JP3389647B2 - レーザビーム記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザビーム記録装置に
関する。更に詳しくはレーザビーム記録装置のレーザビ
ーム走査装置におけるレーザビーム光量の調整終了を指
示するレディ信号発生手段、及びレーザビーム走査装置
の故障検知手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタに用いられる半導体レー
ザの光出力制御装置の従来技術として特開昭６３−２５
０９６６号公報がある。該公報において、短時間で発光
強度制御を完了させ、半導体レーザの劣化や熱暴走を防
止する事を目的として掲げている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】レーザビーム記録装置
の主要構成要素であるレーザビーム走査装置はレーザダ
イオード（以下ＬＤと記す）、ＬＤ駆動回路、偏向器、
ＢＭ（ビーム）検出器等で構成される。ＬＤは温度によ
って発光強度（しきい値電流）が変化し、また個別の部
品間でかなり発光効率（しきい値電流）が異なるデバイ
スである。そのため発光強度を自動的に制御する事が要
求される。そして、自動的に制御すれば、レーザビーム
走査装置の無調整化を図る事ができる。しかしながら、
上述のようにＬＤのしきい値電流がＬＤの特性によって
異なるため、そのばらつきを見込んで光量制御に必要と
する時間を設定しなければならない。このため光量調整
時間が長くなってしまうという課題がある。

【０００４】また、ＢＭ検出器は記録媒体へのレーザビ
ーム走査位置と記録信号の間の同期を取るためのもの
で、ＢＭ検出器をレーザビームが走査する位置の前後
で、レーザビームを点灯するべく制御する必要がある。
このようにレーザビーム点滅制御に関しては、レーザビ
ームの光量制御、ＢＭ検出器へのレーザビームの照射、
記録信号の印加と言った多数の制御を同時に行う必要が
ある。

【０００５】また、レーザビーム走査装置はＬＤ、ＬＤ
駆動回路、光偏向器、ＢＭ検出器等で構成されるので、
その故障検出も容易ではない。レーザビーム記録装置と
しては、帯電器、レーザビーム走査装置、現像器、転写
器、定着器などから構成され、それらを制御する制御回
路も複雑である。そこで、レーザビーム走査装置として
は簡易な故障検知手段が必要とされる。

【０００６】そこで本発明の目的は、レーザビーム記録
装置のレーザビーム光量の調整時間を最適化し、調整終
了を指示する手段、及びレーザビーム走査装置の故障を
総合的、かつ簡易に検知する故障検知手段を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、記録信号によ
り変調されたビームを形成するビーム形成手段と、前記
ビーム形成手段から出力されるビームの光量を増減調整
し、調整結果を記憶する光量制御手段と、前記ビームを
偏向し、記録媒体を走査する偏向手段と、前記偏向手段
により偏向された偏向ビームが所定の位置に到来したか
否かを検出するビーム検出手段と、前記偏向ビームの偏
向速度が所定速度に到達した後に、前記ビームの強度を
徐々に増加させながら光量調整を開始させ、前記ビーム
検出手段から出力されたビーム検出信号をＮ回（Ｎは２
以上の整数）検出するとビームの光量調整を終了させ、
調整結果を前記光量制御手段に記憶させる第１の制御手
段と、前記ビーム検出信号を検出してから所定時間経過
した後に、前記ビームの強度を前記光量制御手段に記憶
された調整結果から増減しながら光量調整を開始させ、
前記ビーム検出信号を検出すると前記ビームの光量調整
を終了させ、調整結果を前記光量制御手段に記憶させる
第２の制御手段と、を有することを特徴とするレーザビ
ーム記録装置。

【０００８】また、前記第１の制御手段が光量調整を開
始した後、所定期間内に、前記ビーム検出信号の検出回
数がＮ回未満である事を検出する故障検出手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載のレーザビーム記録装
置。

【０００９】

【００１０】

【実施例】図１は本発明のレーザビーム記録装置の制御
回路図である。図２は図１のタイミング図である。以下
レーザビーム記録装置が制御される時間経過に従って、
図面を参照しながら、まず第１の制御手段について説明
する。

【００１１】印刷データ発生回路１で発生されたプリン
ト信号に従って、エンジン駆動制御回路２はレーザビー
ム記録装置の記録エンジン部（図示せず）の動作を開始
させる。まず、レーザビームを記録媒体（図示せず）に
向かい偏向する偏向器（図示せず）が所定回転速度まで
回転速度を上昇させ、所定回転速度で安定すると、エン
ジン駆動制御回路２はＬＤイネーブル信号を能動状態に
し、レーザダイオード（ＬＤ）駆動回路３の動作を開始
させる。その際、カバースイッチ検出回路４の出力がＡ
ＮＤゲート１１によって参照され、記録エンジン部のカ
バーが開いているときは、レーザダイオード駆動回路３
の動作を停止すべく制御される。

【００１２】次にレーザダイオード駆動回路３は自動光
量制御信号（以下ＡＰＣ信号と記す）により自動光量制
御動作を開始する。ＬＤイネーブル開始エッジ検出回路
６で発生されたＬＤイネーブル開始エッジ信号でフリッ
プフロップ９をセットし、ＡＰＣ信号を能動状態（ＬＤ
駆動電流調整モード）にする。ＡＰＣ信号が能動状態に
なると、レーザダイオード駆動回路３はレーザダイオー
ドに流す電流（ＬＤ駆動電流）を徐々に増加させる。Ｌ
Ｄ駆動電流がある値（しきい値電流という。）以上にな
ると、レーザダイオードから出力される光量（ＬＤ出力
光量）は徐々に増加する。そしてＬＤ出力光量が所定の
値になるとＬＤ駆動電流の増加が停止され、ＬＤ出力光
量は所定の値で一定になる。

【００１３】ここで、レーザビームが記録媒体（図示せ
ず）を走査する際の開始タイミングを検出するのがＢＭ
検出器５の働きである。本実施例では、ＬＤ出力光量が
前記所定の値の約半分（１／２）となると、ＢＭ検出器
５が、ビーム検出信号（以下ＢＤ信号と記す）を出力す
るべく構成している。（もちろん、ＢＤ信号の検出しき
い値は１／２に限定されるものではなく、１／３でも３
／４であっても良い。）そのため図２のタイミング図に
おいて、ＬＤ出力光量が前記所定の値の約半分以上にな
った時刻以降（偏向器の回転方向により変化する。）に
ＢＤ信号は出力される。そして、ＢＤ信号が１回検出さ
れた時点では、ＬＤ出力光量は所定の値の約半分以上ま
で光量調整動作が終了している。

【００１４】ここで、ＢＤ信号が１回検出されるまでの
時間は、ＬＤの主要特性の一つであるしきい値電流の影
響を強く受ける。このしきい値電流は、温度や個別の部
品（ＬＤ）間でかなり異なるため、上記の時間も大きく
変動する。そのため、しきい値電流の変動の影響を考慮
して、ＬＤ出力光量の調整動作の終了をある一定時間か
かるとしてレーザビーム記録装置の制御を行うと、かな
り長い時間を調整動作に当てる必要がある。

【００１５】そこで本発明では、ＢＤ信号を３回数えた
ところで、ＬＤ出力光量の調整動作が完全に終了したと
認識して、ＡＰＣ信号を非能動状態（ＬＤ駆動電流記憶
モード）にしている。すなわち、ＢＤ信号を１回検出す
るまでの時間がＬＤのしきい値電流に従って変化するの
で、しきい値電流の大きいときは調整時間が長くなり、
しきい値電流の小さいときは調整時間が短くなる制御を
ＢＭ検出器５を用いるだけで実現したのである。なおＢ
Ｄ信号の計数を３回としたのは余裕を見て３回としたま
でであって、２回でも、４回でも良いのは明らかであ
る。なぜなら図２に示したように、ＢＤ信号の１回目が
出力される時点で自動光量調整動作に必要とする時間の
過半数が終了しているためである。（この回数について
は、上述したＢＤ信号の検出しきい値や、ＬＤの特性、
周囲温度などの環境条件によって適宜選択することがで
きる。） 以上の制御をするのがＢＤ３回カウンタ７であって、Ｌ
Ｄイネーブル開始エッジ検出回路６で発生されたＬＤイ
ネーブル開始エッジ信号でリセットされ、ＢＤ信号を３
回カウントするとフリップフロップ９をリセットしてＡ
ＰＣ信号を非能動状態（ＬＤ駆動電流記憶モード）に
し、レーザダイオード駆動回路３はＬＤ駆動電流値を記
憶した状態となる。

【００１６】フリップフロップ９はＬＤレディ信号をエ
ンジン駆動制御回路２に出力する。すなわちＬＤイネー
ブル信号に対してレーザダイオード駆動回路３の自動光
量調整動作が終了すると、ＬＤレディ信号を返す如く動
作する。エンジン駆動制御回路２はこのＬＤレディ信号
に従って次の制御動作に移る事ができる。ＬＤイネーブ
ル信号がＨレベルの時に、ＬＤレディ信号はＨレベルで
光量調整動作中、Ｌレベルで光量調整動作終了を指示す
る。

【００１７】次に、故障検出手段について説明する。

【００１８】上記のＬＤレディ信号を用いて、レーザダ
イオード駆動回路３、ＬＤ、偏向器、ＢＭ検出器５の故
障状態を一括して検出する事ができる。すなわち、ＬＤ
レディ信号が所定時間Ｔ（設計上考えられる光量調整動
作に要する最大時間以上）内に光量調整動作終了を指示
しない、ことを検出することにより故障を判断するもの
である。ここで所定時間Ｔは、ＬＤ出力光量が０からＢ
Ｍ検出器５のしきい値に到達する最大時間（ＬＤのしき
い値電流及び温度範囲の最大値で決まる。）と、ＢＤ信
号が発生する周期の（Ｎ−１）倍の時間（上述の実施例
ではＮ＝３）の和より大きくする。ＬＤレディ信号が所
定時間Ｔ以内に発生しないことを検出した後、故障信号
を表示（出力）し、ＬＤイネーブル信号を０としてレー
ザダイオード駆動回路３の動作を停止し、偏向器の回転
を停止し、記録エンジン部の動作を停止し、印字動作を
中止する。

【００１９】従来このような故障検出は個別に行ってい
たが、通常はレーザダイオード駆動回路３、ＬＤ、偏向
器、ＢＭ検出器５等が一体化されたレーザビーム走査装
置として構成される場合が多く、故障時は上記一体化さ
れた部材ごと交換されるのが通例である。従って、個別
に検出されたエラー情報は、レーザビーム走査装置を組
み込んだレーザビーム記録装置としてはそれほど必要と
しないのが実状である。そのためこのような簡易な構成
で、レーザダイオード駆動回路３、ＬＤ、偏向器、ＢＭ
検出器５の故障状態を一括して検出する事ができること
はとても効果的である。

【００２０】さて次に、第２の制御手段について説明す
る。

【００２１】ＬＤイネーブル信号の初期に行われる光量
調整動作が終了すると、毎回発生するＢＤ信号に従って
ＬＤ駆動電流の記憶値をリフレッシュする光量調整動作
が行われる。すなわちＢＭ検出器５からＢＤ信号が出力
されると、次のＢＤ信号検出タイミングより速く、かつ
前記リフレッシュ動作に充分な時間が残る（ＢＤ信号検
出周期からリフレッシュ時間を減じた値が遅延時間とす
ると良い。）ように、ＢＤ遅延回路８でＢＤ信号を遅延
する。このＢＤ遅延信号でフリップフロップ１０をセッ
トし、ＡＰＣ信号を能動状態（ＬＤ駆動電流調整モー
ド）にして、レーザダイオード駆動回路３のＬＤ駆動電
流の調整値をリフレッシュする。次にＢＤ信号が検出さ
れると、フリップフロップ１０はリセットされ、ＡＰＣ
信号は非能動状態（ＬＤ駆動電流記憶モード）になり、
レーザダイオード駆動回路３のＬＤ駆動電流値は記憶さ
れる。以上の制御動作により、ＢＤ信号検出のためのレ
ーザビーム点灯と、光量調整動作のためのレーザビーム
点灯が同時に達成される。

【００２２】次に図示されない記録エンジン部の紙セン
サ信号に従って、エンジン駆動制御回路２が記録紙の先
頭が現れた事を示すペーパトップ信号を印刷データ発生
回路１に与えると、ＢＭ検出器５より出力されたＢＤ信
号に同期して印刷データ発生回路１はＶＩＤＥＯ（ビデ
オ）信号を出力する。ＶＩＤＥＯ信号によって点滅され
たレーザビームが、レーザダイオード駆動回路３に駆動
されたＬＤから出射され、偏向器で偏向されて、記録媒
体を選択的に露光し、静電潜像を形成する。

【００２３】なお、ＯＲゲート１２は、フリップフロッ
プ９に係わる初期のレーザ光量調整動作（第１の制御動
作とする。）とフリップフロップ１０に係わるレーザ光
量調整のリフレッシュ動作（第２の制御動作とする。）
の和をＡＰＣ信号としてレーザダイオード駆動回路３に
与える。また、ＯＲゲート１３は、ＡＰＣ信号とＶＩＤ
ＥＯ信号（記録データ）の和をレーザダイオード駆動回
路３にＶＩＤＥＯ信号（レーザビーム点滅信号）として
与える。

【００２４】次に、ＬＤレディ信号発生動作とＬＤイネ
ーブル信号が能動状態になった初期のレーザ光量調整動
作（第１の制御動作）に関する具体例について説明す
る。

【００２５】図３はＬＤレディ信号発生回路図である。
なお、動作タイミング図は図２と同様である。ＬＤイネ
ーブル信号が能動状態となると、ＬＤイネーブル開始エ
ッジ信号でＤフリップフロップ２１、２２、２３がリセ
ットされる。ＬＤイネーブル信号とＤフリップフロップ
２３の反転Ｑ出力がＡＮＤゲート２４に入力され、ＡＮ
Ｄゲート２４からＬＤレディ信号：Ｈレベル（光量調整
動作中）を出力する。次にＢＤ信号がＤフリップフロッ
プ２１、２２、２３に３回入力されると、フリップフロ
ップ２３の反転Ｑ出力がＬレベルになるので、ＡＮＤゲ
ート２４からＬＤレディ信号：Ｌレベル（光量調整動作
終了）を出力する。

【００２６】次に、本発明のレーザビーム記録装置に用
いられるレーザダイオード駆動回路３の具体例について
図面を参照しながら説明する。

【００２７】図４はレーザダイオード駆動回路３の回路
図である。なお、動作タイミング図は図２と同様であ
る。

【００２８】スイッチング回路４７は、駆動電流設定回
路４６で設定された駆動電流を、ＶＩＤＥＯ信号に従っ
て半導体レーザダイオード３１に流したり止めたりする
（ＬＤ駆動電流）。これによって、半導体レーザダイオ
ード３１からフロントビームとバックビームが断続的に
出射制御される（ＬＤ出力光量）。

【００２９】半導体レーザダイオード３１から出射され
たフロントビームは、偏向器（図示せず）を介して、記
録媒体（図示せず）及びＢＭ検出器５を走査する。

【００３０】半導体レーザダイオード３１から出射され
たバックビームは、フォトダイオード３２に照射され、
ＬＤ出力光量に比例した電圧が増幅器３３を介してコン
パレータ３４に入力される。また、コンパレータ３４に
はＬＤ出力光量の基準レベルとなる基準電圧源３５も接
続される。コンパレータ３４はＬＤ出力光量が基準レベ
ルより大きいとＬレベル、小さいとＨレベルを出力す
る。

【００３１】ここで、ＬＤ駆動電流値記憶コンデンサ４
５はＬＤ駆動電流の調整結果に従った電圧を保持するコ
ンデンサであり、その電圧は駆動電流設定回路４６を介
してスイッチング回路４７に与えられ、半導体レーザ３
１の駆動電流を決定する。ＡＰＣ信号をＨレベルにする
と、コンパレータ３４の出力に従って、ＬＤ駆動電流値
記憶コンデンサ４５が充放電されて、ＬＤ駆動電流が調
整される。また、ＡＰＣ信号をＬレベルにするとＬＤ駆
動電流値記憶コンデンサ４５でＬＤ駆動電流の調整結果
が保持される。

【００３２】ＡＰＣ信号がＨレベルでコンパレータ３４
の出力がＨレベルの場合に、ＡＮＤゲート３６は充電用
スイッチ４１をオンするので、ＬＤ駆動電流値記憶コン
デンサ４５は電源４０、充電用定電流源３９、充電用ス
イッチ４１を介して充電され、ＬＤ駆動電流は徐々に増
加する。ＡＰＣ信号がＨレベルでコンパレータ３４の出
力がＬレベルの場合に、インバータ３８、ＡＮＤゲート
３７は放電用スイッチ４２をオンするので、ＬＤ駆動電
流値記憶コンデンサ４５は放電用スイッチ４２、放電用
定電流源４３を介して放電され、ＬＤ駆動電流は徐々に
減少する。

【００３３】ＬＤイネーブル信号がＬレベルになると、
インバータ４８で緊急用放電スイッチ４４をオンしてＬ
Ｄ駆動電流値記憶コンデンサ４５を緊急放電し、ＬＤ駆
動電流を０にする。これはカバーが空いた際（カバース
イッチ検出回路４）にレーザビームの出射を速やかに停
止するために重要な回路である。

【００３４】以上のように、ＡＰＣ信号がＨレベルの場
合に、半導体レーザダイオード３１の駆動電流値（ＬＤ
駆動電流）を制御するための負帰還ループが形成され
る。ＬＤ駆動電流を調整している間、充電用スイッチ４
１あるいは放電用スイッチ４２のどちらか一方がオンし
たままになる。ＬＤ出力光量がほぼ基準レベルと等しく
なると、充電用スイッチ４１と放電用スイッチ４２が交
互に開閉され、開閉の周期は前記負帰還ループの遅延時
間とほぼ等しくなる。この開閉により、ＬＤ出力光量が
ほぼ基準レベルと等しくなると、ＬＤ出力光量は少量だ
がリプル分（５％程度）を含むようになる。ただし、Ａ
ＰＣ信号がＬレベルに戻ると、リプル分は含まなくなる
のはもちろんである。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明のレーザビー
ム記録装置は、レーザビーム光量の調整時間を最適化
し、調整終了を指示する手段、及びレーザビーム走査装
置の故障を総合的、かつ簡易に検知する故障検知手段を
提供できる。

【００３６】すなわち、ビーム検出信号をＮ回（Ｎは２
以上の整数）検出するとビームの光量調整を終了させる
構成から、レーザダイオードのしきい値電流によってビ
ームの光量調整をする時間が変化（設計上起こり得るし
きい値電流の最大値に合わせた最大制御時間に固定する
必要がない。）し、最適化され、故に高速にレーザ光量
調整を終了し、速やかに他の記録動作に移る事ができる
ので、レーザビーム記録装置の高速動作を実現できる。

【００３７】また、本発明は、ビームの強度を徐々に増
加しながら光量調整を開始させ、所定時間内にビーム検
出信号をＮ回（Ｎは２以上の整数）検出しないことを検
知する構成から、レーザダイオード、レーザダイオード
駆動回路、光偏向器、ＢＭ（ビーム）検出器等の何れか
が故障した事を、総合的に検知でき、かつそのための構
成は簡易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のレーザビーム記録装置の制御回路
図。

【図２】 図１のタイミング図。

【図３】 本発明のレーザビーム記録装置のＬＤレディ
信号発生回路図。

【図４】 本発明のレーザビーム記録装置のレーザダイ
オード駆動回路図。

【符号の説明】 １ 印刷データ発生回路 ２ エンジン駆動制御回路 ３ レーザダイオード駆動回路 ４ カバースイッチ検出回路 ５ ＢＭ検出器 ６ ＬＤイネーブル開始エッジ検出回路 ７ ＢＤ３回カウンタ ８ ＢＤ遅延回路 ９、１０ フリップフロップ １１、２４、３６、３７ ＡＮＤゲート １２、１３ ＯＲゲート ２１、２２、２３ Ｄフリップフロップ ３１ 半導体レーザダイオード ３２ フォトダイオード ３３ 増幅器 ３４ コンパレータ ３５ 基準電圧源 ３８、４８ インバータ ３９ 充電用定電流源 ４０ 電源 ４１ 充電用スイッチ ４２ 放電用スイッチ ４３ 放電用定電流源 ４４ 緊急用放電スイッチ ４５ ＬＤ駆動電流値記憶コンデンサ ４６ 駆動電流設定回路 ４７ スイッチング回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/44 H04N 1/113 H04N 1/23 103

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録信号により変調されたビームを形成
   するビーム形成手段と、 前記ビーム形成手段から出力されるビームの光量を増減
   調整し、調整結果を記憶する光量制御手段と、 前記ビームを偏向し、記録媒体を走査する偏向手段と、 前記偏向手段により偏向された偏向ビームが所定の位置
   に到来したか否かを検出するビーム検出手段と、 前記偏向ビームの偏向速度が所定速度に到達した後に、
   前記ビームの強度を徐々に増加させながら光量調整を開
   始させ、前記ビーム検出手段から出力されたビーム検出
   信号をＮ回（Ｎは２以上の整数）検出するとビームの光
   量調整を終了させ、調整結果を前記光量制御手段に記憶
   させる第１の制御手段と、 前記ビーム検出信号を検出してから所定時間経過した後
   に、前記ビームの強度を前記光量制御手段に記憶された
   調整結果から増減しながら光量調整を開始させ、前記ビ
   ーム検出信号を検出すると前記ビームの光量調整を終了
   させ、調整結果を前記光量制御手段に記憶させる第２の
   制御手段と、 を有することを特徴とするレーザビーム記録装置。
2. 【請求項２】 前記第１の制御手段が光量調整を開始し
   た後、所定期間内に、前記ビーム検出信号の検出回数が
   Ｎ回未満である事を検出する故障検出手段を有すること
   を特徴とする請求項１記載のレーザビーム記録装置。