JPH04349478A - 像形成装置のレーザパワー制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタやレー
ザファックス等に使用される像形成装置のレーザパワー
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタやレーザファックス等に
使用される像形成装置は、例えば感光体ドラムを帯電さ
せた後レーザユニットからのレーザビームで感光体面上
に靜電潜像の形式で情報を記録し、その後トナーにより
現像を行い、さらに転写紙に転写するようになっている
。

【０００３】このような像形成装置に使用されるレーザ
ユニットとしては、例えば図３に示すように筐体１内に
半導体レーザ発振器２、この発振器２を駆動制御するレ
ーザドライバー３、半導体レーザ発振器２からのレーザ
ビームをｆθレンズ４を介して反射ミラー５面上を走査
させるポリゴンミラー６、このポリゴンミラー６を回転
駆動するポリゴンドライバー７、印字領域範囲を検知す
るスタートセンサ８等が収納されている。そして半導体
レーザ発振器２はレーザビームの走査過程において、印
字領域外では強制的にＯＮされ、レーザビームをスター
トセンサ８が検知するとＯＦＦされ、印字領域内では印
字データに基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御され、感光体面に
靜電潜像を形成するようになっている。

【０００４】またこのようなものに使用される半導体レ
ーザ発振器２のレーザ電流−光出力特性を示すと図４に
示すようになっている。すなわち半導体レーザ素子に閾
値以上の電流を流すと電流量に応じて光出力が比例的に
変化するようになる。そしてレーザ電流と光出力との関
係は温度状態や経時変化によって変化するようになって
いる。また半導体レーザ素子によって電流の変化に対す
る光出力の変化の割合を示す微分効率ηが少し異なる。

【０００５】このようなことからレーザプリンタやレー
ザファックス等に使用される半導体レーザ発振器におい
ては出力されるレーザビームのパワーを一定に制御する
ことが必要となる。

【０００６】そこで従来は図５及び図６に示すレーザパ
ワー制御装置を使用していた。すなわち、印字動作が開
始されるとＣＰＵ１１は先ずポリゴンドライバー７を制
御してポリゴンミラー６を回転させ、このポリゴンミラ
ー６が定速回転になったところでレーザＯＮ／ＯＦＦ制
御部１２を制御する。

【０００７】レーザＯＮ／ＯＦＦ制御部１２はレーザパ
ワー制御部１３への図７の（ａ）　に示すようにフィー
ドバックイネーブルをアクティブにしてレーザを強制Ｏ
Ｎさせる。

【０００８】レーザパワー制御部１３はタイミングコン
トローラ１４、基準値ＲＥＦ発生器１５、加算器１６、
加算値「＋１」発生器１７、セレクタ１８、加算器１９
及びラッチ回路２０を設け、前記レーザＯＮ／ＯＦＦ制
御部１２からのフィードバックイネーブルをタイミング
コントローラ１４に取り込むようになっている。

【０００９】レーザパワー制御部１３は最初はＤ／Ａ（
デジタル／アナログ）変換器２１に対して「０」のデジ
タルデータを出力する。これにより半導体レーザ素子で
あるレーザダイオード（ＬＤ）２２からの光出力はゼロ
であり、従ってモニタダイオード２３からの光検知出力
もゼロとなる。従って電流−電圧変換器２４を介してＡ
／Ｄ変換器２５に入力されるＬＤパワーモニタ電圧もゼ
ロとなっている。

【００１０】この状態ではタイミングコントローラ１４
はセレクタ１８を制御してそのセレクタ１８に加算値「
＋１」発生器１７からの＋１を加算値として選択し加算
器１９に供給する。そして加算器１９の出力はラッチ回
路２０を介してＤ／Ａ変換器２１に供給される。セレク
タ１８はＬＤパワーモニタ電圧がＡ／Ｄ変換器２５でＡ
／Ｄ変換される毎に加算値「＋１」発生器１７からの＋
１を加算値として選択し加算器１９に供給する。こうし
てＤ／Ａ変換器２１からのアナログ出力Ａは図７の（ｃ
）　に示すように次第にレベルを上昇させる。

【００１１】このアナログ出力Ａはオペアンプ２６、抵
抗２７を介してオペアンプ２８の反転入力端子（−）　
に入力される。前記オペアンプ２８の非反転入力端子（
＋）　には基準値であるＶｒｅｆ１が入力されている。

【００１２】前記オペアンプ２８の出力端子は抵抗２９
を介してＰＮＰ形トランジスタ３０のベースに供給され
ている。前記トランジスタ３０はそのエミッタを抵抗３
１を介してＶＭ　端子に接続すると共に抵抗３２を介し
てオペアンプ２８の反転入力端子（−）　に接続し、そ
のコレクタを抵抗３３を介してＮＰＮ形トランジスタ３
４のコレクタに接続している。前記トランジスタ３４の
エミッタは接地されている。そして前記トランジスタ３
４のコレクタ・エミッタ間に抵抗３６を介して抵抗３７
とコンデンサ３８との直列回路、ダイオード３９並びに
前記レーザダイオート２２を並列に接続している。前記
トランジスタ３４は前記レーザＯＮ／ＯＦＦ制御部１２
によって駆動制御されるようになっている。

【００１３】ところで図５においてレーザ（ＬＤ）電流
ＩＬＤは、ＩＬＤ＝（ＶＭ　−ＶＯ　）／Ｒ３１（但し
、Ｒ３１は抵抗３１の抵抗値）で決定され、ＶＯ　＝（
１＋Ｒ３２／Ｒ２７）−Ｒ３２／Ｒ２７・Ａ（但し、Ｒ
３２は抵抗３２の抵抗値、Ｒ２７は抵抗２７の抵抗値）
で示されるようにＤ／Ａ変換器２１からのアナログ出力
Ａの増加に伴い増加し、光出力は次第に大きくなる。光
出力の送出当初はパワーが小さいため図７の（ｂ）　に
示すようにスタートセンサ８のＯＮ信号も十分に出力さ
れない。

【００１４】その後Ａ／Ｄ変換器２５からの変換データ
が基準値ＲＥＦ発生器１５からの基準値ＲＥＦを越える
と、加算器１６からタイミングコントローラ１４にキャ
リーが出力される。これによりタイミングコントローラ
１４はレーザダイオード２２のパワーが基準値に達した
と判断する。そこでタイミングコントローラ１４からレ
ーザ立上りエンド信号をレーザＯＮ／ＯＦＦ制御部１２
に供給している。

【００１５】このレーザ立上りエンド信号によりレーザ
ＯＮ／ＯＦＦ制御部１２はトランジスタ３４をＯＦＦ制
御してレーザダイオード２２の発光動作を停止させる。 またタイミングコントローラ１４はラッチ回路２０にラ
ッチイネーブルを供給して現時点のデジタル値をラッチ
させる。

【００１６】以降、レーザＯＮ／ＯＦＦ制御部１２はス
タートセンサ８がレーザビームを検知するタイミングで
一定周期でトランジスタ３４をＯＮ制御してレーザダイ
オード２２を発光動作させる。また印字領域内において
は印字データに応じてトランジスタ３４をＯＮ、ＯＦＦ
制御してレーザダイオード２２を点滅制御する。

【００１７】またレーザダイオード２２が立上った後は
レーザＯＮ／ＯＦＦ制御部１２はスタートセンサ８にレ
ーザビームを検知させるためにレーザダイオード２２を
ＯＮしたときにレーザパワー制御部１３にフィードバッ
クイネーブルを出力する。またレーザダイオード２２が
立上った後はタイミングコントローラ１４はセレクタ１
８に加算器１６からの出力を選択させる。

【００１８】そしてレーザＯＮ／ＯＦＦ制御部１２から
のフィードバックイネーブルがアクティブのときに基準
値ＲＥＦ発生器１５からの基準値ＲＥＦとＡ／Ｄ変換器
２５からのＬＤパワーモニタ電圧のデジタル値との差に
応じ、基準値ＲＥＦ＜デジタル値のときにはＤ／Ａ変換
器２１への入力データを減少させ、また基準値ＲＥＦ＞
デジタル値のときにはＤ／Ａ変換器２１への入力データ
を増加させる。この制御においてタイミングコントロー
ラ１４はＡ／Ｄ変換器２５に対して図７の（ｄ）に示す
タイミングで変換要求を出力し、これに対してＡ／Ｄ変
換器２５はＬＤパワーモニタ電圧をＡ／Ｄ変換して図７
の（ｅ）　に示すタイミングでタイミングコントローラ
１４に対して変換エンド信号を出力する。そしてタイミ
ングコントローラ１４は変換エンド信号を受けると、図
７の（ｆ）に示すタイミングでラッチ回路２０に対する
ラッチイネーブルをアクティブにする。こうしてＤ／Ａ
変換器２１への入力データは図７の（ｃ）　にＬで示す
ように変化するようになる。

【００１９】ところでＡ／Ｄ変換器２５として市販され
ている汎用のものを使用した場合、そのバラツキは一般
的に±０．５ＬＳＢ（ＬＳＢは変化の最小単位）であり
、最大１ＬＳＢの誤差がある。例えばＡ／Ｄ変換器２５
の１ＬＳＢを感光体表面でのレ−ザパワー０．０１ｍＷ
に相当するものとすると、図８の（ａ）に示すように基
準値ＲＥＦに対する理想の制御幅（０．０１ｍＷ）から
さらに最大０．０１ｍＷのバラツキがある。

【００２０】また感光体表面でのレ−ザパワーが０．３
４ｍＷとすると、Ａ／Ｄ変換器２５としては０．３４／
０．０１＝３４ステップ（３４ＬＳＢ、すなわち６ビッ
ト）必要となる。

【００２１】今仮にレーザ電流ＩＬＤが０．３ｍＡ変化
したときにレーザパワー出力が０．０１ｍＷ変化するも
のとすると、温度変化や経時変化で同出力を得るのにレ
ーザ電流ＩＬＤは３０〜１００ｍＡ変化し、レーザダイ
オードのＯＦＦも含めると０〜１００ｍＡ変化すること
になる。従ってＤ／Ａ変換器２１としては１００／０．
３、すなわち略３３３ステップ（３３３ＬＳＢ、すなわ
ち９ビット）必要となる。

【００２２】すなわちＤ／Ａ変換器２１はＡ／Ｄ変換器
２５よりも多くのビット数を必要とする。換言すればＤ
／Ａ変換器２１はＡ／Ｄ変換器２５よりも精度の高いも
のが要求される。またＡ／Ｄ変換器２５の精度を上げる
とＤ／Ａ変換器２１の精度も上げなければならなくなる
。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらＡ／Ｄ変
換器及びＤ／Ａ変換器の両方の精度を上げることはかな
りのコスト高となり、経済性が悪い問題がある。

【００２４】そこで例えばＡ／Ｄ変換器２５のみの精度
を上げることが考えられるが、このようにすると図８の
（ｃ）　に示すようにレーザ出力の変動幅は小さくなる
が、基準値ＲＥＦに収束せずその結果出力が連続して振
動し、形成される像が小刻みに震えた状態となり鮮明な
像が得られない問題が発生する。またＤ／Ａ変換器２１
の精度を上げると、図８の（ｂ）　に示すようにレーザ
出力の変動幅が大きくなってしまい実用化が困難となる
。

【００２５】そこで本発明は、Ａ／Ｄ変換器の精度を上
げた場合のレーザ出力の連続振動を抑制でき、従って揺
れのない鮮明な像を形成できる像形成装置のレーザパワ
ー制御装置を提供しようとするものである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は、感光体を帯電
した後レーザ素子から出力されるレーザビームで露光し
、現像する像形成装置において、レーザ素子のモニタ電
流を電圧変換して得られる電圧値をデジタル変換するア
ナログ／デジタル変換器と、この変換器からのデータと
基準値を比較し、そのデータと基準値の差を算出する演
算手段と、この演算手段からの差を除算する除算手段と
、この除算手段にて除算された差に応じてアナログ／デ
ジタル変換器からのデータが基準値に一致するようにデ
ジタル／アナログ変換器に供給するデジタル値を制御す
るデジタル値制御手段と、デジタル／アナログ変換器か
らのアナログ値に基づいてレーザ素子に通電するレーザ
電流を制御する出力制御手段を設けたものである。

【００２７】

【作用】このような構成の本発明においては、演算手段
によりアナログ／デジタル変換器からのデータと基準値
が比較され、そのデータと基準値の差が算出される。そ
して演算手段からの差が除算手段にて除算される。そし
て除算された差に応じてアナログ／デジタル変換器から
のデータが基準値に一致するようにデジタル／アナログ
変換器に供給するデジタル値が制御される。従ってアナ
ログ／デジタル変換器の精度を上げてもそれに応じてデ
ジタル／アナログ変換器の精度を上げる必要はない。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、本実施例のレーザパワー制御装置の基本回
路は図５に示したものと同じ回路構成になっている。そ
して本実施例においてはレーザパワー制御部１３が図１
に示すように構成されている。

【００２９】すなわちタイミングコントローラ１４、基
準値ＲＥＦ発生器１５、演算手段としての加算器１６、
加算値「＋１」発生器１７、セレクタ１８、加算器１９
、ラッチ回路２０を設けている。また除算手段として前
記加算器１６の出力を１／２するシフトレジスタ４１を
設けている。前記セレクタ１８、加算器１９、ラッチ回
路２０はデジタル値制御手段を構成している。

【００３０】Ａ／Ｄ変換器２５からの変換データが前記
基準値ＲＥＦ発生器１５からの基準値ＲＥＦを越えると
、前記加算器１６からタイミングコントローラ１４にキ
ャリーが出力され、これによりタイミングコントローラ
１４はレーザダイオードのパワーが基準値に達したと判
断してレーザ立上りエンド信号をレーザＯＮ／ＯＦＦ制
御部１２に供給するようになっている。また前記タイミ
ングコントローラ１４はラッチ回路２０にラッチイネー
ブルを供給して現時点のデジタル値をラッチさせるよう
になっている。

【００３１】そしてレーザが立上った後は前記レーザＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御部１２はレーザダイオードをＯＮしたと
きにレーザパワー制御部１３にフィードバックイネーブ
ルを出力する。またレーザが立上った後は前記タイミン
グコントローラ１４はセレクタ１８に前記シフトレジス
タ４１からの出力を選択させる。

【００３２】そして前記レーザＯＮ／ＯＦＦ制御部１２
からのフィードバックイネーブルがアクティブのときに
前記基準値ＲＥＦ発生器１５からの基準値ＲＥＦと前記
Ａ／Ｄ変換器２５からのＬＤパワーモニタ電圧のデジタ
ル値との差を前記シフトレジスタ４１に供給しそのシフ
トレジスタ４１の１桁シフト動作により１／２に除算し
、その除算結果を前記セレクタ１８に供給している。

【００３３】そして除算された差に応じ、基準値ＲＥＦ
＜デジタル値のときにはＤ／Ａ変換器２１への入力デー
タを減少させ、また基準値ＲＥＦ＞デジタル値のときに
はＤ／Ａ変換器２１への入力データを増加させるように
なっている。

【００３４】このような構成の実施例においては、例え
ばＡ／Ｄ変換器２５の１ＬＳＢを０．０１ｍＷ、Ｄ／Ａ
変換器２１の１ＬＳＢも同じく０．０１ｍＷとすると、
図２に示すレーザ出力変化となる。すなわち理想の制御
幅は１ＬＳＢで０．０１ｍＷ、Ａ／Ｄ変換器２５の最大
誤差である１ＬＳＢを加算しても最大２ＬＳＢの０．０
２ｍＷの制御幅で済む。また図２からも分かるように基
準値ＲＥＦに収束するようになり出力が連続して振動す
ることは無い。このようにＡ／Ｄ変換器２５の精度を上
げてもＤ／Ａ変換器２１の精度を上げる必要はない。従
って経済性を向上できる。しかも制御の変動幅を小さく
でき、かつ出力が連続して振動することもないので、レ
ーザプリンタに適用した場合に印字のゆれがなく、また
濃度も安定する。

【００３５】なお、前記実施例では加算器１６からの差
の出力をシフトレジスタ４１によって１／２に除算する
ものについて述べたが必ずしもこれに限定されるもので
はなく、他の除算手段を使用して１／３、１／４等の除
算を行うものであってもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、Ａ
／Ｄ変換器の精度を上げた場合のレーザ出力の連続振動
を抑制でき、従って揺れのない鮮明な像を形成できる像
形成装置のレーザパワー制御装置を提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の実施例を示す要部ブロック図。

【図２】　　同実施例のレーザ出力変動幅を示すグラフ
。

【図３】　　レーザユニットの構成を示す図。

【図４】　　レーザダイオードの電流−光出力特性を示
すグラフ。

【図５】　　レーザパワー制御装置の全体構成を示すブ
ロック図。

【図６】　　従来例を示す要部ブロック図。

【図７】　　同従来例の各部の出力波形図。

【図８】　　同従来例のレーザ出力変動幅の各種例を示
すグラフ。

【符号の説明】

１３…レーザパワー制御部、１５…基準値ＲＥＦ発生器
、１６…加算器（演算手段）、２１…Ｄ／Ａ変換器、２
２…レーザダイオード、２３…モニタダイオード、２５
…Ａ／Ｄ変換器、４１…シフトレジスタ（除算手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　感光体を帯電した後レーザ素子から出
   力されるレーザビームで露光し、現像する像形成装置に
   おいて、前記レーザ素子のモニタ電流を電圧変換して得
   られる電圧値をデジタル変換するアナログ／デジタル変
   換器と、この変換器からのデータと基準値を比較し、そ
   のデータと基準値の差を算出する演算手段と、この演算
   手段からの差を除算する除算手段と、この除算手段にて
   除算された差に応じて前記アナログ／デジタル変換器か
   らのデータが基準値に一致するようにデジタル／アナロ
   グ変換器に供給するデジタル値を制御するデジタル値制
   御手段と、前記デジタル／アナログ変換器からのアナロ
   グ値に基づいて前記レーザ素子に通電するレーザ電流を
   制御する出力制御手段を設けたことを特徴とする像形成
   装置のレーザパワー制御装置。