JPS63293566A - レ−ザ−ビ−ムプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体レーザービームを走査して画像を形成
するレーザービームプリンタに係り、特に半導体レーザ
ー出力の制御系の改良を図ったものである。

［従来の技術］ 高速記録が可能で、騒音の少ないプリンタとして電子写
真感光体上にレーザービームを走査することにより静電
潜像を形成し、この静電潜像を現像し、記録媒体に転写
して顕画像を得るレーザービームプリンタが実用化され
てきている。特に近年このようなレーザービームプリン
タのレーザー光源として、小型化や変調の容易さから半
導体レーザーが多く用いられている。

さらに、半導体レーザーは、容易にパルス幅変調が可能
であることから、高解像度で階調性のある画像を出力す
ることが可能となる利点を有している。

［発明が解決しようとする問題点］ 半導体レーザーは、一般に第６図のような順方向電流−
光出力特性を有する。すなわち、同図に示すように、半
導体レーザーは大きなしきい電流値１−　ｈを有し、さ
らにこのしきい電流値Ｌｈは大きな温度依存性を有して
いる。このため、半導体レーザーには大きな駆動電流が
必要であり、また高速にパルス幅変調を行う場合、温度
条件によっては人力信号のパルス幅よりもレーザー出力
のパルス幅が小さくなり、十分な階調性が確保できなく
なることがある。

これに対処するため、レーザーの発光以下の一定のバイ
アス電流■８を半導体レーザーに予め流しておくように
したものが知られている。

また、レーザーの出力を安定させるものとして、半導体
レーザー素子の温度を一定に保つ手段を設けたものと、
半導体レーザー素子と一体に構成した光検出器によって
レーザー出力を監視し、これに応じてレーザー電流を制
御することにより出力を一定に保つようにしたものとが
従来より一般的である。

しかしながら、前者はレーザー出力を一定に保つために
は精密な温度検出および温度制御を必要とする。これに
対して後者は、レーザーの波長が温度変化によって変化
する範囲で感光体の感度が一定であれば、構成を簡単化
できるのでコスト並びに寸法上有利であり、しかもレー
ザー出力の経時変化に対しても効果的である。しかし、
後者の如きレーザー出力制御を行った場合、上述したよ
うにレーザー発光のしきい電流値Ｌｈは温度に応じて変
化するので、バイアス電流■８を流しておいても、１Ｉ
ａ−１＊ｈ　　ｌの変化に伴ってレーザー出力のパルス
幅が変化することになる。従って、画像の階調表現を行
う場合にもこれが影響を及ぼすことになり、安定した階
調表現を行う上で問題が生じるものである。

一方、電子写真感光体は一般に環境および経時的にその
感度が変化するので、安定した階調画像を得るためには
、潜像電位を適切に制御しなければならない。

本発明は、かかる問題点を解決し、温度等環境条件の変
化や経時変化に起因したレーザー発生装置のレーザー出
力変動および電子写真感光体の感度の変動を補償すべく
レーザー出力の適切な制御を行うようにすることにより
、安定した階調表現が可能なレーザービームプリンタを
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ そのために、本発明では、帯電処理と半導体レーザービ
ームの走査とにより静電潜像を形成される感光体を有す
るレーザービームプリンタにおいて、半導体レーザービ
ームの発生装置と、発生装置の出力を検知するレーザー
出力モニタ回路と、画像信号の供給に応じてレーザー変
調電流を発生装置に通電することによりその駆動を行う
レーザー変調回路と、発生装置に対してレーザー変調回
路と並列に配設され、発生装置にレーザー発振電流以下
の値のバイアス電流の通電を行うバイアス電流回路と、
レーザー変調回路による発生装置の駆動期間外に、レー
ザー出力モニタ回路の出力に応じて当該出力が予め設定
された値となるようにバイアス電流の値を決定する第１
制御手段と、静電潜像形成時の感光体の電位を検出する
検出手段と、当該検出した電位に応じてレーザー変調電
流を決定する第２制御手段とを具えたことを特徴とする
。

［作　用〕 本発明によれば、第１制御手段の制御の下にバイアス電
流回路は温度等によらず所定のレーザー出力が得られる
ようにバイアス電流を変更する。

これにより、レーザー発振のしきい電流値とバイアス電
流値との差は温度等によらずほぼ一定となる。

また、第２制御手段の制御の下に感光体の感度の変化に
応じて電位が補償されるようにレーザー出力が制御され
るが、このときこの制御は上記差には変化を与えず、す
なわちバイアス電流値をそのときのレーザー変調電流値
に見合った適切な値に保持したまま行われる。

これらにより、画像記録時の入力信号に応じたレーザー
出力を安定させることが可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明レーザービームプリンタの一実施例を示
すブロック図、第２図はその感光ドラム周辺を模式的に
示す側面図である。図において、１１はレーザー光源と
しての半導体レーザー装置、１２および１３は、それぞ
れ、ホトダイオードおよびアンプであり、半導体レーザ
ー装置が出力するレーザー光のモニタリングを行うレー
ザー出力モニタを構成する。１４は制御部であり、第４
図につき後述する手順等を実行するＣＰＵ１４ａ、その
処理手順等に対応したプログラムや後述のバイアス電流
値Ｉ、Ｓ制御用のデータ等を格納したＲＯＭ１４ｂ、ア
ンプ１３の出力を取込むためのへ／Ｄ変換器１４ｃ１作
業用に用いるＲＡＭ１４６等を有する。

１７は半導体レーザー装置１１にレーザー発振以下ノバ
イアス電流Ｉｎを供給するためのバイアス電流回路であ
り、制御部１４がバッファ１５に設定した値のＤハ変換
を行うＤ／Ａ変換器１６のアナログ量の制御電圧に応じ
て電流値工、を変更とする。

２１は半導体レーザー装置１１から照射されたレーザー
ビームＩを偏光するためのポリゴンミラーであり、不図
示のモータ軸に固定されて図中矢印方向への回転を行い
、感光ドラム２３上にビームＩを走査する。２２は当該
偏光されたレーザービームＩを感光ドラム２３上に集光
するｆ−θレンズである。

２４はレーザービームＩによる感光ドラム２３上の情報
書込み開始位置を検出するための受光ダイオードから成
るビームディテクタ、２５はそのビームディテクタ２４
の出力を増幅するアンプである。２６はブランキング回
路であり、ビームディテクタ２４がレーザービーム■を
検出したときに所定期間レーザービームＩの照射をオフ
とさせるブランキング信号ＢＬを発生し、これを制御部
１４と重畳回路３５とに供給する。

２７は感光ドラム２３の電位を検出する電位センサであ
る。

３０は半導体レーザー装置に対しバイアス電流回路１７
と並列に設けたレーザー変調回路であり、制御部１４が
バッファ１８に設定した値のＤ／Ａ変換を行うＤ／Ａ変
換器１９によるアナログ量の制御電圧に応じて電流値を
変更するイ夙電源回路３１．差勅スイッチ３２等を有す
る。信号重畳回路３５は、制御部１４もしくは不図示の
画像信号供給源より供給されるパルス幅変調された画像
信号Ｖとブランキング信号ＢＬとを重畳して変調信号Ｓ
を生成する。差動スイッチ３２は、パルス幅変調された
画像信号■にプランキンゲイ３号ＢＬを重畳した変調信
号Ｓによって、半導体レーザー装置１１をオン／オフす
る。

麓メ電源回路３１は、バッファ１８への設定値に応じて
、画像期間におけるオン時の電流を一定にするもので、
オフ時には抵抗Ｒにこの電流が流れる。

第２図において、４０は第１図の各部１４〜１９および
３０を含み、半導体レーザー装置１１に対する出力コン
トローラをなすものである。　４１は感光ドラム２３を
帯電させる帯電器、４３は現像器、４５は転写紙４４に
対し記録剤（トナー）を転写するための転写帯電器、４
６は転写後に感光ドラム２３上に残留したトナーを除去
するクリーニングブレードである。

第３図はレーザービーム■のオン／オフ状態を示す波形
図であり、本図を用いて第１図および第２図示の装置の
動作を説明する。

半導体レーザー装置１１から放射されたレーザービーム
Ｉは、ポリゴンミラー２１によって偏光され、ｆ−θレ
ンズ２２によって感光ドラム２３上に集光、走査される
。すなわち、感光ドラム２３上には、帯電器４１による
一様帯電とレーザービームＩの走査とにより潜像が形成
される。レーザービームＩは、第３図のように、感光ド
ラム２３上に画像形成を行う画像期間では画像信号■に
従ってパルス幅変調され、非画像期間ではブランキング
信号ＢＬによって点灯が可能であり、当該点灯がなされ
ているブランキング期間において半導体レーザー装置１
１の出力のモニタおよびレーザービーム走査の検出がな
される。ブランキング回路２６はビームディテクタ２４
によってレーザービームＩが検出されたときに所定期間
ｔｄにわたってブランキング信号ＢＬを消勢し、従って
この期間中におけるレーザービームＩのオン／オフは画
像期間における信号■の人力のみに依存する。

制御ａｆｔ４は、ブランキング期間においてレーザ変調
回路３０が所定値の電流をレーザー装置１１に供給する
ようにバッファ１８に設定を行うとともに、ホトダイオ
ード１２よりアンプ１３およびＡ／Ｄ変換器１４ｃを介
して供給されるレーザー出力モニタ値を取込み、その値
が予め設定した値に近づくようにバッファ１５の出力値
、すなわちバイアス値Ｉ８の変更設定を行う。

第４図（Ａ）および（Ｂ）は、制御部１４によるレーザ
ー出力制御のための諸値決定処理手順の一例であり、そ
れぞれ、感光ドラム２３の感度に応じた出力を得るため
の手順、および温度等に応じたバッファ値決定のための
手順を示している。

同図（Ａ）のＩＡ埋は、画像形成を行う前の適切な時期
に、例えば所定の時間毎に起動したり、あるいは画像形
成の間に起動することができるものである。手順が起動
されると、まずステップＳＡＩにて電位センサ２７によ
りレーザ一点灯で形成された明部電位を検出し、ステッ
プＳＡ３にて当該検出値と所定値とを比較する。

ここで、検出値が適切な所定値でないと判定されたとき
、すなわちあるレーザー出力に対して適切な電位が形成
されていない場合には、ステップＳＡ５に進み、レーザ
ー出力を設定するバッファ１８の内容を補正して処理を
終了する。すなわち、本手順の終了時には、レーザー出
力が予め設定された電位が得られる値Ｐｓとなるように
、レーザー変調回路３０のレーザー変調電流値Ｉｓが決
定されることになる。

次に、第４図（Ｂ）の処理は、ブランキング期間に行う
もので、ステップＳＢＩのブランキング信号８Ｌの立上
り検知に応じて起動される。

このとき、ステップＳＢ２にて、バッファ１８に設定さ
れている内容を例えばＲＡＭ１４ｄの所定領域に退避さ
せ、代りに一定の電流値ＩＢＬに対応した値をバッファ
１８に設定する。次いでステップＳＢ３にてホトダイオ
ード１２の出力を増幅、Ａ／Ｄ変換した値（モニタ値）
を読込む。次に、ステップＳＢ５にてモニタ値と予めＲ
ＯＭ１４ｂに格納しである所定値ＰＩＩＬとを比較し、
両者が一致ないしはほぼ等しければステップＳＢ９に進
んでバッファ１８の内容を退避しである値に際設定し、
手順を終了する。

一方、ステップ５８５にて否定判定がなされた場合には
ステップＳＢ７に移行し、両者の偏差量に応じた制御量
をバッファ１５にセットしてバイアス電流ＩＢの値を変
更せしめ、ステップＳＢ３に復帰してステップＳＢ５で
肯定判定がなされるまで手順を繰返す。

ここに、所定値は、第６図示の曲線が温度変化してもほ
ぼ相似の形状を有するものであるから、温度によらず一
定の値とすることができる。すなわち、本例では、しき
い電流値Ｌｈとそれに対するバイアス電流値Ｉ３との差
がほぼ一定となるように、モニタ値に応じたバイアス電
流値■８の制御を行うものである。

半導体レーザー出力は、前述したようにその温度変化に
非常に敏感で、また経時的にも変化するが、その主な変
化はレーザー発振のしきい電流値Ｌｈの変化である。本
例によれば、レーザー出力をレーザー変調回路３０に並
設したバイアス電流回路１７によってバイアス電流１Ｂ
を制御することによって、例えば第５図（Ａ）　に示す
ように、レーザー出力特性が（１）から（２）に変化し
てしきい電流値がＩｓｈからＩｓｈ゛に変化したとき、
バイアス電流値も■５から■８°に変化する。すなわち
、Ｉｌｌ＋−１８とＬｈ’−ＩＩＩｏとをほぼ等しくす
ることができ、またＩｍｈ−ＩＢを小さくすることが可
能であるから、人力信号のパルス幅に対してレーザー出
力は忠実で常に安定した幅の変調が可能となる。

また、以上の説明から明らかなように、狭いパルス幅の
人力信号を高速にしかも安定に変調できることにより、
高解像の階調画像を安定して得ることが可能となる。

そして画像形成時には、第５図（Ｂ）に示すように、画
像期間において電流源３１は上記レーザー変調電流値Ｉ
ｓにバッファ１８の設定内容に応じて制御される。感光
ドラム２３の感度変化は、画像形成時間に比べ十分遅い
ものであるので、上述のような電位制御によって潜像電
位を一定に制御することが可能となる。

以上説明したように、ブランキング期間においてレーザ
ー変調回路３０の電流値を一定（ＩＢＬ）　として、レ
ーザー出力が一定となるようにバイアス電流値ＩＢも定
めることにより、レーザーのしきい電流値Ｌｈとバイア
ス電流値ｌ＠どの差を常に所定量に保つようにしたので
、温度条件によらずｌ　Ｉ−ｈ−ｒａｌの値を十分に小
さくでき、入力パルスに対して出力パルスが安定に再現
できる。また、潜像電位をＬｈ　−ｒａに変化を与える
ことなく、すなわちＩ、をＩｓに見合った適切な値に保
ったままレーザー出力によって制御することとなる。

これらのことにより高速でかつ安定した階調画像を高解
像度で出力できるレーザービームプリンタを実現できる
。

なお、上側においては、ＣＰｕ等を含む制御部１４とバ
ッファ１５とによりＩ、値の制御をディジタルに行うも
のとしたが、上記構成は適宜の論理回路により行うこと
も可能であり、あるいはコンパレータ等を用い、ブラン
キング期間においてｒａ値を変更設定すること、すなわ
ちアナログ的に制御を行うこともできる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、温度等環境条件の
変化や経時変化に起因したレーザー発生装置のレーザー
出力変動および電子写真感光体の感度の変動を補償すべ
くレーザー出力の適切な制御を行うようにすることによ
り、安定した階調表現が可能なレーザービームプリンタ
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ、本発明レーザービー
ムプリンタの一実施例を示すブロック図および側面図、 第３図は第１図示の実施例によるレーザービームのオン
／オフ状態を示す波形図、 第４図（Ａ）および（Ｂ）は第１図示の実施例によるレ
ーザー出力制御手順の一例を示すフローチャート、 第５図（Ａ）および（Ｂ）は第１図示の実施例による効
果を説明するための電流とレーザー出力との関係を示す
特性曲線図、 第６図は従来例によるレーザー出力制御を説明するため
の電流とレーザー出力との関係を示す特性曲線図である
。 １１・・・半導体レーザー、 １２・・・ホトダイオード、 １３・・・アンプ、 １４・・・制御部、 １４ａ　・・・ＣＰＵ　。 １４ｃ・・・Ａ／Ｄ変換器、 １５．１８・・・バッファ、 １６．１９・・・Ｄ／Ａ変換器、 １７・・・バイアス電流回路、 ２１・・・ポリゴンミラー、 ２２・・・ｆ−θレンズ、 ２３・・・感光ドラム、 ２４・・・ビームディテクタ、 ２５・・・アンプ、 ２６・・・ブランキング回路、 ２７・・・電位センサ、 ３０・・・レーザー変調回路、 ３１・・・電流源、 ３２・・・差動スイッチ、 ４０・・・コントローラ、 ４１・・・帯電器。 第２図 第３図 （Ａ）　　（）゛ランキンフ゛其ｌ聞）（Ｂ）（Ｍ像期
Ｍ） 第５図 （Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 帯電処理と半導体レーザービームの走査とにより静電潜
   像を形成される感光体を有するレーザービームプリンタ
   において、 前記半導体レーザービームの発生装置と、 前記発生装置の出力を検知するレーザー出力モニタ回路
   と、 画像信号の供給に応じてレーザー変調電流を前記発生装
   置に通電することによりその駆動を行うレーザー変調回
   路と、 前記発生装置に対して前記レーザー変調回路と並列に配
   設され、前記発生装置にレーザー発振電流以下の値のバ
   イアス電流の通電を行うバイアス電流回路と、 前記レーザー変調回路による前記発生装置の駆動期間外
   に、前記レーザー出力モニタ回路の出力に応じて当該出
   力が予め設定された値となるように前記バイアス電流の
   値を決定する第１制御手段と、 静電潜像形成時の前記感光体の電位を検出する　検出手
   段と、 当該検出した電位に応じて前記レーザー変調電流を決定
   する第２制御手段と、 を具えたことを特徴とするレーザービームプリンタ。