JP2005349655A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 容易かつ安価にビームの主走査方向の位相ずれ及び／又は副走査方向の位置ずれを補正できるマルチビーム方式の画像形成装置を得る。
【解決手段】 四つのレーザダイオードを備え、感光体ドラムに対して副走査方向に所定の間隔で４本のビームを同時に走査して三原色及び黒色の画像をそれぞれ形成するマルチビーム走査光学装置を搭載した画像形成装置。同時にラインＬ１〜Ｌ４が走査される場合、一のラインＬ２に主走査方向の位相ずれ（１／ｄ）が検出されると、その位相ずれ情報に基づいて、注目画素Ｄ５の階調データと隣接する画素Ｄ６の階調データとから、画像データの重心を移動させることにより、主走査方向の位相ずれを補正する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像形成装置、特に、感光体に対して副走査方向に所定の間隔で複数のビームを同時に走査して三原色及び黒色の画像をそれぞれ形成する画像形成装置に関する。

電子写真法式による画像形成装置の分野においては、近年、複数のビームを同時に放射する発光素子アレイを搭載したマルチビーム走査光学装置によって感光体に静電潜像を形成することが行われている。副走査方向に所定の間隔で複数のビームを同時に照射して画像を形成することで、１ビーム方式に対して偏向器（ポリゴンミラー）の回転数を抑え、高速プリントに対応可能である。

このようなマルチビーム方式は、三原色であるイエロー、マゼンタ、シアンとブラックの画像データをラインメモリにより並行処理して各色の画像（静電潜像）をそれぞれ形成し、各画像を現像の後合成するフルカラーの画像形成装置において特に有効である。

ところで、マルチビーム方式では、副走査方向に並置された複数のビーム発光素子から放射されるビームに主走査方向の位相ずれが生じると、主走査方向の印字ドット位置がずれてしまうという問題点を有している。また、複数のビーム発光素子の取付け位置などのずれに起因して、副走査方向のライン間隔が不規則になり、印字ラインが副走査方向の位置ずれを生じるという問題点も有している。

従来では、特許文献１に開示されているように、同期ＩＣを用いて各ビーム発光素子ごとに同期信号を調整して主走査方向の位相ずれを補正していた。また、特許文献２に開示されているように、ビーム間の位相ずれをオペアンプによって検出し、位相ずれを調整する方法も提案されていた。

しかしながら、同期ＩＣを用いて位相ずれを補正する方法では、補正性能が同期ＩＣの性能に依存するため、高精度な補正を行なうには高分解能の同期ＩＣを使用する必要がある。しかも、１画像の形成に４個の発光素子を使用する場合、フルカラーでは４色の画像をそれぞれ形成するために４×４＝１６個の同期ＩＣを必要とし、コスト高となってしまう。

一方、特許文献１，２ではビームの副走査方向の位置ずれに対する補正に関しては何ら言及していない。ビーム発光素子の取付け位置のずれに起因するビームの副走査方向の位置ずれは、光学的に補正することが考えられる。しかし、光学的な位置ずれの補正は、補正方法が複雑でコスト高となり、実際的ではない。
特開２００１−１９７２７１号公報 特開平１０−１４２５３５号公報

そこで、本発明の目的は、容易かつ安価にビームの主走査方向の位相ずれ及び／又は副走査方向の位置ずれを補正できるマルチビーム方式の画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、第１の発明に係る画像形成装置は、
感光体に対して副走査方向に所定の間隔で複数のビームを同時に走査して三原色及び黒色の画像をそれぞれ形成する画像形成装置において、
画像データを複数ライン分同時に出力するデータメモリ部と、画像データに必要な処理を施して前記データメモリ部に転送する画像処理部と、複数のビーム間の主走査方向位相ずれを検出するセンサと、前記センサで検出された主走査方向位相ずれを前記画像処理部にフィードバックするフィードバック処理部と、を備え、
前記画像処理部は、前記フィードバック処理部より送信された主走査方向位相ずれ情報に基づいて、注目画素の階調データと該注目画素に対して主走査方向に隣接する画素の階調データとから、画像データの重心を移動させることにより、主走査方向の位相ずれを補正すること、
を特徴とする。

第１の発明に係る画像形成装置においては、センサによる複数のビーム間の主走査方向位相ずれの検出結果を画像処理部にフィードバックし、画像データの重心を移動させてビームの主走査方向の位相ずれを補正するため、高価な高性能同期ＩＣを必要とせず、低コストでの補正が可能である。

第１の発明に係る画像形成装置において、前記画像処理部は、さらに、重心移動させた後の注目画素の画素データと該注目画素に対して主走査方向に隣接する画素の画像データを比較することにより、駆動パルスの打ち込み位置を制御するようにしてもよい。より高精度な階調を保持してビームのずれを補正することができる。

第２の発明に係る画像形成装置は、
感光体に対して副走査方向に所定の間隔で複数のビームを同時に走査して三原色及び黒色の画像をそれぞれ形成する画像形成装置において、
画像データを複数ライン分同時に出力するデータメモリ部と、画像データに必要な処理を施して前記データメモリ部に転送する画像処理部と、複数のビーム間の副走査方向位置ずれを検出するセンサと、前記センサで検出された副走査方向位置ずれを前記画像処理部にフィードバックするフィードバック処理部と、を備え、
前記画像処理部は、前記フィードバック処理部より送信された副走査方向位置ずれ情報に基づいて、注目画素の階調データと該注目画素に対して副走査方向に隣接する画素の階調データとから、画像データの重心を移動させることにより、副走査方向の位置ずれを補正すること、
を特徴とする。

第２の発明に係る画像形成装置においては、センサによる複数のビーム間の副走査方向位置ずれの検出結果を画像処理部にフィードバックし、画像データの重心を移動させてビームの副走査方向の位置ずれを補正するため、複雑な光学的補正を行うことなく、低コストでの補正が可能である。

第３の発明に係る画像形成装置は、
感光体に対して副走査方向に所定の間隔で複数のビームを同時に走査して三原色及び黒色の画像をそれぞれ形成する画像形成装置において、
画像データを複数ライン分同時に出力するデータメモリ部と、画像データに基づいてスクリーン形成を行い、スクリーン処理した画像データを前記データメモリ部に転送する画像処理部と、複数のビーム間の主走査方向位相ずれを検出するセンサと、前記センサで検出された主走査方向位相ずれを前記画像処理部にフィードバックするフィードバック処理部と、を備え、
前記画像処理部は、前記フィードバック処理部より送信された主走査方向位相ずれ情報に基づいて、スクリーン形成時にスクリーンリファレンス値の重心を主走査方向に移動させることにより、主走査方向の位相ずれを補正すること、
を特徴とする。

第３の発明に係る画像形成装置においては、センサによる複数のビーム間の主走査方向位相ずれの検出結果を画像処理部にフィードバックし、スクリーン形成時にスクリーンリファレンス値の重心を移動させてビームの主走査方向の位相ずれを補正するため、写真などの階調変化のなだらかな画像の再現において高価な高性能同期ＩＣを必要とせず、低コストでの補正が可能である。

第４の発明に係る画像形成装置は、
感光体に対して副走査方向に所定の間隔で複数のビームを同時に走査して三原色及び黒色の画像をそれぞれ形成する画像形成装置において、
画像データを複数ライン分同時に出力するデータメモリ部と、画像データに基づいてスクリーン形成を行い、スクリーン処理した画像データを前記データメモリ部に転送する画像処理部と、複数のビーム間の副走査方向位置ずれを検出するセンサと、前記センサで検出された副走査方向位置ずれを前記画像処理部にフィードバックするフィードバック処理部と、を備え、
前記画像処理部は、前記フィードバック処理部より送信された副走査方向位置ずれ情報に基づいて、スクリーン形成時にスクリーンリファレンス値の重心を副走査方向に移動させることにより、副走査方向の位置ずれを補正すること、
を特徴とする。

第４の発明に係る画像形成装置においては、センサによる複数のビーム間の副走査方向位置ずれの検出結果を画像処理部にフィードバックし、スクリーン形成時にスクリーンリファレンス値の重心を移動させてビームの副走査方向の位置ずれを補正するため、写真などの階調変化のなだらかな画像の再現において複雑な光学的補正を行うことなく、低コストでの補正が可能である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成、図１及び図２参照）
まず、本発明に係るマルチビーム方式のフルカラー画像形成装置の概略的な構成について図１を参照して説明する。

図１に示す画像形成装置１は、三原色であるシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの画像を形成するための画像形成ユニット９（９Ｃ，９Ｍ，９Ｙ，９Ｋ）を並置した、タンデム式に構成されている。

各画像形成ユニット９は、感光体ドラム８（８Ｃ，８Ｍ，８Ｙ，８Ｋ）と、帯電器６（６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋ）と、ビーム発光素子である四つのレーザダイオードを備えたマルチビーム走査光学装置４（４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ，４Ｋ）と、現像器５（５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋ）と、残留トナーのクリーナ７（７Ｃ，７Ｍ，７Ｙ，７Ｋ）とで構成されている。

各マルチビーム走査光学装置４においては、図２に示すように、レーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４から感光体ドラム８に対して副走査方向に所定の間隔で４本のビームを同時に走査してシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの静電潜像を形成する。

なお、マルチビームによる静電潜像（画像）の形成プロセス及び感光体ドラム８上に形成された静電潜像をトナー像に現像するプロセスは周知であり、その説明は省略する。

また、画像形成ユニット９の直上には転写ベルト１０が矢印Ａ方向に回転可能に設置されている。各感光体ドラム８上に形成されたトナー像は転写ベルト１０の表面に、４色の画像が転写器１４（１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙ，１４Ｋ）からの電界付与によって１次転写によって合成され、さらに矢印Ｂ方向に搬送される用紙Ｓ上に２次転写される。

（制御システムの構成、図３参照）
図３にマルチビーム走査光学装置４の制御システムの構成を示す。この制御システムは、概略、画像処理部２１と、ラインメモリ部２２と、レーザダイオードＬＤ（ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４）と、センサ部２３と、フィードバック処理部２４とで構成されている。

画像処理部２１は転送された画像データを四つのラインずつに振り分ける。第１ラインデータから第３ラインデータはメモリ２２₁，２２₂，２２₃にそれぞれメモリされて同時にレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３に出力される。第４ラインデータは第１〜第３ラインデータと同期して画像処理部２１からレーザダイオードＬＤ４に出力される。これにて、感光体ドラム８上に４本のラインが同時に描画されることになる。ラインデータは階調データを含み、図３の波形（単に模式的な波形である）として示すようにパルス幅変調されている。

センサ部２３は主走査同期信号を出力するために走査光学装置４に設置されているもので、このセンサ部２３にてレーザダイオードＬＤから放射されるビームの主走査方向の位相ずれ及び副走査方向の位置ずれを検出する。検出結果はフィードバック処理部２４を介して画像処理部２１に転送され、検出されたずれを補正するために以下に詳説する画像データの処理が行われる。

（第１実施例、図４及び図５参照）
例えば、図４（Ａ）に示すように、センサ部２３にて検出された主走査方向の位相が、ラインＬ２に関して他のラインＬ１，Ｌ２，Ｌ４に対して１／ｄドット右側にずれていたとする。この場合、図４（Ｂ）に示すラインＬ２の画素Ｄ５を注目画素とすると、画素Ｄ５の階調の重心を左側に１／ｄドット移動させる。これにて、図４（Ｃ）に示すように、用紙上にはラインＬ２の位相ずれが補正された画像が形成されることになる。ここで、注目画素とは、画素のなかで、ある時点で処理している一つの画素を意味している。

画像データの階調に関しても、画素Ｄ５の階調データと主走査方向に隣接する画素Ｄ６の階調データとから、以下の式に基づいて、
画素Ｄ５の階調＝Ｄ５×（ｄ−１）／ｄ＋Ｄ６×１／ｄ
補正する。なお、前記式の右辺において、Ｄ５とは画素Ｄ５の階調、Ｄ６とは画素Ｄ６の階調を意味する。以下の式においても同じ。

画像処理部２１に含まれているパルス幅変調回路は駆動パルスの打ち込み位置を１ドット内で制御可能であり、前述の階調補正を行った画像データのうち、画素Ｄ４を図４の右側方向、画素Ｄ６を左側方向にシフトさせることで、高精度の画像を得ることができる。

また、階調補正のための適当なリファレンス値ＲＥＦ１〜ＲＥＦ４を規定しておき、前記注目画素Ｄ５の階調と隣接する画素Ｄ４，Ｄ６の階調とを比較し、Ｄ６−Ｄ４＞ＲＥＦ１かつＤ６−Ｄ５＞ＲＥＦ２の場合は画素Ｄ５を右側に移動させる。あるいは、Ｄ４−Ｄ６＞ＲＥＦ２かつＤ４−Ｄ５＞ＲＥＦ１の場合は画素Ｄ５を右側に移動させる処理を行ってもよい。さらに、この条件を満たさない場合は、画素Ｄ５を移動させないという処理を行ってもよい。以上の処理によって、駆動パルスの打ち込み位置を調整し、より高精度な位相ずれ補正を含む階調補正が実行される。

（第２実施例）
一方、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ４の副走査方向の位置ずれに関しても、前記センサ部２３によって検出し、検出結果（位置ずれ情報）に基づいて前記同様に注目画素の重心を移動させる処理を行うことにより、副走査方向の位置ずれを補正することができる。但し、副走査方向の補正に関しては、パルス幅変調回路による駆動パルスの打ち込み位置の調整は行うことができない。

勿論、主走査方向の位相ずれと副走査方向の位置ずれとを同時に補正することも可能である。

（第３実施例、図５及び図６参照）
写真などの階調変化がなだらかな画像に関しては、従来、画像データに基づいてスクリーン形成を行い、いわゆる網掛け画像とすることで、階調の再現性を向上させていた。本発明にあっても、図３に示した画像処理部２１にスクリーン処理機能を付与し、以下の手法によって画像の重心移動を行い、ビームの主走査方向の位相ずれ及び／又は副走査方向の位置ずれを補正することができる。

スクリーン処理では、通常、図５に示すようなスクリーンマトリクスを形成し、スクリーン形成位置に合わせてスクリーンリファレンス値（以下の表１参照）を規定し、階調データがそのリファレンス値を超える場合のみ階調を０以上に設定する。

例えば、図６（Ａ）に示すように、センサ部２３によって検出された主走査方向の位相が、ラインＬ３に関して他のラインＬ１，Ｌ２，Ｌ４に対して１／ｄドット右側にずれていたとする。この場合、図５に示すスクリーン位置（１２），（８），（３），（９）に対応するリファレンス値に対して、以下の重心移動を行う。

（１２）＝（９）×１／ｄ＋（１２）×（ｄ−１）／ｄ
（８）＝（１２）×１／ｄ＋（８）×（ｄ−１）／ｄ
（３）＝（８）×１／ｄ＋（３）×（ｄ−１）／ｄ
（９）＝（３）×１／ｄ＋（９）×（ｄ−１）／ｄ

以上の処理により、図６（Ｂ）に示すように、ラインＬ３の重心が左側に１／ｄドット移動する。これにて、図６（Ｃ）に示すように、用紙上にはラインＬ３の位相ずれが補正された画像が形成されることになる。

また、スクリーンの形成位置に合わせてパルス幅変調回路による駆動パルスの打ち込み位置を規定しておくことにより、より高精度な位相ずれ補正を含む階調補正が実行される。

なお、本第３実施例において、第１実施例に示した画像データ自体の重心を移動させる手法を採用してもよい。

（第４実施例、図７参照）
前記第３実施例として示したスクリーン形成を行う場合に、ビームの副走査方向の位置ずれも同様の手法で補正することができる。

例えば、図７（Ａ）に示すように、センサ部２３によって検出された副走査方向の位置が、ラインＬ３に関して他のラインＬ１，Ｌ２，Ｌ４に対して１／ｄドット下側にずれていたとする。この場合、図５に示すスクリーン位置（１２），（８），（３），（９）に対応するリファレンス値に対して、以下の重心移動を行う。

（１２）＝（６）×１／ｄ＋（１２）×（ｄ−１）／ｄ
（８）＝（２）×１／ｄ＋（８）×（ｄ−１）／ｄ
（３）＝（７）×１／ｄ＋（３）×（ｄ−１）／ｄ
（９）＝（１３）×１／ｄ＋（９）×（ｄ−１）／ｄ

以上の処理により、図７（Ｂ）に示すように、ラインＬ３の重心が上側に１／ｄドット移動する。これにて、図７（Ｃ）に示すように、用紙上にはラインＬ３の副走査方向の位置ずれが補正された画像が形成されることになる。

なお、本第４実施例では、前記第３実施例の如くパルス幅変調回路による駆動パルスの打ち込み位置を制御することはできないため、第３実施例での主走査方向の位相ずれ補正のように、高精度な補正はできないが、擬似的に副走査方向の色ずれを補正することができる。

また、本第４実施例において、第２実施例に示した画像データ自体の重心を移動させる手法を採用してもよい。

（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記各実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

例えば、レーザビームを放射、偏向、走査する光学系の構成は任意であり、また、図３に示されている制御システムの詳細な構成は任意である。さらに、図５及び表１に示したスクリーン形成方法はあくまで一例である。

マルチビーム走査光学装置を搭載した本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 前記マルチビーム走査光学装置による描画状態を示す説明図である。 前記マルチビーム走査光学装置の制御セクションを示すブロック図である。 第１実施例でのビームの位相ずれ補正を説明するチャート図である。 第３実施例でのスクリーン形成手法を示すチャート図である。 第３実施例でのビームの位相ずれ補正を説明するチャート図である。 第４実施例でのビームの位置ずれ補正を説明するチャート図である。

符号の説明

４…マルチビーム走査光学系
８…感光体ドラム
９…画像形成ユニット
ＬＤ１〜ＬＤ４…レーザダイオード
２１…画像処理部
２２…ラインメモリ部
２３…センサ部
２４…フィードバック処理部

Claims (5)

1. 感光体に対して副走査方向に所定の間隔で複数のビームを同時に走査して三原色及び黒色の画像をそれぞれ形成する画像形成装置において、
   画像データを複数ライン分同時に出力するデータメモリ部と、
   画像データに必要な処理を施して前記データメモリ部に転送する画像処理部と、
   複数のビーム間の主走査方向位相ずれを検出するセンサと、
   前記センサで検出された主走査方向位相ずれを前記画像処理部にフィードバックするフィードバック処理部と、を備え、
   前記画像処理部は、前記フィードバック処理部より送信された主走査方向位相ずれ情報に基づいて、注目画素の階調データと該注目画素に対して主走査方向に隣接する画素の階調データとから、画像データの重心を移動させることにより、主走査方向の位相ずれを補正すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像処理部は、さらに、重心移動させた後の注目画素の画素データと該注目画素に対して主走査方向に隣接する画素の画像データを比較することにより、駆動パルスの打ち込み位置を制御することを特徴とする画像形成装置。
3. 感光体に対して副走査方向に所定の間隔で複数のビームを同時に走査して三原色及び黒色の画像をそれぞれ形成する画像形成装置において、
   画像データを複数ライン分同時に出力するデータメモリ部と、
   画像データに必要な処理を施して前記データメモリ部に転送する画像処理部と、
   複数のビーム間の副走査方向位置ずれを検出するセンサと、
   前記センサで検出された副走査方向位置ずれを前記画像処理部にフィードバックするフィードバック処理部と、を備え、
   前記画像処理部は、前記フィードバック処理部より送信された副走査方向位置ずれ情報に基づいて、注目画素の階調データと該注目画素に対して副走査方向に隣接する画素の階調データとから、画像データの重心を移動させることにより、副走査方向の位置ずれを補正すること、
   を特徴とする画像形成装置。
4. 感光体に対して副走査方向に所定の間隔で複数のビームを同時に走査して三原色及び黒色の画像をそれぞれ形成する画像形成装置において、
   画像データを複数ライン分同時に出力するデータメモリ部と、
   画像データに基づいてスクリーン形成を行い、スクリーン処理した画像データを前記データメモリ部に転送する画像処理部と、
   複数のビーム間の主走査方向位相ずれを検出するセンサと、
   前記センサで検出された主走査方向位相ずれを前記画像処理部にフィードバックするフィードバック処理部と、を備え、
   前記画像処理部は、前記フィードバック処理部より送信された主走査方向位相ずれ情報に基づいて、スクリーン形成時にスクリーンリファレンス値の重心を主走査方向に移動させることにより、主走査方向の位相ずれを補正すること、
   を特徴とする画像形成装置。
5. 感光体に対して副走査方向に所定の間隔で複数のビームを同時に走査して三原色及び黒色の画像をそれぞれ形成する画像形成装置において、
   画像データを複数ライン分同時に出力するデータメモリ部と、
   画像データに基づいてスクリーン形成を行い、スクリーン処理した画像データを前記データメモリ部に転送する画像処理部と、
   複数のビーム間の副走査方向位置ずれを検出するセンサと、
   前記センサで検出された副走査方向位置ずれを前記画像処理部にフィードバックするフィードバック処理部と、を備え、
   前記画像処理部は、前記フィードバック処理部より送信された副走査方向位置ずれ情報に基づいて、スクリーン形成時にスクリーンリファレンス値の重心を副走査方向に移動させることにより、副走査方向の位置ずれを補正すること、
   を特徴とする画像形成装置。

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