JP2008145452A - 画像形成装置及びその線幅補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な装置を用いることなく、縦横回転しても濃度や色味の変化がなく、細かい文字のプロポーションも良好な画像を出力することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】１ドットの画像信号に対する発光時間であるレーザ発光信号のパルス幅を６００ｄｐｉの１ドットに対して１６レベルで制御することで、実画像の主走査方向の制御を行う。そして、縦横の線幅の調整では、まず異方性のあるパターンを０°と９０°に回転させたパッチデータを作成する（図５のＳ１）。このとき、副走査方向に延びるパッチパターンには、線幅の補正値となる前記パルス幅を４、８、１２、１６と振って画像形成が行われる。次いで、リーダスキャナ１５により各パッチを濃度データとして読み込み（図５のＳ２）、０°と９０°のパッチパターンの濃度が同じになるようなパルス幅、つまり線幅の補正値を求める（図５のＳ３）。
【選択図】図５

Description

本発明は、プリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置及びその線幅補正方法に関する。

静電的に画像を形成する電子写真方式を用いた画像形成装置において、画像形成装置の構造的な要因などにより、形成した画像の縦線と横線との線幅に違いが生ずることが知られている。ここで、縦線とは、感光ドラムの回転軸に対して直交する副走査方向の直線であり、横線とは、感光ドラムの回転軸方向（つまり主走査方向）に平行な直線である。

このような縦線と横線の線幅の違いは、従来より、細かい文字のプロポーションに影響を与えてきたが、近年のデジタル化により電子データ上での縦横回転が自在となり、形成する画像の方向が自由に帰ることができるようになり、一層問題となってきている。即ち、従来よりも縦横回転の処理が頻繁に行われるようになり、上記した縦線と横線の線幅の違いという潜在的な要因から、回転した際に、回転していない画像と比較して画像の濃度や色味が変わることが大きな問題となっている。

かかる問題に対して、レーザのスポット径や、レーザ発光のパルス幅、或いは現像装置の設定などにより、線幅の中心値を調整していた。しかし実際には、このような各々の条件やその他の条件のばらつきにより、縦横の線幅の比が１にならないことが多い。これに対して、特許文献１では、画像パターンに対する出力画像の大きさを計測し、その結果に応じて画像の補正を行う方法が紹介されている。
特開平１１−５２６３６号公報

しかしながら、上記説明したような画像形成装置の構成では、画像パターンに対する出力画像の大きさを計測して画像の補正をする場合に、以下の問題があった。

すなわち、例えば現在主流である６００ｄｐｉの１ドットのサイズは約４２μｍであり、補正のために線幅そのものを測定するためには、少なくとも１０μｍ以下の解像度を持った測定用のセンサが必要である。実際の画像形成装置において１０μｍ以下の解像度を持ったセンサを有することは、コストやスペースの面だけでなく、実機上の振動などもあり技術的にも困難であった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、特別な装置を用いることなく、縦横回転しても濃度や色味の変化がなく、細かい文字のプロポーションも良好な画像を出力することができる画像形成装置及びその線幅補正方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、異方性のあるパターンを少なくとも２つ以上の角度に回転させたパッチ画像を各々の角度において少なくとも１つずつ形成するパッチ画像形成手段と、前記パッチ画像の濃度を測定する濃度測定手段と、前記濃度測定手段の測定結果に応じて、主走査方向、副走査方向またはその両方の線幅を補正する線幅補正手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置の線幅補正方法は、異方性のあるパターンを少なくとも２つ以上の角度に回転させたパッチ画像を各々の角度において少なくとも１つずつ形成するパッチ画像形成工程と、前記パッチ画像の濃度を測定する濃度測定工程と、前記濃度測定工程の測定結果に応じて、主走査方向、副走査方向またはその両方の線幅を補正する線幅補正工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、特別な装置を用いることなく、縦横回転しても濃度や色味の変化がなく、細かい文字のプロポーションも良好な画像を出力することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

［第１の実施の形態］
＜画像形成装置の構成及び動作＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を模式的に示す縦断面図である。

同図に示す画像形成装置は、原稿画像Ｐ２を読み込むリーダスキャナ１５と、リーダスキャナ１５から出力される画像信号に基づいて転写材Ｐ１（例えば、紙や透明フィルム）上に画像を形成して出力する画像形成装置本体１６とで構成されている。

画像形成装置本体１６は、電子写真方式により画像を形成するものであり、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」と記す）を備えている。感光ドラム１は、画像形成装置本体１６によって矢印Ｒ１方向に回転可能に支持されている。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、一次帯電器２、レーザスキャナ２７、電位センサ９、現像装置４、矢印Ｒ２方向に回転する内部転写ユニット５、クリーニング装置７、及び前露光器８が配置されている。また、内部転写ユニット５の通紙部に矢印Ｒ３方向に回転する外部転写ユニット６が設置され、さらに、定着ローラ１１と加圧ベルト１２を備える定着装置１０が配設されている。

上述の画像形成装置において、画像形成時には、感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。感光ドラム１の表面は、一次帯電器２によって所定の極性・電位に一様に（均一に）帯電される。画像形成コントローラ１４から送られてくる画像信号に基づいて、露光装置であるレーザスキャナ２７内部に設けられたレーザチップ３から光照射がなされ、回転するポリゴンミラー１８によって帯電後の感光ドラム１表面に走査光が照射される。

感光ドラム１表面の照射部分は、電荷が除去されて静電潜像が形成される。現像装置４内に設けられた現像剤担持体である現像スリーブ１７が矢印Ｒ４方向に回転することよって、前記静電潜像にトナーが付着して、トナー像として現像される。現像剤としては、例えば、非磁性二成分現像剤とキャリアを混合したものを使用することができる。

図２は、感光ドラム１上の光量分布図であり、図３（a）,（b）は、レーザチップ３の発光時間と感光ドラム１上でのドットの大きさの関係を示す概念図である。

レーザチップ３で発光した光は、その後、不図示の絞り装置やレンズ、ミラー、及びポリゴンミラー（回転多面鏡）１８を通過することで、図２に示すように感光ドラム１上には縦横でガウス分布の大きさ（スポット径）の異なる光として到達する。ポリゴンミラー（回転多面鏡）１８によって慣行ドラム上を繰り返し露光走査される方向を主走査方向（慣行ドラムの長手方向）、主走査と直交する方向を副走査方向としたときに、図３（ａ），（ｂ）に示すように主走査方向のレーザチップ３の発光時間を変えることで、感光ドラム上のドットの大きさを変えることが可能である。

しかし、画像信号の１ドットに対するレーザ発光の立ち上がり／立下り時間により、感光ドラム１上で、またその後の現像装置４や転写ユニット５などで、ドットの大きさは縦や横方向に変化し、理想どおりではなくなる。

図４（ａ）〜（ｆ）は、１ドットの画像信号に対する発光時間の制御を示す概念図である。

本実施の形態では、１ドットの形状補正として、図４（ａ）〜（ｆ）に示すように画像形成コントローラ１４から送られてくる１ドットの画像信号に対する発光時間であるレーザ発光信号のパルス幅を、６００ｄｐｉの１ドットに対して１６レベルで制御する。つまり、１ドットに対して１６段階で発光時間に相当するパルス幅を変えることで1ドットの大きさを変える。これによって、実画像の主走査方向の制御を行っている。パルス幅は、画像形成コントローラ１４の指示によりレーザスキャナ２７内に有する不図示のレーザ制御基板で制御され、デフォルトはレベル８に設定されている。

こうして感光ドラム１上に形成されたトナー像は、図１の感光ドラム１の矢印Ｒ１方向に回転によって感光ドラム１と内部転写ユニット５との間の第１転写部Ｔ１に到達する。ここで内部転写ユニット５に対してトナー像が転写される。図１に示すようなロータリー現像器４により多色で出力する場合には、この内部転写ユニット５上において色を重ね合わせる。

その後、多色を重ね合わされたカラートナー像にタイミングを合わせるようにして、転写材Ｐ１が内部転写ユニット５と外部転写ユニット６とのニップである転写部Ｔ２に供給される。そして、逆極性の転写バイアスを転写帯電器により印加して発生する静電力によって、トナー像を転写材Ｐ１に転写する。

トナー像の転写後の転写材Ｐ１は、定着装置１０に搬送される。定着装置１０に搬送された転写材Ｐ１は、定着ローラ１１と加圧ベルト１２との間を通過する際に加熱・加圧されて表面にトナー像が定着されて、画像形成装置本体１６の外部に排出される。

一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、上述の第１転写部Ｔ１で転写されないで表面に残った転写残トナーがクリーニング装置７によって除去され、さらに表面に残った電荷が前露光器８によって除去され、次の画像形成に供される。

＜縦横の線幅の補正＞
次に、縦横の線幅の補正処理について、図５、図６、図７及び図８を参照して説明する。

図５は、縦横の線幅の補正処理を示すフローチャートであり、図６は、第１の実施の形態に係るパッチ画像のパターン概略図である。図７は、第１の実施の形態に係るパッチ画像の目視図であり、図８（ａ），（ｂ）は、第１の実施の形態に係る線幅補正値と濃度測定結果を示すグラフである。

まず画像形成コントローラ１４内部において図６に示すようなパッチデータを作成する。即ち、パッチデータは、例えば副走査方向に延びる５ラインの画像部と１０ラインの空白部を繰り返すパターンとする。このパッチデータにおいては、主走査方向に延びるパッチパターン（図中のＨ）を１つ作成する。さらに、副走査方向に延びるパッチパターンについては、４つのパッチパターン（図中のＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を作成する。即ち、線幅の補正値となるパルス幅をレベル４、レベル８、レベル１２、レベル１６と振って（変えて）、各々１つずつの合計４つのパッチパターン（図中のＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を作成する。

そして、画像形成コントローラ１４は、これらパッチパターン及びパルス幅の状況に応じてレーザチップ３を発光させ、前述の画像形成動作によりパッチ出力画像を得る。得られたパッチ出力画像は遠目に見ると、図７に示すように、濃度を振った（変えた）ハーフトーンのように見える（図５のステップＳ１）。

その後、得られたパッチ出力画像をリーダスキャナ１５により読み込む。このとき、各パターンが濃度データとして読み込まれ、画像形成コントローラ１４へ送信される。リーダスキャナ１５の解像度が高い場合には、各ドットの濃度データをパターンの範囲で積算したり、読み込みの解像度を低くしたりしてもよい。読み込み濃度はパッチパターンＨが０．５０、パッチパターンＶ１が０．３８、パッチパターンＶ２が０．４６、パッチパターンＶ３が０．５３、パッチパターンＶ４が０．６０であった（図５のステップＳ２）。

画像形成コントローラ１４内部において、図８（ａ）に示すようにＶ１からＶ４パッチの読み込み濃度に基づいて、副走査方向に延びる線幅補正値であるパルス幅に対して近似直線を求め、パッチパターンＨと同じパッチ濃度になるパルス幅を求める。求められたパルス幅の設定値は１０レベルであったので、補正値を１０レベルに設定した（図５のステップＳ３）。つまり、デフォルトのレベル８をレベル１０に変更する。

また、画像形成装置とは異なる外部の測定装置においてこのパッチ出力画像の線幅を測定したところ、図８（ｂ）に示すような結果を得た。即ち、パッチパターンＨが２２０μｍ、パッチパターンＶ１が１９４μｍ、パッチパターンＶ２が２１０μｍ、パッチパターンＶ３が２２６μｍ、パッチパターンＶ４が２４０μｍであった。そして、縦線横線の線幅も２１９μｍ、２２０μｍと良好に揃った。

＜本実施の形態の利点＞
（１）本実施の形態によれば、１ドットの画像信号に対する発光時間であるレーザ発光信号のパルス幅を６００ｄｐｉの１ドットに対して例えば１６レベルで制御することで、実画像の主走査方向の制御を行っている。そして、縦横の線幅の調整では、まず異方性のあるパターンを０°と９０°に回転させたパッチデータ（図６）を作成する（図５のＳ１）。このとき、副走査方向に延びるパッチパターンには、線幅の補正値となる前記パルス幅を４、８、１２、１６と振って画像形成が行われる。次いで、リーダスキャナ１５により各パッチを濃度データとして読み込み（図５のＳ２）、そして、０°と９０°のパッチパターンの濃度が同じになるようなパルス幅、つまり線幅の補正値を求める（図５のＳ３）。

このように、１ドットにおける主走査方向のレーザ発光時間の補正を行うことにより、ユーザが紙原稿や電子原稿を縦横回転した場合でも、遠目に見て濃度差や色味の差が生ずることなくなる。また、縦横の線幅も補正される。即ち、縦線と横線の線幅は２１９μｍ、２２０μｍと良好に揃い、細かな文字のプロポーションが良好となる。

（２）パッチパターンを回転する角度について、１つ目のパッチパターンの角度を０°としたとき、もう一つの角度が９０°とすることで、縦横の線幅補正値の算出が容易となる。尚、角度については、画像の種別や、画像の回転角度に応じて、任意の角度に設定すればよい。

（３）主走査方向に対して平行な方向を０°としたとき、パッチパターンは、図６に示すように０°または９０°に長いパターンを基本とすることで、縦横の線幅の違いを精度よく補正することが可能となる。

（４）図６に示すように、濃度測定用のパッチ出力画像を単純な主走査方向に並行に等間隔に並ぶラインと、副走査方向に並行に等間隔に並ぶラインとすることで、縦横の線幅の違いをより精度よく濃度測定から補正することが可能となる。

（５）主走査方向の線幅の補正値をレーザのパルス幅としたので、主走査方向の細かな線幅補正が可能となる。この場合は、副走査方向の幅を基準（変えず）に主走査方向の調整で行う。

（６）パッチ出力画像を読み込む手段をリーダスキャナ１５を使用するので、
特別な装置を用いることなく線幅の補正が可能となる。

（７）予め、線幅の補正値を振ったパッチを複数形成し濃度測定の結果から最適値を算出するようにしたので、一度で精度よく線幅の補正が可能となる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態の画像形成装置は、画像データの基本解像度よりも高い解像度で画像パターンを形成することができる構成である。また、パッチ出力画像の濃度を読み取る手段として、リーダスキャナ１５の代わりにパッチ検センサ１３ａを用いる。なお、画像形成装置の基本的な構成は、第１の実施の形態と同様とする。以下、第２の実施の形態の画像形成装置について、図９、図１０、図１１及び図１２を参照して説明する。

図９は、第２の実施の形態に係る主走査方向線幅補正の画像パターン図であり、図１０は、第２の実施の形態に係る副走査方向線幅補正の画像パターン図である。また、図１１は、第２の実施の形態に係るパッチのパターン概略図であり、図１２は、第２の実施の形態に係る線幅補正値と濃度測定結果を示すグラフである。

本実施の形態の画像形成装置は、リーダスキャナ１５の画像読み込み、及び画像データの基本解像度が６００ｄｐｉである。画像形成コントローラ１４及びレーザスキャナ２７は１２００ｄｐｉで画像形成が可能であり、線幅の補正解像度としては１２００ｄｐｉを有する。線幅の補正として、図９に示すように主走査方向に４レベルのドット追加が可能であり、また、副走査方向にも図１０に示すように４レベルのドット追加が可能である。

図１１に示すように、補正しないレベルである０レベルから、補正レベルを１〜４まで振った５段階のパッチパターンを縦線、横線各々で感光ドラム１上に画像形成する。図１の１３ａの位置に設けられたパッチ検センサにより、各パッチパターンの濃度を測定し、画像形成コントローラ１４へデータを送信する。

該パッチパターンの事前に求められている理想濃度は０．４８と分かっており、その値は画像形成コントローラ１４内に記憶されている。画像形成コントローラ１４は、図１２に示すように縦線、横線各々において各レベルの濃度から、理想濃度に最も近い補正レベルを算出する。その結果、縦線（主走査方向補正）は２レベル、横線（副走査方向補正）は３レベルであった。

＜第２の実施の形態の利点＞
（１）本実施の形態によれば、図１の１３ａの位置に設けられたパッチ検センサにより、パッチ出力画像の濃度を読み取るようにした。これにより、画像出力せずに本体内の処理のみで線幅の補正が可能となる。即ち、転写材を使うことなく、また、ユーザやサービスマンが出力物をリーダスキャナ１５に読み込ませる手間をかけることなく、線幅の調整を行うことができる。

なお、本実施の形態では、パッチ検センサは感光ドラム１上の検知を行っているが、図１の１３ｂ、１３ｃに示すように、外部転写ユニット６上や内部転写ユニット５上に備えてもよい。また、図１の１３ｂの位置に配置した場合のように、転写材Ｐ１上に形成されたパッチを測定することで、出力した状態により近い測定値を得ることも可能である。

（２）画像データの基本解像度よりも高い解像度で画像パターンを形成する構成として、画像形成コントローラ１４及びレーザスキャナ２７を備える。線幅の補正は、高い解像度で形成された画像パターンを補正するようにしたので、主走査方向、副走査方向ともに確実に線幅補正が可能となる（図９と図１０参照）。

［第３の実施の形態］
本実施の形態では、ユーザが目視で濃度の比較を行い補正値を入力する。本実施の形態では基本的に、画像形成装置の構成は第１の実施の形態と同様とするが、リーダスキャナやパッチ検センサなどの濃度測定手段を有さないものとする。

第１の実施の形態と同様に、図６に示すようなパッチ出力画像を画像形成装置本体１６から出力する。ユーザは、そのパッチ出力画像を例えば紙面より約３０ｃｍの位置から目視で確認すると、図７に示すように濃度の異なるハーフトーンのように見える。

ユーザは、パッチパターンＨに最も近い濃度のハーフトーンをパッチパターンＶ１〜Ｖ４の中から探す。図７の例では、パッチパターンＶ３がパッチパターンＨに最も近いので、操作部に補正値３と入力する。これにより、画像形成コントローラ１４は、レーザスキャナ１５にパルス幅を、パッチパターンＶ３同様の１２レベルに設定することになる。

＜実施の形態に係る利点＞
本実施の形態によれば、ユーザが目視で濃度の比較を行い手入力で補正値を入力する。これにより、例えば低価格プリンタのように濃度測定装置を搭載しない画像形成装置において、ユーザが紙原稿や電子原稿を縦横回転した場合でも、遠目に見て濃度差が発生することはない。また縦線と横線の線幅も良好に揃い、細かな文字のプロポーションも良好となる。

なお、本発明の目的は、前述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体をシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが前記プログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば次のようなものが挙げられる。即ち、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤＲＯＭ、ＣＤＲ、ＣＤＲＷ、ＤＶＤＲＯＭ、ＤＶＤＲＡＭ、ＤＶＤＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、本発明は、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

第１の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を模式的に示す縦断面図である。 感光ドラム上の光量分布図である。 レーザチップの発光時間と感光ドラム１上のドットの大きさの関係を示す概念図である。 １ドットの画像信号に対する発光時間の制御を示す概念図である。 縦横の線幅の補正処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係るパッチ画像のパターン概略図である。 第１の実施の形態に係るパッチ画像の目視図である。 第１の実施の形態に係る線幅補正値と濃度測定結果を示すグラフである。 第２の実施の形態に係る主走査方向線幅補正の画像パターン図である。 第２の実施の形態に係る副走査方向線幅補正の画像パターン図である。 第２の実施の形態に係るパッチのパターン概略図である。 第２の実施の形態に係る線幅補正値と濃度測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 感光ドラム
３ レーザチップ
５ 内部転写ユニット
６ 外部転写ユニット
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ パッチ検センサ
１４ 画像形成コントローラ
１５ リーダスキャナ
２７ レーザスキャナ

Claims (10)

1. 異方性のあるパターンを少なくとも２つ以上の角度に回転させたパッチ画像を各々の角度において少なくとも１つずつ形成するパッチ画像形成手段と、
   前記パッチ画像の濃度を測定する濃度測定手段と、
   前記濃度測定手段の測定結果に応じて、主走査方向、副走査方向またはその両方の線幅を補正する線幅補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記パッチ画像を回転する角度は、一方のパッチの角度を０°としたとき、他方の角度が９０°であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 主走査方向に対して平行な方向を０°としたとき、前記パッチ画像は０°または９０°に連続したドットパターンを基本とすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記パッチ画像は、主走査方向に並行に等間隔に並ぶラインと、副走査方向に並行に等間隔に並ぶラインとから構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 画像信号に対応したレーザ光を発光するレーザ発光手段と、
   前記レーザ光に基づいて主走査方向に画像形成を行う画像形成手段とを備え、
   前記線幅補正手段が主走査方向の線幅を補正する場合は、前記レーザ光のパルス幅を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 画像データの基本解像度よりも高い解像度で画像パターンを形成する手段を有し、
   前記線幅補正手段は、前記画像パターンを補正することにより前記線幅の補正を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記パッチ画像形成手段は、予め線幅の補正値を振ったパッチ画像を複数形成し、前記線幅補正手段は、前記濃度測定手段の濃度測定の結果に基づいて最適補正値を算出することを特徴とする請求項１乃至６に記載の画像形成装置。
8. 異方性のあるパターンを少なくとも２つ以上の角度に回転させたパッチ画像を各々の角度において少なくとも１つずつ形成するパッチ画像形成工程と、
   前記パッチ画像の濃度を測定する濃度測定工程と、
   前記濃度測定工程の測定結果に応じて、主走査方向、副走査方向またはその両方の線幅を補正する線幅補正工程とを有することを特徴とする画像形成装置の線幅補正方法。
9. 前記濃度測定工程の測定結果を目視で行い、前記線幅補正手工程は、手入力によって線幅の補正を行うことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置の線幅補正方法。
10. 前記パッチ画像形成工程は、予め線幅の補正値を振ったパッチ画像を複数形成し、前記線幅補正工程は、前記濃度測定工程の濃度測定の結果に基づいて最適補正値を算出することを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置の線幅補正方法。