JP2012086466A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数の光源の走査線の歪みを補正した際の画像の劣化を抑える。
【解決手段】 複数の光源に共通した分割領域であって主走査方向に分割された分割領域毎に、複数の光源の走査線の歪み特性に応じて画像データを複数の光源に対応してそれぞれ副走査方向に補正し、複数の光源に対応してそれぞれ補正された画像データに基づいて複数の光源を駆動する。
【選択図】 図4

Description

本発明は、画像データに応じて感光体上に光ビームを走査することによって感光体上に潜像を形成し、感光体上の潜像を現像し、現像された画像を像担持体に転写する画像形成装置に関する。
近年の電子写真方式の画像形成装置は、画像データに応じて射出されるレーザ光によって感光体に潜像を形成し、感光体上の潜像をトナーにより現像し、感光体上のトナー画像を記録シートに転写する。レーザ光が感光体上に走査される際、レーザ光の光路上に設けられる光学系の組み付け誤差など様々な要因により、感光体上のレーザ光の走査線に湾曲や傾斜などの歪みが生じる。
この走査線の歪みを補正するために、レーザ光の走査線の歪み特性に応じて、走査線の歪みを補正するように画像データをデジタル補正し、補正後の画像データに応じてレーザ光を射出させることが提案されている(特許文献1)。このデジタル補正による歪み補正は、湾曲や傾斜が生じている主走査ラインを複数領域に分割し、感光体上で走査されたときに基準線に乗るように、各領域の画像データを副走査方向にライン単位でシフトさせるものである。
ところで、複数のレーザ光源を備え、各レーザ光源がそれぞれ別のラインを同時に走査して、画像形成が完了するまでの時間を短縮できるようにした画像形成装置が提案されている(特許文献2)。
特開2005−304011号公報 特開2003−312041号公報
この複数のレーザ光源を備えた画像形成装置にレーザ光の走査線の歪み補正を適用すると以下の課題が生じる。すなわち、一般的には、複数のレーザ光源からのレーザ光が光学部材を通過する位置がそれぞれ異なるため、複数のレーザ光源の走査線の歪み特性は同一ではない。そのため、複数のレーザ光源の走査線のそれぞれの歪み特性に応じて、それぞれの走査線について個々に分割領域を定め、各分割領域の画像データを副走査方向にライン単位でシフトさせると、画像が部分的に欠落する領域(図8のa(1)b(1)間)や画像が部分的に太くなる領域(図8のa(2)b(2)間)が発生してしまい、画質が劣化する。
上記課題を解決するため、本発明は、画像データに応じて複数の光源から発光される主走査方向の複数の光の走査線によって、副走査方向に回転する感光体上に潜像を形成し、前記感光体上の潜像を現像し、前記感光体上で現像された画像を像担持体に転写する画像形成手段と、前記複数の光源に共通した分割領域であって前記主走査方向に分割された前記分割領域毎に、前記複数の光源の走査線の歪み特性に応じて前記画像データを前記複数の光源に対応してそれぞれ副走査方向に補正する補正手段と、前記補正手段により前記複数の光源に対応してそれぞれ補正された画像データに基づいて前記複数の光源を駆動する駆動手段と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
本発明によれば、互いに走査線の歪み特性が異なる複数の光源の走査線の歪み特性に応じて画像データを複数の光源に対応してそれぞれ副走査方向に補正する場合に、複数の光源の走査線の歪みを補正した際の画像の劣化を抑えることができる。
画像形成装置の断面図。 レーザユニットの概略構成と理想的な走査線を示す図。 レーザユニットの概略構成と歪んだ走査線を示す図。 走査線の歪みを補正する画像処理部のブロック図。 走査線の歪みを説明する図。 走査線の歪みの補正を説明する図。 2つの走査線の歪みと補正を説明する図。 2つの走査線の歪みと比較例の補正を説明する図。 2つの走査線の歪みと本実施形態の補正を説明する図。 分割位置・シフト量演算部が行う処理のフローチャート。
図1は本発明の実施形態である画像形成装置100の断面図である。画像形成装置100は、帯電器8、現像器3、感光体4、クリーナ9などを有するプロセスカートリッジ20Y(イエロー)、20M(マゼンタ)、20C(シアン)、20K(ブラック)を有する。プロセスカートリッジ20Y〜20K内の帯電器8Y、8M、8C、8Kはそれぞれ感光体4Y、4M、4C、4Kの表面を一様に帯電させる。レーザユニット1内のレーザ光源11(図2参照)は、画像処理部108から入力された画像データに応じてレーザ光Lを射出する。レーザ光Lはレーザユニット1内に配置されたポリゴンミラー13、レンズ14、ミラー15を介して、感光体4Y〜4K上に走査され、感光体4Y〜4K上に潜像が形成される。感光体4Y〜4Kは矢印Aの方向に回転する。各プロセスカートリッジ20Y〜20K内の現像器3Y〜3Kは、感光体4Y〜4K上の潜像をそれぞれの色成分のトナーで現像する。
ここで、プロセスカートリッジ20Yによる画像形成過程を具体的に説明する。感光体4Yの表面は帯電器8Yによって一様に帯電される。次に、イエローの画像データに応じてレーザユニット1により感光体4Y上に露光走査がなされ、イエローの静電潜像が感光体4Yに形成される。感光体4Y上の静電潜像はイエロートナーを内包したイエロー現像器3Yによって現像される。そして、感光体4Y上のトナー像は、矢印D方向へ回転駆動される中間転写体5とのニップ部において、中間転写体5上に一次転写される。一次転写の際に中間転写体5に転写されずに感光体4Y上に残ったトナーは、感光体4Yに圧接されたクリーナ9Yのクリーニングブレードにより掻き取られ、廃トナー容器に回収される。他のプロセスカートリッジ20M、20C、20Kにおいても上記と同様の工程が行われ、各感光体4上の色成分毎のトナー像が中間転写体5上に順次重ね合わせて転写された後、給紙ユニットから給紙された記録シート6に中間転写体5上の複数色のトナー像が二次転写される。複数色のトナー像が二次転写された記録シート6は、定着器7により定着処理されて排出される。本実施形態では像担持体としての中間転写体5を介して画像を記録シートに転写したが、各感光体4から直接像担持体としての記録シートに転写する構成でもよい。
図2はレーザユニット1の概略構成図である。図2は、各プロセスカートリッジ20Y〜20Kそれぞれに設けられるレーザユニットの1つを図示する。レーザ光源11は、2本の走査線を同時に感光体4上に形成するために、感光体4の回転方向の異なる位置にレーザ光を照射する2つのレーザ光源を有している。但し、ここでは説明の簡単化のため、1本の走査線のみ図示している。画像データに応じてレーザ光源11から射出されたレーザ光Lは、ポリゴンミラーモータ12により回転駆動されるポリゴンミラー(回転多面鏡)13により偏向される。ポリゴンミラー13により反射されたレーザ光Lは、感光体4の露光面上におけるレーザ光Lの走査の線速度を一定にする特性を有するf−θレンズ14を介して、反射ミラー15で反射され、副走査方向に回転する感光体4上を主走査方向に走査される。感光体4上の走査線は、理想的には、図2のように水平に走査されるべきであるが、実際には、例えば図3のように湾曲や傾斜等の歪みが生じる。走査線の歪みは各装置固有のものであり、個体差が存在する。走査線の歪みの対策としては、高価な光学部品を用いたり、光学部品の精密な微調整を行ったりすることが考えられるが、いずれも部品代や人件費などのコストがかさんでしまう。
そこで、走査線の歪みを低コストで対処するために、レーザ光の走査線の歪み特性に応じて、走査線の歪みを補正するように画像データをデジタル補正し、補正後の画像データに応じてレーザ光を射出させる。より詳しくは、湾曲や傾斜が生じている主走査ラインを複数領域に分割し、感光体上で走査されたときに基準線に近づけるように、各領域の画像データを副走査方向に画像データのライン単位でシフトさせることで歪み補正を行う。これにより、走査線の歪みが補正される。
図4は走査線の歪みを補正する画像処理部108のブロック図である。レーザユニット1は、入力された画像データに応じてレーザ光源11からレーザ光を射出させる制御を行うレーザ出力制御部505を有する。レーザ光源11及びレーザ出力制御部505は、感光体4Y〜4Kに対応して4つ設けられている。また、レーザユニット1は、レーザ光が感光体4に走査されたときの走査線の歪み特性を表す走査線プロファイルを記憶するプロファイル記憶部504を有する。走査線プロファイルは、図5(a)に示すような水平の直線を表す画像データに応じてレーザ光を走査させたときの、図5(b)に示すような走査線の歪み特性を表すデータであって、各主走査位置(ライン単位)における基準線からの副走査方向のずれ量を示す。走査線プロファイルは、感光体4Y〜4Kに対応した4つのレーザ光源11それぞれに対応づけられてプロファイル記憶部504に記憶されている。更に、レーザ光源11はレーザ光源11a及び11bを有しているので、それぞれの走査線プロファイルがプロファイル記憶部504に記憶されている。
画像処理部108は、入力された画像データを一時的に記憶する画像記憶部501と、画像記憶部501に記憶された画像データを走査線プロファイルに応じて副走査方向にシフトさせる歪み補正部502を有する。歪み補正部502は、走査線プロファイルからもとめられる主走査方向の分割位置で分割された領域の画像データを、走査線プロファイルからもとめられるシフト量で副走査方向にライン単位でシフトさせる。分割位置・シフト量演算部503は、プロファイル記憶部504に記憶された走査線プロファイルに基づいて主走査方向の分割位置と副走査方向のライン単位のシフト量を演算し、分割位置とシフト量を歪み補正部502に供給する。図5(b)に示す走査線プロファイルに基づいて、歪み補正部502は、図5(a)に示す画像データを図6(a)に示すように領域毎にシフトさせる。歪み補正部502は、シフト処理した画像データをレーザ出力制御部505へ入力し、画像データに応じたレーザ光を射出させる。これによって、レーザ光は図6(b)に示すように基準線に乗るように(基準線に対する副走査方向のずれ量が1ライン未満となるように)歪み特性が補正された状態で走査される。
プロファイル記憶部504には、複数の主走査位置における副走査方向の基準線からの走査線の副走査方向のずれ量が記憶されている。図3に示される走査線の場合、主走査方向の中央から−135mmの位置で基準線から副走査方向に−140μm、主走査方向の中央の位置(0mm)で基準線から−25μm、主走査方向の中央から+135mmの位置で基準線から+70μmずれている。この場合、主走査方向の−135mm、0mm、+135mmの位置におけるずれ量は専用の治具により測定され、プロファイル記憶部504にずれ量として−140μm、−25μm、+70μmが書き込まれる。分割位置・シフト量演算部503は、プロファイル記憶部504から読み出した主走査方向3点のずれ量に基づいて二次関数により全ての主走査位置のずれ量を演算する。但し、全ての主走査位置のずれ量の演算方法は二次関数に限られず、走査線の湾曲や傾斜によっては一次関数や三次以上の複数次関数によってもとめてもよい。また、プロファイル記憶部504に記憶されるずれ量は3点に限られず、2点以上の複数位置のずれ量でもよい。なお、主走査方向の複数位置におけるずれ量から複数位置以外の位置のずれ量を演算する代わりに、プロファイル記憶部504に主走査方向の全位置のずれ量を記憶しておくようにしてもよい。
本実施形態では2つのレーザ光源を有しているため、それぞれのレーザ光源による走査線の歪みをそれぞれの走査線プロファイルに基づいて補正する。まず、2つのレーザ光源による走査線の湾曲及び傾斜が同一であった場合の歪み補正について説明する。レーザ光源11a,11bの走査線が図7(a)に示すような傾斜を有する場合、図7(b)に示すように主走査方向の分割位置がもとめられ、分割された領域の画像データがライン単位で副走査方向にシフトされる。1本の水平な線を表す画像データは、図7(b)の黒色の傾斜した帯に示すように副走査方向にライン単位でシフト処理され、レーザ光源11aとレーザ光源11bによって交互にレーザ光に変換される。ここで、2つのレーザ光源の走査線のプロファイルは同一であるため、レーザ光源11aの走査線の分割位置とレーザ光源11bの走査線の分割位置は同一である。
しかし、一般的には、2つのレーザ光源からの2つのレーザ光が光学部材を通過する位置がそれぞれ異なるため、2つのレーザ光源の走査線のプロファイルは同一ではない(つまり、2つのレーザ光源の走査線の歪み特性が互いに異なる)。ここで、2つのレーザ光源による走査線の湾曲または傾斜あるいは両方が異なる場合の歪み補正の課題について説明する。レーザ光源11a,11bの走査線が図8(a)に示すような互いに異なる傾斜を有する場合、図8(b)に示すように、レーザ光源11aの走査線の分割位置a(1)〜a(5)及びレーザ光源11bの走査線の分割位置b(1)〜b(5)がそれぞれもとめられる。そして、分割された領域の画像データをライン単位で副走査方向にシフトする処理がレーザ光源11a及びレーザ光源11bそれぞれについて行われ、レーザ光源11aとレーザ光源11bによって交互にレーザ光に変換される。しかし、2つのレーザ光源の走査線の分割位置が互いに異なるため、レーザ光が照射されないために画像が部分的に欠落する領域(図8のa(1)b(1)間)やレーザ光が重複して照射されるために画像が部分的に太くなる領域(図8のa(2)b(2)間)が発生してしまう。図8(b)では、レーザ光が照射されない主走査領域は、a(1)b(1)間、a(3)b(3)間、a(5)b(5)間であり、レーザ光が重複して照射される主走査領域は、a(2)b(2)間、a(4)b(4)間である。
そこで、本実施形態では、図9に示すように、レーザ光源11aの走査線の分割位置a(n)及びレーザ光源11bの走査線の分割位置b(n)に基づいて、レーザ光源11a、11b共通の分割位置m(n)をもとめ、分割された領域の画像データをライン単位で副走査方向にシフトする。図9では、nは0から6の整数である。図4を用いて具体的に説明する。分割位置・シフト量演算部503aは、プロファイル記憶部504に記憶されたレーザ光源11aの走査線プロファイルに基づいて、基準線と走査線の副走査方向の誤差が±1ライン以内になるように、主走査方向の分割位置a(n)と各分割領域における副走査方向のライン単位のシフト量を演算する。同様に、分割位置・シフト量演算部503bは、プロファイル記憶部504に記憶されたレーザ光源11bの走査線プロファイルに基づいて、主走査方向の分割位置b(n)と各分割領域における副走査方向のライン単位のシフト量を演算する。
分割位置・シフト量演算部503a,503bは主走査方向の分割位置a(n),b(n)を共通分割位置演算部503cへ入力する。共通分割位置演算部503cは、主走査方向の分割位置a(n)とb(n)に基づいて共通分割位置m(n)をそれぞれのnについて演算する。例えば、共通分割位置演算部503cは、m(n)=(a(n)+b(n))/2により、分割位置a(n)とb(n)の平均値を共通分割位置m(n)とする。共通分割位置演算部503cは共通分割位置m(n)を歪み補正部502a,502bへ入力する。分割位置・シフト量演算部503aは、各分割領域における副走査方向のシフト量を歪み補正部502aへ入力し、分割位置・シフト量演算部503bは、各分割領域における副走査方向のシフト量を歪み補正部502bへ入力する。
歪み補正部502aは画像記憶部501から画像データを読み出し、共通分割位置m(n)で示されるそれぞれの分割領域毎に画像データを各分割領域に対応したシフト量で副走査方向にシフトし、奇数番目のラインの画像データのみをレーザ出力制御部505aへ入力する。歪み補正部502bは画像記憶部501から画像データを読み出し、共通分割位置m(n)で示されるそれぞれの分割領域毎に画像データを各分割領域に対応したシフト量で副走査方向にシフトし、偶数番目のラインの画像データのみをレーザ出力制御部505bへ入力する。レーザ出力制御部505aは、入力された奇数番目のラインの画像データに基づいてレーザ光源11aを駆動してレーザを発光させる。レーザ出力制御部505bは、入力された偶数番目のラインの画像データに基づいてレーザ光源11bを駆動したレーザを発光させる。
図10は、分割位置・シフト量演算部503aが行う処理のフローチャートである。まず、演算部503aはプロファイル記憶部504からレーザ光源11aのプロファイル情報を読み出し(S1)、プロファイル情報に基づいて二次関数により主走査方向の全位置(x=1〜X)について基準線からの副走査方向のずれ量d(x)を算出する(S2)。ここで、x=0は主走査方向の中央の位置から−135mmの位置、x=Xは主走査方向の中央の位置から+135mmの位置に対応する。次に演算部503aは変数x及び変数nに0を代入する(S3)。そして、演算部503aは変数xを1増加させ(S4)、シフト量s(x)=−1×INT((d(x)+du/2)/du)を演算する(S5)。ここで、関数INTは正または負の数値をそれよりも小さく最も近い整数にする関数である。また、duは1ライン幅であり、本実施形態では42μmとする。次に演算部503aは変数xが1の場合(S6)、分割位置a(n)にxを代入する(S7)。そして演算部503aは変数xがXでない場合(S8)、ステップS4へ戻り、次の位置のシフト量s(x)を演算する。ステップS6で変数xが1以外でs(x−1)=s(x)の場合(S7)、ステップS8へ進む。ステップS7でs(x−1)≠s(x)の場合、演算部503aは変数nを1増加させ(S8)、分割位置a(n)をx−1とし(S9)、ステップS8へ進む。ステップS8で変数xがXの場合、演算部503aは変数nを1増加させ、変数Nをnとする(S9)。そして、演算部503aは分割位置a(n)をXとする(S10)。最後に演算部503aはx=1〜Xについてシフト量s(x)を歪み補正部502aへ入力し(S11)、n=0〜Nについて分割位置a(n)を共通分割位置演算部503cへ入力する(S12)。分割位置・シフト量演算部503bも上述と同様の処理を行う。共通分割位置演算部503cはn=0〜Nについて分割位置m(n)=(a(n)+b(n))/2をもとめ、分割位置m(n)を歪み補正部502a,502bへ入力する。歪み補正部502aはn=0〜N−1について分割位置m(n)から分割位置m(n+1)の分割領域の画像データを、シフト量s((m(n)+m(n+1))/2)だけ副走査方向へシフトさせる。
以上説明したように、本実施形態によれば、2つのレーザ光源に共通の分割位置をもとめ、分割された領域の画像データをライン単位で副走査方向にシフトするので、2つのレーザ光源の歪み補正をそれぞれのプロファイルに応じて補正しても、画像が部分的に欠落したり太ったりすることがない。特に、2つのレーザ光源に共通の分割位置を、それぞれのレーザ光源の歪み特性からもとめた分割位置の平均位置とするので、両方のレーザ光源に適したシフト処理が可能な分割位置とすることができる。例えば、一方のレーザ光源の歪み特性からもとめた分割位置を他方のレーザ光源の分割位置とした場合、他方のレーザ光源の走査線の基準線に対する誤差が大きくなってしまう場合があるが、本実施形態では一方のレーザ光源の走査線の基準線に対する誤差が大きくなってしまうことがない。
なお、上述の実施形態では、2つのレーザ光源それぞれの分割位置を歪み特性からもとめたが、2つのレーザ光源それぞれの分割位置が固定的である場合でも、2つのレーザ光源に共通の分割位置とすることで本発明の効果を奏することが可能である。
また、上述の実施形態では、2つのレーザ光源を有する画像形成装置であったが、3つ以上のレーザ光源を有する画像形成装置にも適用することができる。
また、上述の実施形態では、画像処理部108が画像形成装置100の内部にある構成であったが、これに限られるものではなく、画像処理部108の機能を実行するプログラムがパーソナルコンピュータに読み込まれることによって、パーソナルコンピュータが画像処理部108の機能を実行するようにしてもよい。
11 レーザ光源
502 歪み補正部
503 分割位置・シフト量演算部
504 プロファイル記憶部
505 レーザ出力制御部

Claims (9)

  1. 画像データに応じて複数の光源から発光される主走査方向の複数の光の走査線によって、副走査方向に回転する感光体上に潜像を形成し、前記感光体上の潜像を現像し、前記感光体上で現像された画像を像担持体に転写する画像形成手段と、
    前記複数の光源に共通した分割領域であって前記主走査方向に分割された前記分割領域毎に、前記複数の光源の走査線の歪み特性に応じて前記画像データを前記複数の光源に対応してそれぞれ副走査方向に補正する補正手段と、
    前記補正手段により前記複数の光源に対応してそれぞれ補正された画像データに基づいて前記複数の光源を駆動する駆動手段と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記補正手段は、前記複数の光源の走査線の歪み特性に応じて前記複数の光源それぞれに対応した分割領域をもとめ、前記複数の光源それぞれに対応した分割領域から前記複数の光源に共通の分割領域をもとめることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記補正手段は、前記複数の光源それぞれに対応した分割領域の平均を前記複数の光源に共通の分割領域とすることを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。
  4. 前記複数の光源の走査線の歪み特性を記憶する記憶手段を有し、
    前記補正手段は、前記記憶手段に記憶された前記複数の光源の走査線の歪み特性に応じて前記画像データを補正することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の画像形成装置。
  5. 前記補正手段は、前記画像データを前記副走査方向に前記画像データのライン単位で補正することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の画像形成装置。
  6. 前記歪み特性は、前記複数の光源の走査線の基準線に対する歪みの特性であり、
    前記補正手段は、前記走査線の前記基準線に対する前記副走査方向のずれ量が前記画像データの1ライン未満となるように補正することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか記載の画像形成装置。
  7. 前記複数の光源の走査線の歪み特性のそれぞれは、前記走査線の前記主走査方向の複数位置の前記基準線に対する前記副走査方向のずれ量で表され、
    前記補正手段は、前記複数位置の前記基準線に対するずれ量に基づいて一次関数または複数次関数により前記複数位置以外の位置の前記基準線に対する前記副走査方向のずれ量をもとめることを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
  8. 前記像担持体は、前記感光体上の画像が転写され、転写された画像を記録シートに転写する中間転写体であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか記載の画像形成装置。
  9. 前記像担持体は記録シートであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか記載の画像形成装置。
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