JPH01291941A - 発光強度制御装置および記録装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、発光強度を検出し、この検出結果に基づいて
電気的発光手段に供給する駆動電流を制御することによ
り、発光強度を制御する発光強度制御装置に関し、また
そのような発光強度制御装置を有するレーザプリンタ等
の記録装置。

「従来の技術」　。

一般にレーザプリンタ等には、感光体を露光するための
光源として、小型で高出力などの利点を有する半導体レ
ーザが用いられている。良好な記録品質を確保するため
には、強度が安定したレーザビームを得る必要がある。

ところが半導体レーザは、温度により発光効率が大きく
変化してしまう。このためレーザビームの強度を検出し
、これをフィードバックしてレーザビームの強度を制御
する装置が種々提供されている。

この種の従来の装置では、通常レーザビームの強度制御
を走査線単位で行っている。すなわち、レーザビームの
強度をリアルタイムでフィードバック制御することは応
答速度の点で困難であるので、同期位置検出信号を用い
てタイミングをとり、レーザビームの強度を検出した上
で、その検出結果に基づいてｌ走査ごとに強度を決定し
ている。また強度制御の手法としては、電子冷却素子を
レーザに近接して設け、その素子の通電を制御すること
により、半導体レーザの温度を制御するものが提供され
ている（特公昭６２−３７５９０号公報参照）。

「発明が解決しようとする課題」 前記の従来の技術では、次のような問題点があった。

（１）前述のようにレーザビームの強度検出のタイミン
グは、同期位置検出信号を利用するのが実用的であるが
、この場合、同期位置が検出されてからレーザビームが
感光体に到達するまでの時間間隔が短いため、短時間で
強度検出・フィードバックを行わなければならないとい
う制約が生ずる。

（２）何らかの原因でレーザビームの強度が一時的に低
下した場合、同期位置検出信号を得ることができず、正
常なフィードバック状態に復帰できなくなるおそれがあ
る。しかもこの場合、レーザ駆動電流が過大になり、半
導体レーザを破壊するおそれもある。

本発明は、これらの問題に鑑み、電気的発光手段の発光
強度を検出し、この検出結果に基づいて電気的発光手段
に供給する駆動電流を制御することにより、発光強度を
制御する発光強度制御装置において、応答速度・信頼性
の高いものを提供することを目的とする。さらに感光体
走査用のレーザビームの強度を各走査ごとに検出し、レ
ーザに供給する駆動電流を各走査線単位で制御すること
により、レーザビームの強度を制御するレーザプリンタ
等の記録装置において、レーザビームの強度制御の応答
速度・信頼性が高く、高品質の記録が可能なものを提供
することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 本発明に係る発光強度制御装置は、前記の目的を達成す
るために、次の手段を具備するものである。

（Ａ）電気的発光手段の発光強度を検出する強度検出手
段。ここに「電気的発光手段」とは、発する光の種類を
問わず電気光変換を行う手段をいう。

従ってレーザなどを含む。

（Ｂ）強度検出手段の出力のピーク値をホールドするピ
ークホールド手段。ここに「ピーク値にホールドする」
とは、所要時間人力があるとそのピーク値近傍に出力を
保持することをいう。

（Ｃ）発光強度の基準値を示す基準電圧を発生する基準
電圧発生手段。

（Ｄ）基準電圧に対するピークホールド手段の出力レベ
ルの差分をとる電位差検出手段。

（Ｅ）電位差検出手段の出力を積分する積分手段。

（Ｆ）積分手段の出力に基づいて、電気的発光手段に供
給する駆動電流の基準レベルを制御する電流制御手段。

ここに「駆動電流」は、他の制御手段によりレベルが制
御されるものである態様を含み、従って「電流制御手段
」は、少なくとも駆動電流の基準レベルを制御するもの
である。「基準レベルを制御する」とは、前記基準値に
より表わされる発光強度の適正範囲に基準レベルを保持
することをいう。

一方、本発明に係る記録装置は、次の各手段を具備する
ものである。

（Ｇ）レーザのレーザビーム強度を検出する強度検出手
段。

（Ｈ）強度検出手段の出力のピーク値をホールドするピ
ークホールド手段。

（１）レーザビーム強度の基準値を示す基準電圧を発生
する基準電圧発生手段。

（Ｊ）基準電圧に対するピークホールド手段の出力レベ
ルの差分をとる電位差検出手段。

（Ｋ）電位差検出手段の出力を積分する積分手段。

（Ｌ）積分手段の出力に基づいて駆動電流の基準レベル
を制御する電流制御手段。

「作用」 本発明の詳細な説明する。

まず、強度検出手段により電気的発光手段の発光強度（
記録装置においてはレーザビーム強度）を検出する。そ
して強度検出手段の出力のピーク値をピークホールド手
段によりホールドする。以降の動作はホールドされたピ
ーク値に基づいて行われるので、強度検出のタイミング
は特に厳密でなくてよい。

次に、基準電圧発生手段が発生する基準電圧に対するピ
ークホールド手段の出力レベルとの差分を電位差検出手
段がとる。そしてこの電位差検出手段の出力を積分手段
が積分する。電流制御手段は、積分手段の出力、すなわ
ち基準値との差分の積分値に基づいて、駆動電流の基準
レベルを適正範囲に制御する。この電流制御手段が、駆
動電流を制御する可変抵抗器の抵抗値を変化させるもの
である場合、駆動電流の変化の応答性がよくなる。

このように差分を積分した値により駆動電流を制御する
ので、駆動電流はゆるやかに変化し、強度検出手段の出
力が一時的な誤差を含むものである場合でも、それに伴
って駆動電流が過剰に変化することがなくなる。またピ
ークホールド手段がピーク値をホールドすると共に、所
要の割合で減衰させるものである場合、ピーク値は強度
検出のたびに更新されるので、前記の一時的な誤差によ
る駆動電流に対する影響のほとんどは次の強度検出時に
解消する。

「実施例」 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図は、本発明の実施例に係るレーザプリンタの概略
を示す。

半導体レーザ１は、駆動電流２により発振してレーザビ
ーム３を出射するものである。回転多面鏡４は、レーザ
ビーム反射面を側面に有し、駆動機構（図示せず）によ
り回転するものである。

ｆθレンズ５は、レーザビーム３を回転運動から直線運
動に補正するものである。感光体ドラム６は、側面に照
射されるレーザビームの強弱により、電子潜像が形成さ
れるものである。この電子潜像は図示しない機構により
可視化され、記録紙に印刷される。ビーム位置検出器７
は、レーザビーム３が同期位置にあることを検出し、同
期位置検出信号８を出力するものである。ビームモニタ
受光器９は、レーザビーム３の強度を検出し、強度検出
信号１０を出力するものである。ビーム位置検出回路１
１は、同期位置検出信号８を受信し、これに基づいて同
期信号１２を出力するものである。

半導体レーザ駆動回路１３は、強度検出信号１０および
画信号１４を受信し、これらに基づいて駆動電流２を制
御するものである。

第１図は、半導体レーザ駆動回路１３の概略を示す。

変調回路１５は、画信号１４に基づいて駆動電流２を変
調するものである。電流制御回路１６は、制御信号１７
に基づいて駆動電流２０レベルを制御するものである。

ピークホールド回路１８は、強度検出信号１０のピーク
値を保持すると共に、所要の時定数で減衰させて得られ
るピークホールド出力１９を送出するものである。参照
電圧発生回路２０は、参照電圧２１を発生するものであ
る。

差分回路２２はピークホールド出力１９および参照電圧
２１の差分をとることにより得られる差分出力２３を送
出するものである。積分回路２４は、差分出力２３を積
分し、積分結果を制御信号１７として出力するものであ
る。

第３図は、半導体レーザ駆動回路１３の各部を示す。

半導体レーザ１はレーザダイオード２５を有する。この
レーザダイオード２５は、アノード側に電源電圧ｙｅｃ
が印加されている。なお抵抗２６は保護用抵抗である。

変調回路１５はトランジスタ２７を有する。このトラン
ジスタ２７は、コレクタ側に電源電圧Ｖ　ｃｃが印加さ
れ、エミッタ側が半導体発光素子２５のカソード側に接
続され、ベース側にアンプ２８の出力側が接続されてい
る。このアンプ２８は、画信号１４を増幅するものであ
る。なお抵抗２９は保護用の抵抗である。

電流制御回路１６はトランジスタ３０を有する。

このトランジスタ３０は、コレクタ側が半導体発光素子
２５のカソード側に接続され、エミッタ側が抵抗３１を
介して接地されている。この抵抗３１は、駆動電流２の
上限を決定するものである。

またトランジスタ３０のベース側には、制御信号１７が
人力される。なお抵抗３２は、保護用抵抗である。

ビームモニタ受光器９はホトダイオード３３を有する。

このホトダイオード３３は、レーザダイオード２５と共
にパッケージされたＰＩＮホトダイオードであり、レー
ザダイオード２５の後方出射光を受けて電流に変換する
ものである。このホトダイオード３３のカソード側には
電源電圧Ｖ　ｃｃ、　　が印加され、アノード側は抵抗
３４を介して接地されている。この抵抗３４に生ずる電
圧信号が強度検出信号１０となる。

ピークホールド回路１８では、強度検出信号１０が差動
アンプ３５の十入力端に印加されている。この差動アン
プ３５の出力側は、差動アンプ３６の入力側および差動
アンプ３５の一入力端に接続されると共に、コンデンサ
３７および抵抗３８を介して接地されている。このコン
デンサ３７は、差動アンプ３５の出力電位を保持するも
のである。また抵抗３８は、コンデンサ３７の蓄電量を
減衰するものである。この抵抗３８は必ずしも必要でな
いが、後述するように、強度検出信号１０に混入したノ
イズの影響を早期に解消できる点で、抵抗３８を設ける
態様が好ましい。なおダイオード３９．４０は、ピーク
ホールドのための整流素子である。さらに差動アンプ３
６の出力側は入力端に帰還接続されている。この差動ア
ンプ３６はボルテージフォロワー用のものである。

この差動アンプ３６の出力がピークホールド出力１９と
なる。

差分回路２２は、一対の抵抗４１．４２が直列に接続さ
れて構成されている。本実施例では、抵抗４１．４２の
抵抗値は等しいものとしている。

抵抗４０にはピークホールド出力（Ｅｈｏｔｄ）　１９
が印加され、抵抗４２には参照電圧（−Ｅｒｅｒ　　）
２１が印加される。抵抗４１．４２間の電位は（Ｅｈｏ
Ｌｄ−Ｅｒ、ｔ）を示すものとなり、これが差分出力２
３となる。

積分回路２４は、差動アンプ４３を有している。

この差動アンプ４３の一入力端には、コンデンサ４４を
介して帰還する帰還出力および差分出力２３が入力され
、十入力端は接地されている。この差動アンプ４３の出
力が制御信号１７となる。

次にこの半導体レーザ駆動回路１３の動作を説明する。

レーザダイオード２５には、電源電圧■。０からトラン
ジスタ３０および抵抗３１を介して接地に至る経路で、
駆動電流２（第４図Ｃ参照）が流れている。これにより
レーザダイオード２５は発光動作を行う。

変調回路１５に画信号１４が人力されると、画信号１４
はアンプ２８により増幅されてトランジスタ２７０ベー
ス側に人力される。これによりトランジスタ２７を通る
電流が変化し、レーザダイオード２５の駆動電流が変調
される。

一方、ビームモニタ受光器９において、レーザダイオー
ド２５の後方出射光を受けてホトダイオード３３が通電
し、強度検出信号１０（第４図Ｃ参照）が出力される。

ピークホールド回路１８は、この強度検出信号１０のピ
ーク値をホールドする。この値は時定数τ（τ＝Ｒ−Ｃ
ＳＲは抵抗３８の抵抗値、Ｃはコンデンサ３６の容量）
により減衰する。これによりピークホールド出力１９（
第４図Ｃ参照）が得られる。差分回路２２は、このピー
クホールド出力１９の電位Ｅ　ｈ　ｏ　Ｌ　ｄと参照電
圧Ｅ　ｒ　ｅ　ｆ　の電位差をとり、差分出力２３（第
４図り参照）を出力する。積分回路２４はこの差分出力
２３を積分し、制御信号１７（第４図Ｃ参照）を出力す
る。

ここに制御信号１７の電位Ｅ。は次の式で表される。た
だしＥ、は強度検出信号のピーク値、Ｅ、　は初期値で
ある。

この式かられかる通り、何らかの理由でピーク値Ｅ、が
異常に高いか低い場合でも、制御信号１７が過剰に変動
することがない。

通常、駆動電流２の変動が最も大きくなるのは、画信号
１４が入力されないとき、つまりビーム位置検出タイミ
ングのみで半導体レーザ１が発光スるときである。前記
の式より駆動電流の変動幅はＲ２・Ｃ２に反比例する。

従ってホールド値の減衰率（時定数τ）を大きくとって
も、Ｒ２・Ｃ２を充分大きくすることにより、駆動電流
の変動を実用上問題のないレベルに抑えることができる
。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係る発光強度制御装置に
よれば、強度検出手段の出力と基準電圧の差分出力を積
分した値により、駆動電流を制御する構成であり、小規
模な回路構成で実現でき信頼性が高く、応答性も良い。

また、駆動電流は差分出力の積分値に基づいてゆるやか
に変化し、またピーク値は強度検出のたびに更新される
ので、−時的に強度検出手段の出力が低下ないし上昇し
た場合の駆動電流に対する影響が極めて小さくて済む。

さらにこの発光強度制御装置をレーザプリンタ等の記録
装置に適用することにより、レーザビームの強度制御の
応答速度・信頼性が高く、高品質の記録が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る半導体レーザ駆動回
路の概略を示すブロック図、第２図は、第１図の半導体
レーザ駆動回路が用いられるレーザプリンタを示す構成
図、第３図は、第１図の半導体レーザ駆動回路の各部を
示す構成図、第４図は第３図の各部にふける人出力を示
す波形図である。 ２・・・・・・駆動電流、１４・・・・・・画信号、１
５・・・・・・変調回路、１６・・・・・・電流制御回
路、１７・・・・・・制御信号、１８・・・・・・ピー
クホールド回路、１９・・・・・・ピークホールド出力
、２０・・・・・・参照電圧発生回路、２１・・・・・
・参照電圧、２２・・・・・・差分回路、２３・・・・
・・差分出力、２４・・・・・・積分回路。 出願人　　　富士ゼロックス株式会社 代理人　　　弁理士　　山内　梅雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気的発光手段の発光強度を検出する強度検出手段
   と、 この強度検出手段の出力のピーク値をホールドするピー
   クホールド手段と、 発光強度の基準値を示す基準電圧を発生する基準電圧発
   生手段と、 基準電圧に対するピークホールド手段の出力レベルの差
   分をとる電圧差検出手段と、 この電圧差検出手段の出力を積分する積分手段と、 この積分手段の出力に基づいて、電気的発光手段に供給
   する駆動電流を制御する電流制御手段とを具備すること
   を特徴とする発光強度制御装置。 ２、レーザビーム強度を検出する強度検出手段と、 この強度検出手段の出力のピーク値をホールドするピー
   クホールド手段と、 レーザビーム強度の基準値を示す基準電圧を発生する基
   準電圧発生手段と、 基準電圧に対するピークホールド手段の出力レベルの差
   分をとる電位差検出手段と、 この電位差検出手段の出力を積分する積分手段と、この
   積分手段の出力に基づいて駆動電流の基準レベルを制御
   する電流制御手段 とを具備することを特徴とする記録装置に関する。