JPH063612A - 光量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 １７はカウンタ１６の計数値をアナログ電圧
に変換するＤ／Ａ変換回路であり、このアナログ電圧
は、端子Ｔ₃ より印加された基準レベル選択信号に応じ
てスイッチ回路２０により選択された切替光量Ｐ₁ ，Ｐ
₂ に対応する電流増幅回路１（２１），電流増幅回路２
（２１′）により電流増幅される。そして、切替光量の
うち小さい値（この場合はＰ₁ ）に制御する際にも、目
標とする光量に対してのカウンタ１６の１カウントあた
りの光量変化率が大きくなるのを防止できるため、光量
制御の精度が向上する。 【効果】 本発明によれば、複数の目標光量に応じて、
増加手段の電流増加特性を切替可能としたことにより、
複数の目標光量において電流増加率を切替え、光量変化
率を低くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザなどの発
光素子の駆動電流をその光出力を検出することによって
制御する光量制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体レーザを用いたレーザビー
ムプリンターにおいては、線幅の調整などのため、半導
体レーザの発光光量を２段階以上切替えられるようにし
たものが要求されるようになってきている。

【０００３】半導体レーザの発光光量切替可能な光量制
御装置を用いたレーザビームプリンターの従来例を図４
および図５に示す。

【０００４】図４において、半導体レーザ発生器１より
発生したレーザビームＬはコリメータレンズ２によりコ
リメートされ、矢印Ｆ方向に一定速度で回転する回転多
面鏡３に入射する。

【０００５】偏向器を構成するこの回転多面鏡３で偏向
されたレーザビームは、結像レンズ４により静電記録装
置を構成する感光ドラム５上に結像され、この結像スポ
ットは回転多面鏡３の回転に応じて矢印Ｐ方向に移動す
る。

【０００６】従って回転多面鏡３を高速で回転すると共
に、感光ドラム５を一定方向に定速回転するならば、該
感光ドラム５の全域をレーザビームで走査することがで
きる。

【０００７】６で示すのは感光ドラム５の情報記録領域
外に設けたビーム検出器であり、かかるビーム検出器６
にレーザビームが到来したことを検知して同期信号を形
成し、この同期信号を情報処理回路７に印加して、該同
期信号に制御されたタイミングで記録信号を半導体レー
ザ発生器１に印加する。

【０００８】従って、レーザ発生器１からは記録信号に
よって変調されたレーザビームが出射されるが、かかる
制御は例えば特開昭５１−８９３４６号公報において広
く知られているものであるので、ここでの詳しい説明は
省略する。

【０００９】この様に記録信号により変調されたレーザ
ビームが感光ドラム５に照射される訳であるが、この感
光ドラム５は予め不図示の帯電器により一様に帯電され
ているので、レーザビームの照射により該照射に応じた
静電潜像が形成され、かかる静電潜像を不図示の現像器
により顕像化し、この顕像を不図示の転写器により紙等
に転写し、この転写された紙を不図示の定着器により定
着することにより、記録信号に応じた画像が記録された
記録紙を得ることができる。

【００１０】上述した半導体レーザ発生器１は前方に向
ってレーザビーム（フロントビーム）Ｌを出射すると同
時に後方に向ってバックビームＢＢを出射しているもの
であるが、かかるバックビームＢＢは光検出回路１０で
受光してビーム強度に応じた検出信号を形成し、この検
出信号を制御回路１１に印加して半導体レーザ発生器１
のビーム出射強度を制御するものである。

【００１１】図５は上記制御回路１１及び情報処理回路
７の一部に含まれる光量制御装置を更に詳しく説明する
回路図である。本図において、１２および１２′は切替
光量に応じて一定電位の基準信号を発生する基準レベル
回路１および２である。

【００１２】１４は、光検出回路１０からの検出信号と
端子Ｔ₃ より印加された基準レベル選択信号に応じてス
イッチ回路１３により選択された上記基準レベル回路１
あるいは２からの基準信号の大小を比較し、検出信号の
方が大きくなったときにカウンタ１６のカウント動作を
停止させる比較回路である。

【００１３】１５は一定周波数の信号を発振する発振回
路、１６は発振回路１５に接続し前記発振信号を計数す
るカウンタであり、端子Ｔ₁ よりタイミング信号が印加
されることにより計数を開始する。

【００１４】１７はカウンタ１６の計数値をアナログ量
に変換するＤ／Ａ変換回路である。１８はＤ／Ａ変換回
路１７に接続され、得られたアナログ信号を増幅する電
流増幅回路である。１９は端子Ｔ₂ から印加された記録
信号に応じて動作するスイッチ回路であり、スイッチ回
路がＯＮとなったときは信号線ＳＬ上の電流を半導体レ
ーザ発生器１に印加し、ＯＦＦのときは半導体レーザ発
生器１に電流を印加しない如く制御するものである。

【００１５】上述の如き構成より成るビーム記録装置の
動作について更に説明するならば、端子Ｔ₁ よりタイミ
ング信号が印加されると（このタイミング信号は、ビー
ム記録装置が１頁相当の画像の記録を完了して次の１頁
の記録に入る間の遊び時間の間に導出される）スイッチ
回路１９をＯＮ状態に保持すると共に、カウンタ１６を
クリヤしてカウント動作を開始させる。

【００１６】従ってカウンタ１６は計数を開始するが、
この計数値Ｎ_a は徐々に増加する訳であるから、信号線
ＳＬ上の電流もこれに応答して増加してゆく。

【００１７】これにより半導体レーザ発生器１からの出
射ビーム強度も徐々に大きくなるものであるが、検出信
号が基準信号より大きくなるまでカウント動作は続けら
れる。

【００１８】この様にしてカウンタ１６が計数値Ｎ_a を
得たとき、検出信号が基準信号よりも大きくなったとす
ると、比較回路１４の出力によりカウント動作が停止さ
れ、カウンタ１６は次のタイミング信号が印加されるま
でこの計数値Ｎ_a を保持し、スイッチ回路１９のＯＮ保
持状態はクリヤされる。

【００１９】従って、信号線ＳＬ上にはこの計数値Ｎ_a
に応じた電流Ｉ_a が導出されており、端子Ｔ₂ に記録信
号が印加されたらこの電流Ｉ_a に応じて半導体レーザ発
生器１が駆動される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例の欠点
を、図６の光学系特性図を用いて説明する。

【００２１】半導体レーザは発散光であるため、これを
レーザビームプリンターの光源として使用する場合には
通常、発散光を平行光化してビーム径を一定とするため
コリメーターレンズを取り付ける。

【００２２】半導体レーザの発散角は、半導体レーザ個
々に大きなばらつきがあるため、半導体レーザチップ面
での光量のうちコリメータレンズに取り込まれる比率
（コリメータ効率）は、半導体レーザ個々によりばらつ
きを生じる。

【００２３】これにより、図６に示すように、コリメー
タレンズ通過後の光量Ｐ₁ を得るために、コリメータ効
率の大小によりレーザチップ面光量はＬ_min1，Ｌ_max1の
間でばらつく。また、もう一つの切替光量に対応する光
量Ｐ₂ についても同様に、レーザチップ面光量は
Ｌ_min2，Ｌ_max2の間でばらつく。

【００２４】一方、半導体レーザの発振開始電流、発振
時の微分効率（注入電流増加量に対する発光強度増加
量）も半導体レーザ個々のばらつき，経時変化，耐久変
化等によりばらつきがある。

【００２５】これにより、図６に示すように、コリメー
タレンズ通過後の光量Ｐ₁ を得るための動作電流は、Ｉ
_min1からＩ_max1の間でばらつき、同様にＰ₂ に対しても
Ｉ_min2からＩ_max2の間でばらつく。

【００２６】上記従来例の光量切替可能な光量制御装置
では、図７の電流増幅特性図に示すように、カウンタ１
６の最大カウント値に対する電流増幅回路１８の出力電
流を切替光量の動作電流のうち最大のもの（この図６，
図７の例ではＩ_max2）をやや超えた値となるように設定
し、各々の切替光量を制御していた。

【００２７】しかしながら、この制御方式では、カウン
タ１６の１カウントあたりの電流増幅回路１８の出力電
流の増加量は、各々の切替光量で変わらないので、切替
光量のうちの最大光量以外の光量に制御する場合には、
目標とする光量に対するカウンタ１６の１カウントあた
りの光量変化率が大きくなり、光量制御の精度が低下す
るといった欠点があった。

【００２８】そして、この光量制御の精度の低下は、レ
ーザビームプリンターで用いられる感光体の感光電位の
ばらつきを招き、出力画像における濃度，線幅のばらつ
きを生じさせていた。

【００２９】よって本発明の目的は上述の点に鑑み、光
量制御の精度を向上させた光量制御装置を提供すること
にある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は発光素子の発光光量を検出する検出手段
と、前記検出手段の出力を複数の目標光量に対応した基
準信号と比較する比較手段と、前記発光素子に供給する
電流を逐次増加させる増加手段と、前記比較手段の出力
に従って前記電流の増加を停止し、一定値に保つ保持手
段と、前記複数の目標光量に応じて、前記増加手段の電
流増加特性を切替える制御手段とを具備したことを特徴
とするものである。

【００３１】

【作用】本発明の上記構成によれば、複数の目標光量に
応じて、増加手段の電流増加特性を切替可能としたこと
により、複数の目標光量において電流増加率を切替え、
光量変化率を低くすることができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００３３】実施例１ 図１は、本発明の一実施例を示すブロック図である。本
実施例による発光光量切替可能な光量制御装置を用いた
レーザビームプリンターの構成は図４に示す従来例と同
様であるので、ここでの説明は省略する。

【００３４】図１に示したブロック構成は、図４に示し
たレーザビームプリンターの制御回路１１及び情報処理
回路７の一部に含まれる光量制御装置を改良したもので
ある。そして本実施例では、図６に示した特性を有する
半導体レーザを用いた光学系で、Ｐ₁ ，Ｐ₂ の２つの光
量に切替える場合について説明する。

【００３５】図１において、１２，１２′は切替光量Ｐ
₁ ，Ｐ₂ に応じて一定電位の基準信号を発生する基準レ
ベル回路１，２である。１４は光検出回路１０からの検
出信号と端子Ｔ₃ より印加された基準レベル選択信号に
応じてスイッチ回路１３により選択された前記基準レベ
ル回路１あるいは２からの基準信号の大小を比較し、検
出信号の方が大きくなったときにカウンタ１６のカウン
ト動作を停止させる比較回路である。

【００３６】１５は一定周波数の信号を発振する発振回
路である。１６は発振回路１５に接続して発振信号を計
数するカウンタであり、端子Ｔ₁ よりタイミング信号が
印加されることにより計数を開始する。

【００３７】１７はカウンタ１６の計数値をアナログ電
圧に変換するＤ／Ａ変換回路であり、このアナログ電圧
は、端子Ｔ₃ より印加された基準レベル選択信号に応じ
てスイッチ回路２０により選択された切替光量Ｐ₁ ，Ｐ
₂ に対応する電流増幅回路１（２１），電流増幅回路２
（２１′）により電流増幅される。

【００３８】ここで、電流増幅回路１（２１），電流増
幅回路２（２１′）のカウンタ１６のカウント数に対す
る電流増幅特性は図２に示すように、カウンタ１６の最
大カウント値に対する出力電流を各々、切替光量Ｐ₁ ，
Ｐ₂ での動作電流の最大値Ｉ_max1，Ｉ_max2をやや超えた
値となるように設定する。

【００３９】図１に示した１９は端子Ｔ₂ から印加され
た記録信号に応じて動作するスイッチ回路であり、スイ
ッチ回路がＯＮとなったときは信号線ＳＬ上の電流を半
導体レーザ発生器１に供給し、ＯＦＦのときは半導体レ
ーザ発生器１に電流を供給しないよう制御する。

【００４０】上述の如き構成より成るビーム記録装置の
動作について更に説明するならば、端子Ｔ₁ よりタイミ
ング信号が印加されると（このタイミング信号はビーム
記録装置が１頁相当の画像の記録を完了して、次の１頁
の記録に入る間の遊び時間の間に導出される）スイッチ
回路１９をＯＮ状態に保持すると共に、カウンタ１６を
クリヤしてカウント動作を開始させる。

【００４１】従ってカウンタ１６は計数を開始するが、
この計数値Ｎ_a は徐々に増加する訳であるから、信号線
ＳＬ上の電流もこれに応答して増加してゆく。

【００４２】これにより半導体レーザ発生器１からの出
射ビーム強度も徐々に大きくなるものであるが、検出信
号が基準信号より大きくなるまでカウント動作は続けら
れる。

【００４３】この様にしてカウンタ１６が計数値Ｎ_a を
得たとき、検出信号が基準信号よりも大きくなったとす
ると、比較回路１４の出力によりカウント動作が停止さ
れ、カウンタ１６は次のタイミング信号が印加されるま
でこの計数値Ｎ_a を保持し、スイッチ回路１９のＯＮ保
持状態はクリヤされる。

【００４４】従って信号線ＳＬ上にはこの計数値Ｎ_a に
応じた電流Ｉ_a が導出されており、端子Ｔ₂ に記録信号
が印加されたならば、この電流Ｉ_a に応じて半導体レー
ザ発生器１が駆動されるものである。

【００４５】本実施例によれば、電流増幅回路１，電流
増幅回路２の電流増幅特性を上述のように設定したこと
により、切替光量のうち小さい値（この場合はＰ₁ ）に
制御する際にも、目標とする光量に対してのカウンタ１
６の１カウントあたりの光量変化率が大きくなるのを防
止できるため、光量制御の精度が向上することになる。

【００４６】なお、本実施例の光量制御装置を解像度切
替可能な画像形成装置に適用することは、次のような理
由により有効である。

【００４７】すなわち、解像度切替可能な画像形成装
置、例えば回転多面鏡３の回転数を切替えることにより
６００ｄｐｉ，３００ｄｐｉで切替可能なレーザビーム
プリンターでは、６００ｄｐｉの４ドット線と３００ｄ
ｐｉの２ドット線の線幅を同一にするためには、６００
ｄｐｉのレーザ光量を３００ｄｐｉのそれに比べて低く
することが必要であるが、従来のレーザ発光光量制御装
置では６００ｄｐｉに切り替えた際の光量にばらつきが
生じやすくなる。６００ｄｐｉといった高解像度のレー
ザビームプリンターで高画質を得るためには、特にレー
ザ発光光量を高精度に制御する必要があるため、本実施
例の光量制御装置は有効となる。

【００４８】実施例２ 次に述べる第２の実施例では、第１の実施例における電
流増幅回路１（２１），電流増幅回路２（２１′）の電
流増幅特性にオフセット電流特性を持たせ、光量制御精
度をさらに向上させるものである。このようにした本実
施例の電流増幅特性を図３に示す。

【００４９】カウンタ１６の最小カウント値に対する出
力電流、すなわちオフセット電流を、各々、切替光量Ｐ
₁ ，Ｐ₂ での動作電流の最小値Ｉ_min1，Ｉ_min2をやや下
回る値となるように設定し、カウンタ１６の最大カウン
ト値に対する出力電流を各々、動作電流の最大値
Ｉ_max1，Ｉ_max2をやや超えた値に設定する。

【００５０】これにより、カウンタ１６の１カウントあ
たりの光量変化率を低くすることができるので、光量制
御精度をさらに向上させることができる。

【００５１】従ってこの実施例は、発振開始電流の大き
なレーザを用いる場合などに有効である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の目標光量に応じて、増加手段の電流増加特性を切替
可能としたことにより、複数の目標光量において電流増
加率を切替え、光量変化率を低くすることができる。従
って、この光量制御装置を用いた画像形成装置の出力画
像における濃度，線幅のばらつきを防止する効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】第１の実施例における電流増幅特性を示す線図
である。

【図３】第２の実施例における電流増幅特性を示す線図
である。

【図４】従来のレーザビームプリンターを示す構成図で
ある。

【図５】従来から知られている光量制御装置の回路構成
を示すブロック図である。

【図６】半導体レーザを用いた光学系の特性図である。

【図７】従来例の電流増幅特性を示す線図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ発生器 １０ 光検出回路 １２，１２′ 基準レベル回路１，２ １３ スイッチ回路 １４ 比較回路 １５ 発振回路 １７ Ｄ／Ａ変換回路 １９ スイッチ回路 ２０ スイッチ回路 ２１，２１′ 電流増幅回路１，２

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 大久保 正晴 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子の発光光量を検出する検出手段
   と、 前記検出手段の出力を複数の目標光量に対応した基準信
   号と比較する比較手段と、 前記発光素子に供給する電流を逐次増加させる増加手段
   と、 前記比較手段の出力に従って前記電流の増加を停止し、
   一定値に保つ保持手段と、 前記複数の目標光量に応じて、前記増加手段の電流増加
   特性を切替える制御手段とを具備したことを特徴とする
   光量制御装置。