JP2005159205A - 光量調整方法、光量調整装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置の生産性を落とすことなく、また装置の経時変化によらず小点光量アップを実施する。
【解決手段】第１のレベルを決定する第１の設定データと、第２のレベルを決定する第２の設定データの駆動電流設定分解能の比率を予め記憶し、所定の２つの設定データによる発光素子の発光量をそれぞれ測定して、設定データに対する前記発光素子の発光量の変化率を算出して記憶し、前記発光量の変化率から、前記第１のレベルに対応する前記発光素子の発光量が目標値と一致するよう前記第１の設定データを算出し、前記駆動電流設定分解能の比率及び前記発光量の変化率から、前記第２のレベルに対応する前記発光素子の発光量が目標値と一致するように前記第２の設定データを算出し、前記発光素子を駆動する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光量調整方法、光量調整装置及び画像形成装置に係り、特に、サーマル版等の印刷用記録材料を露光する際に、通常の露光パワーとエッジの露光パワーを決定する画像露光技術に関する。

近年、コンピュータにより、デジタル画像を作成し、製版時にフィルムを介在させずに、直接印刷版に画像記録を行うＣＴＰ（Computer to Plate)が行われるようになってきている。このようなＣＴＰ等において用いられる画像露光装置として、回転するドラムの表面に感光材料を保持しながら、デジタル画像信号に応じてレーザ光露光を行い、画像を記録する画像露光装置が用いられている。

この技術では、露光用光源から照射される光ビームの点灯状態を、記録すべき原画像の画像データに基づいて生成された２値化画像信号によって制御し、露光用光源と感材とを相対的に移動させることによって上記光ビームを感材上で２次元的に走査させ、感材上に所望の画像が記録される。
製版用の画像は、いわゆる網点を用いる網点階調画像であり、各網点は、解像度に応じて決定される所定のサイズを有する光ビームを用いる走査露光により形成される多数のドットの集合により記録される。

このようなサーマル版等の印刷用記録材料を露光する際には、ドットや細い線状のパターンを短パルスで露光する場合、露光エネルギー密度の不足により、例えば、ネガ感材の場合、光硬化が十分に進まず、画像のドットや細い線が薄くなったり、ポジ感材の場合、感光層が完全に除去されず非画像部のドットや細い線が抜けきらないといった問題が生じることがあった。

これに対して、従来はビーム径を絞ったり、露光パワーをアップする等の方法で対処していたが、これらの方法では、露光エネルギー密度をアップすることで、アブレーションによる光学系の汚れや、半導体レーザの短寿命化という別の問題が生じてしまう。
そこで、これらの問題に対処するものとして、パルスの立ち上り直後と、立ち下り直前のどちらか一方、または両方のある時間のみ通常よりも高いパワーで露光するという、いわゆる小点光量アップの方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２３４２２号公報

しかしながら、前記従来のような、パルスの立ち上りや立ち下り時等のエッジ部においてのみ通常露光パワーより高い露光パワーで露光する小点光量アップの方法では、レーザ光源が発する光量を高い光量レベル及び低い光量レベルの２段階に設定する必要がある。そのため、従来技術では、通常の露光パワーとそれよりも高い小点光量アップ時のパワーのそれぞれについて２回光量調節を実施していた。
そのため、小点光量アップを実施することにより、光量調節に要する時間が長くなり、露光装置の生産性が落ちるという問題があった。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、露光装置の生産性を落とすことなく、また装置の経時変化による誤差を抑制して、小点光量アップを実施することのできる光量調整方法、光量調整装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、画像信号に基づく変調信号に従って発生される第１のレベルの駆動電流で発光素子を駆動するとともに、前記変調信号の立ち上り直後の所定時間及び前記変調信号の立ち下り直前の所定時間の一方または両方において、前記第１のレベルに第２のレベルを加算した駆動電流により前記発光素子を駆動する光量調整方法であって、前記第１のレベルを決定する第１の設定データと、前記第２のレベルを決定する第２の設定データの駆動電流設定分解能の比率を予め記憶し、前記発光素子の発振閾値電流より大きく、かつ定格電流を超えないように、予め設定された所定の２つの設定データによる前記発光素子の発光量を、光量調整時にそれぞれ測定して、前記設定データに対する前記発光素子の発光量の変化率を算出して記憶し、前記測定によって得られる前記２つの設定データに対応する２点を結ぶ直線上において、前記発光量の変化率を用いて、前記第１のレベルに対応する前記発光素子の発光量が目標値と一致するよう前記第１の設定データを算出するとともに、前記駆動電流設定分解能の比率及び前記発光量の変化率を用いて、前記第２のレベルに対応する前記発光素子の発光量が目標値と一致するように前記第２の設定データを算出し、前記算出された第１の設定データ及び第２の設定データにより決定されるそれぞれのレベルの駆動電流により前記発光素子を駆動することにより、発光効率の劣化や経時変化による誤差を抑制して光量調整するようにしたことを特徴とする光量調整方法を提供する。

また同様に前記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、画像信号に基づく変調信号に従って発生される第１のレベルの駆動電流、及び前記第１のレベルに第２のレベルを加算した駆動電流により前記発光素子を駆動する光量調整装置であって、前記第１のレベルを決定する第１の設定データと、前記第２のレベルを決定する第２の設定データの駆動電流設定分解能の比率を予め記憶する記憶手段と、前記発光素子の発振閾値電流より大きく、かつ定格電流を超えないように予め設定された所定の２つの設定データによる前記発光素子の発光量をそれぞれ測定する発光量測定手段と、前記設定データに対する前記発光素子の発光量の変化率を算出する変化率算出手段と、前記算出した発光量の変化率を記憶する記憶手段と、前記測定によって得られる前記２つの設定データに対応する２点を結ぶ直線上において、前記発光量の変化率を用いて、前記第１のレベルに対応する前記発光素子の発光量が目標値と一致するよう前記第１の設定データを算出する第１の設定データ算出手段と、前記直線上において、前記駆動電流設定分解能の比率及び前記発光量の変化率を用いて、前記第２のレベルに対応する前記発光素子の発光量が目標値と一致するように前記第２の設定データを算出する第２の設定データ算出手段と、前記変調信号の立ち上り及び立ち下りを検出する検出手段と、を備え、画像信号に基づく変調信号に従って発生される第１のレベルの駆動電流で発光素子を駆動するとともに、前記変調信号の立ち上り直後の所定時間及び前記変調信号の立ち下り直前の所定時間の一方または両方において、前記第１のレベルに第２のレベルを加算した駆動電流により前記発光素子を駆動することにより、発光効率の劣化や経時変化による誤差を抑制して光量調整するようにしたことを特徴とする光量調整装置を提供する。

また同様に前記課題を解決するために、本発明の第３の態様は、画像信号に基づく変調信号に応じた駆動電流で発光素子を駆動して射出した光ビームを、記録材料に対し相対的に主走査方向及び副走査方向に移動して照射し、２次元的に記録を行う画像形成装置であって、請求項２に記載の光量調整装置を備え、前記光量調整装置により、前記変調信号に従って発生される第１のレベルの駆動電流で前記発光素子を駆動するとともに、前記変調信号の立ち上り直後の所定時間及び前記変調信号の立ち下り直前の所定時間の一方または両方において、前記第１のレベルに第２のレベルを加算した駆動電流により前記発光素子を駆動して、記録を行うことを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明によれば、小点光量アップを実施する場合に、半導体レーザの発光微分効率の変動により発生する小点光量アップ時の目標光量と実際の出力との間の誤差を抑制することが可能となるとともに、光量調整の回数の増加に伴う生産性の低下を生ずることなく、小点光量アップ機能を実現することが可能となる。

以下、本発明の光量調整方法、光量調整装置及び画像形成装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態の概略構成を示す概略斜視図である。
図に示す画像形成装置は、円筒外面走査型（アウタードラム型）光走査装置であって、回転するドラムの外周面に記録材料を巻き付けて、これを光ビームにより走査露光して、画像を記録するものである。

すなわち、図１に示すように、画像形成装置１０は、ドラム１２と、発光素子１４と、光学系１６と、発光素子１４の一部及び光学系１６を載置固定した基台１８と、基台１８をドラム１２の回転軸２４の方向（図１中、符号Ｘで示す方向）に移動する移動機構２０と、発光素子１４を駆動して所定の光量レベルで光を射出させる光量調整装置２２とを有して構成される。

ドラム１２は、その外周面に記録材料１３を巻き付けて固定、保持するものである。記録材料１３としては、例えばＰＳ版等の感光材料が用いられる。
発光素子１４は、いわゆるファイバー結合レーザであり、半導体レーザ素子を有する光源部２６と、各半導体レーザ素子からのレーザ光を伝送する複数の光ファイバーケーブル２８と、光ファイバーケーブル２８をアレイ状に配置して、ファイバーケーブル２８の端面を射出口としてアレイ状にレーザ光を射出する光射出部３０とを有する。

光学系１６は、組レンズで構成され、レーザ光が記録材料１３の記録面上に焦点を結ぶようにさせるものである。基台１８は、光射出部３０と光学系１６を載置固定して移動機構２０によって、図１中のＸ方向に移動する構成となっている。移動機構２０は、ボールねじ機構を有し、ボールねじ３２が、図示されない駆動モータによって回転することにより図１中Ｘ方向に移動するように構成されている。
従って、記録材料１３が光射出部３０から射出されるレーザ光に対してドラム１２の回転方向（主走査方向）に移動し、かつ、光射出部３０及び光学系１６が図１中Ｘ方向（副走査方向）に移動して、画像が記録材料１３上に２次元的に露光記録される。

光量調整装置２２は、駆動信号発生部３４と光量レベル設定部３６とを有している。
駆動信号発生部３４は、画像データを表す画像信号を受け取り、これに基づいた変調信号を発生し、これに応じて発光素子１４を駆動するものであり、光源部２６内の複数の各半導体レーザ素子のそれぞれと接続されている。
光量レベル設定部３６は、発光素子１４を駆動する第１のレベルと、第１のレベルに加算すべき第２のレベルを決定する第１の設定データ及び第２の設定データを算出するものである。算出された第１の設定データ及び第２の設定データは、駆動信号発生部３４に送られ、これに基づいて発光素子１４を駆動する駆動電流が発生される。なお、駆動信号発生部３４及び光量レベル設定部３６については後で詳しく説明する。

図２は、本実施形態において、第１のレベル、及び第１のレベルに第２のレベルを加算したレベルで発光素子を駆動して発光させた場合の光出力波形を示す線図である。図２に示す例は、画像信号の変調信号の立ち上り時Ｔ₁ から時刻Ｔ₂ までの所定時間は、光量レベルＰ_e となるようにレーザ光の射出を行い、時刻Ｔ₂ から時刻Ｔ₃ までは、光量レベルＰ_e より低い光量レベルＰ_p となるようにレーザ光の射出を行い、さらに、変調信号の立ち下り時Ｔ₄ 直前の所定時間、Ｔ₃ からＴ₄ までの間は、再度高い光量レベルＰ_e となるようにレーザ光の射出を行うものである。

すなわち、本実施形態は、時刻Ｔ₂ からＴ₃ までの間は、第１のレベルである光量レベルＰ_p となるような通常の露光パワーで露光を行い、変調信号の立ち上り直後及び立ち下り直前の所定時間（Ｔ₁ からＴ₂ 、及びＴ₃ からＴ₄ ）においては、上記第１のレベルに対し第２のレベル（エッジパワーΔＰ_e ）を加算した高い光量レベルＰ_e となるような小点光量アップ時の露光パワーで露光を行うようにしたものである。

このようなレーザ光の射出により、記録材料１３に細線等の細かいパターンを露光する際、細線の幅方向の両端部を十分に露光することができ、細線が薄くなってしまうのを防止することができる。
このように光量レベル（露光パワー）を切り換えて発光させる発光素子１４の駆動は、駆動信号発生部３４と光量レベル設定部３６を有する光量調整装置２２によって制御される。以下、光量調整装置２２について説明する。

図３は、本実施形態における光量調整装置２２の概略構成を示すブロック図である。
前述したように、光量調整装置２２は、発光素子１４を駆動する信号を発生する駆動信号発生部３４と、発光素子１４を駆動する第１のレベルと、第１のレベルに加算すべき第２のレベルを決定する第１の設定データ及び第２の設定データを算出する光量レベル設定部３６とを有している。

駆動信号発生部３４は、主にＤ／Ａコンバータ３８、アンプ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、スイッチング素子４２ａ、４２ｂ、加算器４４及びＶ／Ｉ変換回路４６とを有して構成される。
Ｄ／Ａコンバータ３８は、後述する光量レベル設定部３６から入力されたバイアス設定データＤ_b 、パルス設定データ（第１の設定データ）Ｄ_p 及びエッジ設定データ（第２の設定データ）Ｄ_e をＮビットでデジタル−アナログ変換し、バイアス設定データＤ_b のアナログ電圧信号、パルス設定データＤ_p のアナログ電圧信号及びエッジ設定データＤ_e のアナログ電圧信号を生成するものである。

アンプ４０ａ、４０ｂ及び４０ｃは、生成された各アナログ電圧信号をそれぞれ増幅率Ｇ₁ 、Ｇ₂ 及びＧ₃ で増幅するものである。アンプ４０ａから出力されたバイアス信号は加算器４４に供給され、アンプ４０ｂから出力されたパルス電圧信号はスイッチング素子４２ｂに供給され、またアンプ４０ｃから出力されたエッジ電圧信号はスイッチング素子４２ｃに供給されるようになっている。

また、光量調整装置２２は、変調信号生成部４８、立ち上り／立ち下り検出部５０及びエッジ制御信号生成部５２を有している。変調信号生成部４８は、光量調整装置２２に入力される画像データから変調信号を生成するものである。
立ち上り／立ち下り検出部５０は、変調信号の立ち上り部及び立ち下り部を検出するものである。エッジ制御信号生成部５２は、立ち上り／立ち下り検出部５０の検出信号に基づいてエッジ制御信号を生成するものである。
変調信号は、スイッチング素子４２ｂに入力され、エッジ制御信号は、スイッチング素子４２ｃに入力されるようになっている。

スイッチング素子４２ｂは、変調信号に基づいて加算器４４への接続と非接続を切り換えるものであり、スイッチング素子４２ｃは、エッジ制御信号によって加算器４４への接続と非接続を切り換えるものである。
加算器４４は、バイアス信号Ｖ_b に、切り換えに応じて供給されたパルス電圧信号ΔＶ_p を、さらに、切り換えに応じてエッジ電圧信号ΔＶ_e を加算し、駆動電圧信号Ｖ_total を生成するものである。

Ｖ／Ｉ変換回路４６は、供給された駆動電圧信号Ｖ_total を駆動電流信号Ｉ_total に変換するものである。この駆動電流信号Ｉ_total は、光源部２６内の複数の各半導体レーザ素子３７に入力され、半導体レーザ素子３７が発するレーザ光の光強度を制御する制御信号となり、これにより図２に示すような光出力波形が得られる。
このような光出力波形を得るための駆動電圧信号波形を図４（ａ）に、駆動電流信号波形を図４（ｂ）に示す。

図４（ａ）、（ｂ）において、図２と同様に時刻Ｔ₁ は画素変調信号の立ち上り、時刻Ｔ₄ は画素信号の立ち下りを示している。すなわち、Ｔ₁ ＜Ｔ＜Ｔ₄ となる区間は、画素変調信号がＯＮの区間であり、Ｔ＜Ｔ₁ 、Ｔ₄ ＜Ｔとなる区間は、画素変調信号がＯＦＦの区間である。

画素変調信号がＯＦＦの場合、バイアス電圧Ｖ_b で制御され、レーザには発振閾値よりも小さいバイアス電流Ｉ_b が流れ、レーザは消灯している。
また、画素変調信号がＯＮの場合、バイアス電圧Ｖ_b にパルス電圧ΔＶ_p を加えた電圧Ｖ_p ＝Ｖ_b ＋ΔＶ_p で制御され、レーザにはバイアス電流_I ｂにパルス電流ΔＩ_p を重畳した通常露光時の電流Ｉ_p ＝Ｉ_b ＋ΔＩ_p が流れ、図２に示すようにレーザ光は、通常露光パワーＰ_p にて点灯する。

さらに、立ち上り小点光量アップ時間（Ｔ₂ −Ｔ₁ ）及び立ち下り小点光量アップ時間（Ｔ₄ −Ｔ₃ ）においては、前記電圧Ｖ_p にエッジ電圧ΔＶ_e を加えた電圧Ｖ_total ＝Ｖ_p ＋ΔＶ_e ＝Ｖ_b ＋ΔＶ_p ＋ΔＶ_e で制御され、レーザには通常露光時の電流Ｉ_p にエッジ電流ΔＩ_e を重畳した小点光量アップ時の電流Ｉ_e ＝Ｉ_toal＝Ｉ_p ＋ΔＩ_e ＝Ｉ_b ＋ΔＩ_p ＋ΔＩ_e が流れて、レーザは小点光量アップ時のパワーＰ_e にて点灯する。

図２に示すような光量レベルＰ_p 及びＰ_e となるようにレーザ光を射出させるためのパルス設定データＤ_p とエッジ設定データＤ_e の調整は以下説明する光量レベル設定部３６で行われる。
光量レベル設定部３６は、発光量測定部５４、変化率算出部５６、メモリ５８、第１の設定データ算出部６０、第２の設定データ算出部６２及び入力設定部６４と、さらに図示を省略するがこれらの各部位の動作の制御等を行うＣＰＵとを有している。

発光量測定部５４は、レーザ光源の光出力を測定するものであり、その概略構成を図５に示す。
図５に示すように、発光量測定部５４は、光源部２６の半導体レーザ素子３７から延びる光ファイバーケーブル２８より射出され、コリメータレンズ６６及び結像レンズ６８かわ成る光学系１６を介して出力されるレーザ光を、フォトダイオード７０の受光面にて受光し、Ｉ／Ｖ変換回路７２において光出力信号（電圧置）に変換し、これょＡ／Ｄコンバータ７４で数値化することにより、光量（光強度）を測定するように構成されている。

発光量測定部５４は、実際の画像記録における光量を測定するものであり、例えば、レーザ光を受光するフォトダイオード７０をドラム１２の横に設置して、副走査機構により光射出部３０及び光学系１６をフォトダイオード７０の位置まで移動して、光量を測定するようにすることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。

再び図３にもどり、発光量測定部５４で測定された光量データは、変化率算出部５６に入力させるようになっている。変化率算出部５６は、詳しくは後述するが、設定データに対する発光素子１４（半導体レーザ素子３７）の発光量の変化率を算出するものである。
メモリ５８は、変化率算出部５６が算出した、設定データに対する発光素子１４の発光量の変化率を記憶するとともに、第１のレベルを決定する第１の設定データと、第２のレベルを決定する第２の設定データの駆動電流設定分解能の比率を予め記憶するものである。

第１の設定データ算出部６０は、図２に示す光量レベルＰ_p で発光素子１４からレーザ光を射出するよう、発光素子１４の発光量が図示しないキーボード等の操作系から入力される目標値と一致するように第１の設定データＤ_p を算出するものである。
また、第２の設定データ算出部６２は、図２に示す光量レベルＰ_e で発光素子１４からレーザ光を射出するよう、発光素子１４の発光量が上と同様に図示しない操作系から入力される目標値と一致するように第２の設定データＤ_e を算出するものである。

また、入力設定部６４は、第１の設定データ算出部６０で算出された第１の設定データＤ_p 、第２の設定データ算出部６２で算出された第２の設定データＤ_e 及びバイアス設定データＤ_b の各値を駆動信号発生部３４のＤ／Ａコンバータ３８に設定値として入力する部分である。

以下、本実施形態の作用を図６のフローチャートに沿って説明する。
まず、図６のステップ１００において、図２の光量レベルＰ_p （第１のレベル）に対応する通常露光パワーに対応する電流値を設定するパルス設定データ１digit あたりの電流設定分解能に対する、同じく図２の光量レベルＰ_p となるよう上記第１の光量レベルＰ_p に加算すべき光量レベルΔＰ_e （第２のレベル）に対応する小点光量アップ分の露光パワーに対応する電流値を設定するエッジ設定データ１digit あたりの電流設定分解能の比率を、予め光量レベル設定部３６のメモリ５８に記憶させておく。

レーザ駆動電流Ｉ_total と光出力信号Ｐとは、レーザ駆動電流Ｉ_total がレーザの発振閾値Ｉ_th以上の電流値であれば、次の式（１）に示すようにリニアな関係にある。
ΔＰ／ΔＩ_toal ＝ η ・・・（１）
ここで、比例定数ηは、レーザの発光微分効率、ファイバー及び光学系の損失等を含んだ値である。

図３の回路において、パルス設定データＤ_p とパルス電流ΔＩ_p の関係、及びエッジ設定データＤ_e とエッジ電流ΔＩ_e の関係は、それぞれ式（２）及び式（３）のようになる。
ΔＩ_p ＝ｋＧ₂ ｛Ｄ_p ／（２^N −１）｝Ｖ_ref ・・・（２）
ΔＩ_e ＝ｋＧ₃ ｛Ｄ_e ／（２^N −１）｝Ｖ_ref ・・・（３）
ここで、ｋはＶ／Ｉ変換係数、ＮはＤ／Ａコンバータ３８のビット数、Ｖ_ref はＤ／Ａコンバータ３８のリファレンス電圧である。

ある光出力の増分ΔＰ₀ に対応するレーザ駆動電流の増分ΔＩ₀ を、パルス電流ΔＩ₀ 、エッジ電流ΔＩ_e によりそれぞれ実現しようとすると、パルス電流設定データの増分ΔＤ_p に対するエッジ電流設定データの増分ΔＤ_e の比率は、次の式（４）のようになる。
ΔＤ_e ＝（Ｇ₂ ／Ｇ₃ ）ΔＤ_p ・・・（４）
この比率Ｇ₂ ／Ｇ₃ は、駆動回路の設計パラメータとして、一義的に決定されている値であり、この値をパルス設定データに対するエッジ設定データの電流設定分解能の比率として記憶させる。

また、光出力の増分ΔＰ₀ に対応するレーザ駆動電流の増分ΔＩ₀ をパルス電流により実現するようにする。このときの光出力の増分ΔＰ₀ とパルス電流設定データの増分ΔＤ_p の関係は、次の式（５）のように記述することができる。
ΔＰ₀ ＝ηΔＩ₀ ＝αΔＤ_p ・・・（５）
ここで、α＝｛ηｋＧ₂ ／（２^N −１）｝Ｖ_ref であり、αはηに比例し、ηはレーザの発光微分効率を含む値である。この発光微分効率を含むη、つまりαがレーザの温度特性、経時変化等により変化する。

まず、パルス設定データ１digit あたりの光量設定分解能を測定し、それと同時に通常露光パワーに対する光量調整を実施する。予め決められたバイアス設定データＤ_b を設定して、バイアス電流Ｉ_b を流す。次に、バイアス電流Ｉ_b とパルス電流ΔＩ_p を加算した駆動電流がレーザ発振閾値電流Ｉ_thよりも大きく、かつレーザの定格を超えないような２つのパルス設定データＤ_p1、Ｄ_p2を設定して、そのときの光出力Ｐ₁ 、Ｐ₂ をそれぞれ測定する。

すなわち次のステップ１１０において、２つのパルス設定データを設定して、そのときの発光素子１４の光出力を発光量測定部５４で測定する。この２つのパルス設定データは、上に述べたように、パルス電流がレーザ発振閾値電流Ｉ_thよりも大きく、かつ、レーザの定格を超えないようなデータとして設定される。
この２つのパルス設定データに対する実測は版露光毎に毎回行われる。

次にステップ１２０において、設定データに対する発光素子１４の発光量の変化率を算出する。２つのパルス設定データをＤ_p1、Ｄ_p2とし、このときの発光素子１４の発光量をそれぞれＰ₁ 、Ｐ₂ として、図７に示すように、横軸にパルス設定データ、縦軸に光出力をとった座標平面上に点Ｑ₁ 、Ｑ₂ として表す。
このとき、２点Ｑ₁ 、Ｑ₂ を結ぶ直線は、パルス設定データに対する発光素子１４の光出力特性を表しており、この直線の傾き（図７においてこの直線が水平方向となす角αのｔａｎ）が求める発光量の変化率である。このαは、この場合のレーザ発光微分効率を反映した値である。つまりパルス設定データに対する駆動電流設定分解能を表す。
算出された発光量の変化率は、メモリ５８に記憶される。

次にステップ１３０において、第１の設定データ算出部６０において、第１のレベルである通常露光パワーに対応する第１の設定データを決定する。
そのため、図示しない操作系より第１のレベルの目標値Ｐ_p を入力する。すると第１の設定データ算出部６０は、図７に示すように上記直線上で、この目標値（通常露光パワーＰ_p ）となる点Ｑ_p を求め、光出力がこの通常露光パワー目標値となるパルス設定データ（第１の設定データ）Ｄ_p を算出する。

次にステップ１４０において、第２の設定データ算出部６２において、第２の設定データである小点光量アップ分が、目標値となるように決定する。小点光量アップパワーの目標値は、図示しない操作系から入力される。第２の設定データ算出部６２は、図７に示す上記２点Ｑ₁ 、Ｑ₂ を結ぶ直線上で、小点光量アップパワーの目標値Ｐ_e となる点Ｑ_e を求め、これに対応するパルス設定データ（エッジ設定データ）Ｄ_peを算出する。

さらに、第２の設定データ算出部６２は、メモリ５８に記憶されているパルス設定データと、エッジ設定データの１digit あたりの電流設定分解能の比率から、図７にエッジパワーΔＰ_e として示す小点光量アップ分のパワーを重畳するために必要なエッジ設定データ（第２の設定データ）Ｄ_e を算出する。
エッジパワー（ΔＰ_e ＝Ｐ_e −Ｐ_p ）に対応するパルス設定データ（Ｄ_pe−Ｄ_p ）に対して、エッジ設定デー下手Ｄ_e は、上記式（４）より、次の式（６）のように求められる。
Ｄ_e ＝（Ｇ₂ ／Ｇ₃ ）（Ｄ_pe−Ｄ_p ） ・・・（６）
ここで、Ｇ₂ ／Ｇ₃ はパルス設定データに対するエッジ設定データの電流設定分解能の比率として予め記憶されているので、式（６）にこの値を代入してエッジパワーΔＰ_e ＝Ｐ_e −Ｐ_p に対応するエッジ設定データ（第２の設定データ）Ｄ_e が決定される。
なお、パルス設定データ１digit あたりの光量設定分解能は、半導体レーザの温度特性や経時変化等により変動するが、上記設定分解能の比率は変動しない。

ステップ１５０において、このようにして決定された設定データは、入力設定部６４により、それぞれデジタルの第１の設定データＤ_p 、第２の設定データＤ_e としてバイアス設定データＤ_b とともに駆動信号発生部３４のＤ／Ａコンバータ３８に設定値として入力され、駆動信号発生部３４から各設定データに対応した駆動電流として光源部２６に出力され、一方、立ち上り／立ち下り検出部５０の検出信号及びこれに基づいて生成されるエッジ制御信号によるタイミングで、発光素子１４が駆動される。

このように、本実施形態では、パルス電流がレーザ発振閾値電流よりも大きく、かつレーザの定格を超えないような２つのパルス設定データを設定して、そのときの光出力をそれぞれ測定し、測定によって得られる２点を結ぶ直線上で、光出力が通常露光パワー目標値となるパルス設定データを算出して通常露光パワーに対するパルス設定データを決定することにより、通常露光パワーの光量調整と、パルス設定データ１digit あたりの光量設定分解能の測定を兼ねるようにしている。

これに対し、パルス設定データ１digit あたりの光量設定分解能を一度記憶させておくのみで、これを用いてパルス設定データを決定した場合には、この光量設定分解能は、図８に設定データと光出力官の特性直線Ａの傾きα₁ として表すように、レーザの設置時あるいは交換時における初期値である。しかし実際には、半導体レーザの温度特性、経時変化により半導体レーザの発光微分効率は変動する。すなわち、パルス設定データ１digit あたりの光量設定分解能は記憶されている初期値α₁ から変化し、例えば実際の設定データと光出力間の特性を示す直線Ｂの傾きα₂ のように変化する。
このため、光量設定分解能の初期値α₁ を用いて導出した小点光量アップ分のパワーを重畳するために必要なパルス設定データＤ_peと、実際に必要な設定データとが異なり、小点光量アップ時の目標パワーと実際にレーザから出力されるパワーとの間に誤差が生じてしまう。

すなわち、図８に示すように、小点光量アップの目標値Ｐ_e0に対して、初期値α₁ より必要なパルス設定データＤ_peを求めるとＤ_pe1 となる。ところが、実際の光量設定分解能はα₂ であるので、Ｄ_pe1 を設定した場合の光出力はＰ_e1となり、光出力は目標値よりもδＰ_e だけ低い値となってしまう。従って、目標値と実際の光出力との間には、δＰ_e だけの誤差が発生する。

しかし、上述したように、本実施形態によれば、版露光毎に２つの設定データに対して実際に測定を行ってこれを用いて通常露光パワーの光量調整と、パルス設定データ１digit あたりの光量設定分解能の測定を兼ねるようにしているため、レーザの発光微分効率の変動に起因する小点光量アップ時のパワー設定誤差を除去することができる。
すなわち、レーザの発光微分効率が初期値から変化していたとしても、これを反映したエッジ設定データを決定することができ、その結果、初期値よりエッジ設定データを算出する場合に発生するような発光微分効率の変動による目標光量と実際の出力パワーとの間の誤差を抑制することができる。

以上、本発明の光量調整方法、光量調整装置及び画像形成装置について、詳細に説明したが、本発明は、以上の実施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、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態の概略構成を示す概略斜視図である。 本実施形態において、第１のレベル及び第１のレベルに第２のレベルを加算したレベルで発光素子を駆動して発光させた場合の光出力波形を示す線図である。 本実施形態における光量調整装置の概略構成を示すブロック図である。 （ａ）は、図２に示す光出力波形を得るための駆動電圧信号波形を示し、（ｂ）は、駆動電流信号波形を示す線図である。 発光量測定部の概略を示す構成図である。 本実施形態の作用を示すフローチャートである。 本実施形態における第１の設定データ及び第２の設定データを決定する方法を説明するための線図である。 本実施形態の効果を示すために、本実施形態によらない場合の問題を示す線図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ ドラム
１３ 記録材料
１４ 発光素子
１６ 光学系
１８ 基台
２０ 移動機構
２２ 光量調整装置
２４ 回転軸
２６ 光源部
２８ 光ファイバーケーブル
３０ 光射出部
３２ ボールねじ
３４ 駆動信号発生部
３６ 光量レベル設定部
３８ Ｄ／Ａコンバータ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ アンプ
４２ｂ、４２ｃ スイッチング素子
４４ 加算器
４６ Ｖ／Ｉ変換回路
４８ 変調信号生成部
５０ 立ち上り／立ち下り検出部
５２ エッジ制御信号生成部
５４ 発光量測定部
５６ 変化率算出部
５８ メモリ
６０ 第１の設定データ算出部
６２ 第２の設定データ算出部
６４ 入力設定部
６６ コリメータレンズ
６８ 結像レンズ
７０ フォトダイオード
７２ Ｉ／Ｖ変換回路
７４ Ａ／Ｄコンバータ

Claims (3)

1. 画像信号に基づく変調信号に従って発生される第１のレベルの駆動電流で発光素子を駆動するとともに、前記変調信号の立ち上り直後の所定時間及び前記変調信号の立ち下り直前の所定時間の一方または両方において、前記第１のレベルに第２のレベルを加算した駆動電流により前記発光素子を駆動する光量調整方法であって、
   前記第１のレベルを決定する第１の設定データと、前記第２のレベルを決定する第２の設定データの駆動電流設定分解能の比率を予め記憶し、
   前記発光素子の発振閾値電流より大きく、かつ定格電流を超えないように、予め設定された所定の２つの設定データによる前記発光素子の発光量を、光量調整時にそれぞれ測定して、前記設定データに対する前記発光素子の発光量の変化率を算出して記憶し、
   前記測定によって得られる前記２つの設定データに対応する２点を結ぶ直線上において、
   前記発光量の変化率を用いて、前記第１のレベルに対応する前記発光素子の発光量が目標値と一致するよう前記第１の設定データを算出するとともに、
   前記駆動電流設定分解能の比率及び前記発光量の変化率を用いて、前記第２のレベルに対応する前記発光素子の発光量が目標値と一致するように前記第２の設定データを算出し、
   前記算出された第１の設定データ及び第２の設定データにより決定されるそれぞれのレベルの駆動電流により前記発光素子を駆動することにより、発光効率の劣化や経時変化による誤差を抑制して光量調整するようにしたことを特徴とする光量調整方法。
2. 画像信号に基づく変調信号に従って発生される第１のレベルの駆動電流、及び前記第１のレベルに第２のレベルを加算した駆動電流により前記発光素子を駆動する光量調整装置であって、
   前記第１のレベルを決定する第１の設定データと、前記第２のレベルを決定する第２の設定データの駆動電流設定分解能の比率を予め記憶する記憶手段と、
   前記発光素子の発振閾値電流より大きく、かつ定格電流を超えないように予め設定された所定の２つの設定データによる前記発光素子の発光量をそれぞれ測定する発光量測定手段と、
   前記設定データに対する前記発光素子の発光量の変化率を算出する変化率算出手段と、
   前記算出した発光量の変化率を記憶する記憶手段と、
   前記測定によって得られる前記２つの設定データに対応する２点を結ぶ直線上において、前記発光量の変化率を用いて、前記第１のレベルに対応する前記発光素子の発光量が目標値と一致するよう前記第１の設定データを算出する第１の設定データ算出手段と、
   前記直線上において、前記駆動電流設定分解能の比率及び前記発光量の変化率を用いて、前記第２のレベルに対応する前記発光素子の発光量が目標値と一致するように前記第２の設定データを算出する第２の設定データ算出手段と、
   前記変調信号の立ち上り及び立ち下りを検出する検出手段と、
   を備え、画像信号に基づく変調信号に従って発生される第１のレベルの駆動電流で発光素子を駆動するとともに、前記変調信号の立ち上り直後の所定時間及び前記変調信号の立ち下り直前の所定時間の一方または両方において、前記第１のレベルに第２のレベルを加算した駆動電流により前記発光素子を駆動することにより、発光効率の劣化や経時変化による誤差を抑制して光量調整するようにしたことを特徴とする光量調整装置。
3. 画像信号に基づく変調信号に応じた駆動電流で発光素子を駆動して射出した光ビームを、記録材料に対し相対的に主走査方向及び副走査方向に移動して照射し、２次元的に記録を行う画像形成装置であって、
   請求項２に記載の光量調整装置を備え、
   前記光量調整装置により、前記変調信号に従って発生される第１のレベルの駆動電流で前記発光素子を駆動するとともに、前記変調信号の立ち上り直後の所定時間及び前記変調信号の立ち下り直前の所定時間の一方または両方において、前記第１のレベルに第２のレベルを加算した駆動電流により前記発光素子を駆動して、記録を行うことを特徴とする画像形成装置。
   

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