JP2009145398A - Optical scanner, light intensity controller, image forming apparatus, and light intensity control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式等の画像形成装置、該画像形成装置が備える光走査装置及び光量制御装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic system, an optical scanning device and a light quantity control device provided in the image forming apparatus.
電子写真方式の画像形成装置が備える光走査装置は、入力された画像データに応じて半導体レーザを駆動し、その画像データに応じた静電潜像を感光体上に形成している。より一層の高速化および高解像度化を図るためには、半導体レーザから出射されたレーザビームを感光体上に走査するポリゴンミラーをより高速で回転させる必要がある。または、レーザビームを出射する半導体レーザの発光点をさらに増加させて感光体上を同時に走査するレーザビームの数を増加させる必要がある。 An optical scanning device included in an electrophotographic image forming apparatus drives a semiconductor laser in accordance with input image data, and forms an electrostatic latent image in accordance with the image data on a photoconductor. In order to achieve higher speed and higher resolution, it is necessary to rotate the polygon mirror that scans the photosensitive member with the laser beam emitted from the semiconductor laser at higher speed. Alternatively, it is necessary to increase the number of laser beams that simultaneously scan the photosensitive member by further increasing the emission points of the semiconductor laser that emits the laser beam.
しかし、ポリゴンミラーをより高速で回転させるには、発熱や騒音、およびミラーそのものの強度を考慮した場合、限界がある。 However, in order to rotate the polygon mirror at a higher speed, there are limitations when considering heat generation, noise, and the strength of the mirror itself.
そこで、従来用いられてきた端面発光型レーザダイオードから、近年、より多くのレーザビームを出射可能な光源として面発光レーザアレイ(VCSEL)を用いる構成が製品化されてきている。なお、VCSELは、Vertical Cavity-Surface Emitting Laserの略語である。 Therefore, in recent years, a configuration using a surface emitting laser array (VCSEL) as a light source capable of emitting more laser beams has been commercialized from the edge-emitting laser diode that has been conventionally used. VCSEL is an abbreviation for Vertical Cavity-Surface Emitting Laser.
ところで、半導体レーザの光出力特性は周囲の温度の変化に敏感なため、一定電流で駆動していても周囲の温度変化又は自己発熱等により、光出力は大きく変動してしまう。この光出力の温度依存性に対応するために、端面発光型レーザダイオードの場合、一般に半導体レーザのパッケージ内にモニタダイオードと呼ばれるフォトダイオードが組み込まれている。これにより半導体レーザのバック光の光出力をモニタして駆動電流を制御し、光出力を一定に保つことができるようにしている。このようなフィードバック機構を持つ半導体レーザのレーザ光量制御を行う駆動回路をAPC(Auto Power Control)回路(自動光出力制御回路)と呼んでいる。 By the way, since the light output characteristics of the semiconductor laser are sensitive to changes in the ambient temperature, the light output greatly fluctuates due to changes in the ambient temperature or self-heating even when driven with a constant current. In order to cope with the temperature dependence of the light output, in the case of an edge-emitting laser diode, a photodiode called a monitor diode is generally incorporated in a semiconductor laser package. As a result, the optical output of the back light of the semiconductor laser is monitored to control the drive current so that the optical output can be kept constant. A drive circuit that performs laser light amount control of a semiconductor laser having such a feedback mechanism is called an APC (Auto Power Control) circuit (automatic light output control circuit).
一方、VCSELはその構造上一方向にしか発光しないため、端面発光型レーザダオードのようにバック光の光出力をモニタしてAPCを行うことができない。 On the other hand, since the VCSEL emits light only in one direction due to its structure, the APC cannot be performed by monitoring the light output of the back light unlike the edge-emitting laser diode.
光源として面発光半導体レーザ(VCSEL)を使用した露光装置において、同期用の光検出器の設置構成や光量制御に関する技術としては、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4などに記載されている。これら従来技術の光量制御は、光源とポリゴンミラーとを結ぶ光路の間に配置されたハーフミラーを用いて、光源から感光体に向かうレーザビームの一部を分離する。そして、分離したレーザビームをフォトダイオード(以下、「PD」という)に導いて光量を検知する構成が提案されている。
しかしながら、上記説明したような画像形成装置の構成では、バック光ではなく、光源から感光体に向かうレーザビームの光量を計測してレーザ光量制御を行う場合に、以下の問題があった。 However, the configuration of the image forming apparatus as described above has the following problems when laser light amount control is performed by measuring the light amount of the laser beam directed from the light source to the photosensitive member instead of the back light.
すなわち、VCSELから出射されたレーザビームをハーフミラーで分離して光量検知を行う構成では、感光体を走査する光量が分離によって半減してしまう。このためVCSELは構造的にレーザ共振器長が短く最大出力も小さいという弱点があるため、感光体を走査するための十分な光量が得られない可能性がある。 That is, in the configuration in which the laser beam emitted from the VCSEL is separated by the half mirror and the light amount is detected, the light amount for scanning the photosensitive member is halved by the separation. For this reason, the VCSEL has a weak point that the laser resonator length is short and the maximum output is structurally small, so there is a possibility that a sufficient amount of light for scanning the photoconductor cannot be obtained.
また、面発光半導体レーザは、複数の発光素子から成り、そのレーザ光を単一ユニットとして露光としている。そのため、一部の発光素子の未発光等による発光ムラの問題が生じた場合の光量補正の制御が難しいという問題があった。 The surface emitting semiconductor laser is composed of a plurality of light emitting elements, and the laser light is exposed as a single unit. For this reason, there has been a problem that it is difficult to control light amount correction when there is a problem of uneven light emission due to non-light emission of some light emitting elements.
本発明は上記従来の問題点に鑑み、次のような目的の、光走査装置、光量制御装置、画像形成装置、及び光量制御方法を提供する。即ち、(1)光量減のない精度の高い光量制御を行うようにする。(2)面発光半導体レーザ内の発光素子の異常によって光量変動が生じた場合でも、容易に且つ迅速に光量補正を行うようにする。 In view of the above-described conventional problems, the present invention provides an optical scanning device, a light amount control device, an image forming apparatus, and a light amount control method for the following purposes. That is, (1) high-precision light amount control without reducing the light amount is performed. (2) The light amount is corrected easily and quickly even when the light amount varies due to the abnormality of the light emitting element in the surface emitting semiconductor laser.
本発明は上記目的を達成するため、光源からの光束を走査する走査手段と、前記光束を被走査面に結像させる光学系とを備えた光走査装置において、前記走査手段は、前記被走査面上における画像形成保障領域外まで前記光束を走査する構成にし、前記光学系は、前記画像形成保障領域外まで走査された光束を、前記光源からの光束の光量制御に用いる光検出手段に導光する構成にしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides an optical scanning apparatus including a scanning unit that scans a light beam from a light source and an optical system that forms an image of the light beam on a scanning surface. The optical system scans the light beam to the outside of the image formation guarantee area on the surface, and the optical system guides the light beam scanned to the outside of the image formation guarantee area to a light detection means used for light amount control of the light flux from the light source. It is characterized by having a light configuration.
また、本発明は、上記光走査装置によって走査される光束の光量を前記光検出手段の検出信号に基づいて制御する光量制御装置であって、前記光束の光源は、複数の発光素子から成る発光素子群で構成され、前記発光素子群を複数のエリアに分割した際の、少なくとも1つ以上のエリアから成る異なる複数の発光パターンで前記光源を発光させる発光制御手段と、前記光源から前記発光パターンで光束が発光された後の前記光検出手段の検出信号に基づいて当該発光パターンの光量を計測し、その光量変動を検出する光量変動検出手段と、前記検出された光量変動を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。 Further, the present invention is a light amount control device for controlling the light amount of a light beam scanned by the optical scanning device based on a detection signal of the light detection means, wherein the light source of the light beam is a light emission comprising a plurality of light emitting elements. A light-emission control unit configured to emit light from a plurality of different light-emitting patterns composed of at least one area when the light-emitting element group is divided into a plurality of areas; The light quantity fluctuation detecting means for measuring the light quantity of the light emission pattern based on the detection signal of the light detecting means after the light beam is emitted by the light and detecting the light quantity fluctuation, and the correcting means for correcting the detected light quantity fluctuation. It is characterized by comprising.
また、本発明は、上記光走査装置と、請求項4乃至7の何れか一項に記載の光量制御装置とを備え、前記光走査装置によって走査された光束が被走査面である像担持体の表面に結像されて静電潜像を形成する構成であって、前記像担持体の表面に形成された静電潜像にトナーを与えてトナー画像を形成する現像装置と、前記像担持体の表面上の前記トナー画像を転写媒体に転写する転写装置とを有することを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided an image carrier including the optical scanning device and the light amount control device according to any one of
また、本発明は、上記光走査装置によって走査される光束の光量を前記光検出手段の検出信号に基づいて制御する光量制御装置の光量制御方法であって、発光制御手段が、複数の発光素子から成る発光素子群で構成された光源の前記発光素子群を複数のエリアに分割した際の少なくとも1つ以上のエリアから成る異なる複数の発光パターンで前記光源を発光させる工程と、光量変動検出手段が、前記光源から前記発光パターンで光束が発光された後の前記光検出手段の検出信号に基づいて当該発光パターンの光量を計測しその光量変動を検出する工程と、補正手段が、前記検出された光量変動を補正する工程とを有することを特徴とする。 Further, the present invention is a light amount control method of a light amount control device for controlling the light amount of a light beam scanned by the optical scanning device based on a detection signal of the light detection means, wherein the light emission control means includes a plurality of light emitting elements. A step of causing the light source to emit light with a plurality of different light emission patterns comprising at least one area when the light emitting element group of the light source composed of the light emitting element group is divided into a plurality of areas; The step of measuring the light quantity of the light emission pattern based on the detection signal of the light detection means after the light beam is emitted by the light emission pattern from the light source and detecting the fluctuation of the light quantity, and the correction means are detected. And a step of correcting the variation in the amount of light.
本発明によれば、光量減のない精度の高い光量制御を行うことが可能になる。また、光源内の発光素子の異常によって光量変動が生じた場合でも、容易に且つ迅速に光量補正を行うことが可能になる。 According to the present invention, it is possible to perform light amount control with high accuracy without reducing the light amount. Further, even when the light amount varies due to an abnormality of the light emitting element in the light source, the light amount can be corrected easily and quickly.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<光走査装置の構成>
図1は、本発明の実施の形態に係る光走査装置の要部の構成を示す概略図である。
<Configuration of optical scanning device>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.
この光走査装置の前段部は、レーザ発光部100から射出された光線が導光部101を通ってポリゴンユニット102に達する構成を成している。レーザ発光部100は、例えば16個の発光素子の配列からなる面発光半導体レーザ(VCSEL)で構成され、これら複数素子からなるレーザ光を単一ユニットした露光用の光源である。
The front stage portion of the optical scanning device has a configuration in which the light beam emitted from the laser
導光部101は光束補正用レンズ群であり、アパーチャ、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズなどに相当し、レーザ発光部100Lから射出されたレーザ光を並行光束とし通過光束径における副走査方向にのみ所定の屈折力を有している。ポリゴンユニット102は、軸を中心に駆動モータ(不図示)により一定速度で回転して光束を偏光し、光束を主走査方向に走査するためのユニットである。
The
この光走査装置の後段部は、ポリゴンユニット102から射出されたレーザ光が、fθ特性を有するfθレンズ103を通過する。そして、その通過光が、面倒れ補正用レンズ104と折り返しミラー105を介して被走査面としての感光体ドラム(像担持体)106の表面上に結像させる構成である。折り返しミラー105は、レーザ光を感光体ドラム106の方向へ光路変更するためのミラーである。
In the rear stage of the optical scanning device, the laser light emitted from the
ここで、本実施の形態における光走査装置の特徴は、ポリゴンユニット102から射出された光束が感光体ドラム106における静電潜像形成保障領域外まで走査可能であり、該領域外の光束が折り返しミラー105に射出されない構成となっている点である。
Here, the optical scanning device according to the present embodiment is characterized in that the light beam emitted from the
即ち、レーザ光が折り返しミラー105に到達した際に、前記静電潜像形成保障領域外の光束は、折り返しミラー105に照射されず、その端部の外側を直進するようになっている。したがって、前記静電潜像形成保障領域外の光束は、感光体ドラム106側(被走査面側)へ光路変更しないことになり、該光束の延長線上に配設された2つの光検出器P1,P2に到達するような機構となっている。この光検出器P1,P2は、光束の光量及びパターン分布を検出するものである。
That is, when the laser beam reaches the
<光検出器の構成>
図2(a),(b)は、本実施の形態に係る光検出器P1,P2の周辺機構を示す概略断面図であり、同図(a)はその第1の例を示し、同図(b)は第2の例を示している。
<Configuration of photodetector>
2A and 2B are schematic cross-sectional views showing the peripheral mechanism of the photodetectors P1 and P2 according to the present embodiment, and FIG. 2A shows a first example thereof. (B) shows a second example.
図2(a)に示す第1の例では、折り返しミラー105の両端部外後方に光検出器P1,P2をそれぞれ配置する構成である。即ち、前記静電潜像形成保障領域外の光束を直接受光する位置に光検出器P1,P2を配置する。
In the first example shown in FIG. 2A, the photodetectors P <b> 1 and P <b> 2 are respectively disposed on the outer sides of both ends of the
図2(a)に示す第2の例では、折り返しミラー105の背後に光検出器P1,P2をそれぞれ配置する構成である。即ち、前記静電潜像形成保障領域外の光束をミラー108a,108bを介して光検出器P1,P2でそれぞれ受光する。
In the second example shown in FIG. 2A, the photodetectors P <b> 1 and P <b> 2 are respectively arranged behind the
図3(a),(b)は、光検出器P1,P2の構成を示す概略図であり、同図(a)はその正面図、同図(b)は1セル内の断面図である。 3 (a) and 3 (b) are schematic views showing the configuration of the photodetectors P1 and P2, FIG. 3 (a) is a front view thereof, and FIG. 3 (b) is a sectional view in one cell. .
光束の光量及びパターン分布を検出する光検出器P1,P2について、光量に関しては高感度のフォトダイオードや、光電子増倍管など一般に使用されている光量光検出器により検出可能である。パターン分布は、後述する発光パターン(図5参照)に対応したパターンの分布であり、このパターン分布に関しては、光源に使用する面発光半導体レーザの素子数と同じ素子数で構成した光検出器を使用して検出する。 Regarding the light detectors P1 and P2 that detect the light amount and pattern distribution of the light beam, the light amount can be detected by a commonly used light amount photodetector such as a highly sensitive photodiode or a photomultiplier tube. The pattern distribution is a pattern distribution corresponding to a light emission pattern (see FIG. 5) to be described later. For this pattern distribution, a photodetector configured with the same number of elements as that of the surface emitting semiconductor laser used for the light source is used. Use to detect.
即ち、本実施の形態における光検出器P1,P2は、図3(a)に示すように、例えば高感度のフォトダイオードから成る発光素子Paを、レーザ発光部100における面発光半導体レーザの素子数と同数配列した構成である。その1セル内は、図3(b)に示すように小型のパラボラを模した形状であり、予め設定した各エリア(後述の図5参照)における光量を検出できる構成となっている。図3(b)において、Pbはパラボラ形の反射板であり、Pcは発光素子Paのケーブルである。
That is, as shown in FIG. 3A, the photodetectors P1 and P2 in the present embodiment use, for example, a light emitting element Pa made of a highly sensitive photodiode as the number of surface emitting semiconductor laser elements in the laser
<光量制御装置の構成>
次に、上記構成の光走査装置によって走査される光束の光量を制御する光量制御装置について説明する。
<Configuration of light quantity control device>
Next, a light amount control device that controls the light amount of the light beam scanned by the optical scanning device having the above configuration will be described.
図4は、本実施の形態に係る光量制御装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the light amount control apparatus according to the present embodiment.
この光量制御装置は、例えば後述する画像形成装置内に搭載されるものであり(図12参照)、その画像信号処理部140には、制御部150、画像信号入力部161、画像処理部162、及びPWM発生部163が設けられている。
The light quantity control device is mounted, for example, in an image forming apparatus described later (see FIG. 12). The image
制御部150(発光制御手段、光量変動検出手段)は、CPU151、ROM152及びRAM153等から構成され、本実施の形態に係る光量制御装置の動作全体を制御する。ROM152には、後述する光量制御処理(図7参照)を実行するための制御プログラムや必要なデータが格納され、CPU151がその制御プログラムを実行する。RAM153はCPU151のワークエリアとして使用される。また、制御部150には、本実施の形態における光量制御処理を実行するために前述した光検出器P1,P2の検出信号が入力されるようになっている。
The control unit 150 (light emission control means, light quantity fluctuation detection means) is composed of a
画像信号入力部161には画像データが入力され、その画像データは画像処理部162へ送られる。画像処理部162では、画像形成装置本体の性能に対し、トナー画像(静電潜像)を最適化するための画像処理が行われ、その処理後の画像データが画像処理部42内のメモリに保持される。
Image data is input to the image
そして、制御部150から指示された出力すべき画像データがPWM発生器163へ送られる。PWM発生器163では、送られてきた画像データに基づき、1画素におけるレーザの発光時間を制御するパルス幅を設定し、レーザドライバ170へとパルス信号を送信する。
Then, the image data to be output instructed from the
レーザドライバ170には、制御部150の指示(例えば後述する図5のパターン発光の指示)に従って面発光半導体レーザ100内の各発光素子のオン/オフを切り替える回路が存在している。さらに、制御部150の指示(後述する光量制御処理(図7参照)の指示)に従って前記各発光素子に流れる電流を調整する回路も存在している。
The
制御部150は、例えば図5(a)〜(d)の4種類の発光パターンで面発光半導体レーザ100のレーザ光の発光状態を制御する。図5(a)〜(d)は、本実施の形態に係るレーザ光の発光パターンを示す模式図である。
The
図5(a)に示す発光パターン<1>は通常作像時の発光パターンであり、16素子全てを発光する。図5(b)に示す発光パターン<2>は中心部4素子のみを発光するパターンであり、図5(c)に示す発光パターン<3>は斜め+45°の10素子を発光するパターンである。パターン<4>は斜め−45°の10素子を発光するパターンである。 The light emission pattern <1> shown in FIG. 5A is a light emission pattern during normal image formation, and emits all 16 elements. The light emission pattern <2> shown in FIG. 5B is a pattern that emits light from only the four central elements, and the light emission pattern <3> shown in FIG. 5C is a pattern that emits light from 10 elements at an angle of + 45 °. . Pattern <4> is a pattern that emits light from 10 elements at an angle of −45 °.
<本実施の形態に係る光量制御>
上記構成の光量制御装置による光量制御処理は、上記4種類の発光パターンでレーザ光を走査中に、前記静電潜像形成保障領域外の光束を光検出器P1,P2でそれぞれ受光し、その光量変動を例えば図6に示すように予め設定したエリア毎に解析し補正を行う。
<Light intensity control according to the present embodiment>
The light quantity control processing by the light quantity control device having the above configuration is such that light beams outside the electrostatic latent image formation guarantee area are received by the photodetectors P1 and P2 while scanning the laser beam with the four types of light emission patterns. For example, as shown in FIG. 6, the light amount fluctuation is analyzed and corrected for each preset area.
図6は、面発光半導体レーザ100内の発光素子群のエリア分類を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing area classification of light emitting element groups in the surface emitting
本実施の形態では、面発光半導体レーザ100内の発光素子群を3つのエリア1〜3に分類し、光量変動が生じた場合のエリア解析の参考としている。即ち、本実施の形態に係る光量制御処理は、エリア1〜3のうち、光量変動が生じたエリアのみその光量の補正を行うものである。
In the present embodiment, the light emitting element group in the surface emitting
ここで、上述した発光パターン<1>は全エリア1〜3から成り、発光パターン<2>はエリア3から成り、発光パターン<3>はエリア2と3から成り、発光パターン<4>はエリア1と2から成る。
Here, the above-described light emission pattern <1> is composed of all
以下、本実施の形態に係る光量制御処理の詳細について、図7〜図11を参照にして説明する。 Details of the light amount control processing according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS.
図7は、本実施の形態に係る光量制御処理を示すフローチャートである。また、図8は、初期設定動作時の初期取得データの取得方法を説明した説明図であり、図9(a)〜(d)は、初期設定動作時の初期取得データを示す特性図である。また、図10は、繰り返し発光パターン制御の一例を説明する説明図であり、図11(a),(b)は、本実施の形態における補正制御を説明する説明図である。 FIG. 7 is a flowchart showing a light amount control process according to the present embodiment. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a method for acquiring initial acquisition data during the initial setting operation, and FIGS. 9A to 9D are characteristic diagrams illustrating the initial acquisition data during the initial setting operation. . FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of repeated light emission pattern control, and FIGS. 11A and 11B are explanatory diagrams illustrating correction control in the present embodiment.
まず制御部150は、例えば電源オン時に、制御前の初期設定動作を行う(図7のステップS11)。この初期設定動作では、図8に示すように、発光パターン<1>〜<4>毎に、F0〜40[HEX]まで10[HEX]づつ面発光半導体レーザ100を発光し、その光量(基本発光量)を2つの光検出器P1,P2で計測する。また、計測した光量を基に、発光パターン<1>〜<4>毎の、2つの光検出器P1,P2の誤差分を算出する。これらの結果により、図9に示すように、発光パターン<1>〜<4>毎の、各光検出器P1,P2の電流−光量特性及び誤差特性を初期設定動作時の初期取得データとしてRAM153などのメモリに記憶する。
First, the
次に制御部150は、画像作像時において1走査毎に、後述する繰り返し発光パターン制御により、空間的に隔てて配置された光検出器P1と光検出器P2を用いて連続的に光量を検出し、その変動(空間的光量変動)を検出する(ステップS12、S13)。本実施の形態の繰り返し発光パターン制御においては、図10に示すように例えば4種類の制御パターンが作成されている。即ち、制御パターンNo.がI〜IVまで設定され、その内容は次の通りである。
Next, at the time of image formation, the
No.Iでは、光検出器P1は発光パターン<1>、光検出器P2は発光パターン<2>を検出する。 No. In I, the light detector P1 detects the light emission pattern <1>, and the light detector P2 detects the light emission pattern <2>.
No.IIでは、光検出器P1は発光パターン<3>、光検出器P2は発光パターン<4>を検出する。 No. In II, the light detector P1 detects the light emission pattern <3>, and the light detector P2 detects the light emission pattern <4>.
No.IIIでは、光検出器P1は発光パターン<2>、光検出器P2は発光パターン<1>を検出する。 No. In III, the light detector P1 detects the light emission pattern <2>, and the light detector P2 detects the light emission pattern <1>.
No.IVでは、光検出器P1は発光パターン<4>、光検出器P2は発光パターン<3>を検出する。 No. In IV, the light detector P1 detects the light emission pattern <4>, and the light detector P2 detects the light emission pattern <3>.
なお、上記制御パターン及びその組み合わせに関して本例に限定しなくてもよい。 Note that the control pattern and the combination thereof are not limited to this example.
繰り返し発光パターン制御において、制御パターンNo.は次のようにして設定する(ステップS12)。即ち、前回終了時の制御パターンNo.をXとする(No.=X)。もし、X≠IVであれば、次の制御パターンNo.は、X+1となる。もし、X=IVであれば、X=1に戻る。 In the repeated light emission pattern control, the control pattern No. Is set as follows (step S12). That is, the control pattern No. Is X (No. = X). If X ≠ IV, the next control pattern No. Becomes X + 1. If X = IV, return to X = 1.
また、時間的光量変動に関しては、1走査毎に、各光検出器P1,P2それぞれにおいて、使用する発光パターンの計測値と前記初期設定動作時に取得した初期値との比較を行い、1走査中における変動を監視する。その比較の対象と変動の求め方については、本実施の形態では、次のようになる。
・初期値<1>−計測値<1>
・初期値<2>−計測値<2>
・初期値<3>−計測値<3>
・初期値<4>−計測値<4>
・初期値<1>−初期値<3>−計測値<4>−計測値<2>
・初期値<1>−初期値<4>−計測値<3>−計測値<2>
・初期値<1>−初期値<4>−初期値<3>−計測値<2>
・初期値<1>+初期値<2>−計測値<1>+計測値<2>
・初期値<1>+初期値<3>−計測値<1>+計測値<3>
・初期値<1>+初期値<4>−計測値<1>+計測値<4>
・初期値<2>+初期値<3>−計測値<2>+計測値<3>
・初期値<2>+初期値<4>−計測値<2>+計測値<4>
・初期値<3>+初期値<4>−計測値<3>+計測値<4>
但し、初期値<1>〜<4>はそれぞれ発光パターン<1>〜<4>の初期値であり、計測値<1>〜<4>はそれぞれ発光パターン<1>〜<4>の計測値である。
Regarding the temporal light quantity fluctuation, the measured value of the light emission pattern used in each of the photodetectors P1 and P2 is compared with the initial value acquired during the initial setting operation for each scan, and one scan is being performed. Monitor for fluctuations in In the present embodiment, the comparison target and how to obtain the variation are as follows.
-Initial value <1>-measured value <1>
-Initial value <2>-measured value <2>
Initial value <3> −measured value <3>
Initial value <4> −measured value <4>
Initial value <1> -initial value <3> -measured value <4> -measured value <2>
Initial value <1> -initial value <4> -measured value <3> -measured value <2>
Initial value <1> -initial value <4> -initial value <3> -measured value <2>
Initial value <1> + initial value <2> −measured value <1> + measured value <2>
Initial value <1> + initial value <3> −measured value <1> + measured value <3>
Initial value <1> + initial value <4> −measured value <1> + measured value <4>
Initial value <2> + initial value <3> −measured value <2> + measured value <3>
Initial value <2> + initial value <4> −measured value <2> + measured value <4>
Initial value <3> + initial value <4> −measured value <3> + measured value <4>
However, initial values <1> to <4> are initial values of light emission patterns <1> to <4>, respectively, and measurement values <1> to <4> are measurements of light emission patterns <1> to <4>, respectively. Value.
このような、繰り返し発光パターン制御による光量変動の検出処理において、処理の途中で光量の変動を検出しても補正制御は行わず、全発光パターンの制御が終了するのを待つ。 In such a light quantity fluctuation detection process by repeated light emission pattern control, correction control is not performed even if a light quantity fluctuation is detected in the middle of the process, and the control waits for completion of control of all light emission patterns.
全発光パターンの制御が終了したら、制御部150は、上記のように全ての発光パターンにおける計測値を初期値と比較する。そして、1走査に必要とする時間と光検出器P1,P2における検出能を考慮した上で、前記比較の結果値が規定誤差範囲内か否かの判別を行う(ステップS14)。
When the control of all the light emission patterns is completed, the
そして、制御部150は、規定誤差範囲内ならば、補正を要する光量変動が無かったと判断して、繰り返し発光パターン制御による光量変動の検出処理を継続する。規定誤差範囲外の場合には、制御部150は、補正を要する光量変動が有ったと判断して、ステップS15において、当該光量変動を検出した光検出器を確認する。
Then, the
当該光量変動を検出した光検出器が光検出器P1,P2の何れか一方である場合は、ステップS16へ進んで、検出された当該光量変動が、該当する光検出器の検出器誤差分(ステップS11の初期設定動作で取得)内か否かを判定する。前記検出器誤差分内であれば、当該光量変動の補正制御を行わずステップS13へ戻り、前記検出器誤差分外であれば、ステップS17へ進んで、当該光量変動の補正制御を行う。また、当該光量変動を検出した光検出器が光検出器P1,P2の両方である場合にも、ステップS17へ進む。 If the light detector that has detected the light amount fluctuation is one of the light detectors P1 and P2, the process proceeds to step S16, and the detected light amount fluctuation is detected by the detector error of the corresponding light detector ( It is determined whether it is within (obtained by the initial setting operation in step S11). If it is within the detector error, the light intensity fluctuation correction control is not performed, and the process returns to step S13. If it is outside the detector error quantity, the process proceeds to step S17, and the light quantity fluctuation correction control is performed. Moreover, also when the photodetector which detected the said light quantity fluctuation | variation is both photodetector P1, P2, it progresses to step S17.
制御部150がステップS17で行う補正制御では、まず、光量変動が生じたエリアが前記エリア1〜3の何れであるかを、前記繰り返し発光パターン制御で取得された全発光パターンにおける光量値データによって判断し、そのエリアに対してのみ補正制御を行う。
In the correction control performed by the
本実施の形態における補正制御は、上記初期設定動作で設定した各発光パターン毎の電流−光量特性(図9参照)から現状の光量値に相当する電流値を探索する。そして、その電流値と初期使用電流値との差分を、次の走査においてそのエリアのみ加算或いは減算して必要電流値を補正する。即ち、本実施の形態における補正制御は、前記電流−光量特性から得られる補正式により光量変動を補正するものである。その一例を図11(a),(b)を参照して説明する。 In the correction control in the present embodiment, a current value corresponding to the current light amount value is searched for from the current-light amount characteristic (see FIG. 9) for each light emission pattern set in the initial setting operation. Then, the necessary current value is corrected by adding or subtracting only the area of the difference between the current value and the initial use current value in the next scanning. That is, the correction control in the present embodiment corrects the light amount fluctuation by a correction formula obtained from the current-light amount characteristic. One example will be described with reference to FIGS. 11 (a) and 11 (b).
例えば、初期設定動作においてA0[HEX]にて画像形成を行うよう設定したレーザ光に対して、強制的にあるエリアにおける素子の光量を減じ光量変動を発生させたとする。これによって、例えば、発光パターン<3>において、図11(a)に示すようにレーザ光量がBからDへと減じ、この光量変動が光検出器P2で検出されたものとする。この場合の必要電流値の補正量は、図11(a)の電流−光量特性に示すように、必要電流値γからδを差し引いた値となる。具体的には、図11(b)に示す補正式により算出することができる。図11(a)のE点は補正後の擬似検出量を示している。 For example, it is assumed that the light amount fluctuation is generated by forcibly reducing the light amount of the element in a certain area with respect to the laser light set to perform image formation at A0 [HEX] in the initial setting operation. Accordingly, for example, in the light emission pattern <3>, it is assumed that the laser light quantity is reduced from B to D as shown in FIG. 11A, and this light quantity fluctuation is detected by the photodetector P2. The correction amount of the necessary current value in this case is a value obtained by subtracting δ from the necessary current value γ, as shown in the current-light quantity characteristic of FIG. Specifically, it can be calculated by the correction formula shown in FIG. The point E in FIG. 11A indicates the pseudo detection amount after correction.
<本実施の形態に係る利点>
(1)面発光半導体レーザ100からポリゴンユニット102に光束が照射され、光学系103,104を通じて折り返しミラー105に到達する際、折り返しミラー105の両端部付近の光束が感光体ドラム106の方向に光路変更しないように光学系を構成する。そして、光路変更しない光束は感光体ドラム106の被走査面上における画像形成保障領域外の光束とし、その光束上に光量制御用の2つの光検出器P1,P2を配設する。つまり、光検出器P1,P2は、折り返しミラー105の両端部側にそれぞれ配設される。このような構成により、本実施の形態では、光量制御を行うために、面発光半導体レーザ100から発光された光束を分光することなく、光検出器P1,P2は感光体ドラム106に最も近い位置で光束を検出することができる。これにより、光量減のない精度の高い光量制御を行うことが可能になる。
<Advantages of this embodiment>
(1) When the
(2)面発光半導体レーザ100内の発光素子群を複数のエリアに分割し、光量変動をエリア単位で補正するようにしたので、エリア内の一部の発光素子の異常によって走査中に光量変動が生じた場合でも、容易に光量補正を行うことができる。即ち、走査時における光量を2つの光検出器P1,P2で検出し、その光量変動を、少なくとも一つ以上のエリアから成る異なる発光パターンによる光量値データから発光パターン内エリアにおける発光状態を判別し補正する。このように、2つの光検出器P1,P2を使用した光量制御により、空間的にも時間的にも光量の変化を追従することが可能になり、容易に且つ迅速に光量補正を行うことができる。
(2) The light emitting element group in the surface emitting
<本実施の形態に係る画像形成装置>
次に、上記構成の光量制御装置を適用した画像形成装置について、図12を参照して説明する。
<Image Forming Apparatus According to this Embodiment>
Next, an image forming apparatus to which the light quantity control device having the above configuration is applied will be described with reference to FIG.
図12は、本実施の形態に係る画像形成装置の一例である複写装置の概略内部構造を示す断面図である。 FIG. 12 is a cross-sectional view showing a schematic internal structure of a copying apparatus which is an example of an image forming apparatus according to the present embodiment.
図12に示すように、この複写装置は、イメージスキャナ部201、プリンタ部200、及び操作部300を備えている。イメージスキャナ部201は、原稿を読み取り、デジタル信号処理を行う部分である。プリンタ部200は、イメージスキャナ部201に読み取られた原稿画像に対応した画像を用紙等のシート上にプリント出力する部分である。操作部300は、使用者が当該複写装置に関する操作を行う部分である。
As shown in FIG. 12, the copying apparatus includes an
イメージスキャナ部201において、202は原稿圧板であり、原稿台ガラス203上の原稿204は、ハロゲンランプ205の光で照射される。原稿からの反射光はミラー206、207に導かれ、レンズ208によりCCDセンサ210上に像を結ぶ。
In the
CCDセンサ210は原稿からの光情報を読み取り、画像信号処理部140に送る。ハロゲンランプ205及びミラー206を搭載している第1ミラー台と第2ミラー台は、CCDセンサ210の電気的走査方向(主走査方向)に対して垂直方向(副走査方向)に機械的に移動することにより、原稿全面を走査する。このとき、第1ミラー台は速度vにより、ミラー207を搭載している第2ミラー台は速度1/2vにより、移動するようになっている。
The
また、イメージスキャナ部201は、ホームポジションセンサ230、及び標準白色板211を備えている。ホームポジションセンサ230は、第1ミラー台に取り付けられた突起部229がホームポジションの間に入るのを検知して第1ミラー台の位置検出を行う。標準白色板211は、CCDセンサ210の読み取りデータの補正データを発生させるためのものである。この標準白色板211は可視光に対してほぼ均一の反射特性を示し、可視では白色の色を有している。
The
画像信号処理部140は、CCDセンサ210により読み取られた画像信号を電気的に処理し、プリンタ部200に送る。
The image
プリンタ部200は、レーザドライバ170及び面発光半導体レーザ100のほか、図1に示した光走査装置、感光体ドラム106、現像器219〜222、転写ドラム223、用紙カセット224、225、及び定着器226を備えている。
In addition to the
イメージスキャナ部201から送られてくる画像信号は、レーザドライバ170に送られる。レーザドライバ170は、画像信号に応じて面発光半導体レーザ100を変調駆動する。面発光半導体レーザ100から出射したレーザ光は、図1の光走査装置における、ポリゴンユニット102、fθレンズ103、面倒れ補正用レンズ104、及び折り返しミラー105を介して、感光体ドラム106上を露光・走査する。
The image signal sent from the
感光体ドラム106の表面は、帯電装置220によって一様に帯電されており、前記光走査装置の露光・走査により、予め帯電された感光体ドラム106上に静電潜像が形成される。そして、現像器221は、感光体ドラム106上に形成された静電潜像をトナーで現像する。
The surface of the
転写ドラム223は、用紙カセット224または225から給紙された用紙(転写媒体)を巻き付け、感光体ドラム106上に現像されたトナー像を用紙上に転写する。このようにして、トナー像が転写された後に、用紙は定着器226を通過して加熱定着され、装置外部に排紙される。
The
なお、本発明の目的は、以下の処理を実行することによっても達成される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す処理である。 The object of the present invention can also be achieved by executing the following processing. That is, a storage medium that records a program code of software that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus, and a computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus is stored in the storage medium. This is the process of reading the code.
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。 In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code and the storage medium storing the program code constitute the present invention.
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、次のものを用いることができる。例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等である。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。 Moreover, the following can be used as a storage medium for supplying the program code. For example, floppy (registered trademark) disk, hard disk, magneto-optical disk, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD + RW, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM or the like. Alternatively, the program code may be downloaded via a network.
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。 Further, the present invention includes a case where the function of the above-described embodiment is realized by executing the program code read by the computer. In addition, an OS (operating system) running on the computer performs part or all of the actual processing based on an instruction of the program code, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing. Is also included.
更に、前述した実施形態の機能が以下の処理によって実現される場合も本発明に含まれる。即ち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行う場合である。 Furthermore, a case where the functions of the above-described embodiment are realized by the following processing is also included in the present invention. That is, the program code read from the storage medium is written in a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer. Thereafter, based on the instruction of the program code, the CPU or the like provided in the function expansion board or function expansion unit performs part or all of the actual processing.
100 レーザ発光部
101 導光部
102 ポリゴンユニット
103 fθレンズ
104 面倒れ補正用レンズ
105 折り返しミラー
106 感光体ドラム
150 制御部
151 CPU
152 ROM
153 RAM
162 画像処理部
163 PWM発生部
170 レーザドライバ
P1,P2 光検出器
DESCRIPTION OF
152 ROM
153 RAM
162
Claims (9)
前記走査手段は、前記被走査面上における画像形成保障領域外まで前記光束を走査する構成にし、
前記光学系は、前記画像形成保障領域外まで走査された光束を、前記光源からの光束の光量制御に用いる光検出手段に導光する構成にしたことを特徴とする光走査装置。 In an optical scanning device comprising scanning means for scanning a light beam from a light source and an optical system for forming an image of the light beam on a scanned surface,
The scanning means is configured to scan the light beam to the outside of the image formation guarantee area on the scanned surface,
The optical scanning apparatus according to claim 1, wherein the optical system is configured to guide a light beam scanned to the outside of the image formation guarantee area to a light detection unit used for light amount control of the light beam from the light source.
前記画像形成保障領域外まで走査された光束は、前記光路変更手段によって光路変更されない光束であることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。 The optical system includes an optical path changing unit that changes an optical path of a light beam by the scanning unit to the scanned surface side,
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the light beam scanned beyond the image formation guarantee area is a light beam whose optical path is not changed by the optical path changing unit.
前記光束の光源は、複数の発光素子から成る発光素子群で構成され、
前記発光素子群を複数のエリアに分割した際の、少なくとも1つ以上のエリアから成る異なる複数の発光パターンで前記光源を発光させる発光制御手段と、
前記光源から前記発光パターンで光束が発光された後の前記光検出手段の検出信号に基づいて当該発光パターンの光量を計測し、その光量変動を検出する光量変動検出手段と、
前記検出された光量変動を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする光量制御装置。 A light amount control device for controlling the light amount of a light beam scanned by the optical scanning device according to any one of claims 1 to 3 based on a detection signal of the light detection means,
The light source of the luminous flux is composed of a light emitting element group composed of a plurality of light emitting elements,
Light emission control means for causing the light source to emit light with a plurality of different light emission patterns composed of at least one area when the light emitting element group is divided into a plurality of areas;
A light quantity fluctuation detecting means for measuring the light quantity of the light emission pattern based on a detection signal of the light detection means after the light beam is emitted from the light source with the light emission pattern, and detecting the light quantity fluctuation;
A light quantity control device comprising correction means for correcting the detected light quantity fluctuation.
発光制御手段が、複数の発光素子から成る発光素子群で構成された光源の前記発光素子群を複数のエリアに分割した際の少なくとも1つ以上のエリアから成る異なる複数の発光パターンで前記光源を発光させる工程と、
光量変動検出手段が、前記光源から前記発光パターンで光束が発光された後の前記光検出手段の検出信号に基づいて当該発光パターンの光量を計測しその光量変動を検出する工程と、
補正手段が、前記検出された光量変動を補正する工程とを有することを特徴とする光量制御方法。 A light amount control method for a light amount control device for controlling the light amount of a light beam scanned by the optical scanning device according to any one of claims 1 to 3 based on a detection signal of the light detection means,
When the light emission control means divides the light emitting element group of the light source composed of the light emitting element group composed of a plurality of light emitting elements into a plurality of areas, the light source is controlled with a plurality of different light emission patterns composed of at least one area. A step of emitting light;
A step of measuring a light amount of the light emission pattern based on a detection signal of the light detection unit after a light beam is emitted from the light source by the light emission pattern, and detecting the light amount variation;
And a correction means for correcting the detected light amount fluctuation.
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