(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像信号をパルス幅変調回路に入力し、該パルス幅変調回路の出力パルスによりレーザ素子を点灯させ、当該点灯された光を受光素子で受光し、当該受光素子による検出結果を基準レベル信号と比較し、当該比較結果に基づき前記レーザ素子を駆動させる駆動電流を調整することにより発光強度を調整するレーザ光量制御装置であって、
画像データの階調を順次変化させ、前記パルス幅変調回路を介して前記レーザ素子を点灯させ、前記画像データの階調に対する前記パルス幅変調を介しての光量がリニアな関係をもつ範囲のうちの最大の画像データの階調を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された階調を有する画像データを前記パルス幅変調回路を介して発光させた場合の光量が、調整前の最大階調に対応する光量と同一になるように前記駆動電流を調整し光量を調整する光量調整手段と、
を有することを特徴とするレーザ光量制御装置。
【請求項２】
入力された画像信号をパルス幅変調回路に入力し、該パルス幅変調回路の出力パルスによりレーザ素子を点灯させ、当該点灯された光を受光素子で受光し、当該受光素子による検出結果を基準レベル信号と比較し、当該比較結果に基づき前記レーザ素子を駆動させる駆動電流を調整することにより発光強度を調整するレーザ光量制御装置であって、
画像データの階調を順次変化させ、前記パルス幅変調回路を介して前記レーザ素子を点灯させ、前記画像データの階調に対する前記パルス幅変調を介しての光量がリニアな関係をもつ範囲のうちの最大のパルス幅を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された最大パルス幅を最大階調に割り当て、且つ前記算出された最大パルス幅によりレーザ素子を点灯させ、当該点灯された光の光量が調整前の最大階調に対応する最大光量になるように前記駆動電流を調整する調整手段と、
を有することを特徴とするレーザ光量制御装置。
【請求項３】
入力された画像信号をパルス幅変調回路に入力し、該パルス幅変調回路の出力パルスによりレーザ素子を点灯させ、当該点灯された光を受光素子で受光し、当該受光素子による検出結果を基準レベル信号と比較し、当該比較結果を駆動電流に帰還することにより発光強度を調整するレーザ光量制御装置であって、
画像データの階調を順次変化させ、前記パルス幅変調回路を介して前記レーザ素子を点灯させ、前記画像データの階調に対する前記パルス幅変調を介しての光量がリニアな関係をもつ範囲のうちの最大の画像データの階調を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記最大の画像データの階調に対応するパルス幅で前記レーザ素子を点灯させ、当該点灯された光の光量が調整前の最大階調に対応する最大光量になるように前記駆動電流を調整する調整手段と、
入力された画像データの最大階調が、前記算出手段により算出された最大の画像データの階調になるように画像データの階調を補正する階調補正手段と、
を有することを特徴とするレーザ光量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー等の照射光の光量を制御するレーザー光量制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばレーザービームプリンタの感光体を照射するためのレーザー光量制御装置は図１に示すように構成されている。
【０００３】
図１は、従来の光量制御装置の構成を説明する概略ブロック図である。以下、構成ならびに動作について簡単に説明する。
【０００４】
光量の調整は、まずレーザー１０３を完全（ＤＣ）点灯させその光の一部を受光素子ＰＤ１０４（ＰＩＮフォトダイオードで構成される）で受ける。これをモニター回路１０５で検知し、コントローラ１０６にて基準信号発生器１０７からの基準レベル信号と比較する。この結果をレーザードライバ１０２の駆動電流に帰還することにより発光強度を調整し、レーザー光量の制御を行っている（ＡＰＣ）。特に、レーザービームプリンタで用いられる半導体レーザーでは半導体レーザーチップの温度変化によって駆動電流（Ｉ）対光量（Ｌ）のＩ−Ｌ特性が変化してしまう。そのため、レーザービームプリンタにおいては、常に所望の光量にて印字するために各ページの印字開始前、あるいは非画像領域で光量制御（ＡＰＣ）を行っている。
【０００５】
この後、プリントに際してホストコンピューターから送られた画像信号はその信号に応じてＰＷＭ回路１０１に入力される。８ビットの画像信号においては最小（白）レベル００ｈｅｘと最大（黒）レベルＦＦｈｅｘの画像信号はＰＷＭ回路１０２を通さず、直接レーザーの点灯を無点灯と完全（ＤＣ）点灯に制御する。しかし、上記２つ以外の画像信号は図２に示すように、ＰＷＭ回路１０２に入力され、三角波のパターン信号と画像信号レベルを比較し、レーザーダイオードの発光時間を制御している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例ではＤＣ点灯時の光量を制御しているため、ＡＰＣを行ってもＰＷＭ回路における三角波や基準レベルの変動やレーザーの応答特性等が変化してしまうとＰＷＭ時の光量が変化してしまいハーフトーン濃度が不安定になってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、ハーフトーン濃度を安定させることを可能にするレーザー光量制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、入力された画像信号をパルス幅変調回路に入力し、該パルス幅変調回路の出力パルスによりレーザ素子を点灯させ、当該点灯された光を受光素子で受光し、当該受光素子による検出結果を基準レベル信号と比較し、当該比較結果に基づき前記レーザ素子を駆動させる駆動電流を調整することにより発光強度を調整するレーザ光量制御装置であって、画像データの階調を順次変化させ、前記パルス幅変調回路を介して前記レーザ素子を点灯させ、前記画像データの階調に対する前記パルス幅変調を介しての光量がリニアな関係をもつ範囲のうちの最大の画像データの階調を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された階調を有する画像データを前記パルス幅変調回路を介して発光させた場合の光量が、調整前の最大階調に対応する光量と同一になるように前記駆動電流を調整し光量を調整する光量調整手段と、を有することを特徴とするレーザ光量制御装置が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、入力された画像信号をパルス幅変調回路に入力し、該パルス幅変調回路の出力パルスによりレーザ素子を点灯させ、当該点灯された光を受光素子で受光し、当該受光素子による検出結果を基準レベル信号と比較し、当該比較結果に基づき前記レーザ素子を駆動させる駆動電流を調整することにより発光強度を調整するレーザ光量制御装置であって、画像データの階調を順次変化させ、前記パルス幅変調回路を介して前記レーザ素子を点灯させ、前記画像データの階調に対する前記パルス幅変調を介しての光量がリニアな関係をもつ範囲のうちの最大のパルス幅を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された最大パルス幅を最大階調に割り当て、且つ前記算出された最大パルス幅によりレーザ素子を点灯させ、当該点灯された光の光量が調整前の最大階調に対応する最大光量になるように前記駆動電流を調整する調整手段と、を有することを特徴とするレーザ光量制御装置が提供される。
【００１０】
更に、本発明によれば、入力された画像信号をパルス幅変調回路に入力し、該パルス幅変調回路の出力パルスによりレーザ素子を点灯させ、当該点灯された光を受光素子で受光し、当該受光素子による検出結果を基準レベル信号と比較し、当該比較結果を駆動電流に帰還することにより発光強度を調整するレーザ光量制御装置であって、画像データの階調を順次変化させ、前記パルス幅変調回路を介して前記レーザ素子を点灯させ、前記画像データの階調に対する前記パルス幅変調を介しての光量がリニアな関係をもつ範囲のうちの最大の画像データの階調を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記最大の画像データの階調に対応するパルス幅で前記レーザ素子を点灯させ、当該点灯された光の光量が調整前の最大階調に対応する最大光量になるように前記駆動電流を調整する調整手段と、入力された画像データの最大階調が、前記算出手段により算出された最大の画像データの階調になるように画像データの階調を補正する階調補正手段と、を有することを特徴とするレーザ光量制御装置が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
本発明に係る実施形態１を以下に説明する。
【００１４】
実施形態１は、図１に示すような従来例と同様の構成であるため、構成についての説明は省略し本発明に係るレーザー光量制御についてのみ説明する。
【００１５】
本実施形態では、パルス幅変調された（ＰＷＭ）光量をモニターしながら、発光強度を調整することを特徴とする。詳しく説明すると、まずＰＷＭ回路１０１を通しレーザーを点灯させる。本実施形態においてはパルス幅が最大になるよう（８ｂｉｔの画像信号におけるＦＦｈｅｘに相当）設定した。そして、このＰＷＭ光量の一部を受光素子ＰＤで受ける。これをモニター回路１０５で検知し、コントローラ１０６にて基準信号発生器１０７からの基準レベル信号と比較する。この結果をレーザードライバ１０２の駆動電流に帰還することにより発光強度を調整する。これを各ページの印字開始前、あるいは非画像領域で行うことにより、印字中常に安定したＰＷＭ光量を得ることができる。
【００１６】
これにより、ＰＷＭ回路の三角波や基準レベル、或いはレーザーの応答特性が変動しても常にＰＷＭ光量を安定させることができ、ハーフトーン濃度を安定させることができる。但し、この方法で光量の制御をした場合には、安全点灯時の光量は変動してしまうがハーフトーンに比べ画像に出にくいため、本実施形態では画像に出やすいハーフトーンの方を制御した。
【００１７】
なお、本実施形態においては、発光強度の調整はレーザードライバの駆動電流を調整することによって行っていたが、その他従来公知の方法で発光強度を調整しても良い。
【００１８】
［実施形態２］
本発明に係る実施形態２を以下に示す。
【００１９】
本実施形態は実施形態１と構成が同様であり、実施形態１と同じ作用をするものの説明は省略し、本実施形態に係るレーザー光量制御についてのみ説明する。
【００２０】
本実施形態では、ＰＷＭ光量のリニアな領域内で光量調整することを特徴とする。以下、図３、４、５を参照して説明する。図３は、画像データに対するＰＷＭ光量のグラフであり、このようにＰＷＭ光量は全領域に渡ってリニアではなく特に高濃度側で飽和してしまう。この原因を簡単に説明すると、図４（ａ）に示すように画像データに応じてパルス幅変調されたＰＷＭ信号がレーザードライバに入力されしきい値電圧Ｖthを越えた時間だけレーザーが点灯する。ここで、画像データが高濃度になると図４（ｂ）のようにＰＷＭ信号が充分に分解できなくなり、あるところから高濃度側が全点灯状態になってしまう。
【００２１】
従って、図５（１）で示すようにリニア領域Ｄ１の光量をＩ１（＝Ｉmax ×Ｄ１／２５５）になるよう調整すれば最大及びリニア領域では所望の光量が得られるが、（２）のようにノンリニアな領域Ｄ２の光量をＩ２になるように調整してしまうと最大光量が下がってしまうほかリニアな領域の光量も所望の光量よりも下がってしまいハーフトーンの濃度が不安定になってしまう。
【００２２】
そこで本実施形態では、まず画像データを００〜ＦＦｈｅｘ（８ｂｉｔ画像データ）まで順次変化させ、レーザーをＰＷＭ点灯させ、それぞれの光量を前述した方法でモニターする。そして、それぞれ得られた光量を比較し画像データに対してＰＷＭ光量がリニアになる最大の画像データを算出する。その後、得られた画像データに相当するパルス幅でレーザーを点灯させ、このＰＷＭ光量の一部を受光素子ＰＤ１０４で受ける。これをモニター回路１０５で検知し、コントローラ１０６にて基準信号発生器１０７からの基準レベル信号と比較する。この結果をレーザードライバ１０２の駆動電流に帰還することにより発光強度を調整する。本実施形態においては、Ｅ０ｈｅｘの画像データのＰＷＭ光量をＩmax ×２２４／２５６になるよう調整した。また、これを各ページの印字開始前、あるいは非画像領域で行うことにより、印字中常に安定した光量を得ることができる。但し、リニア領域を探す処理は各ページの印字開始前、あるいは非画像領域でやらなくても、例えば生産時、電源投入時あるいは一定時間毎だけでも良い。
【００２３】
これにより、ＭＡＸのＰＷＭ光量の安定のほか中間レベルのＰＷＭ光量についてもリニアリティを確保できハーフトーンの濃度をより安定させることができる。なお、本実施形態においては、画像データを００〜ＦＦｈｅｘまで変化させたが、高濃度側だけでもかまわない。また、本実施形態ではリニア領域の最大の画像データを算出したが、リニア領域内であれば良い。また、本実施形態では発光強度の調整はレーザードライバ１０２の駆動電流を調整することによって行っていたが、その他従来公知の方法で発光強度を調整しても良い。
【００２４】
［実施形態３］
本発明に係る実施形態３を以下に示す。実施形態３は実施形態１と構成が同様であり、実施形態１と同じ作用をするものの説明は省略し、本実施形態に係るレーザー光量制御についてのみ説明する。
【００２５】
本実施形態では、パルス幅を可変しながら露光光量を検出し、線形領域のパルス幅を求め、求められたパルス幅における露光光量を、所望の光量に制御する。そして、上記求められたパルス幅を通常の画像形成における最大パルス幅とすることを特徴とする。
【００２６】
詳しく説明すると、ＰＷＭ光量が高濃度側で飽和してしまうことは上述した通りであり、実施形態２で中間レベルのリニアリティは確保できた。しかしながら、実施形態２では依然として飽和した領域が存在する。このため、リニアとノンリニアでおこる光量ジャンプがハーフトーンの濃度ジャンプとして画像に出てしまう。これは、階調再現に厳しいプリンタ、特にカラープリンタでは許容できない。  そこで、本実施形態では８ｂｉｔの画像データにおけるＦＦｈｅｘの信号をＰＷＭ回路１０１を通し、レーザーを点灯させる。そして、ＰＷＭ回路１０１におけるＭＡＸ基準レベルを順次変化させ、パルス幅を可変し、それぞれのときのＰＷＭ光量を上述した方法でモニターする。そして、それぞれ得られた光量を比較しＰＷＭ光量がリニアになる最大のＭＡＸ基準レベルを算出する（この時パルス幅は、図６におけるＷ３）。その後、得られたＭＡＸ基準レベルを固定し、ＦＦｈｅｘでレーザーを点灯させる。そして、このＰＷＭ光量の一部を受光素子ＰＤ１０４で受け、これをモニター回路１０５で検知し、コントローラ１０６にて基準信号発生器１０７からの基準レベル信号と比較する。この結果をレーザードライバの駆動電流に帰還することにより発光強度を制御し、光量がＩmax になるよう調整する。そして、通常の画像形成における最大パルス幅を上記最大パルス幅Ｗ３に設定する。また、これを各ページの印字開始前、あるいは非画像領域で行うことにより、印字中常に安定した光量を得ることができる。但し、ＭＡＸ基準レベルを探す処理は各ページの印字開始前、あるいは非画像領域でやらなくても、例えば生産時、電源投入時あるいは一定時間毎だけでも良い。
【００２７】
これにより、ＰＷＭ光量が全領域に渡って安定してリニアリティを確保でき、これによりハーフトーンの濃度ジャンプ防止し、安定したハーフトーン濃度を得ることができる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、ＰＷＭ光量がリニアになる最大のＭＡＸ基準レベルを探したが、リニア領域にあれば最大値でなくても良い。また、本実施形態ではＰＷＭ光量のリニア領域を探す際にＰＷＭ回路１０１のＭＡＸ基準レベルを変化させたが、三角波を変えても良い。また、本実施形態では発光強度の調整はレーザードライバ１０２の駆動電流を調整することによって行っていたが、その他従来公知の方法で発光強度を調整しても良い。
【００２９】
［実施形態４］
本発明に係る実施形態４の構成を図７に示す。本実施形態は実施形態１の構成を全て含み、実施形態１と同じ作用をするものの説明は省略し、本実施形態に係るレーザー光量制御についてのみ説明する。
【００３０】
本実施形態は、入力された画像データを補正する補正手段１０８を有し、パルス幅を可変しながら露光光量を検出し、線形領域のパルス幅を求め、求められたパルス幅における露光光量を、所望の光量に制御する。そして、上記パルス幅が通常の画像形成における最大パルス幅となるように入力された画像データを補正することを特徴とする。
【００３１】
図８を用いて詳しく説明すると、本実施形態ではまず画像データを００〜ＦＦｈｅｘ（８ｂｉｔ画像データ）まで順次変化させ、レーザーをＰＷＭ点灯させ、それぞれの光量を前述した方法でモニターする。そして、それぞれ得られた光量を比較し画像データに対してＰＷＭ光量がリニアになる最大の画像データＤ４を算出する。その後、得られた画像データに相当するパルス幅でレーザーを点灯させ、このＰＷＭ光量の一部を受光素子ＰＤ１０４で受ける。これをモニター回路１０５で検知し、コントローラ１０６にて基準信号発生器１０７からの基準レベル信号と比較する。この結果をレーザードライバ１０２の駆動電流に帰還することにより発光強度を制御し、光量がＩmax になるよう調整する。そして、入力画像データの最大値が上記リニア領域の最大画像データＤ４になるように入力画像データを補正する。また、これを各ページの印字開始前、あるいは非画像領域で行うことにより、印字中常に安定した光量を得ることができる。但し、ＭＡＸ基準レベルを探す処理は各ページの印字開始前、あるいは非画像領域でやらなくても、例えば生産時、電源投入時あるいは一定時間毎だけでも良い。
【００３２】
これにより、ＰＷＭ光量が全領域に渡って安定してリニアリティを確保でき、これによりハーフトーンの濃度ジャンプ防止し、安定したハーフトーン濃度を得ることができる。
【００３３】
なお、本実施形態では発光強度の調整はレーザードライバの駆動電流を調整することによって行っていたが、その他従来公知の方法で発光強度を調整しても良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明では、レーザー光を感光体に発射するレーザー照射手段と、前記レーザー光の光量を入力される多値画像信号に基づいてパルス幅変調するパルス幅変調手段と、前記レーザー光の露光光量を検出する露光光量検出手段と、前記検出された露光光量に応じて発光強度を制御する制御手段と、を有するレーザー光量制御装置において、パルス幅変調された光量を検出し、所望の光量に制御することによりＰＷＭ光量を安定させ、ハーフトーンの濃度を安定させることができる。
【００３５】
また、上記パルス幅が線形領域であればＰＷＭ光量のリニアリティも確保でき、よりハーフトーンの濃度を安定させることができる。
【００３６】
また、上記パルス幅を可変しながら露光光量を検出し、線形領域のパルス幅を求め、求められたパルス幅における露光光量を、所望の光量に制御する。そして、上記求められたパルス幅を通常の画像形成における最大パルス幅とすることにより、光量ジャンプによるハーフトーンの濃度ジャンプが防止でき、よりハーフトーンの安定化が図れる。
【００３７】
また、入力された画像データを補正する補正手段を有し、パルス幅を可変しながら露光光量を検出し、線形領域のパルス幅を求め、求められたパルス幅における露光光量を、所望の光量に制御する。そして、上記パルス幅が通常の画像形成における最大パルス幅となるように入力された画像データを補正することによっても上記と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例及び本発明に係る実施形態１、２、３のレーザー光量制御装置の概略ブロック図である。
【図２】ＰＷＭ回路の制御を表す説明図である。
【図３】従来の入力画像データ対ＰＷＭ光量を表すグラフである。
【図４】光量の非線形領域を説明する説明図である。
【図５】本発明に係る実施形態２の処理を説明する説明図である。
【図６】本発明に係る実施形態３の処理を説明する説明図である。
【図７】本発明に係る実施形態４のレーザー光量制御装置の概略ブロック図である。
【図８】本発明に係る実施形態４の処理を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０１  ＰＷＭ回路
１０２  レーザードライバ
１０３  ＬＤ（レーザーダイオード）
１０４  ＰＤ（フォトダイオード）
１０５  モニタ回路
１０６  コントローラ
１０７  基準信号発生器
１０８  ＬＵＴ（補正手段）
【図１】
0004227265.tif 000002
【図２】
0004227265.tif 000003
【図３】
0004227265.tif 000004
【図４】
0004227265.tif 000005
【図５】
0004227265.tif 000006
【図６】
0004227265.tif 000007
【図７】
0004227265.tif 000008
【図８】
0004227265.tif 000009