JPH0630198A - 光量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザダイオードが出射するレーザビームの
光量を可変に制御し、かつレーザビームの基準光量の設
定作業が容易な光量制御装置を提供する。 【構成】 高圧電源24の高圧電圧は、可変低抗20及び抵
抗21によって降圧され、かつ信号強度設定手段である可
変抵抗20の抵抗値が調整されることにより、所望の電圧
値の基準電圧となる。コンパレータ17には、前記基準電
圧及びレーザダイオード１の光出力に比例するモニタ電
圧が印加されて差信号を出力する。光量制御部30は、前
記差信号に基づいて前記光出力をフィードバック制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザプリンタ
装置等の電子写真装置に適用され、レーザダイオードの
光出力を制御する光量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザダイオードは、多様な分野
で適用されており、各分野においてレーザダイオードか
ら出射されるレーザビームを適正な光量に安定して制御
することは重要な課題となっている。例えばレーザダイ
オードは、レーザプリンタ装置において露光用光源とし
て使用されている。

【０００３】図４はレーザプリンタ装置におけるレーザ
走査光学系の一例を示す斜視図である。

【０００４】１はレーザダイオード、５は感光体ドラ
ム、７はポリゴンモータ６によってＡ方向に回転するポ
リゴンミラーである。

【０００５】レーザダイオード１から出射されたレーザ
ビームは、コリメートレンズ２によって平行光にされて
形成するドットの大きさに応じた開口部を備えたアパー
チャ３によって余分なレーザビームがカットされる。第
１シリンダレンズ４によってレーザビームは、感光体ド
ラム５の感光面５a上で所定のビーム径となるように集
光され、ポリゴンモータ６で回転されるポリゴンミラー
７によって主走査方向(感光体ドラム５の長軸方向)ｘに
走査される。さらにレーザビームは、一対のｆθレンズ
８によって等角運動を等速運動にされると共に像面湾曲
が補正される。次にレーザビームは、第１ミラー９によ
って反射されて第２シリンダレンズ10によって副走査方
向(感光体ドラム５の回転方向)ｙの集光が行われ、走査
面である感光体面５a上を照射する。ここで、同期検知
用のレーザビームはポリゴンミラー７で反射された後、
第２ミラー11及び第３シリンダレンズ12を介して光ファ
イバ13に入射し、光ファイバ13を介してフォトダイオー
ド14で検知され、レーザビームを検知したフォトダイオ
ード14は、１走査ごとの画像形成用レーザ光の発光開始
タイミングを制御するための同期信号を出力する。

【０００６】図６は図４のレーザ走査光学系を備えたレ
ーザプリンタ装置に適用可能な従来の光量制御装置の一
例を示すブロック図である。

【０００７】１はレーザダイオード、15はレーザダイオ
ード１から出射されたレーザビームを検知するフォトダ
イオード、16はフォトダイオード15が出力したモニタ電
流を検知信号であるモニタ電圧に変換する可変抵抗、17
はモニタ電圧及び基準信号である基準電圧が入力して電
圧差に対応する差信号を出力するコンパレータ、18は基
準電圧の定圧電源、30は光量制御部である。光量検知手
段であるフォトダイオード15は、レーザビームを検知し
て光量に比例するモニタ電流を出力する。また光量制御
部30は、比較手段であるコンパレータ17の差信号に基づ
いてドライバ19の駆動電流を制御してモニタ電圧と基準
電圧とが等しくなるようにレーザダイオード１の光出力
を制御する。

【０００８】一般にこのような光量制御装置は、コリメ
ートレンズ２及びアパーチャ３と共に１つの光源ユニッ
トとして構成されることが多く、レーザプリンタ装置搭
載前にアパーチャ３から出射されたレーザビームの光量
を基準としてモニタ電圧の電圧値が設定される。

【０００９】モニタ電圧設定時、アパーチャ３から出射
したレーザビームは、外部の光量測定装置(図示省略)に
よって光量が測定される。次にレーザダイオード１の光
出力を調整することにより、アパーチャ３通過後のレー
ザビームの光量を基準光量とする。レーザビームを基準
光量に維持した状態で、モニタ電圧と基準電圧とが等し
くなるように可変抵抗16の抵抗値を調整する。前記基準
光量は、搭載されるレーザプリンタ装置において要求さ
れる像面パワーに対応させて設定された光量であり、こ
こで像面パワーとは、感光体ドラム５の感光面５aに照
射されるレーザビームの実際の光量である。

【００１０】また、前記可変抵抗16としては、例えば多
回転トリマ又はトリマブルチップ抵抗を用いる。近年、
モニタ電圧の設定作業を自動化するためトリマブルチッ
プ抵抗をレーザ処理することによって、抵抗値を設定す
る方法が増加している。トリマブルチップ抵抗は、外部
から照射面にレーザビームが照射されることにより、レ
ーザビームの強度に対応して抵抗値が変化する特性を備
えている。このため、アパーチャ３通過後のレーザビー
ムの光量に連動させて外部から照射面に照射するレーザ
ビームの強度を変化させることにより、トリマブルチッ
プ抵抗の抵抗値を所要値とすることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アパー
チャ３通過後のレーザビームの光量を基準としてモニタ
電圧の設定を行う方法では、感光面５aにおけるレーザ
ビームの光量である像面パワーがばらつくことがある。
図４のレーザ走査光学系を備えたレーザプリンタ装置に
おいて、アパーチャ３を出射したレーザビームは、光学
素子である第１シリンダレンズ４，ポリゴンミラー７，
１対のｆθレンズ８，第１ミラー９及び第２シリンダレ
ンズ10を介して感光面５aに照射される。このため、各
光学素子の透過率又は反射率にばらつきがある場合、ば
らつきに影響されてレーザビームの光量損失が変化する
ため、像面パワーにもばらつきが生じる。

【００１２】表１に図４に示したレーザ走査光学系にお
ける光学素子の透過率又は反射率と、透過率又は反射率
のばらつきを示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１に示した各光学素子のばらつきＳの総
和を数１によって求めると±7.35％となる。また、前述
したような方法でモニタ電圧を設定することにより、光
量制御部30は、アパーチャ３通過後のレーザビームの光
量を基準光量に対して±6.50％以内のばらつきとするよ
うにレーザダイオード１を制御する。結果として像面パ
ワーのばらつきは、±9.81％となる。

【００１５】

【数１】

【００１６】例えばレーザプリンタ装置の製品規格のば
らつきが±10.00％以内に規定されている場合、アパー
チャ３通過後のレーザビームの光量を基準としてモニタ
電圧を設定しても製品規格を満足させることができる。

【００１７】図５はレーザプリンタ装置におけるレーザ
走査光学系の他の例を示す斜視図であり、図４に基づい
て説明した部材については同一符号を付して説明を省略
する。

【００１８】図５のレーザ走査光学系においてｆθレン
ズ８に出射したレーザビームは、第１ミラー９a，第２
ミラー９b及び第３ミラー９cによって反射されて第２シ
リンダレンズ10に入射する。図４のレーザ走査光学系と
比較して図５のレーザ走査光学系は、光学素子である反
射ミラーの枚数が増加している。

【００１９】表２に図５のレーザ走査光学系の光学素子
における透過率又は反射率と、透過率又は反射率のばら
つきとを示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２に示した各光学素子のばらつきＳの総
和を求めると、±8.49％となる。アパーチャ３通過後の
レーザビームの光量のばらつきの最大値は、前述したよ
うに±6.50％であり、図５のレーザ走査光学系における
像面パワーのばらつきは、±10.69％となる。製品規格
における像面パワーのばらつきが±10.00％以内の場
合、アパーチャ３通過後のレーザビームの光量を基準と
してモニタ電圧を設定したとき製品規格を満足させるこ
とができない。このため、図５のレーザ走査光学系を備
えたレーザプリンタ装置においては、感光面５aにおけ
るレーザビームの光量を基準としてモニタ電圧を設定す
る必要があり、光源ユニットをレーザプリンタ装置に搭
載した後でなければ光量制御装置のモニタ電圧を設定す
ることができず、モニタ電圧を設定する作業の自動化が
困難になるという問題が生じる。

【００２２】また所望像面パワーは、レーザプリンタ装
置における感光体線速，有効画像幅，有効走査期間率及
び感光体エネルギー等に対応させて設定され、異なる機
種間では、所要像面パワーがそれぞれ異なったものとな
る。このため、各機種に対応させて光量制御装置は設計
されるので、大部分の部品は共通であるにもかかわらず
多種類の光量制御装置が製造されており、多種類の光量
制御装置を製造，在庫及び管理することに多くのコスト
を必要とするという問題が生じる。

【００２３】本発明の目的は、上記の課題を解決するた
めレーザダイオードが出射するレーザビームの光量を可
変に制御でき、かつレーザビームの基準光量の設定作業
が容易な光量制御装置を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、レーザビームを出射するレーザダイオード
と、前記レーザビームを検知して光量に対応する強度の
検知信号を出力する光量検知手段と、レーザビームの基
準光量に対応する強度の基準信号及び前記検知信号が入
力して信号強度差に対応する差信号を出力する比較手段
と、前記差信号に基づいて前記レーザダイオードを制御
してレーザビームの光量を前記基準光量にする制御手段
とを備えた光量制御装置において、前記基準信号の強度
を設定できる信号強度設定手段を設けて基準光量を設定
できるように構成したことを特徴とする。さらに前記信
号強度設定手段によって、前記レーザビームが透過し又
は反射される光学素子の透過率又は反射率に対応させて
前記基準信号の強度を設定するように構成したことを特
徴とする。さらに前記信号強度設定手段が、前記基準信
号の強度レベルを選択できる信号強度切換部を備え、こ
の信号強度切換部によって選択された強度レベルに対応
させて基準信号の強度を設定するように構成し、又は前
記制御手段が、バーコードを読み取るバーコード読取部
を備え、前記バーコードのデータ内容に対応させて前記
信号強度設定手段によって前記基準信号の強度を設定さ
せるように構成したことを特徴とする。

【００２５】

【作用】上記の手段によれば、基準信号の強度を設定で
きる信号強度設定手段によって、レーザダイオードから
出射されるレーザビームの光量を可変に制御できる。さ
らに前記信号強度設定手段によって光学素子の透過率又
は反射率に対応させて基準信号の強度を設定することに
より、光学素子を透過し又は光学素子が反射したレーザ
ビームの光量を所要光量とすることができる。さらに信
号強度設定手段が信号強度切換部によって選択された強
度レベルに対応させて基準信号の強度を設定することに
より、レーザビームの基準光量を設定でき、又は制御手
段が、読取部で読み取られたバーコードのデータ内容に
対応させて信号強度設定手段によって基準信号の強度を
設定させることにより、バーコードのデータ内容に対応
させてレーザビームの基準光量を設定できる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。尚、図１乃至図３の各図面において図６に基づい
て説明した部材に対応する部材については、同一符号を
付して説明を省略する。

【００２７】図１は本発明の一実施例である光量制御装
置を示すブロック図である。

【００２８】高圧電源24の高圧電圧は、可変抵抗20及び
抵抗21によって降圧され、かつ信号強度設定手段である
可変抵抗20の抵抗値が調整されることにより、所望な電
圧値の基準電圧となる。

【００２９】光量制御装置のモニタ電圧設定時、基準電
圧は所定の電圧値に固定され、さらにアパーチャ３通過
後のレーザビームの光量を基準光量とするようにレーザ
ダイオード１の光出力が調整される。ここで、アパーチ
ャ３を出射したレーザビームは、外部の光量測定装置
(図示省略)によって光量が測定され、測定信号に基づい
てレーザビームが基準光量となるようにドライバ19の駆
動電流が設定される。次に可変抵抗16の抵抗値を調整し
てフォトダイオード15のモニタ電流を基準電圧と等しい
モニタ電圧に変換する。

【００３０】次に本実施例の光量制御装置，コリメート
レンズ２及びアパーチャ３等から構成される光源ユニッ
トを、レーザプリンタ装置に搭載する場合の調整動作を
説明する。

【００３１】ここで光源ユニットを搭載するレーザプリ
ンタ装置は、図５のレーザ走査光学系を備えているもの
とする。図５のレーザ走査光学系は、前述したようにレ
ーザビームの基準光量を一定に設定した場合、ユニット
間で最大±10.69％の像面パワーのばらつきが発生す
る。

【００３２】光源ユニット搭載前、予めレーザ走査光学
系における透過率ηtを測定する。このレーザ走査系に
おける透過率ηtは、第１シリンダレンズ４，ポリゴン
ミラー７，ｆθレンズ８，第１ミラー９a，第２ミラー
９b，第３ミラー９c及び第２シリンダレンズ10を単一の
光学素子とみなし、入射光量に対する出射光量の比であ
る。また搭載する機種における平均の透過率をηavとす
る。光量制御装置は、レーザ走査光学系における透過率
ηtが平均透過率ηavに等しい場合、レーザプリンタ装
置において所要の像面パワーが得られるように基準光量
が設定されている。

【００３３】本実施例の光量制御装置は、レーザプリン
タ装置搭載前に透過率ηtに対応させて可変抵抗20によ
って基準電圧の電圧値を補正する。透過率ηt＝ηavで
ある場合、基準電圧を補正する必要がない。またηt＞
ηavである場合、もし基準電圧を補正することなくレー
ザプリンタ装置に光量制御装置を搭載したならば、像面
パワーが所要値よりも大きくなるため感光面５aに対す
る露光量がオーバーとなる。そこでこの場合は、ηt＝
ηavの場合よりもドライバ19の駆動電流を小さくしてレ
ーザダイオード１の光出力を低下させる必要がある。図
７の特性図に駆動電流と光出力との関係を示す。ηtと
ηavとの差に対応させて基準電圧を低下させることによ
り、ドライバ19の駆動電流は基準電圧に比例して低下す
るため、図７の関係に従ってレーザダイオード１の光出
力も低下する。またηt＜ηavである場合は、ηt＞ηav
の場合と逆に基準電圧を上げることにより、レーザダイ
オード１の光出力を上げることができる。

【００３４】レーザプリンタ装置搭載前に基準電圧を補
正することにより、レーザプリンタ装置における像面パ
ワーは、透過率ηtのばらつきの影響を受けなくなるた
めばらつきが抑制される。

【００３５】図２は本発明の他の実施例を示すブロック
図である。

【００３６】本実施例の光量制御装置において信号強度
設定手段は、定圧電源18a，18b，18c及び切換スイッチ2
2から構成され、定圧電源18a，18b，18cは、それぞれ異
った電圧値の基準電圧をコンパレータ17に印加でき、信
号強度切換部である切換スイッチ22は、外部において操
作されることにより基準電圧の定圧電源18a，18b，18c
を１つ選択できるように構成されている。

【００３７】図５のレーザ走査光学系においてレーザビ
ームの基準光量を一定に設定した場合の像面パワーのば
らつきは、前述したように最大で±10.69％であるた
め、実測した透過率ηtは、ηav−10.69＜ηt＜ηav＋1
0.69の範囲内となる。ここで透過率ηtに範囲を３等分
し、図８の説明図に示すようにηav−10.69＜ηt≦ηav
−3.56の範囲をレベルＡ、ηav−3.56＜ηt≦ηav＋3.5
6の範囲をレベルＢ、またηav＋3.56＜ηt＜ηav＋10.5
6の範囲をレベルＣとする。ここでレベルＡの中央値は
ηav−7.13、レベルＢの中央値はηav、またレベルＣの
中央値はηav＋7.13である。

【００３８】定圧電源18aの基準電圧Ｖaは、透過率ηt
がレベルＡの中央値であるηav−7.13であるときにレー
ザプリンタ装置において所要の像面パワーを得られるよ
うな基準光量を設定する電圧値である。同様に定圧電源
18bの基準電圧Ｖb及び定圧電源18cの基準電圧Ｖcは、そ
れぞれ透過率ηtがηav及びηav＋7.13であるときに所
要の像面パワーを得られる電圧値である。

【００３９】レーザプリンタ装置における透過率ηtが
レベルＡの範囲内である場合は、切換スイッチ22によっ
て定圧電源18aを選択し、またレベルＢの範囲内にある
場合は定圧電源18bを選択し、またレベルＣの範囲内で
ある場合は定圧電源18cを選択する。この時、レベル
Ａ，Ｂ，Ｃにおける中央値に対する透過率ηtのばらつ
きは、最大で±3.56％となる。またアパーチャ３通過後
のレーザビームの光量のばらつきは、前述したように最
大で±6.50％であるため、レーザプリンタ装置における
像面パワーのばらつきは、最大で7.41％となり、製品規
格値が±10.00以内の場合に規格を満足させることがで
きる。

【００４０】切換スイッチ22によって基準電圧を設定す
ることは、多回転トリマ等の可変抵抗20によって電圧を
設定することに比較して設定作業が容易であり、かつ短
時間で設定作業を完了させることができる。

【００４１】以上説明した光量制御装置における基準電
圧の設定動作は、所要像面パワーが一定である場合につ
いてのものである。しかしレーザプリンタ装置の機種が
異なれば、所要像面パワーも異なったものとなる。図１
及び図２の光量制御装置は、基準電圧の電圧値を可変に
設定できるため、アパーチャ３通過後のレーザビームの
基準光量を可変に設定することが可能に構成されてい
る。このため、可変抵抗20の設定抵抗値の範囲又は定圧
電源18a，18b，18cの電圧値を適宜に設定することによ
り、異なる機種における異なる所要像面パワーに対応さ
せてアパーチャ３通過後のレーザビームの基準光量を設
定することが可能となる。

【００４２】所要像面パワーに付応させてレーザビーム
の基準光量を設定することにより、異なる機種のレーザ
プリンタ装置に対しても同一構成の光量制御装置を搭載
することが可能となるため、多種類の光量制御装置を製
造，在庫及び管理する必要がなくなり、光量制御装置の
コストを低減できる。

【００４３】図３は本発明の他の実施例を示すブロック
図である。

【００４４】バーコード読取部は、光学的なセンサーを
備えたバーコードスキャナ31a及びデータ処理部である
バーコードスキャナユニット31から構成されている。バ
ーコードスキャナ31aは、ラベル等にプリントされたバ
ーコード40を検知してバーコード40のパターンに対応す
るパターン信号を出力し、バーコードスキャナユニット
31は、パターン信号を内部変換してバーコード40のデー
タ内容に対応するデータ信号を光量制御部30に出力す
る。

【００４５】ここで、バーコード40のラベルは、光量制
御装置が搭載されるレーザプリンタ装置の所定の位置又
は部品に貼着され、バーコード40は、所要像面パワーに
対応する基準光量、実測された透過率ηt等のデータを
示している。

【００４６】光量制御部30は、バーコード40のデータ内
容に基づいて所要像面パワーが得られる基準電圧の電圧
値を判断し、判断した電圧値に対応する基準電圧設定信
号を基準電圧設定回路23に出力する。基準電圧設定回路
23は、基準電圧設定信号に対応する電圧値の基準電圧を
コンパレータ17に印加する。

【００４７】バーコードスキャナユニット31及びバーコ
ードスキャナ31aは、基準電圧設定完了後に取り外さ
れ、基準電圧が未設定の他の光量制御装置に接続され
る。

【００４８】バーコードスキャナユニット31及びバーコ
ードスキャナ31aによってバーコードを読み取り、バー
コードのデータ内容に対応させて基準電圧を設定するこ
とにより、基準電圧の設定作業が非常に簡略化され、短
時間で設定作業を完了させることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基準信号の強度を設定できる信号強度設定手段によっ
て、レーザダイオードから出射されるレーザビームの光
量を可変に制御できるため、例えばレーザプリンタ装置
における所要像面パワーに対応させてレーザビームの光
量を制御でき、さらに前記信号強度設定手段によって光
学素子の透過率又は反射率に対応させて、基準信号の強
度を設定することにより、光学素子を透過し又は光学素
子が反射したレーザビームの光量を所要光量とすること
ができるため、例えばレーザプリンタ装置における像面
パワーのばらつきを抑制することができ、さらに信号強
度設定手段が信号強度切換部によって選択された強度レ
ベルに対応させて、基準信号の強度を設定することによ
り、レーザビームの基準光量を設定できるため、基準光
量の設定作業を容易に、かつ短時間で行うことができ、
又は制御手段が、読取部で読み取られたバーコードのデ
ータ内容に対応させて信号強度設定手段によって基準信
号の強度を設定させることにより、バーコードのデータ
内容に対応させてレーザビームの基準光量を設定できる
ため、例えば制御手段によってバーコードのデータ内容
に基づいて基準光量を判断させることが可能となり、基
準光量の設定作業を容易に、かつ短時間で行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である光量制御装置を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明の他の実施例を示すブロック図である。

【図３】本発明の他の実施例を示すブロック図である。

【図４】レーザプリンタ装置におけるレーザ走査光学系
の一例を示す斜視図である。

【図５】レーザプリンタ装置におけるレーザ走査光学系
の他の例を示す斜視図である。

【図６】レーザプリンタ装置に適用可能な従来の光量制
御装置の一例を示すブロック図である。

【図７】ドライバの駆動電流とレーザダイオードの光出
力との関係を示す特性図である。

【図８】実測透過率のばらつきの範囲及び各レベルの範
囲を示す説明図である。

【符号の説明】

１…レーザダイオード、 15…フォトダイオード、 17
…コンパレータ、 18a，18b，18c…定圧電源、 20…
可変抵抗、 22…切換スイッチ、 23…基準電圧設定回
路、 30…光量制御部、 31…バーコードスキャナユニ
ット、 31a…バーコードスキャナ、 40…バーコー
ド。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビームを出射するレーザダイオー
   ドと、前記レーザビームを検知して光量に対応する強度
   の検知信号を出力する光量検知手段と、レーザビームの
   基準光量に対応する強度の基準信号及び前記検知信号が
   入力して信号強度差に対応する差信号を出力する比較手
   段と、前記差信号に基づいて前記レーザダイオードを制
   御してレーザビームの光量を前記基準光量にする制御手
   段とを備えた光量制御装置において、前記基準信号の強
   度を設定できる信号強度設定手段を設けて基準光量を設
   定できるように構成したことを特徴とする光量制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記信号強度設定手段によって、前記レ
   ーザビームが透過し又は反射される光学素子の透過率又
   は反射率に対応させて前記基準信号の強度を設定するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１の光量制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記信号強度設定手段が、前記基準信号
   の強度レベルを選択できる信号強度切換部を備え、この
   信号強度切換部によって選択された強度レベルに対応さ
   せて基準信号の強度を設定するように構成したことを特
   徴とする請求項１又は請求項２記載の光量制御装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段が、バーコードを読み取る
   バーコード読取部を備え、前記バーコードのデータ内容
   に対応させて前記信号強度設定手段によって前記基準信
   号の強度を設定させるように構成したことを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載の光量制御装置。