JP2004148661A - Ledアレイ露光装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Ledアレイ露光装置及びそれを備えた画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】1画素の濃度が複数の階調で表現される画素データに応じて露光するLEDアレイ露光装置において、光量とビーム面積のばらつき、更に濃度により変化するスクリーン角度の影響に関わらず、濃度むらやスジが大幅に低減し、濃度がリニアに変化する画像の形成が可能なLEDアレイ露光装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】レンズアレイを透過した各LED発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの低濃度階調時と高濃度階調時のスクリーン角度による影響とを光量補正に加味してそれぞれ低濃度階調補正値および高濃度階調補正値とし、これら2つの補正値を線形補完してLED発光素子を駆動する駆動データとする。
【選択図】 図6

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成時に書き込み用として使用されるLEDアレイ露光装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複写機やプリンタ及びファクシミリなどの画像形成装置には、被記録媒体である用紙などに直接画像を形成する直接画像形成方式と、感光体などからなる中間媒体に一旦画像を記録し、その画像を最終的な被記録媒体に転写する間接画像形成方式とがある。家庭などにおける小規模な使用を除けば、被記録媒体に普通紙を使用できる間接画像形成方式の画像形成装置が広く使用されている。
【0003】
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、現像器で粉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。
【0004】
デジタル画像情報を感光体に露光する装置としては、レーザダイオードなどが発光するレーザ光を利用して露光を行うレーザ露光装置や、デジタル画像の1ドットに対応した微小なLED(発光ダイオード)を多数個直線状に配列してアレイ状とし、感光体の軸方向(主走査方向)に配置して露光を行うLEDアレイ露光装置がある。特に最近では、LEDアレイ露光装置が小型化、低価格化、制御の容易さ、機械的可動部がなく信頼性が高いなどの面で、プリンタやその他の画像形成装置に幅広く使用されている。
【0005】
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。
【0006】
LEDアレイチップは、少なくとも被記録媒体(用紙)の幅以上の有効走査幅を露光できるよう、基板上に1個または複数個配置されており、帯電した感光体に静電潜像を形成するための露光源をなしている。このLEDアレイチップ上には、ビデオデータ(記録しようとする画像データ)のそれぞれの画素に対応する微小なLED発光素子が一列に配置されている。例えば600dpiの解像度でA4サイズの記録幅に対応する場合、1個または複数個のLEDアレイチップが有するLED発光素子の総数は少なくとも5120個になる。
【0007】
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。
【0008】
しかし、各LED発光素子の発光強度にはばらつきがあり、そのばらつきが被記録媒体上の可視化された画像で、濃度のむらやスジとなってあらわれ、記録品質の劣化を引き起こす。そのため、従来のLEDアレイ露光装置では、各LED発光素子の露光エネルギーが一定になるように補正する光量補正データを、LED発光素子個々に対して予め準備しておき、この光量補正データに従って、各LED発光素子が発光するときの露光エネルギーのばらつきを補正していた。
【0009】
また、レンズアレイの不均一な配列などにより解像力にばらつきがあったり、レンズアレイの取り付け誤差によりLED発光素子からの光の焦点位置がずれたりすると、感光体上に結像するドットが歪んだり、解像力がばらついたりする。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、上記の原因でレンズアレイによる解像力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が顕著に現れる。
【0010】
また、4色の色を使用してフルカラー画像を形成するカラー画像形成装置では、各色ごとに画像のスクリーン角度が異なる。このような画像形成装置にLEDアレイ露光装置を使用する場合、スクリーン角度により濃度むらやスジが顕著になりやすく、濃度むらやスジの発生とともに、カラーの再現性にも影響を及ぼし、記録品質が大きく劣化することになる。また、通常45度のスクリーン角度を使用する白黒の画像形成装置についても同様な記録品質の劣化が問題になる。
【0011】
このような問題に対処するため、特許文献1によると、LED発光素子個々の露光エネルギーがほぼ均一になるように補正する光量補正値を保持し、LED発光素子を駆動するときに、各スクリーン角度に応じたスクリーン角度補正値を重みとして光量補正値に作用させる方法と、その方法を採用した書き込み装置が開示されている。
【0012】
【特許文献1】
特開2001−63138号公報
【0013】
しかし、このような書き込み装置や露光装置を使用することにより、感光体上に形成されるドットが、実際に粉状のトナーを使用する現像器により現像されて可視化される場合、現像されたドットの濃度と大きさは前記した露光エネルギーとともに、感光体上に結像されるビーム面積(ドットの面積)にも依存する。このため、LED発光素子ごとにばらつくビーム面積に対する補正も行わないと、光量補正にスクリーン角度に応じた重み補正を組み合わせても、濃度むらやスジを大幅に低減させることは困難である。
【0014】
本発明は、斯かる実状に鑑みなされたものであり、1画素の濃度が複数の階調で表現される画素データに応じて露光するLEDアレイ露光装置において、光量とビーム面積のばらつきや、濃度により変化するスクリーン角度の影響に関わらず、濃度むらやスジが大幅に低減し、濃度がリニアに変化する画像の形成が可能なLEDアレイ露光装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、光量のばらつきに応じて所定の電流を光量補正した駆動データに基づいて電流が流れることにより発光し、1画素の濃度が複数の階調で表現される画素データに応じて露光するように点灯制御されるLED発光素子を複数個有する1つまたは複数のLEDアレイチップをライン状に配設し、前記の発光がレンズアレイを介して結像されるLEDアレイ露光装置において、レンズアレイを透過した各LED発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの低濃度階調時のスクリーン角度による影響とを前記光量補正に加味して低濃度階調補正値とし、レンズアレイを透過した各LED発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの高濃度階調時のスクリーン角度による影響とを前記光量補正に加味して高濃度階調補正値とし、前記画素のデータが有する濃度階調に対応する補正値を、前記低濃度階調補正値と高濃度階調補正値とを線形補完することによりを求めて、前記駆動データとする構成をとる。
【0016】
更に、本発明では、前記ビーム面積補正は、補正対象となるLED発光素子を含む前後複数個のLED発光素子のビーム面積を平均値化し、該平均値と補正対象となるLED発光素子のビーム面積の差分の大小に応じて行う構成とする。
【0017】
また、本発明では、前記ビーム面積の平均値が移動平均値となるように、移動平均値の対象となる前記前後複数個のLED発光素子が、補正対象となるLED発光素子とともに移動する構成とする。
【0018】
前記した前後複数個のLED発光素子は、補正対象となるLED発光素子を先頭とする後続する複数個のLED発光素子である。
【0019】
あるいは、前記前後複数個のLED発光素子は、補正対象となるLED発光素子を含む同一のLEDアレイチップ内のLED発光素子となっている。
【0020】
更に、本発明は、前記のLEDアレイ露光装置を使用して画像形成装置を構成している。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図1〜図9に基づいて説明する。先ず、本発明に係るLEDアレイ露光装置を使用した画像形成装置の概略構成について、図1に基づき説明する。図1は、本発明に係るLEDアレイ露光装置を使用したカラープリンタの概略を模式的に示す正面図である。
【0022】
図1において、符号1は、画像形成装置の一例としてのカラープリンタである。その主要構成部品として、2は筐体、3Bと3Yと3Cと3Mはそれぞれブラック、イエロー、シアン、マゼンタ用の画像形成部で、10Bと10Yと10Cと10Mは、それぞれ前記の色のトナーホッパーで、12は被記録媒体である用紙14を格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。また、各色の画像形成部3B、3Y、3C、3Mは、それぞれ、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などから構成されている。
【0023】
カラープリンタ1において、主帯電器6によって帯電した感光体5上には、LEDアレイ露光装置7によって静電潜像が形成され、現像器4により現像されて可視画像が形成される。このようなプロセスが各色ごとに行われる。給紙カセット12から給紙された用紙14は給紙ガイドにより案内されて、図中、反時計方向に回転している搬送ベルト8の上面に吸着されて、各色の画像形成部3B、3Y、3C、3Mの直下を通過するときに、転写ローラ9によって各色の画像が用紙14に順次転写される。このように用紙14上でフルカラー画像を形成した4色のトナーは、用紙14が定着部17を通過する際に定着される。その後、用紙14は排紙ガイド15により排紙部16に排出案内される。
【0024】
次に、上記のようなカラープリンタ1が備えているLEDアレイ露光装置7について、その詳細を図2に基づき説明する。図2は、本発明に係わるLEDアレイ露光装置7の上面概略模式図である。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た1個または複数個のLEDアレイチップ31と、その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(例えば、日本板硝子社製の商品名「セルフォック・レンズ・アレイ」)と、LEDアレイチップ31の各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。実際には、上記の基板30とレンズアレイ32などは図示しない保持部材により保持されている。また、各LED発光素子の発光を補正するなどの制御を行う制御部34を外部に設ける場合もある。
【0025】
図3は、LEDアレイ露光装置7を画像形成装置に組み込んだ状態を模式的に示す部分正面図である。尚、図2と同じ構成要素は同じ参照番号を附してその説明は省略する。図中、5はドラム状の感光体を示し、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破線で示している。
【0026】
このように、図1のカラープリンタ1に外部のPC(不図示)などから送信されてくるプリントデータの各画素に対応してLED発光素子が駆動され、その発光がレンズアレイ32(図2と図3参照)を介して、感光体5にドットとして結像する。従来技術に関して説明したように、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、事前に測定した各LED発光素子の露光エネルギーに基づいて周知の方法で、駆動電流値や発光時間あるいはその両方を補正するための補正値を算出して、その補正値を光量補正値として図2で示した制御部34や図1で示したカラープリンタ1の制御部(不図示)あるいはLEDアレイ露光装置7に記憶部を設けて記憶させておく。
【0027】
次に、LEDアレイ露光装置7の少なくとも有効走査幅の全てのLED発光素子がレンズアレイ32を介して結像するビーム面積をLED発光素子個々に予め測定算出して、それぞれのビーム面積を、図2で示した制御部34や図1で示したカラープリンタ1の制御部(不図示)あるいは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ビーム面積のデータを基に、濃度むらやスジがより低減可能で、濃度がリニアに変化する画像の形成が可能な補正方法を、図4を参照して説明する。
【0028】
図4は、電流と発光時間でLED発光素子の露光エネルギーを制御する概念をグラフ化したものであり、(a)はLED発光素子を基準電流で駆動して所定の時間発光させる図、(b)はLED発光素子の光量のばらつきを補正した光量補正電流で駆動して所定の時間発光させる図、(c)は光量補正とビーム面積補正とスクリーン角度に対する補正を2点で行って線形補完した補正電流で駆動して所定の時間発光させる図を表している。なお、これらの図が示す1画素は4ビット、つまり、16段階の濃度階調データを有しており、対応するLED発光素子は16段階の時間(横軸)で発光する。また、駆動電流は6ビットのデータで構成され、64段階の電流値(縦軸)で制御可能である。
【0029】
図4(a)に示すように、各LED発光素子のばらつきに対して補正を行わない場合は、全てのLED発光素子を同一の基準電流i1で駆動し、画素が有する濃度階調に応じて所定の時間(図の例では、時間2)発光させる。しかし、各LED発光素子の光量のばらつきに対処するためには、図4(b)に示すように、基準電流i1をもとに光量補正された光量補正電流i2で、所定の時間駆動する。したがって、この光量補正電流i2はLED発光素子個々に異なる値になる。図4(b)の例は光量のばらつきに対しては有効であるが、前述したように、レンズアレイ32(図2と図3参照)のばらつきや取付け誤差などにより、ビームが結像したときのビーム面積がばらついてしまう。また、後述するように画素を特定のスクリーン角度でプリントすると、その角度により濃度むらが顕著になる。さらに、濃度むらが顕著になるスクリーン角度は画素の濃度階調によっても異なるので、画素の濃度階調を考慮したスクリーン角度に対する補正も必要である。このように、光量補正、ビーム面積補正、画素の濃度階調を考慮したスクリーン角度に対する補正を、それぞれ、低濃度階調と高濃度階調の2点(図のa点とb点)で行って、この2点を線形補完する本実施形態による方法が図4(c)に示されている。図4(c)の例では、この濃度階調(時間2)を有する画素に対応するLED発光素子を駆動する補正駆動電流はi3になる。
【0030】
次に、図5を参照して、具体的な補正の流れを説明する。図5は、LED発光素子を補正して駆動するカラープリンタ1の概略回路ブロック図である。40はプリント制御部で、41は前記した補正を行う補正回路で、42は光量補正値を記憶している光量補正値記憶部で、43はビーム面積を記憶しているビーム面積記憶部で、7はLEDアレイ露光装置である。また、PCは外部に接続された情報端末装置であり、例えばパソコンをあらわしている。
【0031】
図5の構成では、まず、PCからプリントドライバによりラスター処理された(画素に分解された)プリントデータがプリント制御信号とともにプリント制御部40に送信される。これを受けて、プリント制御部40は例えば1走査ラインごとの画像信号とスクリーン角度データを補正回路41に送出すると同時に、プリント駆動信号をLEDアレイ露光装置7に送出してプリントを開始させる。補正回路41は前記画像信号を受けて、その画素を露光するLED発光素子の光量補正値とビーム面積を、光量補正値記憶部42とビーム面積記憶部43とからそれぞれ読み込み、スクリーン角度データとともに後述する方法で補正を行い、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。この時、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。
【0032】
図6は、上記の補正回路41とその周辺の回路を具体的に示したブロック図であり、図4を参照して説明した例と同様に、1つの画素の濃度階調は4ビット(16階調)で表現されており、その画素に対応するLED発光素子は6ビットで表現される電流値(64段階)で駆動されるものとする。図6において、画像信号が入力されると、その画素に対応するLED発光素子のビーム面積Aをビーム面積記憶部43から読み出し、ビーム面積補正回路50で後述するビーム面積Aに対する補正を行い、ビーム面積補正値Bとして2点補正算出回路52に入力する。2点補正算出回路52には、スクリーン角度Sと、画像信号が有する画素濃度階調Gが入力される。更に、2点補正算出回路52は対応するLED発光素子の光量補正値Lを光量補正値記憶部42から読み出して、それぞれ6ビットで構成されるa点(低濃度階調)補正駆動値Iaとb点(高濃度階調)補正駆動値Ibを後述する方法で算出する。
【0033】
この場合、スクリーン角度補正係数記憶部51には、スクリーン角度Sの高濃度階調画素と低濃度階調画素に対応する補正データが記録されており、そのデータを読み込んで上記の補正を行う。補正演算回路53は、a点駆動補正値Iaとb点駆動補正値Ibおよび画像信号を受け、画像信号に含まれる画素濃度階調Gに基づき、a点駆動補正値Iaとb点駆動補正値Ibとによる直線の傾きを線形補完して6ビットの補正駆動値Igを算出後、4ビットの画素濃度階調Gと6ビットの補正駆動値Igとからなる駆動データをLEDアレイ露光装置7に出力する。LEDアレイ露光装置7は、この駆動データに基づき駆動IC33(図2と図3参照)を駆動することにより、前記補正駆動値Igが示す電流値で、前記画素濃度階調Gが示す時間、LED発光素子を発光させる。
【0034】
上記の説明のように、本発明では、従来の光量補正とともにビーム面積に対する補正を施し、さらにプリントされる画素のスクリーン角度に応じた補正も行っている。図7(a)は、高濃度階調におけるスクリーン角度に係わる補正が画像の粒状度に与える影響を表した図である。また、図7(b)は、低濃度階調におけるスクリーン角度に係わる補正が画像の粒状度に与える影響を表した図である。図の縦軸は粒状度を、横軸はスクリーン角度を表している。また、符号a〜dの曲線は、それぞれ補正強度3、5、7、9による粒状度とスクリーン角度との関係を示しており、この数値が大きいほど補正度が高いことになる。
【0035】
粒状度の数値が高いとプリントされた画像は荒くなり、数値が低いと、きめ細かな画像になる。そのため、プリントされた画像の濃度むらやスジは、粒状度が高いと顕著になると同時に視認しやすくなるという性質がある。図7(a)によると、高濃度階調の画素をプリントすると、スクリーン角度が大きいほど、補正強度を強くしないと粒状度が大きくなって、濃度むらや筋が発生しやすくなる。反対に、スクリーン角度が小さいものは補正強度を強くすると粒状度が大きくなって、同様の問題が発生し易くなることがわかる。言い換えれば、高濃度階調画素の場合、大きなスクリーン角度でプリントされた画素は、濃度むらやスジが現われ易くなる。
【0036】
図7(b)に示した、低濃度階調画素のプリントでは、スクリーン角度が大きいものほど、補正強度を弱くしないと粒状度が大きくなって、濃度むらや筋が発生しやすくなる。反対に、スクリーン角度が小さいものは補正強度を弱くすると粒状度が大きくなって、同様の問題が発生しやすくなることがわかる。言い換えれば、低濃度階調画素のプリントでは、小さなスクリーン角度でプリントされた画素は、濃度むらやスジが視認しやすくなる。
【0037】
このように、同じスクリーン角度の画素であっても、プリント時の階調により、スクリーン角度に対する補正を使い分ける必要があることがわかる。例えば、図7(a)と(b)から判断すると、大きなスクリーン角度で、高濃度階調画素と低濃度階調画素の双方に対して粒状度を小さくするためには、図7(a)の補正強度9と図7(b)の補正強度3とをそれぞれ使い分け、また、小さなスクリーン角度で、高濃度階調画素と低濃度階調画素の双方に対して粒状度を小さくするためには、図7(a)の補正強度3と図7(b)の補正強度9とをそれぞれ使い分ける必要がある。
【0038】
次に、上記の補正の手順を図8を参照して詳細に説明する。図8は、本発明に係わる各LED発光素子を駆動する際に使用する補正方法を図式化したものである。なお、説明の簡略化のために、LED発光素子は5個で1つの補正グループを形成するように説明しているが、実際には、1つのLEDアレイチップごとに、あるいは32個〜256個単位のLED発光素子で1つの補正グループを形成するようにするとよい。
【0039】
図8において、最初のステップS1で、プリントされる画素が取り込まれ、その画素番号Nを1から順番に割り当てる。最初の画素の番号を1として、画素5までを示している。次のステップS2で、画素1〜5が有する画素濃度階調Gを、ステップS3で、画素1〜5が有するスクリーン角度Sを読み取る。通常、同一ページでは1つの色のスクリーン角度は同じであり、この例では90°に設定されている。ステップS4で、それぞれの画素に対応するLED発光素子の光量補正値Lを取り込み、ステップS5で、それぞれの画素に対応するLED発光素子のビーム面積Aを取り込む。ステップS6で、画素1〜5のビーム面積の平均値Mを算出して、ステップS7で、平均値Mに対するそれぞれの画素のビーム面積Aの差分(M−A)を算出する。さらに、ステップS8で、平均値Mに対する差分Dの割合Pを算出する。
【0040】
このように算出された割合Pの絶対値が大きいほど、その画素に対応するLED発光素子のビーム面積が、グループ平均から大きくばらついていることになる。そのため、ステップS9で、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、ビーム面積補正値Bとする。次のステップS10−1では、その画素が持つスクリーン角度Sを判断し、前記したように大きなスクリーン角度であれば補正が弱くかかるように、小さなスクリーン角度であれば補正が強くかかるように、低濃度階調時のスクリーン角度Sによる重み付けを行い、a点補正係数Caを算出する。また、ステップS10−2では、同様にスクリーン角度Sに基づき、前記したように大きなスクリーン角度であれば補正が強くかかるように、小さなスクリーン角度であれば補正が弱くかかるように、高濃度階調時のスクリーン角度Sによる重み付けを行い、b点補正係数Cbを算出する。
【0041】
次のステップS11−1で、LED発光素子の基準駆動値に各画素の光量補正値Lを乗じ、更に上記で得られたa点補正係数Caを乗ずることにより、各LED発光素子のa点駆動値Iaを算出し、ステップS11−2で、LED発光素子の基準駆動値に各画素の光量補正値Lを乗じ、更に上記で得られたb点補正係数Cbを乗ずることにより、各LED発光素子のb点駆動値Ibを算出する。最後に、ステップS11−3で、a点駆動値Iaとb点駆動値Ibとによる傾きの直線を画素濃度階調Gで線形補完した補正駆動値Igを得ることができる。
【0042】
上記のような方法で、LEDアレイ露光装置7のLED発光素子を、レンズアレイ32の影響も考慮して、光量、ビーム面積、スクリーン角度による視認具合のばらつきに対して補正を行うため、濃度むらやスジの発生を大幅に低減させることが可能になる。上記の例では、LED発光素子5個を1つのグループとして平均化して、各素子をグループ内でのばらつきに対して補正するようにしているため、グループごとのばらつきがほぼ均一である場合は、プリントされた画素も平均化されるが、グループごとにばらつきがある場合には、以下に説明する方法を採用すると、より一層の効果を上げることができる。
【0043】
図9は本発明に係わる各LED発光素子を駆動する際に使用する別の補正方法を図式化したものである。なお、説明の簡略化のために、LED発光素子は5個で1つの補正グループを形成するように説明しているが、実際には、1つのLEDアレイチップ単位で、あるいは32個〜256個単位のLED発光素子で1つの補正グループを形成するようにするとよい。
【0044】
図9において、最初のステップS1で、1走査ラインあるいは1走査ブロック(例えば、LEDアレイチップ単位)ごとにプリントされるN個の画素が取り込まれ、その画素番号を1からNとし、特定の画素番号をnとする。図9では、最初の画素の番号を1として、画素9までを図示している。次のステップS2で、画素濃度階調Gを取り込み、ステップS3で、それぞれの画素のスクリーン角度Sを取り込む。通常、同一ページでは1つの色のスクリーン角度は同じであり、この例では90°に設定されている。ステップS4で、各画素に対応するLED発光素子の光量補正値Lを取り込み、ステップS5で、各画素に対応するLED発光素子のビーム面積Aを取り込む。ステップS6−1で、画素1に注目して、画素1〜5のビーム面積の平均値M1を算出し、ステップS6−2で、画素2に注目して、画素2〜6のビーム面積の平均値M2を算出し、ステップS6−3で、画素3に注目して、画素3〜7のビーム面積の平均値M3を算出し、ステップS6−4で、画素4に注目して、画素4〜8のビーム面積の平均値M4を算出し、ステップS6−5で、画素5に注目して、画素5〜9のビーム面積の平均値M5を算出する。以降、同様に、最後の画素Nまで上記のような平均値Mnを求める。実際の使用例では、有効走査幅の外側にもLED発光素子が配列されており、有効走査幅の最後の画素Nに注目して平均値Mを求める場合は、これらの有効走査幅の外側にあるLED発光素子を利用しても良い。または、最後の画素の領域では平均値を求めるサンプル数を減らしても良い。ステップS7で、注目した画素nの平均値Mnに対する画素のビーム面積Anの差分(Mn−An)を算出する。さらに、ステップS8で、平均値Mnに対する差分Dnの割合Pnを算出する。
【0045】
このように算出された割合Pnの絶対値が大きいほど、その画素に対応するLED発光素子のビーム面積が、グループ平均から大きくばらついていることになる。そのため、ステップS9で、上記のように得られた割合Pn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、ビーム面積補正値Bnとする。次のステップS10−1では、その画素が持つスクリーン角度Sを判断し、前記したように大きなスクリーン角度であれば補正が弱くかかるように、小さなスクリーン角度であれば補正が強くかかるように、低濃度階調時のスクリーン角度Sによる重み付けを行い、a点補正係数Caを算出する。また、ステップS10−2では、同様にスクリーン角度Sに基づき、前記したように大きなスクリーン角度であれば補正が強くかかるように、小さなスクリーン角度であれば補正が弱くかかるように、高濃度階調時のスクリーン角度Sによる重み付けを行い、b点補正係数Cbを算出する。
【0046】
次のステップS11−1で、LED発光素子の基準駆動値に各画素の光量補正値Lを乗じ、更に上記で得られたa点補正係数Caを乗ずることにより、各LED発光素子のa点駆動値Iaを算出し、ステップS11−2で、LED発光素子の基準駆動値に各画素の光量補正値Lを乗じ、更に上記で得られたb点補正係数Cbを乗ずることにより、各LED発光素子のb点駆動値Ibを算出する。最後に、ステップS11−3で、a点駆動値Iaとb点駆動値Ibとによる傾きの直線を画素濃度階調Gで線形補完した補正駆動値Igを得ることができる。
【0047】
上記の方法では、注目画素ごとに移動するグループの平均値(移動平均)を使用するため、レンズアレイ32の影響による考慮して、LEDアレイ露光装置7のLED発光素子を、光量やビーム面積、且つスクリーン角度による視認具合のばらつきに対して補正を行う。その補正が移動平均に基づくため、緩やかに連続した補正を行うことが可能となり、濃度むらやスジの発生を更に低減させることができる。
【0048】
尚、図8と図9とを参照して説明した補正方法では、平均値Mを求める画素のグループを、注目画素に後続する5個の画素で説明したが、画素グループは注目画素に後続する複数の画素に限らず、注目画素の前後の連続する画素であってもよい。更に、画素グループは連続する必要はなく、2画素おきに選択するような不連続画素であってもよい。また、前記したようにグループを形成する画素は5個に限定されないことは言うまでもない。同時に、図8と図9で使用した数値は理解を助けるための数値であり、この数値に本発明の実施形態が限定されるものではない。
【0049】
また、本実施例では、1画素を16階調(4ビット)とし、LED発光素子の駆動値を64段階(6ビット)に分割した例を挙げて説明したが、本発明の主旨に沿う限り、これらの数字には限定されない。さらに、図8や図9で説明した補正を、LEDアレイ露光装置7内に制御部を設けて、その制御部で行ってもよいし、図2や図5で示したような外部の制御部や、カラープリンタ1の制御回路に含ませてもよい。また、このような補正制御を演算で行ってもよいし、ASICなどに統合して回路で行うことも可能である。
【0050】
【発明の効果】
本発明では、レンズアレイを透過した各LED発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの低濃度階調時と高濃度階調時のスクリーン角度による影響とを光量補正に加味してそれぞれ低濃度階調補正値および高濃度階調補正値とし、これら2つの補正値を線形補完してLED発光素子を駆動する駆動データとする構成のため、1画素の濃度が複数の階調で表現される画像において、従来のように光量補正のみでは効率的に抑制できなかった画像の濃度むらやスジを大幅に低減できるという優れた効果を奏するとともに、濃度むらや筋が発生しやすいスクリーン角度を持つ画像や、白黒画像あるいは各色ごとにスクリーン角度が異なるカラー画像においても、適切な補正が可能となる。
【0051】
更に、本発明では、補正対象となるLED発光素子を含む前後複数個のLED発光素子のビーム面積を平均値化し、該平均値と補正対象となるLED発光素子のビーム面積の差分の大小に応じて行う構成にしているため、段階的に急激に行われる補正による弊害が起こりにくい構成になっている。
【0052】
また、本発明では、前記ビーム面積の平均値が移動平均値となるように、移動平均値の対象となる前記前後複数個のLED発光素子が、補正対象となるLED発光素子とともに移動する構成としているため、補正が緩やかに行われ、補正の境界が認識されにくくなる。
【0053】
更に、本発明は、このようなLEDアレイ露光装置を画像形成装置に使用するため、スクリーン角度が色ごとに異なるカラー画像形成装置において大きな効果を奏することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るLEDアレイ露光装置を使用したカラープリンタの概略を模式的に示す正面図である。
【図2】本発明に係わるLEDアレイ露光装置の上面概略模式図である。
【図3】LEDアレイ露光装置を画像形成装置に組み込んだ状態を模式的に示す部分正面図である。
【図4】電流と発光時間でLED発光素子の露光エネルギーを制御する概念をグラフ化したもので、(a)はLED発光素子を基準電流で駆動して所定の時間発光させる図、(b)はLED発光素子の光量のばらつきを補正した光量補正電流で駆動して所定の時間発光させる図、(c)は光量補正とビーム面積補正とスクリーン角度に対する補正を2点で行って線形補完した補正電流で駆動して所定の時間発光させる図である。
【図5】LED発光素子を補正して駆動するカラープリンタ1の概略回路ブロック図である。
【図6】補正回路41とその周辺の回路を具体的に示したブロック図である。
【図7】スクリーン角度に係わる補正がプリントされた画像の粒状度に与える影響を表した図で、(a)は高濃度階調画素の場合、(b)は低濃度階調画素の場合を示している。
【図8】本発明に係わる各LED発光素子の駆動補正方法を図式化したものである。
【図9】本発明に係わる各LED発光素子の別の駆動補正方法を図式化したものである。
【符号の説明】
1 カラープリンタ
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 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 ビーム面積記憶部
50 ビーム面積補正回路
51 スクリーン角度補正係数記憶部
52 2点補正算出回路
53 補正演算回路

Claims (6)

  1. 光量のばらつきに応じて所定の電流を光量補正した駆動データに基づいて電流が流れることにより発光し、1画素の濃度が複数の階調で表現される画素データに応じて露光するように点灯制御されるLED発光素子を複数個有する1つまたは複数のLEDアレイチップをライン状に配設し、前記の発光がレンズアレイを介して結像されるLEDアレイ露光装置において、レンズアレイを透過した各LED発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの低濃度階調時のスクリーン角度による影響とを前記光量補正に加味して低濃度階調補正値とし、レンズアレイを透過した各LED発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの高濃度階調時のスクリーン角度による影響とを前記光量補正に加味して高濃度階調補正値とし、前記画素のデータが有する濃度階調に対応する補正値を、前記低濃度階調補正値と高濃度階調補正値とを線形補完することによりを求めて、前記駆動データとすることを特徴とするLEDアレイ露光装置。
  2. 前記ビーム面積補正は、補正対象となるLED発光素子を含む前後複数個のLED発光素子のビーム面積を平均値化し、該平均値と補正対象となるLED発光素子のビーム面積の差分の大小に応じて行うことを特徴とする請求項1に記載のLEDアレイ露光装置。
  3. 前記ビーム面積の平均値が移動平均値となるように、移動平均値の対象となる前記前後複数個のLED発光素子が、補正対象となるLED発光素子とともに移動することを特徴とする請求項2に記載のLEDアレイ露光装置。
  4. 前記前後複数個のLED発光素子は、補正対象となるLED発光素子を先頭とする後続する複数個のLED発光素子であることを特徴とする請求項2または請求項3のいずれかに記載のLEDアレイ露光装置。
  5. 前記前後複数個のLED発光素子は、補正対象となるLED発光素子を含む同一のLEDアレイチップ内のLED発光素子であることを特徴とする請求項2に記載のLEDアレイ露光装置。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のLEDアレイ露光装置を備えた画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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