JP2685174B2 - レーザ記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、複写機やプリンタ等として利用されている
レーザ記録装置に関するものである。 従来の技術 従来より、レーザダイオードを用いた電子写真法によ
るレーザ記録装置は、レーザダイオードから発生される
レーザ光で光導電感光ドラム表面に静電潜像を形成し、
その静電潜像を現像して得たトナー像を普通記録紙に転
写したのち、この転写されたトナー像を定着して記録物
をえるものが多い。 この種のレーザ記録装置は、第４図に示すように、画
像形成のために光導電感光ドラム10を一定速度で回転さ
せておき、レーザダイオード１から出力されたレーザ光
をポリゴンモータ11に取り付けられた多面体ミラー12で
偏向し、さらにｆθレンズ13によってビーム径などの誤
差を補正して、前記光導電感光ドラム10に対しその軸方
向に繰返して走査することによって光導電感光ドラム10
に静電潜像を形成するのである。 また、レーザ光の走査中には、光導電感光ドラムの近
傍でしかも画像形成領域外に配置された位置検出用の光
電変換素子14にも各回の走査毎にレーザ光が照射され、
光電変換素子14を通過した時からの時間管理のもとで、
変調信号によりレーザダイオード１の駆動電流を断続
し、レーザ光の変調を行う。 このようなレーザ記録装置において、高品位の記録画
像を得るには、光導電感光ドラムの表面に照射されるレ
ーザ光の強度をほぼ一定の値にすることが必要である。 以下、第５図のブロック図を参照して従来のレーザ記
録装置の主要部分の構成を説明する。 図において、１はレーザダイオード、２は光導電感光
ドラムの近傍に配置されレーザダイオード１から出力さ
れてｆθレンズ等を介して光導電感光ドラムに照射され
た照射レーザ光の強度をアナログ信号に変換する光電変
換素子であるピンフォトダイオード、３は前記ピンフォ
トダイオード２より出力されたアナログ信号を、予め設
定されている基準電気信号と比較して、その結果を２値
信号として出力する比較回路、４は前記２値信号により
カウントアップモードとカウントダウンモードに切り換
えられるデジタルカウンタ回路、５は前記デジタルカウ
ンタ回路４のデジタル信号をアナログ信号に変換するデ
ジタル・アナログ変換回路、６は前記デジタル・アナロ
グ変換回路より出力されたアナログ信号に応じてレーザ
ダイオード１へ流す駆動電流を制御する電流制御回路、
７は変調信号によってレーザダイオード１の駆動電流を
断続する変調回路、８はデジタルカウンタ回路４を制御
する制御回路である。第６図は前記したデジタルカウン
タ回路４とデジタル・アナログ変換回路５の詳細な構成
を示した回路図であり、デジタルカウンタ回路４の内部
は４ビットのデジタルカウンタ4a及び4bによって８ビッ
トのアップ・ダウンカウンタが構成され、８ビットのデ
ジタル信号は８ビットの分解能をもつデジタル・アナロ
グ変換回路５に入力される。さらに、前記８ビットのデ
ジタル信号は８入力NANDゲート９に並列に入力される。 以上のように構成された従来のレーザ記録装置に於
て、先ず制御回路８は光導電感光ドラムへ照射されるレ
ーザ光の強度を一定にコントロールするための開始信号
（以下APC信号（AUTOPOWER CONTROL）と略す）をデジタ
ルカウンタ4a,4bのリセット端子（）に対して出力す
る。するとデジタルカウンタ4a,4bが動作可能状態とな
り、データ入力端子D1〜D4に設定された最小値「０」が
ロードされる。従って、デジタルカウンタ4a,4bから出
力されるデジタル信号は最小値となり、電流制御回路６
の設定電流も最小値となる。このため、レーザダイオー
ド１の発光強度も最小値となりピンフォトダイオード２
から出力されるアナログ信号の値は基準電気信号以下と
なり、従って比較回路３から出力される２値信号はハイ
レベルとなり、この２値信号はデジタルカウンタ4a,4b
のアップ・ダウン端子（以下U/D端子という）に入力さ
れ、カウントアップモードとなり、サンプルクロックに
応じてデジタルカウンタは『１』づつカウントアップ
し、電流制御回路６の設定電流は次第に増大し、レーザ
の発光強度も同様に増大し、ピンフォトダイオード２か
らのアナログ信号の値も大きくなる。そして、そのアナ
ログ信号の値が基準電気信号以上となると、比較回路３
から出力される２値信号はロウレベルとなりデジタルカ
ウンタ4a,4bのU/D端子に入力され各デジタルカウンタは
カウントダウンモードになり、サンプルクロックに応じ
て『１』だけカウントダウンする。すると電流制御回路
６の設定電流は減少し、レーザダイオード１の発光強度
も減少しピンフォトダイオード２のアナログ信号も基準
電気信号以下となり比較回路３からの２値信号は再びハ
イレベルとなり、デジタルカウンタ4a,4bはカウントア
ップモードになる。 以上のような動作を繰返すことによって光導電感光ド
ラムへ照射されるレーザ光の強度は所定の設定値を境に
±１段階の変動範囲で変動する。 ここで、レーザダイオード１の劣化等で光導電感光ド
ラムへ照射されるレーザ光の強度が減少した場合は、ピ
ンフォトダイオードからのアナログ信号の値が小さくな
るため、劣化していない時に比較してカウントアップの
期間が長くなり、従ってカウントアップモードとカウン
トダウンモードとの境界の値が大きくなりレーザダイオ
ード１の駆動電流が増大されることによって光導電感光
ドラムへ照射されるレーザ光の強度が補償される。 そして、レーザダイオードの劣化が次第に大きくなる
と、デジタルカウンタ4a,4bから出力されるデジタル信
号の値は徐々に大きくなり、その値はついには『FF（ヘ
キサ）』となり、８入力NANDゲート９の全ての入力がハ
イレベルとなるため、NANDゲート９からの出力はハイレ
ベルよりローレベルになり、メンテナンス信号が出力さ
れることとなる。 このメンテナンス信号は、図示していない異常表示回
路を駆動し、そして例えば発光ダイオードを光らせるな
どして、操作者に対しレーザダイオードが異常であるこ
とを知らせる。 発明が解決しようとする問題点 ところで、レーザダイオードの駆動電流と発光強度と
の関係は第７図に示すように、その使用状態における周
囲温度によってかなりの変化を示すことが知られてい
る。この図より、同じ発光強度を得るには、周囲温度が
高くなればなるほど駆動電流の値を大きくしなければな
らないことがわかる。 このため、従来のものに於ては例えばレーザ記録装置
の使用可能な周囲温度を例えば０〜50℃とした場合に
は、レーザダイオードへ流す最大電流値は０℃において
設定しなければならない。なぜならば以下のような理由
による。 つまり、例えば50℃において最大電流値を決めた場合
において、ｆθレンズ等の光学系の汚れによって光導電
感光ドラムへ達するレーザ光の強度が低下した時は、ピ
ンフォトダイオードより出力されるアナログ信号の値も
低下し、従って比較回路３、デジタルカウンタ回路４、
デジタル・アナログ変換回路５、電流制御回路６を介し
てレーザダイオード１へ流される電流の値が最大電流値
に向かって徐々に高められる。その際、仮に本レーザ記
録装置の使用状態における周囲温度が０℃であったとす
るとレーザダイオード１は０℃における最大出力値Pmax
（０℃）をこえるほどの電流が流されることとなるた
め、レーザダイオードが破壊されてしまうという問題が
発生するからである。 しかしながら、レーザダイオードへ流す最大電流値を
０℃において設定したとしても以下にのべるような不具
合が生じてしまう。 即ち、本レーザ記録装置の現在の周囲温度が０℃、よ
りも高い例えば25℃であったとすると、25℃では第７図
に示したImax（０℃）以上の値であるImax（25℃）まで
の電流を流せるにも拘らず、電流値がImax（０℃）とな
った時点でメンテナンス信号が出力されてしまうという
誤動作をしてしまうというものである。 問題点を解決するための手段 そこで、本発明のレーザ記録装置は周囲温度によっ
て、その時のレーザダイオードへ流すことができる最大
電流値が可変となるように構成した。 作用 この構成により、その時の周囲温度に応じた最大電流
値まで、レーザダイオードに流れる電流を増加させるこ
とができる。 実施例 以下、本発明のレーザ記録装置の一実施例の説明を第
１図を参照して行う。 第１図に於て、21はレーザダイオード、22は光導電感
光ドラムの近傍に配置されレーザダイオード21から出力
されてｆθレンズ等を介して光導電感光ドラムに照射さ
れたレーザ光の強度をアナログ信号に変換する光電変換
素子の１例であるピンフォトダイオード、23は前記ピン
フォトダイオード22より出力されたアナログ信号を、予
め設定されている基準電気信号と比較して、その結果を
２値信号として出力する比較回路、24は前記２値信号に
よりカウントアップモードとカウントダウンモードに切
り換えられるデジタルカウンタ回路、25は前記デジタル
カウンタ回路24のデジタル信号をアナログ信号に変換す
るデジタル・アナログ変換回路、26は前記デジタル・ア
ナログ変換回路より出力されたアナログ信号に応じてレ
ーザダイオード21に流す駆動電流を制御する電流制御回
路、27は変調信号によってレーザダイオード21への駆動
電流を断続する変調回路、29は比較回路23からの出力さ
れる２値信号によりリセットされるプログラマブルタイ
マ回路、28はデジタルカウンタ回路24とプログラマブル
タイマ回路29を制御する制御回路であり、その内部に温
度検出手段を備えている。 第２図は前記したデジタルカウンタ回路24とデジタル
・アナログ変換回路25の詳細な構成を示した回路図であ
り、デジタルカウンタ回路24の内部は４ビットのデジタ
ルカウンタ24a及び24bによって８ビットのアップ・ダウ
ンカウンタが構成され、８ビットのデジタル信号は８ビ
ットの分解能をもつデジタル・アナログ変換回路25に入
力される。また、プログラマブルタイマ回路の内部は４
ビットのデジタルカウンタ29a及び29bによって構成さ
れ、29bのキャリアがハイレベルになることで、フリッ
プフロップ29cにラッチされメンテナンス信号が発生さ
れる。29dは２入力ANDゲート、29eはインバータ、29fは
フリップフロップである。 第３図は制御回路28の内部構成の一部を示す回路図で
あり、図に於て28aは温度に応じて抵抗値が変化するサ
ーミスタ、28b,28c,28dは抵抗、28eは前記サーミスタ28
aと抵抗28bとによって分圧された電圧と、抵抗28cと抵
抗28dによって分圧された電圧との差を増幅するオペア
ンプ、28fは前記オペアンプ28eより出力されるアナログ
温度信号をデジタル温度信号に変換するアナログ・デジ
タル変換回路である。 以上のように構成された本実施例のレーザ記録装置に
おいて、制御回路28よりAPC信号が出力されると、その
信号はデジタルカウンタ24a,24bのＲ端子に入力され両
カウンタは動作可能状態となり、従来例と同様にデジタ
ルカウンタ24a,24bはカウントアップモードとカウント
ダウンモードとが交互に切り替わり、光導電感光ドラム
へ照射されるレーザ光の強度は所定の値を境にして±１
段階の範囲で変動する。 また、第３図に示すように温度変化に応じてサーミス
タ28aの抵抗値が変化し、その変化はオペアンプ28eから
出力されるアナログ信号の値の変化としてあらわれ、そ
して、アナログ・デジタル変換回路28fに入力されて、
デジタル温度信号の変化となってあらわれる。そして、
第２図に示すようにプログラマブルタイマ回路のデジタ
ルカウンタ29a,29bのD1〜D4端子に入力される。 そしてAPC信号がハイレベルになることで、プログラ
マブルタイマ回路のデジタルカウンタ29a,29bも動作可
能状態になる。次に制御回路28によりデジタルカウンタ
29a,29bのLoad端子にロード信号が入力され、D1〜D4の
デジタル温度信号がロードされ、サンプルクロックに応
じて計時される。そして、比較回路23からの２値信号が
ロウレベルになるとフリップフロップ29fにラッチされ
プログラマブルタイマ回路のデジタルカウンタ29a,29b
はリセットされる。 ここで、レーザダイオード21の劣化及び破壊等で、レ
ーザダイオード21の発光強度が上がらず、ピンフォトダ
イオード22に照射されるレーザ光の強度が所定の値に達
しない場合は、比較回路23からの２値信号がハイレベル
のままとなるので、デジタルカウンタ回路29a,29bがカ
ウントアップし続け、ついには駆動電流が許容最大値に
なる。そのとき、プログラマブルタイマ回路29のデジタ
ルカウンタ29a,29bがタイムオーバーし、デジタルカウ
ンタ29bからのキャリアによりフリップフロップ29cにラ
ッチされてメンテナンス信号が発生される。 また、ｆθレンズ等の光学系に汚れによってピンフォ
トダイオード22へ照射されるレーザ光の強度が低下した
場合には、比較回路23からの出力がなかなかロウレベル
にならないため、デジタルカウンタ29a,29bはカウント
アップを続け、タイムオーバーとなった場合は、前記し
た場合と同様デジタルカウンタ29bからのキャリアによ
りフリップフロップ29cにラッチされてメンテナンス信
号が発生される。また、このタイムオーバーまでの間に
ピンフォトダイオード22へ照射されるレーザ光の強度が
所定の値に達したならば比較回路23がロウレベルとなる
ためその値を境に±１段階の範囲で変動することとなり
通常と変わらぬ動作を行う。 本実施例によれば、サーミスタによりその時の周囲温
度に応じてデジタルカウンタ29a,29bのタイムオーバー
までの時間（この時間はその時の周囲温度においてレー
ザダイオード21へ流す最大電流値に対応している）が決
定されるため、従来発生していたような誤動作はなくな
る。 発明の効果 以上、説明したように、本発明のレーザ記録装置は使
用状態における周囲温度によって、その時のレーザダイ
オードへ流すことができる最大電流値が可変となるよう
に構成したことにより、メンテナンス信号が誤って出力
されることもなく、実用上有効なものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例のレーザ記録装置の主要部分
の構成を示したブロック図、第２図は第１図におけるデ
ジタルカウンタ回路24とデジタル・アナログ変換回路25
の詳細な構成を示した回路図、第３図は第１図における
制御回路28の内部構成の一部を示す回路図、第４図はレ
ーザ記録装置の主要構成部を示す斜視図、第５図は従来
のレーザ記録装置の主要部分の構成を示したブロック
図、第６図は第５図におけるデジタルカウンタ回路４と
デジタル・アナログ変換回路５の詳細な構成を示した回
路図、第７図はレーザダイオードの駆動電流と発光強度
との関係を示した特性曲線図である。 21……レーザダイオード、22……ピンフォトダイオー
ド、23……比較回路、24……デジタルカウンタ回路、24
a,24b……デジタルカウンタ、25……デジタル・アナロ
グ変換回路、26……電流制御回路、27……変調回路、28
……制御回路、28a……サーミスタ、28b,28c,28d……抵
抗、28e……オペアンプ、28f……アナログ・デジタル変
換回路、29……プログラマブルタイマ回路、29a,29b…
…デジタルカウンタ、29c……フリップフロップ、29d…
…２入力ANDゲート、29e……インバータ、29f……フリ
ップフロップ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．レーザダイオードと、このレーザダイオードから出
   力されたレーザ光の強度を電気信号に変換する光電変換
   素子と、前記光電変換素子からの出力信号と予め設定さ
   れている基準信号とを比較して比較結果を出力する比較
   回路と、この比較回路からの出力によってカウントアッ
   プモードとカウントダウンモードに切り換えられるカウ
   ンタ回路と、前記カウンタ回路の出力信号に応じて前記
   レーザダイオードに流す駆動電流の大きさを制御する電
   流制御回路と、前記カウンタ回路のカウントアップ時間
   を計時し、タイムオーバーになった時メンテナンス信号
   を出力する計時手段と、レーザダイオードの周囲温度を
   検出する温度検出手段と、この温度検出手段からの出力
   に基づき前記計時手段のタイムオーバー迄の時間を設定
   する制御回路とを備えたことを特徴とするレーザ記録装
   置。 ２．計時手段はプログラマブルタイマ回路より構成され
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のレー
   ザ記録装置。 ３．計時手段はカウンタ回路と同時に起動され、比較回
   路からの出力によってリセットされることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項に記載のレーザ記録
   装置。 ４．計時手段においてタイムオーバー迄の時間は、レー
   ザダイオードの許容最大電流の値に対応した値に設定さ
   れてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項に記載のレーザ記録装置。