JPH1170699A - レーザダイオードコントローラ - Google Patents
レーザダイオードコントローラInfo
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- JPH1170699A JPH1170699A JP18131698A JP18131698A JPH1170699A JP H1170699 A JPH1170699 A JP H1170699A JP 18131698 A JP18131698 A JP 18131698A JP 18131698 A JP18131698 A JP 18131698A JP H1170699 A JPH1170699 A JP H1170699A
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
- H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0428—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying pulses to the laser
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 正確な電力制御を行えると共に、温度変化に
よる光学的電力変換効率の変化を補償できるレーザダイ
オードコントローラを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のレーザダイオードコントローラ
３０は、レーザダイオード９０に電流を供給する定電流
源６０を有している。電流分路スイッチ４０は、レーザ
ダイオード９０またはバイパス回路に電流を送る。熱補
償装置７０は、レーザダイオード９０の温度変化による
光学的電力変換効率の変化を補償するために、レーザダ
イオード９０がオンになっている時間の関数として、定
電流源６０の電流レベルを変化させる。熱電クーラコン
トローラ８０が、レーザダイオード９０の装着されてい
る基板の温度を一定に維持する。
よる光学的電力変換効率の変化を補償できるレーザダイ
オードコントローラを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のレーザダイオードコントローラ
３０は、レーザダイオード９０に電流を供給する定電流
源６０を有している。電流分路スイッチ４０は、レーザ
ダイオード９０またはバイパス回路に電流を送る。熱補
償装置７０は、レーザダイオード９０の温度変化による
光学的電力変換効率の変化を補償するために、レーザダ
イオード９０がオンになっている時間の関数として、定
電流源６０の電流レベルを変化させる。熱電クーラコン
トローラ８０が、レーザダイオード９０の装着されてい
る基板の温度を一定に維持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して、プリンタ
のようなレーザ書込み装置のレーザダイオードを効率的
に使用するための技術に関し、特に上記プリンタ用のレ
ーザダイオードコントローラに関するものである。
のようなレーザ書込み装置のレーザダイオードを効率的
に使用するための技術に関し、特に上記プリンタ用のレ
ーザダイオードコントローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】ハ
イパワーレーザダイオードは、レーザ熱印刷システム
（laser thermal printing system）、カラー試し刷り
システム、乾式画像設定装置、およびグラフィックアー
ト用の他の高品質ハーフトーン印刷システムで光源とし
て使用されている。
イパワーレーザダイオードは、レーザ熱印刷システム
（laser thermal printing system）、カラー試し刷り
システム、乾式画像設定装置、およびグラフィックアー
ト用の他の高品質ハーフトーン印刷システムで光源とし
て使用されている。
【０００３】このタイプのレーザ熱印刷システムにおい
ては、感光媒体がドラム上に置かれ、かつ複数のハイパ
ワーレーザダイオードおよび画像化レンズからなる、印
刷ヘッドにより書き込みが行われる。ピクセル毎に画像
が書き込まれるにつれて、感光材の小さな領域が加熱さ
れ、ドナーからレシーバへ、またはドナーから空気中へ
上記感光材が転写される。平板書き込み（plate writin
g）の場合には、化学処理および熱処理の後に、疎水性
または親水性の点を生じて、平板に直接画像が描かれ
る。転写または剥離するダイの量は、与えられるレーザ
エネルギ量により制御される。
ては、感光媒体がドラム上に置かれ、かつ複数のハイパ
ワーレーザダイオードおよび画像化レンズからなる、印
刷ヘッドにより書き込みが行われる。ピクセル毎に画像
が書き込まれるにつれて、感光材の小さな領域が加熱さ
れ、ドナーからレシーバへ、またはドナーから空気中へ
上記感光材が転写される。平板書き込み（plate writin
g）の場合には、化学処理および熱処理の後に、疎水性
または親水性の点を生じて、平板に直接画像が描かれ
る。転写または剥離するダイの量は、与えられるレーザ
エネルギ量により制御される。
【０００４】妥当な画像品質を得るためには、レーザの
光学的電力を０．５％以上の精度で制御しなければなら
ない。光学的電力は、レーザダイオード駆動電流、動作
温度および画像化レンズシステムのような、多くのパラ
メータにより影響を受ける。レーザダイオードに対する
電子制御は高度なものであり、複雑である。
光学的電力を０．５％以上の精度で制御しなければなら
ない。光学的電力は、レーザダイオード駆動電流、動作
温度および画像化レンズシステムのような、多くのパラ
メータにより影響を受ける。レーザダイオードに対する
電子制御は高度なものであり、複雑である。
【０００５】生産性を向上するために、多くの場合、印
刷ヘッドにはレーザダイオードのアレイが使用される。
例えば、遅いレーザ熱媒体上に書き込む場合のように、
非常に高いレーザ電力が必要な場合には、公称動作条件
でのレーザ駆動電流が、チャネル当たり１．５アンペア
にもなる場合がある。それ故、多くの書き込みチャネル
を持つ生産性の高い印刷ヘッドは、かなりの高電力を必
要とし、かなりの熱を発生し、光学的電力に影響を与え
る。レーザダイオード周辺の電流分路（current shun
t）について記載している米国特許第５，４７９，４２
５号明細書は、レーザダイオードの温度変化を処理する
ための一つの試みを開示している。しかし、この参考文
献は、温度は変化させないで、レーザダイオードへの電
流だけを変化させている。
刷ヘッドにはレーザダイオードのアレイが使用される。
例えば、遅いレーザ熱媒体上に書き込む場合のように、
非常に高いレーザ電力が必要な場合には、公称動作条件
でのレーザ駆動電流が、チャネル当たり１．５アンペア
にもなる場合がある。それ故、多くの書き込みチャネル
を持つ生産性の高い印刷ヘッドは、かなりの高電力を必
要とし、かなりの熱を発生し、光学的電力に影響を与え
る。レーザダイオード周辺の電流分路（current shun
t）について記載している米国特許第５，４７９，４２
５号明細書は、レーザダイオードの温度変化を処理する
ための一つの試みを開示している。しかし、この参考文
献は、温度は変化させないで、レーザダイオードへの電
流だけを変化させている。
【０００６】高い生産性を維持するためには、駆動電流
立上がり／立下がり時間（最大値の１０％から９０％へ
の電流変化）は、５０ナノ秒以下でなければならない。
駆動回路の漂遊容量（stray capacitance）が大きいの
で、立上がり／立下がり時間を１００ナノ秒以下にする
のは困難である。それ故、書込みチャネルの数が増大す
るにつれて、電力要件が比較的厳しくなり、応答時間が
比較的速くなると共に、レーザダイオードコントローラ
エレクトロニクスは、複雑になり、高価になる。
立上がり／立下がり時間（最大値の１０％から９０％へ
の電流変化）は、５０ナノ秒以下でなければならない。
駆動回路の漂遊容量（stray capacitance）が大きいの
で、立上がり／立下がり時間を１００ナノ秒以下にする
のは困難である。それ故、書込みチャネルの数が増大す
るにつれて、電力要件が比較的厳しくなり、応答時間が
比較的速くなると共に、レーザダイオードコントローラ
エレクトロニクスは、複雑になり、高価になる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の一つの
目的は、速い立上がり／立下がり時間、大きな電流容量
を持ち、正確な電力制御を行うことができるレーザダイ
オードコントローラを提供することである。本発明の他
の目的は、レーザダイオードの温度変化による光学的電
力変換効率の変化を補償するレーザダイオードコントロ
ーラを提供することである。
目的は、速い立上がり／立下がり時間、大きな電流容量
を持ち、正確な電力制御を行うことができるレーザダイ
オードコントローラを提供することである。本発明の他
の目的は、レーザダイオードの温度変化による光学的電
力変換効率の変化を補償するレーザダイオードコントロ
ーラを提供することである。
【０００８】本発明の一つの特徴によれば、上記および
他の目的は、レーザダイオードに電流を供給する定電流
源（constant current source）を有するレーザダイオ
ードコントローラにより達成することができる。電流分
路スイッチは、電流をレーザダイオードまたはバイパス
回路へ送る。熱補償装置は、レーザダイオードの温度変
化による光学的電力変換効率の変化を補償するために、
レーザダイオードがオンになっている時間の関数とし
て、定電流源の電流レベルを変化させる。熱電気クーラ
コントローラは、レーザダイオードが装着されている基
板の温度を一定に維持する。
他の目的は、レーザダイオードに電流を供給する定電流
源（constant current source）を有するレーザダイオ
ードコントローラにより達成することができる。電流分
路スイッチは、電流をレーザダイオードまたはバイパス
回路へ送る。熱補償装置は、レーザダイオードの温度変
化による光学的電力変換効率の変化を補償するために、
レーザダイオードがオンになっている時間の関数とし
て、定電流源の電流レベルを変化させる。熱電気クーラ
コントローラは、レーザダイオードが装着されている基
板の温度を一定に維持する。
【０００９】本発明の一実施形態の場合には、サンプル
／ホールドアンプのアレイが、定電流源、電流分路スイ
ッチ、熱補償装置、およびレーザダイオード温度コント
ローラに対して、アナログ設定点を供給する。本発明の
他の実施形態の場合には、サンプル／ホールドアンプの
アレイ、定電流源、電流分路スイッチ、熱補償装置およ
びレーザダイオード温度コントローラは、コンパクトな
特定用途向ＩＣ（ＡＳＩＣ）として組立てられている。
／ホールドアンプのアレイが、定電流源、電流分路スイ
ッチ、熱補償装置、およびレーザダイオード温度コント
ローラに対して、アナログ設定点を供給する。本発明の
他の実施形態の場合には、サンプル／ホールドアンプの
アレイ、定電流源、電流分路スイッチ、熱補償装置およ
びレーザダイオード温度コントローラは、コンパクトな
特定用途向ＩＣ（ＡＳＩＣ）として組立てられている。
【００１０】本発明は、高い精度で大きな駆動電流を処
理することができ、電流立上がり時間が速く、温度制御
および温度補償を迅速に行うことができる、コストパフ
ォーマンスが高く、コンパクトなレーザダイオードコン
トローラを提供する。本発明およびその目的および利点
は、以下に説明する本発明の好適ないくつかの実施形態
の詳細な説明から、さらによりよく理解することができ
るだろう。
理することができ、電流立上がり時間が速く、温度制御
および温度補償を迅速に行うことができる、コストパフ
ォーマンスが高く、コンパクトなレーザダイオードコン
トローラを提供する。本発明およびその目的および利点
は、以下に説明する本発明の好適ないくつかの実施形態
の詳細な説明から、さらによりよく理解することができ
るだろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のレーザ熱プリン
タで、レーザダイオードアレイと一緒に使用するための
光学的装置の斜視図である。図２は、本発明のレーザダ
イオードコントローラのブロック図である。図３は、本
発明の電流分路スイッチ回路および定電流源のブロック
図である。図４は、図３の電流分路スイッチと定電流源
回路の他の実施形態のブロック図である。図５は、本発
明の熱補償装置の回路図である。図６は、試験画像の不
適当な熱補償の効果を示している。図７は、試験画像の
過度の熱補償の効果を示している。図８は、試験画像の
適当な熱補償の効果を示している。図９は、熱補償を行
わない場合の、経過時間内の光学的電力の熱的減少の図
である。図１０は、本発明のサンプル／ホールドアンプ
のアレイのブロック図である。図１１は、レーザダイオ
ード温度コントローラシステムの部分平断面図である。
図１２は、本発明の熱電クーラ制御装置の回路図であ
る。
タで、レーザダイオードアレイと一緒に使用するための
光学的装置の斜視図である。図２は、本発明のレーザダ
イオードコントローラのブロック図である。図３は、本
発明の電流分路スイッチ回路および定電流源のブロック
図である。図４は、図３の電流分路スイッチと定電流源
回路の他の実施形態のブロック図である。図５は、本発
明の熱補償装置の回路図である。図６は、試験画像の不
適当な熱補償の効果を示している。図７は、試験画像の
過度の熱補償の効果を示している。図８は、試験画像の
適当な熱補償の効果を示している。図９は、熱補償を行
わない場合の、経過時間内の光学的電力の熱的減少の図
である。図１０は、本発明のサンプル／ホールドアンプ
のアレイのブロック図である。図１１は、レーザダイオ
ード温度コントローラシステムの部分平断面図である。
図１２は、本発明の熱電クーラ制御装置の回路図であ
る。
【００１２】以下に、本発明の装置の各部を構成してい
る部材、または本発明の装置とより直接協動する部材に
ついて特に詳細に説明する。特に図示せず、または説明
しない部材は、当業者なら周知の種々の形態をとること
ができることを理解されたい。
る部材、または本発明の装置とより直接協動する部材に
ついて特に詳細に説明する。特に図示せず、または説明
しない部材は、当業者なら周知の種々の形態をとること
ができることを理解されたい。
【００１３】図１について説明すると、この図は、通常
符号１０を付したレーザ熱プリンタである。多重モード
レーザダイオードアレイ１２は、基板１４上に光源とし
て機能するよう形成された複数の個々に変調されたレー
ザダイオード源１３を備えている。レーザ光線は、高開
口数を有する第一のシリンダレンズ１６、低開口数を有
する第二のシリンダレンズ１８、マイクロレンズアレイ
２０、および印刷レンズ２２により焦点を結ぶ。
符号１０を付したレーザ熱プリンタである。多重モード
レーザダイオードアレイ１２は、基板１４上に光源とし
て機能するよう形成された複数の個々に変調されたレー
ザダイオード源１３を備えている。レーザ光線は、高開
口数を有する第一のシリンダレンズ１６、低開口数を有
する第二のシリンダレンズ１８、マイクロレンズアレイ
２０、および印刷レンズ２２により焦点を結ぶ。
【００１４】＜レーザダイオードコントローラ＞図２
は、レーザダイオードコントローラ３０のブロック図で
ある。レーザダイオードコントローラ３０は、全体的
に、定電流源６０、電流分路スイッチ４０、熱補償装置
７０および熱電クーラコントローラ８０を備えている。
好適な実施形態の場合には、レーザダイオードコントロ
ーラ３０は、サンプル／ホールドアンプのアレイ５０も
含んでいる。図示していないマイクロプロセッサが、電
流分路スイッチ４０に画像データ３２を供給する。
は、レーザダイオードコントローラ３０のブロック図で
ある。レーザダイオードコントローラ３０は、全体的
に、定電流源６０、電流分路スイッチ４０、熱補償装置
７０および熱電クーラコントローラ８０を備えている。
好適な実施形態の場合には、レーザダイオードコントロ
ーラ３０は、サンプル／ホールドアンプのアレイ５０も
含んでいる。図示していないマイクロプロセッサが、電
流分路スイッチ４０に画像データ３２を供給する。
【００１５】＜電流分路スイッチ＞通常、電流分路スイ
ッチ４０と呼ばれる回路は、レーザダイオード９０に迅
速な電流の立上がり／立下がり時間を供給する。図３
に、電流分路スイッチ４０を示している。迅速な立上が
り／立下がり時間を得るために、電流源６０からの一定
量のＤＣ電流は、レーザダイオード９０と、バイパス回
路４２との間で切り換えられる。立上がり／立下がり時
間は、０．１％の電流精度で、２０ナノ秒以下であるこ
とが好ましい。
ッチ４０と呼ばれる回路は、レーザダイオード９０に迅
速な電流の立上がり／立下がり時間を供給する。図３
に、電流分路スイッチ４０を示している。迅速な立上が
り／立下がり時間を得るために、電流源６０からの一定
量のＤＣ電流は、レーザダイオード９０と、バイパス回
路４２との間で切り換えられる。立上がり／立下がり時
間は、０．１％の電流精度で、２０ナノ秒以下であるこ
とが好ましい。
【００１６】＜定電流源＞レーザ電源６２は、定電流源
６０に定電圧を供給する。定電流源６０からの電流は、
レーザダイオード９０に対するＩｏｐであると定義され
ている。この電流は、レーザダイオード９０が一定の光
学的電力を供給することができるように、正確に制御で
きるものでなければならない（５００ミリアンペアから
２．０アンペアまで、０．１％ＦＳ（全スケール））。
アクティブ状態でない場合には、レーザダイオード９０
は、スタンバイモードの状態で置かれ、その電流は予め
定めたプログラム可能な域値レベルＩｔｈまで減少す
る。電流差、すなわち、Ｉｏｐ−Ｉｔｈは、バイパス回
路４２を通して、レーザダイオード９０の周囲で分路さ
れる。バイパス回路４２は、個々の電力、金属酸化膜半
導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を備えてい
る。定電流源６０は、ＮＭＯＳＦＥＴ６６を有してお
り、かつレーザ電源６２に接続している。Ｉｔｈの精度
は、５％以内でなければならない。レーザ熱プリンタ１
２を校正するために、電流−光学的電力曲線を使用し
て、各レーザダイオード９０に対する電流の正確な量を
決定し、レーザダイオードアレイ１２に対する参照用テ
ーブルを作成する。
６０に定電圧を供給する。定電流源６０からの電流は、
レーザダイオード９０に対するＩｏｐであると定義され
ている。この電流は、レーザダイオード９０が一定の光
学的電力を供給することができるように、正確に制御で
きるものでなければならない（５００ミリアンペアから
２．０アンペアまで、０．１％ＦＳ（全スケール））。
アクティブ状態でない場合には、レーザダイオード９０
は、スタンバイモードの状態で置かれ、その電流は予め
定めたプログラム可能な域値レベルＩｔｈまで減少す
る。電流差、すなわち、Ｉｏｐ−Ｉｔｈは、バイパス回
路４２を通して、レーザダイオード９０の周囲で分路さ
れる。バイパス回路４２は、個々の電力、金属酸化膜半
導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を備えてい
る。定電流源６０は、ＮＭＯＳＦＥＴ６６を有してお
り、かつレーザ電源６２に接続している。Ｉｔｈの精度
は、５％以内でなければならない。レーザ熱プリンタ１
２を校正するために、電流−光学的電力曲線を使用し
て、各レーザダイオード９０に対する電流の正確な量を
決定し、レーザダイオードアレイ１２に対する参照用テ
ーブルを作成する。
【００１７】市販のある種のダイオードは、外部ケース
が場合によってはダイオードのアノード９４またはカソ
ード９２に接続しているように構成されている。他の場
合には、レーザダイオードのアレイは、すべてのダイオ
ードが、装置のアノードまたはカソードのどちらかの働
きをしている、共通の電気的基板上に設置されているよ
うな構成になっている。図４は、レーザダイオードアレ
イ１２の各レーザダイオード９０のカソードが、共通の
電気的接続点を持つか、またはレーザダイオードアレイ
を含むケースに接続している場合に使用される、電流ス
イッチ４０および定電流源６０の他の実施形態である。
この実施形態の場合には、定電流源６０はＰＭＯＳＦＥ
Ｔ６４を有し、かつレーザ電源６２に接続していて、Ｐ
ＭＯＳＦＥＴ６４を駆動する演算増幅器６８への入力信
号が反転される。電流分路スイッチ４０は、アースに接
続していて、論理信号４４の反転が行われ、バイパス回
路４６はＮＭＯＳＦＥＴである。
が場合によってはダイオードのアノード９４またはカソ
ード９２に接続しているように構成されている。他の場
合には、レーザダイオードのアレイは、すべてのダイオ
ードが、装置のアノードまたはカソードのどちらかの働
きをしている、共通の電気的基板上に設置されているよ
うな構成になっている。図４は、レーザダイオードアレ
イ１２の各レーザダイオード９０のカソードが、共通の
電気的接続点を持つか、またはレーザダイオードアレイ
を含むケースに接続している場合に使用される、電流ス
イッチ４０および定電流源６０の他の実施形態である。
この実施形態の場合には、定電流源６０はＰＭＯＳＦＥ
Ｔ６４を有し、かつレーザ電源６２に接続していて、Ｐ
ＭＯＳＦＥＴ６４を駆動する演算増幅器６８への入力信
号が反転される。電流分路スイッチ４０は、アースに接
続していて、論理信号４４の反転が行われ、バイパス回
路４６はＮＭＯＳＦＥＴである。
【００１８】この設計の他の特徴は、共通アノード構成
または共通カソード構成のどちらでも、レーザダイオー
ドアレイを作動することができることである。単に、分
路ＭＯＳＦＥＴオン／オフゲート電圧を反転させ、定電
流源に対する駆動信号の極性を反転させるだけで、上記
設計はいずれの構成にも適応することができるような柔
軟性を持っている。
または共通カソード構成のどちらでも、レーザダイオー
ドアレイを作動することができることである。単に、分
路ＭＯＳＦＥＴオン／オフゲート電圧を反転させ、定電
流源に対する駆動信号の極性を反転させるだけで、上記
設計はいずれの構成にも適応することができるような柔
軟性を持っている。
【００１９】＜熱補償装置＞図５の熱補償装置７０は、
レーザダイオード９０の基板の加熱により生じる熱的下
降（thermal droop）を修正するための熱的補償を行
う。熱補償装置７０は、印刷システムが要求する精度に
従って異なる時定数を持つ、符号７２および符号７４の
ような一つ、二つまたはそれ以上のフィルタステージを
使用する。これらのフィルタステージは、ＲＣ（抵抗−
コンデンサ）回路である。必要とする熱的時定数は、三
次スプラインと呼ばれる周知の曲線適合ルーチンを使用
して、数学的に計算することができる。上記時定数は、
図２の補償した基準信号７６を修正するフィルタステー
ジを作るのに使用される。図６、図７および図８に、例
えば、レーザ熱フィルムのような媒体上での修正不足、
過度修正および適正修正のいくつかの画像サンプルを示
す。
レーザダイオード９０の基板の加熱により生じる熱的下
降（thermal droop）を修正するための熱的補償を行
う。熱補償装置７０は、印刷システムが要求する精度に
従って異なる時定数を持つ、符号７２および符号７４の
ような一つ、二つまたはそれ以上のフィルタステージを
使用する。これらのフィルタステージは、ＲＣ（抵抗−
コンデンサ）回路である。必要とする熱的時定数は、三
次スプラインと呼ばれる周知の曲線適合ルーチンを使用
して、数学的に計算することができる。上記時定数は、
図２の補償した基準信号７６を修正するフィルタステー
ジを作るのに使用される。図６、図７および図８に、例
えば、レーザ熱フィルムのような媒体上での修正不足、
過度修正および適正修正のいくつかの画像サンプルを示
す。
【００２０】図９は、熱補償を行わない場合の基盤の熱
上昇による、経過時間中の光学的電力の熱的下降であ
る。熱補償装置７０のフィルタステージは、一定の光学
的出力電力を供給するように、レーザダイオード９０を
駆動するために、定電流源６０への補償した基準信号７
６を調整する。動作中、熱補償装置７０は、レーザダイ
オード９０のオンになっている時間の関数として、定電
流源６０のレベルを変更する。そうすることにより、レ
ーザダイオードまたはレーザダイオード基板を冷却する
より、もっと応答時間を速くすることができる。
上昇による、経過時間中の光学的電力の熱的下降であ
る。熱補償装置７０のフィルタステージは、一定の光学
的出力電力を供給するように、レーザダイオード９０を
駆動するために、定電流源６０への補償した基準信号７
６を調整する。動作中、熱補償装置７０は、レーザダイ
オード９０のオンになっている時間の関数として、定電
流源６０のレベルを変更する。そうすることにより、レ
ーザダイオードまたはレーザダイオード基板を冷却する
より、もっと応答時間を速くすることができる。
【００２１】＜サンプリング／ホールド回路＞マイクロ
プロセッサは、アドレス情報および図１０により詳細に
示す、サンプル／ホールドアレイ５０へのサンプル／ホ
ールドデータのような、アナログ入力データ３４も供給
する。光学的レーザ電力を、多重モードレーザダイオー
ドアレイ１２のすべてのチャネル間の変動の２％以下以
内に校正するために、駆動電流を制御するために、チャ
ネルに通常１２ビットのデジタル−アナログコンバータ
（ＤＡＣ）が必要になる。例えば、１０チャネルのレー
ザダイオードアレイは、１０個のＤＡＣを必要とする。
ＤＡＣの値段は確実に安くなってきているが、各チャネ
ルがＤＡＣを有する、かなりの数のチャネルを持つ印刷
ヘッドを製造するコストは高いものになる。本発明の一
つの態様は、複数の１２ビットのＤＡＣの代わりに、一
つのＤＡＣ５１を含み、従来技術のコントローラの複数
の１２ビットＤＡＣと同じ機能を持つ、簡単でもっとコ
ストの安いサンプリング／ホールドアレイ５０を使用す
ることである。
プロセッサは、アドレス情報および図１０により詳細に
示す、サンプル／ホールドアレイ５０へのサンプル／ホ
ールドデータのような、アナログ入力データ３４も供給
する。光学的レーザ電力を、多重モードレーザダイオー
ドアレイ１２のすべてのチャネル間の変動の２％以下以
内に校正するために、駆動電流を制御するために、チャ
ネルに通常１２ビットのデジタル−アナログコンバータ
（ＤＡＣ）が必要になる。例えば、１０チャネルのレー
ザダイオードアレイは、１０個のＤＡＣを必要とする。
ＤＡＣの値段は確実に安くなってきているが、各チャネ
ルがＤＡＣを有する、かなりの数のチャネルを持つ印刷
ヘッドを製造するコストは高いものになる。本発明の一
つの態様は、複数の１２ビットのＤＡＣの代わりに、一
つのＤＡＣ５１を含み、従来技術のコントローラの複数
の１２ビットＤＡＣと同じ機能を持つ、簡単でもっとコ
ストの安いサンプリング／ホールドアレイ５０を使用す
ることである。
【００２２】マイクロプロセッサは、各レーザチャネル
用の校正データ用の参照用テーブル（ＬＵＴ）と、校正
データおよび時間のようなレーザ校正の履歴と、数ペー
ジの過去のＬＵＴデータと、各レーザダイオードの電力
対駆動電流データを使用して、新しいＬＵＴを組み立て
るために、校正手順により呼び出すことができる校正ア
ルゴリズムをも保持する。マイクロプロセッサは、サン
プル／ホールド回路５２のスイッチ５４をオンにするこ
とにより、適正なチャネルを選択するデコーダ５６で一
つのアドレスを選択する。リフレッシュされるチャネル
の必要なアナログ電圧を表す１２ビットの数値も、また
マイクロプロセッサにより供給される。入力電圧、基準
信号５８および熱補償装置７０への熱補償の必要な量５
９は、ドラムが回転する度の非画像化期間内にリフレッ
シュされる。サンプル／ホールド回路の通常の下降率
は、毎秒約０．００６ボルトであり、この数値は、必要
な精度を維持するのに十分低い数値である。
用の校正データ用の参照用テーブル（ＬＵＴ）と、校正
データおよび時間のようなレーザ校正の履歴と、数ペー
ジの過去のＬＵＴデータと、各レーザダイオードの電力
対駆動電流データを使用して、新しいＬＵＴを組み立て
るために、校正手順により呼び出すことができる校正ア
ルゴリズムをも保持する。マイクロプロセッサは、サン
プル／ホールド回路５２のスイッチ５４をオンにするこ
とにより、適正なチャネルを選択するデコーダ５６で一
つのアドレスを選択する。リフレッシュされるチャネル
の必要なアナログ電圧を表す１２ビットの数値も、また
マイクロプロセッサにより供給される。入力電圧、基準
信号５８および熱補償装置７０への熱補償の必要な量５
９は、ドラムが回転する度の非画像化期間内にリフレッ
シュされる。サンプル／ホールド回路の通常の下降率
は、毎秒約０．００６ボルトであり、この数値は、必要
な精度を維持するのに十分低い数値である。
【００２３】＜熱電クーラ（ＴＥＣ）コントローラ＞レ
ーザダイオードの光学的出力が、熱に依存することは周
知であるので、レーザダイオード基板の温度をできるだ
け一定に維持することが必要である。光学的電力は、レ
ーザダイオードの熱質量に依存するが、通常約数ミリ秒
の時定数で、レーザダイオードのアクティブな空洞（ca
vity）の温度が自らの熱により上がるにつれて、定常電
力レベルへ低下する。短期間の温度変化は、上記の熱補
償装置７０により補償される。
ーザダイオードの光学的出力が、熱に依存することは周
知であるので、レーザダイオード基板の温度をできるだ
け一定に維持することが必要である。光学的電力は、レ
ーザダイオードの熱質量に依存するが、通常約数ミリ秒
の時定数で、レーザダイオードのアクティブな空洞（ca
vity）の温度が自らの熱により上がるにつれて、定常電
力レベルへ低下する。短期間の温度変化は、上記の熱補
償装置７０により補償される。
【００２４】熱電クーラ（ＴＥＣ）コントローラ８０
は、ある時間の間のレーザダイオードアレイの動作によ
る累積熱を補償する。図１１および図１２について説明
すると、システムの通常の熱的応答時間は、数秒程度で
ある。レーザダイオードアレイ１２が熱を発生すると、
銅の熱拡散装置８６の温度が上昇する。サーミスタ８４
は、この温度上昇を感知し、熱電クーラコントローラ８
０は、熱電クーラ８２への電流を増大する。上記クーラ
は熱拡散装置８６からヒートシンク８８へ熱を逃がす。
熱電コントローラ８０、ＴＥＣ８２およびサーミスタ８
４は、レーザダイオード温度コントローラ８１を備えて
いる。
は、ある時間の間のレーザダイオードアレイの動作によ
る累積熱を補償する。図１１および図１２について説明
すると、システムの通常の熱的応答時間は、数秒程度で
ある。レーザダイオードアレイ１２が熱を発生すると、
銅の熱拡散装置８６の温度が上昇する。サーミスタ８４
は、この温度上昇を感知し、熱電クーラコントローラ８
０は、熱電クーラ８２への電流を増大する。上記クーラ
は熱拡散装置８６からヒートシンク８８へ熱を逃がす。
熱電コントローラ８０、ＴＥＣ８２およびサーミスタ８
４は、レーザダイオード温度コントローラ８１を備えて
いる。
【００２５】＜特定用途向ＩＣ（ＡＳＩＣ）＞ＡＳＩＣ
は一つのチップ上に多くのまたはすべての電気構成部品
の装着が行われるように設計された回路である。ＡＳＩ
Ｃの設計により、いくつかの性能上の利点を得ることが
できる。これらの利点の一つとしては、通常２０ナノ秒
以下である、迅速な電流立上がり／立下がり時間を持つ
回路がある。多くの書込みチャネルを持つ高生産性の印
刷システムの場合には、ＡＳＩＣの設計により制御エレ
クトロニクスのコストを最も安くし、物理的サイズを最
も小さくすることができる。好適な実施形態の場合に
は、電流分路スイッチ４０、サンプル／ホールドアレイ
５０、熱補償装置７０、定電流源６０および熱電クーラ
コントローラ８０が、一つのＡＳＩＣに内蔵されてい
る。このように設計したレーザダイオードコントローラ
は、個々の部品の数がかなり少なく、構造がコンパクト
である。
は一つのチップ上に多くのまたはすべての電気構成部品
の装着が行われるように設計された回路である。ＡＳＩ
Ｃの設計により、いくつかの性能上の利点を得ることが
できる。これらの利点の一つとしては、通常２０ナノ秒
以下である、迅速な電流立上がり／立下がり時間を持つ
回路がある。多くの書込みチャネルを持つ高生産性の印
刷システムの場合には、ＡＳＩＣの設計により制御エレ
クトロニクスのコストを最も安くし、物理的サイズを最
も小さくすることができる。好適な実施形態の場合に
は、電流分路スイッチ４０、サンプル／ホールドアレイ
５０、熱補償装置７０、定電流源６０および熱電クーラ
コントローラ８０が、一つのＡＳＩＣに内蔵されてい
る。このように設計したレーザダイオードコントローラ
は、個々の部品の数がかなり少なく、構造がコンパクト
である。
【００２６】本発明のある種の好適な実施形態を特に参
照しながら、本発明を詳細に説明してきたが、本発明の
精神および範囲から逸脱することなしに、種々の変更お
よび修正を行うことができることを理解されたい。この
タイプのレーザダイオードコントローラは、外部ドラ
ム、内部ドラムまたは平床式スキャナに対するプリント
ヘッドを使用することができる。本発明で開示したレー
ザダイオードコントローラは、周知技術のように、飛点
画像化システムまたは親ネジ被駆動システムに内蔵させ
ることもできる。
照しながら、本発明を詳細に説明してきたが、本発明の
精神および範囲から逸脱することなしに、種々の変更お
よび修正を行うことができることを理解されたい。この
タイプのレーザダイオードコントローラは、外部ドラ
ム、内部ドラムまたは平床式スキャナに対するプリント
ヘッドを使用することができる。本発明で開示したレー
ザダイオードコントローラは、周知技術のように、飛点
画像化システムまたは親ネジ被駆動システムに内蔵させ
ることもできる。
【図１】 本発明のレーザ熱プリンタで、レーザダイオ
ードアレイと一緒に使用するための光学的装置の斜視図
である。
ードアレイと一緒に使用するための光学的装置の斜視図
である。
【図２】 本発明のレーザダイオードコントローラのブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】 本発明の電流分路スイッチ回路および定電流
源のブロック図である。
源のブロック図である。
【図４】 図３の電流分路スイッチと定電流源回路の他
の実施形態のブロック図である。
の実施形態のブロック図である。
【図５】 本発明の熱補償装置の回路図である。
【図６】 試験画像の不適当な熱補償の効果を示す図で
ある。
ある。
【図７】 試験画像の過度の熱補償の効果を示す図であ
る。
る。
【図８】 試験画像の適当な熱補償の効果を示す図であ
る。
る。
【図９】 熱補償を行わない場合の、経過時間内の光学
的電力の熱的下降の図である。
的電力の熱的下降の図である。
【図１０】 本発明のサンプル／ホールドアンプのアレ
イのブロック図である。
イのブロック図である。
【図１１】 レーザダイオード温度コントローラシステ
ムの部分平断面図である。
ムの部分平断面図である。
【図１２】 本発明の熱電気クーラ制御装置の回路図で
ある。
ある。
１４ 基板 ３０ レーザダイオードコントローラ ４０ 電流分路スイッチ ４２ バイパス回路 ６０ 定電流源 ７０ 熱補償装置 ８０ 熱電クーラコントローラ ９０ レーザダイオード
フロントページの続き (72)発明者 トーマス・アンドリュー・マッキン アメリカ合衆国・ニューヨーク・14464・ ハムリン・ハムリン・クラークソン・タウ ンライン・ロード・160 (72)発明者 ウイリアム・アール・マーキス アメリカ合衆国・ニューヨーク・14559・ スペンサーポート・ギャラップ・ロード・ 577 (72)発明者 カート・マイケル・サンガー アメリカ合衆国・ニューヨーク・14612・ ロチェスター・クレストウェイ・レーン・ 35
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザダイオードコントローラであっ
て、 レーザダイオードに電流を供給する定電流源と、 上記レーザダイオードまたはバイパス回路に電流を送る
電流分路スイッチと、 上記レーザダイオードの温度変化による光学的電力変換
効率の変化を補償するために、上記レーザダイオードが
オンになっている時間の関数として、定電流源の電流レ
ベルを変化させる熱補償装置と、 上記レーザダイオードが装着されている基板の温度を一
定に維持する熱電クーラコントローラとを備えるレーザ
ダイオードコントローラ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US866,437 | 1986-05-23 | ||
| US08/866,437 US5966394A (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Laser diode controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1170699A true JPH1170699A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=25347618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18131698A Pending JPH1170699A (ja) | 1997-05-30 | 1998-05-25 | レーザダイオードコントローラ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5966394A (ja) |
| JP (1) | JPH1170699A (ja) |
| DE (1) | DE19822069A1 (ja) |
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| WO2007004726A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Fujifilm Corporation | Method and apparatus for driving semiconductor lasers, and method and apparatus for deriving drive current patterns for semiconductor lasers |
| WO2017135460A1 (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 株式会社リコー | 画像記録装置および画像記録方法 |
| WO2017135328A1 (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 株式会社リコー | 画像記録装置および画像記録方法 |
| CN108684201A (zh) * | 2016-02-05 | 2018-10-19 | 株式会社理光 | 图像记录装置和图像记录方法 |
| WO2020129521A1 (ja) * | 2018-12-19 | 2020-06-25 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 発光駆動回路および発光装置 |
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