(57)【要約】【課題】プリントヘッドにおける露光エネルギ分布の計測を高精度、高分解能、高速に行なう。【解決手段】露光エネルギ分布から各発光点に対応した現像濃度を算出するための補正データを算出するＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４の特性計測装置であって、発光素子が配列されたＬＰＨ１４に対向して設けられ、ＬＰＨ１４の各発光素子からの露光量を測定するラインＣＣＤ６１と、このラインＣＣＤ６１を移動方向に一定角度傾けた状態にて、このラインＣＣＤ６１を等速移動させる移動ステージ６２と、ラインＣＣＤ６１からの出力を演算処理してＬＰＨ１４を構成する発光素子の光量補正のためのデータを取得するＣＣＤボード７０、ＣＣＤインタフェース８０、およびＰＣ６６を備える。【選択図】        図３
2004188845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子が配列されたプリントヘッドに対向して設けられ、各発光素子からの露光量を測定するラインＣＣＤと、
前記ラインＣＣＤを移動方向に一定角度傾けた状態にて当該ラインＣＣＤを等速移動させる移動ステージと、
前記ラインＣＣＤからの出力を演算処理して、前記プリントヘッドを構成する前記発光素子の光量補正のためのデータを取得する処理部と
を含むプリントヘッドの特性計測装置。
【請求項２】
前記ラインＣＣＤは、ＣＣＤ蓄積時間を前記プリントヘッドの走査周期の整数倍とすることを特徴とする請求項１記載のプリントヘッドの特性計測装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記ラインＣＣＤからの出力を並び替え、当該ラインＣＣＤが前記一定角度傾けられたことによる斜め配置を補正することを特徴とする請求項１記載のプリントヘッドの特性計測装置。
【請求項４】
複数の発光素子が配列され、当該発光素子により感光体を露光して画像を形成するプリントヘッドの露光量測定方法であって、
点灯された前記発光素子に対向して設けられ移動方向に対して斜めに配置されたラインＣＣＤを等速移動させて露光量を測定するステップと、
測定された露光量から前記発光素子における露光量を補正するための補正データを算出するステップと
を含む露光量補正方法。
【請求項５】
前記補正データを算出するステップは、斜めに配置された前記ラインＣＣＤにより測定された前記露光量に関するデータをバッファメモリ上にて並び替え、並び替えられたデータに基づいて、各発光素子による光量ばらつきを補正するためのデータを算出することを特徴とする請求項４記載の露光量補正方法。
【請求項６】
所定の位置分解能を有するラインＣＣＤを用いて、発光点が配列されるプリントヘッドの露光量を補正する露光量補正方法であって、
前記ラインＣＣＤの有する前記所定の位置分解能に対し、光学系に頼らずに実質的な位置分解能を向上させた状態にて露光量を計測し、
計測された前記露光量に基づいて補正データを取得することを特徴とする露光量補正方法。
【請求項７】
前記ラインＣＣＤは、前記プリントヘッドに対して移動することで、配列される前記発光点の前記露光量が測定されると共に、移動する方向に対して斜めに配置されることで前記実質的な位置分解能を向上させることを特徴とする請求項６記載の露光量補正方法。
【請求項８】
感光体と、
配列されている複数の発光素子により前記感光体を露光して静電潜像を形成するプリントヘッドとを含み、
前記プリントヘッドは、各発光素子の露光量を測定するラインＣＣＤが有する位置分解能に対して拡大光学系を用いずに実質的な位置分解能が向上されたデータに基づく補正特性値を格納するメモリを備え、当該メモリに格納された当該補正特性値に基づいて当該各発光素子の露光量が決定されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記メモリに格納される前記補正特性値は、前記ラインＣＣＤによって測定された前記露光量から得られる露光プロファイルと現像濃度との相関がとれる値であることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
感光体と、
配列されている複数の発光素子により前記感光体を露光して静電潜像を形成するプリントヘッドとを含み、
前記プリントヘッドは、各発光素子の露光量を測定するラインＣＣＤが有する位置分解能に対して拡大光学系を用いずに実質的な位置分解能が向上されたデータに基づく光量補正データを格納するメモリを備え、当該メモリに格納された当該光量補正データに基づいて当該各発光素子の露光量が決定されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光書き込みを行なうプリントヘッドの露光量補正方法等に係り、より詳しくは、複数の発光素子に対する露光量のばらつきを補正する露光量補正方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を採用した、プリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、一様に帯電された感光体上に、画像情報を光記録手段によって照射することにより静電潜像を得た後、この静電潜像にトナーを付加して可視化し、記録紙上に転写して定着することによって画像形成が行なわれる。かかる光記録手段として、レーザを用いて主走査方向にレーザ光を走査させて露光する光走査方式の他、近年では、装置の小型化の要請を受けてＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)を主走査方向に多数、配列してなるＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ：LED Print Head)を用いた光記録手段が採用されている。
【０００３】
ＬＰＨは、一般に、多数のＬＥＤをライン状に配列したＬＥＤチップが複数配置されたＬＥＤアレイと、ＬＥＤから出力された光を感光体(感光体ドラム)表面に結像させるために多数のロッドレンズが配列されたセルフォックレンズとを含んで構成されている。画像形成装置では、入力される画像データに基づいてＬＰＨの各ＬＥＤを駆動させ、感光体へ向けて光を出力し、セルフォックレンズによって感光体表面に光を結像させる。そして、感光体とＬＰＨとを相対移動させることにより副走査方向に静電潜像を形成している。
【０００４】
このＬＰＨでは、発光素子が主走査方向に複数、並んだ構造であることから、各発光点のばらつきが画像品質に大きな影響を与える。特に、発光点の光量にばらつきがある場合には、副走査方向のスジや濃度ムラが生じてしまい、画質欠陥となり易い。そこで、従来技術として、２次元ＣＣＤによって発光素子の露光強度分布における特性値を測定し、測定結果から各発光素子に対する補正値を求めて発光量を求める技術が存在する(例えば、特許文献１参照。)。また、スリットによって得られた発光素子の発光強度分布によって、発光素子の特徴点を測定し、光量補正データを決定する技術が存在する(例えば、特許文献２参照。)。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１２７４９２号公報(第７、９頁、図１６、図２１)
【特許文献２】
特開平１１−２２７２５４号公報(第３−４頁、図９、図１３)
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、特許文献１に記載された測定方法では、計測の位置分解能がＣＣＤの画素サイズで決定されることから、拡大光学系を使用して分解能を向上させている。しかしながら、光学系は、入射光の入射位置や入射角度によって反射率や透過率が異なり、また、収差やケラレ等の問題もあることから、高精度な測定が困難である。更に、拡大光学系を使用した場合には、センサ上の露光エネルギが減少してしまい、蓄積時間を長くする必要性が生じ、高速計測が難しい。また、特許文献２に記載された技術では、ある方向に積分された露光分布から露光エネルギ分布を算出しており、実際の分布の情報が消えてしまい、その結果、精度が低くなる問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、プリントヘッドを構成する発光素子の露光量を高分解能で計測することにある。
また他の目的は、位置分解能の低いラインＣＣＤを用いてプリントヘッドを構成する各発光素子の光量を適切に把握することによって、画像形成装置における現像濃度を均一化することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明は、露光エネルギ分布から各発光点に対応した現像濃度を算出するための補正データを算出するプリントヘッドの特性計測装置であって、発光素子が配列されたプリントヘッドに対向して設けられるラインＣＣＤによって各発光素子からの露光量を測定し、ラインＣＣＤを移動方向に一定角度傾けた状態にて、移動ステージによってこのラインＣＣＤを等速移動させ、処理部にて、ラインＣＣＤからの出力を演算処理して、プリントヘッドを構成する発光素子の光量補正のためのデータを取得している。
【０００９】
ここで、このラインＣＣＤは、ＣＣＤ蓄積時間をプリントヘッドの走査周期の整数倍とすることを特徴とすることができる。また、この処理部は、ラインＣＣＤからの出力を並び替え、このラインＣＣＤが一定角度傾けられたことによる斜め配置をバッファメモリを用いて補正することを特徴とすることができる。
【００１０】
また、本発明を方法のカテゴリから把えると、本発明は、複数の発光素子が配列され、この発光素子により感光体を露光して画像を形成するプリントヘッドの露光量測定方法であって、点灯された発光素子に対向して設けられ移動方向に対して斜めに配置されたラインＣＣＤを等速移動させて露光量を測定するステップと、測定された露光量から発光素子における露光量を補正するための補正データを算出するステップとを含む。ここで、この補正データを算出するステップは、斜めに配置されたラインＣＣＤにより測定された露光量に関するデータをバッファメモリ上にて並び替え、並び替えられたデータに基づいて、各発光素子による光量ばらつきを補正するためのデータを算出することを特徴としている。
【００１１】
他の観点から把えると、本発明は、所定の位置分解能を有するラインＣＣＤを用いて、発光点が配列されるプリントヘッドの露光量を補正する露光量補正方法であって、ラインＣＣＤの有する所定の位置分解能に対し、光学系に頼らずに実質的な位置分解能を向上させた状態にて露光量を計測し、計測された露光量に基づいて補正データを取得することを特徴としている。ここで、このラインＣＣＤは、プリントヘッドに対して移動することで、配列される発光点の露光量が測定されると共に、移動する方向に対して斜めに配置されることで前記実質的な位置分解能を向上させることを特徴としている。
【００１２】
更に、本発明が適用される画像形成装置は、感光体と、配列されている複数の発光素子により感光体を露光して静電潜像を形成するプリントヘッドとを含み、このプリントヘッドは、各発光素子の露光量を測定するラインＣＣＤが有する位置分解能に対して拡大光学系を用いずに実質的な位置分解能が向上されたデータに基づく補正特性値または光量補正データを格納するメモリを備え、このメモリに格納された補正特性値または光量補正データに基づいて各発光素子の露光量が決定されることを特徴としている。このメモリに格納される補正特性値は、ラインＣＣＤによって測定された露光量から得られる露光プロファイルと現像濃度との相関がとれる値であることを特徴とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態にて測定対象となるＬＥＤプリントヘッドが用いられた画像形成装置の全体構成を示した図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。図１に示す画像形成装置は、本体１に、各色の階調データに対応して画像形成を行なう画像プロセス系１０、画像プロセス系１０を制御する画像出力制御部３０、例えばパーソナルコンピュータ(ＰＣ)２や画像読取装置(ＩＩＴ)３に接続され、これらから受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部(ＩＰＳ：Image Processing System)４０を備えている。
【００１４】
画像プロセス系１０は、水平方向に一定の間隔を置いて並列的に配置される複数のエンジンからなる画像形成ユニット１１を備えている。この画像形成ユニット１１は、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋから構成されており、夫々、静電潜像を形成してトナー像を担持させる像坦持体(感光体)である感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を露光するプリントヘッドであるＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４、ＬＰＨ１４によって得られた潜像を現像する現像器１５を備えている。また、画像プロセス系１０は、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２にて画像形成された各色のトナー像を記録用紙に多重転写させるために、この記録用紙を搬送する用紙搬送ベルト２１、用紙搬送ベルト２１を駆動させるロールである駆動ロール２２、感光体ドラム１２のトナー像を記録用紙に転写させる転写ロール２３を備えている。
【００１５】
各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、現像器１５に収納されたトナーを除き、ほぼ同様な構造を備えている。ＰＣ２やＩＩＴ３から入力された画像信号は、画像処理部４０によって画像処理が施され、インタフェースを介して各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに供給される。画像プロセス系１０は、画像出力制御部３０から供給された同期信号等の制御信号に基づいて動作する。まず、イエローの画像形成ユニット１１Ｙでは、帯電器１３により帯電された感光体ドラム１２の表面に、画像処理部４０から得られた画像信号に基づき、ＬＰＨ１４によって静電潜像を形成する。その静電潜像に対して現像器１５によってイエローのトナー像を形成し、形成されたイエローのトナー像は、図の矢印方向に回動する用紙搬送ベルト２１上の記録用紙に転写ロール２３を用いて転写される。同様にして、マゼンタ、シアン、黒のトナー像が各々の感光体ドラム１２上に形成され、用紙搬送ベルト２１上の記録用紙に転写ロール２３を用いて多重転写される。多重転写された記録用紙上のトナー像は、定着器２４に搬送されて、熱および圧力によって記録用紙に定着される。
【００１６】
図２は、プリントヘッドであるＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４の構成を示した図である。ＬＰＨ１４は、発光素子として多数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイ５１、ＬＥＤアレイ５１を支持すると共にＬＥＤアレイ５１の駆動を制御するための回路が形成されたプリント基板５２、各ＬＥＤから出射された光ビームを感光体ドラム１２上に結像させるセルフォックレンズアレイ(ＳＬＡ)５３を備え、プリント基板５２とセルフォックレンズアレイ５３とは、ハウジング５４に保持されている。ＬＥＤアレイ５１は、ＬＥＤが主走査方向に画素数分、配列されている。例えば、Ａ３サイズの短手(２９７ｍｍ)を主走査方向とする場合、６００ｄｐｉの解像度では、約４２.３μｍ毎に７０２０個のＬＥＤが配列されている。尚、配列は、一列に並んでいる場合の他、千鳥状に配列される場合がある。プリント基板５２には、本実施の形態が適用される露光量測定方法によって得られた補正特性値に関するデータ(補正特性値から演算された光量補正データでもよい)が格納されたメモリ(ＲＯＭ等)を備えており、かかるメモリに格納されたデータに基づいて、ＬＥＤアレイ５１を構成するＬＥＤの光量が補正される。
【００１７】
次に、ＬＰＨ１４に対する露光プロファイルの計測システムについて説明する。
図３は、本実施の形態が適用される露光プロファイルの計測システムを説明するための図である。計測システムを構成する露光プロファイル測定装置６０は、受光面をＬＰＨ１４の発光部に対向して設けられ、複数の画素がライン状に配列されたラインＣＣＤ(Charge Coupled Device)６１、このラインＣＣＤ６１を備えると共にラインＣＣＤ６１からの出力を用いてＬＰＨ１４からの露光エネルギ分布を測定するＣＣＤボード７０、ＬＰＨ１４のＬＥＤが配列された主走査方向を移動方向としてＣＣＤボード７０を移動させる移動ステージ６２、移動ステージ６２上にてＣＣＤボード７０を等速移動させるステージドライバ６３、ＬＰＨ１４に対して駆動信号を出力して各ＬＥＤを点灯させるＬＰＨドライバ６４、ＣＣＤボード７０から転送されたデータ信号を処理するＣＣＤインタフェース８０を備えている。ＣＣＤボード７０に設けられるラインＣＣＤ６１は、ＣＣＤ受光面をＬＰＨ１４のプリントヘッドの焦点面近傍に配置されており、本実施の形態ではレンズ等の光学素子が用いられていない。
【００１８】
また、得られたデータ信号の処理や、ＣＣＤボード７０の移動制御、ＬＰＨドライバ６４の制御等は、処理部であるパーソナルコンピュータ(ＰＣ)６６にて実行される。このＰＣ６６は、画像データを取り込むためのフレームグラバー６７、ステータス信号やデータ信号の入力やコントロール信号の出力等を制御するデジタルＩ/Ｏ６８、ステージドライバ６３の駆動を制御するモータコントローラ６９等を備えている。移動ステージ６２は、例えば、エア軸受けとリニアモータを使用した非接触構造を備えており、モータコントローラ６９により、リニアエンコーダからのフィードバックによるＰＬＬ制御が行なわれ、ＣＣＤボード７０の等速移動制御を実現している。
【００１９】
露光プロファイル測定装置６０は、ラインＣＣＤ６１を有するＣＣＤボード７０を主走査方向に等速移動させながら、一定時間の周期で計測を行い、データをデジタル値に変換してＰＣ６６に取り込んでいる。ここで、レンズ等の光学系を用いると、光の経路や入射角度によって、透過率、反射率等の差が生じてしまい、高精度な露光エネルギの計測では、これらの差は無視できないことから、本実施の形態が適用されるラインＣＣＤ６１は、感度を調整するための反射防止膜付きＮＤ−フィルタを取り付けている以外には光学系(拡大レンズ等)を使用していない。しかしながら、光学系を極力、排除すると、計測の位置分解能がラインＣＣＤ６１の画素サイズで決定されてしまう問題が生じる。そこで、本実施の形態では、後述するように、ラインＣＣＤ６１を移動方向に対して一定角度、傾けることで、拡大光学系に頼らずに実質的な位置分解能を向上させている。
【００２０】
図４は、ラインＣＣＤ６１とＬＰＨ１４のＬＥＤ露光スポットとの位置関係を説明するための図である。ここでは、ＬＥＤ露光スポットに対して、移動方向(主走査方向、Ｘ方向)から角度θだけ傾いたラインＣＣＤ６１が、移動速度１ｍｍ/ｓで移動する様子が示されている。ＬＥＤ露光スポットは、３０〜４０μｍに絞られている。ここで用いられるラインＣＣＤ６１は、画素サイズ(Pixel size)が４.７×４.７μｍ、傾き角θが８.６度、オプチカルフィルタ(ＮＤ−フィルタ)の透過率２％、蓄積時間が０.９５ｍｓである。尚、ＣＣＤ蓄積時間は、ラインＣＣＤ６１が、外部からの光入力に対して光電変換を行う時間であり，シャッターの役割を持つ。ラインＣＣＤ６１は上記蓄積時間の間、ＬＰＨ１４からの光を受けて光電変換を行い、アナログシフトレジスタを通して、光量×時間＝露光エネルギ量に比例したアナログ電圧を逐次出力する。
【００２１】
計測の位置分解能としては、主走査方向(Ｘ方向)の位置分解能は、ラインＣＣＤ６１の駆動タイミングで決定され、移動速度とラインＣＣＤ６１の１ライン取り込み時間とで定まる。また、副走査方向(Ｙ方向)の位置分解能は、図４に示すようにラインＣＣＤ６１を傾けることで、ＣＣＤ画素ピッチを事実上小さくし、分解能を上げている。図４に示す例では、主走査方向の位置分解能は０.９３μｍ、副走査方向の位置分解能は０.７０μｍである。
【００２２】
図５は、ラインＣＣＤ６１の位置分解能を説明するための図であり、ＣＣＤ画素の位置関係を示している。ラインＣＣＤ６１は、移動方向である主走査方向に対してθ＝８.６ｄｅｇだけ傾き、移動速度ｖで移動している。ここでは、ラインＣＣＤの画素間隔をＰ、主走査方向の画素間隔をＰｘ、副走査方向の画素間隔をＰｙとする。また、ＣＣＤ蓄積時間をｔとすると、主走査方向画素間隔Ｐｘは、
主走査方向画素間隔Ｐｘ ＝ ＣＣＤ蓄積時間ｔ × 移動速度ｖ
または、正の整数Ｋを用いて
主走査方向画素間隔Ｐｘ ＝ ＣＣＤ蓄積時間ｔ × 移動速度ｖ × Ｋ
で表される。このときの主走査方向分解能は、
主走査方向分解能 ＝ 主走査方向画素間隔Ｐｘ / Ｋ
となる。
【００２３】
並び替え時には、計測位置が直線上に並ぶように計測タイミングが決定される。また、主走査方向画素間隔Ｐｘを整数Ｋで等分割した位置で計測を行なっても、並び替え時の直線性が得られる。本実施の形態では、例えば、Ｋ＝５で実際の測定が行なわれる。かかる場合に、θ＝８.６ｄｅｇ、ＣＣＤ画素間隔Ｐ＝４.７μｍとすると、主走査分解能は、
ｃｏｓ(８.６ｄｅｇ)×４.７μｍ / ５(Ｋ) ＝ ０.９３μｍ
となり、拡大光学系に頼らずとも実質的な位置分解能を向上させることができる。本実施の形態では、この主走査分解能に合うように、ＣＫＳ(ＬＰＨ１４を構成するＬＥＤの走査開始信号)の周期(ＣＣＤ蓄積時間＝ＣＫＳ周期×Ｍ)を微調整している。即ち、ＣＣＤの蓄積時間は、ＬＰＨ１４の走査周期の整数倍となるように構成されている。
【００２４】
ここで、ＣＣＤの蓄積時間は、ＳＨ(シフトパルス)で決定される。自己走査型ＬＥＤ(ＳＬＥＤ：Selfscanning LED)を使用する場合には、スタートパルスＣＫＳにＳＨを同期させることで、任意の点灯パターンの計測が可能となる。更に、時間的に異なるタイミングで発光する発光点により生じる迷光が存在しても、出射される位置で光を捉えることが可能となる。また、ＳＬＥＤではない、スタティック駆動やダイナミック駆動のＬＥＤを用いた場合であっても、ラインシンク(ＬＳＹＮＣ：水平同期信号)に同期させることで、同様な計測が可能となる。
【００２５】
尚、使用しているラインＣＣＤ６１は、画素ピッチが４.７μｍのものであるが、このような画素ピッチが狭いラインＣＣＤ６１は、通常、画像読取装置３等に用いられるイメージスキャナ用であることから、総画素数の大きいものが多い。計測用途としてそれほど多くの画素を必要としない場合には、この画素数の多さはＣＣＤの転送サイクル時間を延ばすこととなり、所望の蓄積時間内に全転送およびデータ並び替えを終了させることが難しくなる。そのため、ＣＣＤの転送パルス(リセット：ＲＳ、クランプ：ＣＭＰ、クロック：ＣＬＫ)の周波数を必要画素と不必要画素との間で切り替えることで、総画素数が大きい場合でも転送サイクルの総時間を短縮することができる。
【００２６】
次に、計測とデータ転送の処理について説明する。
図６は、計測とデータ転送の処理を示したタイミングチャートである。図６において、ＣＫＳはＳＬＥＤ走査開始信号であり、ＣＣＤ蓄積時間は、スタートパルスの間隔であるＴcks、正の整数Ｍを用いて、
ＣＣＤ蓄積時間 ＝ Ｍ × Ｔcks
で表される。ＳＨはＣＣＤ蓄積時間コントロール信号、ＣＬＫはＣＣＤの転送クロック、ＣＶＡＬＩＤはＣＣＤ必要画素信号出力期間、ＣＴＲＣＫはＣＣＤデータをバッファへ転送する信号、ＲＤＣＫはバッファ読み出しクロック、ＴＲＣＫはフレームグラバー６７へのデータ転送クロックを示している。
【００２７】
まず、ＣＫＳに同期してＳＨパルスがＣＣＤに送られる。図６に示す例では、ＣＫＳが２サイクルでＳＨが１サイクルとなる計測サイクルが示されている。計測サイクルＮ＋１に入った際に、計測サイクルＮで蓄積されたＣＣＤのデータがＣＭＰ、ＲＳ、ＣＬＫにて転送される。ここで、例えばＣＣＤを７５００画素とし、その３２００画素目から４２２３画素目を使用するように構成することができる。かかる場合に、不必要画素である１〜３１９９画素を２５ＭＨｚで転送し、３２００〜４２２３画素を５ＭＨｚで転送、４２２４〜７５００画素を２５ＭＨｚで転送する。高速転送は、電気ノイズが乗り易く、計測時には極力低速での転送が望ましいが、不必要画素まで５ＭＨｚで転送しては、ラインＣＣＤの全データ転送時間が計測時間を超えてしまう。従って、実際にＡＤ変換してデータを取得するのは、５ＭＨｚ転送区間であり、この間のデータ(１０２４画素×１６ビット)をバッファメモリ(後述)に書き込む。このバッファメモリへの書き込み期間が、ＣＶＡＬＩＤのバッファリングサイクルとして示される。このとき、ＣＴＲＣＫが出力される。そして、ＲＤＣＫに示されるクロックにて、バッファメモリからデータ並び替えに準じたアドレスでデータを読み出し、ＴＲＣＫのクロックにて、フレームグラバー６７へ転送されて、データ並び替え/フレームグラバー転送サイクルＮが図６に示されるタイミングで実行される。
【００２８】
次に、以上の処理を実行可能にするための処理部の回路構成を説明する。
図７は、処理部の１つであるＣＣＤボード７０の回路構成を説明するための図である。ＣＣＤボード７０は、ＬＰＨドライバ６４からのＳＬＥＤの走査開始信号(ＣＫＳ)を受けてＣＬＫ信号などを出力するＣＣＤタイミングジェネレータ７１、設定値を出力するレジスタ７２、レジスタ７２からの設定値に基づいてラインＣＣＤ６１から読み出されたデータに対する後処理を行なう後処理回路７３、後処理回路７３からのアナログ出力をデジタルに変換するＡＤコンバータ７４、ＡＤコンバータ７４の出力とＣＣＤタイミングジェネレータ７１との論理積をとってＣＣＤデジタル信号を出力するＡＮＤゲート７５を備えている。
【００２９】
図７に示す回路構成では、ラインＣＣＤ６１から出力されたデータに以下の処理を施し、露光プロファイル計測値として出力している。その処理としては、まず、ラインＣＣＤ６１は各画素ごとの感度むらが存在するために、この感度むらの補正を行なっている。また、前述のように、ラインＣＣＤ６１を傾けて使用していることから、後処理を簡単にするためにデータの並び替えを行なっている。
【００３０】
本実施の形態が適用されるラインＣＣＤ６１は、奇数画素と偶数画素とが各々異なるアナログシフトレジスタを通して出力される構造を採用していることから、ＥＶＥＮとＯＤＤとの２つの出力端子を有している。従って、後処理回路７３において各々に後処理を施している。ここでは、オフセット値とゲイン値とを指定して、ＥＶＥＮとＯＤＤとの特性の差をキャンセルしている。
【００３１】
ＣＣＤ必要画素信号出力期間を示す信号であるＣＶＡＬＩＤは、前述のように、ＣＣＤの全データを使用せず、一部のデータを必要画素として採用していることから、必要画素のデータが出力されるときのみ、ＣＣＤタイミングジェネレータ７１から"ＴＲＵＥ"が出力される。また、ＣＴＲＣＫは、ＣＣＤインタフェース８０に対してＣＣＤデータを同期転送するための転送クロックであり、ＣＶＡＬＩＤと同様に、必要画素のデータが出力されるときのみＣＣＤタイミングジェネレータ７１から出力される。
【００３２】
図８は、処理部の１つであるＣＣＤインタフェース８０の回路構成を説明するための図である。ここでは、ＣＣＤボード７０から転送されたデータの処理が実行される。ＣＣＤインタフェース８０は、ラインＣＣＤ６１の出力に基づいてトリガをかけるトリガ処理部８１、ＣＣＤボード７０からのＣＶＡＬＩＤおよびＣＴＲＣＫを受けてＷＲＩＴＥアドレスを出力するＷＲＩＴＥアドレス生成部８２、トリガ処理部８１からのイネーブルを受けてＷＲＩＴＥデータを出力するＣＣＤ感度面内むら補正部８３、ＣＣＤ感度面内むら補正部８３に提供されるブラックレベルやホワイトレベル等の面内むら補正値など、各種の値を格納するメモリ８４、データを一時的に格納するバッファメモリ８５、並び替え用アドレスの指定などを行なうＣＣＤ傾き補正部８６、ＣＣＤ傾き補正部８６から出力されたプロファイル計測データとメモリ８４に格納された現像特性に基づいて現像特性の処理を実行する現像特性処理部８７、現像特性処理部８７からの出力に基づいて、後述する補正特性値への変換処理を実行し、演算結果をメモリ８４に出力する副走査積分処理部８８、ＰＣ６６のデジタルＩ/Ｏからアドレス信号を受信すると共に、データ信号を出力する等、ＰＣ６６とのインタフェースを行なうＰＣ−ＩＦ８９を備えている。
【００３３】
ＣＣＤボード７０からＣＶＡＬＩＤ、ＣＴＲＣＫ、およびＣＣＤデジタル信号を受け、トリガ処理部８１では、ラインＣＣＤ６１に光が入り、出力が設定閾値を超えたか否かを判断する。超えていない場合には、バッファリングサイクルまで動作し、その後のデータ並び替え/フレームグラバー転送サイクルは動作しない。トリガがかかった場合には、次の計測サイクルからデータ並び替え/フレームグラバー転送サイクルの動作が開始される。
【００３４】
ＣＣＤ感度面内むら補正部８３では、ラインＣＣＤ６１の各画素が持つ感度むらの補正が実行される。即ち、ブラックレベル補正とホワイトレベル補正が実行され、各画素の切片と傾きが補正される。ラインＣＣＤ６１の傾きを補正するために、データは一時的にバッファメモリ８５に書き込まれる。その後、並び替え用のデータが揃った段階で、ＣＣＤ傾き補正部８６から並び替え用アドレスが指定され、データ(ＲＥＡＤデータ)が読み出される。読み出されたデータは、フレームグラバー６７に転送クロック(ＴＲＣＫ)で転送される。また、更に処理を行い、処理結果をバッファメモリ８５に書き込む機能を備えることも可能である。尚、バッファメモリ８５は、データ並び替えの一時保存用であることから、並び替えに使用済みで不要となったデータは、逐次、新たなデータのバッファリングに使用される。
【００３５】
図８に示すＣＣＤインタフェース８０では、処理が開始された後、ＷＲＩＴＥアドレス生成部８２にて、ＣＶＡＬＩＤの立ち上がりを受けてバッファＷＲＩＴＥ行アドレスが生成され、ＣＴＲＣを受けてバッファＷＲＩＴＥ列アドレスが生成される。そして、これらが合成されてＷＲＩＴＥアドレスとしてバッファメモリ８５に出力される。また、ＣＣＤ傾き補正部８６では、並び替え用行アドレスと並び替え用列アドレスとが生成され、これらが合成されてＲＥＡＤアドレスとしてバッファメモリ８５に出力される。ＣＣＤ傾き補正部８６は、バッファメモリ８５からデータを読み出し、図６に示した読み出しクロックＲＤＣＫにて、フレームグラバー６７に対してプロファイル計測データを出力している。
【００３６】
尚、図８に示す例では、プロファイル計測データをフレームグラバー６７に対して直接、出力している。しかしながら、ＣＣＤインタフェース８０に必要な処理を実装することで、ＰＣ６６上での処理やＰＣ６６への転送データを少なくするように構成することもできる。図８に示す例では、例えば、現像特性処理部８７および副走査積分処理部８８を実装し、処理結果を再度、メモリ８４上に書き込み、ＰＣ６６からデジタルＩ/Ｏ６８を使ってデータを取得する構成を含んでいる。上述した設定の場合、即ち、空間分解能が０.９３μｍ×０.７０μｍ、１データ＝１６ビット、ラインＣＣＤ６１として１０２４画素を使用してＡ３幅を測定する場合、例えばプロファイル計測データの生データ＝６５０Ｍbyteに対して、処理後のデータ＝６４０Ｋbyteとすることができる。
【００３７】
図９は、バッファメモリ８５におけるＣＣＤ出力並び替えのためのメモリマップを説明するための図である。ここでは、(ｘ,ｙ)のアドレスを用いて示されており、ｘはＣＣＤスキャン番号を示すバッファ行アドレス、ｙはＣＣＤ画素番号を示すバッファ列アドレスである。ｐはＣＣＤ有効画素数を示しており、本実施の形態ではｐ＝１０２４である。また、整数Ｋは、Ｋ＝５とする。
【００３８】
まず、バッファＷＲＩＴＥアドレス生成では、図９に示すような、(０,０),(０,１),…,(０,ｐ−１),(１,０),(１,１),…,(１,ｐ−１),(２,０),…,(Ｋ・(ｐ−１)＋Ｋ−１,ｐ−２),(Ｋ・(ｐ−１)＋Ｋ−１,ｐ−１),(０,０),(０,１),…となるアドレスが生成される。図９に示すメモリマップ上では、左から右へ、および、上から下へ、アドレスが指定され、最終アドレスに達したら、左上に戻る。並び替えが不要になった段階で、ラインＣＣＤ６１からのデータで逐次、上書きを行なっていく。行アドレスはＣＫＳの立ち上がりでインクリメント(Increment)、列アドレスはラインＣＣＤ６１からのデータ転送クロックでインクリメントし、メモリアドレスが生成される。
【００３９】
次に、並び替え用ＲＥＡＤアドレス生成では、(０,０),(Ｋ,１),(Ｋ・２,２),…,(Ｋ・(ｐ−１),ｐ−１)のアドレスのデータを読み出した後、次のバッファリングサイクルでｘ＝０をＣＣＤ出力で上書きする。同様に、(１,０),(Ｋ＋１,１),(Ｋ・２＋１,２), …,(Ｋ・(ｐ−１)＋１,ｐ−１)のアドレスのデータを読み出した後、次のバッファリングサイクルでｘ＝１をＣＣＤ出力で上書きする。このような処理を繰り返し、(Ｋ,０),(Ｋ・２,１),(Ｋ・２＋２,３), …,(Ｋ・(ｐ−１)＋１,ｐ−２),(０,ｐ−１)のアドレスのデータ読み出し、といった順に、繰り返しデータの読み出しと上書きが行なわれる。行アドレスはＣＫＳの立ち上がりでＫずつインクリメントし、列アドレスはバッファメモリ８５へのリード(ＲＥＡＤ)クロックでインクリメントする。以上のようにして、バッファメモリ８５では、ラインＣＣＤ６１の出力が並び替えられ、斜め配置が補正される。
【００４０】
次に、ＰＣ６６にて実行される補正特性値への変換処理について説明する。
図１０は、補正特性値への変換処理を説明するためのフローチャートである。ここでは、得られた露光プロファイルを現像濃度との相関がとれる補正特性値へと変換している。まず、フレームグラバー６７を介してプロファイル計測データを取得した後、プロファイル計測データを副走査方向にずらして加算した値を算出する副走査方向多重処理が実行される(ステップ１０１)。次に、得られた露光エネルギ分布を現像濃度へと変換する現像特性処理が実行される(ステップ１０２)。そして、推定された現像濃度を各発光点に対応する値に変換するために副走査積分が行なわれる(ステップ１０３)。最後に、露光プロファイルの形状から各発光点の位置を算出して各発光点に対応する現像濃度を算出する主走査積分が実行され(ステップ１０４)、補正特性値が出力されて(ステップ１０５)、処理が終了する。
【００４１】
まず、ステップ１０１に示した副走査方向多重処理を、図１１および図１２に基づいて説明する。図１１(ａ),(ｂ)は、迷光が存在する場合の副走査方向多重処理を説明するための図であり、図１２(ａ)〜(ｄ)は、ラインＣＣＤ６１を構成する複数のＳＬＥＤが千鳥配列をしている場合の露光分布を説明するための図である。ここで「迷光」とは、所定経路外を通ってＬＰＨ１４から出射される光である。この迷光は、互いに影響しあう発光点として副走査方向にも存在することがあることから、副走査方向の重畳についても考慮して、光プロファイルの平坦化を行なうことが好ましい。
【００４２】
図１１(ａ)に示すような微小な光(迷光等)が存在する場合に、ステップ１０２の現像特性処理によってその現像濃度への影響が無視されてしまう。図１１(ａ)に示す例では、閾値を超えた部分には迷光の影響が含まれない。そこで、図１１(ｂ)に示すように、計測した露光プロファイルを副走査方向にずらして加算した値を算出することで、閾値を超えた部分に迷光の影響を含ませることが可能となり、迷光の問題を回避した補正が可能となる。
【００４３】
図１２(ａ)〜(ｄ)にて露光分布を説明する千鳥配列は、例えば小型化や配線等の都合によってラインＣＣＤを構成するＳＬＥＤの位置を副走査方向にずらして配置される。このような配列を採用すると、図１２(ａ)および図１２(ｂ)に示すように、印刷時の露光分布と測定時の露光分布とで露光エネルギ分布の副走査方向断面が異なる場合がある。図１２(ａ)と図１２(ｂ)に示す例では、閾値を超える量が全く異なる状態が示されている。かかる場合にも、上述と同様に、測定された露光エネルギ分布の副走査方向断面を副走査方向にずらして足し合わせ、図１２(ｄ)に示すような副走査方向の重なりを考慮した露光エネルギ分布の副走査方向断面を求めることで、図１２(ｃ)に示す印刷時(画像形成時)の露光エネルギ分布と略等価の露光エネルギ分布を得ることができ、閾値を超える量がほぼ等しくなるような露光分布を得ることができる。
【００４４】
次に、ステップ１０２に示した現像特性処理について説明する。
図１３(ａ),(ｂ)は、現像特性を考慮したときの露光エネルギの濃度への寄与を説明するための図である。露光エネルギと現像された画像濃度(現像濃度)との間には、図１３(ａ)に示すような関係(現像特性)があり、この現像特性を利用して露光エネルギを調整することで、所望の画像濃度を得ることができる。図１３(ａ)に示す現像特性を簡略化すると、図１３(ｂ)に示すようになる。図１３(ｂ)には、露光エネルギ量と画像濃度とが略比例する線形領域と、この線形領域よりも低露光エネルギ側にあって露光しても画像濃度が出ない(現像されない)不感帯領域と、線形領域よりも高露光エネルギ側にあって露光量を上げても画像濃度が高くならない飽和領域とに区別される。本実施の形態では、入力を露光エネルギ、出力を現像濃度としたときの入出力特性を用いて、露光エネルギ分布を現像濃度へと変換する。例えば、閾値、飽和値を使用した簡易な現像特性を使用して、現像特性が処理される。
【００４５】
次に、ステップ１０３に示した副走査積分について説明する。
図１４は、副走査積分を説明するための図である。本ステップと、次のステップ１０４とで、推定された現像濃度を各発光点に対応する値に変換することで、各発光点の光量補正量を計算できるように構成している。図１４(ａ)に示すような発光点について、副走査方向にデータが加算される。図１４(ｂ)は露光エネルギ分布を示しており、横軸は位置、縦軸は露光エネルギである。この例は、１２００ｄｐｉのＬＰＨ１４について、２ｏｎ２ｏｆｆパターンで点灯した場合に取得された光プロファイル例であり、閾値と飽和値を適用した後、副走査方向に積分した値が示されている。
【００４６】
次に、ステップ１０４で示した主走査積分について説明する。
図１５(ａ),(ｂ)は、主走査方向積分を説明するための図である。ここで、推定された現像濃度を各発光点に対応する値に変換することで、各発光点の光量補正量を計算できるようにしている。図１５(ａ)は処理の流れを示し、図１５(ｂ)は、図１４に示す副走査方向積分による測定・演算を実行した結果を示しており、横軸は位置、縦軸は露光エネルギをとっている。図１５(ｂ)に示す例は、図１４(ｂ)と同様に、１２００ｄｐｉのＬＰＨ１４を、２ｏｎ２ｏｆｆパターンで点灯した場合に取得された光プロファイル例である。ＬＰＨ１４を構成するＬＥＤチップアッセイのばらつきや、熱による伸び等を考慮すると、各発光点の位置を移動ステージの絶対位置をもとに分割することは、汎用性に欠けることとなる。そこで、露光プロファイルの形状から、各発光点の位置を算出した上で、各発光点に対応する現像濃度を算出している。
【００４７】
図１５(ａ)に示すフローチャートを用いて説明すると、まず、図１５(ｂ)に示すような副走査積分による測定・演算結果が取得される(ステップ２０１)。次に、得られた露光プロファイルからピーク検出が行なわれ、谷が検出される(ステップ２０２)。そして、この露光プロファイルにおける谷から谷までの露光エネルギ量を積算し、図１５(ｂ)の斜線に示すような積算値Ｓｎを求める(ステップ２０３)。このようにして得られた積算値を谷と谷との距離で除算し、Ｅｎ＝Ｓｎ/Ｌｎを得る(ステップ２０４)。ここで、Ｅｎは、ｎ番目の発光点に対する補正特性値を示している。
【００４８】
以上のようにして得られた補正特性値は、ラインＣＣＤ６１を移動方向に傾けて実質的な位置分解能を上げた状態にて、ＬＰＨ１４の光量を測定して得られた露光プロファイルを、現像濃度との相関がとれる値へと変換されたものである。図１に示した画像形成装置において、例えばＬＰＨ１４内部に設けられるＲＯＭ等のメモリに、この補正特性値が格納される。画像出力制御部３０のメモリに格納されるように構成することもできる。また、補正特性値から演算された光量補正データを上記メモリに格納してもよい。画像形成装置では、このＲＯＭ等に格納された補正特性値を用いて、ＬＰＨ１４における各ＬＥＤの出力光量が補正されることで、各発光点のばらつきが抑制され、むらが少なく、副走査方向の筋が抑制された、高品質な画像を得ることが可能となる。また、高精度な補正特性値が得られることから、構造上からもコスト的にインパクトの少ない状態にて、高画質化を図ることが可能となる。
【００４９】
図１６(ａ),(ｂ)は、露光プロファイル測定装置６０における量産時の構成例について示した図である。図１６(ａ)は、第１ラインＣＣＤ６１−１および第２ラインＣＣＤ６１−２の２つのラインＣＣＤ６１を用いて、ＬＰＨ１４を計測している。この第１ラインＣＣＤ６１−１および第２ラインＣＣＤ６１−２は、各々、前述のように、移動方向に対して同様な角度にて傾けられ、同一の移動ステージ６２上に一定間隔を有して配置されている。また、２つのラインＣＣＤ６１が移動ステージ６２上を同時に移動する。計測としては、最初のラインＣＣＤ６１である第１ラインＣＣＤ６１−１を用いて計測を行い、リアルタイムでＬＰＨ１４の光量を補正した後、第２ラインＣＣＤ６１−２によって計測する。かかる複数回の計測方法を採用することにより、計測工程と検査工程とを同時に行なうことが可能となり、作業工程を短縮することができる。
【００５０】
一方、図１６(ｂ)では、第１ラインＣＣＤ６１−１および第２ラインＣＣＤ６１−２の２つのラインＣＣＤ６１が、移動ステージ６２上に並列に設けられており、同時に移動し、各々、別々のＬＰＨ１４(第１ＬＰＨ１４−１および第２ＬＰＨ１４−２)を計測している。この複数のＬＰＨ１４を同時に計測することで、計測に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【００５１】
以上、詳述したように、本実施の形態によれば、ラインＣＣＤ６１を移動方向に対して一定角度傾けた状態にてＬＰＨ１４における各発光素子の露光量を測定している。これによって、拡大光学系等のレンズを設けない場合であっても、ラインＣＣＤ６１の位置分解能に比べて高い分解能にて露光量を測定することができる。また、このようにして測定された結果として得られた補正データは、画像形成装置の例えばＬＰＨ１４内部に設けられるＲＯＭ等のメモリに格納され、各発光素子ごとに露光量が補正されることで、副走査方向に生じる画像の縦筋、濃度むら等の抑制された、良好な画質を得ることが可能となる。
【００５２】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、プリントヘッドにおける露光エネルギ分布の計測を高精度、高分解能、高速に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にて測定対象となるＬＥＤプリントヘッドが用いられた画像形成装置の全体構成を示した図である。
【図２】プリントヘッドであるＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)の構成を示した図である。
【図３】本実施の形態が適用される露光プロファイルの計測システムを説明するための図である。
【図４】ラインＣＣＤとＬＰＨのＬＥＤ露光スポットとの位置関係を説明するための図である。
【図５】ラインＣＣＤの位置分解能を説明するための図である。
【図６】計測とデータ転送の処理を示したタイミングチャートである。
【図７】ＣＣＤボードの回路構成を説明するための図である。
【図８】ＣＣＤインタフェースの回路構成を説明するための図である。
【図９】バッファメモリにおけるＣＣＤ出力並び替えのためのメモリマップを説明するための図である。
【図１０】補正特性値への変換処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】(ａ),(ｂ)は、迷光が存在する場合の副走査多重処理を説明するための図である。
【図１２】(ａ)〜(ｄ)は、ラインＣＣＤ構成する複数のＳＬＥＤが千鳥配列をしている場合の露光分布を説明するための図である。
【図１３】(ａ),(ｂ)は、現像特性を考慮したときの露光エネルギの濃度への寄与を説明するための図である。
【図１４】副走査積分を説明するための図である。
【図１５】(ａ),(ｂ)は、主走査方向積分を説明するための図である。
【図１６】(ａ),(ｂ)は、露光プロファイル測定装置における量産時の構成例について示した図である。
【符号の説明】
１…本体、１０…画像プロセス系、１１…画像形成ユニット、１２…感光体ドラム、１４…ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)、５１…ＬＥＤアレイ、５２…プリント基板、５３…セルフォックレンズアレイ、６０…露光プロファイル測定装置、６１…ラインＣＣＤ、６２…移動ステージ、６３…ステージドライバ、６６…パーソナルコンピュータ(ＰＣ)、６７…フレームグラバー、６８…デジタルＩ/Ｏ、６９…モータコントローラ、７０…ＣＣＤボード、８０…ＣＣＤインタフェース、８１…トリガ処理部、８２…ＷＲＩＴＥアドレス生成部、８３…ＣＣＤ感度面内むら補正部、８５…バッファメモリ、８６…ＣＣＤ傾き補正部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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