JP2007223109A - 光学制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 いかなる環境温度においても適切なバイアス電流を設定して、半導体レーザが不用意に発振することを抑制することのできる光学制御装置の提供。
【解決手段】 ＡＳＩＣ８０に設けられたＬＤＩｔｈ検出演算部８２は、レーザダイオードの光量に対応するフォトダイオードの出力（ＬＤモニタ値）に基き、レーザダイオードが発振する閾値電流Ｉｔｈを検出する。Ｉｔｈ条件別設定Ｔａｂｌｅ９１は、そのＩｔｈに応じた係数をレジスタ９５から取得して上記Ｉｔｈにかけることにより、画像形成用のバイアス制御ＰＷＭを設定するので、レーザダイオードＬＤが不用意に発振するのを良好に抑制することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体レーザに通電してレーザ発振光を発生させる光学制御装置に関し、詳しくは、その半導体レーザにレーザ発振光が発生しない程度のバイアス電流を通電することにより、迅速にレーザ発振光を発生させることを可能にした光学制御装置に関する。

従来より、レーザプリンタ等のように電子写真方式で画像を形成する画像形成装置では、感光体を露光するための光源として半導体レーザを使用することが考えられている。半導体レーザは、通電電流が少ない場合は発光ダイオードのように広い波長帯域で発光する光しか発生しないが（自然発光領域）、ある閾値以上の電流が通電されると、発振して単一波長で光量が急激に増大する（レーザ発光領域）。また、このレーザ発光領域における光量は、通電電流に対して良好な線形関係を有している。そこで、感光体の非露光時には半導体レーザに上記閾値以下のバイアス電流を通電しておき、露光時にはそのバイアス電流から更に通電電流を増加させることによって、上記発振によるレーザ発振光を迅速に発生させることが考えられる。

但し、上記閾値は環境気温度等によっても変化することが知られている。そこで、半導体レーザの発光量をフォトダイオードで検出しながら通電電流を増加させることで上記閾値を検出し、その閾値に一定の割合（例えば８０％など）をかけた値をバイアス電流値に設定することが考えられている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６３-５６４５２号公報

ところが、閾値に一定の割合をかけてバイアス電流を設定する場合、閾値が高くなれば全く同様にバイアス電流も高く設定される。このため、高い閾値が検出されてバイアス電流が高く設定された場合には、所望でないタイミングで半導体レーザが発振し、例えばその半導体レーザを利用した画像形成装置においていわゆる印字かぶりが発生する可能性がある。すなわち、閾値の検出において誤差が含まれる場合もあり、半導体レーザの出力が不安定な場合もあるので、高いバイアス電流が通電されていると半導体レーザがそのバイアス電流によって不用意に発振する可能性があるのである。そこで、本発明は、いかなる環境温度においても適切なバイアス電流を設定して、半導体レーザが不用意に発振することを抑制することのできる光学制御装置の提供を目的としてなされた。

上記目的を達するためになされた本発明は、閾値以上の電流を通電されたときに発振してレーザ発振光を発生する半導体レーザと、該半導体レーザに上記閾値未満のバイアス電流を通電するバイアス通電手段と、入力されたデータに応じて上記半導体レーザに上記閾値以上の電流を通電するレーザ駆動手段と、を備えた光学制御装置であって、上記閾値を検出する閾値検出手段と、該閾値検出手段により検出された閾値に応じた係数を上記閾値にかけることにより、上記バイアス電流を設定するバイアス電流設定手段と、を備えたことを特徴としている。

このように構成された本発明では、バイアス通電手段は、半導体レーザに閾値未満のバイアス電流を通電している。そして、レーザ駆動手段が、入力されたデータに応じて、そのバイアス電流が通電された状態から上記半導体レーザに上記閾値以上の電流を通電することによって、迅速にレーザ発振光を発生させることができる。また、本発明では、閾値検出手段が上記閾値を検出し、バイアス電流設定手段が、その検出された閾値に応じた係数をその閾値にかけることにより、上記バイアス電流を設定する。このように、本発明では、閾値に応じた係数をその閾値にかけることによってバイアス電流を設定しているので、環境温度等によって閾値が変化した場合でも半導体レーザが不用意に発振するのを抑制することができる。このため、例えば、半導体レーザを光源として用いた画像形成装置に本発明を利用すれば、いわゆる印字かぶりの発生を良好に抑制することができる。

なお、本発明は、閾値検出手段の閾値検出方法を特に限定するものではないが、上記半導体レーザに通電される電流を徐々に増加させる電流増加手段と、上記半導体レーザから発生される光の光量を検出する光量検出手段と、を更に備え、上記光量検出手段が検出した光量の、上記電流増加手段が増加させた電流に対する増加割合が予め定められた所定値以上となったとき、上記閾値検出手段が、その直前の上記半導体レーザへの通電電流を上記閾値として検出してもよい。この場合、半導体レーザへの通電電流が閾値以上となった時点で即座に閾値が検出できるので、閾値を一層正確に検出することができる。

そしてこの場合、上記電流量増加手段が、ＰＷＭ信号に基づいて上記電流を増加させ、上記閾値検出手段が、上記増加割合が上記所定値以上となったとき、その直前の上記ＰＷＭ信号の値を上記閾値として検出してもよい。この場合、ＰＷＭ値から直接閾値を求めることができるので、閾値検出手段の構成（回路構成等）を一層簡略化することができる。

また、本発明では、上記半導体レーザに通電される電流を徐々に増加させる電流増加手段と、上記半導体レーザから発生される光の光量を検出する光量検出手段と、を更に備え、上記光量検出手段が検出した光量が予め定められた所定値以上となったとき、上記閾値検出手段が、その直前の上記半導体レーザへの通電電流を上記閾値として検出してもよい。この場合、通電電流が閾値以上となった時点で即座に閾値が検出でき、上記所定値を適宜設定しておけば比較的簡単な制御で正確に閾値を検出することができる。

そしてこの場合、上記光量検出手段が検出した光量が、上記所定値より小さい第２の所定値以下の場合、上記閾値検出手段は上記光量を０とみなしてもよい。この場合、第２の所定値以下の光量を無視することにより、制御を一層簡略化することができる。

次に、本発明の実施の形態を、図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された画像形成装置としてのレーザプリンタ１の構成を表す概略側断面図、図２はそのレーザプリンタ１における画像形成部５の要部拡大側断面図である。図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体ケース２内に、被記録媒体としての用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。

フィーダ部４は、本体ケース２内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７と、給紙トレイ６の一端側端部の上方に設けられる給紙ローラ８及び給紙パッド９と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられる紙粉取りローラ１０、搬送ローラ１１と、搬送ローラ１１に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられるレジストローラ１２とを備えている。

用紙押圧板７は、用紙３を積層状にスタック可能とされ、給紙ローラ８に対して遠い方の端部において揺動可能に支持されることによって、近い方の端部が上下方向に移動可能とされており、また、その裏側から図示しないばねによって上方向に付勢されている。そのため、用紙押圧板７は、用紙３の積層量が増えるに従って、給紙ローラ８に対して遠い方の端部を支点として、ばねの付勢力に抗して下向きに揺動する。給紙ローラ８及び給紙パッド９は、互いに対向状に配設され、給紙パッド９の裏側に配設されるばね１３によって、給紙パッド９が給紙ローラ８に向かって押圧される。

用紙押圧板７上の最上位にある用紙３は、用紙押圧板７の裏側から上記ばねによって給紙ローラ８に向かって押圧され、その給紙ローラ８の回転によって給紙ローラ８と給紙パッド９とで挟まれた後、１枚ずつ給紙される。給紙された用紙３は、紙粉取りローラ１０によって紙粉を取り除かれた後、搬送ローラ１１によってレジストローラ１２に送られる。レジストローラ１２は、１対のローラから構成され、用紙３を所定のレジスト後に、画像形成位置に送るようにしている。ここで、画像形成位置とは、用紙３にトナー像を転写する位置であって、本実施の形態では、感光体ドラム２７と転写ローラ３０との接触位置である。

なお、このフィーダ部４は、更に、マルチパーパストレイ１４と、マルチパーパストレイ１４上に積層される用紙３を給紙するためのマルチパーパス側給紙ローラ１５及びマルチパーパス側給紙パッド２５とを備えている。マルチパーパス側給紙ローラ１５及びマルチパーパス側給紙パッド２５は、互いに対向状に配設され、マルチパーパス側給紙パッド２５の裏側に配設されるばねによって、そのマルチパーパス側給紙パッド２５がマルチパーパス側給紙ローラ１５に向かって押圧されている。マルチパーパストレイ１４上に積層される用紙３は、マルチパーパス側給紙ローラ１５の回転によってマルチパーパス側給紙ローラ１５とマルチパーパス側給紙パッド２５とで挟まれた後、１枚ずつ給紙されて上記レジストローラ１２に送られる。

画像形成部５は、光学制御装置としてのスキャナユニット１６、プロセスユニット１７、定着部１８などを備えている。スキャナユニット１６は、本体ケース２内の上部の内、排紙トレイ４６の下面側に配置され、レーザダイオードユニット１９（図３参照）、回転駆動されるポリゴンミラー２０、レンズ２１及び２３、反射鏡２２などを備えており、レーザダイオードユニット１９に収納された半導体レーザとしてのレーザダイオードＬＤ（図４参照）が発生するレーザビームを、鎖線で示すように、走査手段としてのポリゴンミラー２０、レンズ２１、反射鏡２２、レンズ２３の順に通過或いは反射させて、プロセスユニット１７における感光体としての感光体ドラム２７の表面を走査露光する。

プロセスユニット１７は、図２に示すように、感光体ユニットとしてのドラムカートリッジ２６内に、感光体ドラム２７、スコロトロン型帯電器２９、転写手段としての転写ローラ３０、紙粉クリーナ装置５０としてのクリーニングローラ５１、２次ローラ５２及び摺擦部材５３などを備えている。

レーザプリンタ１では、転写ローラ３０によって用紙３に転写された後に感光体ドラム２７の表面上に残存する残存トナーを、現像ローラ３１によって回収する、いわゆるクリーナレス方式によって残存トナーを回収するようにしている。このようなクリーナレス方式によって感光体ドラム２７の表面上の残存トナーを回収すれば、ブレードなどの残トナークリーナ装置や廃トナーの貯留手段を設ける必要がないため、装置構成の簡略化、小型化及びコストの低減化を図ることができる。

感光体ドラム２７は、現像手段としての現像ローラ３１の側方位置において、その現像ローラ３１と対向するような状態で矢印方向（図２で反時計方向）に回転可能に配設されている。この感光体ドラム２７は、ドラム本体が接地されると共に、その表面部分（感光層）は、例えば、α−Si:H等のアモルファスシリコン系ＣｄＳの硫化カドミウム系、ＺｎＯ等の酸化亜鉛系、ＡｓＳｅ₃ 等のセレン系の材料、若しくは有機系感光体材料、例えば、ポリカーボネートなどから構成される正帯電性の感光層により形成されている。この感光体ドラム２７の駆動軸である回転中心軸２７Ａは、ドラムカートリッジ２６の左右両側から突出しており、図示しないメインモータからの動力によって回転駆動されるように構成されている。

帯電手段としてのスコロトロン型帯電器２９は、感光体ドラム２７の上方に、感光体ドラム２７に接触しないように、所定の間隔を隔てて配設されている。スコロトロン型帯電器２９は、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器であり、感光体ドラム２７の表面を一様に正極性に帯電させるように構成されている。また、このスコロトロン型帯電器２９は、帯電電源によりオン・オフされる。

そして、感光体ドラム２７の表面は、その感光体ドラム２７の回転に伴って、先ず、スコロトロン型帯電器２９により一様に正帯電された後、スキャナユニット１６からのレーザービームの高速走査により露光され、画像データに基づく静電潜像が形成される。

転写ローラ３０は、感光体ドラム２７の下方において、この感光体ドラム２７に対向するように配置され、ドラムカートリッジ２６に矢印方向（図２において時計方向）に回転可能に支持されている。この転写ローラ３０は、金属製のローラ軸に、イオン導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、転写時には、転写バイアス印加電源から転写バイアス（転写順バイアス）が印加されるように構成されている。そのため、感光体ドラム２７の表面上に担持された可視像は、用紙３が感光体ドラム２７と転写ローラ３０との間を通る間に用紙３に転写される。

現像ユニットとしての現像カートリッジ２８は、上記ドラムカートリッジ２６に対して着脱自在に装着されており、現像ローラ３１、層厚規制ブレード３２、供給ローラ３３及びトナーボックス３４などを備えている。トナーボックス３４内には、現像剤として、正帯電性の非磁性１成分のトナーが充填されている。このトナーとしては、重合性単量体、例えば、スチレンなどのスチレン系単量体や、アクリル酸、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）アクリレート、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などの公知の重合方法によって共重合させることにより得られる重合トナーが使用されている。このような重合トナーは、球状をなし、流動性が極めて良好である。なお、このようなトナーには、カーボンブラックなどの着色剤やワックスなどが配合されると共に、流動性を向上させるために、シリカなどの外添剤が添加されている。その粒子径は、約６〜１０μｍ程度である。

そして、トナーボックス３４内のトナーは、トナーボックス３４の中心に設けられた回転軸３５に支持されたアジテータ３６の矢印方向（図２で反時計方向）への回転により、攪拌されて、トナーボックス３４の側部に開口されたトナー供給口３７から放出される。なお、トナーボックス３４の側壁には、トナーの残量検知用の窓３８が設けられており、回転軸３５に支持されたクリーナ３９によって清掃される。

供給ローラ３３は、トナー供給口３７の側方位置に矢印方向（図２で時計方向）に回転可能に配設されており、この供給ローラ３３に対向して、現像ローラ３１が矢印方向（図２で時計方向）に回転可能に配設されている。そして、これら供給ローラ３３と現像ローラ３１とは、そのそれぞれがある程度圧縮するような状態で互いに当接されている。

供給ローラ３３は、金属製のローラ軸に、導電性の発泡材料からなるローラが被覆されている。また、現像ローラ３１は、金属製のローラ軸３１Ａに、導電性のゴム材料からなるローラが被覆されている。より具体的には、現像ローラ３１のローラ部分は、カーボン微粒子などを含む導電性のウレタンゴムまたはシリコーンゴムからなるローラ本体の表面に、フッ素が含有されているウレタンゴムまたはシリコーンゴムのコート層が被覆されている。なお、現像ローラ３１には、図示しない現像バイアス印加電源から現像バイアスが印加される。

また、現像ローラ３１の近傍には、層厚規制ブレード３２が配設されている。この層厚規制ブレード３２は、金属の板ばね材からなるブレード本体の先端部に、絶縁性のシリコーンゴムからなる断面半円形状の押圧部４０を備えており、現像ローラ３１の近くで現像カートリッジ２８に支持されて、押圧部４０がブレード本体の弾性力によって現像ローラ３１上に圧接されるように構成されている。

そして、トナー供給口３７から放出されるトナーは、供給ローラ３３の回転により、現像ローラ３１に供給され、この時、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電され、更に、現像ローラ３１上に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って、層厚規制ブレード３２の押圧部４０と現像ローラ３１との間に進入し、ここで更に充分に摩擦帯電されて、一定厚さの薄層として現像ローラ３１上に担持される。

次いで、現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１上に担持されかつ正帯電されているトナーが、感光体ドラム２７に対向して接触する時に、感光体ドラム２７の表面上に形成された静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光体ドラム２７の表面の内、レーザービームによって露光され電位が下がっている露光部分に付着され、選択的に担持されることによって可視像化される。

定着部１８は、図１に示すように、プロセスユニット１７の側方下流側に配設され、加熱ローラ４１、加熱ローラ４１を押圧する押圧ローラ４２、及び、これら加熱ローラ４１及び押圧ローラ４２の下流側に設けられる１対の搬送ローラ４３を備えている。加熱ローラ４１は、金属製で加熱のためのハロゲンランプを備えており、プロセスユニット１７において用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ４１と押圧ローラ４２との間を通過する間に熱定着させる。その後、用紙３は搬送ローラ４３によって、排紙パス４４に搬送される。排紙パス４４に送られた用紙３は、排紙ローラ４５に送られて、その排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。

次に、スキャナユニット１６の構成について説明する。図３に示すように、ポリゴンミラー２０は回転軸２０Ａを中心にして図示しないポリゴンモータにより回転駆動される。レーザダイオードユニット１９を出たレーザビームは、このポリゴンミラー２０の回転に応じて感光体ドラム２７の軸方向（主走査方向に）に走査され、レンズ２１，反射鏡２２等を経て前述のように感光体ドラム２７の表面に達する。また、レーザビームの走査範囲における一方の隅（画像形成範囲外）には、走査原点検出用のＢＤセンサ７０が設けられている。ＢＤセンサ７０の検出信号はＡＳＩＣ８０に入力され、レーザダイオードユニット１９はそのＡＳＩＣ８０によって次のように制御される。

図４は、ＡＳＩＣ８０を含むスキャナユニット１６の制御系の構成を表すブロック図である。図４に示すように、レーザダイオードユニット１９の中には、レーザビームを発生する半導体レーザの一例としてのレーザダイオードＬＤと、そのレーザダイオードＬＤが発生する光量検出用のフォトダイオードＰＤ（光量検出手段の一例）とが収納されている。

フォトダイオードＰＤのアノードは、ＡＳＩＣ８０のＡ／Ｄ入力ポートに接続されると共に、可変抵抗器ＶＲを介して接地されている。また、フォトダイオードＰＤのカソードは、レーザダイオードＬＤのアノードと共に５Ｖの電源に接続されている。更に、レーザダイオードＬＤのカソードには、高速変調回路７１を介してＬＤパワー制御部７２（レーザ駆動手段の一例）が接続されている。

ＬＤパワー制御部７２は、ＡＳＩＣ８０から入力されるＰＷＭ信号をアナログの電圧に変換するＰＷＭ／Ａ変換部７３と、ＰＷＭ／Ａ変換部７３から出力される電圧と基準電圧設定部７４にて設定される基準電圧との差を所定ゲインで増幅する比較回路エラーアンプ７５と、その比較回路エラーアンプ７５の出力に応じてレーザダイオードＬＤへの駆動電流を制御するＬＤ駆動電流制御回路７６とを備えている。また、高速変調回路７１は、レーザダイオードＬＤとＬＤパワー制御部７２との短絡／絶縁を、ＡＳＩＣ８０から入力される印字ＤＡＴＡ信号に応じて切り換えるものである。

また、レーザダイオードＬＤのカソードには、高速変調回路７１及びＬＤパワー制御部７２と並列に、バイアス制御部７７（バイアス通電手段の一例）が接続されている。このバイアス制御部７７は、ＡＳＩＣ８０から入力されるＰＷＭ信号をアナログの電圧に変換するＰＷＭ／Ａ変換部７８と、ＰＷＭ／Ａ変換部７８から出力される電圧に応じてレーザダイオードＬＤへのバイアス電流を制御するＬＤバイアス電流制御回路７９とを備えている。

図５は、レーザダイオードＬＤのバイアス制御にかかわるＡＳＩＣ８０の内部構成を表すブロック図である。図５に示すように、ＡＳＩＣ８０は、アナログ信号（ＡＮＡＬＯＧ信号）として入力されたフォトダイオードＰＤのアノード電圧（以下、ＬＤモニタ値ともいう）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ８１を備えている。このＡ／Ｄコンバータ８１は、レーザダイオードＬＤの消灯中（例えば、ＢＤセンサ７０によるレーザ発振光の検出タイミングより所定期間後のタイミング）に検出されたＬＤモニタ値を、デジタルデータに変換してＬＤＩｔｈ検出演算部８２のＤＡＴＡ保持部８３に入力する。

閾値検出手段の一例としてのＬＤＩｔｈ検出演算部８２は、ＤＡＴＡ保持部８３の他、データ記憶用のレジスタ８４，減算器８５，及び閾値判定部８６を備えており、レーザダイオードＬＤの閾値電流（以下、Ｉｔｈという）を次のように検出する。レジスタ８４には、ＤＡＴＡ保持部８３に入力されたデジタルデータが新しい順にＤＡＴＡ３，ＤＡＴＡ２，ＤＡＴＡ１として３個記憶され、減算器８５は、ＤＡＴＡ３とＤＡＴＡ２との差をΔＤＡＴＡとして算出する。

閾値判定部８６は、上記算出されたΔＤＡＴＡを閾値設定レジスタ８７に設定された閾値と比較し、ΔＤＡＴＡが閾値以上になったか否かを判断する。そして、ΔＤＡＴＡが閾値以上になると、回路の遅れを考慮してＤＡＴＡ１が検出された時点で出力されていたバイアス制御ＰＷＭ（ＰＷＭ＿ＢＩＡＳとも表記）が、Ｉｔｈに対応するバイアス制御ＰＷＭとしてＩｔｈＰＷＭ記憶部８８に記憶される。

すなわち、電流増加手段の一例としての後述するＰＷＭカウンタ制御部１０１は、レーザプリンタ１の起動後、バイアス制御ＰＷＭを７０ｈ，６０ｈ，…と一定速度で徐々に低下させる（ｈは１６進数であることを表す）。このバイアス制御ＰＷＭは、ＰＷＭ＿ＢＩＡＳ記憶部１０２に一旦記憶された後、図４に示したバイアス制御部７７にＰＷＭ信号として入力される。その結果、上記バイアス制御ＰＷＭが７０ｈ，６０ｈ，…と低下するに従って、レーザダイオードＬＤのカソード側の電圧が低下し、延いてはレーザダイオードＬＤの消灯時（高速変調回路７１が絶縁状態のとき）に通電される電流が徐々に増加する。そこで、ＩｔｈＰＷＭ記憶部８８は、上記ΔＤＡＴＡが閾値設定レジスタ８７に設定された閾値以上となる直前のバイアス制御ＰＷＭの値を、Ｉｔｈに対応するバイアス制御ＰＷＭとして記憶するのである。

バイアス電流設定手段の一例としてのＩｔｈ条件別設定Ｔａｂｌｅ９１は、Ｉｔｈ選別条件用のレジスタ９２に設定されたＩｔｈ選別ＭＩＮ９３及びＩｔｈ選別ＭＡＸ９４と、ＩｔｈＰＷＭ記憶部８８に記憶されたバイアス制御ＰＷＭとを比較し、その比較結果に応じた係数をＩｔｈに対するバイアス設定用のレジスタ９５から読み込む。すなわち、Ｉｔｈ条件別設定Ｔａｂｌｅ９１は、上記バイアス制御ＰＷＭがＩｔｈ選別ＭＩＮ９３に設定された値よりも低い場合は、Ｉｔｈ設定Ａ９６に設定された係数Ａを、上記バイアス制御ＰＷＭがＩｔｈ選別ＭＩＮ９３に設定された値以上でＩｔｈ選別ＭＡＸ９４に設定された値よりも低い場合は、Ｉｔｈ設定Ｂ９７に設定された係数Ｂを、上記バイアス制御ＰＷＭがＩｔｈ選別ＭＡＸ９４に設定された値以上の場合は、Ｉｔｈ設定Ｃ９８に設定された係数Ｃを、それぞれ読み込む。そして、Ｉｔｈ条件別設定Ｔａｂｌｅ９１は、上記バイアス制御ＰＷＭに上記読み込んだＡ〜Ｃのいずれかの係数をかけた値を、画像形成用のバイアス制御ＰＷＭの値としてＰＷＭカウンタ制御部１０１に入力する。すると、そのバイアス制御ＰＷＭに対応したＰＷＭ信号が、ＰＷＭカウンタ制御部１０１，ＰＷＭ＿ＢＩＡＳ記憶部１０２を介してバイアス制御部７７へ入力される。

この動作について、図６のタイムチャートを用いて具体例を挙げて説明する。前述のように、レーザプリンタ１の起動時にはバイアス制御ＰＷＭが７０ｈ，６０ｈ，…と徐々に低下し、ＰＷＭ／Ａ変換部７８にて平滑化された後の値も図６に示すように徐々に低下する。Ａ／Ｄコンバータ８１は、高速変調回路７１が絶縁状態となってレーザダイオードＬＤが消灯したタイミング（ＬＤ＿ｏｎがＬのタイミング）でＬＤモニタ値をデジタル信号に変換し、変換後のデータがＬＤＩｔｈ検出演算部８２にて処理される。

そして、図６に例示するように、ＤＡＴＡ３とＤＡＴＡ２との差ΔＤＡＴＡが閾値設定レジスタ８７に設定された閾値以上となると、その直前のＤＡＴＡ１取得時におけるバイアス制御ＰＷＭの値（図６の例では３０ｈ）がＩｔｈＰＷＭ記憶部８８に記憶される。続いて、そのバイアス制御ＰＷＭの値にレジスタ９５から適宜選択された係数をかけた値（図６の例では１．５をかけた４５ｈ）が、画像形成用のバイアス制御ＰＷＭとして、レーザプリンタ１の駆動中にバイアス制御部７７に入力される。これによって、ＬＤ＿ｏｎがＬのときはレーザダイオードＬＤがレーザ発振光を発生せず、ＬＤ＿ｏｎがＨとなったときには即座にレーザダイオードＬＤにレーザ発振光を発生させることが可能となる。

このように、本実施の形態では、閾値電流Ｉｔｈに対応するバイアス制御ＰＷＭに、そのバイアス制御ＰＷＭに応じた係数をかけることによって画像形成用のバイアス制御ＰＷＭを設定しているので、レーザダイオードＬＤが不用意に発振するのを良好に抑制することができる。また、起動時に閾値電流Ｉｔｈ（厳密にはそれに対応したバイアス制御ＰＷＭ）を検出しているので、環境温度等によって閾値電流Ｉｔｈが変化した場合でもレーザダイオードＬＤが不用意に発振するのを良好に抑制し、延いては印字かぶりの発生も良好に抑制することができる。

なお、閾値電流Ｉｔｈの検出方法としては種々の方法を採用することができるが、本実施の形態では、上記のようにΔＤＡＴＡが所定値以上となったときに閾値電流Ｉｔｈを検出しているので、次のように正確に検出を行うことができる。例えば、図７（Ａ）に例示するように、レーザダイオードＬＤが発振しているときの任意の２点における通電電流及びＬＤモニタ値を検出して、その２点を直線で結ぶことによってＩｔｈを検出する方法も考えられる。但し、この場合、上記２点のＬＤモニタ値に誤差が含まれると、図７（Ｂ）に例示するように矢印で示す範囲内でＩｔｈの検出結果がばらつく可能性がある。

これに対して、上記実施の形態では、レーザダイオードＬＤへの通電電流がＩｔｈを超えた時点で即座にＩｔｈを検出することができるので、Ｉｔｈを一層正確に検出することができる。しかも、上記実施の形態では、Ｉｔｈを電流値に換算することなくＰＷＭ値のままで演算を行っているので、回路構成や処理を一層簡略化することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、図８に例示するように、ＬＤモニタ値が所定値以上となったときにその直前のバイアス制御ＰＷＭをＩｔｈとして検出してもよい。図８の例では、ＤＡＴＡ２が所定値を超えたため、回路の遅れを考慮してＤＡＴＡ１をＩｔｈとして検出している。この場合、一層簡単な制御により比較的正確にＩｔｈを検出することができる。また、この場合、ＬＤモニタ値が上記所定値よりも小さい第２の所定値以下の場合はＬＤモニタ値を０とみなしてもよく、こうすることによって制御を一層簡略化することができる。但し、ノイズに対する安定性においては、前述の実施の形態の方が優れている。

この他にも、Ｉｔｈの検出方法は種々考えられ、例えば、前述のＤＡＴＡ３とＤＡＴＡ２との差が、ＤＡＴＡ２とＤＡＴＡ１との差に比べて所定値以上大きくなったときにＩｔｈを検出してもよい。更に、ＡＳＩＣ８０等にて実行される上記各処理は、全てソフトウェアによって実行されてもよい。また更に、本発明は、レーザプリンタ以外の各種光学制御装置にも適用することができる。

本発明が適用されたレーザプリンタの構成を表す概略断面図である。 そのレーザプリンタの画像形成部の構成を表す要部拡大側断面図である。 そのレーザプリンタのスキャナユニットの構成を表す説明図である。 そのスキャナユニットの制御系の構成を表すブロック図である。 その制御系のＡＳＩＣの構成を表すブロック図である。 その制御系の動作を表すタイムチャートである。 閾値電流検出方法の変形例を表す説明図である。 閾値電流検出方法の他の変形例を表す説明図である。

符号の説明

１…レーザプリンタ ３…用紙 ５…画像形成部
１６…スキャナユニット １７…プロセスユニット １９…レーザダイオードユニット
２０…ポリゴンミラー ２７…感光体ドラム ３０…転写ローラ
３１…現像ローラ ７０…ＢＤセンサ ７１…高速変調回路
７２…ＬＤパワー制御部 ７７…バイアス制御部 ７８…ＰＷＭ／Ａ変換部
７９…ＬＤバイアス電流制御回路 ８１…Ａ／Ｄコンバータ
８２…ＬＤＩｔｈ検出演算部 ８３…ＤＡＴＡ保持部
８４，９２，９５…レジスタ ８５…減算器
８６…閾値判定部 ８７…閾値設定レジスタ ８８…ＩｔｈＰＷＭ記憶部
１０１…ＰＷＭカウンタ制御部 １０２…ＢＩＡＳ記憶部
ＬＤ…レーザダイオード ＰＤ…フォトダイオード
９１…Ｉｔｈ条件別設定Ｔａｂｌｅ

Claims (5)

1. 閾値以上の電流を通電されたときに発振してレーザ発振光を発生する半導体レーザと、
   該半導体レーザに上記閾値未満のバイアス電流を通電するバイアス通電手段と、
   入力されたデータに応じて上記半導体レーザに上記閾値以上の電流を通電するレーザ駆動手段と、
   を備えた光学制御装置であって、
   上記閾値を検出する閾値検出手段と、
   該閾値検出手段により検出された閾値に応じた係数を上記閾値にかけることにより、上記バイアス電流を設定するバイアス電流設定手段と、
   を備えたことを特徴とする光学制御装置。
2. 上記半導体レーザに通電される電流を徐々に増加させる電流増加手段と、
   上記半導体レーザから発生される光の光量を検出する光量検出手段と、
   を更に備え、
   上記光量検出手段が検出した光量の、上記電流増加手段が増加させた電流に対する増加割合が予め定められた所定値以上となったとき、上記閾値検出手段が、その直前の上記半導体レーザへの通電電流を上記閾値として検出することを特徴とする請求項１記載の光学制御装置。
3. 上記電流量増加手段が、ＰＷＭ信号に基づいて上記電流を増加させ、
   上記閾値検出手段が、上記増加割合が上記所定値以上となったとき、その直前の上記ＰＷＭ信号の値を上記閾値として検出することを特徴とする請求項２記載の光学制御装置。
4. 上記半導体レーザに通電される電流を徐々に増加させる電流増加手段と、
   上記半導体レーザから発生される光の光量を検出する光量検出手段と、
   を更に備え、
   上記光量検出手段が検出した光量が予め定められた所定値以上となったとき、上記閾値検出手段が、その直前の上記半導体レーザへの通電電流を上記閾値として検出することを特徴とする請求項１記載の光学制御装置。
5. 上記光量検出手段が検出した光量が、上記所定値より小さい第２の所定値以下の場合、上記閾値検出手段は上記光量を０とみなすことを特徴とする請求項４記載の光学制御装置。

Images