JP4200030B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等のビーム走査型画像形成装置に関し、特にシェーディング補正技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置として、レーザ光をポリゴンミラー等の走査手段により感光体等の被走査面上で主走査方向に走査するとともに、被走査面を副走査方向に移動させて感光体上に1ライン分ずつ画像を書き込む機能を搭載したビーム走査型画像形成装置が用いられている。
このビーム走査型画像形成装置では、レーザ光はポリゴンミラーにより等角速度で偏向され、被走査面上における走査速度を一定にするために、fθレンズやfθミラーが用いられている。fθレンズやfθミラーを介したレーザ光は、被走査面上での走査速度が一定になるが、感光体面上でのレーザ光強度は像高によって強弱が生じる。これは、レーザ光がレーザダイオードから出射されてから感光体面に到達するまでに通るガラス、レンズ、ミラーといった光学素子の反射率、透過率といった光利用効率がレーザ光の入射角によって異なること、fθレンズの厚みが像高で異なることなどによる。このような像高によるビーム光強度の強弱をシェーディング特性と呼ぶが、形成画像の濃度に影響を与えるため、ビーム走査型画像形成装置では、シェーディング特性を補正することが要求されている。
シェーディング補正方法に関するものとして、例えば、本件出願と同一の出願人の先願として、有効書込領域を分割し、各分割領域に対応した光量補正データをあらかじめRAMのアドレスに書き込んでおき、レーザ光の有効書込領域走査時には指定されたアドレスから各分割領域に対応する光量補正データを読み出し、デジタル・アナログ変換器(DAC)により変換されたアナログ電圧を光量補正信号としてLD変調部に入力し、レーザ光量を調整する技術が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来より、シェーディングを補正するために、有効書込領域を分割し、各分割領域に対応する光量補正データをデジタル・アナログ変換器(DAC)により変換し、変換されたアナログ電圧を光量補正信号としてLD変調部に入力し、レーザ光量を調整する技術が提案されている。
しかし従来技術では、光量補正データのDACによる変換はLD書込制御IC内部で行われており、LD書込制御ICの作成や検証に多くの手間がかかり、さらにはチップ面積の増大、コスト増大の要因となっていた。
本発明は、低コストな構成でシェーディング補正機能を簡易に実現できるビーム走査型画像形成装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、レーザ光を発生する光源手段と、この光源手段からのレーザ光を偏向走査する偏向手段と、この偏向手段からのレーザ光を被走査面に集光走査させる走査結像光学手段とを有するビーム走査型画像形成装置であって、走査結像光学手段におけるレーザ光走査幅内でのレーザ強度変位であるシェーディング特性の補正手段が、レーザ光量に対応したパルスを発生するパルス幅変調手段と、このパルス幅変調手段からの出力を平滑化させるローパスフィルタとにより構成される画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、ローパスフィルタの時定数を可変とした画像形成装置を主要な特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の書込光学系を示す正面図、図2は同じく制御系と併せて示す上面図である。その構成を動作と併せて説明する。
光源としてのレーザ光はレーザダイオード(LD)ユニット1のLD2(光源手段)から整形されて出射される。レーザ光は、シリンダレンズ7を透過し、走査手段としてのポリゴンミラー8(偏向手段)の防音用途のポリゴンミラーシールドガラス9を透過する。ポリゴンミラー8は、回転駆動部としてのポリゴンモータ10により回転駆動されて所定の回転数で回転し、ポリゴンミラーシールドガラス9から入射したレーザ光を偏向走査する。
このポリゴンミラー8からのレーザ光は、再度ポリゴンミラーシールドガラス9を透過してfθレンズ11を透過し、ポリゴンミラー8の面倒れを補正するためのバレルトロイダルレンズ12を透過して折り返しミラー13により反射され、さらに防塵ガラス14を透過して記録媒体としての感光体15上(被走査面)に集光される。またポリゴンミラー8からのレーザ光は、ビーム検知器16にビーム検知信号として入射される。
この感光体15は、例えば感光体ドラムが用いられ、回転駆動部により回転駆動されて帯電器により一様に帯電された後にレーザ光により主走査方向に繰り返して走査されることで、画像が書き込まれて静電潜像が形成される。この感光体ドラム15上の静電潜像は、現像装置により現像されてトナー像となり、トナー像は転写手段により転写紙などの記録材に転写されて定着装置により記録材に定着される。
【0006】
この実施形態の場合、レーザ光は、ポリゴンミラー8により等角速度で偏向され、被走査面上における走査速度を一定にするために、レーザ光が通る、ポリゴンミラー8、ポリゴンミラーシールドガラス9、fθレンズ11、バレルトロイダルレンズ12、折り返しミラー13、防塵ガラス14といった光学素子が用いられている。なお、請求項において走査結像光学手段は、fθレンズ11、バレルトロイダルレンズ12、折り返しミラー13を意味する。
これらの光学素子の反射率、透過率といった光利用効率が光の入射角によって異なるので、像高によってレーザ光の強度に強弱が生じる。このような像高によるビーム光強度の強弱をシェーディング特性と呼び、形成画像の濃度に影響を与える。
【0007】
図3はLD2を全像高にて同一光量で光らせた時の、被走査面(感光体ドラム15の表面)での像高によるレーザ光強度を表わす。像高0を感光体ドラム15の主走査方向中央として、左右に有効書込領域が存在する。図3のシェーディング特性に対して図4に示すように逆の特性になるようにレーザ光量を補正することにより、被走査面でのビーム強度が一定になる。
この実施形態では、レーザ光の有効書込領域走査時にはレーザビームの各走査位置に対応する光量補正データを読み出す。図2に示すLD書込制御IC6のパルス幅変調(PWM)部17(パルス幅変調手段)では光量補正データに対応したパルス幅変調が行われる。このPWM出力は、LD書込制御ICの外部のローパスフィルタ(LPF)18にて平滑化されアナログ電圧の光量補正信号となり、レーザ光量を補正する。
このとき前記LPF18の時定数が小さすぎるとPWM出力が平滑化されにくくなり、リプルが増大してしまい、また、LPF18の時定数が大きすぎると狙いのLD光量変化に対して、光量補正信号が追従しなくなってしまうが、LPF18の時定数は最適な値を導出し設定することにより、図4のように滑らかに推移する光量補正信号が得られる。
【0008】
このように、この実施形態では、レーザ光からなる光束を発生する光源手段としてのLDユニット1と、この光源手段からの光束を偏向走査する偏向手段としてのポリゴンミラー8と、この偏向手段からの光束を被走査面としての感光体15の表面に光スポットとして集光して該光スポットで前記被走査面を走査させるfθレンズ11、バレルトロイダルレンズ12、折り返しミラー13からなる走査結像光学手段とを有するビーム走査型画像形成装置において、レーザ光の走査位置に対応してあらかじめ与えられた前記光源手段の光量補正データに基づいて、前記レーザ光の走査位置に対応したパルス幅変調を行うパルス幅変調手段17と、PWM出力を平滑化するLPF手段18とを備えたので、光学系によるシェーディング特性を簡易に補正することができ、像高毎にビーム強度が異なることによる画像濃度の不均一を軽減することができて画像品質を良好にすることができる。
この実施形態では、LD書込制御IC6からパルス幅変調(PWM)信号のみを出力させればよい構成となるため、LD書込制御IC6の作成、検証を容易にし、さらにLD書込制御IC6のコストを低減することができる。
また、この実施形態において、LPF18の値を調整することにより、パルス幅変調部17からのPWM出力を平滑化するとともに、有効書込領域の分割境界でのレーザ光量ムラを低減し、理想的なシェーディング補正を実現できる。また、前記パルス幅変調部17とLPF18は、シェーディング補正だけに限らず、全般的なLD光量調整について利用することができる。
本実施の形態によれば、LD書込制御IC6ではパルス幅変調(PWM)のみを行い、LD書込制御IC6外部のローパスフィルタ(LPF)18にてLD書込制御IC内部のパルス幅変調部17からのPWM出力を平滑化させる構成としたので低コストな構成でシェーディング補正機能を簡易に実現できるビーム走査型画像形成装置を提供することができる。
【0009】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、レーザ光を発生する光源手段と、この光源手段からのレーザ光を偏向走査する偏向手段と、この偏向手段からのレーザ光を被走査面に集光走査させる走査結像光学手段とを有するビーム走査型画像形成装置であって、走査結像光学手段におけるレーザ光走査幅内でのレーザ強度変位であるシェーディング特性の補正手段が、レーザ光量に対応したパルスを発生するパルス幅変調手段と、このパルス幅変調手段からの出力を平滑化させるローパスフィルタとにより構成されることで、所期の目的を達成することができる。
請求項2記載の発明によれば、ローパスフィルタの時定数を調整することで、パルス幅変調手段からのPWM出力を平滑化し、且つ、パルス幅の切り替わりの際に生じるレーザ光量ムラをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の書込光学系を示す正面図である。
【図2】同じく制御系と併せて示す上面図である。
【図3】LDを全像高にて同一光量で光らせた時の被走査面(感光体ドラムの表面)での像高によるレーザ光強度を表わす図である。
【図4】光量補正信号を示す図である。
【符号の説明】
1 LDユニット(光源手段)
8 ポリゴンミラー(偏向手段)
11 fθレンズ(走査結像光学手段)
12 バレルトロイダルレンズ(走査結像光学手段)
13 折り返しミラー(走査結像光学手段)
15 感光体(被走査面)
17 パルス幅変調部(パルス幅変調手段)
18 ローパスフィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a beam scanning image forming apparatus such as a laser printer, a digital copying machine, and a facsimile machine, and more particularly to a shading correction technique.
[0002]
[Prior art]
As an image forming apparatus such as a laser printer, a digital copying machine, or a facsimile machine, a laser beam is scanned in a main scanning direction on a scanned surface such as a photosensitive member by a scanning means such as a polygon mirror, and the scanned surface is scanned in a sub scanning direction. And a beam scanning type image forming apparatus equipped with a function of writing an image for each line on a photosensitive member.
In this beam scanning type image forming apparatus, the laser beam is deflected at a constant angular velocity by a polygon mirror, and an fθ lens and an fθ mirror are used in order to keep the scanning velocity on the surface to be scanned constant. The laser light passing through the fθ lens and the fθ mirror has a constant scanning speed on the surface to be scanned, but the intensity of the laser light on the surface of the photoreceptor varies depending on the image height. This is because the light utilization efficiency such as reflectance and transmittance of optical elements such as glass, lenses, and mirrors that pass from the time when the laser light is emitted from the laser diode to the surface of the photoreceptor varies depending on the incident angle of the laser light, fθ This is because the lens thickness varies depending on the image height. The intensity of the beam light intensity depending on the image height is called a shading characteristic. However, since it affects the density of the formed image, the beam scanning image forming apparatus is required to correct the shading characteristic.
As for the shading correction method, for example, as the prior application of the same applicant as the present application, the effective writing area is divided, and the light amount correction data corresponding to each divided area is written in advance in the RAM address, and the laser beam In the effective writing area scanning, the light amount correction data corresponding to each divided region is read from the designated address, and the analog voltage converted by the digital-analog converter (DAC) is input to the LD modulation unit as a light amount correction signal. Techniques for adjusting the amount of laser light have been proposed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, conventionally, in order to correct shading, the effective writing area is divided, the light amount correction data corresponding to each divided area is converted by a digital-to-analog converter (DAC), and the converted analog voltage is converted. A technique has been proposed in which a laser light quantity is adjusted by inputting a light quantity correction signal to an LD modulator.
However, in the prior art, the conversion of the light amount correction data by the DAC is performed inside the LD write control IC, which takes a lot of time to create and verify the LD write control IC, and further increases the chip area and cost. It was a factor.
An object of the present invention is to provide a beam scanning image forming apparatus that can easily realize a shading correction function with a low-cost configuration.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is directed to a light source means for generating laser light, a deflection means for deflecting and scanning laser light from the light source means, and a laser beam from the deflection means to be scanned. A beam scanning type image forming apparatus having scanning imaging optical means for condensing scanning on a surface, wherein the means for correcting shading characteristics, which is a laser intensity displacement within a laser beam scanning width in the scanning imaging optical means, is a laser. An image forming apparatus including a pulse width modulation unit that generates a pulse corresponding to the amount of light and a low-pass filter that smoothes the output from the pulse width modulation unit is the main feature.
The invention according to
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view showing a writing optical system of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top view showing the control system. The configuration will be described together with the operation.
Laser light as a light source is shaped and emitted from the LD 2 (light source means) of the laser diode (LD) unit 1. The laser light passes through the cylinder lens 7 and passes through the polygon
The laser light from the
For example, a photosensitive drum is used as the
[0006]
In this embodiment, the laser light is deflected at a constant angular velocity by the
Since the light utilization efficiency such as reflectance and transmittance of these optical elements varies depending on the incident angle of light, the intensity of the laser light is varied depending on the image height. The intensity of the beam light intensity depending on the image height is called a shading characteristic and affects the density of the formed image.
[0007]
FIG. 3 shows the laser light intensity according to the image height on the surface to be scanned (the surface of the photosensitive drum 15) when the
In this embodiment, light amount correction data corresponding to each scanning position of the laser beam is read during scanning of the effective writing area of the laser beam. In the pulse width modulation (PWM) unit 17 (pulse width modulation means) of the LD
At this time, if the time constant of the LPF 18 is too small, the PWM output becomes difficult to be smoothed and ripples increase, and if the time constant of the LPF 18 is too large, a light amount correction signal is generated for a target LD light amount change. However, the time constant of the LPF 18 is derived and set to an optimum value, whereby a light amount correction signal that smoothly changes as shown in FIG. 4 can be obtained.
[0008]
Thus, in this embodiment, the LD unit 1 as a light source means for generating a light beam composed of laser light, the
In this embodiment, since only the pulse width modulation (PWM) signal needs to be output from the LD
In this embodiment, by adjusting the value of the LPF 18, the PWM output from the pulse
According to the present embodiment, the LD
[0009]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the light source means for generating laser light, the deflecting means for deflecting and scanning the laser light from the light source means, and condensing and scanning the laser light from the deflecting means on the surface to be scanned. A scanning image forming optical means, wherein the shading characteristic correcting means, which is a laser intensity displacement within a laser beam scanning width in the scanning image forming optical means, outputs a pulse corresponding to the laser light quantity. By configuring the generated pulse width modulation means and the low-pass filter for smoothing the output from the pulse width modulation means, the intended purpose can be achieved.
According to the second aspect of the present invention, by adjusting the time constant of the low-pass filter, the PWM output from the pulse width modulation means can be smoothed, and the unevenness of the laser light quantity that occurs when the pulse width is switched can be eliminated. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a writing optical system of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a top view showing the same control system.
FIG. 3 is a diagram illustrating the laser light intensity according to the image height on the surface to be scanned (the surface of the photosensitive drum) when the LD is illuminated with the same amount of light at the entire image height.
FIG. 4 is a diagram illustrating a light amount correction signal.
[Explanation of symbols]
1 LD unit (light source means)
8 Polygon mirror (deflection means)
11 fθ lens (scanning imaging optical means)
12 Barrel toroidal lens (scanning imaging optical means)
13 Folding mirror (scanning imaging optical means)
15 Photoconductor (scanned surface)
17 Pulse width modulation section (pulse width modulation means)
18 Low-pass filter
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