JP3300650B2 - Laser scanning recorder - Google Patents

Laser scanning recorder

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JP3300650B2
JP3300650B2 JP30702097A JP30702097A JP3300650B2 JP 3300650 B2 JP3300650 B2 JP 3300650B2 JP 30702097 A JP30702097 A JP 30702097A JP 30702097 A JP30702097 A JP 30702097A JP 3300650 B2 JP3300650 B2 JP 3300650B2
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伸幸 堀
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザプリンタ等に
用いられ、レーザ光を回転される多面反射鏡(ポリゴン
ミラー)により感光体の感光面に走査して情報の記録を
行うためのレーザ走査記録装置に関し、特に感光面に照
射されるレーザ光の光強度を調整するための装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used in a laser printer or the like, and scans laser light on a photosensitive surface of a photosensitive member with a rotating polygon mirror to record information. The present invention relates to an apparatus, and particularly to an apparatus for adjusting the light intensity of a laser beam applied to a photosensitive surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のレーザ走査記録装置では、レー
ザ光源から出射されたレーザ光を回転駆動されるポリゴ
ンミラーの鏡面に投射させ、ポリゴンミラーの回転に伴
って鏡面からのレーザ光の反射方向を変化させて感光面
に対してレーザ光を走査し、ライン状に描画する構成が
取られている。この場合、感光面において均一な画像濃
度を得るためには、レーザ光源から出射されるレーザ光
の光強度(以下、レーザ光源で出射されるレーザ光強度
をレーザパワーと称する)を所定のパワーに制御するこ
とが必要であり、そのためにレーザ光源から出射された
レーザ光強度を検出し、この検出値に基づいてレーザパ
ワーを制御するという、いわゆるAPC(自動出力コン
トロール)制御が行われる。図5はその概念構成を示す
図であり、レーザ光源1を構成するレーザダイオードL
Dで発光されたレーザ光の光強度をモニタ用フォトダイ
オードPDで検出し、この検出電流ImをI/V(電流
/電圧)変換器11で電圧に変換した上で、比較器14
において基準電圧Vrefと比較する。そして、その比
較から得られる比較出力Voをサンプルホールド回路S
Hで保持し、かつこの比較出力をV/I(電圧/電流)
変換機能を有するレーザ駆動回路17に入力し、このレ
ーザ駆動回路17においてレーザダイオードLDの駆動
電流を制御してレーザパワーを所定値に制御し、感光ド
ラム7に対するレーザ光の光強度を制御するというもの
である。
2. Description of the Related Art In a laser scanning recording apparatus of this type, a laser beam emitted from a laser light source is projected on a mirror surface of a polygon mirror which is driven to rotate, and the direction of reflection of the laser beam from the mirror surface with the rotation of the polygon mirror. Is changed, and a laser beam is scanned on the photosensitive surface to draw a line. In this case, in order to obtain a uniform image density on the photosensitive surface, the light intensity of the laser light emitted from the laser light source (hereinafter, the laser light intensity emitted from the laser light source is referred to as laser power) is set to a predetermined power. It is necessary to perform control. For this purpose, so-called APC (automatic output control) control is performed in which the intensity of the laser light emitted from the laser light source is detected and the laser power is controlled based on the detected value. FIG. 5 is a diagram showing a conceptual configuration of the laser diode L which constitutes the laser light source 1.
The light intensity of the laser light emitted by D is detected by the monitoring photodiode PD, and the detected current Im is converted into a voltage by an I / V (current / voltage) converter 11 and then converted by a comparator 14.
Is compared with the reference voltage Vref. Then, the comparison output Vo obtained from the comparison is used as a sample-and-hold circuit S
H, and the comparison output is V / I (voltage / current)
A laser driving circuit 17 having a conversion function is inputted, and the laser driving circuit 17 controls the driving current of the laser diode LD to control the laser power to a predetermined value, thereby controlling the light intensity of the laser beam to the photosensitive drum 7. Things.

【0003】しかしながら、レーザパワーを所定パワー
に制御した場合でも、レーザ光源1から感光ドラム7の
感光面に至るまでの光路における種々の要因によってレ
ーザ光強度にばらつきが生じると、前記した均一な画像
濃度を得ることが難しいものとなる。その要因の1つに
ポリゴンミラー4を構成する複数の反射鏡の各々の反射
率のばらつきがある。すなわち、各反射鏡の反射率が相
違していると、各反射鏡で反射されるレーザ光強度にも
ばらつきが生じることになり、各鏡面で反射されたレー
ザ光による走査ラインの濃度に濃淡差が生じることにな
る。すなわち、図6は図5に示したAPC制御回路での
レーザパワーの制御の状態を示す波形図であり、この制
御ではレーザダイオードLDにおけるレーザパワーは一
定に制御されるものの、ポリゴンミラー4の例えばn
面、n+1面、n+2面の各反射鏡での各反射率Rのば
らつき〔R(n+2)>R(n)>R(n+1)〕によ
り、感光ドラム7に走査されるレーザ光の光強度には反
射率に対応した光強度のばらつきが生じており、各走査
ラインに濃度のばらつきが生じ、均一な画像濃度での描
画が困難となる。
[0003] However, even when the laser power is controlled to a predetermined power, if the laser beam intensity varies due to various factors in the optical path from the laser light source 1 to the photosensitive surface of the photosensitive drum 7, the uniform image described above will not be obtained. It is difficult to obtain the concentration. One of the factors is a variation in the reflectance of each of the plurality of reflecting mirrors constituting the polygon mirror 4. That is, if the reflectivity of each reflector is different, the intensity of the laser beam reflected by each reflector will also vary, and the density of the scanning line due to the laser beam reflected by each mirror will differ. Will occur. That is, FIG. 6 is a waveform diagram showing the state of laser power control in the APC control circuit shown in FIG. 5. In this control, although the laser power in the laser diode LD is controlled to be constant, for example, the polygon mirror 4 n
The light intensity of the laser beam scanned on the photosensitive drum 7 is changed due to the variation [R (n + 2)> R (n)> R (n + 1)] of the reflectances R of the reflecting mirrors of the surface, the n + 1 surface, and the n + 2 surface. Has a variation in light intensity corresponding to the reflectance, and a variation in density occurs in each scanning line, making it difficult to draw with a uniform image density.

【0004】これは、ポリゴンミラー4の製造時には、
各反射鏡はそれぞれ等しい反射率として形成されるが、
高速で回転される際に空気中の塵等に衝突されて表面に
微細な傷が発生する等の理由によってその反射率が経時
的に変化され、これに伴い各反射鏡の反射率に3〜4%
程度のばらつきが生じることになる。この反射率のばら
つきは、レーザ光のオン,オフにより画像を形成する2
値画像では問題は少ないが、中間調が要求されるカラー
プリンタ等では256階調以上の濃淡を制御する必要が
あり、そのためには1%以下のばらつきに抑える必要が
ある。
[0004] This is because when the polygon mirror 4 is manufactured,
Each mirror is formed with the same reflectance,
When rotated at high speed, the reflectance changes over time due to collisions with dust or the like in the air and minute scratches are generated on the surface. 4%
A degree of variation will occur. This variation in reflectivity is caused by the fact that an image is formed by turning on / off the laser beam.
Although there is little problem with the value image, it is necessary to control the density of 256 or more gradations in a color printer or the like that requires a halftone, and for that purpose, it is necessary to suppress the variation to 1% or less.

【0005】このようなポリゴンミラーの各反射鏡での
反射率のばらつきを解消するためには、APC制御での
レーザ光強度の検出を、ポリゴンミラーよりも下流側の
位置、好ましくは感光面の近傍で行えばよい。このよう
にすれば、ポリゴンミラーで実際に反射されたレーザ光
の光強度を検出し、これに基づいてレーザパワーを制御
することで感光面におけるレーザ光強度を均一化するこ
とが可能となる。例えば、特開昭53−37029号公
報には、レーザ光が感光ドラムの感光面に走査される直
前の位置でレーザ光強度を検出し、その検出値に基づい
てレーザパワーを制御するビーム記録装置が提案されて
いる。すなわち、この技術では感光ドラムの近傍に配置
された光センサでのレーザ光の光強度出力をピークホー
ルドしてAPC制御回路にフィードバックさせ、APC
制御回路ではこのホールドされたセンサ出力によりレー
ザ光の変調器や、レーザ光源としての半導体レーザ発生
器を制御するものである。
[0005] In order to eliminate the variation in the reflectivity of each of the polygon mirrors, the detection of the laser beam intensity by the APC control is performed by detecting the laser beam intensity at a position downstream of the polygon mirror, preferably at the photosensitive surface. It may be performed in the vicinity. With this configuration, it is possible to detect the light intensity of the laser light actually reflected by the polygon mirror and control the laser power based on the detected light intensity, thereby making the laser light intensity on the photosensitive surface uniform. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-37029 discloses a beam recording apparatus that detects a laser beam intensity at a position immediately before a laser beam is scanned on a photosensitive surface of a photosensitive drum, and controls a laser power based on the detected value. Has been proposed. That is, in this technique, the light intensity output of the laser light from the optical sensor arranged near the photosensitive drum is peak-held and fed back to the APC control circuit, and the APC
The control circuit controls the modulator of laser light and the semiconductor laser generator as a laser light source by the held sensor output.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
報に記載されている技術では、レーザパワーは専ら感光
ドラムの直前位置に配置された光センサで検出されたレ
ーザ光強度に基づいてレーザパワーの制御を行っている
ため、次のような問題が生じることがある。すなわち、
例えば初期状態のような光センサにレーザ光が投射され
る前、あるいはレーザ走査が上下にずれる等してレーザ
光が光センサに投射されない状態になったときには、光
センサの出力は零に近いため、APC制御回路はレーザ
パワーを最大方向に制御する。このため、特に後者の場
合にはレーザ光源や光変調器はレーザパワーの最大出力
状態で動作されることになり、レーザ光源が継続して最
大出力動作で駆動されたときには半導体レーザ発生器は
過出力破壊されるおそれがある。また、前者の場合には
レーザパワーの最大出力状態から所定のレーザパワーに
まで低下されるというレーザパワーの変動が繰り返し行
われることになり、半導体レーザ発生器の寿命が短縮さ
れる。
However, according to the technique described in this publication, the laser power is controlled solely based on the intensity of the laser light detected by an optical sensor disposed immediately before the photosensitive drum. Therefore, the following problem may occur. That is,
For example, before the laser light is projected onto the optical sensor as in the initial state, or when the laser scanning is shifted up and down and the laser light is not projected onto the optical sensor, the output of the optical sensor is close to zero. , APC control circuit controls the laser power in the maximum direction. For this reason, especially in the latter case, the laser light source and the optical modulator are operated at the maximum output power of the laser power, and when the laser light source is continuously driven at the maximum output operation, the semiconductor laser generator is overdriven. The output may be destroyed. In the former case, the laser power changes such that the laser power is reduced from the maximum output state to a predetermined laser power, which is repeated, and the life of the semiconductor laser generator is shortened.

【0007】本発明の目的は、このようなレーザ光源に
おける過出力やレーザパワー変動を防止し、安定でかつ
信頼性の高いレーザ走査記録装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a stable and highly reliable laser scanning recording apparatus which prevents such a laser light source from having an excessive output and a fluctuation in laser power.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、モニタ用フォ
トダイオードを一体に有するレーザダイオードと、レー
ザダイオードの発光出力を制御するレーザ出力制御回路
と、レーザダイオードで発光されたレーザ光を感光体に
向けて走査させるための複数の反射鏡を有する回転駆動
されるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーで反射された
レーザ光を検出する光センサと、モニタ用フォトダイオ
ードの検出出力と光センサの検出出力のいずれかを選択
するセレクタと、選択された検出出力を基準電圧と比較
して誤差信号を出力する比較器と、誤差信号をサンプル
ホールドしてレーザ出力制御回路の制御入力とするサン
プルホールド回路と、セレクタでの選択動作とサンプル
ホールド回路でのサンプルホールド動作の各動作タイミ
ングを制御する処理装置とを備えることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a monitor monitor.
Laser diode with integrated laser diode
Laser output control circuit that controls the light output of the diode
And the laser light emitted by the laser diode
Drive with multiple reflectors for scanning toward
Polygon mirror and the polygon mirror
Optical sensor for detecting laser light and monitor photodiode
Select between the detection output of the optical sensor and the detection output of the optical sensor
Selector and compare selected detection output with reference voltage
A comparator that outputs the error signal, and samples the error signal.
The sun that is held and used as the control input of the laser output control circuit
Pull-hold circuit, selection operation by selector and sample
Operation timing of sample and hold operation in the hold circuit
And a processing device for controlling the switching.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明が適用されるレーザ走
査記録装置の全体構成を示す概念構成図である。レーザ
光源としての半導体レーザ1のレーザ光出射光路上に
は、レーザ光を平行ビームとするコリメートレンズ2
と、レーザ光のビーム形状を整形するシリンダレンズ3
が配置され、これらによってビーム整形されたレーザ光
はポリゴンミラー4に投射される。ポリゴンミラー4
は、正多角柱状に形成され、その側面例えば本実施形態
では6面から成りそれぞれ反射鏡が設けられ、中心軸の
回りに図示の反時計方向に高速回転駆動される。このポ
リゴンミラー4で反射されたレーザ光は、ボリゴンミラ
ー4の回転に伴ってその反射方向が偏向されながらfθ
レンズ5を透過され、反射ミラー6で反射された上で感
光ドラム7の感光面に投射され、感光ドラム7の軸方
向、すなわち水平方向に走査される。前記fθレンズ5
は反射された際のレーザ光の偏向角速度を感光ドラム7
上で等走査速度に修正するためのものである。また、感
光ドラム7は軸回りに回転され、この回転により垂直方
向の走査が行われる。そして、この実施形態では、前記
感光ドラム7に対する描画領域の外側で、しかもレーザ
光の走査始端側の感光ドラムの近傍位置に反射ミラー8
が配置され、これと感光ドラム7の軸方向の反対側の位
置に反射ミラー8で反射されるレーザ光の光強度を検出
する光センサ9が配置される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual configuration diagram showing an overall configuration of a laser scanning recording apparatus to which the present invention is applied. A collimator lens 2 that converts a laser beam into a parallel beam is provided on a laser beam emission optical path of a semiconductor laser 1 as a laser light source.
And a cylinder lens 3 for shaping the beam shape of the laser light
Are arranged, and the laser light beam-shaped by these is projected on the polygon mirror 4. Polygon mirror 4
Is formed in the shape of a regular polygonal prism, and has a side surface, for example, six surfaces in the present embodiment, each of which is provided with a reflecting mirror, and is driven to rotate around the central axis in a counterclockwise direction as shown in FIG. The laser light reflected by the polygon mirror 4 is fθ while its reflection direction is deflected by the rotation of the polygon mirror 4.
After being transmitted through the lens 5 and reflected by the reflection mirror 6, it is projected on the photosensitive surface of the photosensitive drum 7, and is scanned in the axial direction of the photosensitive drum 7, that is, in the horizontal direction. The fθ lens 5
Indicates the deflection angular velocity of the laser beam when reflected by the photosensitive drum 7.
This is for correcting the scanning speed to the above. In addition, the photosensitive drum 7 is rotated around an axis, and scanning in the vertical direction is performed by this rotation. In this embodiment, the reflection mirror 8 is located outside the drawing area for the photosensitive drum 7 and near the photosensitive drum on the scanning start end side of the laser beam.
And an optical sensor 9 for detecting the light intensity of the laser light reflected by the reflection mirror 8 at a position opposite to the axial direction of the photosensitive drum 7.

【0010】図2は前記したレーザ走査記録装置に設け
られるAPC制御回路APCの回路構成を示す図であ
り、図1に対応する部分には同一符号を付してある。前
記半導体レーザ1は、レーザダイオードLDと、モニタ
用フォトダイオードPDとが一体化された構成であり、
例えば、図3に示すように、半導体レーザパッケージ1
00のベース101に3本の外部リード102が設けら
れ、そのうちの一つの外部リード102と一体に形成さ
れたステム103に前記レーザダイオードLDが支持さ
れている。また、前記レーザダイオードLDに対向する
前記ベース101上にはモニタ用フォトダイオードPD
が固着されている。これらレーザダイオードLDとモニ
タ用フォトダイオードPDはそれぞれ他の外部リード1
02に電気接続される。そして、前記ベース101に
は、その頂面の一部に光透過部材105を有するカバー
104が取着され、このカバー104により前記レーザ
ダイオードLDとモニタ用フォトダイオードPDが封止
されている。このため、この半導体レーザ1では、前記
光透過部材105に対向するように配置されているレー
ザダイオードLDのレーザ光出射面から出射されたレー
ザ光は前記光透過部材105を透過してパッケージ10
0外に出射される。一方、前記レーザダイオードLDは
前記レーザ光出射面の反対側面からもレーザ光の一部が
出射されており、このレーザ光をモニタ光として前記モ
ニタ用フォトダイオードPDで受光することで、レーザ
ダイオードLDから出射されるレーザ光の光強度をモニ
タすることが可能となる。
FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of an APC control circuit APC provided in the above-described laser scanning recording apparatus, and portions corresponding to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The semiconductor laser 1 has a configuration in which a laser diode LD and a monitoring photodiode PD are integrated,
For example, as shown in FIG.
Three external leads 102 are provided on a base 101 of the laser diode 00, and the laser diode LD is supported by a stem 103 formed integrally with one of the external leads 102. A monitoring photodiode PD is provided on the base 101 facing the laser diode LD.
Is fixed. These laser diode LD and monitor photodiode PD are connected to other external leads 1 respectively.
02 is electrically connected. A cover 104 having a light transmitting member 105 on a part of the top surface is attached to the base 101, and the laser diode LD and the monitoring photodiode PD are sealed by the cover 104. For this reason, in the semiconductor laser 1, the laser light emitted from the laser light emitting surface of the laser diode LD disposed so as to face the light transmitting member 105 passes through the light transmitting member 105 and passes through the package 10.
It is emitted outside zero. On the other hand, the laser diode LD emits a part of the laser light also from the side opposite to the laser light emission surface, and the laser light is received by the monitor photodiode PD as monitor light, so that the laser diode LD It is possible to monitor the light intensity of the laser light emitted from.

【0011】前記フォトダイオードPDで検出したレー
ザ光の検出電流ImはI/V(電流/電圧)変換器11
で電圧に変換され、詳細を後述するセレクタ12の第1
入力端S1に出力される。また、前記感光ドラム7の近
傍に配置した光センサ9は、ここでは独立した構成のフ
ォトダイオードで構成され、このフォトダイオードで検
出された前記レーザ光の検出電流IsはI/V変換器1
3で電圧信号に変換され、前記セレクタ12の第2入力
端S2に出力される。ここで、前記I/V変換器11,
13はそれぞれレーザダイオードLDが基準となる光強
度のレーザ光を出射したときのモニタ用フォトダイオー
ドPDの検出電流Imから得られる電圧Vmと、同様に
前記光センサ9で検出される検出電流Isから得られる
電圧Vsとが等しくなるように、各I/V変換器11,
13の電流/電圧変換率Rm,Rsを設定してある。一
般的には、Im<Isであるので、Rm>Rsに設定す
ることになる。
The detection current Im of the laser beam detected by the photodiode PD is an I / V (current / voltage) converter 11
Is converted to a voltage, and the first
Output to input terminal S1. The optical sensor 9 arranged near the photosensitive drum 7 is constituted by an independent photodiode here, and the detection current Is of the laser beam detected by this photodiode is used as an I / V converter 1
The signal is converted into a voltage signal at 3 and output to the second input terminal S2 of the selector 12. Here, the I / V converter 11,
Reference numeral 13 denotes a voltage Vm obtained from a detection current Im of the monitoring photodiode PD when the laser diode LD emits laser light having a reference light intensity, and a detection current Is similarly detected by the optical sensor 9. Each I / V converter 11,
Thirteen current / voltage conversion rates Rm and Rs are set. Generally, since Im <Is, Rm> Rs is set.

【0012】前記セレクタ12は、マルチプレクサ等の
ような高速切替動作が可能な電子スイッチ(半導体スイ
ッチ)で構成されており、後述するCPUからのセレク
タ制御信号によって前記第1入力端S1と第2入力端S
1を出力端S0に対して選択的に切り替えることが可能
とされている。すなわち、この実施形態の場合には、前
記I/V変換器11,13の各変換電圧Vm,Vsを選
択して出力するように構成されている。そして、前記セ
レクタ12の出力端S0は比較器14の一方の入力端に
接続されており、この比較器14からは前記セレクタ1
2によって選択された電圧Vm,Vsのいずれかと、比
較器14の他方の入力端に入力されている基準電圧Vr
efとの比較出力としての比較電圧Voが出力される。
前記比較器14の出力端にはサンプルスイッチ15が接
続され、さらにこのサンプルスイッチ15にはホールド
コンデンサ16が接続されており、前記ホールドコンデ
ンサ16でサンプルされた比較電圧がV/I(電圧/電
流)機能を有するレーザ駆動回路17に入力され、ここ
から出力される駆動電流Ioにより前記レーザダイオー
ドLDが発光され、かつそのレーザパワーが制御される
構成とされている。
The selector 12 is constituted by an electronic switch (semiconductor switch) capable of high-speed switching operation such as a multiplexer or the like. The first input terminal S1 and the second input terminal S1 are controlled by a selector control signal from a CPU described later. Edge S
1 can be selectively switched with respect to the output terminal S0. That is, in the case of this embodiment, each of the conversion voltages Vm and Vs of the I / V converters 11 and 13 is selected and output. The output terminal S0 of the selector 12 is connected to one input terminal of a comparator 14. The comparator 14 outputs the selector 1
2 and the reference voltage Vr input to the other input terminal of the comparator 14
A comparison voltage Vo is output as a comparison output with ef.
A sample switch 15 is connected to an output terminal of the comparator 14, and a hold capacitor 16 is connected to the sample switch 15. The comparison voltage sampled by the hold capacitor 16 is applied to a V / I (voltage / current). ) The laser diode LD is illuminated by a drive current Io input to and output from a laser drive circuit 17 having a function, and its laser power is controlled.

【0013】さらに、前記セレクタ12やサンプルスイ
ッチ15を制御するための中央処理装置CPUが設けら
れており、前記光センサ9で検出され、かつI/V変換
された電圧信号の一部はA/D変換器18によりディジ
タル信号とされて中央処理装置CPUに入力される。こ
の中央処理装置CPUでは、前記セレクタ12を切替動
作させるためのセレクタ制御信号と、前記サンプルスイ
ッチ15をオン,オフ制御するためのサンプル制御信号
と、前記レーザ駆動回路17がレーザダイオードLDに
駆動電流を供給するタイミングを制御するためのタイミ
ング信号を出力する。ここでは、前記セレクタ制御信号
は、前記光センサ9からの信号を受けて前記セレクタ1
2を第2入力端S2側に切替動作させ、その後サンプル
制御信号がサンプルスイッチ15をオフするときに同時
に前記セレクタ12を第1入力端S1側に切替動作させ
る。また、前記サンプル制御信号は、前記レーザダイオ
ードLDのAPC動作を行う際に出力されるタイミング
信号と同期して出力され、このAPC期間中のみ前記サ
ンプルスイッチ15をオンさせる。
Further, a central processing unit CPU for controlling the selector 12 and the sample switch 15 is provided, and a part of the voltage signal detected by the optical sensor 9 and subjected to the I / V conversion is A / V. It is converted into a digital signal by the D converter 18 and input to the central processing unit CPU. In the central processing unit CPU, a selector control signal for switching the selector 12, a sample control signal for turning on and off the sample switch 15, and the laser drive circuit 17 supplies a drive current to the laser diode LD. And outputs a timing signal for controlling the timing of supplying the data. Here, the selector control signal receives the signal from the optical sensor 9 and receives the signal from the selector 1.
2 is switched to the second input terminal S2 , and then when the sample control signal turns off the sample switch 15, the selector 12 is switched to the first input terminal S1 at the same time. The sample control signal is output in synchronization with a timing signal output when performing the APC operation of the laser diode LD, and turns on the sample switch 15 only during the APC period.

【0014】次に、以上の構成のAPC制御回路の動作
を説明する。図4はその動作を説明するための波形図で
ある。なお、ここではポリゴンミラー4の6つの反射鏡
のうち、隣接される第n面、第n+1面、第n+2面の
それぞれの反射率R(n),R(n+1),R(n+
2)が、R(n+1)<R(n)<R(n+2)の関係
にあるものとする。したがって、レーザダイオードLD
のレーザパワー、すなわちレーザダイオードLDから出
射されたレーザ光強度が等しいときには、各面で反射さ
れたレーザ光強度P(n+1),P(n),P(n+
2)はP(n+1)<P(n)<P(n+2)の状態と
されることになり、感光ドラム7における濃度ムラとな
る。
Next, the operation of the APC control circuit having the above configuration will be described. FIG. 4 is a waveform chart for explaining the operation. Here, among the six reflecting mirrors of the polygon mirror 4, the respective reflectances R (n), R (n + 1), and R (n + n) of the adjacent n-th surface, n + 1-th surface, and n + 2-th surface
2) has a relationship of R (n + 1) <R (n) <R (n + 2). Therefore, the laser diode LD
, That is, the laser beam intensities P (n + 1), P (n) and P (n +
2), P (n + 1) <P (n) <P (n + 2), and density unevenness on the photosensitive drum 7 occurs.

【0015】ポリゴンミラー4の回転が安定した状態
で、中央処理装置CPUは、このポリゴンミラー4の回
転周期に同期してタイミング信号を前記レーザ駆動回路
17に出力し、まずAPC動作を行うためにレーザダイ
オードLDを発光させる。また、これと同時に図4
(e)のように、サンプル制御信号によりサンプルスイ
ッチ15をオンする。これにより、レーザダイオードL
Dで発光されたレーザ光は、モニタ用フォトダイオード
PDで検出され、その検出電流ImはI/V変換器11
で電圧Vmに変換された上でセレクタ12の第1入力端
S1に入力される。このセレクタ12は、図4(f)の
ように、通常では第1入力端S1の入力を出力端S0に
出力しているため、前記電圧Vmは比較器14に入力さ
れ、比較器14において基準電圧Vrefと比較され、
その比較電圧Vo1が出力される。この比較電圧Vo1
は、オンされているサンプルスイッチ15を通してホー
ルドコンデンサ16に充電されてサンプリングされ、さ
らにこのサンプリングされた比較電圧Vo1がレーザ駆
動回路17に入力され、レーザ駆動回路17はこの比較
電圧Vo1に応じてレーザダイオードLDの駆動電流を
制御する。この結果、レーザダイオードLDは基準電圧
に準じたレーザパワーとなるようにフィードバック制御
されることになる。
While the rotation of the polygon mirror 4 is stable, the central processing unit CPU outputs a timing signal to the laser driving circuit 17 in synchronization with the rotation cycle of the polygon mirror 4, and first performs an APC operation. The laser diode LD emits light. At the same time, FIG.
As shown in (e), the sample switch 15 is turned on by the sample control signal. Thereby, the laser diode L
The laser light emitted by D is detected by the monitoring photodiode PD, and the detection current Im is output by the I / V converter 11.
Is converted to a voltage Vm, and then input to the first input terminal S1 of the selector 12. Since the selector 12 normally outputs the input of the first input terminal S1 to the output terminal S0 as shown in FIG. 4 (f), the voltage Vm is input to the comparator 14, Is compared with the voltage Vref,
The comparison voltage Vo1 is output. This comparison voltage Vo1
Is charged into a hold capacitor 16 through a sample switch 15 that is turned on, is sampled, and the sampled comparison voltage Vo1 is input to a laser drive circuit 17, and the laser drive circuit 17 outputs a laser beam according to the comparison voltage Vo1. The drive current of the diode LD is controlled. As a result, the laser diode LD is feedback-controlled so as to have a laser power according to the reference voltage.

【0016】次いで、前記レーザダイオードLDから出
射されたレーザ光がコリメートレンズ2とシリンダレン
ズ3によってビーム整形された上でポリゴンミラー4で
反射され、fθレンズ5、反射ミラー6を経て光センサ
9で受光されると、この光センサ9の検出電流IsはI
/V変換器13で電圧Vsに変換された上でセレクタ1
2の第2入力端S2に入力される。また、この電圧Vs
は、A/D変換器18によってA/D変換された上で中
央処理装置CPUに入力される。中央処理装置CPU
は、この光センサ9の検出出力を水平同期をとるための
タイミング信号として処理し、図4(a)のように水平
同期信号を出力し、詳細は省略するレーザ走査のタイミ
ング制御を実行する。また、これと同時に、前記光セン
サ9の検出出力を受けて中央処理装置CPUは前記セレ
クタ制御信号を出力する。このセレクタ制御信号を受け
て、図4(f)のように、セレクタ12は第2入力端S
2の入力を出力端S0に出力する状態に切り替えられ、
今度は光センサ9で検出された電圧Vsが比較器14に
入力されることになる。したがって、比較器14では、
この光センサの電圧Vsを基準電圧Vrefと比較し、
比較電圧Vo2を出力する。そして、この時点ではサン
プルスイッチ15はオン状態であるため、この比較電圧
Vo2がホールドコンデンサ16でサンプリングされ、
かつレーザ駆動回路17に入力される。これにより、レ
ーザ駆動回路17は、今度は光センサ9で検出された電
圧Vsに対応したフィードバック制御によりレーザダイ
オードLDのレーザパワーを制御することになる。
Next, the laser beam emitted from the laser diode LD is beam-shaped by the collimator lens 2 and the cylinder lens 3 and then reflected by the polygon mirror 4. When light is received, the detection current Is of the optical sensor 9 becomes I
After being converted to voltage Vs by the / V converter 13, the selector 1
2 is input to the second input terminal S2. Also, this voltage Vs
Are A / D converted by the A / D converter 18 and input to the central processing unit CPU. Central processing unit CPU
Processes the detection output of the optical sensor 9 as a timing signal for establishing horizontal synchronization, outputs a horizontal synchronization signal as shown in FIG. 4A, and executes timing control of laser scanning, which will not be described in detail. At the same time, in response to the detection output of the optical sensor 9, the central processing unit CPU outputs the selector control signal. In response to the selector control signal, the selector 12 receives the second input terminal S as shown in FIG.
2 is output to the output terminal S0.
This time, the voltage Vs detected by the optical sensor 9 is input to the comparator 14. Therefore, in the comparator 14,
The voltage Vs of this optical sensor is compared with a reference voltage Vref,
The comparison voltage Vo2 is output. At this time, since the sample switch 15 is in the ON state, the comparison voltage Vo2 is sampled by the hold capacitor 16, and
Further, it is input to the laser drive circuit 17. Thus, the laser drive circuit 17 controls the laser power of the laser diode LD by feedback control corresponding to the voltage Vs detected by the optical sensor 9 this time.

【0017】すなわち、レーザダイオードLDから出射
されるレーザ光の光強度が一定であっても、ポリゴンミ
ラー4の各反射鏡の反射率の相違により各反射光の光強
度にばらつきが生じると、各反射鏡での反射光の光強度
の低下、或いは増加により光センサ9により検出される
電圧Vsが基準電圧Vrefよりも低くなり、或いは高
くなるため、これを解消するように、つまり光センサ9
の検出電圧Vsが基準電圧Vrefに対して所定の関係
となるようにレーザダイオードLDのレーザパワーを制
御することになる。これにより、ポリゴンミラー4の各
反射鏡の反射率にばらつきが生じている場合でも、各反
射率に対応してレーザダイオードLDのレーザパワーが
制御されるため、ポリゴンミラー4の各反射鏡で反射さ
れたレーザ光の光強度はそれぞれ基準電圧Vrefに基
づいて設定される所定の光強度に制御される。
That is, even if the light intensity of the laser light emitted from the laser diode LD is constant, if the light intensity of each reflected light varies due to the difference in the reflectance of each of the reflecting mirrors of the polygon mirror 4, each light becomes Since the voltage Vs detected by the optical sensor 9 becomes lower or higher than the reference voltage Vref due to the decrease or increase of the light intensity of the light reflected by the reflecting mirror, the voltage Vs is removed, that is, the optical sensor 9 is removed.
The laser power of the laser diode LD is controlled such that the detected voltage Vs has a predetermined relationship with the reference voltage Vref. Accordingly, even when the reflectance of each reflecting mirror of the polygon mirror 4 varies, the laser power of the laser diode LD is controlled in accordance with each reflectance. The light intensity of the laser light is controlled to a predetermined light intensity set based on the reference voltage Vref.

【0018】なお、前記サンプル制御信号は走査タイミ
ングの前にサンプルスイッチ15をオフとし、セレクタ
制御信号はセレクタ12を第1入力端側S1に復帰さ
せ、次のサイクルに備えられる。したがって、APCタ
イミングの終端時から走査タイミング時にかけては、レ
ーザダイオードLDは光センサ9の検出電圧に基づいて
設定されたレーザパワーを維持しながらレーザ光を出射
し、これにより感光ドラム7に対してレーザ光が走査さ
れ描画が実行される。
Note that the sample control signal turns off the sample switch 15 before the scanning timing, and the selector control signal returns the selector 12 to the first input terminal side S1 to be ready for the next cycle. Therefore, from the end of the APC timing to the scanning timing, the laser diode LD emits a laser beam while maintaining the laser power set based on the detection voltage of the optical sensor 9, and thereby emits the laser beam to the photosensitive drum 7. The laser beam is scanned and drawing is performed.

【0019】ここで、図4に示すように、ポリゴンミラ
ー4の第n面の反射鏡の反射率R(n)が所要の反射率
よりも幾分低くて、ここで反射されるレーザ光の光強度
が基準よりも低い場合には、図4(b)のように、光セ
ンサ9の検出信号レベルも低くなり、比較出力Vo2の
値は大きくなるため、レーザ駆動回路17は図4(c)
のようにレーザパワーを増大させるように制御を行う。
このレーザパワーの増大に伴って図4(d)のようにポ
リゴンミラー4で反射されるレーザ光の光強度も増加さ
れ、その結果、感光ドラム7におけるレーザ光強度が所
定レベルとなる。同様に、第n+1面の反射鏡の反射率
R(n+1)が所要の反射率よりもさらに低い場合に
は、前記した第n面の場合と同様な制御が行われ、感光
ドラム7におけるレーザ光強度がさらに増加され所定レ
ベルとされる。逆に、第n+2面の反射鏡の反射率R
(n+2)が所要の反射率よりも高くて、ここで反射さ
れるレーザ光の光強度が基準よりも高い場合には、光セ
ンサ9の検出信号レベルは高いため、比較出力Voの値
は小さくなり、レーザ駆動回路17はレーザパワーを低
下させるように制御を行う。この結果、ポリゴンミラー
4で反射されるレーザ光の光強度が低下され、感光ドラ
ム7におけるレーザ光強度が前記した所定レベルとな
る。
Here, as shown in FIG. 4, the reflectance R (n) of the reflecting mirror on the n-th surface of the polygon mirror 4 is slightly lower than the required reflectance, and When the light intensity is lower than the reference, the detection signal level of the optical sensor 9 also decreases and the value of the comparison output Vo2 increases as shown in FIG. )
The control is performed so as to increase the laser power as described above.
With the increase of the laser power, the light intensity of the laser light reflected by the polygon mirror 4 is also increased as shown in FIG. 4D, and as a result, the laser light intensity on the photosensitive drum 7 becomes a predetermined level. Similarly, when the reflectance R (n + 1) of the reflecting mirror on the (n + 1) th surface is lower than the required reflectance, the same control as in the case of the nth surface is performed, and the laser beam on the photosensitive drum 7 is changed. The intensity is further increased to a predetermined level. Conversely, the reflectance R of the (n + 2) th surface reflecting mirror
If (n + 2) is higher than the required reflectivity and the light intensity of the reflected laser beam is higher than the reference, the detection signal level of the optical sensor 9 is high, and the value of the comparison output Vo is small. That is, the laser drive circuit 17 performs control so as to reduce the laser power. As a result, the light intensity of the laser light reflected by the polygon mirror 4 is reduced, and the laser light intensity on the photosensitive drum 7 becomes the above-mentioned predetermined level.

【0020】このように、光センサ9で検出したレーザ
光の光強度に応じて瞬時にレーザパワーを制御すること
で、ポリゴンミラー4の各反射鏡での反射率のばらつき
にかかわらず、感光ドラム7上での各走査ラインにおけ
るレーザ光の光強度を所定レベルに制御することがで
き、各走査ラインにおける画像濃度を均一化し、高品質
の描画が実現できる。したがって、図6に示した従来の
APC制御回路でのレーザパワーの制御の状態と比較す
ると、ポリゴンミラー4の各反射鏡での反射率のばらつ
きに対する光強度のばらつきが改善され、各走査ライン
における濃度のばらつきが改善され、均一な画像濃度で
の描画が可能にされていることが判る。
As described above, by instantaneously controlling the laser power in accordance with the light intensity of the laser beam detected by the optical sensor 9, regardless of the variation in the reflectance of the polygon mirror 4 at each of the reflecting mirrors, 7, the light intensity of the laser beam in each scanning line can be controlled to a predetermined level, the image density in each scanning line can be made uniform, and high-quality drawing can be realized. Therefore, as compared with the state of controlling the laser power in the conventional APC control circuit shown in FIG. 6, the variation in the light intensity with respect to the variation in the reflectance at each reflecting mirror of the polygon mirror 4 is improved, and It can be seen that the variation in density has been improved, and drawing with uniform image density has been enabled.

【0021】また、前記本発明の実施形態では、このよ
うなポリゴンミラー4で反射されたレーザ光の光強度を
検出する光センサ9を利用したレーザパワーの制御を行
う一方で、APCタイミング時の初期にはモニタ用フォ
トダイオードPDで検出した光強度に基づいてレーザパ
ワーの制御を行うため、走査の初期や、走査が垂直方向
にずれて光センサ9に対してレーザ光が投射されない場
合が生じても、換言すれば光センサ9の検出出力が零で
比較出力が極めて高い状態とされた場合でも、その直前
にホールドコンデンサ16で保持されている比較出力に
よるレーザパワーのみの制御が行われるため、レーザパ
ワーが過出力状態に制御されることはない。これによ
り、レーザパワーの過出力が要因とされたレーザダイオ
ードの破壊や、レーザパワーの大きな変動によるレーザ
ダイオードの寿命の短縮が抑制できる。
In the embodiment of the present invention, while controlling the laser power using the optical sensor 9 for detecting the light intensity of the laser light reflected by the polygon mirror 4, the APC timing is controlled. In the initial stage, the laser power is controlled based on the light intensity detected by the monitoring photodiode PD. Therefore, in the initial stage of scanning, the scanning may be shifted in the vertical direction and the laser beam may not be projected on the optical sensor 9. However, in other words, even when the detection output of the optical sensor 9 is zero and the comparison output is extremely high, only the laser power based on the comparison output held by the hold capacitor 16 is controlled immediately before that. However, the laser power is not controlled to an overpower state. Accordingly, it is possible to prevent the laser diode from being destroyed due to the excessive output of the laser power, and to shorten the life of the laser diode due to a large change in the laser power.

【0022】なお、前記実施形態では、光センサ9は感
光ドラム7の近傍位置に設け、しかも中央処理装置CP
Uにおける水平同期信号を生成するための同期検出用光
センサを兼用したものとして説明したが、同期検出用光
センサとは別個の光センサとして設けることも可能であ
る。また、光センサ9はレーザ光がポリゴンミラー4で
反射された後に、感光ドラム7に対して走査を行う前に
レーザ光を検出すればよいため、図1に鎖線で示すA
点、B点のように、fθレンズ5の前側位置、あるいは
反射ミラー6の前側位置にそれぞれ配置し、これらの光
センサに対向して反射ミラー8A,8Bを配置し、この
反射ミラー8A,8Bで反射させたレーザ光を光センサ
9で検出するようにしてもよいことは言うまでもない。
また、前記各反射ミラー8,8A,8Bの位置に光セン
サ9を配置して直接レーザ光を受光するようにしてもよ
い。ただし、反射ミラーを用いる方が光センサの配置ス
ペースに余裕ができる。
In the above embodiment, the optical sensor 9 is provided at a position near the photosensitive drum 7 and the central processing unit CP
Although the optical sensor for synchronizing detection for generating the horizontal synchronizing signal in U is also described, it may be provided as an optical sensor separate from the optical sensor for synchronizing detection. The optical sensor 9 may detect the laser beam after the laser beam is reflected by the polygon mirror 4 and before scanning the photosensitive drum 7.
As shown at points B and B, they are arranged at the front side of the fθ lens 5 or at the front side of the reflection mirror 6, respectively, and reflection mirrors 8A and 8B are arranged to face these optical sensors. It is needless to say that the laser beam reflected by the optical sensor 9 may be detected by the optical sensor 9.
Further, an optical sensor 9 may be arranged at the position of each of the reflecting mirrors 8, 8A, 8B to directly receive the laser beam. However, the use of the reflection mirror allows more room for the arrangement of the optical sensors.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ポリゴン
ミラーで反射されたレーザ光を光センサで検出し、レー
ザダイオードに設けられたモニタ用フォトダイオードの
検出出力と光センサの検出出力のいずれかをセレクタで
選択し、選択した検出出力を基準電圧と比較した上でレ
ーザ出力の制御を行っているので、ポリゴンミラーで反
射されたレーザ光の光強度を所定レベルに制御すること
ができ、感光体における複数の走査ラインでの光強度の
ばらつきを解消し、画像濃度の均一化を図り高品質の描
画が実現できる。また、光センサにレーザ光が照射され
ない状況の場合でも、モニタ用フォトダイオードによる
APC制御によってレーザパワーの制御が確保されてい
るため、レーザダイオードにおける過出力が防止でき、
レーザダイオードの破壊を防止し、かつ安定性、信頼性
の高いレーザパワー制御が実現できる。
As described above, the present invention provides a polygon
The laser beam reflected by the mirror is detected by an optical sensor and
Of the monitoring photodiode provided in the diode
Select one of the detection output and the detection output of the optical sensor with the selector.
Select, compare the selected detection output with the reference voltage, and
Since the laser output is controlled, the light intensity of the laser light reflected by the polygon mirror can be controlled to a predetermined level. High quality drawing can be realized by making the density uniform. In addition, even in a situation where the laser light is not irradiated to the optical sensor, the laser power control is ensured by the APC control by the monitoring photodiode, so that the over output of the laser diode can be prevented,
It is possible to prevent the laser diode from being destroyed, and realize stable and reliable laser power control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のレーザ走査記録装置の一実施形態の概
念構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a conceptual configuration of an embodiment of a laser scanning recording apparatus of the present invention.

【図2】本発明にかかるAPC制御回路の回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram of an APC control circuit according to the present invention.

【図3】本発明に用いられるモニタ機能を有する半導体
レーザの一例の断面構成図である。
FIG. 3 is a sectional configuration diagram of an example of a semiconductor laser having a monitor function used in the present invention.

【図4】本発明におけるAPC制御動作を説明するため
の波形図である。
FIG. 4 is a waveform chart for explaining an APC control operation in the present invention.

【図5】従来のAPC制御回路の一例を示す回路図であ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional APC control circuit.

【図6】図5のAPC制御回路におけるAPC制御動作
の波形図である。
FIG. 6 is a waveform chart of an APC control operation in the APC control circuit of FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ光源 4 ポリゴンミラー 5 fθレンズ 7 感光ドラム 9 光センサ 11 I/V変換器 12 セレクタ 13 I/V変換器 14 比較器 15 サンプルスイッチ 16 ホールドコンデンサ 17 レーザ駆動回路 18 A/D変換器 LD レーザダイオード PD モニタ用フォトダイオード CPU 中央処理装置 Reference Signs List 1 laser light source 4 polygon mirror 5 fθ lens 7 photosensitive drum 9 optical sensor 11 I / V converter 12 selector 13 I / V converter 14 comparator 15 sample switch 16 hold capacitor 17 laser drive circuit 18 A / D converter LD laser Diode PD Photodiode for monitoring CPU Central processing unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/44 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/44

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 モニタ用フォトダイオードを一体に有す
るレーザダイオードと、前記レーザダイオードの発光出
力を制御するレーザ出力制御回路と、前記レーザダイオ
ードで発光されたレーザ光を感光体に向けて走査させる
ための複数の反射鏡を有する回転駆動されるポリゴンミ
ラーと、このポリゴンミラーで反射されたレーザ光を検
出する光センサと、前記モニタ用フォトダイオードの検
出出力と光センサの検出出力のいずれかを選択するセレ
クタと、選択された検出出力を基準電圧と比較して誤差
信号を出力する比較器と、前記誤差信号をサンプルホー
ルドして前記レーザ出力制御回路の制御入力とするサン
プルホールド回路と、前記セレクタでの選択動作と前記
サンプルホールド回路でのサンプルホールド動作の各動
作タイミングを制御する処理装置とを備えることを特徴
とするレーザ走査記録装置。
A laser diode integrated with a monitoring photodiode; a laser output control circuit for controlling the light emission output of the laser diode; and a laser beam emitted by the laser diode for scanning the photosensitive member. A plurality of reflecting mirrors, a rotationally driven polygon mirror, an optical sensor for detecting laser light reflected by the polygon mirror, and one of a detection output of the monitoring photodiode and a detection output of the optical sensor. A selector for comparing the selected detection output with a reference voltage to output an error signal; a sample and hold circuit that samples and holds the error signal as a control input of the laser output control circuit; Control each operation timing of the selection operation in the sample and the sample and hold operation in the sample and hold circuit A laser scanning recording apparatus, comprising:
【請求項2】 前記ポリゴンミラーで反射されたレーザ
光の走査速度を補正するためのfθレンズと、補正され
たレーザ光を感光体に向けて反射させる反射ミラーを備
え、前記光センサは前記感光体に対する描画走査領域の
外側でかつ走査始端側の位置で、前記fθレンズの一側
位置、前記反射ミラーの一側位置、前記感光体の一側位
置のいずれかに設置される請求項に記載のレーザ走査
記録装置。
2. An apparatus according to claim 1, further comprising: an fθ lens for correcting a scanning speed of the laser light reflected by said polygon mirror; and a reflecting mirror for reflecting the corrected laser light toward a photosensitive member. outside a and the scanning starting side position of drawing the scan area relative to the body, the one-side position of the fθ lens, one side position of the reflecting mirror, to claim 1 which is installed on either one side position of the photosensitive member The laser scanning recording apparatus according to claim 1.
【請求項3】 前記セレクタは、前記光センサから検出
出力が出力されたときに当該光センサの検出出力を選択
し、前記サンプルホールド動作が終了したときには前記
モニタ用フォトダイオードの検出出力を選択するように
構成されてなる請求項1又は2に記載のレーザ走査記録
装置。
3. The method according to claim 1, wherein the selector detects the light from the optical sensor.
Select the output of the relevant optical sensor when the output is output
When the sample and hold operation is completed,
Select the detection output of the monitor photodiode
The laser scanning recording apparatus according to claim 1 or 2, which is configured .
【請求項4】 前記光センサは、レーザ光の走査の同期
をとるための同期信号発生用の光センサで構成される請
求項1ないし3のいずれかに記載のレーザ走査記録装
置。
4. The optical sensor according to claim 1, wherein the scanning of the laser beam is synchronized.
Of optical signals for generating synchronization signals
The laser scanning recording apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
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