シェーディング補正方法及びシェーディング補正装置
【課題】 複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置のシェーディング特性を迅速に得て、複数の発光部のシェーディング補正データが容易に得られ複数の光束で被走査面を均一の光強度で走査することができるシェーディング補正方法を得ること。
【解決手段】 画像情報を形成する光走査装置における被走査面の有効走査範囲内のシェーディング特性を光量測定手段で測定し、測定したシェーディング特性を用いて光束毎に被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一となるためのシェーディング補正データを複数の発光部毎に求め、複数の発光部毎に求めたシェーディング補正データを用いて複数の発光部から放射される光束の光強度を調整するシェーディング補正方法であって、複数の発光部毎のシェーディング補正データを前記光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より演算して求めること。
【解決手段】 画像情報を形成する光走査装置における被走査面の有効走査範囲内のシェーディング特性を光量測定手段で測定し、測定したシェーディング特性を用いて光束毎に被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一となるためのシェーディング補正データを複数の発光部毎に求め、複数の発光部毎に求めたシェーディング補正データを用いて複数の発光部から放射される光束の光強度を調整するシェーディング補正方法であって、複数の発光部毎のシェーディング補正データを前記光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より演算して求めること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシェーディング補正方法及びシェーディング補正装置に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の光走査装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等に用いられる光走査装置においては、光源手段から画像信号に応じて変調された光束が放射される。そして光変調された光束をポリゴンミラーから成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する結像光学系を介して被走査面としての感光体上を光走査して画像形成を行っている。光偏向器で偏向され結像光学系を透過した光束は、被走査面において走査速度がほぼ一定になるように補正さていれる。しかしながら、被走査面に入射する光束の光強度は像高（走査位置）によって強弱が生じている。
【０００３】
この理由は光源手段から出射した光束が被走査面に到達するまでの間に通過又は反射する結像レンズやミラー等の光学素子の透過率や反射率が光束の入射角によって異なるためである。また、結像光学系の厚みが光束の入射位置によって異なること、そして被走査面上での光束の等速性が結像光学系により補正しきれなく、不等速になったこと等が原因となっている。
【０００４】
以下、このような被走査面上の像高に入射するときの光束の光強度の強弱（差）をシェーディング（シェーディング特性）と呼ぶ。このシェーディングは画像形成の際に主走査方向の画像濃度に影響を与える。従来より、このときのシェーディングを補正する補正手段を設けた光走査装置が知られている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１のレーザ露光装置では、感光体面上のシェーディング特性を測定する光量測定部と、光源手段から出射される光束の光強度を補正する光強度補正部を用い、シェーディング特性の測定結果に基づいてシェーディングを補正している。特許文献１では被走査面上に入射する光束の光強度が最も低い像高を基準として、他の像高の光量の比率をシェーディング補正データとして求めている。
【０００６】
また近年、光走査装置に用いられる光源手段として端面発光型レーザと比較し、格段に発光部が多く、２次元並列集積化、発光部のレイアウトが容易である垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が用いられている。これを用いると被走査面を複数の光束で同時に走査することができて、画像形成をより光束に行うことが容易となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光源手段の発光部が増加すると、被走査面を一度の走査で複数の走査線（画像）を形成することができる。光源手段としての複数の発光部を有する垂直共振器型面発光レーザは構成上、個々の発光部の偏光方向を揃えることが困難である。またこのことによりシェーディング特性は発光部により大きくばらつく傾向がある。例えば、偏光方向が数度傾きをもつと、シェーディング特性も偏光方向の傾き量に応じて変化してくる。
【０００９】
その結果、被走査面におけるシェーディング特性を補正するため、被走査面に入射する光束の光量測定を各発光部を１つずつ発光させ、その都度被走査面上での入射光束の光量（光強度）を測定している。例えば８つの発光部を有する光源手段を用いた光走査装置においては８回のシェーディング特性の測定を行ない、８つのシェーディング特性の測定データを基にシェーディング補正を行なっている。
【００１０】
このため、シェーディング補正を行なうのに多大な時間を要していた。また近年、画像形成の更なる高精細化が求められているため、更に発光部が多くなる場合は、発光部の数に応じた膨大な測定時間を要することとなる。特許文献１においては、複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置のシェーディング特性の測定方法、測定回数に関しては何ら記載されていない。そして更には複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置には対応していない。
【００１１】
本発明は複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置に好適なものである。本発明はシェーディング特性を迅速に得て、複数の発光部のシェーディング補正データが容易に得られ複数の光束で被走査面を均一の光強度で走査することができるシェーディング補正方法及びシェーディング補正装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のシェーディング補正方法は、被走査面を、複数の発光部を有する光源手段からの画像信号により変調された複数の光束で走査し、画像情報を形成する光走査装置における被走査面の有効走査範囲内のシェーディング特性を光量測定手段で測定し、測定したシェーディング特性を用いて光束毎に被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一となるためのシェーディング補正データを前記複数の発光部毎に求め、前記複数の発光部毎に求めたシェーディング補正データを用いて前記複数の発光部から放射される光束の光強度を調整するシェーディング補正方法であって、
前記複数の発光部毎のシェーディング補正データを前記光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より演算して求めることを特徴としている。
【００１３】
この他、本発明のシェーディング補正装置は、数の発光部を有する光源手段から画像信号により変調された複数の光束で被走査面上を走査し、画像情報を形成する光走査装置における被走査面の有効走査範囲内のシェーディング特性を測定する光量測定手段と、該光量測定手段で測定したシェーディング特性を用いて被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一になるためのシェーディング特性データを前記複数の発光部毎に演算し求める演算手段と、
該演算手段で求めたシェーディング特性データを用いて前記複数の発光部から放射される光束の光強度を制御する制御手段とを有するシェーディング補正装置において、前記演算手段は、前記光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より前記複数の発光部のシェーディング補正データを求めていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置のシェーディング特性を迅速に得て、複数の発光部のシェーディング補正データが容易に得られる。この結果、複数の光束で被走査面を均一の光強度で走査することができるシェーディング補正方法及びシェーディング補正装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１のシェーディング補正方法を用いた光走査装置の主走査断面図
【図２】本発明のシェーディング補正方法を用いた実施例１の光源手段の拡大図
【図３】本発明の実施例１のシェーディング特性測定時の光源手段の発光状態を示した図
【図４】従来のシェーディング特性測定時の光源手段の発光状態を示した図
【図５】本発明の実施例１のシェーディング補正方法のフローチャート
【図６】本発明の実施例１のシェーディング特性データとレーザ発光量（補正量）、シェーディング補正後の光量分布の関係を示した説明図
【図７】本発明のシェーディング補正方法を用いた実施例１のカラー画像形成装置の要部斜視図
【図８】本発明の実施例２に係るシェーディング特性の測定時の光源手段の発光状態を示した説明図
【図９】本発明の実施例３に係るシェーディング特性の測定時の光源手段の発光状態を示した説明図
【図１０】本発明の実施例４に係るシェーディング特性の測定時の光源手段の発光状態を示した説明図
【図１１】本発明のシェーディング補正方法を用いた実施例のカラー画像形成装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明のシェーディング補正方法及びシェーディング補正装置の実施例を説明する。本発明のシェーディング補正方法は、感光体等の被走査面を、垂直共振器型面発光レーザ等の複数の発光部を有する光源手段からの画像信号により変調された複数の光束で走査し、画像情報を形成する光走査装置に用いられる。被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の強弱であるシェーディング特性を被走査面又はそれと共役の位置に設けた光量測定手段で測定する。
【００１７】
そして演算手段によって測定したシェーディング特性を用いて、複数の発光部より放射される光束毎に被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一となるためのシェーディング補正データを複数の発光部毎に求める。このときの複数の発光部毎のシェーディング補正データは光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より演算して求めている。複数の発光部のシェーディング補正データは具体的に次のようにして求めている。
【００１８】
（ａ）複数の発光部を全て同時に発光させ、複数の発光部からの全ての光束を光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていること。
【００１９】
（ｂ）複数の発光部のうち最も離間している２つの発光部を結ぶ線分の中点に最も近い１つの発光部を発光させたときの光束を光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていること。
【００２０】
（ｃ）複数の発光部のうち最も離間している２つの発光部を同時に発光させ、２つの発光部からの全ての光束を光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていること。
【００２１】
（ｄ）複数の発光部を、発光部の数よりも少ない数のグループに分け、このうち１つのグループの複数の発光部を全て同時に発光させたときの全ての光束を光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていること。
【００２２】
そして複数の発光部毎に求めたシェーディング補正データを用いて制御手段によって複数の発光部から放射される光束の光強度を調整する。これによって、複数の発光部から各々放射される光束がいずれも被走査面の各像高（有効走査範囲内）に入射するときの光強度が均一になるようにしている。
【００２３】
［実施例１］
図１は本発明のシェーディング補正方法を用いた光走査装置の実施例１の光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００２４】
尚、以下の説明において、副走査方向（Ｚ方向）とは、偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向（偏向手段の回転軸と平行な方向）を法線とする断面である。主走査方向（Ｙ方向）とは、偏向手段で偏向走査される光束を主走査断面に投射した方向である。副走査断面とは、主走査方向を法線とする断面である。
【００２５】
図中、１は光源手段であり、垂直共振器型面発光レーザ等より成っており、本実施例では８つの発光部を有している。図２は光源手段１の要部概略図である。光源手段１を構成する８つの発光部１ａ〜１ｈは図２の如く、直線上に整列され、且つ、その直線は主走査方向（ｙ方向）及び副走査方向（ｚ方向）に対し、ある所定の角度を有するよう配置されている。
【００２６】
図１には簡略化のため１本の光束のみ図示している。２は開口絞りであり、光源手段１から出射された発散光束を特定のビーム形状に成形している。３は集光レンズ（アナモフィックレンズ）であり、主走査方向（主走査断面内）と副走査方向（副走査断面内）とで異なる屈折力（パワー）を有している。集光レンズ３は開口絞り２を通過した発散光束を主走査方向では平行光束（もしくは収束光束）とし、副走査方向では収束光束に変換している。尚、光源手段１、開口絞り２、集光レンズ３の各要素は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。
【００２７】
入射光学系ＬＡは、光源手段１から出射した複数の光束を後述する偏向手段５の同一の偏向面５ａに導光している。尚、集光レンズ３を２つの光学素子(球面系よりなるコリメータレンズと副走査方向にパワーを有するシリンダーレンズ)より構成しても良い。また、集光レンズ３はコリメータレンズとシリンドリカルレンズとを一体化して構成しても良い。
【００２８】
５は入射光束を反射偏向する偏向手段としての光偏向器であり、モータ等より成る駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度（等角速度）で回転している。６は結像手段としての集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系である。
【００２９】
本実施例における結像光学系６は主走査方向（主走査断面内）と副走査方向（副走査断面内）とで異なる屈折力を有する結像光学素子である第１、第２の結像レンズ（走査レンズ）６ａ、６ｂを有している。
【００３０】
本実施例における第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂはプラスチック材料（樹脂）より成り、光偏向器５の同一の偏向面５ａによって偏向された画像情報に基づく複数の光束を被走査面としての感光ドラム面７上（被走査面上）に結像させている。且つ、第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂは副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面７との間を共役関係にすることにより、偏向面５ａの面倒れ補償を行っている。
【００３１】
第１の結像レンズ６ａは、第１の結像レンズ６ａの光軸上において主走査断面内及び副走査断面内において正の屈折力を有している。第２の結像レンズ６ｂは第２の結像レンズ６ｂの光軸上において主走査断面内と副走査断面内において互いに異なった正の屈折力を有している。７は被走査面としての感光ドラム面（感光ドラム）である。
【００３２】
本実施例においては、画像情報に応じて光源手段１から光変調され出射した８本の発散光束が開口絞り２により光束径が規制され、集光レンズ３に入射する。集光レンズ３に入射した光束のうち主走査断面内においては平行光束となって出射する。また副走査断面内においては光偏向器５の同一の偏向面５ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。そして光偏向器５の偏向面５ａで偏向された８本の光束は第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂを介して感光ドラム面７上にスポット状に結像する。
【００３３】
そして光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、感光ドラム面７上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面７上に画像記録（画像形成）を行っている。
【００３４】
本実施例では上述の如く第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂの材料をプラスチック材料（樹脂）より形成しているが、材料はプラスチック材料に限らず、ガラス材料であっても良い。図２は図１の光源手段１の拡大図である。図３は被走査面７上における光強度の強弱を示すシェーディング特性の測定時の光源手段１の発光状態を示した説明図である。
【００３５】
本実施例において図２に示すように光源手段１は８つの発光部１a〜１ｈを有している。そしてシェーディング特性を測定する際には図３に示すように８つの発光部１a〜１ｈを同時に発光させた状態において、偏光器５を回転させ、被走査面７において８本の光束を走査させる。そして被走査面７の相当の位置に配置した光量測定部（光量測定手段）８を主走査方向に走査させることにより各像高による光量を同時に１回で測定しシェーディング特性を得る。
【００３６】
本実施例において、光量測定部８が有するセンサの副走査方向の検出サイズは８本の光束が全て十分に入る大きさとなっている。光量測定部８に入射する光量は大きくなる（８倍近くなる）ため、センサの分解能はあまり高いものでなくても良い。また、光量測定部８は主走査方向に走査するものに限らず、走査領域内に複数の光量測定部を固定して設けても良い。
【００３７】
本実施例では光量測定部８の１回の走査で得られた１つのシェーディング特性データより８つの発光部の８本の光束の各々のシェーディング補正データを決定する。そして各像高において発光部１ａ〜１ｈの発光量を調整している。これにより光束毎に被走査面の各像高に入射する光束の光強度が均一になるようにしている。
【００３８】
図４は従来のシェーディング特性の測定時の光源手段１の複数の発光部の発光状態を示した図である。従来は図４のように８つの発光部８ａ〜８ｈを１つずつ発光させた状態で８回の走査を行い８回のシェーディング特性を測定していた。これに対して、本実施例においては１回の走査でシェーディング特性が得られるため測定タクトは従来と比較して１／８に短縮される。
【００３９】
本実施例では光源手段１の全発光部を発光させて得られた１つのシェーディング特性データを用いて決定した１つのシェーディング補正データを用いて個々の（８つの）シェーディング特性を補正している。このときの補正残差のばらつきは軽微であって、画像濃度ムラの問題とならない。
【００４０】
更に精度良くシェーディング補正したい場合は、シェーディング特性のバラツキの主な要因となる光源手段１からの出射される複数の光束の偏光角差を把握するため、予め８つの光束の偏光角すべてを測定する。そして、それより作成した偏向角テーブル（情報記録手段）を用いると良い。この偏光角テーブルより各々の偏光角によるシェーディング特性の傾きを予測し、前述した光源手段１の全発光部を発光させて得られた１つのシェーディング特性データにそれぞれの偏向角から予測されたシェーディング特性の傾きをそれぞれ上乗せする。
【００４１】
そして決定された８つのシェーディング補正データを用いることで、８つの発光部１ａ〜１ｈのすべての走査光束においてシェーディング補正残差をほぼゼロとすることができる。また、本実施例においては偏向器５の偏向面５ａに入射する光束の主走査方向の幅が偏向面の主走査方向の幅より小さい、所謂、アンダーフィルド光学系（ＵＦＳ）を採用している。
【００４２】
よって結像光学系６の瞳が開口絞り２の位置と共役となるため顕著な照度むらは発生しない。このため光源手段１ａ全発光部１ａ〜１ｈを発光させて得られたシェーディング特性データを用いて個々のシェーディング特性を補正しても補正残差のばらつきは軽微であって、画像濃度ムラの問題とならない。
【００４３】
本実施例においてはシェーディング補正を行なうために光源手段１の発光量を像高に応じて変化調整しているが、これに限るものではなく、像高に応じて光束の発光パルス幅を変調することによりシェーディング補正を行なっても良い。
【００４４】
次に本実施例におけるシェーディング補正の工程を説明する。図５は本実施例のシェーディング補正のフローチャートである。図７は本発明のシェーディング補正方法を用いたカラー画像形成装置の要部概略図である。
【００４５】
初めに光学箱に面発光レーザ（光源手段）１、集光レンズ３、光偏向器５、結像レンズ（光学素子）６ａ、６ｂを組み込む（ステップＳ１）。そして次に光走査装置内に組み込まれた面発光レーザ（光源手段）１の発光部１ａ〜１ｈの全ての発光部を発光させる（ステップＳ２）。そして光学素子が組み込まれた光走査装置の光量測定手段８でシェーディング特性を測定する（ステップＳ３）。
【００４６】
シェーディング特性データは面発光レーザ１の基板に実装された情報記憶手段１０１としてのＲＯＭに書き込む（ステップＳ４）。尚、情報記憶手段１０１としてはＲＯＭに限らず、例えばＲＡＭや２次元バーコード等、情報を保持できるものであればこの限りではない。
【００４７】
このシェーディング特性のデータはより多い方が高精度なシェーディング補正が行なえる点で良いが、メモリ容量が必要となってくるため、実際にはカラー画像形成装置に要求されるシェーディング補正の精度等に基づきデータ点数は決定される。本実施例のシェーディング特性テーブルは光走査装置の有効走査幅３１０ｍｍに対して±１５３ｍｍ、０ｍｍ、の計３点のデータから成っている。
【００４８】
そしてシェーディング特性の測定を行ないシェーディング特性データを保有した光走査装置は画像形成装置に組み込まれる（ステップＳ５）。そして演算手段１０２により３点で測定された光量は、測定されていない各像高で数値化するために２次関数に曲線近似される(ステップＳ６)。
【００４９】
近似式は、
Ｚ=ＡＹ２＋ＢＹ＋Ｃ
Ｙ：主走査方向の像高
Ｚ：測定光量
Ａ、Ｂ、Ｃ：係数
を用いる。
【００５０】
このような２次関数で曲線近似を行なうためには主走査方向に少なくとも３点で検出した値が必要となる。光量測定の数を更に増やせば曲線近似の精度が向上するが、メモリ容量の大型化にもつながってしまう。このため実際には、画像形成装置に要求されるシェーディング補正の精度等に基づき、光量測定数、曲線近似する多項式の次数が決定される。よって本実施例のように光量測定数は３つに限られるものではなく、３つ以上でも良い。
【００５１】
次に演算手段１０２は曲線近似された光量データを基に、各像高に対する光束の発光量（レーザ発光量）の算出が行われる（ステップＳ７、Ｓ８）。但し、シェーディング補正の工程の順序はこれに限らず、例えば、光走査装置を画像形成装置に組み込む前に、光量測定装置で測定されたシェーディング特性データを光量測定装置内で曲線近似し、近似式の係数を情報記憶手段１０１に書き込んでも良い。そして制御手段１０３により算出された面発光レーザの発光量を基に面発光レーザの発光量を制御する（ステップＳ９）。
【００５２】
図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はシェーディング特性データとレーザ発光量（補正量）、シェーディング補正後の光量分布の関係の説明図である。光源手段１から出射した光束は偏向器５により偏向反射された後、第一の走査レンズ６ａ、第二の走査レンズ６ｂの順に透過する。第一の走査レンズ６ａ、第二の走査レンズ６ｂを透過する毎に被走査面７の端部に向かうに従い光量が上がっていく（図６（Ａ））。
【００５３】
よってシェーディング補正はシェーディング特性測定データを基に、被走査面の中央部に対して端部で光源手段の発光量（強度）を低減させるような制御を行なう（図６（Ｂ））。このような発光量の制御を行なうことにより、図６（Ｃ）のように各像高に対してフラットな光量分布とすることができる。このようにレーザ発光量を制御することで画像領域全域でシェーディングは良好に補正され高品位なカラー画像を得ている。
【００５４】
本実施例においては光走査装置に設定した光量測定装置で光量を測定したが、光走査装置を画像形成装置に搭載した上で画像形成装置内で光量測定を行なっても良い。図７は本発明のシェーディング補正方法を用いた光走査装置が搭載されたカラー画像形成装置の要部斜視図である。
【００５５】
図７において１１は光走査装置であり、図１に示す４つの光走査装置が含まれている。２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、５１は搬送ベルト、１０ａ、１０ｂ、１０ｃは各々光量測定手段としての濃度センサである。搬送ベルト上に基準トナー像パターンを形成し、搬送ベルト上部の主走査方向（ｙ方向）に配置された濃度センサ（光量測定手段）１０ａ、１０ｂ、１０ｃでトナー像からの反射光の光量を測定する。
【００５６】
本実施例においては３つの濃度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのうち、１つの濃度センサ１０ｂはカラー画像形成装置の主走査方向の画像領域の中央部に配置されている。また他の２つの濃度センサ１０ａ、１０ｃはカラー画像形成装置の主走査方向の画像領域の両端部に配置されている。
【００５７】
尚、濃度センサの配置位置は画像領域の中央部に限られるものではなく、画像領域の中央部近傍であれば問題なくトナー像濃度の検出を行なうことが出来る。このときの演算センサからの検出値を基に演算手段１０２によりシェーディング補正値を決定し、シェーディング補正を行なっても良い。また、記録媒体に転写される前のトナー像の濃度の検出ではなく、これに限らず、記録媒体に転写後の画像の濃度を検出してもよい。更には、画像形成装置内に３つの光量測定手段として濃度センサを設けたが、これに限らず、電位センサ等でもよい。
【００５８】
このように本実施例においては複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置のシェーディング特性の測定において測定回数を低減している。これにより測定タクトを短縮した光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を得ている。また本実施例においては光源手段として単一基板に複数の発光部を有する垂直共振器型面発光レーザを使用したが、複数の発光部を有する端面発光レーザを微小間隔離間させて複数個設けた光源手段を用いても良い。
【００５９】
以上のように、本実施例の光走査装置では前述したシェーディング補正方法にて補正された複数の発光部のシェーディング補正データを用いて作製されている。
【００６０】
［実施例２］
次に本発明のシェーディング補正方法を用いた光走査装置の実施例２について説明する。本実施例において前述の実施例１と異なる点は、シェーディング特性データを得るための光量測定において光源手段の８つの発光部のうち１つの発光部のみ発光させた状態で発光部からの光束の光量を測定した点である。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様の効果を得ている。
【００６１】
図８は本実施例におけるシェーディング特性測定時の光源手段の発光状態を示した説明図である。光源手段１は、垂直共振器型面発光レーザより成っており、８つの発光部を有している。これらの８つの発光部は図８に示す如く、直線上に整列され、且つ、その直線は主走査方向、副走査方向に対しある所定の角度を有するよう配置されている。
【００６２】
本実施例においては最も離間している２つの発光部１ａ、１ｈを結ぶ線分の中点に最も近接している１つの発光部１ｄのみ発光させた上でシェーディング特性を測定している。そしてこの測定された１つのシェーディング特性データから８つの発光部１ａ〜１ｈからの光束のシェーディング補正データを決定している。光源手段１のほぼ中央の発光部１ｄにより得たシェーディング特性データであるため８つの発光部のシェーディング特性の中心値となり得る為、１度の測定で問題無く８つの発光部のシェーディング特性データを得られる。
【００６３】
またシェーディング特性測定時の発光部は発光部１ｄに限らず、最も離間している２つの発光部１ａ、１ｈを結ぶ線分の中点に最も近接しているもう１つの発光部１ｅを発光した状態で測定しても同様の結果が得られる。このように本実施例においては複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置のシェーディング特性の測定回数を低減している。これにより測定タクトを短縮した光走査装置、又はそれを用いた画像形成装置を得ている。
【００６４】
［実施例３］
次に本発明のシェーディング補正方法を用いた光走査装置の実施例３について説明する。本実施例において前述の実施例１と異なる点は、シェーディング特性データを得るための光量測定において光源手段の８つの発光部のうち副走査方向に最も離間している２つの発光部１ａ、１ｈを同時発光させてシェーディング特性を測定した点である。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様の効果を得ている。
【００６５】
図９は本実施例におけるシェーディング特性測定時の光源手段１の発光部の発光状態を示した説明図である。光源手段１は、垂直共振器型面発光レーザより成っており、８つの発光部を有している。これらの８つの発光部は図９の如く、直線上に整列され、且つ、その直線は主走査方向、副走査方向に対しある所定の角度を有するよう配置されている。
【００６６】
本実施例においては副走査方向に最も離間している２つの発光部１ａ、１ｈを同時発光させてシェーディング特性を測定している。そしてこの測定された１つのシェーディング特性データから８つの光束のシェーディング補正データを決定している。
【００６７】
副走査方向に最も離間している２つの発光部１ａ、１ｈから出射された光束は結像レンズ６ａ、６ｂ上でも副走査方向に最も離間した位置をそれぞれ通過する。本発明の光走査装置に用いている結像レンズ６ａ、６ｂはプラスチックから成っているため、結像レンズ６ａ、６ｂ内において複屈折の分布が発生する場合がある。この複屈折がシェーディング特性に影響を及ぼすことは周知である。
【００６８】
この複屈折は副走査方向において分布が顕著であるため副走査方向の光束通過位置によってシェーディング特性にばらつきが生じる。その副走査方向の光束の通過位置差が大きい光束を出射する２つの発光部１ａ、１ｈを同時に発光させた状態でシェーディング特性を測定する。これにより、双方のシェーディング特性測定値が平均化された１つのシェーディング特性データを得ている。
【００６９】
この測定により得られた１つのシェーディング特性データより８本の光束のシェーディング特性補正データを決定している。これにより測定タクトを短縮しつつ、８つの光束の中でもムラ無くシェーディングを補正している。
【００７０】
［実施例４］
次に本発明のシェーディング補正方法を用いた光走査装置の実施例４について説明する。本実施例において前述の実施例１と異なる点は、図１０に示すように光源手段の発光部の配列が２次元である点である。そしてシェーディング特性データを得るための光量測定において光源手段の２４個の発光部のうち１列の発光部８つを同時発光させてシェーディング特性を測定した点である。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様の効果を得ている。
【００７１】
図１０では本実施例におけるシェーディング特性測定時の光源手段の発光状態を示している。図１０において、光源手段１’は、垂直共振器型面発光レーザより成っており、発光部は８個×３列の２次元配列を成している。そして、８つの発光部からなる直線は主走査方向、副走査方向に対しそれぞれある所定の角度を有するよう配置されている。
【００７２】
本実施例においては副走査方向の中央部に配置された発光部列が有する８つの発光部１ａ〜１ｈを同時発光させてシェーディング特性を測定している。そしてこの測定された１つのシェーディング特性データから３２本の光束のシェーディング補正データを決定している。
【００７３】
光源手段のほぼ中央の発光部列により得たシェーディング特性データであるため３２個の発光部のシェーディング特性の中心値となり得る為、１度の測定で問題無く３２個の発光部分のシェーディング特性データを得られる。
【００７４】
このように本実施例においては光走査装置の光源手段の発光部が２次元となり発光部の数が増えてもシェーディング特性の測定回数を低減し、測定タクトを短縮した光走査装置、又はそれを用いた画像形成装置を得ている。
【００７５】
［カラー画像形成装置］
図１１は本発明のシェーディング補正方法を用いた実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置により４ビームを走査して各々並行して像担持体である感光体上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図１１において、６０はカラー画像形成装置、１１は実施例１から４に示したいずれかの構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。
【００７６】
図１１において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、光走査装置１１に入力される。そして、光走査装置１１からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【００７７】
本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置１１により４ビームを走査し、各々がＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応している。そして各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字している。
【００７８】
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く光走査装置１１により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【００７９】
外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【００８０】
以上のように各実施例によれば複数の発光部を有する光走査装置のシェーディング特性の測定回数を低減し、測定タクトを短縮した光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１ 光源手段、２ 開口絞り、３ 集光レンズ、５ 偏向手段、６ａ 第１の結像レンズ、６ｂ 第２の結像レンズ、７ 被走査面、ＬＡ 入射光学系、６ 結像光学系、８ 光量検出手段、１０２ 演算手段、１０３ 制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明はシェーディング補正方法及びシェーディング補正装置に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の光走査装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等に用いられる光走査装置においては、光源手段から画像信号に応じて変調された光束が放射される。そして光変調された光束をポリゴンミラーから成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する結像光学系を介して被走査面としての感光体上を光走査して画像形成を行っている。光偏向器で偏向され結像光学系を透過した光束は、被走査面において走査速度がほぼ一定になるように補正さていれる。しかしながら、被走査面に入射する光束の光強度は像高（走査位置）によって強弱が生じている。
【０００３】
この理由は光源手段から出射した光束が被走査面に到達するまでの間に通過又は反射する結像レンズやミラー等の光学素子の透過率や反射率が光束の入射角によって異なるためである。また、結像光学系の厚みが光束の入射位置によって異なること、そして被走査面上での光束の等速性が結像光学系により補正しきれなく、不等速になったこと等が原因となっている。
【０００４】
以下、このような被走査面上の像高に入射するときの光束の光強度の強弱（差）をシェーディング（シェーディング特性）と呼ぶ。このシェーディングは画像形成の際に主走査方向の画像濃度に影響を与える。従来より、このときのシェーディングを補正する補正手段を設けた光走査装置が知られている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１のレーザ露光装置では、感光体面上のシェーディング特性を測定する光量測定部と、光源手段から出射される光束の光強度を補正する光強度補正部を用い、シェーディング特性の測定結果に基づいてシェーディングを補正している。特許文献１では被走査面上に入射する光束の光強度が最も低い像高を基準として、他の像高の光量の比率をシェーディング補正データとして求めている。
【０００６】
また近年、光走査装置に用いられる光源手段として端面発光型レーザと比較し、格段に発光部が多く、２次元並列集積化、発光部のレイアウトが容易である垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が用いられている。これを用いると被走査面を複数の光束で同時に走査することができて、画像形成をより光束に行うことが容易となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光源手段の発光部が増加すると、被走査面を一度の走査で複数の走査線（画像）を形成することができる。光源手段としての複数の発光部を有する垂直共振器型面発光レーザは構成上、個々の発光部の偏光方向を揃えることが困難である。またこのことによりシェーディング特性は発光部により大きくばらつく傾向がある。例えば、偏光方向が数度傾きをもつと、シェーディング特性も偏光方向の傾き量に応じて変化してくる。
【０００９】
その結果、被走査面におけるシェーディング特性を補正するため、被走査面に入射する光束の光量測定を各発光部を１つずつ発光させ、その都度被走査面上での入射光束の光量（光強度）を測定している。例えば８つの発光部を有する光源手段を用いた光走査装置においては８回のシェーディング特性の測定を行ない、８つのシェーディング特性の測定データを基にシェーディング補正を行なっている。
【００１０】
このため、シェーディング補正を行なうのに多大な時間を要していた。また近年、画像形成の更なる高精細化が求められているため、更に発光部が多くなる場合は、発光部の数に応じた膨大な測定時間を要することとなる。特許文献１においては、複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置のシェーディング特性の測定方法、測定回数に関しては何ら記載されていない。そして更には複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置には対応していない。
【００１１】
本発明は複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置に好適なものである。本発明はシェーディング特性を迅速に得て、複数の発光部のシェーディング補正データが容易に得られ複数の光束で被走査面を均一の光強度で走査することができるシェーディング補正方法及びシェーディング補正装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のシェーディング補正方法は、被走査面を、複数の発光部を有する光源手段からの画像信号により変調された複数の光束で走査し、画像情報を形成する光走査装置における被走査面の有効走査範囲内のシェーディング特性を光量測定手段で測定し、測定したシェーディング特性を用いて光束毎に被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一となるためのシェーディング補正データを前記複数の発光部毎に求め、前記複数の発光部毎に求めたシェーディング補正データを用いて前記複数の発光部から放射される光束の光強度を調整するシェーディング補正方法であって、
前記複数の発光部毎のシェーディング補正データを前記光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より演算して求めることを特徴としている。
【００１３】
この他、本発明のシェーディング補正装置は、数の発光部を有する光源手段から画像信号により変調された複数の光束で被走査面上を走査し、画像情報を形成する光走査装置における被走査面の有効走査範囲内のシェーディング特性を測定する光量測定手段と、該光量測定手段で測定したシェーディング特性を用いて被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一になるためのシェーディング特性データを前記複数の発光部毎に演算し求める演算手段と、
該演算手段で求めたシェーディング特性データを用いて前記複数の発光部から放射される光束の光強度を制御する制御手段とを有するシェーディング補正装置において、前記演算手段は、前記光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より前記複数の発光部のシェーディング補正データを求めていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置のシェーディング特性を迅速に得て、複数の発光部のシェーディング補正データが容易に得られる。この結果、複数の光束で被走査面を均一の光強度で走査することができるシェーディング補正方法及びシェーディング補正装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１のシェーディング補正方法を用いた光走査装置の主走査断面図
【図２】本発明のシェーディング補正方法を用いた実施例１の光源手段の拡大図
【図３】本発明の実施例１のシェーディング特性測定時の光源手段の発光状態を示した図
【図４】従来のシェーディング特性測定時の光源手段の発光状態を示した図
【図５】本発明の実施例１のシェーディング補正方法のフローチャート
【図６】本発明の実施例１のシェーディング特性データとレーザ発光量（補正量）、シェーディング補正後の光量分布の関係を示した説明図
【図７】本発明のシェーディング補正方法を用いた実施例１のカラー画像形成装置の要部斜視図
【図８】本発明の実施例２に係るシェーディング特性の測定時の光源手段の発光状態を示した説明図
【図９】本発明の実施例３に係るシェーディング特性の測定時の光源手段の発光状態を示した説明図
【図１０】本発明の実施例４に係るシェーディング特性の測定時の光源手段の発光状態を示した説明図
【図１１】本発明のシェーディング補正方法を用いた実施例のカラー画像形成装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明のシェーディング補正方法及びシェーディング補正装置の実施例を説明する。本発明のシェーディング補正方法は、感光体等の被走査面を、垂直共振器型面発光レーザ等の複数の発光部を有する光源手段からの画像信号により変調された複数の光束で走査し、画像情報を形成する光走査装置に用いられる。被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の強弱であるシェーディング特性を被走査面又はそれと共役の位置に設けた光量測定手段で測定する。
【００１７】
そして演算手段によって測定したシェーディング特性を用いて、複数の発光部より放射される光束毎に被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一となるためのシェーディング補正データを複数の発光部毎に求める。このときの複数の発光部毎のシェーディング補正データは光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より演算して求めている。複数の発光部のシェーディング補正データは具体的に次のようにして求めている。
【００１８】
（ａ）複数の発光部を全て同時に発光させ、複数の発光部からの全ての光束を光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていること。
【００１９】
（ｂ）複数の発光部のうち最も離間している２つの発光部を結ぶ線分の中点に最も近い１つの発光部を発光させたときの光束を光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていること。
【００２０】
（ｃ）複数の発光部のうち最も離間している２つの発光部を同時に発光させ、２つの発光部からの全ての光束を光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていること。
【００２１】
（ｄ）複数の発光部を、発光部の数よりも少ない数のグループに分け、このうち１つのグループの複数の発光部を全て同時に発光させたときの全ての光束を光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていること。
【００２２】
そして複数の発光部毎に求めたシェーディング補正データを用いて制御手段によって複数の発光部から放射される光束の光強度を調整する。これによって、複数の発光部から各々放射される光束がいずれも被走査面の各像高（有効走査範囲内）に入射するときの光強度が均一になるようにしている。
【００２３】
［実施例１］
図１は本発明のシェーディング補正方法を用いた光走査装置の実施例１の光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００２４】
尚、以下の説明において、副走査方向（Ｚ方向）とは、偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向（偏向手段の回転軸と平行な方向）を法線とする断面である。主走査方向（Ｙ方向）とは、偏向手段で偏向走査される光束を主走査断面に投射した方向である。副走査断面とは、主走査方向を法線とする断面である。
【００２５】
図中、１は光源手段であり、垂直共振器型面発光レーザ等より成っており、本実施例では８つの発光部を有している。図２は光源手段１の要部概略図である。光源手段１を構成する８つの発光部１ａ〜１ｈは図２の如く、直線上に整列され、且つ、その直線は主走査方向（ｙ方向）及び副走査方向（ｚ方向）に対し、ある所定の角度を有するよう配置されている。
【００２６】
図１には簡略化のため１本の光束のみ図示している。２は開口絞りであり、光源手段１から出射された発散光束を特定のビーム形状に成形している。３は集光レンズ（アナモフィックレンズ）であり、主走査方向（主走査断面内）と副走査方向（副走査断面内）とで異なる屈折力（パワー）を有している。集光レンズ３は開口絞り２を通過した発散光束を主走査方向では平行光束（もしくは収束光束）とし、副走査方向では収束光束に変換している。尚、光源手段１、開口絞り２、集光レンズ３の各要素は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。
【００２７】
入射光学系ＬＡは、光源手段１から出射した複数の光束を後述する偏向手段５の同一の偏向面５ａに導光している。尚、集光レンズ３を２つの光学素子(球面系よりなるコリメータレンズと副走査方向にパワーを有するシリンダーレンズ)より構成しても良い。また、集光レンズ３はコリメータレンズとシリンドリカルレンズとを一体化して構成しても良い。
【００２８】
５は入射光束を反射偏向する偏向手段としての光偏向器であり、モータ等より成る駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度（等角速度）で回転している。６は結像手段としての集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系である。
【００２９】
本実施例における結像光学系６は主走査方向（主走査断面内）と副走査方向（副走査断面内）とで異なる屈折力を有する結像光学素子である第１、第２の結像レンズ（走査レンズ）６ａ、６ｂを有している。
【００３０】
本実施例における第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂはプラスチック材料（樹脂）より成り、光偏向器５の同一の偏向面５ａによって偏向された画像情報に基づく複数の光束を被走査面としての感光ドラム面７上（被走査面上）に結像させている。且つ、第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂは副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面７との間を共役関係にすることにより、偏向面５ａの面倒れ補償を行っている。
【００３１】
第１の結像レンズ６ａは、第１の結像レンズ６ａの光軸上において主走査断面内及び副走査断面内において正の屈折力を有している。第２の結像レンズ６ｂは第２の結像レンズ６ｂの光軸上において主走査断面内と副走査断面内において互いに異なった正の屈折力を有している。７は被走査面としての感光ドラム面（感光ドラム）である。
【００３２】
本実施例においては、画像情報に応じて光源手段１から光変調され出射した８本の発散光束が開口絞り２により光束径が規制され、集光レンズ３に入射する。集光レンズ３に入射した光束のうち主走査断面内においては平行光束となって出射する。また副走査断面内においては光偏向器５の同一の偏向面５ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。そして光偏向器５の偏向面５ａで偏向された８本の光束は第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂを介して感光ドラム面７上にスポット状に結像する。
【００３３】
そして光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、感光ドラム面７上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面７上に画像記録（画像形成）を行っている。
【００３４】
本実施例では上述の如く第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂの材料をプラスチック材料（樹脂）より形成しているが、材料はプラスチック材料に限らず、ガラス材料であっても良い。図２は図１の光源手段１の拡大図である。図３は被走査面７上における光強度の強弱を示すシェーディング特性の測定時の光源手段１の発光状態を示した説明図である。
【００３５】
本実施例において図２に示すように光源手段１は８つの発光部１a〜１ｈを有している。そしてシェーディング特性を測定する際には図３に示すように８つの発光部１a〜１ｈを同時に発光させた状態において、偏光器５を回転させ、被走査面７において８本の光束を走査させる。そして被走査面７の相当の位置に配置した光量測定部（光量測定手段）８を主走査方向に走査させることにより各像高による光量を同時に１回で測定しシェーディング特性を得る。
【００３６】
本実施例において、光量測定部８が有するセンサの副走査方向の検出サイズは８本の光束が全て十分に入る大きさとなっている。光量測定部８に入射する光量は大きくなる（８倍近くなる）ため、センサの分解能はあまり高いものでなくても良い。また、光量測定部８は主走査方向に走査するものに限らず、走査領域内に複数の光量測定部を固定して設けても良い。
【００３７】
本実施例では光量測定部８の１回の走査で得られた１つのシェーディング特性データより８つの発光部の８本の光束の各々のシェーディング補正データを決定する。そして各像高において発光部１ａ〜１ｈの発光量を調整している。これにより光束毎に被走査面の各像高に入射する光束の光強度が均一になるようにしている。
【００３８】
図４は従来のシェーディング特性の測定時の光源手段１の複数の発光部の発光状態を示した図である。従来は図４のように８つの発光部８ａ〜８ｈを１つずつ発光させた状態で８回の走査を行い８回のシェーディング特性を測定していた。これに対して、本実施例においては１回の走査でシェーディング特性が得られるため測定タクトは従来と比較して１／８に短縮される。
【００３９】
本実施例では光源手段１の全発光部を発光させて得られた１つのシェーディング特性データを用いて決定した１つのシェーディング補正データを用いて個々の（８つの）シェーディング特性を補正している。このときの補正残差のばらつきは軽微であって、画像濃度ムラの問題とならない。
【００４０】
更に精度良くシェーディング補正したい場合は、シェーディング特性のバラツキの主な要因となる光源手段１からの出射される複数の光束の偏光角差を把握するため、予め８つの光束の偏光角すべてを測定する。そして、それより作成した偏向角テーブル（情報記録手段）を用いると良い。この偏光角テーブルより各々の偏光角によるシェーディング特性の傾きを予測し、前述した光源手段１の全発光部を発光させて得られた１つのシェーディング特性データにそれぞれの偏向角から予測されたシェーディング特性の傾きをそれぞれ上乗せする。
【００４１】
そして決定された８つのシェーディング補正データを用いることで、８つの発光部１ａ〜１ｈのすべての走査光束においてシェーディング補正残差をほぼゼロとすることができる。また、本実施例においては偏向器５の偏向面５ａに入射する光束の主走査方向の幅が偏向面の主走査方向の幅より小さい、所謂、アンダーフィルド光学系（ＵＦＳ）を採用している。
【００４２】
よって結像光学系６の瞳が開口絞り２の位置と共役となるため顕著な照度むらは発生しない。このため光源手段１ａ全発光部１ａ〜１ｈを発光させて得られたシェーディング特性データを用いて個々のシェーディング特性を補正しても補正残差のばらつきは軽微であって、画像濃度ムラの問題とならない。
【００４３】
本実施例においてはシェーディング補正を行なうために光源手段１の発光量を像高に応じて変化調整しているが、これに限るものではなく、像高に応じて光束の発光パルス幅を変調することによりシェーディング補正を行なっても良い。
【００４４】
次に本実施例におけるシェーディング補正の工程を説明する。図５は本実施例のシェーディング補正のフローチャートである。図７は本発明のシェーディング補正方法を用いたカラー画像形成装置の要部概略図である。
【００４５】
初めに光学箱に面発光レーザ（光源手段）１、集光レンズ３、光偏向器５、結像レンズ（光学素子）６ａ、６ｂを組み込む（ステップＳ１）。そして次に光走査装置内に組み込まれた面発光レーザ（光源手段）１の発光部１ａ〜１ｈの全ての発光部を発光させる（ステップＳ２）。そして光学素子が組み込まれた光走査装置の光量測定手段８でシェーディング特性を測定する（ステップＳ３）。
【００４６】
シェーディング特性データは面発光レーザ１の基板に実装された情報記憶手段１０１としてのＲＯＭに書き込む（ステップＳ４）。尚、情報記憶手段１０１としてはＲＯＭに限らず、例えばＲＡＭや２次元バーコード等、情報を保持できるものであればこの限りではない。
【００４７】
このシェーディング特性のデータはより多い方が高精度なシェーディング補正が行なえる点で良いが、メモリ容量が必要となってくるため、実際にはカラー画像形成装置に要求されるシェーディング補正の精度等に基づきデータ点数は決定される。本実施例のシェーディング特性テーブルは光走査装置の有効走査幅３１０ｍｍに対して±１５３ｍｍ、０ｍｍ、の計３点のデータから成っている。
【００４８】
そしてシェーディング特性の測定を行ないシェーディング特性データを保有した光走査装置は画像形成装置に組み込まれる（ステップＳ５）。そして演算手段１０２により３点で測定された光量は、測定されていない各像高で数値化するために２次関数に曲線近似される(ステップＳ６)。
【００４９】
近似式は、
Ｚ=ＡＹ２＋ＢＹ＋Ｃ
Ｙ：主走査方向の像高
Ｚ：測定光量
Ａ、Ｂ、Ｃ：係数
を用いる。
【００５０】
このような２次関数で曲線近似を行なうためには主走査方向に少なくとも３点で検出した値が必要となる。光量測定の数を更に増やせば曲線近似の精度が向上するが、メモリ容量の大型化にもつながってしまう。このため実際には、画像形成装置に要求されるシェーディング補正の精度等に基づき、光量測定数、曲線近似する多項式の次数が決定される。よって本実施例のように光量測定数は３つに限られるものではなく、３つ以上でも良い。
【００５１】
次に演算手段１０２は曲線近似された光量データを基に、各像高に対する光束の発光量（レーザ発光量）の算出が行われる（ステップＳ７、Ｓ８）。但し、シェーディング補正の工程の順序はこれに限らず、例えば、光走査装置を画像形成装置に組み込む前に、光量測定装置で測定されたシェーディング特性データを光量測定装置内で曲線近似し、近似式の係数を情報記憶手段１０１に書き込んでも良い。そして制御手段１０３により算出された面発光レーザの発光量を基に面発光レーザの発光量を制御する（ステップＳ９）。
【００５２】
図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はシェーディング特性データとレーザ発光量（補正量）、シェーディング補正後の光量分布の関係の説明図である。光源手段１から出射した光束は偏向器５により偏向反射された後、第一の走査レンズ６ａ、第二の走査レンズ６ｂの順に透過する。第一の走査レンズ６ａ、第二の走査レンズ６ｂを透過する毎に被走査面７の端部に向かうに従い光量が上がっていく（図６（Ａ））。
【００５３】
よってシェーディング補正はシェーディング特性測定データを基に、被走査面の中央部に対して端部で光源手段の発光量（強度）を低減させるような制御を行なう（図６（Ｂ））。このような発光量の制御を行なうことにより、図６（Ｃ）のように各像高に対してフラットな光量分布とすることができる。このようにレーザ発光量を制御することで画像領域全域でシェーディングは良好に補正され高品位なカラー画像を得ている。
【００５４】
本実施例においては光走査装置に設定した光量測定装置で光量を測定したが、光走査装置を画像形成装置に搭載した上で画像形成装置内で光量測定を行なっても良い。図７は本発明のシェーディング補正方法を用いた光走査装置が搭載されたカラー画像形成装置の要部斜視図である。
【００５５】
図７において１１は光走査装置であり、図１に示す４つの光走査装置が含まれている。２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、５１は搬送ベルト、１０ａ、１０ｂ、１０ｃは各々光量測定手段としての濃度センサである。搬送ベルト上に基準トナー像パターンを形成し、搬送ベルト上部の主走査方向（ｙ方向）に配置された濃度センサ（光量測定手段）１０ａ、１０ｂ、１０ｃでトナー像からの反射光の光量を測定する。
【００５６】
本実施例においては３つの濃度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのうち、１つの濃度センサ１０ｂはカラー画像形成装置の主走査方向の画像領域の中央部に配置されている。また他の２つの濃度センサ１０ａ、１０ｃはカラー画像形成装置の主走査方向の画像領域の両端部に配置されている。
【００５７】
尚、濃度センサの配置位置は画像領域の中央部に限られるものではなく、画像領域の中央部近傍であれば問題なくトナー像濃度の検出を行なうことが出来る。このときの演算センサからの検出値を基に演算手段１０２によりシェーディング補正値を決定し、シェーディング補正を行なっても良い。また、記録媒体に転写される前のトナー像の濃度の検出ではなく、これに限らず、記録媒体に転写後の画像の濃度を検出してもよい。更には、画像形成装置内に３つの光量測定手段として濃度センサを設けたが、これに限らず、電位センサ等でもよい。
【００５８】
このように本実施例においては複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置のシェーディング特性の測定において測定回数を低減している。これにより測定タクトを短縮した光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を得ている。また本実施例においては光源手段として単一基板に複数の発光部を有する垂直共振器型面発光レーザを使用したが、複数の発光部を有する端面発光レーザを微小間隔離間させて複数個設けた光源手段を用いても良い。
【００５９】
以上のように、本実施例の光走査装置では前述したシェーディング補正方法にて補正された複数の発光部のシェーディング補正データを用いて作製されている。
【００６０】
［実施例２］
次に本発明のシェーディング補正方法を用いた光走査装置の実施例２について説明する。本実施例において前述の実施例１と異なる点は、シェーディング特性データを得るための光量測定において光源手段の８つの発光部のうち１つの発光部のみ発光させた状態で発光部からの光束の光量を測定した点である。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様の効果を得ている。
【００６１】
図８は本実施例におけるシェーディング特性測定時の光源手段の発光状態を示した説明図である。光源手段１は、垂直共振器型面発光レーザより成っており、８つの発光部を有している。これらの８つの発光部は図８に示す如く、直線上に整列され、且つ、その直線は主走査方向、副走査方向に対しある所定の角度を有するよう配置されている。
【００６２】
本実施例においては最も離間している２つの発光部１ａ、１ｈを結ぶ線分の中点に最も近接している１つの発光部１ｄのみ発光させた上でシェーディング特性を測定している。そしてこの測定された１つのシェーディング特性データから８つの発光部１ａ〜１ｈからの光束のシェーディング補正データを決定している。光源手段１のほぼ中央の発光部１ｄにより得たシェーディング特性データであるため８つの発光部のシェーディング特性の中心値となり得る為、１度の測定で問題無く８つの発光部のシェーディング特性データを得られる。
【００６３】
またシェーディング特性測定時の発光部は発光部１ｄに限らず、最も離間している２つの発光部１ａ、１ｈを結ぶ線分の中点に最も近接しているもう１つの発光部１ｅを発光した状態で測定しても同様の結果が得られる。このように本実施例においては複数の発光部を有する光源手段を用いた光走査装置のシェーディング特性の測定回数を低減している。これにより測定タクトを短縮した光走査装置、又はそれを用いた画像形成装置を得ている。
【００６４】
［実施例３］
次に本発明のシェーディング補正方法を用いた光走査装置の実施例３について説明する。本実施例において前述の実施例１と異なる点は、シェーディング特性データを得るための光量測定において光源手段の８つの発光部のうち副走査方向に最も離間している２つの発光部１ａ、１ｈを同時発光させてシェーディング特性を測定した点である。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様の効果を得ている。
【００６５】
図９は本実施例におけるシェーディング特性測定時の光源手段１の発光部の発光状態を示した説明図である。光源手段１は、垂直共振器型面発光レーザより成っており、８つの発光部を有している。これらの８つの発光部は図９の如く、直線上に整列され、且つ、その直線は主走査方向、副走査方向に対しある所定の角度を有するよう配置されている。
【００６６】
本実施例においては副走査方向に最も離間している２つの発光部１ａ、１ｈを同時発光させてシェーディング特性を測定している。そしてこの測定された１つのシェーディング特性データから８つの光束のシェーディング補正データを決定している。
【００６７】
副走査方向に最も離間している２つの発光部１ａ、１ｈから出射された光束は結像レンズ６ａ、６ｂ上でも副走査方向に最も離間した位置をそれぞれ通過する。本発明の光走査装置に用いている結像レンズ６ａ、６ｂはプラスチックから成っているため、結像レンズ６ａ、６ｂ内において複屈折の分布が発生する場合がある。この複屈折がシェーディング特性に影響を及ぼすことは周知である。
【００６８】
この複屈折は副走査方向において分布が顕著であるため副走査方向の光束通過位置によってシェーディング特性にばらつきが生じる。その副走査方向の光束の通過位置差が大きい光束を出射する２つの発光部１ａ、１ｈを同時に発光させた状態でシェーディング特性を測定する。これにより、双方のシェーディング特性測定値が平均化された１つのシェーディング特性データを得ている。
【００６９】
この測定により得られた１つのシェーディング特性データより８本の光束のシェーディング特性補正データを決定している。これにより測定タクトを短縮しつつ、８つの光束の中でもムラ無くシェーディングを補正している。
【００７０】
［実施例４］
次に本発明のシェーディング補正方法を用いた光走査装置の実施例４について説明する。本実施例において前述の実施例１と異なる点は、図１０に示すように光源手段の発光部の配列が２次元である点である。そしてシェーディング特性データを得るための光量測定において光源手段の２４個の発光部のうち１列の発光部８つを同時発光させてシェーディング特性を測定した点である。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様の効果を得ている。
【００７１】
図１０では本実施例におけるシェーディング特性測定時の光源手段の発光状態を示している。図１０において、光源手段１’は、垂直共振器型面発光レーザより成っており、発光部は８個×３列の２次元配列を成している。そして、８つの発光部からなる直線は主走査方向、副走査方向に対しそれぞれある所定の角度を有するよう配置されている。
【００７２】
本実施例においては副走査方向の中央部に配置された発光部列が有する８つの発光部１ａ〜１ｈを同時発光させてシェーディング特性を測定している。そしてこの測定された１つのシェーディング特性データから３２本の光束のシェーディング補正データを決定している。
【００７３】
光源手段のほぼ中央の発光部列により得たシェーディング特性データであるため３２個の発光部のシェーディング特性の中心値となり得る為、１度の測定で問題無く３２個の発光部分のシェーディング特性データを得られる。
【００７４】
このように本実施例においては光走査装置の光源手段の発光部が２次元となり発光部の数が増えてもシェーディング特性の測定回数を低減し、測定タクトを短縮した光走査装置、又はそれを用いた画像形成装置を得ている。
【００７５】
［カラー画像形成装置］
図１１は本発明のシェーディング補正方法を用いた実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置により４ビームを走査して各々並行して像担持体である感光体上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図１１において、６０はカラー画像形成装置、１１は実施例１から４に示したいずれかの構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。
【００７６】
図１１において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、光走査装置１１に入力される。そして、光走査装置１１からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【００７７】
本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置１１により４ビームを走査し、各々がＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応している。そして各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字している。
【００７８】
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く光走査装置１１により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【００７９】
外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【００８０】
以上のように各実施例によれば複数の発光部を有する光走査装置のシェーディング特性の測定回数を低減し、測定タクトを短縮した光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１ 光源手段、２ 開口絞り、３ 集光レンズ、５ 偏向手段、６ａ 第１の結像レンズ、６ｂ 第２の結像レンズ、７ 被走査面、ＬＡ 入射光学系、６ 結像光学系、８ 光量検出手段、１０２ 演算手段、１０３ 制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被走査面を、複数の発光部を有する光源手段からの画像信号により変調された複数の光束で走査し、画像情報を形成する光走査装置における被走査面の有効走査範囲内のシェーディング特性を光量測定手段で測定し、測定したシェーディング特性を用いて光束毎に被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一となるためのシェーディング補正データを前記複数の発光部毎に求め、前記複数の発光部毎に求めたシェーディング補正データを用いて前記複数の発光部から放射される光束の光強度を調整するシェーディング補正方法であって、
前記複数の発光部毎のシェーディング補正データを前記光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より演算して求めることを特徴とするシェーディング補正方法。
【請求項２】
前記複数の発光部毎のシェーディング補正データは、前記複数の発光部を全て同時に発光させ、前記複数の発光部からの全ての光束を前記光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていることを特徴とする請求項１のシェーディング補正方法。
【請求項３】
前記複数の発光部のシェーディング補正データは、前記複数の発光部のうち最も離間している２つの発光部を結ぶ線分の中点に最も近い１つの発光部を発光させたときの光束を前記光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていることを特徴とする請求項１のシェーディング補正方法。
【請求項４】
前記複数の発光部のシェーディング補正データは、前記複数の発光部のうち最も離間している２つの発光部を同時に発光させ、２つの発光部からの全ての光束を前記光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていることを特徴とする請求項１のシェーディング補正方法。
【請求項５】
前記複数の発光部のシェーディング補正データは、前記複数の発光部を、発光部の数よりも少ない数のグループに分け、このうち１つのグループの複数の発光部を全て同時に発光させたときの全ての光束を前記光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていることを特徴とする請求項１のシェーディング補正方法。
【請求項６】
複数の発光部を有する光源手段から画像信号により変調された複数の光束で被走査面上を走査し、画像情報を形成する光走査装置における被走査面の有効走査範囲内のシェーディング特性を測定する光量測定手段と、該光量測定手段で測定したシェーディング特性を用いて被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一になるためのシェーディング特性データを前記複数の発光部毎に演算し求める演算手段と、
該演算手段で求めたシェーディング特性データを用いて前記複数の発光部から放射される光束の光強度を制御する制御手段とを有するシェーディング補正装置において、前記演算手段は、前記光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より前記複数の発光部のシェーディング補正データを求めていることを特徴とするシェーディング補正装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシェーディング補正方法にて補正された前記複数の発光部のシェーディング補正データを用いて作製された光走査装置。
【請求項１】
被走査面を、複数の発光部を有する光源手段からの画像信号により変調された複数の光束で走査し、画像情報を形成する光走査装置における被走査面の有効走査範囲内のシェーディング特性を光量測定手段で測定し、測定したシェーディング特性を用いて光束毎に被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一となるためのシェーディング補正データを前記複数の発光部毎に求め、前記複数の発光部毎に求めたシェーディング補正データを用いて前記複数の発光部から放射される光束の光強度を調整するシェーディング補正方法であって、
前記複数の発光部毎のシェーディング補正データを前記光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より演算して求めることを特徴とするシェーディング補正方法。
【請求項２】
前記複数の発光部毎のシェーディング補正データは、前記複数の発光部を全て同時に発光させ、前記複数の発光部からの全ての光束を前記光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていることを特徴とする請求項１のシェーディング補正方法。
【請求項３】
前記複数の発光部のシェーディング補正データは、前記複数の発光部のうち最も離間している２つの発光部を結ぶ線分の中点に最も近い１つの発光部を発光させたときの光束を前記光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていることを特徴とする請求項１のシェーディング補正方法。
【請求項４】
前記複数の発光部のシェーディング補正データは、前記複数の発光部のうち最も離間している２つの発光部を同時に発光させ、２つの発光部からの全ての光束を前記光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていることを特徴とする請求項１のシェーディング補正方法。
【請求項５】
前記複数の発光部のシェーディング補正データは、前記複数の発光部を、発光部の数よりも少ない数のグループに分け、このうち１つのグループの複数の発光部を全て同時に発光させたときの全ての光束を前記光量測定手段で測定して得られた１つのシェーディング特性より演算し求めていることを特徴とする請求項１のシェーディング補正方法。
【請求項６】
複数の発光部を有する光源手段から画像信号により変調された複数の光束で被走査面上を走査し、画像情報を形成する光走査装置における被走査面の有効走査範囲内のシェーディング特性を測定する光量測定手段と、該光量測定手段で測定したシェーディング特性を用いて被走査面の有効走査範囲内に入射する光束の光強度が均一になるためのシェーディング特性データを前記複数の発光部毎に演算し求める演算手段と、
該演算手段で求めたシェーディング特性データを用いて前記複数の発光部から放射される光束の光強度を制御する制御手段とを有するシェーディング補正装置において、前記演算手段は、前記光源手段が有する複数の発光部の数よりも少ない数のシェーディング特性より前記複数の発光部のシェーディング補正データを求めていることを特徴とするシェーディング補正装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシェーディング補正方法にて補正された前記複数の発光部のシェーディング補正データを用いて作製された光走査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−５２５４３（Ｐ２０１３−５２５４３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０７６１（Ｐ２０１１−１９０７６１）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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