CN101115121B - 图像形成装置和图像形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的图像形成装置包括：多个感光体；曝光单元，用于在多个感光体中的每个感光体的主扫描方向上扫描激光并用于执行曝光；以及光量校正单元，用于为多个感光体中的每个生成光量校正数据，光量校正数据用于校正从曝光单元输出的激光的光量，使得主扫描方向上的多个感光体中的每个感光体的曝光量变得均匀，并且光量校正单元包括：第一存储单元，被配置成存储参考校正数据；第二存储单元，用于存储当参考校正数据为绝对量时通过对应于多个感光体中的每个感光体的相对量表示的相对校正数据；以及结合单元，用于结合参考校正数据和相对校正数据，以生成光量校正数据。

Description

图像形成装置和图像形成方法
技术领域
本发明涉及图像形成装置和图像形成方法，尤其涉及一种使用电子照相系统的图像形成装置和图像形成方法。
背景技术
近些年来，通过使用激光光束和电子照相处理进行扫描曝光来执行图像形成的多种图像形成装置(诸如，数字复印机和激光打印机)已经得到了发展。
图像形成装置包括：光束扫描装置，将激光光束扫描到感光鼓上，以在感光鼓上形成静电潜像。光束扫描装置包括例如：激光振荡器，以生成激光光束；多角镜，朝感光鼓反射从激光振荡器输出的激光光束以将其扫描到感光鼓上；f-θ透镜等。
形成在感光鼓上的静电潜像被色调剂显影，并且色调剂显影图像最终被转印到记录薄片(sheet，也称纸)上作为记录图像。从而，为了形成均匀的记录图像而不会不均匀，需要在感光鼓上形成密度均匀的静电潜像，并且保持激光光束的稳定是很重要的。
但是，照射到感光体(感光鼓)上的激光光束的强度不必须在光束扫描方向上恒定。主要是因为f-θ透镜的传输损耗随着入射角而改变。通常，到f-θ透镜的激光光束的入射角在f-θ透镜的中心处基本是垂直的，并且倾斜入射到邻近f-θ透镜的端部的位置。结果，f-θ透镜的传输损耗在中心处最小，并且朝端部变大。
这意味着从入射到感光鼓的激光光束的强度角度看，激光光束的密度在f-θ透镜的中心处最高，并且朝端部变弱，且激光光束的强度在主扫描方向上变得不均匀。
此外，在串联系统彩色图像形成装置中，在扫描激光光束的多角镜通常用于四种颜色的情况下，结构使得激光光束通过透镜被分配给各个色彩的感光鼓，并且除了透镜本身的不规则，由于到透镜的入射角随着各个色彩的激光器而改变，即使设置相同的激光光束功率，在各个色彩的鼓表面上的激光光束功率也彼此不同。
JP-A2003-320703等披露了一种方法，其中，激光光源的激光功率根据激光器的扫描位置在透镜中心附近处较低，在透镜端部处较高，使得由于投射率抵偿了传输的功率损耗差，在感光鼓的表面上的光束功率均匀，并且曝光量恒定。
这些申请披露的技术中，准备了对应于激光器的扫描位置的光量校正值，并且基于光量校正值执行激光功率的调节。
迄今为止，关于光量校正值，相同的存储容量被保留用于每个颜色，存储校正值的绝对量，并且校正光量的校正电路具有直接使用校正值的绝对量这种值的系统的电路结构。
需要光量的校正电路实时地校正大量图像数据，并且需要高速。从而，需要通过硬件来处理从校正值的读取到D/A转换的处理过程，并且需要将存储这些校正值的存储器(RAM：随机存取存储器)结合到ASIC(应用专用集成电路)等中，或使用专用高速RAM。
在传统系统中，当执行光量校正时，当校正的分辨率(resolution)(这里，分辨率意味着两种分辨率1)与在主扫描方向上划分的块数相关的分辨率，以及2)与在校正时使用的D/A转换器的比特数相关的分辨率)改善时，RAM的容量成比例增加。因为图像形成装置要求的图片质量通过最近的技术改进变得更出色，这些校正量趋于增加，并且在校正值被原样存储在所有RAM中的系统中，校正信息的增加导致RAM容量的增加，并且导致成本增加。
发明内容
考虑到以上问题作出本发明，目的在于提供一种图像形成装置和一种图像形成方法，其中，在电子照相系统的图像形成装置中，主扫描方向上使感光体(photoconductor，也称光电导体)曝光的激光的光量校正可以通过小存储容量实现，同时保证校正精确度。
为了实现以上目的，根据本发明一方面的图像形成装置包括：多个感光体，用于形成彩色图像；曝光单元，被配置成在多个感光体中的每个感光体的主扫描方向上扫描激光并用于执行曝光；以及光量校正单元，被配置成为多个感光体中的每个感光体生成光量校正数据，该光量校正数据用于校正从曝光单元输出的激光的光量，使得主扫描方向上的多个感光体中的每个感光体的曝光量变得均匀，并且光量校正单元包括：第一存储单元，被配置成存储参考校正数据；第二存储单元，被配置成存储当参考校正数据为绝对量时通过对应于多个感光体中的每个感光体的相对量表示的相对校正数据；以及结合单元，被配置成结合参考校正数据和相对校正数据，以生成光量校正数据。
另外，为了实现以上目的，根据本发明另一方面的图像形成方法是包括用于形成彩色图像的多个感光体以及被配置成在多个感光体中的每个的主扫描方向上扫描激光并执行曝光的曝光单元的图像形成装置的图像形成方法，并且该图像形成方法包括：光量校正步骤，为多个感光体中的每个生成光量校正数据，光量校正数据用于校正从曝光单元输出的激光的光量，使得多个感光体中的每个的主扫描方向上的曝光量变得均匀，并且光量校正步骤包括：将参考校正数据存储到第一存储单元中，对应于多个感光体中的每个感光体，将当参考校正数据为绝对量时通过相对量表示的相对校正数据存储到第二存储单元中，以及结合参考校正数据和相对校正数据，以生成光量校正数据。
附图说明
在所附的附图中：
图1是示出根据本发明第一实施例的图像形成装置的整体结构的例子的视图；
图2是示出正常模式的光量校正单元的结构实例的视图；
图3A至图3D是解释在主扫描方向上的光量校正的思想的视图；
图4是在正常模式下存储主扫描方向上的光量校正数据的存储单元的存储器分配实例的视图；
图5是根据本发明实施例的光量校正单元的结构实例的视图；
图6A至图6C是解释根据第一实施例的光量校正单元的第一操作实例的视图；
图7是示出对应于第一操作实例的根据第一实施例的第一和第二存储单元的存储器分配实例的视图；
图8A至图8C是解释根据第一实施例的光量校正单元的第二操作实例的视图；
图9A和图9B是示出对应于第二操作实例的根据第一实施例的第一和第二存储单元的存储器分配实例的视图；
图10A至图10C是解释根据第一实施例的光量校正单元的第三操作实例的视图；
图11A和图11B是示出对应于第三操作实例的根据第一实施例的第一和第二存储单元的存储器分配实例的视图；
图12是示出根据本发明的第二实施例的光量校正单元的结构实例的视图；以及
图13A至图13D是解释根据第二实施例的光量校正单元的操作实例的视图。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本发明的图像形成装置和图像形成方法。
(1)图像形成装置的结构
图1是根据实施例的图像形成装置的结构实例的视图。如图1所示，图像形成装置1是例如串联型彩色复印机。图像形成装置1包括扫描仪单元2、图像处理单元3、曝光单元4、光量校正单元5、多角镜17、f-θ透镜18、激光光路偏转单元19、处理筒(processcartridge)6a、6b、6c和6d、中间转印带(转印接收件)11、中间转印辊(转印单元)17a、17b、17c和17d、输纸单元13、记录薄片转印单元14、定影单元15、以及排纸单元16。
在扫描仪单元2中，读取文档，并且生成例如三元色R、G和B的图像数据。在图像处理单元3中，对各个图像数据执行从三元色R、G和B到四印刷色K(黑色)、C(青色)、M(洋红)以及Y(黄色)的色彩转换处理，并且进一步执行多种图像处理。
经过图像处理的K信号、C信号、M信号和Y信号被输入到曝光单元4中。曝光单元4包括激光振荡器(未示出)并生成对应于K信号、C信号、M信号以及Y信号的强度的激光。
由曝光单元4生成的激光通过主扫描方向上的多角镜17和f-θ透镜18进行扫描，并且透过激光路径偏转单元19被照射到处理筒(catridge)6a、6b、6c和6d中的感光体7a、7b、7c以及7d。
处理筒6a、6b、6c和6d对应于用于彩色打印的四种颜色，包括用于K信号、C信号、M信号和Y信号的四个处理筒，并被构造为可连接至图像形成装置1或可从图像形成装置1拆卸。虽然显影单元8a、8b、8c和8d中包括的色调剂的颜色不同，但各个处理筒6a、6b、6c和6d的基本结构相同。然后，在以下关于处理筒的描述中，参考数字所附的a、b、c和d的下标将被省略并进行描述。
处理筒6包括感光体7、显影单元8、以及充电装置10。感光体7的表面通过充电装置10被充电至指定电压，并且通过从曝光单元4照射的激光在表面上形成静电潜像。通过由显影单元8提供的色调剂使静电潜像显影，以及在感光体7的表面上形成对应于每个色调剂颜色的显影图像。
形成在感光体7上的显影图像以Y、M、C和K的顺序被附着并转印到中间转印带11上，并且当其通过用于K的感光体7a的时刻，结合四种颜色的整个彩色色调剂图像形成在中间转印带11上。
在记录薄片转印单元14中将中间转印带11上的色调剂图像转印到输纸单元13提供的记录薄片(也称纸张)上。转印到记录纸张的色调剂图像被固定到定影单元15中的记录薄片上，并且从排纸单元16被排放到外部。
虽然曝光单元4中生成的四种激光通过多角镜17、f-θ透镜18、以及激光路径偏转单元19到达各个感光体7，因为各个颜色的路径不必完全相同，各个颜色的衰减量稍微不同。另外，如上所述，由于f-θ透镜18的透射率在中心处高在两端低，其在感光体的主扫描方向上变得不均匀。
而且，激光振荡器的输出特征和感光体7的敏感性随着环境的改变而受到影响。
为了校正特性的不规则和改变，通常采用激光的功率的校正，并且基于由光量校正单元5生成的光量校正数据执行该校正。
(2)光量校正(第一实施例)
在描述根据本发明的第一实施例的图像形成装置1的光量校正之前，将粗略地描述通常执行的光量校正。
图2是示出用于执行通常的光量校正的光量校正单元100的结构的实例的视图。光量校正包括在主扫描方向上的光量校正和老化(aging)等的光量校正。
通过图2中的光量校正单元101执行主扫描方向上的光量校正，并且主要执行主扫描方向上的f-θ透镜18的透射率的校正。
另一方面，通过老化等光量校正单元52执行老化等的光量校正。结合这两种校正值，并将结合的校正数据作为光量校正数据从光量校正单元100输出到曝光单元4。
曝光单元4基于光量校正数据和从图像处理单元3输出的图像数据确定Y、M、C、K的激光功率，并且将他们提供给感光体7。
图3A是示出主扫描方向上的f-θ透镜18的透射率的视图。如图3A所示，f-θ透镜18的透射率在主扫描方向的中心处高，在两端处低。
从而，在校正之前的感光鼓(感光体)7的曝光量(图3B)在中心处高，在两端处低。结果，形成的图像的密度在主扫描方向上不规则。
为了解决该问题，如图3C所示，执行校正，使得曝光单元4的激光的功率在中心处低，在两端处高，并且主扫描方向上的曝光量变得均匀(图3D)。
在主扫描方向光量校正单元101的存储单元102中预先存储激光功率的校正数据，并且在激光的主扫描的定时从存储单元102中读取校正数据。
用于读取例如存储单元102的读取控制信号或地址数据的定时信号基于来自设置在感光体7附近的激光传感器20(见图1)的检测信号(主扫描位置检测信号)通过定时信号生成单元53来生成。
由于高速执行主扫描方向上的扫描，定时信号生成单元53通常由硬件逻辑电路构成，并且通常被构成为ASIC(应用专用集成电路)用于最小化。另外，因为存储单元102要求高速读取，其由专用高速RAM构成。高速RAM可以结合到ASIC中。
图4是示出光量校正数据的存储位置和内容的实例的视图，其中，当主扫描方向上的光量校正数据被存储在存储单元中102时，按照惯例采用光量校正数据的存储位置和内容。图4的垂直方向代表表示存储位置的RAM的地址，并且水平方向表示光量校正数据的量(magnitude)。
图4的实例中，作为存储第一颜色(例如，Y)的光量校正数据的区域，分配从“0000”到“03FF”的地址区域，并且数据的宽度是8比特。
如图1所示，Y、M、C和K的各个激光具有不同的路径，作为从曝光单元4到感光体7的路径。尤其，在激光路径偏转单元19，为了将激光从f-θ透镜18输出的激光引导到物理上在不同位置处设置的各个感光体7，反射镜和透镜被用于Y、M、C和K的各个路径，并且他们的光学特性不必须相同。另外，多角镜17的反射特性在Y、M、C和K的各个路径上的精确度彼此不同。
从而，如图4所示，主扫描方向上的校正数据被存储用于第一颜色至第四颜色(Y、M、C、K)中的每个，从而可以获得不同的校正数据。
而且，通常每种光量校正数据被原样存储为用于每种颜色的“绝对量”。即，存储在存储单元102中的光量校正数据被原样直接进行D/A转换，并且被提供至曝光单元4的激光振荡器。
但是，当近期增加了对高图像质量的要求时，增加了对在主扫描方向上更好地执行光量校正的需求。从而，需要提高主扫描方向上的校正的分辨率(即，该分辨率是指在主扫描方向上划分成多少块并执行校正)和校正数据的分辨率(即，该分辨率是指校正数据的量级，形成多少比特的校正数据)。
在图4中，主扫描方向上的分辨率的改善增加了RAM地址，并且校正数据的分辨率的改善增加了校正数据的宽度(比特数)。这增加了RAM容量。
从而，在减少RAM容量的同时使得校正的精确度(精度)高是很重要的问题，并且本发明的关键点就是为了解决该问题。以下，将描述根据本发明的实施例的光量校正。
图5是示出根据第一实施例的光量校正单元5的结构实例的视图。
光量校正单元5包括在主扫描方向上生成光量校正数据的主扫描方向光量校正单元51，生成对老化、环境改变等的校正数据的校正单元52，以及通过加/减等结合这些校正数据的第二结合单元57。
主扫描方向光量校正单元51包括定时信号生成单元53、第一存储单元54、第二存储单元55、以及第一结合单元56作为其内部结构。
第一实施例是RAM的指定区域被分配为第一存储单元54和第二存储单元55的实施例。选择作为用于Y、M、C和K的光量校正数据中的参考校正数据的一个光量校正数据被存储在它们中的第一存储单元54中。此外，与参考校正数据相关的不同数据被存储在第二存储单元55中作为相关校正数据。
例如，在图6A中所示，作为参考校正数据，用于Y的光量校正数据作为绝对量被原样存储在第一存储单元54中，然而，如在图6B中所示，用于Y的光量校正数据和用于M、C和K的各个光量校正数据之间的差分数据ΔM、ΔC和ΔK作为相关校正数据被存储在第二存储单元55中。
虽然各个值不同，但用于Y、M、C和K的各个光量校正数据是相对彼此邻近的校正数据。从而，差分数据ΔM、ΔC和ΔK的值是与光量校正数据的绝对量相比较小的值。
当作为参考校正数据的用于Y的光量校正数据由8比特大小来表示，差分数据ΔM、ΔC和ΔK的值可以是例如约2比特至6比特的小值。
从而，如在图7中所示，用于Y的光量校正数据被存储在RAM的从“0000”到“03FF”的地址的区域(第一存储单元54)，并且作为相对校正数据的差分数据ΔM、ΔC和ΔK可以共同存储在从“0400”到“07FF”的地址的区域(第二存储单元55)中，并且与RAM的传统区域使用模式(见图4)相比，大量节省存储区域是可能的。
存储在第一存储单元54中的参考校正数据和存储在第二存储单元55中的相对校正数据被增加和结合到如图6C所示的第一结合单元56中，他们变为对应于各个色彩的整个范围(8比特)的主扫描方向光量校正数据。
将主扫描方向光量校正数据添加并结合到第二结合单元57中的老化等光量校正数据，并且作为最终的光量校正数据输出到曝光单元4。
作为参考校正数据和相对校正数据的种类，除此之外可以想到多种模式。
例如，如图8A至图8C以及图9A和图9B所示，存在一种方法，将用Y、M、C和K的所有光量校正数据的平均值或中间值确定为一个参考校正数据，将相对于平均值或中间值的差分数据ΔY、ΔM、ΔC和ΔK作为相对校正数据。
在这种情况下，由于参考校正数据变为一个值，不需要将其存储在RAM中，并且如图8A和图9B所示，其可以被存储在一个寄存器中，并且RAM区域可以进一步被保留。
另外，例如，如图10A至图10C以及图11A和图11B，存在一种方法，将用于Y、M、C和K的光量校正数据中的每个的平均值或中间值确定为相对于每个光量校正数据中的每个的参考校正数据，并且对平均值或中间值的各个差分数据ΔY、ΔM、ΔC和ΔK作为相对校正数据。
在这种情况下，虽然参考校正数据具有四个值，而且在这种情况下，不需要将他们存储在RAM中，并且如图10A或图11B所示，他们可以被存储在四个寄存器中，并且RAM区域可以被保存。
在后者的模式下，虽然寄存器的数量从1增加到4，关于相对校正数据，由于差分数据的基础是每个光量校正数据的平均值或中间值，差分数据的值与前者模式相比可以比较小，从而，很大程度地节省了RAM区域。
(3)光量校正(第二实施例)
图12是示出根据第二实施例的光量校正单元5a的结构实例的视图。与第一实施例的不同点在于校正起始位置调节单元58设置在第一结合单元的输出。
根据光量校正曲线的内容，由于各个颜色的校正起始位置相互移动(shift)，存在虽然校正曲线本身的形状相互非常接近的情况，但不同种类的校正数据必须最终保存用于各种颜色。
在这种情况下，存在只有一条光量校正曲线被存储在RAM中的情况，并且对各个颜色的期望光量校正数据可以通过移动关于读取的输出的各个颜色的校正起始位置来生成。
另外，即使校正曲线相互不完全一致，相对校正数据的值可以通过增加功能(校正起始位置调节单元58的功能)来移动校正起始位置而变小。
图13A至图13D是用于解释将校正起始位置调节单元58的功能增加到用于Y的光量校正数据被作为参考校正数据和相对于用于Y的光量校正数据的差分数据(ΔM、ΔC和ΔK)的这种模式的校正的操作。
在各个颜色的差分数据中，由于主扫描方向上的差(移动量)通过校正起始位置调节单元58来校正，作为将被存储在第二存储单元55中的相对校正数据，只有幅度方向上的差可以存储，结果，可以进一步节省存储容量。
如上所述，根据实施例的图像形成装置和图像形成方法(光量校正方法)，在电子照相系统的图像形成装置中，用于使感光体曝光的激光的主扫描方向上的光量校正可以通过小存储容量来实现，同时保持校正精确度。
应该明白，本发明不限于上述实施例；而且在执行本发明的过程中，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对各个组件进行各种改变和修改。并且，可以通过以多种方式设置各个组件或通过省略一个或多个组件，在本发明的范围内作出多种配置。而且，通过适当地结合上述实施例和根据本发明的其他实施例的组件获得的配置均包括在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种图像形成装置，包括：
多个感光体，用于形成彩色图像；
曝光单元，被配置成在所述多个感光体中的每个感光体的主扫描方向上扫描激光并用于执行曝光；以及
光量校正单元，被配置成用于为所述多个感光体中的每个感光体生成光量校正数据，所述光量校正数据用于校正从所述曝光单元输出的所述激光的光量，使得所述主扫描方向上的所述多个感光体中的每个感光体的曝光量变得均匀，
其中，所述光量校正单元包括：
第一存储单元，被配置成存储参考校正数据，
第二存储单元，被配置成存储相对校正数据，所述相对校正数据在所述参考校正数据为绝对量的情况下由对应于所述多个感光体中的每个感光体的相对量表示，以及
结合单元，被配置成结合所述参考校正数据和所述相对校正数据，以生成所述光量校正数据。
2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述参考校正数据是与对于所述多个感光体中的各个感光体相互不同的所述光量校正数据共有的校正数据，以及
所述相对校正数据是所述参考校正数据和对于所述多个感光体中的各个感光体不同的所述光量校正数据之间的差分数据。
3.根据权利要求2所述的图像形成装置，其中，
所述第一存储单元和所述第二存储单元包括随机存取存储器的指定划分区域，
从多个光量校正数据中选择出的一个光量校正数据被存储在所述第一存储单元中，以及
在所述第二存储单元中，所述差分数据被存储在对于所述多个感光体中的各个感光体不同的区域中，以及所述多个区域中的每个区域的存储容量均小于所述第一存储单元的容量。
4.根据权利要求2所述的图像形成装置，其中，
所述参考校正数据是固定校正数据，以表示所述主扫描方向上的恒定值，
所述第一存储单元包括一个寄存器，以及
所述第二存储单元包括随机存取存储器。
5.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，
所述参考校正数据是多个固定校正数据，所述多个固定校正数据对于所述多个感光体中的各个感光体来说彼此不同并且表示所述主扫描方向上的恒定值，以及
所述相对校正数据是在所述多个光量校正数据中的各个光量校正数据和对应于其的所述多个固定校正数据中的各个固定校正数据之间的差分数据。
6.根据权利要求5所述的图像形成装置，其中，
所述第一存储单元包括多个寄存器，以及
所述第二存储单元包括随机存取存储器。
7.根据权利要求1所述的图像形成装置，进一步包括：校正起始位置调节单元，被配置成在所述主扫描方向上移动对应于所述多个感光体中的各个感光体的所述相对校正数据的校正起始位置，以减小所述相对校正数据之间的差。
8.一种图像形成装置的图像形成方法，所述图像形成装置包括用于形成彩色图像的多个感光体，以及被配置成在所述多个感光体中的每个感光体的主扫描方向上扫描激光并执行曝光的曝光单元，所述图像形成方法包括：
光量校正步骤，为所述多个感光体中的每个感光体生成光量校正数据，所述光量校正数据用于校正从所述曝光单元输出的所述激光的光量，使得所述多个感光体中的每个感光体的主扫描方向上的曝光量变得均匀，
其中，所述光量校正步骤包括：
将参考校正数据存储到第一存储单元中，
对应于所述多个感光体中的每个感光体，将当所述参考校正数据为绝对量时通过相对量表示的相对校正数据存储到第二存储单元中，以及
结合所述参考校正数据和所述相对校正数据，以生成所述光量校正数据。
9.根据权利要求8所述的图像形成方法，其中，
所述参考校正数据是与对于所述各个多个感光体彼此不同的光量校正数据共有的校正数据，以及
所述相对校正数据是所述参考校正数据和对于所述多个感光体中的各个感光体不同的所述光量校正数据之间的差分数据。
10.根据权利要求9所述的图像形成方法，其中，
所述第一存储单元和所述第二存储单元包括随机存取存储器的指定划分区域，
从所述多个光量校正数据中选择出的一个光量校正数据被存储在所述第一存储单元中，以及
在所述第二存储单元中，所述差分数据被存储在对于所述多个感光体中的各个感光体不同的不同区域中，以及所述多个区域中的每个区域的存储容量均小于所述第一存储单元的容量。
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