JP2002086793A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像データに基づいて、一主走査での光量を
調整してドループ特性を補正し、画像上に濃度差のない
画像を提供する。 【解決手段】 各チャンネルの画像データは、補正デー
タ生成部３３ａ〜３３ｄに入力され、生成された補正デ
ータが、ＬＵＴ３１ａ〜３１ｄに入力される。ＬＵＴに
は、各レーザーダイオード発光源のドループ特性を補正
するデータテーブルが設定されており、各チャンネルの
Ｄ／Ａ変換部（ＤＡＣ）へ出力される。また、画像デー
タは、ＡＰＣ，同期検知発光データ生成部３２でＡＰＣ
発光データ，同期検知発光データが付加されてパルス幅
変調データとして出力される。一主走査間に、ＬＤ１〜
ＬＤ４が、各チャンネルの画像データに基づいて同時に
変調され、画像領域外の非有効走査期間において、ＬＤ
１〜ＬＤ４が、順次、ＡＰＣ発光して光出力が補正され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像記録装置、よ
り詳細には、レーザーダイオードアレイを用いた走査光
学系およびその走査光学系を有する画像記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関連する従来技術として、特開
平９−３１４９０８号公報に開示された「画像形成装
置」は、ドループ補正部が、画像データのうち印刷しよ
うとする画素の直前のｎ個（ｎは正の整数）の画素デー
タそれぞれに対して半導体レーザーが発光してから印刷
しようとする画素に対して半導体レーザーが発光するま
での時間とｎ個の画素データそれぞれの階調とに基づい
て、半導体レーザーの印刷しようとする画素に対する発
光レベルへの影響度に応じた補正信号を生成し、印刷し
ようとする画素のデータに補正信号を加算することで温
度特性を補償する補償データを出力し、画素変調発生部
が、印刷しようとする画素に対する半導体レーザーから
の光ビームのエネルギを補償データに基づいて制御する
ようにしたもので、電子写真方式の画像形成装置に関
し、階調再現性の向上を図ったものである。

【０００３】また、特開平１１−２９１５４７号公報に
開示された「画像形成装置」は、レーザーの光量を検出
する光検出手段と、１走査中のレーザーの第１駆動電流
を１走査の間一定に制御する第１制御手段と、１走査中
のレーザーの第２駆動電流をレーザーのオン時間に応じ
て可変制御する第２制御手段と、前記画素変調信号に応
じて前記第２制御手段によって制御された前記第２駆動
電流をオンオフする切替手段とを有し、前記第１制御手
段によって制御された第１駆動電流と前記切替手段によ
ってオンオフされた前記第２駆動電流との和でレーザー
を駆動するレーザー制御手段を備え、かつレーザーの発
光特性を検出して記憶する第１のモードと、前記記憶さ
れたレーザーの発光特性に応じて画像を形成する第２の
モードを有するもので、ドループ特性の悪いレーザーで
あっても、より安定した光量制御が可能となり、したが
って、高品位の画像が得られるというものである。

【０００４】一般に、レーザーダイオードは、温度によ
り、駆動電流に対する光出力特性が大きく変わり、定電
流で駆動した場合、発熱によって光出力が低下する、い
わゆる、ドループ特性を有している。そのため、レーザ
ーダイオードでは、光出力をモニタするＰＤ（Photo Di
ode）が内臓されており、ＰＤの出力を使用して光出力
を一定に制御するＡＰＣ（Automatic Power Control）
動作が必要になってくる。

【０００５】画像記録装置の場合、一般的に、上記ＡＰ
Ｃ動作を一主走査毎に画像領域外の非有効走査期間で行
う方式、一画素毎にリアルタイムで行う方式等が採られ
ている。上記非有効走査期間で行う方式の場合、一走査
毎にＡＰＣ動作によって光出力は補正されるが、原理
上、ドループの補正は不可能であり、発光開始から終了
までが長い場合、光出力が低下し、画像上、濃度の差と
して現れる場合がある。

【０００６】上記リアルタイムＡＰＣの場合、ドループ
の影響のない制御が可能であるが、レーザーダイオード
アレイの場合、複数のＬＤ発光源に対して、1個のＰＤ
という構成になっており、ＰＤの出力を時分割で切り換
える必要があり、リアルタイムでのＡＰＣは不可能であ
る。

【０００７】また、個別に変調制御が可能な発光源を複
数有するレーザーダイオードアレイは、各発光素子間の
距離が十数ミクロンから数十ミクロンと小さいものが一
般的である。そのようなレーザーダイオードアレイを個
別に変調を行うと、各発光源の発熱により、相互に影響
してドループ特性光量の変動として影響する。また、ド
ループ特性の影響が画像上に出るのは、光出力の低下が
ある程度大きくなった場合であり、数％程度の低下では
画像上に濃度差としては現れない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な実情を考慮してなされたもので、（１）画像データに
基づいて、一主走査での光量を調整してドループ特性を
補正し、画像上に濃度差のない画像を提供する、（２）
注目する発光源を変調する画像データだけではなく、隣
接した発光源を変調する画像データにも基づいて、一主
走査での発光源の光出力を調整してドループ特性を補正
し、画像上に濃度差の無い画像を提供する、（３）発光
源の発光時間が短ければ、画像上の濃度差としては現れ
ないため、発光時間が一定時間以上になる画像データで
あった場合、一主走査での光量を調整してドループ特性
を補正し、画像上に濃度差のない画像を提供することが
可能な画像記録装置を提供することを目的としてなされ
たものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一つ
のチップ上に複数のレーザーダイオード発光源が配列さ
れたレーザーダイオードアレイと、前記各レーザーダイ
オード発光源毎に画像データを生成する画像データ生成
手段とを有し、前記画像データに基づいて変調される前
記レーザーダイオード発光源からのレーザービームを回
転多面鏡によって走査させて感光体面上に画像を記録す
る画像記録装置において、各レーザーダイオード発光源
の光出力を一走査時間内で調整する光出力調整手段を有
し、前記画像データに基づいて該画像データに対応する
レーザーダイオード発光源の光出力を調整することを特
徴としたものである。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、レーザーダイオード発光源の光出力を、該レーザー
ダイオード発光源を変調する画像データおよび該レーザ
ーダイオード発光源に隣接するレーザーダイオード発光
源を変調する画像データに基づいて補正することを特徴
としたものである。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、レーザーダイオード発光源の一主走査時間内での連
続発光時間が一定時間以上続いた場合に該レーザーダイ
オード発光源の光出力を補正することを特徴としたもの
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による画像記録装置を、４
チャンネルのレーザーダイオード素子を使用した走査光
学系を有する画像記録装置により説明する。図１は、本
発明が適用される画像記録装置の光走査光学系の機構部
の一例を示した図で、レーザーダイオードアレイ１に
は、個別に変調制御が可能な複数個の発光源が、１個の
チップ上に配列されており、その複数個の発光源は、主
走査方向にはほぼ同一位置で、感光体ドラム７の回転方
向である副走査方向には所定距離離れて配列されてい
る。

【００１３】この各レーザーダイオード発光源からは、
それぞれ、画像データに応じて変調されたレーザービー
ムが射出される。そして、これら複数本のレーザービー
ムは、コリメートレンズ２，アパーチャ８、及び、シリ
ンドリカルレンズ３にて所定形状のレーザービームに整
形されてポリゴンミラー４に照射される。すなわち、上
記複数本のレーザービームは、コリメートレンズ２によ
って平行光束にされ、次に、書き込み密度の大きさに応
じたスリットを有するアパーチャ８によって余分なレー
ザービームがカットされる。

【００１４】そのアパーチャ８によって整形された各平
行光束は、シリンドリカルレンズ３にて、主走査方向の
画像書き込み用の各レーザービームがそれぞれ感光体ド
ラム７の表面で所定の大きさになるように集光され、ポ
リゴンミラー４に照射される。ポリゴンミラー４は、所
定の速度で回転しており、このポリゴンミラー４に当た
ったレーザービームはミラー９に向かい、そこで反射さ
れ、主走査方向（感光体ドラム７の回転軸方向）Ｘに繰
り返して走査される。この時、ポリゴンミラー４で反射
したレーザービームは、一対のＦθレンズ５による等角
速度運動から等速運動への変換と、面倒れ補正レンズ６
による面倒れ補正とが行われた後、反射ミラー９によっ
て角度を変えられ、感光体ドラム７の表面に所定ビーム
径でスポット状に結像される。

【００１５】レーザーダイオードアレイ１は、複数個の
発光源を有しているため、感光体ドラム７の表面には、
副走査方向（感光体ドラム７の回転方向）Ｙに所定のピ
ッチ（位置差）を有する複数本のレーザービーム照射軌
跡が描かれる。感光体ドラム７の表面に対する主走査書
き込み領域外の主走査開始点側レーザー光路には、同期
ミラー１０が設けられており、その同期ミラー１０を介
して、同期検知センサ１１が、感光体ドラム７上を主走
査する直前のレーザービームを検知し、同期検知信号を
生成して出力する。

【００１６】図２は、図１に示したレーザーダイオード
アレイチップの一例を説明するための要部拡大図で、接
合面１ｆには、複数個の発光源、図２に示した実施例で
は、４個の発光源１ａ〜１ｄが配列されており、その４
個の発光源１ａ〜１ｄから射出されるレーザービーム
は、図２に示したように、それぞれ、１ａ′，１ｂ′，
１ｃ′，１ｄ′となる。図３は、レーザーダイオードア
レイの一例を示した要部構成図で、１チップ上に一直線
上に配置された４個のレーザーダイオード（ＬＤ１〜Ｌ
Ｄ４）に対して、各レーザーダイオードの光量を検出す
る１個の受光素子（以下、ＰＤ）で構成されている。図
４は、レーザーダイオードのドループの影響を示した図
で、ＬＤ駆動電流が一定であっても、光波形（ＬＤ光出
力）が時間と共に低下している。

【００１７】図５は、本発明による画像記録装置の書き
込み制御部の一実施例を説明するための要部構成図で、
主走査方向の記録位置を決定する前記同期検知信号に基
づいて、画像処理部（図示せず）より、４ライン分の画
像データが、順次、ビデオ信号処理部２０へ入力され
る。ビデオ信号処理部２０では、４チャンネル分の画像
データが内部のラインメモリに記憶され、回転多面鏡
（ポリゴンミラー）４のタイミングに合わせてタイミン
グ変換され、４ラインの画像データが、それぞれ、同時
に、４個のパルス幅変調（ＰＷＭ）部２１ａ〜２１ｄに
入力される。ＰＷＭ変調部２１ａ〜２１ｄにて画像デー
タに基づいてパルス幅変調された変調信号は、レーザー
ダイオード駆動部（以下、ＬＤＤ）２２ａ〜２２ｄに入
力される。レーザーダイオード駆動部２２ａ〜２２ｄ
は、変調信号に基づいて、ＬＤＡ２３内の４チャンネル
のレーザーダイオード素子（ＬＤ１〜ＬＤ４）をそれぞ
れ駆動する。

【００１８】ビデオ信号処理部２０は、同期検知センサ
１１によって得られた同期検知信号を基準にして、画像
データをパルス幅変調部２１ａ〜２１ｄに発生すると同
時に画像処理部に対して画像データをビデオ信号処理部
２０に転送する基準タイミング信号を発生する。ＰＬＬ
部２５は、同期検知信号を基準に、パルス幅変調部２１
ａ〜２１ｄへの画像出力のための書き込みクロックを発
生させる。Ｄ／Ａ変換部（ＤＡＣ）２７ａ〜２７ｄは、
ビデオ信号処理部２０からの各チャンネルの光出力ドル
ープ補正データをアナログ出力に変換してＬＤＤ部２２
ａ〜２２ｄへ出力する。ＬＤＤ部２２ａ〜２２ｄは、Ｄ
ＡＣ２７ａ〜２７ｄの出力に基づいてレーザーダイオー
ド駆動電流を制御する。

【００１９】図６は、図５に示したビデオ信号処理部２
０内のドループ補正データ発生部の一実施例を説明する
ためのブロック図で、各チャンネルの画像データは、補
正データ生成部３３ａ〜３３ｄに入力され、生成された
補正データが、ＬＵＴ（Lookup Table）３１ａ〜３１ｄ
に入力される。ＬＵＴには、あらかじめ、各レーザーダ
イオード発光源１ａ〜１ｄのドループ特性を補正するデ
ータテーブルが設定されており、各チャンネルのＤＡＣ
へ出力される。また、画像データは、ＡＰＣ，同期検知
発光データ生成部３２に入力され、ＡＰＣ発光データ，
同期検知発光データが付加されてＰＷＭ変調データとし
て出力される。

【００２０】図７は、レーザーダイオードアレイでのＡ
ＰＣのタイミングの一例を示した図である。一主走査間
（同期検知信号間）に、ＬＤ１〜ＬＤ４が、各チャンネ
ルの画像データに基づいて同時に変調され、画像領域外
の非有効走査期間において、ＬＤ１〜ＬＤ４が、順次、
ＡＰＣ発光して光出力が補正されている。また、図示し
ないが、１主走査間で、１個ずつのレーザーダイオード
のＡＰＣ発光を行う方式も可能である。

【００２１】図８は、レーザーダイオード発光源でのド
ループ補正の一例を示したタイミングチャートで、ＤＡ
Ｃ２７ａの出力に基づいてＬＤの光出力が一定になるよ
うに駆動電流が補正される。図９は、隣接した発光源の
熱の影響によるドループ特性の一例を示した図で、ＬＤ
２の光出力例を示している。Ａの光波形は、ＬＤ２のみ
点燈した場合のＬＤ２の光出力で、Ｂの光波形は、ＬＤ
２に隣接したＬＤ１またはＬＤ３が点燈した場合のＬＤ
２の光出力で、Ｃの光波形は、ＬＤ１，ＬＤ３の両方が
点燈した場合のＬＤ２の光出力で、隣接した発光源の熱
による影響でドループ特性が悪くなっている。請求項２
の発明は、この隣接した発光源の熱によるドループ特性
への影響を補正するものである。

【００２２】図１０は、図５に示したビデオ信号処理部
２０内のドループ補正データ発生部の一実施例を説明す
るためのブロック図で、各チャンネルの画像データは、
補正データ生成部３５に入力され、注目した発光源の画
像データ，隣接した発光源の画像データに基づいて、生
成された補正データがＬＵＴ３６ａ〜３６ｄに入力され
る。ＬＵＴには、あらかじめ、各レーザーダイオード発
光源のドループ特性を補正するデータテーブルが設定さ
れており、変換された補正データが各チャンネルのＤＡ
Ｃ２７ａ〜２７ｄに出力される。隣接した発光源の熱に
よるドループへの影響度は、あらかじめ求められた補正
係数で補正される。また、画像データは、ＡＰＣ，同期
検知発光データ生成部３７に入力され、ＡＰＣ発光デー
タ，同期検知発光データが付加されてＰＷＭ変調データ
として出力される。

【００２３】図１１は、レーザーダイオード発光源での
ドループ補正の他の例を示したタイミングチャートで、
ＤＡＣ２７ｂの出力に基づいてレーザーダイオード発光
源の光出力が一定になる様に駆動電流が補正される。請
求項３は、図６に示した実施例において、各発光源を変
調する画像データにより、一定時間以上前記発光源の発
光が続く場合に、補正データ生成部３３ａ〜３３ｄにお
いて、補正データを生成する構成である。

【００２４】

【発明の効果】（１）請求項１の発明に対する効果 画像データに基づいて一主走査での光量を調整してドル
ープ特性を補正するので、画像上、主走査方向に発生す
る濃度差のない画像を得ることができる。

【００２５】（２）請求項２の発明に対する効果 レーザーダイオードアレイは、各発光素子間の距離が十
数ミクロンから数十ミクロンと小さいものが一般的であ
る。そのようなレーザーダイオードアレイを個別に変調
を行うと、各発光源の発熱により、相互に影響してドル
ープ特性光量の変動として影響する。注目する発光源を
変調する画像データだけではなく、隣接した発光源を変
調する画像データにも基づいて、一主走査での発光源の
光出力を調整してドループ特性を補正するので、更に、
正確に画像上主走査方向に発生する濃度差のない画像を
得ることができる。

【００２６】（３）請求項３の発明に対する効果 ドループ特性の影響が画像上に出るのは、光出力の低下
が、ある程度大きくなった場合であり、数％程度の低下
では、画像上に濃度差としては現れない。発光源の発光
時間が短ければ、画像上に濃度差としては現れないた
め、発光時間が一定時間以上になる画像データであった
場合にのみ、一主走査での光量を調整してドループ特性
を補正するので、画像上、主走査方向に発生する濃度差
のない画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用される画像記録装置の光走査光
学系の機構部の一例を示した図である。

【図２】 図１に示したレーザーダイオードアレイチッ
プの一例を説明するための要部拡大図である。

【図３】 レーザーダイオードアレイの一例を示した要
部構成図である。

【図４】 レーザーダイオードのドループの影響を示し
た図である。

【図５】 本発明による画像記録装置の書き込み制御部
の一実施例を説明するための要部構成図である。

【図６】 図５に示したビデオ信号処理部内のドループ
補正データ発生部の一実施例を説明するためのブロック
図である。

【図７】 レーザーダイオードアレイでのＡＰＣのタイ
ミングの一例を示した図である。

【図８】 レーザーダイオード発光源でのドループ補正
の一例を示したタイミングチャートである。

【図９】 隣接した発光源の熱の影響によるドループ特
性の一例を示した図である。

【図１０】 図５に示したビデオ信号処理部内のドルー
プ補正データ発生部の一実施例を説明するためのブロッ
ク図である。

【図１１】 レーザーダイオード発光源でのドループ補
正の他の例を示したタイミングチャートである。

【符号の説明】

１…レーザーダイオードアレイ、１ａ〜１ｄ…レーザー
ダイオード発光源、１ａ′〜１ｄ′…レーザービーム、
１ｆ…接合面、２…コリメートレンズ、３…シリンドリ
カルレンズ、４…ポリゴンミラー、５…Ｆθレンズ、６
…面倒れ補正レンズ、７…感光体ドラム、８…アパーチ
ャ、９…反射ミラー、１０…同期ミラー、１１…同期検
知センサ、２０…ビデオ信号処理部、２１ａ〜２１ｄ…
パルス変調部、２２ａ〜２２ｄ…レーザーダイオード駆
動部、２３…ＬＤＡ、２４…ＡＰＣ制御部、２５…ＰＬ
Ｌ部、２７ａ〜２７ｄ…ＤＡＣ部、３１ａ〜３１ｄ，３
６ａ〜３６ｄ…ＬＵＴ、３２，３７…ＡＰＣ，同期検知
発光データ生成部、３３ａ〜３３ｄ，３５…補正データ
生成部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一つのチップ上に複数のレーザーダイオ
   ード発光源が配列されたレーザーダイオードアレイと、
   前記各レーザーダイオード発光源毎に画像データを生成
   する画像データ生成手段とを有し、前記画像データに基
   づいて変調される前記レーザーダイオード発光源からの
   レーザービームを回転多面鏡によって走査させて感光体
   面上に画像を記録する画像記録装置において、各レーザ
   ーダイオード発光源の光出力を一走査時間内で調整する
   光出力調整手段を有し、前記画像データに基づいて該画
   像データに対応するレーザーダイオード発光源の光出力
   を調整することを特徴とする画像記録装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像記録装置におい
   て、レーザーダイオード発光源の光出力を、該レーザー
   ダイオード発光源を変調する画像データおよび該レーザ
   ーダイオード発光源に隣接するレーザーダイオード発光
   源を変調する画像データに基づいて補正することを特徴
   とする画像記録装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の画像記録装置におい
   て、レーザーダイオード発光源の一主走査時間内での連
   続発光時間が一定時間以上続いた場合に該レーザーダイ
   オード発光源の光出力を補正することを特徴とする画像
   記録装置。