(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザダイオードから放射されるレーザ光量を駆動制御すると共に、当該複数のレーザダイオードの劣化を判定するための外部装置に接続されるレーザダイオード駆動制御装置において、
前記複数のレーザダイオードに対してバイアス電流を遮断することなく順次点灯させるための駆動制御を担う複数のレーザダイオードドライバと、前記複数のレーザダイオード毎に対応するように前記複数のレーザダイオードドライバ内に設けられた複数の駆動電流測定器と、前記複数の駆動電流測定器から出力される複数の駆動電流測定値を並列に入力すると共に、当該複数の駆動電流測定値における最大値を出力するアナログオア回路と、前記アナログオア回路からの出力信号を前記外部装置に出力する出力手段と、を備えたことを特徴とするレーザダイオード駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザダイオード駆動制御装置において、前記アナログオア回路は、前記複数の駆動電流測定器から出力される前記複数の駆動電流測定値を所定数のグループに分けて複数系統で並列に入力すると共に、当該複数系統毎に当該複数の駆動電流測定値における最大値を出力するように複数設けられ、前記出力手段は、前記複数のアナログオア回路における前記複数系統毎に出力された前記最大値をそれぞれ個別に出力するように複数設けられたことを特徴とするレーザダイオード駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のレーザダイオード駆動制御装置において、前記複数の駆動電流測定値を電圧値に変換する複数の電流／電圧変換器を備え、前記アナログオア回路は、前記複数の電流／電圧変換器からの前記複数の電圧値における最大値を出力することを特徴とするレーザダイオード駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザダイオード駆動制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、とくにデジタル複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等において光ビームで画像の書き込みを行なうために、レーザダイオードから放射されるレーザ光量を制御するレーザダイオード駆動制御装置、及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザダイオード（ＬＤ）の劣化を検出するための検出回路は従来から知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【特許文献１】
特開平０５−１８７９６４号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０４８９０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＤは劣化を起こしやすい素子である上、ＬＤが劣化を起こした場合、所望の光量が得られなくなったり、発散角が変化することで異常（レーザプリンタでは画像異常など）を起こすことが多い。
このため、ＬＤ制御装置では通常、ＬＤの駆動電流値を監視することで、ＬＤが劣化していないかを判断し、機械の動作を停止するなどして画像異常などの不具合が発生するのを未然に防いでいる。また、工場出荷時にＬＤ劣化進行具合をチェックするために、ＬＤの駆動電流値を測定して判断することがある。
こうした場合、レーザドライバ（ＬＤ制御回路を備えた集積回路）の内部に、ＬＤ駆動電流値の測定用回路を内蔵することが考えられる。
ところが、従来のこの種の技術では、複数のＬＤを駆動可能な集積回路の場合、集積回路のパッケージにチャネル数に応じた駆動電流値読み取り用の端子を設ける必要性があり、場合によっては、端子数の増加に伴い、一回り大きなパッケージを使用する必要性から、コストの上昇が避けられない。
さらに、ＬＤ制御装置は、本体制御装置とは離れた位置に配置されていることが多いため、駆動電流値信号を本体制御装置に送信するために、ＬＤ数に応じた信号線が必要となり、コネクタやピン数が増加によるコスト上昇も避けられない。
また、チャンネルごとに順番に点灯して電流値を測定することとして、加算回路を使用するなどして信号線をまとめた場合であっても、通常ＬＤ制御回路は高速変調を目的としてバイアス電流を常時流しているため、他チャンネルのＬＤ点灯信号を消すだけでなく、チャンネルごとにバイアス電流を遮断する信号線が必要となる。このため、この方法でもやはり信号線の増加によってコネクタやピン数が増加してコスト上昇が避けられない。
そのうえ、従来のこの種の技術では、コストは低減できても、各チャネルを１つずつ劣化判定するのに時間がかかるという問題がある。
そこで本発明の技術的課題は、複数のＬＤを駆動している場合でも、外部端子数を増加せずに駆動電流値信号を送信することができ、ある程度ＬＤ劣化の判定速度を保った駆動電流測定装置を内蔵する小型・低コストのレーザダイオード駆動制御装置、及び画像形成装置を提供することにある。
【０００４】
【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記載の発明では、複数のレーザダイオードから放射されるレーザ光量を駆動制御すると共に、当該複数のレーザダイオードの劣化を判定するための外部装置に接続されるレーザダイオード駆動制御装置において、前記複数のレーザダイオードに対してバイアス電流を遮断することなく順次点灯させるための駆動制御を担う複数のレーザダイオードドライバと、前記複数のレーザダイオード毎に対応するように前記複数のレーザダイオードドライバ内に設けられた複数の駆動電流測定器と、前記複数の駆動電流測定器から出力される複数の駆動電流測定値を並列に入力すると共に、当該複数の駆動電流測定値における最大値を出力するアナログオア回路と、前記アナログオア回路からの出力信号を前記外部装置に出力する出力手段と、を備えたを備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１記載のレーザダイオード駆動制御装置において、前記アナログオア回路は、前記複数の駆動電流測定器から出力される前記複数の駆動電流測定値を所定数のグループに分けて複数系統で並列に入力すると共に、当該複数系統毎に当該複数の駆動電流測定値における最大値を出力するように複数設けられ、前記出力手段は、前記複数のアナログオア回路における前記複数系統毎に出力された前記最大値をそれぞれ個別に出力するように複数設けられたことを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載のレーザダイオード駆動制御装置において、前記複数の駆動電流測定値を電圧値に変換する複数の電流／電圧変換器を備え、前記アナログオア回路は、前記複数の電流／電圧変換器からの前記複数の電圧値における最大値を出力することを特徴とする。
請求項４記載の発明の画像形成装置では、請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザダイオード駆動制御装置を備えたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明のレーザダイオード駆動制御装置が適用される画像形成装置の一例であるマルチビーム・レーザプリンタの構成を示す斜視図である。この第１の実施の形態ではレーザプリンタの中でもとくに複数のレーザビームで同時に画像書き込みを行なうマルチビーム・レーザプリンタについての実施の形態を示す。
マルチビーム・レーザプリンタでは、図１に示すようにレーザダイオード・ユニット（ＬＤＵ）１内部において、それぞれ個別に制御され、なおかつ近接した複数のレーザダイオード（ＬＤ）から射出された複数のレーザビームがＬＤＵ１内部のコリメートレンズによって平行光線となる。
この平行光線が回転多面鏡（以下ポリゴンミラー）２によって偏向走査された後、ｆθレンズ３、反射ミラー４等から構成される結像レンズによってドラム状の感光体５の帯電した表面に画像を結像する。
このさいにそれぞれのレーザビームは画像信号に基いて変調されて点灯、消灯を繰り返し、ポリゴンミラー２の回転にしたがって図中矢印の主走査方向に反復して走査されると同時に、感光体５が回転して副走査を行なうことによって感光体５上に静電潜像を形成する。
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を与えられた転写紙等の転写材（図示せず）が感光体１に密着させられることで現像剤が転写材に転写される。そして、転写材が感光体１から分離した後、加熱されることで現像剤が転写材上に融着して定着が行われる。
ここで、感光体１上の走査領域外に配置された受光素子６はレーザビームを検知し、ＬＤ制御部は、受光素子６によって得られた検知信号を基に、画像が感光体１上に書き込まれる期間である有効走査期間を割り出している。図中７は同期検知ミラーを示している。
【０００６】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザダイオード（ＬＤ）駆動制御装置の回路構成を示すブロック図である。なお、ここでのＬＤドライバ１１はｎ個（複数）のＬＤ１２、１３を駆動するためにｎ個（複数）設けられるものとする（即ち、各ＬＤ１２、１３毎にＬＤドライバ１１が設けられているものとする）が、各ＬＤ１２、１３は全く同等の方法で制御されるものであるため、図２中では１系統のＬＤドライバ１１及びＬＤ１２、１３の構成のみを示し、１系統のＬＤ１２、１３の制御方法のみ説明する。
図２において中央演算処理装置（以下、ＣＰＵとする）８は、レーザプリンタ全体を制御している。画像処理部（以下、ＩＰＵとする）９は、外部からの同期検知信号に基づいて画像データを電気的に処理し、ＬＤドライバ等で構成される書き込み部にパラレルで画素クロック及び画像データ（図２中では一括してＤＡＴＡとして示す）ならびに制御信号としてのＬＤ点灯信号、サンプルアンドホールド信号（Ｓ／Ｈ信号）等を送信している。
書き込み部に送信された画像データは、パルス幅変調（以下、ＰＷＭとする）部１０によって変調され、ＬＤドライバ１１に送信される。
ＬＤドライバ１１は、送信された信号をもとにＬＤ１２を駆動し、有効走査期間外にＡＰＣ制御用にＬＤ１２を点灯すると共に、サンプルアンドホールド信号（Ｓ／Ｈ信号）をサンプル状態にすることで、ＬＤパッケージに内蔵されたフォトダイオード（ＰＤ）１３で発生するモニタ電流をＡＰＣ回路内蔵のＬＤドライバ１１にフィードバックしてＡＰＣを行なう。そして、有効走査期間内においては、サンプルアンドホールド信号（Ｓ／Ｈ信号）をホールド状態にしてＬＤドライバ１１の出力電流を一定値に固定している。
【０００７】
図３は、上述したＬＤドライバ１１に内蔵されたＡＰＣ（自動光出力調整）回路を示すブロック図である。ＡＰＣ回路の動作を説明する。ここでもＬＤ１２、１３毎にＡＰＣ回路が内蔵されているが、ＡＰＣ回路それぞれの構成は全く同等であるので、１つのＡＰＣ回路１４のみ説明する。
ＬＤ１２には常時ＬＤ発光を起こさない程度のバイアス電流が流されている。ＡＰＣ動作時にＬＤ制御装置である画像処理部９から制御信号としてＬＤ点灯信号とそれに続くサンプル信号が送出される。
ＬＤ点灯信号は図３のスイッチ回路１５をオンに切り替えるとともにサンプル信号はＳ／Ｈスイッチ１６をオンに切り替える。すると、ホールドコンデンサ２１の電圧値に基いた電流が信号電流発生回路１７からスイッチ回路１５を介してＬＤ１２に流れ込み、この電流がバイアス電発生回路１８からのバイアス電流に加算されることによってＬＤ１２が発光し、ＬＤ１２の光強度に比例した電流がＬＤ１３に流れ込む。
そして、Ｉ／Ｖ変換回路１９においてＬＤ１３を流れる電流値が電圧に変換される。その変換後の電圧と基準電圧とがコンパレータ２０によって比較された結果に基いてホールドコンデンサ２１が充電もしくは放電されて電圧値が変化する。これにより、信号電流発生回路１７の出力電流が制御され、ＬＤ１２の光量が一定に制御される。
書き込み時には、サンプルアンドホールド信号（Ｓ／Ｈ信号）がホールド信号に変って、Ｓ／Ｈスイッチ１６がオフに切り替わる。その結果ホールドコンデンサ２１の値が一定値に固定されるため、信号電流発生回路１７からＬＤ１２に流れる電流は一定値に固定される。
そして、図２に示したＰＷＭ部１０から送出される画像データ信号に基いて、ＬＤドライバ１１内部のＬＤ変調用スイッチ回路が切り替わり、ＬＤ１２による光源１を変調して感光体５に画像の書き込みが行われる。
【０００８】
図４は、ＬＤ１２についての入力電流Ｉと出力光量を示す光出力Ｐとの関係を示す特性図である。ここでは、ＬＤ１２が閾値電流と呼ばれる電流値Ｉｔｈまで発光せず、閾値電流Ｉｔｈを超えて初めて発光する特性を持っていることを示している。
このため、ＬＤ１２を高速動作させるために、バイアス電流と呼ばれる閾値電流程度の電流値をＬＤ１２に常時流しておき、ＬＤ点灯の場合のみ、信号電流と呼ばれる電流をバイアス電流に加算することで高速にＬＤ制御を行なっている。
ここではマルチビームの光源として、単体のＬＤ１２を複数用いた場合を前提としてその動作を説明したが、もちろんマルチビームの光源として、１つの素子の中に個別に駆動可能な複数のＬＤを内蔵したＬＤＡ（レーザダイオードアレイ）を用いたものであってもよい。
図５は、ＬＤ１２を駆動している電流量を変換するＩ／Ｖ（電流／電圧）変換回路１９を示す回路図である。ここでは、ＬＤ駆動手法として、図５に示されるように、各ＬＤを駆動している電流量はＬＤ毎にＬＤ駆動電流量を電流−電圧変換回路によって電圧値に常時変換することを示している。
ところで、ここでのＬＤ毎に電圧に変換された電流値は、図６に示すアナログオア（ＯＲ）回路２２で演算され、その出力がＬＤドライバ１１とは別の本体制御装置（外部装置）に送出される構成になっている。
図７は、外部装置に対する測定検出回路全体の概略構成を示す回路図である。ここでは、各ＬＤドライバ１１からのバイアス電流に基づく駆動電流測定値（ＬＤ１２へ供給する）をそれぞれ各Ｉ／Ｖ変換回路１９'で電圧値に変換してアナログＯＲ回路２２へ出力する。アナログＯＲ回路２２について簡単に説明する。アナログＯＲ回路２２は、図６に示すような多入力１出力のアナログ回路で、複数の入力のうち、もっとも高い入力電圧と等しい電圧が出力される回路である。このためアナログＯＲ回路２２は、別名最大値検出回路としても知られている。
図８は、バイアス電流発生回路１８の電流量とチャンネルとの関係を示す図である。ＬＤ１２に対する無点灯状態では、チャンネル毎に少しずつ異なる値のバイアス電流が流れているため、各チャンネルのうち一番大きなバイアス電流値が出力される。
そこで、図８を参照すれば、任意のチャンネル（１ｃｈ）２３だけＬＤ１２をＡＰＣ点灯した場合、そのチャンネルのみバイアス電流に加えて、信号電流が流れるため、各チャンネルのバイアス電流値に多少のバラツキがあったとしても、点灯したチャンネルに一番大きな電流が流れることになる。このため、アナログＯＲ回路２２の電圧は点灯したチャンネルに流れる電流値を指し示すことになる。そして、外部端子に出力されたアナログＯＲ回路２２の出力電圧をＤＡＣ等で読み取れば、その値を点灯させたチャンネルの電流値とみなすことができる。
【０００９】
図９は、チャンネル点灯の動作処理を説明するフローチャートである。図９のフローチャートに示すようにチャンネルを順番に点灯させて、その都度、外部端子の出力電圧をＤＡＣで読み取れば、個々のＬＤ１２の動作電流を測定することができる。
チャンネル点灯の動作処理は、チャンネル１ｃｈ２３を点灯してＤＡＣ（デジタル−アナログ変換回路によるＤ／Ａ変換値）を読み取り（ステップＳ１）、次にチャンネル２ｃｈ２４を点灯してＤＡＣを読み取り（ステップＳ２）、チャンネル３ｃｈ２５を点灯してＤＡＣを読み取り（ステップＳ３）、続いてチャンネル４ｃｈ２６を点灯してＤＡＣを読み取り（ステップＳ４）、最後にチャンネルｎｃｈ２７を点灯してＤＡＣを読み取る（ステップＳ５）。
図１０は、ＬＤ１２のチャンネル点灯（駆動制御）に伴う光出力と電流との関係を示す図である。ＬＤ出力光量を示す光出力Ｐは、図１０に示されるように入力電流ＩがＬＤ１２の閾値電流Ｉｔｈを超えると微分量子効率と呼ばれる傾きを持って増大することが知られているが、ＬＤ１２が劣化した場合、図１０のように微分量子効率が低下することが知られている。このため、劣化したＬＤ１２をＡＰＣによって所定の光量に光らせるのには通常より大きな駆動電流が必要となるので、ここではＡＰＣ点灯時にＬＤ１２に流れる電流量を調べて、ＬＤ１２が劣化しているか否か、劣化の進行状況を調べることができる。
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る測定検出回路の要部を示す図である。第１の実施の形態と同様にマルチビーム・レーザプリンタに適用されるものとするが、第１の実施の形態と重複する部分については説明を省略する。
第２実施の形態では、ＬＤ毎に電圧に変換された電流値をいくつかのグループ２８、２９に分け、そのグループ２８、２９毎に独立に同時並行してアナログＯＲ回路３０、３１で演算してその信号の外部端子への出力および電流測定を行なうこと以外は第１の実施の形態と全く同等である。このため、第２の実施の形態では第１の実施の形態にて説明した光学系および、現像プロセスと同等のものを使うものである。勿論、ここでも各ＬＤドライバ１１からのバイアス電流に基づく駆動電流測定値（電流値１〜４）をそれぞれ各Ｉ／Ｖ変換回路１９'で電圧値に変換してからアナログＯＲ回路３０、３１へそれぞれ出力する構成としても良い。
即ち、第２の実施の形態では、図１１のようにグループ毎に各測定信号をアナログＯＲ回路３０、３１によって演算して、その結果を送信して、ＬＤ１２が劣化しているか否か、劣化が進行しているかを判断している。
なお、上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態に係るレーザダイオード駆動制御回路は、光ディスクや光通信などの情報・通信分野において使用されるレーザビーム光源に応用が可能である。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１のレーザダイオード駆動制御装置の構成によれば、ＬＤ毎に個別に得た駆動電流測定値を１つのアナログＯＲ回路によって演算し、演算した信号を１本の信号線のみで外部端子に出力する構成とすることができるため、駆動電流測定値を出力する端子数の増加を押さえ、低コスト・小型な駆動電流測定装置を内蔵した装置構成とできる。
請求項２のレーザダイオード駆動制御装置の構成によれば、ＬＤ毎に個別に得た駆動電流測定値をいくつかのグループに分け、そのグループ毎に対応する複数のアナログＯＲ回路によって演算し、演算した信号を各アナログＯＲ回路の外部端子に出力する構成とすることができるため、ＬＤを多数使用していても、端子数の増加によるコスト上昇を押さえることができると同時に、或る程度のＬＤ劣化の判定速度を保った駆動電流測定装置を内蔵した装置構成とできる。
請求項３のレーザダイオード駆動制御装置の構成によれば、上記何れかの形態のレーザダイオード駆動制御装置における１系統のアナログＯＲ回路又は複数系統のアナログＯＲ回路に入力される駆動電流測定値を電圧値に変換するようにしているため、装置内での信号処理が簡単になり、外部装置側でのＬＤ劣化の判定を適確に行うことができる。
請求項４の画像形成装置の構成によれば、上記何れかの形態のレーザダイオード駆動制御装置を光源として、ＬＤ劣化の判定を適確にできる光源を使用できることにより、マルチビーム・レーザプリンタ等への適用が有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザダイオード駆動制御装置が適用される画像形成装置の一例であるマルチビーム・レーザプリンタの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るレーザダイオード（ＬＤ）駆動制御装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すレーザダイオード駆動制御装置に備えられる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】図２に示すレーザダイオード駆動制御装置に備えられるＬＤについての入力電流と出力光量との関係を示す特性図である。
【図５】図２に示すレーザダイオード駆動制御装置に備えられるＬＤを駆動している電流量を変換するＩ／Ｖ変換回路を示す回路図である。
【図６】図２に示すレーザダイオード駆動制御装置に備えられるＬＤドライバに付設される測定検出回路のアナログＯＲ回路を示す回路図である。
【図７】図６で説明した測定検出回路全体の構成を示す回路図である。
【図８】図３で説明したＡＰＣ回路に備えられるバイアス電流発生回路の電流量とチャンネルとの関係を示す図である。
【図９】図８で説明したＬＤのチャンネル点灯の動作処理を説明するフローチャートである。
【図１０】図９で説明したチャンネル点灯（ＬＤ駆動制御）に伴う光出力と電流との関係を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る測定検出回路の要部を示す図である。
【符号の説明】
１  光源（ＬＤユニット）
８  ＣＰＵ
９  画像処理部（ＩＰＵ）
１０ パルス幅変調部（ＰＷＭ）
１１  レーザダイオード（ＬＤ）ドライバ
１２、１３  レーザダイオード（ＬＤ）
２２、３０、３１  アナログオア（ＯＲ）回路
【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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【図９】
0004359048.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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