JP2004148688A

JP2004148688A - 光プリントヘッドの補正方法および光プリントヘッドならびに画像形成装置

Info

Publication number: JP2004148688A
Application number: JP2002316813A
Authority: JP
Inventors: Tomo Ito; 友伊藤; Akira Taguchi; 明田口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】感光体などの各種像担持体に対し、それぞれ適宜、効率的に補正ができ、その利便性を顕著に高める。
【解決手段】順次下記（１）〜（５）の各工程を経て光量補正する。（１）各発光素子３の発光出力を測定し、これら発光素子３の発光出力を所要の範囲内にて均一化するための第１の光量補正データを作成する。（２）第１の光量補正データを用いて各発光素子３をそれぞれ略等しい輝度になるように発光させ、レンズアレイ５を透過した光の強度分布を略結像位置にて測定する。（３）光の強度分布に基づいて、第２の光量補正データを作成する。（４）各発光素子３の発光強度のばらつきを平準化すべく、ｎ番目の発光素子に対し移動平均を計算して補正目標値Ｑ（ｎ）を算出する。（５）ｎ番目の発光素子に対し、補正目標値Ｑ（ｎ）に基づいて、所定の印加電力値を求めるべく、さらに第２の光量補正データを補正する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式のプリンタやファクシミリ、複写機など画像形成装置の露光手段として用いられる光プリントヘッドの補正方法に関するものであり、さらに本発明の補正方法を用いた光プリントヘッドならびに画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真式のプリンタやファクシミリ、複写機などの露光手段として光プリントヘッドが用いられている。
【０００３】
かかる従来の光プリントヘッドは、回路基板の上面に、多数の発光素子が直線状に配列されている発光素子アレイチップを複数個、一列状に配置させるとともに、これら発光素子アレイチップ上にロッドレンズアレイ等のレンズアレイを配設した構造であって、前記発光素子アレイチップの発光素子を外部からの階調画像データに基づいて個々に選択的に発光させるとともに、このように発光した光を、レンズアレイを介して感光体に照射・結像させ、感光体に所定の潜像を形成することによって露光手段として機能する。
【０００４】
そして、感光体に形成された潜像は、その後、所定の現像プロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所定の画像が記録される。
【０００５】
しかしながら、上述した従来の光プリントヘッドによれば、発光素子アレイチップが従来周知の半導体製造技術にて製作されており、これによって得られる発光素子アレイチップの発光素子は、発光特性が均一に揃っていなかった。それ故、すべての発光素子に同じ大きさの電力を印加しても発光素子毎に発光量が異なり、感光体上の光スポットにばらつきが生じ、画像にムラが生ずる原因となり、正確に階調表現することができないという課題があった。
【０００６】
この課題を解消すべく、個々の発光素子から感光体へ照射する発光量を一定とするように、発光特性に応じた光量補正データを作成し、かかる光量補正データに基づいて発光素子の駆動時間を調整することによって発光量を調整する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、光量を一定にする補正方法では、レンズアレイや発光素子のばらつきに伴って生ずる感光体上に形成される光スポットの形状のばらつきを抑えることができず、これによって印画のムラを抑えることはできなかった。
【０００８】
これに対し、特開平８−１４２４０６号公報および特開平１１−２２７２５４号公報によれば、所定の閾値における光スポットの幅や面積が均一となるように光量補正されたＬＥＤヘッドを利用して印画濃度のばらつきを抑える技術が提案されている（特許文献２と特許文献３参照）。
【０００９】
しかしながら、かかる技術であっても、実際に使われる条件下で常に光スポットの特性を一定に保つことが大変困難であることがわかった。
【００１０】
すなわち、一般的に供給電力量は４ビットで制御されるために、制御できる量は分解能に制約され、限界があること、ならびに制御する範囲が大きいときには、制御後のばらつきも大きくなり、ムラが発生する原因になっていた。
【００１１】
このような制御量を少なくするための技術として、さらに下記の特許文献４〜特許文献６にて提案されている。
【００１２】
これら各公報によれば、制御値を一定にするのではなく、ある分布の中に入るように制御してムラを目立たなくする技術や、補正の目標値を移動平均などの手法を用いて人間の視覚では認知できないばらつきのレベルに設定するといった技術である。
【００１３】
なお、特許文献７と特許文献８によれば、本発明の先行技術になりえて、感光体の感度を閾値として、ビームのスポット幅や感光体上のドット面積を均一に制御するという技術が記載されているが、双方とも感光体の感度の閾値が意味する内容が記載されていない。
【００１４】
【特許文献１】
特開平２−６２２５７号公報
【特許文献２】
特開平８−１４２４０６号公報
【特許文献３】
特開平１１−２２７２５４号公報
【特許文献４】
特開平１０−１８１０３１号公報
【特許文献５】
特開２００１−３２２３１０号公報
【特許文献６】
特開２００２−１２７４９２号公報
【特許文献７】
特開平４−３０５６６７号公報
【特許文献８】
特開２００２−６７３７２号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のごとく、従来の技術によれば、発光素子の光量やビームの形状（面積・径など）をあらかじめ設定した値や範囲内に制御しようとするものであって、これらの補正方法では、単に光プリントヘッドの出力を一定にすることのみが補正対象となっている。
【００１６】
したがって、光プリントヘッドの出力を実際の印画に変換する媒介となる感光体に潜像を形成するプロセスについては、ほとんど検討されておらず、そのために、従来の技術では、感光体の感度が変わると、制御するための基準値が変わり、これに伴なって、再度、印画をおこなうなどして値を決めなおす必要があった。
【００１７】
したがって本発明の目的は、感光体などの各種像担持体に対し、利便性を高めた光プリントヘッドの補正方法を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、かかる本発明の補正方法により発光素子アレイより均等な光照射を達成した光プリントヘッドならびに画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光プリントヘッドの補正方法は、複数の発光素子を配列してなる発光素子アレイと、この発光素子アレイからの出射光を像担持体に結像させるべく、該像担持体との間に配した結像光学系とからなる光プリントヘッドに対し、順次下記（１）〜（５）の各工程を経て光量補正することを特徴とする。
【００２０】
（１）各発光素子の発光出力を測定し、この測定結果に基づいて、これら発光素子の発光出力を所要の範囲内にて均一化するための第１の光量補正データを作成する。
【００２１】
（２）前記第１の光量補正データを用いて各発光素子をそれぞれ略等しい輝度になるように発光させるとともに、前記結像光学系を透過した光の強度分布を略結像位置にて測定する。
【００２２】
（３）前記光の強度分布に基づいて、各発光素子に対応する高階調のピーク値に対し、所定の比率の強度閾値を等高線とする領域の断面積を求め、各発光素子に対応する低階調のピーク値に対し、当該所定の比率の強度閾値を等高線とする領域の断面積を求め、さらに双方の断面積に基づいて第２の光量補正データを作成する。
【００２３】
（４）各発光素子の発光強度のばらつきを平準化すべく、ｎ番目の発光素子に対し移動平均を計算して補正目標値Ｑ（ｎ）を算出する。
【００２４】
（５）ｎ番目の発光素子に対し、前記補正目標値Ｑ（ｎ）に基づいて、所定の印加電力値を求めるべく、さらに第２の光量補正データを補正する。
【００２５】
本発明の他の光プリントヘッドの補正方法は、像担持体が感光体であることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の他の光プリントヘッドの補正方法は、前記強度閾値は感光体の感度を基準にして決定し、たとえば半減露光感度を基準にして決定し、さらには前記半減露光感度を２〜１０ｃｍ^２／μＪにして、強度閾値を発光素子に対応するピーク値の２〜５％に設定することを特徴とする。
【００２７】
本発明の光プリントヘッドは、本発明の光プリントヘッドの補正方法を経たことを特徴とする。
【００２８】
本発明の画像形成装置は、本発明の光プリントヘッドと、前記像担持体とからなることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る光プリントヘッドＬの分解斜視図であり、図２は光プリントヘッドＬを実装した画像形成装置の概略構成を示す正面図であって、この装置によれば、大略的に、光プリントヘッドＬと、前記像担持体である感光体（感光体ドラム）Ｐとからなる。図３は発光素子アレイに対し印加するためのドライバーＩＣ４の回路図である。
【００３０】
光プリントヘッドＬによれば、回路基板１の上面に複数個の発光素子アレイチップ２やドライバーＩＣ４等を実装するとともに、これら発光素子アレイチップ２の発光面上に前記結像光学系であるレンズアレイ５を配置したものである。これら各部材は、図示しないハウジングの内部に収容している。
【００３１】
前記回路基板１は、ガラス布基材エポキシ樹脂やガラス、セラミック等の電気絶縁性材料からなる矩形状のベースの上面に多数の回路配線を所定パターンに被着させてなり、その上面でもって複数個の発光素子アレイチップ２やドライバーＩＣ４等を支持する。
【００３２】
回路基板１上に搭載した複数個の発光素子アレイチップ２は、回路基板１の長手方向に沿って一列状に配置されており、各々の上面には、たとえば６００ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）の密度で直線状に配列した発光素子３と、この発光素子３に電気的に接続される多数の接続パッドとを有しており、これら各接続パッドはボンディングワイヤを介して回路基板１上の回路配線に電気的に接続される。
【００３３】
前記発光素子３は、たとえばＧａＡｌＡｓ系やＧａＡｓＰ系の発光素子等からなり、ｐ型半導体とｎ型半導体とをｐｎ接合して構成され、外部より回路配線および接続パッド等を介して発光素子３に電源電力が印加されると、ｐ型半導体の内部に電子が、ｎ型半導体の内部に正孔がそれぞれ注入され、これらキャリアをｐｎ接合付近で再結合させ、この結合の際に生じたエネルギーを光に変換することによって発光素子３が所定の輝度で発光する。
【００３４】
この発光素子３には、画像データに基づいて外部より所定のエネルギーが印加され、発光素子が画像データに対応した所定の時間だけ発光する。
【００３５】
一方、回路基板１上に搭載されているドライバーＩＣ４は、図３に示す如く、外部からの画像データに基づいて発光素子３の光の階調レベルを制御する階調制御部４Ａと、光量補正データに基づいて発光素子３の発光量を調整する光量補正部４Ｂと、発光素子３と１対１に対応して設けられる多数の定電流電源群Ｒとを含んで構成されている。
【００３６】
階調制御部４Ａは、外部からの階調画像データをシリアル転送するためのシフトレジスタやこれらの画像データを一時的に格納するためのラッチおよびストローブ信号が供給される間、ラッチ内の階調画像データに基づいて定電流電源群Ｒへ所定の出力を発するゲート回路等により構成され、ラッチ内の階調画像データに基づいて定電流電源群Ｒから発光素子３へ供給される電流の通電時間を可変させることにより、発光素子３の発する光の階調制御をおこなう。
【００３７】
また、光量補正部４Ｂは、算出された光量補正データをシリアル転送するためのシフトレジスタや、この光量補正データを一時的に格納するためのラッチにより構成され、ラッチ内に格納されている光量補正データに基づいて定電流電源群から発光素子３に供給される電流の電流値を切り換えることにより、発光素子３の発光量を調整する。
【００３８】
定電流電源群Ｒについては、それぞれ複数個の定電流電源からなり、光量補正部４Ｂのラッチ内に格納される光量補正データに基づいて、これら定電流電源のいずれか１つ、もしくは複数が選択されることで、その電流値が切り換えられる。
【００３９】
このような回路構成のドライバーＩＣ４は、先に述べた発光素子アレイチップ２と同様に、ボンディングワイヤを介して回路基板１上の対応する回路配線に電気的に接続される。
【００４０】
また、発光素子アレイチップ２上に配したレンズアレイ５については、発光素子３の発する光を外部の感光体ドラムＰに照射・結像させるためのものであり、かかるレンズアレイ５としては多数の棒状レンズを直線状、あるいは千鳥状に配列させて成るロッドレンズアレイ等が用いられ、接着剤により図示しないレンズホルダー等によって所定位置に固定される。
【００４１】
感光体ドラム（感光体）Ｐについては、光プリントヘッドＬの発光素子アレイチップ２上に、光プリントヘッドＬと所定の距離だけ離間するようにして、光プリントヘッドＬと略平行に配置される。
【００４２】
感光体ドラムＰは、アルミニウム金属等から成る円筒状基体の外表面にアモルファスシリコンなどの無機半導体や有機半導体から成る光導電層を被着させた構造を有しており、印画動作時、図示しないモータ等によって軸周りに回転され、光導電層に光プリントヘッドＬからの光が照射されると、光導電層の比抵抗を急激に低下させて、光導電層に所定の潜像を形成する。そして、感光体ドラムＰに形成された潜像は、現像のプロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写・定着させることによって所定の画像が記録される。
【００４３】
次に上記構成の光プリントヘッドＬの補正方法について説明する。
順次、（１）〜（４）の工程を経る。
【００４４】
工程（１）：
各発光素子３の発光出力を測定し、この測定結果に基づいて、これら発光素子３の発光出力を所要の範囲内にて均一化するための第１の光量補正データを作成する。
【００４５】
この第１の光量補正データにより光量補正を行う場合の補正目標値は、通常、補正前の各発光素子３の光量の平均値付近に設定すればよい。また、感光体ドラムＰの光感度や印字の速度などを考慮して、補正可能な範囲内にて、所要の目標値を決定する。
【００４６】
本発明者が繰り返しおこなった実験によれば、各発光素子３の発光出力のばらつきを、±１５％以内、好ましくは±７％にするとよい。
【００４７】
このような範囲に設定する理由は、次に通りである。
すなわち、発光出力のばらつきが大きすぎると、後述する第２の光量補正データ作成の際に、各発光素子の発光強度分布の形状が大きくばらつき、これにより、第２の光量補正における補正値を大きく変動させることになり、その結果、高精度の補正ができなくなることがある。
【００４８】
本工程を図４により説明する。同図は光量補正データを作成するために用いる光量補正用測定装置の概略図である。
【００４９】
発光出力の測定は、ロッドレンズアレイ５を取り付けた後に、ＬＥＤアレイチップ２の発光素子３の発した光を直接、ＣＣＤカメラ６で観察し、その後、ＣＣＤ画像を画像処理することによって得られた強度分布に基づいて、各発光素子３の発光出力とこれらの平均値（基準値）との差を埋めるために必要な所定の電力値を求め、この値に対応する第１の光量補正データを作成する。
【００５０】
たとえば、印加電力の調整を３％ごとの単位にて、その単位刻みの１６段階にておこなう場合、１ドットにつき４ビットの光量補正データが必要となり、１．２％刻みの６４段階でおこなう場合、１ドットにつき６ビットの光量補正データが必要となる。
【００５１】
４ビットの補正精度で調整する場合は、２^４＝１６になることで、０〜１５の１６段階にて行なうために、たとえば、３％刻みで調整するときは、約４５％の幅で電力調整ができる。
【００５２】
これに対し、６ビットの補正精度にて調整する場合は、２^６＝６４になることで、０〜６３の６４段階の調整幅があり、よって、１．２％刻みで調整する場合、約７５％の幅で電力調整ができる。ここで、調整幅を何％刻みにするか、という点は、ＬＥＤ発光素子やＩＣの設計により決定する。
【００５３】
また、かかる調整は、電流値もしくは発光時間を適宜変えることで、達成できる。
【００５４】
工程（２）：
次にＬＥＤアレイチップ２の各発光素子３を前述の第１の光量補正データを用いて、１個ずつ順次に略等しい輝度で発光させ、ロッドレンズアレイ５を透過した光の強度分布を略結像位置で測定する。なお、この光量測定は、図４に示すようなビーム測定装置を用いればよい。
【００５５】
このビーム測定装置を用いることで、ロッドレンズアレイ５上を発光素子３の配列と平行に移動するＣＣＤカメラ６を備え、このＣＣＤカメラ６で読み込んだＣＣＤ画像を画像処理することによって強度分布を得る。
【００５６】
この強度分布は、発光素子３の出射光の一部が周囲に向かって広がることにより、図５に示す３次元の斜視図に示すごとく、中央域にピーク値を有する山状の分布となっている。
【００５７】
同図の配列方向とは、発光素子３の配列方向であり、同図の配列直交方向とは、その配列方向と直交する方向である。
【００５８】
また、第１の光量補正データを用いて、発光素子３に印加する電力（電流値もしくは通電時間）を変化させて、各発光素子３の輝度が略等しくなるように調整する。
【００５９】
また、結像位置で測定することが望ましいが、実際の光プリントヘッドにおいては、ヘッドの構成部材の組立精度やロッドレンズアレイの素線のばらつきが原因となって、光プリントヘッドの各発光素子の結像位置がばらつくことがあり、そのために、全測定ポイントにおいて、結像位置と一致した点で測定することは困難である。
【００６０】
したがって、実際の測定においては、概略結像位置付近で測定を行うことによって、これらの結像位置のばらつきをも含めて、発光強度分布の測定を行い、これに対し、後述する第２の光量補正データの作成を行うことでもって、結像位置のばらつきによる画像ムラについても補正することができる。
【００６１】
工程（３）：
次に、上述の強度分布から、第２の光量補正データを作成する。
第２の光量補正データを作成するには、まず図５の強度分布のうち、各発光素子３に対応するピーク値に対して、所定の比率の強度閾値を等高線とする領域の断面積（以下、この断面積を強度断面積と称する）を求める。
【００６２】
この強度断面積を算出する所定の強度閾値は、感光ドラムの感度と相関が強く、本発明者は、その理由を下記のとおりであると考える。
【００６３】
感度の高い感光体ドラムＰの場合には、図６に示すように、あるピークを有する発光素子の光エネルギーの強度プロファイルは、Ｅ−Ｖカーブによって感光体ドラムＰ上に形成されるスポットの電位強度分布は幅広になり、トナーが付着する閾値電位に対応するスポットの発光強度閾値は低くなる。一方、図７のように感度の低い感光体ドラムＰの場合には、同じ発光プロファイルを有するピークであっても感光体ドラムＰ上に形成されるスポットの電位強度分布は幅狭になり、これに伴なって、トナーが付着する閾値電位に対応するスポットの発光強度閾値は高い位置に設定する。
【００６４】
たとえば、感光体ドラムＰの表面電位が１／２まで露光電位が低下するのに必要な感光体の半減露光感度が、２〜１０ｃｍ^２／μＪである場合には、強度閾値として、ピーク値の２〜５％の範囲内より選択するのが望ましく、それ未満の低い感度の感光体ドラムを用いた場合には、強度閾値はピーク値の５％以上から選択することが望ましい。例として、波長６８５ｎｍのときに約４．４ｃｍ^２／μＪの半減露光感度を有するアモルファスシリコン感光体の場合には、強度閾値としては、ピーク値の３％が適当である。
【００６５】
そして、本発明によれば、本工程において、さらにかかる光の強度分布に基づいて、各発光素子に対応する高階調のピーク値に対し、所定の比率の強度閾値を等高線とする領域の断面積を求め、また、各発光素子に対応する低階調のピーク値に対し、当該所定の比率の強度閾値を等高線とする領域の断面積を求める。
【００６６】
そして、さらに双方の断面積に基づいて第２の光量補正データを作成する。
【００６７】
さらに詳しくは、図１２により説明すると、各発光素子３を高階調側Ｇ１に相当する発光時間を用いて１個づつ順番に発光させ、ＣＣＤカメラで検知し、そして、ＣＣＤ画像処理することによって、各発光素子３の光の強度分布を得る。
【００６８】
つづいて、低階調側Ｇ２に相当する発光時間を用いて同様に各発光素子３の光の強度分布を得る。
【００６９】
そして、第２の光量補正データを作成するには、前述の発光強度分布を所定の強度閾値を等高線とする領域の断面積（強度断面積）求める。階調Ｇ１、Ｇ２に対応する断面積をそれぞれＳ１、Ｓ２とする。
【００７０】
この所定の強度閾値の求め方に関しては感光体感度特性を元に算出することが、実際の印画と相関が密になるという点で望ましい。
【００７１】
図１２に示す発光体の強度分布の例を示すごとく、高階調側Ｇ１、低階調側Ｇ２において、それぞれの階調での発光強度分布をＥ１、Ｅ２とする。このような発光体である感度特性をもつ感光体に露光を行った場合、閾値Ａ以上の強度を露光すると考えられ、Ｒ１、Ｒ２はこの閾値でのビーム径になり、Ｓ１、Ｓ２は感光体上の発光体露光面積となる。
【００７２】
図１３に示す発光強度分布によれば、図１２のビームと比較してビーム径が大きくなっており、これに伴って高階調側Ｇ１、低階調側Ｇ２の各階調でのビーム断面積Ｓ‘１、Ｓ’２の変化量が大きくなる。
【００７３】
よって、高階調Ｇ１ビーム断面積から第２の光量補正データを作成した場合に低階調側Ｇ２ではムラが反転する現象を表している。
【００７４】
工程（４）：
この各発光素子Ｄｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）の強度断面積をＳｉとすると、数１に示すように、ｎ番目の発光素子Ｄｎを中心とする前後ｈ個の発光素子の各強度断面積の平均値、すなわち移動平均を計算し、補正目標値Ｑ（ｎ）とする。
【００７５】
【数１】

【００７６】
この移動平均の処理は、ローパスフィルタの役割を有し、これによって各発光素子３の補正目標値Ｑ（ｎ）から短い周期のばらつきを除去することができる。このｈの値を適切に選択してやることにより、補正目標値Ｑ（ｎ）は、緩やかなうねりを有する曲線となる。
【００７７】
この曲線は、図８に示すように測定された各発光素子の強度断面積から、人間の眼に敏感な短い周期のばらつきが除去され、長周期のばらつきのみ有していることから、この曲線に基づいて、各発光素子の強度断面積を補正してやることにより、この光プリントヘッドＬによって形成される印字の濃度ムラは、人間の視覚では認識されなくなる。
【００７８】
なお、図８の横軸は、発光強度分布を測定した各発光素子の配列を示し、縦軸は強度断面積値（任意単位）であり、また、曲線Ａは各発光素子の強度断面積Ｓｎであり、曲線Ｂは、曲線Ａを移動平均演算した結果（補正目標値Ｑ（ｎ））である。
【００７９】
かかる移動平均によれば、ｈの値を変えることによって、移動平均を行う区間の長さを変更し、除去されるばらつきの周期を選択することができる。この値を大きくすると、広い周期のばらつきを除去することができるが、大きくしすぎると、補正目標値Ｑ（ｎ）は、平坦な直線に近くなるため、各発光素子の補正量を大きくする必要が生じ、高精度の補正ができないばかりか、補正可能範囲を越えることがある。
【００８０】
また、この値ｈを小さくすると、除去できるばらつきの周期は小さくなるが、小さくしすぎると、人間の視覚に認識される短周期のばらつき成分を有し、これによって補正の効果がなくなる。
【００８１】
本発明者は、移動平均計算をおこなう区間長と、ｈ値と、画像ムラとの関係を実験したところ、表１に示すような結果が得られた。
【００８２】
【表１】

【００８３】
同表において、◎、〇、△、×、××の５とおりに区分し、◎印は人間の目では画像ムラがあるかどうか判別できない程度の良好なレベルである。〇印は光の当て方によってわずかに画像ムラがあるのが認識できるレベルであり、△印は光の当て方によってわずかに画像ムラがあるのが認識できるレベルであり、×印は画像のムラがはっきりと目立っている状態であり、××印は画像ムラがスジとなって目立っている部分と目立たない部分があるという状態である。
【００８４】
以上のとおり、ｈの値は、移動平均計算をおこなう区間の長さが１．５〜３０ｍｍ、より好ましくは、５〜１５ｍｍの範囲に収まるように選択するとよく、たとえば、６００ｄｐｉの印字密度を有する光プリントヘッドを用いて、全ドットを発光させてビームの強度断面積測定を行った場合、ｈの下限は、２ｈ＋１＝１．５ｍｍ／０．０４２３ｍｍ＝３５であり、これにより、ｈ＝１７となる。また、ｈの上限は、２ｈ＋１＝３０ｍｍ／０．０４２３ｍｍ＝７０９であり、これにより、ｈ＝３５４となる。好適には前記の５〜１５ｍｍの範囲に対応して、ｈを５９〜１７７にするとよい。
【００８５】
工程（５）：
最後にｎ番目の発光素子Ｄｎに対応する強度断面積値Ｓｎと移動平均によって求めた補正目標値Ｑ（ｎ）との差ｄｉｆ（ｎ）から、必要な所定の電力値を求め、第２の光量補正データを作成する。
【００８６】
作成の方法は次のようになる。
図９に示すごとく、強度断面積値Ｓｎと移動平均によって求めた補正目標値Ｑ（ｎ）との差ｄｉｆ（ｎ）が正のとき（Ｓｎ＞Ｑ（ｎ））は、電力値を下げるように、逆に、ｄｉｆ（ｎ）が負のとき（Ｓｎ＜Ｑ（ｎ））は、電力値を上げるように補正値を作成する。この補正値は、次式のように−ｄｉｆ（ｎ）に係数のαが乗ぜられて作成される。
【００８７】
第２の光量補正値＝ −ｄｉｆ（ｎ）×α
この係数αは、印字パターン、印画階調、感光体ドラムの感度、現像剤特性などの諸要素に応じて、実験的に最適な値を選択するとよい。
【００８８】
たとえば、αをいくつかの水準で光量補正データを作成して、出力した所定の印画パターンをスキャナーで取り込んで、画質のムラが最小になるようなαを選択するといった手法が用いられる。
【００８９】
本発明によれば、第２の光量補正データを、先に作成した第１の補正データと組み合わせて用いるために、両者のビット数を揃えておくことが好ましい。
【００９０】
たとえば、印加電力の調整を１．２％刻みの６４段階でおこなう場合、第１の光量補正データと同様に、１ドットにつき６ビットの第２の光量補正データを準備する。
【００９１】
すなわち、光プリントヘッドの光量を補正するための制御機構は、通常は、１つだけであるため、第１の光量補正データと第２の光量補正データとを同じビット数にしておくことで、簡単に加減するだけで、同じ制御機構を用いて、最終的な補正をかけることができる。
【００９２】
たとえば、第１の光量補正データを１０として、第２の光量補正データを−３としたときに、１０−３＝７が最終的な補正データとなる。
【００９３】
また、本発明によれば、第１の光量補正データをベースにして、さらに工程（３）以降でもって第２の光量補正データを作成する。
【００９４】
光プリントヘッドの制御機構側に２種類の第２の光量補正データをＥＥＰＲＯＭ等に格納して、階調制御データを元に２つの第２の光量補正データを線形保管した光量補正データを再作成して光プリントヘッドのＩＣに入力する。
【００９５】
以上のようにして得た第１の光量補正データおよび第２の光量補正データ、あるいはこれらを合わせた最終的な補正データは、ＥＥＰＲＯＭなどの記録メディアに保存され、光プリントヘッドを使用する際に記録メディアより読み出されてドライバーＩＣに入力される。入力された光量補正データは前述したごとく、それ専用のシフトレジスタを経てラッチに格納され、光量補正に用いられる。
【００９６】
また、発光素子の光量補正に用いられる補正データは、強度分布中のピークの強度断面積値の大きさを考慮して作成されたものであり、そのため、各ドットの画像のコントラストが均一化されて階調性を正確に表現することができ、その結果、濃度むらのない鮮明で良好な画像を形成することができる。
【００９７】
さらにまた、レンズアレイを透過した発光素子の発光出力を均一化するための第１の光量補正データと、レンズアレイの不均一性などによるビームの強度断面積のばらつきを補正するための第２の光量補正データとを別個に作成し、その後，双方で両データを組み合わせることによって最終的な光量補正データを得るようにしているため、光プリントヘッドの光量補正を精度良くおこなうことができる。
【００９８】
また、本発明者が工程（１）において、各発光素子３の発光出力を測定し、この測定結果に基づいて、これら発光素子３の発光出力を所要の範囲内にて均一化するための第１の光量補正データを作成するが、第１の光量補正データにより光量補正を行う場合の補正目標値を設定するに当り、各発光素子３の発光出力のばらつきを、±１５％以内、好ましくは±７％にするとよいことを繰り返し行った実験により確認した。その結果は、表２に示すとおりである。
【００９９】
【表２】

【０１００】
同表において、左欄は第１の光量補正データにより光量補正を行った後の光量ばらつきであり、右欄は、左欄の条件にて第２の光量補正データの作成を行ったときの画像ムラを印画試験によって評価した場合の結果である。
【０１０１】
以上のとおり、実際には、強度断面積から第２の光量補正データを作成するには数１に示すように、ｎ番目の発光体のビーム強度断面積Ｓ（ｎ）とした場合、ｎ番目の発光素子を中心とする前後ｍ個の発光素子で移動平均Ｑ（ｎ）を計算して算出する。
【０１０２】
そして、異なる２つの階調で求めた第２の補正値は画像形成装置内で記憶手段内に記憶され、画像データに伴う階調信号に応じて、線形に補間されて各発光体の光量補正データとして発光することが可能となる。
【０１０３】
このように、発光素子３を、階調レベル予め設定した異なる階調レベルＧ１、Ｇ２で発光させた光の強度分布を測定し、その強度分布に対して感光体感度と元にした強度閾値を等高線とするビームの強度断面積を求め、２つの階調での第２の光量補正データ各々作成し、その間の階調においては線形で補間された光量補正データを作成することにより、各階調毎で感光体表面に露光する光スポットが異なっている現象を精度よく補正することが可能となり、すべての階調において正確な階調表現を行うことが可能な光プリンタヘッドおよび画像形成装置が実現される。
【０１０４】
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等は何ら差し支えない。
【０１０５】
（１）たとえば、上述の実施形態においては、図１０に示すごとく、発光素子を１個ずつ順次発光させて各素子の発光量を測定するようにしたが、これに代えて、図１１に示すごとく、発光素子を、互いの光が干渉しあわないレベルで複数個同時に発光させて各素子の発光量を測定するようにしてもよい。
【０１０６】
（２）上述の実施形態によれば、まずレンズアレイを透過した発光素子の発光出力を均一化するための第１の光量補正データを作成し、次にレンズアレイ５を透過した光を補正するための第２の光量補正データを作成し、その後、両者を組み合わせた最終的な光量補正データを得るというプロセスにより、発光特性のばらつき補正とレンズ特性のばらつき補正を同時に行ったが、これに代えて、第１の光量補正をおこなうときには、レンズアレイ５を透過させず、直接発光素子からの光を測定して光量補正データを作成することにより、発光特性のばらつき補正とレンズ特性のばらつき補正を別個におこなうようにしてもよい。
【０１０７】
（３）また、上述の実施形態では発光強度を測定するのにＣＣＤカメラを用いるようにしたが、これに代えてフォトダイオードや光電子増倍管などの他の光量検出手段を用いるようにしてもよい。
【０１０８】
（４）さらに上述の実施形態では、感光体ドラムの感度を規定するのに、感光体半減露光感度を用いたが、感光体の感度表記方法としては、一般に次のような方法が知られており、これらのうちいずれを採用してもよい。
【０１０９】
▲１▼ 半減露光量（初期電位が１／２になるまでに必要とされる露光量）。これは今回採用した方法である。
【０１１０】
▲２▼ ＶＤＤＰ（たとえば９００Ｖ）からＶＢＧ（たとえば１００Ｖ）に減衰させるのに必要な光量で感度を表示する（電圧は恣意的に選択できる）。
【０１１１】
▲３▼ 露光量と表面電圧を実測し、グラフにプロットして回帰式を当てはめ、回帰式の係数を感度として採用する。
【０１１２】
（５）さらに、本プリントヘッドを用いて、複数の階調レベルを有する階調画像データを印画する場合、本発明を利用して、階調レベル毎に最適な光量補正データを求め、各発光素子の発光量を補正するようにしてもよい。
【０１１３】
すなわち、個々の発光素子の発光特性に応じた光量補正データを作成し、発光素子の発光量を調整することが提案されているが、実際に記録紙に記録される画像の濃度は、高階調レベルでは所望する濃度よりも濃く、低階調レベルでは所望する濃度よりも薄くなる傾向があり、発光素子の発光量をすべての階調レベルに共通の光量補正データを用いて調整した場合、記録画像は濃淡が極端に粗い画像となり、これにより、階調補正データに対応した正確な階調表現をおこなうことがむずかしかった。これに対し、本発明によれば、発光素子の発光量が各階調レベルにおいて精度良く補正でき、その結果、低階調レベルから高階調レベルまでのすべての階調レベルにおいて正確な階調表現を行いながら、同時にムラの少ない画像を得ることができる。
【０１１４】
（６）また、上述の実施形態では、結像光学系としてレンズアレイ５を用いたが、これに代えて、非球面レンズを高精度に並べた単眼レンズアレイを用いてもよい。
【０１１５】
（７）また、上述の実施形態では、光プリントヘッドの光量を補正するための制御機構が１つの場合の例において、第１の光量補正データと第２の光量補正データとを同じビット数として演算するようにしたが、光量を補正するための制御機構を２つ以上有する場合には、第１の光量補正と第２の光量補正をそれぞれ別の制御機構を用いて補正を行ってもよい。その場合、必ずしも、両者を同じビット数にそろえておく必要はなく、補正必要量に応じた細かい制御ができるという利点がある。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の光プリントヘッドの補正方法によれば、発光素子の発光量の発光強度分布を求め、像担持体である感光体の半減露光感度によって強度閾値を定め、その強度閾値における断面積、もしくはその強度閾値以上の光エネルギーをその強度閾値における断面積で割った値に基づいて、光量補正データを定めて調整するようにしたことから、感光体の表面に形成される各スポットの潜像を比較すると、トナーが付着するのに必要な閾値の電位分布が各スポットごとに感光体上にて均一なサイズになり、その結果、感光体に付着するトナーの面積が均一となり、各ドットによって形成される画像にムラがなく、鮮明で良好な画像を形成することができた。
【０１１７】
また、本発明の光プリントヘッドの補正方法によれば、上記にしたがって、感光体などの各種像担持体に対し、それぞれ適宜、効率的に補正ができ、その利便性を顕著に高めることができた。
【０１１８】
さらにまた、本発明によれば、かかる本発明の補正方法により発光素子アレイより均等な光照射を達成した光プリントヘッドならびに画像形成装置が提供できた。
【０１１９】
しかも、本発明によれば、Ｎ段階の階調レベルのうち、いずれか１つの階調レベルで発光する多数の発光素子を直線状に配列して成り、これら各発光素子を、その強度分布に対して異なる階調Ｇ１、Ｇ２に応じた発光時間係数を乗じて２種類のビームの強度分布を算出し、そして、その強度分布に基づくピーク値の所定の閾値を等高線とする領域の断面積を求め、第２の光量補正データを作成し、さらにその他の階調においては線形に補完した補正値を用いることによって、すべての階調レベルにおいて正確な階調表現を行うことができた。
【０１２０】
また、本発明によれば、階調レベル毎に設定される光量補正データを、各発光素子毎に予め作成されている２つの階調レベルの光量補正データより感光体のＥ−Ｖ曲線を元に一意に決まる数式より補完して算出することにより、２つの階調レベルについての光量補正データを、光プリンタヘッド、あるいは画像形成装置の内部に記憶しておくだけで各階調レベル毎の光量補正を行うことができ、光量補正データを記憶する手段のメモリーサイズを抑えることができ、低価格の画像形成装置が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光プリントヘッドＬの分解斜視図である。
【図２】本発明の画像形成装置の概略構成を示す正面図である。
【図３】本発明に係る発光素子アレイに対し電力を印加するためのドライバーＩＣの回路図である。
【図４】光量補正データを作成するために用いる光量補正用測定装置の概略図である。
【図５】発光素子の発光強度分布を示す３次元の斜視図である。
【図６】感度の高い感光体ドラムにおけるＥ−Ｖ曲線図である。
【図７】感度の低い感光体ドラムにおけるＥ−Ｖ曲線図である。
【図８】発光素子の強度断面積および移動平均演算を行って算出した補正目標値を示す図である。
【図９】第２の光量補正データの作成方法を示す図である。
【図１０】発光素子アレイの点灯の仕方を示す説明図である。
【図１１】発光素子アレイの他の点灯の仕方を示す説明図である。
【図１２】発光素子アレイの発光体のビーム強度分布例を示す説明図である。
【図１３】発光素子アレイの発光体の他のビーム強度分布例を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｌ・・・光プリントヘッド
Ｐ・・・感光体（感光体ドラム）
１・・・回路基板
２・・・発光素子アレイチップ
３・・・発光素子
４・・・ドライバーＩＣ
５・・・レンズアレイ

Claims

複数の発光素子を配列してなる発光素子アレイと、この発光素子アレイからの出射光を像担持体に結像させるべく、該像担持体との間に配した結像光学系とからなる光プリントヘッドに対し、順次下記（１）〜（５）の各工程を経て光量補正する光プリントヘッドの補正方法。
（１）各発光素子の発光出力を測定し、この測定結果に基づいて、これら発光素子の発光出力を所要の範囲内にて均一化するための第１の光量補正データを作成する。
（２）前記第１の光量補正データを用いて各発光素子をそれぞれ略等しい輝度になるように発光させるとともに、前記結像光学系を透過した光の強度分布を略結像位置にて測定する。
（３）前記光の強度分布に基づいて、各発光素子に対応する高階調のピーク値に対し、所定の比率の強度閾値を等高線とする領域の断面積を求め、各発光素子に対応する低階調のピーク値に対し、当該所定の比率の強度閾値を等高線とする領域の断面積を求め、さらに双方の断面積に基づいて第２の光量補正データを作成する。
（４）各発光素子の発光強度のばらつきを平準化すべく、ｎ番目の発光素子に対し移動平均を計算して補正目標値Ｑ（ｎ）を算出する。
（５）ｎ番目の発光素子に対し、前記補正目標値Ｑ（ｎ）に基づいて、所定の印加電力値を求めるべく、さらに第２の光量補正データを補正する。
請求項１の像担持体が感光体である光プリントヘッドの補正方法。
前記強度閾値は感光体の感度を基準にして決定する請求項２の光プリントヘッドの補正方法。
前記感光体の感度が半減露光感度である請求項３の光プリントヘッドの補正方法。
前記半減露光感度を２〜１０ｃｍ^２／μＪにして、前記強度閾値を発光素子に対応するピーク値の２〜５％に設定する請求項４の光プリントヘッドの補正方法。
請求項１〜５の光プリントヘッドの補正方法を経た光プリントヘッド。
請求項６の光プリントヘッドと、前記像担持体とからなる画像形成装置。