JP3201796B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3201796B2
JP3201796B2 JP28670991A JP28670991A JP3201796B2 JP 3201796 B2 JP3201796 B2 JP 3201796B2 JP 28670991 A JP28670991 A JP 28670991A JP 28670991 A JP28670991 A JP 28670991A JP 3201796 B2 JP3201796 B2 JP 3201796B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザダイオードの
発光によるレーザビームを用いて光書き込みを行なうレ
ーザプリンタ,デジタル複写機等の画像形成装置に関
し、特にそのレーザダイオードの発光を制御して複数種
の光量について光量調節を行う技術に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の画像形成装置の代表例として、
レーザプリンタにおける従来の光書込部のレーザダイオ
ード制御ブロックを図8に示す。レーザダイオード1が
レーザダイオード(LD)ドライバ2によって画像信号
であるビデオ信号に応じて変調発光され、そのレーザ光
がポリゴンミラー3によって偏向されて、fθレンズ4
や図示しないミラー等を経て感光体5上をラスタスキャ
ンし、そこに静電潜像を形成する。
【0003】そのレーザ光量は、レーザダイオード1に
流れる電流Iopによって制御され、またこの電流はCP
U6がデジタル/アナログ(D/A)変換器7にセット
するデータによって制御される。図9にレーザダイオー
ドに流れる電流Iopとレーザダイオードの発光光量Pと
の関係を示す。
【0004】この関係は、個々のレーザダイオード自体
によっても、また温度変化や経時変化等によっても図9
に直線a,b,cで例示するように異なるため、一概に
は規定できない。そこで、所望の光量で発光させるため
に随時レーザダイオードに流れる電流を調整する必要が
ある。この光量調整を自動的に行なうことをAPC(Au
to Power Control)と呼ぶ。
【0005】APCはレーザの発光光量を測定するフォ
トダイオード8を利用して行なわれる。このフォトダイ
オード8はレーザダイオード1が発光するレーザ光の一
部を受光して、その発光光量に比例した電流Imを流す
ので、これを抵抗9によって電圧に変換し、その電圧V
m(モニタ電圧)を作動増幅器10で検出して発光光量
を測定する。すなわち、これらのフォトダイオード8と
抵抗9と作動増幅器10とによって、レーザダイオード
1の発光光量を測定する測定手段を構成している。
【0006】さらに、この測定手段の出力信号値である
検出電圧をそれぞれ異なる所定の電圧(この例では1.
2Vと2.0V)と比較手段であるコンパレータ11及
び12で比較し、その結果を夫々フィードバック信号と
してポート13,14を通して制御手段の中央処理装置
であるCPU6が取り込む。そして、CPU6がこのフ
ィードバック信号をチエックしながらD/A変換器7に
データをセットしてLDドライバ2を制御する。なお、
ROM15はCPU6が実行するプログラムを格納した
リード・オンリ・メモリ、RAM16はCPUのワーキ
ングメモリ等に使用するランダム・アクセス・メモリで
ある。
【0007】図10にレーザダイオードの発光光量Pと
フォトダイオードに流れるモニタ電流Imとの関係を、
さらに図11にレーザダイオードの発光光量Pとモニタ
電圧Vmとの関係を示す。ここで、図10よりレーザダ
イオード1が3mWで発光する際にフォトダイオード8
に流れる電流は0.6mAなので、抵抗9の抵抗値が2
kΩであれば、この時抵抗9に発生する電位差すなわち
モニタ電圧Vmは1.2V となり、コンパレータ11が
反転スレッシュ状態となる。すなわち3mWのAPCと
は、コンパレータ11が反転するレベルのD/A変換器
7へのセット値を求める作業のことになる。
【0008】また、APC終了後、この設定した以外の
光量で発光させたい場合は、1度に最低2種類の光量に
ついてAPCを行う必要がある。図8のブロック図は、
3mWと5mWの光量についてAPCを行う構成となっ
ている。このように複数の光量でAPCを行うシステム
においては、複数のフィードバック信号を生成するため
に、やはり複数のコンパレータを設ける構成が従来から
とられてきた。図8のレーザダイオード制御ブロツクに
よる従来のAPCのフローチャートを図12に、その際
のコンパレータ11,12の出力信号波形を図13乃至
図15に示す。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のAP
Cでは図12に示されるように、APC開始と共にD/
A変換器7にセットするデータ(以下「D/Aセット
値」という)を増加させていく。そして、レーザダイオ
ード1の発光が第1の発光量に達すると、図13の下段
に示すようにコンパレータ11(図中では「COMP1
1」と記す)の出力が反転するので、この時のD/Aセ
ット値(図中では「D/A値」と記す)をセーブ(記
憶)する。
【0010】その後、引き続きさらにD/Aセット値を
増加させていき、レーザダイオード1が第2の発光量に
達すると、図13の上段に示すようにコンパレータ12
(図中では「COMP12」と記す)の出力が反転す
る。この時のD/Aセット値をセーブしてAPC終了と
なる。
【0011】ところが、今仮にコンパレータ11からフ
ィードバックされる情報に誤りがあった場合、APC開
始後、レーザダイオード1の発光量が第1の発光量を越
えても、図14の下段に示すようにコンパレータ11の
出力が反転せず、D/Aセット値をさらに増加させて発
光制御してしまうため、レーザダイオードを破損させる
ことがあった。
【0012】同様に、コンパレータ12に異常があった
場合、第1の発光量設定後、レーザダイオード1の発光
量が第2の発光量を越えても、図15の上段に示すよう
にコンパレータ12の出力が反転せず、D/Aセット値
をさらに増加させて発光制御してしまうため、一層レー
ザダイオードを破損させる危険があった。また、コンパ
レータ11又は12のどちらかに異常が発生した場合
は、これを修復しない限り、以後正常なAPCを行なう
ことは不可能であった。
【0013】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、APCにおけるフィードバック信号を生成する
ための比較手段に異常が発生してもレーザダイオードを
破損させることなく、あるいはまた、その後も正常にA
PCを遂行できるようにして、信頼性及び可用性にすぐ
れた画像形成装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の点に鑑
みてなされたものであり、画像信号により変調駆動され
るレーザダイオードと、そのレーザダイオードの発光光
量を制御する制御手段と、その発光光量を測定する測定
手段と、その測定手段の出力信号値と基準値とを比較す
る比較手段とを備えた画像形成装置において、上記測定
手段の出力信号値をアナログ信号からデジタル信号に変
換するA/D変換器を備える。
【0015】そして、上記制御手段が、上記レーザダイ
オードの発光光量を増加させ、上記 基準値と上記測定手
段の出力信号値とが一致したことを示す信号が上記比較
手段から出力されたときの上記発光光量に対応する制御
値を第1の制御値として記憶し、その後更にレーザダイ
オードの発光光量を増加させ、上記A/D変換器の出力
値が上記基準値と上記測定手段の出力信号値とが一致し
たときの出力値の定数倍となったときの上記発光光量に
対応する制御値を第2の制御値として記憶し、上記レー
ザダイオードの発光光量を増加させているにもかかわら
ず、上記比較手段から上記基準値と上記測定手段の出力
信号値とが一致したことを示す信号が出力されず、上記
A/D変換器の出力値が所定の範囲の上限値に達した場
合は、上記比較手段の故障と判断し、上記レーザダイオ
ードの発光光量を増加させ、上記比較手段から上記基準
値と上記測定手段の出力信号値が一致したことを示す信
号が出力されているにもかかわらず、上記A/D変換器
の出力値が上記所定の範囲内にない場合は、上記A/D
変換器の故障と判断する手段を有する。
【0016】この画像形成装置において、上記制御手段
がさらに、上記比較手段が故障していると判断した場合
は、上記A/D変換器の出力値が所定値になるまでレー
ザダイオードの発光光量を減少し、上記A/D変換器の
出力値が上記所定値となったときの上記発光光量に対応
する制御値を第1の制御値として記憶し、その後レーザ
ダイオードの発光光量を増加し、上記A/D変換器の出
力値が上記所定値の定数倍になったときの上記発光光量
に対応する制御値を第2の制御値として記憶する手段を
有するようにするとよい。
【0017】これらの画像形成装置において、上記制御
手段がまた、上記第1の制御値が記憶されたときの上記
A/D変換器の出力値である第1の出力値に対する上記
第2の制御値を記憶するときの上記A/D変換器の出力
値である第2の出力値を表す対照表を有し、上記第1の
制御値が記憶された後、上記対照表を参照して、上記A
/D変換器の出力値が上記第1の制御値が記憶されたと
きの上記第1の出力値に対する上記第2の出力値になる
までレーザダイオードの発光光量を増加させ、そのとき
の上記発光光量に対応する制御値を第2の制御値として
記憶する手段を有するようにするとよい。
【0018】
【作用】この発明の請求項1の画像形成装置によれば、
制御手段に与える複数のフィードバック信号を比較手段
(コンパレータ)とA/D変換器を使って生成するた
め、得られる情報量が従来に較べて多くなり、より汎用
性が高くなると共に、比較手段とA/D変換器のいずれ
に故障が発生した場合でも、それを検出することができ
るので、レーザダイオードに過大な電流が流れることを
防ぎ、レーザダイオードを破損するという2次被害を食
い止めることができる。
【0019】請求項2の画像形成装置によれば、比較手
段が故障した場合でも、計測手段の出力信号値をA/D
変換器によってデジタル信号に変換した出力値によって
レーザダイオードの発光光量を推定して、第1の制御値
と第2の制御値を記憶することができ、それによってA
PCによる光量調節を続行し、画像形成装置を停止させ
ることなく画像形成を続行することができる。
【0020】請求項の画像形成装置によれば、制御手
段が、上記A/D変換器の出力値によって、上記第1の
制御値と第2の制御値との関係を予め求めた対照表を有
し、第1の制御値を記憶(第1の発行量を設定)した後
は、その対照表を参照して、上記A/D変換器の出力値
が第1の制御値が記憶されたときの第1の出力値に対す
る第2の出力値になるまでレーザダイオードの発光光量
を増加させ、そのときの発光光量に対応する制御値を第
2の制御値として記憶するので、第2の出力値を乗算を
行なって求めるのに比べてスピードアップが図れる。
【0021】
【参考例】この発明の実施例の説明に先立って、図8か
ら図15を用いて説明した従来例の制御手段の機能を一
部変更した参考例について説明する。 そのレーザプリン
における光書込部のレーザダイオード制御ブロック
は、図8に示した従来例と同様であり、その制御手段で
あるCPU6によるAPC処理の機能が異なる。それを
図1のフローチャートに示す。
【0022】図1のAPCがスタートすると、図8のコ
ンパレータ12(COMP12)とコンパレータ11
(COMP11)の出力順次をチエックしながらD/
A変換器7にセツトするデータ(D/Aセット値)を増
加させていき、コンパレータ11の出力が反転して
“1”になったら、その時のD/Aセツト値をセーブす
る。もし、コンパレータ11の出力が“1”になる前に
コンパレータ12の出力が“1”になったら、コンパレ
ータ11の故障と判断してエラー表示する。
【0023】コンパレータ11の出力が“1”になって
D/Aセット値をセーブした後は、図12で説明した従
来例と同様に、コンパレータ12の出力をチエックしな
がらD/Aセット値をさらに増加させ、コンパレータ1
2の出力が反転して“1”になった時にD/Aセット値
をセーブして処理を終了する。
【0024】この参考例によれば、コンパレータ12に
異常があった場合は従来と同じであるが、コンパレータ
11に異常があった場合は、APC開始後に第1の発光
量を越えてさらにレーザダイオード1の発光量が増大し
てしまうが、第2の発光量でコンパレータ12の出力が
反転して“1”になるため、この時点でコンパレータ1
1の異常を検出できる。したがって、レーザダイオード
1を過大発光制御して破損に至らしめるようなことはな
い。
【0025】
【実施例】 次に、この発明の実施例を説明する。図2は
この発明の一実施例であるレーザプリンタにおけるレー
ザダイオード制御ブロックを示し、図8に示した従来例
とは、そのコンパレータ12とポート14をアナログ/
デジタル(A/D)変換器17に置き変えた点が異る。
この実施例においても、フォトダイオード8と抵抗9と
作動増幅器10とによって、レーザダイオードの発光光
量を測定する測定手段を構成しており、A/D変換器1
7は、その出力信号値であるモニタ電圧Vmをアナログ
信号からデジタ ル信号に変換する手段である。コンパレ
ータ12は、その測定手段の出力信号値であるモニタ電
圧Vmと基準値(この例では1.2V)とを比較する比
較手段である。その他の構成は図8の各部と同じである
ので、その説明は省略する。この実施例の制御手段であ
CPU6によるAPCの処理を図3のフローチャート
によって説明する。
【0026】APCがスタートすると、CPU6は、A
/D変換器17によって測定手段の出力信号値である
ニタ電圧Vmがデジタルデータに変換された値(以下
「A/D値」という)と、比較手段であるコンパレータ
11の出力を順次チエックしながら、D/A変換器7に
セットするデータ(D/Aセット値)を増加させてい
く。レーザダイオード1の発光量が第1の発光量に達す
ると、図5の下段に示すようにコンパレータ11の出力
が反転して“1”になるので、この時のレーザダイオー
ド1の発光光量に対応する制御値であるD/Aセット値
第1の制御値としてセーブ(記憶)する。同時に、こ
の時のA/D値をレジスタに一時記憶させる。
【0027】引き続き、さらにD/Aセット値を増加さ
せていき、レーザダイオード1の発光量が第2の発光量
に達すると、上記A/D値が前述のレジスタ値の定数倍
(図3の例では 1.67倍)の値となる。この時のレー
ザダイオード1の発光光量に対応する制御値であるD/
Aセット値を第2の制御値として記憶してAPC終了と
なる。
【0028】ところで、コンパレータ11が反転するの
はモニタ電圧Vmがある決った値(図2の例では 1.2
V)になった時なので、この時のA/D変換値も当然一
定の値を示すはずである。種々のバラツキを考慮して、
この値は所定範囲内(図3の例では55〜68)にある
と規定できる。
【0029】このことを利用し、第2の発光量を得るの
に必要なA/D値を、第1の発光量を得たときのA/D
値に定数(この例では1.67)を乗算して算出してもよ
いが、その対照表を予め作成してメモリ(図2のROM
15等)に格納しておき、それを参照する方法をとる方
が処理が速くなる。その場合の対照表の例を図4に示
す。なおこの図中の(A)第1の発光量を得た時のA
/D値、(B)は第2の発光量を得るのに必要なA/D
値である。
【0030】この実施例では図3にAPC開始後、A/
D値が「68」を超えたかどうかをチエックしており、
D/Aセット値の増加によるレーザダイオード1の発光
量の増加に伴ない、A/D値も増加していくが、仮にコ
ンパレータ11に異常があった場合、図6に示すよう
に、そのA/D値が「68」を超えてもコンパレータ1
1の出力が“1”にならないので、この時は比較手段で
あるコンパレータ11の故障と判断してエラー表示す
る。したがって、レーザダイオード1を過大発光制御し
て破損に到らしめることはない。
【0031】この実施例ではさらに、エラー表示後D/
Aセット値を減少させて、A/D値が所定値(図3の例
では前述の「55〜68」の範囲の中央値「61」
なった時に、第1の発光量であると推定してその時のD
/Aセット値を第1の制御値としてセーブし、その後再
びD/Aセット値を増加させて、A/D値が上記所定値
の定数倍(この例では、61×1.67≒102である
から「102」になった時に第2の発光量であると推
定して、その時のD/Aセット値を第2の制御値として
セーブするため、多少精度は落ちるがAPCによる光量
調節を続行することができる。
【0032】また、A/D変換器17に故障が生じた場
合には、APC開始後図7に示すように、コンパレータ
11の出力が反転して“1”になった時点で、A/D値
が前述の範囲「55〜68」にないので、それをチエッ
クすることによってA/D変換器の故障と判断してエラ
ー表示する。したがって、この場合にもレーザダイオー
ドを過大発光制御して破損させるようなことはない。
【0033】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明の画
像形成装置によれば、制御手段に与える複数のフィード
バック信号を比較手段(コンパレータ)とA/D変換器
を使って生成するため、得られる情報量が従来に較べて
多くなり、より汎用性が高くなると共に、比較手段とA
/D変換器のいずれに故障が発生した場合でも、それを
検出することができるので、比較手段またはA/D変換
器に故障があるにもかかわらず、レーザダイオードの発
光光量を増加させ続けてそのた結果レーザダイオードを
破損するという2次被害を食い止めることができる。
の際、比較手段が故障しているのかA/D変換器が故障
しているのを特定できる。
【0034】請求項の画像形成装置によればさらに
比較手段が故障した場合でも、計測手段の出力信号値を
A/D変換器によってデジタル信号に変換した出力値に
よってレーザダイオードの発光光量を推定して、第1の
制御値と第2の制御値を記憶することができ、それによ
ってAPCによる光量調節を続行し、画像形成装置を停
止させることなく画像形成を続行することができる。
【0035】請求項の画像形成装置によれば、制御手
段が、第1の制御値を記憶(第1の発行量を設定)した
後は、対照表を参照して、A/D変換器の出力値が第1
の制御値が記憶されたときの第1の出力値に対する第2
の出力値になるまでレーザダイオードの発光光量を増加
させ、そのときの発光光量に対応する制御値を第2の制
御値として記憶するので、第2の出力値を乗算を行なっ
て求めるのに比べてスピードアップが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の参考例における図8のCPU6によ
るAPC処理のフローチャートである。
【図2】この発明の一実施例を示すレーザプリンタの光
書込部のレーザダイオード制御ブロックの構成図であ
る。
【図3】同じくそのCPU6によるAPC処理のフロー
チャートである。
【図4】同じくそのCPUが使用する第1の発光量を得
た時のA/D値と第2の発光量を得るのに必要なA/D
値との対照表の例を示す図である。
【図5】同じくその正常動作時におけるコンパレータ1
1の出力とA/D変換器17の変換値との関係を示す線
図である。
【図6】同じくコンパレータ11が故障の場合の図5と
同様な線図である。
【図7】同じくA/D変換器17が故障の場合の図5と
同様な線図である。
【図8】従来例及びこの発明の参考例のレーザプリンタ
の光書込部のレーザダイオード制御ブロックの構成図で
ある。
【図9】レーザダイオードに流れる電流とレーザダイオ
ードの発光光量との関係を示す線図である。
【図10】レーザダイオードの発光光量とフォトダイオ
ードに流れるモニタ電流との関係を示す線図である。
【図11】レーザダイオードの発光光量とモニタ電圧と
の関係を示す線図である。
【図12】図8のCPU6による従来のAPC処理のフ
ローチャートである。
【図13】従来のAPCによる正常動作時におけるコン
パレータ11と12の出力の関係を示す線図である。
【図14】同じくコンパレータ11が故障の場合の図1
3と同様な線図である。
【図15】同じくコンパレータ12が故障の場合の図1
3と同様な線図である。
【符号の説明】
1 レーザダイオード 2 レーザダイオー
ド・ドライバ 3 ポリゴンミラー 5 感光体 6 CPU(中央処理装置) 7 D/A変換器 8 フォトダイオード 9 抵抗 10 作動増幅器 11,12 コンパ
レータ 13,14 ポート 15 ROM 16 RAM 17 A/D変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/04 - 1/207 H04N 1/024 - 1/036 G03G 15/04 - 15/047 B41J 3/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号により変調駆動されるレーザダ
    イオードと、該レーザダイオードの発光光量を制御する
    制御手段と、前記発光光量を測定する測定手段と、該測
    定手段の出力信号値と基準値とを比較する比較手段とを
    備えた画像形成装置において、前記測定手段の出力信号値をアナログ信号からデジタル
    信号に変換するA/D変換器を備え、 前記制御手段は、前記レーザダイオードの発光光量を増
    加させ、前記基準値と前記測定手段の出力信号値とが一
    致したことを示す信号が前記比較手段から出力されたと
    きの前記発光光量に対応する制御値を第1の制御値とし
    て記憶し、その後更に前記レーザダイオードの発光光量
    を増加させ、前記A/D変換器の出力値が前記基準値と
    前記測定手段の出力信号値とが一致したときの出力値の
    定数倍となったときの前記発光光量に対応する制御値を
    第2の制御値として記憶し、前記レーザダイオードの発
    光光量を増加させているにもかかわらず、前記比較手段
    から前記基準値と前記測定手段の出力信号値とが一致し
    たことを示す信号が出力されず、前記A/D変換器の出
    力値が所定の範囲の上限値に達した場合は、前記比較手
    段の故障と判断し、前記レーザダイオードの発光光量を
    増加させ、前記比較手段から前記基準値と前記測定手段
    の出力信号値が一致したことを示す信号が出力されてい
    るにもかかわらず、前記A/D変換器の出力値が前記所
    定の範囲内にない場合は、前記A/D変換器の故障と判
    断する手段を有する ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の画像形成装置において、 前記制御手段は、前記比較手段が故障していると判断し
    た場合は、前記A/D変換器の出力値が所定値になるま
    で前記レーザダイオードの発光光量を減少し、前記A/
    D変換器の出力値が前記所定値となったときの前記発光
    光量に対応する制御値を第1の制御値として記憶し、そ
    の後前記レーザダイオードの発光光量を増加し、前記A
    /D変換器の出力値が前記所定値の定数倍になったとき
    の前記発 光光量に対応する制御値を第2の制御値として
    記憶する手段を有する ことを特徴とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の画像形成装置にお
    いて、 前記制御手段は、前記第1の制御値が記憶されたときの
    前記A/D変換器の出力値である第1の出力値に対する
    前記第2の制御値を記憶するときの前記A/D変換器の
    出力値である第2の出力値を表す対照表を有し、前記第
    1の制御値が記憶された後、前記対照表を参照して、前
    記A/D変換器の出力値が前記第1の制御値が記憶され
    たときの前記第1の出力値に対する前記第2の出力値に
    なるまで前記レーザダイオードの発光光量を増加させ、
    そのときの前記発光光量に対応する制御値を第2の制御
    値として記憶する手段を有する ことを特徴とする画像形
    成装置。
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