(57)【要約】【課題】  電子写真システムなど感光体をレーザービームで潜像して画像形成する装置に関し、特にレーザービームの発光制御において２次元状に配列した発光素子を駆動する高解像度、高画質のディジタル複合複写機などの装置において、ドラムなど駆動部のピッチむらなどを補正する。【解決手段】  本発明に拠れば、発光素子アレイの横方向を主走査と見たとき、縦列の画素数を副走査解像度とする。２次元配列は、主走査と傾けて配置され、発光素子の１主走査ごとに、画像データで制御する発光画素の列を可変して、見かけ上画素間隔を可変することで、ピッチむらの補正を行い、解像度、及び速度ムラ、すなわち濃度ムラのない良好な画質を得るものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元配列した発光素子アレイを用いた画像形成装置において、
発光素子アレイの照射光を偏光して走査する主走査手段と、
偏光方向と垂直方向に被照射媒体を移動する副走査手段と、
２次元配列の横方向が主走査方向と所定の角度ずれて配置され、
２次元配列の縦の間隔より高い副走査方向の空間解像度を持ち、
主、及び副走査手段による走査と発光素子アレイの発光状態により記録媒体に対応する２次元画像を形成すると共に、
１つの記録媒体の記録期間中、少なくとも１つ以上の主走査において、異なる縦列の発光素子を発光制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
少なくとも１主走査における副走査方向の画素間隔を１つ決定すると共に、
決定した副走査方向の画素間隔になるように発光素子アレイ内の各主走査１ラインごとに他の主走査ラインと同じ、または、異なる列の発光画素を選択して、
画像信号に応じた発光制御をすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像形成装置において、
発光素子アレイ内の各主走査ライン間の副走査間隔を決定して、
決定した副走査方向の画素間隔になるように発光素子アレイ内の各主走査１ラインごとに他の主走査ラインと同じ、または、異なる列の発光画素を選択して、
画像信号に応じた発光制御をすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１記載の画像形成装置において、
発光素子アレイ内の隣接した２つ以上の主走査ライン間のグループにおける副走査間隔を決定して、
各グループに対して決定した副走査方向の画素間隔になるように発光素子アレイ内の各主走査１ラインごとに他の主走査ラインと同じ、または、異なる列の発光画素を選択して、その平均が決定した画素間隔と一致するように選択制御して、
画像信号に応じた発光制御をすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１記載の画像形成装置において、
注目する発光素子アレイの主走査の先頭のラインと、前回の主走査の最後のラインとの間隔が、所望の間隔になるように、
発光素子アレイ内の先頭の主走査ラインの発光画素の列を選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項２、３、または４記載の画像形成装置において、
発光素子アレイの複数の主走査に渡って、予め画素間隔情報を有して、
画素間隔情報に従い発光素子アレイの発光状態を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像形成装置において、
画素間隔情報は、発光素子アレイにより感光される感光ドラムの周期、
または、画像を転写する媒体の周期、または、その最小公倍数の周期だけもつことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項２、３、または４記載の画像形成装置において、
駆動制御部に対する速度検知手段を有し、
速度検知手段の情報をリアルタイムに発光素子アレイの発光状態にフィードバックすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８記載の画像形成装置において、
駆動制御部は、発光素子アレイにより感光される感光ドラムの駆動制御部、または、画像を転写する媒体の駆動制御部、またはその両方であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１記載の画像形成装置において、
発光素子アレイの発光状態に応じて、発光素子アレイに供給するライン数を可変することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真システムなど感光体をレーザービームで潜像して画像形成する装置に関し、特にレーザービームの発光制御において２次元状に配列した発光素子を駆動する高解像度、高画質のディジタル複合複写機などの装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真システムにおいて、１ビームのレーザーを光回転のポリゴン・モーターにより、感光体を高速にスキャンして高解像度、あるいは高速なシステムを実現していた。しかしながら、高画質化の市場要求に応じて高解像度化が進む一方で、ポリゴンモーターの高速化にも限界がある。この問題を解決する技術として、近年、マルチビームを用いて１走査で複数ラインを潜像することにより、ポリゴンモーターの回転数を下げ、さらに画像処理スピードも下げて高解像度など処理スピードを向上するマルチビーム方式へ移行している。その初期において、２〜４個の発光素子を１次元上に配列したマルチビームが採用されたが、さらなる高解像度要求に応じて、特許文献１に示されるような２次元配列のマルチビームが提案されている。図７に示すように、同一チップ上の２次元配列の発光素子を走査方向に対して傾けることで、副走査方向の高解像度を実現するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-103130号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発光素子を２次元状に配列したことで、高解像度化への要求に対してレーザー制御技術としては、現時点で十分となったが高画質化の総合的な観点からは、他にも解決すべき問題がある。例えば、電子写真における感光体としてのドラムの回転ムラや、カラープリンターなどにおける中間転写媒体のベルトなどの回転ムラの画質への影響である。回転速度の違いは、ライン間の間隔と比例する。画像密度と比例して濃度ムラとなって現れる。図６は回転ムラを示し、ムラの周期が視覚上認識されやすいピッチになると、濃度ムラが縞状になり画質劣化として認識される。本発明は、電子写真システムの駆動系の駆動ムラに起因する濃度ムラを減少するものである。
【０００５】
また、２次元状配列の発光素子により、１度に走査する副走査幅が広くなったことで走査間のピッチムラが、より認識されやすくなった。本発明の第２の目的は、この走査間のピッチムラを減少するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、２次元配列した発光素子アレイを用いた画像形成装置において、
発光素子アレイの照射光を偏光して走査する主走査手段と、
偏光方向と概ね垂直方向に被照射媒体を移動する副走査手段と、
２次元配列の横方向が主走査方向と所定の角度ずれて配置され、
２次元配列の縦の間隔より高い副走査方向の空間解像度を持ち、
主、及び副走査手段による走査と発光素子アレイの発光状態により記録媒体に対応する２次元画像を形成すると共に、
１つの記録媒体の記録期間中、少なくとも１つ以上の主走査において、異なる縦列の発光素子を発光制御する。
【０００７】
また、少なくとも１主走査における副走査方向の画素間隔を１つ決定すると共に、
決定した副走査方向の画素間隔になるように発光素子アレイ内の各主走査１ラインごとに他の主走査ラインと同じ、または、異なる列の発光画素を選択して、
画像信号に応じた発光制御をする。
【０００８】
または、発光素子アレイ内の各主走査ライン間の副走査間隔を決定して、
決定した副走査方向の画素間隔になるように発光素子アレイ内の各主走査１ラインごとに他の主走査ラインと同じ、または、異なる列の発光画素を選択して、
画像信号に応じた発光制御をする。
【０００９】
または、発光素子アレイ内の隣接した２つ以上の主走査ライン間のグループにおける副走査間隔を決定して、
各グループに対して決定した副走査方向の画素間隔になるように発光素子アレイ内の各主走査１ラインごとに他の主走査ラインと同じ、または、異なる列の発光画素を選択して、その平均が決定した画素間隔と概ね一致するように選択制御して、
画像信号に応じた発光制御をする。
【００１０】
または、注目する発光素子アレイの主走査の先頭のラインと、前回の主走査の最後のラインとの間隔が、所望の間隔になるように、
発光素子アレイ内の先頭の主走査ラインの発光画素の列を選択する。
【００１１】
または、発光素子アレイの複数の主走査に渡って、予め画素間隔情報を有して、
画素間隔情報に従い発光素子アレイの発光状態を決定する。
【００１２】
または、画素間隔情報は、発光素子アレイにより感光される感光ドラムの周期、
または、画像を転写する媒体の周期、または、その最小公倍数の周期だけもつ。
【００１３】
または、駆動制御部に対する速度検知手段を有し、
速度検知手段の情報をリアルタイムに発光素子アレイの発光状態にフィードバックする。または、駆動制御部は、発光素子アレイにより感光される感光ドラムの駆動制御部、または、画像を転写する媒体の駆動制御部、またはその両方とする。
【００１４】
発光素子アレイの発光状態に応じて、発光素子アレイに供給するライン数を可変する。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１、２、及び３記載の発明によれば、副走査方向の速度ムラを吸収できる。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、副走査方向の速度ムラの吸収において、発光素子の2次元配列の間隔に拠らず、任意の間隔の補正ができる。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、発光素子アレイの走査間の副走査方向の間隔の機体間のバラツキを吸収できる。
【００１８】
請求項６、７記載の発明によれば、予め測定した駆動部の駆動ムラを吸収できる。
【００１９】
請求項８、９記載の発明によれば、駆動部に対して設けた速度検知によって、リアルタイムに駆動ムラの補正ができる。
【００２０】
請求項１０記載の発明によれば、本発明の制御を可能なディジタル制御回路を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例の発光素子の発光状態。
【図２】本発明の実施例のシステム構成。
【図３】本発明の実施例のレーザー走査系の構成。
【図４】本発明の実施例のディジタル回路のブロック図。
【図５】本発明の第２の実施例の発光素子の発光状態。
【図６】問題点となる駆動ムラのグラフ。
【図７】従来のマルチビームにおける走査。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［実施例］
本発明の実施例を4つの感光体をタンデムに配した4ドラム系のカラー複写機に適用した実施例１について説明する。図２は実施例１に係るカラー複写装置全体の概略構成図である。まず、図２を用いて、このカラー複写装置を構成するカラー画像読み取り装置（以下「カラースキャナー」という。）１及びカラー画像記録装置（以下「カラープリンター」という。）２の概略について説明する。
【００２３】
上記カラースキャナー１は、原稿１３の画像を照明ランプ１４、ミラー群１５A、B、C、及びレンズ１６を介してカラーセンサー１７に結像して、原稿のカラー画像情報を、例えばブルー（Ｂlue、以下Ｂという）、グリーン（Ｇreen、以下Ｇという）、レッド（Ｒed、以下Ｒという）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。そして、このカラースキャナー１で得たＢ、Ｇ、Ｒの色分解画像信号強度レベルをもとにして、画像処理部（図示なし）で色変換処理を行ない、ブラック（以下、Ｂｋという）、シアン（Ｃyan、以下Ｃという）、マゼンタ（Ｍagenta、以下Ｍという）、イエロー（Ｙellow、以下Ｙという）のカラー画像データを得る。
【００２４】
次に、図２のカラー画像記録装置２の概略について説明する。上記カラープリンター２では、各色のトナーに対し１つずつ設けられた書き込み光学ユニット２８M（マゼンタ用）、28Y（イエロー用）、28C（シアン用）、28K（ブラック用）で、カラースキャナー１からのカラー画像データを光信号に変換して、原稿画像に対応した光書き込みを行ない、各色に設けられた感光体２１M(マゼンタ用)、2１Y（イエロー用）、2１C（シアン用）、2１K（ブラック用）に静電潜像を形成する。これら感光体21M、２１Y、21C、21Kは、矢印の如く反時計回転し、その回りには各々に、各色に設けられた帯電器２７M(マゼンタ用)、27Y（イエロー用）、27C（シアン用）、27K（ブラック用）、また、各色の感光体21M、２１Y、21C、21Kの周囲にはそれぞれM現像器２１３M、Ｃ現像器２１３C、Y現像器２１３Y、Bk現像器２１３Kが感光体21M、２１Y、21C、21Kへ現像器が接するよう配置される。また、中間転写体としての中間転写ベルト22及び各色に対する第１の転写手段としての第１転写バイアスブレード２17M（マゼンタ用）、217Y（イエロー用）、217C（シアン用）、217K（ブラック用）、図示していない駆動モータにより中間転写ベルト22を駆動する駆動ローラ220と、従動ローラ群219、237に張架されている。
【００２５】
上記それぞれの作像系における各現像器は、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体の表面に接触させて回転する現像スリーブと、現像剤を汲み上げ・撹拌するために回転する現像パドルなどで構成されている。
【００２６】
また、第2転写バイアスローラ２２１は、中間転写ベルト22の従動ローラ219に対向する位置に配置され、中間転写ベルト22に対して離接可能に駆動する離接機構が設けられている。
【００２７】
また、中間転写ベルト22の表面で従動ローラ237に対向する所定位置に、ベルトクリーニングユニット２２２が設けられている。このベルトクリーニングユニット２２２の接離動作タイミングは、プリントスタートから最終色の画像後端部のベルト転写が終了するまではベルト面から離間させておき、そして、その後の所定のタイミングに、接離機構(図示しない)によってベルト面に接触させてクリーニングを行う。
【００２８】
カラープリンター部において、まずマゼンタから画像形成が開始される。その後、中間転写ベルト22の回転速度に対し、感光体21Mと感光体21Cの位置のズレ分だけ遅れたタイミングでシアンの画像形成が開始され、次に中間転写ベルト22の回転速度に対し、感光体21Cと感光体21CYの位置のズレ分だけ遅れたタイミングでイエローの画像形成が開始され、次に中間転写ベルト22の回転速度に対し、感光体21Yと感光体21Kの位置のズレ分だけ遅れたタイミングでブラックの画像形成が開始される。
【００２９】
各色は、画像処理部で処理され、記録手段に格納されてある画像を読みだし、所定のタイミングからこの画像データに基づき、装置の各色の帯電器27M、27Y、27C、27Kで順次一様に帯電された各色の感光体21M、21Y、２１C、21Kに対してレーザ光による光書き込みが各色のレーザスキャナユニット28M、28Y、28C、28Kより行なわれ、順次潜像形成が始まる。以下、4ドラムの代表例としてマゼンタの画像形成について説明をおこなう。感光体21Mへのレーザの露光開始されるとM潜像の先端部から現像可能とすべく、M現像器２１３Mの現像スリーブが回転し、現像バイアスが印加される。そして以後、M潜像の現像動作を続け、潜像後端部がMの現像位置を通過した時点で、現像不作動状態にする。感光体21上に形成されたマゼンタの第1画像のトナー像は中間転写ベルト22へと第1転写バイアスブレード217Mにより、転写され、中間転写ベルト上に保持される。
【００３０】
これら一連の動作を他のイエロー、シアン、ブラックの各ユニットで順次行われ、各色の第1画像で形成されたフルカラーのトナー像が中間転写ベルト22上に形成される。
【００３１】
ここで実施例１における画像の位置調整について、図３のレーザスキャナユニット２８の構成図と共に説明する。発光素子アレー２８１をレンズ２８２を介してポリゴンモーター２８３に結合して回転する６面ポリゴンミラーの面に照射する。ポリゴンモーター２８３により、発光素子アレー２８１のレーザー光を１回転に６回走査するよう偏光する。偏光したレーザー光は、走査の始めでBeamDetect（以下BDと表記）検知素子２８６により検知され、各主走査ごとの露光開始のトリガーとなるBD信号を生成する。一方、中間転写体に設けた図示せぬHPセンサの信号を受け、その信号の立ち上がりエッジもしくは立下りエッジにポリゴンモーター２８３がBD信号に同期するように位相制御し、HPセンサの信号の立ち上がりエッジもしくは立下りエッジにより副走査方向の露光開始タイミングを得る。また、ｆθレンズ２８４により、端部の走査速度の補正をして、平面ミラー２８５により偏光して下部に配置された感光ドラム２１に照射する。
【００３２】
中間転写ベルト22上にフルカラーのトナー画像が形成されると、第2転写バイアスローラ221は中間転写ベルトに接する位置に離接機構により移動する。また、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト22上に形成される以前に出力する記録媒体は、カセット223から給紙ローラ224、搬送ローラ226、227,228を経由し、レジローラ225にて待機させておく。第2転写バイアスローラ221が中間転写ベルト22に接すると、中間転写ベルト22上のトナー像が記録媒体の所定の位置に転写されるように、レジローラ225がONし、記録媒体を第2転写バイアスローラ221へと送りこむ。第2転写バイアスローラでは、中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体へ転写するために、所定の転写バイアスが印加されており、これにより記録媒体へとトナー像が一括転写される。
【００３３】
以上のように転写された記録媒体は定着装置２５に搬送され、所定温度にコントロールされた上下の定着ローラでトナー像を融解定着して、高解像度のフルカラーコピーを得る。
【００３４】
なお、ベルト転写後の感光体２１は、クリーニングユニット２１３で表面をクリーニングされ、記録媒体へ転写後の中間転写ベルト22はクリーニングユニット２２２でそれぞれ表面をクリーニングされ、コピー動作を終了する。
【００３５】
次に、図４により、面発光素子２８１の制御回路の構成を示す。カラースキャナー１で読み取られた画像信号は、Ａ／Ｄ変換、シェーディングなど読み取り補正をリーダー画像処理部３１で実施する。その出力信号や、図示せぬ外部のコンピューターなどからのコマンドなどの画像への展開、及びＲＧＢからＹＭＣＫへのマトリクス変換、画像情報の蓄積など、システム処理、及び画像処理を画像処理部３２で実施する。画像処理部３２の出力を受けて、カラープリンタ３３はプリンタの特性に必要な画像変換、及び制御信号を生成する。本発明における発光素子アレー２８１は、副走査方向にインターバル・コンバーター３３５が出力するＮ画素を同時に発行制御するため、ラインバッファ３３０でＮラインの画像バスへライン変換する。一方、図示せぬＣＰＵは、インターバル・テーブル３３４へ１ページ分の副走査方向の画素間隔に関する情報を書き込む。インターバル・コンバーター３３５は、ＢＤ検知２８６の同期信号を受けて動作を開始して、画素の間隔と現在の面発光素子２８１の発光状態から、次の走査における発光状態、すなわち各ラインにおける発光画素の列をラッチ部１  ３３６に書き込み、発光素子アレー２８１の副走査幅まで相当のデータ数Ｎの処理を終えたところで、データ数Ｎもラッチした上で、一端動作を停止する。ラッチ部２  ３３７は、ＢＤ検知信号によって、ラッチ部１  ３３６に蓄積されたデータをラッチして、同一走査の期間中、セレクター３３１とラインバッファ３３０に一定データを供給する。セレクター３３１は、ラインバッファ３３０からＮラインの画素データを受けて、発光素子アレー２８１の８ライン×４列＝３２個の画素データ・バスを出力する。セレクト信号に従い、発光素子アレー２８１の３２個の画素データ・バスのどれに出力するかが選択される。ＢＤ遅延部３３２は、発光素子アレー２８１の３２個の画素毎に、ＢＤ同期信号からの遅延量に相当するディレーを各画像バス毎に付加する。
【００３６】
以下、図１を用いて、セレクター３３１により発光位置を制御されている状態を示す。（ａ）は副走査方向の補正を実施しない場合の発光状態であって、副走査方向に並んだ１列を画像信号に合わせて発光制御する。（ｂ）は同時に走査する８ラインに渡ってピッチを細かくする発光制御を示す。（ｃ）は同時に走査する８ラインに渡ってピッチを粗くする発光制御を示す。（ｄ）は同時に走査する８ライン中において細かいピッチから粗いピッチへ変遷させた制御を示す。（ｅ）は密度の異なるピッチを組み合わせて、小数点のピッチを表す制御を示す。例えば上の３画素は、５：４：５の比率を持ち、平均すると（５＋４＋５）／３≒４．７画素相当に制御され、下の２画素は、３：４の比率を持ち、平均すると（３＋４）／２≒３．５画素相当への制御を示す。（ｂ）〜（ｅ）は、ライン毎の発光素子の列をずらすこと、及びその組合せにより、所望のピッチ間隔を調整するものである。図示せぬＣＰＵは、感光ドラム２１に取り付けられた図示せぬ速度検知用のエンコーダーからの信号をモニターして書き込みに適したピッチを演算する。さらに、予め測定された転写ベルトの回転ムラを加算して、所望のピッチ間隔を得られるようにインターバル・テーブルへの書込みドラムによる回転ムラの影響が小さい画像形成装置を実現している。
【００３７】
［第２の実施例］
本発明の第２の実施例は、第１の実施例と基本構成が同じであるが、発光制御の方法が異なる。第２の実施例において、発光素子アレー２８１の走査ごとの副走査方向の間隔を制御する。図５に発光制御の状態を示す。図中、（ａ）、（ｂ）は発光素子アレー２８１の走査において副走査方向の機体間の間隔のバラツキを示す。各（ａ）（ｂ）における上側が１回目の走査、下側が２回目の走査を示す。間隔のバラツキに応じて、走査毎に発光制御する列の移動量を合わせることによって、バラツキの吸収をして等間隔なライン制御による画像形成装置を実現している。
【符号の説明】
【００３８】
１  カラースキャナー
２  カラープリンター
【図１】
2011025515.tif 000003
【図２】
2011025515.tif 000004
【図３】
2011025515.tif 000005
【図４】
2011025515.tif 000006
【図５】
2011025515.tif 000007
【図６】
2011025515.tif 000008
【図７】
2011025515.tif 000009