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画像形成装置、およびその画像形成装置に用いるラインヘッドの位置調整方法 - セイコーエプソン株式会社
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発明の名称 画像形成装置、およびその画像形成装置に用いるラインヘッドの位置調整方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−90548(P2007−90548A)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
出願番号 特願2005−279839(P2005−279839)
出願日 平成17年9月27日(2005.9.27)
代理人 【識別番号】100109748
【弁理士】
【氏名又は名称】飯高 勉
発明者 井上 望 / 辻野 浄士
要約 課題
LEDラインヘッドの副走査方向の位置ずれを調整する構成とした、画像形成装置、およびその画像形成装置を用いたラインヘッドの位置調整方法。

解決手段
ホストコンピュータ10で作成された画像データをプリンターコントローラー2で受信し、画像生成部3で2次元のデジタル画像として生成する。画像処理部4はLEDアレイチップの書き込みタイミングのデータを生成する。画像処理部4からの信号に、書き込みタイミングを変化させる変調データ5が加えられて、LEDアレイチップ位置補正回路6に入力される。LEDアレイチップ位置補正回路6には、各色のLEDラインヘッド101Yなどに設けられているLEDアレイチップ位置情報8Yなどが入力される。前記補正回路6は、LEDアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる。
特許請求の範囲
【請求項1】
各色に対応した複数のLEDラインヘッドを用いて複数色の画像形成を同時に行う画像形成装置であって、
前記LEDラインヘッドの光源をなすLEDは、複数のLED発光部をアレイ状に配列されたLEDアレイチップを複数個基板上に実装してなり、前記LEDラインヘッドに搭載される全てのLEDアレイチップの副走査方向の位置誤差を予め測定する手段と、前記位置誤差を保持する記憶手段を有し、
前記LEDアレイチップの両端の発光部の副走査方向の位置誤差の平均として求められるLEDアレイチップ位置誤差平均値算出手段と、前記LEDアレイチップの一方端部の発光部の位置誤差、および隣接するLEDアレイチップの隣り合う端部の発光部の副走査方向の位置誤差との差であるLEDアレイチップ間段差の数値を求める手段と、前記LEDアレイチップ間段差の数値の大きさに応じて、前記LEDアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記LEDアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる手段は、前記位置誤差平均値の値に応じて前記LEDアレイチップの書き込みタイミングを変化させることで、みかけ上の前記LEDアレイチップの副走査方向の位置誤差を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。
【請求項3】
前記LEDアレイチップ位置誤差平均値の許容値を設定する手段と、前記LEDアレイチップ間段差の数値と前記許容値とを比較して、前記LEDアレイチップ間段差の数値を前記許容値の範囲内とするように、前記LEDアレイチップの書き込みタイミングを制御する手段とを有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。
【請求項4】
前記光源の射出光はSLAを透過させて被走査面に結像させる構成であって、前記LEDアレイチップの副走査方向の位置誤差の測定は、前記SLAを透過させた射出光により行なうことを特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記記憶手段は、前記LEDラインヘッドに設けられていることを特徴とする、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記LEDラインヘッドで形成される各画素を副走査方向において複数のサブ画素に分割して書き込む手段を有し、前記位置誤差の補正量が前記サブ画素の副走査方向の大きさを単位として形成されていることを特徴とする、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項7】
中間転写媒体を有することを特徴とする、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項8】
複数色の画像形成を同時に行う画像形成装置に用いるラインヘッドの位置調整方法であって、
LEDラインヘッドに搭載される全てのLEDアレイチップの副走査方向の位置誤差を予め測定する工程と、前記位置誤差を記憶する工程と、前記LEDアレイチップの両端の発光部の副走査方向の位置誤差の平均として求められるLEDアレイチップ位置誤差平均値を算出する工程と、前記LEDアレイチップの一方端部の発光部の位置誤差、および隣接するLEDアレイチップの隣り合う端部の発光部の副走査方向の位置誤差との差であるLEDアレイチップ間段差の数値を求める工程と、前記LEDアレイチップ間段差の数値の大きさに応じて、前記LEDアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる工程と、前記LEDアレイチップ位置誤差平均値の許容値を予め設定する工程と、前記LEDアレイチップ間段差の数値と前記許容値とを比較して、前記LEDアレイチップ間段差の数値を前記許容値の範囲内とするように、前記LEDアレイチップの書き込みタイミングを制御する工程とを有し、前記LEDアレイチップの前記LEDラインヘッドの中心線位置に対する副走査方向におけるみかけ上の位置ずれを補正することを特徴とする、ラインヘッドの位置調整方法。
【請求項9】
前記LEDラインヘッドで形成される各画素を副走査方向において複数のサブ画素に分割して書き込む工程と、前記位置誤差平均値の補正量を前記サブ画素の副走査方向の大きさを単位として形成する工程とを有することを特徴とする、請求項8に記載のラインヘッドの位置調整方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、LEDラインヘッドの副走査方向の位置ずれを調整する画像形成装置、およびその画像形成装置に用いるラインヘッドの位置調整方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、電子写真方式のトナー像形成手段は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像手段とを有している。
【0003】
カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置としては、上記のようなトナー像形成手段を、中間転写ベルトに対して、複数個(例えば4個)配置する。これら単色トナー像形成手段による感光体上のトナー像を順次中間転写ベルトに転写して、中間転写ベルト上で複数色(例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(黒))のトナー像を重ね合わせ、中間転写ベルト上でカラー画像を得る中間転写ベルト形式のものがある。
【0004】
タンデム方式のカラー画像形成装置(プリンター)において、発光素子としてLEDを用いるLEDラインヘッドにおいては、セルフォックレンズアレイ(SLA)などの等倍正立光学系を使用することが多いので、主走査方向の書き込み幅に相当するだけの数の画素をもったLEDが必要である。しかしながら、このようなサイズが大きなLEDアレイ(チップ)をモノリシックで製造することは現実的ではないので、複数のLEDアレイチップを基板上に配列、実装して所要の光源数を確保している。
【0005】
LEDアレイチップを基板上に実装(マウント)する際には、主走査方向、副走査方向に位置誤差が生じる。特に副走査方向の位置誤差は、チップマウンターの特性などから、ランダムにばらつくよりは、ある傾向をもって変化する場合が多い。よって、全体的にはLEDアレイチップのマウント位置が湾曲するような誤差を有している。このようなラインヘッドを4本用いて4色の画像を形成するときには、各ラインヘッドの湾曲の大きさ、方向がまちまちであるので、4色の画像形成位置を副走査方向に全体的に調整するだけでは不十分である。LEDラインヘッドに実装された各LEDアレイチップごとに、副走査方向の位置誤差を補正する必要がある。
【0006】
特許文献1(特開平4−291372号公報)には、LEDラインヘッドのアレイチップごとに副走査方向の位置ずれ情報を保持し、書込み時にアレイごとに書き込みタイミングをずらすことでアレイチップごとの位置誤差を補正することが記載されている。副走査方向のタイミングの制御は、副走査方向に分割露光を行うことで実現している。また、特許文献2(特開平2003−54029号公報)には、上記特許文献1と同様の技術が記載されている。特許文献2は、副走査方向の書き込み位置の制御で、1ライン以下のシフト量については、副走査方向の分割ではなく、タイミングを数種類設けることで対応している。
【0007】
【特許文献1】特開平4−291372号公報
【特許文献2】特開2003−54029号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記のような従来技術では、LEDアレイチップ毎に副走査方向の補正量を決定するための測定値として、LEDアレイチップの中央の画素や、LEDアレイチップの両端の位置データの平均値を参照し、その値のヘッド両端点を結んだ基準線からのずれ量によって、補正値を決定する方法が用いられる。このような補正について図3の説明図で説明する。
【0009】
図3の説明図において、図3(a)に示すように、LEDラインヘッドの各LEDアレイチップ71a(i)〜71g(i+6)が、ラインヘッドの中心線CLに対して位置誤差を有している。例えば、隣接するLEDアレイチップ71c、71d間における両端の画素Ea、Ebの位置データの段差は、Faである。また、隣接するLEDアレイチップ71d、71e間における両端の画素Ea、Ebの位置データの段差は、Fbである。
【0010】
このような状況において、例えばLEDアレイチップ71cで両端の画素Ea、Ebの位置データの平均値を参照し、その値のラインヘッド両端点を結んだ基準線CLからのずれ量によって、補正値を決定する。すなわち、ラインヘッドの中間点Ecの位置が見かけ上中心線CLの位置となるように、LEDアレイチップ71cの位置を書き込みのタイミングを制御することによって補正する。
【0011】
他のLEDアレイチップについても同じ手法で順次補正値を決定していくと、例えば隣接するLEDアレイチップ71c、71d間の段差は、Daとなる。また、隣接するLEDアレイチップ71d、71e間における両端の画素Ea、Ebの位置データの段差は、Dbとなる。すなわち、図3(b)のようにLEDアレイチップの境界での段差は、Da>Fa、Db>Fbとなり、補正前より拡大してしまう。
【0012】
特に、副走査方向の補正量が離散的な値しか取れない場合は、この段差がさらに拡大してしまう。このような、隣接するLEDアレイチップの両端の位置データの段差が大きいと、その部分で画像に食い違いを生ずる。したがって、階調画を網点や斜め線で表現する場合に、その段差部で濃度差を生じてしまうことになる。また段差がはなはだしい場合は、本来真っ直ぐな直線であるべきものが段差を生じてしまい画質が劣化する。
【0013】
このような画質の劣化を避けるために、LEDアレイチップの内部をさらに細分化して領域分割し、その領域ごとに細かく副走査方向の補正を行えば上記のような段差を生じることはなくなるが、制御回路が複雑になるという問題が生じる。特にLEDアレイチップ内のLED発光部の各々に対して異なる制御を行うと、当然配線も個別に行う必要があるので回路のみならず配線数も増加し、ボンディングワイヤーが増加してしまうという問題があった。
【0014】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、LEDラインヘッドの副走査方向の位置ずれを調整する構成とした、画像形成装置、およびその画像形成装置を用いたラインヘッドの位置調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、各色に対応した複数のLEDラインヘッドを用いて複数色の画像形成を同時に行う画像形成装置であって、
前記LEDラインヘッドの光源をなすLEDは、複数のLED発光部をアレイ状に配列されたLEDアレイチップを複数個基板上に実装してなり、前記LEDラインヘッドに搭載される全てのLEDアレイチップの副走査方向の位置誤差を予め測定する手段と、前記位置誤差を保持する記憶手段を有し、
前記LEDアレイチップの両端の発光部の副走査方向の位置誤差の平均として求められるLEDアレイチップ位置誤差平均値算出手段と、前記LEDアレイチップの一方端部の発光部の位置誤差、および隣接するLEDアレイチップの隣り合う端部の発光部の副走査方向の位置誤差との差であるLEDアレイチップ間段差の数値を求める手段と、前記LEDアレイチップ間段差の数値の大きさに応じて、前記LEDアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる手段とを有することを特徴とする。このような構成によれば、LEDアレイチップのマウント位置誤差による湾曲量を補正しながら、隣接するLEDアレイチップ間で生ずる画像の段差も小さくする画像形成装置が得られる。
【0016】
また、本発明の画像形成装置は、前記LEDアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる手段は、前記位置誤差平均値の値に応じて前記LEDアレイチップの書き込みタイミングを変化させることで、みかけ上の前記LEDアレイチップの副走査方向の位置誤差を補正することを特徴とする。このような構成によれば、実際のLEDアレイチップの基板に対する実装位置を変えることなく、書き込みタイミングの制御によりLEDアレイチップのみかけ上の位置を調整し、位置誤差を補正することができる。
【0017】
また、本発明の画像形成装置は、前記LEDアレイチップ位置誤差平均値の許容値を設定する手段と、前記LEDアレイチップ間段差の数値と前記許容値とを比較して、前記LEDアレイチップ間段差の数値を前記許容値の範囲内とするように、前記LEDアレイチップの書き込みタイミングを制御する手段とを有することを特徴とする。このような構成によれば、前記段差を許容値の範囲内としているので、画質劣化を効果的に防止することが可能となる。
【0018】
また、本発明の画像形成装置は、前記光源の射出光はSLAを透過させて被走査面に結像させる構成であって、前記LEDアレイチップの副走査方向の位置誤差の測定は、前記SLAを透過させた射出光により行なうことを特徴とする。この構成によれば、SLA透過後にLEDアレイチップの副走査方向の位置誤差を測定するので、SLAの誤差による副走査方向の位置誤差も合わせて検出することができる。
【0019】
また、本発明の画像形成装置は、前記記憶手段は、前記LEDラインヘッドに設けられていることを特徴とする。このような構成によれば、記憶手段を設けるスペースを節約することができる。
【0020】
また、本発明の画像形成装置は、前記LEDラインヘッドで形成される各画素を副走査方向において複数のサブ画素に分割して書き込む手段を有し、前記位置誤差の補正量が前記サブ画素の副走査方向の大きさを単位として形成されていることを特徴とする。このような構成によれば、書き込み画像の副走査方向の分解能を向上させることができる。
【0021】
また、本発明の画像形成装置は、中間転写媒体を有することを特徴とする。この構成によれば、中間転写媒体を有する画像形成装置において、画質劣化を防止することができる。
【0022】
本発明のラインヘッドの位置調整方法は、複数色の画像形成を同時に行う画像形成装置に用いるラインヘッドの位置調整方法であって、
LEDラインヘッドに搭載される全てのLEDアレイチップの副走査方向の位置誤差を予め測定する工程と、前記位置誤差を記憶する工程と、前記LEDアレイチップの両端の発光部の副走査方向の位置誤差の平均として求められるLEDアレイチップ位置誤差平均値を算出する工程と、前記LEDアレイチップの一方端部の発光部の位置誤差、および隣接するLEDアレイチップの隣り合う端部の発光部の副走査方向の位置誤差との差であるLEDアレイチップ間段差の数値を求める工程と、前記LEDアレイチップ間段差の数値の大きさに応じて、前記LEDアレイチップ位置誤差平均値の補正量を変化させる工程と、前記LEDアレイチップ位置誤差平均値の許容値を予め設定する工程と、前記LEDアレイチップ間段差の数値と前記許容値とを比較して、前記LEDアレイチップ間段差の数値を前記許容値の範囲内とするように、前記LEDアレイチップの書き込みタイミングを制御する工程とを有し、前記LEDアレイチップの前記LEDラインヘッドの中心線位置に対する副走査方向におけるみかけ上の位置ずれを補正することを特徴とする。このようなラインヘッドの位置調整方法によれば、LEDアレイチップのマウント位置誤差による湾曲量を補正しながら、隣接するLEDアレイチップ間で生ずる画像の段差も小さくすることができる。
【0023】
また、本発明のラインヘッドの位置調整方法は、前記LEDラインヘッドで形成される各画素を副走査方向において複数のサブ画素に分割して書き込む工程と、前記位置誤差平均値の補正量を前記サブ画素の副走査方向の大きさを単位として形成する工程とを有することを特徴とする。このようなラインヘッドの位置調整方法によれば、隣接するLEDアレイチップ間で生ずる画像の段差を更に小さくすることができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明は、LEDアレイチップのマウント位置誤差による湾曲量を補正しながら、隣接するLEDアレイチップ間で生ずる画像の段差も小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
本発明の実施形態においては、4つの感光体に4つのラインヘッドで露光し、4色の画像を同時に形成し、1つの無端状中間転写ベルト(中間転写媒体)に転写する、タンデム式カラープリンター(画像形成装置)に用いるラインヘッドを対象としている。図5は、発光素子としてLEDを用いたタンデム式画像形成装置の一例を示す縦断側面図である。この画像形成装置は、同様な構成の4個のLEDアレイ露光ヘッド101K、101C、101M、101Yを、対応する同様な構成である4個の感光体ドラム(像担持体)41K、41C、41M、41Yの露光位置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。
【0026】
図5に示すように、この画像形成装置は、駆動ローラ51と従動ローラ52とテンションローラ53が設けられており、テンションローラ53によりテンションを加えて張架されて、図示矢印方向(反時計方向)へ循環駆動される中間転写ベルト(中間転写媒体)50を備えている。この中間転写ベルト50に対して所定間隔で配置された4個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体41K、41C、41M、41Yが配置される。
【0027】
前記符号の後に付加されたK、C、M、Yはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示す。他の部材についても同様である。感光体41K、41C、41M、41Yは、中間転写ベルト50の駆動と同期して図示矢印方向(時計方向)へ回転駆動される。各感光体41(K、C、M、Y)の周囲には、それぞれ感光体41(K、C、M、Y)の外周面を一様に帯電させる帯電手段(コロナ帯電器)42(K、C、M、Y)と、この帯電手段42(K、C、M、Y)により一様に帯電させられた外周面を感光体41(K、C、M、Y)の回転に同期して順次ライン走査する本発明の上記のようなLEDアレイ露光ヘッド(ラインヘッド)101(K、C、M、Y)が設けられている。
【0028】
また、このLED露光ヘッド101(K、C、M、Y)で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像装置44(K、C、M、Y)と、この現像装置44(K、C、M、Y)で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト50に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ45(K、C、M、Y)と、転写された後に感光体41(K、C、M、Y)の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置46(K、C、M、Y)とを有している。
【0029】
ここで、各LEDアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)は、LEDアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)のアレイ方向が感光体ドラム41(K、C、M、Y)の母線に沿うように設置される。そして、各LEDアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)の発光エネルギーピーク波長と、感光体41(K、C、M、Y)の感度ピーク波長とは略一致するように設定されている。
【0030】
現像装置44(K、C、M、Y)は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体41(K、C、M、Y)に接触あるいは押厚させることにより、感光体41(K、C、M、Y)の電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。
【0031】
このような4色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ45(K、C、M、Y)に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト50上に順次一次転写され、中間転写ベルト50上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ66において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、定着部である定着ローラ対61を通ることで記録媒体P上に定着され、排紙ローラ対62によって、装置上部に形成された排紙トレイ68上へ排出される。
【0032】
なお、図5中、63は多数枚の記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット、64は給紙カセット63から記録媒体Pを一枚ずつ給送するピックアップローラ、65は二次転写ローラ66の二次転写部への記録媒体Pの供給タイミングを規定するゲートローラ対、66は中間転写ベルト50との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、67は二次転写後に中間転写ベルト50の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。
【0033】
図6は、像書込手段101を拡大して示す概略の斜視図である。図6において、LED71は、長尺のハウジング70中に保持されている。長尺のハウジング70の両端に設けた位置決めピン79をケースの対向する位置決め穴に嵌入させると共に、長尺のハウジング70の両端に設けたねじ挿入孔78を通して固定ねじをケースのねじ穴にねじ込んで固定することにより、各像書込手段101が所定位置に固定される。
【0034】
像書込手段101は、基板72上にLED71の発光部73を載置し、同じ基板72上に形成された駆動回路74により駆動される。屈折率分布型ロッドレンズアレイ(SLA)75は結像光学系を構成し、発光部63の前面に配置される屈折率分布型ロッドレンズ76を俵積みしている。ハウジング70は、基板72の周囲を覆い、像担持体に面した側は開放する。このようにして、屈折率分布型ロッドレンズ76から像担持体に光線を射出する。
【0035】
図5、図6に示したようなLEDラインヘッドの製造時においては、各LEDアレイチップをLED基板に実装後、ハウジングなどを組み立てる。LEDアレイチップの発光部から射出された光ビームは、セルフォックレンズアレイ(SLA、日本板硝子株式会社の商品名)により等倍正立像として被走査面に結像する。LEDラインヘッドの製造時において、各LEDアレイチップの両端点の発光部を点灯させて、SLA透過後の各発光部の結像位置の副走査方向の誤差を測定する。SLA透過後に測定するのは、SLAの誤差による副走査方向の位置も合わせて検出するためである。
【0036】
各LEDアレイチップの位置誤差のデータは、LEDラインヘッドに内蔵されたEEPROMに出荷時に書き込んでもよいし、別のデータとしてプリンター内部の制御部などに転送しても良い。このようにして製造されたLEDラインヘッドを組み込んだ画像形成装置(プリンター)においては、電源投入時に各ラインヘッドの各LEDアレイチップの両端点の副走査方向の誤差を、LEDラインヘッドに内蔵されたEEPROMから読み出すか、プリンター内部から読み出す。
【0037】
前記した図3(a)において、今i番目のLEDアレイチップ(71a)の書き始め側において、端部に設けた発光部の結像位置のY座標(すなわち副走査方向の座標値)を(Yi.1)、反対側の端部の発光部のY座標を(Yi.2)とする。ラインヘッドの中心線CLの位置が座標0となる。なお、実際のラインヘッドにおいては、ラインヘッドの取り付け基準(ピンなど)に対して、結像位置はラインヘッド全体として傾向的に傾いていたり、全体的に一方向にずれていたりするが、それらについては別途補正あるは調整が行われるものとする。よって、上記Y座標は、全体的な傾きやずれを除いたLEDアレイチップ間の相対値として説明する。今、各LEDアレイチップの座標が表1に示す値であったとする。
【0038】
【表1】


【0039】
従来技術では、LEDアレイチップの中心、すなわち、LEDアレイチップ71aの例では、(Yi.1+Yi.2)/2を0にする補正を行う。この例では、補正前のLEDアレイチップ71aの両端の位置データは、中心線CLに対するずれ量が、一方端部Eaで0、他方端部Ebで13であるから、補正量は(0+13)/2=6.5、となる。したがって、LEDアレイチップ71aの一端Eaは、中心線CLに対してー6.5の位置に補正し、他端Ebは+6.5の位置に補正する。この際の、LEDアレイチップ71aの中心Ecにおける中心線CLに対するずれ量は、0となる。また、隣接するLEDアレイチップ71bの一端Eaの位置データは0であるから、LEDアレイチップ71aの他端Ebと、LEDアレイチップ71bの一端Ea間の画素段差は、6.5となる。
【0040】
以下、各LEDアレイチップ71a〜71gについて、同様の処理で位置補正を行うと、隣接するLEDアレイチップの両端で隣り合う画素の段差は、最大15.5μm(LEDアレイチップ71f〜71g間)となり、大きな値となっている。これは、各LEDアレイチップが平行移動するようにずれるだけでなく、傾き誤差も持って実装されるためである。
【0041】
本発明では、このような隣接するLEDアレイチップの両端で隣り合う画素間の段差を低減するような処理を行う。具体的には、図4で説明する。図4(a)は、図3(a)と同じ図である。LEDアレイチップの位置補正処理において、一旦従来技術と同様にチップ中心位置でずれ量が0となる補正値を計算する。すなわち、図示を省略しているが、図3(b)と同じ位置補正を行う。
【0042】
図3(b)と同じ位置補正を行った状態で、両端部の隣接する画素の段差を計算する。この際に、LEDアレイチップ中心(平均)の副走査方向のずれ量を8μmまで許容して、チップの段差を7.5μmまで軽減するものとする。表1で示されているように、前記ずれ量の最大値は15.5μmであるから、許容値を超えている。
【0043】
そこで、前記のような各LEDアレイチップ中心(平均)の副走査方向のずれ量を8μm、隣接するLEDアレイチップの両端で隣り合う画素の段差を7.5μm以内とするように、各LEDアレイチップの位置補正を行う。図4(b)は、補正後の各LEDアレイチップの位置を示している。このような各LEDアレイチップの位置補正結果を表2に示す。
【0044】
【表2】


【0045】
表2において、LEDアレイチップ76aの補正量は13である。すなわち、画素Ea、Ebの位置をそれぞれ副走査方向に座標値13だけ移動する。このときのLEDアレイチップ76aの中心Ecにおける、ラインヘッドの中心線CLに対する誤差(位置誤差平均値)は、―6.5である。次に、LEDアレイチップ76bの補正量は28である。すなわち、中心線CLの座標値0よりも数値5だけ図示下方に補正される。したがって、位置補正後の画素Ea、Ebの位置に対応する座標値は(―5、−5)となる。このときのLEDアレイチップ76bの中心における誤差は、―5である。また、LEDアレイチップ76aの画素Ebに対応する位置と、LEDアレイチップ76bの画素Eaに対応する位置との段差は5となる。
【0046】
以下、各LEDアレイチップ76c〜76gについても、同様の処理を繰り返す。この結果、LEDアレイチップ76cの画素Ebに対応する位置と、LEDアレイチップ76dの画素Eaに対応する位置との段差Dcは4となる。また、LEDアレイチップ76dの画素Ebに対応する位置と、LEDアレイチップ76eの画素Eaに対応する位置との段差Ddは3となる。表2を表1と対比すると、前記隣接するLEDアレイチップ間の段差は大幅に低減されていることがわかる。
【0047】
このように、全てのLEDアレイチップにおける前記段差が所定値以下にならないときには、再度上記の処理を繰り返して所定値以下となるようにする。それでも、許容値の条件を満たさないときは、LEDアレイチップの中心のずれ量の許容値を緩和する。なおこの補正は実際には書き込みタイミングをチップごとに変化させることで行うので、実際には補正値は時間であるが、簡単のために表2では長さで表示してある。
【0048】
また、図4では、位置補正によって書き込みタイミングがずれたときの各LEDアレイチップのみかけ上の露光位置を模式的に示したものであり、物理的なLEDアレイチップの位置が変化しないことは言うまでもない。このように、LEDアレイチップ中心のずれ量の許容値と、隣接段差の許容値を適宜設定することで、LEDアレイチップ全体のずれ量と、LEDアレイチップ間の段差のいずれも適切な値に設定できる。なお、LEDアレイチップの実装時の傾き大きいときは、LEDアレイチップ中心のずれ量と、LEDアレイチップ間の隣接段差の許容値を大きくしてやらないと、この2つの値を両立させることが難しくなる。
【0049】
上記表2は、前記のように、LEDアレイチップ中心(平均)の副走査方向のずれ量を8μmまで許容して、LEDアレイチップの段差を7.5μmまで軽減した例である。このような前記ずれ量と段差の配分は、本発明が適用されるLEDラインヘッドの特性や、画像形成装置の用途によって変わりうる。一般に、隣接画素の段差は、一定の許容限界があるのに対して、LEDアレイチップ中心のずれ量は、他の要因による副走査方向の色ずれ量と合算して、全体的に配分されるので、比較的は自由度がある。具体的には、例えば画素密度が600dpi(1インチ=25.4mmあたり600画素)の画像を形成する場合、隣接画素の段差は1/4画素〜1/2画素程度に抑えるのが望ましいが、LEDアレイチップ中心の誤差は、他の色ずれ要因の大小により1/2画素〜2画素程度の値を取りうる。
【0050】
以上で述べた説明は、各LEDアレイチップごとに任意のタイミングで書き込み位置をずらすことが可能であるという前提にたっていたが、回路構成が複雑になるし、上記のようにLEDアレイチップの中心位置と、隣接画素間のいずれかで一定の残存誤差があるので、むやみに時間分解能を上げても効果が限られる。
【0051】
そこで、副走査方向に画素を数分割し、その分割したサブ画素単位で、書き込みタイミングをずらす方法(改良例)が実用的である。この場合、副走査方向に画素が分割されるので、書き込み画像の副走査方向の分解能が向上することは言うまでもないし、それが改良例の主たる目的である。
【0052】
各LEDアレイチップ単位でこのようにサブ画素単位で書込みタイミングをずらすためには、元の画素の階調値が分割されたサブ画素の階調値をずらすサブ画素の数だけ一時的に記憶しておく必要がある。例えば、3/4画素分タイミングをずらすためには、サブ画素3つ分の階調値を該当LEDアレイチップ上の全ての画素について記憶する。
【0053】
なお、この一時記憶のためのメモリは、画像の傾き(スキュー)をタイミングで補正するためのものと兼用することも可能である。以下の例は、副走査方向に画素を4分割して、書き込みタイミングを処理した場合の例で、上記のように600dpiの解像度においては、4分割すると約10.6μmの分解能が得られる。次に、このような処理について、表3(従来例)、表4(本発明)で説明する。
【0054】
当然ながら、表3、表4の処理では表2に示した先の例に比べると、この分解能に起因する誤差が生じる。なお、表3、表4中の補正量の欄には、書き込みをずらせるサブ画素数(1/4〜4/4)を併記してある。このように、画素の1/4分割を行った場合においても、従来技術のようにチップの中心位置のずれ量にのみに着目して補正処理を行うと表3のように、隣接画素間の段差が大きくなってしまう。
【0055】
【表3】


【0056】
表3において、例えばLEDアレイチップ76aの一方端部の画素Eaの位置に対応する座標を1/4画素分(10.6μm)補正する。この際に、LEDアレイチップ76aの他方端部の画素Ebの位置に対応する座標は、(13―10.6)=2.4、となる。また、LEDアレイチップ76aの中心での位置誤差は、(―10.6+2.4)/2=―4.1、となる。以下同様の処理を行うと、隣接するLEDアレイチップ間の段差の最大値は、―14.2、となる。
【0057】
これに対して本発明を適用した場合は、表4に示されているように、LEDアレイチップ中心のずれ量と、隣接するLEDアレイチップ間の画素間の段差に一定の許容値を設定している。このため、LEDアレイチップ中心のずれ量は若干増加する代わりに、隣接するLEDアレイチップ間の画素の段差は小さくなっていることがわかる。
【0058】
【表4】


【0059】
以上の例では、LEDアレイチップごとに書込みタイミングを変化させて、LEDアレイチップの位置補正を行っていたが、必ずしもLEDアレイチップ単位で位置補正しなくても、2つのLEDアレイチップをひとまとめにして補正しても良い。また、より精度が要求される場合には、1つのLEDアレイチップを主走査方向で2分割し、各々について補正を行うことも可能である。このような場合でも従来技術で述べたように細分化するのではなく、位置ずれや段差が許容できる上限まで分割数を少なくすることが重要である。
【0060】
図1は、本発明の実施形態の例を示すブロック図である。図1において、プリンター(画像形成装置)1は、ホストコンピュータ10と接続されており、ホストコンピュータ10で作成された画像データをプリンターコントローラー2で受信する。画像データは、ホストコンピュータ10に代えて、パソコンやネットワーク、あるいはデジタルカメラやスキャナからプリンターコントローラー2に直接供給される構成とすることもできる。
【0061】
プリンターコントローラー2に供給される画像データは、プリンターコントローラー2内の画像生成部3で、2次元のデジタル画像としてメモリ上に生成される。線画や文字もこの段階で画素毎の階調データとして展開される。さらに必要に応じて解像度の変換や、カラー画像の場合はRGBからCMYKへの色変換なども画像生成部3で行われる。
【0062】
生成された2次元の画像データに対して、画像処理部4でLEDアレイチップの書き込みタイミングのデータを生成する。画像処理部4からの信号に、前記書き込みタイミングを変化させる変調データ5が加えられて、LEDアレイチップ位置補正回路6に入力される。LEDアレイチップ位置補正回路6には、各色のLEDラインヘッド101Y、101M、101C、101Kに設けられているLEDアレイチップ位置情報8M〜8Kが入力される。なお、ラインヘッド101(K、C、M、Y)、感光体41(K、C、M、Y)、中間転写ベルト50の構成は、図5で説明した通りのものである。
【0063】
LEDアレイチップ位置補正回路6は、LEDチップの両端の発光部の副走査方向の位置誤差の平均として求められるチップ位置誤差平均値と、前記両端部の発光部の位置誤差と、隣接するLEDチップの隣接する端部の発光部の副走査方向の位置誤差との差であるチップ間段差の2つの数値を求め、前記チップ間段差の数値の大きさに応じて、前記チップ位置誤差平均値の補正量を変化させる。
【0064】
すなわちLEDアレイチップ位置補正回路6には、前記チップ位置誤差平均値算出手段と、段差の2つの数値を求める手段と、チップ位置誤差平均値の補正量を変化させる手段とが設けられている。LEDアレイチップ位置補正回路6に入力された変調データは、記憶部7に一時保存される。
【0065】
LEDアレイチップ位置補正回路6は、記憶部7から前記変調データを読み出し、各色のLEDラインヘッド101Y、101M、101C、101Kに、それぞれタイミングがずれた変調データ7aを送信する。前記LEDアレイチップ位置情報前記8Y〜8Kは、ラインヘッドに設けたEEPROMなどの記憶部に記憶させる構成とすることができる。
【0066】
図2は、本発明の実施形態における基本処理手順を示す概略のフローチャートである。図2においては、簡単のため、LEDアレイチップを単にチップと表記している。処理を開始して(S1)、ラインヘッド内のメモリに記憶されているLEDアレイチップ位置データ(S2)を読み出す(S3)。次に、LEDアレイチップの中心位置を算出し(S4)、LEDアレイチップの位置補正量を算出する(S5)。続いて、隣接画素の段差を算出し(S6)、注目するLEDアレイチップ両側の段差の数値がが所定値以下かどうかを判定する(S7)。前記S6、S7の処理は、全てのLEDアレイチップについて実施する。
【0067】
前記S7の判定結果がNoの場合には、主走査方向の配列で段差が所定値よりも大きい前後に配列されているLEDアレイチップ位置補正量を、許容値内で修正し(S8)、隣接画素の段差を算出する処理に戻る(S6)。前記S7の判定結果がYesの場合には、次に全てのLEDアレイチップ両側の段差が所定値以下かどうかを判定する(S9)。この判定結果がYesの場合には、LEDアレイチップ位置補正量をメモリに保存し(S10)、処理を終了する(S11)。
【0068】
前記S9の判定結果がNoの場合には、処理を所定回繰り返しても段差が所定値以下に収束しないかどうかを判定する(S12)。この判定結果がNoの場合には、隣接画素の段差を算出する処理に戻る(S6)。S12の判定結果がYesの場合には、次にLEDアレイチップ位置補正量の許容値を緩和して(S13)、隣接画素の段差を算出する処理に戻る(S6)。
【0069】
以上、本発明の画像形成装置、およびその画像形成装置を用いたラインヘッドをその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0070】
【図1】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図2】本発明の処理手順を示すフローチャートである。
【図3】従来例の説明図である。
【図4】本発明の説明図である。
【図5】本発明の電子写真プロセスを用いた画像形成装置の1実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
【図6】像書込手段を拡大して示す概略の斜視図である。
【符号の説明】
【0071】
1・・・プリンター(画像形成装置)、2・・・プリンターコントローラー、3・・・画像生成部、4・・・画像処理部、5・・・変調データ、6・・・チップ位置補正回路、7・・・変調データ記憶部、8Y〜8K・・・チップ位置情報、10・・・ホストコンピュータ、41(K、C、M、Y)・・・感光体ドラム(像担持体)、42(K、C、M、Y)・・・帯電手段(コロナ帯電器)、44(K、C、M、Y)・・・現像装置、45(K、C、M、Y)・・・一次転写ローラ、50・・・中間転写ベルト、66・・・二次転写ローラ、71a〜71g・・・LEDアレイチップ、75・・・屈折率分布型ロッドレンズアレイ(SLA)、101K、101C、101M、101Y・・・LEDアレイ露光ヘッド(ラインヘッド)、CL・・・ラインヘッドの中心線、P・・・記録媒体。




 

 


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