(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と、
前記発光素子に電流を供給して前記発光素子を発光させるための電源と、
前記電源から前記発光素子への前記電流の供給時間および前記電流の供給強度を制御する発光制御手段と、を備える画像形成装置であって、
前記発光制御手段は、
Ｎ段階（Ｎは３以上の自然数）の階調レベルを有する階調画像データに基づき、前記供給時間をＮ段階で制御する発光時間制御部および前記電流の供給強度を調整する電流強度調整部と、
前記発光素子の各々におけるＮ段階（Ｎは３以上の自然数）の階調レベルのうち２つの階調レベルの光量補正データを前記発光素子の各々に対応して記憶しておく記憶手段とを備え、
前記電流の供給強度は、前記電流強度調整部が前記階調画像データを受け取るとともに、前記記憶手段に記憶された前記２つの階調レベルの光量補正データに基づき、受け取った前記階調画像データに応じた階調レベルの光量補正データを作成し、作成した前記光量補正データに基づいて調整されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
複数の発光素子と、
前記発光素子に電流を供給して前記発光素子を発光させるための電源と、
前記電源から前記発光素子への前記電流の供給時間および前記電流の供給強度を制御する発光制御手段と、を備える光プリンタヘッドであって、
前記発光制御手段は、
Ｎ段階（Ｎは３以上の自然数）の階調レベルを有する階調画像データに基づき、前記供給時間をＮ段階で制御する発光時間制御部および前記電流の供給強度を調整する電流強度調整部と、
前記発光素子の各々におけるＮ段階（Ｎは３以上の自然数）の階調レベルのうち２つの階調レベルの光量補正データを前記発光素子の各々に対応して記憶しておく記憶手段とを備え、
前記電流の供給強度は、前記電流強度調整部が前記階調画像データを受け取るとともに、前記記憶手段に記憶された前記２つの階調レベルの光量補正データに基づき、受け取った前記階調画像データに応じた階調レベルの光量補正データを作成し、作成した前記光量補正データに基づいて調整されることを特徴とする光プリンタヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式のプリンタやファクシミリ、複写機などの露光手段として用いられる光プリンタヘッド及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真式のプリンタやファクシミリ、複写機などの露光手段として光プリンタヘッドが用いられている。
【０００３】
かかる従来の光プリンタヘッドは、回路基板の上面に、多数の発光素子が直線状に配列されている発光素子アレイチップを複数個、一列状に配置させるとともに、これら発光素子アレイチップ上にロッドレンズアレイ等のレンズアレイを配設した構造を有しており、前記発光素子アレイチップの発光素子を外部からの階調画像データに基づいて個々に選択的に発光させるとともに、該発光した光を前記レンズアレイを介して感光体に照射・結像させ、感光体に所定の潜像を形成することによって露光手段として機能する。
【０００４】
そして、感光体に形成された潜像は、その後、所定の現像プロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所定の画像が記録される。
【０００５】
尚、前記階調画像データとしては、例えば１６段階の階調レベルを有したものが用いられ、かかる階調画像データに基づいて発光素子に所定のエネルギーを印加することによって発光素子を発光させていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光プリンタヘッドにおいては、発光素子アレイチップが従来周知の半導体製造技術にて製作されており、得られる発光素子アレイチップの発光素子は、発光特性が均一に揃っていない。それ故、全ての発光素子に同じ大きさの電力を印加しても発光素子毎に発光量が異なってしまい、正確に階調表現することができないという欠点を有していた。
【０００７】
そこで、上記欠点を解消すべく、個々の発光素子の発光特性に応じた光量補正データを作成し、かかる光量補正データに基づいて発光素子の発光量を調整することが提案されている。
【０００８】
ところが、実際に記録紙に記録される画像の濃度は、高階調レベルでは所望する濃度よりも濃く、低階調レベルでは所望する濃度よりも薄くなる傾向があり、発光素子の発光量を全ての階調レベルに共通の光量補正データを用いて調整した場合、記録画像は濃淡が極端な粗い画像となってしまい、階調補正データに対応した正確な階調表現を行うことが困難であった。
【０００９】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたものであり、その目的は、正確な階調表現を行うことができる高性能の光プリンタヘッド及び画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、複数の発光素子と、前記発光素子に電流を供給して前記発光素子を発光させるための電源と、前記電源から前記発光素子への前記電流の供給時間および前記電流の供給強度を制御する発光制御手段と、を備える画像形成装置であって、前記発光制御手段は、Ｎ段階（Ｎは３以上の自然数）の階調レベルを有する階調画像データに基づき、前記供給時間をＮ段階で制御する発光時間制御部および前記電流の供給強度を調整する電流強度調整部と、前記発光素子の各々におけるＮ段階（Ｎは３以上の自然数）の階調レベルのうち２つの階調レベルの光量補正データを前記発光素子の各々に対応して記憶しておく記憶手段とを備え、前記電流の供給強度は、前記電流強度調整部が前記階調画像データを受け取るとともに、前記記憶手段に記憶された前記２つの階調レベルの光量補正データに基づき、受け取った前記階調画像データに応じた階調レベルの光量補正データを作成し、作成した前記光量補正データに基づいて調整されることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１１】
本発明の光プリンタヘッドは、複数の発光素子と、前記発光素子に電流を供給して前記発光素子を発光させるための電源と、前記電源から前記発光素子への前記電流の供給時間および前記電流の供給強度を制御する発光制御手段と、を備える光プリンタヘッドであって、前記発光制御手段は、Ｎ段階（Ｎは３以上の自然数）の階調レベルを有する階調画像データに基づき、前記供給時間をＮ段階で制御する発光時間制御部および前記電流の供給強度を調整する電流強度調整部と、前記発光素子の各々におけるＮ段階（Ｎは３以上の自然数）の階調レベルのうち２つの階調レベルの光量補正データを前記発光素子の各々に対応して記憶しておく記憶手段とを備え、前記電流の供給強度は、前記電流強度調整部が前記階調画像データを受け取るとともに、前記記憶手段に記憶された前記２つの階調レベルの光量補正データに基づき、受け取った前記階調画像データに応じた階調レベルの光量補正データを作成し、作成した前記光量補正データに基づいて調整されることを特徴とする光プリンタヘッドを提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一形態に係る光プリンタヘッドＬの構成を示す斜視図、図２は図１の光プリンタヘッドＬの断面図であり、同図に示す光プリンタヘッドＬは、回路基板１の上面に複数個の発光素子アレイチップ２やドライバーＩＣ４等を搭載するとともに、前記発光素子アレイチップ２の発光面上にレンズアレイ５を配置させ、これらを図示しないハウジングの内部に収容した構造を有している。
【００１６】
前記回路基板１は、ガラス布基材エポキシ樹脂やガラス、セラミック等の電気絶縁性材料からなる矩形状のベースの上面に多数の回路配線を所定パターンに被着させて成り、その上面で複数個の発光素子アレイチップ２やドライバーＩＣ４等を支持するための支持母材として機能する。
【００１７】
また、回路基板１上に搭載される複数個の発光素子アレイチップ２は、回路基板１の長手方向に沿って一列状に配置されており、各々の上面には例えば６００ｄｐｉ（dot per inch）の密度で直線状に配列した発光素子３と該発光素子３に電気的に接続される多数の接続パッドとを有しており、これら各接続パッドはボンディングワイヤを介して回路基板１上の回路配線に電気的に接続される。
【００１８】
前記発光素子３は、例えばＧａＡｌＡｓ系やＧａＡｓＰ系の発光ダイオード素子等から成り、ｐ型半導体とｎ型半導体とをｐｎ接合して構成されているため、外部より回路配線及び接続パッド等を介して発光素子３に電源電力が印加されると、ｐ型半導体中に電子が、ｎ型半導体中に正孔がそれぞれ注入され、これらをｐｎ接合付近で再結合させて該結合の際に生じたエネルギーを光に変換することによって発光素子３が所定の輝度で発光する。
【００１９】
この発光素子３には、外部より供給されるＮ段階の階調レベル（Ｎは３以上の自然数）を有した階調画像データに基づいて所定のエネルギーが印加され、発光素子が階調画像データに対応した所定の時間だけ発光する。尚、本形態ではＮ＝１６とし、階調レベルを１５段階に設定する。
【００２０】
一方、前記回路基板１上に搭載されているドライバーＩＣ４は、図３に示す如く、外部からの階調画像データに基づいて発光素子３の光の階調レベルを制御する階調制御部４Ａと、光量補正データに基づいて発光素子３の発光量を調整する光量補正部４Ｂと発光素子３と１対１に対応して設けられる多数の定電流電源群Ｒとを含んで構成されている。
【００２１】
前記階調制御部４Ａは、外部からの階調画像データをシリアル転送するためのシフトレジスタやこれらの画像データを一時的に格納するためのラッチ及びストローブ信号が供給される間、ラッチ内の階調画像データに基づいて定電流電源群Ｒへ所定の出力を発するゲート回路等により構成されており、ラッチ内の階調画像データに基づいて定電流電源群Ｒから発光素子３へ供給される電流の通電時間を可変させることにより、発光素子３の発する光の階調制御を行う作用を為している。
また、前記光量補正部４Ｂは、後述する演算回路Ｃにより算出された光量補正データＤxをシリアル転送するためのシフトレジスタや、この光量補正データＤxを一時的に格納するためのラッチにより構成されており、ラッチ内に格納されている光量補正データＤxに基づいて定電流電源群Ｒから発光素子３に供給される電流の電流値を切り換えることにより、発光素子３の発光量を調整する作用を為している。
【００２２】
更に、前記多数の定電流電源群Ｒは、各々が複数個の定電流電源から成り、前記光量補正部４Ｂのラッチ内に格納される光量補正データに基づいて、これら定電流電源のいずれか１つ、もしくは複数が選択されることでその電流値が切り換えられるようになっている。例えば、光量補正データＤxが６ビットのデータから成る場合、定電流電源群Ｒの電流値は、０．０５ｍＡ刻みで６４段階に切り換えられる。
【００２３】
尚、前記ドライバーＩＣ４は、先に述べた発光素子アレイチップ２と同様に、ボンディングワイヤを介して回路基板１上の対応する回路配線に電気的に接続される。
【００２４】
また、前記発光素子アレイチップ２上のレンズアレイ５は、発光素子３の発する光を外部の感光体Ｐに照射・結像させるためのものであり、かかるレンズアレイ５としては多数の棒状レンズを直線状、或いは千鳥状に配列させて構成されたロッドレンズアレイ等が用いられ、接着剤により図示しないハウジングに設けられたレンズホルダー等によって所定位置に固定される。
【００２５】
そして、上述した光プリンタヘッドＬが組み込まれる画像形成装置には、更に光量補正データを記憶する記憶手段Ｍ及び各発光素子３の発する光の階調レベルＧxに対応する光量補正データＤxを算出するための演算手段Ｃ等が設けられている。
【００２６】
前記記憶手段Ｍは、Ｎ段階の階調レベルのうち、２つの階調レベルＧ1，Ｇ2について予め作成された光量補正データＤ1，Ｄ2を発光素子３毎に記憶するためのものであり、かかる記憶手段ＭとしてはＥＰＲＯM（Erasable Programmable Read Only Memory）等が好適に用いられる。
【００２７】
また一方、前記演算手段Ｃは、ＡＮＤゲート、ＯＲゲート、ＮＯＴゲートを組み合わせた論理回路によって構成されており、前記記憶手段Ｍ内に予め記憶されている光量補正データＤ1，Ｄ2より線形補間して他の階調レベルの光量補正データを算出し、これを光プリンタヘッドＬに搭載されたドライバーＩＣ４に供給する。
【００２８】
次に、上述した光プリンタヘッド及び画像形成装置の駆動方法について図４を用いて説明する。
【００２９】
まず最初に、記憶手段Ｍ内に予め記憶されている２つの異なる階調レベルＧ1，Ｇ2についての光量補正データＤ1，Ｄ2を読み出して演算手段Ｃに入力する。
【００３０】
このような光量補正データＤ1，Ｄ2は、例えば、発光素子３を最低階調レベル（Ｇ1＝１）と最高階調レベル（Ｇ2＝１５）で１個ずつ順番に発光させて、その発光量を発光素子３毎に測定するとともに該測定した発光量と、所望する発光量（基準値）との差を埋めるために必要な電流値を求めることによって作成される。
【００３１】
尚、この発光量測定は、レンズアレイ５の結像位置に相当する高さを発光素子アレイチップ２の配列と平行に移動するＣＣＤカメラを備えた測定装置を用いて行われ、ＣＣＤカメラで読み込んだＣＣＤ画像を画像処理することによって得られた強度分布に基づいて、各発光素子３の２つの階調レベルＧ1，Ｇ2についての発光量が求められる。
【００３２】
次に、外部からの階調画像データを演算回路Ｃに入力すると、演算手段Ｃは、階調画像データより発光させようとする発光素子３の階調レベルＧxを読み取り、この階調レベルＧxに対応する光量補正データＤxを、前記記憶手段Ｍからの２つの光量補正データＤ1，Ｄ2より下記式を用いて線形補間することによって算出する。
【００３３】
【数１】
0005031155.tif 000002
【００３４】
そして、上記階調画像データ及び光量補正データＤxを、それぞれドライバーＩＣ４内の階調画像部４Ａ及び光量補正部４Ｂのシフトレジスタを経由させてラッチ内に格納し、該ラッチ内の階調画像データ及び光量補正データＤxに基づいて、上述したドライバーＩＣ４の駆動により発光素子３に印加される電力の大きさが可変され、発光素子３の階調制御及び発光量調整が行われる。
【００３５】
このように、Ｎ段階（Ｎは３以上の自然数）の階調レベルを有する階調画像データに基づいて発光・駆動される発光素子３の発光量を、階調レベル毎に作成された光量補正データに基づいて調整するようにしたことから、発光素子３の発光量が各階調レベルにおいて精度良く補正されることとなり、低階調レベルから高階調レベルまでの全ての階調レベルにおいて正確な階調表現を行うことが可能となる。
【００３６】
しかもこの場合、各階調レベル毎の光量補正データを、他の２つの階調レベルの光量補正データＤ1，Ｄ2より線形補間して算出することにより、各階調レベル毎の全光量補正データを光プリンタヘッドＬあるいは画像形成装置に記憶させておく必要がなく、光量補正データを記憶する記憶手段Ｍのメモリーサイズを小さくして構成を簡素化することができる上に、各階調レベル毎の光量補正データを人手を介して作成する手間が省かれ、生産性向上に供することもできる。
【００３７】
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００３８】
例えば、上述の実施形態においては、発光素子３を１個ずつ順次発光させて各発光素子３の発光量を測定するようにしたが、これに代えて、発光素子３を、互いの光が干渉しあわないレベルで複数個同時に発光させて各発光素子３の発光量を測定するようにしても構わない。
【００３９】
また、上述の実施形態においては、レンズアレイ５を透過させた光を測定して、２つの階調レベルＧ1，Ｇ2に関する光量補正データＤ1，Ｄ2を作成するようにしたが、これに代えて、発光素子３からの光をレンズアレイ５を透過させることなく直接測定して２つの階調レベルＧ1，Ｇ2に関する光量補正データＤ1，Ｄ2を作成するようにしても構わない。
【００４０】
更に、上述の実施形態においては、各発光素子３毎に予め測定する光量補正データＤ1，Ｄ2として、最低階調レベル（Ｇ1＝１）と最高階調レベル（Ｇ2＝１５）での光量補正データを採用したが、２つの階調レベルが異なるものであれば良く、例えばＧ1＝３，Ｇ2＝１４の階調レベルの光量補正データを採用するようにしても構わない。
【００４１】
また更に、上述の実施形態においては、ＣＣＤカメラを使用して発光量測定を行ったが、これに代えて、フォトダイオードや光電子増幅管等の光センサーを用いて発光量測定を行っても良い。
【００４２】
更にまた、上述の実施形態においては、発光素子３を流れる電流値を切り換えることによって発光量の調整をするようにしたが、これに代えて、発光素子３への通電時間を可変させることによって発光量の調整をするようにしても構わない。
【００４３】
また更に、上述の実施形態においては、記憶手段Ｍ及び演算手段Ｃを光プリンタヘッドと別個に画像形成装置内に格納するようにしたが、これに代えて、記憶手段Ｍ及び演算手段Ｃを光プリンタヘッド内に格納して一体化するようにしても良い。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｎ段階（Ｎは３以上の自然数）の階調レベルを有する階調画像データに基づいて発光・駆動される発光素子の発光量を、階調レベル毎に作成された光量補正データに基づいて調整するようにしたことから、発光素子の発光量が各階調レベルにおいて精度良く補正されることとなり、低階調レベルから高階調レベルまでの全ての階調レベルにおいて正確な階調表現を行うことが可能な光プリンタヘッド及び画像形成装置が実現される。
【００４５】
また、本発明によれば、階調レベル毎に作成される光量補正データの少なくとも１つを、他の２つの階調レベルの光量補正データより線形補間して算出することにより、各階調レベル毎の全光量補正データを光プリンタヘッドあるいは画像形成装置に記憶させておく必要がなく、光量補正データを記憶する記憶手段のメモリーサイズを小さくして構成を簡素化することができる上に、各階調レベル毎の光量補正データを人手を介して作成する手間が省かれ、生産性向上に供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態に係る光プリンタヘッドの斜視図である。
【図２】図１の光プリンタヘッドの断面図である。
【図３】図１のドライバーＩＣの構成を示す概略図である。
【図４】図１の光プリンタヘッドが組み込まれる画像形成装置内での光量補正データ及び階調画像データの流れを示す図である。
【符号の説明】
１・・・回路基板、２・・・発光素子アレイチップ、３・・・発光素子、４・・・ドライバーＩＣ、４Ａ・・・階調制御部、４Ｂ・・・光量補正部、Ｒ・・・定電流電源群、５・・・レンズアレイ、Ｌ・・・光プリンタヘッド、Ｍ・・・記憶手段、Ｃ・・・演算手段
【図１】
0005031155.tif 000003
【図２】
0005031155.tif 000004
【図３】
0005031155.tif 000005
【図４】
0005031155.tif 000006