(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うレーザダイオード制御装置であって、
前記光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知する同期検知手段と、
前記同期検知手段が検知した前記非有効走査期間内に前記レーザダイオードを点灯させるレーザダイオード駆動手段と、
前記レーザダイオードに付随して設けられ、前記光ビームの光量を検出する光量検出手段と、
前記レーザダイオードが点灯したことを検知する点灯検知手段と、
を備え、前記レーザダイオード駆動手段は、前記非有効走査期間にレーザダイオードを点灯させ、前記点灯検知手段による前記レーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、前記光量検出手段が検出した光ビームの光量に基づいて前記非有効走査期間内にフィードバック制御して光ビームの光量調整を行い、前記有効走査期間内はその調整結果を固定して定電流駆動することを特徴とするレーザダイオード制御装置。
【請求項２】
複数のレーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うレーザダイオード制御装置であって、
前記光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知する同期検知手段と、
前記同期検知手段が検知した前記非有効走査期間内に各レーザダイオードをチャンネル毎に点灯させる複数のレーザダイオード駆動手段と、
前記複数のレーザダイオードに付随して設けられ、各光ビームの光量を検出する光量検出手段と、
前記複数のレーザダイオードのうちどのチャンネルのレーザダイオードが点灯しているかを検知する点灯検知手段と、
を備え、前記複数のレーザダイオード駆動手段は、前記非有効走査期間内に各レーザダイオードを時間的に順次独立して点灯させ、前記点灯検知手段による各レーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、前記光量検出手段が検出した各光ビームの光量に基づいて前記非有効走査期間内にそれぞれフィードバック制御して各光ビームの光量調整を行い、前記有効走査期間内は各調整結果を固定して定電流駆動することを特徴とするレーザダイオード制御装置。
【請求項３】
前記点灯検知手段は、
前記レーザダイオードに流れる電流値を検出することによりレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、
前記光ビームの光量を検出する前記光量検出手段から出力される電流値を検出することによりレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、
の少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項２に記載のレーザダイオード制御装置。
【請求項４】
前記光量検出手段は、前記複数のレーザダイオードから射出されるレーザ光を１つの受光素子で受光して光量を検出するもので、
前記受光素子からの出力値をどのチャンネルのレーザダイオード駆動手段に出力するかを切り替える切替手段と、
前記点灯検知手段により検知された駆動レーザダイオードのチャンネルと、前記光量検出手段の出力値を前記切替手段で切り替えたチャンネルとが、前記レーザダイオード駆動手段の駆動チャンネルと一致しているか否かを確認する一致回路と、
を備え、前記各レーザダイオード駆動手段は、前記一致回路で同じチャネルであることが確認できたことをトリガーとして、前記光量検出手段が検出した同じチャネルの光ビームの光量に基づいてフィードバック制御を行って光ビームの光量調整を行うことを特徴とする請求項２または３に記載のレーザダイオード制御装置。
【請求項５】
前記複数のレーザダイオードに代えて、一つのチップ上に個別に制御可能な複数の発光源がアレイ状に配列されたレーザダイオード・アレイを用いたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載のレーザダイオード制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード制御装置に関し、より詳しくは、レーザダイオードから放射されるレーザ光量を制御した光ビームによって画像の書き込みが行われるデジタル複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等に使用されるレーザダイオード制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスクや光通信などの情報・通信分野などで用いられているレーザダイオード（以下、ＬＤという）は、ＬＤの置かれた環境やＬＤ自体の発熱に起因する温度変化に伴って、発光量が変動することが知られている。
【０００３】
一方、レーザプリンタなどに用いられるＬＤの光量は、書込み精度に影響を与えることから、一定であることが望まれている。そこで、図１４に示す従来のレーザダイオード制御装置では、ＬＤ１００に付随したフォトダイオード（以下、ＰＤという）１０１でＬＤの発光量を検出し、電流電圧変換回路（Ｉ／Ｖ変換回路）１０２でＰＤ１０１の電流値を電圧値に変換し、コンパレータ１０３で基準電圧と比較した結果をサンプル＆ホールド信号（以下、Ｓ／Ｈ信号という）によってＳ／Ｈスイッチ１０４を切り替えて、ホールド・コンデンサ１０５に溜まった電荷に基づいて電流発生回路１０６から電流を発生させ、スイッチ回路１０７に入力される画像データ信号に応じた電流をＬＤ１００に供給することによって、ＬＤ光量が一定となるようにフィードバック制御が行われている。
【０００４】
この制御方法としては、上述したＳ／Ｈ信号に基づいて断続的にオートマチック・パワー・コントロール（以下、ＡＰＣという）を行う方法が用いられている。この制御方法は、図１５（ａ）〜（ｃ）に示すように、待機状態においてサンプル信号に基づくサンプルモードに移行し、ＡＰＣによる光量調節が行われ、信号出力時にはホールドモードに移行して、ＬＤ駆動電流をサンプルモード時と同じ電流値に固定する定電流駆動が行われている。
【０００５】
従来のこの種の技術では、ＡＰＣ動作時にＬＤ制御装置から制御信号としてサンプル信号と同時にＬＤ点灯信号が送出される。サンプル信号は、図１４のＳ／Ｈスイッチ１０４を切り替え、ＬＤ点灯信号はＬＤ１００を点灯させる。そして、ＬＤ１００の光強度に比例したＰＤ１０１の電流値を電圧に変換して、その電圧と基準電圧とをコンパレータ１０３により比較することで、ＬＤ光量が一定となるように制御されている。
【０００６】
また、従来は、各ＬＤ制御装置に対して１つの受光素子しか存在しなかったため、図１６に示すように、ＡＰＣ動作時に各ＬＤ制御装置毎に少しずつＬＤの発光タイミングをずらすことにより、順次ＡＰＣ動作を行っていた。
【０００７】
さらに、上記のような回路を構成する場合、例えば部品としてＡＰＣ回路が内蔵されたＬＤドライバを使用すると、ドライバ内部に電流電圧変換回路１０２が内蔵されていることが多い。このため、制御信号に基づいてスイッチを切り替えて、受光素子（ＰＤ１０１）出力をドライバの内部のＡＰＣ回路へフィードバックすることがある。
【０００８】
上記のようなレーザダイオードの劣化対策に関連する公報例としては、例えば、特開平５−１２９７３４号公報に記載の「レーザ光出力調整方法」、特開平５−１３１６７５号公報に記載の「画像形成装置」、特開平６−３３８６４６号公報に記載の「レーザダイオード駆動回路」、特開平７−２５４７４３号公報に記載の「保護回路付き半導体レーザ装置」、あるいは、特開平８−３３０６５６号公報に記載の「レーザダイオードの保護回路」などがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のレーザダイオード制御装置にあっては、何らかの原因によって制御信号が乱れて、図１７と図１８の（ａ），（ｂ）を比較するとわかるように、ＬＤ点灯信号（ＬＤＯＮ信号）とサンプル信号（Ｓ／Ｈ信号）のタイミングがずれたような場合は、ＬＤが点灯していないにもかかわらず、ＡＰＣ動作が行われるといった状況が発生する。このような状況下においては、ＰＤ１０１にＬＤ１００の光が入射しない時間が発生すると、ＡＰＣ回路においてＬＤ１００が点灯していないと判断され、ＬＤ１００に流れる電流設定値、すなわちホールド・コンデンサ１０５の電圧を際限なく大きく設定してしまう可能性がある。その結果、サンプルモードからホールドモードに移行した際に、ＬＤ１００の発光量が設定値よりも大きくなったり、場合によってはＬＤ１００に規格外の電流が流れてＬＤの劣化を誘発するという問題点があった。
【００１０】
また、各ＬＤ制御装置の点灯タイミングが重なったような場合は、ＡＰＣ回路においてＬＤ１００が強く発光しすぎていると判断し、ＬＤ１００の発光量を設定値よりも小さく設定してしまうという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、制御信号等の乱れを原因としてＬＤ発光量が設定値よりも大きくなったり、ＬＤ劣化が発生するのを防止することができるレーザダイオード制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、レーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うレーザダイオード制御装置であって、前記光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知する同期検知手段と、前記同期検知手段が検知した前記非有効走査期間内に前記レーザダイオードを点灯させるレーザダイオード駆動手段と、前記レーザダイオードに付随して設けられ、前記光ビームの光量を検出する光量検出手段と、前記レーザダイオードが点灯したことを検知する点灯検知手段と、を備え、前記レーザダイオード駆動手段は、前記非有効走査期間にレーザダイオードを点灯させ、前記点灯検知手段による前記レーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、前記光量検出手段が検出した光ビームの光量に基づいて前記非有効走査期間内にフィードバック制御を行うことで光ビームの光量調整を行い、前記有効走査期間内はその調整結果を固定して定電流駆動することを特徴とする。
【００１３】
この請求項１の発明によれば、レーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うもので、同期検知手段が光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知し、レーザダイオード駆動手段により同期検知手段が検知した非有効走査期間内にレーザダイオードを点灯させ、レーザダイオードに付随して設けられた光量検出手段により光ビームの光量を検出し、点灯検知手段によってレーザダイオードが点灯したことを検知する。そして、レーザダイオード駆動手段は、非有効走査期間にレーザダイオードを点灯させ、点灯検知手段によるレーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、光量検出手段が検出した光ビームの光量に基づいて非有効走査期間内にフィードバック制御を行って光ビームの光量を調整し、有効走査期間内はその調整結果を固定して定電流駆動するため、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、複数のレーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うレーザダイオード制御装置であって、前記光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知する同期検知手段と、前記同期検知手段が検知した前記非有効走査期間内に各レーザダイオードをチャンネル毎に点灯させる複数のレーザダイオード駆動手段と、前記複数のレーザダイオードに付随して設けられ、各光ビームの光量を検出する光量検出手段と、前記複数のレーザダイオードのうちどのチャンネルのレーザダイオードが点灯しているかを検知する点灯検知手段と、を備え、前記複数のレーザダイオード駆動手段は、前記非有効走査期間内に各レーザダイオードを時間的に順次独立して点灯させ、前記点灯検知手段により各レーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、前記光量検出手段が検出した各光ビームの光量に基づいて前記非有効走査期間内にそれぞれフィードバック制御して各光ビームの光量調整を行い、前記有効走査期間内は各調整結果を固定して定電流駆動することを特徴とする。
【００１５】
この請求項２の発明によれば、複数のレーザダイオードが射出する光ビームを走査させて画像を書き込む際に、検出した光ビームの光量をフィードバック制御して光ビームの光量調整を行うもので、同期検知手段により光ビームの走査周期において、画像の書き込みを行う有効走査期間と光量調整を行う非有効走査期間とを検知し、複数のレーザダイオード駆動手段により同期検知手段が検知した非有効走査期間内に各レーザダイオードをチャンネル毎に点灯させ、光量検出手段により複数のレーザダイオードに付随して設けられ、各光ビームの光量を検出し、点灯検知手段により複数のレーザダイオードのうちどのチャンネルのレーザダイオードが点灯しているかを検知する。そして、複数のレーザダイオード駆動手段は、非有効走査期間内に各レーザダイオードを時間的に順次独立して点灯させ、点灯検知手段による各レーザダイオードの点灯検知をトリガーとして、光量検出手段が検出した各光ビームの光量に基づいて非有効走査期間内にそれぞれフィードバック制御して各光ビームの光量調整を行い、有効走査期間内は各調整結果を固定して定電流駆動するようにしたため、複数のレーザダイオードを用いて画像の書き込みを行う場合であっても、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のレーザダイオード制御装置であって、前記点灯検知手段は、前記レーザダイオードに流れる電流値を検出することによりレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、前記光ビームの光量を検出する前記光量検出手段から出力される電流値を検出することによりレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、の少なくとも一方を備えていることを特徴とする。
【００１７】
この請求項３の発明によれば、点灯検知手段が、レーザダイオードに流れる電流値を検出してレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、光ビームの光量を検知する光量検出手段から出力される電流値を検出してレーザダイオードが点灯したことを検知する手段の少なくとも一方を備えているため、レーザダイオードの点灯検知が正確に行えるようになり、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載のレーザダイオード制御装置であって、前記光量検出手段は、前記複数のレーザダイオードから射出されるレーザ光を１つの受光素子で受光して光量を検出するもので、前記受光素子からの出力値をどのチャンネルのレーザダイオード駆動手段に出力するかを切り替える切替手段と、前記点灯検知手段により検知された駆動レーザダイオードのチャンネルと、前記光量検出手段の出力値を前記切替手段で切り替えたチャンネルとが、前記レーザダイオード駆動手段の駆動チャンネルと一致しているか否かを確認する一致回路と、を備え、前記各レーザダイオード駆動手段は、前記一致回路で同じチャネルであることが確認できたことをトリガーとして、前記光量検出手段が検出した同じチャネルの光ビームの光量に基づいてフィードバック制御を行って光ビームの光量調整を行うことを特徴とする。
【００１９】
この請求項４の発明によれば、光量検出手段は複数のレーザダイオードから射出されるレーザ光を１つの受光素子で受光して光量を検出するもので、切替手段が受光素子からの出力値をどのチャンネルのレーザダイオード駆動手段に出力するかを切り替え、点灯検知手段が駆動レーザダイオードのチャンネルと、光量検出手段の出力値を切替手段で切り替えたチャンネルとを検知し、一致回路により駆動されているレーザダイオード駆動手段のチャンネルと一致しているか否かを確認する。そして、各レーザダイオード駆動手段は、一致回路で同じチャネルであることが確認できたことをトリガーとして、光量検出手段が検出した同じチャネルの光ビームの光量に基づいてフィードバック制御を行って光ビームの光量調整を行うようにしたため、１つの受光素子で受光した光量を切替手段で切り替えて使う場合であっても、チャネルを確認してからフィードバック制御による光量調整が行われるので、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一つに記載のレーザダイオード制御装置において、前記複数のレーザダイオードに代えて、一つのチップ上に個別に制御可能な複数の発光源がアレイ状に配列されたレーザダイオード・アレイを用いたことを特徴とする。
【００２１】
この請求項５の発明によれば、複数のレーザダイオードに代えてレーザダイオード・アレイを用いるようにしたため、上記効果に加えて、制御を変える必要がなく、複数の発光源から放射されたレーザビームを後から合成プリズム等で１つに束ねる必要もなくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザダイオード制御装置について、実施の形態１〜実施の形態３の順に添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係るレーザプリンタの光学系の概略構成図である。図１のレーザプリンタの光学系は、レーザ・ダイオード（ＬＤ）やコリメートレンズが内蔵されたＬＤユニット１、ＬＤユニット１から射出されたレーザビームを偏向走査するポリゴンミラー（回転多面鏡）２、ｆ−θレンズ等から構成される結像レンズ３、結像レンズ３を通ったレーザビームを感光体ドラムへ反射させる反射ミラー４、帯電した表面に画像を結像させる感光体ドラム５、感光体ドラム５の走査領域外のレーザビームを反射する同期検知ミラー６、および同期検知ミラー６で反射されたレーザビームを検知する同期検知手段としての受光素子７などを備えている。
【００２４】
図１のレーザプリンタの光学系は、ＬＤユニット１のＬＤから射出されたレーザビームがコリメートレンズによって平行光線となり、ポリゴンミラー２によって偏向走査され、ｆ−θレンズ等から成る結像レンズ３を経て反射ミラー４で反射され、帯電した感光体ドラム５の表面に画像が結像される。また、感光体ドラム５の走査領域外に配置された同期検知ミラー６と受光素子７は、検知したレーザビームに基づいて画像を感光体上に書き込むための有効走査期間を割り出し、ＬＤから射出されるレーザビームを画像信号に基づいて変調し、点灯、消灯が繰り返され、ポリゴンミラー２の回転に従って主走査方向に反復して走査されると共に、感光体ドラム５が矢印方向に回転することで副走査が行われ、感光体ドラム５上に静電潜像が形成される。
【００２５】
このようにして、感光体ドラム５上に形成された静電潜像は、帯電した現像剤（トナー）によって現像され、さらに現像剤とは反対の電荷が与えられた転写紙等の転写材を感光体ドラム５に密着することにより、現像剤を転写材に転写する。そして、転写材が感光体ドラム５から分離された後、加熱することによって現像剤を転写材上に融着する、定着処理が行われる。
【００２６】
図２は、レーザプリンタの書き込み制御部の回路構成を示すブロック図である。図２の書き込み制御部は、レーザプリンタ全体を制御する中央演算処理装置（ＣＰＵ）１０、画像データを電気的に処理してＬＤドライバ等にパラレルで画素クロックや画像データあるいは制御信号を送信する画像処理部（ＩＰＵ）１１、パルス幅変調部（ＰＷＭ）１２、送信された信号に基づいてＬＤ１４を駆動するレーザダイオード駆動手段としてのＬＤドライバ１３、ＬＤ１４、および光量検出手段としてのＰＤ１５などを備えている。
【００２７】
図２の書き込み制御部では、ＣＰＵ１０の制御により画像処理部（ＩＰＵ）１１にて電気的に処理した画像データをパルス幅変調部１２によって変調すると共に、ＬＤドライバ１３に対してパラレルで画素クロック、画像データならびに制御信号が送信され、この信号に基づいてＬＤ１４が駆動される。
【００２８】
また、有効走査期間外には、ＡＰＣ制御用にＬＤを点灯して、後述する方法によりＬＤ１４の点灯を確認した後、ＬＤ１４を点灯した状態でＳ／Ｈ信号をサンプル状態にすることにより、ＬＤパッケージに内蔵されたフォトダイオード（ＰＤ）１５で発生するモニタ電流をＡＰＣ回路内蔵のＬＤドライバ１３にフィードバックすることによってＡＰＣが行われる。
【００２９】
そして、有効走査期間内においては、Ｓ／Ｈ信号をホールド状態にして、ＬＤドライバ１３の出力電流を一定値に固定するようにしている。
【００３０】
図３は、図２のＬＤドライバ１３に内蔵されたＡＰＣ回路を示すブロック図である。図３のＬＤドライバ１３は、コンパレータ２０、Ｓ／Ｈスイッチ２１、電流発生回路２２、スイッチ回路２３、およびＩ／Ｖ変換回路２４などによって構成されている。
【００３１】
そこで、ＡＰＣ動作時には、ＬＤ制御装置である図２の画像処理部１１から制御信号としてのＬＤ点灯信号とそれに続くサンプル信号が送出される。このＬＤ点灯信号は、図３に示すスイッチ回路２３をＯＮに切り替えるとともに、サンプル信号は、Ｓ／Ｈスイッチ２１をＯＮに切り替える。すると、ホールド・コンデンサ２５の電圧値に基づいた電流が電流発生回路２２からスイッチ回路２３を介してＬＤ１４に流れ込んでＬＤ１４を発光させ、ＬＤ１４の光強度に比例した電流がＰＤ１５に流れ込む。そして、Ｉ／Ｖ変換回路２４では、ＰＤ１５を流れる電流値が電圧に変換され、その変換後の電圧と基準電圧とをコンパレータ２０にて比較し、その比較結果に基づいてホールド・コンデンサ２５が充電もしくは放電され、その電圧値が変化することで電流発生回路２２の出力電流がコントロールされ、ＬＤ１４の光量を一定に制御する。
【００３２】
また、画像書込み時には、Ｓ／Ｈ信号がホールド信号に変わり、Ｓ／Ｈスイッチ２１がＯＦＦに切り替わる。その結果ホールドコンデンサ２５の値が一定値に固定されるため、電流発生回路２２からＬＤ１４に流れる電流は一定値に固定される。そして、図１のパルス幅変調部（ＰＷＭ）１２から送出される画像データ信号に基づいて、ＬＤドライバ１３内部のＬＤ変調用のスイッチ回路２３を切り替えることにより、ＬＤ１４を変調させて感光体ドラム５に対して画像の書き込みが行われる。
【００３３】
本実施の形態１においては、レーザビームが主走査方向に感光体ドラム５を一回走査して、画像書込み期間が終了すると、再びＡＰＣ動作を行ってＬＤ１４を規定の光量値に制御するようにする。ＡＰＣ動作が終了すると、再びレーザビームが主走査方向に感光体ドラム５を走査し、書込みを行うという動作が繰り返される。
【００３４】
さて、本実施の形態１におけるＡＰＣ動作に先立って行われる本発明の特徴的な構成要素であるＬＤの点灯検知手段を用いた点灯確認方法としては、以下の方法が用いられる。
図４は、ＬＤの点灯確認を行うための一回路構成例を示した図である。図４に示す点灯検知手段は、ＬＤ１４に内蔵されたＰＤ１５、もしくは他の受光素子から出力される電流値を電流−電圧変換回路３０によって電圧信号に変換し、コンパレータ３１で基準電圧と比較することによって受光確認信号を生成し、図２中に記載した画像処理部１１へ送出する。画像処理部１１では、この受光確認信号がＯＮになった時にＬＤ１４の光量をＰＤ１５を介して正常にフィードバックが掛けられるものと見做して、ＡＰＣ動作を行うためのサンプル信号をＬＤドライバ１３に送出する。そして、このサンプル信号に基づいてＡＰＣ動作を行うことにより、受光が確認されたことになる。
【００３５】
また、一定期間以上点灯確認信号がＯＮにならない場合は、画像処理部１１においてＡＰＣ動作異常と判断してＬＤ１４の発光を取り止め、レーザプリンタ全体を制御するＣＰＵ１０へ動作異常を通知して、装置動作を停止させる。
以上説明したように、本実施の形態１によれば、ＡＰＣ動作を行う際に、初めにＬＤ点灯信号によってＬＤを点灯させ、受光素子から出力される電流値に基づいてＬＤが点灯されたことを検出してからＡＰＣ動作を行うようにしたため、制御信号等の乱れを原因としてＬＤ発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオード劣化が発生するのを防止することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図５は、本実施の形態２に係るレーザプリンタの光学系の概略構成図である。図５のレーザプリンタの光学系は、２つのレーザダイオードから成るＬＤ１，ＬＤ２、そのＬＤ１，ＬＤ２に対応したコリメートレンズ４０ａ，４０ｂ、ＬＤ１，ＬＤ２からのレーザビームを合成するビーム合成プリズム４１、合成されたビームをポリゴンミラー２とＰＤ１５とに分割するビームスプリッタ４２などを備えている。なお、上記実施の形態１で説明したものと同一物または相当物については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態２は、レーザプリンタの中でも特に複数のレーザビームを用いて同時に画像書き込みを行うマルチビーム・レーザプリンタにするものである。このマルチビーム・レーザプリンタは、複数のレーザビームをそれぞれ個別に制御し、なおかつ近接した複数のレーザビームを一度に同一のポリゴンミラーで走査して、感光体ドラム５上に画像を形成するものである。このため、マルチビーム・レーザプリンタは、複数のレーザビームによって同時書き込みを行う以外は、光学系および現像プロセスが上記実施の形態１で説明した１ビームのレーザプリンタの場合と全く同じであることから、光学系および現像プロセスについては説明を省略する。
【００３８】
本実施の形態２のマルチビーム・レーザプリンタが上記実施の形態１で説明した１ビームのレーザプリンタと異なる部分は、書込み用光源として複数のＬＤが使用され、そのレーザビームを１つに束ねて使用するか、もしくは一つのチップ上に個別に制御可能な複数の発光源がアレイ状に配列されたレーザ・ダイオード・アレイ（以下、ＬＤＡという）を使用する点にある。
【００３９】
そこで、本実施の形態２では、特に複数のＬＤを使用してレーザビームを１つに束ねて使用する方法について取り上げ、特に、ＬＤを２つ使用するものについて説明を行うものとする。また、ＬＤの光量検出方法としては、２つのＬＤに対して共通の受光素子を使用するものとする。ここでは、受光素子として図５に示したような単独のフォトダイオード（ＰＤ）１５を使用するものとする。
【００４０】
レーザビームの合成方法については、図５に示すように、ＬＤ１，ＬＤ２から放射されたレーザビームがそれぞれのコリメートレンズ４０ａ，４０ｂを通過して平行光線となり、ビーム合成プリズム４１に入射されることによって近接した２本のレーザビームとなる。この２本のレーザビームは、実施の形態１の場合と同様に回転多面鏡（ポリゴンミラー）２で同時に走査されて、感光体ドラム５上に到達し、副走査方向に近接した２本のレーザビームとして同時に２ライン分の画像の書込みが行われる。
【００４１】
図６は、実施の形態２に係るレーザプリンタの書き込み制御部の回路構成を示すブロック図である。図６の書き込み制御部は、レーザプリンタ全体を制御するＣＰＵ１０、画像データを電気的に処理して、ＬＤドライバ等で構成される書き込み部に対してパラレルで画素クロック、画像データ（ＤＡＴＡ）ならびに制御信号を送信する画像処理部１１、書き込み部に送信された画像データをパルス幅変調するパルス幅変調部１２ａ，１２ｂ、パルス幅変調された送信信号に基づいてＬＤ１，ＬＤ２をそれぞれ駆動するＬＤドライバ１３ａ，１３ｂ、ＬＤ１，ＬＤ２の光量をモニタするＰＤ１５、そのモニタ電流の出力を切り替える切替手段としての受光素子出力切替スイッチ５０などを備えている。
【００４２】
そして、本実施の形態２では、図１６の場合と同様に非有効走査期間内に各ＬＤ（ＬＤ１，ＬＤ２）を時間的に順次独立させてＡＰＣ動作を行うようにする。まず、図６のＬＤ制御装置である画像処理部（ＩＰＵ）１１から出力される制御信号として、ＬＤ１のＬＤ点灯信号とモニタ電流切替信号とが送出される。そして、後述する方法によりＬＤ１のみが点灯していることと、受光素子出力切替スイッチ５０がｃｈ１に切り替わっていることを確認した後、そのままｃｈ１が点灯している状態でｃｈ１のＳ／Ｈ信号をサンプル状態にすることで、上記実施の形態１の場合と同様にＬＤ１に関してＡＰＣの閉ループ回路が形成され、ＬＤ１のＡＰＣ制御が行われる。
【００４３】
次に、サンプル信号とＬＤ１のＬＤ点灯信号およびモニタ電流切替信号がそれぞれＯＦＦとなり、ＬＤ２のＬＤ点灯信号とモニタ電流切替信号が送出される。そして、１ｃｈの時と同様に２ｃｈのみが点灯していることと、受光素子出力が２ｃｈに切り替わっていることを確認した後、２ｃｈのサンプル信号が送出される。その結果、２ｃｈに関しても実施の形態１と同様にＡＰＣの閉ループ回路が形成され、ＬＤ２のＡＰＣ制御が行われる。
【００４４】
その後の有効走査期間内においては、各ＬＤドライバ１３ａ，１３ｂに送出されるＳ／Ｈ信号をホールド状態にして、各ＬＤドライバ１３ａ，１３ｂの出力電流を固定するようにする。なお、ＬＤドライバ内部のＡＰＣ動作メカニズムについては、実施の形態１の図３の場合と同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
次に、ＡＰＣ動作に先立って行われる、該当チャンネルのＬＤの点灯確認方法および、受光素子出力切替スイッチ５０の切替わり確認方法について説明する。図７は、実施の形態２における信号検出個所を説明する図である。図７に示すように、ＬＤに内蔵された受光素子（フォトダイオード（ＰＤ）１５から出力され、受光素子出力切替スイッチ５０によって各チャンネル毎に振り分けられた電流量に基づいて、実施の形態１の場合と同様の方法により各チャンネルごとの受光素子出力によるＳＷ切替確認信号（実施の形態１の図４の受光確認信号に相当する）を生成する。
【００４６】
また、これと同時にＬＤドライバ１３ａ，１３ｂがＬＤ１，ＬＤ２に流している電流量をそれぞれ検出し、各チャンネルごとにＬＤドライバ駆動確認信号を生成するようにする。図８は、ＬＤドライバの駆動確認を行うための一回路構成例を示した図である。図８に示すように、ＬＤ（ＬＤ１またはＬＤ２）を点灯させることによって流れる電流値を電流−電圧変換回路５２で電圧信号に変換し、コンパレータ５４で基準電圧と比較することにより、ＬＤドライバ駆動確認信号が生成される。
【００４７】
図９は、上記したＳＷ切替確認信号およびＬＤドライバ駆動確認信号に基づいてＡＰＣ開始可能信号を得るようにした信号処理の一例を説明する図であり、ハードウエア構成的に描いてあるが、これら一連の処理をソフトウエアを用いて実施しても勿論よい。図９に示すように、ＳＷ切替確認信号およびＬＤドライバ駆動確認信号が各チャンネルに送出されているＬＤ点灯信号（図中では、ＬＤドライバ強制点灯信号）と一致しているかをそれぞれの一致回路６０，６１によってチェックを行い、一致している時には、ドライバ出力正常信号およびＳＷ切替正常信号の「１」が出力される。そして、ドライバ出力正常信号とＳＷ切替正常信号の双方に「１」が出力された時のみ（アンドゲート６２の出力が「１」の場合）所定のＬＤに閉ループ回路が形成されたとみなして、ＡＰＣを開始するためのサンプル信号（ＡＰＣ開始可能信号）をＬＤドライバに送出する。このように、サンプル信号に基づいてＡＰＣを開始することで、正しいフィードバックがかかった状態でＡＰＣを開始しているという確認がとれたことになる。
【００４８】
また、一定期間経っても各チャンネルのＬＤドライバ駆動確認信号やＳＷ切替確認信号がＯＮにならない場合は、画像処理部１１においてＡＰＣ動作異常と判断してＬＤの発光を取り止め、レーザプリンタ全体を制御している中央演算処理装置（ＣＰＵ）１０へ動作異常を通知して、装置を停止させるようにする。
【００４９】
さらに、図１０および図１１は、図７よりも信号検出個所を少なく構成した回路図である。図１０の場合は、ＡＰＣを行う際に、各チャンネルのＬＤドライバ１３ａ，１３ｂ毎のＬＤ点灯信号によってＬＤ１，ＬＤ２を別々に点灯させ、ＬＤ１，ＬＤ２に流れる電流（ＬＤドライバ駆動確認信号）を一致回路によって検出し、受光素子１５から出力される電流値に基づいてレーザダイオードが点灯したことを検出することにより、所定のチャンネルのみに正しくフィードバックがかかることを確認し、ＡＰＣを行うためのサンプル信号を各チャンネルのＬＤドライバ１３ａ，１３ｂに送出するようにしたものである。
【００５０】
また、図１１の場合は、ＡＰＣを行う際に、各チャンネルのＬＤドライバ１３ａ，１３ｂ毎のＬＤ点灯信号によってＬＤ１，ＬＤ２を別々に点灯させ、ＬＤ１，ＬＤ２に流れる電流（ＬＤドライバ駆動確認信号）を一致回路によって検出し、ＡＰＣを行うためのサンプル信号を各チャンネルのＬＤドライバ１３ａ，１３ｂに送出するようにしたものである。
なお、図１０および図１１のＬＤドライバ１３ａ，１３ｂに内蔵されたＡＰＣ回路は、フィードバック信号として電流信号を受け取ることになるが、受光素子１５によって生成された電流を電流−電圧変換回路を用いて電圧に変換してからＡＰＣ回路に送るようにする。その際、受光素子の電流検出回路内部に存在する電流−電圧変換回路を使用するようにしてもよい。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態２によれば、ＡＰＣ動作を行う際に、各チャンネル毎に初めにＬＤ点灯信号によってＬＤを点灯させ、各チャンネルからＬＤに流れる電流値に基づいて、所定のチャンネルのみが点灯していることを確認してからＡＰＣ動作を行うようにしたので、制御信号等の乱れを原因としてＬＤ発光量が設定値よりも大きくなったり、ＬＤ劣化が発生するのを防止することができる。
【００５２】
また、本実施の形態２によれば、光量検出素子から出力される電流を検出して、所定のチャンネルのみに正しくフィードバックがかかることを確認した後、ＡＰＣ動作を行うようにしたり、さらには、受光素子出力切替スイッチから各チャンネルのＬＤ制御装置に振り分けられた後の電流値をそれぞれ検出し、所定のチャンネルのみにフィードバックがかかっていることを確認した後、ＡＰＣ動作を行うようにしたので、制御信号等の乱れを原因としてＬＤ発光量が設定値よりも大きくなったり、ＬＤ劣化が発生するのを防止することができる。
【００５３】
（実施の形態３）
図１２は、本実施の形態３に係るレーザ・ダイオード・アレイを用いたマルチビーム・レーザプリンタの概略構成図である。本実施の形態３では、上記実施の形態２と同様に複数のレーザビームを用いて同時に画像書き込みを行うマルチビーム・レーザプリンタについて実施したものである。このため、実施の形態２と重複する説明部分については省略することにする。
【００５４】
また、実施の形態３では、複数のレーザビームを発生させる手段として、実施の形態２のように複数のＬＤを使用するのではなく、一つのチップ上に個別に制御可能な複数の発光源をアレイ状に配列したレーザ・ダイオード・アレイ（以下、ＬＤＡという）を使用して実施するものとする。
【００５５】
図１２に示すＬＤＡチップ７０には、複数の発光源（ここでは、ＬＤ１，ＬＤ２）が近接して一つのチップ上に存在しているため、通常、ＬＤに内蔵されているＬＤ光量検出用のフォトダイオード（ＰＤ）７１が１つのパッケージ内に１つしか内蔵されていないものが多い。本実施の形態３では、内蔵されたＰＤ７１が１つしかないＬＤＡ７４を使用するものとし、特に発光点が２つ（ＬＤ１，ＬＤ２）のものについて説明する。
【００５６】
ＬＤＡチップ７０から放射された複数のレーザビーム７２，７３は、不図示のコリメートレンズによって平行光線となり、上記した実施の形態１および実施の形態２と同様に回転多面鏡（ポリゴンミラー）で同時に走査が行われて、感光体ドラム上に到達すると、副走査方向に近接した２本のレーザビームとなり、同時に２ライン分の画像の書込みを行うことができる。
【００５７】
図１２に示した主走査方向と副走査方向はレーザビーム７２，７３が感光体ドラム上に到達したときの複数のレーザビームとの位置関係を指し示すものである。
【００５８】
図１３は、図１２の書込み制御部の回路構成を示すブロック図である。図１３に示した書込み制御部は、レーザプリンタ全体を制御するＣＰＵ１０、画像データを電気的に処理して、ＬＤドライバ等で構成される書き込み部に対してパラレルで画素クロックと画像データ（ＤＡＴＡ）ならびに制御信号を送信する画像処理部（ＩＰＵ）１１、書き込み部に送信された画像データのパルス幅変調を行うパルス幅変調部１２ａ，１２ｂ、パルス幅変調部１２ａ，１２ｂでパルス幅変調されたそれぞれの信号に基づいてＬＤＡ７４の各ＬＤを駆動するＬＤドライバ１３ａ，１３ｂ、一つのチップ上に複数の発光源がアレイ状に配列され、ＰＤと一体化されたＬＤＡ７４、および、そのＰＤによるモニタ電流の出力を切り替える受光素子出力切替スイッチ５０などを備えている。
【００５９】
本実施の形態３が上記実施の形態２と異なる特徴部分は、複数のレーザビームの発光源としてＬＤＡ７４を使用しているため、実施の形態２のように別々のＬＤから放射されたレーザビームを後から合成プリズム等で１つに束ねる必要がないという点にある。
【００６０】
その上、実施の形態２の場合は、ＬＤの光量検出方法として２つのＬＤに対して共通のＰＤを使用しており、ＬＤ制御という観点から見ると、本実施の形態３では実施の形態２のＰＤと２つのＬＤをＬＤＡに置き換えるだけで、全く同等に制御を行うことができる。このため、実施の形態３の制御方法については、上記実施の形態２に準ずるものとして説明を省略する。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態３によれば、複数のＬＤに代えてＬＤＡを用いるようにしたため、ＬＤ制御を変える必要がなく、また、複数の発光源から放射されたレーザビームを後から合成プリズム等で１つに束ねる必要もなくなる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、レーザダイオード駆動手段は、同期検知手段が検知した非有効走査期間内にレーザダイオードを点灯させ、光量検出手段により光ビームの光量を検出し、点灯検知手段によりレーザダイオードが点灯したことを検知する。レーザダイオード駆動手段は、点灯検知手段の点灯検知をトリガーとし、光量検出手段が検出した光ビームの光量に基づいて、非有効走査期間内でフィードバック制御を行って光ビームの光量を調整し、有効走査期間内は、調整結果を固定して光ビームを定電流駆動する。このため、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【００６３】
請求項２の発明によれば、複数のレーザダイオード駆動手段は、同期検知手段が検知した非有効走査期間内に各レーザダイオードを時間的に順次独立して点灯させ、光量検出手段により各光ビームの光量を検出し、点灯検知手段によりどのチャンネルのレーザダイオードが点灯したかを検知する。複数のレーザダイオード駆動手段は、点灯検知手段による各レーザダイオードの点灯検知をトリガーとし、光量検出手段が検出した各光ビームの光量に基づいて、非有効走査期間内でそれぞれフィードバック制御を行って光ビームの光量を調整し、有効走査期間内は、調整結果を固定して光ビームを定電流駆動する。このため、複数のレーザダイオードを用いて画像の書き込みを行う場合であっても、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【００６４】
請求項３の発明によれば、点灯検知手段が、レーザダイオードに流れる電流値を検出してレーザダイオードが点灯したことを検知する手段と、光ビームの光量を検知する光量検出手段から出力される電流値を検出してレーザダイオードが点灯したことを検知する手段の少なくとも一方を備えているので、レーザダイオードの点灯検知が正確に行えるようになり、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【００６５】
請求項４の発明によれば、光量検出手段が複数のレーザダイオードから射出されるレーザ光を１つの受光素子で受光して光量を検出し、切替手段によって受光素子からの出力値をどのチャンネルのレーザダイオード駆動手段に出力するのかを切り替える。点灯検知手段により駆動レーザダイオードのチャンネルと、光量検出手段の出力値を切替手段で切り替えたチャンネルとを検知し、一致回路によって駆動しているレーザダイオード駆動手段のチャンネルと一致しているか否かを確認する。複数のレーザダイオード駆動手段は、一致回路で同じチャネルであることが確認できたことをトリガーとし、光量検出手段が検出した同一チャネルの光ビームの光量に基づいてフィードバック制御を行って光ビームの光量調整を行うようにしたので、制御信号等の乱れを原因としてレーザダイオードの発光量が設定値よりも大きくなったり、レーザダイオードが劣化したりするのを防止することができる。
【００６６】
請求項５の発明によれば、複数のレーザダイオードに代えてレーザダイオード・アレイを用いるようにしたので、上記効果に加えて、制御を変える必要がなく、複数の発光源から放射されたレーザビームを後から合成プリズム等で１つに束ねる必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１に係るレーザプリンタの光学系の概略構成図である。
【図２】レーザプリンタの書き込み制御部の回路構成を示すブロック図である。
【図３】  図２のＬＤドライバに内蔵されたＡＰＣ回路を示すブロック図である。
【図４】ＬＤの点灯確認を行うための一回路構成例を示した図である。
【図５】本実施の形態２に係るレーザプリンタの光学系の概略構成図である。
【図６】実施の形態２に係るレーザプリンタの書き込み制御部の回路構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態２における信号検出個所を説明する図である。
【図８】ＬＤドライバの駆動確認を行うための一回路構成例を示した図である。
【図９】ＳＷ切替確認信号およびＬＤドライバ駆動確認信号に基づいてＡＰＣ開始可能信号を得るようにした信号処理の一例を説明する図である。
【図１０】図７よりも信号検出個所を少なく構成した回路図である。
【図１１】図７よりも信号検出個所を少なく構成した別の回路図である。
【図１２】本実施の形態３に係るレーザ・ダイオード・アレイを用いたマルチビーム・レーザプリンタの概略構成図である。
【図１３】図１２の書込み制御部の回路構成を示すブロック図である。
【図１４】従来のレーザダイオード制御装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１５】断続的オートマチック・パワー・コントロール回路の動作を説明するタイムチャートである。
【図１６】複数のレーザダイオードと単一のフォトダイオードとを用いてオートマチック・パワー・コントロール動作を行う場合のタイムチャートである。
【図１７】断続的オートマチック・パワー・コントロール回路の正常状態の動作を説明するタイムチャートである。
【図１８】断続的オートマチック・パワー・コントロール回路の動作異常を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１  ＬＤユニット
２  ポリゴンミラー（回転多面鏡）
３  結像レンズ
４  反射ミラー
５  感光体ドラム
６  同期検知ミラー
７  受光素子
１０  中央演算処理装置（ＣＰＵ）
１１  画像処理部（ＩＰＵ）
１２  パルス幅変調部（ＰＷＭ）
１３  ＬＤドライバ
１４  ＬＤ
１５  ＰＤ
２０  コンパレータ
２１  Ｓ／Ｈスイッチ
２２  電流発生回路
２３  スイッチ回路
２４  Ｉ／Ｖ変換回路
２５  ホールド・コンデンサ
３０  電流−電圧変換回路
３１  コンパレータ
４０ａ，４０ｂ  コリメートレンズ
４１  ビーム合成プリズム
４２  ビームスプリッタ
５０  受光素子出力切替スイッチ
５２  電流−電圧変換回路
５４  コンパレータ
６０，６１  一致回路
６２  アンドゲート
７０  ＬＤＡチップ
７１  ＰＤ
７２，７３  レーザビーム
７４  ＬＤＡ
【図１】
0004220655.tif 000002
【図２】
0004220655.tif 000003
【図３】
0004220655.tif 000004
【図４】
0004220655.tif 000005
【図５】
0004220655.tif 000006
【図６】
0004220655.tif 000007
【図７】
0004220655.tif 000008
【図８】
0004220655.tif 000009
【図９】
0004220655.tif 000010
【図１０】
0004220655.tif 000011
【図１１】
0004220655.tif 000012
【図１２】
0004220655.tif 000013
【図１３】
0004220655.tif 000014
【図１４】
0004220655.tif 000015
【図１５】
0004220655.tif 000016
【図１６】
0004220655.tif 000017
【図１７】
0004220655.tif 000018
【図１８】
0004220655.tif 000019