JPH11105338A

JPH11105338A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11105338A
Application number: JP9272573A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Fujii; 健一藤井; Takahiro Endo; 隆洋遠藤; Shiyoutarou Yoshimura; 祥太朗吉村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】面発光レーザを用いた場合、ピーキング回路
を必要とし、また素子の特性バラツキに応じてピーキン
グ電流を調整する必要がある。【解決手段】レーザ光源から発したレーザ光を画像信
号に応じて変調し、変調されたレーザ光を走査すること
によって感光体２０５上に潜像を形成する画像形成装置
において、レーザ光源に面発光レーザを用い、感光体の
主走査方向の走査領域のうち画像領域以外の非画像領域
においてレーザ光源に電流を供給し、強制発光させるた
めの手段を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、特に、書き込み用光源として用いられるレーザダイ
オードの駆動制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来例のレーザプリンタを示した
構成図である。図７において、レーザプリンタ１はコン
ピュータなどの外部機器３１に接続され、外部機器３１
の制御に基づいてプリントを行う。外部機器３１はビデ
オコントローラ２７に各種制御信号及び画像情報を供給
し、ビデオコントローラ２７は画像情報をドットイメー
ジに展開し、ビデオ信号として出力する。プリント制御
部２６は装置内の各部を制御するための制御回路であ
る。

【０００３】図８は図７のレーザプリンタの動作タイミ
ングを示している。ビデオコントローラ２７は、まず、
図８（ａ）に示すように外部機器３１からの／ＲＤＹ信
号がＴＲＵＥになると、図８（ｂ）のように／ＰＲＩＮ
Ｔ信号をＴＲＵＥとする。プリント制御部２６は／ＰＲ
ＩＮＴ信号がＴＲＵＥになると、図８（ｆ），（ｇ）の
ようにメインモータ２３、ポリゴンモータ１４の駆動を
開始し、メインモータ２３の駆動によって感光ドラム１
７、定着部９の定着ローラ、排紙ローラ１１が回転を開
始する。この後、プリント制御部２６は半導体レーザ１
３の光量制御を開始するとともに、一次帯電器１９、現
像器２０、転写帯電器２１の高圧の駆動を順次行う。

【０００４】プリント制御部２６は図８（ｇ）のように
ポリゴンモータ１４の駆動開始から時間Ｔ１を経過し、
ポリゴンモータ１４の回転が定常状態になると、図８
（ｈ）のように給紙クラッチ２４をオンして給紙ローラ
５を駆動し、給紙カセット２内の記録紙Ｓをレジストロ
ーラ６に向けて給紙する。そして、プリント制御部２６
は記録紙Ｓをレジストローラ６に到達するタイミングで
図８（ｃ）のように／ＶＳＲＥＱ信号をビデオコントロ
ーラ２７に出力し、かつ図８（ｈ）のように給紙クラッ
チ２４をオフして給紙ローラ５の駆動を停止する。

【０００５】一方、ビデオコントローラ２７は、外部機
器３１からの画像情報のドットイメージへの展開を終え
て／ＶＤＯ信号の出力の準備を完了すると、図８（ｃ）
の／ＶＳＲＥＱ信号がＴＲＵＥであることを確認した
後、図８（ｄ）に示すように／ＶＳＹＮＣ信号をＴＲＵ
Ｅとする。そして、これに同期して図８（ｅ）のように
時間Ｔｖ後に１ページ分の画像データとして／ＶＤＯ信
号の出力を開始する。このとき、プリント制御部２６は
図８（ｉ）のように／ＶＳＹＮＣ信号の立ち上がりから
時間Ｔ３後にレジストローラクラッチ２５をオンし、レ
ジストローラ６を駆動している。レジストローラ６の駆
動は図８（ｉ）のように記録紙Ｓの後端がレジストロー
ラ６を通過するまでのＴ４の時間行う。

【０００６】また、この間、プリント制御部２６はビデ
オコントローラ２７からの／ＶＤＯ信号に応じて半導体
レーザ１３を駆動する。半導体レーザ１３から発したレ
ーザ光はスキャナー部７のポリゴンミラー１５の回転に
よって主走査方向の直線状の走査に変換され、ミラー１
６によって感光ドラム１７に照射される。このようにし
て／ＶＤＯ信号に応じて変調されたレーザ光を感光ドラ
ム１７上に走査することによって、感光ドラム１７上に
潜像を形成し、以下同じ動作を繰り返すことによって感
光ドラム１７上に１ページ分の潜像が形成される。

【０００７】感光ドラム１７に形成された潜像は現像器
２０によって現像され、その後、転写帯電器２１によっ
て記録紙Ｓにトナー像が転写される。転写を終了する
と、記録紙Ｓは定着器９に搬送されてトナー像が記録紙
Ｓに定着された後、排紙ローラ１１によって機外に排紙
される。また、続けて次のページのプリントを行う場合
は、プリント制御部２６は図８（ｂ）のように時間Ｔ５
後に／ＰＲＩＮＴ信号をＴＲＵＥとし、１ページ目のプ
リントと同様の制御を行う。

【０００８】図９は半導体レーザ１３の駆動回路図であ
る。半導体レーザ１３はレーザダイオード１０６とフォ
トダイオード１０７より構成されている。図９におい
て、定電流回路１０１はＣＰＵ１１０からの光量信号１
０４に応じた電流Ｉ１をレーザダイオード１０６に供給
する回路、スイッチング回路１０２はレーザ点灯信号に
応じてレーザダイオード１０６への電流をオン、オフす
る回路である。このようにスイッチング回路１０２によ
ってレーザダイオード１０６をレーザ点灯信号に応じて
駆動することにより、レーザダイオード１０６は画像信
号に応じて点灯または消灯し、この画像信号に応じて変
調されたレーザ光を主走査方向に走査することによって
感光体１７上に１ラインの潜像が形成される。

【０００９】また、レーザダイオード１０６のレーザ光
の一部はフォトダイオード１０７で検出され、検出され
た光量は抵抗器１０８で電圧信号として取り出される。
増幅器１０３はこの電圧信号を増幅し、発光量信号１０
９として出力する。ＣＰＵ１１０は発光量信号１０９を
モニタし、レーザダイオード１０６の光量が規定光量と
なるように光量信号１０４を変化させることでレーザダ
イオード１０６のＡＰＣを行う。このＡＰＣは、紙間、
ライン間などで行う。

【００１０】ところで、このような駆動回路で面発光レ
ーザを駆動すると、図１０に示すように光波形に鈍り、
細りを生じる。これは、面発光レーザの光量が素子内部
の温度分布に依存し、レーザ発光後の温度分布の変化に
伴いレーザ光量が徐々に増加るために起きている。その
ため、従来は面発光レーザにピーキング電流を供給する
ことによって光波形を補正している。

【００１１】図１１は面発光レーザの具体的な駆動回路
を示している。図９と同一部分は同一符号を付してい
る。ピーキング回路１１１は図１２（ａ），（ｂ）に示
すように画像信号の立ち下がりに同期して面発光レーザ
ダイオード１１２にピーキング電流を供給する。このよ
うに面発光レーザダイオード１１２にピーキング電流を
供給することにより、図１２（ｃ）に示すように光波形
の鈍りや細りをなくし、正常な光波形に補正している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな駆動回路では、ピーキング回路を要するため、構成
が複雑となり、また、面発光レーザの素子間の特性バラ
ツキにより各レーザごとにピーキング電流を最適に調整
する必要があった。更に、ピーキング電流は固定である
ので、面発光レーザの特性が劣化するに従って面発光レ
ーザの光波形が初期の波形から変化していくという問題
があった。

【００１３】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ピー
キング回路や調整作業を要することなく、しかも経時変
化に関係なく、光波形を補正することが可能な画像形成
装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、レーザ
光源から発したレーザ光を画像信号に応じて変調し、変
調されたレーザ光を走査することによって感光体に潜像
を形成する画像形成装置において、前記レーザ光源に面
発光レーザを用い、前記感光体の主走査方向の走査領域
のうち画像領域以外の非画像領域において前記レーザ光
源に電流を供給し、強制発光させるための強制発光手段
を有することを特徴とする画像形成装置によって達成さ
れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明による
画像形成装置の第１の実施形態の構成を示している。図
１において、ビデオコントローラ２０１は外部から送ら
れた画像情報を／ＶＤＯ（ビデオ）信号に展開し、レー
ザ駆動回路２０３に供給する。レーザ駆動回路２０３と
しては図９の回路を用いており、この回路は前述のよう
にＡＰＣ機能を持っている。

【００１６】光源としては垂直共振器型面発光レーザダ
イオード（以下、面発光レーザという）を用い、レーザ
駆動回路２０３は／ＶＤＯ信号に応じて面発光レーザを
オンまたはオフに駆動する。ポリゴンミラー２０４は面
発光レーザから発したレーザ光を反射し、感光ドラム２
０５上に主走査方向に走査する。ＢＤセンサ２０６はポ
リゴンミラー２０４からの光を検出し、／ＢＤ信号とし
てＣＰＵ２０２に出力する。ＣＰＵ２０２は装置内の各
部を制御する主制御回路で、レーザ駆動回路２０３に／
ＥＮＢＬＥ（ビデオ信号の発光許可信号）、／ＬＯＮ
（強制発光信号）を供給する。

【００１７】次に、本実施形態の動作を図２に基づいて
説明する。図２（ａ）はＢＤセンサ２０６によって検出
された／ＢＤ信号、図２（ｂ）はビデオコントローラ２
０１からレーザ駆動回路２０３に供給される／ＶＤＯ
（ビデオ信号）である。また、図２（ｃ）はＣＰＵ２０
２からレーザ駆動回路２０３に供給される／ＥＮＥＢＬ
信号、図２（ｄ）は同様にＣＰＵ２０２からレーザ駆動
回路２０３に供給される／ＬＯＮ信号である。

【００１８】プリントを開始する場合、まず、ＣＰＵ２
０２は図２（ｄ）のように／ＬＯＮ信号をＴＲＵＥと
し、面発光レーザを点灯させて紙間ＡＰＣを行う。即
ち、図９のレーザ駆動回路のフォトダイオード１０７で
面発光レーザの光量を検出し、規定の光量となるように
定電流回路１０１の電流を制御する。これによって、図
２（ｅ）のように面発光レーザの電流は直線的に増加
し、これに伴って光波形は図２（ｆ）のように上昇し、
規定の光量に制御される。

【００１９】紙間ＡＰＣを終了すると、ＣＰＵ２０２は
図２（ｄ）のように／ＬＯＮ信号をＴＲＵＥとし、面発
光レーザを点灯させて図２（ａ）のように／ＢＤ信号を
検出する。／ＢＤ信号は水平方向の同期をとるための信
号として用いられる（主走査方向の書き出し位置の同期
をとるための信号）。ＢＤセンサ２０６の／ＢＤ信号は
ＣＰＵ２０２へ送られ、更にビデオコントローラ２０１
へ送られる。ＣＰＵ２０２は／ＢＤ信号が検出される
と、図２（ｃ）のようにビデオ信号の発光許可信号であ
る／ＥＮＢＬＥをＴＲＵＥとし、ビデオコントローラ２
０１は図２（ｂ）のようにレーザ駆動回路２０３に／Ｖ
ＤＯ信号の供給を開始する。

【００２０】／ＶＤＯ信号は／ＥＮＢＬＥ信号がＴＲＵ
Ｅの期間供給され、この期間が感光体２０５上に画像を
書き込む画像領域となる。画像領域においては、レーザ
駆動回路２０３は／ＶＤＯ信号に応じて面発光レーザを
オン、オフし、面発光レーザから発したレーザ光は回転
しているポリゴンミラー２０４で反射され、感光ドラム
２０５の主走査方向に走査される。画像領域を終了する
と、ＣＰＵ２０２は図２（ｃ）のように／ＥＮＢＬＥ信
号をＦＡＬＳＥとし、続いて図２（ｄ）のように／ＬＯ
Ｎ信号をＴＲＵＥとする。

【００２１】これによって、図２（ｅ），（ｆ）のよう
に面発光レーザに電流が供給され、面発光レーザを強制
的に点灯する。このときの電流値は、紙間ＡＰＣによっ
て制御された電流としている。また、この強制点灯は次
の画像領域の直前まで続けられる。但し、ポリゴンミラ
ー２０４の反射面の角は光が乱反射するので、図２
（ｄ）のようにポリゴンミラー２０４の角を照らす前に
面発光レーザを消灯している。このようにして強制点灯
を行い、次の／ＢＤ信号が検出されると、同様に画像領
域で感光ドラム２０５に記録を行い、画像領域が終わる
と非画像領域で面発光レーザを強制的に点灯する。以
下、同様の動作を繰り返し行うことにより、感光ドラム
２０５上に潜像を形成していく。

【００２２】本実施形態では、主走査方向の１ラインの
走査領域のうち非画像領域で面発光レーザを強制点灯し
ているので、面発光レーザの温度の低下を防ぎ、素子内
部の温度分布を常に画像領域の温度分布と同等の温度分
布に維持することができる。ここで、面発光レーザは素
子内部の温度分布によって光量が変動し、一様に冷えて
いる状態で点灯すると、内部に温度分布が生じ、光量は
緩やかに増加する。これが、図１０で説明したように光
波形の鈍りとなって現われる。本実施形態では非画像領
域で強制点灯しているので、画像領域に入ったときの温
度分布を通常の動作状態の画像領域の温度分布に保持で
き、これによって光波形の立ち上がり時の光量変動が少
なくなり、立ち上がり時間を速やくすることができる。
従って、従来のような光波形の鈍りや細りがなくなり、
ピーキング回路を必要とすることなく、高画質、高精細
な記録画像を得ることができる。

【００２３】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図３は本実施形態の各部の信号を示している。
第１の実施形態では非画像領域で画像領域と同じ電流を
面発光レーザに供給しているが、本実施形態では図３
（ｅ）に示すように画像領域の電流値よりも一定の割合
で増加させた電流を面発光レーザに供給している。従っ
て、面発光レーザの光出力は図３（ｆ）に示すように画
像領域の光出力よりも一定の割合で増加した光出力で発
光する。

【００２４】本実施形態では、このように画像領域より
も一定の割合で増加した電流で強制点灯しているので、
短い点灯時間でも面発光レーザの温度分布を画像領域で
の温度分布と同等にすることができる。また、次の画像
領域まで消灯時間があるので、面発光レーザがさめたと
しても、面発光レーザの温度は電流増加の分温度が上昇
し、レーザの温度低下の分を補正することができる。

【００２５】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。第１および第２の実施形態では非画像領域で／
ＶＤＯ信号つまり画像データに関係なく一定の電流を面
発光レーザに供給していた。本実施形態は、図４（ｅ）
に示すように画像領域直前の非画像領域において、面発
光レーザに供給する電流値を各走査毎に変えて加えてい
る。各走査毎に変える電流値は、次に走査する／ＶＤＯ
信号つまり画像データに基づいて決定する。つまり、予
めビデオコントローラ２０１より面発光レーザが画像領
域に入ってから最初に発光するまでの時間をＣＰＵ２０
２に与えておくことにより、ＣＰＵ２０２は面発光レー
ザが最初に発光するまで待機する時間を考慮して、図４
（ｅ）の非画像領域の電流値を決定する。こうすること
によって、面発光レーザの画像領域に入ったときの温度
の低下を防ぎ、正確に画像領域に入ったときの温度分布
を通常の動作状態の温度分布に維持することができる。
なお、ＢＤセンサを走査する時は、一定の光量で走査を
行う。

【００２６】次に、本発明の第４実施形態について説明
する。第３の実施形態では画像領域に入ってから最初に
発光するまでの時間に応じて非画像領域の電流値を変え
ているが、本実施形態では画像領域に入ってからの最初
に点灯するまでの時間に応じて非画像領域の面発光レー
ザに電流を供給する時間を変えている。図５は本実施形
態の各部の信号で、図５（ｅ）は面発光レーザの電流波
形、図５（ｆ）は面発光レーザの光波形である。このよ
うに画像領域に入ってから最初に発光するまでの時間に
応じて非画像領域の電流（電流値は一定）の時間を変え
ることにより、第３の実施形態と全く同様に画像領域に
入ってからの温度分布を通常の動作状態の画像領域の温
度分布に維持することができる。

【００２７】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。これまでの実施形態はすべて１つの面発光レー
ザを用いたが、本実施形態は２つの面発光レーザを用い
て２つのレーザからのレーザ光を同時に主走査方向に走
査して２ラインを同時に書き込む装置の場合の例であ
る。図６は本実施形態の各部の信号を示している。図６
（ａ）はＢＤセンサ２０６で検出された／ＢＤ信号、図
６（ｂ），（ｃ）はビデオコントローラ２０１からレー
ザ駆動回路２０３に供給される／ＶＤＯ信号である。／
ＶＤＯ信号は２つのレーザに対応して／ＶＤＯ−Ａ，／
ＶＤＯ−Ｂが供給される。

【００２８】図６（ｄ）はＣＰＵ２０２からレーザ駆動
回路２０３に供給される／ＥＮＢＬＥ信号、図６
（ｅ），（ｆ）はＣＰＵ２０２からレーザ駆動回路２０
３に供給される／ＬＯＮ信号である。／ＬＯＮ信号も２
つの面発光レーザに対応して、タイミングをずらして／
ＬＯＮ−Ａ，／ＬＯＮ−Ｂが供給される。また、図６
（ｇ），（ｈ）は各々面発光レーザの電流波形を示して
いる。本実施形態においては、２つの面発光レーザにつ
いて図６（ｇ），（ｈ）のようにそれぞれ画像領域の後
の非画像領域で電流を供給している。これによって、２
つの面発光レーザは図６（ｉ），（ｊ）のように非画像
領域で強制的に発光し、各々のレーザの素子内部の温度
分布を画像領域の温度分布と同等に維持することができ
る。

【００２９】なお、以上の実施形態では、紙間ＡＰＣを
行う装置を例として説明したが、本発明は、これに限る
ことなく、ライン間ＡＰＣやリアルタイムＡＰＣを行う
装置などに使用できることは言うまでもない。また、ピ
ーキング回路を備えた面発光レーザ駆動回路に本発明を
併用することも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
画像領域において面発光レーザに電流を供給し、強制的
に発光させているので、面発光レーザの温度の低下を防
ぎ、常時素子内部の温度分布を画像領域の温度分布に維
持することができる。従って、ピーキング回路を必要と
しないばかりか、素子の特性に応じてピーキング電流を
調整するといった作業も必要とせず、また、素子の経時
変化によって光波形が変化することもなく、簡単な構成
でありながら長期に亘って高画質の記録画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示し
た構成図である。

【図２】図１の実施形態の各部の信号を示した図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施形態の各部の信号を示した
図である。

【図４】本発明の第３の実施形態の各部の信号を示した
図である。

【図５】本発明の第４の実施形態の各部の信号を示した
図である。

【図６】本発明の第５の実施形態の各部の信号を示した
図である。

【図７】従来例のレーザプリンタの構成を示した図であ
る。

【図８】図７のレーザプリンタの動作タイミングを示し
た図である。

【図９】図７のレーザプリンタのレーザ駆動回路を示し
た回路図である。

【図１０】面発光レーザを用いた場合の画像信号と光波
形を示した図である。

【図１１】面発光レーザにピーキング電流を供給するレ
ーザ駆動回路を示した回路図である。

【図１２】図１１のレーザ駆動回路の各部の信号を示し
た図である。

【符号の説明】

２０１ビデオコントローラ２０２ＣＰＵ２０３レーザ駆動回路２０４ポリゴンミラー２０５感光ドラム２０６ＢＤセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源から発したレーザ光を画像信
号に応じて変調し、変調されたレーザ光を走査すること
によって感光体上に潜像を形成する画像形成装置におい
て、前記レーザ光源に面発光レーザを用い、前記感光体
の主走査方向の走査領域のうち画像領域以外の非画像領
域において前記レーザ光源に電流を供給し、強制発光さ
せるための強制発光手段を有することを特徴とする画像
形成装置。
【請求項２】前記強制発光手段は、前記レーザ光源に
画像領域の電流よりも一定割合増加した電流を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記強制発光手段は、前記画像領域に入
ってから最初に発光するまでの時間に応じて前記レーザ
光源に供給する電流を可変することを特徴とする請求項
１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記強制発光手段は、前記画像領域に入
ってからの最初に発光するまでの時間に応じて前記レー
ザ光源に電流を供給する時間を可変することを特徴とす
る請求項１に記載の画像形成装置。