JP3945966B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、より詳細には、レーザプリンタ、デジタル複写機等における光源として用いられる半導体レーザの光出力を制御及び変調する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の従来例として、例えば特開平5−075199号公報、特開平5−235446号公報、特開平9−321376号公報には、半導体レーザの光出力をモニタする受光素子の受光電流と発光指令電流とを常時比較することにより、高速に半導体レーザを制御する光電気負帰還ループを構成し、かつ発光指令電流に比例した電流を光電気負帰還ループの出力電流に加算して半導体レーザに流すことにより高速に半導体レーザを変調する方法が提案されている。このようにすることにより、半導体レーザの温度特性・ドゥループ特性などを抑制し、かつ高速変調を実現する。
【0003】
しかしながら、半導体レーザの光出力をモニタする受光素子の特性により、半導体レーザの光出力が小さくなってくると受光素子の光入力に対する受光電流出力特性の直線性が著しく劣化してくる。このため、低光出力の場合の制御精度が悪くなり、所定の光出力より大きな光出力になってしまう場合がある。このようなことが発生すると、レーザプリンタ等において地膚汚れなどの悪影響を与えてしまう。
【0004】
また、常時光出力を制御しているので、制御系を正常動作させるためにも光出力を完全に消灯することができず、これはオフセット光を生じさせることになる。また、半導体レーザに駆動電流を加算する駆動電流を設定する回路が必要とされ、レーザプリンタなどの光変調ICの機能を向上させる場合の回路規模的制約を伴うことになる。
【0005】
更に、一つの半導体レーザの光出力のみを検出する受光素子を必要とするため、半導体レーザアレイのように複数のレーザの出力を一つの受光素子により検出する場合には、外部に各々の光出力を分離して検出する手段が要求される。
【0006】
また、他の従来例として、特開平11−167081号公報に記載されているようにダイレクトシンセサイザによる画素クロック周波数設定方法は、周波数刻みをLUT(ルックアップテーブル)のデータを変更することにより高速に周波数変更が可能であるが、周波数可変刻みと出力周波数変更速度は、次に接続されるPLL−LOOPの制御速度および低域通過フィルタと密接に絡み合い、全体構成を設計する際の制約になる。また、周波数刻みはマスタクロック周波数とLUTのビット数に依存し、細かな設定を行うためには、回路規模を増大させる必要が生じたり、もしくはマスタークロックを高速にする必要が生じ、1チップ化を実現するには困難さが伴う。
【0007】
特開平5−207234号公報に記載されているようなPLL−LOOPに位相誤差を付加する方法では、位相誤差の付加信号を非常に安定にしなければ画素クロックの周波数誤差が発生してしまう。これは、デジタル回路とアナログ回路を一体化して1チップIC化を図るときの大きな制約となってしまう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図32に示す従来例を参照しながら更に説明する。同図において、半導体レーザユニット21から発光されたレーザ光は、ポリゴンミラー22が回転することによりポリゴンミラー22によりスキャンされ、走査レンズ23を介して被走査媒体(感光体)24上に光スポットを形成し、被走査媒体24を露光して静電潜像を形成する。このとき、半導体レーザユニット21は画像処理ユニット26により生成された画像データと位相同期回路29により位相が設定された画像クロックとに従い、半導体レーザの発光時間をコントロールすることにより、被走査媒体24上の静電潜像をコントロールする。また、位相同期回路29はクロック生成回路28により生成されたクロックの位相を、ポリゴンミラー22によりスキャンされた半導体レーザの光を検出するフォトディテクタ29に同期した位相に設定する。
【0009】
このように、レーザ駆動回路27、位相同期回路29、クロック生成回路28は、レーザ走査光学系を用いた画像形成装置では被走査媒体24上に形成する静電潜像の位置精度、間隔精度上必要不可欠なものであり、このため画像クロックと同一の周波数を画像形成装置内でいくつもの経路を必要としてしまい、画像形成装置のEMIの問題を引き起こしてしまっていた。また、部品点数が多くなるためコスト上昇にもなる。更に、印字速度の上昇にしたがって画像データ転送クロックを全システムにおいて完全に同一タイミングで動作させることは非常に困難となり、画像データ転送を遅いクロックでデータを並列化して転送しなければならなくなる。
【0010】
また、近年では、レーザプリンタの高速・高密度化に伴って、1つの光源からの光だけではなく複数個の光源からの光により記録することにより高速・高密度化を図るマルチビーム光学系が採用されつつある。しかしながら、この場合には、光源として複数個の半導体レーザを使用する場合と、一つのチップ上に複数の発光点をモノリシックにアレイ配列した半導体レーザアレイを使用する場合があり、これらは適宜、システム的観点から選択されることが望ましい。
【0011】
しかしながら、従来、半導体レーザアレイに対しては受光素子がすべての半導体レーザに共通であるため、特開平5−75199号公報、特開平5−235446号公報、特開平9−321376号公報などに記載されている手法が使用できず、結果的に半導体レーザアレイを使用する場合にコスト的に高くついてしまっていた。
【0012】
また、特開平5−75199号公報、特開平5−235446号公報、特開平9−321376号公報などに記載されているように半導体レーザの温度特性・ドゥループ特性などの影響を除去するためには、常時制御が必要とされるが、同時に常時制御を実施するためオフセット光が生じてしまう。また、電流設定回路等が必要とされ回路規模が大きくなってしまう。さらに、半導体レーザアレイを使用した場合には外部に各々の光出力を分離して検出する手段が要求される。
【0013】
また、半導体レーザのビームプロファイルは通常ガウス分布に近似され、ガウス分布に従い電子写真システムにおける静電潜像が形成される。このため、静電潜像は2値的ではなく、アナログ的分布をした箇所が解像度の増大にしたがって発生する。これは、現像バイアスの変動等の外部変動要因の影響を受けやすくなり、画像濃度変動を引起こしやすくなってしまう。
【0014】
さらに、特開平11−167081に記載されているような、ダイレクトシンセサイザによる画素クロック周波数設定方法は、周波数刻みをLUTのデータを変更することにより高速に周波数変更が可能であるが、周波数可変刻みと出力周波数変更速度は、次に接続されるPLL−LOOPの制御速度および低域通過フィルタと密接に絡み合い全体構成設計上の制約になる。また、周波数刻みはマスタクロック周波数とLUTのビット数に依存するので、細かな設定を行うためには、回路規模を増大させる必要が生じたり、マスタークロックを高速にする必要が生じ、1チップIC化を実現するには困難さが伴う。
【0015】
また、特開平5−207234号公報に記載されているようにPLL−LOOPに位相誤差を付加する方法では、位相誤差の付加信号を非常に安定にしなければ画素クロックの周波数誤差が発生してしまう。これは、デジタル回路とアナログ回路を一体化して1チップIC化を図るときの大きな制約となってしまう。
【0016】
また、ポリゴンスキャナ等の偏向器において、偏向反射面の回転軸からの距離のばらつき(内接円半径のばらつき)は、被走査面上を走査する光スポット(走査ビーム)の走査速度ムラを発生させる。同期光を検出後、所定のタイミングで書込信号が発せられて半導体レーザが発光を開始し、個々の発光源に対し1走査分ずつのデータが送られ、その繰り返しにより被走査媒体上に潜像として画像が形成される。
【0017】
このとき、図33(a)(b)に示すようにポリゴンスキャナ等の偏向器における上記要因により、各走査線の走査長のムラ(ばらつき)が現れ、これは書込倍率誤差と同様に主に画像端部で目立ち、前記書込終了端のばらつきが画像として、画像端部の揺らぎとして現れる(終了端部だけでなく途中像高でも画像の揺らぎは発生するが、端部に行くほど上記偏向器の要因による画像への影響は大きく、画像品質の劣化が目立つ)。この端部の揺らぎによる画像品質の劣化は、高品位の画質を要求する場合は補正を行う必要がある。
【0018】
さらに、マルチビーム光学系の場合、各発光源の発振波長に差があると、走査レンズの色収差が補正されていない光学系の場合に露光位置ズレが発生し、各発光源に対応する光スポットが被走査媒体上を走査するときの走査幅は、発光源ごとに差が生じてしまい、画像品質の劣化の要因になってしまうため、走査幅の補正を行う必要がある。
【0019】
また、半導体レーザアレイの発光点間隔は、その熱的クロストークや電気的クロストークの影響により近づけられる限界がある。また、半導体レーザアレイの発光点間隔を何種類も作るのはコスト的にデメリットとなる。しかし、走査光学系はその書込密度や走査幅により様々なものが開発されており、走査光学系の倍率も様々である。そのため、被走査面上で任意の走査ピッチを得るために、半導体レーザアレイを傾けることにより発光点のピッチが副走査方向において見かけ上所望のピッチになったようにして使用している。しかし、半導体レーザアレイを傾けた場合、各発光点から射出した光束の被走査面上での走査開始位置がずれてしまう。また、傾けない場合でも、半導体レーザアレイの製造時の加工誤差により生じる発光点の位置ズレによっても上記と同様に被走査面上での走査開始位置がずれてしまう。これは画像品質の劣化の要因になってしまうため、走査開始位置の補正を行う必要がある。
【0020】
さらに複数の半導体レーザを組み合わせてマルチビーム光学系の光源部を構成する場合も、上記と同様に走査開始位置がずれるという問題があり、やはり画像品質の劣化の要因になってしまうため、走査開始位置の補正を行う必要がある。
【0021】
また、光学系設計においては、出力画像の高画質化のために、光学系の高性能化(像面湾曲の低減、倍率誤差の低減、走査線曲がりの低減等)が図られているが、光学系の光学素子の構成枚数、面構成、材質の制約によりそれにも限度がある。さらなる高性能化を図るためには、光学素子枚数の増加、特殊形状面の導入、高価な光学材料の使用が必要になり、光学系のコストアップ、設計難易度の向上、加工難易度の向上という課題が生じる。
【0022】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、ポリゴンスキャナ等の偏向器を要因として現れる画像端部の揺らぎに伴う走査長のバラツキを補正して高品位な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0023】
本発明はまた、例えばマルチビーム光学系により光源部を構成し、画像信号に基づいた半導体レーザの変調光により被走査媒体上を走査して画像を形成する画像形成装置において、低廉・小型な構成で画像形成クロック及び画像形成タイミング・半導体レーザアレイ変調制御を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0024】
本発明はまた、画像書込みクロックの生成と半導体レーザアレイの制御を行う回路を効率的に1チップIC内に収め、小型、高速、低コスト化を実現することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
第1の手段は上記目的を達成するために、出力画素クロックに同期し、画像データに応じて変調された光束を偏向器の複数の偏向面により走査方向に偏向して被走査媒体上を走査する画像形成装置において、前記偏向器の複数の偏向面により走査方向に偏向して走査したときの各走査長のバラツキを補正するように、前記出力画素クロックの位相を制御して1画素の時間幅を、所定の画素間隔毎に制御して出力画素クロックの周波数を前記偏向面毎に制御するクロック位相周波数制御手段を備えたことを特徴とする。
【0026】
第2の手段は、第1の手段において、前記クロック位相周波数制御手段は、高周波クロック発生手段と、前記高周波クロック発生手段から出力される高周波クロックを分周して前記出力画素クロックを生成するとともに、前記出力画素クロックの位相を制御して1画素の時間幅を変更可能な第1の分周手段と、前記高周波クロック発生手段から出力される高周波クロックを分周し、前記第1の分周手段で発生した前記出力画素クロックと同一周波数で位相が異なる画像データ取り込みクロックを生成する第2の分周手段と、前記第2の分周手段が生成する前記画像データ取り込みクロックの位相を変更する位相変更手段とを備えたことを特徴とする。
【0027】
第3の手段は、第2の手段において、前記高周波クロック発生手段は、電圧制御発振回路と、前記電圧制御発振回路の出力を分周するプログラマブル・カウンタと、前記プログラマブル・カウンタの出力と基準周波数との位相を比較する位相比較回路を有するPLL回路により構成され、前記第1の分周手段が前記電圧制御発振回路の出力を分周して前記出力画素クロックを生成するとともに、前記出力画素クロックの位相を位相同期信号に同期させることを特徴とする。
【0028】
第4の手段は、第3の手段において、前記出力画素クロックに同期して画像データに基づいて最適な露光エネルギー分布が得られる変調パターンを生成する変調パターン生成回路を更に有することを特徴とする。
【0029】
第5の手段は、第2の手段における第1の分周手段及び位相変更手段と、第3の手段におけるPLL回路と、第4の手段における変調パターン生成回路とを共通のIC内に構成することを特徴とする。
【0030】
第6の手段は、第5の手段において、半導体レーザ変調駆動回路をさらに前記共通のIC内に構成することを特徴とする。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0033】
ここで、以下の説明はマルチビーム光学系を基本にして説明しているが、本発明は、発光源が1つの場合でも同様の効果を得ることができ、特に光源の数には限定されない。但し、複数光源によるマルチビーム光学系の場合、複数本の光束が同時に被走査媒体上を走査するため、走査終端部におけるばらつきが目に付きやすく、本発明はより効果的である。
【0034】
図1は複数ビーム走査装置の実施の形態を示す。図1(a)に示す光源装置10は、図1(b)に詳しく示すように複数(この例では2個)の発光部11a、12aを有する光源部と、各発光部11、12から射出した発散光束をカップリングするカップリングレンズ13、14を有する。カップリングレンズ13、14は、上記発散光束を「以後の光学系に適した光束形態(例えば平行光束、弱い発散性の光束や収束光束等)」に変換する。この実施の形態では、図1(a)に示すように、カップリングされた各光束は「平行光束B1、B2」として光源装置10から出射し、線像結像系としてのシリンドリカルレンズ3により偏向器である回転多面鏡4の偏向反射面近傍に、主走査方向に長くほぼ線状に結像する。
【0035】
偏向反射面により偏向された2光束は、回転多面鏡4の等速回転に伴い等角速度的に偏向しつつ結像レンズ5、6を透過し、次いで光路折り曲げミラー7により光路を折り曲げられ、レンズ5、6の作用により被走査面である感光体8の感光面上に光スポットとして集光し、被走査面上の2走査線を走査する。2つの光スポットは、副走査方向に所望の間隔(走査ピッチ)を隔てて形成される。
【0036】
光源部の各発光部の相対的な位置関係は、光源部と被走査面との間にある結像系(この実施の形態ではカップリングレンズ13、14、シリンドリカルレンズ4、結像レンズ5、6)の副走査方向の合成倍率Mに応じて上記「所望の走査線ピッチ」が実現されるように決定される。
【0037】
ここで、光源装置10は図1(b)に示すように、2個の半導体レーザ11、12からの発散光束を、各半導体レーザに対応させたカップリングレンズ13、14により別個にカップリングして平行光束とし、カップリングされた光束をビーム合成プリズム15を用いてビーム合成する。ビーム合成プリズム15は偏光分離膜15Aを有し、カップリングレンズ13からの光束は偏光分離膜15Aを透過する。また、カップリングレンズ14からの光束は1/2波長板16により、偏光面を当初の状態から90度旋回され、プリズム面と偏光分離膜15Aで順次反射されてビーム合成プリズム15から出射する。
【0038】
カップリングレンズ13、14の光軸(鎖線で示す)は、互いに平行で、ビーム合成プリズム15以後は、図のように1本に合成されて合成光軸AXとなる。図1(b)は上下方向が副走査方向である。半導体レーザ11、12の発光部11a、12aは、それぞれ対応するカップリングレンズ13、14の光軸に対して副走査方向に(互いに逆向きに)ずれており、このためビーム合成プリズム15によりビーム合成された各光束B1、B2は、副走査方向において互いに角をなす。
【0039】
光源部は図1(b)に示す如きものに限らず、公知の適宜のものを用いることができる。例えば「複数の発光部をモノリシックにアレイ配列した半導体レーザアレイ」を用い、発光部から射出する複数の発散光束を共通のカップリングレンズによりカップリングするように構成してもよい。
【0040】
半導体レーザアレイの発光点間隔は、その熱的クロストークや電気的クロストークの影響により近づけられる限界(〜14μm)がある。また、半導体レーザアレイの発光点間隔を何種類も作るのはコスト的にデメリットとなる。しかし、走査光学系はその書込密度や走査幅により様々なものが開発されており、走査光学系の倍率も様々である。そのため、被走査面上で任意の走査ピッチを得るために、半導体レーザアレイを傾けることにより副走査方向ピッチが見かけ上所望のピッチになったようにして使用している。図2に示すように(この例は発光点が4つの半導体レーザアレイの例である)、発光点間隔Pの半導体レーザアレイを角度θ傾けることにより、図2(b)に示すように、副走査方向においてピッチがPcosθと同等になる。こうすることにより副走査方向の走査ピッチを任意の所望のピッチにすることができる。
【0041】
しかし、半導体レーザアレイを傾けた場合、図2(b)に示すように、主走査方向の発光点位置が距離dだけズレてしまい、それにより各発光点から射出した光束の被走査面上での走査開始位置もズレてしまう。その場合、被走査面上では主走査方向の光学系全系の倍率が掛けられた量だけずれる。また、傾けない場合でも、半導体レーザアレイの製造時の加工誤差により生じる発光点の位置ズレによっても上記と同様に被走査面上での走査開始位置がずれてしまう。以上に述べてきた様に、主走査方向の発光点の位置のずれは、最終的な画像品質の劣化の要因になってしまうため、走査開始位置の補正を行う必要がある。
【0042】
次に図3は汎用の半導体レーザを合計4個用いた4ビーム光源ユニットの具体的な斜視図を示す。図3において半導体レーザ101、102はアルミダイキャスト製の支持部材103の裏側に主走査方向に約8mm間隔で並設して形成された図示しない嵌合穴に各々圧入して支持され、第1射出軸に対称に一列に配置される。また、コリメートレンズ104、105は各々の半導体レーザの発散光束が平行光束となるようにX位置を、また所定のビーム射出方向となるようにY,Z位置を合わせて半導体レーザ101、102と対に形成したU字状の支持部103−1、103−2との隙間にUV硬化接着剤を充填し固定されて第1の光源部を構成する。同様に第2の光源部も支持部材108に半導体レーザ106、107が圧入され、コリメートレンズ119、109が固定されて構成する。
【0043】
第1、第2の光源部は、x軸に対称に配置され、各々の射出軸(第1、第2の射出軸)と中心を一致させた円筒部103−6、108−6をベース部材110の裏側より嵌合穴110−1、110−2に上記円筒部を係合させ、位置決め部103−3、103−4、103−5及び108−3、108−4、108−5の各々3点を基準に当接し、位置決め部103−3、103−4、108−3、108−4においてベース部材の表側よりネジをとおして固定する。
【0044】
ベース部材には各半導体レーザに対応したアパーチャが設けられた板111と、半導体レーザ106、107のビームを半導体レーザ101、102の光軸に近接させて射出するビーム合成プリズム112が支持される。上記のように構成したベース部材はホルダ部材113に保持され、走査光学手段を収納する光学ハウジング(図示しない)に走査光学手段の光軸に円筒部113−1の中心を合わせて取付を行うことで走査光学手段に複数のビームを入射せしめる。また、レバー113−3を調節ネジ115で上下させることによって円筒部113−1を中心として回転可能に保持される。
【0045】
これにより走査光学系の配置誤差等によって走査線の傾きが生じるが、この走査線に合わせてビーム配列を傾けることができる。各半導体レーザの駆動回路が形成される基板114は、支柱113−2に固定され、半導体レーザのリードをハンダづけして回路接続がなされる。
【0046】
上記に示したような複数の発光部を有する光源装置においては、各発光部の発振波長が異なることにより、図1に示す結像レンズ5、6の持つ色収差により被走査面上を走査する各走査光の倍率が異なり、露光幅が異なるという現象を起こしてしまう。また、半導体レーザアレイを傾けた場合と同様に、図3から明らかなように、主走査方向の発光点位置がズレた構成となっており、それにより各発光点から射出した光束の被走査面上での走査開始位置もズレてしまう。この主走査方向の走査開始位置のずれは、半導体レーザアレイを傾けた場合と同様に、最終的な画像品質の劣化の要因になってしまうため、走査開始位置の補正を行う必要がある。
【0047】
上記の発光点の位置のずれを言い換えると、「偏向走査平面(主走査平面)と直交する軸に対する半導体レーザの各発光点の相対的位置が異なる場合」と言い変えることができる。このような状態の場合、つまり偏向走査平面と直交する軸上に各発光点の相対位置がない場合に、被走査面上の光スポットの走査開始位置は主走査方向においてずれた位置になり、書込端部は「がたがた」した画像になってしまう。
【0048】
図4において、波形▲4▼がこれまでの光変調パルス例である。また、光変調パルス▲4▼の半導体レーザ光をコリメートレンズにて平行光にした後、走査光学系を経て感光体面上で結像させる光学系においてビームプロファイルがガウス分布をしている場合の露光エネルギー分布を▲2▼に示す。一方、本発明の場合では、光パルスは▲3▼のようなパターンになり、そのパターン▲3▼で露光した場合の同一光学系による露光エネルギー分布を▲1▼に示す。図5は従来の変調光パルス幅を狭くした場合の例であり、本発明の光の変調パターンもこれに対応するように変化させた露光エネルギー分布を示す。
【0049】
図6は以上のパルス幅を順次変化させた場合の従来例を示し、図7は本発明の変調パターンにより変化させた場合の露光エネルギー分布を示す。図7に示す光変調パターンは、図4に示す光パターンと、図5に示すように左右対称な細い第1の光パルス列▲3▼と、中心にて光らせる第2のパルス▲4▼の組み合わせである。第1のパルス▲3▼の間隔は、露光エネルギー分布を細くする場合には狭くし、太くする場合には太くしかつ、この場合には第2のパルス▲4▼により露光エネルギー分布の中心での低下を抑制するようにしている。
【0050】
以上の図から分かるように、本発明の光パルスにて露光することにより約20%程度光ビーム径が細くなった場合に近い、急峻な露光エネルギー分布を得ることができる。このようにすることにより感光体表面電位分布がビーム径をより細くした場合と同じような表面電位分布が得られることになるので、粒状性(S/N比)がよい画像を得ることができる。
【0051】
また、本レーザビームの変調に対しては、走査光学系について説明してきたが、レーザー光が照射される対象物が回転しているような(例えば光ディスク等)においても有効な方法となる。
【0052】
図8は上記光変調パルス列を生成するためのパルス変調ユニット(Pulse−Modulation−Unit)300を示している。図8において、Clockは画像データを転送するクロックである。入力画像データはLUT(Look−up−table)301により変調パルス列に対応するデータに変換され、この変調データはLoad信号に応じてシフトレジスタ(Shift-Register)302にロードされる。一方、クロックClockの周波数を8倍する高周波クロックVCLKを、PLLループ回路を構成する位相比較器(Phase−Detector)303、ループフィルタ(Loop−Filter)304、電圧制御発振器(VCO)305、1/8分周器306により生成し、このVCLK信号に従いシフトレジスタ302の変調データ(Modulation Data)を出力する。
【0053】
このようにして、図5に示す光パルス▲3▼は、図9に示すようなデータにより生成され、また、図4に示す光パルス▲3▼は図10に示すようなデータにより生成される。また、ここでは画像データをLUT301により変換する構成をとることにより、レーザ走査光学系を変更した場合にもLUT301の内容を変更するだけで、同一回路に図4、図5に示すような光パルス▲3▼を自由に選択できるようにしている。このような構成にすることにより、自由度の高い光変調パルスを生成することができ、また、本構成による光パルス生成により粒状性がよい画像を得ることができる。
【0054】
図11は図8に示されたパルス変調ユニット300からの変調データに応じて半導体レーザを制御・変調するためのLDコントロールユニット310及びLD周辺回路を示している。以下、図11に従い動作を説明する。制御回路311により、光出力P0の場合、半導体レーザLDの光を受光する受光素子PDの出力電流により発生する電圧(可変抵抗REXTを介して光起電流が電圧に変換される)をXPD端子にて検出し、これをVCONT電圧と比較・制御し、制御結果がXCH端子に接続されているコンデンサ(Hold-Capacitor1)によりホールドされる。
【0055】
一方、光出力がP1の場合にも同様にして制御され、コンデンサ(Hold−Capacitor2)にホールドされる。光出力は、P1とP0の間の電圧に対して直線であることを仮定して(実際に、半導体レーザのI−L特性によりこの直線性は精度よく成立する)多段階に変調される。
【0056】
パルス変調ユニット(Pulse−Modulation−Unit)300からの変調データをDn(画素クロックVCLKの速度で変化するデータ)とし、半導体レーザ駆動電流をInとし、コンデンサ(Hold−Capacitor1)、(Hold−Capacitor2)の電圧をV1,V2とし、また、P1=P0/2としたとき
In={(V0−V1]×Dn+V1}/RE
ここで Dn=−1〜1
となるように制御回路311と変調信号発生回路312により設定している。
【0057】
このようにして、パルス変調ユニット300からの出力データに従い、半導体レーザLDの光パルスパターンを生成することができ、図4、図5における露光エネルギー分布を生成することが比較的容易に可能となり、粒状性のよい画像を得ることができる。
【0058】
ここで、図8に示すパルス変調ユニット300においては、画素クロックCLKの8倍になる周波数の高周波クロックVCLKを画素クロックCLKから生成する構成を示したが、通常、画素クロックCLK自身も基準クロックから生成される。半導体レーザLDを光源とする場合、レーザの発振波長跳びや、複数の発光部の発振波長の差により、走査光学系の持つ色収差(いわゆる倍率の色収差)による露光(走査)位置ずれが発生するため、画素クロックを微調できる画素クロック生成回路が要求される。
【0059】
例えば、1走査の画素数を14,000、画素クロック周波数を60MHz、走査両端での画素位置精度を1/4画素幅にするとき、単一PLLでこの周波数設定を可能とするには、
60MHz÷(14000×4)=1.07kHz
となり、約1kHzの基準クロックでPLLを制御しなければならない。この結果、1kHz毎にしかPLLの位相変動量を検出できなくなり、PLLとしての制御帯域幅は低下する。さらに外乱等に弱くなり、画素位置精度を向上させる為にはPLLを構成するVCO305の安定性に対する要求が非常に高くなってしまう。これを避けるために2重のPLLによる方法等もあるが、このような回路を別途持つことにより、PLL回路のジッタが2重に蓄積されることとなりジッタの拡大を引き起こす。また、コスト的にも割高となってしまう。
【0060】
図12はこの問題点を解決すると同時にVCLK信号生成と画素クロック生成を実現した実施例を示す。以下図12に従って動作を説明する。図12に示す回路では、基準クロックと、VCLK信号をプログラマブル・カウンタ(Programmable-Counter)321によりN分周した結果とを比較する位相周波数比較回路322と、位相周波数比較回路322の結果をフィルタするループ・フィルタ(Loop-Filter)323と、ループ・フィルタ323の出力電圧に応じて発振周波数が変化するVCO324とからなるPLLループによってVCLK信号を生成する。また、プログラマブル・カウンタ321の分周比Nは外部から分周比設定により設定される。
【0061】
このようにしてVCLK信号を生成してVCLK信号と位相同期パルスにより、ロードパルス・ジェネレータ325から1/8分周回路326にデータ=0をロードすることにより、位相同期パルスに位相同期した画素クロックを、VCLK信号の1/8の周波数で生成する。
【0062】
この回路はまた、同様のタイミングであらかじめ設定された位相データをロードパルス・ジェネレータ325からロードすると、画素クロックとの位相差を持った内部クロックを生成する1/8分周回路327を有している。1/8分周回路327は、画素クロックが遅い場合には必要ない。また、画像データを転送するまでの時間遅れが問題とならなければ必要とはならない。
【0063】
しかしながら、画素クロックの周波数が高い場合には、本出力に同期させた外部からの画像データを取り込むとき、本画素クロック出力から画像データ入力までの遅延時間が問題となり、正しくデータを取り込むことができなくなる。このような場合には、本実施例のようにあらかじめ設定された位相データに基づいて、画像データ取り込みクロックの位相を、出力画素クロックに対し可変にしておくことで回避できる。
【0064】
さらに、本実施例では、Phase-Set信号により1/8分周回路326、327のカウント(分周)をイネーブル/ディスエーブルできるようになっている。これは、本実施例の場合には、Phase-Set信号の立上りエッジをVCLKで捉え、VCLKの1クロックサイクル分カウント(分周)動作を停止させるようになっている。このようにすることにより、画素クロック及び内部クロックの位相を1/8クロック刻みで遅らせることができる。1/8クロックサイクルの位相遅れ量を、1走査期間中に決められた間隔(もしくは決められた間隔に近い)で実行することにより、1走査期間での画素クロックの周波数を等価的に微調できることになる。これは、PLL−LOOPにより設定可能な周波数可変ステップをより細かく設定できることと等価である。
【0065】
逆に微調において、1/8クロック早める場合は、図13に示すように、データ=0をロードする代わりにデータ=1をロードし、分周数=8→7とすることにより、1/8クロック分短くすることができる。このとき、ロードデータが設定されるとこれがレジスタ329から分周回路326−1にデータが出力されるが、分周数=7が出力されたときは短くなり、分周数=9が出力された場合は延びることになる。
【0066】
別の方法としては、もともとの画素クロックを縮めて短めに設定しておき、少しずつ1走査期間中の決められた間隔(もしくは決められた間隔に近い間隔)で、画素クロック及び内部クロックの位相を1/8クロック刻みで遅らせることにより、微調をおこない所望の画像を得ることができる。
【0067】
ここで、光源部である半導体レーザLDの発光部が、複数の発光部から構成されるマルチビーム光学系の場合、各発光部の発信波長が異なると、被走査面を走査結像させるための走査光学系の持つ色収差により、各発光部による走査光の走査幅に差が生じ、走査線毎による画像位置ズレやハイライト部における濃度ムラを引き起こし、画像劣化の要因となる。
【0068】
この走査幅の差を上記の位相シフトを用いる事により補正をかけることができ、所望の狙いの書込位置に書き込むことができるようになる。走査幅が延びてしまう発光部に対しては、短くなるようにシフトさせ、走査幅が縮んでしまう発光部に対しては、長くなるようにシフトさせればよい。一方、あらかじめ元々の画像クロックを縮めて短めに設定してある場合は、走査幅が延びてしまう発光部と走査幅が縮んでしまう発光部とでそれぞれシフト量を変えることにより対応すればよい。
【0069】
ここで、半導体レーザアレイを傾けた場合、上記でも述べたように、図2(b)に示すように、主走査方向の発光点位置が間隔dだけズレてしまい、それにより各発光点から射出した光束の被走査面上での走査開始位置もズレてしまう。その場合、被走査面上では主走査方向の光学系全系の倍率が掛けられた量だけずれる。
【0070】
それを示したものが図14であり、これは主走査断面における、複数の発光点の間隔と被走査面上での複数の光スポットの間隔の関係を示すものである。この図14では、間隔dで射出された光束は、カップリングレンズ13、14と結像レンズ5、6の焦点距離の比による倍率関係により、被走査面上を間隔d’で走査する状態を模式的に現した図である。走査光束は結像レンズ5、6による集光作用により光スポットとして被走査面上を走査する。上記により各光スポットは主走査方向にd’ずれて走査し、主走査方向の光学系全系の倍率をβmとするとき
|d’|=|βm・d|
の関係が成り立つ。
【0071】
一方、傾けない場合でも、半導体レーザアレイの製造時の加工誤差により生じる発光点の位置ズレにより上記と同様に被走査面上での走査位置がずれてしまう。
【0072】
また、半導体レーザアレイを傾けた場合と同様に、複数の半導体レーザにより光源部を構成する場合も、主走査方向において発光点位置がズレた構成となっているため、各発光点から射出した光束の被走査面上での走査開始位置もズレてしまう。この主走査方向の走査開始位置のずれは、半導体レーザアレイを傾けた場合と同様に、最終的な画像品質の劣化の要因になってしまうため、走査開始位置の補正を行う必要がある。
【0073】
上記の発光点の位置のずれを言い換えると、偏向走査平面(主走査平面)と直交する軸に対する半導体レーザの各発光点の相対的位置が異なる場合、といい変えることができる。このような状態の場合、つまり変更走査平面と直交する軸上に各発光点の相対位置がない場合に、被走査面上の光スポットの走査開始位置は主走査方向においてずれた位置になり、書込端部はがたがたした画像になってしまう。
【0074】
図15は被走査面上での光スポットの走査するもようを模式的に示している。半導体レーザアレイを傾けることにより被走査面上を走査する光スポットはd’の間隔で走査する。このとき、画像領域前に配置されている、同期検知光学系(走査光検出手段)からの検出信号に基づき、所定のタイミングの後、画像変調信号に応じ半導体レーザアレイから光を発振し、被走査面上に静電潜像を形成する。半導体レーザアレイはこのとき、同期検知光学系を最初に横切った光束を基準に他の発光点も発振のタイミングも取る。そのため、このままでは画像領域において各発光点による光スポットの書込開始位置はずれてしまい、画像劣化の要因となる。
【0075】
そこで、上記に記載の方法により、一番最後に画像領域を書き込む光束が画像領域に到達するタイミングに画像情報を書込開始するように位相をシフトさせ遅らせることにより、被走査面上に形成される静電潜像の開始位置をあわせることができる。d’がN/8クロックの長さとすると、図15に示すような4つの発光点を持つ半導体レーザアレイの場合、一番先行している走査光に対する制御信号は、3*N/8クロックシフトすれば一番最後とあわせることができる。同様に、2番目は2*N/8クロック、3番目はN/8クロックシフトさせればよい。
【0076】
上記例では一番最後の走査光を基準にしたが、どこを基準にしてもよい。その場合、任意に短くなるようにシフトしたり、長くなるようにシフトさせればよい。以上のようにして、半導体レーザアレイを傾けた場合でも、画像の書き出し端部をあわせることができるようになる。
【0077】
実際的にPLL−LOOPの周波数可変ステップを細かく設定しようとする場合は、図13に示すプログラマブル・カウンタ321の分周設定範囲を広く取り、かつ、基準クロックを低くするか、もしくはVCLK信号を高くすることでも設定可能ではあるが、基準クロックを低くすることは、VCLK信号の周波数変動が基準クロックサイクルでしか検出することができなくなり、VCO324の発振周波数安定化が大きな技術課題になってしまう。
【0078】
例えば、1走査の画素数を14,000、画素クロック周波数を60MHz、走査両端での画素位置精度を1/4画素幅にするとき、単一PLLでこの周波数設定を可能とするには
60MHz÷(14000×4)=1.07kHz
となり、約1kHzの基準クロックでPLLを制御しなければならない。この結果、1kHz毎にしかPLLの位相変動量を検出できなくなり、PLLとしての制御帯域幅は低下する。さらに外乱等に弱くなり、画素位置精度を向上させる為にはPLLを構成するVCO324の安定性に対する要求が非常に高くなってしまう。これを避けるために2重のPLLによる方法等もあるが、このような回路を別途持つことにより、PLL回路のジッタが2重に蓄積されることとなりジッタの拡大を引き起こす。また、コスト的にも割高となってしまう。一方、VCLKを高くすることは、VCO324の発振周波数を高くしなければならず、これも技術的課題となる。
【0079】
ところが、本発明によればVCO324の発振周波数を高くできればそれを上回ったステップで、VCO324を安定化できればそれを上回るステップで周波数設定が可能となる。また、Phase-Set信号による位相遅れを生成する1/8クロックサイクルの間、半導体レーザを発光しないようにしておくことにより、露光エネルギー量の不連続性は解消できる。
【0080】
また、Phase-Set信号を半導体レーザが発光しないときに設定してもよい。走査毎に少しずらした位置で設定してもよい。ページの最初のラインのみで設定してもよい。さらに、装置の電源が投入されている間はあらかじめ設定された時間間隔で設定してもよい。時間間隔は装置の内部時計を内蔵して計測してもよいし、時間カウンタ等の方法により計測してもよい。
【0081】
このようなタイミングで位相遅れ量を変化させることにより、出力画像に影響なく画素クロック位相を変更できる。また、Phase-Set信号を走査の開始タイミングのみ走査毎に一定刻みで増加もしくは減少するように(例えば、1/8→2/8→3/8→4/8→5/8→6/8→7/8→0)変化させることにより、1/8クロックサイクル毎に各画素の位置を制御することができる。
【0082】
このようにすることにより、画像出力のスクリーン角を微調することにより高画質画像を得ることができる。また、その位相変更回路の設定のタイミングを任意に変更できるようにすることにより、様々な場合に対応できるようになる。
【0083】
図16に示す構成では、図12に示す構成に対してN進カウンタ(N-Counter)330が追加され、N進カウンタ330が内部クロックをN-カウント毎にPhase-Set信号を自動的に生成し、1/8画素クロック位相を遅らせるようにしている。本実施例の場合には1/8クロックの時間、光パルスを出力しないようにしている。このようにしても、図4のように露光エネルギー分布が不連続になることはない(半導体レーザLDのビーム径に対し充分短い時間のみ光を消しているため、また、画素の区切りのタイミングであるため)。
【0084】
なお、N進カウンタ330のカウント値Nの値は、外部からのシリアルデータにより設定可能となっている。このようにすることにより、PLL−LOOPにより設定できない刻みの周波数をシリアルデータにより設定できるようになるので、等価的に周波数刻みを細かく設定できるようになる。
【0085】
ポリゴンスキャナ等の偏向器の、偏向反射面の回転軸(中心)からの距離のばらつき(内接円半径のばらつき)は、被走査面上を走査する光スポット(走査ビーム)の走査幅のばらつきを発生させる。同期光を検出後、所定のタイミングで書込信号が発せられ半導体レーザが発光を開始し、個々の発光源に対し1走査分ずつのデータが送られ、その繰り返しにより被走査媒体上に潜像として画像が形成させる。このとき、ポリゴンスキャナ等の偏向器における上記要因により、各走査線の走査長のムラ(ばらつき)が現れ、書込倍率誤差と同様に主に画像端部で目立ち、前記書込終了端のばらつきが画像として、画像端部の揺らぎとして現れる。
【0086】
本発明によれば、この走査幅のばらつきも上記画素クロック及び内部クロックの位相をシフトさせることにより補正する(書込端部をあわせる)事が可能になる。偏向器を要因とする走査幅のばらつきは偏向反射面が変わることにより発生し、偏向反射面の周期にあわせて周期的に発生する。よって、偏向反射面のどの面で偏向走査しているか判別する必要か生じる。その方法の一例としては、偏向器の上面にマーキングを行い、そのマークを読み取る毎に1回転したことが認識できる。また、各走査の開始前に同期検知系により入力信号を得ており、この2種類の情報により今どの面で走査しているか判定できる。
【0087】
図17を参照して説明すると、1/nカウンタ(1/n Counter)331は,偏向器からのマーク検出信号によりリセットされ,リセット後再び同期パルス信号のカウントを開始して、1,2,3・・・,n面をカウントし、再び偏向器からのマーク検出信号によりリセットされる。この繰り返しにより偏向器の何面で偏向走査しているかを判別可能となる。
【0088】
図18は図16に示す構成に対して、ラインカウンタ333とカウント値設定部334が追加されている。偏向反射面により走査幅が伸び縮みするため、各面に対する情報をライン情報としてカウント値設定部334に格納しておき、次にラインカウンタ333がどの面で被走査面を走査するかの識別信号に従い、このライン情報をN進カウンタ330にロードし、その情報に基づき画素クロック及び内部クロックの位相をどの様にシフトさせるかを決定する。すなわち、識別された偏向器の反射面数をラインカウンタ333からのデータによりライン情報をN進カウンタ330にロードしてカウント値を設定し、N進カウンタ330によりPhase-Set信号を生成し、位相をシフトさせる。なお、上記動作は光源数に限らず同様であり、光源数が1つでも複数の光源から構成される場合でも同様の効果を有する。
【0089】
図19は、画素クロックに対して内部クロックの位相を位相データに応じて制御するタイミング図であり、上から順に、VCLK信号、同期パルス、リセット信号、画素クロック、画像データ、Reset2信号、内部クロックを示す。また、図19の動作は位相検出Set信号=Lのときのみ動作する構成としている。このようにすることにより、位相検出Set信号=Lのときには常に同期パルスが有効となり、内部クロックと画像データの位相関係がコントロールされるようになる。一方、電源投入の最初のタイミングのみ位相検出Set信号=Lとすることにより、初期設定された位相差を維持することもできる。
【0090】
図20は図8の場合と対比して、LUT301のビット数を低減した場合の方法を示し、1画素の中心を基準に左右独立なパルスを選択できるようになっている。また、シフトレジスタ302ではなくVCLK信号を8分周するときの8位相のパルス(図21に示す)を選択する選択テーブルを設定することにより、任意の位置にパルスを生成する生成方法を示したものである。このようにすることにより図8よりも選択可能なパルス列範囲は狭くなるが、LUT301の回路規模が小さくなり、図5及び図7のような光パルスを得る場合には低コストにて有効な方法として実現できる。
【0091】
図22は光出力強度のピーク値と半導体レーザのバイアス電流を制御するLD駆動回路において、カソードがコモンとなっている半導体レーザに対する構成を示している。図中、半導体レーザLDの光出力を受光素子PDで検出し、検出された結果を誤差増幅器(Error-Amp1)341により電圧変換して、基準電圧(Refference Voltage)と比較し、制御値をコンデンサ(Hold-Capacitor1)に保持する制御を行っている。また、本実施例では、VCC=80mVの電圧となるようにRE端子電圧を制御するように誤差増幅器(Error-Amp2)342の制御結果をコンデンサ(Hold-Capacitor2)に保持している。
【0092】
なお、誤差増幅器341の制御タイミングは、半導体レーザLDを発光させるLDON信号がアクティブなとき、一定時間遅れて制御させている。また、誤差増幅器342は半導体レーザLDを消灯したときのバイアス電流が一定値となるように、LDON信号が非アクティブのとき一定時間遅れて制御するようにしている。
【0093】
このように、LDON信号から一定時間遅れて制御を開始するようにすることにより、半導体レーザLDの光出力から受光素子の受光電流、受光電流を電圧に変換、誤差増幅器341に信号の伝送における遅れ時間による誤差が発生しないようにしている。
【0094】
また、バイアス電流の制御タイミングにおいても同様である。更に、半導体レーザLDをバイポーラトランジスタ343のエミッタに接続することにより、バイポーラトランジスタ343のベース電圧をできる限り遅れが発生しないように半導体レーザLDに伝える構成となっている。したがって、本構成例では、半導体レーザLDの端子間電圧を所定電圧にすることにより、所定の光出力を得る構成をとっている。このようにすることで、半導体レーザLDを高速に変調することができる。
【0095】
図23は図22の変形例として、アノードコモンの半導体レーザLDを使用した場合のLD駆動回路を示す。本実施例では図22と比較して、半導体レーザLDをトランジスタ343のコレクタに接続している。このようにすることにより、ほぼカソードコモンの半導体レーザLDと同様な回路で実現できる。この結果、アノードコモンとカソードコモンの半導体レーザLDを、同一IC上で使用可能にすることが実現できる。
【0096】
図24は半導体レーザLDを制御するタイミングを生成するために、LDON信号=HのときコンデンサC1を急速充電し、LDON信号=LのときにはコンデンサC1の電荷を一定電流で放電させることにより、細いパルス列がきたときには制御しなくなるようにしている。このようにすることにより、単純な遅延回路+論理回路構成に比較し、狭いパルス列については制御値をホールドすることになり、制御精度が向上する。
【0097】
図25は図22、図23のように半導体レーザLDの接続を実施した場合、半導体レーザLDの光を検出する受光素子PDの端子電圧が、アノードコモンの場合にはGNDを基準に変化し、カソードコモンの場合にはVCCを基準に変化する性質を用いて、受光素子PDの端子電圧がVCC/2以下の場合にはアノードコモンの半導体レーザLDが接続されており、そうでない場合にはカソードコモンの半導体レーザLDが接続されていることが分かる。
【0098】
これを回路的に実現したものが図25である。このようにすることにより、アノードコモン半導体レーザLDかカソードコモン半導体レーザLDであるかを自動的に判別し、図22、図23に従った制御方向を変えることができ、アノードコモン半導体レーザLDとカソードコモン半導体レーザLDの両方に対し同一回路(IC)を使用することができる。
【0099】
図26は、以上記載してきた事柄をまとめ、1チップICとして実現した場合の実施例である。また、本実施例では、画素クロック周波数は同一の周波数であり、同期信号は2種類により独立に制御でき、また、半導体レーザを制御変調する回路部は2チャンネル分有している。図中、基準電源供給回路(Voltage-Reference)350は本IC全体のものであり、他の回路ブロックへ基準電源VREF、IREFを供給する。位相検出器(Phase-Detector)351、VCO352、クロック・ドライバ(Clock-Driver)353、11ビット・プログラマブル・カウンタ(11BIT-Programmable-Counter)354によりPLL−LOOP回路を構成し、カウンタ−レジスタ355に設定された12ビットデータのうち、下位1ビットがクロック・ドライバの出力クロックVCLKの位相をπ遅らせるように設定され、上位11ビットがプログラマブル・カウンタ354の分周比を設定している。このようにしてCLKの周波数は、F−REF×N/2(N:12ビットデータ)となっている。
【0100】
また、Xリセット・パルス・ジェネレータ(XResetPulse-Generator)356XとYリセット・パルス・ジェネレータ(YResetPulse-Generator)356Yはそれぞれ、ディテクト・パルス・セレクタ358からの主走査同期検知信号(DETP1信号、DETP2信号)に同期してXreset信号、Yreset信号と、CLK信号の正転・反転かを選択されたXCLK信号、YCLK信号をXデバイダ・ドライバ(XDivider-Drive)357XとYデバイダ・ドライバ(YDivider-Driver)357Yに出力する。
【0101】
ドライバ357X、357Yはそれぞれ、Xreset信号、Yreset信号とXCLK信号、YCLK信号に従い4分周して、セレクタ358からのXDETP信号、YDETP信号に同期した画素クロックXPCLK,YPCLKを出力する。
【0102】
また、図27に示されたようなタイミングチャートに従いADPhase信号、BDPhaseの立上りエッジに従い、画素クロックを1/8位相遅延させることができるようになっている。この結果、ライン走査毎に画素クロックの開始位置を1/8クロックサイクル毎に遅延制御することができる。
【0103】
また、1ラインの走査期間中、M回立上りエッジを与えることにより画素クロック周波数をFCLK×N/(N+M/8)に等価的に変更することができるようになる。更に、図27のタイミングチャートに示されたようにALDMASK、BLDMASK信号を生成することにより、画素クロックを1/8クロックサイクル遅延させ、タイミングでは半導体レーザを強制的にOFFにするようにして、画像濃度が急激に変化しないようにしている。
【0104】
この場合には、自動的に半導体レーザLDを消灯させるようにしているが、あらかじめ画像データから1/8濃度減らしておくことにより、強制的に消灯させる必要はない。このように画像データからあらかじめ1/8減らしておく場合には、MaskEN信号をハイにすることにより、LDMASK信号を無効化する。
【0105】
図28は、あらかじめ決められた規則に従って光変調パルスを生成する構成にした場合の実施例を示す。
【0106】
図29においては、シリアルインターフェース401によりコードエリアプログラムカウンタ402にプログラムコードを書き込むことにより、画像データの有効書込み期間、電子写真プロセス制御の為の濃度パターン生成、孤立点ドットの検出、及びそれに応じた画像データ変換処理を実施するユニットを構成して、上記記載事項を実現した実施例である。
【0107】
なお、図29中、ALU403はクロック・ジェネレータ404の出力クロック(画素クロックの8倍)で動作を実行している。また、プログラムコードは各同期信号毎に所定のプログラムカウント値になるように制御されている。以上のように、ALU403は速度変換RAM405から転送されてきた画像データの処理して処理結果をLDコントローラ406にわたし、LDコントローラ406はこのデータに従い、半導体レーザLDを変調する。なお、図29中、速度変換RAM405は、このICへ転送されるクロックと書込みクロックとの速度差を吸収する為のバッファメモリとなっている。
【0108】
図30は図29の変形例を示し、ALU403の前段、後段にそれぞれレジスタ408、シフトレジスタ409が追加されている。図30において、ALU403は演算結果をシフトレジスタ409に、1画素分の光変調パターンに相当するデータパターンを、クロック・ジェネレータ404の8クロックサイクルに1回書き込み、シフトレジスタ409はクロック・ジェネレータ404のクロックに従い、LDコントローラ406へ変調データを受け渡す。
【0109】
図31は図22に示す構成に対して、シェーディングデータを加算する構成が追加されている。
【0110】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1記載の発明によれば、ポリゴンスキャナ等の偏向器を要因として発生する走査長のばらつき(各走査線の光走査幅の差)、及びそれに伴う画像端部に現れる画像の揺らぎを補正することができる。
【0111】
請求項2記載の発明によれば、マルチビーム光学系により光源部を構成する画像形成装置において、出力画像(画素)クロックと内部クロックとの位相差を設定できるようになっているため、ICに接続される画像データ転送回路ブロックとの画像データ転送遅延時間を適正にするよう設定でき、したがって、高速な画像(画素)クロック生成と同時に半導体レーザを制御することができ、また、そのICを提供できる。
【0112】
請求項3記載の発明によれば、高周波クロックの周波数の設定自由度が向上し、画像(画素)クロックを書込み位置に同期でき、高速な画像(画素)クロック生成と同時に半導体レーザを制御することができ、また、そのICを提供できる。
【0113】
請求項4記載の発明によれば、高周波クロックの周波数の設定自由度が向上し、さらに画像データから最適な露光エネルギ分布が得られる高速な光変調パターンが生成でき、高速な画像(画素)クロック生成と同時に半導体レーザを制御することができ、また、そのICを提供できる。
【0114】
請求項5記載の発明によれば、高速化を実現でき、さらに複数の発光点の書出し位置を微調整でき、高速な画像(画素)クロック生成と同時に半導体レーザを制御することができ、また、そのICを提供できる。
【0115】
請求項6記載の発明によれば、半導体レーザ変調駆動回路を別の場所に設置できるため、光源部周りのレイアウトを行いやすくなり、高速な画像(画素)クロック生成と同時に半導体レーザを制御するICを提供できる。
【0116】
請求項7記載の発明によれば、伝達速度の早い回路部分を一体化するため高速化を実現でき、本発明により高速な画像(画素)クロック生成と同時に半導体レーザを制御するICを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置を示す構成図である。
【図2】図1の光源部の他の例の発光点を示す説明図である。
【図3】図2の光源部の一例を示す分解斜視図である。
【図4】従来の光変調パルスと露光エネルギー分布を示す説明図である。
【図5】本発明の光変調パルスと露光エネルギー分布を示す説明図である。
【図6】図4の光変調パルスを変化させた場合の露光エネルギー分布を示す説明図である。
【図7】図5の光変調パルスを変化させた場合の露光エネルギー分布を示す説明図である。
【図8】本発明のパルス変調ユニットを示すブロック図である。
【図9】図8のパルス変調ユニットの光変調パルスを示す説明図である。
【図10】図8のパルス変調ユニットの光変調パルスを示す説明図である。
【図11】本発明のLDコントロールユニットを示すブロック図である。
【図12】高周波クロック生成・画素クロック生成回路を示すブロック図である。
【図13】本発明の高周波クロック生成・画素クロック生成回路を示すブロック図である。
【図14】複数の発光点による走査を示す説明図である。
【図15】複数の発光点とその書き出し位置を示す説明図である。
【図16】高周波クロック生成・画素クロック生成回路を示すブロック図である。
【図17】偏向面の検出回路を示すブロック図である。
【図18】本発明の高周波クロック生成・画素クロック生成回路を示すブロック図である。
【図19】図18における主要信号を示すタイミングチャートである。
【図20】図8においてLUTのビット数を少なくした場合の光変調パルスを示す説明図である。
【図21】図20における8位相のパルスを示す説明図である。
【図22】LD駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図23】LD駆動回路の他の例を示すブロック図である。
【図24】LD駆動回路を詳しく示すブロック図である。
【図25】他のLD駆動回路を詳しく示すブロック図である。
【図26】本発明をIC化した一例を示すブロック図である。
【図27】図26における主要信号を示すタイミングチャートである。
【図28】本発明をIC化した他の例を示すブロック図である。
【図29】本発明の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図30】本発明の全体構成の他の例を示すブロック図である。
【図31】図22のLD駆動回路の変形例を示すブロック図である。
【図32】従来の画像形成装置を示す構成図である。
【図33】偏向器による画像端部のバラツキを示す説明図である。
【符号の説明】
321 プログラマブル・カウンタ
322 位相比較回路
323 ループ・フィルタ
324 VCO
326−1,327−2 分周回路
328,329 レジスタ
328a,329a 位相検出回路
333 ラインレジスタ
334 カウント値設定部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an image forming apparatus that controls and modulates the light output of a semiconductor laser used as a light source in a laser printer, a digital copying machine, or the like.
[0002]
[Prior art]
As a conventional example of this type, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-075199, 5-235446, and 9-321376 disclose a light receiving current and a light emission command of a light receiving element that monitors the light output of a semiconductor laser. A constant negative current feedback loop that controls the semiconductor laser at high speed is constructed by constantly comparing the current with the current, and a current proportional to the emission command current is added to the output current of the negative photoelectric feedback loop to flow through the semiconductor laser. Therefore, a method for modulating a semiconductor laser at high speed has been proposed. By doing so, temperature characteristics and droop characteristics of the semiconductor laser are suppressed, and high-speed modulation is realized.
[0003]
However, if the light output of the semiconductor laser decreases due to the characteristics of the light receiving element that monitors the light output of the semiconductor laser, the linearity of the light receiving current output characteristic with respect to the light input of the light receiving element is significantly deteriorated. For this reason, the control accuracy in the case of a low light output is deteriorated, and the light output may be larger than a predetermined light output. If such a situation occurs, the laser printer or the like will have an adverse effect such as soiling.
[0004]
In addition, since the light output is always controlled, the light output cannot be completely turned off even for the normal operation of the control system, which causes offset light. In addition, a circuit for setting a drive current for adding the drive current to the semiconductor laser is required, which entails circuit scale restrictions when improving the function of a light modulation IC such as a laser printer.
[0005]
Furthermore, since a light receiving element that detects only the light output of one semiconductor laser is required, when detecting the output of a plurality of lasers with a single light receiving element as in a semiconductor laser array, each light output is externally provided. It is necessary to provide a means for separately detecting the.
[0006]
As another conventional example, a pixel clock frequency setting method using a direct synthesizer as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-167081, can be performed at high speed by changing the frequency increment to LUT (lookup table) data. Although it is possible to change the frequency, the frequency variable increment and the output frequency change speed are closely intertwined with the control speed of the PLL-LOOP to be connected next and the low-pass filter, and become a constraint when designing the entire configuration. In addition, the frequency increment depends on the master clock frequency and the number of bits of the LUT, and it is necessary to increase the circuit scale or to increase the master clock speed in order to make fine settings. It is difficult to realize.
[0007]
In the method of adding a phase error to the PLL-LOOP as described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-207234, a frequency error of the pixel clock occurs unless the additional signal of the phase error is made very stable. This is a major limitation when integrating a digital circuit and an analog circuit into a one-chip IC.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
This will be further described with reference to the conventional example shown in FIG. In the figure, the laser light emitted from the semiconductor laser unit 21 is scanned by the polygon mirror 22 as the polygon mirror 22 rotates, and a light spot is formed on the scanned medium (photosensitive member) 24 via the scanning lens 23. Then, the scanning medium 24 is exposed to form an electrostatic latent image. At this time, the semiconductor laser unit 21 controls the light emission time of the semiconductor laser in accordance with the image data generated by the image processing unit 26 and the image clock whose phase is set by the phase synchronization circuit 29, so that the on-scanned medium 24 To control the electrostatic latent image. The phase synchronization circuit 29 sets the phase of the clock generated by the clock generation circuit 28 to a phase synchronized with the photodetector 29 that detects the light of the semiconductor laser scanned by the polygon mirror 22.
[0009]
As described above, the laser drive circuit 27, the phase synchronization circuit 29, and the clock generation circuit 28 improve the positional accuracy and interval accuracy of the electrostatic latent image formed on the scanned medium 24 in the image forming apparatus using the laser scanning optical system. This is indispensable. For this reason, a number of paths are required in the image forming apparatus at the same frequency as the image clock, causing an EMI problem of the image forming apparatus. In addition, since the number of parts increases, the cost increases. Furthermore, it becomes very difficult to operate the image data transfer clock at the same timing in the entire system as the printing speed increases, and the image data must be transferred in parallel with a slow clock.
[0010]
In recent years, with the increase in the speed and density of laser printers, there are multi-beam optical systems that achieve high speed and high density by recording with light from a plurality of light sources as well as light from a single light source. It is being adopted. However, in this case, there are a case where a plurality of semiconductor lasers are used as a light source and a case where a semiconductor laser array in which a plurality of light emitting points are arrayed monolithically on one chip is used. It is desirable to select it from a viewpoint.
[0011]
However, since a light receiving element is conventionally common to all semiconductor lasers for a semiconductor laser array, it is described in JP-A-5-75199, JP-A-5-235446, JP-A-9-321376, and the like. As a result, when a semiconductor laser array is used, it is expensive.
[0012]
In addition, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-75199, Japanese Patent Laid-Open No. 5-235446, Japanese Patent Laid-Open No. 9-321376, etc., in order to remove the influence of the temperature characteristics and the droop characteristics of the semiconductor laser, etc. Although constant control is required, offset light is generated because the control is always performed at the same time. In addition, a current setting circuit or the like is required, which increases the circuit scale. Further, when a semiconductor laser array is used, means for separately detecting each light output is required.
[0013]
Further, the beam profile of a semiconductor laser is usually approximated to a Gaussian distribution, and an electrostatic latent image in an electrophotographic system is formed according to the Gaussian distribution. For this reason, the electrostatic latent image is not binary, and an analog distribution occurs as the resolution increases. This is likely to be affected by external fluctuation factors such as development bias fluctuations, and is liable to cause image density fluctuations.
[0014]
Furthermore, the pixel clock frequency setting method using a direct synthesizer as described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-167081 can change the frequency step at high speed by changing the LUT data. The output frequency change speed is closely entangled with the control speed of the PLL-LOOP to be connected next and the low-pass filter, and becomes a constraint on the overall configuration design. Further, since the frequency increment depends on the master clock frequency and the number of bits of the LUT, it is necessary to increase the circuit scale or to increase the master clock speed in order to make fine settings. Difficulty is involved in realizing this.
[0015]
Also, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-207234, in the method of adding a phase error to the PLL-LOOP, a frequency error of the pixel clock occurs unless the additional signal of the phase error is made very stable. . This is a major limitation when integrating a digital circuit and an analog circuit into a one-chip IC.
[0016]
Also, in a deflector such as a polygon scanner, the variation in the distance from the rotation axis of the deflecting reflection surface (the variation in the inscribed circle radius) causes uneven scanning speed of the light spot (scanning beam) that scans the surface to be scanned. Let After detecting the synchronization light, a write signal is generated at a predetermined timing and the semiconductor laser starts to emit light, and data for each scan is sent to each light emitting source, and the repetition is repeated to cause a latent image on the scanned medium. An image is formed as an image.
[0017]
At this time, as shown in FIGS. 33A and 33B, due to the above factors in the deflector such as a polygon scanner, unevenness (variation) in the scanning length of each scanning line appears. At the end of the image, the writing end end variation appears as an image as a fluctuation at the end of the image (the image fluctuates not only at the end end but also at the middle image height. The influence of the deflector on the image is large, and the deterioration of the image quality is conspicuous. The deterioration of the image quality due to the fluctuation of the end portion needs to be corrected when a high quality image is required.
[0018]
Further, in the case of a multi-beam optical system, if there is a difference in the oscillation wavelength of each light source, an exposure position shift occurs in the case of an optical system in which the chromatic aberration of the scanning lens is not corrected, and a light spot corresponding to each light source. However, the scanning width when scanning the medium to be scanned varies depending on the light source, which causes deterioration in image quality. Therefore, it is necessary to correct the scanning width.
[0019]
In addition, the light emitting point interval of the semiconductor laser array has a limit that can be approached due to the influence of thermal crosstalk and electrical crosstalk. In addition, it is disadvantageous in terms of cost to make several kinds of light emitting point intervals of the semiconductor laser array. However, various scanning optical systems have been developed depending on the writing density and scanning width, and the magnification of the scanning optical system is also various. Therefore, in order to obtain an arbitrary scanning pitch on the surface to be scanned, the semiconductor laser array is used by tilting the semiconductor laser array so that the pitch of the light emitting points is apparently desired in the sub-scanning direction. However, when the semiconductor laser array is tilted, the scanning start position of the light beam emitted from each light emitting point on the surface to be scanned is shifted. Even in the case of not tilting, the scanning start position on the surface to be scanned is shifted in the same manner as described above due to the positional deviation of the light emitting point caused by the processing error in manufacturing the semiconductor laser array. Since this becomes a factor of image quality deterioration, it is necessary to correct the scanning start position.
[0020]
Further, when a light source unit of a multi-beam optical system is configured by combining a plurality of semiconductor lasers, there is a problem that the scanning start position is shifted in the same manner as described above, which also causes deterioration in image quality. It is necessary to correct the position.
[0021]
In the optical system design, in order to improve the quality of the output image, the performance of the optical system (reduction in curvature of field, reduction in magnification error, reduction in scanning line bending, etc.) has been achieved. There is a limit to the number of constituent elements of the optical system, the surface configuration, and the material. In order to achieve higher performance, it is necessary to increase the number of optical elements, introduce specially shaped surfaces, and use expensive optical materials, increasing the cost of optical systems, improving design difficulty, and improving processing difficulty. The problem arises.
[0022]
The present invention has been made in view of the above problems, and can obtain a high-quality image by correcting the variation in the scanning length due to the fluctuation of the image edge that appears due to a deflector such as a polygon scanner. An object is to provide an image forming apparatus.
[0023]
The present invention also provides a low-cost and small-sized configuration in an image forming apparatus in which a light source unit is configured by, for example, a multi-beam optical system, and an image is formed by scanning a scanned medium with modulated light of a semiconductor laser based on an image signal. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of performing image forming clock and image forming timing / semiconductor laser array modulation control.
[0024]
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus in which a circuit for generating an image writing clock and controlling a semiconductor laser array can be efficiently housed in a one-chip IC and can be reduced in size, speed and cost. With the goal.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first means scans the scanned medium by deflecting the light beam modulated according to the image data in the scanning direction by the plurality of deflecting surfaces of the deflector in synchronization with the output pixel clock. In the image forming apparatus, the output pixel clock of the output pixel clock is corrected so as to correct a variation in each scanning length when scanning by deflecting in the scanning direction by the plurality of deflecting surfaces of the deflector. The time width of one pixel by controlling the phase For each predetermined pixel interval System And a clock phase frequency control means for controlling the frequency of the output pixel clock for each of the deflection surfaces.
[0026]
The second means is the first means The clock phase frequency control means divides the high-frequency clock output from the high-frequency clock generation means and the high-frequency clock generation means to generate the output pixel clock, and controls the phase of the output pixel clock. A first frequency dividing unit capable of changing a time width of one pixel, and a high frequency clock output from the high frequency clock generating unit, and the same frequency as the output pixel clock generated by the first frequency dividing unit And a second frequency dividing means for generating an image data capturing clock having a different phase, and a phase changing means for changing the phase of the image data capturing clock generated by the second frequency dividing means. It is characterized by that.
[0027]
The third means is the second means. The high-frequency clock generation means includes a voltage-controlled oscillation circuit, a programmable counter that divides the output of the voltage-controlled oscillation circuit, and a phase comparison circuit that compares the phase of the output of the programmable counter and a reference frequency. A PLL circuit is configured, and the first frequency divider divides the output of the voltage controlled oscillation circuit to generate the output pixel clock and synchronizes the phase of the output pixel clock with a phase synchronization signal. It is characterized by that.
[0028]
The fourth means is The third means further includes a modulation pattern generation circuit that generates a modulation pattern that obtains an optimal exposure energy distribution based on image data in synchronization with the output pixel clock. It is characterized by that.
[0029]
The fifth means is The first frequency dividing means and phase changing means in the second means, the PLL circuit in the third means, and the modulation pattern generating circuit in the fourth means are configured in a common IC. It is characterized by that.
[0030]
The sixth means In the fifth means, the semiconductor laser modulation driving circuit is further configured in the common IC. It is characterized by that.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0033]
Here, the following description is based on a multi-beam optical system, but the present invention can obtain the same effect even when there is one light source, and is not particularly limited to the number of light sources. However, in the case of a multi-beam optical system using a plurality of light sources, since a plurality of light beams simultaneously scan the scanned medium, variations at the scanning end are easily noticeable, and the present invention is more effective.
[0034]
FIG. 1 shows an embodiment of a multiple beam scanning device. A light source device 10 shown in FIG. 1A has a light source unit having a plurality (two in this example) of light emitting units 11a and 12a and an emission from each of the light emitting units 11 and 12, as shown in detail in FIG. Coupling lenses 13 and 14 for coupling the divergent light flux. The coupling lenses 13 and 14 convert the divergent light beam into a “light beam form suitable for the subsequent optical system (for example, a parallel light beam, a weak divergent light beam, a convergent light beam, etc.)”. In this embodiment, as shown in FIG. 1A, the coupled light beams are emitted from the light source device 10 as “parallel light beams B1 and B2,” and deflected by a cylindrical lens 3 as a line image imaging system. In the vicinity of the deflecting and reflecting surface of the rotary polygon mirror 4 serving as a mirror, an image is formed in a substantially linear shape in the main scanning direction.
[0035]
The two light beams deflected by the deflecting reflecting surface pass through the imaging lenses 5 and 6 while being deflected at a constant angular velocity as the rotary polygon mirror 4 rotates at a constant speed, and then the optical path is bent by the optical path bending mirror 7. By the action of 5 and 6, the light is condensed as a light spot on the photosensitive surface of the photosensitive member 8 which is the surface to be scanned, and two scanning lines on the surface to be scanned are scanned. The two light spots are formed at a desired interval (scanning pitch) in the sub-scanning direction.
[0036]
The relative positional relationship between the light emitting units of the light source unit is an imaging system between the light source unit and the surface to be scanned (in this embodiment, the coupling lenses 13 and 14, the cylindrical lens 4, the imaging lens 5, The “desired scanning line pitch” is determined according to the composite magnification M in the sub-scanning direction 6).
[0037]
Here, as shown in FIG. 1B, the light source device 10 separately couples the divergent light beams from the two semiconductor lasers 11 and 12 by the coupling lenses 13 and 14 corresponding to the respective semiconductor lasers. The beam is combined using a beam combining prism 15. The beam combining prism 15 has a polarization separation film 15A, and the light beam from the coupling lens 13 is transmitted through the polarization separation film 15A. The light beam from the coupling lens 14 is rotated 90 degrees from the initial state by the half-wave plate 16, and is sequentially reflected by the prism surface and the polarization separation film 15 </ b> A and emitted from the beam combining prism 15.
[0038]
The optical axes (indicated by chain lines) of the coupling lenses 13 and 14 are parallel to each other, and after the beam combining prism 15, they are combined into a single combined optical axis AX as shown in the figure. In FIG. 1B, the vertical direction is the sub-scanning direction. The light emitting portions 11a and 12a of the semiconductor lasers 11 and 12 are displaced in the sub-scanning direction (in opposite directions) with respect to the optical axes of the corresponding coupling lenses 13 and 14, respectively. The combined light beams B1 and B2 form an angle with each other in the sub-scanning direction.
[0039]
The light source unit is not limited to the one shown in FIG. For example, a “semiconductor laser array in which a plurality of light emitting portions are monolithically arrayed” may be used, and a plurality of divergent light beams emitted from the light emitting portions may be coupled by a common coupling lens.
[0040]
The light emitting point interval of the semiconductor laser array has a limit (˜14 μm) that can be approached due to the influence of thermal crosstalk and electrical crosstalk. In addition, it is disadvantageous in terms of cost to make several kinds of light emitting point intervals of the semiconductor laser array. However, various scanning optical systems have been developed depending on the writing density and scanning width, and the magnification of the scanning optical system is also various. Therefore, in order to obtain an arbitrary scanning pitch on the surface to be scanned, the sub-scanning direction is obtained by tilting the semiconductor laser array. of The pitch is used in such a manner that it appears to be a desired pitch. As shown in FIG. 2 (this example is an example of a semiconductor laser array with four emission points), by tilting the semiconductor laser array with the emission point interval P by an angle θ, as shown in FIG. The pitch is equal to Pcosθ in the scanning direction. By doing so, the scanning pitch in the sub-scanning direction can be set to any desired pitch.
[0041]
However, when the semiconductor laser array is tilted, as shown in FIG. 2B, the position of the light emitting point in the main scanning direction is shifted by the distance d, thereby causing the light beam emitted from each light emitting point on the surface to be scanned. The scanning start position is also shifted. In that case, the amount to be multiplied by the magnification of the entire optical system in the main scanning direction is shifted on the surface to be scanned. Even in the case of not tilting, the scanning start position on the surface to be scanned is shifted in the same manner as described above due to the positional deviation of the light emitting point caused by the processing error in manufacturing the semiconductor laser array. As described above, the deviation of the position of the light emitting point in the main scanning direction causes the final deterioration of the image quality. Therefore, it is necessary to correct the scanning start position.
[0042]
Next, FIG. 3 shows a specific perspective view of a four-beam light source unit using a total of four general-purpose semiconductor lasers. In FIG. 3, the semiconductor lasers 101 and 102 are respectively press-fitted and supported in fitting holes (not shown) formed in parallel on the back side of the aluminum die-cast support member 103 at intervals of about 8 mm in the main scanning direction. They are arranged in a row symmetrically with respect to the injection axis. The collimating lenses 104 and 105 are paired with the semiconductor lasers 101 and 102 by aligning the X position so that the divergent light beams of the respective semiconductor lasers become parallel light beams and the Y and Z positions so as to be in a predetermined beam emission direction. The first light source unit is configured by filling and fixing the UV curing adhesive in the gap between the U-shaped support units 103-1 and 103-2 formed in the above. Similarly, the second light source unit is configured by pressing the semiconductor lasers 106 and 107 into the support member 108 and fixing the collimating lenses 119 and 109.
[0043]
The first and second light source portions are arranged symmetrically with respect to the x-axis, and cylindrical portions 103-6 and 108-6 whose centers coincide with the respective emission axes (first and second emission axes) are base members. The cylindrical part is engaged with the fitting holes 110-1 and 110-2 from the back side of 110, and each of the positioning parts 103-3, 103-4, 103-5 and 108-3, 108-4, 108-5 The three points are brought into contact with each other as a reference, and the positioning portions 103-3, 103-4, 108-3, and 108-4 are fixed through screws from the front side of the base member.
[0044]
The base member supports a plate 111 provided with an aperture corresponding to each semiconductor laser, and a beam combining prism 112 that emits the beams of the semiconductor lasers 106 and 107 close to the optical axes of the semiconductor lasers 101 and 102. The base member configured as described above is held by the holder member 113 and attached to an optical housing (not shown) that houses the scanning optical means with the center of the cylindrical portion 113-1 being aligned with the optical axis of the scanning optical means. Then, a plurality of beams are made incident on the scanning optical means. Further, the lever 113-3 is moved up and down with the adjusting screw 115 so as to be rotatable about the cylindrical portion 113-1.
[0045]
As a result, the scanning line is tilted due to an arrangement error of the scanning optical system, and the beam array can be tilted in accordance with the scanning line. The substrate 114 on which the drive circuit of each semiconductor laser is formed is fixed to the support 113-2, and the circuit connection is made by soldering the lead of the semiconductor laser.
[0046]
In the light source device having a plurality of light emitting units as described above, the oscillation wavelength of each light emitting unit is different, so that each of the surfaces to be scanned is scanned by the chromatic aberration of the imaging lenses 5 and 6 shown in FIG. This causes a phenomenon that the magnification of the scanning light is different and the exposure width is different. Similarly to the case where the semiconductor laser array is tilted, as is apparent from FIG. 3, the light emitting point position in the main scanning direction is shifted so that the scanned surface of the light beam emitted from each light emitting point. The scanning start position above is also shifted. Since the deviation of the scanning start position in the main scanning direction becomes a factor of final image quality degradation as in the case where the semiconductor laser array is tilted, it is necessary to correct the scanning start position.
[0047]
In other words, the displacement of the position of the light emitting point can be rephrased as “when the relative position of each light emitting point of the semiconductor laser is different with respect to an axis orthogonal to the deflection scanning plane (main scanning plane)”. In such a state, that is, when there is no relative position of each light emitting point on an axis orthogonal to the deflection scanning plane, the scanning start position of the light spot on the scanned surface is shifted in the main scanning direction, The writing end portion becomes an “unsteady” image.
[0048]
In FIG. 4, waveform (4) is an example of a conventional light modulation pulse. Further, exposure is performed when the beam profile has a Gaussian distribution in an optical system in which the semiconductor laser beam of the light modulation pulse (4) is collimated by a collimator lens and then imaged on the surface of the photosensitive body through a scanning optical system. The energy distribution is shown in (2). On the other hand, in the case of the present invention, the light pulse has a pattern as shown in (3), and the exposure energy distribution by the same optical system when exposed with the pattern (3) is shown in (1). FIG. 5 shows an example in which the conventional modulated light pulse width is narrowed, and shows the exposure energy distribution in which the light modulation pattern of the present invention is changed to correspond to this.
[0049]
FIG. 6 shows a conventional example when the above pulse widths are sequentially changed, and FIG. 7 shows an exposure energy distribution when the pulse width is changed by the modulation pattern of the present invention. The light modulation pattern shown in FIG. 7 is a combination of the light pattern shown in FIG. 4, the thin first optical pulse train (3) symmetrical in right and left as shown in FIG. 5, and the second pulse (4) emitted at the center. It is. The interval between the first pulses {circle around (3)} is narrowed when the exposure energy distribution is narrowed, thickened when thickened, and in this case the second pulse {circle around (4)} is set at the center of the exposure energy distribution. Is to suppress the decrease of.
[0050]
As can be seen from the above figures, a steep exposure energy distribution close to when the light beam diameter is reduced by about 20% can be obtained by exposure with the light pulse of the present invention. By doing so, a surface potential distribution similar to that obtained when the beam surface diameter of the photoreceptor surface potential distribution is made narrower can be obtained, so that an image having a good granularity (S / N ratio) can be obtained. .
[0051]
Further, although the scanning optical system has been described for the modulation of the laser beam, it is an effective method even when the object irradiated with the laser light is rotating (for example, an optical disc or the like).
[0052]
FIG. 8 shows a pulse modulation unit (Pulse-Modulation-Unit) 300 for generating the optical modulation pulse train. In FIG. 8, Clock is a clock for transferring image data. Input image data is converted into data corresponding to a modulated pulse train by a LUT (Look-up-table) 301, and this modulated data is loaded into a shift register (Shift-Register) 302 in response to a Load signal. On the other hand, a high-frequency clock VCLK that multiplies the frequency of the clock clock by eight is converted into a phase comparator (Phase-Detector) 303, a loop filter (Loop-Filter) 304, a voltage controlled oscillator (VCO) 305, 1 / The frequency divider 306 generates the data and outputs modulation data (Modulation Data) of the shift register 302 in accordance with the VCLK signal.
[0053]
In this way, the optical pulse (3) shown in FIG. 5 is generated from the data shown in FIG. 9, and the optical pulse (3) shown in FIG. 4 is generated from the data shown in FIG. . Further, here, by adopting a configuration in which the image data is converted by the LUT 301, even when the laser scanning optical system is changed, only the contents of the LUT 301 are changed, and an optical pulse as shown in FIGS. (3) can be freely selected. With such a configuration, a light modulation pulse with a high degree of freedom can be generated, and an image with good graininess can be obtained by the light pulse generation according to this configuration.
[0054]
FIG. 11 shows an LD control unit 310 and an LD peripheral circuit for controlling and modulating the semiconductor laser in accordance with the modulation data from the pulse modulation unit 300 shown in FIG. The operation will be described below with reference to FIG. In the case of the optical output P0 by the control circuit 311, the voltage generated by the output current of the light receiving element PD that receives the light of the semiconductor laser LD (the photoelectromotive current is converted into a voltage via the variable resistor REXT) is supplied to the XPD terminal. This is detected and compared with the VCONT voltage, and the control result is held by a capacitor (Hold-Capacitor 1) connected to the XCH terminal.
[0055]
On the other hand, when the optical output is P1, it is controlled in the same manner and is held by the capacitor (Hold-Capacitor 2). Assuming that the optical output is a straight line with respect to the voltage between P1 and P0 (in fact, this linearity is accurately established by the IL characteristic of the semiconductor laser), it is modulated in multiple stages.
[0056]
The modulation data from the pulse modulation unit (Pulse-Modulation-Unit) 300 is Dn (data that changes at the speed of the pixel clock VCLK), the semiconductor laser drive current is In, and the capacitors (Hold-Capacitor1) and (Hold-Capacitor2). When V1 is V1, V2, and P1 = P0 / 2
In = {(V0−V1) × Dn + V1} / RE
Where Dn = −1 to 1
Is set by the control circuit 311 and the modulation signal generation circuit 312.
[0057]
In this manner, the optical pulse pattern of the semiconductor laser LD can be generated according to the output data from the pulse modulation unit 300, and the exposure energy distribution in FIGS. 4 and 5 can be generated relatively easily. An image with good graininess can be obtained.
[0058]
Here, in the pulse modulation unit 300 shown in FIG. 8, the configuration is shown in which the high-frequency clock VCLK having a frequency that is eight times the pixel clock CLK is generated from the pixel clock CLK. Generated. When the semiconductor laser LD is used as a light source, an exposure (scanning) position shift due to chromatic aberration (so-called magnification chromatic aberration) of the scanning optical system occurs due to laser oscillation wavelength jumping or differences in oscillation wavelengths of a plurality of light emitting portions. Therefore, a pixel clock generation circuit that can finely adjust the pixel clock is required.
[0059]
For example, when the number of pixels for one scan is 14,000, the pixel clock frequency is 60 MHz, and the pixel position accuracy at both ends of the scan is 1/4 pixel width, this frequency can be set with a single PLL.
60 MHz / (14000 × 4) = 1.07 kHz
Therefore, the PLL must be controlled with a reference clock of about 1 kHz. As a result, the phase variation amount of the PLL can be detected only every 1 kHz, and the control bandwidth as the PLL decreases. Furthermore, it becomes vulnerable to disturbances and the like, and in order to improve the pixel position accuracy, the demand for the stability of the VCO 305 constituting the PLL becomes very high. In order to avoid this, there is a method using a double PLL or the like. However, by having such a circuit separately, the jitter of the PLL circuit is accumulated twice, causing an increase in jitter. In addition, the cost is high.
[0060]
FIG. 12 shows an embodiment in which VCLK signal generation and pixel clock generation are realized while solving this problem. The operation will be described below with reference to FIG. In the circuit shown in FIG. 12, the phase frequency comparison circuit 322 that compares the reference clock and the result obtained by dividing the VCLK signal by N by a programmable counter (Programmable-Counter) 321 and the result of the phase frequency comparison circuit 322 are filtered. A VCLK signal is generated by a PLL loop including a loop filter (Loop-Filter) 323 and a VCO 324 whose oscillation frequency changes according to the output voltage of the loop filter 323. Further, the frequency division ratio N of the programmable counter 321 is set by the frequency division ratio setting from the outside.
[0061]
In this way, the VCLK signal is generated, and by loading the data = 0 from the load pulse generator 325 to the 1/8 frequency divider 326 by the VCLK signal and the phase synchronization pulse, the pixel clock phase-synchronized with the phase synchronization pulse. Is generated at a frequency 1/8 of the VCLK signal.
[0062]
This circuit also uses preset phase data at similar timing. Load from load pulse generator 325 Then, the 1/8 frequency divider 327 for generating an internal clock having a phase difference from the pixel clock is provided. The 1/8 frequency divider 327 is not necessary when the pixel clock is slow. Further, it is not necessary if the time delay until image data is transferred is not a problem.
[0063]
However, when the frequency of the pixel clock is high, when capturing image data from the outside synchronized with this output, the delay time from the output of this pixel clock to the input of image data becomes a problem, and data can be captured correctly. Disappear. Such a case can be avoided by making the phase of the image data capturing clock variable with respect to the output pixel clock based on the preset phase data as in this embodiment.
[0064]
Further, in this embodiment, the count (frequency division) of the 1/8 frequency dividing circuits 326 and 327 can be enabled / disabled by the Phase-Set signal. In this embodiment, the rising edge of the Phase-Set signal is captured by VCLK, and the count (frequency division) operation for one clock cycle of VCLK is stopped. By doing so, the phase of the pixel clock and the internal clock can be delayed in 1/8 clock steps. By executing the phase delay amount of 1/8 clock cycle at a predetermined interval (or close to a predetermined interval) during one scanning period, the frequency of the pixel clock in one scanning period can be finely adjusted equivalently. become. This is equivalent to the fact that the frequency variable step that can be set by PLL-LOOP can be set more finely.
[0065]
On the contrary, in the fine adjustment, when 1/8 clock is advanced, as shown in FIG. 13, instead of loading data = 0, data = 1 is loaded and the frequency division number is changed from 8 → 7. The clock can be shortened. At this time, when the load data is set, the data is output from the register 329 to the frequency dividing circuit 326-1. However, when the frequency dividing number = 7 is output, the data is shortened and the frequency dividing number = 9 is output. If it happens, it will be extended.
[0066]
As another method, the original pixel clock is shortened and set short, and the phase of the pixel clock and the internal clock is gradually increased at a predetermined interval (or an interval close to the predetermined interval) in one scanning period. Is delayed in 1/8 clock increments to obtain a desired image with fine adjustment.
[0067]
Here, when the light emitting part of the semiconductor laser LD, which is a light source part, is a multi-beam optical system composed of a plurality of light emitting parts, if the emission wavelength of each light emitting part is different, the scanning surface is scanned and imaged Due to the chromatic aberration of the scanning optical system, a difference occurs in the scanning width of the scanning light from each light emitting section, causing image position deviation for each scanning line and density unevenness in the highlight section, which causes image degradation.
[0068]
This difference in scanning width can be corrected by using the above-described phase shift, and writing can be performed at a desired target writing position. The light emitting portion whose scanning width is extended may be shifted so as to be shortened, and the light emitting portion whose scanning width is reduced may be shifted so as to be long. On the other hand, in the case where the original image clock is shortened in advance and set to be short, it is only necessary to cope with this by changing the shift amount between the light emitting portion where the scanning width is extended and the light emitting portion where the scanning width is reduced.
[0069]
Here, when the semiconductor laser array is tilted, as described above, as shown in FIG. 2B, the light emitting point positions in the main scanning direction are shifted by the distance d, so that the light is emitted from each light emitting point. The scanning start position on the surface to be scanned of the emitted light beam is also shifted. In that case, the amount to be multiplied by the magnification of the entire optical system in the main scanning direction is shifted on the surface to be scanned.
[0070]
This is shown in FIG. 14, which shows the relationship between the intervals between the plurality of light emitting points and the intervals between the plurality of light spots on the surface to be scanned in the main scanning section. In FIG. 14, the light beam emitted at the interval d scans the surface to be scanned at the interval d ′ due to the magnification relationship according to the ratio of the focal lengths of the coupling lenses 13 and 14 and the imaging lenses 5 and 6. It is the figure which expressed typically. The scanning light beam scans the surface to be scanned as a light spot by the focusing action of the imaging lenses 5 and 6. As described above, when each light spot is scanned with d ′ shifted in the main scanning direction, and the magnification of the entire optical system in the main scanning direction is βm
| D '| = | βm · d |
The relationship holds.
[0071]
On the other hand, even if it is not tilted, the scanning position on the surface to be scanned is shifted in the same manner as described above due to the positional deviation of the light emitting point caused by the processing error in manufacturing the semiconductor laser array.
[0072]
Similarly to the case where the semiconductor laser array is tilted, the light source portion is configured by a plurality of semiconductor lasers, and the light emission point position is shifted in the main scanning direction. The scanning start position on the surface to be scanned is also shifted. Since the deviation of the scanning start position in the main scanning direction becomes a factor of final image quality degradation as in the case where the semiconductor laser array is tilted, it is necessary to correct the scanning start position.
[0073]
In other words, the deviation of the position of the light emitting point can be changed to the case where the relative position of each light emitting point of the semiconductor laser with respect to the axis orthogonal to the deflection scanning plane (main scanning plane) is different. In such a state, that is, when there is no relative position of each light emitting point on the axis orthogonal to the changed scanning plane, the scanning start position of the light spot on the scanned surface is shifted in the main scanning direction, The writing end part becomes a rattling image.
[0074]
FIG. 15 schematically shows scanning of a light spot on the surface to be scanned. By tilting the semiconductor laser array, the light spot that scans the surface to be scanned is scanned at intervals of d ′. At this time, light is oscillated from the semiconductor laser array in accordance with the image modulation signal after a predetermined timing based on the detection signal from the synchronization detection optical system (scanning light detection means) disposed in front of the image area, An electrostatic latent image is formed on the scanning surface. At this time, the semiconductor laser array takes other light emitting points and oscillation timing based on the light beam that first traverses the synchronous detection optical system. For this reason, in this state, the writing start position of the light spot by each light emitting point is deviated in the image area, which causes image deterioration.
[0075]
Therefore, by the method described above, the phase is shifted and delayed so that the image information is started to be written at the timing when the light beam for writing the image area at the end reaches the image area. The start position of the electrostatic latent image can be adjusted. Assuming that d ′ is N / 8 clock length, in the case of a semiconductor laser array having four light emitting points as shown in FIG. 15, the control signal for the most advanced scanning light is 3 * N / 8 clock shift. If you do, you can match the last. Similarly, the second may be shifted by 2 * N / 8 clock, and the third may be shifted by N / 8 clock.
[0076]
In the above example, the last scanning light is used as a reference, but any reference may be used. In that case, it may be shifted so as to be arbitrarily short, or shifted so as to be long. As described above, even when the semiconductor laser array is tilted, it is possible to align the image writing end portions.
[0077]
When it is actually desired to set the PLL-LOOP frequency variable step in detail, the frequency division setting range of the programmable counter 321 shown in FIG. 13 is widened, and the reference clock is lowered or the VCLK signal is increased. However, if the reference clock is lowered, frequency fluctuations of the VCLK signal can be detected only in the reference clock cycle, and stabilization of the oscillation frequency of the VCO 324 becomes a major technical problem.
[0078]
For example, when the number of pixels for one scan is 14,000, the pixel clock frequency is 60 MHz, and the pixel position accuracy at both ends of the scan is 1/4 pixel width, this frequency can be set with a single PLL.
60 MHz / (14000 × 4) = 1.07 kHz
Therefore, the PLL must be controlled with a reference clock of about 1 kHz. As a result, the phase variation amount of the PLL can be detected only every 1 kHz, and the control bandwidth as the PLL decreases. Furthermore, it becomes vulnerable to disturbances and the like, and in order to improve the pixel position accuracy, the demand for the stability of the VCO 324 constituting the PLL becomes very high. In order to avoid this, there is a method using a double PLL or the like. However, by having such a circuit separately, the jitter of the PLL circuit is accumulated twice, causing an increase in jitter. In addition, the cost is high. On the other hand, increasing the VCLK has to increase the oscillation frequency of the VCO 324, which is also a technical problem.
[0079]
However, according to the present invention, if the oscillation frequency of the VCO 324 can be increased, the frequency can be set in a step exceeding that, and if the VCO 324 can be stabilized, the frequency can be set in a step exceeding that. Further, the discontinuity of the exposure energy amount can be eliminated by preventing the semiconductor laser from emitting light for 1/8 clock cycle in which the phase delay due to the Phase-Set signal is generated.
[0080]
Further, the Phase-Set signal may be set when the semiconductor laser does not emit light. You may set in the position shifted a little for every scanning. It may be set only on the first line of the page. Further, it may be set at a preset time interval while the apparatus is powered on. The time interval may be measured by incorporating an internal clock of the apparatus, or may be measured by a method such as a time counter.
[0081]
By changing the phase delay amount at such timing, the pixel clock phase can be changed without affecting the output image. In addition, the Phase-Set signal is increased or decreased only at the scanning start timing for each scanning (for example, 1/8 → 2/8 → 3/8 → 4/8 → 5/8 → 6/8). → 7/8 → 0) By changing the position, the position of each pixel can be controlled every 1/8 clock cycle.
[0082]
By doing so, a high-quality image can be obtained by finely adjusting the screen angle of image output. Further, by making it possible to arbitrarily change the setting timing of the phase change circuit, various cases can be dealt with.
[0083]
In the configuration shown in FIG. 16, an N-ary counter (N-Counter) 330 is added to the configuration shown in FIG. 12, and the N-ary counter 330 automatically generates a phase-set signal every N-counts with an internal clock. In addition, the 1/8 pixel clock phase is delayed. In this embodiment, the optical pulse is not output for a time of 1/8 clock. Even in this case, the exposure energy distribution does not become discontinuous as shown in FIG. 4 (because the light is extinguished only for a sufficiently short time with respect to the beam diameter of the semiconductor laser LD, and at the timing of pixel separation. Because there is).
[0084]
Note that the count value N of the N-ary counter 330 can be set by serial data from the outside. By doing in this way, since the frequency of the step which cannot be set by PLL-LOOP can be set by serial data, the frequency step can be set finely equivalently.
[0085]
Variation in the distance from the rotation axis (center) of the deflecting and reflecting surface of a deflector such as a polygon scanner (inscribed circle radius variation) is a variation in the scanning width of the light spot (scanning beam) that scans the surface to be scanned. Is generated. After detecting the synchronous light, a writing signal is emitted at a predetermined timing, the semiconductor laser starts to emit light, and data for one scan is sent to each light emitting source, and the latent image is formed on the scanned medium by repeating the process. As shown in FIG. At this time, due to the above factors in the deflector such as a polygon scanner, the unevenness (variation) of the scanning length of each scanning line appears, and as with the writing magnification error, it stands out mainly at the edge of the image, and the variation of the writing end point Appears as a fluctuation at the edge of the image.
[0086]
According to the present invention, this variation in scanning width is also corrected by shifting the phase of the pixel clock and the internal clock. Do (Adjust the writing end). Variations in scanning width caused by the deflector occur when the deflecting / reflecting surface changes, and periodically occur in accordance with the period of the deflecting / reflecting surface. Therefore, it is necessary to determine which surface of the deflecting reflecting surface is deflected and scanned. As an example of the method, marking is performed on the upper surface of the deflector, and it can be recognized that the rotation is performed once every time the mark is read. In addition, an input signal is obtained by the synchronous detection system before the start of each scan, and it can be determined which surface is currently scanned by these two types of information.
[0087]
Referring to FIG. 17, the 1 / n counter (1 / n Counter) 331 is reset by a mark detection signal from the deflector, starts counting the synchronization pulse signal again after the reset, 3..., The n-plane is counted and reset again by the mark detection signal from the deflector. By repeating this, it is possible to determine on which surface of the deflector the deflection scanning is performed.
[0088]
In FIG. 18, a line counter 333 and a count value setting unit 334 are added to the configuration shown in FIG. Since the scanning width is expanded and contracted by the deflecting / reflecting surface, information for each surface is stored in the count value setting unit 334 as line information, and an identification signal indicating which surface the line counter 333 scans the surface to be scanned next. Accordingly, this line information is loaded into the N-ary counter 330, and it is determined how to shift the phase of the pixel clock and the internal clock based on the information. That is, the number of reflection surfaces of the identified deflector is loaded with line information into the N-ary counter 330 based on the data from the line counter 333, the count value is set, and the Phase-Set signal is generated by the N-ary counter 330. Shift. The above operation is not limited to the number of light sources, and is the same, and has the same effect even when the number of light sources is one or a plurality of light sources.
[0089]
FIG. 19 is a timing chart for controlling the phase of the internal clock with respect to the pixel clock in accordance with the phase data. From the top, the VCLK signal, the synchronization pulse, the reset signal, the pixel clock, the image data, the Reset2 signal, and the internal clock. Indicates. Further, the operation of FIG. 19 is configured to operate only when the phase detection set signal = L. By doing so, the synchronization pulse is always valid when the phase detection Set signal = L, and the phase relationship between the internal clock and the image data is controlled. On the other hand, by setting the phase detection Set signal = L only at the first timing of power-on, the initially set phase difference can be maintained.
[0090]
FIG. 20 shows a method in which the number of bits of the LUT 301 is reduced as compared with the case of FIG. 8, and the left and right independent pulses can be selected based on the center of one pixel. In addition, a generation method for generating a pulse at an arbitrary position by setting a selection table for selecting an 8-phase pulse (shown in FIG. 21) when the VCLK signal is divided by 8 instead of the shift register 302 is shown. Is. By doing so, the selectable pulse train range is narrower than in FIG. 8, but the circuit scale of the LUT 301 is reduced, and an effective method is obtained at a low cost when obtaining optical pulses as shown in FIGS. Can be realized.
[0091]
FIG. 22 shows a configuration for a semiconductor laser having a common cathode in an LD drive circuit that controls the peak value of the light output intensity and the bias current of the semiconductor laser. In the figure, the light output of the semiconductor laser LD is detected by the light receiving element PD, and the detected result is converted into a voltage by an error amplifier (Error-Amp1) 341 and compared with a reference voltage (Refference Voltage). Control is held in (Hold-Capacitor1). In this embodiment, the control result of the error amplifier (Error-Amp2) 342 is held in the capacitor (Hold-Capacitor2) so that the voltage at the RE terminal is controlled so that VCC = 80 mV.
[0092]
The control timing of the error amplifier 341 is controlled with a delay of a certain time when the LDON signal for emitting the semiconductor laser LD is active. Further, the error amplifier 342 is controlled to be delayed by a certain time when the LDON signal is inactive so that the bias current when the semiconductor laser LD is turned off becomes a constant value.
[0093]
In this way, by starting the control with a certain time delay from the LDON signal, the light receiving current of the light receiving element and the light receiving current are converted into voltage from the light output of the semiconductor laser LD, and the delay in signal transmission to the error amplifier 341 is achieved. An error due to time is avoided.
[0094]
The same applies to the bias current control timing. Further, by connecting the semiconductor laser LD to the emitter of the bipolar transistor 343, the base voltage of the bipolar transistor 343 is transmitted to the semiconductor laser LD so as not to cause a delay as much as possible. Therefore, in this configuration example, a predetermined optical output is obtained by setting the voltage between the terminals of the semiconductor laser LD to a predetermined voltage. By doing so, the semiconductor laser LD can be modulated at high speed.
[0095]
FIG. 23 shows an LD driving circuit when a common anode semiconductor laser LD is used as a modification of FIG. In this embodiment, as compared with FIG. 22, the semiconductor laser LD is connected to the collector of the transistor 343. In this way, it can be realized with a circuit similar to that of the semiconductor laser LD having a cathode common. As a result, it is possible to make the anode common and cathode common semiconductor lasers LD usable on the same IC.
[0096]
In FIG. 24, in order to generate the timing for controlling the semiconductor laser LD, the capacitor C1 is rapidly charged when the LDON signal = H, and the charge of the capacitor C1 is discharged with a constant current when the LDON signal = L. When it comes, control is lost. By doing so, compared to a simple delay circuit + logic circuit configuration, the control value is held for a narrow pulse train, and the control accuracy is improved.
[0097]
25, when the semiconductor laser LD is connected as shown in FIG. 22 and FIG. 23, the terminal voltage of the light receiving element PD for detecting the light of the semiconductor laser LD changes with reference to GND when the anode common is used. In the case of the cathode common, the semiconductor laser LD of the anode common is connected when the terminal voltage of the light receiving element PD is equal to or less than VCC / 2, using the property of changing with respect to VCC. It can be seen that the common semiconductor laser LD is connected.
[0098]
FIG. 25 shows a circuit that realizes this. By doing so, it is possible to automatically determine whether it is the anode common semiconductor laser LD or the cathode common semiconductor laser LD, and to change the control direction according to FIGS. 22 and 23. The same circuit (IC) can be used for both the cathode common semiconductor laser LD.
[0099]
FIG. 26 summarizes the above-described matters and is an embodiment in the case where it is realized as a one-chip IC. In this embodiment, the pixel clock frequency is the same, the synchronization signal can be controlled independently by two types, and the circuit portion for controlling and modulating the semiconductor laser has two channels. In the figure, a reference power supply circuit (Voltage-Reference) 350 is the whole of the present IC, and supplies reference power supplies VREF and IREF to other circuit blocks. A phase detector (Phase-Detector) 351, a VCO 352, a clock driver (Clock-Driver) 353, and an 11-bit programmable counter (11BIT-Programmable-Counter) 354 constitute a PLL-LOOP circuit. Of the set 12-bit data, the lower 1 bit is set so as to delay the phase of the output clock VCLK of the clock driver by π, and the upper 11 bits set the division ratio of the programmable counter 354. Thus, the frequency of CLK is F-REF × N / 2 (N: 12-bit data).
[0100]
Further, the X reset pulse generator (XResetPulse-Generator) 356X and the Y reset pulse generator (YResetPulse-Generator) 356Y respectively detect the main scanning synchronization from the detect pulse selector 358 (DETP1 signal, DETP2 signal). The Xreset signal, the Yreset signal, and the XCLK signal and the YCLK signal, which are selected to be normal or inverted, are sent to the X divider driver (XDivider-Drive) 357X and the Y divider driver (YDivider-Driver) 357Y. Output to.
[0101]
The drivers 357X and 357Y respectively divide the frequency by four in accordance with the Xreset signal, the Yreset signal, the XCLK signal, and the YCLK signal, and output pixel clocks XPCLK and YPCLK synchronized with the XDETP signal and the YDETP signal from the selector 358, respectively.
[0102]
Further, according to the timing chart as shown in FIG. 27, the pixel clock can be delayed by 1/8 phase according to the rising edge of the ADPphase signal and the BDPphase. As a result, the start position of the pixel clock can be delayed and controlled every 1/8 clock cycle for each line scan.
[0103]
In addition, the pixel clock frequency can be equivalently changed to FCLK × N / (N + M / 8) by providing M rising edges during the scanning period of one line. Further, as shown in the timing chart of FIG. 27, by generating the ALDMASK and BLDMASK signals, the pixel clock is delayed by 1/8 clock cycle, and the semiconductor laser is forcibly turned off at the timing. The concentration is kept from changing suddenly.
[0104]
In this case, the semiconductor laser LD is automatically turned off, but it is not necessary to forcibly turn off the light by previously reducing the density by 1/8 from the image data. As described above, when the image data is previously reduced by あ ら か じ め, the LDMASK signal is invalidated by setting the MaskEN signal to high.
[0105]
FIG. 28 shows an embodiment in the case where the optical modulation pulse is generated according to a predetermined rule.
[0106]
In FIG. 29, by writing a program code to the code area program counter 402 by the serial interface 401, the effective writing period of image data, density pattern generation for electrophotographic process control, detection of isolated dot, and correspondingly This is an embodiment in which a unit that performs image data conversion processing is configured to realize the above described items.
[0107]
In FIG. 29, the ALU 403 operates with the output clock of the clock generator 404 (eight times the pixel clock). The program code is controlled so as to have a predetermined program count value for each synchronization signal. As described above, the ALU 403 processes the image data transferred from the speed conversion RAM 405 and sends the processing result to the LD controller 406. The LD controller 406 modulates the semiconductor laser LD according to this data. In FIG. 29, the speed conversion RAM 405 is a buffer memory for absorbing the speed difference between the clock transferred to the IC and the write clock.
[0108]
FIG. 30 shows a modification of FIG. 29, in which a register 408 and a shift register 409 are added to the front and rear stages of the ALU 403, respectively. In FIG. 30, the ALU 403 writes the operation result to the shift register 409 and writes a data pattern corresponding to the light modulation pattern for one pixel once in 8 clock cycles of the clock generator 404. The modulation data is transferred to the LD controller 406 according to the clock.
[0109]
In FIG. 31, a configuration for adding shading data is added to the configuration shown in FIG.
[0110]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the variation in scanning length (difference in the optical scanning width of each scanning line) caused by a deflector such as a polygon scanner, and the accompanying image end portion appear. Image fluctuation can be corrected.
[0111]
According to the second aspect of the present invention, in the image forming apparatus constituting the light source unit by the multi-beam optical system, the phase difference between the output image (pixel) clock and the internal clock can be set. The image data transfer delay time with the connected image data transfer circuit block can be set to be appropriate, so that the semiconductor laser can be controlled simultaneously with high-speed image (pixel) clock generation, and the IC is provided. it can.
[0112]
According to the invention described in claim 3, the degree of freedom in setting the frequency of the high-frequency clock is improved, the image (pixel) clock can be synchronized with the writing position, and the semiconductor laser is controlled simultaneously with the high-speed image (pixel) clock generation. And the IC can be provided.
[0113]
According to the fourth aspect of the present invention, the degree of freedom in setting the frequency of the high-frequency clock is improved, and a high-speed light modulation pattern that can obtain an optimum exposure energy distribution from the image data can be generated, and a high-speed image (pixel) clock can be generated. The semiconductor laser can be controlled simultaneously with the generation, and the IC can be provided.
[0114]
According to the invention of claim 5, it is possible to realize high speed, further finely adjust the writing position of a plurality of light emitting points, to control the semiconductor laser simultaneously with high-speed image (pixel) clock generation, The IC can be provided.
[0115]
According to the sixth aspect of the present invention, since the semiconductor laser modulation drive circuit can be installed in another place, the layout around the light source section is facilitated, and the IC that controls the semiconductor laser simultaneously with the generation of a high-speed image (pixel) clock. Can provide.
[0116]
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to realize a high speed operation by integrating circuit portions having a high transmission speed, and according to the present invention, it is possible to provide an IC that controls a semiconductor laser simultaneously with high-speed image (pixel) clock generation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing light emitting points of another example of the light source unit of FIG.
3 is an exploded perspective view showing an example of a light source unit in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a conventional light modulation pulse and exposure energy distribution.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a light modulation pulse and an exposure energy distribution according to the present invention.
6 is an explanatory diagram showing an exposure energy distribution when the light modulation pulse in FIG. 4 is changed. FIG.
7 is an explanatory diagram showing an exposure energy distribution when the light modulation pulse in FIG. 5 is changed. FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a pulse modulation unit of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an optical modulation pulse of the pulse modulation unit of FIG.
10 is an explanatory diagram showing an optical modulation pulse of the pulse modulation unit in FIG. 8. FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing an LD control unit of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing a high-frequency clock generation / pixel clock generation circuit.
FIG. 13 is a block diagram showing a high-frequency clock generation / pixel clock generation circuit of the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing scanning by a plurality of light emitting points.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a plurality of light emitting points and their writing positions.
FIG. 16 is a block diagram showing a high-frequency clock generation / pixel clock generation circuit;
FIG. 17 is a block diagram showing a deflection surface detection circuit;
FIG. 18 is a block diagram showing a high-frequency clock generation / pixel clock generation circuit of the present invention.
FIG. 19 is a timing chart showing main signals in FIG. 18;
20 is an explanatory diagram showing an optical modulation pulse when the number of bits of the LUT is reduced in FIG.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing eight-phase pulses in FIG. 20;
FIG. 22 is a block diagram illustrating an example of an LD drive circuit.
FIG. 23 is a block diagram illustrating another example of an LD drive circuit.
FIG. 24 is a block diagram showing in detail an LD driving circuit.
FIG. 25 is a block diagram illustrating another LD driving circuit in detail.
FIG. 26 is a block diagram showing an example in which the present invention is integrated into an IC.
FIG. 27 is a timing chart showing main signals in FIG. 26;
FIG. 28 is a block diagram showing another example in which the present invention is made into an IC.
FIG. 29 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the present invention.
FIG. 30 is a block diagram showing another example of the overall configuration of the present invention.
31 is a block diagram showing a modification of the LD drive circuit of FIG. 22;
FIG. 32 is a configuration diagram illustrating a conventional image forming apparatus.
FIG. 33 is an explanatory diagram showing variations in image edges due to a deflector.
[Explanation of symbols]
321 Programmable counter
322 Phase comparison circuit
323 Loop filter
324 VCO
326-1, 327-2 Frequency divider circuit
328,329 registers
328a, 329a phase detection circuit
333 line register
334 Count value setting section

Claims (6)

出力画素クロックに同期し、画像データに応じて変調された光束を偏向器の複数の偏向面により走査方向に偏向して被走査媒体上を走査する画像形成装置において、
前記偏向器の複数の偏向面により走査方向に偏向して走査したときの各走査長のバラツキを補正するように、前記出力画素クロックの1画素の時間幅を、所定の画素間隔毎に制御して出力画素クロックの周波数を前記偏向面毎に制御するクロック位相周波数制御手段、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that scans a scanned medium by deflecting a light beam modulated in accordance with image data in a scanning direction by a plurality of deflecting surfaces of a deflector in synchronization with an output pixel clock.
So as to correct the variation in the scanning length obtained by scanning by deflecting the scanning direction by a plurality of the deflecting surface of the deflector, the time width of one pixel of the output pixel clock, control at predetermined pixel intervals Clock phase frequency control means for controlling the frequency of the output pixel clock for each of the deflection surfaces;
An image forming apparatus comprising:
前記クロック位相周波数制御手段は、
高周波クロック発生手段と、
前記高周波クロック発生手段から出力される高周波クロックを分周して前記出力画素クロックを生成するとともに、前記出力画素クロックの1画素の時間幅を変更可能な第1の分周手段と、
前記高周波クロック発生手段から出力される高周波クロックを分周し、前記第1の分周手段で発生した前記出力画素クロックと同一周波数で位相が異なる画像データ取り込みクロックを生成する第2の分周手段と、
前記第2の分周手段が生成する前記画像データ取り込みクロックの位相を変更する位相変更手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
The clock phase frequency control means includes
High-frequency clock generation means;
First frequency dividing means capable of generating the output pixel clock by dividing the high frequency clock output from the high frequency clock generating means, and capable of changing a time width of one pixel of the output pixel clock;
Second frequency dividing means for frequency-dividing the high-frequency clock output from the high-frequency clock generating means and generating an image data capturing clock having the same frequency as that of the output pixel clock generated by the first frequency dividing means. When,
Phase changing means for changing the phase of the image data capturing clock generated by the second frequency dividing means;
The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a.
前記高周波クロック発生手段は、電圧制御発振回路と、前記電圧制御発振回路の出力を分周するプログラマブル・カウンタと、前記プログラマブル・カウンタの出力と基準周波数との位相を比較する位相比較回路を有するPLL回路により構成され、前記第1の分周手段が前記電圧制御発振回路の出力を分周して前記出力画素クロックを生成するとともに、前記出力画素クロックの位相を位相同期信号に同期させることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 The high-frequency clock generation means includes a voltage-controlled oscillation circuit, a programmable counter that divides the output of the voltage-controlled oscillation circuit, and a PLL that compares the phase of the output of the programmable counter and a reference frequency. And a first frequency divider that divides the output of the voltage-controlled oscillation circuit to generate the output pixel clock and synchronizes the phase of the output pixel clock with a phase synchronization signal. The image forming apparatus according to claim 2 . 前記出力画素クロックに同期して画像データに基づいて最適な露光エネルギー分布が得られる変調パターンを生成する変調パターン生成回路を更に有することを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。 4. The image forming apparatus according to claim 3, further comprising a modulation pattern generation circuit that generates a modulation pattern that obtains an optimal exposure energy distribution based on image data in synchronization with the output pixel clock . 請求項2記載の第1の分周手段及び位相変更手段と、請求項3記載のPLL回路と、請求項4記載の変調パターン生成回路とを共通のIC内に構成することを特徴とする画像形成装置。An image characterized in that the first frequency dividing means and phase changing means according to claim 2, the PLL circuit according to claim 3, and the modulation pattern generating circuit according to claim 4 are configured in a common IC. Forming equipment. 半導体レーザ変調駆動回路をさらに前記共通のIC内に構成することを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。 6. The image forming apparatus according to claim 5, further comprising a semiconductor laser modulation drive circuit in the common IC .
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