JPS58212256A - レ−ザ光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ光源装置に係り、たとえばレ−ザビーム
プリンタなどに用いるのに好適なレーザ光源装置に関す
る。

レーザダイオードを用いた電子写真法によるレーザビー
ムプリンタは、レーザダイオードから発生するレーザ光
で光導電感光ドラムの表面を走査露光して光導電感光ド
ラム表面に電荷潜像を形成し、この電荷潜像を現像して
得たトナー像を普通記録紙に転写した昔にこのトナー像
を定着して記録物を得るものが多い。レーザダイオード
を光源とする場合、画像形成のための画像情報信号によ
るレーザ光の変調は、レーザダイオード駆動電流を画像
情報信号に従って断続することによりレーザ光の発生を
断続して行う。光導電感光ドラムに対する走査露光は、
光導電感光ドラムを一定速度で回転させておき、レーザ
光を回転ミラーや振動ミラーで偏向してレーザ光スポッ
トを光導電感光ドラム表面の軸方同走査位置を繰り返し
走査する：：す：１ ことによって行う０この走査露光と変調の位置関係を同
期させるために、レーザ光は光導電感光ドラムの画像領
域の外側まで偏向され、この外側に配置した位１に検出
用の光電変換素子にも入光される。一般にこの位置検出
用光電変換菓子は走査開始側の外側にあって、レーザ光
スポットがこの光電変換素子を通過したときからの時間
管理のもとでレーザ光の変調が実行される。またレーザ
ダイオードから発生したレーザ光によって光導電感光ド
ラムの表面に所定の形状のレーザ光スポットを形成する
ために、あるいは走査位置ずれを防止するために、ある
いは偏向ミラーによるレーザ光の偏向角度が過大になる
のを防止するために、レーザ光路には各種のレンズやミ
ラーが配置される。

このようなレーザビームプリンタにおいて、高品位の記
録画像を得るには、光導電感光ドラムの表面に照射され
るレーザ光の強度が所定の一定値であることが必要であ
る０レーザダイオードは温度によって発光強度が変化す
ることから、レーザダイオードの温度木、ニ一定に保つ
恒温手段を設けることが提案されている。しかしレーザ
ダイオードの発光強度はレーザダイオードの疲労劣化に
よっても低下し、またレーザビームプリンタの場合は光
導電感光ドラムの表面に到達するまでにはレンズやミラ
ーの汚れによっても減衰するので、前記のようにレーザ
ダイオードを一定温度に保っても光導電感光ドラムに照
射されるレーザ光強度は変化してしま５゜ 従って本発明の目的は、所定のレーザ光路におけるレー
ザ光の強度を一定値に保つことができるレーザ光源装置
を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は、レーザダイオード
から出力されたレーザ光強度をアナログ検出信号に変換
する光電変換素子と、前記アナログ検出信号を基準電気
信号と比較して２値信号を出力する比較回路と、前記２
値信号によってアップカウントモードまたはダウンカウ
ントモードに切り換えられるディジタルアップダウンカ
ウンタと、前記ディジタルアップダウンカウンタのディ
ジタル出力信号をアナログ出力信号に変換するディジタ
ルアナログ変換回路と、前記アナログ出力信号に応じて
レーザダイオードに流す電流の大きさを制御する電流制
御回路とを設けることにより、レーザダイオードの発光
強度を制御してレーザ光路の所定の位置におけるレーザ
光強度を一定に保持するようにしたことを％徴とする。

レーザダイオードの発光強度はレーザダイオードに流す
電流の大きさに応じて変化する。一般の定出力制御技術
において用いられるフィードバック制御法は、出力を検
出し、この検出値を基準値と比較し、その偏差で出力手
段の入力を補正するものである。しかし前記したレーザ
ビームプリンタにおいては、レーザ光は断続変調あるい
は偏向走査されるのでレーザ光強度を短時間のうちに光
電検出して検出値を次の検出時まで保持しなげればなら
ない。このためには光強度検出用光電変換素子より出力
されたアナログ検出信号をサンプルホールドするアナロ
グ記憶回路やアナログ検出信号をアナログディジタル変
換して記憶するディジタル記憶Ｎ路が必要である。しか
しながらレーザ光強度検出時間は極短時間であるので前
記アナログ記憶回路やディジタル記憶回路は応答性の良
いものでなければならず高価であった。またレーザ光の
光電変換出力であるアナログ検出信号が得られない場合
や、アナログ検出信号の発生タイミングとサンプリング
タイミングがずれた場合には記憶回路の記憶値は零とな
り、記憶された検出値と基準値との偏差が太き（なり、
この大きな偏差に基づいてレーザダイオードの電流を補
正するとレーザダイオードには過大電流が流れてその寿
命を短か（する問題がある。これに対して本発明による
フィードバック制御では、レーザ光の光電変換出力であ
るアナログ検出信号は基準値に対する大小が比較回路で
判断されるのみでその偏差の大きさは問題にされず、デ
ィジタルアップダウンカウンタは比較回路の２値信号出
力時に入力されるクロックを計数するのみであるので、
安価で応答性の良い回路部品を用いることができる。ま
た検出値と基準値の偏差が大きくてもレーザダイオード
に大きな補正電流を流すことがケ≦レーザダイオ：・　
、、１ 一ドの寿命を短くすることもな（なる。これは一般の使
用状態でレーザダイオードの発光強度が大幅に急変する
ことはないから、前記２値信号出力時にディジタルアッ
プダウンカウンタに入力するクロックを少数（例えば１
個）とすることができることによる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明するＯ 第１図はレーザ光源装置の制御回路のブロック図で、レ
ーザダイオード１の電流は電流制御回路２によって制御
される。電流制御回路２はトランジスタ３．４による差
動スイッチと定電流回路５を備える。トランジスタ３．
４のエミッタは共通にして定電流回路５に接続され、ト
ランジスタ３のコレクタは抵抗６を介して電源線に接続
され、トランジスタ４のコレクタは前記レーザダイオー
ド１と逆起電圧保饅用ダイオード７と抵抗８の並列回路
を介して電源線に接続される。９〜１２は両トランジス
タ３，４のバイアス抵抗である。前記レーザダイオード
１〜ら発生したレーザ光の強度に応じたアナログ検出信
号を出力する光電変換用のフォトダイオード１３はレー
ザ光の偏向走査位置に配置され、このフォトダイオード
１３から出力されるアナログ検出信号は分圧抵抗１４．
１５から得られる基準電気信号に対する大小を比較回路
１６によって比較される。前記比較回路１６から出力さ
れる２値信号は、前記アナログ検出信号が基準電気信号
より小さいときＫはハイレベルとなり、大きいときには
ロウレベルとなる。ディジタルアップダウンカウンタ回
路（以下Ｕ／Ｄカウンタ回路という）１７は、カウント
モード制御端子Ｕ／Ｄに与えられる前記２値信号がハイ
レベルのときアップカウントモード、ロウレベルのとき
ダウンカウントモードとなり、信号源１８からクロック
端子ＣＫに入力されるサンプリングクロックを計数する
。前記Ｕ／Ｄカウンタ回路１１から出力されるディジタ
ル出力信号はディジタルアナログコンバータ（以下Ｄ／
Ａコンバータという）１９でアナログ出力信号に変換さ
れる。そして前記定電流回路５はこのアナログ出力値１
号によって制御されて電流値が設定される。また前記信
号源１８から出力される画像情報信号は前記トランジス
タ３０ベースに与えられる。

第２図はＵ／Ｄカウンタ回路１７とＤ／Ａコンバータ１
９の部分の詳細なブロック図である。Ｕ／Ｄカウンタ回
路１１内部では４ピツトのＵ／Ｄカウンタ１７ａ、１７
ｂによって８ビツト出力のＵ／Ｄカウンタが構成され、
これらの８ビツトのディジタル出力信号は８ビツトの分
解能をもつＤ／Ａコンバータ１９の入力端子と８人力Ｎ
ＡＮＤゲート１７Ｃの入力端子に並列に入力されている
。２つの前記［Ｊ／Ｄカウンタ１７８．１７ｂのカウン
トモード制御端子（以下Ｕ／Ｄ端子という）■、■は２
人力ＡＮＤグー）１７ｄの出力端子に接続され、データ
入力端子■〜■、■〜■は接地によってロウレベルに固
定され、ロード入力端子Ｏ９■は電源スィッチ（図示せ
ず）が投入されたときにロードパルスが与えられるよう
にダイオード１１ｅ、抵抗１７ｆ、コンデンサ１７ｇで
構成したイニシャライズ回路に接続され、クロック端子
（ＣＫ）Ｑ、ｏはサンプリングクロック回路に接続され
る。前記２人力ＡＮＤグー）１７ｄは前記比較回路１６
から出力される２値信号と前記８人力ＮＡＮＤゲート１
７ｃの出力信号を入力する０また前記８人力ＮＡＮＤゲ
−）１７Ｃの出力信号はフリップフロップ１７ｈをトリ
ガしてメンテナンス信号を発生させる。そして前記Ｄ／
Ａコンバータ１９のアナログ出力信号は定電流回路５に
与えられる０ 以上の構成において、電源スィッチが投入されると２つ
のＵ／Ｄカウンタ１７８．１７ｂのロード入力端子■、
Φにロードパルスが与えられるのでこのＵ／Ｄカウンタ
１７ａ、１７ｂはデータ入力端子■〜■、■〜■に設定
された最低値′０“がロードされる。従ってＵ／Ｄカウ
ンタ１γａ、ｉ７ｂのディジタル出力信号は′０”であ
るから１）／Ａコンノく一タ１９のアナログ出力信号も
ゝ０“で、定電流回路５の設定電流は最低値になるＯこ
のため電源スイツチ投入時のレーザダイオード１の電流
は最低値であるので、フォトダイオード１３からのアナ
ログ検出信号が小さく、比較回路１６．による比較でも
・：：□　、１ アナログ検出信号は基準電気信号より小さく比較回路１
６から出力される２値信号はノ１イレベルとなる。また
８人力ＮＡＮＤゲー）１７Ｃの出力信号も出力信号はハ
イレベルとなり、ｌＪ／Ｄカウンタ１９のＩＬＳＢ分ず
つカウントアツプする。このようにしてフォトダイオー
ド１３から出力されるアナログ検出信号が基準電気信号
より大きくなるまでＵ／Ｄカウンタ１７８．１７ｂはカ
ウントアツプしてディジタル出力信号を増大し、Ｄ／Ａ
コンバータ１９のアナログ出力信号を増大して定電流回
路５の設定電流を増大する。レーザダイオード１の発光
強度が増してフォトダイオード１′３から出力されるア
ナログ検出信号が基準電気信号よりも大きくなると比較
回路１６から出力される２値信号はロウレベルとなる。

これによりＵ／Ｄカウンタ１７ａ、１７ｂはダウンカウ
ントモードになり、サンプリングクロック５４．が入力
されるとＩＬＳＢだけ：１ カウントダウンしてディジタル出力を減少し、Ｄ／Ａコ
ンバータ１９のアナログ出力信号を減少して定電流回路
５の設定電流を減少する０設定電流が減少した結果、フ
ォトダイオード１３から出力されるアナログ検出信号が
基準電気信号より小さくなって比較回路１６の出力信号
がノ・イレペルになるとＵ／Ｄカウンタ１７ａ、１７ｂ
は再びアップカウントモードになり定電流回路５の設定
電流を増大する。このような電流制御動作によってレー
ザダイオード１から出力されたレーザ光強度が所定値を
境に±ＩＬＳＢの変動範囲で所定値となるように駆動電
流が制御される。

そしてレーザダイオード１の疲労劣化あるいは光学系の
汚れなどによってフォトダイオード１３０入光量が減少
した場合には、前記のような電流制御動作はＵ／Ｄカウ
ンタ１７ａ、１７ｂの内容がＩＬＳＢ分だけ大きい値に
移行して行なわれることになる。レーザダイオード１の
疲労劣化や光学系の汚れが進むとＵ／Ｄカウンタ１７ａ
、１７ｂの動作点は次第に大きくなり、ついにはディジ
タル出力信号は１ＦＦ’となる。この状態はレーザダイ
オード１の駆動電流が許容最大値に達したときに一致す
るように回路特性を設定しておく。このディジタル出力
信号が％ＦＦ”になると８人力ＮＡＮＤゲート１７Ｃの
入力条件が成立するので、このゲート１７Ｃの出力信号
はロウレベルとなって２人力ＡＮＤゲート１７ｄを閉じ
てＵ／Ｄカウｙｚ１７ａ＊１７ｂをダウンカウントモー
ドに切り換える。これにより次のサンプリングクロック
でＵ／Ｄカウンタ１７ａ。

１７ｂのディジタル出力信号は％　Ｆ　Ｅ　Ｉとなり、
８人力ＮＡＮＤゲート１７Ｃの出力信号は桝びハイレベ
ルとなってＵ／Ｄカウンタ１７８．１７ｂをアップカウ
ントモードに戻す。このようにして電流制御動作は許容
最大値を越えない範囲（′ＦＦｌと′ＦＢ　Ｉ）で実行
される。

一方、前記のようにレーザダイオード１の駆動電流が許
容最大値に達して８人力ＮＡＮＤゲート１７Ｃの出力信
号がロウレベルになると７リツプフロツプ１７ｈがトリ
ガされてメンテナンス信号を出力する。このメンテナン
ス信号で図示せざる報知器を動作させればオペレータに
メンテナンス作業が必要になったことを報知できる。

ところで、レーザビームプリンタとして画像形成のため
に、レーザ光の発生は信号源１８から出力される画像情
報信号によって変調される。画像情報信号がハイレベル
のときはトランジスタ３がオン、トランジスタ４がオフ
で、レーザダイオード１は発光しない状態（または実質
的な露光能力をもたない程度の発光強度）となる。また
画像情報信号がロウレベルのときはトランジスタ３がオ
フ、トランジスタ４がオンとなってレーザダイオード１
が前記の電流制御動作によって設定された電流で駆動さ
れて所定強度で発光する０以上に述べた実施例によれば
次の効果が得られるＯ （イ）　フィードバック制御のための制御回路に用いる
主な回路要素が比較回路とＵ／ＤカウンタとＤ／Ａコン
バータであり、特に高速応答性を要求される回路要素を
比較回路とＵ／Ｄカウンタで構成したので安価である。

（ロ）　電源スイツチ投入時にｕ＞ｂカウンタは％Ｏ”
にロードされ、サンプリングクロック入力毎にＤ／Ａコ
ンバータのＩＬ８Ｂ分ずつ増加するので、ドの劣化を軽
減できる。

（ハ）　フォトダイオードから出力されるアナログ検出
信号とサンプリングクロックの発生タイミングがずれて
もＵ／Ｄカウンタのディジタル出力信号の増加はＩＬＳ
Ｂ分であるのでレーザダイオードに流す電流の異常補正
を少なくすることができ、従って露光特性に大きな変化
を発生しない０に）　レーザダイオード駆動電流の最大
値はＵ／１）カウンタの最大値′ＦＦ“によって規制し
であるので許容値を越えた過大電流は流れず、レーザダ
イオードの過電流破壊の心配がない。

（ホ）　Ｕ／Ｄカウンタが最大値′ＦＦ　Ｉ／に達する
とダウンカウントモードになってＦＦＥ”に戻る（１０
”に戻らない）のでフィードバック制御が安定であるＯ （へ）　レーザ光の最大出力時にメンテナンス信号１＼ が発生するので、メンテナンス作業を適正に実行できる
。また上記実施例は以下に述べるよつＴｒ工夫を加えて
レーザビームプリンタに適用することにより一層効果的
なものとなる。

（ト）　　レーザ光強度検出用のフォトダイオードを光
導電感光ドラム表面に対する走査露光領域外側の延長位
置に設けることによって、レンズやミラーなどの光学系
の汚れに対しても適切な発光強度補正や光学系清掃のた
めのメンテナンス信号発生を実現できる。

（ト）前記（ト）項において、比較回路をフォトダイオ
ードに近接して設けることによってアナログ信号線を短
縮でき、ノイズに対して安定となる。

（す）　　前記（ト）項において、レーザ光強度検出用
のフォトダイオードを走査開始側の外側延長位置に設け
てレーザ光偏光位置検出のために兼用すれば、装置のコ
スト低減と構成の単純化に有利である０以上のように本
発明によれば、所定のレーザ光路におけるレーザ光の強
度を一定値に保つことができるレーザ光源装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１区は全体の
ブロック図、第２図はその一部詳細プロック図である。 １・・・・・・レーザダイオード、２・・・・・・電流
制御回路、５・・・・・・定電流回路、１３・・・・・
・フォトダイオード、１６・・・・・・比較回路、１７
・・・・・・ディジタルアップダウンカウンタ回路、１
８・・・・・・信号源、１９・・・・・・デイジタルア
ナログコンパータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　レーザダイオードに供給する電流の大きさを制御ｊ
   る制御回路を備えたレーザ光源装置において、前記制御
   回路は、前記レーザダイオードから出力されたレーザ光
   強度をアナログ検出信号に変換する光電変換素子と、前
   記アナログ検出信号を基準電気信号と比較して２値信号
   を出力する比較回路と、前記２値信号によってアップカ
   ウントモードまたはダウンカウントモードに切り換えら
   れるディジタルアップダウンカウンタと、前記ディジタ
   ルアップダウンカウンタのディジタル出力信号をアナロ
   グ出力信号に変換するディジタルアナログ変換回路と、
   前記アナログ出力信号に応じてレーザタ“イオードに流
   す電流の大きさを制御する電流制御回路とを有すること
   を特徴とするレーザ光源装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記ディジタルア
   ップダウンカウンタは、レーザダイオードへの通電開始
   時にはレーザダイオードに流れる電流が最小値となるよ
   うにロードされることを特徴とするレーザ光源装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記光電変換素子
   はレーザ光が照射される受光体の近傍に設けられること
   を特徴とするレーザ光源装置。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記比較回路は前
   記光電変換素子の近傍に設けられることを特徴とするレ
   ーザ光源装ｆ＃。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記ディジタルア
   ップダウンカウンタはアップカウントモードで出力信号
   が最大値になったときはダウンカウントモードに切り換
   えられることを特徴とするレーザ光源装置。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記ディジタルア
   ップダウンカウンタの出力信号が最大値になったときメ
   ンテナンス信号を発生させるようにしたことを特徴とす
   るレーザ光源装島゛。