JP4640756B2

JP4640756B2 - Ｌｄ駆動制御装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4640756B2
Application number: JP2004016326A
Authority: JP
Inventors: 英俊金井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2024-01-23
Also published as: JP2005209968A

Description

本発明は、複写機やプリンタなどの画像形成装置に備えられた感光体をポリゴンスキャナで走査し帯電させるＬＤ（レーザダイオード）光を発光させるＬＤ駆動制御装置に関し、特に、簡単な回路構成でアノードコモンＬＤ（アノードがコモン端子となっているＬＤ）とカソードコモンＬＤ（カソードがコモン端子となっているＬＤ）の使い分けができるＬＤ駆動制御装置に関する。

従来の複写機やプリンタなどの画像形成装置には、画像形成にレーザビームを用いたものがある。このレーザビームを発光させるＬＤ駆動制御装置では、ＬＤとこのＬＤの発光量をモニタするＰＤ（フォトダイオード）とを対となるように備えており、ＰＤとＬＤの結合効率のバラツキ補正のため、光を受けたＰＤに流れるモニタ電流を見ながらＬＤの発光量の光量調整を行い、一定光量時のＰＤモニタ電圧を一定値にして、ＣＰＵでオートパワーコントロール（ＡＰＣ）を行っているものがある。
例えば、特許文献１〜３にはＡＰＣ制御を行っている場合が示されている。特許文献１の技術では、アノードコモンＬＤの各レーザダイオードを時間的に順次点灯してＡＰＣを行っている。特許文献２の技術では、カソードコモンＬＤの各レーザダイオードを時間的に順次点灯してＡＰＣを行っている。特許文献３の技術では、カソード駆動手段とアノード駆動手段との駆動切替手段を有するＬＤ駆動手段を備え、各駆動手段でＡＰＣを行う。
特開平９−０７６５６４号公報特開２００２−９３９０公報特開平１１−２４５４４４号公報

ところで、アノードコモンＬＤでは、ＬＤドライバが電流を吸い込む構造となっており、カソードコモンＬＤでは、ＬＤドライバが電流を吐き出す構造となっているので、ＬＤドライバとしては別々に構成する必要が有る。そのため、ＬＤのコモンタイプ（アノードコモンまたはカソードコモン）によってＬＤドライバを選択できるように、タイプに応じたＬＤドライバを搭載しているが、カソードコモンＬＤとアノードコモンＬＤを選択して使用する場合は、複数のＬＤ制御部が必要になり、コストが高くなるという問題が生じる。
また、アノードコモンＬＤと、カソードコモンＬＤの場合、アノードコモンＬＤは、ＰＤのモニタ電圧がＧＮＤ基準であり、カソードコモンＬＤは、ＰＤのモニタ電圧がＶｃｃの５Ｖ基準であり、これを両方制御しようとすると、回路が複雑になるという問題がある。
そこで、本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、簡単な回路構成でありながら、一つのＬＤドライバを使用して、駆動回路を切り替えてアノードコモンＬＤ又はカソードコモンＬＤを使用することができるようにし、しかもカソードコモンＬＤをＧＮＤ基準としたＬＤ駆動制御装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、レーザダイオードの発光量を該レーザダイオードの発する光を受光するフォトダイオードの検知量をもとに制御するＬＤ駆動制御装置において、前記フォトダイオードの検知量を入力するＰＤ端子を有し、該ＰＤ端子からの入力値と制御目標値を比較し、比較結果に応じて前記レーザダイオードの駆動電流を増減させる制御信号を出力するＬＤドライバと、電源から前記レーザダイオードに流れる駆動電流の電流方向の該レーザダイオードに対する下流側に接続され、前記ＬＤドライバから入力される制御信号によって動作する駆動電流制御要素を有するアノードコモンＬＤ駆動回路と、電源から前記レーザダイオードに流れる駆動電流の電流方向の該レーザダイオードに対する上流側に接続され、前記ＬＤドライバから入力される制御信号によって動作する駆動電流制御要素を有するカソードコモンＬＤ駆動回路と、前記ＬＤドライバからの制御信号の入力を前記アノードコモンＬＤ駆動回路又はカソードコモンＬＤ駆動回路のいずれかに切り替える第１の切替回路と、前記アノードコモンＬＤ駆動回路によって駆動されるレーザダイオードに流れる駆動電流の電流方向の該レーザダイオードに対する上流側で該レーザダイオードとともに電源に接続され、該レーザダイオードの発する光を受光するフォトダイオードから流れ出る電流をグランド基準の電圧に変換する第１の変換回路と、前記カソードコモンＬＤ駆動回路によって駆動されるレーザダイオードに流れる駆動電流の電流方向の該レーザダイオードに対する下流側で該レーザダイオードとともにグランドに接続され、該レーザダイオードの発する光を受光するフォトダイオードに流れ込む電流を電源基準の電圧に変換する第２の変換回路と、前記第２の変換回路で変換された電圧をグランド基準の電圧に変換する第３の変換回路と、前記ＬＤドライバのＰＤ端子への入力を前記アノードコモンＬＤ駆動回路の作動時に第１の変換回路の出力に切り替え、前記カソードコモンＬＤ駆動回路の作動時に第３の変換回路の出力に切り替える第２の切替回路とを設けたことを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明では、請求項１記載のＬＤ駆動制御装置において、前記ＬＤドライバは、前記レーザダイオードの発光量を一定に制御することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載のＬＤ駆動制御装置を備えた画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、アノードコモンＬＤとカソードコモンＬＤで、駆動回路を切り替えるように構成すると共に、モニタ電圧を電源基準からＧＮＤ基準に変換する回路を設けたので、簡単な回路構成でありながら、一つのＬＤドライバを使用して、駆動回路を切り替えてアノードコモンＬＤ及びカソードコモンＬＤを制御することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。複写機やプリンタ等の画像形成装置にあって、例えば複写機にあっては、上部に自動原稿給紙部、原稿を読み込んで画像を形成する画像形成部、形成した画像を転写する転写紙を供給する給紙トレイを有し、画像形成に当っては、ビデオ信号にて発光を制御されかつ走査されるＬＤ走査光学系を有する。図１は、ＬＤ走査光学系の基本構成を示す概略図である。ＬＤ１からのレーザ光は、コリメートレンズ２で平行光になり、ポリゴンスキャナ３で走査されて、ｆθレンズ４を通って、感光体５を感光させることにより、潜像を形成する。また、同期検知用のフォトセンサ（フォトダイオード）６により、同期検知信号が作られる。
図２は図１のフォトセンサ６を含む同期検知信号発生部の具体的回路構成図である。ポリゴンスキャナ３の走査によってフォトセンサ６がレーザ光を受光することにより、電流Ｉｍが流れ、抵抗器Ｒ１によってコンパレータ７の入力に電圧Ｖｉが発生する。入力電圧Ｖｉが設定電夏Ｖｒｅｆより大きくなると、コンパレータ７の出力にパルス出力（同期検知信号ＸＤＥＴＰ）が発生する。図３に同期検知信号（ＸＤＥＴＰ）の波形を示す。上述の走査に同期して１ライン周期Ｔ２に幅Ｔ１の信号が１回出ることになる。
図４は、図１に示すＬＤ１を駆動するための回路を主に示し、アノードコモンＬＤを有し、ＬＤとＬＤドライバとの接続、更にはＬＤドライバとＧＡＶＤ（ビデオ変調ＡＳＩＣ）との接続を表す回路例を示す。この例は、ＬＤドライバ１０には、ＧＡＶＤ２０からのＰＷＭデ−タが入力される。また、ＬＤドライバ１０のＸＳ／ＨＯＬＤ端子は、サンプリングホールド入力で、Ｌではサンプリングモード（ＡＰＣ（自動光量調整）が行われるモード）、Ｈではホールドモード（光量調整がされず、ホールドされるモード）である。
ＬＤドライバ１０のＬＤ出力電流が、Ｔｒ（トランジスタのこと）で増幅され、コレクタ電流ＩｓｗでＬＤが駆動されて発光する。ＬＤ内には、モニタ用のＰＤ（フォトダイオード）が備えられる。ＰＤには、光量に応じた電流Ｉｍが流れるが、Ｖ１＝Ｉｍ×ＶＲ１（このＶＲ１は抵抗器ＶＲ１の抵抗値）の電圧Ｖ１が、ＬＤドライバ１０のＰＤ端子に入力される。Ｃ１は、サンプリング／ホールド用のコンデンサである。

図５は、図４のＬＤドライバ１０の内部構成をより詳しく表したものである。ＬＤの発光にてレーザ光を受けたＰＤのモニタ電流Ｉｍを抵抗器ＶＲ１で電圧Ｖ１に変換する。コンパレータ１１にて（Ｖ１＝Ｉｍ×ＶＲ１）により得られるＶ１が基準電圧（目標値）Ｖｒｅｆ１と比較され、その出力がコントロ−ル回路１２に入力される。コントロ−ル回路１２には、ＸＳ／ＨＯＬＤ信号を入力する。ＸＳ／ＨＯＬＤ信号がＬの時は、サンプリングモードで、ＡＰＣが行われる。ＸＳ／ＨＯＬＤ信号がＨの時は、ホールドモードで、ＡＰＣは行われず、ホールドされた状態での電流がＬＤに流れる。
サンプリングモード時は、コントロール回路１２の出力がスイッチＳＷ１あるいはＳＷ２のいずれかを閉じ、電圧Ｖ１が目標値Ｖｒｅｆ１と比較され、Ｖ１＜Ｖｒｅｆ１の場合スイッチＳＷ１が閉じて充電用定電流源１３からＣ１に電流が流れ込み、Ｃ１の電位Ｖ２が上昇する。Ｖ１＞Ｖｒｅｆ１の場合スイッチＳＷ２が閉じてＣ１の電荷が放電用定電流源１４に流れ、誤差増幅器１５の一方の入力電圧Ｖ２の電位が低下する。Ｖ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２と誤差増幅されて、ＸＤＡＴＡがＬの時、Ｔｒのベースに電流が流れ、Ｔｒのコレクタ電流ＩｓｗがＬＤに流れて、ＬＤが発光する。したがって、ＰＤの電圧Ｖ１が目標値と比較されてコンデンサＣ１の充放電にて誤差増幅器１５の出力電流を変化させ、ＬＤの発光を制御してＡＰＣを行うものである。
こうして、レーザ光量が設定値より低いと、ＬＤ電流が増加して、レーザ光量が増加し、レーザ光量が設定値より高いと、ＬＤ電流が低下して、レーザ光量が低下するように、制御される。この場合、ＸＳ／ＨＯＬＤがＨの時は、ホールドモードで、ＳＷ１及びＳＷ２はオフになり、Ｃ１の電位Ｖ２は一定値となり、ＬＤは一定電流で発光する（ＡＰＣは行われない）。

図５は、アノードコモンＬＤにあってＡＰＣを行うＬＤドライバを主に示した。次に、図６は、アノードコモンＬＤとカソードコモンＬＤとの駆動の切替回路のブロック図を示す。この図６では、スイッチＳ１により、アノードコモンＬＤ駆動回路と、カソードコモンＬＤ駆動回路を切り替える。
まず、アノードコモンＬＤ駆動回路の説明を行う。ＬＤドライバ１０のＬＤ出力から、電流Ｉ１がＴｒ１のベースに流れる。Ｔｒ１のコレクタ電流Ｉ２が、ＬＤ電流となり、ＬＤ１が発光する。ＬＤ１の発光によってＬＤ内のＰＤ１のモニタ電流Ｉｍ１が流れる。このモニタ電流Ｉｍ１は、図７に示すＧＮＤ基準の抵抗器ＶＲ２に流れる。Ｖ４＝Ｉｍ１×ＶＲ２（このＶＲ２は抵抗器ＶＲ２の抵抗値）からなる抵抗器の電圧Ｖ４が、スイッチＳ２を介してＬＤドライバ１０のＰＤ端子に入力される。ここで、図６のＬＤドライバ１０と図７のＬＤドライバ１０とは同一ドライバを示す。
図６に示すカソードコモンの駆動回路を述べる。ＬＤドライバ１０のＬＤ出力から、ベース電流Ｉ３がＴｒ３に流れ、このＴｒ３のコレクタ電圧の低下にてＴｒ２のベース電流Ｉ４が流れ、Ｔｒ２のコレクタ電流Ｉ５がＬＤ電流となってＬＤ２が発光する。ＬＤ２の発光によってＬＤ内のＰＤ２のモニタ電流Ｉｍ２が流れる。カソードコモンＬＤの場合、ＰＤ２のモニタ電流Ｉｍ２は、ＰＤ側に吸い込まれる。
ここで、ＰＤ２の回路を述べるに、ＰＤ２の反ＧＮＤ側は、図７において抵抗器Ｒ５を介してＶｃｃである５Ｖに接続されると共にオペアンプ（ＡＭＰ）の１入力に接続される。ＡＭＰの他の入力は出力がベースに繋がるＴｒ４のエミッタに接続され、Ｔｒ４のコレクタが抵抗器ＶＲ１を介して接地される。かかる構成のため、ＡＭＰのＶ１電位は、ＰＤ２が受光せず電流Ｉｍ２が流れないと５Ｖであるが、電流Ｉｍ２の通電によって５Ｖ−（Ｒ５×Ｉｍ２）になる。Ｔｒ４のエミッタ抵抗Ｒ６とＲ５とが等しいとすると、ＡＭＰは、入力電位Ｖ１とＶ２が等しくなるように制御されるので、Ｔｒ４のベース電流が流れてエミッターコレクタには、Ｉｍ３が流れる。ここで、ＰＤ２の電位Ｖ１は、（５Ｖ−Ｉｍ２×Ｒ５）となり、５Ｖを基準とした電位であるが、スイッチＳ２を介してＬＤドライバ１０のＰＤ端子に入力される電位Ｖ３は、Ｉｍ３×（ＶＲ１＋Ｒ７）であるＧＮＤを基準とした電圧に変換される。したがって、カソードコモンＬＤのＰＤモニタ電圧は、アノードコモンＬＤのＰＤモニタ電圧と同様のＧＮＤ基準の電圧とすることができる。
このようにして、アノードコモンＬＤとカソードコモンＬＤとでスイッチＳ１、Ｓ２により駆動回路を切り替えて制御することができるので、簡単な構成でありながら、アノードコモンＬＤ又はカソードコモンＬＤを同一のＬＤドライバで制御し、ＬＤを発光させることができる。そして、同時にカソードコモンＬＤの場合に、ＰＤモニタ電圧を、電源基準からＧＮＤ基準に変換する回路を設けたので、同一のＬＤドライバを用いた簡単な構成で、アノードコモンＬＤ及びカソードコモンＬＤを制御することができる。さらに、アノードコモンＬＤ又はカソードコモンＬＤを制御する時に、ＡＰＣを行うので、高画質な画像を得ることができる。

ＬＤ（レーザダイオード）走査光学系の基本構成を示す概略図。同期検知信号発生部の回路構成図。同期検知信号（ＸＤＥＴＰ）の波形を示す図。ＧＡＶＤ（ビデオ変調ＡＳＩＣ）と、ＬＤドライバとＬＤとの接続回路例を示す図。ＬＤドライバの内部構成図。アノードコモンＬＤとカソードコモンＬＤの駆動を切り替える回路のブロック図。アノードコモンＬＤとカソードコモンＬＤの駆動を切り替える回路のブロック図。

符号の説明

１ＬＤ（レーザダイオード）
２コリメートレンズ
３ポリゴンスキャナ
４ｆθレンズ
５感光体
６フォトセンサ
７、１１コンパレータ
１０ＬＤドライバ
１２コントロール回路
１３充電要定電流源
１４放電用定電流源
１５誤差増幅器

Claims

レーザダイオードの発光量を該レーザダイオードの発する光を受光するフォトダイオードの検知量をもとに制御するＬＤ駆動制御装置において、
前記フォトダイオードの検知量を入力するＰＤ端子を有し、該ＰＤ端子からの入力値と制御目標値を比較し、比較結果に応じて前記レーザダイオードの駆動電流を増減させる制御信号を出力するＬＤドライバと、
電源から前記レーザダイオードに流れる駆動電流の電流方向の該レーザダイオードに対する下流側に接続され、前記ＬＤドライバから入力される制御信号によって動作する駆動電流制御要素を有するアノードコモンＬＤ駆動回路と、
電源から前記レーザダイオードに流れる駆動電流の電流方向の該レーザダイオードに対する上流側に接続され、前記ＬＤドライバから入力される制御信号によって動作する駆動電流制御要素を有するカソードコモンＬＤ駆動回路と、
前記ＬＤドライバからの制御信号の入力を前記アノードコモンＬＤ駆動回路又はカソードコモンＬＤ駆動回路のいずれかに切り替える第１の切替回路と、
前記アノードコモンＬＤ駆動回路によって駆動されるレーザダイオードに流れる駆動電流の電流方向の該レーザダイオードに対する上流側で該レーザダイオードとともに電源に接続され、該レーザダイオードの発する光を受光するフォトダイオードから流れ出る電流をグランド基準の電圧に変換する第１の変換回路と、
前記カソードコモンＬＤ駆動回路によって駆動されるレーザダイオードに流れる駆動電流の電流方向の該レーザダイオードに対する下流側で該レーザダイオードとともにグランドに接続され、該レーザダイオードの発する光を受光するフォトダイオードに流れ込む電流を電源基準の電圧に変換する第２の変換回路と、
前記第２の変換回路で変換された電圧をグランド基準の電圧に変換する第３の変換回路と、
前記ＬＤドライバのＰＤ端子への入力を前記アノードコモンＬＤ駆動回路の作動時に第１の変換回路の出力に切り替え、前記カソードコモンＬＤ駆動回路の作動時に第３の変換回路の出力に切り替える第２の切替回路と
を設けたことを特徴とするＬＤ駆動制御装置。
前記ＬＤドライバは、前記レーザダイオードの発光量を一定に制御することを特徴とする請求項１記載のＬＤ駆動制御装置。
請求項１又は２に記載のＬＤ駆動制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。