JP2004361684A

JP2004361684A - Beam scanning device and image forming device

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Publication number: JP2004361684A
Application number: JP2003160079A
Authority: JP
Inventors: Yukimoto Sasaki; 幸基佐々木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】複数の発光源を用いても発光源間の光量差に起因する画像劣化を防止し、鮮鋭性、階調性、粒状性の優れた画像を形成できるビーム走査装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】静電潜像形成用の像形成用発光源と主走査方向位置合わせ用の信号生成用発光源とで構成されるレーザーダイオードアレーチップ１００ａにおいて発光源同士が所定の間隔となるように配置し、静電潜像形成時に感光体２１上にビームを走査するポリゴンミラー１５と、同期検知信号の生成に用いる光センサー２５と、同期検知信号の生成時には信号生成用発光源をレーザーダイオードアレーチップ１００ａの複数の発光源の中から選択的に分離して発光させる同期検知信号生成指示手段とを備える。
【選択図】図１A beam scanning apparatus and an image forming apparatus capable of preventing image deterioration due to a light amount difference between light emitting sources and forming an image excellent in sharpness, gradation, and granularity even when a plurality of light emitting sources are used. provide.
A laser diode array chip (100a) including an image forming light emitting source for forming an electrostatic latent image and a signal generating light emitting source for positioning in the main scanning direction has a predetermined interval between the light emitting sources. And a polygon mirror 15 for scanning a beam on the photoreceptor 21 at the time of forming an electrostatic latent image, an optical sensor 25 for generating a synchronization detection signal, and a laser diode for generating a signal for generating a synchronization detection signal. A synchronization detection signal generation instructing means for selectively separating and emitting light from a plurality of light emitting sources of the array chip 100a.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体への静電潜像の書き込みに複数のレーザー光を用いる場合であっても、複数のレーザー光間における光量変動を抑えることができるビーム走査装置及び画像形成装置に係り、複写機、ファクシミリ、プリンター等に適用して好適なビーム走査装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いたプリンター、複写機等の画像形成装置は、帯電装置により感光体表面上を均一に帯電し、光書き込み手段により、外部からの記録データに対応する光ビームを感光体面上に照射し静電潜像を形成する。前記光書き込み手段に於いて、感光体面上を照射する光ビームは、レーザーダイオード等で発光された平行光線を集光し回転偏向手段により感光体面上を走査する。また、レーザー走査光学系の光書き込み手段は、書き込み開始タイミングを規定する同期信号が必要であり、この信号は光書き込み手段の任意の位置に設けられた同期検知手段により生成される。
静電潜像の形成方法としては感光体面上での光ビームのＯＮ／ＯＦＦとする、所謂２値記録方式が多くなっている。この２値記録方式に於いては記録信号にディザ方式、誤差拡散方式等の画像処理を行い中間調再現を実現している。前記の様に感光体面上に形成された静電潜像に対して現像手段により像可視化剤を付着させ感光体面上に顕像化された像可視化像を得、転写手段に於いて前記像可視化像を記録媒体に転写し、転写材に転写された像は定着手段により加熱及び加圧され、記録媒体上に固定される。近年前記画像形成装置に於いて、高画素密度化、高速化の要求が大きくなっている。画像形成装置の高速化の方法として、複数の光ビームを同時に発光可能な複数ビームレーザー或いは、複数のレーザーダイオードからなるレーザーアレイ素子を用いて、複数の光ビームを同時に感光体面上に照射し静電潜像を形成する方式が用いられている。
【０００３】
ところで、前記２値記録方式に於いては安定した解像力と階調再現性を両立するには、１０００値／ｍｍ^２で面積階調を行う必要性が知られている。この条件を満たすには記録密度６００×１２００ｄｐｉ以上の画像形成に於いて感光体上に形成される潜像ドットはその潜像位置及び潜像ドット径が正確に形成される必要があり、潜像を形成する発光量の変動が少ないことが必要とされる。ところが、複数レーザービームを用いた画像形成装置において複数のレーザー光にて走査することにより複数ライン同時に発光して画像形成を行なう場合、複数のレーザーの光量差に起因する画像劣化が懸念される。これは複数のレーザー光量差により階調特性の逆転等が生じ階調性、鮮鋭性に影響を与えるために生じる問題である。
レーザーダイオードの光量変動はレーザーダイオード自身の劣化に起因する場合が多いので、一定光量のレーザービームを発生するに必要な電流量を測定し、その値が規定値より多くなった場合にレーザーダイオードが劣化しているという判断をする手段を画像形成装置内に備えている場合もある。レーザーダイオード劣化の原因としてはレーザーダイオード駆動時の突入電流、或はレーザーダイオード総点灯時間に起因する経時劣化が挙げられる。複数光源を持つレーザーダイオードアレーの光量変動の原因が各光源の総点灯時間に関係することは画像形成装置の開発において既に確認している。
例えば、４チャネルのレーザーダイオードアレーを用いて画像形成装置を構成する場合、４チャネルで感光体面上に潜像を形成するとともに４チャネルの内、任意に１チャネルを用いて主走査方向の同期検知信号を生成する為に使用している場合、明らかに同期検知信号生成に使用している光源と、感光体面上への潜像形成のみに使用している光源の光量特性が異なることが判っている。それは同期検知信号生成に使用しているチャネルは同期検知信号生成の為に強制点灯している故に、他のチャネルより総点灯時間が多いからである。
【０００４】
図１２は従来の画像形成時のビーム走査装置のタイムチャートである。図１２に示すように、画像記録範囲信号の期間に、主走査同期信号の周期で画像データが感光体面上に形成される。この例は４チャネルの複数発光源を備えた場合を示している。各々のチャネルの発光源は主走査同期信号の周期で、画像データに依る発光、及びＡＰＣ（オートパワーコントロール）の為の発光駆動を行う。さらに、図１２では同期検知信号生成の為に１チャネルが（ＣＨ１）が使用され発光駆動する。このように、従来のビーム走査装置では画像形成に用いる発光源の内、任意の発光源を同期検知信号生成の為に共用するのが一般的であるため、１チャネルの発光源の総発光量と他のチャネルの総発光量との間に大きな差が生じ、上述した問題を招くことになる。
このような問題に対し、例えば、特許文献１に記載された画像形成装置では、光量分布測定手段を用いて複数の各レーザーダイオードの出射光の光量分布を検出し、この検出された測定量を基に各レーザーダイオードのビームの有効下限発光量における光量分布曲線の幅が等しくなるように各レーザーダイオードの発光量を制御する方法や、各レーザービームによって形成された潜像にトナーに拠って可視化されたトナー像の濃度を測定し、その測定値を基に各レーザーダイオードの発光量を制御する濃度測定手段を用いた方法が提案されている。
また、特許文献２に記載された画像形成装置では、レーザーダイオードアレーの各発光素子の発光に要する電流量を比較し、最も電流量の少ない発光素子を主走査方向の位置合わせの為の発光素子として選択し、レーザーダイオードアレー総点灯時間に起因するレーザーダイオードアレー劣化レベルの発光素子間の偏りを無くす方法が提案されている。
【特許文献１】特開平０７−３１９０８６号公報
【特許文献２】特開２０００−１１８０４０公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平０７−３１９０８６号公報の画像形成装置や特開２０００−１１８０４０公報の画像形成装置では、任意の発光源を画像形成の為の発光と同期検知信号生成の為の発光とに共用している為に複数光源間の光量差に起因する画像劣化を根本的に防止することはできない。
そこで、本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、複数の発光源を用いても発光源間の光量差に起因する画像劣化を防止し、鮮鋭性、階調性、粒状性の優れた画像を形成できるビーム走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の問題点を解決するために、請求項１記載の発明では、像担持体上に静電潜像を形成するビーム走査装置において、静電潜像形成用のビームを出力する像形成用発光源と主走査方向の位置合わせ用の同期検知信号を生成するためのビームを出力する信号生成用発光源とで構成される複数の発光源において発光源同士が所定の間隔となるように配置し、静電潜像形成時に前記像担持体上にビームを走査する走査手段と、同期検知信号を生成する同期検知信号生成手段と、同期検知信号の生成時には信号生成用発光源を前記複数の発光源の中から選択的に分離して発光させる同期検知信号生成指示手段とを備えたビーム走査装置を最も主要な特徴とする。
請求項１の発明によれば、複数の発光源を同期検知信号生成用と画像形成用に分離することにより、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて各発光源の総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。
請求項２記載の発明では、請求項１記載のビーム走査装置において、前記複数の発光源において発光源同士が所定の間隔となるように一列に配置し、一列に配置した前記複数の発光源の両端部のどちらか一方を前記信号生成用発光源として選択して使用するようにしたビーム走査装置を主要な特徴とする。
請求項２の発明によれば、各発光源の配置とレンズとの配置に応じて、一列に並んだ複数の発光源の両端部のどちらか一方を信号生成用発光源として選択できるので、選択の幅が広がることで駆動方法の自由度が広がり、装置の利便性が向上する。
【０００７】
請求項３記載の発明では、請求項２記載のビーム走査装置において前記複数の発光源を像担持体上の走査方向と一定の角度をもって配置し、走査方向に向かって先頭になる発光源を前記信号生成用発光源とし、他の発光源を像形成用発光源としたビーム走査装置を主要な特徴とする。
請求項３の発明によれば、複数の発光源をその配列方法が像担保体上走査方向に対して一定の角度になるように配置し、走査方向に向かって先頭になる発光源を信号生成用発光源とし、他の発光源を像形成用発光源として選択できるようにしたので、同期検知信号と画像形成タイミングの制御が容易に行えるようになり、装置の利便性が向上する。
請求項４記載の発明では、請求項１記載のビーム走査装置において、所定の間隔で一列に並べる配置規則で前記像形成用発光源を複数配設すると共に、前記像形成用発光源の該配置規則に当てはまらない位置に前記信号生成用発光源を配設したビーム走査装置を主要な特徴とする。
請求項４の発明によれば、信号生成用発光源を像形成用発光源群から分離独立させることにより、且つ、距離をとることにより、信号生成用発光源を駆動することによる熱ストレスの影響を像形成用発光源に対して少なくし、像形成用発光源の劣化を防止して各発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質が提供できる。
請求項５記載の発明では、請求項４記載のビーム走査装置において、走査方向に向かって先頭になる発光源を前記信号生成用発光源としたビーム走査装置を主要な特徴とする。
請求項５の発明によれば、複数の発光源の内で走査方向に向かって先頭になる発光源を信号生成用発光源としたことにより、同期検知信号と画像形成タイミングの制御が容易になり、装置の利便性が向上する。
請求項６記載の発明では、請求項１記載のビーム走査装置において、前記複数の発光源において発光源同士が所定の間隔となるように一列に配置し、一列に配置した前記複数の発光源の両端部のどちらか一方を前記信号生成用発光源として選択するビーム選択手段を具備したビーム走査装置を主要な特徴とする。
請求項６の発明によれば、一列に並んだ複数の発光源において両端部のどちらか一方を信号生成用発光源として選択できるので、レーザーアレーチップ及びその周辺の光学部品のレイアウトの自由度が向上する。
【０００８】
請求項７記載の発明では、請求項４記載のビーム走査装置において、走査方向に向かって先頭になる発光源を前記信号生成用発光源とするように制御する制御手段を具備したビーム走査装置を主要な特徴とする。
請求項７の発明によれば、信号生成用発光源とする発光源を制御プロセスによって選択することができるので制御方法の自由度を増すことができる。
請求項８記載の発明では、請求項２又は４記載のビーム走査装置において、前記信号生成用発光源のＡＰＣ（オートパワーコントロール）は、同期検知信号生成の為に前記信号生成用光源を強制点灯している期間に動作するようにしたビーム走査装置を主要な特徴とする。
請求項８の発明によれば、同期検知信号生成の為に信号生成用発光源を強制点灯している期間に信号生成用発光源のＡＰＣ動作を行うので、信号生成用発光源の総点灯時間を短縮可能とし、発光源の劣化を軽減することができる。
請求項９記載の発明では、請求項８記載のビーム走査装置において、同期検知信号が作動した後に前記信号生成用発光源のＡＰＣ動作を行うビーム走査装置を主要な特徴とする。
請求項９の発明によれば、同期検知信号が作動した後に信号生成用発光源のＡＰＣ動作を行うので、同期検知信号が確実に生成した後にＡＰＣ動作を実行させることができる。
請求項１０記載の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載のビーム走査装置を用いた画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項１０の発明によれば、複数の発光源を同期検知信号生成用と画像形成用に分離することにより、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を得られる画像形成装置を提供することができる。
【０００９】
請求項１１記載の発明では、請求項１０記載の画像形成装置において、静電潜像を顕像化して画像を形成する電子写真方式を用いた画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項１１の発明によれば、感光層にＯＰＣ膜を形成し、像可視剤として樹脂で形成したトナーを用いる従来の電子写真プロセス方式に於いても、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。
請求項１２記載の発明では、請求項１１記載の画像形成装置において、画像形成のプロセスをデジタル処理によって行う画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項１２の発明によれば、画像形成のプロセスをデジタル処理によって行う電子写真方式に於いても、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。
請求項１３記載の発明では、請求項１２記載の画像形成装置において、デジタル書き込み画素密度が１２００ｄｐｉである画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項１３の発明によれば、１２００ｄｐｉのデジタル書き込み画素密度を確保し、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発行量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態であるビーム走査装置１００の要部を示す斜視図である。ビーム走査装置１００は静電潜像を形成するビーム（レーザー光）を出力する像形成用発光源と主走査方向位置合わせ用の同期検知信号を生成するためのビームを出力する信号生成用発光源とで構成される複数の発光源を備えたレーザーダイオードアレーチップ１００ａと、各発光源からのビームを走査する走査手段としてのポリゴンミラー１５と、同期検知信号を生成する同期検知信号生成手段を構成する光センサー２５と、同期検知信号生成用のビームを複数の発光源の中から選択的に発光させる同期検知信号生成指示手段（図示せず）とを有している。なお、レーザーダイオードアレーチップ１００ａにおける各発光源は互いに所定の間隔となるように配置されている。
図１に示すように、レーザーダイオードアレーチップ１００ａから出射された複数ビームは集光レンズ１１により平行光にされ、ドットの大きさに応じたスリット部を持つアパーチャ１２により必要なビーム径のみ取り出され、第１のシリンダーレンズ１３により適正なビーム径に形成され、ポリゴンミラー１５により感光体２１の長軸方向である主走査方向に走査される。光路上には等角走査を等速走査へ変換するｆθレンズ１７、１８、光路変更ミラー１９、感光体２１の回転方向への集光を行なう第２のシリンダーレンズ２０を配し、感光体２１の面上に微小レーザービームスポットを結像させている。さらに、同期検知ミラー２３に拠って折り返されたビームは光センサー２５に照射され同期検知信号が生成される。
図２はビーム走査装置１００のタイムチャートである。図２に示すように、画像記録範囲信号の期間に、主走査同期信号の周期で画像データが感光体面上に形成される。この例は５チャネルの複数発光源を備えた場合を示している。５チャネルの内１チャネルが同期検知信号生成用の発光源で、他の発光源は画像形成用である。このように、複数の発光源を同期検知信号生成用と画像形成用に分離することにより、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を得るための静電潜像を得ることが可能となる。
【００１１】
次に、本発明の第２の実施の形態であるビーム走査装置２００について説明する。ビーム走査装置２００の基本的な構成は後述するレーザーダイオードアレーチップ２００ａの構成を除いてビーム走査装置１００と概ね同じであるため、装置本体の詳細な説明は省略する。図３はビーム走査装置２００に用いているレーザーダイオードアレーチップ２００ａの斜視図である。図３に示すように、この例では５個の発光源が一列に所定の間隔をもって配列されている。
レーザーダイオードアレーチップ２００ａによる画像形成の様子を図４、図５に示す。図４において、５個の発光源の内チャネル１（ＣＨ１）は同期検知信号を生成する信号生成用発光源であり、他の発光源は静電潜像を形成する像形成用発光源である。同期信号の周期に合わせ副走査方向に４画素毎に移動し画像を形成する。同様に図５は５個の発光源の内、チャネル５（ＣＨ５）が同期検知信号生成用発光源であり、他の発光源は像形成用発光源である。
このように、５個の発光源から任意の発光源を同期検知信号生成用とした場合、同期検知信号生成用の動作をするだけでよく、必ずしも画像形成の為のレンズ郡を走査する必要が無く、ビーム走査装置のレイアウトにおいて従来のレンズ幅等の部品を採用できる。その際、レーザーダイオードアレーチップ２００ａの各発光源の配置とレンズとの配置に応じて、５個の発光源の両端部のどちらか一方を信号生成用発光源として選択可能とし、選択の幅を広げることにより、駆動方法の自由度が広がり、装置の利便性が向上する。
【００１２】
次に、本発明の第３の実施の形態であるビーム走査装置３００について説明する。ビーム走査装置３００の基本的な構成は後述するレーザーダイオードアレーチップ３００ａの構成を除いてビーム走査装置１００と概ね同じであるため、装置本体の詳細な説明は省略する。図６はビーム走査装置３００に用いているレーザーダイオードアレーチップ３００ａの正面図及び画像形成の様子を示す図である。図６に示すように、この例では５個の発光源が一列に所定の間隔をもって配列される。
このとき、５個の発光源はその配列方向が像担保体上走査方向に対して一定の角度となるように配置される。さらに、走査方向に向かって先頭になる発光源を同期検知信号生成用発光源とし、他の発光源を像形成用発光源として選択できるようになされている。これにより、同期検知信号と画像形成タイミングの制御が容易に行えるようになり、装置の利便性が向上する。
【００１３】
次に、本発明の第４の実施の形態であるビーム走査装置４００について説明する。ビーム走査装置４００の基本的な構成は後述するレーザーダイオードアレーチップ４００ａの構成を除いてビーム走査装置１００と概ね同じであるため、装置本体の詳細な説明は省略する。図７はビーム走査装置４００に用いているレーザーダイオードアレーチップ４００ａの斜視図であり、図８はレーザーダイオードアレーチップ４００ａの変形例として示したレーザーダイオードアレーチップ４００ｂの斜視図である。図７の例では、５個の発光源が使用され、このうち４個の像形成用発光源（レーザーダイオードアレーＣＨ１〜レーザーダイオードアレーＣＨ４）は一列に所定の間隔で配列され、他の１個の同期検知信号生成用発光源（レーザーダイオードアレーＣＨ５）は像形成用発光源の列から外れた位置（配置規則に当てはまらない位置）に配置されている。
図８のレーザーダイオードアレーチップ４００ｂでは、５個の発光源が使用され、このうち４個の像形成用発光源（レーザーダイオードアレーＣＨ１〜レーザーダイオードアレーＣＨ４）は一列に所定の間隔で配列され、この列の延長線上であって像形成用発光源の配置間隔とは異なる任意の間隔をおいた位置に同期検知信号生成用発光源（レーザーダイオードアレーＣＨ５）が配置される。
このように、同期検知信号生成用発光源を像形成用発光源郡から分離独立させることにより、且つ、距離をとることにより、同期検知信号生成用発光源を駆動することによる熱ストレスの影響を像形成用発光源に対して少なくし、レーザーダイオードの劣化を防止して各発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を得るための静電潜像を得ることが可能となる。
【００１４】
次に、本発明の第５の実施の形態であるビーム走査装置について説明する。ビーム走査装置の基本的な構成は後述するレーザーダイオードアレーチップの構成を除いてビーム走査装置１００と概ね同じであるため、装置本体の詳細な説明は省略する。このビーム走査装置は図７および図８に示したビーム走査装置４００において走査方向に向かって先頭になる発光源を同期検知信号生成用発光源とした場合である。これにより、同期検知信号と画像形成タイミングの制御が容易になり、装置の利便性が向上する。
次に、本発明の第６の実施の形態であるビーム走査装置６００について説明する。このビーム走査装置６００の基本的な構成は後述する制御部６００ｃを除いてビーム走査装置１００と概ね同じであるため、装置本体の詳細な説明は省略する。ビーム走査装置６００は上述のビーム走査装置２００において、一列に配置した複数の発光源の両端部のどちらか一方を同期検知信号生成用発光源として選択するビーム選択手段を具備したものである。
図９はビーム走査装置６００の制御部６００ｃの概略図である。ビーム走査装置６００ｃはビーム発生部３２とビーム駆動部３３によって複数のビームを発生させるビーム発生手段３０とビーム発生手段３０に複数のビームを発生させる為のトリガーパルスを提供するトリガー発生手段３１と、トリガー入力に対応し画像データ入力信号を所定の発光時間を発光するビーム幅設定手段３４と、同期検知信号生成用の信号生成用発光源を選択するビーム選択手段３６とを備えている。このように構成されたビーム走査装置６００では、一列に並んだ複数の発光源において両端部のどちらか一方を信号生成用発光源として選択できるので、レーザーアレーチップ及びその周辺の光学部品のレイアウトの自由度が向上する。
次に、本発明の第７の実施の形態であるビーム走査装置について説明する。このビーム走査装置の基本的な構成は後述する制御手段を除いてビーム走査装置１００と概ね同じであるため、装置本体の詳細な説明は省略する。このビーム走査装置は上述のビーム走査装置４００において、走査方向に向かって先頭になる発光源を信号生成用発光源とするように制御する制御部を備えている。したがって、このビーム走査装置では、信号生成用発光源とする発光源を制御プロセスによって選択することができるので制御方法の自由度を増すことができる。
【００１５】
次に、本発明の第８の実施の形態であるビーム走査装置について説明する。このビーム走査装置の基本的な構成はビーム走査装置１００と概ね同じであるため、装置本体の詳細な説明は省略する。このビーム走査装置は上述のビーム走査装置２００又はビーム走査装置４００において、同期検知信号生成用発光源のＡＰＣ（オートパワーコントロール）が同期検知信号生成の為に信号生成用光源を強制点灯している期間に動作するようにしたものである。
レーザーダイオードは使用する環境周囲温度、或はレーザーダイオード自体の発熱による温度変動によって発光量が変動することが良く知られている。このような性質を持ったレーザーダイオードを画像形成発光源として使用する場合は、発光光量を一定にする為に、レーザーダイオードアレーチップに付設されたフォトダイオードでレーザーダイオードの発光量を検出し、制御部にフィードバックすることで発光量を一定に保つＡＰＣを行うことが良く知られている。
図２に示すように、このビーム走査装置においても像形成用発光源は同期信号の周期でＡＰＣを実施している。像形成用発光源と信号生成用発光源を分離した場合でも信号生成用発光源のＡＰＣは必要である。もしＡＰＣを省略した場合、上述したように温度変動による発光量変動が生じ同期検知信号が正常に生成されないことが懸念される。そのため、このビーム走査装置８００では、図１０に示すように、同期検知信号生成用発光源のＡＰＣは、同期検知信号生成の為に信号生成用発光源を強制点灯している期間にＡＰＣ動作を行うようになっている。同期検知信号生成用発光源のＡＰＣもより短時間で効果的なＡＰＣの動作が要求される。このようになされたビーム走査装置では、信号生成用発光源の総点灯時間を短縮可能とし、発光源の劣化を軽減することができる。
次に、本発明の第９の実施の形態であるビーム走査装置について説明する。このビーム走査装置の基本的な構成はビーム走査装置１００と概ね同じであるため、装置本体の詳細な説明は省略する。このビーム走査装置は上述の第８の実施の形態のビーム走査装置において、同期検知信号が作動した後に信号生成用発光源のＡＰＣ動作を行うようにしたものである。したがって、このビーム走査装置では、同期検知信号が確実に生成した後にＡＰＣ動作を実行させることができる。
【００１６】
次に、本発明の第１０の実施の形態である画像形成装置１０００について説明する。画像形成装置１０００には上述したビーム走査装置２００が適用されている。図１１は画像形成装置１０００の概略図である。同図において画像形成装置１０００では感光体２１の周りに帯電手段４４、光書き込み手段４３、現像手段４２、転写手段４９、クリーニング手段４６を配し、画像形成装置制御部５３により画像形成の開始を指示されると、感光体２１は図中時計方向に回転し、光書き込み手段４３はポリゴンモータを駆動して同期信号を生成し、帯電手段４４により感光体２１を帯電し、光書き込み手段４３にて図示していない外部入力装置から入力された画像データに対応し、前記同期信号に同期して、この例では上述のビーム走査装置２００を用いて複数のビームを生成し、感光体２１の面上に潜像を形成する。
図５で説明したビーム発生装置２００のレーザーダイオードアレーチップ２００ａを画像形成装置１０００に用いた場合は、トリガー発生手段３１（図９）の入力部には光書込み手段４３（図１１）で生成された同期信号が入力され、この信号がビーム発生用周期Ｔｓｅｃのトリガーとなる。このトリガーは図９のビーム発生手段３０のビーム発生部３２に供給される。ビーム幅設定手段３４の入力として画像の階調値を表す０〜２５５の整数値画像データが入力され、その入力データに対応してビーム発光時間（幅）を設定する。ビーム発光時間設定データはビーム発生部３２に供給され、トリガーに同期して指定時間ビーム信号をＯＮにする。
このとき、複数のビームの信号ＯＮは前記トリガーを任意に選択して実施される。ビーム発生部３２で生成された信号はビーム駆動部３３に供給され発光源であるレーザーダイオードに電流を供給しレーザーダイオードを発光させ感光体２１（図１）の面上に潜像を形成するビームを生成する。ビームによって形成された静電潜像は現像手段４２にて像可視化剤により可視化像を得る。用紙収納部４０に収納された用紙は、給紙手段４１により給紙され、レジスト部５１により用紙搬送タイミングと書き込みタイミングを合わせ所定の位置に像可視化剤による顕在像を転写手段４９にて転写する。用紙に転写された像可視化剤による顕在像は定着手段４７で定着され、入力された画像データが用紙上に可視化固定される。
このように構成された画像形成装置１０００では、複数の発光源を同期検知信号生成用と画像形成用に分離することにより、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。なお、画像形成装置１０００にはビーム走査装置２００を適用した例を説明したが、ビーム走査装置２００以外のビーム走査装置の実施形態のいずれかを適用してもよく、この場合には少なくとも画像形成装置１０００と同様の効果を奏することができる。
【００１７】
次に、本発明の第１１の実施の形態である画像形成装置について説明する。この画像形成装置はビーム走査装置を備えた画像形成装置１０００において、従来の電子写真プロセス方式を用いて構成したものである。つまり、感光体には感光層にＯＰＣ膜を形成し、像可視化剤として樹脂で形成したトナーを用いて構成する。したがって、この画像形成装置では、このような従来の電子写真プロセス方式に於いても、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。
次に、本発明の第１２の実施の形態である画像形成装置１２００について説明する。この画像形成装置はビーム走査装置を備えた第１１の実施形態の画像形成装置において、光書き込み手段の複数の書き込み光としてレーザーダイオードを用いたレーザービームデジタル電子写真方式を用いて画像形成のプロセスをデジタル処理によって行うようにしたものである。したがって、この画像形成装置では、レーザービームデジタル電子写真方式に於いても、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。
次に、本発明の第１３の実施の形態である画像形成装置１３００について説明する。この画像形成装置はビーム走査装置を備え、レーザービームデジタル電子写真方式を用いた第１２の実施形態の画像形成装置において、デジタル書き込み画素密度を１２００ｄｐｉとしたものである。したがって、この画像形成装置では、１２００ｄｐｉのデジタル書き込み画素密度を確保し、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、複数の発光源を同期検知信号生成用と画像形成用に分離することにより、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて各発光源の総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。
請求項２の発明によれば、各発光源の配置とレンズとの配置に応じて、一列に並んだ複数の発光源の両端部のどちらか一方を信号生成用発光源として選択できるので、選択の幅が広がることで駆動方法の自由度が広がり、装置の利便性が向上する。
請求項３の発明によれば、複数の発光源をその配列方向が像担保体上走査方向に対して一定の角度となるように配置し、走査方向に向かって先頭になる発光源を信号生成用発光源とし、他の発光源を像形成用発光源として選択できるようにしたので、同期検知信号と画像形成タイミングの制御が容易に行えるようになり、装置の利便性が向上する。
請求項４の発明によれば、信号生成用発光源を像形成用発光源郡から分離独立させることにより、且つ、距離をとることにより、信号生成用発光源を駆動することによる熱ストレスの影響を像形成用発光源に対して少なくし、像形成用発光源の劣化を防止して各発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質が提供できる。
請求項５の発明によれば、複数の発光源の内で走査方向に向かって先頭になる発光源を信号生成用発光源としたことにより、同期検知信号と画像形成タイミングの制御が容易になり、装置の利便性が向上する。
請求項６の発明によれば、一列に並んだ複数の発光源において両端部のどちらか一方を信号生成用発光源として選択できるので、レーザーアレーチップ及びその周辺の光学部品のレイアウトの自由度が向上する。
請求項７の発明によれば、信号生成用発光源とする発光源を制御プロセスによって選択することができるので制御方法の自由度を増すことができる。
【００１９】
請求項８の発明によれば、同期検知信号生成の為に信号生成用発光源を強制点灯している期間に信号生成用発光源のＡＰＣ動作を行うので、信号生成用発光源の総点灯時間を短縮可能とし、発光源の劣化を軽減することができる。
請求項９の発明によれば、同期検知信号が作動した後に信号生成用発光源のＡＰＣ動作を行うので、同期検知信号が確実に生成した後にＡＰＣ動作を実行させることができる。
請求項１０の発明によれば、複数の発光源を同期検知信号生成用と画像形成用に分離することにより、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質をを得られる画像形成装置を提供することができる。
請求項１１の発明によれば、感光層にＯＰＣ膜を形成し、像可視化剤として樹脂で形成したトナーを用いる従来の電子写真プロセス方式に於いても、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。
請求項１２の発明によれば、画像形成のプロセスをデジタル処理によって行う電子写真方式に於いても、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。
請求項１３の発明によれば、１２００ｄｐｉのデジタル書き込み画素密度を確保し、画像形成用の各発光源の劣化を同一レベルに留めて発光源であるレーザーダイオードの総発光量を近似した量に管理することで発光源間の光量変動差を抑え、階調性、鮮鋭性、粒状度の良い画質を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるビーム走査装置１００の要部を示す斜視図。
【図２】上記ビーム走査装置１００のタイムチャート。
【図３】本発明の他の実施形態によるレーザーダイオードアレーチップ２００ａの斜視図。
【図４】上記レーザーダイオードアレーチップ２００ａによる画像形成の様子を示す図（ＣＨ１が信号生成用発光源の場合）。
【図５】上記レーザーダイオードアレーチップ２００ａによる画像形成の様子を示す図（ＣＨ５が信号生成用発光源の場合）。
【図６】本発明の他の実施形態によるレーザーダイオードアレーチップ３００ａの正面図及び画像形成の様子を示す図。
【図７】本発明の他の実施形態によるレーザーダイオードアレーチップ４００ａの斜視図。
【図８】上記レーザーダイオードアレーチップ４００ａの変形例として示したレーザーダイオードアレーチップ４００ｂの斜視図。
【図９】ビーム走査装置６００の制御部６００ｃの概略図。
【図１０】本発明の他の実施形態による信号生成用発光源のＡＰＣ動作を説明する図。
【図１１】本発明の他の実施形態による画像形成装置１０００の概略図。
【図１２】従来の画像形成時のビーム走査装置のタイムチャート。
【符号の説明】
１１集光レンズ、１２アパーチャ、１３シリンダーレンズＡ、１５ポリゴンミラー、１７、１８ｆθレンズ、１９光路変更ミラー、２１感光体、２３同期検知ミラー、２５光センサー、３０ビーム発生手段、３１トリガー発生手段、３２ビーム発生部、３３ビーム駆動部、３４ビーム幅設定手段、３６ビーム選択手段、４２現像手段、４３光書き込み手段、４４帯電手段、４６クリーニング手段、４９転写手段、５３画像形成装置制御部、１００〜９００ビーム走査装置、１００ａ、２００ａ、３００ａ、４００ａ、４００ｂレーザーダイオードアレーチップ、６００ｃ制御部、１０００〜１３００画像形成装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a beam scanning device and an image forming apparatus that can suppress a variation in the amount of light between a plurality of laser beams even when a plurality of laser beams are used to write an electrostatic latent image on an image carrier. The present invention relates to a beam scanning device and an image forming apparatus suitable for application to a copier, a facsimile, a printer, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as printers and copiers using an electrophotographic method uniformly charge the surface of a photoreceptor with a charging device, and apply a light beam corresponding to recording data from the outside onto the photoreceptor surface by an optical writing unit. Irradiation forms an electrostatic latent image. In the optical writing means, the light beam illuminating the surface of the photoreceptor condenses a parallel light beam emitted by a laser diode or the like, and scans the surface of the photoreceptor by a rotating / deflecting means. Further, the optical writing means of the laser scanning optical system needs a synchronization signal that defines the writing start timing, and this signal is generated by a synchronization detection means provided at an arbitrary position of the optical writing means.
As a method of forming an electrostatic latent image, a so-called binary recording method in which a light beam is turned ON / OFF on a photoreceptor surface is increasing. In the binary recording system, halftone reproduction is realized by performing image processing such as a dither system and an error diffusion system on a recording signal. An image visualizing agent is adhered to the electrostatic latent image formed on the photoreceptor surface by the developing unit as described above to obtain a visualized image visualized on the photoreceptor surface, and the image visualization is performed by the transfer unit. The image is transferred to a recording medium, and the image transferred to the transfer material is heated and pressed by a fixing unit, and is fixed on the recording medium. In recent years, demands for higher pixel density and higher speed have been increasing in the image forming apparatus. As a method for increasing the speed of an image forming apparatus, a plurality of light beams are simultaneously irradiated on a photoreceptor surface using a multi-beam laser capable of simultaneously emitting a plurality of light beams or a laser array element including a plurality of laser diodes. A method of forming an electrostatic latent image is used.
[0003]
By the way, in the above-mentioned binary recording method, 1000 values / mm are required to achieve both stable resolving power and gradation reproducibility. ² It is known that it is necessary to perform area gradation. In order to satisfy this condition, the latent image dots formed on the photoreceptor at the time of forming an image with a recording density of 600 × 1200 dpi or more need to have the latent image position and the latent image dot diameter formed accurately. It is required that the variation in the amount of light emission forming the light beam is small. However, in an image forming apparatus using a plurality of laser beams, when scanning is performed with a plurality of laser beams and a plurality of lines are simultaneously emitted to form an image, there is a concern that image deterioration due to a difference in the amount of light of the plurality of lasers may occur. This is a problem that occurs because a difference in the amount of laser light causes inversion of gradation characteristics and the like, which affects gradation and sharpness.
Since the fluctuation of the light amount of the laser diode is often caused by the deterioration of the laser diode itself, measure the amount of current necessary to generate a laser beam of a constant light amount, and when the value exceeds the specified value, the laser diode In some cases, the image forming apparatus is provided with a unit for determining that the image is deteriorated. Causes of the laser diode deterioration include an inrush current at the time of driving the laser diode, or deterioration over time caused by the total lighting time of the laser diode. It has already been confirmed in the development of the image forming apparatus that the cause of the light quantity fluctuation of the laser diode array having a plurality of light sources is related to the total lighting time of each light source.
For example, when an image forming apparatus is configured using a four-channel laser diode array, a latent image is formed on the photoreceptor surface using four channels, and synchronization detection in the main scanning direction is arbitrarily performed using one of the four channels. When used to generate a signal, it is clear that the light amount characteristics of the light source used to generate the synchronization detection signal and the light source used only to form a latent image on the photoreceptor surface are different. I have. This is because the channel used for synchronizing detection signal generation is forcibly turned on for synchronizing detection signal generation, and therefore has a longer total lighting time than other channels.
[0004]
FIG. 12 is a time chart of a conventional beam scanning device during image formation. As shown in FIG. 12, during the period of the image recording range signal, image data is formed on the photosensitive member surface at the cycle of the main scanning synchronization signal. This example shows a case where a plurality of light emitting sources of four channels are provided. The light emission source of each channel performs light emission based on image data and light emission driving for APC (auto power control) in the cycle of the main scanning synchronization signal. Further, in FIG. 12, one channel (CH1) is used to generate a synchronization detection signal, and light emission is driven. As described above, in the conventional beam scanning apparatus, it is general that an arbitrary light source among the light sources used for image formation is shared for generating the synchronization detection signal. And the total light emission amount of the other channels occurs, which causes the above-described problem.
To cope with such a problem, for example, in the image forming apparatus described in Patent Literature 1, the light amount distribution of the light emitted from each of the plurality of laser diodes is detected using a light amount distribution measuring unit, and the detected measured amount is measured. Based on the method of controlling the light emission amount of each laser diode so that the width of the light amount distribution curve at the effective lower limit light emission amount of each laser diode beam becomes equal, and visualizing the latent image formed by each laser beam with toner There has been proposed a method using a density measuring unit that measures the density of a toner image obtained and controls the amount of light emitted from each laser diode based on the measured value.
Further, in the image forming apparatus described in Patent Document 2, the amount of current required for light emission of each light emitting element of the laser diode array is compared, and the light emitting element with the smallest current amount is used for positioning in the main scanning direction. Has been proposed to eliminate the bias between the light emitting elements of the laser diode array deterioration level due to the total lighting time of the laser diode array.
[Patent Document 1] JP-A-07-319086
[Patent Document 2] JP-A-2000-118040
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the image forming apparatus described in JP-A-07-319086 and the image forming apparatus described in JP-A-2000-118040, an arbitrary light source is shared for light emission for image formation and light emission for generating a synchronization detection signal. Therefore, it is not possible to fundamentally prevent image deterioration due to a light amount difference between a plurality of light sources.
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and prevents image deterioration due to a light amount difference between light emitting sources even when a plurality of light emitting sources are used, and achieves sharpness, gradation, An object of the present invention is to provide a beam scanning device and an image forming apparatus capable of forming an image having excellent granularity.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, according to the first aspect of the present invention, in a beam scanning device that forms an electrostatic latent image on an image carrier, an image forming light emitting device outputs a beam for forming an electrostatic latent image. A plurality of light emitting sources including a light source and a signal generating light emitting source for outputting a beam for generating a synchronization detection signal for alignment in the main scanning direction are arranged so that the light emitting sources are at a predetermined interval. Scanning means for scanning a beam on the image carrier at the time of forming an electrostatic latent image; synchronization detection signal generating means for generating a synchronization detection signal; The most important feature is a beam scanning device provided with a synchronization detection signal generation instructing means for selectively emitting light from a light source.
According to the first aspect of the present invention, a plurality of light emitting sources are separated for synchronizing detection signal generation and image formation, so that deterioration of each light emitting source for image formation is kept at the same level and total light emission of each light emitting source is maintained. By managing the amounts to approximate amounts, it is possible to suppress a difference in light amount variation between light emitting sources, and to provide an image with good gradation, sharpness, and granularity.
In the second aspect of the present invention, in the beam scanning device according to the first aspect, the plurality of light emitting sources are arranged in a line so that the plurality of light emitting sources are arranged at a predetermined interval. A main feature is a beam scanning device in which one of both end portions is selected and used as the signal generation light source.
According to the second aspect of the present invention, one of both ends of a plurality of light emitting sources arranged in a row can be selected as a signal generating light emitting source according to the arrangement of each light emitting source and the arrangement of a lens. The degree of freedom of the driving method is widened by widening the width, and the convenience of the device is improved.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, in the beam scanning device according to the second aspect, the plurality of light-emitting sources are arranged at a fixed angle with respect to a scanning direction on the image carrier, and the light-emitting source leading in the scanning direction is provided. The main feature of the present invention is a beam scanning device that uses a light emitting source for signal generation and another light emitting source for image formation.
According to the third aspect of the present invention, the plurality of light emitting sources are arranged so that the arrangement method is at a fixed angle with respect to the scanning direction on the image carrier, and the leading light emitting source in the scanning direction is signal-generated. Since the other light source can be selected as the light source for image formation and the other light source can be selected as the light source for image formation, the synchronization detection signal and the image forming timing can be easily controlled, and the convenience of the apparatus is improved.
According to a fourth aspect of the present invention, in the beam scanning device according to the first aspect, a plurality of the image forming light emitting sources are arranged according to an arrangement rule of being arranged in a line at a predetermined interval, and the arrangement of the image forming light emitting sources is arranged. The main feature of the present invention is a beam scanning device in which the signal generating light emitting source is disposed at a position that does not conform to the rules.
According to the fourth aspect of the present invention, the influence of thermal stress by driving the signal generation light source by separating and independent the signal generation light source from the image forming light source group and increasing the distance. Is reduced with respect to the light emitting source for image formation, the deterioration of the light emitting source for image formation is prevented, the difference in light amount variation between each light emitting source is suppressed, and an image quality with good gradation, sharpness, and granularity can be provided.
According to a fifth aspect of the present invention, in the beam scanning apparatus according to the fourth aspect, a main feature is a beam scanning device in which a light emitting source leading in a scanning direction is the signal generating light emitting source.
According to the fifth aspect of the present invention, the light emitting source for signal generation is the light emitting source that is the first in the scanning direction among the plurality of light emitting sources, so that the control of the synchronization detection signal and the image forming timing becomes easy. Thus, the convenience of the device is improved.
According to a sixth aspect of the present invention, in the beam scanning device according to the first aspect, the plurality of light emitting sources are arranged in a line so that the light emitting sources are arranged at a predetermined interval. The main feature is a beam scanning device provided with a beam selecting means for selecting one of both end portions as the signal generation light source.
According to the sixth aspect of the present invention, one of both ends of the plurality of light emitting sources arranged in a line can be selected as the light emitting source for signal generation, so that the degree of freedom of the layout of the laser array chip and its surrounding optical components is reduced. improves.
[0008]
According to a seventh aspect of the present invention, in the beam scanning apparatus according to the fourth aspect, the beam scanning apparatus further includes a control unit that controls a light emitting source that is first in a scanning direction to be the signal generating light emitting source. Main features.
According to the seventh aspect of the present invention, the light emitting source to be used as the signal generating light emitting source can be selected by the control process, so that the degree of freedom of the control method can be increased.
According to an eighth aspect of the present invention, in the beam scanning device according to the second or fourth aspect, an APC (auto power control) of the signal generation light source forcibly turns on the signal generation light source for generating a synchronization detection signal. The main feature of the present invention is a beam scanning device which is operated during a period of time.
According to the eighth aspect of the present invention, the APC operation of the signal generation light source is performed during the period in which the signal generation light source is forcibly turned on for the generation of the synchronization detection signal. Can be reduced, and deterioration of the light emitting source can be reduced.
According to a ninth aspect of the present invention, in the beam scanning apparatus according to the eighth aspect, the main feature is that the beam scanning apparatus performs an APC operation of the signal generation light source after the synchronization detection signal is activated.
According to the ninth aspect of the present invention, since the APC operation of the signal generation light source is performed after the synchronization detection signal is activated, the APC operation can be executed after the synchronization detection signal is securely generated.
According to a tenth aspect of the present invention, an image forming apparatus using the beam scanning device according to any one of the first to ninth aspects is a main feature.
According to the tenth aspect of the present invention, a plurality of light-emitting sources are separated for synchronizing detection signal generation and image formation, so that deterioration of each light-emitting source for image formation is kept at the same level, and the laser diode is a light-emitting source. By controlling the total light emission amount to an approximate amount, it is possible to provide an image forming apparatus capable of suppressing a light amount fluctuation difference between light emission sources and obtaining an image quality with good gradation, sharpness, and granularity.
[0009]
According to an eleventh aspect of the present invention, the image forming apparatus according to the tenth aspect is characterized mainly by an image forming apparatus using an electrophotographic system for forming an image by visualizing an electrostatic latent image.
According to the eleventh aspect of the present invention, even in the conventional electrophotographic process system in which an OPC film is formed on a photosensitive layer and a toner formed of a resin is used as an image visualizing agent, deterioration of each light emitting source for image formation is prevented. By controlling the total light emission amount of the laser diode, which is the light emission source, to the same level while maintaining the same level, the difference in light intensity fluctuation between the light emission sources is suppressed, and the image quality with good gradation, sharpness, and granularity is provided. Can be.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the eleventh aspect, the main feature is an image forming apparatus that performs an image forming process by digital processing.
According to the twelfth aspect of the present invention, in the electrophotographic system in which the image forming process is performed by digital processing, the deterioration of each light emitting source for image formation is kept at the same level and the total light emission of the laser diode as the light emitting source is maintained. By managing the amounts to approximate amounts, it is possible to suppress a difference in light amount variation between light emitting sources, and to provide an image with good gradation, sharpness, and granularity.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the twelfth aspect, an image forming apparatus having a digital writing pixel density of 1200 dpi is a main feature.
According to the thirteenth aspect of the present invention, the digital writing pixel density of 1200 dpi is ensured, and the deterioration of each light emitting source for image formation is kept at the same level, and the total issued amount of the laser diode as the light emitting source is managed to an approximate amount. By doing so, it is possible to suppress the light amount fluctuation difference between the light emitting sources, and to provide an image with good gradation, sharpness, and granularity.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a beam scanning device 100 according to the first embodiment of the present invention. The beam scanning device 100 includes an image forming light emitting source that outputs a beam (laser light) for forming an electrostatic latent image and a signal generating light emitting source that outputs a beam for generating a synchronization detection signal for positioning in the main scanning direction. A laser diode array chip 100a having a plurality of light-emitting sources, a polygon mirror 15 as a scanning unit for scanning a beam from each light-emitting source, and a synchronization detection signal generation unit for generating a synchronization detection signal. And a synchronization detection signal generation instructing means (not shown) for selectively emitting a synchronization detection signal generation beam from a plurality of light emitting sources. The light emitting sources in the laser diode array chip 100a are arranged so as to be at a predetermined interval from each other.
As shown in FIG. 1, a plurality of beams emitted from the laser diode array chip 100a are collimated by a condenser lens 11, and only a required beam diameter is extracted by an aperture 12 having a slit portion corresponding to the size of a dot. The photosensitive drum 21 is scanned by the polygon mirror 15 in the main scanning direction which is the long axis direction of the photosensitive drum 21. On the optical path, fθ lenses 17 and 18 for converting equiangular scanning to constant speed scanning, an optical path changing mirror 19, and a second cylinder lens 20 for condensing light in the rotation direction of the photoconductor 21 are arranged. An image of a minute laser beam spot is formed on the surface of. Further, the beam turned back by the synchronization detecting mirror 23 is irradiated to the optical sensor 25 to generate a synchronization detection signal.
FIG. 2 is a time chart of the beam scanning device 100. As shown in FIG. 2, during the period of the image recording range signal, image data is formed on the photosensitive member surface at the cycle of the main scanning synchronization signal. This example shows a case where a plurality of light emitting sources of five channels are provided. One of the five channels is a light source for generating a synchronization detection signal, and the other light source is for image formation. In this way, by separating a plurality of light sources for synchronizing detection signal generation and image formation, the deterioration of each light source for image formation is kept at the same level and the total light emission of the laser diode as the light source is reduced. By controlling the amounts to be approximately the same, it is possible to suppress the light amount fluctuation difference between the light emitting sources and obtain an electrostatic latent image for obtaining an image with good gradation, sharpness, and granularity.
[0011]
Next, a beam scanning device 200 according to a second embodiment of the present invention will be described. The basic configuration of the beam scanning device 200 is substantially the same as that of the beam scanning device 100 except for a configuration of a laser diode array chip 200a described later, and thus a detailed description of the device main body is omitted. FIG. 3 is a perspective view of a laser diode array chip 200a used in the beam scanning device 200. As shown in FIG. 3, in this example, five light emitting sources are arranged in a line at a predetermined interval.
FIGS. 4 and 5 show how an image is formed by the laser diode array chip 200a. In FIG. 4, among the five light emitting sources, a channel 1 (CH1) is a signal generating light emitting source for generating a synchronization detection signal, and the other light emitting sources are image forming light emitting sources for forming an electrostatic latent image. . An image is formed by moving every four pixels in the sub-scanning direction in accordance with the period of the synchronization signal. Similarly, in FIG. 5, out of the five light-emitting sources, channel 5 (CH5) is a light-emitting source for generating a synchronization detection signal, and the other light-emitting sources are light-emitting sources for image formation.
As described above, when an arbitrary light source from the five light sources is used for generating the synchronization detection signal, it is only necessary to perform the operation for generating the synchronization detection signal, and it is necessary to scan the lens group for image formation. Instead, conventional components such as a lens width can be employed in the layout of the beam scanning device. At this time, either one of the two ends of the five light emitting sources can be selected as a signal generating light emitting source according to the arrangement of each light emitting source of the laser diode array chip 200a and the arrangement of the lens. By expanding, the degree of freedom of the driving method is increased, and the convenience of the device is improved.
[0012]
Next, a beam scanning device 300 according to a third embodiment of the present invention will be described. The basic configuration of the beam scanning device 300 is substantially the same as that of the beam scanning device 100 except for the configuration of a laser diode array chip 300a described later, and thus a detailed description of the device main body is omitted. FIG. 6 is a front view of a laser diode array chip 300a used in the beam scanning device 300 and a diagram showing a state of image formation. As shown in FIG. 6, in this example, five light emitting sources are arranged in a line at a predetermined interval.
At this time, the five light emitting sources are arranged such that the arrangement direction is at a fixed angle with respect to the scanning direction on the image bearing member. Further, a light emitting source leading in the scanning direction can be selected as a light emitting source for generating a synchronization detection signal, and another light emitting source can be selected as a light emitting source for image formation. As a result, the control of the synchronization detection signal and the image forming timing can be easily performed, and the convenience of the apparatus is improved.
[0013]
Next, a beam scanning device 400 according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The basic configuration of the beam scanning device 400 is substantially the same as that of the beam scanning device 100 except for the configuration of a laser diode array chip 400a described later, and thus a detailed description of the device main body is omitted. FIG. 7 is a perspective view of a laser diode array chip 400a used in the beam scanning device 400, and FIG. 8 is a perspective view of a laser diode array chip 400b shown as a modification of the laser diode array chip 400a. In the example of FIG. 7, five light-emitting sources are used, of which four image-forming light-emitting sources (laser diode arrays CH1 to CH4) are arranged in a line at a predetermined interval, and the other one is used. The light-emitting source for generating a synchronization detection signal (laser diode array CH5) is disposed at a position (a position not conforming to the arrangement rule) out of the row of light-emitting sources for image formation.
In the laser diode array chip 400b of FIG. 8, five light emitting sources are used, and among these, four image forming light emitting sources (laser diode arrays CH1 to CH4) are arranged in a line at a predetermined interval. The synchronization detection signal generating light emitting source (laser diode array CH5) is arranged at a position on the extension of this row and at an arbitrary interval different from the arrangement interval of the image forming light emitting sources.
As described above, the influence of the thermal stress caused by driving the synchronization detection signal generation light source by separating and separating the synchronization detection signal generation light source from the image forming light source group and by increasing the distance are provided. An electrostatic latent image for reducing the fluctuation of the amount of light between each light source by preventing the laser diode from deteriorating and suppressing gradation fluctuation, sharpness, and granularity. Can be obtained.
[0014]
Next, a beam scanning device according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The basic configuration of the beam scanning device is almost the same as that of the beam scanning device 100 except for the configuration of a laser diode array chip described later, and thus a detailed description of the device main body is omitted. This beam scanning device is a case in which the light emission source that becomes the head in the scanning direction in the beam scanning device 400 shown in FIGS. 7 and 8 is used as a synchronization detection signal generation light emission source. As a result, the control of the synchronization detection signal and the image forming timing is facilitated, and the convenience of the apparatus is improved.
Next, a beam scanning device 600 according to a sixth embodiment of the present invention will be described. The basic configuration of the beam scanning device 600 is substantially the same as that of the beam scanning device 100 except for a control unit 600c described later, and thus a detailed description of the device main body is omitted. The beam scanning device 600 includes a beam selecting means for selecting one of both ends of a plurality of light emitting sources arranged in a row as a light emitting source for generating a synchronization detection signal in the beam scanning device 200 described above.
FIG. 9 is a schematic diagram of the control unit 600c of the beam scanning device 600. The beam scanning device 600c includes a beam generating unit 30 that generates a plurality of beams by the beam generating unit 32 and the beam driving unit 33, a trigger generating unit 31 that provides the beam generating unit 30 with a trigger pulse for generating a plurality of beams, A beam width setting unit 34 that emits an image data input signal for a predetermined light emission time in response to a trigger input, and a beam selection unit 36 that selects a signal generation light source for generating a synchronization detection signal are provided. In the beam scanning device 600 configured as described above, one of both ends of the plurality of light emitting sources arranged in a row can be selected as the light emitting source for signal generation. Therefore, the layout of the laser array chip and the optical components around it can be selected. The degree of freedom is improved.
Next, a beam scanning device according to a seventh embodiment of the present invention will be described. The basic configuration of this beam scanning device is substantially the same as that of the beam scanning device 100 except for a control unit described later, and thus a detailed description of the device main body is omitted. This beam scanning device is provided with a control unit that controls the light emitting source that is the first in the scanning direction to be the signal generating light emitting source in the above-described beam scanning device 400. Therefore, in this beam scanning device, the light emitting source to be used as the signal generating light emitting source can be selected by the control process, so that the degree of freedom of the control method can be increased.
[0015]
Next, a beam scanning device according to an eighth embodiment of the present invention will be described. Since the basic configuration of this beam scanning device is substantially the same as that of the beam scanning device 100, detailed description of the device main body is omitted. In this beam scanning device, in the above-described beam scanning device 200 or beam scanning device 400, an APC (auto power control) of a light emitting source for synchronizing detection signal forcibly turns on a signal generation light source for synchronizing detection signal generation. It is designed to operate during the period.
It is well known that the amount of light emitted from a laser diode fluctuates depending on the ambient temperature of the environment in which it is used or the temperature fluctuation due to heat generated by the laser diode itself. When a laser diode with such properties is used as an image forming light emitting source, the amount of light emitted from the laser diode is detected and controlled by a photodiode attached to the laser diode array chip in order to keep the amount of emitted light constant. It is well known that APC for keeping the light emission amount constant by feeding back to a unit is performed.
As shown in FIG. 2, also in this beam scanning device, the image forming light emitting source performs APC at the period of the synchronization signal. Even when the light emitting source for image formation and the light emitting source for signal generation are separated, APC of the light emitting source for signal generation is required. If the APC is omitted, there is a concern that the light emission amount fluctuates due to the temperature fluctuation and the synchronization detection signal is not normally generated as described above. Therefore, in this beam scanning device 800, as shown in FIG. 10, the APC as the synchronization detection signal generation light emitting source performs the APC operation during the period in which the signal generation light source is forcibly turned on for the synchronization detection signal generation. Is supposed to do it. The APC of the light emitting source for synchronizing detection signal generation also requires an effective APC operation in a shorter time. In the beam scanning device configured as described above, it is possible to reduce the total lighting time of the signal generating light emitting source, and reduce the deterioration of the light emitting source.
Next, a beam scanning device according to a ninth embodiment of the present invention will be described. Since the basic configuration of this beam scanning device is substantially the same as that of the beam scanning device 100, detailed description of the device main body is omitted. This beam scanning device is the same as the beam scanning device according to the eighth embodiment described above, except that the APC operation of the signal generation light source is performed after the synchronization detection signal is activated. Therefore, in this beam scanning device, the APC operation can be executed after the synchronization detection signal is reliably generated.
[0016]
Next, an image forming apparatus 1000 according to a tenth embodiment of the present invention will be described. The beam scanning device 200 described above is applied to the image forming apparatus 1000. FIG. 11 is a schematic diagram of the image forming apparatus 1000. In the figure, in the image forming apparatus 1000, a charging unit 44, an optical writing unit 43, a developing unit 42, a transfer unit 49, and a cleaning unit 46 are arranged around the photoreceptor 21, and the image forming apparatus control unit 53 starts image formation. When instructed, the photoreceptor 21 rotates clockwise in the figure, the optical writing means 43 drives a polygon motor to generate a synchronization signal, and charges the photoreceptor 21 by the charging means 44. In this example, a plurality of beams are generated by using the above-described beam scanning device 200 in synchronization with the synchronization signal in response to image data input from an external input device (not shown). A latent image is formed thereon.
When the laser diode array chip 200a of the beam generator 200 described with reference to FIG. 5 is used in the image forming apparatus 1000, the light is written by the optical writing unit 43 (FIG. 11) at the input of the trigger generator 31 (FIG. 9). The synchronization signal is input, and this signal becomes a trigger of the beam generation period Tsec. This trigger is supplied to the beam generator 32 of the beam generator 30 in FIG. As an input to the beam width setting means 34, integer image data of 0 to 255 representing a gradation value of an image is input, and a beam emission time (width) is set in accordance with the input data. The beam emission time setting data is supplied to the beam generation unit 32, and turns on the beam signal for the designated time in synchronization with the trigger.
At this time, the signal ON of the plurality of beams is performed by arbitrarily selecting the trigger. The signal generated by the beam generating unit 32 is supplied to a beam driving unit 33 to supply a current to a laser diode as a light emitting source to cause the laser diode to emit light and form a latent image on the surface of the photoconductor 21 (FIG. 1). Generate The electrostatic latent image formed by the beam is visualized by an image visualizing agent in a developing unit 42. The paper stored in the paper storage unit 40 is fed by the paper feeding unit 41, and the registration unit 51 adjusts the paper conveyance timing and the writing timing to transfer the visible image by the image visualizing agent to a predetermined position by the transfer unit 49. . The visible image transferred to the sheet by the image visualizing agent is fixed by the fixing unit 47, and the input image data is visualized and fixed on the sheet.
In the image forming apparatus 1000 configured as described above, the plurality of light emitting sources are separated for synchronizing detection signal generation and image forming, so that the deterioration of each light emitting source for image formation is kept at the same level and the light emitting sources are used. By managing the total light emission amount of a certain laser diode to an approximate amount, it is possible to suppress the light amount fluctuation difference between the light emission sources, and to provide an image with good gradation, sharpness, and granularity. Although the example in which the beam scanning device 200 is applied to the image forming apparatus 1000 has been described, any one of the embodiments of the beam scanning device other than the beam scanning device 200 may be applied. The same effect as the device 1000 can be obtained.
[0017]
Next, an image forming apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention will be described. This image forming apparatus is configured by using a conventional electrophotographic process in an image forming apparatus 1000 having a beam scanning device. That is, the photoreceptor is formed by forming an OPC film on a photosensitive layer and using a toner formed of a resin as an image visualizing agent. Therefore, in this image forming apparatus, even in such a conventional electrophotographic process system, the total light emission amount of the laser diode as the light emitting source was approximated while keeping the deterioration of each light emitting source for image formation at the same level. By controlling the amount, the difference in light amount variation between light emitting sources can be suppressed, and an image quality with good gradation, sharpness, and granularity can be provided.
Next, an image forming apparatus 1200 according to a twelfth embodiment of the present invention will be described. This image forming apparatus is the same as the image forming apparatus of the eleventh embodiment provided with a beam scanning device, but performs an image forming process by using a laser beam digital electrophotography method using a laser diode as a plurality of writing lights of an optical writing unit. This is performed by digital processing. Therefore, in this image forming apparatus, even in the laser beam digital electrophotographic system, the deterioration of each light emitting source for image formation is kept at the same level, and the total light emitting amount of the laser diode as the light emitting source is controlled to an approximate amount. By doing so, it is possible to suppress the light amount fluctuation difference between the light emitting sources, and to provide an image with good gradation, sharpness, and granularity.
Next, an image forming apparatus 1300 according to a thirteenth embodiment of the present invention will be described. This image forming apparatus has a beam scanning device, and is different from the image forming apparatus of the twelfth embodiment using laser beam digital electrophotography in that the digital writing pixel density is 1200 dpi. Therefore, in this image forming apparatus, a digital writing pixel density of 1200 dpi is ensured, and the deterioration of each light emitting source for image formation is kept at the same level, and the total light emitting amount of the laser diode as the light emitting source is managed to an approximate amount. As a result, it is possible to suppress a difference in light amount variation between light emitting sources, and to provide an image with good gradation, sharpness, and granularity.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, a plurality of light emitting sources are separated for synchronizing detection signal generation and image forming, so that deterioration of each light emitting source for image forming is kept at the same level. By managing the total light emission amount of each light emission source to an approximate amount, it is possible to suppress a light amount variation difference between the light emission sources, and to provide an image quality with good gradation, sharpness, and granularity.
According to the second aspect of the present invention, one of both ends of a plurality of light emitting sources arranged in a row can be selected as a signal generating light emitting source according to the arrangement of each light emitting source and the arrangement of a lens. The degree of freedom of the driving method is widened by widening the width, and the convenience of the device is improved.
According to the third aspect of the present invention, the plurality of light emitting sources are arranged so that the arrangement direction is at a constant angle with respect to the scanning direction on the image security body, and the first light emitting source in the scanning direction is signal-generated. Since the other light source can be selected as the light source for image formation and the other light source can be selected as the light source for image formation, the synchronization detection signal and the image forming timing can be easily controlled, and the convenience of the apparatus is improved.
According to the fourth aspect of the present invention, the influence of the thermal stress by driving the signal generation light source by separating the signal generation light source from the image forming light source group and increasing the distance is provided. Is reduced with respect to the light emitting source for image formation, the deterioration of the light emitting source for image formation is prevented, the difference in light amount variation between each light emitting source is suppressed, and an image quality with good gradation, sharpness, and granularity can be provided.
According to the fifth aspect of the present invention, the light emitting source for signal generation is the light emitting source that is the first in the scanning direction among the plurality of light emitting sources, so that the control of the synchronization detection signal and the image forming timing becomes easy. Thus, the convenience of the device is improved.
According to the sixth aspect of the present invention, one of both ends of the plurality of light emitting sources arranged in a line can be selected as the light emitting source for signal generation, so that the degree of freedom of the layout of the laser array chip and its surrounding optical components is reduced. improves.
According to the seventh aspect of the present invention, the light emitting source to be used as the signal generating light emitting source can be selected by the control process, so that the degree of freedom of the control method can be increased.
[0019]
According to the eighth aspect of the present invention, the APC operation of the signal generation light source is performed during the period in which the signal generation light source is forcibly turned on for the generation of the synchronization detection signal. Can be reduced, and deterioration of the light emitting source can be reduced.
According to the ninth aspect of the present invention, since the APC operation of the signal generation light source is performed after the synchronization detection signal is activated, the APC operation can be executed after the synchronization detection signal is securely generated.
According to the tenth aspect of the present invention, a plurality of light-emitting sources are separated for synchronizing detection signal generation and image formation, so that deterioration of each light-emitting source for image formation is kept at the same level, and the laser diode is a light-emitting source. By controlling the total light emission amount to an approximate amount, it is possible to provide an image forming apparatus capable of suppressing a variation in light amount between light emission sources and obtaining an image with good gradation, sharpness, and granularity.
According to the eleventh aspect of the present invention, even in a conventional electrophotographic process system in which an OPC film is formed on a photosensitive layer and a toner formed of a resin is used as an image visualizing agent, deterioration of each light emitting source for image formation is prevented. By controlling the total light emission amount of the laser diode, which is the light emission source, to the same level while maintaining the same level, the difference in light intensity fluctuation between the light emission sources is suppressed, and the image quality with good gradation, sharpness, and granularity is provided. Can be.
According to the twelfth aspect of the present invention, in the electrophotographic system in which the image forming process is performed by digital processing, the deterioration of each light emitting source for image formation is kept at the same level and the total light emission of the laser diode as the light emitting source By managing the amounts to approximate amounts, it is possible to suppress a difference in light amount variation between light emitting sources, and to provide an image with good gradation, sharpness, and granularity.
According to the thirteenth aspect of the present invention, the digital writing pixel density of 1200 dpi is ensured, and the deterioration of each light emitting source for image formation is kept at the same level, and the total light emitting amount of the laser diode which is the light emitting source is managed to an approximate amount. By doing so, it is possible to suppress the light amount fluctuation difference between the light emitting sources, and to provide an image with good gradation, sharpness, and granularity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a beam scanning device 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a time chart of the beam scanning device 100.
FIG. 3 is a perspective view of a laser diode array chip 200a according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a state of image formation by the laser diode array chip 200a (when CH1 is a light emission source for signal generation).
FIG. 5 is a diagram showing a state of image formation by the laser diode array chip 200a (when CH5 is a light emission source for signal generation).
FIG. 6 is a front view of a laser diode array chip 300a according to another embodiment of the present invention and a diagram showing a state of image formation.
FIG. 7 is a perspective view of a laser diode array chip 400a according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view of a laser diode array chip 400b shown as a modified example of the laser diode array chip 400a.
FIG. 9 is a schematic diagram of a control unit 600c of the beam scanning device 600.
FIG. 10 is a diagram illustrating an APC operation of a signal generation light source according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram of an image forming apparatus 1000 according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a time chart of a conventional beam scanning device during image formation.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 11 condensing lens, 12 aperture, 13 cylinder lens A, 15 polygon mirror, 17, 18 fθ lens, 19 optical path changing mirror, 21 photoconductor, 23 synchronization detecting mirror, 25 optical sensor, 30 beam generating means, 31 trigger generating means , 32 beam generating section, 33 beam driving section, 34 beam width setting section, 36 beam selecting section, 42 developing section, 43 optical writing section, 44 charging section, 46 cleaning section, 49 transfer section, 53 image forming apparatus control section, 100-900 beam scanning device, 100a, 200a, 300a, 400a, 400b laser diode array chip, 600c control unit, 1000-1300 image forming device

Claims

In a beam scanning device that forms an electrostatic latent image on an image carrier,
A plurality of light emission units including an image forming light emitting source for outputting a beam for forming an electrostatic latent image and a signal generating light emitting source for outputting a beam for generating a synchronization detection signal for alignment in the main scanning direction. Light emitting sources are arranged at a predetermined interval in the source,
Scanning means for scanning a beam on the image carrier when forming an electrostatic latent image,
Synchronization detection signal generation means for generating a synchronization detection signal;
A beam scanning apparatus comprising: a synchronization detection signal generation instructing unit that selectively emits a signal generation light source from among the plurality of light sources when a synchronization detection signal is generated.

In the plurality of light emitting sources, the light emitting sources are arranged in a row so as to have a predetermined interval, and one of both ends of the plurality of light emitting sources arranged in a row is selected and used as the signal generating light emitting source. 2. The beam scanning device according to claim 1, wherein the beam scanning is performed.

The plurality of light-emitting sources are arranged at a certain angle with respect to the scanning direction on the image carrier, the light-emitting source leading in the scanning direction is the signal-generating light-emitting source, and the other light-emitting sources are image-forming light-emitting sources. 3. The beam scanning device according to claim 2, wherein:

A plurality of the image forming light emitting sources are arranged according to an arrangement rule arranged in a line at a predetermined interval, and the signal generating light source is arranged at a position that does not correspond to the arrangement rule of the image forming light emitting source. The beam scanning device according to claim 1, wherein:

5. The beam scanning device according to claim 4, wherein a light emitting source that is first in the scanning direction is the signal generating light emitting source.

In the plurality of light emitting sources, the light emitting sources are arranged in a row so as to be at a predetermined interval, and a beam selection for selecting one of both ends of the plurality of light emitting sources arranged in a row as the signal generating light emitting source. 2. The beam scanning device according to claim 1, further comprising means.

5. The beam scanning device according to claim 4, further comprising control means for controlling a light emitting source leading in a scanning direction to be the signal generating light emitting source.

The APC (auto power control) of the signal generation light source operates during a period in which the signal generation light source is forcibly turned on for generation of a synchronization detection signal. The beam scanning device according to claim 1.

9. The beam scanning device according to claim 8, wherein the APC operation of the signal generation light source is performed after the synchronization detection signal is activated.

An image forming apparatus using the beam scanning device according to claim 1.

The image forming apparatus according to claim 10, wherein an electrophotographic method of forming an image by visualizing the electrostatic latent image is used.

The image forming apparatus according to claim 11, wherein the image forming process is performed by digital processing.

13. The image forming apparatus according to claim 12, wherein the digital writing pixel density is 1200 dpi.