JP4479290B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の記録素子を並べて構成した記録ヘッドを用いて画像を形成する画像形成装置等に係り、より詳しくは、各記録素子の出力補正に関する。

電子写真方式を採用した、プリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、一様に帯電された感光体上に、画像情報を光記録手段により照射することにより静電潜像を得た後、この静電潜像にトナーを付加して可視化し、記録紙上に転写して定着することによって画像形成が行われる。かかる光記録手段として、レーザを用い、主走査方向にレーザ光を走査させて露光する光走査方式の他、近年では、装置の小型化の要請を受けてＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)を主走査方向に多数、配列してなる、ＬＥＤプリントヘッド(LED Print Head：ＬＰＨ)を用いた書き込み装置が採用されている。

ＬＰＨは、一般に、多数のＬＥＤが主走査方向に配置されたＬＥＤアレイと、ＬＥＤから出力された光を感光体(感光体ドラム)表面に結像させるために多数のロッドレンズが配列されたセルフォックレンズとを含んで構成される。画像形成装置では、入力される画像データに基づいてＬＰＨの各ＬＥＤを駆動させ、感光体へ向けて光を出力し、セルフォックレンズによって感光体表面に光を結像させる。そして、感光体とＬＰＨとを相対移動させることにより副走査方向に静電潜像を形成している。

このＬＰＨでは、発光素子およびレンズが主走査方向に複数、並んだ構成であることから、各発光点のばらつきが画像品質に大きな影響を与える。特に、発光点の光量にばらつきがある場合やレンズの特性がばらついた場合には、副走査方向のスジや濃度むらが生じてしまい、画質欠陥となり易い。そこで、従来技術として、ＬＰＨを用いて用紙上に形成、出力したテストパターンを読み取り手段にて読み取り、得られた読み取り結果に基づいてＬＰＨにおける各ＬＥＤの光量補正を行う技術が存在する(特許文献１参照)。

特開２００１−３１０５３５号公報(第３−４頁、図１)

ところで、画像形成装置では、低濃度域から高濃度域までの広い範囲において、濃度むらを抑制することが要求される。しかし、単一濃度のテストパターンの読み取り結果に基づいてＬＰＨにおける各ＬＥＤの光量補正を行うと、他の濃度(高濃度あるいは低濃度)の画像を出力する場合に補正ずれすなわち濃度むらが生じてしまうことがあった。
かかる問題に対し、上記特許文献１記載の技術では、ＬＰＨを用いて複数の濃度でテストパターンを形成、出力し、読み取り手段によるテストパターンの読み取り結果に基づいて濃度毎に複数の補正テーブル群を作成し、画像形成を行う場合には、要求された濃度に応じて複数の補正テーブル群より対応する補正テーブルを選択して各ＬＥＤの光量補正を行うようにしている。
しかしながら、この手法を用いて各ＬＥＤの光量補正を行ったとしても、高濃度の画像を形成する場合には濃度むらを解消しきれない場合があった。

また、最近の画像形成装置ではカラー化が急速に進んでおり、カラー画像を高速且つ高画質に形成することを目的として、所謂フルカラーの画像形成装置が実用化されている。この種のカラー画像形成装置としては、例えばイエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の四つの画像形成ユニットを並列的に配置し、中間転写体あるいは記録用紙に各画像形成ユニットにて形成されたトナー像を順次転写して、フルカラー画像を形成するものがある。
このようなカラー画像形成装置では、色毎にＬＰＨにおける各ＬＥＤの光量補正を行う必要があるが、各画像形成ユニットのＬＰＨに対して同じ条件で光量補正を行ったとしても、色によっては濃度むらを解消しきれない場合があった。

なお、このような問題は、ＬＰＨ等の光を用いた記録ヘッドを用いた画像形成装置に限られるものではなく、例えば複数のノズルを並列的に配置し、複数のノズルよりインクを吐出させて画像形成を行うインクジェットヘッドを用いた画像形成装置においても同様に生じ得るものである。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、低濃度から高濃度まで、記録ヘッドの出力むらに起因する濃度むらを抑制することにある。
また他の目的は、複数の色材を用いてカラー画像を形成する場合に、各色において、記録ヘッドの出力むらに起因する濃度むらを抑制することにある。
さらに他の目的は、テストパターンを記録する記録用紙を効率的に使用し、１枚の記録用紙で、記録ヘッドの出力むらに起因する濃度別あるいは色別のむら補正を実行可能とすることにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、複数の記録素子が配列された記録ヘッドと、主走査方向における入力濃度が同一であって副走査方向における入力濃度が異なる複数の濃度領域にて入力濃度に応じて濃度領域の副走査方向長さを異ならせたテスト画像データを記録ヘッドに入力する入力手段と、入力手段により記録ヘッドに入力されたテスト画像データを、記録ヘッドを用いて出力する出力手段と、出力手段によって出力された画像を読み取り手段で読み取った結果に基づいて得られた複数の入力濃度における各記録素子の出力補正データを格納する格納手段とを含んでいる。

ここで、入力手段は、記録ヘッドに対して入力濃度が高いほど濃度領域の副走査方向長さが大きいテスト画像データを入力することを特徴とすることができる。また、入力手段により記録ヘッドに入力されるテスト画像データ中の各濃度領域の副走査方向長さは、格納手段に格納される出力補正データを作成するのに用いられる取り込み画素数に基づいて決定されることを特徴とすることができる。

また、他の観点から捉えると、本発明は、複数の色材を用いてカラー画像を形成する画像形成装置であって、複数の記録素子が配列された記録ヘッドと、主走査方向における色が同一であって副走査方向における色が異なる複数の色領域にて色に応じて色領域の副走査方向長さを異ならせたテスト画像データを記録ヘッドに入力する入力手段と、入力手段により記録ヘッドに入力されたテスト画像データを、記録ヘッドを用いて出力する出力手段と、出力手段によって出力された画像を読み取り手段で読み取った結果に基づいて得られた複数の色における各記録素子の出力補正データを格納する格納手段とを含んでいる。

ここで、複数の色材は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒を含み、入力手段は、記録ヘッドに対してイエローの色領域の副走査方向長さよりも黒の色領域の副走査方向長さが大きいテスト画像データを入力することを特徴とすることができる。また、複数の色材は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒を含み、入力手段は、記録ヘッドに対して、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の順に色領域の副走査方向長さが大きくなるテスト画像データを入力することを特徴とすることができる。

さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される補正装置は、複数の記録素子が配列された記録ヘッドを用いて出力した画像を読み取る読み取り手段と、読み取り手段にて読み取られた画像データに基づいて記録ヘッドにおける各記録素子の出力補正データを作成するスキャナ補正手段とを含み、スキャナ補正手段は、読み取られた画像データの濃度に基づいて、各記録紙素子の出力補正データを作成するのに用いられる取り込み画素数を変更することを特徴としている。
ここで、スキャナ補正手段は、読み取られた画像データのうち濃度が高い領域については取り込み画素数を多くし、濃度が低い領域については取り込み画素数を少なくすることを特徴とすることができる。

本発明によれば、低濃度から高濃度まで、記録ヘッドの出力むらに起因する濃度むらを抑制することができる。
また、本発明によれば、複数の色材を用いてカラー画像を形成する場合に、各色において、記録ヘッドの出力むらに起因する濃度むらを抑制することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
―実施の形態１―
図１は本実施の形態が適用されるＬＥＤプリントヘッドが用いられた画像形成装置の全体構成を示した図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。図１に示す画像形成装置は、本体１に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系１０、画像プロセス系１０を制御する画像出力制御部３０、例えばパーソナルコンピュータ(ＰＣ)２や画像読み取り装置(ＩＩＴ)３に接続され、これらから受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部(Image Processing System：ＩＰＳ)４０を備えている。

出力手段としての画像プロセス系１０は、水平方向に一定の間隔を置いて並列的に配置される複数のエンジンからなる画像形成ユニット１１を備える。この画像形成ユニット１１は、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の四つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋから構成されており、それぞれ、静電潜像を形成してトナー像を担持させる像担持体(感光体)である感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を露光する記録ヘッドであるＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４、ＬＰＨ１４によって得られた潜像を現像する現像器１５を備えている。また、画像プロセス系１０は、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２にて画像形成された各色のトナー像を記録用紙に多重転写させるために、この記録用紙を搬送する用紙搬送ベルト２１、用紙搬送ベルト２１を駆動させるためのロールである駆動ロール２２、感光体ドラム１２のトナー像を記録用紙に転写させる転写ロール２３、転写後の記録用紙上のトナー像を定着する定着器２４を備えている。

各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、現像器１５に収容されたトナーを除き、略同様な構成を備えている。ＰＣ２やＩＩＴ３から入力された画像信号は、画像処理部４０によって画像処理が施され、インタフェースを介して各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに供給される。画像プロセス系１０では、画像出力制御部３０から供給された同期信号等の制御信号に基づいて動作する。

まず、イエローの画像形成ユニット１１Ｙでは、帯電器１３により帯電された感光体ドラム１２の表面に、画像処理部４０から得られた画像信号に基づき、ＬＰＨ１４によって静電潜像を形成する。その静電潜像に対して現像器１５によってイエローのトナー像を形成し、形成されたイエローのトナー像は、図の矢印方向に回動する用紙搬送ベルト２１上の記録用紙に転写ロール２３を用いて転写される。同様にして、マゼンタ、シアン、黒のトナー像が各々の感光体ドラム１２上に形成され、用紙搬送ベルト２１上の記録用紙に各転写ロール２３を用いて順次転写される。多重転写された記録用紙上のトナー像は、定着器２４に搬送されて、熱および圧力によって記録用紙に定着される。

図２は、上述したＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４の構成を示した図である。ＬＰＨ１４は、多数のＬＥＤチップ６３(後述)が配列されて形成されたＬＥＤアレイ５１、ＬＥＤアレイ５１を支持すると共にＬＥＤアレイ５１の駆動を制御するための回路が形成されたプリント基板５２、各ＬＥＤから出射された光ビームを感光体ドラム１２表面に結像させるためのセルフォックレンズアレイ(ＳＬＡ：登録商標)５３を備え、プリント基板５２およびＳＬＡ５３は、ハウジング５４に保持されている。

ＬＥＤアレイ５１は、複数のＬＥＤチップが主走査方向(感光体ドラム１２の軸方向)に並べて配置され、プリント基板５２に取り付けられて形成されている。これらのＬＥＤチップは、一列あるいは千鳥状に配列される場合がある。ＬＥＤアレイ５１には、解像度に応じた画素数分のＬＥＤが主走査方向に配列されている。例えば、Ａ３サイズの短手(２９７ｍｍ)を主走査方向とする場合、６００ｄｐｉの解像度では、約４２.３μｍ毎に７０２０個のＬＥＤが配列されることになる。

また、ＳＬＡ５３は、結像レンズとしての屈折率分布型レンズが、解像度に応じた画素数(例えば本実施の形態では７０２０個)に対応して形成されている。このＳＬＡ５３によって、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１ＫのＬＥＤアレイ５１から出射された光ビームを集光し、対応する感光体ドラム１２に結像させることにより、感光体ドラム１２上の主走査方向に１ライン分の静電潜像が形成されることになる。さらに、プリント基板５２は、ＬＥＤアレイ５１の取り付け面が感光体ドラム１２の表面に対向するようにハウジング５４に装着されている。

図３は、画像出力制御部３０とＬＰＨ１４との関係を示す回路図である。図１にも示したように、ＬＰＨ１４は、画像出力制御部３０に接続されており、このＬＰＨ１４に内蔵される各回路の動作は画像出力制御部３０により制御される。図２に示したプリント基板５２は、１ライン分の画像データを格納するシフトレジスタ６１、画像データをラッチするラッチ回路６２、ラッチ回路６２にラッチされた画像データに応じた電流値をＬＥＤアレイ５１のＬＥＤチップ６３に供給することによりＬＥＤチップ６３の各ＬＥＤ６４を駆動するドライバ６５を備える。また、ドライバ６５には、後述する補正データを格納するＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable and Programmable ROM)６６が接続されている。

画像処理部４０から画像データが入力されると、画像出力制御部３０は、転送クロックに同期して１ライン分の画像データをシフトレジスタ６１に出力する。また、画像出力制御部３０は、１ライン分の画像データをシフトレジスタ６１に出力し終わったら、ＳＥＴ信号をラッチ回路６２に出力する。これにより、シフトレジスタ６１に格納された１ライン分の画像データがラッチ回路６２にラッチされる。そして、画像出力制御部３０がＳＴＲＯＢ信号をドライバ６５に出力すると、各ドライバ６５は、対応する画素データに応じた値の電流を対応する記録素子としてのＬＥＤ６４に供給する。これにより、各ＬＥＤ６４は、ドライバ６５から供給された電流値に応じた強度で発光する。

また、ドライバ６５には、このドライバ６５からＬＥＤ６４に出力(供給)される電流値を補正するためのレジスタ(図示せず)がそれぞれに備えられている。このレジスタには、ＬＥＤ６４の発光量を補正するための補正データが保持される。そして、ドライバ６５は、ラッチ回路６２にラッチされた画像データに基づく電流値を、レジスタに保持される補正データによって補正した後にＬＥＤ６４に供給する。この補正データは、予め演算されてＥＥＰＲＯＭ６６に格納されており、画像形成装置の電源オン時などの所定のタイミングに、ＥＥＰＲＯＭ６６から各ドライバ６５のレジスタに書き込まれ、保持される。

次に、上述したＥＥＰＲＯＭ６６に書き込まれる補正データを生成するための治具として用いられ補正装置として機能する補正データ生成装置７０について説明する。図４は、補正データ生成装置７０の機能構成を示すブロック図である。この補正データ生成装置７０は、記録用紙に形成された画像を画像データとして読み取る読み取り手段としての読み取り部７１と、読み取り部７１にて読み取られた画像データに基づいて所定の演算を行う画像データ演算部７２と、画像データ演算部７２にて演算された画像データにおける濃度むらデータを求める濃度むら演算部７３と、濃度むら演算部７３にて演算された濃度むらデータに基づいてこの濃度むらを抑制するための補正データを演算する補正データ演算部７４と、補正データ演算部７４における演算結果に基づいて画像形成装置に格納するための補正データを生成する補正データ生成部７５と、補正データ生成部７５にて生成された補正データを画像形成装置に設けられたＥＥＰＲＯＭ６６に書き込むドライバ７６とを備える。このドライバ７６は、画像形成装置に備えられたＥＥＰＲＯＭ６６と、例えば所定のケーブルおよびインタフェース(共に図示せず)を介して接続される。そして、記録用紙に形成されたテストパターンの濃度情報に基づいて補正データ生成装置７０にて形成された補正データは、上述したケーブルおよびインタフェースを介してＥＥＰＲＯＭ６６に書き込まれる。なお、画像データ演算部７２、濃度むら演算部７３、補正データ演算部７４、補正データ生成部７５によってスキャナ補正手段が構成される。

読み取り部７１は、画像形成装置から出力されたテスト画像データとしての所定の出力画像(以下、テストパターンとよぶ)を画像データとして読み取り、画像データ演算部７２へと出力する。この読み取り部７１としては、例えば画像形成装置に設けられたＩＩＴ３を利用することもできる。
画像データ演算部７２は、記録用紙上に形成されたテストパターンを読み取り部７１で読み取ることによって得られた画像データの傾きを検知して、この傾きの補正を行う。そして、傾きが補正された画像データは、濃度むら演算部７３へと出力される。
濃度むら演算部７３は、画像データ演算部７２より入力された画像データから、ＬＥＤ６４毎にその濃度データを主走査方向、副走査方向に平均化することにより濃度むらデータを求める。また、主走査方向(テストパターン形成時の主走査方向)に一次元的に変倍処理(拡大または縮小)を施すことにより倍率補正を行い、濃度むらデータの画素数とテストパターンを形成したＬＥＤ６４の数とを一致させ、各ＬＥＤ６４の位置との対応付けを行う。これにより、画像形成装置で形成した画像上に生じている主走査方向の濃度分布を求め、その結果を濃度むらデータとして補正データ演算部７４に出力する。

補正データ演算部７４は、濃度むら演算部７３から入力された濃度むらデータに基づいて、主走査方向の濃度分布を略平坦にするための補正データ(補正データＢとする)を算出する。つまり、この補正データＢは、画像形成装置の各ＬＥＤ６４により形成される画像の各画素の濃度が一様となるように、各ＬＥＤ６４における発光強度を補正するための補正値である。
補正データ生成部７５は、ドライバ７６を介して格納手段としてのＥＥＰＲＯＭ６６にアクセス可能とされており、ＥＥＰＲＯＭ６６に予め格納された補正データ(補正データＡとする)を補正データ演算部７４から入力された補正データＢと合成することにより、新たな補正データ(補正データＣとする)を生成し、この補正データＣを、ドライバ７６を介してＥＥＰＲＯＭ６６に書き込む。これにより、補正データ生成装置７０にて生成された出力補正データとしての補正データＣが画像形成装置のＥＥＰＲＯＭ６６に格納され、その後、画像形成装置の各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋでは、この補正データＣに基づいた画像形成処理が行われる。

次に、上述した補正データの生成に用いられるテストパターンの作成および読み取りについて詳細に説明する。このテストパターンは、画像形成装置によって記録用紙上に形成され、補正データ生成装置７０の読み取り部７１によって読み取られる。
図５は、ＬＥＤアレイ５１と記録用紙Ｐに形成されるテストパターンとの関係を模式的に示す図である。ＬＥＤアレイ５１は、図５(ａ)に示すように、主走査方向に並列配置された複数の記録素子としての７０２０個のＬＥＤ６４、具体的にはＬ１,Ｌ２,Ｌ３,・・・,Ｌ７０１８,Ｌ７０１９,Ｌ７０２０を有している。そして、テストパターンを形成する際には、その長手方向が主走査方向となるようにＡ４サイズの記録用紙Ｐをセットし、これら各ＬＥＤ６４を用いて、副走査方向にテストパターンとして同一色で複数の濃度の画像、具体的には、２０％濃度のテスト画像Ｃin20、３０％濃度のテスト画像Ｃin30、４０％濃度のテスト画像Ｃin40、５０％濃度のテスト画像Ｃin50となるような静電潜像、すなわち、複数の濃度領域に対応する静電潜像を形成している。また、図５(ｂ)に示すように、２０％濃度のテスト画像Ｃin20の副走査方向長さＷ20、３０％濃度のテスト画像Ｃin30の副走査方向長さＷ30、４０％濃度のテスト画像Ｃin40の副走査方向長さＷ40、５０％濃度のテスト画像Ｃin50の副走査方向長さＷ50は、Ｗ20＜Ｗ30＜Ｗ40＜Ｗ50の関係を有している。この理由については後述する。

一方、図６は、補正データ生成装置７０の読み取り部７１に設けられたラインセンサ７７と記録用紙Ｐに形成されるテストパターンとの関係を模式的に示す図である。ラインセンサ７７は、主走査方向に並列配置された複数個のセンサＳ１,Ｓ２,Ｓ３・・・を有している。そして、テストパターンを読み取る際には、その短手方向が主走査方向となるように、すなわち、上述したテストパターンの作成時とは主走査方向、副走査方向を入れ替えた状態でＡ４サイズの記録用紙Ｐをセットし、記録用紙Ｐ上に作成された２０％濃度のテスト画像Ｃin20、３０％濃度のテスト画像Ｃin30、４０％濃度のテスト画像Ｃin40、５０％濃度のテスト画像Ｃin50をラインセンサ７７で読み取る。この手法を用いることにより、同一濃度のテスト画像(例えば５０％濃度のテスト画像Ｃin50)を同じセンサ(例えばセンサＳ１,Ｓ２,Ｓ３)で読み取ることが可能となり、読み取るセンサが異なることによって生じる誤差の影響を低減することができる。また、ラインセンサ７７により１ライン分を読み取る毎に各ＬＥＤ Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,・・・,Ｌ７０１８,Ｌ７０１９,Ｌ７０２０に対応する画像データを取得できるという利点もある。

次に、テストパターンとして記録用紙Ｐ上に形成される各テスト画像Ｃin20, Ｃin30, Ｃin40, Ｃin50の副走査方向長さを、入力濃度Ｃinが高いほど大きくしている理由について説明する。
図７は、副走査方向における取り込み画素数すなわち補正データを作成するのに使用する画素数(取り込み画素数とよぶ)をパラメータとした場合の、主走査方向の位置(ＬＥＤ番号：ＬＰＨ画素番号とよぶ)、および、取り込み画素数を８００として取得した場合の平均濃度と該当する取り込み画素数で取得した場合の平均濃度との差(濃度差)の関係を示すグラフ図である。なお、この例では、ＬＰＨ画素番号１〜７０２０のうち、１０００〜１２００までを例示している。
同図より、取り込み画素数が多くなるほどノイズ分が減少し、濃度差が小さくなることがわかる。濃度差を小さくすることができれば、得られる補正データをより正確なものとすることができる。つまり、副走査方向の取り込み画素数をある程度確保しないと、正確な補正値は得られず、有効な光量補正が行えないということである。

また、図８は、入力濃度Ｃinをパラメータとした場合の、副走査方向における取り込み画素数、および、取り込み画素数を８００として取得した場合の平均濃度と該当する取り込み画素数で取得した場合の平均濃度との偏差σの関係を示すグラフ図である。
同図より、入力濃度Ｃinが大きい(濃度が高い)場合は、Ｃ入力濃度inが小さい(濃度が低い)場合よりも偏差σが大きいこと、換言すれば、入力濃度Ｃinが大きいほどばらつきも大きくなりやすい傾向にあることがわかる。すなわち、入力濃度Ｃinが大きい場合には、副走査方向における取り込み画素数を多くしないと、正確な補正ができないということである。図８に示す例では、例えばσ＝０.５程度のばらつきを許容する場合、入力濃度Ｃin20では、副走査方向における取り込み画素数を４２０程度に設定すればよいのに対し、入力濃度Ｃin50では、副走査方向における取り込み画素数を５６０程度に設定する必要があるということである。

そこで、本実施の形態では、複数の入力濃度Ｃinでテストパターンを形成するにあたって、テスト画像の入力濃度Ｃinが高くなるほど、そのテスト画像の副走査方向長さを大きくすることで、取り込み可能な画素数を多く設定できるようにしている。つまり、２０％濃度のテスト画像Ｃin20の副走査方向長さＷ20、３０％濃度のテスト画像Ｃin30の副走査方向長さＷ30、４０％濃度のテスト画像Ｃin40の副走査方向長さＷ40、５０％濃度のテスト画像Ｃin50の副走査方向長さＷ50を、Ｗ20＜Ｗ30＜Ｗ40＜Ｗ50の関係となるように設定している。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の出荷前に行われる、補正データを設定するための手順について、図９を参照しながら説明する。図９は補正データの設定手順を示すフローチャートである。まず、補正データを生成するのに先立って、画像形成装置にＬＰＨ１４等を搭載することにより、記録用紙Ｐ上にテストパターン等の画像を形成するための本体１の組み立てが行われ、各部の取り付け補正が行われる。この画像形成装置に内蔵されたＥＥＰＲＯＭ６６には、補正データの初期値(補正データＡ)が保持されており、この画像形成装置の電源ＯＮ時には、この補正データＡが読み出されて、ＬＰＨ１４の各ＬＥＤ６４を駆動するための各ドライバ６５のレジスタに記憶される。

そして、入力手段としてのＰＣ２より、テストパターンの内容と共にテストパターンを形成する指示が行われる。このテストパターン形成に関する指示が行われることにより、ＬＰＨ１４の各ＬＥＤ６４では、補正データＡに基づいて光量が補正された発光が行われ、この発光により感光体ドラム１２上に静電潜像が形成され、記録用紙Ｐ上には、図５(ｂ)に示すように、副走査方向にそれぞれ所定の長さにて２０％濃度のテスト画像Ｃin20、３０％濃度のテスト画像Ｃin30、４０％濃度のテスト画像Ｃin40、５０％濃度のテスト画像Ｃin50、すなわち、複数の濃度領域を有するテストパターンが出力される(ステップ１０１)。この記録用紙Ｐ上に形成された画像に基づき、補正データ生成装置７０にて、濃度むらを抑制するための補正データが生成される。そのために、画像形成装置の本体１と補正データ生成装置７０とが接続される。

ステップ１０１で記録用紙Ｐ上に形成された画像は、図６に示すように、画像形成時の主走査方向と副走査方向とを入れ替えた状態で補正データ生成装置７０の読み取り部７１において読み取られ(ステップ１０２)、この画像に含まれるテストパターンは画像データとして取得される。そして、画像データ演算部７２では、読み取られた画像データに基づいて、画像データのスキュー補正が行われる(ステップ１０３)。ここで、このスキュー補正は、図６に示すように、例えば５０％濃度のテスト画像Ｃin50における記録用紙Ｐ後端側の外側端部ａおよび２０％濃度のテスト画像Ｃin20における記録用紙Ｐ後端側の外側端部ｂの位置情報を検出し、これら外側端部ａおよび外側端部ｂの位置情報から画像データ全体の傾きを算出し、この傾きを補正することによって実現される。なお、外側端部ａおよび外側端部ｂはステップ１０１において同一のＬＥＤ６４によって形成されているため、検出される位置精度を高めることができる。これにより、記録用紙Ｐ上に実際に形成されたテストパターンと、読み取り部７１にて読み取られた画像データとの間の傾き誤差成分が除去される。

ステップ１０３においてスキュー補正が施された画像データは、濃度むら演算部７３において、主走査方向、副走査方向に濃度が平均化され、ノイズ分が除去される(ステップ１０４)。また、濃度むら演算部７３において、主走査方向(テストパターン形成時における主走査方向)に対する倍率補正が行われることにより、ＬＥＤ６４の数(７０２０)と一致するように主走査方向の画素数補正がなされる(ステップ１０５)。

ステップ１０５において画素数補正がなされた画像データは、補正データ演算部７４において入力濃度Ｃin毎の平均濃度が算出され(ステップ１０６)、ステップ１０６で求められた入力濃度Ｃin毎の平均濃度と各入力濃度Ｃinにおける各ＬＥＤ６４の出力濃度との偏差が演算される(ステップ１０７)。ここで、本実施の形態では、上述したように入力濃度Ｃinが高いほどその副走査方向長さを長く設定しており、その結果、演算に使用される画素数(取り込み画素数)は、入力濃度Ｃinが高いほど多くなっている。また、これを異なる観点から見れば、補正データ演算部７４では、入力濃度Ｃinが高い画像と低い画像とで取り込み画素数を変えており、入力濃度Ｃinが高い画像ほど取り込み画素数を多くしているということもできる。そして、入力濃度毎且つＬＥＤ毎に得られた偏差を補正分解能で割ることによって補正データ(補正データＢ)が算出される(ステップ１０８)。さらに、この補正データ演算部７４で算出された補正データＢと、ドライバ７６を介して画像形成装置のＥＥＰＲＯＭ６６より取得された補正データＡとを、補正データ生成部７５において合成することにより、濃度むらのない画像を形成するための補正データ(補正データＣ)が生成される。

そして、上述のようにして生成された補正データＣは、ドライバ７６を介して画像形成装置のＥＥＰＲＯＭ６６に書き込まれ(ステップ１０９)、ＥＥＰＲＯＭ６６内に格納される。この補正データＣがＥＥＰＲＯＭ６６に格納されることにより、補正データの設定が完了する。画像形成装置の本体１は、本体１に取り付けられた補正データ生成装置７０が取り外された後、出荷される。

したがって、画像形成装置は、ＥＥＰＲＯＭ６６に、濃度むらが発生しないように変更された補正データ(補正データＣ)が格納された状態で出荷されるので、出荷後のユーザによる使用時には、ＬＰＨ１４においてこの補正データを用いて光量補正を行いながら画像を形成することができる。これにより、濃度むらが抑制された良好な画像を形成することができる。

このように、本実施の形態では、ＬＰＨ１４を構成するＬＥＤ６４の光量補正を行うためのテストパターンを作成するにあたり、副走査方向に複数の入力濃度Ｃinのテスト画像を形成すると共に、入力濃度Ｃinが高いほどテストパターンにおけるテスト画像の副走査方向長さを大きく設定するようにした。これにより、入力濃度Ｃinが高いほど、補正データ作成時における取り込み画素数を増やすことが可能になる。このため、濃度ばらつきが出やすい高濃度の画像においても補正データの誤差を小さくすることができ、低濃度から高濃度まで、光量むらに起因する画像むらを抑えた画像形成を行うことが可能となる。
また、入力濃度Ｃinに応じてテスト画像の副走査方向長さを変えているので、１枚の記録用紙Ｐを有効に活用して１色分の補正を行うことが可能になる。したがって、本実施の形態のようなフルカラーのタンデム型画像形成装置の場合には、４枚の記録用紙Ｐを用いて全色の補正データ設定を行えばよいことになる。

―実施の形態２―
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、テスト画像の副走査方向長さを、濃度毎ではなく色毎に変えるようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図１０は、本実施の形態において、ＬＥＤアレイ５１と記録用紙Ｐに形成されるテストパターンとの関係を模式的に示す図である。そして、図１０(ａ)に示すように、副走査方向にテストパターンとして異なる色で同一の濃度の画像、具体的には、イエローの５０％濃度のテスト画像Ｙ(Ｃin50)、シアンの５０％濃度のテスト画像Ｃ(Ｃin50)、マゼンタの５０％濃度のテスト画像Ｍ(Ｃin50)、黒の５０％濃度のテスト画像Ｋ(Ｃin50)となるような静電潜像、すなわち、複数の色領域に対応する静電潜像を形成している。また、図１１(ｂ)に示すように、イエローのテスト画像Ｙ(Ｃin50)の副走査方向長さＹ50、シアンのテスト画像Ｃ(Ｃin50)の副走査方向長さＣ50、マゼンタのテスト画像Ｍ(Ｃin50)の副走査方向長さＭ50、黒のテスト画像Ｋ(Ｃin50)の副走査方向長さＫ50は、Ｙ50＜Ｃ50＜Ｍ50＜Ｋ50の関係を有している。

本発明者の実験によれば、実施の形態１における取り込み画素数および濃度ばらつきの関係と同様に、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の順に、副走査方向の取り込み数を多くしないと、有効な光量補正が行えないことが判明している。特に、黒については、画像むらや筋が目立ち易くなるため、補正データ生成時における取り込み画素数を多くする必要がある。一方、イエローについては、元々目立ちにくい色であるために、多少のばらつきがあったとしても、目視で画像むらや筋を確認しにくいことから、取り込み画素数を少なくしたとしてもさほど問題とはならない。なお、シアン、マゼンタについては、若干ではあるが、マゼンタの方が画像むらや筋が目立ちやすい。

そこで、本実施の形態では、ＬＰＨ１４を構成するＬＥＤ６４の光量補正を行うためのテストパターンを作成するにあたり、副走査方向に複数の色のテスト画像を形成すると共に、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の順にテスト画像の副走査方向長さを大きく設定するようにした。これにより、画像むらや筋が目立ちやすい色ほど、補正データ作成時における取り込み画素数を増やすことが可能になる。このため、特に濃度ばらつきが出やすい黒の画像においても補正データの誤差を小さくすることができ、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色において、光量むらに起因する画像むらを抑えた画像形成を行うことが可能となる。

また、色に応じてテスト画像の副走査方向長さを変えているので、１枚の記録用紙Ｐを有効に活用して４色分の補正を行うことが可能になる。そして、実施の形態１のようにさらに濃度毎の補正データも取得したい場合には、入力濃度毎に複数の用紙(例えば入力濃度Ｃin20,Ｃin30,Ｃin40,Ｃin50について行う場合には４枚)の記録用紙Ｐを用いて全色の補正データ設定を行うことができる。
さらに、例えば図１１に示すように、１枚の記録用紙Ｐ上に、複数の色と複数の濃度(例えばＣin50、Ｃin20)とを組み合わせたテストパターンを形成することも可能である。このようなテストパターンを用いれば、補正データ設定に必要な記録用紙Ｐの枚数をさらに少なくすることができる。

なお、実施の形態１,２では、画像形成装置の出荷前に補正データを取得する例について説明を行ったが、これに限られるものではなく、出荷後の画像形成装置のメンテナンスを行う際などに行うことも可能である。また、実施の形態１,２では、補正データ生成装置７０が画像形成装置の本体１とは別に設けられる例について説明を行ったが、これに限られるものではなく、補正データ生成装置７０の機能を本体１内に内蔵させてもよい。さらに、実施の形態１,２では、ＬＰＨ１４を用いた光記録を例にして説明を行ったが、これに限られるものではなく、例えば、インク吐出素子を複数並べて構成したインクジェットヘッドによる画像記録においても、同様に適用可能である。

画像形成装置の全体構成を示す図である。 ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)の構成を示した図である。 画像出力制御部とＬＰＨとの関係を示す回路図である。 補正データ生成装置の機能構成を示すブロック図である。 (ａ)(ｂ)は、ＬＥＤアレイと記録用紙上に形成されるテストパターンとの関係を模式的に示す図である。 読み取り部に設けられたラインセンサと記録用紙上に形成されるテストパターンとの関係を模式的に示す図である。 取り込み画素数をパラメータとした場合の、ＬＥＤの位置(ＬＰＨ画素番号)と平均濃度のばらつきとの関係を示すグラフ図である。 入力濃度をパラメータとした場合の、取り込み画素数と平均濃度の偏差との関係を示すグラフ図である。 補正データの設定手順を示すフローチャートである。 (ａ)(ｂ)は、実施の形態２におけるＬＥＤアレイと記録用紙上に形成されるテストパターンとの関係を模式的に示す図である。 (ａ)(ｂ)は、実施の形態１,２の変形例におけるＬＥＤアレイと記録用紙上に形成されるテストパターンとの関係を模式的に示す図である。

符号の説明

１…本体、２…パーソナルコンピュータ(ＰＣ)、３…画像読み取り装置(ＩＩＴ)、１０…画像プロセス系、１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ…画像形成ユニット、１２…感光体ドラム、１３…帯電器、１４…ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)、１５…現像器、２１…用紙搬送ベルト、３０…画像出力制御部、４０…画像処理部(ＩＰＳ)、５１…ＬＥＤアレイ、５２…プリント基板、５３…セルフォックレンズアレイ(ＳＬＡ)、５４…ハウジング、６３…ＬＥＤチップ、６４…ＬＥＤ、６５…ドライバ、６６…ＥＥＰＲＯＭ、７０…補正データ生成装置、７１…読み取り部、７２…画像データ演算部、７３…濃度むら演算部、７４…補正データ演算部、７５…補正データ生成部、７６…ドライバ、７７…ラインセンサ

Claims (8)

1. 主走査方向に複数の記録素子が配列された記録ヘッドと、
   主走査方向における入力濃度が同一であって主走査方向と直交する副走査方向における入力濃度がそれぞれで異なる複数の濃度領域にて、当該入力濃度が高いほど濃度領域の副走査方向長さを長く設定したテスト画像データを前記記録ヘッドに入力する入力手段と、
   前記入力手段により前記記録ヘッドに入力された前記テスト画像データを、当該記録ヘッドを用いて出力する出力手段と、
   前記出力手段によって出力された画像を読み取り手段で読み取った結果に基づいて得られた前記複数の入力濃度における各記録素子の出力補正データを格納する格納手段と
   を含む画像形成装置。
2. 前記入力手段により前記記録ヘッドに入力される前記テスト画像データ中の各濃度領域の副走査方向長さは、前記格納手段に格納するための前記出力補正データの作成において、複数の前記記録素子のそれぞれが検出した各濃度領域の濃度を記録素子毎に平均化するために用いられる取り込み画素数に基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記出力手段は、複数の前記濃度領域を有する画像を、１枚の記録材の一方の面にまとめて出力することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記記録ヘッドは、当該記録ヘッドに対向し且つ移動に伴って複数の前記記録素子による記録がなされる被記録体に対し、固定して取り付けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置。
5. イエローの色材および黒の色材を用いてカラー画像を形成する画像形成装置であって、
   主走査方向に複数の記録素子が配列された記録ヘッドと、
   主走査方向における色が同一であって主走査方向と直交する副走査方向における色が異なる複数の色領域にて、イエローの色領域に比べて黒の色領域の副走査方向長さを長く設定したテスト画像データを前記記録ヘッドに入力する入力手段と、
   前記入力手段により前記記録ヘッドに入力された前記テスト画像データを、当該記録ヘッドを用いて出力する出力手段と、
   前記出力手段によって出力された画像を読み取り手段で読み取った結果に基づいて得られた前記イエローおよび前記黒のそれぞれにおける各記録素子の出力補正データを格納する格納手段と
   を含む画像形成装置。
6. 前記画像形成装置は、前記イエローの色材および黒の色材に加えてシアンの色材およびマゼンタの色材を用いてカラー画像の形成を行い、
   前記入力手段は、前記イエローの色領域に比べてシアンの色領域の副走査方向長さを長く設定し、当該シアンの色領域に比べてマゼンタの色領域の副走査方向長さを長く設定し、当該マゼンタの色領域に比べて前記黒の色領域の副走査方向長さを長く設定した前記テスト画像データを前記記録ヘッドに入力し、
   前記格納手段は、前記出力手段によって出力された画像を読み取り手段で読み取った結果に基づいて得られた前記マゼンタおよび前記シアンのそれぞれにおける各記録素子の出力補正データをさらに格納することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記出力手段は、複数の前記色領域を有する画像を、１枚の記録材の一方の面にまとめて出力することを特徴とする請求項５または６記載の画像形成装置。
8. 前記記録ヘッドが、前記色材の色毎に複数設けられていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項記載の画像形成装置。

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