JPH03202808A - レーザ発振器の光量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえばレーザプリンタやディジタル複写機
などの画像形成装置に用いられるレーザ発振器の光量制
御装置に関する。

（従来の技術） 最近、たとえばレーザ発振器から出力されるレーザビー
ムによる走査露光と電子写真テロセスとによって印字す
る電子写真方式のレーザプリンタが開発されている。

この種のレーザプリンタにおいては、レーザビームを得
るためのレーザ発振器として半導体レーザ発振器が用い
られている。一般に、半導体レーザ発振器の光量は、温
度に対して非常に不安定であるため、通常、光量制御装
置などにより半導体レーザ発振器の光量を安定化してい
る。

半導体レーザ発振器の光量制御方式には種々の方式が有
るが、安価な方式としてＡ／Ｄコンバータを内蔵した周
知の汎用マイクロコンピュータ（以下マイコンと称する
）を利用して、画像記録を行なわない頁と頁との間で半
導体レーザ発振器を連続発光させ、発光している間に半
導体レーザ発振器の光量を光量検出器で検出し、検出し
た光量をＡ／Ｄコンバータで読込み、読込んだ光量と基
準信号とを比較して、比較結果に応じて半導体レーザ発
振器の駆動電流を設定することにより、半導体レーザ発
振器の光量を安定化していた。

（発明が解決しようとする課題） 従来は画像記録を行なわない頁と頁との間で半導体レー
ザ発振器を連続発光させて、半導体レーザ発振器の光量
を安定化しているため、たとえば反転現像方式を適用し
たレーザプリンタやディジタル複写機などの画像形成装
置においては、記録領域内で現像が行われ、トナーが余
分に消費されてしまうという問題があった。

また、この問題を解決する他の方式として、記録領域外
で半導体レーザ発振器を発光させ、発光している間に半
導体レーザ発振器の光量を安定化する方式も考えられる
が、この場合、半導体レーザ発振器を発光できる時間が
通常短時間であり、半導体レーザ発振器の光量を光量検
出器で検出し、検出した光量をＡ／Ｄコンバータを内蔵
した汎用マイコンのＡ／Ｄコンバータで読込むにはＡ／
Ｄ変換時間が遅すぎるため、高速のＡ／Ｄコンバータが
必要となり、高価となる。さらに、検出した光量を読込
んでから半導体レーザ発振器の駆動電流を設定するまで
のマイコンによる処理を高速で行なう必要がａるため、
高速のマイコンが必要となる。

また、半導体レーザ発振器とその光量制御部の距離が離
れている配置においては、半導体レーザ発振器の光量を
検出する光量検出器とＡ／Ｄコンバータとの間のアナロ
グラインが長くなるため、ノイズの影響を受は易くなる
。

さらに、レーザプリンタやディジタル複写機が高速機に
なる程、ビーム走査周期が短くなるため、より記録領域
外での半導体レーザ発振器の発光時間が短くなり、ます
ます不利となる。

そこで、本発明は、余分なトナーを消費することなく、
高速のレーザプリンタや高速のディジタル複写機であっ
ても、高速のＡ／Ｄコンバータや高速のマイコンなどを
使用することなく、またレーザ発振器の光量を検出する
光量検出手段とレーザ発振器の光量制御部の距離が離れ
ている場合であっても、ノイズの影響を受けない安定し
たレーザ発振器の光ｉ制御装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のレーザ発振器の光量制御装置は、レーザ発振器
から出力されるレーザビームを、走査させることにより
被走査面を走査する走査手段と、前記レーザ発振器を電
流駆動する駆動手段と、前記レーザ発振器の光量を検出
する光量検出手段と、この光量検出手段の光量検出信号
とあらかじめ設定される基準信号とを比較する比較手段
と、前記走査手段により走査されたレーザビームの位置
を検出するビーム検出手段と、このビーム検出手段のビ
ーム検出信号に基づいて前記比較手段の比較結果を保持
する第１の保持手段と、この第１の保持手段で保持され
た比較結果に応じて前記駆動手段の駆動電流値を設定す
る光量制御手段と、この光量制御手段で設定された駆動
電流値を前記ビーム検出信号に基づいて保持し、前記駆
動手段へ出力する第２の保持手段とを具備している。

また、本発明のレーザ発振器の光量制御装置は、レーザ
発振器から出力されるレーザビームによって像担持体上
を走査することにより、前記像担持体上に画像形成を行
なう画像形成手段と、前記レーザ発振器を電流駆動する
駆動手段と、前記レーザ発振器の光量を検出する光量検
出手段と、この光量検出手段の光量検出信号とあらかじ
め設定される基準信号とを比較する比較手段と、前記画
像形成手段により走査されたレーザビームの位置を検出
するビーム検出手段と、このビーム検出手段のビーム検
出信号に基づいて前記画像形成手段による画像形成の領
域外でそれぞれ位相の異なる第１ラッチ信号および第２
ラッチ信号を発生するラッチ信号発生手段と、このラッ
チ信号発生手段からの第１ラッチ信号により前記比較手
段の比較結果をラッチする第１ラッチ回路と、この第１
ラッチ回路にラッチされた比較結果に応じて前記駆動手
段の駆動電流値を設定する光量制御手段と、この光量制
御手段で設定された駆動電流値を前記第２ラッチ信号に
よりラッチし、前記駆動手段へ出力する第２ラッチ回路
とを具備している。

（作用） 本発明のレーザ発振器の光量制御装置は、ビーム検出信
号に基づいて光量検出信号と基準信号とを比較する比較
手段の比較結果を第１の保持手段に保持しておき、この
保持された比較結果に応じてレーザ発振器の駆動電流値
を設定し、この設定された駆動電流値を前記ビーム検出
信号に基づいて第２の保持手段に保持してから駆動手段
へ出力することにより、レーザ発振器の光量を制御する
ものである。

また、本発明のレーザ発振器の光量制御装置は、ラッチ
信号発生手段によりビーム検出信号に基づいて画像形成
領域外でそれぞれ位相の異なる第１ラッチ信号および第
２ラッチ信号を発生させて、この第１ラッチ信号により
光量検出信号と基準信号とを比較する比較手段の比較結
果を第１ラッチ回路にラッチしておき、このラッチした
比較結果に応じてレーザ発振器の駆動電流値を設定し、
この設定された駆動電流値を上記第２ラッチ信号により
第２ラッチ回路にラッチしてから駆動手段へ出力するこ
とにより、レーザ発振器の光量を制御するものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明に係る半導体レーザ発振器の光量制御
装置の概要を示すブロック図である。図において、ポリ
ゴンミラー９は、半導体レーザ発振器１１から出力され
るレーザビーム１２を画像形成装置における像担持体と
してのドラム状の感光体１０上に矢印方向に走査する。

ポリゴンミラー、９により走査されたレーザビーム１３
は、感光体１０の記録領域外（画像形成領域外）でビー
ム検出手段１８によって検出される。

駆動手段２２は、ビーム検出手段１８で検出したビーム
検出信号に基づいて出力される変調信号を人力し、半導
体レーザ発振器１１を電流駆動して感光体１０上の所定
位置に情報記録を行なう。

光量検出手段１５は、半導体レーザ発振器１１から出力
されるレーザビーム１４の光量を検出するものである。

比較手段１７は、光量検出手段１５の検出信号と基準信
号発生手段１６からの基準信号とを比較する。

ラッチ信号発生手段１９は、ビーム検出手段１８からの
ビーム検出信号に基づいて記録領域外でそれぞれ位相の
異なる第１ラッチ信号２３および第２ラッチ信号２５を
発生する。

第１の保持手段としての第１ラッチ回路２０は、比較手
段１７の比較結果を第１ラッチ信号２３のタイミングで
ラッチする。

光量制御手段２１は、たとえばマイコンを主体に構成さ
れており、第１ラッチ回路２０でラッチされた比較結果
に応じて、駆動手段２２の駆動電流値を設定する。この
際、光量制御手段２１で設定した駆動電流値は、第２ラ
ッチ信号２５のタイミングで第２ラッチ回路（第２の保
持手段）２４にラッチされ、このラッチされたタイミン
グで駆動電流値を駆動手段２２へ出力することにより、
半導体レーザ発振器１１から出力されるレーザビームの
光量を均一に制御する。

第２図は、本発明に係る半導体レーザ発振器の光量制御
装置の一部を詳細に示すブロック図である。図において
、３０は半導体レーザ発振器で、その構成は、レーザビ
ームを出力するレーザダイオード３１と、レーザダイオ
ード３１から出力されるレーザビームの強度を検出する
モニタ用のフォトダイオード３２からなっている。レー
ザダイオード３１は、トランジスタ３３と抵抗３４で構
成される定電流回路により定電流駆動される。

トランジスタ３３のベースには、Ｄ／Ａ変換回路３５の
出力とトランジスタ３６のコレクタが接続されている。

半導体レーザ発振器３０に流れる駆動電流は、Ｄ／Ａ変
換回路３５の出力電圧に比例する。

トランジスタ３６は、レーザ変調制御回路３７から出力
されるレーザ変調信号に応じてオン−オフを繰り返すこ
とにより、レーザダイオード３１が変調される。この場
合、レーザ変調信号がハイレベルでレーザダイオード３
１が消灯し、ロウレベルで発光する。

Ｄ／Ａ変換回路３５は、第２ラッチ回路３８から出力さ
れるデジタル値をアナログ電圧に変換するものである。

第２ラッチ回路３８は、人出力レジスタ３９から出力さ
れるレーザ駆動電流出力のディジタル値を、セレクタ４
０から出力される出力ラッチパルスに同期したタイミン
グでラッチするものである。

セレクタ４０は、入出力レジスタ３９から出力される出
力ラッチパルスＡとレーザ変調制御回路３７から出力さ
れる出力ラッチパルスＢを、入出力レジスタ３９から出
力されるラッチパルス切換え信号に応じてセレクトする
セレクタで、ラッチパルス切換え信号がロウレベルで出
力ラッチパルスＡを、ハイレベルで出力ラッチパルスＢ
をセレクトする。

一方、モニタ用フォトダイオード３２には、レーザダイ
オード３１のビーム強度に比例した電流が流れる。抵抗
４１は、フォトダイオード３２に流れる電流を電圧に変
換する。変換された電圧は、オペアンプ４２、抵抗４３
、可変抵抗器４４から構成される非反転増幅器により非
反転増幅される。

ユニで、可変抵抗器４４は増幅率を調整するもので、目
的はレーザダイオード３１のビーム強度に対するモニタ
用フォトダイオード３２に流れる電流特性が半導体レー
ザ発振器３０のばらつきにより異なるのを補正するもの
である。

オペアンプ４２の出力は、比較器４５の一側入力端子に
入力されており、＋側端子に人力される基準電圧Ｖｒｅ
ｆ２と比較される。この基準電圧Ｖｒｅｆ２は、レーザ
ダイオード３１の目標光量を設定するもので、オペアン
プ４２の出力がＶｒｅｆ２未満のときは目標光量未達と
して比較器４５の出力はハイレベルとなり、オペアンプ
４２の出力がＶｒｅｆ２を越えたとき目標光量到達とし
て比較器４５の出力がロウレベルとなる。

比較器４５の比較結果は、第１ラッチ回路４６に入力さ
れる。第１ラッチ回路４６は、セレクタ４７から出力さ
れる入力ラッチパルスに同期したタイミングで比較器４
５の出力をラッチするもので、第１ラッチ回路４６の出
力は人出力レジスタ３つに人力され、図示しないプリン
タ全体の制御を司るＣＰＵで処理される。

セレクタ４７は、入出力レジスタ３９から出力される人
力ラッチパルスＡとレーザ変調制御回路３７から出力さ
れる入力ラッチパルスＢを、人出力レジスタ３９から出
力されるラッチパルス切換え信号によりセレクトするセ
レクタで、ラッチパルス切換え信号がロウレベルで人力
ラッチパルスＡを、ハイレベルで入力ラッチパルスＢを
セレクトする。

４８は走査されたレーザビーム１３の位置を検出するビ
ーム検出器で、たとえばピンダイオードを使用している
。走査されたレーザビーム１３が入射すると、ピンダイ
オード４８には入射したレーザビームの強度に比例した
電流が流れる。抵抗４９は、ピンダイオード４８に流れ
る電流を電圧に変換する。変換された電圧は比較器５０
の一側端子に入力されており、＋側端子に入力される基
準電圧Ｖｒｅｆｌと比較されて、負のパルスのビーム検
出信号としてレーザ変調制御回路３７に人力される。

前記ビーム検出信号が連続的にパルス出力したのを受け
て、レーザ変調制御回路３７は人出力レジスタ３９に対
してビーム検出レディとしてビーム検出レディ信号をロ
ウレベルからハイレベルにする（第３図ｅ、ｇ参照）。

人出力レジスタ３つから出力されるラッチパルス切換え
信号は、ビーム検出レディ信号がロウレベルのときにロ
ウレベルを、ハイレベルのときにハイレベルを出力する
（第３図り参照）。

また、ビーム検出信号が出力されると、レーザ変調制御
回路３７からビーム検出信号に基づいて記録領域外でそ
れぞれ位相の異なる入カラ・ノチバルス８１出力ラッチ
パルスＢが出力される（第３図に、１参照）。また、こ
の入力ラッチパルスＢはＣＰＵの割込み人力に割込み信
号として人力される。

なお、第２図において、５１．５２はＣＰＵの内部バス
で、それぞれ図示しないＣＰＵに接続されている。また
、５３はインクフェイス信号で、図示しないプリンタ制
御回路に接続されている。

次に、第３図に示すタイミングチャートおよび第４図に
示すフローチャートを参照して動作を説明する。まず、
電源がオンされると、定着ヒータの加熱を開始しくＳｌ
）、人出力レジスタ３９から出力されるレーザ駆動電流
を初期化する（Ｓ２）。次に、セレクタ４０．４７を入
出力レジスタ３９から出力されるラッチパルス切換え信
号により、それぞれ出力ラッチパルスＡおよび人力ラッ
チパルスＡをセレクトする（Ｓ３）。次に、レーザ変調
制御回路３７から出力されるレーザ変調信号を強制オン
する（Ｓ４）。次に、レーザ駆動電流をインクリメント
して（Ｓ５）、入出力レジスタ３９から出力ラッチパル
スＡを出力すると（Ｓ６）　、Ｄ／Ａ変換回路３５でＤ
／Ａ変換されて、レーザダイオード３１に電流が流れ始
める。

所定時間デイレイ（Ｓ７）後、人出力レジスタ３つから
人力ラッチパルスＡを出力すると（Ｓ８）、比較器４５
の比較結果が第１ラッチ回路４６にラッチされる。次に
、第１ラッチ回路４６にラッチされた比較結果が目標光
量に到達したか否かを判別する（Ｓ９）。ここで、目標
光量とは、オペアンプ４２の出力電圧が比較器４５の基
準電圧Ｖｒｅｆ２に到達した時であり、このとき比較器
４５の出力は°１”から”０”に変化する。

ステップＳっで目標光量に未達のときはステップＳ５に
戻り、目標光量に到達するまで繰り返す。ステップＳ９
で目標光量に到達したときは、レーザ駆動電流値を図示
しないＲＡＭで記憶しておき（Ｓ１０）、レーザ変調信
号を強制オフする（Ｓｌｌ）。

ステップＳ１２で定着ヒータレディになるまでループし
て、定着ヒータレディになると、プリント指令を待つ（
Ｓ　１３）。プリント指令が来ると、ミラーモータをオ
ンしく５１４）、ステップＳ１０でＲＡＭに記憶したレ
ーザ駆動電流値を読出しく５１５）、読出したレーザ駆
動電流値の１／ｎを人出力レジスタ３９から出力する（
Ｓ　１６）。

次に、レーザ変調信号を強制オンしくＳ　１７）、レー
ザ駆動電流をインクリメントして（３１８）、出力ラッ
チパルスＡを出力する（Ｓ　１９）。そして、所定時間
デイレイ（５２０）後、レーザ変調制＃ｊ回路３７から
出力されるビーム検出レディ信号がビーム検出レディか
を判別する（５２１）。

ここで、ビーム検出レディとは、ビーム検出器４８に入
射する走査ビームのビーム強度が比較器５０の基準電圧
Ｖｒｅｆｌを越え、ビーム検出信号が連続的に発生した
時である（第３図ｅ、ｇ参照）。ステップＳ２１でビー
ム検出レディで無ければ、ステップ５１８に戻り、ビー
ム検出レディになるまで繰り返す。

ステップＳ２１でビーム検出レディになると、レーザ変
調信号を強制オフする（Ｓ　２２）。レーザ変調制御回
路３７は、ビーム検出レディを出力すると同時に、レー
ザ変調信号をビーム検出信号に基づいて記録領域外でサ
ンプリング発光し、同様にビーム検出信号に基づいて記
録領域外でそれぞれ位相の異なる入力ラッチパルスＢお
よび出力ラッチパルスＢを出力する（第３図ｆ、に、ｌ
参照）。

次に、ステップ８２３で、セレクタ４０．４７を入出力
レジスタ３つから出力されるラッチパルス切換え信号に
より出力ラッチパルスＢ、人力ラッチパルスＢをセレク
トする（第３図り参照）。

次に、ＣＰＵの割込みを解除して（Ｓ２４）、割込信号
の入力ラッチパルスＢが発生するまでループを繰返す（
Ｓ　２５）。ここで、割込み信号が発生すると、入力ラ
ッチパルスＢにより比較器４５の比較結果が第１ラッチ
回路４６にラッチされる。

次に、第１ラッチ回路４６でラッチされた比較結果が目
標光量に到達したかを判別する（Ｓ２６）目標光量に未
達のときは、レーザ駆動電流をインクリメントする（Ｓ
２７）。そして、出力ラッチパルスＢが出力されるタイ
ミングで前記レーザ駆動電流値を第２ラッチ回路３８で
ラッチしてＤ／Ａ変換回路３５へ出力する。その後、ス
テップＳ２５に戻り、目標光量に到達するまで繰返す。

目標光量に到達したときは、レーザ駆動電流をディクリ
メントして（５２８）、ステップＳ２５に戻る。

目標光量に到達してからは、割込信号が発生するごとに
半導体レーザ発振器３０の光量制御を継続して行なう。

このように、ラッチ信号発生手段によりビーム検出信号
に基づいて記録領域外でそれぞれ位相の異なる第１ラッ
チ信号、第２ラッチ信号を発生させて、比較手段の比較
結果を第１ラッチ信号により第１ラッチ回路にラッチし
ておき、このラッチした比較結果に応じて半導体レーザ
発振器の駆動電流値を設定し、この設定された駆動電流
値を第２ラッチ信号により第２ラッチ回路にラッチして
から駆動手段に出力することにより、半導体レーザ発振
器の光量を制御するものである。

これにより、画像形成を行わない頁と頁との間で半導体
レーザ発振器を発光させないため、特に反転現像方式を
用いるものにおいては余分なトナー消費が防止できる。

また、高速Ａ／Ｄコンバータが６要のため、安価にでき
る。

また、記録領域外で半導体レーザ発振器を発光できる時
間が短くなっても、確実に比較結果を読取ることが可能
となり、またマイコンは第１ラッチ信号が発生してから
第２ラッチ信号が発生する比較的に余裕のある時間で駆
動電流の制御を行なえる。したがって、汎用マイコンが
使用可能で安価となり、高速機も対応可能となる。

また、記録領域内で半導体レーザ発振器の駆動電流が切
換わらないため、高画質の画像形成装置にも対応可能と
なる。

また、ビーム検出手段で走査ビーム位置を検出するとき
、半導体レーザ発振器の駆動電流が切換わらないため、
安定したビーム検出が行なえる。

さらに、半導体レーザ発振器の光量を検出する光量検出
器と、半導体レーザ発振器の光量制御部が離れている配
置においても、比較手段を光量検出器の近くに配置でき
るため、ノイズの影響受けにくい。

なお、前記実施例では、ビーム走査１ラインごとに比較
結果のラッチと駆動電流のラッチを行っていたが、これ
に限らず、複数走査ラインごとに比較結果のラッチと駆
動電流のラッチを行なってもよい。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、余分なトナーを消
費することなく、高速のレーザプリンタや高速のディジ
タル複写機であっても、高速のＡ／Ｄコンバータや高速
のマイコンなどを使用することなく、またレーザ発振器
の光量を検出する光量検出手段とレーザ発振器の光量制
御部の距離が離れている場合であっても、ノイズの影響
を受けない安定したレーザ発振器の光量制御装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を説明するためのもので、第１図
はレーザ発振器の光量制御装置の概要を示すブロック図
、第２図はレーザ発振器の光量制御装置の一部を詳細に
示すブロック図、第３図は動作を説明するタイミングチ
ャート、第４図は動作を説明するフローチャートである
。 ９・・・・・・ポリゴンミラー　１０・・・・・・感光
体（像担持体）、１１・・・・・・レーザ発振器、１２
・・・・・・レーザビーム、１５・・・・・・光量検出
手段、１６・・・・・・基準信号発生手段、１７・・・
・・・比較手段、１８・・・・・・ビーム検出手段、１
９・・・・・・ラッチ信号発生手段、２０・・・・・・
第１ラッチ回路（第１の保持手段）、２１・・・・・・
光量制御手段、２２・・・・・・駆動手段、２４・・・
・・・第２ラッチ回路（第２の保持手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ発振器から出力されるレーザビームを走査
   させることにより被走査面を走査する走査手段と、 前記レーザ発振器を電流駆動する駆動手段と、前記レー
   ザ発振器の光量を検出する光量検出手段と、 この光量検出手段の光量検出信号とあらかじめ設定され
   る基準信号とを比較する比較手段と、前記走査手段によ
   り走査されたレーザビームの位置を検出するビーム検出
   手段と、 このビーム検出手段のビーム検出信号に基づいて前記比
   較手段の比較結果を保持する第１の保持手段と、 この第１の保持手段で保持された比較結果に応じて前記
   駆動手段の駆動電流値を設定する光量制御手段と、 この光量制御手段で設定された駆動電流値を前記ビーム
   検出信号に基づいて保持し、前記駆動手段へ出力する第
   ２の保持手段と を具備したことを特徴とするレーザ発振器の光量制御装
   置。
2. （２）レーザ発振器から出力されるレーザビームによっ
   て像担持体上を走査することにより、前記像担持体上に
   画像形成を行なう画像形成手段と、前記レーザ発振器を
   電流駆動する駆動手段と、前記レーザ発振器の光量を検
   出する光量検出手段と、 この光量検出手段の光量検出信号とあらかじめ設定され
   る基準信号とを比較する比較手段と、前記画像形成手段
   により走査されたレーザビームの位置を検出するビーム
   検出手段と、 このビーム検出手段のビーム検出信号に基づいて前記画
   像形成手段による画像形成の領域外でそれぞれ位相の異
   なる第１ラッチ信号および第２ラッチ信号を発生するラ
   ッチ信号発生手段と、このラッチ信号発生手段からの第
   １ラッチ信号により前記比較手段の比較結果をラッチす
   る第１ラッチ回路と、 この第１ラッチ回路にラッチされた比較結果に応じて前
   記駆動手段の駆動電流値を設定する光量制御手段と、 この光量制御手段で設定された駆動電流値を前記第２ラ
   ッチ信号によりラッチし、前記駆動手段へ出力する第２
   ラッチ回路と を具備したことを特徴とするレーザ発振器の光量制御装
   置。