JP2013148668A - Optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device.
光走査装置には、複数の発光点から複数のビームを射出する、所謂、面発光レーザが光源として用いられているものがある。この面発光レーザを搭載した光走査装置では、面発光レーザから射出されるビームを折り返して感光体ドラムの被走査面に入射させるミラーの反射率がビームの偏光方向によって異なる場合、感光体ドラムの被走査面を主走査方向に走査する際の光量が各ビーム毎に異なってしまうという問題がある。このため、形成した画像の主走査方向に、濃度むらや横筋等の画像不良が発生してしまう。また、副走査方向においても、感光体ドラムの帯電むらや汚れなどにより濃度むらが発生することが知られている。 Some optical scanning devices use a so-called surface emitting laser that emits a plurality of beams from a plurality of light emitting points as a light source. In an optical scanning device equipped with this surface emitting laser, the reflectivity of the mirror that folds the beam emitted from the surface emitting laser and makes it incident on the scanned surface of the photosensitive drum varies depending on the polarization direction of the beam. There is a problem that the amount of light when the surface to be scanned is scanned in the main scanning direction differs for each beam. For this reason, image defects such as uneven density and horizontal stripes occur in the main scanning direction of the formed image. It is also known that uneven density occurs due to uneven charging or dirt on the photosensitive drum in the sub-scanning direction.
特許文献1には、走査光学系に起因する光量変動を補正するオープンループ制御に関する開示がある(請求項1)。
特許文献2には、感光体の感度が個々の製品で相違すると、レーザ発光出力を一定に制御しても各製品間で描画濃度にばらつきが生じるため、レーザ発光出力を切り替えるための構成を開示している(0003段落)
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133620 discloses an open loop control that corrects a light amount variation caused by a scanning optical system.
本発明は、像担持体の被走査面の主走査方向の書き出し位置を検出する際と、被走査面の主走査方向への走査を開始する際に、光源のビーム光の光量をそれぞれの適切な値となるように、光源を駆動する駆動部を制御することができる光走査装置を提供することを目的とする。 According to the present invention, when detecting the writing position in the main scanning direction of the surface to be scanned of the image carrier and starting scanning in the main scanning direction of the surface to be scanned, the light amount of the light beam of the light source is appropriately set. An object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of controlling a drive unit that drives a light source so as to have a small value.
かかる目的を達成するために本発明の光走査装置は、複数の発光点を備えた光源と、前記光源から射出された複数のビーム光を、像担持体の被走査面の主走査方向へ偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向されたビーム光を所定位置で受光し、前記被走査面の主走査方向の書き出しタイミングを設定する際の基準信号となる同期検知信号を出力する検出手段と、前記検出手段にビーム光を受光させて前記同期検知信号を出力させる際に、前記ビーム光の光量が第1光量となるように前記光源を駆動する駆動部を制御し、前記同期検知信号を前記検出手段から入力してから所定時間を経過するまでの間に、前記被走査面の主走査方向への走査を開始する際のビーム光の光量が、前記被走査面の副走査方向の位置ごとに値の異なる光量である第2光量となるように前記駆動部を制御する制御手段とを備える。 In order to achieve this object, an optical scanning device of the present invention deflects a light source having a plurality of light emitting points and a plurality of light beams emitted from the light source in the main scanning direction of the surface to be scanned of the image carrier. And a detecting means for receiving the beam light deflected by the deflecting means at a predetermined position and outputting a synchronization detection signal that serves as a reference signal for setting the writing timing of the surface to be scanned in the main scanning direction. When the detection means receives the light beam and outputs the synchronization detection signal, the driving unit that drives the light source is controlled so that the light amount of the beam light becomes the first light amount, and the synchronization detection signal is The amount of beam light when starting scanning in the main scanning direction of the surface to be scanned is the position in the sub-scanning direction of the surface to be scanned after a predetermined time elapses after input from the detection means. With different amount of light for each And control means for controlling the driving unit such that the second light quantity that.
上記光走査装置において、前記複数の発光点のビーム光の光量を補正する補正データを、前記被走査面の主走査方向と副走査方向とのそれぞれの方向ごとに記憶した記憶手段と、クロック信号のクロック数をカウントするカウンタに出力するクロック信号を第1のクロック信号と第2のクロック信号とで選択すると共に、前記記憶手段から前記主走査方向と前記副走査方向との補正データをそれぞれに読み出し、読み出した補正データに応じて、前記カウンタに、アップカウントを指示するアップ信号、又はダウンカウントを指示するダウン信号を出力する前記制御手段と、前記制御手段から出力される第1のクロック信号又は第2のクロック信号を、前記アップ信号又は前記ダウン信号に従ってアップカウント又はダウンカウントする前記カウンタと、前記カウンタのカウント値を入力し、入力したカウント値に応じて、前記光源を駆動する駆動部に、発光点の発光光量を補正する補正指示信号を出力するデジタル−アナログ変換手段とを備え、前記制御手段は、前記検出手段から前記同期検知信号を入力してから前記被走査面の主走査方向への走査を開始するまでの間、前記カウンタに、前記第2のクロック信号よりも周波数の高い第1のクロック信号を出力し、前記被走査面の主走査方向への走査を開始すると、前記カウンタに、前記第2のクロック信号を出力することを特徴とする。 In the optical scanning device, a storage means for storing correction data for correcting the light amount of the beam light at the plurality of light emitting points for each of the main scanning direction and the sub-scanning direction of the surface to be scanned, and a clock signal A clock signal to be output to a counter that counts the number of clocks is selected from the first clock signal and the second clock signal, and correction data in the main scanning direction and the sub-scanning direction are respectively stored from the storage means. The control means for outputting an up signal for instructing up-counting or a down signal for instructing down-counting to the counter according to read and read correction data, and a first clock signal output from the control means Alternatively, the second clock signal is up-counted or down-counted according to the up signal or the down signal. And a digital-analog conversion means for inputting a count value of the counter and outputting a correction instruction signal for correcting the amount of light emitted from the light emitting point to a drive unit for driving the light source in accordance with the input count value. The control means includes a second control signal to the counter from the second clock signal during a period from when the synchronization detection signal is input from the detection means to when scanning in the main scanning direction of the surface to be scanned is started. When a first clock signal having a high frequency is output and scanning of the surface to be scanned in the main scanning direction is started, the second clock signal is output to the counter.
請求項1記載の発明によれば、像担持体の被走査面の主走査方向の書き出し位置を検出する際と、被走査面の主走査方向への走査を開始する際に、光源のビーム光の光量をそれぞれの適切な値となるように、光源を駆動する駆動部を制御することができる。 According to the first aspect of the present invention, the beam light of the light source is detected when the writing position in the main scanning direction of the surface to be scanned of the image carrier is detected and when scanning in the main scanning direction of the surface to be scanned is started. It is possible to control the drive unit that drives the light source so that the respective light amounts become appropriate values.
請求項2記載の発明によれば、光源の駆動部に発光点の発光光量を補正する補正指示信号を出力する手段としてデジタル−アナログ変換手段を用いている場合であっても、同期検知信号を検出手段に出力させる際には、発光点の光量を第1光量に制御し、被走査面の主走査方向への走査を開始する際には、発光点の光量を第2光量に制御することができる。 According to the second aspect of the present invention, even when the digital-analog conversion means is used as the means for outputting the correction instruction signal for correcting the light emission amount of the light emitting point to the driving unit of the light source, the synchronization detection signal is generated. When outputting to the detection means, the light amount of the light emitting point is controlled to the first light amount, and when starting the scanning of the surface to be scanned in the main scanning direction, the light amount of the light emitting point is controlled to the second light amount. Can do.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。まず、図1を参照しながら実施例の構成について説明する。なお、図1(A)には、本発明を適用した光走査装置10の平面図を示し、図1(B)には光走査装置10のXX断面図と、光走査装置10からレーザ光Lの照射を受ける感光体ドラム60とを示す。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the configuration of the embodiment will be described with reference to FIG. 1A shows a plan view of the
光走査装置10は、レーザ光源として、微小スポット径を形成する複数の発光素子(発光点)が平面内に二次元配列された面発光レーザ(以下、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)と表記する)11を備えている。VCSEL11は、ハウジング20内に走査光学系と共に配置されている。光走査装置10は、走査光学系として、コリメータレンズ12、シリンドリカルレンズ13、正六角面体で形成された回転多面鏡(ポリゴンミラー)14(本発明の偏向手段に相当する)、fθレンズ15、シリンドリカルミラー16、反射ミラー17およびSOS(Start Of Scan)センサ(本発明の検出手段に該当する)18を備えている。
The
VCSEL11から出射された発散性のレーザ光Lは、コリメータレンズ12によって平行光に変換される。平行光に変換されたレーザ光Lは、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ13により、ポリゴンミラー14の偏向反射面14a近傍にて主走査方向に長い線像として結像される。そして、レーザ光Lは、高速で定速回転するポリゴンミラー14の偏向反射面14aにより反射され、等角速度的に反時計回り(矢印C方向)に走査される。
The divergent laser light L emitted from the VCSEL 11 is converted into parallel light by the
レーザ光Lは、fθレンズ15を通過した後、シリンドリカルミラー16に入射する。シリンドリカルミラー16は、副走査方向にのみ屈折力を有しており、fθレンズ15を通過したレーザ光Lは、副走査方向の結像位置が感光体ドラム60の外周面に一致するようにシリンドリカルミラー16によって反射される。そして、ハウジング20に形成された露光口19から感光体ドラム60の外周面上に照射され、感光体ドラム60の表面を走査露光する。
The laser light L passes through the
fθレンズ15は、レーザ光Lの光スポットの走査速度を等速化する機能を有している。また、上記した線像は、ポリゴンミラー14の偏向反射面14aの近傍に結像し、fθレンズ15は副走査方向に関して偏向反射面14aを物点として光スポットを感光体ドラム60の表面上に結像させるので、この走査光学系は、偏向反射面14aの面倒れを補正する機能を有している。さらに、シリンドリカルミラー16はポリゴンミラー14と感光体ドラム60の外周面を副走査方向において共役にする面倒れ補正機能も有している。
The
レーザ光Lは、感光体ドラム60の表面上を走査露光するのに先立ち、反射ミラー17を介してSOSセンサ18に入射する。すなわち、SOSセンサ18には、レーザ光Lが感光体ドラム60の表面を主走査する毎に、各走査ラインの最初のレーザ光Lが入射される。そして、SOSセンサ18は、感光体ドラム60の表面への走査ライン毎の照射タイミングを検知し、主走査方向への照射開始タイミングを示す信号(以下、SOS信号という)を生成する。SOSセンサ18は、生成したSOS信号を制御部50に出力する。
The laser light L is incident on the
また、VCSEL11には、VCSEL11の駆動を制御するVCSELドライバ30が接続されている。VCSELドライバ30には、画像処理部40の出力する書込用画像データや、制御部50の出力する、光量の指示、光量制御の実行指示といった各種の制御信号が入力される。
VCSELドライバ30は、画像形成時には、制御部50から入力した制御信号や画像処理部40から入力した書込用画像データに従ってVCSEL11へ駆動信号を出力し、各発光素子の点灯/消灯を制御する。
Further, a
At the time of image formation, the
さらに、VCSELドライバ30は、VCSEL11の個々の発光素子の光量が一定となりばらつきがなくなるようにVCSEL11の光量制御を行なう。この光量制御時には、制御部50からVCSELドライバ30に、VCSEL11のいずれかの発光素子の点灯を指示する信号と、光量制御の実行を指示する信号とが制御信号として出力される。VCSELドライバ30は、制御信号に従って該当する発光素子を点灯させた状態で、レーザ光の光量を図3に示す光検出器101により検出する。VCSELドライバ30は、光検出器101の出力する、レーザ光の光量に応じた電圧の信号と、レーザ光の光量を指示する基準電圧の信号とが略一致するように、該当する発光素子へ供給する駆動電流値を調整する。なお、基準電圧は、基準となる画像濃度に設定する際のレーザ光の光量を指示する電圧である。これをすべての発光素子に関して行なうことより、すべての発光素子の出力光量を制御することができる。VCSELドライバ30は、光量制御後は調整後の駆動電流値を保持し、点灯時には、調整された駆動電流値の電流を発光素子に供給する。
Further, the VCSEL
次に、図2を参照しながらVCSEL11について説明する。
VCSEL11は、複数の発光素子(発光点)が平面内に二次元配列されており、複数のレーザ光を同時に出力することができる。なお、本実施例では、発光素子の数は32個として説明するが、発光素子の数は32個に限定されるものではない。光走査装置10は、このようなVCSEL11を光源として用いることで、複数のレーザ光Lを同時走査させることを可能としている。
Next, the
The
次に、図3を参照しながらVCSELドライバ30の概略構成を説明する。図3には、VCSELドライバ30の概略構成を示す。
VCSEL11の備える複数の発光素子LD1〜LD32(以下、各発光素子を区別する必要がない場合には、簡単にLDと表記する)の近傍には、光検出器101が設けられている。光検出器101は、複数の発光素子LDに対して1つ設けられている。光検出器101は、発光素子LDが発する光ビームの光量を検出し、電気信号に変換する光電変換素子を備えている。このため、光検出器101の出力は、発光素子LDの発光光量に応じた電圧値となる。
Next, a schematic configuration of the
A
光検出器101の出力信号線102は、電流電圧変換回路(I/V)103を介して差動増幅器104の反転入力端子に接続されている。また、差動増幅器104の非反転入力端子には、基準値(基準電圧Vref)105が入力されている。差動増幅器104には基準電圧と検出電圧とが入力され、差動増幅器104は、両者の差分が0になるような電圧(以下、制御電圧)を出力するようになっている。差動増幅器104から出力された制御電圧は、駆動部70に入力される。駆動部70は、各発光素子LD1〜LD32に対応して32個設けられている。なお、各駆動部70を区別するため、LD1に対応する駆動部70を駆動部70(1)と表記し、LD2に対応する駆動部70を駆動部70(2)と表記する。他の駆動部70についても同様に、駆動部70(3)、・・・、駆動部70(32)と表記する。また、各駆動部70(1)〜(32)は同一の構成を備えているため、以下の説明では代表して駆動部70(1)について説明する。
The
駆動部70(1)は、制御電圧重畳部71(1)、サンプルホールドコンデンサ72(1)、ドライバ73(1)を備えている。差動増幅器104の出力端は、各駆動部70(1)、70(2)、・・・、70(32)に設けられた各制御電圧重畳部71(1)、71(2)、・・・、71(32)に接続される。前述の制御電圧は、制御電圧重畳部71(1)を介して、保持手段であるサンプルホールドコンデンサ72(1)に保持される。このサンプルホールドコンデンサ72(1)に保持された制御電圧に基づいて、ドライバ73(1)内の電圧源で発生した電圧及び電流源で発生した電流(駆動電流)に基づいて、発光素子LD(1)が発光する。
The drive unit 70 (1) includes a control voltage superimposing unit 71 (1), a sample hold capacitor 72 (1), and a driver 73 (1). The output terminals of the
例えば、発光素子LDの発光光量が少ない場合は、差動増幅器104に入力する検出電圧が低く、基準電圧の方が高い電圧となる。差動増幅器104の出力は、この電圧差に相当する電圧を増加させた電圧が出力され、これが発光素子LDの発光時の制御電圧となり、発光素子LDは光量が増加する。
逆に、発光素子LDの発光光量が多い場合は、差動増幅器104に入力する検出電圧が高く、基準電圧の方が低い電圧となる。差動増幅器104の出力は、この電圧差に相当する電圧を減少させた電圧が出力され、これが発光素子LDの発光時の制御電圧となり、発光素子LDは光量が減少する。
For example, when the light emission amount of the light emitting element LD is small, the detection voltage input to the
Conversely, when the amount of light emitted from the light emitting element LD is large, the detection voltage input to the
また、駆動部70の制御電圧重畳部71(1)には、上述の制御電圧を補正するための補正制御電圧が入力されるようになっている。この補正制御電圧は、補正制御電圧生成部80によって生成される。制御電圧重畳部71(1)は、差動増幅器104から出力された制御電圧に、補正制御電圧生成部80から出力された補正制御電圧を重畳する。制御電圧重畳部71(1)で補正制御電圧が重畳された制御電圧が、サンプルホールドコンデンサ72(1)に保持される。
In addition, a correction control voltage for correcting the above-described control voltage is input to the control voltage superimposing unit 71 (1) of the driving
補正制御電圧生成部80も、各発光素子LD1〜LD32や、駆動部70(1)〜70(32)に対応して32個設けられている。なお、補正制御電圧生成部80も各補正制御電圧生成部80を区別するため、補正制御電圧生成部80(1)、80(2)、・・・、80(32)と表記する。また、図3には、駆動部70(1)〜70(32)に対応させて、補正制御電圧生成部80を32個設けた構成を示したが、補正制御電圧生成部80を駆動部70(1)〜70(32)に対して1つ設け、1つの補正制御電圧生成部80で各駆動部70(1)〜70(32)に補正制御電圧を出力する構成であってもよい。
Thirty-two correction control
次に、図4を参照しながら補正制御電圧生成部80(1)と、この補正制御電圧生成部80(1)を制御する制御部50とについて説明する。なお、他の補正制御電圧生成部80(2)〜80(32)も補正制御電圧生成部80(1)と同様の構成を備え、制御部50から補正制御電圧生成部80(1)と同様の制御を受けるため、補正制御電圧生成部80(1)の説明を他の補正制御電圧生成部80(2)〜80(32)の説明に代える。
制御部50は、制御回路51と、記憶部52とを備えている。制御回路51は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)(共に不図示)等を備え、ROMに記録されたプログラムに従ってCPUがデータ処理を行うことで、補正制御電圧生成部80、駆動部70の動作を制御する。記憶部52は、例えば、RAM(Random Access Memory)等のメモリや、ハードディスク装置によって構成される。
Next, the correction control voltage generation unit 80 (1) and the
The
記憶部52は、主走査方向に生じる濃度むらに基づいて求められた、主走査方向の濃度むらを補正する補正データと、副走査方向に生じる濃度むらに基づいて求められた、副走査方向の濃度むらを補正する補正データとを記憶している。補正データとは、濃度むらを補正するのに必要な光量データあるいは、光量出力を得るための制御電圧(電流)データである。
ここで、図5を参照しながら主走査方向の濃度むらについて説明する。なお、図5(A)には、感光体ドラム60の被走査面の主走査方向と副走査方向とを示し、図5(B)には、図5(A)に示すA−B間と、C−D間とでの光量の変化の一例を示す。
The
Here, density unevenness in the main scanning direction will be described with reference to FIG. 5A shows the main scanning direction and the sub-scanning direction of the surface to be scanned of the
主走査方向に生じる濃度むらは、主に光学系の特性に起因して生じるむらである。このため、図5(A)に示す主走査方向に平行するA−B間に生じる主走査方向の濃度むらと、同じく主走査方向に平行するC−D間に生じる主走査方向の濃度むらは、図5(B)に示すようにほぼ同じとなる。したがって、主走査方向の濃度むらを補正する補正データは、主走査方向の各ライン(例えば、図5(A)に示すA−B間のラインやC−D間のライン)ごとに異なる補正データを用意しておく必要はなく、主走査方向の各ラインで同一の補正データを使用することができる。
なお、主走査方向の濃度補正だけを行う場合、主走査方向の書き出し位置の発光素子LDの光量は、常に同じ値に設定すればよい。通常は、初期APC(オートパワーコントロール)(APCについては後述する)動作時の基準光量すなわち基準となる画像濃度に設定する際の光量(100%光量と呼ぶ)に設定すればよい。前述のように光学系の特性に起因して生じる主走査方向の濃度むらは、主走査方向の各ラインで同一の濃度むらが生じるからである。
The density unevenness generated in the main scanning direction is unevenness mainly caused by the characteristics of the optical system. Therefore, the density unevenness in the main scanning direction that occurs between A and B parallel to the main scanning direction shown in FIG. 5A and the density unevenness in the main scanning direction that similarly occurs between CDs parallel to the main scanning direction are shown. As shown in FIG. 5B, they are almost the same. Therefore, the correction data for correcting the density unevenness in the main scanning direction is different for each line in the main scanning direction (for example, the line between AB and the line between CD shown in FIG. 5A). The same correction data can be used for each line in the main scanning direction.
When only density correction in the main scanning direction is performed, the light amount of the light emitting element LD at the writing position in the main scanning direction may be always set to the same value. Normally, it is sufficient to set a reference light amount at the time of initial APC (auto power control) (APC will be described later) operation, that is, a light amount for setting a reference image density (referred to as 100% light amount). This is because, as described above, the density unevenness in the main scanning direction caused by the characteristics of the optical system causes the same density unevenness in each line in the main scanning direction.
次に、副走査方向の濃度むらを補正する補正データについて説明する。副走査方向の濃度むらは、感光体ドラム60の帯電むらや汚れ、現像剤を感光体ドラム60上の現像位置に搬送する搬送部材に生じる現像剤のむら等に起因して生じる。このため、主走査方向の濃度むらのように主走査方向の各ラインで同一の濃度むらとなることはなく、主走査方向の濃度むらの補正に加えて副走査方向の濃度むらの補正を行うためには、図6に示すように副走査方向の各位置(各ライン)ごとに、補正データを備えておく必要がある。図6には、異なる副走査方向の位置ごとに、副走査方向の補正データ1〜10が用意されている様子を示す。各副走査方向の補正データ1〜10は、主走査方向の位置ごとに、発光素子LDの光量を補正する補正データを有している。
Next, correction data for correcting density unevenness in the sub-scanning direction will be described. The uneven density in the sub-scanning direction is caused by uneven charging or dirt on the
図4に戻り、制御部50及び補正制御電圧生成部80(1)について引き続き説明する。
制御回路51は、SOSセンサ18から出力されるSOS信号と、例えば、光走査装置10を搭載する、上位装置としての画像形成装置から供給される第1クロック信号(CLK1とも表記する)と、第2クロック信号(CLK2とも表記する)とを入力する。SOS信号は、被走査面の主走査方向へのレーザ光Lの照射開始タイミングを示す信号であり、制御回路51がSOS信号を入力してから所定時間Tの経過後に、主走査方向へのレーザ光Lの照射が開始される。
Returning to FIG. 4, the
The
制御回路51は、SOS信号を入力してから所定時間T(図7参照)の間は、上位装置から入力する第1クロック信号(以下、CLK1と表記する)を選択し、CLK1を選択クロック(以下、選択CLKと表記する)としてアップ・ダウンカウンタ81に出力する。また、制御回路51は、SOS信号を入力してから所定時間Tを経過すると、CLK1に代えてCLK2を選択し、選択したCLK2を選択CLKとしてアップ・ダウンカウンタ81に出力する。さらに、制御回路51は、SOS信号を入力してから所定時間W(図7参照)を経過すると、選択CLKのアップ・ダウンカウンタ81への出力を停止する。そして、制御回路51は、アップ・ダウンカウンタ81に、アップ・ダウンカウンタ81のカウンタをリセットするリセット信号を出力する。
The
また、制御回路51は、記憶部52から主走査方向の補正データと副走査方向の補正データとを読み出し、補正制御電圧が、記憶部52から読み出した補正データに対応する電圧となるようにアップ・ダウンカウンタ81にアップ信号又はダウン信号を出力する。主走査方向の画像の書き出し位置での発光素子LDの光量は、副走査方向での濃度むらを考慮した光量に設定される。
In addition, the
補正制御電圧生成部80(1)は、アップ・ダウンカウンタ81、D/A(デジタル−アナログ)変換器82、フィルタ部85を備えている。フィルタ部85は、抵抗86、スイッチ87、コンデンサ88を備えている。
The correction control voltage generation unit 80 (1) includes an up / down
アップ・ダウンカウンタ81は、制御回路51から出力される選択CLKと、リセット信号と、アップ信号又はダウン信号とを入力する。アップ・ダウンカウンタ81は、カウンタを備え、制御回路51から入力した信号がアップ信号である場合には、選択CLKに同期してカウンタをアップカウントする。また、アップ・ダウンカウンタ81は、制御回路51から入力した信号がダウン信号である場合には、選択CLK信号に同期してカウンタをダウンカウントする。アップ・ダウンカウンタ81は、カウンタのカウント値をD/A変換器82に出力する。
The up / down
D/A変換器82は、アップ・ダウンカウンタ81から出力される、デジタルのカウント値をアナログ信号に変換する。D/A変換器82は、アナログ信号に変換したカウント値を後段のフィルタ部85に出力する。
The D /
フィルタ部85は、D/A変換器82の出力の切り替え時に発生する高周波ノイズを除去するためのフィルタである。高周波ノイズは、発光素子LDの光量を補正する信号等に重畳されるため、濃度むらが発生する要因となる。
フィルタ部85は、図4に示すように、抵抗86とコンデンサ88とを有するローパスフィルタを備えている。フィルタ部85によってフィルタされた補正制御電圧が、各駆動部70(1)〜70(32)に出力される。また、フィルタ部85には、APC制御時(APC制御については後述する)に、ローパスフィルタのオン、オフを切り替えるスイッチ87が設けられている。このスイッチ87は、制御回路51から出力される切替信号によりオン、オフされる。すなわち、APC制御時には、フィルタ部85が無効になるようにスイッチ87がオフに制御され、APC制御以外の場合にはフィルタ部85が有効になるようにスイッチ87がオンに制御される。なお、制御回路51とスイッチ87とをつなぐ信号線については図示を省略する。
The
As shown in FIG. 4, the
図7を参照しながら制御回路51による補正制御電圧生成部80の制御についてより詳細に説明する。なお、以下の制御は、すべての補正制御電圧生成部80(1)〜80(32)に適用される制御であるため、補正制御電圧生成部80と表記する。
感光体ドラム60の被走査面の主走査方向の書き出し位置の検出は、SOSセンサ18から出力されるSOS信号に基づいて制御回路51が判定している。例えば、SOS信号を制御回路51が入力してから10μsec後に主走査方向への画像データの書き込みが開始される。しかしながら、SOSセンサ18は、SOSセンサ18への入力光量が変わるとSOSセンサ18の感度や応答性も変わってしまう。SOSセンサ18の出力するSOS信号は、アナログ信号であるため、SOSセンサ18の感度や応答性に変化が生じると、SOS信号の立ち上がりや立ち下がりが鈍ったり、SOS信号の出力タイミングにズレが生じてしまう場合もある。したがって、被走査面の主走査方向の書き出し位置の検出のための発光素子LDの光量を変更すると、制御回路51に精度のよいSOS信号を供給できない場合がある。このため、被走査面の主走査方向の書き出し位置の検出の際には、発光素子LDの光量は常に同じ光量、例えば、上述の100%光量(本発明の第1光量)に設定する必要がある。
The control of the correction control
The
また、SOS信号を制御回路51が入力してから所定時間T(例えば、10μsec)後に被走査面の主走査方向への画像データの書き込みが開始されるため、SOS信号が出力されてから所定時間Tの間に、発光素子LDの光量を副走査方向の補正データに応じた補正光量(以下、第2光量と呼ぶ)に設定する必要がある。すなわち、主走査方向の濃度補正だけを行っている場合には、主走査方向の各ラインの書き出し位置では、発光素子LDの光量を常に100%光量に設定しておけばよかった。しかし、副走査方向の光量補正を行う場合、上述したように、発光素子LDの光量を、主走査方向の各ラインの書き出し位置ごとに異なる第2光量に設定しなければならない。
Further, since the writing of image data in the main scanning direction of the surface to be scanned is started after a predetermined time T (for example, 10 μsec) after the
発光素子LDの駆動電流の電流値は、アップ・ダウンカウンタ81のカウント値に基づいてD/A変換器82により上下させている。すなわち、制御回路51が出力する選択CLK、アップ信号、ダウン信号に基づいてD/A変換器82が補正制御電圧を変更している。D/A変換器82は、あまりに速いクロックで動作させてしまうと、グリッジと呼ばれるノイズが発生するため、1MHz程度のクロックでD/A変換器82の出力が階段状に変化するように制御している。すなわち、感光体ドラム60のイメージエリア(画像が書き込まれる領域)内で、発光素子の光量を補正する回路(補正制御電圧生成部80(1)〜80(32))は、ノイズが乗らないようにゆっくりと動かすように設計されており、素早く動かすことを想定していない。にもかかわらず、副走査方向の光量補正を行う場合、SOS信号を制御回路51が入力してから所定時間Tの間に、発光素子LDの光量を瞬時に大きく変更しなければならない場合もある。このため、画像の書き込みの際に使用するクロックを用いて、発光素子LDの光量を、100%光量(本発明の第1光量)から第2光量に設定していては、D/A変換器82の動作が到底間に合わない。すなわち、所定時間T(例えば、10μsec)の間に、発光素子LDの光量が100%光量から第2光量に切り替わらない場合がある。例えば、SOS信号を制御回路51が入力してから主走査方向の画像の書き出し開始までの期間を10μsec、クロックの周波数を1MHzとすると、1クロックで0.15%、10μsecでは1.5%しか発光素子LDの光量を変更することができない。しかし、副走査方向の光量補正は、10%、20%といった単位で補正される場合がある。
The current value of the drive current of the light emitting element LD is raised or lowered by the D /
そこで、制御回路51は、SOSセンサ18から出力されるSOS信号を入力すると(図7に示すタイミング(a))、SOS信号を入力してから所定時間Tの間は、CLK1を選択CLKとしてアップ・ダウンカウンタ81に出力する。この所定時間Tは、SOSセンサ18からSOS信号が出力されてから、感光体ドラム60のイメージエリアに、画像データに基づく画像の書き込みが開始されるまでの時間である。なお、CLK1の周波数は、本実施例では20MHzに設定されている。SOS信号を入力してから、主走査方向の画像の書き出しまでの間は、感光体ドラム60のイメージエリアへの画像の書き込みは行われないので、20MHzという高速のクロックでD/A変換器82を動作させても画像には影響を与えない。例えば、所定期間Tを10μsec、クロックの周波数を20MHzとすると、10μsecの間に発光素子LDの光量を30%変更することができる。
また、制御回路51は、CLK1を選択CLKとしてアップ・ダウンカウンタ81に出力すると共に、主走査方向のラインの書き出し位置の光量に応じて、アップ信号又はダウン信号をアップ・ダウンカウンタ81に出力する。すなわち、主走査方向のラインの書き出し位置の光量が100%光量よりも低ければ、ダウン信号をアップ・ダウンカウンタ81に出力し、100%光量よりも高ければ、アップ信号をアップ・ダウンカウンタ81に出力する。
Therefore, when the SOS signal output from the
Further, the
制御回路51は、SOS信号を入力してから所定時間Tを経過すると(図7に示すタイミング(b))、CLK1に代えてCLK2を選択し、選択したCLK2を選択CLKとしてアップ・ダウンカウンタ81に出力する。CLK2は、感光体ドラム60のイメージエリアに画像を書き込む際に使用されるクロックであり、周波数は、前述のグリッジノイズが生じないように1MHzに設定されている。さらに、制御回路51は、SOS信号を入力してから所定時間Wを経過すると(図7に示すタイミング(c))、選択CLKのアップ・ダウンカウンタ81への出力を停止する。そして、制御回路51は、アップ・ダウンカウンタ81に、アップ・ダウンカウンタ81のカウンタをリセットするリセット信号を出力する(図7に示すタイミング(c))。アップ・ダウンカウンタ81のカウンタがリセットされることで、発光素子LDの光量が100%光量にリセットされる。
When a predetermined time T has elapsed since the input of the SOS signal (timing (b) shown in FIG. 7), the
このように本実施例は、SOSセンサ18に発光素子LDのレーザ光を受光させてSOS信号を出力させる際には、発光素子LDの光量を100%光量とし、被走査面の主走査方向への走査を開始する際には、発光素子LDの光量を、副走査方向の位置ごとに値の異なる光量とすることができる。従って、発光素子LDの光量をそれぞれの適切な値となるように設定することができる。
また、駆動部70に、発光素子LDの光量を補正する補正制御信号を出力する手段としてD/A変換器82を用いている場合であっても、SOS信号をSOSセンサ18に出力させる際には、発光素子LDの光量を100%光量に制御し、被走査面の主走査方向への走査を開始する際には、発光素子LDの光量を、副走査方向の位置ごとに値の異なる光量に制御することができる。
As described above, in this embodiment, when the
Even when the driving
ここで、APCについて説明しておく。
光走査装置のAPCには、画像形成前の所定の期間に実施される「初期APC」と、各走査毎に実施される「ラインAPC」とがある。「初期APC」を実施して各ビームの光量を必要光量に制御し、「ラインAPC」を実施してその光量を維持している。
初期APCは、画像形成装置の立ち上げ時やプリント指示後などに実行するモードであり、LD1〜LD32の各々が時系列で点灯され、レーザ光の光量を図3に示す光検出器101により検出する。VCSELドライバ30は、光検出器101の出力する、レーザ光の光量に応じた電圧の信号と、レーザ光の光量を指示する基準電圧の信号とが略一致するように、該当する発光素子へ供給する駆動電流値を調整する。これをすべての発光素子に関して行なうことより、すべての発光素子の出力光量を制御する。この初期APCは、内部回路(駆動部70(1)〜70(32))の制御電圧がリセットされているため、収束(光量調整が終了するまで)するのに時間がかかるために複数回のAPCを実行する。VCSELドライバ30は、光量制御後は調整後の駆動電流値を保持し、点灯時には、調整された駆動電流値の電流を供給する。
また、ラインAPCは、1主走査期間(SOS信号のインターバル)内において、画像形成が行われるイメージエリア以外の領域(APC領域)で実行されるモードであり、保持されている制御電圧がリーク等により減り光量が変動してしまうなど環境や時間経過に伴う光量変動分を調整する。これらの変動は1ライン間では小さいため通常一回のAPC動作をおこなう。ラインAPCの終了時に設定されたすべての発光素子に対応する駆動電流値が読み出され、その駆動電流値に基づいて発光素子が全部点灯され、すべての発光素子の出力光量が制御される。
Here, APC will be described.
The APC of the optical scanning device includes “initial APC” performed during a predetermined period before image formation and “line APC” performed for each scan. “Initial APC” is performed to control the light amount of each beam to the required light amount, and “Line APC” is performed to maintain the light amount.
The initial APC is a mode that is executed when the image forming apparatus is started up or after a print instruction, and each of LD1 to LD32 is turned on in time series, and the light quantity of the laser light is detected by the
The line APC is a mode executed in an area (APC area) other than the image area where image formation is performed within one main scanning period (SOS signal interval), and the held control voltage leaks or the like. The amount of light fluctuation due to the environment and the passage of time is adjusted, for example, the amount of light decreases and the amount of light changes. Since these fluctuations are small between one line, one APC operation is usually performed. The drive current values corresponding to all the light emitting elements set at the end of the line APC are read out, all the light emitting elements are turned on based on the drive current value, and the output light amount of all the light emitting elements is controlled.
次に、図8に示すフローチャートを参照しながら光走査装置10の処理手順を説明する。
まず、光走査装置10は、画像形成前の所定の期間に初期APCを行う(ステップS1)。初期APCが終了し、各LD1〜LD32の光量が、予め設定された光量である基準光量に設定されると、制御回路51は、SOSサーチを開始する(ステップS2)。制御回路51は、SOSサーチの際には、画像を書き込む主走査方向のラインに対応する発光素子LDを100%光量で発光させる。制御回路51は、SOSセンサ18から出力されたSOS信号を入力すると、補正制御電圧生成部80のアップ・ダウンカウンタ81にCLK1を出力する。また、制御回路51は、主走査方向の書き出し位置の光量に応じて、アップ信号又はダウン信号をアップ・ダウンカウンタ81に出力して、発光素子LDの光量を、画像を書き込むラインの書き出し位置の光量に設定する(ステップS3)。
Next, the processing procedure of the
First, the
制御回路51は、所定時間Tを経過し、感光体ドラム60のイメージエリアへの画像書き込みの際には、CLK2を選択してアップ・ダウンカウンタ81に出力する。また、制御回路51は、アップ・ダウンカウンタ81に出力する信号を、アップ信号又はダウン信号に切り替えることで発光素子LDの発光光量を制御し、感光体ドラム60のイメージエリアに画像を形成する(ステップS4)。主走査方向のラインへの画像の書き込みが終了すると、制御回路51は、選択CLKのアップ・ダウンカウンタ81への出力を停止し、アップ・ダウンカウンタ81にリセット信号を出力する。これにより、アップ・ダウンカウンタ81のカウント値が初期値にリセットされ、発光素子LDの光量が100%光量に設定される。
The
感光体ドラム60へのラインの画像データの書き込みが終了すると(ステップS5/NO)、制御回路51は、ラインAPCを行って(ステップS6)、発光素子LD1〜LD32の光量が、初期APCで設定した基準光量となるように発光素子LD1〜LD32の光量を制御する。ラインAPCが終了すると、制御回路51は、ステップS2に戻り、次のラインの画像書き込みを行うため、SOSサーチを行う(ステップS2)。また、感光体ドラム60への画像データの書き込み及び印刷用紙への印刷が、すべての画像データで終了すると(ステップS5/YES)、この処理を終了する。
When the writing of the line image data to the
上述した実施例は、本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。 The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
10 光走査装置
30 VCSELドライバ
40 画像処理部
50 制御部
60 感光体ドラム
70 駆動部
80 補正制御電圧生成部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記光源から射出された複数のビーム光を、像担持体の被走査面の主走査方向へ偏向する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向されたビーム光を所定位置で受光し、前記被走査面の主走査方向の書き出しタイミングを設定する際の基準信号となる同期検知信号を出力する検出手段と、
前記検出手段にビーム光を受光させて前記同期検知信号を出力させる際に、前記ビーム光の光量が第1光量となるように前記光源を駆動する駆動部を制御し、前記同期検知信号を前記検出手段から入力してから所定時間を経過するまでの間に、前記被走査面の主走査方向への走査を開始する際のビーム光の光量が、前記被走査面の副走査方向の位置ごとに値の異なる光量である第2光量となるように前記駆動部を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする光走査装置。 A light source having a plurality of luminous points;
Deflecting means for deflecting a plurality of light beams emitted from the light source in the main scanning direction of the scanned surface of the image carrier;
Detecting means for receiving the beam light deflected by the deflecting means at a predetermined position and outputting a synchronization detection signal serving as a reference signal when setting the writing timing in the main scanning direction of the surface to be scanned;
When causing the detection means to receive beam light and output the synchronization detection signal, the driving unit that drives the light source is controlled so that the light amount of the beam light becomes the first light amount, and the synchronization detection signal is The amount of light of the beam when starting scanning in the main scanning direction of the surface to be scanned after the input from the detection means until a predetermined time elapses for each position in the sub-scanning direction of the surface to be scanned Control means for controlling the drive unit so as to obtain a second light amount which is a light amount having different values.
An optical scanning device comprising:
クロック信号のクロック数をカウントするカウンタに出力するクロック信号を第1のクロック信号と第2のクロック信号とで選択すると共に、前記記憶手段から前記主走査方向と前記副走査方向との補正データをそれぞれに読み出し、読み出した補正データに応じて、前記カウンタに、アップカウントを指示するアップ信号、又はダウンカウントを指示するダウン信号を出力する前記制御手段と、
前記制御手段から出力される第1のクロック信号又は第2のクロック信号を、前記アップ信号又は前記ダウン信号に従ってアップカウント又はダウンカウントする前記カウンタと、
前記カウンタのカウント値を入力し、入力したカウント値に応じて、前記光源を駆動する駆動部に、発光点の発光光量を補正する補正指示信号を出力するデジタル−アナログ変換手段とを備え、
前記制御手段は、前記検出手段から前記同期検知信号を入力してから前記被走査面の主走査方向への走査を開始するまでの間、前記カウンタに、前記第2のクロック信号よりも周波数の高い第1のクロック信号を出力し、前記被走査面の主走査方向への走査を開始すると、前記カウンタに、前記第2のクロック信号を出力することを特徴とする請求項1記載の光走査装置。 Storage means for storing correction data for correcting the light amount of the beam light at the plurality of light emitting points for each of the main scanning direction and the sub-scanning direction of the scanned surface;
A clock signal to be output to a counter that counts the number of clock signals is selected from the first clock signal and the second clock signal, and correction data for the main scanning direction and the sub-scanning direction are stored from the storage unit. The control means for outputting to each of the counters an up signal for instructing up counting or a down signal for instructing down counting according to the read correction data,
The counter that counts up or down the first clock signal or the second clock signal output from the control means according to the up signal or the down signal;
Digital-analog conversion means for inputting a count value of the counter and outputting a correction instruction signal for correcting a light emission amount of a light emitting point to a drive unit that drives the light source according to the input count value;
The control means has a frequency higher than that of the second clock signal in the counter from when the synchronization detection signal is input from the detection means to when scanning in the main scanning direction of the surface to be scanned is started. 2. The optical scanning according to claim 1, wherein a high first clock signal is output, and when the scanning of the surface to be scanned in the main scanning direction is started, the second clock signal is output to the counter. apparatus.
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