JPH11109723A

JPH11109723A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11109723A
Application number: JP27265397A
Authority: JP
Inventors: Michiharu Masuda; 道晴増田; Tomofumi Nakayama; 智文中山; Hisatsugu Tawara; 久嗣田原; Akio Ito; 秋生伊藤; Yukio Yokoyama; 幸生横山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】システム異常等によりレーザが劣化，破壊す
ることのない画像形成装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ５５の光出力をフォトダイ
オード５６で検出し電流電圧変換器５７で電圧信号とし
て、コンパレータ６４にてレーザ保護用の基準電圧Ｖ
_LIM と比較する。光出力の信号が基準電圧Ｖ_LIM を超え
る時間をカウンタ６６で計測する。カウンタ６６には、
ノイズによる誤動作を避けるだけの極短い時間の第一の
設定値と、システム異常等に対する保護のための比較的
長い時間の第二の設定値が設定されており、カウンタ６
６のカウント値が第一の設定値を超えると、ＬＩＭ１が
ハイとなり、トランジスタスイッチ５４がオンしてレー
ザ５５の電流を制限する。カウント値が第二の設定値を
超えると、ＬＩＭ２がハイとなり、ラッチ回路６７でラ
ッチされ、トランジスタスイッチ５４のオンが維持さ
れ、レーザ５５の電流を連続的に制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、特にレーザ光源からの光変調されたレーザ光を感光
体や、静電記録媒体等の像坦持体面上に導光して、その
面上に例えば静電潜像から成る画像を形成するようにし
た複写機，レーザビームプリンタ，ファクシミリ等の画
像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりこの種の画像形成装置のレーザ
駆動回路においては、レーザを破壊から保護するため
に、レーザ光の出力を監視して規定値を超えた場合にレ
ーザの駆動電流を制限するという方法をとってきた。

【０００３】以下に図５を参照し具体的な制御方法を述
べる。

【０００４】現在レーザを駆動する回路方式として、Ａ
ＰＣ回路方式を用いてるものが一般的である。ＡＰＣと
は、ＡＵＴＯＰＯＷＥＲＣＯＮＴＲＯＬＬの略であ
る。レーザというものは温度特性を持っており、温度が
高くなるほど一定の光量を得るための電流量は増加す
る。また、レーザは自己発熱するため、一定の電流を供
給するだけでは一定の光量を得ることができず、これは
画像形成に重大な影響を及ぼす。このことを解決する手
段として、ＡＰＣ回路方式が考案された。ＡＰＣ回路方
式とは、一般的にレーザチップ３１に内蔵されているフ
ォトディテクタ５６（以下ＰＤと呼ぶ）を用いてレーザ
の光出力を検出し、この出力を一定に保つように電流源
５３を制御してレーザ５５に供給する電流を制御すると
いう方式である。この方法をとることによって、レーザ
５５の周囲温度にとらわれず、一定の光量を得ることで
適正な画像形成を安価に実現することが可能となってい
る。

【０００５】この際に、ＰＤ５６の出力はレーザ５５の
出力を安定させるだけでなく、レーザ５５を破壊から保
護する回路にも用いられている。レーザ５５は非常に壊
れ易い素子であり、定格を少しでも超えた使い方をする
と短時間で、劣化または破壊に至ってしまう。レーザ５
５を保護する回路には、通常画像形成で使用される光出
力の設定値よりもある程度高い設定値が設定され、一般
的にはコンパレータ６４を用いてこの設定値６５とＰＤ
５６出力を比較してＰＤ５６出力が設定値６５を超えた
場合に異常発光という警告信号を出力するようになって
いる。そしてこの警告信号が出力している間は、トラン
ジスタスイッチ５４等を用いてレーザ５５への電流の供
給を制限するという回路構成になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の方式を用いた保護回路においては、画像形成に使用
するレーザの発光量がそのレーザの定格に近い場合は、
保護するための設定値と画像形成用のＰＤ出力とに差が
なく、画像形成中のＰＤ出力にノイズ等が混入しただけ
で保護回路が動作してしまい、画像形成に支障をきたす
という問題があった。

【０００７】また、システム異常時の完全な誤発光状態
においても、従来の方式であると電流制限によって一度
レーザの発光量が低下して異常警告信号が出力されなく
なり、再び発光を開始することになり、この動作が繰り
返されることによってレーザの破壊を助長する可能性が
あった。

【０００８】本発明は、このような状況のもとでなされ
たもので、誤発光によりレーザが劣化，破壊することの
ない画像形成装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、画像形成装置を次の（１）〜（３）の
とおりに構成する。

【００１０】（１）レーザ光源からの光変調されたレー
ザ光を像坦持体面上に導光して画像を形成する画像形成
装置であって、前記レーザ光の光出力を検出する光出力
検出手段と、前記レーザ光の光出力の目標値を設定する
目標値設定手段と、前記光出力検出手段より検出された
レーザ光の検出出力と前記目標値設定手段により設定さ
れた目標値とを比較する比較手段と、前記比較手段より
得られた出力の出力時間を測定する出力時間測定手段
と、前記レーザ光源の駆動電流を制限する第一の電流制
限手段と、前記レーザ光源の駆動電流を制限状態に維持
する第二の電流制限手段と、前記出力時間測定手段によ
って第一の時間を超える出力時間を測定したとき、前記
第一の電流制限手段を選択し、前記第一の時間より長い
第二の時間を超える出力時間を測定したとき前記第二の
電流制限手段を選択する選択手段とを備えた画像形成装
置。

【００１１】（２）レーザ光源からの光変調されたレー
ザ光を像坦持体面上に導光して画像を形成する画像形成
装置であって、前記レーザ光の光出力の第一の目標値を
設定する第一の目標値設定手段と、前記レーザ光の光出
力の、前記第一の目標値より大きい第二の目標値を設定
する第二の目標値設定手段と、前記レーザ光の光出力と
前記第一の目標値設定手段によって設定された第一の目
標値とを比較する第一の比較手段と、前記レーザ光の光
出力と前記第二の目標値設定手段によって設定された第
二の目標値とを比較する第二の比較手段と、前記第一の
比較手段の出力により前記レーザ光源の駆動電流を制限
する第一の電流制限手段と、前記第二の比較手段の出力
により前記レーザ光源の駆動電流を制限状態に維持する
第二の電流制限手段とを備えた画像形成装置。

【００１２】（３）第二の電流制限手段が作動した場合
に、警告を表示する表示手段を備えた前記（１）または
（２）記載の画像形成装置。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を複写機
の実施例により詳しく説明する。なお本発明は、複写機
に限らず、レーザビームプリンタ，ファクシミリ等の画
像形成装置において同様に実施することができる。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）図１は実施例１である“複写機”の装置全
体の断面図である。基本的な動作について図１を用いて
説明する。

【００１５】原稿給紙装置１上に積載された原稿は、１
枚づつ順次原稿台ガラス２面上に搬送される。原稿が搬
送されると、スキャナユニット４のランブ３が点灯し、
かつスキャナユニット４が移動して原稿を照射する。原
稿の反射光はミラー５，６，７を介してレンズ８を通過
し、その後イメージセンサ部９に入力される。イメージ
センサ部９に入力された画像信号は、直接、あるいは、
一旦図示しない画像メモリに記憶され、再び読み出され
た後、露光制御部１０に入力される。照射光によって感
光ドラム（像担持体）１１上に作られた潜像は、現像器
１２、あるいは１３によって現像される。前記潜像成形
とタイミングを合わせて転写紙積載部１４、あるいは１
５より転写紙が搬送され、転写部１６において、現像さ
れたトナー像が転写される。転写されたトナー像は定着
部１７にて転写紙に定着された後、排紙部１８より装置
外部に排出される。

【００１６】図２は露光制御部１０の構成を示してい
る。図２において、３１は半導体レーザチップである。
半導体レーザチップ３１の内部にはレーザ光の一部を検
出するフォトダイオードが設けられ、フォトダイオード
の検出信号を用いてレーザダイオードのＡＰＣ制御を行
う。レーザ３１から発したレーザビームはコリメータレ
ンズ３５及び絞り３２によりほぼ平行光となり、所定の
ビーム径で回転多面鏡３３に入射する。

【００１７】回転多面鏡３３は矢印のような方向に等角
速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射した
光ビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反
射される。偏向ビームとなった光はｆ−θレンズ３４に
より集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズは同時に走
査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を
行うために、光ビームは、像坦持体としての感光ドラム
１１上に図の矢印の方向に等速で結合走査される。な
お、３６は回転多面鏡３３からの反射光を検出するＢＤ
（ビームディテクト）センサであり、ＢＤセンサ３６の
検出信号は回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みの
同期をとるための同期信号として用いられる。

【００１８】図３は、レーザ駆動回路の構成を示すブロ
ック図である。図３において、システムコントローラ６
２は図１の装置の各部を制御する制御回路、画像処理部
６１は図１のイメージセンサ部９で読み取られた画像信
号を処理する処理回路である。画像処理部６１ではイメ
ージセンサ部９からの画像信号を後述するＢＤ信号に同
期して１ラインづつレーザ駆動回路に供給したり、ある
いは詳しく後述するように、半導体レーザのＡＰＣ制御
に必要なタイミング信号を作成している。３１は図２に
示した半導体レーザのチップであり、半導体レーザ５５
とレーザ光の一部を検出するフォトダイオード５６から
なっている。

【００１９】また、バイアス電流源５３，パルス電流源
５１は半導体レーザ５５の制御に用いられる電流源、ス
イッチ５２は画像信号に応じてオン，オフするスイッチ
である。ここで、スイッチ５２はハイレベル信号が入力
されるとオンし、半導体レーザ５５はパルス電流源５１
で決められた電流が流れることになり点灯する。また、
スイッチ５２はローレベルが入力されるとオフし、半導
体レーザ５５は消灯する。このように、スイッチ５２を
画像信号に応じて制御することによって半導体レーザ５
５を駆動し、感光ドラム１１に光書き込みを行う。

【００２０】図１の装置において、プリント動作を行わ
ないスタンバイ状態の時には、通常レーザ５５は消灯し
ている。そして、プリント動作時、レーザ５５は点灯す
るわけであるが、この時一定の発光量を保つためにＡＰ
Ｃ制御が行われる。また、このＡＰＣ制御はプリント動
作中は、画像形成に影響を及ぼさないように非画像領域
において行われる。即ち、非画像領域においてスイッチ
５２をオンし、半導体レーザ５５を点灯させ、この時こ
れに同期してサンプルホールド回路５８をサンプル状態
とする。この時半導体レーザ５５のレーザ光の一部がフ
ォトダイオード５６で検出され、その検出信号は電流電
圧変換器５７で電圧信号に変換される。電流電圧変換器
５７の出力信号はサンプルホールド回路５８でサンプル
され、オペレーションアンプ５９に供給される。

【００２１】オペレーションアンプ５９では、サンプル
ホールド回路５８の出力信号と基準電圧発生器６０の基
準電圧を比較し、その差信号に応じてバイアス電流源５
３の電流を制御する。即ち、基準電圧発生器６０で基準
電圧として設定されている目標の光量となるようにバイ
アス電流源５３の電流を制御することによって半導体レ
ーザ５５の光量が所望の光量となるようにＡＰＣ制御を
行う。一方、画像領域においては、非画像領域の電流電
圧変換器５７の出力信号がサンプルホールド回路５８に
ホールドされており、オペレーションアンプ５９ではホ
ールドされた信号と基準電圧によって半導体レーザ５５
の光量を制御する。

【００２２】次に本実施例におけるレーザの保護回路の
動作について述べる。フォトダイオード５６の出力の電
流電圧変換信号は、サンプルホールド５８の他にコンパ
レータ６４にも供給される。６５は、画像形成のための
基準電圧発生器６０の基準電圧Ｖ_REF よりも大きめの基
準電圧Ｖ_LIM に設定されたレーザ保護用の基準電圧発生
器であり、電流電圧変換器５７の出力信号とコンパレー
タ６４によって比較される。もし、電流電圧変換器５７
の出力が保護用の基準電圧Ｖ_LIM よりも大きい場合は、
コンパレータ６４はハイレベルの信号を出力し、カウン
タ６６はコンパレータ６４のハイレベルの間の時間を計
測し始める。このコンパレータ６４の出力のハイレベル
の時間が、あらかじめ設定されたある時間を経過するＬ
ＩＭ１信号がハイレベルとなり、ＯＲ回路６８を経由し
てトランジスタスイッチ５４をオンさせる。これによ
り、バイアス電流源５３の制御信号がローレベルとな
り、バイアス電流分の電流がレーザ５５に流れなくな
り、レーザ５５は消灯する。この際この設定時間は、ノ
イズによる誤動作を避けるだけの極短い時間に設定され
ている。この保護回路動作がレーザ５５の第一の電流制
限手段であり、レーザ５５が消灯することによって電流
電圧変換器５７の出力が下がるとコンパレータ６４の出
力もローレベルとなり、カウンタ６６はカウント動作を
終了してリセットされ、ＬＩＭ１出力もローレベルとな
り、トランジスタスイッチ５４はオフし、レーザ駆動回
路は通常のＡＰＣ動作を続ける。また、レーザ５５に流
れる電流を遮断する方法としては、レーザ５５とシリア
ルにトランジスタスイッチを構成することも考えられる
が、このように復帰型の動作の場合そのトランジスタス
イッチがオフした瞬間にレーザ５５に突入電流が発生す
るので、冗長に電流を増加させていくために、ＡＰＣ制
御系の中に電流制限手段を設けている。

【００２３】次に、異常動作等により電流電圧変換器５
７の出力が比較的長い時間保護用の基準電圧Ｖ_LIM より
大きくなった場合、カウンタ６６はＬＩＭ１のみでな
く、ＬＩＭ２の信号をハイレベルとする。ＬＩＭ２の信
号がハイレベルとなった場合はラッチ回路６７によって
ハイレベルが保たれ、ＯＲ回路６８を経由してトランジ
スタスイッチ５４に供給されるので、トランジスタスイ
ッチ５４はオン状態で固定となり、レーザ５５は消灯し
たままとなる。またレーザ５５への通電を完全に遮断す
るために、前記ラッチ回路６７の出力はインバータ６９
及びＡＮＤ回路７０を経由してスイッチ５２に供給さ
れ、スイッチ５２はオフ状態で固定となる。この動作が
レーザ５５の第二の電流制限手段である。この時同時に
ＬＩＭ２信号は画像処理部６１にも供給され、画像処理
部６１は異常状態と判断して表示部６３に警告表示を行
い、システムコントローラ６２を通じて装置をダウン状
態とする。ラッチ回路６７は装置メンテ後、電源再投入
時に画像処理部６１よりリセット信号を受け、ラッチ状
態を解除され、レーザ５５は点灯可能状態となる。

【００２４】以上説明したように、本実施例では、レー
ザ光の検出信号の異常を、２段階の時間で判別し、短時
間の異常の際はレーザを瞬間的に消灯し、長時間の異常
の際はレーザを連続的に消灯し、レーザの劣化，破壊を
防ぐことができる。

【００２５】（実施例２）図４は、実施例２である“複
写機”のレーザ駆動回路の構成を示す図である。本実施
例の他の構成は実施例１と同様であり、説明は省略す
る。

【００２６】図４において、レーザ５５のＡＰＣ制御方
法等は、実施例１と同じなので説明は省略し、レーザの
保護の動作についてのみ述べる。

【００２７】電圧電流変換器５７の出力は、サンプルホ
ールド回路５８の他にコンパレータ６９及び７２に入力
される。保護用の基準電圧設定手段７１には、基準電圧
設定手段６０で設定されている値Ｖ_LEF よりも多少大き
い値Ｖ_LIM1が、またもうひとつの保護用の基準電圧設定
手段７３にはレーザ定格より少し小さい値Ｖ_LIM2が設定
されている。Ｖ_LIM1＜Ｖ_LIM2である。ノイズ等の回路へ
の混入により、若干レーザの光量が変動した場合はコン
パレータ６９の出力のみがハイレベルとなり、ＯＲ回路
６８を通してトランジスタスイッチ５４をオンする。こ
の保護回路動作がレーザ５５の第一の電流制限手段であ
り、レーザ５５が消灯することによって電流電圧変換器
５７の出力が下がるとコンパレータ６９の出力もローレ
ベルとなり、トランジスタスイッチ５４はオフし、レー
ザ駆動回路は通常のＡＰＣ動作を続ける。

【００２８】次に、異常動作等により電流電圧変換器５
７の出力が保護用の基準電圧Ｖ_LIM2より大きくなった場
合、コンパレータ７２の出力がハイレベルとなる。コン
パレータ７２の信号がハイレベルとなった場合は、ラッ
チ回路６７によってハイレベルが保たれ、ＯＲ回路６８
を経由してトランジスタスイッチ５４に供給されるの
で、トランジスタスイッチ５４はオン状態で固定とな
り、レーザ５５は消灯したままとなる。またレーザ５５
への通電を完全に遮断するために、前記ラッチ回路６７
の出力はインバータ６９及びＡＮＤ回路７０を経由して
スイッチ５２に供給され、スイッチ５２はオフ状態で固
定となる。この動作がレーザ５５の第二の電流制限手段
である。この時同時にコンパレータ７２の出力信号は画
像処理部６１にも供給され、画像処理部６１は異常状態
と判断して表示部６３に警告表示を行い、システムコン
トローラ６２を通じて装置をダウン状態とする。ラッチ
回路６７は装置メンテ後、電源再投入時に画像処理部６
１よりリセット信号を受け、ラッチ状態を解除され、レ
ーザ５５は点灯可能状態となる。

【００２９】以上説明したように、本実施例では、レー
ザ光の検出信号の異常を、２段階の信号レベルで判別
し、低レベルの異常の際はレーザを瞬間的に消灯し、高
レベルの異常の際はレーザを連続的に消灯し、レーザの
劣化，破壊を防ぐことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像形成に使用するレーザの発光量がそのレーザの定格
に近い場合でも、画像形成中のＰＤ出力にノイズ等が混
入することによる保護回路の誤動作を回避でき、常に高
品位な画像を保つことができる。

【００３１】また、システム異常時等の完全な誤発光状
態においては、レーザの駆動電流を制限状態に維持して
レーザの劣化及び破壊を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の全体構成を示す断面図

【図２】露光制御部の構成を示す図

【図３】レーザ駆動回路の構成を示すブロック図

【図４】実施例２におけるレーザ駆動回路の構成を示
すブロック図

【図５】従来例のレーザ駆動回路の構成を示すブロッ
ク図

【符号の説明】

５３バイアス電流源５４トランジスタスイッチ５５半導体レーザ５６フォトダイオード６４コンパレータ６５基準電源６６カウンタ６７ラッチ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤秋生東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者横山幸生東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源からの光変調されたレーザ光
を像坦持体面上に導光して画像を形成する画像形成装置
であって、前記レーザ光の光出力を検出する光出力検出
手段と、前記レーザ光の光出力の目標値を設定する目標
値設定手段と、前記光出力検出手段より検出されたレー
ザ光の検出出力と前記目標値設定手段により設定された
目標値とを比較する比較手段と、前記比較手段より得ら
れた出力の出力時間を測定する出力時間測定手段と、前
記レーザ光源の駆動電流を制限する第一の電流制限手段
と、前記レーザ光源の駆動電流を制限状態に維持する第
二の電流制限手段と、前記出力時間測定手段によって第
一の時間を超える出力時間を測定したとき、前記第一の
電流制限手段を選択し、前記第一の時間より長い第二の
時間を超える出力時間を測定したとき前記第二の電流制
限手段を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】レーザ光源からの光変調されたレーザ光
を像坦持体面上に導光して画像を形成する画像形成装置
であって、前記レーザ光の光出力の第一の目標値を設定
する第一の目標値設定手段と、前記レーザ光の光出力
の、前記第一の目標値より大きい第二の目標値を設定す
る第二の目標値設定手段と、前記レーザ光の光出力と前
記第一の目標値設定手段によって設定された第一の目標
値とを比較する第一の比較手段と、前記レーザ光の光出
力と前記第二の目標値設定手段によって設定された第二
の目標値とを比較する第二の比較手段と、前記第一の比
較手段の出力により前記レーザ光源の駆動電流を制限す
る第一の電流制限手段と、前記第二の比較手段の出力に
より前記レーザ光源の駆動電流を制限状態に維持する第
二の電流制限手段とを備えたことを特徴とする画像形成
装置。
【請求項３】第二の電流制限手段が作動した場合に、
警告を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求
項１または請求項２記載の画像形成装置。