JP3542472B2 - Laser driving method and adjustment method, and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の発光部を持つマルチビームレーザを用いたレーザスキャナユニット、レーザプリンタ等の画像記録装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、レーザプリンタ等の画像記録装置に用いられ、回転感光体ドラムにレーザー光を照射・露光して画像を形成する際に主走査方向に走査するポリゴンミラーを有するレーザスキャナユニットには、シングルの半導体レーザが用いられてきた。また、近年レーザプリンタの高速化、高精細化が進むにつれてレーザ発光点を複数持つマルチビームレーザの使用が検討されつつある。マルチビームレーザ方式にすることにより、一度の走査で複数行の画像を形成できるので、ポリゴンミラーの回転数が同一である場合には、その複数倍の速度でプリント出力することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
市販されている半導体マルチビームレーザは、複数のレーザ発光点に対し、1つのレーザ光モニタ用のフォトダイオードを持っている。従って、個々のレーザ発光点のレーザ光量を規定の光量にするための自動光量制御(APC:Automatic Power Control)においては、個々のレーザ発光点に対して個別に電流を増加していく必要があった。したがって、1つのレーザ発光点に電流を印加し、APC動作を行っている期間は、他のレーザ発光点はオフする必要があった。
【0004】
したがって、発火点の数が多いマルチビームレーザにおいては、各発光点のレーザ光量を規定値にするために多大な時間がかかっていた。その結果、マルチビームレーザを用いたレーザプリンタにおいて、プリント開始時に各発光点のレーザ光量を規定値にするAPC動作を行うため、印字動作に移行する時間が長くなり、ファーストプリントタイムが長くなっていた。
【0005】
また、マルチビームレーザを用いた記録装置において、製造時にレーザ光量の規定値を決める調整用可変抵抗(本調整用可変抵抗はレーザ光モニタ用のフォトダイオードの電流を電圧に変換し、APC時の目標電圧となる)は、一つの発光点に対してのみ調整され、他の発光点に対しては一つの調整された結果を流用していた。これは、マルチビームレーザの各発光点からのフロントビーム、バックビームの関係がほぼ等しく、バックビームを検出するモニタ用フォトダイオードの電流電圧変換調整は、1つの発光点でのみ行うに事足りていた。しかしながら、各レーザ発光点のフロントビーム、バックビームの比率を決めるレーザ共振器の端面コーティングのばらつき等により、各レーザ発光点のフロントビーム、バックビームの関係が微妙に異なっており、高精細な画像を印字する記録装置においては、画像の濃度ムラとなる可能性があった。
【0006】
本発明の第1の目的とするところは、マルチビームレーザを用いた記録装置において、各レーザ発光点を規定光量にする時間を短縮し、ファーストプリント時間の短い記録装置を提供しようとするものである。
【0007】
本発明の第2の目的とするところは、マルチビームを用いた記録装置において、各レーザ発光点のレーザ光量を精度良く、安全に調整する手段を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記第1の目的を達成するために、本発明のレーザ駆動方式は、複数の発光個所を有する半導体レーザと、前記半導体レーザの個々のバックビームを検出する1つの光検出装置と、前記半導体レーザと光検出装置が一体化された半導体レーザユニットと、光検出装置の出力を規定値にするためのサンプルホールド方式の自動光量制御を有するレーザ駆動回路と、レーザ光をラスタースキャンニングする回転多面鏡と、走査されたレーザ光の位置を検出する基準位置光検出手段とを有するレーザスキャナユニットにおいて、各発光個所のレーザ発光を規定光量にするために最初にすべてのレーザ発光個所に対して電流を印加し、本印加時にサンプルモードで自動光量制御を開始し、前記基準位置光検出手段がレーザ光を検知した時点で前記半導体レーザの各発光個所に対して印加する電流をホールドモードで固定し、その後個々の発光個所に対して個別にサンプルモードで自動光量制御を行うことによって、各レーザ発光点の光量を規定光量にする時間を短縮し、記録装置のファーストプリント時間を短くすることを特徴とする。
【0009】
上記第1の目的を達成するために、本発明のレーザ駆動方式は、複数の発光個所を有する半導体レーザと、前記半導体レーザの個々のバックビームを検出する1つの光検出装置と、前記半導体レーザと光検出装置が一体化された半導体レーザユニットと、光検出装置の出力を規定値にするためのサンプルホールド方式の自動光量制御を有するレーザ駆動回路と、レーザ光をラスタースキャンニングする回転多面鏡と、走査されたレーザ光の位置を検出する基準位置光検出手段とを有するレーザスキャナユニットにおいて、各発光個所のレーザ発光を規定光量にするために、最初にすべてのレーザ発光個所に対して電流を印加し、本印加時にサンプルモードで自動光量制御を開始し、前記光検出装置の検出量情報を前記自動光量制御にフィードバックしない状態にし、前記基準位置光検出手段がレーザ光を検知した時点で前記半導体レーザの各発光個所に対して印加する電流をホールドモードで固定し、その後前記検出装置の検出量情報を前記自動光量制御にフィードバックし、個々の発光個所に対して個別にサンプルモードで自動光量制御を行うことによって、各レーザ発光点の光量を規定光量にする時間を短縮し、記録装置のファーストプリント時間を短くすることを特徴とする。
【0010】
上記第2の目的を達成するために、本発明のレーザ光量調整方法は、第1のレーザ発光個所と第2のレーザ発光個所を有する半導体マルチビームレーザと、前記光検出装置であるフォトダイオードの検出電流を電圧に変換する第1の調整用可変抵抗とを有し、前記第1の調整用可変抵抗で変換された電圧と基準電圧を比較する比較手段を有し、前記基準電圧を調整するための第2の調整用可変抵抗を有し、前記第1の発光個所のレーザ光量を前記第1の調整用可変抵抗で調整し、前記第2の発光個所のレーザ光量を前記第2の調整用可変抵抗で調整することを特徴とする。
【0011】
さらに、本発明は、複数の発光個所を有する半導体レーザと、前記半導体レーザの個々のバックビームを検出する1つの光検出装置と、前記半導体レーザと前記光検出装置が一体化された半導体レーザユニットと、前記光検出装置の出力を規定値にするためのサンプルホールド方式の自動光量制御を有するレーザ駆動回路と、レーザ光をラスタースキャンニングする回転多面鏡と、該回転多面鏡で走査されたレーザ光の同期信号を検出する基準同期検出手段とを有する画像形成装置において、前記各発光個所のレーザ発光を規定光量にするために、前記各半導体レーザ毎に該発光光量を安定化するAPC回路を備え、最初にすべての前記APC回路を動作させ、前記光検出装置が前記レーザ発光を検出したときから、前記APC回路毎にサンプルモードとしてAPC動作させ且つ他のAPC回路がホールドモードとして動作させることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図1に本発明の第1の実施形態を表わすマルチビームレーザの駆動回路機能の説明図を示す。マルチビームレーザとして、本実施形態では2個の発光点を持った半導体マルチレーザを記しているが、3個以上の発光点を持つマルチビームレーザについては、本図1から類推できるので説明を省略する。
【0013】
図1において、LD1、LD2はマルチビームレーザの各発光点を表わすレーザダイオード(以下、LDとも称する)であり、そのアノードを電源V1に接続されている。PDは各レーザダイオードLD1,LD2のバックビームレーザ光を検出するフォトダイオード(以下、PDとも称する)である。1,2はフォトダイオードPDの検出電流を調整用可変抵抗VR1,VR2に流す、流さないを制御するアナログスィッチで信号9,10で制御されている。3,4は画像データに基づいてレーザダイオードLD1,LD2を点灯するのかどうかのスイッチングを行うトランジスタで、画像データは信号5,6から印加される。7,8は可変定電流源で、サンプルホールドコンデンサ15,16の電圧情報で、レーザダイオードLD1,LD2に流す電流を決定する。また、11,12はPDの電流に応じた電圧を検出して比較するエラー検出アンプで、フォトダイオードPDの検出電流を調整用可変抵抗VR1,VR2で電圧に変換した値と、基準電圧Vref との差でサンプルホールドコンデンサ15,16をチャージ、ディスチャージする。13,14はサンプルホールドコンデンサ15,16のサンプル、ホールド状態をコントロールするスイッチ回路で、不図示の制御信号によってその状態が制御されている。
【0014】
図2は各レーザダイオードLD1,LD2とフォトダイオードPDとを一体化した場合の概念的斜視図である。ステム33の一方の面にはステム33の台に垂直に基台34が設けられ、基台34上に発光点35a,35bを有するレーザーチップ35とフォトダイオード36とが固定されている。これらレーザーチップ35とフォトダイオード36を載置した基台34をカバーするようにしてキャップ37がステム33に取り付けられ、キャップ37の先端面にはレーザフロントビームLa,Lbを通過する窓38が設けられている。また、そのバックビームLa’,Lb’をフォトダイオードPD36が受光している。一方、ステム33の逆側の面には、レーザーチップ35とフォトダイオード36を図示しないレーザー駆動制御系に接続するための通電端子39が設けられている。なお、レーザーチップ35とフォトダイオード36の光送受信部30を1チップで構成してもよいことは勿論である。
【0015】
図3に本発明による第1の実施形態を示す、レーザスキャナユニットの機能説明図を示している。LDはマルチビームレーザダイオードを表わす。マルチビームレーザダイオードLDからのレーザ放射光は、コリメータレンズ17で平行光に変換され、シリンドリカルレンズ18に入射される。19はポリゴンミラーで、不図示のスピンドルモータで矢印Mの方向に回転している。20はfθレンズと倒れ補正レンズを組み合わせた複合レンズで、感光体ドラム24上のレーザスポット径、走査速度を決めている。また、21は折り返しミラー、22は結像レンズである。23は画像形成の主走査方向の走査開始前のレーザー光を検出してポリゴンミラー19の回転速度と同期する同期信号を検出して、基準位置検出とする光検出センサ(以後BDセンサーと称す)である。ここで、折り返しミラー21、結像レンズ22を介して入射されたレーザ光を検出し、主走査方向の画像書き出し信号を発生する。
【0016】
以下、図4のタイミングチャートに沿って、本発明の第1の実施形態の動作について説明する。時刻t0で、アナログスイッチ1,2を信号9,10でオン状態にする。レーザオン信号5,6でトランジスタ3,4をオン状態にする。スイッチ回路13,14をサンプルモード(S)を示すハイレベルとしてオンし、エラー検出アンプ11,12の出力電圧をサンプルホールドコンデンサ15,16に蓄積してサンプル状態にする。この時点でポリゴンミラー19は規定回転数になっている。レーザダイオードLD1,LD2の電流が徐々に増加し、発光光量が増加してゆき、フォトダイオードPDの電流が増加していく。この際、レーザダイオードLD1,LD2のバックビームをフォトダイオードPDが検出して、レーザ光量が判る。しかし、フォトダイオードPDの応答速度が遅いため、例えばせいぜい数百KHzの応答で、レーザ電流を急激に上昇させると、レーザが、レーザが過大発光しても、フォトダイオードPDはまだ応答していない状態が生じてしまう。これは、レーザ破壊の一因になる。従って、APCにおいては、レーザダイオードLDに流す電流を徐々に上昇させていく必要がある。本実施形態では、サンプルホールドコンデンサ回路がレーザダイオードLDの電流上昇を抑えています。なお、印字時の高速スイッチング時は、定電流モード(ホールドモード)になっているので問題はない。
【0017】
このサンプルモードにおいては、LD1,2の光量が増加し、フォトダイオードPDの電流が増加してゆけば、調整用抵抗VR1,VR2の端子電圧が増加し、エラー検出アンプ11,12の反転端子の電圧が増加し、基準電圧Vref近傍でエラー検出アンプ11,12の出力が減少し、そのエラー検出アンプ11,12の出力に応じて可変定電流源7,8の電流値が減少し、LD1,LD2の電流が減少し、LD1,LD2の発光光量が減少してゆき、かかるAPC回路のループ回路によって、LD1,LD2の発光光量が一定に保持される。
【0018】
時刻t1でBDセンサー23がLD1のレーザ光を検出する。レーザ光を利用した記録装置において、通常、記録時のレーザ光量>BD検出可能なレーザ光量の関係式が成立している。本実施形態ではBDセンサー23にはLD1のレーザ光を検出する部分と、LD2のレーザ光を検出する部分と2箇所存在する構成になっている。また、本実施形態ではLD1のレーザ光の方が早く基準のBDセンサー検出レベルになっている。なお、図4から、LD2のレーザ光が先にBDセンサーに検出される例は容易に類推できる。また、LD1,LD2のレーザ光をBDセンサー23の1つの光検出部が同時に検出する構成も容易に類推できる。
【0019】
時刻t1でレーザダイオードLD2の印加電流をホールドモードにするために、スイッチ回路14がホールドモード(H)を示すローレベルとしてオフするとともに、LD2オンの信号6でトランジスタ4を非導通として、レーザダイオードLD2をオフする。規定時間経過後の時刻t2で、レーザダイオードLD1の印加電流をホールドモードにするため、スイッチ回路13をオフし、LD1オン信号5をオフしてトランジスタ3を非導通としレーザLD1をオフにすると同時に、LD2オン信号6をオンしスイッチ回路14をオンとして、レーザダイオードLD2をオンし、サンプルモードにする。そうして、LD2のレーザ光が増し、BDセンサー検出レベルに到達すると、時刻t3でレーザダイオードLD2をオフし、レーザダイオードLD2をホールドモードにする。
【0020】
この後、各レーザダイオードLD1,LD2を交互にオン、オフを繰り返し、レーザダイオードLD1,LD2の発光光量が規定光量に達する。その際、アナログスイッチ1,2はそれぞれ、LD1がオンしている時にはアナログスイッチ1だけがオン、LD2がオンしている時にはアナログスイッチ2だけがオンしている。この際、レーザダイオードの供給電流と光量との関係は、供給電流ILがしきい値電流Ith迄は発光せず、しきい値電流IthからBD検出光量PBのときの供給電流IBまで急激に電流増加と共に光量も増加し、供給電流IBから規定光量PSのときの供給電流ISまでも電流に応じて急激に光量も増加するが、供給電流が零からIBまでと、IBからISまでの電流値は明らかに前者が直線性的に大きい。よって、複数のレーザを個別にAPCを行った場合は、一般には、供給電流が零からISまでの時間にレーザ数を乗算した時間が必要となるが、本実施形態では、供給電流が零からIBまでの時間に、IBからISまでの時間にレーザ数を乗算した時間となって、明らかに時間短縮が可能となり、ファーストプリント時間短縮に寄与することは明らかである。
【0021】
このように動作において、各発光個所のレーザ発光を規定光量で感光体ドラム24を露光するために、最初の時刻t0に、すべてのレーザ発光個所に対して電流を印加し、全発光個所のレーザの印加時に、各レーザをサンプルモードで自動光量制御を開始し、基準位置光検出手段によるBD信号がレーザ光を検知した時点t1で、半導体レーザの各発光個所に対して印加する電流をホールドモードで固定し、その後時刻t2で、個々の発光個所に対して、個別にサンプルモードで自動光量制御を行うことによって、各レーザ発光点の光量を規定光量にする時間を短縮することが可能となり、記録装置のファーストプリント時間を短くすることができる。
【0022】
また、言い換えれば、各発光個所のレーザ発光を感光体ドラムの露光に必要な規定光量にするために、最初の時刻t0に、すべてのレーザ発光個所に対して電流を印加し、全発光個所のレーザの印加時に、サンプルモードで自動光量制御を開始し、光検出装置の検出量情報を自動光量制御にフィードバックしない状態にし、基準位置光検出手段がレーザ光を検知した時点で、半導体レーザの各発光個所に対して印加する電流をホールドモードで固定し、その後、検出装置の検出量情報を自動光量制御にフィードバックし、個々の発光個所に対して個別にサンプルモードで自動光量制御を行うことによって、各レーザ発光点の光量を規定光量にする時間を短縮し、記録装置のファーストプリント時間を短くすることができる。
【0023】
(第2の実施形態)
図5に本発明による第2の実施形態を示すタイミングチャートを記す。画像形成装置の構成は第1の実施形態で説明した図1、図3と同じである。
【0024】
図5において、時刻t0でアナログスイッチ1,2をオフ状態にし、その後は上記第1の実施形態と同様に、レーザオン信号5,6でオン状態にする。スイッチ回路13,14をオンして、サンプルモード状態にする。この時点でポリゴンミラー19は規定回転数になっている。レーザダイオードLD1,LD2の電流が徐々に増加し、レーザダイオードLD1,LD2の光量が増大してゆき、フォトダイオードPDの電流が増加していく。
【0025】
時刻t1でBDセンサー23がLD1のレーザ光を検出する。BDセンサー23がLD1のレーザ光検出レベルになった時刻t1で、レーザダイオードLD2の印加電流をホールドモードにするために、スイッチ回路14をオフするとともに、信号6でレーザダイオードLD2をオフする。さらに、レーザダイオードLD1は続けてサンプルモードであり、アナログスイッチ1のオン信号9でアナログスイッチ1をオンし、フォトダイオードPDの検出電流を電流−電圧変換用調整抵抗VR1に流し、レーザダイオードLD1のレーザ光量情報をエラー検出アンプ11に伝える。エラー検出アンプ11は基準電圧Vrefと比較され、調整抵抗VR1の電圧が大きくなったときにエラー検出アンプ11の出力はローレベルとなる。一方、フォトダイオードPDの検出電流が小さいときは、調整抵抗VR1の電圧が小さく、エラー検出アンプ11の出力は高いレベルであり、可変定電流源7の電流吸収が最大であっても、LD1は即座に高出力光量とはならず、フォトダイオードPDの検出電流が徐々に大きくなる。
【0026】
規定時間経過後、時刻t2で、レーザダイオードLD1をスイッチ13をオフしてホールドモードとし、レーザLD1のオン信号5をオフし、アナログスイッチ1をオフにすると同時に、トランジスタ4をオンしてレーザダイオードLD2をオンし、アナログスイッチ2をオンし、サンプルモードにする。LD2のレーザ光が増し、基準電圧VrefであるBDセンサー検出レベルに到達すると、時刻t3でレーザダイオードLD2をオフし、ホールドモードにする。この後、各レーザダイオードLD1,LD2を交互にオン、オフを繰り返し、規定光量に達する。その際、アナログスイッチ1,2はそれぞれ、LD1がオンしている時には、アナログスイッチ1だけがオンし、LD2がオンしている時にはアナログスイッチ2だけがオンしている。
【0027】
本第2の実施形態では、初期にアナログスイッチ1,2をオフし、レーザダイオードLD1,LD2の光量情報をエラー検出アンプ11,12に伝えないため、エラー検出アンプ11,12のゲインが最大で維持され、初期の電流の立ち上がりが早く、第1の実施形態よりも、LD1,LD2のレーザ光量が速く規定値に到達する。
【0028】
(第3の実施形態)
図6に本発明の第3の実施形態による画像形成装置の複数の半導体レーザを駆動する駆動回路図を示す。図1と同一の部材には同一の符号を付し、重複す
る説明を省略する。
【0029】
通常、画像形成装置において、感光体ドラムの感度特性に応じて、レーザ光量の値を規定光量に設定する必要がある。レーザスキャナユニットのレーザ光量を、この規定光量に設定するために、まず基準となる光センサーを感光体ドラム位置、又はレーザスポットが焦点を結ばない感光体ドラム位置よりも少し手前に置いてレーザ光を検出する。この基準となる光センサーで、レーザ光が規定光量になった時点で、レーザ光を一定にする制御を行う。
【0030】
レーザ光が規定光量の時、内蔵のフォトダイオードの光電流を規定の電圧に変換すべく、調整用可変抵抗の値を決める。その後、画像形成装置では、上記内蔵のフォトダイオードの光電流を変換した規定電圧でAPC動作が行われ、レーザ光量が規定光量で一定に保たれる。
【0031】
複数の発光個所を有する半導体マルチビームレーザに関して、以下に調整用可変抵抗の調整方法を説明する。
【0032】
図6において、抵抗25、可変抵抗VR3で基準電圧Vref 2の電圧を分圧し、エラー検出アンプ12の基準電圧としている。まず、レーザLD1のオン信号5によりトランジスタ3をオンして、レーザダイオードLD1だけをオンする。レーザダイオードLD1のレーザ光量を不図示の光センサーで検出し、規定光量になった時点で可変抵抗VR1を調整し、エラー検出アンプ11の基準電圧Vref と等しくする。次にレーザダイオードLD1をオフし、レーザダイオードLD2をオンする。レーザダイオードLD2のレーザ光量を不図示の光センサーで検出し、規定光量となった時点で可変抵抗VR3を調整してエラー検出アンプ12の2つの入力を等しくする。
【0033】
別の調整方法としては、可変抵抗VR1を最大値付近に設定し、レーザダイオードLD1だけをオンする。スイッチ回路13をオンし、APCを開始する。徐々に可変抵抗VR1の抵抗値を減少させていき、不図示の光センサーのレーザ光量検出値が規定値になった時点で可変抵抗VR1の調整を止める。
【0034】
次に可変抵抗VR3を最小値付近に設定、レーザダイオードLD1をオフし、レーザダイオードLD2をオンする。スイッチ回路14をオンし、APCを開始する。徐々に可変抵抗VR3の抵抗値を増加させていき、不図示の光センサーのレーザ光量検出値が規定値になった時点で、可変抵抗VR3の調整を止める。
【0035】
本調整を行うことにより、レーザダイオードLD1,LD2のレーザ光量を精度良く安全に規定光量に調整することができる。
【0036】
こうして、第1のレーザ発光個所LD1と、第2のレーザ発光個所LD2を有する半導体マルチビームレーザによって、光検出装置であるフォトダイオードPDの検出電流を電圧に変換する第1の調整用可変抵抗VR1を有し、第1の調整用可変抵抗VR1で変換された電圧と基準電圧Vrefを比較する比較手段を有し、基準電圧を調整するための第2の調整用可変抵抗VR3を有し、前記第1の発光個所のレーザ光量を前記第1の調整用可変抵抗VR1で調整し、前記第2の発光個所のレーザ光量を前記第2の調整用可変抵抗VR3で調整することにより、その後レーザダイオードLD1,LD2のレーザ光量を精度良く、安全に規定光量に調整することができるとともに、APC動作時に各レーザダイオードの光量安定性を増加することができる。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレーザ駆動方式によれば、マルチビームを用いた記録装置において、各レーザ発光点を規定光量にする時間を短縮、ファーストプリント時間の短い記録装置を提供することが可能となる。
【0038】
また、本発明のレーザ光調整方法によれば、マルチビームレーザを用いた記録装置において、各レーザ発光点のレーザ光量を精度良く、安全に調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るレーザ駆動回路の機能説明図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係るレーザ部の外観図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係るレーザスキャナユニットの機能説明図である。
【図4】本発明の第1の実施形態に係るタイミングチャートである。
【図5】本発明の第2の実施形態に係るタイミングチャートである。
【図6】本発明の第3の実施形態に係るレーザ駆動回路の機能説明図である。
【符号の説明】
1D1 レーザダイオード
LD2 レーザダイオード
PD フォトダイオード
VR1 調整用可変抵抗
VR2 調整用可変抵抗
VR3 調整用可変抵抗
Vref 基準電圧
Vref 2 基準電圧
1 アナログスイッチ
2 アナログスイッチ
3 スイッチングトランジスタ
4 スイッチングトランジスタ
7 電流源
8 電流源
11 エラー検出アンプ
12 エラー検出アンプ
13 スイッチ回路
14 スイッチ回路
15 サンプルホールドコンデンサ
16 サンプルホールドコンデンサ
17 コリメータレンズ
18 シリンドリカルレンズ
19 ポリゴンミラー
20 複合レンズ
21 折り返しミラー
22 結像レンズ
23 BDセンサー
24 感光体ドラム
35 レーザチップ
36 フォトダイオード
38 照射窓
39 入出力ピン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image recording apparatus such as a laser scanner unit and a laser printer using a multi-beam laser having a plurality of light emitting units.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a laser scanner unit having a polygon mirror that scans in the main scanning direction when forming an image by irradiating and exposing a rotating photosensitive drum with laser light, which is used in an image recording apparatus such as a laser printer, has a single unit. Semiconductor lasers have been used. In recent years, as the speed and definition of laser printers have been increased, the use of a multi-beam laser having a plurality of laser emission points has been studied. By using the multi-beam laser method, an image of a plurality of rows can be formed by one scan, so that when the number of rotations of the polygon mirror is the same, it is possible to print out at a speed that is a plurality of times faster than that.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A commercially available semiconductor multi-beam laser has one laser light monitoring photodiode for a plurality of laser emission points. Therefore, in automatic power control (APC) for setting the laser light amount of each laser emission point to a predetermined light amount, it is necessary to individually increase the current for each laser emission point. Was. Therefore, during the period in which a current is applied to one laser emission point and the APC operation is performed, the other laser emission points need to be turned off.
[0004]
Therefore, in a multi-beam laser having a large number of firing points, it takes a lot of time to set the laser light quantity at each light emitting point to a specified value. As a result, in the laser printer using the multi-beam laser, since the APC operation for setting the laser light amount of each light emitting point to the specified value at the start of printing is performed, the time to shift to the printing operation becomes longer, and the first print time becomes longer. Was.
[0005]
Also, in a recording apparatus using a multi-beam laser, an adjustment variable resistor for determining a prescribed value of a laser light amount at the time of manufacturing (this adjustment variable resistor converts a current of a photodiode for monitoring a laser beam into a voltage, The target voltage is adjusted only for one light emitting point, and one adjusted result is used for other light emitting points. This is because the relationship between the front beam and the back beam from each light emitting point of the multi-beam laser is almost equal, and the current-voltage conversion adjustment of the monitoring photodiode for detecting the back beam is sufficient to be performed at only one light emitting point. . However, the relationship between the front beam and back beam at each laser emission point is slightly different due to variations in the end face coating of the laser resonator that determines the ratio of the front beam and back beam at each laser emission point. In a recording apparatus that prints, there is a possibility that image density unevenness may occur.
[0006]
A first object of the present invention is to provide a recording apparatus using a multi-beam laser, in which the time for setting each laser emission point to a specified light amount is reduced, and the first print time is short. is there.
[0007]
A second object of the present invention is to provide a means for accurately and safely adjusting the amount of laser light at each laser emission point in a recording apparatus using a multi-beam.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, a laser driving method according to the present invention includes a semiconductor laser having a plurality of light emitting points, one photodetector for detecting individual back beams of the semiconductor laser, and the semiconductor laser. Semiconductor laser unit with integrated photodetector, laser drive circuit with sample-and-hold type automatic light intensity control for setting output of photodetector to specified value, and rotating polygon mirror for raster-scanning laser light And a reference position light detecting means for detecting the position of the scanned laser light.In the laser scanner unit, a current is first applied to all the laser light emitting points in order to make the laser light emitted from each light emitting point a prescribed light amount. Automatic light amount control is started in the sample mode at the time of the main application, and when the reference position light detecting means detects the laser light, the semiconductor light is controlled. The current applied to each light emitting point of the laser is fixed in the hold mode, and then the light amount of each laser light emitting point is set to the specified light amount by automatically controlling the light amount individually in the sample mode for each light emitting point. It is characterized in that the time is shortened and the first print time of the recording apparatus is shortened.
[0009]
In order to achieve the first object, a laser driving method according to the present invention includes a semiconductor laser having a plurality of light emitting points, one photodetector for detecting individual back beams of the semiconductor laser, and the semiconductor laser. Semiconductor laser unit with integrated photodetector, laser drive circuit with sample-and-hold type automatic light intensity control for setting output of photodetector to specified value, and rotating polygon mirror for raster-scanning laser light And a reference position light detecting means for detecting the position of the scanned laser light, in order to set the laser light emission at each light emission point to a prescribed light amount, first, current is applied to all laser light emission points. To start automatic light intensity control in the sample mode at the time of this application, and feed the detection amount information of the photodetector to the automatic light intensity control. When the reference position light detecting means detects the laser light, the current applied to each light emitting portion of the semiconductor laser is fixed in the hold mode, and thereafter, the detection amount information of the detecting device is used as the information. By feeding back to the automatic light intensity control and performing automatic light intensity control in the sample mode individually for each light emitting point, the time for setting the light intensity of each laser emission point to the specified light intensity is reduced, and the first print time of the recording device is shortened. It is characterized by shortening.
[0010]
In order to achieve the second object, a laser light amount adjusting method according to the present invention comprises a semiconductor multi-beam laser having a first laser light emitting portion and a second laser light emitting portion, and a photodiode as the photodetector. A first adjusting variable resistor for converting the detected current into a voltage, and a comparing means for comparing the voltage converted by the first adjusting variable resistor with a reference voltage, for adjusting the reference voltage. A second adjusting variable resistor for adjusting the laser light amount at the first light emitting point by the first adjusting variable resistor, and adjusting the laser light amount at the second light emitting point by the second adjusting. It is characterized in that it is adjusted by a variable resistor.
[0011]
Further, the present invention provides a semiconductor laser having a plurality of light-emitting portions, one photodetector for detecting individual back beams of the semiconductor laser, and a semiconductor laser unit in which the semiconductor laser and the photodetector are integrated. A laser driving circuit having a sample-and-hold type automatic light amount control for setting the output of the photodetector to a specified value, a rotating polygon mirror for raster-scanning laser light, and a laser scanned by the rotating polygon mirror In an image forming apparatus having reference synchronization detection means for detecting a light synchronization signal, an APC circuit for stabilizing the light emission amount of each of the semiconductor lasers is provided for each of the semiconductor lasers in order to set the laser light emission at each of the light emitting portions to a specified light amount. And all the APC circuits are operated first, and after the photodetection device detects the laser emission, a sample is provided for each of the APC circuits. And other APC circuit is APC operation is characterized in that to operate as a hold mode as Rumodo.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram of a drive circuit function of a multi-beam laser according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a semiconductor multi-laser having two light-emitting points is described as a multi-beam laser. However, a multi-beam laser having three or more light-emitting points can be inferred from FIG. I do.
[0013]
In FIG. 1, LD1 and LD2 are laser diodes (hereinafter, also referred to as LDs) representing respective light emitting points of the multi-beam laser, and their anodes are connected to a power supply V1. PD is a photodiode (hereinafter also referred to as PD) for detecting the back beam laser light of each of the laser diodes LD1 and LD2.
[0014]
FIG. 2 is a conceptual perspective view in a case where the laser diodes LD1, LD2 and the photodiode PD are integrated. On one surface of the
[0015]
FIG. 3 is a functional explanatory view of a laser scanner unit according to the first embodiment of the present invention. LD represents a multi-beam laser diode. Laser radiation light from the multi-beam laser diode LD is converted into parallel light by a
[0016]
Hereinafter, the operation of the first embodiment of the present invention will be described with reference to the timing chart of FIG. At time t0, the analog switches 1 and 2 are turned on by the
[0017]
In this sample mode, if the light amounts of the
[0018]
At time t1, the
[0019]
At time t1, in order to set the applied current of the laser diode LD2 to the hold mode, the
[0020]
Thereafter, the laser diodes LD1 and LD2 are alternately turned on and off alternately, and the light emission amount of the laser diodes LD1 and LD2 reaches the specified light amount. At this time, when the LD1 is on, only the
[0021]
In this operation, in order to expose the
[0022]
In other words, in order to set the laser light emission at each light emission point to a specified light amount required for exposure of the photosensitive drum, at the first time t0, a current is applied to all laser light emission points, and all the light emission points are applied. When the laser is applied, the automatic light amount control is started in the sample mode, the detection amount information of the photodetector is not fed back to the automatic light amount control, and when the reference position light detection means detects the laser light, each of the semiconductor lasers By fixing the current applied to the light emitting point in the hold mode, and then feeding back the detection amount information of the detection device to the automatic light quantity control, and performing the automatic light quantity control in the sample mode individually for each light emitting point. Further, it is possible to shorten the time for setting the light amount of each laser emission point to the specified light amount, and to shorten the first print time of the recording apparatus.
[0023]
(Second embodiment)
FIG. 5 is a timing chart showing a second embodiment according to the present invention. The configuration of the image forming apparatus is the same as in FIGS. 1 and 3 described in the first embodiment.
[0024]
In FIG. 5, at time t0, the analog switches 1 and 2 are turned off, and thereafter, as in the first embodiment, the laser switches are turned on by laser on
[0025]
At time t1, the
[0026]
At the time t2 after the lapse of the prescribed time, the
[0027]
In the second embodiment, since the analog switches 1 and 2 are initially turned off and the light amount information of the laser diodes LD1 and LD2 is not transmitted to the
[0028]
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a drive circuit diagram for driving a plurality of semiconductor lasers of the image forming apparatus according to the third embodiment of the present invention. The same members as those shown in FIG.
Description is omitted.
[0029]
Usually, in the image forming apparatus, it is necessary to set the value of the laser light amount to a specified light amount according to the sensitivity characteristic of the photosensitive drum. In order to set the laser light amount of the laser scanner unit to this specified light amount, first place the reference optical sensor a little before the photosensitive drum position or the photosensitive drum position where the laser spot does not focus. Is detected. The optical sensor serving as a reference controls the laser light to be constant when the laser light reaches the specified light amount.
[0030]
When the laser light has a specified light amount, the value of the adjusting variable resistor is determined so as to convert the photocurrent of the built-in photodiode into a specified voltage. Thereafter, in the image forming apparatus, the APC operation is performed with the specified voltage obtained by converting the photocurrent of the built-in photodiode, and the laser light amount is kept constant at the specified light amount.
[0031]
With respect to a semiconductor multi-beam laser having a plurality of light emitting points, a method of adjusting a variable resistor for adjustment will be described below.
[0032]
In FIG. 6, the voltage of the
[0033]
As another adjustment method, the variable resistor VR1 is set near the maximum value, and only the laser diode LD1 is turned on. The
[0034]
Next, the variable resistor VR3 is set near the minimum value, the laser diode LD1 is turned off, and the laser diode LD2 is turned on. The
[0035]
By performing this adjustment, the laser light amount of the laser diodes LD1 and LD2 can be accurately and safely adjusted to the specified light amount.
[0036]
Thus, the first adjusting variable resistor VR1 for converting the detection current of the photodiode PD, which is a photodetector, to a voltage by the semiconductor multi-beam laser having the first laser light emitting portion LD1 and the second laser light emitting portion LD2. A comparison means for comparing the voltage converted by the first adjustment variable resistor VR1 with the reference voltage Vref, and a second adjustment variable resistor VR3 for adjusting the reference voltage; The laser light amount at the first light emitting point is adjusted by the first adjusting variable resistor VR1, and the laser light amount at the second light emitting point is adjusted by the second adjusting variable resistor VR3. It is possible to accurately and safely adjust the laser light quantity of the LD1 and LD2 to the specified light quantity, and to increase the light quantity stability of each laser diode during the APC operation. Can.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the laser driving method of the present invention, in a recording apparatus using a multi-beam, it is possible to provide a recording apparatus in which the time for setting each laser emission point to a predetermined light amount is reduced and the first print time is short. It becomes possible.
[0038]
Further, according to the laser beam adjusting method of the present invention, in a recording apparatus using a multi-beam laser, it is possible to accurately and safely adjust the amount of laser light at each laser emission point.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional explanatory diagram of a laser drive circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an external view of a laser unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a functional explanatory diagram of the laser scanner unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a timing chart according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a timing chart according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a functional explanatory diagram of a laser drive circuit according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1D1 laser diode
LD2 laser diode
PD photodiode
VR1 Adjustable variable resistor
VR2 Variable resistor for adjustment
VR3 Adjustable variable resistor
Vref reference voltage
1 Analog switch
2 Analog switch
3 Switching transistor
4 Switching transistor
7 Current source
8 Current source
11 Error detection amplifier
12 Error detection amplifier
13 Switch circuit
14 Switch circuit
15 Sample hold capacitor
16 Sample hold capacitor
17 Collimator lens
18 cylindrical lens
19 Polygon mirror
20 Compound lens
21 Folding mirror
22 Imaging lens
23 BD sensor
24 Photoconductor drum
35 Laser chip
36 Photodiode
38 Irradiation window
39 I / O pins
Claims (5)
前記各発光個所のレーザ発光を規定光量にするために、前記各半導体レーザ毎に該発光光量を安定化するAPC回路を備え、最初にすべての前記APC回路を動作させ、前記光検出装置が前記レーザ発光を検出したときから、最初に検出した前記APC回路毎にサンプルモードとしてAPC動作させ且つ他のAPC回路がホールドモードとして動作させることを特徴とする画像形成装置。A semiconductor laser having a plurality of light-emitting portions, one photodetector for detecting individual back beams of the semiconductor laser, a semiconductor laser unit in which the semiconductor laser and the photodetector are integrated, and the photodetector A laser drive circuit having a sample-and-hold type automatic light amount control for setting the output of the laser beam to a specified value, a rotating polygon mirror for raster-scanning the laser beam, and detecting a synchronization signal of the laser beam scanned by the rotating polygon mirror In the image forming apparatus having a reference synchronization detecting means,
An APC circuit is provided for each of the semiconductor lasers to stabilize the amount of emitted light in order to make the laser emission of each of the light emitting portions a prescribed amount of light. An image forming apparatus comprising: an APC circuit that operates as a sample mode for each of the first detected APC circuits;
前記各半導体レーザ毎に該発光光量を安定化し基準電圧を調整する可変抵抗を具備するAPC回路を備え、最初にすべての前記APC回路を動作させ、前記光検出装置が前記レーザ発光を検出したときから、最初に検出した前記APC回路毎にサンプルモードとしてAPC動作させて前記可変抵抗を調節し且つ他のAPC回路がホールドモードとして動作させることを特徴とする画像形成装置。A semiconductor laser having a plurality of light-emitting portions, one photodetector for detecting individual back beams of the semiconductor laser, a semiconductor laser unit in which the semiconductor laser and the photodetector are integrated, A laser driving circuit having a sample-and-hold type automatic light intensity control for setting the output to a specified value, a rotary polygon mirror for raster-scanning the laser light, and reference synchronization detecting means for detecting a synchronization signal of the scanned laser light; In the image forming apparatus having
An APC circuit having a variable resistor that stabilizes the amount of emitted light and adjusts a reference voltage for each of the semiconductor lasers, operates all the APC circuits first, and detects the laser emission by the photodetector. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the APC operation is performed as a sample mode for each of the first detected APC circuits, the variable resistance is adjusted, and another APC circuit is operated as a hold mode.
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