JP2004066605A

JP2004066605A - 画像記録装置

Info

Publication number: JP2004066605A
Application number: JP2002228080A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Ishida; 石田　知仁
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】マルチビームレーザーを用いた際の低周波モアレを低減する際に、不要なコストがかからないようにシステムのバランスを最適化する。
【解決手段】マルチビームレーザーの位置ズレ補正を、位置ズレにより低周波モアレが発生する場合にのみおこなうことで、コストパフォーマンスの高い、位置補正制御を実現する。具体的には、問題となる画像パターンを使用するエンジン、または、問題となる画像パターンを使用するカラーチャンネルのみに位置補正制御をおこなう。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，例えば複写機，プリンター，ファクシミリ，製版システムなどに用いる電子写真方式の画像記録装置（画像形成装置）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来，レーザ光により画像露光を行う電子写真装置に於いて，レーザー光を回転多面体（ポリゴン）に照射し，その反射光で感光体上を露光している。
【０００３】
近年では画像形成の高速化に伴い，レーザーを副走査方向に複数個ならべて露光するレーザーを使用している。この複数のレーザーを使用する場合も発光源から感光体表面までの主査方向の光路長を等しくする必要があるのと同時に，副走査方向に並ぶその他のレーザー〜感光体間の露光長も等しくする必要がある。特に近年の画像形成装置の高解像度化に伴い，従来許容できていた複数レーザーの光路長の差が出力画像に影響を及ぼすようになり，その光路長の差を無視できなくなってきた。
【０００４】
これにより，像面でレーザー間の照射位置のズレが発生し，画像不良に繋がっている（特開２０００−２３８３４２）。
【０００５】
そのため，制御クロックをレーザー毎に調整することによって感光体上の主走査位置補正する技術や，特開２０００−２３８３４２に記載されている様に，電気的な制御（スペースを挿入あるいは削除する）によって感光体上の主走査位置補正する技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，各種制御手段によってマルチビームレーザー間の位置補正をおこなうときに，全てのレーザーに対して補正をおこなうと，制御が煩雑になるとともに，コストアップの要因となってしまう。
【０００７】
また、特開２０００−２３８３４２に開示されている技術として、画像にスペースを挿入する方法を示しているが、この技術では、画像の構成が不連続になってしまうという問題を生じてしまう。例えば連続した黒い画像を形成する際、連続した黒の中に空白、つまり白を印字してしまうことになり、ユーザーの意図する画像ではなくなってしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
マルチビームレーザーの照射位置のズレによる画像不良の程度については，使用する画像パターンによって大きく異なるため，人間の視覚特性に対して感度の低い周波数帯域でのテクスチャーの発生については，十分許容できるものであり，コストバランスを考えると同じ照射位置ズレが発生する場合でも，使用するディザパターンによっては，クロック補正をおこなうメリットより，クロック補正をおこなわないことによるコストメリットの方が大きい場合がある。
【０００９】
また，イエロー画像についても，低周波領域にモアレが発生しても，人間の視認感度の点から言って十分許容範囲内であるため，同じくコストバランスを考えるとクロック補正をおこなわない方が有利なケースがある。
【００１０】
参考のため，“Ｒ．Ｐ．Ｄｐｐｌｙ　ａｎｄ　Ｒ．Ｓｈａｗ，　“Ｎｏｉｓｅ　Ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ，　Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｏｔｏｇｒ．Ｅｎｇ．，５，１９０−１９６（１９７９）”で報告されている，人間の視覚特性を第６図に示す。
【００１１】
図から解る様に，１ｃｙｃｌｅ／ｍｍをピークとして，それより高い周波数帯域でも低い周波数帯域でも人間の視認感度が低下する。この図から，０．２〜３．０ｃｙｃｌｅ／ｍｍあたりの周波数帯域で低周波モアレが発生すると，ノイズとして知覚されることが良くわかる。
【００１２】
（第一の手段）
光導電性の像担持体と，前記像担持体表面を像露光して静電潜像を形成する露光手段を有する電子写真画像記録装置において，
複数個のレーザービームを用いて像露光をおこない，
複数個のレーザービーム（以下，マルチビーム）よる像露光をおこなうことによって，０．２〜３ｃｙｃｌｅ／ｍｍの周波領域に，新たにモアレ縞が発生する際に，
基本クロックから基本クロックの整数倍のクロックを発生する高周波クロック発生装置と，前記高周波クロック複数個で構成するメインクロックを生成するメインクロック生成部と，前記高周波クロック複数個と入力データから一義的に決まるデータ生成部で，所定箇所でメインクロック及びデータを構成する高周波クロック数を変化させるように制御するクロックを用いて像描画をおこなう（以下，クロック補正）。
【００１３】
低周波領域にモアレ縞を発生させる画像パターンと，マルチビームの主走査位置のズレの関係について説明する。
【００１４】
画像パターン同士の低周波モアレについては，“河村尚登，門脇秀次郎，北島信夫，「電子写真におけるデジタル・カラー・プリンティングの中間調再現法（ＩＩＩ）」，電子写真学会誌，第２５巻，第１号（１９８６）Ｐ３１−４４”に詳述されている様に，画像パターンの二次元逆格子空間（フーリエ空間での格子）に張られた波数ベクトル間の干渉として取り扱いできる。
【００１５】
本発明では，この考え方を主走査方向の位置ズレにも応用し，マルチビームの繰り返し周期を一単位とする横ライン画像と，画像パターンの二次元逆格子空間（フーリエ空間での格子）に張られた波数ベクトル間の干渉として取り扱うことで，像描画に用いるマルチビームレーザーにより，低周波モアレが発生する画像の選別をおこなうことができるものである。
【００１６】
より具体的には，第２図に示すとおり，マルチビームの繰り返し周期を一単位とする横ライン画像（ｐｉｔｃｈ）と，問題とされる画像パターン（ＥＤ，２４，１４，０５）をフーリエ変換し，周波数空間に張られる２つの波数ベクトルをｋ（→），ｋ’（→）とすると，生じる低周波モアレの波数ベクトルＫ（→）は
Ｋ（→）　＝　ｋ（→）　＋　ｋ’（→）
となり，Ｋ（→）の値によって，問題となる画像パターンに低周波モアレが発生し，画像不良として知覚されるか否かが判定できる。
【００１７】
上述の人間視覚特性を示した第７図から考えると，Ｋ（→）が０．２〜３．０ｃｙｃｌｅ／ｍｍの低周波領域にあるときには，低周波モアレが顕著な画像不良として知覚されることが解る。この手法を用いて画像の選別をおこなった例を第３図に示す。図から分かるとおり，マルチビームレーザーのピッチで並べられた横ラインである“ｐｉｔｃｈ画像”の周波数空間に張られる波数ベクトル３１と，問題とされる画像パターンの周波数空間に張られる波数ベクトル３２の，差分ベクトルが０．２〜３．０ｃｙｃｌｅ／ｍｍに現われる画像について，実際に位置ズレを起こして画像を形成すると，第３図の点線で示した３．０ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以下の円内の周波領域に，新たに発生したモアレ縞による波数ベクトル３３が現われている様子がわかる。
【００１８】
（第二の手段）
複数の像担持体を有するカラー画像形成装置において，一部分の画像形成ステーションについてのみ，クロック補正をおこなう。
【００１９】
（第三の手段）
複数の像担持体を有するカラー画像形成装置において，イエロー画像形成ステーションに対してはクロック補正をおこなわない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本実施例の画像形成装置を表わす概略図である。装置は感光ドラム１１とその周りに配置された帯電器１２，画像露光器１７，現像器１９，転写帯電器１４，及び定着器１５，クリーニング部材１６，から成る電子写真記録装置である。
【００２１】
像担持体１１は導電性の支持基体を最下層として，電荷発生層，電荷輸送層のように２層構造よりなる，機能分離タイプのものや，単層型のものが使用できる。帯電手段としては，ワイヤーと電界制御グリッドよりなるコロナ帯電器を用いたコロナ帯電方式，像担持体に接触させた帯電ローラーに直流あるいは直流と交流の重畳バイアスを印加して帯電するローラー帯電方式などが挙げられる。
【００２２】
露光手段としての光学系１７には，半導体レーザーを使用したスキャナータイプのものや，ＬＥＤに集光装置であるセルフォックレンズを介して像露光をおこなうもの，また，ＥＬ素子やプラズマ発光素子など，その他の光学系も使用することができる。
【００２３】
図４にブロック図を示す。
【００２４】
図４は，本発明を実現する為、入力データ及び高周波クロックからＰＷＭデータ及びクロックを生成する変調部４８の内部構成である。
【００２５】
図４に於いて，６０はＰＬＬ回路であり，基本クロックを入力することによりｎ倍の高周波クロックを出力する。この高周波クロックは，分周回路６１，出力回路６３にそれぞれ入力される。６１は分周回路である。ここでは，入力される高周波クロックをｘ回に一度カウントすることにより，入力クロックを１／ｘ分周したクロックを出力する。ここでの説明の便宜のため，１／ｎ分周しＰＬＬ６０に入力される基本クロックと同じ周期のメインクロックを出力すると仮定する。Ｘは正数であればいくつでもかまわない。（図５−１参照）
分周回路６１から出力されるクロックはカウンタ回路６４に入力される。変調回路６２では，入力データを変調する。レーザーの階調性を表すのに，単位時間内での点灯時間をＰＷＭ変調で制御することがよく行われているため，ここでの説明をＰＷＭ変調（特にデジタルＰＷＭ変調）に関する説明を行う。たとえばＡｂｉｔの入力データをＰＷＭ変調する場合，２^Ａビットのパルス幅信号に変換する。ここで，
２^Ａ＝　ｎ
となるように常数を決めておく。この変調回路６２では，入力データからパルス幅信号を生成し，出力回路にその信号を送信する。出力回路６３では，変調回路６２から得られたパルス幅信号に応じて，ＰＬＬ回路６０から出力される高周波クロックに同期したＰＷＭ信号，高周波クロックに同期したクロック信号を出力し，ＰＷＭ信号はレーザー駆動回路に，クロック信号は画像処理部にそれぞれ送信される。（図５−２参照）
カウンタ回路６４では，分周回路で高周波クロックを１／ｎ分周したクロックをカウントする。このとき，カウント値が所定値になったら，出力回路６３に信号を送信する。（図５−２参照）
このカウンタ回路６４が出力回路６３に信号を送信している際，出力回路では通常と動作が異なる。通常，ｎ個の高周波クロックで（ＰＷＭデータ，クロック信号の）１つの周期を生成していたのに対し，このときだけこの周期と異なるＰＷＭデータ，クロック信号を出力する。（図５−３参照）
図９−１は複写機やプリンターといったデジタル画像形成装置のとくに複数のレーザーを使用した物の側面図である。本実施例では２つのレーザーを用いるもので説明する。レーザー光は，一定速度で回転するポリゴン３３の面にレーザーを照射し，その反射光でドラム１１面上を走査する。ツインレーザーの場合，レーザー光が副走査方向に位置されているため，図９−２のように極端な図に示すと，ポリゴン３３からドラム１１までの光路長Ｌａ，Ｌｂが異なることがわかる。
【００２６】
（Ｌａ＜Ｌｂ）
このドラムまでの光路長が異なると言うことは，図９−３に示す通りポリゴンがドラム面上の走査する距離Ｘａ，Ｘｂが
Ｘｂ　＞　Ｘａ
となってしまう。
【００２７】
このような状態の画像は，１ラインおきに画像端部がギザギザになるとともに，画像パターンによっては低周波領域にモアレが発生してしまう。
【００２８】
本発明では，１ラインの特定箇所で局所的に１画素を形成するクロック数を変化させ，ドラム面上のスキャン長の差Ｘｂ−Ｘａで挿入する（１画素を形成する数を変えた）クロック／データの数を変化させる。
【００２９】
図１０に、本実施例を実現する為に重要な６２変調回路，６３出力回路の回路ブロック図を示す。
【００３０】
画像データは６２変調回路に入力され，この図では８ビットのＰＷＭ画像データに変調され，各ビットは８２−１〜８２−８の２入力ＡＮＤ回路の一方に入力する。また８２−９は８２−８と同じデータが入力される。
【００３１】
８１−１〜８１−９はＤタイプフリップフロップであり，ＣＬＫの立ち上がりでＤの入力をＱに出力する。これらは前記２入力ＡＮＤ回路８２−１〜８２−９の入力の一方に接続される。それと同時に８１−１〜８１−８のフリップフロップは，８１−１の出力が８１−２の入力に，８１−２の出力が８１−３の入力にといった縦続に接続されている。またフリップフロップ８２−８の出力は２入力セレクタ回路８３及び２入力セレクタ回路８４にも接続される。２入力ＡＮＤ回路８２−９の出力は，２入力セレクタ回路８３にも接続される。
【００３２】
２入力ＡＮＤ回路８２−１〜９の出力は，９入力ＯＲ回路８６に接続され，その出力をＰＷＭ信号として出力する。
【００３３】
２入力セレクタ回路８３は，変調制御部８０の出力によって，フリップフロップ８１−８，８１−９の出力を選択し，２入力ＯＲ回路８７の入力の一方に接続される。
【００３４】
２入力セレクタ回路８４の他方の入力はＧＮＤに接続されている。変調制御部８０の出力によって２入力セレクタ回路８４の場合はフリップフロップ８１−８の出力を８１−９に入力させるか否かを制御する。
【００３５】
変調制御部８０は，カウンタ出力回路の出力を元に，セレクタ回路８３〜８４のセレクタを所定の値に切り換える。
【００３６】
２入力ＯＲ回路８７の入力の他方はタイミング信号が入力され，その出力はフリップフロップ８１−１に入力される。
【００３７】
次に動作を説明する。
【００３８】
フリップフロップ８１−１〜９に入力されるＣＬＫに同期してＣＬＫ１クロック分の幅の信号をタイミング信号として入力する。これにより，フリップフロップ８１−１〜９で構成される環状のシフトレジスタの出力の１ヶ所が常に“１”となるようになる。変調制御部では，カウンタ回路の出力を受け，前記環状のシフトレジスタの大きさを制御するようにセレクタ回路８３，８４を切り換える。１画素を８ＣＬＫで構成する場合は，セレクタ回路８３ではフリップフロップ８１−８の出力を選択し，セレクタ回路８４ではＧＮＤを選択する。１画素を９ＣＬＫで構成する場合は，セレクタ回路８３ではフリップフロップ８１−９の出力を選択し，セレクタ回路８４はフリップフロップ８１−８の出力を選択する。これらの切換で，フリップフロップ８１−１〜８１−９の出力が８／９ＣＬＫに１回“１”が出力されるようになる。
【００３９】
８２−１〜９はＰＷＭ画像データが設定されており，１画素（＝８／９ＣＬＫ）毎にデータを変化させる。その設定されたデータと８／９ＣＬＫに１度の“１”をＡＮＤ演算し各ＡＮＤ出力をＯＲ演算することで，８／９ＣＬＫで構成されたＰＷＭ信号を出力することができる。
【００４０】
図示しないが，これと同じ構成を使用し，画像データに相当するところに画像クロックのパターンを入力したり，フリップフロップ８１−１〜８１−８の特定箇所（例えば８１−１と８１−５）の出力をＪＫフリップフロップ回路に入力することで，ＰＷＭ信号と同様に８／９ＣＬＫで構成されたクロック信号を出力することができる。
【００４１】
これにより図１１のように１周期内の特定箇所で１画素の構成数を９ＣＬＫに，その他の時は８ＣＬＫになるように制御することで，ドラム１１面上の走査距離Ｘａ，Ｘｂを電気的に補正し等しくすることが可能になる。１画素を構成する幅を変化させる点を，カウンタ回路６４で決定しているが，例えば別のタイマー手段等で決定しても差し支えない。
【００４２】
（実施例１）
第１２図に示す様に，４連の像担持体を有し，各像担持体に対して２ビームの走査光学系を用い，２ビームの位置ズレが第１３図に示すとおり，像担持体長手方向の中央位置で揃い，端部にいくに従いその位置ズレが大きくなっていく様な走査光学系を用いる。
【００４３】
Ｃｙａｎ，Ｍａｇｅｎｔａ，Ｙｅｌｌｏｗ，Ｂｌａｃｋ各色に第７図に示すディザパターンを使用すると，その周波数領域での波数ベクトルと，走査光学系のジッター成分である，１ライン１スペース画像の周波数領域での波数ベクトルが干渉を起こし，低周波領域にモアレを発生することが第７−１図よりわかる。
【００４４】
この様な条件下で，第８図に示すとおり，画素間の適当な位置でのクロックの補正を，第１３図に示す様なタイミングでおこなうことにより，低周波モアレが発生しない良好な画像出力が可能となる。
【００４５】
また第１３図に示したＬＤ１とＬＤ２の相対位置のズレを制御する手法として，第１４図に示した様に，ＬＤ１を伸長させさせてＬＤ１とＬＤ２の相対距離を制御する方法（図１４−１），ＬＤ２を縮小させてＬＤ１とＬＤ２の相対距離を制御する方法（図１４−２），ＬＤ１とＬＤ２の走査線長を変更せずにＬＤ１とＬＤ２の相対距離を制御する方法（図１４−３）などが考えられる。
【００４６】
図１４−３で示した，ＬＤ１とＬＤ２の走査線長を変更せずにＬＤ１とＬＤ２の相対距離を制御する手法については，画像端部で帳尻を合わせるため，ＬＤ１とＬＤ２の走査線長が大きく異なるケースでは使用することができないが，数十μｍ程度の実用範囲内であれば視覚的に問題のないことが解っている。
【００４７】
もちろん，位置補正の手段としては，図１４に示すような画素片の挿入・削除でも良いし，第１５図に示すようなデータ自体の伸長・伸縮でもどちらでも可能である。
【００４８】
（実施例２）
実施例１において，第７−１図よりわかるとおり，２ビームレーザーのジッターと強い干渉を起こすＣｙａｎとＭａｇｅｎｔａの２色に対してクロック補正をおこない，２ビームレーザーのジッターと弱い干渉を起こすＹｅｌｌｏｗ，Ｂｌａｃｋの２色に対しては補正をおこなわない。
【００４９】
この様に，問題となるステーションではクロック補正をおこない，問題が起こらないステーションではクロック補正をおこなわない。この様に，画像パターンに応じてクロック補正の実施を選択することで，コストバランスのとれた画像記録装置を構成することができる。
【００５０】
（実施例３）
第７−２図に示すとおり，Ｙｅｌｌｏｗチャンネルに低周波モアレの発生する画像ディザパターンを用いることで，問題となる二つのディザパターンのうち，Ｃｙａｎチャンネルについてのみクロック補正をおこない，視覚的に目だたないＹｅｌｌｏｗチャンネルはクロック補正をおこなわないことで，コストバランスのとれた画像記録装置を構成することができる。
【００５１】
【発明の効果】
マルチビームレーザーを用いた電子写真写真画像記録装置において，ビーム間の照射位置のズレがあり，且つ，画像パターンとの組み合わせにより低周波モアレを発生する場合に，問題となるステーションにのみクロック補正をおこない位置ズレ補正をおこなうことにより，マルチビームレーザーの位置ズレによる画像不良を起こさず，且つ，コストバランスのとれた画像記録装置を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカラー画像形成装置の構成
【図２】低周波モアレを発生させる画像パターンの選別方法の説明
【図３】低周波モアレを発生させる画像パターンの選別方法の説明
【図４】クロック補正をおこなう際の制御ブロック図
【図５】第４図のタイミング信号
【図６】人間の視覚特性を説明する図
【図７】実施例で使用するディザパターンの説明
【図８】クロック補正をおこなった際のドラム上での位置補正の説明
【図９】ツインレーザーにおけるスキャン長の差の発生原因
【図１０】出力回路の回路ブロック図
【図１１】実施例における動作例
【図１２】実施例における本体構成の説明
【図１３】実施例におけるクロック補正の説明
【図１４】走査光学系の相対位置のズレを補正する手法の説明
【図１５】走査光学系の相対位置のズレを補正する手法の説明
【符号の説明】
１１　感光ドラム
１２　帯電器
１７　画像露光器
１９　現像器
１４　転写帯電器
１５　定着器
１６　クリーニング部材

Claims

光導電性の像担持体と，前記像担持体表面を像露光して静電潜像を形成する露光手段を有する電子写真画像記録装置において，
複数個のレーザービームを用いて像露光をおこない，
複数個のレーザービーム（以下，マルチビーム）よる像露光をおこなうことによって，０．２〜３ｃｙｃｌｅ／ｍｍの周波領域に，新たにモアレ縞が発生する際に，
基本クロックから基本クロックの整数倍のクロックを発生する高周波クロック発生装置と，前記高周波クロック複数個で構成するメインクロックを生成するメインクロック生成部と，前記高周波クロック複数個と入力データから一義的に決まるデータ生成部で，所定箇所でメインクロック及びデータを構成する高周波クロック数を変化させるように制御するクロックを用いて像描画をおこなう（以下，クロック補正）ことを特徴とする画像記録装置。
複数の像担持体を有するカラー画像記録装置において，一部分の画像形成ステーションについてのみ，クロック補正をおこなうことを特徴とする請求項１の画像記録装置。
複数の像担持体を有するカラー画像記録装置において，イエロー画像形成ステーションに対してはクロック補正をおこなわないことを特徴とする請求項１又は２の画像記録装置。