JP4220655B2 - レーザダイオード制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード制御装置に関し、より詳しくは、レーザダイオードから放射されるレーザ光量を制御した光ビームによって画像の書き込みが行われるデジタル複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等に使用されるレーザダイオード制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、光ディスクや光通信などの情報・通信分野などで用いられているレーザダイオード(以下、LDという)は、LDの置かれた環境やLD自体の発熱に起因する温度変化に伴って、発光量が変動することが知られている。
【0003】
一方、レーザプリンタなどに用いられるLDの光量は、書込み精度に影響を与えることから、一定であることが望まれている。そこで、図14に示す従来のレーザダイオード制御装置では、LD100に付随したフォトダイオード(以下、PDという)101でLDの発光量を検出し、電流電圧変換回路(I/V変換回路)102でPD101の電流値を電圧値に変換し、コンパレータ103で基準電圧と比較した結果をサンプル&ホールド信号(以下、S/H信号という)によってS/Hスイッチ104を切り替えて、ホールド・コンデンサ105に溜まった電荷に基づいて電流発生回路106から電流を発生させ、スイッチ回路107に入力される画像データ信号に応じた電流をLD100に供給することによって、LD光量が一定となるようにフィードバック制御が行われている。
【0004】
この制御方法としては、上述したS/H信号に基づいて断続的にオートマチック・パワー・コントロール(以下、APCという)を行う方法が用いられている。この制御方法は、図15(a)〜(c)に示すように、待機状態においてサンプル信号に基づくサンプルモードに移行し、APCによる光量調節が行われ、信号出力時にはホールドモードに移行して、LD駆動電流をサンプルモード時と同じ電流値に固定する定電流駆動が行われている。
【0005】
従来のこの種の技術では、APC動作時にLD制御装置から制御信号としてサンプル信号と同時にLD点灯信号が送出される。サンプル信号は、図14のS/Hスイッチ104を切り替え、LD点灯信号はLD100を点灯させる。そして、LD100の光強度に比例したPD101の電流値を電圧に変換して、その電圧と基準電圧とをコンパレータ103により比較することで、LD光量が一定となるように制御されている。
【0006】
また、従来は、各LD制御装置に対して1つの受光素子しか存在しなかったため、図16に示すように、APC動作時に各LD制御装置毎に少しずつLDの発光タイミングをずらすことにより、順次APC動作を行っていた。
【0007】
さらに、上記のような回路を構成する場合、例えば部品としてAPC回路が内蔵されたLDドライバを使用すると、ドライバ内部に電流電圧変換回路102が内蔵されていることが多い。このため、制御信号に基づいてスイッチを切り替えて、受光素子(PD101)出力をドライバの内部のAPC回路へフィードバックすることがある。
【0008】
上記のようなレーザダイオードの劣化対策に関連する公報例としては、例えば、特開平5−129734号公報に記載の「レーザ光出力調整方法」、特開平5−131675号公報に記載の「画像形成装置」、特開平6−338646号公報に記載の「レーザダイオード駆動回路」、特開平7−254743号公報に記載の「保護回路付き半導体レーザ装置」、あるいは、特開平8−330656号公報に記載の「レーザダイオードの保護回路」などがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のレーザダイオード制御装置にあっては、何らかの原因によって制御信号が乱れて、図17と図18の(a),(b)を比較するとわかるように、LD点灯信号(LDON信号)とサンプル信号(S/H信号)のタイミングがずれたような場合は、LDが点灯していないにもかかわらず、APC動作が行われるといった状況が発生する。このような状況下においては、PD101にLD100の光が入射しない時間が発生すると、APC回路においてLD100が点灯していないと判断され、LD100に流れる電流設定値、すなわちホールド・コンデンサ105の電圧を際限なく大きく設定してしまう可能性がある。その結果、サンプルモードからホールドモードに移行した際に、LD100の発光量が設定値よりも大きくなったり、場合によってはLD100に規格外の電流が流れてLDの劣化を誘発するという問題点があった。
【0010】
また、各LD制御装置の点灯タイミングが重なったような場合は、APC回路においてLD100が強く発光しすぎていると判断し、LD100の発光量を設定値よりも小さく設定してしまうという問題点があった。
【0011】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、制御信号等の乱れを原因としてLD発光量が設定値よりも大きくなったり、LD劣化が発生するのを防止することができるレーザダイオード制御装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、レーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うレーザダイオード制御装置であって、前記光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知する同期検知手段と、前記同期検知手段が検知した前記非有効走査期間内に前記レーザダイオードを点灯させるレーザダイオード駆動手段と、前記レーザダイオードに付随して設けられ、前記光ビームの光量を検出する光量検出手段と、前記レーザダイオードが点灯したことを検知する点灯検知手段と、を備え、前記レーザダイオード駆動手段は、前記非有効走査期間にレーザダイオードを点灯させ、前記点灯検知手段による前記レーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、前記光量検出手段が検出した光ビームの光量に基づいて前記非有効走査期間内にフィードバック制御を行うことで光ビームの光量調整を行い、前記有効走査期間内はその調整結果を固定して定電流駆動することを特徴とする。
【0013】
この請求項1の発明によれば、レーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うもので、同期検知手段が光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知し、レーザダイオード駆動手段により同期検知手段が検知した非有効走査期間内にレーザダイオードを点灯させ、レーザダイオードに付随して設けられた光量検出手段により光ビームの光量を検出し、点灯検知手段によってレーザダイオードが点灯したことを検知する。そして、レーザダイオード駆動手段は、非有効走査期間にレーザダイオードを点灯させ、点灯検知手段によるレーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、光量検出手段が検出した光ビームの光量に基づいて非有効走査期間内にフィードバック制御を行って光ビームの光量を調整し、有効走査期間内はその調整結果を固定して定電流駆動するため、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【0014】
請求項2に記載の発明は、複数のレーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うレーザダイオード制御装置であって、前記光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知する同期検知手段と、前記同期検知手段が検知した前記非有効走査期間内に各レーザダイオードをチャンネル毎に点灯させる複数のレーザダイオード駆動手段と、前記複数のレーザダイオードに付随して設けられ、各光ビームの光量を検出する光量検出手段と、前記複数のレーザダイオードのうちどのチャンネルのレーザダイオードが点灯しているかを検知する点灯検知手段と、を備え、前記複数のレーザダイオード駆動手段は、前記非有効走査期間内に各レーザダイオードを時間的に順次独立して点灯させ、前記点灯検知手段により各レーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、前記光量検出手段が検出した各光ビームの光量に基づいて前記非有効走査期間内にそれぞれフィードバック制御して各光ビームの光量調整を行い、前記有効走査期間内は各調整結果を固定して定電流駆動することを特徴とする。
【0015】
この請求項2の発明によれば、複数のレーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うもので、同期検知手段により光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知し、複数のレーザダイオード駆動手段により同期検知手段が検知した非有効走査期間内に各レーザダイオードをチャンネル毎に点灯させ、光量検出手段により複数のレーザダイオードに付随して設けられ、各光ビームの光量を検出し、点灯検知手段により複数のレーザダイオードのうちどのチャンネルのレーザダイオードが点灯しているかを検知する。そして、複数のレーザダイオード駆動手段は、非有効走査期間内に各レーザダイオードを時間的に順次独立して点灯させ、点灯検知手段による各レーザダイオードの点灯検知をトリガーとして、光量検出手段が検出した各光ビームの光量に基づいて非有効走査期間内にそれぞれフィードバック制御して各光ビームの光量調整を行い、有効走査期間内は各調整結果を固定して定電流駆動するようにしたため、複数のレーザダイオードを用いて画像の書き込みを行う場合であっても、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【0016】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のレーザダイオード制御装置であって、前記点灯検知手段は、前記レーザダイオードに流れる電流値を検出することによりレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、前記光ビームの光量を検出する前記光量検出手段から出力される電流値を検出することによりレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、の少なくとも一方を備えていることを特徴とする。
【0017】
この請求項3の発明によれば、点灯検知手段が、レーザダイオードに流れる電流値を検出してレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、光ビームの光量を検知する光量検出手段から出力される電流値を検出してレーザダイオードが点灯したことを検知する手段の少なくとも一方を備えているため、レーザダイオードの点灯検知が正確に行えるようになり、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【0018】
請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載のレーザダイオード制御装置であって、前記光量検出手段は、前記複数のレーザダイオードから射出されるレーザ光を1つの受光素子で受光して光量を検出するもので、前記受光素子からの出力値をどのチャンネルのレーザダイオード駆動手段に出力するかを切り替える切替手段と、前記点灯検知手段により検知された駆動レーザダイオードのチャンネルと、前記光量検出手段の出力値を前記切替手段で切り替えたチャンネルとが、前記レーザダイオード駆動手段の駆動チャンネルと一致しているか否かを確認する一致回路と、を備え、前記各レーザダイオード駆動手段は、前記一致回路で同じチャネルであることが確認できたことをトリガーとして、前記光量検出手段が検出した同じチャネルの光ビームの光量に基づいてフィードバック制御を行って光ビームの光量調整を行うことを特徴とする。
【0019】
この請求項4の発明によれば、光量検出手段は複数のレーザダイオードから射出されるレーザ光を1つの受光素子で受光して光量を検出するもので、切替手段が受光素子からの出力値をどのチャンネルのレーザダイオード駆動手段に出力するかを切り替え、点灯検知手段が駆動レーザダイオードのチャンネルと、光量検出手段の出力値を切替手段で切り替えたチャンネルとを検知し、一致回路により駆動されているレーザダイオード駆動手段のチャンネルと一致しているか否かを確認する。そして、各レーザダイオード駆動手段は、一致回路で同じチャネルであることが確認できたことをトリガーとして、光量検出手段が検出した同じチャネルの光ビームの光量に基づいてフィードバック制御を行って光ビームの光量調整を行うようにしたため、1つの受光素子で受光した光量を切替手段で切り替えて使う場合であっても、チャネルを確認してからフィードバック制御による光量調整が行われるので、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【0020】
請求項5に記載の発明は、請求項2〜4のいずれか一つに記載のレーザダイオード制御装置において、前記複数のレーザダイオードに代えて、一つのチップ上に個別に制御可能な複数の発光源がアレイ状に配列されたレーザダイオード・アレイを用いたことを特徴とする。
【0021】
この請求項5の発明によれば、複数のレーザダイオードに代えてレーザダイオード・アレイを用いるようにしたため、上記効果に加えて、制御を変える必要がなく、複数の発光源から放射されたレーザビームを後から合成プリズム等で1つに束ねる必要もなくなる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザダイオード制御装置について、実施の形態1〜実施の形態3の順に添付の図面を参照して詳細に説明する。
【0023】
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1に係るレーザプリンタの光学系の概略構成図である。図1のレーザプリンタの光学系は、レーザ・ダイオード(LD)やコリメートレンズが内蔵されたLDユニット1、LDユニット1から射出されたレーザビームを偏向走査するポリゴンミラー(回転多面鏡)2、f−θレンズ等から構成される結像レンズ3、結像レンズ3を通ったレーザビームを感光体ドラムへ反射させる反射ミラー4、帯電した表面に画像を結像させる感光体ドラム5、感光体ドラム5の走査領域外のレーザビームを反射する同期検知ミラー6、および同期検知ミラー6で反射されたレーザビームを検知する同期検知手段としての受光素子7などを備えている。
【0024】
図1のレーザプリンタの光学系は、LDユニット1のLDから射出されたレーザビームがコリメートレンズによって平行光線となり、ポリゴンミラー2によって偏向走査され、f−θレンズ等から成る結像レンズ3を経て反射ミラー4で反射され、帯電した感光体ドラム5の表面に画像が結像される。また、感光体ドラム5の走査領域外に配置された同期検知ミラー6と受光素子7は、検知したレーザビームに基づいて画像を感光体上に書き込むための有効走査期間を割り出し、LDから射出されるレーザビームを画像信号に基づいて変調し、点灯、消灯が繰り返され、ポリゴンミラー2の回転に従って主走査方向に反復して走査されると共に、感光体ドラム5が矢印方向に回転することで副走査が行われ、感光体ドラム5上に静電潜像が形成される。
【0025】
このようにして、感光体ドラム5上に形成された静電潜像は、帯電した現像剤(トナー)によって現像され、さらに現像剤とは反対の電荷が与えられた転写紙等の転写材を感光体ドラム5に密着することにより、現像剤を転写材に転写する。そして、転写材が感光体ドラム5から分離された後、加熱することによって現像剤を転写材上に融着する、定着処理が行われる。
【0026】
図2は、レーザプリンタの書き込み制御部の回路構成を示すブロック図である。図2の書き込み制御部は、レーザプリンタ全体を制御する中央演算処理装置(CPU)10、画像データを電気的に処理してLDドライバ等にパラレルで画素クロックや画像データあるいは制御信号を送信する画像処理部(IPU)11、パルス幅変調部(PWM)12、送信された信号に基づいてLD14を駆動するレーザダイオード駆動手段としてのLDドライバ13、LD14、および光量検出手段としてのPD15などを備えている。
【0027】
図2の書き込み制御部では、CPU10の制御により画像処理部(IPU)11にて電気的に処理した画像データをパルス幅変調部12によって変調すると共に、LDドライバ13に対してパラレルで画素クロック、画像データならびに制御信号が送信され、この信号に基づいてLD14が駆動される。
【0028】
また、有効走査期間外には、APC制御用にLDを点灯して、後述する方法によりLD14の点灯を確認した後、LD14を点灯した状態でS/H信号をサンプル状態にすることにより、LDパッケージに内蔵されたフォトダイオード(PD)15で発生するモニタ電流をAPC回路内蔵のLDドライバ13にフィードバックすることによってAPCが行われる。
【0029】
そして、有効走査期間内においては、S/H信号をホールド状態にして、LDドライバ13の出力電流を一定値に固定するようにしている。
【0030】
図3は、図2のLDドライバ13に内蔵されたAPC回路を示すブロック図である。図3のLDドライバ13は、コンパレータ20、S/Hスイッチ21、電流発生回路22、スイッチ回路23、およびI/V変換回路24などによって構成されている。
【0031】
そこで、APC動作時には、LD制御装置である図2の画像処理部11から制御信号としてのLD点灯信号とそれに続くサンプル信号が送出される。このLD点灯信号は、図3に示すスイッチ回路23をONに切り替えるとともに、サンプル信号は、S/Hスイッチ21をONに切り替える。すると、ホールド・コンデンサ25の電圧値に基づいた電流が電流発生回路22からスイッチ回路23を介してLD14に流れ込んでLD14を発光させ、LD14の光強度に比例した電流がPD15に流れ込む。そして、I/V変換回路24では、PD15を流れる電流値が電圧に変換され、その変換後の電圧と基準電圧とをコンパレータ20にて比較し、その比較結果に基づいてホールド・コンデンサ25が充電もしくは放電され、その電圧値が変化することで電流発生回路22の出力電流がコントロールされ、LD14の光量を一定に制御する。
【0032】
また、画像書込み時には、S/H信号がホールド信号に変わり、S/Hスイッチ21がOFFに切り替わる。その結果ホールドコンデンサ25の値が一定値に固定されるため、電流発生回路22からLD14に流れる電流は一定値に固定される。そして、図1のパルス幅変調部(PWM)12から送出される画像データ信号に基づいて、LDドライバ13内部のLD変調用のスイッチ回路23を切り替えることにより、LD14を変調させて感光体ドラム5に対して画像の書き込みが行われる。
【0033】
本実施の形態1においては、レーザビームが主走査方向に感光体ドラム5を一回走査して、画像書込み期間が終了すると、再びAPC動作を行ってLD14を規定の光量値に制御するようにする。APC動作が終了すると、再びレーザビームが主走査方向に感光体ドラム5を走査し、書込みを行うという動作が繰り返される。
【0034】
さて、本実施の形態1におけるAPC動作に先立って行われる本発明の特徴的な構成要素であるLDの点灯検知手段を用いた点灯確認方法としては、以下の方法が用いられる。
図4は、LDの点灯確認を行うための一回路構成例を示した図である。図4に示す点灯検知手段は、LD14に内蔵されたPD15、もしくは他の受光素子から出力される電流値を電流−電圧変換回路30によって電圧信号に変換し、コンパレータ31で基準電圧と比較することによって受光確認信号を生成し、図2中に記載した画像処理部11へ送出する。画像処理部11では、この受光確認信号がONになった時にLD14の光量をPD15を介して正常にフィードバックが掛けられるものと見做して、APC動作を行うためのサンプル信号をLDドライバ13に送出する。そして、このサンプル信号に基づいてAPC動作を行うことにより、受光が確認されたことになる。
【0035】
また、一定期間以上点灯確認信号がONにならない場合は、画像処理部11においてAPC動作異常と判断してLD14の発光を取り止め、レーザプリンタ全体を制御するCPU10へ動作異常を通知して、装置動作を停止させる。
以上説明したように、本実施の形態1によれば、APC動作を行う際に、初めにLD点灯信号によってLDを点灯させ、受光素子から出力される電流値に基づいてLDが点灯されたことを検出してからAPC動作を行うようにしたため、制御信号等の乱れを原因としてLD発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオード劣化が発生するのを防止することができる。
【0036】
(実施の形態2)
図5は、本実施の形態2に係るレーザプリンタの光学系の概略構成図である。図5のレーザプリンタの光学系は、2つのレーザダイオードから成るLD1,LD2、そのLD1,LD2に対応したコリメートレンズ40a,40b、LD1,LD2からのレーザビームを合成するビーム合成プリズム41、合成されたビームをポリゴンミラー2とPD15とに分割するビームスプリッタ42などを備えている。なお、上記実施の形態1で説明したものと同一物または相当物については、同一符号を付して説明を省略する。
【0037】
本実施の形態2は、レーザプリンタの中でも特に複数のレーザビームを用いて同時に画像書き込みを行うマルチビーム・レーザプリンタにするものである。このマルチビーム・レーザプリンタは、複数のレーザビームをそれぞれ個別に制御し、なおかつ近接した複数のレーザビームを一度に同一のポリゴンミラーで走査して、感光体ドラム5上に画像を形成するものである。このため、マルチビーム・レーザプリンタは、複数のレーザビームによって同時書き込みを行う以外は、光学系および現像プロセスが上記実施の形態1で説明した1ビームのレーザプリンタの場合と全く同じであることから、光学系および現像プロセスについては説明を省略する。
【0038】
本実施の形態2のマルチビーム・レーザプリンタが上記実施の形態1で説明した1ビームのレーザプリンタと異なる部分は、書込み用光源として複数のLDが使用され、そのレーザビームを1つに束ねて使用するか、もしくは一つのチップ上に個別に制御可能な複数の発光源がアレイ状に配列されたレーザ・ダイオード・アレイ(以下、LDAという)を使用する点にある。
【0039】
そこで、本実施の形態2では、特に複数のLDを使用してレーザビームを1つに束ねて使用する方法について取り上げ、特に、LDを2つ使用するものについて説明を行うものとする。また、LDの光量検出方法としては、2つのLDに対して共通の受光素子を使用するものとする。ここでは、受光素子として図5に示したような単独のフォトダイオード(PD)15を使用するものとする。
【0040】
レーザビームの合成方法については、図5に示すように、LD1,LD2から放射されたレーザビームがそれぞれのコリメートレンズ40a,40bを通過して平行光線となり、ビーム合成プリズム41に入射されることによって近接した2本のレーザビームとなる。この2本のレーザビームは、実施の形態1の場合と同様に回転多面鏡(ポリゴンミラー)2で同時に走査されて、感光体ドラム5上に到達し、副走査方向に近接した2本のレーザビームとして同時に2ライン分の画像の書込みが行われる。
【0041】
図6は、実施の形態2に係るレーザプリンタの書き込み制御部の回路構成を示すブロック図である。図6の書き込み制御部は、レーザプリンタ全体を制御するCPU10、画像データを電気的に処理して、LDドライバ等で構成される書き込み部に対してパラレルで画素クロック、画像データ(DATA)ならびに制御信号を送信する画像処理部11、書き込み部に送信された画像データをパルス幅変調するパルス幅変調部12a,12b、パルス幅変調された送信信号に基づいてLD1,LD2をそれぞれ駆動するLDドライバ13a,13b、LD1,LD2の光量をモニタするPD15、そのモニタ電流の出力を切り替える切替手段としての受光素子出力切替スイッチ50などを備えている。
【0042】
そして、本実施の形態2では、図16の場合と同様に非有効走査期間内に各LD(LD1,LD2)を時間的に順次独立させてAPC動作を行うようにする。まず、図6のLD制御装置である画像処理部(IPU)11から出力される制御信号として、LD1のLD点灯信号とモニタ電流切替信号とが送出される。そして、後述する方法によりLD1のみが点灯していることと、受光素子出力切替スイッチ50がch1に切り替わっていることを確認した後、そのままch1が点灯している状態でch1のS/H信号をサンプル状態にすることで、上記実施の形態1の場合と同様にLD1に関してAPCの閉ループ回路が形成され、LD1のAPC制御が行われる。
【0043】
次に、サンプル信号とLD1のLD点灯信号およびモニタ電流切替信号がそれぞれOFFとなり、LD2のLD点灯信号とモニタ電流切替信号が送出される。そして、1chの時と同様に2chのみが点灯していることと、受光素子出力が2chに切り替わっていることを確認した後、2chのサンプル信号が送出される。その結果、2chに関しても実施の形態1と同様にAPCの閉ループ回路が形成され、LD2のAPC制御が行われる。
【0044】
その後の有効走査期間内においては、各LDドライバ13a,13bに送出されるS/H信号をホールド状態にして、各LDドライバ13a,13bの出力電流を固定するようにする。なお、LDドライバ内部のAPC動作メカニズムについては、実施の形態1の図3の場合と同様であるので、説明を省略する。
【0045】
次に、APC動作に先立って行われる、該当チャンネルのLDの点灯確認方法および、受光素子出力切替スイッチ50の切替わり確認方法について説明する。図7は、実施の形態2における信号検出個所を説明する図である。図7に示すように、LDに内蔵された受光素子(フォトダイオード(PD)15から出力され、受光素子出力切替スイッチ50によって各チャンネル毎に振り分けられた電流量に基づいて、実施の形態1の場合と同様の方法により各チャンネルごとの受光素子出力によるSW切替確認信号(実施の形態1の図4の受光確認信号に相当する)を生成する。
【0046】
また、これと同時にLDドライバ13a,13bがLD1,LD2に流している電流量をそれぞれ検出し、各チャンネルごとにLDドライバ駆動確認信号を生成するようにする。図8は、LDドライバの駆動確認を行うための一回路構成例を示した図である。図8に示すように、LD(LD1またはLD2)を点灯させることによって流れる電流値を電流−電圧変換回路52で電圧信号に変換し、コンパレータ54で基準電圧と比較することにより、LDドライバ駆動確認信号が生成される。
【0047】
図9は、上記したSW切替確認信号およびLDドライバ駆動確認信号に基づいてAPC開始可能信号を得るようにした信号処理の一例を説明する図であり、ハードウエア構成的に描いてあるが、これら一連の処理をソフトウエアを用いて実施しても勿論よい。図9に示すように、SW切替確認信号およびLDドライバ駆動確認信号が各チャンネルに送出されているLD点灯信号(図中では、LDドライバ強制点灯信号)と一致しているかをそれぞれの一致回路60,61によってチェックを行い、一致している時には、ドライバ出力正常信号およびSW切替正常信号の「1」が出力される。そして、ドライバ出力正常信号とSW切替正常信号の双方に「1」が出力された時のみ(アンドゲート62の出力が「1」の場合)所定のLDに閉ループ回路が形成されたとみなして、APCを開始するためのサンプル信号(APC開始可能信号)をLDドライバに送出する。このように、サンプル信号に基づいてAPCを開始することで、正しいフィードバックがかかった状態でAPCを開始しているという確認がとれたことになる。
【0048】
また、一定期間経っても各チャンネルのLDドライバ駆動確認信号やSW切替確認信号がONにならない場合は、画像処理部11においてAPC動作異常と判断してLDの発光を取り止め、レーザプリンタ全体を制御している中央演算処理装置(CPU)10へ動作異常を通知して、装置を停止させるようにする。
【0049】
さらに、図10および図11は、図7よりも信号検出個所を少なく構成した回路図である。図10の場合は、APCを行う際に、各チャンネルのLDドライバ13a,13b毎のLD点灯信号によってLD1,LD2を別々に点灯させ、LD1,LD2に流れる電流(LDドライバ駆動確認信号)を一致回路によって検出し、受光素子15から出力される電流値に基づいてレーザダイオードが点灯したことを検出することにより、所定のチャンネルのみに正しくフィードバックがかかることを確認し、APCを行うためのサンプル信号を各チャンネルのLDドライバ13a,13bに送出するようにしたものである。
【0050】
また、図11の場合は、APCを行う際に、各チャンネルのLDドライバ13a,13b毎のLD点灯信号によってLD1,LD2を別々に点灯させ、LD1,LD2に流れる電流(LDドライバ駆動確認信号)を一致回路によって検出し、APCを行うためのサンプル信号を各チャンネルのLDドライバ13a,13bに送出するようにしたものである。
なお、図10および図11のLDドライバ13a,13bに内蔵されたAPC回路は、フィードバック信号として電流信号を受け取ることになるが、受光素子15によって生成された電流を電流−電圧変換回路を用いて電圧に変換してからAPC回路に送るようにする。その際、受光素子の電流検出回路内部に存在する電流−電圧変換回路を使用するようにしてもよい。
【0051】
以上説明したように、本実施の形態2によれば、APC動作を行う際に、各チャンネル毎に初めにLD点灯信号によってLDを点灯させ、各チャンネルからLDに流れる電流値に基づいて、所定のチャンネルのみが点灯していることを確認してからAPC動作を行うようにしたので、制御信号等の乱れを原因としてLD発光量が設定値よりも大きくなったり、LD劣化が発生するのを防止することができる。
【0052】
また、本実施の形態2によれば、光量検出素子から出力される電流を検出して、所定のチャンネルのみに正しくフィードバックがかかることを確認した後、APC動作を行うようにしたり、さらには、受光素子出力切替スイッチから各チャンネルのLD制御装置に振り分けられた後の電流値をそれぞれ検出し、所定のチャンネルのみにフィードバックがかかっていることを確認した後、APC動作を行うようにしたので、制御信号等の乱れを原因としてLD発光量が設定値よりも大きくなったり、LD劣化が発生するのを防止することができる。
【0053】
(実施の形態3)
図12は、本実施の形態3に係るレーザ・ダイオード・アレイを用いたマルチビーム・レーザプリンタの概略構成図である。本実施の形態3では、上記実施の形態2と同様に複数のレーザビームを用いて同時に画像書き込みを行うマルチビーム・レーザプリンタについて実施したものである。このため、実施の形態2と重複する説明部分については省略することにする。
【0054】
また、実施の形態3では、複数のレーザビームを発生させる手段として、実施の形態2のように複数のLDを使用するのではなく、一つのチップ上に個別に制御可能な複数の発光源をアレイ状に配列したレーザ・ダイオード・アレイ(以下、LDAという)を使用して実施するものとする。
【0055】
図12に示すLDAチップ70には、複数の発光源(ここでは、LD1,LD2)が近接して一つのチップ上に存在しているため、通常、LDに内蔵されているLD光量検出用のフォトダイオード(PD)71が1つのパッケージ内に1つしか内蔵されていないものが多い。本実施の形態3では、内蔵されたPD71が1つしかないLDA74を使用するものとし、特に発光点が2つ(LD1,LD2)のものについて説明する。
【0056】
LDAチップ70から放射された複数のレーザビーム72,73は、不図示のコリメートレンズによって平行光線となり、上記した実施の形態1および実施の形態2と同様に回転多面鏡(ポリゴンミラー)で同時に走査が行われて、感光体ドラム上に到達すると、副走査方向に近接した2本のレーザビームとなり、同時に2ライン分の画像の書込みを行うことができる。
【0057】
図12に示した主走査方向と副走査方向はレーザビーム72,73が感光体ドラム上に到達したときの複数のレーザビームとの位置関係を指し示すものである。
【0058】
図13は、図12の書込み制御部の回路構成を示すブロック図である。図13に示した書込み制御部は、レーザプリンタ全体を制御するCPU10、画像データを電気的に処理して、LDドライバ等で構成される書き込み部に対してパラレルで画素クロックと画像データ(DATA)ならびに制御信号を送信する画像処理部(IPU)11、書き込み部に送信された画像データのパルス幅変調を行うパルス幅変調部12a,12b、パルス幅変調部12a,12bでパルス幅変調されたそれぞれの信号に基づいてLDA74の各LDを駆動するLDドライバ13a,13b、一つのチップ上に複数の発光源がアレイ状に配列され、PDと一体化されたLDA74、および、そのPDによるモニタ電流の出力を切り替える受光素子出力切替スイッチ50などを備えている。
【0059】
本実施の形態3が上記実施の形態2と異なる特徴部分は、複数のレーザビームの発光源としてLDA74を使用しているため、実施の形態2のように別々のLDから放射されたレーザビームを後から合成プリズム等で1つに束ねる必要がないという点にある。
【0060】
その上、実施の形態2の場合は、LDの光量検出方法として2つのLDに対して共通のPDを使用しており、LD制御という観点から見ると、本実施の形態3では実施の形態2のPDと2つのLDをLDAに置き換えるだけで、全く同等に制御を行うことができる。このため、実施の形態3の制御方法については、上記実施の形態2に準ずるものとして説明を省略する。
【0061】
以上説明したように、本実施の形態3によれば、複数のLDに代えてLDAを用いるようにしたため、LD制御を変える必要がなく、また、複数の発光源から放射されたレーザビームを後から合成プリズム等で1つに束ねる必要もなくなる。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、レーザダイオード駆動手段は、同期検知手段が検知した非有効走査期間内にレーザダイオードを点灯させ、光量検出手段により光ビームの光量を検出し、点灯検知手段によりレーザダイオードが点灯したことを検知する。レーザダイオード駆動手段は、点灯検知手段の点灯検知をトリガーとし、光量検出手段が検出した光ビームの光量に基づいて、非有効走査期間内でフィードバック制御を行って光ビームの光量を調整し、有効走査期間内は、調整結果を固定して光ビームを定電流駆動する。このため、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【0063】
請求項2の発明によれば、複数のレーザダイオード駆動手段は、同期検知手段が検知した非有効走査期間内に各レーザダイオードを時間的に順次独立して点灯させ、光量検出手段により各光ビームの光量を検出し、点灯検知手段によりどのチャンネルのレーザダイオードが点灯したかを検知する。複数のレーザダイオード駆動手段は、点灯検知手段による各レーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、光量検出手段が検出した各光ビームの光量に基づいて、非有効走査期間内でそれぞれフィードバック制御を行って光ビームの光量を調整し、有効走査期間内は、調整結果を固定して光ビームを定電流駆動する。このため、複数のレーザダイオードを用いて画像の書き込みを行う場合であっても、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【0064】
請求項3の発明によれば、点灯検知手段が、レーザダイオードに流れる電流値を検出してレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、光ビームの光量を検知する光量検出手段から出力される電流値を検出してレーザダイオードが点灯したことを検知する手段の少なくとも一方を備えているので、レーザダイオードの点灯検知が正確に行えるようになり、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【0065】
請求項4の発明によれば、光量検出手段が複数のレーザダイオードから射出されるレーザ光を1つの受光素子で受光して光量を検出し、切替手段によって受光素子からの出力値をどのチャンネルのレーザダイオード駆動手段に出力するのかを切り替える。点灯検知手段により駆動レーザダイオードのチャンネルと、光量検出手段の出力値を切替手段で切り替えたチャンネルとを検知し、一致回路によって駆動しているレーザダイオード駆動手段のチャンネルと一致しているか否かを確認する。複数のレーザダイオード駆動手段は、一致回路で同じチャネルであることが確認できたことをトリガーとし、光量検出手段が検出した同一チャネルの光ビームの光量に基づいてフィードバック制御を行って光ビームの光量調整を行うようにしたので、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【0066】
請求項5の発明によれば、複数のレーザダイオードに代えてレーザダイオード・アレイを用いるようにしたので、上記効果に加えて、制御を変える必要がなく、複数の発光源から放射されたレーザビームを後から合成プリズム等で1つに束ねる必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態1に係るレーザプリンタの光学系の概略構成図である。
【図2】レーザプリンタの書き込み制御部の回路構成を示すブロック図である。
【図3】 図2のLDドライバに内蔵されたAPC回路を示すブロック図である。
【図4】LDの点灯確認を行うための一回路構成例を示した図である。
【図5】本実施の形態2に係るレーザプリンタの光学系の概略構成図である。
【図6】実施の形態2に係るレーザプリンタの書き込み制御部の回路構成を示すブロック図である。
【図7】実施の形態2における信号検出個所を説明する図である。
【図8】LDドライバの駆動確認を行うための一回路構成例を示した図である。
【図9】SW切替確認信号およびLDドライバ駆動確認信号に基づいてAPC開始可能信号を得るようにした信号処理の一例を説明する図である。
【図10】図7よりも信号検出個所を少なく構成した回路図である。
【図11】図7よりも信号検出個所を少なく構成した別の回路図である。
【図12】本実施の形態3に係るレーザ・ダイオード・アレイを用いたマルチビーム・レーザプリンタの概略構成図である。
【図13】図12の書込み制御部の回路構成を示すブロック図である。
【図14】従来のレーザダイオード制御装置の回路構成を示すブロック図である。
【図15】断続的オートマチック・パワー・コントロール回路の動作を説明するタイムチャートである。
【図16】複数のレーザダイオードと単一のフォトダイオードとを用いてオートマチック・パワー・コントロール動作を行う場合のタイムチャートである。
【図17】断続的オートマチック・パワー・コントロール回路の正常状態の動作を説明するタイムチャートである。
【図18】断続的オートマチック・パワー・コントロール回路の動作異常を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
1 LDユニット
2 ポリゴンミラー(回転多面鏡)
3 結像レンズ
4 反射ミラー
5 感光体ドラム
6 同期検知ミラー
7 受光素子
10 中央演算処理装置(CPU)
11 画像処理部(IPU)
12 パルス幅変調部(PWM)
13 LDドライバ
14 LD
15 PD
20 コンパレータ
21 S/Hスイッチ
22 電流発生回路
23 スイッチ回路
24 I/V変換回路
25 ホールド・コンデンサ
30 電流−電圧変換回路
31 コンパレータ
40a,40b コリメートレンズ
41 ビーム合成プリズム
42 ビームスプリッタ
50 受光素子出力切替スイッチ
52 電流−電圧変換回路
54 コンパレータ
60,61 一致回路
62 アンドゲート
70 LDAチップ
71 PD
72,73 レーザビーム
74 LDA
Claims (5)
- レーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うレーザダイオード制御装置であって、
前記光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知する同期検知手段と、
前記同期検知手段が検知した前記非有効走査期間内に前記レーザダイオードを点灯させるレーザダイオード駆動手段と、
前記レーザダイオードに付随して設けられ、前記光ビームの光量を検出する光量検出手段と、
前記レーザダイオードが点灯したことを検知する点灯検知手段と、
を備え、前記レーザダイオード駆動手段は、前記非有効走査期間にレーザダイオードを点灯させ、前記点灯検知手段による前記レーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、前記光量検出手段が検出した光ビームの光量に基づいて前記非有効走査期間内にフィードバック制御して光ビームの光量調整を行い、前記有効走査期間内はその調整結果を固定して定電流駆動することを特徴とするレーザダイオード制御装置。 - 複数のレーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うレーザダイオード制御装置であって、
前記光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知する同期検知手段と、
前記同期検知手段が検知した前記非有効走査期間内に各レーザダイオードをチャンネル毎に点灯させる複数のレーザダイオード駆動手段と、
前記複数のレーザダイオードに付随して設けられ、各光ビームの光量を検出する光量検出手段と、
前記複数のレーザダイオードのうちどのチャンネルのレーザダイオードが点灯しているかを検知する点灯検知手段と、
を備え、前記複数のレーザダイオード駆動手段は、前記非有効走査期間内に各レーザダイオードを時間的に順次独立して点灯させ、前記点灯検知手段による各レーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、前記光量検出手段が検出した各光ビームの光量に基づいて前記非有効走査期間内にそれぞれフィードバック制御して各光ビームの光量調整を行い、前記有効走査期間内は各調整結果を固定して定電流駆動することを特徴とするレーザダイオード制御装置。 - 前記点灯検知手段は、
前記レーザダイオードに流れる電流値を検出することによりレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、
前記光ビームの光量を検出する前記光量検出手段から出力される電流値を検出することによりレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、
の少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項2に記載のレーザダイオード制御装置。 - 前記光量検出手段は、前記複数のレーザダイオードから射出されるレーザ光を1つの受光素子で受光して光量を検出するもので、
前記受光素子からの出力値をどのチャンネルのレーザダイオード駆動手段に出力するかを切り替える切替手段と、
前記点灯検知手段により検知された駆動レーザダイオードのチャンネルと、前記光量検出手段の出力値を前記切替手段で切り替えたチャンネルとが、前記レーザダイオード駆動手段の駆動チャンネルと一致しているか否かを確認する一致回路と、
を備え、前記各レーザダイオード駆動手段は、前記一致回路で同じチャネルであることが確認できたことをトリガーとして、前記光量検出手段が検出した同じチャネルの光ビームの光量に基づいてフィードバック制御を行って光ビームの光量調整を行うことを特徴と する請求項2または3に記載のレーザダイオード制御装置。 - 前記複数のレーザダイオードに代えて、一つのチップ上に個別に制御可能な複数の発光源がアレイ状に配列されたレーザダイオード・アレイを用いたことを特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載のレーザダイオード制御装置。
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