JP2005193452A - Optical writing device and digital copying machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の半導体レーザを同時駆動させて同時に複数ラインの光書込みを行うようにした光書込装置及びその光書込装置が組み込まれたデジタル複写機に関するものである。 The present invention relates to an optical writing apparatus in which a plurality of semiconductor lasers are simultaneously driven to simultaneously perform optical writing on a plurality of lines, and a digital copying machine incorporating the optical writing apparatus.
複数の半導体レーザを同時駆動させて同時に複数ラインの光書込みを行うようにした光書込装置において、複数の半導体レーザの1つによって得られる同期信号に同期して、残りの半導体レーザのラインAPC制御までの、APC制御引き込み動作を行う方法が提案されている(特許文献1参照)。
光書込装置を用いたデジタル複写機においては1つの発光素子と1つの受光素子(フォトダイオード)から構成されるレーザチップを用い、1つのレーザチップに対し、1系統の光電気負帰還ループを有した半導体レーザ駆動制御装置を有していた。また、プリントスピードの高速化、画像の高画質化に伴い、前記レーザチップを複数個有する構成において、前記制御構成をレーザチップ個数分用意し、各々のAPC制御は各々独立して行える構成となっていた。更なる高画質、高速化に伴い、前記レーザチップの個数を増やしていく方法においては、レーザ発光点のピッチ調整に伴う構成部品の複雑化、また、各ch(チャネル)の画像スタート位置の基準を決定する同期検知板の高速化等の課題がある。
高速化、高画質化の達成手段として、1つのレーザチップに複数個の発光素子を整列して配置したLDアレイが提案されている。このLDアレイは、複数の発光素子が整列に等間隔に配置されており、このため、副走査方向のピッチ間調整は光学系のレンズ特性によって決定されるため、回転等の複雑な調整機構を削減できる。
このLDアレイにおいては、複数の発光素子に対し1つの受光素子という特殊な構成であるため、発光素子を同時にAPC動作させることは困難である。そのため、従来のAPC動作への移行動作をそのままLDアレイを用いた、マルチビーム書込みの装置に用いることは不可能である。
In a digital copying machine using an optical writing device, a laser chip composed of one light emitting element and one light receiving element (photodiode) is used, and one photoelectric negative feedback loop is provided for one laser chip. It had a semiconductor laser drive control device. Further, as the printing speed increases and the image quality becomes higher, in the configuration having a plurality of laser chips, the control configuration is prepared for the number of laser chips, and each APC control can be performed independently. It was. In the method of increasing the number of laser chips with higher image quality and higher speed, complication of components due to the adjustment of the pitch of the laser emission point, and the reference of the image start position of each channel (channel) There is a problem such as an increase in the speed of the synchronous detection plate.
As means for achieving high speed and high image quality, an LD array in which a plurality of light emitting elements are arranged in a single laser chip has been proposed. In this LD array, a plurality of light emitting elements are arranged at equal intervals, and therefore, the pitch adjustment in the sub-scanning direction is determined by the lens characteristics of the optical system. Can be reduced.
Since this LD array has a special configuration of one light receiving element for a plurality of light emitting elements, it is difficult to simultaneously perform the APC operation of the light emitting elements. Therefore, it is impossible to use the transition operation to the conventional APC operation as it is for a multi-beam writing apparatus using an LD array.
ここで、複数の発光素子と1個の受光素子から構成されるLDアレイの順次初期化動作時、バイアス電流供給によるオフセット発光が、他のレーザの初期化動作に影響を及ぼす場合がある。つまりは、オフセット発光のバックビームが受光素子に影響を与えるため、任意の発光素子の初期化動作を行う場合、他のLDのオフセット発光による影響を受けたまま初期化動作を行うこととなり、本来選択された発光素子の初期化動作が正確に動作されない場合がある。
LD発光制御においては、オフセット発光無しでの動作はドゥループに大きな影響を与え、LDAの制御においては、オフセット発光の有りは他chに影響を与えてしまうため、オフセット発光のオン/オフ(バイアス電流制御)については、適宜必要な時に実施する必要がある。
本発明は、初期化動作時の他chによるオフセット発光の影響を無くすことができ、精度の良い動作が可能となる光書込装置及びその光書込装置が組み込まれたデジタル複写機を提供することを目的とする。
Here, during the sequential initialization operation of the LD array composed of a plurality of light emitting elements and one light receiving element, offset light emission by supplying a bias current may affect the initialization operation of other lasers. In other words, since the offset light emission back beam affects the light receiving element, when performing the initialization operation of any light emitting element, the initialization operation is performed while being influenced by the offset light emission of other LDs. The initialization operation of the selected light emitting element may not be performed correctly.
In LD light emission control, the operation without offset light emission greatly affects the droop. In LDA control, the presence of offset light emission affects other channels. Therefore, on / off of the offset light emission (bias current) Control) needs to be implemented when necessary.
The present invention provides an optical writing apparatus capable of eliminating the influence of offset light emission due to other channels during the initialization operation and capable of performing a highly accurate operation, and a digital copying machine incorporating the optical writing apparatus. For the purpose.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、複数の半導体レーザを同時駆動させて同時に複数ラインの光書込みを行うようにした光書込装置において、個々の半導体レーザの光量を所望の値に制御維持するラインAPC制御に移行する前段階として、複数の半導体レーザの内、いずれか1つを点灯して同期検知信号が検出されたら点灯を終了し、次に残りの半導体レーザのいずれかを点灯して、同期信号が検出されたら点灯を終了し、順次残りの半導体レーザを、点灯と同期信号により所望の光量に推移させる過程を有し、半導体レーザに対しバイアス電流の供給有無を選択し、全ての半導体レーザを所望の光量に推移させる動作を完了後、ラインAPC動作に移行する制御を行う書込制御ASICを備えた光書込装置を最も主要な特徴とする。
請求項2記載の発明は、ラインAPC動作時、各半導体レーザのバイアス電流の供給有無を設定可能とした請求項1の光書込装置を主要な特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の光書込装置が組み込まれた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, an invention according to
The invention according to
The invention described in claim 3 is mainly characterized by a digital copying machine in which the optical writing device described in
複数の半導体レーザを同時駆動させて同時に複数ラインの光書込みを行うようにした光書込装置において、個々の半導体レーザの光量を所望の値に制御維持するラインAPC制御に移行する前段階として、複数の半導体レーザの内、いずれか1つを点灯して同期検知信号が検出されたら点灯を終了し、次に残りの半導体レーザのいずれかを点灯して、同期信号が検出されたら点灯を終了し、順次残りの半導体レーザを、点灯と同期信号により所望の光量に推移させる過程を有し、半導体レーザに対しバイアス電流の供給有無を選択し、全ての半導体レーザを所望の光量に推移させる動作を完了後、ラインAPC動作に移行する制御を行う書込制御ASICを備えたことで、所期の目的を達成することができる。 In the optical writing apparatus in which a plurality of semiconductor lasers are simultaneously driven to perform optical writing on a plurality of lines at the same time, as a stage before shifting to line APC control for controlling and maintaining the light amount of each semiconductor laser at a desired value, Turns on when one of the multiple laser diodes is turned on and a synchronization detection signal is detected, then turns on, then turns on one of the remaining semiconductor lasers and turns on when a synchronization signal is detected Then, the process of shifting the remaining semiconductor lasers to the desired light quantity by turning on and synchronizing signals, selecting whether or not to supply a bias current to the semiconductor laser, and changing all the semiconductor lasers to the desired light quantity By providing the write control ASIC for performing control to shift to the line APC operation after completing the above, the intended purpose can be achieved.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。この構成は、画像処理装置としての複写機100であり、この複写機100の上面にはコンタクトガラス206が設けられている。また、複写機100の上部には自動原稿送り装置(以下、単にADFという)201が設けられており、このADF1はコンタクトガラス206を開閉するように複写機100に図示しないヒンジ等を介して連結されている。このADF201は、複数の原稿からなる原稿束を載置可能な原稿載置台としての原稿トレイ202と、原稿トレイ202に載置された原稿束から原稿を1枚ずつ分離してコンタクトガラス206に向かって搬送する分離・搬送手段と、分離・搬送手段によってコンタクトガラス206に向かって搬送された原稿をコンタクトガラス206上の読取位置に搬送・停止させるとともに、コンタクトガラス206の下方に配設された複写機100の読取手段(公知の露光ランプ251、ミラー252、255、256、レンズ253、CCD254等)250により読み取りが終了した原稿をコンタクトガラス206から搬出する。給紙モータはコントローラからの出力信号によって駆動されるようになっており、コントローラは複写機100から給紙スタート信号が入力されると、給紙モータを正・逆転駆動するようになっている。給紙モータが正転駆動されると、給送ローラ203が時計方向に回転して原稿束から最上位に位置する原稿が給紙され、コンタクトガラス206に向かって搬送される。この原稿の先端が原稿セット検知センサ207によって検知されると、コントローラは原稿セット検知センサ207からの出力信号に基づいて給紙モータを逆転駆動させる。これにより、後続する原稿が進入するのを防止して分離されないようになっている。
また、コントローラは原稿セット検知センサ207が原稿の後端を検知したとき、この検知時点からの搬送ベルトモータの回転パルスを計数し、回転パルスが所定値に達したときに、給送ベルト204の駆動を停止して給送ベルト204を停止することにより、原稿をコンタクトガラス206読取位置に停止させる。また、コントローラは原稿セット検知センサ7によって原稿の後端が検知された時点で、給紙モータを再び駆動し、後続する原稿を上述したように分離してコンタクトガラス206に向かって搬送し、この原稿が原稿セット検知センサ207によって検知された時点からの給紙モータのパルスが所定パルスに到達したときに、給紙モータを停止させて次原稿を先出し待機させる。そして、原稿がコンタクトガラス206の読取位置に停止したとき、複写機100によって原稿の読み取りおよび露光が行なわれる。この読み取りおよび露光が終了すると、コントローラには複写機100から信号が入力されるため、コントローラはこの信号が入力すると、搬送ベルトモータを正転駆動して、搬送ベルト216によって原稿をコンタクトガラス206から排送ローラ205に搬出する。
上記のように、ADF201にある原稿トレイ202に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部上のプリントキーが押下されると、一番上の原稿からコンタクトガラス206上の所定の位置に給送される。給送された原稿は、読み取りユニット250によってコンタクトガラス206上の原稿の画像データを読み取り後、給送ベルト204および反転駆動コロによって排出口A(原稿反転排出時の排出口)に排出される。さらに、原稿トレイ202に次の原稿が有ることを検知した場合、前原稿と同様にコンタクトガラス206上に給送される。
第1トレイ208、第2トレイ209、第3トレイ210に積載された転写紙は、各々第1給紙ユニット211、第2給紙ユニット212、第3給紙ユニット213によって給紙され、縦搬送ユニット214によって感光体215に当接する位置まで搬送される。読み取りユニット250にて読み込まれた画像データは、書き込みユニット257からのレーザによって感光体215に書き込まれ、現像ユニット227を通過することによってトナー像が形成される。そして、転写紙は感光体215の回転と等速で搬送ベルト216によって搬送されながら、感光体215上のトナー像が転写される。その後、定着ユニット217にて画像を定着させ、排紙ユニット218に搬送される。排紙ユニット218に搬送された転写紙は、ステープルモードを行わない場合は、排紙トレイ219に排紙される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a digital copying machine according to an embodiment of the present invention. This configuration is a
Further, when the document set
As described above, a document bundle placed on the
The transfer sheets stacked on the
図2は本発明のデジタル複写機のブロック図である。このデジタル複写機は、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を有し原稿画像を読み取るスキャナ部1と、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LDアレイ7を有するプリンタ部4と、装置全体の制御を実行するCPU8と、制御プログラムが格納されているROM9と、制御プログラムが一時的に使用するRAM10と、読み取った画像を記憶する画像メモリ11と、ユーザが指示を与える操作部12と、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を行うI/F14等により構成されている。
FIG. 2 is a block diagram of the digital copying machine of the present invention. The digital copying machine includes a
図3はプリンタ部の構成図である。プリンタ部4は、図2に示すユニットの外、偏向器21、fθレンズ22、感光体23、光検出器24を備えている。LDアレイ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、回転多面鏡からなる偏向器21で偏向され、fθレンズ22により帯電器で一様に帯電された感光体23の表面に結像される。そし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は情報信号をLD制御部5内のLD駆動部31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31は、書込制御ASIC5からの情報信号によりLDアレイ7を駆動させて感光体23上に静電潜像を形成する。この静電潜像は現像器で現像されて転写器で転写紙等に転写される。
また、LDアレイ7内の発光部32から後方に出射されるレーザビームは受光部33に入射してその光強度が検出され、それによる受光信号がAPC制御部34に供給される。APC制御部34は受光部33の出力信号に応じてLD駆動部31を制御してLDアレイ7における個々の発光素子の出力光量を一定に制御する(APC制御)。具体的にはLDアレイ7の各発光素子の駆動電源を、それぞれの受光信号により各発光素子の出力光量が一定になるように調整して保持する。更に、バイアス信号によって、LDをオフセット発光させるか否かの決定をする。
FIG. 3 is a configuration diagram of the printer unit. In addition to the unit shown in FIG. 2, the
The
Further, the laser beam emitted backward from the
図4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41、メモリブロック41からの画像データを画像処理する画像処理部42、画像処理部42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43からなっている。
図5は書込制御ASICの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42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用に感光体23上にある一定の濃度のトナーを乗せるためのPセンサパターンを付与するPパターンブロック51、データの重みを変化させるγ変換ブロック52、LD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53、各LDの発光ドット数を計測する画素カウントブロック55、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55からなる。
Pセンサパターン、APCパターンは、主走査ゲート信号生成部56から供給されるゲート信号によって、主走査副走査方向のタイミングが決定される。このゲート信号の位置は、図示しないレジスタにて位置を変更可能である。
FIG. 4 is a block diagram of the write control ASIC.
FIG. 5 is a block diagram of the output data control unit of the write control ASIC.
In the P sensor pattern and the APC pattern, the timing in the main scanning sub-scanning direction is determined by the gate signal supplied from the main scanning gate
図6は一実施例に係るイニシャル動作開始より、ラインAPC動作迄のタイミング図である。本実施例においては、4chのLDアレイ7を用いた動作を行う。
(1)電源投入後、偏向器21を回転させ、ch1の点灯動作を行う。
(2)ch1の発光により同期信号が2回得られると、ch1の点灯を終了しch2の点灯動作を開始する。
(3)ch2の発光により同期信号が2回得られると、ch2の点灯を終了しch3の点灯動作を開始する。
(4)ch3→ch4の発光を行い、ch4の発光により同期信号が2回得られるイニシャル動作終了。
ここまで、各発光素子にはバイアス電流を供給しない。以後、イニシャル動作が終了し待機状態となったら、引き続き所望の光量を維持する順次ラインAPC動作を行う。ラインAPC動作期間中は、バイアス電流を供給しない。ラインAPC動作期間外(有効画像領域、他)では、バイアス電流を供給する。ch1にて同期信号を得ながら、同期信号に同期したラインAPC制御に移行する。
書込制御ASIC5の内部動作としては、イニシャル動作期間中は、イニシャル動作開始フラグが立っており、イニシャル動作が終了したときにイニシャル動作開始フラグがリセットさせるようにしているので、このフラグの状態を監視することで、バイアス電流のオン/オフ切り替えが可能となる。
本実施例においては、順次ラインAPC動作、バイアス電流供給動作を動作させるタイミングは、書込制御ASIC5内で使用している同期検知信号にてクリアされ、書込CLKにてカウントUP動作を行なう主走査カウンタを用いて作成している。
実際の動作としては、予め、主走査カウンタがいくつの時に、各信号がオンされオフされるか設定しておき、この設定値と比較を行なうことで、ゲート信号を出力するものである.設定値は特に記載はしていないSPモードと呼ばれる、各種の設定データを変更可能な特殊モードにて変更可能である。
FIG. 6 is a timing chart from the start of the initial operation to the line APC operation according to one embodiment. In this embodiment, an operation using the
(1) After turning on the power, the
(2) When the synchronization signal is obtained twice by the light emission of ch1, the lighting of ch1 is finished and the lighting operation of ch2 is started.
(3) When the synchronization signal is obtained twice by the light emission of ch2, the lighting of ch2 is finished and the lighting operation of ch3 is started.
(4) The ch3 → ch4 light emission is performed, and the initial operation in which the synchronization signal is obtained twice by the light emission of ch4 is completed.
Up to this point, no bias current is supplied to each light emitting element. Thereafter, when the initial operation is completed and a standby state is entered, a sequential line APC operation for continuously maintaining a desired light amount is performed. No bias current is supplied during the line APC operation period. Outside the line APC operation period (effective image area, etc.), a bias current is supplied. Shifting to line APC control synchronized with the synchronization signal while obtaining the synchronization signal at ch1.
The internal operation of the
In this embodiment, the timing for sequentially operating the line APC operation and the bias current supply operation is cleared by the synchronization detection signal used in the
As an actual operation, it is set in advance how many times the main scanning counter is turned on and off, and a gate signal is output by comparing with the set value. The setting value can be changed in a special mode called SP mode, which is not particularly described, in which various setting data can be changed.
1 スキャナ部
4 プリンタ部
5 書込制御ASIC
6 LD制御部
7 LDアレイ(半導体レーザ)
1
6
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