JP2001013429A - レーザ光量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多ビームの半導体レーザを用いた電子写真装
置において、１個の光量検出器で、各レーザを制御した
時、ある特定のレーザのバイアス電流及び最大書込み電
流を制御する直前に、他のレーザがバイアス電流かそれ
と同等以上の電流で発光していると、特定のレーザの光
量を制御するときに、光量検出器の出力が他のレーザの
合成された光量から前記の特定のレーザの光量値に安定
するまでに時間がかかる、あるいは制御が不安定にな
る。 【解決手段】 ある特定のレーザダイオードの光量を制
御する際に、制御直前にすべてのレーザダイオードを極
力小さな光量に抑えるか、ある特定のレーザのみ発光
し、他のレーザは発光量を極力小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームの走
査光と電子写真プロセスにより印字するレーザビームプ
リンタ等のレーザ光量制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザビームプリンタは、半導体
レーザの露光をオンとオフの２値で行い感光ドラム上に
画像を静電潜像している。このとき、レーザのオン時の
光量は、光量検出器（ホトダイオード）より得られた信
号と静電潜像するために必要な基準信号で、１走査ごと
に比較しその結果をサンプリングしてコンデンサにチャ
ージし、そのチャージ量で半導体レーザに流す電流（最
大書込み電流）を制御したり、半導体レーザのオフは、
静電潜像しない露光量以下に半導体レーザの電流（バイ
アス電流）を、前記と同様に光量検出器よりバイアス電
流を制御したりしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年プリンタ
の印刷速度の高速化が進み、半導体レーザの多ビーム化
が図られ、複数のラインで走査する方式が考えられてい
るが、この場合、１走査ごとに１個の光量検出器で、あ
る特定のレーザのバイアス電流あるいは最大書込み電流
を制御するが、この１走査時間中において、前記制御時
間及び印字時間以外では、すべてのレーザが、バイアス
電流近傍で発光している。しかし、ある特定のレーザの
バイアス電流を制御する時は、他のレーザの光量を下げ
るが、その直前までは、すべての半導体レーザの光量が
光量検出器において合成された大きな値となっており、
光量検出器回路が特定のレーザのバイアス電流の光量に
安定するまでに時間を要し、制御時間内に安定せず、レ
ーザの制御に影響を及ぼしてしまう問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
の本発明のレーザ光量制御手段は、半導体レーザのバイ
アス電流を制御する直前にすべての半導体レーザの光量
を極力少ない値に抑えるか、光量を制御するある特定の
レーザのみ発光し、他のレーザは発光量を極力小さくす
る方法で、特定の半導体レーザの光量制御を安定に行な
うようにする。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。

【０００６】図６は、本発明に係る光走査装置が適用さ
れる例えばレーザビームプリンタの光学系を示すもので
ある。図にしめすように、半導体レーザ４０はレーザダ
イオード２個とフォトダイオード１個で構成されてお
り、半導体レーザ４０からは、２本のビームが出射され
る。半導体レーザ４０より出射した２本のビームは、コ
リメータレンズ１１０を通り、ポリゴンミラー１１３に
達する。ポリゴンミラー１１３は、駆動モータ１１４に
よって、回転変動の少ない高速回転を行っている。ここ
で、ポリゴンミラー１１３と駆動モータ１１４で構成さ
れたスキャナモータ１１５は、半導体レーザ４０からの
２本のビームを偏向し走査する。この偏向走査された２
本のビームは、非球面レンズ１１２を介して感光体１１
１上に達し、主走査方向に走査する。この時２本のビー
ムが感光体上に斜めにある特定のピッチ（６００ＤＰＩ
の時は約４０μｍ）で配置するように半導体レーザが固
定されている。

【０００７】半導体レーザ４０を印字データからオンオ
フ制御し、感光体１１１が副走査方向に回転することに
よって、図のように感光体上に静電潜像を形成する。

【０００８】コリメータ１１０及び非球面レンズ１１２
は、感光体上のビームを一定に絞るため用いられてい
る。

【０００９】ビーム検出器５２は、感光体上の書き出し
位置を決定するため、ビーム走査上で感光体の走査線上
以外の位置に設けられている。このビーム検出器は、各
ビームの書き出し位置を決定しているため、高速応答が
高く要求されるので、高速型ＰＩＮホトダイオードが用
いられている。

【００１０】図３は、上記のように構成されたレーザビ
ームプリンタの制御部の一部を示すものである。５１は
全体的な制御を司る主制御部としてのＣＰＵであり、５
０は印字データ書込み制御回路であり、この印字データ
書込み制御回路５０はイメージデータ書込み用の半導体
レーザ４０の光変調を行なうレーザ変調回路４７を駆動
制御して、ホストから転送してきたビデオイメージの印
字データを感光体１１１上の所定の位置に書き込むよう
に制御している。ビーム検出器５２で得られた水平同期
信号は、印字データ書込み制御回路５０に送出してい
る。５３は、インターフェイス回路でありホストへのス
テータスデータの出力。ホストからのコマンドデータ及
び印字データの受け取り等の制御を行なう。

【００１１】本発明に係る実施例であるレーザ変調回路
４７とレーザ変調回路４８を図１に示す。なお、図３の
レーザ変調回路４７を２つ設けたものと考えればよい。
また、図１の一部詳細回路を図２に示す。半導体レーザ
４０にはレーザダイオード１０及び１２から発せられた
レーザビーム光の光量を検知する光検出器としてフォト
ダイオード１１が設けられ、フォトダイオード１１から
の出力電流をオぺアンプ３７にて電圧に変換している。
このフォトダイオード１１の検知結果を用いて、レーザ
ダイオード１０及び１２の光量を一定に保つようにして
いる。ここで、２つのレーザダイオードの内、１つのレ
ーザダイオード１０のレーザ変調回路４７の動作につい
て説明する。また、もう一つのレーザダイオード１２の
レーザ変調回路４８も同様の動作をする。レーザダイオ
ード１０の光量は、感光体に静電潜像しない最少光量設
定回路４３と書込みするための最大光量設定回路４４の
２つで制御されている。すなわち、最少光量設定回路４
３は、図２に示すように、オペアンプ３７の出力電圧と
ＶＲ１で設定された基準電圧と比較した差分がオペアン
プ３６より出力され、第１のバイアスサンプル信号がＨ
ｉとなった時、アナログスイッチ２１が導通しコンデン
サＣ１に充電され、第１のバイアスサンプル信号がLow
となった時、アナログスイッチ２１がオフしてコンデン
サＣ１に電圧は保持され、オペアンプ３５を介して電圧
は出力される構成となっている。次に最大光量設定回路
４４も上記同様に、オペアンプ３７の出力電圧とＶＲ２
で設定された基準電圧と比較した差分がオペアンプ３８
より出力され、第１の書込みサンプル信号がＨｉとなっ
た時、アナログスイッチ２２が導通しコンデンサＣ２に
充電され、第１の書込みサンプル信号がLowとなった
時、アナログスイッチ２２がオフしてコンデンサＣ２に
電圧は保持され、オペアンプ３９を介して電圧は出力さ
れる構成となっている。ここで、コンデンサＣ１、Ｃ２
に充電される電圧は、各ＶＲ１、２の電圧が高くなれ
ば、光検出器からの信号と比較した差分が大きくなり、
レーザダイオード１０の光量が大きくなり、ある特定の
光量になると前記差分した電圧とバランスし、その光量
を一定に保持するように制御される。最少光量設定回路
４３から出力された電圧は、オペアンプ３４で反転さ
れ、Ｄ／Ａ出力器４１からの結果と加算されて加算出力
器４２を介してレーザダイオード１０を駆動する。次
に、最大光量設定回路４４から出力される電圧は、Ｄ／
Ａ出力器４１内のラダー抵抗に流れる電流を制御する端
子に入力され、Ｄ／Ａ出力器４１の出力電圧を制御して
出力される。この時、最大光量設定時には書込みレベル
データ（Ｄ０〜Ｄ７）が１６進でＦＦに設定されてい
る。

【００１２】ここで、各レーザダイオード１０、１２の
最少光量を決定するにあたり、両方のレーザダイオード
が発光していては、光量を確定することが出来きないた
め、最少光量設定回路４３の後に、それぞれのレーザダ
イオード１０、１２のバイアス電流をゼロとするよう
に、アナログスイッチ２５、２６、２５Ａ、２６Ａが設
けられている。例えば、レーザダイオード１０の最少光
量つまりバイアス電流を確定する際には、レーザダイオ
ード１０を駆動する変調回路４７内のアナログスイッチ
２５はオンし、アナログスイッチ２６はオフし、最少光
量検出器４３の信号は加算出力器４２に入力され、レー
ザダイオード１０の光量が確定するが、この時、レーザ
ダイオード１２を駆動する変調回路４８内では、アナロ
グスイッチ２５Ａはオフし、アナログスイッチ２６Ａは
オンしているため、オペアンプ３４Ａの出力はゼロレベ
ルとなり、加算出力器４２にはＤ／Ａ出力器４１のレベ
ルのみが出力され、レーザダイオード１２は発光しな
い。逆に、レーザダイオード１２の光量を確定する際
は、レーザダイオード１０を発光しないようにコントロ
ールされる。

【００１３】次に、図１のタイミングチャートを図４
に、レーザの光出力と電流の関係を図５に示し、これを
用いて、以下、上記信号のタイミングと光出力の関係を
説明する。図４に示すように、ビーム検出器５２から得
られたビーム検出信号は、２つのビームが走査している
為時間差をおいて２つのパルスが発生している。ここ
で、最初に第１のレーザダイオード１０のバイアス及び
書込みレベルを決定するタイミングは、ビーム検出器５
２からのビーム検出信号を受ける前に、まず、第１のバ
イアスサンプリング信号がＨとなった区間（数μ秒）
で、最少光量設定回路４３で制御されたレーザの出力に
設定される。この時の書込みレベルデータ（Ｄ０〜Ｄ
７）は１６進で００に設定されているので、Ｄ／Ａ出力
器４１からの出力は０となっている。ここで、図５に示
すようにバイアス電流Ｉ０が決定する。その後、書込み
サンプリング信号がＨになり、更に書込みレベルデータ
（Ｄ０〜Ｄ７）は１６進でＦＦに設定され、最大光量設
定回路４４で制御されたレーザの出力に設定される。つ
まり、図５で示す最大書込み電流Ｉｍ０が決定される。
その後、ビーム検出信号を得て、ある特定の時間を経て
印字データの信号として、書込みレベルデータ（Ｄ０〜
Ｄ７）が１６進データで高速（数十ｎ秒）に設定され
る。つまり、印字をしない場合は００、最大書込み時は
ＦＦ、その間は０１〜ＦＥで高速変調される。図５にお
いてはアナログ変調の区間で変調されることになる。し
たがって、最大光量設定回路４４のコンデンサＣ２に関
係なくＤ／Ａ出力器４１を高速動作することによって高
速変調が可能となる。また、図５に示すように、温度が
０℃から５０℃に変化した時、同じレーザ電流であると
バイアスでの光出力や書込みでの光出力が大きく低下し
てしまうが、本回路ではバイアスと書込みの光出力を一
定に保持するように制御してその間をＤ／Ａ出力器４１
で分割しているため光量は安定している。また、図では
示してないが、最少光量設定回路４３と加算出力器４２
の間にＤ／Ａ出力器４１と同様の機能を設けることのよ
って、光出力をゼロからバイアス間で高速に設定するこ
とも可能となり、光量を必要としない区間レーザダイオ
ードの電流を抑えレーザダイオードの長寿命化が可能と
なるし、書込み出力を２５６レベル（Ｄ／Ａが８ビット
の場合）から、さらに細く分割制御することも可能とな
る。

【００１４】ここで、最初に第１のレーザダイオード１
０のバイアス及び書込みレベルを決定するタイミングの
前に、第１及び第２のバイアスオフ信号がＬｏｗとな
り、加算出力器４２の出力がＤ／Ａ出力器４１と同じレ
ベルとなり、レーザダイオード１０、１２の光量を極め
て低い値、つまり、光量検出器１１のレベルが２つのレ
ーザダイオードのバイアス光量合成値からかなり低い値
となり、その後のバイアス電流を決定する際に光量検出
器１１が応答よく安定に動作することが可能となる。第
１のバイアス電流を決定する際に第２のレーザダイオー
ド１２においては、バイアス及び書込みのサンプリング
信号は出さず、バイアスオフ信号がＬｏｗとなって、第
１のサンプリング区間だけ、レーザダイオード１２をオ
フしている。この時、第２の最少光量設定回路４３と最
大光量設定回路４４のデータは、前回のサンプリングデ
ータを保持している。

【００１５】次の第２のレーザダイオード１２のバイア
ス及び書込みレベルを決定するタイミングは、上記と同
様に、第１のレーザダイオード１０においては、バイア
ス及び書込みのサンプリング信号は出さず、第１のバイ
アスオフ信号が、第２のサンプリング区間直前及びサン
プリング区間だけＬｏｗとなり、レーザダイオード１０
をオフしている。この時、第１の最少光量設定回路４３
と最大光量設定回路４４のデータは、前回のサンプリン
グデータを保持している。第２のレーザダイオード１２
においては、サンプリング区間直前のみ、第２のバイア
スオフ信号がＬｏｗとなり、レーザダイオードをオフし
ている。つまり、１走査おきに片方のレーザダイオード
の影響を受けることなく各レーザダイオード１０、１２
の光量が確定し、印字区間は常に安定な光出力を得るこ
とが可能となる。

【００１６】ビームの数が３本、４本、５本と増えて
も、上記と同様に、特定のレーザダイオードの光量を確
定する際は、他のレーザダイオードを光量を減少させ、
１走査ごとに順次これを切替える事によって光量を一定
に保つ事ができる。

【００１７】上記では、レーザダイオードの光量をサン
プリングする前に、すべてのレーザダイオードをオフし
ていたが、その必要はなく、光量を検出するレーザダイ
オード以外のレーザダイオードをオフするだけでも上記
と同様に応答性のよい安定した光量検出量を得ることが
できる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、多ビーム走査を行なう
ための複数レーザダイオードの光量を、１つの光量検出
器にて、安定した光量制御を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る回路図である。

【図２】 図１の一部詳細回路図である。

【図３】 レーザプリンタの制御回路の一部を示すブロ
ック図である。

【図４】 図１のタイミングチャート図である。

【図５】 レーザダイオードの光出力と電流の関係であ
る。

【図６】 レーザプリンタの２ビーム光学系の構成図を
しめす。

【符号の説明】

１０，１２：レーザダイオード、１１：フォトダイオー
ド、４０：半導体レーザ、４１：Ｄ／Ａ出力器、４２：
加算出力器、４３：最少光量設定器、４４：最大光量設
定器、４７，４８：レーザ変調回路、２５，２６，２５
Ａ，２６Ａ：アナログスイッチ、５２：ビーム検出器、
１１０：コリメータレンズ、１１２：非球面レンズ、１
１３：ポリゴンミラー、１１１：感光体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体レーザより出射したビーム
   を走査し、該半導体レーザの光量を検出する光量検出手
   段を備えた光走査装置において、 光量検出手段が少なくとも半導体レーザの個数より少な
   い個数で構成され、光量検出手段からの信号により、複
   数の半導体レーザの光量を制御するレーザ光量制御が、
   特定の半導体レーザで光量制御が行われる直前に、すべ
   ての半導体レーザの光量を極めて少ない光量とすること
   を特徴としたレーザ光量制御方法。
2. 【請求項２】 半導体レーザの光量を設定するに当た
   り、レーザ光量制御が、特定の半導体レーザで光量制御
   が行われる直前に、他の半導体レーザの光量を極めて少
   ない光量とすることを特徴としたレーザ光量制御方法。