JPH02238473A - 半導体レーザ素子の発光強度制御装置 - 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、半導体レーザ素子の発光強度制御装置に関す
る。

［従来の技術］ 近年、電子写真技術を利用した画像形成装置が、例えば
，普通紙ファクシミリ装置、デジタル複写機、あるいは
、プリンタなどに利用されており、かかる画像形成装置
において、記録する画像光を発生する手段として，レー
ザダイオードなどの半導体レーザ素子が用いられている
。

この画像形成装置において、記録画像を一定の濃度で記
録するためには、半導体レーザ素子の発光強度を規定値
に制御する必要があり、この制御は、通常，各ページの
記録を開始する直前に実施されて、１ページの画像記録
を行なう間保持される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら，このような従来装置では、ｌぺ一ジの記
録動作を行なっている間に、周囲温度の変化などの環境
変動により，半導体レーザ素子の発光強度が大きく変化
したときには対処できず、かかる場合に、記録画像にむ
らができるなどの画質劣化を生じるという不都合を生じ
たり、あるいは、半導体レーザ素子の定格以上の電流が
供給されて半導体レーザ素子を破壊するという不都合を
生じることがあった。

本発明は、かかる従来技術の課題を解消するためになさ
れたものであり、半導体レーザ素子の出力強度を精度よ
く制御できる半導体レーザ素子の発光強度制御装置を提
供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は，記録画像光が感光体を主走査方向に走査する
開始タイミングを検出する同期検出手段と、この同期検
出手段から同期検出信号が出力されてから記録開始タイ
ミングまでの間に１ライン単位に発光強度制御を実行す
る制御手段を備えたものである。

［作用］ したがって，ライン単位に発光強度が制御されるので、
環境の急激な変動に伴う１ページ内での記録画像のむら
や，半導体レーザ素子の破壊などを防止することができ
る。

［実施例］ 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細
に説明する。

第ｌ図は、レーザビームプリンタなどに用いられている
光学系を例示している。

同図において、レーザダイオード（図示酩）から出力さ
れる、記録データで変調されたレーザビームＬＢは、モ
ータｌにより回転酩動されるポリゴンミラ−２で反射さ
れて、ベルト状の感光体３を主走査方向ＲＳに走査して
露光する。

また、レーザビームＬＢが感光体３を走査する直前には
、レーザビームＬＢを検出可能な位置に、レーザビーム
ＬＢを受光するフォトダイオード４が設けられている。

第２図は、本発明の一実施例にがかるレーザダイオード
邸動制御装置を示している。

同図において、制御部１１は、このレーザダイオード駆
動制御装置の制御動作を行なうものであり，レーザプリ
ンタのメイン制御装置（図示Ｗ８）と種々の制御情報を
やりとりするとともに、レーザダイオードｌ２の発光強
度を設定する設定値ＣＩをデジタル／アナログ変換器ｌ
３に出力する。

デジタル／アナログ変換器１３は、入力した設定値ＣＩ
を対応する強度設定信号ＡＩに変換するものであり、そ
の強度設定信号ＡＩは，増幅器１４を介して、レーザダ
イオード１２に駆動電流ＩＤを供給する電流制御部１５
に加えられている。

電流制御部１５は，レーザダイオードｌ２に供給する駆
動電流ＩＤを、強度設定信号ＡＩに対応した電流値に制
御するものである。

フォトダイオードｌ６、レーザダイオードｌ２と同一の
外囲器に収容されて、レーザダイオード１２から出力さ
れるレーザ光の一部を受光するものであり、その出力信
号Ｐ旧よ，増幅器ｌ７を介してアナログ／デジタル変換
器１８に加えられている。

アナログ／デジタル変換器１８は，入力した信号Ｐκを
対応するデジタル信号に変換するものであり、このデジ
タル信号は、レーザダイオードｌ２の出力強度モニタ信
，号叶として制御部ｌｌに加えられている． また、メイン制御装置より転送されてくる記録データＤ
Ｔは、オア回路ｌ９を介して，電流制御部ｌ５からレー
ザダイオード１２への駆動電流ＩＯの印加状態を制御す
る駆動回路２０に加えられており、これにより、記録デ
ータＤＴに応じてレーザダイオードｌ２からレーザ光が
出力され、その結果、レーザ光が記録データＤＴで変調
される。オア回路ｌ９の他方の入力端には、制御部ｌ１
から発光信号ＳＯが出力されている。

また、フォトダイオード４の受光信号ＴＯは波形整形回
路２ｌを介して波形整形され、レーザビームＬＢが１ラ
インの画像光を記録開始するタイミングをあらわすうイ
ン同期信号ＴＴとして制御部１１に加えられているとと
もに、メイン制御装置やモータｌの回転を制御するモー
タ制御手段などの図示しない外部装置に出力されている
。

以上の構成で、システム制御装置は、第３図（ａ）に示
すように、レーザダイオード１２によりｌライン分の記
録画像光を発生する駆動期間ＴＡでは、まず、最初の期
間ＴＩは、フォトダイオード４にレーザビームＬＢを検
出させるために連続点灯し，次の期間Ｔ２は、レーザビ
ームＬＢがフォトダイオード４から感光体３の端部にま
で移動する間なのでレーザダイオード１２の発光を停止
し、それに続く期間Ｔ３で感光体３の端部から記録開始
位置までレーザビームし８が移動すると、次の期間Ｔ４
で記録画像光を発生させ，記録終了位置から感光体３の
反対側の端部までの期間Ｔ５では連続点灯させ，その後
、次の周期の開始までの期間Ｔ６は発光を停止する。

これにより、期間ＴＩにおいて，レーザビームＬロがフ
ォトダイオード４の受光面を横切る期間、同図（ｂ）の
ように，ライン同期信号ＴＴが発生する。

このライン同期信号ＴＴを入力すると、制御部１１は、
データ記録が開始されるまでの期間，発光信号ＳＯを論
理Ｈレベルに立ち上げる（同図（ｃ）参照）。

したがって、その期間，オア回路ｌ９の出力が論理■レ
ベルに立ち上がるので（同図（ｄ）参照）、レーザダイ
オード１２が連続点灯する。

また、制御部１ｌは、発光信号ＳＯを立ち上げると同時
に設゜定値ＣＩをデジタル／アナログ変換器１３に出力
し（同図（ｇ）参照）、レーザダイオードｌ２の発光強
度がその設定値ＣＩに追従するに十分な時間が経過して
から，出力強度モニタ信号ＤＦを入力する（同図（．）
参照）． そして、その入力した出力強度モニタ信号ＤＦの値に基
づいて、レーザダイオードｌ２の発光強度が規定値にな
るように補正演算処理を実行し（同図（ｆ）参照）、記
録画像光の露光が開始されるまでの間に、その演算結果
に基づいた設定値ＣＩを出力する。

第４図は，制御部１１が実行する発光強度制御の一例を
示している。

制御部１１は、ライン同期信号ＴＴの人力を監視してお
り（判断１０１のＮＯループ）、ライン同期信号ＴＴを
入力すると、カウンタＣＣＩの値を設定値ＣＩとして出
力する（処理１０２）． そして、制御系が設定値ＣＩの状態に静定するまで待っ
てから、そのときの出力モニタ信号叶を入力して（処理
ｌ０３）、出力モニタ信号ＯＦと規定値ＶＲを比較し（
判断ｌ０４）、出力モニタ信号叶の値が規定値ＶＲより
も小さいときにはカウンタＣＣＩをインクリメントして
１つ値を増やし（処理ｌ０５）、規定値ＶＲよりも大き
いときにはカウンタＣＣＩをデクリメントして１つ値を
減らし（処理１０６）、カウンタＣＣＩの値を設定値Ｃ
Ｉとして出力する（処理１０７）。

この処理は、１ページの画像記録を終了するまで、繰返
し行なわれる。

このようにして、本実施例では、ライン同期信号ＴＴが
発生する度に、レーザダイオードｌ２の出力強度を制御
しているので、結果的に、出力モニタ信号ＯＦの値が規
定値ＶＲに一致するように、レーザダイオードｌ２の発
光強度制御がライン単位に実行される。

それにより、１ページの画像を記録しているときのレー
ザダイオードｌ２の発光強度が一定に保たれるので、記
録画像に濃度変動などの不具合が発生したり、急激な環
境変化が原因してレーザダイオードｌ２の発光強度が急
激に上昇し、レーザダイオードｌ２が破退するような不
都合を防止することができる。

なお、この実施例では、出力モニタ信号ロＦと規定値Ｖ
Ｒを単純に比較し、その比較結果でカウンタＣＣＩの値
を調整しているが、レーザダイオード２の発光強度制御
はこれ以外の方法を用いることができる。

ところで、上述した実施例では、１ページの画像記録時
に、ライン単位にレーザダイオードｌ２の発光強度を制
御しているが、１ページの画像記録開始前に、あらかじ
めレーザダイオード１２の発光制御を制御しておくこと
もできる。

すなわち、この場合には，第５図（ａ）〜（ｃ）に示す
ように、１ページの画像記録開始前に，発光信号ＳＯを
所定時間ＴＯだけ論理Ｈレベルに立ち上げてレーザダイ
オードｌ２を連続点灯し、この期間で、レーザダイオー
ドｌ２の発光強度を制御する。

この場合の、１ページの画像記録開始前に実行する処理
例を第６図に示す。

まず、カウンタＣＣＸを初期値に設定した状態で（処理
２０ｌ）、一定時間を経過するまで待ち（判断２０２の
ＮＯループ）、カウンタＣＣＩの値を設定値ＣＩとして
出力する（処理２０３）。

そして、制御系が設定値ＣＩの状態に静定するまで待っ
てから、そのときの出力モニタ信号ＤＦを入力して（処
理２０４）、出力モニタ信号ＤＦと規定値ＶＲを比較し
（判断２０５）、出力モニタ信号ＯＦの値が規定値ＶＲ
よりも小さいときにはカウンタＣＣＩをインクリメント
して１つ値を増やし（処理２０６）、規定値ＶＲよりも
大きいときにはカウンタＣＣＩをデクリメントして１つ
値を減らし（処理２０７）、カウンタＣＣＩの値を設定
値ＣＩとして出力する（処理２０８）。

この処理は、時間ＴＢの間繰返し行なわれる。

また、画像記録が開始されると、第４図と同様の処理を
行なって、１ライン単位にレーザダイオードｌ２の発光
強度を制御する。

したがって、この場合には、１ページの記録開始前にレ
ーザダイオードｌ２の発光強度が制御され、それから画
像記録開始までの間に生じた発光強度の変動、および，
１ページの画像記録中に生じた発光強度の変動が抑制さ
れる． 第７図は，本発明の他の実施例にかかるレーザダイオー
ド駆動制御装置を示している。なお，同図において，第
２図と同一部分および相当する部分には同一符号を付し
ている。

この実施例では，増幅器ｌ７の出力信号を，ライン同期
信号ＴＴの立上りタイミングでサンプル／ホールドする
サンプル／ホールド回路２５を設けており、また、制御
部ｌ１は発光信号ＳＯを出力しない。

したがって、この場合、オア回路１９が省略されている
。

すなわち，第８図（ａ）−（ｆ）に示すように，ライン
同期信号ＴＴの立上りタイミングで、そのときにフォト
ダイオード１６の出力信号ＰＭがサンプル／ホールド回
路２５に保持されるので、次にライン同期信号ＴＴが立
ち上がるまでの間、アナログ／デジタル変換器１８より
出力される発光強度モニタ信号ＤＦの値が変化しない。

そこで，制御部１ｌは、ライン同期信号ＴＴの立上りを
検出すると、サンプル／ホールド回路２２の動作時間と
アナログ／デジタル変換器１８の動作時間の和に対応し
た時間を経過するまで待ち、その時間を経過した時点で
、発光強度モニタ信号叶を入力する。

そして、この発光強度モニタ信号ＤＦ値に基づいて、レ
ーザダイオードｌ２の発光強度が規定値になるように補
正演算処理を実行し、１ライン分の記録画像光の露光が
終了した直後に，その演算結果に基づいた設定値ＣＩを
出力する。

この場合に制御部１１が実行する処理例を第９図に示す
。

制御部ｌ１は、ライン同期信号ＴＴの入力を監視してお
り（判断３０１のＮｏループ），ライン同期信号ＴＴを
入力すると、サンプル／ホールド回路２２の動作時間と
アナログ／デジタル変換器ｌ８の動作時間の和に対応し
た時間を経過するまで待ったあとで、出力モニタ信号θ
Ｆを入力する（処理３０２）。

そして、出力モニタ信号ＯＦと規定値ＶＲを比較し（判
断３０３）、出力モニタ信号叶の値が規定値ｖＲよりも
小さいときにはカウンタＣＣＩをインクリメントして１
つ値を増やし（処理３０４）、規定値ＶＲよりも大きい
ときにはカウンタＣＣＩをデクリメントして１つ値を減
らし（処理３０５），　ｌライン分の記録画像光の露光
が終了するまで待ってからカウンタＣＣＩの値を設定値
ＣＩとして出力する（処理３０６）。

このようにして、本実施例では、１ライン分の画像記録
を霞光するときに要する期間で、レーザダイオード１２
の出力強度の制御処理を行なっているので、上述した実
施例に比べて、制御部１ｌの負担が軽くなる。

第１０図は、本発明のさらに他の実施例にがかるレーザ
ダイオード駆動制御装置を示している。なお、同図にお
いて、第２図および第７図と同一部分および相当する部
分には同一符号を付している。

この実施例では、サンプル／ホールド回路２２を信号系
統から切り離す切換器２５．２６を、それぞれサンプル
／ホールド回路２２の人力端および出力端に備えたもの
である．これらの切換器２５．２６の動作は、制御部１
ｌから出力される制御信号ＳＣにより制御されている． まず、１ページの画像記録前では、第１１図（ａ）〜Ｌ
ｅ）に示すように、発光信号ＳＯを所定時間ＴＢだけ論
理Ｈレベルに立ち上げてレーザダイオード１２を連続点
灯し、この期間で，レーザダイオードｌ２の発光強度を
制御する． それとともに、同一の期間制御信号ＳＣを論理Ｈレベル
に立ち上げて切換器２５．２６によりサンプル／ホール
ド回路２２を信号系統から切り離す。

そして、この期間では、第６図と同様な処理により、レ
ーザダイオードｌ２の発光強度を制御する。

１ページの記録前の制御を終了すると、制御信号ＳＣを
論理Ｌレベルに立ち下げて、切換器２５．２６により、
サンプル／ホールド回路２２を信号系統に接続する。

そして、これ以降は、第９図と同様の処理を繰返し行な
う． このようにして、１ページの画像記録前と、画像記録中
にレーザダイオードｌ２の発光強度を制御する。

なお、上述した各実施例では、レーザビームプリンタの
光源ｙこ用いられているレーザダイオードの発光強′度
を制御しているが、それ以外の機器に用いられているレ
ーザダイオードについても、本発明を同様に適用するこ
とができる． ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば，記録画像光が感
光体を主走査方向に走査する開始タイミングで１ライン
単位に発光強度制御を実行しているので、ライン単位に
発光強度が制御され，環境の急激な変動に伴う１ページ
内での記録画像のむらや、半導体レーザ素子の破壊など
を防止することができるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザビームプリンタの光学系を例示した概略
斜視図、第２図は本発明の一実施例にかかるレーザビー
ム発光強度制御装置を示すブロック図、第３図は第２図
の装置の動作を説明するための波形図、第４図は第２図
の装置の動作を説明するためのフローチャート、第５図
は第２図の装置の他の動作例を説明するための波形図、
第６図は第２図の装置の他の動作例を説明するためのフ
ローチャート，第７図は本発明の他の実施例にかかるレ
ーザビーム発光強度制御装置を示すブロック図、第８図
は第７図の装置の動作を説明するための波形図、第９図
は第７図の装置の動作を説明するためのフローチャート
、第１０図は本発明のさらに他の実施例にかかるレーザ
ビーム発光強度制御装置を示すブロック図、第１１図は
第１０図の装置の動作を説明するための波形図である． ４・・・フォトダイオード、１１・・・制御部、２ｌ・
・・波形整形部、２２・・・サンプル／ホールド回路。 ＬＢ 第 図 第 図 １　　．０　　０ 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体を走査して記録画像光を露光する半導体レ
   ーザ素子の発光強度を検出し、その検出値が一定値にな
   るように制御する半導体レーザ素子の発光強度制御装置
   において、記録画像光が感光体を主走査方向に走査する
   開始タイミングを検出する同期検出手段と、この同期検
   出手段から同期検出信号が出力されてから記録開始タイ
   ミングまでの間に１ライン単位に発光強度制御を実行す
   る制御手段を備えたことを特徴とする半導体レーザ素子
   の発光強度制御装置。
2. （２）前記制御手段は、各ページの記録開始前にも発光
   強度制御動作を行なうことを特徴とする請求項１記載の
   半導体レーザ素子の発光強度制御装置。
3. （３）感光体を走査して記録画像光を露光する半導体レ
   ーザ素子の発光強度を検出し、その検出値が一定値にな
   るように制御する半導体レーザ素子の発光強度制御装置
   において、記録画像光が感光体を主走査方向に走査する
   開始タイミングを検出する同期検出手段と、この同期検
   出手段から同期検出信号が出力されると半導体レーザ素
   子の発光強度を保持する信号保持手段と、上記同期検出
   手段から同期検出信号が出力されてから１ライン分のデ
   ータ記録を終了するまでの間に１ライン単位の発光強度
   制御を実行する制御手段を備えたことを特徴とする半導
   体レーザ素子の発光強度制御装置。
4. （４）前記制御手段は、各ページの記録開始前にも発光
   強度制御動作を行なうことを特徴とする請求項３記載の
   半導体レーザ素子の発光強度制御装置。