JP2004188665A - 画像形成装置、補正データ生成装置および光プリントヘッドの光量補正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、記録素子の記録特性を精度よく取得し、この記録特性のばらつきに起因する濃度むらを抑制することにある。
【解決手段】本発明における複数の発光素子からなる記録ヘッドを用いて露光により画像を形成する画像形成装置は、印字パターン形成手段が印字パターンを形成し、読取手段としての読取部210が印字パターン形成手段により形成された印字パターンを読み取り、位置情報取得手段としての画像データ演算部220が読取手段により読み取られた印字パターンの位置情報を取得し、濃度情報取得手段としての濃度むら演算部230が読取手段により読み取られた印字パターンの濃度情報を取得する。そして補正データ生成装置200では、位置情報に基づいて印字パターンの傾き成分を補正すると共に、濃度情報に基づいて印字パターンのドット位置を特定して記録ヘッドの露光時における各発光素子の光量を補正する。
【選択図】 図4
【解決手段】本発明における複数の発光素子からなる記録ヘッドを用いて露光により画像を形成する画像形成装置は、印字パターン形成手段が印字パターンを形成し、読取手段としての読取部210が印字パターン形成手段により形成された印字パターンを読み取り、位置情報取得手段としての画像データ演算部220が読取手段により読み取られた印字パターンの位置情報を取得し、濃度情報取得手段としての濃度むら演算部230が読取手段により読み取られた印字パターンの濃度情報を取得する。そして補正データ生成装置200では、位置情報に基づいて印字パターンの傾き成分を補正すると共に、濃度情報に基づいて印字パターンのドット位置を特定して記録ヘッドの露光時における各発光素子の光量を補正する。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体を用いて画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置等に係り、より詳しくは、記録素子の発光むら等を補正する機能を備えた画像形成装置等に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式を採用した、プリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、一様に帯電された感光体ドラム等の像担持体上に、画像情報を光記録手段によって照射することにより画像露光を施し、この像担持体の表面に画像情報に応じた静電潜像を形成している。この静電潜像にトナーを付加して可視化し、記録用紙上に転写して定着することによって画像形成が行われる。かかる光記録手段として、レーザを用いたものの他、近年では、装置の小型化の要請を受けて、記録用紙に形成される画像の画素数に対応する発光素子を一列に配列した発光素子アレイと、各発光素子から出力(発光)された光を像担持体の表面に結像させる結像レンズを配置したレンズアレイとからなる光プリントヘッドを用いた画像形成装置が提案されている。
【0003】
また、画像形成装置では、カラー化が急速に進んでおり、カラー画像を高速且つ高画質に形成することを目的として、所謂フルカラーのタンデム機が存在している。フルカラーのタンデム機としては、例えば、Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),K(黒)の4つの画像形成ユニットを互いに並列的に配設し、中間転写ベルトまたは記録用紙に各画像形成ユニットにて形成されたトナー像を順次転写して、フルカラーや白黒(モノクロ)の画像を形成するものが挙げられる。
【0004】
これらの画像形成装置では、従来より、高画質化に対する厳しい要求がある。例えば、上述のように像担持体上に静電潜像を形成する際、光プリントヘッドにおいて発光むらが発生した場合には、静電潜像にむらが生じ、このむらが記録用紙上に形成される画像の濃度むらとなって印刷画質を悪化させてしまう。また、カラー画像を形成する際には、各画像形成ユニットにて形成される画像の濃度むらにより、記録用紙上に形成される画像において正確な色彩を得ることができなくなってしまうことが生じる場合があり、このような画像欠陥の軽減が強く望まれる。
【0005】
これらの画像欠陥を軽減するために、光記録手段に発光素子を用いる従来技術として、固体記録素子より出力したテストパターンを読み取って濃度データに変換し、この濃度データを副走査方向に平均化し、さらに主走査方向位置情報から記録ヘッドと読取装置の倍率補正を行い、この濃度データと位置情報とから記録ヘッドの発光補正値を決定して、画像形成の際に固体記録素子の記録特性の個体差に起因する濃度むらを防止する技術が存在する(例えば、特許文献1参照)。また、複数の発光素子に電圧を印加して露光を行うことにより印画紙上にマーカを形成し、このマーカの画像の濃度を検出し、検出された濃度に基づき発光素子の光量の補正値を求め、この補正値に基づいて印加電圧を制御することにより、複数の発光素子が均一発光量となるように制御する技術が存在する(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−240202号公報(第6頁、図3)
【特許文献2】
特開2000−347320号公報(第5頁、図3)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の光プリントヘッドは、複数の発光素子を搭載する発光チップ毎の性能のばらつき、各発光素子の特性、レンズアレイの屈折率分布のばらつき、結像レンズの配列乱れ、発光素子アレイと結像レンズアレイの組み立て誤差などにより、出力エネルギーにばらつきが生じ、出力むら(発光むら)が発生する。光プリントヘッドの出力むらは、像担持体上に形成される静電潜像にむらを発生させる。そして、この静電潜像のむらは像担持体に付着するトナーの濃度むらを発生させ、この濃度むらは、記録用紙上に画像を形成する際、画像の濃度むらとなって現れる。このような濃度むらは、記録用紙上に形成される画像の画質低下の要因となる。そのため、光プリントヘッドから出力されるエネルギーの出力むらを補正し、画像の濃度むらを低減させて画質を向上させるべく、光プリントヘッドを構成する各々の発光素子の特徴に合わせた光量補正を行う必要がある。
【0008】
かかる問題に対して、例えば、上記の特許文献1に記載された技術では、記録素子の個数と出力画素の個数の比率から倍率補正を行い、記録素子の位置と読取られた出力画素の位置との誤差を低減し、副走査方向の画像データを平均化することで濃度むらの測定精度を向上させ、補正データを変更している。また、例えば、上記の特許文献2に記載された技術では、近接する各発光素子毎にオーバーラップ比率の異なる段が存在し、各露光ドット毎のオーバーラップ量が異なることを考慮して補正値を求め、これにより補正回数を削減している。
【0009】
しかしながら、光プリントヘッドの光量補正を行って濃度むらを抑制する場合、読取装置の原稿台に印字サンプルを載せてスキャンするが、その際にサンプルがスキューした状態で搭載されたり、出力装置や読取装置自体のスキュー等が蓄積したりすることがあり、このことが原因となって、ノイズの大きな濃度データしか得られないことが起こり得た。そのため、光量ばらつきの大きい発光素子では、上記のような状態のまま光量の補正を行っても、筋むらの目立たない補正状態にするためには、少なくとも5〜6回の補正を行う必要があった。
【0010】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、記録素子の記録特性を精度よく取得し、この記録特性のばらつきに起因する濃度むらを抑制することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明では、以下のような画像形成装置を提供することができる。すなわち、この複数の発光素子からなる記録ヘッドを用いて露光により画像を形成する画像形成装置では、印字パターン形成手段が印字パターンを形成し、読取手段が印字パターン形成手段により形成された印字パターンを読み取り、位置情報取得手段が読取手段により読み取られた印字パターンの位置情報を取得し、濃度情報取得手段が読取手段により読み取られた印字パターンの濃度情報を取得する。そして光量補正手段が、この位置情報取得手段により取得された位置情報に基づいて印字パターンの傾き成分を補正すると共に、この濃度情報取得手段により取得された濃度情報に基づいて印字パターンのドット位置を特定して記録ヘッドの露光時における各発光素子の光量を補正する。
【0012】
以上のような構成の画像形成装置において、印字パターン形成手段は、主走査方向および/または副走査方向の位置を示すマーカを形成し、光量補正手段は、読み取られた印字パターンに含まれるマーカの位置情報から印字パターンの傾き成分を検出し、検出された傾き成分に基づいて光量を補正する。ここで、この光量補正手段は、印字パターンの主走査方向の両端側に形成されたマーカの位置情報に基づいて傾き成分を検出する。またここで、この光量補正手段は、印字パターンの副走査方向の上流側と下流側に形成されたマーカの位置情報に基づいて傾き成分を検出する。
【0013】
また、以上のような構成の画像形成装置において、印字パターン形成手段は、記録ヘッドと印字パターンのドット位置とに対応した濃度情報を示す矩形の濃度検出用パターンを形成し、光量補正手段は、読み取られた印字パターンに含まれる濃度検出用パターンの位置情報から印字パターンの傾き成分を検出し、この傾き成分を除去する。ここで、この光量補正手段は、濃度検出用パターンの主走査方向の両端のエッジ部の位置情報を検出し、このエッジ部の位置情報に基づいて傾き成分を検出する。またここで、この光量補正手段は、濃度検出用パターンの副走査方向の上流側と下流側のエッジ部の位置情報を検出し、このエッジ部の位置情報に基づいて傾き成分を検出する。
【0014】
さらに、以上のような構成の画像形成装置は、位置情報取得手段により取得された位置情報に基づいてカラーレジストレーションを補正するカラーレジストレーション補正手段をさらに備えた構成とすることも可能である。
【0015】
また、上記の目的を達成する本発明は、以下のような補正データ生成装置を提供することができる。すなわち、この補正データ生成装置では、読取部によって複数の発光素子からなる記録ヘッドにより印字されたテストパターンを読み取り、画像データ演算部によって読取部により読み取られたテストパターンから位置情報を取得してこのテストパターンの傾きを補正し、濃度データ演算部によって画像データ演算部により傾きを補正されたテストパターンの濃度情報を取得して各発光素子と各画素との濃度に関する対応関係を演算し、補正データ生成部によって濃度データ演算部により演算された濃度に基づいて記録ヘッドの各発光素子における発光光量を補正するための補正データを生成する。
【0016】
ここで、この補正データ生成装置において、画像データ演算部は、テストパターンの一部として取得された十字マーカの中心または矩形パターンのエッジ部の画素位置に基づいて傾き成分を検出し、検出された傾き成分に応じた方向にテストパターンを所定角度だけ回転させることにより傾き成分を除去する。また、この補正データ生成装置は、ドライバをさらに備えた構成とすることができ、このドライバによって補正データ生成部にて生成された補正データを記録ヘッドに設けられた不揮発性メモリに格納する。
以上のような補正データ生成装置の各機能と同様の機能を、画像形成装置の制御部等において実現可能な構成とすれば、画像形成装置と補正データ生成装置とを一体のものとすることができる。
【0017】
また、本発明は、以下のような光プリントヘッドの光量補正方法を提供することができる。すなわち、画像形成装置により印字されたテストパターンを読み取ってこのテストパターンを形成する複数の発光素子による露光の光量を補正する光プリントヘッドの光量補正方法は、テストパターンを読み取ってこのテストパターンを画像データとして取得するステップと、取得された画像データに基づいてテストパターンの位置情報を検出するステップと、検出された位置情報に基づいて画像データの傾き成分を補正するステップと、傾き成分が補正された画像データの濃度むらに関する情報を取得すると共に、この情報に基づいて濃度むらを抑制するための補正データを算出するステップとを含む。
【0018】
ここで、この位置情報を検出するステップは、画像データの主走査方向の両端の位置または副走査方向の上流側と下流側の位置に基づいて位置情報を検出する。また、ここで、補正データを算出するステップは、発光素子毎に予め記録された補正データを読み込むと共に、算出された補正データを合成することにより、光プリントヘッドに書き込む新たな補正データを生成する。
ここで本発明は、上述した光プリントヘッドの光量補正方法を、コンピュータを制御して実行するプログラムとして実現することができる。このプログラムは、磁気ディスクや光ディスク、半導体メモリ、その他の記録媒体に格納して配布したり、ネットワークを介して配信したりすることにより、提供することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、第1の実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。図1に示す画像形成装置は、本体1に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系110、この画像プロセス系110における画像形成のタイミングに合わせて記録用紙(シート)26を搬送するシート搬送系120、画像プロセス系110を制御すると共にシート搬送系120における記録用紙26の搬送のタイミングを制御する制御部130、原稿から画像を読み取る画像読取部(IIT:Image Input Terminal)150、PC2や画像読取部150など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部(IPS:Image Processing System)140を備えている。
【0020】
画像プロセス系110は、水平方向に一定の間隔を置いて並列的に配置される複数のエンジンからなる画像形成ユニット11を備える。この画像形成ユニット11は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4つの画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kから構成されており、夫々、静電潜像を形成してトナー像を担持させる像坦持体である感光体ドラム12、感光体ドラム12を帯電させる帯電器13、帯電器13によって帯電された感光体ドラム12を露光するLED(Light Emitting Diode)プリントヘッド(以下、LPH:LED Print Headとする)14、感光体ドラム12上に形成された静電潜像を現像ロール15aによって現像する現像器15、現像器15により形成されたトナー像を記録用紙26に転写した後に感光体ドラム12に残留したトナーを除去するクリーナ(図示せず)、および感光体ドラム12を除電するイレーズランプ(図示せず)を備えている。また、画像プロセス系110は、用紙トレイ25から取り出された記録用紙26を搬送し、各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12にて画像形成された各色のトナー像を多重転写させる用紙搬送ベルト21、この用紙搬送ベルト21を駆動する駆動ロール22、感光体ドラム12に担持されたトナー像を記録用紙26に転写させる転写ロール23、記録用紙26に転写されたトナー像を定着させる定着器24を備える。
【0021】
各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kは、現像器15に収納されたトナーを除き、ほぼ同様な構造を備え、感光体ドラム12の外周面の近傍に、露光手段としてのLPH14、現像器15、および転写ロール23を備えている。PC2や画像読取部150から入力された画像データは、画像処理部140によって画像処理が施され、インターフェースを介して各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kに供給される。画像プロセス系110は、制御部130から供給された同期信号等の制御信号に基づいて動作する。
【0022】
まず、イエローの画像形成ユニット11Yでは、帯電器13により帯電された感光体ドラム12の表面に、画像処理部140から得られた画像信号に基づき、LPH14によって静電潜像が形成される。その静電潜像に対して現像器15によってイエローのトナー像が形成され、形成されたイエローのトナー像は、図の矢印方向に回転する用紙搬送ベルト21によって搬送された記録用紙26に転写ロール23を用いて転写される。同様にして、マゼンタ、シアン、黒のトナー像が各々の感光体ドラム12上に形成され、記録用紙26上に多重転写される。
【0023】
カラートナー像が転写された記録用紙26は、用紙搬送ベルト21により定着器24A,24Bまで搬送される。そしてカラートナー像は、この定着器24A,24Bにおいて熱および圧力によって記録用紙26に定着され、画像が形成された記録用紙26は、本体1外へ排出される。
【0024】
図2は、第1の実施の形態におけるLPH14の構成を示す図である。このLPH14は、発光素子であるLEDを内蔵したLEDチップが配列されて形成されたLEDアレイ61と、このLEDアレイ61を支持すると共にLEDアレイ61の駆動を制御する各種信号を供給するための回路が形成されたプリント基板62と、LEDアレイ61から出射された光ビームを感光体ドラム12上に結像させるセルフォックレンズアレイ63とを、ハウジング60内に収納して構成されている。
【0025】
上記のLEDアレイ61は、複数のLEDチップが主走査方向(感光体ドラム12の回転方向と垂直方向)に並べて配置され、プリント基板62に取り付けられて形成される。上記のLEDチップは、一列や千鳥状に配列される場合がある。このLEDアレイ61を形成するLEDチップは、解像度に応じた画素数(記録用紙26上に形成される画像のドット数)分、主走査方向に配列されている。例えば、A3サイズの短手(297mm)を主走査方向とする場合、600dpiの解像度では約42.3nm毎に7020個のLEDチップが設けられる。
【0026】
また、セルフォックレンズアレイ63は、結像レンズとしての屈折率分布型レンズが、解像度に応じた画素数(例えば上記の例では7020個)に対応して形成されている。このセルフォックレンズアレイ63によって、各LEDアレイ61から出射された光ビームを集光し、感光体ドラム12上に結像させることにより、感光体ドラム12上の主走査方向に1ライン分の静電潜像が形成される。さらに、上記のプリント基板62は、LEDアレイ61の取り付け面が感光体ドラム12の表面に対向するようにハウジング60内に配設されている。
【0027】
図3は、制御部130とLPH14との関係を示す回路図である。図示したように、LPH14は制御部130と接続されており、このLPH14に内蔵された各々の回路の動作は制御部130により制御される。図2に示したプリント基板62は、1ライン分の画像データを格納するシフトレジスタ64、画像データをラッチするラッチ回路65、ラッチ回路65にラッチされた画像データに応じた電流値をLEDアレイ61のLEDチップ68に供給することにより各々のLED67を駆動するドライバ66を備える。またドライバ66には、後に詳しく説明する補正データを格納するEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory)69が接続されている。
【0028】
画像処理部140から画像データが入力されると、制御部130は、転送クロックに同期して1ライン分の画像データをシフトレジスタ64に出力する。また制御部130は、1ライン分の画像データをシフトレジスタ64に出力し終わったら、SET信号をラッチ回路65に出力する。これにより、シフトレジスタ64に格納された1ライン分の画像データがラッチ回路65にラッチされる。そして、制御部130がSTROB信号をドライバ66に出力すると、各々のドライバ66は、対応する画素データに応じた値の電流を各々のLED67に供給する。これにより各々のLED67は、ドライバ66から供給された電流値に応じた強度で発光する。
【0029】
またドライバ66には、このドライバ66から出力(供給)される電流を補正するためのレジスタ(図示せず)が各々備えられている。このレジスタには、LED67から発光される光量を補正するための補正データが保持される。そしてドライバ66は、ラッチ回路65にラッチされた画像データに基づく電流値を、この補正データによって補正した後にLED67に出力する。すなわち、本発明においてドライバ66は、電流値を補正して記録用紙26に発生する濃度むらを抑制するための補正手段として用いられる。この補正データは、予め算出されてEEPROM69に格納されており、画像形成装置の電源ON時などの所定のタイミングに、EEPROM69から各ドライバ66のレジスタに書込まれ、記憶される。
【0030】
次に、上記のEEPROM69に書き込まれる補正データを生成するための治具として用いられる補正データ生成装置200について説明する。図4は、補正データ生成装置200の機能構成を示すブロック図であり、この補正データ生成装置200は、記録用紙26上に形成される画像の濃度むらを抑制するための補正データを生成している。図4に示す補正データ生成装置200は、記録用紙26上に形成された画像(各画素)を画像データとして読み取る読取部210と、読取部210にて読み取られた画像データの読取結果に基づいて所定の演算を行う画像データ演算部220と、画像データ演算部220にて演算された画像データ上の濃度むらデータを求める濃度むら演算部230と、濃度むら演算部230にて演算された濃度むらデータに基づいてこの濃度むらを抑制するための補正データを演算する補正データ演算部240と、補正データ演算部240における演算結果に基づいて画像形成装置に格納される補正データを生成する補正データ生成部250と、補正データ生成部250にて生成された補正データを画像形成装置のEEPROM69に書き込むドライバ260とを備える。このドライバ260は、画像形成装置に備えられたEEPROM69と、例えば、所定のケーブルおよびインターフェースを介して接続される。そして、記録用紙26に形成された画像の濃度に基づいて、補正データ生成装置200にて作成された補正データは、上記のケーブルを介してEEPROM69に書き込まれる。
【0031】
読取部210は、画像形成装置から出力された出力画像(以下、テストパターンとする)の濃度を読み取る。この読取部210の構成については、後に図5を用いて詳述する。この読取部210において、記録用紙26に記録されたテストパターンが読み取られるが、このテストパターンを読み取って画像データを取得する際、記録用紙26がスキューした状態で載置された場合や、紙送り機能等により記録用紙26がスキューした状態で送られてきた場合、または、画像形成装置において記録用紙26上に形成された画像が傾いていた場合などには、この記録用紙26上のテストパターンの画像データから、濃度(濃度むらデータ)を正確に取得することができない。つまり、スキューした状態の記録用紙26から取得された濃度むらデータに基づいた補正を行っても、濃度むらが抑制された良好な画像を形成することは困難である。スキューした状態の記録用紙26から読み取られたテストパターンの濃度分布(測定値)と、この濃度分布に基づいた補正が行われた後の濃度分布(実際の濃度)とについては、後に図6および図7に例示して詳述する。
【0032】
そこで、画像データ演算部220は、記録用紙26から読み取られた画像データの傾きを検知して、この傾きの補正を行う。そのため、第1の実施の形態では、記録用紙26上にテストパターンとして形成される画像の中に、後に詳述するマーカを形成する。そして画像データ演算部220では、読取部210から入力された画像データ中のマーカに基づいて、読取部210とテストパターンとの間の傾き(スキュー)誤差成分を検出して、画像データ全体の傾きの補正が行われる。画像データ演算部220において必要に応じて傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230に対して濃度データとして出力される。画像データ演算部220における、画像データの傾きを補正する際の処理(画像データがスキューしていない場合における濃度データの出力、画像データがスキューしていた場合における傾き補正および濃度データの出力)については、後に図10および図11に例示して詳述する。
【0033】
濃度むら演算部230は、画像データ演算部220から入力された画像データから、各LED67毎に濃度データを副走査方向に平均化することにより濃度むらデータを求める。さらに、主走査方向に一次元的に変倍処理(縮小または拡大)を施すことにより倍率補正を行い、濃度むらデータの画素数とテストパターンを形成したLED67の数とを一致させ、各々のLED67の位置との対応付けを行う。これにより、画像形成装置で形成した画像上に生じている主走査方向の濃度分布を求め、その結果を濃度むらデータとして補正データ演算部240に出力する。
【0034】
補正データ演算部240は、濃度むら演算部230から入力された濃度むらデータに基づいて、主走査方向の濃度分布を略フラットにするための補正データ(以下、補正データBとする)を算出する。つまり、この補正データBは、画像形成装置の各LED67により形成される画像の各画素の濃度が一様となるように、LED67における発光強度を補正するための補正値である。
【0035】
また、補正データ生成部250は、ドライバ260を介してEEPROM69にアクセス可能とされており、EEPROM69に予め格納された補正データ(以下、補正データAとする)を補正データ演算部240から入力された補正データBと合成することにより、新たな補正データ(以下、補正データCとする)を生成し、この補正データCを、ドライバ260を介してEEPROM69に書き込む。これにより、補正データ生成装置200にて生成された濃度むらを抑制するための補正データCが画像形成装置のEEPROM69に格納され、その後、画像形成装置では、この補正データCに基づいた画像形成処理が行われる。
【0036】
図5は、読取部210の構成の一例を示す図である。図5に示すように、この読取部210は、読み取る対象である記録用紙26を載置するための原稿台ガラス310と、光源や反射傘(図示せず)を備えると共に駆動モータにより移動可能なキャリッジ320と、キャリッジ320から照射された光により発生する原稿からの反射光を画像データとして取得するCCD330と、この反射光をCCD330に向けるミラーやレンズ群(図示せず)からなる光学系340とから構成される。また原稿台ガラス310の周囲には、記録用紙26を載置する際の位置決めを行うための指標板351,352が配設されており、これら指標板351,352で位置決め部350が形成される。この読取部210の原稿台ガラス310上には、画像形成装置によりテストパターンの画像(濃度検出用パターン400,411Y,411M,411C,411K)が形成された記録用紙26が載置される。そして読取部210は、キャリッジ320を矢印方向に移動させて記録用紙26上に形成されたテストパターンを読み取り、このテストパターンの画像データを取得する。
【0037】
図6は、記録用紙26がスキューした場合とスキューしない場合とにおける補正前の濃度分布(測定値)を示す図であり、図7は、記録用紙26がスキューした場合とスキューしない場合とにおける補正後の濃度分布(実際の濃度)を示す図である。図6および図7において、縦軸は濃度比(濃度むら)を、横軸はdot(ドット)位置を示している。図6および図7において、太線(a)は記録用紙26がスキューした場合の濃度比を、細線(b)は記録用紙26がスキューしない場合の濃度比を示している。
【0038】
図6に示した補正前の濃度データにおいて、スキューしなかった場合の濃度データ(細線(b))では、約10%の濃度むらが検出される。また、同図において、スキューした場合の濃度データ(太線(a))は、例えば300mm巾で3mmのスキューがある場合の濃度データである。図6に示した濃度データに基づいて補正データを算出し、補正を行った後に画像形成装置にて形成されるテストパターンの濃度分布は、データ上では濃度むらのない濃度データとなる。しかしながら、図7に示すように、スキューしなかった場合の実際の濃度(細線(b))では濃度むらは解消されるが、スキューした場合の実際の濃度(太線(a))では約5%の濃度むらが残ってしまう。このように、記録用紙26がスキューした状態で読み取られた画像データから、傾き補正を行うことなく濃度むらの平均データを演算しようとした場合には、LPH14の同一LED67から出力された画素と記録用紙26上の画素(dot)との対応を検出することができず、ノイズの大きな濃度むらデータしか得ることができなくなってしまう。すると、画像形成装置において、このような濃度むらのデータから算出された補正データを用いて印字しても、濃度むらや筋が残ったままのテストパターンしか出力することができず、再度補正する必要が生じてしまう。そこで、上述した画像データ演算部220において画像データの傾きが検知され、この傾きの補正が行われる。
【0039】
図8は、第1の実施の形態において画像形成装置から出力されるテストパターンの画像の一例を示す図である。図示するように、記録用紙26上にテストパターンとして形成された画像には、濃度むらを検出するための濃度検出用パターン411と、傾き補正を行うためのマーカとしての位置情報検出パターン421とが含まれる。この位置情報検出パターン421は、記録用紙26の走査方向の両端に形成されている。図8の上方が読取部210のキャリッジ320にて読み取られる上流側とし、キャリッジ320は矢印方向(下流側)に移動しながら、記録用紙26上に形成されたテストパターンを、主走査方向に1ラインずつ読み取るものとする。
【0040】
図9は、図8に示したテストパターンの画像が読取部210にてスキューした状態で読み取られた際に得られる画像データの一例を示す図である。図9に示すようにこの画像データは、記録用紙26が、例えば読取部210の原稿台ガラス310に対して破線にて示すように真直である状態と比較して、図示した傾きを有する状態で読み取られたものである。この取得された画像データには、濃度むらを検出するための濃度検出用パターン411と、傾き補正を行うためのマーカとしての位置情報検出パターン421とが含まれる。そして、これらの濃度検出用パターン411、位置情報検出パターン421を含んだ画像データは、傾き成分を検出し、この傾き成分を補正するために、画像データ演算部220に出力される。
【0041】
図10および図11は、画像データ演算部220に出力される画像データから得られる濃度数値データの一例を示す図である。この濃度数値データ500において、縦軸は副走査方向の位置(番地)520を、横軸は主走査方向の位置(番地)510を示している。図10および図11では、主走査方向の位置510を、10,20,30,…,7020と記載したが、実際には1〜7021(例えば、297mm×210mmであるA4サイズのテストパターンの主走査方向の解像度が600dpiである場合)の連続した数値データが出力される。同様に図10および図11では、副走査方向の位置520を、100,110,120,…,4960と記載したが、実際には1〜4964の連続した数値データが出力される。そして、これら主走査方向の位置510、副走査方向の位置520に対応した各々の番地における濃度が、濃度数値データ500として示されている。
【0042】
図10に示した濃度数値データ500では、記録用紙26から読み取られたマーカとしての位置情報検出パターン421の(副走査方向における)中心の番地が一致している。このことから、記録用紙26がスキューしていない状態で読み取られ、画像データとして取得されていることが分かる。このような場合は傾き補正を行う必要はなく、濃度データは、そのまま濃度むら演算部230に出力される。
【0043】
一方、図11に示したような濃度数値データ500においてマーカの中心の番地は、各々、主走査方向の位置510で60dot(番地),6960dotと、同様に、副走査方向の位置520で160dot,190dotと検出される。このように、マーカとしての位置情報検出パターン421の位置情報(副走査方向における中心の番地)が一致していない。このことから、記録用紙26に形成された画像がスキューした状態で読み取られ、スキューした状態の画像データが取得されていることが分かる。このような場合には、画像データ演算部220において傾き補正を行う必要がある。そこで、画像データ演算部220は、取得された上記の走査方向および副走査方向の位置情報に基づいて傾き補正(画像データの傾き成分の補正)を行う。
【0044】
図11に示した例において、画像データの傾き成分は、マーカとしての2つの位置情報検出パターン421の中心どうしの傾き成分から求めることができる。つまり、画像データの傾きは、主走査方向の位置510どうしの差分と、副走査方向の位置520どうしの差分とのアークタンジェント(ATAN)の値で示すことができる。このATANは、
ATAN[(190−160)/(6960−60)]
と示される。そして、このアークタンジェントの値を角度に変換すると、約0.249°となる。すなわち、マーカを含む画像データは、この画像データの中心部付近を軸として、時計方向(右回り)に約0.249°スキューした状態(300mmで1.29mm傾いた状態)で読み込まれていることがわかる。そこで、この図11に示した画像データを、この画像データの中心部付近を軸として、反時計方向(左回り)に0.249°回転させることにより、記録用紙26上に形成された画像と読取部210にて読み取られたテストパターンとの間の傾き誤差成分を除去し、傾き補正を施すことができる。そして、傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230に出力される。
【0045】
図12は、記録用紙26がスキューした状態で読み込まれた際に得られた画像データの傾き補正後且つ濃度むらの補正前に得られる濃度分布(測定値)を示す図であり、図13は、図12に示した濃度分布の濃度むらの補正後に得られる濃度分布(テストパターンとして形成される画像の実際の濃度)を示す図である。読取部210において記録用紙26上に形成された画像が読み取られ、この画像に基づいた画像データが画像データ演算部220に出力されると、画像データ演算部220では、上述した処理にしたがって、この画像データの傾き補正が行われる。傾き補正が施された画像データからは、濃度むら演算部230において、図12に示した濃度分布(濃度むらデータ)が検出される。そして、補正データ演算部240では、この濃度むらデータに基づいて、この濃度むらを抑制するための補正データが算出される。この補正データは補正データ生成部250にて合成された後に、画像形成装置に出力されてEEPROM69に格納される。画像形成装置において、このEEPROM69に格納された補正データを用いて画像を形成した場合、この画像から取得される画像データからは、図13に示したように略フラットな濃度分布を得ることができる。
【0046】
次に、画像形成装置の出荷前に行われる、補正データを設定するための手順について図14を参照して説明する。図14は、第1の実施の形態における補正データの設定手順を示すフローチャートである。まず、補正データを生成するのに先立って、画像形成装置にLPH14等を搭載することにより、記録用紙26上にテストパターンとしての画像を形成するための画像形成装置の本体1の組み立てが行われ、各部の取り付け補正が行われる。この画像形成装置に内蔵されたEEPROM69には、補正データの初期値(補正データA)が保持されており、この画像形成装置の電源ON時には、この補正データAが読み出されて、LPH14の各LED67を駆動するための各ドライバ66のレジスタに記憶される。
【0047】
そして、この画像形成装置に対して所定の操作が行われることにより、LPH14の各LED67では補正データAに基づいて光量を補正された発光が行われ、この発光により感光体ドラム12上に静電潜像が形成され、記録用紙26上には、マーカを含むテストパターンの画像が形成される(ステップ1401)。ここで、上記のマーカは、記録用紙26上の走査方向の両端に、例えば十字型に形成されるものとする。この記録用紙26上に形成された画像に基づき、補正データ生成装置200にて、濃度むらを抑制するための補正データが生成される。そのため、画像形成装置の本体1と補正データ生成装置200とが接続される。
【0048】
ステップ1401にて記録用紙26上に形成された画像は、補正データ生成装置200の読取部210において読み取られ、この画像に含まれるマーカおよびテストパターンは画像データとして取得される(ステップ1402)。そして画像データ演算部220により、この画像データの主走査方向および副走査方向の位置情報(画像データを形成するdotの番地)が検出される(ステップ1403)。さらにこの画像データ演算部220では、読み取られた画像データに基づいて、画像データの傾き成分の補正が行われる(ステップ1404)。ここで、この傾き補正は、画像データ中のマーカの中心の位置情報を検出し、この中心の位置情報から画像データ全体の傾きを算出し、この傾きを補正することによって実現される。これにより、記録用紙26上に実際に形成された画像(テストパターン)と、読取部210にて読み取られた画像データとの間の傾き誤差成分が除去される。
【0049】
ステップ1404にて傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230により副走査方向に平均化され、且つ、倍率補正されることにより主走査方向の位置誤差が補正される。これにより、濃度むら演算部230において画像データの濃度むらデータが算出される(ステップ1405)。ステップ1405で算出された濃度むらデータに基づき、補正データ演算部240において主走査方向の濃度分布を略フラットにするための補正データ(補正データB)が算出される(ステップ1406)。さらに、この補正データ演算部240で算出された補正データBと、ドライバ260を介して画像形成装置のEEPROM69より取得された補正データAとを、補正データ生成部250において合成することにより、濃度むらのない画像を形成するための補正データ(補正データC)が生成される。
【0050】
そして、上述のようにして生成された補正データCは、ドライバ260を介して画像形成装置のEEPROM69に書き込まれ(ステップ1407)、このEEPROM69に格納される。この補正データCがEEPROM69に格納されることにより、補正データの設定が完了する。画像形成装置の本体1は、当該本体1に取り付けられた補正データ生成装置200が取り外れた後に、出荷される。
【0051】
すなわち、画像形成装置は、EEPROM69に、濃度むらが発生しないように変更された補正データ(上記の補正データC)が格納された状態で出荷されるので、出荷後のユーザによる使用時には、LPH14においてこの補正データを用いて光量補正を行いながら画像を形成することができる。これにより、濃度むらが抑制された良好な画像を形成することができるようになる。
【0052】
以上のように、第1の実施の形態では、記録用紙26上に形成された画像から取得された濃度むらに基づいて、この濃度むらをなくするための補正データを生成し、この補正データを画像形成装置のEEPROM69に格納している。そして、画像形成装置では、この補正データに基づいてLPH14での発光強度を補正し、発光むらを抑制することができる。さらに、第1の実施の形態では、取得された画像データに含まれるマーカの位置に基づいた傾き補正を行うことにより、一つ一つのLED67と記録用紙26上の各ドットとの対応付けが行われているので、何度も補正をやり直す必要がない。よって、出荷時の調整に要する手間および工数を低減させることができる。
【0053】
また、第1の実施の形態では、補正データ生成装置200と画像形成装置の本体1とを物理的に異なる別体の装置として構成し、補正データ生成装置200を画像形成装置の出荷時調整を行うための治具として用いる場合について例示したが、第1の実施の形態はこれに限られるものではない。例えば、画像形成装置がスキャナ機能などを兼ね備えた複合機であり、補正データ生成装置200と同様の機能を実現可能な回路が備えられていれば、図1に示したような画像読取部150にて画像を読み取り、制御部130にて上述した機能を実現するようにしても構わない。
【0054】
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態では、静電潜像を形成するLPH14の取り付け補正が行われており、画像形成装置にて形成される画像(テストパターン)が傾いていない場合について例示し、記録用紙26の読み取りの際にスキューが発生する場合における傾き補正について説明した。第2の実施の形態では、記録用紙26上にテストパターンが傾いて形成された場合であっても、LPH14の各LED67の発光強度の補正を行うことのできる手法について説明する。第1の実施の形態においては、テストパターンの傾き成分を検出するためのマーカを主走査方向の両端に形成する場合について例示したが、第2の実施の形態では、このマーカを副走査方向の両端に形成する場合について説明する。尚、第2の実施の形態では、第1の実施の形態に示した画像形成装置および補正データ生成装置200と同様の構成のものを適用することができ、以下の説明では、同一符号を付して説明する。
【0055】
図15は、LPH14が傾いて配設された状態を示す図であり、図16は、図15に示したLPH14によって形成された画像を示す図である。図15に示すように、LPH14は、感光体ドラム12および矢印で示される記録用紙26の用紙搬送方向に対して傾いて取り付けられている。このように、LPH14の取り付け補正が行われていない画像形成装置にてテストパターンを出力すると、記録用紙26上に形成される濃度検出用パターン411とマーカとしての位置情報検出パターン421とを含むテストパターンは、図16に示すように、傾いた状態にて出力される。このようなテストパターンを読み取って画像データとして取得する場合、第1の実施の形態(図14)に示したステップ1405の濃度むらを算出する処理において、異なる発光点の濃度データを検出することになり好ましくない。
【0056】
図17は、第2の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。図示したように、記録用紙26上にテストパターンとして形成された画像には、濃度むらを検出するための濃度検出用パターン411と、傾き補正を行うためのマーカとしての位置情報検出パターン421とが含まれ、それぞれ傾いた状態で形成される。このテストパターンを補正データ生成装置200の読取部210にて画像データとして取得すると、濃度検出用パターン411と、副走査方向の両端に形成された位置情報検出パターン421とは、画像データ演算部220に出力される。
【0057】
図18は、画像データ演算部220に出力される濃度数値データの一例を示す図である。この濃度数値データ500において、縦軸は副走査方向の位置520を、横軸は主走査方向の位置510を示している。図18に示した濃度数値データ500においてマーカの中心の番地は、各々、主走査方向の位置510で60dot,90dotと、同様に、副走査方向の位置520で160dot,3960dotと検出される。このように、マーカとしての位置情報検出パターン421の位置情報(主走査方向における中心の番地)が一致していない。このことから、スキューした状態の画像データが取得されていることが分かる。このような場合には、画像データ演算部220において、取得された上記の走査方向および副走査方向の位置情報に基づいて傾き補正が行われる。そして、傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230に出力され、第1の実施の形態にて説明したのと同様にして補正データが生成され、この補正データは画像形成装置のEEPROM69に格納される。
【0058】
以上のように第2の実施の形態では、テストパターンの上流側と下流側(副走査方向の両端)にマーカが設けられている。これにより、LPH14が傾いて配設された場合であっても、取得された画像データの傾き補正を行い、LED67と記録用紙26上の各ドットとの対応付けが行われた濃度データを得ることができる。そして、この濃度データに基づいて補正データを生成し、各LED67の光量補正を行うことができる。また、第2の実施の形態によれば、LPH14の傾き補正が行われる前、すなわちLPH14の傾きを精密に合わせる前の工程においても各LED67の光量補正を行うことが可能となる。
【0059】
[第3の実施の形態]
また次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。第1,第2の実施の形態では、テストパターン中にマーカを形成し、補正データ生成装置200にて、このマーカを検出することにより傾き補正を施したが、第3の実施の形態では、濃度検出用パターン411のエッジを利用して傾き補正を施す場合について説明する。尚、第3の実施の形態では、第1の実施の形態に示した画像形成装置および補正データ生成装置200と同様の構成のものを適用することができ、以下の説明では、同一符号を付して説明する。
【0060】
図19は、第3の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。図19に示したように、記録用紙26上にテストパターンとして形成された画像には、濃度むらを検出するための濃度検出用パターン411が傾いた状態で形成されている。この濃度検出用パターンを411含むテストパターンは、補正データ生成装置200の読取部210にて読み取ることができる。そして、画像データ演算部220は、読み取られた画像データのS,T部で示されるエッジ部の副走査方向におけるずれを検知することができる。また、画像データ演算部220は、S,U部で示されるエッジ部の主走査方向におけるずれを検知することができる。そして、画像データ演算部220では、取得された上記の走査方向または副走査方向の位置情報に基づいて傾き補正が行われる。さらに、傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230に出力され、第1の実施の形態にて説明したのと同様にして補正データが生成され、この補正データは画像形成装置のEEPROM69に格納される。ここでは、記録用紙26上に形成されたテストパターンが傾いた状態である場合について例示したが、記録用紙26上に形成されたテストパターンが傾いておらず、読取部210にて読み取られる際にスキューが発生した場合であっても、上述したのと同様の処理で傾き補正を行うことができるのは言うまでもない。
【0061】
以上のように、第3の実施の形態では、濃度検出用パターン411のエッジ部を検知することができる。これにより、画像形成装置にて記録用紙26上に形成されたテストパターンの画像にマーカが含まれない場合であっても、画像データの傾き補正を行うことができる。そうすることにより、第1,第2の実施の形態で示したのと同様の光量補正を行うことができる。
【0062】
[第4の実施の形態]
さらに次に、第4の実施の形態について説明する。以上では、個別の画像形成ユニット11にて形成された画像に基づいてLPH14の光量補正を行う場合について例示したが、第4の実施の形態では、タンデム方式の画像形成装置にて形成されたテストパターンに基づいた補正を行う場合について例示する。尚、第4の実施の形態では、第1の実施の形態に示した画像形成装置および補正データ生成装置200と同様の構成のものを適用することができ、以下の説明では、同一符号を付して説明する。
【0063】
図20は、第4の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。図示したように、記録用紙26上にテストパターンとして形成された画像には、濃度むらを検出するための濃度検出用パターン411Y,411M,411C,411Kと、傾き補正を行うためのマーカとしての位置情報検出パターン421Y,421M,421C,421Kとが含まれる。このテストパターンを補正データ生成装置200の読取部210にて画像データとして取得し、この画像データがスキューしていた場合には、画像データ演算部220において、取得された走査方向および副走査方向の位置情報に基づいて傾き補正を行うことができる。さらに、傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230に出力され、濃度むらデータに基づいて各色のLPH14毎に補正データが生成され、この補正データは画像形成装置の各画像形成ユニット11毎に設けられたEEPROM69に格納される。
【0064】
以上のように第4の実施の形態によれば、タンデム方式の画像形成装置にてテストパターンを形成した場合であっても、傾き補正を行い、再度レジ補正を行うと共に、4色のカラーレジストレーションをあわせることができる。これにより、より短い時間で濃度データとカラーレジストレーション合わせを行うことが可能となる。
【0065】
また、画像形成装置を以下のような構成とすることも可能である。図21は、図1に示した画像形成装置の変形例を示す図である。図21に示したように、この画像形成装置は、図1に示した構成に加えて、感光体ドラム12上の潜像電位を測定するセンサ501と、感光体ドラム12上のトナー量(トナー像の濃度)を測定するセンサ502とを備える。このような構成の画像形成装置において、センサ501にて測定される電位むらが小さくなるように補正データを算出する機能(手段)や、センサ502にて測定される濃度むらが小さくなるように補正データを算出する機能(手段)が制御部130に備えられていれば、制御部130において算出された補正データを用いてLPH14の光量補正を行うようにしてもよい。
【0066】
また、第1〜第4の実施の形態では、画像形成装置の出荷前に補正データの設定を行う場合を例示したが、例えば、感光体ドラム12の交換が行われた場合等にテストパターンを出力し、濃度むらを補正するようにしても構わない。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置にて形成される画像の濃度むらの発生を抑制し、高画質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】画像形成装置の全体構成を示した図である。
【図2】LPHの構成を示す図である。
【図3】制御部とLPHとの関係を示す回路図である。
【図4】補正データ生成装置の機能構成を示すブロック図である。
【図5】読取装置の構成の一例を示す図である。
【図6】記録用紙がスキューした場合とスキューしない場合とにおける補正前の濃度分布(測定値)を示す図である。
【図7】記録用紙がスキューした場合とスキューしない場合とにおける補正後の濃度分布(実際の濃度)を示す図である。
【図8】第1の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。
【図9】図8に示したテストパターンの画像が読取部にてスキューした状態で読み取られた際に得られる画像データの一例を示す図である。
【図10】画像データ演算部に出力される画像データから得られる濃度数値データの一例を示す図である。
【図11】画像データ演算部に出力される画像データから得られる濃度数値データの一例を示す図である。
【図12】画像データの傾き補正後且つ濃度むらの補正前に得られる濃度分布(測定値)を示す図である。
【図13】図12に示した濃度分布の濃度むらの補正後に得られる濃度分布を示す図である。
【図14】第1の実施の形態における補正データの設定手順を示すフローチャートである。
【図15】LPHが傾いて配設された状態を示す図である。
【図16】図15に示したLPHによって形成された画像を示す図である。
【図17】第2の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。
【図18】画像データ演算部に出力される濃度数値データの一例を示す図である。
【図19】第3の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。
【図20】第4の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。
【図21】画像形成装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
1…本体、11…画像形成ユニット、12…感光体ドラム、13…帯電器、14…LEDプリントヘッド(LPH)、15…現像器、15a…現像ロール、21…用紙搬送ベルト、22…駆動ロール、23…転写ロール、24…定着器、25…用紙トレイ、26…記録用紙、61…LEDアレイ、62…プリント基板、63…セルフォックレンズアレイ、64…シフトレジスタ、65…ラッチ回路、66…ドライバ、67…LED、68…LEDチップ、69…EEPROM、110…画像プロセス系、120…シート搬送系、130…制御部、140…画像処理部、150…画像読取部、200…補正データ生成装置、210…読取部、220…画像データ演算部、230…濃度むら演算部、240…補正データ演算部、250…補正データ生成部、260…ドライバ、310…原稿台ガラス、320…キャリッジ、330…CCD、340…光学系、350…位置決め部、351,352…指標板、400,411…濃度検出用パターン、421…位置情報検出パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体を用いて画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置等に係り、より詳しくは、記録素子の発光むら等を補正する機能を備えた画像形成装置等に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式を採用した、プリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、一様に帯電された感光体ドラム等の像担持体上に、画像情報を光記録手段によって照射することにより画像露光を施し、この像担持体の表面に画像情報に応じた静電潜像を形成している。この静電潜像にトナーを付加して可視化し、記録用紙上に転写して定着することによって画像形成が行われる。かかる光記録手段として、レーザを用いたものの他、近年では、装置の小型化の要請を受けて、記録用紙に形成される画像の画素数に対応する発光素子を一列に配列した発光素子アレイと、各発光素子から出力(発光)された光を像担持体の表面に結像させる結像レンズを配置したレンズアレイとからなる光プリントヘッドを用いた画像形成装置が提案されている。
【0003】
また、画像形成装置では、カラー化が急速に進んでおり、カラー画像を高速且つ高画質に形成することを目的として、所謂フルカラーのタンデム機が存在している。フルカラーのタンデム機としては、例えば、Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),K(黒)の4つの画像形成ユニットを互いに並列的に配設し、中間転写ベルトまたは記録用紙に各画像形成ユニットにて形成されたトナー像を順次転写して、フルカラーや白黒(モノクロ)の画像を形成するものが挙げられる。
【0004】
これらの画像形成装置では、従来より、高画質化に対する厳しい要求がある。例えば、上述のように像担持体上に静電潜像を形成する際、光プリントヘッドにおいて発光むらが発生した場合には、静電潜像にむらが生じ、このむらが記録用紙上に形成される画像の濃度むらとなって印刷画質を悪化させてしまう。また、カラー画像を形成する際には、各画像形成ユニットにて形成される画像の濃度むらにより、記録用紙上に形成される画像において正確な色彩を得ることができなくなってしまうことが生じる場合があり、このような画像欠陥の軽減が強く望まれる。
【0005】
これらの画像欠陥を軽減するために、光記録手段に発光素子を用いる従来技術として、固体記録素子より出力したテストパターンを読み取って濃度データに変換し、この濃度データを副走査方向に平均化し、さらに主走査方向位置情報から記録ヘッドと読取装置の倍率補正を行い、この濃度データと位置情報とから記録ヘッドの発光補正値を決定して、画像形成の際に固体記録素子の記録特性の個体差に起因する濃度むらを防止する技術が存在する(例えば、特許文献1参照)。また、複数の発光素子に電圧を印加して露光を行うことにより印画紙上にマーカを形成し、このマーカの画像の濃度を検出し、検出された濃度に基づき発光素子の光量の補正値を求め、この補正値に基づいて印加電圧を制御することにより、複数の発光素子が均一発光量となるように制御する技術が存在する(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−240202号公報(第6頁、図3)
【特許文献2】
特開2000−347320号公報(第5頁、図3)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の光プリントヘッドは、複数の発光素子を搭載する発光チップ毎の性能のばらつき、各発光素子の特性、レンズアレイの屈折率分布のばらつき、結像レンズの配列乱れ、発光素子アレイと結像レンズアレイの組み立て誤差などにより、出力エネルギーにばらつきが生じ、出力むら(発光むら)が発生する。光プリントヘッドの出力むらは、像担持体上に形成される静電潜像にむらを発生させる。そして、この静電潜像のむらは像担持体に付着するトナーの濃度むらを発生させ、この濃度むらは、記録用紙上に画像を形成する際、画像の濃度むらとなって現れる。このような濃度むらは、記録用紙上に形成される画像の画質低下の要因となる。そのため、光プリントヘッドから出力されるエネルギーの出力むらを補正し、画像の濃度むらを低減させて画質を向上させるべく、光プリントヘッドを構成する各々の発光素子の特徴に合わせた光量補正を行う必要がある。
【0008】
かかる問題に対して、例えば、上記の特許文献1に記載された技術では、記録素子の個数と出力画素の個数の比率から倍率補正を行い、記録素子の位置と読取られた出力画素の位置との誤差を低減し、副走査方向の画像データを平均化することで濃度むらの測定精度を向上させ、補正データを変更している。また、例えば、上記の特許文献2に記載された技術では、近接する各発光素子毎にオーバーラップ比率の異なる段が存在し、各露光ドット毎のオーバーラップ量が異なることを考慮して補正値を求め、これにより補正回数を削減している。
【0009】
しかしながら、光プリントヘッドの光量補正を行って濃度むらを抑制する場合、読取装置の原稿台に印字サンプルを載せてスキャンするが、その際にサンプルがスキューした状態で搭載されたり、出力装置や読取装置自体のスキュー等が蓄積したりすることがあり、このことが原因となって、ノイズの大きな濃度データしか得られないことが起こり得た。そのため、光量ばらつきの大きい発光素子では、上記のような状態のまま光量の補正を行っても、筋むらの目立たない補正状態にするためには、少なくとも5〜6回の補正を行う必要があった。
【0010】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、記録素子の記録特性を精度よく取得し、この記録特性のばらつきに起因する濃度むらを抑制することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明では、以下のような画像形成装置を提供することができる。すなわち、この複数の発光素子からなる記録ヘッドを用いて露光により画像を形成する画像形成装置では、印字パターン形成手段が印字パターンを形成し、読取手段が印字パターン形成手段により形成された印字パターンを読み取り、位置情報取得手段が読取手段により読み取られた印字パターンの位置情報を取得し、濃度情報取得手段が読取手段により読み取られた印字パターンの濃度情報を取得する。そして光量補正手段が、この位置情報取得手段により取得された位置情報に基づいて印字パターンの傾き成分を補正すると共に、この濃度情報取得手段により取得された濃度情報に基づいて印字パターンのドット位置を特定して記録ヘッドの露光時における各発光素子の光量を補正する。
【0012】
以上のような構成の画像形成装置において、印字パターン形成手段は、主走査方向および/または副走査方向の位置を示すマーカを形成し、光量補正手段は、読み取られた印字パターンに含まれるマーカの位置情報から印字パターンの傾き成分を検出し、検出された傾き成分に基づいて光量を補正する。ここで、この光量補正手段は、印字パターンの主走査方向の両端側に形成されたマーカの位置情報に基づいて傾き成分を検出する。またここで、この光量補正手段は、印字パターンの副走査方向の上流側と下流側に形成されたマーカの位置情報に基づいて傾き成分を検出する。
【0013】
また、以上のような構成の画像形成装置において、印字パターン形成手段は、記録ヘッドと印字パターンのドット位置とに対応した濃度情報を示す矩形の濃度検出用パターンを形成し、光量補正手段は、読み取られた印字パターンに含まれる濃度検出用パターンの位置情報から印字パターンの傾き成分を検出し、この傾き成分を除去する。ここで、この光量補正手段は、濃度検出用パターンの主走査方向の両端のエッジ部の位置情報を検出し、このエッジ部の位置情報に基づいて傾き成分を検出する。またここで、この光量補正手段は、濃度検出用パターンの副走査方向の上流側と下流側のエッジ部の位置情報を検出し、このエッジ部の位置情報に基づいて傾き成分を検出する。
【0014】
さらに、以上のような構成の画像形成装置は、位置情報取得手段により取得された位置情報に基づいてカラーレジストレーションを補正するカラーレジストレーション補正手段をさらに備えた構成とすることも可能である。
【0015】
また、上記の目的を達成する本発明は、以下のような補正データ生成装置を提供することができる。すなわち、この補正データ生成装置では、読取部によって複数の発光素子からなる記録ヘッドにより印字されたテストパターンを読み取り、画像データ演算部によって読取部により読み取られたテストパターンから位置情報を取得してこのテストパターンの傾きを補正し、濃度データ演算部によって画像データ演算部により傾きを補正されたテストパターンの濃度情報を取得して各発光素子と各画素との濃度に関する対応関係を演算し、補正データ生成部によって濃度データ演算部により演算された濃度に基づいて記録ヘッドの各発光素子における発光光量を補正するための補正データを生成する。
【0016】
ここで、この補正データ生成装置において、画像データ演算部は、テストパターンの一部として取得された十字マーカの中心または矩形パターンのエッジ部の画素位置に基づいて傾き成分を検出し、検出された傾き成分に応じた方向にテストパターンを所定角度だけ回転させることにより傾き成分を除去する。また、この補正データ生成装置は、ドライバをさらに備えた構成とすることができ、このドライバによって補正データ生成部にて生成された補正データを記録ヘッドに設けられた不揮発性メモリに格納する。
以上のような補正データ生成装置の各機能と同様の機能を、画像形成装置の制御部等において実現可能な構成とすれば、画像形成装置と補正データ生成装置とを一体のものとすることができる。
【0017】
また、本発明は、以下のような光プリントヘッドの光量補正方法を提供することができる。すなわち、画像形成装置により印字されたテストパターンを読み取ってこのテストパターンを形成する複数の発光素子による露光の光量を補正する光プリントヘッドの光量補正方法は、テストパターンを読み取ってこのテストパターンを画像データとして取得するステップと、取得された画像データに基づいてテストパターンの位置情報を検出するステップと、検出された位置情報に基づいて画像データの傾き成分を補正するステップと、傾き成分が補正された画像データの濃度むらに関する情報を取得すると共に、この情報に基づいて濃度むらを抑制するための補正データを算出するステップとを含む。
【0018】
ここで、この位置情報を検出するステップは、画像データの主走査方向の両端の位置または副走査方向の上流側と下流側の位置に基づいて位置情報を検出する。また、ここで、補正データを算出するステップは、発光素子毎に予め記録された補正データを読み込むと共に、算出された補正データを合成することにより、光プリントヘッドに書き込む新たな補正データを生成する。
ここで本発明は、上述した光プリントヘッドの光量補正方法を、コンピュータを制御して実行するプログラムとして実現することができる。このプログラムは、磁気ディスクや光ディスク、半導体メモリ、その他の記録媒体に格納して配布したり、ネットワークを介して配信したりすることにより、提供することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、第1の実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。図1に示す画像形成装置は、本体1に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系110、この画像プロセス系110における画像形成のタイミングに合わせて記録用紙(シート)26を搬送するシート搬送系120、画像プロセス系110を制御すると共にシート搬送系120における記録用紙26の搬送のタイミングを制御する制御部130、原稿から画像を読み取る画像読取部(IIT:Image Input Terminal)150、PC2や画像読取部150など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部(IPS:Image Processing System)140を備えている。
【0020】
画像プロセス系110は、水平方向に一定の間隔を置いて並列的に配置される複数のエンジンからなる画像形成ユニット11を備える。この画像形成ユニット11は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4つの画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kから構成されており、夫々、静電潜像を形成してトナー像を担持させる像坦持体である感光体ドラム12、感光体ドラム12を帯電させる帯電器13、帯電器13によって帯電された感光体ドラム12を露光するLED(Light Emitting Diode)プリントヘッド(以下、LPH:LED Print Headとする)14、感光体ドラム12上に形成された静電潜像を現像ロール15aによって現像する現像器15、現像器15により形成されたトナー像を記録用紙26に転写した後に感光体ドラム12に残留したトナーを除去するクリーナ(図示せず)、および感光体ドラム12を除電するイレーズランプ(図示せず)を備えている。また、画像プロセス系110は、用紙トレイ25から取り出された記録用紙26を搬送し、各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12にて画像形成された各色のトナー像を多重転写させる用紙搬送ベルト21、この用紙搬送ベルト21を駆動する駆動ロール22、感光体ドラム12に担持されたトナー像を記録用紙26に転写させる転写ロール23、記録用紙26に転写されたトナー像を定着させる定着器24を備える。
【0021】
各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kは、現像器15に収納されたトナーを除き、ほぼ同様な構造を備え、感光体ドラム12の外周面の近傍に、露光手段としてのLPH14、現像器15、および転写ロール23を備えている。PC2や画像読取部150から入力された画像データは、画像処理部140によって画像処理が施され、インターフェースを介して各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kに供給される。画像プロセス系110は、制御部130から供給された同期信号等の制御信号に基づいて動作する。
【0022】
まず、イエローの画像形成ユニット11Yでは、帯電器13により帯電された感光体ドラム12の表面に、画像処理部140から得られた画像信号に基づき、LPH14によって静電潜像が形成される。その静電潜像に対して現像器15によってイエローのトナー像が形成され、形成されたイエローのトナー像は、図の矢印方向に回転する用紙搬送ベルト21によって搬送された記録用紙26に転写ロール23を用いて転写される。同様にして、マゼンタ、シアン、黒のトナー像が各々の感光体ドラム12上に形成され、記録用紙26上に多重転写される。
【0023】
カラートナー像が転写された記録用紙26は、用紙搬送ベルト21により定着器24A,24Bまで搬送される。そしてカラートナー像は、この定着器24A,24Bにおいて熱および圧力によって記録用紙26に定着され、画像が形成された記録用紙26は、本体1外へ排出される。
【0024】
図2は、第1の実施の形態におけるLPH14の構成を示す図である。このLPH14は、発光素子であるLEDを内蔵したLEDチップが配列されて形成されたLEDアレイ61と、このLEDアレイ61を支持すると共にLEDアレイ61の駆動を制御する各種信号を供給するための回路が形成されたプリント基板62と、LEDアレイ61から出射された光ビームを感光体ドラム12上に結像させるセルフォックレンズアレイ63とを、ハウジング60内に収納して構成されている。
【0025】
上記のLEDアレイ61は、複数のLEDチップが主走査方向(感光体ドラム12の回転方向と垂直方向)に並べて配置され、プリント基板62に取り付けられて形成される。上記のLEDチップは、一列や千鳥状に配列される場合がある。このLEDアレイ61を形成するLEDチップは、解像度に応じた画素数(記録用紙26上に形成される画像のドット数)分、主走査方向に配列されている。例えば、A3サイズの短手(297mm)を主走査方向とする場合、600dpiの解像度では約42.3nm毎に7020個のLEDチップが設けられる。
【0026】
また、セルフォックレンズアレイ63は、結像レンズとしての屈折率分布型レンズが、解像度に応じた画素数(例えば上記の例では7020個)に対応して形成されている。このセルフォックレンズアレイ63によって、各LEDアレイ61から出射された光ビームを集光し、感光体ドラム12上に結像させることにより、感光体ドラム12上の主走査方向に1ライン分の静電潜像が形成される。さらに、上記のプリント基板62は、LEDアレイ61の取り付け面が感光体ドラム12の表面に対向するようにハウジング60内に配設されている。
【0027】
図3は、制御部130とLPH14との関係を示す回路図である。図示したように、LPH14は制御部130と接続されており、このLPH14に内蔵された各々の回路の動作は制御部130により制御される。図2に示したプリント基板62は、1ライン分の画像データを格納するシフトレジスタ64、画像データをラッチするラッチ回路65、ラッチ回路65にラッチされた画像データに応じた電流値をLEDアレイ61のLEDチップ68に供給することにより各々のLED67を駆動するドライバ66を備える。またドライバ66には、後に詳しく説明する補正データを格納するEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory)69が接続されている。
【0028】
画像処理部140から画像データが入力されると、制御部130は、転送クロックに同期して1ライン分の画像データをシフトレジスタ64に出力する。また制御部130は、1ライン分の画像データをシフトレジスタ64に出力し終わったら、SET信号をラッチ回路65に出力する。これにより、シフトレジスタ64に格納された1ライン分の画像データがラッチ回路65にラッチされる。そして、制御部130がSTROB信号をドライバ66に出力すると、各々のドライバ66は、対応する画素データに応じた値の電流を各々のLED67に供給する。これにより各々のLED67は、ドライバ66から供給された電流値に応じた強度で発光する。
【0029】
またドライバ66には、このドライバ66から出力(供給)される電流を補正するためのレジスタ(図示せず)が各々備えられている。このレジスタには、LED67から発光される光量を補正するための補正データが保持される。そしてドライバ66は、ラッチ回路65にラッチされた画像データに基づく電流値を、この補正データによって補正した後にLED67に出力する。すなわち、本発明においてドライバ66は、電流値を補正して記録用紙26に発生する濃度むらを抑制するための補正手段として用いられる。この補正データは、予め算出されてEEPROM69に格納されており、画像形成装置の電源ON時などの所定のタイミングに、EEPROM69から各ドライバ66のレジスタに書込まれ、記憶される。
【0030】
次に、上記のEEPROM69に書き込まれる補正データを生成するための治具として用いられる補正データ生成装置200について説明する。図4は、補正データ生成装置200の機能構成を示すブロック図であり、この補正データ生成装置200は、記録用紙26上に形成される画像の濃度むらを抑制するための補正データを生成している。図4に示す補正データ生成装置200は、記録用紙26上に形成された画像(各画素)を画像データとして読み取る読取部210と、読取部210にて読み取られた画像データの読取結果に基づいて所定の演算を行う画像データ演算部220と、画像データ演算部220にて演算された画像データ上の濃度むらデータを求める濃度むら演算部230と、濃度むら演算部230にて演算された濃度むらデータに基づいてこの濃度むらを抑制するための補正データを演算する補正データ演算部240と、補正データ演算部240における演算結果に基づいて画像形成装置に格納される補正データを生成する補正データ生成部250と、補正データ生成部250にて生成された補正データを画像形成装置のEEPROM69に書き込むドライバ260とを備える。このドライバ260は、画像形成装置に備えられたEEPROM69と、例えば、所定のケーブルおよびインターフェースを介して接続される。そして、記録用紙26に形成された画像の濃度に基づいて、補正データ生成装置200にて作成された補正データは、上記のケーブルを介してEEPROM69に書き込まれる。
【0031】
読取部210は、画像形成装置から出力された出力画像(以下、テストパターンとする)の濃度を読み取る。この読取部210の構成については、後に図5を用いて詳述する。この読取部210において、記録用紙26に記録されたテストパターンが読み取られるが、このテストパターンを読み取って画像データを取得する際、記録用紙26がスキューした状態で載置された場合や、紙送り機能等により記録用紙26がスキューした状態で送られてきた場合、または、画像形成装置において記録用紙26上に形成された画像が傾いていた場合などには、この記録用紙26上のテストパターンの画像データから、濃度(濃度むらデータ)を正確に取得することができない。つまり、スキューした状態の記録用紙26から取得された濃度むらデータに基づいた補正を行っても、濃度むらが抑制された良好な画像を形成することは困難である。スキューした状態の記録用紙26から読み取られたテストパターンの濃度分布(測定値)と、この濃度分布に基づいた補正が行われた後の濃度分布(実際の濃度)とについては、後に図6および図7に例示して詳述する。
【0032】
そこで、画像データ演算部220は、記録用紙26から読み取られた画像データの傾きを検知して、この傾きの補正を行う。そのため、第1の実施の形態では、記録用紙26上にテストパターンとして形成される画像の中に、後に詳述するマーカを形成する。そして画像データ演算部220では、読取部210から入力された画像データ中のマーカに基づいて、読取部210とテストパターンとの間の傾き(スキュー)誤差成分を検出して、画像データ全体の傾きの補正が行われる。画像データ演算部220において必要に応じて傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230に対して濃度データとして出力される。画像データ演算部220における、画像データの傾きを補正する際の処理(画像データがスキューしていない場合における濃度データの出力、画像データがスキューしていた場合における傾き補正および濃度データの出力)については、後に図10および図11に例示して詳述する。
【0033】
濃度むら演算部230は、画像データ演算部220から入力された画像データから、各LED67毎に濃度データを副走査方向に平均化することにより濃度むらデータを求める。さらに、主走査方向に一次元的に変倍処理(縮小または拡大)を施すことにより倍率補正を行い、濃度むらデータの画素数とテストパターンを形成したLED67の数とを一致させ、各々のLED67の位置との対応付けを行う。これにより、画像形成装置で形成した画像上に生じている主走査方向の濃度分布を求め、その結果を濃度むらデータとして補正データ演算部240に出力する。
【0034】
補正データ演算部240は、濃度むら演算部230から入力された濃度むらデータに基づいて、主走査方向の濃度分布を略フラットにするための補正データ(以下、補正データBとする)を算出する。つまり、この補正データBは、画像形成装置の各LED67により形成される画像の各画素の濃度が一様となるように、LED67における発光強度を補正するための補正値である。
【0035】
また、補正データ生成部250は、ドライバ260を介してEEPROM69にアクセス可能とされており、EEPROM69に予め格納された補正データ(以下、補正データAとする)を補正データ演算部240から入力された補正データBと合成することにより、新たな補正データ(以下、補正データCとする)を生成し、この補正データCを、ドライバ260を介してEEPROM69に書き込む。これにより、補正データ生成装置200にて生成された濃度むらを抑制するための補正データCが画像形成装置のEEPROM69に格納され、その後、画像形成装置では、この補正データCに基づいた画像形成処理が行われる。
【0036】
図5は、読取部210の構成の一例を示す図である。図5に示すように、この読取部210は、読み取る対象である記録用紙26を載置するための原稿台ガラス310と、光源や反射傘(図示せず)を備えると共に駆動モータにより移動可能なキャリッジ320と、キャリッジ320から照射された光により発生する原稿からの反射光を画像データとして取得するCCD330と、この反射光をCCD330に向けるミラーやレンズ群(図示せず)からなる光学系340とから構成される。また原稿台ガラス310の周囲には、記録用紙26を載置する際の位置決めを行うための指標板351,352が配設されており、これら指標板351,352で位置決め部350が形成される。この読取部210の原稿台ガラス310上には、画像形成装置によりテストパターンの画像(濃度検出用パターン400,411Y,411M,411C,411K)が形成された記録用紙26が載置される。そして読取部210は、キャリッジ320を矢印方向に移動させて記録用紙26上に形成されたテストパターンを読み取り、このテストパターンの画像データを取得する。
【0037】
図6は、記録用紙26がスキューした場合とスキューしない場合とにおける補正前の濃度分布(測定値)を示す図であり、図7は、記録用紙26がスキューした場合とスキューしない場合とにおける補正後の濃度分布(実際の濃度)を示す図である。図6および図7において、縦軸は濃度比(濃度むら)を、横軸はdot(ドット)位置を示している。図6および図7において、太線(a)は記録用紙26がスキューした場合の濃度比を、細線(b)は記録用紙26がスキューしない場合の濃度比を示している。
【0038】
図6に示した補正前の濃度データにおいて、スキューしなかった場合の濃度データ(細線(b))では、約10%の濃度むらが検出される。また、同図において、スキューした場合の濃度データ(太線(a))は、例えば300mm巾で3mmのスキューがある場合の濃度データである。図6に示した濃度データに基づいて補正データを算出し、補正を行った後に画像形成装置にて形成されるテストパターンの濃度分布は、データ上では濃度むらのない濃度データとなる。しかしながら、図7に示すように、スキューしなかった場合の実際の濃度(細線(b))では濃度むらは解消されるが、スキューした場合の実際の濃度(太線(a))では約5%の濃度むらが残ってしまう。このように、記録用紙26がスキューした状態で読み取られた画像データから、傾き補正を行うことなく濃度むらの平均データを演算しようとした場合には、LPH14の同一LED67から出力された画素と記録用紙26上の画素(dot)との対応を検出することができず、ノイズの大きな濃度むらデータしか得ることができなくなってしまう。すると、画像形成装置において、このような濃度むらのデータから算出された補正データを用いて印字しても、濃度むらや筋が残ったままのテストパターンしか出力することができず、再度補正する必要が生じてしまう。そこで、上述した画像データ演算部220において画像データの傾きが検知され、この傾きの補正が行われる。
【0039】
図8は、第1の実施の形態において画像形成装置から出力されるテストパターンの画像の一例を示す図である。図示するように、記録用紙26上にテストパターンとして形成された画像には、濃度むらを検出するための濃度検出用パターン411と、傾き補正を行うためのマーカとしての位置情報検出パターン421とが含まれる。この位置情報検出パターン421は、記録用紙26の走査方向の両端に形成されている。図8の上方が読取部210のキャリッジ320にて読み取られる上流側とし、キャリッジ320は矢印方向(下流側)に移動しながら、記録用紙26上に形成されたテストパターンを、主走査方向に1ラインずつ読み取るものとする。
【0040】
図9は、図8に示したテストパターンの画像が読取部210にてスキューした状態で読み取られた際に得られる画像データの一例を示す図である。図9に示すようにこの画像データは、記録用紙26が、例えば読取部210の原稿台ガラス310に対して破線にて示すように真直である状態と比較して、図示した傾きを有する状態で読み取られたものである。この取得された画像データには、濃度むらを検出するための濃度検出用パターン411と、傾き補正を行うためのマーカとしての位置情報検出パターン421とが含まれる。そして、これらの濃度検出用パターン411、位置情報検出パターン421を含んだ画像データは、傾き成分を検出し、この傾き成分を補正するために、画像データ演算部220に出力される。
【0041】
図10および図11は、画像データ演算部220に出力される画像データから得られる濃度数値データの一例を示す図である。この濃度数値データ500において、縦軸は副走査方向の位置(番地)520を、横軸は主走査方向の位置(番地)510を示している。図10および図11では、主走査方向の位置510を、10,20,30,…,7020と記載したが、実際には1〜7021(例えば、297mm×210mmであるA4サイズのテストパターンの主走査方向の解像度が600dpiである場合)の連続した数値データが出力される。同様に図10および図11では、副走査方向の位置520を、100,110,120,…,4960と記載したが、実際には1〜4964の連続した数値データが出力される。そして、これら主走査方向の位置510、副走査方向の位置520に対応した各々の番地における濃度が、濃度数値データ500として示されている。
【0042】
図10に示した濃度数値データ500では、記録用紙26から読み取られたマーカとしての位置情報検出パターン421の(副走査方向における)中心の番地が一致している。このことから、記録用紙26がスキューしていない状態で読み取られ、画像データとして取得されていることが分かる。このような場合は傾き補正を行う必要はなく、濃度データは、そのまま濃度むら演算部230に出力される。
【0043】
一方、図11に示したような濃度数値データ500においてマーカの中心の番地は、各々、主走査方向の位置510で60dot(番地),6960dotと、同様に、副走査方向の位置520で160dot,190dotと検出される。このように、マーカとしての位置情報検出パターン421の位置情報(副走査方向における中心の番地)が一致していない。このことから、記録用紙26に形成された画像がスキューした状態で読み取られ、スキューした状態の画像データが取得されていることが分かる。このような場合には、画像データ演算部220において傾き補正を行う必要がある。そこで、画像データ演算部220は、取得された上記の走査方向および副走査方向の位置情報に基づいて傾き補正(画像データの傾き成分の補正)を行う。
【0044】
図11に示した例において、画像データの傾き成分は、マーカとしての2つの位置情報検出パターン421の中心どうしの傾き成分から求めることができる。つまり、画像データの傾きは、主走査方向の位置510どうしの差分と、副走査方向の位置520どうしの差分とのアークタンジェント(ATAN)の値で示すことができる。このATANは、
ATAN[(190−160)/(6960−60)]
と示される。そして、このアークタンジェントの値を角度に変換すると、約0.249°となる。すなわち、マーカを含む画像データは、この画像データの中心部付近を軸として、時計方向(右回り)に約0.249°スキューした状態(300mmで1.29mm傾いた状態)で読み込まれていることがわかる。そこで、この図11に示した画像データを、この画像データの中心部付近を軸として、反時計方向(左回り)に0.249°回転させることにより、記録用紙26上に形成された画像と読取部210にて読み取られたテストパターンとの間の傾き誤差成分を除去し、傾き補正を施すことができる。そして、傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230に出力される。
【0045】
図12は、記録用紙26がスキューした状態で読み込まれた際に得られた画像データの傾き補正後且つ濃度むらの補正前に得られる濃度分布(測定値)を示す図であり、図13は、図12に示した濃度分布の濃度むらの補正後に得られる濃度分布(テストパターンとして形成される画像の実際の濃度)を示す図である。読取部210において記録用紙26上に形成された画像が読み取られ、この画像に基づいた画像データが画像データ演算部220に出力されると、画像データ演算部220では、上述した処理にしたがって、この画像データの傾き補正が行われる。傾き補正が施された画像データからは、濃度むら演算部230において、図12に示した濃度分布(濃度むらデータ)が検出される。そして、補正データ演算部240では、この濃度むらデータに基づいて、この濃度むらを抑制するための補正データが算出される。この補正データは補正データ生成部250にて合成された後に、画像形成装置に出力されてEEPROM69に格納される。画像形成装置において、このEEPROM69に格納された補正データを用いて画像を形成した場合、この画像から取得される画像データからは、図13に示したように略フラットな濃度分布を得ることができる。
【0046】
次に、画像形成装置の出荷前に行われる、補正データを設定するための手順について図14を参照して説明する。図14は、第1の実施の形態における補正データの設定手順を示すフローチャートである。まず、補正データを生成するのに先立って、画像形成装置にLPH14等を搭載することにより、記録用紙26上にテストパターンとしての画像を形成するための画像形成装置の本体1の組み立てが行われ、各部の取り付け補正が行われる。この画像形成装置に内蔵されたEEPROM69には、補正データの初期値(補正データA)が保持されており、この画像形成装置の電源ON時には、この補正データAが読み出されて、LPH14の各LED67を駆動するための各ドライバ66のレジスタに記憶される。
【0047】
そして、この画像形成装置に対して所定の操作が行われることにより、LPH14の各LED67では補正データAに基づいて光量を補正された発光が行われ、この発光により感光体ドラム12上に静電潜像が形成され、記録用紙26上には、マーカを含むテストパターンの画像が形成される(ステップ1401)。ここで、上記のマーカは、記録用紙26上の走査方向の両端に、例えば十字型に形成されるものとする。この記録用紙26上に形成された画像に基づき、補正データ生成装置200にて、濃度むらを抑制するための補正データが生成される。そのため、画像形成装置の本体1と補正データ生成装置200とが接続される。
【0048】
ステップ1401にて記録用紙26上に形成された画像は、補正データ生成装置200の読取部210において読み取られ、この画像に含まれるマーカおよびテストパターンは画像データとして取得される(ステップ1402)。そして画像データ演算部220により、この画像データの主走査方向および副走査方向の位置情報(画像データを形成するdotの番地)が検出される(ステップ1403)。さらにこの画像データ演算部220では、読み取られた画像データに基づいて、画像データの傾き成分の補正が行われる(ステップ1404)。ここで、この傾き補正は、画像データ中のマーカの中心の位置情報を検出し、この中心の位置情報から画像データ全体の傾きを算出し、この傾きを補正することによって実現される。これにより、記録用紙26上に実際に形成された画像(テストパターン)と、読取部210にて読み取られた画像データとの間の傾き誤差成分が除去される。
【0049】
ステップ1404にて傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230により副走査方向に平均化され、且つ、倍率補正されることにより主走査方向の位置誤差が補正される。これにより、濃度むら演算部230において画像データの濃度むらデータが算出される(ステップ1405)。ステップ1405で算出された濃度むらデータに基づき、補正データ演算部240において主走査方向の濃度分布を略フラットにするための補正データ(補正データB)が算出される(ステップ1406)。さらに、この補正データ演算部240で算出された補正データBと、ドライバ260を介して画像形成装置のEEPROM69より取得された補正データAとを、補正データ生成部250において合成することにより、濃度むらのない画像を形成するための補正データ(補正データC)が生成される。
【0050】
そして、上述のようにして生成された補正データCは、ドライバ260を介して画像形成装置のEEPROM69に書き込まれ(ステップ1407)、このEEPROM69に格納される。この補正データCがEEPROM69に格納されることにより、補正データの設定が完了する。画像形成装置の本体1は、当該本体1に取り付けられた補正データ生成装置200が取り外れた後に、出荷される。
【0051】
すなわち、画像形成装置は、EEPROM69に、濃度むらが発生しないように変更された補正データ(上記の補正データC)が格納された状態で出荷されるので、出荷後のユーザによる使用時には、LPH14においてこの補正データを用いて光量補正を行いながら画像を形成することができる。これにより、濃度むらが抑制された良好な画像を形成することができるようになる。
【0052】
以上のように、第1の実施の形態では、記録用紙26上に形成された画像から取得された濃度むらに基づいて、この濃度むらをなくするための補正データを生成し、この補正データを画像形成装置のEEPROM69に格納している。そして、画像形成装置では、この補正データに基づいてLPH14での発光強度を補正し、発光むらを抑制することができる。さらに、第1の実施の形態では、取得された画像データに含まれるマーカの位置に基づいた傾き補正を行うことにより、一つ一つのLED67と記録用紙26上の各ドットとの対応付けが行われているので、何度も補正をやり直す必要がない。よって、出荷時の調整に要する手間および工数を低減させることができる。
【0053】
また、第1の実施の形態では、補正データ生成装置200と画像形成装置の本体1とを物理的に異なる別体の装置として構成し、補正データ生成装置200を画像形成装置の出荷時調整を行うための治具として用いる場合について例示したが、第1の実施の形態はこれに限られるものではない。例えば、画像形成装置がスキャナ機能などを兼ね備えた複合機であり、補正データ生成装置200と同様の機能を実現可能な回路が備えられていれば、図1に示したような画像読取部150にて画像を読み取り、制御部130にて上述した機能を実現するようにしても構わない。
【0054】
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態では、静電潜像を形成するLPH14の取り付け補正が行われており、画像形成装置にて形成される画像(テストパターン)が傾いていない場合について例示し、記録用紙26の読み取りの際にスキューが発生する場合における傾き補正について説明した。第2の実施の形態では、記録用紙26上にテストパターンが傾いて形成された場合であっても、LPH14の各LED67の発光強度の補正を行うことのできる手法について説明する。第1の実施の形態においては、テストパターンの傾き成分を検出するためのマーカを主走査方向の両端に形成する場合について例示したが、第2の実施の形態では、このマーカを副走査方向の両端に形成する場合について説明する。尚、第2の実施の形態では、第1の実施の形態に示した画像形成装置および補正データ生成装置200と同様の構成のものを適用することができ、以下の説明では、同一符号を付して説明する。
【0055】
図15は、LPH14が傾いて配設された状態を示す図であり、図16は、図15に示したLPH14によって形成された画像を示す図である。図15に示すように、LPH14は、感光体ドラム12および矢印で示される記録用紙26の用紙搬送方向に対して傾いて取り付けられている。このように、LPH14の取り付け補正が行われていない画像形成装置にてテストパターンを出力すると、記録用紙26上に形成される濃度検出用パターン411とマーカとしての位置情報検出パターン421とを含むテストパターンは、図16に示すように、傾いた状態にて出力される。このようなテストパターンを読み取って画像データとして取得する場合、第1の実施の形態(図14)に示したステップ1405の濃度むらを算出する処理において、異なる発光点の濃度データを検出することになり好ましくない。
【0056】
図17は、第2の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。図示したように、記録用紙26上にテストパターンとして形成された画像には、濃度むらを検出するための濃度検出用パターン411と、傾き補正を行うためのマーカとしての位置情報検出パターン421とが含まれ、それぞれ傾いた状態で形成される。このテストパターンを補正データ生成装置200の読取部210にて画像データとして取得すると、濃度検出用パターン411と、副走査方向の両端に形成された位置情報検出パターン421とは、画像データ演算部220に出力される。
【0057】
図18は、画像データ演算部220に出力される濃度数値データの一例を示す図である。この濃度数値データ500において、縦軸は副走査方向の位置520を、横軸は主走査方向の位置510を示している。図18に示した濃度数値データ500においてマーカの中心の番地は、各々、主走査方向の位置510で60dot,90dotと、同様に、副走査方向の位置520で160dot,3960dotと検出される。このように、マーカとしての位置情報検出パターン421の位置情報(主走査方向における中心の番地)が一致していない。このことから、スキューした状態の画像データが取得されていることが分かる。このような場合には、画像データ演算部220において、取得された上記の走査方向および副走査方向の位置情報に基づいて傾き補正が行われる。そして、傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230に出力され、第1の実施の形態にて説明したのと同様にして補正データが生成され、この補正データは画像形成装置のEEPROM69に格納される。
【0058】
以上のように第2の実施の形態では、テストパターンの上流側と下流側(副走査方向の両端)にマーカが設けられている。これにより、LPH14が傾いて配設された場合であっても、取得された画像データの傾き補正を行い、LED67と記録用紙26上の各ドットとの対応付けが行われた濃度データを得ることができる。そして、この濃度データに基づいて補正データを生成し、各LED67の光量補正を行うことができる。また、第2の実施の形態によれば、LPH14の傾き補正が行われる前、すなわちLPH14の傾きを精密に合わせる前の工程においても各LED67の光量補正を行うことが可能となる。
【0059】
[第3の実施の形態]
また次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。第1,第2の実施の形態では、テストパターン中にマーカを形成し、補正データ生成装置200にて、このマーカを検出することにより傾き補正を施したが、第3の実施の形態では、濃度検出用パターン411のエッジを利用して傾き補正を施す場合について説明する。尚、第3の実施の形態では、第1の実施の形態に示した画像形成装置および補正データ生成装置200と同様の構成のものを適用することができ、以下の説明では、同一符号を付して説明する。
【0060】
図19は、第3の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。図19に示したように、記録用紙26上にテストパターンとして形成された画像には、濃度むらを検出するための濃度検出用パターン411が傾いた状態で形成されている。この濃度検出用パターンを411含むテストパターンは、補正データ生成装置200の読取部210にて読み取ることができる。そして、画像データ演算部220は、読み取られた画像データのS,T部で示されるエッジ部の副走査方向におけるずれを検知することができる。また、画像データ演算部220は、S,U部で示されるエッジ部の主走査方向におけるずれを検知することができる。そして、画像データ演算部220では、取得された上記の走査方向または副走査方向の位置情報に基づいて傾き補正が行われる。さらに、傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230に出力され、第1の実施の形態にて説明したのと同様にして補正データが生成され、この補正データは画像形成装置のEEPROM69に格納される。ここでは、記録用紙26上に形成されたテストパターンが傾いた状態である場合について例示したが、記録用紙26上に形成されたテストパターンが傾いておらず、読取部210にて読み取られる際にスキューが発生した場合であっても、上述したのと同様の処理で傾き補正を行うことができるのは言うまでもない。
【0061】
以上のように、第3の実施の形態では、濃度検出用パターン411のエッジ部を検知することができる。これにより、画像形成装置にて記録用紙26上に形成されたテストパターンの画像にマーカが含まれない場合であっても、画像データの傾き補正を行うことができる。そうすることにより、第1,第2の実施の形態で示したのと同様の光量補正を行うことができる。
【0062】
[第4の実施の形態]
さらに次に、第4の実施の形態について説明する。以上では、個別の画像形成ユニット11にて形成された画像に基づいてLPH14の光量補正を行う場合について例示したが、第4の実施の形態では、タンデム方式の画像形成装置にて形成されたテストパターンに基づいた補正を行う場合について例示する。尚、第4の実施の形態では、第1の実施の形態に示した画像形成装置および補正データ生成装置200と同様の構成のものを適用することができ、以下の説明では、同一符号を付して説明する。
【0063】
図20は、第4の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。図示したように、記録用紙26上にテストパターンとして形成された画像には、濃度むらを検出するための濃度検出用パターン411Y,411M,411C,411Kと、傾き補正を行うためのマーカとしての位置情報検出パターン421Y,421M,421C,421Kとが含まれる。このテストパターンを補正データ生成装置200の読取部210にて画像データとして取得し、この画像データがスキューしていた場合には、画像データ演算部220において、取得された走査方向および副走査方向の位置情報に基づいて傾き補正を行うことができる。さらに、傾き補正が施された画像データは、濃度むら演算部230に出力され、濃度むらデータに基づいて各色のLPH14毎に補正データが生成され、この補正データは画像形成装置の各画像形成ユニット11毎に設けられたEEPROM69に格納される。
【0064】
以上のように第4の実施の形態によれば、タンデム方式の画像形成装置にてテストパターンを形成した場合であっても、傾き補正を行い、再度レジ補正を行うと共に、4色のカラーレジストレーションをあわせることができる。これにより、より短い時間で濃度データとカラーレジストレーション合わせを行うことが可能となる。
【0065】
また、画像形成装置を以下のような構成とすることも可能である。図21は、図1に示した画像形成装置の変形例を示す図である。図21に示したように、この画像形成装置は、図1に示した構成に加えて、感光体ドラム12上の潜像電位を測定するセンサ501と、感光体ドラム12上のトナー量(トナー像の濃度)を測定するセンサ502とを備える。このような構成の画像形成装置において、センサ501にて測定される電位むらが小さくなるように補正データを算出する機能(手段)や、センサ502にて測定される濃度むらが小さくなるように補正データを算出する機能(手段)が制御部130に備えられていれば、制御部130において算出された補正データを用いてLPH14の光量補正を行うようにしてもよい。
【0066】
また、第1〜第4の実施の形態では、画像形成装置の出荷前に補正データの設定を行う場合を例示したが、例えば、感光体ドラム12の交換が行われた場合等にテストパターンを出力し、濃度むらを補正するようにしても構わない。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置にて形成される画像の濃度むらの発生を抑制し、高画質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】画像形成装置の全体構成を示した図である。
【図2】LPHの構成を示す図である。
【図3】制御部とLPHとの関係を示す回路図である。
【図4】補正データ生成装置の機能構成を示すブロック図である。
【図5】読取装置の構成の一例を示す図である。
【図6】記録用紙がスキューした場合とスキューしない場合とにおける補正前の濃度分布(測定値)を示す図である。
【図7】記録用紙がスキューした場合とスキューしない場合とにおける補正後の濃度分布(実際の濃度)を示す図である。
【図8】第1の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。
【図9】図8に示したテストパターンの画像が読取部にてスキューした状態で読み取られた際に得られる画像データの一例を示す図である。
【図10】画像データ演算部に出力される画像データから得られる濃度数値データの一例を示す図である。
【図11】画像データ演算部に出力される画像データから得られる濃度数値データの一例を示す図である。
【図12】画像データの傾き補正後且つ濃度むらの補正前に得られる濃度分布(測定値)を示す図である。
【図13】図12に示した濃度分布の濃度むらの補正後に得られる濃度分布を示す図である。
【図14】第1の実施の形態における補正データの設定手順を示すフローチャートである。
【図15】LPHが傾いて配設された状態を示す図である。
【図16】図15に示したLPHによって形成された画像を示す図である。
【図17】第2の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。
【図18】画像データ演算部に出力される濃度数値データの一例を示す図である。
【図19】第3の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。
【図20】第4の実施の形態にて画像形成装置から出力されるテストパターンの一例を示す図である。
【図21】画像形成装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
1…本体、11…画像形成ユニット、12…感光体ドラム、13…帯電器、14…LEDプリントヘッド(LPH)、15…現像器、15a…現像ロール、21…用紙搬送ベルト、22…駆動ロール、23…転写ロール、24…定着器、25…用紙トレイ、26…記録用紙、61…LEDアレイ、62…プリント基板、63…セルフォックレンズアレイ、64…シフトレジスタ、65…ラッチ回路、66…ドライバ、67…LED、68…LEDチップ、69…EEPROM、110…画像プロセス系、120…シート搬送系、130…制御部、140…画像処理部、150…画像読取部、200…補正データ生成装置、210…読取部、220…画像データ演算部、230…濃度むら演算部、240…補正データ演算部、250…補正データ生成部、260…ドライバ、310…原稿台ガラス、320…キャリッジ、330…CCD、340…光学系、350…位置決め部、351,352…指標板、400,411…濃度検出用パターン、421…位置情報検出パターン
Claims (14)
- 複数の発光素子からなる記録ヘッドを用いて露光により画像を形成する画像形成装置であって、
印字パターンを形成する印字パターン形成手段と、
前記印字パターン形成手段により形成された前記印字パターンを読み取る読取手段と、
前記読取手段により読み取られた前記印字パターンの位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記読取手段により読み取られた前記印字パターンの濃度情報を取得する濃度情報取得手段と、
前記位置情報取得手段により取得された前記位置情報に基づいて前記印字パターンの傾き成分を補正すると共に、前記濃度情報取得手段により取得された前記濃度情報に基づいて前記記録ヘッドの露光時における各発光素子の光量を補正する光量補正手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記印字パターン形成手段は、主走査方向および/または副走査方向の位置を示すマーカを形成し、
前記光量補正手段は、読み取られた前記印字パターンに含まれる前記マーカの位置情報から当該印字パターンの傾き成分を検出し、検出された当該傾き成分に基づいて前記光量を補正することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記光量補正手段は、前記印字パターンの主走査方向の両端側に形成された前記マーカの位置情報に基づいて前記傾き成分を検出することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記光量補正手段は、前記印字パターンの副走査方向の上流側と下流側に形成された前記マーカの位置情報に基づいて前記傾き成分を検出することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記印字パターン形成手段は、前記記録ヘッドと前記印字パターンのドット位置とに対応した前記濃度情報を示す矩形の濃度検出用パターンを形成し、
前記光量補正手段は、読み取られた前記印字パターンに含まれる前記濃度検出用パターンの位置情報から当該印字パターンの傾き成分を検出し、当該傾き成分を除去することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記光量補正手段は、前記濃度検出用パターンの主走査方向の両端のエッジ部の位置情報を検出し、当該エッジ部の位置情報に基づいて前記傾き成分を検出することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記光量補正手段は、前記濃度検出用パターンの副走査方向の上流側と下流側のエッジ部の位置情報を検出し、当該エッジ部の位置情報に基づいて前記傾き成分を検出することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記位置情報取得手段により取得された前記位置情報に基づいてカラーレジストレーションを補正するカラーレジストレーション補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 複数の発光素子からなる記録ヘッドにより印字されたテストパターンを読み取る読取部と、
前記読取部により読み取られた前記テストパターンから位置情報を取得して当該テストパターンの傾きを補正する画像データ演算部と、
前記画像データ演算部により傾きを補正された前記テストパターンの濃度情報を取得して各発光素子と各画素との濃度に関する対応関係を演算する濃度データ演算部と、
前記濃度データ演算部により演算された前記濃度に基づいて前記記録ヘッドの各発光素子における発光光量を補正するための補正データを生成する補正データ生成部と
を備えたことを特徴とする補正データ生成装置。 - 前記画像データ演算部は、前記テストパターンの一部として取得された十字マーカの中心または矩形パターンのエッジ部の画素位置に基づいて傾き成分を検出し、検出された傾き成分に応じた方向に当該テストパターンを所定角度だけ回転させることにより当該傾き成分を除去することを特徴とする請求項9に記載の補正データ生成装置。
- 前記補正データ生成部にて生成された前記補正データを前記記録ヘッドに設けられた不揮発性メモリに格納するドライバをさらに備えたことを特徴とする請求項9に記載の補正データ生成装置。
- 画像形成装置により印字されたテストパターンを読み取って当該テストパターンを形成する複数の発光素子による露光の光量を補正する光プリントヘッドの光量補正方法であって、
前記テストパターンを読み取って当該テストパターンを画像データとして取得するステップと、
取得された前記画像データに基づいて前記テストパターンの位置情報を検出するステップと、
検出された前記位置情報に基づいて前記画像データの傾き成分を補正するステップと、
前記傾き成分が補正された前記画像データの濃度むらに関する情報を取得すると共に、当該情報に基づいて濃度むらを抑制するための補正データを算出するステップと
を含むことを特徴とする光プリントヘッドの光量補正方法。 - 前記位置情報を検出するステップは、前記画像データの主走査方向の両端の位置または副走査方向の上流側と下流側の位置に基づいて前記位置情報を検出することを特徴とする請求項12に記載の光プリントヘッドの光量補正方法。
- 補正データを算出するステップは、前記発光素子毎に予め記録された補正データを読み込むと共に、算出された前記補正データを合成することにより、前記光プリントヘッドに書き込む新たな補正データを生成することを特徴とする請求項12に記載の光プリントヘッドの光量補正方法。
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