(57)【要約】【課題】  各レーザの光量を補正することにより、形成される画像の画質劣化を抑制する為の技術を提供すること。【解決手段】  制御部１００は、レーザ発信器３１から出力されるそれぞれのレーザビームについて理想照射位置を求め、それぞれのレーザビームの光量が均一となるようにレーザ発信器３１を制御する。そして制御部１００は、制御後のレーザ発信器３１からレーザビームを出力した場合に、それぞれの理想照射位置における光量を取得し、取得した光量の全てが規定の光量となるようにレーザ発信器３１を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立に変調可能な複数のレーザビームを出力する光源を搭載し、当該光源から出力されるレーザビームにより感光体に形成された像に基づいて印刷を行う印刷装置であって、
前記光源から出力されるそれぞれのレーザビームについて、理想照射位置を求める計算手段と、
前記それぞれのレーザビームの光量が均一となるように前記光源を制御する第１の制御手段と、
前記第１の制御手段による制御後の前記光源からレーザビームを出力した場合に、前記計算手段が計算したそれぞれの理想照射位置における光量を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した光量の全てが規定の光量となるように、前記光源を制御する第２の制御手段と
を備えることを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
前記計算手段は、前記光源から出力されるそれぞれのレーザビームの実際の照射位置を取得し、取得した照射位置のうち１つを基準にして、印刷する画像の解像度に応じたレーザビーム間の間隔に基づいてそれぞれのレーザビームの理想照射位置を求めることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
【請求項３】
前記第１の制御手段は、バックビームの測定に基づく光量補正を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷装置。
【請求項４】
前記第１の制御手段、前記第２の制御手段は、前記光源を構成するレーザ素子に対する電圧制御を行うことで、当該レーザ素子が出力するレーザビームの光量を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の印刷装置。
【請求項５】
前記理想照射位置は、形成する画像の副走査方向の位置であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の印刷装置。
【請求項６】
前記計算手段、前記第１の制御手段、前記取得手段、前記第２の制御手段を、形成する画像の主走査方向における規定位置ごとに実行することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の印刷装置。
【請求項７】
独立に変調可能な複数のレーザビームを出力する光源を搭載し、当該光源から出力されるレーザビームにより感光体に形成された像に基づいて印刷を行う印刷装置の制御方法であって、
計算手段が、前記光源から出力されるそれぞれのレーザビームについて、理想照射位置を求める計算工程と、
第１の制御手段が、前記それぞれのレーザビームの光量が均一となるように前記光源を制御する第１の制御工程と、
取得手段が、前記第１の制御工程による制御後の前記光源からレーザビームを出力した場合に、前記計算工程で計算したそれぞれの理想照射位置における光量を取得する取得工程と、
第２の制御手段が、前記取得工程で取得した光量の全てが規定の光量となるように、前記光源を制御する第２の制御工程と
を備えることを特徴とする印刷装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体を複数のレーザ光でもって走査することで、画像信号に応じた画像または静電潜像を形成する印刷技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置では一般に、感光体ドラムや感光体ベルト上に、画像信号に応じた画像または静電潜像をレーザなどによって形成し、現像した後に用紙等に転写することで画像を形成している。
【０００３】
このような電子写真方式の画像形成装置は、複数のレーザで同時走査を行うことで印刷の高速化・高解像度化を実現している。光源としては、端面発光型の半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）を複数配列したものが用いられる。また近年、複数の発光点を二次元配列した面発光半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting diode Laser）（特許文献１）も利用され始めている。これにより、より多数のレーザで同時に感光体を走査露光することが可能となっている。
【０００４】
しかし、上記のような複数のレーザから構成されるアレイを走査して画像を形成する場合、画像上に横スジ状の濃度ムラが発生することがある。この原因として、個々のレーザの光量が不均一であることが挙げられる。
【０００５】
個々のレーザの光量を均一に補正する方法としては次のようなものがある。端面発光型ＬＤの場合は、画像形成用の前方に出力されるメインビームの他に、メインビーム光量と所定の比率で後方に出力されるバックビームを有する。そのため、端面発光型ＬＤのパッケージ内にＰＤ（Photo Diode）を内蔵させ、ＰＤによってバックビーム光量を測定し、光量補正を行っていた。
【０００６】
一方、ＶＣＳＥＬはバックビームが無い。そのため、出力されたビームの光路上にハーフミラーを配置し、このハーフミラーによってＶＣＳＥＬの出力ビームを画像形成用のビームと光量測定用のビームとに分離し、ＰＤでは分離されたモニタビームの光量を測定している（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２９４００５号公報
【特許文献２】特開平８−３３０６６１号公報
【特許文献３】特開２０００−２１１１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、個々のレーザの光量を均一に補正した場合においても、レーザアレイの位置精度や光学系の歪みなどによりレーザ走査位置がずれ、光量の密な領域と疎な領域とが発生し、感光体ドラムや感光体ベルト上の露光量にムラが発生することがあった。また、レーザアレイの位置や光学系の修正は、コストや手間の面から難しかった。
【０００９】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、各レーザの光量を補正することにより、形成される画像の画質劣化を抑制する為の技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的を達成するために、例えば、本発明の印刷装置は以下の構成を備える。即ち、独立に変調可能な複数のレーザビームを出力する光源を搭載し、当該光源から出力されるレーザビームにより感光体に形成された像に基づいて印刷を行う印刷装置であって、前記光源から出力されるそれぞれのレーザビームについて、理想照射位置を求める計算手段と、前記それぞれのレーザビームの光量が均一となるように前記光源を制御する第１の制御手段と、前記第１の制御手段による制御後の前記光源からレーザビームを出力した場合に、前記計算手段が計算したそれぞれの理想照射位置における光量を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した光量の全てが規定の光量となるように、前記光源を制御する第２の制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の構成によれば、各レーザの光量を補正することにより、形成される画像の画質劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る印刷装置において、印刷に係る主要な構成を示した図。
【図２】レーザ発信器３１を構成する各レーザ素子を制御することで、それぞれのレーザ素子が本来照射すべき位置（理想照射位置）のそれぞれにおける光量を均一にする為に制御部１００が行う処理（印刷装置の制御方法）のフローチャート。
【図３】位置検出センサ１０１と、感光ドラム１と、走査される各レーザービーム３００と、の位置関係を示す模式図。
【図４】レーザ発信器３１が有するそれぞれのレーザ素子（レーザＡ、レーザＢ、レーザＣ、レーザＤ）による光量分布を示す図。
【図５】図４に示した光量分布で、４つのレーザ素子で構成されるレーザアレイに対して充分大きな単色画像を形成した場合の副走査方向の光量分布を示す図。
【図６】ステップＳ２０３における処理の詳細を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、特許請求の範囲に記載の構成の具体的な実施例の１つである。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る印刷装置において、印刷に係る主要な構成を示した図である。１は感光ドラム（感光体）で、金属製のドラム基体の外周面にＯＰＣ（有機半導体）等による感光層を有するように構成されており、図示しない駆動回路によって回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、後述する帯電部２、露光部３、現像部４、中間転写ドラム５１、クリーニング部６等が備わっている。
【００１５】
帯電部２は、感光ドラム１の表面上に接触配置された帯電ローラと、帯電ローラに帯電バイアスを印加する帯電バイアス電線と、で構成されており、感光ドラム１の表面の電位を一様に帯電する。
【００１６】
露光部３は、レーザ発信器３１、ポリゴンミラー３２、Ｆθレンズ３３等で構成されている。レーザ発信器３１は、独立に変調可能な複数のレーザビームを出力する光源として機能し、印刷装置に入力された画像情報に基づく複数のレーザビームを出力する。ポリゴンミラー３２は、レーザ発信器３１から出力されたそれぞれのレーザビームを屈折させ、Ｆθレンズ３３に導く。Ｆθレンズ３３は、この導かれたそれぞれのレーザビームを感光ドラム１上に照射することで、この感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。
【００１７】
現像部４は、イエロー（Y）４Ｙ、マゼンタ（M）４Ｍ、シアン（C）４Ｃ、ブラック（K）４Ｋといった４色の現像剤（トナー）を収容した現像器を有し、感光ドラム１上の静電潜像にそれぞれのトナーを付着させてトナー像として現像する。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、不図示の転写機構によって中間転写ドラム５１上に一次転写される。
【００１８】
クリーニング部６は、感光ドラム１の表面に接触配置したクリーニングブレードを有し、中間転写ドラム５１に一次転写されず、感光ドラム１上に残った一次転写残トナーを除去する。
【００１９】
中間転写ドラム５１の下方には、二次転写ベルト５２が配されており、中間転写ドラム５１上に一次転写された４色のトナー像は、この二次転写ベルト５２上で紙などの転写材Ｓに一括して二次転写される。トナー像が二次転写された転写材Ｓは二次転写ベルト５２によって定着装置７１に搬送される。そしてこの転写材Ｓは、定着装置７１によって加熱及び加圧される。これにより、転写材Ｓ上にトナー像が定着する。
【００２０】
位置検出センサ１０１は、図３に示すように、レーザービーム３００の走査方向に対して感光ドラム１と隣接して配されており、レーザ発信器３１から出力されるそれぞれのレーザビームの感光ドラム１上での副走査方向の相対位置を測定する。光量センサ１０２は、レーザ発信器３１内に実装されており、レーザ発信器３１の発する各レーザービームの光量を測定する。制御部１００は、印刷装置を構成する各部の動作制御を行う。
【００２１】
図２は、レーザ発信器３１を構成する各レーザ素子を制御することで、それぞれのレーザ素子が本来照射すべき位置（理想照射位置）のそれぞれにおける光量を均一にする為に制御部１００が行う処理（印刷装置の制御方法）のフローチャートである。なお、図２に示したフローチャートに従った処理は、印刷装置の電源が投入された直後や任意にタイミングで行う。また、以下では説明上、レーザ発信器３１には４つのレーザ素子（それぞれをレーザＡ、レーザＢ、レーザＣ、レーザＤと呼称する）が備わっているものとして説明する。即ち、以下の説明では、この４つのレーザ素子のそれぞれの理想照射位置における光量が何れも同じになるように、この４つのレーザ素子を制御する場合について説明する。
【００２２】
先ずステップＳ２０１では、制御部１００は光量センサ１０２に、レーザ発信器３１が有する４つのレーザ素子からから出力されるそれぞれのレーザビームの光量を測定させる。そして測定させたそれぞれの光量を用いて、レーザ発信器３１が有する４つのレーザ素子からのレーザビームの光量が均一となるように、それぞれのレーザー素子を制御する（第１の制御）。ここで、光量の補正方法は、バックビーム光の測定による光量補正などの一般的な方法でよい。
【００２３】
次にステップＳ２０２では、制御部１００は、位置検出センサ１０１に、レーザ発信器３１が有する４つのレーザ素子のそれぞれのレーザビームの走査位置（照射位置）を測定させる。図３は、位置検出センサ１０１と、感光ドラム１と、走査される各レーザービーム３００と、の位置関係を示す模式図である。
【００２４】
ここで、位置検出センサ１０１には、ラインセンサや三角形のアパーチャを有した光量センサなどのセンサが利用可能であり、利用するセンサの位置検出精度は、印刷装置の解像度に対して充分高いものとする。位置検出センサ１０１が測定する各レーザービームの走査位置は、形成する画像の副走査方向の座標であり、即ち、感光ドラム１への露光時の各レーザビームの相対位置に相当する。
【００２５】
次にステップＳ２０３では制御部１００は、ステップＳ２０１，Ｓ２０２で測定した情報を用いて、それぞれのレーザ素子の理想照射位置における光量が何れも同じになるように、それぞれのレーザ素子を制御する。
【００２６】
ここで、ステップＳ２０３における処理についてより詳細に説明する。図４は、レーザ発信器３１が有するそれぞれのレーザ素子（レーザＡ、レーザＢ、レーザＣ、レーザＤ）による光量分布を示す図である。図５は、図４に示した光量分布で、４つのレーザ素子で構成されるレーザアレイに対して充分大きな単色画像を形成した場合の副走査方向の光量分布を示す図である。
【００２７】
一般に画像形成では、レーザビームは、ポリゴンミラー３２により複数回走査される。従って、レーザＡ、レーザＢ、レーザＣ、レーザＤの順に各ラインを走査した後、レーザＤで画像形成したラインの次のラインはレーザＡが走査することになり、このような走査が繰り返されることになる。
【００２８】
図４（ａ）は、レーザＡ、レーザＢ、レーザＣ、レーザＤのそれぞれが同じ光量のレーザビームを出力しており、更にその照射位置が理想照射位置となっている場合における、それぞれのレーザによる光量分布を示している。ここで、理想照射位置は、印刷装置の出力解像度などから決まり、例えば出力解像度が６００ＤＰＩである場合、理想照射位置の間隔Δ（レーザビームレーザの位置間隔）は、約42.3μmとなる。
【００２９】
もし、レーザ発信器３１が有する各レーザ素子から出力されたレーザビームが何れも理想照射位置に照射されるのであれば、それぞれの光量はステップＳ２０１において均一に制御されているので、図４（ａ）に示すような光量分布が得られることになる。即ち、露光時に光量の偏りがなく理想的な状態が得られる。図５において５００は、図４（ａ）に示すような光量分布でもって、上記単色画像を形成した場合の副走査方向の光量分布を示している。係る分布より、画像形成時においても均一な光量が得られることがわかる。
【００３０】
図４（ｂ）は、レーザＡ、レーザＢ、レーザＣ、レーザＤのそれぞれが同じ光量のレーザビームを出力しているものの、レーザＢの照射位置が理想照射位置よりレーザＡ側に若干ずれている場合における、それぞれのレーザによる光量分布を示している。この場合、レーザ発信器３１が有する各レーザ素子から出力されたレーザビームの光量はステップＳ２０１において均一に制御されているので、図４（ｂ）に示すような光量分布が得られることになる。即ち、レーザＡの理想照射位置には、図４（ａ）と比べてレーザビームが密に照射されるので、より光量が高くなっていることが分かる。図５において５０１は、図４（ｂ）に示すような光量分布でもって、上記単色画像を形成した場合の副走査方向の光量分布を示している。係る分布より、空間的には光量の粗密が現れ、スジムラの発生原因となることが分かる。
【００３１】
本実施形態ではこのように、レーザ素子が理想照射位置からずれたところにレーザビームを照射している場合であっても、それぞれのレーザ素子の理想照射位置における光量を均一にすべく、それぞれのレーザ素子から出力されるレーザビームの光量を制御する。
【００３２】
図６は、上記ステップＳ２０３における処理の詳細を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、各レーザービームのスポット形状は固定されたサイズの円、もしくは、楕円形状であり、光量の補正はレーザ素子にかける電圧の制御（電圧制御）などにより強度方向の補正を行うものとする。
【００３３】
先ずステップＳ６０１では、制御部１００は、各レーザ素子の理想照射位置を計算する。係る計算では、上記４つのレーザ素子のうち１つ（ここでは一例としてレーザＡ）について上記ステップＳ２０２で取得した照射位置を、レーザＡの理想照射位置とする。そしてレーザＡの理想照射位置を基準位置とし、この基準位置に上記Δを加えた位置をレーザＢの理想照射位置とする。更にレーザＢの理想照射位置に上記Δを加えた位置をレーザＣの理想照射位置とする。更にレーザＣの理想照射位置に上記Δを加えた位置をレーザＤの理想照射位置とする。このように、レーザ発信器３１から出力されるそれぞれのレーザビームの実際の照射位置を取得し、取得した照射位置のうち１つを基準にして、印刷する画像の解像度に応じたレーザビーム間の間隔に基づいてそれぞれのレーザビームの理想照射位置を求める。
【００３４】
次に、ステップＳ６０２では、制御部１００は、レーザＡが出力するレーザビームの光量（上記ステップＳ２０１における制御後の光量）を制御すべく、先ず、レーザＡの理想照射位置における光量（総光量）を光量センサ１０２に測定させる。
【００３５】
次に、ステップＳ６０３では、制御部１００は、ステップＳ６０２において光量センサ１０２が測定した光量が、規定の光量（例えば図４（ａ）に示したレーザＡの理想照射位置における光量）となるように、レーザＡを制御する（第２の制御）。図４（ｃ）は、ステップＳ６０２におけるレーザＡの制御を説明するための図である。上述の通り、レーザＡの理想照射位置には、図４（ａ）と比べてレーザビームが密に照射されるので、より光量が高くなっている。従って、図４（ｃ）に示す如く、この場合には、レーザＡに供給する電圧を下げることで、レーザＡから出力されるレーザビームの光量を下げる。
【００３６】
そして全てのレーザ素子についてステップＳ６０２，Ｓ６０３の処理を終えている場合には、処理はステップＳ６０４を介してステップＳ６０５に進む。一方、未だステップＳ６０２，Ｓ６０３における処理を終えていないレーザ素子がある場合には処理をステップＳ６０４を介してステップＳ６０２に戻す。
【００３７】
例えば未だレーザＢについてステップＳ６０２，Ｓ６０３を行っていない場合、ステップＳ６０２では、制御部１００は、レーザＢが出力するレーザビームの光量を制御すべく、レーザＢの理想照射位置における光量（総光量）を光量センサ１０２に測定させる。次にステップＳ６０３では、制御部１００は、ステップＳ６０２において光量センサ１０２が測定した光量が、規定の光量となるように、レーザＢを制御する。
【００３８】
なお、光量の計算は既に補正をおこなったレーザ光量を用いて行う。例えば、レーザＢの場合、図４（ｄ）に示すように、レーザＢの理想照射位置にて目標の光量が得られるよう、レーザＢの光量は高く設定される。
【００３９】
このようにして全てのレーザ素子についてステップＳ６０２，Ｓ６０３の処理を終えた後、ステップＳ６０５では、制御部１００は、既定の条件が満たされているか否かを判断する。係る判断の結果、満たされていると判断した場合には本処理を終了させるが、既定の条件が満たされていないと判断した場合には、処理はステップＳ６０２に戻し、また各レーザ素子について以降の処理を行う。この「既定の条件」とは、例えば、「理想光量分布と実際の光量分布との差の二乗和がある閾値以下である」というようなものである。
【００４０】
以上説明した処理を実行することで、図５の５０２に示す如く、各レーザ素子による理想照射位置におけるレーザビームの光量が均一になる。このように、マルチビームアレイの各レーザ素子について光量を調整することで、現像後の濃度の粗密が減り、結果、濃度ムラを抑えることが可能となる。
【００４１】
なお、本実施形態では説明を平易にするため、補正アルゴリズムに繰り返し処理を用いて説明したが、各光量を一意に決定することも可能である。例えば、目標とする光量分布を定数関数とし、実際の光量分布をこれに近づけたい場合、L2ノルムを最小化すればよい。この場合、L2ノルムを各光量で偏微分し、0と置くことで、連立線形方程式が導かれる。これを解くことにより一意に最適な光量を求めることも可能である。
【００４２】
また、本実施形態では、レーザ走査に歪みが無く、一回の走査における初めと終わりではレーザ位置および強度は変わらないものとした。しかし、歪みがある場合、主走査方向の任意の位置（規定位置）での走査位置・光量を測定することにより、各主走査位置毎に光量の補正をかけることで、2次元の光量補正をかけることが可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、光量を空間的に平坦に調整したが、感光ドラム上の電荷の拡散や実際の発色特性などを考慮し、適当なフィルタを用いて計算することが可能であることは言うまでもない。
【００４４】
また、本実施形態では、位置検出センサを感光ドラムと並べて設置したが、現像したライン画像から位置ズレ量を推定するなどの方法も考えられる。
【００４５】
また、本実施形態では、印刷装置内に位置検出センサを搭載して補正を行うようにしたが、生産時に別途位置検出センサを用いて光量の補正を行うことも可能であり、必ずしも印刷装置内に位置検出センサを設ける必要はない。
【００４６】
以上の説明により、本実施形態によれば、マルチビームの各レーザ強度を補正することで、現像後の画像濃度ムラを抑えることが可能となり、画質を改善することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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