JP6447058B2 - Optical scanning device and image forming apparatus having the same - Google Patents
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Description
本発明は画像形成技術に関し、特に電子写真方式における感光体の露光技術に関する。 The present invention relates to an image forming technique, and more particularly, to an exposure technique for a photoreceptor in an electrophotographic system.
電子写真方式の画像形成装置は、内蔵の感光体の表面を一様に帯電させた上で露光走査することにより、その表面に静電潜像を形成する。この装置は更にその潜像をトナーで現像して、現れたトナー像をシート(紙またはフィルム樹脂)に転写することにより、そのシートに画像を形成する。
画像形成装置は感光体を露光走査するための構成として光走査装置を備えている。光走査装置は、半導体レーザーまたはLED等の光源の光を走査光学系で偏向させて感光体に照射する。走査光学系は光源の光を、たとえば回転するポリゴンミラーで反射することによって周期的に偏向させる。走査光学系は更にポリゴンミラーの反射光を感光体の表面に結像させ、その結像点をポリゴンミラーの偏向角の変化に従って一方向に移動させる。これにより、感光体の表面が直線状に露光される。光走査装置は更に露光量を画像データに従って変調することにより、感光体の露光領域における帯電量の分布を変化させる。こうして感光体に静電潜像の1ラインが形成され、この1ラインから現像されたトナー像の1ラインには、露光量の変化に対応するトナー濃度の変化が現れる。
An electrophotographic image forming apparatus forms an electrostatic latent image on a surface of a built-in photoconductor by uniformly charging the surface and performing exposure scanning. The apparatus further develops the latent image with toner and transfers the toner image that appears to a sheet (paper or film resin), thereby forming an image on the sheet.
The image forming apparatus includes an optical scanning device as a configuration for exposing and scanning the photosensitive member. The optical scanning device irradiates the photosensitive member by deflecting light from a light source such as a semiconductor laser or LED with a scanning optical system. The scanning optical system periodically deflects light from the light source by reflecting it with, for example, a rotating polygon mirror. The scanning optical system further forms an image of the reflected light of the polygon mirror on the surface of the photosensitive member, and moves the image forming point in one direction according to the change in the deflection angle of the polygon mirror. Thereby, the surface of the photoreceptor is exposed linearly. The optical scanning device further modulates the exposure amount according to the image data, thereby changing the distribution of the charge amount in the exposure region of the photoreceptor. Thus, one line of the electrostatic latent image is formed on the photosensitive member, and a change in toner density corresponding to a change in exposure amount appears in one line of the toner image developed from this one line.
走査光学系の光反射率および光透過率は厳密には偏向角によって異なるので、光源に光量を一定に維持させても走査光学系の照射光量は偏向角の変化に伴って変動する。この変動は走査光学系の走査範囲における露光“むら(斑)”の原因の1つである。すなわち、走査光学系の照射光量の変動がそのまま露光量の変動に反映されれば、静電潜像の1ラインには帯電量の“むら”が現れ、その潜像から現像されたトナー像の対応する1ラインにはトナー濃度の“むら”が現れる。したがって、シート上の画質を向上させるには、走査光学系の偏向角の変化に伴うその照射光量の上記の変動を抑えることにより、露光むらを可及的に除去することが望ましい。 Strictly speaking, the light reflectance and light transmittance of the scanning optical system vary depending on the deflection angle, and therefore, even if the light amount is kept constant by the light source, the irradiation light amount of the scanning optical system varies as the deflection angle changes. This variation is one of the causes of exposure “unevenness” in the scanning range of the scanning optical system. That is, if the variation in the amount of irradiation light of the scanning optical system is directly reflected in the variation in the exposure amount, “unevenness” of the charge amount appears in one line of the electrostatic latent image, and the toner image developed from the latent image “Unevenness” of toner density appears on the corresponding one line. Therefore, in order to improve the image quality on the sheet, it is desirable to eliminate exposure unevenness as much as possible by suppressing the above-described variation in the amount of irradiation light accompanying the change in the deflection angle of the scanning optical system.
従来の光走査装置については、露光むらの抑制を目的として走査光学系の偏向角ごとに光源の光量を補正する技術が知られている。(たとえば特許文献1−5参照。)このときの補正値は、走査光学系の偏向角の変化に伴うその照射光量の上記の変動が光源の光量の変化で相殺されるように設定されるので、露光むらが抑えられる。 With respect to a conventional optical scanning device, a technique for correcting the light amount of a light source for each deflection angle of a scanning optical system is known for the purpose of suppressing exposure unevenness. (For example, refer to Patent Document 1-5.) The correction value at this time is set so that the above-described variation in the amount of irradiation light accompanying the change in the deflection angle of the scanning optical system is offset by the change in the light amount of the light source. , Exposure unevenness is suppressed.
露光むらの抑制を目的とする光源の光量に対する補正値は、従来の光走査装置についてはたとえば特許文献1−5に開示されているように、次の手順で設定される。まず、光源に光量を一定に維持させた状態で走査光学系に偏向角を変化させたときにその走査範囲に現れる露光量の変動を標本化(サンプリング)する。このときの標本値(サンプル)は、走査光学系の偏向範囲から等分割された複数の区間(以下、「補正区間」という。)のそれぞれの端点(以下、「主補正位置」という。)に対してモデルから算定され、または実験で測定される。次に、偏向角が各補正区間を移動する時間帯における補正値が、その補正区間の主補正位置でサンプルを相殺する値に揃えられる。 The correction value for the light amount of the light source for the purpose of suppressing exposure unevenness is set in the following procedure as disclosed in, for example, Patent Literature 1-5 for a conventional optical scanning device. First, when the deflection angle is changed in the scanning optical system in a state where the light amount is kept constant in the light source, the fluctuation of the exposure amount that appears in the scanning range is sampled. The sample value (sample) at this time is at each end point (hereinafter referred to as “main correction position”) of a plurality of sections (hereinafter referred to as “correction sections”) equally divided from the deflection range of the scanning optical system. On the other hand, it is calculated from the model or measured experimentally. Next, the correction value in the time zone in which the deflection angle moves in each correction section is aligned with a value that cancels the sample at the main correction position in the correction section.
補正区間を同じ幅に揃えることには次の利点がある。走査光学系は偏向角を一般に一定の速度で変化させるので、補正区間が同じ幅であれば偏向角は一律のタイミングで各補正区間に到達する。したがって、光源の制御回路はその光源の光量に対する補正値を一律のタイミングで変更すればよいので、その回路構成が簡単化される。
その反面、同じ幅の補正区間には次の問題点がある。補正区間の幅は、サンプリング誤差が許容範囲内に収まるように設定されることが望ましい。サンプリング誤差は、光源の光量が一定であるという条件の下で偏向角が1つの補正区間を移動する間に現れる露光量の変動幅と、その補正区間の主補正位置でのサンプルとの間の差である。したがって、補正区間の幅が狭いほどサンプリング誤差は小さい。補正区間が同じ幅である場合、その幅は、偏向角に対する露光量の変化率が最も高い補正区間においてサンプリング誤差が許容範囲内に収まるように設定される。この場合、その変化率の最高値が高いほど補正区間の総数が多い。しかし、補正値の保存に利用可能なメモリ容量には上限があるので補正値の総数にも上限がある。それ故、サンプリング誤差を許容範囲内に収めることが可能な露光量の変化率にも上限がある。その結果、従来の光走査装置では、メモリ容量を増大させることなく露光むらを更に低減させることが難しい。
Aligning the correction intervals to the same width has the following advantages. Since the scanning optical system generally changes the deflection angle at a constant speed, if the correction section has the same width, the deflection angle reaches each correction section at a uniform timing. Therefore, the light source control circuit only needs to change the correction value for the light amount of the light source at a uniform timing, so that the circuit configuration is simplified.
On the other hand, the correction section having the same width has the following problems. The width of the correction section is preferably set so that the sampling error is within an allowable range. Sampling errors occur between the fluctuation range of the exposure amount that appears while the deflection angle moves through one correction section under the condition that the light amount of the light source is constant, and the sample at the main correction position in the correction section. It is a difference. Therefore, the narrower the correction interval, the smaller the sampling error. When the correction sections have the same width, the width is set so that the sampling error falls within the allowable range in the correction section where the exposure rate change rate with respect to the deflection angle is the highest. In this case, the total number of correction sections increases as the maximum value of the change rate increases. However, since there is an upper limit on the memory capacity that can be used to store correction values, there is also an upper limit on the total number of correction values. Therefore, there is also an upper limit to the change rate of the exposure amount that can keep the sampling error within the allowable range. As a result, in the conventional optical scanning device, it is difficult to further reduce the exposure unevenness without increasing the memory capacity.
本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に光源の光量に対する補正値の保存に必要なメモリ容量を増大させることなく、光源の光量に対する補正による露光むらの抑制効果を向上させることが可能な光走査装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and in particular, to improve the effect of suppressing uneven exposure by correcting the light amount of the light source without increasing the memory capacity necessary for storing the correction value for the light amount of the light source. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device capable of satisfying the requirements.
本発明の1つの観点における光走査装置は、感光体を露光走査することによってその感光体に画像を形成する光走査装置であり、光量を可変な光源と、その光源の光を周期的に偏向させて感光体を露光走査する走査光学系と、光源の光量を画像データに従って変調する変調部と、走査光学系の走査範囲から分割された複数の補正区間のそれぞれを走査光学系が走査する際、その補正区間に対する補正値で光源の光量を補正する補正部とを備えている。光源の光量を補正することなく一定に維持して走査光学系に感光体を露光走査させた場合、走査光学系の走査範囲は第1領域と第2領域とを含む。第2領域は、走査方向の位置に対する露光量の変化率の代表値が第1領域よりも大きい。第1領域については、走査方向に一定の間隔で補正区間の端点が設定され、隣接する2つの端点の間で補正値の差が許容上限を超えれば2つの端点の間に新たな端点が追加されて、隣接する2つの補正区間では補正値の差が許容範囲内に収められる。これにより、複数の補正区間の各幅は走査光学系の走査範囲内の位置によって異なる値に設定されている。第2領域については、光源の光量に対して真に必要な補正値を示す補正曲線のうち、単調に変化する部分において隣接する2つの補正区間に対する補正値の差が一定に揃えられる。これにより、複数の補正区間の各幅は走査光学系の走査範囲内の位置によって異なる値に設定されている。 An optical scanning device according to one aspect of the present invention is an optical scanning device that forms an image on a photoconductor by exposing and scanning the photoconductor, and periodically deflects light from the light source that can change the amount of light. When the scanning optical system scans each of the scanning optical system for exposing and scanning the photosensitive member, the modulation unit for modulating the light amount of the light source according to the image data, and the plurality of correction sections divided from the scanning range of the scanning optical system And a correction unit that corrects the light amount of the light source with a correction value for the correction section . When the photosensitive member is exposed and scanned by the scanning optical system while maintaining the light amount of the light source constant without correction, the scanning range of the scanning optical system includes a first region and a second region. In the second area, the representative value of the change rate of the exposure amount with respect to the position in the scanning direction is larger than that in the first area. For the first area, the end points of the correction section are set at regular intervals in the scanning direction, and if the difference between the correction values exceeds the allowable upper limit between two adjacent end points, a new end point is added between the two end points. Thus, the difference between the correction values is within an allowable range in two adjacent correction sections. Thereby, each width of the plurality of correction sections is set to a different value depending on the position within the scanning range of the scanning optical system. For the second region, the difference between the correction values for the two adjacent correction sections in the monotonically changing portion of the correction curve that indicates the correction value that is truly necessary for the light amount of the light source is made uniform. Thereby, each width of the plurality of correction sections is set to a different value depending on the position within the scanning range of the scanning optical system .
この光走査装置では、複数の補正区間のうち、第2領域から分割された補正区間は第1領域から分割された補正区間よりも幅が狭く設定されていてもよい。 In this optical scanning device, among the plurality of correction sections, the correction section divided from the second area may be set narrower than the correction section divided from the first area.
画像データが一定の階調値を示す場合に各補正区間の始点または終点である主補正位置では露光量が同じ値となるように、各補正区間に対する補正値は設定されていてもよい。
この光走査装置は、各補正区間について幅に関する情報と補正値とを互いに対応付けて記憶している記憶部を更に備えていてもよい。この場合、補正部は、走査光学系の走査位置が各補正区間に到達する度にその補正区間に対する補正値を記憶部から読み出して、走査光学系の走査位置が次の補正区間に到達するまでの間、その補正値で光源の光量を補正してもよい。
The correction value for each correction section may be set so that the exposure amount becomes the same value at the main correction position that is the start point or end point of each correction section when the image data shows a constant gradation value.
The optical scanning device may further include a storage unit that stores information on the width and the correction value in association with each other for each correction section. In this case, each time the scanning position of the scanning optical system reaches each correction section, the correction unit reads the correction value for the correction section from the storage unit until the scanning position of the scanning optical system reaches the next correction section. During this time, the light amount of the light source may be corrected with the correction value.
各補正区間の幅は、その補正区間に対する補正値で光源の光量を補正した上で走査光学系にその補正区間を露光走査させた際、画像データが一定の階調値を示す場合における露光量の変動幅が所定の上限値以下となるように設定されていてもよい。
走査光学系の走査範囲のうち、光源の光量を一定に維持して走査光学系に感光体を露光走査させた場合に露光量が単調に変化する部分では、隣接する2つの補正区間に対する補正値の差が一定となるように、各補正区間の幅は設定されていてもよい。
The width of each correction section is the exposure amount when the image data shows a certain gradation value when the scanning optical system is exposed and scanned with the correction section after correcting the light amount of the light source with the correction value for the correction section. The fluctuation range may be set to be equal to or less than a predetermined upper limit value.
Of the scanning range of the scanning optical system, a correction value for two adjacent correction sections in a portion where the exposure amount changes monotonously when the light amount of the light source is kept constant and the photosensitive member is exposed and scanned by the scanning optical system. The width of each correction section may be set so that the difference between the two becomes constant.
走査光学系は、等速回転しながら光源の光を反射することによってその光の偏向角を周期的に変化させるポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーの反射光を感光体の表面に結像させる結像光学系とを含み、補正部は、ポリゴンミラーの反射光の結像点が各補正区間に到達するタイミングを示す信号を生成するタイミング生成部を含み、その信号の示すタイミングで各補正区間に対する補正値を取得してもよい。 The scanning optical system is a polygon mirror that periodically changes the deflection angle of the light by reflecting the light from the light source while rotating at a constant speed, and an image that forms the reflected light of the polygon mirror on the surface of the photoreceptor. The correction unit includes a timing generation unit that generates a signal indicating the timing at which the imaging point of the reflected light from the polygon mirror reaches each correction section, and corrects each correction section at the timing indicated by the signal. A value may be acquired.
各補正区間の幅は最小値の整数倍であってもよい。
補正部は、複数の補正区間の少なくとも1つを複数の小区間に細分し、各小区間に対する補正値を、細分前の補正区間に対する補正値とこれに隣接する補正区間に対する補正値との補間によって決定する補間部を含み、各小区間を走査光学系が走査する際、その小区間に対する補正値で光源の光量を補正してもよい。この場合、各小区間の幅は、細分前の補正区間の幅の整数分の1となるように設定されていてもよい。
The width of each correction section may be an integer multiple of the minimum value.
The correction unit subdivides at least one of the plurality of correction sections into a plurality of subsections, and interpolates a correction value for each subsection with a correction value for the correction section before the subdivision and a correction value for a correction section adjacent thereto. When the scanning optical system scans each small section, the light quantity of the light source may be corrected with a correction value for the small section. In this case, the width of each small section may be set to be 1 / integer of the width of the correction section before subdivision.
本発明の1つの観点における画像形成装置は、シートにトナー像を形成する作像部と、そのトナー像を熱定着させる定着部とを備えた画像形成装置であり、作像部は、露光量に応じて帯電量が変化する感光体と、その感光体を露光走査することによってその感光体に静電潜像を形成する上記の光走査装置と、その静電潜像をトナーで現像する現像部と、その現像部によって現像されたトナー像を感光体からシートへ転写する転写部とを含む。 An image forming apparatus according to an aspect of the present invention is an image forming apparatus including an image forming unit that forms a toner image on a sheet and a fixing unit that thermally fixes the toner image. A photosensitive member whose charge amount changes in accordance with the above, an optical scanning device that forms an electrostatic latent image on the photosensitive member by exposing and scanning the photosensitive member, and development for developing the electrostatic latent image with toner And a transfer unit that transfers the toner image developed by the developing unit from the photoreceptor to the sheet.
本発明による光走査装置は上記のとおり、各補正区間を走査光学系が走査する際、その補正区間に対する補正値で光源の光量を補正する。特に各補正区間の幅は、走査光学系の走査範囲内の位置によって異なる値に設定されている。これによりこの光走査装置は、補正値の保存に必要なメモリ容量を増大させることなく、光源の光量に対する補正による露光むらの抑制効果を向上させることができる。 As described above, when the scanning optical system scans each correction section, the optical scanning device according to the present invention corrects the light amount of the light source with the correction value for the correction section. In particular, the width of each correction section is set to a different value depending on the position within the scanning range of the scanning optical system. As a result, this optical scanning device can improve the effect of suppressing unevenness of exposure by correcting the light amount of the light source without increasing the memory capacity necessary for storing the correction value.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
[画像形成装置の内部構造]
図1は、本発明の実施形態による画像形成装置100の内部構造を模式的に示す正面図である。この画像形成装置100はカラーレーザープリンターである。図1にはこのプリンター100の内部の要素が、あたかも筐体の前面を透かして見えているように描かれている。図1を参照するにプリンター100は、給送部10、作像部20、定着部30、および排紙部40を含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Internal structure of image forming apparatus]
FIG. 1 is a front view schematically showing the internal structure of an
−給送部−
給送部10はローラー群12、13、14を利用して給紙カセット11からシートSHTを1枚ずつ作像部20へ給送する。給紙カセット11に収容可能なシートSHTの材質は紙または樹脂であり、サイズは、A3、A4、A5、またはB4等である。ローラー群の中で最も作像部20に近いタイミングローラー14は一般に停止しており、後述の主制御部からの駆動信号に応じて回転する。その駆動信号が示すタイミングでタイミングローラー14はシートSH2を作像部20へ送り出す。
-Feeding section-
The
−作像部−
作像部20は、給送部10から送られたシートSH2の上にトナー像を形成する。
具体的には、4つの作像ユニット21Y、21M、21C、21Kのそれぞれがまず、感光体ドラム25Y、25M、25C、25Kの表面を一様に帯電させた上で、光走査部26にレーザー光で各ドラムの表面を軸方向(図1の示すX軸方向(紙面の法線方向))に露光走査させる。このとき、光走査部26はレーザー光量を、画像データの1ラインが表すイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の階調値に基づいて変調する。一方、各感光体ドラム25Y、…の表面では露光領域から電荷が消失する。こうしてその表面には、Y、M、C、Kの各階調値の変化に対応するパターンで帯電量の分布が変化した領域、すなわち静電潜像の1ラインが生じる。
-Image forming part-
The
Specifically, each of the four
各作像ユニット21Y、…は次に、Y、M、C、Kの各色のトナーを帯電させて静電潜像の1ラインに付着させる。これにより、4つの感光体ドラム25Y、…の表面には4色のトナー像の1ラインが現像される。
このような露光と現像とを各作像ユニット21Y、…は感光体ドラム25Y、…を回転させながら、画像データの表すラインごとに繰り返す。こうして、その画像データの表す4色の画像が4つの感光体ドラム25Y、…の各表面に1色ずつのトナー像として再現される。
Next, each of the
The
これら4色のトナー像は1次転写ローラー22Y、22M、22C、22Kと感光体ドラム25Y、…との間の電界により、感光体ドラム25Y、…の表面から順番に中間転写ベルト23の表面の同じ位置へ重ねて転写される。その結果、その位置に1つのカラートナー像が構成される。このカラートナー像は更に中間転写ベルト23と2次転写ローラー24との間の電界により、給送部10から両者23、24の間のニップへ通紙されたシートSH2の表面へ転写される。その後、2次転写ローラー24はそのシートSH2を定着部30へ送り出す。
These four color toner images are formed on the surface of the
図1を参照するに、レーザー光の走査によって感光体ドラム25Y、…の表面に生じたトナー像の1ラインは、シートSH2の表面に転写された後では2次転写ローラー24によるそのシートSH2の搬送方向に対して垂直である。一方、その1ラインとその次に感光体ドラム25Yの表面に生じた1ラインとは、シートSH2の表面に転写された後ではそのシートSH2の搬送方向に並ぶ。したがって、以下では、レーザー光が感光体ドラム25Y、…の表面を走査する方向(図1の示すX軸方向(紙面の法線方向))等、トナー像の1ラインの方向に対応する方向をいずれも「主走査方向」と総称し、感光体ドラム25Y、…の回転方向およびシートSH2の搬送方向(図1の示すY軸方向)等、トナー像のラインが並ぶ方向に対応する方向をいずれも「副走査方向」と総称する。
Referring to FIG. 1, one line of the toner image generated on the surface of the
−定着部−
定着部30は、作像部20から送り出されたシートSH2の上にトナー像を熱定着させる。具体的には、定着ローラー31と加圧ローラー32との間のニップにそのシートSH2が通紙されるとき、定着ローラー31はそのシートSH2の表面へ内蔵のヒーターの熱を加え、加圧ローラー32はそのシートSH2の加熱部分に対して圧力を加えて定着ローラー31へ押し付ける。定着ローラー31からの熱と加圧ローラー32からの圧力とにより、トナー像がそのシートSH2の表面に定着する。
-Fixing part-
The fixing
−排紙部−
排紙部40は、トナー像が定着したシートをプリンター100の筐体の外へ排紙する。具体的には、まずシートSH3が定着部30の上部からガイド板41に沿って、プリンター100の筐体に開けられた水平方向のスリット42へ向かって移動してくる。このとき排紙部40は、そのスリット42の内側に配置された排紙ローラー43を回転させ、その周面でシートSH3をスリット42の外へ送り出す。これによりこのシートSH3は、プリンター100の上面の含む排紙トレイ44に収容される。
-Output section-
The
[光走査部]
図1は光走査部26の縦断面図を含む。図2は光走査部26の上面図である。図2では説明の便宜上、光走査部26を覆う上板部材が除去されている。図2にはまた、図1の示す光走査部26の縦断面の位置が直線I−Iで示されている。図1、図2を参照するに光走査部26は、光源260、走査光学系271、272、273、(28Y、29Y)、(28M、29M)、(28C、29C)、28K、および制御部300を含む。光源260と走査光学系271、…とは、各作像ユニット21Y、…の感光体ドラム25Y、…を露光走査する。制御部300は光源260の光量を画像データに従って変調する。
[Optical scanning unit]
FIG. 1 includes a longitudinal sectional view of the
−光源−
光源260は、4個の半導体レーザー26Y、26M、26C、26K、4枚のミラー261−264、およびシリンドリカルレンズ265を含む。
各半導体レーザー26Y、…はレーザーダイオード等のレーザー発振器とフォトダイオード等の光量センサーとを含む。(図2には示されていない。)レーザー発振器はたとえば波長780nmまたは655nmのレーザー光を1本、数mW〜十数mWの出力で出射可能であり、特に発光量を変更可能である。光量センサーはレーザー発振器の発光量を監視して、その発光量に比例する量の出力電流を制御部300にフィードバックする。
-Light source-
The
Each
図2を参照するに、第1半導体レーザー26Y、第2半導体レーザー26M、および第3半導体レーザー26Kは出射方向が共通であり、その方向に対して垂直な方向に等間隔で配置されている。一方、第4半導体レーザー26Cは、その出射方向が他の第2半導体レーザー26Y、26M、26Kの出射方向と直交するように配置されている。図1、図2には示されていないが、4個の半導体レーザー26Y、…の間ではレーザー光の出射口の高さ(図1では紙面の上下方向の位置であり、図2では紙面の法線方向の位置である。)が異なるので、それらのレーザー光LY、LM、LC、LKの間では光路の高さが異なる。
Referring to FIG. 2, the
第1ミラー261、第2ミラー262、および第3ミラー263は、第1半導体レーザー26Y、第2半導体レーザー26M、および第3半導体レーザー26Kの各出射口の前に1枚ずつ、その出射口からのレーザー光LY、LM、またはLKのみが当たるように配置されている。いずれのミラー261、…、263も半導体レーザー26Y、…、26Kの出射光LY、…、LKを反射して90°偏向させる。第4ミラー264は他の3枚のミラー261、…、263の反射光と第4半導体レーザー26Cの出射光LCとを同じ方向へ反射するように設置されている。
The
シリンドリカルレンズ265は第4ミラー264の反射光LLを透過させてポリゴンミラー271の反射面に照射する。シリンドリカルレンズ265は特にその照射光を、ポリゴンミラー271の回転軸方向(図1では紙面の上下方向であり、図2では紙面の法線方向である。)ではポリゴンミラー271の反射面に結像させると共に、その方向と照射方向との両方に直交する方向(図1では紙面の左右方向であり、図2では紙面に平行で、レーザー光LLに対して垂直な方向である。)では平行光に変換する。後述のとおり、ポリゴンミラー271の回転軸方向は副走査方向であり、その方向とレーザー光LLの照射方向との両方に直交する方向は主走査方向である。
The
−走査光学系−
走査光学系は、ポリゴンミラー271、モーター272、fθレンズ273、および4組の折り返しミラー(28Y、29Y)、(28M、29M)、(28C、29C)、28Kを含む。
ポリゴンミラー271は正多角柱(図2の例では正7角柱)状の部材であり、いずれの側面も反射面である。ポリゴンミラー271はその中心軸のまわりで回転可能に支持されている。モーター272はポリゴンミラー271に駆動力を与えてその中心軸のまわりに回転させる。特に光源260がレーザー光LLをポリゴンミラー271に照射する間、モーター272はポリゴンミラー271の角速度を所定値に維持する。図2を参照するに、ポリゴンミラー271は光源260のレーザー光LLを反射して偏向させると共に、回転によってそのレーザー光LLと反射光RLとの進行方向が成す角度、すなわちレーザー光LLの偏向角を変化させる。具体的には、ポリゴンミラー271が回転角θだけ回転する間に偏向角はその2倍の角度2θだけ変化する。さらに、回転に伴ってポリゴンミラー271の反射面が1つの側面から隣の側面へ周期的に移り変わることにより、偏向角は最小値φLから最大値φRまでの範囲で連続的に、かつ周期的に変化する。特にポリゴンミラー271が等角速度で回転する場合、偏向角は、最大値φRから最小値φLへは一定の速度で変化し、最小値φLから最大値φRへは瞬間的に変化する。
-Scanning optical system-
The scanning optical system includes a
The
fθレンズ273は、ポリゴンミラー271の反射光RLを透過して折り返しミラー28Y、28M、28C、28Kへ照射するように配置されている。第1折り返しミラー28Y、29Y、第2折り返しミラー28M、29M、第3折り返しミラー28C、29C、および第4折り返しミラー28Kはいずれも細長い板状であり、図1、図2に示されているとおり、長手方向が感光体ドラム25Y、…の軸方向と平行に配置されている。図1を参照するに、第1折り返しミラーの一方28Y、第2折り返しミラーの一方28M、第3折り返しミラーの一方28C、および第4折り返しミラー28Kの間では高さ(図1では紙面の上下方向の位置であり、図2では紙面の法線方向の位置である。)が異なる。これにより、異なる折り返しミラー28Y、…には、ポリゴンミラー271の反射光RLの含む異なる半導体レーザー26Y、…の出射光LY、…のみが当たる。第1折り返しミラーの他方29Y、第2折り返しミラーの他方29M、第3折り返しミラーの他方29C、および第4折り返しミラー28Kは各感光体ドラム25Y、…の真下に1枚ずつ配置されている。第1半導体レーザー26Yの出射光LYは、ポリゴンミラー271で反射されてfθレンズ273を透過した後、第1折り返しミラー28Y、29Yに反射されて第1作像ユニット21Yの感光体ドラム25Yに照射される。同様に、第2半導体レーザー26Mの出射光LMは第2折り返しミラー28M、29Mに反射されて第2作像ユニット21Mの感光体ドラム25Mに照射され、第3半導体レーザー26Cの出射光LCは第3折り返しミラー28C、29Cに反射されて第3作像ユニット21Cの感光体ドラム25Cに照射され、第4半導体レーザー26Kの出射光LKは第4折り返しミラー28Kに反射されて第4作像ユニット21Kの感光体ドラム25Kに照射される。
The
fθレンズ273はたとえば2枚の非球面レンズから構成され、ポリゴンミラー271の反射光RLを各感光体ドラム25Y、…の表面に、その軸方向と回転方向との両方(図1の示すX軸方向とY軸方向との両方)で結像させる。これにより、その表面の結像点が露光される。ポリゴンミラー271が回転によって偏向角を変化させると、それに合わせてfθレンズ273の透過光が折り返しミラー28Y、…、28Kの上を長手方向に移動する。それに伴ってその透過光が各感光体ドラム25Y、…の表面に結像する点、すなわち露光点がそのドラムの軸方向に移動する。特にポリゴンミラー271の偏向角が最小値φLから最大値φRまで連続的に変化する期間に4つの感光体ドラム25Y、…のいずれかの表面を結像点が一方向に露光走査する結果、その表面の露光点が直線状に連なって静電潜像の1ラインを形成する。したがって、以下、この期間を「主走査期間」という。また、「主走査方向」と「副走査方向」との上記の定義から、折り返しミラー28Y、…、の長手方向とポリゴンミラー271の回転方向とは主走査方向に相当し、折り返しミラー28Y、…、の高さ方向とポリゴンミラー271の回転軸方向とは副走査方向に相当する。
The
fθレンズ273は更に「透過光の入射角とその像高(結像点の光軸からの距離)とが比例する」という特性により、ポリゴンミラー271の偏向角の変化量と、その変化に伴う透過光の結像点の移動距離とを比例させる。図2を参照するに、ポリゴンミラー271の偏向角が最小値φLから角度2θまで変化するとき、それに伴ってfθレンズ273の透過光の反射点が折り返しミラー28Y、…、28Kの上を移動する。このときの移動距離ρY、ρM、ρC、ρKはfθレンズ273の特性により、ポリゴンミラー271の反射光RLがfθレンズ273に入射する角度の変化量、すなわちポリゴンミラー271の偏向角の変化量2θに比例する。これらの移動距離ρY、…は各感光体ドラム25Y、…の表面における結像点の移動距離に比例し、ポリゴンミラー271の偏向角の変化量2θはその回転角の変化量θに比例するので、結像点の主走査方向の位置とポリゴンミラー271の回転角との間の線形性が確立される。特にポリゴンミラー271が一様に回転するときには各感光体ドラム25Y、…の表面を結像点が主走査方向に一定の速度で移動する。
The
−制御部−
制御部300は、光源260の含む4個の半導体レーザー26Y、…に対する発光制御専用の電子回路である。制御部300は特に、後述の主制御部から画像データを受信し、その画像データの表すY、M、C、Kの各色の階調値に基づいて、各色に対応する半導体レーザー26Y、…の明滅パターンを変調する。たとえば、画素の階調値が高いほどその画素に対する半導体レーザーの発光時間が長く調節される。
-Control unit-
The
制御部300はまた、4個の半導体レーザー26Y、…の間で、画像データの表す1ラインの階調値に基づく明滅パターンのタイミングを一定時間ずつ遅らせる。この一定時間は、中間転写ベルト23の表面の1つの位置が1対の1次転写ローラー22Yと感光体ドラム25Yとの間から次の対22M、25Mの間へ移動する時間で決まる。
制御部300は更に、第1ミラー301、第2ミラー302、および走査開始(SOS)センサー303を含む。図2を参照するに、第1ミラー301は、ポリゴンミラー271が最大の偏向角φRへ反射したレーザー光の進路上に設置され、その光を第2ミラー302へ向けて反射する。第2ミラー302は第1ミラー301の反射光を更に反射して、制御部300の内部に設置されたSOSセンサー303へ照射する。SOSセンサー303は光検出器を含み、第2ミラー302の照射光を検出して制御部300に信号(以下、「SOS信号」という。)で通知する。ポリゴンミラー271が等速回転する間、光源260のレーザー光LLを最大の偏向角φRへ反射する度にSOSセンサー303はその反射光を検出してSOS信号を有効にし、すなわちアサートする。(正論理信号ならばそのパルスを立ち上げ、負論理信号ならばそのパルスを立ち下げる。)このアサートのタイミングに基づいて制御部300は半導体レーザー26Y、…の明滅をポリゴンミラー271の回転に同期させる。
The
The
制御部300はその他に、半導体レーザー26Y、…からフィードバックされるレーザー光LY、…の量をサンプリングし、そのサンプルに基づいて半導体レーザー26Y、…の発光量を調節する。このとき制御部300は更にポリゴンミラー271の偏向角ごとに半導体レーザー26Y、…の発光量を補正する。発光量の調節および補正の詳細については後述する。
In addition, the
[画像形成装置の電子制御系統]
図3は、プリンター100の電子制御系統の構成を示すブロック図である。図3を参照するに、この電子制御系統では、給送部10、作像部20、定着部30に加えて操作部50と主制御部60とがバス90を通して互いに通信可能に接続されている。
操作部50はユーザーの操作または外部の電子機器との通信を通して印刷ジョブの要求と印刷対象の画像データとを受け付けて、それらを主制御部60へ伝える。図3を参照するに操作部50は、操作パネル51、メモリインタフェース(I/F)52、およびネットワーク(LAN)I/F53を含む。操作パネル51は、押しボタン、タッチパネル、およびディスプレイを含む。操作パネル51は、操作画面および各種パラメーターの入力画面等のGUI画面をディスプレイに表示する。操作パネル51はまた、ユーザーが操作した押しボタンまたはタッチパネルの位置を識別し、その識別に関する情報を操作情報として主制御部60へ伝える。メモリI/F52はUSBポートまたはメモリカードスロットを含み、それらを通してUSBメモリーまたはハードディスクドライブ(HDD)等の外付けの記憶装置から直に印刷対象の画像データを取り込む。LAN・I/F53は外部のネットワークNTWに有線または無線で接続され、そのネットワークNTWに接続された他の電子機器から印刷対象の画像データを受信する。
[Electronic control system of image forming apparatus]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the electronic control system of the
The
主制御部60は1枚の基板の上に実装された電子回路であり、その基板はプリンター100の内部に設置されている。図3を参照するに主制御部60は、CPU61、RAM62、およびROM63を含む。CPU61はファームウェアに従って、バス90に接続された他の要素10、20、…を制御する。RAM62は、CPU61がファームウェアを実行する際の作業領域をCPU61に提供すると共に、操作部50が受け付けた印刷対象の画像データを保存する。ROM63は書き込み不可の半導体メモリー装置と、EEPROM等の書き換え可能な半導体メモリー装置またはHDDとを含む。前者はファームウェアを格納し、後者はCPU61に環境変数等の保存領域を提供する。
The
CPU61が各種ファームウェアを実行することにより、主制御部60は操作部50からの操作情報に基づき、まずプリンター100内の他の要素を制御する。具体的には、主制御部60は操作部50に操作画面を表示させてユーザーによる操作を受け付けさせる。この操作に応じて主制御部60は、稼動モード、待機モード、スリープモード等の動作モードを決定し、その動作モードを他の要素へ駆動信号で通知して、その動作モードに応じた処理を各要素に実行させる。
When the
たとえば操作部50がユーザーから印刷ジョブを受け付けたとき、主制御部60はまず操作部50に印刷対象の画像データをRAM62へ転送させる。主制御部60は次に、そのジョブの示す印刷条件に従って、給送部10には給送すべきシートの種類とその給送のタイミングとを指定し、作像部20には形成すべきトナー像を表す画像データを提供し、定着部30には、維持すべき定着ローラー31の表面温度を指定する。
For example, when the
[光走査部の電子回路の構成]
図4は、光走査部26の制御部300が含む電子回路のブロック図である。図4を参照するに制御部300は4つの電子回路300Y、300M、300C、300Kを含む。各電子回路300Y、…は個別に、半導体レーザー26Y、…の1つに供給する電流ICRを制御する。この電流ICRの量とそれを流すタイミングとで半導体レーザー26Y、…の発光量と明滅のタイミングとが決まる。図4には第1半導体レーザー26Yに対する電子回路300Yの構成が例示されている。他の電子回路300M、300C、300Kも同様な構成である。
[Configuration of electronic circuit of optical scanning unit]
FIG. 4 is a block diagram of an electronic circuit included in the
電子回路300Yは、サンプルホールド(SH)部310、記憶部320、補正部330、および変調部340を含む。SH部310は、第1半導体レーザー26Y内の光量センサーPDからフィードバックされた発光量に基づいて、第1半導体レーザー26Y内のレーザー発振器LDに出力させるべき光量に対応する電流IBSの量を決める。記憶部320はそのレーザー発振器LDの光量に対する補正値を、ポリゴンミラー271の偏向範囲φL〜φRから分割された複数の区間に対して個別に記憶している。以下、これらの区間を「補正区間」という。補正部330は、ポリゴンミラー271の偏向角が各補正区間に到達する度に記憶部320からその補正区間に対する補正値を読み出し、その偏向角がその補正区間を移動する間、その補正値でSH部310の決めた電流IBSの量を補正する。補正部330は更に補正後の電流ICRをレーザー発振器LDへ供給することによってその発光量を補正する。変調部340は、画像データの表すYの階調値に基づいてレーザー発振器LDへの出力電流ICRを変調することにより、そのレーザー発振器LDの明滅パターンを変調する。
The
−SH部−
図4を参照するに、SH部310は、抵抗311、基準電圧源312、差動増幅器313、スイッチ314、キャパシタ315、および電圧電流(VI)変換器316を含む。
抵抗311は光量センサーPDの出力端子と接地導体との間に接続されている。抵抗311における電圧降下量VFBは光量センサーPDの出力電流IFBに比例するので、レーザー発振器LDの発光量に比例する。
-SH part-
Referring to FIG. 4, the
The
基準電圧源312は定電圧源であり、その出力電圧VRFは、レーザー発振器LDの発光量が所定の基準値に等しいときにおける抵抗311の電圧降下量VFBに等しい。
差動増幅器313の2つの入力端子の一方は光量センサーPDの出力端子に接続され、他方は基準電圧源312に接続されている。これにより差動増幅器313は、抵抗311の電圧降下量VFBと基準電圧源312の出力電圧VRFとの間の差に比例する量の定電流ISHを出力する。特に両電圧VFB、VRF間の差の符号が出力電流ISHの方向を定める。両電圧VFB、VRF間の差はレーザー発振器LDの発光量とその基準値との間の差に比例するので、出力電流ISHの量はその発光量と基準値との間の差に比例し、方向はその差の符号を表す。
The
One of the two input terminals of the
スイッチ314は補正部330からの指示信号SHSに応じて差動増幅器313の出力端子とキャパシタ315の一端との間を接続し、または切断する。指示信号SHSは後述のとおり、主走査期間ごとに第1作像ユニット21Yの感光体ドラム25Yを露光可能な時間帯でアサートされるので、その時間帯ごとにスイッチ314は閉じて差動増幅器313の出力端子とキャパシタ315の一端との間の接続を維持する。
The
キャパシタ315は予め所定量の電荷を保持しているので、その両端間電圧VSHは、スイッチ314が開いている間は所定値に維持される。スイッチ314が閉じたとき、キャパシタ315は差動増幅器313の出力電流ISHによって充放電するので、その両端間電圧VSHが変動する。その変動の量は出力電流ISHの量で決まり、その変動の極性は出力電流ISHの方向で決まる。
Since the
VI変換器316は出力電流IBSの量をキャパシタ315の両端間電圧VSHに比例させる。この出力電流IBSの量でレーザー発振器LDの発光量の基準値が決まる。差動増幅器313の出力電流ISHの変化に従ってキャパシタ315の両端間電圧VSHが変動するとき、VI変換器316はその変動に応じて出力電流IBSの量を変化させる。特に差動増幅器313の出力電流ISHはレーザー発振器LDの発光量とその基準値との間の差に対応しているので、VI変換器316はその差を相殺するように出力電流IBSの量を調節する。
The
−記憶部−
図4を参照するに、記憶部320は補正区間レジスタ321と補正値レジスタ322とを含む。これらのレジスタ321、322はいずれも電子回路300Yに実装されたメモリ領域である。補正区間レジスタ321は補正区間情報CRPを記憶している。補正区間情報CRPは各補正区間の幅に関する情報であり、特にその幅を、等速回転するポリゴンミラー271が偏向角をその補正区間の端から端まで移動させるのに要する時間、具体的にはクロック(CLK)信号のパルス数(クロック数)で規定する。補正値レジスタ322は補正値情報CRVを記憶している。補正値情報CRVは、ポリゴンミラー271の偏向角が各補正区間を移動する間、レーザー発振器LDの発光量に対する補正値として維持すべき値を、その発光量の基準値に対する補正後の発光量の比で規定する。
-Storage unit-
Referring to FIG. 4, the
−補正部−
図4を参照するに、補正部330はタイミング生成部331とデジタルアナログ変換器(DAC)332とを含む。タイミング生成部331はたとえば単一の論理素子であり、SOS信号とCLK信号とに従って、指示信号SHSとタイミング信号TMSとを生成する。DAC332はVI変換器316の出力電流IBSを可変な割合で増幅する。
-Correction part-
Referring to FIG. 4, the
<タイミング生成部>
図5は、タイミング生成部331に関係する信号のタイミングチャートである。図5を参照するに、SOS信号は負論理信号であり、その1つの立ち下がりから次の立ち下がりまでの期間SCTが1つの主走査期間を表す。その期間SCTの長さはたとえばCLK信号の周期(クロック周期)の74倍に等しい。タイミング生成部331は、SOS信号がアサートされる度に補正区間レジスタ321から補正区間情報CRPを読み出すと共に、CLK信号のパルス数(クロック数)を“0”からカウントし直す。タイミング生成部331は更に、補正区間情報CRPの示す補正区間の幅に応じて指示信号SHSとタイミング信号TMSとを生成する。指示信号SHSは正論理信号であり、その立ち上がりと立ち下がりとのそれぞれによってSH部310のスイッチ314のオンとオフとのタイミングを示す。タイミング信号TMSは正論理信号であり、その立ち上がりによって、ポリゴンミラー271の偏向角が各補正区間の始点(以下、「主補正位置」という。)に到達するタイミングを示す。
<Timing generator>
FIG. 5 is a timing chart of signals related to the
一般に、図2の示すポリゴンミラー271の偏向範囲φL〜φRよりも、fθレンズ273が透過光を第1作像ユニット21Yの感光体ドラム25Yの表面に結像させることが可能な偏向角の範囲は狭い。したがって、この範囲にポリゴンミラー271の偏向角が属する時間帯、すなわちfθレンズ273の透過光が感光体ドラム25Yの表面を露光可能な時間帯(以下、「露光可能期間」という。)は1つの主走査期間よりも短い。たとえば図5では露光可能期間SHRは、主走査期間SCTの始点T0からクロック周期の4倍の時間が経過した時点T1を始点とし、その主走査期間SCTの終点(SOS信号が次に立ち下がる時点)T3よりもクロック周期の3倍の時間だけ早い時点T2を終点とする。
In general, the deflection angle that allows the
タイミング生成部331は、SOS信号が立ち下がった時点T0からクロック数のカウント、図5の例ではCLK信号の立ち上がりの回数のカウントを開始し、そのカウントが“4”に達した時点T1で指示信号SHSを立ち上げ、“74−3=71”に達した時点T2で指示信号SHSを立ち下げる。こうして、タイミング生成部331は指示信号SHSの有効期間SHRにより、第1作像ユニット21Yの感光体ドラム25Yに対する露光可能期間を規定する。
The
さらに一般には、第1作像ユニット21Yの感光体ドラム25Yの表面で静電潜像の1ラインの形成が許容される範囲は、fθレンズ273が透過光を結像可能な範囲よりも狭く制限される。たとえば図5では、この範囲をfθレンズ273の透過光の結像点が移動する時間帯ESC(以下、「有効走査期間」という。)は、露光可能期間SHRの始点T1からクロック周期の2倍の時間が経過した時点CP1を始点とし、その露光可能期間SHRの終点T2よりもクロック周期だけ早い時点CPLを終点とする。
More generally, the range in which one line of the electrostatic latent image is allowed to be formed on the surface of the
この場合、タイミング生成部331はまず、指示信号SHSを立ち上げた時点T1からクロック数のカウントが“2”だけ増えた時点CP1でタイミング信号TMSを立ち上げる。タイミング信号TMSはパルス幅がクロック周期に等しいので、その立ち上がりからクロック周期が経過した時点で立ち下がる。タイミング生成部331は次に、補正区間情報CRPから先頭の補正区間の幅を読み出す。タイミング信号TMSを最初に立ち上げた時点CP1からクロック数のカウントがその幅だけ増えた時点CP2でタイミング生成部331はタイミング信号TMSを再び立ち上げると共に、補正区間情報CRPから2番目の補正区間の幅を読み出す。以後同様に、クロック数のカウントが補正区間の幅ずつ増える時点CP3、…、CP(n−1)、CPn、CP(n+1)、…(整数n≧4)ごとにタイミング生成部331はタイミング信号TMSの立ち上げと次の補正区間の幅の読み出しとを繰り返す。こうしてタイミング生成部331はタイミング信号TMSの立ち上がりにより、ポリゴンミラー271の偏向角が各補正区間に到達するタイミングを規定する。
In this case, the
<DAC>
DAC332は、タイミング信号TMSが立ち上がる度に補正値情報CRVから補正値を読み出して、タイミング信号TMSが次に立ち上がるまでその補正値の割合でVI変換器316の出力電流IBSを増幅する。これにより、ポリゴンミラー271の偏向角が各補正区間を移動する間、DAC332の電流増幅率はその補正区間における補正値に維持される。ここで、増幅前の電流IBSはSH部310により、レーザー発振器LDの発光量がその基準値に一致するように調節されている。したがって、増幅後の電流ICRは、レーザー発振器LDの発光量を基準値から、仮にその発光量が基準値に維持されていれば現れる露光量の変動を相殺するように変化させるのに必要な量と見なせる:ICR=CRV×IBS。
<DAC>
The
図6の(a)は、補正部330が設定する補正値と第1作像ユニット21Yの感光体ドラム25Y上の主走査位置との間の関係を示すグラフである。このグラフの横軸の表す「主走査位置」とは、走査光学系の走査範囲、すなわちポリゴンミラー271の偏向角の変化に伴ってfθレンズ273の透過光の結像点すなわち露光点が移動する感光体ドラム25Y上の範囲における主走査方向の位置をいう。一方、このグラフの縦軸は第1半導体レーザー26Yのレーザー発振器LDの発光量に対する補正値を、その発光量の最小値に対する比で表す。図6の(b)は、このグラフにプロットされた黒点CP1、CP2、CP3、…、CP(n−1)、CPn、CP(n+1)、…の座標の一覧表、すなわちポリゴンミラー271の偏向角が各補正区間に到達した時点での主走査位置とその補正区間に対する補正値との間の対応表である。ポリゴンミラー271の偏向角と主走査位置との間の対応関係はfθレンズ273の特性により線形的であるので、以下、それらの点CP1、…(の主走査位置)を始点とする主走査方向の各区間も「補正区間」と呼ぶ。この場合、それらの点CP1、…(の主走査位置)が各補正区間の主補正位置に相当する。
FIG. 6A is a graph showing the relationship between the correction value set by the
前述のとおり、ポリゴンミラー271の等速回転によって露光点は主走査方向に等速度で移動する。したがって、図6では主走査位置を、図5の示す有効走査期間ESC(クロック数=64)の開始時点CP1から、露光点がその主走査位置へ到達する時点までにカウントされるクロック数で表す。この場合、各補正区間の主補正位置CP1、…は、補正区間情報CRPの規定する最初の補正区間の幅からその主補正位置の直前の補正区間の幅までの累計値に等しい。図6の(b)の示す項目「間隔」は、補正区間情報CRPの規定する補正区間の幅に等しい。
As described above, the exposure point moves at a constant speed in the main scanning direction by rotating the
図6の(a)の示すグラフの折線CRVは、補正部330が設定する補正値の推移を表す。この折線CRVを参照するに、露光点が主補正位置CP1、…の1つに到達する度に補正値は変更され、露光点が次の主補正位置CP2、…に到達するまでその補正値が維持される。これは、DAC332がタイミング信号TMSの立ち上がりに応じて電流増幅率ICR/IBSを補正値情報CRVの示す次の補正値へ変更し、次の立ち上がりまでその比で電流IBSを増幅し続けることによる。図6の(b)の示す項目「補正値」は、補正値情報CRVの規定する補正値を示す。
A broken line CRV in the graph shown in FIG. 6A represents the transition of the correction value set by the
図6の(a)を更に参照するに、折線CRVは、主補正位置CP1、…、CPLを滑らかに繋ぐ曲線CRC(以下、「補正曲線」という。)の近似である。この補正曲線CRCは、レーザー発振器LDの発光量に対して真に必要な補正値を走査光学系の走査範囲にわたってプロットしたものである。すなわち、補正曲線CRCに沿って光源260の発光量を露光点の主走査位置ごとに、すなわちポリゴンミラー271の偏向角ごとに変化させた場合、その発光量が一定であれば現れるはずの露光量の変動を走査光学系の走査範囲の全体で相殺することができる。補正曲線CRCの詳細については後述する。
Further referring to FIG. 6A, the broken line CRV is an approximation of a curve CRC (hereinafter referred to as “correction curve”) that smoothly connects the main correction positions CP1,. This correction curve CRC is a plot of correction values that are truly necessary for the light emission amount of the laser oscillator LD over the scanning range of the scanning optical system. That is, when the light emission amount of the
主補正位置CP1、…での補正値すなわち補正値情報CRVの規定する補正値は、補正曲線CRCからサンプリングされたサンプルである。図6の(a)を参照するに、主走査位置が“18”を超える第1領域GNRから分割された補正区間は、主走査位置が“18”以下の第2領域STRから分割された補正区間よりも幅が狭い。言い換えれば、第1領域GNRに属する主補正位置…、CP(n−1)、CPn、…の間隔ΔPSよりも、第2領域STRに属する主補正位置CP1、…の間隔ΔPDが密である。この粗密は、第1領域GNRよりも第2領域STRでは補正曲線CRCの傾きが全般的に急であること、すなわち主走査位置に対する補正値の変化率の平均値、最大値、中間値、または最頻値等、統計学上の代表値が大きいことによる。本発明の実施形態はこのように補正区間の幅が一律ではなく、主走査位置すなわち走査光学系の偏向角によって異なることを特徴とする。補正区間の設定条件の詳細については後述する。 The correction value at the main correction position CP1,..., That is, the correction value defined by the correction value information CRV is a sample sampled from the correction curve CRC. Referring to FIG. 6A, in the correction section divided from the first region GNR where the main scanning position exceeds “18”, the correction section divided from the second region STR where the main scanning position is “18” or less. The width is narrower than the section. In other words, the interval ΔPD between the main correction positions CP1, belonging to the second region STR is finer than the interval ΔPS between the main correction positions belonging to the first region GNR, CP (n−1), CPn,. This density is that the slope of the correction curve CRC is generally steeper in the second region STR than in the first region GNR, that is, the average value, maximum value, intermediate value of the change rate of the correction value with respect to the main scanning position, or This is because the representative values in statistics such as the mode are large. As described above, the embodiment of the present invention is characterized in that the width of the correction section is not uniform and varies depending on the main scanning position, that is, the deflection angle of the scanning optical system. Details of the correction section setting conditions will be described later.
−変調部−
図4を参照するに、変調部340はスイッチング部341を含む。スイッチング部341はその開閉により、補正部330のDAC332からレーザー発振器LDへ供給される電流ICRを導通させ、または遮断する。スイッチング部341は更にその開閉動作をCLK信号に同期させて、画像データVDSの表すYの階調値に基づくパターンで行う。これに伴う電流ICRの間欠的な変化により、レーザー発振器LDの明滅パターンが各露光点に対するYの階調値に基づくパターンに変調される。
-Modulator-
Referring to FIG. 4, the
[光源の光量に対する補正の意義]
図7の(a)は、ポリゴンミラー271に対する光源260のレーザー光LLの入射角を示す模式図であり、(b)は、fθレンズ273に対するポリゴンミラー271の反射光RLの入射角を示す模式図である。図7の(a)の示すとおり、ポリゴンミラー271の回転に伴い、その反射面701に対する光源260のレーザー光LLの入射角θ1、θ2が変化するので、反射角θ1、θ2も変化する。さらにその変化により、図7の(b)の示すとおり、fθレンズ273に対するポリゴンミラー271の反射光RLの入射角θ1、θ2が変化するので、屈折角φ1、φ2も変化する。
[Significance of correction for light quantity of light source]
7A is a schematic diagram illustrating the incident angle of the laser light LL of the
一般に、媒質間の境界面に対して光が斜めに入射するとき、その光の一部はその境界面で反射される一方、他の部分はその境界面を屈折して透過する。さらに、両部分間の割合は入射角によって変化する。したがって、ポリゴンミラー271の反射面においては異なる入射角θ1、θ2の光に対する反射率が異なり、fθレンズ273のレンズ面においては異なる入射角θ1、θ2の光に対する透過率が異なる。同様に、折り返しミラー(28Y、29Y)、…の反射面においても異なる入射角の光に対する反射率が異なる。fθレンズ273では更に、屈折角φ1、φ2が異なればレンズ物質、たとえば透明な樹脂を透過する距離が異なるので、その物質による光の吸収に伴う減衰率が異なる。
In general, when light is incident obliquely on the boundary surface between the media, a part of the light is reflected at the boundary surface, while the other portion is refracted and transmitted through the boundary surface. Furthermore, the ratio between the two parts varies with the angle of incidence. Accordingly, the reflectivity for light with different incident angles θ 1 and θ 2 is different on the reflection surface of the
これらの結果、ポリゴンミラー271およびfθレンズ273等の走査光学系の反射率および透過率はポリゴンミラー271の回転角、すなわちその偏向角によって異なる。この場合、仮に主走査期間中、光源260に光量を一定に維持させても、走査光学系から感光体ドラム25Y、…へ照射される光量は偏向角の変化に伴って変動する。
図7の(c)は、光源260が光量を一定に維持する条件の下で感光体ドラム25Y、…の露光量に現れる変動を示すグラフである。このグラフの横軸は図6の(a)のグラフと同様に感光体ドラム25Y、…の表面における主走査位置を表す。一方、縦軸はその表面における露光量の変動幅を、その最大値に対する比で表す。このグラフの曲線EXCからは次のことがわかる。まず、露光量は主走査位置“6”の近辺をピーク(=100%)とし、その両側、クロック数“±6”の範囲ではピークから遠ざかるにつれて急激に10〜20%強ほど減衰する。一方、主走査位置“16”以上では露光量はピーク値の75〜80%程度で緩やかに推移する。
As a result, the reflectance and transmittance of the scanning optical system such as the
(C) of FIG. 7 is a graph which shows the fluctuation | variation which appears in the exposure amount of the
トナー像の高画質化には、露光量のこの変動に起因する静電潜像の1ラインにおける帯電量の“むら”を抑えて一定の階調値に対する露光量を走査光学系の走査範囲にわたって均一に維持することが必要である。それには、露光量の変動の原因、すなわち走査光学系の偏向角の変化に伴う反射率/透過率の変化を相殺するように光源260の光量を補正すればよい。具体的には、その光量に対する補正値は、図7の(c)の曲線EXCが示す露光量の変動比に対し、その逆比であればよい。その逆比を主走査位置ごとにプロットした曲線が、図6の(a)の示す補正曲線CRCである。補正曲線CRCは、ポリゴンミラー271、fθレンズ273等、走査光学系内の光学素子の屈折率から計算によって推定され、または実験によって走査光学系の実際の光量から測定される。
In order to improve the image quality of the toner image, the “unevenness” of the charge amount in one line of the electrostatic latent image due to this fluctuation of the exposure amount is suppressed, and the exposure amount for a certain gradation value is set over the scanning range of the scanning optical system. It is necessary to keep it uniform. For this purpose, the light amount of the
[補正区間の設定条件]
図6の(a)の補正曲線CRCから光源260の光量に対する補正値をサンプリングする場合、主補正位置CP1、…が多いほど、それらを繋ぐ折線CRVの補正曲線CRCに対する誤差、すなわちサンプリング誤差は小さい。したがって、サンプル数は可及的に多いことが望ましい。しかし、補正値レジスタ322の容量には上限があるので、補正区間の総数にも上限がある。したがって、補正区間の総数の増加によるサンプリング誤差の抑制には限界がある。
[Setting conditions for correction section]
When sampling the correction value for the light amount of the
一方、補正区間の幅が狭いほどサンプリング誤差は小さい。補正区間の幅が一定であれば、その区間における補正値の変化が緩やかであるほどサンプリング誤差は小さい。それ故、補正区間の総数を増やすことなく補正曲線CRCの全体でサンプリング誤差を小さく抑えるには、補正曲線CRCの傾きが急な領域に対して優先的に補正区間の幅を狭めることにより、すべての補正区間においてサンプリング誤差を許容範囲内、たとえば数%以内に抑えればよい。 On the other hand, the sampling error is smaller as the width of the correction section is narrower. If the width of the correction section is constant, the sampling error is smaller as the change of the correction value in the section is more gradual. Therefore, in order to suppress the sampling error in the entire correction curve CRC without increasing the total number of correction sections, the width of the correction section is preferentially reduced with respect to the area where the slope of the correction curve CRC is steep. In this correction interval, the sampling error may be suppressed within an allowable range, for example, within a few percent.
図8の(a)は、補正曲線CRCに対する補正区間の設定条件を示すグラフである。図8の(a)を参照するに、補正曲線CRCの傾きは、全般的には、第1領域GNRよりも第2領域STRにおいて大きい。この場合、仮に第1領域GNRと第2領域STRとに同じ幅の補正区間を設定すれば、そのいずれかでサンプリング誤差が許容範囲を超える。したがって、第1領域GNRでの主補正位置CPI、CPk、CP(k+1)、…の間隔よりも第2領域STRでの主補正位置…、CPB、CPm、CP(m+1)、…の間隔を密に設定する。 (A) of FIG. 8 is a graph which shows the setting conditions of the correction area with respect to the correction curve CRC. Referring to FIG. 8A, the slope of the correction curve CRC is generally larger in the second region STR than in the first region GNR. In this case, if a correction section having the same width is set in the first region GNR and the second region STR, the sampling error exceeds the allowable range in any one of them. Accordingly, the main correction positions CPI, CPk, CP (k + 1),... In the first region GNR are more closely spaced than the main correction positions CP2, CPm, CP (m + 1),. Set to.
補正区間の設定条件にはたとえば次の2通りがある。第1の設定条件は「隣接する2つの補正区間では補正値の差を許容範囲内に収める」ことである。第2の設定条件は「単調に変化する補正曲線の部分では、隣接する2つの補正区間に対する補正値の差を一定に揃える」ことである。この条件の下で設定された補正区間については、いずれの隣接する2つの間でも補正値の差が一定である。 For example, there are the following two conditions for setting the correction section. The first setting condition is that “the difference between correction values is within an allowable range in two adjacent correction sections”. The second setting condition is that “in the portion of the correction curve that changes monotonically, the difference between the correction values for two adjacent correction sections is made uniform”. For the correction interval set under this condition, the difference in correction values is constant between any two adjacent areas.
−第1の設定条件−
たとえば、図8の(a)の示す第1領域GNRでは第1の設定条件を採用する。具体的には、まず第1領域GNRの先端CPIと、その後端CPLから主走査位置が“8”ずつ異なる点とを主補正位置に設定する。次に隣接する2つの主補正位置の間で補正値の差を許容上限、たとえば“2%”と比較する。図8の(a)では、先頭の主補正位置CPIとそれに隣接する2つの主補正位置CPk、CP(k+1)との間では補正値の差が許容上限“2%”を超える一方、それ以外の主補正位置の間では許容上限以下である。したがって、3つの主補正位置CPI、CPk、CP(k+1)の間に新たな主補正位置を追加して、主補正位置の間での補正値の差を許容上限以下に抑える。
-First setting condition-
For example, the first setting condition is adopted in the first region GNR shown in FIG. Specifically, the front end CPI of the first region GNR and the point where the main scanning position differs from the rear end CPL by “8” are set as the main correction position. Next, the difference in correction value between two adjacent main correction positions is compared with an allowable upper limit, for example, “2%”. In FIG. 8A, the difference between the correction values exceeds the allowable upper limit “2%” between the main correction position CPI at the head and the two main correction positions CPk and CP (k + 1) adjacent thereto. Is within the allowable upper limit between the main correction positions. Therefore, a new main correction position is added between the three main correction positions CPI, CPk, CP (k + 1), and the difference in correction values between the main correction positions is suppressed to an allowable upper limit or less.
図8の(b)は、(a)の示す補正曲線CRCのうち、主補正位置CPk、CP(k+1)を含む部分の拡大図である。図8の(b)を参照するに、主補正位置CPk、CP(k+1)の間では補正値の差が許容上限“2%”を超える。この場合、主補正位置CPk、CP(k+1)の間に新たな主補正位置CP+を追加する。この新たな主補正位置CP+は、その補正値が主補正位置CPk、CP(k+1)のいずれの補正値からの差も許容上限“2%”以下であるように設定される。主補正位置CPI、CPkの間にも同様にして新たな主補正位置を追加する。 FIG. 8B is an enlarged view of a portion including the main correction positions CPk and CP (k + 1) in the correction curve CRC shown in FIG. Referring to FIG. 8B, the difference between the correction values exceeds the allowable upper limit “2%” between the main correction positions CPk and CP (k + 1). In this case, a new main correction position CP + is added between the main correction positions CPk and CP (k + 1). The new main correction position CP + is set such that the difference between the correction value from the correction values of the main correction positions CPk and CP (k + 1) is not more than the allowable upper limit “2%”. Similarly, a new main correction position is added between the main correction positions CPI and CPk.
なお、補正区間の総数の制限から新たな主補正位置を追加できなければ、主補正位置の間での補正値の差の許容上限“2%”を、サンプリング誤差が許容範囲内に収まる範囲で引き上げればよい。
−第2の設定条件−
たとえば、図8の(a)の示す第2領域STRでは第2の設定条件を採用する。具体的には、まず第2領域STRにおける補正曲線CRCの最高点と最低点とに主補正位置CPT、CPBを設定し、それらの間での補正値の差、たとえば約“25%”を、それらの間に設定可能な主補正位置の数、たとえば“4”に等分割する。次に、補正曲線CRCの最低点CPBまたは最高点CPTから補正値が分割単位、たとえば“25%/4=5%”ずつ異なる点を主補正位置に設定する。こうして、最低点CPBから最高点CPTに向かって単調に増大する補正曲線CRCの部分では、隣接する2つの補正区間に対する補正値の差が一定値“5%”に揃う。第2領域STRが端点CPT、CPBの間の外側にも拡がっている場合、その外側についても同様に主補正位置を設定する。
If a new main correction position cannot be added due to the limitation on the total number of correction sections, the allowable upper limit “2%” of the difference in correction values between the main correction positions is within the allowable range of the sampling error. Just raise it.
-Second setting condition-
For example, the second setting condition is adopted in the second region STR shown in FIG. Specifically, first, main correction positions CPT and CPB are set at the highest point and the lowest point of the correction curve CRC in the second region STR, and the difference between the correction values, for example, about “25%” The number of main correction positions that can be set between them is divided into, for example, “4”. Next, a point where the correction value differs from the lowest point CPB or the highest point CPT of the correction curve CRC by a division unit, for example, “25% / 4 = 5%”, is set as the main correction position. Thus, in the portion of the correction curve CRC that monotonously increases from the lowest point CPB to the highest point CPT, the difference between the correction values for two adjacent correction sections is equal to the constant value “5%”. When the second region STR extends to the outside between the end points CPT and CPB, the main correction position is similarly set for the outside.
なお、単調に変化する補正曲線の部分に設定可能な主補正位置の数は、補正区間の総数を増やすことがなく、かつ、補正値の分割単位から推測されるサンプリング誤差が許容範囲内に収まるように決定される。
いずれの設定条件を採用する場合でも補正区間の幅をその最小値(図8の(b)ではクロック数=“2”)の整数倍に設定する。この場合、タイミング生成部331はCLK信号をその最小値(たとえば“2”)ずつカウントするだけで、露光点が各補正区間に到達するタイミングにタイミング信号TMSの立ち上がりを同期させることができる。したがって、タイミング生成部331の回路構成が簡単化される。
Note that the number of main correction positions that can be set in the portion of the correction curve that changes monotonically does not increase the total number of correction sections, and the sampling error estimated from the correction value division unit falls within an allowable range. To be determined.
Regardless of which setting condition is adopted, the width of the correction section is set to an integral multiple of the minimum value (the number of clocks = “2” in FIG. 8B). In this case, the
[補正の効果]
図9の(a)は、図8の(a)の示す条件に従って設定された補正区間と補正値との間の関係を示すグラフである。図9の(a)を参照するに、補正曲線CRCの傾きは全般的には第1領域GNRよりも第2領域STRにおいて急であるので、補正区間は第1領域GNRよりも第2領域STRに対して優先的に多く配置されている。これにより、第1領域GNRでの補正区間の幅ΔPS(たとえば“8”)よりも第2領域STRでの補正区間の幅ΔPD(たとえば“2”)が狭い。
[Effect of correction]
FIG. 9A is a graph showing the relationship between the correction interval and the correction value set according to the condition shown in FIG. Referring to FIG. 9A, since the slope of the correction curve CRC is generally steeper in the second region STR than in the first region GNR, the correction section is in the second region STR than in the first region GNR. Many are preferentially arranged. Thereby, the width ΔPD (for example, “2”) of the correction section in the second area STR is narrower than the width ΔPS (for example, “8”) of the correction section in the first area GNR.
それに対し、図10の(a)は、同じ幅の補正区間と補正値との間の関係を示すグラフである。図10の(a)を参照するに、補正曲線CRCの全体にわたり補正区間の幅ΔPEは一定値(たとえば“4”)に揃えられている。この一定値は、露光点の主走査位置の範囲0〜64の中で主走査位置に対する露光量の変化率が最も高い補正区間、たとえば図10の(a)では最低点BTから最高点PKまでの中間に位置する補正区間において、サンプリング誤差が許容範囲内に収まるように決定される。 On the other hand, (a) of FIG. 10 is a graph which shows the relationship between the correction area of the same width | variety, and a correction value. Referring to FIG. 10A, the width ΔPE of the correction section is aligned to a constant value (for example, “4”) throughout the correction curve CRC. This constant value is a correction interval in which the change rate of the exposure amount with respect to the main scanning position is the highest in the main scanning position range 0 to 64 of the exposure point, for example, from the lowest point BT to the highest point PK in FIG. Is determined so that the sampling error is within an allowable range.
図9の(a)と図10の(a)との間で補正値の推移を示す折線CRV、EQVを比較するに、補正曲線CRCの傾きが全般的に緩やかな第1領域GNRでは、図9の(a)の示す補正区間の幅ΔPSよりも図10の(a)の示す幅ΔPEは狭いので、図9の(a)の示す折線CRVよりも図10の(a)の示す折線EQVは補正曲線CRCに対する近似度が高い。一方、補正曲線CRCの傾きが急である第2領域STRでは、図9の(a)の示す補正区間の幅ΔPDは図10の(a)の示す幅ΔPEよりも狭いので、図9の(a)の示す折線CRVは図10の(a)の示す折線EQVよりも補正曲線CRCに対する近似度が高い。 In order to compare the broken lines CRV and EQV indicating the transition of the correction value between FIG. 9A and FIG. 10A, in the first region GNR in which the inclination of the correction curve CRC is generally gentle, Since the width ΔPE shown in FIG. 10 (a) is narrower than the width ΔPS of the correction section shown in FIG. 9 (a), the broken line EQV shown in FIG. 10 (a) is smaller than the broken line CRV shown in FIG. 9 (a). Has a high degree of approximation to the correction curve CRC. On the other hand, in the second region STR where the slope of the correction curve CRC is steep, the width ΔPD of the correction section shown in FIG. 9A is narrower than the width ΔPE shown in FIG. The broken line CRV indicated by a) has a higher degree of approximation to the correction curve CRC than the broken line EQV indicated by (a) in FIG.
図9、図10の(b)はそれぞれ、図9、図10の(a)の示す補正におけるサンプリング誤差、すなわち補正曲線CRCに対する折線CRV、EQVの誤差を示すグラフである。図9の(b)と図10の(b)とを比較するに、いずれのグラフにおいても第1領域GNRのサンプリング誤差よりも第2領域STRのサンプリング誤差が支配的である。しかし、図9の(b)の示すサンプリング誤差の変動幅FRWは、図10の(b)の示す変動幅EQWに比べてかなり減少している。サンプリング誤差は補正後にも除去されずに残るトナー濃度の“むら”の大きさを表すので、その変動幅が減少したことは露光むらの抑制効果の向上を意味する。すなわち、図9の(a)の示すように主走査位置に対する露光量の変化率が高いほど狭く設定された補正区間の幅は、図10の(a)の示す一定に揃った幅よりも画質の向上に有利である。 FIGS. 9 and 10B are graphs showing sampling errors in the correction shown in FIGS. 9 and 10A, that is, errors of the broken lines CRV and EQV with respect to the correction curve CRC, respectively. When comparing FIG. 9B and FIG. 10B, the sampling error in the second region STR is more dominant than the sampling error in the first region GNR in any graph. However, the sampling error fluctuation width FRW shown in FIG. 9B is considerably smaller than the fluctuation width EQW shown in FIG. 10B. Since the sampling error represents the “unevenness” of the toner density that remains without being removed even after correction, the reduction in the fluctuation range means an improvement in the effect of suppressing unevenness in exposure. That is, as shown in FIG. 9A, the width of the correction section that is set narrower as the change rate of the exposure amount with respect to the main scanning position is higher than the uniform width shown in FIG. It is advantageous for improvement.
[光走査部に対する制御のフローチャート]
図11は、光走査部26に対する制御のフローチャートである。この処理は印刷ジョブの開始によって開始される。
ステップS101では、主制御部60が光源260の半導体レーザー26Y、…と走査光学系のモーター272とを起動する。これにより、半導体レーザー26Y、…が発光し始め、ポリゴンミラー271が回転し始めるので、SOSセンサー303が主走査期間の周期でSOS信号をアサートする。その後、処理はステップS102へ進む。
[Control Flowchart for Optical Scanning Unit]
FIG. 11 is a flowchart of control for the
In step S101, the
ステップS102では、光走査部26の制御部300が4つの電子回路300Y、…のそれぞれについて指示信号SHSが有効であるか否かを監視する。指示信号SHSが有効であれば処理はステップS103へ進み、有効でなければステップS102を繰り返す。
ステップS103では、指示信号SHSが有効であるので、SH部310のスイッチ314が差動増幅器313とキャパシタ315との間の接続を維持する。このとき、キャパシタ315が差動増幅器313の出力電流ISHによって充放電する。その結果、その両端間電圧VSHが、抵抗311の電圧降下量VFBと基準電圧源312の出力電圧VRFとの間の差VFB−VRFに基づいて、レーザー発振器LDの発光量がその基準値へ接近するように調節される。その後、処理はステップS104へ進む。
In step S102, the
In step S103, since the instruction signal SHS is valid, the
ステップS104では、VI変換器316がキャパシタ315の両端間電圧VSHを出力電流IBSに変換する。その後、処理はステップS105へ進む。
ステップS105では、制御部300が4つの電子回路300Y、…のそれぞれについてタイミング信号TMSが立ち上がったか否かを監視する。タイミング信号TMSが立ち上がったときには処理はステップS106へ進み、立ち上がっていなければステップS107へ進む。
In step S104, the
In step S105, the
ステップS106では、タイミング信号TMSの立ち上がりに応じて補正部330のDAC332が補正値すなわち電流増幅率を、補正値情報CRVの示す次の補正値へ変更する。その後、処理はステップS107へ進む。
ステップS107では、DAC332がVI変換器316の出力電流IBSを補正値情報CRVの示す補正値の割合で増幅する。その後、処理はステップS107へ進む。
In step S106, the
In step S107, the
ステップS108では、変調部340のスイッチング部341が画像データVDSの表す各色の階調値に基づくパターンで開閉する。これにより、DAC332からレーザー発振器LDへ供給される増幅後の電流ICRが間欠的に変化するので、レーザー発振器LDの明滅パターンが各色の階調値に基づくパターンに変調される。その後、処理はステップS109へ進む。
In step S108, the
ステップS109では、未処理の画像データが残っているか否かを制御部300が確認する。未処理の画像データが残っていれば処理はステップS102から繰り返され、残っていなければ処理はステップS110へ進む。
ステップS110では、未処理の画像データが残っていないことを制御部300が主制御部60に通知する。それに応じて主制御部60が光源260の半導体レーザー26Y、…と走査光学系のモーター272とを停止する。これにより、半導体レーザー26Y、…の発光が停止し、ポリゴンミラー271の回転が停止する。こうして、処理は終了する。
In step S109, the
In step S110, the
[タイミング生成部による信号処理のフローチャート]
図12は、タイミング生成部331による信号処理のフローチャートである。この処理は、SOSセンサー303がSOS信号をアサートする度に開始される。
ステップS201では、SOS信号のアサートに応じてタイミング生成部331がクロック数のカウントを開始する。そのカウントが図5の示す主走査期間STCの始点T0から露光可能期間SHRの始点T1までの値、たとえば“4”に達した時点でタイミング生成部331は指示信号SHSをアサートする。その後、処理はステップS202へ進む。
[Flowchart of signal processing by timing generator]
FIG. 12 is a flowchart of signal processing by the
In step S201, the
ステップS202では、クロック数のカウントが主走査期間STCの始点T0から有効走査期間ESCの始点CP1までの値、図5の例では“6”に達した時点CP1でタイミング生成部331はタイミング信号TMSをアサートする。その一方でタイミング生成部331は補正区間情報CRPから先頭の補正区間の幅、図5の例では“2”を読み出して次の補正区間までのクロック数に設定する。その後、処理はステップS203へ進む。
In step S202, the
ステップS203では、補正区間の始点からクロック数のカウントがその補正区間の幅以上、すなわち次の補正区間までのクロック数以上増えたか否かをタイミング生成部321が確認する。その幅以上増えていれば処理はステップS204へ進み、増えていなければステップS205へ進む。
ステップS204では、補正区間の始点からクロック数のカウントがその補正区間の幅以上増えているので、タイミング生成部321がタイミング信号TMSをアサートする。その一方でタイミング生成部331は補正区間情報CRPから次の補正区間の幅を読み出して、さらに次の補正区間までのクロック数に設定する。その後、処理はステップS206へ進む。
In step S203, the
In step S204, since the count of the number of clocks has increased by more than the width of the correction section from the start point of the correction section, the
ステップS205では、補正区間の始点からクロック数のカウントがまだその補正区間の幅までは増えていないので、タイミング生成部321がタイミング信号TMSを無効にし、すなわちネゲートする。(正論理信号ならばそのパルスを立ち下げ、負論理信号ならばそのパルスを立ち上げる。)また、既に無効であれば、タイミング信号TMSのその状態を維持する。その後、処理はステップS206へ進む。
In step S205, since the count of the number of clocks has not yet increased from the start point of the correction interval to the width of the correction interval, the
ステップS206では、クロック数のカウントが有効走査期間ESCの終点CPLまでの値に達したか否かをタイミング生成部321が確認する。その値に達していれば処理はステップS207へ進み、達していなければステップS203から繰り返す。
ステップS207では、クロック数のカウントが更に露光可能期間SHRの終点T2までの値、図5の例では“71”に達したとき、タイミング生成部331は指示信号SHSをネゲートする。その後、処理は終了する。
In step S206, the
In step S207, when the count of the number of clocks further reaches a value up to the end point T2 of the exposure possible period SHR, which is “71” in the example of FIG. 5, the
[実施形態の利点]
本発明の実施形態による光走査部26は上記のとおり、ポリゴンミラー271の偏向角が補正区間、すなわち図6の(a)の補正曲線CRCに沿ってプロットされた主補正位置CP1、…に到達する度に補正値レジスタ322から補正値を読み出して、その偏向角が次の補正区間に到達するまでその補正値で光源260の光量を補正する。その補正値は、ポリゴンミラー271の偏向角の変化に伴うポリゴンミラー271の反射率およびfθレンズ273の透過率等の変動を相殺するように設定される。特にポリゴンミラー271の偏向範囲のうち、補正曲線CRCの傾きが緩やかな第1領域GNRでの補正区間の幅ΔPSよりも、その傾きが急な第2領域STRでの補正区間の幅ΔPDが狭く設定される。これにより光走査部26は、補正値レジスタ322の容量を増大させることなく露光むらの抑制効果を向上させて、プリンター100を高画質化することができる。
[Advantages of the embodiment]
As described above, the
[変形例]
(A)図1の示す画像形成装置100はカラーレーザープリンターである。本発明の実施形態による画像形成装置はその他に、モノクロレーザープリンター、インクジェットプリンター、ファクシミリ、コピー機、または複合機等のいずれであってもよい。
(B)図2の示す半導体レーザー26Y、…の波長と出力との値は一例に過ぎず、他の値でもよい。また、半導体レーザー26Y、…の出力可能なレーザーは1本だけでなく、2本以上のマルチレーザーであってもよい。
[Modification]
(A) The
(B) The values of the wavelength and output of the
(C)ポリゴンミラーの側面の数は、図2の示すもの271の数“7”以外の整数値であってもよい。
(D)図5の示す各信号の波形は一例に過ぎず、その論理は正負いずれでもよく、カウントすべきパルスのエッジ、および各期間STC、SHR、ESCの端点と見なすべきパルスのエッジは立ち上がりと立ち下がりとのいずれでもよい。
(C) The number of side surfaces of the polygon mirror may be an integer value other than the number “7” of the
(D) The waveform of each signal shown in FIG. 5 is merely an example, and its logic may be positive or negative. The edge of the pulse to be counted and the edge of the pulse to be regarded as the end point of each period STC, SHR, ESC are rising. And either falling or falling.
(E)補正区間情報CRPは各補正区間の幅を、ポリゴンミラー271の偏向角がその補正区間を移動する時間で規定する。補正区間情報CRPはその他に、各補正区間の始点の主走査位置等、補正区間の幅を特定可能な情報であればよい。
(F)補正値情報CRVはレーザー発振器LDの発光量に対する補正値を、その発光量の基準値に対する補正後の発光量の比で規定する。補正値はその他に、補正後の発光量の値そのもの、その値と基準値との差、その値でレーザー発振器LDに発光させるのに必要な電流量等、補正部330にレーザー発振器LDの発光量を、ポリゴンミラー271の偏向角の変化に伴う走査光学系の反射率/透過率等の変動の相殺に必要な値に一致させることが可能な値で規定されていればよい。
(E) The correction section information CRP defines the width of each correction section by the time during which the deflection angle of the
(F) The correction value information CRV defines the correction value for the light emission amount of the laser oscillator LD by the ratio of the light emission amount after correction to the reference value of the light emission amount. In addition, the correction value includes the corrected light emission value itself, the difference between the value and the reference value, the amount of current necessary for causing the laser oscillator LD to emit light with that value, and the like. It is sufficient that the amount is defined by a value that can be matched with a value necessary for canceling a change in reflectance / transmittance of the scanning optical system with a change in the deflection angle of the
(G)図6では各補正区間の始点が主補正位置に設定されている。その他に、各補正区間の終点が主補正位置に設定されていてもよい。図6ではまた、走査光学系の走査範囲(より正確には有効走査期間ESC)の全体にわたって補正値が設定されている。その他に、その走査範囲の一部、たとえば第2領域STRのように補正曲線CRCの傾きが急な領域でのみ、光源の光量に対する補正が行われてもよい。一方、たとえば第1領域GNRのように補正曲線CRCの傾きが緩やかな領域では光源の光量が、その領域における補正値の代表値で補正された値に一定に揃えられてもよい。 (G) In FIG. 6, the start point of each correction section is set as the main correction position. In addition, the end point of each correction section may be set as the main correction position. In FIG. 6, the correction value is set over the entire scanning range (more precisely, the effective scanning period ESC) of the scanning optical system. In addition, the light amount of the light source may be corrected only in a part of the scanning range, for example, in a region where the correction curve CRC has a steep slope, such as the second region STR. On the other hand, for example, in a region where the slope of the correction curve CRC is gentle, such as in the first region GNR, the light amount of the light source may be made constant to a value corrected with the representative value of the correction value in that region.
(H)図7の(c)の示す露光量の変動の原因は、ポリゴンミラー271の偏向角の変化に伴うその反射率またはfθレンズ273の透過率の変動等、走査光学系の透過光量の変動であることが想定されている。この場合、走査光学系の構造が共通であればその補正曲線CRCも共通であると見なせるので補正値情報CRVも共通でよい。露光量の変動原因としてはその他に、ポリゴンミラー271、fθレンズ273等の光学素子の製造誤差が想定されてもよい。この場合、光走査部26の製造工程において光源260の実際の光量を製品ごとに測定することにより、補正値情報CRVを製品ごとに設定してもよい。
(H) The cause of the variation in the exposure amount shown in FIG. 7C is the amount of transmitted light of the scanning optical system, such as the reflectivity accompanying the change in the deflection angle of the
(I)図8では補正区間の設定条件として、補正曲線CRCの第1領域GNRには第1の設定条件が採用され、第2領域STRには第2の設定条件が採用されている。その他に、補正曲線の全体で設定条件が第1と第2とのいずれかだけに絞られていてもよい。また、補正区間の設定条件は上記2種類のものに限られず、補正値レジスタ322の容量を増大させることなくサンプリング誤差を許容範囲内に収めることのできるものであれば採用可能である。
(I) In FIG. 8, as the setting condition of the correction section, the first setting condition is adopted for the first area GNR of the correction curve CRC, and the second setting condition is adopted for the second area STR. In addition, the setting condition may be limited to only one of the first and second in the entire correction curve. Further, the setting conditions for the correction section are not limited to the above two types, and any correction conditions can be adopted as long as the sampling error can be within an allowable range without increasing the capacity of the
(J)上記の実施形態では制御部300が補正値情報CRVの示すサンプルのみを補正値として利用する。その他に、制御部300がそれらのサンプルを補間して、得られた補間値をも補正値として利用してもよい。
図13は、この変形例による光走査部が含む電子回路400のブロック図である。この電子回路400は図4の示す電子回路300Yとは、サンプルの補間機能が実装されている点でのみ異なる。図13を参照するに、この電子回路400の補正部330は補間部333を更に含む。補間部333はタイミング信号TMSのアサートに応じて補正値情報CRVから次の補正値を読み出し、その補正値をDAC332へ通知すると共に、その補正値と変更前の補正値とに対して補間を行う。さらに、タイミング信号TMSが次にアサートされるまで、補間で追加された新たな主補正位置にポリゴンミラー271の偏向角が到達する度にその主補正位置での補間値に補正値を更新する。
(J) In the above embodiment, the
FIG. 13 is a block diagram of an
図14の(a)は、電子回路400の補間部333による補正値の補間方法を示すグラフであり、(b)は、その一部の拡大図である。図14の(a)を参照するに、補間部333は、図6の(a)の示す折線CRV上で隣接する2つの主補正位置での補正値に対して補間を行う場合、まずそれらの主補正位置CP2、CP3の間を1本の線分INTで繋ぐ。補間部333は次に、その線分INTを2つの小区間に細分して境界に新たな主補正位置CPNを設定する。この場合、図14の(b)の示すとおり、その新たな主補正位置CPNの主走査位置はその前後の主補正位置CP2、CP3の主走査位置“2”、“4”の中間値“3”に等しく、その新たな主補正位置CPNでの補正値はその前後の主補正位置CP2、CP3での補正値CV2、CV3の中間値(CV2+CV3)/2に等しい。同様に、他の補正区間も小区間に細分され、各小区間の幅が細分前の補正区間の幅の整数分の1になるように設定される。この補間に要する演算は簡単であるので、補間部333はその演算をタイミング信号TMSがアサートされる度に繰り返すことができる。
FIG. 14A is a graph showing a correction value interpolation method by the
図15は、この変形例による光走査部に対する制御のフローチャートである。図15を図11と比較するに、このフローチャートは図11のものとは、ステップS151、S152、S153を更に含む点で異なる。
ステップS151では、補間部333が、補正値情報CRVの示す次の補正値と変更前の補正値とに対して補間を行って1つの補正区間を、その幅の整数分の1の幅を持つ小区間に細分する。その後、処理はステップS107へ進む。
FIG. 15 is a flowchart of control for the optical scanning unit according to this modification. Comparing FIG. 15 with FIG. 11, this flowchart differs from that of FIG. 11 in that it further includes steps S151, S152, and S153.
In step S151, the
ステップS152では、タイミング信号TMSの次のアサートがまだ行われていないので補間部333は、クロック数のカウントが新たな主補正位置CPNに達しているか否かを確認する。達していれば処理はステップS153へ進み、達していなければステップS107へ進む。
ステップS153では、クロック数のカウントが新たな主補正位置CPNに達しているので、補間部333は補正値をその主補正位置CPNでの補正値に更新する。その後、処理はステップS107へ進む。
In step S152, since the next assertion of the timing signal TMS has not yet been performed, the
In step S153, since the count of the number of clocks has reached the new main correction position CPN, the
図14の(a)を再び参照するに、新たな主補正位置CPNを含む補間後の折線NCVは補間前の折線CRVよりも補正曲線CRCに対する近似度が高い。一方、新たな主補正位置での補正値は必要時に演算で追加されるので、補正値レジスタ322の容量は追加されなくてもよい。こうして、光走査部26は補正値レジスタ322の容量を増大させることなく、光源260の光量の補正による露光むらの抑制効果を更に向上させることができる。
Referring again to FIG. 14A, the interpolated broken line NCV including the new main correction position CPN has a higher degree of approximation to the correction curve CRC than the interpolated broken line CRV. On the other hand, since the correction value at the new main correction position is added by calculation when necessary, the capacity of the
本発明は光走査装置に関し、上記のとおり、走査光学系の走査範囲の異なる部分の間で光源の光量に対する補正値を変更する間隔を変化させる。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。 The present invention relates to an optical scanning device. As described above, the interval for changing the correction value for the light amount of the light source is changed between different portions of the scanning range of the scanning optical system. Thus, the present invention is clearly industrially applicable.
100 カラーレーザープリンター
26 光走査部
260 光源
271 ポリゴンミラー
273 fθレンズ
28Y−K、29Y−C 折り返しミラー
CRC 補正曲線
CRV 補正値情報
CP1、CP2、… 補正区間の主補正位置
GNR 補正曲線の第1領域
STR 補正曲線の第2領域
ΔPS 第1領域における補正区間の幅
ΔPD 第2領域における補正区間の幅
DESCRIPTION OF
Claims (11)
光量を可変な光源と、
前記光源の光を周期的に偏向させて前記感光体を露光走査する走査光学系と、
前記光源の光量を画像データに従って変調する変調部と、
前記走査光学系の走査範囲から分割された複数の補正区間のそれぞれを前記走査光学系が走査する際、当該補正区間に対する補正値で前記光源の光量を補正する補正部と、
を備え、
前記光源の光量を補正することなく一定に維持して前記走査光学系に前記感光体を露光走査させた場合、前記走査光学系の走査範囲は第1領域と、走査方向の位置に対する露光量の変化率の代表値が前記第1領域よりも大きい第2領域とを含み、
前記第1領域については、走査方向に一定の間隔で補正区間の端点が設定され、隣接する2つの端点の間で補正値の差が許容上限を超えれば当該2つの端点の間に新たな端点が追加されて、隣接する2つの補正区間では補正値の差が許容範囲内に収められることにより、
前記第2領域については、前記光源の光量に対して真に必要な補正値を示す補正曲線のうち、単調に変化する部分において隣接する2つの補正区間に対する補正値の差が一定に揃えられることにより、
前記複数の補正区間の各幅は、前記走査光学系の走査範囲内の位置によって異なる値に設定されていることを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device that forms an image on the photosensitive member by exposing and scanning the photosensitive member;
A light source with variable light intensity,
A scanning optical system for periodically scanning the photosensitive member by deflecting light of the light source periodically;
A modulator for modulating the light quantity of the light source according to image data;
When the scanning optical system scans each of a plurality of correction sections divided from the scanning range of the scanning optical system, a correction unit that corrects the light amount of the light source with a correction value for the correction section;
With
When the scanning optical system exposes and scans the photosensitive member without correcting the light amount of the light source, the scanning range of the scanning optical system is the first region and the exposure amount with respect to the position in the scanning direction. A second region having a representative value of the rate of change larger than the first region;
For the first region, the end points of the correction section are set at regular intervals in the scanning direction, and if the difference between the correction values exceeds the allowable upper limit between two adjacent end points, a new end point is set between the two end points. Is added, and the difference between the correction values falls within the allowable range in the two adjacent correction sections.
Regarding the second region, the difference between correction values for two adjacent correction sections in a monotonically changing portion of the correction curve that indicates the correction value that is truly necessary for the light amount of the light source is made uniform. By
The width of each of the plurality of correction sections is set to a different value depending on the position within the scanning range of the scanning optical system.
ことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。 2. The light according to claim 1 , wherein among the plurality of correction sections, a correction section divided from the second area is set to be narrower than a correction section divided from the first area. Scanning device.
を更に備え、
前記補正部は、前記走査光学系の走査位置が各補正区間に到達する度に当該補正区間に対する補正値を前記記憶部から読み出して、前記走査光学系の走査位置が次の補正区間に到達するまでの間、当該補正値で前記光源の光量を補正する
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の光走査装置。 A storage unit that stores information on the width and the correction value in association with each other for each correction section,
The correction unit reads a correction value for the correction section from the storage unit every time the scanning position of the scanning optical system reaches each correction section, and the scanning position of the scanning optical system reaches the next correction section. 4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the light amount of the light source is corrected with the correction value during the period up to.
等速回転しながら前記光源の光を反射することによって当該光の偏向角を周期的に変化させるポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーの反射光を前記感光体の表面に結像させる結像光学系と、
を含み、
前記補正部は、
前記ポリゴンミラーの反射光の結像点が各補正区間に到達するタイミングを示す信号を生成するタイミング生成部
を含み、
前記信号の示すタイミングで各補正区間に対する補正値を取得する
ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の光走査装置。 The scanning optical system includes:
A polygon mirror that periodically changes the deflection angle of the light by reflecting the light of the light source while rotating at a constant speed;
An imaging optical system that forms an image of the reflected light of the polygon mirror on the surface of the photoreceptor;
Including
The correction unit is
A timing generation unit that generates a signal indicating the timing at which the imaging point of the reflected light of the polygon mirror reaches each correction section;
The optical scanning device according to claim 1, wherein a correction value for each correction section is acquired at a timing indicated by the signal.
前記複数の補正区間の少なくとも1つを複数の小区間に細分し、各小区間に対する補正値を、細分前の補正区間に対する補正値とこれに隣接する補正区間に対する補正値との補間によって決定する補間部
を含み、
各小区間を前記走査光学系が走査する際、当該小区間に対する補正値で前記光源の光量を補正する
ことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の光走査装置。 The correction unit is
At least one of the plurality of correction sections is subdivided into a plurality of subsections, and a correction value for each subsection is determined by interpolation between a correction value for a correction section before the subdivision and a correction value for a correction section adjacent thereto. Including an interpolator,
9. The optical scanning according to claim 1, wherein when the scanning optical system scans each small section, the light amount of the light source is corrected with a correction value for the small section. apparatus.
前記トナー像を熱定着させる定着部と、
を備えた画像形成装置であり、
前記作像部は、
露光量に応じて帯電量が変化する感光体と、
前記感光体を露光走査することによって前記感光体に静電潜像を形成する請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の光走査装置と、
前記静電潜像をトナーで現像する現像部と、
前記現像部によって現像されたトナー像を前記感光体からシートへ転写する転写部と、
を含む画像形成装置。 An image forming unit for forming a toner image on a sheet;
A fixing unit for thermally fixing the toner image;
An image forming apparatus comprising:
The image forming unit
A photoconductor whose charge amount changes according to the exposure amount;
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 10, wherein an electrostatic latent image is formed on the photoconductor by exposing and scanning the photoconductor.
A developing unit for developing the electrostatic latent image with toner;
A transfer unit that transfers the toner image developed by the developing unit from the photoreceptor to a sheet;
An image forming apparatus including:
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