JP3820819B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に係り、特に、LEDアレイを形成すべき画像に応じて点灯することにより感光体上を露光して画像を形成する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、複写機やプリンタ等の画像形成装置では、感光体を画像に応じて露光することにより静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー現像することにより感光体上に形成されたトナー像を記録用紙に転写することで画像を形成している。
【0003】
感光体に静電潜像を形成するための光源としては、従来からレーザービームが用いられてきたが、近年では、図7に示すように、LED素子100を各画素に対応して一列に配置したLEDチップ102及びLEDドライバ104を複数個備えたLEDヘッド106が用いられてきている。LEDドライバ104は、各LED素子100に電流を供給し、画像に応じて点灯させる。
【0004】
しかしながら、LEDヘッド106では、製造上の問題から各LEDの光量のばらつきが±15%程度発生してしまう場合がある。
【0005】
この問題を解決するため、LEDドライバに電流値を制御する機能を持たせ、補正データを使用して各LEDに流れる電流の電流値を制御することにより各LED素子間の光量のばらつきを補正する技術が提案されている(特開平8−39862号公報参照)。
【0006】
また、カオス発生器を使用して各LED素子の発光光量を不規則に変化させることにより各LED素子間の発光光量の差を緩和させることにより画像濃度むらを低減する技術が提案されている(特開平8−310044号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平8−39862号公報に記載された技術では、LEDヘッドの製造上の問題から補正データの精度を上げることが困難である、という問題があった。
【0008】
また、特開平8−310044号公報に記載された技術では、各LED素子の発光光量を不規則に変化させても各LED素子の平均光量のばらつきはある程度大きいため、画像の筋むらなどを確実に低減することが困難である、という問題があった。
【0009】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、補正データの精度を上げることなく光量むらを低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0010】
【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記載の発明は、各々所定発光量で発光しかつ主走査方向に一列に配置された複数の発光素子を備え、前記複数の発光素子の発光により主走査方向に主走査しかつ、前記主走査方向と交差する副走査方向に副走査して前記主走査方向の発光を前記副走査方向に複数行う走査手段と、前記複数の発光素子の各々について、各発光素子から発光される光の光量が一致するように決定された目標補正データを予め記憶した記憶手段と、前記副走査するときに、前記副走査の所定回数の回数毎に定める補正データに切り替えて前記各発光素子の光量を補正する光量補正手段と、前記複数の発光素子の各々について、前記所定回数の回数毎に定める前記補正データの平均が、前記記憶手段に予め記憶される前記目標補正データと一致するように、目標補正データに対して加算処理、丸め処理を行い、前記補正データを各々演算する加算丸め回路と、を備えたことを特徴としている。
【0011】
走査手段は、主走査方向に一列に配置された複数の発光素子を備えている。発光素子は、例えばLEDを用いることができ、形成すべき画像の解像度に応じた個数設けることができる。また、これらの発光素子は各々所定光量で発光する。この所定光量は、例えば各発光素子のばらつき等により各々異なる場合がある。
【0012】
そして、走査手段は、複数の発光素子を発光させることにより、例えば感光体上を主走査方向に主走査する。そして、感光体を回転させることにより、主走査方向と交差する副走査方向に副走査して主走査方向の発光を副走査方向に複数行う。すなわち、1ラインずつ副走査することにより、例えば感光体上に画像に対応する潜像を形成することができる。
【0013】
記憶手段は、複数の発光素子の各々について、各発光素子から発光される光の光量が一致するように決定された目標補正データを予め記憶する。
【0014】
光量補正手段は、副走査するときに、所定回数の回数毎に定めた補正データを切り替えて各発光素子の光量を補正する。この各々の補正データは、所定発光量からの変動量、すなわち光量補正値を表しており、所定回数だけ副走査したときの総発光量が、各々の発光素子について略一致するように定められる。なお、所定回数は、その数が多ければ高精度で前記総発光量を各々の発光素子について略一致させることができ、前記総発光量が各々の発光素子について完全に一致するように設定することが好ましい。これにより、各発光素子の所定回数毎の総発光量が略一致する。
【0015】
すなわち、光量補正手段による補正の精度が低い場合のように、各発光素子について各回の発光量を一致させることができなくても、全体の発光量を略一致させることができる。従って、画像全体では高精度の光量補正を行うことができ、低コストで画像の縦筋などを低減することができる。
【0016】
なお、請求項3に記載の発明のように、複数の発光素子の各々について、所定回数の回数毎に定めた補正データを、予め記憶手段に記憶させておいてもよい。これにより、簡単な構成で光量補正を行うことができる。
【0018】
加算丸め回路は、複数の発光素子の各々について、所定回数の回数毎に定めた補正データの平均が予め定めた目標補正データと一致するように所定回数の回数毎の補正データを各々演算する。この演算は例えば以下のようにして行うことができる。
【0019】
まず、目標補正データのビット数をn(nは整数)、光量補正手段による補正データのビット数をm(mは整数、n>m)とした場合、所定回数を2(n-m)とする。そして、nビットの目標補正データにライン番号の下位(n−m)ビットで示される値を2(n-m)で除算した値を加え、さらに下位(n−m)ビットを切り捨てた補正データを2(n-m)個生成する。このようにして生成した複数の補正データの平均値は目標補正データと一致する。
【0020】
このように、所定回数の回数毎の補正データを各々演算して求めるため、各補正データを予め記憶手段に記憶していなくても、目標補正データのみを記憶手段に記憶しておけばよいため、記憶手段の記憶容量を少なくすることができる。
【0021】
また、加算丸め回路は、請求項2にも記載したように、目標補正データに所定の乱数を加え、かつ所定の下位ビットを切り捨てることにより前記所定回数の回数毎の補正データを各々演算するようにしてもよい。
【0022】
乱数は、例えばライン番号の下位(n−m)ビットで示される値を2(n-m)で除算した値が一様に発生するような乱数を用いる。これにより、生成した複数の補正データの平均値を目標補正データと一致させることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について説明する。
【0024】
図1には、画像形成装置10の全体構成が示されている。図1に示すように、画像形成装置10は、形成すべき画像のデジタル画像データに応じた潜像を形成するための感光体ドラム12を備えている。感光体ドラム12は、図1において矢印A方向に回転する。
【0025】
感光体ドラム12の周囲には、感光体ドラム12を一様に帯電させるための帯電器(図示省略)、画像に応じて感光体ドラム12を露光することにより感光体ドラム12上に静電潜像を形成するためのLEDヘッド14、感光体ドラム12上に形成された静電潜像をトナー現像するためのロータリー現像装置16、感光体ドラム12上に形成されたトナー像が一次的に転写される中間転写ベルト18等が設置されている。
【0026】
図2に示すように、LEDヘッド14は、感光体ドラム12の回転方向(副走査方向)と直交する方向(主走査方向)に沿って1列に配置された複数のLED素子(図示省略)が配置されたLEDチップ60を複数個含んで構成されている。
【0027】
LED素子は、主走査方向の解像度(例えば600dpi)に応じた画素(ドット)数分設けられており、LEDドライバ62により駆動される。このLEDドライバ62には、画像処理回路64で画像処理された画像データが入力される。
【0028】
LEDドライバ62は、画像処理回路64から出力された画像データに応じてLEDチップ60内の各LED素子を点灯させる。これにより、図3に示すように1ラインづつ感光体ドラム12上が露光され、画像に応じた静電潜像が形成される。
【0029】
また、LEDドライバ62には、タイミングジェネレータ66、加算・丸め回路68が接続されている。LEDドライバ62は、例えば加算・丸め回路68から出力されるmビット(例えば4ビット)の光量補正データにより各LED素子に供給する電流を16ステップで制御することができる。
【0030】
また、1ステップ当たりの電流補正量(補正分解能)は例えば2%である。すなわち、光量補正データが4ビット構成の場合は、各LED素子は、例えば表1に示すように、−16%から+14%の範囲を2%ステップで光量補正される。
【0031】
【表1】
【0032】
タイミングジェネレータ66は、加算・丸め回路68と接続されている。加算・丸め回路68は、ROM70と接続されている。タイミングジェネレータ66は、各LEDドライバ62にクロック信号やライン同期信号、LED発光信号を出力すると共に、加算・丸め回路68に、書き込みを行うラインのライン番号を示すライン信号を出力する。
【0033】
ROM70には、各LED素子の予め定めたnビット(n>m,例えば6ビット)の光量補正データ(最適値)が予め記憶されている。この光量補正データは、各LED素子から発光される光の光量が一致するように決定される。一例として6ビットの光量補正データの例を以下に示す。
【0034】
【表2】
【0035】
加算・丸め回路68は、ROM70から読み出した各LED素子の光量補正データに、タイミングジェネレータ66から出力されたライン番号の下位(n−m)ビット(例えば2ビット)で示される値を2(n-m)で除算した値を加え、さらに下位(n−m)ビットを切り捨てることによりmビットの光量補正データを生成する。すなわち、nビットの補正データを丸めてmビットの補正データを生成する。
【0036】
各LEDドライバ62は、この光量補正データにより補正された電流値の電流をLED素子に供給する。なお、加算・丸め回路68、ROM70は、LEDヘッド14の内部に設けてもよい。
【0037】
m=4、n=6の場合における加算・丸め回路68により丸められた光量補正データの例を以下に示す。
【0038】
【表3】
【0039】
表3に示すように、例えばROM70に記憶された第1画素の6ビットの光量補正データ(最適値)が9.75だった場合、補正量は+3.5%である。そして、この6ビットの光量補正データにライン番号の下位2ビットで示される値を2(n-m)で除算した値を加算すると、Mライン目の光量補正データは9.75、M+1ライン目の光量補正データは10.00、M+2ライン目の光量補正データは10.25、M+3ライン目の光量補正データは10.50となり、さらに下位2ビットを切り捨てることにより、Mライン目の光量補正データは9(補正量=+2%)、M+1、M+2、M+3ライン目の光量補正データは10(補正量=+4%)となり、それぞれ4ビットの光量補正データに丸められる。
【0040】
そして、これらの光量補正データの平均は9.75(補正量=+3.5%)となる。すなわち、2(n-m)ラインを1グループとしたときのグループ内の平均光量が最適な補正データと一致する。
【0041】
なお、各LEDの補正データの数は、以下のようにして定める。例えば、一般に、人間の目は、0.2mmピッチ以下の濃度変化には非常に鈍感であると言われているため、補正データの繰り返し周期が画像上で0.2mm以下となるようにすればよい。
【0042】
例えば、副走査方向の解像度が上記のように600dpiの場合、ライン間隔が約0.042mmになるため、0.2mm÷0.042mm=4.76となり、補正データの繰り返し周期が4ライン以下となるようにすればよい。
【0043】
1ライン毎の光量変動は上記の例では最大2%であるが、副走査方向の解像度が600dpiの場合は、0.042mmピッチの濃度変動となるので人間の目にはわかりにくくなる。
【0044】
また、4ライン単位での光量変動を考えた場合、0.042mm×4=0.168mmピッチの濃度むらになり、人間の目に見えやすい0.2mmピッチに近くなるが、光量のばらつきが0.5%以下になるため、1つの補正データで各画素を光量補正した場合と比較して人間の目にはわかりにくくなる。
【0045】
LEDヘッド14により感光体ドラム12上に形成された静電潜像は、ロータリー現像装置16により現像される。
【0046】
ロータリー現像装置16には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー現像を行うためのイエロー現像装置34、マゼンタ現像装置36、シアン現像装置38、ブラック現像装置40が設けられており、ロータリー現像装置16が図1において矢印B方向に90度ずつ回転することで、各色の現像処理を行う現像装置が切り替えられる。
【0047】
中間転写ベルト18は無端ベルトであり、駆動ロール42の駆動力で所定の周回経路を所定方向(図1において矢印C方向)に周回する。また、中間転写ベルト18は、感光体ドラム12と当接しており、その当接部分には、転写ロール47が設けられている。さらに、中間転写ベルト18の周囲には、転写装置44、クリーナー装置(図示省略)等が設置されており、図1において転写装置44の左側には、定着装置46が設置されている。
【0048】
画像形成装置10の底部には用紙トレイ48が設けられている。用紙トレイ48に載置された用紙50は、搬送経路Rに送り出され、搬送ロール52によって搬送経路Rに沿って搬送される。この搬送中に用紙50は、転写装置44の転写位置に搬送され、中間転写ベルト18に転写されたトナー像が用紙50に転写される。
【0049】
画像が転写された用紙50は定着装置46まで搬送されて定着処理が施される。定着処理により表面に画像が定着した用紙50は、搬送ロール54によって搬送経路Rに沿って搬送され、外部に排出される。
【0050】
次に、第1実施形態の作用を説明する。
【0051】
図1において矢印A方向に回転する感光体ドラム20は帯電装置によりー様に帯電され、LEDヘッド14によりまず第1色目(例えばイエロー)の静電潜像が感光体ドラム12上に形成される。
【0052】
具体的には、画像処理回路64から画像データが各LEDドライバ62に出力される。また、タイミングジェネレータ66からは、ライン番号を示すライン信号が加算・丸め回路68に出力される。加算・丸め回路68では、各LED素子(各画素)のnビット(例えば6ビット)の光量補正データをROM70から読み込み、該読み込んだ光量補正データにタイミングジェネレータ66から出力されたライン信号の下位(n−m)ビット(例えば2ビット)で示される値を2(n-m)で除算した値を加算し、さらに下位(n−m)ビットを切り捨てる。
【0053】
すなわち、ROM70に記憶されたnビットの光量補正データを丸めてmビットの光量補正データを生成する。そして、このmビットの光量補正データを、対応するLEDドライバ62へ出力する。
【0054】
m=4,n=6の場合において上記のようにして計算したN画素目の補正データの例を以下に示す。
【0055】
【表4】
【0056】
表4に示すように、元補正データ(最適値)が13.25の場合、これに下位2ビットで示される値を2(n-m)で除算した値を加え、さらに下位2ビットを切り捨てることにより生成した4個の補正データの平均は元補正データと同じ値となる。すなわち、LEDドライバ62の補正精度が低い場合でも、全体の光量を高精度で補正することができる。
【0057】
各LEDドライバ62は、このようにして生成した補正データ1〜4を図4に示すように順次繰り返し切り替え、該切り替えた補正データで補正した電流値の電流を各LED素子に供給する。
【0058】
図4には、一例としてN画素目の補正データを切り替える場合について示されている。図4に示すように、LEDドライバ62は、タイミングジェネレータ66からライン同期信号が出力されると補正データを切り替える。そして、LED発光信号がタイミングジェネレータ66から出力されると、補正データで補正した電流値の電流を各LEDに供給して各LEDを点灯させる。
【0059】
ところで、感光体ドラム12上に形成された静電潜像は、イエロー現像装置34によってイエロートナーで現像される。現像されたイエロートナー像は、転写ロール47により中間転写ベルト18に転写される。感光体ドラム12上に転写されずに残ったトナー像はクリーナー装置により除去され、感光体ドラム12は図示しない除電ランプにより除電される。
【0060】
そして、感光体ドラム12は再び帯電装置によりー様に帯電され第2色目(例えばマゼンダ)の画像形成が続いて行われる。このようにして第3色目(例えばシアン)、第4色目(例えばブラック)まで計4色のトナー像が中間転写ベルト18に順次転写される。4色のトナー像の中間転写ベルト18への転写が完了した時点で、中間転写ベルト18の表面にカラー画像が形成される。
【0061】
中間転写ベルト18の表面に形成されたカラー画像は、用紙トレイ48から搬送経路Rに沿って搬送された用紙50に、転写装置44によって転写される。カラー画像が転写された用紙50は、定着装置44に搬送され、所定の定着温度に加熱された加熱ロール56と加圧ロール58とで挟持搬送されて、カラー画像が用紙50に定着する。これにより、目的とするカラー画像が用紙50に形成される。
【0062】
このように、LEDドライバ62の補正精度が低い場合でも、各画素の光量補正を、平均した場合に目標とする補正データと一致する複数の補正データを切り替えて行うため、全体で高精度の補正を行うことができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
【0063】
図5には、第2実施形態に係る画像形成装置10’の概略構成が示されている。なお、図2に示す画像形成装置10と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0064】
図5に示すように、画像形成装置10’は、乱数発生回路72を備えている。この乱数発生回路72は、以下に示すような乱数を発生し、加算・丸め回路68へ出力する。
【0065】
【表5】
【0066】
すなわち、乱数発生回路72は、第1実施形態で説明したようにタイミングジェネレータ66からライン番号を出力する代わりに、例えばライン番号の下位2ビットで示される値を2(n-m)で除算した値が一様に出現する乱数を発生する。
【0067】
これにより、第1実施形態と同様に、2(n-m)ライン毎の補正データの平均は元補正データと同じ値となる。すなわち、LEDドライバ62の補正精度が低い場合でも、全体の光量を高精度で補正することができる。
【0068】
従って、LEDドライバ62の補正精度が低い場合でも、各画素の光量補正を、平均した場合に目標とする補正データと一致する複数の補正データを切り替えて行うため、全体で高精度の補正を行うことができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
【0069】
図6には、第3実施形態に係る画像形成装置10”の概略構成が示されている。なお、図2に示す画像形成装置10と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0070】
図2に示す画像形成装置10と図6に示す画像形成装置10”とが異なる点は、図6に示す画像形成装置10”は、加算・丸め回路68がない点である。すなわち、ROM70からLEDドライバ62に補正データが出力されるようになっている。
【0071】
このROM70には、表3に示した複数の補正データ、すなわち平均した場合に目標とする補正データと一致する複数の補正データが予め記憶されており、この補正データを直接LEDドライバ62に出力する。このため、簡単な構成で高精度の光量補正を行うことが可能となる。
【0072】
なお、上記実施の形態では、各LEDについて、複数の補正データを、その平均値が目標補正データと一致するように定める場合について説明したが、各LEDについて複数回発光したときの総光量が一致するようにしてもよい。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光量補正手段による光量補正の補正データの精度が低い場合でも、副走査の回数に応じて補正データを切り替えて各発光素子の光量を補正するように構成したので、全体の補正精度を高くすることができ、低コストで画像の縦筋等を低減することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。
【図2】第1実施形態に係る画像形成装置の概略ブロック図である。
【図3】画像形成について説明するための図である。
【図4】補正データの切り替えについて説明するためのタイミングチャートである。
【図5】第2実施形態に係る画像形成装置の概略ブロック図である。
【図6】第3実施形態に係る画像形成装置の概略ブロック図である。
【図7】LEDヘッドの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
10 画像形成装置
12 感光体ドラム
14 LEDヘッド
16 ロータリー現像装置
18 中間転写ベルト
60 LEDチップ
62 LEDドライバ
64 画像処理回路
66 タイミングジェネレータ
68 加算・丸め回路
70 ROM
72 乱数発生回路
Claims (3)
- 各々所定発光量で発光しかつ主走査方向に一列に配置された複数の発光素子を備え、前記複数の発光素子の発光により主走査方向に主走査しかつ、前記主走査方向と交差する副走査方向に副走査して前記主走査方向の発光を前記副走査方向に複数行う走査手段と、
前記複数の発光素子の各々について、各発光素子から発光される光の光量が一致するように決定された目標補正データを予め記憶した記憶手段と、
前記副走査するときに、前記副走査の所定回数の回数毎に定める補正データに切り替えて前記各発光素子の光量を補正する光量補正手段と、
前記複数の発光素子の各々について、前記所定回数の回数毎に定める前記補正データの平均が、前記記憶手段に予め記憶される前記目標補正データと一致するように、目標補正データに対して加算処理、丸め処理を行い、前記補正データを各々演算する加算丸め回路と、
を備えた画像形成装置。 - 前記複数の発光素子の各々について、前記加算丸め回路は、前記目標補正データに所定の乱数を加え、かつ前記所定の下位ビットを切り捨てることにより前記所定回数の回数毎の補正データを各々演算することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 各々所定発光量で発光しかつ主走査方向に一列に配置された複数の発光素子を備え、前記複数の発光素子の発光により主走査方向に主走査しかつ、前記主走査方向と交差する副走査方向に副走査して前記主走査方向の発光を前記副走査方向に複数行う走査手段と、
前記複数の発光素子の各々について、前記副走査の所定回数の回数毎に定める補正データの平均が、各発光素子から発光される光の光量が一致するように決定された目標補正データと一致するように、前記目標補正データに対して加算処理、丸め処理を行った前記補正データを予め記憶した記憶手段と、
前記副走査するときに、前記記憶手段に記憶される前記副走査の所定回数の回数毎に定める前記補正データに切り替えて前記各発光素子の光量を補正する光量補正手段と、
を備えた画像形成装置。
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