JP2003103833A - 光ビーム記録装置 - Google Patents

光ビーム記録装置

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JP2003103833A
JP2003103833A JP2001306188A JP2001306188A JP2003103833A JP 2003103833 A JP2003103833 A JP 2003103833A JP 2001306188 A JP2001306188 A JP 2001306188A JP 2001306188 A JP2001306188 A JP 2001306188A JP 2003103833 A JP2003103833 A JP 2003103833A
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light
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light beam
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Toshiyuki Sekiya
利幸 関谷
Mitsuo Shiraishi
光生 白石
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各LD発光素子の輝度プロファイルの違いに
よる潜像ムラや出力画像ムラの発生を防ぐことができる
光ビーム記録装置を提供すること。 【構成】 複数のレーザーダイオード(LD)発光素子
を1列又は複数列に整列構成した半導体レーザーアレー
チップを1個又は複数基板上に整列させ、所望の駆動信
号により各LD発光素子を所定の駆動電流で発光させ、
集光光学系を介して感光体上に各LD発光素子の光ビー
ムを集光させて画像記録を行う光ビーム記録装置におい
て、各LD発光素子を所定の駆動電流で駆動した際の各
光ビームの輝度プロファイルに基づいて決定される各発
光素子の駆動条調整値を記憶する記憶手段を設け、該記
憶手段から読み出される各発光画素の駆動条件調整値を
用いて各発光画素の駆動条件を調整し、各LD発光素子
の感光体上での光ビームの輝度プロファイルを所望の状
態になるように調整して発光せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真記録方式
により記録媒体に永久可視像を形成するための記録用発
光素子としてLDアレーを用いた光ビーム記録装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザービームにより感光体上に
静電潜像を形成し、電子写真プロセスにより紙上に高速
に印刷を行う画像形成装置がプリンタ、デジタル複写機
等として広く応用、製品化されてきた。そして、近年、
それらの出力速度の向上がより強く望まれ、改良につい
ての研究が各社で進められている。
【0003】例えば、回転多面鏡偏向装置を用いた画像
形成装置では、その鏡面の1つの面に1つのレーザービ
ームを偏向させて1本の走査線を描くため、単位時間当
たりの走査線数を増加させ、装置としての出力速度を上
げるためには回転多面鏡の面数を増やすか、回転多面鏡
の回転数を増やすことが必要になる。
【0004】回転多面鏡の面数を増やすと偏向角が小さ
くなるため、偏向装置以降の行路長を相応に長くする必
要に迫られる。一方、回転多面鏡の回転速度を増すと、
回転軸の寿命、騒音等の問題から高価な空気軸受等の対
策が必要となる。
【0005】又、副走査方向の解像度を上げる場合も同
様な設計要件が発生する。
【0006】これらのことから、1度の走査で複数のビ
ームを用いて複数の走査線を書き込む露光方法が開発さ
れている。
【0007】通常、このようなLDを用いた光ビーム記
録装置では、LDの発光ビームをフォトディテクターで
検出し、予め決められた所定の光量となるようにLDの
駆動電流をフィードバック(FB)制御する。この例を
図8を用いて説明する。
【0008】図8において、101は2つのLD発光素
子102−a,102−bとそれらの発光出力量を共通
に検出するフォトダイオード103をパッケージングし
たLDモジュールである。
【0009】113はLDモジュールに電源を供給する
定電圧電源、114はLDモジュールの各LD発光素子
の発光光量を制御しつつ駆動を行うLD駆動ブロック、
105はフォトダイオードの出力を受けて所定のゲイン
と周波数特性で増幅を行う増幅器、106はLD発光素
子102−aに対する外部からの発光量制御目標信号1
15と増幅回路105との比較を行う比較器である。1
07は比較器106からの出力結果をホールドするため
のホールド回路、108はホールド回路107からの出
力を所定のゲインと周波数特性で増幅を行う増幅器であ
り、これはLD発光素子102−aに対する最終駆動出
力となる。
【0010】109,110,111,112,116
はLD発光素子102−bに対するもので、その構成は
LD発光素子102−aに対するものと同じである。1
17,118は画像信号である。発光ONの場合はホー
ルド回路107の出力が増幅器108に接続され、ホー
ルド回路107のホールド値が増幅器108で増幅され
た値でLD発光素子に駆動電流が供給される(本例では
シンクタイプ駆動のため、発光時は駆動電流を引き込む
タイプとなる)。発光OFFの場合はホールド回路10
7の出力と増幅回路の入力が開放され、増幅器108の
出力が遮断される。
【0011】ここで、制御手順について説明する。
【0012】本例では非画像書き込み領域でLD発光素
子102−a,102−bそれぞれの発光フィードバッ
ク(FB)制御を行い、その結果としての制御定数をそ
れぞれのホールド回路107にホールドし、実際の画像
書き込みタイミングではホールド回路107でホールド
した制御定数に基づくオープンループ制御により発光が
行われるもので、走査ライン毎にフィードバック(F
B)制御、ホールド、オープンループ制御状態による画
像書き込みが繰り返されることとなる。
【0013】先ず、画像信号117を発光ONに、11
8を発光OFFにする。LD駆動素子112の出力は強
制OFFするとともに、LD発光素子102−aは前回
のホールド値に基づいた駆動が開始される。LD発光素
子102−aの発光をフォトディテクタ103が検出
し、LD駆動ブロック114の入力部増幅回路105に
発光レベルを受け渡す。所定のゲインと周波数特性によ
り増幅されて入力部増幅回路105を通過した信号は外
部から予め設定される発光量制御目標信号115と比較
器106によって比較される。比較器106は、その差
により目標光量よりも発光光量が低い場合はより駆動電
流を上げる方向の出力レベルに、目標光量より発光光量
が高い場合はより駆動電流を下げる方向の出力レベルに
その出力を所定ゲインと所定周波数特性で変更する。
【0014】比較器106の出力はホールド回路107
で逐次更改ホールドされるとともに、最終駆動出力の増
幅回路108の入力部に入力され、その出力により発光
素子102−aが発光駆動される。
【0015】以上のフィードバック(FB)制御ループ
によって、所定の応答時間後に、LD発光素子102−
aは所定の発光量で発光するように安定制御されること
となる。
【0016】次に、画像信号117を発光OFFに、画
像信号118を発光ONに切り替え、ホールド回路10
7をホールド動作にしたままでLD駆動素子108を一
且OFFするとともに、LD発光素子102−bに対し
てLD発光素子102−aの場合と全く同様な光量フィ
ードバック(FB)制御を実行する。
【0017】以上で2つのLD発光素子102−a,1
02−bが所定の発光量で発光するような駆動出力が増
幅器108及び112から得られるような条件がホール
ド回路107,111にホールドされたこととなる。
【0018】以上のような光量調整シーケンスを非画像
域で実行した後に画像書き込み区間となる。画像書き込
み区間では、前記制御によって調整されたホールド回路
107,111の状態がそのままホールドされた状態で
画像信号117,118に従って、発光ONの場合はオ
ープンループによる発光駆動が行われ、発光OFFの場
合は発光駆動が行われないという制御となる。
【0019】以上は2つのLD発光素子を備える発光モ
ジュールを例にとって各発光素子の発光量を均一化させ
る制御例を示した。
【0020】近年、1つの半導体チップ表面に数百〜数
千の発光素子を形成し、主走査分発光点(例えば、A3
横、600dpiならば7000dot余り)を備える
レーザーアレー半導体チップが開発され、拡大光学系を
用い、回転多面鏡を用いることなく、感光体上に1ライ
ン分の画像を書き込むような光ビーム書き込み装置も検
討されている(例えば、特開平09−193449号公
報参照)。
【0021】このような多数のビームを用いる場合、前
述したようなFB制御を全ての発光素子に適用すること
は難しい。その場合には各発光画素の所定駆動電流にお
ける発光量を予め測定し、その結果を発光光量のばらつ
きを補償するための補償データとして装置内のメモリー
に記憶するようにし、各発光画素の発光タイミングにそ
の補正データを引き出し、均一な発光光量が得られるよ
う、駆動条件を個別に切り替える補正システムが適用さ
れる。
【0022】感光体ドラム上の光書き込みエネルギーは
発光量と発光時間の積であるため、補正データに基づい
て駆動電流を増減させ、発光量を調整するとともに、1
画素の発光時間を増減させることもにより補正が可能で
ある。
【0023】以上のようにして、LD発光画素毎に感光
体への書き込み光エネルギーが均一化される。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにして各LD発光画素毎に感光体への書き込み光エ
ネルギーを均一化しても、図9に示すように、各発光画
素のピーク輝度や減衰形状によっては同じ積分光量であ
っても感光体上の静電潜像特性が異なるために出力画像
に微妙な濃度ムラを発生させることがある。この様子を
図5〜図7を用いて説明する。
【0025】図5は感光体面上で全て同じ10μWの積
分光量がある光ビームであるが、LD発光素子及びその
後の光学系の特性により、ピーク輝度、減衰形状として
の輝度プロファイルが各々異なっている。
【0026】図6はドラム感度を模式的に示すもので、
感光体ドラム上に1次帯電電位が各輝度を持った露光に
よりどの程度減衰するかを示している。
【0027】図7は上記各発光素子の感光体ドラム上の
輝度ブロファイルとドラム感度を掛け合わせた図であ
り、感光体に書き込まれた静電潜像の状態を模式的に示
している。この潜像に対し、例えば0.4の電位レベル
で現像器による現像を行うと、概略図中の矢印で示すよ
うな現像のスポット径差が発生してくることが分かる。
実際には現像のバイアスポイントで2値的にはスライス
できるものではないが、簡単のため、この範囲の説明に
止める。
【0028】以上の説明で明らかなように、複数の光ビ
ームをそれらの積分光量が均一になるように光量制御を
実行しても、それらの光ビームの輝度プロファイルに差
があると、実際に画像形成装置として用いる感光体ドラ
ムの特性や現像バイアスの設定ポイントによっては、出
力画像にムラが発生する。
【0029】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、各LD発光素子の輝度プロフ
ァイルの違いによる潜像ムラや出力画像ムラの発生を防
ぐことができる光ビーム記録装置を提供することにあ
る。
【0030】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数のレーザーダイオード(LD)発光
素子を1列又は複数列に整列構成した半導体レーザーア
レーチップを1個又は複数基板上に整列させ、所望の駆
動信号により各LD発光素子を所定の駆動電流で発光さ
せ、集光光学系を介して感光体上に各LD発光素子の光
ビームを集光させて画像記録を行う光ビーム記録装置に
おいて、各LD発光素子を所定の駆動電流で駆動した際
の各光ビームの輝度プロファイルに基づいて決定される
各発光素子の駆動条調整値を記憶する記憶手段を設け、
該記憶手段から読み出される各発光画素の駆動条件調整
値を用いて各発光画素の駆動条件を調整し、各LD発光
素子の感光体上での光ビームの輝度プロファイルを所望
の状態になるように調整して発光せしめることを特徴と
する。
【0031】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0032】本実施の形態は、各発光画素を所定の駆動
電流で測定した輝度プロフアイルのピーク輝度に応じて
各発光画素の発光時間を該ピーク輝度比に逆比例するよ
う調整することを特徴とする。
【0033】図1〜図4を用いて説明する。
【0034】図4は本発明に係る光ビーム記録装置の構
成を示すブロック図であり、同図において、121は光
学レンズであり、これはレーザービームを輝度プロファ
イル検出用1次元CCDセンサー122に結像させる。
【0035】123はCCDから出力されるビデオ信号
であり、本実施の形態では2次元のCCDを想定する。
124はレーザー輝度コントローラである。
【0036】先ず、各LD発光素子の輝度プロファイル
をLD発光素子に対して従来例で述べたような積分光量
を一定にするFB制御を行った行った状態で確認する。
この際、各LD発光素子に対して共通の目標光量設定値
を設定する。この結果、従来例で説明したような輝度プ
ロファイル差が各々のレーザーで得られたとする。レー
ザー輝度コントローラは、この結果をに応じてメモリに
各レーザーのピーク輝度値を保存する。
【0037】次に、このメモリ内容に応じて、各レーザ
ーのピーク輝度が同一になるようにFB制御の目標光量
設定値を増減させる。簡単な例としては、目標光量設定
値が同一の場合のピーク輝度比がa:bであるとき、b
のレーザーの目標光量設定値をa/b倍する方法が考え
られる。このように調整されたD/A値に基づいたFB
制御により、実際に画像書き込みを行う際にはピーク輝
度が均一になるような状態で書き込みが行われる。
【0038】図4はレーザーが2個ある場合について述
べたが、もっと多くのレーザーを備えるレーザーアレー
においても同様に本発明を適用することができる。例え
ば、3個ある場合のピーク輝度に基づいた輝度プロファ
イルの合わせ込み例を図1に示す。このときのドラム上
の潜像状態及びドラム感度の模式図を図3及び図4に示
す。尚、例えば主走査全1列(600dpi、A3縦送
りの場合、7000dot以上)の発光点を持つような
レーザーアレーも検討されているが、このような場合は
個別の発光点毎にFB制御を行うことは可成り難しくな
るが、本発明そのものは有効に適用できる。例えば、予
め全発光点について同一の駆動電流で輝度プロファイル
を調べた後に全発光点のピーク輝度値をメモリに保存
し、実際の画像書き込みの際の各発光画像の駆動電流を
補正するば良い。
【0039】又、メモリ容量の問題がある場合には、
0.3mm程度以下の幅のムラであれば、可成り感度が
低下するという人間の視覚特性を考慮に入れ、例えば6
00dpiの場合、7発光点毎にピーク値を平均化し、
7発光点で共通のピーク輝度値を補正に用いることも可
能である。
【0040】尚、以上はピーク輝度を均一にする系につ
いて説明したが、輝度減衰率パラメータ、所定の輝度値
で定義されるスポット径を補正用データとして用いるこ
とも勿論可能である。例えば、一定の駆動条件における
光ビームの分散値(正規分布仮定)を補正データとして
記憶したり、一定の駆動条件における光ビームのスポッ
ト径(ビームを正規分布と仮定し、例えばピーク輝度の
1/e2 となる径で定義)を補正データとして記憶し、
スポット径が同一になるように駆動条件に補正を行う等
も考えられる。
【0041】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、複数のレーザーダイオード(LD)発光素子を
1列又は複数列に整列構成した半導体レーザーアレーチ
ップを1個又は複数基板上に整列させ、所望の駆動信号
により各LD発光素子を所定の駆動電流で発光させ、集
光光学系を介して感光体上に各LD発光素子の光ビーム
を集光させて画像記録を行う光ビーム記録装置におい
て、各LD発光素子を所定の駆動電流で駆動した際の各
光ビームの輝度プロファイルに基づいて決定される各発
光素子の駆動条調整値を記憶する記憶手段を設け、該記
憶手段から読み出される各発光画素の駆動条件調整値を
用いて各発光画素の駆動条件を調整し、各LD発光素子
の感光体上での光ビームの輝度プロファイルを所望の状
態になるように調整して発光せしめるようにしたため、
各LD発光素子の輝度プロファイルの違いによる潜像ム
ラや出力画像ムラの発生を防ぐことができるという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光ビーム記録装置における光ビー
ムのスポット径と輝度分布との関係を示す図である。
【図2】本発明に係る光ビーム記録装置における光ビー
ムの輝度とドラム感度との関係を示す図である。
【図3】本発明に係る光ビーム記録装置におけるドラム
電位分布を示す図である。
【図4】本発明に係る光ビーム記録装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図5】従来の光ビーム記録装置における光ビームのス
ポット径と輝度分布との関係を示す図である。
【図6】従来の光ビーム記録装置における光ビームの輝
度とドラム感度との関係を示す図である。
【図7】従来の光ビーム記録装置におけるドラム電位分
布を示す図である。
【図8】従来の光ビーム記録装置の制御系の構成を示す
図である。
【図9】従来の光ビーム記録装置における光ビームの輝
度分布を示す図である。
【符号の説明】
121 光学レンズ 122 CCDセンサー 123 ビデオ信号 124 レーザー輝度コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C362 AA07 AA13 AA53 AA55 AA61 AA64 CB03 5F073 AB05 AB15 BA07 EA27 FA05 GA02 GA12 GA37

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のレーザーダイオード(LD)発光
    素子を1列又は複数列に整列構成した半導体レーザーア
    レーチップを1個又は複数基板上に整列させ、所望の駆
    動信号により各LD発光素子を所定の駆動電流で発光さ
    せ、集光光学系を介して感光体上に各LD発光素子の光
    ビームを集光させて画像記録を行う光ビーム記録装置に
    おいて、 各LD発光素子を所定の駆動電流で駆動した際の各光ビ
    ームの輝度プロファイルに基づいて決定される各発光素
    子の駆動条調整値を記憶する記憶手段を設け、該記憶手
    段から読み出される各発光画素の駆動条件調整値を用い
    て各発光画素の駆動条件を調整し、各LD発光素子の感
    光体上での光ビームの輝度プロファイルを所望の状態に
    なるように調整して発光せしめることを特徴とする光ビ
    ーム記録装置。
  2. 【請求項2】 各発光素子毎の積分光量、ピーク輝度、
    輝度減衰率パラメータにより各発光素子の駆動条件調整
    値を規定することを特徴とする請求項1記載の光ビーム
    記録装置。
  3. 【請求項3】 各発光素子毎のピーク輝度により各発光
    素子の駆動条件調整値を規定することを特徴とする請求
    項1記載の光ビーム記録装置。
  4. 【請求項4】 各発光素子毎の所定値以上の輝度が得ら
    れるスポット径により各発光素子の駆動条件調整値を規
    定することを特徴とする請求項1記載の光ビーム記録装
    置。
  5. 【請求項5】 各発光素子毎の輝度減衰率パラメータに
    より各発光素子の駆動条件調整値を規定することを特徴
    とする請求項1記載の光ビーム記録装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7377422B2 (en) 2004-09-06 2008-05-27 Canon Kabushiki Kaisha Information processing apparatus and control method therefor
JP2010165981A (ja) * 2009-01-19 2010-07-29 Ricoh Co Ltd 半導体レーザー駆動装置およびそれを備えた光走査装置ならびに画像形成装置

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