JPS6317582A - 半導体レ−ザ駆動回路 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は電子写真式カラー複写機、レーザプリンタな
どに適用して好適な半導体レーザ駆動回路に関する。

［発明の背景コ 電子写真式カラー複写機などでは、感光性の保形成体上
に、原稿に対応した画像信号により静電潜像を形成する
手段として、半導体レーザを使用するものがある。

第５図はこのようなカラー複写機１０の一例を示す構成
図である。

同図はカラー複写機の一例である。この複写機はカラー
原稿の色情報を３種類程度の色情報に分解してカラー画
像を記録しようとするものである。

分ｉすべき色情報として、この例では、黒ＢＫ。

赤゛Ｒ及び青Ｂの３色を例示する。

同図において、１１はドラム状をなす像形成体を示し、
その表面にはセレンなどの光導電性感光体表層が形成き
れ、光学像に対応した静電像（静電潜像）が形成てきる
ようになきれている。

像形成体１１の周面にはその回転方向に向かって順次以
下述べるような部材が配置される。

像形成体１１の表面は帯電器１２によって、一様に帯電
される。一様に帯電された像形成体１１の表面には各色
分解像に基づく像露光（その光路を１４で示す）がなさ
れる。

像露光後は所定の現＠器によって現像きれる。

現像器は色分解像に対応した数だけ配置きれる。

この例では、赤のトナーの現像剤が充填された現像器１
５と、青のトナーの現像剤が充填された現像器１６と、
黒のトナーの現像剤が充填された現像器１７とが、像形
成体１１の回転方向に向かってこれらの順で、順次像形
成体１１の表面に対向して配置される。

現像器１５〜１７は像形成体１１の回転に同期して順次
選択きれ、例えば現像器１７を選択することにより、黒
の色分解像が現像きれる。

現像器１７側には転写前帯電器１９と転写前露光ランプ
２０とが設けられ、これらによってカラー画偉ヲ記録体
Ｐ上に転写しやすくしている。ただし、転写前帯電器１
９及び転写前露光ランプは必要に応じて設けられる。

像形成体１１上に現像されたカラー画像は転写器２１に
よって、記録体Ｐ上に転写される。

転写された記録体Ｐは後段の定着器２２によって定着処
理がなされ、その後、記録体Ｐが排紙される。

なお、必要に応じて用いられる除電器２３は除電器ラン
プと除電用のコロナ放電器の一方または両者の組合せか
らなる。

クリーニング装置２４はクリーニングブレードやファー
ブラシで構成され、これらによって像形成体１１のカラ
ー画像を転写した後のドラム表面に付着している残留ト
ナーを除去するようにしている。

上述した帯電器１２としてはスコロトロンコロナ放電器
などを使用することができる。これは、先の帯電による
影響が少なく、安定した帯電を像形成体１１上に与える
ことができるがらである。

像露光としては、レーザビームスキャナ装置によって得
られる像露光を利用するようにしている。

レーザビームスキャナ装置による場合には、画像記録装
置の光源として、小型で安価な半導体レーザを使用する
ことができることに加え、鮮明なカラー画像を記録する
ことができるからである。

第６図に示す像露光手段はこのレーザビームスキャナ装
置３０の一例を示す。

レーザビームスキャナ装置３０は、半導体レーザ３１を
有し、レーザ３１は色分解データ（例えば、２値データ
）に基づいて光変調きれる。

レーザ３１から出射されたレーザビームはコリメータレ
ンズ３２及びシリンドリカルレンズ３３を介して回転多
面鏡（ポリゴン）からなるミラースキャナ３４に入射す
る。

このミラースキャナ３４によってレーザビームが偏向き
れ、これが結像用のｆ−θレンズ３５及びシリンドリカ
ルレンズ３６を通して像形成体１１の表面に照射される
。

ミラースキャナ３４によってレーザビームは像形成体１
１の表面を一定速度で所定の方向ａに走査きれることに
より、このような走査により色分解データに対応した像
露光がなされることになる。

なお、３９はフォトセンサを示し、ミラー３８で反射さ
れたレーザビームを受けることにより、レーザビームの
走査開始を示すインデックス信号が得られ、このインデ
ックス信号を基準にして１ラインの画像データの書き込
みが行なわれることになる。

レーザビームスキャナ装置３ｏを使用する場合には、色
分解像ごとの静電像をずらしながら形成することが容易
にできることから、鮮明なカラー画像を形成することが
できる。

第７図はレーザ駆動回路４０の一例を示す系統図である
。

このレーザ駆動回路４０には、変調信号によってレーザ
を駆動する回路の他に、レーザの光量を安定化するため
の光量安定化回路が設けられている。

このように光量の安定化回路を設けたのは、レーザの温
度特性が非常に悪いからであり、周囲温度が変化する環
境下での使用を考慮すると、レーザ光量を安定化する光
量安定化回路が必要になるからである。

レーザ３１は電流発生回路４８から出力きれた駆動電流
（励起電流）により励起きれて、その駆動電流に対応し
た光量で発光される。レーザ３１より発せられたレーザ
ビームはフォトセンサ４１によってその光量が検出され
、その光量に対応した電流が電流・電圧変換器４２に供
給されることによって、光量に対応した電圧信号に変換
される。

従って、フォトセンサ４１及び電流電圧変換器４２は光
量モニタ回路６０として機能する。

電圧信号は基準電圧源４３からの基準電圧と電圧比較回
路４４において比較きれ、その比較出力はアップダウン
カウンタ４５にアップダウン慣Ｈ卸信号として供給され
る。

カウンタ４５は発振器４６からの所定周波数のクロック
をカウントするように構成され、そのクリア端子ＣＬＲ
には複写機をコントロールするマイクロプロセッサ（マ
イクロコンピュータ）から送出されるクリア信号Ｓｃて
クリアされると共に、カウントイネーブル信号Ｓｅがそ
のイネーブル端子ＥＮに供給される。

カウンタ４５のデジタル出力は後段のＤ／Ａ変換器４７
でアナログ信号に変換されたのち電流発生回路４８に電
流制御信号として供給される。

ざて、クリア信号Ｓｃによってカウンタ４５かクリアさ
れたのちに、カウントイネーブル信号Ｓｅが得られると
、マイクロコンピュータからはオア回路５５を介して電
流発生回路４８に変調信号に代わる制ｗＪ信号（ハイレ
ベルの信号）が供給される。これと同時に、カウントイ
ネーブル信号Ｓｅによってカウンタ４５はカウントアツ
プ動作を開始し、これに伴って、レーザ３１への駆動電
流が次第に増加する。レーザ３１が励起きれることによ
り、レーザ光量も次第に増加する。

レーザ光量が所定のレベルになるまでは、比較出力はハ
イレベルが保持され、これによってカウンタ４５はカウ
ントアツプ動作を継続する。レーザ光量が所定のレベル
まで到達すると、比較出力がローレベルに反転してカウ
ンタ４５はダウンカウントモードに移行し、これに伴っ
て光量は上述とは逆に次第に減少するが、比較出力が反
転するレベルまで低下すると、再びカウンタ４５の動作
モードが反転することになる。

そのため、カウントイネーブル信号Ｓｅを所定の時間が
経過した後、オフに制御すれば、カウンタ４５はオフ直
前の出力レベルを保持することとなり、これによってレ
ーザ３１は常に一定の駆動電流で励起され、光量は常時
一定のレベルを保持することになる。

このように、光量を一定のレベルに制御した状態で端子
４９に供給される変調信号によりレーザ３１が変調きれ
て、像形成体たるドラム１１上に原稿の画像情報に対応
した静電潜像か形成きれることになる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、レーザ３１に供給される駆動電流と発光光量
との関係は第８図に示すように、所定の駆動電流値Ｉｔ
ｈまでは光量は極めて微小しか増大しない。しかし、こ
の駆動電流Ｉｔｈを越えると急激に光量が増加する特性
を持つ。

これに対して、第７図に示す光量安定化回路においては
、カウンタ４５のカラントイ直は１カウントづつアップ
動作若しくはダウン動作が行なわれるものであるから、
駆動電流が零から上述した変曲点１ｔｈに至るまでの時
間が相当長くかかってしまう。

光量を一定に押えるための制御動作は、通常１ページの
プリントを実行する前の前処理（ウオーミングアツプ処
理）の１ステツプとして行なわれるものであるから、レ
ーザ光量安定化のために時間がかかるということは、記
録すべき画像の出力が遅れ、オペレータの待ち時間が不
用意に長くなる欠点がある。

そこで、この発明では、このような問題点を構成箭単に
解決したものであって、光量安定化のために要する時間
を大幅に短縮できる半導体レーザの駆動回路を提案する
ものである。

［問題点を解決するための技術的手段］上述の問題点を
解決するためこの発明では、この半導体レーザの発光光
量を検出するための光量モニタ回路の出力電圧をデジタ
ル量に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段
の出力が一定範囲内になるように、そのデジタル量を制
御する手段と、この制御手段の出力をアナログ信号に変
換するＤ／Ａ変換手段と、このアナログ信号に応じて半
導体レーザに所定の駆動電流を流す電流発生手段と、レ
ーザの光量を所定値と比較する手段とを有することを特
徴とするものである。

制御手段には、比較手段の増加分若しくは減少分を選定
する手段を有する。

デジタル量の増加分若しくは減少分は、光量モニタ回路
の出力が予め定められた光量以下ならばＡ１以上ならば
Ｂとするとき、 Ａ＞Ｂ のように選定される。

［作用］ 検出光量が設定光量以下である場合には、増加分Ａごと
に順次カウントアツプ動作が実行され、検出光量が設定
光量以上である場合には、上述とは逆に、増加分Ｂごと
に順次カウントアツプ動作が実行される。

従って、零の状態から光量を増加して所定のレベルの光
量となるまで制御する場合であっても、所定のレベルに
到達するまでの時間が大幅に短縮きれることになる。

［実施例１ 続いて、この発明に係る半導体レーザの駆動回路の一例
を第１図以下を参照して詳細に説明する。

第１図はこの発明に係る半導体レーザの駆動回路４０の
一例を示すもので、フォトセンサ４１によってレーザ光
量に対応した電流が検出され、これが電流・電圧変換器
４２において電圧信号に変換される。この電圧信号がＡ
／Ｄ変換器５１でデジタル信号に変換されたのちマイク
ロコンピュータ５２に供給されることにより、デジタル
信号の値によって、Ｄ／Ａ変換器４７に出力する電流制
御用の出力信号が判断、決定される。

従って、このマイクロコンピュータ５２を含む回路系は
、Ａ／Ｄ変換器５１の出力が一定となるように、Ｄ／Ａ
変換器４７に与えるデジタル量を制ｉ卸する手段と、Ａ
／Ｄ変換された値と所定値とを比較する手段と、この比
較結果に基づいてＤ／Ａ変換器４７に与えるデジタル量
の増加分、若しくは減少分を選定する手段とを具備する
ことになる。マイクロコンピュータ５２から出力するデ
ータの決定方法については後に述べる。

この制ｉ卸信号はラッチ回路５３でラッチされたのち、
Ｄ／Ａ変換器４７に供給されることによりその出力信号
に応じたアナログ制御信号（電流制御４３号）に変換き
れる。この電流制御信号が電流発生回路４８に供給され
ることにより、この電流制御信号に基づきレーザ３１の
励起状態が制ｊ卸されて、その光量が変化する。

マイクロコンピュータ５２では入力デジタル信号の値に
よって、次のような信号が出力される。

すなわち、第２図Ａに示すように、データ書き込みに必
要なレーザ光量の最大値をＰｍａｘ、最小値をＰｍ１ｎ
とした場合、この最小値Ｐｍ１ｎより所定の値だけ小ざ
な光量をＰｌとする。Ｐ　ｍｉｎ　＝　Ｐ　ｍａｘ間の
光量が適正光量値となる。

検出光量がＰ１以下であるときには、Ｄ／Ａ変換器４７
に与えるデジタル値の増加分Δ■をＡとする。そして、
２１以上で且つＰｍ１ｎ以下であるときには、増加分Δ
■をＢとし、それ以外の場合には、Δ■を−Ｂ（従）て
、この場合には減少分）に設定される。ただし、Ａ、Ｂ
の関係はＡ＞Ｂ＞０ のように選定きれているものとする。

そして、前回のＤ／Ａ変換器４７に出力したデジタル値
■より、 ■＋ΔＶ を算出して、これを新しいＶとしてＤ／Ａ変換器４７に
出力されるように制御される。

なお、■は電源オン時のイニシャライズルーチンにおい
て、初期値○にセットされるものとする。

このようなことから、光量安定化のための制御ルーチン
がスタートすると、レーザ３１は初期値ΔＶに対応する
電流工１によって励起され、次のステップでは、２ΔＶ
が新たな出力信号としてＤ／Ａ変換器４７側に出力され
、これに伴いレーザ３１は２ΔＶに対応した電流■２に
よって励起されることになる。

以下、同様な制御動作が繰返され、検出光量がＰ１以以
下ｍ１ｎ以下になると、今度はＡに代えてＢがΔＶとし
て使用きれる。

その結果、今までよりは電流変化分が少なくなるが、制
御ルーチンが繰返きれるに伴って、検出光量が次第に増
加し、最大光量値Ｐ　ｍａｘを越えると、今度は−Ｂに
よって励起電流が制御１１きれることになる。

かくして、検出光量はＰｍ１ｎからＰｍａｘの付近の値
に落ち着くことになる。

Ａ及びＢは次のように設定することができる。

すなわち、まず、電量制御ステップをｎ回繰返したとき
に、Ｐｍ１ｎを若干越えるような値にＡか設定され、Ｂ
は１回若しくは数回電流側副ステップを繰返したときに
Ｐ　ｍａｘを越えるような値に設定きれる。

Ａ、Ｂがあまり大きいときにはＰｍｉｎ＝Ｐｍａｘに収
束させることかできず、あまり小さいときには、収束ま
での時間がかかってしまうからである。

続いて、第４図を参照して、上述した光量安定化のため
の制御プログラムの一例を説明する。

まず、光量安定化のための制御用ルーヂンがコールされ
ると、光量制御要求フラグの有無がチェックされる。要
求がないならば、この制ｉｗＩルーチンから抜ける（ス
テップ６１．６２）。光量制御モードである場合には、
レーザ３１のオン状態が判断され、オフであるときには
レーザ３１が点灯するように制御されたのち、この制御
ルーチンから抜ける（ステップ６３〜６５）。

レーザ３１がオン状態にあるときには、検出光量に対応
したＡ／Ｄ変換データが入力されたのち、検出光量の適
正範囲の有無が判断される（ステップ６６．６７）。こ
の場合、検出光量が適正範囲（Ｐ　ｍ１ｎ＝　Ｐ　ｍａ
ｘ　）にある場合には、レーザ３１をオフにすると共に
、光量制御要求フラグをリセットしたのち、制御ルーチ
ンからメインの処理用制御ルーチンに戻る（ステップ６
８．６９）。

検出光量が適正範囲にない時には、検出光景のレベルが
設定した光量Ｐ１と比較され、Ｐ１以下であるときには
、増加分ＡをΔＶとしてセットし、しかるのち、Ｖ十Δ
Ｖを■としてＤ／Ａ変換器４７に出力する（ステップ７
１〜７３）。

ここで、最初の制御ルーチンでは、■にイニシャライズ
されている。

検出光量が２１以上になったことが検出されると、適正
範囲（Ｐ　ｍ１ｎ＝　Ｐ　ｍａｘ）にあるがどうがか判
断される。Ｐｍ１ｎ以下であるときには、増加分Ｂを八
Ｖとしてセットし、しかるのち、■＋ΔＶをＶとしてＤ
／Ａ変換器４７に出力する（ステップ７４．７５）。

このような制御の結果、検出光量がＰｍａｘ以上になる
と、今度はステップ７６に移行し、減少分−ＢがΔＶと
してセットきれたのち、Ｄ／Ａ変換器４７にＶ−ΔＶが
出力される。従って、この制御ルーチン７４が複数回コ
ールきれた状態ては、レーザ３１の光量はＰ　ｍｉｎか
らＰｍａｘの間で制ｉ卸されることになる。

従って、レーザ３１の光量は常に、Ｐｍ１ｎからＰｍａ
ｘの間の何れかの光量値（適正光量値）をもって励起き
れることになる。

制御ルーチンは、タイマ割込みによって行なわれる。

タイマ割込みルーチンは、ドラム１１の回転と、画像デ
ータの書き込み（静電像の書き込み）タイミングを常に
、一定の関係に保持するようにするためのサブルーチン
である。

この場合、このタイマ割込みルーチン内に上述した光量
制御プログラムが置かれるか、あるいは、タイマ割込時
にフラグをセットし、メインルーチン内でフラグをチェ
ックし、フラグがセットされているときだけ、ＩＩＩＪ
ルーチンを実行する。

ここで、Ｄ／Ａ変換器４７の出力はグリッジ（ひげ状の
ノイズ）が出やすいので、Ｄ／Ａ変換器の出力段にロー
パスフィルタを用いることが多い。そのため、回路の応
答が遅く、ざらにＡ／Ｄ変換器の変換時間が必要なので
、タイマ割込みによって光量制御処理を行うと都合がよ
い。

ところで、上述した実施例では、光量制御は零からスタ
ートしたが、光量Ｐ１より低い所定の値からスタートす
るように制御ルーチンを構成することもできる。

すなわち、Ｄ／Ａ変換器４７に与えるデータの初期値を
ｖ＝Ｏとするのではなく、 Ｖ　＝　ＶＯ（０＜　ＶＯ＜　Ｖｌ） に設定することもできる。ここで、Ｖｌはある温度での
光量Ｐ１に対応したＤ／Ａ変換器４９に与えるべきデー
タである。

この場合には、第３図に示すようになるから、光量適正
値に安定化させるまての制御時間をさらに短縮すること
ができる。

なお、上述した実施例において、マイクロコンピュータ
５２は、光量安定化のための専用マイクロコンピュータ
として設けることもできれば、装置本体の制ｊ卸を司ど
るマイクロコビュータを利用してもよい。

また、マイクロコンピュータ５２自イ本にＡ／Ｄ変換機
能があるものについては、適正光量値をＡ／Ｄ変換する
Ａ／Ｄ変換器５１は省略することができる。

同様に、マイクロコンピュータ５２自体にラッチ機能が
付加されていたり、Ｄ／Ａ変換器４７にラッチ機能があ
るものを使用する場合にも、当然のことながら、ラッチ
回路５３を省略することができる。

本実施例では光量をＩ／Ｖ変換、更にＡ／Ｄ変換した値
を所定値と比較して増加分Δ■を決めたが、光量が端に
所定値より大きいか小さいかを比較して八Ｖを決めても
よい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明では、レーザ３１に対す
る駆動電流を制御する出力電流を、増加分Ａ、Ｂあるい
は減少分−Ｂに基づいて制御するようにしたから、第７
図に示したように、発振器４６から得られるクロックご
とに出力電流を増加したり、減少したりすることによっ
て、適正光量値に収束きせる手段より、その調整時間を
大幅に短縮することができる。

このように、レーザ光量の安定化に要する調整時間を短
縮することができれば、コピー操作開始時点から実際に
画像が出力きれるまでの時間も短縮されることから、オ
ペレータの待ち時間も短縮することができ、オペレータ
のいらいらを解消できるなどの副次的効果もある。

従って、この発明では、上述したように、簡易型のカラ
ー複写機などに適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る半導体レーザの駆動回路の一例
を示す要部の系統図、第２図及び第３図はその動作説明
に供する線図、第４図はレーザ光量の安定化側扉動作の
一例を示す側扉フローチャート、第５図はこの発明に適
用して好適な簡易型カラー複写機の一例を示す要部の構
成図、第６図はこの発明の説明に供するレーザビームス
キャナ装置の一例を示す構成図、第７図は半導体レーザ
の駆動回路の系統図、第８図はレーザの励起電流と発光
光量との関係を示す特性図である。 １０令・・カラー複写機 １１・・・像形成体たるドラム ３０・・・レーザビームスキャナ装置 ３１・・・半導体レーザ ４０・・・駆動回路 ４１・・・フォトセンサ ４２・・・電流・電圧変換器 ４７・・・Ｄ／Ａ変換器 ５１・・・Ａ／Ｄ変換器 ５２・・・マイクロコンピュータ ５３・・・ラッチ回路 ６０・・・光量モニタ回路 特許出願人　　小西六写真工業株式会社第１図 鹸：ＷＬ歓［路− 塁９ 第２図 第３図 第４図 第６図 護し−ｆビーム又午ヤア衰ｊ（

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザと、 前記半導体レーザの発光光量をモニタする光量モニタ回
   路と、 前記光量モニタ回路の出力電圧をデジタル量に変換する
   Ａ／Ｄ変換手段と、 前記Ａ／Ｄ変換手段のデジタル出力が一定範囲内となる
   ように、そのデジタル量を制御する手段と、 前記制御手段の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変
   換手段と、 前記アナログ信号に応じて上記半導体レーザに所定の駆
   動電流を流す電流発生手段と、レーザの光量を所定値と
   比較する手段とを備え、 前記制御手段には、前記比較手段の増加分若しくは減少
   分を選定する手段を有することを特徴とする半導体レー
   ザ駆動回路。
2. （２）上記デジタル量の増加分若しくは減少分は上記光
   量モニタ回路の出力が予め定められた光量以下ならばＡ
   、以上ならばＢとするとき、Ａ＞Ｂ なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
   体レーザ駆動回路。