JPH0662192A - 光ビーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像信号に形成するクランプレベルを画像信
号の下限レベル付近にし、このクランプレベルとフォト
ダイオードで検出した検出信号のクランプレベルとを比
較し、その比較に基いてレーザードライバを制御するこ
とで、例えばレーザープリンタに適用した場合は、調整
を行わなくても微小レベルの濃度諧調の再現性を良好と
でき、複数枚のプリントを行った場合に作成したプリン
ト画像間での濃淡のばらつきがないようにできるように
する。 【構成】 レーザービームを出力するレーザーダイオー
ド２、及びこれを駆動するレーザードライバ２と、出力
されたレーザービームを検出するフォトディテクタ３、
増幅回路４、サンプルホールド回路５と、入力データに
対して無信号レベル部分を形成する無信号レベル追加回
路１１と、同期信号を追加する同期信号追加回路１３
と、この出力とサンプルホールド回路５からの検出信号
とに基いてレーザードライバ１を制御するクランプ回路
６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザープリン
タ等に適用して好適な光ビーム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザープリンタと称される印刷
機（プリンタ）が提案されている。

【０００３】このレーザープリンタは、ポリゴンミラー
と称されるミラーに対して画像信号で変調したレーザー
ビームを出射、走査し、感光体（ＯＰＣ）にポリゴンミ
ラーで反射した反射光を照射することにより、感光体に
ビーム量に応じた導電性を持たせ、この後感光体の放電
によってそのシートと称される表面上に静電潜像、即
ち、感光体上に形成される原画像の濃淡に応じたパター
ンの静電気帯電パターンを得、この帯電パターンが形成
された感光体の表面にトナーを付着させ、更にこのトナ
ーを付着させた感光体とプリント用紙を密着させ、密着
状態でこれらを加熱及び加圧して原画像データに対応し
たトナーをプリント用紙に付着、安定させて原画像デー
タをプリント用紙に印画（または印字）するものであ
る。

【０００４】さて、このようなレーザープリンタに用い
られているレーザーダイオードの駆動装置である光ビー
ム装置においては、レーザーダイオードの出射したレー
ザー光をフォトダイオードで受光し、その受光出力電流
と、基準直流電圧とを比較し、その比較結果に基いて、
入力信号とフォトダイオードからの受光出力電流が等し
くなるようにレーザーダイオードを駆動する駆動部にフ
ィードバックをかけるようにしていた。

【０００５】そして、このようにフィードバックをかけ
ることによって、レーザーダイオードの出射光光量を制
御し、良好なプリント画を得るようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に、いわゆる光ドライブ方式でレーザーダイオードを駆
動するようにした場合は、信号そのもののオフセット、
レーザードライバのオフセット等様々なオフセットによ
るずれによって、光ビーム出力の特に微小レベル部分に
影響を及ぼし、これによってプリント画で正確な濃度が
得られないという不都合があった。

【０００７】特にレーザーダイオードの光出力対順方向
電流特性には温度依存性があるので、ケースの温度が変
化しても光出力が一定になるように制御することが必須
条件である。

【０００８】また、例えばオフセット調整をマニュアル
で行う回路構成としても、温度ドリフトによってオフセ
ットによるずれが変動し、オフセット調整によって設定
した設定状態では変動したオフセットずれを抑制するこ
とができなくなり、やはり、光ビーム出力の微小レベル
に影響を及ぼし、これによって上述と同様、プリント画
で正確な濃度が得られないという不都合があった。

【０００９】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、オフセットずれによる光出力の微小レベル部分への
影響を防止し、プリント画で正確な濃度を得ることので
きる光ビーム装置を提案しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、光ビームを出
力する光ビーム出力手段１、２と、この光ビーム出力手
段１、２で出力された光ビームを検出する検出手段３、
４、５と、入力データに対して所定の信号処理を施す入
力信号処理手段８、９、１０、１１、１２、１３と、こ
の入力信号処理手段８、９、１０、１１、１２、１３か
らの出力と検出手段３、４、５からの検出信号とに基い
て光ビーム出力手段を制御する制御手段６とを有するも
のである。

【００１１】更に本発明は上述において、入力信号処理
手段８、９、１０、１１、１２、１３は、入力データに
無信号レベル部分を形成し、同期信号を追加する信号処
理手段と、この信号処理手段における信号処理のタイミ
ングを制御するタイミング制御手段とから構成されるも
のである。

【００１２】更に本発明は上述において、信号処理手段
８、１１、１２、１３は、入力データを記憶する記憶手
段と、入力データに無信号レベル部分を形成する無信号
レベル形成手段と、データに同期信号を追加する同期信
号追加手段とで構成されるものである。

【００１３】更に本発明は上述において、タイミング制
御手段９、１０に制御動作を行うための動作開始位置を
示す動作開始位置情報を供給する開始位置検出手段を設
け、タイミング制御手段が開始位置検出手段からの検出
結果に基いて制御動作を行うようにしたものである。

【００１４】更に本発明は上述において、光ビーム出力
手段１、２は、光ビームを出力するレーザーダイオード
と、制御手段からの制御信号に基いてレーザーダイオー
ドを駆動するレーザードライバとで構成されるものであ
る。

【００１５】更に本発明は上述おいて、検出手段３、
４、５は、光ビーム出力手段からの光ビームを受光する
フォトダイオードと、このフォトダイオードからの検出
出力をサンプルホールドするサンプルホールド手段とで
構成されるものである。

【００１６】更に本発明は上述において、制御手段６
は、タイミング制御手段からの制御信号に基いて入力デ
ータにクランプレベルを形成すると共に、信号処理手段
からの出力と検出手段からの検出出力とに基いて光ビー
ム出力手段を制御して、光ビーム出力手段が出力する光
ビームを検出手段が検出し得るレベル付近になるように
制御するものである。

【００１７】更に本発明は上述において、制御手段６が
入力データに形成するクランプレベルは、画像データの
最小レベルの基準レベルとしたものである。

【００１８】

【作用】本発明の構成によれば、光ビームを出力する光
ビーム出力手段１、２で出力された光ビームを検出手段
３、４、５で検出し、入力データに対して入力信号処理
手段８、９、１０、１１、１２、１３で所定の信号処理
を施し、この入力信号処理手段８、９、１０、１１、１
２、１３からの出力と検出手段３、４、５からの検出信
号とに基いて光ビーム出力手段を制御手段６で制御す
る。

【００１９】更に本発明は上述において、信号処理手段
８、１１、１２、１３で入力データに無信号レベル部分
を形成し、同期信号を追加し、この信号処理手段８、１
１、１２、１３における信号処理のタイミングをタイミ
ング制御手段９、１０で制御する。

【００２０】更に本発明は上述において、入力データを
記憶手段８で記憶し、無信号レベル形成手段１１で入力
データに無信号レベル部分を形成し、同期信号追加手段
１３でデータに同期信号を追加する。

【００２１】更に本発明は上述において、開始位置検出
手段９でタイミング制御手段１０に制御動作を行うため
の動作開始位置を示す動作開始位置情報を供給し、タイ
ミング制御手段１０が開始位置検出手段９からの検出結
果に基いて制御動作を行う。

【００２２】更に本発明は上述において、制御手段６か
らの制御信号に基いてレーザードライバ１で光ビームを
出力するレーザーダイオード２を制御する。

【００２３】更に本発明は上述おいて、光ビーム出力手
段１、２からの光ビームをフォトダイオード３で受光
し、このフォトダイオード３からの検出出力をサンプル
ホールド手段５でサンプルホールドする。

【００２４】更に本発明は上述において、制御手段６に
おいて、タイミング制御手段９、１０からの制御信号に
基いて入力データにクランプレベルを形成すると共に、
信号処理手段８、１１、１２、１３からの出力と検出手
段３、４、５からの検出出力とに基いて光ビーム出力手
段１、２を制御して、光ビーム出力手段１、２が出力す
る光ビームを検出手段３、４、５が検出し得るレベル付
近になるように制御する。

【００２５】更に本発明は上述において、制御手段６が
入力データに形成するクランプレベルを、画像データの
最小レベルの基準レベルとする。

【００２６】

【実施例】以下に、図１を参照して本発明の一実施例に
ついて詳細に説明する。

【００２７】この図１において、１はレーザーダイオー
ド２を駆動するレーザードライバであり、このレーザー
ドライバ１に駆動されることによって、レーザーダイオ
ード２は図中実線の矢印で示すように、レーザービーム
を出射する。

【００２８】ここで、これらレーザードライバ１及びレ
ーザーダイオード２は例えば同一のパッケージに収納、
マウントされ、レーザーパワー監視用のものが使用でき
るものとする。

【００２９】また、このレーザードライバ１には図示せ
ずも、レーザーダイオード２に電流を供給するための増
幅回路が含まれるが、この増幅回路としては、画像信号
を増幅するので、広い周波数帯域を有するものを使用す
れば良いが、高帯域のものを使用するとオフセットドリ
フトが大きくなるので、オフセットドリフトの少ない低
周波のものを使用する。

【００３０】レーザーダイオード２で出射されたレーザ
ービームは後述するポリゴンミラーの反射面に入射する
と共に、フォトダイオード３の受光面に入射する。

【００３１】このフォトダイオード３はレーザーダイオ
ード２からのレーザービームを図示しない受光面で受光
し、受光光を光電変換して受光光量に応じた電流を出力
する。この出力信号は検出信号として増幅回路４を介し
てサンプルホールド回路５に供給される。

【００３２】サンプルホールド回路５は増幅回路４を介
してフォトダイオード３から供給される検出信号中から
目的とするクランプ信号のみを抽出し、次のクランプ信
号が得られるまで、抽出したクランプ信号をホールドす
る。

【００３３】一方、図示しないレーザープリンタ等の光
ビーム装置を登載する機器本体から入力端子７を介して
画像データがメモリ回路８に供給される。

【００３４】このメモリ回路８の図示しないメモリに一
旦蓄えられた画像データは図示しない読み出し／書き込
み回路により読み出され、無信号レベル追加回路１１に
供給される。

【００３５】この無信号レベル追加回路１１はタイミン
グ信号発生回路１０からのタイミング制御信号に基いて
メモリ回路８からの画像データを画像データの最小レベ
ルより低いレベル、即ち、レーザーダイオード２が完全
にカットオフするレベルに設定する。尚、このレベルの
設定は入力直流レベルに基いて行われる。

【００３６】ここで、タイミング信号発生回路１０は例
えば受光センサ等の開始位置センサ９からのシンク停止
信号に基いて各種タイミング信号を出力するものであ
る。

【００３７】この無信号レベル追加回路１１の出力はＤ
−Ａコンバータ１２でアナログ画像信号に変換され、同
期信号追加回路１３に供給される。

【００３８】この同期信号追加回路１３はタイミング信
号発生回路１０からのタイミング信号によって同期信号
の追加を行い、この同期信号を追加したアナログ画像信
号をクランプ回路６に供給する。

【００３９】ここで同期信号とは、後述する感光体（Ｏ
ＰＣ）上に画像データを形成し始める直前のタイミング
を検出するためのものであり、このタイミングの検出
は、後述するポリゴンミラーと画像データの読み出しと
を同期させることを目的とする。

【００４０】即ち、この同期信号追加回路１３は後述す
る感光体（ＯＰＣ）上に画像を形成する直前のタイミン
グを検出するため、ビーム走査タイミングを開始位置セ
ンサ９で受光を開始する少し前から立ちあげ、開始位置
センサ９でレーザービームを検出後、この開始位置セン
サ９が出力するシンク停止信号で立ち下げるようにす
る。

【００４１】クランプ回路６は画像信号レベルの下限付
近のレベルのクランプ信号をタイミング信号発生回路１
０からのタイミング制御信号に基いて得ると共に、上述
したサンプルホールド回路５からの出力信号及び同期信
号追加回路１３からのアナログ映像信号及びクランプ信
号をタイミング信号発生回路１０からのタイミング制御
信号に基いて加算して加算出力を得、この加算出力をレ
ーザードライバ１に供給する。

【００４２】このとき、クランプ回路６は、例えばサン
プルホールド回路５からの出力信号と画像信号中に形成
したクランプレベルとを比較し、その比較結果に基い
て、即ち、サンプルホールド回路５からの出力信号のレ
ベルとクランプレベルとの比較結果に基いて加算を行
う。

【００４３】また、クランプレベルを、画像信号レベル
の下限付近に設定する中間及び上限付近に設定する、即
ち、画像信号のレベルの下限付近に設定している中間及
び上限レベル付近に設定すると、ゲインに微小のドリフ
トが生じた場合、回路がフィードバックしているので、
上限は安定であるが、下限レベルにドリフトを生じる
が、下限レベルをフィードバックして安定にすると、上
限レベルはドリフトを生じても、ドリフトレベル量と信
号レベル量の比が大きく、無視しても何等問題はないの
で、下限付近をフィードバックして安定化するようにし
ている。

【００４４】このレーザードライバ１はクランプ回路６
からの加算出力に基いてレーザーダイオード２を駆動
し、レーザーダイオード２にレーザービームを出射させ
る。

【００４５】次に、図３を参照して、に図１に示した光
ビーム装置の動作を説明する。

【００４６】この図３において、ｌｅｖ１は図１で示し
た無信号レベル追加回路１１で追加される無信号レベ
ル、ｌｅｖ２は図１で示したクランプ回路６で画像信号
に追加されるクランプ信号のレベル、ｌｅｖ３は図１で
示した同期信号追加回路１３で追加される同期信号のレ
ベル、ｌｅｖ４は画像信号を示すレベルである。

【００４７】即ち、図１に示すメモリ回路８から読み出
された画像信号は無信号レベル追加回路１１において図
３に示す無信号レベルｌｅｖ１が追加され、Ｄ−Ａコン
バータ１２でディジタル画像データに変換され、同期信
号追加回路１３において図３に示す同期信号ｌｅｖ３が
追加され、更にクランプ回路６においてクランプ信号ｌ
ｅｖ３が追加され、このクランプ回路６において加算さ
れ処理、この図３に示すような画像信号に形成された後
にレーザードライバ１に供給され、これによってレーザ
ーダイオード２からレーザービームとして出射される。

【００４８】レーザービームとして出射されたレーザー
ビームは後述するポリゴンミラー、開始位置センサ９並
びにフォトダイオード３に供給される。

【００４９】フォトダイオード３で受光されたレーザー
ビームはこのフォトダイオード３で光電変換されて検出
信号として増幅回路４を介してサンプルホールド回路５
に供給され、このサンプルホールド回路５でサンプルホ
ールド処理された後、クランプ回路６を通じて再びレー
ザードライバ１にフィードバックされる。

【００５０】次に、図２を参照して、上述した光ビーム
装置が適用されるレーザープリンタについて説明する。

【００５１】この図２において、図１と対応する部分に
は同一符号を付しその詳細説明を省略する。

【００５２】この図２において、２０はポリゴンミラー
で、図中矢印ｘで示す方向に所定の速度で回転し、レー
ザーダイオード２からの出射光を図中矢印ｙで示す如く
反射する。

【００５３】２１は感光体（ＯＰＣ）で、図中矢印ｚで
示す方向に移動し、ポリゴンミラー２０で反射された光
によって原画像の濃淡に応じたパターンの静電気帯電パ
ターンが形成される。

【００５４】そして上述したように、この帯電パターン
が形成された感光体の表面にトナーを付着させ、更にこ
のトナーを付着させた感光体とプリント用紙を密着さ
せ、密着状態でこれらを加熱及び加圧して原画像データ
に対応したトナーをプリント用紙に付着、安定させて原
画像データをプリント用紙に印画（または印字）する。

【００５５】このとき、図１に示した光ビーム装置は、
レーザーダイオード２によってレーザービームをポリゴ
ンミラー２０に対して出射すると共に、開始位置センサ
９からのシンク停止信号によってレーザービームが感光
体２１の画像データ対応部分以外を走査している一部の
時間を利用して画像信号にクランプ信号を挿入する。

【００５６】本例においては、このクランプ信号のレベ
ルを上述したように、画像信号レベルの下限付近（図３
参照）に設定する。最下限値に設定するとビーム量が
“０”となり、フォトダイオード３の感度が無限大に必
要となる。

【００５７】従って、実際にフォトダイオード３の感度
が十分得られるレベルで検出するようなレベル、即ち、
画像信号レベルの下限付近に設定している。このレベル
は勿論フォトダイオード３及び増幅回路４の感度に依存
する。

【００５８】クランプレベルを、画像信号レベルの下限
付近に設定する中間及び上限付近に設定、即ち、画像信
号のレベルの下限付近に設定している中間及び上限レベ
ル付近に設定するのは、既に説明したが、ゲインに微小
のドリフトが生じた場合、回路がフィードバックしてい
るので、上限は安定であるが、下限レベルにドリフトを
生じるが、下限ベルをフィードバックして安定にする
と、上限レベルはドリフトを生じても、ドリフトレベル
量と信号レベル量の比が大きく、無視しても何等問題は
ないからである。

【００５９】このように、この例においては、レーザー
ビーム走査の画像データ対応期間以外の期間の一部の期
間を利用して、画像信号に、画像信号レベルの下限付近
に設定したクランプ信号を挿入するようにしたので、上
限レベルにドリフトを生じても、ドリフトレベル量と信
号レベル量の比が大きく、無視でき、これによってオフ
セットずれによる光出力の微小レベル部分への影響を防
止し、プリント画で正確な濃度を得ることができ、ま
た、作成した画像間における濃淡のばらつきを防止する
ことができる。

【００６０】また、本例のようにクランプレベルを画像
信号レベルの下限付近に設定し、且つ、レーザードライ
バ１の増幅回路をオフセットドリフトの少ない低周波の
ものを使用した場合は、これら２つの条件による相乗効
果によって更に温度ドリフトによる影響を防止し、画像
データのプリントにおいて濃淡を正確に再現できると共
に、中間調の再現も良好に実現できる。

【００６１】尚、上述の例においては、レーザープリン
タに適用した場合について説明したが、レーザー光を光
源とするものであれば良い。

【００６２】また、上述の実施例は本発明の一例であ
り、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成
が取り得ることは勿論である。

【００６３】

【発明の効果】上述せる本発明によれば、光ビームを出
力する光ビーム出力手段で出力された光ビームを検出手
段で検出し、入力データに対して入力信号処理手段で所
定の信号処理を施し、この入力信号処理手段からの出力
と検出手段からの検出信号とに基いて光ビーム出力手段
を制御手段で制御するようにしたので、例えばレーザー
プリンタに適用した場合は、調整を行わなくても微小レ
ベルの濃度諧調の再現性を良好とでき、複数枚のプリン
トを行った場合に作成したプリント画像間での濃淡のば
らつきがないようにできる。

【００６４】更に上述において本発明によれば、信号処
理手段で入力データに無信号レベル部分を形成し、同期
信号を追加し、この信号処理手段における信号処理のタ
イミングをタイミング制御手段で制御するようにしたの
で、無信号レベル部分の形成や同期信号の追加等の信号
処理を正確に行うことができる。

【００６５】更に上述において本発明によれば、入力デ
ータを記憶手段で記憶し、無信号レベル形成手段で入力
データに無信号レベル部分を形成し、同期信号追加手段
でデータに同期信号を追加するようにしたので、例えば
レーザープリンタなどの機器に適用した場合は、機器の
動作と同期した処理を正確に行うことができる。

【００６６】更に本発明は上述において、開始位置検出
手段でタイミング制御手段に制御動作を行うための動作
開始位置を示す動作開始位置情報を供給し、タイミング
制御手段が開始位置検出手段からの検出結果に基いて制
御動作を行うようにしたので、例えばレーザープリンタ
などの機器に適用した場合は、レーザービームの走査と
同期した処理を正確に行うことができる。

【００６７】更に本発明は上述において、制御手段から
の制御信号に基いてレーザードライバで光ビームを出力
するレーザーダイオードを制御するようにしたので、良
好な制御を行い、レーザーダイオードの出力を安定にす
ることができる。

【００６８】更に本発明は上述おいて、光ビーム出力手
段からの光ビームをフォトダイオードで受光し、このフ
ォトダイオードからの検出出力をサンプルホールド手段
でサンプルホールドするようにしたので、光ビームの出
力をモニタすることができ、これによって光ビーム出力
手段に対する制御を正確に行うことができる。

【００６９】更に本発明は上述において、制御手段にお
いて、タイミング制御手段からの制御信号に基いて入力
データにクランプレベルを形成すると共に、信号処理手
段からの出力と検出手段からの検出出力とに基いて光ビ
ーム出力手段を制御して、光ビーム出力手段が出力する
光ビームを検出手段が検出し得るレベル付近になるよう
に制御するようにしたので、検出手段において光ビーム
を良好に検出できる。

【００７０】更に本発明は上述において、制御手段が入
力データに形成するクランプレベルを、画像データの最
小レベルの基準レベルとするようにしたので、温度ドリ
フト等の影響を小とでき、これによって、例えばレーザ
ープリンタ等に適用した場合には極めて鮮明な画像をプ
リントすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の一実施例の説明に供する説明図

【図３】本発明一実施例の説明に供する波形図である。

【符号の説明】

１ レーザードライバ ２ レーザーダイオード ３ フォトダイオード ４ 増幅回路 ５ サンプルホールド ６ クランプ回路 ８ メモリ回路 ９ 開始位置センサ １０ タイミング信号発生回路 １１ 無信号レベル追加回路 １２ Ｄ−Ａコンバータ １３ 同期信号追加回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出力する光ビーム出力手段
   と、 この光ビーム出力手段で出力された光ビームを検出する
   検出手段と、 入力データに対して所定の信号処理を施す入力信号処理
   手段と、 この入力信号処理手段からの出力と上記検出手段からの
   検出信号とに基いて上記光ビーム出力手段を制御する制
   御手段とを有することを特徴とする光ビーム装置。
2. 【請求項２】 上記入力信号処理手段は、 入力データに無信号レベル部分を形成し、同期信号を追
   加する信号処理手段と、 この信号処理手段における信号処理のタイミングを制御
   するタイミング制御手段とから構成されることを特徴と
   する請求項１記載の光ビーム装置。
3. 【請求項３】 上記信号処理手段は、 入力データを記憶する記憶手段と、 上記入力データに無信号レベル部分を形成する無信号レ
   ベル形成手段と、 上記データに同期信号を追加する同期信号追加手段とで
   構成されることを特徴とする請求項２記載の光ビーム装
   置。
4. 【請求項４】 上記タイミング制御手段に制御動作を行
   うための動作開始位置を示す動作開始位置情報を供給す
   る開始位置検出手段を設け、 上記タイミング制御手段が上記開始位置検出手段からの
   検出結果に基いて制御動作を行うようにしたことを特徴
   とする請求項２記載の光ビーム装置。
5. 【請求項５】 上記光ビーム出力手段は、 上記光ビームを出力するレーザーダイオードと、 上記制御手段からの制御信号に基いて上記レーザーダイ
   オードを駆動するレーザードライバとで構成されること
   を特徴とする請求項１記載の光ビーム装置。
6. 【請求項６】 上記検出手段は、 上記光ビーム出力手段からの光ビームを受光するフォト
   ダイオードと、 このフォトダイオードからの検出出力をサンプルホール
   ドするサンプルホールド手段とで構成されることを特徴
   とする請求項１記載の光ビーム装置。
7. 【請求項７】 上記制御手段は、 上記タイミング制御手段からの制御信号に基いて入力デ
   ータにクランプレベルを形成すると共に、上記信号処理
   手段からの出力と上記検出手段からの検出出力とに基い
   て上記光ビーム出力手段を制御して、上記光ビーム出力
   手段が出力する上記光ビームを上記検出手段が検出し得
   るレベル付近になるように制御することを特徴とする請
   求項１記載の光ビーム装置。
8. 【請求項８】 上記制御手段が上記入力データに形成す
   るクランプレベルは、上記画像データの最小レベルの基
   準レベルとしたことを特徴とする請求項７記載の光ビー
   ム装置。