JP3700369B2 - 光量制御装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光量制御装置及び方法に係り、特に互いに独立可能な複数の発光部を有するレーザーアレイが備えられたプリンタや複写機等のビーム走査装置に用いられ、発光部の点灯数（点灯した発光部の個数）に応じて変化するレーザーアレイの出力光量を補正する光量制御装置及びこの光量制御装置を用いた光量制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザビームプリンタ等のビーム走査装置では、画像走査処理の効率化を図るために複数の発光部を有するレーザーアレイが備えられている。これによれば、レーザー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、記録速度を向上させることができる。
【０００３】
上記構成のビーム走査装置には、原画像データに応じてレーザーアレイに備えられた複数の発光部の点灯を制御する点灯制御装置１００が設けられている。図８に示されるように、点灯制御装置１００は制御回路１０２、バイアス電流制御回路１０４、自動電流調整回路（以下、ＡＰＣ（Automatic Power Control ）回路と称す）１０６、及びレーザー内蔵光量モニター１０８を内蔵したレーザーアレイ１１０を含んで構成される点灯制御部１１２と、レーザーアレイ１１０のフロントビームの光量を検出する外部受光部１１４及び複数ラインを同時に走査するための同期センサ（ＣＬＫ）１１６等から構成されている。なお、制御回路１０２、バイアス電流制御回路１０４及びＡＰＣ回路１０６は、レーザーアレイ１１０に備えられた複数の発光部のそれぞれに対応している。すなわち、発光部と同一数（ｎ個）の制御回路１０２、バイアス電流制御回路１０４及びＡＰＣ回路１０６が設けられている。これにより、レーザーアレイ１０２に備えられた複数の発光部を原画像データに応じて個別に駆動することができ、複数ラインを同時に走査することができるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、原画像データに応じてレーザーアレイ１１０に備えられた複数の発光部が同時に点灯することがある。この場合には、近隣の発光部からエネルギー（発熱、電気的、光学的な漏れこみ等）が伝搬される。例えば、図８（Ａ）に示されるように３個の発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃが配設されているレーザーアレイ１１０では、それぞれの発光部間で矢印に示す伝搬α、β、γのエネルギーの伝搬が発生する。このため、発光部の点灯数に応じてレーザーアレイ１１０の出力光量が変動し、原画像を正確に走査することができない、という問題がある。例えば、原画素データを読み取って記録媒体に記録した際に、濃度むら等の画質劣化が生じた画像が記録されることがある。
【０００５】
なお、エネルギーの伝搬によってレーザーアレイ１１０の各発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃに与える影響は、発熱＞電気的≒光学的な漏れこみの順序になるのが一般的である。すなわち、熱によって受ける影響が最も大きい。
【０００６】
ここで、図８（Ａ）及び（Ｂ）を参照し、レーザーアレイ１１０に配設された３個の発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃの点灯数に応じた出力光量の変動について説明する。
【０００７】
レーザーアレイ１１０に備えられた発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃが発光部１１８Ｂ、１１８Ａ、１１８Ｃの順で点灯するとき、時間ｔ0 のタイミングで最初に点灯する発光部１１８Ｂは、隣接する他の発光部１１８Ａ、１１８Ｃからエネルギーが伝搬されることがない。従って、発光部１１８Ｂは予め定められた所定光量で点灯するのでレーザーアレイ１１０の出力光量は初期光量Ｐ0 となる。
【０００８】
発光部１１８Ｂの点灯中に時間ｔ1 のタイミングで発光部１１８Ａが点灯すると、発光部１１８Ｂ、１１８Ａは互いに伝搬αによるエネルギーの影響を受ける。このため、発光部１１８Ａ、１１８Ｂの光量は低下し、レーザーアレイ１１０の出力光量は初期光量Ｐ0 よりも低い光量Ｐ1 となる。
【０００９】
また、発光部１１８Ｂ、１１８Ａに引き続いて発光部１１８Ｃが時間ｔ2 のタイミングで点灯すると、発光部１１８Ａは発光部１１８Ｂから伝搬α及び発光部１１８Ｃから伝搬γによるエネルギーの影響を受け、発光部１１８Ｂは発光部１１８Ａから伝搬α及び発光部１１８Ｃから伝搬βによるエネルギーの影響を受け、かつ発光部１１８Ｃは発光部１１８Ａから伝搬γ及び発光部１１８Ｂから伝搬βによるエネルギーの影響を受ける。このため、３個の発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃが点灯した場合のレーザーアレイ１１０の出力光量は、２個の発光部１１８Ｂ、１１８Ａが点灯したときの光量Ｐ1 よりも低い光量Ｐ2 となり、所定時間経過後（時間ｔ3 のタイミング）には光量Ｐ3 に収束して安定する。
【００１０】
ここで、レーザーアレイ１１０に配設された複数の発光部の点灯数ｘ（ｘ＝１、２、・・・、ｎであり、前述した３個の発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃが備えられたレーザーアレイ１１０ではｘ＝１、２、３）とし、出力光量の変動量（例えば、前述した初期光量Ｐ0 とＰ3 の差）は、自己発熱による出力光量の変動量をＰ自、近隣の発光部から伝搬されるエネルギーによる光量の変動量をＰ隣、レーザー特性温度をＴ0 、熱抵抗をそれぞれＲth自、Ｒth隣、所定温度におけるスレッショルド電流をＩth（℃）、バイアス電流をＩb 、光量に依存する係数をＹ、光量に依存しない係数をＺと仮定すると、以下に示される式（１）乃至（４）によって求めることができる。
【００１１】
【数１】
Ｐ自＝Ｒth自／Ｔ0 ×（Ｘ＋Ｙ（Ｉth（℃）−Ｉb ））・・・（１）
【００１２】
【数２】
Ｐ隣＝Ｒth隣／Ｔ0 ×（Ｘ＋Ｙ（Ｉth（℃）−Ｉb ））・・・（２）
【００１３】
【数３】
Ｒth隣≒Ｒth自×０．５・・・（３）
【００１４】
熱抵抗Ｒth隣は、エネルギー伝搬方向が両側にあるため、熱抵抗Ｒth自の約１／２になる。
【００１５】
従って、出力光量の変動量は、以下の式（４）に示されるように近似できる。
【００１６】
【数４】
Ｐ自＋Ｐ隣（ｘ）＝（０．５×（ｘ−１）＋１）×Ｐ自・・・（４）
【００１７】
以上のように、レーザーアレイに配設された複数の発光部が同時に点灯した場合には、他の発光部から伝搬されるエネルギーの影響及び自己発熱の影響を受けるため、発光部の点灯数に応じてレーザーアレイの出力光量が変動することになる。
【００１８】
この種の光量変動に対する対策として、予めバイアス電流を流して余熱を与える方法が提案されている。この方法には、一定電流を流す固定バイアス電流方式と、環境変化（温度）に応じて電流を変化させる変動バイアス電流方式の２種類がある。
【００１９】
この種の方法によれば、例えば外部環境温度が６０℃であるときに変動バイアス電流制御方式を採用し、レーザーアレイに備えられた複数の発光部のうち２個の発光部が点灯した場合には、図９（Ａ）に示されるように、６００線画質テスト（ハーフトーン画質とソリッド画質の交互パターン）により実験的に求められた画像むらの目視許容限界の１０％以下の光量変動に抑えることができる。
【００２０】
しかしながら、発光部の点灯数が増加した場合（図９（Ａ）参照）、固定バイアス電流制御方式（図９（Ｂ）参照）や変動バイアス電流方式（図９（Ｃ）参照）を採用しても、点灯本数分の隣接する発光部からのエネルギーにより画像むらの目視許容限界の１０％を越える場合が発生してくる。
【００２１】
この対応には、レーザーアレイの出力光量を制限する方法が考えられるが、新規光学設計、メカ設計が必要になり、開発コストや期間を大幅に増大させる、という問題がある。
【００２２】
また、レーザーアレイに配設された複数の発光部の全てが点灯したときの出力光量と、１個の発光部が点灯したときの出力光量との比に基づき、レーザーアレイの出力光量を補正し、変動量を抑制するレーザのパワー制御装置（特開平３−２０３８２１号公報参照）が提案されている。しかしながら、このパワー制御装置でも１個の発光部を点灯する場合、または全発光部を同時に点灯する場合の２通りの補正のみを対象としている。従って、中間の点灯数（３個、・・・、（ｎ−１）個：特開平３−２０３８２１号では２個）以上の点灯本数に応じた出力光量の補正を行うことができない、という問題がある。
【００２３】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、自己発熱の影響及び近隣の発光部から伝搬されるエネルギーの影響による画質劣化を抑えることができる光量制御装置及び方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
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備えたレーザーアレイの出力光量を補正する光量制御装置であって、前記複数の発光部をそれぞれ順に点灯させて点灯した発光部の個数毎の前記レーザーアレイの出力光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段で検出された前記レーザーアレイの出力光量を点灯した発光部の個数で除算して発光部単位の出力光量を求め、当該発光部単位の出力光量が１個の発光部を点灯させた際の出力光量と等しくなるように点灯した発光部の個数に応じた光量補正量を算出する補正量算出手段と、前記補正量算出手段で算出された光量補正量を前記レーザーアレイの点灯した発光部の個数に応じて記憶する記憶手段と、原画像データに基づき、光ビームを同時に照射する走査エリアにおける総画素数と当該総画素数に含まれる前記発光部が点灯するべき画素数とをカウントするカウント手段と、前記カウント手段によりカウントされた前記発光部が点灯するべき画素数を前記総画素数で除算して前記走査エリアにおける点灯率を算出する点灯率算出手段と、前記点灯率算出手段により算出された点灯率に基づいて前記光量補正量を前記記憶手段から選択する選択手段と、前記選択手段で選択された光量補正量に基づいて前記複数の発光部に供給する駆動電流を制御して該発光部の点灯を指示する発光部駆動手段と、を有している。
【００３０】
請求項２に記載の発明は、互いに独立駆動可能な複数の発光部を備えたレーザーアレイの出力光量を補正する光量制御装置を用いた光量制御方法であって、前記複数の発光部をそれぞれ順に点灯させて点灯した発光部の個数毎の前記レーザーアレイの出力光量を検出し、前記レーザーアレイの出力光量を点灯した発光部の個数で除算して発光部単位の出力光量を求め、当該発光部単位の出力光量が１個の発光部を点灯させた際の出力光量と等しくなるように点灯した発光部の個数に応じた光量補正量をそれぞれ算出し、算出された光量補正量を前記レーザーアレイの点灯した発光部の個数に応じて記憶手段に記憶し、原画像データに基づき、光ビームを同時に照射する走査エリアにおける総画素数と当該総画素数に含まれる前記発光部が点灯するべき画素数とをカウントし、カウントした前記発光部が点灯するべき画素数を前記総画素数で除算して前記走査エリアにおける点灯率を算出し、算出した前記点灯率に基づいて光量補正量を前記記憶手段から選択し、選択された光量補正量に基づいて前記複数の発光部に供給する駆動電流を制御して該発光部の点灯を指示する、ことを特徴としている。
【００３１】
請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、光量制御装置には、レーザーアレイに備えられた複数の発光部が順次点灯したときの出力光量を検出する光量検出手段が設けられている。このとき、複数の発光部を１個、２個、・・・、ｎ個の順に点灯させてそれぞれの点灯した発光部の個数におけるレーザーアレイの出力光量を検出する。光量検出手段としては、例えばレーザーアレイに内蔵した内蔵光量モニターやレーザーアレイの外部に備えた光量モニターを用いることができる。また、光量検出手段で検出されたレーザーアレイの出力光量を点灯した発光部の個数で除算して発光部単位の出力光量を求め、当該発光部単位の出力光量が１個の発光部を点灯させた際の出力光量と等しくなるように点灯した発光部の個数に応じた光量補正量を算出する補正量算出手段が設けられている。この補正量検出手段では、複数の発光部の点灯数に応じた光量補正量が算出されるため、レーザーアレイに備えられた発光部の個数分の光量補正量データが算出される。補正量算出手段で算出された光量補正量は、複数の発光部の点灯数に応じて記憶手段に記憶される。
【００３２】
さらに、光量制御装置には、原画像データに基づき、光ビームを同時に照射する走査エリアにおける総画素数と当該総画素数に含まれる発光部が点灯するべき画素数とをカウントするカウント手段と、カウントした発光部が点灯するべき画素数を前記総画素数で除算して光ビームを同時に照射する走査エリアにおける点灯率を算出する点灯率算出手段と、算出した点灯率に基づいて前記光量補正量を記憶手段から選択する選択手段と、が設けられている。また、光量制御装置には、点灯が指示された発光部を駆動する発光部駆動手段が設けられている。発光部駆動手段は、走査エリアの点灯率に基づいて選択された光量補正量に基づいて複数の発光部への駆動電流の供給量を制御する。
【００３３】
これにより、走査エリアの点灯率に応じて自己発熱の影響及び近隣の発光部から伝搬されるエネルギーの影響によるレーザーアレイの出力光量の変動を補正することができ、画質劣化を抑えることができる。
【００３４】
【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には光源としてのレーザーアレイ１２が設けられている。レーザーアレイ１２としては、例えばモノリシックエッジエミッタータイプのマルチビームレーザーが用いられる。レーザーアレイ１２は、図２に示されるように、レーザーチップ１４、Ｎ型半導体層１６、Ｐ型半導体層１８、電極２０、及び３個のレーザーダイオード発光部（以下、発光部と称す）２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃから構成されている。本実施の形態のレーザーアレイ１２には、３個の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが各々１００μｍ以下の間隔で配設されている。また、レーザーアレイ１２には発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃから射出される光ビームの光量の合計、すなわちレーザーアレイ１２の出力光量を検出する内蔵光量モニター４６（図３参照）が内蔵されている。
【００３５】
レーザーアレイ１２の配設位置に対して光ビームＢｍの射出側には、正多角柱状の回転多面鏡２４が配設されている。回転多面鏡２４は、側面に複数の反射面２４Ａを有する正多角柱（本実施の形態では正八角柱）であり、モーター２６が駆動することによって回転軸２８を中心に矢印Ｂ方向に高速回転する。これにより、各反射面２４Ａへの光ビームＢｍの入射角は連続的に変化し、偏向されるようになっている。
【００３６】
回転多面鏡２４によって偏向された光ビームＢｍの進行方向には、ｆθレンズ３０が配置されている。ｆθレンズ３０は、感光体３２に光ビームＢｍ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る。ｆθレンズ３０を透過した光ビームＢｍは、感光体３２の長さ方向における画像走査エリアＭに照射される。
【００３７】
感光体３２の周囲近傍には、感光体３２の長さ方向に沿って帯電器３４が配設されており、感光体３２を帯電させることができるようになっている。帯電器３４の配設位置よりも感光体３２の回転方向（図１の矢印Ａで示される方向）下流側には現像器３６が配設されており、感光体３２の表面にトナーを付着させる。トナーは、光ビームＢｍが照射された部分にのみ付着するようになっている。
【００３８】
また、現像器３６の配設位置よりも感光体３２の回転方向下流側には、トナーを感光体３２の表面から図示しない転写体へ転写する転写用帯電器３８が配設されている。転写体に転写されたトナーは、図示しない定着器によって転写体に融解固定される。
【００３９】
さらに、ｆθレンズ３０と感光体３２の間にはミラー４０が配設され、ミラー４０によって反射された光ビームＢｍの進行方向にはＳＯＳ光センサ４２が配設されている。ＳＯＳ光センサ４２は光量制御装置４４に接続され、光量制御装置４４におけるレーザーアレイ１２の出力光量の補正タイミングを指示するＳＯＳ信号を出力する。ＳＯＳ信号の出力タイミング、すなわち出力光量の補正タイミングは画像記録装置１０のスタンバイ時または記録媒体を供給する合間のいずれかである。光量制御装置４４はレーザーアレイ１２に接続されており、レーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２の点灯数、すなわち原画像の画像情報に基づいてレーザーアレイ１２の出力光量を補正する。
【００４０】
図３に示されるように、光量制御装置４４はレーザーアレイ１２の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのそれぞれに対して制御回路６２、バイアス電流制御回路６６及びＡＰＣ回路６４から構成されるコントローラ回路が形成されている。なお、制御回路６２、バイアス電流制御回路６６及びＡＰＣ回路６４は、発光部２２の符号の末尾に付されたアルファベットと同一のアルファベットを付して説明する。例えば、レーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａには、制御回路６２Ａ、バイアス電流制御回路６６Ａ及びＡＰＣ回路６４Ａから構成されるコントローラ回路が形成されている。
【００４１】
制御回路６２には、原画像のラスターデータ、基準電圧及び後述する光量補正セレクタ６０によって選択された光量補正データＤx が入力されるようになっている。ラスターデータとは、光ビームＢｍを同時に照射して走査する画素列の原画像データをいう。制御回路６２では、入力された光量補正データＤx に基づいて基準電圧を補正する。すなわち、レーザーアレイ１２の出力光量が予め定められた所定光量とするために必要とされる電圧値に修正する。
【００４２】
バイアス電流制御回路６６では、補正された基準電圧に基づいてレーザーアレイ１２に備えられた各発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに供給するバイアス電流（駆動電流）を決定し、ＡＰＣ回路６４は決定された駆動電流を各発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに供給する。
【００４３】
レーザーアレイ１２に内蔵された内蔵光量モニター４６には、Ａ／Ｄコンバータ４８が接続されている。Ａ／Ｄコンバータは、内蔵光量モニター４６で検出されたレーザーアレイ１２の出力光量をアナログデータからデジタルデータに変換する。
【００４４】
Ａ／Ｄコンバータ４８には、レーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの個数に対応した数のレジスタ５０が接続されている。すなわち、本実施の形態では３個のレジスタ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃが設けられている。
レジスタ５０には、発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じたレーザーアレイ１２の出力光量としての光量データＰx が保管される。例えば、レーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのうち任意の１個の発光部が点灯したときの光量データＰ1 はレジスタ５０Ａに保管され、２個の発光部が点灯したときの光量データＰ2 はレジスタ５０Ｂ、３個の発光部が点灯したときの光量データＰ3 はレジスタ５０Ｃに保管される。
【００４５】
レジスタ５０は、ＣＰＵ５２を介して補正レジスタ５４に接続されている。ＣＰＵ５２はレジスタ５０に保管された光量データＰx のそれぞれに対し、レーザーアレイ１２の出力光量を所定光量とするために必要な光量補正データＤx を算出し、算出した光量補正データＤx を複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じてそれぞれ別の補正レジスタ５４に保管する。すなわち、補正レジスタ５４の数はレジスタ５０と同様にレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの個数と同一である。すなわち、例えばレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのうち任意の１個が点灯したときのレーザーアレイ１２の光量データＰ1 に対する光量補正データＤ1 は補正レジスタ５４Ａに保管される。
【００４６】
ＣＰＵ５２には、第１カウンタ５６及び第２カウンタ５８が接続されている。第１カウンタ５６は、原画像のラスターデータにおける総画素数Ｎａをカウントする。また、第２カウンタ５８はラスターデータに含まれる黒画素数Ｎｂをカウントする。黒画素数Ｎｂとは、総画素数Ｎａに含まれるレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが点灯するべき画素数に対応する。
【００４７】
補正レジスタ５４は光量補正セレクタ６０に接続されており、ラスターデータによって指示される発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じた光量補正データＤx を選択するようになっている。例えば、レーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの全て（３個）の点灯が指示された場合には、補正レジスタ５４Ｃに保管された光量補正データＤ3 を選択し、制御回路６２ＡＣに出力する。
【００４８】
次に、本発明の実施の形態を図４乃至図６を参照して説明する。
図４に示される光量補正制御ルーチンの実行が指示されると、ステップ１００では光量補正データ算出ルーチンを実行する。
【００４９】
ここで、図５を参照して光量補正データ算出ルーチンを説明する。
ステップ２００ではレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのうちの点灯数を表す変数ｘに１を代入し、ステップ２０２において変数ｘによって指示された個数の発光部が点灯したか否かを判定する。ここでは、変数ｘが１である場合を例として説明する。従って、ステップ２０２ではレーザーアレイ１２に備えられた３個の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのうち１個の発光部が点灯したか否かを判定する。これは、レーザーアレイ１２に内蔵された内蔵光量モニター４６によって光量が検出されたか否かによって判定することができる。
【００５０】
ステップ２０２においてステップ２００で指示された個数（ｘ個）の発光部が点灯したと判定された場合には、ステップ２０４に移行する。ステップ２０４では、点灯した発光部に供給される電流値を内蔵光量モニター４６によって測定する。次のステップ２０６では、ステップ２０４で測定された電流値を電圧値に変換し（電流−電圧変換）、ステップ２０８ではＡ／Ｄコンバータ４８によって８ｂｉｔのデジタルデータに変換する。こうして変換されたデジタルデータとしてのレーザーアレイ１２の光量データＰx は、ステップ２１０において所定のレジスタ５０に一時的に保管される。例えば、１個の発光部が点灯したときの光量データＰ1 はレジスタ５０Ａに保管される。
【００５１】
次のステップ２１２では、レジスタ５０に保管された光量データＰx 及びレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数ｘに基づき、光量補正データＤx を算出する。光量補正データＤx を算出するにあたり、まず以下に示される式（５）を用いて点灯した発光部単位の光量データＰを求める。これは、レーザーアレイ１２の内蔵光量モニター４６では、複数の発光部が同時に点灯した場合に点灯した発光部の合計光量が検出され、点灯した発光部単位の光量データを検出することができないことを考慮している。従って、以下の式（５）により点灯した発光部単位の光量データＰを求める。
【００５２】
【数５】
Ｐx ／ｘ＝Ｐx ・・・（５）
【００５３】
さらに、以下に示される式（６）を用いて光量補正データＤx を算出する。本実施の形態では、光量補正データＤx を算出するときの基準値として１個の発光部が点灯したときの光量データＰ1 を採用している。すなわち、発光部が１個点灯したときのレーザーアレイ１２の出力光量と等価になるように各発光部を点灯させてレーザーアレイ１２の出力光量を補正することを意味している。
【００５４】
【数６】
Ｐx ／Ｐ1 ＝Ｄx ・・・（６）
【００５５】
ステップ２１２において算出された光量補正データＤx は、ステップ２１４で所定の補正レジスタ５４に保管される。例えば、１個の発光部が点灯したときの光量補正データＤ1 は補正レジスタ５４Ａに保管される。
【００５６】
次のステップ２１６では、レーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの全てが点灯したか否かを判定する。すなわち、本実施の形態では３個の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが全て点灯したか否かを判定する。このステップ２１４において、未点灯の発光部が存在すると判定された場合には、ステップ２１８で変数ｘをインクリメントした後にステップ２０２に移行し、前述と同様の処理を繰り返し実行する。
【００５７】
一方、ステップ２１６においてレーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの全てが点灯していると判定された場合、すなわち本実施の形態では３個の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが点灯していると判定された場合には、ステップ２２０で変数ｘをリセットする。続いてステップ２２２では、点灯している発光部２２を消灯して本光量補正データ算出ルーチンを終了し、図４に示される光量補正制御ルーチンのステップ１０２に移行する。
【００５８】
光量補正制御ルーチンのステップ１０２では、光量補正データ選択ルーチンを実行する。光量補正データ選択ルーチンは、前述したステップ１００（図５に示される光量補正データ算出ルーチン）により複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数ｘに応じて算出された光量補正データＤx のいずれのデータを用いるかを選択する。
【００５９】
ここで、図６を参照して光量補正データ選択ルーチンを説明する。
ステップ３０２では、Ｌ段のラスターデータが光量制御装置４４に入力されたか否かを判定する。なお、この変数Ｌは原画像のラスターデータをカウントするためのものであり、光量補正制御ルーチンが実行された際に１に初期化されている。このステップ３０２においてＬ段のラスターデータが入力されたと判定された場合には、次のステップ３０４に移行する。
【００６０】
ステップ３０４では、ラスターデータの総画素数Ｎａを第１カウンタ５６によってカウントする。すなわち、光ビームＢｍが同時に照射される画像走査エリアＭにおける画素数がカウントされる。次のステップ３０６では、ラスターデータの黒画素数Ｎｂを第２カウンタ５８によってカウントする。この黒画素数Ｎｂは、総画素数Ｎａに含まれるレーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが点灯するべき画素数に対応する。
【００６１】
次のステップ３０８では、ラスターデータにおける点灯率Ｑを以下に示される式（７）に基づいて算出する。これは、前述したステップ３０４及びステップ３０６においてカウントされたラスターデータの総画素数Ｎａと黒画素数Ｎｂに基づいて算出することができる。
【００６２】
【数７】
Ｎｂ／Ｎａ→Ｑ ・・・（７）
【００６３】
ステップ３１０乃至ステップ３２８では、ステップ３０８において算出された点灯率Ｑに基づいて所定の光量補正データＤx を選択する。例えば、ステップ３１０において点灯率Ｑが４０％を越えていると判定された場合には、レーザーアレイ１２に備えられた発光部の全てを点灯させる場合であると判断し、ステップ３１２において光量補正データＤx を選択する。すなわち、光量補正セレクタ６０によって光量補正データＤx が保管されている補正レジスタ５４からデータを読み取ることが指示される。本実施の形態のレーザーアレイ１２では、３個の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが備えられているため、点灯率Ｑが４０％を越えた場合には補正レジスタ５４Ｃから光量補正データＤ3 を選択する。
【００６４】
以上のように光量補正データＤx を選択し、光量補正データ選択ルーチンが終了すると、図４に示される光量補正制御ルーチンのステップ１０４に移行する。
【００６５】
ステップ１０４では、光量補正データＤx が決定しているか否かを判定し、次のステップ１０６ではＳＯＳ信号を受信したか否かを判定する。ＳＯＳ信号は、ＳＯＳ光センサ４２から出力され、光量制御装置４４に入力される。すなわち、レーザーアレイ１２の出力光量の補正タイミングが指示される。
【００６６】
ステップ１０６においてＳＯＳ信号を受信したと判定されると、次のステップ１０８では基準電圧を修正する。すなわち、ステップ１０２の光量補正データ選択ルーチンを実行することによって決定された光量補正データＤx と予め定められた基準電圧を比較し、光量補正データＤx に基づいて基準電圧を修正する。
【００６７】
次のステップ１１０では、制御回路６２、バイアス電流制御回路６６、及びＡＰＣ回路６４によってＡＰＣコントロールを行う。ＡＰＣコントロールとは、前述したステップ１０８において修正された基準電圧に基づいてレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに供給するバイアス電流（駆動電流）の大きさを制御する。こうしてステップ１１０において発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに供給するべき駆動電流が制御されると、ステップ１１２では点灯が指示された発光部に駆動電流を供給して点灯する。これにより、レーザーアレイ１２の出力光量は発光部の点灯数ｘに拘らず、１個の発光部が点灯したときの出力光量と同一光量となる。
【００６８】
次のステップ１１４では、原画像の最終段のラスターデータが光量制御装置４４に入力されたか否かを判定する。このステップ１１４において最終段のラスターデータが入力されていないと判定された場合には、ステップ１１６でラスターデータの段数をカウントする変数Ｌをインクリメントした後にステップ１０２に移行して同様の処理を繰り返し実行する。一方、ステップ１１４において最終段のラスターデータが入力されたと判定された場合には、ステップ１１８で変数Ｌをリセットして本光量補正制御ルーチンを終了する。
【００６９】
以上のようにしてレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２の点灯数ｘに応じて光量補正データＤx を算出して走査エリア毎の発光率に応じてレーザーアレイ１２の出力光量を補正するので、自己発熱の影響及び近隣の発光部から伝搬されるエネルギーの影響によって複数の発光部の点灯数に応じて異なるレーザーアレイの出力光量の変動を補正することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、レーザーアレイ１２に３個の発光部２２が備えられている場合を例として説明したが、発光部２２の個数はこれに限るものではない。例えば、４個、５個、・・・、ｎ個と増加させた場合にでも適用することができる。
【００７１】
また、レーザーアレイ１２の出力光量を検出するために内蔵光量モニター４６を配設したが、光量制御装置４４の外部に出力光量を検出する外部光量モニターを設けるようにしてもよい。
【００７２】
さらに、本実施の形態では、ラスターデータの点灯率Ｑの上限が４０％である場合を例として説明したが、数値はこれに限定されるものではない。但し、原画像がフルカラー画像である場合には、点灯率Ｑの上限を４０％にすることが好ましい。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、レーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じた光量補正データＤx を予め算出して補正レジスタ５４に保管し、原画像データに基づく発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じて該当する光量補正データＤx を光量補正セレクタ６０によって選択して駆動電流を制御し、レーザーアレイ１２の出力光量を補正する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、レーザーアレイ１２を点灯する毎、すなわち原画像データ（ラスターデータ）が光量制御装置４４に入力される毎に原画像データに基づく発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じて光量補正データＤx を算出し、算出された光量補正データＤx に基づいて駆動電流を制御してレーザーアレイ１２の出力光量を補正するようにしてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、レーザーアレイに備えられた発光部の点灯数に応じた光量補正量を算出してレーザーアレイの出力光量を補正するので、自己発熱の影響及び近隣の発光部から伝搬されるエネルギーの影響による画質劣化を抑えることができる、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量制御装置を備えた画像記録装置を示す概略構成図である。
【図２】レーザーアレイの詳細構成を示す概略斜視図である。
【図３】光量制御装置の構成を示す構成図である。
【図４】光量制御装置における光量補正制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】光量補正データ算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】光量補正データ選択ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】従来の点灯制御装置を示す概略構成図である。
【図８】（Ａ）はレーザーアレイにおけるエネルギーの伝搬関係を示す説明図であり、（Ｂ）は各発光部における光量の変動状態を示す概略図である。
【図９】（Ａ）は変動バイアス電流制御方式を採用した場合の光出力−光量変動を示し、（Ｂ）は固定バイアス電流制御方式を採用した場合の光出力−光量変動、（Ｃ）はバイアス電流を供給しない場合の光出力−光量変動を示す特性図である。
【符号の説明】
１２ レーザーアレイ
４４ 光量制御装置
４６ 内蔵光量モニター（光量検出手段）
５２ ＣＰＵ（補正量算出手段）
５４ 補正レジスタ（記憶手段）
６０ 光量補正セレクタ（選択手段）
６４ ＡＰＣ回路（発光部駆動手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、光量制御装置及び方法に係り、特に互いに独立可能な複数の発光部を有するレーザーアレイが備えられたプリンタや複写機等のビーム走査装置に用いられ、発光部の点灯数（点灯した発光部の個数）に応じて変化するレーザーアレイの出力光量を補正する光量制御装置及びこの光量制御装置を用いた光量制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザビームプリンタ等のビーム走査装置では、画像走査処理の効率化を図るために複数の発光部を有するレーザーアレイが備えられている。これによれば、レーザー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、記録速度を向上させることができる。
【０００３】
上記構成のビーム走査装置には、原画像データに応じてレーザーアレイに備えられた複数の発光部の点灯を制御する点灯制御装置１００が設けられている。図８に示されるように、点灯制御装置１００は制御回路１０２、バイアス電流制御回路１０４、自動電流調整回路（以下、ＡＰＣ（Automatic Power Control ）回路と称す）１０６、及びレーザー内蔵光量モニター１０８を内蔵したレーザーアレイ１１０を含んで構成される点灯制御部１１２と、レーザーアレイ１１０のフロントビームの光量を検出する外部受光部１１４及び複数ラインを同時に走査するための同期センサ（ＣＬＫ）１１６等から構成されている。なお、制御回路１０２、バイアス電流制御回路１０４及びＡＰＣ回路１０６は、レーザーアレイ１１０に備えられた複数の発光部のそれぞれに対応している。すなわち、発光部と同一数（ｎ個）の制御回路１０２、バイアス電流制御回路１０４及びＡＰＣ回路１０６が設けられている。これにより、レーザーアレイ１０２に備えられた複数の発光部を原画像データに応じて個別に駆動することができ、複数ラインを同時に走査することができるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、原画像データに応じてレーザーアレイ１１０に備えられた複数の発光部が同時に点灯することがある。この場合には、近隣の発光部からエネルギー（発熱、電気的、光学的な漏れこみ等）が伝搬される。例えば、図８（Ａ）に示されるように３個の発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃが配設されているレーザーアレイ１１０では、それぞれの発光部間で矢印に示す伝搬α、β、γのエネルギーの伝搬が発生する。このため、発光部の点灯数に応じてレーザーアレイ１１０の出力光量が変動し、原画像を正確に走査することができない、という問題がある。例えば、原画素データを読み取って記録媒体に記録した際に、濃度むら等の画質劣化が生じた画像が記録されることがある。
【０００５】
なお、エネルギーの伝搬によってレーザーアレイ１１０の各発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃに与える影響は、発熱＞電気的≒光学的な漏れこみの順序になるのが一般的である。すなわち、熱によって受ける影響が最も大きい。
【０００６】
ここで、図８（Ａ）及び（Ｂ）を参照し、レーザーアレイ１１０に配設された３個の発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃの点灯数に応じた出力光量の変動について説明する。
【０００７】
レーザーアレイ１１０に備えられた発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃが発光部１１８Ｂ、１１８Ａ、１１８Ｃの順で点灯するとき、時間ｔ0 のタイミングで最初に点灯する発光部１１８Ｂは、隣接する他の発光部１１８Ａ、１１８Ｃからエネルギーが伝搬されることがない。従って、発光部１１８Ｂは予め定められた所定光量で点灯するのでレーザーアレイ１１０の出力光量は初期光量Ｐ0 となる。
【０００８】
発光部１１８Ｂの点灯中に時間ｔ1 のタイミングで発光部１１８Ａが点灯すると、発光部１１８Ｂ、１１８Ａは互いに伝搬αによるエネルギーの影響を受ける。このため、発光部１１８Ａ、１１８Ｂの光量は低下し、レーザーアレイ１１０の出力光量は初期光量Ｐ0 よりも低い光量Ｐ1 となる。
【０００９】
また、発光部１１８Ｂ、１１８Ａに引き続いて発光部１１８Ｃが時間ｔ2 のタイミングで点灯すると、発光部１１８Ａは発光部１１８Ｂから伝搬α及び発光部１１８Ｃから伝搬γによるエネルギーの影響を受け、発光部１１８Ｂは発光部１１８Ａから伝搬α及び発光部１１８Ｃから伝搬βによるエネルギーの影響を受け、かつ発光部１１８Ｃは発光部１１８Ａから伝搬γ及び発光部１１８Ｂから伝搬βによるエネルギーの影響を受ける。このため、３個の発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃが点灯した場合のレーザーアレイ１１０の出力光量は、２個の発光部１１８Ｂ、１１８Ａが点灯したときの光量Ｐ1 よりも低い光量Ｐ2 となり、所定時間経過後（時間ｔ3 のタイミング）には光量Ｐ3 に収束して安定する。
【００１０】
ここで、レーザーアレイ１１０に配設された複数の発光部の点灯数ｘ（ｘ＝１、２、・・・、ｎであり、前述した３個の発光部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃが備えられたレーザーアレイ１１０ではｘ＝１、２、３）とし、出力光量の変動量（例えば、前述した初期光量Ｐ0 とＰ3 の差）は、自己発熱による出力光量の変動量をＰ自、近隣の発光部から伝搬されるエネルギーによる光量の変動量をＰ隣、レーザー特性温度をＴ0 、熱抵抗をそれぞれＲth自、Ｒth隣、所定温度におけるスレッショルド電流をＩth（℃）、バイアス電流をＩb 、光量に依存する係数をＹ、光量に依存しない係数をＺと仮定すると、以下に示される式（１）乃至（４）によって求めることができる。
【００１１】
【数１】
Ｐ自＝Ｒth自／Ｔ0 ×（Ｘ＋Ｙ（Ｉth（℃）−Ｉb ））・・・（１）
【００１２】
【数２】
Ｐ隣＝Ｒth隣／Ｔ0 ×（Ｘ＋Ｙ（Ｉth（℃）−Ｉb ））・・・（２）
【００１３】
【数３】
Ｒth隣≒Ｒth自×０．５・・・（３）
【００１４】
熱抵抗Ｒth隣は、エネルギー伝搬方向が両側にあるため、熱抵抗Ｒth自の約１／２になる。
【００１５】
従って、出力光量の変動量は、以下の式（４）に示されるように近似できる。
【００１６】
【数４】
Ｐ自＋Ｐ隣（ｘ）＝（０．５×（ｘ−１）＋１）×Ｐ自・・・（４）
【００１７】
以上のように、レーザーアレイに配設された複数の発光部が同時に点灯した場合には、他の発光部から伝搬されるエネルギーの影響及び自己発熱の影響を受けるため、発光部の点灯数に応じてレーザーアレイの出力光量が変動することになる。
【００１８】
この種の光量変動に対する対策として、予めバイアス電流を流して余熱を与える方法が提案されている。この方法には、一定電流を流す固定バイアス電流方式と、環境変化（温度）に応じて電流を変化させる変動バイアス電流方式の２種類がある。
【００１９】
この種の方法によれば、例えば外部環境温度が６０℃であるときに変動バイアス電流制御方式を採用し、レーザーアレイに備えられた複数の発光部のうち２個の発光部が点灯した場合には、図９（Ａ）に示されるように、６００線画質テスト（ハーフトーン画質とソリッド画質の交互パターン）により実験的に求められた画像むらの目視許容限界の１０％以下の光量変動に抑えることができる。
【００２０】
しかしながら、発光部の点灯数が増加した場合（図９（Ａ）参照）、固定バイアス電流制御方式（図９（Ｂ）参照）や変動バイアス電流方式（図９（Ｃ）参照）を採用しても、点灯本数分の隣接する発光部からのエネルギーにより画像むらの目視許容限界の１０％を越える場合が発生してくる。
【００２１】
この対応には、レーザーアレイの出力光量を制限する方法が考えられるが、新規光学設計、メカ設計が必要になり、開発コストや期間を大幅に増大させる、という問題がある。
【００２２】
また、レーザーアレイに配設された複数の発光部の全てが点灯したときの出力光量と、１個の発光部が点灯したときの出力光量との比に基づき、レーザーアレイの出力光量を補正し、変動量を抑制するレーザのパワー制御装置（特開平３−２０３８２１号公報参照）が提案されている。しかしながら、このパワー制御装置でも１個の発光部を点灯する場合、または全発光部を同時に点灯する場合の２通りの補正のみを対象としている。従って、中間の点灯数（３個、・・・、（ｎ−１）個：特開平３−２０３８２１号では２個）以上の点灯本数に応じた出力光量の補正を行うことができない、という問題がある。
【００２３】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、自己発熱の影響及び近隣の発光部から伝搬されるエネルギーの影響による画質劣化を抑えることができる光量制御装置及び方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
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備えたレーザーアレイの出力光量を補正する光量制御装置であって、前記複数の発光部をそれぞれ順に点灯させて点灯した発光部の個数毎の前記レーザーアレイの出力光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段で検出された前記レーザーアレイの出力光量を点灯した発光部の個数で除算して発光部単位の出力光量を求め、当該発光部単位の出力光量が１個の発光部を点灯させた際の出力光量と等しくなるように点灯した発光部の個数に応じた光量補正量を算出する補正量算出手段と、前記補正量算出手段で算出された光量補正量を前記レーザーアレイの点灯した発光部の個数に応じて記憶する記憶手段と、原画像データに基づき、光ビームを同時に照射する走査エリアにおける総画素数と当該総画素数に含まれる前記発光部が点灯するべき画素数とをカウントするカウント手段と、前記カウント手段によりカウントされた前記発光部が点灯するべき画素数を前記総画素数で除算して前記走査エリアにおける点灯率を算出する点灯率算出手段と、前記点灯率算出手段により算出された点灯率に基づいて前記光量補正量を前記記憶手段から選択する選択手段と、前記選択手段で選択された光量補正量に基づいて前記複数の発光部に供給する駆動電流を制御して該発光部の点灯を指示する発光部駆動手段と、を有している。
【００３０】
請求項２に記載の発明は、互いに独立駆動可能な複数の発光部を備えたレーザーアレイの出力光量を補正する光量制御装置を用いた光量制御方法であって、前記複数の発光部をそれぞれ順に点灯させて点灯した発光部の個数毎の前記レーザーアレイの出力光量を検出し、前記レーザーアレイの出力光量を点灯した発光部の個数で除算して発光部単位の出力光量を求め、当該発光部単位の出力光量が１個の発光部を点灯させた際の出力光量と等しくなるように点灯した発光部の個数に応じた光量補正量をそれぞれ算出し、算出された光量補正量を前記レーザーアレイの点灯した発光部の個数に応じて記憶手段に記憶し、原画像データに基づき、光ビームを同時に照射する走査エリアにおける総画素数と当該総画素数に含まれる前記発光部が点灯するべき画素数とをカウントし、カウントした前記発光部が点灯するべき画素数を前記総画素数で除算して前記走査エリアにおける点灯率を算出し、算出した前記点灯率に基づいて光量補正量を前記記憶手段から選択し、選択された光量補正量に基づいて前記複数の発光部に供給する駆動電流を制御して該発光部の点灯を指示する、ことを特徴としている。
【００３１】
請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、光量制御装置には、レーザーアレイに備えられた複数の発光部が順次点灯したときの出力光量を検出する光量検出手段が設けられている。このとき、複数の発光部を１個、２個、・・・、ｎ個の順に点灯させてそれぞれの点灯した発光部の個数におけるレーザーアレイの出力光量を検出する。光量検出手段としては、例えばレーザーアレイに内蔵した内蔵光量モニターやレーザーアレイの外部に備えた光量モニターを用いることができる。また、光量検出手段で検出されたレーザーアレイの出力光量を点灯した発光部の個数で除算して発光部単位の出力光量を求め、当該発光部単位の出力光量が１個の発光部を点灯させた際の出力光量と等しくなるように点灯した発光部の個数に応じた光量補正量を算出する補正量算出手段が設けられている。この補正量検出手段では、複数の発光部の点灯数に応じた光量補正量が算出されるため、レーザーアレイに備えられた発光部の個数分の光量補正量データが算出される。補正量算出手段で算出された光量補正量は、複数の発光部の点灯数に応じて記憶手段に記憶される。
【００３２】
さらに、光量制御装置には、原画像データに基づき、光ビームを同時に照射する走査エリアにおける総画素数と当該総画素数に含まれる発光部が点灯するべき画素数とをカウントするカウント手段と、カウントした発光部が点灯するべき画素数を前記総画素数で除算して光ビームを同時に照射する走査エリアにおける点灯率を算出する点灯率算出手段と、算出した点灯率に基づいて前記光量補正量を記憶手段から選択する選択手段と、が設けられている。また、光量制御装置には、点灯が指示された発光部を駆動する発光部駆動手段が設けられている。発光部駆動手段は、走査エリアの点灯率に基づいて選択された光量補正量に基づいて複数の発光部への駆動電流の供給量を制御する。
【００３３】
これにより、走査エリアの点灯率に応じて自己発熱の影響及び近隣の発光部から伝搬されるエネルギーの影響によるレーザーアレイの出力光量の変動を補正することができ、画質劣化を抑えることができる。
【００３４】
【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には光源としてのレーザーアレイ１２が設けられている。レーザーアレイ１２としては、例えばモノリシックエッジエミッタータイプのマルチビームレーザーが用いられる。レーザーアレイ１２は、図２に示されるように、レーザーチップ１４、Ｎ型半導体層１６、Ｐ型半導体層１８、電極２０、及び３個のレーザーダイオード発光部（以下、発光部と称す）２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃから構成されている。本実施の形態のレーザーアレイ１２には、３個の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが各々１００μｍ以下の間隔で配設されている。また、レーザーアレイ１２には発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃから射出される光ビームの光量の合計、すなわちレーザーアレイ１２の出力光量を検出する内蔵光量モニター４６（図３参照）が内蔵されている。
【００３５】
レーザーアレイ１２の配設位置に対して光ビームＢｍの射出側には、正多角柱状の回転多面鏡２４が配設されている。回転多面鏡２４は、側面に複数の反射面２４Ａを有する正多角柱（本実施の形態では正八角柱）であり、モーター２６が駆動することによって回転軸２８を中心に矢印Ｂ方向に高速回転する。これにより、各反射面２４Ａへの光ビームＢｍの入射角は連続的に変化し、偏向されるようになっている。
【００３６】
回転多面鏡２４によって偏向された光ビームＢｍの進行方向には、ｆθレンズ３０が配置されている。ｆθレンズ３０は、感光体３２に光ビームＢｍ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る。ｆθレンズ３０を透過した光ビームＢｍは、感光体３２の長さ方向における画像走査エリアＭに照射される。
【００３７】
感光体３２の周囲近傍には、感光体３２の長さ方向に沿って帯電器３４が配設されており、感光体３２を帯電させることができるようになっている。帯電器３４の配設位置よりも感光体３２の回転方向（図１の矢印Ａで示される方向）下流側には現像器３６が配設されており、感光体３２の表面にトナーを付着させる。トナーは、光ビームＢｍが照射された部分にのみ付着するようになっている。
【００３８】
また、現像器３６の配設位置よりも感光体３２の回転方向下流側には、トナーを感光体３２の表面から図示しない転写体へ転写する転写用帯電器３８が配設されている。転写体に転写されたトナーは、図示しない定着器によって転写体に融解固定される。
【００３９】
さらに、ｆθレンズ３０と感光体３２の間にはミラー４０が配設され、ミラー４０によって反射された光ビームＢｍの進行方向にはＳＯＳ光センサ４２が配設されている。ＳＯＳ光センサ４２は光量制御装置４４に接続され、光量制御装置４４におけるレーザーアレイ１２の出力光量の補正タイミングを指示するＳＯＳ信号を出力する。ＳＯＳ信号の出力タイミング、すなわち出力光量の補正タイミングは画像記録装置１０のスタンバイ時または記録媒体を供給する合間のいずれかである。光量制御装置４４はレーザーアレイ１２に接続されており、レーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２の点灯数、すなわち原画像の画像情報に基づいてレーザーアレイ１２の出力光量を補正する。
【００４０】
図３に示されるように、光量制御装置４４はレーザーアレイ１２の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのそれぞれに対して制御回路６２、バイアス電流制御回路６６及びＡＰＣ回路６４から構成されるコントローラ回路が形成されている。なお、制御回路６２、バイアス電流制御回路６６及びＡＰＣ回路６４は、発光部２２の符号の末尾に付されたアルファベットと同一のアルファベットを付して説明する。例えば、レーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａには、制御回路６２Ａ、バイアス電流制御回路６６Ａ及びＡＰＣ回路６４Ａから構成されるコントローラ回路が形成されている。
【００４１】
制御回路６２には、原画像のラスターデータ、基準電圧及び後述する光量補正セレクタ６０によって選択された光量補正データＤx が入力されるようになっている。ラスターデータとは、光ビームＢｍを同時に照射して走査する画素列の原画像データをいう。制御回路６２では、入力された光量補正データＤx に基づいて基準電圧を補正する。すなわち、レーザーアレイ１２の出力光量が予め定められた所定光量とするために必要とされる電圧値に修正する。
【００４２】
バイアス電流制御回路６６では、補正された基準電圧に基づいてレーザーアレイ１２に備えられた各発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに供給するバイアス電流（駆動電流）を決定し、ＡＰＣ回路６４は決定された駆動電流を各発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに供給する。
【００４３】
レーザーアレイ１２に内蔵された内蔵光量モニター４６には、Ａ／Ｄコンバータ４８が接続されている。Ａ／Ｄコンバータは、内蔵光量モニター４６で検出されたレーザーアレイ１２の出力光量をアナログデータからデジタルデータに変換する。
【００４４】
Ａ／Ｄコンバータ４８には、レーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの個数に対応した数のレジスタ５０が接続されている。すなわち、本実施の形態では３個のレジスタ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃが設けられている。
レジスタ５０には、発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じたレーザーアレイ１２の出力光量としての光量データＰx が保管される。例えば、レーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのうち任意の１個の発光部が点灯したときの光量データＰ1 はレジスタ５０Ａに保管され、２個の発光部が点灯したときの光量データＰ2 はレジスタ５０Ｂ、３個の発光部が点灯したときの光量データＰ3 はレジスタ５０Ｃに保管される。
【００４５】
レジスタ５０は、ＣＰＵ５２を介して補正レジスタ５４に接続されている。ＣＰＵ５２はレジスタ５０に保管された光量データＰx のそれぞれに対し、レーザーアレイ１２の出力光量を所定光量とするために必要な光量補正データＤx を算出し、算出した光量補正データＤx を複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じてそれぞれ別の補正レジスタ５４に保管する。すなわち、補正レジスタ５４の数はレジスタ５０と同様にレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの個数と同一である。すなわち、例えばレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのうち任意の１個が点灯したときのレーザーアレイ１２の光量データＰ1 に対する光量補正データＤ1 は補正レジスタ５４Ａに保管される。
【００４６】
ＣＰＵ５２には、第１カウンタ５６及び第２カウンタ５８が接続されている。第１カウンタ５６は、原画像のラスターデータにおける総画素数Ｎａをカウントする。また、第２カウンタ５８はラスターデータに含まれる黒画素数Ｎｂをカウントする。黒画素数Ｎｂとは、総画素数Ｎａに含まれるレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが点灯するべき画素数に対応する。
【００４７】
補正レジスタ５４は光量補正セレクタ６０に接続されており、ラスターデータによって指示される発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じた光量補正データＤx を選択するようになっている。例えば、レーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの全て（３個）の点灯が指示された場合には、補正レジスタ５４Ｃに保管された光量補正データＤ3 を選択し、制御回路６２ＡＣに出力する。
【００４８】
次に、本発明の実施の形態を図４乃至図６を参照して説明する。
図４に示される光量補正制御ルーチンの実行が指示されると、ステップ１００では光量補正データ算出ルーチンを実行する。
【００４９】
ここで、図５を参照して光量補正データ算出ルーチンを説明する。
ステップ２００ではレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのうちの点灯数を表す変数ｘに１を代入し、ステップ２０２において変数ｘによって指示された個数の発光部が点灯したか否かを判定する。ここでは、変数ｘが１である場合を例として説明する。従って、ステップ２０２ではレーザーアレイ１２に備えられた３個の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのうち１個の発光部が点灯したか否かを判定する。これは、レーザーアレイ１２に内蔵された内蔵光量モニター４６によって光量が検出されたか否かによって判定することができる。
【００５０】
ステップ２０２においてステップ２００で指示された個数（ｘ個）の発光部が点灯したと判定された場合には、ステップ２０４に移行する。ステップ２０４では、点灯した発光部に供給される電流値を内蔵光量モニター４６によって測定する。次のステップ２０６では、ステップ２０４で測定された電流値を電圧値に変換し（電流−電圧変換）、ステップ２０８ではＡ／Ｄコンバータ４８によって８ｂｉｔのデジタルデータに変換する。こうして変換されたデジタルデータとしてのレーザーアレイ１２の光量データＰx は、ステップ２１０において所定のレジスタ５０に一時的に保管される。例えば、１個の発光部が点灯したときの光量データＰ1 はレジスタ５０Ａに保管される。
【００５１】
次のステップ２１２では、レジスタ５０に保管された光量データＰx 及びレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数ｘに基づき、光量補正データＤx を算出する。光量補正データＤx を算出するにあたり、まず以下に示される式（５）を用いて点灯した発光部単位の光量データＰを求める。これは、レーザーアレイ１２の内蔵光量モニター４６では、複数の発光部が同時に点灯した場合に点灯した発光部の合計光量が検出され、点灯した発光部単位の光量データを検出することができないことを考慮している。従って、以下の式（５）により点灯した発光部単位の光量データＰを求める。
【００５２】
【数５】
Ｐx ／ｘ＝Ｐx ・・・（５）
【００５３】
さらに、以下に示される式（６）を用いて光量補正データＤx を算出する。本実施の形態では、光量補正データＤx を算出するときの基準値として１個の発光部が点灯したときの光量データＰ1 を採用している。すなわち、発光部が１個点灯したときのレーザーアレイ１２の出力光量と等価になるように各発光部を点灯させてレーザーアレイ１２の出力光量を補正することを意味している。
【００５４】
【数６】
Ｐx ／Ｐ1 ＝Ｄx ・・・（６）
【００５５】
ステップ２１２において算出された光量補正データＤx は、ステップ２１４で所定の補正レジスタ５４に保管される。例えば、１個の発光部が点灯したときの光量補正データＤ1 は補正レジスタ５４Ａに保管される。
【００５６】
次のステップ２１６では、レーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの全てが点灯したか否かを判定する。すなわち、本実施の形態では３個の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが全て点灯したか否かを判定する。このステップ２１４において、未点灯の発光部が存在すると判定された場合には、ステップ２１８で変数ｘをインクリメントした後にステップ２０２に移行し、前述と同様の処理を繰り返し実行する。
【００５７】
一方、ステップ２１６においてレーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの全てが点灯していると判定された場合、すなわち本実施の形態では３個の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが点灯していると判定された場合には、ステップ２２０で変数ｘをリセットする。続いてステップ２２２では、点灯している発光部２２を消灯して本光量補正データ算出ルーチンを終了し、図４に示される光量補正制御ルーチンのステップ１０２に移行する。
【００５８】
光量補正制御ルーチンのステップ１０２では、光量補正データ選択ルーチンを実行する。光量補正データ選択ルーチンは、前述したステップ１００（図５に示される光量補正データ算出ルーチン）により複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数ｘに応じて算出された光量補正データＤx のいずれのデータを用いるかを選択する。
【００５９】
ここで、図６を参照して光量補正データ選択ルーチンを説明する。
ステップ３０２では、Ｌ段のラスターデータが光量制御装置４４に入力されたか否かを判定する。なお、この変数Ｌは原画像のラスターデータをカウントするためのものであり、光量補正制御ルーチンが実行された際に１に初期化されている。このステップ３０２においてＬ段のラスターデータが入力されたと判定された場合には、次のステップ３０４に移行する。
【００６０】
ステップ３０４では、ラスターデータの総画素数Ｎａを第１カウンタ５６によってカウントする。すなわち、光ビームＢｍが同時に照射される画像走査エリアＭにおける画素数がカウントされる。次のステップ３０６では、ラスターデータの黒画素数Ｎｂを第２カウンタ５８によってカウントする。この黒画素数Ｎｂは、総画素数Ｎａに含まれるレーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが点灯するべき画素数に対応する。
【００６１】
次のステップ３０８では、ラスターデータにおける点灯率Ｑを以下に示される式（７）に基づいて算出する。これは、前述したステップ３０４及びステップ３０６においてカウントされたラスターデータの総画素数Ｎａと黒画素数Ｎｂに基づいて算出することができる。
【００６２】
【数７】
Ｎｂ／Ｎａ→Ｑ ・・・（７）
【００６３】
ステップ３１０乃至ステップ３２８では、ステップ３０８において算出された点灯率Ｑに基づいて所定の光量補正データＤx を選択する。例えば、ステップ３１０において点灯率Ｑが４０％を越えていると判定された場合には、レーザーアレイ１２に備えられた発光部の全てを点灯させる場合であると判断し、ステップ３１２において光量補正データＤx を選択する。すなわち、光量補正セレクタ６０によって光量補正データＤx が保管されている補正レジスタ５４からデータを読み取ることが指示される。本実施の形態のレーザーアレイ１２では、３個の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが備えられているため、点灯率Ｑが４０％を越えた場合には補正レジスタ５４Ｃから光量補正データＤ3 を選択する。
【００６４】
以上のように光量補正データＤx を選択し、光量補正データ選択ルーチンが終了すると、図４に示される光量補正制御ルーチンのステップ１０４に移行する。
【００６５】
ステップ１０４では、光量補正データＤx が決定しているか否かを判定し、次のステップ１０６ではＳＯＳ信号を受信したか否かを判定する。ＳＯＳ信号は、ＳＯＳ光センサ４２から出力され、光量制御装置４４に入力される。すなわち、レーザーアレイ１２の出力光量の補正タイミングが指示される。
【００６６】
ステップ１０６においてＳＯＳ信号を受信したと判定されると、次のステップ１０８では基準電圧を修正する。すなわち、ステップ１０２の光量補正データ選択ルーチンを実行することによって決定された光量補正データＤx と予め定められた基準電圧を比較し、光量補正データＤx に基づいて基準電圧を修正する。
【００６７】
次のステップ１１０では、制御回路６２、バイアス電流制御回路６６、及びＡＰＣ回路６４によってＡＰＣコントロールを行う。ＡＰＣコントロールとは、前述したステップ１０８において修正された基準電圧に基づいてレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに供給するバイアス電流（駆動電流）の大きさを制御する。こうしてステップ１１０において発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに供給するべき駆動電流が制御されると、ステップ１１２では点灯が指示された発光部に駆動電流を供給して点灯する。これにより、レーザーアレイ１２の出力光量は発光部の点灯数ｘに拘らず、１個の発光部が点灯したときの出力光量と同一光量となる。
【００６８】
次のステップ１１４では、原画像の最終段のラスターデータが光量制御装置４４に入力されたか否かを判定する。このステップ１１４において最終段のラスターデータが入力されていないと判定された場合には、ステップ１１６でラスターデータの段数をカウントする変数Ｌをインクリメントした後にステップ１０２に移行して同様の処理を繰り返し実行する。一方、ステップ１１４において最終段のラスターデータが入力されたと判定された場合には、ステップ１１８で変数Ｌをリセットして本光量補正制御ルーチンを終了する。
【００６９】
以上のようにしてレーザーアレイ１２に備えられた発光部２２の点灯数ｘに応じて光量補正データＤx を算出して走査エリア毎の発光率に応じてレーザーアレイ１２の出力光量を補正するので、自己発熱の影響及び近隣の発光部から伝搬されるエネルギーの影響によって複数の発光部の点灯数に応じて異なるレーザーアレイの出力光量の変動を補正することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、レーザーアレイ１２に３個の発光部２２が備えられている場合を例として説明したが、発光部２２の個数はこれに限るものではない。例えば、４個、５個、・・・、ｎ個と増加させた場合にでも適用することができる。
【００７１】
また、レーザーアレイ１２の出力光量を検出するために内蔵光量モニター４６を配設したが、光量制御装置４４の外部に出力光量を検出する外部光量モニターを設けるようにしてもよい。
【００７２】
さらに、本実施の形態では、ラスターデータの点灯率Ｑの上限が４０％である場合を例として説明したが、数値はこれに限定されるものではない。但し、原画像がフルカラー画像である場合には、点灯率Ｑの上限を４０％にすることが好ましい。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、レーザーアレイ１２に備えられた複数の発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じた光量補正データＤx を予め算出して補正レジスタ５４に保管し、原画像データに基づく発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じて該当する光量補正データＤx を光量補正セレクタ６０によって選択して駆動電流を制御し、レーザーアレイ１２の出力光量を補正する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、レーザーアレイ１２を点灯する毎、すなわち原画像データ（ラスターデータ）が光量制御装置４４に入力される毎に原画像データに基づく発光部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの点灯数に応じて光量補正データＤx を算出し、算出された光量補正データＤx に基づいて駆動電流を制御してレーザーアレイ１２の出力光量を補正するようにしてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、レーザーアレイに備えられた発光部の点灯数に応じた光量補正量を算出してレーザーアレイの出力光量を補正するので、自己発熱の影響及び近隣の発光部から伝搬されるエネルギーの影響による画質劣化を抑えることができる、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量制御装置を備えた画像記録装置を示す概略構成図である。
【図２】レーザーアレイの詳細構成を示す概略斜視図である。
【図３】光量制御装置の構成を示す構成図である。
【図４】光量制御装置における光量補正制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】光量補正データ算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】光量補正データ選択ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】従来の点灯制御装置を示す概略構成図である。
【図８】（Ａ）はレーザーアレイにおけるエネルギーの伝搬関係を示す説明図であり、（Ｂ）は各発光部における光量の変動状態を示す概略図である。
【図９】（Ａ）は変動バイアス電流制御方式を採用した場合の光出力−光量変動を示し、（Ｂ）は固定バイアス電流制御方式を採用した場合の光出力−光量変動、（Ｃ）はバイアス電流を供給しない場合の光出力−光量変動を示す特性図である。
【符号の説明】
１２ レーザーアレイ
４４ 光量制御装置
４６ 内蔵光量モニター（光量検出手段）
５２ ＣＰＵ（補正量算出手段）
５４ 補正レジスタ（記憶手段）
６０ 光量補正セレクタ（選択手段）
６４ ＡＰＣ回路（発光部駆動手段）
Claims (2)
- 互いに独立駆動可能な複数の発光部を備えたレーザーアレイの出力光量を補正する光量制御装置であって、
前記複数の発光部をそれぞれ順に点灯させて点灯した発光部の個数毎の前記レーザーアレイの出力光量を検出する光量検出手段と、
前記光量検出手段で検出された前記レーザーアレイの出力光量を点灯した発光部の個数で除算して発光部単位の出力光量を求め、当該発光部単位の出力光量が１個の発光部を点灯させた際の出力光量と等しくなるように点灯した発光部の個数に応じた光量補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量算出手段で算出された光量補正量を前記レーザーアレイの点灯した発光部の個数に応じて記憶する記憶手段と、
原画像データに基づき、光ビームを同時に照射する走査エリアにおける総画素数と当該総画素数に含まれる前記発光部が点灯するべき画素数とをカウントするカウント手段と、
前記カウント手段によりカウントされた前記発光部が点灯するべき画素数を前記総画素数で除算して前記走査エリアにおける点灯率を算出する点灯率算出手段と、
前記点灯率算出手段により算出された点灯率に基づいて前記光量補正量を前記記憶手段から選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された光量補正量に基づいて前記複数の発光部に供給する駆動電流を制御して該発光部の点灯を指示する発光部駆動手段と、
を有する光量制御装置。 - 互いに独立駆動可能な複数の発光部を備えたレーザーアレイの出力光量を補正する光量制御装置を用いた光量制御方法であって、
前記複数の発光部をそれぞれ順に点灯させて点灯した発光部の個数毎の前記レーザーアレイの出力光量を検出し、
前記レーザーアレイの出力光量を点灯した発光部の個数で除算して発光部単位の出力光量を求め、当該発光部単位の出力光量が１個の発光部を点灯させた際の出力光量と等しくなるように点灯した発光部の個数に応じた光量補正量をそれぞれ算出し、
算出された光量補正量を前記レーザーアレイの点灯した発光部の個数に応じて記憶手段に記憶し、
原画像データに基づき、光ビームを同時に照射する走査エリアにおける総画素数と当該総画素数に含まれる前記発光部が点灯するべき画素数とをカウントし、
カウントした前記発光部が点灯するべき画素数を前記総画素数で除算して前記走査エリアにおける点灯率を算出し、
算出した前記点灯率に基づいて光量補正量を前記記憶手段から選択し、
選択された光量補正量に基づいて前記複数の発光部に供給する駆動電流を制御して該発光部の点灯を指示する、
ことを特徴とする光量制御方法。
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