JP5824993B2 - 画像形成装置および発光素子ヘッド - Google Patents
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Description
また特許文献2には、微小変倍処理による主走査方向のラインに関する変倍においては主走査方向に予め設定された画素幅の処理ウインドウW1〜Wnをその微小変倍率に基づいた周期で設定し、その処理ウインドウ内の濃度平均と予め設定された閾値とに基づいて補間又は間引きを行う画素の濃度を設定する構成である画像形成装置が開示されている。
請求項3に記載の発明は、前記光量設定部は、前記重複する箇所と前記スクリーンの位置関係に応じて、前記第1の発光素子列の発光素子と前記第2の発光素子列の発光素子との光量を設定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である。
請求項4に記載の発明は、前記光量設定部は、前記重複する箇所により形成される画像の黒白画素比率に応じて、前記第1の発光素子列の発光素子と前記第2の発光素子列の発光素子との光量を設定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である。
請求項2の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、網点の配列の仕方による画像への影響がより生じにくくなる。
請求項3の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、スクリーン処理の際のスクリーンの位置による画像への影響がより生じにくくなる。
請求項4の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、発光素子列が副走査方向に重複する箇所における発光素子の光量設定がより簡単な方法でできる。
請求項5の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、形成される画像の乱れを抑制しつつ、主走査方向の倍率の補正をすることができる発光素子ヘッドを提供できる。
請求項6の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、発光素子列が副走査方向に重複する箇所における発光素子の光量を変更する制御がより簡単になる。
<画像形成装置の説明>
図1は本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成の一例を示した図である。
図1に示す画像形成装置1は、一般にタンデム型と呼ばれる画像形成装置である。この画像形成装置1は、各色の画像データに対応して画像形成を行なう画像形成プロセス部10、画像形成プロセス部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や画像読取装置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予め定められた画像処理を施す画像処理部40を備えている。
また、画像形成プロセス部10は、各画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kの感光体ドラム12にて形成された各色のトナー像を記録媒体の一例としての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と、用紙搬送ベルト21を駆動させるロールである駆動ロール22と、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手段の一例としての転写ロール23と、記録用紙にトナー像を定着させる定着手段の一例としての定着器24とを備えている。
その後、合成トナー像が静電転写された記録用紙は、定着器24まで搬送される。定着器24に搬送された記録用紙上の合成トナー像は、定着器24によって熱および圧力による定着処理を受けて記録用紙上に定着され、画像形成装置1から排出される。
図2は、本実施の形態が適用される発光素子ヘッド14の構成を示した図である。この発光素子ヘッド14は、ハウジング61と、発光素子として複数のLEDを備えた発光部63と、発光部63や信号発生回路100(後述の図3参照)等を搭載する回路基板62と、LEDから発せられる光を結像させて帯電器13により帯電された感光体ドラムを露光して静電潜像を形成させる光学素子の一例としてのロッドレンズ(径方向屈折率分布型レンズ)アレイ64とを備えている。
図3は、発光素子ヘッド14における回路基板62および発光部63の上面図である。
図3に示すように、発光部63は、回路基板62上に、60個の発光素子アレイチップの一例としての発光チップC(C1〜C60)を、主走査方向に二列に向かい合わせて千鳥状に配置して構成されている。さらに、回路基板62は、詳しくは後述するが、予め定められた閾値配列を有するスクリーンによりスクリーン処理された画像情報に基づき、LEDから発せられる光の光量を制御する光量制御部の一例としての信号発生回路100を搭載している。
図4(a)〜(b)は、本実施の形態が適用される発光チップCの構造を説明した図である。
図4(a)は、発光チップCをLEDの光が出射する方向から見た図である。また図4(b)は、図4(a)のIVb−IVb断面図である。
発光チップCには、発光素子アレイの一例として主走査方向に列状に配される複数のLED71が直線状に等間隔で配されている。また基板70の両側に発光素子アレイを駆動する信号を入出力するための電極部の一例としてのボンディングパッド72が発光素子アレイを挟むようにして配されている。そしてそれぞれのLED71には光が出射する側にマイクロレンズ73が形成されている。このマイクロレンズ73により、LED71から出射した光は集光され、感光体ドラム12(図2参照)に対して、効率よく光を入射させることができる。
このマイクロレンズ73は、光硬化性樹脂等の透明樹脂からなり、より効率よく光を集光するためその表面は非球面形状をとることが好ましい。また、マイクロレンズ73の大きさ、厚さ、焦点距離等は、使用されるLED71の波長、使用される光硬化性樹脂の屈折率等により決定される。
なお、本実施の形態では、発光チップCとして例示した発光素子アレイチップとして自己走査型発光素子アレイ(SLED:Self-Scanning Light Emitting Device)チップを使用するのが好ましい。自己走査型発光素子アレイチップは、発光素子アレイチップの構成要素としてpnpn構造を持つ発光サイリスタを用い、発光素子の自己走査が実現できるように構成したものである。
信号発生回路100には、画像出力制御部30(図1参照)より、ライン同期信号Lsync、画像データVdata、クロック信号clk、およびリセット信号RST等の各種制御信号が入力されるようになっている。そして、信号発生回路100は、外部から入力されてくる各種制御信号に基づいて、例えば画像データVdataの並べ替えや出力値の補正等を行い、各発光チップC(C1〜C60)のそれぞれに対して発光信号φI(φI1〜φI60)を出力する。なお、本実施の形態では、各発光チップC(C1〜C60)のそれぞれに、1個ずつ発光信号φI(φI1〜φI60)が供給されるようになっている。
発光チップCは、65個の転送サイリスタS1〜S65、65個の発光サイリスタL1〜L65を備えている。なお、発光サイリスタL1〜L65は、転送サイリスタS1〜S65と同様のpnpn接続を有しており、その中のpn接続を利用することで発光ダイオード(LED)としても機能するようになっている。また、発光チップCは、64個のダイオードD1〜D64および65個の抵抗R1〜R65を備えている。さらに、発光チップCは、第1転送信号φ1、第2転送信号φ2、そしてスタート転送信号φSが供給される信号線に、過剰な電流が流れるのを防止するための転送電流制限抵抗R1A、R2A、R3Aを有している。なお、発光素子アレイ81を構成する発光サイリスタL1〜L65は、図中左側からL1、L2、…、L64、L65の順で配列され、発光素子列すなわち発光素子アレイ81を形成している。また、転送サイリスタS1〜S65も、図中左側からS1、S2、…、S64、S65の順で配列され、スイッチ素子列すなわちスイッチ素子アレイ82を形成している。さらに、ダイオードD1〜D64も、図中左からD1、D2、…、D63、D64の順で配列されている。さらにまた、抵抗R1〜R65も、図中左からR1、R2、…R64、R65の順で配列されている。
各転送サイリスタS1〜S65のアノード端子は、GND端子に接続されている。このGND端子には、電源ライン102(図5参照)が接続され、接地される。
次に発光素子ヘッド14における主走査方向の位置ずれについて説明を行なう。
発光素子ヘッド14への発光チップCの取り付け精度および各発光チップCにおける発光サイリスタLの形成精度には限界がある。また上述したロッドレンズアレイ64(図2参照)には、焦点位置のばらつきが存在する。更に発光チップCが配される回路基板62(図2参照)に温度むらが生じることにより各発光チップCに熱膨張のむらが生じることがある。このような原因により感光体ドラム12の表面の主走査方向に対する露光範囲が予め定められた範囲から変化することがある。つまり主走査方向において倍率が変化する。そのためこの主走査方向における倍率の変化を補正する必要が生じる。なお以下、この主走査方向における倍率の変化の補正を単に「倍率補正」と言うことにする。
図7(a)〜(b)は、本実施の形態で使用する発光チップCの発光サイリスタLの配列の例について説明した図である。
図7(a)では、発光チップCの発光サイリスタLの配列と共に、発光チップC同士の配列についても併せて説明している。ここで図7(a)では、発光チップC1と発光チップC2、および発光チップC2と発光チップC3の境界部について例示しているが、他の発光チップC同士についても同様の関係が繰り返されるパターンとなっている。
図7(a)に示すように発光チップC1,C2,C3には、それぞれ発光サイリスタL1〜L65が配置されている。まず発光チップC1,C3について説明すると、発光サイリスタL3〜L62は、予め定められた第1の間隔にて連続して配される第1の発光素子列の一例である。また発光サイリスタL1〜L2および発光サイリスタL63〜L65は、第1の発光素子列の主走査方向両端部に第1の間隔(図7(b)におけるピッチP1)とは異なる間隔で配される第2の発光素子列の一例である。このうち発光サイリスタL63〜L65は、発光サイリスタL3〜L62の主走査方向両端部の一方で第1の間隔より狭い第2の間隔(図7(b)におけるピッチP2)で配されるものである。更に発光サイリスタL1〜L2は、発光サイリスタL3〜L62の主走査方向両端部の他方で第1の間隔より広い第3の間隔(図7(b)におけるピッチP3)で配されるものである。
また発光チップC2は、発光チップC1,C3と基本的に同様の構成を採るが、発光サイリスタL1〜L65の配列が発光チップC1,C3とは逆順となっている。つまり発光チップC2は、発光チップC1,C3を180°回転させて配したものである。
図8(a)〜(c)は、本実施の形態の倍率補正の第1の例について説明した図である。
図8(a)〜(c)では、斜線の画像形成を行なう場合を例として挙げている。そして倍率が主走査方向で拡大して変化したときに画像を主走査方向で縮小することで倍率補正する方法について説明している。ここで図8(b)では、倍率補正前の画像を概念的に図示している。また図8(c)では、本実施の形態の倍率補正後の画像を概念的に図示している。そして図8(a)では、図8(b)〜(c)の画像を形成する発光サイリスタLを対応して図示している。なお図8(a)は、図7(a)における発光チップC1と発光チップC2の境界部を拡大した図である。
ここで図9(a)と図9(b)とを比較すると、例えば、10番目に点灯する発光サイリスタLを見た場合、発光サイリスタLの1つ分図中左側にずれていることがわかる。つまり主走査方向に倍率を縮小して発光サイリスタLを点灯させることができる。
また本実施の形態では、発光チップC2の発光サイリスタL1〜L3は使用せずに主走査方向に倍率を縮小する倍率補正を行なったが、これを使用してもよい。つまり、上述した例では、発光チップC1の発光サイリスタL63〜L65を使用していたが、その代わりに発光チップC2の発光サイリスタL1〜L3を使用しても同様のことが実現できる。更に発光チップC1の発光サイリスタL63〜L65および発光チップC2の発光サイリスタL1〜L3の双方を使用することで、一方を使用する場合に比較して2倍の倍率補正が可能となる。
図10(a)〜(c)では、斜線の画像形成を行なう場合を例として挙げている。そして倍率が主走査方向で縮小して変化したときに画像を主走査方向で拡大することで倍率補正する方法について説明している。ここで図10(b)では、倍率補正前の画像を概念的に図示している。また図10(c)では、本実施の形態の倍率補正後の画像を概念的に図示している。そして図10(a)では、図10(b)〜(c)の画像を形成する発光サイリスタLを対応して図示している。なお図10(a)は、図7(a)における発光チップC2と発光チップC3の境界部を拡大した図である。
ここで図11(a)と図11(b)とを比較すると、例えば、10番目に点灯する発光サイリスタLを見た場合、発光サイリスタLの1つ分図中右側にずれていることがわかる。つまり主走査方向に倍率を拡大して発光サイリスタLを点灯させることができる。
また本実施の形態では、発光チップC3の発光サイリスタL1〜L2は使用せずに主走査方向に倍率を拡大する倍率補正を行なったが、これを使用してもよい。つまり、上述した例では、発光チップC2の発光サイリスタL64〜L65を使用していたが、その代わりに発光チップC3の発光サイリスタL1〜L2を使用しても同様のことが実現できる。更に発光チップC2の発光サイリスタL64〜L65および発光チップC3の発光サイリスタL1〜L2の双方を使用することで、一方を使用する場合に比較して2倍の倍率補正が可能となる。
更に、温度変化に起因する主走査方向における倍率の変化に対しても、例えば、発光素子ヘッド等の機内温度に対応して、上述した倍率補正を行なうことで、主走査方向における倍率の変化がより少ない発光素子ヘッド14を提供することができる。
図中発光チップC1〜C2の発光信号φIとして発光信号φI1〜φI2を図示している。なお説明をわかりやすくするため発光信号φI1〜φI2については並行して図示しているが、それぞれの発光信号φI1〜φI2について、このように互いに時間的に同時性を有して信号が送られるとは限らない。
図13(a)〜(b)では、スクリーンとして、振幅変調(AM:Amplitude Modulation)スクリーンを使用している。このスクリーンは、マトリックス状の閾値が配列したものである。即ち主走査方向および副走査方向に予め定められた閾値配列を有している。そしてこの閾値と画像情報の画素毎に値の比較を行なう。このとき画像情報が閾値以上だった場合は黒、閾値未満だった場合は、白とすることによりこのような網点が形成される。またここで挙げたスクリーンのスクリーン角度は60度である。つまり形成される網点が主走査方向に対し60度傾いて配列する。さらにこの画像での黒白画素比率は、13:37である。そして点線で挟まれた領域は、発光チップCの境界部、即ち主走査方向の倍率補正を行なう箇所において形成される画像を示している。なお図中上部には、この箇所の画像を形成するために使用する発光サイリスタLを対応させて図示している。
図14(a)〜(b)で示した画像は、図13(a)〜(b)で示した画像に対し、使用しているスクリーンが異なる点を除いては、同様のものである。ここで図14(a)〜(b)では、スクリーンとして、スクリーン角度が45度のものを使用している。
図15(a)〜(b)で示した画像は、図14(a)〜(b)で示した画像に対し、使用しているスクリーンは同じものである。ただし網点が形成される位置が、図中右方向(主走査方向)に1画素分ずれている。なお本実施の形態では、網点は主走査方向に10画素を1周期として形成されているため、図14(a)の場合を基準とした場合、スクリーン位相が1/10であるという表現を使用することがある。またこの場合、図14(a)〜(b)では、スクリーン位相が0/10であると表現することもできる。なおこの言い方をした場合、スクリーンが主走査方向に1画素ずれる毎にスクリーン位相は、0/10〜9/10の値を繰り返す。
図16は、画像処理部40における信号処理系の第1の例を説明した図である。また図17は、図16に示した信号処理系の動作を説明したフローチャートである。
図16に示した信号処理系は、画像データおよび使用するスクリーン選択情報を取得し画像データにスクリーン処理を施すスクリーン処理手段の一例としてのスクリーン処理部41と、倍率補正量を設定する補正量設定部42と、補正量設定部42により設定された倍率補正量に基づき画像データの主走査方向位置を補正する画像補正部43と、画像補正部43により処理された画像データを発光素子ヘッド14の信号発生回路100(図3参照)に画像データVdataとして送る出力I/F部44と、スクリーン選択情報と倍率補正量から発光サイリスタLから発せられる光の光量を設定する光量設定部45と、光量設定部45で発光サイリスタLの光量を設定するための情報を保持する光量データ記憶部46とを備える。
まずスクリーン処理部41が、画像データおよび使用するスクリーン選択情報を取得する(ステップ101)。そしてスクリーン選択情報に従い予め定められたスクリーンにより画像データにスクリーン処理をする(ステップ102)。次に補正量設定部42が、主走査方向の倍率変化を取得し、この倍率変化から倍率補正量を計算し設定する(ステップ103)。さらに画像補正部43が、この倍率補正量に基づきスクリーン処理された画像データの主走査方向位置を補正する(ステップ104)。この段階で発光チップCの境界部における重複する発光サイリスタLについて、第1の発光素子列と第2の発光素子列のどちらのものを発光させるかが決定される。一方、光量設定部45は、スクリーン選択情報および倍率補正量を取得し、この2つの情報を基にして、光量データ記憶部46から各発光サイリスタLの最適光量を設定する(ステップ105)。このとき図14および図15で説明したようにスクリーンと発光サイリスタLとの位置関係であるスクリーン位相が異なると黒白比率も変化する。そのためスクリーン位相についても考慮しつつ各発光サイリスタLの最適光量を設定する。そして出力I/F部44からは、画像データが信号発生回路100に対して送られ(ステップ106)、光量設定部45からは、最適光量が光量データとして信号発生回路100に対して送られる(ステップ107)。
図18に示した信号処理系は、図16で説明した信号処理系と同じく、スクリーン処理部41と、補正量設定部42と、画像補正部43と、出力I/F部44と、光量設定部45とをそれぞれ備える。ただし、図18に示した信号処理系の場合は、画像補正部43の後段に黒白画素比率カウント部47が配されている。この黒白画素比率カウント部47は、倍率補正を行なう各発光チップCの境界部に対応する箇所の画像の黒白画素比率をカウントする。この箇所は、図13〜図15で説明を行なった点線で挟まれた領域である。そして光量設定部45では、この黒白画素比率により発光サイリスタLの光量を設定する。
ここでステップ201〜ステップ204までの動作は、図17で説明したステップ101〜ステップ104の動作と同じである。
本実施の形態では、ステップ204の後、黒白画素比率カウント部47において倍率補正を行なう各発光チップCの境界部に対応する箇所のスクリーン処理後の画像の黒白画素比率をカウントする(ステップ205)。そして光量設定部45では、この黒白画素比率により発光サイリスタLの最適光量を設定する(ステップ206)。この最適光量は例えば下記(1)式により算出することができる。
また図16〜図17で説明した例では、光量設定部45は、第1の発光素子列と第2の発光素子列とが重複する箇所とスクリーンの位置関係に応じて発光サイリスタLの光量を設定している。一方、図18〜図19で説明した例では、光量設定部45は、第1の発光素子列と第2の発光素子列とが重複する箇所により形成される画像の黒白画素比率に応じて発光サイリスタLの光量を設定する。
発光サイリスタLの光量を調整するのは、選択されたスクリーンの全てに行なってもよいが、画像にディフェクトが生じやすいのは、上述したようにスクリーン処理を行なったときに網点の配列に45度成分もしくは90度成分が含まれる場合である。よって網点の配列に45度成分もしくは90度成分が含まれる場合に発光サイリスタLの光量を変更し、網点の配列に45度成分もしくは90度成分が含まれない場合は、発光サイリスタLの光量を変更せず、発光サイリスタLの規定光量で光らせる制御を行なってもよい。
Claims (6)
- 予め定められた閾値配列を有し、当該閾値が階調値の閾値であるスクリーンにより、画像の階調情報にスクリーン処理を施し、網点状の画像とするスクリーン処理手段と、
像を保持する像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
主走査方向に列状に配される発光素子からなる第1の発光素子列と、主走査方向に列状に配される発光素子からなり当該第1の発光素子列と少なくとも一部が副走査方向から見て重複して配される第2の発光素子列と、前記帯電手段により帯電された前記像保持体を露光して静電潜像を形成させる光学素子と、を備える静電潜像形成手段と、
前記静電潜像形成手段により形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記発光素子から発せられる光の光量を設定する光量設定部と、
を備え、
前記静電潜像形成手段の前記第1の発光素子列の発光素子の間隔と前記第2の発光素子列の発光素子の間隔とは、当該第1の発光素子列と当該第2の発光素子列とが重複する箇所において異なり、
前記光量設定部は、主走査方向の長さの倍率補正のために前記第1の発光素子列の発光素子に代えて前記第2の発光素子列の発光素子を発光させるときに、前記重複する箇所における当該第1の発光素子列の発光素子と当該第2の発光素子列の発光素子との光量を前記スクリーン処理手段において使用される前記スクリーンに応じて、適正な網点の濃度に対する濃度差をなくするように設定することを特徴とする画像形成装置。 - 前記スクリーンは、振幅変調スクリーンであり、当該振幅変調スクリーンを使用してスクリーン処理したときに形成される網点の配列に45度成分もしくは90度成分が含まれることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記光量設定部は、前記重複する箇所と前記スクリーンの位置関係に応じて、前記第1の発光素子列の発光素子と前記第2の発光素子列の発光素子との光量を設定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。
- 前記光量設定部は、前記重複する箇所により形成される画像の黒白画素比率に応じて、前記第1の発光素子列の発光素子と前記第2の発光素子列の発光素子との光量を設定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。
- 主走査方向に列状に配される発光素子からなる第1の発光素子列と、
主走査方向に列状に配される発光素子からなり前記第1の発光素子列と少なくとも一部が副走査方向から見て重複して配される第2の発光素子列と、
前記発光素子から発せられる光を結像させて感光体を露光し静電潜像を形成させるための光学素子と、
予め定められた閾値配列を有し、当該閾値が階調値の閾値であるスクリーンにより画像の階調情報にスクリーン処理を施すことで網点状になった画像の画像情報に基づき、前記発光素子から発せられる光の光量を制御する光量制御部と、
を備え、
前記第1の発光素子列の発光素子の間隔と前記第2の発光素子列の発光素子の間隔とは、当該第1の発光素子列と当該第2の発光素子列とが重複する箇所において異なり、
前記光量制御部は、主走査方向の長さの倍率補正のために前記第1の発光素子列の発光素子に代えて前記第2の発光素子列の発光素子を発光させるときに、前記重複する箇所における当該第1の発光素子列の発光素子と当該第2の発光素子列の発光素子との光量を前記スクリーンに応じて、適正な網点の濃度に対する濃度差をなくするように変更する制御を行なうことを特徴とする発光素子ヘッド。 - 前記スクリーンは、振幅変調スクリーンであり、
前記光量制御部は、前記振幅変調スクリーンを使用してスクリーン処理したときに形成される網点の配列に45度成分もしくは90度成分が含まれるときに、前記第1の発光素子列の発光素子と前記第2の発光素子列の発光素子との光量を変更する制御を行なうことを特徴とする請求項5に記載の発光素子ヘッド。
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