JP2004009328A - Image forming device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device which can eliminate density unevenness occurring cyclically. <P>SOLUTION: A CPU (central processing unit) starts an image evaluation program (S11), thereby forming a test pattern (S12). The test pattern is composed of a horizontal line pattern (pattern 1) which forms an electrostatic latent image with laser beams radiated from laser diodes on both ends and a horizontal line pattern (pattern 2) which forms an electrostatic latent image with laser beams irradiated from inner laser diodes. A sensor for measuring the image density measures the density of the electrostatic latent image (S13) and the measured density values of the electrostatic latent images of the patterns 1 and 2 are inputted into the CPU. The CPU computes the difference in the density values between the electrostatic latent images of the patterns 1 and 2 on the basis of image density signals (S14) and, on the basis of the computation result, computes such a subtraction value as equalizes the densities of both the inputted patterns (S15). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレーザーダイオード素子が１チップ上に形成されたレーザーダイオードアレイを用いたレーザー走査光学系により、感光体上にレーザー光を走査して静電潜像パターンを形成する電子写真技術を用いた、デジタル複写機、ファクシミリ装置、レーザープリンタ、これらの機能を複合的に併せ持つデジタル複写機、およびレーザー走査装置を用いている印刷機などの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータで処理した結果を所定の用紙へ印刷するための出力装置として、高速、高画質、高機能、低騒音などの優れた特徴を有するレーザープリンタ装置が幅広く普及してきている。
このレーザープリンタ装置は、レーザーダイオードと呼ばれる半導体素子に電流を流すことにより発せられるレーザー光を使って、文字やグラフィックスを感光体ドラムに照射し、トナーで現像することにより用紙に転写して画像を形成する仕組みになっている。静電潜像パターンを形成する感光体には、一般的に、負極性帯電で使用するＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：有機系感光体）が使用されている。
【０００３】
以下にＯＰＣについて簡単に説明する。
ＯＰＣの構成として代表的なものに４層で構成されるドラム状のものが挙げられる。層の一番内側は、感光体を支える支持体で形成されている。この支持体は導電性であることが必須であり、アルミニウムが用いられることが多い。
支持体の外側は、ＵＬ（Ｕｎｄｅｒ　Ｌａｙｅｒ：表面保護層）と呼ばれるバリア層が形成されている。このバリア層は、後述するＣＧＬ（Ｃａｒｒｉｅｒ　ＧｅｎｅｒａｔｅＬａｙｅｒ：キャリア発生層）へ支持体から電荷が注入することを防ぐ働きをしている。
ＵＬの外側にはＣＧＬと呼ばれる層がある。この層がいわゆる感光層であり、光が当たると電子とキャリアのペアを発生する。
ＣＧＬの外側にＣＴＬ（Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｌａｙｅｒ：キャリア輸送層）が形成されている。このＣＴＬは、ＣＧＬで発生したキャリアを通過させるための層である。また、ＣＴＬは、ＣＧＬおよびＣＴＬ内に電界を発生させるために、外側に電荷を保持する機能を有している。
【０００４】
このような４層のドラム状に構成されているＯＰＣに、静電潜像パターンを形成する方法について説明する。
まず、ＯＰＣをスコロトロン帯電器や帯電ローラ等の帯電装置を用いて、負極性の電荷を均一に帯電させる。
次に、文字やグラフィックスの画像データに基づいて所定の場所にレーザーダイオードからレーザー光を、高速回転している回転ミラー（ポリゴンミラー）に照射し、その反射光をＯＰＣ表面で走査させる。レーザー光は、駆動電流をオン／オフあるいは駆動電流値を制御することにより直接変調を可能にする。
そして、レーザー光によりＣＧＬで発生したキャリアが表面の負電荷を中和して静電気の潜像パターンが形成される。強い光を当てれば多くのキャリアが発生し、より多くの負電荷を中和するので、コントラストの大きい潜像パターンが形成される。
【０００５】
従来、このようなＯＰＣを使用したレーザープリンタ装置などにおけるプリント速度の高速化を図るための技術開発がなされている。
当初は、前述したレーザー光を反射させる回転ミラーの回転速度を上げて走査速度を上げる方法や、多角形柱からなる回転ミラーをより多くの面を持つ多角形にしたりする方法が提案された。
さらに高速化が進むと、複数の半導体レーザーを用いて走査速度を上げる方法が提案され、その後、半導体製造技術の発達も伴って、複数のレーザー素子が一つのチップ上に等間隔に形成された、いわゆるレーザーダイオードアレイを用いる技術が提案された。
【０００６】
レーザーダイオードアレイ上にｎ個のレーザー発光源であるレーザー素子を形成すると、ｎ倍の速度の書き込みが可能になる。なお、一直線状に並んだＯＰＣ上のレーザー光スポット群の形成する直線は、ＯＰＣ表面をレーザー光が走査する方向に対して直角であることが理想的であるが、この角度を変えてＯＰＣ上のビーム間隔を変え、書き込み密度を変化させることもできる。レーザーダイオードアレイ上に形成された素子から出る複数のレーザー光は、お互いが近接しているため回転ミラーの同一面に入射し、ほぼ同時にＯＰＣに照射される。
また、マルチレーザーダイオードアレイのレーザー素子は、等間隔に一直線状に並べて配置されている方が使いやすいが、複数のレーザー素子をレーザーダイオードアレイ上に形成する場合には、このような配列が困難である。
【０００７】
ところで、複数のレーザー素子が形成されているレーザーダイオードアレイを使用して画像形成を行う際に、不具合が発生してしまう場合がある。
この不具合について、４つのレーザー素子が形成されたレーザーダイオードアレイを使用して周期的な横線の画像を形成する場合を例に説明する。
各レーザー素子に１、２、３、４とナンバーを振り、図９に示すように、レーザー素子Ｎｏ．１とＮｏ．２で線を形成し、レーザー素子Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、次順のＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３では、線を形成しない。そして、レーザー素子Ｎｏ．４と次順Ｎｏ．１で線を形成し、レーザー素子Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、次順のＮｏ．１では、線を形成しない。このようにレーザー素子５つの間隔でレーザー素子２つの線を形成するという処理を繰り返し行う。
【０００８】
上記のような処理を繰り返すことにより図９のような横線が形成される。図９では、２本線が一定の周期で繰り返し形成されているように示されているが、実際には隣り合ったビームが重なり合っているため、２本分の幅の１本線が形成される。
このとき、レーザー素子Ｎｏ．３およびＮｏ．４で形成された線は、回転ミラーの同一面で反射されたレーザー光によって形成されており、ほぼ同時にＯＰＣに照射されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザー素子Ｎｏ．４およびＮｏ．１で形成された線は、まずレーザー素子Ｎｏ．４から射出されたレーザー光で走査され、そして、次の回転ミラー面に反射したレーザー素子Ｎｏ．１から射出されたレーザー光で、走査されて形成されている。つまり、回転ミラーが一面分回転する時間だけの間をおいて、２回に分けて線が形成されている。
このような周期的な横線のパターンを形成すると、レーザー素子Ｎｏ．４およびＮｏ．１で形成された線は、他の線よりも濃い線として形成され、この例の場合には、４本毎に濃い線が形成され、横線群の中に周期的な柄が現れてしまう。
【００１０】
このような周期的な柄が現れてしまう原因について簡単に説明する。
上述したように、ＯＰＣのＣＧＬにレーザー光が当たると、電子とキャリアが発生する。そこに電界が存在すると、その電界に沿って、電子とキャリアは離れ離れになって移動する。しかし、ある特定の比率において、発生した電子とキャリアは再結合してしまう。ここで再結合したキャリアは、静電潜像パターンの形成には寄与しない。この再結合比率が高くなる条件として（ｉ）発生したキャリアが高密度な場合と（ｉｉ）周囲の電界が弱い場合とがある。
【００１１】
上述したように、レーザー素子Ｎｏ．４およびＮｏ．１で線を形成する場合以外は、２つのレーザー光がほぼ同時にＯＰＣに照射されているため、２つのレーザー光の重なり部分のキャリア密度が高い状態になっている。
一方、レーザー素子Ｎｏ．４およびＮｏ．１で線を形成する場合は、やや時間を置いて２回に分けてレーザー光の照射がされているため、ＣＧＬのキャリア密度は比較的低い状態になっている。このような状態では、電子とキャリアとの再結合比率が比較的低くなる。
【００１２】
従って、レーザー素子Ｎｏ．４およびＮｏ．１で線を形成する場合の方が、多くのキャリアで潜像パターンが形成され、コントラストの大きい潜像パターンが得られる。最終的に現像されると濃い線が形成されてしまう。
本発明は、上述したようなレーザーダイオードアレイを使用する際に周期的に発生する濃度ムラを解消することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明では、レーザー光の発光源として１チップ上に複数のレーザー素子が配列されているレーザーダイオードアレイを用いた走査光学系を備え、この走査光学系により感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して所定の媒体上に画像形成を行う画像形成装置において、
前記レーザー光の強弱を設定する変調信号を前記レーザー素子毎に制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記レーザーダイオードアレイに配列されている複数のレーザー素子のうち両端に配置されている外側レーザー素子から射出されるレーザー光の強弱を設定する第１の変調信号のレベル値を、前記レーザーダイオードアレイに配列されている複数のレーザー素子のうち両端に配置されていない内側レーザー素子から射出されるレーザー光の強弱を設定する第２の変調信号のレベル値から所定の減算値を減算したレベル値に設定することにより前記目的を達成できる。
【００１４】
請求項２に記載した発明では、請求項１記載の発明において、前記所定の減算値は、任意な値に設定可能であることにより前記目的を達成できる。
請求項３記載の発明では、請求項１記載の発明において、所定のテストパターン画像を形成する場合に、前記外側レーザー素子から射出されるレーザー光で形成される第１の静電潜像の濃度値と、前記内側レーザー素子から射出されるレーザー光で形成される第２の静電潜像の濃度値とを測定する濃度測定手段と、を備え、前記所定の減算値は、前記濃度測定手段により測定された前記第１の静電潜像の濃度と前記第２の静電潜像の濃度とを基に算出した、前記第１の静電潜像の濃度と前記第２の静電潜像の濃度とが等しくなるような第１の変調信号レベル値を設定することができる値であることにより前記目的を達成できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成装置における好適な実施の形態について、図１から図８を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る画像記録装置の光走査光学系の機構部を示す図である。
図１に示すように光走査光学系は、レーザーダイオードアレイ１、コリメートレンズ２、シリンドリカルレンズ３、回転ミラー（ポリゴンミラー）４、Ｆθレンズ５、面倒れ補正レンズ６、ＯＰＣ感光体ドラム７、アパーチャ８、反射ミラー９、同期ミラー１０および同期検知センサー１１を備えている。
レーザーダイオードアレイ１には、個別に変調制御可能な複数個の発光源が１個のチップ上に形成されている。
【００１６】
次に、発光源から順次光を追いながら、ＯＰＣ感光体ドラム７上に静電潜像パターンが形成される過程を説明する。
ダイオードアレイ１上に形成されている各発光源から、それぞれ画像データに応じて変調されたレーザー光が射出される。そして、これら複数本のレーザー光は、コリメートレンズ２により平行光束される。
次に、書き込み密度の大きさに応じたスリットを持つアパーチャ８により余分なレーザービームがカットされる。このアパーチャ８により整形された各平行光束は、シリンドリカルレンズ３により集光され回転ミラー４に照射される。このシリンドリカルレンズ３では、主走査方向の画像を形成するための各レーザー光が、それぞれＯＰＣ感光体ドラム７の表面で所定の大きさになるように集光される。
【００１７】
シリンドリカルレンズ３により集光されたレーザー光は、所定の速度で高速回転している回転ミラー４に照射されると反射して反射ミラー９の方向に導かれる。そして、この回転ミラー４の反射光は、ＯＰＣ感光体ドラム７上を主走査方向Ｘ（ＯＰＣ感光体ドラム７の回転軸方向）に繰り返し走査する。
回転ミラー４で反射したレーザー光は、一対のＦθレンズ５により等角速度運動から等速運動への変換がされた後、面倒れ補正レンズ６により面倒れ補正が行われる。そして、レーザー光は、反射ミラー９により照射角度を変えられ、ＯＰＣ感光体ドラム７の表面に所定の光径でスポット状に結像される。
【００１８】
また、レーザーダイオードアレイ１は、複数個の発光源を有しているため、ＯＰＣ感光体ドラム７の副走査方向Ｙ（ＯＰＣ感光体ドラム７の回転方向）にピッチ（位置差）を持った複数本のレーザー光照射軌跡が描かれる。
図１において、ＯＰＣ感光体ドラム７上を主走査する直前のレーザー光は、ＯＰＣ感光体ドラム７の表面に対する主走査書き込み領域外の主走査開始点側レーザー光路に設けられた同期ミラー１０を介して同期検知センサー１１がレーザー光を検知し、主走査方向に基準タイミングを決定する同期検知信号を生成して出力する。
【００１９】
図２は、本実施の形態に係るレーザーダイオードアレイ１の拡大図を示した図である。
レーザーダイオードアレイ１の接合面Ａには、複数個の発光源が配列されている。ここでは、図示の都合上、４個の発光源が配列されている４チャンネルのレーザーダイオードアレイ１を例に示す。これら４個の発光源に電流が流れると、それぞれの発光源からレーザー光Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が射出されるようになっている。
【００２０】
図３は、本実施の形態に係るレーザーダイオードアレイ１の回路構成を示した図である。
図３に示すようにダイオードアレイ１は、発光源であるレーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ４および光量を検出する受光素子ＰＤから構成されている。
レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ４のアノード端子および受光素子ＰＤのカソード端子は、それぞれ所定の制御回路に接続されている。
一方、レーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ４のカソード端子および受光素子ＰＤのアノード端子は、それぞれ所定のＦＧ（フレーム・グランド）に接続されている。
【００２１】
図４は、本実施の形態に係る画像形成装置における画像形成制御部２０の構成を示すブロック図である。
図４に示すように画像形成制御部２０は、画像データ制御部２１、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２２、発振器２３、ＰＬＬ部２４、ＰＷＭ（パルス幅変調）部３１〜３４、ＬＤＤ（レーザーダイオード駆動）部４１〜４４およびレーザーダイオードアレイ１より構成されている。
画像データ制御部２１は、同期検知センサーより得られた同期検知信号を基準にして変調データをＰＷＭ変調部に発生すると同時に、画像処理部に画像データを画像データ処理部に転送する基準タイミング信号を発生させる。なお、画像データ制御部２１の詳細については後述する。
【００２２】
ＣＰＵ２２は、図示しないメモリ部に格納されている画像形成プログラムに基づいて演算処理を行う。
発振器２３は、動作タイミングを決定する基準信号であるクロックを発生させる。
ＰＬＬ部２４は、同期検知センサー１１で検知された同期検知信号を基準に、画像出力のための基準クロックである書き込みクロックを発生させる。
ＰＷＭ部３１〜３４は、画像データに基づきパルス幅変調させたＰＷＭ変調信号を発生させる。
ＬＤＤ部４１〜４４は、ＰＷＭ部にてパルス幅変調されたＰＷＭ変調信号に基づき、レーザーダイオードアレイ内の４チャンネルのレーザーダイオード発光源をそれぞれ駆動する。
【００２３】
次に、このように構成された画像形成制御部２０における動作について説明する。
まず、同期検知センサー１１より出力される主走査方向の記録位置を決定する前記同期検知信号に基づき、図示しない画像処理部より４ライン分の画像データを順次画像データ処理部へ入力する。
この画像データ処理部は、入力された４チャンネル分の画像データを内部のラインメモリに記憶する。
そして、画像データ処理部は、４ラインの画像データを回転ミラー４の回転のタイミング合わせてタイミング変換した後、これら４ラインの画像データをそれぞれ同時にＰＷＭ部３１〜３４に入力する。
次に、ＰＷＭ部３１〜３４は、入力された４ラインの画像データに基づきパルス幅変調を施したＰＷＭ変調信号を発生し、このＰＷＭ変調信号をＬＤＤ部４１〜４４に入力する。
【００２４】
図５は、本実施の形態に係る画像データ制御部２１の構成を示すブロック図である。
図５に示すように画像データ制御部２１は、主・副走査制御部２１１、ＣＰＵＩ／Ｆ制御部２１２、メモリ制御部２１３、データ変換部２１４が備えられている。
図示しない画像処理部より入力された画像データは、メモリ制御部２１３において４ライン化処理される。そして、処理された４ラインの画像データは、データ変換部２１４に入力される。
【００２５】
このデータ変換部２１４は、レーザーダイオードアレイ１に形成されているレーザーダイオードＬＤ１〜ＬＤ４のうち、両端に形成されているレーザーダイオードＬＤ１およびＬＤ４を駆動する画像データに所定の処理を施した後、この画像データをＰＷＭ部３１〜３４へ出力する。
データ変換部２１４で施される所定の処理とは、両端に形成されているレーザーダイオードＬＤ１およびＬＤ４を駆動する画像データの濃度値に一定量を減算する演算処理のことを示す。
【００２６】
この演算処理を施すことにより、レーザーダイオードＬＤ１およびＬＤ４を駆動する画像データの濃度値は、両端に形成されていない他のレーザーダイオードＬＤ２およびＬＤ３を駆動する画像データの濃度値より低い画像データに変換される。ここで減算する減算値は、後述する画像評価処理により決定された値により、予め設定されている。
また、この減算値は、画像形成装置内に設置された図示しない操作部、あるいは、画像形成装置に接続されている図示しないコンピュータなどの外部入力装置により、任意に設定することができるようにしてもよい。このように減算値を任意に設定可能にすることにより、形成する画像に応じて、利用者がデータ変調減算値の設定を変えることができ、より濃度ムラのない画像を得ることができる。
【００２７】
図６は、本実施の形態に係る画像形成装置に画像濃度測定センサー５１を配置した場合の画像形成制御部２０の構成を示すブロック図である。
画像濃度測定センサー５１は、ＯＰＣ感光体ドラム７近傍に配置され、ＯＰＣ感光体ドラム７に形成される静電画像パターンの濃度を測定し、測定した濃度信号をＣＰＵ２２に入力する。
図６に示す他の各ブロックの説明については、図４と重複するため省略する。なお、重複するブロックについては図４に示したものと同一の符号を使用する。図６および図７を参照しながら前述した減算値を決定する画像評価処理方法について説明する。
【００２８】
図７は、減算値を決定する画像評価処理動作の手順について示したフローチャートである。
ＣＰＵ２２は、図示しないメモリ部に格納されている画像評価プログラムを起動する（ステップ１１）。
画像評価プログラムが起動されると、ＣＰＵ２２は、図示しないメモリ部に格納されているテストパターン画像データを読み出し、図８に示すようなテストパターン画像を形成する処理を実行する（ステップ１２）。
ここで形成するテストパターンは、レーザーダイオードＬＤ２およびレーザーダイオードＬＤ３から射出されるレーザー光で静電潜像パターンを形成する横線パターン（パターン１）と、レーザーダイオードＬＤ１およびレーザーダイオードＬＤ４から射出されるレーザー光で静電潜像パターンを形成する横線パターン（パターン２）とで構成されている。
【００２９】
次に、画像濃度測定センサー５１は、このテストパターン画像を形成する処理過程において形成された静電潜像パターンの画像濃度を測定する（ステップ１３）。そして、測定したパターン１およびパターン２の静電潜像パターンの画像濃度値を示す画像濃度信号をＣＰＵ２２に入力する。
ＣＰＵ２２は、画像濃度信号を基にパターン１およびパターン２の静電潜像パターンの画像濃度値を再現し、これら静電潜像パターンの画像濃度値の差を算出する（ステップ１４）。
【００３０】
そして、ＣＰＵ２２は、算出された静電潜像パターンの画像濃度値の差を基に、入力された両パターンの濃度が等しくなるような、前述したデータ変換部２１４における減算値を算出する（ステップ１５）。
ここで算出した値に減算値を更新することにより、画像形成装置で形成される画像の濃度調整を行うことができる。この調整は、画像記録装置の電源投入時の初期設定時、一定時間経過後または一定枚数印字後等に定期的に行うようにする。このような調整を可能にすることにより、横線群の中の周期的な柄をなくすことをができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、外側レーザー素子から射出されるレーザー光の強弱を設定する変調信号のレベル値を、内側レーザー素子から射出されるレーザー光の強弱を設定する変調信号のレベル値より低いレベル値に設定することにより、横線群の周期的な濃度ムラを解消できる画像形成装置を提供することができる。
請求項２記載の発明によれば、外部から減算値が任意に設定できることにより、利用者の希望するレベルでの濃度ムラを解消できる画像形成装置を提供することができる。
請求項３記載の発明によれば、静電潜像の濃度を測定することにより、周期的な濃度ムラを自動的に解消できる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像記録装置の光走査光学系の機構部を示す図である。
【図２】本実施の形態に係るレーザーダイオードアレイの拡大図を示した図である。
【図３】本実施の形態に係るレーザーダイオードアレイの回路構成を示した図である。
【図４】本実施の形態に係る画像形成装置における画像形成制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態に係る画像データ制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】画像濃度測定センサーを配置した画像形成制御部の構成を示すブロック図である。
【図７】画像評価処理動作の手順について示したフローチャートである。
【図８】テストパターンを示した図である。
【図９】レーザーダイオードアレイを使用した画像形成装置で発生する不具合を説明するためのテストパターンを示した図である。
【符号の説明】
１　レーザーダイオードアレイ
２　コリメートレンズ
３　シリンドリカルレンズ
４　回転ミラー
５　Ｆθレンズ
６　面倒れ補正レンズ
７　ＯＰＣ感光体ドラム
８　アパーチャ
９　反射ミラー
１０　同期ミラー
１１　同期検知センサー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic technology for forming an electrostatic latent image pattern by scanning a laser beam on a photoreceptor by a laser scanning optical system using a laser diode array in which a plurality of laser diode elements are formed on one chip. The present invention relates to a digital copying machine, a facsimile machine, a laser printer, a digital copying machine having a combination of these functions, and a printing machine using a laser scanning device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, as an output device for printing a result processed by a computer on a predetermined sheet, a laser printer device having excellent characteristics such as high speed, high image quality, high function, and low noise has been widely used.
This laser printer device irradiates the photoconductor drum with characters and graphics using laser light emitted by passing a current through a semiconductor element called a laser diode, and develops it with toner to transfer it to paper and print images. Is formed. Generally, an OPC (Organic Photoconductor) used for negative charging is used as a photoconductor for forming an electrostatic latent image pattern.
[0003]
Hereinafter, OPC will be briefly described.
A typical example of the configuration of the OPC is a drum-like configuration having four layers. The innermost layer is formed of a support that supports the photoreceptor. The support is required to be conductive, and aluminum is often used.
Outside the support, a barrier layer called UL (Under Layer: surface protective layer) is formed. The barrier layer functions to prevent charge from being injected from the support into a CGL (Carrier Generate Layer) described later.
Outside the UL is a layer called CGL. This layer is a so-called photosensitive layer, and generates a pair of an electron and a carrier when irradiated with light.
A CTL (Carrier Transfer Layer) is formed outside the CGL. The CTL is a layer for passing carriers generated in the CGL. In addition, the CTL has a function of retaining electric charges outside in order to generate an electric field in the CGL and the CTL.
[0004]
A method for forming an electrostatic latent image pattern on such a four-layered OPC having a drum shape will be described.
First, the OPC is uniformly charged with a negative charge using a charging device such as a scorotron charger or a charging roller.
Next, based on image data of characters and graphics, laser light is emitted from a laser diode to a predetermined location on a rotating mirror (polygon mirror) rotating at high speed, and the reflected light is scanned on the OPC surface. Laser light enables direct modulation by turning on / off the drive current or controlling the drive current value.
Then, the carrier generated in the CGL by the laser beam neutralizes the negative charges on the surface to form an electrostatic latent image pattern. When strong light is applied, many carriers are generated and more negative charges are neutralized, so that a latent image pattern having a large contrast is formed.
[0005]
Conventionally, technology development for increasing the printing speed in a laser printer or the like using such OPC has been performed.
Initially, there have been proposed methods of increasing the scanning speed by increasing the rotation speed of the above-mentioned rotating mirror that reflects the laser light, and making the rotating mirror composed of polygonal columns into a polygon having more surfaces.
As the speed has further increased, a method of increasing the scanning speed using a plurality of semiconductor lasers has been proposed, and thereafter, with the development of semiconductor manufacturing technology, a plurality of laser elements have been formed at equal intervals on one chip. A technique using a so-called laser diode array has been proposed.
[0006]
When n laser elements as laser emission sources are formed on the laser diode array, writing at n times speed is possible. It is ideal that the straight lines formed by the laser light spot groups on the OPC lined up in a straight line are perpendicular to the direction in which the laser light scans the OPC surface. Can be changed to change the writing density. A plurality of laser beams emitted from the elements formed on the laser diode array enter the same surface of the rotating mirror because they are close to each other, and are irradiated on the OPC almost simultaneously.
In addition, it is easier to use laser elements of a multi-laser diode array that are arranged in a straight line at equal intervals, but such arrangement is difficult when multiple laser elements are formed on a laser diode array. It is.
[0007]
By the way, when an image is formed using a laser diode array in which a plurality of laser elements are formed, a problem may occur.
This problem will be described by taking as an example a case where an image of a periodic horizontal line is formed using a laser diode array in which four laser elements are formed.
Each laser element is numbered 1, 2, 3, and 4, and as shown in FIG. 1 and No. 2 to form a line. 3, no. 4, the next No. 1, No. 2, No. In No. 3, no line is formed. Then, the laser element No. 4 and the next order No. No. 1 was formed, and the laser element No. 2, No. 3, no. 4, the next No. In 1, no line is formed. Thus, the process of forming two lines of the laser element at intervals of five laser elements is repeatedly performed.
[0008]
By repeating the above processing, a horizontal line as shown in FIG. 9 is formed. Although FIG. 9 shows that two lines are repeatedly formed at a constant period, actually, adjacent beams overlap each other, so that one line having a width of two lines is formed.
At this time, the laser element No. 3 and No. 3 The line formed in 4 is formed by the laser light reflected on the same surface of the rotating mirror, and is irradiated on the OPC almost simultaneously.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the laser element No. 4 and No. 4. The line formed by laser element No. 1 4 is scanned with the laser light emitted from the laser element No. 4 and reflected on the next rotating mirror surface. It is formed by scanning with the laser light emitted from 1. In other words, the line is formed twice by leaving only the time required for the rotating mirror to rotate by one surface.
When such a pattern of a horizontal line is formed, the laser element No. 4 and No. 4. The line formed in 1 is formed as a line darker than the other lines. In this example, a dark line is formed every four lines, and a periodic pattern appears in the horizontal line group.
[0010]
The reason why such a periodic pattern appears will be briefly described.
As described above, when a laser beam is applied to the CGL of the OPC, electrons and carriers are generated. When an electric field is present, electrons and carriers move apart along the electric field. However, at a certain ratio, the generated electrons and carriers recombine. Here, the recombined carriers do not contribute to the formation of the electrostatic latent image pattern. Conditions for increasing the recombination ratio include (i) a case where generated carriers are high in density and (ii) a case where the surrounding electric field is weak.
[0011]
As described above, the laser element No. 4 and No. 4. Except for the case where the line is formed by 1, the OPC is irradiated with the two laser beams almost simultaneously, so that the carrier density at the overlapping portion of the two laser beams is high.
On the other hand, the laser element No. 4 and No. 4. In the case of forming a line at 1, the carrier density of the CGL is relatively low because the laser light irradiation is performed twice with a slight time interval. In such a state, the recombination ratio between electrons and carriers becomes relatively low.
[0012]
Therefore, the laser element No. 4 and No. 4. In the case of forming a line with 1, a latent image pattern is formed with many carriers, and a latent image pattern with a large contrast is obtained. When developed finally, dark lines are formed.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of eliminating the density unevenness that periodically occurs when using the above-described laser diode array.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a scanning optical system using a laser diode array in which a plurality of laser elements are arranged on one chip is provided as a light emitting source of laser light, and the scanning optical system is used to statically place on a photosensitive member. An image forming apparatus that forms an electrostatic latent image, develops the electrostatic latent image and forms an image on a predetermined medium,
Control means for controlling a modulation signal for setting the intensity of the laser light for each of the laser elements, wherein the control means includes an outer side disposed at both ends of a plurality of laser elements arranged in the laser diode array. The level value of the first modulation signal that sets the intensity of the laser light emitted from the laser element is emitted from an inner laser element that is not arranged at both ends among a plurality of laser elements arranged in the laser diode array. The above object can be achieved by setting a level value obtained by subtracting a predetermined subtraction value from the level value of the second modulation signal for setting the intensity of the laser beam.
[0014]
In the invention described in claim 2, in the invention described in claim 1, the above object can be achieved by being able to set the predetermined subtraction value to an arbitrary value.
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, when forming a predetermined test pattern image, the density of the first electrostatic latent image formed by the laser light emitted from the outer laser element. Density measuring means for measuring a density and a density value of a second electrostatic latent image formed by the laser light emitted from the inner laser element, wherein the predetermined subtraction value is calculated by the density measuring means. The density of the first electrostatic latent image and the second electrostatic latent image calculated based on the density of the first electrostatic latent image and the density of the second electrostatic latent image measured by The above object can be achieved by setting the first modulation signal level value such that the density of the image becomes equal.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the image forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a mechanism of an optical scanning optical system of an image recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the optical scanning optical system includes a laser diode array 1, a collimating lens 2, a cylindrical lens 3, a rotating mirror (polygon mirror) 4, an Fθ lens 5, a surface tilt correcting lens 6, an OPC photosensitive drum 7, an aperture. 8, a reflection mirror 9, a synchronization mirror 10, and a synchronization detection sensor 11.
In the laser diode array 1, a plurality of light emitting sources that can be individually modulated are formed on one chip.
[0016]
Next, a process of forming an electrostatic latent image pattern on the OPC photosensitive drum 7 while sequentially following light from a light emitting source will be described.
From each light emitting source formed on the diode array 1, laser light modulated according to image data is emitted. These plural laser beams are collimated by the collimator lens 2.
Next, an excess laser beam is cut by an aperture 8 having a slit corresponding to the writing density. Each parallel light beam shaped by the aperture 8 is condensed by the cylindrical lens 3 and irradiated on the rotating mirror 4. In the cylindrical lens 3, each laser beam for forming an image in the main scanning direction is condensed so as to have a predetermined size on the surface of the OPC photosensitive drum 7.
[0017]
When the laser light condensed by the cylindrical lens 3 is applied to the rotating mirror 4 rotating at a high speed at a predetermined speed, the laser light is reflected and guided toward the reflecting mirror 9. The reflected light from the rotating mirror 4 repeatedly scans the OPC photosensitive drum 7 in the main scanning direction X (the rotation axis direction of the OPC photosensitive drum 7).
The laser beam reflected by the rotating mirror 4 is converted from constant angular velocity motion to constant velocity motion by a pair of Fθ lenses 5, and then subjected to face tilt correction by a face tilt correction lens 6. Then, the irradiation angle of the laser light is changed by the reflection mirror 9, and the laser light is focused on the surface of the OPC photosensitive drum 7 in a spot shape with a predetermined light diameter.
[0018]
Further, since the laser diode array 1 has a plurality of light-emitting sources, a plurality of light-emitting sources having a pitch (position difference) in the sub-scanning direction Y of the OPC photosensitive drum 7 (rotation direction of the OPC photosensitive drum 7) are provided. The laser beam irradiation trajectory of the book is drawn.
In FIG. 1, laser light immediately before main scanning on the OPC photosensitive drum 7 is transmitted via a synchronous mirror 10 provided on a laser light path on the main scanning start point side outside the main scanning writing area with respect to the surface of the OPC photosensitive drum 7. Then, the synchronization detection sensor 11 detects the laser beam and generates and outputs a synchronization detection signal for determining a reference timing in the main scanning direction.
[0019]
FIG. 2 is an enlarged view of the laser diode array 1 according to the present embodiment.
A plurality of light emitting sources are arranged on the bonding surface A of the laser diode array 1. Here, for convenience of illustration, a four-channel laser diode array 1 in which four light emitting sources are arranged is shown as an example. When a current flows through these four light emitting sources, laser light B1, B2, B3, and B4 are emitted from each of the light emitting sources.
[0020]
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of the laser diode array 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 3, the diode array 1 includes laser diodes LD1 to LD4, which are light emitting sources, and a light receiving element PD for detecting a light amount.
The anode terminals of the laser diodes LD1 to LD4 and the cathode terminal of the light receiving element PD are respectively connected to a predetermined control circuit.
On the other hand, the cathode terminals of the laser diodes LD1 to LD4 and the anode terminal of the light receiving element PD are respectively connected to a predetermined FG (frame ground).
[0021]
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the image forming control unit 20 in the image forming apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 4, the image forming control unit 20 includes an image data control unit 21, a CPU (Central Processing Unit) 22, an oscillator 23, a PLL unit 24, PWM (pulse width modulation) units 31 to 34, and an LDD (laser diode). (Drive) sections 41 to 44 and the laser diode array 1.
The image data control unit 21 generates modulation data to the PWM modulation unit based on the synchronization detection signal obtained from the synchronization detection sensor and simultaneously transmits a reference timing signal for transferring the image data to the image data processing unit to the image processing unit. generate. The details of the image data control unit 21 will be described later.
[0022]
The CPU 22 performs arithmetic processing based on an image forming program stored in a memory unit (not shown).
The oscillator 23 generates a clock which is a reference signal for determining operation timing.
The PLL unit 24 generates a write clock, which is a reference clock for image output, based on the synchronization detection signal detected by the synchronization detection sensor 11.
The PWM units 31 to 34 generate a PWM modulation signal that is pulse width modulated based on the image data.
The LDD units 41 to 44 respectively drive the four-channel laser diode light emitting sources in the laser diode array based on the PWM modulation signal pulse-width modulated by the PWM unit.
[0023]
Next, the operation of the image forming control unit 20 configured as described above will be described.
First, based on the synchronization detection signal output from the synchronization detection sensor 11 for determining the recording position in the main scanning direction, image data for four lines is sequentially input to the image data processing unit from an image processing unit (not shown).
The image data processing section stores the input image data for four channels in an internal line memory.
Then, the image data processing unit converts the timing of the four lines of image data to the timing of rotation of the rotating mirror 4 and then simultaneously inputs the four lines of image data to the PWM units 31 to 34, respectively.
Next, the PWM units 31 to 34 generate a PWM modulation signal that has been subjected to pulse width modulation based on the input four lines of image data, and input this PWM modulation signal to the LDD units 41 to 44.
[0024]
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the image data control unit 21 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 5, the image data control unit 21 includes a main / sub-scanning control unit 211, a CPU I / F control unit 212, a memory control unit 213, and a data conversion unit 214.
Image data input from an image processing unit (not shown) is processed by the memory control unit 213 into four lines. Then, the processed four lines of image data are input to the data conversion unit 214.
[0025]
The data converter 214 performs predetermined processing on image data for driving the laser diodes LD1 and LD4 formed at both ends of the laser diodes LD1 to LD4 formed in the laser diode array 1, and The image data is output to the PWM units 31 to 34.
The predetermined process performed by the data conversion unit 214 indicates an arithmetic process of subtracting a certain amount from the density value of the image data for driving the laser diodes LD1 and LD4 formed at both ends.
[0026]
By performing this arithmetic processing, the density value of the image data driving the laser diodes LD1 and LD4 is converted into image data lower than the density values of the image data driving the other laser diodes LD2 and LD3 which are not formed at both ends. Is done. The subtraction value to be subtracted here is set in advance by a value determined by an image evaluation process described later.
The subtraction value can be arbitrarily set by an operation unit (not shown) installed in the image forming apparatus or an external input device such as a computer (not shown) connected to the image forming apparatus. Is also good. By allowing the subtraction value to be arbitrarily set in this manner, the user can change the setting of the data modulation subtraction value according to the image to be formed, and an image with less density unevenness can be obtained.
[0027]
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the image forming control unit 20 when the image density measuring sensor 51 is arranged in the image forming apparatus according to the present embodiment.
The image density measurement sensor 51 is arranged near the OPC photosensitive drum 7, measures the density of an electrostatic image pattern formed on the OPC photosensitive drum 7, and inputs a measured density signal to the CPU 22.
Descriptions of the other blocks shown in FIG. 6 are omitted because they are the same as in FIG. Note that the same reference numerals as those shown in FIG. 4 are used for overlapping blocks. An image evaluation processing method for determining the above-described subtraction value will be described with reference to FIGS.
[0028]
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of an image evaluation processing operation for determining a subtraction value.
The CPU 22 starts an image evaluation program stored in a memory unit (not shown) (step 11).
When the image evaluation program is started, the CPU 22 reads out test pattern image data stored in a memory unit (not shown) and executes a process of forming a test pattern image as shown in FIG. 8 (step 12).
The test pattern formed here includes a horizontal line pattern (pattern 1) for forming an electrostatic latent image pattern with laser light emitted from the laser diodes LD2 and LD3, and a laser emitted from the laser diodes LD1 and LD4. And a horizontal line pattern (pattern 2) that forms an electrostatic latent image pattern with light.
[0029]
Next, the image density measuring sensor 51 measures the image density of the electrostatic latent image pattern formed in the process of forming the test pattern image (Step 13). Then, an image density signal indicating the measured image density values of the electrostatic latent image patterns of Pattern 1 and Pattern 2 is input to the CPU 22.
The CPU 22 reproduces the image density values of the electrostatic latent image patterns of Pattern 1 and Pattern 2 based on the image density signal, and calculates the difference between the image density values of these electrostatic latent image patterns (Step 14).
[0030]
Then, the CPU 22 calculates a subtraction value in the data conversion unit 214 described above so that the densities of both input patterns become equal based on the calculated difference in image density value of the electrostatic latent image pattern (step 15).
By updating the subtraction value to the value calculated here, the density of the image formed by the image forming apparatus can be adjusted. This adjustment is periodically performed at the time of initial setting when the power of the image recording apparatus is turned on, after a lapse of a predetermined time, after printing a predetermined number of sheets, or the like. By enabling such adjustment, it is possible to eliminate a periodic pattern in the horizontal line group.
[0031]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the invention, the level value of the modulation signal that sets the intensity of the laser light emitted from the outer laser element is set to the level value of the modulation signal that sets the intensity of the laser light emitted from the inner laser element. By setting a lower level value, it is possible to provide an image forming apparatus capable of eliminating the periodic density unevenness of the horizontal line group.
According to the second aspect of the present invention, since the subtraction value can be arbitrarily set from the outside, it is possible to provide an image forming apparatus which can eliminate density unevenness at a level desired by a user.
According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus that can automatically eliminate periodic density unevenness by measuring the density of an electrostatic latent image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a mechanism of an optical scanning optical system of an image recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a laser diode array according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a laser diode array according to the present embodiment.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an image forming control unit in the image forming apparatus according to the present embodiment.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an image data control unit according to the present embodiment.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an image forming control unit provided with an image density measurement sensor.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of an image evaluation processing operation.
FIG. 8 is a diagram showing a test pattern.
FIG. 9 is a diagram showing a test pattern for explaining a problem that occurs in an image forming apparatus using a laser diode array.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser diode array 2 Collimating lens 3 Cylindrical lens 4 Rotating mirror 5 Fθ lens 6 Surface tilt correction lens 7 OPC photosensitive drum 8 Aperture 9 Reflecting mirror 10 Synchronous mirror 11 Synchronous detection sensor

Claims (3)

レーザー光の発光源として１チップ上に複数のレーザー素子が配列されているレーザーダイオードアレイを用いた走査光学系を備え、この走査光学系により感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して所定の媒体上に画像形成を行う画像形成装置において、
前記レーザー光の強弱を設定する変調信号を前記レーザー素子毎に制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記レーザーダイオードアレイに配列されている複数のレーザー素子のうち両端に配置されている外側レーザー素子から射出されるレーザー光の強弱を設定する第１の変調信号のレベル値を、前記レーザーダイオードアレイに配列されている複数のレーザー素子のうち両端に配置されていない内側レーザー素子から射出されるレーザー光の強弱を設定する第２の変調信号のレベル値から所定の減算値を減算したレベル値に設定することを特徴とする画像形成装置。A scanning optical system using a laser diode array in which a plurality of laser elements are arranged on one chip is provided as a light emitting source of laser light, and an electrostatic latent image is formed on a photoconductor by the scanning optical system. In an image forming apparatus that develops an electrostatic latent image to form an image on a predetermined medium,
Control means for controlling a modulation signal for setting the intensity of the laser light for each laser element,
The control unit sets a level value of a first modulation signal that sets the intensity of laser light emitted from outer laser elements disposed at both ends of the plurality of laser elements arranged in the laser diode array, A predetermined subtraction value is subtracted from a level value of a second modulation signal that sets the intensity of laser light emitted from inner laser elements that are not arranged at both ends of the plurality of laser elements arranged in the laser diode array. An image forming apparatus, wherein the level value is set to a predetermined level value. 前記所定の減算値は、任意な値に設定可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the predetermined subtraction value can be set to an arbitrary value. 所定のテストパターン画像を形成する場合に、前記外側レーザー素子から射出されるレーザー光で形成される第１の静電潜像の濃度値と、前記内側レーザー素子から射出されるレーザー光で形成される第２の静電潜像の濃度値とを測定する濃度測定手段と、を備え、
前記所定の減算値は、前記濃度測定手段により測定された前記第１の静電潜像の濃度と前記第２の静電潜像の濃度とを基に算出した、前記第１の静電潜像の濃度と前記第２の静電潜像の濃度とが等しくなるような第１の変調信号レベル値を設定することができる値であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。When a predetermined test pattern image is formed, the density value of the first electrostatic latent image formed by the laser light emitted from the outer laser element and the laser light emitted from the inner laser element are formed. Density measuring means for measuring a density value of the second electrostatic latent image.
The predetermined subtraction value is calculated based on the density of the first electrostatic latent image and the density of the second electrostatic latent image measured by the density measuring unit. 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the first modulation signal level value is set such that the image density is equal to the density of the second electrostatic latent image.

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