JP2007227638A - 光学制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体レーザに通電してレーザ光を発生させる光学制御装置において、光量制御にオーバーシュートやアンダーシュートが生じるのを抑制して短時間で光量を調整可能にすること。
【解決手段】 目標光量に対応する基準設定値と、レーザダイオードの光量に対応したモニタ値とを比較してレーザダイオードへの通電電流を調整する装置において、起動時には、上記目標光量に対応する値（７５ｈ）に向けて徐々に変化する基準設定値よりも１０ｈ小さいモニタ値を、実際のレーザダイオードの光量に対応したモニタ値の代わりに使用する。これによって、基準設定値とモニタ値との差が開きすぎて制御にオーバーシュートが生じるのを抑制し、延いては、光量を短時間で調整することが可能になる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、半導体レーザに通電してレーザ光を発生させる光学制御装置に関し、詳しくは、その半導体レーザへの通電電流を制御してレーザ光の光量を目標の光量に調整する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。この種の画像形成装置では、形成される画像の濃度を所望の濃度とするため、レーザ光の光量を予め定められた光量に制御する要請がある。

そこで、半導体レーザが発生するレーザ光の光量をフォトディテクターによりモニタし、そのモニタ結果をサンプルホールドしてレーザパワー基準電圧と比較することにより、半導体レーザへの通電電流を制御してレーザ光の光量を一定にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３１１８８１号公報

ところが、上記モニタ結果をサンプルホールドするためのサンプルホールド回路や上記比較を行うためのオペアンプ等は、ある程度の時定数を有する。このため、半導体レーザの起動時に目標光量に対応する基準電圧をいきなりセットすると、モニタ結果と目標光量との差が大きいため、制御において光量のオーバーシュートが生じる場合がある。基準電圧を徐々に目標光量に対応する値に近付ければ、光量のオーバーシュートは回避することができるが、そのためには基準電圧を極めてゆっくりと立ち上げる必要があり、時間がかかる。また、このような課題は、例えばトナーを節約するためのトナーセーブモード等において光量を低下させる場合にもアンダーシュートが生じて同様に生じていた。

そこで、本発明は、半導体レーザに通電してレーザ光を発生させる光学制御装置において、光量制御にオーバーシュートやアンダーシュートが生じるのを抑制して短時間で光量を調整可能にすること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、通電電流に応じた強さのレーザ光を発生する半導体レーザと、該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、該光量検出手段が検出した光量が大きいほど高いモニタ電圧を発生するモニタ電圧発生手段と、上記半導体レーザから発生すべき目標の光量が大きいほど高い基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、上記モニタ電圧と上記基準電圧とを比較して、上記モニタ電圧が上記基準電圧に近付くように上記半導体レーザへの通電電流を制御する発光制御手段と、を備えた光学制御装置であって、少なくとも装置の起動時に、上記基準電圧よりも低く設定された擬似電圧を上記モニタ電圧の代わりに上記発光制御手段に入力する擬似電圧入力手段を、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、半導体レーザから発生されるレーザ光の光量を光量検出手段が検出すると、モニタ電圧発生手段は、その光量が大きいほど高いモニタ電圧を発生する。一方、基準電圧発生手段は、上記半導体レーザから発生すべき目標の光量が大きいほど高い基準電圧を発生し、発光制御手段は、上記モニタ電圧と上記基準電圧とを比較して、上記モニタ電圧が上記基準電圧に近付くように上記半導体レーザへの通電電流を制御する。このため、半導体レーザから発生されるレーザ光の光量を目標の光量に調整することができる。

また、本発明では、少なくとも装置の起動時に、擬似電圧入力手段が、上記基準電圧よりも低く設定された擬似電圧を上記モニタ電圧の代わりに上記発光制御手段に入力する。本発明では、このように、基準電圧とモニタ電圧との差が大きい起動時には、基準電圧よりも低い擬似電圧がモニタ電圧の代わりに発光制御手段に入力される。このため、半導体レーザへの通電電流が徐々に上昇してモニタ電圧が基準電圧に近付く。また、擬似電圧を適宜設定することにより、擬似電圧と基準電圧との差が開き過ぎてオーバーシュートが生じるのも抑制することができる。従って、本発明では、起動時にオーバーシュートを生じるのを抑制して短時間で光量を調整することができる。

なお、本発明では、基準電圧発生手段は起動時にいきなり目標の光量に対応する基準電圧を発生してもよいが、上記基準電圧発生手段が、上記目標の光量に対応する値に向けて上記基準電圧を徐々に上昇させ、その基準電圧の上昇に応じて、上記擬似電圧入力手段が、上記擬似電圧を徐々に上昇させてもよい。この場合、一層滑らかに光量を調整することができる。

また、上記目的を達するためになされた本発明は、通電電流に応じた強さのレーザ光を発生する半導体レーザと、該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、該光量検出手段が検出した光量が大きいほど高いモニタ電圧を発生するモニタ電圧発生手段と、上記半導体レーザから発生すべき目標の光量が大きいほど高い基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、上記モニタ電圧と上記基準電圧とを比較して、上記モニタ電圧が上記基準電圧に近付くように上記半導体レーザへの通電電流を制御する発光制御手段と、を備えた光学制御装置であって、少なくとも上記基準電圧の変更時に、その変更後の基準電圧と変更前の基準電圧との間の値に設定された擬似電圧を上記モニタ電圧の代わりに上記発光制御手段に入力する擬似電圧入力手段を、備えたことを特徴とするものであってもよい。

この場合も、半導体レーザから発生されるレーザ光の光量を光量検出手段が検出すると、モニタ電圧発生手段は、その光量が大きいほど高いモニタ電圧を発生する。一方、基準電圧発生手段は、上記半導体レーザから発生すべき目標の光量が大きいほど高い基準電圧を発生し、発光制御手段は、上記モニタ電圧と上記基準電圧とを比較して、上記モニタ電圧が上記基準電圧に近付くように上記半導体レーザへの通電電流を制御する。このため、半導体レーザから発生されるレーザ光の光量を目標の光量に調整することができる。

また、本発明では、少なくとも上記基準電圧の変更時に、擬似電圧入力手段が、その変更後の基準電圧と変更前の基準電圧との間の値に設定された擬似電圧を上記モニタ電圧の代わりに上記発光制御手段に入力する。このため、本発明では、基準電圧が大きく変更されて基準電圧とモニタ電圧との差が大きくなるときには、変更後の基準電圧と変更前の基準電圧との間の値に設定された擬似電圧がモニタ電圧の代わりに発光制御手段に入力される。このため、半導体レーザへの通電電流が徐々に変化してモニタ電圧が基準電圧に近付く。また、擬似電圧を適宜設定することにより、擬似電圧と基準電圧との差が開き過ぎてオーバーシュートやアンダーシュートが生じるのも抑制することができる。従って、本発明では、基準電圧の変更時にオーバーシュートやアンダーシュートが生じるのを抑制して短時間で光量を調整することができる。

なお、上記各発明において、上記擬似電圧入力手段が、上記擬似電圧を発生する擬似電圧発生手段と、該擬似電圧発生手段が発生した擬似電圧、または上記モニタ電圧のいずれか一方を選択的に上記発光制御手段に入力する選択手段と、を備えてもよい。この場合、基準電圧とモニタ電圧との差が大きい場合は、選択手段を介して擬似電圧を発光制御手段に入力し、基準電圧とモニタ電圧との差が小さくなったときには、選択手段を介してモニタ電圧を発光制御手段に入力することができる。従って、擬似電圧入力手段をこのように構成すれば、基準電圧とモニタ電圧との差が小さくなるなどしてオーバーシュートやアンダーシュートが生じる可能性が減少したときなどに、モニタ電圧を使用する通常の制御に切り替えるのが容易になる。

また、上記各発明において、上記モニタ電圧が上記基準電圧に所定値以上近付いたとき、上記発光制御手段には上記モニタ電圧が入力されてもよい。この場合、モニタ電圧が基準電圧に所定値以上近付いたときにモニタ電圧が発光制御手段に入力されるので、モニタ電圧を基準電圧に良好に収束させることができる。

また、起動時のオーバーシュートを抑制する上記各発明において、更に、上記半導体レーザが発生したレーザ光を偏向して走査する走査手段と、上記レーザ光による走査原点を検出するＢＤ検出手段と、を備え、上記ＢＤ検出手段が上記レーザ光を検出したとき、上記発光制御手段には上記モニタ電圧が入力されてもよい。

一般に、半導体レーザが発生したレーザ光を走査手段によって偏向して走査する光学制御装置では、ＢＤ検出手段によって走査原点を検出することにより、その検出タイミングに基く所定タイミングで半導体レーザの点灯／消灯が切り替えられる。このようなＢＤ検出手段は、装置の起動後、半導体レーザの光量がある程度上昇してからでないとレーザ光を検出することができない。本発明では、ＢＤ検出手段がレーザ光を検出可能になってから、すなわち、レーザ光の光量がある程度上昇してからモニタ電圧が発光制御手段に入力されるので、モニタ電圧を基準電圧に良好に収束させることができる。

また、上記各発明において、上記基準電圧発生手段及び上記擬似電圧入力手段が、それぞれ、上記基準電圧または上記擬似電圧に対応する矩形波を発生する矩形波発生手段と、該矩形波発生手段が発生した矩形波を平滑化する平滑化手段と、を備えてもよい。この場合、基準電圧発生手段及び上記擬似電圧入力手段は、上記基準電圧または上記擬似電圧に対応する矩形波を矩形波発生手段によって発生し、その矩形波を平滑化手段で平滑化することによって、上記基準電圧または上記擬似電圧を発生または入力する。このように、矩形波を平滑化する場合、その平滑化の際に遅れが生じるので、上記各発明によりオーバーシュートまたはアンダーシュートを抑制した効果が一層顕著に表れる。

また、上記各発明において、上記擬似電圧が、上記基準電圧から所定値を引いたまたは足した値に設定されてもよい。この場合、擬似電圧と基準電圧の差が一定であるので、基準電圧が変化するときも良好にモニタ電圧を基準電圧に近付けることができる。

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等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（ＢＤ検出手段の一例）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のカソードは、ＡＳＩＣ８０のＡ／Ｄ入力ポートに接続されると共に、モニタ電圧発生手段の一例としての可変抵抗器ＶＲを介して電源Ｖｃｃに接続されている。また、フォトダイオードＰＤのアノードは、レーザダイオードＬＤのカソードと共に接地されている。このため、フォトダイオードＰＤのカソード電圧は、レーザダイオードＬＤが発生するレーザ光の光量に応じた値となる。この電圧は、モニタ電圧としてＡＳＩＣ８０に入力されている。

レーザダイオードＬＤのアノードには、高速変調回路７１及び電流制御部７２が接続されている。高速変調回路７１は、レーザダイオードＬＤのアノードとアースとの絶縁／短絡を、ＡＳＩＣ８０から入力されるｄａｔａ信号（印字信号）に応じて切り替える。電流制御部７２は、レーザダイオードＬＤの駆動電流を制御する。このため、高速変調回路７１が絶縁状態のときは、その駆動電流がレーザダイオードＬＤに通電されてレーザダイオードＬＤが点灯する。高速変調回路７１が短絡状態のときは、電流制御部７２から出力された上記駆動電流は高速変調回路７１を介して大部分がそのままアースに逃れ、レーザダイオードＬＤは消灯する。

電流制御部７２は、発光制御手段の一例としての差動増幅器７３に接続され、差動増幅器７３には、ＡＳＩＣ８０のＥＮＡ＿ＰＷＭ記憶部８１から出力されるＰＷＭ信号（以下、ＥＮＡ＿ＰＷＭという）を平滑化手段の一例としての平滑回路７４にて平滑化した電圧と、ＡＳＩＣ８０のパワーＰＷＭ記憶部８２から出力されるＰＷＭ信号（以下、ＰＷＲ＿ＰＷＭという）を平滑化手段の一例としての平滑回路７５にて平滑化した電圧とが入力されている。なお、差動増幅器７３及び電流制御部７２の詳細な構成は後述する。

次に、ＡＳＩＣ８０の構成について説明する。ＡＳＩＣ８０に設けられたＥＮＡ＿ＰＷＭ制御部８３は、レーザダイオードＬＤの目標光量に対応するデジタル値（以下、基準設定値という）を矩形波発生手段の一例としてのＰＷＭカウンタ制御部８４に入力する。なお、起動時や目標光量の変更時には、ＥＮＡ＿ＰＷＭ制御部８３は目標光量に対応する基準設定値をいきなり出力するのではなく、目標光量に対応する値に向けて徐々に変化するように上記基準設定値を出力する。ＰＷＭカウンタ制御部８４は、その基準設定値をＰＷＭ信号（ＥＮＡ＿ＰＷＭ）に変換してＥＮＡ＿ＰＷＭ記憶部８１に入力し、ＥＮＡ＿ＰＷＭ記憶部８１はそのＥＮＡ＿ＰＷＭを平滑回路７４に出力し続ける。すると、平滑回路７４は、ＥＮＡ＿ＰＷＭを平滑化して、上記基準設定値に対応するアナログの電圧（以下、ＥＮＡ平滑後という）を発生する。すなわち、ＥＮＡ＿ＰＷＭ制御部８３から平滑回路７４に到る構成が、基準電圧発生手段の一例に相当する。

また、ＥＮＡ＿ＰＷＭ制御部８３が出力する基準設定値は、擬似電圧発生手段の一例としての起動＆パワー切替時演算部８５にも入力されている。この起動＆パワー切替時演算部８５は、レーザプリンタ１の起動時には、上記基準設定値から所定値を引いた擬似電圧（デジタル値）を出力する。また、この起動＆パワー切替時演算部８５は、トナーセーブモード等によるレーザダイオードＬＤの目標光量切替時に、上記基準設定値が減少したときはその基準設定値に所定値を加えた擬似電圧を、上記基準設定値が増加したときはその基準設定値から所定値を引いた擬似電圧を、それぞれ出力する。

Ａ／Ｄデータ演算部８６は、ＢＤセンサ７０の検出信号（受光した光量に対応するアナログの電圧）及び前述のモニタ電圧をデジタル値に変換する。選択手段の一例としての演算切替セレクタ８７は、上記デジタル値に変換されたモニタ電圧に基き、次のようなデジタル値をＰＷＭカウンタ制御部８８に入力する。すなわち、上記モニタ電圧（デジタル値）が目標光量に対応するモニタ電圧を中心とする所定範囲内にある場合はそのモニタ電圧をそのままモニタ値として、所定範囲内にない場合は起動＆パワー切替時演算部８５が出力する擬似電圧（デジタル値）をモニタ値として、それぞれ矩形波発生手段の一例としてのＰＷＭカウンタ制御部８８に入力する。

なお、レーザプリンタ１の起動時には、レーザダイオードＬＤの光量が所定値以上になったときに初めてＢＤセンサ７０の検出信号が入力される。そこで、上記起動時には、演算切替セレクタ８７は、ＢＤセンサ７０からの検出信号が入力されるまでは上記擬似電圧をモニタ値として、ＢＤセンサ７０からの検出信号が入力されてからは上記モニタ電圧をモニタ値として、それぞれＰＷＭカウンタ制御部８８に入力してもよい。

ＰＷＭカウンタ制御部８８は、そのモニタ値をＰＷＭ信号（ＰＷＲ＿ＰＷＭ）に変換してパワーＰＷＭ記憶部８２に入力し、パワーＰＷＭ記憶部８２はそのＰＷＲ＿ＰＷＭを平滑回路７５に出力し続ける。すると、平滑回路７５は、ＰＷＲ＿ＰＷＭを平滑化して、上記モニタ電圧または擬似電圧に対応するアナログの電圧（以下、ＰＷＲ平滑後という）に変換する。すなわち、起動＆パワー切替時演算部８５から平滑回路７５に到る構成が、擬似電圧入力手段に相当する。

次に、差動増幅器７３及び電流制御部７２の構成を、図５を用いて詳細に説明する。但し、図５では、便宜上、ＰＷＲ平滑後とＥＮＡ平滑後との配置が図４とは上下逆になっている。図５に示すように、差動増幅器７３はオペアンプＯＰを備えており、オペアンプＯＰの反転入力端子には、ＰＷＲ＿ＰＷＭを平滑回路７５にて平滑化した電圧（ＰＷＲ平滑後）が抵抗器Ｒ１を介して印加される。また、この反転入力端子は、抵抗器Ｒ２を介して、トランジスタＴＲ１のエミッタに接続され、更に、抵抗器Ｒ３を介して接地されている。なお、トランジスタＴＲ１は、オペアンプＯＰの出力によって制御されるＮＰＮ型トランジスタである。

また、オペアンプＯＰの非反転入力端子には、ＥＮＡ＿ＰＷＭを平滑回路７４にて平滑化した電圧（ＥＮＡ平滑後）が印加されている。更に、トランジスタＴＲ１のコレクタは、エミッタが電源Ｖｃｃに接続されたＰＮＰ型のトランジスタＴＲ２のベースに接続されている。なお、このトランジスタＴＲ２は、電流制御部７２を構成する。このため、差動増幅器７３のオペアンプＯＰがトランジスタＴＲ１を介してトランジスタＴＲ２を制御することにより、ＰＷＲ平滑後がＥＮＡ平滑後に近付くようにレーザダイオードＬＤの駆動電流を制御することができる。すなわち、レーザダイオードＬＤの光量に対応するＰＷＲ平滑後が、目標光量に対応するＥＮＡ平滑後に近付くように制御を行うことで、レーザダイオードＬＤの光量を目標光量に調整することができるのである。

また、本実施の形態では、例えば起動時には、前述のように、基準設定値から所定値を引いたモニタ値に対応する電圧（擬似電圧）が、ＰＷＲ平滑後として入力される。このため、起動時にオーバーシュートが生じるのを次のように良好に抑制することができる。

例えば、図６に例示するように、ＰＷＭ制御部８３が出力する基準設定値よりも１０ｈ小さい値を、起動＆パワー切替時演算部８５が擬似電圧として出力する場合、起動時には、ＰＷＲ平滑後はＥＮＡ平滑後よりも上記１０ｈに対応する電圧ΔＶだけ低くなる。このため、差動増幅器７３及び電流制御部７２は、レーザダイオードＬＤへの通電電流を増加させるように作用する。しかしながら、擬似的に設定されたＰＷＲ平滑後はＥＮＡ平滑後に対して極端に小さい値とはならないので、レーザダイオードＬＤへの通電電流が目標光量に対応した値に対してオーバーシュートするのも抑制される。

そして、実際のモニタ電圧が目標光量に対応するモニタ電圧（図６の例では７５ｈ）を中心とする所定範囲内（図６の例では６０ｈ〜９０ｈ）に入った時刻Ｔ１以降は、ＰＷＲ平滑後として実際のモニタ電圧が入力される。このため、モニタ電圧を基準設定値に良好に収束させることができ、延いては、レーザダイオードＬＤの光量を目標光量に短時間で調整することができる。従って、本実施の形態では、レーザプリンタ１を早期に画像形成動作へ移行させることができる。

また、上記実施の形態では、擬似電圧として、基準設定値から所定値（図６の例では１０ｈ）を引いたまたは足した値を設定しているので、次のように、動作のシミュレーションも容易となる。すなわち、図５の回路において、ＥＮＡ平滑後の電圧値をＶ_ENA 、ＰＷＲ平滑後の電圧値をＶ_PWR 、オペアンプＯＰの出力をＶ_OUT 、とすると、
Ｖ_OUT ＝（１＋Ｒ2／Ｒ1）Ｖ_ENA −Ｒ2／Ｒ1 Ｖ_PWR
なる式が成り立つ。前述のように、起動時にはＶ_PWR ＝Ｖ_ENA −ΔＶと擬似的に設定されるから、Ｖ_OUT は次のような簡単な式で表される。

Ｖ_OUT ＝Ｖ_ENA ＋Ｒ2／Ｒ1 ΔＶ
従って、動作のシミュレーションが容易となる。また、ＥＮＡ平滑後とＰＷＲ平滑後との差が一定であるので、図６に示すように基準設定値が変化する場合も良好にモニタ電圧を収束させることができる。

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、起動時や目標光量の変更時には、ＥＮＡ＿ＰＷＭ制御部８３は目標光量に対応する基準設定値をいきなり出力してもよい。但し、上記実施の形態のように、基準設定値が目標光量に対応する値に向けて徐々に変化する場合、一層滑らかに光量を調整することができる。

また、上記実施の形態では、演算切替セレクタ８７によってモニタ電圧または擬似電圧のいずれをモニタ値として使用するか切り替えているが、擬似電圧はこのような切り替えではなく、例えば補正値等をモニタ電圧に上乗せすることによって出力されてもよい。但し、上記実施の形態のように演算切替セレクタ８７等の選択手段によって切替を行う場合、擬似電圧を使用した制御とモニタ電圧を使用した制御との切り替えを容易に行うことができる。

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く、逆に、デジタル値を使用せずに全てアナログ回路で実行されてもよい。但し、上記実施の形態のように、デジタル値からＰＷＭ信号を作成して平滑化する場合、その平滑化の際に遅れが生じるので、本発明によりオーバーシュートまたはアンダーシュートを抑制した効果が一層顕著に表れる。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。 その制御系の構成の一部を詳細に表す回路図である。 その制御系の動作を表すタイムチャートである。

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…電流制御部 ７３…差動増幅器 ７４，７５…平滑回路
８１…ＥＮＡ＿ＰＷＭ記憶部 ８２…パワーＰＷＭ記憶部
８３…ＥＮＡ＿ＰＷＭ制御部 ８４…ＰＷＭカウンタ制御部
８５…起動＆パワー切替時演算部 ８６…Ａ／Ｄデータ演算部
８７…演算切替セレクタ ８８…ＰＷＭカウンタ制御部
ＬＤ…レーザダイオード ＯＰ…オペアンプ
ＰＤ…フォトダイオード ＴＲ１，ＴＲ２…トランジスタ
ＶＲ…可変抵抗器

Claims (8)

1. 通電電流に応じた強さのレーザ光を発生する半導体レーザと、
   該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、
   該光量検出手段が検出した光量が大きいほど高いモニタ電圧を発生するモニタ電圧発生手段と、
   上記半導体レーザから発生すべき目標の光量が大きいほど高い基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
   上記モニタ電圧と上記基準電圧とを比較して、上記モニタ電圧が上記基準電圧に近付くように上記半導体レーザへの通電電流を制御する発光制御手段と、
   を備えた光学制御装置であって、
   少なくとも装置の起動時に、上記基準電圧よりも低く設定された擬似電圧を上記モニタ電圧の代わりに上記発光制御手段に入力する擬似電圧入力手段を、
   備えたことを特徴とする光学制御装置。
2. 上記基準電圧発生手段が、上記目標の光量に対応する値に向けて上記基準電圧を徐々に上昇させ、
   その基準電圧の上昇に応じて、上記擬似電圧入力手段が、上記擬似電圧を徐々に上昇させることを特徴とする請求項１記載の光学制御装置。
3. 通電電流に応じた強さのレーザ光を発生する半導体レーザと、
   該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、
   該光量検出手段が検出した光量が大きいほど高いモニタ電圧を発生するモニタ電圧発生手段と、
   上記半導体レーザから発生すべき目標の光量が大きいほど高い基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
   上記モニタ電圧と上記基準電圧とを比較して、上記モニタ電圧が上記基準電圧に近付くように上記半導体レーザへの通電電流を制御する発光制御手段と、
   を備えた光学制御装置であって、
   少なくとも上記基準電圧の変更時に、その変更後の基準電圧と変更前の基準電圧との間の値に設定された擬似電圧を上記モニタ電圧の代わりに上記発光制御手段に入力する擬似電圧入力手段を、
   備えたことを特徴とする光学制御装置。
4. 上記擬似電圧入力手段が、
   上記擬似電圧を発生する擬似電圧発生手段と、
   該擬似電圧発生手段が発生した擬似電圧、または上記モニタ電圧のいずれか一方を選択的に上記発光制御手段に入力する選択手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学制御装置。
5. 上記モニタ電圧が上記基準電圧に所定値以上近付いたとき、上記発光制御手段には上記モニタ電圧が入力されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学制御装置。
6. 上記半導体レーザが発生したレーザ光を偏向して走査する走査手段と、
   上記レーザ光による走査原点を検出するＢＤ検出手段と、
   を備え、
   上記ＢＤ検出手段が上記レーザ光を検出したとき、上記発光制御手段には上記モニタ電圧が入力されることを特徴とする請求項１または２記載の光学制御装置。
7. 上記基準電圧発生手段及び上記擬似電圧入力手段が、それぞれ、
   上記基準電圧または上記擬似電圧に対応する矩形波を発生する矩形波発生手段と、
   該矩形波発生手段が発生した矩形波を平滑化する平滑化手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学制御装置。
8. 上記擬似電圧が、上記基準電圧から所定値を引いたまたは足した値に設定されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学制御装置。

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