JPH0645360U - レーザー出力安定化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、コンパレータの発振を十分に
抑制することが可能なレーザー出力安定化回路を提供す
ること 【構成】 レーザー出力手段により出力されたレーザー
光を受光して当該レーザー光の光量に対応した受光信号
を出力する受光信号出力手段と、前記受光信号を所定の
レーザー出力光量に対応する基準信号と比較する比較手
段と、前記受光信号と前記基準信号の比較の結果、当該
レーザー光の光量が前記所定のレーザー出力光量より少
ないと判定された場合には前記レーザー出力手段より出
力されるレーザー光の光量を増加させる光量制御手段を
有し、さらに、当該レーザー光の光量が前記所定のレー
ザー出力光量より多くなった時点で、前記比較手段へ入
力される前記受光信号を所定の信号に切り替える切り替
え手段を有する構成とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、レーザービームプリンタにおけるレーザーの光量を調整し、安定化 させるための、レーザー出力安定化回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、レーザービームプリンタ等において、レーザー光の光量が所定値に なるよう調整するため、光量調整回路（ＡＰＣ）が採用されている。レーザーの 光量を調整するためには、レーザーからの出力光をピンフォトダイオード等で受 光し、ピンフォトダイオードの出力に対応した電圧をモニタ電圧として、モニタ 電圧と基準電圧（所定値）とを、比較手段としてのコンパレータにより比較し、 レーザーの出力光量をフィードバック制御していた。即ち、コンパレータの出力 （“Ｈ”レベルまたは“Ｌ”レベル）が一方から他方へ切り替わった時点でレー ザー光量の調整を完了していた。

【０００３】 しかし、上記のようにレーザーの光量を制御した場合、モニタ電圧が基準電圧 にほぼ一致する様にレーザーの出力光量が調整されることになるため、レーザー 光の光量のわずかな変動により、モニタ電圧が変動して、コンパレータの出力が 反転する可能性がある。

【０００４】 通常、モニタ電圧と基準電圧は、常時コンパレータに印加されているため、上 述のようにモニタ電圧と基準電圧が近い状態でモニタ電圧が変動することにより 、光量調整完了後にコンパレータが発振してしまうという問題があった。

【０００５】 従来、上記のようなコンパレータの発振を防ぐために、図１０に示すように、 基準電圧Ｖｒｅｆ及びモニタ電圧Ｖｍがそれぞれ入力されるオペレーショナルア ンプ（演算増幅器）に、外付けの抵抗Ｒ１、Ｒ２を図のように接続して正帰還を かけることにより、コンパレータにヒステリシス特性を持たせた比較回路（ヒス テリシスコンパレータ）が一般に用いられている。

【０００６】 しかしながら、図１０のような構成では、外付けの部品を用いることから、コ ストアップは必至であり、更に、外付け抵抗Ｒ１・Ｒ２の抵抗値には個体差があ るため、プリンタ毎にレーザの出力光量の制御値が異なってしまうという問題が あった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上記の事情に鑑み、本考案は、外付けの部品を用いず、また、コンパレータの 発振を十分に抑制することが可能なレーザー出力安定化回路を提供することを目 的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案のレーザー出力安定化回路は、レーザー出力手段により出力 されたレーザー光を受光して当該レーザー光の光量に対応した受光信号を出力す る受光信号出力手段と、前記受光信号を所定のレーザー出力光量に対応する基準 信号と比較する比較手段と、前記受光信号と前記基準信号の比較の結果、当該レ ーザー光の光量が前記所定のレーザー出力光量より少ないと判定された場合には 前記レーザー出力手段より出力されるレーザー光の光量を増加させる光量制御手 段を有し、さらに、当該レーザー光の光量が前記所定のレーザー出力光量より多 くなった時点で、前記比較手段へ入力される前記受光信号を所定の信号に切り替 える切り替え手段を有することを特徴としている。

【０００９】 あるいは、上記とは逆に、レーザー出力手段により出力されたレーザー光を受 光して当該レーザー光の光量に対応した受光信号を出力する受光信号出力手段と 、前記受光信号を所定のレーザー出力光量に対応する基準信号と比較する比較手 段と、前記受光信号と前記基準信号の比較の結果、当該レーザー光の光量が前記 所定のレーザー出力光量より多いと判定された場合には前記レーザー出力手段よ り出力されるレーザー光の光量を減少させる光量制御手段を有し、さらに、当該 レーザー光の光量が前記所定のレーザー出力光量より少なくなった時点で、前記 比較手段へ入力される前記受光信号を所定の信号に切り替える切り替え手段を有 することを特徴としている。

【００１０】 なお、前記比較手段は、前記受光信号の電圧および前記基準信号の電圧を比較 するコンパレータにより構成することができる。

【００１１】 また、上記構成によれば、前記比較手段は、外付けの抵抗によりヒステリシス 特性を持たせたヒステリシスコンパレータではなく、レベルコンパレータにより 構成することが可能である。さらに、このレベルコンパレータは、演算増幅器を 開ループで使用する回路から構成することができる。 さらに、前記所定の信号の電圧は、前記基準信号の電圧より所定量高く、ある いは低く設定することができる。

【００１２】

【実施例】

図１〜９に基づいて、本考案を適用したレーザー出力安定化回路について詳細 に説明する。

【００１３】 図１は、本考案の一実施例である、レーザー出力安定化回路の概略を示す、ブ ロック図である。プリンタＣＰＵ１からの制御信号により、レーザー駆動回路２ は、レーザーダイオードＬＤを駆動する。ピンフォトダイオードＰＤは、レーザ ーダイオードＬＤの出力光を受光し、レーザーダイオードＬＤの出力光量に応じ た信号がレーザー駆動回路２に送られる。レーザー駆動回路２は、ピンフォトダ イオードＰＤの出力に応じたモニタ電圧Ｖｍを出力する。モニタ電圧Ｖｍは、ス イッチ手段としてのマルチプレクサ４を経て、コンパレータ１０に入力される。 コンパレータ１０には、図に示すように、あらかじめ基準電圧Ｖｒｅｆが入力さ れており、モニタ電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、“Ｈ”レベルまた は“Ｌ”レベルの信号Ｖｏを出力する。コンパレータ１０の出力信号Ｖｏは、ロ ジック３を経て、レーザー駆動回路２に入力される。レーザー駆動回路２は、コ ンパレータの出力Ｖｏに応じて、レーザーダイオードＬＤの出力を制御する。光 量調整が完了すると、調整の完了を示す信号が、レーザー駆動回路２からプリン タＣＰＵ１に出力される。調整が完了すると、出力データに応じてレーザービー ムが変調され、露光処理が行なわれる。尚、レーザー出力光の光量調整は、１頁 分の露光毎に行なわれるもの、印字処理毎に行なわれるものなど、種々の方式が あるが、本考案のレーザー出力安定化回路は、どのような方式のものにも適用可 能である。

【００１４】 図２は、レーザービームプリンタの処理の概略を示すフローチャートである。 電源がＯＮされると、セルフチェック・紙サイズの設定など、初期化処理が実 行される（Ｓ１）。初期化処理が終了すると、データ受信待機状態に入る（Ｓ２ ）。ホストコンピュータなどからのデータがプリンタに入力され始めると、印字 処理が行なわれる（Ｓ３）。印字処理においては、データを受信してバッファに 格納する受信処理、後に詳細に説明する光量調整処理、そして光量調整されたレ ーザービームにより、一様に帯電した感光ドラムを露光して潜像を形成する露光 処理・潜像にトナーを付着させる現像処理・現像されたトナー像を記録しに転写 する転写処理・転写されたトナー像を定着させる定着処理など、一連の電子写真 プロセスが実行される。

【００１５】 引き続き印字を行なう場合には（Ｓ４：ＮＯ）、待機状態に戻り、次のデータ の受信を待機する（Ｓ２）。また、印字を終了する場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、 電源をＯＦＦして、処理を終了する。

【００１６】 図３は、本考案を適用したレーザー出力安定化回路の動作を説明するフローチ ャートである。

【００１７】 図２のＳ３で印字処理が開始されると（即ち、印字データが受信されると）、 プリンタＣＰＵ１からレーザー駆動回路２へ所定の信号が送られ、レーザーの光 量調整（オートパワーコントロール）が開始される。

【００１８】 レーザーの光量調整（ＡＰＣ）が開始されると、コンパレータ１０にモニタ電 圧Ｖｍが印加される（Ｓ１０）。ＡＰＣが行なわれる際には、常に、レーザー光 量を、最小光量側から（コンパレータ出力が“Ｌ”となる側から）、コンパレー タ出力が反転するまで（“Ｌ”から“Ｈ”に変わるまで）、所定量ずつ上昇させ る（Ｓ１１）。

【００１９】 コンパレータ出力が反転した時点（Ｓ１２：ＹＥＳ）で、基準電圧Ｖｒｅｆと モニタ電圧Ｖｍとがほぼ一致したと考えられる。しかし、前述のように、この状 態は極めて不安定で、モニタ電圧Ｖｍのわずかな変動でコンパレータ出力Ｖｏは “Ｌ”または“Ｈ”のいずれの値も取り得る。この状態でＡＰＣを終了すると、 ほぼ所定のレーザー光量は得られるが、その後のレーザー光の光量の微変化によ りコンパレータ１０が発振する可能性が極めて大きい。そのため、本考案におい ては、コンパレータ出力Ｖｏが反転した時点で、ロジック３がマルチプレクサ４ を制御して、コンパレータ１０に入力されているモニタ電圧Ｖｍを固定電圧Ｖｃ に切り替えている（Ｓ１３）。すなわち、モニタ電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒｅｆが ほぼ一致した時点で、コンパレータの入力電圧をコンパレータ１０が発振を起こ さないよう、固定値Ｖｃに切り替えた上で、ＡＰＣを終了する。このように制御 すると、ＡＰＣ終了後にはコンパレータ１０は、固定電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒｅ ｆを比較することになり、コンパレータが発振する可能性は極めて低くなる。

【００２０】 上述のように、本考案を適用したレーザー出力安定化回路においては、調整完 了後は、コンパレータが発振を起こさない様に、モニタ電圧Ｖｍを固定電圧Ｖｃ と切り替えている。このため、従来のような、オペレーショナルアンプ（演算増 幅器：以下、オペアンプと略す）に外付けの抵抗を用いて正帰還をかけた、ヒス テリシスコンパレータを用いる必要がなく、図１に示すように、オペアンプを開 ループで用いるレベルコンパレータにより回路を構成できる。即ち、簡単な回路 により、信頼性の高い動作をさせることが可能となる。

【００２１】 図４は、基準電圧Ｖｒｅｆとモニタ電圧Ｖｍの変動を示すグラフである。 コンパレータ出力Ｖｏが“Ｌ”レベルの間は、光量が増加され、従ってモニタ 電圧Ｖｍは順次上昇する。 モニタ電圧Ｖｍが基準電圧Ｖｒｅｆを上回ると（時間Ｔｉ）、コンパレータ出 力Ｖｏは“Ｌ”から“Ｈ”に反転する。しかし、モニタ電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒ ｅｆが近い場合には、図に示すように、コンパレータ出力Ｖｏは“Ｈ”と“Ｌ” を繰り返す（即ち、コンパレータが発振を起こす）ことになる。

【００２２】 そこで、上記の実施例においては、時間Ｔｓで、モニタ電圧Ｖｍを固定電圧Ｖ ｃに切り替えている。図に示すように、モニタ電圧が基準電圧より十分大きくな っているため、コンパレータ１０が発振を起こす可能性はほとんどなくなってい る。

【００２３】 なお、図３の実施例においては、固定電圧Ｖｃは基準電圧Ｖｒｅｆに比べて、 コンパレータ１０が発振しない程度に大きな値となっている。しかし、固定電圧 Ｖｃは基準電圧Ｖｒｅｆから発振しない程度に離れていれば良く、図５に示すよ うに、固定電圧Ｖｃを基準電圧Ｖｒｅｆより小さく設定しておいても良い。

【００２４】 図６は、図３の実施例とは逆に、レーザー光量を多い方から少ない方へ下げて 調整する場合の処理を示している。この場合にも、まず、モニタ電圧Ｖｍをコン パレータ１０に入力する（Ｓ２０）。レーザー光量を、最大光量側から（コンパ レータ出力Ｖｏが“Ｈ”となる側から）、コンパレータ出力Ｖｏが反転するまで （“Ｌ”となるまで）下げていき（Ｓ２１、Ｓ２２）、コンパレータ出力が反転 した時点で（Ｓ２２：ＹＥＳ）、モニタ電圧Ｖｍを固定電圧Ｖｃに切り替えた上 で（Ｓ２３）、ＡＰＣを終了する。 この場合にも、固定電圧Ｖｃは、基準電圧Ｖｒｅｆより、コンパレータ１０が 発振しない程度に離れてさえいれば、大きく設定することも、小さく設定するこ とも可能である。

【００２５】 図７の回路は、図１の回路に更にマルチプレクサ５を加えて、ＡＰＣが終了す ると、ロジック３の制御により、モニタ電圧Ｖｍを固定電圧Ｖｃに切り替えると 共に、モニタ回路をＯＦＦ状態にしている。

【００２６】 図８は、図７の実施例の動作を説明するフローチャートである。 ＡＰＣが開始されると、ロジック３によりマルチプレクサ４及び５が制御され て、モニタ電圧Ｖｍがコンパレータに入力され（Ｓ３０）、同時に、モニタ回路 が閉じられＯＮ状態になる（Ｓ３１）。

【００２７】 ＡＰＣが行なわれる際には、図３に示す実施例と同様、レーザー光量を、最小 光量側から（コンパレータ出力が“Ｌ”となる側から）、コンパレータ出力が反 転するまで（“Ｌ”から“Ｈ”に変わるまで）、所定量ずつ上昇させる（Ｓ３２ ）。

【００２８】 コンパレータ出力が反転した時点（Ｓ３３：ＹＥＳ）で、基準電圧Ｖｒｅｆと モニタ電圧Ｖｍとがほぼ一致したと考えられる。しかし、この状態でＡＰＣを終 了すると、前述の様に、その後のレーザー光の光量の微変化によりコンパレータ １０が発振する可能性が極めて大きい。そのため、コンパレータ出力Ｖｏが反転 した時点で、ロジック３がマルチプレクサ４を制御して、コンパレータ１０に入 力されているモニタ電圧Ｖｍを固定電圧Ｖｃに切り替える（Ｓ３４）。さらに、 ロジック３はマルチプレクサ５を制御して、フォトダイオードＰＤの回路をＯＦ Ｆする。すなわち、モニタ電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒｅｆがほぼ一致した時点で、 コンパレータの入力電圧をコンパレータ１０が発振を起こさないよう、固定値Ｖ ｃに切り替え、かつフォトダイオードＰＤを含むモニタ回路をＯＦＦした上で、 ＡＰＣを終了する。

【００２９】 このように制御すると、ＡＰＣ終了後にはコンパレータ１０は、固定電圧Ｖｃ と基準電圧Ｖｒｅｆを比較することになり、コンパレータが発振する可能性は極 めて低くなる。しかも、光量調整を行なっていない場合にはモニタ回路がＯＦＦ されているため、電力消費を抑えることができる。

【００３０】 なお、固定電圧Ｖｃは、前述の実施例同様、基準電圧Ｖｒｅｆより、コンパレ ータ１０が発振しない程度に、高く設定することも、低く設定することも可能で ある。

【００３１】 図９は、図７の実施例において、レーザー光量調整の際に、最大光量側から（ コンパレータ出力が“Ｈ”となる側から）、光量を下げていって調整を行なう場 合の制御を示すフローチャートである。

【００３２】 なお、上記実施例においては、レーザー光の光量に対応して出力された電圧値 と基準電圧値を比較し、その結果によって光量調整を行なっている。しかし、レ ーザーの光量に対応した電流を出力する手段を用いることも可能である。この場 合、光量に対応して発生した電流を電圧値に変換することにより、同様の制御を 行なうことができる。

【００３３】 あるいは、レーザー光の光量に対応したパルスデータを発生する手段を用いる ことも可能である。例えば、光量に対応したパルス数、あるいは光量に対応した 波形（デューティー比等）を有するパルスを発生する手段を用いることが考えら れる。この場合、パルス数あるいは波形を電圧値に変換することにより、容易に 本考案の制御が適用できる。

【００３４】 また、上記各実施例においては、基準電圧・モニタ電圧ともアナログ値として 比較を行なっている。しかし、これに限る必要はなく、コンパレータとしてデジ タルコンパレータを用い、レーザー光量に対応したデジタル値と基準となるデジ タル値とを比較するようなものにおいても、同様の効果が得られる。

【００３５】

【考案の効果】

以上のように、本考案のレーザー出力安定化回路によれば、外付け部品を用い る事無く、しかも簡単な回路構成（オペアンプを開ループで使用するレベルコン パレータ）で、コンパレータの発振を十分に抑制できるレーザー出力安定回路を 実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を適用したレーザー出力安定化回路の構
成を示すブロック図である。

【図２】レーザービームプリンタの動作を説明するフロ
ーチャートである。

【図３】ＡＰＣ処理を説明するフローチャートである。

【図４】モニタ電圧と基準電圧の関係、コンパレータの
出力を示すグラフである。

【図５】モニタ電圧と基準電圧の関係を示すグラフであ
る。

【図６】第１実施例の変形例を示すフローチャートであ
る。

【図７】第２実施例のレーザー出力安定か回路の構成を
示すブロック図である。

【図８】第２実施例のＡＰＣ処理を説明するフローチャ
ートである。

【図９】第２実施例の変形例を示すフローチャートであ
る。

【図１０】従来の、ヒステリシスコンパレータを表わす
回路図である。

【符号の説明】

２ レーザー駆動回路 ４ マルチプレクサ ５ マルチプレクサ １０ コンパレータ

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー出力手段により出力されたレー
   ザー光を受光して当該レーザー光の光量に対応した受光
   信号を出力する受光信号出力手段と、前記受光信号を所
   定のレーザー出力光量に対応する基準信号と比較する比
   較手段と、前記受光信号と前記基準信号の比較の結果、
   当該レーザー光の光量が前記所定のレーザー出力光量よ
   り少ないと判定された場合には前記レーザー出力手段よ
   り出力されるレーザー光の光量を増加させる光量制御手
   段を有し、さらに、当該レーザー光の光量が前記所定の
   レーザー出力光量より多くなった時点で、前記比較手段
   へ入力される前記受光信号を所定の信号に切り替える切
   り替え手段を有する、レーザー出力安定化回路。
2. 【請求項２】 レーザー出力手段により出力されたレー
   ザー光を受光して当該レーザー光の光量に対応した受光
   信号を出力する受光信号出力手段と、前記受光信号を所
   定のレーザー出力光量に対応する基準信号と比較する比
   較手段と、前記受光信号と前記基準信号の比較の結果、
   当該レーザー光の光量が前記所定のレーザー出力光量よ
   り多いと判定された場合には前記レーザー出力手段より
   出力されるレーザー光の光量を減少させる光量制御手段
   を有し、さらに、当該レーザー光の光量が前記所定のレ
   ーザー出力光量より少なくなった時点で、前記比較手段
   へ入力される前記受光信号を所定の信号に切り替える切
   り替え手段を有する、レーザー出力安定化回路。
3. 【請求項３】 前記比較手段は、前記受光信号の電圧お
   よび前記基準信号の電圧を比較することを特徴とする、
   請求項１または２のレーザー出力安定化回路。
4. 【請求項４】 前記比較手段が、レベルコンパレータを
   有する、請求項１または２のレーザー出力安定化回路。
5. 【請求項５】 前記レベルコンパレータが、演算増幅器
   を開ループで使用する回路からなることを特徴とする、
   請求項４のレーザー出力安定化回路。
6. 【請求項６】 前記所定の信号の電圧が、前記基準信号
   の電圧より所定量高いことを特徴とする、請求項４のレ
   ーザー出力安定化回路。
7. 【請求項７】 前記所定の信号の電圧が、前記基準信号
   の電圧より所定量低いことを特徴とする、請求項４のレ
   ーザー出力安定化回路。