(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次点灯する発光素子アレイを有する光書込みヘッドの光量補正方法において、
前記発光素子アレイの発光点による感光ドラム上の光スポットの径が均一になるように、光出力を補正した場合の第１の補正係数列を求め、前記発光素子アレイの発光点の光出力が均一になるように補正した場合の第２の補正係数列を求め、
前記第１の補正係数列と前記第２の補正係数列とに基づいて、画像濃度が均一になるように第３の補正係数列を求め、
前記第３の補正係数列により前記発光素子アレイの発光点の光出力を補正する
ことを特徴とする光書込みヘッドの光量補正方法。
【請求項２】
順次点灯する発光素子アレイを有する光書込みヘッドの光量補正方法において、
前記発光素子アレイの発光点による感光ドラム上の光スポットの径が均一になるように、光出力を補正した場合の補正係数列ＣＡを求め、
前記発光素子アレイの発光点の光出力が均一になるように補正した場合の補正係数列ＣＢを求め、
前記ＣＡおよびＣＢから、画像濃度が均一になるように、
【数１】
0004360002.tif 000002
但し、ｒは定数
なる補正係数列を定め、この補正係数列により光出力を補正する
ことを特徴とする光書込みヘッドの光量補正方法。
【請求項３】
予め定めた一定温度において決定した前記定数ｒを、常時監視する装置内温度と前記予め定めた温度との温度差に対応して常時、温度補正することを特徴とする請求項１または２記載の光書込みヘッドの光量補正方法。
【請求項４】
前記予め定めた温度をＴ０、温度Ｔ０で決定された定数をｒ０、前記常時監視する装置内温度をＴ、定数ｒの温度補正係数をθｒとすると、前記定数ｒの温度補正は、次式
【数２】
0004360002.tif 000003
に基づいて行うことを特徴とする請求項３記載の光書込みヘッドの光量補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光書込みヘッドの光量補正方法、特に、光出力と光スポットの形状との両方を評価した光書込みヘッドの光量補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光プリンタの書込みヘッド（光書込みヘッド）は、感光ドラムに光を露光させるための光源であり、発光素子アレイを有している。光書込みヘッドを備える光プリンタの原理図を図１に示す。円筒形の感光ドラム２の表面に、アモルファスＳｉ等の光導電性を持つ材料（感光体）が作られている。このドラムはプリントの速度で回転している。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器４で一様に帯電させる。そして、光書込みヘッド６で、印字するドットイメージの光を感光体上に照射し、光の当たったところの帯電を中和し、潜像を形成する。続いて、現像器８で感光体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につける。そして、転写器１０でカセット１２中から送られてきた用紙１４上に、トナーを転写する。用紙は、定着器１６にて熱等を加えられ定着され、スタッカ１８に送られる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ２０で帯電が全面にわたって中和され、清掃器２２で残ったトナーが除去される。
【０００３】
光書込みヘッド６の構造を図２に示す。光書込みヘッドは発光素子アレイ２４とロッドレンズアレイ２６で構成され、レンズの焦点が感光ドラム２上に結ぶようになっている。
【０００４】
このような光書込みヘッドに用いられる発光素子アレイは、順次点灯させるために、順次点灯機能を持つドライバ回路に接続するか、あるいは順次点灯機能を持つドライバを内蔵している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような発光素子アレイの各発光点から同じ光電力が感光ドラムに入射しても、そのスポット形状によって、形成される潜像濃度が変わってしまう。このため、補正によって発光点の光出力を補正しても、得られる画像濃度が均一になるとは限らなかった。
【０００６】
本発明の目的は、ロッドレンズ透過後の光出力測定時に、光出力のみならず、発光スポットの形状も評価し、補正に盛り込むようにした光書込みヘッドの光量補正方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、順次点灯する発光素子アレイを有する光書込みヘッドの光量補正方法において、
前記発光素子アレイの発光点による感光ドラム上の光スポットの径が均一になるように、光出力を補正した場合の第１の補正係数列を求め、
前記発光素子アレイの発光点の光出力が均一になるように補正した場合の第２の補正係数列を求め、
前記第１の補正係数列と前記第２の補正係数列との中間にある第３の補正係数列を求め、
前記第３の補正係数列により前記発光素子アレイの発光点の光出力を補正し、
これにより画像濃度が均一になるようにすることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、より具体的には、感光ドラムのしきい値に相当するスポット径を求め、スポット径が均一になるように光出力を補正した場合の補正係数列ＣA と、単純に光出力が均一になるよう補正した補正係数列ＣB を求め、ｒＣA ×（１−ｒ）ＣB なる補正係数列を決める。ここで、ｒは現像条件によって決められ、光スポットの径を出力画像で５０％濃度が得られる等入射エネルギー密度線の直径としたとき、０．０１〜０．９９の間で選ばれる定数である。
【０００９】
また、このような定数ｒは、プリンタ装置の温度変動に対して、補正をかけるようにするのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１１】
【実施例１】
図３は、光書込みヘッドの光出力分布および、各発光点の発光スポット形状を評価する検査装置である。この装置は、受光ヘッド２００を備えている。この受光ヘッド内には、発光素子アレイ８０に対向する側に設けられた結像光学系２０２と、ハーフミラー２０３と、ハーフミラー２０３を透過した光が結像する部分に設けられた受光素子アレイ２０４と、ハーフミラー２０３で反射された光が結像する部分に設けられた光出力モニタ用の受光素子２０１とが備えられている。図中、２０５は、受光素子２０１の信号線、２０６は受光素子アレイ２０４の信号線である。
【００１２】
発光素子アレイ１０のある発光点から出た光は、結合光学系２０２を通り、ハーフミラー２０３によって、２つの経路に分けられ、一方の光は、受光素子２０１に、他方の光は受光素子アレイ２０４上に結像する。これらの発光点像は、発光素子アレイの発光点の位置が動くにつれて、受光素子２０１および受光素子アレイ２０４上を移動する。したがって、受光素子２０１および受光素子アレイ２０４の受光範囲は、移動する発光素子アレイの発光点像が収まる面積が必要である。
【００１３】
具体的には、受光素子アレイ２０４は、画素ピッチが６ミクロン、画素数が１０２４ビットの１次元ＣＣＤセンサを用いた。ＣＣＤのリフレッシュレートは、５０Ｈｚとした。一方、受光素子２０１は、１０ｍｍ×１０ｍｍの受光部分を持つＳｉフォトダイオードを用い、その短絡電流を１０8 Ｖ／Ａの電流−電圧変換して、電圧信号として取り出した。また、結像光学系２０２は、１倍のものを用いた。ハーフミラー２０３の分配率は、５０：５０のものを使った。このため、発光素子アレイの６００ｄｐｉの発光点のピッチは、おおよそＣＣＤ上では７画素分に対応することになる。
【００１４】
６００ｄｐｉ，１２８発光素子のドライバ内蔵型の発光素子アレイを測定するものとする。まず、発光素子アレイ８０を実際に使用する上限速度で点灯すると、発光点の転送動作に異常がないか確かめる。ここでは、２Ｍｄｏｔ／ｓの転送速度で、全点点灯した。２Ｍｄｏｔ／ｓで１２８画素を描くので、発光素子アレイが１ラインを描くのに必要な時間は６４μｓとなる。ＣＣＤのフレーム周波数は５０Ｈｚであるので、約３００回分の発光の平均光量分布が受光素子アレイ２０４に得られる。この光量分布に対してあるしきい値を設け、このしきい値を越えたピークの数を数え、発光素子の発光点の数である１２８個になったときに、正常な転送動作が行われたと判断する。なお、光学系固有の空間的感度分布が存在するため、出力信号は空間感度分布関数の逆関数を数値的に乗じて補正した。評価結果信号の例を図４に示す。図では、先頭の７発光点分、ＣＣＤ画素番号（１〜１０２４番）のうち、３０〜９０番の部分を示した。縦軸は、受光素子アレイの出力であり、２５５がフルスケールとなるＡＤコンバータの出力である。
【００１５】
次に、奇数番のみ、および、偶数番のみの発光点を点灯し、同様の光量分布を測定した。結果を図５に示す。このように奇数番および偶数番の発光点を分けて発光させる方法は、特に、ロッドレンズなどの影響で発光スポットが広がってしまい、隣接する２発光点の区別が難しくなったときに有効である。
【００１６】
次に、転送速度を１ｋｄｏｔ／ｓにし、受光素子２０１の出力信号を測定し、各発光点の光出力分布を求めた。光出力の測定は、目的の発光点が発光を始めてから、１００μｓ後に測定を開始した。ここで、発光点の転送速度を１ｋｄｏｔ／ｓと遅くしたのは、電流−電圧変換の速度はあまり速くないのと、測定精度を上げるために、繰り返し測定を行うためである。なお、光学系固有の空間的感度分布が存在するため、出力信号は空間感度分布関数の逆関数を数値的に乗じて補正した。評価結果信号の例を図６に示す。縦軸は、ある補正係数を乗じて、出力電力に換算したものである。
【００１７】
出力画像では５０％濃度が得られる入射エネルギー密度を調べたところ、今回使用した感光ドラムでは図５の出力値でレベル５０に相当していることがわかった。そこで、図５から、各発光点のレベル５０を切る幅をスポット径として算出した。計算は、レベル５０を切る前後の２画素の強度から、直線的に補間して求めた。計算結果を図７に示す。縦軸はスポット（μｍ）である。
【００１８】
スポット径が均一になるように光出力を補正した場合の補正係数列ＣA とした場合、スポット径と補正係数列ＣA の関係を図８に示す。図８の直線は、実際にヘッド上のある発光素子の１点を発光させ、光出力とスポット径の関係をとり、この１次回帰直線として決めた。ｙをスポット径（μｍ）、ｘを光出力（μＷ）とした場合に、この１次回帰直線は、ｙ＝２．４ｘ＋２１で表される。
【００１９】
図７と図８の結果から、スポット径を３０ミクロンになるように光出力を調整する補正係数列ＣA を求める。結果を図９に示す。図９において、縦軸は補正値を示す。このような補正値によりスポット径を一定とする補正結果を図１０に示す。スポット径は３０±０．５μｍに補正できた。
【００２０】
しかし、この補正を施したヘッドをプリンタ装置に組み込み画像表示させたところ、均一な画像は得られなかった。これは、同じスポット径でも、スライスレベルを超えた光の量によって、潜像の広がり方が変わるためである。このため最適な補正係数は、スポット径一定の補正と、光出力一定の補正の中間にあることがわかる。
【００２１】
光出力が均一になるよう補正した補正係数列をＣB とする場合に、補正係数列ＣB を求めた。図９に、光出力を一定にする補正結果も示している。
【００２２】
図９に示したスポット径が一定となるような補正係数列ＣA と、単純に光出力が均一になるよう補正した補正係数列ＣB とから、ｒＣA ×（１−ｒ）ＣB なる補正係数列を決める。この定数ｒは、現像条件やヘッドとドラムの位置関係によって決まる。今回の実験では、ｒ＝０．７５にしたところ、得られた画像の濃度分布は最小となった。図１１に、補正結果を示す。縦軸は、画像濃度（相対値）を示す。
【００２３】
次に、現像条件や露光条件を変えて、最適なｒの範囲を調べた。例えば、現像条件によってスライスレベルが変わるが、スライスレベルが低くなると、スポット径一定の補正を行うと、スライスレベルを超える光の量の差が拡大するため、定数ｒは小さめに選ぶ必要がある。また、感光ドラム面がレンズの焦点面からずれていると、光スポットがなまってしまい、等価的にスライスレベルが高めにずれたのと同じ効果となるに従って、定数ｒは大きめに選ぶ必要がある。
【００２４】
現像条件３条件（すなわち、スライスレベルの大，中，小）および、ドラム面のレンズ焦点のずれ３条件（すなわち、＋方向のデフォーカス，ジャストフォーカス，−方向のデフォーカス）の組み合わせでの画像濃度ムラを調べた。結果を図１２に示す。縦軸は画像濃度ムラ（％）、横軸は係数ｒである。画像ムラの許容値を２％とすると、０．１＜ｒ＜０．９２の範囲では、定数ｒを調整することによって、許容値内に収めることができた。なお、デフォーカス＋０．２ｍｍというのは、レンズの焦点面がドラム面よりも０．２ｍｍ外側にあるという意味である。図１２より、スライスレベルによってｒ値はかなり大きく変動するが、焦点ずれに対してはあまり変化しないことがわかる。
【００２５】
本実施例では、すべての点に関して、スポット径を求めたが、スポット径の変動は、発光点の周期に比べて長い周期で起こっていることが多いため、必要に応じて、測定を間引いても良い。
【００２６】
【実施例２】
実施例１で定数ｒ＝０．７５が求められた。これはプリンタ装置内温度が３０℃のときに決定された値である。光書込みヘッドを駆動して連続印刷動作を行っているうちに、装置内温度が上昇すると、画像濃度にムラが再び現れるようになった。これは温度上昇によるレンズの膨脹などによるものである。そこで装置内温度の変動に対して定数ｒの値を変更し、定数ｒの働きを、温度変動があっても維持できるようにする次のような方法を考案した。
【００２７】
予め、一定の温度Ｔ0 での定数ｒの値ｒ0 を決定しておく。装置内温度Ｔを常時監視し、Ｔ0 との温度差（Ｔ−Ｔ0 ）に比例して、ｒを補正する。すなわち、ｒを次式に従って常時変動する。
【００２８】
【数３】
ｒ＝ｒ0 ＋（Ｔ−Ｔ0 ）×θr
ここでθr は、ｒの温度補正係数である。上記のようにＴ0 ＝３０℃でｒ0 ＝０．７５が得られた装置ではθr ＝０．００１を選ぶとプリンタ装置の温度上昇の影響による濃度ムラはほとんど検知できなくなった。なお、θr の値は、プロセス条件やヘッドの構造などに依存する。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ロッドレンズ透過後の光出力測定時に、光出力のみならず、発光スポットの形状も評価し、補正に盛り込むことにしたので、より均一な画像濃度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光書込みヘッドを備える光プリンタの原理図を示す図である。
【図２】光書込みヘッドの構造を示す図である。
【図３】光書込みヘッドの検査装置を示す図である。
【図４】評価結果信号を示す図である。
【図５】奇数番のみおよび偶数番のみの発光点を点灯し、測定した光量分布を示す図である。
【図６】評価結果信号を示す図である。
【図７】各発光点のレベル５０を切る幅をスポット径として算出した結果を示す図である。
【図８】スポット径と補正係数列ＣA の関係を示す図である。
【図９】補正係数列ＣA およびＣB を示す図である。
【図１０】スポット径を一定とする補正結果を示す図である。
【図１１】補正結果を示す図である。
【図１２】現像条件３条件および、ドラム面のレンズ焦点のずれ３条件の組み合わせでの画像濃度ムラを調べた結果を示す図である。
【符号の説明】
８０  発光素子アレイ
２００  受光ヘッド
２０１  受光素子
２０２  結像光学系
２０３  ハーフミラー
２０４  受光素子アレイ
２０５  受光素子２０１の信号線
２０６  受光素子アレイ２０４の信号線
【図１】
0004360002.tif 000004
【図２】
0004360002.tif 000005
【図３】
0004360002.tif 000006
【図４】
0004360002.tif 000007
【図５】
0004360002.tif 000008
【図６】
0004360002.tif 000009
【図７】
0004360002.tif 000010
【図８】
0004360002.tif 000011
【図９】
0004360002.tif 000012
【図１０】
0004360002.tif 000013
【図１１】
0004360002.tif 000014
【図１２】
0004360002.tif 000015