JP2006205682A - Ledアレイ露光装置及びこれを使用する画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 補正回路41はプリント制御部40から画像信号及び感光体感度の送信を受けて、光量補正値記憶部42に記憶されたLED発光素子の光量補正値と、チップ間隔記憶部43に記憶されたチップ間隔とを用いて光量補正を行い、LED発光素子を駆動するための補正済み画像信号として、タイミング用のクロックとともにLEDアレイ露光装置7に送出する。これにより、LEDアレイチップの搭載位置のばらつき及び感光体感度に応じた光量補正が可能となり、LEDアレイチップの位置精度のばらつきを原因とする画像上の縦スジの発生を効果的に低減することができる。
【選択図】 図4
Description
また、複写機などの画像形成装置では、従来、アナログ画像情報をアナログ画像形成プロセスを用いて記録形成していたが、最近の情報のデジタル化に伴い、デジタル画像形成プロセスを用いてデジタル情報として処理し、被記録媒体に微小なドットからなる画像を形成することが一般的に行われている。このような画像形成装置では、微小なドットの集合で形成されるデジタル画像情報を、帯電した感光体に微小なドットとして露光して静電潜像を形成する。その後、現像器で紛状のトナーを用いて可視化して、被記録媒体である用紙に転写して画像を形成する。
このようなLEDアレイ露光装置は、プリント基板と、その上に搭載されるLEDアレイチップと、これに電流を供給して駆動する駆動ICと、LEDアレイチップの発光面と感光体との間に在ってLED発光素子からの光を感光体上にビームとして収束して結像させる複数のレンズの集合体であるレンズアレイと、これらの部品を保持する保持部材などを備えている。
駆動ICは、各LED発光素子を駆動して発光させる回路を有しており、前記基板(または外部)に1個または複数個搭載されている。レンズアレイは、複数個のシリンダ状のレンズを束にして配列したものであり、LED発光素子の光を感光体上に収束させてビーム形状のドットとして露光する。
また、LEDアレイチップのチップ間隔が基準値より大きすぎても小さすぎても、画像上にシャープな白縦スジ又は黒縦スジとして現れる。各LED発光素子の発光強度のばらつきを±2%程度に収まるように補正したとしても、上記の原因によりLEDアレイチップの搭載位置にばらつきが発生すると、可視化された画像では濃度むらや縦スジが顕著に現れる。
さらに、使用する感光体の感度によっても濃度むらが顕著になる傾向が確認されている。つまり、感光体の感度が高いと、チップ間隔が広がる方向のばらつきが大きいほど画像上に白縦スジとして視認され易くなり、逆に感光体の感度が低いと、チップ間隔が狭くなる方向のばらつきが大きいほど画像上に黒縦スジとして視認され易くなる。特に、複数の画像形成部を使用して異なる色の画像を同時に形成するタンデム方式のカラー画像形成装置では、各色ごとに画像が形成される感光体が異なり、その感度のばらつきを補正しないと濃度むらの程度が色ごとに異なり、色の再現性に大きな影響を及ぼす。
また、特許文献2では、LED間の距離に応じた光量補正は可能であるものの、電流値及び通電時間のイニシャルデータを用いて実際に印字を行う必要があり、補正に時間を要する上、白スジ又は黒スジの発生部に対してのみ光量補正が行われるため露光レベルの補正は完全とはいえず、画像ムラの発生を全面的に解決するものではなかった。
また、感光体ドラムの感度は、製造上の問題からロット間或いはロット内においても感度ばらつきを完全に押さえ込むことは困難であり、特許文献1、2の方法では、感光体の感度のばらつきに応じた光量補正は困難であった。
さらに、感光体の感度は、温度によっても変化するものであり、特許文献1、2では、感光体の感度の温度変化に応じた光量補正は困難であった。
前記記憶手段の出力に基づいて、前記駆動値を計算する計算手段とを備えることを特徴とするLEDアレイ露光装置である。
前記LEDアレイチップ内の各LED発光素子についての前記光量補正データと、
前記LEDアレイチップ間の間隔の理論値と補正対象となる前記LEDアレイチップ間の間隔データとの差に応じて決定され、且つ、前記感光体の感度の程度に応じて調節されるチップ間隔補正係数と、を用いて前記基準駆動値を補正し、各LED発光素子の駆動値を決定する際に、前記チップ間のドットの光量補正データに、温度センサの出力値からドラム感度の程度による影響とを前記補正係数に加味して光量補正値としたことを特徴とする。
前記LEDアレイチップ間の間隔の理論値と補正対象となる前記LEDアレイチップ間の間隔データとの差に応じて決定され、且つ、前記感光体の感度の程度に応じて調節されるチップ間隔補正係数と、を用いて前記基準駆動値を補正し、各LED発光素子の駆動値を決定する際に、前記チップ間のドットの光量補正データに、温度センサの出力値からドラム感度の程度による影響とを前記補正係数に加味して光量補正値とした為に、前記第1及び第2の発明の効果を円滑に達成しうる。
図1は、本実施形態の画像形成装置の概略図である。
画像形成装置において、1は画像形成装置の一例としてのカラープリンタ、2は筐体、3B、3Y、3C、3Mは各々ブラック、イエロー、シアン、マゼンダ用の画像形成部で、10B、10Y、10C、10Mは、前記各色のトナーホッパーである。また、12は被記録媒体である用紙14を収納する給紙カセット、13は給紙ガイド、11aと11bは搬送ベルト駆動ローラ、8は搬送ベルト、9は転写ローラ、17は定着部、15は排紙ガイド、16は排紙部である。又、各色の画像形成部3B、3Y、3C、3Mは、各々、現像器4、感光体5、主帯電器6、LEDアレイ露光装置7、クリーニング部20等から構成されている。
また、50は温度センサであり、カラープリンタ1の内部に設置され、感光体5の温度をモニタする。
具体的には温度センサ50を装置ハウジング内の、搬送ベルト8を挟んでLEDアレイ露光装置が組み込まれたプロセスユニット3Bと反対側の給紙部上方の装置内温度の変動の少ない部位に配設している。
LEDアレイ露光装置7は、配線を有する基板30上に一列に配置され、画像データに応じて点灯制御される複数のLEDから構成される複数のLEDアレイチップ31と、当該LEDアレイチップ31の上方に配されて正立等倍の像を結像するレンズアレイ32と、LEDアレイチップ31を構成する複数のLED発光素子を駆動する回路を収めた1個または複数個の駆動IC33とから構成されている。ここで、上述の基板30とレンズアレイ32等は、図示しない保持部材により保持されている。又、LEDアレイ露光装置7を駆動制御するLEDアレイ制御部34が外部に設けられている。
5はドラム形状を有する感光体であり、レンズアレイ32がLED発光素子の発光を受光して屈折透過させ、ドラム面上に結像する様子を波線で示している。
次に、画像形成装置の動作について説明する。
まず、カラープリンタ1に外部のパーソナルコンピュータ(PC、図示せず)等から送信されてくる画像信号に対応して各LED発光素子が駆動され、当該各LED発光素子による発光がレンズアレイ32を介して、感光体5の面上にドットとして結像される。従来技術において説明したように、各LED発光素子の露光エネルギーのばらつきを補正するには、予め測定した各LED発光素子の露光エネルギーに基づいて周知の方法により、駆動電流値や発光時間或いはその両方を補正するための補正値を算出し、当該補正値を光量補正値として図2で示したLEDアレイ制御部34やカラープリンタ1の制御部(図示せず)或いはLEDアレイ露光装置7に記憶部を設けて記憶させておく。
このようにして、上記の記憶部に記憶された各LED発光素子の光量補正値とLEDアレイチップ間の間隔データを基に、感光体の感度ばらつきや感度の温度変化を加味して濃度むらやスジを低減する。
図4は、LEDアレイ制御部34のブロック図である。
40はプリント制御部であり、41は各画素毎の発光光量を決定する補正回路であり、各LED素子の駆動値を計算する計算手段を含む。42は光量補正値を記憶している光量補正値記憶部であり、43はLEDアレイチップ間の間隔データを記憶するチップ間隔記憶部である。7はLEDアレイ露光装置であり、PCは例えばパソコンのような外部に接続された情報端末装置を示している。
補正回路41はプリント制御部40からの画像信号とともに予め準備された感光体感度データ(室温での感度SR及び感度の温度特性ST)の送信を受け、その画素を露光するLED発光素子の光量補正値とチップ間隔を、光量補正値記憶部42とチップ間隔記憶部43とからそれぞれ読み込み、感光体感度データとともに後述する方法により決定し、LED発光素子を駆動するための補正済み画像信号として、タイミング用のクロックとともにLEDアレイ露光装置7に送出する。このとき、送出する補正済み画像信号の量は、1走査ライン分またはそれを複数個に分割した1走査ブロック分であり、この分量のデータをLEDアレイ露光装置7がラッチして同時発光させるためのラッチ信号も送出する。
これにより、画像むらや縦スジなどの画像の劣化をより一層低減することができる。なお、感光体感度データSR、STは感光体の組み付け時や交換時にカラープリンタ1の操作部(図示せず)から入力するようにしてもよいし、PCのプリントドライバから与えられるようにPCで入力して記憶させておくことも可能である。
図5は、感光体の感度によりLED発光素子の発光光量を補正する補正方法のフローチャートである。なお、実際には、1つのLEDアレイチップに搭載されるLED発光素子の個数で1つの補正グループが形成されるが、説明の便宜のために、ここではLEDアレイチップには5個のLED発光素子が搭載されており、LED発光素子5個で1つの補正グループを形成するものとしている。
まず、ステップS1において、補正回路41にプリントされる画素が取り込まれ、その画素番号Nを1から順に割り当てる。ここでは最初の画素番号を1として、画素5までを示している。
次にステップS3において、各画素に対応するLED発光素子の光量補正値Lを光量補正値記憶部42より取り込む。
次にステップS4において、各画素に対応するLED発光素子が搭載された補正対象となるLEDアレイチップと、隣接する次のLEDアレイチップとの間のチップ間隔Aをチップ間隔記憶部43より取り込む。
次にステップS6において、チップ間隔の設計値Rに対するチップ間隔Aの差分D(A−R)を算出する。
次にステップS7において、設計値Rに対する差分Dの割合P(=D/R)を算出する。
このように算出された割合Pの絶対値が大きいほど、対応するLEDアレイチップ間隔が、設計値から大きくばらついていることになる。
そのため、次のステップS8において、上記のように得られた割合Pに対して補正のランク付けを行い、そのランクに対応する補正に必要な係数を別途実験などで算出しておき、チップ毎にチップ間隔補正係数Bを計算する。
次のステップS9において、室温感度SRのばらつきと感度の温度変化を考慮して、チップ間隔補正係数Bをさらに補正した補正係数Cを算出しておく。そのため、チップ間隔補正係数Bに対して、常温感度SRの製造ばらつきの重みと感度の温度変化STの重みとを乗算した値を、補正係数Cとする。
最後にステップS10において、LED発光素子の基準駆動値に対して、各画素の光量補正値Lを乗算し、更に補正係数Cを乗算し、常温感度SRの製造ばらつきの重みを乗算し、感度の温度変化STの重みを乗算した値を、各LED素子の(各画素に対する)駆動値Iとする。
なお、このフローチャートを実行するために、LEDアレイチップのチップ間隔A、チップ間隔設計値R及び室温感度Sより予めチップ間隔補正係数B及び補正係数Cを算出しておき、チップ間隔データに代えてLEDアレイ制御部34や図1で示したカラープリンタ1の制御部(図示せず)或いはLEDアレイ露光装置7に記憶部を設けて記憶させておくこともできる。この場合、チップ間隔補正係数Bをその都度算出する必要がないため、光量補正に要する時間を短縮することができる。
図6は、チップ間隔補正係数Bに対して乗算すべき常温感度SRの製造ばらつきの重み(α、α´、α´´)及び感度の温度変化STの重み(β、β´)を示すダイヤグラムの一例である。
常温感度SRの製造ばらつきは、感光体感度電位(感光体感度の製造ばらつき)により、例えば、3領域(150V以下の領域、150Vより大きく250Vより小さい領域、250V以上の領域)に分割される。また、感光体の感度の温度変化STは、感光体温度により、例えば、3領域(10℃以下の領域、10℃より大きく30℃より小さい領域、30℃以上の領域)に分割される。
そして、常温感度SRの製造ばらつきの重みは、150V以下の領域、150Vより大きく250Vより小さい領域、250V以上の領域に対して、それぞれ、α´´、α、α´とされる。また、感度の温度変化STの重みは、3領域(10℃以下の領域、10℃より大きく30℃より小さい領域、30℃c以上の領域)に対して、それぞれβ´、1、βとされる。
室温感度SRが150Vより大きく、250Vより小さい時を、基準として、常温感度SRの重みをαとする。
次に、経験則によれば、室温感度SRが250V以上では、チップ間隔差分Dのばらつきが大きく且つチップ間隔Aの大きい部分ほど画像上に白縦スジとして顕著に現れてくる。そこで、チップ間隔差分Dが9μm、11μmの場合は、室温感度SRの重みをα´とする。なお、チップ間隔差分Dが5μm、7μmの場合は、室温感度SRの重みをαとする。
一方、経験則によれば、室温感度SRが150V以下では差分Dのばらつきが大きく、チップ間隔Aの小さい部分ほど画像上に黒縦スジとして顕著に現れてくる。そこで、チップ間隔差分Dが−9μm、−11μmの場合は、室温感度SRの重みをα´´とする。なお、チップ間隔差分Dが−5μm、−7μmの場合は、室温感度SRの重みをαとする。また、室温感度SRが150Vより大きく、チップ間隔差分Dが−9μmより大きい場合は、室温感度SRの重みをαとする。
なお、α、α´、α´´は、予め実験的に求めておき、補正回路41のメモリ中に、各場合毎のルックアップテーブルとして格納しておく。
また、図8は、製造工程に起因した感光体感度が温度センサで30℃以上で200Vで
ある場合のLED素子発光光量補正を行った場合の画像むらレベルを示す表である。
次に、(β、β´)の決定について、具体的に説明する。
室温が10℃より高く30℃より低い場合を基準として、感度の温度特性(温度変化)STの重みを”1”とする。
次に、経験則によれば、感光体温度が10℃以下では、チップ間隔差分Dのばらつきが大きく且つチップ間隔Aの大きい部分ほど画像上に白縦スジとして顕著に現れてくる。そこで、チップ間隔差分Dが9μm、11μmの場合は、温度特性STの重みをβ´とする。なお、チップ間隔差分Dが5μm、7μmの場合は、温度特性の重みを”1”とする。
一方、経験則によれば、感光体温度が30℃以上では差分Dのばらつきが大きく且つチップ間隔Aの小さい部分ほど画像上に黒縦スジとして顕著に現れてくる。そこで、チップ間隔差分Dが−9μm、−11μmの場合は、温度特性STの重みをβとする。なお、チップ間隔差分Dが−5μm、−7μmの場合は、温度特性の重みを”1”とする。
なお、β、β´は、予め実験的に求めておき、補正回路41のメモリ中に、各場合毎のルックアップテーブルとして格納しておく。
これにより、補正後の縦スジレベルは見えなくなる。
以上、本実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されることなく、いくつかの変形を加えることが可能である。
例えば、感光体感度の製造ばらつきと感度の温度特性に加えて、現像バイアスにより、LED素子の発光光量を補正してもよい。現像バイアスが300V以下ではチップ間隔差分Dのばらつきが大きく、チップ間隔の大きい部分ほど画像上に白縦スジとして顕著に現れてくる。そこで、補正係数Cは、チップ間隔補正係数Bにγ´を乗算した値とする。一方、現像バイアスが400V以上ではチップ間隔差分Dのばらつきが大きく、チップ間隔の小さい部分ほど画像上に黒縦スジとして顕著に現れてくる。そこで、補正係数Cは、チップ間隔補正係数Bにγ´´を乗算した値とする。
また、画像形成装置としては、タンデム方式のカラープリンタについてのみ説明したが、本発明は、モノクロデジタル複合機等の他のタイプの複写機、或いはファクシミリやスキャナ、プリンタ等の他の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。
また、チップ間の間隔データに代えて予め算出しておいたチップ間隔補正係数を記憶しておくことにより、光量補正に要する時間がより短縮可能となる。
2 筐体
3B、3C、3M、3Y 画像形成部
4 現像器
5 感光体
6 主帯電器
7 LEDアレイ露光装置
8 搬送ベルト
9 転写ローラ
10B、10C、10M、10Y トナーホッパー
11a、11b 搬送ベルト駆動ローラ、
12 給紙カセット
13 給紙ガイド
14 用紙
15 排紙ガイド
16 排紙部
17 定着部
20 クリーニング部
30 基板
31 LEDアレイチップ
32 レンズアレイ
33 駆動IC
34 LEDアレイ制御部
40 プリント制御部
41 補正回路
42 光量補正値記憶部
43 チップ間隔記憶部
50 温度センサ
Claims (4)
- 複数のLED発光素子からなる複数のLEDアレイチップがライン状に配設され、画素データに応じて前記LED発光素子に対して定められる点灯用の駆動値を補正し、前記LED発光素子の発光をレンズアレイを介して結像させて感光体の露光を行うLEDアレイ露光装置において、
前記駆動値は、
前記LED発光素子の発光量を所定基準値とさせる光量補正データによって補正され、
前記LEDアレイチップ間の間隔の設計値と実際値との差に応じて補正され、
前記感光体の感度のばらつき及び感度の温度特性に応じて補正されることを特徴とするLEDアレイ露光装置。 - 請求項1において、前記光量補正データと前記間隔の設計値及び実際値並びに前記感光体の感度のばらつき及び感度の温度特性とを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段の出力に基づいて前記駆動値を計算する計算手段とを備えることを特徴とするLEDアレイ露光装置。 - 複数のLED発光素子から成る複数のLEDアレイチップがライン状に配設され、画素データに応じて各LED発光素子に対して定められる点灯用の基準駆動値を各LED発光素子毎の光量補正データに基づき補正してLED発光素子の光量補正を行い、該LED発光素子の発光をレンズアレイを介して結像させて感光体の露光を行うLEDアレイ露光装置において、
前記LEDアレイチップ内の各LED発光素子についての前記光量補正データと、
前記LEDアレイチップ間の間隔の理論値と補正対象となる前記LEDアレイチップ間の間隔データとの差に応じて決定され、且つ、前記感光体の感度の程度に応じて調節されるチップ間隔補正係数と、を用いて前記基準駆動値を補正し、各LED発光素子の駆動値を決定する際に、前記チップ間のドットの光量補正データに、温度センサの出力値からドラム感度の程度による影響とを前記補正係数に加味して光量補正値としたことを特徴とするLEDアレイ露光装置。 - 請求項1、2若しくは3に記載のLEDアレイ露光装置とともに、温度センサを装置ハウジング内の、搬送ベルトを挟んでLEDアレイ露光装置が組み込まれたプロセス系と反対側の給紙部上方の給紙内温度の変動の少ない部位に配設してなることを特徴とする画像形成装置。
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