JP4235275B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレーザ光源からのレーザ光で像担持面上に画像情報を形成する画像形成装置に関し、特に複数のレーザ光源からの光変調されたレーザ光を、感光体や静電記録媒体等の像担持面上に導光して、その面上に例えば静電潜像から成る画像情報を形成するようにしたデジタル複写機、レーザビームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種の画像形成装置のレーザ駆動回路においては、レーザを破壊から保護するために、レーザ光の出力を監視して規定値を超えた場合にレーザの駆動電流を制限あるいは遮断するという方法をとってきた。
【０００３】
以下、図９を用いて具体的な制御方法を述べる。図９は従来例の１ビーム系レーザ駆動回路のブロック構成図であり、図中符号５１０はレーザチップ、５１１はレーザ、５１３はＰＤ（フォトダイオード）センサ、５２１はパルス電流源、５２３はバイアス電流源、５３１はパルス用スイッチ、５３３はレーザ用スイッチ、５３５はＰＷＭ回路、５４１は電流／電圧変換器、５４２は増幅器、５４３はシーケンスコントローラ、５４５はコンパレータ、５５０はＡＰＣ回路を示す。
【０００４】
従来よりこの種の画像形成装置においては、図９のように１つのレーザ５１１と１つのフォトダイオード（以下、ＰＤと呼ぶ）センサ５３３とから構成されるレーザチップ５１０を用いており、バイアス電流源５２３とパルス電流源５２１との２つの電流源をレーザ５１１に適用することによって、レーザ５１１の発光特性の改善を図っている。また、レーザ５１１の発光を安定化させるために、ＰＤセンサ５１３からの出力信号を用いてバイアス電流源５２３に帰還をかけ、バイアス電流量の自動制御を行っている。即ち、ＰＤセンサ５１３からの出力信号は電流／電圧変換器５４１に入力され、ついで増幅器５４２で増幅され、ＡＰＣ回路５５０に入力され、ついでこのＡＰＣ回路５５０からバイアス電流源５２３に制御信号として供給される。この回路方式をＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌの略）回路方式と言い、現在レーザを駆動する回路方式として一般的に用いられている。レーザは温度特性を持っており、温度が高くなるほど一定の光量を得るための電流量は増加する。また、レーザは自己発熱するため、一定の電流を供給するだけでは一定の光量を得ることができず、この現象は画像形成に重大な影響を及ぼす。このことを解決する手段として、前述したＡＰＣ回路方式が考案された。この方法をとることによって、レーザの周囲温度に影響されずに一定の光量を得ることができ、適正な画像形成を安価に実現することが可能となっている。この際に、ＰＤの出力はレーザの出力を安定させるだけでなく、レーザを破壊から保護する回路にも用いられている。レーザは非常に壊れ易い素子であり、定格を少しでも超えた使い方をすると、短時間で劣化または破壊に至ってしまう。レーザを保護する回路には、通常画像形成で使用される光出力の基準値よりもある程度高い制限値ＬＩＭが設定され、図９に示すようにコンパレータ５４５を用いてこの制限値ＬＩＭとＰＤ出力とを比較してＰＤ出力が制限値を超えた場合に異常発光をしているという警告信号を出力するようになっている。そしてこの警告信号が出力されている間は、トランジスタスイッチ等で構成されるレーザ用スイッチ５３３を用いてレーザへの電流の供給を制限あるいは遮断するという回路構成になっている。
【０００５】
一方、デジタル画像形成装置において高速化への要求は根強い。これに答えるべく、マルチレーザを用いたレーザ駆動回路を搭載した画像形成装置が提案されている。こうした装置においても上述した保護回路は必須で、複数のレーザの劣化や破壊を防止することが要求されており、この場合は上記構成を踏襲して図１０に示すような構成が用いられている。
【０００６】
図１０は従来例のツインビーム系レーザ駆動回路のブロック構成図であり、図中符号６１０はマルチレーザチップ、６１１はＡレーザ、６１２はＢレーザ、６１３はＰＤセンサ、６２１はＡパルス電流源、６２２はＢパルス電流源、６２３はＡバイアス電流源、６２５はＢバイアス電流源、６３１はＡパルス用スイッチ、６３２はＢパルス用スイッチ、６３３はＡレーザ用スイッチ、６３４はＢレーザ用スイッチ、６３５はＡレーザ用ＰＷＭ回路、６３６はＢレーザ用ＰＷＭ回路、６４１は電流／電圧変換器、６４２は増幅器、６４３はシーケンスコントローラ、６４５はコンパレータ、６５０は時分割ＡＰＣ回路を示す。
【０００７】
同図において、Ａパルス用スイッチ６３１とＢパルス用スイッチ６３２はそれぞれＡレーザ用ＰＷＭ回路６３５とＢレーザ用ＰＷＭ回路６３６との出力信号に応じてＡパルス電流源６２１とＢパルス電流源６２２をオンオフさせ、増幅器６４２は電流／電圧変換器６４１で電圧に変換されたＰＤセンサ６１３の出力を増幅させ、コンパレータ６４５は増幅器６４２で増幅された電圧に変換されたＰＤセンサ６１３の出力と光出力の制限値ＬＩＭとを比較し、ＰＤセンサ６１３の出力が制限値ＬＩＭを超えた場合に異常発光であるという警告信号を出力する。そしてこの警告信号が出力している間は、トランジスタスイッチ等で構成されたＡレーザ用スイッチ６３３とＢレーザ用スイッチ６３４を用いてＡレーザ６１１とＢレーザ６１２への電流の供給を制限あるいは遮断するという回路構成になっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数のレーザから構成されるマルチレーザにおいては、チップの構造上ＰＤが複数のレーザに対して共通に設けられているため、この従来の方式を用いた保護回路では、複数のレーザの光検出信号の総和しかわからず、１つのレーザの光出力が制限値を超えても合計の光出力が合計の制限値を超えなければレーザ光源の制限や遮断は行われず、またどのレーザが劣化あるいは破壊しているのかも特定できなかった。
【０００９】
本発明は、個々に検出されたレーザの光出力をそれぞれの制限値と比較した結果によってレーザ光源の制限や遮断が可能なマルチレーザチップの駆動回路を有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、 第一のレーザ光源と第二のレーザ光源からの光変調されたレーザ光を像担持体上に導光し、該像担持体上に画像情報を書き込んで可視像化する手段を有し、その像を転写部材上に転写して画像を形成する画像形成装置において、
前記画像形成装置に用いられるレーザ駆動回路が、
前記第一のレーザ光源からのレーザ光と前記第二のレーザ光源からのレーザ光の各光出力を、時分割によってそれぞれ一定光量に制御する光量制御手段と、
前記第一のレーザ光源と第二のレーザ光源からのレーザ光の光出力を検出する単一の光検出手段と、
前記第一のレーザ光源にパルス電流を供給し、画像信号に応じてON／OFFされる第一パルス電流源と、
前記第ニのレーザ光源にパルス電流を供給し、画像信号に応じてON／OFFされる第二パルス電流源と、
前記第一のレーザ光源にバイアス電流を供給する第一バイアス電流源と、
前記第ニのレーザ光源にバイアス電流を供給する第ニバイアス電流源と、
レーザ光の光出力の第１の制限値および該第１の制限値よりも低い第２の制限値を設定する制限値設定手段と、
前記光量制御手段が、時分割に前記第一バイアス電流源、前記第一パルス電流源の制御を行って前記第一のレーザ光源の光量を制御し、時分割に前記第ニバイアス電流源、前記第ニパルス電流源の制御を行って前記第ニのレーザ光源の光量を制御する際に、前記光検出手段により検出されたレーザ光の時分割の検出信号の各々と前記制限値設定手段により設定された前記第１および第２の制限値とを比較する比較手段と、
前記比較手段での比較の結果、前記パルス電流源の制御を行っているときの前記検出信号が前記第１の制限値を越えた時点で前記第一のレーザ光源と前記第二のレーザ光源の発光を停止させ、前記バイアス電流源の制御を行っているときの前記検出信号が前記第２の制限値を越えた時点で前記第一のレーザ光源と前記第二のレーザ光源の発光を停止させる発光制御手段と、を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明のレーザ駆動回路を備えた画像処理装置の断面図であり、図中符号１は原稿給紙装置、２は原稿台ガラス面、３はランプ、４はスキャナユニット、５、６、７はミラー、８はレンズ、９はイメージセンサ部、１０は露光制御部、１１は感光体、１２、１３は現像器、１４、１５は転写部材積載部、１６は転写部、１７は定着部、１８は排紙部を示す。
【００１８】
画像処理装置の基本的な動作について図１を用いて説明する。原稿給紙装置１上に積載された原稿は、１枚づつ順次原稿台ガラス面２上に搬送される。原稿が搬送されると、スキャナーユニット４のランプ３が点灯し、かつスキャナーユニット４が移動して原稿を照射する。原稿の反射光はミラー５、６、７を介してレンズ８を通過し、その後イメージセンサ部９に入力される。イメージセンサ部９に入力された画像信号は、直接、あるいは一旦図示しない画像メモリに記憶された後再び読み出されて露光制御部１０に入力される。露光制御部１０により発生した照射光によって感光体１１上に潜像が作られ、作られた潜像は現像器１２、あるいは１３によって現像される。上記潜像とタイミングを合わせて転写部材積載部１４、あるいは１５より転写部材が搬送され、転写部１６において、感光体１１に現像されたトナー像が転写部材上に転写される。転写されたトナー像は定着部１７にて転写部材に定着された後、排紙部１８より装置外部に排出される。
【００１９】
図２は図１の画像形成装置の露光制御部の構成を示す模式的構造図であり、図中符号１１は感光体、３１は半導体レーザ、３２は絞り、３３は回転多面鏡、３４はｆ−θレンズ、３５はコリメータレンズ、３６はビームディテクトセンサを示す。
【００２０】
図２において、半導体レーザ３１の内部にはレーザ光の一部を検出するＰＤセンサが設けられ、ＰＤの検出信号を用いてレーザダイオードのＡＰＣ制御が行われる。レーザ３１から発したレーザビームはコリメータレンズ３５および絞り３２によりほぼ平行光となり、所定のビーム径で回転多面鏡３３に入射する。回転多面鏡３３は図の矢印の方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射した光ビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。偏向ビームとなった光はｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズは同時に走査の時間的な直線性を保証するように歪曲収差の補正を行うので、光ビームは、像担持体としての感光体１１上に図の矢印の方向に等速で結合走査される。なお、ビームディテクト（以下、ＢＤと呼ぶ）センサ３６は回転多面鏡３３からの反射光を検出し、ＢＤセンサ３６の検出信号は回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みのと同期をとるための同期信号として用いられる。
【００２１】
次に、本発明の第１の実施の形態の保護回路を備えたレーザ駆動回路の制御方法を図３および図４を用いて詳述する。レーザ駆動回路の光量制御手段としては、従来例の図９、図１０に示されるようなＰＷＭなどのパルス発信制御手段により開閉制御の行われるパルス電流源と並列に常時レーザ光源に印加され、出力調整可能なバイアス電流源が用いられてきたが、バイアス電流源はバイアス点灯時のカブリ現象の防止のために出力の上限が制限されるので、パルス発信制御手段によりパルス電流源と同時に開閉制御の行われる出力調整可能な第２のバイアス電流源を合わせて用いる方式が採用されるようになってきた。
【００２２】
本発明は何れの方式にも適用可能であるが、本実施の形態ではパルス発信制御手段により開閉制御の行われるパルス電流源と並列に常時レーザ光源に印加され、出力調整可能な第１のバイアス電流源と、パルス電流源と並列にレーザ光源に印加され、パルス発信制御手段により開閉制御の行われる出力調整可能な第２のバイアス電流源の組み合わせの光量制御手段を有するレーザ駆動回路を例として説明する。
【００２３】
図３は、第１の実施の形態のレーザ駆動回路のブロック構成図であり、図中符号１１０はマルチレーザチップ、１１１はＡレーザ、１１２はＢレーザ、１１３はＰＤセンサ、１２１はＡパルス電流源、１２２はＢパルス電流源、１２３はＡ第１バイアス電流源、１２４はＡ第２バイアス電流源、１２５はＢ第１バイアス電流源、１２６はＢ第２バイアス電流源、１３１はＡパルス用スイッチ、１３２はＢパルス用スイッチ、１３３はＡレーザ用スイッチ、１３４はＢレーザ用スイッチ、１３５はＡレーザ用ＰＷＭ回路、１３６はＢレーザ用ＰＷＭ回路、１４１は電流／電圧変換器、１４２は増幅器、１４３はシーケンスコントローラ、１４４はセレクタ、１４５は第１のコンパレータ、１４６は第２のコンパレータ、１４７は論理回路ＯＲ、１５０は時分割ＡＰＣ回路を示す。
【００２４】
同図において、マルチレーザチップ１１０は図２における半導体レーザ３１の内部構成を示したものであり、Ａレーザ１１１、Ｂレーザ１１２、ＰＤセンサ１１３から構成されるツインレーザである。 Ａパルス電流源１２１はＡレーザ１１１のパルス電流源、Ａ第１バイアス電流源１２３は常時Ａレーザ１１１に印加されるバイアス電流源、Ａ第２バイアス電流源１２４はＡレーザ１１１にＡパルス電流源１２１と同時に印加されるバイアス電流源、Ｂパルス電流源１２２はＢレーザ１１２のパルス電流源、Ｂ第１バイアス電流源１２５は常時Ｂレーザ１１２に印加されるバイアス電流源、Ｂ第２バイアス電流源１２６はＢレーザ１１２にＢパルス電流源１２２と同時に印加されるバイアス電流源であり、画像信号であるＤＡＴＡ１はＡレーザ用ＰＷＭ回路１３５においてパルス幅変調され、その出力信号Ｓ１によりＯＮ／ＯＦＦするＡパルス用スイッチ１３１によって、Ａレーザ１１１の発光は制御される。Ｂレーザ１１２も同様に、画像信号であるＤＡＴＡ２がＢレーザ用ＰＷＭ回路１３６においてパルス幅変調され、その出力信号Ｓ４によりＯＮ／ＯＦＦするＢパルス用スイッチ１３２によって、Ｂレーザ１１２の発光は制御される。また、ＰＤセンサ１１３の出力信号Ｓ７は電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器１４１で電圧信号に変換され、増幅器１４２で増幅されて時分割ＡＰＣ回路１５０に入力される。
【００２５】
図４は図３の時分割ＡＰＣ回路に４回路内蔵される回路の１つのブロック構成図であり、図中１５１、１５５は抵抗、１５２はアナログスイッチ、１５３、１５６はコンデンサ、１５４はコンパレータを示す。図５は第１の実施の形態のレーザ駆動回路および保護回路のタイミング図であり、図中符号Ｓ１はＡレーザ用ＰＷＭ回路１３５の出力信号、Ｓ２はＡレーザのバイアス点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのサンプル／ホールド信号（以下Ｓ／Ｈ信号と呼ぶ）、Ｓ３はＡレーザのフル点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号、Ｓ４はＢレーザ用ＰＷＭ回路１３６の出力信号、Ｓ５はＢレーザのバイアス点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号、Ｓ６はＢレーザのフル点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号、Ｓ７はＰＤセンサ１１３の出力信号、Ｓ８〜Ｓ１１は時分割ＡＰＣ回路１５０のそれぞれの回路からのＶＳＨ出力信号であり、Ｓ８はＡレーザのバイアス点灯時、Ｓ９はＡレーザのフル点灯時、Ｓ１０はＢレーザのバイアス点灯時、Ｓ１１はＢレーザのフル点灯時のＶＨＳ出力信号である。各符号は図３の同一符号と対応する。
【００２６】
また図５の符号１Ｈはレーザ光の１走査期間を示し、符号▲１▼〜▲４▼は各レーザのフル点灯とバイアス点灯のそれぞれの検出区間、▲５▼はＢＤ検出区間、▲６▼が実際の画像形成区間であり、シーケンスコントローラ１４３により制御される。
【００２７】
時分割ＡＰＣ回路１５０は、例えば図４に示されるような回路を４個内蔵しており、これは増幅されたＰＤセンサ出力信号Ｓ７からの入力信号ＶＰＤをアナログスイッチ１５２を使って、シーケンスコントローラ１４３からの時系列信号であるＳ／Ｈ信号でサンプルし、抵抗１５１とコンデンサー１５３とで決まる時定数でこの電圧値ＶＳＨを１走査の間（図５の１Ｈの間）ホールドし、このＶＳＨと予め設定された基準電圧ＶＲＥＦとを比較することで、その差信号ＶＡＰＣを出力し、その差信号に応じてそれぞれＡ第１バイアス電流源１２３、Ａ第２バイアス電流源１２４、Ｂ第１バイアス電流源１２５、およびＢ第２バイアス電流源１２６の電流を制御する。即ち、基準電圧ＶＲＥＦとして設定されている目標の光量となるようにバイアス電流源の電流を制御することによって半導体レーザの光量が所望の光量となるようにＡＰＣ制御が行われる。
【００２８】
図５のタイミング図を参照して説明すると、Ａレーザのバイアス点灯時（区間Ｓ７▲１▼、Ｓ／Ｈ信号はＳ２）にはＡ第１バイアス電流源１２３を、フル点灯時（区間Ｓ７▲２▼、Ｓ／Ｈ信号はＳ３）にはＡ第２バイアス電流源１２４を、Ｂレーザのバイアス点灯時（区間Ｓ７▲３▼、Ｓ／Ｈ信号はＳ５）にはＢ第１バイアス電流源１２５を、フル点灯時（区間Ｓ７▲４▼、Ｓ／Ｈ信号はＳ６）にはＢ第２バイアス電流源１２６を、と時分割に制御することで、より高精度にそれぞれのレーザの発光量を一定に保つことができる。即ちＡレーザ、Ｂレーザのそれぞれについて、先ず第１バイアス電流源を所定のバイアス点灯時の光出力基準電圧ＶＲＥＦで制御し、次にフル点灯時の光出力が所定のフル点灯時の光出力基準電圧ＶＲＥＦとなるように第２バイアス電流源を制御する。
【００２９】
更に、時分割ＡＰＣ回路１５０から時分割に出力されるＶＳＨ信号（図５−Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１）はアナログスイッチ等で構成されるセレクタ１４４に出力され、Ａレーザ１１１のＡＰＣ制御中にはＡ側の信号（図５−Ｓ８、Ｓ９）、Ｂレーザ１１２のＡＰＣ制御中にはＢ側の信号（図５−Ｓ１０、Ｓ１１）がセレクタ１４４で選択され、ＡＰＣ制御中のタイミングがフル点灯時にはこのセレクタ１４４からの対応する出力信号（図５−Ｓ９またはＳ１１）が第１のコンパレータ１４５に選択入力され、ＡＰＣ制御中のタイミングがバイアス点灯時にはこのセレクタ１４４からの対応する出力信号（図５−Ｓ８またはＳ１０）が第２のコンパレータ１４６に選択入力され、それぞれ予め設定された制限値ＬＩＭ１およびＬＩＭ２と比較される。ここでＬＩＭ１およびＬＩＭ２は、不図示のＶＲ等で予め設定されたレーザ保護用の制限電圧値であり、ＬＩＭ１はフル点灯時のＡＰＣ制御用に設定された基準電圧値ＶＲＥＦよりも大きめに、またＬＩＭ２はバイアス点灯時のＡＰＣ制御用に設定された基準電圧値ＶＲＥＦ’よりも大きめに設定されている。このセレクタ１４４からの出力信号が図５のＳ８〜Ｓ１１のようにＬＩＭ１、ＬＩＭ２を超えていなければＡレーザ１１１、Ｂレーザ１１２ともＢＤ３６検出用のシーケンス（図５−区間Ｓ７▲５▼）に入り、次いで画像形成領域（図５−区間Ｓ７▲６▼）に移る。この図５の区間Ｓ７▲１▼から▲４▼の間で、いづれかのＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ１あるいはＬＩＭ２を超えると、第１のコンパレータ１４５あるいは第２のコンパレータ１４６のからエラー信号ＥＲＲ１あるいはＥＲＲ２が出力される。この２つのエラー信号が論理回路ＯＲ１４７に入力され、エラー信号ＥＲＲが発生される。この信号によってＡレーザ用スイッチ１３３およびＢレーザ用スイッチ１３４を遮断することでＡレーザ１１１およびＢレーザ１１２を消灯させ、シーケンスを停止させると共に、ＥＲＲ１とＥＲＲ２、あるいはＥＲＲ信号でエラーフラグを立て、不図示の操作部等にエラー表示させる。
【００３０】
以上、本第１の実施の形態に示したように、フル点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ１を超える場合は、レーザ発光を即停止するためレーザの劣化および破壊を防止でき、更には、フル点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ１を超えない時でバイアス点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ２を超えた場合にも即消灯するため、レーザの破壊防止だけでなく、昇温等によりバイアス電流が増加することによる出力画像のかぶりも防止できる。
【００３１】
第１の実施の形態では第２のバイアス電流源を有する方式で説明したが、第２のバイアス電流源を有しない方式にも適用できる。この場合はバイアス点灯時にはバイアス電流源の制御は行わず、フル点灯時にはフル点灯時の光出力が所定のフル点灯時の光出力基準電圧ＶＲＥＦとなるようにバイアス電流源を制御するとともに、フル点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ１を超えないかを監視する。この場合バイアス点灯時の光出力が所定の基準電圧ＶＲＥＦとなるような制御は行われないので第１の実施の形態に比べてバイアス点灯時の光出力が制限値ＬＩＭ２を超える確率が増加する。
【００３２】
バイアス電流が増加することによる出力画像のかぶりを防止する必要がなければバイアス点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ２を超えないかを監視することを除いてもよく、これを除いても、複数のレーザの光検出信号の総和ではなく個々のレーザについての制限値の超過が検出でき、確実にレーザの劣化および破壊を防止できる。
【００３３】
また、本実施の形態ではバイアス点灯時とフル点灯時の光出力が制限値を超えたときにはレーザ発光を即遮断することとしたがレーザ光源の発光を制限するように制御する方法を用いてもよい。
【００３４】
さらに、本実施の形態ではツインビーム系のレーザ駆動回路で説明したが、本発明は３ビーム以上のマルチビーム系にも容易に適用できることは明らかである。
【００３５】
次に第２の実施の形態について図６を参照して説明する。図６は本発明の第２の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図であり、図中符号２３３はＡレーザ用スイッチ、２３４はＢレーザ用スイッチ、２４３はシーケンスコントローラ、２４４はセレクタ、２４５は第１のコンパレータ、２４６は第２のコンパレータ、２５０は時分割ＡＰＣ回路を示す。
【００３６】
ここでは、第１の実施の形態との相違点についてのみ説明する。第２の実施の形態では第１の実施の形態における論理回路ＯＲ１４７は使用せずに、第１のコンパレータ２４５の出力をそのままＡレーザ用スイッチ２３３およびＢレーザ用スイッチ２３４を遮断する信号に使用している。即ち、フル点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ１を超える場合には、レーザの劣化および破壊に至ってしまうおそれがあるために発光を即停止するが、バイアス点灯時の信号が制限値ＬＩＭ２を超えてもフル点灯時の信号が制限値ＬＩＭ１を超えていなければ、即劣化や破壊には繋がらないため即消灯せずに第２のコンパレータ２４６からはエラー信号を出力するのみの構成である。
【００３７】
次に第３の実施の形態について図７を参照して説明する。図７は本発明の第３の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図であり、図中符号３３３はＡレーザ用スイッチ、３３４はＢレーザ用スイッチ、３４３はシーケンスコントローラ、３４４はセレクタ、３４５はコンパレータ、３５０は時分割ＡＰＣ回路である。
【００３８】
ここでは、第２の実施の形態との相違点についてのみ説明する。第３の実施の形態では第２の実施の形態における第２のコンパレータ２４６も使用せずに、４入力１出力のセレクタ３４４の出力信号とＬＩＭ１とを比較し、その結果に応じてＡレーザ用スイッチ３３３およびＢレーザ用スイッチ３３４を遮断する構成となっている。
【００３９】
次に第４の実施の形態について図８を参照して説明する。図８は本発明の第４の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図であり、図中符号４３３はＡレーザ用スイッチ、４３４はＢレーザ用スイッチ、４４３はシーケンスコントローラ、４４４はセレクタ、４４５はコンパレータ、４５０は時分割ＡＰＣ回路を示す。
【００４０】
ここでは、第３の実施の形態との相違点についてのみ説明する。第３の実施の形態においては時分割ＡＰＣ回路３５０のＶＳＨ信号のＳ８〜Ｓ１１の４信号をセレクタ３４４に入力していたが、第４の実施の形態では時分割ＡＰＣ回路４５０から出力されたＶＳＨ信号のうち、フル点灯時に出力された２信号（図５−Ｓ８、Ｓ１０）のみを２入力１出力のセレクタ４４４に入力し、このセレクタの出力信号とＬＩＭ１とを比較し、その結果に応じてスイッチ１３３および１３４を遮断する構成としている。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によって、前記ツインビーム系のレーザまたはマルチビーム系のレーザを用いた画像形成装置においても、各レーザ毎に光量を検出でき、光量が制限値を超える場合には各レーザの駆動電流を遮断または制限できるので、確実に個々のレーザの劣化や破壊を防止することが可能となるという効果がある。
【００４２】
さらに、バイアス点灯時の光量も検出することで、昇温等によってバイアス電流が異常に増加することによるカブリも防止でき、より高品位な画像を保ったまま、プリントスピードの高速化または高精細化など、マルチレーザの特徴を活かすことが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のレーザ駆動回路を備えた画像処理装置の断面図である。
【図２】図２は図１の画像形成装置の露光制御部の構成を示す模式的構造図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態のレーザ駆動回路のブロック構成図である。
【図４】図３の時分割ＡＰＣ回路に４回路内蔵される回路の１つのブロック構成図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のレーザ駆動回路および保護回路のタイミング図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図である。
【図９】従来例の１ビーム系レーザ駆動回路のブロック構成図である。
【図１０】従来例のツインビーム系レーザ駆動回路のブロック構成図である。
【符号の説明】
１ 原稿給紙装置
２ 原稿台ガラス面
３ ランプ
４ スキャナユニット
５、６、７ ミラー
８ レンズ
９ イメージセンサ部
１０ 露光制御部
１１ 感光体
１２、１３ 現像器
１４、１５ 転写部材積載部
１６ 転写部
１７ 定着部
１８ 排紙部
１１ 感光体
３１ 半導体レーザ
３２ 絞り
３３ 回転多面鏡
３４ ｆ−θレンズ
３５ コリメータレンズ
３６ ビームディテクトセンサ
１１０、６１０ マルチレーザチップ
１１１、６１１ Ａレーザ
１１２、６１２ Ｂレーザ
１１３、５１３、６１３ ＰＤセンサ
１２１、６２１ Ａパルス電流源
１２２、６２２ Ｂパルス電流源
１２３ Ａ第１バイアス電流源
１２４ Ａ第２バイアス電流源
１２５ Ｂ第１バイアス電流源
１２６ Ｂ第２バイアス電流源
１３１、６３１ Ａパルス用スイッチ
１３２、６３２ Ｂパルス用スイッチ
１３３、２３３、３３３、４３３、６３３ Ａレーザ用スイッチ
１３４、２３４、３３４、４３４、６３４ Ｂレーザ用スイッチ
１３５、６３５ Ａレーザ用ＰＷＭ回路
１３６、６３６ Ｂレーザ用ＰＷＭ回路
１４１、５４１、６４１ 電流／電圧変換器
１４２、５４２、６４２ 増幅器
１４３、２４３、３４３、４４３、５４３、６４３ シーケンスコントローラ
１４４、２４４、３４４、４４４ セレクタ
１４５、２４５ 第１のコンパレータ
１４６、２４６ 第２のコンパレータ
１４７ 論理回路ＯＲ
１５０、２５０、３５０、４５０、６５０ 時分割ＡＰＣ回路
１５１、１５５ 抵抗
１５２ アナログスイッチ
１５３、１５６ コンデンサ
１５４ コンパレータ
３４５、４４５、５４５、６４５ コンパレータ
５１０ レーザチップ
５１１ レーザ
５２１ パルス電流源
５２３ バイアス電流源
５３１ パルス用スイッチ
５３３ レーザ用スイッチ
５３５ ＰＷＭ回路
６２３ Ａバイアス電流源
６２４ Ｂバイアス電流源
Ｓ１ Ａレーザ用ＰＷＭ回路１３５の出力信号
Ｓ２ Ａレーザのバイアス点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのサンプル／ホールド信号（以下Ｓ／Ｈ信号と呼ぶ）
Ｓ３ Ａレーザのフル点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号
Ｓ４ Ｂレーザ用ＰＷＭ回路１３６の出力信号
Ｓ５ Ｂレーザのバイアス点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号
Ｓ６ Ｂレーザのフル点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号
Ｓ７ ＰＤセンサ１１３の出力信号
Ｓ８〜Ｓ１１ 時分割ＡＰＣ回路１５０のそれぞれの回路からのＶＳＨ出力信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレーザ光源からのレーザ光で像担持面上に画像情報を形成する画像形成装置に関し、特に複数のレーザ光源からの光変調されたレーザ光を、感光体や静電記録媒体等の像担持面上に導光して、その面上に例えば静電潜像から成る画像情報を形成するようにしたデジタル複写機、レーザビームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種の画像形成装置のレーザ駆動回路においては、レーザを破壊から保護するために、レーザ光の出力を監視して規定値を超えた場合にレーザの駆動電流を制限あるいは遮断するという方法をとってきた。
【０００３】
以下、図９を用いて具体的な制御方法を述べる。図９は従来例の１ビーム系レーザ駆動回路のブロック構成図であり、図中符号５１０はレーザチップ、５１１はレーザ、５１３はＰＤ（フォトダイオード）センサ、５２１はパルス電流源、５２３はバイアス電流源、５３１はパルス用スイッチ、５３３はレーザ用スイッチ、５３５はＰＷＭ回路、５４１は電流／電圧変換器、５４２は増幅器、５４３はシーケンスコントローラ、５４５はコンパレータ、５５０はＡＰＣ回路を示す。
【０００４】
従来よりこの種の画像形成装置においては、図９のように１つのレーザ５１１と１つのフォトダイオード（以下、ＰＤと呼ぶ）センサ５３３とから構成されるレーザチップ５１０を用いており、バイアス電流源５２３とパルス電流源５２１との２つの電流源をレーザ５１１に適用することによって、レーザ５１１の発光特性の改善を図っている。また、レーザ５１１の発光を安定化させるために、ＰＤセンサ５１３からの出力信号を用いてバイアス電流源５２３に帰還をかけ、バイアス電流量の自動制御を行っている。即ち、ＰＤセンサ５１３からの出力信号は電流／電圧変換器５４１に入力され、ついで増幅器５４２で増幅され、ＡＰＣ回路５５０に入力され、ついでこのＡＰＣ回路５５０からバイアス電流源５２３に制御信号として供給される。この回路方式をＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌの略）回路方式と言い、現在レーザを駆動する回路方式として一般的に用いられている。レーザは温度特性を持っており、温度が高くなるほど一定の光量を得るための電流量は増加する。また、レーザは自己発熱するため、一定の電流を供給するだけでは一定の光量を得ることができず、この現象は画像形成に重大な影響を及ぼす。このことを解決する手段として、前述したＡＰＣ回路方式が考案された。この方法をとることによって、レーザの周囲温度に影響されずに一定の光量を得ることができ、適正な画像形成を安価に実現することが可能となっている。この際に、ＰＤの出力はレーザの出力を安定させるだけでなく、レーザを破壊から保護する回路にも用いられている。レーザは非常に壊れ易い素子であり、定格を少しでも超えた使い方をすると、短時間で劣化または破壊に至ってしまう。レーザを保護する回路には、通常画像形成で使用される光出力の基準値よりもある程度高い制限値ＬＩＭが設定され、図９に示すようにコンパレータ５４５を用いてこの制限値ＬＩＭとＰＤ出力とを比較してＰＤ出力が制限値を超えた場合に異常発光をしているという警告信号を出力するようになっている。そしてこの警告信号が出力されている間は、トランジスタスイッチ等で構成されるレーザ用スイッチ５３３を用いてレーザへの電流の供給を制限あるいは遮断するという回路構成になっている。
【０００５】
一方、デジタル画像形成装置において高速化への要求は根強い。これに答えるべく、マルチレーザを用いたレーザ駆動回路を搭載した画像形成装置が提案されている。こうした装置においても上述した保護回路は必須で、複数のレーザの劣化や破壊を防止することが要求されており、この場合は上記構成を踏襲して図１０に示すような構成が用いられている。
【０００６】
図１０は従来例のツインビーム系レーザ駆動回路のブロック構成図であり、図中符号６１０はマルチレーザチップ、６１１はＡレーザ、６１２はＢレーザ、６１３はＰＤセンサ、６２１はＡパルス電流源、６２２はＢパルス電流源、６２３はＡバイアス電流源、６２５はＢバイアス電流源、６３１はＡパルス用スイッチ、６３２はＢパルス用スイッチ、６３３はＡレーザ用スイッチ、６３４はＢレーザ用スイッチ、６３５はＡレーザ用ＰＷＭ回路、６３６はＢレーザ用ＰＷＭ回路、６４１は電流／電圧変換器、６４２は増幅器、６４３はシーケンスコントローラ、６４５はコンパレータ、６５０は時分割ＡＰＣ回路を示す。
【０００７】
同図において、Ａパルス用スイッチ６３１とＢパルス用スイッチ６３２はそれぞれＡレーザ用ＰＷＭ回路６３５とＢレーザ用ＰＷＭ回路６３６との出力信号に応じてＡパルス電流源６２１とＢパルス電流源６２２をオンオフさせ、増幅器６４２は電流／電圧変換器６４１で電圧に変換されたＰＤセンサ６１３の出力を増幅させ、コンパレータ６４５は増幅器６４２で増幅された電圧に変換されたＰＤセンサ６１３の出力と光出力の制限値ＬＩＭとを比較し、ＰＤセンサ６１３の出力が制限値ＬＩＭを超えた場合に異常発光であるという警告信号を出力する。そしてこの警告信号が出力している間は、トランジスタスイッチ等で構成されたＡレーザ用スイッチ６３３とＢレーザ用スイッチ６３４を用いてＡレーザ６１１とＢレーザ６１２への電流の供給を制限あるいは遮断するという回路構成になっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数のレーザから構成されるマルチレーザにおいては、チップの構造上ＰＤが複数のレーザに対して共通に設けられているため、この従来の方式を用いた保護回路では、複数のレーザの光検出信号の総和しかわからず、１つのレーザの光出力が制限値を超えても合計の光出力が合計の制限値を超えなければレーザ光源の制限や遮断は行われず、またどのレーザが劣化あるいは破壊しているのかも特定できなかった。
【０００９】
本発明は、個々に検出されたレーザの光出力をそれぞれの制限値と比較した結果によってレーザ光源の制限や遮断が可能なマルチレーザチップの駆動回路を有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、 第一のレーザ光源と第二のレーザ光源からの光変調されたレーザ光を像担持体上に導光し、該像担持体上に画像情報を書き込んで可視像化する手段を有し、その像を転写部材上に転写して画像を形成する画像形成装置において、
前記画像形成装置に用いられるレーザ駆動回路が、
前記第一のレーザ光源からのレーザ光と前記第二のレーザ光源からのレーザ光の各光出力を、時分割によってそれぞれ一定光量に制御する光量制御手段と、
前記第一のレーザ光源と第二のレーザ光源からのレーザ光の光出力を検出する単一の光検出手段と、
前記第一のレーザ光源にパルス電流を供給し、画像信号に応じてON／OFFされる第一パルス電流源と、
前記第ニのレーザ光源にパルス電流を供給し、画像信号に応じてON／OFFされる第二パルス電流源と、
前記第一のレーザ光源にバイアス電流を供給する第一バイアス電流源と、
前記第ニのレーザ光源にバイアス電流を供給する第ニバイアス電流源と、
レーザ光の光出力の第１の制限値および該第１の制限値よりも低い第２の制限値を設定する制限値設定手段と、
前記光量制御手段が、時分割に前記第一バイアス電流源、前記第一パルス電流源の制御を行って前記第一のレーザ光源の光量を制御し、時分割に前記第ニバイアス電流源、前記第ニパルス電流源の制御を行って前記第ニのレーザ光源の光量を制御する際に、前記光検出手段により検出されたレーザ光の時分割の検出信号の各々と前記制限値設定手段により設定された前記第１および第２の制限値とを比較する比較手段と、
前記比較手段での比較の結果、前記パルス電流源の制御を行っているときの前記検出信号が前記第１の制限値を越えた時点で前記第一のレーザ光源と前記第二のレーザ光源の発光を停止させ、前記バイアス電流源の制御を行っているときの前記検出信号が前記第２の制限値を越えた時点で前記第一のレーザ光源と前記第二のレーザ光源の発光を停止させる発光制御手段と、を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明のレーザ駆動回路を備えた画像処理装置の断面図であり、図中符号１は原稿給紙装置、２は原稿台ガラス面、３はランプ、４はスキャナユニット、５、６、７はミラー、８はレンズ、９はイメージセンサ部、１０は露光制御部、１１は感光体、１２、１３は現像器、１４、１５は転写部材積載部、１６は転写部、１７は定着部、１８は排紙部を示す。
【００１８】
画像処理装置の基本的な動作について図１を用いて説明する。原稿給紙装置１上に積載された原稿は、１枚づつ順次原稿台ガラス面２上に搬送される。原稿が搬送されると、スキャナーユニット４のランプ３が点灯し、かつスキャナーユニット４が移動して原稿を照射する。原稿の反射光はミラー５、６、７を介してレンズ８を通過し、その後イメージセンサ部９に入力される。イメージセンサ部９に入力された画像信号は、直接、あるいは一旦図示しない画像メモリに記憶された後再び読み出されて露光制御部１０に入力される。露光制御部１０により発生した照射光によって感光体１１上に潜像が作られ、作られた潜像は現像器１２、あるいは１３によって現像される。上記潜像とタイミングを合わせて転写部材積載部１４、あるいは１５より転写部材が搬送され、転写部１６において、感光体１１に現像されたトナー像が転写部材上に転写される。転写されたトナー像は定着部１７にて転写部材に定着された後、排紙部１８より装置外部に排出される。
【００１９】
図２は図１の画像形成装置の露光制御部の構成を示す模式的構造図であり、図中符号１１は感光体、３１は半導体レーザ、３２は絞り、３３は回転多面鏡、３４はｆ−θレンズ、３５はコリメータレンズ、３６はビームディテクトセンサを示す。
【００２０】
図２において、半導体レーザ３１の内部にはレーザ光の一部を検出するＰＤセンサが設けられ、ＰＤの検出信号を用いてレーザダイオードのＡＰＣ制御が行われる。レーザ３１から発したレーザビームはコリメータレンズ３５および絞り３２によりほぼ平行光となり、所定のビーム径で回転多面鏡３３に入射する。回転多面鏡３３は図の矢印の方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射した光ビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。偏向ビームとなった光はｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズは同時に走査の時間的な直線性を保証するように歪曲収差の補正を行うので、光ビームは、像担持体としての感光体１１上に図の矢印の方向に等速で結合走査される。なお、ビームディテクト（以下、ＢＤと呼ぶ）センサ３６は回転多面鏡３３からの反射光を検出し、ＢＤセンサ３６の検出信号は回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みのと同期をとるための同期信号として用いられる。
【００２１】
次に、本発明の第１の実施の形態の保護回路を備えたレーザ駆動回路の制御方法を図３および図４を用いて詳述する。レーザ駆動回路の光量制御手段としては、従来例の図９、図１０に示されるようなＰＷＭなどのパルス発信制御手段により開閉制御の行われるパルス電流源と並列に常時レーザ光源に印加され、出力調整可能なバイアス電流源が用いられてきたが、バイアス電流源はバイアス点灯時のカブリ現象の防止のために出力の上限が制限されるので、パルス発信制御手段によりパルス電流源と同時に開閉制御の行われる出力調整可能な第２のバイアス電流源を合わせて用いる方式が採用されるようになってきた。
【００２２】
本発明は何れの方式にも適用可能であるが、本実施の形態ではパルス発信制御手段により開閉制御の行われるパルス電流源と並列に常時レーザ光源に印加され、出力調整可能な第１のバイアス電流源と、パルス電流源と並列にレーザ光源に印加され、パルス発信制御手段により開閉制御の行われる出力調整可能な第２のバイアス電流源の組み合わせの光量制御手段を有するレーザ駆動回路を例として説明する。
【００２３】
図３は、第１の実施の形態のレーザ駆動回路のブロック構成図であり、図中符号１１０はマルチレーザチップ、１１１はＡレーザ、１１２はＢレーザ、１１３はＰＤセンサ、１２１はＡパルス電流源、１２２はＢパルス電流源、１２３はＡ第１バイアス電流源、１２４はＡ第２バイアス電流源、１２５はＢ第１バイアス電流源、１２６はＢ第２バイアス電流源、１３１はＡパルス用スイッチ、１３２はＢパルス用スイッチ、１３３はＡレーザ用スイッチ、１３４はＢレーザ用スイッチ、１３５はＡレーザ用ＰＷＭ回路、１３６はＢレーザ用ＰＷＭ回路、１４１は電流／電圧変換器、１４２は増幅器、１４３はシーケンスコントローラ、１４４はセレクタ、１４５は第１のコンパレータ、１４６は第２のコンパレータ、１４７は論理回路ＯＲ、１５０は時分割ＡＰＣ回路を示す。
【００２４】
同図において、マルチレーザチップ１１０は図２における半導体レーザ３１の内部構成を示したものであり、Ａレーザ１１１、Ｂレーザ１１２、ＰＤセンサ１１３から構成されるツインレーザである。 Ａパルス電流源１２１はＡレーザ１１１のパルス電流源、Ａ第１バイアス電流源１２３は常時Ａレーザ１１１に印加されるバイアス電流源、Ａ第２バイアス電流源１２４はＡレーザ１１１にＡパルス電流源１２１と同時に印加されるバイアス電流源、Ｂパルス電流源１２２はＢレーザ１１２のパルス電流源、Ｂ第１バイアス電流源１２５は常時Ｂレーザ１１２に印加されるバイアス電流源、Ｂ第２バイアス電流源１２６はＢレーザ１１２にＢパルス電流源１２２と同時に印加されるバイアス電流源であり、画像信号であるＤＡＴＡ１はＡレーザ用ＰＷＭ回路１３５においてパルス幅変調され、その出力信号Ｓ１によりＯＮ／ＯＦＦするＡパルス用スイッチ１３１によって、Ａレーザ１１１の発光は制御される。Ｂレーザ１１２も同様に、画像信号であるＤＡＴＡ２がＢレーザ用ＰＷＭ回路１３６においてパルス幅変調され、その出力信号Ｓ４によりＯＮ／ＯＦＦするＢパルス用スイッチ１３２によって、Ｂレーザ１１２の発光は制御される。また、ＰＤセンサ１１３の出力信号Ｓ７は電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器１４１で電圧信号に変換され、増幅器１４２で増幅されて時分割ＡＰＣ回路１５０に入力される。
【００２５】
図４は図３の時分割ＡＰＣ回路に４回路内蔵される回路の１つのブロック構成図であり、図中１５１、１５５は抵抗、１５２はアナログスイッチ、１５３、１５６はコンデンサ、１５４はコンパレータを示す。図５は第１の実施の形態のレーザ駆動回路および保護回路のタイミング図であり、図中符号Ｓ１はＡレーザ用ＰＷＭ回路１３５の出力信号、Ｓ２はＡレーザのバイアス点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのサンプル／ホールド信号（以下Ｓ／Ｈ信号と呼ぶ）、Ｓ３はＡレーザのフル点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号、Ｓ４はＢレーザ用ＰＷＭ回路１３６の出力信号、Ｓ５はＢレーザのバイアス点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号、Ｓ６はＢレーザのフル点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号、Ｓ７はＰＤセンサ１１３の出力信号、Ｓ８〜Ｓ１１は時分割ＡＰＣ回路１５０のそれぞれの回路からのＶＳＨ出力信号であり、Ｓ８はＡレーザのバイアス点灯時、Ｓ９はＡレーザのフル点灯時、Ｓ１０はＢレーザのバイアス点灯時、Ｓ１１はＢレーザのフル点灯時のＶＨＳ出力信号である。各符号は図３の同一符号と対応する。
【００２６】
また図５の符号１Ｈはレーザ光の１走査期間を示し、符号▲１▼〜▲４▼は各レーザのフル点灯とバイアス点灯のそれぞれの検出区間、▲５▼はＢＤ検出区間、▲６▼が実際の画像形成区間であり、シーケンスコントローラ１４３により制御される。
【００２７】
時分割ＡＰＣ回路１５０は、例えば図４に示されるような回路を４個内蔵しており、これは増幅されたＰＤセンサ出力信号Ｓ７からの入力信号ＶＰＤをアナログスイッチ１５２を使って、シーケンスコントローラ１４３からの時系列信号であるＳ／Ｈ信号でサンプルし、抵抗１５１とコンデンサー１５３とで決まる時定数でこの電圧値ＶＳＨを１走査の間（図５の１Ｈの間）ホールドし、このＶＳＨと予め設定された基準電圧ＶＲＥＦとを比較することで、その差信号ＶＡＰＣを出力し、その差信号に応じてそれぞれＡ第１バイアス電流源１２３、Ａ第２バイアス電流源１２４、Ｂ第１バイアス電流源１２５、およびＢ第２バイアス電流源１２６の電流を制御する。即ち、基準電圧ＶＲＥＦとして設定されている目標の光量となるようにバイアス電流源の電流を制御することによって半導体レーザの光量が所望の光量となるようにＡＰＣ制御が行われる。
【００２８】
図５のタイミング図を参照して説明すると、Ａレーザのバイアス点灯時（区間Ｓ７▲１▼、Ｓ／Ｈ信号はＳ２）にはＡ第１バイアス電流源１２３を、フル点灯時（区間Ｓ７▲２▼、Ｓ／Ｈ信号はＳ３）にはＡ第２バイアス電流源１２４を、Ｂレーザのバイアス点灯時（区間Ｓ７▲３▼、Ｓ／Ｈ信号はＳ５）にはＢ第１バイアス電流源１２５を、フル点灯時（区間Ｓ７▲４▼、Ｓ／Ｈ信号はＳ６）にはＢ第２バイアス電流源１２６を、と時分割に制御することで、より高精度にそれぞれのレーザの発光量を一定に保つことができる。即ちＡレーザ、Ｂレーザのそれぞれについて、先ず第１バイアス電流源を所定のバイアス点灯時の光出力基準電圧ＶＲＥＦで制御し、次にフル点灯時の光出力が所定のフル点灯時の光出力基準電圧ＶＲＥＦとなるように第２バイアス電流源を制御する。
【００２９】
更に、時分割ＡＰＣ回路１５０から時分割に出力されるＶＳＨ信号（図５−Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１）はアナログスイッチ等で構成されるセレクタ１４４に出力され、Ａレーザ１１１のＡＰＣ制御中にはＡ側の信号（図５−Ｓ８、Ｓ９）、Ｂレーザ１１２のＡＰＣ制御中にはＢ側の信号（図５−Ｓ１０、Ｓ１１）がセレクタ１４４で選択され、ＡＰＣ制御中のタイミングがフル点灯時にはこのセレクタ１４４からの対応する出力信号（図５−Ｓ９またはＳ１１）が第１のコンパレータ１４５に選択入力され、ＡＰＣ制御中のタイミングがバイアス点灯時にはこのセレクタ１４４からの対応する出力信号（図５−Ｓ８またはＳ１０）が第２のコンパレータ１４６に選択入力され、それぞれ予め設定された制限値ＬＩＭ１およびＬＩＭ２と比較される。ここでＬＩＭ１およびＬＩＭ２は、不図示のＶＲ等で予め設定されたレーザ保護用の制限電圧値であり、ＬＩＭ１はフル点灯時のＡＰＣ制御用に設定された基準電圧値ＶＲＥＦよりも大きめに、またＬＩＭ２はバイアス点灯時のＡＰＣ制御用に設定された基準電圧値ＶＲＥＦ’よりも大きめに設定されている。このセレクタ１４４からの出力信号が図５のＳ８〜Ｓ１１のようにＬＩＭ１、ＬＩＭ２を超えていなければＡレーザ１１１、Ｂレーザ１１２ともＢＤ３６検出用のシーケンス（図５−区間Ｓ７▲５▼）に入り、次いで画像形成領域（図５−区間Ｓ７▲６▼）に移る。この図５の区間Ｓ７▲１▼から▲４▼の間で、いづれかのＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ１あるいはＬＩＭ２を超えると、第１のコンパレータ１４５あるいは第２のコンパレータ１４６のからエラー信号ＥＲＲ１あるいはＥＲＲ２が出力される。この２つのエラー信号が論理回路ＯＲ１４７に入力され、エラー信号ＥＲＲが発生される。この信号によってＡレーザ用スイッチ１３３およびＢレーザ用スイッチ１３４を遮断することでＡレーザ１１１およびＢレーザ１１２を消灯させ、シーケンスを停止させると共に、ＥＲＲ１とＥＲＲ２、あるいはＥＲＲ信号でエラーフラグを立て、不図示の操作部等にエラー表示させる。
【００３０】
以上、本第１の実施の形態に示したように、フル点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ１を超える場合は、レーザ発光を即停止するためレーザの劣化および破壊を防止でき、更には、フル点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ１を超えない時でバイアス点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ２を超えた場合にも即消灯するため、レーザの破壊防止だけでなく、昇温等によりバイアス電流が増加することによる出力画像のかぶりも防止できる。
【００３１】
第１の実施の形態では第２のバイアス電流源を有する方式で説明したが、第２のバイアス電流源を有しない方式にも適用できる。この場合はバイアス点灯時にはバイアス電流源の制御は行わず、フル点灯時にはフル点灯時の光出力が所定のフル点灯時の光出力基準電圧ＶＲＥＦとなるようにバイアス電流源を制御するとともに、フル点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ１を超えないかを監視する。この場合バイアス点灯時の光出力が所定の基準電圧ＶＲＥＦとなるような制御は行われないので第１の実施の形態に比べてバイアス点灯時の光出力が制限値ＬＩＭ２を超える確率が増加する。
【００３２】
バイアス電流が増加することによる出力画像のかぶりを防止する必要がなければバイアス点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ２を超えないかを監視することを除いてもよく、これを除いても、複数のレーザの光検出信号の総和ではなく個々のレーザについての制限値の超過が検出でき、確実にレーザの劣化および破壊を防止できる。
【００３３】
また、本実施の形態ではバイアス点灯時とフル点灯時の光出力が制限値を超えたときにはレーザ発光を即遮断することとしたがレーザ光源の発光を制限するように制御する方法を用いてもよい。
【００３４】
さらに、本実施の形態ではツインビーム系のレーザ駆動回路で説明したが、本発明は３ビーム以上のマルチビーム系にも容易に適用できることは明らかである。
【００３５】
次に第２の実施の形態について図６を参照して説明する。図６は本発明の第２の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図であり、図中符号２３３はＡレーザ用スイッチ、２３４はＢレーザ用スイッチ、２４３はシーケンスコントローラ、２４４はセレクタ、２４５は第１のコンパレータ、２４６は第２のコンパレータ、２５０は時分割ＡＰＣ回路を示す。
【００３６】
ここでは、第１の実施の形態との相違点についてのみ説明する。第２の実施の形態では第１の実施の形態における論理回路ＯＲ１４７は使用せずに、第１のコンパレータ２４５の出力をそのままＡレーザ用スイッチ２３３およびＢレーザ用スイッチ２３４を遮断する信号に使用している。即ち、フル点灯時のＶＳＨ信号が制限値ＬＩＭ１を超える場合には、レーザの劣化および破壊に至ってしまうおそれがあるために発光を即停止するが、バイアス点灯時の信号が制限値ＬＩＭ２を超えてもフル点灯時の信号が制限値ＬＩＭ１を超えていなければ、即劣化や破壊には繋がらないため即消灯せずに第２のコンパレータ２４６からはエラー信号を出力するのみの構成である。
【００３７】
次に第３の実施の形態について図７を参照して説明する。図７は本発明の第３の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図であり、図中符号３３３はＡレーザ用スイッチ、３３４はＢレーザ用スイッチ、３４３はシーケンスコントローラ、３４４はセレクタ、３４５はコンパレータ、３５０は時分割ＡＰＣ回路である。
【００３８】
ここでは、第２の実施の形態との相違点についてのみ説明する。第３の実施の形態では第２の実施の形態における第２のコンパレータ２４６も使用せずに、４入力１出力のセレクタ３４４の出力信号とＬＩＭ１とを比較し、その結果に応じてＡレーザ用スイッチ３３３およびＢレーザ用スイッチ３３４を遮断する構成となっている。
【００３９】
次に第４の実施の形態について図８を参照して説明する。図８は本発明の第４の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図であり、図中符号４３３はＡレーザ用スイッチ、４３４はＢレーザ用スイッチ、４４３はシーケンスコントローラ、４４４はセレクタ、４４５はコンパレータ、４５０は時分割ＡＰＣ回路を示す。
【００４０】
ここでは、第３の実施の形態との相違点についてのみ説明する。第３の実施の形態においては時分割ＡＰＣ回路３５０のＶＳＨ信号のＳ８〜Ｓ１１の４信号をセレクタ３４４に入力していたが、第４の実施の形態では時分割ＡＰＣ回路４５０から出力されたＶＳＨ信号のうち、フル点灯時に出力された２信号（図５−Ｓ８、Ｓ１０）のみを２入力１出力のセレクタ４４４に入力し、このセレクタの出力信号とＬＩＭ１とを比較し、その結果に応じてスイッチ１３３および１３４を遮断する構成としている。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によって、前記ツインビーム系のレーザまたはマルチビーム系のレーザを用いた画像形成装置においても、各レーザ毎に光量を検出でき、光量が制限値を超える場合には各レーザの駆動電流を遮断または制限できるので、確実に個々のレーザの劣化や破壊を防止することが可能となるという効果がある。
【００４２】
さらに、バイアス点灯時の光量も検出することで、昇温等によってバイアス電流が異常に増加することによるカブリも防止でき、より高品位な画像を保ったまま、プリントスピードの高速化または高精細化など、マルチレーザの特徴を活かすことが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のレーザ駆動回路を備えた画像処理装置の断面図である。
【図２】図２は図１の画像形成装置の露光制御部の構成を示す模式的構造図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態のレーザ駆動回路のブロック構成図である。
【図４】図３の時分割ＡＰＣ回路に４回路内蔵される回路の１つのブロック構成図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のレーザ駆動回路および保護回路のタイミング図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態のレーザ駆動回路と保護回路の部分ブロック構成図である。
【図９】従来例の１ビーム系レーザ駆動回路のブロック構成図である。
【図１０】従来例のツインビーム系レーザ駆動回路のブロック構成図である。
【符号の説明】
１ 原稿給紙装置
２ 原稿台ガラス面
３ ランプ
４ スキャナユニット
５、６、７ ミラー
８ レンズ
９ イメージセンサ部
１０ 露光制御部
１１ 感光体
１２、１３ 現像器
１４、１５ 転写部材積載部
１６ 転写部
１７ 定着部
１８ 排紙部
１１ 感光体
３１ 半導体レーザ
３２ 絞り
３３ 回転多面鏡
３４ ｆ−θレンズ
３５ コリメータレンズ
３６ ビームディテクトセンサ
１１０、６１０ マルチレーザチップ
１１１、６１１ Ａレーザ
１１２、６１２ Ｂレーザ
１１３、５１３、６１３ ＰＤセンサ
１２１、６２１ Ａパルス電流源
１２２、６２２ Ｂパルス電流源
１２３ Ａ第１バイアス電流源
１２４ Ａ第２バイアス電流源
１２５ Ｂ第１バイアス電流源
１２６ Ｂ第２バイアス電流源
１３１、６３１ Ａパルス用スイッチ
１３２、６３２ Ｂパルス用スイッチ
１３３、２３３、３３３、４３３、６３３ Ａレーザ用スイッチ
１３４、２３４、３３４、４３４、６３４ Ｂレーザ用スイッチ
１３５、６３５ Ａレーザ用ＰＷＭ回路
１３６、６３６ Ｂレーザ用ＰＷＭ回路
１４１、５４１、６４１ 電流／電圧変換器
１４２、５４２、６４２ 増幅器
１４３、２４３、３４３、４４３、５４３、６４３ シーケンスコントローラ
１４４、２４４、３４４、４４４ セレクタ
１４５、２４５ 第１のコンパレータ
１４６、２４６ 第２のコンパレータ
１４７ 論理回路ＯＲ
１５０、２５０、３５０、４５０、６５０ 時分割ＡＰＣ回路
１５１、１５５ 抵抗
１５２ アナログスイッチ
１５３、１５６ コンデンサ
１５４ コンパレータ
３４５、４４５、５４５、６４５ コンパレータ
５１０ レーザチップ
５１１ レーザ
５２１ パルス電流源
５２３ バイアス電流源
５３１ パルス用スイッチ
５３３ レーザ用スイッチ
５３５ ＰＷＭ回路
６２３ Ａバイアス電流源
６２４ Ｂバイアス電流源
Ｓ１ Ａレーザ用ＰＷＭ回路１３５の出力信号
Ｓ２ Ａレーザのバイアス点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのサンプル／ホールド信号（以下Ｓ／Ｈ信号と呼ぶ）
Ｓ３ Ａレーザのフル点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号
Ｓ４ Ｂレーザ用ＰＷＭ回路１３６の出力信号
Ｓ５ Ｂレーザのバイアス点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号
Ｓ６ Ｂレーザのフル点灯時のシーケンスコントローラ１４３からのＳ／Ｈ信号
Ｓ７ ＰＤセンサ１１３の出力信号
Ｓ８〜Ｓ１１ 時分割ＡＰＣ回路１５０のそれぞれの回路からのＶＳＨ出力信号
Claims (1)
- 第一のレーザ光源と第二のレーザ光源からの光変調されたレーザ光を像担持体上に導光し、該像担持体上に画像情報を書き込んで可視像化する手段を有し、その像を転写部材上に転写して画像を形成する画像形成装置において、
前記画像形成装置に用いられるレーザ駆動回路が、
前記第一のレーザ光源からのレーザ光と前記第二のレーザ光源からのレーザ光の各光出力を、時分割によってそれぞれ一定光量に制御する光量制御手段と、
前記第一のレーザ光源と第二のレーザ光源からのレーザ光の光出力を検出する単一の光検出手段と、
前記第一のレーザ光源にパルス電流を供給し、画像信号に応じてON／OFFされる第一パルス電流源と、
前記第ニのレーザ光源にパルス電流を供給し、画像信号に応じてON／OFFされる第二パルス電流源と、
前記第一のレーザ光源にバイアス電流を供給する第一バイアス電流源と、
前記第ニのレーザ光源にバイアス電流を供給する第ニバイアス電流源と、
レーザ光の光出力の第１の制限値および該第１の制限値よりも低い第２の制限値を設定する制限値設定手段と、
前記光量制御手段が、時分割に前記第一バイアス電流源、前記第一パルス電流源の制御を行って前記第一のレーザ光源の光量を制御し、時分割に前記第ニバイアス電流源、前記第ニパルス電流源の制御を行って前記第ニのレーザ光源の光量を制御する際に、前記光検出手段により検出されたレーザ光の時分割の検出信号の各々と前記制限値設定手段により設定された前記第１および第２の制限値とを比較する比較手段と、
前記比較手段での比較の結果、前記パルス電流源の制御を行っているときの前記検出信号が前記第１の制限値を越えた時点で前記第一のレーザ光源と前記第二のレーザ光源の発光を停止させ、前記バイアス電流源の制御を行っているときの前記検出信号が前記第２の制限値を越えた時点で前記第一のレーザ光源と前記第二のレーザ光源の発光を停止させる発光制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
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