JP3435889B2 - 光量制御装置 - Google Patents
光量制御装置Info
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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
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08258333A (ja) | 1996-10-08 |
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