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技術 画像形成装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 古田泰友堀内出
出願日 2016年7月15日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-140354
公開日 2018年1月18日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2018-008485
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における制御・管理・保安 FAXの走査装置 レーザービームプリンタ 電子写真における露光及び原稿送り 機械的光走査系
主要キーワード 理想距離 速度検知装置 走査ライン位置 走査番号 fθレンズ 回転速度データ フィルタ処理演算 位置ずれ方向
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重要な関連分野

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図面 (20)

課題

光ビーム位置ずれに対し、位置ずれ方向に対応した位置ずれ補正を行うことによって画像の濃度むら又はバンディング補正することができる画像形成装置を提供する。

解決手段

マルチビームレーザ光源201から出力された光をポリゴンミラー204を用いて偏向し、感光体ドラム102表面に走査して感光体ドラム102の表面に潜像を形成する光走査装置104と、ポリゴンミラー204によって偏向された走査ビームの位置ずれを感光体ドラム102の回転軸に平行な主走査方向の位置ずれ成分と、感光体ドラム102の回転軸に直交する副走査方向の位置ずれ成分とに切り分けるためのピッチ画像50を形成する印字手段(CPU)303と、走査ビームの主走査方向の位置ずれを補正する補正手段CPU)303と、を備える。

概要

背景

レーザプリンタ複写機をはじめとする電子写真方式画像形成装置では、一般に、レーザ光走査露光する光走査装置を用いて感光体ドラム上に静電潜像を形成するレーザ走査方式が採用されている。

レーザ走査方式の光走査装置では、コリメータレンズを用いて平行にしたレーザ光をポリゴンミラーによって偏向し、偏向されたレーザ光を長尺fθレンズを用いてドラム上に走査結像させている。また、光源として1つのパッケージ内に複数の発光素子を有するマルチビーム光源を適用して感光体ドラム上に複数のレーザ光を同時に走査するマルチビーム走査方式が採用されることもある。

このようなレーザ走査方式の光走査装置では、ポリゴンミラーによって走査する光ビーム走査タイミングを、光検出センサ(以下、「BDセンサ」という。)によって検出し、検出結果に基づいて画像が所定位置となるように書き出しタイミングが制御されている。BDセンサを用いて走査タイミングを検出することによって、ポリゴンミラーの回転速度や位相に合わせて書き出しタイミングを制御することが可能となっている。

レーザ走査方式の光走査装置を備えた画像形成装置において、濃度むらバンディングのない良好な画像を形成するためには、各走査ビーム走査ライン間ピッチが、感光体ドラム上で等間隔であることが望ましい。しかしながら、走査ライン間のピッチは、複数の要因によって変動する。

走査ライン間のピッチ変動が生じる要因の1つとして、例えば、回転する感光体ドラムの表面速度の変動や、ポリゴンミラーの回転速度の変動をはじめとする速度変動が挙げられる。また、別の要因として、例えば、ポリゴンミラー面の角度のばらつきや、マルチビームレーザにおけるビームピッチ間隔のばらつきをはじめとする光走査装置の構成上のばらつきが挙げられる。

このように複数の要因によって発生する濃度むら又はバンディングに対し、従来は、光走査装置の露光量を制御することによって対応がなされていた。光走査装置の露光量を制御して濃度むらやバンディングを補正する技術に関する文献として特許文献1が挙げられる。特許文献1には、感光体ドラム近傍副走査方向のビーム位置検出手段を設け、検出されたビーム位置から得られた走査ピッチ情報をもとに、光走査装置の露光量を調整してバンディングを目立たなくする技術が提案されている。

概要

光ビームの位置ずれに対し、位置ずれ方向に対応した位置ずれ補正を行うことによって画像の濃度むら又はバンディングを補正することができる画像形成装置を提供する。マルチビームレーザ光源201から出力された光をポリゴンミラー204を用いて偏向し、感光体ドラム102表面に走査して感光体ドラム102の表面に潜像を形成する光走査装置104と、ポリゴンミラー204によって偏向された走査ビームの位置ずれを感光体ドラム102の回転軸に平行な主走査方向の位置ずれ成分と、感光体ドラム102の回転軸に直交する副走査方向の位置ずれ成分とに切り分けるためのピッチ画像50を形成する印字手段(CPU)303と、走査ビームの主走査方向の位置ずれを補正する補正手段CPU)303と、を備える。

目的

本発明は、種々の要因によって発生する走査ビームの位置ずれに対し、位置ずれ方向に対応した補正を行うことによって画像の濃度むらを補正することができる画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

光源から出力された光を回転多面鏡を用いて偏向し、感光体表面に走査して前記感光体表面に潜像を形成する光走査装置と、前記回転多面鏡によって偏向された走査ビーム位置ずれを前記感光体の回転軸に平行な第1の方向の位置ずれ成分と、前記感光体の回転軸に直交する第2の方向の位置ずれ成分とに切り分けるための第1の画像を形成する印字手段と、前記走査ビームの前記第1の方向の位置ずれを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置

請求項2

前記第1の画像は、前記第1の方向に対して所定角度交叉するラインを有する第1のラインスクリーン画像と、前記第2の方向に対して所定角度で交叉するラインを有する第2のラインスクリーン画像を有していることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。

請求項3

前記第1のラインスクリーン画像と、前記第2のラインスクリーン画像は、前記第1の方向に線対称であることを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。

請求項4

前記所定角度は、それぞれ45度であることを特徴とする請求項2又は3記載の画像形成装置。

請求項5

前記補正手段は、前記印字手段が形成した第1の画像によって、前記走査ビームの位置ずれが、前記第1の方向の位置ずれ成分を含んでいると判定された場合、前記走査ビームの前記第1の方向の位置ずれを補正するように制御されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項6

前記印字手段は、前記走査ビームの前記第1の方向の位置ずれを補正する際の補正量を決定するための第2の画像を形成することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項7

前記第2の画像は、前記回転多面鏡の鏡面毎に偏向される走査ビームの主走査方向の書き出しタイミングを段階的に変化させた複数の画像からなることを特徴する請求項6記載の画像形成装置。

請求項8

前記複数の画像は、前記第1の画像において、前記第1の方向の位置ずれ成分を含んでいると認定される根拠となったラインスクリーン画像と同じ方向で同じ傾きのラインを有するラインスクリーン画像であることを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。

請求項9

前記補正手段は、前記複数のラインスクリーン画像の中から選択されたラインスクリーン画像の書き出しタイミングを用いて前記走査ビームの前記第1の方向の位置ずれを補正することを特徴とする請求項7又は8記載の画像形成装置。

請求項10

前記補正手段は、前記走査ビームの前記第1の方向の位置ずれを補正した後、前記第2の方向の位置ずれを補正することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項11

前記補正手段は、各走査ラインのすべての画素に対して前記第2の方向の位置ずれを補正することを特徴とする請求項10記載の画像形成装置。

請求項12

前記光源は、マルチビーム光源であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は、レーザ走査方式の光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

背景技術

0002

レーザプリンタ複写機をはじめとする電子写真方式の画像形成装置では、一般に、レーザ光走査露光する光走査装置を用いて感光体ドラム上に静電潜像を形成するレーザ走査方式が採用されている。

0003

レーザ走査方式の光走査装置では、コリメータレンズを用いて平行にしたレーザ光をポリゴンミラーによって偏向し、偏向されたレーザ光を長尺fθレンズを用いてドラム上に走査結像させている。また、光源として1つのパッケージ内に複数の発光素子を有するマルチビーム光源を適用して感光体ドラム上に複数のレーザ光を同時に走査するマルチビーム走査方式が採用されることもある。

0004

このようなレーザ走査方式の光走査装置では、ポリゴンミラーによって走査する光ビーム走査タイミングを、光検出センサ(以下、「BDセンサ」という。)によって検出し、検出結果に基づいて画像が所定位置となるように書き出しタイミングが制御されている。BDセンサを用いて走査タイミングを検出することによって、ポリゴンミラーの回転速度や位相に合わせて書き出しタイミングを制御することが可能となっている。

0005

レーザ走査方式の光走査装置を備えた画像形成装置において、濃度むらバンディングのない良好な画像を形成するためには、各走査ビーム走査ライン間ピッチが、感光体ドラム上で等間隔であることが望ましい。しかしながら、走査ライン間のピッチは、複数の要因によって変動する。

0006

走査ライン間のピッチ変動が生じる要因の1つとして、例えば、回転する感光体ドラムの表面速度の変動や、ポリゴンミラーの回転速度の変動をはじめとする速度変動が挙げられる。また、別の要因として、例えば、ポリゴンミラー面の角度のばらつきや、マルチビームレーザにおけるビームピッチ間隔のばらつきをはじめとする光走査装置の構成上のばらつきが挙げられる。

0007

このように複数の要因によって発生する濃度むら又はバンディングに対し、従来は、光走査装置の露光量を制御することによって対応がなされていた。光走査装置の露光量を制御して濃度むらやバンディングを補正する技術に関する文献として特許文献1が挙げられる。特許文献1には、感光体ドラム近傍副走査方向のビーム位置検出手段を設け、検出されたビーム位置から得られた走査ピッチ情報をもとに、光走査装置の露光量を調整してバンディングを目立たなくする技術が提案されている。

先行技術

0008

特開2012− 98622号公報

発明が解決しようとする課題

0009

しかしながら、ポリゴンミラーを回転走査する光走査装置において、走査ビームの走査位置の位置ずれは、種々の要因によって発生するものであり、かつ、副走査方向への位置ずれ要因と主走査方向への位置ずれ要因が複雑に混在している。従って、単に露光量を調整するだけの従来技術では、適切な補正を行うことはできなかった。

0010

本発明は、種々の要因によって発生する走査ビームの位置ずれに対し、位置ずれ方向に対応した補正を行うことによって画像の濃度むらを補正することができる画像形成装置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

0011

上記目的を達成するために、請求項1記載の画像形成装置は、光源から出力された光を回転多面鏡を用いて偏向し、感光体表面に走査して前記感光体表面に潜像を形成する光走査装置と、前記回転多面鏡の鏡面で偏向された走査ビームの位置ずれを前記感光体の回転軸に平行な第1の方向の位置ずれ成分と、前記感光体の回転軸に直交する第2の方向の位置ずれ成分とに切り分けるための画像を形成する印字手段と、前記印字手段が形成した画像によって、前記走査ビームの位置ずれが、前記第1の方向の位置ずれ成分を含んでいると認定された場合、前記走査ビームの前記第1の方向の位置ずれを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

発明の効果

0012

本発明によれば、濃度むらの要因が主走査方向の位置ずれに起因しているか否かを判別し、主走査方向への位置ずれに起因している場合、ポリゴンミラー面毎の書き出しタイミングの主走査方向への位置ずれを補正する。これによって、濃度むらを解消して良好な画像を形成することができる。

図面の簡単な説明

0013

実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
図1の画像形成装置の画像形成部に適用される光走査装置の概略構成を示す図である。
図2の光走査装置に起因する走査ラインの位置ずれの様子を示す図である。
メモリに格納された位置ずれデータアドレスマップである。
主走査方向の位置ずれと、副走査方向の位置ずれを切り分けるための第1のチャートを示す図である。
BDセンサと走査光入射状態との関係を示す図である。
光走査位置基準位置に対する主走査方向の位置ずれの様子を示す図である。
BDセンサが傾いている場合のポリゴンミラー各面における副走査方向の位置ずれと主走査方向の位置ずれとの関係を示す図である。
主走査方向の位置ずれ補正処理の手順を示すフローチャートである。
書き出し補正時間を設定する際に用いられる第2のチャートを示す図である。
第2のチャートにおける各パッチに対応する主走査位方向の補正量の一例を示す図である。
ポリゴンミラー面における書き出し位置補正後のタイミングチャートである。
副走査方向の位置ずれ補正処理の手順を示すフローチャートである。
副走査方向の位置ずれを説明するための図である。
入力画像の副走査方向の画素位置を座標変換する座標変換方法を説明するための図である。
座標変換方法における画素番号と走査位置の関係の一例を示す図である。
座標変換方法を説明するための図である。
図13のステップS3603で実行される畳み込み処理の手順を示すフローチャートである。
フィルタ処理に用いる畳み込み関数線形補間)を示す図である。
フィルタ処理に用いる畳み込み関数(バイキュービック)を示す図である。
畳込み処理を説明するための図である。

実施例

0014

以下、実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

0015

画像形成装置全体の構成>
図1は、実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。

0016

この画像形成装置100は、複数色のトナーを用いて画像を形成するカラー画像形成装置デジタルフルカラープリンター)である。画像形成装置100は、画像の濃度むらを補正するために、光走査位置の主走査方向の位置ずれを検出するためのチャート印字部と、画像位置を補正するフィルタ処理演算部を備えている。

0017

図1において、画像形成装置100は、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色の画像を形成する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を形成する。画像形成部101Y、101M、101C、101Bkは、それぞれ感光体として感光体ドラム102Y、102M、102C、102Bkを備えている。感光体ドラム102Y、102M、102C、102Bkの周りには、それぞれ帯電装置103Y、103M、103C、103Bk、光走査装置104Y、104M、104C、104Bk、現像装置105Y、105M、105C、105Bkが配置されている。また、感光体ドラム102Y、102M、102C、102Bkの周りには、それぞれ対応するドラムクリーニング装置106Y、106M、106C、106Bkが配置されている。

0018

感光体ドラム102Y、102M、102C、102Bkの下方には無端ベルト状の中間転写ベルト107が配置されている。中間転写ベルト107は、駆動ローラ108と、従動ローラ109及び110とに張架され、画像形成中は、図1中、矢印B方向に回転する。中間転写ベルト107(中間転写体)を介して、感光体ドラム102Y、102M、102C、102Bkに対向する位置にはそれぞれ一次転写装置111Y、111M、111C、111Bkが設けられている。

0019

また、中間転写ベルト107を介して従動ローラ110に当接するように二次転写ローラ112が設けられている。従動ローラ110と二次転写ローラ112との当接部が二次転写部Teとなる。二次転写部Teは、中間転写ベルト107上のトナー像を用紙(記録媒体)Sに転写する。

0020

画像形成装置100の下部には、給紙カセット115が配置されている。また、画像形成装置100の側壁には、手差し給カセット114が設けられている。給紙カセット115及び手差し給紙カセット114から二次転写部Teまで用紙Sを搬送する搬送路117が設けられている。二次転写部Teの下流側には、用紙Sに転写されたトナー像を該用紙Sに定着するための定着装置113が設けられている。

0021

このような構成の画像形成装置100において、帯電工程から現像工程までの画像形成プロセスは、以下のように行われる。なお、各画像形成部における画像形成プロセスは同様であるため、以下、画像形成プロセスを画像形成部101Yを例にして説明し、画像形成部101M、101C、101Bkにおける画像形成プロセスについては説明を省略する。

0022

まず、画像形成部101Yの帯電装置103Yによって、回転駆動される感光体ドラム102Yの表面が帯電される。帯電された感光体ドラム102Yの表面(感光体表面)は、光走査装置104Yから出射されるレーザ光によって露光される。これによって、回転する感光体ドラム102Y上に静電潜像が形成される。その後、静電潜像は現像装置105Yによってイエローのトナー像として現像される。

0023

以下、転写工程以降の画像形成プロセスについて、全ての画像形成部を用いて説明する。

0024

一次転写装置111Y〜111Bkが中間転写ベルト107に転写バイアス印加することによって各画像形成部の感光体ドラム102Y〜102Bk上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はそれぞれ中間転写ベルト107に転写される。中間転写ベルト107に転写された各色のトナー像は、中間転写ベルト107上で重ね合わされてカラー画像となる。中間転写ベルト107上に形成されたカラー画像は、2次転写部Teまで移動し、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Teに搬送されてきた用紙S上に転写(2次転写)される。カラー画像が転写された用紙Sは、定着装置113に搬入され、ここで、加熱、加圧されることによってカラー画像が用紙Sに定着される。カラー画像が定着された用紙Sは、排紙部116上に排紙される。

0025

<感光体ドラム102と光走査装置104>
次に、画像形成装置100に内蔵される光走査装置について説明する。

0026

図2は、図1の画像形成装置の画像形成部に適用される光走査装置の概略構成を示す図である。なお、各画像形成部における感光体ドラムと光走査装置の構成は同様であるので、以下の説明では色を示す添え字Y、M、C、Bkを省略する。

0027

光走査装置104は、複数のレーザ光(光ビーム)を発生するマルチビームレーザ光源201と、レーザ光を平行光に整形するコリメータレンズ202を備えている。また、光走査装置104は、コリメータレンズ202を通過したレーザ光を副走査方向(感光体の回転軸に直交する方向)へ集光するシリンドリカルレンズ203と、ポリゴンミラー(回転多面鏡)204を備える。なお、本実施の形態では、レーザ光源201として複数のビームを配列したマルチビーム光源を適用する。これによって画像形成速度が向上する。なお、単一の光源を用いることもでき、この場合も同様に動作するものとする。

0028

ポリゴンミラー204は、回転動作するモータ部とモータ軸に取り付けられた反射ミラーを備えている。光走査装置104は、ポリゴンミラー204によって偏向されたレーザ光(走査光)が入射するfθレンズ205と、fθレンズ206を備える。さらに、ポリゴンミラー204によって偏向されたレーザ光を検知し、レーザ光を検知したことに応じて水平同期信号(以下、「BD信号」という。)を出力する信号生成手段としてのBeam Detector207(BD207)を備える。

0029

光走査装置104から出射されたレーザ光は、感光体ドラム102上を走査露光する。レーザ光の走査方向は、感光体ドラム102の回転軸に対して平行に走査するように、光走査装置104と感光体ドラム102の位置決めがなされている。ポリゴンミラー204のミラー面が感光体ドラム102上を一回走査する度に、マルチビームレーザのレーザ素子数分の走査ラインが同時に形成される。

0030

本実施の形態では、ポリゴンミラー204のミラー面数は、例えば、5面であり、マルチビームレーザ光源201は、例えば、8つのレーザ素子を有する。従って、1回の走査で8ライン分の画像形成が行われる。ポリゴンミラー204は一回転あたり5回走査して、40ライン分の画像形成を行う。

0031

感光体ドラム102は、回転軸にロータリーエンコーダ301を備えており、ロータリーエンコーダ301によって感光体ドラム102の回転速度が検出される。ロータリーエンコーダ301は、感光体ドラム102が一回転する度に、例えば、1000発のパルスを発生し、内蔵のタイマーを用いてパルスの時間間隔を測定した結果を基に回転速度データを後述するCPU303に出力する。なお、感光体ドラム102の回転速度を検知することができれば、エンコーダ以外の公知の速度検知装置を用いてもよい。エンコーダ以外の装置を用いる方法として、例えば、レーザドップラー等で感光体ドラムの表面速度を検出する方式が挙げられる。

0032

次に、光走査装置104の制御部(CPU303)について説明する。

0033

CPU303は、図示省略した画像データを生成する画像コントローラと接続されており、画像コントローラから画像データを入力する。CPU303は、また、ロータリーエンコーダ301、BDセンサ207、メモリ302、マルチビームレーザ駆動部304、ポリゴンミラー駆動部305とそれぞれ接続されている。

0034

CPU303は、BDセンサ207から出力されるBD信号をもとに走査ラインの書き出し位置を検知し、BD信号の時間間隔をカウントすることによってポリゴンミラー204の回転速度を検知する。CPU303は、また、ポリゴンミラー204が所定の速度となるようにポリゴンミラー駆動部305に加速減速を指示する。ポリゴンミラー駆動部305は、入力された加速減速信号に対応して、ポリゴンミラー204のモータ部に駆動電流を供給してモータを駆動する。

0035

ポリゴンミラー204には、図示省略したホームポジションセンサが搭載されており、ホームポジションセンサは、ポリゴンミラー204の回転動作中に所定角度になったタイミングで、CPU303に対してHP信号を送信する。CPU303は、HP信号を検知したタイミングで走査中のポリゴンミラー面を特定する。CPU303は、一度、ポリゴンミラー面を特定したら、それ以降はBD信号をもとにポリゴンミラー面を特定し続けることができる。任意のポリゴンミラー面が1回走査する度に、BD信号は1パルスを出力するので、BD信号をカウントすることでポリゴンミラー面を特定し続けることが可能となる。メモリ302には、ポリゴンミラー面毎の位置情報と、マルチビームレーザの位置情報が各々格納されており、CPU303によって各情報が読み出される。

0036

CPU303は、各走査ラインの位置の算出を行い、算出された各走査ラインの位置と入力された画像データから、各走査ラインの位置を補正する情報を加味した画像データを算出し、マルチビームレーザ駆動部304に発光光量を指示する。なお本実施の形態では、マルチビームレーザ駆動部304は、指示された発光光量データに基づき、PWM(パルス幅変調)制御により画素毎の点灯時間を制御することで光量制御を行う。但し、必ずしもPWM制御を適用する必要はなく、例えば、画素毎にピーク光量を制御するAM(振幅変調)制御によって光量を制御することもできる。

0037

次に、図2のメモリ302に格納される走査位置情報について説明する。

0038

図3は、図2の光走査装置に起因する走査ラインの位置ずれの様子を示す図である。

0039

図3において、8つの発光点を有するマルチビームレーザの各レーザが走査する走査ラインを、LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、LD7、LD8とする。ここで、各走査ラインの理想的な間隔は解像度によって決まる。例えば、解像度1200dpiの画像形成装置の場合、走査ラインの理想的な間隔は、21.16μmとなる。LD1を基準位置とした場合、LD1からのLD2〜LD8までの理想距離D2〜D8は、下記(式1)で算出される。

0040

Dn = (n−1)×21.16μm (n=2〜8) ・・・(式1)
ここで、マルチビームレーザの素子間隔誤差レンズ倍率のばらつき等によって、走査ライン間隔は誤差を有する。理想距離D2〜D8によって決まる理想位置に対するLD2〜LD8の走査ライン位置の位置ずれ量を、それぞれX1〜X7とする。

0041

ポリゴンミラーは各ミラー面の製造のばらつきにより、回転軸に対するミラー面の角度が正確に平行にはならず、ミラー面毎に角度のばらつきがある。各ポリゴンミラー面(鏡面)における理想位置に対する位置ずれ量は、ポリゴンミラー面数が5面の場合Y1〜Y5で表わされる。図3中の例では、1面目のLD1の走査ラインの理想位置からのずれ量をY1、2面目以降のLD1の走査ラインの理想位置からのずれ量をそれぞれY2〜Y5とする。

0042

ポリゴンミラー面m面目、レーザn番目の走査ラインの位置ずれ量をZmnとすると、Zmnは各レーザの位置ずれ成分X1〜X7と、各ミラー面の走査位置Y1〜Y5とを用いて(式2)で表わされる。

0043

Zmn = Ym + X(n−1) (m=1〜5、n=1〜8)・・・(式2)
(ただし、X(0)=0とする)
(式2)の演算で位置ずれ量を算出する場合、位置ずれ量の算出に用いるデータは、ポリゴンミラーのミラー面数とマルチビームのレーザ素子数に対応したデータ数を持てばよい。

0044

図4は、メモリ302に格納された位置ずれデータのアドレスマップである。図4において、LD2〜LD8の位置情報X1〜X7、及びポリゴンミラーの1面目〜5面目の位置情報Y1〜Y5が、アドレス0〜アドレス11に格納されている。

0045

本実施の形態では、各ポリゴンミラー面の位置ずれによって、各レーザの走査光が一律にずれるケース前提に説明する。ポリゴンミラー面毎に各レーザの走査光の位置ずれ量がばらつく場合、各ポリゴンミラー面と各レーザの走査光の組み合わせの分だけ位置ずれデータを保持することもできる。この場合は、ミラー面数5面、レーザ数8レーザで40個の位置情報がメモリ302に保持される。

0046

メモリ302に格納される位置ずれデータは、工場での光走査装置の調整工程で測定されたデータとする。なお、画像形成装置100の内部に走査光位置を検知する手段を設けて、メモリ302のデータをリアルタイム更新させることもできる。走査光の副走査方向の位置検出手段としては、公知の技術を用いることができる。例えば、光走査装置内部や感光体ドラム近傍に配置したCMOSセンサPSD(Position Sensitive Detector)によって位置検出を行う方法を用いることができる。また、PD(photo diode)面上に三角スリットを配置してPDの出力パルス幅から位置検出を行う方法を用いることもできる。

0047

なお、本実施の形態において、主走査方向とは、感光体ドラムの回転軸に沿った方向を言い、副走査方向は、主走査方向と直交する方向であって、感光体ドラムの回転軸と直交する方向を言う。

0048

(チャートによる位置ずれ方向の判定)
このような構成の画像形成装置100において、雰囲気温度又は装置の内部温度の変化等に起因して濃度むら又はバンディング量(以下、単に「濃度むら」という。)が初期状態から変化することがある。濃度むら量が化した場合、ユーザ又はサービスマン(以下、単に「ユーザ」という。)は、先ず、UI(ユーザインターフェイス)を介して画像形成装置100のCPU303を制御して調整用チャートを印字させる。そして、ユーザは、得られた調整用チャートに基づいて調整データを決定し、決定した調整データをUIを介して画像形成装置100に入力する。CPU303は、UIからの入力に基づいて走査ビームの走査位置の位置ずれ(以下、「走査ビームの位置ずれ」という。)を補正する。

0049

以下、走査ビームの位置ずれ補正処理について具体的に説明する。

0050

濃度むら量が変化した場合、ユーザは、先ず、UIを介して画像形成装置100のCPU(印字手段)303に対し、主走査方向の位置ずれと副走査方向の位置ずれを切り分けるための第1のチャート(画像)を出力するよう制御する。

0051

図5は、主走査方向の位置ずれと、副走査方向の位置ずれを切り分けるための第1のチャートを示す図である。

0052

図5において、第1のチャート50は、主走査方向(図中、左右方向)に対して所定角度、例えば、45度で交叉するラインを有する第1のラインスクリーン画像を有する。また、第1のチャート50は、副走査方向(図中、上下方向)に所定角度、例えば45度で交叉するラインを有する第2のラインスクリーン画像を有する。第1のチャート50が、主走査方向に対して所定角度で交叉する第1のラインスクリーン画像と、副走査方向に対して所定角度で交叉する第2のラインスクリーン画像を有することによって、以下のことが分かる。すなわち、第1のラインスクリーン画像と第2のラインスクリーン画像との差が大きい場合は、走査ビームの位置ずれが、主走査方向の位置ズレ成分の影響を強く受けていることが分かる。

0053

第1のラインスクリーン画像(第1のパッチ)(1)と第2のラインスクリーン画像(第2のパッチ)(2)は、主走査方向に線対称の関係にある。これによって、主走査方向の位置ズレ成分が、より顕著に表されるようになる。

0054

ポリゴンミラー面の加工精度上のばらつきに起因して発生する位置ずれであるポリゴン面倒れは、ポリゴンミラー面ごとに発生する。ここで、ポリゴンミラーの第1面で反射した光は、主走査方向及び副走査方向の位置ずれにより、図5中、右下方向に画像位置が移動するものとする。また、ポリゴンミラー第2面で反射した光には位置ずれがなく、画像が理想位置にあるものとする。さらに、ポリゴンミラー第3面で反射した光は、主走査方向及び副走査方向の位置ずれにより、図5中、左上方向に画像位置が移動するものとする。

0055

ところで、ポリゴンミラーの面倒れに起因して副走査方向の位置ずれが発生した場合、BDセンサ207の位置が正規の位置からずれて傾いていると、副走査方向の位置ずれに伴って主走査方向の位置ずれが発生する。

0056

図6は、BDセンサと走査光の入射状態との関係を示す図である。図6において、(a)は、BDセンサ207が理想位置に配置されている場合の走査光の入射状態を示し、(b)は、BDセンサ207が傾いて配置されている場合の走査光の入射状態を示す。なお、図6において、各ポリゴンミラー面が走査する走査光は、ミラー面毎に走査方向に対して垂直方向(副走査方向)に位置ずれしているものとする。

0057

副走査方向の位置ずれは、主にポリゴンミラー面の加工精度上のばらつき(面倒れ)によりミラー面の角度が回転軸に対して誤差を有することにより発生する。

0058

図6(a)に示すように、BDセンサ207が理想位置に配置されている場合、ポリゴン面倒れにより走査位置が副走査方向にずれても、BDセンサ207の受光面208に入射する光スポット入射タイミングは、ミラー面によらず一定となる。一方、図6(b)に示すように、BDセンサ207が傾いて配置されている場合、面倒れにより走査位置が副走査方向にずれると、受光面208に入射する光スポットの入射タイミングはミラー面毎にずれてしまう。図6(b)において、BDセンサ207が傾くことにより、ミラー2面目で反射した光が受光面208に入射するタイミングは、ミラー1面目で反射した光の走査位置に比べて時間Tだけ書き出し位置がずれている。このように画像書き出しタイミング、すなわち、主走査方向位置はミラー面毎にずれてしまう。

0059

図7は、光走査位置の基準位置に対する主走査方向の位置ずれの様子を示す図である。図7において、ミラー面毎の位置ずれは、ポリゴンミラーが1回転する度に繰り返えされるために、周期的に位置ずれが発生し、濃度むらの原因となる。

0060

BDセンサ207の傾きは、装置温度昇温等に起因して光走査装置が変形した際に発生するので、工場出荷時に取り付け位置の調整が行われていても稼働中に取り付け位置は変化する。また、BDセンサ207の傾き以外にも、BDセンサ207へポリゴンミラーの反射光導光するための経路に反射ミラーやレンズ等の光学部品を配置した光学系においては、昇温によって光学部品の取り付け角度が変化すると、同様の位置ずれの原因となる。

0061

図8は、BDセンサ207が傾いている場合のポリゴンミラー各面における副走査方向の位置ずれと主走査方向の位置ずれとの関係を示す図である。図8において、主走査方向の位置ずれは、副走査方向の位置ずれと略比例関係で発生していることが分かる。すなわち、BDセンサ207が正規の位置から傾いている場合、副走査方向の位置ずれがあると、該副走査方向の位置ずれに伴って主走査方向の位置ずれが発生する。従って、走査ビームの位置ずれを是正するためには、副走査方向の位置だけでなく、主走査方向の位置ずれを補正する必要がある。

0062

図5戻り、第1のパッチの拡大図(1)において、ポリゴンミラーの第1面目の画像は第2面目の画像に対して図中左上方向に連続している。そして、第1面目の画像の位置ずれによって、第1面目の画像と第2面目の画像は、副走査方向に近づき、かつ主走査方向にも近づくように位置ずれしている。また、ポリゴンミラーの第3面目の画像は第2面目の画像に対して図中右下方向に連続している。そして、第3面目の画像の位置ずれによって、第2面目の画像と第3面目の画像は、副走査方向に近づき、かつ、主走査方向にも近づくように位置ずれしている。すなわち、第1のパッチ(1)では、位置ずれによってポリゴンミラー面間の画素間隔は、副走査方向に近づき、かつ主走査方向にも近づく関係にある。従って、ポリゴンミラー面間の濃度は、理想的な画素間隔の場合と比べて、大きな濃度変動を引き起こすことが分かる。

0063

一方、第2のパッチの拡大図(2)において、ポリゴンミラーの第1面目の画像は第2面目の画像に対して図中右上方向に連続している。そして、第1面目の画像の位置ずれによって、第1面目の画像と第2面目の画像は、副走査方向に近づくが、主走査方向には遠ざかるように位置ずれしている。また、ポリゴンミラーの第3面目の画像は第2面目の画像に対して図中左下方向に連続している。そして、第3面目の画像の位置ずれによって、第2面目の画像と第3面目の画像は、副走査方向に近づき、主走査方向には遠ざかるように位置ずれしている。すなわち、第2のパッチ(2)では、位置ずれによって、ポリゴンミラー面間の画素間隔は、副走査方向に近づき、かつ主走査方向に遠ざかる関係にある。従って、ポリゴンミラー面間の濃度は、理想的な画素間隔の場合と比べて、それほど大きな濃度変動を発生しないことが分かる。

0064

このように、主走査方向の位置ずれと、副走査方向の位置ずれが同時に発生すると、第1のパッチ(1)と第2のパッチ(2)との間で、濃度むらレベルに大きな差が発生する。一方、主走査方向の位置ずれがない場合は、ポリゴンミラー面間の画素の間隔は、第1のパッチ(1)、第2のパッチ(2)がほぼ等しくなるため、濃度むらレベルはほぼ変化しない。従って、第1のパッチ(1)と第2のパッチ(2)とを比較して両者の差が大きい場合は、主に主走査方向の位置ずれに起因して濃度むらが発生しており、両者の差が小さい場合は、主に副走査方向の位置ずれに起因して濃度むらが発生しているということができる。

0065

すなわち、本実施の形態において、ユーザは、主走査方向の位置ずれと、副走査方向の位置ずれを切り分けるための第1のチャートを取得し、第1のパッチ(1)と第2のパッチ(2)の濃度むらのレベル差を確認する。そして、両者にレベル差が発生している場合は、主として主走査方向の位置ずれに起因して濃度むらが発生していると認定し、先ず、主走査方向の位置ずれ補正を行い、その後、副走査方向の位置ずれ補正を行う。

0066

なお、チャートの画像の読み取り装置を有する画像形成装置(例えば、複写機)においては、上述した第1のチャート画像を画像形成装置内で読み取り、濃度むらレベルの差を自動検出する構成をとってもよい。この場合、読み取った画像のパッチ部分に対してFFT高速フーリエ変換解析を行い、ポリゴンミラー面周期の周期成分の量を抽出することで、濃度むらレベルの検出を行うことも可能となる。

0067

(主走査方向の補正)
以下、第1のパッチ(1)と第2のパッチ(2)との間で、濃度むらレベルに大きな差が発生した際に実行される主走査方向の位置ずれ補正について説明する。

0068

ユーザは、第1のチャートにおける第1のパッチ(1)と第2のパッチ(2)の濃度むらのレベル差を確認し、所定のレベル差があると判定した場合、UIを介してCPU303に対し、主走査方向の位置ずれ補正を実行するよう指示する。

0069

図9は、主走査方向の位置ずれ補正処理の手順を示すフローチャートである。主走査方向の位置ずれ補正処理は、画像形成装置100のCPU303がメモリ302に格納された主走査方向の位置ずれ補正処理プログラムに従って実行する。

0070

図9において、主走査方向の位置ずれ補正処理が開始されると、CPU303は、先ず、BD信号が検出されたか否かを判定し、検出されるまで待機する(ステップS701)。BD信号が検出された後(ステップS701で「YES」)、CPU303は、入力されるCLK(クロック信号)に基づいてカウント動作を開始する(ステップS702)。

0071

次いで、CPU303は、ポリゴンミラー204のホームポジションセンサから入力されるホームポジションセンサの信号出力(HP信号)をモニターし、HP信号が検出されたか否かを判定する(ステップS703)。ステップS703の判定の結果、HP信号が信号が検出された場合(ステップS703で「YES」)CPU303は、ポリゴンミラー面番号Nを初期化して1とし、走査中のポリゴンミラー面が第1面目と認識する(ステップS704)。

0072

ポリゴンミラー面の第1面目を認識した後、CPU303は、書き出し補正時間を設定する(ステップS706)。これによって、主走査方向の書き出しタイミングを最適補正量で補正することができる。

0073

図10は、書き出し補正時間を設定する際に用いられる第2のチャートを示す図である。

0074

図10において、第2のチャートは、ポリゴンミラー面に対応して主走査方向の書き出し補正量が異なる、例えば、5つのパッチ(2−1)〜(2−5)が印字されている。これによって、ユーザは、5つのパッチのうち、最も位置ズレが補正されているパッチを選択して位置ズレを補正するための補正量を決定することができる。

0075

各パッチ(2−1)〜(2−5)のラインスクリーンは、第1のチャートにおいて大きな濃度ずれが発生していたパッチ(1)と同じ方向で同じ傾きを有するラインスクリーン画像からなる。パッチ(1)は走査ビームの位置ずれが、主走査方向の位置ずれ成分を含んでいると判定される根拠となったパッチである。これによって、ユーザによるどのパッチが主走査方向の位置ずれを補正するために最適であるか否かの判定が容易となる。なお、初期の位置補正量は、工場出荷時に測定されており、各ポリゴンミラー面に対して一律の比率で補正量が調整されるものとする。

0076

図11は、図10の第2のチャートにおけるパッチ(2−1)とパッチ(2−5)に対応する主走査方向の補正量の一例を示す図である。なお、その他のパッチ(2−2)〜(2−4)については、パッチ(2−1)とパッチ(2−5)の補正量の間を段階的に変化させた量で補正量が決定されている。

0077

図12は、ポリゴンミラー面における書き出し位置補正後のタイミングチャートである。図12において、HP信号が検出されたポリゴンミラー面を第1面目とすると、各ポリゴンミラー面における書き出しタイミング補正量は、Tofset1〜Tofset5で表される。図示するように、各ポリゴンミラー面の走査期間において、ポリゴンミラー面毎に補正時間(Tofset1〜Tofset5)分だけ画像データの転送開始タイミングが調整される。

0078

ユーザは、図10の第2のチャートを参照し、濃度むらが最も解消されているパッチ番号を選択し、選択したパッチ番号の補正量をUIを介して入力することによって書き出し補正時間を設定する。なお、主走査方向の位置ずれは、ポリゴンミラー面毎に補正される。

0079

図9に戻り、書き出し補正時間を設定した後、CPU303は、カウント値がステップS706で設定された書き出し補正時間と等しいか否かを判別し、等しくなるまで待機する(ステップS707)。カウント値がステップS706で設定された書き出し補正時間と等しくなった後(ステップS707で「YES」)、CPU303は、1走査分の画像データをレーザ駆動回路304に送信する(ステップS708)。このとき、画像データは、走査開始位置に対応した画像データから、各画素の印字時間に対応した時間間隔で1画素分ずつ順次送信されるものとする。

0080

次いで、CPU303は、書き出し補正後の画像形成が終了したか否かを判定する(ステップS709)。そして、CPU303は、画像形成が終了した場合(ステップS709で「YES」)、主走査方向の位置ずれ補正処理を終了し、UIを介して入力されたパッチ番号に対応した主走査方向の補正量を、次回以降の画像形成に用いる補正量とする。

0081

一方、ステップS709の判定の結果、書き出し補正後の画像形成が終了していない場合(ステップS709で「NO」)、CPU303は、処理をステップS701に戻す。

0082

また、ステップS703の判定の結果、HP信号が検出されなかった場合(ステップS703で「NO」)、CPU303は、ポリゴンミラー面番号Nに1を加算し(ステップS705)、その後、処理をステップS706に進める。

0083

図9の処理によれば、ユーザは、第1のチャートを用いて画像の濃度むらの原因となる位置ずれを主走査方向の位置ずれと副走査方向の位置ずれに切り分ける。そして、濃度むらが主として主走査方向の位置ずれに起因している場合、主走査方向の補正量を変化させた第2のチャート(図10)を作成させ、濃度むらレベルを最小化させることができるパッチ番号に基づいて補正時間を設定する(ステップS706)。そして、CPU303は、設定された補正時間に基づいて書き出し位置をポリゴンミラーの各鏡面毎に補正する。これによって、主走査方向の書き出し位置が補正され、濃度むらが解消された良好な画像を形成することができる。

0084

副走査位置の補正)
本実施の形態では、光走査位置の主走査方向の位置ずれを補正した後、副走査方向の位置ずれを補正する。これによって、走査ビームの位置ずれをより精度よく補正することができる。

0085

図13は、副走査方向の位置ずれ補正処理の手順を示すフローチャートである。副走査方向の位置ずれ補正処理も画像形成装置100のCPU303がメモリ302に格納されたプログラムに従って実行する。

0086

図13において、副走査方向の位置ずれ補正処理が開始されると、CPU303は、先ず、メモリ302から副走査方向の補正情報を受け取る(ステップS3601)。本実施の形態においては、副走査方向の位置ずれを補正するための補正情報を基にして入力画像の副走査方向の画素位置に対して補正をかけた後、出力画素データを出力する。

0087

一般に、光走査位置の位置ずれの状態は、略4つに分類できる。すなわち、走査ビームが、(a)進み方向にシフトする場合、(b)戻り方向にシフトする場合、(c)間隔が密になる場合、(d)間隔が疎になる場合である。

0088

副走査方向の位置ずれに対応付けて、その具体例を図14(a)〜(d)を用いて説明する。

0089

図14は、副走査方向の位置ずれを説明するための図である。図14中、破線は走査位置を示し、(1)〜(5)は、走査の順番を示す。

0090

本実施の形態において、8ビームが同時に走査されるが、副走査方向に順に並ぶ1ビームずつに順番を振ったものとして5ビームについて説明する。図14(a)〜(d)において、左側の列が理想の走査位置、右側の列が感光体ドラム上の走査位置を示す。走査番号(1)〜(5)に対して、S1〜S5は、理想の走査位置からの位置ずれ量を示す。位置ずれ量の単位は、理想のビーム間隔を1とした時を基準に表し、副走査の進み方向を正の値としている。また、画像の様子を説明するために副走査方向に並ぶ1画素を走査線上に丸で示した。丸の色は濃度を表す。

0091

上述した4つの分類に対応して図14中、(a)は、+0.2ラインのシフト量、(b)は、−0.2ラインのシフト量、(c)は、(1−0.2)ラインの間隔で密、(d)は、(1+0.2)ラインの間隔で疎になった状態を示している。

0092

(c)は、位置ずれに加えて、ドラム上の走査による画素が密集し、面積あたりの画素値が増えて濃度が濃くなっている。逆に、(d)は、画素が疎のため面積あたりの画素値が減少して濃度が薄くなっている。電子写真プロセスにおいては、潜像電位の深さと現像特性の関係により濃淡差がさらに強調されることがある。また、(c)と(d)のパターンが交互に連続すれば周期的な濃淡モアレとして認識され、空間周波数によっては視覚的に強調されることがある。

0093

図13に戻り、補正情報を受け取った後(ステップS3601)、CPU303は、入力画像の各画素に対する補正用属性情報を生成する(ステップS3602)。入力画像の副走査方向の画素位置を予め座標変換してから補間することにより、位置ずれの補正と共に、入力画像の濃度を保存しながら局所的な濃淡の補正が行われる。

0094

以下、座標変換方法について説明する。図15は、入力画像の副走査方向の画素位置を座標変換する座標変換方法を説明するための図である。

0095

図15(a)〜(d)において、各グラフ横軸は画素番号nを示し、縦軸は副走査方向の画素位置yを示し、単位をラインとした。

0096

図15(a)〜(d)における走査ラインの位置ずれの状態は、それぞれ、図14の(a)〜(d)と対応している。また、図15(a)〜(d)において、左側のグラフが座標変換前、右側のグラフがy軸について座標を変換した座標変換後を示す。各図(a)〜(d)中、プロットした四角ドット走査線位置を表し、丸のドットは理想位置を表す。

0097

(a)の左のグラフから順に説明する。変換前の座標において、丸でプロットした理想位置は画素番号nとy座標が等しい傾き1の直線である。
y=n ・・・(式301)

0098

これに対して、四角でプロットした走査位置は、進み方向にS(=0.2)ラインだけシフトしているので、傾きは1のまま、オフセットした次の式であらわされる。
y=n+S ・・・(式302)

0099

本実施の形態において、実際の走査位置が理想位置に変換されるよう座標変換するためには、(a)の例では、以下の式で座標変換すればよい。

0100

y’=y+C ・・・(式303)
従って、補正量Cはシフト量Sと以下の関係式で表される。

0101

C=−S ・・・(式304)
座標変換するための(式303)と補正量を求める(式304)により、(式301)(式302)は、それぞれ以下のように変換される。

0102

y’=n−S ・・・(式305)
y’=n ・・・(式306)
次に、図15(b)について、S=−0.2とすれば、(式301)〜(式306)が成立して、図15(a)と同様に説明できる。

0103

ここで、走査線位置の疎密が発生する図15の(c)、(d)、及びシフト(a)、(b)と疎密(c)、(d)の組み合わせのケースにも適用できる座標変換を考える。

0104

図16は、座標変換方法における画素番号と走査位置の関係の一例を示す図である。図16(a)において、横軸は画素番号n、縦軸は副走査方向の位置yを示し、四角ドットはドラム上の走査位置をプロットしたものである。画素番号n≦2の範囲ではドラム上の走査線が密、画素番号n≧2の範囲ではドラム上の走査線が疎になっている。

0105

図16(a)では、四角ドットを通る走査位置の変化を表す関数をft(n)とし、実線で表す。

0106

y=ft(n) ・・・(式101)
y軸の座標変換後の関数をft’で表す。

0107

y=ft’(n) ・・・(式102)
本実施の形態において、走査位置が均等になるようy軸を伸縮、シフトして座標変換するので、以下の条件を満たす。

0108

ft’(n)=n ・・・(式103)
図16(a)と図16(b)間を結ぶ点線は左から右へ、y軸の元の座標から座標変換後の座標位置との対応を示し、変換前後でy軸の下半分が伸長し、上半分は縮小している。

0109

以下、図16(a)から図16(b)へのy軸の座標変換により、入力画像の各画素の変換後の座標を求める手順を図17を用いて説明する。

0110

図17は、座標変換方法を説明するための図である。図17において、図16と同様、横軸は画素番号n、縦軸は副走査方向の位置yを示し、(a)は座標変換前、(b)は座標変換後を示す。

0111

入力画像の画素番号nと座標位置yの関係を以下に示す。

0112

y=fs(n) ・・・(式104)
また、本実施の形態において、入力画像の副走査方向の画素の間隔は均等なので、以下の式で表される。

0113

fs(n)=n ・・・(式105)
入力画像の注目する画素番号nsの変換後のy座標を次の3ステップで求める。

0114

入力画像の画素番号nsに対応するy座標ysを求める(ステップ1)。

0115

ys=fs(ns) ・・・(式106)
ドラム上で変換前の走査位置が等しい画素番号ntを求める(ステップ2)。

0116

nt=ft−1(ys) ・・・(式107)
ドラム上の走査位置の画素番号ntに対応する変換後のy座標を求める(ステップ3)。

0117

yt=ft’(nt) ・・・(式108)
nsは任意に選んでも成立するので、nsからytを求める式が入力画像の画素番号から演算上のy座標を求める関数fs’(n)に相当する。

0118

従って、(式106)〜(式108)から以下のように一般式が導かれる。

0119

fs’(n)=ft’( ft−1(fs(n))) ・・・(式109)
また、入力画像の画素間隔、及び変換後の走査位置の間隔を均等で、距離1とした(式105)、(式103)を代入すると(式109)は画素番号から走査位置を導くft(n)の逆関数として導く形式で表せる。

0120

fs’(n)= ft−1(n) ・・・(式110)
上述した図15(a)(b)に示した走査位置が進み方向、戻り方向に一律シフトした(式302)と入力画像の座標を求める(式305)も逆関数の関係にあり、(式110)の成立を確認できる。

0121

また、図15(c)(d)の走査位置に疎密が発生する場合に当てはめると、走査位置を表す関数yは、(n0、y0)を通過して、傾きkとする場合、以下で表せる。

0122

y=k(n − n0)+y0 ・・・(式307)
入力画像のy座標変換後の画素位置を求めるために、(式109)から逆関数を求めれば良いので、以下が導かれる。

0123

y=(1/k)(n − y0)+n0 ・・・(式308)
図15(c)、(d)において、n0=y0=3、(c)k=0.8、(d)k=1.2である。また、疎密やシフトが混在していても、(式109)又は(式110)で座標位置を求めることができる。

0124

このようにして、入力画像の副走査方向の画素位置を座標変換して補正用属性情報が生成される。

0125

図13に戻り、補正用属性情報を生成した後(ステップS3602)、CPU303は、補正用属性情報に基づいて元画像への畳込み処理と再サンプリングを実行し(ステップS3603)その後、本副走査方向の位置ずれ補正処理を終了する。

0126

以下に、図13のステップS3603で実行される畳込み処理について説明する。

0127

図18は、図13のステップS3603で実行される畳み込み処理の手順を示すフローチャートである。この畳み込み処理は、画像形成装置100のCPU303が、メモリ302に格納されたプログラムに従って実行する。

0128

図18において、畳込み処理が開始されるとCPU303は、出力の副走査位置を初期化して、例えば、1にセットする(S3701)。出力の副走査位置を初期化した後、CPU303は、畳込み関数の拡がりをLとした時、注目する出力画像のラインynの副走査位置の前後±Lの範囲に含まれる入力画像のラインを抽出する(ステップS3702)。

0129

ここで、Lは、畳込み関数の+L〜−Lの範囲外は畳込み関数値が0になる最小の値と定義する。例えば、後述する図19の線形補間ではL=1、図20のバイキュービックにおける(a)ではL=2、(b)ではL=3である。

0130

上述の(式110)より、対応する入力画像の範囲ymin〜ymaxのymin、ymaxは以下の条件を満たす。

0131

ft−1(ymin)=yn−L、ft−1(ymax)=yN+L ・・・(式34)
(式34)を変形してymin、ymaxは直ちに求まる。

0132

ymin=ft(yn−L)、ymax=ft(yn+L) ・・・(式35)
従って、注目する出力画像のラインynに対する入力画像のラインのリストはymin〜ymaxの範囲の全ての整数のラインである。

0133

入力画像のラインを抽出した後(ステップS3702)、CPU303は、入力画像のラインの位置と畳込み関数から係数を求める(ステップS3703)。すなわち、注目する出力画像のラインynに対する畳込み演算の対象になる入力画像のラインをymとした時、距離dnmは以下の式で表される。

0134

dnm=yn − ft−1(ym) ・・・(式36)
従って、畳込み関数g(y)として係数knmは、以下の式で求められる。

0135

knm=g(dnm) ・・・(式37)
係数を求めた後、CPU303は、主走査位置xを初期化して、例えば、1にセットする(ステップS3704)。次いで、CPU303は、ステップS3702でリストアップした副走査位置、及び注目する主走査位置xの画素データを取得する(ステップS3705)。画素データを取得した後、CPU303は、対応する係数knmと入力画素データPinmを積和演算して、畳込み演算によって注目画素の値Poutnを求める(ステップS3706)。

0136

0137

以下、フィルタ関数による畳込み処理(畳込み演算)について具体的に説明する。

0138

(フィルタ処理)
本実施の形態においては、入力画像の副走査方向の画素位置を座標変換した後、フィルタ処理が行われる。ただし、入力画像の画素の副走査位置の補正による入力画素の副走査画素位置と、均等に変換された出力画素の副走査位置との位置関係に基づいて、フィルタ関数による畳込み処理が行われる。

0139

畳込み関数は、図19に示す線形補間及び図20に示すバイキュービック補間から選択される。図19並びに図20(a)及び(b)において、縦軸は副走査位置yを示し、単位は、画素である(副走査方向なのでラインとしても良い)。また、横軸は係数kの大きさを示す。

0140

図19の式は、以下で表される。

0141

0142

図20の式は、以下の2つの式で表される。

0143

0144

ここで、a=−1、図20(a)では、w=1、図20(b)はw=1.5としている。但し、電子写真的な特性に応じて、a、wをそれぞれ調整しても良い。入力画像の粗密の状態によらず、同じ畳込み関数を適用して、理想の走査位置でサンプリングすることで、入力画像の濃度を保存している。

0145

座標変換後の座標位置に基づいて、(式31)のフィルタ関数で畳込みする具体例を図21を用いて説明する。

0146

図21は、畳込み処理を説明するための図である。図21において、(a)〜(d)は、図14の(a)〜(d)と対応する。すなわち、走査ビームが、(a)は、進み方向にシフトする場合、(b)は、戻り方向にシフトする場合、(c)は、間隔が密になる場合、(d)間隔が疎になる場合である。

0147

図21(a)〜(d)において、左側の列は、それぞれ座標変換後の入力画素を示し、右側の列は、それぞれ座標変換後のドラム上の走査位置を示す。また、画素値の大きさを丸の濃淡で示している。また、括弧内の数字は走査の番号であり、図14における画素番号に対応する番号である。中央のグラフは、横軸が濃度、縦軸が副走査位置であって、畳込み処理は入力画素の各座標位置を中心にフィルタ関数に画素値を乗算した波形(画素(1)〜(5)に対する(W1〜W5)を展開し、重ね合わせて加算したのと同じである。

0148

図21(a)において、画素(1)と(5)は濃度0のため、W1=0、W5=0である。画素(2)、(3)、(4)の濃度は、W2、W3、W4の波形の最大値と等しく、画素位置を中心にフィルタ関数を展開した波形である。畳込み演算の結果は全ての波形の総和(ΣWn、n=1〜5)である。出力の画素値は、座標変換後のドラム上の走査位置でサンプルするので、例えば、ドラム上の走査位置に対応する画素値(1)は、波形W2と点P0で交わるので、濃度D1と演算される。また、(2)は、W2の波形と点P2、波形W3と点P1で交わるので、濃度D1+D2である。

0149

以下、同様に(a)の(3)〜(5)、(b)〜(d)の(1)〜(5)の画素値を演算した結果が各右側の列の画素の濃淡で示されている。

0150

入力画素の位置ずれは、(a)〜(d)の縦軸に各画素に対応して示されている。この位置ずれは、入力画像の画素の副走査位置の補正に従い、逆関数で求めた位置ずれ情報である。

0151

(a)は副走査進み方向に走査位置がずれているが、画素値は逆の遅れ方向に重心がずれているので、位置ずれが補正されている様子を示している。(b)はその逆方向に位置ずれが補正されている様子を示している。(c)は走査位置が密な場合で、座標変換後の畳込み処理によって濃度の分布が拡がり、濃度の局所的な集中がキャンセルされている様子を示している。また、(d)は逆に走査位置が疎な場合で、濃度の分散をキャンセルして局所的な濃度変化が補正されている様子を示している。特に、(3)の画素値は100%より濃い100+α%の濃度を利用している。

0152

このようにして、畳込み演算によって注目画素の画素値を求めた後、CPU303は、主走査位置に1を加算する(ステップS3707)。主走査位置に1を加算した後、CPU303は、1ラインの最後の画素まで畳込み演算が終了したか否かを判定する(ステップS3708)。

0153

ステップS3708の判定の結果、主走査の1ラインの最後の画素まで畳込み演算が終了していた場合(S3708で「YES」)、CPU303は、副走査位置に1を加算する(ステップS3709)。次いで、CPU303は、副走査の最後のラインまで畳込み演算が終了したか否かを判定する(ステップS3710)。ステップS3710の判定の結果、副走査の最後のラインまで畳込み演算が終了していた場合(ステップS3710で「YES」)、CPU303は、本処理を終了し、副走査方向の位置ずれ補正処理を終了する。

0154

一方、ステップS3710の判定の結果、副走査の最後のラインまで畳込み演算が終了していなかった場合(ステップS3710で「NO」)、CPU303は、処理をステップS3702に戻し、以下、同様の処理を繰り返す。これによって、副走査方向の位置ずれをより確実に補正することができる。また、ステップS3708の判定の結果、1ラインの最後の画素まで畳込み演算が終了していなかった場合(ステップS3708で「NO」)、CPU303は、処理をステップS3705に戻し、以下、同様の処理を繰り返す。

0155

図13の処理によれば、副走査方向の全てのラインの全ての画素について畳込み演算によって画素位置を補正するので、副走査方向の位置ずれを補正して良好な画像を形成することができる。

0156

100画像形成装置
101Y〜101Bk画像形成部
102Y〜102Bk感光体ドラム
103Y〜103Bk帯電装置
104Y〜104Bk光走査装置
105Y〜105Bk現像装置
201マルチビームレーザ光源
204ポリゴンミラー
207BDセンサ
303 CPU

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