JPS61224476A - レ−ザ電流制限装置 - Google Patents

レ−ザ電流制限装置

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JPS61224476A
JPS61224476A JP6388385A JP6388385A JPS61224476A JP S61224476 A JPS61224476 A JP S61224476A JP 6388385 A JP6388385 A JP 6388385A JP 6388385 A JP6388385 A JP 6388385A JP S61224476 A JPS61224476 A JP S61224476A
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JP
Japan
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current
laser
output
circuit
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP6388385A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Kimizuka
純一 君塚
Satohiko Inuyama
犬山 聡彦
Takashi Soya
征矢 隆志
Yasutaka Noguchi
泰孝 野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP6388385A priority Critical patent/JPS61224476A/ja
Publication of JPS61224476A publication Critical patent/JPS61224476A/ja
Priority to US07/256,122 priority patent/US4985896A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06835Stabilising during pulse modulation or generation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
  • Laser Beam Printer (AREA)
  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)

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〕 この発明は、レーザビームを走査して画像を形成する画
像形成装置に係り、特にレーザ電流を制御する装置に関
するものである。
〔従来の技術〕
半導体レーザ(以下レーザと呼ぶ)を使用して画像を書
き込むプリンタのレーザ発光量を安定化する装置として
、例えば特開昭58−1013259号公報に示される
装置が提案されている。この装置は、レーザの光量を非
画像部で検出し、規定の光量になるように制御し、画像
部ではその光量を保持するようになっている。    
     ・次に第4図を参照しながら従来の装置にお
けるレーザ発射制御動作について説明する。
第4図はレーザ発光特性を説明する波形図であり、縦軸
は光量を示し、横軸は電流をそれぞれ示す、a、bはス
イッチングの異なる電流、Cは発光出力を示す、   
                1画像を書き込む際
に、レーザへの印加電流をスイッチングし、消光時は電
流aのように印加電流を完全に零にしていた。この図に
示されるように、レーザはスレッショルド電流Ith以
上の電流が印加されると発光し、印加電流がIaになっ
たときに、規定光量Ll に達する。すなわち、印加電
流がI”t’h≦Ia状態下においてレーザは作動する
といダ特性を有している。このため、電流a。
bのいずれをレーザに印加しても同様に発−光出力Cが
得られることになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、レーザを発光させるスイッチングトランジス
タに対して印加電流を0〜Ithまで流すと、トランジ
スタの損失が増大するため、許容損失の大きなトランジ
スタを使用しなければならない等の制約が生じる。また
、高速に画像を書き込むためには、スイッチングスピー
ドの早いトランジスタを使用しなければならない、これ
らの条件を満足する、すなわち、スイッチングスピード
が高速で、かつ、許容損失の大きなトランジスタは非常
に高価になる等の問題点があった。
また、印加電流を零からIthまで立ち上げるための駆
動トランジスタの立ち上げ時間を考慮すると、レーザ発
光開始までに相当の時間を要してしまう等の欠点があっ
た。
そこで、上記の問題点を解決するため、レーザにIth
以下のバイアス電流を流すことが考えられたが、第5図
に示すように、レーザ素子が環境温度の上昇に応じて、
スレッショルド電流I thlがIth2にシフトする
特有の性質があるため、所定レベルの固定バイアスをレ
ーザに印加しても、環境温度が下降した場合には、過大
の電流がレーザに印加されて光量オーバーとなる問題が
生じてしまう。
この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
ので、半導体レーザのスイッチング電流およびバイアス
電流を同時に制御して、常に適正な光量を出力できるレ
ーザ電流制御装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るレーザ電流制御装置は、半導体レーザの
印加電流を所定のパルス信号に同期して段階的に増加さ
せる電流増加手段と、この電流増加手段のディジタル出
力を解読する電流値解読手段と、この電流値解読手段の
出力があらかじめ設定される所定値を越えたときに、半
導体レーザのスイッチング電流およびバイアス電流を同
時に抑止する電流制御手段とから構成されるものである
〔作用〕
この発明においては、電流増加手段が半導体レーザの印
加電流を所定のパルス信号に同期して段階的に増加させ
行く、この段階的な電流の増加を電流値解読手段が常時
監視している。このとき、電流を制御するフィードバッ
ク系に、何らかのトラブルが発生して過大電流を印加す
る出力が電流増加手段からなされると、電流値解読手段
から電流制御手段に対して所定のパルス信号が出力され
る。これにより、電流制御手段が半導体レーザのスイッ
チング電流およびバイアス電流を同時に抑止する。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示すレーザ電流制御装置
の構成を示す回路図であり、1はレーザ、2はフォトデ
ィテクタで、レーザ1と同一基板上に設けられる。3は
感度補正用の素子となるボリュームで、フォトディテク
タ2の感度を調整する。4は前記ボリューム3の負荷抵
抗器である。5〜7はオペアンプ8の利得を決定する抵
抗器である。9はコンデンサで、レーザ1の光量がステ
ップ状に増加する場合にオーバーシュートが発生してコ
ンパレータ10が誤作動するのを防止する。コンパレー
タ1oの反転端子には電流制限用の抵抗器11が接続さ
れており、非反転端子には電流制限用の抵抗器12が接
続されている。
13はオペアンプOF、を使用した電圧源で、基準電圧
を抵抗器12を介してコンパレータ1oに供給ルている
。14はコンデンサで、レーザ1の光量がステップ状に
増加する場合にオーバーシュートが発生してコンパレー
タ10が誤作動するのを防止する。15はインバートノ
ア回路で、コンパレータ10の出力とD/A変換器16
の出力をナンド回路で構成されるデコーダ16a(電流
値解読手段をなす)を介した出力とのインバートノアを
とり、JKフリップフ目ツブ(以下フリップフロップを
単にFFと呼ぶ)17のに端子に出力する。18は公知
のパルスシンクロナイザで、DFF18a  、18b
 、インバートナンド回路18cから構成されている。
19はこの発明の電流増加手段となるカウンタで、JK
FF17の出力に応じてチップイネーブルとなり、光量
を後述するクロック信号CLKに同期して1段階ずつ上
昇させる。20.21は抵抗器で、D/A変換器16の
基準電位を決定する。22は電流−電圧変換回路で、D
/A変換器16の出力電流を所定レベルの電圧に変換す
る。23は定電流回路で、オペアンプOP2 とトラン
ジスタTrt とで構成される。
24は定電流回路で、オペアンプOF3 とトランジス
タTr2 とで構成される。25はコイルで、優良度Q
を下げる抵抗器26が接続されている。
27はコンデンサで、レーザ1のレーザ電流のオーバー
シュートを防止する。28は差動電流スイッチで、エミ
ッタ接続のトランジスタTr3 。
Traおよび抵抗器R1−R3から構成されている。2
9は抵抗器で、差動電流スイッチ28の電流バランスを
調整する。30はダイオードで、レーザ1に逆電圧がか
かるのを防止する。31は抵抗器で、レーザ1の順方向
バイアス電圧Vo近辺でレーザ電流が急変し、レーザ電
流にリンギングが発生するのを防止する。32はダンパ
抵抗器で、レーザ電流のオーバーシュートを防止する。
33はコンデンサで、ダンパ抵抗器32の直流成分をカ
ットする。なお、ダンパ抵抗器32とコンデンサ33と
の時定数は数Ions〜数100ns程度にセレクトす
る。34は入力端子で、図示しない外部装置より送出さ
れた画像信号VIDEOが入力される。35はノア回路
で、画像信号VIDEOトJKFF17ト(7)/7を
、!ル、36は入力ポートで、クロック信号CLKが入
力される。37は入力ポートで、自動的に光査を制御す
るパルス信号APC5が入力される。38は入力ポート
で、クリア信号CLが入力される。39は   1バイ
アス電流を可変する素子となるボリュームで、レーザ1
のスイッチング電流に対するバイアス電流の比率を可変
する。
なお、DFF18a 、18bのDは入力端子を示し、
QはFFの出力端子を示し、J、にはJKFF17の入
力端子を示し、GKはクロック信号CLKの入力端子を
示し、LDはカウンタ19のロード端子を示し、ENB
はカウンタ19のイネーブル入力端子を示し、01〜0
8はカウンタ19の出力端子で、OlがLSBで08が
MSBを示す、また、工1〜X8はD/A変換器16の
ディジタル入力を示シ、VR(−) 、 VR(−)は
D/A変換器16の基準電流端子を示し、I outは
D/A変換器16の電流出力を示す。
次に第2図(a)〜(j)を参照しながら第1図の動作
について説明する。
第2図(a)〜(j)は第1図に示した回路の動作を説
明するタイムチャートで、同図(a)。
において、CLKはクロック信号を示し、同図(b)に
おいて、APC3は光量を制御するパルス信号を示し、
同図(C)において、01はパルスシンクロナイザ18
からの出力信号を示し、同図(d)において、02はJ
KFF17の出力、  信号を示し、同図(e)″にお
いて、o u t / 1は定電流回路23の出力電流
を示し、同図(f)において、o u t / 2は定
電流回路24の出力電流を示し、同図(g)において、
o u t / 3はレーザ電流を示し、同図(h)に
おいて、ΔLは光量変化を示し、同図(i)において、
03はコンパレータ1oの出力信号を示し、同図H)に
おいて、04はインバートノア回路15の出力信号を示
す。
電源ON時は、図示しないリセット回路よりクリア信号
CLが入力ポート38に入力されると、パルスシンクロ
ナイザ18.JKFF17.カウンタ19がそれぞれリ
セットされる。第2図(a)に示されるクロック信号C
LKは、常時入力ポート36に印加されている。
レーザ1から発射されるレーザビームがプリンタの非画
像領域を照射する時に、プリンタ制御回路(図示しない
)より入力ポート37に対してパルス信号APC5(第
2図(b)に示す)が送出され、このパルス信号APC
Sが次段のパルスシンクロナイザ18で1クロック分だ
け取り出され出力信号O1(第2図(C)に示す)がJ
KFF17の入力端子Jに入力されるとともに、カウン
タ19のロード端子LDに入力される。このため、JK
FFI7がセットされ出力端子Qより出力信号02(第
2図(d)に示す)がカウンタ19のイネーブル端子E
NBに送出されるとともに、ノア回路35に送出される
。出力信号02はレーザ電流o u t / 3の上昇
中を示す信号である。一方、カウンタ19はパルスシン
クロナイザ18の出力信号O1によりオール零にロード
されているが、JKFFI7の出力端子Qより出力信号
02が送出されると、カウント動作可能となり、lクロ
ック毎に出力端子01〜08からディジタル信号をD/
A変換器16の入力端子!1〜I8に送出する。これに
応じてD/A変換器16の出力r outが増加し、電
流−電圧変換回路22の出力が増加し、定電流回路23
.24の出力もクロック信号CLKのlクロック毎に増
加する。
JKFFI 7の出力端子Qより出力信号02が送出さ
れると、ノア回路35の出力はL(Low)レベルとな
り、差動電流スイッチ28のトランジスタTraがオン
し、レーザ1に電流が流れる状態となり、定電流回路2
3.24の出力電流out/1.out/2の合計電流
がレーザ電流out/3となる。こうして、順次レーザ
電流out/3が増加してスレッショルドITHを越え
ると。
レーザーが発光する。その出力光の変化(光量変化ΔL
)をフォトディテクタ2で検知し、オペアンプ8で増幅
する。そして、コンパレータ10により、光量に応じた
出力電位と定電圧源13の出力電位とを比較する。この
とき、コンパレータ10の反転入力レベルが非反転入力
レベルより大きくなると、出力信号03(第2図(i)
に示す)のように、出力が反転して出力信号04がJK
FFI7の入力端子Kに送出される。これに呼応してJ
KFFI7の出力端子Qから送出されていた出力信号0
2がL(Low)レベルとなり。
ノア回路35の出力がH(High)レベルとなる。こ
のため、差動電流スイッチ28のトランジスタTrsが
オフし、定電流回路23の電流はレーザーを流れなくな
る。この状態において、入力端子34に画像信号VID
EOがノア回路35に入力されると、この画像信号VI
DEOに応じて差動電流スイッチ28がオン、オフ動作
するので、レーザ電流o u t / 3に定電流回路
23のスイッチング波形が重畳され、第4図に示される
電流すに等しい電流波形となる。
また、光量増加中にフォトディテクタ2の出力側の接触
不良等で出力が途切れると、レーザ光量が規定光量にな
ってもレーザ電流o u t / 3は増加されて行く
、そこで、一定レベル以上のレーザ電流o u t /
 3が流れないように、デコーダ16aがカウンタ19
の出力をチェックし、上記一定レベル以上のレーザ電流
Ou t / 3が流れたら、JKFFI 7 (電流
制御手段をなす)の入力端子Kに出力パルスが送出され
、出力端子Qから送出されている出力信号02のレベル
をLowにして、レーザ電流o u t / 3がそれ
以上流れないようにホールドしてしまう、この電流制限
はレーザ1のスイッチング電流とバイアス電流の両者を
同時に制限するものである。
なお、ボリューム39はスイッチング電流に対するバイ
アス電流の比率を可変するもので、レーザ1のスレッシ
冨ルド電流は感度バラツキがあるから、このボリューム
39により最適に調整する。このボリューム39と感度
補正用のボリューム3とをレーザ1.フォトディテクタ
2のペアと同一の基板上に組み込めるように構成するこ
とにより、故障時のメインティナンスを簡素化できる。
また、フォトディテクタ2の感度バラツキに、比べてス
レッシ璽ルド電流のバラツキは少ないので、同一基板上
に組み込むのはボリューム3のみとしてもよい。
第3図(a)〜(C)はこの発明の一実施例を示すレー
ザユニットの配置構成図であり、同図(a)はレーザ1
.フォトディテクタ2.ボリューム3.39を同一基板
41に組み込んだ場合の配置状態を示し、同図(b)は
同図(a)の回路図を示し、同図(C)はレーザ1.フ
ォトディテクタ2.ボリューム3を同一基板41に組み
込んだ場合の配置状態を示している。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明は半導体レーザの印加電
流を所定のパルス信号に同期して段階的に増加させる電
流増加手段と、この電流増加手段のディジタル出力を解
読する電流値解読手段と、この電流値解読手段の出力が
あらかじめ設定される所定値を越えたときに、半導体レ
ーザのスイッチング電流およびバイアス電流を同時に抑
止する電流制御手段とを設けたので、半導体レーザのス
イッチング電流およびバイアス電流を同時に制御でき、
環境温度が変動しても常に適正な光量を出力できる膚れ
た利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すレーザ電流制限装置
の構成回路図、第2図(a)〜(Dは第1図に示した回
路の動作を説明するタイムチャート、第3図(a)〜(
C)はこの発明の一実施例を示すレーザユニットの配置
構成図、第4図はレーザ発光特性を説明する波形図、第
5図はレーザのしきい値特性を説明する波形図である。 図中、1はレーザ、2はフォトディテクタ、3.39は
ボリューム、16aはデコーダ、17ハJ K F F
、18はパルスシンクロナイザ、19はカウンタ、23
.24は定電流回路、28は差動電流スイッチである。 第2図 (a) 02                  (d)(e
) 04      (J) 第3図 (a)    (b) 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体レーザの印加電流を所定のパルス信号に同期して
    段階的に増加させる電流増加手段と、この電流増加手段
    のディジタル出力を解読する電流値解読手段と、この電
    流値解読手段の出力があらかじめ設定される所定値を越
    えたときに、前記半導体レーザのスイッチング電流およ
    びバイアス電流を同時に抑止する電流制御手段とからな
    ることを特徴とするレーザ電流制限装置。
JP6388385A 1985-03-29 1985-03-29 レ−ザ電流制限装置 Pending JPS61224476A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6388385A JPS61224476A (ja) 1985-03-29 1985-03-29 レ−ザ電流制限装置
US07/256,122 US4985896A (en) 1985-03-29 1988-10-11 Laser driving device

Applications Claiming Priority (1)

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JP6388385A JPS61224476A (ja) 1985-03-29 1985-03-29 レ−ザ電流制限装置

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JPS61224476A true JPS61224476A (ja) 1986-10-06

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56100487A (en) * 1979-12-27 1981-08-12 Western Electric Co Output stabilizing circuit for injection laser
JPS57112089A (en) * 1980-12-29 1982-07-12 Fujitsu Ltd Light output control circuit
JPS58212256A (ja) * 1982-06-03 1983-12-09 Hitachi Ltd レ−ザ光源装置
JPS5918964A (ja) * 1982-07-23 1984-01-31 Hitachi Ltd レ−ザ−ダイオ−ド駆動回路

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