JP5113024B2 - LASER SCAN UNIT, PHOTOSENSITIVITY SENSITIVITY EVALUATION DEVICE FOR PHOTOSENSOR HAVING THE UNIT, AND PROGRAM FOR CONTROLLING THE UNIT - Google Patents
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Description
本発明は、レーザスキャンユニット、前記ユニットを有する感光体の感度特性評価装置および前記ユニットを制御するためのプログラムに関する。 The present invention relates to a laser scanning unit, a sensitivity characteristic evaluation apparatus for a photosensitive member having the unit, and a program for controlling the unit.
近年、デジタル電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置は、高解像度、高速印字出力が求められている。このために、高い線速による感光体の回転が要求されている。この感光体を走査するのにポリゴンミラーは現状、30,000rpm前後の回転数であり、ほぼ限界に達している。そのため、ポリゴンミラーの回転数を上げずに、感光体の副走査方向に光源を複数並列させ、主走査方向に1回の走査で複数ビームを走査するマルチビーム走査露光方式が採用されている。マルチビーム走査露光方式では、マルチビーム記録ヘッドが使用され、このマルチビーム記録ヘッドによって、1ビーム光源と比較しポリゴンミラーの回転数が、1/2程度の回転数で済むようになった。その結果、1ビームの場合には不可能であった露光走査が可能となり、また、回転速度に余裕が生じた結果、感光体の線速のさらなる高速化が可能となった。 In recent years, image forming apparatuses such as digital electrophotographic copying machines and laser printers are required to have high resolution and high-speed print output. For this reason, rotation of the photosensitive member at a high linear velocity is required. Currently, the polygon mirror for scanning this photosensitive member has a rotational speed of about 30,000 rpm, and has almost reached its limit. For this reason, a multi-beam scanning exposure method is employed in which a plurality of light sources are arranged in parallel in the sub-scanning direction of the photosensitive member without increasing the number of rotations of the polygon mirror, and a plurality of beams are scanned in one scan in the main scanning direction. In the multi-beam scanning exposure system, a multi-beam recording head is used. With this multi-beam recording head, the rotational speed of the polygon mirror can be reduced to about 1/2 as compared with a one-beam light source. As a result, exposure scanning, which was impossible in the case of one beam, is possible, and as a result of a margin in rotational speed, the linear velocity of the photosensitive member can be further increased.
一方、上記した感光体を高線速で使用する画像形成装置では、レーザスキャンによる露光が、たとえば、そのパワーが4W/cm2前後と大きくなり、1スキャンにより1点が露光される時間は50ns前後と短時間であることが特徴である。露光のパワー、露光時間をこれと同じ条件(スケール)にして感光体の感度特性を測定するには、同様の測定条件下でのレーザスキャン露光しか方法がない。このとき使用されるレーザスキャンユニット(以下、「LSU」という。)がシングルビームの場合には、レーザダイオード素子(以下、「LD素子」という。)より出射して直線的にポリゴンミラーに入射するレイアウトでの設計が可能である。これに対しマルチビームのLSU(レーザダイオードアレイの場合は除く)では、そのビームの1つをそのように直線にレイアウトした場合、残りのビームは光学素子(部品)で光路を複数回まげ、ポリゴンミラーへ入射されるようにレイアウトする設計が必要である。また、計測専用装置においては、同じ波長のマルチビーム同時露光だけではなく、異なる波長のLD素子を複数搭載したLSUとすることもある。これは1つのLSUで、異なる波長に対して感光体の感度特性を評価でき、操作性、経済性の点でも望まれている。この場合には異なる発光波長毎にLD素子を分離して配置することが必須であり、したがって複数個のLD素子を搭載したLSUでは、他方のLD素子のビームは必ず光学素子(部品)で光路を複数回まげて、ポリゴンミラーへ入射されることになる。また、感光体へ照射するビームのサイズを変えたい場合、口径の異なる複数用意したアパーチャから、必要に応じて交換することがある。さらに、感光体に照射される光パワーをより減光したい場合には減光フィルターを光路に入れるが、これら光学部品のレーザ入射面には薄膜が形成されており、干渉を起こしてレーザ駆動条件と光パワーの関係(I−L特性)に歪みをもたらす場合がある。このようなフィルターでは、その面精度もI−L特性に影響を及ぼす可能性がある。通常、I−L特性は直線性が高い。しかし例えば特許文献1のように、光路内でアパーチャを変えたり、あるいは同じアパーチャでもアパーチャ、およびアパーチャホルダーの寸法公差により、セット時の力の入れ方等で、前回と微妙に位置が異なり、I−L特性自体が変わってしまうことがある。
On the other hand, in an image forming apparatus that uses the above-described photosensitive member at a high linear velocity, the exposure by laser scanning increases, for example, to about 4 W / cm 2, and the time for one point to be exposed by one scan is 50 ns. is characterized a longitudinal and short. In order to measure the sensitivity characteristics of the photosensitive member under the same conditions (scale) as the exposure power and exposure time, there is only a method of laser scan exposure under the same measurement conditions. When the laser scan unit (hereinafter referred to as “LSU”) used at this time is a single beam, it is emitted from a laser diode element (hereinafter referred to as “LD element”) and linearly enters the polygon mirror. Design in layout is possible. In contrast, in a multi-beam LSU (except in the case of a laser diode array), when one of the beams is laid out in such a straight line, the remaining beam is optically turned by an optical element (component) several times, and the polygon It is necessary to design the layout so as to be incident on the mirror. In addition, in a dedicated measurement apparatus, not only simultaneous multi-beam exposure with the same wavelength but also an LSU equipped with a plurality of LD elements with different wavelengths may be used. This is one LSU, which can evaluate the sensitivity characteristics of the photoconductor with respect to different wavelengths, and is also desired in terms of operability and economy. In this case, it is essential to arrange the LD elements separately for each different emission wavelength. Therefore, in an LSU equipped with a plurality of LD elements, the beam of the other LD element must be an optical element (component). Will be incident multiple times on the polygon mirror. Further, when it is desired to change the size of the beam irradiated to the photosensitive member, a plurality of apertures having different apertures may be replaced as necessary. Furthermore, if you want to reduce the light power applied to the photoreceptor more, a neutral density filter is inserted in the optical path, but a thin film is formed on the laser incident surface of these optical components, causing interference and laser driving conditions. And the relationship between the optical power (IL characteristics) may be distorted. In such a filter, the surface accuracy may also affect the IL characteristics. Normally, I-L characteristic is highly linear. However, as in
レーザスキャンユニット(LSU)による露光は、まず、その測定対象の感光体の面(像面)の照射位置に照射される光パワーが決められ、その光パワーで像面に到達させるためのレーザ駆動条件をI−L特性関係式から決めている。このLSUのI−L特性は、光路に置かれた光学部品の入れ替えで変わることがある。通常、I−L特性は直線性が高いが、アパーチャ、減光素子などの光学部品の本来のセット位置からのズレあるいは光学部品自体の変更によって、I−Lの直線関係に歪みが生じることがある。これによってレーザスキャンユニットの走査条件が異なってしまい、特に感光体の特性を評価するための評価装置などでは、その信頼性に問題が生じてしまう。本発明はそのような問題点を一挙に解決することを目的とする。 In the exposure by the laser scan unit (LSU), first, the optical power applied to the irradiation position on the surface (image surface) of the photoconductor to be measured is determined, and laser drive is performed to reach the image surface with the optical power. The condition is determined from the IL characteristic relational expression. The I-L characteristics of this LSU may change when the optical components placed in the optical path are replaced. Normally, the I-L characteristic is highly linear, but the I-L linear relationship may be distorted due to deviations from the original set position of the optical parts such as apertures and dimming elements, or changes in the optical parts themselves. is there. As a result, the scanning conditions of the laser scanning unit differ, and particularly in an evaluation apparatus for evaluating the characteristics of the photoreceptor, a problem arises in its reliability. The object of the present invention is to solve such problems all at once.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の解決手段を有する。
[1]複数個のレーザ光源を搭載したレーザスキャンユニット(LSU)であって、
前記レーザスキャンユニットは、マイクロプロセッサー、メモリ、インターフェース、表示デバイス、キー入力デバイスからなるマイクロコンピュータシステムを搭載し、レーザ駆動条件Iにより各レーザ光源を光の強度Lに点灯するように制御され、
各レーザ光源と各種光学部品を有し、かつ、
前記光学部品の変更を検知する検知部と、
前記マイクロコンピュータシステムからの指令に基づいて、レーザビームがポリゴンミラーに入射される前の位置であり前記光学部品通過後の位置に、前記光学部品通過後の前記複数個のレーザ光源の内の1つのレーザビームを全て受光するように、光検出手段をレーザビームの光路上に移動させる移動手段と、を有して構成され、
前記検知部により前記光学部品の変更が検知されると、
前記光学部品の変化により影響を受けるレーザ光源の前記レーザ駆動条件Iを2つ以上変化させ、得られる各光の強度Lを前記移動手段により移動された前記光検出手段により検知し、
前記マイクロコンピュータシステムは前記2つ以上変化させたIとその各Iにより得られる各光の強度Lとのデータ対(I、L)をデータ列として集録し、集録された2以上の前記データ列と、前記マイクロコンピュータシステム内のメモリに保存されたI−L特性データとを比較し、
その差がある許容基準を超えた場合には前記集録されたデータに基づき新たに導出されたI−L特性関係式を用いて、レーザ駆動条件Iに基づいて前記レーザ光源の光の強度Lを制御することを特徴とするレーザスキャンユニット。
[2] 前記光検出手段はフォトダイオードであり、前記光学部品は光の強度を減衰させるものであるか、像面ビームサイズを決定するものか、レーザビームの一部あるいは全てを反射させるものであることを特徴とする[1]に記載のレーザスキャンユニット。
[3] 前記光学部品は減光フィルター、スプリッタまたはアパーチャから選択される少なくとも1つであることを特徴とする[1]または[2]に記載のレーザスキャンユニット。
[4] 前記光検出手段はフォトダイオードであり、
前記レーザスキャンユニットは、下記の関係式(1)を用いてレーザ駆動条件Iにより各レーザ光源を光の強度Lに点灯するように制御され、
前記マイクロコンピュータシステムは、前記光学部品の変更の検知信号に基づいて前記フォトダイオードを前記光学部品の変更により影響を受けるレーザビームの光路内に移動するように前記移動手段に指示し、レーザ駆動条件Iを2つ以上変化させて前記レーザ光源のレーザビームの光の強度Lを前記フォトダイオードにより検出して前記変化させたIとこのIによって得られるLとのデータ対(I、L)のデータ列を集録し、前記集録されたデータ列から得られるI−L特性データを前記関係式(1)により新たに近似することを特徴とする[1]乃至[3]のいずれかに記載のレーザスキャンユニット。
I=anLn+an-1Ln-1+・・・ (1)
(Lは像面位置の光パワー(単位はmW)であり、Iはレーザ駆動条件(レーザ駆動条件Iが電流の場合、単位はmAであり、電流値を電圧値に変換している場合はV)であり、an、an-1、・・・は、各項の係数である。ただしnは1以上の整数である。)
[5] 前記2つ以上変化させるレーザ駆動条件Iが、レーザ駆動電流の閾値Ith(下限)から定格パワーを出力するIop(上限)までの範囲のものであり、前記範囲内のIを複数変化させてIとLとのデータ対(I、L)のデータ列を集録することを特徴とする[1]乃至[4]のいずれかに記載のレーザスキャンユニット。
[6] 前記比較により、前記データ対に、予め規定している許容基準を外れるデータ対がある場合、前記表示デバイスに警告を表示させることを特徴とする[1]乃至[5]のいずれかに記載のレーザスキャンユニット。
[7] 前記比較により、前記データ対に予め規定している許容基準を外れるデータ対があると、
前記レーザスキャンユニットは、前記集録したデータ列を下記の関係式(2)として5次の多項式による前記I−L特性関係式の近似式を用いて前記光学部品の変化により影響を受けるレーザ光源の光の強度Lを制御することを特徴とする[1]乃至[3]のいずれかに記載のレーザスキャンユニット。
I=a n L n +a n-1 L n-1 +・・・ (2)
(Lは像面位置の光パワー(単位はmW)であり、Iはレーザ駆動条件(レーザ駆動条件Iが電流の場合、単位はmAであり、電流値を電圧値に変換している場合はV)であり、an、an-1、・・・は、各項の係数である。ただしnは1以上の整数である。)
[8] [1]乃至[7]のいずれかに記載のレーザスキャンユニットを有する感光体の感度特性評価装置。
[9] レーザスキャンユニット(LSU)内の光学部品の変更を検知部で検知し、
マイクロコンピュータシステムからの指令に基づいて、レーザビームがポリゴンミラーに入射される前の位置であり、かつ前記光学部品通過後の位置に、前記光学部品通過後の前記複数個のレーザ光源の内の1つのレーザビームを全て受光するように、光検出手段をレーザの光路上に移動させ、
照射光の強度Lを測定してレーザ駆動条件Iと当該強度Lとを、前記Iを2つ以上変化させて、この変化させたIとこのIによって得られるLとのデータ対(I、L)のデータ列を集録し、
集録された2以上の前記データ列と前記マイクロコンピュータシステム内のメモリに保存されたI−L特性関係式から求まるデータ対(I、L)とを、Iの値が等しいそれぞれのデータ対のLの値で比較し、
前記比較により前記メモリに保存されたI−L特性関係式のデータとの差が所定の許容基準を越えるか否かを判断して、前記差が前記所定の許容基準を越えた場合には前記2つ以上のデータ列によって得られるI−L特性関係式により変更された光学部品により影響を受けるレーザ光源のパワーを制御し、前記違いが前記所定の許容基準を越えない場合には前記メモリに保存されたI−L特性関係式により変更された光学部品により影響を受けるレーザ光源のパワーを制御するようにレーザスキャンユニットを制御することを特徴とするレーザスキャンユニットを制御するためのプログラム。
In order to solve the above problems, the present invention has the following solutions.
[1] A laser scan unit (LSU) equipped with a plurality of laser light sources ,
The laser scanning unit, a microprocessor, memory, interface, display device, and a microcomputer system comprising a key input device, is controlled so as to light the respective laser light sources to the light intensity L by the laser driving condition I,
Have the laser light sources and various optical components, and,
A detection unit for detecting a change of the optical component,
Based on the instruction from the microcomputer system, one in a position a and position after the optical component passing before the laser beam is incident on the polygon mirror, of said plurality of laser sources after the optical component passing One of so as to totally by receiving a laser beam, is configured to have a moving means for causing movement of the light detection means to the laser beam on the optical path, and
When the detection unit detects a change in the optical component,
Changing two or more of the laser driving conditions I of the laser light source affected by the change of the optical component, and detecting the intensity L of each obtained light by the light detecting means moved by the moving means ;
The microcomputer system acquires a data pair (I, L) of the two or more changed I and the intensity L of each light obtained by each I as a data string, and the two or more acquired data strings And the IL characteristic data stored in the memory in the microcomputer system ,
When the difference exceeds a certain allowable standard, the light intensity L of the laser light source is calculated based on the laser driving condition I using the newly derived IL characteristic relational expression based on the acquired data. A laser scanning unit characterized by controlling .
[2] The light detecting means is a photodiode, said one optical component is intended to attenuate the intensity of the light, or not to determine the image plane beam size, which causes some or all of the laser beam counterclockwise Isa The laser scan unit according to [1], wherein
[3] The laser scanning unit according to [1] or [2], wherein the optical component is at least one selected from a neutral density filter, a splitter, or an aperture.
[4] The light detecting means is a photodiode,
The laser scanning unit is controlled to light each laser light source at the light intensity L according to the laser driving condition I using the following relational expression (1):
The microcomputer system instructs the mobile unit to move in the optical path of the laser beam on the basis of the detection signal of the optical component changes more affected changes before Symbol optics of the photodiode, a laser Two or more driving conditions I are changed, and the light intensity L of the laser beam of the laser light source is detected by the photodiode, and the changed I and L obtained by this I are a data pair (I, L) The data string is acquired, and the IL characteristic data obtained from the acquired data string is newly approximated by the relational expression (1), according to any one of [1] to [3] Laser scan unit.
I = a n L n + a n-1 L n-1 + (1)
(L is the optical power at the image plane position (unit is mW), I is the laser driving condition (when the laser driving condition I is current, the unit is mA, and the current value is converted into a voltage value) V), and an, an-1,... Are coefficients of each term, where n is an integer of 1 or more.)
[5] The laser driving condition I to be changed by two or more is in a range from the threshold Ith (lower limit) of the laser driving current to Iop (upper limit) for outputting the rated power, and a plurality of I in the range are changed. The laser scan unit according to any one of [1] to [4], wherein a data string of a data pair (I, L) of I and L is acquired.
[6] Any one of [1] to [5], wherein, by the comparison, if the data pair includes a data pair that deviates from a predetermined acceptance criterion , a warning is displayed on the display device . The laser scan unit described in 1.
[7] If there is a data pair that deviates from the predefined acceptance criteria for the data pair by the comparison,
The laser scanning unit uses the approximated expression of the IL characteristic relational expression based on a fifth order polynomial as the following relational expression (2) for the acquired data string, and the laser light source affected by the change of the optical component the laser scanning unit according to any of characterized in that to control the intensity of the light L [1] to [3].
I = a n L n + a n-1 L n-1 + (2)
(L is the optical power at the image plane position (unit is mW), I is the laser driving condition (when the laser driving condition I is current, the unit is mA, and the current value is converted into a voltage value) V), and an, an-1,... Are coefficients of each term, where n is an integer of 1 or more.)
[8] A sensitivity characteristic evaluation apparatus for a photoreceptor having the laser scan unit according to any one of [1] to [7].
[9] The change of the optical components in the laser scan unit (LSU) is detected by the detector,
Based on a command from the microcomputer system, a position before the laser beam is incident on the polygon mirror, and a position after passing through the optical component, of the plurality of laser light sources after passing through the optical component. Move the light detection means on the optical path of the laser to receive all the laser beam,
The intensity L of the irradiation light is measured, the laser driving condition I and the intensity L are changed by changing two or more I, and a data pair (I, L) of the changed I and L obtained by this I ) Data columns,
The two or more acquired data strings and the data pair (I, L) obtained from the IL characteristic relation stored in the memory in the microcomputer system are represented as L of each data pair having the same value of I. Compare with the value of
It is determined whether the difference from the data of the IL characteristic relational expression stored in the memory by the comparison exceeds a predetermined permissible standard, and if the difference exceeds the predetermined permissible standard, The power of the laser light source affected by the optical component changed by the IL characteristic relational expression obtained by two or more data strings is controlled, and if the difference does not exceed the predetermined allowable standard, the memory is stored in the memory. A program for controlling a laser scan unit, which controls the laser scan unit to control the power of a laser light source affected by an optical component changed by a stored IL characteristic relational expression.
光学部品である減光フィルター、ビームサイズを変えるアパーチャなどの光学部品を入れ替えたり挿入するたび毎にこれを検知する機構を有し、かつ、通常は光路から外れた位置にあって、マイクロプロセッサーからの指令により、レーザビームがポリゴンミラーに入射する直前の位置に、ビーム断面積より大きい面積の受光面をもつフォトダイオード(PD)がビーム全体を受光するように移動・配置する機構を有したLSUであって、マイクロプロセッサーは該光学部品の入れ替えを検知したとき、該検知した信号をトリガーにして、PDを光路に移動させ、かつ、複数のレーザ駆動条件でレーザを点灯し、PDから対応する光パワーデータを集録し、該データを以前に集録してメモリに保存していたI−L特性データと比較するようにプログラムされていることで、光学部品の動き、入れ替えに伴い、I−L特性に変化が生じたかどうかを確認することができる。
It has a mechanism to detect each time an optical component such as an optical component such as a neutral density filter and an aperture that changes the beam size is replaced or inserted, and is usually located at a position off the optical path from the microprocessor. LSU has a mechanism to move and place a photodiode (PD) with a light-receiving surface larger than the beam cross-sectional area at a position just before the laser beam enters the polygon mirror so that the entire beam is received. When the microprocessor detects the replacement of the optical component, the detected signal is used as a trigger to move the PD to the optical path, and the laser is turned on under a plurality of laser driving conditions. acquiring the optical power data, it is programmed to compare the I-L characteristic data which has been saved by acquiring the data previously in memory It is to have, with the optical components of the motion, the replacement can be confirmed whether a change in the I-L characteristic occurs.
さらに、I−L特性において問題の起きやすい駆動条件の範囲に限定してI−L特性を調べることにより、素早く問題を検出したり解決するようにその駆動条件の範囲でデータを集録してI−L特性関係式を求めることにより短時間に問題を解決することができる。
さらに、光学部品の入れ替えを検知したとき、LSUに搭載されたマイクロプロセッサーが自動でI−L特性を(I、L)データ列として集録し、変化前(光学部品の入れ替え前)のI−L特性関係式によるデータと比較し、ちがいがあれば表示デバイスに警告を表示し、使用者は必要な処置が取れるようになる。
さらに、光学部品の入れ替えを検知したとき、LSUに搭載されたマイクロプロセッサーが自動でI−L特性を(I、L)データ列として集録し、最初にセットアップされた状態と比較し、ちがいがあったとき、像面の光パワーと駆動条件のI−L特性関係式を得ることで、いつでも正確な露光パワーを与えることができる。
さらに、I−L特性に歪みが生じていて、あらたな近似式によるI−L特性曲線を近似するとき、5次の多項式で近似して、歪みをもつI−L特性でも、正確なI−L特性曲線を採用して露光量を制御することができる。
さらに、上記したLSUを使用することで、いつでも正確な露光パワーを対象物に照射する感光体感度評価装置を提供できる。
Further, by examining the IL characteristics only in the range of driving conditions where problems are likely to occur in the IL characteristics, data is acquired within the driving conditions range so that problems can be detected and solved quickly. The problem can be solved in a short time by obtaining the -L characteristic relational expression.
Furthermore, when the replacement of optical components is detected, the microprocessor mounted on the LSU automatically acquires the IL characteristics as (I, L) data strings, and the IL before the change (before the replacement of the optical components). Compared with the data based on the characteristic relational expression, if there is a difference, a warning is displayed on the display device, and the user can take necessary measures.
Furthermore, when the replacement of optical components is detected, the microprocessor installed in the LSU automatically acquires the I-L characteristics as an (I, L) data string, and compares it with the state set up first. In this case, an accurate exposure power can be given at any time by obtaining an IL characteristic relational expression between the optical power of the image plane and the driving condition.
Further, when the IL characteristic is distorted and the IL characteristic curve is approximated by a new approximate expression, it is approximated by a fifth-order polynomial, and even with the distorted IL characteristic, an accurate I-L characteristic is obtained. The amount of exposure can be controlled by using an L characteristic curve.
Furthermore, by using the above-described LSU, it is possible to provide a photoconductor sensitivity evaluation apparatus that irradiates an object with accurate exposure power at any time.
以下、図面を参照しながら、本発明のLSUについて、実施形態により、詳細に説明する。
本発明では、I−L特性のIをレーザ駆動条件とし、Lをその駆動条件によって感光体の表面に照射されるときのレーザ光の光パワーとして説明する。また本明細書中、「光学部品」は、光の強度を減衰させるもの、像面ビームサイズを決定するもの、ビームの一部、あるいは全てを透過、反射させるもの等をいう。
この光学部品は、光源と走査系(ポリゴンミラー)までの間に存在している。たとえば図1に示すように、アパーチャ31、31’、減光フィルター32、32’、51、51’、スプリッタ33、ミラー34などを挙げることができる。
Iとしては、レーザ駆動電流(If)を用いる場合と、レーザダイオード(LDと略す)のモニター電流(Im)を用いる場合がある。なおレーザ駆動条件Iとして、前記したIfまたはImを用いる場合、その単位として、たとえばmAを用いる。また電流値を電圧値に変換して駆動条件としている場合には、駆動条件Iの単位として、たとえばVを用いる。
Hereinafter, embodiments of the LSU of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the present invention, the I-L characteristic I is defined as the laser driving condition, and L is described as the optical power of the laser beam when the surface of the photosensitive member is irradiated under the driving condition. In the present specification, “optical component” refers to a component that attenuates the intensity of light, a component that determines an image plane beam size, a component that transmits or reflects part or all of the beam, and the like.
This optical component exists between the light source and the scanning system (polygon mirror). For example, as shown in FIG. 1,
As I, there are a case where a laser drive current (If) is used and a case where a monitor current (Im) of a laser diode (abbreviated as LD) is used. When the above-mentioned If or Im is used as the laser driving condition I, for example, mA is used as the unit. When the current value is converted into a voltage value and used as the drive condition, V is used as the unit of the drive condition I, for example.
本発明のレーザスキャンユニット(LSU)は、複数個のLDを搭載したLSUである。各LDは同じ波長である場合もあれば、異なる波長の場合もある。このLSUは、図1に示すように、マイクロコンピュータ1を搭載している。このマイクロコンピュータ1のメモリ12内に記憶されたI−L特性関係式からのレーザ駆動条件Iにより、本発明ではレーザユニットを点灯するように制御されるLSUである。本発明に係るLSUは、各レーザ毎の減光フィルター32、32’、51、51’、またはアパーチャ31、31’などの光学部品3の変更を検知する検知部(図示せず)と、フォトダイオード(PD)を前記レーザユニットからのビームの全体を受光するように移動する移動手段4とを有して構成される。
The laser scan unit (LSU) of the present invention is an LSU equipped with a plurality of LDs. Each LD may have the same wavelength or a different wavelength. As shown in FIG. 1, this LSU is equipped with a
前記マイクロコンピュータ1は、前記光学部品3の変更の検知信号に基づいて前記移動手段4に指示してその変更に係るレーザの前記光学部品3通過後の光パワーL(ビーム強度)を、前記移動手段4に搭載されたフォトダイオード(図示せず)により検出して、当該レーザ駆動条件Iと当該光パワーLとのデータ対(I、L)を前記メモリに集録し、前記メモリに保存されているI−L特性関係式のデータとを比較して前記変更された光学部品に係るレーザのパワーLを制御することを特徴とする。
The
図1に示すように、本発明では、光源として2以上のレーザのユニットLD1、LD2、・・・、を有している(たとえば図1では2つのレーザのユニットLD1とLD2を用いる例を示す)。このレーザのユニットには、各レーザユニット毎にLD素子からの発光光の一部を受光してそのLDの発光の状態をコントロールするためのAPC(Auto Power Control)ループを内蔵したLDドライバ54、54’が接続されている。各レーザユニットはたとえば温度制御回路を有してそのLD素子の温度変化を抑える(すなわち温度制御する)ことにより、LD発光状態が安定化されるレーザユニットを用いることが好ましい。本発明のレーザスキャンユニットでは、そのマイクロコンピュータ1に記憶されたI−L特性関係式により規定されたレーザ駆動条件Iを、各レーザのユニットLDに係る直流電圧発生器55、55’に送り、これがLDドライバ54、54’に入力される。APCの場合、この信号はLD点灯時のモニター電流の基準値になり、LDからのモニター電流(光電流)がこの基準値に等しくなるようにLDは駆動される。これによって、各LDは、その各LD毎に制御されたパワーにより照射されるように制御される。
As shown in FIG. 1, the present invention has two or more laser units LD1, LD2,... As a light source (for example, FIG. 1 shows an example using two laser units LD1 and LD2). ). In this laser unit, an
各レーザは、LD素子からの照射光がアパーチャ(光学系のパーツであり、通過する光のサイズを決定する光学部品)31、31’を、まず通過する。
アパーチャ31、31’を通過したレーザビームは、NDフィルター51、51’、減光フィルター32、32’、ビームスプリッタ33などの光学部品3を通過後、所定回転数で動作しているポリゴンミラー100により回転走査される。その後、走査光学系101を通過して感光体102上に照射される。なおこの走査光学系101の構成要素としては、たとえばfθレンズ、シリンドリカルレンズ、折り返しミラーなどを挙げることができる。これら走査光学系とともに走査上で必要な同期検知センサなどを走査系(走査光学系101とポリゴンミラー100とからなる)では、有することができる。
In each laser, the irradiation light from the LD element first passes through apertures (optical parts that determine the size of light passing therethrough) 31, 31 ′.
The laser beam that has passed through the
本発明のLSUに用いられるマイクロコンピュータシステムの本体は、図1に示すように、MPU11と、メモリ12と、I/F(インターフェース)13とを有し、さらに、表示部14と入力部15とを有して構成される。I/F13を介して、各レーザユニットにレーザ駆動条件Iで駆動できるように、直流電圧発生器にレーザ駆動条件信号Iを送信し、また各レーザドライバにOn/Off制御する制御信号を送信する。またポリゴンミラー100に入射される直前のレーザビームの光強度(光パワーとも言う)が求められるように、本発明のLSUに用いられる移動部4は、フォトダイオードPD411を載置している。前記したように本発明のLSUは、光学部品3通過後でポリゴンミラー100に入射する前段でレーザビームの光パワーを測定する。このために、本発明に使用される移動部4は、このフォトダイオードPD411を移動するために用いられるものである。この移動部4は、前記したマイクロコンピュータ1によりその移動が制御されている。この移動部4は移動距離をPD411がビームサイズ全部を受光できる位置にコントロールできればよく、たとえば図1に示すように、ロータリソレノイド42と、フォトダイオードPD411が固定されたスライダー41とを有する。さらにPD411の光電流をI−V変換し増幅するアンプ43を有する構成とすることができる。この移動部4は、マイクロコンピュータ1により、LD(図1ではLD1およびLD2)から、ポリゴンミラー100までの光路中に載置される、たとえば光学部品3の減光フィルター32、32’またはアパーチャ31、31’の変化、すなわちこれら光学部品3の交換を検出すると、I/F13を介して、移動部4(図1に示すLSUのレイアウトに示す構成であれば移動部を構成するロータリソレノイド42)に移動させるように動作させることにより、この光学部品3の変更に係るレーザユニットの光路中に、PD411を載置したスライダ41を移動させる。
As shown in FIG. 1, the main body of the microcomputer system used in the LSU of the present invention has an
I−L特性は、各レーザユニットの駆動条件Iと像面での光パワーLとの関係とを関連つけたものである。すなわち、本発明では、各LD素子に印加される駆動条件Iと、それによってLD素子から放出された光が、アパーチャ、減光フィルターなどの光学部品を通過した後にポリゴンミラー100により偏向されて走査光学系101を通過して像面(感光体の照射面)に照射される光パワーLiとのデータ対(Ii、Li)の集合として表される。この像面における光パワーLiに代えて本発明では前記した光学部品通過後でポリゴンミラー照射前(好ましくはポリゴンミラー照射直前)の光パワーLにより、I−L特性を求める。この走査系前での光強度(光パワー)の測定は、像面ではビームの照射位置がポリゴンミラーによる反射でどこに来ているか一定ではないためである。このため、PD411で受けた入射前の光パワーは像面に達する光パワーと差が生じることになるのでPD411で受光した光パワーと像面のパワーについて、比率=[像面パワー/PD光電流]を予め調べておくと、この比率をPD411で受光した光電流(=光パワー)に乗じることで、いつでも像面の光パワーデータを得ることができる。この換算を正確に行うためにも、PD411の受光面サイズはビームサイズ(断面)より大きくし、すべて受光できることが必要となる。PDとして、光パワーを直接表示できる市販製品の光量計センサーを使用することもできるが、サイズ、コスト 等を考慮して本願ではLSUにPD411の光電流をI-V変換し、増幅するアンプ43を設置した。したがって光学部品通過後でポリゴンミラー照射前に置かれたスライダー41に載置されたフォトダイオード(PD411)により、光電流(光路のその位置における光パワーに比例する)の出力から光パワーLを検出することで、感光体への走査光強度が正確に見積もることができる。
The IL characteristic associates the relationship between the driving condition I of each laser unit and the optical power L on the image plane. That is, in the present invention, the driving condition I applied to each LD element and the light emitted from the LD element are thereby deflected by the
本発明のレーザスキャンユニット(LSU)において、シングルビームの場合には、LD素子から出射したビームが、ポリゴンミラー100に至るレイアウトとして直線になるように設計されるのが一般的である。しかしマルチビーム(=複数のレーザの意味)の構成の場合には、そのレーザユニットの1つをそのような直線的なレイアウトにすると、他のLD素子からのポリゴンミラー100に至る、ビームに係るレイアウトは、図1に示すように、1つあるいは複数(たとえば2つ)のミラー34で光路が曲げられてポリゴンミラー100に到達する設計にせざるを得ない。このとき使用するミラーによってはビームに影響を与え、レーザ駆動条件Iと光パワーLとの関係が、直線とは異なる、歪んだ特性(いわゆる非線形)のものとなることがある。この歪みはまた、同じミラーの場合でもレーザ駆動条件Iのある特定の範囲で歪がひどくなることもある。ただし、ミラーはビームを直線的にその光路を曲げるために用いられ、ミラーは、一度位置決めされると動かすことは稀である。
In the laser scanning unit (LSU) of the present invention, in the case of a single beam, the beam emitted from the LD element is generally designed to be a straight line as a layout reaching the
従って使用するたび(すなわち一度位置決めされた光学部品を通過するたび毎)に歪みの程度が変わることはないが、像面におけるビームサイズを変更するためにアパーチャ31、31’を他のアパーチャに変えたり、あるいはアパーチャ31、31’の位置を変えたとき(すなわち他のアパーチャに変えたときに以前のアパーチャの口径位置とビームの位置とは微妙にズレが生じたとき)に、レーザ駆動条件Iと光パワーLとの関係(I−L特性)が影響を受けることがある。このとき、I−L特性に関し元から歪みが存在する部分(範囲(光強度の範囲など))があると、この部分はより強く影響を受け、違いが大きくなることが本発明者の検討で確かめられている。使用時にアパーチャ31、31’を変更するのはレーザプリンタなどの画像形成装置に使用されているLSUではほとんどないが、LSUを用いた感光体の感度評価装置などではあり得る。更に、LSUにおいて減光するために減光フィルター32、32’を光路に入れると、I−L特性に歪みを生じることがあることも検討で確かめられた。このようにI−L特性が変わると、そのメモリに記憶されたI−L特性の過去のデータを用いて正確にLDの光パワーのコントロールを行うことができない。このため規定の光量に制御するように、従来のメモリに記憶されたI−L特性関係式を用いても、予定した光パワーLでのスキャンを感光体上で行うことはできず、よって感光特性も正確に測定できないことになる。このような問題を解決するために、本発明のレーザスキャンユニットLSUでは、アパーチャ31、31’および、減光フィルター32、32’等の入れ替えあるいは位置の変更を検知して、このときのI−L特性の変化を以前のものと比較し、新たにIを2つ以上変化させたときのレーザパワーLとのデータ対(I、L)のデータ列を集録し、従来のI−L関係式からのデータとこれら集録したデータ対を比較し、その差がある許容基準を超えた場合にはこの集録されたデータに基づき新たに導出されたI−L特性関係式を用いて、レーザ駆動条件IとレーザパワーLとの関係により、Iをその変更に係るLDに入力して感光体に照射されるL(理想的にはLi)を制御することができる。
Therefore, the degree of distortion does not change each time it is used (ie, every time it passes through a once-positioned optical component), but the
ここで、レーザ駆動条件Iについて説明をする。レーザ駆動条件Iとして、レーザ駆動電流値であるIfを用いる場合と、レーザのモニター電流値であるImを用いる場合とがある。Ifはレーザを点灯(レーザ発光)させる電流値であり、その範囲はレーザ発光を開始する閾値であるIthが下限値となる。また定格の光パワーを発光する電流値であるIopが上限値となる。このIthからIopまでの範囲で、光源であるレーザ半導体から照射される光パワーは、相対強度でおおよそ、1から10の範囲の強さとなる。すなわちレーザ光源におけるレーザ発光を開始する閾値であるIthでの光強度を基準の1に採ると、Iopでは、その10倍程度の強度までの光パワーとなる。Ithの発光下限値で発光する光パワーより弱い光パワーが必要なときには、たとえば透過率10%前後の光学素子(減光フィルター)を使用することにより、駆動電流はIthからIopの範囲でトータル0.1〜10(相対強度値で)の範囲の光パワーが得られることになる。
Here, the laser driving condition I will be described. As the laser driving condition I, there are a case where If which is a laser driving current value is used and a case where Im which is a laser monitoring current value is used. If is a current value for turning on the laser (laser emission), and its range has a lower limit of Ith which is a threshold value for starting laser emission. Further, Iop, which is a current value for emitting rated optical power, is the upper limit value. In the range from Ith to Iop, the optical power irradiated from the laser semiconductor as the light source is approximately in the range of 1 to 10 in terms of relative intensity. That is, if the light intensity at Ith, which is the threshold value for starting laser emission from the laser light source, is taken as the
さらに、もう一枚減光フィルターを増やし重ねて使用すると、光パワーを、トータル0.01〜10の範囲で調整可能となる。同様にもう一枚増やし、3枚を使用すると、駆動電流はIthからIopの範囲で光パワーはトータル0.001〜10の範囲で調整可能となる。このような範囲でレーザ照射パワーを制御すると、評価装置としての評価可能な範囲が広くなり、本発明ではその自由度(使い勝手)が格段に向上する(図1の減光フィルター51、51’はそれぞれ同じ透過率3枚のフィルターで構成され、各フィルターは独立して光路に入る/外れるの動作が可能となっている。)。 Furthermore, when another neutral density filter is increased and used, the optical power can be adjusted in a total range of 0.01 to 10. Similarly, if one more is used, the drive current can be adjusted in the range from Ith to Iop, and the optical power can be adjusted in the total range from 0.001 to 10. When the laser irradiation power is controlled in such a range, the range that can be evaluated as an evaluation device is widened, and in the present invention, the degree of freedom (usability) is remarkably improved (the neutral density filters 51 and 51 ′ in FIG. 1 are (Each filter is composed of three filters with the same transmittance, and each filter can move into and out of the optical path independently.)
また他方、Iとして、レーザのモニター電流値Imの使用が挙げられる。これは、レーザチップの後面から出力されたレーザ光をLD素子に内臓されたフォトダイオードで受光して、モニターしたときの光電流Imを用いたものである。このモニター電流Imは駆動電流値Ifとは異なる。図1に示すように、レーザが点灯すると、モニター電流値ImはLDドライバー54、54’に入力され、内部でI−V変換され電圧値になる。このIm(電圧値に変換済み)が直流電圧発生器55、55’からの入力信号(基準信号:電圧値)と比較され、基準信号との差が0になるようにレーザ駆動電流Ifを調整する制御方法(オートパワーコントロールAuto Power Control:APC)でLSUの光源であるLDが点灯される場合、Im値を駆動条件として扱うことができる。
On the other hand, as I, use of the monitor current value Im of the laser can be mentioned. This uses the photocurrent Im when the laser light output from the rear surface of the laser chip is received by a photodiode incorporated in the LD element and monitored. This monitor current Im is different from the drive current value If. As shown in FIG. 1, when the laser is turned on, the monitor current value Im is input to the
デバイス57、57’内のPD571、571’で受光する光はLDデバイスから出射する光と逆方向の光である。この逆方向の光の光電流値Imと像面の光パワーLとの対応関係、あるいは基準信号としてのIm(Ref)と、像面の光パワーLの対応関係とのデータ対(データ対の集合)を、I−L特性と呼ぶこともある。このImは像面光パワーの代用特性と言えるが、本発明では、LDデバイスの像面側に出射された光パワーが光学部品によって影響を受けたその光パワーLで像面が走査されるので、この像面側の反対側に出射される光パワーImは光学部品の影響を受けておらず、あくまで像面側に出た光パワーLを測定する必要がある。
光学部品によりLD素子へ戻る光が、像面側の反対側に出射されると重なり、これが光電流ImとしてLDドライバーに入力されることがある。APC制御をしているときは、このことが原因でレーザの出力安定性が擾乱されて更に変動することがある。
The light received by the
When the light returning to the LD element by the optical component is emitted to the opposite side of the image plane side, it may overlap and this may be input to the LD driver as the photocurrent Im. When APC control is performed, the laser output stability may be disturbed due to this, and may further vary.
レーザユニットのデバイス57、57’に内蔵されたPD571、571’は受光部が極めて小さく、モニター電流Imそのものが小さく、S/N比も悪いとされている。しかしながら本発明者らの検討によれば、このモニター電流Im値を用いて各LDを制御することによってLを制御することに問題がないことが判った。そのため像面側の出射光の一部をビームスプリッタで分割して、外付けのPD(図示せず)に入射させて、その光電流をLDドライバーにImとして入力させ、APCで制御する方法もある。この方法の場合、使用するビームスプリッタが場合によってI−L特性の直線性を損なうことがあるので注意を要する(図3〜図8を参照)。
このように光路中に薄膜を有する部品が増えることによって、I−L特性が影響される可能性が高まる。すなわち、これら薄膜を有する光学部品では、I−L特性のリニアリティを擾乱する可能性がある。
The
As the number of components having a thin film in the optical path increases, the possibility that the IL characteristic is affected increases. That is, in an optical component having these thin films, the linearity of the IL characteristic may be disturbed.
本発明では、LSUにマイクロコンピュータ1が搭載され、光路内のアパーチャ31、31’、減光フィルター32、32’などの光学部品3の変更、すなわち光学部品3の変更を検知し、レーザ駆動条件Iを印加した時に、走査系の前段(より具体的にはポリゴンミラー100の前段)にスライダー41に載置された光検出手段(たとえばPD411)でレーザパワーLを検知する。そしてI−L特性として、IとLとのデータ対(I、L)のデータ列を集録し、集録されたI−Lデータ列から、I−L特性関係式が線形性から離れる、いわゆる歪みを生じた箇所の有無、あるいはI−L特性として、元来ある歪みとは異なる箇所などの、歪の有無(歪みの箇所の変化も含む)を調べるように構成されている。このとき確認する光パワーのLの計測には、前記したアパーチャ31、31’、減光フィルター(NDフィルターを含むこともある)32、32’などの光学部品を通過した後であり、かつ像面(感光体への照射面)に近いポリゴンミラーの前段に、照射光量を測定するPD411を設置するために移動部4を図1に示すような点線位置まで移動させる。また本発明では、ポリゴンミラーの前段に配置されるPD(以下、単にPD(Photo Diode)と記載する。)で受光した光パワーと、像面(感光体面)でのパワーを、予め調べてある比率:[像面パワー/PD受光パワー(光電流)](ポリゴンミラーを含む感光体までの走査系による光パワーの減衰量を考慮した比率)を用いて、PDで受光した光パワーに乗ずることで、像面の光パワーのデータとして求めることができる。このパワーデータをより正確に検出するために、PD411の受光面の面積をビームよりも大きくし、スキャンするための光のすべてを受光することが好ましい。
In the present invention, the
光学部品の入れ替え操作が有ったか否かを検知するには、たとえばアパーチャでは、板状のアパーチャの底部などに図2に示すように、識別するための識別部を設ける。この変化の有無(他のアパーチャへの交換、同アパーチャの位置変え)を検知するために、光電センサ(LEDなどの発光部と受光部の組み合わせ)を用い、たとえば図2(B)の311−1〜311−4に示すように、減光フィルターの枠の位置をその部品の品番毎に異なるようにし、この識別部を前記センサの発光部からの光の有り/無しを受光部で受光することによって、変化の有無および、どの種類(品番)のものにしたかを検知することができる。
より詳細には、アパーチャ31、31’または減光フィルター32、32’などの光学部品3を代えたとき、あるいは移動したときにそれを検知する手段として、図2(C)に示すように、これらの光学部品の端部に部品番号となる切欠部を4箇所設け、この切欠部の有無を光検出素子(たとえばPTr:Photo-Transistor)で受光する。たとえば、1つずつの切欠きを1ビットとし、nビット信号として対応させておく。アパーチャを取り外すと全てのPDが受光する。これを初期単位とする(たとえば0000あるいは1111など)。一方、取り外した後にいずれかのアパーチャを使用することにより、たとえば前のアパーチャが取り付けられたとする。この場合、LDユニット1のアパーチャiからアパーチャiである。これは、一旦はずし再度セットした場合であり、部品の交換ではないが、変化があったことになる。そうするとLSU内のMPU11はアパーチャiの変化ありとする信号を、検知手段により受ける。MPU11では、この受信に基づいてLDユニット1の光パワーを計測するため、ロータリソレノイド42に移動するように送信し、これを受けたロータリソレノイド42側ではスライダ41を動作させて、このLDユニット1の光ビーム強度を測定するように、この変更に係るレーザの光路上にPD411が載置されたスライダ41を動かす。規定位置まで動かされたスライダ41は、このスライダ41に載置されたPD411を所定位置にセットされた後に、このレーザビームの強度の測定を指示に従って測定を開始することができるようになる。前記した光学部品3の変更を検知するのに、図2(D)に示すように、複数の発光素子(ここでは4つ)L1、L2、L3、L4を有し、複数の受光素子(ここでは4個)で、どのアパーチャを用い変更したのかに関する情報を検知することができる。このように本発明で用いられる検知手段としては、上記したような発光部と受光部による光学式のセンサとすることができるが、これ以外であってもよい。また図2に示すように、品番の変更を検知するために設けられる切欠き部311は、各光学部品の周の辺の任意の位置に設けられる。要するにその部品の交換が検出可能であればよい。
In order to detect whether or not an optical component replacement operation has been performed, for example, an aperture is provided with an identification unit for identification as shown in FIG. 2 at the bottom of a plate-like aperture. In order to detect the presence or absence of this change (exchange to another aperture, position change of the aperture), a photoelectric sensor (a combination of a light emitting unit such as an LED and a light receiving unit) is used, for example, 311- in FIG. As shown in 1-31-4, the position of the frame of the neutral density filter is made different for each part number, and the light receiving part receives this identification part from the light emitting part of the sensor. Thus, it is possible to detect the presence / absence of change and the type (product number) of the change.
More specifically, as a means for detecting when the
その結果、図1に示すように、マイクロプロセッサー11は光学部品3の変更を判断すると、検出信号に係るLDから走査系(ポリゴンミラー)前までの光学部品3の変化に伴う検出信号をトリガーにして、この検出信号が検出された光路におけるポリゴンミラー100の前段にPDを移動させる。この移動には、たとえばPD411が載置されたスライダ41を、ロータリソレノイド42を用いて行なう。またマイクロプロセッサー11の周辺機器としてADコンバータおよびDAコンバータを有している。このADコンバータは光電流(電圧信号に変換されて入力される)の取込み、DAコンバータはLDドライバーへの駆動条件信号を付加するために使用する。LDドライバーへのOn/Offはマイクロプロセッサー11の周辺機器として、デジタルIOポート(DIO)により行うことができる。LDドライバーへの駆動条件信号は、DAコンバータではなく、デジタルIOポートを利用し、駆動条件データをデジタルデータのまま直流電圧発生器に入力し、出力される信号(アナログ電圧)をLDドライバーに入力することが精度上好ましい。このようにするとLD光パワーを正確に制御でき、また繰り返し再現性が極めて良好であり、好ましい。
As a result, as shown in FIG. 1, when the
また、光学部品の識別信号を検出した後に、I−L特性はLD駆動条件の全範囲に渡ってそのIとLのデータ対を集録するのが望ましいが、この集録には多大な時間がかかる。このため、交換する光学部品、再セットで位置決めが変わる可能性のある光学部品に対してI−L特性のどこに歪みが現れるかをあらかじめ調べておき、例えば、駆動条件範囲の中央部分に強い歪みが現れることが分かっている場合にはその範囲だけのデータ収集を行うようにすることもできる。 In addition, after detecting the identification signal of the optical component, it is desirable to acquire the I and L data pairs over the entire range of the LD driving conditions for the IL characteristics, but this acquisition takes a lot of time. . For this reason, check in advance where the distortion appears in the I-L characteristics of the optical part to be replaced or the optical part whose positioning may change when re-setting. If it is known that appears, data can be collected only for that range.
以下に、実施例により、本発明を、より具体的に説明する。ただし本発明は以下の実施例に限定されて解釈されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the present invention is not construed as being limited to the following examples.
(使用機材)
マルチビーム構成LSUのレイアウト(LDはそれぞれ波長が異なる)、
システムの構成 (社内製作)(図1参照)
・LD1 発光波長780nm:シャープ社製、品名GH07825C2K
・LD2 発光波長655nm:OpNext社製、品名HL6501MG
・LDドライバー :(株)旭データシステムズ、品名ALP-7033CA×2台
・温調機能内蔵LD着脱ヘッド:(株)旭データシステムズ、品名ALTH-103C 2台
・アパーチャ:50×60、70×85 (アパーチャの数値A×Bは、楕円形の短軸(A)×長軸(B)で表され、像面における狙いのビームサイズを意味する:単位はμm×μm)の2種類、主に50×60を使用した。
・直流電圧電流発生器 :(株)エーディーシー、品名6144 2台
LD駆動条件用If信号生成、Im(Ref)信号生成
光量計:横河電機(株)製、品名3292 像面の光パワーの測定用
・PD:浜松ホトニクス(株)製、品名S1336-8BK
(Equipment used)
Multi-beam configuration LSU layout (LDs have different wavelengths),
System Configuration (in-house production) (see Figure 1)
-LD1 emission wavelength 780nm: manufactured by Sharp Corporation, product name GH07825C2K
・ LD2 emission wavelength 655nm: OpNext, product name HL6501MG
・ LD driver: Asahi Data Systems Co., Ltd., product name ALP-
・ DC voltage / current generator: ADC Corporation, product name 6144 2 units
If signal generation for LD drive conditions, Im (Ref) signal generation Photometer: Yokogawa Electric Co., Ltd., product name 3292 For measuring optical power of image plane PD: Hamamatsu Photonics Co., Ltd. product name S1336-8BK
なお、LSU内のレイアウト(図1)において、各LD素子毎にその光路中に設けられている「NDフィルター」51、51’は、それぞれ1枚が約12%の透過率のフィルター3枚から構成されている。これにより、走査するための光パワーの範囲は、ビームが透過する際のフィルターの枚数を、前記したように0枚から3枚まで切り替えて使用した。このことと、レーザ駆動条件範囲(最小から最大)との組み合わせでLD光源からの光パワー(相対強度)を0.001〜10程度の範囲に制御できる。これに対し、減光フィルター32、32’は得られる光パワーの範囲全体を動かすために使用する(光パワーの範囲全体を動かすというのは、例えば50%の透過率とすると、得られる光パワーの範囲が0.0005〜5になるということであり、10%であれば0.0001〜1の範囲になることを意味する。)。実施例では655nmで40%透過率のフィルターを使用した。
また、レーザ駆動条件はIm(Ref)を行い、APC(Auto power control)モードで点灯させてそのパワーを測定した。
In the layout in the LSU (Fig. 1), "ND filters" 51 and 51 'provided in the optical path for each LD element are each composed of three filters with a transmittance of about 12% each. It is configured. As a result, the range of optical power for scanning was switched between 0 and 3 as described above for the number of filters when the beam was transmitted. In combination with this and the laser drive condition range (minimum to maximum), the optical power (relative intensity) from the LD light source can be controlled to a range of about 0.001 to 10. On the other hand, the
The laser driving condition was Im (Ref), and the power was measured by lighting in APC (Auto power control) mode.
[初期状態1]
使用したLSUでは図1に示すように、LD1(780nm)のレーザビームはフィルターなどの光学部品を通過する直線のレイアウトとし、LD2(655nm)のビームは反射ミラー34とビームスプリッタ33を用いて2回光路を曲げてポリゴンミラー100に入射するレイアウトとした。いずれも像面ビームサイズが50×60(短径50μm×長径60μmの楕円ビーム)になるアパーチャを使用した。
光パワーの測定ではNDフィルターは、全て光路からはずしている。これは、ここで使用しているNDフィルター(3枚構成のフィルター)は光源LDからの照射光の強度を歪ませること無く減衰させることができることが判っているが、強い光パワーでノイズの少ない測定をするためである。
[Initial state 1]
In the LSU used, as shown in FIG. 1, the laser beam of LD1 (780 nm) has a linear layout that passes through optical components such as a filter, and the beam of LD2 (655 nm) is 2 using a reflection mirror 34 and a
In the measurement of optical power, all ND filters are removed from the optical path. It is known that the ND filter used here (a three-element filter) can attenuate the intensity of light emitted from the light source LD without distorting it, but it has strong light power and little noise. This is to make a measurement.
初期状態のI−L特性を図3の(A)〜(B)に示す。
図3(A)は、図1に示すレイアウト下において、レーザユニットLD1のI−L特性を表している。この図に示すように、直線性(リニア性)は極めて良好であるので関係式として1次近似式を用いるのに問題がないことがわかる。
図3(B)は、図1に示すレイアウト下において、レーザユニットLD2のI−L特性を表している。この図でも、レーザユニットLD2の直線性は良好であり、前記同様に1次の近似式を関係式として用いるのに問題がないことがわかる。
これら図3の(A)〜(B)のI−L特性関係式によれば、それぞれのLD素子における初期状態においてI−L特性関係が1次近似式(リニア関数)を用いて表してよいことが判る。
The IL characteristics in the initial state are shown in FIGS.
FIG. 3A shows the IL characteristic of the laser unit LD1 under the layout shown in FIG. As shown in this figure, since the linearity (linearity) is extremely good, it can be seen that there is no problem in using the first-order approximation as the relational expression.
FIG. 3B shows the IL characteristic of the laser unit LD2 under the layout shown in FIG. Also in this figure, it can be seen that the linearity of the laser unit LD2 is good, and there is no problem in using the first-order approximate expression as the relational expression, as described above.
According to the IL characteristic relational expressions in FIGS. 3A to 3B, the IL characteristic relation may be expressed using a first-order approximation expression (linear function) in the initial state of each LD element. I understand that.
(実施例1:LD2ユニットに40%減光フィルターの使用)
このような初期状態の図1に示すマルチLSUユニット(初期状態のマルチLSUユニット)のレーザユニットLD2に、40%減光フィルター32’を挿入した。
この40%減光フィルター32’の挿入が、減光フィルター近傍に設置されたPTr(フォトトランジスター)により検出がされた。この検出の信号を受けてMPUはロータリソレノイド42に、スライダ41上に載置されたフォトダイオードPD411により光パワーを測定するためのスライダ41の移動を命じ、これによりスライダ41に載置されたPD411が、LD2のレーザビーム上に移動した。LD2ユニットの光パワー測定の準備が整い、LD2の光パワーの計量が可能となった。LD2における40%減光フィルター32’通過後でポリゴンミラー100入射直前における光パワーLとImとの計測結果を、図4に示す。ただし、先に説明した比率を乗じ、像面パワーに変換している。図4に示すように、I−L特性に歪みを生じた。ここでは40%の透過率のフィルターを透過しているので、I−L特性は、図3(B)に示すI−L関係式に示される関係式に、減光フィルターの減光度0.4を単に乗じればI−L関係式が得られると予想される。しかし実際のI−L関係式では、像面パワーLとImとの関係が、図4のI−L関係式に示されるように、1次近似式のリニア性から外れてしまった。図3(B)のI−L関係式(1次の関係式)によるImでLD2を制御しても、この図3(B)に示されるI−L関係式(1次式)で求められるLでの像面のスキャン(走査)がされないことが判る。
(Example 1: Use of 40% neutral density filter in LD2 unit)
A 40
The insertion of the 40%
(実施例2)
図5の実線は、図4に示されるI−L関係式である。
図5に示す点線は実施例1において得られたI−L関係式を得た後に、この40%減光フィルター32’をはずし、再度取り付けた。これにより、減光フィルター32’の変更が検出手段により検出され、実施例1と同様にポリゴンミラー100前での光パワーの計測が行なわれるようにトリガーが掛かりスライダー41上のPD411がこの変更に係るレーザユニットLD2にセットされた。このLD2ユニットにおいて、前記同様に光パワーLが測定されて求められたものである。減光フィルターはビームに対する角度を僅かに変えている。図5の実線と点線とのデータを比較すると、歪みは改善されてはいない。I−L特性は変わっていることがわかる。このように、本実施例1と2から、この40%減光フィルター32’のように光学部品の追加、再セット 等で、I−L特性関係式がかわってしまうことがあることが判る(図4〜図5参照)。
(Example 2)
The solid line in FIG. 5 is the IL relational expression shown in FIG.
5, after obtaining the IL relational expression obtained in Example 1, the 40%
(実施例3)
実施例1と同様に、レーザユニットLD2の光路内に50%減光フィルター32’を挿入した。これにより減光フィルター32’の変化(50%減光フィルターの挿入)を検知して実施例1と同様にロータリソレノイド42を動かすためのトリガーが印加された。これによってスライダ41が移動し、このスライダ41に載置されたPD411がLD2ユニットの光路上にセットされて、光パワーの計測が可能な状態となった。その後、Iを変化させたときのLの測定を前記実施例と同様にして行ない、IとLとのデータ対(I、L)のデータ列を、2以上集録した。集録された(I、L)データをマイクロソフト社のエクセル(商標)を用いて散布図、回帰曲線および相関係数Rの2乗を求めた。
その結果を図6に示す。
直線性は図3(B)のフィルター無しの場合と比較して、僅かに歪みが見られる。しかし、図6に示されるI−L特性関係式により、1次の近似式の特性関係式を用いてレーザ駆動条件によりレーザユニットを制御することに問題はないと言える。すなわちI−L特性関係式はL=3.4106Im−0.0609で表され(LをIの1次式で近似する式 L=a1I+a0 (この式において、a1はその直線の傾きを表し、a0は切片を表す。)で特性関係式が表され)、その相関係数R2は0.997であった。Imの範囲の中間位置でLの1次式からの少しのずれは、フィルターの種類(ガラス表面の面精度、薄膜の厚さ等)がこの原因になっていると思われる。
(Example 3)
As in Example 1, a 50%
The result is shown in FIG.
The linearity is slightly distorted as compared with the case without the filter of FIG. However, it can be said that there is no problem in controlling the laser unit according to the laser driving conditions using the characteristic relational expression of the first-order approximate expression according to the IL characteristic relational expression shown in FIG. In other words, the IL characteristic relational expression is expressed by L = 3.4106Im-0.0609 (an expression in which L is approximated by a linear expression of I L = a 1 I + a 0 (where a 1 is the slope of the straight line) And a 0 represents an intercept.), A characteristic relational expression is represented), and its correlation coefficient R 2 was 0.997. The slight deviation from the linear expression of L at the middle position of Im range seems to be caused by the type of filter (surface accuracy of glass surface, thin film thickness, etc.).
(実施例4)
LD2のアパーチャ直後に光学部品として、ビームスプリッタを、ビーム入射角が45度になるように設置した。このビームスプリッタの、レーザ光波長655nmに対する透過率は約30%であった。実施例1と同様に、このビームスプリッタを挿入したことを検知した信号をトリガーにしてスライダ41が移動し、このスライダ41に載置されたPD411により、ポリゴンミラー100前でのLD2ユニットの光パワーLの計測が可能な状態となった。これによりLD2ユニットに係るIを変化させて光パワーLの測定を行ない、データ対(I、L)のデータ列を集録した。この測定の結果、I−L特性に歪みが出現したことを確認した。このI−L特性の測定を3回繰り返した(図7の「一回目〜三回目」参照)。図7に示すように、一回目〜三回目の繰り返しのI―L特性をデータ列として集録し一回目の測定結果を◆でプロットし、二回目の測定結果を■でプロットし、三回目の測定結果を▲でプロットした。これら一回目〜三回目までのデータ集録を比較すると、同一の特性を示しており、再現性に問題のないことが判る。またこの一回目〜三回目の測定後に、アパーチャを一旦はずし、再度セットした。これにより、実施例1と同様に、検知手段により検知した信号をトリガーにしてスライダ41が移動して、ポリゴンミラー100前での光パワーLの計測が可能となった。前記実施例と同様にしてLD2ユニットに係るI−L特性の測定をし、データ対(I、L)のデータ列を集録した。その結果を、図7に×でプロットして示す。この×と先の1回目〜3回目の繰り返しのI−L特性とは、異なっていることが認められた。
(Example 4)
Immediately after the aperture of LD2, a beam splitter was installed as an optical component so that the beam incident angle was 45 degrees. The transmittance of this beam splitter with respect to the laser beam wavelength of 655 nm was about 30%. As in the first embodiment, the slider 41 is moved by using a signal detected that the beam splitter is inserted as a trigger, and the optical power of the LD2 unit in front of the
ビームの通るアパーチャ(口径)がビームの光軸から微妙にずれることで像面パワーに違いが生じ、新たに(I、L)データを集録しなおしてI−L特性関係図を作成する必要があることが判った。 The aperture (diameter) through which the beam passes is slightly deviated from the optical axis of the beam, resulting in a difference in image plane power. It is necessary to newly acquire (I, L) data and create an IL characteristic relationship diagram. It turns out that there is.
また図7に示すように、この光学部品の場合はLD駆動条件の中央あたり(Imが、0.65〜0.9の範囲)で歪みが強くでる傾向にあることも判った。
このようなビームスプリッタを使用したのは、アパーチャを入れ替えると、I−L特性が変わることがあることを示すためである。歪みをもっていると、アパーチャの差し替えの影響が強調される。
Further, as shown in FIG. 7, it was also found that in the case of this optical component, distortion tends to be strong around the center of the LD driving condition (Im is in the range of 0.65 to 0.9).
The reason for using such a beam splitter is to show that the IL characteristic may change when the aperture is replaced. If there is distortion, the effect of aperture replacement is emphasized.
[実施例5:LSUにおけるI−L特性関係式を求める実施例]
実施例1で示したように、40%減光フィルターを用いたとき、I−L特性が図4のように変化した。このように減光フィルターを換えた後に、I−L特性を測定し、メモリに記憶された変化前のI−L特性関係式とこの測定したI−L特性関係式とを比較しないと、メモリに記憶されたI−L特性関係式(変化前のI−L特性関係式)を用いてIを制御することによりLを制御できるか否かを判断することができない。
図8のフローチャートを参照しながら、LSUにおけるI−L特性関係式をどのように求めるかについての動作について、以下に説明する。
減光フィルターなしの状態を規定状態(初期状態)とする。本発明に係る複数個のLDを搭載したLSUにおいて、LSU内のマイクロコンピュータ1では、光学部品として例えば減光フィルター32’が付加されたときに、これを検知手段(光電センサー)により、減光フィルターが有りと検出される(S1/Yes)。この検出信号がMPU11に入力されると、MPU11はI−L特性値をチェック[する/しない]という可否を使用者に求める(:S2(表示装置14に表示))。使用者により「する」と入力手段(タッチパネル、キーなど)により入力された場合(S2/Yesの場合)には、フィルター32’などの光学部品の透過率(LDの波長に対応した値)の入力を求める(S2/Yes→S3)。また入力されない場合でも、前の履歴から挿入等された光学部品の透過率が表示され、その確認が入力されると、以下のように測定が行なわれるようにすることができる。なお入力が行なわれない場合でもデータ対としてメモリに保存しておき、このデータ列を透過率がわかった時点で透過率の入力を行い、ステップS9に進むこともできる(S15/No→S9)。
[Example 5: Example of obtaining IL characteristic relational expression in LSU]
As shown in Example 1, when a 40% neutral density filter was used, the IL characteristics changed as shown in FIG. After changing the neutral density filter in this way, the IL characteristic is measured, and if the IL characteristic relational expression before the change stored in the memory is not compared with the measured IL characteristic relational expression, the memory It is impossible to determine whether or not L can be controlled by controlling I using the IL characteristic relational expression stored in (IL characteristic relational expression before change).
The operation of how to obtain the IL characteristic relational expression in the LSU will be described below with reference to the flowchart of FIG.
The state without the neutral density filter is defined as the specified state (initial state). In the LSU equipped with a plurality of LDs according to the present invention, in the
使用者からの入力終了後、LSUのマイクロコンピュータ(MPU11)は、バイスロータリソレノイド(タカノ株式会社製 RSR 14/10-CAB0)42に、PD411が載置されたスライダ41を動かすように命令を出し、スライダに取り付けられたPD411を、光パワーを計測するため光路を遮るように挿入し、本実施例におけるフィルター32’の変更に係るLDユニットのビームの全光量を測定できるようにセットする。その状態で、Im(Ref)データを、直流電圧発生器(株式会社エーディーシー製、品名 直流電圧発生器6144)55’に送る。本実施例ではDIOライン(Digital Input/Output)を使い、データをデジタル(データ形式はBCD:Binary Coded Decimal)のまま送信する(図1参照:ここでIm(Ref)とは先の説明のIm(参照信号)と同じである)。
直流電圧発生器55’ではこのBCDデータを、対応するアナログ電圧に変換し、これがLDドライバー54’に入力される。またLSU内のマイクロコンピュータ1では、LDドライバーのパルス変調入力ラインにOn/Offの信号を、たとえばDIOラインを使用して送る。レーザがOnするとPD571’の光電流がLDドライバーに入力され、APCモードで安定発光する。順次、Im(Ref)データを直流電圧発生器55’に送り、スライダ41上に載置されたPD411により、そのときのポリゴンミラー100に照射されるレーザビームの光パワーが測定される。この測定データである光電流(単位:mA)がスライダ41上に載置されたアンプ43(同時に電流を電圧に変換している)を通して、AD変換器で読み取られる。
After completing the input from the user, the LSU microcomputer (MPU11) issues a command to the vice rotary solenoid (
The
読み取られたデータは、像面光パワーの値に換算する係数(本実施例では2.753mW/mA)を乗じることにより像面パワー(mW)に変換され、更に透過率データを使って減光フィルター無しの場合の像面光パワーLに変換される。変換されたデータは対応するI−Lのデータ対として関連付けられてマイクロコンピュータ1内のメモリ12に保存されている「減光フィルター無しのI−L特性」と一点毎に差が調べられる(:S7この際に、予めI−Lのデータ対をまず保存しておくこともできる:S6)。予め定めている判定基準内の差(ここでは許容基準値として5%とし、この許容基準値以内)であればそのままとし(S1/Yes→S16)、基準(許容基準値)を超えている場合には、その旨の警告を表示装置に表示する。
The read data is converted to the image plane power (mW) by multiplying by a coefficient (2.753 mW / mA in this embodiment) that is converted into the value of the image plane optical power, and further the attenuation filter using the transmittance data. It is converted into image surface light power L when there is no image. The converted data is correlated with the corresponding I-L data pair, and the difference is examined point by point with the “IL characteristic without the neutral density filter” stored in the
また使用者はその減光フィルターの使用を止め、別のものにする(取り付け直すのを含む:S9/No→S1)か、あるいはそのままI−L特性の関係式をつくるために、I−Lデータ対の集録を続行するかを判断することもできる(S9/Yes→S10)。続行すると判断した場合(S9/Yesの場合)、I−L関係式として1次関係式を用いて判定を行なう(S10)。一次関係式の算出は最小自乗法を使用した。本実施例では、相関係数Rの2乗であるR2(寄与率)が0.999以下の場合、5次の多項式を用いて近似を行う。本実施例では0.9982であるので、5次の多項式による近似式が用いられた。これらI−L特性関係式を得るためのソフトウェアを組み込んでいる。計算の妥当性は市販表計算ソフトで確認している(マイクロソフト社、Excel使用)。 In addition, the user can stop using the neutral density filter and change it to another one (including reattachment: S9 / No → S1), or in order to create the relational expression of the IL characteristic as it is, the IL It can also be determined whether or not to continue collecting data pairs (S9 / Yes → S10). When it is determined to continue (in the case of S9 / Yes), determination is performed using the primary relational expression as the IL relational expression (S10). The least square method was used to calculate the linear relational expression. In this embodiment, when R 2 (contribution rate) that is the square of the correlation coefficient R is 0.999 or less, approximation is performed using a fifth-order polynomial. In this embodiment, it is 0.9982, so an approximate expression using a fifth order polynomial was used. Software for obtaining these IL characteristic relational expressions is incorporated. The validity of the calculation is confirmed with commercial spreadsheet software (Microsoft, Excel).
本実施例では、駆動条件毎の光パワーの「差」の状況も検討し、差(%)が一様でなく、レーザ駆動条件(最小〜最大)の範囲でバラついているときに、歪みが生じていると判断する(1次式近似は困難と判断:S11/No)。また、差が±5%を超えたデータが存在すると、問題がでていると判断する(S11/No)。 In this embodiment, the situation of the “difference” of the optical power for each driving condition is also examined, and when the difference (%) is not uniform and varies in the range of the laser driving condition (minimum to maximum), the distortion is It is judged that it has occurred (determined that the approximation of the linear expression is difficult: S11 / No). If there is data with a difference exceeding ± 5%, it is determined that there is a problem (S11 / No).
本発明において、I−L特性に強い歪みが出現している場合にはレーザ駆動条件の範囲を2つ以上に分割してそれぞれ分割した領域で近似式をあてはめることもできる。ただし、本実施例では全範囲を1つの5次多項式による近似で対応している。また強い歪みが出現している範囲のみを抽出してこの抽出部分のみを5次多項式による近似式を用いてI−L特性関係式を求めることができる。
以上のようにして求めた変更前と変更後のI−Lの関係を表1に示す。
In the present invention, when a strong distortion appears in the I-L characteristic, the range of the laser driving condition can be divided into two or more, and the approximate expression can be applied to each divided region. However, in this embodiment, the entire range is dealt with by approximation with one quintic polynomial. Further, only the range in which strong distortion appears can be extracted, and an IL characteristic relational expression can be obtained for only this extracted portion using an approximate expression based on a fifth-order polynomial.
Table 1 shows the relationship between IL before and after the change obtained as described above.
表1の「(規定値)A」の欄と「像面位置B」の欄は「既定値データ」と「フィルターセット後、ただし像面位置でのフィルター無し(=透過率100%の意味)の光パワー(PD測定からの換算値)データ」であり、これらをLとし、表1中のImとの関係をそれぞれ、図10に、変更前を◆のプロット(初期値(既定値))で示し、変更後を■のプロットで示した。駆動条件全範囲を通して、フィルターセット後のI−L特性関係式はセット前と変わっていること、1次式近似による近似は不可能であることがわかる。 The column of “(Default) A” and the column of “Image plane position B” in Table 1 are “Default data” and “After filter setting, but without filter at the image plane position (= meaning 100% transmittance). Optical power (converted value from PD measurement) data ”, these are L, the relationship with Im in Table 1 is shown in FIG. 10 and the plot before change is ◆ (initial value (default value)) The change is shown by the ■ plot. It can be seen that through the entire range of driving conditions, the IL characteristic relational expression after the filter is set is different from that before the setting, and approximation by linear expression approximation is impossible.
ここまでの流れは以前のI−L特性関係式からのずれの問題が出ているかどうかの判定を示したものであり、問題有りと判断され(S11/Noの場合)、I−L特性関係式を多項式で近似する工程を実行する(S12)。これにより、5次多項式による近似でI−Lの特性関係式を新たに作ることになる。
I−L関係式は、5次の多項式近似が適切であることはこれまでの経験に基づいている。
5次多項式による近似を組み込みのソフトウェアで算出した。図10に示した。
図10における式は次のようになる。
y =−25.519x5 + 77.478x4−85.154 x 3 + 41.3x2−2.2719x + 0.614
・・・(A)
(この式において、xはIm(Ref)であり、yは光パワーLである。)
The flow up to this point shows determination as to whether or not there is a problem of deviation from the previous IL characteristic relational expression. It is determined that there is a problem (in the case of S11 / No), and the IL characteristic relation is determined. A step of approximating the equation with a polynomial is executed (S12). As a result, an IL characteristic relational expression is newly created by approximation with a fifth-order polynomial.
The IL relational expression is based on experience so far that the fifth-order polynomial approximation is appropriate.
An approximation by a fifth order polynomial was calculated with built-in software. This is shown in FIG.
The formula in FIG. 10 is as follows.
y = −25.519x 5 + 77.478x 4 −85.154 x 3 + 41.3x 2 −2.2719x + 0.614
... (A)
(In this equation, x is Im (Ref) and y is the optical power L.)
しかしながら、評価システムでI−L特性の関係式を使う理由は、まず、システムでサンプル(試料)に与えたい露光エネルギー(任意)があり、この露光エネルギーを与えるためのLD駆動条件を決定するためである。
このとき、感光体線速、LSU光学系などのパラメータから、感光体に与える静止ビームパワー(像面での光パワー)Lを算出し、そのような静止ビームパワーLを感光体に照射するための、LDの駆動条件Iを決定する。従って、関係式はxが像面Powerで、yが駆動条件Iであるのが都合がよい。表1で説明すると、xが4列目の「像面位置データへ換算したPower」で、yは1列目の駆動条件Imになる。
However, the reason why the relational expression of the IL characteristic is used in the evaluation system is that there is an exposure energy (arbitrary) to be given to the sample (specimen) in the system, and in order to determine the LD driving condition for giving this exposure energy It is.
At this time, in order to calculate the stationary beam power (optical power on the image plane) L given to the photosensitive member from parameters such as the photosensitive member linear velocity and the LSU optical system, and to irradiate the photosensitive member with such a stationary beam power L The LD drive condition I is determined. Therefore, in the relational expression, it is convenient that x is the image plane Power and y is the driving condition I. Explaining in Table 1, x is “power converted to image plane position data” in the fourth column, and y is the driving condition Im in the first column.
本実施例では次のようになる。その結果を図11に示す。
y=0.0526x5−0.4025x4+1.1185x3−1.3757x2+1.1238x−0.1321
・・・(B)
(上記式(B)中、xは光パワーを表し、yはIm(Ref)を表す。)
It is as follows in this embodiment. The result is shown in FIG.
y = 0.0526x 5 −0.4025x 4 + 1.1185x 3 −1.3757x 2 + 1.1238x−0.1321
... (B)
(In the above formula (B), x represents optical power and y represents Im (Ref).)
図11に5次多項式で近似した場合の曲線を表示しているが、I−L特性に歪みが生じても、その場で新たな(I、L)のデータ列を集録してI−L特性関係式を作成しなおし、この新たに作成したI−L特性関係式を用いて、正確な露光をすることができる(S13)。本発明ではこのような複数個のLDが搭載されたLSUを有する感光体の感度特性評価装置によって、感光体(画像形成装置用の感光体)の感度の特性評価を行なうことができる。なお図1に示すように本発明の感光体の感度特性評価装置は、上記したようなLSUを有し、感光体の感度を評価できるように、感光体を所定の条件で回転可能な可動手段を有し、これらが光を遮蔽する空間内に配置されるような遮蔽手段で覆われている。このような回転可動手段は別の制御手段でコントロールされているが、LSUのMPU、および回転可動手段の制御手段の上位に位置する制御手段を設け、統合制御するようにしてもよい。 FIG. 11 shows a curve when approximated by a fifth-order polynomial. Even if the I-L characteristic is distorted, a new (I, L) data string is acquired on the spot and the I-L is acquired. The characteristic relational expression is recreated, and accurate exposure can be performed using the newly created IL characteristic relational expression (S13). In the present invention, the sensitivity characteristic evaluation of the photosensitive member (photosensitive member for the image forming apparatus) can be performed by the photosensitive member sensitivity characteristic evaluation apparatus having the LSU on which a plurality of LDs are mounted. As shown in FIG. 1, the sensitivity characteristic evaluation apparatus for a photoreceptor of the present invention has the above-mentioned LSU, and a movable means that can rotate the photoreceptor on a predetermined condition so that the sensitivity of the photoreceptor can be evaluated. And are covered with shielding means such that they are disposed in a space for shielding light. Such a rotationally movable means is controlled by another control means, but an LSU MPU and a control means positioned above the rotationally movable means control means may be provided for integrated control.
1 マイクロコンピュータ
3 光学部品
4 移動手段
11 MPU(Micro-Processing Unit)
12 メモリ
13 インターフェース(I/F)
14 表示部
15 入力部
31、31’ アパーチャ
32、32’ 減光フィルター
33 ビームスプリッタ
34 反射ミラー
41 スライダー
42 ロータリソレノイド
43 アンプ
51、51’ NDフィルター(各々、複数枚の減光フィルターで構成される)
52、52’ フィルタードライバー
53、53’ 温度制御ユニット
54、54’ LDドライバ
55、55’ 直流電圧発生ユニット
56 モータードライバー(ポリゴン用)
57、57’ レーザユニット(レーザ光源)
100 偏向手段(ポリゴンミラー)
101 走査光学系
102 感光体(被検査体)
411 光検知手段(フォトダイオード)
DESCRIPTION OF
12
14
41 slider
42 rotary solenoid
43 amplifiers 51 and 51 ′ ND filters (each composed of a plurality of neutral density filters)
52, 52 '
57, 57 ' laser unit (laser light source)
100 Deflection means (polygon mirror)
101 scanning
411 light detection means (photodiode)
Claims (9)
前記レーザスキャンユニットは、マイクロプロセッサー、メモリ、インターフェース、表示デバイス、キー入力デバイスからなるマイクロコンピュータシステムを搭載し、レーザ駆動条件Iにより各レーザ光源を光の強度Lに点灯するように制御され、
各レーザ光源と各種光学部品を有し、かつ、
前記光学部品の変更を検知する検知部と、
前記マイクロコンピュータシステムからの指令に基づいて、レーザビームがポリゴンミラーに入射される前の位置であり前記光学部品通過後の位置に、前記光学部品通過後の前記複数個のレーザ光源の内の1つのレーザビームを全て受光するように、光検出手段をレーザビームの光路上に移動させる移動手段と、を有して構成され、
前記検知部により前記光学部品の変更が検知されると、
前記光学部品の変化により影響を受けるレーザ光源の前記レーザ駆動条件Iを2つ以上変化させ、得られる各光の強度Lを前記移動手段により移動された前記光検出手段により検知し、
前記マイクロコンピュータシステムは前記2つ以上変化させたIとその各Iにより得られる各光の強度Lとのデータ対(I、L)をデータ列として集録し、集録された2以上の前記データ列と、前記マイクロコンピュータシステム内のメモリに保存されたI−L特性データとを比較し、
その差がある許容基準を超えた場合には前記集録されたデータに基づき新たに導出されたI−L特性関係式を用いて、レーザ駆動条件Iに基づいて前記レーザ光源の光の強度Lを制御することを特徴とするレーザスキャンユニット。 A laser scanning unit (LSU) equipped with a plurality of laser light sources ,
The laser scanning unit, a microprocessor, memory, interface, display device, and a microcomputer system comprising a key input device, is controlled so as to light the respective laser light sources to the light intensity L by the laser driving condition I,
Have the laser light sources and various optical components, and,
A detection unit for detecting a change of the optical component,
Based on the instruction from the microcomputer system, one in a position a and position after the optical component passing before the laser beam is incident on the polygon mirror, of said plurality of laser sources after the optical component passing One of so as to totally by receiving a laser beam, is configured to have a moving means for causing movement of the light detection means to the laser beam on the optical path, and
When the detection unit detects a change in the optical component,
Changing two or more of the laser driving conditions I of the laser light source affected by the change of the optical component, and detecting the intensity L of each obtained light by the light detecting means moved by the moving means ;
The microcomputer system acquires a data pair (I, L) of the two or more changed I and the intensity L of each light obtained by each I as a data string, and the two or more acquired data strings And the IL characteristic data stored in the memory in the microcomputer system ,
When the difference exceeds a certain allowable standard, the light intensity L of the laser light source is calculated based on the laser driving condition I using the newly derived IL characteristic relational expression based on the acquired data. A laser scanning unit characterized by controlling .
前記レーザスキャンユニットは、下記の関係式(1)を用いてレーザ駆動条件Iにより各レーザ光源を光の強度Lに点灯するように制御され、
前記マイクロコンピュータシステムは、前記光学部品の変更の検知信号に基づいて前記フォトダイオードを前記光学部品の変更により影響を受けるレーザビームの光路内に移動するように前記移動手段に指示し、レーザ駆動条件Iを2つ以上変化させて前記レーザ光源のレーザビームの光の強度Lを前記フォトダイオードにより検出して前記変化させたIとこのIによって得られるLとのデータ対(I、L)のデータ列を集録し、前記集録されたデータ列から得られるI−L特性データを前記関係式(1)により新たに近似することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のレーザスキャンユニット。
I=anLn+an-1Ln-1+・・・ (1)
(Lは像面位置の光パワー(単位はmW)であり、Iはレーザ駆動条件(レーザ駆動条件Iが電流の場合、単位はmAであり、電流値を電圧値に変換している場合はV)であり、an、an-1、・・・は、各項の係数である。ただしnは1以上の整数である。) The light detecting means is a photodiode;
The laser scanning unit is controlled to light each laser light source at the light intensity L according to the laser driving condition I using the following relational expression (1):
The microcomputer system instructs the mobile unit to move in the optical path of the laser beam on the basis of the detection signal of the optical component changes more affected changes before Symbol optics of the photodiode, a laser Two or more driving conditions I are changed, and the light intensity L of the laser beam of the laser light source is detected by the photodiode, and the changed I and L obtained by this I are a data pair (I, L) 4. The laser according to claim 1, wherein the I-L characteristic data obtained from the acquired data string is newly approximated by the relational expression (1). 5. Scan unit.
I = a n L n + a n-1 L n-1 + (1)
(L is the optical power at the image plane position (unit is mW), I is the laser driving condition (when the laser driving condition I is current, the unit is mA, and the current value is converted into a voltage value) V), and an, an-1,... Are coefficients of each term, where n is an integer of 1 or more.)
前記レーザスキャンユニットは、前記集録したデータ列を下記の関係式(2)として5次の多項式による前記I−L特性関係式の近似式を用いて前記光学部品の変化により影響を受けるレーザ光源の光の強度Lを制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のレーザスキャンユニット。
I=a n L n +a n-1 L n-1 +・・・ (2)
(Lは像面位置の光パワー(単位はmW)であり、Iはレーザ駆動条件(レーザ駆動条件Iが電流の場合、単位はmAであり、電流値を電圧値に変換している場合はV)であり、an、an-1、・・・は、各項の係数である。ただしnは1以上の整数である。) According to the comparison, when there is a data pair that deviates from an acceptance criterion defined in advance in the data pair,
The laser scanning unit uses the approximated expression of the IL characteristic relational expression based on a fifth order polynomial as the following relational expression (2) for the acquired data string, and the laser light source affected by the change of the optical component the laser scanning unit according to any of claims 1 to 3, characterized in that to control the intensity of the light L.
I = a n L n + a n-1 L n-1 + (2)
(L is the optical power at the image plane position (unit is mW), I is the laser driving condition (when the laser driving condition I is current, the unit is mA, and the current value is converted into a voltage value) V), and an, an-1,... Are coefficients of each term, where n is an integer of 1 or more.)
マイクロコンピュータシステムからの指令に基づいて、レーザビームがポリゴンミラーに入射される前の位置であり、かつ前記光学部品通過後の位置に、前記光学部品通過後の前記複数個のレーザ光源の内の1つのレーザビームを全て受光するように、光検出手段をレーザの光路上に移動させ、
照射光の強度Lを測定してレーザ駆動条件Iと当該強度Lとを、前記Iを2つ以上変化させて、この変化させたIとこのIによって得られるLとのデータ対(I、L)のデータ列を集録し、
集録された2以上の前記データ列と前記マイクロコンピュータシステム内のメモリに保存されたI−L特性関係式から求まるデータ対(I、L)とを、Iの値が等しいそれぞれのデータ対のLの値で比較し、
前記比較により前記メモリに保存されたI−L特性関係式のデータとの差が所定の許容基準を越えるか否かを判断して、前記差が前記所定の許容基準を越えた場合には前記2つ以上のデータ列によって得られるI−L特性関係式により変更された光学部品により影響を受けるレーザ光源のパワーを制御し、前記違いが前記所定の許容基準を越えない場合には前記メモリに保存されたI−L特性関係式により変更された光学部品により影響を受けるレーザ光源のパワーを制御するようにレーザスキャンユニットを制御することを特徴とするレーザスキャンユニットを制御するためのプログラム。 The detection unit detects changes in the optical components in the laser scan unit (LSU)
Based on a command from the microcomputer system, a position before the laser beam is incident on the polygon mirror, and a position after passing through the optical component, of the plurality of laser light sources after passing through the optical component. Move the light detection means on the optical path of the laser to receive all the laser beam,
The intensity L of the irradiation light is measured, the laser driving condition I and the intensity L are changed by changing two or more I, and a data pair (I, L) of the changed I and L obtained by this I ) Data columns,
The two or more acquired data strings and the data pair (I, L) obtained from the IL characteristic relation stored in the memory in the microcomputer system are represented as L of each data pair having the same value of I. Compare with the value of
It is determined whether the difference from the data of the IL characteristic relational expression stored in the memory by the comparison exceeds a predetermined permissible standard, and if the difference exceeds the predetermined permissible standard, The power of the laser light source affected by the optical component changed by the IL characteristic relational expression obtained by two or more data strings is controlled, and if the difference does not exceed the predetermined allowable standard, the memory is stored in the memory. A program for controlling a laser scan unit, which controls the laser scan unit to control the power of a laser light source affected by an optical component changed by a stored IL characteristic relational expression.
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