JPH0662204A

JPH0662204A - 画像記録装置

Info

Publication number: JPH0662204A
Application number: JP4214956A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Eguchi; 達也江口
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1992-08-12
Filing date: 1992-08-12
Publication date: 1994-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】ポリゴンミラーによって感光体へ反射される
レーザ光の光強度を一定と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知する光検出手
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、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
入射する位置に配設され、上記光検出手段に反射光が入
射された時の光強度に基づいて感光体を照射する反射光
の光強度を一定に制御する制御手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ等の画
像記録装置で用いられる半導体レーザの出力を制御する
画像記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ等の画像記録装置で用い
られる半導体レーザは、定電流駆動をした場合、素子の
温度によってレーザの光強度が大きく変動してしまう
（図８参照）。このため、感光体に入射されるレーザの
光強度を一定にするには、これをモニタして半導体レー
ザに備えられるレーザダイオードチップの駆動電流を制
御することが必要となる。

【０００３】従来、レーザ光の光強度をモニタするに
は、図２（ｂ）に示されるように、レーザダイオードチ
ップを備える半導体レーザのパッケージ内に、レーザダ
イオードチップがポリゴンミラーに対して出力する主レ
ーザビーム光束の方向と反対の位置にフォトダイオード
を配設し、レーザダイオードチップからフォトダイオー
ドに対して出力される副レーザを受光する。これによ
り、レーザダイオードチップから出力されるレーザ光の
光強度を監視し、レーザ光の強度を制御するものが提案
されている（米国特許第４,８８８,６４７号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザプリ
ンタ等の光学系では、ポリゴンミラーで反射されたレー
ザ光を感光体に照射することで印字処理を実行する。こ
のため、上記従来例のように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しても、ポリゴンミラー
の反射率の違いによってレーザの反射光の光強度は、変
動してしまう。これに対処するため、上記フォトダイオ
ードチップの他に、レーザビームの走査上に別のフォト
ダイオードを配設し、これを用いて反射光の光強度をモ
ニタできる（特開昭６０−１００８６８号公報）。とこ
ろが、このような構成を採ると、装置の構成及びその制
御が複雑化され、コストが高くなるといった課題が生じ
る。

【０００５】本発明は、より簡単な構成で、ポリゴンミ
ラーで反射されたレーザ光の光強度を一定にする機能を
備える画像記録装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【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知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、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
る位置に配設され、上記光検出手段に反射光が入射され
た時の光強度に基づいて感光体を照射する反射光の光強
度を一定に制御する制御手段を備える。

【０００７】

【作用】上記画像記録装置では、レーザ光源から出力さ
れるレーザ光が、回転偏光手段の偏向面に垂直に入射し
た際、反射されて光検出手段に再入射される。制御手段
は、再入射された反射光の光強度に基づいて、その光強
度を一定とする。

【０００８】

【実施例】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）レーザ光の光強度の制御

【０００９】（１）全体構成の概略説明図１は、レーザプリンタ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。

【００１０】半導体レーザ１から出力された主ビーム
は、コリメータレンズ２により平行光に補正され、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
主ビームは、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、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。

【００１１】半導体レーザ１から放射される主ビームと
偏向面５の位置関係は、偏向面５による主ビームの感光
体７への走査に先立って、主ビーム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
が主ビームと垂直になった時点で偏向面５上に集光さ
れ、反射された主ビームは、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。

【００１２】（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、レーザ光強度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主ビームと、光強度モニタ用
のフォトダイオード２２へ向かう副ビームの２つのビー
ム光を出力する。

【００１３】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。本発明の画像記録装置は、後に説明する
制御回路（図５参照）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
をフォトダイオード２２の検出値に基づいて一定に制御
することを特徴とする。

【００１４】また、上記実施例の変形例として図３
（ａ）及び（ｂ）に示すように、レーザダイオードチッ
プ２１とフォトダイオード２２との間にしゃへい部材２
４を挿入して、副ビームをカットし、偏向面から反射さ
れてくる主ビームの光強度のみをフォトダイオード２２
が受光し、その光強度を測定するようにしても良い。

【００１５】また更に、上記実施例の変形例として図４
（ａ）及び（ｂ）に示すように、変更面５に体してシン
ドリカルレンズ５５とコリメータレンズ５４を配設し、
レーザダイオードの５２光軸を傾け、コリメータレンズ
５４へ斜め方向から主ビームを入射し、フォトダイオー
ド５３における主ビームの変更面５による反射光の受光
面と副ビームの受光面とを分離するようにしても良い。
なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）の側面図である。

【００１６】（３）レーザ光の光強度の制御図５は、半導体レーザ１から出力されるレーザ光の光強
度を制御する回路図を示す。また、図６は、図５の回路
の（ａ）〜（ｆ）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１０１，１０２，１
２３と、トランジスタ１１１，１１２と、アナログスイ
ッチ１２１と、ピーク値ホールド回路１２２と、ワンシ
ョットマルチバイブレータ１２４と、ＯＲゲート１１
３，１２５とから構成される。

【００１７】図６に示すタイミングチャートは、半導体
レーザ１から出力されたレーザ光がポリゴンミラー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。

【００１８】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応じて電流を発生する。
該電流は電圧に変換されるが、この電圧は微小であるた
め、オペアンプ１０１により増幅される。

【００１９】次に増幅電圧ａがコンパレータ１０２でし
きい値電圧ｇと比較される。ここで、コンパレータ１０
２の出力電圧ｂが同期信号となり、図示しないレーザプ
リンタ制御系に送られる。上記しきい電圧ｇは、図６の
（ａ）に点線で示すように、フォトダイオード２２に副
ビームのみが入射している場合のコンパレータ１０２の
出力電圧と、主ビームが再反射した場合のコンパレータ
１０２の出力電圧とを識別できるように設定されてい
る。

【００２０】従って、図６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
高レベルになり、１走査ライン毎の同期信号として用い
ることができる。これにより同期検出専用のフォトダイ
オードを別途設ける必要がなくなる。

【００２１】主ビームの光強度の制御は、次のように行
われる。レーザダイオードチップ２１を流れる電流は、
２つのトランジスタ１１１、１１２で制御される。図６
のｆ点に示すように、描画に必要な画像データは、ホス
トコンピュータ等から送られ、ＯＲゲート１１３に入力
される。ＯＲゲートからは、画像データの値がハイの場
合にトランジスタ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。

【００２２】トランジスタ１１２のみがレーザダイオー
ドチップ２１に電流を流している時、その電流は、感光
体７に画像を描画するのには不十分な低いレベルの発光
状態となるように設定されている。具体的には、図８に
於けるレベルＥ₁（出力が増加する前のレベル）以下に
設定する。また、両トランジスタ１１１，１１２に電流
が流れる場合には、感光体７を十分に露光可能な程度の
光強度のレーザ光（図８のレベルＥ₂）が生成される。
なお、図８は、各温度におけるレーザダイオードチップ
２１の電流と出力との関係を示すグラフである。

【００２３】レーザ光の光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
１１２のコレクタ電流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）。

【００２４】両トランジスタ１１１，１１２に電流が流
れる状態（即ちハイ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１２
２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光強
度が変動した場合には、これに対応してコレクタ電流Ｉ
c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１１
１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の発光量は減少する。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の発光量は増加する。

【００２５】ピーク値ホールド回路１２２は、例えば、
図７に示すように所定のダイオードと抵抗及びコンデン
サから構成され、オペアンプ１２３と共に機能すること
によって入力値の最大値をホールドする。ここで、ピー
ク値ホールド回路を増幅器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、ポリゴンミラー４によって偏向され、
感光体７を照射して画像を記録する領域のことを意味す
る。

【００２６】画像記録領域では、入力される画像信号の
レベルに応じて主ビームを発生し、あるいは発生を中止
することにより描画を行う。しかし、半導体レーザ１を
動作させた直後の光強度は不安定であり、かつ、光強度
を一定に保つための制御回路の遅延もあるため、描画中
（主ビームの高速での発生・中止の間）に光出力を一定
に保つ制御を行うことは非常に困難である。

【００２７】そこで、記録画像領域外でアナログスイッ
チ１２１を閉じ、回路に流れる電流のピーク値を検出
し、画像記録領域に入る前に（即ち、主ビームが半導体
レーザ１に再入射したときに）アナログスイッチ１２１
を開き、検出されたピーク値をホールドする。画像記録
領域では、このホールドされた光強度のビーム光で画像
を記録する。主ビームが画像記録領域を過ぎると、ピー
ク値ホールド回路１２２のスイッチは閉じて、ピーク値
がリセットされる。

【００２８】次に、光出力制御のタイミングについて説
明する。このタイミングは、ワンショットマルチバイブ
レータ１２４とＯＲゲート１２５により与えられる。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、ピーク値ホールド回路１２２とＯＲゲート１２５に
送らる。図６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の負進行エッジ
で、即ち、主ビームの再入射時にローになり、画像記録
期間を確実にすぎ、所定の時間ｔ₁を経過した後、レー
ザの強制発光のため、ハイに戻る。一方、ＯＲゲート１
２５は、同期信号ｂと信号ｃとの論理和ｄを求め、ＯＲ
ゲート１１３を介してトランジスタ１１１を駆動する。
これにより、アナログスイッチ１２１が閉じ、ピーク値
ホールド回路１２２が機能している期間は、レーザダイ
オードチップ２１を強制的に発光状態にすると共に主ビ
ームが半導体レーザ１に再入射している間は、レーザの
発光状態を維持する。

【００２９】

【発明の効果】本発明の画像記録装置を用いると、回転
偏向手段の偏向面に垂直に入射して、反射されたレーザ
光の光強度を一定に保持することが可能となる。また、
本発明の半導体レーザに備えられるフォトダイオード
は、反射光の光強度を制御すると共に、同期信号の検出
を行うため、従来のように、同期専用のフォトダイオー
ドを別途設ける必要がなくなり、光学系の小型化を図る
ことができる。

【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】本発明に係る半導体レーザ１の第１変形例の
構成図である。

【図４】本発明に係る半導体レーザ１の第２変形例の
構成図である。

【図５】半導体レーザ１から出力されるレーザ光の光
強度を制御する回路を示す図である。

【図６】図５の回路の各点におけるレーザ光の光強度
制御タイミングを示す図である。

【図７】ピーク値ホールド回路の一例を示す図であ
る。

【図８】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１２２…ピーク値ホールド回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｈ０１Ｓ 3/096

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
に光強度を検知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、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
置に配設され、上記光検出手段に反射光が入射された時の光強度に基づ
いて感光体を照射する反射光の光強度を一定に制御する
制御手段を備えることを特徴とする画像記録装置。