JP2004009415A

JP2004009415A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004009415A
Application number: JP2002164296A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Tanaka; 田中　貢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】マルチビーム方式の画像形成装置において光源の寸法上の制約等により精度（取り付け感度）のバラツキが生じバンディング等（横スジムラ）の画質劣化となる。
の要因を低減する。
【解決手段】２ラインのマルチビーム方式を仮定すると第１ラインを形成する変調方式を高解像度パルス幅変調第２ラインを形成する変調方式を高階調性パルス幅変調方式として、ライン毎に切り換える特徴をもった画像形成装置を提供する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装層に関し、複数のレーザ変調手段を有し入力された画像データからパルス幅変調する変調方式をそれぞれレーザ光毎に行う事により解像度変換が可能な画像形成装置。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の画像形成装置であるレーザービームプリンタの概略構成図を示す。このプリンタは所定のインターフェイスケーブルを介してコンピュータ（パソコン）と接続されており、コンピュータが処理した情報の結果を記録紙上に印字し出力する端末装置である。
【０００３】
更に近年はより高速化をめざしその手法の一つにマルチビーム化の手段がすでに報告されているこれは、画像情報に応じてレーザビームをポリゴンミラーによって偏向し走査する事により感光帯に露光を施し画像を形成していた。
【０００４】
このレーザビームによる１画面の露光の所用時間を短縮するには複数のレーザビームを用いて複数のライン走査を同時に行うマルチビーム走査が有効である。
【０００５】
例えば２ラインの走査を同時に行う事により、原理的には露光の所用時間は１ラインずつ行う場合の１／２となる。
【０００６】
図３において３０１は画像信号が入力される信号処理部である。なお画像信号は図示しない画像入力部を介して入力され、その信号としてはＲ（レッド）Ｇ（グリーン）Ｂ（ブルー）成分を含むカラー画像零号が入力されるとするが、このカラー画像信号に限定されるものでは無く従来の白黒プリンタでも同様に画像データが転送される画像信号処理部３０１に入力された信号は所定の信号処理が施されレーザドライバに送出されアンプ３０２．３０３似て変調信号を増幅し半導体レーザ３０４．３０５を駆動する。
【０００７】
半導体レーザ３０４．３０５より出力された信号はポリゴンミラー３０６Ｆ−θレンズ３０７反射ミラー３０８を介して感光ドラム３０９上を露光する。
【０００８】
つぎにプリント工程について図４を基に説明する。まず帯電工程４０１において感光ドラム３０９の表層は光導伝帯を積層する事により感光ドラムの表面を均一に帯電するつぎにレーザ露光プロセス４０２で前述した様に入力された画像情報に応じて変調駆動さら発光したレーザ光で感光ドラム３０９上を走査する事により、レーザ光に応じた静電気力で静電線像が形成されるさらに現像プロセス４０３において、形成された静電線像を可視化するためにトナーによって現像が行われる。
【０００９】
現像工程４０３では、露光工程４０２で形成された静電潜像を可視像化する為各色の現像が行われるが現像工程４０３の詳細を図５に示す現像ローラ５００の構成を基に説明する。現像ローラ５００は固定マグネット５０３とその外周を回転する磁性シリンダ（スリーブ）５０４とから成り、トナー５０２はスリーブ５０４との摩擦で帯電する。感光ドラム３０９とスリーブ５０４との間では数百ミクロンの間隔を保ちその交番磁界中でトナー５０２を飛翔させながら露光工程４０２で形成された静電潜像に従ってトナー５０２を感光ドラム３０９上に付着させる事により可視像化する。この様に現像工程４０３において静電潜像に従ったトナー５０２による可視像化が行われる。
【００１０】
図４に示す転写工程４０４において供給工程４０９より供給されたプリント用紙の同期化をとって感光ドラム３０９に接触させ、図示しない転写帯電機でプリント用紙の表面にトナーと反対極性の電荷を与える事により感光ドラム３０９上のトナーをプリント用紙に写し取る。可視像が写し取られた感光ドラム３０９はドラムクリーニング工程４０６において感光ドラム上の残留トナーを図示しないクリーニングブレードにより除去する。尚これまでの、露光工程４０２、現像工程４０３転写工程４０４ドラムクリーニング工程４０６の各工程は使用される色数に応じてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋそれぞれ４回線り返され全ての色について転写が終了したら、次の分離工程４０５で上述の転写工程４０４においてトナー像が転写されたプリント用紙を感光ドラム３０９より分離し、定着工程４０７においてプリント用紙上に転写されたトナーに対して、図示しない定着ローラにより加熱定着が施され、トナー像がプリント用紙に定着された後、排紙工程４０８でトナー像が定着されプリント用紙が排出される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例では複数のレーザビーム光がそれぞれ独立して感光面上を走査する事により各々のレーザビーム取り付け精度及び感度のバラツキによる差異が生じ高画質化が困難であり結果的に画質劣化と言う問題が生じる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は複数のレーザビーム光に対し入力された画像データを各々独立にパルス幅変調方式をもうけ変調する事により、各ビーム間のバラツキを吸収し結果的により高品位な画像及びより安定した画像を得る事が可能な画像形成装置を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は入力された画像データを所定の信号処理を施しレーザ光を変調し画像を形成する装置において、複数のレーザ光にて画像を形成する場合のレーザ光走査毎に変調方式の異なる変調を用いる事により解像度変換を行ない結果的に高画質な画像形成法を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本実施形態を図１及び図２に基づき説明する。本例では、画像形成装置の全体的な流れについては従来例と同様なので説明は省略し且つ同一部分については同一符号とする。
【００１５】
信号処理部３０１内のＲＯＭ１０１の入力端子にＡ／Ｄ変換された各８ビットのカラー画像がＲ，Ｇ，Ｂ信号として入力される。ＲＯＭ５０１では輝度信号であるＲ，Ｇ，Ｂ信号を濃度信号であるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ信号に変換する処理を行うこの変換処理を行うために下記の式（１）〜（３）で示された係数を用いて入力信号００（ＨＥＸ）からＦＦ（ＨＥＸ）に対応したデータを図示しないＬＵＴ（ルックアップテーブル）から出力する。
【００１６】
Ｙ＝−ｌｏｇ（ａＢ）…‥（１）
Ｍ＝−ｌｏｇ（ａＢ）…‥（２）
Ｃ＝−ｌｏｇ（ａＢ）‥…（３）
ＲＯＭ１０１から出力されたＹ，Ｍ，Ｃ，ｋ信号の各８ビットのデータはセレクタを介してＵＣＲ（下色除去）回路１０２に入力される。このＵＣＲ回路１０２ではＭｉｎ（最小値）検出回路と変換テーブルとを用いた公知の下色除去法によるマスキング処理を施してＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ信号の各々が／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０の８ビットとしてコントローラより順次出力される。尚、／ＶＤＯ７が最上位ビット（ＭＳＢ）で／ＶＤＯが最下位ビット（ＬＳＢ）で表され、／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯ０のデータが００ＨＥＸを示す場合最大濃度、一方ＦＦＨＥＸを示す場合は印字しない事とする。
【００１７】
画像ＣＬＫに同期して転送されて来た／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯのテ一夕は一旦ＦｉＦｏメモリ１０３に順次書き込まれる。第一ラインの書き込みが終了すると、次ラインの水平同期信号（ＬＳＹＮＣ）に従ってＦｉＦｏメモリの書き込みバンクが切り替えられ、次の第ニラインの書き込みが行われると同時に、既にかき込んである第一ラインの読み出しをＰＣＬＫ（ピクセルクロック）に同期して読み出される。ここで読み出した画像データは後段のΓ変換回路１０４に入力される。
【００１８】
Γ変換回路１０４は一般にテーブルで構成されており、プリンタの環境（温度、湿度）に応じたプロセス条件に従い最適な変換が行われる、Γ変換された８ビットのデータは後段のＤ／Ａ変換機１０５に入力され、入力された値に応じて、ディジタル信号からアナログ電圧レベルに変換される。
【００１９】
ここでは、／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯのデータが００ＨＥＸで最小電圧レベルを発生し、逆に／ＶＤＯ７〜／ＶＤＯのデータがＦＦＨＥＸの時は最大電圧レベルを発生する。その後、コンパレータ１０６．１０７のマイナス入力端子にそれぞれ入力される一方、コンパレータ１０６．１０７のプラス入力端子には、基準となる三角波が入力されている。
【００２０】
この三角波の発生は、クロック発信回路１１１でＰＣＬＫに同期したＬＳＹＮＣ信号が生成されを１ライン単位でリセットすると共に三角波発生回路１１０に入力されＰＣＬＫクロックの正の部分で、コンデンサにチャージして、クロックの負の部分でディスシヤージする事のより前述の三角波ＡＢを生成するＰＣＬＫに同期した三角波Ａが発生する系とＰＣＬＫの１／２周期に同期した三角波Ｂがそれぞれのコンパレータ１０６．１０７に入力される。
【００２１】
この様子をタイミング図２を用い説明する。
【００２２】
ＰＣＬＫに同期してデータＶＯ７〜ＶＤＯ０が出力されそのデータに応じてＤ／Ａ変換が施され、アナログ電圧レベルに変換される。一方、基準となるＰＣＬＫに同期した三角波が生成され三角波ＡとＰＣＬＫの１／２周期に同期した三角波Ｂが生成される。
【００２３】
このそれぞれの三角波と先程のアナログ電圧レベルを比較する。
【００２４】
ここでコンパレータは、基準である三角波とアナログ電圧レベルの比較を行い三角波よりアナログ電圧レベルが高い場合にレーザがＯＮする。
【００２５】
逆にアナログ電圧レベルが低い場合はＯＦＦする事でレーザのＯＮ／ＯＦＦが出来る。
【００２６】
この様なタイミングにて、それぞれパルス幅変調を行い半導体レーザ１０８．１０９を駆動する。
【００２７】
レーザ駆動信号のＯＮ／ＯＦＦのパルス幅に応じて画像の濃淡が表現される事となる。
【００２８】
ここでは、高解像度を表現できるレーザ駆動１０８と高階調性を表現できるレーザ駆動１０９に分ける事となる。
【００２９】
つぎに、解像度と階調性について図６及び図７をもとに述べる。
【００３０】
一般に、解像度と階調性はトレードオフの関係に有る。
【００３１】
解像度を上げる為に１画素に相当するレーザの変調周期を短くするとプリント解像度を上げる事は出来るが、再現できる階調数が減ってしまうつまり入力信号レベルに対応したレーザ光変調を行っても最終的なプリント出力における階調再現能力に限界が有る為に所定レベル以下の微妙な濃度差を再現する事は出来ない。
【００３２】
また、逆に再現できる階調数を多くする為にはプリント画像を構成するに付き所定サイズ以上のドットサイズが必要であり、この為にプリント解像度を一定以下に下げる必要がある。
【００３３】
この為写真のように微少な階調差の再現が必要な場合はプリント解像度を下げる必要があり一方の文字、線画等はボケてしまっていた。
【００３４】
また逆に文字、線画等をくっきりとシャープに再現する為にプリント解像度を上げる（レーザで照射するドットサイズを小さくする）は、前述の階調能力が低下する為写真等の中間調再現が低下するつまり解像度が高いと階調性が低く、逆に解像度が低いと階調性にすぐれている。
【００３５】
これはトナーの孤立ドット再現性に起因した問題で、これまでも両立する手法例えばディザ法等提案されている。また上記パルス幅変調もその一つである。
【００３６】
つぎに、孤立ドットをイメージした図を図８に示す。
【００３７】
図８は従来のシングルビームによるドットイメージ図である。
【００３８】
図９にはマルチビームによるドットイメージ図である。
【００３９】
しかしながら隣接する複数のラインを同時に走査するマルチビームでは、光源の寸法上の制約からラインピッチの縮小に限界が有り高解像度化に困難が有る。また組み付けのバラツキ及び感度のバラツキ等により前記図８に湿すような孤立ドットにはならずに図９の様にズレが生じてしまい、これが高画質化を妨げる要因の一つであるバンディング（横スジ）として現れてしまう。
【００４０】
そこで、今回提案した様に第一ラインは高解像度の変調方式をもちい第二ラインは高階調性の変調方式を用い図１０の様にライン単位に切り替える事により、前述のバンディングを低減し高画質化をはかる事が可能となった。
【００４１】
本実施形態では、各々のマルチビームを高解像度用の変調方式と高階調方式の変調方式でライン単位に切り替えて感光ドラム上に走引していたが、この様な画像形成方式に限定される物ではない、例えば複写機ファクシミリ装置等に適用しても同等の効果を得る事が可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マルチビーム方式にて高速化がはかられた、画像形成装置において、マルチビームによる弊害を変調方式に差異を設けることにより軽減する事が可能となり、高画質化がはかられた画像形成装置を提供する事が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の動作概要を説明した概要ブロック図である。
【図２】図１の動作を示すタイミング図である。
【図３】従来の動作概要を示す概要ブロック図である。
【図４】プリント工程における動作を示す概要ブロック図である。
【図５】トナーカートリッジの動作を示す概要ブロック図である。
【図６】解像度の違いによって表現できる濃度レベルを示す説明図である。
【図７】解像度と階調性を示す説明図である。
【図８】シングルビームによるドット形成のイメージ図である。
【図９】マルチビームによるドット形成のイメージ図である。
【図１０】本発明のマルチビームによるドット形成のイメージ図である。
【符号の説明】
１０１　変換テーブルメモリ部
１０２　ＵＣＲ制御部
１０３　ＦｉＦｏメモリ部
１０４　Γ変換部
１０５　Ｄ／Ａ変換部
１０６、１０７　コンパレータ部
１０８、１０９　半導体レーザ部
１１０　三角波発生回路部
１１１　クロック発生部
３０１　画像処理部
３０２、３０３　レーザ変調部
３０４、３０５　半導体レーザ部
３０６　ポリゴンミラー部
３０７　Ｆ−θレンズ部
３０８　反射ミラー部
３０９　感光体ドラム
４０１　帯電工程
４０２　レーザ露光工程
４０３　現像工程
４０４　転写工程
４０５　分離工程
４０６　ドラムクリーニング工程
４０７　定着工程
４０８　排紙工程
４０９　給紙工程
５００　現像ローラ部
５０１　マグネット
５０２　スリーブ
５０３　トナー

Claims

マルチビーム方式（ｎ＝２以上）手段を有した２以上のＮ個のレーザビームを変調しＮラインの露光走査を同時に形成する画像形成装置において、それぞれ異なるレーザビーム変調方式を有し、各レーザビームの取り付け精度及び感度のバラツキにて生じるバンディング等（横スジ）の画質劣化を軽減しより高画質化をはかる画像形成装置である。
前記、マルチビーム方式手段は、複数のレーザ光で被走査上に画像形成を行う装置で有って複数のレーザ光を発する光源とレーザ光の変調方式をそれぞれ異なる変調を用いる事を特徴とした画像形成装置。
前記、レーザ光変調手段は、入力された画像データに基づいてパルス幅変調を行って変調信号を生成する変調手段である。