JPH09193467A

JPH09193467A - ラスタ出力走査ステーション

Info

Publication number: JPH09193467A
Application number: JP8338265A
Authority: JP
Inventors: Frank C Genovese; シー．ゲノヴェセフランク
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1997-07-29
Also published as: US5710589A

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで比較的低速である構成要素を使用
してビーム強度を調節するラスタ出力スキャナーを提供
する。【解決手段】ビーム強度感知及び制御ネットワーク３
００は、レーザダイオードからの光強度を所定値に動的
に維持するように動作する。レーザダイオード出力が規
定のレベルを下回る場合、即ちサンプルホールド回路３
１４からの電圧が基準電圧３２２よりも小さい場合、ア
ップダウンカウンタ３２６に含まれるデジタル値は増分
されて基準電流が増加し、これによってレーザ励起電流
の振幅が増加し、従ってレーザビームの強度が増大す
る。あるいは、レーザダイオード出力が大きすぎる場
合、即ちサンプルホールド回路３１４からの電圧が基準
電圧３２２よりも大きい場合、アップダウンカウンタに
記憶されるデジタル内容は減分されて基準電流３３６が
減少し、これによってレーザ励起電流が減少し、従って
レーザビームの強度が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザダイオード
のビーム強度を制御する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プリンタ及びコピー機における
レーザダイオードの使用は公知である。このようなシス
テムにおいて、レーザダイオード駆動電流は形成される
べき画像のデジタル表示に従って通常変調される。変調
された駆動電流はレーザビームを生成し、これはデジタ
ル表示に従って強度変調される。変調されたレーザビー
ムはコリメートされて回転ポリゴンミラーのファセット
（小面）に向けられ、ポリゴンミラーは反射されたビー
ムを高速走査方向にスウィープする。スウィープされた
ビームはレンズシステムを通過し、該レンズシステムは
変調されたレーザビームの焦点を帯電された受光面に合
わせ、ラスタと呼ばれる近接離間した走査線のパターン
を形成する。変調されたレーザビームを走査してラスタ
を形成することによって受光面はデジタル表示に合わせ
て一点一点放電され、静電潜像が生成される。ゼログラ
フィー（電子写真）技術において公知のように、静電潜
像をトナーによって現像して可視のトナー画像を形成す
ることができ、このトナー画像は次にマーキング基体上
にフュージング（融着、溶融）されて所望画像の永久画
像が形成可能になる。

【０００３】画像形成速度が上昇するにつれ、いくつか
のレーザダイオードを並列で動作させてシステムの処理
帯域幅を広げることが望ましくなっている。並列で動作
する個々のレーザダイオードは共通の光学系及び走査ハ
ードウェアを使用することができるが画像情報によって
個々に変調され、受光面上にインターレースされたラス
タを形成するように通常配置される。このアプローチ
は、各レーザダイオードが別個の変調された電源を有す
ることを通常必要とする。複数のレーザダイオードの使
用によって速度における利点が提供されるが、高品質の
画像形成は、個々のレーザダイオードが受光面において
同等の露光レベルを生成することを必要とする。しか
し、同一駆動電流で並列に動作される複数のレーザダイ
オードは、製造におけるばらつきのために、受光面にお
いて必ずしも同等の露光レベルを生成するとは限らな
い。代わりに、レーザダイオードは通常レージング特性
の分布を示し、各個々のデバイスは駆動電流の関数とし
てわずかに異なる出力を生成する。

【０００４】複数のレーザダイオードから同等の露光量
を得る１つの方法は、各ダイオードから放出された光束
をモニターし、各レーザダイオードによって伝えられる
電力が標準値に適合するように駆動電流を調節すること
である。図１の装置は、ＲＯＳシステム１００において
単一のレーザダイオードのビーム強度をモニターし制御
する従来技術の方法を示している。本質的に、レーザダ
イオード１０２の裏面を介して伝えられるビーム１０１
の電力は検出器１３２によって測定され、これはレーザ
ダイオード１０２の正面から放出されるビーム１０４の
通常ずっと大きな電力レベルを示すために使用される。
フロント対バック放出の比は製造プロセスにおいて広範
囲の条件に合うように直されることが可能であるが、こ
の比は所与のデバイスに対して固定され、直接的な測定
が可能である。図１はラスタ出力スキャナーにおいて１
つのレーザダイオード１０２のみを示しているが、この
一般的な方法は複数のレーザダイオードを使用するシス
テムに適用可能であることが理解される。

【０００５】示されるように、レーザダイオード１０２
はコヒーレントな光の発散ビーム１０４を生成し、この
ビームは電子サブシステム（ＥＳＳ）１０６によって処
理される外部源からの画像情報に従って変調される。電
子サブシステムは電源を含み、電源は導線１０３を介し
てダイオード１０２に電流を供給することによりレーザ
ダイオード１０２を画像データに従って励起することが
理解される。画像情報は、コンピュータ、ファクシミリ
マシン又はラスタ入力スキャナーなど、あらゆる数の外
部源から得ることができる。ビーム１０４はコリメート
光学系１０８によって調節され、円柱レンズ１２０は回
転ポリゴン１２２の周囲にある複数のミラーファセット
１２４のうちの１つにビーム１０４の焦点を合わせてラ
イン画像を形成する。ポリゴンの回転によってビームは
スウィープされ、従って、受光体（例えば、感光体）ド
ラムとして示される感光画像部材１２６の表面のビーム
１０５として鋭く焦点が合わせられたラスタパターンで
走査をする。ポリゴンと画像部材との間の光路におい
て、トロイダルレンズ１２８及び円柱レンズ１３０から
構成されるポストポリゴン光学システムは、ビーム１０
５の焦点を画像部材１２６の表面に合わせたときにビー
ム１０５の断面がほぼ円形か又はほぼ楕円形になるよう
に、スウィープされたビーム１０５を調節する。更に、
ポストポリゴン光学システムは走査線の長さにわたって
一定のスポットサイズ及び速度の直線走査を生じるよう
にデザインされており、また、ポリゴンのウォブル（wo
bble：ぶれ）の特徴として言及される画像のアーチファ
クト（人工生成物）を取り除く役割もする。

【０００６】なお図１を参照すると、前述のように正面
及び裏面を有するレーザダイオード１０２は、ビーム１
０４に放出されるコヒーレントなレーザ力の殆どが正面
を介して伝えられるようにデザインされている。動作と
しては、ビーム１０１として裏面を介して伝えられ、光
ダイオード１３２によって検出される内部レージング束
のフラクションは、正面を介して伝えられるビーム１０
４を形成する内部レージング束のフラクションに直接関
連している。ビーム１０１は光ダイオード１３２におい
て光電流を生成し、これは電子サブシステム１０６に送
られる。このサブシステムは、光生成電流をビーム１０
１、従って推測的にビーム１０４の所望の動作レベルに
対応する所定値と比較する。補正が必要である場合、即
ち、フィードバック光電流が所定値から外れている場
合、経路１０３を介してレーザダイオード１０２に送ら
れる動作電流を調節し、フィードバック光電流のレベル
を所望の値により近いものにする。前述の方法では、走
査ビーム強度は動的に制御される。即ち、光ダイオード
１３２の出力は電子サブシステムに送られ、電子サブシ
ステムはフィードバック信号を所定値と比較し、それに
応じてダイオード励起電流を調節する。

【０００７】ＲＯＳシステム１００は機能的であるが、
これは最適なものではない。例えば、裏面光ダイオード
１３２は全レーザダイオード出力のうち（約０．５％の
範囲である）不特定のフラクションを検出するため、シ
ステム１００は正確な較正を必要とする。較正の不確実
さは、例えば小さなミラー又はレンズを挿入してダイオ
ード正面から放出される未使用の光束を光ダイオードに
再方向づけするなど、正面から直接放出される出力ビー
ムの一部分を検出することによって低減されうる。複数
レーザダイオードのシステムにおいて正確に制御された
画像露光量の必要性が増加しているため、画像の露光に
実際に使用される変調された光束出力の固定部分の検出
が非常に望ましい。

【０００８】複数のレーザダイオード源から不正確な検
出器への直接的な光学リーク、即ち光学クロストークを
防ぎ、かつビーム経路に位置する種々の光学素子からの
迷光の拡散反射及び多重反射を取り除くために、複数の
ビーム源及び検出光ダイオードを用いる調節システムは
適切な光学的分離を必要とする。

【０００９】図１に示されるようなシステムのもう１つ
の問題は、ビーム強度の検出及び制御に利用可能な時間
はシステムスループットが増加するにつれて減少する、
ということである。より速く、より高価な構成要素及び
機能的なブロックを使用して、電力制御回路の測定及び
応答帯域幅を増加させることが可能である。しかしこれ
は、コストが有意な要因であるシステムにおいては特
に、最適な解決法にはなりえない。更に、最も高価な従
来の調節デザインでさえも、適切な動作に上限を有す
る。

【００１０】従って、低コストで、比較的低速である構
成要素を使用できる新しくて正確なビーム強度制御技術
が有益である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の原理は、ラス
タ出力スキャナーのレーザダイオードによって放出され
るビームの強度の調節を提供する。

【００１２】以下の記述において、「Ｍ」、「Ｎ」及び
「Ｊ」の文字は整数を表す。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の原理に従ったラ
スタ出力スキャナーアセンブリは、以下から構成され
る：マシンクロック周期のシーケンスを生成するタイム
ベースジェネレータ；レーザ励起電流に応答して第１の
部分及び第２の部分を有するレーザビームを放出するレ
ーザダイオード；駆動信号及び電流制御信号を受け取
り、駆動信号入力によって起動されるピクセル周期にお
いてその振幅が電流制御入力に依存する励起電流をレー
ザダイオードに送る電流駆動回路；走査線を完了するた
めに必要な時間であり、Ｎ個のピクセル周期に等しい走
査線間隔時間でレーザビームの第１の部分をスウィープ
して走査線を形成するラスタスキャナー；Ｎよりも大き
いピクセル周期の数にわたって生じるＭ個の駆動信号の
セットを駆動回路に適用するコントローラ；レーザビー
ムの第２の部分によって照射され、Ｍ個の駆動信号のセ
ットから得られると共にレーザビームの第２の部分のビ
ーム強度に依存する充電電流を生成する光センサ；生成
された充電電流を受け取り、受け取った生成充電電流に
ほぼ比例するコンデンサ電圧を生成するコンデンサ；Ｍ
個のピクセル周期のセットの完了後にコンデンサ電圧を
所定値と比較し、この比較に基づいてコンパレータ信号
を生成するコンパレータ；比較信号を受け取り、ビーム
の第２の部分の強度が所定の強度の方向に変えられるよ
うにこの比較信号に基づいて電流制御を調節する電流制
御回路。本発明の原理に従ったラスタ出力スキャナーア
センブリは、電子写真プリントマシンにおいて特に有用
である。

【００１４】本発明の原理に従った受光面を露光するレ
ーザビームの強度の制御方法は以下のステップから構成
される：ピクセル周期のシーケンスを識別する；選択さ
れたピクセル周期の第１セットにおいてレーザ励起電流
をレーザダイオードに送ってレーザビームを放出する；
Ｎ個のピクセル周期の走査線間隔時間において、放出さ
れたレーザビームの第１の部分を所定の開始点から終止
点へ受光面を横切ってスウィープする；放出されたレー
ザビームの第２の部分で光センサを照射し、レーザビー
ムの第２の部分のビーム強度に依存する充電電流をＭ個
のピクセル周期の第２セットから生成する；生成された
充電電流をコンデンサに充電してコンデンサ電圧を生成
する；その生成に１つより多くの走査線間隔時間を必要
とする選択されたＭ個のピクセル周期の第２セットの後
にコンデンサ電圧を所定値と比較する；ビームの第２の
部分の強度が所定の強度の方向に変えられるようにレー
ザ励起電流を調節する。

【００１５】本発明の他の態様は、以下の説明が進むに
つれて及び図面を参照することで明白になるであろう。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下の説明は、特定の実施を用い
て表されている。本文中に定義される原理は、本発明の
趣意及び範囲から逸れることなく他の実施の形態に適用
されうることが理解される。従って、本発明は示される
特定の実施の形態に限定されることを意図とせず、本文
中に開示される原理及び特徴に首尾一貫する最も広い範
囲に一致する。

【００１７】図２は、本発明の原理を組み込む単一パ
ス、４カラー電子写真プリントマシンを示している。プ
リントマシン８は、受光面を有し、矢印１２で示される
方向に移動するアクティブマトリックス（ＡＭＡＴ）受
光体１０の形状である電荷保持面を含む。受光体の移動
は、受光体を駆動ローラ１４及び２つのテンションロー
ラ１６、１８の周りに装着し、駆動モータ２０によって
駆動ローラ１４を回転させることによって行われる。

【００１８】駆動モータ２０によって受光体１０が進む
と、各部分は以下に説明される処理ステーションを連続
的に通過する。便宜上、画像領域と呼ばれる受光体の部
分が識別される。画像領域は受光面の一部であり、これ
を種々のサブシステムで処理して現像画像を形成する。
受光体は多数の画像領域を有することができるが、各々
は同じようにして処理されるため、プリントマシンの動
作を説明するには１つの画像領域の処理の説明で十分で
ある。

【００１９】受光体１０が進むと、第１の画像領域は第
１のコロナ発生コロトロン２２を通過し、第２の画像領
域は第２のコロナ発生コロトロン２４を通過し、第３の
画像領域は第３のコロナ発生コロトロン２６を通過し、
第４の画像領域は第４のコロナ発生コロトロン２８を通
過する。コロトロンの各々は関連する画像領域を比較的
高くほぼ均一の電位、例えば約−７００ボルトに帯電す
る。画像領域は負帯電で説明されるが、適切な受光体が
用いられ、プリントマシン８の他の関連セクションの帯
電レベル及び極性が適切に変更されるのであれば、正帯
電も可能である。種々のコロトロン及び必要に応じて後
述される他のデバイスがその意図される機能を行うよう
に、電源（図示せず）はこれらに電力を供給する。

【００２０】コロトロンの通過後、第１、第２、第３及
び第４の帯電画像領域は、レーザベースのラスタ出力ス
キャナー３０、３２、３４及び３６によってそれぞれ露
光される。ラスタ出力スキャナーの各々は図１に示され
るＲＯＳシステム１００に有益に類似しているが、これ
らのラスタ出力スキャナーは個々の電子サブシステム１
０６を含まない。プリントマシン８において、露光制御
機能は単一のコントローラ４６によって大幅に異なる方
法で行われ、その動作は後述される。受光体１０が矢印
１２で示される方向に進むと、種々のラスタ出力スキャ
ナーはそれぞれ、変調されたレーザビームをスウィープ
して鋭く焦点が合ったラスタ線を生じ、ラスタ線は画像
領域に高速走査方向に広がる。従って、各ラスタ出力ス
キャナーは、フルカラー画像のカラー分離のうちの１つ
を表すパターンの光束で画像領域を照射する。例えば、
ラスタ出力スキャナー３０は第１の画像領域をブラック
画像の光束表示で露光し、第２の画像領域をシアン画像
の光束表示で露光し、第３の画像領域をイエロー画像の
光束表示で露光し、第４の画像領域をマゼンタ画像の光
束表示で露光することができる。光束表示は、コントロ
ーラ４６から導線３８、４０、４２及び４４をそれぞれ
介してラスタ出力スキャナー３０、３２、３４及び３６
に送られるレーザ励起電流から得られる。

【００２１】コントローラ４６は画像情報及び走査開始
信号の双方を受け取ってその処理をし、種々のスキャナ
ーへのレーザ励起電流を生成する。画像情報は通常、生
成されるべき複合画像のデジタルビットストリーム表示
であり、コンピュータ、ファクシミリマシン又はラスタ
入力スキャナーを含むあらゆる数の源から得ることがで
きる。走査開始（ＳＯＳ）は、焦点の合ったレーザビー
ムが走査線に沿った所定の開始位置を越えたことを示す
パルス信号を発生する。デジタルビットストリーム情報
をレーザ励起プロファイルに解読し、レーザビームが画
像領域を横切って走査する際に種々のスキャナーのレー
ザ励起プロファイルの適用をレーザビームの位置と同期
させることによって、所望のカラー分離潜像を各々の画
像領域上に見当合わせをして生成することができる。

【００２２】コントローラ４６はまた、信号ライン５
０、５２、５４及び５６においてそれぞれ受け取られる
スキャナー３０、３２、３４及び３６からのビーム強度
情報を受け取り、その処理をする。図１の電子サブシス
テム１０６のフィードバック経路に対応する複数の強度
信号は後述される態様で使用され、個々のレーザビーム
強度を制御する。

【００２３】関連するスキャナーの通過後、露光された
第１、第２、第３及び第４の画像領域は第１、第２、第
３及び第４の現像ステーション６０、６２、６４及び６
６においてそれぞれ現像される。放電領域現像（ＤＡ
Ｄ）システムデザインにおいて、第１の現像ステーショ
ン６０は第１カラー（ブラック）の負帯電トナーを第１
の画像領域上に進め、第２の現像ステーション６２は第
２カラー（シアン）の負帯電トナーを第２の画像領域上
に進める。第３の現像ステーション６４は第３カラー
（イエロー）の負帯電トナーを第３の画像領域上に進
め、第４の現像ステーション６６は第４カラー（マゼン
タ）の負帯電トナーを第４の画像領域上に進める。負の
現像物質は画像領域の放電（負性がより小さい）部分に
引き寄せられ、より負性である部分によってはね返され
る。この結果、受光体１０に４色のトナー画像が形成さ
れる。

【００２４】現像後、トーン化された画像領域は連続し
て転写ステーション７０に進む。あらゆる数の公知の見
当合わせ技術及び転写技術を使用して、個々の着色トナ
ー画像は重畳されて所望のフルカラー複合画像が形成さ
れ、これは基体７２に転写され、永久的に定着される。
トナーの基体７２への転写後、クリーニングステーショ
ン８０において画像領域から残留トナー及び他のデブリ
（屑）を除去し、次の画像形成サイクルに備える。

【００２５】前述によって単一パス、４カラー電子写真
プリンタを一般的に説明したが、このプリンタは他のデ
ザインと同様、レーザダイオードからのレーザビームの
強度の感知及び制御に関する本発明への組み込みに好適
である。

【００２６】図３は、本発明の原理に従ったビーム強度
感知及び制御ネットワーク３００の１つの実施の形態を
示している。示されるように、ネットワーク３００はレ
ーザダイオード１０２（図示せず）の出力束の一部分を
受け取る光ダイオード１３２を含む。図３の破線矢印
は、レーザダイオード１０２の裏面から放出されて光ダ
イオード１３２に向けられたビーム１０１の部分、ある
いはレーザダイオード１０２の正面から放出されて光ダ
イオード１３２に向けられたビーム１０４の部分を表し
ている。光ダイオードのカソードは、光ダイオードジャ
ンクションに逆バイアス電位を提供するＤＣ電源３０５
に接続されている。光ダイオードのアノードは、単純な
電流スイッチングネットワークを形成するトランジスタ
３０４及び３０６のエミッタに接続されている。トラン
ジスタのベースが高い（「真」論理又は正電位である）
場合、ビーム１０１の光子によって光ダイオード１３２
に誘導された電流はトランジスタ３０４のエミッタから
コレクタに流れ、コンデンサ３０８に充電するようにト
ランジスタ３０４はバイアスされる。トランジスタ３０
４のベースのバイアス電圧は、バイアス抵抗３１０及び
３１２によって供給される。

【００２７】コンデンサ３０８は、状態マシン３１６
（この動作はより詳細に後述される）によって制御され
るサンプルホールド回路３１４用のストレージキャパシ
タとして機能する。サンプル／ホールド論理入力３１８
が真（ホールド）である場合、サンプルホールド回路は
コンパレータ３２０の非反転入力に対してコンデンサ３
０８の電位をバッファリングする。サンプル／ホールド
論理入力が偽（サンプル）である間にコンデンサ３０８
が放電されたままになり、サンプルホールド回路が０ボ
ルトのアナログ出力を有するように、サンプルホールド
回路のアナログ入力は接地される。コンパレータ３２０
は、サンプルホールド回路３１４の出力電圧を、ポテン
ショメータ３２４から得られてコンパレータの反転入力
に印加される所定の基準電圧３２２と比較する。

【００２８】電圧３２２は、最適な受光体露光量の状態
におけるサンプルホールド回路の公称アナログ電圧出力
に対応する。コンデンサ３０８の電圧が基準電圧３２２
を越える場合、コンパレータ出力はアップダウンカウン
タ３２６への偽の論理入力となる（Ｕ／Ｄ＝ダウン）。
反対に、電圧３２２がコンデンサ３０８の電圧を越える
と、アップダウン入力の論理は真である（Ｕ／Ｄ＝アッ
プ）。

【００２９】双方向デジタルカウンタであるアップダウ
ンカウンタ３２６はまた、状態マシン３１６からクロッ
クパルス３２８を受け取る。コンパレータ出力が偽であ
る場合、ＣＫ入力のクロックパルスによってアップダウ
ンカウンタは１単位減分し、コンパレータ出力が真であ
る場合、ＣＫ入力のクロックパルスによってアップダウ
ンカウンタは１単位増分する。

【００３０】アップダウンカウンタ３２６のデジタル内
容は、図３にデジタル／アナログコンバータとして示さ
れる電流制御回路３３０に送られる。ポテンショメータ
３３４から得ることが可能なアナログ電圧３３２も電流
制御回路に印加される。アナログ電圧３３２は、ダイオ
ードドライバ３３８に基準電流３３６を供給するデジタ
ル／アナログコンバータ３３０の動作範囲を設定する。
アップダウンカウンタ３２６は、電流制御回路３３０の
動作範囲内で基準電流３３６のレベルを動的に制御す
る。

【００３１】基準電流３３６のレベルの他に、図３の３
５０及び３４０で示される経路を介して状態マシンから
ダイオードドライバ３３８に画像データが供給される。
画像データ論理入力が所定の状態である（例えば、真で
ある）場合、ダイオードドライバ３３８はレーザダイオ
ード１０２（図３には図示せず）に励起電流を送る。レ
ーザ励起電流の振幅は基準電流３３６によって決定さ
れ、これにより、論理入力が真であるときは常にレーザ
ダイオードは特定レベルの光束を放出する。図３の制御
システムにおける非常に高い帯域幅の要件は、状態マシ
ン３１６を介するレーザダイオードドライバ３３８と画
像データ経路３５０及び３４０とに限定されていること
が、電子技術に精通している者には明白であろう。更
に、高いデータ帯域幅を保存するために高速構成要素を
必要とする状態マシン３１６の部分は、図３に点線で示
される部分に含まれる１つの論理ゲートのみで構成され
ることが可能である。このゲートは３５０と３４０との
間の高速画像データ経路を完成するように機能する、即
ちダイオードドライバ３３８が状態マシン３１６の制御
下で直接変調されることを可能にする。

【００３２】なお図３を参照すると、ビーム強度感知及
び制御ネットワーク３００は、状態マシン３１６からの
論理出力を条件付けてトランジスタ３０６の状態を制御
するトランジスタドライバ３４２（簡潔にするため、図
３ではＮＯＲゲートとして示される）を更に含む。トラ
ンジスタ３０６がカットオフされた場合、光ダイオード
１３２からの電流はトランジスタ３０４のエミッタから
コレクタに流れ、コンデンサ３０８を充電する。トラン
ジスタ３０６が導通状態にある場合、光ダイオード１３
２からの電流はグランドにショートされる。

【００３３】状態マシンは、外部論理回路（図示せず）
から走査開始パルス３４６、マシンクロックパルス３４
８及び経路３５０を介する高速画像入力データを受け取
る。状態マシンクロックパルスは、データクロックとは
関係のない、あるいはデータクロックから得られうる有
益な時間周期のシーケンスに時間を分けるように動作す
る。例えば、４００ＭＨｚのシステムデータクロックを
４０分周し、状態マシンクロック用に１０ＭＨｚのクロ
ックを生じることができる。あるいは、データシステム
クロックがフェーズロックループによって生じる場合、
ループ基準クロックあるいはその一部分又はその複数を
状態マシンクロックに使用することができる。

【００３４】回転ポリゴンＲＯＳシステムにおける固有
のレーザビーム幾何学配列のために、各走査ライン周期
は、画像領域が書き込まれる時間の一部と、露光スポッ
トが散逸して画像形成に使用できないオーバースキャン
と呼ばれる時間の一部とを含む。しかし、レーザビーム
強度の測定など、オーバースキャンの間に他の動作を生
じることができる。

【００３５】ビーム強度感知及び制御ネットワーク３０
０は、レーザダイオード１０２からの光強度を所定値に
動的に維持するように動作する。レーザダイオード出力
が規定のレベルを下回る場合、即ちサンプルホールド３
１４からの電圧が基準電圧３２２よりも小さい場合、ア
ップダウンカウンタに含まれるデジタル値は増分されて
基準電流が増加し、これによってレーザ励起電流の振幅
が増加し、従ってレーザビームの強度が増大する。ある
いは、レーザダイオード出力が大きすぎる場合、即ちサ
ンプルホールド３１４からの電圧が基準電圧３２２より
も大きい場合、アップダウンカウンタに記憶されるデジ
タル内容は減分されて基準電流３３６が減少し、これに
よってレーザ励起電流が減少し、従ってレーザビームの
強度が減少する。

【００３６】本発明の原理に従ったビーム強度感知及び
制御ネットワークと、図１に示されるような従来技術の
レーザビーム強度感知及び制御ネットワークとの違い
は、走査線間隔よりも大きい時間周期にわたってレーザ
ビーム強度が感知され、潜像の生成を妨げないように感
知が行われる、ということである。従って、制御されて
いるレーザビームはＭ個のピクセル周期の間に感知さ
れ、このＭ個のピクセル周期は１つの走査線間隔におい
て全てが生じるわけではない。本発明はまた、アナログ
感知及び増幅器回路における高速応答を必要とせずに、
レーザダイオード源の高速応答を使用してはっきりと範
囲が定められたサンプル周期を画定しており、これは従
来技術のシステムにまさる顕著な利点である。

【００３７】１つより多くの走査線間隔にわたってＭ個
のピクセル周期が配置されうる態様に関しては、多くの
可能性が存在する。例えば、図３及び図４に示される好
適な実施の形態において、Ｍ個のピクセル周期は書込み
画像領域外である各走査のオーバースキャン部分にわた
って生じる。

【００３８】特定の例が役に立つであろう。説明のた
め、各走査は１０，０００ピクセル周期の間続き、この
うち８，０００ピクセル周期は画像領域において生じ、
２，０００ピクセル周期は非画像形成オーバースキャン
領域において生じる（即ち、８０％の画像形成デューテ
ィーサイクル）と仮定する。更に、動作電圧レベル、ノ
イズ及び調節応答時間の間のバランスを良くするため
に、Ｍは６４００に等しく、非画像形成領域において生
じる２，０００ピクセル周期のうちの４００は各走査サ
イクル毎のサンプリング周期を画定するのに好適である
ことが決定されたと仮定する。従って、１６走査線間隔
の後にレーザは正確にはＭ＝１６×４００＝６，４００
ピクセル周期間に動作され、この間に誘導された光電荷
が蓄電コンデンサに蓄積される。蓄積された純電荷は入
射レーザの光子束露光量を直接的に測定したものである
ため、必要に応じてレーザ強度を補正することができ
る。

【００３９】１つより多くの走査線間隔において生じう
るＭ個のピクセル周期の態様の別の例は、所与の蓄積電
荷レベルに達するまで書込みピクセルの数を数えること
である。次に、レーザダイオード基準電流を補正できる
ように、複数サイクルにわたって書込みが必要であるピ
クセルの総数Ｍを標準の数と比較する。原則的に、この
方法を拡張して、オーバースキャン領域と共に走査線に
沿ったいずれの画像領域に書き込まれるピクセルを含む
ことができる。しかし、これは、カウンタ及び他の回路
が高速動作可能であることが必要であり、好適な実施の
形態にあるような主に低速の回路の使用を妨げる。この
方法はまた、好適な本発明の方法よりも、光ダイオード
のリーク電流及び量子効率の変動によって生じる不確実
さに敏感である。もちろん、ラスタ領域及びオーバース
キャン領域においてＭ個のピクセル周期が配置されうる
態様に関して多くの他の可能性も存在する。

【００４０】図４は、図３に示されるビーム強度感知及
び制御ネットワーク３００の動作の説明に有用なフロー
チャートである状態図４００を表している。図３の構成
において、感知及び制御ネットワークはＳＯＳパルスの
すぐ後に続く非画像形成ピクセル周期においてのみコン
デンサに電荷を蓄積する。開始状態から、状態マシン３
１６は走査開始（ＳＯＳ）入力が真になるまで経路４０
４を介してループする。開始状態において、レーザダイ
オードは画像データに応答し、通常照射されて走査開始
の検出が可能になる。同時に、入力３１８が偽（サンプ
ル）であるためサンプルホールド回路はコンデンサ３０
８を完全な放電状態に維持し、結果として先に通過した
状態４３６を有している。走査開始パルスは、焦点の合
ったレーザスポットが走査線の初めの既知の位置に進め
られたことを示している。走査開始パルスが真になると
状態マシン３１６は状態４０６に進み、ここで高速画像
経路が遮られ、レーザダイオードはオフにされ、サンプ
ル／ホールド論理入力３１８は真（ホールド）になり、
これによってコンデンサ３０８はサンプルホールド回路
３１４によってもはや放電されなくなる。更に、トラン
ジスタ３０６は（前のサイクルから）導通状態にあり、
あらゆる光ダイオードのリーク電流をバイパスさせる。

【００４１】状態マシン３１６は、ループ４０８によっ
て示される１つ又はそれより多くの（Ｎ１）マシンクロ
ックサイクルの間は状態４０６のままである。Ｎ１クロ
ックサイクルの遅延によってサンプルホールド回路３１
４の時間が初期状態において安定し、放電経路は取り除
かれ、コンデンサ３０８の初期電荷はゼロになる。Ｎ１
クロックサイクルの遅延の後に状態マシンは状態４１０
に進み、ここでトランジスタ３０６は非導通状態におか
れ、安定する。状態マシン３１６はループ４１２によっ
て示されるＮ２クロックサイクルの間は状態４１０のま
まであり、状態４１４に進む。Ｎ１及びＮ２の選択は、
マシンクロック周期と比較して回路の安定に必要な時間
の遅延に依存する。例えば、マシンクロックが１０ＭＨ
ｚであり、次のステップを開始する前にトランジスタ３
０６が非導通状態にスイッチして安定するために３マイ
クロ秒の遅延が必要である場合、ループＮ２に対して３
０の値を選択できる。

【００４２】状態４１４において、レーザダイオード１
０２はループ４１６によって示されるＮ３マシンクロッ
ク周期の間に励起される。状態４１４における動作時間
はサンプル周期を定める。サンプル周期においてレーザ
ダイオードに励起電流が送られ、これにより、光ダイオ
ード１３２に入射し、コンデンサ３０８に集められる光
電荷を生成する光子が生じる。サンプル周期は、焦点の
合ったスポットが走査線に沿って十分遠くに進んで有効
画像領域に達する前に生じることが理解される。Ｎ３マ
シンクロック周期の後に、状態マシン３１６は状態４１
８に進み、ここでレーザダイオードの励起は取り除かれ
るが、トランジスタ３０６は非導通状態に維持され、光
ダイオード１３２のほぼ全ての光誘導電荷がコンデンサ
３０８に移動する時間を可能にする。本来、Ｎ４クロッ
クサイクルは光ダイオード１３２の緩和時間を補償する
ようにデザインされた時間の遅延である。別の見方をす
ると、レーザはＮ３によって定められる周期の間に励起
され、（非常に短い初期遅延の後で）Ｎ３と大体等しい
期間の間に光を放出する。レーザによって生成された光
子の束は光ダイオード１３２の有効量内にホール−電子
電荷キャリヤを生成し、これは光ダイオード構造を介し
て拡散し、コンデンサ３０８に蓄積する。光ダイオード
領域が大きい場合、遅延を生じることができる。従っ
て、Ｎ３＋Ｎ４マシンクロック周期は、Ｎ３マシンクロ
ック周期の間のみに続く光のバーストによって生成され
る全ての光電荷を集めるように提供される。

【００４３】Ｎ４クロックサイクルの後、全ての利用可
能な光電荷はコンデンサ３０８に蓄積しており、状態マ
シンはトランジスタ３０６が導通状態にスイッチされる
状態４２２に進む。これは経路を接地に提供し、後に続
く画像領域の露光の間に生成される電荷がコンデンサ３
０８に達しないようにする。この時に、焦点の合ったス
ポットは走査線に沿って十分遠くに進んでいるためにＳ
ＯＳ検出器の範囲外となるが、受光体画像領域のエッジ
にはまだ達していない。

【００４４】状態４２２において、状態マシンは所定の
Ｊ個の蓄積サイクルが完了したかどうかによって状態４
２６又は４３２に分岐する。コンデンサがＪ個のサイク
ルの電荷を蓄積していない場合、状態マシンは状態４２
６に進む。

【００４５】状態４２６において、状態マシンはレーザ
ダイオードへの高速画像データ経路のブロック解除を
し、次の走査開始信号を待つ。次の走査開始信号が真に
なった場合、状態マシンは再び状態４０６に進み、前述
のようにして状態４０６、４１０、４１４、４１８及び
４２２に進む。従って、レーザダイオードが各走査サイ
クルにわたりＮ３マシンクロックの周期の間に励起され
ることによって、コンデンサ３０８は光ダイオードにお
いて生成された光電荷を受け取り、蓄積する。しかし、
規定のＪ個のサイクルが完了した場合、状態マシンは代
わりに状態４２２から状態４３２に進む。状態４２２の
Ｎ５マシンクロックのための遅延ループ４２４は、サン
プルホールド回路３１４のアナログ電圧出力を安定させ
る時間と、状態４３２に入る前にコンパレータ３２０の
出力をはっきりと定められた論理レベルに安定させる時
間とを提供する。

【００４６】状態４３２において、状態マシンはアップ
ダウンカウンタ３２６のクロック入力ＣＫへの単一論理
遷移を供給し、高速画像データ経路のレーザダイオード
へのブロック解除をし、次のマシンクロックパルスで状
態４３６に進む。

【００４７】状態４３２におけるＣＫの論理遷移の結果
として、アップダウンカウンタ３２６はコンパレータ３
２０の出力状態によって１単位増分されるか又は減分さ
れる。この変化により、ダイオードドライバ３３８に供
給され、従ってレーザダイオードに送られる励起電流３
３６のレベルが変わる。状態４３６において、サンプル
ホールド入力３１８は偽（サンプル）にスイッチされ、
サンプルホールド回路３１４を介してコンデンサ３０８
を放電し、サンプル／ホールド論理入力が偽である間に
０ボルトのアナログ出力を再設定する。蓄積コンデンサ
３０８が比較的大きい場合、完全な放電に必要な時間は
数マシンクロックサイクルでありうる。状態４３６にお
けるＮ７クロックサイクルのためのループ４３８は、コ
ンデンサ３０８が完全に放電されるまで新しい測定サイ
クルを開始しないことを確実にする。次に、状態マシン
は開始状態４０２に戻り、ＳＯＳ入力が真になるのを待
ち、次の反復を開始する。

【００４８】いくつかの状態において、単一の中央状態
マシンは、並列で動作されるいくつかのＲＯＳシステム
を有する図２の構造に類似した構造を支持することが可
能であることは、電子技術に精通する者には明白であろ
う。複数カラーのマシンにおいて同一シーケンスのステ
ップが全ての測定サブシステムによって共有され、これ
により、サンプル周期が一致するようにできるのであれ
ば、４つのデータゲートと共に４つのサンプルホールド
回路、４つのアップダウンカウンタ、４つの電流制御回
路及び４つのトランジスタ分路回路を全て１つの状態マ
シンで制御することができる。これは通常、単一のポリ
ゴンが複数のレーザビームを供給するか又は個々のＲＯ
Ｓスキャナーを厳密に同期して正確な見当合わせを提供
する場合にあてはまる。

【００４９】本発明の別の実施の形態において、共通の
光ダイオード素子を配置し、単一のハーメチックシール
パッケージに通常収容される市販の「デュアル」及び
「クアッド」デバイスなどの複数のレーザダイオード源
から光束を検出することができる。この場合、適切なバ
イアス印加を有するトランジスタ３０４及び３０６から
構成される図３の光電流スイッチングネットワークは、
共通の光ダイオード素子において生成された光電流を図
３のコンデンサ３０８と同等の電荷蓄積コンデンサのア
レイに導く複数のスイッチ可能電流経路に取り替えられ
る。この構成において、各レーザダイオードは個々に励
起され、得られた光電流は対応するコンデンサにスイッ
チされる。次に、個々のレーザダイオード源は図４のも
のに類似する状態マシンによって制御されることがで
き、ここで各レーザダイオードはいくつかの走査線の広
がりにわたってサンプリングされ、複数のレーザダイオ
ードが連続的に調節される。あるいは、利用可能なサン
プリング時間Ｎ３を一連のより短い周期に更に分割する
ことができ、ここでレーザダイオードは走査の間にイン
ターレースか又は時間を共有した態様で励起され、励起
電流の調節はＪ個のサイクルの終わりに全て同時に行わ
れる。

【００５０】

【発明の効果】状態フロー図４００（図４を参照）に従
ってビーム強度感知及び制御ネットワーク３００（図３
を参照）を動作させることは、レーザビームが励起され
るピクセル周期は複数の走査が書き込まれる時間周期に
わたって生じるが、なおレーザビーム強度の感知及び制
御と走査線の書込みとが互いに独立しているという点で
有益である。これは、図３のアップダウンカウンタが開
始の際に、即ちマシンが最初にオンにされる際に可能な
限り最も低い励起状態で常に開始される場合に有益であ
ることに注意すべきである。次に、図４に点線で示され
る値Ｎ６のループ４３４によって示されるように、状態
４３２に達したときにアップダウンカウンタ３２６のク
ロック入力ＣＫに複数の論理遷移を行うことにより、こ
のシステムは加速しながら平衡状態に達することができ
る。当業者は、例示される実施の形態の本発明の原理に
一致する多数の他の変更物及び適応物を認識するであろ
う。従って、本発明は請求項以外のものによって限定さ
れない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のラスタ出力スキャナーの略図であ
る。

【図２】本発明の原理を組み込む単一パス、４カラープ
リントマシンの略図である。

【図３】本発明の原理に従ったレーザビーム強度センサ
及びコントローラの略図である。

【図４】図３に示されるレーザビーム強度センサ及びコ
ントローラの動作の状態図である。

【符号の説明】

１００ラスタ出力スキャナー１０１、１０４レーザビーム１０２レーザダイオード１３２光センサ３００ビーム強度感知及び制御ネットワーク３０８コンデンサ３１４サンプル／ホールド回路３１６状態マシン３２０コンパレータ３２６アップダウンカウンタ３３０電流制御回路３３８ダイオードドライバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラスタ出力走査ステーションであって、ピクセル周期のシーケンスを生成するタイムベースジェ
ネレータと、レーザ駆動電流に応答して、その強度が前記レーザ駆動
電流の関数である第１部分及び第２部分から構成される
レーザビームを放出するレーザダイオードと、駆動信号及び電流制御信号の双方を受け取り、前記駆動
信号によって選択されたピクセル周期で及び前記電流制
御信号の関数である大きさでレーザ駆動電流を前記レー
ザダイオードに送る駆動回路と、Ｎ個のピクセル周期である走査線間隔時間で前記レーザ
ビームの前記第１部分をスウィープして走査線を形成す
るラスタスキャナーと、Ｎよりも大きなピクセル周期の数にわたって生じるＭ個
の駆動信号のセットを前記駆動回路に適用するコントロ
ーラと、前記レーザビームの前記第２部分によって照射され、前
記Ｍ個の駆動信号のセットから得られると共に前記レー
ザビームの前記第２部分のビーム強度に依存する充電電
流を生成する光センサと、前記生成された充電電流を受け取り、前記受け取った生
成充電電流からコンデンサ電圧を生成するコンデンサ
と、選択された前記Ｍ個のピクセル周期のセットの完了後に
前記コンデンサ電圧を所定値と比較し、該比較に基づい
てコンパレータ信号を生成するコンパレータと、前記比較信号を受け取り、前記ビームの前記第２部分の
強度が所定の強度に向かって移動するように前記比較信
号に基づいて前記電流制御信号を調節する電流制御回路
と、を含む、ラスタ出力走査ステーション。