KR0119696Y1

KR0119696Y1 - 레이저의 광출력 자동제어장치

Info

Publication number: KR0119696Y1
Application number: KR2019940037085U
Authority: KR
Inventors: 김용준
Original assignee: 우석형; 주식회사신도리코
Priority date: 1994-12-29
Filing date: 1994-12-29
Publication date: 1998-08-01
Also published as: KR960025650U

Abstract

본 고안은 광을 방출하는 레이저 발생수단(14); 상기 레이저 발생수단(14)의 출력광을 수신하는 광 수신수단(15,16); 상기 광 수신수단(15, 16)의 출력(Vf)에 따라 충·방전하는 충·방전수단(C); 입력되는 비디오 데이터에 따라 예정된 리셋신호 및 전압유지신호(APC 게이트 신호)를 발생시키는 제어신호발생수단(11); 상기 리셋신호가 발생되면 상기 충.방전수단(C)을 초기화하는 리셋수단(100); 상기 충.방전수단(C)에 충전된 값에 비례하는 값을 출력하되, 상기 전압유지신호가 발생되면 그 출력을 유지시키는 전압유지수단(28, 23); 및 상기 전압유지수단(28, 23)의 출력에 따라 상기 레이저 발생수단(14)의 출력을 제어하는 레이저구동수단(13)을 구비하는 것을 특징으로 하여, 회로를 단순화시켜 제조단가를 감소시키고, 레이저 스캐닝시 여분의 시간을 활용하여 보정하므로써 매 라인 보정이 가능케 하며, 또한, 케이블을 통해서 문제될 수 있는 노이즈를 차단할 수 있는 효과가 있는 레이저의 광출력 자동제어장치에 관한 것이다.

Description

레이저의 광출력 자동제어장치

제1도는 종래 레이저의 광출력 자동제어장치의 블록도.

제2도는 본 고안에 따른 레이저의 광출력 자동제어장치의 블록도.

제3도는 본 고안의 일실시예에 따른 제2도의 레이저 구동보드의 상세 블록도.

제4도는 제3도내의 주요 신호 파형도.

제5도는 본 고안의 다른 실시예에 따른 제2도의 레이저 구동보드의 상세 블록도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11:제어신호 발생부 12:자동출력제어부

13:레이저 구동부 14:레이저 다이오드

15:포토 다이오드 16:비교기

100:리셋부 200:전압홀드부

300:전류가감부

본 고안은 레이저의 광출력 자동제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 화상기록장치의 광원으로서 반도체 레이저를 사용할 경우, 반도체 레이저의 특성상 주위온도변화에 광출력이 민감하게 변화하므로 좋은 화상을 얻기 위해서는 광출력을 인정되게 제어할 필요가 있으며, 이를 위하여 레이저의 광출력 자동제어장치를 주로 사용한다.

종래 레이저의 광출력 자동제어장치가 제1도에 도시되어 있는데, 도면에서 1은 자동출력제어부(Automatic Power Controller; 이하 APC라 칭함), 2는 레이저 구동부, 3은 레이저 다이오드(LASER Diode; 이하 LD라 칭함), 4는 포토 다이오드, 5는 비교기를 각각 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이 종래에는, APC(1)는 메인보드에, 레이저 구동부(2), LD(3), 광 수신부(4,5)는 레이저 구동보드에 위치하며, 이들 간의 정보교환은 김 케이블을 이용하게 된다.

이러한 종래 레이저의 광출력 자동제어장치의 일예로 업/다운 카운터 방식 및 아날로그 및 디지털 변환기를 사용하는 방식에 대해서 알아본다.

먼저, 업/다운 카운터 방식은, 광 출력이 목표치보다 낮을 때 업-다운 카운터가 증가되고, 목표치 이상일 때는 감소됨으로써 단계적으로 레이저 출력이 목표치에 접근하도록 제어한다.

그러나, 이 경우 단계적으로 증가 또는 감소되는 방식으로 목표치에 접근하기 때문에 제어가 끝날때까지 상당한 시간을 필요로 하고 이 시간동안 토너가 감광체상에 불필요하게 부착되어 토너 소모량이 커지는 문제점이 있다.

아날로그 및 디지털 변환기를 사용한 방식은, 시간대적으로 두점에서 A/D(Analog to Digital) 변환된 광출력 값을 메인보드의 중앙제어장치(Central Processing Unit)가 읽은 다음, 프로그램에 의해 필요한 전류값을 계산하여, 그 값으로 D/A(Digital to Analog) 변환기를 셋팅하여 광출력을 제어한다. 이 경우 전술한 방식보다는 시간이 단축되나 A/D 및 D/A 변환기가 추가적으로 필요하고 상기 업/다운 카운터 방식과 함께 아래에서 기술되는 것과 같은 공통 문제점이 있다.

첫째, 아날로그를 디지털 로, 디지털 을 아날로그로 변환시키기 때문에 회로가 복잡해지고, 제조단가가 상승한다.

둘째, 상기 두 방식 모두 정도의 차이는 있으나 처리 시간이 많이 걸리기 때문에 매 라인마다 보정을 해주는 것은 힘들고 페이지 단위나 그 이상마다 보정해 줄 수밖에 없다.

셋째, 광 검지센서에 의한 광출력 신호가 시스템의 레이아웃상 긴 케이블을 통해서 APC에 전달되기 때문에 노이즈등에 의해 광출력값이 오검지될 우려가 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 고안은 피드백/홀드회로를 사용하여 광출력의 안정을 꾀함으로써 회로를 단순화시켜 제조단가를 감소시키고, 레이저 스캐닝시 여분의 시간을 활용하여 보정하므로써 매 라인 보정이 가능케 하며, 또한, APC를 레이저 구동보드에 삽입함으로써 케이블을 통해서 문제될 수 있는 노이즈를 차단할 수 있는 레이저의 광출력 자동제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 광을 방출하는 레이저 발생수단; 상기 레이저 발생수단의 출력광을 수신하는 광 수신수단; 상기 광수신수단의 출력에 따라 충·방전하는 충·방전수단; 입력되는 비디오 데이터에 따라 예정된 리셋신호 및 전압유지신호를 발생시키는 제어신호발생수단; 상기 리셋신호가 발생되면 상기 충·방전수단을 초기화하는 리셋수단; 상기 충·방전수단에 충전된 값에 비례하는 값을 출력하되, 상기전압유지신호가 발생되면 그 출력을 유지시키는 전압유지수단; 및 상기 전압유지수단의 출력에 따라 상기 레이저 발생수단의 출력을 제어하는 레이저 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 제2도 내지 제5도를 참조하여 본 고안의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

LD를 사용하여 스캐닝 방식으로 화상을 기록하는 장치는 스캐닝 전영역에 대해서 화상데이타가 감광체에 기록되는 화상영역과 기록은 되지않으나 매 라인의 동기검지 목적등으로 사용되는 비화상 영역이 있다.

통상 이러한 구조를 갖는 시스템에서 메인보드는 게이트신호와 비디오신호나 이와 유사한 신호를 만들어 LD를 제어하게 된다.

본 고안은 상기와 유사한 시스템에서 APC를 게이트신호가 로우(Low)인 영역, 즉 비화상 영역에서 실시되는 장치이다.

먼저, 제2도는 본 고안에 따른 레이저의 광출력 자동제어장치의 블록도로서, 도면에서 11은 제어신호 발생부, 12는 APC, 13은 레이저 구동부, 14는 LD, 15는 포토 다이오드, 16은 비교기를 각각 나타낸다.

여기서, 메인보드 내의 제어신호 발생부(11)로부터 발생된 제어신호 및 광 수신부(15,16)의 출력에 따라 레이저 구동부(13)를 제어하는 APC(12)는 레이저 구동보드에 위치시켜, 노이즈에 의한 영향을 최소화한다.

또한, 제어신호발생부(11)는 입력되는 비디오 데이터 중 비화상영역이 인가되면 리셋신호를 발생시키며, 입력되는 비디오 데이터중 화상영역이 인가되기 일정 시간전에 APC 게이트신호를 발생시키도록 구성된다.

제3도는 본 고안의 일실시예에 따른 제2도의 레이저 구동보드의 상세 블록도로서, 도면에서 21, 26 내지 28은 아날로그 스위치, 22는 제너다이오드, 23은 버퍼, 24는 가산기, 25는 비교기를 각각 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이 본 고안의 일실시예레 따른 레이저 구동보드는, 레이저 구동부(13)와, LD(16)에서 나온 빛을 감지해서 그 세기를 일정전압V_f로 만들어주는 광 수신부(15,16), V_f와 기준전압 V_ref를 비교해서 하이, 로우 시그날을 만들어주는 비교기(25), 저항(R2, R3)과 아날로그 스위치(26,27)에 의해 기준전압보다 V_f가 크거나 작을 때 전류를 가감시키는 전류가감부(300), 비교기(25)와 전류가감부(300)에 의해 결정된 전압을 유지하기 위해서 축전기(C)와 오피앰프로 구성된 버퍼(23)를 갖는 전압홀드부(200), 전압홀드부(200)에서 출력되는 전압 V_fM과 베이스전압V_B를 더하여 레이저 구동부(13)으로 출력전압 V₀를 공급하기 위한 가산기(24), 그리고 축전기(C)의 초기전압을 설정하기 위해서 저항(R1), 제너다이오우드(22), 아날로그 스위치(21)로 구성된 리셋부(100)와, APC 시작시회로를 연결해주고 일정시간이 지나면 격리시켜주기 위한 아날로그 스위치(28)을 구비한다.

상기 제3도와 같은 구성을 갖는 본 고안의 상세한 동작을 살펴보면 다음과 같다.

메인보드에서 비화상영역 시작시 리셋신호를 레이저 구동보드로 전송한다. 축전기(C)는 리셋신호가 로우일 때 제너다이오드(22)의 한계까지 방전된다. 이때, 저항(R1)은 저항(R2)와 저항(R3) 보다는 상당히 작은값이며 빠른 방전을 위해서 작은 값을 사용할 필요가 있다. 제너다이오드(22)를 사용해서 방전시에도 일정한 전압을 가지도록 설계한 이유는 저항(R2, R3)에 의해서 충방전시 전압이 급격히 변하는 것을 막아줌과 동시에 리셋후 짧은 시간내에 V_f가 V_ref에 도달할 수 있도록 하기 위해서이다.

일단 방전이 되면 그때의 전압 V_h는 V_z가 되며 이 전압이 앰프(23)를 거쳐 V_fM의 형태로 베이스 전압 V_B와 함께 가산기에 공급된다. 이때, V_B는 LD 광출력이 나오게 하는 최소전압 부근으로 하는 것이 좋다. V_B와 V_fM의 합으로 V₀을 구동하는 이유는 보다 정밀하게 광출력을 조절하기 위함이다. 리셋직후 만들어진 V₀에 의해 LD(14)는 광출력하게되며, 포토 다이오우드(15)와 비교기(16)를 거쳐 V_f가 형성된다.

이때 V_f는 V_fV_ref일 것이므로 아날로그 스위치(26)는 닫히고 아날로그 스위치(27)는 열려 전류가 축전기(C)로 흘러들어 갈 수 있는 조건이된다(모든 아날로그 스위치는 로우일 때 연결된다고 가정한다).

리셋후 메인보드에서 발생된 APC게이트 신호가 로우가 되면 아날로그 스위치(28)가 연결되어 저항(R2)를 통하여 전류가 흐르고 이 전류는 측전기(C)에 충전되어 V_h증가 → V₀증가 → V_f증가로 이어지고, V_fV_ref인 경우는 이 과정이 계속된다.

V_f≥ V_ref가 되면 스위치(26)가 열리고, 스위치(27)가 닫혀 방전된다.

이것은 APC 게이트 신호가 하이로 될 때까지 이 과정은 반복된다.

APC 게이트가 하이로 되면 스위치(28)가 끊겨 축전기(C)는 그때의 전위를 유지하게 된다. 오피앰프(23)의 입력 임피던스는 매우 크므로 축전기(C)의 값을 어느정도 크게 하면 자연방전에 의해 전위가 떨어지는 것은 무시될 수 있다.

다음 비화상 영역(게이트 신호가 또다시 로우로 되는 영역)이 오면 앞의 전과정을 반복한다.

참고적으로 이렇게 동작되는 본 고안의 주요신호 파형도가 제4도에 도시되어 있으며, 도면을 보면 비화상 영역에서 LD의 출력이 빠르게 안정되는 것을 쉽게 알 수 있다.

제5도는 본 고안의 다른 실시예에 따른 제2도의 레이저 구동보드의 상세 블록도로서, 도면에서 31은 차동증폭기, 32는 가산기를 각각 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이 본 고안의 다른 실시예는, 상기 일실시예에서의 비교기를 사용한 대신 차동증폭기(31)를 통하여 V_ref와 V_f와의 차를 일정비율 A로 증폭하여 V_d를 만든 후, 또다른 베이스전압V_B1과의 합을 축전기(C)에 공급하여 축전기(C)의 전위가 V_d에 의해서 유지되도록 한 변형회로이다. 이때, V_B1의 값은 V_ZV_B1+ V_d가 되도록 설정하는 것이 효과적이다. 이외에도 피드백과 홀드개념을 사용한 변형회로는 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 고안은 회로를 단순화시켜 제조단가를 감소시키고, 레이저 스캐닝시 여분의 시간을 활용하여 보정하므로써 매 라인 보정이 가능케 하며, 또한, 케이블을 통해서 문제될 수 있는 노이즈를 차단할 수 있는 효과가 있다.

Claims

광을 방출하는 레이저 발생수단(14); 상기 레이저 발생수단(14)의 출력광을 수신하는 광 수신수단(15, 16); 상기 광 수신수단(15, 16)의 출력(V_f)에 따라 충·방전하는 충·방전수단(C); 입력되는 비디오 데이터에 따라 예정된 리셋신호 및 전압유지신호(APC 게이트 신호)를 발생시키는 제어신호발생수단(11); 상기 리셋신호가 발생되면 상기 충·방전수단(C)을 초기화하는 리셋수단(100); 상기 충.방전수단(C)에 충전된 값에 비례하는 값을 출력하되, 상기 전압유지신호가 발생되면 그 출력을 유지시키는 전압유지수단(28, 23); 및 상기 전압유지수단(28, 23)의 출력에 따라 상기 레이저 발생수단(14)의 출력을 제어하는 레이저구동수단(13)을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저의 광출력 자동제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제어신호발생수단(11)은, 입력되는 비디오 데이터중 비화상영역이 인가되면 리셋신호를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저의 광출력 자동제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제어신호발생수단(11)은, 입력되는 비디오 데이터중 화상영역이 인가되기 소정 시간전에 전압유지신호를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저의 광출력 자동제어장치.
제1항에 있어서, 상기 리셋수단(100)은, 상기 리셋신호에 따라 온·오프되는 스위치(21); 및 상기 스위치(21)의 온·오프 상태에 따라 상기 충.방전수단(C)을 일정전압으로 충전시키는 제너다이오드(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저의 광출력 자동제어장치.
제1항에 있어서, 상기 전압유지수단(28, 23)은, 상기 전압유지신호에 따라 상기 광 수신수단(15, 16)의 출력에 따른 소정 신호를 상기 충.방전수단(C)으로의 전달 및 차단하는 스위치(28); 및 상기 충.방전수단(C)의 출력을 입력받는 버퍼(23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저의 광출력 자동제어장치.
제1항에 있어서, 상기 광 수신수단(15, 16)의 출력과, 예정된 제1 기준전압(V_ref)을 비교하는 비교수단(25); 및 상기 충.방전수단(C)으로 전류를 공급하되, 상기 비교수단(25)의 출력에 따라 공급하는 전류를 가감하는 전류가감수단(300)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저의 광출력 자동제어장치.
제1항에 있어서, 상기 광 수신수단(15, 16)의 출력과, 예정된 제2기준전압(V_ref)을 차동증폭하는 차동증폭수단(31); 및 상기 자동증폭수단(31)의 출력과, 예정된 제3 기준전압(V_B1)을 가산해서 상기 충.방전수단(C)으로 그 결과를 제공하는데 제1가산수단(32)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저의 광출력 자동제어장치.
제7항에 있어서, 상기 제3기준전압은, 상기 충.방전수단(C)의 초기값과, 상기 차동증폭수단(31)의 출력의 차이보다는 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 레이저의 광출력 자동제어장치.
제1항에 있어서, 상기 전압유지수단(28, 23)의 출력과, 예정된 제4기준전압(V_B)를 가산해서 그 결과에 따라 상기 레이저구동수단(13)을 제어하도록 구성된 제2 가산수단(24)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저의 광출력 자동제어장치.
제9항에 있어서, 상기 제4 기준전압은, 상기 레이저 발생수단(14)이 광을 출력하는 최소 전압보다 일정값 크거나 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 레이저의 광출력 자동제어장치.