JP6308846B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば、図18(a)に示すような画像をプリントする場合、図18(b)に示すように、その形状が歪んでプリントされてしまうことになる。この歪みを扇形状に例えると、主走査位置においてニップ圧が低い位置が扇形状の外周側となり、また、ニップ圧の高い位置が扇形状の内周側となる。以下、この様な歪みを扇変形と呼ぶことにする。
図18(b)に示す扇変形したときの主走査位置における歪み量b1、歪み量b2それぞれは、0.1[mm]程度である。また、副走査方向の位置(副走査位置)における歪み量b3は、0.5[mm]程度である。このように、副走査位置における歪み量b3は、主走査位置における歪み量b1、b2よりも数倍大きいものとなる。そのため、扇変形による副走査方向の歪みは、プリントの画像品質に多大な影響を及ぼしてしまう、という問題がある。
図1は、複数色のトナーを用いて画像形成するデジタルフルカラープリンター(画像形成装置)の概略縦断面図である。なお、単色のトナー(例えば、ブラック)のみで画像形成する画像形成装置であっても良い。
画像形成装置100は、色別に画像を形成する4つの画像形成部(画像形成手段)101Y、101M、101C、101Bkを備える。ここでのY、M、C、Bkは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表している。画像形成部101Y、101M、101C、101Bkはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて画像形成を行う。画像形成部101Y、101M、101C、101Bkには感光体である感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkを備える。
感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkの周囲には、帯電装置103Y、103M、103C、103Bk、光走査装置104Y、104M、104C、104Bk、現像装置105Y、105M、105C、105Bkがそれぞれ設けられている。また、感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkの周囲には、ドラムクリーニング装置106Y、106M、106C、106Bkが配置されている。
また、中間転写体である中間転写ベルト107を介して、感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkに対向する位置には、一次転写装置111Y、111M、111C、111Bkが設けられている。
画像形成装置100は、さらに、中間転写ベルト107上のトナー像を記録媒体(例えば、用紙)Sに転写するための2次転写ローラ112、用紙S上のトナー像を定着するための定着装置113を備える。さらに、手差し給送カセット114、給紙カセット115、排紙部116を備える。
中間転写ベルト107上に転写された4色トナー像は、2次転写ローラ112において、手差し給送カセット114又は給紙カセット115から2次転写部T2へ搬送されてきた用紙S上に再び転写(2次転写)される。そして、用紙S上のトナー像は定着装置113で加熱定着され、排紙部116に排紙される。このようにして、搬送される記録媒体上にフルカラー画像が形成される。
なお、転写が終了したそれぞれの感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkは、ドラムクリーニング装置106Y、106M、106C、106Bkによって残留トナーが除去され、その後、画像形成プロセスが引き続き行われる。
本実施形態における光走査装置は、半導体レーザ401、コリメータレンズ402、絞り403、シリンドリカルレンズ404、回転多面鏡(以下、ポリゴンミラーという。)405を含んで構成される。光走査装置は、さらに、f−θレンズ406(レンズ406−a、レンズ406−b)、反射板409、ビームディテクトセンサ(以下、BDセンサという。)410を含んで構成される。半導体レーザ401は、後述するシーケンスコントローラ411からの制御信号に基づいて光ビームを発する。半導体レーザ401から発せられた光ビームは、コリメータレンズ402及び絞り403、シリンドリカルレンズ404を通過することで、光束全体が光軸中心に対してほぼ平行光となる。そして、所定のビーム径でポリゴンミラー405に入射される。ポリゴンミラー405は、図示しない駆動装置の駆動力により、図2中に示す矢印の方向に等角速度の回転を行う。入射した光ビームは、この回転に伴って連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。偏向ビームとなった光は、f−θレンズ406により集光作用を受け、感光ドラム102の表面上を走査する。BDセンサ410は、反射板409により反射された走査光が入射する位置に配置されており、光が入射したタイミングを検知ることで、走査するビームのタイミング検出を行う。
シーケンスコントローラ411は、CPU50、画像RAM51、画像処理部52、画像選択部53、フレームバッファ54、テストチャート画像RAM55、レーザ駆動部56、扇補正シード値保持部57、扇補正パラメータ保持部58を含んで構成される。ホストコンピュータ1は、ユーザからの操作入力を受け付ける入力部2、ユーザへ向けて各種情報を表示する表示部3を含んで構成される。以下、各ブロックの概略動作を説明した後に、詳細な動作の説明をする。
なお、画像形成装置100は、「通常プリントモード」、「テストチャート画像プリントモード」、「扇補正シード値入力モード」の3つの機能モードを備える。
通常プリントモードは、ホストコンピュータ1から入力された画像データを、扇変形による歪みの発生を打ち消すような画像データ(補正画像データ)に変換した上でプリントするモードである。
テストチャート画像プリントモードは、テストチャート画像RAM55に格納されているテストチャート画像を、扇補正処理なしにプリントするモードである。テストチャート画像の画像データは、主走査方向及び副走査方向に並ぶ画の集合である。
扇補正シード値入力モードは、ホストコンピュータ1から扇補正シード値保持部57に扇補正のためのパラメータ(扇補正シード値)の入力を受け付けるモードである。
画像処理部52は、画像形成装置100が通常プリントモードのとき、扇補正パラメータ保持部58に格納された扇補正パラメータに基づいて、画像RAM51に格納された画像データに対して画像処理を行う。この画像処理の結果、2次転写時の扇変形を打ち消す補正画像が生成される。画像選択部53は、画像形成装置100が通常プリントモードのとき、画像処理部52で処理された画像データをフレームバッファ54へ格納する。
また、画像形成装置100がテストチャート画像プリントモードのとき、テストチャート画像RAM55に格納されているテストチャート画像データを読み出して、フレームバッファ54へ格納する。レーザ駆動部56は、BDセンサ410のセンサ入力に同期しながら1走査分の画像データをフレームバッファ54から取得し、取得した画像データをレーザ駆動信号に変換して半導体レーザ401へ出力する。
なお、扇補正シード値入力モードの際に動作する機能ブロックは、ホストコンピュータ1、扇補正シード値保持部57である。
ここで、半導体レーザが走査する方向、つまり、記録媒体である用紙Sが搬送される第1方向と直交する第2方向を主走査方向と定義する。つまり、感光ドラム102が走査される方向が主走査方向である。また、用紙Sの搬送方向(第1方向)、つまり、この主走査方向と直行する方向を副走査方向と定義する。この場合のテストチャート画像は、副走査方向に所定の長さを有する辺200a、辺200bで表される線画である。
また、辺200a及び辺200bの主走査方向における感光ドラム102上の位置(主走査位置)は、図4(a)に示すように、感光ドラム102の中心位置(ドラム中心)を基準に左右対称に位置する。つまり、第2方向において異なる位置にそれぞれが形成される。用紙Sにおける相対位置が既知であるテストチャート画像の辺200aの副走査方向の長さを「A」、辺200bの副走査方向の長さを「B」、辺200aと辺200bとの間の距離を「2×C」として説明を進める。つまり、テストチャート画像は、辺200aを第1線画とする幅Aの直線画像、辺200bを第2線画とする幅Bの直線画像を有する。
例えば、2次転写時に扇変形が発生しない画像形成装置により、図4(a)に示すテストチャート画像をプリントした場合、用紙S上のテストチャート画像の形状は、図4(b)に示すような形状となる。図4(a)中の辺200aに対応するものが、図4(b)中の辺201aである。また、図4(a)中の辺200bに対応するものが、図4(b)中の辺201bである。扇変形は発生していないため、辺201aの長さは「A」、辺201bの長さは「B」である。また、辺201aと辺201bの間の距離は、扇変形の発生のあるなしに関わらず「2×C」のままである。つまり、テストチャート画像の用紙Sにおける相対位置は変化しない。
扇補正シード値入力画面Xは、用紙S上に形成されたテストチャート画像の左辺の長さの測定値を入力する「入力ボックスa」と、右辺の長さの測定値を入力する「入力ボックスb」を含んで構成される。入力ボックスaには、第1線画である辺202aの長さ「a」の値が入力される。入力ボックスbには、第2線画である辺202bの長さ「b」の値が入力される。これらの値それぞれが扇補正シード値(a、b)となる。
入力された扇補正シード値は、辺202a、辺202bそれぞれの主走査位置と関連付けられて扇補正シード値保持部57に格納される。また、扇補正シード値入力画面Xには、ユーザの入力操作の便宜をはかるため、用紙出力方向(用紙の搬送方向)を基準にして、入力ボックスa、bそれぞれに、どの測定値を入力するのかがわかるような模式図も示されている。
また、別例として、プリントすることにより形成されたテストチャート画像の第1線画、及び、第2線画それぞれの長さをセンサ類で検知し、この検知結果を扇補正シード値として自動入力される、つまり取得されるように構成することもできる。
CPU50は、画像をプリントする用紙Sのサイズを、ホストコンピュータ1から取得する(S500)。用紙Sのサイズは、例えばA4、B4などのサイズであり、これらのサイズは予め図示しない記憶部に記憶されている。
本実施形態では、例えば、用紙Sの主走査方向(第2の方向)の長さ(主走査長)pxが、px=325[mm]であり、副走査方向(第1の方向)の長さ(副走査長)pyが、py=210[mm]である場合の例を挙げて説明する。また、副走査方向に平行する用紙Sの左端を左辺とし、副走査方向に平行する用紙Sの右端を右辺とする。
なお、CPU50は、第1線画の長さ情報および第2線画の長さ情報を取得し、取得したこれらの情報から、補正条件を設定する設定手段として機能する。以下、詳細に説明する。
また、この場合において、主走査位置−Cにおける、辺202aの副走査方向の変動量は「a−A」で表される。つまり、この変動量は、辺202aの長さ「a」からテストチャート画像の左辺の副走査長Aを減算した差分(歪み量)として表される。また、主走査位置+Cにおける、辺202bの副走査方向の変動量は「b−A」で表される。つまり、この変動量は、辺202bの長さ「b」からテストチャート画像の左辺の副走査長Bを減算した差分(歪み量)として表される。
このような用紙S上の各主走査位置における副走査長の変動量は、主走査位置−Cと主走査位置+Cの2点から線形補間することで導出される。よって、主走査位置xにおける副走査長の変動量yは、下記の式1で表される。
用紙Sの左辺における変動量は、式1にx=−px/2を代入することで求められる。
CPU50は、用紙Sの右辺における変動量を導出する(S502)。具体的には、式1にx=px/2を代入して求める。
CPU50は、主走査位置xに対応する算出解像度pd[mm]を取得する(S503)。算出解像度pdは、予め画像形成装置100において決定されているものである。本実施形態では、算出解像度pdが20[mm]であるとして説明する。なお、算出解像度pdの値が小さいほど、扇補正処理後の画質が良好になる。
CPU50は、カウンタiにi=0を代入して初期化する(S504)。
CPU50は、用紙Sの左右端以外の主走査位置における導出フローが終了したか否かを判別する(S505)。例えば、「i×pd > 2/px」の条件を満たすときには、用紙サイズを超えた主走査位置で変動量yを導出することになる。そのため、この条件が満たされたとき、CPU50は、導出フローが終了したと判別して(S505:yes)、ステップS508の処理へ進む。また、導出フローが終了していないと判別した場合(S505:no)、CPU50は、主走査位置x=i×pd、主走査位置x=−i×pdそれぞれにおける副走査長の変動量yを導出する(S506)。
CPU50は、カウンタiの値に1を加算する(S507)。その後、ステップS505の処理へ戻る。
CPU50は、主走査位置とそれに対応する副走査長の変動量を画素単位[pix]に変換する(S509)。本実施形態では、一例として、画像解像度は2400dpiであるものとする。なお、小数点以下は四捨五入する。
CPU50は、左端が0画素目となるように主走査位置を修正する(S511)。具体的には、各主走査位置の値から、左端の主走査位置の値を減算する。
CPU50は、ステップS511の処理で得られた各値を、補正条件である扇補正パラメータとして扇補正パラメータ保持部58に格納する(S512)。
また、図7に示す各値は、テストチャート画像の左辺の長さAを200[mm]、右辺の長さBを200[mm]、辺202a(図4(c))の主走査位置−Cを−120[mm]、辺202bの主走査位置+Cを+120[mm]である場合の例である。さらに、入力ボックスaに入力した扇補正シード値aが200.5[mm]、入力ボックスbに入力した扇補正シード値bが199.5[mm]である場合の例である。なお、用紙Sの主走査長は、325[mm]である。
図7(b)に示す表は、ステップS508の処理後の、主走査位置と副走査長の変動量の関係を示している。図7(b)に示す表では、図7(a)に示す各変動量の値が、副走査長pyの画像における変動量の値に変換されている。
図7(c)に示す表は、ステップS509の処理後の、主走査位置と副走査長の変動量の関係を示している。図7(c)に示す表では、図7(b)に示す各値が、画像解像度が2400dpiである場合として、画素単位[pix]に変換されている。
図7(d)に示す表は、ステップS510の処理後の、主走査位置と副走査長の変動量の関係を示している。図7(d)に示す表では、図7(c)に示す各変動量が補正値に変換されている。
図7(e)に示す表は、ステップS511の処理後の、主走査位置と副走査長の変動量の関係を示している。図7(e)に示す表では、図7(d)に示す主走査位置が、左端が0画素目(主走査位置0)となるように修正されている。
つまり、ステップS512の処理においては、図7(e)に示した各値が補正条件である扇補正パラメータとして扇補正パラメータ保持部58に格納される。
画像処理部52は、図8に示す扇補正パラメータの主走査位置単位で画像データを各エリアに分割する。扇補正パラメータの主走査位置は、図8に示すように、0、4、8、16[pix]である。そのため、主走査方向の0から3画素目までがエリア0(ゼロ)、4から7画素目までがエリア1、8から11画素目までがエリア2、12から15画素目までがエリア3、16から19画素目までがエリア4となる。補正条件である扇補正パラメータとエリアの対応関係を、図10に示す。
本実施形態では、上記のような画像処理を、図7(e)に示す補正条件(扇補正パラメータ)に基づいて、画像RAM51に格納された画像データに対して行うことにより、補正画像を生成する。例えば、主走査長325[mm]の用紙に画像を形成する場合、画像RAM51には、主走査長30709画素の画像データが格納されている。
これにより、出力画像を検知するための構成部品を大幅に減少させることができるため、製造コストの低減を図ることができる。また、ユーザは、2つのパラメータ(扇補正シード値a、b)を入力する簡便な操作だけで、扇変形による画像不良の発生が回避された印刷物を得ることができる。さらに、テストチャート画像を出力した用紙サイズとは異なるサイズの用紙にプリントする場合であっても、プリント時の画像サイズに合わせて、扇変形による歪みの発生を打ち消すような補正画像を生成することができる。そのため、1セットのみのパラメータで、各種サイズの用紙に対応することができる。
また、テスト画像は、異なる主走査方向の位置に、副走査方向に延びる複数の線画を有する画像であれば他の画像でも構わない。例えば、テスト画像内に主査走査方向に延びる線画を有していても構わない。
本実施形態では、画像形成装置がテスト画像(テストチャート画像)を保持していない場合であっても、扇変形の補正が行える画像形成装置について説明する。なお、第1実施形態と重複する部分については、同じ符号を付して、その説明を省略する。
図13(a)に示す画像を正面から見て、用紙Sの搬送方向(第1方向)である副走査方向に平行する左側の直線画像を辺203a(第1線画)、右側の直線画像を辺203b(第2線画)とする。また、主走査方向(第2方向)に平行する直線画像を辺203c(第3線画)とする。辺203a及び辺203bの長さは等しく、また、辺203a及び辺203bは共に辺203cと直交する。つまり、第3線画は、第1線画及び第2線画これら2つの線画間の距離を表す線分である。また、辺203a及び辺203bの主走査位置は、感光ドラム102の中心位置を基準に左右対称な位置になる。
ユーザは、例えば既にプリントされている図13(a)に示す画像をスキャンした画像データを、ホストコンピュータ1を介して画像形成装置200に入力する。ユーザは、テストチャート画像プリントモードにして、入力された画像データのプリントを指示する。これにより、画像処理部52による画像処理が行なわれない状態でプリントが行われる。
扇補正シード値入力画面Yにおいて、ユーザは、左側の辺の長さを入力する「入力ボックスd」には、辺204aの長さ「d」の値を入力する。右側の辺の長さを入力する「入力ボックスe」には、辺204bの長さ「e」の値を入力する。左右の辺の間隔を入力する「入力ボックスf」には、辺204cの長さ「f」の値を入力する。ユーザにより入力された各値は、それぞれ扇補正シード値として扇補正シード値保持部57へ格納される。
図15は、扇補正パラメータの導出手順を説明するための図である。例えば、図15に示すように、感光ドラム102の中心地点を主走査位置「0(ゼロ)」とし、辺204aの主走査位置を「−g」、辺204bの主走査位置を「+g」とする。また、辺204aの副走査方向の後端位置を「p」、辺204bの副走査方向の後端位置を「q」とする。さらに、主走査位置0における副走査方向の長さ(副走査長)を「h」とする。なお、副走査長hは、辺204c上の主走査位置0の地点から、主走査位置0における辺204cの垂線が後端位置pと後端位置qを結ぶ直線と交わる地点までの長さである。
感光ドラム102上の各主走査位置における副走査長の変動量は、主走査位置−gと主走査位置+gの2点から線形補完することで導出される。よって、主走査位置xにおける副走査長の変動量yは、下記の式2で表される。
なお、式2の要素gは、g=f/2、式2の要素hは、h=(e+d)/2である。
これにより、テストチャート画像を格納するための構成部品が不要となるため、製造コストの低減をさらに図ることができる。また、ユーザは、3つのパラメータ(扇補正シード値)を入力する簡便な操作だけで、扇変形による画像不良の発生が回避された印刷物を得ることができる。
また、感光ドラム102の中心を基準にして扇補正を行う場合を例に挙げて説明した。別例として、例えば2つの辺の内いずれか一方を基準にして扇補正を行っても良い。例えば、長い方の辺が常に基準とされるように設定した場合、プリント対象の画像データに対する画像処理が拡大処理のみとなる。そのため、画像処理部の設計が容易になるという利点がある。また、短い方の辺が常に基準とされるように設定した場合、プリント対象の画像データに対する画像処理が縮小処理のみとなる。この場合においても、画像処理部の設計が容易になるという利点がある。更に、元画像サイズに対して、縮小後の画像サイズは必ず小さくなる。そのため、拡大処理を行う場合に比べて、フレームバッファ54の容量を小さくすることができるという利点もある。
Claims (9)
- 補正条件に基づき画像データに対して画像処理を行う画像処理手段と、
前記画像処理が行われた前記画像データに基づいて、感光部材を露光する露光手段と、
記録媒体を給送する給紙手段と、
前記感光部材上に形成された画像を、前記給紙手段から供給された前記記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体上の前記画像を定着する定着手段と、
前記露光手段および前記転写手段を制御して、前記記録媒体上に、それぞれ前記記録媒体の搬送方向に対応する第1方向に延びる第1線画と第2線画とを有するテスト画像を形成させる制御手段と、
ユーザによる前記第1線画の長さ情報および前記第2線画の長さ情報の入力が可能である操作部と、
前記ユーザから入力される前記第1線画の長さ情報および前記第2線画の長さ情報に基づき前記補正条件を設定する設定手段とを有し、
前記第1線画および前記第2線画は、前記記録媒体上における、前記第1方向と直交する第2方向において異なる位置に形成され、
前記画像処理手段は、前記画像処理が行われる画像データの前記第2方向における位置に基づき、前記補正条件を用いて前記画像処理が行われる画像データに対して前記画像処理を実行することを特徴とする、
画像形成装置。 - 前記設定手段は、前記第1線画の変動量および前記第2線画の変動量から前記補正条件を設定し、
前記変動量は、前記第1線画の長さ情報および前記第2線画の長さ情報から算出されことを特徴とする、
請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記設定手段は、前記画像を形成する際の画像解像度に基づいて、前記変動量を求めることを特徴とする、
請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記画像処理手段は、前記画像データに対し、前記補正条件に基づき画像の歪みを補正するための画像処理を行うことを特徴とする、
請求項1、2又は3に記載の画像形成装置。 - 前記第1および第2線画は、前記第2方向における前記感光部材の中心位置を基準にして左右対称となる異なる位置からそれぞれ前記第1方向に延びる線画として形成されることを特徴とする、
請求項1乃至4いずれか一項に記載の画像形成装置。 - 予めそれぞれが所定の長さを有する線画として、前記第1および第2線画それぞれを格納する格納手段をさらに有することを特徴とする、
請求項1乃至5いずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記設定手段は、前記テスト画像が形成された記録媒体のサイズと異なるサイズの記録媒体に前記画像を形成する場合、当該異なるサイズの記録媒体に対応する補正条件を設定することを特徴とする、
請求項1乃至6いずれか一項に記載の画像形成装置。 - 補正条件に基づき画像データに画像処理を行う画像処理手段と、
前記画像処理が行われた画像データに基づいて感光部材を露光する露光手段と、
記録媒体を給送する給紙手段と、
前記感光部材上に形成された画像を、前記給紙手段から供給された前記記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体上の前記画像を定着する定着手段と、
前記露光手段および前記転写手段を制御して、前記記録媒体上に、前記記録媒体の搬送方向である第1方向にそれぞれ延びる第1線画及び第2線画と、前記第1方向と直交する第2方向に延びる第3線画と、を有するテスト画像を形成させる制御手段と、
ユーザによる前記第1線画、前記第2線画および前記第3線画の長さ情報の入力が可能である操作部と、
前記ユーザから入力される前記第1線画、前記第2線画および前記第3線画の前記長さ情報に基づき前記補正条件を設定する設定手段とを有し、
前記第1線画および前記第2線画は、前記記録媒体における、前記第2方向において異なる位置に形成され、
前記第3線画は前記第1線画および前記第2線画の間の距離を表す線分であり、
前記画像処理手段は、前記画像処理が行われる画像データの前記第2方向における位置に基づき、前記補正条件を用いて前記画像処理が行われる画像データに対して前記画像処理を実行することを特徴とする、
画像形成装置。 - 前記設定手段は、前記第3線画の中心位置における前記第1方向の長さの変動量がゼロであるとし、前記第1線画の長さ情報および前記第2線画の長さ情報に基づき得られた当該第1線画の長さと当該第2線画の長さそれぞれの変動量から、前記補正条件を設定することを特徴とする、
請求項8に記載の画像形成装置。
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