(57)【要約】【課題】  簡単な構成によって安定した直流駆動電源を供給できるようにし、安定したレーザ発光確保も容易にする。【解決手段】  スイッチング部１は、直流主電源を所定のオンオフタイミング信号でスイッチングして昇圧又は降圧した第１の直流電源およびオンオフタイミング信号を出力する。測定部５は、オンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントにおける第１の直流電源の大きさをデジタル測定し、この測定結果に基づき第１の直流電源のリップル分に係るデジタル制御信号を形成する。駆動電源部３は、デジタル制御信号をアナログ変換して第１の直流電源からリップル分をキャンセルした直流駆動電源を出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流主電源を所定のオンオフタイミング信号でスイッチングして昇圧又は降圧した第１の直流電源および前記オンオフタイミング信号を出力するスイッチング部と、
前記オンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントにおける前記第１の直流電源の大きさをデジタル測定し、この測定結果に基づき前記第１の直流電源のリップル分に係るデジタル制御信号を形成する測定部と、
前記デジタル制御信号をアナログ変換して前記第１の直流電源から前記リップル分をキャンセルした直流駆動電源を出力制御する駆動電源部と、
を具備することを特徴とする電源制御装置。
【請求項２】
前記デジタル制御信号は、前記測定部にて前記リップル分とは逆位相にして前記駆動電源部に出力されるか、又は前記駆動電源部にて前記リップル分とは逆位相にされる請求項１記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記測定部は、前記直流主電源の投入当初に前記第１の直流電源の大きさをデジタル測定し、以降、当該測定および前記オンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントに基づきデジタル制御信号を形成する請求項１又は２記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記請求項１〜３いずれか１項記載の電源制御装置と、前記駆動電源部からの前記直流駆動電源に基づきレーザ光を発光するレーザ発光部とを具備することを特徴とするレーザ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源制御装置およびレーザ駆動装置に係り、例えば、レーザ光方式の複写機、ファクシミリ機、プリンタ又はこれらの機能を搭載した複合機（ＭＦＰ：Multi Function Peripheral）等の画像形成装置におけるレーザ発光部用の電源制御装置およびレーザ駆動装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置にあっては、一般に、原稿上の画像データを光学的に読み取り、その画像データに基づきレーザ光を感光体ドラム上に照射して潜像を形成し、この潜像にトナーを付着させて形成したトナー像を用紙に転写定着させて印刷（印字）する印刷機能の他、画像データをファクシミリ送受信するファクシミリ機能、その他種々の画像データ処理機能を有している。
【０００３】
そして、その潜像を形成するためのレーザ光を発光するレーザ発光部は、所定の直流電源を画像データに基づき変化させた直流駆動電源によって発光駆動されるが、近年のデジタル画像形成装置（複合機）においては、電源の変換効率を向上させるために、所定の直流駆動電源からＤＣ／ＤＣコンバータによって降圧された直流電源を画像データで可変させた直流駆動電源によって発光駆動される。
【０００４】
しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータは、発振周波数に同期した定周期リップルを発生し易く、この定周期リップルを含んだ直流電源がレーザ光の駆動電源として使用されると、レーザ光の光量ムラの原因になり、レーザ光の１ライン毎のスキャン周期と光量ムラの周期が同期すると、それが転写画像に筋として現れ易く、印刷画像の品位を低下させる。
【０００５】
そこで、レーザ発光部の駆動電源として、定周期リップルを発生させないスイッチングレギュレータを電源装置として使うことが考えられるが、効率が悪いため省エネ化が図れないという課題がある。
【０００６】
さらに、駆動電源からレーザ発光部までの間にＬＣフィルタを挿入してリップルを低く抑える構成も提案されているが、この種のＬＣフィルタが高価でコストアップを招き易い。
【０００７】
従来、安定したレーザ発光を確保する構成として、例えば特開平１−２３４８６８号公報（特許文献１）のようなレーザ駆動装置が提案されている。
【０００８】
この特許文献１は、第１の出力電位として複数段可変出力する第１定電圧回路と、第２の出力電位として複数段可変する第２定電圧回路とを設け、第１の出力電位と第２の出力電位との相対電位関係から複数段の差分電流を発生させる抵抗器回路を第１定電圧回路および第２定電圧回路に接続し、これらの抵抗器回路を介して出力される複数段の差分電流をスイッチング回路に印加させる構成を有し、半導体レーザを駆動する供給電源に含まれるリップル分を相殺した差分電流で半導体レーザを駆動し、半導体レーザから安定した光量を常時出力できるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１−２３４８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１では、電源リップルを除去するために２個の電源回路を設け、その差分の電流を半導体レーザに与えることでリップルをキャンセルするので、電源回路を２個必要とし、依然、コストアップを招き易い課題を有している。
【００１１】
本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、スイッチングレギュレータ等を用いなくても、簡単な構成によって安定した直流電源の供給が可能で、省エネ効果も図り易く、安定したレーザ発光確保も容易な電源制御装置およびレーザ駆動装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そのような課題を解決するために本発明の請求項１に係る電源制御装置は、直流主電源を所定のオンオフタイミング信号でスイッチングして昇圧又は降圧した第１の直流電源およびオンオフタイミング信号を出力するスイッチング部と、そのオンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントにおける第１の直流電源の大きさをデジタル測定し、この測定結果に基づき第１の直流電源のリップル分に係るデジタル制御信号を形成する測定部と、そのデジタル制御信号をアナログ変換して第１の直流電源からリップル分をキャンセルした直流駆動電源を出力制御する駆動電源部と、を具備している。
【００１３】
本発明の請求項２に係る電源制御装置は、上記デジタル制御信号が、その測定部にてリップル分とは逆位相にして駆動電源部に出力されるか、又は駆動電源部にてリップル分とは逆位相にされる構成である。
【００１４】
本発明の請求項３に係る電源制御装置は、上記測定部が、その直流主電源の投入当初に第１の直流電源の大きさをデジタル測定し、以降、当該測定およびオンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントに基づきデジタル制御信号を形成する構成である。
【００１５】
本発明の請求項４に係るレーザ駆動装置は、上記請求項１〜３いずれか１項記載の電源制御装置と、その駆動電源部からの直流駆動電源に基づきレーザ光を発光するレーザ発光部とを具備する構成である。
【発明の効果】
【００１６】
このような本発明の請求項１に係る電源制御装置では、スイッチング部にて、直流主電源を所定のオンオフタイミング信号でスイッチングして第１の直流電源およびオンオフタイミング信号を出力すると、測定部にて、そのオンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントにおける第１の直流電源の測定結果に基づき第１の直流電源のリップル分に係るデジタル制御信号を形成し、駆動電源部にてデジタル制御信号をアナログ変換して第１の直流電源からリップル分をキャンセルした直流駆動電源を出力制御するから、安定した直流電源の供給が可能で、構成も簡単で、省エネ効果も図り易い。
【００１７】
本発明の請求項２に係る電源制御装置では、上記デジタル制御信号が、その測定部にてリップル分とは逆位相にして駆動電源部に出力するか、又は駆動電源部にてリップル分とは逆位相にしてキャンセルするから、測定部又は駆動電源部のいずれにおいても逆位相化が可能であり、回路構成の選択の幅が拡大される。
【００１８】
本発明の請求項３に係る電源制御装置では、その直流主電源の投入当初に第１の直流電源の大きさをデジタル測定し、以降、当該測定およびオンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントに基づきデジタル制御信号を形成するから、デジタル測定箇所が少なくなり、測定速度およびデジタル制御信号の形成が高速化される。
【００１９】
本発明の請求項４に係るレーザ駆動装置では、上記請求項１〜３いずれか１項記載の電源制御装置と、その駆動電源部からの直流駆動電源に基づきレーザ光を発光するレーザ発光部とを具備するから、安定したレーザ発光確保が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る電源制御装置を含むレーザ駆動装置の実施の形態を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示すスイッチング部の一例を示す回路ブロック図である。
【図３】本発明の電源制御装置の動作を説明する波形図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る電源制御装置およびレーザ駆動装置の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、本発明の電源制御装置は本発明のレーザ駆動装置を説明する過程で説明する。
【００２２】
図１は本発明に係るレーザ駆動装置の実施の一形態を示す概略ブロック図である。
【００２３】
図１において、本発明に係るレーザ駆動装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、Ｄ／Ａコンバータ３、測定部５およびレーザ発光部７を有して構成されている。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、例えば＋２４Ｖの直流主電源を所定のオンオフタイミング信号でスイッチングして例えば＋５Ｖに降圧したアナログ電源である第１の直流電源と、そのオンオフタイミング信号とを出力するスイッチング部であり、例えば図２に示すような回路になっている。
【００２５】
すなわち、２４Ｖの直流主電源と共通電位であるアースの間には、第１のスイッチング素子Ｑ１および第２のスイッチング素子Ｑ２が直列接続されており、第１のスイッチング素子Ｑ１が高電位側に、第２のスイッチング素子Ｑ２が低電位側に位置している。
【００２６】
第１のスイッチング素子Ｑ１は２４Ｖの直流電源にドレインが接続された例えばＮ型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であり、第２のスイッチング素子Ｑ２はドレインが第１のスイッチング素子Ｑ１のソースに接続され、ソースがアースに接続された同じＮ型ＦＥＴである。
【００２７】
第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートにはコントロール部９の出力が接続されている。
【００２８】
コントロール部９は、直流電源である上述した２４Ｖの直流主電源によって動作し、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を高周波周期で交互にオンオフスイッチングさせ、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点Ｐ１の電位を可変させる機能を有している。
【００２９】
すなわち、例えば７００ＫＨｚの高周波オンオフタイミング信号Ｓ１、Ｓ２を第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに印加し、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を７００ＫＨｚで交互にオンスイッチングさせるものである。
【００３０】
なお、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに印加するオンオフタイミング信号Ｓ１、Ｓ２は、図示はしないが「Ｈ」状態と「Ｌ」状態が互いに逆位相になっている。
【００３１】
コントロール部９から第１のスイッチング素子Ｑ１のゲートに印加するオンオフタイミング信号Ｓ１は、測定部５に出力されるようになっている。
【００３２】
第１のスイッチング素子Ｑ１のソースと第２のスイッチング素子Ｑ２のドレインとの接続点Ｐ１には、平滑コイルＣＨを介して平滑コンデンサＣの一端が接続されており、平滑コンデンサＣの他端がアースに接続され、平滑回路１１が形成されている。
【００３３】
平滑コイルＣＨと平滑コンデンサＣとの接続点Ｐ２には、図１のＤ／Ａコンバータ３および測定部５が接続される。
【００３４】
このようなＤＣ／ＤＣコンバータ１は、コントロール部９が７００ＫＨｚの高周波オンオフタイミング信号Ｓ１、Ｓ２を第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに出力し、２４Ｖの直流主電源に対して第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を７００ＫＨｚの高周波周期で交互にオンオフスイッチングさせ、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点Ｐ１の電位を可変させ、平滑コイルＣＨおよび平滑コンデンサＣの平滑回路１１によって平滑された第１の直流電源をＤ／Ａコンバータ３および測定部５に出力するとともに、第１のスイッチング素子Ｑ１のゲートに印加するオンオフタイミング信号Ｓ１を測定部５に出力する。
【００３５】
第１の直流電源が平滑回路１１によって平滑されても、第１の直流電源にはリップル分が残っている。
【００３６】
図１に戻って、測定部５は、オンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントにおける第１の直流電源の大きさをデジタル測定する測定部であり、それら信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントにおけるデジタル値とその間の電位差をリップルの大きさ、その時間差を傾きとし、第１の直流電源のリップル分に係るデジタル制御信号を形成する機能を有している。
【００３７】
すなわち、測定部５は、ＣＰＵ（central processing unit）を主体としてＡ／Ｄ変換機能を有し、直流主電源の投入時に第１の直流電源の大きさをデジタル測定し、立ち下がりポイントにおけるデジタル値とその間の電位差をリップルの大きさと傾きとして測定し、その後は、オンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントに同期させたデジタル制御信号を形成する機能を有している。そのデジタル制御信号は、第１の直流電源のリップル分とは逆位相にしてＤ／Ａコンバータ３に出力される。
【００３８】
Ｄ／Ａコンバータ３は、デジタル制御信号をアナログ変換して第１の直流電源からリップル分をキャンセルした直流駆動電源を出力制御し、これをレーザ発光部７に出力する駆動電源部として機能する。
【００３９】
レーザ発光部７は、Ｄ／Ａコンバータ３からの直流駆動電源に基づきレーザ光を発光する半導体レーザ素子（図示せず。）を有し、図示はしないが、例えば回転するポリゴンミラーに向けてそのレーザ光を照射し、感光体ドラムに１ラインずつ潜像をスキャン形成する機能を有している。
【００４０】
なお、従来例で述べた画像形成装置にレーザ駆動装置を搭載する場合、例えば、デジタル画像データをＤ／Ａコンバータ３に入力してアナログ変換し、このアナログ画像データに基づき直流駆動電源を可変し、この可変制御された直流駆動電源でレーザ発光部７が発光制御される。
【００４１】
次に、本発明に係るレーザ駆動装置の動作を図３を参照して簡単に説明する。
【００４２】
装置に＋２４Ｖの直流主電源が供給されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では＋２４Ｖの直流主電源を所定のオンオフタイミング信号でスイッチングして＋５Ｖの第１の直流電源をＤ／Ａコンバータ３および測定部５へ出力するとともに、オンオフタイミング信号を測定部５へ出力する。図３の電源リップルは２０ｍＶのリップルが生じた例である。
【００４３】
測定部５では、オンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりの測定ポイントにおける第１の直流電源の大きさをデジタル的に測定し、それら信号の立ち上がりおよび立ち下がり測定ポイントにおけるデジタル値とその間の電位差からリップルの大きさや傾きを測定し、第１の直流電源のリップル分に係るデジタル制御信号を形成し、第１の直流電源のリップル分とは逆位相にしてＤ／Ａコンバータ３へ出力する。
【００４４】
なお、図３中のデジタル制御信号は、便宜上、アナログ的に図示するとともに逆位相にする前で図示している。
【００４５】
Ｄ／Ａコンバータ３では、デジタル制御信号をアナログ変換して第１の直流電源からリップル分をキャンセルした直流駆動電源をレーザ発光部７に出力制御し、レーザ発光部７がその直流駆動電源に基づきレーザ光を発光する
【００４６】
そして、画像形成装置においては、デジタル画像データをＤ／Ａコンバータ３に入力し、Ｄ／Ａコンバータ３においてデジタル画像データをアナログ変換して直流駆動電源を可変し、この可変制御された直流駆動電源でレーザ発光部７が発光制御され、回転するポリゴンミラーに向けてそのレーザ光を照射し、感光体ドラムに１ラインずつ潜像がスキャン形成され、この潜像にトナーを付着させて形成したトナー像を用紙に転写定着させて印刷される。
【００４７】
このように、本発明の電源制御装置は、直流主電源を所定のオンオフタイミング信号でスイッチングして降圧した第１の直流電源およびオンオフタイミング信号を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ（スイッチング部）１と、その直流主電源の投入当初にオンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントにおける第１の直流電源の大きさをデジタル測定し、この測定結果に基づき第１の直流電源のリップル分に係るデジタル制御信号を形成し、このデジタル制御信号をリップル分とは逆位相にして出力する測定部５と、そのデジタル制御信号をアナログ変換して第１の直流電源からリップル分をキャンセルした駆動電源を出力制御するＤ／Ａコンバータ（駆動電源部）３と、を具備している。
【００４８】
そのため、第１の直流電源とこれを形成する際のスイッチング信号からそのリップル波形を形成し、このリップル波形で第１の直流電源からリップル分をキャンセルするから、安定した直流駆動電源を出力することが可能である。高価なスイッチングレギュレータを用いる必要もない。
【００４９】
しかも、第１の直流電源に基づきそのリップル波形を形成するから、構成も複雑化せずに簡素化され、省エネ効果も図り易く、その直流駆動電源をレーザ発光部に供給すれば、安定したレーザ発光の確保が容易である。
【００５０】
さらに、上記測定部５が直流主電源の投入当初に第１の直流電源の大きさをデジタル測定し、以降、当該測定およびオンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントに基づきデジタル制御信号を形成するから、第１の直流電源に係るデジタル測定が２箇所であるとともに電源投入当初の測定のみでよいから、測定が簡素化および高速化され、第１の直流電源のリップルを速く抑えることが可能である。
【００５１】
上述した本発明の電源制御装置では、測定部５にてデジタル制御信号を逆位相にしてＤ／Ａコンバータ３に出力する構成であったが、本発明ではこれに限定されず、デジタル制御信号を逆位相にせずにＤ／Ａコンバータ３に出力し、Ｄ／Ａコンバータ３にてデジタル制御信号を逆位相にしてキャンセルする構成も可能である。
【００５２】
さらに、本発明の電源制御装置では、上記測定部５が、その直流主電源の投入当初に第１の直流電源の大きさをデジタル測定し、以降、当該測定およびオンオフタイミング信号の立ち上がりおよび立ち下がりポイントに基づきデジタル制御信号を形成する構成に限定されず、常時、デジタル測定し、これに基づきデジタル制御信号を形成する構成も可能であり、経時的なキャンセル精度が向上する。
【００５３】
さらにまた、本発明の電源制御装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が直流主電源を降圧した第１の直流電源を出力する構成に限定されず、昇圧して第１の直流電源を出力する構成も可能である。
【００５４】
ところで、本発明に係る電源制御装置は、複写、ファクシミリ機、複合機等の画像形成装置のレーザ発光部用に限らず、種々の電子機器において実施可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ＤＣ／ＤＣコンバータ（スイッチング部）
３  Ｄ／Ａコンバータ（駆動電源部）
５  測定部
７  レーザ発光部
９  コントロール部
１１  平滑回路
Ｃ  平滑コンデンサ
ＣＨ  平滑コイル
Ｑ１  第１のスイッチング素子
Ｑ２  第２のスイッチング素子
Ｐ１、Ｐ２  接続点
Ｓ１、Ｓ２  オンオフタイミング信号
【図１】
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【図２】
2011218589.tif 000004
【図３】
2011218589.tif 000005