JP2005262509A

JP2005262509A - デジタル複写機

Info

Publication number: JP2005262509A
Application number: JP2004075396A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Ikeda; 芳人池田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: JP4504710B2

Abstract

【課題】各エリアの堺目付近のＰＷＭ設定値を各エリア内においても補正することができ、これにより隣接するエリアとの段差を最小限にすることが可能なデジタル複写機を提供する。
【解決手段】光検出器により得られた光ビームの検出信号を基準として主走査ライン内の主走査位置を検知する機能、この主走査位置を光ビームの強度に当たるアナログ信号レベルに当てはめる機能、このアナログ信号レベルに対応するＰＷＭ動作に際し、該当ポイントの光強度設定値と前後ポイントの光強度設定値を参照して該当ポイントのＰＷＭ出力幅を可変させる機能を有する書込制御ＡＳＩＣ５を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、感光体に半導体レーザによる光書込を行うデジタル複写機にあって、半導体レーザの光量を感光体の主走査ライン内にて可変することにより光量調整を行うデジタル複写機に関する。

従来、感光体に半導体レーザ（ＬＤ）による光書込を行い、この光書込による潜像を現像して転写紙に画像を転写する方式のデジタル複写機において、画像の濃度ムラの原因となる感度ムラ等のデータすなわちシェーディングデータを記憶しておき、その結果を光書込制御に当たり多値データのＰＷＭ変調幅へ反映することで、感光体上でのパワーを一定とするようにした技術が提案されている。また、光書込制御においてＰＷＭ変調回路、平滑化回路を用い、半導体レーザ発光パワーの基準信号を変化させることで、シェーディング補正を実施するという方法も提案されている。

ところで、光書込装置を用いたデジタル複写機において、感光体に潜像を書き込む際の光強度は、書込光学系レンズの特性により主走査位置に伴い異なり、誤差を生じている。この誤差を吸収する手段としても、シェーディング補正が存在するのであるが、光学レンズは、像高が大きくなるに従い透過率が落ちていくので、どの像高位置でも像高±０の位置と同強度の光量を感光体に供給したい場合には、像高に合わせてＬＤの光量を上げる必要がある。
この制御を行っているのがシェーディング補正である。ＬＤの光量は、ＬＤ制御部に供給されるアナログの光強度信号によって決定され、シェーディング補正動作としては、このアナログ信号を主走査位置に従い、レベル調整を行うことで実現することになる。
主走査方向位置とＬＤ光量の決め方としては、同期信号によって主走査方向の位置基準を設定し、この位置基準からライン周期を複数エリアに分割し、各エリア毎に、アナログ信号をコントロールする方法を採用している。アナログ信号出力手段としては、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）を用い各エリア毎にＤＡＣ設定値を変更していく。この場合、エリアの境目において、光量が変動するため光量に段差が生じ、この光量差が画像に影響を与えることがある。特に、フルカラー機においては、この変動は色味違いとなって表れ、不具合の要因となっている。
このエリアの境目の段差を小さくすることで、画像上への影響を緩和することは可能であるが、その場合、分割エリア数の増大、各エリア毎のＤＡＣ設定値を設ける必要があり、制御及びハード構成に大きな影響を与えてしまう。また、近年、ＤＡＣを用いたシェーディング補正はコスト面での負担が大きいため、コストダウンのためには、Ｉ／Ｏポートを用いたＰＷＭ制御によるシェーディング補正が提案されている。
本発明は、各エリアの堺目付近のＰＷＭ設定値を各エリア内においても補正することができ、これにより隣接するエリアとの段差を最小限にすることが可能なデジタル複写機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、半導体レーザの光量を主走査ライン内にて可変し光量調整を行うデジタル複写機において、光検出器により得られた光ビームの検出信号を基準として主走査位置を認識する機能、複数の主走査位置を選択する機能、選択した各主走査位置の光ビームの強度の制御を行うに当たり、光ビームの強度調整をアナログ出力レベル信号によって行う機能、アナログ出力レベル信号をＩ／ＯポートのＰＷＭ動作によって実現する機能、ＰＷＭ動作に際し、該当ポイントの光強度設定値と前後ポイントの光強度設定値を参照してＰＷＭ出力幅を可変させる機能を有する書込制御ＡＳＩＣを備えたデジタル複写機を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、該当するポイントと前後のポイントとの差分及び、主走査方向位置を管理して、ＰＷＭ出力幅を可変動作させることを特徴とする請求項１のデジタル複写機を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、半導体レーザの光量を主走査ライン内にて可変し光量調整を行うデジタル複写機において、光検出器により得られた光ビームの検出信号を基準として主走査ライン内の主走査位置を認識する機能、主走査ラインを複数のエリアに分割する機能、各エリア毎の光ビーム強度の制御を行うに当たり、光ビームの強度調整をアナログ出力レベル信号によって行う機能、アナログ出力レベル信号をＩ／ＯポートのＰＷＭ動作によって実現する機能、各エリアでのＰＷＭ動作に際し、前後エリアの光強度設定値と該当エリア内の設定値を参照して該当するエリア内にてＰＷＭ出力幅を可変させる機能を有する書込制御ＡＳＩＣを備えたデジタル複写機を最も主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、該当エリアと前後のエリアとの差分及び、主走査方向位置を管理して、ＰＷＭ出力幅を可変動作させる請求項３のデジタル複写機を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、感光体面上の光量が一定になるように、書込制御ＡＳＩＣには、主走査位置によりＬＤ駆動部に出力する光強度を補正するシェーディング補正手段を備える請求項１または３のデジタル複写機を最も主要な特徴とする。

本発明によれば、主走査ライン内の主走査位置に対応するＰＷＭ動作に際し、その主走査位置に応じたＰＷＭ出力幅をきめ細かに設定して、光強度設定値を制御するようにしたことにより、従来のようなエリアを設定しても隣接するエリアとの段差を極力少なくして、なだらかな光強度変化を行うようにできる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るデジタル複写機の概略ブロック図である。このデジタル複写機において、原稿画像を読み取るスキャナ部１は、読み取った信号をＡ／Ｄ変換して黒オフセット補正、シェーディング補正、画素位置補正を行うＶＰＵ２、画像処理を行うＩＰＵ３を有する。プリンタ部４は、内部の制御を行う書込制御ＡＳＩＣ５、半導体レーザの制御を行うＬＤ制御部６、感光体上に静電潜像データの結像を行う半導体レーザ（ＬＤ）７を有する。
またこのデジタル複写機は、装置全体の制御を実行するＣＰＵ８、制御プログラムが格納されているＲＯＭ９、制御プログラムが一時的に使用するＲＡＭ１０、読み取った画像を記憶する画像メモリ１１、ユーザが指示を与える操作部１２、各装置間のデータのやりとりを行う内部システムバス１３、システムバス１３とＩＰＵ３間のインターフェース１４を備えている。

図２はプリンタ部４の構成図である。書込制御ＡＳＩＣ５、ＬＤ制御部６、半導体レーザ７の外、回転多面鏡からなる偏向器２１、ｆθレンズ２２、感光体２３、光検出器２４を備えている。
半導体レーザ７より前方に出射されたレーザビームは、図示しないコリメータレンズによりコリメートされて偏向器２１で偏向され、ｆθレンズ２２により感光体２３の帯電器で一様に帯電された表面に結像されてその結像スポットが偏向器２１の回転で感光体２３の軸方向（主走査方向）に反復して移動すると同時に感光体２３が回転する。
光検出器２４は感光体２３の情報書込領域外に設けられ、偏向器２１で偏向されたレーザビームを検出して同期検知信号を発生する。書込制御ＡＳＩＣ５はスキャナ部１（図１参照）からの情報信号をＬＤ制御部６内のＬＤ駆動部２８に印加するが、そのタイミングを光検出器２４からの同期信号により制御する。ＬＤ駆動部２８は書込制御ＡＳＩＣ５からの情報信号により、半導体レーザ７を駆動させて感光体２３上に静電潜像を形成させる。この静電潜像は現像器（図示省略）で現像されて転写器（図示省略）で転写紙等に転写される。
半導体レーザ７内の発光部２５から後方に出射されるレーザビームは受光部２６に入射してそれによる受光信号がＬＤ制御部６内のＡＰＣ制御部２７に供給される。ＡＰＣ制御部２７は受光部２６の出力信号と書込制御ＡＳＩＣ５からの光量調整信号に応じてＬＤ駆動部２８を制御して半導体レーザ７の出力光量を一定に制御する（ＡＰＣ制御）。具体的には半導体レーザの発光部２５の駆動電源を出力光量が一定になるように調整して保持する（ライン周期間隔）。
シェーディング動作は、ＬＤ駆動部２８での駆動電源情報を光量調整信号の電圧レベルを変化させることで主走査位置に従って、光量を変動させるものである。
図３は書込制御ＡＳＩＣのブロック図である。ＩＰＵ３からの画像データに対して速度変換及びフォーマット変換を行うメモリブロック３１、メモリブロック３１からの画像データを画像処理する画像処理部３２、画像処理部３２からの画像データに対してγ変換、Ｐセンサパターン付与等の処理を行う出力データコントロール部３３からなっている。

図４は出力データコントロール部のブロック図である。画像処理部３２から入力されたデータに、プロセス条件を決定するデータ取得のために感光体２３上に乗せるある一定の濃度のトナーであるＰセンサパターンを付与するＰパターンブロック４１、データの重みを変化させるγ変換ブロック４２、半導体レーザ７の光量を一定に保つためのＡＰＣ動作タイミングに同期して画像を付与するＡＰＣブロック４３、同期検出用の発光データを付与するＬＤオン／オフブロック４４、各半導体レーザ７の発光ドット数を計測する画素カウントブロック４５、同期信号を基準に主走査位置を管理する主走査カウンタを有し主走査カウンタに従って主走査方向のゲート信号生成を行うゲート信号生成部４６、ゲート信号生成部４６からエリア情報を受け取り、各エリア毎に対応した光量調整を行うＰＷＭ信号を作成するＰＷＭ信号生成部４７からなる。
図５はＰＷＭ信号の平滑化を行う回路例を示す図、図６はエリア毎に光強度に対応したＰＷＭ生成を行う際の出力波形図である。図５においては、（１）において平滑するためローパスフィルタを備えており、（２）においては、抵抗及びコンデンサとアンプにより平滑回路を構成する。
図４のゲート信号生成部４６によるエリア情報に基づき、光強度に対応するようＰＷＭ信号に応じて各エリアで指定されたｄｕｔｙ（デューティ）にてＰＷＭ信号作成部４７にてＰＷＭ出力を出し続ける。この図６では、５０％出力及び７５％出力のデューティを示す。例えば、あるエリアで２．４７５Ｖの光量調整信号出力を得たい場合は、出力ポートのＨ出力が３．３Ｖの場合、「２．４７５÷３．３＝７５％」のｄｕｔｙにてＰＷＭ出力を行うことで、その後の平滑化回路を利用し、その結果、２．４７５Ｖを得るものである。

図７は一般的な光量調整信号（ＤＡＣ方式）を示す図である。図７では、主走査ライン間を１１エリアに分割する。エリア位置は同期信号によってリセットされる主走査カウンタにて認識される。カウンタ動作を行いそのエリア位置になったら、Ｄ／Ａコンバータの設定値を随時切り替えてＤＡＣ出力を切り替えることで光量変更を行う。エリア０は基準の光量を決めるエリアでこの領域でＡＰＣ動作を行う。エリア０の一部とエリア１〜エリア１１は、有効画像領域範囲である。
この方法によるとエリアの境目にＤＡＣの切替が発生するため、ＤＡＣ出力の段差が、０８ｈ分の光量の段差として発生し、画像形成後の出力画像においても段差が発生するという付不具合が生じている。
図８は一般的なＰＷＭ制御方法を示す図である。エリア毎にＰＷＭ幅を変更することで、ＰＷＭ出力を平滑化回路にて平滑化し、光量調整の信号とする。この例では、エリア０→エリア６に従ってＰＷＭ幅が小さくなり、エリア６→エリア１１に従ってＰＷＭ幅が大きくなることで、図７と同様の特性を得る。各エリア内のＰＷＭ幅は常に固定で使用しているので、この場合においても図７と同様にエリアの境目で段差を生じてしまう。
図９は本発明による制御動作のタイミング図、図１０（１）、（２）は本発明による制御動作のフロー図である。本実施例においては、各エリアを分割し、そのエリア内にて固定のＰＷＭ出力を行うというものでは無く、ライン周期上の任意のポイントを選択し、その位置で必要な光量に対応するＰＷＭ幅設定値の設定を行い、書込制御ＡＳＩＣ５は、隣接するポイントの差分を算出し、次のポイントの位置へ移動していく際に差分を随時減らしていく方向にＰＷＭ幅を随時可変しながら、移動させていくものである。図１０（１）では、あるポイントを得て（ステップＳ１）、このポイントから次のポイントまでの差分Ｘと距離Ｙとを求め（ステップＳ２）、次いで１クロックごとにＰＷＭデューティの変化量を算出して格納する。（ステップＳ３）。また図１０（２）では、クロックを検出し（ステップＳ１１）、クロックごとにＰＷＭデューティを加算して行く（ステップＳ１２）。
この方法によると、ＰＷＭ幅１００％（１クロック幅）の周期にて随時変更が可能となり（ＤＡＣを使った場合は、数クロック必要）、更には、設定する主走査方向の位置（ポイント）数が少なく、ＰＷＭの設定データに大きな段差が生じている場合においても、シェーディング動作に段差を生じさせない。すなわちＰＷＭ波形のわずかずつの変化により補われるので、エリア境目での大幅な変化すなわち段差の発生はなくなる。

以下に動作の説明を行う。Ａ点とＢ点のＰＷＭ幅の設定値は、各々、８０ｈ（１２８／２５６）、７０ｈ（１１２／２５６）。Ａ点→Ｂ点間距離が４クロック幅であるのでＡ点→Ｂ点の差分１１２−１２８＝−１６を４で割る。（−１６÷４＝マイナス４）。即ち、１クロック進む毎にＰＷＭ幅を４／２５６小さくすることで、Ｂ点では、７０ｈ（１１２／２５６）の出力レベルとなる。Ｅ点→Ｆ点の場合、差分は、９６（６０ｈ）−８０（５０ｈ）＝１６。８クロック使ってレベルを変化させるので、１６÷８＝２で１クロックにつき、２／２５６分レベルを上げれば良い．
本実施例においては、各ポイント位置、その時のＰＷＭ値は、ＳＰモードと呼ばれる実機での特殊モードにて設定され、設定されるデータは、書込ユニット各々の計測データより設定されるものである。
本発明によれば、上記動作を行うことで段差を分割可能であり、これにより画像上に影響を与えるＬＤ光量の段差の影響を無くすことができる。また半導体レーザを所望の光量に推移させる過程において、同期信号が２回検出された場合に、その光源光量の推移動作が完了したと判断しているので、光量上昇途中にて個々の半導体レーザの推移動作が終了することなく立ち上げ動作が可能となる。またシェーディング補正手段を備えるので、レンズ特性に合わせた光量調整が可能となり、書き込み特性に基づいた感光体表面上の光量を精度良く補正することが可能となる。
また他の実施例としては、隣接するエリアと該当エリアの差分を何クロック使用して変動させるか予めＳＰモードにて決定する。その後、概要エリアに主走査位置が進入してきたら、エリア間の差分を算出し、エリアの先頭から随時、その差分を小さくする方向でＰＷＭｄｕｔｙの変更を行うこともできる。

本発明の実施の形態に係るデジタル複写機の概略ブロック図。プリンタ部の構成図。書込制御ＡＳＩＣのブロック図。出力データコントロール部のブロック図。ＰＷＭ信号の平滑化を行う回路例を示す図。エリア毎に光強度に対応したＰＷＭ生成を行う際の出力波形図。一般的な光量調整信号（ＤＡＣ方式）を示す図。一般的なＰＷＭ制御方法を示す図。本発明による制御動作のタイミング図。本発明による制御動作のフロー図。

符号の説明

１スキャナ部
４プリンタ部
５書込制御ＡＳＩＣ
６ＬＤ制御部
７半導体レーザ（ＬＤ）

Claims

半導体レーザの光量を主走査ライン内にて可変し光量調整を行うデジタル複写機において、光検出器により得られた光ビームの検出信号を基準として主走査位置を認識する機能、複数の主走査位置を選択する機能、選択した各主走査位置の光ビームの強度の制御を行うに当たり、光ビームの強度調整をアナログ出力レベル信号によって行う機能、アナログ出力レベル信号をＩ／ＯポートのＰＷＭ動作によって実現する機能、ＰＷＭ動作に際し、該当ポイントの光強度設定値と前後ポイントの光強度設定値を参照してＰＷＭ出力幅を可変させる機能を有する書込制御ＡＳＩＣを備えたことを特徴とするデジタル複写機。
該当するポイントと前後のポイントとの差分及び、主走査方向位置を管理して、ＰＷＭ出力幅を可変動作させることを特徴とする請求項１のデジタル複写機。
半導体レーザの光量を主走査ライン内にて可変し光量調整を行うデジタル複写機において、光検出器により得られた光ビームの検出信号を基準として主走査ライン内の主走査位置を認識する機能、主走査ラインを複数のエリアに分割する機能、各エリア毎の光ビーム強度の制御を行うに当たり、光ビームの強度調整をアナログ出力レベル信号によって行う機能、アナログ出力レベル信号をＩ／ＯポートのＰＷＭ動作によって実現する機能、各エリアでのＰＷＭ動作に際し、前後エリアの光強度設定値と該当エリア内の設定値を参照して該当するエリア内にてＰＷＭ出力幅を可変させる機能を有する書込制御ＡＳＩＣを備えたことを特徴とするデジタル複写機。
該当エリアと前後のエリアとの差分及び、主走査方向位置を管理して、ＰＷＭ出力幅を可変動作させることを特徴とする請求項３のデジタル複写機。
感光体面上の光量が一定になるように、書込制御ＡＳＩＣには、主走査位置によりＬＤ駆動部に出力する光強度を補正するシェーディング補正手段を備えることを特徴とする請求項１または３のデジタル複写機。