JP4926587B2 - 半導体レーザ駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力された画像データに基づいて半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動制御装置に関する。

従来から、高速、高画質な画像形成装置として、電子写真方式を採用した複写機やレーザビームプリンタなどが知られている。近年、デジタルコンテンツがオフィスや家庭で一般的なものとなったことにより、画像形成装置の高画質化への要求はさらに高まり、その記録解像度も、１２００ｄｐｉ、２４００ｄｐｉ、３６００ｄｐｉへと高密度化が進んでいる。

このような電子写真方式の画像形成装置においては、２値又は多値データを像担持体への照射光量に変換する。そして、得られた照射光量を有する例えばレーザ光により像担持体の表面を走査する。以上のプロセスにより、画像が形成され、文字などの２値画像から写真などの中間調を含む画像までのあらゆる画像を形成することができる。

中間調を再現する方法としては、例えばディザ法（ｄｉｔｈｅｒ ｍｅｔｈｏｄ）、誤差拡散法、濃度パターン法（ｄｏｔ ｐａｔｔｅｒｎ ｍｅｔｈｏｄ）などがある。そして、これらの方法を用いることにより各画素について多値出力することができ、良好な出力画像を得ることができる。

出力された多値データを照射光量に変換する方式としては、パルス幅変調方式（ＰＷＭ／Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、パワー変調方式（ＰＭ／Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が提案されている。また、これらを組み合わせた光量制御方式も提案されている。

近年の画像形成装置に対する、記録解像度の高密度化、高画質化への要求されている。それに伴い、ハイライト領域において良好なドット再現性を実現すること、及び白抜き文字や白抜きラインなどの、高密度ドット、高密度ラインを再現すること、が課題となっている。

この記録解像度の高密度化の要請に応えるには、レーザ駆動装置の高速化が必須であるが、高速化によって次のような弊害がある。すなわち、ハイライト領域でのレーザ発光の立ち上がり不良により光量が低下し、高濃度領域でのレーザ発光の立ち下り不良により光量が増加することにより、レーザ発光のリニアリティが低下し、これにより、画像品質が損なわれる。

そこで、ハイライト領域での良好なドット再現性を実現することが提案されており、これらの技術については、特許２６９８０９９号公報、特開平９−１１６７５０号公報、特開２００１−１３００５０号公報、特開２００２−３６１９２２、特開２００２−３６１９２５、特開２００３−２６６７６３、特開２００４−２８８０００、特開２０００−１７７１７１、特開平０６−１５５８００、特開２００４−１２２５８７号に記載の技術が知られている。

あるいはまた、１画素内で多値出力可能なエンジンにおいて、ＬＵＴ（ｌｏｏｋ−ｕｐ ｔａｂｌｅ）を用いた補正技術も広く知られている。

しかしながら、レーザ光信号が間欠から連続へ変化する高濃度領域での立ち下り不良によるつぶれについては、補正することができなかった。

ハイライト領域や高濃度のみの特定領域のみに補正を行なった場合、全階調に渡って適正な補正ができず、補正適用領域と補正非適用領域で階調が不連続になり、トーンジャンプが発生し易くなっていた。

また、全階調に渡って同一の補正量の補正を行うと、レーザの発光遅延が問題になるハイライト領域から、レーザの消灯遅延が問題となるような高濃度領域に渡って効率良く補正することができなかった。

他方、１画素内で多値出力可能なエンジンにおいて、ＬＵＴを用いた補正技術については、近年の様に高解像度化が進み、１画素あたりのビット数が少なくなってきた場合、十分な補正ができなかった。具体的には、１２００ｄｐｉ、２４００ｄｐｉ等の解像度で、１〜４ｂｉｔの出力条件では、十分な補正をすることが困難であった。

また、この補正に用いられるＬＵＴが、補正対象画素の周辺の画素条件、具体的には補正対象画素の走査方向に対して前の画素の立ち下りから補正画素の立ち上がりまでの画素間隔によって、左右される。このため、単純な１画素内でのＬＵＴ補正では十分な補正を行なうことができず、階調の再現性において問題が発生していた。

一方、電子写真の非線形性を補正する技術にも課題がある。近年の電子写真画像記録装置は、レーザの明滅によって画像パターンを形成し、明滅させる面積率によってハーフトーン領域を表現するいわゆるデジタル方式である。しかし、旧来技術であるアナログ方式に対する現像の特性についても同様の問題が存在する。すなわち、ハイライト領域ではトナーが付着せずに画像濃度が低く、高濃度領域ではトナー濃度が飽和してしまい、Ｓ字特性を示す。これは電子写真の潜像〜現像過程で発生する原理的な非線形性として、一般的に知られている。

このような電子写真の基本特性を補正するために、ハイライト領域の光量を強め、高濃度領域の光量を減らすような、Ｓ字特性と逆の補正をおこなうことが可能である。このようなものとして、ハイライト〜高濃度領域まで良好な階調特性を実現する技術が特開２０００−１７７１７１号と特開平０６−１５５８００号に開示されている。しかし、開示されている技術は、ワンドットワンスペースとワンラインワンスペース画像に対して、それぞれ光量を強める補正、光量を減らす補正をする技術である。したがって、レーザの消灯遅延が発生するような画像領域を補正対象とすることはできなかった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決し、ハイライト領域から高濃度領域までの階調特性をより向上させることができる半導体レーザ駆動制御装置を提供することを目的とする。この目的を達成するために、本発明は以下のような特徴を有する。

本発明の提供する半導体レーザ駆動制御装置は、像担持体を露光するレーザ光を発する半導体レーザをハイライト領域及び高濃度領域を備える画像のデータに基づくパルス信号によって駆動制御する半導体レーザ駆動制御装置において、前記パルス信号のレーザ発光時間に対応するパルス幅を補正する補正手段を有し、前記補正手段は、前記パルス信号の前記高濃度領域に対応する部分に関し、レーザ発光が終了した時点からレーザ発光が開始される時点までの時間間隔に応じて、前記パルス幅を減らす補正を行うことを特徴とする。

本発明は、ＰＷＭ信号の立ち上がり時の発光遅延や、立下り時の消灯遅延を補正することを大きな目的としているが、同時に電子写真が本来持っている非線形性を含め補正することも可能である。例えばハイライト領域において、レーザ駆動が適正になるように補正をおこなうとともに，元来ドット再現が難しいハイライト領域の露光量を適正なだけ強くすることで適正な階調性を得ることも可能である。

本発明によれば、上記のように構成したので、高速かつ高密度で画像記録を行う際、ハイライト領域から高濃度領域までの階調特性をより向上させ、線幅再現性も理想的なレーザ駆動装置を実現することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態を示す。これはレーザビームプリンタの例であり、その構造を図２に示す。

図１において、１はレーザビームプリンタであって、多値データを照射光量に変換する方式として、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式を採用しており、画像処理部１００と、レーザ駆動制御部１２０とを有する。画像処理部１００は、レーザビームプリンタ１に接続したホストコンピュータ２からの入力データに基づき、色変換処理とハーフトーン処理を行い、補正処理部により補正処理を行うものである。レーザ駆動制御部１２０は、画像処理部１００により画像処理されたデータに基づき、ＰＷＭ制御を行い、半導体レーザを駆動制御するものである。

図２を説明する。像担持体１１は導電性の支持基体を最下層として、電荷発生層、電荷輸送層のように２層構造よりなる機能分離タイプのものや、単層型のものが使用できる。帯電ユニット１２としては、ワイヤーと電界制御グリッドよりなるコロナ帯電器を用いたコロナ帯電方式を使用できる。また、帯電ユニット１２として、像担持体１１に接触させた帯電ローラに、直流、又は直流及び交流の重畳バイアスを印加して帯電するローラ帯電方式も使用できる。画像露光ユニットとしては、半導体レーザを使用したスキャナタイプのものや、ＬＥＤに集光子など、その他の光学系を使用することができる。

現像ユニット１９としては、磁性トナーを磁力により搬送し、現像ニップにて非接触で像担持体上に飛翔現像させる磁性１成分の非接触現像方式、現像ニップで像担持体に接触させて現像処理を行う磁性接触現像方式を使用できる。また、現像ユニット１９として、非磁性１成分の非接触現象方式を使用することもできる。これは、非磁性トナーをブレードにより規制し帯電させ、現像スリーブに担持して搬送し現像ニップにおいて非接触でトナーを飛翔現像させるものである。また、現像ユニット１９として、現像ニップで像担持体に接触させた現像処理を行う非磁性１成分の接触現像方式を使用することもできる。あるいは、現像ユニット１９として、非磁性トナーを磁性粉体であるキャリアに混合させ同じく現像スリーブで現像ニップまで搬送し現像処理を行う２成分現像方式を使用することもできる。

転写ユニット１４としては、電気的な力又は機械的な力を利用した転写方式を使用することができる。電気的な力を利用して転写を行う方法として、コロナワイヤーによりトナーの帯電極性と逆極性の直流バイアスを印加して転写を行うコロナ転写方式を使用することができる。また、電気的な力を利用して転写を行う方法として、ローラを当接させ、トナーと逆極性のバイアスを印加するローラ転写方式を使用することもできる。

定着ユニット１５として、対向する２本のローラの当接部に記録紙を通し熱や圧力によってトナーを記録材に定着させる方式や、非接触のヒータやランプを用いて記録材にトナーを加熱定着させる方式を使用可能である。記録材を挟むユニットとしてベルト状のものを使用し、熱や圧力をかけて定着させることも可能である。

次に動作を説明する。帯電ユニット１２により像担持体１１が帯電され、この像担持体１１がレーザ光により露光され、像担持体１１上に静電潜像が形成される。現像ユニット１９のトナー担持体１３上のトナー層が、像担持体１１の表面に接触され、像担持体１１上の静電潜像が反転現像法により現像され、像担持体１１上にトナー画像が形成される。この像担持体１１上のトナー画像は、所定のタイミングで給送された記録紙上に、転写ユニット１４により転写される。そして、記録紙上に転写されたトナー画像は、加熱ローラと加圧ローラとを有する定着ユニット１５により加熱され加圧されて定着される。

転写工程後の像担持体１１上の転写残余のトナーは、像担持体１１の表面に当接させたブレード状のクリーニング部材１６によって掻き取られ、クリーナによって回収される。以後、画像形成ごとに、上記の工程が繰り返される。

図３は図２の走査光学系１７の要素を示す図である。走査光学系１７は、半導体レーザ２１と、コリメータレンズ２２と、シリンドリカルレンズ２３と、高速回転するポリゴンミラー２４と、ｆ−θレンズ２５と、を有する。そして、半導体レーザ２１は、画像処理部１００からの画像データに基づき、レーザ駆動制御部１２０からのレーザ駆動信号に基づいて、レーザ光を明滅する。半導体レーザ２１から出射されたレーザ光束は、コリメータレンズ２２にて略平行光とされ、シリンドリカルレンズ２３によりポリゴンミラー２４に導かれる。そして、このレーザ光は、一定速度で回転するポリゴンミラー２４により反射及び偏向される。そして、ｆ−θレンズ２５を通り、折り返しミラー位置２６で再び偏向されて像担持体１１の像面２７上にスポット状に結像され、走査方向２８に等速度で走査される。

図４は図１の画像処理部１００の補正処理部における補正処理の手順を示す。これら手順により、補正前の画像データ及びＰＷＭ信号から、画素間隔や、立ち上がり、立ち下り間隔が検出され、得られた検出量に対応した補正量に基づき、画像データやＰＷＭ信号が補正される。

図４について詳述すると、補正処理部が画像データを受け取り、画像属性判定部で注目画素の属性情報に基づいて文字・細線か、それ以外かを判定する。文字・細線と判定された場合には、ラインバッファに格納されているデータに対してパターンマッチングを行う。そして、画素間隔を求め、このときの画素間隔に応じて、補正量決定部で設定されているＬＵＴを基に補正量を決定する。

このときの画素間隔を求める手法としては、パターンマッチングの他に条件分岐により画素間隔を求めることも可能である。条件分岐による方法を詳述すると、注目画素ｉが立ち上がり画素（注目画素が黒画素でその前の画素が白画素）のとき、ｉ−ｋ番目の画素をｋ＝０〜ｎまで検証する。そして、黒画素が表れたときのｋの値を画素間隔として設定することができる。このときのｎの値は、補正を行う際のＬＵＴで扱う画素間隔範囲内に限定することができる。また、立ち下がり画素を予め検出し、この画素の次に、立ち上がり画素が出現するまでの画素数をカウントすることにより、所望の値を算出することも可能である。このようにして決定された補正量を基に補正された画像データを生成し、次の工程にデータを出力する。

ここでは２値画像の例を説明したが、多値画像についても同様の考え方を適用可能である。

このとき、図４に示すように、画像データの段階で補正処理を行う。これにより、画像の属性情報、すなわち文字・細線や自然画像などの画像特性を基に、処理のＯＮ／ＯＦＦを切り換えたり、補正量の最適化を行うことができるなどより好適である。

ここで、入力画像を中間調処理を行う方法としては、様々なものが使用可能である。通常最も多く用いられる画像処理方法として、ディザ法（ｄｉｔｈｅｒ ｍｅｔｈｏｄ）と濃度パターン法（ｄｏｔ ｐａｔｔｅｒｎ ｍｅｔｈｏｄ）とがある。ディザ法は、読み取った入力信号の１画素を２値記録用の１画素に対応させて出力する際に、ｍ×ｍの閾値データに基づいて１画素のオン又
はオフを決定するものである。

このときのレーザ光信号のパルス幅は階調により制御されるが、このときの発光位置は、画素中の「中央」、「左」、「右」と、マトリックスパターン内の画素位置や周辺画素の影響を考慮して設定可能である。

さらに、誤差拡散法やブルーノイズマスクを用いた画像形成手法を用いることも、本実施形態で実現される高精細画像出力には好適である。

エンジン解像度は４００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ、２４００ｄｐｉ、３６００ｄｐｉなど、いずれのエンジン解像度でも適用可能である。しかし、１２００ｄｐｉ、２４００ｄｐｉ、３６００ｄｐｉ等の高解像度になった場合、前述したとおり１画素内での補正が難しい。そして、高解像度ゆえに画像クロックが高くなり補正の必要性も高まることから、高解像エンジンでの、本実施形態の適用はより好適である。

図３の半導体レーザ２１に入力されるレーザ駆動パルス信号に対するレーザ発光特性は、図５に示されている。図５に示されているように、ハイライト部においてＯＮレベルのレーザ発光幅（パルス幅）が狭くなり、高濃度部においてＯＮレベルのレーザ発光幅が広くなり、レーザ発光のリニアリティが低下する。

すなわち、レーザ駆動パルス信号（ＰＷＭ信号、図５（ａ）参照）のＯＮレベルのパルス幅を補正しない場合においては、以下のような問題が生ずる。このレーザ駆動パルス信号に基づきレーザ発光素子から出射されるレーザ光信号は、レーザ発光素子の特性に起因して、実際のレーザ発光幅が、所望のレーザ発光幅より、ハイライト部においては狭くなる。そして、高濃度部においては広くなる。これにより、レーザ発光のリニアリティが低下する。

ここに、図５において、矢印はレーザ光の走査方向である。本実施形態では、簡単のため、レーザ駆動のリニアリティの低下を、レーザ発光特性として取り扱っている。しかし、公知のとおり、データ信号からパルス幅信号を生成する際に発生するリニアリティの低下についても同様に補正対象となる。

そこで、レーザ発光の立ち上がり位置に対して、パルス幅を補正することにより、図６に示すように、入力データに基づくパルス幅よりも広く設定され、結果的に所望のレーザ発光幅を得ることができる。ここでの補正手段は、画像データ生成部で２値データや多値データを付加したり、パルス幅を直接変化させるなど、公知の補正手段が使用可能である。

この例では、レーザ発光の立ち上がり位置全てに補正を施しているので、補正前のＤａｔａに対するＬａｓｅｒＰｏｗｅｒの特性（図７）に対し、図８に示すとおり、ハイライトのリニアリティは向上する。しかし、高濃度部でのリニアリティは補正前より悪化することになる。ここでの横軸Ｄａｔａは、エンジン解像度でパルス幅駆動をさせる際の入力データ値であり、縦軸ＬａｓｅｒＰｏｗｅｒはレーザから発せられた積算光量である。

このような高濃度部でのリニアリティの低下を防止するには、例えば高濃度部でのパルス幅の補正は行わず、ハイライトの孤立ドットのみについてパルス幅の補正を行うことが考えられる。この例を図９に示す。しかしながら、このような補正を行うと、高濃度部でのリニアリティは低下しないが、図１０に示すとおり、補正する階調領域と補正しない階調領域との切り換え部分で階調の段差が発生してしまう。

そこで、本実施形態においては、レーザ発光幅が減少するハイライト領域では、パルス幅をより広くする補正（以下「プラス補正」という。）のみを行う。他方、レーザ発光幅が増加する高濃度領域では、パルス幅をより狭くする補正（以下「マイナス補正」という。）を行うようにした。これにより、レーザ発光のリニアリティが向上する。

具体的には、図１１に示すとおり、高濃度部でパルス幅を減少させるマイナス補正を行うことにより、図１２に示すとおり、高濃度部のリニアリティを向上させることが可能となった。このときの補正パルス幅の切り換え方法の一例を図１３に示す。図の横軸は画素情報あるいはレーザパルス情報より求めた、レーザパルス立ち下り〜立ち上がり間隔であり、右に行くほど、幅が短くなっている。

また、本実施形態では、レーザ発光幅が減少するハイライト領域で、プラス補正を行う。そして、その補正幅を、レーザ発光が終了した時点から、レーザ発光が開始される時点までの時間間隔に応じて順次変化させていく。これにより、レーザ発光のリニアリティを改善するとともに、階調特性の不連続を解消することも本実施形態の１つの特徴である。

具体的には、図１４に示すとおり、補正量をハイライト領域から高濃度領域に亘り段階的に切り換えていく。これにより、図１５に示すとおり、ハイライト領域から高濃度領域までリニアリティの高いレーザ駆動が可能となる。このときのパルス幅の切り換え方法の一例を図１６に示す。図１６の横軸は画素情報又はレーザパルス情報より求めた、レーザパルスの立ち下がり〜立ち上がり間隔であり、右に行くほど間隔が狭くなっている。

また、本実施形態においては、レーザ発光幅が減少するハイライト領域で、プラス補正を行い、その補正幅を、レーザ発光が終了した時点からレーザ発光が開始される時点までの時間間隔に応じて順次変化させて行く。

また、レーザ発光が増加する高濃度領域では、マイナス補正を、同じくレーザ発光が終了した時点からレーザ発光が開始される時点までの時間間隔に応じて順次変化させて行く。

これにより、レーザ発光のリニアリティを大幅に改善すると共に、階調特性の不連続を解消することも可能となる。

具体的には、図１７に示すとおり、補正量をハイライト領域から高濃度領域に亘り段階的に切り換えていくことにより、図１８に示すとおり、ハイライト領域から高濃度領域まで、リニアリティの高いレーザ駆動が可能となる。このときのパルス幅の切り換え方法の一例を図１９に示す。図の横軸Ｄａｔａは、エンジン解像度でパルス幅駆動をさせる際の入力データ値であり、縦軸ＬａｓｅｒＰｏｗｅｒはレーザから発せられた積算光量である。

このときの補正量を切り換えていく手段としては、注目するレーザ発光の立ち上がりに対し、それ以前にレーザの発光が終了した位置からのブランク時間に応じて、数値演算又はルックアップテーブルを用いて補正量を段階的に決定することができる。

このときのブランク時間のモニタ手法としては、レーザ発光の立ち上がり位置に対して、それ以前にレーザの発光が終了した位置を、パルス電気信号の立ち下がりと立ち上がりとから検出する手法、画像データの時点で注目画素の数画素手前の値を参照して検出する手法、あるいは、画像データの時点でパターンマッチングにより検出する手法、など様々な手法が適用可能である。

さらに、本実施形態によれば、入力された画像データに対して十分なレーザ発光の応答性が得られている場合でも、最終的なトナー像の、更なるハイライト領域の再現性を実現し、あるいは更なる高濃度部での再現性を実現することも可能である。

ところで、近年の電子写真画像記録装置は、レーザの明滅によって画像パターンを形成し、明滅させる面積率によってハーフトーン領域を表現するいわゆるデジタル方式である。しかし、旧来技術であるアナログ方式に対する現像の特性（図２３）と同様の問題が生じる。図２３の横軸は、現像バイアスのＤＣ成分から潜像電位までの電位差を現す現像コントラストを示している。図２３からわかるように、ハイライト領域ではトナーが付着せずに画像濃度が低く、高濃度領域ではトナー濃度が飽和してしまい、Ｓ字特性を示す。これは電子写真の潜像〜現像過程で発生する原理的な非線形性として、一般的に知られている。

本実施形態では、このような電子写真の基本特性を補正するために、ハイライト領域の光量を強め、高濃度領域の光量を減らすような、Ｓ字特性と逆の補正を行う。これにより、ハイライト〜高濃度領域まで良好な階調特性を実現することができる。よって、本実施形態により、電子写真の基本特性に起因する非線形性の解消と同時に、レーザの消灯遅延が発生するような画像領域でも適正な階調性を得ることができる。

＜第２の実施形態＞
以下で、本発明の第２の実施形態について説明する。

まず、本実施形態に関わる半導体レーザの発光特性を補正する技術を説明する。図２０に示すように、各画素を同一の信号値でＰＷＭ駆動させた、００ｈ〜ＦＦｈ（１６進数にｈを付加した画素の濃度を指定するインデックス）までの各入力データに対する発光光量（ＬａｓｅｒＰｏｗｅｒ）を計測する。そのときの発光光量を入力データに対してプロットした結果を図２１に示す。このときのａが，入力データに対する発光光量が直線的な関係となり、理想的と言える。図２２に示すように、発光すべきパルス幅や消灯するべきパルス幅が短いときにはレスポンスが悪く光波形がなまってしまう。そして、図２１のｂのように、ハイライト領域ではレーザが発光せず、高濃度領域ではレーザが消灯しないことにより、レーザの直線性が理想から大きくはずれる。

このようなレーザ駆動を補正するために、１画素内のＬＵＴで補正を行なう技術を適用できる。しかし、１画素内でのパルス幅を補正するＬＵＴ補正では、階調の再現性に関する問題が発生する。

まず、通常の画像形成の面からこの点について説明する。例えば６００dpiで２００線のスクリーンを形成する場合、図２４に見られるように、３画素をひとつの塊（サブマトリックス）として画像のパターンを形成していく。例えば、図２４（a）は中央の画素から両端に順次形成されていくパターンを示しており、それぞれ右端（Ｒ）からの形成、中央（Ｃ）からの形成，左端（Ｌ）からの形成とＰＷＭの形成の基点が異なる。図２４（b）は左の画素から右の画素の順次形成されていくパターンを示しており、全ての画素が左端（Ｌ）を基点として形成されていく。

この様な画像形成手法を前提に、１画素ごとのＬＵＴを用いて画像出力をおこなったときの課題を、図２５を用いて示す。図２５（a）は、画像パターンを示す。そして、図２５（b）は、ＰＷＭパターンを示す。そして、図２１（b）で示すような発光特性の半導体レーザを用いて出力する際、逆ガンマ特性が図２５（c）の様なＬＵＴを用いて補正を行うとする。このような場合、図２５（d）のような補正信号が形成される。これを、図２１（b）の様な発光特性の半導体レーザで出力すると図２５（e）のような光波形が出力される。

ここで、図２１の発光特性は、あくまで図２０で示したような、全画素に同一の信号を入力した際の出力光量である。図２５で示したような、複数の画素をまとめて画像形成するような場合おいては、図２５のＢやＧのように、同じ１０ｈの情報をもつ画素でも、周辺画素の影響が異なる。具体的には、図２５のＧは孤立画素となり、図２５のＡは左側に隣接画素をもつ条件となる。図２５のＢ、Ｇいずれの場合も、図２０で示したような、全画素で同一の画像信号を入力したものとはレーザ発光に寄与する周辺画素の条件が異なる。つまり、同一の半導体レーザを用いているにも関わらず、図２５のＢやＧは図２１のような階調特性を示さない。

注目画素（分類中の画素）の左右の画素の影響を４分類し、階調特性を示すと図２６のようになる。図２６（a）―(ｄ)の縦軸は、注目画素の濃度を示し、横軸は、パルス幅のデューティ比を示している。図２６（a）は、左右の画素に信号がない場合を示し、図２６（b）は、右の画素のみ信号がある場合を示し、図２６（c）は、左の画素のみ信号がある場合を示し、図２６（d）左右の画素に信号がある場合を示している。図２６（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、異なる発光特性を示していることが理解できる。具体的には、図２５のＢやＧはそれぞれ図２６（a）や図２６（b）に対応し、最終的な出力波形は図２５（e）となる。図２５（e）を見ると、目的とするＰＷＭ信号である図２５（b）に対し、Ｇは所望の値となり、Ｄは小さい値となり、Ａ＋Ｂは所望の値となる。

ここで、Ａ＋Ｂなど形成された画素に隣接してハイライト画素が点灯する際に、問題が生じる。すなわち、図２５（e）に示すように過剰な補正により、Ｄ＋Ｅ＋Ｆで示すサブマトリックスの階調と、Ａ＋Ｂ＋Ｃで示すサブマトリックスの階調に大きな出力差が生じる。そのため、形成された画素にハイライト画素が隣接する階調でトーンジャンプが発生してしまう。したがって、図２６の４種類のパターンに応じてＬＵＴを切り換えなければ、充分な整合性がとれない。

本実施形態では、レーザ駆動に供するＰＷＭ信号の立ち上がりと立下りのポイントを検出し、ＰＷＭ信号の立ち上がりポイントからさかのぼって、消灯ポイントまでの時間間隔をモニタする。そして、そのときの時間間隔をもとに補正量を段階的に変化させる。本実施形態で主に補正したいレーザ発光の特性は、図２６に示すように周辺画素の影響を強く受ける。したがって、適正な補正をおこなうためには、１画素単位での補正は、効果的ではない。このため、問題となる発光特性が支配されている、立ち上がりと立下りの関係、具体的には消灯時間間隔に着目し、その時間間隔に応じて補正を行なう。あるいは、図２６に示されているような周辺画素の影響を考慮して、図２６に示されている４種類のパターンに応じ補正量を適正化する。すなわち、本実施形態では、注目画素の隣接画素の信号の有無に応じて、ＬＵＴを選択する。このために、図２６の４種類のパターンに応じて、ＬＵＴを切り換えるのである。このようにすることでトーンジャンプのない適正な画像補正を行なうことが可能となる。

＜第３の実施形態＞
図２７は本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態および第２の実施形態との比較で言えば、補正処理をホストコンピュータ２で行うようにした点が異なる。

本実施形態における補正処理は、第１の実施形態に係る図４の補正処理部における補正処理の手順と本質的に異ならない。補正前の画像データ及びＰＷＭ信号から、画素間隔や立ち上がり、立ち下り間隔を検出し、得られた検出量に適した補正量を、画像データやＰＷＭ信号に補正し、後段の処理に続けていく。

＜第４の実施形態＞
図２８は本発明の第４の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態および第2の実施形態との比較で言えば、補正処理をレーザ駆動制御部３２０で行うようにした点が異なる。

図２９は図２８のレーザ駆動制御部３２０の補正処理部による補正処理の手順を示す。補正前の画像データ及びＰＷＭ信号から、画素間隔や立ち上がり、立ち下り間隔を検出し、得られた検出量に適した補正量を、画像データやＰＷＭ信号に補正し、後段の処理に続けていく。

図２９について詳述すると、ＰＷＭ信号の立ち上がり、立ち下り間隔検出部で、信号の立ち上がり立ち下がりを検出し、それらの時間間隔を基準クロックより求め、補正量決定部のＬＵＴを基に補正量を決定し、補正したＰＷＭ信号を生成させて出力する。図２９では、ＰＷＭ波形になった後に立ち上がり、立ち下がりを検出する方法について説明したが、レーザ駆動制御部内のデジタルデータの際に補正処理を行うことももちろん可能である。

（その他の実施形態）
尚、本発明を複数の機器（例えば、ホストコンピュータ、インターフェース機器、リーグ、プリンタなど）を有するシステムに適用できる。また、本発明を１つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用しても良い。

また、本発明の目的は以下のようにしても達成されることは言うまでもない。すなわち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行する。

この場合、記録媒体から諸出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになる。そして、本発明は、そのプログラムコードを記憶した記録媒体を有することになる。

このプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えば以下のものを用いることができる。すなわち、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭである。

また、コンピュータが説出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、以下のことが可能になることは言うまでもない。すなわち、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行う。そして、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行う。そして、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。 図１のレーザビームプリンタの構造を示す断面図である。 図２の走査光学系の要素を示す図である。 図１の補正処理部における補正処理の手順を示す図である。 図２の半導体レーザの特性を説明するための説明図である。 パルス幅補正の一例を説明するための説明図である。 補正前のＤａｔａに対するＬａｓｅｒＰｏｗｅｒの特性を示す図である。 補正後のＤａｔａに対するＬａｓｅｒＰｏｗｅｒの特性を示す図である。 ハイライトの孤立ドットのみについて行うパルス幅補正を説明するための説明図である。 補正後のＤａｔａに対するＬａｓｅｒＰｏｗｅｒの特性を示す図である。 第１の実施形態におけるパルス幅補正の一例を説明するための説明図である。 補正後のＤａｔａに対するＬａｓｅｒＰｏｗｅｒの特性を示す図である。 画素間隔に対する補正幅の一例を示す図である。 補正量をハイライト領域から高濃度領域に亘り段階的に切り換える例を説明するための説明図である。 補正後のＤａｔａに対するＬａｓｅｒＰｏｗｅｒの特性を示す図である。 補正量をハイライト領域から高濃度領域に亘り段階的に切り換える例を説明するための説明図である。 プラス補正及びマイナス補正を説明するための説明図である。 補正後のＤａｔａに対するＬａｓｅｒＰｏｗｅｒの特性を示す図である。 補正量をハイライト領域から高濃度領域に亘り段階的に切り換える例を説明するための説明図である。 各画素を同一の信号値でＰＷＭ駆動させた、００ｈ〜ＦＦｈまでの各入力データに対する発光光量を示す図である。 図１８の発光光量を入力データに対してプロットした結果を示す図である。 図２の半導体レーザの特性を説明するための説明図である。 アナログ方式に対する現像の特性を示す図である。 画像のパターンの形成を示す図である。 １画素ごとのＬＵＴを用いて画像出力をおこなったときの課題を説明するための説明図である。 階調特性を示す図である。 本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態を示すブロック図である。 図２８のレーザ駆動制御部３２０の要素を示すブロック図である。

符号の説明

１ レーザビームプリンタ
２ ホストコンピュータ
１１ 像担持体
１２ 帯電ユニット
１３ トナー担持体
１４ 転写ユニット
１５ 定着ユニット
１６ クリーニング部材
１７ 走査光学系
１９ 現像ユニット
２１ 半導体レーザ
２２ コリメータレンズ
２３ シリンドリカルレンズ
２４ ポリゴンミラー
２５ ｆ−θレンズ
２６ 折り返しミラー位置
２７ 像面
２８ 走査方向
１００ 画像処理部
１２０ レーザ駆動制御部
３２０ レーザ駆動制御部

Claims (7)

1. 像担持体を露光するレーザ光を発する半導体レーザをハイライト領域及び高濃度領域を備える画像のデータに基づくパルス信号によって駆動制御する半導体レーザ駆動制御装置において、
   前記パルス信号のレーザ発光時間に対応するパルス幅を補正する補正手段を有し、
   前記補正手段は、前記パルス信号の前記高濃度領域に対応する部分に関し、レーザ発光が終了した時点からレーザ発光が開始される時点までの時間間隔に応じて、前記パルス幅を減らす補正を行う
   ことを特徴とする半導体レーザ駆動制御装置。
2. 前記補正手段は、前記パルス信号の前記高濃度領域に対応する部分に関し、レーザ発光が終了した時点からレーザ発光が開始される時点までの時間間隔が短くなる程、前記パルス幅を減らす程度を大きくする補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動制御装置。
3. 前記補正手段は、前記パルス信号の前記ハイライト領域に対応する部分に関し、レーザ発光が終了した時点からレーザ発光が開始される時点までの時間間隔に応じて前記パルス幅を増やす補正であって、レーザ発光が終了した時点からレーザ発光が開始される時点までの時間間隔が長くなる程、前記パルス幅を増やす程度を大きくする補正を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザ駆動制御装置。
4. 前記補正手段は、レーザ発光が終了した時点からレーザ発光が開始される時点までの時間間隔と、これら時間間隔に対して順次変化する補正量とを含むルックアップテーブルに基づいて前記パルス幅の補正量を決めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体レーザ駆動制御装置。
5. 前記補正手段による前記補正は、前記半導体レーザの発光特性に関する補正、及び、現像コントラストと前記像担持体に付着するトナーの濃度の特性に関する補正であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体レーザ駆動制御装置。
6. 前記補正手段は、前記画像のデータに対して補正を行うことで、前記パルス幅を補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体レーザ駆動制御装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体レーザ駆動装置と、前記像担持体とを備え、記録材上にトナー画像を形成する画像形成装置。

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