JP2018092064A - 画像形成装置および画像形成制御プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
その一例として、電子写真方式の画像形成装置では、画像データに応じて変調したレーザビームを像担持体の主走査方向に走査し、これと並行して、副走査方向に回転する像担持体(感光体ドラム)上に、前記レーザビームによって画像を形成している。この場合に、ドットクロックと呼ばれるクロック信号(画素クロック)を基準にして、レーザビームを画像データで変調するようにしている。
この場合、隣接する同一の主走査ラインにおける主走査方向の右側と主走査方向の左側で、上述した隣接主走査ライン間隔の粗密によって、同一主走査位置で副走査方向に隣接する2画素は、重なり合う面積が変化することで、2画素の総面積や副走査方向長が変化する状態になる。
この図19における重なり合う2画素の総面積や副走査方向長は、用紙上では2画素のトナー付着面積(トナー付着量、濃度)を意味している。ここで、重なりが大きく2画素の総面積や副走査方向長が減少した場合には用紙上では濃度の減少として現れ、重なりが小さく2画素の総面積や副走査方向長が増大した場合には用紙上では濃度の増大として現れることになる。すなわち、揺動ミラーを用いた場合の隣接主走査ライン間隔の粗密によって、濃度むらが発生することを意味している。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、揺動ミラーを主走査に用いた画像形成において生じる濃度むらを良好に解消することが可能な画像形成装置および画像形成制御プログラムを実現することを目的とする。
(1)本発明の一側面が反映された画像形成装置の一態様は、発光部を有する光源からの光ビームを像担持体の主走査方向に走査すると共に前記像担持体を前記主走査方向と直交する副走査方向に駆動することで前記像担持体上に画像を形成する画像形成部を有する画像形成装置であって、画像データに応じて前記発光部を所定の発光量で発光させるよう発光駆動する発光駆動部と、前記発光部から出射される光ビームを反射面の揺動運動により主走査方向に往復走査させる揺動ミラーと、画像データに含まれる着目画素が副走査方向上流側エッジであるか副走査方向下流側エッジであるかを判別する画像処理部と、主走査位置に応じて副走査方向に発生する濃度むらを解消するように定められた補正値を記憶する記憶部と、前記揺動ミラーの揺動運動と前記像担持体の駆動とを制御し、前記像担持体における前記光ビームの主走査方向の照射位置と当該光ビームの走査方向と画像データのエッジ判別結果とに応じて、前記補正値に基づいて、前記発光部の発光量を補正するように前記発光駆動部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
(5)以上の(1)−(4)において、前記揺動ミラーで主走査される光ビームの光路上であって画像領域外の両端で前記光ビームの検知するセンサを備えて構成され、前記制御部は、走査される前記光ビームが前記センサで検知された時間間隔の平均値に応じて、副走査方向上流側エッジと副走査方向下流側エッジで副走査方向に発生する濃度むらが解消されるように前記発光部の発光量を補正するように前記発光駆動部を制御する。
(8)以上の(1)−(7)において、前記光源は、像担持体における光ビームの隣接する主走査ラインの間隔よりも大きいスポット径の光ビームを前記像担持体上に形成し、前記制御部は、発光量の補正により上流側エッジ又は下流側エッジの位置を調整する。
(1)本発明の一側面が反映された画像形成装置の一態様は、発光部から出射される光ビームを揺動ミラーの揺動運動により像担持体上で主走査方向に往復走査させると共に像担持体を副走査方向に駆動して画像を形成する際に、画像データに含まれる着目画素が副走査方向上流側エッジであるか副走査方向下流側エッジであるかを判別し、像担持体における光ビームの主走査方向の照射位置と当該光ビームの走査方向と画像データのエッジ判別結果とに応じて、主走査位置に応じて副走査方向に発生する濃度むらを解消するように定められた補正値に基づいて、発光駆動部が発光部の発光量を補正する。
これにより、揺動ミラーを主走査に用いた画像形成において、揺動ミラーにより走査される光ビームの軌跡(主走査ライン)がサインカーブに近い形状になり、隣接する主走査ラインの間隔に粗密が生じて、同一主走査位置で副走査方向に隣接する複数画素の総面積や副走査方向長が変化する場合であっても、その変化を主走査方向全体にわたって相殺することができるようになり、揺動ミラーを主走査に用いた画像形成で生じる濃度むらを良好に解消することが可能になる。
これにより、揺動ミラーを主走査に用いた画像形成において、揺動ミラーにより走査される光ビームの軌跡(主走査ライン)がサインカーブに近い形状になり、隣接する主走査ラインの間隔に粗密が生じて、同一主走査位置で副走査方向に隣接する複数画素の総面積や副走査方向長が変化する場合であっても、その変化を相殺することができるようになり、揺動ミラーを主走査に用いた画像形成で生じる濃度むらを良好に解消することが可能になる。また、濃度むらに影響の無い部分については影響を与えることがない。
これにより、揺動ミラーを主走査に用いた画像形成において、揺動ミラーにより走査される光ビームの軌跡(主走査ライン)がサインカーブに近い形状になり、隣接する主走査ラインの間隔に粗密が生じて、同一主走査位置で副走査方向に隣接する複数画素の総面積や副走査方向長が変化する場合であっても、その変化を相殺することができるようになり、揺動ミラーを主走査に用いた画像形成で生じる濃度むらを良好に解消することが可能になる。
〔画像形成装置の構成〕
以下、本実施形態の画像形成装置100の第1の実施形態の構成を、図1に基づいて詳細に説明する。なお、ここでは説明のために光源から単一の光ビームが発生するものを具体例にするが、光源から複数の光ビームを同時に発生させるマルチビームの構成であっても構わない。また、ここでは、単色の画像形成を行う場合を具体例にしているが、複数色のカラー画像を形成する画像形成装置であっても構わない。また、この実施形態では、画像形成装置100において本実施形態に関連する構成要件を中心に説明する。したがって、画像形成装置として一般的であり、周知となっている構成要件については説明を省略している。
この図1において、画像形成部150は、露光ユニットを中心に記載しており、光源151、コリメータレンズ152、シリンドリカルレンズ153、揺動走査部154(揺動ミラー154aと揺動ミラー駆動部154b)、fθレンズ155、シリンドリカルレンズ156、ミラー157(ミラー157a、ミラー157b)、センサ158(センサ158a、センサ158b)、像担持体159a、副走査駆動部159b、を備えて構成されている。
光源151は、1又は複数の発光部を有する半導体レーザ等の光源である。コリメータレンズ152と、シリンドリカルレンズ153は、光源151からの光ビームについて光学的に各種調整をする。揺動ミラー154a備えた揺動走査部154は、揺動ミラー駆動部154bにより駆動され、像担持体159a上で光ビームを主走査方向に走査する。
ミラー157aは、画像領域外で所定位置の光ビームをセンサ158aに導き、第1水平同期信号の検出を行う。ミラー157bは、画像領域外で所定位置の光ビームをセンサ158bに導き、第2水平同期信号の検出を行う。なお、このセンサ158aとセンサ158bとは、水平同期センサやSOSセンサなどと呼ばれることもある。
なお、像担持体159a上に照射された光ビームによって形成される潜像は、図示されない現像部によりトナー像にされ、図示されない転写部によって用紙に転写される。用紙上のトナー像は図示されない定着部によって定着され、用紙は画像形成装置100の外部に排出される。
以下、第1実施形態としての画像形成装置の動作、及び画像形成装置を制御する画像形成制御プログラムの処理手順について、図2に示すフローチャートを参照して説明する。
画像形成装置100の電源オンにより、制御部101は画像形成装置100内の各部を初期化する。初期化作業が完了した後、制御部101は、プリント実行指示を待つ(図2中のステップS100)。
本実施形態の構成において、光ビームは揺動ミラー154aによって主走査がなされるため、光ビームの軌跡(主走査ライン)は、図3の実線のように、第1方向の光ビームの移動と反転、第2方向の光ビームの移動と反転を繰り返すことで、像担持体159a上ではサインカーブに近い形状になっている。
まず、ドット有(黒)の画素p2を着目画素としてエッジ判別を行う場合、着目画素p2に対して副走査方向上流側に隣接する画素p1と、着目画素p2に対して副走査方向下流側に隣接する画素p3とを抽出し、ドット有(黒)/ドット無(白)を調べる。画素p2がドット有(黒)である場合に、画素p1がドット無(白)であれば、画素p2が[上流側エッジ]であると判別する(図5(b))。なお、画素p2がドット有(黒)であって、画素p3がドット有(黒)である場合に、画素p3側には[エッジなし]と判別する(図5(b))。
・上流側エッジ:副走査方向の下流側のみにドットが存在する。
・エッジなし :副走査方向の上流側/下流側共にドットが存在する。
なお、この図5では着目画素がp2,p3,p4の場合を連続して説明したが、ステップS102では、これから光ビームを照射すべき像担持体159a上での位置(光ビーム照射位置)での画素を着目画素として上述した判別を行えば良い。
以上のエッジ判別により着目画素が、副走査方向上流側エッジであると判別された場合(図2中のステップS103でYES、ステップS105でYES)、制御部101は、光ビーム走査方向として、その副走査方向上流側エッジが主走査反転前であるか主走査反転後であるかを判定する(図2中のステップS106)。同様に、以上のエッジ判別により着目画素が、副走査方向下流側エッジであると判別された場合(図2中のステップS103でYES、ステップS105でNO)、制御部101は、光ビーム走査方向として、その副走査方向下流側エッジが主走査反転前であるか主走査反転後であるかを判定する(図2中のステップS107)。
なお、「主走査反転前」は「次の主走査反転位置に接近している」という相対的な「主走査方向」を意味しており、「主走査反転後」は「前の主走査反転位置から離反している」という相対的な「主走査方向」を意味している。すなわち、本実施形態において、主走査反転前と主走査反転後という状態は、絶対的な右方向や左方向といった方向ではなく、主走査反転位置に対する相対的な主走査方向を表しているものとする。
〔実施形態の動作(2)〕
以上の図6,図7,図8では、光源151から1の光ビームが像担持体159aに向けて照射される場合の光量補正の具体例を示していた。一方、光源151から副走査方向に整列した複数の光ビームを同時に照射する、いわゆるマルチビームの画像形成を行う場合がある。
ここで、着目画素(図9(a11))が副走査方向上流側エッジであって主走査反転前であれば、副走査方向に隣接する光ビーム軌跡との間隔が狭くなっているため、記憶部103に記憶されている補正値を主走査位置に応じて参照し、着目画素の光量を通常値より増大させる。この光量増大により、図10(a11)が図10(a21)になり、図11(a11)が図11(a21)になり、副走査方向上流側エッジを広げて適正間隔にすることが可能になる。
図12は着目画素の主走査位置と記憶部103に格納されている補正値との関係を示す説明図である。ここで、図12の画像領域中において、既に通過した主走査反転よりも次の主走査反転に近い側を「主走査反転前」、次の主走査反転よりも既に通過した主走査反転に近い側を「主走査反転後」、としている。そして、主走査方向において両端に近づくほど、隣接する光ビーム軌跡との間隔の広/狭が変化するため、補正値が大きくなるようにしている。なお、主走査の中央部付近は隣接する光ビーム軌跡との間隔がほぼ一定であるために、補正値を定めないようにしている。
〔実施形態の動作(4)〕
以上の説明では、揺動ミラー154aの揺動動作による光ビームの主走査範囲の中心と像担持体の中心とが一致していることが前提であった。
この偏り状態は、図15において、センサ158aで検知される2つの第1水平同期信号の間隔t_aと、センサ158bで検知される2つの第2水平同期信号の間隔t_bとの比較により判別することができる。すなわち、制御部101は、t_a=t_bであれば偏り無し、t_a>t_bであればセンサ158a側に偏り有り、t_a<t_bであればセンサ158b側に偏り有り、と判別する。
例えば、t_a=t_bであって偏り無しの場合には、制御部101は、図16中の画像領域適用範囲(1)の補正値を適用する。また、t_a>t_bであってセンサ158a側に偏り有りの場合には、センサ158b側に隣接光ビーム軌跡間隔の違いが大きくなるため、制御部101は、図16中の画像領域適用範囲(1)の補正値を適用する。そして、t_a<t_bであってセンサ158b側に偏り有りの場合には、センサ158a側に隣接光ビーム軌跡間隔の違いが大きくなるため、制御部101は、図16中の画像領域適用範囲(3)の補正値を適用する。
これにより、揺動ミラーを主走査に用いた画像形成において、揺動ミラーにより走査される光ビームの軌跡(主走査ライン)がサインカーブに近い形状になり、隣接する主走査ラインの間隔に粗密が生じ、かつ、光ビームの軌跡が主走査方向のいずれかに偏った状態になり、同一主走査位置で副走査方向に隣接する複数画素の総面積や副走査方向長が変化する場合であっても、その変化を相殺することができるようになり、揺動ミラーを主走査に用いた画像形成で生じる濃度むらを良好に解消することが可能になる。
以上の動作(4)の説明では、揺動ミラー154aの揺動動作による光ビームの主走査範囲の中心と像担持体の中心とが一致せずに、揺動ミラー154aの揺動動作による光ビームの主走査範囲が偏る場合であった。
例えば、図17の光ビームの軌跡(実線)と光ビームの軌跡(破線)とでは、隣接する光ビームの軌跡との間隔の広/狭の状況が変化する。この図17の例では、光ビームの軌跡が破線の状態であると、光ビームの軌跡が実線の状態よりも、間隔差が大きくなり、濃度差も大きくなる。そこで、この状態を、センサ158aとセンサ158bで検知される2つの第1水平同期信号と2つの第2水平同期信号の間隔により判別する。
例えば、図17の実線の光ビームの軌跡の場合には、破線の光ビームの軌跡よりも間隔差が小さくなるため、制御部101は、図18(a)中の画像領域適用範囲(1)の補正値を適用する。また、図17の破線の光ビームの軌跡の場合には、実線の光ビームの軌跡よりも間隔差が大きくなるため、制御部101は、図18(a)中の画像領域適用範囲(2)の補正値を適用する。
これにより、揺動ミラーを主走査に用いた画像形成において、揺動ミラーにより走査される光ビームの軌跡(主走査ライン)がサインカーブに近い形状になり、隣接する主走査ラインの間隔に粗密が生じ、かつ、光ビームの軌跡の範囲が主走査方向に変化し、同一主走査位置で副走査方向に隣接する複数画素の総面積や副走査方向長が変化する場合であっても、その変化を相殺することができるようになり、揺動ミラーを主走査に用いた画像形成で生じる濃度むらを良好に解消することが可能になる。
以上の動作(4)の説明のように揺動ミラー154aの揺動動作による光ビームの主走査範囲の中心と像担持体の中心とが一致せずに揺動ミラー154aの揺動動作による光ビームの主走査範囲が偏る場合と、以上の動作(5)の説明のように揺動ミラー154aの揺動動作による光ビームの主走査範囲の中心と像担持体の中心とは一致するものの揺動ミラー154aの揺動動作による光ビームの主走査範囲の範囲が主走査方向に広がったり狭まったりする場合とが、重なった状態になることもある。このような場合でも、制御部101は、センサ158aとセンサ158bの検知結果を参照して状態を判別し、適切な補正値を記憶部103から読み出すことが可能である。
以上の実施形態の説明において、各発光部の発光及び当該発光により形成されるドットを円で近似して示しているが、実際の形状は図示された円形状に限定されるものではなく、いずれの形状であっても上述した実施形態を適用して良好な結果が得られる。
101 全体制御部
102 画素クロック生成部
103 記憶部
105 操作表示部
107 画像入力部
110 画像読み取り部
120 画像データ記憶部
130 画像処理部
140 発光駆動部
150 画像形成部
154 揺動走査部
154a 揺動ミラー
154b 揺動ミラー駆動部
Claims (9)
- 発光部を有する光源からの光ビームを像担持体の主走査方向に走査すると共に前記像担持体を前記主走査方向と直交する副走査方向に駆動することで前記像担持体上に画像を形成する画像形成部を有する画像形成装置であって、
画像データに応じて前記発光部を所定の発光量で発光させるよう発光駆動する発光駆動部と、
前記発光部から出射される光ビームを反射面の揺動運動により主走査方向に往復走査させる揺動ミラーと、
画像データに含まれる着目画素が副走査方向上流側エッジであるか副走査方向下流側エッジであるかを判別する画像処理部と、
主走査位置に応じて副走査方向に発生する濃度むらを解消するように定められた補正値を記憶する記憶部と、
前記揺動ミラーの揺動運動と前記像担持体の駆動とを制御し、前記像担持体における前記光ビームの主走査方向の照射位置と当該光ビームの走査方向と画像データのエッジ判別結果とに応じて、前記補正値に基づいて、前記発光部の発光量を補正するように前記発光駆動部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、
着目画素が前記エッジ判別結果が副走査方向上流側エッジであると判別された場合、
前記着目画素と副走査方向下流側で前記着目画素に隣接する画素との間隔が既定値より小さい場合には、前記補正値に基づいて前記発光部の発光量を増大させるように補正し、
前記着目画素と副走査方向下流側で前記着目画素に隣接する画素との間隔が既定値より大きい場合には、前記補正値に基づいて前記発光部の発光量を減少させるように補正する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、
着目画素が前記エッジ判別結果が副走査方向下流側エッジであると判別された場合、
前記着目画素と副走査方向上流側で前記着目画素に隣接する画素との間隔が既定値より小さい場合には、前記補正値に基づいて前記発光部の発光量を増大させるように補正し、
前記着目画素と副走査方向上流側で前記着目画素に隣接する画素との間隔が既定値より大きい場合には、前記補正値に基づいて前記発光部の発光量を減少させるように補正する、
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。 - 前記制御部は、前記既定値を、主走査方向の中央付近における前記光ビームの副走査方向の間隔、又は、前記光ビームの全体の副走査方向の間隔の平均値により定める、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記揺動ミラーで主走査される光ビームの光路上であって画像領域外の両端で前記光ビームの検知するセンサを備えて構成され、
前記制御部は、走査される前記光ビームが前記センサで検知された時間間隔の平均値に応じて、副走査方向上流側エッジと副走査方向下流側エッジで副走査方向に発生する濃度むらが解消されるように前記発光部の発光量を補正するように前記発光駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記揺動ミラーで主走査される光ビームの光路上であって画像領域外の両端で前記光ビームの検知するセンサを備えて構成され、
前記制御部は、走査される前記光ビームが前記センサで検知された時間間隔の測定値に応じて、副走査方向下流側エッジで副走査方向に発生する濃度むらが解消されるように前記発光部の発光量を補正するように前記発光駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、副走査方向上流側エッジと副走査方向下流側エッジのいずれにも該当しない画素に対応する発光部では光量を変更しない、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記光源は、像担持体における光ビームの隣接する主走査ラインの間隔よりも大きいスポット径の光ビームを前記像担持体上に形成し、
前記制御部は、発光量の補正により上流側エッジ又は下流側エッジの位置を調整する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 発光部を有する光源からの光ビームを像担持体の主走査方向に走査すると共に前記像担持体を前記主走査方向と直交する副走査方向に駆動する画像形成装置を制御する画像形成制御プログラムであって、
画像データに応じて前記発光部を所定の発光量で発光させるよう発光駆動する発光駆動部、
前記発光部から出射される光ビームを反射面の揺動運動により主走査方向に往復走査させる揺動ミラー、
画像データに含まれる着目画素が副走査方向上流側エッジであるか副走査方向下流側エッジであるかを判別する画像処理部、
主走査位置に応じて副走査方向に発生する濃度むらを解消するように定められた補正値を記憶する記憶部と、
前記揺動ミラーの揺動運動と前記像担持体の駆動とを制御し、前記像担持体における前記光ビームの主走査方向の照射位置と当該光ビームの走査方向と画像データのエッジ判別結果とに応じて、前記補正値に基づいて、前記発光部の発光量を補正するように前記発光駆動部を制御する制御部、
として画像形成装置のコンピュータを機能させる画像形成制御プログラム。
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