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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−15256(P2007−15256A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−200046(P2005−200046)
出願日 平成17年7月8日(2005.7.8)
代理人 【識別番号】100066061
【弁理士】
【氏名又は名称】丹羽 宏之
発明者 上薗 孝臣
要約 課題
フォトダイオードに流れるモニタ電流を検出する、モニタ電圧の応答速度を高速化し、APC時間を短縮することを特徴とする画像形成装置を提供することにある。

解決手段
APCを行う際に、フォトダイオードに流れるモニタ電流に、加算電流を流す手段を有することを特徴とする画像形成装置。
特許請求の範囲
【請求項1】
レーザ光を出力する光源と、レーザ光を偏光させて感光体上を走査する光走査ユニットと、レーザ光量を検出するために、受光量に応じたモニタ電流を流す光モニタ手段と、モニタ電流をモニタ電圧に変換して検出するモニタ電流検出手段と、前記モニタ電流検出手段の結果に基づいて、レーザ光量制御を行う光量制御手段とを有する画像形成装置において、
前記モニタ電流検出手段に加算電流を流すモニタ電流加算手段を有し、前記レーザ光量制御開始から所定時間まで前記モニタ電流検出手段に加算電流を流す制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
レーザ光を出力する光源と、レーザ光を偏光させて感光体上を走査する光走査ユニットと、レーザ光量を検出するために、受光量に応じたモニタ電流を流す光モニタ手段と、モニタ電流をモニタ電圧に変換して検出するモニタ電流検出手段を有し、前記モニタ電流検出手段の結果に基づいて、レーザ光量制御を行う光量制御手段とを有する画像形成装置において、
前記モニタ電圧に所定の電圧を重畳するモニタ電圧印加手段を有し、前記レーザ光量制御開始から所定時間まで前記モニタ電圧に所定の電圧を重畳する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項3】
レーザ光を出力する光源と、レーザ光を偏光させて感光体上を走査する光走査ユニットと、レーザ光量を検出するために、受光量に応じたモニタ電流を流す光モニタ手段と、モニタ電流を検出抵抗によってモニタ電圧に変換し、検出するモニタ電流検出手段を有し、前記モニタ電流検出手段の結果に基づいて、レーザ光量制御を行う光量制御手段とを有する画像形成装置において、
前記検出抵抗を切り換える検出抵抗切り換え手段を有し、前記レーザ光量制御開始から所定時間まで前記検出抵抗を切り換える制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザ光源から出力されるレーザ光を記録媒体上に走査する手段を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、レーザダイオードなどのレーザ光源から出力されるレーザビームを感光体表面上に走査する光走査ユニットを備え、この光走査ユニットによって静電潜像の形成を行う画像形成装置が知られている。光走査ユニットは、レーザ光源から出力された光をアパーチャーで絞り、コリメータレンズにより平行な光に偏光し、いわゆるポリゴンミラー等を用いて、感光体表面上を走査する構成が知られている。
【0003】
上記構成においては、レーザ素子のビーム拡がり角(以下「FFP」という)やコリメータレンズのカップリング効率にバラツキが生じる。その結果、同じレーザチップ面光量でも、感光体上に照射される光量は違いを生じる。従って、光走査ユニットごとのバラツキを抑制するために、組立て工程でレーザチップ面光量の調整を行い、感光体面上の到達光量を一定にしている。
【0004】
一方、このような画像形成装置は、レーザダイオードが温度依存性を有するため、周囲の温度変化や自己発熱などにより、一定の電流で駆動しても発光量が変動してしまうものがある。従って、レーザの光出力をモニタして所望の光出力レベルが得られるように光量制御することが必要である。この光量制御をAPC(自動光量制御)といい、APCを行う回路をAPC回路という。例えば、フォトダイオードを用いてレーザ発光量の検知を行い、この検知結果に応じてレーザダイオードの発光量を制御する手法が一般に知られている。
【0005】
図5に、APC回路を備えたレーザ駆動回路の一例を示す。
【0006】
増幅器503は、ホールドコンデンサ511の電荷量に応じた電圧を増幅して出力する。スイッチング定電流回路502は、増幅器503からの出力電圧に応じた電流I1を流す電圧−電流変換器であり、画像データ505に従って、電流I1をスイッチングする。このスイッチング定電流回路502の動作に応じて、レーザダイオード506が発光する。
【0007】
フォトダイオード507は、レーザ光量を検知するための光モニタ手段であり、前記光モニタ手段によって発生する電流をモニタ電流という。検出抵抗508は、モニタ電流を電圧に変換するためのモニタ電流検出手段であり、この電圧変換に用いる抵抗を検出抵抗という。前記モニタ電流検出手段によって変換された電圧をモニタ電圧という。
【0008】
フォトダイオード507は、レーザダイオード506の発光量に比例して、モニタ電流IPDを発生させる。検出抵抗508は、モニタ電流IPDをモニタ電圧VRMに変換する。変換されたモニタ電圧VRMは、コンパレータ509によって、基準電圧源510の電圧Vrefと比較される。
【0009】
コンパレータ509の比較結果より、コンデンサ511の電圧が所定の電圧値となるように充放電が行われる。コンデンサ511の充放電は、定電流で行われる。電圧VRM<電圧Vrefの場合は、ホールドコンデンサ511へ充電し、電圧VRM>電圧Vrefの場合は放電し、コンデンサ511の電圧を制御する。
【0010】
このようにAPC回路は、フォトダイオードに流れるモニタ電流をフィードバックすることにより、レーザ光量を制御する回路である。また、検出抵抗は、モニタ電流をモニタ電圧に変換するゲインの役割も兼ねている。このゲインである検出抵抗の抵抗値を調整することによって、レーザ光量を調整することが可能となる。
【0011】
APC回路を備えたレーザ駆動回路の駆動モードには、レーザを発光させてホールドコンデンサの充放電を行うサンプリングモードと、ホールドコンデンサの電圧値を保持し、レーザを発光させるホールドモードがある。サンプル&ホールド回路504が、前記駆動モードの切り換えを行っている。以下、サンプリングモードとホールドモードについて説明する。
【0012】
サンプリングモードでは、以下の動作を行う。
【0013】
サンプリングモードでは、レーザを発光させ、フォトダイオードにモニタ電流IPDを流し、モニタ電圧VRMを発生させる。前記モニタ電圧VRMが基準電圧Vrefと同じ電圧になるように、ホールドコンデンサの充放電が行われ、レーザ光量が制御される。このサンプリングモードにおけるレーザ光量制御をAPCという。レーザ光量とホールドコンデンサへチャージされた電圧は比例関係にあり、レーザ光量の増加はホールドコンデンサへの充電量と比例関係となる。
【0014】
次に、ホールドモードの動作について説明する。
【0015】
ホールドモードでは、サンプリングモードで所望の電圧値に調整されたホールドコンデンサ511の電圧が保持される。ホールドモードではAPCループが開放され、ホールドコンデンサ511にチャージされた電圧に応じて、レーザが発光する。そして、画像データ505に応じたスイッチングが行われる。
【0016】
次に、APCの種類について説明する。
【0017】
APCには、起動APCと、ライン間APCの2種類のモードがある。
【0018】
起動APCとは、レーザ起動時に行うAPCのことをいい、所望のレーザ光量になるように、ディスチャージされたホールドコンデンサ511に充電が行われる。
【0019】
ライン間APCとは、ホールドモード終了後に行うAPCのことをいい、画像形成中において、主走査の各ライン間でライン間APCが行われる。ホールドモードでは微小なリーク電流が存在するため、ホールドコンデンサ511の電荷が放電され、電位が減少する。従って、ホールドモード終了後には、APC回路がライン間APCを行い、ホールドコンデンサの電位を補正する。
【0020】
ところで、前述したように組立て工程では、感光体面上の到達光量が所定の値となるように、レーザチップ面光量を調整している。レンズのカップリング効率が最も悪いとき、レーザチップ面光量は最大光量に調整される。一方、レンズのカップリング効率が最も良いときは、レーザチップ面光量は最小光量に調整される。
【0021】
レーザチップ面光量は、フォトダイオードに接続している検出抵抗508を可変調整することにより調整が可能である。レーザチップ面光量が最小光量に調整される場合、検出抵抗508の抵抗値が大きくなる。
【0022】
モニタ電圧VRMの応答は、検出抵抗508の抵抗値とフォトダイオードの接合容量とコンパレータの入力容量とによって形成される時定数に依存される。従って、検出抵抗508の抵抗値が大きくなると、モニタ電圧VRMは大きい時定数を持ち、モニタ電圧の応答速度が遅くなってしまう。このモニタ電圧VRMの応答速度の遅れによって、ライン間APCの時間が長くなってしまう。
【0023】
以下に、モニタ電圧VRMの応答速度が遅い場合における、ライン間APCの完了時間について説明する。
【0024】
図2−(a)は、レーザチップ面光量が最小光量に調整された光走査ユニットにおいて、ライン間APC時のレーザ光量波形を示し、図2−(b)はモニタ電圧VRMの電圧波形を示す。
【0025】
必要光量とは、露光に必要なレーザチップ面光量を表わす。初期光量とは、ホールドモード時のリーク電流によって、光量が減少したときの光量を表す。基準電圧Vrefとは、コンパレータの基準電圧を表す。モニタ電圧VRMが基準電圧Vrefに達していなければ、ホールドコンデンサの充電を行い、レーザ光量を増加させる。また、モニタ電圧VRMが基準電圧Vrefより上回れば、ホールドコンデンサの放電を行い、レーザ光量を減少させる。レーザ光量が必要光量に達し、且つモニタ電圧VRMが基準電圧Vrefと平衡した安定状態になった時、APC完了とする。
【0026】
図2−(a)に示すように、ライン間APCを開始すると、レーザダイオードが初期光量まで発光する。モニタ電圧VRMが基準電圧Vrefまで達していないため、ホールドコンデンサが定電流で充電され、レーザ光量が増加する。
【0027】
時間Aになると、必要光量までレーザ光量が達する。しかし、モニタ電圧VRMの応答速度が遅いため、モニタ電圧が基準電圧Vrefに満たない。従って、さらにホールドコンデンサの充電が行われる。
【0028】
時間Bになると、モニタ電圧VRMが基準電圧Vrefまで立ち上がる。しかし、レーザ光量が必要光量以上で発光しているため、モニタ電流IPDの電流量が増え、モニタ電圧が上昇する。従って、モニタ電圧VRMが基準電圧Vrefを超えるため、ホールドコンデンサの放電が行われる。
【0029】
時間Cになると、レーザ光量が必要光量となり、且つモニタ電圧VRMが基準電圧Vrefとなるため、ライン間APCが完了する。
【0030】
このように、検出抵抗が大きい抵抗値のときは、モニタ電圧の応答速度が遅くなってしまい、レーザ光量がオーバーシュートしてしまう。従って、オーバーシュートしたレーザ光量を所定光量に戻すため、ホールドコンデンサの放電が必要となる。つまり、放電時間が余分に発生するため、APC完了までの時間が長くなってしまう。
【0031】
以上に説明したように、モニタ電圧の応答速度によって、ライン間APCに必要な時間が長くなることが確認されている。
【0032】
しかしながら、プリンタの印刷速度が高速化になり、さらにポリゴンミラーが多面化になると、走査時間が短くなるため、APC時間を短くする必要がある。
【0033】
上記の問題点を解決するために、コンデンサの充放電を利用してAPCを行うように構成された画像形成装置において、充放電が制御されるサンプリングモード時に、上記半導体レーザに流すための加算電流を出力するように構成された先行制御手段を設けることによって、レーザダイオードの発光を速やかに立ち上げ、その光量が適正な値に到達するまでの時間を短縮するものがある(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2003−191520号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0034】
しかしながら、検出抵抗とフォトダイオードの接合容量とコンパレータの入力容量とにより形成される時定数の影響によって、モニタ電圧の応答速度が遅くなる。従って、上記従来例のように、レーザダイオードに加算電流を流し、レーザ発光の立ち上がりを改善するだけでなく、モニタ電圧の応答速度に関しても高速化する必要がある。
【0035】
また、プリンタの高速化によって、1走査におけるレーザ照射時間が短縮化されるため、同じレーザ光量であっても単位時間当たりに照射される光量は減少する。従って、ドラムに照射される光量を維持するために、レーザチップ面光量を増加させなければならない。その結果、チップ面光量の定格に対するマージンが減少してきている。レーザチップ面光量の定格に対するマージンが少ない場合、APC時間を短縮するための前述したレーザダイオードに加算電流を流す方式を使用することが困難である。
【0036】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、モニタ電圧の応答速度を高速化することによって、APC時間を短縮可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0037】
上記目的を達成するため、本出願に係る第1の発明は、レーザ光を出力する光源と、レーザ光を偏光させて感光体上を走査する光走査ユニットと、レーザ光量を検出するために、受光量に応じたモニタ電流を流す光モニタ手段と、モニタ電流をモニタ電圧に変換して検出するモニタ電流検出手段と、前記モニタ電流検出手段の結果に基づいて、レーザ光量制御を行う光量制御手段とを有する画像形成装置において、
前記モニタ電流検出手段に加算電流を流すモニタ電流加算手段を有し、前記レーザ光量制御開始から所定時間まで前記モニタ電流検出手段に加算電流を流す制御を行うことを特徴とする。
【0038】
本出願に係る第2の発明は、レーザ光を出力する光源と、レーザ光を偏光させて感光体上を走査する光走査ユニットと、レーザ光量を検出するために、受光量に応じたモニタ電流を流す光モニタ手段と、モニタ電流をモニタ電圧に変換して検出するモニタ電流検出手段を有し、前記モニタ電流検出手段の結果に基づいて、レーザ光量制御を行う光量制御手段とを有する画像形成装置において、
前記モニタ電圧に所定の電圧を重畳するモニタ電圧印加手段を有し、前記レーザ光量制御開始から所定時間まで前記モニタ電圧に所定の電圧を重畳する制御を行うことを特徴とする。
【0039】
本出願に係る第3の発明は、レーザ光を出力する光源と、レーザ光を偏光させて感光体上を走査する光走査ユニットと、レーザ光量を検出するために、受光量に応じたモニタ電流を流す光モニタ手段と、モニタ電流を検出抵抗によってモニタ電圧に変換し、検出するモニタ電流検出手段を有し、前記モニタ電流検出手段の結果に基づいて、レーザ光量制御を行う光量制御手段とを有する画像形成装置において、
前記検出抵抗を切り換える検出抵抗切り換え手段を有し、前記レーザ光量制御開始から所定時間まで前記検出抵抗を切り換える制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【0040】
本発明の請求項1、請求項2、請求項3によれば、検出抵抗の抵抗値に依らず、モニタ電圧の応答速度を高速化することが可能となり、その結果、ライン間APCの時間短縮が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0041】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例1】
【0042】
本発明の実施例1について、図1、図3、図4、図6を用いて説明する。本実施例は、カラーレーザプリンタ(以下、単に「プリンタ」と呼ぶ)にて具現化されているが、FAX、複写機などのいわゆる電子写真技術を利用したものでもよい。
【0043】
図3は、レーザ素子を備えた光走査ユニット100の概略構成を示す。
【0044】
光走査ユニット100では、発光信号発生器101が、入力された画像信号に基づき、レーザ素子102を発光させる。レーザ素子102から照射されたレーザ光は、コリメータレンズ系103を用いて、略平行な光束に変換される。変換された平行な光束は、さらに矢印b方向に回転する回転多面鏡104を用いて、矢印c方向に走査される。走査された光束は、fθレンズ群105a、105b、105cにより、感光ドラムの被走査面106に結像される。このようなレーザ光の走査により、被走査面106上に画像1走査分の露光分布が形成される。さらに副走査方向に被走査面106をスクロールすることによって、被走査面106上に静電潜像を形成することが可能となる。
【0045】
図4は、本発明におけるレーザ駆動回路の回路構成を示す。
【0046】
本図において、118はレーザ光源であり、120は光学レンズ系である。また、122はレーザ光の出力を検知するレーザ光検知手段である。レーザ光量制御手段124は、APCであるサンプリングモードと、ホールドモードを行う手段である。
【0047】
サンプリングモードでは、レーザ光検知手段122の出力に基づいて、レーザ光量制御手段124がホールドコンデンサに充放電を行い、レーザ光源118を制御する。
【0048】
ホールドモードでは、レーザ光量制御手段124が、ホールドコンデンサの電荷をホールドし、レーザ駆動を行う。サンプリングモードとホールドモードは、CTRL信号117によって切り換えられている。
【0049】
モニタ電流加算手段315は、本発明の特徴部分で、フォトダイオードに流れるモニタ電流に、加算電流を流す手段である。モニタ電流加算手段315は、加算電流信号325のタイミングによって、加算電流を流す。タイミング制御手段123は、主走査同期信号であるBD信号111を基に、CTRL信号117を出力する。107はレーザ光を受けて潜像を形成する感光体である。
【0050】
まず、プリンタ(図示なし)がプリント指示を受けると、光量制御手段124が、レーザ駆動電流を流してレーザ光源118を点灯させ、起動APCを開始する。レーザ光検知手段122がレーザ光を検知し、光量制御手段124へ光量信号113を送る。また、レーザ光源118から出射したレーザ光は、光学レンズ系120によって偏光され、主走査同期検知手段108と感光体107に走査される。主走査同期検知手段108は、レーザ光を受光すると主走査同期信号であるBD信号111を生成する。生成されたBD信号111は、BD生成手段(不図示)とタイミング制御手段123へ送られる。
【0051】
起動APCが終了すると、タイミング制御手段123が光量制御手段124へCTRL信号117を出力する。光量制御手段124は、CTRL信号117に従ってホールドモードへ切り換え、画像形成を開始する。
【0052】
画像形成では、主走査同期信号であるBD信号111のタイミングにより、VideoContoller110が、画像データ信号112をレーザ光源118へ出力する。レーザ光源118は、画像データ信号112に従って、ビーム光を出力する。出力されたビーム光が感光体107に走査されることよって、潜像画が形成される。
【0053】
しかし、前述したようにホールドモードでは、ホールドコンデンサのリーク電流が発生するため、ホールドコンデンサの電位が下がり、レーザ光量が減少してしまう。従って、光量制御手段124が、ホールドモード終了後、サンプルモードに切り換えてライン間APCを行い、所定の光量に補正する。ライン間APCが終了すると、光量制御手段124が再びホールドモードに切り換え、画像を形成する。このように、1ラインごとにライン間APCが行われる。
【0054】
一方、本実施例のレーザ駆動回路には、モニタ電圧の応答速度を高速化するために、モニタ電流加算手段315が設けられている。加算電流を流す期間は、ライン間APCが開始されてからライン間APCが完了する直前に予め設定されている。
【0055】
ライン間APCが開始されると同時に、タイミング制御手段123がモニタ電流加算手段315へ加算電流信号325を出力する。加算電流信号325が出力されると、モニタ電流加算手段315は、フォトダイオードに流れるモニタ電流に加算電流を流す。そして、ライン間APCが完了する直前に加算電流の供給を停止する。
【0056】
以下、具体例を挙げて説明する。
【0057】
図1に、本発明の特徴部分であるモニタ電流加算手段315を含むレーザ駆動回路を具体化した一例を示す。
【0058】
ライン間APCの時間短縮を行う手段として、モニタ電流加算手段315が設けられている。モニタ電流加算手段は、カレントミラー回路で構成されている。モニタ電流加算手段の構成は、これに限るものではない。
【0059】
前述したように、フォトダイオードの接合容量とコンパレータの入力容量と検出抵抗508とにより形成される時定数が影響し、モニタ電圧の応答速度が遅くなってしまう。この応答速度の遅れは、フォトダイオードの接合容量とコンパレータの入力容量とをチャージするために発生してしまう。従って、モニタ電流加算手段315が、フォトダイオードの接合容量とコンパレータの入力容量をチャージする電荷量だけ加算電流を流すことによって、モニタ電圧の応答速度を高速化することが可能となる。
【0060】
加算電流量は、以下のように決定する。
【0061】
レーザチップ面光量が最大光量に調整されたときの光量をPoMAXとし、この光をフォトダイオードが受光して流すモニタ電流をIPDMAXとする。前記モニタ電流IPDMAXが検出抵抗508に流れたときに発生する電圧をモニタ電圧VRMMAXとする。また、モニタ電圧VRMMAXの立ち上がり時間をTMAXとする。
【0062】
また、レーザチップ面光量が最小光量に調整されたときの光量をPoMINとし、この光をフォトダイオードが受光して流すモニタ電流をIPDMINとする。
【0063】
今、レーザチップ面光量がPoMINに調整された場合、この光をフォトダイオードが受光し、モニタ電流IPDMINが流れる。
【0064】
このとき、加算電流量を(IPDMAX−IPDMIN)となるように可変抵抗512を調整している。また、加算電流を流す期間をライン間APCからTMAXまでに設定している。
【0065】
サンプル&ホールド回路504によって、ホールドモードからサンプルモードに切り換えられると、ライン間APCが開始される。ライン間APCが開始されると、レーザチップ面光量がPoMINになるようにホールドコンデンサへ充放電が行われる。ライン間APC開始からTMAXの間、モニタ電流加算手段315が(IPDMAX−IPDMIN)の加算電流を流す。従って、モニタ電流IPDMAXと同等の電流量でフォトダイオードの接合容量とコンパレータの入力容量とをチャージすることが可能となり、モニタ電圧VRMの応答速度が高速化される。
【0066】
このように制御することによって、モニタ電圧の応答速度を高速化することができる。その結果、ライン間APCにおけるレーザ光量のオーバーシュートを防止することができ、ライン間APCの時間短縮が可能となる。
【0067】
図6に、本発明に係るライン間APC時の動作波形を示す。
【0068】
必要光量とは、感光ドラム面上で一定の光量を得るために、必要なレーザチップ面光量である。初期光量とは、ホールドモード終了後のレーザ光量を示す。フォトダイオードがPoMINの光量を受光したときに流れる電流をIPDMINとする。必要なレーザチップ面光量は、最小光量に調整されたときの光量PoMINに設定してある。また、加算電流量は(IPDMAX−IPDMIN)に設定している。
【0069】
ライン間APC開始タイミングであるCTRL信号が出力されると、光量制御手段124がレーザを発光させ、レーザ光量制御を行う。ライン間APC開始と同時にトランジスタ513がONとなり、モニタ電流加算手段315から加算電流が流れる。検出抵抗508にモニタ電流IPDMAXが流れることになり、モニタ電圧VRMの応答速度が高速化する。時間TMAXになると、トランジスタ513がOFFとなり、加算電流の供給が停止される。モニタ電圧VRMが基準電圧Vrefまで達していないため、引き続きホールドコンデンサへの充電が行われる。時間Aになると、レーザ光量がPoMINに制御され、モニタ電圧VRMも基準電圧Vrefに到達する。
【0070】
以上の処理を行うことにより、検出抵抗の抵抗値に依らず、モニタ電圧の応答速度を高速化することが可能となり、その結果、ライン間APCの時間短縮が可能となる。
【実施例2】
【0071】
本発明の実施例2について、図7、図8、図9を用いて説明する。実施例1と重複する説明は省略する。光走査ユニットの概略構成ついては、実施例1と同じため省略する。
【0072】
図7は、本発明におけるレーザ駆動回路の回路構成を示す。
【0073】
本発明の特徴部分であるモニタ電圧印加手段215が、新たに設けられている。モニタ電圧印加手段215は、モニタ電流を検出するための検出抵抗に電圧Vmを印加する手段である。
【0074】
また、バイアス信号225は、モニタ電圧印加手段215が電圧Vmを印加するタイミングを決定する信号である。電圧を印加する期間は、ライン間APCが開始されてからライン間APCが完了する直前となるように予め設定されている。
【0075】
ライン間APCが開始されると同時に、タイミング制御手段123がモニタ電圧印加手段215へバイアス信号225を出力する。バイアス信号225が出力されると、モニタ電圧印加手段215は、フォトダイオードに接続されている検出抵抗に電圧Vmを印加する。そして、ライン間APCが完了する直前に、電圧の印加を停止する。
【0076】
以下、具体例を挙げて説明する。
【0077】
図8に、本発明の特徴部分であるモニタ電圧印加手段215を含むレーザ駆動回路を具体化した一例を示す。
【0078】
ライン間APCの時間短縮を行う手段として、モニタ電圧印加手段215が設けられている。モニタ電圧印加手段215は、SW213と電圧源212と制限抵抗214で構成されている。SW213は、電圧Vmを検出抵抗508に印加するためのスイッチである。電流制限抵抗214は、ラッシュカレントを抑制するための電流制限抵抗であり、抵抗値は検出抵抗508より十分小さい。従って、制限抵抗214のインピーダンスは無視できるため、SW213をONにすると、検出抵抗508に電圧Vmが印加される。
【0079】
前述したように、フォトダイオードの接合容量とコンパレータの入力容量と検出抵抗508とにより形成される時定数が影響し、モニタ電圧の応答速度が遅くなってしまう。従って、モニタ電圧印加手段215が電圧Vmを印加することにより、フォトダイオードの接合容量とコンパレータの入力容量とをチャージし、その結果、モニタ電圧の応答速度を高速化することが可能となる。
【0080】
レーザチップ面光量が最大光量に調整されたときの光量をPoMAXとし、この光をフォトダイオードが受光して流すモニタ電流をIPDMAXとする。前記モニタ電流IPDMAXが検出抵抗508に流れたときに発生する電圧をモニタ電圧VRMMAXとする。また、モニタ電圧VRMMAXの立ち上がり時間をTMAXとする。
【0081】
また、レーザチップ面光量が最小光量に調整されたときの光量をPoMINとし、この光をフォトダイオードが受光して流すモニタ電流をIPDMINとする。
【0082】
また、フォトダイオードが、ホールドモード終了後の初期光量を受光したときに流れる電流をIPDHOLDとし、このときのモニタ電圧をVRMHOLDとする。
【0083】
電圧源215の電圧Vmは、VRMHOLD<Vm<Vrefに設定する。また、電圧を印加する期間をライン間APCからTMAXまでに設定する。
【0084】
サンプル&ホールド回路504によって、ホールドモードからサンプルモードに切り換えられると、ライン間APCが開始される。ライン間APCが開始されると、レーザチップ面光量がPoMINになるように、ホールドコンデンサへ充放電が行われる。ライン間APC開始からTMAXの間、SW213がONとなり、モニタ電圧印加手段215が電圧Vmを検出抵抗508に印加する。電圧Vmが印加されると、フォトダイオードの接合容量とコンパレータの入力容量とがチャージされ、モニタ電圧VRMが電圧Vmまで立ち上がる。従って、モニタ電圧VRMの応答速度が高速化される。
【0085】
このように制御することによって、モニタ電圧の応答速度を高速化することができる。その結果、ライン間APCにおけるレーザ光量のオーバーシュートを防止することができ、ライン間APCの時間短縮が可能となる。
【0086】
図9に、本発明に係るライン間APC時の動作波形を示す。
【0087】
必要光量とは、感光ドラム面上で一定の光量を得るために、必要なレーザチップ面光量であり、PoMINに設定してある。初期光量とは、ホールドモード終了後のレーザ光量を示す。また、フォトダイオードがPoMINの光量を受光したときに流れる電流をIPDMINとする。
【0088】
また、フォトダイオードが、ホールドモード終了後の初期光量を受光したときに流れる電流をIPDHOLDとし、このときのモニタ電圧をモニタ電圧VRMHOLDとする。電圧源215の電圧Vmは、VRMHOLD<Vm<Vrefに設定されている。
【0089】
ライン間APC開始タイミングであるCTRL信号117が出力されると、光量制御手段124がレーザを発光させ、レーザ光量制御を行う。ライン間APC開始と同時にSW213がONとなり、検出抵抗508に電圧Vmが印加される。電圧Vmが印加されると、モニタ電圧VRMは瞬時に電圧Vmに達する。時間TMAXになるとSW213がOFFとなり、電圧Vmの印加が停止される。モニタ電圧VRMが基準電圧Vrefまで達していないため、引き続きホールドコンデンサへの充電が行われる。時間Aになると、レーザ光量がPoMINに制御され、モニタ電圧VRMも基準電圧Vrefに到達する。
【0090】
以上の処理を行うことにより、検出抵抗の抵抗値に依らず、モニタ電圧の応答速度を高速化することが可能となり、その結果、ライン間APCの時間短縮が可能となる。
【実施例3】
【0091】
以下、本発明の実施例3について、図10、図11、図12を用いて説明する。実施例1と重複する説明は省略する。光走査ユニットの概略構成ついては、実施例1と同じため、省略する。
【0092】
図10は、本発明におけるレーザ駆動回路の回路構成を示す。
【0093】
本発明の特徴部分である、検出抵抗切り換え手段315が、新たに設けられている。検出抵抗切り換え手段315は、検出抵抗508の抵抗値を切り換える手段である。
【0094】
また、切り換え信号325は、検出抵抗切り換え手段315が抵抗値を切り換えるタイミングを決定する信号である。抵抗を切り換える期間は、ライン間APCが開始されてからライン間APCが完了する直前となるように予め設定されている。
【0095】
ライン間APCが開始されると同時に、タイミング制御手段123が、検出抵抗切り換え手段315へ切り換え信号325を出力する。切り換え信号325が出力されると、検出抵抗切り換え手段315は、フォトダイオードに接続されている検出抵抗の抵抗値を切り換える。
【0096】
以下、具体例を挙げて説明する。
【0097】
図11に、本発明の特徴部分である抵抗手段315を含むレーザ駆動回路を具体化した一例を示す。
【0098】
ライン間APCの時間短縮を行う手段として、検出抵抗切り換え手段315が設けられている。検出抵抗切り換え手段315は、SW313と可変抵抗312で構成されている。SW313をONにすると、可変抵抗312が検出抵抗508と並列に接続される。従って、検出抵抗値は、検出抵抗508と可変抵抗312の合成抵抗となる。検出抵抗切り換え手段の構成は、これに限るものではない。
【0099】
前述したように、フォトダイオードの接合容量とコンパレータの入力容量と検出抵抗508とにより形成される時定数が影響し、モニタ電圧の応答速度が遅くなってしまう。従って、検出抵抗切り換え手段315が検出抵抗の抵抗値を切り換えることによって、モニタ電圧VRMが有する時定数を小さくし、その結果、モニタ電圧VRMの応答速度を高速化することが可能となる。
【0100】
可変抵抗312の抵抗値は、以下のように決定する。
【0101】
レーザチップ面光量が最大光量に調整されたときの光量をPoMAXとし、この光をフォトダイオードが受光して流すモニタ電流をIPDMAXとする。前記モニタ電流IPDMAXが検出抵抗508に流れたときに発生する電圧をモニタ電圧VRMMAXとする。また、モニタ電圧VRMMAXの立ち上がり時間をTMAXとする。
【0102】
今、レーザチップ面光量がPoMINに調整された場合、この光をフォトダイオードが受光し、IPDMINが流れる。このときの検出抵抗508は抵抗値RMMINとなり、モニタ電圧VRMは、時定数τMINを持つ。
【0103】
SW313がONのとき、レーザチップ面光量が最大光量となるように可変抵抗312の抵抗値RMPARAが設定されている。従って、SW313がONのとき、検出抵抗はRMMINとRMPARAの合成抵抗となり、時定数はτMAXと同等となる。また、抵抗値を切り換える期間をライン間APCからTMAXまでに設定する。
【0104】
サンプル&ホールド回路504によって、ホールドモードからサンプルモードに切り換えられると、ライン間APCが開始される。ライン間APCが開始されると、レーザチップ面光量がPoMINになるようにホールドコンデンサへ充放電が行われる。また、ライン間APC開始からTMAXの間、SW313がONとなり、可変抵抗313が検出抵抗508に並列に接続される。従って、検出抵抗は抵抗値RMMINと抵抗値RMPARAの合成抵抗となる。その結果、モニタ電圧VRMは、レーザチップ面光量が最大光量に調整された場合と同等の時定数τMAXをもつため、応答速度が改善される。
【0105】
このように制御することによって、モニタ電圧の応答速度を高速化することができる。その結果、ライン間APCにおけるレーザ光量のオーバーシュートを防止することができ、ライン間APCの時間短縮が可能となる。
【0106】
図12に、本発明に係るライン間APC時の動作波形を示す。
【0107】
必要光量とは、感光ドラム面上で一定の光量を得るために、必要なレーザチップ面光量であり、PoMINに設定してある。初期光量とは、ホールドモード終了後のレーザ光量を示す。また、フォトダイオードが、PoMINの光量を受光したときに流れる電流をIPDMINとする。
【0108】
ライン間APC開始タイミングであるCTRL信号117が出力されると、光量制御手段124がレーザを発光させ、レーザ光量制御を行う。ライン間APC開始と同時にSW313がONとなり、可変抵抗313が検出抵抗508と並列に接続される。その結果、モニタ電圧VRMが持つ時定数は、τMAXとなり、モニタ電圧VRMの応答速度が改善される。時間TMAXになると、SW313がOFFとなり、検出抵抗508のみの接続となる。モニタ電圧VRMが基準電圧Vrefまで達していないため、引き続きホールドコンデンサへの充電が行われる。時間Aになると、レーザ光量がPoMINに制御され、モニタ電圧VRMは基準電圧Vrefに到達する。
【0109】
以上の処理を行うことにより、検出抵抗の抵抗値に依らず、モニタ電圧の応答速度を高速化することが可能となり、その結果、ライン間APCの時間短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0110】
【図1】実施例1におけるレーザ駆動回路の具体例を示した図である。
【図2】レーザチップ面光量とモニタ電圧の動作波形を示した図である。
【図3】光走査ユニットの概略構成を示した図である。
【図4】実施例1におけるレーザ駆動回路の回路構成を示した図である。
【図5】APC回路の具体例を示した図である。
【図6】実施例1におけるAPC動作波形を示した図である。
【図7】実施例2におけるレーザ駆動回路の回路構成を示した図である。
【図8】実施例2におけるレーザ駆動回路の具体例を示した図である。
【図9】実施例2におけるAPC動作波形を示した図である。
【図10】実施例3におけるレーザ駆動回路の回路構成を示した図である。
【図11】実施例3におけるレーザ駆動回路の具体例を示した図である。
【図12】実施例3におけるAPC動作波形を示した図である。
【符号の説明】
【0111】
102 レーザ素子
103 コリメータレンズ
104 ポリゴンミラー
105 fθレンズ群
106 感光体ドラム
506 レーザダイオード
507 フォトダイオード
508 検出抵抗
509 コンパレータ
511 ホールドコンデンサ




 

 


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