JP2007090548A - 画像形成装置、およびその画像形成装置に用いるラインヘッドの位置調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＥＤラインヘッドの副走査方向の位置ずれを調整する構成とした、画像形成装置、およびその画像形成装置を用いたラインヘッドの位置調整方法。
【解決手段】 ホストコンピュータ１０で作成された画像データをプリンターコントローラー２で受信し、画像生成部３で２次元のデジタル画像として生成する。画像処理部４はＬＥＤアレイチップの書き込みタイミングのデータを生成する。画像処理部４からの信号に、書き込みタイミングを変化させる変調データ５が加えられて、ＬＥＤアレイチップ位置補正回路６に入力される。ＬＥＤアレイチップ位置補正回路６には、各色のＬＥＤラインヘッド１０１Ｙなどに設けられているＬＥＤアレイチップ位置情報８Ｙなどが入力される。前記補正回路６は、ＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤラインヘッドの副走査方向の位置ずれを調整する画像形成装置、およびその画像形成装置に用いるラインヘッドの位置調整方法に関するものである。

一般に、電子写真方式のトナー像形成手段は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像手段とを有している。

カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置としては、上記のようなトナー像形成手段を、中間転写ベルトに対して、複数個（例えば４個）配置する。これら単色トナー像形成手段による感光体上のトナー像を順次中間転写ベルトに転写して、中間転写ベルト上で複数色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒））のトナー像を重ね合わせ、中間転写ベルト上でカラー画像を得る中間転写ベルト形式のものがある。

タンデム方式のカラー画像形成装置（プリンター）において、発光素子としてＬＥＤを用いるＬＥＤラインヘッドにおいては、セルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ）などの等倍正立光学系を使用することが多いので、主走査方向の書き込み幅に相当するだけの数の画素をもったＬＥＤが必要である。しかしながら、このようなサイズが大きなＬＥＤアレイ（チップ）をモノリシックで製造することは現実的ではないので、複数のＬＥＤアレイチップを基板上に配列、実装して所要の光源数を確保している。

ＬＥＤアレイチップを基板上に実装（マウント）する際には、主走査方向、副走査方向に位置誤差が生じる。特に副走査方向の位置誤差は、チップマウンターの特性などから、ランダムにばらつくよりは、ある傾向をもって変化する場合が多い。よって、全体的にはＬＥＤアレイチップのマウント位置が湾曲するような誤差を有している。このようなラインヘッドを４本用いて４色の画像を形成するときには、各ラインヘッドの湾曲の大きさ、方向がまちまちであるので、４色の画像形成位置を副走査方向に全体的に調整するだけでは不十分である。ＬＥＤラインヘッドに実装された各ＬＥＤアレイチップごとに、副走査方向の位置誤差を補正する必要がある。

特許文献１(特開平４−２９１３７２号公報）には、ＬＥＤラインヘッドのアレイチップごとに副走査方向の位置ずれ情報を保持し、書込み時にアレイごとに書き込みタイミングをずらすことでアレイチップごとの位置誤差を補正することが記載されている。副走査方向のタイミングの制御は、副走査方向に分割露光を行うことで実現している。また、特許文献２(特開平２００３−５４０２９号公報）には、上記特許文献１と同様の技術が記載されている。特許文献２は、副走査方向の書き込み位置の制御で、１ライン以下のシフト量については、副走査方向の分割ではなく、タイミングを数種類設けることで対応している。

特開平４−２９１３７２号公報 特開２００３−５４０２９号公報

上記のような従来技術では、ＬＥＤアレイチップ毎に副走査方向の補正量を決定するための測定値として、ＬＥＤアレイチップの中央の画素や、ＬＥＤアレイチップの両端の位置データの平均値を参照し、その値のヘッド両端点を結んだ基準線からのずれ量によって、補正値を決定する方法が用いられる。このような補正について図３の説明図で説明する。

図３の説明図において、図３（ａ）に示すように、ＬＥＤラインヘッドの各ＬＥＤアレイチップ７１ａ（ｉ）〜７１ｇ（ｉ＋６）が、ラインヘッドの中心線ＣＬに対して位置誤差を有している。例えば、隣接するＬＥＤアレイチップ７１ｃ、７１ｄ間における両端の画素Ｅａ、Ｅｂの位置データの段差は、Ｆａである。また、隣接するＬＥＤアレイチップ７１ｄ、７１ｅ間における両端の画素Ｅａ、Ｅｂの位置データの段差は、Ｆｂである。

このような状況において、例えばＬＥＤアレイチップ７１ｃで両端の画素Ｅａ、Ｅｂの位置データの平均値を参照し、その値のラインヘッド両端点を結んだ基準線ＣＬからのずれ量によって、補正値を決定する。すなわち、ラインヘッドの中間点Ｅｃの位置が見かけ上中心線ＣＬの位置となるように、ＬＥＤアレイチップ７１ｃの位置を書き込みのタイミングを制御することによって補正する。

他のＬＥＤアレイチップについても同じ手法で順次補正値を決定していくと、例えば隣接するＬＥＤアレイチップ７１ｃ、７１ｄ間の段差は、Ｄａとなる。また、隣接するＬＥＤアレイチップ７１ｄ、７１ｅ間における両端の画素Ｅａ、Ｅｂの位置データの段差は、Ｄｂとなる。すなわち、図３（ｂ）のようにＬＥＤアレイチップの境界での段差は、Ｄａ＞Ｆａ、Ｄｂ＞Ｆｂとなり、補正前より拡大してしまう。

特に、副走査方向の補正量が離散的な値しか取れない場合は、この段差がさらに拡大してしまう。このような、隣接するＬＥＤアレイチップの両端の位置データの段差が大きいと、その部分で画像に食い違いを生ずる。したがって、階調画を網点や斜め線で表現する場合に、その段差部で濃度差を生じてしまうことになる。また段差がはなはだしい場合は、本来真っ直ぐな直線であるべきものが段差を生じてしまい画質が劣化する。

このような画質の劣化を避けるために、ＬＥＤアレイチップの内部をさらに細分化して領域分割し、その領域ごとに細かく副走査方向の補正を行えば上記のような段差を生じることはなくなるが、制御回路が複雑になるという問題が生じる。特にＬＥＤアレイチップ内のＬＥＤ発光部の各々に対して異なる制御を行うと、当然配線も個別に行う必要があるので回路のみならず配線数も増加し、ボンディングワイヤーが増加してしまうという問題があった。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＬＥＤラインヘッドの副走査方向の位置ずれを調整する構成とした、画像形成装置、およびその画像形成装置を用いたラインヘッドの位置調整方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、各色に対応した複数のＬＥＤラインヘッドを用いて複数色の画像形成を同時に行う画像形成装置であって、
前記ＬＥＤラインヘッドの光源をなすＬＥＤは、複数のＬＥＤ発光部をアレイ状に配列されたＬＥＤアレイチップを複数個基板上に実装してなり、前記ＬＥＤラインヘッドに搭載される全てのＬＥＤアレイチップの副走査方向の位置誤差を予め測定する手段と、前記位置誤差を保持する記憶手段を有し、
前記ＬＥＤアレイチップの両端の発光部の副走査方向の位置誤差の平均として求められるＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値算出手段と、前記ＬＥＤアレイチップの一方端部の発光部の位置誤差、および隣接するＬＥＤアレイチップの隣り合う端部の発光部の副走査方向の位置誤差との差であるＬＥＤアレイチップ間段差の数値を求める手段と、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値の大きさに応じて、前記ＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる手段とを有することを特徴とする。このような構成によれば、ＬＥＤアレイチップのマウント位置誤差による湾曲量を補正しながら、隣接するＬＥＤアレイチップ間で生ずる画像の段差も小さくする画像形成装置が得られる。

また、本発明の画像形成装置は、前記ＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる手段は、前記位置誤差平均値の値に応じて前記ＬＥＤアレイチップの書き込みタイミングを変化させることで、みかけ上の前記ＬＥＤアレイチップの副走査方向の位置誤差を補正することを特徴とする。このような構成によれば、実際のＬＥＤアレイチップの基板に対する実装位置を変えることなく、書き込みタイミングの制御によりＬＥＤアレイチップのみかけ上の位置を調整し、位置誤差を補正することができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記ＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値の許容値を設定する手段と、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値と前記許容値とを比較して、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値を前記許容値の範囲内とするように、前記ＬＥＤアレイチップの書き込みタイミングを制御する手段とを有することを特徴とする。このような構成によれば、前記段差を許容値の範囲内としているので、画質劣化を効果的に防止することが可能となる。

また、本発明の画像形成装置は、前記光源の射出光はＳＬＡを透過させて被走査面に結像させる構成であって、前記ＬＥＤアレイチップの副走査方向の位置誤差の測定は、前記ＳＬＡを透過させた射出光により行なうことを特徴とする。この構成によれば、ＳＬＡ透過後にＬＥＤアレイチップの副走査方向の位置誤差を測定するので、ＳＬＡの誤差による副走査方向の位置誤差も合わせて検出することができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記記憶手段は、前記ＬＥＤラインヘッドに設けられていることを特徴とする。このような構成によれば、記憶手段を設けるスペースを節約することができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記ＬＥＤラインヘッドで形成される各画素を副走査方向において複数のサブ画素に分割して書き込む手段を有し、前記位置誤差の補正量が前記サブ画素の副走査方向の大きさを単位として形成されていることを特徴とする。このような構成によれば、書き込み画像の副走査方向の分解能を向上させることができる。

また、本発明の画像形成装置は、中間転写媒体を有することを特徴とする。この構成によれば、中間転写媒体を有する画像形成装置において、画質劣化を防止することができる。

本発明のラインヘッドの位置調整方法は、複数色の画像形成を同時に行う画像形成装置に用いるラインヘッドの位置調整方法であって、
ＬＥＤラインヘッドに搭載される全てのＬＥＤアレイチップの副走査方向の位置誤差を予め測定する工程と、前記位置誤差を記憶する工程と、前記ＬＥＤアレイチップの両端の発光部の副走査方向の位置誤差の平均として求められるＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値を算出する工程と、前記ＬＥＤアレイチップの一方端部の発光部の位置誤差、および隣接するＬＥＤアレイチップの隣り合う端部の発光部の副走査方向の位置誤差との差であるＬＥＤアレイチップ間段差の数値を求める工程と、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値の大きさに応じて、前記ＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる工程と、前記ＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値の許容値を予め設定する工程と、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値と前記許容値とを比較して、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値を前記許容値の範囲内とするように、前記ＬＥＤアレイチップの書き込みタイミングを制御する工程とを有し、前記ＬＥＤアレイチップの前記ＬＥＤラインヘッドの中心線位置に対する副走査方向におけるみかけ上の位置ずれを補正することを特徴とする。このようなラインヘッドの位置調整方法によれば、ＬＥＤアレイチップのマウント位置誤差による湾曲量を補正しながら、隣接するＬＥＤアレイチップ間で生ずる画像の段差も小さくすることができる。

また、本発明のラインヘッドの位置調整方法は、前記ＬＥＤラインヘッドで形成される各画素を副走査方向において複数のサブ画素に分割して書き込む工程と、前記位置誤差平均値の補正量を前記サブ画素の副走査方向の大きさを単位として形成する工程とを有することを特徴とする。このようなラインヘッドの位置調整方法によれば、隣接するＬＥＤアレイチップ間で生ずる画像の段差を更に小さくすることができる。

本発明は、ＬＥＤアレイチップのマウント位置誤差による湾曲量を補正しながら、隣接するＬＥＤアレイチップ間で生ずる画像の段差も小さくすることができる。

本発明の実施形態においては、４つの感光体に４つのラインヘッドで露光し、４色の画像を同時に形成し、１つの無端状中間転写ベルト（中間転写媒体）に転写する、タンデム式カラープリンター（画像形成装置）に用いるラインヘッドを対象としている。図５は、発光素子としてＬＥＤを用いたタンデム式画像形成装置の一例を示す縦断側面図である。この画像形成装置は、同様な構成の４個のＬＥＤアレイ露光ヘッド１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム（像担持体）４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙの露光位置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。

図５に示すように、この画像形成装置は、駆動ローラ５１と従動ローラ５２とテンションローラ５３が設けられており、テンションローラ５３によりテンションを加えて張架されて、図示矢印方向（反時計方向）へ循環駆動される中間転写ベルト（中間転写媒体）５０を備えている。この中間転写ベルト５０に対して所定間隔で配置された４個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが配置される。

前記符号の後に付加されたＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示す。他の部材についても同様である。感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、中間転写ベルト５０の駆動と同期して図示矢印方向（時計方向）へ回転駆動される。各感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の外周面を一様に帯電させる帯電手段（コロナ帯電器）４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この帯電手段４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）により一様に帯電させられた外周面を感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の回転に同期して順次ライン走査する本発明の上記のようなＬＥＤアレイ露光ヘッド（ラインヘッド）１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が設けられている。

また、このＬＥＤ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト５０に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、転写された後に感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置４６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とを有している。

ここで、各ＬＥＤアレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、ＬＥＤアレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）のアレイ方向が感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の母線に沿うように設置される。そして、各ＬＥＤアレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の発光エネルギーピーク波長と、感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の感度ピーク波長とは略一致するように設定されている。

現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に接触あるいは押厚させることにより、感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。

このような４色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト５０上に順次一次転写され、中間転写ベルト５０上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ６６において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、定着部である定着ローラ対６１を通ることで記録媒体Ｐ上に定着され、排紙ローラ対６２によって、装置上部に形成された排紙トレイ６８上へ排出される。

なお、図５中、６３は多数枚の記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット、６４は給紙カセット６３から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ、６５は二次転写ローラ６６の二次転写部への記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対、６６は中間転写ベルト５０との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、６７は二次転写後に中間転写ベルト５０の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。

図６は、像書込手段１０１を拡大して示す概略の斜視図である。図６において、ＬＥＤ７１は、長尺のハウジング７０中に保持されている。長尺のハウジング７０の両端に設けた位置決めピン７９をケースの対向する位置決め穴に嵌入させると共に、長尺のハウジング７０の両端に設けたねじ挿入孔７８を通して固定ねじをケースのねじ穴にねじ込んで固定することにより、各像書込手段１０１が所定位置に固定される。

像書込手段１０１は、基板７２上にＬＥＤ７１の発光部７３を載置し、同じ基板７２上に形成された駆動回路７４により駆動される。屈折率分布型ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）７５は結像光学系を構成し、発光部６３の前面に配置される屈折率分布型ロッドレンズ７６を俵積みしている。ハウジング７０は、基板７２の周囲を覆い、像担持体に面した側は開放する。このようにして、屈折率分布型ロッドレンズ７６から像担持体に光線を射出する。

図５、図６に示したようなＬＥＤラインヘッドの製造時においては、各ＬＥＤアレイチップをＬＥＤ基板に実装後、ハウジングなどを組み立てる。ＬＥＤアレイチップの発光部から射出された光ビームは、セルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ、日本板硝子株式会社の商品名）により等倍正立像として被走査面に結像する。ＬＥＤラインヘッドの製造時において、各ＬＥＤアレイチップの両端点の発光部を点灯させて、ＳＬＡ透過後の各発光部の結像位置の副走査方向の誤差を測定する。ＳＬＡ透過後に測定するのは、ＳＬＡの誤差による副走査方向の位置も合わせて検出するためである。

各ＬＥＤアレイチップの位置誤差のデータは、ＬＥＤラインヘッドに内蔵されたＥＥＰＲＯＭに出荷時に書き込んでもよいし、別のデータとしてプリンター内部の制御部などに転送しても良い。このようにして製造されたＬＥＤラインヘッドを組み込んだ画像形成装置（プリンター）においては、電源投入時に各ラインヘッドの各ＬＥＤアレイチップの両端点の副走査方向の誤差を、ＬＥＤラインヘッドに内蔵されたＥＥＰＲＯＭから読み出すか、プリンター内部から読み出す。

前記した図３（ａ）において、今ｉ番目のＬＥＤアレイチップ（７１ａ）の書き始め側において、端部に設けた発光部の結像位置のＹ座標（すなわち副走査方向の座標値）を（Ｙｉ．１）、反対側の端部の発光部のＹ座標を（Ｙｉ．２）とする。ラインヘッドの中心線ＣＬの位置が座標０となる。なお、実際のラインヘッドにおいては、ラインヘッドの取り付け基準（ピンなど）に対して、結像位置はラインヘッド全体として傾向的に傾いていたり、全体的に一方向にずれていたりするが、それらについては別途補正あるは調整が行われるものとする。よって、上記Ｙ座標は、全体的な傾きやずれを除いたＬＥＤアレイチップ間の相対値として説明する。今、各ＬＥＤアレイチップの座標が表１に示す値であったとする。

従来技術では、ＬＥＤアレイチップの中心、すなわち、ＬＥＤアレイチップ７１ａの例では、（Ｙｉ．1＋Ｙｉ．２）／２を０にする補正を行う。この例では、補正前のＬＥＤアレイチップ７１ａの両端の位置データは、中心線ＣＬに対するずれ量が、一方端部Ｅａで０、他方端部Ｅｂで１３であるから、補正量は（０＋１３）／２＝６．５、となる。したがって、ＬＥＤアレイチップ７１ａの一端Ｅａは、中心線ＣＬに対してー６．５の位置に補正し、他端Ｅｂは＋６．５の位置に補正する。この際の、ＬＥＤアレイチップ７１ａの中心Ｅｃにおける中心線ＣＬに対するずれ量は、０となる。また、隣接するＬＥＤアレイチップ７１ｂの一端Ｅａの位置データは０であるから、ＬＥＤアレイチップ７１ａの他端Ｅｂと、ＬＥＤアレイチップ７１ｂの一端Ｅａ間の画素段差は、６．５となる。

以下、各ＬＥＤアレイチップ７１ａ〜７１ｇについて、同様の処理で位置補正を行うと、隣接するＬＥＤアレイチップの両端で隣り合う画素の段差は、最大１５．５μｍ（ＬＥＤアレイチップ７１ｆ〜７１ｇ間）となり、大きな値となっている。これは、各ＬＥＤアレイチップが平行移動するようにずれるだけでなく、傾き誤差も持って実装されるためである。

本発明では、このような隣接するＬＥＤアレイチップの両端で隣り合う画素間の段差を低減するような処理を行う。具体的には、図４で説明する。図４（ａ）は、図３（ａ）と同じ図である。ＬＥＤアレイチップの位置補正処理において、一旦従来技術と同様にチップ中心位置でずれ量が０となる補正値を計算する。すなわち、図示を省略しているが、図３（ｂ）と同じ位置補正を行う。

図３（ｂ）と同じ位置補正を行った状態で、両端部の隣接する画素の段差を計算する。この際に、ＬＥＤアレイチップ中心（平均）の副走査方向のずれ量を８μｍまで許容して、チップの段差を７．５μｍまで軽減するものとする。表１で示されているように、前記ずれ量の最大値は１５．５μｍであるから、許容値を超えている。

そこで、前記のような各ＬＥＤアレイチップ中心（平均）の副走査方向のずれ量を８μｍ、隣接するＬＥＤアレイチップの両端で隣り合う画素の段差を７．５μｍ以内とするように、各ＬＥＤアレイチップの位置補正を行う。図４（ｂ）は、補正後の各ＬＥＤアレイチップの位置を示している。このような各ＬＥＤアレイチップの位置補正結果を表２に示す。

表２において、ＬＥＤアレイチップ７６ａの補正量は１３である。すなわち、画素Ｅａ、Ｅｂの位置をそれぞれ副走査方向に座標値１３だけ移動する。このときのＬＥＤアレイチップ７６ａの中心Ｅｃにおける、ラインヘッドの中心線ＣＬに対する誤差（位置誤差平均値）は、―６．５である。次に、ＬＥＤアレイチップ７６ｂの補正量は２８である。すなわち、中心線ＣＬの座標値０よりも数値５だけ図示下方に補正される。したがって、位置補正後の画素Ｅａ、Ｅｂの位置に対応する座標値は（―５、−５）となる。このときのＬＥＤアレイチップ７６ｂの中心における誤差は、―５である。また、ＬＥＤアレイチップ７６ａの画素Ｅｂに対応する位置と、ＬＥＤアレイチップ７６ｂの画素Ｅａに対応する位置との段差は５となる。

以下、各ＬＥＤアレイチップ７６ｃ〜７６ｇについても、同様の処理を繰り返す。この結果、ＬＥＤアレイチップ７６ｃの画素Ｅｂに対応する位置と、ＬＥＤアレイチップ７６ｄの画素Ｅａに対応する位置との段差Ｄｃは４となる。また、ＬＥＤアレイチップ７６ｄの画素Ｅｂに対応する位置と、ＬＥＤアレイチップ７６ｅの画素Ｅａに対応する位置との段差Ｄｄは３となる。表２を表１と対比すると、前記隣接するＬＥＤアレイチップ間の段差は大幅に低減されていることがわかる。

このように、全てのＬＥＤアレイチップにおける前記段差が所定値以下にならないときには、再度上記の処理を繰り返して所定値以下となるようにする。それでも、許容値の条件を満たさないときは、ＬＥＤアレイチップの中心のずれ量の許容値を緩和する。なおこの補正は実際には書き込みタイミングをチップごとに変化させることで行うので、実際には補正値は時間であるが、簡単のために表２では長さで表示してある。

また、図４では、位置補正によって書き込みタイミングがずれたときの各ＬＥＤアレイチップのみかけ上の露光位置を模式的に示したものであり、物理的なＬＥＤアレイチップの位置が変化しないことは言うまでもない。このように、ＬＥＤアレイチップ中心のずれ量の許容値と、隣接段差の許容値を適宜設定することで、ＬＥＤアレイチップ全体のずれ量と、ＬＥＤアレイチップ間の段差のいずれも適切な値に設定できる。なお、ＬＥＤアレイチップの実装時の傾き大きいときは、ＬＥＤアレイチップ中心のずれ量と、ＬＥＤアレイチップ間の隣接段差の許容値を大きくしてやらないと、この２つの値を両立させることが難しくなる。

上記表２は、前記のように、ＬＥＤアレイチップ中心（平均）の副走査方向のずれ量を８μｍまで許容して、ＬＥＤアレイチップの段差を７．５μｍまで軽減した例である。このような前記ずれ量と段差の配分は、本発明が適用されるＬＥＤラインヘッドの特性や、画像形成装置の用途によって変わりうる。一般に、隣接画素の段差は、一定の許容限界があるのに対して、ＬＥＤアレイチップ中心のずれ量は、他の要因による副走査方向の色ずれ量と合算して、全体的に配分されるので、比較的は自由度がある。具体的には、例えば画素密度が６００ｄｐｉ（１インチ＝２５．４ｍｍあたり６００画素）の画像を形成する場合、隣接画素の段差は１／４画素〜１／２画素程度に抑えるのが望ましいが、ＬＥＤアレイチップ中心の誤差は、他の色ずれ要因の大小により１／２画素〜２画素程度の値を取りうる。

以上で述べた説明は、各ＬＥＤアレイチップごとに任意のタイミングで書き込み位置をずらすことが可能であるという前提にたっていたが、回路構成が複雑になるし、上記のようにＬＥＤアレイチップの中心位置と、隣接画素間のいずれかで一定の残存誤差があるので、むやみに時間分解能を上げても効果が限られる。

そこで、副走査方向に画素を数分割し、その分割したサブ画素単位で、書き込みタイミングをずらす方法（改良例）が実用的である。この場合、副走査方向に画素が分割されるので、書き込み画像の副走査方向の分解能が向上することは言うまでもないし、それが改良例の主たる目的である。

各ＬＥＤアレイチップ単位でこのようにサブ画素単位で書込みタイミングをずらすためには、元の画素の階調値が分割されたサブ画素の階調値をずらすサブ画素の数だけ一時的に記憶しておく必要がある。例えば、３／４画素分タイミングをずらすためには、サブ画素３つ分の階調値を該当ＬＥＤアレイチップ上の全ての画素について記憶する。

なお、この一時記憶のためのメモリは、画像の傾き（スキュー）をタイミングで補正するためのものと兼用することも可能である。以下の例は、副走査方向に画素を４分割して、書き込みタイミングを処理した場合の例で、上記のように６００ｄｐｉの解像度においては、４分割すると約１０．６μｍの分解能が得られる。次に、このような処理について、表３（従来例）、表４（本発明）で説明する。

当然ながら、表３、表４の処理では表２に示した先の例に比べると、この分解能に起因する誤差が生じる。なお、表３、表４中の補正量の欄には、書き込みをずらせるサブ画素数（１／４〜４／４）を併記してある。このように、画素の１／４分割を行った場合においても、従来技術のようにチップの中心位置のずれ量にのみに着目して補正処理を行うと表３のように、隣接画素間の段差が大きくなってしまう。

表３において、例えばＬＥＤアレイチップ７６ａの一方端部の画素Ｅａの位置に対応する座標を１／４画素分（１０．６μｍ）補正する。この際に、ＬＥＤアレイチップ７６ａの他方端部の画素Ｅｂの位置に対応する座標は、（１３―１０．６）＝２．４、となる。また、ＬＥＤアレイチップ７６ａの中心での位置誤差は、（―１０．６＋２．４）／２＝―４．１、となる。以下同様の処理を行うと、隣接するＬＥＤアレイチップ間の段差の最大値は、―１４．２、となる。

これに対して本発明を適用した場合は、表４に示されているように、ＬＥＤアレイチップ中心のずれ量と、隣接するＬＥＤアレイチップ間の画素間の段差に一定の許容値を設定している。このため、ＬＥＤアレイチップ中心のずれ量は若干増加する代わりに、隣接するＬＥＤアレイチップ間の画素の段差は小さくなっていることがわかる。

以上の例では、ＬＥＤアレイチップごとに書込みタイミングを変化させて、ＬＥＤアレイチップの位置補正を行っていたが、必ずしもＬＥＤアレイチップ単位で位置補正しなくても、２つのＬＥＤアレイチップをひとまとめにして補正しても良い。また、より精度が要求される場合には、１つのＬＥＤアレイチップを主走査方向で２分割し、各々について補正を行うことも可能である。このような場合でも従来技術で述べたように細分化するのではなく、位置ずれや段差が許容できる上限まで分割数を少なくすることが重要である。

図１は、本発明の実施形態の例を示すブロック図である。図１において、プリンター（画像形成装置）１は、ホストコンピュータ１０と接続されており、ホストコンピュータ１０で作成された画像データをプリンターコントローラー２で受信する。画像データは、ホストコンピュータ１０に代えて、パソコンやネットワーク、あるいはデジタルカメラやスキャナからプリンターコントローラー２に直接供給される構成とすることもできる。

プリンターコントローラー２に供給される画像データは、プリンターコントローラー２内の画像生成部３で、２次元のデジタル画像としてメモリ上に生成される。線画や文字もこの段階で画素毎の階調データとして展開される。さらに必要に応じて解像度の変換や、カラー画像の場合はＲＧＢからＣＭＹＫへの色変換なども画像生成部３で行われる。

生成された２次元の画像データに対して、画像処理部４でＬＥＤアレイチップの書き込みタイミングのデータを生成する。画像処理部４からの信号に、前記書き込みタイミングを変化させる変調データ５が加えられて、ＬＥＤアレイチップ位置補正回路６に入力される。ＬＥＤアレイチップ位置補正回路６には、各色のＬＥＤラインヘッド１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋに設けられているＬＥＤアレイチップ位置情報８Ｍ〜８Ｋが入力される。なお、ラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）、感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）、中間転写ベルト５０の構成は、図５で説明した通りのものである。

ＬＥＤアレイチップ位置補正回路６は、ＬＥＤチップの両端の発光部の副走査方向の位置誤差の平均として求められるチップ位置誤差平均値と、前記両端部の発光部の位置誤差と、隣接するＬＥＤチップの隣接する端部の発光部の副走査方向の位置誤差との差であるチップ間段差の２つの数値を求め、前記チップ間段差の数値の大きさに応じて、前記チップ位置誤差平均値の補正量を変化させる。

すなわちＬＥＤアレイチップ位置補正回路６には、前記チップ位置誤差平均値算出手段と、段差の２つの数値を求める手段と、チップ位置誤差平均値の補正量を変化させる手段とが設けられている。ＬＥＤアレイチップ位置補正回路６に入力された変調データは、記憶部７に一時保存される。

ＬＥＤアレイチップ位置補正回路６は、記憶部７から前記変調データを読み出し、各色のＬＥＤラインヘッド１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋに、それぞれタイミングがずれた変調データ７ａを送信する。前記ＬＥＤアレイチップ位置情報前記８Ｙ〜８Ｋは、ラインヘッドに設けたＥＥＰＲＯＭなどの記憶部に記憶させる構成とすることができる。

図２は、本発明の実施形態における基本処理手順を示す概略のフローチャートである。図２においては、簡単のため、ＬＥＤアレイチップを単にチップと表記している。処理を開始して（Ｓ１）、ラインヘッド内のメモリに記憶されているＬＥＤアレイチップ位置データ（Ｓ２）を読み出す（Ｓ３）。次に、ＬＥＤアレイチップの中心位置を算出し（Ｓ４）、ＬＥＤアレイチップの位置補正量を算出する（Ｓ５）。続いて、隣接画素の段差を算出し（Ｓ６）、注目するＬＥＤアレイチップ両側の段差の数値がが所定値以下かどうかを判定する（Ｓ７）。前記Ｓ６、Ｓ７の処理は、全てのＬＥＤアレイチップについて実施する。

前記Ｓ７の判定結果がＮｏの場合には、主走査方向の配列で段差が所定値よりも大きい前後に配列されているＬＥＤアレイチップ位置補正量を、許容値内で修正し（Ｓ８）、隣接画素の段差を算出する処理に戻る（Ｓ６）。前記Ｓ７の判定結果がＹｅｓの場合には、次に全てのＬＥＤアレイチップ両側の段差が所定値以下かどうかを判定する（Ｓ９）。この判定結果がＹｅｓの場合には、ＬＥＤアレイチップ位置補正量をメモリに保存し（Ｓ１０）、処理を終了する（Ｓ１１）。

前記Ｓ９の判定結果がＮｏの場合には、処理を所定回繰り返しても段差が所定値以下に収束しないかどうかを判定する（Ｓ１２）。この判定結果がＮｏの場合には、隣接画素の段差を算出する処理に戻る（Ｓ６）。Ｓ１２の判定結果がＹｅｓの場合には、次にＬＥＤアレイチップ位置補正量の許容値を緩和して（Ｓ１３）、隣接画素の段差を算出する処理に戻る（Ｓ６）。

以上、本発明の画像形成装置、およびその画像形成装置を用いたラインヘッドをその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の実施形態を示すブロック図である。 本発明の処理手順を示すフローチャートである。 従来例の説明図である。 本発明の説明図である。 本発明の電子写真プロセスを用いた画像形成装置の１実施例の全体構成を示す模式的断面図である。 像書込手段を拡大して示す概略の斜視図である。

符号の説明

１・・・プリンター（画像形成装置）、２・・・プリンターコントローラー、３・・・画像生成部、４・・・画像処理部、５・・・変調データ、６・・・チップ位置補正回路、７・・・変調データ記憶部、８Ｙ〜８Ｋ・・・チップ位置情報、１０・・・ホストコンピュータ、４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・感光体ドラム（像担持体）、４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・帯電手段（コロナ帯電器）、４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・現像装置、４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・一次転写ローラ、５０・・・中間転写ベルト、６６・・・二次転写ローラ、７１ａ〜７１ｇ・・・ＬＥＤアレイチップ、７５・・・屈折率分布型ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）、１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙ・・・ＬＥＤアレイ露光ヘッド（ラインヘッド）、ＣＬ・・・ラインヘッドの中心線、Ｐ・・・記録媒体。

Claims (9)

1. 各色に対応した複数のＬＥＤラインヘッドを用いて複数色の画像形成を同時に行う画像形成装置であって、
   前記ＬＥＤラインヘッドの光源をなすＬＥＤは、複数のＬＥＤ発光部をアレイ状に配列されたＬＥＤアレイチップを複数個基板上に実装してなり、前記ＬＥＤラインヘッドに搭載される全てのＬＥＤアレイチップの副走査方向の位置誤差を予め測定する手段と、前記位置誤差を保持する記憶手段を有し、
   前記ＬＥＤアレイチップの両端の発光部の副走査方向の位置誤差の平均として求められるＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値算出手段と、前記ＬＥＤアレイチップの一方端部の発光部の位置誤差、および隣接するＬＥＤアレイチップの隣り合う端部の発光部の副走査方向の位置誤差との差であるＬＥＤアレイチップ間段差の数値を求める手段と、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値の大きさに応じて、前記ＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる手段は、前記位置誤差平均値の値に応じて前記ＬＥＤアレイチップの書き込みタイミングを変化させることで、みかけ上の前記ＬＥＤアレイチップの副走査方向の位置誤差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。
3. 前記ＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値の許容値を設定する手段と、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値と前記許容値とを比較して、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値を前記許容値の範囲内とするように、前記ＬＥＤアレイチップの書き込みタイミングを制御する手段とを有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記光源の射出光はＳＬＡを透過させて被走査面に結像させる構成であって、前記ＬＥＤアレイチップの副走査方向の位置誤差の測定は、前記ＳＬＡを透過させた射出光により行なうことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記記憶手段は、前記ＬＥＤラインヘッドに設けられていることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記ＬＥＤラインヘッドで形成される各画素を副走査方向において複数のサブ画素に分割して書き込む手段を有し、前記位置誤差の補正量が前記サブ画素の副走査方向の大きさを単位として形成されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 中間転写媒体を有することを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 複数色の画像形成を同時に行う画像形成装置に用いるラインヘッドの位置調整方法であって、
   ＬＥＤラインヘッドに搭載される全てのＬＥＤアレイチップの副走査方向の位置誤差を予め測定する工程と、前記位置誤差を記憶する工程と、前記ＬＥＤアレイチップの両端の発光部の副走査方向の位置誤差の平均として求められるＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値を算出する工程と、前記ＬＥＤアレイチップの一方端部の発光部の位置誤差、および隣接するＬＥＤアレイチップの隣り合う端部の発光部の副走査方向の位置誤差との差であるＬＥＤアレイチップ間段差の数値を求める工程と、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値の大きさに応じて、前記ＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる工程と、前記ＬＥＤアレイチップ位置誤差平均値の許容値を予め設定する工程と、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値と前記許容値とを比較して、前記ＬＥＤアレイチップ間段差の数値を前記許容値の範囲内とするように、前記ＬＥＤアレイチップの書き込みタイミングを制御する工程とを有し、前記ＬＥＤアレイチップの前記ＬＥＤラインヘッドの中心線位置に対する副走査方向におけるみかけ上の位置ずれを補正することを特徴とする、ラインヘッドの位置調整方法。
9. 前記ＬＥＤラインヘッドで形成される各画素を副走査方向において複数のサブ画素に分割して書き込む工程と、前記位置誤差平均値の補正量を前記サブ画素の副走査方向の大きさを単位として形成する工程とを有することを特徴とする、請求項８に記載のラインヘッドの位置調整方法。

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