JP4508478B2

JP4508478B2 - 画像記録装置

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Publication number: JP4508478B2
Application number: JP2001195388A
Authority: JP
Inventors: 利幸関谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: JP2003011410A; US6650197B2; US20030001686A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は階調画像を表す多値画素の値に応じて発光素子を発光させて感光体に照射する電子写真方式の画像記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なレーザビームプリンタのエンジンの構成を図１１に示し、その動作を説明する。
【０００３】
レーザチップ２３はレーザーダイオードを有するものであり、そのバック光を受光するフォトダイオードを備える。レーザダイオードを発光制御する駆動電流ＩｄはＬＤドライバ２４より供給される。フォトダイオードからの発光量を検出したモニター電流ＩｍはＬＤドライバ２４に入力されレーザーダイオードの発光量のＡＰＣ（オートパワーコントロール）を行う。
【０００４】
レーザーチップ２３から発生した変調レーザービームは、モータ軸に固定されて、図中矢印方向への回転するポリゴンミラー１８によって偏光され感光ドラム２０上に変調レーザービームを走査する。ｆ−θレンズ１９は、偏光された変調レーザビームを感光ドラム２０上に線速度一定に集光するために設けられる。感光ドラム２０及び印画トナーを予め所定の静電帯電しておくと、感光ドラム２０上における照射光量に応じて印画トナーの付着量が変わる為中間調画像の印画が可能になる。ＢＤミラー２１は感光ドラム２０と機械的に位置関係が固定されており、ＢＤミラー２１からの反射レーザビームは受光ダイオード２２に入力され、感光ドラム２０上の情報書き込み開始位置を検出するために使用される。受光ダイオード２２の出力は水平同期信号発生回路２７に入力されて水平同期信号ＢＤを発生する。ＢＤ信号は画素変調回路２５に入力される。画素変調回路２５は水平同期信号ＢＤに同期した画素クロックまたはその係数倍クロックを発生する。この画素クロックをもとに画素データを読み取るためのリードクロックＲＫを画素データ発生部２６に入力する。画素データ発生部２６は画素変調回路２５に対して、画素データＤ及びライトクロックＷＫを出力する。入力された画素データをもとに所望のレーザ光量変調を可能にする画素変調信号ＯＮをＬＤドライバ２４に出力する。
【０００５】
また、上記構成を、図１２に示す如く、４つの感光ドラム２０ａ乃至２０ｄとして設け、それぞれにレーザ走査する構造を設け、且つ、それぞれの感光ドラムにＹ、Ｍ、Ｃ及びＢｋのトナーを有する当接する現像器を設置することで、１つの記録紙２８上に各色成分を重畳したカラー画像を印刷することが可能になる。
【０００６】
さて、記録画像の濃度（カラーの場合には各色成分毎の濃度）を表現するためには、先に説明したように、記録すべき画像の濃度に依存した照射光量となるようにすることで実現できる。
【０００７】
一般に、照射光量を制御するために有効な手段として知られているものにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式がある。ＰＷＭ方式を実現する構成の例を、図１３に示す。
【０００８】
図中、１はデジタルデータ出力装置で、コンピュータ等外部機器からの印刷情報（多値イメージデータ）を走査ラインごとの多値データ列として変換する。２は該デジタル出力装置１からの多値データ出力を入力し、所定の関数処理に相当するテーブル変換処理を実行して多値データを出力するルックアップテーブルである。３はルックアップテーブル２からの多値データを入力して、対応したアナログ電圧信号を出力するＤ／Ａコンバータである。
【０００９】
５は、先に示したＢＤ信号に基づく水平同期信号発生器であり、６は基準周波数発生装置である。７は装置の各構成部に対するタイミング信号を生成するタイミング信号発生装置である。８はタイミング信号発生装置７から供給されるタイミング信号（クロック信号）に応じてアナログ三角波を発生する三角波生成回路である。
【００１０】
４は画像データに基づくアナログ信号（Ｄ／Ａコンバータ３の出力信号）と三角波生成回路７からの三角波を比較し、その比較結果を論理ｈｉｇｈ／ｌｏｗのパルス信号として出力する比較器である。この結果、比較器４からは、画素値に応じたパルス幅を有する信号が出力されることになる。８は、ラスタ走査プリントエンジンであり、先に図１１で説明したように、パルス幅変調信号のパルス幅に応じてレーザ素子を駆動する構造を有する。従って、１画素周期について、その画素値に応じてレーザ光の発光時間が決定されることになり、発光光量が制御できるようになる。
【００１１】
以上の構成により、多値入力画像データを適当な関数でγ変換した後、その結果に応じた重み付けでパルス幅変調がなされる画像変調回路が実現される。
【００１２】
なお、ここでは、比較器としてアナログ比較器を用いているが、デジタル比較器を用い、また三角波もデジタル値として生成することにより、γ変換後の多値画像データ入力をデジタル三角波と直接比較するデジタルパルス幅変調回路も当然、構成可能である。このデジタル方式の場合はアナログ方式で問題となる温度ドリフト、部品ばらつきに起因する特性ばらつきが一般に小さくできる。
【００１３】
しかし、上記のような三角波比較方式の画像変調回路をデジタル回路で構成する場合、相当の高速カウンタ、高速比較器が必要となったり、回路規模が大きくなったりする欠点がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、近年、予め画素の出力パターンを発光／非発光の２値データの列によって表現し、その出力パターンを画像入力階調値分だけ、複数種類、デジタル回路内部に予め設定し、多値画像データ入力によってこの出力パターンを選択し、読み出すと共に、読み出した２値データ列を順番にシリアル出力する画像変調回路が提案されている。
【００１５】
例えば、入力データが４ビット（１６階調）である場合、パターンデータとして１６ビット用意しておく。そして、入力データが“３”に対しては、先頭の３ビットを“１”、後続する１３ビットを“０”のパターンを格納しておき、そのデータ（値３のデータ）が入力された場合には、１１１０００００００００００００Ｂ（Ｂはバイナリを示す）を順に出力することで、対応するパルス幅を有する信号を生成する、というものである。
【００１６】
しかしながら、かかる手法では、以下のような課題がある。
・発光パターンの分割数が入力データビット数ｎに対し、２ⁿ（もしくは(２ⁿ)-１）だけしかないため、入力画像データに対し、発光パターンが事実上一対一に決まってしまい、各入力データに対応した出力駆動パターンとその後に接続されるレーザドライバ、レーザの電気的、光学的特性ばらつきによる入出力関数ばらつきを補正することができない。
・出力発光パターン設定ブロックを論理ハードウェアで固定化した場合、入力画像データに対し、発光パターンが一対一に固定的に決まっているため、各入力データに対応した出力駆動パターンとその後段に接続されるレーザドライバ、レーザの電気的、光学的特性ばらつきによる入出力関数ばらつきを補正することができない。
・予め、装置の組立て調整時に上記ばらつきを個別に測定し、出力発光パターン設定ブロックを構成するＲＯＭに個別に焼き込めば、初期特性としては個別に対応が可能となるが、その後の環境変動、経時変動等には対応できない。ＲＡＭ方式の場合はシステム側から装置起動時に値を初期設定することになるが、これもシステム側が予め持つ、設定データを書き込むのみであるため、解決できない。
本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであり、デジタルデータのパターンによるパルス幅変調を行う場合において、素子或いは駆動系のバラツキに応じて、適切なパルス幅変調を行って画像を記録する電子写真方式の画像記録装置を提供しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、例えば本発明の画像記録装置は以下の構成を備える。すなわち、
階調画像を表す多値画素データの値に応じて発光素子を発光させて感光体に照射する電子写真方式の画像記録装置であって、
各ビットが前記発光素子の発光または非発光を表す複数ビットの２値の発光パターンデータを前記多値画素データの値と対応付けて記憶する書き換え可能な記憶手段と、
入力された前記多値画素データに対応する前記発光パターンデータを読み出し、前記発光素子に対する発光駆動信号を出力する出力手段とを備え、
前記記憶手段に記憶される前記発光パターンデータのビット数は、前記多値画素データが表現できる階調数よりも多いことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る実施形態を詳細に説明する。なお、実施形態ではレーザビームプリンタについて説明する。
【００１９】
レーザビームプリンタでは、階調画像を印刷する技術として、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式を採用している。ＰＷＭを実現する手段としては、多値の画像信号をアナログ信号に変換し、三角波と比較することで、画素の値に応じたパルス幅の信号を生成し、その信号でレーザ素子を駆動するものが知られている。実施形態では、かかるアナログ制御ではなく、デジタル制御を採用してＰＷＭを実現する。
【００２０】
図１は、実施形態におけるＰＷＭを実現するための主要構成図及びそのタイミングチャートである。なお、実施形態では入力される画素値は４ビット、すなわち、０〜１５の１６階調で再現できる例を説明するが、入力画素のビット数はこれに限らないのは勿論である。
【００２１】
図中、１００１はアドレス０〜１５に対応する３２ビットの発光パターンを記憶するデジタルデータ出力部であり、その内容が書き換え可能とするため、及び、電源ＯＦＦ時にそのデータを保持するようにするため不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等）で構成されている。１００２は入力データ（４ビットの画素データ）であり、アドレスとしてデジタルデータ出力部１００１に供給される。１００３は制御信号であり、通常はデジタルデータ出力部１００１に対して読み込み信号を画素データに同期して出力することになる。なお、デジタルデータ出力部１００１内のデータを書き換える場合には、この制御信号を書き換え信号に変更し、画素値をアドレスとして供給すると共に、図示のデータバスを介して３２ビットのデータを供給することで内部に保持されたデータを書き換える。１００４はシフトレジスタ部であって、入力データで示された位置の３２ビットをロードし、基準クロック（入力データのクロックの３２倍の周波数）１００５に同期して１ビット単位に出力するシフトしながら、“１”となっているビットに対して１クロック周期分だけ論理ｈｉｇｈの信号を出力する。従って、“１”が連続したパターンの場合には、その個数に応じた幅のＰＷＭ信号１００６が出力されることになる。１００７は、ＰＷＭ信号１００６の後端に、更に微調整用のパルス幅信号を付加するパルス幅追加回路である（後述する肉づけ量決定処理でその詳細は説明する）。追加するパルス幅信号は制御信号１００８によって変更可能とした（図１の下に示すタイミングチャートにおける斜線部分だけパルス幅が増加している）。
【００２２】
次に、実施形態におけるレーザ素子の駆動部周辺のブロック構成（光量検出装置）を図２に示す。
【００２３】
図中、１２０１はレーザ及びＰＤ(Photo Detector)のバイアス用の電源である。１２０２は増幅器で、レーザの素子内部のＰＤで検出したレーザ光の光量を増幅する増幅器である。１２０３は該増幅器の出力の高周波リプルもしくはノイズ成分を減衰させるフィルタ回路である。１２０４は該フィルタ出力の平均値を求めるための平均化処理回路である。１２０５は画像形成装置のエンジンである。１２０６はＡＰＣ（オートパワーコントロール）光量ＦＢ（フィードバック）で、レーザの発光量を所定の値にフィードバック制御するためフィードバック信号である。１２０７はＬＤ発光制御信号で、レーザに対する発光／非発光の制御をおこなう。１２０８はＡＰＣ制御タイミング信号で、レーザの発光量のフィードバック制御の制御ループの開閉を指示する制御信号である。これら各制御信号はＬＤドライバ２４に供給される。
【００２４】
図３はテストモードにおける動作タイミングチャートである。図中、１２１０はＡＰＣタイミング、１２１１はビームディテクトタイミング、１２１２は画像区間タイミングを示す。実施形態では論理Ｈｉｇｈ（以下、単にＨ）でレーザが発光、Ｌｏｗ（以下、単にＬ）で消灯を意味するものとする。なお、通常の印刷処理では、この画像区間タイミング１２１２において、各画素データに対応する信号が出力されるが、操作パネル（不図示）からテストモードが指示されると、図示の如く、入力データ０〜１５（図示では、とびとびの値を示しているが、実際は０、１、２、…１５のデータ）の信号を連続（例えば１走査ライン）して出力することを行う。なお、テストモードにおいては、発光量の検出と補正が目的であるので、記録紙の搬送や現像器によるトナー像の生成は行わない。
【００２５】
１２１４はＡＰＣ制御タイミングを示し、Ｈでフィードバックループを閉じる（フィードバック制御が行われる）ことになり、Ｌで開放することになる。
【００２６】
１２１５は入力データを示し、１２１６は画像書き込み区間における１画素周期を示している。１２１７は光量検出値で、該フィルタ回路の出力を示す。１２１８は光量平均値で、該平均値出力を示している。
【００２７】
１２０９はＢＤ信号で、画像書き込みエリアより所定幅だけ外側に設置されたセンサでレーザビームの通過を検知するものである。１２１３がビーム検知したタイミングである。
【００２８】
以下、同図を用い、テストモードにおけるシーケンスについて説明する。まず、ＬＤ発光制御信号をＨにして、レーザを発光させる（タイミング１２１０）。その後、ＡＰＣ制御タイミング信号をＨにし、レーザ光量フィードバック制御を閉じ、制御状態にする（タイミング１２１４）。このとき、該フィルタ出力であるＡＰＣ光量ＦＢ信号がＬＤドライバ２４の内部にてサンプリングされ、レーザの光量が認識される。予め定められた目標値（図示せず）に対し、このサンプリングされたレーザ光量が比較され、目標値よりも低い場合にはレーザの駆動電流を増加する。目標値より高い場合には低減する。これにより、所定の制動時間後にレーザ光量が目標値と一致するように制御される。
【００２９】
所定の制動時間後、ＡＰＣ制御タイミング信号がＬに戻る。ＬＤドライバ２４はこれを認識し、フィードバックループを開放（切断）する。同時に、制御状態をその状態で保存し、レーザへの駆動をその時の値に固定する。
【００３０】
次に、通常のビームディテクト動作（水平同期信号として扱われる）について説明する。上記のＡＰＣ動作にて、所定の光量レベルに調整された後、ビームディテクトセンサをレーザビームが通過するより適当時間前のタイミングでレーザ発光制御信号を再び、Ｈにしてレーザを点灯する（タイミング１２１１）。レーザがビームディテクトセンサを通過したところで、ビームディテクト信号が信号反転して、通過を知らせるビーム検知が成されたことを確認して（タイミング１２１３）、レーザ発光制御信号をＬに戻し、レーザを消灯させる。
【００３１】
次にパルス幅追加機能（図１におけるパルス幅追加回路１００７に与える信号１００８の決定処理）を説明する。
【００３２】
レーザの発光立ち上がり特性及びその前段のレーザ駆動素子の電流立ち上がり特性等により、一般に所定のパルス幅以下のパルス信号ではレーザの発光はしない。このため、最低発光に相当する入力データ値（通常０）において、それらの遅延時間（レーザ発光となる最低パルス幅）を合算したパルスを該シフトレジスタからのＰＷＭ出力に合算する機能を持たせる。このパルス幅付加は構成にもよるが、本例では先に説明したように、パルス１００６（図１）の最終エッジに入力データによらず、一律に付加されるとする（これについては、図６を用いて後述する）。
【００３３】
次に本実施形態の特徴の一つである、１画素の発光パターンの２値ドット数を、多値入力画素データの種類数（４ビット＝２⁴＝１６種類）よりも多くする（具体的には２倍以上が望ましい）点について説明する。
【００３４】
図４（ａ）（ｂ）は、入力データに対する出力駆動パターンの設定テーブルである。図示で２つ存在するのは、レーザ発光素子Ａ，Ｂのバラツキによるものであり、それぞれについて適切な補正を行うことを示している。
【００３５】
実施形態では、１画素の入力データは４ビットとしているので、入力データ値は０〜１５が存在する。出力パターンは３２ビットである。図示において、「ＯＮになる数」として示されているのが、図１におけるデジタルデータ出力部１００１に格納されるドット数（左詰め）を示し、斜線部分がパルス幅付加回路１００７による付加される部分を示している。
【００３６】
以下、この補正データを生成する過程を説明する。
【００３７】
図５はレーザー駆動素子Ａ，Ｂへのパルス信号のデューティに対するレーザの平均光量を示す図である。横軸は最低値０％を０、最大値１００％を２５５として表している。縦軸は最低値を０、ＡＰＣ制御光量を２５５として表している。上述したパルス幅付加をおこなう以前の素子Ａ、Ｂの裸特性を示したものが、図示の符号５０、５１である。
【００３８】
一般に、レーザ光が得られる最小側パルス幅入力であっても、レーザに対し一定のバイアス電流が供給される駆動系を想定しているため、所定のオフセットＬＥＤ発光成分が存在している。一方、パルス幅が最大側でＡＰＣ光量に張り付いてしまうのは、最小側とは逆にレーザ及びレーザドライバの消灯側の遅延特性に基づくものである。実施形態では、この最小光量を３０として説明する。
【００３９】
素子Ａ，Ｂについて、データ入力０において、光量３０が得られるようなパルス幅付加が行われるためには、データ０におけるＰＷＭを大きくなるようにすることが必要である。そこで、実施形態では素子Ａ（裸特性５０）を図示の特性５２、素子Ｂ（裸特性５１）を図示の特性５３に示す如く、入力データ０について付加的なパルス幅を追加する（実質的に水平方向にシフトする）。
【００４０】
このパルス幅付加（シフト量）の設定方法を図６のフローチャートに従って説明する。
【００４１】
なお、この処理は、装置組立て時の調整工程でおこなうものとするが、ユーザー側で定期的に行うようにしてもよい。
【００４２】
先ず、ステップＳ１で、データ入力０の発光パターンのドット数設定を１ドット（“１”に続いて３１個の０のパターン）とし、パルス幅付加設定をゼロとする。本例ではパルス幅付加値として、粗調設定値、微調設定値を具えるので、その両方をゼロとする。その状態で、データ入力０を連続入力し（ステップＳ２）、その際のレーザ発光量を平均値として光量検出装置（図２の符号１２０４）で測定する。
【００４３】
次に、ステップＳ３乃至Ｓ５において、粗調の設定値（図１に示すパルス幅付加回路１００７に設定する値）を１ステップづつ増加させていき、そのたびにレーザ光量が目標値を超えたかを確認する。本例では３０を目標光量としているので、３０を超えたところで、この繰り返しルーチンを抜ける。越えたと判断した場合には、その直前の状態に戻すため、ステップＳ６で１ステップ戻すことになる。
【００４４】
次に、ステップＳ７乃至Ｓ９において、微調の設定値を１ステップづつ増加させていき、そのたびにレーザ光量が再度目標値３０を超えることを確認する。超えたところで、調整ルーチンを重量する。超えた際の光量値とその前の微調ステップの光量値とで、より目標値に近い光量微調ステップにするのも勿論可能であるが、本例では割愛する。
【００４５】
以上により、データ入力０において、光量３０にもっとも近い状態になるような付加パルス幅が決定された。
【００４６】
パルス幅付加は全ての入力データの発光パターンに一律に付加されるため、パルス幅付加される前のパルス信号のデューティと発光光量の関係は図５の５２、５３に示すように、並行移動したものとなる。
【００４７】
実施形態では、１出力パターンを３２ドットで形成しているので、その１ドット分であるＸ座標８(=３２/２５６)の位置に光量３０が来るようにパルス幅調整されることとなる。微調ステップ分解能によっては調整残渣が残るが、本図では簡単のため、完全に調整された状態で示している。
【００４８】
次に、入力データと出力光量の関係について考える。
【００４９】
従来では入力データビット数ｎに対し、パターンのドット数は２ⁿとなっていたため、入力データと出力光量はほぼ１対１に決まってしまう。例えば、入力データ４ビットで１６種類のデータ入力がある場合、パターンのドット数は１６であるので、ドット数１から１６もしくは０から１５を１６種類の入力データに割り付けることしか事実上できない。それに対し、本実施形態では、図１に示したように、入力データの取り得る種類の２倍（或いはそれ以上）のドット数を設定することが可能となるので、より細かな設定が可能となる。つまり、３２ドットを１６種類の入力データに割り付けられるようになり、予め定めた、入力データと発光量の関係が得られるように、調整することが可能になる。
【００５０】
例えば,入力データ１で光量５０、入力データ１４で光量２００、入力データ１５で光量２５５が得られるようにしたいとする。
【００５１】
図５において、横軸８（＝２５６／３２）ステップのポイントで各々の光量が最も近く得られるポイントを決定することになる。この際、２５５が得られるステップは複数存在する場合があるが、この時は例えば、そのうちの最も小さいステップというルールによって決定する。また、光量５０と２００の間を１３均等分割し、その光量が横軸８ステップのポイントで１２光量値各々について最も近く得られるポイントを入力データ２から１３に割り付ける。そのように決められた各ステップは８ステップの単位でドット数として、発光パターンテーブルに割り付けられる。
【００５２】
この結果のドット数を発光パターンテーブルの左側に寄せて設定したのが、先に示した図４（ａ），（ｂ）である。図示における「ＯＮになる数」で示した数が、図１のデジタルデータ出力部１００１に格納されるデータの“１”のビット数を示しており、斜線部はパルス幅付加回路１００７に設定内容に対応するものである。
【００５３】
以上のように、１画素の発光パターンの２値ドット数を多値入力画像データの種類数の２倍以上具えることにより、１画素の発光パターンを発光、非発光の２値ドット列として、多値入力画像データに対応付け、複数種類、記憶手段に記憶させ、時系列的に入力される多値入力画像データに応じ、該記憶手段から対応する発光パターンを読み出し、発光素子に対する発光駆動信号を出力するような発光変調手段においても、レーザ駆動素子、レーザの伝達特性ばらつきを吸収して、入力データと出力光量の関係を予め定めた所定の特性に個別調整することが可能となる。
【００５４】
さて、入力データ０〜１５（０については、パルス幅付加処理で決定しているので、０を除く１乃至１５）に対するドット数を設定する処理を以下に説明する。
【００５５】
説明を簡単にするため、各入力データに対する目標（平均）光量は、先に説明した内容を反映させて、図７に示すようにしたとする。図示において、入力データ０〜１５に対する目標光量の数値が最終的な目標である。
【００５６】
実施形態では、テストモード時に、図３のタイミング１２１２において、データ０を連続して出力することで、データ０について３０となるように付加すべきパルス幅の決定を行う。この結果、パルス幅付加回路１００７に設定するパラメータが決定されることになるので、後はデータ１、２、…、１５に対する３２ビットのパターンを決定する処理を行えば良いことになる。
【００５７】
そこで、データ１（２〜１５も同様）について、初期ドット数を決めておき、目標光量に最も近いパターンを、そのデータ１におけるドットパターンとして決定し、デジタルデータ出力部１００１に格納する。以下はその詳細である。
【００５８】
図８は入力データ１乃至１４についての処理内容を示している。
【００５９】
先ず、ステップＳ１１で、データアドレスＳに１をセットする。このデータアドレスＳは、図１におけるデジタルデータ出力部１００１における入力データ１をアドレスするように設定することと等価である。
【００６０】
次いで、そのアドレスＳに最初の１ビットが１で、残りの３１ビットが０（最初のビットをＭＳＢとして１６進数Ｈで表記すると８０００００００Ｈとなる）をセットする。
【００６１】
次いで、ステップＳ１３に置いて、データ１を連続して供給することでＬＤ駆動を行う。このときの駆動結果は、先に設定したパルス幅付加が行われた結果となる。次いで、ステップＳ１４に進み、平均光量を取得する。
【００６２】
ステップＳ１５では、この光量が目標光量よりも大きくなったか否かを判断する。目標光量に到達していない場合には、ステップＳ１６で、その時の目標光量との差（絶対値）を算出し、ステップＳ１７でデジタルデータ出力部１００１に格納されたパターン中の“１”のビットを１つ増やし（連続するように増やす）、ステップＳ１３に戻る。
【００６３】
こうして、目標光量よりも大きくなったと判断した場合には、ステップＳ１８に進み、目標光量よりも大きくなったと判断した場合の、目標光量との差（絶対値）を算出し、直前（目標光量に到達していないと判断した最大光量を検出したタイミング）における差とを比較し、目標光量との差分が小さい方を選択し、その選択された値でもってデジタルデータ出力部１００１に格納する（ステップＳ１９、２０）。
【００６４】
ステップＳ１４では、注目しているデータの値が１４であるか否かを判断する。否の場合には、ステップＳ２３に進み、次のデータに対するパターン決定処理に備えて、アドレスＳを次のアドレス位置にすると共に、初期パターンとして従前に決定されたパターンを設定する。これ以降上記処理を繰り返すことになる。
【００６５】
次に、図９に従って、テーブルアドレスＳ＝１５についての設定処理について説明する。
【００６６】
先ず、ステップＳ３１で、テーブルアドレスＳを最終データである１５にセットし、その初期データとしてデータ１４で決定したパターンに１ドットを追加したパターンを設定する。
【００６７】
次いで、ステップＳ３２にいて設定したパターンで駆動し、ステップＳ３３でその時の光量を取得する。そして、ステップＳ３４において、目標光量（Ｌ’（１５））を越えないと判断した場合には、パターン中の“１”のビットを追加し、ステップＳ３２以降の処理を繰り返す。こうして、目標光量になったと判断した場合には、そのデータで決定するため、本処理を終える。
【００６８】
以上の結果、図７に示す如く、素子Ａ、Ｂそれぞれに適した各入力データに対するＯＮにする数（ビット数）が確定することになる。
【００６９】
図１０は、素子Ａ，Ｂに対して決定した３２ビットのパターンと、付加したパルス幅による光量を、目標線上のプロットして示したものである。図示の如く、異なる特性の素子について、上記処理を行うことで、概ね一致させることが可能となる。
【００７０】
以上説明したように本実施形態によれば、発光素子及び発光駆動素子の初期特性ばらつきのみならず、環境変動、経時変動も含めた外乱による、入力データと出力光量の関係のばらつき、変動を補正することが可能となり、形成される画像もより高い画質を維持することが可能となる。
【００７１】
なお、上記実施形態では、工場における処理を説明したが、プリンタが通常備える操作パネルより、所定の操作を行った時に実行されるようにしても良い。
【００７２】
また、実施形態では、入力する多値画素データが４ビットであるとして説明したが、このビット数によって本発明が限定されるものではない。
【００７３】
また、上記実施形態では、１つのレーザ光がドラム上を走査する例を示したが、図１４に示す如く、２つのレーザ光を発生するようにし、それぞれに対して上記実施形態における構造を追加しても構わない。この場合、２つの素子ａ，ｂが上記実施形態で説明した２つの素子Ａ，Ｂに対応するものとすれば分かりやすいであろう。
【００７４】
図示において、図１と同様のものには説明を簡略化するため同符号を付加した。
【００７５】
レーザチップ２３はレーザーダイオードａ、ｂを有する２ビームタイプのものであり各バック光を受光するフォトダイオードｃから構成されている。
各レーザダイオードを発光制御する駆動電流Ｉｄ１，Ｉｄ２はＬＤドライバ２４より供給される。フォトダイオードからの発光量を検出したモニター電流ＩｍはＬＤドライバ２４に入力されレーザーダイオードａ、ｂの発光量のＡＰＣ（オートパワーコントロール）を行う。レーザチップ２３は、２つのレーザ発光点間隔を１画素間隔（６００ｄｐｉで約４２ｕｍ）に素子特性上できない。このため、図１４のようにレーザ走査方向に例えば１６画素（記録画素）離れた位置に２つのビームが発生する様に斜め配置しておく。レーザーチップ２３から発生した変調レーザービームは、モータ軸に固定されて図中矢印方向への回転するポリゴンミラー１８によって偏光され感光ドラム２０上に変調レーザービームを走査する。fーθレンズ１９は偏光された変調レーザビームを感光ドラム２０上に線速度一定に集光するためのものである。感光ドラム２０及び印画トナーを予め所定の静電帯電しておくと、感光ドラム２０上における照射光量に応じて印画トナーの付着量が変わる為中間調画像の印画が可能になる。ＢＤミラー２１は感光ドラム２０と機械的に位置関係が固定されており、ＢＤミラー２１からの反射レーザビームは受光ダイオード２２に入力され、感光ドラム２０上の情報書き込み開始位置を検出するために使用される。受光ダイオード２２の出力は水平同期信号発生回路２７に入力されて水平同期信号ＢＤを発生する。ＢＤ信号は画素変調回路２５に入力される。画素変調回路２５は水平同期信号ＢＤに同期した画素クロックまたはその係数倍クロックを発生する。この画素クロックをもとに画素データを読み取るためのリードクロックＲＫ１、ＲＫ２を画素データ発生部２６に入力する。画素データ発生部２６は画素変調回路２５に対して、画素データＤ１，Ｄ２及び各々のライトクロックＷＫ１、ＷＫ２を出力する。入力された画素データをもとに所望のレーザ光量変調を可能にする画素変調信号ＯＮ１、ＯＮ２をＬＤドライバ２４に出力する。
【００７６】
上記構成において、カラー画像を記録する場合には、ＹＭＣＫの４つのドラムに毎に２ビーム構造を採用すれば良い。
【００７７】
かかる構造のプリンタエンジンにおいて、実施形態で説明した構造を採用することで、画像書込み部におけるＢＤ信号のタイミング誤差による画像の位置ズレ補正である。これは画素変調回路２５において絶対画素位置設定データＲＧにより画素クロックの位相(遅延)制御で１／３２画素程度には電気的には実現できる。
【００７８】
また、２ビームレーザチップ２３は前述したように角度の浅い斜め配置のため取り付け角度誤差、変動によって図示するようにビーム間隔が変動し画素位置補正が必要になるが、これも画素変調回路２５において相対画素位置設定データＲＰによって画素クロックの位相(遅延)制御で１／３２画素程度には電気的には実現できる。
【００７９】
また、レーザチップ２３、ポリゴンミラー１８、ｆ−θレンズ１９、感光ドラム２０までの光学的機械精度バラツキによる画像サイズの誤差を補正する必要がある。これは、画素クロック周波数を変化させるための周波数シンセサイザを画素変調回路に搭載して画素周波数設定データＤＦによって実現する。このため、図１４の画像書込み部における画素変調回路には、画素位置合わせ用の画素位置設定データＤＳが入力されている。
【００８０】
また、実施形態ではレーザビームを感光ドラム上を走査露光するプリンタに適用した例を示したが、これによって本発明が限定されるものではない。例えば、１値列に並んだＬＥＤアレイを用い、各ＬＥＤの点灯／消灯により感光ドラム上に静電潜像を形成させる装置に適用するようにしてもよい。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、デジタルデータのパターンによるパルス幅変調を行う場合において、素子或いは駆動系のバラツキに応じて、適切なパルス幅変調を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態におけるプリンタの主要部のブロック構成図である。
【図２】実施形態における光量検出装置のブロック構成図である。
【図３】図２における構成のタイミングチャートである。
【図４】素子Ａ，Ｂそれぞれにおけるデジタルパルス幅と付加パルス幅との関係を示す図である。
【図５】素子Ａ，Ｂのパルス幅と光量の裸特性と、０値光量補正後の特性を示す図である。
【図６】図５における０値光量のパルス幅付加量の決定処理手順を示すフローチャートである。
【図７】実施形態における入力データに対応する目標光量と、各素子のＰＷＭ幅との関係を示す図である。
【図８】ＰＷＭの決定処理手順を示すフローチャートである。
【図９】ＰＷＭの決定処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態における入力データと補正後のＰＷＭによる光量をプロットして示す図である。
【図１１】レーザビームプリンタのエンジン部の構成図である。
【図１２】４ドラムを用いたカラープリンタの構造を示す図である。
【図１３】アナログＰＷＭの装置構成を示す図である。
【図１４】実施形態が適用する２ビーム方式のプリンタエンジン部の構成を示す図である。

Claims

階調画像を表す多値画素データの値に応じて発光素子を発光させて感光体に照射する電子写真方式の画像記録装置であって、
各ビットが前記発光素子の発光または非発光を表す複数ビットの２値の発光パターンデータを前記多値画素データの値と対応付けて記憶する書き換え可能な記憶手段と、
入力された前記多値画素データに対応する前記発光パターンデータを読み出し、前記発光素子に対する発光駆動信号を出力する出力手段とを備え、
前記記憶手段に記憶される前記発光パターンデータのビット数は、前記多値画素データが表現できる階調数よりも多いことを特徴とする画像記録装置。
前記記憶手段に記憶される前記発光パターンデータのビット数は、前記多値画素データが表現できる階調数の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
更に、前記発光素子の特性に応じて、前記記憶手段に記憶される前記発光パターンデータを書き換える書き換え手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
前記発光素子の発光光量の平均値を検出する発光量検出手段を備え、
前記書き換え手段は、多値画素データのテストデータを順次発生させることで、各テストデータによる前記発光量検出手段で平均発光量を検出させ、当該検出した平均発光量と目標とする発光量とに基づいて、書き込むべきパターンを決定し、前記記憶手段に格納することを特徴とする請求項３に記載の画像記録装置。
更に、前記発光素子の発光光量の平均値を検出する発光量検出手段と、前記発光パターンデータのビットで再現されるパルス幅よりも細かいパルス幅信号を生成し、前記出力手段で出力された発光駆動信号に付加する付加手段を備え
前記付加手段は、前記多値画素データが０のときに前記発光量検出手段により検出される平均発光量が目標とする発光量に最も近くなるようなパルス幅信号を全ての前記多値画素データに対応する前記パルス幅信号に付加することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
前記発光素子はレーザ素子であることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
前記発光素子を２つ設け、夫々毎に前記記憶手段及び出力手段を設けることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
階調画像を表す多値画素データの値に応じて発光手段を発光させて感光体に照射する電子写真方式の画像記録装置であって、
各ビットが前記発光手段の発光または非発光を表す複数ビットの２値の発光パターンデータを前記多値画素データの値と対応付けて記憶する書き換え可能な記憶手段と、
入力された前記多値画素データに対応する前記発光パターンデータを読み出し、前記発光手段に対する発光駆動信号を出力する出力手段とを備え、
前記記憶手段に記憶される前記発光パターンデータのビット数は、前記多値画素データが表現できる階調数よりも多く、
前記発光手段は、第１発光素子及び第２発光素子を有し、
前記記憶手段は、前記第１発光素子に対応する前記発光パターンデータと、前記第２発光素子に対応する前記発光パターンデータを記憶することを特徴とする画像記録装置。