(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザアレイに備えられた複数の半導体レーザから出射されるレーザ光の光量を制御する光量制御装置であって、
前記複数の半導体レーザから出射されるレーザ光の光量を検知しかつ検知した光量に応じた電流を出力する光量検知手段と、
前記光量検知手段の出力電流を前記複数の半導体レーザの個数に対応して均等に分配する電流分配手段と、
前記電流分配手段によって分配された電流を前記複数の半導体レーザの各々の光量感度の利得に対応した電圧にそれぞれ変換する複数の変換手段と、
前記複数の変換手段の出力電圧と各半導体レーザに共通の予め設定された基準電圧をそれぞれ比較する複数の比較手段と、
前記複数の比較手段の比較結果に基づいて対応する前記半導体レーザを駆動する駆動電流を制御する複数の電流制御手段と、
を有する光量制御装置。
【請求項２】
前記電流分配手段の下流側に設けられ、該電流分配手段によって分配された電流の逆流を防止する整流手段を設けることを特徴とする請求項１記載の光量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザアレイに備えられた複数の半導体レーザから出射されるレーザ光の光量を制御する光量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば複写機やレーザプリンタなどの画像記録装置では光源として半導体レーザアレイを用いている。この半導体レーザアレイを画像記録装置の光源として用いることにより、複数の走査線の光記録を同時に行うことができるため、高速印字が可能になるという利点を有している。しかし、半導体レーザは出力特性を有しており、この出力特性は半導体レーザ毎に異なる。このため、半導体レーザの出力特性にばらつきが生じ、それぞれの半導体レーザから出射されるレーザ光に光量差が生じるという問題を有している。
【０００３】
この問題を解消するため、複数の半導体レーザから出射されるレーザ光の光量差をおさえるように光量を制御する光量制御装置がある。この光量制御装置は、図４に示されるように、半導体レーザ５２、５４から出射されたレーザ光のバックビームを検知しかつ検知したレーザ光の光量に比例した電流を出力する光量検知器５６と、光量検知器５６の出力電流を電圧に変換しかつ変換された電圧を誤差増幅器６０、６２に分配する増幅器５８と、各半導体レーザ５２、５４の出力特性７８、８０（図５参照）の光量感度のばらつきを補正するためにオフセット調整と利得調整を行う誤差増幅器６０、６２と、誤差増幅器６０、６２の出力電圧と予め設定された基準電圧６８とを比較する比較器６４、６６と、比較器６４、６６による比較結果に基づいて各半導体レーザ５２、５４を駆動する駆動電流を制御するＳ／Ｈ制御回路７０、７２と、半導体レーザ５２、５４に駆動電流を出力して各半導体レーザ５２、５４の点灯を制御するレーザ駆動回路７４、７６から構成されている。
【０００４】
このような構成の光量制御装置５０では、光量検知器５６の出力電流を増幅器５８で電圧に変換して誤差増幅器６０、６２に分配した後に、光量感度のオフセット調整と利得調整を行って半導体レーザ５２、５４の出力特性７８、８０のばらつきを補正し、半導体レーザ５２、５４を駆動する駆動電流を制御している。これによって、各半導体レーザ５２、５４から出射されるレーザ光の光量差をおさえている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光量検出器５６の出力電流を電圧に変換した後、誤差増幅器６０、６２に分配して光量制御を行う場合には、各半導体レーザ５２、５４の出力特性７８、８０の光量感度のばらつきを補正するために反転増幅回路や差動増幅回路などの回路構成をとるため、オフセット調整と利得調整を行う必要がある。このように、光量感度のオフセット調整と利得調整を行って各半導体レーザ５２、５４の出力特性７８、８０のばらつきを補正した場合、これらの出力特性７８、８０を一致させることが難しく、半導体レーザ５２、５４間の光量差をおさえることが困難であるという問題を有している。
【０００６】
また、図４のように光量検出器５６の出力電流を電圧に変換した後に、各光量制御部に分配した回路構成をとった場合、各半導体レーザ５２、５４の出力特性７８、８０を完全に一致させるには多くの調整機構が必要となるため、回路構成が複雑になると共に、複雑な調整処理が必要になるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事実を考慮して、簡単な回路構成で複数の半導体レーザ間の光量差をおさえ、安定して正確な光量制御を行う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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、半導体レーザアレイに備えられた複数の半導体レーザから出射されるレーザ光の光量を制御する光量制御装置であって、前記複数の半導体レーザから出射されるレーザ光の光量を検知しかつ検知した光量に応じた電流を出力する光量検知手段と、前記光量検知手段の出力電流を前記複数の半導体レーザの個数に対応して均等に分配する電流分配手段と、前記電流分配手段によって分配された電流を前記複数の半導体レーザの各々の光量感度の利得に対応した電圧にそれぞれ変換する複数の変換手段と、前記複数の変換手段の出力電圧と各半導体レーザに共通の予め設定された基準電圧をそれぞれ比較する複数の比較手段と、前記複数の比較手段の比較結果に基づいて対応する前記半導体レーザを駆動する駆動電流を制御する複数の電流制御手段と、を有している。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、光量制御装置には半導体レーザアレイに備えられた複数の半導体レーザから出射されるレーザ光を検知しかつ検知したレーザ光の光量に応じた電流を出力する光量検知手段が設けられている。この光量検知手段は、例えばフォトダイオードによって構成されている。また、光量制御装置には電流分配手段が設けられており、光量検知手段の出力電流を半導体レーザアレイに備えられた半導体レーザの個数に対応して分配する。この電流分配手段によって、光量検知手段の出力電流を均等に分配することができる。さらに、光量制御装置には電流をそれぞれ電圧に変換する複数の変換手段が設けられている。各変換手段には、複数の半導体レーザの各々の光量感度の利得に対応した抵抗値をそれぞれ設定することができる可変抵抗器がそれぞれ備えられているため、各変換手段は光量感度の利得調整された電圧を出力する。すなわち、各変換手段において光量感度の利得調整がそれぞれ行われることにより、複数の半導体レーザにおける出力特性の光量感度のばらつきを補正することができる。
【００１０】
各変換手段の出力電圧は、それぞれ比較手段によって各半導体レーザに共通の予め設定された基準電圧と比較される。このときの基準電圧は、半導体レーザから出射されるレーザ光が所望の光量となるときの電圧である。また、電流制御手段は各比較手段による比較結果に基づいて、基準電圧と各変換手段の出力が同一になるように各半導体レーザを駆動する駆動電流を制御する。例えば、変換手段の出力電圧が基準電圧よりも低い場合には、半導体レーザを駆動する駆動電流が増加するように制御する。一方、変換手段の出力電圧が基準電圧よりも高い場合には、半導体レーザを駆動する駆動電流が減少するように制御する。このように、電流制御手段によって半導体レーザを駆動する駆動電流を制御することにより、基準電圧と変換手段の出力が同一となるので、半導体レーザ間における光量差をおさえることができる。
【００１１】
従って、光量検知手段の出力電流を電流分配手段によって均等に分配した後にそれぞれ電圧に変換し、このとき光量感度の利得調整のみを行って各半導体レーザにおける出力特性のばらつきを補正するので、簡単な回路構成で各半導体レーザの光量を制御することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記電流分配手段の下流側に設けられ、該電流分配手段によって分配された電流の逆流を防止する整流手段を設けることを特徴としている。
【００１３】
前述したように、光量制御装置に設けられた光量検知手段の出力電流は電流分配手段によって半導体レーザの個数に対応して均等に分配され、それぞれ変換手段に入力されて電圧に変換される。しかし、各変換手段間において電圧に差が生じた場合には、電流分配手段に電流が逆流することがある。そこで、請求項２に記載の発明によれば、光量制御装置には電流分配手段によって分配された電流の逆流を防止するための整流手段が設けられている。この整流手段としては、例えばダイオードなどの整流素子があり、電流分配手段の下流側に配設される。従って、電流分配手段の出力端子が整流手段を介して変換手段の入力端子に接続されることにより、光量検知手段の出力電流は常に均等に分配されると共に、正確に各半導体レーザの光量を制御することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施の形態に係る光量制御装置１０の構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１に示されるように、半導体レーザアレイに備えられた複数の半導体レーザ１２、１４（本実施の形態においては２個のみ図示）は図示しない基板上に所定間隔で配設されている。これらの半導体レーザ１２、１４は、レーザ駆動回路３４、３６の出力端子にそれぞれ接続されており、このレーザ駆動回路３４、３６から出力される駆動電流によって光量が制御される。半導体レーザ１２は、レーザ駆動回路３４から出力される駆動電流により光量が制御され、前方に向かってフロントビームを出射すると同時に後方に向かってバックビームを出射する。フロントビームは、本実施の形態に係る光量制御装置１０が備えられた複写機やレーザプリンタなどの画像記録装置において、走査線を光記録するために使用される。一方、バックビームはフロントビームと同時に出射されるものであり、このときバックビームはフロントビームの光量に比例しかつフロントビームよりも少ない光量で出射される。また、半導体レーザ１２と同様に、半導体レーザ１４はレーザ駆動回路３６から出力される駆動電流により光量が制御され、前方に向かってフロントビームを出射すると同時に後方に向かってバックビームを出射する。
【００１６】
半導体レーザ１２、１４の近傍には、光量検知器１６が配設されている。光量検知器１６は、例えばフォトダイオードによって構成されており、半導体レーザ１２、１４から出射されるレーザ光のバックビームを検知し、検知した光量に応じた電流を出力する。光量検知器１６の出力端子は、電流分配器１８の入力端子に接続されている。従って、光量検知器１６の出力電流は電流分配器１８に入力される。電流分配器１８は、入力された光量検知器１６の出力電流を増幅器２０、２２に均等に分配する。この増幅器２０、２２は半導体レーザ１２、１４の個数に対応して設けられており、電流分配器１８によって分配された電流を電圧に変換する。このとき、増幅器２０、２２に可変抵抗器ＲＶ１、ＲＶ２（図２参照）が備えられていることによって各半導体レーザ１２、１４の出力特性４７、４９（図３参照）の光量感度のばらつきを補正するための利得調整を行うことができる。従って、増幅器２０、２２は光量感度の利得調整された電圧を出力する。
【００１７】
なお、電流分配器１８及び増幅器２０、２２の詳細な回路構成については後述する。
【００１８】
増幅器２０、２２の出力端子は、比較器２４、２６の入力端子に接続されており、増幅器２０、２２の出力電圧が比較器２４、２６に入力される。また、比較器２４、２６には予め設定された基準電圧２８が入力される。従って、比較器２４、２６は、増幅器２０、２２の出力電圧と予め設定された基準電圧２８との大小関係の比較を行い、後述するＳ／Ｈ制御回路３０、３２がイネーブル状態であるときに高レベルまたは低レベルの電圧を出力する。一方、Ｓ／Ｈ制御回路３０、３２がディスエーブル状態であるときには、半導体レーザ１２、１４を駆動する駆動電流はそのまま保持され、後述する電流制御は行われない。
【００１９】
また、比較器２４、２６の出力端子は、Ｓ／Ｈ制御回路３０、３２の入力端子に接続され、このＳ／Ｈ制御回路３０、３２の出力端子はレーザ駆動回路３４、３６の入力端子に接続されている。Ｓ／Ｈ制御回路３０、３２は、比較器２４、２６の出力電圧に基づいて、基準電圧２８と光量検知器１６の出力が同一になるようにレーザ駆動回路３４、３６から出力される駆動電流を制御する。
【００２０】
図２は、電流分配器１８及び増幅器２０、２２の回路構成が示された光量制御装置１０である。
【００２１】
光量検知器１６のアノードは、電流分配器１８に備えられたトランジスタ３８のコレクタ端子に接続され、かつトランジスタ３８のベース端子、トランジスタ４０及びトランジスタ４２のベース端子に接続されている。また、トランジスタ３８のエミッタ端子は抵抗Ｒ１を介して定電圧電源線１９に接続されている。さらに、定電圧電源線１９は抵抗Ｒ２を介してトランジスタ４０のエミッタ端子に接続され、抵抗Ｒ３を介してトランジスタ４２のエミッタ端子に接続されている。
【００２２】
トランジスタ４０のコレクタ端子は、増幅器２０に接続されており、抵抗Ｒ５を介してこの増幅器２０に備えられたオペアンプ４４のマイナス側入力端子に接続されていると共に、可変抵抗器ＲＶ１を介してオペアンプ４４のプラス側入力端子に接続されている。可変抵抗器ＲＶ１は、半導体レーザ１２の光量感度の利得に対応した抵抗値を設定することができる。また、オペアンプ４４のプラス側入力端子は抵抗Ｒ４を介して接地されている。一方、オペアンプ４４のマイナス側入力端子は抵抗Ｒ６を介して比較器２４のプラス側入力端子に接続されており、この比較器２４のプラス側入力端子にはオペアンプ４４の出力端子が接続されている。従って、オペアンプ４４の出力電圧、すなわち増幅器２０によって光量感度の利得調整された電圧は比較器２４に入力される。
【００２３】
なお、電流分配器１８に備えられたトランジスタ４２のコレクタ端子は、増幅器２２に接続されている。増幅器２２の構成については上述した増幅器２０と略同様であるため、同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。この増幅器２２に備えられた可変抵抗器ＲＶ２は、半導体レーザ１４の光量感度の利得に対応した抵抗値に設定される。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態の作用を説明する。
半導体レーザ１２、１４からレーザ光が出射されると、このレーザ光のバックビームを光量検知器１６が検知する。また、この光量検知器１６は、検知したバックビームの光量に応じた電流を電流分配器１８に出力する。電流分配器１８に備えられたトランジスタ３８には、光量検知器１６の出力電流に比例した電流が流れる。また、トランジスタ４０、４２にはトランジスタ３８を流れる電流に比例した電流が流れる。このトランジスタ４０、４２は、同一の抵抗値の抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３が接続されている。すなわち、トランジスタ４０とトランジスタ４２から出力される電流は同一の値である。このように、光量検知器１６の出力電流は電流分配器１８によって複数の増幅器２０、２２に均等に分配される。
【００２５】
ここで、半導体レーザ１２における光量制御について説明する。
増幅器２０では、電流分配器１８によって分配された電流を電圧に変換して出力する。このとき、増幅器２０に備えられた可変抵抗器ＲＶ１を半導体レーザ１２の光量感度の利得に対応した抵抗値に設定することにより、利得調整を行う。すなわち、半導体レーザアレイに備えられた各半導体レーザ１２、１４に対応して光量感度の利得調整を行うことによって、出力特性４７、４９（図３参照）のばらつきを補正することができる。
【００２６】
比較器２４には、前述した増幅器２０の出力電圧（光量感度の利得調整された電圧）と予め設定された基準電圧２８が入力され、これらの電圧の大小関係を比較する。
【００２７】
タイミング信号Ｔ１によって、比較器２４に接続されたＳ／Ｈ制御回路３０がイネーブル状態になったとき、比較器２４は高レベルまたは低レベルの電圧を出力する。この出力電圧によって、Ｓ／Ｈ制御回路３０に備えられた図示しないアップダウンカウンタのカウントモードが制御される。例えば、増幅器２０の出力電圧が基準電圧２８より低いときには、比較器２８の出力電圧が低レベルになり、アップダウンカウンタはアップカウンタとして動作する。これに対して、増幅器２０の出力電圧が基準電圧２８より高いときには、比較器２４の出力電圧は高レベルになり、アップダウンカウンタはダウンカウンタとして動作する。このように、比較器２８の出力電圧に基づいてアップダウンカウンタ動作を行い、基準電圧２８と増幅器２０の出力が同一になるようにレーザ駆動回路３４から出力される半導体レーザ１２を駆動する駆動電流を制御する。
【００２８】
一方、タイミング信号Ｔ１によってＳ／Ｈ制御回路３０がディスエーブル状態になったときには、半導体レーザ１２を駆動する駆動電流はそのまま保持され、前述した電流制御は行われない。
【００２９】
以上のように、光量検知器１６の出力電流を電流分配器１８によって均等に分配してから電圧に変換し、このとき各半導体レーザ１２、１４の各々の光量感度の利得に対応する抵抗値に設定することができる可変抵抗器ＲＶ１、ＲＶ２によって利得調整を行うことにより各半導体レーザ１２、１４の出力特性４７、４９の光量感度のばらつきを補正することができる。従って、簡単な回路構成で半導体レーザアレイに備えられた複数の半導体レーザ１２、１４から出射されるレーザ光の光量差をおさえ、安定して正確な光量制御を行うことができる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては半導体レーザ１２における光量制御について説明したが、半導体レーザ１４の光量制御についても同様である。但し、Ｓ／Ｈ制御回路３２の動作はタイミング信号Ｔ２によって制御される。
【００３１】
また、電流分配器１８の出力端子を整流素子であるダイオード４６、４８（図２参照）を介して増幅器２０、２２の入力端子と接続してもよい。このように、電流分配器１８をダイオード４６、４８を介して増幅器２０、２２に接続することによって、増幅器２０、２２において電圧に差が生じたときに電流分配器１８に電流が逆流するのを防止することができる。
【００３２】
さらに、電流分配器１８は本実施の形態で示した回路構成に限定されるものではなく、光量検出器１６の出力電流が各増幅器２０、２２に均等に分配される回路構成であればよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光量検出手段の出力電流を電流分配手段によって均等に分配した後に電圧に変換し、このとき可変抵抗器によって光量感度の利得調整を行って各半導体レーザの出力特性のばらつきを補正するので、簡単な回路構成で安定して正確な光量制御を行うことができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る光量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の形態に係る光量制御装置の電流分配器及び増幅器の回路構成を示す詳細図である。
【図３】本発明の形態に係る光量制御装置における半導体レーザの出力特性を示すグラフである。
【図４】従来の光量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の光量制御装置における半導体レーザの出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０    光量制御装置
１２、１４    半導体レーザ
１６    光量検知器（光量検知手段）
１８    電流分配器（電流分配手段）
２０、２２    増幅器（変換手段）
２４、２６    比較器（比較手段）
３０、３２    Ｓ／Ｈ制御回路（電流制御手段）
３４、３６    レーザ駆動回路（電流制御手段）
４６、４８    ダイオード（整流手段）
【図１】
0003677915.tif 000002
【図２】
0003677915.tif 000003
【図３】
0003677915.tif 000004
【図４】
0003677915.tif 000005
【図５】
0003677915.tif 000006