(57)【要約】【課題】  マルチビームレーザの電流モニタ電流信号線数を減らすことでコストダウンを図ることを目的とする。【解決手段】  マルチビームレーザ駆動回路において、発光しているレーザに応じて電流モニタの出力を切り替える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザダイオードを用いて感光体に画像情報を記録する画像形成装置において、
それぞれのレーザの動作電流を検出し、検出結果出力として出力する動作電流検出手段と、
前記動作電流検出手段の複数の検出結果出力から特定レーザダイオード検出結果出力を選択する選択手段と、
条件に応じて前記選択手段で選択する検出結果出力を切り替える手段を有することを特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
前記動作電流検知手段が、レーザダイオードを駆動している電流をカレントミラー回路で生成した電流を変換した電圧を出力する手段であることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記動作電流の検知手段が、動作電流を決めている電位をバッファした値を出力するものであることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
それぞれのレーザダイオードの光量を自動調整する手段を有し、
前記選択手段が、自動調整を行っているレーザダイオードの検出結果出力を選択することを特徴とする、請求項１ないし３いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記条件とは、制御信号の状態であることを特徴とする、請求項１ないし４いずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置（スキャナ）により画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
プリンタや複写機等の画像形成装置には、高速化が求められてきている。高速化の一手段として、レーザダイオードから出射される複数のビームを用いて複数ラインを同時に走査することとが行われている。
【０００３】
一方、これらのレーザダイオードは、一般に静電気やサージなどの電気的ストレスに弱く、劣化しやすいデバイスである。レーザダイオードが劣化した場合、初期的には、熱特性が悪くなり、その結果応答性が悪化し、ハーフトーンなどの画像が正しい濃度で出力されなくなるなどの現象が起きる。さらに劣化が進むと規定光量で光らず画像が薄くなるなどの現象が起きる。
【０００４】
電気的ストレスにより劣化した場合、多くの場合、駆動電流の上昇として現れる。駆動電流の上昇は徐々に進行することが多いため、初期の劣化は見つけにくい。
【０００５】
そこで、駆動電流の値や変化によりレーザダイオードの劣化を検知する方法が考案されている。例えば、特許文献１には、マルチビームレーザにおいて、レーザ駆動電流のチャンネル間差を検出し、劣化を求めるという方法が述べられている。
【０００６】
一般的なレーザ駆動系の電流検出の概略を図６に示す。
【０００７】
９０はレーザドライバＩＣで、制御部９４、定電流源９２ａ・９２ｂ、電流検出部９３ａ・９３ｂを含んでいる。レーザドライバＩＣ９０にはマルチビームレーザ９１ａ・９１ｂ、Ａ／Ｄコンバータ９５ａ・９５ｂ、画像データ生成部９８、制御回路９７が接続されている。また、Ａ／Ｄコンバータ９５ａ・９５ｂにはＣＰＵ９６が接続され、ＣＰＵ９６は制御回路９７に接続されている。
【０００８】
ＣＰＵ９６の指示に基づいて、制御回路９７はレーザドライバＩＣ９０内の制御部９４に制御信号を送る。制御部９４は、制御信号と画像データ生成部９８から送信される画像信号に基づいて定電流源９２ａ・９２ｂにオン・オフ信号を送る。定電流源９２ａ・９２ｂは、オン・オフ信号に基づき、一定の電流をレーザ９１ａ・９１ｂに流したり、電流を止めたりする。電流検出部９３ａは、レーザ９１ａに流れる電流を電圧に変換し、レーザドライバＩＣの外に出力する。電流検出部９３ｂは、レーザ９１ｂに流れる電流を電圧に変換し、レーザドライバＩＣの外に出力する。
【０００９】
ＣＰＵは電流検出信号によりレーザの駆動電流を検出し、その結果に基づいてレーザ故障検知を行う。
【特許文献１】特開２００２−２９９７５６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、上記従来の技術では次のような問題点があった。
【００１１】
レーザドライバＩＣからは、レーザの数だけ電流検出信号を出力する必要がある。２ビームレーザであれば、２ピンの出力が必要であり、４ビームレーザであれば、４ピンの出力が必要である。ピン数が増えることはＩＣのコストアップにつながり、ひいては画像形成装置のコストアップになる。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、本出願に係る第１〜第４の発明は、出力数や制御線の数を減らすことにより、画像形成装置の低コスト化を測ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、複数のレーザダイオードを用いて感光体に画像情報を記録する画像形成装置において、それぞれのレーザの動作電流を検出し、検出結果出力として出力する動作電流検出手段と、
前記動作電流検出手段の複数の検出結果出力から特定レーザダイオード検出結果出力を選択する選択手段と、条件に応じて前記選択手段で選択する検出結果出力を切り替える手段を有することを特徴とする。条件に応じて動作電流検出手段の出力の選択を切り替えられるため、信号線数よりも多いレーザダイオードの動作電流の検出結果を出力することができる。
【００１４】
本出願に係る第２の発明は、動作電流検知手段が、レーザダイオードを駆動している電流をカレントミラー回路で生成した電流を変換した電圧を出力する手段であることを特徴とする。カレントミラー回路を用いることで、正確な電流検出を行うことができる。
【００１５】
本出願に係る第３の発明は、動作電流の検知手段が、動作電流を決めている電位をバッファした値を出力するものであることを特徴とする。特別の電流検出回路を用意しなくても電流検出ができる。
【００１６】
本出願に係る第４の発明は、それぞれのレーザダイオードの光量を自動調整する手段を有し、前記選択手段が、自動調整を行っているレーザダイオードの検出結果出力を選択することを特徴とする。自動調整を行っているレーザの検出結果を出力するため、どのレーザの動作電流検出結果を出力するか選択するための信号が不要になる。
【００１７】
本出願に係る第５の発明は、前記条件とは、制御信号の状態であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本出願に係る第１〜第５の発明によれば、駆動電流検出信号数を減らすことができ、ＩＣや制御回路・検出回路の低コスト化ができる。
【００１９】
第４の発明ではさらに、制御信号数も減らすことができ、さらなる低コスト化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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】
【００２１】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施例）
第１の実施例では、電流検出方式がカレントミラー回路によるもので、コントロール信号により出力する電流検出信号を切り替える構成に関して説明する。
【００２３】
図１に２ビームによるスキャナ光学系の概略斜視図を示す。レーザ光源８１より出射された複数のビーム８７ａ、８７ｂは、コリメートレンズ８２によりコリメートされた後、ポリゴンミラー８３で走査される。走査されたビーム８７ａ、８７ｂはｆ−θレンズ８４で走査速度を補正され、最終的に感光体８５上に画像信号に対応した潜像を形成する。潜像は、図示しない現像器で現像され、トナー像が感光体８５上に形成される。感光体上のトナー像は用紙などに転写され、図示しない定着器で定着され、印刷が完了する。
【００２４】
８６は、ビームを検知するセンサ（以下ＢＤセンサと呼ぶ）で、画像の水平同期信号（以下ＢＤ信号）を生成する。
【００２５】
図２に本実施例におけるレーザ駆動系の概略図を示す。
【００２６】
１００はレーザドライバＩＣで、制御部１０４、定電流源１０２ａ・１０２ｂ、電流検出部１０３ａ・１０３ｂ、およびセレクタ１０９を含んでいる。レーザドライバＩＣ１００にはマルチビームレーザ１０１ａ・１０１ｂ、Ａ／Ｄコンバータ１０５、画像データ生成部１０８、制御回路１０７が接続されている。また、Ａ／Ｄコンバータ１０５にはＣＰＵ１０６が接続され、ＣＰＵ１０６には制御回路１０７が接続されている。
【００２７】
電流検出部１０３ａ・１０３ｂの構成について詳細に説明する。電流検出部１０３ａと１０３ｂは、同じ構成であるため、ここでは１０３ａについてのみ説明する。
【００２８】
図３に本実施例における電流検出部のレーザ駆動電流（動作電流）検出回路を示す。図２と同じ構成要素には同じ符号を振った。
【００２９】
定電流源１０２ａによりレーザ１０１ａに流れる電流（レーザ駆動電流）は、電流検出部１０３ａに流れ込む。２つのトランジスタ１２１・１２２からなるカレントミラー回路により、抵抗器１２３・１２４にレーザ駆動電流と同じ電流が流れる。また、抵抗器１２３・１２４により、電流は電圧に変換される。抵抗器１２３・１２４により分圧された電圧が電圧バッファ１２０に入力され、入力された電圧と同じ値の電圧がバッファ１２０から出力され、セレクタ１０９に入力される。
【００３０】
以上の構成により、レーザ駆動電流に比例した電圧が電流検出部１０３ａから出力される。
【００３１】
ＣＰＵ１００の指示に基づいて、制御回路１０７は制御部１０４に制御信号を送る。制御部１０４は、制御信号と画像データ生成部１０８から送信される画像信号に基づいて定電流源１０２ａ・１０２ｂにオン・オフ信号を送る。定電流源１０２ａ・１０２ｂは、オン・オフ信号に基づき、一定の電流をレーザ１０１ａ・１０１ｂに流したり、電流を止めたりする。電流検出部１０３ａは、レーザ１０１ａに流れるのと同じ大きさの電流を抵抗器に流し、電圧に変換し、セレクタ１０９に入力する。電流検出部１０３ｂも同様に、レーザ１０１ｂに流れるのと同じ大きさの電流を抵抗器に流し、電圧に変換し、セレクタ１０９に入力する。
【００３２】
ＣＰＵは電流検出信号によりレーザの駆動電流を検出し、レーザ故障検知を行う。
【００３３】
コントロール信号は３本の信号線からなる。そのうち、２ビット（ＣＴＲＬ１、ＣＴＲＬ０）は、次のようにモードが定義されている。
００：レーザ駆動ＩＣの停止
０１：レーザ１０１ａのＡＰＣ
１０：レーザ１０１ｂのＡＰＣ
１１：画像信号による発光
【００３４】
ＡＰＣとは、ＡＵＴＯ  ＰＯＷＥＲ  ＣＯＮＴＲＯＬの略であり、レーザ１０１ａや１０１ｂが発光すると共に、図示していないレーザ駆動電流調整部により、レーザの光量が一定となるように定電流源１０２ａ・１０２ｂが流す電流が調整される。また、このとき調整された電流値は、コンデンサの電圧などにより保持される。画像信号による発光の際は、保持された電流値と同じ電流でレーザが駆動される。
【００３５】
残りの１ビット（ＣＴＲＬ２）が電流検出信号の切り替えである。０のとき、セレクタ１０９は図２に示したａの信号を選択し、Ａ／Ｄコンバータ１０５にはレーザ１０１ａの駆動電流に比例した電圧が入力される。１のとき、セレクタ１０９は図２に示したｂの信号を選択し、Ａ／Ｄコンバータ１０５にはレーザ１０１ｂの駆動電流に比例した電圧が入力される。
【００３６】
以下、ＣＴＲＬ２＝Ａ、ＣＴＲＬ１＝Ｂ、ＣＴＲＬ０＝Ｃの場合をＣＴＲＬ＝ＡＢＣのように表記する。
【００３７】
ＣＰＵ１０６は制御回路１０７に対して信号を送り、制御信号をＣＴＲＬ＝００１にする。制御部１０４はレーザ１０１ａをＡＰＣ発光させると共に、セレクタ１０９を操作しＡ／Ｄコンバータ１０５にレーザ１０１ａの電流に比例した電圧が入力されるようにする。ＣＰＵはＡ／Ｄコンバータ１０５によりディジタルに変換された電圧値を読み取る。これがレーザ１０１ａの駆動電流値に相当する値（駆動電流に比例した値）となる。
【００３８】
同様にＣＴＲＬ＝１１０にすることで、ＣＰＵはレーザ１０１ｂの駆動電流値に相当する値を読み取る。
【００３９】
レーザ１０１ａ・１０１ｂはレーザダイオードアレイであり、通常同一チップ上に形成されている。このため、レーザ１０１ａと１０１ｂの電気特性のばらつきは小さい。そこで、２つのレーザの駆動電流が一定（例えば２０％）以上違っていた場合には、レーザが劣化していると判断して、ディスプレイなどにレーザが故障している旨表示する。
【００４０】
あるいは、初期の駆動電流値を不揮発メモリに記録しておき、その値より一定以上駆動電流が大きくなっていたら故障としてもよい。
【００４１】
なお、このような動作は、印刷中の紙間やスタンバイ時に行う。あるいは、ＢＤセンサにビームを入手させるための発光に合わせてレーザ駆動電流を検出してもよい。あるいは、プリンタ本体やスキャナ起動時に検出してもよい。
【００４２】
以上の構成により、電流検出信号をビームの数によらず１本にすることが可能であり、ＩＣを低コスト化することができる。また、検出側のＡ／Ｄコンバータも減らすことができ、これも低コスト化に寄与する。さらに、コネクタや束線のピン数・線数も減らすことができ、コストを削減できる。
【００４３】
（第２の実施例）
第２の実施例では、レーザ駆動電流を保持するホールドコンデンサの電圧をバッファすることで電流を検出する構成について説明する。
【００４４】
本実施例では、スキャナ光学系の構成は第１の実施例と同じである。
【００４５】
図４に、第２の実施例におけるレーザ駆動系の概略図を示す。
【００４６】
２００はレーザドライバＩＣで、第１の実施例と同様に制御部２０４、定電流源２０２ａ・２０２ｂを含んでいる。これらの要素の動作は第１の実施例と同じである。
【００４７】
また、本実施例の構成では、光量検出用フォトダイオード（ＰＤ）２１０が接続できるようになっており、モニタ電流セレクタ２１２に接続される。モニタ電流セレクタに２１２には、ＰＤ２１０から出力された電流を電圧に変換する可変抵抗器２１４ａ（レーザ２０１ａ用）と２１４ｂ（レーザ２０１ｂ用）とが接続されている。また、ＰＤ２１０の出力する電流を電圧に変換したものをバッファするのが２１７と２１３である。セレクタ２１２の切り替えは、信号２２１で行っている。
【００４８】
バッファ２１３は、レーザ光量に比例した電流を出力するＰＤの出力電流を電圧に変換したものをバッファし、ＰＤＯＵＴとして出力する。ＰＤＯＵＴはＡ／Ｄコンバータ２１５に入力され、ＣＰＵで電圧値を取り込むことが可能である。ＰＤＯＵＴはレーザ光量に比例した電圧となるため、光量モニタとして用いることができる。なお、ＰＤ２１０は、レーザ２０１ａと２０１ｂの両方に対して１個のみであり、両方のレーザの光量の和に比例した電流を出力する。
【００４９】
バッファ２１７は、一定光量になるようなレーザ駆動電流をサンプル・保持するためのサンプル・ホールド回路である。ホールドする先は、セレクタ２１９により、コンデンサ２２０ａかコンデンサ２２０ｂとなる。セレクタ２１９の切り替えは、信号２１６で行っている。
【００５０】
画像信号に基づいて発光するとき、レーザ２０１ａはコンデンサ２２０ａの電圧に比例した電流で駆動される。同様に、レーザ２０１ｂはコンデンサ２２０ｂの電圧に比例した電流で駆動される。
【００５１】
ホールドコンデンサ２２０ａと２２０ｂの電圧は、バッファ２２２を介してＡ／Ｄコンバータ２０５に入力され、ＣＰＵ２０６で読み取ることが可能である。コンデンサ２２０ａや２２０ｂの電圧はレーザ駆動電流に比例しているため、結果的に、ＣＰＵはそれぞれのレーザの駆動電流値を取り込むことができる。
【００５２】
以下、本実施例のレーザ駆動系の動作を説明する。
【００５３】
コントロール信号は３本の信号線からなる。そのうち、２ビット（ＣＴＲＬ１、ＣＴＲＬ０）は、次のようにモードが定義されている。これは第１の実施例と同じである。
００：レーザ駆動ＩＣの停止
０１：レーザ２０１ａのＡＰＣ（セレクタ２１９はａを選択）
１０：レーザ２０１ｂのＡＰＣ（セレクタ２１９はｂを選択）
１１：画像信号による発光
【００５４】
残りの１ビット（ＣＴＲＬ２）が電流検出信号の切り替えである。ＣＴＲＬ２が０のとき、信号２２１によりセレクタ２１２は図２に示したａの信号を選択し、Ａ／Ｄコンバータ２０５にはレーザ２０１ａの駆動電流に比例した電圧が入力される。ＣＴＲＬ２が１のとき、セレクタ２１２は図２に示したｂの信号を選択し、Ａ／Ｄコンバータ２１５にはレーザ２０１ｂの駆動電流に比例した電圧が入力される。
【００５５】
以下、ＣＴＲＬ２＝Ａ、ＣＴＲＬ１＝Ｂ、ＣＴＲＬ０＝ＣをＣＴＲＬ＝ＡＢＣのように表記する。
【００５６】
ＣＰＵ２０６が制御回路２０７に対して信号を送り、ＣＴＲＬ＝００１にする。このとき、セレクタ２１２はａが選択される。セレクタ２１９はａが選択される。レーザ２０１ａが光り、一部の光がＰＤ２１０に入射する。ＰＤ２１０は光量に比例した電流を出力する。出力された電流は、可変抵抗器２１４ａで電圧に変換される。この電圧は、バッファ２１３によりバッファされ、ＰＤＯＵＴとしてＩＣ外部に出力されＡ／Ｄコンバータ２１５に入力されると共に、サンプル・ホールド回路２１８にも入力される。サンプル・ホールド回路２１８は、バッファ２１３から出力される電圧と基準電圧（不図示）が一致するようにコンデンサ２２０ａに対し、チャージやディスチャージを行う。コンデンサ２２０ａの電圧に比例してレーザ２０１ａに流れる電流が決まる（制御回路は不図示）ため、所望の光量になったところで光量は安定する。
【００５７】
このとき、Ａ／Ｄコンバータ２１５により、レーザ２０１ａの光量に比例した値を取り込むことができる。また、Ａ／Ｄコンバータ２０５によりコンデンサ２２０ａの電圧値、すなわち、レーザ２０１ａの駆動電流に比例した値を取り込むことができる。
【００５８】
同様に、ＣＴＲＬ＝１１０にすることで、レーザ２０１ｂの光量が所望の光量になり、そのときのレーザ２０１ｂの光量に比例した値と駆動電流に比例した値をＣＰＵ２０６は取り込むことができる。
【００５９】
また、ＣＴＲＬ＝０１１やＣＴＲＬ＝１１１とすることにより、描画中であっても駆動電流を調べることができる。
【００６０】
以上のようにして取り込んだ駆動電流値を元に、ＣＰＵで第１の実施例と同様にレーザの故障を検知する。
【００６１】
なお、可変抵抗器２１４ａと２１４ｂは、工場出荷時に適切な光量となるように調整する。
【００６２】
以上の構成により、サンプル・ホールド回路のホールドコンデンサの電圧より駆動電流を検出することができる。この場合も第１の実施例と同様、駆動電流検出のピン数を１ピンにできるため、ＩＣや周りの回路を低コスト化できる。
【００６３】
（第３の実施例）
第３の実施例では、ＰＤＯＵＴの切り替え信号（光量モニタ用の抵抗器の切り替え信号）と駆動電流検出信号の切り替えを兼用する構成について説明する。
【００６４】
図５は、第３の実施例におけるレーザ駆動系の概略図である。
【００６５】
第２の実施例のレーザ駆動系概略図である図４との違いは、セレクタ２１９の選択信号２１６がないことである。セレクタ２１９はセレクタ２１２の選択信号２２１で制御される。
【００６６】
以下、実施例３の動作を説明する。
【００６７】
コントロール信号は２本の信号線からなる。この２ビット（ＣＴＲＬ１、ＣＴＲＬ０）は、次のようにモードが定義されている。
００：レーザ駆動ＩＣの停止
０１：レーザ２０１ａのＡＰＣ（セレクタ２１９と２１２はａを選択）
１０：レーザ２０１ｂのＡＰＣ（セレクタ２１９と２１２はｂを選択）
１１：画像信号による発光
以下、ＣＴＲＬ１＝Ａ、ＣＴＲＬ０＝ＢをＣＴＲＬ＝ＡＢのように表記する。
【００６８】
ＣＰＵ２０６が制御回路２０７に対して信号を送り、ＣＴＲＬ＝０１にすることで、レーザ２０１ａのＡＰＣが開始される。セレクタ２１２と２１９は同じ選択信号で制御されるため、共にａが選択される。レーザ２０１ａが光り、一部の光がＰＤ２１０に入射する。ＰＤ２１０は光量に比例した電流を出力する。出力された電流は、可変抵抗器２１４ａで電圧に変換される。この電圧は、バッファ２１３によりバッファされ、ＩＣ外部にＰＤＯＵＴとして出力され、Ａ／Ｄコンバータ２１５に入力されると共に、サンプル・ホールド回路２１８にも入力される。サンプル・ホールド回路２１８は、バッファ２１３から出力される電圧と基準電圧が一致するようにコンデンサ２２０ａに対し、チャージやディスチャージを行う。コンデンサ２２０ａの電圧に比例してレーザ２０１ａに流れる電流が決まる（制御回路は不図示）ため、所望の光量になったところで光量は安定する。
【００６９】
ＣＴＲＬ＝１０の時には、同様にレーザ２０１ｂのＡＰＣが行われ、ＣＰＵはレーザ２０１ｂの光量に比例した値と駆動電流に比例した値を取り込むことができる。
【００７０】
ＣＴＲＬ＝１１の時には、セレクタ２１２および２１９は、ａもｂも選択されない（ａにもｂにも接続されていない）状態になる。
【００７１】
以上のような構成では、複数のレーザのうちどの駆動電流検出信号を出力するか選択するための制御信号が不要となる。このため、制御信号線数を減らすことができ、ＩＣのピン数を減らすことや、ＡＳＩＣなどの制御回路のピン数を減らすこと、束線やコネクタの線数・ピン数を減らすことができ、低コスト化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】複数ビームスキャナ光学系の概略斜視図
【図２】第１の実施例におけるレーザ駆動系の概略図
【図３】第１の実施例におけるレーザ駆動電流検出回路
【図４】第２の実施例におけるレーザ駆動系の概略図
【図５】第３の実施例におけるレーザ駆動系の概略図
【図６】複数レーザの駆動系概略図
【符号の説明】
【００７３】
１０１ａ、１０１ｂ、２０１ａ、２０１ｂ  レーザダイオード
１０２ａ、１０２ｂ、２０２ａ、２０２ｂ  定電流源（レーザ駆動用）
１０３ａ、１０３ｂ  電流検出部
１０９  電流検出切り替え部（セレクタ）
２１９  ホールドコンデンサ切り替え部（セレクタ）
【図１】
2005319732.tif 000003
【図２】
2005319732.tif 000004
【図３】
2005319732.tif 000005
【図４】
2005319732.tif 000006
【図５】
2005319732.tif 000007
【図６】
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