JP2005262620A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 所定のスクリーン線数を最大スクリーン線数として画像を形成する画像形成装置で、記録ヘッドの出力むらに起因する濃度むらを抑制する。
【解決手段】 画像形成装置を構成するＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４は、複数のＬＥＤ６４を並べて配列したもので構成される。そして、このＬＰＨ１４を用いて、画像形成装置で実際に画像形成を行う際に選択されるスクリーン線数(１５０lpi,２００lpi)よりも大きいスクリーン線数(３００lpi)でテストパターンを作成し、作成されたテストパターンを用いて、ＬＰＨ１４を構成する各ＬＥＤ６４の光量補正を行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数の記録素子を並べて構成した記録ヘッドを用いて画像を形成する画像形成装置等に係り、より詳しくは、各記録素子の出力補正に関する。

電子写真方式を採用した、プリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、一様に帯電された感光体上に、画像情報を光記録手段により照射することにより静電潜像を得た後、この静電潜像にトナーを付加して可視化し、記録紙上に転写して定着することによって画像形成が行われる。かかる光記録手段として、レーザを用い、主走査方向にレーザ光を走査させて露光する光走査方式の他、近年では、装置の小型化の要請を受けてＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)を主走査方向に多数、配列してなる、ＬＥＤプリントヘッド(LED Print Head：ＬＰＨ)を用いた書き込み装置が採用されている。

ＬＰＨは、一般に、多数のＬＥＤが主走査方向に配置されたＬＥＤアレイと、ＬＥＤから出力された光を感光体(感光体ドラム)表面に結像させるために多数のロッドレンズが配列されたセルフォックレンズとを含んで構成される。画像形成装置では、入力される画像データに基づいてＬＰＨの各ＬＥＤを駆動させ、感光体へ向けて光を出力し、セルフォックレンズによって感光体表面に光を結像させる。そして、感光体とＬＰＨとを相対移動させることにより副走査方向に静電潜像を形成している。

このＬＰＨでは、発光素子およびレンズが主走査方向に複数、並んだ構成であることから、各発光点のばらつきが画像品質に大きな影響を与える。特に、発光点の光量にばらつきがある場合やレンズの特性がばらついた場合には、副走査方向のスジや濃度むらが生じてしまい、画質欠陥となり易い。そこで、従来技術として、ＬＰＨを用いて用紙上に形成、出力したテストパターンを読み取り手段にて読み取り、得られた読み取り結果に基づいてＬＰＨにおける各ＬＥＤの光量補正値を設定する技術が存在する(特許文献１参照。)。

また、電子写真方式の画像形成装置では、複数の画素によって例えば正方形状のハーフトーンセルを構成すると共に、各ハーフトーンセル内に記録する画素の数すなわち網点の大きさを変えることにより、２階調(画素に対する記録の有無)で画像の濃淡を表現する面積階調方式が広く用いられている。この面積階調方式では、網点の並びを線状に見立てて、１インチあたりの線の配列本数(網点の個数)をスクリーン線数(単位はline per inch：lpi)と呼び、スクリーン線数が大きいほど網点は密となり画像の再現性が良好なものとなる。
そして、このようなＬＰＨを用いた画像形成装置において、中間調処理モードにおけるスクリーン線数を複数設定できるようにし、設定されたスクリーン線数毎に各ＬＥＤの光量補正値を異ならせるようにした技術が存在する(特許文献２参照。)。

特開平１１−２４０２０２号公報(第３−７頁、図３) 特開２００３−１１２４４２号公報(第５−６頁、図２)

しかしながら、上述した特許文献１記載の技術では、選択された中間調処理モードに応じて、つまり、スクリーン線数毎に各ＬＥＤに対して異なる光量補正値を設定する必要があり、光量の補正制御が複雑化してしまうという問題があった。
また、中間処理モード毎に各ＬＥＤの光量補正値を格納しておく必要があるため、多くのメモリ容量が必要となり、コストアップを招いていた。ここで、最近の画像形成装置ではカラー化が急速に進んでおり、例えばイエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の四つの画像形成ユニットを並列的に配置してフルカラー画像を形成する所謂タンデム型の画像形成装置では、画像形成ユニット毎にＬＰＨが設けられることから、メモリの容量がさらに必要となり、コストアップの度合いが大きくなってしまう。
さらに、従来の手法では、各ＬＥＤの光量補正を行うために形成されるテストパターンの構成によっては、補正を収束させることができず、濃度むらを解消しきれない場合があった。

なお、このような問題は、ＬＰＨ等の光を用いた記録ヘッドを用いた画像形成装置に限られるものではなく、例えば複数のノズルを並列的に配置し、複数のノズルよりインクを吐出させて画像形成を行うインクジェットヘッドを用いた画像形成装置においても同様に生じ得るものである。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、所定のスクリーン線数を最大スクリーン線数として画像を形成する画像形成装置で、記録ヘッドの出力むらに起因する濃度むらを抑制することにある。
また、他の目的は、記録ヘッドの出力むらを補正するための出力補正データの容量を低減することにある。

かかる目的のもと、本発明は、所定のスクリーン線数を最大スクリーン線数として画像を形成する画像形成装置であって、複数の記録素子が配列された記録ヘッドと、最大スクリーン線数より大きい他のスクリーン線数で作成されたテスト画像データを記録ヘッドに入力する入力手段と、入力手段により記録ヘッドに入力されたテスト画像データを、記録ヘッドを用いて出力する出力手段と、出力手段によって出力された画像を読み取り手段で読み取った結果に基づいて得られた各記録素子の出力補正データを格納する格納手段とを含んでいる。
ここで、入力手段は、他のスクリーン線数として２００から３００のスクリーン線数で作成されたテスト画像パターンを記録ヘッドに入力することを特徴とすることができる。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、複数の記録素子が配列された記録ヘッドを備え、第１のスクリーン線数で画像を形成する第１の画像形成モードおよび第１のスクリーン線数よりも大きい第２のスクリーン線数で画像を形成する第２の画像形成モードで動作する画像形成部と、記録ヘッドを用いて出力された第２のスクリーン線数より大きい第３のスクリーン線数のテスト画像データに基づいて得られた各記録素子の出力補正データを記憶する記憶部と、記憶部に格納される出力補正データを用いて記録ヘッドにおける各記録素子の出力を補正する補正部とを含んでいる。
ここで、第１の画像形成モードは生産速度を優先する速度優先モードであり、第２の画像形成モードは画質を優先する画質優先モードであることを特徴とすることができる。

さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、複数の記録素子が配列された記録ヘッドを備え、第１のスクリーン線数で画像を形成する第１の画像形成モードおよび第１のスクリーン線数よりも大きい第２のスクリーン線数で画像を形成する第２の画像形成モードで動作する画像形成部と、記録ヘッドにおける各記録素子の出力を補正する出力補正部とを含み、出力補正部は、第１の画像形成モードおよび第２の画像形成モードで同じ出力補正データを用いて補正を行うことを特徴としている。
ここで、出力補正部は、記録ヘッドを用いて出力された第２のスクリーン線数より大きい第３のスクリーン線数のテスト画像データに基づいて作成された出力補正データを用いることを特徴とすることができる。

さらにまた、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、複数の記録素子が配列された記録ヘッドと、２００から３００のスクリーン線数で形成されたテスト画像データを記録ヘッドに入力する入力手段と、入力手段により記録ヘッドに入力されたテスト画像データを、記録ヘッドを用いて出力する出力手段と、出力手段によって出力された画像を読み取り手段で読み取った結果に基づいて得られた各記録素子の出力補正データを格納する格納手段とを含んでいる。

本発明によれば、所定のスクリーン線数を最大スクリーン線数として画像を形成する画像形成装置で、記録ヘッドの出力むらに起因する濃度むらを抑制することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用されるＬＥＤプリントヘッドが用いられた画像形成装置の全体構成を示した図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。図１に示す画像形成装置は、本体１に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系１０、画像プロセス系１０を制御する画像出力制御部３０、例えばパーソナルコンピュータ(ＰＣ)２や画像読み取り装置(ＩＩＴ)３に接続され、これらから受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部(Image Processing System：ＩＰＳ)４０を備えている。

出力手段としての画像プロセス系１０は、水平方向に一定の間隔を置いて並列的に配置される複数のエンジンからなる画像形成部としての画像形成ユニット１１を備える。この画像形成ユニット１１は、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の四つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋから構成されており、それぞれ、静電潜像を形成してトナー像を担持させる像担持体(感光体)である感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を露光する記録ヘッドであるＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４、ＬＰＨ１４によって得られた潜像を現像する現像器１５を備えている。また、画像プロセス系１０は、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２にて画像形成された各色のトナー像を記録用紙に多重転写させるために、この記録用紙を搬送する用紙搬送ベルト２１、用紙搬送ベルト２１を駆動させるためのロールである駆動ロール２２、感光体ドラム１２のトナー像を記録用紙に転写させる転写ロール２３、転写後の記録用紙上のトナー像を定着する定着器２４を備えている。

各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、現像器１５に収容されたトナーを除き、略同様な構成を備えている。ＰＣ２やＩＩＴ３から入力された画像信号は、画像処理部４０によって画像処理が施され、インタフェースを介して各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに供給される。画像プロセス系１０では、画像出力制御部３０から供給された同期信号等の制御信号に基づいて動作する。

まず、イエローの画像形成ユニット１１Ｙでは、帯電器１３により帯電された感光体ドラム１２の表面に、画像処理部４０から得られた画像信号に基づき、ＬＰＨ１４によって静電潜像を形成する。その静電潜像に対して現像器１５によってイエローのトナー像を形成し、形成されたイエローのトナー像は、図の矢印方向に回動する用紙搬送ベルト２１上の記録用紙に転写ロール２３を用いて転写される。同様にして、マゼンタ、シアン、黒のトナー像が各々の感光体ドラム１２上に形成され、用紙搬送ベルト２１上の記録用紙に各転写ロール２３を用いて順次転写される。多重転写された記録用紙上のトナー像は、定着器２４に搬送されて、熱および圧力によって記録用紙に定着される。

図２は、上述したＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４の構成を示した図である。ＬＰＨ１４は、多数のＬＥＤチップ６３(後述)が配列されて形成されたＬＥＤアレイ５１、ＬＥＤアレイ５１を支持すると共にＬＥＤアレイ５１の駆動を制御するための回路が形成されたプリント基板５２、各ＬＥＤから出射された光ビームを感光体ドラム１２表面に結像させるためのセルフォックレンズアレイ(ＳＬＡ：登録商標)５３を備え、プリント基板５２およびＳＬＡ５３は、ハウジング５４に保持されている。

ＬＥＤアレイ５１は、複数のＬＥＤチップが主走査方向(感光体ドラム１２の軸方向)に並べて配置され、プリント基板５２に取り付けられて形成されている。これらのＬＥＤチップは、一列あるいは千鳥状に配列される場合がある。ＬＥＤアレイ５１には、解像度に応じた画素数分のＬＥＤ６４(後述、図３参照)が主走査方向に配列されている。例えば、Ａ３サイズの短手(２９７ｍｍ)を主走査方向とする場合、１２００dpiの解像度では、約２１.２μｍ毎に１４０４０個のＬＥＤが配列されることになる。

また、ＳＬＡ５３は、結像レンズとしての屈折率分布型レンズが、解像度に応じた画素数(例えば本実施の形態では１０７０個)に対応して形成されている。このＳＬＡ５３によって、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１ＫのＬＥＤアレイ５１から出射された光ビームを集光し、対応する感光体ドラム１２に結像させることにより、感光体ドラム１２上の主走査方向に１ライン分の静電潜像が形成されることになる。さらに、プリント基板５２は、ＬＥＤアレイ５１の取り付け面が感光体ドラム１２の表面に対向するようにハウジング５４に装着されている。

図３は、補正部(出力補正部)としての画像出力制御部３０とＬＰＨ１４との関係を示す回路図である。図１にも示したように、ＬＰＨ１４は、画像出力制御部３０に接続されており、このＬＰＨ１４に内蔵される各回路の動作は画像出力制御部３０により制御される。図２に示したプリント基板５２は、１ライン分の画像データを格納するシフトレジスタ６１、画像データをラッチするラッチ回路６２、ラッチ回路６２にラッチされた画像データに応じた電流値をＬＥＤアレイ５１のＬＥＤチップ６３に供給することによりＬＥＤチップ６３の各ＬＥＤ６４を駆動するドライバ６５を備える。また、ドライバ６５には、後述する補正データを格納するＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable and Programmable ROM)６６が接続されている。

画像処理部４０から画像データが入力されると、画像出力制御部３０は、転送クロックに同期して１ライン分の画像データをシフトレジスタ６１に出力する。また、画像出力制御部３０は、１ライン分の画像データをシフトレジスタ６１に出力し終わったら、ＳＥＴ信号をラッチ回路６２に出力する。これにより、シフトレジスタ６１に格納された１ライン分の画像データがラッチ回路６２にラッチされる。そして、画像出力制御部３０がＳＴＲＯＢ信号をドライバ６５に出力すると、各ドライバ６５は、対応する画素データに応じた値の電流を対応する記録素子としてのＬＥＤ６４に供給する。これにより、各ＬＥＤ６４は、ドライバ６５から供給された電流値に応じた強度で発光する。

また、ドライバ６５には、このドライバ６５からＬＥＤ６４に出力(供給)される電流値を補正するためのレジスタ(図示せず)がそれぞれに備えられている。このレジスタには、ＬＥＤ６４の発光量を補正するための補正データが保持される。そして、ドライバ６５は、ラッチ回路６２にラッチされた画像データに基づく電流値を、レジスタに保持される補正データによって補正した後にＬＥＤ６４に供給する。この補正データは、予め演算されてＥＥＰＲＯＭ６６に格納されており、画像形成装置の電源オン時などの所定のタイミングに、ＥＥＰＲＯＭ６６から各ドライバ６５のレジスタに書き込まれ、保持される。

次に、上述したＥＥＰＲＯＭ６６に書き込まれる補正データを生成するための治具として用いられ補正装置として機能する補正データ生成装置７０について説明する。図４は、補正データ生成装置７０の機能構成を示すブロック図である。この補正データ生成装置７０は、記録用紙に形成された画像を画像データとして読み取る読み取り手段としての読み取り部７１と、読み取り部７１にて読み取られた画像データに基づいて所定の演算を行う画像データ演算部７２と、画像データ演算部７２にて演算された画像データにおける濃度むらデータを求める濃度むら演算部７３と、濃度むら演算部７３にて演算された濃度むらデータに基づいてこの濃度むらを抑制するための補正データを演算する補正データ演算部７４と、補正データ演算部７４における演算結果に基づいて画像形成装置に格納するための補正データを生成する補正データ生成部７５と、補正データ生成部７５にて生成された補正データを画像形成装置に設けられたＥＥＰＲＯＭ６６に書き込むドライバ７６とを備える。このドライバ７６は、画像形成装置に備えられたＥＥＰＲＯＭ６６と、例えば所定のケーブルおよびインタフェース(共に図示せず)を介して接続される。そして、記録用紙に形成されたテストパターンの濃度情報に基づいて補正データ生成装置７０にて形成された補正データは、上述したケーブルおよびインタフェースを介してＥＥＰＲＯＭ６６に書き込まれる。なお、画像データ演算部７２、濃度むら演算部７３、補正データ演算部７４、補正データ生成部７５によってスキャナ補正手段が構成される。

読み取り部７１は、画像形成装置から出力されたテスト画像データとしての所定の出力画像(以下、テストパターンとよぶ)を画像データとして読み取り、画像データ演算部７２へと出力する。この読み取り部７１としては、例えば画像形成装置に設けられたＩＩＴ３を利用することもできる。
画像データ演算部７２は、記録用紙上に形成されたテストパターンを読み取り部７１で読み取ることによって得られた画像データの傾きを検知して、この傾きの補正を行う。そして、傾きが補正された画像データは、濃度むら演算部７３へと出力される。
濃度むら演算部７３は、画像データ演算部７２より入力された画像データから、ＬＥＤ６４毎にその濃度データを主走査方向、副走査方向に平均化することにより濃度むらデータを求める。また、主走査方向(テストパターン形成時の主走査方向)に一次元的に変倍処理(拡大または縮小)を施すことにより倍率補正を行い、濃度むらデータの画素数とテストパターンを形成したＬＥＤ６４の数とを一致させ、各ＬＥＤ６４の位置との対応付けを行う。これにより、画像形成装置で形成した画像上に生じている主走査方向の濃度分布を求め、その結果を濃度むらデータとして補正データ演算部７４に出力する。

補正データ演算部７４は、濃度むら演算部７３から入力された濃度むらデータに基づいて、主走査方向の濃度分布を略平坦にするための補正データ(補正データＢとする)を算出する。つまり、この補正データＢは、画像形成装置の各ＬＥＤ６４により形成される画像の各画素の濃度が一様となるように、各ＬＥＤ６４における発光強度を補正するための補正値である。
補正データ生成部７５は、ドライバ７６を介して格納手段あるいは記憶部としてのＥＥＰＲＯＭ６６にアクセス可能とされており、ＥＥＰＲＯＭ６６に予め格納された補正データ(補正データＡとする)を補正データ演算部７４から入力された補正データＢと合成することにより、新たな補正データ(補正データＣとする)を生成し、この補正データＣを、ドライバ７６を介してＥＥＰＲＯＭ６６に書き込む。これにより、補正データ生成装置７０にて生成された出力補正データとしての補正データＣが画像形成装置のＥＥＰＲＯＭ６６に格納され、その後、画像形成装置の各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋでは、この補正データＣに基づいた画像形成処理が行われる。

次に、上述した補正データの生成に用いられるテストパターンの作成および読み取りについて詳細に説明する。このテストパターンは、画像形成装置によって記録用紙上に形成され、補正データ生成装置７０の読み取り部７１によって読み取られる。
図５は、ＬＥＤアレイ５１と記録用紙Ｐに形成されるテストパターンとの関係を模式的に示したものである。ＬＥＤアレイ５１は、主走査方向に並列配置された複数の記録素子としての１４０４０個のＬＥＤ６４、具体的には、Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,・・・を有している。そして、テストパターンを形成する際には、その長手方向が主走査方向となるようにＡ４サイズの記録用紙Ｐをセットし、これら各ＬＥＤ６４を用いて、副走査方向にテストパターンとして異なる色で同一の濃度の画像、具体的には、イエローの５０％濃度のテスト画像Ｙ(Ｃin50)、シアンの５０％濃度のテスト画像Ｃ(Ｃin50)、マゼンタの５０％濃度のテスト画像Ｍ(Ｃin50)、黒の５０％濃度のテスト画像Ｋ(Ｃin50)となるような静電潜像を形成している。なお、テストパターンの作成手法については後述する。

一方、図６は、補正データ生成装置７０の読み取り部７１に設けられたラインセンサ７７と記録用紙Ｐに形成されるテストパターンとの関係を模式的に示す図である。ラインセンサ７７は、主走査方向に配列配置された７０２０個のセンサＳ１,Ｓ２,Ｓ３・・・を有しており、その解像度は６００dpiである。そして、テストパターンを読み取る際には、その短手方向が主走査方向となるように、すなわち、上述したテストパターンの作成時とは主走査方向、副走査方向を入れ替えた状態でＡ４サイズの記録用紙Ｐをセットし、記録用紙Ｐ上に作成されたイエローの５０％濃度のテスト画像Ｙ(Ｃin50)、シアンの５０％濃度のテスト画像Ｃ(Ｃin50)、マゼンタの５０％濃度のテスト画像Ｍ(Ｃin50)、黒の５０％濃度のテスト画像Ｋ(Ｃin50)をラインセンサ７７で読み取る。この手法を用いることにより、同一色のテスト画像(例えば黒の５０％濃度のテスト画像Ｋ(Ｃin50))を同じセンサ(例えばセンサＳ１,Ｓ２,Ｓ３)で読み取ることが可能となり、読み取るセンサが異なることによって生じる誤差の影響を低減することができる。また、ラインセンサ７７により１ライン分を読み取る毎に各ＬＥＤ Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,・・・に略対応する画像データを取得できるという利点もある。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の出荷前に行われる、補正データを設定するための手順について、図７を参照しながら説明する。図７は補正データの設定手順を示すフローチャートである。まず、補正データを生成するのに先立って、画像形成装置にＬＰＨ１４等を搭載することにより、記録用紙Ｐ上にテストパターン等の画像を形成するための本体１の組み立てが行われ、各部の取り付け補正が行われる。この画像形成装置に内蔵されたＥＥＰＲＯＭ６６には、補正データの初期値(補正データＡ)が保持されており、この画像形成装置の電源ＯＮ時には、この補正データＡが読み出されて、ＬＰＨ１４の各ＬＥＤ６４を駆動するための各ドライバ６５のレジスタに記憶される。

そして、入力手段としてのＰＣ２より、テストパターンの内容と共にテストパターンを形成する指示が行われる。このテストパターン形成に関する指示が行われることにより、ＬＰＨ１４の各ＬＥＤ６４では、補正データＡに基づいて光量が補正された発光が行われ、この発光により感光体ドラム１２上に静電潜像が形成され、記録用紙Ｐ上には、図５に示すように、副走査方向にそれぞれ所定の長さにてイエローの５０％濃度のテスト画像Ｙ(Ｃin50)、シアンの５０％濃度のテスト画像Ｃ(Ｃin50)、マゼンタの５０％濃度のテスト画像Ｍ(Ｃin50)、黒の５０％濃度のテスト画像Ｋ(Ｃin50)からなるテストパターンが出力される(ステップ１０１)。なお、テストパターンの詳細については後述する。この記録用紙Ｐ上に形成された画像に基づき、補正データ生成装置７０にて、濃度むらを抑制するための補正データが生成される。そのために、画像形成装置の本体１と補正データ生成装置７０とが接続される。

ステップ１０１で記録用紙Ｐ上に形成された画像は、図６に示すように、画像形成時の主走査方向と副走査方向とを入れ替えた状態で補正データ生成装置７０の読み取り部７１において読み取られ(ステップ１０２)、この画像に含まれるテストパターンは画像データとして取得される。そして、画像データ演算部７２では、読み取られた画像データに基づいて、画像データのスキュー補正が行われる(ステップ１０３)。ここで、このスキュー補正は、図６に示すように、例えば５０％濃度のテスト画像Ｃin50における記録用紙Ｐ後端側の外側端部ａおよび２０％濃度のテスト画像Ｃin20における記録用紙Ｐ後端側の外側端部ｂの位置情報を検出し、これら外側端部ａおよび外側端部ｂの位置情報から画像データ全体の傾きを算出し、この傾きを補正することによって実現される。なお、外側端部ａおよび外側端部ｂはステップ１０１において同一のＬＥＤ６４によって形成されているため、検出される位置精度を高めることができる。これにより、記録用紙Ｐ上に実際に形成されたテストパターンと、読み取り部７１にて読み取られた画像データとの間の傾き誤差成分が除去される。

ステップ１０３においてスキュー補正が施された画像データは、濃度むら演算部７３において、主走査方向、副走査方向に濃度が平均化され、ノイズ分が除去される(ステップ１０４)。また、濃度むら演算部７３において、主走査方向(テストパターン形成時における主走査方向)に対する倍率補正が行われることにより、ＬＥＤ６４の数(１４０４０)と一致するように主走査方向の画素数補正がなされる(ステップ１０５)。

ステップ１０５において画素数補正がなされた画像データは、補正データ演算部７４において色毎の平均濃度が算出され(ステップ１０６)、ステップ１０６で求められた色毎の平均濃度と各色の入力濃度Ｃinにおける各ＬＥＤ６４の出力濃度との偏差が演算される(ステップ１０７)。そして、入力濃度毎且つＬＥＤ６４毎に得られた偏差を補正分解能で割ることによって補正データ(補正データＢ)が算出される(ステップ１０８)。さらに、この補正データ演算部７４で算出された補正データＢと、ドライバ７６を介して画像形成装置のＥＥＰＲＯＭ６６より取得された補正データＡとを、補正データ生成部７５において合成することにより、濃度むらのない画像を形成するための補正データ(補正データＣ)が生成される。

そして、上述のようにして生成された補正データＣは、ドライバ７６を介して画像形成装置のＥＥＰＲＯＭ６６に書き込まれ(ステップ１０９)、ＥＥＰＲＯＭ６６内に格納される。この補正データＣがＥＥＰＲＯＭ６６に格納されることにより、補正データの設定が完了する。画像形成装置の本体１は、本体１に取り付けられた補正データ生成装置７０が取り外された後、出荷される。

したがって、画像形成装置は、ＥＥＰＲＯＭ６６に、濃度むらが発生しないように変更された補正データ(補正データＣ)が格納された状態で出荷されるので、出荷後のユーザによる使用時には、ＬＰＨ１４においてこの補正データを用いて光量補正を行いながら画像を形成することができる。これにより、濃度むらが抑制された良好な画像を形成することができる。

ところで、本実施の形態に係る画像形成装置では、画像を形成する際に高速性を求めるか、あるいは、高画質を求めるかによって、異なる画像処理モードが選択され、画像処理部４０において要求に応じた画像処理が行われるようになっている。そして、第１の画像形成モードとしての高速モード(速度優先モード)ではスクリーン線数１５０lpi(第１のスクリーン線数)で画像形成が行われ、第２の画像形成モードとしての高画質モード(画質優先モード)ではスクリーン線数２００lpi(第２のスクリーン線数)で画像形成が行われる。

この画像形成装置では、上述したように複数のスクリーン線数(１５０lpi、２００lpi)で画像形成を行うことが可能である。そして、本実施の形態では、上述した補正データ生成装置７０を用いて画像形成装置の各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１ＫのＬＰＨ１４における各ＬＥＤ６４の光量補正を行う際に、形成するテストパターンのスクリーン線数(第３のスクリーン線数、他のスクリーン線数)を、実際の画像形成における最大のスクリーン線数(所定のスクリーン線数、本実施の形態では高画質モードの２００lpi)より大きい３００lpiに設定している。

次に、各ＬＰＨ１４における各ＬＥＤ６４の光量補正を行う際に、テストパターンのスクリーン線数を実際の画像形成における最大のスクリーン線数より大きくしている理由について説明する。
図８(ａ)〜(ｄ)は、各スクリーン線数(１５０lpi,２００lpi,３００lpi,６００lpi)における５０％濃度の画像を模式的に示している。なお、図８(ａ)〜(ｄ)では、画像を構成する網点のスクリーン角度が９０°に設定される例を示している。図から明らかなように、スクリーン線数が増加するほど一つの網点を形成するためのハーフトーンセルＨＣの面積は小さくなっていき、例えばスクリーン線数が１５０lpiから３００lpiと２倍になると、ハーフトーンセルＨＣの面積は４分の１になる。

また、ハーフトーンセルＨＣの一辺を構成するドット数は、ＬＥＤアレイ５１の解像度(本実施の形態では１２００dpi)をスクリーン線数で割ることによって求められる。例えば図８(ａ)に示す１５０lpiの場合には、一つのハーフトーンセルＨＣが、１２００／１５０＝８つまり８×８＝６４ドットの画素で構成される。また、図８(ｂ)に示す２００lpiの場合には、６×６＝３６ドットの画素でハーフトーンセルＨＣが構成される。さらに、図８(ｃ)に示す３００lpiの場合には、４×４＝１６ドットでハーフトーンセルＨＣが構成される。そして、図８(ｄ)に示す６００lpiの場合には、２×２＝４ドットでハーフトーンセルＨＣが構成される。なお、スクリーン線数を大きくして画像形成を行う場合には、このように表現できる階調数が減ることになるが、テストパターンの形成においては、例えば入力濃度５０％等の所定の濃度の画像を形成するだけであるため、スクリーン線数を増やすこと(階調数を減らすこと)が特に問題とはならない。

さらに、図９(ａ)(ｂ)および図１０(ａ)(ｂ)は、図８に示す各スクリーン線数で作成したテストパターンを上述した補正データ生成装置７０を用いて読み取ることによって得られたものであり、主走査方向の位置(スキャナ画素番号)と各画素番号における出力値の平均を全画素番号の出力値の平均で割って得られたスキャナ出力値との関係を示すグラフ図である。なお、ここでは、全画素番号のうち、７００〜９００dotまでを例示している。そして、本実施の形態では、ＬＰＨ１４の解像度が１２００dpiであるのに対し、ラインセンサ７７の解像度が６００ｄｐｉであることから、例えば図中に示すスキャナ画素番号７００のスキャナ出力値はＬＰＨ１４における１４００番目のＬＥＤ６４の補正データを作成するのに使用されることになる。

図９(ａ)(ｂ)および図１０(ａ)(ｂ)に示す結果より、スクリーン線数が少ないほど(網点を構成するハーフトーンセルＨＣが大きいほど)、スキャナ出力値のばらつきが大きいことが理解される。また、例えば図９(ａ)に示すスクリーン線数１５０lpiの場合には、網点の形成ピッチ(以下、スクリーンピッチという)がそのまま出力パターンに現れているのに対し、例えば図１０(ｂ)に示すスクリーン線数６００lpiの場合には、スクリーンピッチが潰れてしまっていることがわかる。

次に、テストパターンのスクリーン線数と作成される補正データとの関係について検討する。
図１１は、スクリーン線数２００lpiで５０％濃度画像を作成した場合における、ＬＥＤ６４の主走査方向の位置(ＬＥＤ番号：ＬＰＨ画素番号と呼ぶ)と濃度百分率との関係を例示している。この場合は３６ドットで一つのハーフトーンセルＨＣを構成することとなるため、ＬＥＤ６４が六個ごとに周期を持つようにようになる。ここで、濃度百分率が最も小さくなる７０００,７００６,・・・７０３０,７０３６,７０４２,・・・７０５４,７０６０番目のＬＥＤ６４に着目すると、何も問題が生じていない場合は、図中●で示す濃度百分率に基づいて７０００,７００６,・・・７０３０,７０３６,７０４２,・・・７０５４,７０６０番目のＬＥＤ６４に対する補正データが生成されるため、特に問題は生じない。一方、例えば読み取り部７１においてテストパターンを読み取る際に、例えば読み取り速度が何らかの理由で変動したような場合には、図７に示すステップ１０５において主走査方向の画素数補正を行ったとしても、速度変動が生じた部位より後ろではＬＰＨ画素番号と実際の濃度百分率の値とがずれてしまうことになる。今、例えばＬＰＨ画素番号７０３０と７０３６との間で記録用紙Ｐのスリップにより速度変動が生じたとすると、例えば７０３６番目のＬＥＤ６４に対しては本来図中●で示す濃度百分率に基づいて補正データを作成しなければならないのに、速度変動によってその位置がずれてしまう。すると、図中○で示す濃度百分率でＬＰＨ画素番号７０３６,７０４２,７０４８,７０５４,７０６０番目のＬＥＤ６４に対する補正データが生成されてしまうこととなってしまい、補正における誤差が大きくなり、出力される画像に濃度むらや筋が出やすくなってしまう。

これに対し、例えばスクリーン線数３００lpiで５０％濃度画像を作成した場合には、図９(ｂ)と図１０(ａ)との比較から明らかなように、濃度百分率(スキャナ出力値に対応)のばらつきが少なくなるため、速度変動によってＬＰＨ画素番号と濃度百分率とが多少前後にずれたとしても、ずれによって生じる誤差は小さくなる。このため、補正における誤差を小さくすることができ、濃度むらや筋の発生を抑制することが可能になる。
一方、例えばスクリーン線数６００lpiで５０％濃度画像を作成した場合には、図１０(ｂ)から明らかなように、スクリーンピッチが潰れてしまっており、正確な補正データを生成することが困難になる。本発明者の実験結果によれば、テストパターンのスクリーン線数については２００〜３００lpiが良好であることが確認されている。

なお、上述したスクリーン線数は、スクリーン角度が９０°の場合における数値であり、スクリーン角度が異なれば、そのときのスクリーン線数も異なる。ここで、図１２は、スクリーン角度が９０°の場合におけるスクリーン線数１５０lpi,２００lpi,３００lpiの５０％濃度画像を示している。スクリーン角度が９０°の場合は、狙いとするスクリーン線数１５０lpi,２００lpi,３００lpiに対して、実際に得られるスクリーン線数も１５０lpi,２００lpi,３００lpiとなる。これに対し、例えば図１３は、スクリーン角度が４５°の場合におけるスクリーン線数１５０lpi,２００lpi,３００lpiの５０％濃度画像を示している。スクリーン角度が４５°の場合は、狙いとするスクリーン線数１５０lpi,２００lpi,３００lpiに対して、実際に得られるスクリーン線数は１４１lpi,２１２lpi,２８３lpiとなり、多少ずれる。さらに、例えば図１４は、スクリーン角度が７２°の場合におけるスクリーン線数１５０lpi,２００lpi,４００lpiの５０％濃度画像を示している。スクリーン角度が７２°の場合は、狙いとするスクリーン線数１５０lpi,２００lpi,４００lpiに対して、実際に得られるスクリーン線数は１２７lpi,１９０lpi,３８０lpiとなり、こちらの場合も多少ずれてしまうことになる。
したがって、上述したスクリーン線数が２００〜３００lpiというのは、スクリーン角度が９０°の場合における数値であって、例えばフルカラー画像を作成するために９０°以外のスクリーン角度を使用するような場合には、そのスクリーン線数が２００lpiを下回ったり３００lpiを上回ったりすることもあり得る。

以上説明したように、本実施の形態では、実際の画像形成を行う際のスクリーン線数(１５０lpi,２００lpi)よりも大きいスクリーン線数(３００lpi)でテストパターンを作成し、作成されたテストパターンを用いて、ＬＰＨ１４を構成する各ＬＥＤ６４の光量補正を行うようにしたので、画像形成におけるスクリーン線数が変更されたとしても、ＬＰＨ１４の光量むらに伴う濃度むらを抑制することができる。
また、本実施の形態では、スクリーン線数１５０lpiで画像を形成する高速モードおよびスクリーン線数２００lpiで画像を形成する高画質モードで、共にスクリーン線数３００lpiで作成されたテストパターンに基づいて設定された出力補正データを用いて光量補正を行うようにしたので、スクリーン線数毎の出力補正データを作成、保持しておく必要がなくなり、ＥＥＰＲＯＭ６６の容量を少なくすることができる。
さらに、本実施の形態では、テストパターン作成時のスクリーン線数を実際の画像形成で使用されるスクリーン線数よりも大きくすることにより、ＬＰＨ１４を構成する各ＬＥＤ６４の光量補正をより正確に行うことができ、その結果、補正データの設定作業を早期に収束させることが可能になる。

画像形成装置の全体構成を示す図である。 ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)の構成を示した図である。 画像出力制御部とＬＰＨとの関係を示す回路図である。 補正データ生成装置の機能構成を示すブロック図である。 ＬＥＤアレイと記録用紙上に形成されるテストパターンとの関係を模式的に示す図である。 読み取り部に設けられたラインセンサと記録用紙上に形成されるテストパターンとの関係を模式的に示す図である。 補正データの設定手順を示すフローチャートである。 各スクリーン線数における５０％濃度の画像を模式的に示す図である。 テストパターンの読み取り結果の一例を示す図であり、(ａ)はスクリーン線数１５０lpiで作成したテストパターンの場合、(ｂ)はスクリーン線数２００lpiで作成したテストパターンの場合である。 テストパターンの読み取り結果の一例を示す図であり、(ａ)はスクリーン線数３００lpiで作成したテストパターンの場合、(ｂ)はスクリーン線数６００lpiで作成したテストパターンの場合である。 補正データのずれを説明するための図である。 スクリーン角度が９０°の場合におけるスクリーン線数１５０lpi,２００lpi,３００lpiの５０％濃度画像を示す図である。 スクリーン角度が４５°の場合におけるスクリーン線数１５０lpi,２００lpi,３００lpiの５０％濃度画像を示す図である。 スクリーン角度が７２°の場合におけるスクリーン線数１５０lpi,２００lpi,４００lpiの５０％濃度画像を示す図である。

符号の説明

１…本体、２…パーソナルコンピュータ(ＰＣ)、３…画像読み取り装置(ＩＩＴ)、１０…画像プロセス系、１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ…画像形成ユニット、１２…感光体ドラム、１３…帯電器、１４…ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)、１５…現像器、２１…用紙搬送ベルト、３０…画像出力制御部、４０…画像処理部(ＩＰＳ)、５１…ＬＥＤアレイ、５２…プリント基板、５３…セルフォックレンズアレイ(ＳＬＡ)、５４…ハウジング、６３…ＬＥＤチップ、６４…ＬＥＤ、６５…ドライバ、６６…ＥＥＰＲＯＭ、７０…補正データ生成装置、７１…読み取り部、７２…画像データ演算部、７３…濃度むら演算部、７４…補正データ演算部、７５…補正データ生成部、７６…ドライバ、７７…ラインセンサ

Claims (7)

1. 所定のスクリーン線数を最大スクリーン線数として画像を形成する画像形成装置であって、
   複数の記録素子が配列された記録ヘッドと、
   前記最大スクリーン線数より大きい他のスクリーン線数で作成されたテスト画像データを記録ヘッドに入力する入力手段と、
   前記入力手段により前記記録ヘッドに入力された前記テスト画像データを、当該記録ヘッドを用いて出力する出力手段と、
   前記出力手段によって出力された画像を読み取り手段で読み取った結果に基づいて得られた各記録素子の出力補正データを格納する格納手段と
   を含む画像形成装置。
2. 前記入力手段は、前記他のスクリーン線数として２００から３００のスクリーン線数で作成されたテスト画像パターンを前記記録ヘッドに入力することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 複数の記録素子が配列された記録ヘッドを備え、第１のスクリーン線数で画像を形成する第１の画像形成モードおよび当該第１のスクリーン線数よりも大きい第２のスクリーン線数で画像を形成する第２の画像形成モードで動作する画像形成部と、
   前記記録ヘッドを用いて出力された前記第２のスクリーン線数より大きい第３のスクリーン線数のテスト画像データに基づいて得られた各記録素子の出力補正データを記憶する記憶部と、
   前記記憶部に格納される出力補正データを用いて前記記録ヘッドにおける各記録素子の出力を補正する補正部と
   を含む画像形成装置。
4. 前記第１の画像形成モードは生産速度を優先する速度優先モードであり、前記第２の画像形成モードは画質を優先する画質優先モードであることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 複数の記録素子が配列された記録ヘッドを備え、第１のスクリーン線数で画像を形成する第１の画像形成モードおよび当該第１のスクリーン線数よりも大きい第２のスクリーン線数で画像を形成する第２の画像形成モードで動作する画像形成部と、
   前記記録ヘッドにおける各記録素子の出力を補正する出力補正部とを含み、
   前記出力補正部は、前記第１の画像形成モードおよび前記第２の画像形成モードで同じ出力補正データを用いて補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記出力補正部は、前記記録ヘッドを用いて出力された前記第２のスクリーン線数より大きい第３のスクリーン線数のテスト画像データに基づいて作成された前記出力補正データを用いることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 複数の記録素子が配列された記録ヘッドと、
   ２００から３００のスクリーン線数で形成されたテスト画像データを前記記録ヘッドに入力する入力手段と、
   前記入力手段により前記記録ヘッドに入力された前記テスト画像データを、当該記録ヘッドを用いて出力する出力手段と、
   前記出力手段によって出力された画像を読み取り手段で読み取った結果に基づいて得られた各記録素子の出力補正データを格納する格納手段と
   を含む画像形成装置。

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