JP2007237572A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な回路を用いて濃度むらのない良好な画像を形成する画像形成装置および画像形成方法の提供。
【解決手段】複数の光源が主走査方向にライン状に配列されたラインヘッドを用いた画像形成装置において、ホストコンピュータ７０からの画像信号、および動作指令に基づいて、画像データを生成する画像処理部（プリンタコントローラ７２、エンジンコントローラ７３、ラインヘッド制御回路７４）を備える。画像処理部は、ラインヘッドの画素毎の光量補正データに基づいて、ラインヘッドの画素毎の光量ばらつきによる濃度むらを補正するように、副走査方向に分割された画素に対して階調値と光量補正値の制御信号で制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、単純な回路を用いて濃度むらのない良好な画像を形成する画像形成装置および画像形成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。

前記構成のタンデム方式の画像形成装置においては、ラインヘッドに発光素子としてＬＥＤや有機ＥＬ素子を用いたものが知られている。このような、ＬＥＤなどを光源に用いた光書き込みラインヘッドにおいては、複数の光源（発光部）の光量が均一でないために、そのままの状態で書き込みを行うと、それによって形成された画像にも光量に応じた濃淡（筋）が生じてしまうという問題がある。

このような濃淡の差の発生を避けるために、従来は、画素に対応して複数設けられた光源の１個１個の光量を書き込み時に補正を行って、濃度を均一にするような回路が設けられていた。このような光量の補正は、光源の点灯時間や駆動電流を変化させることで行われていた。光量を補正するために、ラインヘッドの出荷時に各光源の光量を測定して、各画素に対応した点灯時間や駆動電流の補正値を、ラインヘッドに内蔵されたメモリに書き込んでおき、使用時、すなわち画像書き込み時には、その補正値を読み出して点灯時間や駆動電流の補正を行っている。

例えば、特許文献１には、各画素の階調値と補正値とを独立に制御する方法が示されている。また、特許文献２には、副走査方向に分割露光を行なう際の光量補正について記載されている。特許文献２に記載の手法は、副走査方向に分割露光を行う場合の分割点灯回数の制御による光量補正方法であって、分割露光の回数の増減のみで光量の補正を行うものである。

特開平０３−１９０７６５号公報 特開平０６−２７０４７１号公報

特許文献１に用いられている光量補正回路は、各画素の点灯制御とは別個に各画素に対応して設ける必要があった。特に、画像の濃度に応じて各画素の光強度を変化させる階調制御を行う場合には、階調制御と、光量補正を独立して行わなくてはならないため、回路が複雑になるという問題があった。

特に近年では、カラーの電子写真ページプリンタにこのようなラインヘッドが用いられることも多いが、カラー画像においては、モノクロ画像に比較して写真やグラフィックの表現力、再現性の要求が高度であり、より精密な光量補正が必要とされている。これに対して、上記のような光量補正はデジタル的に行われるが、精密な光量補正を行うためには補正値もより多くの情報量、すなわちビット数を必要とするので、光量補正回路の規模がより大きくなる傾向にあった。さらにＬＥＤを光源とするラインヘッドでは、光源の光量ばらつきは±２０％以上もあるのに対して、光量補正は±２％以下の分解能を要求されるので、光量補正値としては４〜６ビットの情報量が画素ごとに必要となっていた。

特許文献２は、同じ発光部で露光される画素が、被走査媒体の移動に伴って副走査方向に並んで露光されるが、その補正値は常に一定であるので、副走査方向に並んだ各画素に与えられる補正値は全て同じものとしていた。すなわち、１画素の中で補正が完結するように構成されているので、高精度の補正が必要となるという問題があった。

さらに、特許文献２の技術では、時分割駆動を行うので、発光部の駆動回路は複数の発光部に対して共通に設けられる。このため、各発光部に対応した補正値を保持することが難しく、露光の度に毎回同じ光量補正値を転送していた。従って、本来なら１回でよい光量補正値の転送を１つの画像に対して数千回も送っており、転送能力を無駄に消費しているという問題があった。

本発明は、従来技術のこのような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、単純な回路を用いて濃度むらのない良好な画像を形成する画像形成装置および画像形成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、 副走査方向に移動する像担持体に対して、主走査方向にライン状に配列された複数の光源を有し、前記複数の光源が画像データに応じて変調制御されるラインヘッドを用いて光書き込みを行う画像形成装置において、
印刷される画像に対応した画素を前記像担持体が移動する副走査方向に分割して分割画素を形成し、前記分割画素の副走査方向のピッチが前記光源の主走査方向のピッチのｎ分の１であり（ｎは整数）、前記分割画素により前記画像の階調を表現すると共に、前記各光源に対応した光量補正回路を有し、副走査方向に連続して配置される前記各分割画素に対して、同一光源からの光束によって形成される光量補正値が異なる値に設定されていることを特徴とする。このような構成としているので、回路構成が簡単になる。また、ラインヘッド制御基板から、各ラインヘッドへの転送能力を有効に活用することができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記画像を表現するための各画素の階調値を前記光源の点滅（オン、オフ）の２値として、階調表現のための制御ビットを形成せずに、前記光源のオン、オフ制御と前記光量補正回路から出力される光量補正ビットとを合わせて、前記２値の階調制御と、光量補正制御を行うことを特徴とする。このような構成としているので、階調制御の特別な制御信号は形成されず制御系の構成を簡略にすることができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記２値の階調制御のビットと、光量補正制御のビットを合わせたビット数が２であることを特徴とする。このように、階調制御と光量補正を２ビットで行えるので、簡単な回路構成とすることができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記分割画素が２ビット以上の階調値を有し、前記光量補正値と組み合わせて光量補正を行うことを特徴とする。このような構成としているので、階調制御を精度良く行うことができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記光源からの光束はレンズアレイを通して像担持体に照射され、前記レンズアレイは、副走査方向に複数列でロッドレンズが配列された屈折率分布型ロッドレンズアレイであることを特徴とする。このような構成としているので、光量の補正のみならず、ロッドレンズアレイの結像性能の不均一に伴う、画像の濃度むらも含めて補正するように補正値を定めることができる。この場合には、一層の画像品質の改善が見られる。

また、本発明の画像形成装置は、前記光源は、有機ＥＬ素子で構成されることを特徴とする。このような構成によれば、発光部の直径を小さくしなくてよいので、発光部の光パワーを大きく取ることができる。このため、発光効率の高くない有機ＥＬ材料でも使用可能となる。

また、本発明の画像形成装置は、前記光源は、単一のガラス基板上に形成されてなることを特徴とする。このような構成としているので、ガラス基板上に１度に多数の画素を高密度かつ高精度に形成できる。

また、本発明の画像形成装置は、前記光源と、前記光源の駆動用薄膜トランジスタ回路が、前記ガラス基板上に形成されてなることを特徴とする。この構成によれば、光源の有機ＥＬ素子とＴＦＴを同一の工程で作成できるので、製造コストを低減することができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記各光源の駆動回路を時分割で制御することを特徴とする。このように、各光源に対応した駆動回路は、光源の個数だけ用意しなくても時分割駆動を行うので、複数の画素に対して１つの駆動回路で駆動することが可能となる。

また、本発明の画像形成装置は、複数のラインヘッドを用いて同時に複数色の画像形成を行うカラー画像形成装置であることを特徴とする。このため、特にラインヘッドを４本用いるタンデム型のカラープリンタにおいて、ラインヘッドのコストダウン、小型化、信頼性の向上に対して有利である。

また、本発明の画像形成装置は、前記画像形成装置は、単一のラインヘッドを有し、複数色の画像形成を順次行って中間転写媒体上に複数色の画像を重ね合わせて形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする。このため、ロータリ構成の４サイクルカラープリンタにおいても、ラインヘッドのコストダウン、小型化、信頼性の向上を図ることができる。

本発明の画像形成方法は、副走査方向に移動する像担持体に対して、主走査方向にライン状に配列された複数の光源を有し、前記複数の光源が画像データに応じて変調制御されるラインヘッドを用いて光書き込みを行う画像形成方法であって、
印刷される画像に対応した画素を前記像担持体が移動する副走査方向に分割して分割画素が形成されており、前記分割画素の副走査方向のピッチが前記光源の主走査方向のピッチのｎ分の１であり（ｎは整数）、前記各光源に対応した光量補正回路を有し、副走査方向に連続して配置される前記各分割画素に対して、同一光源からの光束によって形成される光量補正値が異なる値に設定された光量補正制御と、前記分割画素により前記画像の階調を表現する制御とが同時に行われることを特徴とする。このように、光量補正制御と、階調を表現する制御とが同時に行われるので、濃度むらを抑制する制御を迅速に行うことができる。

以上のように、本発明の画像形成装置および画像形成方法によれば、
各画素毎に光量補正回路の補正分解能を粗くすることが可能となり、単純な回路を用いながら濃度むらのない良好な画像を得ることができる。
また、ラインヘッド側の制御回路が簡略化されるので、ラインヘッドのコストダウン、小型化、信頼性の向上に対して有利である。特にラインヘッドを４本用いるタンデム型のカラープリンタにおいては、このような効果が大きくなる。

図７は、発光素子として有機ＥＬ素子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個の有機ＥＬ素子アレイ露光ヘッド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７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）が設けられている。

また、この有機ＥＬ素子露光ヘッド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、各有機ＥＬ素子アレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、有機ＥＬ素子アレイ露光ヘッド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、各有機ＥＬ素子アレイ露光ヘッド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。

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る。次に、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上に定着される。記録媒体Ｐは、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７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、６５ｘ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、６９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８は、像書込手段１０１（ラインヘッド）を拡大して示す概略の斜視図である。図８において、有機ＥＬ素子アレイ８１は、長尺のハウジング８０中に保持されている。長尺のハウジング８０の両端に設けた位置決めピン８９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８０の両端に設けたねじ挿入孔８８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、ガラス基板８２上に有機ＥＬ素子アレイ８１の発光素子（有機ＥＬ素子）８３を載置し、同じガラス基板８２上に形成された駆動回路８１により駆動される。屈折率分布型ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）６５は結像光学系を構成し、発光素子８３の前面に配置される屈折率分布型ロッドレンズ８４を俵積みしている。ロッドレンズアレイ８５には、前記のような「セルフォックレンズアレイ」（略称ＳＬＡ、日本板硝子株式会社の商標名）が多用されている。

有機ＥＬ素子アレイ８１から射出された光ビームは、ＳＬＡ６５により等倍正立像として被走査面に結像する。このように、ガラス基板８２上に有機ＥＬ素子８３を配列しているので、発光素子の光量を損なうことなく像担持体に照射することができる。また、有機ＥＬ素子は静的な制御が可能であるので、ラインヘッドの制御系を簡略化できる。

図１は、本発明の実施形態にかかる制御部の概略構成を示すブロック図である。図１において、７０はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などを用いたホストコンピュータである。これらのデータが形成されているホストコンピュータ７０に、適宜のインターフェースを介してプリンタ本体７１が接続されている。ホストコンピュータ７０のＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）７０ａは、アプリケーションソフト７０ｂにより、プリンタドライバ７０ｃを動作させて、データを信号線７０ｄによりプリンタコントローラ７２に送信する。

プリンタ本体７１には、プリンタコントローラ７２、エンジンコントローラ７３、ラインヘッド制御回路７４からなる画像処理部が設けられている。プリンタコントローラ７２は、例えば、次のような処理を行う。ホストコンピュータ７０から送信された画像データのコマンド解釈を行い、ビットマップ展開する。次に、ビットマップ展開した画像データの色変換を行い、スクリーン処理して、ラインヘッド制御回路７４に信号を送る。また、後述するような階調値のデータを形成して、ラインヘッド制御回路７４に送信する。

プリンタコントローラ７２は、エンジンコントローラ７３と信号の授受を行う。エンジンコントローラ７３のメモリには、例えば各画素の濃度情報が格納されている。エンジンコントローラ７３の信号もラインヘッド制御回路７４に送られる。ラインヘッド制御回路７４には、後述するように副走査方向に分割された画素に対する分割露光処理部７４ａが設けられており、ラインヘッド１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙに制御信号を送る。各ラインヘッド１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙのメモリには、光量補正データ７５Ｋ、７５Ｃ、７５Ｍ、７５Ｙが格納されており、この光量補正データに基づき、各色の感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙを露光する。

従来の技術では、主走査方向においても、副走査方向においても、全ての画素が定められた光量のばらつき許容範囲（±２〜５％）に入るように高精度な光量補正を行っていた。しかしながら、画素がある程度以上の密度を有する場合には、このような高精度の制御は実用上必要ない。隣接画素との平均の光量で、所定のばらつき以下になるように制御すればよい。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。次に、本発明の実施形態にかかる階調値制御と光量制御の具体例を、図２〜図６の説明図により説明する。本発明の１つの実施形態においては、主走査方向にライン状に配列された各画素（発光素子）を、２ビットの制御信号で制御する。

ここで、画像を表現する階調値は、各画素のオン（１）、オフ（０）の２値とする。階調値１の際に、光量補正値として、例えば「―１０％光量」、「通常光量」、「＋１０％光量」に設定する。したがって、２ビットの制御信号０〜３は、「消灯」、「―１０％光量補正」、「通常光量」、「＋１０％光量補正」が割り付けられることになる。すなわち、階調表現の制御ビットを設定することなく、階調制御と光量補正を行うことになるので、制御回路が簡略になる。

なお、この例では、２値の階調ビットと光量補正ビットを合わせた合計ビット数が２ビットであるが、前記合計ビット数を３ビット以上に設定することも可能である。すなわち、２値の階調ビット（オン、オフ）を固定し、光量補正ビット数を増加させることにより、本発明の実施形態においては、一般的に階調表現の制御ビットを設定することなく、階調制御と光量補正を行うことができる。

ところで、ラインヘッドの主走査方向には、所要の解像度に対応した複数の光源が必要になる。しかしながら、副走査方向においては、光源の点滅のタイミングを細かく制御することで、容易に副走査方向の解像度を上げることができる。例えば、主走査方向において６００ｄｐｉ（１インチ＝２５．４ｍｍあたり６００個の画素、すなわち画素のピッチが４２．３μm）の密度で発光部が配置されているものとする。この場合に、感光体が６００ｄｐｉの１画素（＝４２．３μm）副走査方向に移動する間に、４回の露光を行えば、副走査方向には（６００×４＝２４００）で２４００ｄｐｉに相当する密度で書き込みができる。すなわち４分割露光が可能となる。

図２において、画素７６が副走査方向に７６ａ〜７６ｄに４分割されたものとする。このようにして、４分割された各画素は±１０％の光量補正が可能とする。図２のように、副走査方向に分割された画素が４個集合して画像を形成している場合には、分割された４個の画素のうち７６ｂの１個だけ―１０％に光量補正すれば、画素７６全体としては、（ー１０％／４＝―２．５％）となるので―２．５％の光量補正に相当する。同様に、４分割された画素の中で２つの画素をー１０％に光量補正すれば、―５％の光量補正となる。このようにして、図２の例では２．５％刻みで、―１０％から＋１０％までの８パターン（±１０％、±７．５％、±５％、±２．５％）の光量補正が可能となる。

図２に示されているように、各分割画素７６ａ〜７６ｄに対して、同一光源からの光束によって形成される光量補正値が異なる値に設定されている。また、本発明の実施形態においては、分割画素の副走査方向のピッチを、光源の主走査方向のピッチのｎ分の１（ｎは整数）に設定する。したがって、図２のように画素を副走査方向に４分割しているのは一例であり、副走査方向の分割数ｎ（整数）は任意に設定できる。

図３は、図２の例において、―１０％の光量補正をする画素の位置を７６ｂから７６ａの位置に変えた例である。―１０％の光量補正とする画素を４分割された４個の画素のどの位置に選定するかは、周辺の画素との相互作用に応じて決まる。例えば、上側に近接している他の画素があるときと、そうでないときとでは実際の濃度変化の効果が異なるので、適宜補正位置を選択してもよい。上記の例では、分割された４個の画素が副走査方向に連続して配置されていたが、分割された画素数は必ずしも４個であるとは限らない。表現しようとする画像の濃度によって、６００ｄｐｉの１画素の大きさを超える場合もある。図４は、４分割された画素が７６ｘ〜７６ｄと５個連続して配置されている場合で、この場合は（―１０％／５＝―２％）となるので、―２％の光量補正となる。

逆に低濃度の画像を表現する場合には、副走査方向に４分割された画素の中で画像表現に用いられる画素が、２個あるいは３個となっても良い。その場合には、光量補正の分解能が３．３％刻み（４分割画素の中で画像表現に用いられる画素が３個の場合）や、５％刻み（４分割画素の中で画像表現に用いられる画素が２個の場合）と低下してしまうが、低濃度の画像なので実用上はさほど問題とならない。

本発明の実施形態においては、上記のように副走査方向に分割された画素の光量補正値が異なるので、各分割画素の光量が異なることになる。しかしながら、感光体上に形成される結像スポットの大きさが数１０μmであるのに比べて、副走査方向の画素のピッチが上記のように約１０μmと小さいので、光量補正値の差が濃度差として人間の目に認識されることはなく、実用上支障はない。

上記のように、２ビットの制御信号による階調値と光量補正値の形成でも、濃度補正としては通常は十分であるが、補正範囲や補正分解能がさらに必要な場合には、各分割画素の光量補正値を３ビットとしてもよい。光量補正値を３ビットとした場合には、制御信号のレベルは０〜７の８つの状態を取り得る。この場合には、階調値はオン（１）とオフ（０）の２値である。

階調値０を消灯として、階調値１の場合には、制御信号のレベル１〜７を、光量補正値―１２％、―８％、―４％、±０％、＋４％、＋８％、＋１２％とする。この光量補正値を４つの画素で適宜組み合わせると、１％刻みで―１２％から＋１２％まで光量補正が可能となる。このようにすると、４分割された画素２つで画像を表現する場合でも２％刻みの補正が可能となり、低濃度部でも十分な補正が可能となる。補正分解能をこの例の４％からさらに大きくすると、補正レンジがさらに広がるので、光量ばらつきの多い発光素子を使用する場合に好適である。

以上で説明した例では、光量補正値の制御信号は２ビットあるいは３ビットで形成しているが、各画素の階調は、光源の点灯（オン）／消灯（オフ）の２値状態を表していた。しかしながら、このような２値状態による階調表現では、６００ｄｐｉの画素を副走査方向に４分割した場合でも、６００ｄｐｉの１画素あたり０〜４の５階調しか取りえないので、階調性が不足する場合がある。これを補うために、階調値を２ビット、補正値を２ビットとすれば、階調性を上げながらかつ補正範囲を広げることが可能となる。

階調値を２ビットとすると、各画素は０〜３の４段階の階調をとり得る。ただし、０は消灯であるから、実質の階調は１〜３の３段階となる。
したがって、４画素を合わせて０〜１２の階調が表現できる。次に、階調値を２ビットとして、光量補正値を―６．６７％、±０％、＋６．６７％、＋１３．３％の４段階とする例について、図５、図６の説明図で説明する。図２〜図４の例と同様に、画素７６は副走査方向に４個に分割された画素７６ｅ〜７６ｈが集合しているものとする。この場合には、６．６７％の１／４の１．６７％刻みで光量補正が可能となる。

例えば、図５の例で４個の画素とも階調値は「３」で、光量補正値が―６．６７％になった場合を考える。このとき各分割画素76e〜76ｈの補正値は全て―６．６７％なのでこれ以上減ずることはできない。そこでさらにマイナス側の補正を行いたいときは、階調値を減ずる。図６のすなわち図６において、４個の画素７６ｒ〜７６ｕの光量補正値は±０％とする。ここで、１個の画素７６ｒの階調値を３から１つ減じて「２」とすることで、全体として（―３３％／４＝―８．３３％）となり、画素７６ｒは―８．３３％の光量補正が可能となる。

なお、前記のように、±０％、±６．６７％の光量補正値に加えて、＋１３．３％の制御信号を形成しない場合でも、分割された画素の数を４個から５個に増やすことでも対応できる。以上のように、図５、図６の例では、光量補正値と階調値を組み合わせて、１．６７％の刻みで露光エネルギーを制御できる。また、階調値も上記のように１２段階にとどまらず、この方法を用いて細かく制御することも可能である。

階調値と光量補正値を独立に制御するためには、例えば両方ともパルス幅で制御を行い、階調値に光量補正値を乗算するようにしてもよいし、階調値はパルス幅で制御し、光量補正値は電流で制御してもよい。このように、従来は各画素について階調値、光量補正値とも４〜６ビットが必要であったのに対して、本発明では、階調値、光量補正値とも２〜３ビットで十分に高精度な補正を可能とするものである。したがって、回路構成を簡単にすることができる。

本発明の光量制御は，副走査方向に配列された複数の画素に渡って行われるので、ラインヘッド単体で制御を完結することはできない。このため、図１に設けられたようなラインヘッド制御基板において、プリンタコントローラ７２から送出される分割前の画素の階調値と、各ラインヘッド１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙに設けられたメモリに格納されている発光部ごとの光量補正データ７５Ｋ、７５Ｃ、７５Ｍ、７５Ｙに基づいて本発明の光量制御が行われる。

なお、光量補正データは、ラインヘッドの各発光部の光量を出荷時に測定して書き込まれている。各ラインヘッドごとに設けられたメモリでなくても、別の媒体に光量補正データを書き込んでプリンタにラインヘッドを組み込む際に、プリンタ本体内に記録してもよい。不揮発性のメモリに書き込むデータは、補正される光量の値そのものでもよいが、画像の濃度ムラを補正するのに適した値に変換しても良い。

本発明では、副走査方向に複数に分割された各画素に対して、１走査ごとに異なる光量補正値が転送されるので、ラインヘッド制御基板から、各ラインヘッドへの転送能力を有効に活用することができる。仮に、６００ｄｐｉの１画素だけ１０％の光量変化があっても、人間の目には判別できないので、上記のような処理で問題ない。

本発明の実施形態においては、光源として有機ＥＬ素子を用いることができる。このように、光源として有機ＥＬ素子を用いる場合には、ガラス基板上に１度に多数の画素を高密度かつ高精度に形成できる。また、本発明では、画素毎の階調制御回路や光量補正回路が必要なく、回路構成が簡単になり、画素と同一のガラス基板上に薄膜トランジスタで駆動回路を作成することが容易になる。

薄膜トランジスタは、アモルファスシリコン、低温ポリシリコン、高温ポリシリコン、有機トランジスタなど種種のものが利用できる。このように、ガラス基板に発光部と薄膜トランジスタによる駆動回路を一体に形成した有機ＥＬラインヘッドでは、一般に薄膜トランジスタの制約により大規模な駆動回路を集積することが困難であるが、本発明では駆動回路が簡単になるので対応可能となる。

各光源に対応した駆動回路は、光源の個数だけ用意しなくても時分割駆動を行うことで、複数の画素に対して１つの駆動回路で駆動することも可能である。なお、光量補正値は、光量の補正のみならず、ロッドレンズアレイの結像性能の不均一に伴う、画像の濃度むらも含めて補正するように補正値を定めると、一層の画像の改善が見られる。

以上の説明では、プリンタ内部の回路は、プリンタコントローラ７２、エンジンコントローラ７３、ラインヘッド制御回路７４から構成されていたが、これら３つの回路は、適宜一体化されてあっても、また機能ごとに細分化されてあってもよい。また、これらの回路上の各機能は、ハードウエアで実現しても、ソフトウエアで実現しても、あるいはその組み合わせで実現しても良い。このように、プリンタ内部回路は適宜変形することができる。

また、一連の画像処理を、プリンタ内部にハードウエアとして設けられたプリンタコントローラ７２で行っていたが、最近ではホストコンピュータ７０、すなわちパーソナルコンピュータの処理能力も高まってきている。さらに、ホストコンピュータ７０から、プリンタコントローラ７２へデータを転送するインターフェースの転送速度も、ＵＳＢ２．０の採用などで飛躍的に高速化している。

従って、以上に述べた画像処理を、ホストコンピュータ７０のソフトウエアで実施しても十分な処理速度が達成できる。このような場合にも、本発明は適用可能であるが、ラインヘッド固有の光量のデータをホストコンピュータ７０に転送して、前記のような光量補正処理を行う必要がある。

上記の例では、本発明の光源（画素）として、有機ＥＬ素子について説明した。本発明の実施形態においては、それ以外でも、光源（画素）として、例えば、ＬＥＤ、蛍光管、各種シャッターアレイなどを適用することが可能である。本発明の実施形態における補正値は、前記のように光量の補正のみならず、ロッドレンズアレイの結像性能の不均一に伴う、画像の濃度むらも含めて補正するように補正値を定めることができる。

図９は、異なる画像形成装置の縦断側面図である。図９において、画像形成装置１６０には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置１６１、像担持体として機能する感光体ドラム１６５、有機ＥＬアレイが設けられている像書込手段（ラインヘッド）１６７、中間転写ベルト１６９、用紙搬送路１７４、定着器の加熱ローラ１７２、給紙トレイ１７８が設けられている。

現像装置１６１は、現像ロータリ１６１ａが軸１６１ｂを中心として矢視Ａ方向に回転する。現像ロータリ１６１ａの内部は４分割されており、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色の像形成ユニットが設けられている。１６２ａ〜１６２ｄは、前記４色の各像形成ユニットに配置されており、矢視Ｂ方向に回転する現像ローラ、１６３ａ〜１６３ｄは、矢視Ｃ方向に回転するトナ−供給ローラである。また、１６４ａ〜１６４ｄはトナーを所定の厚さに規制する規制ブレードである。

感光体ドラム１６５は、図示を省略した駆動モータ、例えばステップモータにより現像ローラ１６２ａとは逆方向の矢視Ｄ方向に駆動される。中間転写ベルト１６９は、従動ローラ１７０ｂと駆動ローラ１７０ａ間に張架されており、駆動ローラ１７０ａが前記感光体ドラム１６５の駆動モータに連結されて、中間転写ベルトに動力を伝達している。当該駆動モータの駆動により、中間転写ベルト１６９の駆動ローラ１７０ａは感光体ドラム１６５とは逆方向の矢視Ｅ方向に回動される。

用紙搬送路１７４には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対１７６などが設けられており、用紙を搬送する。中間転写ベルト１６９に担持されている片面の画像（トナー像）が、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に転写される。二次転写ローラ１７１は、クラッチにより中間転写ベルト１６９に離当接され、クラッチオンで中間転写ベルト１６９に当接されて用紙に画像が転写される。

上記のようにして画像が転写された用紙は、次に、定着ヒータＨを有する定着器で定着処理がなされる。定着器には、加熱ローラ１７２、加圧ローラ１７３が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢視Ｆ方向に進行する。この状態から排紙ローラ対１７６が逆方向に回転すると、用紙は方向を反転して両面プリント用搬送路１７５を矢視Ｇ方向に進行する。１７７は電装品ボックス、１７８は用紙を収納する給紙トレイ、１７９は給紙トレイ１７８の出口に設けられているピックアップローラである。ハウジング１８０には、排気ファン１８１が設けられている。

以上、本発明の画像形成装置および画像形成方法について実施例に基づいて説明したが、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。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す画像形成装置の縦断側面図である。 本発明にかかるラインヘッドの斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す画像形成装置の縦断側面図である。

符号の説明

４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙ…感光体ドラム（像担持体）、４４…現像装置、５０…中間転写ベルト（中間転写媒体）、６５…屈折率分布型ロッドレンズアレイ（ＳＬＡ）、７０・・・ホストコンピュータ、７２・・・プリンタコントローラ、７３・・・エンジンコントローラ、７４・・・ラインヘッド制御回路、７６・・・画素、８０…ハウジング（ホルダ）、８１…駆動回路、８２…基板、８３…画像形成用の発光素子、８４…屈折率分布型ロッドレンズ、１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙ…有機ＥＬ素子アレイ露光ヘッド、１６１…現像装置、１６５…感光体ドラム、１６７…ラインヘッド、１６９…中間転写ベルト、１７１…二次転写ローラ

Claims (12)

1. 副走査方向に移動する像担持体に対して、主走査方向にライン状に配列された複数の光源を有し、前記複数の光源が画像データに応じて変調制御されるラインヘッドを用いて光書き込みを行う画像形成装置において、
   印刷される画像に対応した画素を前記像担持体が移動する副走査方向に分割して分割画素を形成し、前記分割画素の副走査方向のピッチが前記光源の主走査方向のピッチのｎ分の１であり（ｎは整数）、前記分割画素により前記画像の階調を表現すると共に、前記各光源に対応した光量補正回路を有し、副走査方向に連続して配置される前記各分割画素に対して、同一光源からの光束によって形成される光量補正値が異なる値に設定されていることを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記画像を表現するための各画素の階調値を前記光源の点滅（オン、オフ）の２値として、階調表現のための制御ビットを形成せずに、前記光源のオン、オフ制御と前記光量補正回路から出力される光量補正ビットとを合わせて、前記２値の階調制御と、光量補正制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記２値の階調制御のビットと、光量補正制御のビットを合わせたビット数が２であることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記分割画素が２ビット以上の階調値を有し、前記光量補正値と組み合わせて光量補正を行うことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記光源からの光束はレンズアレイを通して像担持体に照射され、前記レンズアレイは、副走査方向に複数列でロッドレンズが配列された屈折率分布型ロッドレンズアレイであ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. 前記光源は、有機ＥＬ素子で構成されることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記光源は、単一のガラス基板上に形成されてな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. 前記光源と、前記光源の駆動用薄膜トランジスタ回路が、前記ガラス基板上に形成されてなることを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記各光源の駆動回路を時分割で制御することを特徴とする、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成装置は、複数のラインヘッドを用いて同時に複数色の画像形成を行うカラー画像形成装置であることを特徴とする、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記画像形成装置は、単一のラインヘッドを有し、複数色の画像形成を順次行って中間転写媒体上に複数色の画像を重ね合わせて形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 副走査方向に移動する像担持体に対して、主走査方向にライン状に配列された複数の光源を有し、前記複数の光源が画像データに応じて変調制御されるラインヘッドを用いて光書き込みを行う画像形成方法であって、
    印刷される画像に対応した画素を前記像担持体が移動する副走査方向に分割して分割画素が形成されており、前記分割画素の副走査方向のピッチが前記光源の主走査方向のピッチのｎ分の１であり（ｎは整数）、前記各光源に対応した光量補正回路を有し、副走査方向に連続して配置される前記各分割画素に対して、同一光源からの光束によって形成される光量補正値が異なる値に設定された光量補正制御と、前記分割画素により前記画像の階調を表現する制御とが同時に行われることを特徴とする画像形成方法。

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