JPH05284310A - 光記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の発光素子からなる固体走査型光プリン
トヘッドの各発光素子の発光のばらつきを補正して高品
位の画像を実現できる光記録装置を提供する。 【構成】 複数の発光素子からなる固体走査型光プリン
トヘッドを備えた光記録装置において、各発光素子を所
定の発光レベルで発光させて発光光量を検出する。画像
記録時に、検出された発光光量を基に、入力画像信号を
補正して、各発光素子の発光光量のばらつきを補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＥＤプリントヘッド
などの固体走査型光プリントヘッドを露光部に備えた光
記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体走査型光プリントヘッドの各発光素
子には、発光のばらつきがあり、この発光ばらつきは、
補正されねばならない。また、各素子の特性は、周囲の
温度の変化や、通電時間などによっても変化する。従
来、固体走査型プリントヘッドの各素子間の発光ばらつ
きの補正のため、プリントヘッドの製造工程において電
流制限抵抗のレーザトリミングによる抵抗値の調整が行
われていた。また、プリントヘッドの制御において、各
素子ごとの光出力のばらつきに応じてパルス幅（発光時
間）の制御のためのデジタルデータのＲＯＭ書き込みが
行われていた。さらに、ＬＥＤの発光時間をヘッド単位
で変えて現像濃度を調整することも行われていた。ま
た、特定の１ドットの光量のみモニタして補正する光シ
ャッタアレイもあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光記録装置において高
品位の画像を実現するためには、各素子の発光のばらつ
きを高精度に補正することが必要である。さらに作像中
の周囲温度、自己加熱による温度上昇、素子の特性劣化
などに起因するばらつきも補正する必要がある。

【０００４】本発明の目的は、固体走査型光プリントヘ
ッドの各素子の発光のばらつきを補正して高品位の画像
を実現できる光記録装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】複数の発光素子からなる
固体走査型光プリントヘッドを備えた光記録装置におい
て、光量を検出する光電変換手段と、前記の各発光素子
を所定の発光レベルで発光させて前記の光電変換手段で
発光光量を検出する光量検出手段と、前記の光量検出手
段からの検出信号を基に、画像記録時に、入力画像信号
に対して、各発光素子の発光光量のばらつきを補正する
発光制御手段とを備えることを特徴とする。この発光光
量のばらつきの検出は、好ましくは、所定のタイミング
（たとえば、１ページ記録終了）ごとにおこなわれ、こ
のとき、所定の入力信号に対する光量検出値を記憶手段
に記憶しておく。そして、記録時には、入力画像信号
を、この記憶手段からの信号と演算処理することによ
り、発光のばらつきの補正が行われる。また、好ましく
は、光量検出においては、プリントヘッドの各発光素子
を順次動作させ、この動作に同期して光電変換手段を移
動させて、各発光素子の発光光量を検出する。

【０００６】

【作用】複数の発光素子からなる固体走査型光プリント
ヘッドにおいて、所定の開始タイミングごとに（たとえ
ば１ページごとに）、発光素子の発光光量のばらつきを
補正する。補正のため、各発光素子を所定の光量で発光
させて各発光素子の発光光量を検出し、記録時には、こ
の検出値を基に発光量のばらつきを補正する。これによ
り、各素子の特性変化に対して、安定した画質を維持す
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明による実施例について図面を参
照して説明する。図１は、固体走査型プリントヘッドを
備えた複写機の断面図を示す。画像読取部において、原
稿台（１）に置かれた原稿は、露光ランプ（２）によっ
て照射され、原稿からの反射光は、第１ミラー（３）、
第２ミラー（４）、レンズ（５）を経て、リニアＣＣＤ
素子（６）に結像される。リニアＣＣＤ素子（６）に結
像された像は、光電変換され、得られたアナログ信号
は、画像処理ブロック（７）で、Ａ／Ｄ変換、シェーデ
ィング補正、フィルタリング、変倍処理などの各種処理
が施され、８ビットのデジタル画像データとして、作像
部の制御ブロック（８）へ接続される。

【０００８】制御ブロック（８）は、画像データに対し
て感光体の感度と現像特性に対応した各種補正を行い、
露光部のＬＥＤプリントヘッド（１０）に画像データを
シリアルに送る。制御ブロック（８）は、また、作像プ
ロセス（通紙を含む）を制御する。感光体（９）は、帯
電チャージャ（１１）により一様に帯電される。次に、
ＬＥＤプリントヘッド（１０）により、画像データに対
応して各ＬＥＤ素子の発光を変調することにより、感光
体（９）上で画像部のみが露光され、潜像が形成され
る。次に、潜像は、現像ユニット（１２）により現像さ
れて、トナー像となる。一方、給紙カセット（１３）に
より給紙されたペーパーは、タイミングローラ（１４）
により感光体上のトナー像に同期して送られ、転写チャ
ージャ（１５）によりトナー像がペーパーに転写され
る。その後、トナー像は、定着ユニット（１８）により
熱定着される。また、感光体上の未転写トナーは、クリ
ーナー（１６）によって回収され、残留電荷は、イレー
サ（１７）によってイレースされる。

【０００９】ここで、ＬＥＤプリントヘッド（１０）
は、１ラインごとに感光体上を露光するプリントヘッド
であり、その基本動作は、通常のＬＥＤ方式の電子写真
プリンタに用いるものと同じである。本実施例に用いる
ＬＥＤプリントヘッド（１０）は、Ａ４幅（２１０ｍ
ｍ）の長さであり、１６ドット／ｍｍの密度を持つ。こ
の場合は、全画素数は、２１０×１６＝３３６０画素で
ある。

【００１０】図２は、ＬＥＤプリントヘッド（１０）の
構成を示す。制御ブロック（８）からシリアルに入力さ
れる画像データ（８ビット／画素）は、Ｄ／Ａコンバー
タ（１０１）によりアナログ信号に変換され、次に、ア
ンプ（１０２）により、バッファリングがなされた後
に、直列に接続された４個のアナログシフトレジスタ
（１０３−１〜１０３−４）に直列に入力される。各ア
ナログシフトレジスタ（１０３−１〜１０３−４）は、
たとえばＣＣＤから構成され、入力されたアナログ信号
を順次隣接するビットに移すことによりシフトを行う。
１個のアナログシフトレジスタは、８４０ビットからな
り、各ビットをアンプ部（１０４−１〜１０４−４）に
パラレルに出力するとともに、８４０ビットだけシフト
した信号を、次段のアナログシフトレジスタにシリアル
に出力する。したがって、このＬＥＤプリントヘッド
（１０）は、８４０×４＝３３６０画素分の出力ができ
る。アナログシフトレジスタ（１０３−１〜１０３−
４）の各パラレル出力は、アンプ部（１０４−１〜１０
４−４）により増幅され、１ラインごとにＳ／Ｈ信号に
対応してサンプルホールド回路（１０５−１〜１０５−
４）でホールドされる。ここに、サンプルホールド信号
（Ｓ／Ｈ）は、１ラインごとに画像データのアナログ信
号を保持する信号である。各画素ごとの信号は、アナロ
グシフトレジスタ（１０３−１〜１０３−４）において
クロック信号ＣＫによってシフトされてくる。サンプル
ホールド回路（１０５−１〜１０５−４）は、Ｓ／Ｈ信
号が高レベルから低レベルになると、ふたたび高レベル
になるまで、アナログシフトレジスタからの入力データ
をホールドする。

【００１１】次に、ドライバ部（１０６−１〜１０６−
４）は、ＬＳ信号に対応してサンプルホールド回路（１
０５−１〜１０５−４）にホールドされた信号でＬＥＤ
アレイ（１０７）を駆動して、１ライン分（３３６０画
素）を発光する。ＬＳ信号は、１ラインごとに、発光タ
イミングと発光時間を表す信号であり、ドライバ部（１
０６−１〜１０６−４）は、ＬＳ信号が低レベルである
期間に、サンプルホールド回路（１０５−１〜１０５−
４）にホールドされたデータに応じた電流量で、３３６
０個のＬＥＤ素子を有するＬＥＤアレイ（１０７）を駆
動する。

【００１２】図３は、光量検出におけるサンプルホール
ドのタイミングを示す。ここに、ＤＩとＤＯは、それぞ
れ、サンプルホールド回路（１０５−１〜１０５−４）
の１個の素子への入力信号と出力信号を表す。入力信号
ＤＩは、クロックＣＫごとにアナログシフトレジスタに
おいてデータがシフトされて変化する。１ライン分のデ
ータがアナログシフトレジスタにシフトされると、Ｓ／
Ｈ信号が高レベルになり、そのときの入力信号ＤＩがホ
ールドされて、その画素の出力信号ＤＯとなる。そし
て、ＬＳ信号が低レベルになると、出力信号ＤＯに対応
して、対応するＬＥＤ素子が発光される。これにより１
ラインのデータが出力される。そして、次の１ラインの
処理が始まる。また、サンプルホールド回路の代わりに
アナログラッチレジスタを用いてもよい。

【００１３】次に、光量ばらつきの補正について説明す
る。始めに述べたように、ＬＥＤプリントヘッド（１
０）には、ＬＥＤアレイ（１０７）の各素子間での発光
特性のばらつきが存在する。また、図４に示すように、
周囲温度の変化により発光光量が変化する。さらに、図
５に示すように、通電時間により発光光量が変化する。
したがって、ＬＥＤプリントヘッド（１０）において、
多値の画像データを扱う場合、各ＬＥＤ素子のばらつき
及び光量変動を補正しなければ、高品質の画像を得るこ
とができない。

【００１４】図６は、ＬＥＤプリントヘッド（１０）の
ＬＥＤアレイ（１０７）の各素子の発光を検出する機構
を示す。ＬＥＤアレイ（１０７）の１素子の発光を検出
する受光素子ユニット（４３）は、感光体（９）とＬＥ
Ｄプリントヘッド（１０）の間に配置され、ステッピン
グモータ（４４）の回転に同期して、主走査方向に、Ｌ
ＥＤプリントヘッド（１０）の両端Ｐ，Ｑの間で移動す
る。受光素子ユニット（４３）は、作像動作中は、位置
Ｐ側に退避する。補正動作中は、Ｐ，Ｑ間を往復移動
し、ＬＥＤアレイ（１０７）が１素子（１ドット）づつ
点灯するごとに受光素子ユニット（４３）により発光値
を検出する。（１ドットづつ発光を検出した方が、隣の
素子からの光を受けないので好ましい。）

【００１５】ここに、光量検出モードにおいて、１ライ
ンにおいて、１個の素子のみのデータをたとえば”１２
８”とし、他の画素のデータを”０”として、マイクロ
コンピュータ５１からＯＵＴ３信号が出力される。そし
て、Ｓ／Ｈ信号を高レベルとし（図３参照）、その位置
の１素子のみを発光させ、光量を検出する。この過程
が、ＯＵＴ１出力信号（図７）により発光位置を変えて
全ＬＥＤ素子について繰り返される。ここに、データ
を”１２８”としたのは、本実施例では、１つの画素
（位置）のデータを８ビット（＝２５６段階）で制御し
ており、その中間の値としたものであり、特にこの値に
限定されるものではない。

【００１６】図７は、制御ブロック（８）の光量補正関
係の回路を示す。制御ブロック（８）のマイクロコンピ
ュータ（５１）は、各ＬＥＤ素子の光量補正のための各
種処理を行う。ステッピングモータ（４４）のドライブ
ユニット（５２）は、マイクロコンピュータ（５１）の
ＯＵＴ１出力（６６）の１パルスに対応して、図６に示
した受光素子ユニット（４３）が１ドット分移動するよ
うに構成されている。セレクタ（６７）は、ＬＥＤプリ
ントヘッド（１０）への信号データを、画像読取部から
の信号Ａ（５５）とするか、マイクロコンピュータ（５
１）からの信号Ｂ（５４）とするかを、マイクロコンピ
ュータ（５１）のＯＵＴ３出力信号（５６）で選択す
る。ＯＵＴ３出力信号（５６）が高レベルであるとき、
通常の作像動作中であり、画像読取部からの信号Ａ（５
５）が選択され、ＯＵＴ３出力信号（５６）が低レベル
（光量検出モード）であるとき、マイクロコンピュータ
（５１）からの信号Ｂ（５４）が選択される。作像時に
画像データを補正する補正ユニット（５８）の動作／非
動作は、マイクロコンピュータ（５１）のＯＵＴ２出力
信号（５９）のＬ／Ｈ出力により制御される。

【００１７】光量検出モードでは、受光素子ユニット
（４３）は、Ｐ，Ｑ間にあり、所定の発光量（たとえ
ば”１２８”）で発光された光を受光する位置にあり、
受光素子ユニット（４３）を用いて光量を検出する。補
正ユニット（５８）は動作せず、入力信号Ｃ、すなわ
ち、マイクロコンピュータからの信号Ａは、そのまま出
力信号Ｄとする。ここで、検出対象の１画素のデータを
所定発光量（”１２８”）とし、他の画素のデータを”
０”とする。このとき、マイクロコンピュータ（５１）
は、まず、１ドットづつ各素子を点灯する画像信号を発
生し、それに同期したクロックをステッピングモータド
ライブユニット（５２）と受光量変換ユニット（６２）
に送る。これにより、受光素子ユニット（４３）は１ド
ット分移動し、対応する位置の１個のＬＥＤ素子が所定
発光量（”１２８”）で発光される。受光量変換ユニッ
ト（６２）は、受光素子ユニット（４３）からの出力信
号をＡ／Ｄ変換器（６２２）でデジタル値に変換し、Ｒ
ＡＭ（６１）にＬＥＤプリントヘッド（１０）の各ＬＥ
Ｄ素子の発光量として書き込む。この読み込みにおい
て、マイクロコンピュータ（５１）よりの１画素に相当
するクロック（６６）に同期し、受光量変換ユニット
（６２）内のアドレス発生部（６２１）においてＲＡＭ
（６１）のアドレスをカウントアップし、Ａ／Ｄ変換さ
れた光量データを書き込む。この光量検出が全素子につ
いて行われる。

【００１８】作像時には、光量検出モードでＲＡＭ（６
１）に記憶したデータに基づいて補正が行われる。受光
量変換ユニット（６２）は、画像処理のための基準クロ
ックに同期して、アドレス発生部（６２１）においてア
ドレスを発生させ、ＲＡＭ（６１）から順次データを読
み出す。読み出された光量データは、補正ユニット（５
８）において、入力アドレス値にその逆数をデータとし
て記憶した逆数ＲＯＭ（５８２）に入力される。逆数Ｒ
ＯＭ（５８２）において逆数に変換されたデータは、次
に、乗算器（５８３）により入力画像信号と乗算され、
ＬＥＤプリントヘッド部（１０）へ出力される。こうし
て、光量ばらつきが作像時にリアルタイムで補正され
る。たとえば、所定の光量の１．２５倍の光量を出力す
る素子に対しては、その逆数の０．８倍をデータに乗じ
て補正する。以上のような補正を１ページごとに行うこ
とにより、安定した画質が維持できる。

【００１９】図８は、複写機本体の制御プロセッサのメ
インフローを示す。まず、初期設定を行い（Ｓ２０
０）、内部ＲＡＭなどのクリアを行う。次に、操作パネ
ルよりの入力を操作パネル制御プロセッサより受け（Ｓ
２０１）、コピーモードの設定、コピーの要求などを設
定する。次に、コピー要求を判定し（Ｓ２０２）、要求
時は、感光体（９）まわりの各部の立ちあげ、給紙の実
行、タイミングローラなどのコピー処理（Ｓ２０３、図
９参照）を実施する。次に、コピー中、待機中にかかわ
らず実行される通常処理（Ｓ２０４）を行う。その後、
コピー情報設定（Ｓ２０５）により、コピーシーケン
ス、状態などの情報を設定する。最後に１ループのカウ
ントアップをチェックし（Ｓ２０６）、１ループが終了
すれば、Ｓ２０１に戻る。

【００２０】図９は、コピー処理（Ｓ２０３）のフロー
を示す。まず、１頁分の印字処理が終了したか否かをチ
ェックする（Ｓ７１）。終了していなければ、コピー動
作に必要な各種コピー処理を制御する（Ｓ７４）。終了
していれば、所定の補正処理が終了したかをチェックし
（Ｓ７２）、補正処理が終了していなければ、補正処理
（上述の光量検出）を行う（Ｓ７３、図１０参照）。

【００２１】図１０は、補正処理（Ｓ７３）のフローを
示す。まず、１ラインの画像データの転送が終了したか
否かを示すフラグＦをチェックする（Ｓ８１）。フラグ
Ｆが１であれば、次に、光量検出時に必要となる画像デ
ータ、すなわち、ＬＥＤプリントヘッド（１０）の１素
子ごとの点灯制御のための画像データを作成する受光量
変換ユニット（６２）のカウンタ（アドレス部）（６２
１）のカウントアップを行い（Ｓ８２）、受光素子を１
ステップ移動するために必要な出力パルス（ＯＵＴ１）
を出力し、フラグＦを０とする（Ｓ８３）。なお、Ｓ８
１でフラグＦが１でなければ、ただちにＳ８４に進む。
次に、画像データＢの転送を行う（Ｓ８４）。たとえ
ば、８４０×４＝３３６０個のデータをここで出力す
る。ここで、画像データＢは、Ｓ８２のカウンタ出力と
一致する位置のみ印字するデータとして作成される。前
記のカウンタの値と一致する位置（たとえばカウンタの
値が２５０なら２５０番目のデータ）のみの値を”１２
８”とし、他の位置のデータは”０”とする。次に、１
ラインの画像データの転送の終了をチェックし（Ｓ８
５）、終了していれば、フラグＦを１にセットし（Ｓ８
６）、リターンする。この制御により、ＬＥＤプリント
ヘッド（１０）の１素子ごとの光量を順次モニタするこ
とが可能になる。１つの画素について２回以上データを
送り、複数のデータ（たとえば”１”と”２５５”）に
ついてばらつきの平均をとるなどの処理をしてもよい。
また、３３６０個すべて”０”のデータを送ると、異常
点灯の有無をチェックできる。

【００２２】以上に説明した実施例においては、アナロ
グ信号に応じてＬＥＤ信号を制御して光出力を変調する
方式について説明した。本実施例では、ＬＳ信号が低レ
ベルになる時間を一定としたが、この発光時間を変える
ことにより、さらに画素単位で細かく露光エネルギーを
制御できる。図１１の１画素についてのタイミングチャ
ートに示すように、アナログ信号に応じてパルス幅変調
を行う場合でも、発光のばらつきを補正することもでき
る。パルス幅変調は、１ドット単位（Ａ）または２ドッ
ト単位（Ｂ）で行ってもよい。１ドット周期または２ド
ット周期で発生される基準信号（ＲＥＦ）と出力濃度デ
ータが比較され、出力濃度データの方が大きい期間にＬ
ＥＤ素子が発光される。ここで、各ＬＥＤ素子について
所定出力濃度値で発光光量を検出し、この検出値に基づ
いて出力濃度データを補正すればよい。

【００２３】また、本発明は、ＬＥＤ以外の液晶シャッ
タアレイ、ＰＬＺＴアレイ、エレクトロルミネッセンス
アレイ、プラズマイメージバー、蛍光ドットアレイ、イ
オンジェットアレイ、サーマルヘッドなどの固体走査型
プリントヘッドにも容易に適用できる。

【００２４】なお、以上に説明した例では、光量ばらつ
きの補正は、１ページごとに行っているが、この補正の
タイミングは、この場合に限られない。たとえば１日に
１回行ってもよいし、電源投入時に行ってもよい。ま
た、機内に温度センサを設け、温度変化に対応して補正
を行うようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】所定のタイミングで（たとえば１頁単位
で）各素子の特性のばらつきを補正するので、設置環境
の変化や各素子の経時変化はもとより、作像動作による
機内温度上昇、プリントヘッドの動作による自己加熱な
どによる特性変化に対しても、安定した画質を維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＬＥＤプリントヘッドを備えた複写機の断面図
である。

【図２】ＬＥＤプリントヘッドの構成を示すブロック図
である。

【図３】光量検出におけるサンプルホールドのタイミン
グチャートである。

【図４】周囲温度の変化により発光光量の変化を示すグ
ラフである。

【図５】通電時間による発光光量の変化を示すグラフで
ある。

【図６】ＬＥＤアレイの各素子の発光を検出する機構の
斜視図である。

【図７】制御ブロックの光量補正関係のブロック図であ
る。

【図８】複写機本体の制御プロセッサのメインフローチ
ャートである。

【図９】コピー処理のフローチャートである。

【図１０】補正処理のフローチャートである。

【図１１】パルス幅変調方式における出力タイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

９…感光体、 １０…ＬＥＤプリントヘッド、４３…
受光素子ユニット、 ４４…モータ、５１…マイクロコ
ンピュータ、 ５２…モータ駆動ユニット、５８…補正
ユニット、 ６１…ＲＡＭ、６２…受光量変換ユニッ
ト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ａ 9070−5Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発光素子からなる固体走査型光プ
   リントヘッドを備えた光記録装置において、 光量を検出する光電変換手段と、 前記の各発光素子を所定の発光レベルで発光させて前記
   の光電変換手段で発光光量を検出する光量検出手段と、 前記の光量検出手段からの検出信号を基に、画像記録時
   に、入力画像信号に対して、各発光素子の発光光量のば
   らつきを補正する発光制御手段とを備えることを特徴と
   する光記録装置。
2. 【請求項２】 前記の光量検出手段は、所定の開始タイ
   ミングごとに、所定の入力信号に対する各発光素子の発
   光光量を前記の光電変換手段に検出させる検出制御手段
   と、検出制御手段により光電変換手段を用いて検出され
   た光量検出値を保持する記憶手段とを備え、 前記の発光制御手段は、入力画像信号と前記の記憶手段
   からの信号を演算処理することにより発光光量の補正を
   行う補正演算手段を備えることを特徴とする請求項１に
   記載された光記録装置。
3. 【請求項３】 前記の光電変換手段は、固体走査型光プ
   リントヘッドの発光を検出するように移動可能な光電変
   換素子を備え、 前記の光量検出手段は、各発光素子を所定の発光レベル
   で順次発光させ、該発光動作に同期して光電変換素子を
   当該発光素子の発光を受光する位置に移動させ、各素子
   の発光光量を検出させることを特徴とする請求項１に記
   載された光記録装置。