JP2657824B2 - レーザービーム制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の技術分野） 本発明は、レーザービームの光源となるレーザーダイ
オード（LD）のレーザービーム発散角がLD毎に異なるた
め、LDを装置に組込み使用する場合、何れのLDについて
も同様な光量（ビーム強度，ビーム形）が得られるよう
にしたレーザービーム制御方式に関する。

（従来の技術） レーザープリンタ等に使用されるレーザービームの光
源となるLDは、上述したように個々のLD毎にそのレーザ
ービーム発散角を異にするため、画像形成の際、その都
度光量制御部で光量調整を行ない画像品質が最適になる
ようにしていた。

第５図は本発明が実施されるレーザープリンタの一例
を示す構造断面図、第６図は第５図の書込光学ユニット
におけるレーザーユニットを示す。

このレーザープリンタの構成および動作の概要は、第
５図に示すように感光体ドラム１の周面には、矢印で示
すその回転方向の順に、帯電器２、現像ユニット３、転
写チャージャ４、クリーニングユニット５が配設されて
おり、帯電器２と現像ユニット３との間の位置６で感光
体ドラム１に書込み光線が入射して露光するように書込
光学ユニット７が設けられている。

この装置では、帯電器２、光書込み位置６は感光体ド
ラム１の下側に配置され、書込光学ユニット７は感光体
ドラム１、現像ユニット３、クリーニングユニット５の
下位に設けられている。又、転写チャージャ４は感光体
ドラム１の上側に配置されている。転写チャージャ４と
感光体ドラム１との間の転写部に転写紙を給紙する給紙
カセット８は書込光学ユニット７の更に下部に設けら
れ、転写紙はフィードローラ９とこれに圧接するフリク
ションバッド10により重送を分離されて１枚ずつ送り出
され、現像ユニット３の側方で大きくＵターンし、現像
ユニット３の上方に設けられたレジストローラ対11,12
により感光体ドラム１上に形成された画像と位置が整合
するようにタイミングを合わせて転写部に給紙される。
転写後の転写紙径路には定着ユニット13が設けられ、そ
の排出側には排紙トレイ14が設けられている。

書込光学ユニット７は、第５図、第６図に示すよう
に、レーザーユニット15から発した画像情報信号に応じ
て点滅する光（１点鎖線で図示）は第１ミラー16で反射
し、スキャナモータで駆動される偏向器17の軸に一体に
取付けられたミラーとしてのピラミダルミラー18に入射
し、一定の角度範囲を繰返し偏向する。偏向光はｆθレ
ンズ19により感光体ドラム１上の光書込み位置６で直鎖
上に結像するように補正され、第２ミラー20、トロイダ
ルレンズ21を介して感光体ドラム１に入射し、入射光の
偏向により主走査が行なわれ、感光体ドラム１の回転に
より副走査が行なわれ、画像情報信号に応じた画像が書
込まれ、静電潜像が形成される。書込光学ユニット７の
構成要素は装置のベースカバー22に直接取付けられてい
る。

感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像ユニ
ット３により現像されたトナー像が形成され、レジスト
ローラ対11,12により給紙された転写紙に転写チャージ
ャ４の作用により転写される。転写後感光体ドラム１よ
り分離された転写紙は定着ユニット13により定着され、
排紙トレイ14に排出される。

一方、転写後感光体ドラム１上に残留したトナーはク
リーニングユニット５によりクリーニングされ、次回の
作像に備えられる。

上記構成のレーザープリンタにおいて、被走査面（例
えば感光体）上に画像形成に必要な所要スポット径を以
てビームを結像させるために、結像レンズ以前の光路上
にビーム整形用のスリットを設けておき、該スリット通
過後のビームを偏向器（ビラミダルミラー）の反射面に
その法線方向に対して傾けて入射させ、その反射光を入
射ビームとして上記結像レンズに入射させるようにして
いる光ビーム走査装置が知られている。

例えば、第６図のレーザーユニット、第７図および第
８図の書込光学ユニットの光学部品配置に示すように、
第６図で光源たる半導体レーザー23（LD）より発散した
ビームはコリメータレンズ24により平行光化されてから
スリット25により整形されて半導体レーザーユニット15
より出射される。

そして、このビームは第１ミラー16により、偏向器17
の反射面を構成する円柱を斜めに裁断した如き反射面の
ピラミダルミラー18の略回転軸にそって入射される。

かかる状態の下でピラミダルミラー18が回転すると、
これに伴ない偏向されて第５図、第７図、第８図に示す
ｆθレンズ19に進み、第２ミラー20の反射部26にて光軸
を曲げられ、トロイダルレンズ21を通り、感光体ドラム
１の外周面に結像される。

なお、ｆθレンズ19と第２ミラー20との間に配置され
た第７図に示す光ファイバー27は、フォトセンサー28に
導かれており、これらは書出し位置を決定する同期光を
取り出すためのものである。

このような光学系において、第６図の偏向器17以前に
おけるビーム整形に係るスリット25はレーザーユニット
15と一体的に不動部材に固定されており、かかる構成に
より以下の問題を生じていた。

（発明が解決しようとする課題） 上述したレーザーユニット15のスリット25で整形され
た楕円の入射ビームL_Nは第１ミラー16により反射され
て、ピラミダルミラー18に第９図、第10図に示すように
入射され、反射ビームL_Oとなる。

即ち、第９図に示す如く、ピラミダルミラー18が偏向
器17によって回転し、その傾斜反射面18Aにより反射
し、ピラミダルミラー18のある回転位置では入射ビーム
L_Nの径ａは反射後、反射ビームL_Oの径が主走査方向であ
るｘ軸方向に長軸を有する径ａの楕円のビームとなる。
しかし、入射角が法線方向に対して傾いているためピラ
ミダルミラー18が90゜回転すると第10に示す如く反射ビ
ームL_Oの径が主走査方向と直交する副走査方向たるｙ軸
方向に長軸を有する径ａの楕円ビームとなる。

勿論、楕円ビームにおいて、長軸方向に直交する短軸
方向についての径も上記座標軸方向についてそれぞれ変
形し、その結果、ピラミダルミラー18が90゜回転する間
に偏向ビームは感光体１上で回転し、90゜回転したとこ
ろで丁度、主走査方向と副走査方向とで長軸と短軸の位
置が逆転してしまう。

ｆθレンズ19やトロイダルレンズ21等の結像光学系
は、通常、レンズに入射するビームの径により結像径が
決定されるし、又、レンズに入射する入射ビームの径
は、主走査方向、副走査方向で異なるため、上記の如く
偏向ビームの径が変化すると感光体面上の最終スポット
径がばらばらに異なり、画像品質が劣悪となるのであ
る。

すなわち、楕円ビームを偏向器で回転されるピラミダ
ルミラー18の反射面法線方向と有限のある角度で入射さ
せ、これを偏向させるようなビーム走査装置において、
特に入射角と反射角とが約45゜をなす光学的配置をとる
場合には偏向される楕円ビームが偏向器の回転により、
回転しながら走査され、結像レンズによる被走査面上で
の集光ビームのスポット径が主走査方向、副走査方向に
対して変化する。このような光書込み位置６での光量変
動（ビームパワーの変化）をシエーディングといい、こ
れは画質に悪影響を及ぼすという問題があった。

本発明は、このようなシエーティングによる画質の劣
化を防止することを目的とするものである。

（構成および作用） 本発明は上記目的を達成するため、レーザービームの
光源となるレーザーダイオード（LD）とその駆動回路基
板を一体化し、前記LDのレーザービーム発散角に関する
選別クラスに対応した信号を前記一体化された駆動回路
基板から光量制御部へ出力するようにしたことを特徴と
する。

LDから放出されたビーム形状は、第４図（ａ）に示す
ように、その放射特性は楕円形のビームをしており、こ
の光量分布をLDの接合面に対して同図（ｂ）の水平方向
（ｘ方向θ）、垂直方向（ｙ方向θ⊥）で測定したと
きの、ビーム光量の最大強度の1/2の点の幅（半値全
角）をそれぞれ、θ（水平方向）、θ⊥（垂直方向）
の発散角といい、このθ，θ⊥はLD毎にバラツキが大
きいことが分かっている。同図（ｃ）はピーク強度1/2
の点の光出力を示す。

第３図はピラミダル光学系の他、LDの発散角θ，θ
⊥のばらつきを含めた場合のシエーディング量（縦軸）
を偏向角（横軸、光書込み時のビーム振れ角）に対して
求めたものである。第３図の（１）ないし（７）はθ
を８゜,9゜…14゜（７種）としたときのθ⊥が20゜,24
゜…38゜（６種）に関するシエーディング量であり、い
ずれも100％を基準にして正，負の方向に大きく振れ、
このままでは画品質に悪影響を及ぼし使用できないこと
がわかる。

本発明では、θ，θ⊥の組合せによってクラス分け
を行ない、第３図の例ではθが７種，θ⊥が６種の最
大42種から、それぞれのばらつきを電気的に補正すべく
光量制御を行なうものである。

（実施例） 第１図は本発明方式を実施するためのLD駆動回路を示
し、例えば第６図に示すレーザユニット15と一体化され
たLD駆動回路基板29内に設けられ、レーザーユニット15
単位で互換性をもたせてあり、後述するようにLDの光量
を調整できるようになっている。

図に示すように半導体レーザー23は、レーザダイオー
ド（LD）23とモニターホトダイオード30とからなり、LD
23の出力ビーム31はモニターホトダイオード30で監視さ
れる。このLDの光量は、ある条件（振れ角を一定に固定
等）のもとで可変抵抗35で一定に調整される。増幅器32
はLD駆動電流の入力信号LDDINを増幅してLD23へ供給す
る。インバータドライバー33はビデオ信号▲
▼によりLD23に供給される電流をON/OFFして書込を行な
う。増幅器34は基準電圧V_Sから可変抵抗35を通してモニ
ターホトダイオード30との接続点よりモニター電流（LD
23の出力ビーム31に比例した信号電流）を検出し、抵抗
36,37で構成される基準信号と、コンパレータ38によっ
て比較され、一致信号COMSを出力する。

レーザーユニット15にはLD駆動回路基板29が一体化さ
れていることをのべたが、この基板にはLDごとの発散角
のばらつきによるシエーディング量のクラス分けに対応
する信号、例えばID₁〜ID₃を出力する回路が設けられて
いる。これは、例えばジャンパー線J₁〜J₃を用意し、点
線図示のように端子39と40,41,43と44の夫々のジャンパ
ー線を接続するか、しないかして図示の例では2³＝８種
の組合せで、レーザーユニット15のクラスを抵抗45〜47
を介して電気信号（ID₁〜ID₃の組合せ）として外部へ出
力する。例えばθ＝10゜とθ⊥＝20゜，θ＝11゜と
θ⊥＝24゜，θ＝12゜とθ⊥＝24゜，θ＝13゜とθ
⊥＝28゜およびθ＝14゜とθ⊥＝28゜のLD選別グルー
プに対してジャンパー線を接続するか、しないかしてID
₁〜ID₃＝Ｈレベルを出力し本体の光量制御部でこのシエ
ーディングを補正すべくLDDINを制御する。

第２図は上記ID信号およびコンパレータ38の一致信号
COMSによって、光量制御を行なう回路例のブロック図を
示す。

図において48はホストマシンで書込周波数制御部49に
対して書込データ▲▼を送り、同制御部から
ビデオ信号▲▼がインパータドライバー33へ
出力される。50は光量制御部で、光同期信号で周期動作
する書込位置制御部51、書込周波数制御部49で制御さ
れ、前記ID信号、一致信号COMSにより最適なLD駆動電流
の入力信号LDDINを増幅器32へ出力する。

このようにして、等価的にシエーディングを解消し画
像品質を向上させることができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、レーザーダイオードか
らのレーザービームの発散角がレーザーダイオード毎に
ばらつきがあってシエーディング量が大きく振られるこ
とがあっても、互換性を有するレーザーユニットのレー
ザーダイオード駆動回路基板から当該LDに対応するID信
号を光量制御部に送り光量調整を行ない、等価的にシエ
ーディングを解消し、画像品質の向上をはかることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方式を実施するためのLD駆動回路の一実
施例図、第２図はビデオ信号,LD駆動電流の制御部のブ
ロック図、第３図はLD発散角θ，θ⊥に対するシエー
ディング量を示すグラフ、第４図はLDの放射特性を示す
図、第５図は本発明が実施されるレーザープリンタの構
成を示す断面図、第６図はレーザーユニットと偏向器の
配置関係を示す図、第７図及び第８図は夫々光ビーム走
査装置の光学系配置関係を示す図、第９図はピラミダル
ミラーの任意回転位置における偏向態様を示す図、第10
図は第９図の回転位置より90゜回転されたときの偏向態
様を示す図である。 １……感光体ドラム、15……レーザーユニット、16……
第１ミラー、17……偏向器、18……ピラミダルミラー、
18A……傾斜反射面、19……ｆθレンズ、20……第２ミ
ラー、21……トロイダルレンズ、23……半導体レーザ
ー、24……コリメータレンズ、25……スリット、26……
反射部、27……光ファイバー、28……フォトセンサー、
29……LD駆動回路基板、30……モニターホトダイオー
ド、31……出力ビーム、32,34……増幅器、33……イン
バータドライバー、35……可変抵抗、36,37,45〜47……
抵抗、38……コンパレータ、39〜44……ジャンパー線端
子、48……ホストマシン、49……書込周波数制御部、50
……光量制御部、51……書込位置制御部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザービームの光源となるレーザーダイ
   オード（LD）とその駆動回路基板を一体化し、前記LDの
   レーザービーム発散角に関する選別クラスに対応した信
   号を前記一体化された駆動回路基板から光量制御部へ出
   力するようにしたことを特徴とするレーザービーム制御
   方式。