JP3604961B2

JP3604961B2 - 画像記録装置

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Publication number: JP3604961B2
Application number: JP19038199A
Authority: JP
Inventors: 徹宮坂; 雅志山本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2019-07-05
Also published as: JP2001018472A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタやファクシミリおよび複写機などの画像形成装置に係わり、特に、複数の画像形成手段（例えば、露光装置）を並置して大判記録画像を形成する画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像記録装置としては、用紙などの記録媒体上に直接画像記録を行う直接記録タイプと中間的な記録媒体上に画像記録を行い、それを最終的な記録媒体上に転写する間接記録タイプがある。
【０００３】
広く用いられている間接記録タイプ方式には、電子写真プロセスを用いたレーザプリンタなどがある。電子写真プロセスを用いたレーザープリンターでは、記録画像情報に従って帯電した感光体を露光し、静電潜像を形成したのち、現像機で可視化し、用紙などの記録媒体に転写して画像記録を行う。この方式では、記録画像は静電潜像という形で中間記録体である感光体上に形成される。
【０００４】
中間記録体である感光体上に画像情報を形成する手段としては、レーザの光を回転するポリゴンミラーなどで操作するレーザ露光装置が主に用いられる。また、感光体上に画像情報を形成する他の手段として、多数のＬＥＤをアレー状に配置したＬＥＤアレー露光装置や、液晶シャッタをアレー状に配置して露光制御を行う液晶シャッターアレー露光装置などが知られている。
【０００５】
用紙など記録媒体に直接画像記録を行う方式としては、画像情報に従ってインクを直接用紙上に噴射記録するインクジェット記録方式や、感熱記録媒体に発熱体アレーを直接接触させて記録する感熱記録方式、熱転写インクシートを記録媒体に接触させ、発熱体でインクを記録対に転写する熱転写記録方式などの方式が実用化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
レーザ露光装置を用いた画像形成方式で、大判の記録画像を得るためには、レーザの走査幅を広くしなければならない。このため、ポリゴンミラーから記録体である感光体までの距離を長くとる必要があり、露光装置の大きさが非常に大きくなってしまう。また、走査幅が大きい場合、走査速度が速くなるために、記録する画像のクロックを速くしなければならない。これらの理由から、レーザ露光装置は、Ａ３〜Ａ２を越えるような大判サイズの画像記録装置にはあまり用いられていない。
【０００７】
これに対して、ＬＥＤアレー装置や液晶シャッターアレーなどのアレー状ヘッドを用いる画像形成方式では、大判の記録画像を得るために、記録幅に対応する長さのアレーヘッドを用いる必要がある。しかし、画像印写装置のアレーヘッドは、３００〜６００ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）以上の高精細度が要求されるので、半導体プロセスを用いて製造されるアレーヘッドの長尺化は容易ではない。
【０００８】
電子写真プロセスは、ページ記録方式であるために、記録幅に相当するアレーヘッドが必要である。一方、インクジェット記録方式や感熱記録方式および熱転写記録方式など、記録ヘッド自身を主走査方向に移動走査させる記録方式では、大判の画像記録を得る画像記録装置を比較的容易に構築できる。しかし、記録ヘッドを走査する記録方式では、ヘッドの移動機構が複雑になるとともに、大判の画像になるほど記録時間が長くなるという欠点を有している。この点を克服するために、記録ヘッドを走査する方式でも、記録幅に対応する長尺のアレーヘッドを用いることが有効である。しかし、長尺アレーヘッドを製作することは難しい。
【０００９】
ＬＥＤアレー露光装置などの記録ヘッドで、長尺の記録ヘッドを得るためには、ある程度の長さのアレー記録ヘッドを半導体プロセスなどを用いて製作し、これを高精度に接続することが必要である。Ａ３サイズの記録画像幅は３００ｍｍ、Ａ２サイズの画像記録幅は４２０ｍｍ以上も必用となり、半導体プロセスのみで長尺の記録ヘッドを作ることは難しい。
【００１０】
一般に画像記録装置では、記録密度が３００〜６００ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）以上、つまり、８０〜４０μｍ以下の記録ヘッド素子密度が要求される。このような高精細な記録密度を有するヘッドを接続することは難しく、非常に高価な記録ヘッドとなってしまう。また、接続位置に記録ヘッド素子間のピッチ変動が生じやすいため、記録画像に接続位置が画像むらとして観察されやすいなどの問題もある。
【００１１】
大判の画像記録が可能な記録装置として、円筒ドラムに装着された記録媒体に対してビームスポット光を照射する複数の記録ヘッドを並置して同時に駆動し、その際、各スポット光の照射位置を検出してヘッド間の誤差を補正する方式の提案がある（特開平９−１８５１９６号）。しかし、この方式でヘッド間の誤差を補正するためには、ヘッド位置をメカニカルに調整する補正機構が必要であり、上記した高精細度の要求を満足するような補正機構の実現は難かしい。
【００１２】
本発明の目的は、比較的安価な構成で大判画像記録を可能とする記録装置を提供することである。つまり、上記のような製造の難しい長尺の記録ヘッド用いたり、複数の記録ヘッド間の誤差補正に高精度の機械的機構を用いたりすることなく、大判画像記録を簡単、且つ安価に実現する記録装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、本発明の画像記録装置は、記録画像幅を複数のエリアに分割し、各エリアに記録画像を形成する複数の画像形成手段を配置する。例えば、電子写真プロセスを用いたレーザプリンタでは、レーザ走査をする主走査方向を複数に分割し、各エリアの露光を行うレーザ走査露光装置をそれぞれ配置する。
【００１４】
更に、各露光装置における露光記録エリア（画像形成手段における画像送出エリア）の始点位置、終点位置、拡大率、回転方向などの相対位置情報の内、少なくとも一つ以上の相対位置差情報を用い、各露光装置による前記露光記録エリアの記録画像の連続性が補償されるように、各露光装置の記録する各露光記録エリアの記録画像情報の少なくとも一つ以上に変更を加える画像情報修正手段を備える。
【００１５】
また、上記目的を解決するために、上記画像情報を変更するための各露光装置（画像情報形成手段）による記録時の各画像間の相対位置差情報を、入力または変更できる入力手段を設ける。もしくは、各露光装置（画像情報形成手段）による画像記録時の画像間の相対位置差情報を、検出するための画像位置情報検出手段を有する。
【００１６】
上記構成によれば、複数の画像情報送出手段を配置するために、幅広画像も記録可能な画像記録装置を提供できる。また、レーザ露光装置を複数は位置する場合、一つ当たりのレーザ走査露光装置の走査幅を短くすることが可能であるために、比較的小さい露光装置を用いることができる。また、走査速度も比較的遅く設定することができる為、ポリゴンミラー（光走査ミラー）の回転数を小さくすることができるため、比較的低価格の露光装置を適用することが容易となる。また、アレー状ヘッドを用いる各種方式の場合においても、比較的長さの短いアレー状ヘッドを複数用いるために、製作が容易になるとともに、ヘッド製造時の不良率つまり、欠陥率を低く押さえることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の画像記録装置では、各露光装置やアレー状記録ヘッドなどの画像形成手段における記録媒体上での画像始点位置，終点位置，拡大率，回転方向などの誤差情報を入力または検出し、それらの誤差情報に基づいて、実際の記録画像上で各記録画像情報送出手段の記録画像位置の連続性が確保されるように各記録画像情報送出手段で記録する画像情報自身に変更を加える。このため、各記録画像送出手段の記録装置における機械的誤差などによる画像形成位置のずれが存在する場合においても、実際に記録される画像上で、各記録画像送出手段で形成される各記録画像の連続性を保持させることが、比較的容易に可能となる。
【００１８】
上記の理由により、比較的安価な構成で大判画像記録を可能とする記録装置を提供することができる。つまり、大型のレーザ走査手段や製造の難しい長尺の記録ヘッド用いることなく、大判画像記録を可能とする記録装置を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の画像記録装置の一実施例を示す構成図である。（ａ）は画像記録装置の側面断面図、（ｂ）は（ａ）の画像記録装置を上方から見た平面図である。複数の露光装置２ａ、２ｂが並置されている。また、露光装置２ａ、２ｂの位置ずれ情報から、印写領域の画像位置ずれ情報を求め、露光装置２ａ、２ｂに入力される画像情報を補正する印写プロセス制御手段３を設けている。
【００２０】
まず、図１に示す画像記録装置の印写機構およびプロセスを説明する。本実施例の画像記録装置は、電子写真プロセスを用いたレーザプリンタである。感光体（ドラム）１３の周囲に帯電器１，露光装置２，現像装置５，転写装置１１，感光体クリーニング１７およびイレーズ装置１４などが配置されている。感光体１３の画像転写位置の下流側には、定着ユニット１６が配置されている。
【００２１】
感光体１３は帯電器１で一様な帯電電位に帯電され、露光装置２で画像情報にしたがった露光が行われ、感光体１３上に静電潜像が形成される。感光体上に形成された静電潜像は、現像装置５でトナーにより現像・可視化される。給紙カセット７からピックローラ８で給紙・搬送された用紙は、レジスト機構部１０で搬送タイミングを調整された後、転写装置１１の位置に搬送され、感光体１３上に形成されたトナー像を転写される。画像転写後の感光体１３は、イレーズ装置１４で表面に残留するの静電気をイレーズした後、クリーニング装置１７で残留トナーをクリーニングし、再び帯電器１による帯電が行われる。トナー転写後の用紙は、定着装置１６に搬送され、トナーを定着した後、排紙トレー１５に搬送され、印写動作を終了する。
【００２２】
本実施例の露光装置２は、図１（ｂ）に示すように２つの露光装置２ａ，ｂが並置されており、感光体１３の右側と左側をそれぞれ２つの露光装置２ａ，ｂを用いて露光し、静電潜像を形成する。コンピュータなどから送信された印写画像情報４は、画像の右側と左側に分けられ、それぞれの露光装置２ａ，ｂに送られる。それぞれの露光装置２ａ，ｂは、記録画像情報４から変換した印写画像情報に基づき、画像の右側と左側の露光を行う。
【００２３】
このシステムで、高画質な画像記録を行うためには、露光装置２ａ，ｂで形成される左右の静電潜像を高精度に接合させることが必要となる。露光装置２ａ，ｂの解像度を６００ｄｐｉとしたとき、１ドットは４２μｍ程度であり、数十μｍ以下の精度で露光装置２ａ，ｂの画像を接合させる必要がある。しかし、独立した２つの露光装置２ａ，ｂをこの様な高精度を維持して配置することは難しい。また、本実施例の露光装置２ａ，ｂは一般的なレーザプリンタで用いられ、レーザを回転する多面鏡１９ａ，ｂ（ポリゴンミラー）で走査することにより、感光体１６を露光するレーザ走査露光装置である。
【００２４】
このように、独立した２つの光学系で露光した画像を高精度に重ねるためには、レーザを走査する多面鏡１９ａ，ｂの回転速度が完全に一致しなくてはならない。しかし、超高速で回転する多面鏡１９ａ，ｂの回転速度を完全に一致させることは極めて難しい。また、４つの独立した光学系におけるｆθレンズ２０ａ，ｂや各種ミラー２２ａ，ｂなども正確に配置しなければならない。回転する多面鏡１９ａ，ｂの速度が遅くなると同じドット数の記録を行った際の画像の幅に伸びを生じるし、早くなると縮みを生じる。ミラーのわずかな角度の差やｆθレンズのレンズ精度誤差などによって、露光装置２ａ，ｂにおけるレーザを走査する方向（主走査方向）の角度や速度などに差が生じる。これらの要因のため、本実施例の構成では、各露光装置２ａ，ｂ間の駆動速度や取り付け位置精度は高く保持することが必要である。
【００２５】
しかし、これら機械的精度のみでは、露光装置２ａ，ｂで露光した画像の重ね合わせ精度を数百μｍ以下にすることは難しい。そこで、複数の露光装置による記録画像の連続性を確保するために、本実施例の画像記録装置では機械的機構による画像の重ね合わせ誤差を検出し、記録画像情報４に補正を加えてビットマップ展開した印写画像情報を生成して、感光体１３への印写時に接合（重ね合わせ）誤差を吸収する。
【００２６】
まず、本実施例の画像記録装置では、露光装置２ａ，ｂで形成した画像の主走査方向および副走査方向の画像始点位置，画像幅，回転角の規定値からの印写ずれを検出する為の画像検出手段として、ＣＣＤセンサ９とセンサ制御手段６を備えている。そして、露光装置２ａ，ｂの露光領域の規程位置からの印写画像のずれ検出を、印写プロセス制御手段３が有している基準マーク露光・検出制御手段により、装置立ち上げ時や規定記録枚数毎などに、以下のように行う。
【００２７】
図２に、本実施例による画像ずれの検出方式の説明図を示す。感光体１３上の画像露光領域（記録媒体に相当する実印写領域）２８，２９の外側で、露光装置２ａ，ｂの露光可能エリア２６，２７内の４カ所に、露光装置２ａで細線の＋マーク記録２３ａ，ｂ，ｃ，ｄを、露光装置２ｂで＋マーク記録２４ａ，ｂ，ｃ，ｄをそれぞれ露光し、それらの記録位置マーク２３，２４をドラム１３に対向して設けられたＣＣＤ９によって検出する。このとき、露光可能エリア２６，２７は、その境界部で互いに重なり合うように露光装置２ａ，ｂを配置し、両者の露光領域にずれが生じても、実印字領域２８，２９への露光が可能となるようにしている。実際には、露光可能範囲２６，２７が取り得るずれを考慮して、実印字領域２８，２９への印写が確実に行える範囲に設定されている。
【００２８】
露光装置２ａ，ｂの露光位置ずれを検出するために、感光体１３上に予め基準マーク（”─”や”｜”）２５を設けてもよい。基準マーク２５は、実印写領域２８，２９外に設けるか、感光特性に影響のない色などを用いる。感光体１３に記録されているマーク２５と露光装置２ａ，ｂによって記録された＋マーク２３，２４のずれ量から、露光装置２ａ，ｂのずれを測定できる。
【００２９】
ドラム１３上の基準位置マーク２３，２４や基準マーク２５を検出するために、それらマークに対向するセンサ配置Ａの３ヶ所に、分割した小型センサ９ａを設けている。一体型センサ９ｂを用いてもよいが、複数の小型センサを配置する方が低コストになる。他の方法として、１つの小型センサを測定領域内で移動することも考えられるが、各測定位置での位置決め精度が重要となる。
【００３０】
図３は画像ずれの検出原理を示す説明図で、図２に示したＡ部の拡大図である。露光装置２ａ，ｂ間に印写ずれがないときは、検出された両者の基準位置マーク２３，２４は重なり、基準マーク２５の中央に位置する。図示例は、露光可能範囲２６が左上側に，露光可能範囲２７が右下側にずれている。
【００３１】
本実施例では感光体１３上に露光した基準マーク２３，２４と、予め記録してある基準マーク２５とマーク形状を異ならせ、各マーク間の規定位置からのずれ量をもって露光装置２ａ，ｂの規定露光位置からのずれを検出するようにしている。これにより、マークを取り違えることなく、正確な位置で判定できる。もちろん、適正時に同一位置で同形状となるようにマーキングすることも可能である。また、各露光装置の中央位置の基準マークが、画像ずれがないときに規定量だけずているように、露光による基準マークや感光体上の基準マークの形状や位置を工夫することで、左右の露光装置により記録される基準マークの検出時の取り違いを防止することもできる。
【００３２】
本実施例では、感光体１３上に基準位置マーク２５を配置し、それからの露光装置２ａ，ｂによる印写画像マーク２３，２４のずれ量を検出したが、感光体１３上の基準マーク２５を省略することもできる。この場合は、露光装置２ａ，ｂの露光・現像パターンの接合部付近での相対的位置の差から、露光装置２ａ，ｂの露光・現像画像の接合ずれ量を検出する。但し、接合位置の基準マーク２３ｂ，２４ａは同一のＣＣＤセンサで検出することが必要である。また、感光体や記録用紙に対する絶対的な位置の補正をすることはできない。しかし、露光装置間の接合ずれに要求される精度に対して、用紙上の画像の相対位置に要求される位置精度には裕度があるので、実用上の問題とはならない。
【００３３】
感光体上に基準マークを設けない場合は、各画像領域間の相対位置測定が難しくなるため、各画像領域内の各隅に設けられた基準マークの相対位置関係をより正確に求めることが要求される。各画像領域の各隅に設けられた基準マークの相対位置関係を正確に測定するためには、各センサ９ａの取付け精度および位置関係が正確に検出されていることが必要である。この為には、図２のセンサ位置Ａに示すように、同一のセンサベース９ｃにセンサ９ａを配置することがよい。さらに、センサ位置Ｂに示すような一体型センサ９ｂを用い、画像領域の各隅の基準マークを同一のセンサで計測すると、高精度な相対位置測定が可能である。
【００３４】
また、基準マーク２３，２４，２５は＋や−の他に位置を正確に測定できるパターンであればＸ，Ｖ，Ｌ，△，□，○字などの各種パターンを適用できる。基準マークの位置と個数は、本実施例では各実露光領域の４隅に配置し合計４組とした。一般には、記録画像領域に対して十分離れた数点を用いることが望ましいが、測定するずれ量の項目に応じて、適正な位置と個数にすることができる。上記、主走査および副走査方向の画像始点位置，画像幅，回転角の規定値からのずれを検出するためには、主走査，副走査座標を少なくとも３点で検出する必要がある。
【００３５】
各露光装置の露光・現像画像の規程位置からのずれ検出タイミングは、上記したタイミングの他に、周囲環境が規程以上の変化した時、装置のメンテナンス作業後および装置パネルもしくは接続コンピュータからの位置差情報検出指令入力時など各種タイミングで行う方法がある。各露光装置による露光画像の接合精度安定性は、装置の精度や強度などの各主要因の影響を受けるために、検出タイミングは、各露光装置による印写画像の接合精度安定性を実験的に検証した上で、決定することが望ましい。
【００３６】
基準パターンの印写位置が用紙の記録領域外の感光体上であれば、通常印写動作と各露光装置による印写画像の接合位置検出を同時に行うことも可能となる。これによって、印写毎に各露光装置の印写画像接合位置検出制御を行うことができ、高精度・高安定な各露光装置の露光画像接合精度を期待できる。しかし、一般には各露光装置間の画像接合ずれは数頁の記録で大きく変化することはないので、規程のタイミングで接合位置測定を行えば十分である。
【００３７】
次に、ＣＣＤ９で検出した各露光領域の４点の位置ずれ量を基に、印写画像情報を補正する印写プロセス制御手段３の構成と動作を説明する。
【００３８】
図４は印写プロセス制御手段の一実施例で、露光位置のずれ量から相対位置差を算出する相対位置差検出手段６１と、コンピュータなどから送られた記録画像情報データを印写画像情報に変換する画像データ補正変換手段６２を備えている。各手段は、印写プロセス全体の制御手段とともに、同一制御基盤上に配置することが、装置の小型化やノイズ対策の上でも好ましい。
【００３９】
相対位置差検出手段６１は、上記した露光位置の基準位置に対する４点のずれ量の検出値から、主走査方向および副走査方向の画像始点位置，画像幅，回転角の相対位置差（ずれ量）を算出して、露光領域の三次元の歪みを補正可能にする。なお、印写プロセス制御手段３には、図示を省略している検出時印写シーケンス制御手段が設けられ、さらに、センサ制御手段６を併置するようにしてもよい。
【００４０】
画像データ補正変換手段６２は、コンピュータなどからの記録画像情報４を、印写領域情報６１１を基に実印字領域２８，２９へ分割する画像分割手段６２１と、分割後の記録画像６２２ａ，ｂを印写領域の画像位置ずれ情報６１２ａ，ｂに従って、補正変換しながら、各印写用のビットマップ情報に展開する画像変形・ビットマップ展開手段６２３ａ，ｂと、変換・展開後のビットマップデータ記憶手段６２４ａ，ｂを設けている。補正変換されたビットマップ情報６１２ａ，ｂは印写画像情報出力手段６３を介して露光装置２ａ，ｂに転送される。なお、印写領域情報６１１は露光装置の個数や配置など、記録装置の構成に依存するパラメータであり、基本的に固定情報である。
【００４１】
本実施例の印写プロセス制御手段３では、コンピュータなどから送られた記録画像情報４を、相対位置差検出手段６１で算出した画像位置ずれ情報を基に補正した位置にビットマップ展開し、このように補正変換されたビットマップデータを各露光装置に出力する。従って、各露光装置は通常の露光動作を行うことで、感光体上に形成される各露光装置による静電潜像を高精度に接合することができる。
【００４２】
図１で示した画像記録装置では、露光位置変換操作に用いる露光領域のずれ情報（基準位置からの相対位置差）は、ＣＣＤセンサ９で検出した結果を算出する構成としているが、ずれ情報を画像記録装置内に配置したパネルや、接続されているコンピュータなどから入力する方法も考えられる。各露光装置の露光画像接合時の位置ズレがほとんど変動しない、十分な機械剛性を有する画像記録装置では、装置完成時もしくは、設置時にずれ情報をマニュアルで入力するだけで十分である。この場合、本実施例のずれ情報の検出手段９やその制御手段６が必要なくなり、より簡単な構成で高精度な各露光装置間の露光画像の連続性を確保できる。
【００４３】
次に、相対位置差検出手段６１による主走査方向方向および副走査方向の画像視点位置，画像幅，回転角の相対位置差（ずれ量）の算出と、算出されたずれ情報（基準位置からの相対位置差）をもとに、画像情報を変換する方法について図５から図７を用いて説明する。
【００４４】
図５は基準画像の格子位置と露光位置の関係を示す説明図である。主走査および副走査方向の露光時に基準となる露光ドット格子３０を用いて、「Ａ」の文字を記録する際の露光位置３１を黒く塗って表している。これ対して、図６には、露光装置の有する各種要因や取り付け精度により、露光時に基準となる露光ドット格子３０が歪んだ状態を示している。
【００４５】
図６の左側に示された矩形枠３２は歪みのない基準格子の外形、つまり、図５の格子外形３２に相当する。右側に示された露光ドット格子３０の外周形状は、主走査方向に△Ｘ伸び，副走査方向に△Ｙ縮んでおり、主走査方向が角度θだけ歪んでいる。図６の露光ドット格子３０に対し、図５と同じ位置で露光すると、形成される「Ａ」の文字は歪んでしまう。そこで、基準となる「Ａ」の文字形状３３に対応する位置と最も近い「Ａ」が記録できるように、図６のドット格子３０での露光位置を変更する。図６のドット格子３０上で黒く塗られた「Ａ」の格子位置３１は、変更後の露光位置を示している。
【００４６】
次に、露光位置の変更方法について、一例を説明する。図６の右側で、歪みのない格子外形３２と歪みのあるドット格子３０の始点（左上の角）３６は、同一位置の取っている。実際には、歪んだ露光ドット格子の始点３６が、基準格子３２の角と一致しているとは限らない。この為、基準画像（図５のＡ）と重なる露光位置を算出するためには、少なくとも主走査ドットピッチ拡大率ＸＭ（％），副走査ドットピッチ拡大率ＹＭ（％）、主走査方向回転ずれ角θＸ（度），副走査方向回転ずれ角θＹ（度）、主走査の始点位置ずれＸＳ（ｍｍ），副走査の始点位置ずれＹＳ（ｍｍ）の６つパラメータ値が必要になる。
【００４７】
これらのパラメータ値を検出し、一般的な座標変換方法を用いることで、画像が重なる露光格子位置（図６）を算出できる。つまり、変換前の露光位置座標を（Ｘ，Ｙ）としたとき、画像の重ね補正変換をした後の座標（Ｘ’，Ｙ’）は、数１の関数で与えられる。
【００４８】
【数１】
（Ｘ’，Ｙ’）＝Ｆ（ＸＭ，ＹＭ，θＸ，θＹ，ＸＳ，ＹＳ，（Ｘ，Ｙ））
画像ずれ情報に関するこれら６つのパラメータ値は、露光方式や印写方式などによっては、変化しないものやある一定の関係になる場合がある。この様な場合、画像ずれ情報に関する規定値として、変化しないものや一定関係になる他の情報は必要なくなる。しかし、より高精度な画像位置補正を行うためには、画像内の周期的画像の伸び縮みなども補正する必要があり、それを記述する為の変数を必要とする場合もあり得る。
【００４９】
図７は、数１に基づく補正おこなった２つの露光装置による露光画像の接合点の状態を説明するための図である。同図で、画像の左側半分を露光する露光装置は、図５のように露光ドット格子30が基準となる格子外形32からずれていない状態であり、画像右側半分を露光する露光装置は、図６のように露光ドット格子30が基準となる格子外形32からずれを有している場合を示している。基本的に左の露光装置による画像は、露光ドット格子30にずれが無いために、露光位置変換は必要ない。これに対して、右側の露光装置は、露光ドット格子30のずれに対応した露光位置補正を行っている。このような露光変換を行うことで、２つの露光系の境界位置における画像も連続性を保持することができる。
【００５０】
次に、露光位置ずれ量を数１から演算するために必要な各パラメータ値の算出方法を説明する。上記した６つのパラメータ値は、相対位置差検出手段３１により以下のように求められる。図２に示された各露光装置で感光体上に印写された基準マーク間のずれから、画像の左上，右上，左下，右下のずれ量（基準位置からの相対位置差）を検出できる。すなわち、図３に示すように、感光体上の基準マークから推定される本来、各露光装置による基準マークが記録されるべき位置である破線のマーク位置と、実際に記録された各印写ユニットでの基準マークの主走査方向および副走査方向の差を（ｄＸ，ｄＹ）とすると、画像の左上，右上，左下，右下のマーク位置より各画像について、それぞれ、（ｄＸ，ｄＹ）_ＬＦ，（ｄＸ，ｄＹ）_ＲＦ，（ｄＸ，ｄＹ）_ＬＲ，（ｄＸ，ｄＹ）_ＲＲの４座標、８情報が得られる。
【００５１】
主走査の始点位置ずれＸＳ（ｍｍ），副走査の始点位置ずれＹＳ（ｍｍ）それぞれの始点位置ずれ量は、左上のマーク位置の座標から、ＸＳ＝ｄＸ_ＬＦ，ＹＳ＝ｄＹ_ＬＦと与えられる。
【００５２】
主走査ドットピッチ拡大率ＸＭ（％），副走査ドットピッチ拡大率ＹＭ（％）は、主走査方向の搬送転写ベルトの基準マーク間距離（左上基準マークと右上基準マークの距離）をＸＷ，副走査方向の搬送転写ベルトの基準マーク間距離（左上基準マークと左下基準マークの距離）をＹＷとすると、左上の主走査および副走査方向ずれ、及び右上主走査方向ずれおよび左下副走査方向ずれの各々の検出値であるｄＸ_ＲＦ，ｄＸ_ＬＦ，ｄＹ_ＬＲ，ｄＹ_ＬＦを用いて、数２により算出できる。
【００５３】
【数２】
ＸＭ＝１＋（ｄＸ_ＲＦ−ｄＸ_ＬＦ）／ＸＷ
ＹＭ＝１＋（ｄＹ_ＬＲ−ｄＹ_ＬＦ）／ＹＷ
主走査方向回転ずれ角θＸ（度）および副走査方向回転ずれ角θＹ（度）は、主走査方向の搬送転写ベルトの基準マーク間距離（左上基準マークと右上基準マークの距離）をＸＷ，副走査方向の搬送転写ベルトの基準マーク間距離（左上基準マークと左下基準マークの距離）をＹＷとすると、左上，右上，左下の主走査および副走査方向ずれの各々の検出値であるｄＸ_ＬＦ，ｄＹ_ＬＦ，ｄＸ_ＲＦ，ｄＹ_ＲＦ，ｄＸ_ＬＲ，ｄＹ_ＬＲを用いて、数３により算出できる。
【００５４】
【数３】
θＸ＝ＡＴＮ（（ｄＹ_ＲＦ−ｄＹ_ＬＦ）／（ＸＷ＋ｄＸ_ＲＦ−ｄＸ_ＬＦ））
θＹ＝ＡＴＮ（（ｄＸ_ＬＲ−ｄＸ_ＲＦ）／（ＹＷ＋ｄＹ_ＬＲ−ｄＹ_ＲＦ））
主走査の始点位置ずれＸＳ（ｍｍ），副走査の始点位置ずれＹＳ（ｍｍ），主走査ドットピッチ拡大率ＸＭ（％），副走査ドットピッチ拡大率ＹＭ（％）、主走査方向回転ずれ角θＸ（度）および副走査方向回転ずれ角θＹ（度）は、画像の左上，右上，左下マーク位置ずれ量である（ｄＸ，ｄＹ）_ＬＦ，（ｄＸ，ｄＹ）_ＲＦ，（ｄＸ，ｄＹ）_ＬＲの３座標、６情報から算出できる。本実施例では、さらに右下マーク位置ずれ量（ｄＸ，ｄＹ）_ＲＲを用いることで、ずれ量算出値の再確認と微調整を行っている。
【００５５】
上記した画像内３点のずれ量から、画像補正可能な画像領域の歪みは、基本的には、図８に示すような長方形の描画域３８が平行四辺形３９に変形するような場合である。図９に示すように、長方形の描画域３８が台形に変形４０してしまうような場合、画像領域の歪みを補正する為には、４点目の右下座標４４のを含めたずれ量を検出する必要がある。一般には、図９のような変形は起こりにくく、４点以上のずれ検出を必要とするケースは少ない。
【００５６】
以上のように、各画像の３点ないし４点の座標のずれ量から算出した主走査の始点位置ずれＸＳ（ｍｍ），副走査の始点位置ずれＹＳ（ｍｍ），主走査ドットピッチ拡大率ＸＭ（％），副走査ドットピッチ拡大率ＹＭ（％）、主走査方向回転ずれ角θＸ（度）および副走査方向回転ずれ角θＹ（度）の各パラメータが求まると、変換前の露光位置座標（Ｘ，Ｙ）は数１の演算により、画像の重ね補正変換をした後の座標（Ｘ’，Ｙ’）に置換できる。
【００５７】
本実施例の画像データ変換手段３２は、相対位置差検出手段３１から提供される上記の６つのパラメータ値を用いて、露光装置２ａと２ｂに分割した記録画像情報４の露光位置座標（Ｘ，Ｙ）を補正露光座標位置（Ｘ’，Ｙ’）に変換し、このＸ’、Ｙ’によりビットマップ展開を行う。このように、各露光装置の露光画像領域のずれ量を用いて、各露光装置に入力される画像情報の露光位置の変換操作を行うことで、基本的には１ドット以下の精度で画像を重ね合わせることが可能となる。さらに、レーザ走査光学系で、一般によく用いられる走査方向の解像度を補強する技術である解像度エンハンスメント技術などを用いることによって、実質解像度を数倍にできるので、更に、高精度な画像重ね合わせを実現することも容易に可能となる。
【００５８】
本発明の複数露光装置の画像接合ずれ補正方式は、上記実施例で説明したレーザ光学系の場合と同様の方法をＬＥＤや液晶シャッターなど各種光学系を用いる方式へも適用することが可能である。さらには、インクジェット方式や熱転写方式や感熱方式など多くの直接記録方式にも適用展開できるものである。これら各種露光手段や各種印写方式でも同様の印写画像接合ずれ補正手段を用いることができるが、露光方式や印写方式にあったずれ情報の設定および検出と画像変換方式に制御方式を適正化することが望ましい。
【００５９】
電子写真プロセスを用いた印写装置では、感光体上に静電潜像を形成することから、本実施例のように現像後の画像で、基準位置からのずれ量を検出する以外に、感光体上の露光静電潜像で直接基準位置からのずれ量を検出する方法が考えられる。この方が、より露光装置の露光パターンの基準位置からのずれを直接的に検出できる利点がある。
【００６０】
本発明の画像情報の補正変換は、画像データを露光するためのビットマップデータに変換する際に行う方法が最も簡単であり望ましい。ポストスクリプトのような頁記述言語でコンピュータから送られてきた信号を、露光用のビットマップ変換するいわゆるラスター展開時に露光位置のずれ情報（基準露光位置からの相対位置差情報）を考量した処理を取り入れることで、印写速度などへの影響も少なく本方式を実施できる。米国マイクロソフト社のウインドウズ（Ｗｉｎｄｏｗｓ）などのオペレーティングシステムのように、コンピュータ側でビットマップに変換する処理を行うＧＤＩ（ＧｒａｐｈｉｃＤｅｖｉｃｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ）方式などでは、ビットマップに変換するコンピュータに、各露光装置の露光領域情報と各露光装置の露光領域のずれ情報を送信し、コンピュータでのビットマップ展開時に本発明の変換処理を行うことが望ましい。
【００６１】
図１０にコンピュータでのビットマップ展開時に本発明の補正処理変換を行う模式図を示す。プリント要求45をコンピュータ48から受信すると、プリンタ49は各露光装置の露光領域情報とともに、露光領域の相対位置ずれ情報46をコンピュータ48に送信する。コンピュータ48では、その情報46を用いて、各露光装置で露光を行う場合に、各露光領域の接合位置で画像に接合ずれの生じない印写用ビットマップ情報47を作成し、プリンタ49に転送する。プリンタ49はそのビットマップ情報47に従って印写を行う。コンピュータ48に送信する各露光装置の露光領域情報は一般に固定情報であり、相対位置ずれ情報46と別に送信してもよい。
【００６２】
コンピュータでビットマップ展開されたのち送信されてきた印写画像情報を、各露光領域に分割すると共に、露光領域の相対位置ずれを補正したビットマップに再変換することも可能である。しかし、ビットマップ化された画像情報を再度ビットマップ変換すると、初期画像情報からの誤差が大きくなってしまう恐れがある。従って、各露光装置用のビットマップ変換時に、同時に各露光領域の相対位置ずれ補正変換を行う方が、より精度の高い露光画像接続補正が可能になる。
【００６３】
以上の実施例に示した露光装置は、画像記録を行う際にビットマップに展開することから、この展開時に各露光装置の画像データの位置ずれ補正変換を行っている。現在、多くの画像記録方式はビットマップ変換を行うが、プロッタなど、ビットマップ変換を行わない画像記録方式にも、本発明の相対位置ずれ補正変換の適用は可能である。例えば、プロッタのような線画の組合せで画像記録を行う場合、各記録ユニットの記録領域境界に位置する描画ラインのつなぎ位置を含む各描画線の始点位置と終点位置のずれ補正を行う。この場合の計算方式は、上記実施例で示した方法がそのまま適用できる。
【００６４】
次に、本発明の画像接合ずれ補正方式を、複数露光装置を用いる上記実施例とは異なる記録方式に適用した他の実施例をいくつか説明する。本発明の方式は、実際に印写した際の画像位置から元の画像情報を修正するものであるので、レーザ露光装置とＬＥＤ露光装置など、記録方式の異なる露光装置を組み合わせや、解像度が異なる露光装置の画像についても適用できる。
【００６５】
図１１は、他の実施例による画像記録装置を示す。本実施例のレーザ露光装置２は１つの回転多面鏡１９を用いて、両側から２つのレーザ光源１８ａ，ｂで左右の領域を走査する構成である。この露光装置２では、右ビーム５０ｂと左ビーム５０ａの走査方向が逆になり、走査ビーム間の平行性が失われやすい。しかし、上記実施例に示した複数露光装置の画像接合ずれ補正方式を適用することで、容易に高精度な左右露光領域の接合が実現できる。
【００６６】
図１１の露光装置２では、１つの回転多面鏡１９を用いていることから、単純に２つ露光装置を用いる方式よりも低コストなレーザ露光装置を提供できる。また、単純な１ビームの光学系よりも走査距離を短くできることから、光路長を短くでき、露光装置の小型化が用意であるとともに、各露光装置の走査クロックを遅くすることができ、より高速の露光装置を容易に実現できる。このように、本発明の画像接合ずれ補正方式を用いることで、複数露光装置の露光領域の重ね合わせが容易になるために、露光系に対する設計裕度が広がり、低価格化や小型を行う上でも有利である。
【００６７】
図１２は、本発明を適用したインクジェットプリンタの構成図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は上面図である。３つのインクジェットヘッド５１ａ，ｂ，ｃが図示のように千鳥に配置され、各インクジェットヘッドの印写領域が一部重なるようにしている。また、給紙トレー７からピックローラ８で給紙・搬送された記録用紙は、レジスト機構１０で搬送タイミングを調整した後、搬送ベルト５２によってインクジェットヘッド５１ａ，ｂ，ｃ直下に搬送され、印写が行われる。
【００６８】
印写領域の基準マークや各印写ヘッドの画像印写領域の相対位置からのずれ測定用の印写は、搬送ベルト５２上で行われる。ＣＣＤセンサ９が搬送ベルト５２に対向して、インクジェットヘッド５１ａ，ｂ，ｃの下流側に配置されている。本実施例では、各インクジェットヘッド５１ａ，ｂ，ｃの印写領域の境界部と端部に、ＣＣＤ９ａ，ｂ，ｃ，ｄを４分割し配置している。各ＣＣＤの位置関係による測定値のずれ量補正関数（数１）を、印写画像情報の変換に適用することによって、容易にかつ、より高精度な各印写ヘッドの印写画像領域の接合を実現できる。
【００６９】
各印写ヘッドの画像印写領域の相対位置からのずれ測定は、記録用紙上で行ってもよいが、各印写ヘッドの画像領域測定毎に無駄な記録及び排紙が行われることになる。また、記録用紙上に基準位置パターンを配置することはできず、紙端部などを基準に用いなければならない。このため、本実施例では、搬送ベルト上への記録を行う構成とした。ただし、この場合、搬送ベルト上に記録されたインク像を清掃するクリーニング手段５３が必要となる。
【００７０】
本実施例の搬送ベルトの代わりに、中間転写部材を用いる中間転写方法も可能である。中間転写方式とは、各インクジェット画像を、最終記録媒体である用紙に直接記録するのではなく、中間的な転写部材上で合成し、その後、最終記録媒体の用紙に一括して転写する方式である。この場合、中間転写体上に、印写領域の基準マークや各印写ヘッドの画像印写領域の相対位置からのずれ測定用の印写を行うことが可能である。これら搬送ベルトや中間転写体などは、感光体と異なり、基準マークによる特性の変化はあまり大きくないので、画像領域内に記録画像領域の基準マークを配置することも比較的容易である。
【００７１】
同様にして、感熱記録方式や熱転写記録方式など、各種直接記録方式などに適用できることは言うまでもない。一般に、長尺のアレーヘッドを高精度に製造することは難しいが、本発明を適用することで、比較的短いアレー印写ヘッドを容易に組み合わせることができるため、これらの方式による大判画像記録が可能な画像記録装置を低価格で提供することが可能となる。
【００７２】
さらに、タンデム方式を用いたレーザプリンタでは、各印写ユニット毎に露光装置を配置する。この方式では、装置を小型にするためには、各印写ユニット間の配置間隔を小さくする必要がある。本発明を用い、一つの感光体を走査する光学系を複数に分割すると、一つの光学系の走査幅が小さくなり、それに伴って光路長が短くなるために、幅の小さな光学系を利用できる。タンデム式レーザプリンタの各印写ユニットの光学系に本発明を適用し、複数の光学系に分割することで、光学系の幅を小さく押さえ、各印写ユニット間の配置間隔を小さくすることが容易になる。このように、本発明はタンデム式レーザプリンタなどの小型化にも有効な手段である。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の画像記録装置によれば、複数の印写手段による印写領域のずれを検出し、そのずれ情報を用いて印写画像情報を補正するので、画像の接合が比較的容易に且つ高精度に実現できる効果がある。これにより、複数の印写手段を用いた画像形成装置を、安価に提供することができる。つまり、本発明では、複数の印写手段の画像を高精度に接合できるので、大判画像の記録が可能な画像形成装置を、容易かつ安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例で、レーザ露光装置を用いた画像記録装置の構成図。
【図２】２つの露光装置による露光領域の位置ずれ検出機構を模式的示す説明図。
【図３】図２の部分拡大図。
【図４】本発明の画像接合ずれ補正方式の一実施例である印写プロセス制御手段の構成図。
【図５】基準画像の格子位置と露光位置の関係を示す説明図。
【図６】歪みを有する格子条件での露光位置の変換状態を示す説明図。
【図７】２つの露光領域における露光画像の接合状態を示す説明図。
【図８】露光装置の位置ずれによる画像の変形を示す説明図。
【図９】露光装置の位置ずれによる画像の他の変形を示す説明図。
【図１０】コンピュータ側で画像変換を行う一実施例の説明図。
【図１１】図１と異なる実施例で、１つの回転多面体で２領域を露光する画像記録装置の構成図。
【図１２】図１と異なる実施例で、複数のインクジェットアレーヘッドを用いた画像記録装置の構成図。
【符号の説明】
１…帯電器、２…露光手段、３…印写プロセス制御手段、４…印写画像情報、５…現像手段、６…位置検出制御手段、７…給紙カセット、８…ピックローラ、９…ＣＣＤセンサ（画像検出手段）、１０…レジスト手段、１１…画像転写手段、１３…感光体、１４…感光体イレーズ手段、１５…排紙トレイ、１６…定着手段、１７…感光体クリーニング手段、１８ａ，ｂ…レーザ発光手段、１９ａ，ｂ…回転多面鏡、２０ａ，ｂ…ｆθレンズ、２１ａ，ｂ…ビームタイミング検出器、２２ａ，ｂ…反射ミラー、２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ…基準位置マーク（左露光領域）、２４ａ，ｂ，ｃ，ｄ…基準位置マーク（右露光領域）、２５…基準マーク（印写領域基準マーク）、２６…露光可能領域（左最大露光領域）、２７…露光可能領域（右最大露光領域）、２８…画像露光領域（左実印写領域）、２９…画像露光領域（右実印写領域）、３０…基準ドット格子、３２…格子外形、３３…文字形状、３８…描画領域、３９…平行四辺形、４０…台形、４５…プリント要求、４６…相対位置ずれ情報、４７…印写用ビットマップ情報、４８…コンピュータ、４９…プリンタ、５０ａ，ｂ…露光ビーム、５１ａ，ｂ，ｃ…インクジェットヘッド、５２…搬送ベルト、５３…搬送ベルトクリーニング手段、６１…相対位置差検出手段、６１１…印写領域情報、６１２ａ，ｂ…印写領域の画像位置ずれ情報、６１３ａ，ｂ…ビットマップ情報、６２…画像データ補正変換手段、６２１…画像分割手段、６２２ａ，ｂ…分割後の記録画像、６２３ａ，ｂ…画像変形・ビットマップ展開手段、６２４ａ，ｂ…ビットマップデータ記憶手段、６３…印写画像情報出力手段。

Claims

複数の画像情報形成手段を並置して、用紙などの記録媒体へ直接、または感光体などの中間記録媒体を介して大型の記録画像を形成する画像記録装置において、
前記記録媒体または中間記録媒体上に画像情報を記録する実印写領域を境界部で少なくなくとも２つに分割していて、
前記画像情報形成手段は、前記実印写領域の外に拡大された露光エリアへの記録を可能にし、かつ前記露光エリアを隣接する画像情報形成手段の露光エリアと前記境界部で互いに重なり合う領域を持つように構成すると共に、
前記並置された複数の画像情報形成手段から各実印写領域へ記録するために、前記大型の記録画像を形成するための画像情報を分割する画像分割手段と、
前記重なり合う領域を含む露光エリアに、３箇所または４箇所の位置マークを露光し、予め前記記録媒体もしくは前記感光体に記録され前記位置マークと対応する基準位置と前記位置マークとの間のずれ量の検出値から、前記露光可能エリアのずれ量を算出する相対位置差検出手段と、
前記露光可能エリアのずれ量に基づいて各画像情報形成手段が形成する記録が、前記実印写領域と合致するように前記画像情報を補正する画像情報補正手段を具備することを特徴とした画像記録装置。
請求項１において、前記相対位置差検出手段は、前記ずれ量の検出値から、主走査方向および副走査方向の画像始点位置、画像幅、回転角の相対位置差を算出することを特徴とした画像記録装置。
請求項１または２において、前記画像記録装置が感光体への帯電・露光・現像プロセスによって画像を形成する電子写真プロセスであり、少なくとも２つ配置される前記画像情報形成手段がＬＥＤアレー，液晶アレー，レーザ走査装置などの１つまたは複数の方式の組合せからなる光学式画像情報形成手段であることを特徴とする画像記録装置。
請求項１または２において、前記画像記録装置が、用紙上にインクを噴射記録するインクジェット記録方式，感熱記録媒体に発熱体アレーを接触させて記録する感熱記録方式，熱転写インクシートを記録媒体に接触させ発熱体でインクを記録対に転写する熱転写記録方式などの１つで、記録媒体に直接画像情報を送出する直接画像記録装置であり、少なくとも２つ以上配置される前記画像情報形成手段が、インクジェットヘッド，感熱ヘッド，熱転写ヘッドなどの１つで、直接記録ヘッドであることを特徴とする画像記録装置。
請求項１から４のいずれかにおいて、前記露光可能エリアのずれ量による記録画像情報の変更は、コンピュータから印写要求が与えられた際に、印写要求を発信したコンピュータに画像記録装置側で検出した前記画像情報形成手段における記録画像間の相対位置差情報を返信し、この相対位置差情報を用いて、印写要求を発信したコンピュータによって、画像情報を各画像情報形成手段間の相対位置のずれを補正した情報に変換した後、この変換後情報を画像記録装置の各画像情報形成手段に送信し、この変換後情報を用いることで画像記録を行うことを特徴とする画像記録装置。