JPH09314908A

JPH09314908A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09314908A
Application number: JP8141534A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Okada; 知幸岡田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1997-12-09

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真方式の画像形成装置に関し、階調再
現性の向上を図ること。【解決手段】ドループ補正部５１は、画像データＶγ
のうち印刷しようとする画素の直前のｎ個（ｎは正の整
数）の画素データそれぞれに対して半導体レーザ７１が
発光してから印刷しようとする画素に対して半導体レー
ザ７１が発光するまでの時間とｎ個の画素データそれぞ
れの階調とに基づいて、半導体レーザ７１の印刷しよう
とする画素に対する発光レベルへの影響度に応じた補正
信号を生成し、印刷しようとする画素のデータに補正信
号を加算することで温度特性を補償する補償データを出
力する。画素変調発生部５２は、印刷しようとする画素
に対する半導体レーザ７１からの光ビームのエネルギを
補償データに基づいて制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置に関
し、特に電子写真方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を応用したレーザプ
リンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置で
は、一般に画像データに応じてレーザ光を変調して回転
感光体に潜像を形成し、潜像の電子密度に応じた量のト
ナーを回転感光体上に選択的に付着させて被印刷物に転
写して画像を形成する。

【０００３】近年、電子写真方式を用いた画像形成装
置、たとえば半導体レーザによるレーザ走査技術を用い
たレーザプリンタは、その高品質、多階調、高速印刷の
点から注目されてきている。このような電子写真方式の
画像形成装置において、半導体レーザの発光量は被印刷
物上に形成される画像の印刷濃度と密接な関係を持つた
め、特に多階調のプリンタやカラーの画像形成装置では
高品質の画像を形成するために安定した階調の出力を得
ることが必須であり、半導体レーザの発光量の制御が非
常に重要になってきている。

【０００４】ところが、半導体レーザは物性的にドルー
プ特性を有する。このドループ特性は広義には温度特性
であり、温度が上昇すると半導体レーザのしきい値電流
Ｉｔｈが変化してレーザチップの発光効率が低下するた
め、一定の駆動電流制御を行っても発光量、すなわち光
出力（光エネルギ）が減少して所望の光量を得られなく
なるというものである。図１１は半導体レーザの電流対
光出力（光エネルギ）特性を示したものである。

【０００５】ここで、しきい値電流をＩｔｈ，半導体レ
ーザの結合部温度をＴＬ，半導体レーザの固有の定数を
Ｉｏ，Ｔｏとすると、半導体レーザのしきい値電流Ｉｔ
ｈは、

【０００６】

【数１】Ｉｔｈ＝Ｉｏ＊ｅｘｐ（ＴＬ／Ｔｏ）で表される。結合部温度ＴＬが上昇することにより図１
１の電流対光出力特性曲線は右方向にシフトし、その結
果、電流に対する発光量、すなわち光出力（光エネル
ギ）は低下してしまう。

【０００７】図１２は典型的な半導体レーザ駆動部分の
一般モデルを示す図、図１３は典型的な半導体レーザ駆
動部分のドループ特性のモデルを示す図である。一定の
駆動電流で半導体レーザを駆動しても半導体レーザの持
つドループ特性によって、半導体レーザからの光出力
（光エネルギ）は変動してしまう。そこで、多くの半導
体レーザ駆動制御では、ピンフォトダイオードなどの受
光素子を利用して発光量をモニタしてフィードバック
し、半導体レーザの発光量を一定にするＡＰＣ（Automa
tic Power Contlore）制御が行われている。ＡＰＣ制御
には、レーザプリンタの場合、印刷前や一枚の印刷用紙
に印刷してから次の印刷用紙に印刷する間隙に行う方式
（紙間ＡＰＣ）と、印刷領域外のタイミングで１行ごと
に行う方式（ライン間ＡＰＣ）と、リアルタイムに発光
量を制御する方式（リアルタイムＡＰＣ）などがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、紙間Ａ
ＰＣは印刷を行う前や印刷用紙と印刷用紙の間隙に行う
が、ＡＰＣと次のＡＰＣの間にドループ特性の変動を補
正するものではない。このため、ＡＰＣと次のＡＰＣの
間において、半導体レーザの温度変動によって印刷用紙
の先端と後端で発光量が変わり、２値画像の場合には一
枚の印刷用紙内に濃度差が生じてしまう場合があった。
またライン間ＡＰＣでは、紙間ＡＰＣよりは実行頻度の
高い発光制御を行えるが、紙間ＡＰＣと同様の理由から
２値画像の場合には印刷用紙の左端と右端とで濃度差が
生じてしまう場合があると共に、ライン間の非画像形成
領域のタイミングでＡＰＣ制御を実行するため画像形成
装置の処理速度が高速になるにつれて実現が難しくなっ
てきている。

【０００９】一方、リアルタイムＡＰＣは原理的に印刷
用紙の全面において均一な発光制御が行えるので、２値
画像の場合には濃度差が生じることはない。しかし、最
近の画像形成装置の処理速度は１画素が数十ナノ秒と高
速になってきているため、フィードバック制御の応答速
度が十分ではなく、追従することが困難である。以上の
ようにこれまでの各ＡＰＣ制御方式にはそれぞれ一長一
短があり、半導体レーザのドループ特性を完全に補正す
ることは困難であった。

【００１０】また、印刷する画像が多階調の画像である
場合には、その階調によって逐次発光エネルギが異り半
導体レーザの温度上昇も違ってくるため、印刷する画像
によってドループ特性が相違する。このため、処理速度
の向上につれて、印刷する画像の階調を印刷用紙上の画
像にそのまま再現することが困難になるという不安定要
素があった。

【００１１】本発明は上記の点に鑑みて成されたもので
あって、印刷しようとする画像に対して階調再現性の良
い画像を印刷用紙に形成することのできる画像形成装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の本発明の装置では、発光源が発生
する光ビームのエネルギを制御する制御手段と、前記光
ビームに基づいて回転感光体を走査して画像データに応
じた潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像に基づい
て前記エネルギに応じた濃淡の画像を記録媒体に形成す
る画像形成手段とを具備した画像形成装置において、前
記発光源を発光させるときの前記発光源の温度特性によ
る発光レベルの変化を前記発光源の発光経歴に基づいて
予測し、その予測結果に応じて前記発光源が発生する前
記光ビームのエネルギを補正する補正信号を生成し、前
記補正信号に基づいて、前記画像データのうち同一階調
の画素に対する前記潜像の密度が前記回転感光体上の形
成位置にかかわらず略一定となるように前記光ビームの
エネルギを制御することで、前記記録媒体上の前記画像
の濃淡を前記画像データの階調に応じたものに補正する
濃淡補正手段を具備した構成とした。

【００１３】また、請求項２に記載の本発明の装置で
は、前記濃淡補正手段は、前記画像データのうち印刷し
ようとする画素の直前のｎ個（ｎは正の整数）の画素デ
ータからなる前記発光経歴を格納する格納手段と、前記
ｎ個の画素データそれぞれに対して前記発光源が発光し
てから前記印刷しようとする画素に対して前記発光源が
発光するまでの時間と前記ｎ個の画素データそれぞれの
階調とに基づいて、前記発光源の前記印刷しようとする
画素に対する発光レベルへの影響度に応じた前記補正信
号を生成する生成手段と、前記印刷しようとする画素の
データに前記補正信号を加算することで前記温度特性を
補償する補償データを出力する加算手段とを有してお
り、前記制御手段は、前記印刷しようとする画素に対す
る前記発光源からの前記光ビームのエネルギを前記補償
データに基づいて制御する構成とした。

【００１４】また、請求項３に記載の本発明の装置で
は、前記発光源は電流源からの電流により動作して前記
光ビームを発生し、前記濃淡補正手段は、前記画像デー
タのうち印刷しようとする画素の直前のｎ個（ｎは正の
整数）の画素データからなる前記発光経歴を格納する格
納手段と、前記ｎ個の画素データそれぞれに対して前記
発光源が発光してから前記印刷しようとする画素に対し
て前記発光源が発光するまでの時間と前記ｎ個の画素デ
ータそれぞれの階調とに基づいて、前記発光源の前記印
刷しようとする画素に対する発光レベルへの影響度に応
じた前記補正信号を生成する生成手段と、前記印刷しよ
うとする画素のデータに前記補正信号を加算することで
前記温度特性を補償する補償データを出力する加算手段
とを有しており、前記補償データに基づいて前記電流源
からの前記電流を可変して前記印刷しようとする画素に
対して前記発光源に流れる電流を制御することで、前記
光ビームのエネルギを制御する構成とした。

【００１５】また、請求項４に記載の本発明の装置で
は、前記発光源は前記回転感光体に前記潜像を形成する
潜像形成期間には前記画像データに応じて前記光ビーム
を発生すると共に、他の期間には発光信号に基づいて前
記光ビームを発生し、前記濃淡補正手段は、前記画像デ
ータが表す階調の最低階調部分に相当する無信号データ
と前記他の信号とを含む非画像データを生成する第１の
生成手段と、前記他の期間には前記非画像データを、前
記潜像形成期間には前記画像データを出力する選択出力
手段と、前記選択出力手段から出力されるデータのうち
前記発光源を発光させようとするデータの直前のｎ個
（ｎは正の整数）のデータからなる前記発光経歴を格納
する格納手段と、前記ｎ個のデータそれぞれに対して前
記発光源が発光してから前記発光源を発光させようとす
る他のデータに対して前記発光源が発光するまでの時間
と前記ｎ個のデータそれぞれのレベルとに基づいて、前
記他のデータに対する発光レベルへの影響度に応じた前
記補正信号を生成する第２の生成手段と、前記他のデー
タに前記補正信号を加算することで前記温度特性を補償
する補償データを出力する加算手段とを有しており、前
記制御手段は、前記発光源を発光させようとするデータ
に対する前記発光源からの前記光ビームのエネルギを前
記補償データに基づいて制御する構成とした。

【００１６】また、請求項５に記載の本発明の装置で
は、前記発光源は電流源からの電流により動作して、前
記回転感光体に前記潜像を形成する潜像形成期間には前
記画像データに応じて前記光ビームを発生すると共に、
他の期間には発光信号に基づいて前記光ビームを発生
し、前記濃淡補正手段は、前記画像データが表す階調の
最低階調部分に相当する無信号データと前記他の信号と
を含む非画像データを生成する第１の生成手段と、前記
他の期間には前記非画像データを、前記潜像形成期間に
は前記画像データを出力する選択出力手段と、前記選択
出力手段から出力されるデータのうち前記発光源を発光
させようとする他のデータの直前のｎ個（ｎは正の整
数）のデータからなる前記発光経歴を格納する格納手段
と、前記ｎ個のデータそれぞれに対して前記発光源が発
光してから前記他のデータに対して前記発光源が発光す
るまでの時間と前記ｎ個のデータそれぞれのレベルとに
基づいて、前記発光源の前記他のデータに対する発光レ
ベルへの影響度に応じた前記補正信号を生成する第２の
生成手段と、前記発光源を発光させようとするデータに
前記補正信号を加算することで前記温度特性を補償する
補償データを出力する加算手段とを有しており、前記補
償データに基づいて前記電流源からの前記電流を可変し
て前記他のデータに対して前記発光源に流れる電流を制
御することで、前記光ビームのエネルギを制御する構成
とした。

【００１７】また、請求項６に記載の本発明の装置で
は、前記生成手段は、前記ｎ個の画素データが表す階調
情報を前記ｎ個の画素データと前記印刷しようとする画
素との時間間隔で除したものの和に基づいて前記補正信
号を生成する構成とした。

【００１８】また、請求項７に記載の本発明の装置で
は、前記第２の生成手段は、前記ｎ個のデータが表す階
調情報を前記ｎ個のデータと前記他のデータとの時間間
隔で除したものの和に基づいて前記補正信号を生成する
構成とした。

【００１９】また、請求項８に記載の本発明の装置で
は、前記発光信号は、ＢＤ同期発光信号およびＡＰＣ発
光信号を含んでなる構成とした。

【００２０】また、請求項９に記載の本発明の装置で
は、前記発光源は、半導体レーザで構成した。

【００２１】また、請求項１０に記載の本発明の装置で
は、前記格納手段は、ＦＩＦＯメモリで構成した。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を詳細に説明する。

【００２３】（第１の実施の形態）図１は本発明を適用
した画像形成装置の第１の実施の形態の概略構成を示す
ブロック図である。

【００２４】図１に示すカラーレーザプリンタ（以下、
プリンタと略記する）１は、外部機器であるホストコン
ピュータ１と接続されており、ホストコンピュータ１に
より所定のアプリケーションソフトで作成した画像デー
タを受信して印刷用紙に印刷する。プリンタ２は、大略
してプリンタコントローラ３とプリンタエンジン４から
構成されている。プリンタエンジン４は、画像処理部５
と画像形成部６から構成されている。プリンタ２が受信
した画像データはプリンタコントローラ３で実際に印刷
する画像データに展開され、展開された画像データ（／
ＶＤＯ０〜／ＶＤＯ７）がプリンタエンジン４に送出さ
れて画像データに応じた画像が記録用紙（以下、印刷用
紙と記す）に形成（以下、印刷と記す）される。

【００２５】ここで、図２は本発明を適用した画像形成
装置の第１の実施の形態の印刷動作を示すタイミングチ
ャートである。図１のプリンタ２はマゼンタ（Ｍ），シ
アン（Ｃ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の面順次
で送られてきた画像データに応じたフルカラーの画像を
印刷するものとして、図２を参照して本実施の形態の画
像形成装置の動作を説明する。

【００２６】まずプリンタコントローラ３は、画像処理
部２が１ページ分の画像データを送出する準備が完了し
たときに送出する準備完了信号／ＲＤＹを受信すると、
印刷開始指示信号／ＰＲＩＮＴをプリンタエンジン４に
送出する。プリンタエンジン４は、印刷開始指示信号／
ＰＲＩＮＴに応答して印刷動作のための準備を行い、帯
電器オン信号／ＣＧＯＮにより帯電器を動作状態にし、
給紙開始信号／ＰＳにより給紙を開始させる。そして印
刷可能な状態になると、画像処理部２はページ同期信号
／ＴＯＰを送出する。ページ同期信号／ＴＯＰは、Ｍ，
Ｃ，Ｙ，Ｋ各色に対して順次所定のタイミングで反転す
るパルス信号である。さらに、主走査方向の同期信号／
ＬＳＹＮＣおよびデータ転送クロック／ＶＣＬＫの送出
を開始する。

【００２７】プリンタコントローラ３は、これらの信号
に応答してまずＭ色に対する画像データ（／ＶＤＯ０〜
／ＶＤＯ７）と、解像度を重視した印刷にするか階調を
重視した印刷にするかを指定する１ビットの属性指定信
号／ＩＭＧＣＨＲとを、データ転送クロック／ＶＣＬＫ
に同期させて画像処理部２に送出する。このようにして
Ｍ色データの送出が完了すると、引き続き同様の動作シ
ーケンスによりＣ色、Ｙ色、Ｋ色に対する画像データと
属性指定信号／ＩＭＧＣＨＲを順次送出して、以下、現
像器切り換え信号／ＤＶＣＨＧに応じてマゼンタ印刷工
程４ａとシアン印刷工程４ｂとイエロー印刷工程４ｃと
シアン印刷工程４ｄを行ってフルカラー画像を形成す
る。

【００２８】図３はレーザビームによる走査光学系を示
す図である。

【００２９】半導体レーザ７１からのレーザビームは、
コリメータレンズ７２およびシンドリカルレンズ７３に
よりほぼ平行光にされて、スキャナモータ７４により矢
印ａ方向に等角速度で回転駆動されるポリゴンミラー７
５に所定のビーム経で入射する。またレーザビームは、
フォトダイオード７６に入射して半導体レーザ７１の発
光光量がモニタされる。回転するポリゴンミラー７５に
入射したレーザビームは、連続的に反射角度を変える偏
向ビームとなって反射される。

【００３０】円弧走査光となる偏向ビームは、トーリッ
クレンズ７７とｆΘレンズ７８により集光作用を受け、
反射ミラー７９で反射されて感光ドラム８０の感光面上
に直線的に焦点を結ばせる。同時に、ｆΘレンズ７８が
走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正
を行うので、偏向ビームは感光ドラム８０の感光面を図
中矢印ｂの主走査方向に一定速度で走査することにな
る。感光ドラム８０は、副走査方向ｃに等角速度で回転
駆動されている。

【００３１】これにより感光ドラム８０の感光面には、
レーザビームに基づいた静電潜像が形成される。レーザ
ビームは、画像処理部５に入力される画像データ／ＶＤ
Ｏ（０..７）に応じて変調された画像変調信号ＶＭに基
づいて、レーザ駆動回路８３からの駆動信号ＤＲで半導
体レーザ７１が駆動制御されることで生成される。画像
処理部５は、画像データ制御の他にスキャナモータ制御
なども行う。

【００３２】また、画像形成期間以外の他の期間に半導
体レーザ７１がＢＤ同期発光信号により発光して発生し
たレーザビームによる偏向ビームの一部は、水平同期ミ
ラー８１で反射されてフォトダイオード８２に入射し、
画像形成時（潜像形成期間）の半導体レーザ７１からの
レーザビームの発光開始タイミングを決定するＢＤ同期
信号が検出され、プリンタの各動作タイミングの基準信
号となる。

【００３３】図４は本発明を適用した画像形成装置の第
１の実施の形態の要部の構成を示すブロック図である。

【００３４】図４に示すガンマ変換部５０とドループ補
正部５１と画素変調発生部５２は前記した画像処理部５
に含まれており、ドループ補正部５１内にはドループ予
測部５１ａが設けられている。また、定電流部６０とレ
ーザ駆動回路部６１とＡＰＣ部６２は前記した画像形成
部６に含まれており、レーザ駆動回路部６１内には半導
体レーザ７１とフォトダイオード７６と図示しない前記
したレーザ駆動回路８３とが設けられている。

【００３５】プリンタコントローラ３から送出される画
像データ（／ＶＤＯ０〜／ＶＤＯ７）は次段のガンマ変
換部５０に入力される。このガンマ変換部５０は、ＲＡ
ＭやＲＯＭなどのルックアップテーブルで構成されてい
る。ガンマ変換された画像データＶγはドループ補正部
５１に送られ、ドループ補正部５１からプリンタエンジ
ン４内部の処理タイミングで読み出された画像データの
各画素のデータは画素変調発生部５２に入力され、変調
方式に応じて各画素のデータの階調に応じた幅（ＰＷＭ
の場合）またはレベル（光量変調）の駆動パルスＶＭが
生成され、次段のレーザ駆動回路部６１の半導体レーザ
７１に供給されて半導体レーザ７１が駆動される。

【００３６】半導体レーザ７１を駆動する場合、〔従来
の技術〕の項で説明したとおりにＡＰＣ（Automatic Po
wer Contlore）制御を行っている。たとえば半導体レー
ザ７１の紙間ＡＰＣを行う場合、印刷前や一枚の印刷用
紙に印刷してから次の印刷用紙に印刷するまでの潜像形
成期間以外の他の期間に、ＡＰＣ部６２からのＡＰＣ発
光信号のタイミングで、半導体レーザ７１を定電流部６
０の電流で発光させて基準となる発光量を決定してい
る。定電流部６０で設定される電流値は、フォトダイオ
ード７６でモニタした半導体レーザ７１の発光レベルに
応じてＡＰＣ部６２で可変制御され微調整されて決ま
る。

【００３７】半導体レーザ７１の発光レベルはこの電流
値で決まり、半導体レーザ７１の発光効率が温度等の環
境変化により変動し、その結果半導体レーザ７１の発光
量が変動することを補正し、半導体レーザ７１の発光量
を常時一定に保持動作することで従来通りのＡＰＣ制御
を行う。また半導体レーザ７１の発光エネルギは、画素
変調発生部５２からの変調駆動パルスＶＭで決まる。

【００３８】また、上述した紙間ＡＰＣの他にライン間
（一回の主走査と次の主走査の間の非画像形成期間）に
ＡＰＣ制御を行う方式も可能であり、紙間ＡＰＣよりも
ＡＰＣ間の時間間隔が短いためにレーザの発光レベル変
動の小さい発光制御を行えるという利点がある。しか
し、ライン間ＡＰＣは印刷中の非画像形成期間内の短時
間にフィードバック制御を行わねばならないので、近
年、処理の高速化が進むにつれて非画像形成期間が短く
なり、その実現が困難になりつつある。そこで本実施の
形態では、ＡＰＣ制御を補うためにドループ補正部５１
を設けている。

【００３９】図５はドループ補正部５１の動作を示す説
明図である。

【００４０】図５に示すように、ドループ補正部５１中
のドループ予測部５１ａは、画素ｎ個分以上のメモリか
らなるＦＩＦＯ（First-in First-out）メモリで構成さ
れている。そして、ＦＩＦＯメモリ内に格納される画像
データは、画像データＶγのうち印刷しようとする画素
（以下、注目画素と記す）ＰＸＰのｎ個前に遡って参照
することができる構成となっている。ドループ予測部５
１ａ内の画像データは、注目画素ＰＸＰのデータに対し
てその直前のｎ個のデータに対応しており、半導体レー
ザ７１の発光経歴を表している。

【００４１】ドループ補正部５１は、ドループ予測部５
１ａ内の画像データによる半導体レーザ７１の発光パタ
ーンから、注目画素ＰＸＰの直前のｎ個の画素に対する
発光エネルギに基づいた重み付け量を算出して、過去の
ｎ個の画素に対する発光エネルギから半導体レーザ７１
の温度変化を予測し、画像データＶγのうち注目画素Ｐ
ＸＰのデータに最適なドループ補正信号Ｄｒｐを加算し
てドループ補正を行う。

【００４２】次に、図６および図７を参照して本発明の
ドループ補正方法について詳細に説明する。

【００４３】図６は本発明を適用した画像形成装置の第
１の実施の形態のドループ補正部５１に入力される画像
データＶγを時系列的に示す図、図７はドループ補正を
行う際に作成される補正テーブルＴＢを示す説明図であ
る。

【００４４】ガンマ変換部５０からの画像データＶγ
は、注目画素ＰＸＰと、その直前のｎ個の画素からなる
画像データ列ＤＰＸｎとを含んでいる。注目画素ＰＸＰ
は、１画素印刷する毎に次の画素に更新される。画像デ
ータＶγの各要素（ＤＰＸｎ，ＰＸＰなど）はそれぞれ
８ビットで構成されており、これらのビットの値で１画
素の階調情報を表している。画像データ列ＤＰＸｎの最
大値はＦＩＦＯメモリの容量によって決まる。

【００４５】図７に示す補正テーブルＴＢには、最新の
注目画素ＰＸＰの直前のｎ個の画素のデータの画素No.
（１，２，……，ｎ−２，ｎ−１，ｎ）と、画素No. に
応じた重み付け値（Ｗ１，Ｗ２，……，Ｗ（ｎ−２），
Ｗ（ｎ−１），Ｗｎ）が記載されている。補正テーブル
ＴＢの大きさ（画素No. ｎに対応）、すなわち図６のＦ
ＩＦＯメモリに格納すべき画素データ数は、画像形成装
置の構成によって異なる固有の値となる。

【００４６】すなわちｎの値は１以上の正の整数であ
り、半導体レーザ７１およびその駆動回路８３、周辺の
光学部品の温度特性、画像形成装置の処理速度に応じた
半導体レーザの発光時間および速度の相違により、装置
の構成に応じて適宜決定する。ここでは、ｎ個の画素の
データ（ＰＸ１，ＰＸ２，……，ＰＸ（ｎ−２），ＰＸ
（ｎ−１），ＰＸｎ）がＦＩＦＯメモリに格納されてお
り、注目画素ＰＸＰに対し時間ｔｎだけ過去の画素をＰ
Ｘｎ，時間ｔ（ｎ−１）だけ過去の画素をＰＸ（ｎ−
１），……時間ｔ１だけ過去の、注目画素ＰＸｎに対し
最も近い画素をＰＸ１とする。

【００４７】各重み付け値は、注目画素ＰＸＰに対して
時間的に遠い画素は注目画素ＰＸＰへの影響が小さいが
近い画素ほどその影響が大きくなり、かつ、各画素に応
じた半導体レーザ７１の発光エネルギが小さければ注目
画素ＰＸＰへの影響が小さいが大きいほど注目画素ＰＸ
Ｐへの影響が大きくなるため、以下のとおりに算出され
る。

【００４８】

【数２】Ｗ１＝ＧＲ１／ｔ１Ｗ２＝ＧＲ２／ｔ２Ｗ３＝ＧＲ３／ｔ３Ｗ４＝ＧＲ４／ｔ４Ｗ５＝ＧＲ５／ｔ５：：Ｗ（ｎ−２）＝ＧＲ（ｎ−２）／ｔ（ｎ−２）Ｗ（ｎ−１）＝ＧＲ（ｎ−１）／ｔ（ｎ−１）Ｗｎ＝ＧＲｎ／ｔｎ上記の各式において、ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＲ３，ＧＲ
４，ＧＲ５，……，ＧＲ（ｎ−２），ＧＲ（ｎ−１），
ＧＲｎは、画素ＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４，ＰＸ
５，……，ＰＸ（ｎ−２），ＰＸ（ｎ−１），ＰＸｎの
階調度を表す。すなわち、半導体レーザ７１は、注目画
素ＰＸＰの直前のｎ個の画素に対して、ＧＲ１，ＧＲ
２，ＧＲ３，ＧＲ４，ＧＲ５，……，ＧＲ（ｎ−２），
ＧＲ（ｎ−１），ＧＲｎに応じたエネルギで発光した経
歴がある。各式で表される補正テーブルＴＢの重み付け
値は、注目画素ＰＸＰが更新される毎に逐次書き換えら
れる。

【００４９】重み付け値が算出されるとｎ個の画素全て
の重み付け値を考慮するためこれらの総和を求め、この
総和に所定の定数Ｋ（画像データＶγか表し得る最大の
階調と反比例する値）を乗じることで、注目画素ＰＸＰ
の直前のｎ個の画素に対して半導体レーザ７１が発光し
た結果生じるドループ特性を補正するためのドループ補
正信号Ｄｒｐが生成される。

【００５０】

【数３】Ｄｒｐ＝Ｋ（ＧＲ１＋ＧＲ２＋……＋ＧＲ（ｎ
−２）＋ＧＲ（ｎ−１）＋ＧＲｎ）図５に戻って説明すると、ガンマ変換した画像データＶ
γの注目画素ＰＸＰに対して、ドループ補正部５１によ
り算出したドループ補正信号Ｄｒｐを加算する。ドルー
プ補正信号Ｄｒｐを加算して得られた補償データは、画
素変調発生部５２へと送られ所定の変調方式で変調され
変調駆動パルスＶＭが生成される。変調駆動パルスＶＭ
は、画像データＶγのうち同一階調の画素に対する感光
体ドラム８０上の潜像の電子密度がその形成位置にかか
わらず一定となるように半導体レーザ７１からの光ビー
ムのエネルギを制御して、半導体レーザ７１の温度特性
を補償するように構成されている。

【００５１】したがって、印刷用紙上に形成される画像
の濃淡を画像データの階調に応じたものに補正すること
ができる。つまり、ＦＩＦＯメモリに格納された半導体
レーザ７１の発光経歴に基づいて、画像データのうち同
一階調の画素に対する潜像の電子密度が感光体ドラム８
０上の形成位置にかかわらず略一定となるように光ビー
ムのエネルギを制御することで、ドループ特性による印
刷用紙上の画像の濃淡を画像データの階調に応じたもの
に補正することができる。

【００５２】変調駆動パルスＶＭの補正結果は画素変調
発生部５２の変調方式によって異なり、ＰＷＭ（パルス
幅変調）であれば変調駆動パルスＶＭのパルス幅が変わ
るため、照射時間を変えて１画素に対するレーザ出力の
エネルギを補正して感光体ドラム８０上の潜像の電子密
度を制御することになる。一方、光量変調であれば変調
駆動パルスＶＭの発光レベルが変わるため、半導体レー
ザの発光光量、すなわち発光エネルギを補正することで
１画素に対するレーザ出力のエネルギを補正して感光体
ドラム８０上の潜像の電子密度を制御することになる
が、いずれの場合にも１画素に対する半導体レーザの発
光エネルギを補正することでドループ特性による画像の
濃淡の変化を防ぐことができる。

【００５３】また、ドループ補正信号Ｄｒｐは画像デー
タの表す階調を考慮して算出されるので、画像データの
うち同一階調の画素に対する感光体ドラム８０上の静電
潜像の電子密度がその形成位置にかかわらず略一定とな
るように半導体レーザ７１からの光ビームのエネルギが
制御され、印刷用紙上の画像の濃淡を印刷用紙の全面に
わたり画像データの階調に応じたものに補正することが
できる。

【００５４】以上の説明から本実施の形態によれば、半
導体レーザの画像形成画像形成期間の発光経歴に基づい
て変調駆動パルスＶＭを補正することで適切な発光制御
を行っているので、紙間ＡＰＣやライン間ＡＰＣにおい
て、非画像形成期間にＡＰＣを実行してから次にＡＰＣ
を実行するまでの半導体レーザの温度変動によって発光
レベルが変わり、印刷用紙の位置により印刷用紙上に形
成される画像の濃淡が画像データＶγの階調を十分に再
現できないという問題を解決することができる。また、
ＡＰＣ制御とは独立して補正を行っているので、ＡＰＣ
制御の回数を増やすことなく画像の濃淡を補正でき、画
像形成装置のさらなる高速化に十分に対応し得、高解像
度で階調再現性の良い画像形成装置を提供することがで
きる。

【００５５】中間階調を印刷する画像形成装置において
微小な発光パワー制御が必要であるが、本実施の形態に
よって半導体レーザの発光経歴、すなわち印刷する画像
データの粗密具合からドループ特性を予測して半導体レ
ーザの発光エネルギを可変にして感光体ドラム８０に書
き込み制御するように構成したので、温度特性や画像デ
ータによって異るドループ特性に対しても著しい補正効
果を発揮し、画像の違いにかかわらず常に階調再現性の
良い画像を印刷用紙に形成することができる。

【００５６】（第２の実施の形態）次に、図８は本発明
を適用した画像形成装置の第２の実施の形態の要部の構
成を示すブロック図である。図８において、図４中の構
成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複する説
明は省略する。

【００５７】第１の実施の形態では、ガンマ変換部５０
からの画像データＶγをドループ補正部５１により逐次
補正し画像データＶγに重み付け（ドループ補正信号Ｄ
ｒｐを加算）していたが、本実施の形態の構成では、ド
ループ補正信号Ｄｒｐを加算して得られたドループ補正
部５１からの補償データにより定電流部６０の電流量を
印刷しようとする画素に応じて変える部分のみが相違し
ており、第１の実施の形態と同様の効果を得ることがで
きる。

【００５８】また本実施の形態では、半導体レーザ７１
を発光動作させる定電流源の電流を変化させている。こ
のため、パルス幅変調、および光量変調のいずれの場合
においても、半導体レーザ７１からの光ビームのエネル
ギ量を補正する構成となる。したがって、特にパルス幅
変調においてはパルス幅の変化にリニアリティを持たせ
ることができるため、第１の実施の形態よりもさらに高
精度のドループ補正を行うことができる。

【００５９】（第３の実施の形態）次に、図９は本発明
を適用した画像形成装置の第３の実施の形態の要部の構
成を示すブロック図である。図９において、図４中の構
成要素と同一構成要素には同一符号を付して、重複する
説明は省略する。図４に示した第１の実施の形態の構成
と異なる点は、セレクタ５５と、ＡＰＣ発光信号とＢＤ
同期発光信号とが入力される非画像データ生成部５６を
有する点である。

【００６０】プリンタなどの画像形成装置では、画像デ
ータＶγは画像形成期間のみ送出され非画像形成期間に
は画像データＶγは存在しない。したがって、非画像形
成期間中は半導体レーザ７１は画像データによっては駆
動されない。しかし画像形成期間以外の非画像形成期間
中にも、半導体レーザ７１はＡＰＣ制御のためのＡＰＣ
発光信号のタイミング（紙間ＡＰＣかライン間ＡＰＣか
により異なる）で発光し、また、ポリゴンミラー７５と
の同期をとるためにＢＤ同期発光信号のタイミングで発
光する。非画像形成期間中のそれ以外の期間は、半導体
レーザ７１はオフしており発光しない。

【００６１】そこで本実施の形態では、非画像データ生
成部５６により、ＡＰＣ発光期間とＢＤ同期発光期間に
はそれぞれの発光レベルに相当するレベルとなり、それ
以外の期間には画像データＶγの表す階調の最低階調部
分に相当する無信号レベルとなる非画像データＮＶを生
成している。このセレクタ５５は、ＢＤ同期発光信号と
所定のタイミングで同期してスイッチングし、ガンマ変
換部５０からの画像データＶγを、非画像形成期間には
非画像データ生成部５６からの非画像データＮＶを選択
出力する。

【００６２】このように構成した本実施の形態によれ
ば、画像形成期間のみならず非画像形成期間においても
半導体レーザ７１の駆動状態をドループ予測部５１ａで
予測して、半導体レーザ７１の全発光についてその発光
経歴を考慮して次の発光エネルギを補正することができ
る。したがって、第１の実施の形態および第２の実施の
形態より精度の高いドループ補正を行うことで、より階
調再現性の良い画像を印刷用紙に形成することができ
る。

【００６３】（第４の実施の形態）次に、図１０は本発
明を適用した画像形成装置の第４の実施の形態の要部の
構成を示すブロック図である。図１０において、図９中
の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複す
る説明は省略する。

【００６４】第３の実施の形態では、ドループ補正部５
１のガンマ変換部５０からの画像データＶγまたは非画
像データ生成部５６からの非画像データＮＶのいずれか
を逐次補正し重み付け（ドループ補正信号Ｄｒｐを加
算）していたが、本実施の形態の構成では、このドルー
プ補正部５１からの補償データに応じて定電流部６０の
電流量を変える部分のみが相違しており、第３の実施の
形態と同様の効果を得ることができる。

【００６５】また本実施の形態では、半導体レーザ７１
を発光動作させる定電流源の電流を変化させている。こ
のため、パルス幅変調、および光量変調のいずれの場合
においても、半導体レーザ７１からの光ビームのエネル
ギ量を補正する構成となる。したがって、特にパルス幅
変調においてはパルス幅の変化にリニアリティを持たせ
ることができるため、第３の実施の形態よりもさらに高
精度のドループ補正を行うことができる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、印刷しようとする画像に対して階調再現性の良い画
像を印刷用紙に形成することができるという効果が得ら
れる。

【００６７】すなわち、本発明では、光ビームを発生す
る発光源を発光させるときの発光源の温度特性による発
光レベルの変化を発光源の発光経歴に基づいて予測し、
その予測結果に応じて発光源が発生する光ビームのエネ
ルギを補正する補正信号を生成し、補正信号に基づい
て、画像データのうち同一階調の画素に対する潜像の密
度が回転感光体上の形成位置にかかわらず略一定となる
ように光ビームのエネルギを制御することで、光ビーム
に基づいて回転感光体を走査して画像データに応じた潜
像を形成し、潜像に基づいてエネルギに応じた濃淡の画
像を記録媒体に形成するので、記録媒体上の画像の濃淡
を画像データの階調に応じたものに補正することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した画像形成装置の第１の実施の
形態の概略構成を示すブロック図である。

【図２】本発明を適用した画像形成装置の第１の実施の
形態の画像形成動作を示すタイミングチャートである。

【図３】本発明を適用した画像形成装置の第１の実施の
形態のレーザビームによる走査光学系を示す図である。

【図４】本発明を適用した画像形成装置の第１の実施の
形態の要部の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明を適用した画像形成装置の第１の実施の
形態のドループ補正部５１の動作説明図である。

【図６】本発明を適用した画像形成装置の第１の実施の
形態のドループ補正部５１に入力される画像データＶγ
を時系列的に示す図である。

【図７】ドループ補正を行う際に作成される補正テーブ
ルＴＢを示す説明図である。

【図８】本発明を適用した画像形成装置の第２の実施の
形態の要部の構成を示すブロック図である。

【図９】本発明を適用した画像形成装置の第３の実施の
形態の要部の構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明を適用した画像形成装置の第４の実施
の形態の要部の構成を示すブロック図である。

【図１１】半導体レーザの電流対光出力特性を示す図で
ある。

【図１２】典型的な半導体レーザ駆動部分の一般モデル
を示す図である。

【図１３】典型的な半導体レーザ駆動部分のドループ特
性のモデルを示す図である。

【符号の説明】

１ホストコンピュータ２プリンタ３プリンタコントローラ４プリンタエンジン５画像処理部６画像形成部５０ガンマ変換部５１ドループ補正部５１ａドループ予測部５２画素変調発生部５５セレクタ５６非画像データ生成部６０定電流部６１レーザ駆動回路部６２ＡＰＣ部７１半導体レーザ７２コリメータレンズ７３シリンドリカルレンズ７４スキャナモータユニット７５ポリゴンミラー７６，８２フォトダイオード７７トーリックレンズ７８ＦΘレンズ７９反射ミラー８０感光ドラム８１水平同期ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光源が発生する光ビームのエネルギを
制御する制御手段と、前記光ビームに基づいて回転感光
体を走査して画像データに応じた潜像を形成する潜像形
成手段と、前記潜像に基づいて前記エネルギに応じた濃
淡の画像を記録媒体に形成する画像形成手段とを具備し
た画像形成装置において、前記発光源を発光させるときの前記発光源の温度特性に
よる発光レベルの変化を前記発光源の発光経歴に基づい
て予測し、その予測結果に応じて前記発光源が発生する
前記光ビームのエネルギを補正する補正信号を生成し、
前記補正信号に基づいて、前記画像データのうち同一階
調の画素に対する前記潜像の密度が前記回転感光体上の
形成位置にかかわらず略一定となるように前記光ビーム
のエネルギを制御することで、前記記録媒体上の前記画
像の濃淡を前記画像データの階調に応じたものに補正す
る濃淡補正手段を具備したことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】前記濃淡補正手段は、前記画像データの
うち印刷しようとする画素の直前のｎ個（ｎは正の整
数）の画素データからなる前記発光経歴を格納する格納
手段と、前記ｎ個の画素データそれぞれに対して前記発
光源が発光してから前記印刷しようとする画素に対して
前記発光源が発光するまでの時間と前記ｎ個の画素デー
タそれぞれの階調とに基づいて、前記発光源の前記印刷
しようとする画素に対する発光レベルへの影響度に応じ
た前記補正信号を生成する生成手段と、前記印刷しよう
とする画素のデータに前記補正信号を加算することで前
記温度特性を補償する補償データを出力する加算手段と
を有しており、前記制御手段は、前記印刷しようとする画素に対する前
記発光源からの前記光ビームのエネルギを前記補償デー
タに基づいて制御することを特徴とする請求項１に記載
の画像形成装置。
【請求項３】前記発光源は電流源からの電流により動
作して前記光ビームを発生し、前記濃淡補正手段は、前記画像データのうち印刷しよう
とする画素の直前のｎ個（ｎは正の整数）の画素データ
からなる前記発光経歴を格納する格納手段と、前記ｎ個
の画素データそれぞれに対して前記発光源が発光してか
ら前記印刷しようとする画素に対して前記発光源が発光
するまでの時間と前記ｎ個の画素データそれぞれの階調
とに基づいて、前記発光源の前記印刷しようとする画素
に対する発光レベルへの影響度に応じた前記補正信号を
生成する生成手段と、前記印刷しようとする画素のデー
タに前記補正信号を加算することで前記温度特性を補償
する補償データを出力する加算手段とを有しており、前記補償データに基づいて前記電流源からの前記電流を
可変して前記印刷しようとする画素に対して前記発光源
に流れる電流を制御することで、前記光ビームのエネル
ギを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形
成装置。
【請求項４】前記発光源は前記回転感光体に前記潜像
を形成する潜像形成期間には前記画像データに応じて前
記光ビームを発生すると共に、他の期間には発光信号に
基づいて前記光ビームを発生し、前記濃淡補正手段は、前記画像データが表す階調の最低
階調部分に相当する無信号データと前記他の信号とを含
む非画像データを生成する第１の生成手段と、前記他の
期間には前記非画像データを、前記潜像形成期間には前
記画像データを出力する選択出力手段と、前記選択出力
手段から出力されるデータのうち前記発光源を発光させ
ようとするデータの直前のｎ個（ｎは正の整数）のデー
タからなる前記発光経歴を格納する格納手段と、前記ｎ
個のデータそれぞれに対して前記発光源が発光してから
前記発光源を発光させようとする他のデータに対して前
記発光源が発光するまでの時間と前記ｎ個のデータそれ
ぞれのレベルとに基づいて、前記他のデータに対する発
光レベルへの影響度に応じた前記補正信号を生成する第
２の生成手段と、前記他のデータに前記補正信号を加算
することで前記温度特性を補償する補償データを出力す
る加算手段とを有しており、前記制御手段は、前記発光源を発光させようとするデー
タに対する前記発光源からの前記光ビームのエネルギを
前記補償データに基づいて制御することを特徴とする請
求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記発光源は電流源からの電流により動
作して、前記回転感光体に前記潜像を形成する潜像形成
期間には前記画像データに応じて前記光ビームを発生す
ると共に、他の期間には発光信号に基づいて前記光ビー
ムを発生し、前記濃淡補正手段は、前記画像データが表す階調の最低
階調部分に相当する無信号データと前記他の信号とを含
む非画像データを生成する第１の生成手段と、前記他の
期間には前記非画像データを、前記潜像形成期間には前
記画像データを出力する選択出力手段と、前記選択出力
手段から出力されるデータのうち前記発光源を発光させ
ようとする他のデータの直前のｎ個（ｎは正の整数）の
データからなる前記発光経歴を格納する格納手段と、前
記ｎ個のデータそれぞれに対して前記発光源が発光して
から前記他のデータに対して前記発光源が発光するまで
の時間と前記ｎ個のデータそれぞれのレベルとに基づい
て、前記発光源の前記他のデータに対する発光レベルへ
の影響度に応じた前記補正信号を生成する第２の生成手
段と、前記発光源を発光させようとするデータに前記補
正信号を加算することで前記温度特性を補償する補償デ
ータを出力する加算手段とを有しており、前記補償データに基づいて前記電流源からの前記電流を
可変して前記他のデータに対して前記発光源に流れる電
流を制御することで、前記光ビームのエネルギを制御す
ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記生成手段は、前記ｎ個の画素データ
が表す階調情報を前記ｎ個の画素データと前記印刷しよ
うとする画素との時間間隔で除したものの和に基づいて
前記補正信号を生成することを特徴とする請求項２また
は３に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記第２の生成手段は、前記ｎ個のデー
タが表す階調情報を前記ｎ個のデータと前記他のデータ
との時間間隔で除したものの和に基づいて前記補正信号
を生成することを特徴とする請求項４または５に記載の
画像形成装置。
【請求項８】前記発光信号は、ＢＤ同期発光信号およ
びＡＰＣ発光信号を含んでなることを特徴とする請求項
４または５に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記発光源は、半導体レーザであること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像
形成装置。
【請求項１０】前記格納手段は、ＦＩＦＯメモリであ
ることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載
の画像形成装置。