JPH0620224B2 - レ−ザプリンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は画像情報に応じて変調させたレーザビームによ
り、感光体その他の像形成体に所定画像を形成するレー
ザプリンタに係り、更に詳細には周囲温度その他により
変動するレーザビーム発生手段の光出力の安定化を図っ
たレーザプリンタに関する。

「従来の技術」 従来より、例えば半導体レーザを用いたレーザプリンタ
は周知であり、この種のプリンタは第２図に示す如く、
プリンタに入力される画像情報に応じて変調させたレー
ザビームを回転多面鏡２からなる走査光学系に入射さ
れ、該多面鏡２で反射−偏向されたレーザービームが焦
点レンズ３を通して感光体ドラム４上にスポットとして
結像し、そして該レーザービームは回転多面鏡２の回転
により主走査方向（感光体軸方向）に主走査され、一方
感光体ドラム４は前記主走査方向と直交する方向（副走
査方向）に回転している為に、前記主走査の繰り返しに
より感光体ドラム４面に画像情報に対応した画素からな
る潜像が順次一ラインドットづつ形成されることとな
る。そして該潜像は図示しない現像装置により可視像化
され、転写装置（図示せず）により所定の記録媒体に転
写されるものである。尚、前記感光体ドラム４はドラム
状ではなくシート状又はベルト状に形成される場合もあ
る。

ところで前記レーザビームの発生手段として一般に半導
体の単結晶を用いてレーザビームを発生させる、光励起
式又は電子ビーム励起式の半導体レーザ１、又は近年東
京工業大学で開発された一体集積型半導体レーザ１を用
いることが出来るが、この種の半導体レーザ１の光出力
は、駆動電流に比例して増減するのみでなく、周囲温度
及び半導体レーザの経年変化によっても変動することが
よく知られており、この為前記変動誤差を吸収して安定
した光出力が得られるように、前記感光体ドラム４の主
走査開始点近傍にフォトダイオードその他の受光素子５
を配置し、該受光素子５により光電変換された電気信号
に基づいて半導体レーザ１の駆動電流を制御する、出力
安定化回路を付設する必要がある。

第３図はかかる出力安定化回路の公知例を示し、その構
成を簡単に説明すると、先づ回転多面鏡２により走査さ
れた半導体レーザ１よりのレーザビームがフォトダイオ
ード５に入射すると、直流電源5aによりレーザ光出力に
対応した光電流が流れ、該光電流はオペアンプよりなる
増幅器６により電圧変換−増幅されてピークホールド回
路７に入力される。このピークホールド回路７では付設
されたタイミング回路7aのタイミング信号に基づいてフ
ォトダイオード５がレーザ光出力を十分受光し且つ安定
している間、増幅した電圧波形のピーク値を検出−保持
し、そのピーク電圧を比較器８に出力する。そして該比
較器８では適正レーザ光出力と対応する基準電圧と比較
し、その差信号を半導体レーザ１の駆動回路に入力さ
せ、主走査毎にレーザ光出力を制御し、その安定化を図
るものである。（特開昭59−105662他） 「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、かかる出力安定化回路においてはピーク
ホールド回路７によりレーザ光出力に対応する電圧波形
のピーク値を検出する構成の為に、温度変動その他によ
り、前記フォトダイオード５及び増幅器６にオフセット
電圧その他のノイズが発生する場合があり、第４図Ａに
示す如く、かかるノイズが前記レーザ光出力に対応する
電圧波形に重畳されて印加された場合は、レーザ光出力
が所定の値であったとしても前記電圧波形のピーク値が
見かけ上増減し、その分レーザ光出力に変動が生じるこ
ととなる。特に半導体レーザは一般的に僅かな駆動電流
の増減によりそのレーザ光出力が大幅に変動し、而もそ
の過電流によっては半導体レーザ自体が破壊する危険性
を包含するものであるために、前記ノイズが例え微小電
圧であっても画像品質に与える影響は極めて大である。

かかる欠点を解消する為、従来技術では例えばピークホ
ールド回路７に付設されたタイミング回路7aのタイミン
グ信号に基づいてフォトダイオード５がレーザ光出力を
十分受光し且つ安定している間のみ電圧波形のピーク値
を検出するよう構成したもの（特開昭59−105662）も存
在するが、前記ノイズは必ずしも電圧波形立上がり初期
のみ発生するとは限らず、前記欠点の解消にはつながら
ず、且つ回路構成自体も複雑化する。

又前記従来技術に使用されるピークホールド回路７はす
くなく共複数のオペアンプから構成されるものであり、
而も主走査毎に前記保持されたピーク電圧を解除する為
のリセット信号を、前記タイミング回路に入力させねば
ならず、回路構成が複雑化するのみならず、前記ホール
ド信号及びリセット信号のタイミングずれその他の誤動
作によりやはり正しいピーク電圧を検知し得ない場合が
ある。

このような欠点を解消する為にペルチェ素子よりなる温
度補償回路を用いて前記半導体レーザの周囲温度を制御
し、そのレーザ光出力を安定化する方法が提案されてい
るが、かかる技術においては単にレーザ光出力の一変動
要素である温度のみしか制御し得ず、而もペルチェ素子
自体が高価である故に低価格のレーザプリンタには適用
し得ないという欠点を有す。

本発明が解決しようとする技術的課題は前記受光素子や
増幅器等にノイズが発生してもこれと無関係に常にレー
ザビームの光出力に対応する正しい電圧値を検知し、安
定したレーザビームを出力し得るレーザプリンタを提供
することを目的とする。

又本発明の他の目的とする所は簡単な回路構成で而も安
価に前記出力安定化回路を構成し得ると共に、前記タイ
ミング回路を用いることなく出力制御も可能にし、この
結果、該回路から生ずる誤動作を除去し得るレーザプリ
ンタを提供することにある。

「問題点を解決する為の手段」 本発明はかかる技術的課題を解決する為に、画像情報に
応じて変調させたレーザビームが像形成体を繰り返し走
査する度に該レーザビームを受光する光電変換手段と、
該光電変換手段により得られた電気信号を所定電圧レベ
ルにおいてスライスしてパルス化するパルス化回路と、
該パルスを積分し、そのパルス幅に対応する波高値（電
圧レベル）を有する電気信号に変換する積分回路とを有
し、該電気信号の電圧レベルと基準電圧とを比較して得
られた制御信号に基づいて前記レーザビームの出力を制
御するよう構成した技術手段を提案する。

この場合前記パルス化回路は、一般に単一のオペアンプ
及びコンパレータで構成されるが、上記光電変換手段に
おいて受光素子に高抵抗を直列接続し、その接続点から
コンパレータの一方の入力として取りだせばオペアンプ
は省くことも出来る。

そして前記電気信号の電圧変化は、一般に微小変化であ
る為に、出力側にオペアンプその他の増幅器を介在させ
るのがよい。

「作用」 かかる技術手段によれば、パルス化回路により得られた
パルスは、レーザビームの出力に対応する電気信号の電
圧波形をスライスして形成されるものである為に、その
パルス幅は当然に前記光電変換手段が受光したレーザビ
ームの入射出力と対応して変化し（第４図Ｃ参照）、従
って該パルスを積分することにより該パルス幅に対応し
た波高値（電圧レベル）の電圧波形を有する電気信号が
形成（第４図Ｄ参照）され、該波高値は、前記従来技術
のような或る一時点におけるピーク電圧にではなく、レ
ーザビームの各走査毎の受光素子に対する入射出力の平
均値に相当する電圧レベルである為に、前記レーザビー
ムの出力に対する電気信号の電圧波形の一部にノイズが
発生してもこれと無関係に常にレーザビームの光出力に
対応する正しい電圧レベルを有する電気信号を得ること
が出来、この結果、該電圧レベルを基準電圧と比較して
得られた制御信号を、半導体レーザの駆動回路に入力す
ることにより、レーザビームの出力を所望レベルに制御
することが出来る。

又前記積分回路により得られた電気信号の波高値（電圧
レベル）は単に基準電圧との比較の為に用いられるもの
である為に、増幅器による増幅手段は必要であっても高
精度である必要はない。

更にパルス化回路においても、コンパレータにより簡単
に構成出来、而も該パルス化回路は、レーザビームの変
調開始位置と終了時点を定める水平（主走査）同期信号
を得る回路の一部として兼用させることが可能の為に、
その回路構成が簡単に且つ安価に構成することが可能と
なる。

更に又、本技術手段は前記パルスを積分することにより
自動的にレーザビームの光出力に対応する波高値（電圧
レベル）を有する電気信号が得られる為に、公知のピー
クホールド回路のようにリセット回路やタイミング回路
を用いる必要がなく、この結果、回路構成の一層の簡単
化と共に、これらの回路から生ずる誤動作を除去するこ
とが可能となる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図は第２図に示すレーザプリンタに本発明を適用し
た場合に用いられる出力安定化回路のブロック図を示
し、作用を中心に各部構成を詳細に説明する。

10は半導体レーザで、オペアンプ、トランジスタ、可変
抵抗器（いずれも図示せず）等よりなる公知の駆動回路
11が付設され、後記する差動増幅器17より差動増幅信号
に基づいて制御された駆動電流によって所望強度のレー
ザビームが出力される。

12はアノード側に直流電源が接続されたフォトダイオー
ドで、回転多面鏡２により走査された半導体レーザ１よ
りのレーザビームが該ダイオード12に入射されることに
より、レーザ光出力に対応した光電流が増幅器13に出力
される。

増幅器13はオペアンプ13a及び帰還抵抗13b等より構成さ
れ、前記光電流を電圧変換−増幅し、第４図Ａに示す波
形電圧をコンパレータ14（パルス化回路）に出力する。

コンパレータ14は他の入力端子側に所定電圧Vrefが印加
され、前記増幅器13より出力された電気信号の電圧波形
を、所定電圧Vrefレベルでスライスして、第４図Ｃに示
す如く、レーザ光出力に対応するパルス幅ｔ_１，ｔ_２，
ｔ_３……を有する矩形波パルスを出力させる。

該矩形波パルスは前記半導体レーザの変調開始位置と終
了時点を定める水平（主走査）同期信号として用いられ
ると共に、後記するローパスフィルタ15（積分回路）に
入力し、該パルス幅ｔの大小、言い変えればレーザ光出
力に対応する波高値を有する直流の電気信号を形成す
る。

即ちローパスフィルタ15はコンデンサーと抵抗（いずれ
も図示せず）よりなる積分回路として構成され、前記矩
形波パルスを積分することにより、そのパルス幅ｔ_１，
ｔ_２，ｔ_３……に対応する波高値を有する鋸歯状の電気
信号が得られるが、回路定数を適当に選ぶ事により第４
図Ｄに示すようなパルス幅ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３……に対応
する電圧レベルを有する直流波に形成する事が出来る。
そして該電気信号の波高値の変化は微小な為に、増幅器
16によりその電気信号を増幅した後、差動増幅器17に入
力させる。

差動増幅器17は、他の入力端子側に所望レーザ光出力と
対応する基準電圧Vstを印加して構成され、前記電気信
号の電圧レベルと基準電圧Vstを比較し、その差動増幅
信号を半導体レーザ10の駆動回路11に入力させる。尚、
前記基準電圧Vstは所望の画像濃度に応じて増減可能に
構成することも出来る。

駆動回路11では、前記差動増幅信号の電圧変動幅に応じ
て駆動電流を制御し、適正画像濃度に対応させたレーザ
ビームが出力されることとなる。

かかる実施例によれば前述した通り、本発明の作用効果
が円滑に達成し得る。

「発明の効果」 以上記載した如く、本発明によればパルス化回路の入力
側の、受光素子や増幅器等にノイズが発生してもこれと
無関係に常にレーザビームの光出力に対応する正しい電
圧値を検知し、安定したレーザビームを出力することが
出来る為、常に良好な画像品質を得ることが出来る。

又本発明は回路構成が簡単で且つ安価であり、故障がす
くなく、且つ小形低価格のレーザプリンタに適用した場
合その実用価値は極めて大きい。

又リセット手段やタイミング手段を用いることがない為
に、誤動作が生じる恐れが大幅に減少する、等の種々の
著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第２図は本発明の実施例に適用されるレーザプリンタの
概略構成図、第１図は本発明の実施例に係る出力安定化
回路のブロック図、第３図は従来技術に係る出力安定化
回路のブロック図、第４図は本発明及び前記従来技術の
作用を説明するグラフ図である。 10：半導体レーザ（ダイオード） 11：駆動回路、12：受光素子、13：増幅器 14：コンパレータ、15：ローパスフイルタ 16：増幅器、17：差動増幅器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像情報に応じて変調させたレーザビーム
   が像形成体を繰り返し走査する度に該レーザビームを受
   光する光電変換手段と、該光電変換手段により得られた
   電気信号を所定電圧レベルにおいてスライスしてパルス
   化するパルス化回路と、該パルスを積分し、そのパルス
   幅に対応する電圧レベルを有する電気信号に変換する積
   分回路とを有し、該電気信号の電圧レベルと基準電圧と
   を比較して得られた制御信号に基づいて前記レーザビー
   ムの出力を制御するよう構成した事を特徴とするレーザ
   プリンタ