JPH1076705A - レーザ発振器駆動装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】温度変化や戻り光などによる光量変化のない常
に安定した光出力を得ることができ、高品位な出力画像
が得られるレーザ発振器駆動装置を提供する。 【解決手段】電圧帰還型の演算増幅器５１は、変調回路
３４から入力される光変調信号ｆ01と基準電圧源５３か
らの基準電圧Ｖref との差動演算を行ない、その差動演
算の結果を電圧信号で出力する。電流駆動トランジスタ
５４は、この演算増幅器５１の出力電圧をレーザ駆動電
流Ｉd に変換し、このレーザ駆動電流Ｉdによりレーザ
発振器３１を駆動する。フォトダイオード４２は、レー
ザ発振器３１から出力されるレーザ光の一部を検出して
電流信号に変換する。帰還抵抗５６は、このフォトダイ
オード４２により得られる電流を演算増幅器５１の光変
調信号ｆ01が入力される反転入力端Ａへ負帰還する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、感光体
ドラムに対して画像形成を行なうための露光用光源とし
て用いるレーザ発振器を駆動するレーザ発振器駆動装
置、および、これを用いたデジタル複写機、レーザプリ
ンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、たとえば、ビーム光による走査露
光と電子写真プロセスとにより画像形成を行なうデジタ
ル複写機が開発されている。このようなデジタル複写機
においては、ビーム光を得るための光源として半導体レ
ーザ発振器が用いられている。周知のように、レーザ発
振器は、所定の駆動電流を印加することにより、所望す
る光出力で発光するようになっているが、常に一定の光
出力が得られるように、自動光出力制御（ＡＰＣ：AUTO
POWER CONTROL）が行なわれている。

【０００３】従来のデジタル複写機におけるレーザ発振
器の自動光出力制御は、水平同期信号の検出期間に前回
走査終了後の光出力をモニタフォトダイオードなどの光
検出素子により検出して、任意の出力レベルに光出力を
設定し、次回走査時のビーム光の光出力を補正するよう
になっている。

【０００４】また、たとえば、特開平５−１２８５３５
号公報に示される光ディスク装置においては、その再
生、消去、記録に要するビーム光を得るためのレーザ発
振器の自動光出力制御において、高密度記録を実現する
ために再生時の連続発光のみならず、消去時の高出力連
続発光、記録時の高周波発光などに対して常に光結合に
よるリアルタイムＡＰＣ動作を施し、温度変化による光
出力変化や戻り光による光出力変化を補正し抑制してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のデジタル複写機におけるレーザ発振器の自動光出力
制御では、次回走査時の画像形成時には負帰還制御は施
されない。このため、高密度記録時や高階調記録時の１
走査期間内における温度変化の影響が懸念されるという
問題がある。

【０００６】また、上述した従来の光ディスク装置にお
けるレーザ発振器の自動光出力制御では、これをデジタ
ル複写機などの画像形成装置に応用した場合、ドット間
の無光量時に負帰還制御ができなくなり、回路動作が不
安定状態にに陥るという問題がある。

【０００７】さらに、従来の自動光出力制御では、その
制御回路の基本回路に電圧帰還型の演算増幅器（オペア
ンプ）を使用しているために、レーザ光の出力波形によ
り階調性を現す際に、レーザ光の出力差による演算増幅
器の負帰還量の変化によって、帯域制限、および、ピー
キングが発生して、出力波形が変化することにより階調
性が劣化するという問題がある。

【０００８】そこで、本発明は、温度変化や戻り光など
による光量変化のない常に安定した光出力を得ることが
でき、高品位な出力画像が得られるレーザ発振器駆動装
置および画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明は、光出力の増減による階調
性変化に対する周波数変化の影響を除去でき、高品位な
出力画像が得られるレーザ発振器駆動装置および画像形
成装置を提供することを目的とする。

【００１０】さらに、本発明は、光出力による負帰還制
御が安定化して、高品位な出力画像が得られるレーザ発
振器駆動装置および画像形成装置を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ発振器駆
動装置は、入力される光変調信号とあらかじめ設定され
る基準信号との演算を行なう演算増幅器と、この演算増
幅器の出力に応じてレーザ発振器を駆動する駆動手段
と、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を
検出して電気信号に変換する光検出手段と、この光検出
手段の出力を前記演算増幅器の光変調信号入力側へ帰還
する帰還手段とを具備している。

【００１２】また、本発明のレーザ発振器駆動装置は、
入力される光変調信号とあらかじめ設定される基準信号
との差動演算を行ない、その差動演算の結果を電圧値で
出力する電圧帰還型の演算増幅器と、この演算増幅器の
出力電圧を駆動電流に変換し、この駆動電流によりレー
ザ発振器を駆動する駆動素子と、前記レーザ発振器から
出力されるレーザ光の一部を検出して電流信号に変換す
る光検出素子と、この光検出素子により得られる電流を
前記演算増幅器の光変調信号入力側へ帰還する帰還回路
とを具備している。

【００１３】また、本発明のレーザ発振器駆動装置は、
入力される光変調信号とあらかじめ設定される基準信号
との差動演算を行ない、その差動演算の結果を電圧値で
出力する利得変化に対する周波数変化のない電流帰還型
の演算増幅器と、この演算増幅器の出力電圧を駆動電流
に変換し、この駆動電流によりレーザ発振器を駆動する
駆動素子と、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光
の一部を検出して電流信号に変換する光検出素子と、こ
の光検出素子により得られる電流を前記演算増幅器の光
変調信号入力側へ帰還する帰還回路とを具備している。

【００１４】また、本発明のレーザ発振器駆動装置は、
入力される光変調信号とあらかじめ設定される基準信号
との演算を行なう演算増幅器と、この演算増幅器の出力
に応じてレーザ発振器を駆動する駆動手段と、前記レー
ザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出して電気
信号に変換する光検出手段と、この光検出手段の出力を
前記演算増幅器の光変調信号入力側へ帰還する第１の帰
還手段と、前記レーザ発振器の駆動電流に応じた電圧を
前記演算増幅器の光変調信号入力側へ帰還する第２の帰
還手段と、この第２の帰還手段で帰還される電圧を前記
レーザ発振器の駆動電流に応じてクランプするクランプ
手段とを具備している。

【００１５】また、本発明のレーザ発振器駆動装置は、
入力される光変調信号とあらかじめ設定される基準信号
との差動演算を行ない、その差動演算の結果を電圧値で
出力する電圧帰還型の演算増幅器と、この演算増幅器の
出力電圧を駆動電流に変換し、この駆動電流によりレー
ザ発振器を駆動する駆動素子と、前記レーザ発振器から
出力されるレーザ光の一部を検出して電流信号に変換す
る光検出素子と、この光検出素子により得られる電流を
前記演算増幅器の光変調信号入力側へ帰還する第１の帰
還回路と、前記駆動電流を電圧値に変換する電流電圧変
換回路と、この電流電圧変換回路で得られる電圧を前記
演算増幅器の光変調信号入力側へ帰還する第２の帰還回
路と、この第２の帰還回路で帰還される電圧を前記駆動
電流に応じて所定の電圧を設定することによりクランプ
するクランプ回路とを具備している。

【００１６】また、本発明のレーザ発振器駆動装置は、
入力される光変調信号とあらかじめ設定される基準信号
との差動演算を行ない、その差動演算の結果を電圧値で
出力する電圧帰還型の演算増幅器と、この演算増幅器の
出力電圧を駆動電流に変換し、この駆動電流によりレー
ザ発振器を駆動する駆動素子と、前記レーザ発振器から
出力されるレーザ光の一部を検出して電流信号に変換す
る光検出素子と、この光検出素子により得られる電流を
前記演算増幅器の光変調信号入力側へ帰還する第１の帰
還回路と、前記駆動電流を電圧値に変換する電流電圧変
換回路と、この電流電圧変換回路で得られる電圧を前記
演算増幅器の光変調信号入力側へ帰還する第２の帰還回
路と、この第２の帰還回路で帰還される電圧を前記駆動
電流に応じて所定の電圧を設定することによりクランプ
するクランプ回路と、このクランプ回路で設定する前記
所定の電圧を前記電流電圧変換回路で得られる電圧に応
じて可変する可変手段とを具備している。

【００１７】また、本発明の画像形成装置は、走査光に
より像担持体上を走査露光することにより前記像担持体
上に画像を形成する画像形成装置において、レーザ光を
出力するレーザ発振器と、このレーザ発振器から出力さ
れるレーザ光に基づき走査光を発生する光学系と、この
光学系から出力される走査光を像担持体上に導くことに
より前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
入力される形成画像に応じた光変調信号とあらかじめ設
定される基準信号との演算を行なう演算増幅器と、この
演算増幅器の出力に応じて前記レーザ発振器を駆動する
駆動手段と、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光
の一部を検出して電気信号に変換する光検出手段と、こ
の光検出手段の出力を前記演算増幅器の光変調信号入力
側へ帰還する帰還手段とを具備している。

【００１８】また、本発明の画像形成装置は、走査光に
より像担持体上を走査露光することにより前記像担持体
上に画像を形成する画像形成装置において、レーザ光を
出力するレーザ発振器と、このレーザ発振器から出力さ
れるレーザ光に基づき走査光を発生する光学系と、この
光学系から出力される走査光を像担持体上に導くことに
より前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
入力される形成画像に応じた光変調信号とあらかじめ設
定される基準信号との差動演算を行ない、その差動演算
の結果を電圧値で出力する電圧帰還型の演算増幅器と、
この演算増幅器の出力電圧を駆動電流に変換し、この駆
動電流により前記レーザ発振器を駆動する駆動素子と、
前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
して電流信号に変換する光検出素子と、この光検出素子
により得られる電流を前記演算増幅器の光変調信号入力
側へ帰還する帰還回路とを具備している。

【００１９】また、本発明の画像形成装置は、走査光に
より像担持体上を走査露光することにより前記像担持体
上に画像を形成する画像形成装置において、レーザ光を
出力するレーザ発振器と、このレーザ発振器から出力さ
れるレーザ光に基づき走査光を発生する光学系と、この
光学系から出力される走査光を像担持体上に導くことに
より前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
入力される形成画像に応じた光変調信号とあらかじめ設
定される基準信号との差動演算を行ない、その差動演算
の結果を電圧値で出力する利得変化に対する周波数変化
のない電流帰還型の演算増幅器と、この演算増幅器の出
力電圧を駆動電流に変換し、この駆動電流により前記レ
ーザ発振器を駆動する駆動素子と、前記レーザ発振器か
ら出力されるレーザ光の一部を検出して電流信号に変換
する光検出素子と、この光検出素子により得られる電流
を前記演算増幅器の光変調信号入力側へ帰還する帰還回
路とを具備している。

【００２０】また、本発明の画像形成装置は、走査光に
より像担持体上を走査露光することにより前記像担持体
上に画像を形成する画像形成装置において、レーザ光を
出力するレーザ発振器と、このレーザ発振器から出力さ
れるレーザ光に基づき走査光を発生する光学系と、この
光学系から出力される走査光を像担持体上に導くことに
より前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
入力される形成画像に応じた光変調信号とあらかじめ設
定される基準信号との演算を行なう演算増幅器と、この
演算増幅器の出力に応じて前記レーザ発振器を駆動する
駆動手段と、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光
の一部を検出して電気信号に変換する光検出手段と、こ
の光検出手段の出力を前記演算増幅器の光変調信号入力
側へ帰還する第１の帰還手段と、前記レーザ発振器の駆
動電流に応じた電圧を前記演算増幅器の光変調信号入力
側へ帰還する第２の帰還手段と、この第２の帰還手段で
帰還される電圧を前記レーザ発振器の駆動電流に応じて
クランプするクランプ手段とを具備している。

【００２１】さらに、本発明の画像形成装置は、走査光
により像担持体上を走査露光することにより前記像担持
体上に画像を形成する画像形成装置において、レーザ光
を出力するレーザ発振器と、このレーザ発振器から出力
されるレーザ光に基づき走査光を発生する光学系と、こ
の光学系から出力される走査光を像担持体上に導くこと
により前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段
と、入力される形成画像に応じた光変調信号とあらかじ
め設定される基準信号との差動演算を行ない、その差動
演算の結果を電圧値で出力する電圧帰還型の演算増幅器
と、この演算増幅器の出力電圧を駆動電流に変換し、こ
の駆動電流により前記レーザ発振器を駆動する駆動素子
と、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を
検出して電流信号に変換する光検出素子と、この光検出
素子により得られる電流を前記演算増幅器の光変調信号
入力側へ帰還する第１の帰還回路と、前記駆動電流を電
圧値に変換する電流電圧変換回路と、この電流電圧変換
回路で得られる電圧を前記演算増幅器の光変調信号入力
側へ帰還する第２の帰還手段と、この第２の帰還手段で
帰還される電圧を前記駆動電流に応じて所定の電圧を設
定することによりクランプするクランプ回路とを具備し
ている。

【００２２】本発明によれば、レーザ発振器の光出力に
対して記録波形の形などに関わらず常に負帰還制御を施
すことによって、温度変化や戻り光などによる光量変化
のない常に安定した光出力を得ることができ、高品位な
出力画像が得られる。

【００２３】また、本発明によれば、レーザ発振器の光
出力に対して記録波形の形などに関わらず常に負帰還制
御を施す制御回路に電流帰還型の演算増幅器を用いるこ
とによって、光出力の増減による階調性変化に対する周
波数変化の影響を除去でき、高品位な出力画像が得られ
る。

【００２４】さらに、本発明によれば、レーザ発振器の
光出力に対して記録波形の形などに関わらず常に負帰還
制御を施す制御回路において、光結合の他に例えば抵抗
による電圧の負帰還を併用することにより、光出力の有
無に関わらずレーザ発振器の駆動電流の連続した制御が
施されることにより、光出力による負帰還制御が安定化
して、高品位な出力画像が得られる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。まず、第１の実施の形態に
ついて説明する。図１は、本実施の形態に係るレーザ発
振器駆動装置が適用される画像形成装置としてデジタル
複写機の構成を示すものである。すなわち、このデジタ
ル複写機は、たとえば、画像読取手段としてのスキャナ
部１、および、画像形成手段としてのプリンタ部２から
構成されている。

【００２６】まず、スキャナ部１について説明する。ス
キャナ部１は、図示矢印方向に移動可能な第１キャリジ
３と第２キャリジ４、結像レンズ５、および、光電変換
素子としてのＣＣＤ形のラインセンサ６などから構成さ
れている。

【００２７】すなわち、図１において、原稿Ｏは透明ガ
ラスからなる原稿台７上に下向きに置かれ、その原稿Ｏ
の載置基準は原稿台７の短手方向の正面右側がセンタ基
準になっている。原稿Ｏは、開閉自在に設けられた原稿
固定カバー８によって原稿台７上に押さえつけられる。

【００２８】原稿台７上の原稿Ｏは光源９によって照明
され、その反射光はミラー１０，１１，１２、および、
結像レンズ５を介してラインセンサ６の受光面に集光さ
れるように構成されている。ここで、上記光源９および
ミラー１０を搭載した第１キャリジ３と、ミラー１１，
１２を搭載した第２キャリジ４は、光路長を一定にする
ように２：１の相対速度で移動するようになっている。
なお、第１キャリジ３および第２キャリジ４は、キャリ
ジ駆動用モータ（図示せず）により読取タイミング信号
に同期して右から左方向に移動されるようになってい
る。

【００２９】以上のようにして、原稿台７上に載置され
た原稿Ｏの画像は、スキャナ部１によって１ラインごと
に順次読取られ、その読取り出力は、図示しない画像処
理部において画像の濃淡を示す８ビットのデジタル画像
信号に変換される。

【００３０】次に、プリンタ部２について説明する。プ
リンタ部２は、ビーム光走査装置としての光学系ユニッ
ト１３、および、被画像形成媒体である用紙Ｐ上に画像
形成が可能な電子写真方式を組合わせた画像形成部１４
から構成されている。

【００３１】すなわち、図１において、原稿Ｏからスキ
ャナ部１で読取られた画像信号は、図示しない画像処理
部で処理が行なわれた後、レーザビーム光（以降、単に
ビーム光と称す）を出力する半導体レーザ発振器のオ
ン，オフ変調信号（光変調信号）に変換され、この光変
調信号により半導体レーザ発振器がパルス発光するよう
になっている。

【００３２】光学系ユニット１３の構成については後で
詳細を説明するが、ユニット内に設けられた半導体レー
ザ発振器は、図示しない画像処理部から出力される光変
調信号にしたがって発光動作し、これから出力されるビ
ーム光は、ポリゴンミラーで反射されて走査光となり、
ユニット外部へ出力されるようになっている。

【００３３】光学系ユニット１３から出力されるビーム
光は、像担持体としての感光体ドラム１５上の露光位置
Ｘの地点に必要な解像度を持つスポット状の走査光とし
て結像され、走査露光される。これによって、感光体ド
ラム１５上には、画像信号（形成画像）に応じた静電潜
像が形成される。

【００３４】感光体ドラム１５の周辺には、その表面を
帯電する帯電チャージャ１６、現像器１７、転写チャー
ジャ１８、剥離チャージャ１９、および、クリーナ２０
などが配設されている。感光体ドラム１７は、駆動モー
タ（図示せず）により所定の外周速度で回転駆動され、
その表面に対向して設けられている帯電チャージャ１６
によって帯電される。帯電された感光体ドラム１５上の
露光位置Ｘの地点にビーム光（走査光）がスポット結像
される。

【００３５】感光体ドラム１５上に形成された静電潜像
は、現像器１７からのトナー（現像剤）により現像され
る。現像によりトナー像を形成された感光体ドラム１５
は、転写位置の地点で給紙系によりタイミングをとって
供給される用紙Ｐ上に転写チャージャ１８によって転写
される。

【００３６】上記給紙系は、底部に設けられた給紙カセ
ット２１内の用紙Ｐを、給紙ローラ２２と分離ローラ２
３とにより１枚ずつ分離して供給する。そして、レジス
トローラ２４まで送られ、所定のタイミングで転写位置
まで供給される。転写チャージャ１８の下流側には、用
紙搬送機構２５、定着器２６、画像形成済みの用紙Ｐを
排出する排紙ローラ２７が配設されている。これによ
り、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着器２６でトナ
ー像が定着され、その後、排紙ローラ２７を経て外部の
排紙トレイ２８に排紙される。

【００３７】また、用紙Ｐへの転写が終了した感光体ド
ラム１５は、その表面の残留トナーがクリーナ２０によ
って取り除かれて、初期状態に復帰し、次の画像形成の
待機状態となる。

【００３８】以上のプロセス動作を繰り返すことによ
り、画像形成動作が連続的に行なわれる。以上説明した
ように、原稿台７上に置かれた原稿Ｏは、スキャナ部１
で読取られ、その読取り情報は、プリンタ部２で一連の
処理を施された後、用紙Ｐ上にトナー画像として記録さ
れるものである。

【００３９】次に、光学系ユニット１３について説明す
る。図２は、光学系ユニット１３の構成を模式的に示し
ている。図２において、半導体レーザ発振器（たとえ
ば、レーザダイオード）３１は、後で詳細を説明するレ
ーザ駆動回路３２で駆動されて、ビーム光を出力する。
レーザ駆動回路３２は、複写機全体の制御を司る主制御
部３３内に設けられた変調回路３４からの光変調信号
と、後述するフオトダイオード４２の出力とに応じてレ
ーザ発振器３１を駆動するようになっている。

【００４０】レーザ発振器３１から出力されるビーム光
は、コリメータレンズ３５を通過した後、分光手段とし
ての偏光ビームスプリッタ３６、および、集光レンズ３
７を介して多面回転ミラーとしてのポリゴンミラー３８
に入射する。ポリゴンミラー３８で反射されたビーム光
は、２つのｆθレンズ３９，４０を通過することによ
り、必要な解像度を持つスポット状の走査光として感光
体ドラム１５上の露光位置Ｘの地点に結像され、走査露
光するようになっている。

【００４１】偏光ビームスプリッタ３６で分光されたビ
ーム光の一部は、集光レンズ４１を介して光検出手段
（光検出素子）としてのピンフオトダイオード４２に入
射し、電気信号に変換されるようになっている。

【００４２】図３は、図２におけるレーザ駆動回路３２
を詳細に示している。すなわち、電圧帰還型の演算増幅
器（オペアンプ）５１の反転入力端（−）には、変調回
路３４からの光変調信号ｆ01が抵抗５２を介して供給さ
れるとともに、非反転入力端（＋）には、基準電圧源５
３からの基準電圧Ｖref が供給されている。

【００４３】演算増幅器５１の出力端は、駆動素子とし
ての電流駆動トランジスタ（ＮＰＮ形トランジスタ）５
４のベースに接続され、このトランジスタ５４のコレク
タは、前記レーザ発振器（レーザダイオード）３１を図
示極性で介して正の直流電源＋Ｖccに接続されるととも
に、エミッタは抵抗５５を介して接地されている。

【００４４】演算増幅器５１の反転入力端（−）と直流
電源＋Ｖccとの間には、抵抗５６を介して前記フォトダ
イオード４２が図示極性で接続されている。ここに、演
算増幅器５１は、本レーザ駆動回路３２における負帰還
制御の中核をなすもので、周波数特性が利得によって影
響されるＧＢ積に支配された電圧帰還型の演算増幅器で
あり、入力される２つの信号の差動増幅を行なう。

【００４５】トランジスタ５４は、演算増幅器５１の出
力から得られた差動出力電圧をレーザ駆動電流に変換す
る。抵抗５２，５６は、負帰還量を決定する分圧抵抗で
あり、抵抗５２が入力抵抗、抵抗５６が帰還抵抗であ
る。抵抗５５は、トランジスタ５４のバイアス抵抗であ
って、レーザ駆動電流を決定するとともに、トランジス
タ５４の安定化に寄与している。

【００４６】このような構成において、任意の画像信号
により記録（画像形成）を行おうとしたとき、光変調信
号ｆ01により図３に示すａのような電流波形が吸い出さ
れた場合、演算増幅器５１の反転入力端Ａの電位は、図
３に示すｂのような波形になろうとする。しかし、演算
増幅器５１の反転入力端Ａは、演算増幅器５１により常
に非反転入力端Ｂと同じ電位にしようとして制御され
る。

【００４７】このために、フォトダイオード４２の出力
電流が電流波形ａを打ち消すような電流、すなわち、フ
ォトダイオード４２と抵抗５６との間に図３に示すｃの
ような電圧波形が現れるように、レーザ発振器３１の光
出力を設定するように演算増幅器５１が電圧を出力す
る。

【００４８】ここで、レーザ発振器３１内の共振器内に
戻り光が入射して、図４（ａ）に示すような発光波形に
対して、図４（ｂ）に示す波形のように光量が乱れよう
とした場合、光出力による負帰還のため演算増幅器５１
の出力は図４（ｃ）に示すごとく出力されて、結果的に
光出力波形は、図４（ｃ）に示す実線のごとく光ること
になる。

【００４９】以上説明したように、第１の実施の形態に
よれば、デジタル複写機において、露光手段としてのレ
ーザ発振器３１の光出力に対して、記録波形の形などに
関わらず四六時中、負帰還制御を施すことによって、温
度変化や戻り光などによる光量変化がない画像露光を得
ることができ、高品位な複写画像が得られる。

【００５０】次に、第２の実施の形態について説明す
る。第２の実施の形態の第１の実施の形態と異なる点
は、図５に示すように、電圧帰還型の演算増幅器５１の
代わりに、周波数特性が利得に影響されない電流帰還型
の演算増幅器５７を用いた点にあり、その他は第１の実
施の形態と同様であるので、説明は省略する。

【００５１】このような構成において、たとえば、図６
（ａ）に示すように、光出力の大きさに変化を与えるよ
うな光変調信号ｆ01を入力すると、電圧帰還型の演算増
幅器５１の場合、ＧＢ積（図６（ｄ）参照）の影響を受
けて、図６（ｂ）に示すように、周波数特性が劣化して
結果的に感光体ドラム１５上に形成された画像の階調性
が損なわれる。

【００５２】一方、電流帰還型の演算増幅器５７の場
合、ＧＢ積の影響が無いために（図６（ｅ）参照）、出
力電流は図６（ｃ）に示すようになって、周波数特性は
劣化せず、結果的に感光体ドラム１５上に形成された画
像の階調性は目的通りに保たれる。

【００５３】以上説明したように、第２の実施の形態に
よれば、デジタル複写機において、露光手段としてのレ
ーザ発振器３１の光出力に対して、記録波形の形などに
関わらず四六時中、負帰還制御を施す制御回路に電流帰
還型の演算増幅器を用いることによって、光出力の増減
による階調性変化に対する周波数変化の影響を除去で
き、高品位な複写画像が得られる。

【００５４】次に、第３の実施の形態について説明す
る。第３の実施の形態は、たとえば、図７に示すよう
に、第２の実施の形態において、トランジスタ５４のエ
ミッタと抵抗５５との接続点にクランプ回路５８の一端
を接続するとともに、クランプ回路５８の他端を帰還抵
抗５９を介して演算増幅器５７の反転入力端Ａに接続し
たものであり、その他は第２の実施の形態と同様である
ので、説明は省略する。

【００５５】クランプ回路５８は、レーザ発振器３１の
駆動電流が暗電流の領域を越えて、レーザ発振器３１が
発光を始めたときに、帰還抵抗５９による負帰還制御を
遮断するものである。

【００５６】図８は、図７におけるクランプ回路５８を
詳細に示している。すなわち、エミッタ抵抗５５は２つ
の抵抗５５ａ，５５ｂに分割されて、それらは直列接続
されている。トランジスタ５４のエミッタと抵抗５５ａ
との接続点には、ＮＰＮ形トランジスタ６１のエミッタ
が接続されるとともに、コレクタは帰還抵抗５９の一端
に接続される。トランジスタ６１のベースとエミッタと
の間には、抵抗６２が接続されるとともに、トランジス
タ６１のベースとコレクタとの間には、抵抗６３と逆流
防止用ダイオード６４との直列回路が接続される。

【００５７】抵抗５５ａと５５ｂとの接続点には、バイ
アス抵抗６５を介してＰＮＰ形トランジスタ６６のベー
スが接続される。トランジスタ６６のコレクタは接地さ
れるとともに、エミッタはトランジスタ６１のベースに
接続される。

【００５８】ここに、ＩD はレーザ発振器３１の駆動電
流である。抵抗５５ａ，５５ｂは、トランジスタ５４の
エミッタ抵抗であって、レーザ駆動電流ＩD を電圧ＶE1
（ＶE2）、ＶEOに変換する。トランジスタ６１は、帰還
抵抗５９による負帰還をクランプするものである。ダイ
オード６４は、エミッタ電圧ＶE1（ＶE2）が基準電圧Ｖ
ref を越える場合（光出力が発生した場合）に電流の逆
流を防止するものである。

【００５９】抵抗６２，６３は、トランジスタ６１のエ
ミッタ−コレクタ間電圧ＶECを決定するものであって、
レーザ駆動電流ＩD が発光電流と暗電流との切換点にあ
る電流、すなわち、発光の閾値電流ＩS のときに得られ
るエミッタ電圧ＶE1と基準電圧Ｖref との差電圧に上記
エミッタ−コレクタ間電圧ＶECを設定するような比率で
選ばれる。トランジスタ６６は、電圧ＶEOの増減に応じ
て抵抗６３に流れる電流ＩC3を変化させるものである。

【００６０】このような構成において、たとえば、光出
力を図９（ｂ）のＰW1のごとく希望した場合の、レーザ
発振器３１の特性曲線が図９（ａ）のＣのようであった
場合、温度変化によって電流は増加する方向に向うが、
自動光出力制御により電流は光出力を一定に保つために
減少の方向に向い、特性曲線は図９（ａ）のＤのように
移行する。

【００６１】この場合、トランジスタ５４のエミッタ電
圧ＶE2はＶE1へと移行するが（図９参照）、上記エミッ
タ電圧ＶE2は基準電圧Ｖref よりも低い電圧に設定す
る。今、トランジスタ６１のエミッタ−コレクタ間電圧
ＶECがＶref −ＶE1で保たれていて、自動光出力制御の
動作により上記エミッタ電圧ＶE2がＶE1へ移行した場
合、上記エミッタ−コレクタ間電圧ＶECが固定であれ
ば、基準電圧Ｖref が減少しようとして、レーザ駆動電
流ＩD が増加してレーザ発振器３１は連続発光される
が、上記エミッタ電圧ＶE2がＶE1へ移行、すなわち、減
少すると、抵抗５５ａ，５５ｂの接続点の電圧ＶEOも減
少して、抵抗６５を流れる電流ＩB3が増加することによ
り、電流ＩC3が増加する。

【００６２】このために、抵抗６３の両端に発生する電
圧が増加して、抵抗６２の両端に発生する電圧との比率
が変わり、トランジスタ６１のエミッタ−コレクタ間電
圧ＶECが増加する。このため、トランジスタ５４のエミ
ッタ電圧ＶE2とＶE1との差電圧がキャンセルされて、レ
ーザ発振器３１の連続発光は防止される。この場合、ト
ランジスタ６１のエミッタ−コレクタ間電圧ＶECの増減
の割合と、トランジスタ５４のエミッタ電圧ＶE1，ＶE2
の変化の割合とが同じになるように、各部の定数を決定
する。

【００６３】以上説明したように、第３の実施の形態に
よれば、露光手段としてのリアルタイム自動光出力制御
において、その負帰還制御回路の光結合の他に抵抗によ
る電圧の負帰還を併用することにより、光出力の有無に
関わらず、レーザ駆動電流の連続した制御が施されるこ
とにより、光出力による負帰還制御が安定化して、高品
位な複写画像が得られる。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、温
度変化や戻り光などによる光量変化のない常に安定した
光出力を得ることができ、高品位な出力画像が得られる
レーザ発振器駆動装置および画像形成装置を提供でき
る。

【００６５】また、本発明によれば、光出力の増減によ
る階調性変化に対する周波数変化の影響を除去でき、高
品位な出力画像が得られるレーザ発振器駆動装置および
画像形成装置を提供できる。さらに、本発明によれば、
光出力による負帰還制御が安定化して、高品位な出力画
像が得られるレーザ発振器駆動装置および画像形成装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ発振器駆動装
置が適用されるデジタル複写機を概略的に示す構成図。

【図２】光学系ユニットの構成を示す模式図。

【図３】第１の実施の形態に係るレーザ駆動回路の構成
を示す回路図。

【図４】同レーザ駆動回路の動作を具体的に表わした信
号波形図。

【図５】第２の実施の形態に係るレーザ駆動回路の構成
を示す回路図。

【図６】電圧帰還型の演算増幅器と電流帰還型の演算増
幅器の特性を表わした図。

【図７】第３の実施の形態に係るレーザ駆動回路の構成
を示す回路図。

【図８】同実施の形態におけるクランプ回路の構成を示
す回路図。

【図９】同実施の形態における自動光出力制御の動作を
説明するためのもので、（ａ）図はレーザ発振器の出力
と電流との関係を示す特性図、（ｂ）図はレーザ発振器
の発光波形例を示す図、（ｃ）図は電流駆動トランジス
タのエミッタ電流とエミッタ電圧との関係を示す特性
図。

【符号の説明】

１……スキャナ部、２……プリンタ部、６……光電変換
素子、７……原稿台、９……光源、１３……光学系ユニ
ット、１４……画像形成部、１５……感光体ドラム（像
担持体）、１６……帯電チャージャ、１７……現像器、
１８……転写チャージャ、２１……給紙カセット、２６
……定着器、３１……半導体レーザ発振器、３２……レ
ーザ駆動回路、３４……変調回路、３６……偏光ビーム
スプリッタ、３８……ポリゴンミラー（多面回転ミラ
ー）、４２……フォトダイオード（光検出素子、光検出
手段）、５１……電圧帰還型の演算増幅器、５２……入
力抵抗、５３……基準電圧源、５４……電流駆動トラン
ジスタ（駆動素子）、５５……エミッタ抵抗、５５ａ…
…Ｉ−Ｖ変換抵抗、５５ｂ……電圧検出抵抗、５６……
帰還抵抗、５７……電流帰還型の演算増幅器、５８……
クランプ回路、５９……帰還抵抗、６１……クランプ用
トランジスタ、６６……クランプ電圧調整用トランジス
タ。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力される光変調信号とあらかじめ設定
   される基準信号との演算を行なう演算増幅器と、 この演算増幅器の出力に応じてレーザ発振器を駆動する
   駆動手段と、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
   して電気信号に変換する光検出手段と、 この光検出手段の出力を前記演算増幅器の光変調信号入
   力側へ帰還する帰還手段と、 を具備したことを特徴とするレーザ発振器駆動装置。
2. 【請求項２】 入力される光変調信号とあらかじめ設定
   される基準信号との差動演算を行ない、その差動演算の
   結果を電圧値で出力する電圧帰還型の演算増幅器と、 この演算増幅器の出力電圧を駆動電流に変換し、この駆
   動電流によりレーザ発振器を駆動する駆動素子と、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
   して電流信号に変換する光検出素子と、 この光検出素子により得られる電流を前記演算増幅器の
   光変調信号入力側へ帰還する帰還回路と、 を具備したことを特徴とするレーザ発振器駆動装置。
3. 【請求項３】 前記演算増幅器は電流帰還型の演算増幅
   器であることを特徴とする請求項１記載のレーザ発振器
   駆動装置。
4. 【請求項４】 入力される光変調信号とあらかじめ設定
   される基準信号との差動演算を行ない、その差動演算の
   結果を電圧値で出力する利得変化に対する周波数変化の
   ない電流帰還型の演算増幅器と、 この演算増幅器の出力電圧を駆動電流に変換し、この駆
   動電流によりレーザ発振器を駆動する駆動素子と、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
   して電流信号に変換する光検出素子と、 この光検出素子により得られる電流を前記演算増幅器の
   光変調信号入力側へ帰還する帰還回路と、 を具備したことを特徴とするレーザ発振器駆動装置。
5. 【請求項５】 入力される光変調信号とあらかじめ設定
   される基準信号との演算を行なう演算増幅器と、 この演算増幅器の出力に応じてレーザ発振器を駆動する
   駆動手段と、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
   して電気信号に変換する光検出手段と、 この光検出手段の出力を前記演算増幅器の光変調信号入
   力側へ帰還する第１の帰還手段と、 前記レーザ発振器の駆動電流に応じた電圧を前記演算増
   幅器の光変調信号入力側へ帰還する第２の帰還手段と、 この第２の帰還手段で帰還される電圧を前記レーザ発振
   器の駆動電流に応じてクランプするクランプ手段と、 を具備したことを特徴とするレーザ発振器駆動装置。
6. 【請求項６】 前記演算増幅器は電流帰還型の演算増幅
   器であることを特徴とする請求項５記載のレーザ発振器
   駆動装置。
7. 【請求項７】 入力される光変調信号とあらかじめ設定
   される基準信号との差動演算を行ない、その差動演算の
   結果を電圧値で出力する電圧帰還型の演算増幅器と、 この演算増幅器の出力電圧を駆動電流に変換し、この駆
   動電流によりレーザ発振器を駆動する駆動素子と、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
   して電流信号に変換する光検出素子と、 この光検出素子により得られる電流を前記演算増幅器の
   光変調信号入力側へ帰還する第１の帰還回路と、 前記駆動電流を電圧値に変換する電流電圧変換回路と、 この電流電圧変換回路で得られる電圧を前記演算増幅器
   の光変調信号入力側へ帰還する第２の帰還回路と、 この第２の帰還回路で帰還される電圧を前記駆動電流に
   応じて所定の電圧を設定することによりクランプするク
   ランプ回路と、 を具備したことを特徴とするレーザ発振器駆動装置。
8. 【請求項８】 入力される光変調信号とあらかじめ設定
   される基準信号との差動演算を行ない、その差動演算の
   結果を電圧値で出力する電圧帰還型の演算増幅器と、 この演算増幅器の出力電圧を駆動電流に変換し、この駆
   動電流によりレーザ発振器を駆動する駆動素子と、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
   して電流信号に変換する光検出素子と、 この光検出素子により得られる電流を前記演算増幅器の
   光変調信号入力側へ帰還する第１の帰還回路と、 前記駆動電流を電圧値に変換する電流電圧変換回路と、 この電流電圧変換回路で得られる電圧を前記演算増幅器
   の光変調信号入力側へ帰還する第２の帰還回路と、 この第２の帰還回路で帰還される電圧を前記駆動電流に
   応じて所定の電圧を設定することによりクランプするク
   ランプ回路と、 このクランプ回路で設定する前記所定の電圧を前記電流
   電圧変換回路で得られる電圧に応じて可変する可変手段
   と、 を具備したことを特徴とするレーザ発振器駆動装置。
9. 【請求項９】 走査光により像担持体上を走査露光する
   ことにより前記像担持体上に画像を形成する画像形成装
   置において、 レーザ光を出力するレーザ発振器と、 このレーザ発振器から出力されるレーザ光に基づき走査
   光を発生する光学系と、 この光学系から出力される走査光を像担持体上に導くこ
   とにより前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段
   と、 入力される形成画像に応じた光変調信号とあらかじめ設
   定される基準信号との演算を行なう演算増幅器と、 この演算増幅器の出力に応じて前記レーザ発振器を駆動
   する駆動手段と、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
   して電気信号に変換する光検出手段と、 この光検出手段の出力を前記演算増幅器の光変調信号入
   力側へ帰還する帰還手段と、 を具備したことを特徴とする画像形成装置。
10. 【請求項１０】 走査光により像担持体上を走査露光す
    ることにより前記像担持体上に画像を形成する画像形成
    装置において、 レーザ光を出力するレーザ発振器と、 このレーザ発振器から出力されるレーザ光に基づき走査
    光を発生する光学系と、 この光学系から出力される走査光を像担持体上に導くこ
    とにより前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段
    と、 入力される形成画像に応じた光変調信号とあらかじめ設
    定される基準信号との差動演算を行ない、その差動演算
    の結果を電圧値で出力する電圧帰還型の演算増幅器と、 この演算増幅器の出力電圧を駆動電流に変換し、この駆
    動電流により前記レーザ発振器を駆動する駆動素子と、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
    して電流信号に変換する光検出素子と、 この光検出素子により得られる電流を前記演算増幅器の
    光変調信号入力側へ帰還する帰還回路と、 を具備したことを特徴とする画像形成装置。
11. 【請求項１１】 走査光により像担持体上を走査露光す
    ることにより前記像担持体上に画像を形成する画像形成
    装置において、 レーザ光を出力するレーザ発振器と、 このレーザ発振器から出力されるレーザ光に基づき走査
    光を発生する光学系と、 この光学系から出力される走査光を像担持体上に導くこ
    とにより前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段
    と、 入力される形成画像に応じた光変調信号とあらかじめ設
    定される基準信号との差動演算を行ない、その差動演算
    の結果を電圧値で出力する利得変化に対する周波数変化
    のない電流帰還型の演算増幅器と、 この演算増幅器の出力電圧を駆動電流に変換し、この駆
    動電流により前記レーザ発振器を駆動する駆動素子と、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
    して電流信号に変換する光検出素子と、 この光検出素子により得られる電流を前記演算増幅器の
    光変調信号入力側へ帰還する帰還回路と、 を具備したことを特徴とする画像形成装置。
12. 【請求項１２】 走査光により像担持体上を走査露光す
    ることにより前記像担持体上に画像を形成する画像形成
    装置において、 レーザ光を出力するレーザ発振器と、 このレーザ発振器から出力されるレーザ光に基づき走査
    光を発生する光学系と、 この光学系から出力される走査光を像担持体上に導くこ
    とにより前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段
    と、 入力される形成画像に応じた光変調信号とあらかじめ設
    定される基準信号との演算を行なう演算増幅器と、 この演算増幅器の出力に応じて前記レーザ発振器を駆動
    する駆動手段と、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
    して電気信号に変換する光検出手段と、 この光検出手段の出力を前記演算増幅器の光変調信号入
    力側へ帰還する第１の帰還手段と、 前記レーザ発振器の駆動電流に応じた電圧を前記演算増
    幅器の光変調信号入力側へ帰還する第２の帰還手段と、 この第２の帰還手段で帰還される電圧を前記レーザ発振
    器の駆動電流に応じてクランプするクランプ手段と、 を具備したことを特徴とする画像形成装置。
13. 【請求項１３】 走査光により像担持体上を走査露光す
    ることにより前記像担持体上に画像を形成する画像形成
    装置において、 レーザ光を出力するレーザ発振器と、 このレーザ発振器から出力されるレーザ光に基づき走査
    光を発生する光学系と、 この光学系から出力される走査光を像担持体上に導くこ
    とにより前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段
    と、 入力される形成画像に応じた光変調信号とあらかじめ設
    定される基準信号との差動演算を行ない、その差動演算
    の結果を電圧値で出力する電圧帰還型の演算増幅器と、 この演算増幅器の出力電圧を駆動電流に変換し、この駆
    動電流により前記レーザ発振器を駆動する駆動素子と、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を検出
    して電流信号に変換する光検出素子と、 この光検出素子により得られる電流を前記演算増幅器の
    光変調信号入力側へ帰還する第１の帰還回路と、 前記駆動電流を電圧値に変換する電流電圧変換回路と、 この電流電圧変換回路で得られる電圧を前記演算増幅器
    の光変調信号入力側へ帰還する第２の帰還手段と、 この第２の帰還手段で帰還される電圧を前記駆動電流に
    応じて所定の電圧を設定することによりクランプするク
    ランプ回路と、 を具備したことを特徴とする画像形成装置。