JP3772466B2 - 固体走査型光書込みヘッドを備えた画像形成装置及び光書込みヘッドの光量測定方法 - Google Patents
固体走査型光書込みヘッドを備えた画像形成装置及び光書込みヘッドの光量測定方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、PLZT光シャッタアレイやLEDアレイ等を用いて感光材上に画像(潜像)を書き込むための固体走査型光書込みヘッドの光量測定方法及び該光書込みヘッドを備えた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術と課題】
従来、銀塩感材を用いた印画紙あるいはフィルムや電子写真用感光体に画像(潜像)を形成するのに、PLZT等の光シャッタチップを用いて光を1画素ずつオン/オフ制御したり、LEDチップをオン/オフ制御する光書込み装置が種々提供されている。そして、この種の固体走査型光書込み装置では、むらのない画像を得るために、各光チップの光量を調整できる構成(例えば、駆動信号のパルス幅又は電圧値の変調、パルス列の組み合わせの変更等)としたうえで、各光チップの光量を測定し、測定値に基づいて光量補正を行っている。
【0003】
従来では、光量補正のための各光チップの光量測定方法として、特開昭61−150286号公報には、LEDチップを主走査方向に順次点灯させると共に、光量検出センサをLEDチップに所定距離対向させた状態で移動させる方法が開示されている。しかし、このようにLEDチップを順次点灯させると、LEDチップの走査速度とセンサの移動速度を正確に同期させる必要があり、スタート位置の微調整が必要で、エンコーダや正確な送り機構等が必要となる。従って、光量測定装置が極めて高価なものとなり、画像形成装置へ組み込んで補正を行うことはできなかった。
【0004】
また、順次点灯方式では隣接する光チップからの漏れ光量等の影響が測定に反映されず、ベタ画像再現時には画像のむらが充分に解消されないという問題点を有していた。そのためには、複数の光チップを同時に点灯して光量測定を行うことが考えられるが、各光チップの位置の同定(アドレス)という問題が残されている。
【0005】
【発明の目的、要旨及び効果】
そこで、本発明の目的は、各光チップの同定と光量の確認を簡単に行うことができ、ベタ画像をむらなく再現でき、かつ、光量測定のための手段を画像形成装置へ組み込んで簡単な操作で光量の補正が可能な光量測定方法及び画像形成装置を提供することにある。
【0006】
以上の目的を達成するため、本発明は、主走査方向に並べられた多数の光チップを画像データに基づいてオン、オフ制御し、副走査方向に移動する感光材上に画像を形成する固体走査型光書込みヘッドの光量測定方法において、光チップを少なくとも隣接する光チップが点灯しないように間引き点灯させて感光材上に副走査方向における前部と後部にそれぞれ1列ずつマーカー画像を形成し、かつ、全ての光チップを複数の階調レベルで点灯させて感光材上に前記マーカー画像の間に光量検出画像を形成し、現像後のマーカー画像及び光量検出画像の光反射強度又は光透過強度を測定することにより、マーカー画像の測定結果から各光チップの位置を同定し、光量検出画像の測定結果から各光チップの光量を確定するようにした。
【0007】
本発明においては、光書込みヘッドは固体走査型であるため、各光チップの書込み位置は一定であり、間引き点灯させたマーカー画像の光反射強度又は光透過強度の測定ピーク値に基づいて光チップを正確に同定(アドレス)することができる。例えば、光チップを奇数番目あるいは偶数番目ごとに所定の等間隔で間引き点灯させれば、検出されたピーク値が点灯された光チップのアドレスであり、点灯されていない光チップのアドレスはピーク値間を均等割りすることで算出することができる。また、光チップの配列パターンを制御部に予め正確に入力しておけば、一つの光チップを間引き点灯させて該光チップの出力ピーク値を検出することで、全ての光チップのアドレスを得ることができる。さらに、本発明においては、前記の如く間引き点灯によるマーカー画像から光チップを同定することに加えて、測定の対象となる全ての光チップを複数の階調レベルで点灯させて形成した光量検出画像の光反射強度又は光透過強度の測定値を同定された光チップに当てはめて各光チップの光量として確定する。
【0008】
即ち、本発明によれば、多数の光チップのうち特定のものを間引き点灯させて形成したマーカー画像から簡単に光チップを同定(アドレス)することができる。しかも、各光チップの光量は全点灯させて形成した光量検出画像から測定するため、各光チップの光量を隣接光チップの点灯からの影響を加味して測定することができ、ベタ画像再現時の光量むらの解消に有効である。
【0011】
また、本発明は、光チップの光量を直接光センサで測定するのではなく、感光材上に出力した画像の光反射強度又は光透過強度から光量補正データを得るため、光書込みヘッドの特性のみならず感光材の特性等を含めたシステムの全体系に対応したトータルな光量補正が可能となる。さらに、感光材上に光量検出画像のみならず、カラーバランスやγ特性等を補正するためのモニタ画像も出力すれば、併せてこれらの補正データを得ることができる。
【0012】
さらに、本発明に係る画像形成装置は、前記マーカー画像及び/又は光量検出画像の光反射強度又は光透過強度を測定する画像読取り手段を組み込んで構成されている。このような画像読取り手段を組み込むことで、必要な時期に任意に光量を測定して補正データを更新することができ、光チップや光源の経時変化や湿度等の環境変化あるいは使用する感光材の特性の変化に対応でき、常時高品質の画像を得ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置及び光書込みヘッドの光量測定方法の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0014】
図1は写真焼付け用のカラープリンタの概略構成を示す。このカラープリンタは、印画紙収容部1と、作像部2と、処理部3とからなる。印画紙4は収容部1にロール状に収容されている。作像部2には、図2に示す光書込みヘッド20が搭載され、画像読取り部60が設置されている。さらに、作像部2には、印画紙4の搬送ローラ対5,6,7、カッタ8が設置されている。
【0015】
印画紙4は、感光面を下方に向けて、搬送ローラ対5から作像部2に導入され、規定長さ送り込まれた時点でローラ対5の回転を停止すると共にカッタ8を動作させることでカットされる。カットされた印画紙4はローラ対6,7によって一定の速度で搬送される。印画紙4は光書込みヘッド20上を通過するとき、露光され画像(潜像)を形成される。露光後の印画紙4は処理部3で現像、安定化された後、乾燥され、トレイ15へ排出される。
【0016】
光書込みヘッド20は、図2に示すように、概略、ハロゲンランプ21、防熱フィルタ22、色補正フィルタ23、拡散筒24、RGBフィルタ25、光ファイバアレイ26、スリット板27、光シャッタモジュール30、偏光子33、検光子34、結像レンズアレイ35、防塵ガラス36によって構成されている。
【0017】
ハロゲンランプ21から放射された光は、防熱フィルタ22で熱線をカットされ、色補正フィルタ23で光質を印画紙4の分光感度特性と合うように調整される。拡散筒24は光の利用効率を向上させ、ランプ21の光量むらを低減させるためのものである。RGBフィルタ25は以下に説明するPLZTからなる光シャッタチップによる書込みと同期して回転駆動され、1ラインごとに通過色を変化させる。
【0018】
光ファイバアレイ26は、多数本の光ファイバからなり、一端26aは束ねて前記拡散筒24にRGBフィルタ25を介して対向している。他端26bは矢印Xで示す主走査方向に並べられ、光をライン状に出射する。スリット板27のスリット端面27a,27aは鏡面に仕上げられ、光ファイバアレイ26から出射する光を効率よく光シャッタモジュール30に導く。さらに、スリット板27に光シャッタチップを一定の温度に維持するためのヒータ(図示せず)が設けられており、モジュール30に設けた温度検出素子(図示せず)の検出結果に基づいて温度制御が行われる。
【0019】
光シャッタモジュール30は、セラミック基板のスリット状開口あるいはガラス基板上にPLZTからなる光シャッタチップを設け、それと並べてドライバICを設けたものである。各光シャッタチップはドライバICによって所定の画素に対応するもののみが駆動される。また、モジュール30の前後には偏光子33及び検光子34が設けられている。PLZTは、よく知られているように、カー定数の大きい電気光学効果を有する透光性を有するセラミックであり、偏光子33で直線偏光された光は、光シャッタチップへの電圧印加で発生する電界のオン/オフによって偏光面の回転が生じ、検光子34から出射される光がオン/オフされる。検光子34から出射された光は、結像レンズアレイ35及び防塵ガラス36を透過して印画紙4上に結像し、潜像を形成する。
【0020】
次に、各光シャッタチップの光量測定について説明する。
光量の測定は、図3に示すモニタ用画像パターン100(第1例)又は図4に示すモニタ用画像パターン200(第2例)を印画紙4上に形成し、これらの画像パターン100,200の光反射強度を画像読取り部60で測定することにより行う。画像読取り部60による測定は、画像パターン100,200を画像形成時の主走査方向に走査して行われる。
【0021】
画像読取り部60での測定結果は、CPUに入力されて必要な演算を行って補正データとして作成され、以後のプリント時における光書込みヘッド20の駆動回路にフィードバックされる。光量の測定は、朝一番に電源をオンしたとき、あるいは印画紙4を補充したときに定期的に行われる。勿論、オペレータが必要と判断したときに随時実行してもよい。
【0022】
画像パターン100,200は以下に詳述するが、矢印Xが光書込みヘッド20の主走査方向であり、矢印Yが印画紙4の搬送方向(副走査方向)である。画像読取り部60は、図3に示すように、搬送ローラ対61,62の間に、複数の光センサ(CCDあるいはフォトダイオード)63と照明用ランプ64,64を設置したものである。画像パターン100,200は搬送ローラ対61に矢印X’方向に挿入されて搬送され、各光センサ63によって各画像の光反射強度を測定される。光センサ63は画像パターン列の数(以下に説明するように、画像パターン100では6列、画像パターン200では28列)に対応して設置されている。
【0023】
画像パターン100は、印画紙4上に、第1マーカー画像101a及び第2マーカー画像101bを副走査方向Yの前部と後部に2列形成し、それらの間に4本の光量検出画像102a,102b,102c,102dを形成したものである。2本のマーカー画像101a,101bは、光シャッタチップの奇数番目(偶数番目でも可)を間引き点灯させて副走査方向Yに数mmの幅で形成した画像である。光量検出画像102a〜102dは4段階の光量レベル(濃度)で、測定の対象となる全ての光シャッタチップを点灯させて副走査方向Yに数mmの幅で形成した画像である。図3(A)において斜線は画像102a〜102dの濃淡を表している。画像102aは全く点灯していない最小濃度レベルであり、光シャッタチップの漏れ光量が測定される。画像102bは低濃度レベル、画像102cは中濃度レベル、画像102dは最大濃度レベルで形成したものである。
【0024】
以上のように画像形成された画像パターン100を矢印X’方向に読取り部60へ挿入すると、各画像101a,101b,102a〜102dがランプ64で照射されて、その光反射強度が各光センサ63にて測定される。画像読取り部60は、マーカー画像及び光量検出画像の副走査方向の幅に対応して設ければよく、画像読取り部60は小型のものでよい。また、画像パターン100を形成する際は、そのときプリンタに装填されている印画紙4の幅寸法に対応する光シャッタチップのみを点灯させればよい。
【0025】
マーカー画像101a,101bに関しては、点灯部分と消灯部分とで明らかな濃度差を生じるため、測定ピーク値を選択することで印字位置、即ち、点灯した光シャッタチップの位置を確実に同定(アドレス)することができる。消灯されている光シャッタチップの位置の同定は、測定の最小値に対応させるか、ピーク値間の1/2の位置に対応させてもよい。なお、マーカー画像は奇数番目又は偶数番目ではなく、光シャッタチップを所定の等間隔で(例えば、8×n番目ごとに)間引き点灯させ、測定ピーク値に対応して点灯チップの位置を同定し、消灯チップの位置はピーク値間を均等割りすることで同定してもよい。光シャッタチップはチップ間隔が予め決められており、チップと印字された画素との対応関係が正確であるため、点灯チップの同定のみならず消灯チップの同定も正確に算出できる。
【0026】
マーカー画像101a,101bはいずれか一方を用いて光シャッタチップを同定すればよい。2列形成したのは、画像パターン100を読取り部60にオペレータが斜めに挿入した場合に、2列のマーカー画像101a,101bの測定結果を比較することで、斜め挿入を検出でき、位置の同定を補正することが可能となる。また、マーカー画像101a,101bを読み取ることで、ローラ対61,62による画像パターン100の搬送むらや印字の歪みを補正することも可能である。
【0027】
光量検出画像102a〜102dに関しては、それぞれを中央部に配置した四つの光センサ63で光反射強度を測定し、マーカー画像101a,101bによる位置の同定と関連付けて各チップの光量を確定し、各チップごとの光量補正データを作成する。光量は全点灯状態で測定するため、各チップの光量を隣接チップの点灯からの影響を加味して測定できる。換言すれば、実際上の光量を正確に算出することができ、ベタ画像再現時の濃度むらの解消に有効である。
【0028】
光書込みヘッド20は256階調の画像を印字可能であり、光出力特性がリニアな特性を有し、消灯時光量が0であれば、特定の一つの光量レベル(濃度)を出力してその光反射強度を測定すれば多階調でも正確な光量補正が可能である。しかし、現実には階調特性がリニアな光シャッタチップは存在しないことから、各光シャッタチップについて4階調で出力し、その測定光量を3次曲線で近似し、各階調の補正係数を決定する。
【0029】
本実施形態で使用されている光書込みヘッド20はフルカラー用であるが、モノカラー用であれば白色のみの画像出力で済む。フルカラー用であっても三原色それぞれの出力特性が同じないしは特性差が小さければ、例えばG光のみで画像を形成して補正データを作成してもよい。しかし、3色それぞれで光量検出画像102a〜102dを形成して補正データを作成することが好ましく、この場合、光量検出画像は階調数4×色数3の計12本形成されることになる。
【0030】
他の方法としては、光書込みヘッド20によって、BGR各色で露光して作成したグレイ画像パターンを、BGRのフィルタを設けた光センサで三原色に分解して測定する、あるいは、照明ランプの光源色を高速に切り換えて三原色を測定することによって、各色に対応した補正データを作成するようにしてもよい。
【0031】
このように作成したパターンは、それぞれ数mm幅であるので、トータルでも数cmの幅である。そのため、光量測定時には、書込み時に感光材が走査された方向(副走査方向)と90度異なる方向(書込み時の主走査方向)で走査することにより、幅の狭い検出装置(少ない検出素子数)で全ての光シャッタチップの光量を測定することが可能になる。
また、高密度のCCDラインセンサを用いれば、一つのパターンに対して複数の検出素子が対応するので、複数の光反射強度を同時に測定することができ、平均化処理などによってより正確な測定が可能になる。
【0032】
なお、測定された光反射強度から光量補正データを作成し、次の画像形成時に光シャッタチップの駆動回路へフィードバックする方法は、この種の技術分野では周知であり、その説明は省略する。
【0033】
次に、図4に示す画像パターン200について説明する。画像パターン200は、印画紙4上に、R,B,G3色ごとに4階調で奇数番目及び偶数番目ごとに光シャッタチップを点灯させ、都合24本の光量検出画像(パターン1〜24)を副走査方向Yに並べて形成したものである。さらに、G光での中間調画像221を1本、グレイ画像222、黒画像223及びB光、G光、R光で各色の画像224,225,226を主走査方向Xに光量が大から小へと段階的に変化させてパッチ状に形成した。
【0034】
光量検出画像に関しては、パターン1〜6が光量最大レベル、パターン7〜12が光量中レベル、パターン13〜18が光量低レベル、パターン19〜24が光量最小(オフ)レベルであり、パターン1,7,13,19はB光で奇数番目チップの点灯による画像、パターン2,8,14,20はB光で偶数番目チップの点灯による画像、パターン3,9,15,21はG光で奇数番目チップの点灯による画像、パターン4,10,16,22はG光で偶数番目チップの点灯による画像、パターン5,11,17,23はR光で奇数番目チップの点灯による画像、パターン6,12,18,24はR光で偶数番目チップの点灯による画像である。
【0035】
この画像パターン200を形成する第2例では、各パターン1〜24によって各光シャッタチップの同定と光量の確定を行う。奇数番目と偶数番目の測定結果を組み合わせると全チップについて同定及び光量を確定したことになる。間引き点灯による画像形成では、消灯チップに対応する位置では全く濃度が付かないのが理想であるが、現実には消灯チップから漏れ光があり、隣接した点灯チップからの回り込み光も存在し、若干の濃度が付く。しかし、これらの漏れ光、回り込み光の情報を含めて光反射強度として測定し、補正データを作成することで、濃度むらのない良好な画像が得られる。
【0036】
読取り部60では、図5に示すように、各光シャッタチップ31(奇数番目のチップ点灯時をモデルとして示している)に対して複数回のサンプリングを行いながら、光センサ63の出力をA/D変換してCPUへ取り込んでいく。サンプリング値からピーク値の検出を行い、最大となったタイミングがチップ位置であり、そのときの出力値を光量として確定する。
【0037】
なお、前述の間引き点灯方式では、最小レベルでの出力画像は非常に低濃度でマーカーとしての機能を果たさない。そのため、他のレベルでの点灯チップ間の最小出力値を光量最小レベルとみなしている。よって、光量最小パターン19〜24を省略して、計18本の光量検出画像を形成している。
【0038】
さらに、間引き点灯の変形として、光量最大レベルと光量低レベルとを交互に出力したパターン、及び、光量中レベルと光量最小レベルとを交互に出力したパターンを出力するようにすれば、計12本の光量検出画像を形成することで目的を達成できる。また、第1例である画像パターン100として説明したように、光シャッタチップの出力特性がリニアであれば測定階調は一つでもよく、あるいは、グレイあるいは特定の1色のみを印字して補正データを作成してもよい。
【0039】
この第2例である画像パターン200は各パターン1〜24が第1例でのマーカー画像101a,101bを兼ねている。読取り部60に対する斜め挿入に対しては、パターン1〜24の副走査方向Yの幅寸法をある程度大きく設置しておけば支障なく測定することができる。また、測定のピーク値までのサンプル数やピークの数をモニタすれば、何らかの異常や斜め挿入の程度が算出でき、画像パターン100,200の再印字や再読取りを促す等の警告を発するようにしてもよい。
【0040】
さらに、第2例の画像パターン200では、光量むらの補正用画像のみならず、中間調を補正するための画像や各チップのピント位置を補正するための画像、各色の再現性やγ特性(階調性)を補正するための画像、解像度を確認するための画像、さらには処理液の管理を行うための画像等種々のモニタ画像を1枚の印画紙4上に作成することで、プリンタを最適な状態で常時稼動させることができる。
【0041】
次に、多値再現用ドライバIC40の構成とタイミングチャートを図6、図7に示す。ドライバIC40は、n個のICをラダーチェーンで連続して使用するのであるが、各IC40は64ドットを駆動するように構成され、6ビットのシフトレジスタ41、6ビットのラッチ回路42、6ビットのコンパレータ43、6ビットのカウンタ44、ゲート回路45、ドライバ回路46からなる。
【0042】
画像データDATA(A),(B)はシフト信号R/Lに基づいてシフトロック信号S−CLKに同期してシフトレジスタ41へ転送され、ストローブ信号STBでラッチ回路42にラッチされる。これによって、各画素の階調数がセットされる。クロック信号C−CLKはカウンタ44でカウントされ、コンパレータ43はラッチされた値とカウンタ値とを比較し、ゲート回路45は両者が一致した時点で出力を停止する。また、カウンタ44はクリア信号CLによってクリアされる。
【0043】
ドライバ回路46には駆動電圧Vdが印加されており、ゲート回路45からの信号D1〜D64に基づいて出力HV1〜HV64が光シャッタチップに印加されることになる。即ち、各画素は画像データDATAに応じた時間(パルス幅)だけ光シャッタチップをオンさせることになる。
【0044】
以上の構成からなる多値再現用ドライバIC40で光量測定モードを実行する場合、所定の光量はデータ信号DATA(ディプスイッチ等)で指定し、シフトレジスタ41へ転送後、ストローブ信号STBでラッチし、データ信号DATAに応じたデューティをコンパレータ43等で生成し、ゲート信号GATEによって所定の光シャッタチップを所定の光量で動作させる。このような間引き点灯用の信号は繰り返し信号であり、比較的簡単な回路で実現できる。
【0045】
また、光シャッタチップが奇数列と偶数列に分割されている場合には、片列のDATAを”H”にしておけば、間引き点灯を容易に実現でき、制御はさらに簡単になる。光量を可変するには、ディップスイッチ等の設定を変更すればよい。
【0046】
(他の実施形態)
なお、本発明に係る画像形成装置及び光量測定方法は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
特に、光書込みに使用する固体走査型の素子としては、PLZT以外に、LED(Light Emitting Diode)、LCS(Liquid Crystal Shutter)、DMD(Deformable Mirror Device)、FLD(Fluorecent Device)等を用いることができる。
【0047】
また、前記実施形態では、モニタ画像の光反射強度の測定を行うものを例にとって説明したが、本発明では、マーカー画像及び光量検出画像の測定には、記録媒体として例えばフィルム等の光透過性材料を用いる場合は、光透過強度を測定するようにしてもよい。さらに、画像読取り部60を処理部3に設け、現像された直後の画像の光反射強度又は光透過強度をを測定するようにしてもよい。あるいは、この種のフィルムプリンタに設置されているフィルムスキャナを改良して読取り部60としてもよい。
【0048】
さらに、本発明は銀塩感材を用いた印画紙への画像書込み装置以外にも、銀塩フィルムや電子写真用感光体への画像書込み装置あるいはディスプレイ上への画像投影装置に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例であるフルカラープリンタを示す概略構成図。
【図2】前記プリンタに搭載されている光書込みヘッドを示す斜視図。
【図3】本発明に係る光量測定方法を実施するための画像パターン(第1例)と読取り部を示し、(A)は平面図、(B)は側面図。
【図4】本発明に係る光量測定方法を実施するための画像パターン(第2例)を示す平面図。
【図5】モニタ画像の測定信号を示す波形図。
【図6】多値再現用ドライバICを示すブロック図。
【図7】前記ドライバICの動作を示すタイミングチャート図。
【符号の説明】
4…印画紙
20…固体走査型光書込みヘッド
40…ドライバIC
60…読取り部
63…光センサ
100,200…画像パターン
101a,101b…マーカー画像
102a〜102d…光量検出画像
Claims (5)
- 主走査方向に並べられた多数の光チップを画像データに基づいてオン、オフ制御し、副走査方向に移動する感光材上に画像を形成する固体走査型光書込みヘッドの光量測定方法において、
光チップを少なくとも隣接する光チップが点灯しないように間引き点灯させて感光材上に副走査方向における前部と後部にそれぞれ1列ずつマーカー画像を形成し、
全ての光チップを複数の階調レベルで点灯させて感光材上に前記マーカー画像の間に光量検出画像を形成し、
現像後のマーカー画像及び光量検出画像の光反射強度又は光透過強度を測定することにより、マーカー画像の測定結果から各光チップの位置を同定し、光量検出画像の測定結果から各光チップの光量を確定する、
ことを特徴とする光量測定方法。 - 現像後のマーカー画像及び光量検出画像の光反射強度又は光透過強度の測定は、マーカー画像及び光量検出画像を画像形成時の主走査方向と同一の方向に走査して行うことを特徴とする請求項1記載の光量測定方法。
- 前記光量検出画像は光チップを三原色の各色ごとに全点灯させて形成することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の光量測定方法。
- 主走査方向に並べられた多数の光チップを画像データに基づいてオン、オフ制御し、副走査方向に移動する感光材上に画像を形成する固体走査型光書込みヘッドと、
光チップを少なくとも隣接する光チップが点灯しないように間引き点灯させて感光材上に副走査方向における前部と後部にそれぞれ1列ずつマーカー画像を形成すると共に、全ての光チップを複数の階調レベルで点灯させて感光材上に前記マーカー画像の間に光量検出画像を形成する制御手段と、
現像後のマーカー画像及び光量検出画像の光反射強度又は光透過強度を測定する画像読取り手段と、
前記画像読取り手段によるマーカー画像の測定結果から各光チップの位置を同定し、光量検出画像の測定結果から各光チップの光量を確定する演算手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記画像読取り手段は、マーカー画像及び光量検出画像を画像形成時の主走査方向と同一の方向に走査して測定することを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
Priority Applications (2)
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