JP4921288B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、複写機やレーザプリンタなどにおいては多機能化が進み、両面印刷やフルカラー印刷などが一般的になってきている。しかし、このような両面印刷やフルカラー化にあっては、両面印刷と色ずれを解消するという課題があった。以下に説明する両面印刷と色ずれの対策として副走査微小変倍機能が有効である。主に自動両面装置では、用紙の第１面記録から第２面記録までの時間差が短くなっている（例えば、高速化が進んでいるので１０秒以内）。また、装置の小型化が進んでいるので、用紙の第１面記録による熱定着後から第２面の記録までの搬送距離が短く、高温部から用紙が外れる時間が少なく、用紙が冷えにくい状態にある。このような状態で、両面印字（記録）した場合、表裏（第１面と第２面）で印字されたが画像に０．２％〜０．４％の倍率差が生じることが確認されている（用紙の厚さ０．０８０ｍｍ程度の普通紙のデータ）。また、色ずれにおいては、色ごとの倍率ずれが色ずれとして現れる。従来このような課題に対して、副走査倍率変倍機能として、副走査画像データの間引きによる縮小、または画像データ追加による拡大を行っていた。

また、ビットマップ状に展開された画像データに対して輪郭線のジャギーを補正して画質の向上を図る技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−２３８０８２号公報

しかしながら、上記に示されるような従来の技術にあっては、例えば５ラインおきに１ライン線を形成するような周期性のある画像に対して、間引き、または追加した場合、濃度ムラ、モアレなどが顕著に発生していた。

また、以下のような問題点があった。ビットパターンを展開して補正する場合、ある画像パターンでは補正することで、効果があるが、違うパターンにおいては副作用が発生する場合が生じる。また、補正を行わない画素のＰＷＭ幅が最大のとき(１００％)、補正にそれ以上のＰＷＭが必要なときに補正することができなかった。また、副走査方向に予め設定された画素数以上連続した画素については、間引く、または追加しても濃度ムラ、モアレは発生しにくい。そのため周辺画素については補正が無駄の可能性がある。さらに、色毎に独立して行えない場合、色ずれの補正が行うことができない。また、副走査方向の解像度が小さいと、補正行った場合においても濃度ムラ、モアレの影響が出やすい、いったことがあげられる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、間引きおよび追加した画像データの周辺の画素に対して、所定の補正を行なう機能を備えることにより、濃度ムラ、モアレの発生を防ぐことを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、画像データに応じて点灯制御される発光源が発する光ビーム発生手段と、前記光ビームを前記像担持体に対して主走査方向に走査する光走査手段と、前記像担持体に対し所定の配置をとって走査ライン上で前記光ビームを検出する光ビーム検出手段と、副走査方向の解像度に対して高密度変換し、高密度変換後の画像データに対して、画像データの間引きするドット補正手段と、を備え、前記ドット補正手段は、間引した画像データの周辺の画素に対して光量及び画像データ幅（ＰＷＭ）を補正することを特徴とする。

この発明によれば、間引きした画像データの周辺の画素に対して光量及び画像データ幅を行なう機能を備えたことで、濃度ムラ、モアレの発生を防ぐことが可能となる。

また、請求項２にかかる発明は、前記ドット補正手段は、画像データをビットマップ状に配列し、画像パターンを識別することで、光量、およびＰＷＭ幅を補正するか否かを判別する機能を備えることを特徴とする。

この発明によれば、請求項１において、画像データのビットマップ状の配列により画像パターンを識別し、光量、ＰＷＭ幅を補正するか否かを判別する機能を備えたことで、画像パターン毎に補正を行えるので、補正に伴う副作用を排除することが可能になる。

また、請求項３にかかる発明は、前記ドット補正手段は、補正を行わない通常画素のＰＷＭ幅を１００％より小さくしたことを特徴とする。

この発明によれば、請求項１または２において、補正を行わない通常画素のＰＷＭ幅を１００％より小さくしたことで、ＰＷＭ幅を１００％以上にできるため、補正が可能になる。

また、請求項４にかかる発明は、前記ドット補正手段は、副走査方向に予め設定された画素数以上連続した画素を間引いた周辺画素については、補正を行わないことを特徴とする。

この発明によれば、請求項１または２において、副走査方向に予め設定された画素数以上連続した画素を間引いた周辺画素については補正を行わないことにより、余計な補正を実施しなくてすむ。

また、請求項５にかかる発明は、前記ドット補正手段は、色毎に独立して間引き、および周辺画素の補正を行えることを特徴とする。

この発明によれば、請求項１〜４の何れか一つにおいて、色毎に独立して間引き、追加、および周辺画素の補正を行えることで、色ずれ補正が可能になる。

また、請求項６にかかる発明は、前記光ビーム発生手段の発光源に面発光型レーザダイオードを用いたことを特徴とする。

この発明によれば、請求項１〜５の何れか一つにおいて、光源に面発光型レーザダイオードを用いたことで、副走査方向で高解像度が実現でき、副走査変倍における濃度ムラ、モアレを発生しにくくすることが可能になる。

本発明（請求項１）にかかる画像形成装置は、間引きした画像データの周辺の画素に対して光量及び画像データ幅を行なう機能を備えたことで、濃度ムラ、モアレの発生を防ぐことができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項２）にかかる画像形成装置は、請求項１において、画像データのビットマップ状の配列により画像パターンを識別し、光量、ＰＷＭ幅を補正するか否かを判別する機能を備えたことで、画像パターン毎に補正を行えるので、補正に伴う副作用を排除することができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項３）にかかる画像形成装置は、請求項１または２において、補正を行わない通常画素のＰＷＭ幅を１００％より小さくしたことで、ＰＷＭ幅を１００％以上にできるため、補正が可能になるという効果を奏する。

また、本発明（請求項４）にかかる画像形成装置は、請求項１または２において、副走査方向に予め設定された画素数以上連続した画素を間引いた周辺画素については補正を行わないことにより、余計な補正を実施しなくてすむという効果を奏する。

また、本発明（請求項５）にかかる画像形成装置は、請求項１〜４の何れか一つにおいて、色毎に独立して間引き、および周辺画素の補正を行えることで、色ずれ補正ができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項６）にかかる画像形成装置は、請求項１〜５の何れか一つにおいて、光源に面発光型レーザダイオードを用いたことで、副走査方向で高解像度が実現でき、副走査変倍における濃度ムラ、モアレを発生しにくくすることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明を適用した画像形成装置としてのレーザプリンタの構成を示すブロック図である。レーザプリンタ２は、コントローラ３、エンジンドライバ４、プリンタエンジン５、および内部インターフェイス６からなる。そして、このレーザプリンタ２は、ホストコンピュータ１から転送されるプリントデータを受信してコントローラ３によりページ単位のビットマップデータに展開し、レーザを駆動するためのドット情報であるビデオデータに変換して内部インターフェイス６を介してエンジンドライバ４へ送り、プリンタエンジン５をシーケンス制御して用紙に可視像を形成する。

この内部インターフェイス６内に、この発明による画像データ処理装置であるドット補正部７を設け、コントローラ３から送出されるビデオデータに対して、この発明の画像データ処理方法によるドット補正を行い、画質の向上を図るものである。

コントローラ３は、メインのマイクロコンピュータ（以下「ＭＰＵ」という）３１と、そのＭＰＵ３１が必要とするプログラム・定数データおよび文字フォント等を格納したＲＯＭ３２と、一般的なデータやドットパターン等をメモリするＲＡＭ３３と、データの入出力を制御するＩ／Ｏ３４と、そのＩ／Ｏ３４を介してＭＰＵ３１と接続される操作パネル３５とから構成され、互いにデータバス、アドレスバス、コントロールバス等で接続されている。また、ホストコンピュータ１およびドット補正部７を含む内部インターフェイス６も、Ｉ／Ｏ３４を介してＭＰＵ３１に接続される。

エンジンドライバ４は、サブのマイクロコンピュータ（以下「ＭＰＵ」という）４１と、そのＭＰＵ４１が必要とするプログラム・定数データ等を格納したＲＯＭ４２と、一時的なデータをメモリするＲＡＭ４３と、データの入出力を制御するＩ／Ｏ４４とから構成され、互いにデータバス、アドレスバス、コントロールバス等で接続されている。

Ｉ／Ｏ４４は、内部インターフェイス６と接続され、コントローラ３からのビデオデータや操作パネル３５上の各種スイッチの状態を入力したり、画像クロック（ＷＣＬＫ）やペーパーエンド等のステータス信号をコントローラ３へ出力する。またＩ／Ｏ４４は、プリンタエンジン５を構成する書込ユニット２６およびその他のシーケンス制御群２７と、後述する同期センサを含む各種センサ類２８とも接続されている。

コントローラ３は、ホストコンピュータ１からプリント命令等のコマンドおよび文字データ・画像データ等のプリントデータを受信し、それらを編集して文字コードならばＲＯＭ３２に記憶している文字フォントによって画像書き込みに必要なドットパターンに変換し、それらの文字および画像（以下まとめて「画像」という）のビットマップデータをＲＡＭ３３内のビデオＲＡＭ領域にページ単位で展開する。

そして、エンジンドライバ４からレディー信号と共に画像クロックＷＣＬＫが入力すると、コントローラ３はＲＡＭ３３内のビデオＲＡＭ領域に展開されているビットマップデータ（ドットパターン）を、画像クロックＷＣＬＫに同期したビデオデータとして、内部インターフェイス６を介してエンジンドライバ４に出力する。そのビデオデータに対して内部インターフェイス６内のドット補正部７によって後述するように、この発明によるドット補正を行う。

また、操作パネル３５上には、図示しないスイッチや表示器があり、オペレータからの指示により、データを制御したり、その情報をエンジンドライバ４に伝えたり、プリンタの状況を表示器に表示したりする。

エンジンドライバ４は、コントローラ３からの内部インターフェイス６を介してドット補正されて入力するビデオデータによりプリンタエンジン５の書込ユニット２６および後述する帯電チャージャ・現像ユニット等のシーケンス制御群２７等を制御したり、画像書き込みに必要なビデオデータを内部インターフェイス６を介して入力して書込ユニット２６に出力すると共に、同期センサ、その他のセンサ類２８からエンジン各部の状態を示す信号を入力して処理したり、必要な情報やエラー状況（例えばペーパーエンド等）のステータス信号を内部インターフェイス６を介してコントローラ３へ出力する。

図２にカラータンデム機の作像部分の概略図を示す。感光体２００Ｙ，２００Ｍ，２００Ｃ，２００Ｋを各帯電器２０１Ｙ，２０１Ｍ，２０１Ｃ，２０１Ｋにより帯電させ、書込みユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋよりレーザ光を感光体２００Ｙ，２００Ｍ，２００Ｃ，２００Ｋに画像データに応じて照射し静電潜像を形成する。現像器２０６Ｙ，２０６Ｍ，２００Ｃ，２００Ｋにて静電潜像に応じてトナーを付着させ、トナー像を中間転写ベルト２０８に１次転写する。本例ではＹ（イエロー）→Ｃ（シアン）→Ｍ（マゼンタ）→Ｋ（ブラック）の順で中間転写ベルト２０８に転写し重ねる。給紙部２０４にて紙を給紙し、２次転写部２０９にて紙に２次転写する。２次転写部２０９には２次転ローラを用いている。つぎに定着部２０５にて紙へ定着させる。またクリーニング部２０７Ｙ，２０７Ｍ，２０７Ｃ，２０７Ｋにて余分なトナー像を除去する。またパターン検出センサ２１０にてトナーパターンの検出を行う。

図３は、図１に示した書込ユニット２６の構成例を示す要部斜視図である。この書込ユニット２６は、面発光型レーザダイオード(以下、ＶＣＳＥＬ)を用いたＬＤユニット５０と、第１シリンダレンズ５１と、第１ミラー５２と、結像レンズ５３と、ディスク型モータ５４および矢示Ａ方向に回転されるポリゴンミラー５５からなる回転偏向器５６と、第２ミラー５７と、第２シリンダレンズ５８と、第３ミラー６０と、シリンダレンズからなる集光レンズ６１と、受光素子からなる同期センサ６２とを備えている。

そのＬＤユニット５０は、内部に面発光型レーザダイオード(ＶＣＳＥＬ)と、このＶＣＳＥＬから射出される発散性ビームを平行光ビームにするコリメータレンズとを一体に組み込んだものである。なお図には図示していないが本例では１色あたり４ｃｈのＶＣＳＥＬを用いている。本例では各色で書込ユニット２６を持つ構成としている。

第１シリンダレンズ５１は、ＬＤユニット５０から射出された平行光ビームを感光体ドラム１５上において副走査方向に整形させる機能を果たし、結像レンズ５３は、第１ミラー５２で反射された平行光を収束性ビームに変換し、ポリゴンミラー５５のミラー面５５ａに入射させる。

ポリゴンミラー５５は、各ミラー面５５ａを湾曲させて形成したＲポリゴンミラーとして、従来第２ミラー５７との間に配置されていたｆθレンズを使用しないポストオブジェクト型（光ビームを収束光とした後に偏向器を配置する型式）の回転偏向器５６を構成している。

第２ミラー５７は、回転偏向器５６で反射されて偏向されたビーム（走査ビーム）を感光体ドラム１５に向けて反射する。この第２ミラー５７で反射された走査ビームは、第２シリンダレンズ５８を経て感光体ドラム１５上の主走査線１５ａの線上に鋭いスポットとして結像する。

また、第３ミラー６０は、回転偏向器５６で反射された光ビームによる感光体ドラム１５上の走査領域外に配置され、入射された光ビームを同期センサ６２側に向けて反射する。第３ミラー６０で反射され集光レンズ６１によって集光された光ビームは、同期センサ６２を構成する例えば、フォトダイオード等の受光素子により走査開始位置を一定に保つための同期信号に変換される。

図４にＶＣＳＥＬのイメージ図を示す。本実施例では、副走査ピッチを２．４μｍとすることで４８００ｄｐｉとしている。

図５は、図１におけるドット補正部７の概略構成を示すブロック図であり、図６はその要部（ＦＩＦＯメモリ７２とウインドウ７３）の具体的構成例を示す図である。図５に示すように、ドット補正部７の基本構成は、パラレル／シリアルコンバータ（以下「Ｐ／Ｓコンバータ」という）７１と、ＦＩＦＯメモリ７２と、ウインドウ７３と、パターン認識部７４と、メモリブロック７５と、ビデオデータ出力部７６と、これらを同期制御するタイミング制御部７７とによって構成されている。

Ｐ／Ｓコンバータ７１は、図１に示したコントローラ３から転送されるビデオデータがパラレル（８ビット）データの場合、それをシリアル（１ビット）データに変換してＦＩＦＯメモリ７２へ送るために設けてあり、ドットの補正に関して基本的には関与しない。コントローラ３から転送されるビデオデータがシリアルデータの場合には、このＰ／Ｓコンバータ７１は不要である。

ＦＩＦＯメモリ７２は、先入れ先出しのメモリであり、図６に示すように、コントローラ３から送られてきた複数ライン分（この実施例では７ライン分）のビデオデータを格納するラインバッファ７２ａ〜７２ｄが、マルチプレクサ７２１を介してシリアルに接続されている。

ここで、マルチプレクサ７２１は、後述するタイミング制御部７７に設けられるタイミング信号生成手段からのデータ−セル（ｄａｔａ−ｓｅｌ）信号が、“０”のときはメモリ１へ、“１”のときメモリ２へ、“２”のときメモリ３へ、“３”のときメモリ４へ格納する。

したがって、ＦＩＦＯメモリ７２の動作は、図７のタイミングチャートに示すような動作となる。つまり、ビデオデータ（１，２，３，４等は各々主走査１ライン分のビデオデータを示す。また、Ｗはメモリへのライトを示す）の入力に対して任意のタイミング信号であるデータセル信号により、各ラインバッファの出力は図示するような動作となる。

ウインドウ７３は、ＦＩＦＯメモリ７２の各ラインバッファ７２ａ〜７２ｄから出力される４ライン分のデータに対して、それぞれ７ビット分のシフトレジスタ７３ａ〜７３ｇがシリアルに接続されており、パターン検出用のウインドウを構成する。

ウインドウのサンプル窓を図８にその形状例を示す。図はｄａｔａ−ｓｅｌが０のときのウインドウである。ｄａｔａ−ｓｅｌが０のときは符号７３ｂ，ｃ，ｄのシフトレジスタにてウインドウを形成し、符号７３ｃのハッチング部が注目画素となる。

このＦＩＦＯメモリ７２を構成するラインバッファ７２ａ〜７２ｄおよびウインドウ７３を構成するシフトレジスタ７３ａ〜７３ｄ内をビデオデータが順次１ビットずつシフトされることによって注目ドットが順次変化し、その各注目ドットを中心とするウインドウ７３のビデオデータを連続的に抽出することができる。

ウインドウ７３からの出力もマルチプレクサ７３１を介してｄａｔａ−ｓｅｌにより制御され、パターン認識部へ出力される。図８の窓を形成しているときは、データ−セル（ｄａｔａ−ｓｅｌ）信号が、“０”により、シフトレジスタ７３ｂ、ｃ、ｄがパターン認識部へ出力される。

パターン認識部７４は、タイミング制御部７７からのＨ_ＯＮ信号により画像信号の間引き、および追加を行う。またウインドウ７３から抽出したドット情報を基に、ターゲットとなっているドット（注目ドット）およびその周辺の情報、特に画像データの黒ドットと白ドットの境界の線分形状の特徴を認識し、その認識結果を定められたフォーマットのコード情報にしてＶＤ＿ＯＵＴ＊(コードデータ)を出力する。このコード情報がメモリブロック７５のアドレスコードとなる。またパターン認識部７４にて、倍密処理（実施例では４倍密）も行う。

メモリブロック７５はパターンメモリ７５１のみで構成され、パターン認識部７４から出力されるコード情報（１２ビット）をアドレスとして、予め記憶された補正データ（１０ビット）を読み出して、レーザ駆動用のビデオデータを出力し、これが補正されたドットパターンとなる。なお、パターン認識部、およびメモリブロックの詳細はジャギー補正技術と同様であるため省略する。

以上に示したメモリブロック７５の実施例からの補正データ出力は、コントローラ３から送られてきたビデオデータの１ドット毎に、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）幅を表すＤＰＷＭ[１５:０]と光量値を示すデータＰＷ[７:０]とした多値データ(パラレル)を出力する。Ｄ_ＰＷＭ[１５:０]、およびＰＷ[７:０]をもとに書込ユニット２６に設けられた光源であるＬＤユニット５０のレーザダイオードをオン／オフする信号源とする。

つぎにドット補正例について図９〜図１１を参照し、説明する。図９にオリジナル画像データを４倍密処理と単純間引きを行った場合のイメージを示す。ここでは、４倍密処理と光量補正間引きイメージを示す。間引きを行った画素の３ラインに対して光量を１００％→１２０％に補正する。

図１０においては、通常の画像においてＰＷＭ幅を８０％にてレーザを点灯させる。２−３ラインに対してＰＷＭ幅を１００％大きくすることで補正を行ったものである。また合わせて光量も１００％→１２０％に補正を行う。

また、図１１においては、オリジナル画像（４ライン目は白とする）に対して、２−４を間引いている。この場合パターンマッチングにより例えばオリジナルの１ライン、と３ラインが黒のとき、２ライン目の２−４を間引いて場合、１−１〜１−４、３−１〜３−４は補正しない。

したがって、以上説明してきた実施の形態によれば、間引き、および追加した画像データの周辺の画素に対して光量、ＰＷＭ幅を補正する機能を備えたことで、濃度ムラ、モアレの発生を防ぐことができる。

また、画像データのビットマップ状の配列により画像パターンを識別し、光量、ＰＷＭ幅を補正するか否かを判別する機能を備えたことで、画像パターン毎に補正を行えるので、補正に伴う副作用をなくせる。

また、補正を行わない通常画素のＰＷＭ幅を１００％より小さくしたことで、ＰＷＭ幅を１００％以上にできるため、補正が行える。

また、副走査方向に予め設定された画素数以上連続した画素を間引く、または追加した周辺画素については補正を行わないため、余計な補正を実施しなくてすむ。

また、色毎に独立して間引き、追加、および周辺画素の補正を行えることで、色ずれ補正が行える。また、光源に面発光型レーザダイオードを用いたことで、副走査方向で高解像度が実現でき、副走査変倍における濃度ムラ、モアレを発生しにくくすることができる。

なお、本発明は、上述したレーザプリンタに限るものではなく、ＬＥＤプリンタ、その各種の光プリンタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ装置、各種の画像形成装置に適用することができる。

以上のように、本発明にかかる画像形成装置は、デジタル複写機、プリンタ等の画像形成装置に有用であり、特に、間引き、および追加した画像データの周辺の画素に対して光量、ＰＷＭ幅を補正する機能を備えた画像形成装置などに適している。

本発明を適用した画像形成装置としてのレーザプリンタの構成を示すブロック図である。 カラータンデム機の作像部分の概略構成を示す説明図である。 図１に示した書込ユニットの構成例を示す要部斜視図である。 ＶＣＳＥＬのイメージを示す説明図である。 図１におけるドット補正部の概略構成を示すブロック図である。 図５のＦＩＦＯメモリとウインドウの具体的構成例を示すブロック図である ＦＩＦＯメモリの動作を示すタイミングチャートである。 ウインドウのサンプル窓の形状例を示す説明図である。 本発明の実施の形態にかかる画像補正例（１）を示す説明図である。 本発明の実施の形態にかかる画像補正例（２）を示す説明図である。 本発明の実施の形態にかかる画像補正例（３）を示す説明図である。

符号の説明

２ レーザプリンタ
７ ドット補正部
２６ 書込ユニット
４１ ＭＰＵ
７１ Ｐ／Ｓコンバータ
７２ ＦＩＦＯメモリ
７３ ウインドウ
７４ パターン認識部
７５ メモリブロック
７６ ビデオデータ出力部
７７ タイミング制御部

Claims (6)

1. 画像データに応じて点灯制御される発光源が発する光ビーム発生手段と、前記光ビームを前記像担持体に対して主走査方向に走査する光走査手段と、前記像担持体に対し所定の配置をとって走査ライン上で前記光ビームを検出する光ビーム検出手段と、副走査方向の解像度に対して高密度変換し、高密度変換後の画像データに対して、画像データの間引きするドット補正手段と、を備え、
   前記ドット補正手段は、間引した画像データの周辺の画素に対して光量及び画像データ幅（ＰＷＭ）を補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ドット補正手段は、画像データをビットマップ状に配列し、画像パターンを識別することで、光量、およびＰＷＭ幅を補正するか否かを判別する機能を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ドット補正手段は、補正を行わない通常画素のＰＷＭ幅を１００％より小さくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記ドット補正手段は、副走査方向に予め設定された画素数以上連続した画素を間引いた周辺画素については、補正を行わないことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
5. 前記ドット補正手段は、色毎に独立して間引き、および周辺画素の補正を行えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の画像形成装置。
6. 前記光ビーム発生手段の発光源に面発光型レーザダイオードを用いたことを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の画像形成装置。

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