JP5283843B2

JP5283843B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5283843B2
Application number: JP2006354431A
Authority: JP
Inventors: 慎吾北村
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Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: JP2008164939A

Description

本発明は、電子写真方式の複写機や、レーザビームプリンタなどの画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置における光走査装置においては、１画素内でのレーザビームによる露光量の制御は、１画素内でのレーザビームの光量を一定にして、点灯させるＤＵＴＹ（パルス幅）を変更するパルス幅変調（ＰＷＭ変調）方式が主に用いられていた。具体的には、画像処理部が、元となる画像データである濃度データから画像形成装置（プリンタ）の特性に合わせたγテーブルを用いて濃度データの変換を行うことでプリンタ用の濃度データを生成し、その濃度データに基づいて１画素内のレーザビームを点灯させるパルス幅を決めている。

レーザビームは、プリンタでの画像形成速度に応じた回転速度で回転する回転多面鏡（ポリゴンミラー）により感光体（感光ドラム）の長手方向である主走査方向に走査される。

このパルス幅となる１画素内でのレーザビームの点灯時間は、この画像形成速度に応じて決定され、レーザビームによる階調制御は、１画素内での点灯時間を０〜１００％の点灯ＤＵＴＹ（パルス幅）を制御することで行われる。

例えば、シングルレーザビーム方式（主走査方向への一回の走査をレーザビーム一本で走査する）で高速に画像形成を行う画像形成装置では、ポリゴンミラーを高速に回転させ、かつ１画素内での点灯区間（点灯時間）がｐｓｅｃ〜数ｎｓｅｃと短くなるため、この１画素内での点灯時間ではパルス幅を制御することでの階調表現が難しい。これは、ポリゴンミラーの高速回転が要求される上に、レーザビームの点灯制御を行うレーザドライバ（レーザ駆動装置）の応答性（スイッチング）も必要になる為である。

そこで、上記の問題を解決するために、主走査方向への一回の走査で走査するレーザビーム数を増やすマルチビーム方式を使用することで、ポリゴンミラーの回転数を下げて１画素内の点灯時間を増やす取り組みも行われている。さらにレーザビームを発生させるレーザ素子に多数の発光部を設けることが可能な面発光レーザを用いて、同一の画素を多重（繰り返し）露光することで、パルス幅変調方式ではない方法で階調表現を行う、露光量変調方式が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−２６４３９１号公報

従来のプリンタでは、入力された画像濃度をγテーブルによりプリンタの濃度特性に合わせて１画素内をＰＷＭ方式で階調を表現することにより、理想的な現像特性を有した電子写真プリンタでは文字や写真といった画像の高精細な表現が可能となる。

しかし、レーザビームの点灯開始時の立ち上がり部分では、ナマリや感光ドラムの感光特性により、画像濃度に対して現像されるトナーが少なくなるといった問題がある。また各々孤立した網点のドットを形成した面積で階調表現を行うような場合においては、現像したいトナー量に対して、孤立した網点どうしがくっつき始める高い濃度表現領域では、トナーの現像量が増えてしまい諧調がとんでしまう（濃度が濃く出すぎてします）といった問題がある。

この電子写真特有の問題に対しては、γテーブルによる補正の他に、プリンタの現像特性を加味して、トナー量が少ないところは階調を高く、トナー量が多いところは階調を低くするといった露光量制御が考えられる。

しかし、もともと、文字のエッジ部といった、１画素を１００％の階調で露光する部分を、さらに１５０％に露光量を上げるといった制御は、パルス幅による階調表現では不可能である。

そこで、１画素単位でレーザビームの発光光量を変更することも考えられるが、高速機においては、前述したようにレーザビームの１画素あたりの点灯時間が極端に短くなる。このため１画素の点灯波形を同じプロファイルを維持して光量を増減に可変させる低コストな仕組みの実現も様々な課題がる。

例えば、レーザビームの光量がたりないことや１画素で光量を変更するための低コストかつ高速なドライバが必要であるといった点である。

前述したように画像形成に用いるビーム数を増やした光走査装置も各種実現されている。たとば、従来、１ビームをポリゴンミラー（回転多面鏡）で偏向走査していたものを、２ビームや４ビームなどの複数ビームで走査可能な光走査装置である。そこで、同一の１画素の露光光量を１５０％にするといった場合に、複数のレーザビームで１画素を繰り返し走査（多重露光）することが考えられる。しかし、モノシリックの端面発光レーザでは多ビーム化が難しく課題も多い。

そこで、半導体レーザの１素子から複数ビームを出力することが可能な面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いれば、複数のレーザビームで同一な１画素の露光光量を１５０％にするといった多重露光を行うことが容易となる。従来のγ補正結果に応じて多重露光で良好な階調性を得る試みは、特開２００２−２６４３９１で提案されている。

しかしながら、従来のＰＷＭ方式の代わりとしての階調表現を行う多重露光では、１画素の光量が０〜１００％以内で表現される。このため、電子写真特有の現像特性の補正で、光量を１５０％にするといった制御を行うことができない。このため、レーザビームで感光ドラムを露光し、静電画像を現像すると、感光ドラム上のトナーは山谷ができてしまい、転写、定着を行ったドット再現性が悪くなるといった問題が残ってしまう。

そこで、本発明は、従来の０〜１００％での階調表現を用いた画像形成装置のγ補正で補正しきれない電子写真特有の現像特性の補正を行うことを目的とする。

本発明の画像形成装置は、感光体と、前記感光体を露光するための光ビームを出射する複数の光源と、注目画素の画像データ及び前記注目画素の周辺に位置する周辺画素によって形成される画像の濃度を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値以上であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データである場合、前記注目画素を形成するためにｎ個（ｎ≧１）の光源から前記感光体を露光する光ビームを出射させるべく前記注目画素に対応する画像データに基づいて前記ｎ個の光源それぞれに対応する画像信号を生成し、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値以上であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させない画像データである場合、前記注目画素の画素位置において前記複数の光源を点灯させない画像信号を生成し、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値未満の場合であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データである場合、前記ｎ個よりも多い光源から前記感光体を露光する光ビームを出射させて、前記注目画素を当該ｎ個よりも多い光源から出射された複数の光ビームによる複数回の露光によって形成するべく前記注目画素に対応する画像データに基づいて当該ｎ個よりも多い光源それぞれに対応する画像信号に生成し、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値未満の場合であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させない画像データである場合、前記注目画素の画素位置において前記複数の光源を点灯させない画像信号を生成する生成手段と、
前記複数の光源それぞれに対応して設けられ、前記生成手段によって生成された前記複数の光源それぞれに対応する画像信号に基づいて前記複数の光源を駆動する複数の駆動手段と、を備えることを特徴とする。また、本発明の画像形成装置は、感光体を露光するための光ビームを出射する光源と、注目画素の画像データ及び前記注目画素の周辺に位置する周辺画素によって形成される画像の濃度を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値以上であり、かつ前記注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データである場合、前記注目画素をｎ回（ｎ≧１）露光することによって当該注目画素を形成し、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値以上であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データでない場合、前記注目画素に対応する画素位置を露光せず、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値未満であり、かつ前記注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データである場合、前記注目画素を前記ｎ回よりも多い回数露光することによって当該注目画素を形成し、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値未満であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データでない場合、前記注目画素に対応する画素位置を露光しないように前記光源を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、再現性を向上させた画像形成装置を提供することができる。

以下、図面に基づき本実施形態の光走査装置について説明する。

［画像形成装置：図１］
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模式的に示す縦断面図である。本画像形成装置は、原稿を読み取るリーダ部１と画像形成を行うプリンタ部２からなる。

リーダ部１は、原稿台ガラス２０１上に載置された原稿２０２をスキャナユニット２１０のランプ２０３を点灯して原稿面を照射しながら走査される。その反射光は、ミラー２０４，２０５，２０６を経て、光学系２０７によりＣＣＤ２０８上に像が投影される。ここでＣＣＤ２０８は、Ｒ（レッド），Ｂ（ブルー），Ｇ（グリーン）の３ラインのＣＣＤラインセンサにより構成される。更に、モータ２０９によりミラー２０４，照明２０３を含む第１のミラーユニット２１０が速度Ｖで駆動され、ミラー２０５，２０６を含む第２のミラーユニット２１１が速度１／２Ｖで駆動されることで、原稿２０２の全面が走査される。
画像処理部２１２は、ＣＣＤ２０８で読み取った画像情報を電気信号として処理し、プリント信号として出力する部分である。半導体レーザ２１３，２１４，２１５，２１６は、画像処理部２１２からの出力信号によって駆動される。各半導体レーザによって発光されたレーザ光（レーザビーム）は、ポリゴンミラー２１７，２１８，２１９，２２０によって、プリント色ごと（Ｋ（ブラック）、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ））の感光ドラム２２５，２２６，２２７，２２８上に偏向走査され潜像が形成される。２２１，２２２，２２３，２２４は、それぞれブラック（Ｂｋ），イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ）のトナー（現像材）によって、潜像を現像するための現像器である。

用紙カセット２２９，２３０，２３１及び手差しトレイ２３２の何れかが選択され、そこから給紙された用紙（記録媒体）は、レジストローラ２３３を経て転写ベルト２３４上に吸着されて搬送される。フォトインタラプタ２５０は、画像を形成するための同期信号を発生するＩＴＯＰセンサである。前述の給紙タイミング及びレーザビームの感光ドラムへの露光走査開始は、このＩＴＯＰセンサが発生する同期信号（ＩＴＯＰ信号）に応じて行われる。これにより給紙タイミングと画像形成タイミングの同期が取られ、感光ドラム２２８，２２７，２２６，２２５に現像されている各色のトナー像が用紙に転写される。各色のトナー像が転写された用紙は、分離／搬送され、定着部２３５により定着されて、排紙トレイ２３６上に排紙される。

［現像特性の補正について：図２］
次に、上記説明した光走査装置を用いて現像特性の補正を行う方法について図２を用いて説明する。

電子写真装置においては、先述のとおり画素密度が低い場合の画像のかすれや画素密度が高い場合の画像のつぶれといった課題がある。

まず画素密度が低い場合の画像のかすれの原因について説明する。図中７１０は感光ドラムの電位を表し、現像電位７１１以下であればレーザビームで形成した潜像がトナーにより現像され、現像電位７１１以上であるとトナーは現像されない、ということを示す。

ここで例えば、レーザビームの感光ドラムの長手方向である主走査方向７０９にたいして、７０１に示すように４画素（黒マル一つを１画素とする）を同一の光量にて感光体に露光走査を行うと、ドラム電位としては７０２に示すような電位レベルとなる。つまり両端の画素は電位が所定の現像電位レベルに立ち下がりきらないために現像量が低く（少なく）、端部以外の画素については，所定の現像レベルであるために現像量は低く（少なく）ならない。

次に１画素７０３を７０１と同一の光量で露光走査を行ったとすると、電位が立ち上がりきる前に立ち下がってしまうために、感光ドラム上の電位としては７０４の様になり、現像電位レベル７１１でのドラム電位の幅は、１画素間隔にたいして細ってしまう（小さくなる）。よって、その後、トナーにて現像を行うと、１画素間隔に対して細ったトナー画像７０７となってしまう。

この細りを補正するために、上記光量を増加させることでレーザによる露光量を上げて、１画素７０５を露光すると電位が立ち上がってすぐに立ち下がってしまうことに変わりはないが、露光量を上げた分、潜像が深くなる。つまりドラム電位として現像レベル７１１でのドラム電位７０６の幅を１画素間隔に補正可能である。補正後の露光でトナーにて現像を行うと、１画素間隔のトナー画像７０８とすることが可能である。

この補正は、例えば１ビームによるレーザの露光量を画素毎に変えることも可能である。また複数のレーザビームにて同一画素を多重露光（繰り返し露光）しても潜像を深くすることができるので実現可能である。

次に画素密度が高い場合の画像のつぶれの原因について説明する。

図中７１２の様に２次元面の画像密度が高い中に例えば１画素の非露光領域（非現像領域＝白画像）があると、本来、現像したくない画素であるが、７１２の画像を形成した場合、非露光領域もトナーにより現像されやすい。更に定着器にて定着する再に熱と圧力で用紙上のトナーをつぶすために出力画像としては、７１３の様に非現像領域である“白”部分がつぶれてしまう。

これを補正するためには、非現像領域である“白”部分の周囲画素の露光量を下げることで、つぶれ量を低減することが可能である。この補正は、例えば１ビームによるレーザ露光光量を画素毎に変えても可能であり、複数のビームにて同一画素を多重露光する系においても、通常は２ビームによる露光（多重露光）とし、露光量を低減する場合は１ビームにて露光（１回の露光）することで可能である。

［現像量補正について：図３］
図３は、本実施形態の現像量の補正を示す模式図である。面発光レーザであるレーザアレイＡの発光部３０４、３０５、３０６は、感光体の長手方向である主走査方向に配置されている。３０６はレーザアレイのアドレスＡ１の発光点、３０５はアドレスＡ２の発光点、３０４はアドレスＡ３の発光点とする。３０１は、ある主走査方向１ラインにおけるｎ画素目を示しており、３０２は同一ラインのｎ＋１画素目、３０３は同一ラインのｎ＋２画素目を示している。

この面発光レーザが、上記のラインを走査した場合を考える。アドレスＡ１のレーザ３０６がｎ〜ｎ＋２画素目の３画素を露光すると、３１４のように感光ドラム上にｎ〜ｎ＋２画素目の３画素が露光される。さらに続けて同一ラインをアドレスＡ２のレーザ３０５がｎ＋１、ｎ＋２画素目の画素を露光すると、３１６に示すように感光ドラム上の２画素が露光される。最後にアドレスＡ３のレーザ３０４がｎ＋２画素目のみの画素を露光すると、３１８に示すように感光ドラム上のｎ＋２画素目の画素が露光される。

このように、同一ラインをアドレス１〜３のレーザビームにより多重露光を行うと、ドラム上の電位としては、３ビームで露光した部分（三回繰り返し露光された部分。つまりここではｎ＋２画素目）の電位差が一番大きく３０９のようになり、２ビーム（ニ回繰り返し露光された部分。つまりここではｎ＋１画素目）、１ビーム（１回露光された部分。つまりここではｎ画素目）になるにしたがって電位差が小さくなってくる。

トナーは、電位差が大きいほど現像されるために、３ビームで多重露光されたｎ＋２画素の部分は３１２に示すように現像量が多くなり、２ビームで多重露光した３１１部分は、現像量が下がり、１ビームで露光した３１０部分は、さらに現像量が少なくなる。

よって、通常の階調制御は、２ビームで露光すれば現像量は３１１に示す現像量で露光され、さらに現像量をあげたい場合は、３ビームで露光、下げたい場合は１ビームで露光することにより、従来の１画素を０〜１００％で階調表現を行っていた部分に対して、部分的に、電子写真特有の特性を補正するために１００％以上やさらには０％以下といった階調制御が可能となる。

［画像データ処理部：図４］
図４は、本発明のレーザアレイの画像データ処理部を示す。５０１は、画像データであるＶＩＤＥＯ信号を示す。本実施形態では、ＶＩＤＥＯ信号５０１として２値のデータが入力される構成となる。ラインバッファ５０３ａ、５０３ｂ、５０３ｃは、各々１主走査分の画像データを蓄える容量を備えており、その３つのラインバッファで副走査方向に連続した３主走査分の画素を蓄えるように構成されている。

ラッチ部５０４は、前記ラインバッファより出力される各々３画素分の画像データを保持するもので、注目画素であるラッチ部Ｘ５０５と、その周辺画素８個の画素が加算回路５０６にて各々の２値画像データが加算される。その加算値は、プリンタの注目画素周辺の画素密度に対する光量補正値のＬＵＴ５０７にて光量補正値に変換され、レーザアレイにて光量補正値に応じて多重露光する。

２値のＶＩＤＥＯ信号５０１を直列に接続された３つのラインバッファ５０３ａ、５０３ｂ、５０３ｃに、画素単位に出力される画像クロックφＣ５０２に同期させて格納し、３ライン分遅延させる。そして、その各々のラインバッファからの出力は、画像クロックφＣに同期して、各ラインバッファ毎の３つのラッチである、ラインバッファ５０３ａに対応したＡ〜Ｃ、ラインバッファ５０３ｂに対応したＤ〜Ｅ、ラインバッファ５０３ｃに対応したＦ〜Ｈでラッチする。

各ラッチＡ〜Ｈからの出力は、ラッチＸ５０５を注目画素とした場合、Ｘを取り囲む周辺画素であり、各隣接画素の画像データのレベルがそれぞれ判別可能である。この注目画素Ｘ及びその隣接画素Ａ〜Ｈの９つの画像データ出力を加算回路５０６に入力し、加算結果を、ＬＵＴ５０７に入力する。ＬＵＴ５０７は、画素密度に対してレーザアレイにて多重露光を行い現像量を補正するテーブルが格納されている。

本実施形態では、注目画素Ｘと周辺画素の、９画素の各々２値画像データの“１”である、つまり現像する露光画素の加算結果に応じて３レーザにて多重露光するレベル７、２レーザにて多重露光するレベル３，１レーザにて露光するレベル１がＬＵＴ部５０７にて判別される。

そのＬＵＴ５０７からの多重露光レベル信号であるＬｕｔ＿ＯＵＴ信号５１０と注目画素Ｘ５０８の２値画像データが乗算器５０９で乗算され、レーザアレイの点灯タイミング信号ＯＵＴ５１１が生成される。

図５は、上記関係を示した図であり、９画素の各々２値画像データの“１”の加算結果を画素密度とし、多重露光するレベルとの関係を示す。多重露光するレベル７が５２０、多重露光するレベル３が５２２、多重露光するレベル１が５２１である。

［真理値表：図６］
その注目画素Ｘ、Ａ〜Ｈの加算値、Ｌｕｔ＿ＯＵＴ、ＯＵＴの真理値表を図６に示す。さらにＯＵＴ信号５１１は、ラッチ部５１８にてラッチされ、３ＢｉｔのＯＵＴ信号５１１の最下位Ｂｉｔの０Ｂｉｔ目であるＬ０５１４、１Ｂｉｔ目であるＬ１５１３、２Ｂｉｔ目であるＬ２５１２を画像クロックに同期して出力する。この３Ｂｉｔの信号は、ＦＩＦＯ５１５にてＬ０はＬ０に対して出力、Ｌ１は１クロック遅延して出力、Ｌ２は２クロック遅延して出力し、主走査方向に１画素間隔で配置されたレーザアレイＡで多重露光を行うための駆動信号が生成される。その駆動信号に応じて、レーザドライバ部５１６にて、レーザアレイの発光、消灯の制御が行われる。

よって、ＯＵＴ信号が１０進で１の場合は、レーザアレイＡの１ビームで同一注目画素の露光を行い、ＯＵＴ信号が１０進で３の場合は、レーザアレイＡの２ビームで同一注目画素の露光を行い、ＯＵＴ信号が１０進で７の場合は、レーザアレイＡの３ビームで同一注目画素の露光を行う。これは、電子写真にて感光体に露光し、トナーにて現像を行いこのトナー画像を用紙上に転写し、定着器にて用紙上のトナーを定着し永久画像とする際に、注目画素周辺の画素密度が低い場合は目標トナー濃度に対して低くなり、画素密度が高いと目標トナー濃度に対して高くなるという電子写真の特性を補正するためである。

［駆動タイミング：図８］
図８は、レーザアレイＡの、主走査方向に配置された光源の駆動タイミング生成を示す。

また、図７は、上記図４でしめした回路をさらに詳細に示すブロック図である。

露光する注目画素の多重レベルに応じたＯＵＴ信号５１１は、Ｌ０〜Ｌ２の３Ｂｉｔで構成されている。この３ＢｉｔのＯＵＴ信号は、Ｒｅａｄ＿Ｃ（６０３）信号に応じてＦＩＦＯ５１５（６１０、６１１、６１２）にφＣ５０２に同期して読み込まれる。

ＦＩＦＯ６１２の出力信号であるＬａ６１５の出力タイミングは、Ｓｙｎｃ＿Ｆ信号６０４に応じてφＣに同期して出力される。

ＦＩＦＯ６１１の出力信号であるＬｂ６１４の出力タイミングは、Ｓｙｎｃ＿Ｍ信号６０５に応じてφＣに同期して出力される。

ＦＩＦＯ６１０の出力信号であるＬｃ６１３の出力タイミングは、Ｓｙｎｃ＿Ｅ信号６０６に応じてφＣに同期して出力される。そして、Ｌａ〜Ｌｃの信号に応じて、レーザドライバ５１６にてレーザアレイＡが駆動される。

ＯＵＴ信号５１１の入力から、Ｌａ〜Ｌｃの出力タイミングを説明する。φＣ５０２はビデオクロックであり、φＣ５０２の１周期で１画素分のデータの入出力が行われる。

例えば、ＯＵＴ信号５１１として３画素分の画像データを入力する場合は、Ｒｅａｄ＿Ｃ６０３は画像データの入力に対して１クロック前に入力される。このＲｅａｄ＿Ｃ６０３に応じて、ＦＩＦＯ６１０〜６１２の画像データ入力が開始され、φＣに同期して１画素単位の画像データが逐次ＦＩＦＯ６１０〜６１２に読み込まれる。ＦＩＦＯ６１２は、ＯＵＴ信号５１１の最下位ＢＩｔであるＬ０（５１４）の出力タイミングを補正し、Ｓｙｎｃ＿Ｆ（６０４）の入力に応じてタイミングが決定し、Ｓｙｎｃ＿Ｆの入力からφＣ１クロック後に、Ｒｅａｄ＿Ｃに応じて入力された画像データを順次クロックφＣ同期で出力する。

ＦＩＦＯ６１１は、ＯＵＴ信号の１Ｂｉｔ目のＢＩｔであるＬ１（５１４）の出力タイミングを補正し、Ｓｙｎｃ＿Ｍ（６０５）の入力に応じてタイミングが決定し、Ｓｙｎｃ＿Ｍの入力からφＣ１クロック後に、Ｒｅａｄ＿Ｃに応じて入力された画像データを順次クロックφＣ同期で出力する。

ＦＩＦＯ６１０は、ＯＵＴ信号の２Ｂｉｔ目のＢＩｔであるＬ２（５１３）の出力タイミングを補正し、Ｓｙｎｃ＿Ｅ（６０６）の入力に応じてタイミングが決定し、Ｓｙｎｃ＿Ｅの入力からφＣ１クロック後に、Ｒｅａｄ＿Ｃに応じて入力された画像データを順次クロックφＣ同期で出力する。Ｓｙｎｃ＿Ｆ入力タイミングに対して、Ｓｙｎｃ＿Ｍ入力タイミングはφＣの１クロック遅延、Ｓｙｎｃ＿Ｆ入力タイミングに対して、Ｓｙｎｃ＿Ｅ入力タイミングはφＣの２クロック遅延している。よって、入力信号ＯＵＴ（５１１）の１０進の入力データ１、３、７は、ＦＩＦＯ６１２の出力信号Ｌａ６１５に対して、ＦＩＦＯ６１１の出力は、φＣの１クロック遅延したＬｂ６１４、ＦＩＦＯ６１０の出力は、φＣの２クロック遅延したＬｃ６１５となる。

これは、本実施形態のレーザアレイＡの発光点の主走査発光点間隔が１画素間隔に配置されているために、主走査方向６３３に同一画素を各々のレーザで多重露光するためには、発光素子３０６に対して、発光素子３０５は距離として１画素遅延させる必要があるために時間として画像クロックφＣ１クロック遅延、発光素子３０４は距離として２画素遅延させる必要があり、時間として画像クロックφＣ２クロック遅延する必要があるためである。

［文字画像における適用：図９］
図９は、本発明の実施形態における文字画像における補正の様子を示している。８０１に示す主走査３画素幅、副走査３画素幅Ｄｓ１（８０２）を各画素同一露光量で露光を行い、画像形成した場合の画像が８０３である。このように同一光量であると、線幅はＤｇ１（８０４）で示したように太ってしまう。また、画素密度の高い十字の重なる部分は、トナーの現像量が多く、定着後はつぶされるために８１０に示すようにエッジ部分が膨れてしまい十字のプロポーションが崩れてしまう。

図中８０５は本発明の露光量制御を行った場合を示している。画素密度が低い線の端部は、露光量３。画像密度が比較的高い線の中心部は、露光量２、画像密度がもっとも高い十字の交わる部分は、露光量１にて露光するような画像データが、注目画素に対する周辺画素の画像密度から生成される。この露光量補正により、トナーは十字の形で均一な高さで感光ドラム上に現像され、そのトナー画像が用紙上に転写され定着される。用紙上のトナー高さが均一に形成されているために、定着にてつぶされてもプロポーションは維持され、８０７の様なプロポーションで用紙上に定着することが可能である。十字の交わる部分も８１４のように膨らむことなく画像形成が行われることが実験にて検証できた。

よって、細線や細線の重なりが多く存在する文字画像において、本発明の露光量補正を適用することで、文字のサイズによらず本来のプロポーションにて再現することが可能となる。

［ＡＭスクリーンにおける適用：図１０］
図１０は、ＡＭスクリーンに本発明を適用した場合の図である。９０１はＡＭスクリーンを形成する単位面積の露光を均一光量で行うことを示している。９０１をトナーにて現像し、定着した画像は９０２の様になる。９０５はその時の濃度の諧調性を示しており、横軸９０４は入力された画像濃度、縦軸９０３は定着後の画像濃度を示している。理想的には、９０６に示すように、入力された画像濃度と定着後の画像濃度はリニアな関係であるが、実際には、９０５に示すように画像密度の低い部分は出力画像の濃度は低く、画像密度の高い部分では、出力画像の濃度は高くなる。

それに対して、本発明の露光量補正を適用したＡＭスクリーンの単位面積の露光量を示したのが９０７である。スクリーンの画像密度の高い部分は露光量を下げ、画像密度の低い部分である、特にスクリーンのエッジ部分は露光量を上げている様子がわかる。９０７をトナーにて現像し、定着した画像は９０８の様になる。９０６はその時の濃度の諧調性を示しており、横軸９１０は入力された画像濃度、縦軸９０９は定着後の画像濃度を示している。

本発明の露光量補正を適用することで、入力画像濃度と定着後の画像濃度はリニアな関係に極力近くすることが可能となる。それにより、スクリーンによる階調表現において、低濃度から高濃度までリニアにスムーズな階調表現を行うことが可能となる。

以上説明したように本発明によれば、従来の電子写真印刷における画像密度の低い部分では画像濃度が低い、かすれるといった課題や、画像密度の高い部分では画像濃度が高くなる、つぶれるといった特徴を補正し再現性を向上させる効果を有している。また、主走査方向に複数配置されたレーザにて同一画素を多重露光する構成であるために、レーザ１素子当たりに必要な光量は低減可能である。そのため多大な露光量が必要な場合において、従来は、レーザの発光光量を上げていく必要があった訳であるが、本発明においては、主走査に配置されたレーザ発光素子の数を増やしていくことで対応可能であるため、従来はチップの物理的な発光光量の限界を超えると実現不可であった補正が、本発明では原理的には、主走査方向の発光素子を増やすことで実施可能である。

画像形成装置の構成を模式的に示す縦断面図である。光走査装置を用いて現像特性の補正を行う方法を示す図である。現像量の補正を示す模式図である。レーザアレイの画像データ処理部を示す図である。画素密度と多重レベルとの関係を示す図である。注目画素Ｘ、Ａ〜Ｈの加算値、Ｌｕｔ＿ＯＵＴ、ＯＵＴの真理値表である。画像データ処理部の詳細を示す図である。本発明の光源の駆動タイミングチャートである。本発明を文字画像に適用した図である。本発明をＡＭスクリーンに適用した図である。

符号の説明

３０４、３０５、３０６レーザ発光部
３０１ｎ画素
３０２ｎ＋１画素
３０３ｎ＋２画素
３１１現像量

Claims

感光体と、
前記感光体を露光するための光ビームを出射する複数の光源と、
注目画素の画像データ及び前記注目画素の周辺に位置する周辺画素によって形成される画像の濃度を特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値以上であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データである場合、前記注目画素を形成するためにｎ個（ｎ≧１）の光源から前記感光体を露光する光ビームを出射させるべく前記注目画素に対応する画像データに基づいて前記ｎ個の光源それぞれに対応する画像信号を生成し、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値以上であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させない画像データである場合、前記注目画素の画素位置において前記複数の光源を点灯させない画像信号を生成し、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値未満の場合であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データである場合、前記ｎ個よりも多い光源から前記感光体を露光する光ビームを出射させて、前記注目画素を当該ｎ個よりも多い光源から出射された複数の光ビームによる複数回の露光によって形成するべく前記注目画素に対応する画像データに基づいて当該ｎ個よりも多い光源それぞれに対応する画像信号に生成し、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値未満の場合であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させない画像データである場合、前記注目画素の画素位置において前記複数の光源を点灯させない画像信号を生成する生成手段と、
前記複数の光源それぞれに対応して設けられ、前記生成手段によって生成された前記複数の光源それぞれに対応する画像信号に基づいて前記複数の光源を駆動する複数の駆動手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記複数の光源から出射された前記複数の光ビームが前記感光体を走査するように前記複数の光ビームを偏向する偏向手段を備え、
前記感光体は回転駆動され、
前記複数の光源は、第１の光ビームを出射する第１の光源と、第２の光ビームを出射し、前記複数の光ビームが前記感光体を走査する走査方向において前記第２の光ビームの露光位置が前記感光体を露光する前記第１の光ビームの露光位置と異なる位置を露光し、前記感光体の回転方向において同一位置を露光するように、前記第１の光源に対して配置された第２の光源と、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。
前記走査方向において、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの露光位置間隔は１画素分に相当することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記走査方向において前記第１の光ビームは前記第２の光ビームよりも先行した位置を露光し、
前記複数の駆動手段それぞれは、前記注目画素に対応する画像データに基づいて生成された前記複数の光源それぞれに対応する画像信号と所定の周波数の画像クロックとに基づいて前記複数の光源を駆動し、
前記第２の光源に対応する第２の駆動手段は、前記第１の光源に対応する第１の駆動手段が前記注目画素に対応する画像信号に基づいて前記第１の光源を駆動する駆動タイミングから、前記走査方向における前記第１の光ビームの露光位置と前記第２の光ビームの露光位置との間隔に相当する前記画像クロックの周期分遅延したタイミングで、前記注目画素に対応する画像信号に基づいて前記第２の光源を駆動することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記走査方向において前記第１の光ビームは前記第２の光ビームよりも先行した位置を露光し、
前記複数の駆動手段それぞれは、前記注目画素に対応する画像データに基づいて生成された前記複数の光源それぞれに対応する画像信号と所定の周波数の画像クロックとに基づいて前記複数の光源を駆動し、
前記第２の光源に対応する第２の駆動手段は、前記第１の光源に対応する第１の駆動手段が前記注目画素に対応する画像信号に基づいて前記第１の光源を駆動する駆動タイミングから、１画素に相当する前記画像クロックの周期分遅延したタイミングで、前記注目画素に対応する画像信号に基づいて前記第２の光源を駆動することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記特定手段は、前記注目画素の画像データ及び前記周辺画素の画像データを加算する加算器であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の画像形成装置。
前記周辺画素は、前記注目画素に隣接する画素であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の画像形成装置。
前記画像データは２値のデータであり、
前記生成手段は、前記２値の画像データに基づいて前記光源の数に応じたビット数の前記画像信号を生成することを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の画像形成装置。
前記生成手段は、前記画像信号を前記複数の駆動手段それぞれに出力し、前記複数の駆動手段それぞれに出力する前記画像信号は２値の信号であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
感光体を露光するための光ビームを出射する光源と、
注目画素の画像データ及び前記注目画素の周辺に位置する周辺画素によって形成される画像の濃度を特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値以上であり、かつ前記注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データである場合、前記注目画素をｎ回（ｎ≧１）露光することによって当該注目画素を形成し、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値以上であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データでない場合、前記注目画素に対応する画素位置を露光せず、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値未満であり、かつ前記注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データである場合、前記注目画素を前記ｎ回よりも多い回数露光することによって当該注目画素を形成し、前記特定手段によって特定される前記画像の濃度が所定の値未満であり、かつ注目画素の画像データが前記光源から前記光ビームを出射させる画像データでない場合、前記注目画素に対応する画素位置を露光しないように前記光源を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記光源から出射された前記光ビームが前記感光体を走査するように前記光ビームを偏向する偏向手段を備え、
前記光源は、前記感光体を露光するための複数の光ビームを出射する複数の光源であり、
前記感光体は回転駆動され、
前記複数の光源は、第１の光ビームを出射する第１の光源と、第２の光ビームを出射し、前記複数の光ビームが前記感光体を走査する走査方向において前記第２の光ビームの露光位置が前記感光体を露光する前記第１の光ビームの露光位置と異なる位置を露光し、前記感光体の回転方向において同一位置を露光するように、前記第１の光源に対して配置された第２の光源と、を備えることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
前記走査方向において、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの露光位置間隔は１画素分に相当することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
前記走査方向において前記第１の光ビームは前記第２の光ビームよりも先行した位置を露光し、
前記制御手段は、前記注目画素に対応する画像データに基づいて生成された前記複数の光源それぞれに対応する画像信号と所定の周波数の画像クロックとに基づいて前記複数の光源を駆動する複数の駆動手段を備え、
前記第２の光源に対応する第２の駆動手段は、前記第１の光源に対応する第１の駆動手段が前記注目画素に対応する画像信号に基づいて前記第１の光源を駆動する駆動タイミングから、前記走査方向における前記第１の光ビームの露光位置と前記第２の光ビームの露光位置との間隔に相当する前記画像クロックの周期分遅延したタイミングで、前記注目画素に対応する画像信号に基づいて前記第２の光源を駆動することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
前記走査方向において前記第１の光ビームは前記第２の光ビームよりも先行した位置を露光し、
前記制御手段は、前記注目画素に対応する画像データに基づいて生成された前記複数の光源それぞれに対応する画像信号と所定の周波数の画像クロックとに基づいて前記複数の光源を駆動する複数の駆動手段を備え、
前記第２の光源に対応する第２の駆動手段は、前記第１の光源に対応する第１の駆動手段が前記注目画素に対応する画像信号に基づいて前記第１の光源を駆動する駆動タイミングから、１画素に相当する前記画像クロックの周期分遅延したタイミングで、前記注目画素に対応する画像信号に基づいて前記第２の光源を駆動することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
前記特定手段は、前記注目画素の画像データ及び前記周辺画素の画像データを加算する加算器であることを特徴とする請求項１０乃至１４いずれか１項に記載の画像形成装置。
前記周辺画素は、前記注目画素に隣接する画素であることを特徴とする請求項１０乃至１５いずれか１項に記載の画像形成装置。
前記画像データは２値のデータであり、
前記制御手段は、前記２値の画像データに基づいて前記光源の数に応じたビット数の前記画像信号を生成することを特徴とする請求項１０乃至１６いずれか１項に記載の画像形成装置。