JPH06222299A

JPH06222299A - 画像記録装置

Info

Publication number: JPH06222299A
Application number: JP1244593A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kurahashi; 芳幸倉橋; Tatsuya Eguchi; 達也江口
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ポリゴンミラーの汚れを検出する機能を備え
る画像記録装置を提供する。【構成】レーザ光を出力する半導体レーザを内部に備
えるレーザ光源と、レーザ光源から出力されたレーザ光
を回転に伴い偏向する複数の偏向面を有する回転偏光手
段と、回転偏光手段により偏向されたレーザ光により照
射された画像が１ライン毎に記録される感光体とを有す
る画像記録装置において、上記レーザ光源は、レーザ光
を出力する方向と反対の側に光強度を検出する光検出手
段を備え、上記レーザ光源は、上記回転偏光手段がレー
ザ光を偏向して感光体を照射する前に、レーザ光が偏向
面に垂直に入射して生じる反射光が上記光検出手段に入
射する位置に配置され、更に、上記光検出手段に反射光
が入射された際、光検出手段により検出される光強度に
基づいて、上記偏向面が汚れているか否かを判断する判
断手段と、判断手段による判断結果を出力する出力手段
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザを用いる
画像記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザを用いる画像記録装置で
は、図１に示すように半導体レーザ１から出力される主
ビームを複数の偏向面５からなるポリゴンミラー４に照
射し、主ビームを偏向して感光体７の表面に記録画像を
作像する。半導体レーザ１から出力される主ビームの光
出力は、図７に示されるように、電流が温度に依存して
著しく変化するのに対応して変化する。これに対し、特
開平１−１６４９１４号公報では、図２（ａ）及び
（ｂ）に示されるように、半導体レーザ１の内部にフォ
トダイオード２２を備え、主ビームの光強度に比例して
レーザダイオードチップ２１からフォトダイオード２２
の方向へ照射される副ビームをフォトダイオード２２に
よって受光することで主ビームの光強度を一定に制御す
る。更に、図２（ｃ）に示されるように、半導体レーザ
１から偏向面５へ出力される主ビームが偏向面５に垂直
に入射するように半導体レーザ１の位置を設定すると、
その反射光が半導体レーザ１に再入射されることに注目
し、再入射された反射光をフォトダイオード２２で検出
し、これを同期信号として主ビームの照射タイミングの
制御を実行する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ポリゴンミラー４
は、高速で回転するため、周辺の粉塵を巻き込み汚れ
る。この汚れは、偏向面の光頭側より進む傾向がある。
従来例の場合、レーザダイオードチップ２１から出力さ
れる主ビームの光出力を一定に保つことができるが、主
ビームが偏向面５に垂直に入射したときに半導体レーザ
１への再入射により検出される同期信号は、ポリゴンミ
ラーの汚れに応じてその出力レベルが低下する。このた
め、ポリゴンミラーが汚れると、同期信号の検出精度が
低下すると共に、感光体７の表面に作像される記録画像
にノイズが載る。従来、ポリゴンミラーにより反射され
るレーザ光を検出する手段を専用に備え、半導体レーザ
から出力されるレーザ光の強度を一定に制御するものが
ある（特開昭５８−１４２３５１、特開昭６０−１００
８６８号公報、特開昭６３−３２５１４）。しかし、何
れの発明も、ポリゴンミラーの汚れを検出する手段を備
えるものではない。

【０００４】そこで、本発明は、ポリゴンミラーの汚れ
を検出する機能を備える画像記録装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【問題を解決するための手段】本発明の画像記録装置
は、レーザ光を出力する半導体レーザを内部に備えるレ
ーザ光源と、レーザ光源から出力されたレーザ光を回転
に伴い偏向する複数の偏向面を有する回転偏光手段と、
回転偏光手段により偏向されたレーザ光により照射され
た画像が１ライン毎に記録される感光体とを有する画像
記録装置において、上記レーザ光源は、レーザ光を出力
する方向と反対の側に光強度を検出する光検出手段を備
え、上記レーザ光源は、上記回転偏光手段がレーザ光を
偏向して感光体を照射する前に、レーザ光が偏向面に垂
直に入射して生じる反射光が上記光検出手段に入射する
位置に配置され、更に、上記光検出手段に反射光が入射
された際、光検出手段により検出される光強度に基づい
て、上記偏向面が汚れているか否かを判断する判断手段
と、判断手段による判断結果を出力する出力手段とを備
える。

【０００６】

【作用】上記画像記録装置では、レーザ光を出力する方
向と反対の側に光強度を検出する光検出手段を備えるレ
ーザ光源が、上記回転偏光手段がレーザ光を偏向して感
光体を照射する前に、レーザ光が偏向面に垂直に入射し
て生じる反射光が上記光検出手段に入射する位置に配置
され、判断手段が、光検出手段に反射光が入射された
際、光検出手段により検出される光強度に基づいて、上
記偏向面が汚れているか否かを判断し、出力手段が、上
記判断手段による判断結果を出力する。

【０００７】

【実施例】本発明の画像記録装置は、半導体レーザ１が、
ポリゴンミラー４が備える複数の偏向面５が主ビームを
偏向して感光体４を照射する前に、主ビームが偏向面５
に垂直に入射して生じる反射光がフォトダイオード２２
に入射する位置に配置され、フォトダイオード２２に主
ビームの反射光が入射した時の光強度に基づいて、偏向
面５が汚れているか否かを判断することを特徴とする。
以下、添付の図面を参照して、以下の順に本発明の実施
例を説明する（１）全体構成の概略説明（２）半導体レーザの構成（３）半導体レーザ出力制御回路 (3-1)主ビームの出力制御及び同期信号の検出 (3-2)ポリゴンミラーの汚れの検出

【０００８】（１）全体構成の概略説明図１は、本発明の画像記憶装置の光学系の構成該略図を
示す。該光学系は、半導体レーザ１と、コリメータレン
ズ２と、シンドリカルレンズ３と、複数の偏向面５を備
えるポリゴンミラー４と、ｆθレンズ６と、感光体７と
から構成される。

【０００９】半導体レーザ１から出力されたレーザ光
は、コリメータレンズ２により平行光に集光され、さら
に、シンドリカルレンズ３によってポリゴンミラー４の
１つの偏向面５上に集光される。偏向面５に集光された
レーザ光は、ポリゴンミラー４の回転（図面では時計回
り）に従って偏向される。偏向されたレーザ光は、ｆθ
レンズ６を通って感光体７上に結像された状態で走査さ
れる。

【００１０】半導体レーザ１から放射されるレーザ光と
偏向面５の位置関係は、偏向面５によるレーザ光の感光
体７への走査に先立って、レーザ光が非画像エリアで偏
向面５に垂直になるように設定する。従って、偏向面５
がレーザ光と垂直になった時点で偏向面５上に集光さ
れ、反射されたレーザ光は、シンドリカルレンズ３を介
して半導体レーザ１に再入射する。

【００１１】（２）半導体レーザの構成半導体レーザ１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、レーザ発光作用を行うレーザダイオードチップ２１
の他に、レーザ光の出力を検出するためのフォトダイオ
ード２２を開口窓２３と反対の側に備えている。レーザ
ダイオードチップ２１は、ポリゴンミラー４の方向に開
口窓２３を介して出力されるレーザ光（以下、主ビーム
とする）と、光強度モニタ用のフォトダイオード２２へ
向かうレーザ光（以下、副ビームとする）の２つのレー
ザ光を出力する。

【００１２】図２（ｃ）に示されるように、ポリゴンミ
ラー４に出力される主ビームと偏向面５とが垂直の関係
となる際には、副ビームと共に偏向面５で反射された主
ビームもフォトダイオード２２に入射される。一方、レ
ーザダイオードチップ２１から主ビームが出力されてい
る期間中、フォトダイオード２２には、常時、副ビーム
が入射される。画像記録装置は、後に説明する半導体レ
ーザ駆動回路（図３参照）を用いて、偏向面５によって
反射され、半導体レーザ１に再入射された主ビームの光
強度のフォトダイオード２２による検出値に基づいて一
定に制御する。

【００１３】（３）半導体レーザ駆動回路図３は、半導体レーザ１から出力されるビームの光強度
を制御し、同期信号を検出し、更に、ポリゴンミラーの
汚れを検出する半導体レーザ駆動回路を示す。また、図
４は、図３の回路の（ａ）〜（ｆ）、（ｌ）、（ｎ）及
び（ｍ）点での電圧を示すタイミングチャートである。
本回路は、レーザダイオードチップ２１と、フォトダイ
オード２２と、オペアンプ１０１，１０２，１０３，１
２３と、トランジスタ１１１，１１２と、ピーク値ホー
ルド回路２００と、ワンショットマルチバイブレータ１
２４，１２６と、ＯＲゲート１１３，１２５と、ＡＮＤ
ゲート１０４とから構成される。また、ピーク値ホール
ド回路２００は、アナログスイッチ１２１と、ＲＣ回路
１２２と、オペアンプ１２３とから構成される。

【００１４】図４に示すタイミングチャートは、半導体
レーザ１から出力されたビームがポリゴンミラー４の１
つの偏向面５に垂直に入射した後（タイミングα時）、
次の偏向面に垂直に入射する（タイミングβ時）までの
期間中の各点での電圧変化の様子を示す図である。

【００１５】 (3-1)主ビームの出力制御及び同期信号の検出フォトダイオード２２は、光電変換器であり、入射され
るビームの強度に対応する電流を発生する。該電流は、
電圧に変換され、オペアンプ１０１により増幅され、増
幅電圧ａが出力される。。増幅電圧ａは、コンパレータ
１０２でしきい値電圧ｇと比較される。しきい値電圧ｇ
は、図４の（ａ）に点線で示すように、フォトダイオー
ド２２に、副ビームのみが入射する場合の増幅電圧ａの
値と、副ビームに加えて主ビームの偏向面５による反射
光が半導体レーザ１に再入射する場合の増幅電圧ａとを
識別可能な値に設定される。増幅電圧ａの値がしきい値
電圧ｇよりも大きい場合、コンパレータ１０２は、ハイ
レベルの電圧ｂを出力する。即ち、図４の（ｂ）に示す
ように、主ビームの偏向面５による反射光が半導体レー
ザ１に再入射している間は、コンパレータ１０２の出力
電圧ｂはハイレベルになり、これを１走査ライン毎の同
期信号として出力する。

【００１６】ｆ点には、画像データが入力される。該画
像データは、図６に示すように、画像記録装置全体の制
御を実行する制御回路３００から送られる。ｆ点に入力
された画像データは、ＯＲゲート１１３に入力される。
ここで、画像データが、ハイレベルの場合、ＯＲゲート
１１３からトランジスタ１１１に一定の電流が流れる。
また、一方のトランジスタ１１２には、常に電流を流し
ておく。これは、トランジスタ１１１のみでレーザダイ
オードチップ２１に流す電流を０Ｖからスイッチングさ
せたのでは、光出力の過渡特性のための光出力の応答性
が劣化するためである。

【００１７】ビームの強度を一定にする制御は、フォト
ダイオード２２の受光強度に、応じてトランジスタ１１
２のコレクタ電流Ｉcを変化することで実行される（ト
ランジスタ１１１に流れる電流は制御しない）。両トラ
ンジスタ１１１，１１２に電流が流れる状態（即ちハイ
レベルの画像信号が入力された場合）でフォトダイオー
ド２２により検出された電圧は、オペアンプ１０１で増
幅された後、ピーク値ホールド回路２００を経てトラン
ジスタ１１２のベースに印加される。ここで、フォトダ
イオード２２に入射される反射光の強度が変動した場合
には、これに対応してコレクタ電流Ｉcを変化し、オペ
アンプ１０１の出力電圧ａを一定に制御する。即ち、ピ
ーク値の値が大きくなると、コレクタ電流Ｉcが減少す
る。ここで、他方のトランジスタ１１１の電流Ｉsの値
は一定であるため、Ｉd（＝Ｉc＋Ｉs）の値も減少する
こととなる。この結果、レーザダイオードチップ２１か
ら出力されるビームの強度は減少する。一方、ピーク値
の値が小さくなると、コレクタ電流Ｉcが増加する。こ
こで、Ｉsの値は一定であるため、Ｉd（＝Ｉc＋Ｉｓ）
の値も増加することとなる。この結果、レーザダイオー
ドチップ２１から出力されるビームの強度は増加する。

【００１８】ピーク値ホールド回路２００は、アナログ
スイッチ１２１と、ＲＣ回路１２２と、オペアンプ１２
３とから構成され、入力される電圧の最大値をホールド
する。ピーク値ホールド回路２００を増幅器１０１とト
ランジスタ１１２の間に介在させるのは、画像記録領域
外で光強度制御を行うためである。ここで、画像記録領
域とは、入力される画像信号のレベルに応じて半導体レ
ーザ１から出力される主ビームが、感光体７を照射して
画像を記録する領域を意味する。

【００１９】本実施例の画像記録装置は、副ビームの強
度を一定にすることで主ビームの出力を制御する。アナ
ログスイッチ１２１には、ワンショットマルチ１２６か
ら出力される電圧ｃが入力される。アナログスイッチ１
２１は、入力される電圧ｃの値がハイレベルの場合に
は、スイッチを閉じると共に、電圧ｃの値がローレベル
の場合には、スイッチを解放する。即ち、図４（ｃ）に
示すように、画像記録領域外において、主及び副ビーム
が強制的に発光される時から、主ビームの反射光が半導
体レーザ１に再入射するまでの期間中、アナログスイッ
チを閉じることとなる。アナログスイッチ１２１は、ス
イッチが閉じられている期間中に、副ビームの強度を一
定にする。そして、スイッチが解放されると、一定にさ
れた副ビームの値を保持する。

【００２０】半導体レーザ１は、画像記録領域外におい
て、レーザ光の出力制御及び同期信号の検出の為に一定
期間強制的に発光状態にされる。コンパレータ１０２の
出力する同期信号ｂは、ワンショットマルチバイブレー
タ１２４とＯＲゲート１２５に送られる。ワンショット
マルチバイブレータ１２４の出力ｃは、アナログスイッ
チ１２１とＯＲゲート１２５に送られる。図４の（ｃ）
に示すように、ワンショットマルチバイブレータ１２４
は、同期信号ｂの立ち上がり、即ち、主ビームの半導体
レーザ１への再入射時にローレベルになり、画像記録期
間を確実にすぎ、所定の時間ｔ_１を経過した後にハイレ
ベルに戻る。ＯＲゲート１２５は、同期信号ｂと信号ｃ
との論理和を求め、図４（ｄ）に示す信号ｄをＯＲゲー
ト１１３へ出力する。信号ｄは、図示されるように、ワ
ンショットマルチ１２４の信号ｃの立ち上がりから、コ
ンパレータ１０２から出力される同期信号ｂの立ち下が
りまでの期間中、入力される画像信号ｆの値にかかわら
ず、ＯＲゲートからハイレベルの信号を出力し、半導体
レーザ１を強制発光状態に保持する。

【００２１】(3-2)ポリゴンミラーの汚れの検出本発明の制御回路には、従来の制御回路に加えて、コン
パレータ１０３と、ＡＮＤゲート１０４、ワンショット
マルチ１２６が備えられ、ポリゴンミラー４の各偏向面
４の汚れを検出する。コンパレータ１０３は、図４に一
点鎖線で示すように、増幅電圧ａとしきい値電圧ｋの値
とを比較する。一般的に、レーザビームの出力の変動
は、感光体上で±１０％以内に押さえることが望まし
い。従って、図５（ａ）に示されるように、しきい値電
圧ｋは、ポリゴンミラーが全く汚れていない状態におい
て、主ビームが半導体レーザ１に再入射した際の増幅電
圧ａの値ｊ₁(V)の値から−１０％程度の値に設定され
る。

【００２２】コンパレータ１０３において、図５（ａ）
に示すように、増幅電圧ａの値がしきい値電圧ｋの値よ
りも大きな場合には、ハイレベルのパルス信号ｎがＡＮ
Ｄゲート１０４へ出力される。図５（ｂ）に示すよう
に、増幅電圧ａの値がしきい値電圧ｋよりも大きな場合
には、当然コンパレータ１０２からは、ハイレベルのパ
ルス信号ｂが出力される。従って、ＡＮＤゲート１０４
からは、ハイレベルの信号ｍが出力される。このような
回路にするのは、コンパレータ１０３から出力されるノ
イズ信号によるワンショットマルチ１２６の誤動作を防
止するためである。ＡＮＤゲート１０４から出力された
ハイレベルの信号ｍは、ワンショットマルチ１２６に入
力される。ワンショットマルチ１２６では、ハイレベル
のパルス信号ｍが入力されると、ハイレベルからローレ
ベルへ切り替わり、更に、一定期間ｔ₃だけローレベル
を保持した後、ハイレベルへ戻る。上記一定期間ｔ
₃は、主ビームが半導体レーザへ再入射した後、次に再
入射するまでの期間よりも長く設定されている。即ち、
ポリゴンミラー４が汚れていない場合には、ワンショッ
トマルチ１２６がハイレベルに戻る前に、次のハイレベ
ルのパルス信号ｍが入力されるため、通常、ワンショッ
トマルチは、ローレベルの値が継続する。

【００２３】しかし、ポリゴンミラー４が汚れ、増幅電
圧ａが、しきい値電圧ｋの値を越えなくなると、コンパ
レータ１０３は、ハイレベルのパルス信号を出力せず、
結果として、ワンショットマルチは、ハイレベルの状態
に戻る。そこで、ワンショットマルチ１２６がハイレベ
ルになった場合には、ポリゴンミラー４が汚れ、正確な
同期信号の検出及び作像処理が実行不可能であると判断
し、エラー信号ｌを出力する。

【００２４】しきい値電圧ｋの値は、副ビームのみの出
力値（図４のｉ点）に対し一定の割合だけ大きな値に設
定しても良い。この場合、仮に半導体レーザ１から出力
されるレーザ光の出力が低下しも、ポリゴンミラー４の
汚れを正確に検出することが可能となる。

【００２５】次の図６は、半導体レーザ駆動回路３と、
画像記録装置全体の制御を実行する制御回路３００と、
操作パネル４００との関係を示す図である。制御回路３
００は、半導体レーザ駆動回路３へ画像信号ｆを出力す
る。半導体レーザ駆動回路３から出力されたエラー信号
ｌは、制御装置３００に入力される。エラー信号ｌを受
け取った制御回路３００は、操作パネル４００にポリゴ
ンミラーが汚れている旨の表示をさせる。また、制御回
路３００は、操作パネル４００に表示を行うだけでな
く、記録処理動作自体を停止させるようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明の画像記録装置を用いると、ポリ
ゴンミラーの汚れを検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像記録装置の光学系の構成該略図
である。

【図２】本発明に係る半導体レーザ１の構成図であ
る。

【図３】半導体レーザ駆動回路を示す図である。

【図４】図４の回路の各点におけるビームの光強度制
御タイミングを示す図である。

【図５】増幅電圧ａと、しきい値電圧ｋとの関係を示
す図であり、（ａ）は正常時、（ｂ）はポリゴンミラー
４が汚れている場合の図である。

【図６】半導体レーザ駆動回路と、画像記録装置全体
の制御回路３００、及び操作パネル４００との関係を示
す図である。

【図７】半導体レーザの出力の温度依存特性を示す図
である。

【符号の説明】

１…半導体レーザ４…ポリゴンミラー５…偏向面７…感光体２１…レーザダイオードチップ２２…フォトダイオード１０２…コンパレータ１１１，１１２…トランジスタ２００…ピーク値ホールド回路３００…制御回路４００…表示パネル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を出力する半導体レーザを内部
に備えるレーザ光源と、レーザ光源から出力されたレーザ光を回転に伴い偏向す
る複数の偏向面を有する回転偏光手段と、回転偏光手段により偏向されたレーザ光により照射され
た画像が１ライン毎に記録される感光体とを有する画像
記録装置において、上記レーザ光源は、レーザ光を出力する方向と反対の側
に光強度を検出する光検出手段を備え、上記レーザ光源は、上記回転偏光手段がレーザ光を偏向
して感光体を照射する前に、レーザ光が偏向面に垂直に
入射して生じる反射光が上記光検出手段に入射する位置
に配置され、更に、上記光検出手段に反射光が入射された際、光検出
手段により検出される光強度に基づいて、上記偏向面が
汚れているか否かを判断する判断手段と、判断手段による判断結果を出力する出力手段とを備える
ことを特徴とする画像記録装置。