JP6504005B2 - 光走査装置、およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
光走査装置、およびそれを備えた画像形成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6504005B2 JP6504005B2 JP2015191394A JP2015191394A JP6504005B2 JP 6504005 B2 JP6504005 B2 JP 6504005B2 JP 2015191394 A JP2015191394 A JP 2015191394A JP 2015191394 A JP2015191394 A JP 2015191394A JP 6504005 B2 JP6504005 B2 JP 6504005B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light beam
- timing
- unit
- correction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Laser Beam Printer (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
走査光学系は各光線を偏向させる周期を変更可能であり、パルス幅変調部はその周期の変更に合わせてクロック信号のデューティー比の目標値を変更してもよい。さらに、パルス幅変調部はクロック信号のデューティー比の目標値を変更する際、変更後の目標値が取り得る範囲を0以上1以下よりも狭く制限してもよい。
[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。
給送部10は搬送ローラー群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。搬送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60(図4参照。)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。
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、それらの表面を光走査部26に軸方向(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は感光体ドラム25Y、…への照射光量を、画像データが表す1ラインのイエロー(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、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。こうしてそれらの表面には、Y、M、C、Kの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。
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。
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。
排紙部40は、トナー像が定着したシートSH3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に沿って移動する。このとき排紙部40は、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。
[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、および制御部300を含む。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。
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。
いずれの半導体レーザー26Y、…も構造は共通である。図3の(a)は、そのうちの1つの半導体レーザー26Yのパッケージを示す模式図である。図3の(a)を参照するに半導体レーザー26Yはレーザー発振子361を含む。レーザー発振子361はたとえばレーザーダイオード(LD)であり、特にPN接合を含む半導体チップである。レーザー発振子361はたとえば波長790nmまたは660nmのレーザー光線を2本、数mW〜十数mWの出力で出射可能である。レーザー発振子361は、PN接合に対する順方向電圧の印加に伴って活性層内でホールと電子とが再結合して発生させた光を、反射鏡により活性層内で往復させて増幅する。この往復の方向がチップの表面に対して平行である端面発光型と、垂直である垂直共振器面発光型(VCSEL)との2種類にレーザー発振子361は大別される。図3の(a)は、これらの種類別に、パッケージに内蔵されたレーザー発振子361の2つの発光点(PE1、PE2)、(PS1、PS2)を示す模式的な拡大図EEL、VCSが含まれる。これらの発光点(PE1、PE2)、(PS1、PS2)の間では、印加電圧こそ共通であっても供給電流量は互いに独立であるので、出射光量は発光点ごとに調節可能である。
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、いずれの側面にも鏡面加工が施されている。これにより、各側面は入射光を反射して偏向させる。以下、これらの側面を「偏向面」と呼ぶ。
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からポリゴンミラー271へ光線LLが出射する間、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。
制御部300は、光走査部26に内蔵の1枚または複数枚の印刷回路基板に実装された電子回路群を含み、これらを用いてポリゴンミラー271のモーター272等の走査光学系と光源260の含む半導体レーザー26Y、…との駆動制御を行う。前者では制御部300は特に、ポリゴンミラー271の回転数が後述の主制御部60(図4参照。)から指示された目標値と一致するようにモーター272を制御する。後者では制御部300は特に、半導体レーザー26Y、…からの出射光量を画像データに従って変調する。
[画像形成装置の電子制御系統]
図4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4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。
制御部300は、4個の半導体レーザー26Y、…を個別に制御する4つの駆動回路を含む。各駆動回路は、MPU/CPU、ASIC、またはFPGA等の電子回路であり、単一または複数のチップに組み込まれている。
図5は、第1半導体レーザー26Yの駆動回路300Yのブロック図である。図5を参照するにこの駆動回路300Yは、サンプルホールド(SH)部510、補正部520、および変調部530を含み、これらを利用して第1半導体レーザー26Yへの供給電流IC1、IC2を制御する。これらの電流量IC1、IC2とそれらを流すタイミングとで第1半導体レーザー26Yの出射光量と明滅のタイミングとが決まる。図5は示していないが、他の半導体レーザー26M、…、26Kの駆動回路も同様な構成である。
図6は、SH部510の回路構成の詳細を示すブロック図である。図6を参照するにこのSH部510は、第1半導体レーザー26Yの含む2つの発光点LD1、LD2の一方LD1(以下、「第1発光点」という。)に対応付けられ、それへ供給すべき電流量の基準値IB1を決める。SH部510は、抵抗511、基準電圧源512、差動増幅器513、スイッチ514、キャパシタ515、および電圧電流(VI)変換器516を含む。なお、図6は示していないが、2つの発光点LD1、LD2の他方LD2(以下、「第2発光点」という。)に対応付けられたSH部も同様な構成である。
差動増幅器513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512に接続されている。これにより差動増幅器513は、抵抗511の電圧降下量VFBと基準電圧源512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の差の符号が出力電流ISHの方向を定める。両電圧VFB、VRFの差は、2つの発光点LD1、LD2から実際に出射された光量の和とそれらの出射光量の基準値の和との間の差に比例するので、出力電流ISHの量もその差に比例し、方向はその差の符号を表す。
図5を再び参照するに補正部520は、記憶部521、発振部522、パルス幅変調(PWM)部523、タイミング生成部524、および切換部525を含む。
−記憶部−
記憶部521は、EEPROM、フラッシュメモリー等の書き換え可能な不揮発性記憶素子を含み、これらに保存されたデータを管理する。このデータには、スポット間隔情報PTC、補正区間情報CRP、および補正値情報CRVが含まれる。「スポット間隔情報」PTCは、第1半導体レーザー26Yの含む2つの発光点LD1、LD2からの出射光線LL1、LL2が感光体ドラム25Yの表面に結ぶ2つのスポットSP1、SP2の主走査方向の間隔PB(図3の(b)参照。)を規定する。「補正区間情報」CRPは補正区間の境界の位置を規定する。「補正値情報」CRVは各発光点LD1、LD2からの出射光量に対する補正値を補正区間の境界ごとに規定する。
発振部521は、水晶発振子等を用いて数MHz−数十MHz程度の一定周波数のクロック(CLK)信号を生成し、このCLK信号を位相同期回路(PLL)等でSOS信号に同期させる。具体的にはたとえば、発振部521はCLK信号をデューティー比50%の矩形パルス波に整形し、そのパルスの立ち上がりをSOS信号の有効化(すなわち、正論理信号ならばパルスの立ち上がり、負論理信号ならば立ち下がり)のタイミングに一致させる。このタイミングは、2つの発光点LD1、LD2からの出射光線LL1、LL2のうち、SOSセンサー303が先に検出した方のその検出のタイミングに等しい。これは、両光線LL1、LL2が感光体ドラム25Yの表面上に結ぶスポットSP1、SP2には主走査方向に間隔PBが置かれることに伴い、両光線LL1、LL2の間ではSOSセンサー303により検出されるタイミングが異なることに因る。以下、SOSセンサー303により先に検出される方を第1発光点LD1からの出射光線LL1とし、他方を第2発光点LD2からの出射光線LL2とする。この場合、この検出時点以降のCLK信号の立ち上がり数は第1発光点LD1についての有効走査期間の経過時間として扱われる。すなわち、この経過時間はCLK信号の1周期(クロック周期)を単位としてそのパルス数(クロック数)で、すなわちクロック単位で表される。
PWM部523はCLK信号に対してPWMを行い、変調後のクロック(MCL)信号のデューティー比を目標値に一致させる。この目標値をPWM部523は、スポット間隔情報PTCが規定するスポットの間隔PBに基づいて決定する。これにより、MCL信号の立ち上がり時に第1発光点LD1からの出射光線のスポットSP1(以下、「第1スポット」という。)が感光体ドラム25Yの表面上のある主走査位置に到達する場合、この位置に第2発光点LD2からの出射光線のスポットSP2(以下、「第2スポット」という。)はMCL信号の1つの立ち下がり時に到達する。
タイミング生成部524はたとえば単一の論理素子であり、SOS信号とMCL信号とに基づいて指示信号SHS1、SHS2を生成し、補正区間情報CRPとMCL信号とに基づいてタイミング信号TMS1、TMS2を生成する。図5の例では、指示信号SHS1、SHS2とタイミング信号TMS1、TMS2とはいずれも第1半導体レーザー26Yの含むレーザー発振子の発光点LD1、LD2と同数である。これらの発光点LD1、LD2に個別に対応するSH部510へは指示信号SHS1、SHS2が1種類ずつ送出され、切換部525へはタイミング信号TMS1、TMS2が1種類ずつ送出される。
<SOS信号>
SOS信号の1周期SCT(1つの立ち下がり時T0から次の立ち下がり時T3までの期間)は1つの主走査期間を表す。この期間SCTでは、2つの発光点LD1、LD2からの出射光線LL1、LL2の偏向角φ1、φ2の両方が最大値φRから最小値φLまでの範囲を1往復する(図3の(b)参照)。
各主走査期間SCTでは、第1指示信号SHS1の有効期間FBR(1つの立ち下がり時から次の立ち上がり時までの期間)が第1発光点LD1についての帰線期間(偏向角が最小値φLから最大値φRへ瞬間的に変化する期間)を表し、無効期間ESR(1つの立ち上がり時T1から次の立ち下がり時T2までの期間)が第1発光点LD1についての有効走査期間(偏向角が最大値φRから最小値φLへ一定の速度で変化する期間)を表す。また、第2指示信号SHS2の有効期間FBRが第2発光点LD2についての帰線期間を表し、無効期間ESR(1つの立ち上がり時T1から次の立ち下がり時T2までの期間)が第2発光点LD2についての有効走査期間を表す。各発光点LD1、LD2に対応するSH部510は指示信号SHS1、SHS2の立ち下がりに応じてスイッチ514をオンにし、立ち上がりに応じてオフにする。したがって、スイッチ514のオン期間は対応する発光点についての帰線期間FBR、FBRに一致する。
タイミング生成部524は第2指示信号SHS2を次のように生成する。タイミング生成部524はまず記憶部521から、スポット間隔情報PTCの規定する遅延クロック数の1つを読み出す。この遅延クロック数は制御部300により予め、現時点で主制御部60が設定しているシートの搬送速度に対応する値(図7の(b)参照。)に選択されている。タイミング生成部524は次に、この遅延クロック数(図8の例では“3”)と第1閾値(“2”)との和(“5”)を第3閾値に設定し、この遅延クロック数(“3”)と第2閾値(“N”)との和(“N+3”)を第4閾値に設定する。その後、カウンターの値CNTが第3閾値(“5”)に達したとき、タイミング生成部524はMCL信号の次の立ち下がりに合わせて(図8の例では主走査期間SCTにおける6番目の立ち下がり時T1に)第2指示信号SHS2を立ち上げる。これにより第2発光点LD2についての有効走査期間ESRの始点T1は第1発光点LD1についての有効走査期間ESRの始点T1から遅延時間DLYの経過後に設定される。この遅延時間DLYはクロック単位では遅延クロック数“3”とMCL信号のデューティー比(=MCL信号のパルス幅α/クロック周期PCL)との和に等しい。タイミング生成部524は次に、カウンターの値CNTが第4閾値(“N+3”)に達したとき、MCL信号の次の立ち下がりに合わせて(図8の例では主走査期間SCTにおける(N+4)番目の立ち下がり時T2に)第2指示信号SHS2を立ち下げる。これにより第2発光点LD2についての有効走査期間ESRの終点T2は第1発光点LD1についての有効走査期間ESRの終点T2から遅延時間DLYの経過後に設定される。
<タイミング信号>
第1タイミング信号TMS1の立ち上がりはそれぞれ、第1発光点LD1からの出射光線LL1のスポットSP1が補正区間の境界の1つに到達するタイミングを表す。第2タイミング信号TMS2の立ち上がりはそれぞれ、第2発光点LD2からの出射光線LL2のスポットSP2が補正区間の境界の1つに到達するタイミングを表す。各発光点LD1、LD2に対応する切換部525はタイミング信号TMS1、TMS2の立ち上がりに応じてその発光点LD1、LD2からの出射光量に対する補正値を変更する。
切換部525はSH部510と同様に、第1半導体レーザー26Yのレーザー発振子が含む2つの発光点LD1、LD2と1対1に設けられている。図6が示すように、切換部525はデジタルアナログ変換器(DAC)600を含む。第1発光点LD1に対応する切換部525では、DAC600はまず、第1タイミング信号TMS1の立ち上がりに応じて記憶部521から、補正値情報CRVの示す補正値を順番に読み出す。DAC600は次に、この補正値に基づく割合でSH部510のVI変換器516の出力電流IB1を増幅する。これにより、デジタル値である補正値がアナログ値である第1発光点LD1への実際の供給電流量IC1に変換される。第2発光点LD2に対応する切換部も第2タイミング信号TMS2の立ち上がりに応じて同様に動作する。
図5、図6を再び参照するに、第1発光点LD1に対応する変調部530は内蔵のスイッチング部を開閉して切換部525と第1発光点LD1との間に供給電流IC1を流し、または遮断する。特に有効走査期間ESCでは変調部530はスイッチング部の開閉動作をCLK信号に同期させ、画像データVDSの表すYの階調値に基づくパターンで行わせる。これに伴う供給電流IC1の間欠的な変化により、第1発光点LD1の明滅パターンがYの階調値に基づくパターンに変調される。一方、帰線期間FBRでは変調部530はスイッチング部に閉じた状態を維持させるので、切換部525と第1発光点LD1との間に供給電流IC1が定常的に流れる。これにより、第1発光点LD1からの出射光量がその電流量IC1に応じた値に維持される。
図10の(a)は、光源260からの出射光線LLがポリゴンミラー271に入射する角度を示す模式図である。図10の(a)を参照するに、ポリゴンミラー271の回転に伴い、その1つの偏向面701への出射光線LLの入射角θ1、θ2が変化するので、その偏向面701が光線RLを反射する角度θ1、θ2も変化する。
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透過する。さらに、両部分間での光量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の偏向面701においては異なる入射角θ1、θ2の光線LL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ξ1、ξ2の光線RL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線に対する反射率が異なる。fθレンズ273では更に、屈折角η1、η2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。
光量むらは上記のとおり、走査光学系内での光路の変化に伴って反射率と透過率とが変化することに起因する。したがって、補正曲線CRCの形状も、走査光学系内で光路がどのように変化するかで決まる。ここで、第1半導体レーザー26Yのレーザー発振子の含む2つの発光点LD1、LD2からの出射光線の間では、感光体ドラム25Yの表面に結ぶスポットSP1、SP2の位置が主走査方向と副走査方向との両方で異なる(図3の(b)参照。)ので、走査光学系内での光路も厳密には異なる。しかし、これらの光路間の違いに起因して感光体ドラム25Yへの照射光量に現れる差は、変動曲線EXCの起伏の大きさに比べれば十分に無視できる。したがって、2つの発光点LD1、LD2からの出射光線に対しては補正曲線CRCが共通であるとみなされ、それらの光量に対する補正では補正部520は共通の補正値を利用する。同様に、同じレーザー発振子の含む発光点間では、出射光量に対する補正に共通の補正値が利用される。
2つの発光点LD1、LD2からの出射光量に対する共通の補正値は次のように設定される。まず、図10の(c)の示す変動曲線EXCが走査光学系のモデルから計算され、または実験によって測定される。次に、この変動曲線EXCの逆比から図9の(a)の示す補正曲線CRCが算定され、この補正曲線CRCに基づいて補正区間の境界CP1、…が設定され、各境界CP1、…で補正曲線CRCの示す補正値がサンプリングされる。
まず、第1領域GNRの先端CPIと、その後端CPLから主走査位置が一定値ずつ、たとえば“8”ずつ異なる点とが、補正区間の境界に設定される。次に、隣接する2つの境界の間で補正値の差が許容上限、たとえば2%と比較される。図11の(a)では、先頭の境界CPIとそれに隣接する2つの境界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、それ以外の境界の間では許容上限以下である。したがって、3つの境界CPI、CPk、CP(k+1)の間に新たな境界が追加され、それらの境界間での補正値の差が許容上限以下に抑えられる。
−第2に従った補正区間の設定−
まず、第2領域STRにおける補正曲線CRCのピークと谷底とに境界CPT、CPBが設定され、それらの間での補正値の差、たとえば約25%が、それらの間に設定可能な境界の数、たとえば4つに等分割される。次に、谷底CPBまたはピークCPTから補正値が分割単位、たとえば25%/4=5%ずつ異なる点が境界に設定される。こうして、谷底CPBからピーク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つの境界間での補正値の差が一定値5%に揃う。第2領域STRがピークCPTと谷底CPBとの外側にも拡がっている場合、その外側にも同様に境界が設定される。
第1条件と第2条件とのいずれが適用される場合でも境界の間隔、すなわち補正区間の幅はクロック周期の整数倍に設定される。これにより、タイミング生成部524はMCL信号の立ち上がりと立ち下がりとのタイミングから、発光点LD1、LD2からの出射光線のスポットSP1、SP2が各境界に到達するタイミングを容易に検出することができる。したがって、タイミング生成部524の回路構成が簡単化される。
図12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応じて開始される。
ステップS101では、主制御部60が光源260に半導体レーザー26Y、…を発光させ、走査光学系の制御部300にモーター272を起動させてポリゴンミラー271を回転させる。これにより、SOSセンサー303が主走査期間の周期でSOS信号を有効にする。その後、処理はステップS102へ進む。
ステップS103からステップS110までのループは4つの駆動回路300Y、…の間で、更に各駆動回路300Y、…では駆動対象の半導体レーザー26Y、…のレーザー発振子が含む2つの発光点LD1、LD2に1対1で対応する2組のSH部510、切換部525、および変調部530の間で並列に処理される。
ステップS104では、指示信号が有効であるSH部510に対応する発光点LD1またはLD2についての帰線期間FBRまたはFBRである。したがって、このSH部510ではスイッチ514が差動増幅器515とキャパシタ515との間の接続を維持する。これによりキャパシタ515が差動増幅器515の出力電流ISHによって充放電する。さらに、キャパシタ515の充放電後の両端間電圧VSHをVI変換器516が供給電流IB1に変換する。このとき、差動増幅器515の出力電流ISHは抵抗511の電圧降下量VFBと基準電圧源512の出力電圧VRFとの差VFB−VRFに比例し、この差VFB−VRFは、2つの発光点LD1、LD2からの出射光量の和とそれらの出射光量の基準値の和との間の差に比例する。それ故、発光点LD1、LD2からの出射光量がいずれも基準値と一致するように供給電流IB1、IB2が調節される。その後、処理はステップS103から繰り返される。
ステップS107では、タイミング信号が有効である切換部525に対応する発光点LD1またはLD2からの出射光線のスポットSP1またはSP2が新たな補正区間に到達する。このとき、この切換部525は記憶部521から補正値情報CRVの示す補正値を読み出し、補間対象の補正値の一方を読み出した補正値に変更する。その後、処理はステップS108へ進む。
ステップS109では、変調部530が画像データVDSの表す各色の階調値に基づいて、補正部520から発光点LD1、LD2へ実際に供給される電流IC1、IC2を変調する。その後、処理はステップS110へ進む。
[CLK信号に対するPWM処理]
図13は、図12の示すステップS102においてMCL信号を生成するサブルーチンのフローチャートである。
ステップS122では、制御部300が記憶部521にスポット間隔情報PTCから、ステップS121で取得した搬送速度に対応する遅延時間DLYの値、すなわち遅延クロック数とMCL信号のデューティー比の目標値との組み合わせを検索させる。その後、処理はステップS123へ進む。
ステップS124では、PWM部523がまず記憶部521から、ステップS122で検索されたMCL信号のデューティー比の目標値を取得する。PWM部523は次にCLK信号に対してPWMを行い、MCL信号のデューティー比を取得した目標値に一致させる。その後、処理は図12の示すフローへ戻り、ステップS103へ進む。
図14は、タイミング生成部524による信号処理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応じて開始される。
ステップS201では、タイミング生成部524はまず記憶部521から、ステップS122においてスポット間隔情報PTCから検索された遅延クロック数を読み出す。タイミング生成部524は次にこの遅延クロック数を、カウンターの値CNTに対する第1閾値に加えた値を第3閾値に設定し、第2閾値に加えた値を第4閾値に設定する。その後、処理はステップS202へ進む。
ステップS203では、タイミング生成部524は記憶部521から、補正区間情報CRPの規定する補正区間の境界の主走査位置CPk(整数k=1、2、3、…。)を読み出して、各主走査位置CPkよりも遅延クロック数だけ大きい主走査位置CPkを特定する。その後、処理はステップS204とステップS214とへ進む。
ステップS204では、カウンターの値CNTが第1閾値T1−T0(図8の例では“2”)に達したか否か(CNT≧T1−T0)をタイミング生成部524が確認する。達していれば処理はステップS205へ進み、達していなければ処理はステップS204を繰り返す。
ステップS207では、カウンターの値CNTがn番目の境界の主走査位置CPnに達しているので、タイミング生成部524が第1タイミング信号TMS1を直ちに有効にする(図8の例では「立ち上げる」)。その後、処理はステップS208へ進む。
ステップS209では、カウンターの値CNTが第2閾値T2−T0に達しているのでタイミング生成部524は第1指示信号SHS1を直ちに有効にする(図8の例では「立ち下げる」)。これにより第1発光点LD1については有効走査期間ESCから帰線期間FBRへ移行する。その後、処理は終了する。
ステップS214では、カウンターの値CNTが第3閾値T1−T0(図8の例では“5”)に達したか否か(CNT≧T1−T0)をタイミング生成部524が確認する。達していれば処理はステップS215へ進み、達していなければ処理はステップS214を繰り返す。
ステップS218では、カウンターの値CNTが第4閾値T2−T0(図8の例では“N+3”)に達したか否か(CNT≧T2−T0)をタイミング生成部524が確認する。達していれば処理はステップS219へ進み、達していなければ処理はステップS220へ進む。
ステップS220では、カウンターの値CNTが第4閾値T2−T0には達していないので、タイミング生成部524は整数値変数nを“1”増やす。その後、処理はステップS216から繰り返される。
本発明の実施形態による光走査部26では上記のとおり、光源260が各半導体レーザー26Y、…から光線を2本ずつ出射させ、走査光学系271、273、…が両光線で同じ感光体ドラム25Y、…、または25Kを露光走査する。このとき、両光線が同じ感光体ドラム25Y、…の表面に結ぶスポットSP1、SP2の主走査方向の間隔PBに応じて、補正部520がMCL信号のデューティー比を調節する。補正部520は更に、半導体レーザー26Yのレーザー発振子の含む第1発光点LD1からの出射光量に対する補正値をMCL信号の立ち上がりに同期して選択し、第2発光点LD2からの出射光量に対する補正値をMCL信号の立ち下がりに同期して選択する。これにより光走査部26は、スポットSP1、SP2の主走査方向の間隔PBが製品間でばらついても、CLK信号の周波数を変えることなく、補正値の変更のタイミングを適切に修正可能である。こうして、光走査部26は、記憶部521の容量等、補正部520の回路規模を過大にすることなく光量むらの抑制効果を向上させる。その結果、プリンター100の印刷画質を向上させることができる。
(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3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、…に代えて、LEDが光源260に利用されてもよい。
(E)PWM部523は図7の(a)が示すように、特定の主走査位置に第2スポットSP2が到達する時刻TSH、TSLとCLK信号の立ち下がり時TSとの誤差に合わせてMCL信号のデューティー比の目標値をCLK信号のデューティー比50%の前後で調節する。これにより、その到達時刻TSH、TSLに一致するようにMCL信号の立ち下がり時が変位する。PWM部523はこのとき、この目標値が取り得る範囲をデューティー比が本来取り得る値の範囲、0%以上100%以下よりも狭く制限してもよい。具体的にはたとえば、PWM部523はこの目標値が取り得る範囲を10%以上90%以下に制限する。これにより、MCL信号の論理レベルが真(H)または偽(L)に維持される時間長(すなわちパルス幅)が少なくともクロック周期PCLの10%までは確保される。このようにMCL信号のパルス幅の下限が確保されることにより、タイミング生成部524はMCL信号の立ち上がりと立ち下がりとの両方を確実に検出することができる。
(J)切換部525は補正値の線形補間をデジタル処理、すなわち各補正区間を微小区間に細分して、DAC600の増幅率を微小区間あたりに一定の割合で変化させる。切換部はその他に、この線形補間をアナログ処理で行ってもよい。具体的には、切換部はたとえばDAC600の後段にアナログ積分回路を含み、DAC600には増幅率を各補正区間で一定に保たせる一方、アナログ積分回路には増幅後の電流量を時間積分させて、その積分値に比例する量と初期値との和または差に等しい量の電流を出力させる。この積分回路の時定数を各補正区間の時間長よりも十分に長く設定すれば、出力電流量を線形に変化させることができる。
補正区間の境界はまた、図9の(a)が示すように、主走査方向の座標の取り得る範囲の全体にわたって設定される他に、その範囲の一部、たとえば第2領域STRのように補正曲線CRCの起伏が激しい領域にのみ設定されてもよい。一方、たとえば第1領域GNRのように補正曲線CRCの起伏が緩やかな領域では光源からの出射光量に対する補正値が一定に揃えられてもよい。
[光線が3本の場合]
1個の半導体レーザーから、第1光線、第2光線、第3光線の3本が出射され、これら3本の光線が同じ感光体ドラムの表面に結ぶスポットが主走査方向に沿って、第1光線、第3光線、第2光線の順に並ぶ場合を想定する。
異なる光線に対応する切換部は異なるタイミング信号の立ち上がりに応じて補正値を変更する。
図15の(a)は、半導体レーザーに内蔵のレーザー発振子371が含む発光点のマトリクスを示す模式図である。このレーザー発振子371は図3の(a)が示すもの361とは発光点が8×4のマトリクスMTRを構成している点で異なる。図15の(a)を参照するにこのマトリクスMTRでは発光点が、各列には8つずつ等間隔で一直線に並び、各行には4つずつ等間隔で一直線に並ぶ。さらに行方向が列方向(図15の(a)の示すY軸方向)に対して垂直な方向(図15の(a)の示すX軸方向)からわずかに傾斜している。感光体ドラムの表面上では、各列の8つの発光点からの出射光線のスポットが副走査方向には間隔を置いて並ぶ一方、主走査位置が共通である。したがって、補正部は同じ列の8つの発光点からの出射光量に対する補正では周知の方法どおり、共通のCLK信号の立ち上がりを数えて補正値の変更のタイミングを計ればよい。これに対し、各行の4つの発光点からの出射光線のスポットは主走査方向においても間隔を置いて並ぶ。したがって、補正部は同じ行の4つの発光点からの出射光量に対する補正では複数のCLK信号を次のように利用して補正値の変更のタイミングを計る。
発振部は第mCLK信号(以下、「CLKm」と略す。整数m=1、2、3、…、n。)を生成し、CLKmの立ち上がりをSOSセンサー303が第(2m−1)光線を検出するタイミングに同期させる。特に、第(2m−1)光線のスポットSP(2m−1)に対する第2m光線のスポットSP2mの遅延時間がクロック周期の半整数倍に等しいように、CLKmの周期は設定される。発振部はその他に、第1光線のスポットに対して第(2p−1)光線(整数p=2、3、…、n。)のスポットが両者の主走査方向の間隔に起因して遅延する時間に合わせてCLK1の位相を遅らせることにより、CLK1をCLKpに変換してもよい。
第(2m−1)光線、第2m光線のそれぞれに対応する切換部は第(2m−1)タイミング信号、第2mタイミング信号の各立ち上がりに応じて補正値を変更する。これにより光量に対する補正値の選択は、第(2m−1)光線についてはMCLmの立ち上がりに同期し、第2m光線についてはMCLmの立ち下がりに同期する。
感光体ドラムの表面では、1個の半導体レーザーからの(2n+1)本の出射光線が結ぶ(2n+1)個のスポットSP1、SP2、…、SP(2n+1)が主走査方向に間隔を置いて並ぶ。このスポット列の中央に位置するスポットSP(n+1)を除く2n個のスポットを結ぶ出射光線に対しては、補正部は光線が2n本の場合と同様に補正を行えばよい。一方、中央のスポットSP(n+1)を結ぶ出射光線に対しては、補正部は光線が3本の場合における第3光線と同様に補正を行えばよい。
25Y、25M、25C、25K 感光体ドラム
26 光走査部
260 光源
26Y、26M、26C、26K 半導体レーザー
271 ポリゴンミラー
273 fθレンズ
28Y−K、29Y−C 折り返しミラー
300 制御部
301 第1ミラー
302 第2ミラー
303 SOSセンサー
361 レーザー発振子
362 出射口
EEL 端面発光型レーザー発振子の拡大図
PE1、PE2 端面発光型レーザー発振子の発光点
VCS VCSELレーザー発振子の拡大図
PS1、PS2 VCSELレーザー発振子の発光点
SP1、SP2 レーザー発振子の発光点からの出射光線のスポット
PB、PL スポットの主走査方向、副走査方向の間隔
LN1、LN2 スポットが感光体ドラムの表面に描くライン
CLK クロック信号
MCL PWM後のクロック信号
DLY スポット間の遅延時間
Claims (8)
- 感光体に露光走査によって画像を形成する光走査装置であり、
第1光線と第2光線とを出射させ、光線ごとに光量を調節可能である光源と、
前記第1光線と前記第2光線とを周期的に偏向しながら前記感光体の表面に結像させることにより、両光線のスポットの間隔を主走査方向と副走査方向との両方で保ったまま、当該スポットを主走査方向へ移動させる走査光学系と、
各光線の光量を画像データに従って変調する変調部と、
各光線のスポットの主走査方向の位置に応じて補正値を選択し、当該補正値で当該光線の光量を補正する補正部と、
を備え、
前記補正部は、
前記第1光線の周期的な偏向に同期してクロック信号を、前記第1光線のスポットが所定の位置に到達するタイミングで立ち上がりまたは立ち下がるように生成する発振部と、
パルス幅変調によって前記クロック信号のデューティー比を、前記第1光線と前記第2光線とのスポットの主走査方向の間隔で決まる目標値に一致させるパルス幅変調部と、
前記パルス幅変調部が変調したクロック信号の立ち上がりまたは立ち下がりを数え、立ち上がりの回数が所定数に到達するタイミングと、立ち下がりの回数が所定数に到達するタイミングとを示すタイミング信号を生成するタイミング生成部と、
前記タイミング信号に応じて前記第1光線と前記第2光線との各光量に対する補正値の選択を、一方は前記パルス幅変調部が変調したクロック信号の立ち上がりに同期させ、他方は前記パルス幅変調部が変調したクロック信号の立ち下がりに同期させる切換部と、
を含む、光走査装置。 - 前記補正部は、各光線のスポットが移動する前記感光体上の領域に主走査方向の座標を設定して当該座標の取り得る範囲を複数の補正区間に分割し、当該スポットの座標が各補正区間に到達するタイミングで当該光線の光量に対する補正値を当該補正区間に対する補正値に変更し、
前記発振部は前記クロック信号の立ち上がりまたは立ち下がりを、前記第1光線のスポットが各補正区間に到達するタイミングに一致させる
ことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。 - 前記走査光学系による前記第1光線の偏向角が所定値に到達するタイミングを検出する検出部
を更に備え、
前記発振部は、前記検出部が検出したタイミングに前記クロック信号の立ち上がりまたは立ち下がりを一致させる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光走査装置。 - 前記走査光学系は各光線を偏向させる周期を変更可能であり、
前記パルス幅変調部は当該周期の変更に合わせて前記クロック信号のデューティー比の目標値を変更する
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の光走査装置。 - 前記パルス幅変調部は前記クロック信号のデューティー比の目標値を変更する際、変更後の目標値が取り得る範囲を0以上1以下よりも狭く制限することを特徴とする請求項4に記載の光走査装置。
- 前記光源は更に第3光線を出射させ、
前記走査光学系は前記第3光線を前記第1光線と前記第2光線と同様に周期的に偏向させながら前記第1光線と前記第2光線とのスポットの間に結像させることにより、3本の光線のスポットの間隔を主走査方向と副走査方向との両方で保ったまま、当該スポットを主走査方向へ移動させ、
前記発振部は前記第3光線の周期的な偏向に同期して別のクロック信号を、前記第3光線のスポットが所定の位置に到達するタイミングで立ち上がりまたは立ち下がるように生成し、
前記タイミング生成部は前記別のクロック信号の立ち上がりまたは立ち下がりを数え、立ち上がりの回数または立ち下がりの回数が所定数に到達するタイミングを示す別のタイミング信号を生成し、
前記切換部は前記別のタイミング信号に応じて前記第3光線の光量に対する補正値の選択を前記別のクロック信号の立ち上がりまたは立ち下がりに同期させる
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の光走査装置。 - 前記光源は更に第4光線から第2n光線(整数nは2以上である。)までを出射させ、
前記走査光学系は前記第4光線から第2n光線までを前記第1光線から前記第3光線までと同様に周期的に偏向させながら前記感光体の表面に結像させることにより、主走査方向に沿って前記第(2m−1)光線(整数m=1、2、3、…、n。)のスポットを順番に配列し、続いて前記第2m光線のスポットを順番に配列し、当該配列の間隔を主走査方向と副走査方向との両方で保ったまま、当該配列を主走査方向へ移動させ、
前記発振部は、前記クロック信号と前記別のクロック信号とを含む第mクロック信号を前記第(2m−1)光線の周期的な偏向に同期して当該光線のスポットが所定の位置に到達するタイミングで立ち上がりまたは立ち下がるように生成し、
前記パルス幅変調部はパルス幅変調によって前記第mクロック信号のデューティー比を、前記第(2m−1)光線と前記第2m光線とのスポットの主走査方向の間隔で決まる目標値に一致させ、
前記タイミング生成部は前記第mクロック信号の立ち上がりまたは立ち下がりを数え、前記タイミング信号と前記別のタイミング信号とを含む第mタイミング信号を、前記第mクロック信号の立ち上がりの回数が所定数に到達するタイミングと立ち下がりの回数が所定数に到達するタイミングとを示すように生成し、
前記切換部は前記第mタイミング信号に応じて前記第(2m−1)光線と前記第2m光線との光量に対する補正値の選択を、一方は前記パルス幅変調部が変調した第mクロック信号の立ち上がりに同期させ、他方は前記パルス幅変調部が変調した第mクロック信号の立ち下がりに同期させる
ことを特徴とする請求項6に記載の光走査装置。 - シートにトナー像を形成する画像形成装置であり、
露光量に応じて帯電量が変化する感光体と、
前記感光体に露光走査によって静電潜像を形成する請求項1から請求項7までのいずれか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、
前記現像部が現像し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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015191394A JP6504005B2 (ja) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 光走査装置、およびそれを備えた画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015191394A JP6504005B2 (ja) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 光走査装置、およびそれを備えた画像形成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017064992A JP2017064992A (ja) | 2017-04-06 |
JP6504005B2 true JP6504005B2 (ja) | 2019-04-24 |
Family
ID=58491198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015191394A Active JP6504005B2 (ja) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 光走査装置、およびそれを備えた画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6504005B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7103039B2 (ja) | 2018-08-01 | 2022-07-20 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 光走査装置及びこれを用いた画像形成装置 |
JP7249207B2 (ja) * | 2019-05-28 | 2023-03-30 | シャープ株式会社 | シェーディング補正信号生成装置、複合機及びシェーディング補正信号生成方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000203081A (ja) * | 1999-01-12 | 2000-07-25 | Canon Inc | レ―ザ駆動装置および画像形成装置 |
JP2003276234A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-09-30 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
JP2003320703A (ja) * | 2002-05-01 | 2003-11-11 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
JP2006047549A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Canon Inc | 光走査装置および画像形成装置 |
US20070216752A1 (en) * | 2006-03-15 | 2007-09-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser beam scanning apparatus, image forming apparatus, and laser beam scanning method |
-
2015
- 2015-09-29 JP JP2015191394A patent/JP6504005B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017064992A (ja) | 2017-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8928715B2 (en) | Light source driver, light source-driving method, image-forming apparatus, light source-driving circuit, and optical scanner | |
JP5428666B2 (ja) | 画像形成装置および画像形成方法 | |
US9527303B2 (en) | Image forming apparatus and image forming method to form an image by scanning an image bearer with light modulated based on image information | |
JP2009196358A (ja) | 画像形成装置および画像形成方法 | |
US7489328B2 (en) | Image correction in an image forming apparatus and image forming method | |
JP2011034002A (ja) | 画像形成装置、光量補正方法およびプログラム | |
JP5741557B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP2009255547A (ja) | 画像形成装置および画像形成方法 | |
US9170521B2 (en) | Light beam detection circuit, light beam scan unit and image forming apparatus to detect light beam that changes light-amount thereof | |
JP6504005B2 (ja) | 光走査装置、およびそれを備えた画像形成装置 | |
US10809643B2 (en) | Optical scanning device and image forming device having the same | |
JP5505618B2 (ja) | 光源装置、光走査装置及び画像形成装置 | |
US9575430B2 (en) | Multi-beam optical scanning apparatus and image forming apparatus | |
JP2008093835A (ja) | プリントヘッドおよび画像形成装置 | |
JP6447058B2 (ja) | 光走査装置、およびそれを備えた画像形成装置 | |
JP5728862B2 (ja) | 光学装置および光学装置の制御方法、ならびに、画像形成装置 | |
JP4134999B2 (ja) | 発光タイミング調整方法、レーザ走査装置及び画像形成装置 | |
JP6439544B2 (ja) | 光走査装置、およびそれを備えた画像形成装置 | |
JP2012151336A (ja) | 画像形成装置 | |
JP5568945B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP6142542B2 (ja) | 画像形成装置および画像形成方法 | |
JP2011088277A5 (ja) | ||
JP2009069663A (ja) | 画像形成装置および画像形成方法 | |
JP2004009328A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2006116716A (ja) | 光走査装置、光走査装置の画素クロック生成方法および画像形成装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180625 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190220 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190311 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6504005 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |