JPH0662191A - レーザビーム光学系 - Google Patents
レーザビーム光学系Info
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- JPH0662191A JPH0662191A JP4215095A JP21509592A JPH0662191A JP H0662191 A JPH0662191 A JP H0662191A JP 4215095 A JP4215095 A JP 4215095A JP 21509592 A JP21509592 A JP 21509592A JP H0662191 A JPH0662191 A JP H0662191A
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Abstract
く、画像の階調再現性が良好なレーザビーム光学系を提
供すること。 【構成】 感光体上に画像(静電潜像)を書き込むため
のレーザビーム光学系であって、その光源ユニット21
はレーザダイオード24とリアビームを受光して発光出
力を検出するフォトダイオード25とで構成されてい
る。レーザダイオードは感光体上を走査するフロントビ
ームの発光出力よりも光量制御のためにモニタされるリ
アビームの発光出力が大きいものを使用する。
Description
特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装
置に画像書込みヘッドとして組み込まれるレーザビーム
光学系に関する。
ビームの発光光源としてレーザダイオードを使用してい
る。レーザダイオードはよく知られているように、p形
クラッド層とn形クラッド層との間に活性層を設けた構
造を有し、電圧を印加することによりレーザビームを正
面部及び背面部から一定の割合で放射する。通常、レー
ザダイオードから放射されるフロントビームで感光体上
を走査し、リアビームの発光出力をフォトダイオードで
モニタし、発光出力が温度変化によって変動したときは
駆動電流を増減し、一定の光量を維持するように制御し
ている。
いられているレーザダイオードの発光出力は、フロント
ビームに対してリアビームが2分の1ないし30分の1
程度であり、レーザダイオードを単にオフ、オフ変調
(画像データがあるときオン、ないときオフ)して画像
(静電潜像)を形成するのであれば、最大出力のみをモ
ニタすればよく、リアビームの出力比率が小さくともフ
ィードバック制御にそれほど差し支えがないモニタ光量
を得ることができた。
ザダイオードの駆動電流を変化させる強度変調を実現し
ようとすると、フロントビームの最大出力の10分の1
程度をモニタする必要がある。この場合、フロントビー
ムの最小出力に対してリアビームの発光出力は著しく小
さくなり、モニタ精度が低下し、低濃度部の再現性が不
安定になる不具合を有している。また、リアビームをモ
ニタするフォトダイオードの出力はリアビームの発光出
力が本来小さいために増幅する必要があり、増幅率の大
きさがフィードバック制御の応答遅れを生じさせてい
た。
的は、レーザダイオードの光量制御の応答性が速く、画
像の階調再現性、特に低濃度部での再現性が良好なレー
ザビーム光学系を提供することにある。以上の目的を達
成するため、本発明に係るレーザビーム光学系は、フロ
ントビームの発光出力よりもリアビームの発光出力が大
きいレーザダイオードを光源として用いた。フロントビ
ームは感光体上に結像して画像(静電潜像)を形成し、
リアビームはフォトダイオードでモニタされ、フォトダ
イオードの検出値に基づいてレーザダイオードの駆動電
流が補正される。
ビームの発光出力はフロントビームのそれよりも大き
く、画像の階調再現のためにレーザビームの発光出力を
小さく制御したとしても、従来よりかなり大きいモニタ
光量を得ることができ、発光光量のフィードバック制御
を正確に行うことができ、特に低濃度部での再現性が安
定する。しかも、フォトダイオードの出力が大きくなる
ため、フィードバックする際のモニタ電圧の増幅率が小
さくて済み、応答性が向上する。
施例につき、添付図面に従って説明する。図1におい
て、レーザビーム光学系20は、プリンタ内の感光体ド
ラム1への画像書き込み用として組み込まれたもので、
光源ユニット21、コリメータレンズ30、ポリゴンミ
ラー31、fθレンズ33、画像書き込みスタート位置
検出センサ34(以下、SOSセンサと称する)を図示
しないハウジングに取り付けたものである。
から出射されたレーザビーム(拡散光)は、コリメータ
レンズ30によって平行光とされ、モータ32によって
矢印a方向に定速回転するポリゴンミラー31の各反射
面によって等角速度で矢印b方向に偏向走査される。偏
向走査されたレーザビームはfθレンズ33を透過して
走査速度を補正され、感光体ドラム1上を等速に走査
(主走査)する。感光体ドラム1は矢印c方向に等速で
回転駆動(副走査)され、この副走査と前記主走査とで
感光体ドラム1上に画像(静電潜像)が形成される。
2、現像器3、転写チャージャ4、残留トナーのクリー
ナ5等の作像用エレメントが配置され、周知の電子写真
法に基づいて、感光体ドラム1上にトナー画像を形成
し、このトナー画像を矢印d方向に搬送されるシートS
上に転写する。一方、ポリゴンミラー31で偏向走査さ
れたレーザビームのうち一部は、SOSセンサ34へ入
射し、その検出信号に基づいて1ラインごとの画像書き
込みスタート位置が制御される。
る。図2に示すように、光源ユニット21は、ステム2
2とこのステム22上にヒートシンク23を介して設け
られたレーザダイオード24、モニタ用フォトダイオー
ド25、ステム22を貫通した端子LD,COM,PD
と、ステム22上に設けられかつ前記素子24,25を
被覆する金属製キャップ28とで構成されている。キャ
ップ28に形成された開口28aにはガラス板29が貼
着されている。なお、ガラス板29に代えてマイクロフ
レネルレンズを設けてもよい。フレネルレンズは、ミク
ロンオーダの周期を持つ格子状同心円パターンの集合
で、その断面を鋸歯状に成形したものである。このフレ
ネルレンズは屈折効果と回折効果を有し、格子の各部分
で光が曲げられる。平行光が入射すると一点(焦点)に
収束され、焦点から放射された拡散光は平行光とされ
る。なお、フレネルレンズを用いればコリメータレンズ
30は不要である。
トダイオード25に定電圧を印加し、端子LDはレーザ
ダイオード24の駆動電流を制御する。また、端子PD
はフォトダイオード25のモニタ電流を出力する。とこ
ろで、本実施例では、レーザダイオード24を画像デー
タに含まれる階調信号によって4階調、16階調あるい
はそれ以上の階調に変調制御する。また、レーザダイオ
ード24のリアビームをフォトダイオード25で受光
し、フォトダイオード25の出力値に応じてレーザダイ
オード24への駆動電流を補正する。
4の制御回路10について説明する。この制御回路10
は、補正部11、デジタル/アナログコンバータD/A
1,D/A2,D/A3、入出力デバイスI/O、加算
部12、駆動用アンプ13、モニタ用アンプ14、オー
バーパワー防止用コンパレータ15、可変抵抗器R4等
によって構成されている。また、プリンタ内の各エレメ
ントを制御するためのCPU5(ROM6,RAM7を
内蔵している)が入出力デバイスI/Oに接続されてい
る。この制御回路10の基本的な構成は従来から知られ
ており、その動作の概略について説明する。
図示しないホストコンピュータから送信される8ビット
のデジタル画像データを補正し、10ビットのデジタル
画像データに変換する。コンバータD/A1は補正部1
1で変換された10ビットのデジタル画像データをアナ
ログ画像データに変換する。アナログ画像データのダイ
ナミックレンジはコンバータD/A2のAOUTから出
力されるREF信号によって設定される。コンバータD
/A3はレーザダイオード24に対してバイアス電流を
制御するためのもので、AOUTから出力されるバイア
スデータが加算部12へ入力され、加算部12では前記
コンバータD/A1から出力されるアナログ画像データ
とバイアスデータとの加算処理によって駆動用アンプ1
3へドライブ信号を出力する。アンプ13の出力は保護
抵抗R1を介して端子LDへ入力され、レーザダイオー
ド24に駆動電流が供給されることとなる。
る。レーザダイオード24のリアビームを受光するフォ
トダイオード25の出力電流はモニタ用アンプ14に入
力され、モニタ電圧Vmとしてアンプ14から出力され
る。このモニタ電圧Vmは駆動用アンプ13でドライブ
電圧Vdと比較されると共に、レーザダイオード24を
所定の光量で発光させるためにCPU5へフィードバッ
クされる。可変抵抗器R4はCPU5でコントロールさ
れ、フォトダイオード25からのモニタ電流のばらつき
を吸収する。コンパレータ15はレーザダイオード24
へのオーバーパワーの供給を防止するためのもので、モ
ニタ電圧Vmが抵抗R5,R6で規定される電圧よりも
高くなると、オーバーパワー信号OVERPを出力す
る。この信号OVERPは入出力デバイスI/Oを介し
てCPU5へ送信される。
は、図3に示すように、感光体ドラム1上を走査するフ
ロントビームP1の発光出力よりも、モニタされるリア
ビームP2の発光出力の方が大きいものが使用されてい
る。このような特性のレーザダイオード24としては、
p形クラッド層とn形クラッド層との間に活性層を設け
た発光部24aの前面に酸化アルミニウム層24bとア
モルファスシリコン層24cを多層に設けて反射膜と
し、後面に酸化アルミニウム層24dの反射防止膜を設
けたものがある。
が、従来から使用されているレーザダイオードでは1:
0.5とし、本実施でのレーザダイオード24の発光出
力比は1:2とする。この場合、本実施例において光量
モニタ用フォトダイオード25が受光するリアビームの
光量は、従来例に比べて4倍となる。以下、リアビーム
の発光出力が大きいことの持つ意味を考察する。
フォトダイオード25の受光量(リアビームの発光出
力)に比例する。従って、モニタ部入力電圧VmINはI
m・R 2(R2は抵抗R2の抵抗値)で表される。そし
て、モニタアンプ14によって得られるモニタ電圧Vm
OUTは以下の式(1)で表わされる。
D/A1の出力によってほぼ決まる値であり、通常1〜
2V程度のダイナミックレンジを有している。ここで、
前記式(1)に基づいて求められるモニタ電圧VmOUT
が同一の値となる場合を従来例と本実施例とで比較す
る。モニタ電圧VmOUTは従来例にあっては本実施例の
4分の1である。従来例においてこの差を補うために
は、(1)抵抗値R4を小さくしてゲインを大きくす
る、(2)抵抗値R2を大きくして入力電圧VmINを大
きくする、の2点が考えられる。
はゲイン帯域幅が存在し、例えば400MHzである。
この場合、20MHzの信号を扱うにはゲインは20ま
でしか使用できないことを意味している。従来例におい
て10MHzの信号をゲイン20で使用していたとする
と、応答性をさらに高速にするには20MHzが限界と
なる。ところが、本実施例においてモニタ電流Imは従
来例の4倍であるため、ゲインは4分の1(即ち、ゲイ
ンは5)でよいことになる。従って、本実施例では80
MHzの信号を扱うことができ、より高速で応答性のよ
い制御が可能となる。
ォトダイオード25の特性を考慮する必要がある。フォ
トダイオードは通常それに接続されている抵抗の値(本
実施例では抵抗R2の抵抗値R2)が大きくなると、応
答速度が低下する特性を有している。従って、抵抗値R
2を大きくする必要のない本実施例が好ましいといえ
る。
アンプには通常オフセット電圧Vosが存在する。このオ
フセット電圧Vosは出力されるときには、入力信号と同
様のゲインで増幅される。この点に鑑みると、小さい入
力信号にオフセット電圧が付加され、それを大きく増幅
する従来例と、大きい入力信号にオフセット電圧が付加
され、それを小さく増幅する本実施例とでは、本実施例
の方がモニタ精度の面で有利である。
にオフセット電圧Vosを加えると、以下の式(2)とな
る。
R2を100、Imを従来例が0.5mA、本実施例が
2.0mA、ゲインを従来例が20、本実施例が5、V
osを2mVとすると、従来例では、 VmOUT=20×0.5mA×100+20×2mA =1000mA+40mA となり、本実施例では、 VmOUT=5×2mA×100+5×2mA =1000mA+10mA となる。
来例では4%であったが、本実施例では1%に低減し、
特に、画像の階調再現においてモニタ電流Imの低い低
濃度部でのモニタ精度が安定し、階調再現性が良好とな
る。なお、本発明に係るレーザビーム光学系は前記実施
例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に
変更可能である。
す。
ス板の一部が切り欠かれている。
図。
Claims (1)
- 【請求項1】 画像データに基づいてレーザダイオード
を駆動し、該レーザダイオードから放射されたレーザビ
ームによって感光体上を走査するレーザビーム光学系に
おいて、 感光体上を走査するフロントビームの発光出力よりもリ
アビームの発光出力が大きいレーザダイオードと、 前記レーザダイオードから放射されたリアビームの発光
出力を検出するフォトダイオードと、 前記フォトダイオードの検出値に基づいてレーザダイオ
ードの駆動電流を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするレーザビーム光学系。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4215095A JPH0662191A (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | レーザビーム光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4215095A JPH0662191A (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | レーザビーム光学系 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0662191A true JPH0662191A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16666674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4215095A Pending JPH0662191A (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | レーザビーム光学系 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0662191A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010027526A (ko) * | 1999-09-14 | 2001-04-06 | 이형도 | 레이저 프린터 |
JP2010184398A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Canon Inc | 画像形成装置、光学走査装置、及びそれらの制御方法 |
-
1992
- 1992-08-12 JP JP4215095A patent/JPH0662191A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010027526A (ko) * | 1999-09-14 | 2001-04-06 | 이형도 | 레이저 프린터 |
JP2010184398A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Canon Inc | 画像形成装置、光学走査装置、及びそれらの制御方法 |
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