JP4569345B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成方法に関する。

近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の高速化、画像品質の向上が要求されており、これに応えるためにディジタル方式の階調再現法を採用した画像形成装置が実用化されている。ディジタル方式の階調再現法では、画像を画素に分解し、この個々の画素のデータを画像処理装置で画像処理した後、画像出力装置によって記録用紙等の記録媒体にドットで構成される記録画像を形成する。このような画像出力装置において、画像の階調情報を再現する方法として、濃度階調法と面積階調法が広く知られている。

濃度階調法は、画像出力装置の最もミクロな画素レベルで見ても多値の階調再現性を有する方式であり、例えば、昇華型感熱方式等で実現されている。また、適切に管理されている場合には高画質を実現し易いという利点を有する反面、普通紙特性、高速性、安定性等に欠けるという問題がある。このような理由により、プリンタ用では面積階調 法が広く採用されている。

面積階調法は、画像出力装置の最もミクロな画素レベルで見ると、インクを乗せる、あるいは乗せないの二通りの状態に限られ、画像の濃淡を面積の大小に変換して階調を再現するもので、そのひとつに、入力画像の各画素を更に微小な微画素に分解して、各画素の濃度と微画素の面積率を対応させる方法がある。この方法の代表的なものとしては濃度パターン法が挙げられる。

また、面発光半導体レーザの画像書き込み部（ＶＣＳＥＬ ＲＯＳ）による感光体の光走査方法としては、複数の露光ビーム（例えば３２本）を、３２本全て１回の走査で露光する隣接露光方式と、半ピッチ（１６本）ずつずらしながら２回の走査で露光する２重露光方式がある（特許文献１）。
特開２００３−２５５２４７号公報

しかしながら、二重露光方式では、何らかの原因で主走査方向の２回の露光書き込み位置がずれると、ずれた走査線は単位面積当たりの露光エネルギーが低下し白筋となるという問題がある。

走査位置ずれを発生させる要因としては、主走査方向のビデオデータのずれ、ポリゴンミラーの面毎の歪み、ＲＯＳ内ミラーの振動による倍率変動等が考えられる。主走査方向の画素位置ずれは、ポリゴンミラーの面毎の歪み、ＲＯＳ内ミラーの振動による倍率変動、で発生する。

ポリゴンミラーの面毎の歪みの対策としては、ミラーの研磨精度向上が考えられるが、検査による場合は得率が低下し、得率を上げるためにはミラーが高価になるといった問題がある。ＲＯＳ内ミラーの振動による倍率変動の対策としては、ＲＯＳ筐体そのものを剛性の高いもの（例えばアルミダイキャスト）を用いればよいがコストアップになる。また、防振対策も考えられるがコストアップとなる。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、安価な構成で主走査方向の露光書きこみ位置ずれによる白筋発生を抑制することができる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の露光ビームを複数回の走査により感光体を露光する電子写真方式の画像形成装置において、外部から送られてくる、ページ記述言語で記述された描画データを解釈し、出力される画像データの色変換及び階調補正を実行するコントローラと、前記コントローラから出力された画像データに対して、指定されたスクリーン線数及び成長パターンに従ってスクリーン処理を施すスクリーン処理部及び当該スクリーン処理部で処理された画像データをパルス信号に変換して出力するパルス発生部を有するプリンタエンジン制御手段と、前記パルス発生部から出力されるパルス信号に従って発生するレーザ光で感光体を露光走査する露光手段とを備え、前記スクリーン処理部は、予め決められたスクリーンの成長順番を変更して、主走査方向に孤立した１画素が発生しないように、スクリーン形状を決定することを特徴とする。本発明によれば、スクリーンの成長方向を主走査方向とすることで、主走査方向への画素位置ずれが発生した場合でも、そのずれの影響を最低限に食い止めることができ、結果として主走査方向の露光書き込み位置ずれによる白筋の発生を抑制できる。

前記スクリーン処理部は、スクリーン角度を明度の低い記録色ほど、主走査方向に対して鈍角をなすようにすることを特徴とする。これにより、主走査方向の露光書き込み位置ずれによる白筋発生を抑制することができる。白筋は、明度の低い色（例えば黒）ほど目立ちやすいので、この現象が目立ちやすい色ほどスクリーン角度を鈍角に設定する。

本発明は、複数の露光ビームを複数回の走査により感光体を露光する電子写真方式の画像形成方法において、外部から送られてくる、ページ記述言語で記述された描画データを解釈し、出力される画像データの色変換及び階調補正を実行するコントロールステップと、 前記第１ステップから出力された画像データに対して、指定されたスクリーン線数及び成長パターンに従ってスクリーン処理を施すスクリーン処理ステップ及び当該スクリーン処理ステップで処理された画像データをパルス信号に変換して出力するパルス発生ステップを有するプリンタエンジン制御ステップと、前記パルス発生ステップから出力されるパルス信号に従って発生するレーザ光で感光体を露光走査する露光ステップとを備え、前記スクリーン処理ステップは、予め決められたスクリーンの成長順番を変更して、主走査方向に孤立した１画素が発生しないように、スクリーン形状を決定することを特徴とする。本発明によれば、スクリーンの成長方向を主走査方向とすることで、主走査（ＦＳ：Fast Scan）方向への画素位置ずれが発生した場合でも、そのずれの影響を最低限に食い止めることができ、結果として主走査方向の露光書き込み位置ずれによる白筋の発生を抑制できる。

前記スクリーン処理ステップは、スクリーン角度を明度の低い記録色ほど、主走査方向に対して鈍角をなすようにすることを特徴とする。

本発明によれば、安価な構成で主走査方向の露光書きこみ位置ずれによる白筋発生を抑制することができる画像形成装置および画像形成方法を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の画像形成装置の実施の一形態を示すブロック図である。図１に示すように、画像形成装置１は、複数の光ビームを同位置に複数回走査して潜像を形成する画像形成装置であり、画像処理部２、マーキングエンジン３を備える。画像処理部２は、コントローラ２１およびプリンタエンジン制御部２２を備える。コントローラ２１は、ＰＤＬ解釈部２１１、描画部２１２、レンダリング部２１３を備える。この例では、外部のコンピュータなどから送られてくる、ＰＤＬ（ページ記述言語）で記述された描画データに従って画像を描画し、描画した画像を用紙上に形成する構成を示している。

外部コンピュータ（ＰＣ）からのＰＤＬで記述された描画データは、インタフェース部を介して、コントローラ２１に入力される。コントローラ２１は、コンピュータから直接あるいはネットワーク等を介して送られてくるＰＤＬで記述された描画データに従って描画を行う。ＰＤＬ解釈部２１１は、ＰＤＬで記述された描画データを解釈し、各種のコマンドに従った動作の制御を行う。

描画部２１２は、ＰＤＬ解釈部２１１による描画データの解釈に従って、描画のための中間コードを生成する。描画部２１２は、色変換部、ＴＲＣ・γ補正部等を含んでいる。色変換部は、ＰＤＬで記述された描画データが指定した描画色（例えばＲＧＢ色空間における色）を、マーキングエンジン３において用いる色（例えばＹＭＣＫ色空間における色）に変換する。この色変換部は、例えば３次元のルックアップテーブル（以下ＤＬＵＴと呼ぶ）や、変換行列を用いた行列演算などにより構成することができる。

ＴＲＣ・γ補正部は、ＴＲＣ（Ｔｏｎｅ Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｃｕｒｖｅ）及びγ値に従ってマーキングエンジン１３に出力するための階調補正処理を行う。このＴＲＣ・γ補正部は、例えば１次元のルックアップテーブル（ＬＵＴ）などで構成することができる。レンダリング部２１３は、描画部２１２で生成された中間コードをもとに、マーキングエンジン３に適合した１ページ分の画像データにレンダリング処理する。なお、画像データはマーキングエンジン３における描画解像度に合わせて生成される。イメージデータが外部より送られてきている場合には、解像度変換なども、このレンダリング部２１３あるいは描画部２１２において行う。

プリンタエンジン制御部２２は、スクリーン処理部２２１、パルス発生部２２２を備える。プリンタエンジン制御部２２は、マーキングエンジン３において画像を形成できるように、デコンポーザから出力される画像データを電気信号に変換して出力する。スクリーン処理部２２１は、コントローラ２１から出力される画像データに対し、指定されたスクリーン線数、成長パターンに従ってスクリーン処理を施す。なお、このスクリーン処理部２２１におけるスクリーン処理は、負荷分散により描画部２１２で行ってもよい。

パルス発生部２２２は、スクリーン処理部２２１でスクリーン処理された画像データを、マーキングエンジン３を駆動するためのパルス信号に変換して出力する。なお、プリンタエンジン制御部２２は、マーキングエンジン３に応じた構成となる。マーキングエンジン３は、プリンタエンジン制御部２２から出力される、例えばパルス信号などの駆動信号に従って、用紙上に画像を形成する。

図２は、画像形成部の一構成例を示す図である。なお、ここでは、反射ミラーを割愛して説明する。半導体レーザ３８を構成するＶＣＳＥＬ光源群３８０の個々の発光点すなわちＶＣＳＥＬ３８０ａから出射した複数のレーザ光Ｌは、コリメータレンズ３８２によって所定のビーム直径を持つレーザ光にコリメート（平行化）される。このレーザ光はシリンドリカルレンズ３８７を介してポリゴンミラー３９に入射し、ポリゴンミラー３９の回転に伴って、その反射面（図では６面ある）にて反射され、各々偏向される。

ポリゴンミラー３９により反射偏向されたレーザ光Ｌは、倒れ補正機能を有するトロイダルレンズ３８８およびｆθ機能を有する走査レンズ群３８４を通過し、被走査面に置かれた像担持体としての感光体ドラム３２の被走査面上でスポット３８６に結像する。レーザ光Ｌの偏向範囲内でかつ被走査面の走査には関与しない位置には、反射ミラー３９１および光検出器３９２が、反射ミラー３９１で反射されたレーザ光Ｌ１が光検出器３９２に入射するように配されている。光検出器３９２でレーザ光Ｌ１を検出するためには、走査期間中で光検出器３９２にレーザ光Ｌ１が偏向される直前にレーザを点灯させ、本来の走査に必要の走査範囲中手前で消灯させる制御が行なわれる。

この光検出器３９２より出力される主走査同期信号により、画像データに応じたレーザ光の変調開始が制御される。ＶＣＳＥＬ光源群３８０は、半導体基板３８１の表面に光源としてのＶＣＳＥＬ３８０ａを２次元マトリックス状に配列したもの、あるいは１ライン状（インライン状）に多数配列されたものを使用する。この感光体露光部（図２）は、図１のマーキングエンジン内の主要部をなし、不図示の現像装置、転写装置、ならびに定着装置と組み合わされ、記録紙上に所望の画像を形成するものである。

図３〜図６は、本発明の実施例によるスクリーンの成長方法を説明するための図である。スクリーン処理部２２１は、スクリーンの成長方向を、主走査方向に重みを持たせることにより、主走査方向の２重露光ずれの影響を受け難くする。図３〜図６において、スクリーン処理部２２１は、（１）〜（８）の順にスクリーンを成長させていく。図３（１）の符号１０１、１０２に示すように、スクリーン処理部２２１は、スクリーン形状の主走査方向の最小幅を記録画素単位の少なくとも２画素とし、主走査方向の最小画素単位を２ドット以上である。図３（２）の符号２０１、２０２に示すように、スクリーン処理部２２１は、スクリーン形状の主走査方向の最小幅を記録画素単位の少なくとも２画素する。

図３（３）に示すように、スクリーン処理部２２１は、スクリーンの成長方向が主走査方向（露光走査方向）を優先して面積変調を行う。図３（４）に示すように、スクリーン処理部２２１は、スクリーンの成長過程において、点線で示した主走査方向の画素４０１〜４０４を減じて副走査方向を成長させる。このように、副走査方向に成長させる時は、主走査方向を減じて、副走査方向画素が最小単位以上になるようする。図５（８）に示すように、スクリーン処理部２２１は、スクリーンの成長過程において、点線で示した主走査方向の画素８０１〜８０４を減じて副走査方向を成長させる。

図６に示すように、スクリーン角度は、主走査方向に対して鈍角をなすようにする。すなわち、スクリーン角度は、プロセス方向に対して４５°より鋭角（より主走査方向に近い角度）となるようにする。主走査方向の最小画素単位を規定し、スクリーンの成長方向を主走査方向とすることで、主走査方向への画素位置ずれが発生した場合でも、そのずれの影響を最低限に食い止めることが出来、結果として白筋の発生を抑制できる。また、白筋は、明度の低い色（例えば黒）ほど目立ちやすいので、この現象が目立ちやすい色ほどスクリーン角度を鈍角に設定することが好ましい。したがって、スクリーン処理部２２１は、スクリーン角度を明度の低い記録色ほど、主走査方向に対して鈍角をなすようにするのが好ましい。

図７は、主走査方向成長優先時の画素位置ズレの影響を説明するための図である。スクリーン処理部２２１は、スクリーンの成長方向が主走査方向を優先して面積変調を行うことにより、画素位置ズレ９０１〜９０４が発生した場合でも、白筋とはならない。

図８は、副走査方向成長優先時の画素位置ズレの影響（白筋発生）を説明するための図である。上記とは反対に、スクリーン処理部２２１は、スクリーンの成長方向が副走査方向を優先して面積変調を行った場合、画素位置ズレ９１１〜９１４が発生したときには、孤立画素の再現性が悪くなるため白筋となる。

図９は、スクリーン角度４５°以上の時の画素位置ズレの影響を説明するための図である。クリーン角度が、主走査方向に対して４５°以上の場合、画素位置ズレ９２１〜９２３が発生すると、孤立画素の再現性が悪くなるため白筋となる。

図１０はラインタイプスクリーンでスクリーン角度４５°以上の時の画像位置ズレの影響を説明するための図である。クリーン角度が、主走査方向に対して４５°以上の場合、画素位置ズレ９３１〜９３６が発生すると、孤立画素の再現性が悪くなるため白筋となる。

図１１は、スクリーン角度４５°以下時の画素位置ズレの影響を説明するための図である。図１１に示すように、スクリーン角度は、主走査方向に対して鈍角をなすように、すなわち、プロセス方向に対して４５°より鋭角（より主走査方向に近い角度）となるようにすることにより、画素位置ズレ９４１〜９４４が発生しても、白筋とはならない。

図１２は、４５°以下のスクリーン角度の例を説明するための図である。図１２に示すように、スクリーン角度は、主走査方向に対して鈍角をなすように、すなわち、プロセス方向に対して４５°より鋭角（より主走査方向に近い角度）となるようにすることにより、画素位置ズレ９５１および９５２が発生しても、白筋とはならない。

図１３〜図１５は、スクリーン成長を説明するための図である。この例では、スクリーンマトリクスとして４×４の閾値テーブルを用いている。このマトリクスを４つあわせたものをひとつの階調再現マトリクスとして説明する。図１３において、参照符号Ａは４×４の閾値テーブル、参照符号Ｂは４×４の閾値テーブルを４つ合わせた閾値テーブルを示す。（ａ）は従来の閾値テーブル、（ｂ）は本発明で用いる閾値テーブル、（ｃ）スクリーン成長の様子を示す図、（ｄ）はスクリーン成長過程で孤立１画素を発生させないように形状を変更した例を示す図である。

図１４は、動作フローチャートである。ステップＳ１１で、８×８の画像データが入力されると、ステップＳ１２で、スクリーン処理部２２１は、８×８閾値テーブルによるスクリーン処理を行う。ステップＳ１３で、スクリーン処理部２２１は、画素密度（階調）が３階調の場合、ステップＳ１４で、図１３の階調（３）に対応したスクリーンパターンへ変換する。ステップＳ１５で、スクリーン処理部２２１は、画素密度（階調）が７階調の場合、ステップＳ１６で、図１３の階調（７）に対応したスクリーンパターンへ変換する。最後に、８×８のデータが出力される。図１５に示すように、スクリーン処理部２２１は、図１４フローチャートを循環して画像全体域にスクリーン処理する。

再度図１３に戻り説明すると、スクリーン処理部２２１は、図１３（ｃ）の階調１〜階調１３の順にスクリーンを成長させていく。図８（ｃ）の階調１に示すように、スクリーン処理部２２１は、主走査方向に孤立１画素が発生しないよう、スクリーン形状の主走査方向の最小幅を記録画素単位の少なくとも２画素とする。同図（ｃ）の階調３の参照符号３Ａ１に示すように、主走査方向の孤立１画素が発生してしまうため、スクリーン処理部２２１は、画素判定に基づいてスクリーン形状を変更し、同図（ｄ）の階調３の参照符号３Ａ２所に示すように、主走査方向に孤立１画素が発生しないようにする。同様に、同図（ｃ）の階調７の参照符号７Ａ１に示すように、主走査方向に孤立１画素が発生してしまうため、スクリーン処理部２２１は、画素判定に基づいて、参照符号７Ａ２に示すように、孤立１画素が発生しないようにする。この例では、階調３、７及び１３でスクリーン形状を変更している。以上のようにして、安価な構成で主走査方向の露光書きこみ位置ずれによる白筋発生を抑制することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

本発明の画像形成装置の実施の一形態を示すブロック図である。 画像形成部の一構成例を示す図である。 本発明の実施例によるスクリーンの成長方法を説明するための図である。 本発明の実施例によるスクリーンの成長方法を説明するための図である。 本発明の実施例によるスクリーンの成長方法を説明するための図である。 本発明の実施例によるスクリーンの成長方法を説明するための図である。 主走査方向成長優先時の画素位置ズレの影響を説明するための図である。 副走査方向成長優先時の画素位置ズレの影響（白筋発生）を説明するための図である。 スクリーン角度４５°以上の時の画素位置ズレの影響を説明するための図である。 ラインタイプスクリーンでスクリーン角度４５°以上の時の画像位置ズレの影響を説明するための図である。 クリーン角度４５°以下時の画素位置ズレの影響を説明するための図である。 ４５°以下のスクリーン角度の例を説明するための図である。 スクリーン成長を説明するための図である。 スクリーン成長処理の流れ図である。 スクリーン処理順序を説明するための図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 画像処理部
３ マーキングエンジン
２１ コントローラ
２１１ ＰＤＬ解釈部
２１２ 描画部
２１３ レンダリング部
２２ プリンタエンジン制御部
２２１ スクリーン処理部
２２２ パルス発生器

Claims (4)

1. 複数の露光ビームを用いて各画素を少なくとも２回露光するように、感光体を露光走査する電子写真方式の画像形成装置において、
   外部から送られてくる、ページ記述言語で記述された描画データを解釈し、出力される画像データの色変換及び階調補正を実行するコントローラと、
   前記コントローラから出力された画像データに対して、指定されたスクリーン線数及び成長パターンに従ってスクリーン処理を施すスクリーン処理部及び当該スクリーン処理部で処理された画像データをパルス信号に変換して出力するパルス発生部を有するプリンタエンジン制御手段と、
   前記パルス発生部から出力されるパルス信号に従って発生するレーザ光で感光体を露光走査する露光手段とを備え、
   前記スクリーン処理部は、予め決められたスクリーンの成長順番を変更して、主走査方向に孤立した１画素が発生しないように、スクリーン形状を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記スクリーン処理部は、スクリーン角度を明度の低い記録色ほど、主走査方向に対して鈍角をなすようにすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 複数の露光ビームを用いて各画素を少なくとも２回露光するように、感光体を露光走査する電子写真方式の画像形成方法において、
   外部から送られてくる、ページ記述言語で記述された描画データを解釈し、出力される画像データの色変換及び階調補正を実行するコントロールステップと、
   前記第１ステップから出力された画像データに対して、指定されたスクリーン線数及び成長パターンに従ってスクリーン処理を施すスクリーン処理ステップ及び当該スクリーン処理ステップで処理された画像データをパルス信号に変換して出力するパルス発生ステップを有するプリンタエンジン制御ステップと、
   前記パルス発生ステップから出力されるパルス信号に従って発生するレーザ光で感光体を露光走査する露光ステップとを備え、
   前記スクリーン処理ステップは、予め決められたスクリーンの成長順番を変更して、主走査方向に孤立した１画素が発生しないように、スクリーン形状を決定することを特徴とする画像形成方法。
4. 前記スクリーン処理ステップは、スクリーン角度を明度の低い記録色ほど、主走査方向に対して鈍角をなすようにすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成方法。

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