JP4504710B2 - Digital copier - Google Patents
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Description
本発明は、感光体に半導体レーザによる光書込を行うデジタル複写機にあって、半導体レーザの光量を感光体の主走査ライン内にて可変することにより光量調整を行うデジタル複写機に関する。 The present invention relates to a digital copying machine that performs optical writing with a semiconductor laser on a photosensitive member, and adjusts the amount of light by varying the amount of light of the semiconductor laser within a main scanning line of the photosensitive member.
従来、感光体に半導体レーザ(LD)による光書込を行い、この光書込による潜像を現像して転写紙に画像を転写する方式のデジタル複写機において、画像の濃度ムラの原因となる感度ムラ等のデータすなわちシェーディングデータを記憶しておき、その結果を光書込制御に当たり多値データのPWM変調幅へ反映することで、感光体上でのパワーを一定とするようにした技術が提案されている。また、光書込制御においてPWM変調回路、平滑化回路を用い、半導体レーザ発光パワーの基準信号を変化させることで、シェーディング補正を実施するという方法も提案されている。
なお、上記の従来技術、後記段落[0003]に記載の技術を含め、本発明に関連する文献公知発明のうち、出願人が当該特許出願時に知っているものがないので、開示すべき先行技術文献情報はない。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a digital copying machine that performs optical writing on a photoconductor with a semiconductor laser (LD), develops a latent image by this optical writing, and transfers the image onto a transfer paper, it causes image density unevenness. There is a technique that stores data such as sensitivity unevenness, that is, shading data, and reflects the result in the PWM modulation width of multi-value data for optical writing control, thereby making the power on the photosensitive member constant. Proposed. In addition, a method has been proposed in which shading correction is performed by using a PWM modulation circuit and a smoothing circuit in optical writing control and changing the reference signal of the semiconductor laser emission power.
It should be noted that, among the above-mentioned prior art and the art described in paragraph [0003] below, none of the known literature related to the present invention is known by the applicant at the time of filing the application. There is no literature information.
ところで、光書込装置を用いたデジタル複写機において、感光体に潜像を書き込む際の光強度は、書込光学系レンズの特性により主走査位置に伴い異なり、誤差を生じている。この誤差を吸収する手段としても、シェーディング補正が存在するのであるが、光学レンズは、像高が大きくなるに従い透過率が落ちていくので、どの像高位置でも像高±0の位置と同強度の光量を感光体に供給したい場合には、像高に合わせてLDの光量を上げる必要がある。
この制御を行っているのがシェーディング補正である。LDの光量は、LD制御部に供給されるアナログの光強度信号によって決定され、シェーディング補正動作としては、このアナログ信号を主走査位置に従い、レベル調整を行うことで実現することになる。
主走査方向位置とLD光量の決め方としては、同期信号によって主走査方向の位置基準を設定し、この位置基準からライン周期を複数エリアに分割し、各エリア毎に、アナログ信号をコントロールする方法を採用している。アナログ信号出力手段としては、D/Aコンバータ(DAC)を用い各エリア毎にDAC設定値を変更していく。この場合、エリアの境目において、光量が変動するため光量に段差が生じ、この光量差が画像に影響を与えることがある。特に、フルカラー機においては、この変動は色味違いとなって表れ、不具合の要因となっている。
このエリアの境目の段差を小さくすることで、画像上への影響を緩和することは可能であるが、その場合、分割エリア数の増大、各エリア毎のDAC設定値を設ける必要があり、制御及びハード構成に大きな影響を与えてしまう。また、近年、DACを用いたシェーディング補正はコスト面での負担が大きいため、コストダウンのためには、I/Oポートを用いたPWM制御によるシェーディング補正が提案されている。
本発明は、各エリアの堺目付近のPWM設定値を各エリア内においても補正することができ、これにより隣接するエリアとの段差を最小限にすることが可能なデジタル複写機を提供することを目的とする。
By the way, in a digital copying machine using an optical writing device, the light intensity when writing a latent image on the photosensitive member varies with the main scanning position due to the characteristics of the writing optical system lens, and an error occurs. As a means to absorb this error, there is shading correction. However, since the transmittance of the optical lens decreases as the image height increases, the same intensity as the position of the image height ± 0 at any image height position. When it is desired to supply the amount of light to the photosensitive member, it is necessary to increase the amount of light of the LD in accordance with the image height.
This control is performed by shading correction. The light quantity of the LD is determined by an analog light intensity signal supplied to the LD control unit, and the shading correction operation is realized by adjusting the level of this analog signal according to the main scanning position.
As a method of determining the position in the main scanning direction and the LD light quantity, a position reference in the main scanning direction is set by a synchronization signal, the line cycle is divided into a plurality of areas from this position reference, and an analog signal is controlled for each area. Adopted. As an analog signal output means, a DAC setting value is changed for each area using a D / A converter (DAC). In this case, the amount of light varies at the boundary between the areas, so that a step occurs in the amount of light, and this light amount difference may affect the image. In particular, in a full-color machine, this variation appears as a different color, causing a problem.
It is possible to reduce the influence on the image by reducing the level difference between the areas, but in that case, it is necessary to increase the number of divided areas and to provide a DAC setting value for each area. In addition, the hardware configuration is greatly affected. In recent years, shading correction using a DAC has a large cost burden, and shading correction by PWM control using an I / O port has been proposed to reduce the cost.
The present invention provides a digital copying machine that can correct a PWM setting value in the vicinity of each square in each area even within each area, thereby minimizing a step between adjacent areas. With the goal.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、半導体レーザの光量を主走査ライン内にて可変し光量調整を行うデジタル複写機において、光検出器により得られた光ビームの検出信号を基準として主走査位置を認識する機能、複数の主走査位置を選択する機能、選択した各主走査位置の光ビームの強度の制御を行うに当たり、光ビームの強度調整をアナログ出力レベル信号によって行う機能、アナログ出力レベル信号をPWM動作によって実現する機能、主走査位置の複数のポイント及び前記各ポイントの光強度を任意に設定する機能、PWM動作に際し、設定したポイント間の主走査位置の光強度は、隣り合う前後ポイントに設定されている光量値の差、隣り合うポイント間の距離及び当該主走査位置に基づき、段階的に増加又は減少するようにPWM出力幅を可変させる機能を有する書込制御ASICを備え、前記複数のポイント及び前記各ポイントの光強度は、デジタル複写機製造後に得られた計測データにより設定可能であることを特徴とするデジタル複写機を最も主要な特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention as set forth in
本発明によれば、主走査ライン内の主走査位置に対応するPWM動作に際し、その主走査位置に応じたPWM出力幅をきめ細かに設定して、光強度設定値を制御するようにしたことにより、従来のようなエリアを設定しても隣接するエリアとの段差を極力少なくして、なだらかな光強度変化を行うようにできる。 According to the present invention, in the PWM operation corresponding to the main scanning position in the main scanning line, the PWM output width corresponding to the main scanning position is finely set to control the light intensity setting value. Even if the conventional area is set, the step difference between the adjacent areas can be reduced as much as possible, and the light intensity can be changed gently.
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図1は本発明の実施の形態に係るデジタル複写機の概略ブロック図である。このデジタル複写機において、原稿画像を読み取るスキャナ部1は、読み取った信号をA/D変換して黒オフセット補正、シェーディング補正、画素位置補正を行うVPU2、画像処理を行うIPU3を有する。プリンタ部4は、内部の制御を行う書込制御ASIC5、半導体レーザの制御を行うLD制御部6、感光体上に静電潜像データの結像を行う半導体レーザ(LD)7を有する。
またこのデジタル複写機は、装置全体の制御を実行するCPU8、制御プログラムが格納されているROM9、制御プログラムが一時的に使用するRAM10、読み取った画像を記憶する画像メモリ11、ユーザが指示を与える操作部12、各装置間のデータのやりとりを行う内部システムバス13、システムバス13とIPU3間のインターフェース14を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic block diagram of a digital copying machine according to an embodiment of the present invention. In this digital copying machine, a
The digital copying machine also includes a CPU 8 that controls the entire apparatus, a ROM 9 that stores a control program, a
図2はプリンタ部4の構成図である。書込制御ASIC5、LD制御部6、半導体レーザ7の外、回転多面鏡からなる偏向器21、fθレンズ22、感光体23、光検出器24を備えている。
半導体レーザ7より前方に出射されたレーザビームは、図示しないコリメータレンズによりコリメートされて偏向器21で偏向され、fθレンズ22により感光体23の帯電器で一様に帯電された表面に結像されてその結像スポットが偏向器21の回転で感光体23の軸方向(主走査方向)に反復して移動すると同時に感光体23が回転する。
光検出器24は感光体23の情報書込領域外に設けられ、偏向器21で偏向されたレーザビームを検出して同期検知信号を発生する。書込制御ASIC5はスキャナ部1(図1参照)からの情報信号をLD制御部6内のLD駆動部28に印加するが、そのタイミングを光検出器24からの同期信号により制御する。LD駆動部28は書込制御ASIC5からの情報信号により、半導体レーザ7を駆動させて感光体23上に静電潜像を形成させる。この静電潜像は現像器(図示省略)で現像されて転写器(図示省略)で転写紙等に転写される。
半導体レーザ7内の発光部25から後方に出射されるレーザビームは受光部26に入射してそれによる受光信号がLD制御部6内のAPC制御部27に供給される。APC制御部27は受光部26の出力信号と書込制御ASIC5からの光量調整信号に応じてLD駆動部28を制御して半導体レーザ7の出力光量を一定に制御する(APC制御)。具体的には半導体レーザの発光部25の駆動電源を出力光量が一定になるように調整して保持する(ライン周期間隔)。
シェーディング動作は、LD駆動部28での駆動電源情報を光量調整信号の電圧レベルを変化させることで主走査位置に従って、光量を変動させるものである。
図3は書込制御ASICのブロック図である。IPU3からの画像データに対して速度変換及びフォーマット変換を行うメモリブロック31、メモリブロック31からの画像データを画像処理する画像処理部32、画像処理部32からの画像データに対してγ変換、Pセンサパターン付与等の処理を行う出力データコントロール部33からなっている。
FIG. 2 is a configuration diagram of the printer unit 4. In addition to the
The laser beam emitted forward from the semiconductor laser 7 is collimated by a collimator lens (not shown), deflected by a deflector 21, and imaged on a surface uniformly charged by a charger of a
The
A laser beam emitted backward from the
The shading operation is to change the light amount according to the main scanning position by changing the voltage level of the light amount adjustment signal in the drive power supply information in the
FIG. 3 is a block diagram of the write control ASIC.
図4は出力データコントロール部のブロック図である。画像処理部32から入力されたデータに、プロセス条件を決定するデータ取得のために感光体23上に乗せるある一定の濃度のトナーであるPセンサパターンを付与するPパターンブロック41、データの重みを変化させるγ変換ブロック42、半導体レーザ7の光量を一定に保つためのAPC動作タイミングに同期して画像を付与するAPCブロック43、同期検出用の発光データを付与するLDオン/オフブロック44、各半導体レーザ7の発光ドット数を計測する画素カウントブロック45、同期信号を基準に主走査位置を管理する主走査カウンタを有し主走査カウンタに従って主走査方向のゲート信号生成を行うゲート信号生成部46、ゲート信号生成部46からエリア情報を受け取り、各エリア毎に対応した光量調整を行うPWM信号を作成するPWM信号生成部47からなる。
図5はPWM信号の平滑化を行う回路例を示す図、図6はエリア毎に光強度に対応したPWM生成を行う際の出力波形図である。図5においては、(1)において平滑するためローパスフィルタを備えており、(2)においては、抵抗及びコンデンサとアンプにより平滑回路を構成する。
図4のゲート信号生成部46によるエリア情報に基づき、光強度に対応するようPWM信号に応じて各エリアで指定されたduty(デューティ)にてPWM信号作成部47にてPWM出力を出し続ける。この図6では、50%出力及び75%出力のデューティを示す。例えば、あるエリアで2.475Vの光量調整信号出力を得たい場合は、出力ポートのH出力が3.3Vの場合、「2.475÷3.3=75%」のdutyにてPWM出力を行うことで、その後の平滑化回路を利用し、その結果、2.475Vを得るものである。
FIG. 4 is a block diagram of the output data control unit.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a circuit for smoothing the PWM signal, and FIG. 6 is an output waveform diagram when PWM generation corresponding to the light intensity is performed for each area. In FIG. 5, a low-pass filter is provided for smoothing in (1), and in (2), a smoothing circuit is constituted by a resistor, a capacitor, and an amplifier.
Based on the area information by the gate signal generation unit 46 in FIG. 4, the PWM
図7は一般的な光量調整信号(DAC方式)を示す図である。図7では、主走査ライン間を11エリアに分割する。エリア位置は同期信号によってリセットされる主走査カウンタにて認識される。カウンタ動作を行いそのエリア位置になったら、D/Aコンバータの設定値を随時切り替えてDAC出力を切り替えることで光量変更を行う。エリア0は基準の光量を決めるエリアでこの領域でAPC動作を行う。エリア0の一部とエリア1〜エリア11は、有効画像領域範囲である。
この方法によるとエリアの境目にDACの切替が発生するため、DAC出力の段差が、08h分の光量の段差として発生し、画像形成後の出力画像においても段差が発生するという付不具合が生じている。
図8は一般的なPWM制御方法を示す図である。エリア毎にPWM幅を変更することで、PWM出力を平滑化回路にて平滑化し、光量調整の信号とする。この例では、エリア0→エリア6に従ってPWM幅が小さくなり、エリア6→エリア11に従ってPWM幅が大きくなることで、図7と同様の特性を得る。各エリア内のPWM幅は常に固定で使用しているので、この場合においても図7と同様にエリアの境目で段差を生じてしまう。
図9は本発明による制御動作のタイミング図、図10(1)、(2)は本発明による制御動作のフロー図である。本実施例においては、各エリアを分割し、そのエリア内にて固定のPWM出力を行うというものでは無く、ライン周期上の任意のポイントを選択し、その位置で必要な光量に対応するPWM幅設定値の設定を行い、書込制御ASIC5は、隣接するポイントの差分を算出し、次のポイントの位置へ移動していく際に差分を随時減らしていく方向にPWM幅を随時可変しながら、移動させていくものである。図10(1)では、あるポイントを得て(ステップS1)、このポイントから次のポイントまでの差分Xと距離Yとを求め(ステップS2)、次いで1クロックごとにPWMデューティの変化量を算出して格納する。(ステップS3)。また図10(2)では、クロックを検出し(ステップS11)、クロックごとにPWMデューティを加算して行く(ステップS12)。
この方法によると、PWM幅100%(1クロック幅)の周期にて随時変更が可能となり(DACを使った場合は、数クロック必要)、更には、設定する主走査方向の位置(ポイント)数が少なく、PWMの設定データに大きな段差が生じている場合においても、シェーディング動作に段差を生じさせない。すなわちPWM波形のわずかずつの変化により補われるので、エリア境目での大幅な変化すなわち段差の発生はなくなる。
FIG. 7 is a diagram showing a general light amount adjustment signal (DAC method). In FIG. 7, the main scanning lines are divided into 11 areas. The area position is recognized by a main scanning counter that is reset by a synchronization signal. When the counter operation is performed and the area position is reached, the light amount is changed by switching the set value of the D / A converter at any time and switching the DAC output. Area 0 is an area for determining a reference light amount, and the APC operation is performed in this area. A part of area 0 and
According to this method, switching of the DAC occurs at the boundary between the areas, so that a step of the DAC output is generated as a step of a light amount corresponding to 08 h, and a step is generated in the output image after image formation. Yes.
FIG. 8 is a diagram showing a general PWM control method. By changing the PWM width for each area, the PWM output is smoothed by a smoothing circuit and used as a light amount adjustment signal. In this example, the PWM width decreases in accordance with area 0 →
FIG. 9 is a timing chart of the control operation according to the present invention, and FIGS. 10 (1) and 10 (2) are flowcharts of the control operation according to the present invention. In this embodiment, each area is not divided and fixed PWM output is performed within the area, but an arbitrary point on the line cycle is selected, and the PWM width corresponding to the light quantity required at that position. The set value is set, and the
According to this method, it is possible to change at any time with a period of
以下に動作の説明を行う。A点とB点のPWM幅の設定値は、各々、80h(128/256)、70h(112/256)。A点→B点間距離が4クロック幅であるのでA点→B点の差分112−128=−16を4で割る。(−16÷4=マイナス4)。即ち、1クロック進む毎にPWM幅を4/256小さくすることで、B点では、70h(112/256)の出力レベルとなる。E点→F点の場合、差分は、96(60h)−80(50h)=16。8クロック使ってレベルを変化させるので、16÷8=2で1クロックにつき、2/256分レベルを上げれば良い.
本実施例においては、各ポイント位置、その時のPWM値は、SPモードと呼ばれる実機での特殊モードにて設定され、設定されるデータは、書込ユニット各々の計測データより設定されるものである。
本発明によれば、上記動作を行うことで段差を分割可能であり、これにより画像上に影響を与えるLD光量の段差の影響を無くすことができる。また半導体レーザを所望の光量に推移させる過程において、同期信号が2回検出された場合に、その光源光量の推移動作が完了したと判断しているので、光量上昇途中にて個々の半導体レーザの推移動作が終了することなく立ち上げ動作が可能となる。またシェーディング補正手段を備えるので、レンズ特性に合わせた光量調整が可能となり、書き込み特性に基づいた感光体表面上の光量を精度良く補正することが可能となる。
また他の実施例としては、隣接するエリアと該当エリアの差分を何クロック使用して変動させるか予めSPモードにて決定する。その後、概要エリアに主走査位置が進入してきたら、エリア間の差分を算出し、エリアの先頭から随時、その差分を小さくする方向でPWMdutyの変更を行うこともできる。
The operation will be described below. The setting values of the PWM widths at points A and B are 80h (128/256) and 70h (112/256), respectively. Since the distance between point A and point B is 4 clock widths, the
In this embodiment, each point position and the PWM value at that time are set in a special mode called SP mode, and the set data is set from the measurement data of each writing unit. .
According to the present invention, it is possible to divide the level difference by performing the above-described operation, thereby eliminating the influence of the level difference of the LD light quantity that affects the image. Further, in the process of shifting the semiconductor laser to a desired light amount, when the synchronization signal is detected twice, it is determined that the transition operation of the light source light amount is completed. The start-up operation can be performed without completing the transition operation. In addition, since the shading correction means is provided, the light amount can be adjusted in accordance with the lens characteristics, and the light amount on the surface of the photoreceptor can be accurately corrected based on the writing characteristics.
In another embodiment, how many clocks the difference between the adjacent area and the corresponding area is used is determined in advance in the SP mode. Thereafter, when the main scanning position enters the overview area, the difference between the areas can be calculated, and the PWM duty can be changed in a direction to reduce the difference as needed from the top of the area.
1 スキャナ部
4 プリンタ部
5 書込制御ASIC
6 LD制御部
7 半導体レーザ(LD)
1 Scanner unit 4
6 LD controller 7 Semiconductor laser (LD)
Claims (1)
前記複数のポイント及び前記各ポイントの光強度は、デジタル複写機製造後に得られた計測データにより設定可能であることを特徴とするデジタル複写機。 A function for recognizing a main scanning position based on a detection signal of a light beam obtained by a photodetector in a digital copying machine that adjusts the amount of light of a semiconductor laser within a main scanning line, and a plurality of main scanning positions selecting a function, in performing control of the intensity of the light beam of each main scanning position where the selected function for the intensity adjustment of the light beam by the analog output level signal, the ability to realize the analog output level signal by P WM operation, the main A function for arbitrarily setting a plurality of points at the scanning position and the light intensity at each point. During the PWM operation, the light intensity at the main scanning position between the set points is the difference between the light intensity values set at adjacent front and rear points. , based on the distance and the main scanning position between adjacent points, having a function of varying the PWM output width to increase or decrease stepwise Comprising a write control ASIC,
The digital copying machine, wherein the plurality of points and the light intensity of each point can be set by measurement data obtained after manufacturing the digital copying machine.
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