換されてコ
ンパレータ３に入力される。以下、この電圧信号をモニ
タ電圧Ｖｍｏｎという。コンパレータ３のマイナス入力
端子には所望の光量を得るための基準値となる光量設定
信号Ｖｒｅｆが入力される。 【０００４】コンパレータ３の出力信号はオアゲート４
およびアンドゲート５に入力され、該オアゲート４の他
方の入力信号としてサンプル／ホールド信号Ｓ／Ｈが入
力される一方、アンドゲート５の他方の入力信号として
インバータ６で反転されたサンプル／ホールド信号Ｓ／
Ｈが入力される。前記オアゲート４の出力信号はＰチャ
ネルＣＭＯＳスイッチ（以下、「Ｐスイッチ」という）
７に入力され、前記アンドゲート５の出力信号はＮチャ
ネルＣＭＯＳスイッチ（以下、「Ｎスイッチ」という）
８に入力される。さらに、前記Ｐスイッチ７，およびＮ
スイッチ８のドレインはホールドコンデンサ９およびオ
ペアンプ１０に接続される。オペアンプ１０の出力側は
前記駆動電流制御回路２に接続されている。 【０００５】以上の構成により、サンプル／ホールド信
号Ｓ／Ｈが「Ｌ」つまりサンプルモードの場合はモニタ
電圧Ｖｍｏｎが光量設定信号Ｖｒｅｆより小さいとき
は、Ｐスイッチが導通し、Ｎスイッチは非導通となって
いるので、ホールドコンデンサ９の保持電圧が上昇し、
その結果、駆動電流制御回路２に供給される電圧も上昇
してレーザダイオードＬＤの光量は増大する。レーザダ
イオードＬＤの光量が増大してフォトダイオードＰＤの
受光量が増大すると、モニタ電圧Ｖｍｏｎは上昇し、光
量設定信号Ｖｒｅｆに達するとコンパレータ３の出力は
「Ｈ」に反転する。コンパレータ３の出力信号が反転す
ると、サンプル／ホールド信号Ｓ／Ｈが「Ｌ」の場合、
Ｎスイッチ８が導通し、Ｐスイッチ７が非導通となる。
その結果、ホールドコンデンサ９の保持電位は低下し、
駆動電流制御回路２に供給される電圧は低下してレーザ
ダイオードＬＤの光量は減少する。 【０００６】このように光量制御装置はフォトダイオー
ドＰＤの電流つまり受光量を一定にするように動作し、
印字開始前の画像領域外のタイミングで、サンプル／ホ
ールド信号Ｓ／Ｈおよびビデオ信号を共に「Ｌ」にして
上記制御を行い、レーザダイオードＬＤから基準光量の
レーザビームが出力されるように制御する。印字の際に
は、サンプル／ホールド信号Ｓ／Ｈを「Ｈ」つまりホー
ルドモードに切り換えれば、ホールドコンデンサ９で保
持された電圧により、ビデオ信号のオン・オフに従って
所望光量のレーザビームが出力され、図示しない感光体
上に濃度の均一な画像が形成される。 【０００７】以上のように設定された光量は、使用に伴
うレーザダイオードＬＤの発熱やホールドコンデンサ９
の保持電圧のリークにより変化する。したがって、画像
領域外の予定領域で上記制御を随時実施して光量を一定
に保持し、プリント品質の維持を図っている。 【０００８】しかし、長時間の使用によってレーザダイ
オードＬＤが劣化してくると、上記制御によっては光量
の低下を改善することができなくなる。そこで、このよ
うな制御不能の状態になる前に、レーザダイオードの劣
化を検出するようにした半導体レーザ駆動装置が提案さ
れている（特開平４−５１６５５号公報）。この装置で
は、レーザダイオードの駆動電流を検出する回路を設
け、この駆動電流の検出結果に基づき、制御不能となる
前にレーザダイオードの劣化を発見しようとしている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
依然として解決されていない次のような問題点があっ
た。すなわち、従来の装置によってレーザダイオードの
駆動電流を直接検出するようにすると、検出回路のイン
ピーダンスがレーザダイオードの変調特性に影響を及ぼ
し、高周波特性つまり前記スイッチング回路１の高速ス
イッチング特性を劣化させるという問題点がある。 【００１０】また、点灯時にしかレーザダイオードの劣
化を検出できないため、次のような不具合が生ずる場合
もあった。例えば、非点灯時にホールドコンデンサの保
持電圧が異常に上昇するような誤動作が起きた場合、レ
ーザダイオードを点灯した際に、過度の電流が流れ、結
果的にレーザダイオードの寿命を短縮するようになると
いう問題点がある。 【００１１】本発明は、上記問題点を解消し、レーザダ
イオードの駆動電流を直接検出しないでレーザダイオー
ドの劣化を検出することができる光量制御装置を提供す
ることを目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】 上記の課題を解決し、
目的を達成するための本発明は、レーザダイオードから
出力されるレーザビームを受光してモニタ電圧を発生す
るフォトダイオードと、前記モニタ電圧を光量設定値と
比較し、モニタ電圧および光量設定値の大小に応じて検
出信号を出力する第１比較手段と、前記第１比較手段の
比較結果に基づき、モニタ電圧が光量設定値より小さい
場合は保持電位を上昇させ、モニタ電圧が光量設定値よ
り大きい場合は保持電圧を低下させる電圧制御手段と、
前記電圧制御手段で制御された保持電圧に基づいて前記
レーザダイオードの駆動電流を設定する駆動電流制御手
段と、前記保持電圧を故障診断のための上限値と比較
し、前記保持電圧が上限値に達したときに故障信号を出
力する第２比較手段と、レーザ発振時のモニタ電圧の下
限値および光量設定値間に設定された下限値設定値を前
記モニタ電圧と比較する第３の比較手段と、 前記モニタ
電圧が下限設定値に達したときの前記保持電圧を下限値
として保持する下限値保持手段と、前記下限値保持手段
に保持された下限値および予め設定した前記レーザダイ
オードの駆動電圧の加算値を得る演算手段とを具備し、
前記演算手段で算出された加算値を前記第２比較手段に
おける故障診断のための上限値として入力するように構
成した点に特徴がある。 【００１３】 【００１４】 【作用】 上記特徴によれば、フォトダイオードで検出
されたモニタ電圧の大小に応じて保持電圧が制御され、
レーザダイオードは、該保持電圧に対応する駆動電流に
よって光量制御される。そして、前記保持電圧が故障診
断のための上限値に達したときに故障信号が出力され
る。すなわち、前記保持電圧は駆動電流に比例するた
め、該保持電圧が上限値に達したか否かで故障発生の有
無を判断することができる。 【００１５】 また、少なくともレーザ発振開始時の光
量よりも大きい光量に対応するモニタ電圧が予め下限設
定値として設定され、該下限設定値に対応する保持電圧
が下限値として検出される。そして、この下限値に予定
の駆動電圧を加算して前記故障判断のための上限値が算
出される。 【００１６】 【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る光量制御装置の要部
構成を示す回路図であり、図６と同符号は同一または同
等部分であるため詳細な説明は省略する。同図におい
て、ホールドコンデンサ９とオペアンプ１０との接続点
の電位は第２のコンパレータ１１のプラス入力端子に接
続されている。該第２のコンパレータ１１のマイナス入
力端子にはレーザダイオードＬＤの劣化時に対応する第
１のホールドコンデンサ９の保持電圧Ｖに相当する値つ
まり上限信号Ｖｍａｘが入力される。この構成により、
レーザダイオードＬＤが劣化してホールドコンデンサ９
の保持電圧Ｖが前記上限値Ｖｍａｘを超えたときに第２
のコンパレータ１１の出力信号は「Ｈ」に変化する。つ
まり異常信号Ｆが出力される。したがって、この信号レ
ベルが「Ｌ」から「Ｈ」への変化に基づき、例えば図示
しない表示装置に異常を示す表示をすることができる。 【００１７】次に、前記ホールドコンデンサ９の保持電
圧によってレーザダイオードＬＤの劣化が検出可能であ
る理由を説明する。図３は、第１のホールドコンデンサ
９の保持電圧Ｖとモニタ電圧Ｖｍｏｎとの関係図であ
る。同図において、縦軸はフォトダイオードＰＤのモニ
タ電圧Ｖｍｏｎ、横軸は第１のホールドコンデンサ９の
保持電圧Ｖであり、曲線Ｃ１はレーザダイオードＬＤの
使用初期状態における特性、曲線Ｃ２，Ｃ３はレーザダ
イオードＬＤの劣化が進んだときの、それぞれの段階に
おける特性を示す。 【００１８】まず、レーザダイオードＬＤの使用初期状
態では、前記保持電圧ＶがＶ１に達するとレーザダイオ
ードＬＤの電流がしきい値を超えフォトダイオードＰＤ
の受光量は急激に増大し電圧Ｖｍｏｎは上昇する。そし
て、さらに保持電圧Ｖが上昇してＶ２に至るとモニタ電
圧Ｖｍｏｎはコンパレータ３のマイナス入力つまり光量
設定値Ｖｒｅｆと同値にまで増大する。したがって、第
１のホールドコンデンサ９の保持電圧Ｖを保持電圧Ｖ２
に保持するように制御すれば、所望の光量を安定して得
ることができる。同様に、レーザダイオードＬＤの劣化
が進んで、特性が曲線Ｃ２の状態になった場合にも、保
持電圧Ｖの上限値（前記Ｖｍａｘに相当）以下の、保持
電圧Ｖ３によりフォトダイオードＰＤの受光量は光量設
定値Ｖｒｅｆに達する。 【００１９】ところが、さらにレーザダイオードＬＤの
劣化が進むと、初期状態と比較してレーザダイオードＬ
Ｄの駆動電流のしきい値は上昇し、微分効率も極端に低
下してモニタ電圧Ｖｍｏｎと保持電圧Ｖとの関係は特性
Ｃ３のようになる。このようになると保持電圧Ｖを上昇
させてもレーザダイオードＬＤの出力は増大せず、フォ
トダイオードＰＤの受光量も光量設定値Ｖｒｅｆに至ら
ない。 【００２０】そこで、本実施例では、第１のホールドコ
ンデンサ９の保持電圧Ｖが上限値Ｖｍａｘに達しても予
定の光量設定値Ｖｒｅｆが得られないような状態つまり
図３の上限値Ｖｍａｘよりも右の異常範囲ＦＡになった
とき、レーザダイオードＬＤの寿命が切れたと判断して
異常信号Ｆを出力させるようにした。 【００２１】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。この第２実施例は、前記上限値Ｖｍａｘの設定手段
を付加した光量制御装置の例である。まず、該第２実施
例の概要を第１のホールドコンデンサ９とフォトダイオ
ードＰＤの出力電圧との関係図に基づいて説明する。第
１実施例では、レーザダイオードＬＤのレーザ発振のた
めの電流のしきい値および微分効率の変動量、ならびに
個々の光量制御装置に使用されるレーザダイオードのば
らつき等に基づいて設計された一定の上限値Ｖｍａｘが
選択されていた。一方、該第２実施例では、前記しきい
値のばらつきによる影響を小さくし、レーザダイオード
ＬＤの微分効率のみを考慮して上限値Ｖｍａｘを設定す
ることができるようにした。 【００２２】図４において図３と同符号は同一または同
等部分である。同図において、下限設定値Ｓは光量設定
値Ｖｒｅｆより低く、かつレーザダイオードＬＤのしき
い値電流による発光量に相当するモニタ電圧Ｖｍｏｎよ
り高く設定してある。前記下限設定値Ｓに対応する保持
電圧Ｖを下限値Ｖｍｉｎと決定し、さらに、使用初期状
態のレーザダイオードＬＤの微分効率に基づいて決定し
た駆動電圧Ｖｄを前記下限値Ｖｍｉｎに加算した値を上
限値Ｖｍａｘと決定する。なお、第１のホールドコンデ
ンサ９の保持電圧Ｖが上限値Ｖｍａｘに達する前にフォ
トダイオードＰＤの出力電圧が光量設定値Ｖｒｅｆに達
するように前記駆動電圧Ｖｄを決定する。 【００２３】前記下限値Ｖｍｉｎは下限設定値Ｓに対応
する保持電圧であり、レーザダイオードＬＤの劣化状態
によって変動し、劣化が進むにつれて大きい値となる。
したがって、上限値ＶｍａｘもレーザダイオードＬＤの
劣化に応じて大きくなる。図中では、下限値Ｖｍｉｎお
よび上限値Ｖｍａｘを示す符号の末尾に劣化の段階に応
じて符号ａ，ｂ，ｃの符号を付加した。このように、上
限値ＶｍａｘはレーザダイオードＬＤの劣化に応じて自
動的に更新するようにしたので、予め上限値Ｖｍａｘを
予測して決定するための複雑な電流計算が不要である。 【００２４】次に、前記下限値Ｖｍｉｎ、および上限値
Ｖｍａｘの決定手段を含む光量制御装置について図２の
回路図を参照して説明する。なお、図２において図１お
よび図６と同符号は同一または同等部分であり、詳細な
説明は省略する。まず、前記第１のホールドコンデンサ
９とオペアンプ１０との接続点に、スイッチ１２を介し
て、下限値保持手段としての第２のホールドコンデンサ
１３を接続する。この第２のホールドコンデンサ１３の
接地の電位は第２のオペアンプ１４のプラス入力端子に
接続される。 【００２５】一方、下限値検出手段としての第３のコン
パレータ１５が設けられ、この第３のコンパレータのマ
イナス入力端子はフォトダイオードＰＤと抵抗Ｒ１との
接続点に接続され、プラス入力端子には前記下限設定値
Ｓに相当する電圧が印加されている。また、第３のコン
パレータ１５の出力信号はスイッチ１２の切換信号とな
る。この切換信号が「Ｈ」のときはスイッチ１２は閉
じ、「Ｌ」のときは開くように構成されている。 【００２６】上記構成により、モニタ電圧Ｖｍｏｎが下
限設定値Ｓを超過するまでは、第３のコンパレータ１５
の出力は「Ｈ」であり、スイッチ１２は閉じている。し
たがって、第２のホールドコンデンサ１３と第１のホー
ルドコンデンサ９は同電位となっている。そして、モニ
タ電圧Ｖｍｏｎが下限設定値Ｓに到達すると、第３のコ
ンパレータ１５の出力信号は「Ｌ」に反転し、スイッチ
１２は開放され、第２のホールドコンデンサ１３には下
限設定値Ｓに対応する電位が保持される。したがって、
第２のオペアンプ１４の出力端子からは、第２のホール
ドコンデンサ１３に保持された下限値Ｖｍｉｎが出力さ
れる。この下限値Ｖｍｉｎは後述するＣＰＵ１６に入力
され、上限値Ｖｍａｘの計算に使用される。つまり、下
限値Ｖｍｉｎに前記駆動電圧を加算して上限値Ｖｍａｘ
が算出される。 【００２７】こうして決定された上限値Ｖｍａｘはレー
ザダイオードＬＤの劣化に伴うしきい値の変化によって
大きい値に更新されるが、駆動電圧Ｖｄは正常時の微分
効率を勘案した一定値となっているため、該微分効率が
大きく変化しない軽度の劣化では、保持電圧Ｖが上限値
Ｖｎａｘに達する前にモニタ電圧Ｖｍｏｎは光量設定値
Ｖｒｅｆに達する。したがって、レーザダイオードＬＤ
に供給される電流を所望の値に制御することができる。 【００２８】ところが、レーザダイオードＬＤの劣化が
進んで微分効率が大きく低下すると、保持電圧Ｖが上限
値Ｖｍａｘに達したにもかかわらず、モニタ電圧Ｖｍｏ
ｎは光量設定値Ｖｒｅｆに達しない。この状態では、レ
ーザダイオードＬＤに供給する電流を制御できなくなる
ので、故障の判断がなされ、第２のコンパレータ１１の
出力が「Ｈ」に変化する。つまり異常信号Ｆが出力され
る。 【００２９】次に、前記上限値Ｖｍａｘを算出するＣＰ
Ｕの要部機能、特に上限値算出のための機能を図５のブ
ロック図を参照して説明する。同図において、ＣＰＵ１
６は、記憶部１７と加算部１８とを具備する。記憶部１
７には前記駆動電圧Ｖｄが予め登録または保持されてい
る。そして、前記加算部１８には前記下限値Ｖｍｉｎつ
まり第２のオペアンプ１４の出力信号と前記駆動電圧Ｖ
ｄとが入力され、両者が加算される。加算された結果
は、上限値Ｖｍａｘとして前記第２のコンパレータ１１
のマイナス入力端子に出力される。 【００３０】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、駆動電流と比例する保持電圧をモニ
タすることによって、該保持電圧が上限値に達したか否
かで故障発生の有無を判断することができる。したがっ
て、例えば、ビデオデータによってレーザダイオードを
オン・オフするときの高周波特性が、レーザダイオード
の駆動電流を直接モニタして故障を判断する従来装置と
比べて優れている。 【００３１】また、レーザダイオードが消灯していると
きにも保持電圧のモニタ動作を行うことができるので、
レーザダイオード消灯時に発生した回路の誤動作判断を
行うこともできる。 【００３２】 さらに、上記の効果に加え、下限設定値
に対応する保持電圧を下限値として検出でき、この下限
値に予定の駆動電圧を加算して前記故障判断のための上
限値を算出できる。すなわち、予め故障発生時に対応す
る保持電圧を予測して上限電圧を設定するのではなく、
実際に測定された下限値およびレーザダイオードが正常
な時の微分効率に基づく値によって上限値を決定するこ
とができる。その結果、レーザダイオードの故障時を予
測し、複雑な計算によって上限値を算出する必要がなく
なり、簡単に故障診断を行うことができる。
装置に関し、特に、画像形成のために被走査体上に照射
されるレーザビームの光量制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】図６を参照して一般的なレーザビームの
光量制御装置の回路構成を説明する。同図において、ス
イッチング回路１はビデオ信号に基づいて高速でオン・
オフされる。例えばスイッチング回路１にハイレベル信
号「Ｈ」が供給されるとオフ、ローレベル信号「Ｌ」が
供給されるとオンの動作をするように構成されたスイッ
チング回路である。レーザダイオードＬＤは前記スイッ
チング回路１がオンのときに流れる電流で駆動される
が、その電流の大きさは駆動電流制御回路２によって設
定される。 【０００３】さらに、前記電流を一定値に制御するた
め、以下のような構成が採られている。フォトダイオー
ドＰＤは前記レーザダイオードＬＤから出力されたレー
ザビームのバックビームを受光し、その結果、該フォト
ダイオードＰＤには前記レーザビームの光量に比例した
電流が流れる。フォトダイオードＰＤと接地間には抵抗
Ｒ１が接続されていて、その接続点はコンパレータ３の
プラス入力端子に接続されている。つまり、前記フォト
ダイオードＰＤを流れる電流が電圧信号に変換されてコ
ンパレータ３に入力される。以下、この電圧信号をモニ
タ電圧Ｖｍｏｎという。コンパレータ３のマイナス入力
端子には所望の光量を得るための基準値となる光量設定
信号Ｖｒｅｆが入力される。 【０００４】コンパレータ３の出力信号はオアゲート４
およびアンドゲート５に入力され、該オアゲート４の他
方の入力信号としてサンプル／ホールド信号Ｓ／Ｈが入
力される一方、アンドゲート５の他方の入力信号として
インバータ６で反転されたサンプル／ホールド信号Ｓ／
Ｈが入力される。前記オアゲート４の出力信号はＰチャ
ネルＣＭＯＳスイッチ（以下、「Ｐスイッチ」という）
７に入力され、前記アンドゲート５の出力信号はＮチャ
ネルＣＭＯＳスイッチ（以下、「Ｎスイッチ」という）
８に入力される。さらに、前記Ｐスイッチ７，およびＮ
スイッチ８のドレインはホールドコンデンサ９およびオ
ペアンプ１０に接続される。オペアンプ１０の出力側は
前記駆動電流制御回路２に接続されている。 【０００５】以上の構成により、サンプル／ホールド信
号Ｓ／Ｈが「Ｌ」つまりサンプルモードの場合はモニタ
電圧Ｖｍｏｎが光量設定信号Ｖｒｅｆより小さいとき
は、Ｐスイッチが導通し、Ｎスイッチは非導通となって
いるので、ホールドコンデンサ９の保持電圧が上昇し、
その結果、駆動電流制御回路２に供給される電圧も上昇
してレーザダイオードＬＤの光量は増大する。レーザダ
イオードＬＤの光量が増大してフォトダイオードＰＤの
受光量が増大すると、モニタ電圧Ｖｍｏｎは上昇し、光
量設定信号Ｖｒｅｆに達するとコンパレータ３の出力は
「Ｈ」に反転する。コンパレータ３の出力信号が反転す
ると、サンプル／ホールド信号Ｓ／Ｈが「Ｌ」の場合、
Ｎスイッチ８が導通し、Ｐスイッチ７が非導通となる。
その結果、ホールドコンデンサ９の保持電位は低下し、
駆動電流制御回路２に供給される電圧は低下してレーザ
ダイオードＬＤの光量は減少する。 【０００６】このように光量制御装置はフォトダイオー
ドＰＤの電流つまり受光量を一定にするように動作し、
印字開始前の画像領域外のタイミングで、サンプル／ホ
ールド信号Ｓ／Ｈおよびビデオ信号を共に「Ｌ」にして
上記制御を行い、レーザダイオードＬＤから基準光量の
レーザビームが出力されるように制御する。印字の際に
は、サンプル／ホールド信号Ｓ／Ｈを「Ｈ」つまりホー
ルドモードに切り換えれば、ホールドコンデンサ９で保
持された電圧により、ビデオ信号のオン・オフに従って
所望光量のレーザビームが出力され、図示しない感光体
上に濃度の均一な画像が形成される。 【０００７】以上のように設定された光量は、使用に伴
うレーザダイオードＬＤの発熱やホールドコンデンサ９
の保持電圧のリークにより変化する。したがって、画像
領域外の予定領域で上記制御を随時実施して光量を一定
に保持し、プリント品質の維持を図っている。 【０００８】しかし、長時間の使用によってレーザダイ
オードＬＤが劣化してくると、上記制御によっては光量
の低下を改善することができなくなる。そこで、このよ
うな制御不能の状態になる前に、レーザダイオードの劣
化を検出するようにした半導体レーザ駆動装置が提案さ
れている（特開平４−５１６５５号公報）。この装置で
は、レーザダイオードの駆動電流を検出する回路を設
け、この駆動電流の検出結果に基づき、制御不能となる
前にレーザダイオードの劣化を発見しようとしている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
依然として解決されていない次のような問題点があっ
た。すなわち、従来の装置によってレーザダイオードの
駆動電流を直接検出するようにすると、検出回路のイン
ピーダンスがレーザダイオードの変調特性に影響を及ぼ
し、高周波特性つまり前記スイッチング回路１の高速ス
イッチング特性を劣化させるという問題点がある。 【００１０】また、点灯時にしかレーザダイオードの劣
化を検出できないため、次のような不具合が生ずる場合
もあった。例えば、非点灯時にホールドコンデンサの保
持電圧が異常に上昇するような誤動作が起きた場合、レ
ーザダイオードを点灯した際に、過度の電流が流れ、結
果的にレーザダイオードの寿命を短縮するようになると
いう問題点がある。 【００１１】本発明は、上記問題点を解消し、レーザダ
イオードの駆動電流を直接検出しないでレーザダイオー
ドの劣化を検出することができる光量制御装置を提供す
ることを目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】 上記の課題を解決し、
目的を達成するための本発明は、レーザダイオードから
出力されるレーザビームを受光してモニタ電圧を発生す
るフォトダイオードと、前記モニタ電圧を光量設定値と
比較し、モニタ電圧および光量設定値の大小に応じて検
出信号を出力する第１比較手段と、前記第１比較手段の
比較結果に基づき、モニタ電圧が光量設定値より小さい
場合は保持電位を上昇させ、モニタ電圧が光量設定値よ
り大きい場合は保持電圧を低下させる電圧制御手段と、
前記電圧制御手段で制御された保持電圧に基づいて前記
レーザダイオードの駆動電流を設定する駆動電流制御手
段と、前記保持電圧を故障診断のための上限値と比較
し、前記保持電圧が上限値に達したときに故障信号を出
力する第２比較手段と、レーザ発振時のモニタ電圧の下
限値および光量設定値間に設定された下限値設定値を前
記モニタ電圧と比較する第３の比較手段と、 前記モニタ
電圧が下限設定値に達したときの前記保持電圧を下限値
として保持する下限値保持手段と、前記下限値保持手段
に保持された下限値および予め設定した前記レーザダイ
オードの駆動電圧の加算値を得る演算手段とを具備し、
前記演算手段で算出された加算値を前記第２比較手段に
おける故障診断のための上限値として入力するように構
成した点に特徴がある。 【００１３】 【００１４】 【作用】 上記特徴によれば、フォトダイオードで検出
されたモニタ電圧の大小に応じて保持電圧が制御され、
レーザダイオードは、該保持電圧に対応する駆動電流に
よって光量制御される。そして、前記保持電圧が故障診
断のための上限値に達したときに故障信号が出力され
る。すなわち、前記保持電圧は駆動電流に比例するた
め、該保持電圧が上限値に達したか否かで故障発生の有
無を判断することができる。 【００１５】 また、少なくともレーザ発振開始時の光
量よりも大きい光量に対応するモニタ電圧が予め下限設
定値として設定され、該下限設定値に対応する保持電圧
が下限値として検出される。そして、この下限値に予定
の駆動電圧を加算して前記故障判断のための上限値が算
出される。 【００１６】 【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る光量制御装置の要部
構成を示す回路図であり、図６と同符号は同一または同
等部分であるため詳細な説明は省略する。同図におい
て、ホールドコンデンサ９とオペアンプ１０との接続点
の電位は第２のコンパレータ１１のプラス入力端子に接
続されている。該第２のコンパレータ１１のマイナス入
力端子にはレーザダイオードＬＤの劣化時に対応する第
１のホールドコンデンサ９の保持電圧Ｖに相当する値つ
まり上限信号Ｖｍａｘが入力される。この構成により、
レーザダイオードＬＤが劣化してホールドコンデンサ９
の保持電圧Ｖが前記上限値Ｖｍａｘを超えたときに第２
のコンパレータ１１の出力信号は「Ｈ」に変化する。つ
まり異常信号Ｆが出力される。したがって、この信号レ
ベルが「Ｌ」から「Ｈ」への変化に基づき、例えば図示
しない表示装置に異常を示す表示をすることができる。 【００１７】次に、前記ホールドコンデンサ９の保持電
圧によってレーザダイオードＬＤの劣化が検出可能であ
る理由を説明する。図３は、第１のホールドコンデンサ
９の保持電圧Ｖとモニタ電圧Ｖｍｏｎとの関係図であ
る。同図において、縦軸はフォトダイオードＰＤのモニ
タ電圧Ｖｍｏｎ、横軸は第１のホールドコンデンサ９の
保持電圧Ｖであり、曲線Ｃ１はレーザダイオードＬＤの
使用初期状態における特性、曲線Ｃ２，Ｃ３はレーザダ
イオードＬＤの劣化が進んだときの、それぞれの段階に
おける特性を示す。 【００１８】まず、レーザダイオードＬＤの使用初期状
態では、前記保持電圧ＶがＶ１に達するとレーザダイオ
ードＬＤの電流がしきい値を超えフォトダイオードＰＤ
の受光量は急激に増大し電圧Ｖｍｏｎは上昇する。そし
て、さらに保持電圧Ｖが上昇してＶ２に至るとモニタ電
圧Ｖｍｏｎはコンパレータ３のマイナス入力つまり光量
設定値Ｖｒｅｆと同値にまで増大する。したがって、第
１のホールドコンデンサ９の保持電圧Ｖを保持電圧Ｖ２
に保持するように制御すれば、所望の光量を安定して得
ることができる。同様に、レーザダイオードＬＤの劣化
が進んで、特性が曲線Ｃ２の状態になった場合にも、保
持電圧Ｖの上限値（前記Ｖｍａｘに相当）以下の、保持
電圧Ｖ３によりフォトダイオードＰＤの受光量は光量設
定値Ｖｒｅｆに達する。 【００１９】ところが、さらにレーザダイオードＬＤの
劣化が進むと、初期状態と比較してレーザダイオードＬ
Ｄの駆動電流のしきい値は上昇し、微分効率も極端に低
下してモニタ電圧Ｖｍｏｎと保持電圧Ｖとの関係は特性
Ｃ３のようになる。このようになると保持電圧Ｖを上昇
させてもレーザダイオードＬＤの出力は増大せず、フォ
トダイオードＰＤの受光量も光量設定値Ｖｒｅｆに至ら
ない。 【００２０】そこで、本実施例では、第１のホールドコ
ンデンサ９の保持電圧Ｖが上限値Ｖｍａｘに達しても予
定の光量設定値Ｖｒｅｆが得られないような状態つまり
図３の上限値Ｖｍａｘよりも右の異常範囲ＦＡになった
とき、レーザダイオードＬＤの寿命が切れたと判断して
異常信号Ｆを出力させるようにした。 【００２１】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。この第２実施例は、前記上限値Ｖｍａｘの設定手段
を付加した光量制御装置の例である。まず、該第２実施
例の概要を第１のホールドコンデンサ９とフォトダイオ
ードＰＤの出力電圧との関係図に基づいて説明する。第
１実施例では、レーザダイオードＬＤのレーザ発振のた
めの電流のしきい値および微分効率の変動量、ならびに
個々の光量制御装置に使用されるレーザダイオードのば
らつき等に基づいて設計された一定の上限値Ｖｍａｘが
選択されていた。一方、該第２実施例では、前記しきい
値のばらつきによる影響を小さくし、レーザダイオード
ＬＤの微分効率のみを考慮して上限値Ｖｍａｘを設定す
ることができるようにした。 【００２２】図４において図３と同符号は同一または同
等部分である。同図において、下限設定値Ｓは光量設定
値Ｖｒｅｆより低く、かつレーザダイオードＬＤのしき
い値電流による発光量に相当するモニタ電圧Ｖｍｏｎよ
り高く設定してある。前記下限設定値Ｓに対応する保持
電圧Ｖを下限値Ｖｍｉｎと決定し、さらに、使用初期状
態のレーザダイオードＬＤの微分効率に基づいて決定し
た駆動電圧Ｖｄを前記下限値Ｖｍｉｎに加算した値を上
限値Ｖｍａｘと決定する。なお、第１のホールドコンデ
ンサ９の保持電圧Ｖが上限値Ｖｍａｘに達する前にフォ
トダイオードＰＤの出力電圧が光量設定値Ｖｒｅｆに達
するように前記駆動電圧Ｖｄを決定する。 【００２３】前記下限値Ｖｍｉｎは下限設定値Ｓに対応
する保持電圧であり、レーザダイオードＬＤの劣化状態
によって変動し、劣化が進むにつれて大きい値となる。
したがって、上限値ＶｍａｘもレーザダイオードＬＤの
劣化に応じて大きくなる。図中では、下限値Ｖｍｉｎお
よび上限値Ｖｍａｘを示す符号の末尾に劣化の段階に応
じて符号ａ，ｂ，ｃの符号を付加した。このように、上
限値ＶｍａｘはレーザダイオードＬＤの劣化に応じて自
動的に更新するようにしたので、予め上限値Ｖｍａｘを
予測して決定するための複雑な電流計算が不要である。 【００２４】次に、前記下限値Ｖｍｉｎ、および上限値
Ｖｍａｘの決定手段を含む光量制御装置について図２の
回路図を参照して説明する。なお、図２において図１お
よび図６と同符号は同一または同等部分であり、詳細な
説明は省略する。まず、前記第１のホールドコンデンサ
９とオペアンプ１０との接続点に、スイッチ１２を介し
て、下限値保持手段としての第２のホールドコンデンサ
１３を接続する。この第２のホールドコンデンサ１３の
接地の電位は第２のオペアンプ１４のプラス入力端子に
接続される。 【００２５】一方、下限値検出手段としての第３のコン
パレータ１５が設けられ、この第３のコンパレータのマ
イナス入力端子はフォトダイオードＰＤと抵抗Ｒ１との
接続点に接続され、プラス入力端子には前記下限設定値
Ｓに相当する電圧が印加されている。また、第３のコン
パレータ１５の出力信号はスイッチ１２の切換信号とな
る。この切換信号が「Ｈ」のときはスイッチ１２は閉
じ、「Ｌ」のときは開くように構成されている。 【００２６】上記構成により、モニタ電圧Ｖｍｏｎが下
限設定値Ｓを超過するまでは、第３のコンパレータ１５
の出力は「Ｈ」であり、スイッチ１２は閉じている。し
たがって、第２のホールドコンデンサ１３と第１のホー
ルドコンデンサ９は同電位となっている。そして、モニ
タ電圧Ｖｍｏｎが下限設定値Ｓに到達すると、第３のコ
ンパレータ１５の出力信号は「Ｌ」に反転し、スイッチ
１２は開放され、第２のホールドコンデンサ１３には下
限設定値Ｓに対応する電位が保持される。したがって、
第２のオペアンプ１４の出力端子からは、第２のホール
ドコンデンサ１３に保持された下限値Ｖｍｉｎが出力さ
れる。この下限値Ｖｍｉｎは後述するＣＰＵ１６に入力
され、上限値Ｖｍａｘの計算に使用される。つまり、下
限値Ｖｍｉｎに前記駆動電圧を加算して上限値Ｖｍａｘ
が算出される。 【００２７】こうして決定された上限値Ｖｍａｘはレー
ザダイオードＬＤの劣化に伴うしきい値の変化によって
大きい値に更新されるが、駆動電圧Ｖｄは正常時の微分
効率を勘案した一定値となっているため、該微分効率が
大きく変化しない軽度の劣化では、保持電圧Ｖが上限値
Ｖｎａｘに達する前にモニタ電圧Ｖｍｏｎは光量設定値
Ｖｒｅｆに達する。したがって、レーザダイオードＬＤ
に供給される電流を所望の値に制御することができる。 【００２８】ところが、レーザダイオードＬＤの劣化が
進んで微分効率が大きく低下すると、保持電圧Ｖが上限
値Ｖｍａｘに達したにもかかわらず、モニタ電圧Ｖｍｏ
ｎは光量設定値Ｖｒｅｆに達しない。この状態では、レ
ーザダイオードＬＤに供給する電流を制御できなくなる
ので、故障の判断がなされ、第２のコンパレータ１１の
出力が「Ｈ」に変化する。つまり異常信号Ｆが出力され
る。 【００２９】次に、前記上限値Ｖｍａｘを算出するＣＰ
Ｕの要部機能、特に上限値算出のための機能を図５のブ
ロック図を参照して説明する。同図において、ＣＰＵ１
６は、記憶部１７と加算部１８とを具備する。記憶部１
７には前記駆動電圧Ｖｄが予め登録または保持されてい
る。そして、前記加算部１８には前記下限値Ｖｍｉｎつ
まり第２のオペアンプ１４の出力信号と前記駆動電圧Ｖ
ｄとが入力され、両者が加算される。加算された結果
は、上限値Ｖｍａｘとして前記第２のコンパレータ１１
のマイナス入力端子に出力される。 【００３０】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、駆動電流と比例する保持電圧をモニ
タすることによって、該保持電圧が上限値に達したか否
かで故障発生の有無を判断することができる。したがっ
て、例えば、ビデオデータによってレーザダイオードを
オン・オフするときの高周波特性が、レーザダイオード
の駆動電流を直接モニタして故障を判断する従来装置と
比べて優れている。 【００３１】また、レーザダイオードが消灯していると
きにも保持電圧のモニタ動作を行うことができるので、
レーザダイオード消灯時に発生した回路の誤動作判断を
行うこともできる。 【００３２】 さらに、上記の効果に加え、下限設定値
に対応する保持電圧を下限値として検出でき、この下限
値に予定の駆動電圧を加算して前記故障判断のための上
限値を算出できる。すなわち、予め故障発生時に対応す
る保持電圧を予測して上限電圧を設定するのではなく、
実際に測定された下限値およびレーザダイオードが正常
な時の微分効率に基づく値によって上限値を決定するこ
とができる。その結果、レーザダイオードの故障時を予
測し、複雑な計算によって上限値を算出する必要がなく
なり、簡単に故障診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る光量制御装置の回
路図である。 【図２】 本発明の第２実施例に係る光量制御装置の回
路図である。 【図３】 本発明の第１実施例に係るモニタ電圧および
保持電圧の関係を示す特性図である。 【図４】 本発明の第２実施例に係るモニタ電圧および
保持電圧の関係を示す特性図である。 【図５】 本発明の第２実施例に係る上限値算出のため
の機能ブロック図である。 【図６】 従来装置の光量制御装置の回路図である。 【符号の説明】 １…スイッチング回路、 ２…駆動電流制御回路， ３
…第１のコンパレータ、９…第１のホールドコンデン
サ、 １１…第２のコンパレータ、 ＬＤ…レーザダイ
オード、 ＰＤ…フォトダイオード
路図である。 【図２】 本発明の第２実施例に係る光量制御装置の回
路図である。 【図３】 本発明の第１実施例に係るモニタ電圧および
保持電圧の関係を示す特性図である。 【図４】 本発明の第２実施例に係るモニタ電圧および
保持電圧の関係を示す特性図である。 【図５】 本発明の第２実施例に係る上限値算出のため
の機能ブロック図である。 【図６】 従来装置の光量制御装置の回路図である。 【符号の説明】 １…スイッチング回路、 ２…駆動電流制御回路， ３
…第１のコンパレータ、９…第１のホールドコンデン
サ、 １１…第２のコンパレータ、 ＬＤ…レーザダイ
オード、 ＰＤ…フォトダイオード
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 レーザダイオードから出力されるレーザ
ビームを受光してモニタ電圧を発生するフォトダイオー
ドと、 前記モニタ電圧を光量設定値と比較し、モニタ電圧およ
び光量設定値の大小に応じて検出信号を出力する第１比
較手段と、 前記第１比較手段の比較結果に基づき、モニタ電圧が光
量設定値より小さい場合は保持電位を上昇させ、モニタ
電圧が光量設定値より大きい場合は保持電圧を低下させ
る電圧制御手段と、 前記電圧制御手段で制御された保持電圧に基づいて前記
レーザダイオードの駆動電流を設定する駆動電流制御手
段と、 前記保持電圧を故障診断のための上限値と比較し、前記
保持電圧が上限値に達したときに故障信号を出力する第
２比較手段と、 レーザ発振時のモニタ電圧の下限値および光量設定値間
に設定された下限値設定値を前記モニタ電圧と比較する
第３の比較手段と、 前記モニタ電圧が下限設定値に達したときの前記保持電
圧を下限値として保持する下限値保持手段と、 前記下限値保持手段に保持された下限値および予め設定
した前記レーザダイオードの駆動電圧の加算値を得る演
算手段とを具備し、 前記演算手段で算出された加算値を前記第２比較手段に
おける故障診断のための上限値として入力するように構
成 したことを特徴とする光量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09002195A JP3435889B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 光量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09002195A JP3435889B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 光量制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08258333A JPH08258333A (ja) | 1996-10-08 |
| JP3435889B2 true JP3435889B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=13987048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09002195A Expired - Fee Related JP3435889B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 光量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3435889B2 (ja) |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP09002195A patent/JP3435889B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08258333A (ja) | 1996-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100292551B1 (ko) | 인버터회로 | |
| US7483455B2 (en) | Control method and control circuit for laser diode, and optical transmitter using the same | |
| US4713819A (en) | Semiconductor laser driver | |
| JP2001094202A (ja) | レーザダイオードの消光比を制御する方法および制御回路 | |
| US7653101B2 (en) | Excessive current input suppressing semiconductor laser light emitting circuit | |
| KR101225289B1 (ko) | 반도체 레이저 구동 장치 및 이를 포함하는 화상 형성 장치 | |
| JPH11135871A (ja) | レーザダイオード駆動方法および回路 | |
| US7480320B2 (en) | Semiconductor laser driving device, semiconductor laser driving method, and image forming apparatus using semiconductor laser driving device | |
| JP2009200242A (ja) | 光送信機および制御方法 | |
| JP4471597B2 (ja) | 半導体レーザ駆動装置及び半導体レーザ駆動装置を使用した画像形成装置 | |
| US7760780B2 (en) | Laser diode driving device and optical scanning device | |
| US4771431A (en) | Semiconductor laser drive | |
| JP3435889B2 (ja) | 光量制御装置 | |
| JP5446223B2 (ja) | 半導体レーザ駆動装置及びその半導体レーザ駆動装置を備えた画像形成装置 | |
| US7471709B2 (en) | Apparatus and method of controlling emission of laser beam | |
| JP4125582B2 (ja) | 半導体レーザ駆動装置 | |
| US20050105573A1 (en) | Driver circuit for a semiconductor laser diode with a short time constant of the feedback loop | |
| US20030218433A1 (en) | Light emitting device drive and image forming apparatus | |
| US7057989B2 (en) | Device and method of recording information on an optical disc | |
| JP3368442B2 (ja) | Ｌｄ駆動電流制限回路 | |
| JP2877209B2 (ja) | 光出力レベル制御方法及び光出力レベル制御装置 | |
| JP4213945B2 (ja) | 半導体レーザ駆動装置 | |
| JP2003092453A (ja) | レーザー駆動回路 | |
| JPS5821386A (ja) | 半導体レ−ザ制御装置 | |
| JPH08274395A (ja) | 半導体レーザ駆動方法，及び半導体レーザ劣化判定方法，並びに半導体レーザ駆動装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090606 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |