JP2010179555A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度むらが目立たない高品質な画像を安価に得ることのできる画像形成装置を得る。
【解決手段】電子写真プロセスによる画像形成装置であって、複数の発光素子を主走査方向に配置したＬＥＤアレイ１と、複数の発光素子から出射された光を感光体３上に結像させる集光性レンズアレイ２を備えている。レンズアレイ２の配置誤差などに起因する感光体３上での濃度むらを補正するために、各発光素子のそれぞれの発光光量を、狙い値に対する誤差の累積値が０に近づくように、狙い値よりも上又は下の値に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、特に、画像データによって変調された光で感光体上に画像を描画する画像形成装置に関する。

従来、電子写真プロセスによる画像形成装置の分野では、特許文献１に記載されているように、感光体への描画に用いるＬＥＤアレイの各発光点について個別に光量補正を行い、画像の濃度むらを抑制することが知られている。

しかしながら、このような光量補正では、光量補正データの分解能が粗いと濃度むらが目立つことになる。これを解消するために分解能を高めると、コストアップを招来するという問題点を有していた。

特開２００２−１２７４９２号公報

そこで、本発明の目的は、濃度むらが目立たない高品質な画像を安価に得ることのできる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、本発明の一形態である画像形成装置は、
複数の発光素子を主走査方向に配置した光源と、
前記発光素子から出射された光を感光体上に結像させる集光性レンズアレイと、
前記発光素子のそれぞれの発光光量を、狙い値に対する誤差の累積値が０に近づくように、狙い値よりも上又は下の値に設定する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

前記画像形成装置においては、光量補正データの分解能が粗いことによって、各発光素子の光量は個々に見ると多すぎたり少なすぎたりする状態に調整されるが、発光光量を狙い値に対する誤差の累積値が０に近づくように設定されることによって平均的にはむらが補正された状態になり、電子写真プロセスによって形成された画像では濃度むらを軽減することが可能となる。

本発明によれば、濃度むらを目立ちにくくすることができ、光量補正データの分解能を高めなくてもよいので安価である。

本発明の一実施例である画像形成装置の要部を示す概略斜視図である。 発光素子とロッドレンズの第１の位置関係を示す説明図である。 前記第１の位置関係において、一つの発光素子が発光したとき感光体上での光量分布を示す模式図である。 前記第１の位置関係において、一つの発光素子が発光したとき−０．１５ｍｍのデフォーカス位置での光量分布を示す模式図である。 前記第１の位置関係において、一つの発光素子が発光したとき０．１５ｍｍのデフォーカス位置での光量分布を示す模式図である。 発光素子とロッドレンズの第２の位置関係を示す説明図である。 前記第２の位置関係において、一つの発光素子が発光したとき感光体上での光量分布を示す模式図である。 前記第２の位置関係において、一つの発光素子が発光したとき−０．１５ｍｍのデフォーカス位置での光量分布を示す模式図である。 前記第２の位置関係において、一つの発光素子が発光したとき０．１５ｍｍのデフォーカス位置での光量分布を示す模式図である。 ４５度スクリーンを使用してハーフトーンを描画するとき感光体上での光量分布を示す模式図である。 ４５度スクリーンを使用してハーフトーンを描画するとき−０．１５ｍｍのデフォーカス位置での光量分布を示す模式図である。 １本のロッドレンズが誤差を有するとき、一つの発光素子が発光したときの感光体上での光量分布を示す模式図である。 １本のロッドレンズが誤差を有するとき、一つの発光素子が発光したときに−０．１５ｍｍのデフォーカス位置での光量分布を示す模式図である。 １本のロッドレンズが誤差を有するとき、一つの発光素子が発光したときに０．１５ｍｍのデフォーカス位置での光量分布を示す模式図である。 各発光素子（発光点）ごとのスキャナでの読み値と補正結果を示すグラフである。 図１５に示した実施例における濃度むら及びその補正例を示すグラフである。 比較例における濃度むら及びその補正例を示すグラフである。 図１６に示した実施例と図１７に示した比較例における補正後の濃度むらを比較したグラフである。 実施例においてスリットスキャンでの測定結果を示すグラフである。 実施例においてラインスクリーンの角度による濃度むらの差を示すグラフである。

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。

図１において、感光体ドラム３は一定の方向に回転駆動され、ＬＥＤアレイ１からは画像データによって変調された光を出射し、集光性レンズアレイ２を介して感光体３上に描画（静電潜像の形成）を行う。ＬＥＤアレイ１は複数の発光素子（ＬＥＤ）を主走査方向に配置した光源であり、それ自体は周知である。ＬＥＤアレイ１は制御部１１によって駆動され、制御部１１は以下に説明する発光光量の測定、制御をも行う。集光性レンズアレイ２は複数のロッドレンズ２ａ（図２、図６参照）からなり、それ自体は周知である。

ＬＥＤアレイ１の各発光素子１ａ（図２及び図６参照）は、画像密度に対応する間隔で主走査方向Ｙに配置されており、図２及び図６での発光素子１ａの形状（円形）は発光点の大きさを示している。発光点に対してロッドレンズ２ａの直径は比較的大きいので、図２や図６に示す位置関係、あるいは、それらの中間的な位置関係にあるものが混在している。本実施例において、画像密度は１２００ｄｐｉ、発光素子（発光点）１ａの間隔は２１μｍである。ロッドレンズ２ａは直径が４６０μｍ、隣接するロッドレンズ２ａの中心間距離は５０８μｍである。これらの配置関係において、ＬＥＤアレイ１、集光性レンズアレイ２及び感光体３に設置誤差が存在すると、感光体３上ではその誤差に応じて光量分布が変化することになる。

図３、図４及び図５は、図２に示した第１の位置関係において、一つの発光素子１ａを発光させたときの感光体３上での光量分布を示している。図３は感光体３上（フォーカス位置）での光量分布を示し、図４は−０．１５ｍｍデフォーカスした位置（感光体３が０．１５ｍｍだけレンズ２ａに近づいた状態）での光量分布を示し、図５は０．１５ｍｍデフォーカスした位置（感光体３が０．１５ｍｍだけレンズ２ａから離れた状態）での光量分布を示している。図４及び図５においてデフォーカス時に見られるパターンは、ロッドレンズ２ａの並びに対応するものである。

図７、図８及び図９は、図６に示した第２の位置関係において、一つの発光素子１ａを発光させたときの感光体３上での光量分布を示している。図７は感光体３上（フォーカス位置）での光量分布を示し、図８は−０．１５ｍｍデフォーカスした位置での光量分布を示し、図９は０．１５ｍｍデフォーカスした位置での光量分布を示している。図８及び図９においてデフォーカス時に見られるパターンは、ロッドレンズ２ａの並びに対応するものである。

次に、ラインスクリーンのハーフトーンを描画したときの光量分布を図１０及び図１１に示す。図１０はフォーカス位置、図１１は−０．１５ｍｍデフォーカス位置での光量分布を示している。図１０及び図１１の横方向に発光点が並んでおり、縦方向に感光体３が回転するとともに各発光点が点滅することでパターンを描画している。

ラインスクリーンの場合、均一な濃度のハーフトーンであれば、それぞれの発光点が同じ比率で発光する。この例において、各発光点は４ドット分発光し、４ドット分発光しない、というパターンを繰り返している。

また、１本のロッドレンズ２ａが誤差を有している場合、そのロッドレンズ２ａを通過する光はその誤差の影響を受ける。しかし、その外側に位置してそのロッドレンズ２ａを通過しない光は誤差の影響を受けないので、画像上のある限られた範囲だけにおいて結像状態が変化することになり、画像に濃度むらが発生する。

図１２、図１３及び図１４は、１本のロッドレンズ２ａが誤差を有している場合、一つの発光素子１ａを発光させたときの感光体３上での光量分布を示している。図１２は感光体３上（フォーカス位置）での光量分布を示し、図１３は−０．１５ｍｍデフォーカスした位置での光量分布を示し、図１４は０．１５ｍｍデフォーカスした位置での光量分布を示している。

ここで、補正の具体例について図１５を参照して説明する。図１５は各発光素子（発光点）１ａごとのスキャナでの読み値（菱型ドットで示す）に補正値を加算した値（四角形ドットで示す）、補正値を加算した後、均した値（三角形ドットで示す）を示している。

スキャナでの読み値は、ラインスクリーンでハーフトーンを描画したものをスキャナで読み取った値（濃度）である。読み値は２５５が白、０が黒である。この場合、読み値は中間の１７０前後に分布しており、補正で目指すべき狙い値は１６５である。

補正値を加算した値は、スキャナの読み値に対して、０又は−１ステップ分又は−２ステップ分を加算したものである。１ステップは濃度値で５である。なお、ここでは読み値が全体的に高い領域を選んでいるため、＋側の加算は示していないが、画像全体での補正値は−３〜＋１ステップである。補正値を加算した値は、狙い値（１６５）になることはなく、大きすぎたり、小さすぎたりしている。そこで、補正後の狙い値からのずれ量を累積した値と、その発光点での補正前の狙い値からのずれ量を合算し、その合算値がなるべく０に近づくように補正値を決定する。例えば、ずれ量が＋４であれば、０に近づくように−１ステップ（−５）を加算する。この場合、ずれ量の累積値は−１である。

補正値を加算した後、均した値とは、確認のために補正値を加算した値にフィルタをかけて均したものであり、元の読み値よりもむらが小さくなっている。実際には、電子写真プロセスによって画像がぼけることや、人間の目に高周波分が見えにくいことによって、細かすぎる濃淡は視認されない。ラインスクリーンであれば、同じ濃度のハーフトーンが続く領域では各発光点の発光比率が等しいため、均一に均されるためにはラインスクリーンが望ましい。

本発明者による実験では、スキャナ読み値のデータを測定したのと同じスクリーンで光量むらが補正されたことを確認した。

図１６は濃度むら及びその補正例を示している。図１６において、太い曲線は濃度むらを示し、四角いドットは濃度むらに補正値を加算したものである。補正は、発光素子１ａのそれぞれの発光光量を、狙い値に対する誤差の累積値が０に近づくように、狙い値よりも上又は下の値に設定する。

補正は各発光素子１ａごとに光量を上げ下げすることで行うが、連続的に変化させることはできない。そこで、補正値は濃度（相対値）にして０．０５刻みとしている。補正値を決めるときは、各発光素子１ａにおける前の補正後の残存誤差量を累積した値と、その発光素子１ａの補正前の誤差量を加算し、加算した値が狙い値に最も近づくような補正量を算出する。

図１７は補正の比較例を示し、各発光素子１ａごとに狙い値に最も近づくように補正値を算出している。

前述した濃度むらの補正では、結果的に、濃度むらに補正値を加算したものは、狙い値の上下に分布している状態となる。しかし、実際には、電子写真プロセスにて形成した画像は、高周波すぎる変化は再現できないために均される。図１８には、前記実施例と比較例において、濃度むらに補正量を加算したものを均して表示している。比較例と比べると、本実施例では濃度むらが軽減していることが分かる。

ところで、補正に使用する濃度むらのデータは、出力された画像をスキャンして測定する方法がある。また、各発光素子１ａを単独で発光させたときのフォーカス位置での光量分布を、ＣＣＤなどを用いた測定器によって測定した結果から計算によって求める方法がある。この方法では、描画する画像パターンに従って光量分布を並べた結果を使って計算する。

他に、スリットを使って光量分布を測定する方法がある。例えば、回転するドラム上にスリット板を設置し、スリット板の後ろにセンサを配置し、スリットを透過した光を測定することで１次元の光量分布を得ることができる。この方法では、ラインスクリーンで描画することを想定し、スクリーンの角度とスリットの角度を揃えておくことが好ましい。この方法で測定した光量分布の測定結果を図１９に示し、凡例の数値はデフォーカス量（ｍｍ）を示している。この測定結果を描画するパターンに合わせて並べ、光量むらを計算する。

なお、前述したように、光量分布は、ロッドレンズ２ａの設計上の並び方や誤差に依存して変化するため、ラインスクリーンで描画する際にその角度が変化すると濃度むらの出方が変化する。図２０に異なる角度（４５度と−４５度）のラインスクリーンで描画した際の濃度むらを画像上同じ位置で見たものを示す。ラインスクリーンの角度によってむらの様子が異なることが分かる。例えば、ユーザー設定で画像のモードを切り替えたとき、ラインスクリーンの角度が変わる場合には、それぞれの角度に応じて補正値を持っておくことが望ましい。なお、画像のモードには、文字モード、写真モード、ＣＡＤモード、階調優先モード、解像度優先モードなどがある。

（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記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、光源としてはＬＥＤアレイ以外に、液晶などのスイッチング手段で光をオン、オフするものであってもよい。

以上のように、本発明は、電子写真プロセスによる画像形成装置に有用であり、特に、濃度むらが目立たない高品質な画像を安価に得られる点で優れている。

１…ＬＥＤアレイ
１ａ…発光素子
２…集光性レンズアレイ
２ａ…ロッドレンズ
３…感光体
１１…制御部

Claims (6)

1. 複数の発光素子を主走査方向に配置した光源と、
   前記発光素子から出射された光を感光体上に結像させる集光性レンズアレイと、
   前記発光素子のそれぞれの発光光量を、狙い値に対する誤差の累積値が０に近づくように、狙い値よりも上又は下の値に設定する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. ハーフトーンを描画する際に使用するスクリーンがラインスクリーン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. 前記制御手段は、発光光量の狙い値を、各発光素子が単独で発光するときの前記集光性レンズアレイを透過した後の光量が均一となるように仮設定された状態で、前記ラインスクリーンを使用して描画した画像を読み取った結果によって決定すること、を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、発光光量の狙い値を、各発光素子が単独で発光するときの感光体相当位置での結像状態について、前記ラインスクリーンの角度に合わせて設置したスリットを用いた１次元の光量測定結果によって決定すること、を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、発光光量の狙い値を、各発光素子が単独で発光するときの感光体相当位置での結像状態について、２次元光量分布を測定した結果によって決定すること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、モードによって異なるラインスクリーンを使用して描画を行うとき、ラインスクリーンごとにそれぞれ補正値を持つこと、を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。

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