JPH0342688A - 光量調整回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、感光体に光ビームを露光走査し画像を結像
する画像形成装置に係り、特に光ビームのパワーを自動
調整する光量調整回路に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、半導体レーザな露光手段とした電子写真方式によ
る画像形成装置において、画像形成信号と、感光体上の
光出力との関係は第９図に示すようになっている。

第９図はこの種のレーザ駆動電流と光出力の相対関係を
説明するタイくンチャートであり、入力される画像形成
信号ＶＩＤＥＯが有効となってからレーザ駆動電流Ｌｌ
が印加され、しきい値電流ｒｔｈで半導体レーザの光出
力Ｐか得られる状態に対応する。

第１０図は、第９図に示したしきい値電流Ｉｔｈと光出
力Ｐとの相対関係を示す特性図であり、縦軸は光出力（
ｍＷ）を示し、横軸はレーザ順電流（ｍＡ）を示す。

これらの図から分かるように、画像形成信号ＶＩ　ＤＥ
Ｏ（ＯＮ１０ＦＦ変調信号）によってレザな駆動させる
ためのレーザ駆動電流ＬＩは、所定の遅延時間１ｄをも
って立ち上かる。さらに、光出力Ｐに至ってはレーザ特
性とも言うべき、しきい値電流Ｉｔｈを越えた時点で、
発光を開始する。

従って、画像形成信号ＶＩＤＥＯからは必す遅延時間ｔ
ｄをもって光出力Ｐは発生することとなる。そして、こ
の所定の遅延時間ｔｄは各レーザ素子のしきい値電流１
ｔｈの違いによりバラツキを生じ、その遅延時間１ｄは
最大で、例えば第１０図に示すように、１２０ｎｓｅｃ
程度となる。

第１１図はしきい値電流Ｉｔｈに起因する遅延時間ｔｄ
変動を説明する特性図てあり、横軸が時間を示し、縦軸
か駆動電流／光出力を示す。

図において、実線がレーザ駆動電流ＬＩを示し、破線か
光出力１．２を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕 このように、光出力Ｐの遅延時間ｔ、は露光手段に採用
される一ｆ導体レーザ素子の発光特性に依存するところ
が犬であり、このバラツキか画像形成において、次のよ
うな問題を発生する。

例えは人力される画像形成信号に基づいてパルス幅変調
（ＰＷＭ）手段によって多階調記録を行うと、単一画素
に相当するビデオ信号とレーザ売先出力波形のパルス幅
が異なってしまうことがある。つまり、パルス幅変調（
ＰＷＭ）手段によって所望の階調を表現する際、ビデオ
信号を基準にＰＷＭを行うと、レーザ発先出力は上述し
たように、立ち上がり時間が異なるため、常に一定した
レーザ発先出力が得られない。従って、感光ドラム面上
の潜像は、レーザ発先出力の遅延に応して変動し、常に
安定したものか得られないという問題点があった。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、発光素子の光出力をモニタしながら光出力開始ま
での時間を演算して、人力される画像形成信号に基づく
発光素子の光量を補正する点灯補正信号を生成出力する
ことにより、発光素子の発光過渡特性に左右されない安
定した光量の光ビームを感光体に照射できる光量調整回
路を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る光量調整回路は、光検知素子の出力をモ
ニタして発光素子の発光開始電流値および目標光量電流
値を検出する電流値検出手段と、この電流値検出手段に
より検出された発光開始電流値および目標光量電流値に
基づいて発光素子に対する立上がり遅延時間を演算する
演算手段と、この演算手段により演算された立上がり遅
延時間に従属して入力画像形成信号に対する発光素子の
点灯タイミングを補正制御するタイ多ング補正手段とを
設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、発光素子に印加する駆動電流を徐
々に増加させて行き、その際、光検知素子から出力され
る発光素子の光量を常時モニタし、電流値検出手段が光
出力開始時および目標光量値時の駆動電流値を得る。そ
して、演算手段が光出力開始時および目標光量値時の駆
動電流値から演算手段が発光素子に対する立上がり遅延
時間を演算する。この演算により得られる立上がり遅延
時間からタイミング補正手段が入力画像形成信号に対す
る発光素子の点灯タイミングを補正制御し、発光素子の
立ち上がり特性に左右されない安定した光量の光ビーム
を発光素子から感光体に照射することを可能とする。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す光量調整回路構成を
説明する回路ブロック図であり、以下、構成ならびに動
作について説明する。

バイアス電流制御回路１は、電流制御ボートＰＡからの
ディジタル信号に基づきレーザ電流定電流回路２へ所定
の設定電流情報２ａを送出する。

レーザ電流スイッチ回路３は、ＣＰＵ６から出力される
強制点灯信号ＬＯＮを出力することにより、レーザ回路
４の半導体レーザＬＤを発光させるか、あるいは図示し
ないホストより人力される画像形成信号（画像データ）
ＶＩＤＥＯによりスイッチングしてレーザ回路４の半導
体レーザＬＤを０Ｎ１０ＦＦ変調する。レーザ回路４に
は、半導体レーザＬＤの、例えはバックビームＢＢを受
光するフォトダイオードＰＤが設けられており、このフ
ォトダイオードＰＤか受光したハックビムＢＢの光量信
号（光量レベル信号）に対応した所定のモニタ電圧ＭＶ
が得られ、このモニタ電圧ＭＶが後段のモニタ電圧増幅
回路５により一旦増幅され、例えばＣＰＵ６に内蔵され
るモニタ電圧検出用のＡ／Ｄ変換器６ａによりＡ／Ｄ変
換されて行き、所定のしきい値Ｖｔｈが認識されるまて
、電流制御ボートＰＡからのディジタルデータをインク
リメントして行く。

こうして、半導体レーザＬＤの光量レベルが所定のしき
い値Ｖｔｈに到達すると、その時点での駆動電流値をＲ
ＡＭ６ｂにバッファリングするとともに、ＣＰＵ６の電
流制御ボートＰＡからのディジタル信号を固定出力する
。

７はレーザ電流制御回路で、ＣＰＵ６の電流制御ボート
ＰＢから出力されるディジタル信号に基づきレーザ電流
定電流回路２へ所定の設定電流情報２ａを目標光量値の
光量レベルを検出したとＣＰＵ６が認知するまで、ＣＰ
Ｕ６の電流制御ホトＰＢからディジタル信号を順次増加
出力し、目標光量値の光量レベルに到達した時点におけ
る駆動電流値をＲＡＭ６ｂにバッファリングする。

すなわち、ＣＰＵ６は発光素子となる、例えば半導体レ
ーザＬＤに印加する駆動電流を徐々に増加させて行き、
その際、光検知素子（フォトダイオードＰＤ）から出力
される半導体レーザＬＤの光量を常時モニタし、電流値
検出手段（この実施例では、上記レーザ回路４．モニタ
電圧増幅回路５、Ａ／Ｄ変換器６８等より構成される）
が光出力開始時および目標光量値時の駆動電流値ＩＢ。

ＩＬを得る。そして、演算手段（この実施例ではｃｐＵ
６が兼ねる）が光出力開始時および目標光量値時の駆動
電流値ＩＢ、ＩＬから半導体レーザＬＤに対する立上が
り遅延時間ＴＤを下記第（１）式に基づいて演算する。

この演算により得られる立上かり遅延時間ＴＤからタイ
ミング補正手段（この実施例ではＣＰＵ６が兼ねる）が
人力される画像形成信号ＶＩＤＥＯに対する半導体レー
ザＬＤの点灯タイミングを補正制御し、半導体レサＬＤ
の立ち上がり特性に左右されない安定した光量の光ビー
ムを半導体レーザＬＤから感光体に照射する。

次に、第２図〜第４図を参照しながら第１図の動作につ
いてさらに詳細に説明する。

第２図は、第１図に示したＲＡＭ６ｂにバッファリング
される駆動電流値ＩＢ、ＩＬを説明する特性図であり、
縦軸はモニタ電圧検出値、横軸は駆動電流設定値を示す
。

図において、ａ、ｂは各レーザ素子に対する立上がり特
性を示す。

第３図はレーザ電流設定値とモニタ電圧検出値との相対
関係を説明する特性図であり、第２図と同一のものには
同じ符号を付しである。

ＣＰＵ６はＲＡＭ５ｂ上に駆動電流値ＩＢ、ＩＬがバッ
ファリングされると、下記第（１）式より補正時間とな
る遅延時間ｔを演算する。

ｔ＝−ｒＪｌｎ　　（１−ＩＢ／ＩＬ）　　＝（１）な
お、τは各発光素子により定まる定数であり、この実施
例では実測値から１５ｎｓｅｃとしている。また、この
定数が設定電流値に対応して変化する場合には、あらか
しめ設定電流値に対応する定数でのテーブルを用意して
演算により対応させるように構成しても良い。

このようにして、ＣＰＵ６が遅延時間ｔを演算により得
ると、駆動電流値ＩＢ、ＩＬの関係は、第３図に示され
る（この実施例では４レベル分割）分割値Ｖ　ｇｔｌ　
””　Ｖ　ｉｔ４レベルのいずれに属するかどうかから
駆動電流値ＩＬを決定し、第９図に示す遅延時間ｔ、に
起因したＰＷＭ時の画像細りを、レーザ駆動電流ＬＩを
所定の値に増加させることによって半導体レーザＬＤの
発光出力を増加させて、感光体ドラム面上の電荷量を補
正する。すなわち、レーザ発先出力の立ち上がり時間の
遅延によって細ってしまう感光体ドラム面上の潜像なレ
ーザ光の発光出力の増加によって補正するものである。

なお、上記実施例では入力される画像形成信号ＶＩＤＥ
Ｏに対して何ら補正処理することなく、ＡＰＣ回路上で
遅延時間１ｄに対する補正により感光体上の潜像細りを
補正する場合について説明したが、第４図に示すように
、モニタ電圧増幅回路５を介して検出されるモニタ電圧
検出レベルに基ついてＰＷＭ補正選択信号を出力して、
入力される画像形成信号ＶＩＤＥＯＩに直接補正を施し
た後、遅延時間ｔｄによる影響を除去した実画像形成信
号ＶＩＤＥＯ２をレーザ電流スイッチ回路３に人力する
ことによっても、感光体上の潜像細りを除去することか
できる。

第４図はこの発明の他の実施例を示す光量調整回路の一
例を示す回路ブロック図であり、第１図と同一のものに
は同じ符号を付しである。

図において、８はＰＷＭｉ算部て、ＣＰＵ６により演算
されたモニタ電圧検出レベルによって判定されたＰＷＭ
補正選択信号ＳＥＬに基づいて入力される画像形成信号
ＶＩＤＥＯＩのパルス幅変調を上記遅延時間ｔ、のレベ
ルに応して、例えば４段階に補正した実画像形成信号Ｖ
ＩＤＥＯ２を生成し、レーザ電流スイッチ回路３に出力
する。

第５図は、第４図に示したＰＷＭ補正選択信号ＳＥＬと
モニタ電圧検出レベルとの関係を説明する特性判定図で
あり、横軸はモニタ電圧検出値（Ｖ）を示し、縦軸はＰ
ＷＭ補正選択信号ＳＥＬを示す。

この図から分かるように、分割値Ｖｇｔｌ〜Ｖｆｔ４レ
ベルにより、４種類のＰＷＭ補正選択信号ＳＥＬ　（０
０，０１，１０，１１）かＰＷＭ演算部８に出力される
。

第６図は、第４図に示したＰＷＭ演算部８の演算処理を
説明するタイくングチャートである。

図において、０ＰＯＵＴＩ〜４は光出力演算信号て、上
記ＰＷＭ補正選択信号ＳＥＬに対応して生成され、人力
される画像形成信号ＶＩＤＥＯＩとの演算処理により、
実画像形成信号ＶＩＤＥＯ２（画像データＶＤＡＴ２ｉ
〜２４）をＰＷＭ演算部８が生成して、レーザ電流スイ
ッチ回路３に出力する。

これにより、第７図に示すように、遅延時間ｔ、のレベ
ルによる電荷量ＩＭＡＧＥＩ〜４かすへて画像形成信号
ＶＩＤＥＯＩに準する電荷量ＩＭＡＧＥに補正され、均
一な潜像を感光体上に形成せしめることが可能となる。

第８図はこの発明に係る光量調整回路における光量補正
処理手順の一例を説明するフローチャートである。なお
、（１）〜（１８）は各ステップを示す。

先ず、ＣＰＵ６は各デバイスを初期化しく１）、強制点
灯信号ＬＯＮをオンする（２）。

次いて、バイアス電流値データの初期値をレザ電流定電
流回路２に対して出力しく３）、レーザ回路４のフォト
ダイオードＰＤが半導体レーザＬＤの発光を検知したか
どうかを判断しく４）　、　ＮＯならばバイアス電流値
データのカウントアツプを行い（５）、電流値を増加出
力して（６）、ステップ（４）に戻る。

一方、ステップ（４）の判断において、ＹＥＳの場合は
駆動電流値データを保持しく７）、駆動電流値データを
レーザ電流定電流回路２に対して出力する（８）。

次いで、目標光出力レベルの光出力か得られたかどうか
を判断しく９）　、　Ｎ　Ｏならば駆動電流値ブタをカ
ウントアツプしく１０）、電流値をレーザ電流定電流回
路２に対して増加出力して（１１）、ステップ（９）に
戻る。

一方、ステップ（９）の判断で、ＹＥＳの場合は駆動電
流値データを保持しく１２）、補正時間の演算を上述し
た第（１）式に基づいて演算しく１３）、補正レベルを
決定する（１４）。次いで、画像形成信号の人力を待機
しく１５）、入力されたら、補正された画像形成信号を
レーザ電流スイッチ回路３に出力する（１６）。

次いで、レーザ回路４の半導体レーザＬＤからの光ビー
ムにより像形成を形成しく１７）、画像形成信号終了を
判断しく１８）、ＹＥＳならば処理を終了し、Ｎｏなら
ばステップ（１５）に戻る。

なお、上記実施例で示した回路ては、画像形成処理中の
非画像領域で半導体レーザＬＤの光量調整、いわゆるＳ
ＰＣを実行して光量補正を実行する。

〔発明の効果］ 以上説明したように、この発明は光検知素子の出力をモ
ニタして発光素子の発光開始電流値および目標光量電流
値を検出する電流値検出手段と、この電流値検出手段に
より検出された発光開始電流値および目標光量電流値に
基ついて発光素子に対する立」二がり遅延時間を演算す
る演算手段と、この演算手段により演算された立上かり
遅延時間に従属して入力画像形成信号に対する発光素子
の点灯タイミングを補正制御するタイミング補正手段と
を設４−またので、発光素子の発光特性を解析して、発
光素子固有の遅延時間を均一に補正することかできる。

従って、入力された階調画像形成信号等の画像信号て規
定された本来の光量レベルの光ヒームを感光体に均一照
射可能となり、中間及画像の画像品位を大幅に向上でき
る優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す光量調整回路構成を
説明する回路ブロック図、第２図は、第１図に示したＲ
ＡＭにバッフ７リングされる駆動電流値を説明する特性
図、第３図はレーザ電流設定値とモニタ電圧検出値との
相対関係を説明する特性図、第４図はこの発明の他の実
施例を示す光量調整回路の一例を示す回路ブロック図、
第５図は、第４図に示したＰＷＭ補正選択信号とモニタ
電圧検出レヘルとの関係を説明する特性判定図、第６図
、第７図は、第４図に示したＰＷＭ演算部の演算処理を
説明するタイミングチャート、第８図はこの発明に係る
光量調整回路における光量補正処理手順の一例を説明す
るフローチャート、第９図はこの種のレーザ駆動電流と
先出力の相対関係を説明するタイくンチャート、第１０
図は、第９図に示したしきい値電流と光出力との相対関
係を示す特性図、第１１図はしきい値電流に起因する遅
延時間変動を説明する特性図である。 図中、１はバイアス電流制御回路、２はレーザ電流定電
流回路、３はレーザ電流スイッチ回路、４はレーザ回路
、５はモニタ電圧増幅回路、６はＣＰＵ、６ａはＡ／Ｄ
変換器、６ｂはＲＡＭ、７はレーザ電流制御回路である
。 第 ８ 図 特開平 ３−４２６８８　（９）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入力画像形成信号に基づいて感光体に光ビームを照射
   する発光素子と、この発光素子の光量を検知する光検知
   素子と、この光検知素子の光量をモニタして前記発光素
   子に印加する駆動電流を制御して光量を自動調整する光
   量調整手段を有する光量調整回路において、前記光検知
   素子の出力をモニタして前記発光素子の発光開始電流値
   および目標光量電流値を検出する電流値検出手段と、こ
   の電流値検出手段により検出された前記発光開始電流値
   および目標光量電流値に基づいて前記発光素子に対する
   立上がり遅延時間を演算する演算手段と、この演算手段
   により演算された立上がり遅延時間に従属して前記入力
   画像形成信号に対する前記発光素子の点灯タイミングを
   補正制御するタイミング補正手段とを具備したことを特
   徴とする光量調整回路。