(57)【要約】【課題】レーザダイオードへの過電流防止【解決手段】画像情報に基づいて変調したレーザビームを走査する画像形成装置において、レーザダイオードと、レーザビームの一部を受光してモニター電流を出力するフォトダイオードと、モニター電流を電圧に変換する手段、基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、受光素子から出力されるモニター電流が変換された電圧と、基準電圧発生手段が出力する基準電圧を比較する比較手段と、前記保持されたコンデンサの電圧に基づいてレーザダイオードの駆動電流を設定するレーザ駆動制御手段とを有し、前記レーザ制御手段は、定電流でスイッチングするスイッチング電流源１と前記サンプルホールド手段によって設定された駆動電流でスイッチングするスイッチング電流源２を有し、スイッチング電流源１と２は同時に１つのレーザ駆動を行うようにレーザダイオードに接続されている、ことを特徴とする画像形成装置におけるレーザ駆動回路。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に基づいて変調したレーザビームを走査して画像を形成する画像形成装置において、
レーザダイオードと、
レーザダイオードから出力されるレーザビームの一部を受光して、その受光結果に応じたモニター電流を出力する受光素子と、
モニター電流を電圧に変換する手段、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
受光素子から出力されるモニター電流が変換された電圧と、基準電圧発生手段が出力する基準電圧を比較する比較手段と、
コンデンサと、
比較手段の結果に応じて、レーザビームの主走査毎に前記コンデンサに充電もしくは放電し、主走査間前記コンデンサの電圧を保持するサンプルホールド手段と、
前記保持されたコンデンサの電圧に基づいてレーザダイオードの駆動電流を設定するレーザ駆動制御手段とを有し、
前記レーザ制御手段は、定電流でスイッチングするスイッチング電流源１と前記サンプルホールド手段によって設定された駆動電流でスイッチングするスイッチング電流源２を有し、
スイッチング電流源１と２は同時に１つのレーザ駆動を行うようにレーザダイオードに接続されている
ことを特徴とする画像形成装置におけるレーザ駆動回路。
【請求項２】
請求項１のレーザ駆動制御手段は、レーザダイオードのしきい値電流以下のバイアス電流もレーザダイオードに流すバイアス電流源も含む。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像データ信号に基づいて変調されたレーザビームを感光体上に走査することで画像を形成する画像形成装置のレーザ駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像データをプリント出力する画像形成装置として、画像情報に基づいて変調したレーザビームを感光体上に走査、露光して静電潜像を形成し、現像、転写、定着などの複写工程を得て所望の画像をプリントするレーザビームプリンタがある。
【０００３】
このレーザを発光駆動させる際に、レーザの温度特性に基づく変化や経時変化による発光出力の変化を低減させるために自動光量制御（Ａｕｔｏ　ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ＝ＡＰＣ）を行っている。図１はレーザダイオードを駆動し、ＡＰＣを行うレーザ駆動制御回路１１２の構成例である。レーザ駆動電流回路７はレーザ点灯を許可するＥｎａｂｌｅ信号がＨ→Ｌになり、レーザを点灯させるＬａｓｅｒ−ＯＮ信号がＨの時、定電流にてレーザダイオード（ＬＤ）１の点灯を行う。ＬＤ１は供給された電流値に応じて発光し、フォトダイオード（ＰＤ）２はその発光量に応じた電流（Ｉ　ｍｏｎｉｔｏｒ）を発生させ、その電流が抵抗器３に流れることで電圧ＶＰＤを生じさせる。
【０００４】
コンパレータ５は、電圧ＶＰＤと、基準電圧（Ｖｒｅｆ）を可変抵抗器４で分圧した電圧値Ｖｒｅｆ′とを比較し、その結果をサンプル／ホールド回路６に送出する。コンパレータは、ＶＰＤ＞Ｖｒｅｆ′ならばＨを、ＶＰＤ＜Ｖｒｅｆ′ならばＬを出力する。
【０００５】
図６にサンプル／ホールド回路の詳細を示す。Ｓ／Ｈ信号がＨ（サンプル）時にコンパレータ５の出力（ＣＯＭＰ）がＬであると、スイッチ６３が閉じて充電用電流源からコンデンサ（ＣＨ）６６に充電電流が流れ、コンパレータ５の出力（ＣＯＭＰ）がＨであると、スイッチ６４が閉じて放電用電流源にコンデンサ（ＣＨ）６６から放電電流が流れる。Ｓ／Ｈ信号がＬ（ホールド）時はバッファー６１の出力がハイインピーダンスになり、スイッチ６３、６４ともに開いた状態になるため、コンデンサ（ＣＨ）６６の電荷量（電圧値）は保持されたままである。
【０００６】
差動増幅回路１２はこのコンデンサ（ＣＨ）６６の電圧値と基準電圧の電圧値との偏差に応じてＬＤ１の駆動電流量（ΔＩＳＷ）を決定する。これにより、サンプル時はＬＤ１の発光強度、すなわちＰＤ２の電流量を目標値になるように補正し、ホールド時は補正された発光強度を保持することができる。
【０００７】
レーザ駆動電流回路７は差動増幅回路１２によって決定された電流量を、Ｌａｓｅｒ−ＯＮ信号がＨの時にＬＤ１に流すよう制御する。なお、可変抵抗器４の値を変化させることで発光強度を変化させることが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図３にレーザ駆動電流回路７を示す。ＬＤ１を駆動する電流ＩＬＤはバイアス電流源３１による電流ＩＢとスイッチング電流源３２による電流ＩＳＷを加算したものである。バイアス電流源は例えば公知のカレントミラー回路といった定電流回路で、抵抗３３の値によって決定される定電流ＩＢをＥｎａｂｌｅ信号がＬの時にＬＤ１に供給する。スイッチング電流源３２はレーザを点灯させるＬａｓｅｒ−ＯＮ信号がＨの時にＩＳＷをＬＤ１に供給する。すなわち、Ｅｎａｂｌｅ信号がＬでＬａｓｅｒ−ＯＮ信号がＬの時はＬＤ１にはＩＢだけ供給され、Ｅｎａｂｌｅ信号がＬでＬａｓｅｒ−ＯＮ信号がＨの時はＬＤ１にはＩＢとＩＳＷが加算されたものが供給される。また、スイッチング電流源３２はＡＰＣを行った結果決定される電流量ＩＳＷをＬＤ１に供給する。
【０００９】
図２にＬＤ１の光出力−駆動電流特性を示す。目標のレーザ光量ＰＯを得るために、必要な電流量をＩＬＤとするとＩＬＤはＩＢ＋ＩＳＷで構成される。また、図２のようにバイアス電流ＩＢはレーザ発光を行う闘値である闘値電流Ｉｔｈ以下に設定され、Ｌａｓｅｒ−ＯＮ信号に応じてＩＬＤからＩＢを引いたＩＳＷをスイッチングすることでレーザ発光を行う。
【００１０】
ＬＤ１は発光光量の定格をＰｍａｘとすると、その時の電流量がＩｍａｘとなる。闘値電流Ｉｔｈを超えると、駆動電流に対する発光光量は急激に増える。このため定格光量Ｐｍａｘと使用光量ＰＯに差があっても、ＩＬＤとＩｍａｘに差があまりない。ＡＰＣによって決定されているスイッチング電流ＩＳＷが大きいので、もしＡＰＣが外部からのノイズなどで暴走しＩＳＷの値に誤差を生じさせるとＩＬＤ（＝ＩＢ＋ＩＳＷ）がＩｍａｘを超えてＬＤ１を破壊してしまう可能性がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の問題点を解決するために、本発明では、画像情報に基づいて変調したレーザビームを走査して画像を形成する画像形成装置において、レーザダイオードと、レーザダイオードから出力されるレーザビームの一部を受光して、その受光結果に応じたモニター電流を出力する受光素子と、モニター電流を電圧に変換する手段、基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、受光素子から出力されるモニター電流が変換された電圧と、基準電圧発生手段が出力する基準電圧を比較する比較手段と、コンデンサと、比較手段の結果に応じて、レーザビームの主走査毎に前記コンデンサに充電もしくは放電し、主走査間前記コンデンサの電圧を保持するサンプルホールド手段と、前記保持されたコンデンサの電圧に基づいてレーザダイオードの駆動電流を設定するレーザ駆動制御手段とを有し、
前記レーザ制御手段は、定電流でスイッチングするスイッチング電流源１と前記サンプルホールド手段によって設定された駆動電流でスイッチングするスイッチング電流源２を有し、スイッチング電流源１と２は同時に１つのレーザ駆動を行うようにレーザダイオードに接続されていることを特徴とする画像形成装置におけるレーザ駆動回路。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、好ましい実施例に基づき、本発明を説明する。
【００１３】
図４は本実施例におけるレーザ駆動回路を備えた画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。図４において、不図示のイメージスキャナやコンピュータ等の外部装置より送られてくる画像信号が、画像書き出しタイミング制御回路１０１に送られる。画像書き出しタイミング制御回路１０１はマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（ＢＫ）の画像信号に応じ、図５のようなレーザ点灯信号（Ｌａｓｅｒ−ＯＮ信号、図中Ｃ−２）を生成する。レーザ駆動制御回路１１２は画像書き出しタイミング制御回路１０１からのレーザ点灯信号に応じて、ＬＤ１を変調駆動する。レーザ光はポリゴンモータ１０６が駆動することで矢印方向に回転するポリゴンミラー１０３に反射され、ｆ−θレンズ１０４によってｆθ補正され、感光ドラム１０５上を走査する。こうして、感光ドラム１０５上に静電潜像が形成される。ＢＤセンサ１０７はレーザ光の１ラインの走査開始位置近傍に設けられ、レーザ光のライン走査を検出し、画像書出しタイミング制御回路１０１で図５のような同一周期の各ラインの走査開始基準信号（ＬＳＹＮＣ信号、図中Ｂ）とサンプルホールド信号（Ｓ／Ｈ信号、図中Ｄ）を作り出す。Ｌａｓｅｒ−ＯＮ信号は、画像形成用の他にＬＳＹＮＣ信号を検出するための点灯も行う（図中Ｃ−１）。また感光体１０５の周囲には不図示のマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（ＢＫ）の現像器が設けられ、感光ドラム１０５が回転する間に４つの現像器が交互に感光ドラム１０５に接し、感光ドラム１０５上に形成されたＭ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの静電潜像に対応するトナーで現像する。不図示の用紙カセットより給紙された記録用紙１０９は転写ドラム１０８に巻き付けられ、現像器で現像されたトナー像が転写される。転写ドラム１０８内には、転写ドラム１０８上の記録用紙１０９の先端位置を表すＩＴＯＰ信号を作るためのセンサ１１０が有り、転写ドラム１０８が回転し転写ドラム１０８内に固定されたフラグ１１１がセンサ１１０を通過することで図５のような色毎のＩＴＯＰ信号（図中Ａ）が作られる。このＩＴＯＰ信号を基準に副走査方向の画像書出し位置を決定し、ＬＳＹＮＣ信号を基準に主走査方向の画像書出し位置を決定する。このようにしてＭ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの４色が順次転写された後に、用紙は不図示の定着ユニットを通過して排紙される。
【００１４】
レーザ駆動制御回路１１２は従来例とほぼ同等の構成であり、本実施例と異なる電流駆動電流回路７′を図８に示す。
【００１５】
電流駆動電流回路７′が従来例と異なる点は、レーザを点灯させるＬａｓｅｒ−ＯＮ信号がＨのときＬＤ１に供給されるスイッチング電流を２つの電流源に分けたことである。図８のようにスイッチング電流ＩＳＷはスイッチング電流源（Ａ）８２のＩＳＷ１とスイッチング電流源（Ｂ）８３のＩＳＷ２によって構成される。スイッチング電流源（Ａ）８２はＥｎａｂｌｅ信号がＬで、かつ、Ｌａｓｅｒ−ＯＮ信号がＨの時、ＬＤ１に可変抵抗器８５の値で決定される定電流ＩＳＷ１がＬＤ１に供給される。スイッチング電流源（Ｂ）８３は信号がＬで、かつ、Ｌａｓｅｒ−ＯＮ信号がＨの時、ＬＤ１にＡＰＣを行った結果決定される電流量ＩＳＷ２をＬＤ１に供給する。また、Ｅｎａｂｌｅ信号がＨ、もしくはＬでかつＬａｓｅｒ−ＯＮ信号がＬのときはスイッチング電流源１、２ともにＬＤ１への電流供給を停止する。一方、バイアス電流源８１は例えば公知のカレントミラー回路といった定電流回路で、抵抗８４の値によって決定される定電流ＩＢをＬｓａｅｒ−ＯＮ信号の如何に関わらずＥｎａｂｌｅ信号がＬの時にＬＤ１に供給する。スイチッチング電流源（Ａ）、（Ｂ）の役割はスイッチング電流源（Ａ）８２がレーザ光量の粗調用で、スイッチング電流源（Ｂ）８３がレーザ光量の微調用である。すなわち、可変抵抗器８５で目標光量よりも若干小さい光量に調整しておき、その後可変抵抗器４で目標光量ＰＯとなるように微調する。なお、Ｅｎａｂｌｅ信号がＨのときはＬｓａｅｒ−ＯＮ信号の如何に関わらずＬＤ１へのすべての電流供給が停止する。
【００１６】
図７にＬＤ１の光出力−駆動電流特性を示す。目標のレーザ光量ＰＯを得るために、必要な電流量をＩＬＤとするとＩＬＤはＩＢとＩＳＷで構成される。また、ＩＳＷはＩＳＷ１とＩＳＷ２で構成される。固定値の電流であるＩＳＷ１よりもＡＰＣによって決定されるＩＳＷ２を小さく設定することで、ＡＰＣで制御する電流量の範囲を小さくする事ができる。すなわち、外部からのノイズなどでＡＰＣが暴走したとしても、スイッチング電流ＩＳＷの誤差の絶対量も小さいのでＩＬＤ（＝ＩＢ＋ＩＳＷ）がＩｍａｘを超える可能性が低くなる。つまり、ＬＤ１への過電流を防止、レーザダイオードの破壊を防止する事ができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のようにレーザダイオードのスイッチング電流源を２つ持ち、１つは固定電流源としもう１つをＡＰＣで調整される電流源とする簡単な構成で、ＡＰＣの暴走による過電流を防止し、すなわちレーザダイオードの破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ駆動制御回路の構成
【図２】光出力−駆動電流特性で、従来の駆動電流の配分を表す
【図３】従来のレーザ駆動電流回路の構成
【図４】本実施例での画像形成装置の構成
【図５】レーザ点灯信号のタイミングチャート
【図６】サンプルホールド回路の詳細
【図７】光出力−駆動電流特性で、本実施例での駆動電流の配分を表す
【図８】本実施例でのレーザ駆動電流回路の構成
【図１】
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【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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