JPH0447829B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はレーザの光出力制御に関し、特にレー
ザ発振波長の変動による感光体の感度依存性をレ
ーザの光出力制御によつて補正すべく制御出来る
ようにしたレーザ光制御装置に関する。

従来技術 従来より、光通信等の分野では半導体レーザ素
子を光源として用いることが広く行なわれてい
る。かかる場合においては、半導体レーザの光出
力を一定パワーに保つ、所謂Auto Power
Control（以下APCと呼ぶ）を採用する事が多い。

第１図はこの方法を説明したもので、半導体レ
ーザ素子１より出射した半導体レーザの光出力は
光検出器２で受けられアンプ３で増幅された後レ
ーザドライブ回路４へフイード・バツクされ、常
に光検出器２の出力が一定になる様に制御され
る。かかる方法は、環境温度変化、素子の劣化等
によつて半導体レーザ素子の光出力が変化するの
を補正する方法として広く用いられている。

しかしながら、半導体レーザ素子を画像記録等
に用いる場合は受像部に使われる感光体の感度の
波長依存性が大きな問題となる。通常のHe−Ne
レーザのような短い波長のレーザを用いた装置で
はレーザ波長近傍における感光体の分光感度はフ
ラツトのものが多く従来のAPC方式を採用する
ことが可能である。

一方半導体レーザは波長が800nm前後とHe−
Neレーザに比べると近赤外領域にある為に通常
使われる感光体では感度が低い。この為半導体レ
ーザをこのような画像記録装置に用いる場合は感
光体を増感して使う事が多い。しかし増感しても
感度は画質の安定性・感光体の耐久性等から、半
導体レーザ波長域でも分光感度をフラツトにする
事が出来ず、第２図の曲線ａに示す相対分光感度
特性の様に感度が波長に対して依存性を有す。

それ故、使用する半導体レーザ素子の波長によ
り光量をコントロールする必要があり半導体レー
ザの動作中に波長変動が生ずると従来のAPC方
式では良い画像は得られない。

次に第３図に従つて動作周囲温度変化によるレ
ーザ発振波長変化の一例を述べると、半導体レー
ザは0.25nm〜0.3nmの波長の温度係数があり例え
ば30℃の温度変化があるとMax.9nmの波長変化
が生ずる。この為感光体の感度の波長依存性が高
ければ高い程、得られる画像は悪くなるという欠
点があつた。

目 的 本発明は上述従来技術の欠点に鑑みてねされた
ものであつてその目的とする所は、光源であるレ
ーザの発振波長が変動しても分光感度特性を有す
る感光体の感度をレーザの光出力制御によつて相
対的に補正あるいは制御することの可能なレーザ
光制御装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、レーザ素子やその周辺回
路素子等の特性バラツキ、特性劣化および動作環
境変化に起因する実質的なレーザ光出力の変動
と、分光感度特性を有する感光体からみたレーザ
発振波長の変動に起因する相対的なレーザ光出力
の変動をレーザの光出力制御によつて補正あるい
は制御することの可能な、かつ構成が簡単で廉価
なるレーザ光制御装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、受像部たる感光体と同一
の感光物質から成るレーザ光検出手段によつて感
光体感度のレーザ発振波長変動による変化と経年
変化に一致しかつ動作環境変化と一致するような
光検出手段出力を得ることによつて受像部に常に
高安定なる画像の感光制御を可能としたレーザ光
制御装置を提供することにある。

実施例の説明 以下、図面に従つて本発明の一実施例を詳細に
説明する。

第１図は半導体レーザの光出力を一定パワーに
保つ従来技術の原理を示すブロツク図であり、第
２図はレーザビームプリンタ等に用いられる一感
光体のレーザ光波長対相対分光感度の関係を示す
グラフ図である。また第３図は一半導体レーザ素
子の動作周囲温度対レーザ発振波長の関係を示す
グラフ図であり、以上は上述従来技術の項におい
て参照した。

第４図は本発明に係る一実施例のレーザ光制御
装置を備えた電子写真式レーザビームプリンタの
投光部と受像部間の走査光学系を示す説明図であ
る。図において半導体レーザ素子５より発射され
たレーザ光出力はコリメータレンズ６を通過して
スキヤナポリゴンミラー７で反射されFθレンズ
８によつて感光ドラム９の面上に集光される。こ
こでスキヤナポリゴンミラー７は矢印１５方向に
回転しておりレーザビームを感光ドラム上の矢印
１１方向に繰り返して走査する。同時に感光ドラ
ム９は矢印１６方向に定速度回転しているからビ
デオ信号がレーザビームを明暗に変調すれば感光
ドラム９の周面上にはレーザビームによる露光画
像を形成することが出来る。

１０はレーザ光検出素子であつて感光ドラム軸
方向一端のレーザビーム走査線延長上に配置され
ている。こうすればレーザ光検出素子１０は感光
ドラム９とほぼ同一環境条件下において各走査線
の始まりに予め定められたレーザ光検出用のビー
ムを受光することになる。よつて感光ドラムのお
かれている実環境に即したレーザ光検出出力が得
られるという利点がある。

または、特に光源が半導体レーザ素子である時
は、前後同時に発射されるレーザビームの一方を
レーザ光検出素子が専有して受光する如く、半導
体レーザ素子５に近接してレーザ光検出素子１０
を配置し、よつて半導体レーザ素子５とレーザ光
検出素子１０並びにレーザ光検出制御部１７を１
個所にコンパクトにまとめた形の配置構成として
も良い。

増感されたCdS系の光導電体は光導電感度が非
常に高いことから感光ドラムに用いる感光材とし
ても現在多用されているものである。本発明によ
れば、かかる同一感光物質でレーザ光検出素子を
形成することによつて感光ドラムと同等の分光感
度特性を有し、かつ動作環境変化にもあるいは経
年変化に対しても感光ドラムとほぼ同等の受光能
力変化をするようなレーザ光検出手段を構成する
ことが可能となる。またかかる組合せの他の具体
例としてはアモルフアスシリコンドラムとアモル
フアスシリコンセンサを上げることが出来る。

また異質の感光材から成るような感光ドラムに
対してはその感光材の分光感度特性に着目してほ
ぼ同等の分光感度特性を有するようなレーザ光検
出素子を、例えばCdS系光導電体に添加する不純
物の量を変えることによつて形成しても良い。

第５図は本発明に係る一実施例のレーザ光制御
装置を示す回路構成図である。図において１８は
レーザ光を明暗に変調するビデオ信号である。本
実施例をレーザビームプリンタに用いればビデオ
信号はドツトパターンに対応するデジタル信号で
よい。１４はレーザ駆動回路でリード１９のビデ
オ信号によつてリード２０，２１のレーザ駆動電
流をON・OFF駆動する。

第６図はこのレーザ駆動回路１４の動作原理を
説明する回路図であり周知の差動増巾回路を示し
ている。図においてトランジスタQ1，Q2は、イ
ンバータ２２で反転された反転ビデオ信号が抵抗
R7，R8で定まるしきい値を越えたか否かによつ
て弁別する差動体を形成している。またトランジ
スタQ3は抵抗R6と共動して定電流源を構成し、
リード２３を介して入力されるレーザ光出力制御
信号により電流値を可変として前記作動対の増巾
度を制御している。リード１９のビデオ信号が
HIであればトランジスタQ1がカツトオフしてト
ランジスタQ21に電流が流れ、抵抗R5の電位差
がレード２０，２１を介して半導体レーザ素子５
にポンピング電流を供給してレーザ発振が付勢さ
れる。この時トランジスタQ3のベースに高電位
が印加されていればレーザ光出力が増大しまた低
電位が印加されていればレーザ光出力が低下する
ように働く。またリード１９のビデオ信号がLO
であればトランジスタQ1に電流が流れトランジ
スタQ2はカツトオフして半導体レーザ素子５は
消勢される。

１０はレーザ光検出素子で前述した如く少なく
とも受像部の感光体とほぼ同一の分光感度特性を
持つ感光物質から成つている。半導体レーザ素子
５のレーザ光を受光することによつてレーザ光検
出素子１０のは光電流Ｉが流れるのであるが、こ
の光電流Ｉは少なくともレーザ素子５やその周辺
回路素子等の特性バラツキ、特性劣化および動作
環境変化に起因する実質的なレーザ光出力の変動
と、レーザ発振波長変動に起因する受像部感光体
とほぼ同等の自己の分光感度特性に依存する。

１１はオペアンプで抵抗Ｒ２と共動して光電流
電圧変換回路を構成している。また抵抗Ｒ１はオ
フセツト補償用抵抗である。光電流Ｉが増大すれ
ばリード２４に大きい負電位を出力しまた減少す
れば小さい負電位を出力する如く動作する。

１２はサンプルホールド回路で、リード２４に
出力された負電位をリード２５のサンプル信号に
よつて内部のコンデンサに記憶し、この値を高入
力インピーダンスのアンプで増巾してリード２３
にレーザ光出力制御信号を出力する。

１３はタイミング回路で複数のワンシヨツト回
路から構成されている。その動作は、レーザビー
ムの各走査線の始まりにレーザ光検出素子１０が
半導体レーザ素子５のレーザ光出力を受光すると
光電流Ｉの立上りがオペアンプ１１によつて負電
位の立下りになつてリード２４に出力される。こ
の立下りが所定値のしきい値を越えるとタイミン
グ回路１３の第１のワンシヨツト回路がトリガさ
れる。この第１のワンシヨツト回路の時定数はレ
ーザ光検出素子１０が半導体レーザ素子５のレー
ザ光出力を十分に受光し、よつて光電流Ｉさらに
リード２４の負電位が十分に安定した時点でタイ
ムアウトして第２のワンシヨツト回路をトリガす
る。第２のワンシヨツト回路はリード２５に所定
巾のパルス信号を出力する。このパルス信号はサ
ンプリングホールド回路１２のコンデンサに新ら
しい負電位を記憶させるに十分なパルス巾を持つ
ている。

以上の構成によつてリード２３のレーザ光出力
制御信号はレーザビームの各走査線の始まりに検
出したレーザ光検出出力に基づき、前述した如き
実質的なレーザ光出力の変動、およびレーザ発振
波長の変動に起因する受光部から見た相対的なレ
ーザ光出力の変動を補正すべく各走査回毎に新ら
しいレーザ光出力制御信号値に修正されて、結果
として受像部たる感光ドラム９上には常に安定し
た露光画像が得られるようにレーザ光出力を制御
している。

以上述べた実施例の説明では、感光ドラム９の
走査線延長上にレーザ光検出素子１０を配置した
場合について述べた。他に例えば半導体レーザ素
子の後方に発射されるレーザ光を検出すべくレー
ザ光検出素子を配置すれば、ビデオ信号で変調さ
れたレーザ光を常に受光検出することが可能であ
る。よつてレーザ光出力をきめ細かく制御出来る
ようにした構成としても良い。

効 果 以上述べた如く本発明によれば、レーザ素子や
その周辺回路等の特性バラツキ、特性劣化および
動作環境変化に起因する実質的なレーザ光出力の
変動と、分光感度特性を有する受像部たる感光体
からみたときのレーザ発振波長の変動に起因する
相対的なレーザ光出力の変動をレーザの光出力制
御によつて補正あるいは制御することを可能とし
た。特にレーザ光検出手段を少なくとも受像部た
る感光体とほぼ同一の分光感度特性を有するよう
な単一レーザ光検出素子で構成すれば本発明に係
るレーザ光制御装置をきわめて簡単でかつ廉価な
る構成で提供することが出来る。

また本発明によれば、受像部たる感光体と同一
の感光物質から成るレーザ光検出手段によつて上
述した如きレーザの光出力制御を可能とした。よ
つてレーザ光検出手段が受像部たる感光体と同一
分光感度特性を有することはもとより、さらには
感光体の受像特性の経年変化と一致しかつ動作環
境変化とも一致するような、つまり感光体のおか
れている実環境に即したレーザ光検出を可能とし
た。このことは逆に発光源たるレーザ素子の選択
における制限を大巾にゆるめるという効果を発揮
する。すなわち本発明に係るレーザ光検出手段に
よれば受像部と同等の特性を有しかつ実環境に即
したレーザ光検出出力を常に得られることから、
異種のレーザ発光源に対しても最適レーザ光出力
制御信号を常に容易に得られるというものであ
る。

よつて本発明に係るレーザ光制御装置を備える
画像記録装置等においてはその製造時にも、また
経年時にもおよびレーザ発振波長の変動によつて
感光体の感度がシフトしたような状態下において
も、例えば出力された記録紙上に常に安定した記
録画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体レーザの光出力を一定パワーに
保つ従来技術の原理を示すブロツク図、第２図は
一感光体のレーザ光波長対相対分光感度の関係を
示すグラフ図、第３図は一半導体レーザ素子の動
作周囲温度対レーザ発振波長の関係を示すグラフ
図、第４図は電子写真式レーザビームプリンタの
投光部と受像部間の走査光学系を示す説明図、第
５図は本発明に係る一実施例のレーザ光制御装置
を示す回路構成図、第６図はレーザ駆動回路の動
作原理を説明する回路図。 ５……半導体レーザ素子、６……コリメータレ
ンズ、７……スキヤナポリゴンミラー、８……
Fθレンズ、９……感光ドラム、１０……レーザ
光検出素子、１１……オペアンプ、１２……サン
プルホールド回路、１３……タイミング回路、１
４……レーザ駆動回路、１７……レーザ光検出制
御部、１８……ビデオ信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ光源による画像信号を受像する感光体
   にほぼ等しい分光感度特性を有する感光物質から
   成るレーザ光検出手段と、該レーザ光検出手段が
   前記レーザ光源のレーザ光を検出した出力に基づ
   き前記レーザ光源のレーザ光出力を制御するレー
   ザ光出力制御手段から成ることを特徴とするレー
   ザ光制御装置。 ２ レーザ光源による画像信号を受像する感光体
   と同一の感光物質から成るレーザ光検出手段と、
   該レーザ光検出手段が前記レーザ光源のレーザ光
   を検出した出力に基づき前記レーザ光源のレーザ
   光出力を制御するレーザ光出力制御手段から成る
   ことを特徴とするレーザ光制御装置。