JP3635909B2

JP3635909B2 - Optical scanning recording device

Info

Publication number: JP3635909B2
Application number: JP00840698A
Authority: JP
Inventors: 正義大倉
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JPH11198438A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査記録装置に係り、特にディジタル複写機や光ディスクのヘッドに用いられ、互いに独立駆動可能な複数の発光部を有するレーザアレイを備えた光走査記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光源から射出される光ビームで記録媒体を走査することによって画像を記録するレーザビームプリンタ等の画像記録装置には、処理の効率化を図るために複数の光源を有するレーザアレイが備えられた光走査装置を含んで構成されている。これによれば、レーザアレイから複数の光ビームが同時に射出されるので、記録媒体の回転方向に対して同時に複数のラインを走査することができ、処理効率を向上させることができる。
【０００３】
光走査装置の光源としては、例えば半導体レーザが用いられる。半導体レーザは、光ビームの発振に伴って温度が上昇する。このため、半導体レーザにおける光ビームの発光効率は、図１０に示されるように温度の上昇に伴って低下する。
【０００４】
例えば、図１０の光量−電流特性１００に示されるように温度Ｔ_Cが２５℃である場合には、半導体レーザに供給される電流Ｉ_Fが６０ｍＡ以下の時にわずかな自然発光状態となる。一方、半導体レーザに供給される電流Ｉ_Fが６０ｍＡを越えた時にレーザ発振状態となり光ビームの光量は大きくなる。しかし、図１０の光量−電流特性１０４に示されるように、温度Ｔ_Cが５０℃である場合には、半導体レーザに供給される電流Ｉ_Fが７０ｍＡを越えた時にレーザ発振状態となる。すなわち、図１０の光量−電流特性１００、１０２、１０４に示されるように、温度Ｔ_Cが異なる場合には半導体レーザに供給する電流Ｉ_Fが同一であっても半導体レーザから射出される光ビームの光量は変動する。
【０００５】
図１１（Ａ）に示されるように、原画像１０６（一部のみ図示）が２値画像（各画素が黒と白で表現）である場合には、黒画素に対応する半導体レーザが所定時間駆動し、光ビームを射出することによって像を形成している。
【０００６】
４個（４チャンネル）の半導体レーザを備えたレーザアレイから射出される光ビームで記録媒体を走査することによって得られる記録画像１０６Ａは、図１１（Ｂ）に示されるように黒で表現されるべき画素に像欠けが生じ、画質劣化が発生することがある。像欠けが生じた黒画素を含む副走査方向に沿った画素列と主走査方向に隣接する画素列、すなわち像欠けが生じた黒画素を含む画素列に対して既に記録された一列前の画素列では、レーザ駆動ＣＨ．１、２に対応する半導体レーザが駆動し、レーザ駆動ＣＨ．３、４に対応する半導体レーザは駆動しない。これによりレーザ駆動ＣＨ．３、４に対応する半導体レーザはレーザ駆動ＣＨ．１、２に対応する半導体レーザが駆動したことによる熱の影響を受け、温度が上昇する。このため、黒で表現されるべき画素に対応する半導体レーザから射出される光ビームの光量が低下し、像欠けが生じて記録画像１０６Ａに画質劣化が発生する。
【０００７】
なお、レーザ駆動ＣＨ．３に対応する半導体レーザから射出される光ビームによって像が形成される画素は、レーザ駆動ＣＨ．４に対応する半導体レーザよりもレーザ駆動ＣＨ．１、２に対応する半導体レーザによって受ける熱の影響が大きいため、像欠けの範囲が広くなっている。
【０００８】
従って、複数の半導体レーザを備えたレーザアレイでは、各々の半導体レーザの相互間で発生する熱の影響により記録媒体を走査するときに半導体レーザから射出される光ビームの光量が変動する。このため、記録媒体に記録される画像の各画素の露光量が一致せず、記録画像には画質劣化が生じる、という問題を有している。
【０００９】
このようなレーザアレイでは、複数の半導体レーザに対して単一の光量モニタが備えられている。シングルレーザであれば、レーザ素子に内蔵された光量モニタの信号をレーザ点灯制御回路にフィードバックすることで光ビームの光量変動を補正することができるが、複数の半導体レーザが備えられたレーザアレイにおける各々の半導体レーザの相互間で発生する熱の影響による光量変動は上記の方法で補正することができない。
【００１０】
これに対して、閾値電流（例えば、図１０に示される光量−電流特性１００では６０ｍＡ）以下の電流（以下、これをバイアス電流という）を半導体レーザに常時供給することにより、各々の半導体レーザの相互間で発生する熱の影響による光量変動を補正する半導体レーザ走査装置が提案されている（特開平２−１５００８８号公報）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バイアス電流を半導体レーザに常時供給する半導体レーザ走査装置では、半導体レーザから光ビームが射出されているか否かに拘らず半導体レーザが常時駆動する。すなわち、光ビームの未射出時においても半導体レーザは駆動しているため、半導体レーザは連続駆動することになる。半導体レーザは所定時間連続駆動することにより、射出される光ビームの光量が減少する。
【００１２】
例えば、図１２（Ｂ）に示されるように、４個の半導体レーザの各々から射出される光ビームの光量が初期状態で２ｍＷとなるように連続駆動させた場合、駆動開始から７０μｓｅｃ後には光ビームの光量は１５％減少する。これは、バイアス電流を半導体レーザに供給しない場合（図１２（Ａ）参照）と比較して変動量は少ないが、記録画像の画質への影響を抑制可能な許容レベルの１０％を超える。
【００１３】
従って、半導体レーザを連続駆動させることにより光ビームの光量が変動するため、半導体レーザの相互間で発生する熱の影響による光量変動分を充分に補正することができず、記録画像に画質劣化が生じる、という問題を有している。
【００１４】
また、複数の半導体レーザの相互間で発生する熱の影響は、原画像の画像パターンに応じて異なる。しかしながら、上述した方法では、原画像の画像パターンに応じた補正を行うことができない、という問題がある。
【００１５】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、複数の発光部の相互間で発生する熱による影響を補正して画質劣化のない画像を記録することができる光走査記録装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、互いに独立駆動可能な複数の発光部を有するレーザアレイを備えた光走査記録装置であって、原画像データに基づいて駆動信号を出力することにより前記複数の発光部の各々を同時に駆動させて光ビームを射出するレーザ駆動手段と、前記レーザ駆動手段の駆動によって前記複数の発光部の各々から射出される光ビームにより記録媒体を走査して画像を記録する画像記録手段と、前記光ビームの走査方向に対して白画素、黒画素の順にデータが配置されており、該白画素を着目画素とした場合に、該着目画素を黒画素に変換し、該着目画素の周辺の周辺画素に対応する発光部から発生する熱による影響を補正するための該着目画素に対応する発光部の補正値を演算し、該演算した補正値に基づいて駆動遅延時間を演算し、前記駆動信号が該演算した駆動遅延時間に応じた時間遅延して出力されるように該着目画素に対応する発光部の駆動を補正する補正手段と、を有している。
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、光走査記録装置には、レーザアレイに備えられた複数の発光部の各々を同時に駆動させるレーザ駆動手段が設けられている。レーザ駆動手段は、原画像データに基づいて出力される駆動信号が各発光部に出力され、例えば所定の駆動電流が供給されることによって光ビームを射出する。また、光走査記録装置には、記録媒体に画像を記録する画像記録手段が設けられている。画像記録手段は、複数の発光部の各々から射出される光ビームにより記録媒体を走査することによって画像を記録する。
【００１８】
さらに、光走査記録装置には、補正手段が設けられている。補正手段は、光ビームの走査方向に対して白画素、黒画素の順にデータが配置されており、該白画素を着目画素とした場合に、該着目画素を黒画素に変換し、該着目画素を黒画素に変換し、該着目画素の周辺の周辺画素に対応する発光部から発生する熱による影響を補正するための該着目画素に対応する発光部の補正値を演算し、該演算した補正値に基づいて駆動遅延時間を演算し、前記駆動信号が該演算した駆動遅延時間に応じた時間遅延して出力されるように該着目画素に対応する発光部の駆動を補正する。
【００１９】
以上のように、複数の発光部の相互間に発生する熱による影響を補正して画像を記録するので、記録媒体を走査することによって記録された画像の記録画像データと原画像データが一致する。すなわち、画質劣化のない画像を記録することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に示されるように、画像記録装置１０には回転多面鏡２８を含んで構成された光走査装置２６と、図１に示される矢印Ａ方向に回転する円筒状の感光体１２が配設されている。感光体１２の側面近傍には帯電器１４が備えられており、感光体１２の表面を帯電させる。帯電器１４の配設位置よりも感光体１２の回転方向下流側には現像器１６が配設されており、感光体１２の表面にトナーを付着させる。トナーは、光走査装置２６によって図１に示される矢印Ｂ方向から光ビームが照射された部分に付着するようになっている。
【００２１】
また、現像器１６の配設位置よりも感光体１２の回転方向下流側には、トナーを感光体１２の表面から転写体１８へ転写する転写用帯電器２０が配設されている。また、転写体１８へのトナーの転写後に感光体１２の表面に残留したトナーを除去するクリーナー２２は、転写用帯電器２０の配設位置よりも感光体１２の回転方向下流側に配設されている。
【００２２】
トナーが転写された転写体１８は搬送ローラ対２４によって図１に示される矢印Ｃ方向に搬送され、図示しない定着器によって転写体１８上のトナーが融解固定されるようになっている。
【００２３】
図２に示されるように、光走査装置２６には光源としてのレーザアレイ３０が設けられている。レーザアレイ３０は、図３に示されるように、ヒートシンク３２、Ｎ型半導体層３６、Ｐ型半導体層３８、電極４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、及びレーザダイオード発光部（以下、ＬＤ発光部と称す）３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄから構成されている。４つのＬＤ発光部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄは、各々１００μｍ以下の間隔で光走査装置２６におけるの副走査方向に直列に配設されている。これらのＬＤ発光部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄは同時に駆動して光ビームが射出される。従って、光走査装置２６は感光体１２の回転方向に対して同時に４ラインを走査することができるようになっている。
【００２４】
レーザアレイ３０の配設位置に対して光ビームの射出側には、レーザアレイ３０に備えられたＬＤ発光部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄから射出された光ビームを拡散光線から平行光線に変換するためのコリメータレンズ４４が配置されている。コリメータレンズ４４で平行光線となった光ビームは、シリンダレンズ４６を介して正多角柱状の回転多面鏡２８の側面に設けられた反射面２８Ａに集束される。
【００２５】
回転多面鏡２８は、側面に複数の反射面２８Ａを有する正多角柱（本実施の形態では正六角柱）であり、回転軸４８を中心に矢印Ｄ方向に高速回転する。これにより、各反射面２８Ａへの光ビームの入射角は連続的に変化し、偏向される。
【００２６】
回転多面鏡２８によって偏向された光ビームの進行方向には、ｆθレンズ５０が配置されている。ｆθレンズ５０は、感光体１２に光を照射するときの走査速度を等速度とするためのものであり、第１レンズ５０Ａと第２レンズ５０Ｂから構成されている。ｆθレンズ５０を透過した光ビームは、反射ミラー５２によって屈曲されて感光体１２に照射される。
【００２７】
また、光走査装置２６は感光体１２の回転方向に対して４ラインを同時に走査する構成となっている。このため、４ラインを同時に走査することを制御するライン同期センサ５４が設けられている。ライン同期センサ５４は光走査装置２６の駆動を制御する制御回路６２に接続されている。
【００２８】
前述したレーザアレイ３０には、ＬＤ発光部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄの各々の駆動を指示するレーザ駆動回路５６が接続されている。このレーザ駆動回路５６には信号補正回路５８を介して制御回路６２が接続されている。
【００２９】
レーザ駆動回路５６は、レーザアレイ３０にレーザ駆動信号を出力し、各ＬＤ発光部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄに所定量の駆動電流を供給する。この駆動電流は、画像データの書き込み外（光ビームによる感光体１２への走査を実行していないとき）のタイミングでレーザアレイ３０に内蔵された図示しない単一のモニタから出力される出力電圧が予め定められた基準電圧と一致するように設定される。すなわち、レーザ駆動回路５６に接続された制御回路６２から出力される光量データを用いて各ＬＤ発光部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄに供給する駆動電流を設定する。こうして設定された駆動電流が画像データ書き込み中（感光体１２への光ビームによる走査実行時）にＬＤ発光部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄの各々に供給される。これにより、ＬＤ発光部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄが駆動して所定光量の光ビームが射出される。なお、レーザアレイ３０へのレーザ駆動信号の出力タイミングは、原画像７０の画像パターンに応じて信号補正回路５８によって制御される。
【００３０】
さらに、制御回路６２にはモータ駆動回路６０が接続されている。モータ駆動回路６０は、制御回路６２から出力されるモータＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいてモータ駆動信号を出力し、回転多面鏡２８の回転を指示する図示しないモータの駆動を指示するようになっている。
【００３１】
ここで、信号補正回路５８の詳細を図４（Ｂ）を参照して説明する。なお、図４（Ａ）には、感光体１２に記録する２値画像の原画像７０の一部が示されている。レーザアレイ３０に備えられた各ＬＤ発光部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄは、レーザ駆動ＣＨ．１、２、３、４のそれぞれに対応している。例えば、ＬＤ発光部３４Ａはレーザ駆動ＣＨ．１に対応しており、ＬＤ発光部３４Ａから射出される光ビームで原画像７０の画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに対応して感光体１２を走査し、画像を記録する。また、ＬＤ発光部３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄについても同様であり、例えばＬＤ発光部３４Ｂはレーザ駆動ＣＨ．２に対応しており、ＬＤ発光部３４Ｂから射出される光ビームによって原画像７０の画素Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｋに対応して感光体１２を走査し、画像を記録する。
【００３２】
図４（Ｂ）に示されるように、信号補正回路５８は参照データ抽出回路６４、データ演算回路６６及びデータ処理回路６８から構成されている。
【００３３】
参照データ抽出回路６４には複数のメモリが備えられており、原画像７０の各画素に対応するＣＨ．データが記憶される。ＣＨ．データとは、原画像７０の各画素に対応するＬＤ発光部を駆動させるか否かを示すデータである。すなわち、原画像７０の黒画素に対応するＬＤ発光部を駆動させ、白画素に対応するＬＤ発光部を駆動させないように指示する駆動指示信号である。例えば、原画像７０が２値画像である場合には、参照データ抽出回路６４の各メモリに記憶されるＣＨ．データは「１」又は「０」である。すなわち、原画像７０の黒画素に対応するＬＤ発光部を駆動させる場合には「１」で表現され、原画像７０の白画素に対応するＬＤ発光部を駆動させない場合には「０」で表現される。参照データ抽出回路６４は、各メモリに記憶されたＣＨ．データのうちデータ演算回路６６における演算処理で必要なデータのみを抽出し、データ演算回路６６に出力する。
【００３４】
また、第１演算回路６６Ａと第２演算回路６６Ｂから構成されるデータ演算回路６６及びデータ処理回路６８は、参照データ抽出回路６４から出力されたＣＨ．データを原画像７０の画像パターンに応じて各画素毎に補正し、補正信号としてのＣＨ．補正データをレーザ駆動回路５６に出力する。なお、データ演算回路６６では、着目画素を基準として予め定められた周辺画素の重み付けデータ７２（図５参照）を用いて演算処理を施すようになっている。ＬＤ発光部が駆動したときに発せられる熱が与える影響は、着目画素に近い画素ほど大きい。このため、重み付けデータ７２は着目画素に近い画素に対しては大きい数値が設定され、着目画素から遠ざかるに従って小さい数値が設定されている。
【００３５】
以下に、本発明の実施の形態の作用を図６乃至図８を参照して説明する。なお、本実施の形態では、図４（Ａ）に示される原画像７０を感光体１２に記録するときに着目画素を画素Ｊとした場合を例として説明する。
【００３６】
図６に示されるように、参照データ抽出回路６４には複数のメモリが備えられており、メモリには各画素に対応するＬＤ発光部を駆動させるか否かを指示するＣＨ．データが記憶されている。すなわち、原画像７０の画素Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐに対応するメモリＫ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐに「１」が記憶され、その他のメモリには「０」が記憶される。
【００３７】
画素Ｊに対応するＬＤ発光部３４Ｂの駆動を補正する場合、参照データ抽出回路６４はメモリＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、ＵのＣＨ．データを抽出し、データ演算回路６６に出力する。
【００３８】
データ演算回路６６の第１演算回路６６Ａでは、着目画素を基準とした周辺画素に対して予め定められた重み付けデータ７２を用いて以下に示される式（１）に基づく演算処理が行われ、ＣＨ２．データに対してＣＨ２．補正データを得るための補正値が演算される。
【００３９】
【数１】

【００４０】
上記（１）式により演算された補正値は、（２−１_OUT）データとしてデータ処理回路６８に出力される。
【００４１】
一方、データ演算回路６６の第２演算回路６６Ｂは、着目画素としての画素ＪのＣＨ．データを反転させた反転データと、画素Ｊと隣接する画素ＫのＣＨ．データのＡＮＤをとり、その結果である隣接画素データを（２−２_OUT）データとしてデータ処理回路６８に出力する。例えば、画素Ｊの反転データは「１」であり、画素ＫのＣＨ．データは「１」である。従って、隣接画素データの（２−２_OUT）データとしては「１」が出力される。
【００４２】
データ処理回路６８では、データ演算回路６６から出力される補正値及び隣接画素データに基づいてＣＨ２．データを補正する。図８に示されるように、まず、隣接画素データとしての（２−２_OUT）データが「１」であるか否かを判定する。ここで、（２−２_OUT）データが「０」であると判定された場合には、変換等の処理を行わずにＣＨ．データを出力する。
【００４３】
一方、（２−２_OUT）データが「１」であると判定された場合には、着目画素と隣接する画素が黒画素である。この黒画素を記録するために駆動させるＬＤ発光部は、原画像７０の画像パターンに応じて他のＬＤ発光部から発生する熱の影響を受けていることにより記録画像に像欠けが生じる。このため、（２−２_OUT）データが「１」であると判定された場合には、画素Ｊを黒に変換する。すなわち、画素Ｊに対応するＬＤ発光部３４Ｂの駆動を指示する。
【００４４】
続いて、画素Ｊに対応するＬＤ発光部３４Ｂの駆動タイミングを以下に示される式（２）に基づいて算出する。なお、駆動タイミングとしては原画像７０を記録するときの主走査方向におけるＬＤ発光部駆動周期Ｔに対するＬＤ発光部の駆動遅延時間ｔである。
【００４５】
［数２］
ｔ＝Ｔ×（８０−（２−１ _OUT））／８０・・・（２）
【００４６】
例えば、前述したように補正値が３０である場合には駆動遅延時間ｔは５０／８０であり、この駆動遅延時間ｔがＣＨ２．補正データとしてレーザ駆動回路５６に出力される。
【００４７】
レーザ駆動回路５６は、ＬＤ発光部３４Ｂの駆動タイミングを所定時間遅延させてレーザアレイ３０にレーザ駆動信号を出力する。これにより、画素Ｊに対応するＬＤ発光部３４Ｂは他のＬＤ発光部（本実施の形態ではＬＤ発光部３４Ｃ）よりも所定時間遅れて駆動し、光ビームを射出する。従って、画素Ｊに隣接する黒画素の画素Ｋに像欠けが発生することなく感光体１２に画像を記録することができる。
【００４８】
なお、着目画素を画素ＪとしてＬＤ発光部３４Ｂの駆動遅延時間ｔを演算する場合を例として説明したが、他の画素についても同様の方法で駆動遅延時間ｔを求めることができる。従って、求められた駆動遅延時間ｔに基づいてＬＤ発光部の駆動タイミングを遅延することにより着目画素に隣接する黒画素に像欠けが発生することなく画像を記録することができる。
【００４９】
以上のようにして、着目画素に隣接する画素に発生する像欠けを解消するので、原画像７０の画像パターンと光ビームで感光体１２を走査することにより記録された画像の画像パターンが一致し、画質劣化のない画像を記録することができる。すなわち、複数のＬＤ発光部の相互間に発生する熱による影響を補正するので、画質劣化のない画像を記録することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態においては、レーザアレイ３０に備えられたＬＤ発光部の駆動タイミングを交換することによって他のＬＤ発光部が駆動したときの熱による影響を補正する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ＬＤ発光部の駆動時間を制御したり、強度を変調することによって補正するようにしてもよい。
【００５１】
また、本実施の形態では、原画像７０が２値画像である場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、多値画像であってもよい。この場合には、データ処理回路６９を図９に示される構成に変更し、所定の演算を施すことによって各画素の濃度を変換する。多値画像の場合には、画像パターンの各画素に対応するＣＨ．データは０〜１の値で示される。例えば、（１−１_OUT）データが６０であり、画素Ｄの値（濃度）が０．８である場合には、変換後の画素Ｄの濃度は以下に示される式（３）に基づいて求めることができる。
【００５２】
【数３】
０．８×（１００＋６０／４）／１００＝０．９２・・・（３）
【００５３】
さらに、本実施の形態では、レーザアレイ３０に４つのＬＤ発光部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄが備えられている場合を例として説明したが、ＬＤ発光部の個数はこれに限定されるものではなく、複数のＬＤ発光部が備えられていればよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の発光部の相互間に発生する熱による影響を補正して画像を記録するので、画質劣化のない画像を記録することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る光走査装置が備えられた画像記録装置を示す概略構成図である。
【図２】光走査装置及び光走査装置近傍の構成を示す概略構成図である。
【図３】レーザアレイの詳細構成を示す概略斜視図である。
【図４】（Ａ）は原画像を示す概略図であり、（Ｂ）は信号補正回路の構成図を示している。
【図５】着目画素を基準とした重み付けデータを示す概略図である。
【図６】信号補正回路を構成する参照データ抽出回路の詳細を示す説明図である。
【図７】信号補正回路を構成するデータ演算回路の詳細を示す説明図である。
【図８】信号補正回路を構成するデータ処理回路の詳細を示す説明図である。
【図９】その他の実施の形態として、原画像が多値画像である場合の信号補正回路を示す説明図である。
【図１０】キャビティ温度による光量−電流特性図を示している。
【図１１】（Ａ）は原画像の概略図を示しており、（Ｂ）が走査終了後の記録画像の概略図を示している。
【図１２】（Ａ）はレーザアレイに備えられた半導体レーザを複数連続点灯した場合の時間経過による光量変動を示すグラフであり、（Ｂ）は半導体レーザに常時バイアス電流を供給した場合に半導体レーザを連続点灯した場合の時間経過による光量変動を示すグラフである。
【符号の説明】
１０画像記録装置
２６光走査装置
５６レーザ駆動回路（レーザ駆動手段）
５８信号補正回路（補正手段）
６４参照データ抽出回路（補正手段）
６６データ演算回路（補正手段）
６８データ処理回路（補正手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning recording apparatus, and more particularly to an optical scanning recording apparatus including a laser array that is used in a digital copying machine and an optical disk head and has a plurality of light emitting units that can be independently driven.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an image recording apparatus such as a laser beam printer that records an image by scanning a recording medium with a light beam emitted from a light source is provided with a laser array having a plurality of light sources in order to improve processing efficiency. And an optical scanning device. According to this, since a plurality of light beams are simultaneously emitted from the laser array, a plurality of lines can be scanned simultaneously with respect to the rotation direction of the recording medium, and the processing efficiency can be improved.
[0003]
For example, a semiconductor laser is used as a light source of the optical scanning device. The temperature of the semiconductor laser rises with the oscillation of the light beam. For this reason, the luminous efficiency of the light beam in the semiconductor laser decreases as the temperature rises as shown in FIG.
[0004]
For example, the amount of 10 - when the temperature T _C, as shown in current characteristic 100 is 25 ° C., the current I _F supplied to the semiconductor laser becomes weak natural emission state when: 60 mA. On the other hand, the amount of it light beam and the laser oscillation state when the current I _F supplied to the semiconductor laser exceeds 60mA increases. However, the amount of 10 - as shown in the current characteristic 104, when the temperature T _C is 50 ° C., the current I _F supplied to the semiconductor laser serving as a laser oscillation state when exceeded 70 mA. That is, the light quantity of 10 - current as shown in the

characteristics

100, 102, the light beam current I _F supplied to the semiconductor laser in the case where the temperature T _C is different is emitted from the semiconductor laser may be the same The amount of light varies.
[0005]
As shown in FIG. 11A, when the original image 106 (only part of which is shown) is a binary image (each pixel is expressed in black and white), the semiconductor laser corresponding to the black pixel is set for a predetermined time. An image is formed by driving and emitting a light beam.
[0006]
A recorded image 106A obtained by scanning a recording medium with a light beam emitted from a laser array including four (four channel) semiconductor lasers is expressed in black as shown in FIG. Image loss may occur in the power pixel, and image quality degradation may occur. Pixels that have already been recorded with respect to the pixel column along the sub-scanning direction including the black pixel in which the image defect has occurred and the pixel column adjacent in the main scanning direction, that is, the pixel column including the black pixel in which the image defect has occurred In the column, the laser drive CH. 1 and 2 are driven, and laser drive CH. The semiconductor lasers corresponding to 3 and 4 are not driven. As a result, the laser drive CH. The semiconductor lasers corresponding to 3 and 4 are laser driven CH. The temperature rises under the influence of heat due to the driving of the semiconductor lasers corresponding to 1 and 2. For this reason, the light quantity of the light beam emitted from the semiconductor laser corresponding to the pixel to be expressed in black is reduced, image defect occurs, and image quality deterioration occurs in the recorded image 106A.
[0007]
The laser drive CH. The pixel on which an image is formed by the light beam emitted from the semiconductor laser corresponding to 3 is a laser drive CH. 4 than the semiconductor laser corresponding to FIG. Since the influence of heat received by the semiconductor lasers corresponding to 1 and 2 is large, the range of image defect is widened.
[0008]
Therefore, in a laser array including a plurality of semiconductor lasers, the amount of light beams emitted from the semiconductor lasers varies when scanning the recording medium due to the influence of heat generated between the semiconductor lasers. For this reason, the exposure amount of each pixel of the image recorded on a recording medium does not correspond, and there exists a problem that image quality degradation arises in a recorded image.
[0009]
In such a laser array, a single light amount monitor is provided for a plurality of semiconductor lasers. In the case of a single laser, the light quantity fluctuation of the light beam can be corrected by feeding back the signal of the light quantity monitor built in the laser element to the laser lighting control circuit. However, in a laser array equipped with a plurality of semiconductor lasers Variation in the amount of light due to the influence of heat generated between the semiconductor lasers cannot be corrected by the above method.
[0010]
On the other hand, by constantly supplying a current (hereinafter referred to as a bias current) of a threshold current (for example, 60 mA in the light quantity-current characteristic 100 shown in FIG. 10) to the semiconductor laser, There has been proposed a semiconductor laser scanning device that corrects fluctuations in the amount of light due to the influence of heat generated between them (Japanese Patent Laid-Open No. 2-150088).
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a semiconductor laser scanning device that constantly supplies a bias current to a semiconductor laser, the semiconductor laser is always driven regardless of whether a light beam is emitted from the semiconductor laser. That is, since the semiconductor laser is driven even when the light beam is not emitted, the semiconductor laser is continuously driven. When the semiconductor laser is continuously driven for a predetermined time, the amount of the emitted light beam is reduced.
[0012]
For example, as shown in FIG. 12B, when continuous driving is performed so that the amount of light beams emitted from each of the four semiconductor lasers is 2 mW in the initial state, the light is emitted after 70 μsec from the start of driving. The light intensity of the beam is reduced by 15%. This is less in variation than in the case where the bias current is not supplied to the semiconductor laser (see FIG. 12A), but exceeds the allowable level of 10% at which the influence on the image quality of the recorded image can be suppressed.
[0013]
Therefore, since the light amount of the light beam fluctuates by continuously driving the semiconductor laser, the light amount fluctuation due to the influence of heat generated between the semiconductor lasers cannot be sufficiently corrected, and the image quality deteriorates in the recorded image. It has a problem that it occurs.
[0014]
In addition, the influence of heat generated between the plurality of semiconductor lasers varies depending on the image pattern of the original image. However, the above-described method has a problem that correction according to the image pattern of the original image cannot be performed.
[0015]
The present invention has been made to solve the above problems, and provides an optical scanning recording apparatus capable of correcting an influence of heat generated between a plurality of light emitting units and recording an image without deterioration in image quality. The purpose is to do.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is an optical scanning recording apparatus including a laser array having a plurality of light emitting units that can be driven independently from each other, and outputs a driving signal based on original image data. Accordingly, the plurality of light emitting units are driven simultaneously to emit a light beam, and the recording medium is scanned by the light beam emitted from each of the plurality of light emitting units by driving the laser driving unit. When data is arranged in the order of white pixels and black pixels with respect to the scanning direction of the light beam, and the white pixel is the target pixel, the target pixel is black. The pixel is converted into a pixel, a correction value of the light emitting unit corresponding to the target pixel for correcting the influence of heat generated from the light emitting unit corresponding to the peripheral pixels around the target pixel is calculated, and the calculated correction value And a correction means for correcting the drive of the light emitting unit corresponding to the target pixel so that the drive delay time is calculated and the drive signal is output with a time delay corresponding to the calculated drive delay time. doing.
[0017]
According to the first aspect of the present invention, the optical scanning recording apparatus is provided with laser driving means for simultaneously driving each of the plurality of light emitting sections provided in the laser array. The laser driving unit emits a light beam by outputting a driving signal output based on the original image data to each light emitting unit, and supplying a predetermined driving current, for example. Further, the optical scanning recording apparatus is provided with image recording means for recording an image on a recording medium. The image recording unit records an image by scanning the recording medium with a light beam emitted from each of the plurality of light emitting units.
[0018]
Further, the optical scanning recording apparatus is provided with correction means. The correcting means is arranged such that data is arranged in the order of white pixels and black pixels in the scanning direction of the light beam, and when the white pixel is the target pixel, the target pixel is converted into a black pixel, and the target pixel Is converted into a black pixel, a correction value of the light emitting unit corresponding to the target pixel for correcting the influence of heat generated from the light emitting unit corresponding to the peripheral pixels around the target pixel is calculated, and the calculated correction A drive delay time is calculated based on the value, and the drive of the light emitting unit corresponding to the pixel of interest is corrected so that the drive signal is output with a time delay corresponding to the calculated drive delay time.
[0019]
As described above, since the image is recorded while correcting the influence of heat generated between the plurality of light emitting units, the recorded image data of the image recorded by scanning the recording medium matches the original image data. . That is, an image without image quality deterioration can be recorded.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the image recording apparatus 10 includes an optical scanning device 26 including a rotary polygon mirror 28 and a cylindrical photosensitive member 12 that rotates in the direction of arrow A shown in FIG. Has been. A charger 14 is provided in the vicinity of the side surface of the photoconductor 12 to charge the surface of the photoconductor 12. A developing device 16 is disposed downstream of the position where the charger 14 is disposed in the rotation direction of the photoconductor 12, and causes toner to adhere to the surface of the photoconductor 12. The toner adheres to the portion irradiated with the light beam from the direction of arrow B shown in FIG.
[0021]
Further, a transfer charger 20 for transferring the toner from the surface of the photoconductor 12 to the transfer body 18 is provided on the downstream side in the rotation direction of the photoconductor 12 with respect to the arrangement position of the developing device 16. A cleaner 22 that removes toner remaining on the surface of the photoconductor 12 after the transfer of the toner to the transfer body 18 is disposed on the downstream side in the rotation direction of the photoconductor 12 with respect to the position of the transfer charger 20. ing.
[0022]
The transfer body 18 onto which the toner has been transferred is transported in the direction of arrow C shown in FIG. 1 by a transport roller pair 24, and the toner on the transfer body 18 is melted and fixed by a fixing device (not shown).
[0023]
As shown in FIG. 2, the optical scanning device 26 is provided with a laser array 30 as a light source. As shown in FIG. 3, the laser array 30 includes a heat sink 32, an N-type semiconductor layer 36, a P-type semiconductor layer 38,

electrodes

40A, 40B, 40C, and 40D, and a laser diode light emitting unit (hereinafter referred to as an LD light emitting unit). 34A, 34B, 34C, 34D. The four

LD light emitters

34A, 34B, 34C, 34D are arranged in series in the sub-scanning direction in the optical scanning device 26 at intervals of 100 μm or less. These LD

light emitters

34A, 34B, 34C, 34D are simultaneously driven to emit a light beam. Therefore, the optical scanning device 26 can simultaneously scan four lines with respect to the rotation direction of the photosensitive member 12.
[0024]
The light beam emitted from the LD

light emitting units

34A, 34B, 34C, and 34D provided in the laser array 30 is converted from a diffused light beam to a parallel light beam on the light beam emission side with respect to the arrangement position of the laser array 30. For this purpose, a collimator lens 44 is disposed. The light beam converted into parallel rays by the collimator lens 44 is focused on the reflecting surface 28 </ b> A provided on the side surface of the rotating polygonal mirror 28 having a regular polygonal column shape via the cylinder lens 46.
[0025]
The rotating polygonal mirror 28 is a regular polygonal column (in the present embodiment, a regular hexagonal column) having a plurality of reflecting surfaces 28A on its side surface, and rotates at high speed in the direction of arrow D around the rotation axis 48. As a result, the incident angle of the light beam on each reflecting surface 28A is continuously changed and deflected.
[0026]
An fθ lens 50 is arranged in the traveling direction of the light beam deflected by the rotary polygon mirror 28. The fθ lens 50 is used to make the scanning speed when irradiating light to the photoconductor 12 equal, and includes a first lens 50A and a second lens 50B. The light beam that has passed through the fθ lens 50 is bent by the reflecting mirror 52 and irradiated onto the photosensitive member 12.
[0027]
The optical scanning device 26 is configured to simultaneously scan four lines with respect to the rotation direction of the photosensitive member 12. For this reason, a line synchronization sensor 54 that controls scanning of four lines simultaneously is provided. The line synchronization sensor 54 is connected to a control circuit 62 that controls driving of the optical scanning device 26.
[0028]
The laser array 30 is connected to a laser driving circuit 56 that instructs driving of the LD

light emitting units

34A, 34B, 34C, and 34D. A control circuit 62 is connected to the laser drive circuit 56 via a signal correction circuit 58.
[0029]
The laser drive circuit 56 outputs a laser drive signal to the laser array 30 and supplies a predetermined amount of drive current to each of the LD

light emitting units

34A, 34B, 34C, and 34D. This drive current is the output voltage output from a single monitor (not shown) built in the laser array 30 at a timing outside the writing of image data (when scanning of the photoconductor 12 by the light beam is not executed). It is set to coincide with a predetermined reference voltage. That is, the drive current supplied to each of the LD

light emitting units

34A, 34B, 34C, and 34D is set using the light amount data output from the control circuit 62 connected to the laser drive circuit 56. The drive current set in this way is supplied to each of the LD

light emitting units

34A, 34B, 34C, and 34D while image data is being written (during scanning with the light beam on the photosensitive member 12). As a result, the LD

light emitting units

34A, 34B, 34C, and 34D are driven to emit a light beam having a predetermined light amount. The output timing of the laser drive signal to the laser array 30 is controlled by the signal correction circuit 58 according to the image pattern of the original image 70.
[0030]
Further, a motor drive circuit 60 is connected to the control circuit 62. The motor drive circuit 60 outputs a motor drive signal based on the motor ON / OFF signal output from the control circuit 62, and instructs to drive a motor (not shown) that instructs the rotation of the rotary polygon mirror 28. .
[0031]
Here, details of the signal correction circuit 58 will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows a part of the original binary image 70 recorded on the photosensitive member 12. Each of the LD

light emitting units

34A, 34B, 34C, 34D provided in the laser array 30 includes a laser driving CH. It corresponds to 1, 2, 3, 4 respectively. For example, the LD light emitting unit 34A has a laser driving CH. 1, the photoconductor 12 is scanned corresponding to the pixels A, B, C, D, and E of the original image 70 with the light beam emitted from the LD light emitting unit 34 </ b> A, and an image is recorded. The same applies to the LD light emitting units 34B, 34C, and 34D. For example, the LD light emitting unit 34B includes the laser driving CH. 2, the photosensitive member 12 is scanned corresponding to the pixels F, G, H, J, and K of the original image 70 with the light beam emitted from the LD light emitting unit 34 </ b> B, and an image is recorded.
[0032]
As shown in FIG. 4B, the signal correction circuit 58 includes a reference data extraction circuit 64, a data operation circuit 66, and a data processing circuit 68.
[0033]
The reference data extraction circuit 64 is provided with a plurality of memories, and the CH. Data is stored. CH. The data is data indicating whether or not the LD light emitting unit corresponding to each pixel of the original image 70 is driven. That is, this is a drive instruction signal for instructing to drive the LD light emitting unit corresponding to the black pixel of the original image 70 and not to drive the LD light emitting unit corresponding to the white pixel. For example, when the original image 70 is a binary image, the CH. The data is “1” or “0”. That is, it is expressed by “1” when the LD light emitting unit corresponding to the black pixel of the original image 70 is driven, and expressed by “0” when the LD light emitting unit corresponding to the white pixel of the original image 70 is not driven. Is done. The reference data extraction circuit 64 stores the CH. Of the data, only data necessary for the arithmetic processing in the data arithmetic circuit 66 is extracted and output to the data arithmetic circuit 66.
[0034]
In addition, the data operation circuit 66 and the data processing circuit 68 configured by the first operation circuit 66A and the second operation circuit 66B are connected to the CH. The data is corrected for each pixel in accordance with the image pattern of the original image 70, and CH. The correction data is output to the laser drive circuit 56. Note that the data calculation circuit 66 performs calculation processing using weighted data 72 (see FIG. 5) of peripheral pixels determined in advance with the target pixel as a reference. The influence of the heat generated when the LD light emitting unit is driven is larger as the pixel is closer to the target pixel. For this reason, the weighting data 72 is set to a large numerical value for a pixel close to the target pixel, and is set to a small numerical value as the distance from the target pixel is increased.
[0035]
The operation of the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, a case where the pixel of interest is the pixel J when the original image 70 shown in FIG.
[0036]
As shown in FIG. 6, the reference data extraction circuit 64 is provided with a plurality of memories, and the memory is used to indicate whether or not to drive the LD light emitting unit corresponding to each pixel. Data is stored. That is, “1” is stored in the memories K, L, M, N, and P corresponding to the pixels K, L, M, N, and P of the original image 70, and “0” is stored in the other memories.
[0037]
When correcting the driving of the LD light emitting unit 34B corresponding to the pixel J, the reference data extraction circuit 64 uses the memories A, B, C, D, J, K, L, M, N, P, R, S, T, U CH. Data is extracted and output to the data operation circuit 66.
[0038]
In the first arithmetic circuit 66A of the data arithmetic circuit 66, arithmetic processing based on the following formula (1) is performed on the peripheral pixels based on the pixel of interest using predetermined weighting data 72, and CH2 . For the data, CH2. A correction value for obtaining correction data is calculated.
[0039]
[Expression 1]

[0040]
The correction value calculated by the above equation (1) is output to the data processing circuit 68 as (2-1 _OUT ) data.
[0041]
On the other hand, the second arithmetic circuit 66B of the data arithmetic circuit 66 has the CH. The inverted data obtained by inverting the data and the CH. The AND of the data is taken, and the resulting adjacent pixel data is output to the data processing circuit 68 as (2-2 _OUT ) data. For example, the inverted data of the pixel J is “1”, and the CH. The data is “1”. Therefore, “1” is output as the (2-2 _OUT ) data of the adjacent pixel data.
[0042]
In the data processing circuit 68, based on the correction value output from the data operation circuit 66 and the adjacent pixel data, CH2. Correct the data. As shown in FIG. 8, first, it is determined whether or not the (2-2 _OUT ) data as the adjacent pixel data is “1”. Here, if it is determined that the (2-2 _OUT ) data is “0”, the CH. Output data.
[0043]
On the other hand, when it is determined that the (2-2 _OUT ) data is “1”, the pixel adjacent to the target pixel is a black pixel. The LD light emitting unit that is driven to record the black pixels is affected by the heat generated from the other LD light emitting units according to the image pattern of the original image 70, thereby causing an image defect in the recorded image. For this reason, when it is determined that the (2-2 _OUT ) data is “1”, the pixel J is converted to black. That is, the driving of the LD light emitting unit 34B corresponding to the pixel J is instructed.
[0044]
Subsequently, the drive timing of the LD light emitting unit 34B corresponding to the pixel J is calculated based on the following equation (2). The driving timing is the driving delay time t of the LD light emitting unit with respect to the LD light emitting unit driving cycle T in the main scanning direction when the original image 70 is recorded.
[0045]
[Equation 2]
t = T × (80- (2- 1 OUT)) / 80 ··· (2)
[0046]
For example, when the correction value is 30 as described above, the drive delay time t is 50/80, and this drive delay time t is CH2. The correction data is output to the laser drive circuit 56.
[0047]
The laser drive circuit 56 delays the drive timing of the LD light emitting unit 34B by a predetermined time and outputs a laser drive signal to the laser array 30. Accordingly, the LD light emitting unit 34B corresponding to the pixel J is driven with a predetermined time delay from the other LD light emitting units (in this embodiment, the LD light emitting unit 34C), and emits a light beam. Therefore, it is possible to record an image on the photosensitive member 12 without image loss occurring in the black pixel K adjacent to the pixel J.
[0048]
In addition, although the case where the target pixel is the pixel J and the drive delay time t of the LD light emitting unit 34B is calculated has been described as an example, the drive delay time t can be obtained by the same method for other pixels. Accordingly, by delaying the drive timing of the LD light emitting unit based on the obtained drive delay time t, it is possible to record an image without causing image loss in the black pixel adjacent to the pixel of interest.
[0049]
As described above, the image defect occurring in the pixel adjacent to the target pixel is eliminated, so that the image pattern of the original image 70 and the image pattern of the image recorded by scanning the photoconductor 12 with the light beam match. It is possible to record an image with no image quality deterioration. That is, since the influence of heat generated between the plurality of LD light emitting units is corrected, an image having no image quality deterioration can be recorded.
[0050]
In the present embodiment, the case where the influence of heat when another LD light emitting unit is driven is corrected by exchanging the driving timing of the LD light emitting unit provided in the laser array 30 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, correction may be performed by controlling the driving time of the LD light emitting unit or modulating the intensity.
[0051]
In the present embodiment, the case where the original image 70 is a binary image has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and may be a multi-value image. In this case, the data processing circuit 69 is changed to the configuration shown in FIG. 9, and the density of each pixel is converted by performing a predetermined calculation. In the case of a multi-valued image, the CH. The data is indicated by values from 0 to 1. For example, when the (1-1 _OUT ) data is 60 and the value (density) of the pixel D is 0.8, the density of the pixel D after conversion is based on Expression (3) shown below. Can be sought.
[0052]
[Equation 3]
0.8 × (100 + 60/4) /100=0.92 (3)
[0053]
Furthermore, in the present embodiment, the case where the laser array 30 includes four LD

light emitting units

34A, 34B, 34C, and 34D has been described as an example. However, the number of LD light emitting units is not limited to this. It is sufficient that a plurality of LD light emitting units are provided.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since an image is recorded by correcting the influence of heat generated between a plurality of light emitting units, an excellent effect that an image without image quality deterioration can be recorded. Have
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an image recording apparatus provided with an optical scanning device according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of an optical scanning device and the vicinity of the optical scanning device.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a detailed configuration of a laser array.
4A is a schematic diagram illustrating an original image, and FIG. 4B is a configuration diagram of a signal correction circuit.
FIG. 5 is a schematic diagram showing weighting data based on a target pixel.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing details of a reference data extraction circuit constituting a signal correction circuit.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing details of a data operation circuit constituting the signal correction circuit.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing details of a data processing circuit constituting the signal correction circuit.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a signal correction circuit when the original image is a multi-valued image as another embodiment.
FIG. 10 shows a light amount-current characteristic diagram according to cavity temperature.
FIG. 11A is a schematic diagram of an original image, and FIG. 11B is a schematic diagram of a recorded image after scanning is completed.
FIG. 12A is a graph showing fluctuations in light quantity over time when a plurality of semiconductor lasers provided in a laser array are continuously turned on, and FIG. It is a graph which shows the light quantity fluctuation | variation by progress of time at the time of lighting a laser continuously.
[Explanation of symbols]
10 an image recording apparatus 26 the optical scanning equipment 56 laser drive circuit (laser driver means)
58 Signal correction circuit (correction means)
64 Reference data extraction circuit (correction means)
66 Data operation circuit (correction means)
68 Data processing circuit (correction means)

Claims

An optical scanning recording apparatus including a laser array having a plurality of light emitting units that can be driven independently from each other,
Laser drive means for emitting a light beam by simultaneously driving each of the plurality of light emitting units by outputting a drive signal based on original image data;
Image recording means for recording an image by scanning a recording medium with a light beam emitted from each of the plurality of light emitting units by driving of the laser driving means;
Data is arranged in the order of white pixels and black pixels with respect to the scanning direction of the light beam, and when the white pixel is the target pixel, the target pixel is converted to a black pixel, The correction value of the light emitting unit corresponding to the pixel of interest for correcting the influence of heat generated from the light emitting unit corresponding to the peripheral pixel is calculated, the drive delay time is calculated based on the calculated correction value, and the driving Correction means for correcting the driving of the light emitting unit corresponding to the target pixel so that the signal is output with a time delay corresponding to the calculated drive delay time;
An optical scanning recording apparatus.