JP5422873B2 - 画像形成装置およびレーザ光量制御装置 - Google Patents
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Description
また、光量設定部は、2値化処理部にて行われるスクリーン処理がドットスクリーン処理である場合において、2値化処理部で設定されたスクリーン角が、同一の走査線にて出力される画像データの画素毎に複数混在して適用される場合には、複数のスクリーン角のうち最も45度に近いスクリーン角に基づいて光量補正量を設定することを特徴とすることができる。さらに、走査線間隔検出部は、感光体表面でのレーザ露光部からのレーザ光の副走査方向の照射位置および/または感光体の回転速度の変動に基づいて、変動量を検出することを特徴とすることができる。
ここで、走査線相互の間隔とこの間隔に対応して設定されるレーザ光の発光光量との関係を規定する情報を、2値化処理部にて行われるスクリーン処理の種類および2値化処理部にて設定されるスクリーン角毎に記憶する光量情報記憶部をさらに備え、光量設定部は、光量情報記憶部から2値化処理部にて行われたスクリーン処理の種類および2値化処理部にて設定されたスクリーン角に関する情報を取得し、取得した情報に基づいてレーザ光の発光光量を設定することを特徴とすることができる。
また、光量設定部は、2値化処理部にて行われるスクリーン処理がラインスクリーン処理である場合において、2値化処理部で用いるスクリーン角が、同一の走査線にて出力される画像データの画素毎に複数混在して適用される場合には、複数のスクリーン角のうち最も大きいスクリーン角に基づいて、光量補正量を設定することを特徴とすることができる。さらに、走査線間隔検出部は、感光体表面でのレーザ露光部からのレーザ光の副走査方向の照射位置および/または感光体の回転速度の変動に基づいて、変動量を検出することを特徴とすることができる。
また、本発明の請求項2によれば、本発明を採用しない場合に比べて、2値化処理時にラインスクリーン処理を行う場合に、副走査方向における画像濃度ムラをスクリーン角に対応させて低減することができる。
また、本発明の請求項3によれば、本発明を採用しない場合に比べて、1走査線上に複数の異なるスクリーン角の画素が形成される場合にも、副走査方向における画像濃度ムラが低減された画像を得ることができる。
また、本発明の請求項5によれば、本発明を採用しない場合に比べて、1走査線上に複数の異なるスクリーン角の画素が形成される場合にも、副走査方向における画像濃度ムラが低減された画像を得ることができる。
また、本発明の請求項6によれば、振動および/または感光体の回転速度の変動に基づいて生じる走査線相互の間隔の変動量を検出することができる。
また、本発明の請求項8によれば、本発明を採用しない場合に比べて、2値化処理時に使用されるスクリーン処理の種類およびスクリーン角に対応させて副走査方向における画像濃度ムラが低減された中間調画像を提供できる。
また、本発明の請求項10によれば、本発明を採用しない場合に比べて、2値化処理時に使用されるスクリーン処理の種類およびスクリーン角に対応させて副走査方向における画像濃度ムラが低減された中間調画像を提供できる。
また、本発明の請求項11によれば、本発明を採用しない場合に比べて、2値化処理時にラインスクリーン処理を行う場合に、副走査方向における画像濃度ムラをスクリーン角に対応させて低減することができる。
また、本発明の請求項12によれば、本発明を採用しない場合に比べて、1走査線上に複数の異なるスクリーン角の画素が形成される場合にも、副走査方向における画像濃度ムラが低減された画像を得ることができる。
また、本発明の請求項13によれば、振動および/または感光体の回転速度の変動に基づいて生じる走査線相互の間隔の変動量を検出することができる。
図1は、本実施の形態が適用される画像形成装置の構成を示したブロック図である。図1に示した画像形成装置1は、例えばデジタルカラープリンタであって、パーソナルコンピュータ(PC)3や画像読取装置4等の外部装置から入力された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理手段の一例としての画像処理部10、画像形成装置1全体の動作を制御する制御手段の一例としての制御部80、処理プログラム等が記録される例えばハードディスク(Hard Disk Drive)にて実現される主記憶部85、各色成分の画像データに対応して画像形成を行う画像形成手段の一例としての画像形成部90を備えている。
また、それに先だって、感光体ドラム31は矢印A方向に所定の速度で回転駆動を開始し、感光体ドラム31表面が帯電ロール32によって所定電位に帯電される。そして、レーザ露光装置25から感光体ドラム31表面にレーザ光Lが出射されることにより、感光体ドラム31に静電潜像が形成される。このとき、感光体ドラム31に形成された静電潜像がイエロー(Y)の画像情報に対応したものであれば、この静電潜像はYのトナーが収容される現像器33Yで現像され、感光体ドラム31にはYのトナー像が形成される。そして、感光体ドラム31上に形成されたYのトナー像は、感光体ドラム31と中間転写ベルト41とが対向する一次転写部T1で一次転写ロール42に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト41上に転写される。一方、一次転写後に感光体ドラム31上に残留したトナー は、ドラムクリーナ34によって除去される。
一方、複数色のトナー像からなるカラー画像が形成される場合には、感光体ドラム31上でのトナー像の形成と、このトナー像についての一次転写の工程とが色数分だけ繰り返された後、二次転写工程が実行される。例えば、4色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム31上には順次Y、M、C、Kのトナー像が形成され、これらトナー像は順次中間転写ベルト41に一次転写される。中間転写ベルト41は、一次転写されたトナー像を保持したまま感光体ドラム31と同一の周速で回転移動し、中間転写ベルト41上にはその1回転毎に順次Y、M、C、Kのトナー像が重ねられていく。なお、その際には、二次転写ロール50およびベルトクリーナ55は中間転写ベルト41から離隔した位置に設定される。
続いて、用紙Pは中間転写ベルト41上のトナー像が二次転写部T2に到達するタイミングに合わせるように二次転写部T2へと供給され、中間転写ベルト41を介してバックアップロール49と二次転写ロール50との間に用紙Pが挟持される。その際に、二次転写部T2では、バックアップロール49に印加される二次転写バイアスにより二次転写ロール50とバックアップロール49との間に形成される転写電界の作用で、中間転写ベルト41上に保持されたトナー像が用紙Pに一括して二次転写される。その後、トナー像が転写された用紙Pは、搬送ガイド76および用紙搬送ベルト77によって定着器60へと搬送される。定着器60は、用紙P上のトナー像を加熱および加圧して定着する。また、二次転写後に中間転写ベルト41に付着した転写残トナーは、二次転写の終了後に中間転写ベルト41に当接されたベルトクリーナ55によって除去される。
入力バッファ12は、入力インターフェース11から入力した画像データを一時的に記憶し、PDL解析部13に対して出力する。
その際に、PDL解析部13は、入力インターフェース11にて受け付けた画像データに含まれるオブジェクトの種類を表すタグデータからオブジェクトの種類を認識し、オブジェクトの種類を表す信号(オブジェクト信号)を生成する。そして、PDL解析部13は、生成したオブジェクト信号を画像形成部90の光量補正部20(後段参照)に送信する。
レンダリング処理部14は、描画コマンドに応じてPDL解析部13から取得した中間データに対するレンダリング処理を行う。そして、このレンダリング処理されたラスタ画像データ(画素群が配列された画像データ)を色変換処理部16に対して出力する。
スクリーン処理部17には、スクリーンを作成する際の2値化処理条件としての各種パラメータ(スクリーンパターン、スクリーン線幅、スクリーンピッチ、スクリーン角等:以下、「スクリーンパラメータ」と記す)が、画像属性である画像オブジェクトの種類(フォントオブジェクト、グラフィックオブジェクト、イメージオブジェクト等)毎に備えられている。そして、レンダリング処理部14からのラスタ画像データに含まれるタグデータに基づいて画像オブジェクト(単に、「オブジェクト」ともいう)の種類を特定し、オブジェクトの種類に対応して設定されたスクリーンパラメータを用いて、各オブジェクトに最適なスクリーン処理を行う。そして、スクリーン処理部17は、生成した画像データを画像データ記憶部18に一旦記憶する。
図2は、レーザ露光装置25の構成と、レーザ露光装置25が感光体ドラム31を走査露光する状態とを示した図である。レーザ露光装置25は、半導体レーザからなる光源251、コリメータレンズ252、シリンダーレンズ253、例えば正八角面体で形成された回転多面鏡(ポリゴンミラー)254、fθレンズ255、折り返しミラー256、反射ミラー257およびSOSセンサ(受光素子)258、レーザドライバ259を含んで構成されている。また、レーザ露光装置25は、ハウジング260内に配設されて一体的な光学ユニットを構成している。
レーザ光Lは、fθレンズ255を通過した後、折り返しミラー256により感光体ドラム31の表面に向けて方向を変えられ、感光体ドラム31の表面を矢印D方向に走査露光する。ここで、fθレンズ255は、レーザ光Lの光スポットの感光体ドラム31表面上での走査速度を等速化する機能を有している。
また、上記した線像は、ポリゴンミラー254の偏向反射面254aの近傍に結像し、fθレンズ255は副走査方向に関して偏向反射面254aを物点として光スポットを感光体ドラム31の表面上に結像させるので、この走査光学系は、偏向反射面254aの面倒れを補正する機能を有している。
その際に、レーザドライバ259はSOSセンサ258に接続されており、SOSセンサ258において生成されたSOS信号を入力する。そして、レーザドライバ259では、SOSセンサ258からのSOS信号に基づいて、光源251の半導体レーザに対してレーザ駆動信号の出力を開始するタイミングが設定される。
その場合に、本実施の形態の画像形成装置1のように、画像処理部10にスクリーン処理部17を設け、スクリーン処理により画像データに対する階調制御を行う構成では、スクリーン処理部17にて設定される例えばスクリーン角等といったスクリーンパラメータの設定値によって、走査ピッチムラに起因するバンディングの発生の程度に差異が生じる。
図4に示したように、スクリーン角が大きいほど、画素間隔の変化に対してバンディングは人間の目にとって目立ちにくく、スクリーン角が小さくなるほど、画素間隔の変化に対してバンディングは目立つ傾向を示している。
図5に示したように、この場合にも、図4の場合と同様に、スクリーン角が大きいほど、画素間隔の変化に対してバンディングは人間の目にとって目立ちにくく、スクリーン角が小さくなるほど、画素間隔の変化に対してバンディングは目立つ傾向を示している。
すなわち、スクリーン角が大きいほど、人間の目にとってのバンディングの見え方が副走査方向の画素間隔の変化に対して鈍感となる傾向を示す。これを、本明細書では「バンディング感度が低い」と表現する。一方、スクリーン角が小さいほど、人間の目にとってのバンディングの見え方が副走査方向の画素間隔の変化に対して敏感となる傾向を示す。これを、本明細書では「バンディング感度が高い」と表現する。そのため、同じように副走査方向の画素間隔に変化が生じても、スクリーン処理部17にて設定される例えばスクリーン角等といったスクリーンパラメータの設定値によって、バンディングの発生の程度には差異が生じる。図4および図5ではラインスクリーン処理を例に説明したが、ドットスクリーン処理を用いる場合にも同様である。
本実施の形態の光量補正部20は、PDL解析部13から受け取ったオブジェクト信号に基づいて、スクリーン処理部17にてオブジェクトの種類に対応して設定されたスクリーンパラメータを特定し、そのスクリーンパラメータに応じた補正パラメータを用いて光源251の半導体レーザの光量を画素毎に補正する。
図6は、本実施の形態の光量補正部20の機能構成を説明する図である。図6に示したように、光量補正部20には、PDL解析部13からオブジェクト信号を取得するオブジェクト情報取得部201、副走査位置検出センサ110にて生成された副走査位置信号と、ロータリーエンコーダ120にて検出された感光体ドラム31の回転速度に関するデータ信号とを制御部80から取得する画素位置情報取得部202、画素位置情報取得部202にて取得した副走査位置信号と感光体ドラム31の回転速度に関するデータ信号とに基づいて、レーザ光Lが本来照射されるべき感光体ドラム31上での副走査方向の画素位置と実際にレーザ光Lが照射される副走査方向の画素位置との距離である画素位置変動量を求めることで、走査ピッチの変動量を算出する走査線間隔検出部の一例としての画素位置変動量算出部203、スクリーンパラメータに対応して設定された半導体レーザの光量を補正する際に使用する光量設定関数としての補正パラメータを記憶する関数記憶部の一例としての補正パラメータ記憶部204、補正パラメータ記憶部204に記憶された補正パラメータを用いて、画素位置変動量算出部203にて算出された走査ピッチの変動量に対応した光量を設定する光量設定部205を備えている。
また、主記憶部85(図1参照)には、光量補正部20により実行される処理プログラムが格納されており、画像形成装置1の立ち上げ時に光量補正部20がこの処理プログラムを読み込むことによって光量補正部20での各種処理が実行される。
一方、光量補正部20は、レーザ光Lによる副走査方向の画素位置が、走査ピッチを規定の走査ピッチよりも大きくする方向に変動した場合には、スクリーン処理部17でのスクリーンパラメータに対応して設定された補正パラメータに基づいて、画素位置の変動量に応じて光源251の半導体レーザの光量を増加するように画素毎に光量補正する。それにより、走査ラインの光スポット径は大きくなるので、かかる走査ライン間の走査ピッチが疎になることにより生じる副走査方向での縞模様状の低濃度部の発生を抑制する。
それと同時に、画素位置情報取得部202は、ステップ101にて取得されたオブジェクト信号に対応する画像データがパルス幅変調部19にてパルス幅変調されてレーザ露光装置25からレーザ光Lとして出力された際の、副走査位置検出センサ110にて生成された副走査位置信号と、その時のロータリーエンコーダ120にて検出された感光体ドラム31の回転速度に関するデータ信号とを制御部80から取得する(S102)。そして、取得された副走査位置信号と感光体ドラム31の回転速度に関するデータ信号とを画素位置変動量算出部203に送る。
光量設定部205は、ステップ101においてオブジェクト情報取得部201にて取得されたオブジェクト信号から当該画像データに設定されたオブジェクトの種類を特定する。そして、特定されたオブジェクトの種類に対応する補正パラメータを補正パラメータ記憶部204から取得する(S104)。なお、画像処理部10のスクリーン処理部17においては、スクリーン処理を実行するに際して、オブジェクトの種類に対応してスクリーンパラメータが設定されるが、ステップ104において判定されたオブジェクトの種類は、スクリーン処理部17において設定されたオブジェクトの種類と同一となる。
なお、本実施の形態の光量設定部205では、副走査位置検出センサ110にて生成された副走査位置信号と、ロータリーエンコーダ120にて検出された感光体ドラム31の回転速度に関するデータ信号とを用いて、走査ピッチの変動量を算出している。しかし、例えば画像形成装置1の構成等により、副走査位置検出センサ110にて生成された副走査位置信号だけを用いて、走査ピッチの変動量を算出することもできる。また、ロータリーエンコーダ120にて検出された感光体ドラム31の回転速度に関するデータ信号だけを用いて、走査ピッチの変動量を算出することもできる。
上述したように、SOSセンサ258には、レーザ光Lが感光体ドラム31の表面を走査する毎に、各走査ラインの最初のレーザ光Lが入射され、レーザドライバ259からレーザ駆動信号を光源251に出力を開始するタイミングの基準となるSOS信号を生成する。したがって、SOSセンサ258に各走査ラインの最初のレーザ光Lが入射されるのと略同時に、副走査位置検出センサ110により各走査ラインの副走査方向位置が検出できれば、光量補正部20において次の走査ラインでの半導体レーザの光量補正量を演算する時間的な余裕を大きく設けることができる。
これに対して、図13(b)は、走査ラインの上流側端部(SOS:Start Of Scan)側、すなわち走査ラインの開始点近傍に1つ配置した場合である。この構成では、副走査位置検出センサ110が副走査方向位置を検出してから、次の走査が開始されるまでの時間はt2となり、光量補正部20での演算可能時間は、EOS側に1つ配置した場合に比較して1ライン走査分の時間だけ多くなる。そのため、走査ライン毎に高精度な光量の設定を行うことが可能となる。
図14および図15は、副走査位置検出センサ110の他の構成例を示した図である。図14では、副走査位置検出センサ110として、副走査方向に沿って主走査方向の長さが長くなる三角形状に形成されたフォトダイオードを用いた構成である(図14(a))。このような構成により、図14(b)のように、フォトダイオードを通過するレーザ光Lの位置(a,b,c)に従って、副走査位置検出センサ110からの信号の出力時間が異なることにより、出力波形が異なる信号が得られる。それにより、各走査ラインの副走査方向位置を検出することができる。
なお、フォトダイオードを用いる副走査位置検出センサ110としては、フォトダイオード自体を正方形等のような副走査方向に沿って主走査方向の長さが同一である形状とし、副走査方向に沿って主走査方向の長さが長くなる三角形状に形成された開口を有するマスクにより、フォトダイオード表面を覆うようにして構成することもできる。
そこで、本実施の形態では、副走査位置検出センサ110を感光体ドラム31を回転可能に支持する感光体支持部材の一例としての感光体ユニット30に一体的に設置している。感光体ユニット30は、感光体ドラム31と一体であるため、副走査位置検出センサ110に感光体ドラム31と同様の動きをさせることができる。
また、光源251として1ビームを出射する半導体レーザを用いた構成において、副走査位置検出センサ110により1ビームのレーザ光Lの感光体ドラム31の表面における副走査方向位置を複数の走査ライン毎の平均値として検出するように設定することもできる。そして、複数の走査ピッチでの変動量平均値を用いて、同様に、光源251からの光量をリアルタイムに調整することも可能である。
それにより、画像形成装置1内での振動や感光体ドラム31の回転速度ムラによりレーザ光Lと感光体ドラム31との間の相対位置の変動が生じる場合においても、画像形成装置1により形成されるスクリーン処理された画像上に発生するバンディングを目視で目立たないレベルまで低減することができ、高品質の画像を提供することが可能となる。
Claims (13)
- 感光体と、
前記感光体表面を走査露光する1または複数のレーザ光を出力するレーザ露光部と、
前記レーザ露光部に対して出力する画像データを、当該画像データに備わる画像属性に対応して設定されたスクリーン角を用いてスクリーン処理し、2値化する2値化処理部と、
前記感光体表面を走査露光する前記レーザ光の走査線相互の間隔の変動量を検出する走査線間隔検出部と、
前記走査線間隔検出部により検出された前記変動量と前記2値化処理部にて設定された前記スクリーン角とに基づいて、前記レーザ露光部から出力される前記レーザ光の発光光量を補正する光量補正量を設定し、当該光量補正量を用いて当該レーザ光の発光光量を設定する光量設定部と
を備え、
前記光量設定部は、前記2値化処理部にて行われる前記スクリーン処理がラインスクリーン処理である場合とドットスクリーン処理である場合とで、前記スクリーン角の変化に応じた前記光量補正量の増減の仕方が異なるように、当該光量補正量を設定することを特徴とする画像形成装置。 - 前記光量設定部は、前記2値化処理部にて行われる前記スクリーン処理がラインスクリーン処理である場合には、当該2値化処理部で設定された前記スクリーン角が小さいほど、前記変動量に対する前記光量補正量を大きく設定すること
を特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 - 前記光量設定部は、前記2値化処理部にて行われた前記スクリーン処理がラインスクリーン処理である場合において、当該2値化処理部で設定された前記スクリーン角が、同一の走査線にて出力される前記画像データの画素毎に複数混在して適用される場合には、複数の当該スクリーン角のうち最も大きいスクリーン角に基づいて前記光量補正量を設定すること
を特徴とする請求項2記載の画像形成装置。 - 前記光量設定部は、前記2値化処理部にて行われる前記スクリーン処理がドットスクリーン処理である場合には、当該2値化処理部で設定された前記スクリーン角が45度に近いほど、前記変動量に対する前記光量補正量を小さく設定すること
を特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 - 前記光量設定部は、前記2値化処理部にて行われる前記スクリーン処理がドットスクリーン処理である場合において、当該2値化処理部で設定された前記スクリーン角が、同一の走査線にて出力される前記画像データの画素毎に複数混在して適用される場合には、複数の当該スクリーン角のうち最も45度に近いスクリーン角に基づいて前記光量補正量を設定すること
を特徴とする請求項4記載の画像形成装置。 - 前記走査線間隔検出部は、前記感光体表面での前記レーザ露光部からの前記レーザ光の副走査方向の照射位置および/または当該感光体の回転速度の変動に基づいて、前記変動量を検出することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 感光体と、
前記感光体表面を走査露光する1または複数のレーザ光を出力するレーザ露光部と、
前記レーザ露光部に対して出力する画像データを、当該画像データに備わる画像属性に対応して設定されたスクリーン角を用いてスクリーン処理し、2値化する2値化処理部と、
前記レーザ露光部から出力される前記レーザ光の発光光量を当該レーザ光の前記感光体表面での走査線相互の間隔および前記2値化処理部にて設定された前記スクリーン角に対応させて設定する光量設定部とを備え、
前記光量設定部は、前記2値化処理部にて行われる前記スクリーン処理がラインスクリーン処理である場合とドットスクリーン処理である場合とで、前記スクリーン角の変化に応じた前記レーザ光の発光光量の増減の仕方が異なるように、当該レーザ光の発光光量を設定することを特徴とする画像形成装置。 - 前記走査線相互の間隔と当該間隔に対応して設定される前記レーザ光の発光光量との関係を規定する情報を、前記2値化処理部にて行われる前記スクリーン処理の種類および当該2値化処理部にて設定される前記スクリーン角毎に記憶する光量情報記憶部をさらに備え、
前記光量設定部は、前記光量情報記憶部から前記2値化処理部にて行われた前記スクリーン処理の種類および当該2値化処理部にて設定された前記スクリーン角に関する前記情報を取得し、取得した当該情報に基づいて前記レーザ光の発光光量を設定することを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。 - 所定の濃度階調数が設定された画像データから、当該画像データに備わる画像属性に対応して設定されたスクリーン角を用いたスクリーン処理によって、2値化された画像データを生成する2値化処理部と、
前記2値化処理部にて生成された前記画像データに基づき点灯されるレーザ光を感光体に対して走査露光するレーザ露光部と、
前記レーザ露光部から走査露光される前記レーザ光の前記感光体表面での走査線相互の間隔の変動量を検出する走査線間隔検出部と、
前記走査線間隔検出部により検出された前記変動量と前記2値化処理部にて設定された前記スクリーン角とに基づいて、前記レーザ露光部から走査露光される前記レーザ光の発光光量を補正する光量補正量を設定し、当該レーザ光の発光光量を設定する光量設定部とを備え、
前記光量設定部は、前記光量補正量を、前記2値化処理部にて行われる前記スクリーン処理がラインスクリーン処理である場合とドットスクリーン処理である場合とで、前記スクリーン角の変化に応じた当該光量補正量の増減の仕方が異なるように設定することを特徴とするレーザ光量制御装置。 - 前記2値化処理部にて行われた前記スクリーン処理の種類および当該2値化処理部にて設定された前記スクリーン角に対応して、前記走査線間隔検出部により検出される前記変動量から前記レーザ光の発光光量の前記光量補正量を算出する光量設定関数を記憶する関数記憶部をさらに備え、
前記光量設定部は、前記2値化処理部にて行われた前記スクリーン処理の種類および前記2値化処理部にて設定された前記スクリーン角に対応した前記光量設定関数を前記関数記憶部から取得し、取得した当該光量設定関数を用いて前記レーザ光の発光光量を設定することを特徴とする請求項9記載のレーザ光量制御装置。 - 前記光量設定部は、前記2値化処理部にて行われる前記スクリーン処理がラインスクリーン処理である場合には、当該2値化処理部で用いる前記スクリーン角が小さいほど、前記変動量に対する前記光量補正量を大きく設定すること
を特徴とする請求項9または10記載のレーザ光量制御装置。 - 前記光量設定部は、前記2値化処理部にて行われる前記スクリーン処理がラインスクリーン処理である場合において、当該2値化処理部で用いる前記スクリーン角が、同一の前記走査線にて出力される前記画像データの画素毎に複数混在して適用される場合には、複数の当該スクリーン角のうち最も大きいスクリーン角に基づいて、前記光量補正量を設定することを特徴とする請求項11記載のレーザ光量制御装置。
- 前記走査線間隔検出部は、前記感光体表面での前記レーザ露光部からの前記レーザ光の副走査方向の照射位置および/または当該感光体の回転速度の変動に基づいて、前記変動量を検出することを特徴とする請求項9記載のレーザ光量制御装置。
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