(57)【要約】【課題】オーバーフィル方式における主走査方向のフロント側とリア側の光量の低下を補正する。【解決手段】ＨＳＹＮＣ信号によりスイッチＳＷ１がオンになった際、比較回路はフォトダイオードＬＤの出力と基準信号とを比較し、その結果がコンデンサＣ１に蓄積される。プリンタＣＰＵから供給される主走査補正信号は、感光体ドラム上の主走査方向に対して中央の光量を下げて両サイドを上げる信号になっている。コンデンサＣ１の電圧は、主走査補正信号加算後、利得回路によってＡＰＣ制御に必要な利得が与えられ、トランジスタＴｒ１によってレーザ駆動電流Ｉ１に変換される。このレーザ駆動電流Ｉ１は、トランジスタＴｒ２によってデータ信号でチョッピングされ変調される。この結果、レーザダイオードＬＤは、感光体ドラム上の主走査方向に対して両サイドのレーザ出力が高く、中央部が低くなるように発光される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体をオーバーフィル方式のポリゴンミラーを用いて走査する際に用いられる半導体レーザを駆動するレーザ駆動回路であって、
上記半導体レーザの温度変化に対する発光量を補正する温度補正手段と、
この温度補正手段により補正された補正結果に対して、上記感光体の主走査方向の発光量を補正する補正信号を加算する加算手段と、
この加算手段で補正信号が加算された信号に対してデータ信号で変調する変調手段と、
を具備するレーザ駆動回路。
【請求項２】
感光体をオーバーフィル方式のポリゴンミラーを用いて走査する際に用いられる半導体レーザを駆動するレーザ駆動回路であって、
上記半導体レーザの温度変化に対する発光量を補正する温度補正手段と、
この温度補正手段により補正された補正結果に対して、上記感光体の主走査方向の発光量を補正する補正信号と供給されるデータ信号とで変調する変調手段と、
を具備するレーザ駆動回路。
【請求項３】
感光体をオーバーフィル方式のポリゴンミラーを用いて走査する際に用いられる半導体レーザを駆動するレーザ駆動回路であって、
上記半導体レーザの温度変化に対して、予め設定される基準信号と比較して上記半導体レーザの発光量を補正する温度補正手段と、
この温度補正手段で用いられる基準信号に対して、上記感光体の主走査方向の発光量を補正する補正信号を重畳する重畳手段と、
この重畳手段で補正信号が重畳された基準信号の変化に、データ信号が重畳される制御を行う制御手段と、
を具備するレーザ駆動回路。
【請求項４】
感光体をオーバーフィル方式のポリゴンミラーを用いて走査する際に用いられる半導体レーザを駆動するレーザ駆動回路であって、
データ信号に対して上記感光体の主走査方向の発光量を補正する補正信号を重畳する重畳手段と、
この重畳手段で重畳されたデータ信号と補正信号の合成信号の変化を予め設定された基準信号に応じた電圧変化となる制御を行う制御手段と、
を具備するレーザ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、デジタル複合機やレーザプリンタ等に用いられる半導体レーザの駆動を制御するレーザ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタル複合機（Multi Function Peripheral）において、プリント枚数と解像度を向上させるとポリゴンモータの回転数が高くなる。その結果、モータの寿命が短命化し、騒音が増加し、また、目標の回転数までの到達時間が延びてファーストプリントの時間が延びてしまう。
【０００３】
これを解決する方法の１つにオーバーフィル方式がある。これは、ポリゴンミラーの面数を増やすことでモータの１回転あたりの走査数を増やすものである。この場合、ドラム上の１走査を行うミラーの移動範囲にレーザ光を照射すべくミラー上のレーザスポットを広げて複数枚のミラーに照射する。このため照射スポットの主走査方向の両サイド、すなわちドラム上のフロント側とリア側において光量が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の目的は、オーバーフィル方式における主走査方向のフロント側とリア側の光量の低下を補正することのできるレーザ駆動回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のレーザ駆動回路は、感光体をオーバーフィル方式のポリゴンミラーを用いて走査する際に用いられる半導体レーザを駆動するレーザ駆動回路であって、上記半導体レーザの温度変化に対する発光量を補正する温度補正手段と、この温度補正手段により補正された補正結果に対して、上記感光体の主走査方向の発光量を補正する補正信号を加算する加算手段と、この加算手段で補正信号が加算された信号に対してデータ信号で変調する変調手段とから構成されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のレーザ駆動回路は、オーバーフィル光学系による走査範囲における両サイドと中央部のレーザ強度分布の差がなくなり、高品位な画像を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【０００８】
図１は、この発明の画像形成装置に係るデジタル複合機（ＭＦＰ）の概略構成を示すものである。本デジタル複合機は、全体を制御する主制御部１０、原稿の画像を読み取るスキャナ２０、印字出力するプリンタ３０、及び操作入力を行う操作パネル４０とから構成されている。また、画像データバス５０は、主制御部１０設けられた画像処理部（図示せず）、スキャナ２０及びプリンタ３０との間を接続し、画像データの送受信が行われる。
【０００９】
プリンタ３０は、全体の制御を司るプリンタＣＰＵ１１０、制御プログラムなどが記憶されているＲＯＭ１１１、データ記憶用のＲＡＭ１１２、後述するレーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路１、ポリゴンモータ（図示せず）を駆動するポリゴンモータドライバ１１４、搬送機構（図示せず）による用紙の搬送を制御する搬送制御部１１５、感光体ドラム５を用いて帯電、現像、転写を行うプロセスを制御するプロセス制御部１１６、及び定着装置（図示せず）を制御する定着制御部１１７によって構成されている。
【００１０】
なお、詳しくは後述するが、本発明の第１実施例ではレーザ駆動回路１、第２実施例ではレーザ駆動回路２、第３実施例ではレーザ駆動回路３、第４実施例ではレーザ駆動回路４として説明する。
【００１１】
まず、レーザプリンタ、デジタル複合機などレーザ露光を行う画像形成装置におけるレーザ光学系の概略構成を説明する。
【００１２】
図２〜７は、本発明のバックグランドを説明するための図であるので参照符号を省略する。
【００１３】
図２は、アンダーフィル光学系を表したものでポリゴンミラーの面数が少なく、レーザの入射瞳がミラー面に対しての回転方向、回転軸方向ともに点入射となっている。このため基本的にミラー１面に対して入射瞳１つで１走査が完了する。
【００１４】
図３は、オーバーフィル光学系を表したものでポリゴンミラーの面数が多く、ミラー１面が小さいことから１走査を完了するのにミラー１面では完了しない。このため、１走査を完了するのに必要なミラー面数にレーザを同時に照射するようポリゴン回転方向に広がる入射瞳となっている。
【００１５】
図４は、アンダーフィル光学系の走査原理の詳細を記述したものである。図４において、レーザ入射光は１点に静止しておりポリゴンミラーが走査開始位置（実線ミラー）の位置であり、反射光は走査開始時のレーザ反射軌跡をたどる。ポリゴンミラーが回転方向に回転すると、その間のミラー面の角度変化に応じて走査範囲を走査する。そして、走査終了時のポリゴンミラー位置（破線ミラー）の位置で、走査終了時のレーザ反射軌跡の位置まで走査することになる。走査範囲は、感光体ドラムの有効印字エリアに入るように配置されている。
【００１６】
図５は、オーバーフィル光学系の走査原理を表したもので、走査開始時、終了時のビーム位置を表したものである。
【００１７】
図５において、レーザ入射光は、ポリゴンのミラー３面ほどに同時に照射される形状になっており、ミラーの角度によっては４面に同時にビームが照射されて４面からの反射光が発生する。このため、感光体ドラム上の走査エリアを反射光主ビーム１本のみで走査できるように、主ビーム制御板１，２によって反射ビームを制限している。
【００１８】
図５において、ポリゴンミラーがポリゴン回転方向に回転すると走査主ビーム１は走査範囲終端付近にあり、さらに回転が進むと主ビーム制御板１にさえぎられて走査範囲から逸脱する。これに入れ替わるように、主ビーム制御板２にさえぎられていた走査主ビーム２が走査範囲内に現れて次の走査が始まる。
【００１９】
図６は、オーバーフィル方式のポリゴンミラー上におけるレーザ強度分布を表したものである。レーザの強度分布は、ガウス分布を形成しておりミラー面において３面にわたって照射されることから走査開始領域と走査終了領域では走査中域に比較してレーザ強度が落ちる。このため、図７に示すように感光体ドラム上で両サイドの強度分布が低下してしまう。
【００２０】
本発明は、この両サイドの強度分布が落ちないようにレーザ光量を補正するようにしたものである。
【００２１】
次に、第１実施例について説明する。
【００２２】
図８は、第１実施例におけるレーザ駆動回路１の構成を示すものである。すなわち、レーザ駆動回路１は、レーザダイオード（半導体レーザ）ＬＤ、フォトダイオードＰＤ、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、比較回路１１、利得回路１２、ＮＯＴゲート１３、スイッチＳＷ１、コンデンサＣ１、及び抵抗Ｒ１、Ｒ２とから構成されている。
【００２３】
なお、データ信号は、画像データバス５０を介して供給される。
【００２４】
また、基準信号、ＨＳＹＮＣ信号（水平同期信号）、オーバーフィル補正信号は、供給手段としてのプリンタＣＰＵ１１０によって供給される。
【００２５】
レーザ駆動回路１は、概略的にはレーザダイオードＬＤの温度変化を補正するＡＰＣ回路（温度補正手段）と記録データで光変調を行う変調回路（変調手段）とからなる。ＡＰＣ回路は、レーザダイオードＬＤの発光量をフォトダイオードＰＤで検出して基準信号と比較することにより、レーザダイオードＬＤの駆動電流を増減して発光量を目標値に制御するよう負帰還が施される。負帰還制御は、スイッチＳＷ１が閉じている間のみ動作する。比較結果は、コンデンサＣ１にＣ１電圧として保持され、その値によってレーザダイオードＬＤに流れる電流が決定される。本第１実施例における補正は、このコンデンサＣ１の電圧Ｖ１に対して実行される。
【００２６】
図９は、本第１実施例の補正を行う動作を示すタイムチャートである。
【００２７】
図９において、（１）のＨＳＹＮＣ信号の期間（立ち上りから次の立ち上りまでの周期）だけスイッチＳＷ１がオンとなってＡＰＣ回路が接続される。
【００２８】
ＨＳＹＮＣ信号によりスイッチＳＷ１がオンになった際、比較回路１１は、フォトダイオードＬＤの出力と（２）に示す基準信号とを比較する。その結果は、コンデンサＣ１に蓄積されるが、（３）に示すように容量が小さいとＨＳＹＮＣ信号の周期内に放電が進み光量が低下する。そのため、容量はＨＳＹＮＣ周期に見合った値に大きくし、（４）に示すようにＨＳＹＮＣ信号の１周期内でも放電しないようにする。
【００２９】
ここで、（５）に示すようなデータ信号が入力されたものとする。
【００３０】
そして、（６）に示す主走査補正信号は、感光体ドラム５上の主走査方向に対して両サイドに光量低下が現れることから中央の光量を下げて、両サイドを上げる信号になっている。すなわち、オーバーフィル補正信号は、オーバーフィル方式のポリゴンミラーを用いた場合の主走査方向の光量偏移量にあわせて光量を補正する。
【００３１】
負帰還制御はＨＳＹＮＣ信号の期間のみであるから、コンデンサＣ１の電圧は主走査補正信号加算後（加算手段）、（７）に示すような電圧波形となる。このＣ１電圧は、利得回路１２によってＡＰＣ制御に必要な利得が与えられる。そして、トランジスタＴｒ１によってレーザ駆動電流Ｉ１に変換される。このレーザ駆動電流Ｉ１は、トランジスタＴｒ２によってデータ信号２０でチョッピングされ変調される。
【００３２】
この結果、レーザ駆動電流Ｉ１は、（８）に示すように変化する。
【００３３】
そして、レーザダイオードＬＤのレーザ光波形は、（９）に示すように発光する。すなわち、感光体ドラム５上の主走査方向に対して両サイドのレーザ出力が高く、中央部が低くなるように発光される。
【００３４】
次に、第２実施例について説明する。
【００３５】
図１０は、第２実施例におけるレーザ駆動回路２の構成を示すものである。すなわち、レーザ駆動回路２は、レーザダイオードＬＤ、フォトダイオードＰＤ、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、比較回路１１、利得回路１２、ＮＯＴゲート１３、スイッチＳＷ１、コンデンサＣ１、及び抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５とから構成されている。
【００３６】
なお、データ信号は、画像データバス５０を介して供給される。
【００３７】
また、基準信号、ＨＳＹＮＣ信号、オーバーフィル補正信号は、供給手段としてのプリンタＣＰＵ１１０によって供給される。
【００３８】
レーザ駆動回路２は、概略的にはレーザダイオードＬＤの温度変化を補正するＡＰＣ回路と記録データで光変調を行う変調回路とからなる。ＡＰＣ回路は、レーザダイオードＬＤの発光量をフォトダイオードＰＤで検出して基準信号と比較することにより、レーザダイオードＬＤの駆動電流を増減して発光量を目標値に制御するよう負帰還が施される。負帰還制御は、スイッチＳＷ１が閉じている間のみ動作する。比較結果は、コンデンサＣ１にＣ１電圧として保持され、利得回路１２によってＡＰＣ動作に必要な利得が与えられる。そして、トランジスタＴｒ１によってレーザ駆動電流Ｉ１に変換され、レーザダイオードＬＤが駆動される。
【００３９】
図１１は、本第２実施例の補正を行う動作を示すタイムチャートである。
【００４０】
図１１において、（１）のＨＳＹＮＣ信号の期間（立ち上りから次の立ち上りまでの周期）だけスイッチＳＷ１がオンとなってＡＰＣ回路が接続される。
【００４１】
図１１に示す（２）の基準信号、（３）のデータ信号は、第１実施例と同じである。
【００４２】
（４）のオーバーフィル補正信号は、トランジスタＴｒ５によって電流Ｉ３に変換され、さらにトランジスタＴｒ４によって（７）のオーバーフィル補正電流Ｉ２に変換される。
【００４３】
このトランジスタＴｒ４、Ｔｒ５は、コンプリメンタリ接続の関係にあり、ＡＰＣ動作に含まれない補正動作を温度補償する。レーザダイオードＬＤには、（６）のＡＰＣ補正電流Ｉ１に（７）のオーバーフィル補正電流Ｉ２を加えた（８）のレーザ駆動電流が流れ、さらにトランジスタＴｒ２とＴｒ３によってデータ信号に変調される。
【００４４】
この結果、レーザダイオードＬＤのレーザ光波形は、（９）に示すように発光する。すなわち、感光体ドラム５上の主走査方向に対して両サイドのレーザ出力が高く、中央部が低くなるように発光される。
【００４５】
上述したように、オーバーフィル補正信号は、オーバーフィル方式のポリゴンミラーを用いた場合の主走査方向の光量偏移量にあわせて光量を補正する。
【００４６】
次に、第３実施例について説明する。
【００４７】
図１２は、第３実施例におけるレーザ駆動回路３の構成を示すものである。すなわち、レーザ駆動回路３は、レーザダイオードＬＤ、フォトダイオードＰＤ、トランジスタＴｒ６、Ｔｒ７、Ｔｒ８、オペアンプＯＰ１、基準値供給部１４、及び抵抗Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４とから構成されている。
【００４８】
基準値供給部１４は、プリンタＣＰＵ１１０から基準信号が供給される。
【００４９】
なお、データ信号は、画像データバス５０を介して供給される。
【００５０】
オーバーフィル補正信号は、プリンタＣＰＵ１１０によって供給される。
【００５１】
オペアンプＯＰ１は、一般的なオペアンプと同様な動きをし、＋入力の基準信号に−入力を一致させるべく出力を制御する周知のものである。
【００５２】
図１２は、本第３実施例の補正を行う動作を示すタイムチャートである。
【００５３】
いま、基準値供給部１４の基準値（（２）の基準信号）が一定のＤＣレベル、例えば２Ｖであったとする。データ信号の電流Ｉ４による抵抗Ｒ７の電圧降下が抵抗Ｒ７とＲ８の比率で電圧Ｖ２を分割した電圧と、フォトダイオードＰＤの出力の加算電圧とで分割した場合、オペアンプＯＰ１は、−入力が２Ｖ（基準値）となるよう電圧Ｖ２を制御する。
【００５４】
したがって、電圧Ｖ３を０Ｖ、電流Ｉ４を０ＡとするとオペアンプＯＰ１の＋入力、−入力ともに０Ｖであることから、オペアンプＯＰ１の出力は電圧Ｖ２を０Ｖになるように制御する。
【００５５】
ここで、基準信号の電圧が２Ｖである場合、オペアンプＯＰ１は、電圧Ｖ２を−入力が２Ｖになるように制御するが、電流Ｉ４にデータで変調を行ったデータ電流（（３）のデータ信号）を流すと、抵抗Ｒ７、Ｒ９、Ｒ８、それぞれの電圧降下のバランスが崩れる。これを崩れないように、抵抗Ｒ８を介したフォトダイオードＰＤの出力電圧と、抵抗Ｒ９を介した帰還電圧Ｖ２との加算電圧を分割した電圧により、オペアンプＯＰ１は電圧Ｖ２を制御する。すなわち、電流Ｉ７のレーザ駆動電流がデータ信号により変調され、結果的にレーザ光波形がデータ変調される。
【００５６】
ここで、基準信号に対して補正電流Ｉ５（（５）の補正電流）を重畳すると、オペアンプＯＰ１は、−入力をこの補正電流Ｉ５の変化に応じた電圧変化になるよう制御する。ここにデータ信号の変調が加わると、制御手段としてのオペアンプＯＰ１は、補正電流Ｉ５の変化にデータ信号が重畳されるような電圧Ｖ２の変化（（６）のエミッタ電圧Ｖ２）になるよう制御する。
【００５７】
この結果、レーザダイオードＬＤは、オーバーフィル補正信号とデータ信号が重畳した波形（（７）のレーザ光波形）で発光する。
【００５８】
次に、第４実施例について説明する。
【００５９】
図１４は、第４実施例におけるレーザ駆動回路４の構成を示すものである。すなわち、レーザ駆動回路４は、レーザダイオードＬＤ、フォトダイオードＰＤ、トランジスタＴｒ６、Ｔｒ７、Ｔｒ８、Ｔｒ９、オペアンプＯＰ１、基準値供給部１４、及び抵抗Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１３、Ｒ１４とから構成されている。
【００６０】
基準値供給部１４は、プリンタＣＰＵ１１０から基準信号が供給される。
【００６１】
なお、データ信号は、画像データバス５０を介して供給される。
【００６２】
オーバーフィル補正信号は、プリンタＣＰＵ１１０によって供給される。
【００６３】
本第４実施例のレーザ駆動回路４は、第３実施例のレーザ駆動回路３のデータ信号をトランジスタＴｒ９を介してトランジスタＴｒ７とＴｒ８との間に接続したものである。基本的な動作は、第３実施例と同様であるので説明を省略し、異なっている点について以下に説明する。
【００６４】
図１４は、本第４実施例の補正を行う動作を示すタイムチャートである。
【００６５】
いま、基準値供給部１４の基準値（（２）の基準信号）が一定のＤＣレベル、例えば２Ｖであったとする。データ信号は、第３実施例と同様に（３）のデータ信号（電流）であったとする。
【００６６】
そこで、データ信号に対して（４）のオーバーフィル補正信号を重畳すると、データ信号の電流Ｉ８とオーバーフィル補正信号の電流Ｉ９とが合成され（（５）のデータ合成電流）、オペアンプＯＰ１の−入力に入力される。制御手段としてのオペアンプＯＰ１は、このデータ合成電流の変化を基準電圧（（２）の基準信号）に応じた電圧変化（（６）のエミッタ電圧Ｖ２）になるよう制御する。
【００６７】
この結果、レーザダイオードＬＤは、オーバーフィル補正信号とデータ信号とが重畳した波形（（７）のレーザ光波形）で発光する。
【００６８】
以上説明したように上記発明の実施の形態によれば、オーバーフィル光学系による走査範囲における両サイドと中央部のレーザ強度分布の差がなくなり、高品位な画像を提供することができる。
【００６９】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも１つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも１つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】この発明に係るデジタル複合機の概略構成を示すブロック図。
【図２】アンダーフィル光学系を説明するための図。
【図３】オーバーフィル光学系を説明するための図。
【図４】アンダーフィル光学系の走査原理を説明するための図。
【図５】オーバーフィル光学系の走査原理を説明するための図。
【図６】オーバーフィル方式のポリゴンミラー上におけるレーザ強度分布を示す図。
【図７】感光体ドラム上で両サイドの強度分布を示す図。
【図８】第１実施例におけるレーザ駆動回路１の構成を示す回路図。
【図９】第１実施例の補正を行う動作を示すタイムチャート。
【図１０】第２実施例におけるレーザ駆動回路２の構成を示す回路図。
【図１１】第２実施例の補正を行う動作を示すタイムチャート。
【図１２】第３実施例におけるレーザ駆動回路３の構成を示す回路図。
【図１３】第３実施例の補正を行う動作を示すタイムチャート。
【図１４】第４実施例におけるレーザ駆動回路４の構成を示す回路図。
【図１５】第４実施例の補正を行う動作を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００７１】
１，２，３，４…レーザ駆動回路、１０…主制御部、２０…スキャナ、３０…プリンタ、４０…操作パネル、１１０…プリンタＣＰＵ、１１１…ＲＯＭ、１１２…ＲＡＭ、１１４…ポリゴンモータドライバ、１１５…搬送制御部、１１７…定着制御部。
【図１】
2006076299.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006076299.tif 000011
【図１０】
2006076299.tif 000012
【図１１】
2006076299.tif 000013
【図１２】
2006076299.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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