(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に配列されている多数の発光素子上に結像レンズを配置して構成される光プリントヘッドの輝度補正方法において、前記光プリントヘッドの各発光素子の光量が一定となるように補正を行う光量補正ステップと、該光量補正ステップにより補正が行われた前記光プリントヘッドの各発光素子の主走査方向及び副走査方向のビーム径が特定のスライスレベルにおいて均一になるように補正を行うビームプロファイル補正ステップと、該ビームプロファイル補正ステップにより補正が行われた後に、前記光プリントヘッドの各発光素子の光量分布に傾斜部が生じた時に、前記傾斜部の傾斜角が予め定めた値より大きな場合に、前記傾斜部の傾斜角が前記予め定めた値より小さくなるよう前記傾斜角が大きな部分のみを補正する段差傾き補正ステップとを備えたことを特徴とする光プリントヘッドの輝度補正方法。
【請求項２】
上記ビームプロファイル補正ステップが、上記各発光素子からのビームの面積が特定のスライスレベルにおいて均一になるように補正するステップを含んでいることを特徴とする請求項１記載の光プリントヘッドの輝度補正方法。
【請求項３】
上記ビームプロファイル補正ステップが、上記各発光素子からのビームの仮想的体積が特定のスライスレベルにおいて均一になるように補正するステップを含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の光プリントヘッドの輝度補正方法。
【請求項４】
上記段差傾き補正ステップが、上記各発光素子における光量の初期補正値とビーム形状補正後の差分の前記発光素子の配列方向に沿った傾きが限度見本の限度値を満たす小さな傾きになるように段差傾き補正の補正値を選ぶステップであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光プリントヘッドの輝度補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光プリントヘッドの輝度補正方法に関するものであり、特に、高速プリンタの光源として用いられる光プリントヘッドにおける濃淡ムラを限度見本の限度内に収めるための各ドットの輝度補正方法に特徴のある光プリントヘッドの輝度補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法は複写機、電子写真ファクシミリ、電子写真プリンタ等の画像形成装置において広く使用されている技術であり、電子写真法として、例えば、米国特許第２２９７６９１号明細書等に記載されているように、光導電性絶縁体を用いた方式が一般的に使用される。
【０００３】
この方式では、コロナ放電や電荷供給ローラによって帯電させられた光導電性絶縁体上にＬＥＤなどの光を照射することによって静電潜像を形成したのち、トナーと称される顔料や染料により着色した樹脂粉末を上記静電潜像に静電的に付着させて現像を行い、可視化されたトナー画像を形成する。
【０００４】
次いで、このトナー画像を紙やフィルム等の記録媒体上へ転写したのち、熱、圧力、光などによってトナーを記録媒体上で溶融した後に固化して、最終的に記録媒体上に定着したトナー画像を得ている。
【０００５】
図８参照
図８は、従来の画像形成装置に搭載されるＬＥＤヘッドの概略的斜視図であり、ＳＬＡ（セルフォック・レンズ・アレイ）の構成を理解し易いようにレンズホルダ及びヘッド筐体の一部を欠落させて図示している。
【０００６】
図に示すように、複数のＬＥＤチップ３１はプリント回路基板３２上に潜像担持体の幅方向にアレイ状に配列され、プリント回路基板３２はヘッド筐体３３に固定されている。
一方、ＳＬＡ３４は、レンズホルダ３５によってＬＥＤチップ３１に対向するように配置される。
【０００７】
図９参照
この様なＬＥＤヘッドを画像形成装置に搭載する場合には、図に示すように事前に各ＬＥＤチップ３１からの光量が均一になるように光量補正のみを行なってから装置に搭載していた。
即ち、まず、ＬＥＤヘッドを組み立てたのち、光パワーメータを用いて光量補正を行い、その測定結果において各ＬＥＤに対応するドットに光量のバラツキが有る場合には、各ＬＥＤに流す電流を調整して光量が一定になるように制御していた。
【０００８】
図１０参照
図１０は、１ドット間隔にＬＥＤチップを点灯させた状態の模式図であり、光量が均一な状態になるように補正されていると、ドット径、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：振幅伝達関数）値も均一になり、下段に示すように、均一な幅のライン・アンド・スペースからなるきれいな印字が得られるのが通常であった。
なお、ＭＴＦは、光量をＩとすると、
ＭＴＦ＝（Ｉmax −Ｉmin ）／（Ｉmax ＋Ｉmin ）
で表される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光量補正を行うことにより、潜像担持体上における１ドット毎の光量を均一にしても、ＳＬＡを構成するファイバの微妙な傾き等によるバラツキが原因で結像位置が異なることにより、像面でのドット径が異なる場合があるので、この様子を図１１を参照して説明する。
【００１０】
図１１参照
図１１は、１ドット間隔にＬＥＤチップを点灯させた状態の模式図であり、ドット径が異なったドットＮＧがある場合、下段に示すライン・アンド・スペースパターンが不均一になり、また、ドット径のばらつきはＭＴＦ値を悪化させ、印字上での濃淡ムラを引き起こすため、光量の均一化だけでは印字出力の濃淡ムラは除去されないという問題があった。
【００１１】
この場合、ＳＬＡを交換すれば問題はないものの、良品レベルが全て保証されるとは限らないことと、ＳＬＡは非常に高価であるため、このような多少のバラツキを有するＳＬＡを有効に使用する方策が必要になる。
【００１２】
したがって、本発明は、レンズアレイのバラツキを光源の制御によって補正することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、直線状に配列されている多数の発光素子上に結像レンズを配置して構成される光プリントヘッドの輝度補正方法において、前記光プリントヘッドの各発光素子の光量が一定となるように補正を行う光量補正ステップと、該光量補正ステップにより補正が行われた前記光プリントヘッドの各発光素子の主走査方向及び副走査方向のビーム径が特定のスライスレベルにおいて均一になるように補正を行うビームプロファイル補正ステップと、該ビームプロファイル補正ステップにより補正が行われた後に、前記光プリントヘッドの各発光素子の光量分布に傾斜部が生じた時に、前記傾斜部の傾斜角が予め定めた値より大きな場合に、前記傾斜部の傾斜角が前記予め定めた値より小さくなるように前記傾斜角が大きな部分のみを補正する段差傾き補正ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、ビームプロファイル補正ステップが、上記各発光素子からのビームの面積が特定のスライスレベルにおいて均一になるように補正するステップを含んでいることを特徴とする。
【００１５】
これらの場合、特定のスライスレベルとしては、各発光素子に対し光量のバックグラウンド値から共通の一定の光量、即ち、固定スライスレベルを用いれば良く、それによって、輝度のバラツキは大きくなるものの、印字品質は良好になり、バラツキを有する結像レンズを有効に利用することができる。
【００１６】
また、本発明は、ビームプロファイル補正ステップが、上記各発光素子からのビームの仮想的体積が特定のスライスレベルにおいて均一になるように補正するステップを含んでいることを特徴とする。
【００１７】
この場合、特定のスライスレベルとしては、各発光素子に対し光量のバックグラウンド値から共通の２つの一定の光量、即ち、２つの固定スライスレベルを用いれば良く、それによって、輝度のバラツキは大きくなるものの、印字品質は良好になる。
なお、「仮想的体積」とは、ビームの強度分布を三次元的に表現した場合の仮想的な体積を意味し、特定のスライスレベルにおける仮想的体積とは、２つの固定スライスレベルで挟まれたビーム強度分布における仮想的な体積を意味する。
【００１８】
また、上記の段差傾き補正ステップとしては、各発光素子における光量の初期補正値とビーム形状補正後の差分の前記発光素子の配列方向に沿った傾きが限度見本の限度値を満たす小さな傾きになるように段差傾き補正を行えば良く、それによって、補正段差の発生した継ぎ目部分の傾きを小さくして印字品質を良好にすることができる。
【００１９】
また、上記の補正の結果を格納するメモリ部を備えることによって、バラツキを有する結像レンズを用いても輝度ムラの少ない光プリントヘッドを構成することがで、また、この様な、光プリントヘッドを搭載することによって画像形成装置の低コスト化が可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
ここで、図２乃至図７を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図２参照
本発明の実施の形態の輝度補正方法を実施するための概念的装置構成図であり、固定ステージ１１上に設けたＸＹテーブル１２にＣＣＤカメラ１３を固定し、測定対象となるＬＥＤヘッド１４の結像位置にＣＣＤカメラ１３の焦点が来るように焦点を合わせ、ＣＣＤカメラ１３をＬＥＤヘッド１４の長手方向、即ち、主走査方向であるＸ方向に走査するとともに、副走査方向であるＹ方向にも走査して各ＬＥＤチップの発光像、即ち、ビームドットを撮影する。
【００２１】
この場合、ＣＣＤカメラ１３及びＸＹステージ１２はコントローラ部１５によって制御され、測定結果から補正値算出処理部１６において後述する方法で補正値を算出し、算出した結果を補正用ＥＥＰＲＯＭ書込装置１７に格納するとともに、点灯制御部１８に補正された制御信号を送り、ＬＥＤヘッド１４の輝度ムラを許容値以下に低減する。
【００２２】
図３参照
図３は、本発明の実施の形態のフロー図であり、まず、従来と同様に、
▲１▼ＬＥＤヘッドの組立を行い、次いで、
▲２▼光パワーメータを用いて各ＬＥＤチップの光量の測定を行い、次いで、
▲３▼各ＬＥＤチップの光量が一定になるように補正を行う。
【００２３】
次いで、輝度補正後に再びＣＣＤカメラを用いて、
▲４▼ＭＴＦ値、主副ビーム径、ビーム面積、及び、ビーム体積の測定
を行ない、基準値を満たしている場合には良品とし、基準を満たしていない場合には、
▲５▼ビームプロファイルの形状補正、
即ち、ＣＣＤカメラで測定しながら主副ビーム径、ビーム面積、及び、ビーム体積の補正を行う。
【００２４】
次いで、ビームプロファイルの形状補正後、再び、ＣＣＤカメラを用いて、
▲６▼主副ビーム径、ビーム面積、及び、ビーム体積の測定
を行ない、基準値を満たしている場合には良品とし、基準を満たしていない場合には、
▲７▼段差傾き補正、
を行う。
【００２５】
次いで、段差傾き補正後、再び、ＣＣＤカメラを用いて、
▲８▼主副ビーム径、ビーム面積、及び、ビーム体積の測定
を行ない、基準値を満たしている場合には良品とし、基準を満たしていない場合には、不良品としてＳＬＡを廃棄する。
【００２６】
次に、上記の▲５▼ビームプロファイルの形状補正及び▲７▼段差傾き補正の具体的手法を説明するが、まず、図４を参照して主副ビーム径の補正方法を説明する。
図４（ａ）乃至（ｃ）参照
図４（ａ）は、ＬＥＤヘッドの主走査方向及び副走査方向の固定スライスレベルでの基準値を示したもので、この場合の固定スライスレベルは、１／ｅ2 ≒０．１３５４とする。
【００２７】
図４（ｂ）参照
次に、上記の▲３▼の工程において光量補正を行ったＬＥＤヘッドについて各ドットの固定スライスレベルにおける主走査方向及び副走査方向のビーム径を測定するものであり、図の場合には、基準値よりビーム径が大きい場合を示している。なお、この場合のビーム径は、例えば、ＣＣＤカメラで撮像したビームスポットにおける、固定スライスレベルに相当する階調レベルで両端が挟まれたピクセルの数から値を算出する。
【００２８】
図４（ｃ）参照
次いで、固定スライスレベルにおけるビーム径が基準値に近づくようにＬＥＤチップに流す電流を制御し、補正データを補正用ＥＥＰＲＯＭ書込装置に格納する。
この場合、主走査方向及び副走査方向の両方が徐々に基準値になるように制御することによって、輝度にバラツキはでてくるものの、ビーム径を揃えることができ、それによって印字精度を高めることができる。
【００２９】
この様な工程が終了したのち、再び、主副ビーム径、ビーム面積、及び、ビーム体積を測定し、基準値を満たしていた場合には、良品として出荷し、基準値を満たさない場合には、図５に示すビーム面積の補正を行う。
【００３０】
図５参照
図５は、ビーム径を補正後のＬＥＤチップに対してビーム面積の補正を行うものであり、補正前に測定した固定スライスレベルにおけるビーム面積が基準値に近づくように電流を制御するものであり、その補正値は補正用ＥＥＰＲＯＭ書込装置に格納する。
なお、この場合のビーム面積は、例えば、ＣＣＤカメラで撮像したビームスポットにおける、固定スライスレベルに相当する階調レベルで外周が囲まれた領域内のピクセルの数で表す。
【００３１】
この様な工程が終了したのち、再び、主副ビーム径、ビーム面積、及び、ビーム体積を測定し、基準値を満たしていた場合には、良品として出荷し、基準値を満たさない場合には、図６に示すビーム体積の補正を行う。
【００３２】
図６参照
図６は、ビーム面積を補正後のＬＥＤチップに対してビーム体積の補正を行うものであり、補正前に測定した二つの異なった固定スライスレベルにおけるビーム体積が基準値に近づくように電流を制御するものであり、その補正値は補正用ＥＥＰＲＯＭ書込装置に格納する。
【００３３】
なお、この場合のビーム体積は、例えば、ＣＣＤカメラで撮像したビームスポットにおける、固定スライスレベルに相当する階調レベルで外周が囲まれた領域内のピクセルの数を、下方固定スライスレベルから上方固定スライスまでの階調の数だけ面積を数えてその総和を求めるものである。
【００３４】
例えば、下方固定スライスレベルの階調を５０とし、上方スライスレベルの階調を１００とし、各階調ｎにおける面積をＳn とした場合、ビーム体積Ｖは、
Ｖ＝ΣＳn （ｎ＝５０→１００）
で表されることになる。
【００３５】
この様なビームプロファイル形状補正の工程が終了したのち、再び、主副ビーム径、ビーム面積、及び、ビーム体積を測定し、基準値を満たしていた場合には、良品として出荷し、基準値を満たさない場合には、図７に示す段差傾き補正を行う。
【００３６】
即ち、基準値を満たさない場合とは、例えば、上記の各種のビームプロファイル形状補正の結果、主副ビーム径、ビーム面積、及び、ビーム体積に問題がなくても、補正により連続した幾つかのドットの光量が段階的に減少する場合である。
【００３７】
図７（ａ）参照
図７（ａ）は、ビームプロファイル形状補正後の各ドットの補正値を例示したものであり、ビームプロファイル形状が基準値を満たすように電流値を補正した結果、電流値の補正値、即ち、光量の補正値に段差が発生した場合を示している。
【００３８】
図７（ｂ）参照
図７（ｂ）は、各ドットの光量の変化として連続して示したものであり、左側の傾斜部においては、光量変化の傾斜ΔＩがａ％以下と小さいため左側の傾斜部においては問題はないものの、右側の傾斜部においては立ち上がりが大きいため光量変化の傾斜ΔＩがａ％以上と大きくなる。
なお、この光量変化の傾斜ΔＩは、Ｉを所定区間における光量とした場合、
ΔＩ＝〔Ｉ（区間ｍａｘ）−Ｉ（区間ｍｉｎ）〕／Ｉ（区間平均）
で表す。
【００３９】
したがって、両方の傾斜部の継ぎ目において光量の変化が大きくなるので、印字した場合、継ぎ目が限度見本の限度値を越えて線として認識される場合があり、その場合に段差傾き補正を行う。
なお、段差傾き補正を行う目安は、使用目的、使用条件により異なるが、一般的な基準を示すと、カラー印字の場合には、ΔＩ＞５％、モノクロ印字の場合にはΔＩ＞１０％で補正を行う。
【００４０】
図７（ｃ）参照
図７（ｃ）は、段差傾き補正後の各ドットの補正量を示したものであり、傾斜が急にならないように、ΔＩ≦ａ％となるように補正量を徐々に増加させていく。
【００４１】
図７（ｄ）参照
図７（ｄ）は、段差傾き補正後の各ドットの光量を示す図であり、右側の傾斜を光量スムージング処理によって小さくしているので、傾斜が−から＋へ変化する継ぎ目における光量変化が気になることがなくなる。
【００４２】
この様な段差傾き補正後に、再び、ＣＣＤカメラで測定を行い、主副ビーム径、ビーム面積、及び、ビーム体積が基準を満たしている場合に、良品として出荷し、この段階でも基準を満たさない場合には不良品として廃棄する。
【００４３】
この様に、本発明の実施の形態においては、各補正後にＣＣＤカメラで測定し主副ビーム径、ビーム面積、及び、ビーム体積を満たさない場合に、順次別の補正を繰り返し行っているので、本来、不良品として扱われるバラツキのあるＳＬＡを製品に使用することが可能になり、ＳＬＡの無駄をなくすことができるとともに、画像形成装置の低コスト化も可能になる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、ビーム径補正、ビーム面積補正、及び、ビーム体積補正を行ってから段差傾き補正を行っているが、ビーム面積補正やビーム体積補正は必ずしも行う必要はないものである。
【００４５】
また、上記の実施の形態においては、ビーム径補正を行ってからビーム面積補正を行っているが、逆に、ビーム面積補正を行ってから、ビーム径補正を行っても良いものである。
【００４６】
さらには、ビーム径補正或いはビーム面積補正のいずれかを行ったのち、直ちに、段差傾き補正を行っても良いものである。
【００４７】
また、上記の実施の形態においては、光量測定をＣＣＤカメラで行い、径、面積、及び、体積をピクセルの数を数えることによって行っているが、必ずしもＣＣＤカメラである必要はなく、他の撮像装置を用い、撮像した結果を画像処理しても良いものである。
【００４８】
また、上記の実施の形態においては、補正値を補正用ＥＥＰＲＯＭ書込装置を用いて格納しているが、必ずしもＥＥＰＲＯＭである必要はなく、ＦｅＲＡＭ（強誘電体ＲＡＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ等の他の不揮発性のメモリを用いても良く、さらには、電池バックアップ機能を万全にしているならばＳＲＡＭを用いても良いものである。
【００４９】
ここで、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
（付記１）  直線状に配列されている多数の発光素子上に結像レンズを配置して構成される光プリントヘッドの輝度補正方法において、前記光プリントヘッドの各発光素子の光量が一定となるように補正を行う光量補正ステップと、該光量補正ステップにより補正が行われた前記光プリントヘッドの各発光素子の主走査方向及び副走査方向のビーム径が特定のスライスレベルにおいて均一になるように補正を行うビームプロファイル補正ステップと、該ビームプロファイル補正ステップにより補正が行われた後に、前記光プリントヘッドの各発光素子の光量の光量分布に傾斜部が生じた時に、前記傾斜部の傾斜角が予め定めた値より大きな場合に、前記傾斜部の傾斜角が前記予め定めた値より小さくなるように前記傾斜角の大きな部分のみを補正する段差傾き補正ステップを備えたことを特徴とする光プリントヘッドの輝度補正方法。
（付記２）  上記ビームプロファイル補正ステップが、上記各発光素子からのビームの面積が特定のスライスレベルにおいて均一になるように補正するステップを含んでいることを特徴とする付記１記載の光プリントヘッドの輝度補正方法。
（付記３）  上記特定のスライスレベルが、上記各発光素子に対し光量のバックグラウンド値から共通の一定の光量であることを特徴とする付記１または２に記載の光プリントヘッドの輝度補正方法。
（付記４）  上記ビームプロファイル補正ステップが、上記各発光素子からのビームの仮想的体積が特定のスライスレベルにおいて均一になるように補正するステップを含んでいることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の光プリントヘッドの輝度補正方法。
（付記５）  上記特定のスライスレベルが、上記各発光素子に対し光量のバックグラウンド値から共通の２つの一定の光量であることを特徴とする付記４記載の光プリントヘッドの輝度補正方法。
（付記６）  上記段差傾き補正ステップが、上記各発光素子における光量の初期補正値とビーム形状補正後の差分の前記発光素子の配列方向に沿った傾きが限度見本の限度値を満たす小さな傾きになるように段差傾き補正の補正値を選ぶステップであることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の光プリントヘッドの輝度補正方法。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、光量補正、ビームプロファイル補正、段差傾き補正を順次行っているので、本来、廃棄されるバラツキのある結像レンズを良品として取り扱うことが可能になり、画像処理装置の低コスト化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の輝度補正方法を実施するための概念的構成図である。
【図３】本発明の実施の形態のフロー図である。
【図４】本発明の実施の形態における主副ビーム径の補正方法の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるビーム面積の補正方法の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるビーム体積の補正方法の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態における段差傾きの補正方法の説明図である。
【図８】従来の画像形成装置の搭載されるＬＥＤヘッドの概略的斜視図である。
【図９】従来のＬＥＤヘッドの光量補正フロー図である。
【図１０】理想的なＬＥＤ点灯状態の説明図である。
【図１１】一部のドット径が不良なＬＥＤ点灯状態の説明図である。
【符号の説明】
１１  固定ステージ
１２  ＸＹテーブル
１３  ＣＣＤカメラ
１４  ＬＥＤヘッド
１５  コントローラ部
１６  補正値算出処理部
１７  補正用ＥＥＰＲＯＭ書込装置
１８  点灯制御部
３１  ＬＥＤチップ
３２  プリント回路基板
３３  ヘッド筐体
３４  ＳＬＡ
３５  レンズホルダ
【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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