JP2018126914A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多重露光方式において、ビーム毎のバラつき補正のため 異なる倍率で変倍処理する。 変倍処理の過程で画質劣化を防ぐため乱数などの不規則パラメータを加算することがある。
しかしながら、これは位置ずれ要因になり、異なる倍率であることに加えて、多重露光するライン間の画像データの不一致の要因になる。 変倍処理の不一致分が多いほど多重露光の非多重の面積が多くなり、電子写真的には不安定になる。 不安定部分の増加は、画質的にはガサツキなどの劣化に繋がる。 本発明は、こうした問題を解決することを目的とするものである。
【解決手段】 ライン毎に決定される乱数などのパラメータについて、多重されるラインどおしに関連を持たせることで 画像データの不一致の量を減らして安定度を上げることで安定したガサツキのない画質を提供する。
【選択図】 図５

Description

ディジタル複写機など電子写真システムにおいて、感光体上に多重露光して画像形成するシステムに関する。

電子写真システムにおいて、高解像度化、高速化方向の進化に伴い、潜像形成のための露光デバイスの多ビーム化が要求される。 一方で、多ビーム化のために一回の走査幅が広くなり、ビームの位置、強度に対するバラつきが、走査幅に応じた周期になって視覚的に目立ちやすくなることがある。 ビーム毎のバラつきによる問題を解決する方式として 走査と直交する副走査方向に 走査幅の何分の1かずらしながら 異なるビームで重ねて露光する多重露光方式が考案されている。

また、画像の階調性と温度、湿度などに対する環境安定性を両立するための技術として 階調データをパルス幅に変調するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式が多く採用される。また、多値の入力画像を安定して電子写真システムで出力するため、高解像度２値に変換して変倍する方式が考案されている（特開2008-149471）。

図９に沿って説明する。原稿の読み取りやコンピュータから送信された画像データを直交する主走査方向、副走査方向で処理をする（図中ａ）。主走査方向に並ぶ１ラインの画素を副走査方向に順に取り出して、ライン単位で処理をする（図中ａ〜ｂ）。１ライン中の画素を先頭から取り出して、主走査方向に所定の数に分割する。分割されたデータは元の画素値（図中では２、３、１、０、．．．）に応じて黒の位置、割合を所定のテーブルに従って決定してＰＷＭデータに変換する（図中ｂ〜ｃ）。分割された画素を以下、画素片と呼ぶ。 次に画素片に対して一定間隔ごとに画素片のコピー、または削除をする（図中ｃ〜ｄ）。 この場合、倍率Mは以下の式で表される。

一定間隔での処理に端数があるため、近似式で表している。

特開2008-149471号公報

ビーム毎のバラつきの補正としては、露光素子自体の特性バラつきによる発光強度、光学系の光路の違いによる照射位置、及び倍率が挙げられる。例えば、図１２に示すように、ＢＤ検知位置から同じ期間 照射しても、照射される位置と距離が異なる。

多重露光するラインであっても、異なるビームで照射するため、ビーム毎のバラつきを補正する分だけ 異なる倍率で変倍処理が実施される。変倍処理は、電子写真の安定化のために多階調を２値などの少ない階調に変換するため、量子化による画質劣化が生じないように乱数などの不規則パラメータなどを導入して、量子化誤差が２次元画像の特定の方向に低周波が生じないように処理する。

しかしながら、多重露光するライン間の不一致となる純粋なノイズ成分として、量子化誤差を視覚的に目立たなくする不規則パラメータの分が加わる。変倍処理の不一致分が多いほど多重露光の非多重の面積が多くなり、電子写真的には不安定になる。不安定部分の増加は、画質的にはガサツキなどの劣化に繋がる。

不一致部分について、画像パターンで説明する。図１５は（ａ）〜（ｄ）の４ラインの画像を示し、縦の白黒の縞の画像を入力したとする。 多重露光される１つ目の画像は図１９に示すように変倍され、異なる倍率で補正され多重されるもう１つの画像は図１６に示すように変倍されたとする。図１６と図１９について重ね合わせて不一致の部分をグレーで示したのが図１８である。特に、点線で囲った部分で不一致の面積が多い。

本発明は、こうした多重露光間の不一致によって電子写真的な不安定箇所が発生するのを抑えることを目的とするものである。

本発明によれば、感光体の同一箇所に複数回 画像信号を露光して画像を形成する多重露光による画像形成装置であって、画像信号を多重化する第１の画像処理（１１０）と、多重化された後に画像を処理する第２の画像処理（１０３）と、第２の画像処理は 画像をライン単位で処理すると共に、ライン毎のパラメータを決定（４−２）して、ライン・パラメータの決定において多重に露光されるラインどおしのパラメータに関連付けを持たせる（４−１２、４−１３）。

また、ライン毎のパラメータはライン方向の位置に関するパラメータとする。また、第２の画像処理は画像を拡大、または縮小、または 両方が可能な変倍処理（１０３）とする。 また、ライン・パラメータの決定において、ライン毎のパラメータどおしを 不規則になるよう決定する（４−２、図１３）。また、ライン・パラメータの決定において、多重に露光されるラインどおしのパラメータの差を所定の範囲内に制限する（４−１２、４−１３）よう制御することで、異なる変倍処理などによる多重露光が行われても、ガサツキのない安定したシステムを実現する。

本発明によれば、多重露光する各ビーム毎に異なる画像処理であっても、重なりが多くなるよう画像処理で制御するために安定した潜像を形成して、ガサツキのない安定したシステムを提供できる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 図１に示す露光部の構成を示す図である。 実施例のブロック構成を示す図である。 多重露光の重なり方を示す図 実施例の変倍処理部のライン処理２のフローを示す図である。 実施例の変倍処理部のページ処理のフローを示す図である。 実施例の変倍処理部のライン処理のフローを示す図である。 実施例の変倍処理部のライン処理１のフローを示す図である。 背景技術のうち、ＰＷＭと変倍を説明する図 実施例の変倍処理部のライン処理３のフローを示す図である。 実施例のPWM変換のテーブルである。 ビーム毎の照射範囲の違いを示す図 実施例の乱数発生器のブロック図 異なる倍率で乱数を揃えて変倍した画像パターンどおしの比較結果の画像（図１７と図１９の比較） 入力の画像パターン 異なる倍率で変倍した画像パターン 異なる倍率で乱数を揃えて変倍した画像パターン 異なる倍率で変倍した画像パターンどおしの比較結果の画像（図１６と図１９の比較） 変倍した画像パターン 変倍の過程を示す図（図１９に対応） 変倍の過程を示す図（図１６に対応） 変倍の過程を示す図（図１７に対応）

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。図１において、原稿給紙装置３０１の上に積載された原稿は、１枚ずつ順次原稿台ガラス３０２面上に搬送される。原稿が搬送されると、スキャナユニット３０４内のランプ３０３が点灯して原稿を照射するとともに、スキャナユニット３０４が副走査方向に移動する。

原稿からの反射光は、ミラー３０５，３０６，３０７を介してレンズ３０８を通過し、イメージセンサ部３０９に入力されて画像信号に変換される。イメージセンサ部３０９で得られた画像信号は、一旦、図示しない画像メモリに記憶され、再び読み出されて露光部３１０に入力される。

露光部３１０は、入力された画像信号に応じたレーザ光を発生し、このレーザ光を感光体３１１上に照射する。これによって感光体３１１上に潜像が作られ、この潜像が、現像器３１３によって現像されて感光体３１１上にトナー像が作られる。こうした潜像やトナー像の作成タイミングと同期して、転写部材積載部３１４または３１５から転写部材が搬送され、転写部３１６において、感光体３１１上のトナー像が転写部材上に転写される。転写部材上に転写されたトナー像は、定着部３１７にて転写部材に定着され、その後、この転写部材が排紙部３１８より装置外部に排出される。

転写後の感光体３１１の表面はクリーナ３２５によって清掃され、補助帯電器３２６において除電されて良好な帯電を得られるようにされる。その後、感光体３１１上の残留電荷が前露光ランプ３２７で消去され、そして、感光体３１１の表面が１次帯電器３２８で帯電される。こうした工程を繰り返すことで、複数枚の転写部材に対する画像形成が行われる。

図２は、図１に示す露光部３１０の構成を示す図である。図２において、４０１はレーザ制御部であり、４００は半導体レーザチップである。半導体レーザチップ４００の内部には、レーザ光を発生するレーザダイオードと、発生されたレーザ光の一部を検出するＰＤセンサとが設けられる。このレーザダイオードでは、ＰＤセンサからの検出信号を用いて、発生するレーザ光の強度を一定に保持するＡＰＣ（Auto Power Control）制御が行われる。

半導体レーザチップ４００から発生されたレーザビームは、コリメータレンズ４０５及び絞り４０２によって、所定のビーム径を持ったほぼ平行な光にされ、回転多面鏡４０３に入射される。回転多面鏡４０３は、矢印４０３ａの方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射したレーザビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。偏向ビームとなった光は、ｆ−θレンズ４０４により集光作用を受ける。同時に、ｆ−θレンズ４０４は、走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行う。

これによって、偏向光ビームは、感光体３１１上に矢印３１１ａの方向に等速で走査される。なお、ここで使用するｆ−θレンズ４０４は、汎用の比較的精度が低く、安価なものでよい。３０６は、回転多面鏡４０３からの反射光を検出するビームディテクトセンサ（以下「ＢＤセンサ」という）であり、ＢＤセンサ３０６からの検出信号は、回転多面鏡４０３の回転と感光体３１１上への主走査方向の潜像形成との同期をとるための同期信号として用いられる。

なお、上記の画像形成装置ではレーザ制御部４０１や感光体３１１を各１つ備える構成となっているが、本発明は、複数のレーザ制御部や感光体を備える構成の画像形成装置に対しても適用されるものである。

図３は、レーザ制御部４０１へ駆動信号を供給するディジタル回路のブロック構成を示す図である。図３において、読み取り画像処理部１０１はイメージセンサ部３０９の出力信号をランプ３０３の照射ムラやイメージセンサ部３０９自体の感度ムラなどを補正して出力する。コントローラ１０２は画像データを圧縮して メモリ１０５に格納する。さらに、コントローラ１０２はプリント枚数に応じて メモリ１０５に格納された画像データを読み出し、解凍して出力する。

レーザー制御部１１０は１ライン単位で入力して、ラインメモリ１１９へライト、及びリードを制御して、８ライン単位で出力する。 各出力１〜８に対して、ｎ〜ｎ＋７番目のラインを出力すると、次は ｎ＋４〜ｎ＋１１番目のラインを出力して多重露光になるよう制御する。 従って、ある走査とその次の走査は 図４の実線と点線のように４ビームずつ重なる。

レーザー制御部１１０の出力１〜８をブロック１１１〜１１８の変倍処理部１０３が それぞれ受ける。

各ブロックの変倍処理部１０３は 入力した画像信号を ＰＷＭ変換してから変倍処理を実施する。 本実施例では、コントローラからの画像信号は２bitで０〜３の範囲の値を取り、PWM変換後は８bitでレーザーのＯＮ／ＯＦＦパターンを表すビット・パターン・データに変換する。 図１１にPWMの変換テーブルを示す。 ＰＷＭに変換されて分割された単位を以下で画素片と呼ぶ。 画素片をビット・パターン・データの各１bitで表し、変倍処理は画素片の単位で実施する。

クロック発生器１０６の出力クロックは 各モジュールの動作クロックとして供給され、ＰＬＬ １０７はさらに８逓倍して、パラレル／シリアル変換１０４にシリアル化のクロックとして供給する。

パラレル/シリアル変換１０４は、変倍処理部１０３の出力信号をクロック比の８：１でシリアル信号に変換して、レーザー制御部４０１に供給する。 入力クロックに同期して 入力データを受け取り、ＰＬＬ １０７から受けた高速クロックを出力クロックとして、MSBから順に１bitずつ出力する。

図６は各ブロック１１１〜１１８の変倍処理部１０３の画像処理フローを示す。 ページ処理が開始すると（１−１）、変倍処理に用いる乱数を初期化する（１−２）。 ライン毎の画像処理をしては（１−３）、次のラインの選択をして（１−４）、ページの終了まで繰り返し（１−５）、ページ処理を完了する。

図７は図６の画像処理フローのライン処理（１−３）の詳細のフローを示す。 ライン処理を開始すると（２−１）、ライン処理１（２−２）、ライン処理２（２−３）、ライン処理３（２−４）の順に実施して、１つのラインに対するライン処理を終了する。

図８は、図７の画像処理フローのライン処理１（２−２）の詳細のフローを示す。 ライン処理１を開始すると（３−１）、ライン先頭の画素を選択する（３−２）。 選択画素に対して、図１１の変換テーブルに従い 画素の分割と共に ＰＷＭ変換する（３−３）。 次の画素を選択して（３−４）、ラインの全ての画素の処理終了まで繰り返し（３−５）、ライン処理１を終了する（３−６）
図５は、図７の画像処理フローのライン処理２（２−３）の詳細のフローを示す。 ただし、図３のブロック１１５〜１１８は（ａ）のフローで、図３のブロック１１１〜１１４は（ｂ）のフローで動作し、フローの一部が異なる。ブロック１１５〜１１８のフロー（ａ）において、ライン処理２を開始すると（４−１）、ライン毎の乱数を生成して レジスタＲに格納する（４−２）。

次にブロック１１５は１１１に、１１６は１１２に、１１７は１１３に、１１８は１１４に受け渡すため それぞれ、レジスタＲ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に格納する（４−１２）。レジスタＲ、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は8bitで、LSBの単位は

と定義する。 生成多項式

によって２値の乱数ｒを生成するため、図１３に示すシフト・レジスタとExor（排他的論理和）で構成されるハードウェアを乱数生成毎にクロックを駆動する。 このシフトレジスタは１１５〜１１８で共通のものが使用されるため、互いに乱数の関係が保証される。

生成した乱数ｒにより、

として擬似的な８bitの乱数を生成して、位相レジスタPに格納する。

一方、ブロック１１１〜１１４のフロー（ｂ）において、ライン処理２を開始すると（４−１）、ブロック１１１〜１１４はそれぞれ、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３からＲにロードする。

以降は、ブロック１１１〜１１８のブロックのフローは共通で、以下に説明する。

ラインの先頭の画素片を選択して（４−３）、位相演算する（４−４）。 各ブロック毎にライン毎の変倍率に対応して与えられる変倍の倍率M（等倍を１とする）とした時、

で、M<1の時は２の補数で定義される。 位相レジスタPは10bitでLSBの単位は

と定義する。 位相レジスタPは

により求める。 位相レジスタPの示す値が１以上か P[9:8]で判定し（４−５）、１以上ならば（P[9:8]＝１）、P[9:8]=０を実施して、注目する画素片と同じ値の画素片を出力に挿入して（４−７）、次のステップ（４−９）に進む。

位相レジスタPの示す値が１未満ならば、負の値かをP[9]で判定し（４−６）、負の値（P[9]＝１）ならば、P[9:8]=０を実施して、注目する画素片を出力から削除して（４−８）、次のステップ（４−９）に進む。

位相レジスタPの示す値が０か正の値ならば、次の画素片を選択して、（４−９）、１ラインの全ての画素片の処理が終了を判定（４−１０）した場合、ライン処理２を終了する（４−１１）。終了していなければ、ステップ（４−４）に戻って処理を繰り返す。

図１０は、図７の画像処理フローのライン処理１（２−４）の詳細のフローを示す。ライン処理３を開始して（５−１）、書き出し位置までウェイトする（５−２）。ライン先頭の画素片を選択する（５−３）。

各ブロック１１１〜１１８のパラレル/シリアル変換１０４のパラレルのビット幅Portとして、画素片を格納するバッファbuf[Ｐｏｒｔ−１：０]をクリアして、画素片単位のオフセット量ofsでポインタｉを初期化する（５−４）。 ライン処理２で処理した画素片の値を buf[i]に格納して、ポインタiをインクリメントして（５−５）、次の画素片を選択する（５−６）。 ポインタｉ＜Port ならば、ステップ５−５に戻って繰り返し処理をする。

ポインタｉ＜Port でない、即ち bufに格納された画素片数がパラレルのビット幅Portと等しくなったら、ポインタｉを０にリセットして（５−８）、クロックの立ち上がりを待って（５−９）、bufのデータを出力して（５−１０）、次の画素片を選択する（５−１１）。 全ての画素片の処理の終了を判定して（５−１２）、終了していなければ、ステップ（５−５）に戻って、繰り返し処理を続行する。 終了を判定すれば、ライン処理３を終了する（５−１３）。

以下、本実施例における画像入力パターンに対する挙動を説明する。図１５は（ａ）〜（ｄ）の４ラインの画像を示し、縦の白黒の縞の画像を入力したとする。本実施例において、入力画像から２つの画像を生成して多重露光する。 説明の簡単化のため、1つ目の画像は １〜４のビームで照射されて 倍率は全て ４／３倍、２つ目の画像は ５〜８のビームで照射されて 倍率は全て ８／７倍とする。

１つ目の画像を変倍により生成する過程を 図２０に示す。 各（ａ）〜（ｄ）のラインについて、上段が元の画像、下段が変倍後の画像を示し、図５（ｂ）のフローによって変倍される。 上段の元画像の先頭の隙間がステップ（４−１３）で与えられる乱数の量に対応し、ライン毎に異なる乱数が割り振られている。 変倍された各下段のラインを集めて画像にしたものが図１９である。

２つ目の画像を変倍により生成する過程を 図２２に示す。 図の表記は図２０と同様である。 また、図５（ａ）のフローによって変倍される。 上段の元画像の先頭の隙間がステップ（４−２）で与えられる乱数の量に対応し、ライン毎に異なる乱数が割り振られている。 変倍された各下段のラインを集めて画像にしたものが図１７である。多重露光される２つの画像 図１７と図１９の異なる部分をグレーにした画像を図１４に示す。

本発明において、ステップ（４−１２）から（４−１３）を通じて多重露光によって重なり合うラインどおしは乱数を受け渡して共通にするため、異なる倍率で画像処理したにも拘わらず一致する画像が生成されている。

比較のため、従来例に相当するように、乱数に関連性を持たせずに２つ目の画像を生成する。 従来方式に従い ２つ目の画像を生成する過程を 図２１に示す。 図の表記は図２０と同様である。 元画像の先頭に、図２０の（ａ）〜（ｄ）とは異なる乱数（＝上段の元画像の先頭の隙間の量）を割り振っている。 変倍された各下段のラインを集めて画像にしたものが図１６である。
従来方式によって、多重露光される２つの画像 図１６と図１９の異なる部分をグレーにした画像を図１８に示す。 点線で囲った部分が図１４の差異画像と比べると、より誤差が生じている。
すなわち、本発明により、図１８の点線に示すような電子写真的に不安定部分が図１４では抑えられていて安定画質のための効果が発揮されていることが確認できる。

以上 実施例で示したように、多重露光する各ビーム毎に異なる変倍倍率で重ね合わせても、重なりが多くなるよう画像処理で制御するために安定した潜像を形成して、ガサツキのない 安定したシステムを提供するものである。

１０１ 読み取り画像処理部
１０２ コントローラ
１０３ 変倍処理部
１０４ パラレル/シリアル変換
１０５ メモリ
１０６ クロック発生器
１０７ ＰＬＬ
１０８ ＤＬＬ
１０９ 反転バッファ
１１０ セレクタ
３１０ 露光制御部
３１１ 感光体
４００ 半導体レーザチップ（光源）
４０１ レーザ制御部
４０３ 回転多面鏡
４０４ ｆ−θレンズ

Claims (5)

1. 感光体の同一箇所に複数回 画像信号を露光して画像を形成する多重露光による画像形成装置であって、
   画像信号を多重露光用に変換する第１の画像処理（１１０）と、
   多重露光用に変換された後の画像に処理をする第２の画像処理（１０３）と、
   第２の画像処理は 画像をライン単位で処理すると共に、ライン毎のパラメータを決定（４−２）して、
   ライン・パラメータの決定において、多重に露光されるラインどおしのパラメータに関連付けを持たせる（４−１２、４−１３）ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、ライン毎のパラメータはライン方向の位置に関するパラメータであることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、第２の画像処理は画像を拡大、または縮小、または 両方が可能な 変倍処理（１０３）であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、ライン・パラメータの決定において、ライン毎のパラメータどおしを 不規則になるよう決定する（４−２、図１３）ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、ライン・パラメータの決定において、多重に露光されるラインどおしのパラメータの差を所定の範囲内に制限する（４−１２、４−１３）よう制御することを特徴とする画像形成装置。