JP2004009492A - Laser drive circuit in image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザダイオードへの過電流防止
【解決手段】画像情報に基づいて変調したレーザビームを走査する画像形成装置において、
レーザダイオードと、レーザビームの一部を受光してモニター電流を出力するフォトダイオードと、
モニター電流を電圧に変換する手段、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
受光素子から出力されるモニター電流が変換された電圧と、基準電圧発生手段が出力する基準電圧を比較する比較手段と、
前記保持されたコンデンサの電圧に基づいてレーザダイオードの駆動電流を設定するレーザ駆動制御手段とを有し、
前記レーザ制御手段は、定電流でスイッチングするスイッチング電流源1と前記サンプルホールド手段によって設定された駆動電流でスイッチングするスイッチング電流源2を有し、
スイッチング電流源1と2は同時に1つのレーザ駆動を行うようにレーザダイオードに接続されている、ことを特徴とする画像形成装置におけるレーザ駆動回路。
【選択図】 図1An image forming apparatus that scans a laser beam modulated based on image information is provided.
A laser diode, a photodiode that receives a part of the laser beam and outputs a monitor current,
Means for converting the monitor current into a voltage,
Reference voltage generating means for generating a reference voltage;
Comparing means for comparing the voltage obtained by converting the monitor current output from the light receiving element and the reference voltage output by the reference voltage generating means,
Laser drive control means for setting a drive current of the laser diode based on the voltage of the held capacitor,
The laser control unit has a switching current source 1 that switches with a constant current and a switching current source 2 that switches with a drive current set by the sample and hold unit,
A laser driving circuit in an image forming apparatus, wherein the switching current sources 1 and 2 are connected to a laser diode so as to drive one laser at a time.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像データ信号に基づいて変調されたレーザビームを感光体上に走査することで画像を形成する画像形成装置のレーザ駆動回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、画像データをプリント出力する画像形成装置として、画像情報に基づいて変調したレーザビームを感光体上に走査、露光して静電潜像を形成し、現像、転写、定着などの複写工程を得て所望の画像をプリントするレーザビームプリンタがある。
【0003】
このレーザを発光駆動させる際に、レーザの温度特性に基づく変化や経時変化による発光出力の変化を低減させるために自動光量制御(Auto PowerControl=APC)を行っている。図1はレーザダイオードを駆動し、APCを行うレーザ駆動制御回路112の構成例である。レーザ駆動電流回路7はレーザ点灯を許可するEnable信号がH→Lになり、レーザを点灯させるLaser−ON信号がHの時、定電流にてレーザダイオード(LD)1の点灯を行う。LD1は供給された電流値に応じて発光し、フォトダイオード(PD)2はその発光量に応じた電流(I monitor)を発生させ、その電流が抵抗器3に流れることで電圧VPDを生じさせる。
【0004】
コンパレータ5は、電圧VPDと、基準電圧(Vref)を可変抵抗器4で分圧した電圧値Vref′とを比較し、その結果をサンプル/ホールド回路6に送出する。コンパレータは、VPD>Vref′ならばHを、VPD<Vref′ならばLを出力する。
【0005】
図6にサンプル/ホールド回路の詳細を示す。S/H信号がH(サンプル)時にコンパレータ5の出力(COMP)がLであると、スイッチ63が閉じて充電用電流源からコンデンサ(CH)66に充電電流が流れ、コンパレータ5の出力(COMP)がHであると、スイッチ64が閉じて放電用電流源にコンデンサ(CH)66から放電電流が流れる。S/H信号がL(ホールド)時はバッファー61の出力がハイインピーダンスになり、スイッチ63、64ともに開いた状態になるため、コンデンサ(CH)66の電荷量(電圧値)は保持されたままである。
【0006】
差動増幅回路12はこのコンデンサ(CH)66の電圧値と基準電圧の電圧値との偏差に応じてLD1の駆動電流量(ΔISW)を決定する。これにより、サンプル時はLD1の発光強度、すなわちPD2の電流量を目標値になるように補正し、ホールド時は補正された発光強度を保持することができる。
【0007】
レーザ駆動電流回路7は差動増幅回路12によって決定された電流量を、Laser−ON信号がHの時にLD1に流すよう制御する。なお、可変抵抗器4の値を変化させることで発光強度を変化させることが可能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図3にレーザ駆動電流回路7を示す。LD1を駆動する電流ILDはバイアス電流源31による電流IBとスイッチング電流源32による電流ISWを加算したものである。バイアス電流源は例えば公知のカレントミラー回路といった定電流回路で、抵抗33の値によって決定される定電流IBをEnable信号がLの時にLD1に供給する。スイッチング電流源32はレーザを点灯させるLaser−ON信号がHの時にISWをLD1に供給する。すなわち、Enable信号がLでLaser−ON信号がLの時はLD1にはIBだけ供給され、Enable信号がLでLaser−ON信号がHの時はLD1にはIBとISWが加算されたものが供給される。また、スイッチング電流源32はAPCを行った結果決定される電流量ISWをLD1に供給する。
【0009】
図2にLD1の光出力−駆動電流特性を示す。目標のレーザ光量POを得るために、必要な電流量をILDとするとILDはIB+ISWで構成される。また、図2のようにバイアス電流IBはレーザ発光を行う闘値である闘値電流Ith以下に設定され、Laser−ON信号に応じてILDからIBを引いたISWをスイッチングすることでレーザ発光を行う。
【0010】
LD1は発光光量の定格をPmaxとすると、その時の電流量がImaxとなる。闘値電流Ithを超えると、駆動電流に対する発光光量は急激に増える。このため定格光量Pmaxと使用光量POに差があっても、ILDとImaxに差があまりない。APCによって決定されているスイッチング電流ISWが大きいので、もしAPCが外部からのノイズなどで暴走しISWの値に誤差を生じさせるとILD(=IB+ISW)がImaxを超えてLD1を破壊してしまう可能性がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述の問題点を解決するために、本発明では、画像情報に基づいて変調したレーザビームを走査して画像を形成する画像形成装置において、レーザダイオードと、レーザダイオードから出力されるレーザビームの一部を受光して、その受光結果に応じたモニター電流を出力する受光素子と、モニター電流を電圧に変換する手段、基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、受光素子から出力されるモニター電流が変換された電圧と、基準電圧発生手段が出力する基準電圧を比較する比較手段と、コンデンサと、比較手段の結果に応じて、レーザビームの主走査毎に前記コンデンサに充電もしくは放電し、主走査間前記コンデンサの電圧を保持するサンプルホールド手段と、前記保持されたコンデンサの電圧に基づいてレーザダイオードの駆動電流を設定するレーザ駆動制御手段とを有し、
前記レーザ制御手段は、定電流でスイッチングするスイッチング電流源1と前記サンプルホールド手段によって設定された駆動電流でスイッチングするスイッチング電流源2を有し、スイッチング電流源1と2は同時に1つのレーザ駆動を行うようにレーザダイオードに接続されていることを特徴とする画像形成装置におけるレーザ駆動回路。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、好ましい実施例に基づき、本発明を説明する。
【0013】
図4は本実施例におけるレーザ駆動回路を備えた画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。図4において、不図示のイメージスキャナやコンピュータ等の外部装置より送られてくる画像信号が、画像書き出しタイミング制御回路101に送られる。画像書き出しタイミング制御回路101はマゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(BK)の画像信号に応じ、図5のようなレーザ点灯信号(Laser−ON信号、図中C−2)を生成する。レーザ駆動制御回路112は画像書き出しタイミング制御回路101からのレーザ点灯信号に応じて、LD1を変調駆動する。レーザ光はポリゴンモータ106が駆動することで矢印方向に回転するポリゴンミラー103に反射され、f−θレンズ104によってfθ補正され、感光ドラム105上を走査する。こうして、感光ドラム105上に静電潜像が形成される。BDセンサ107はレーザ光の1ラインの走査開始位置近傍に設けられ、レーザ光のライン走査を検出し、画像書出しタイミング制御回路101で図5のような同一周期の各ラインの走査開始基準信号(LSYNC信号、図中B)とサンプルホールド信号(S/H信号、図中D)を作り出す。Laser−ON信号は、画像形成用の他にLSYNC信号を検出するための点灯も行う(図中C−1)。また感光体105の周囲には不図示のマゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(BK)の現像器が設けられ、感光ドラム105が回転する間に4つの現像器が交互に感光ドラム105に接し、感光ドラム105上に形成されたM、C、Y、BKの静電潜像に対応するトナーで現像する。不図示の用紙カセットより給紙された記録用紙109は転写ドラム108に巻き付けられ、現像器で現像されたトナー像が転写される。転写ドラム108内には、転写ドラム108上の記録用紙109の先端位置を表すITOP信号を作るためのセンサ110が有り、転写ドラム108が回転し転写ドラム108内に固定されたフラグ111がセンサ110を通過することで図5のような色毎のITOP信号(図中A)が作られる。このITOP信号を基準に副走査方向の画像書出し位置を決定し、LSYNC信号を基準に主走査方向の画像書出し位置を決定する。このようにしてM、C、Y、BKの4色が順次転写された後に、用紙は不図示の定着ユニットを通過して排紙される。
【0014】
レーザ駆動制御回路112は従来例とほぼ同等の構成であり、本実施例と異なる電流駆動電流回路7′を図8に示す。
【0015】
電流駆動電流回路7′が従来例と異なる点は、レーザを点灯させるLaser−ON信号がHのときLD1に供給されるスイッチング電流を2つの電流源に分けたことである。図8のようにスイッチング電流ISWはスイッチング電流源(A)82のISW1とスイッチング電流源(B)83のISW2によって構成される。スイッチング電流源(A)82はEnable信号がLで、かつ、Laser−ON信号がHの時、LD1に可変抵抗器85の値で決定される定電流ISW1がLD1に供給される。スイッチング電流源(B)83は信号がLで、かつ、Laser−ON信号がHの時、LD1にAPCを行った結果決定される電流量ISW2をLD1に供給する。また、Enable信号がH、もしくはLでかつLaser−ON信号がLのときはスイッチング電流源1、2ともにLD1への電流供給を停止する。一方、バイアス電流源81は例えば公知のカレントミラー回路といった定電流回路で、抵抗84の値によって決定される定電流IBをLsaer−ON信号の如何に関わらずEnable信号がLの時にLD1に供給する。スイチッチング電流源(A)、(B)の役割はスイッチング電流源(A)82がレーザ光量の粗調用で、スイッチング電流源(B)83がレーザ光量の微調用である。すなわち、可変抵抗器85で目標光量よりも若干小さい光量に調整しておき、その後可変抵抗器4で目標光量POとなるように微調する。なお、Enable信号がHのときはLsaer−ON信号の如何に関わらずLD1へのすべての電流供給が停止する。
【0016】
図7にLD1の光出力−駆動電流特性を示す。目標のレーザ光量POを得るために、必要な電流量をILDとするとILDはIBとISWで構成される。また、ISWはISW1とISW2で構成される。固定値の電流であるISW1よりもAPCによって決定されるISW2を小さく設定することで、APCで制御する電流量の範囲を小さくする事ができる。すなわち、外部からのノイズなどでAPCが暴走したとしても、スイッチング電流ISWの誤差の絶対量も小さいのでILD(=IB+ISW)がImaxを超える可能性が低くなる。つまり、LD1への過電流を防止、レーザダイオードの破壊を防止する事ができる。
【0017】
【発明の効果】
以上のようにレーザダイオードのスイッチング電流源を2つ持ち、1つは固定電流源としもう1つをAPCで調整される電流源とする簡単な構成で、APCの暴走による過電流を防止し、すなわちレーザダイオードの破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レーザ駆動制御回路の構成
【図2】光出力−駆動電流特性で、従来の駆動電流の配分を表す
【図3】従来のレーザ駆動電流回路の構成
【図4】本実施例での画像形成装置の構成
【図5】レーザ点灯信号のタイミングチャート
【図6】サンプルホールド回路の詳細
【図7】光出力−駆動電流特性で、本実施例での駆動電流の配分を表す
【図8】本実施例でのレーザ駆動電流回路の構成[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser driving circuit of an image forming apparatus that forms an image by scanning a laser beam modulated based on an image data signal on a photosensitive member.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an image forming apparatus that prints out image data, a laser beam modulated based on image information is scanned and exposed on a photoconductor to form an electrostatic latent image, and a copying process such as development, transfer, and fixing is performed. There is a laser beam printer that obtains and prints a desired image.
[0003]
When the laser is driven to emit light, automatic light amount control (Auto Power Control = APC) is performed in order to reduce a change based on a temperature characteristic of the laser or a change in light emission output due to a change with time. FIG. 1 is a configuration example of a laser
[0004]
[0005]
FIG. 6 shows details of the sample / hold circuit. If the output (COMP) of the
[0006]
The
[0007]
The laser drive
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 3 shows the laser drive
[0009]
FIG. 2 shows the light output-drive current characteristics of the LD1. To obtain a laser light amount P O of the target, the amount of current required to When I LD I LD is composed of I B + I SW. The bias current I B as shown in FIG. 2 is set to闘値current Ith following a闘値performing laser light emission, switching the I SW minus I B from I LD in accordance with the Laser-ON signal Performs laser emission.
[0010]
Assuming that the rating of the light emission amount of the
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an image forming apparatus that scans a laser beam modulated based on image information to form an image, and includes a laser diode and a laser beam output from the laser diode. A light-receiving element that receives the light and outputs a monitor current according to the light-receiving result; a means for converting the monitor current into a voltage; a reference voltage generating means for generating a reference voltage; and a monitor current output from the light-receiving element. A comparator for comparing the converted voltage with a reference voltage output by the reference voltage generator; a capacitor; and charging or discharging the capacitor for each main scan of the laser beam according to a result of the comparator, thereby performing main scan. Sample and hold means for holding the voltage of the capacitor for a period of time, and a drive voltage for the laser diode based on the held voltage of the capacitor. And a laser drive control means for setting a,
The laser control means has a switching
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments.
[0013]
FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus including a laser drive circuit according to the present embodiment. In FIG. 4, an image signal sent from an external device such as an image scanner or a computer (not shown) is sent to an image writing
[0014]
The laser
[0015]
The difference between the current driving current circuit 7 'and the conventional example is that the switching current supplied to the LD1 when the Laser-ON signal for lighting the laser is H is divided into two current sources. Switching current I SW as shown in FIG. 8 is composed of I SW2 of the switching current source (A) 82 I SW1 and the switching current source (B) 83. When the Enable signal is L and the Laser-ON signal is H, the switching current source (A) 82 supplies a constant current I SW1 determined by the value of the
[0016]
FIG. 7 shows the light output-drive current characteristics of LD1. To obtain a laser light amount P O of the target, the amount of current required to When I LD I LD is composed of I B and I SW. I SW is composed of I SW1 and I SW2 . By setting I SW2 determined by APC to be smaller than I SW1 that is a fixed value of current, the range of the amount of current controlled by APC can be reduced. That is, even if the APC runs away due to external noise or the like, since the absolute amount of the error of the switching current I SW is small, the possibility that I LD (= I B + I SW ) exceeds Imax is reduced. That is, it is possible to prevent an overcurrent to the
[0017]
【The invention's effect】
As described above, with a simple configuration having two switching current sources for the laser diode, one being a fixed current source and the other being a current source adjusted by APC, it prevents overcurrent due to runaway of APC, That is, destruction of the laser diode can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the configuration of a laser drive control circuit. FIG. 2 shows the distribution of a conventional drive current by light output-drive current characteristics. FIG. 3 shows the configuration of a conventional laser drive current circuit. FIG. 5 is a timing chart of a laser lighting signal. FIG. 6 is a detail of a sample hold circuit. FIG. 7 is a light output-drive current characteristic, which represents distribution of a drive current in the present embodiment. 8 Configuration of laser drive current circuit in this embodiment
Claims (2)
レーザダイオードと、
レーザダイオードから出力されるレーザビームの一部を受光して、その受光結果に応じたモニター電流を出力する受光素子と、
モニター電流を電圧に変換する手段、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
受光素子から出力されるモニター電流が変換された電圧と、基準電圧発生手段が出力する基準電圧を比較する比較手段と、
コンデンサと、
比較手段の結果に応じて、レーザビームの主走査毎に前記コンデンサに充電もしくは放電し、主走査間前記コンデンサの電圧を保持するサンプルホールド手段と、
前記保持されたコンデンサの電圧に基づいてレーザダイオードの駆動電流を設定するレーザ駆動制御手段とを有し、
前記レーザ制御手段は、定電流でスイッチングするスイッチング電流源1と前記サンプルホールド手段によって設定された駆動電流でスイッチングするスイッチング電流源2を有し、
スイッチング電流源1と2は同時に1つのレーザ駆動を行うようにレーザダイオードに接続されている
ことを特徴とする画像形成装置におけるレーザ駆動回路。In an image forming apparatus that forms an image by scanning a laser beam modulated based on image information,
A laser diode,
A light receiving element that receives a part of the laser beam output from the laser diode and outputs a monitor current according to the result of the light reception;
Means for converting the monitor current into a voltage,
Reference voltage generating means for generating a reference voltage;
Comparing means for comparing the voltage obtained by converting the monitor current output from the light receiving element and the reference voltage output by the reference voltage generating means,
A capacitor,
According to the result of the comparison means, charge or discharge the capacitor for each main scan of the laser beam, sample and hold means to hold the voltage of the capacitor during the main scan,
Laser drive control means for setting a drive current of the laser diode based on the voltage of the held capacitor,
The laser control unit has a switching current source 1 that switches with a constant current and a switching current source 2 that switches with a drive current set by the sample and hold unit,
A laser drive circuit in an image forming apparatus, wherein the switching current sources 1 and 2 are connected to a laser diode so as to drive one laser at a time.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002165420A JP2004009492A (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Laser drive circuit in image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2002165420A JP2004009492A (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Laser drive circuit in image forming apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2004009492A true JP2004009492A (en) | 2004-01-15 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002165420A Withdrawn JP2004009492A (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Laser drive circuit in image forming apparatus |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2112832A1 (en) | 2008-03-31 | 2009-10-28 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image display device |
| CN107527601A (en) * | 2017-09-28 | 2017-12-29 | 深圳市华星光电技术有限公司 | The circuit overcurrent protection and method and liquid crystal display device of GOA circuits |
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2002
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Cited By (4)
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Legal Events
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