JP5810626B2 - 画像形成装置、画像形成方法および記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、高画質の画像を形成する画像形成装置、画像形成方法、プログラムおよび記録媒体に関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）素子を光源として用いた電子写真方式の画像形成装置においては、数百個のＬＥＤ素子からなるチップを千鳥上に配置した光源により、露光を行う。このとき、光量や発光位置のばらつきにより画質が劣化するため、網点を不規則に配置し、ばらつきが認識されないようにしている。

例えば、特許文献１では、非周期的な閾値配列を持つディザをもち、かつ２次元平面の出力精度が相対的に低い方向にドットが優先的に連なって成長するような閾値配列を設定することにより、出力装置の出力精度に起因したスジムラによる画質低下を防止している。

しかし、上記した従来の技術では、ＬＥＤチップ同士のつなぎ目の部分にハイライトの網点がかかると、チップ間の間隔が場所毎に異なるので濃度が安定せず、期待している濃度とは異なってしまい、たとえ網点がランダムに構成されても縦スジが見えてしまうという画質上の問題があった。

また、チップ上のＬＥＤ素子は半導体プロセスにより生成されるためその位置精度が高い。これに対してＬＥＤチップ同士のつなぎ目におけるチップ間の間隔（ずれ）は、チップの基板への接着により精度が決まることから、位置精度が悪いため、その部分に網点が重なると、トナーによる網点の形成が不安定となり、それが縦スジ（白スジあるいは黒スジ）として見えてしまうという問題がある。逆に、網点が重ならない場合にも、そのチップ間の間隔（ずれ）が白スジとして見えてしまうという問題がある。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、ＬＥＤチップ同士のつなぎ目の部分に縦スジが見えない高画質な印刷出力が得られる画像形成装置、画像形成方法、プログラムおよび記録媒体を提供することにある。

本発明は、発光素子を所定方向に配列して構成したチップに対応して、前記チップの両端間に合わせて、閾値が設定されていない所定形状のマトリクスを配置し、前記マトリクスにおける網点の成長開始位置を変位させた閾値マトリクスを生成する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記チップを千鳥状に配置構成したときのチップ同士のつなぎ目におけるチップ間の間隔と前記マトリクスが配置された第１の位置を基に、前記第１の位置を前記所定方向に移動させる移動量を算出する算出手段と、前記第１の位置を前記移動量だけ移動させた第２の位置を起点に、乱数に応じて左右に変動させた位置を網点の成長開始位置として決定する決定手段と、成長開始位置が異なる複数の閾値マトリクスを保持した保持手段と、前記保持手段を参照して、前記決定した成長開始位置に対応した閾値マトリクスを選択する選択手段と、前記選択された閾値マトリクスを前記第１の位置のマトリクスに設定する設定手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ＬＥＤチップの両端間に合わせて閾値マトリクスを配置し、チップ間の間隔に応じて閾値マトリクスの網点の成長開始点を変位させているので、ＬＥＤチップ同士のつなぎ目における濃度安定性が向上し、縦スジを見えなくすることができる。

本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す。 ＬＥＤアレイユニットの構成と本発明により形成される網点を示す。 本発明の実施例の構成を示す。 網点の成長開始位置を主走査方向に変動させる、本発明の処理を説明する図である。 ＬｃとＬｆの差であるｆ（ｘ）の特性を示す。 本発明の実施例の処理フローチャートを示す。 図６のステップＳ４０１の処理を説明する図である。 成長開始位置が異なる閾値パターン例を示す。 選択された閾値パターンを平行四辺形のマトリクスに割り当てた例を示す。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。

図１（ａ）は、本発明が適用される画像形成装置の構成を示す。画像形成装置１００には、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置１２０が接続され、画像形成装置１００は情報処理装置１２０から送られる情報に基づいて画像を印刷する。

画像が形成されるべき用紙は本体トレイ１０１にセットされ、トレイ１０１から給紙ローラ１０２により用紙の搬送が開始される。給紙ローラ１０２による用紙の搬送に先立って、感光体（感光体ドラム）１０４が回転し、感光体１０４の表面は、クリーニングブレード１１１によってクリーニングされ、次いで帯電ローラ１１０により一様に帯電される。ここに、ＬＥＤアレイユニット１０９から、画像信号に従って変調された光が露光されることにより潜像を形成し、現像ローラ１１２により現像されてトナーが付着し、これとタイミングを取って給紙ローラ１０２から用紙が給紙される。給紙ローラ１０２から給紙された用紙は、感光体ドラム１０４と転写ローラ１０３とに挟まれて搬送され、これと同時に用紙にはトナー像が転写される。転写され残った感光体ドラム１０４上のトナーは、再び、クリーニングブレード１１１で掻き落とされる。クリーニングブレード１１１の手前には、トナー濃度センサ１０５が設けられており、トナー濃度センサ１０５によって感光体ドラム１０４上に形成されたトナー像の濃度を測定することができる。また、トナー像が載った用紙は搬送経路にしたがって、定着ユニット１０７に搬送され、定着ユニット１０７においてトナー像は用紙上に定着される。印刷された用紙は、最後に排紙ローラ１０６を通って、記録面を下にしてページ順に排出される。

現像ローラ１１２に供給されるトナーおよび現像剤は、使用に先立って、攪拌スクリュー１０８によって、トナーと現像剤が攪拌されて供給される。なお、トナーは図示しないトナーカートリッジからエアーポンプによってこの攪拌部に搬送される。搬送は、トナーが薄くなったことを検知した後、一定時間のエアーポンプによる補給によって行なわれる。これら一連のシーケンス制御は、制御ボード１１４のＣＰＵによって行なわれる。

本実施例では、ＬＥＤアレイユニット１０９の光露光と感光体ドラム１０４の回転により、露光位置の解像度としては、感光体の回転軸と平行な方向（主走査）と、それに垂直な方向（副走査）のそれぞれについて、１２００ｄｐｉ、２４００ｄｐｉの解像度で露光する。このＬＥＤアレイユニット１０９には、画像処理制御部１１３が接続されており、画像処理制御部１１３では、情報処理装置１２０からの画像コマンドなどを処理し、あるいは内部に保持した評価チャート（テストパターン）信号などを発生させる。

情報処理装置１２０から送られてくる画像コマンドは、プリンタ記述言語と呼ばれる言語で、実際には画像信号が圧縮されていて、これをいったん元の８ビットの画像信号に戻す。戻された画像信号をディザ法によって二値化した信号により、あるいは、濃度パターン法によって二値化した信号により、ＬＥＤアレイユニット１０９を駆動して、画像を形成する。

本実施例のように、ＬＥＤアレイユニットが１ビット（二値）画像の入力の場合では、上記したような二値化となるが、２ビットや３ビットが扱えるならば、少値のディザ法が行なわれる。

図１（ｂ）〜（ｄ）は、ディザ法により画像が１ビット（二値）の信号に変換する方法を説明する図である。

入力の８ビットの画像信号（ｂ）はディザマトリックス（ｃ）に設定されている閾値と、入力画像の画素ごとに比較することにより、ディザ処理が行われ、二値化された信号（ｄ）を得る。ディザマトリックス（ｃ）は、ドット集中型のマトリックスであり、本発明ではこのタイプのマトリックスを用いる。

図２は、ＬＥＤアレイユニットの構成と本発明により形成される網点を示す。図２は、画像形成装置に使用される光源、ＬＥＤアレイユニットの構成を説明するために、感光体側から見た図である。ＬＥＤアレイユニットは、基板２０３上に複数のＬＥＤ素子（光源）２０１からなるＬＥＤチップ２０２を複数個千鳥状に配置して、感光体の幅一杯に露光できるように配置されている。

図２の例では、５個のＬＥＤチップ２０２を千鳥状に配置しているが、実際のＬＥＤアレイユニットでは、１つのＬＥＤチップに搭載されているＬＥＤ素子は３８４画素分であり、このようなＬＥＤチップを千鳥状に４０チップ配置することによりＬＥＤアレイユニットが構成されている。ＬＥＤ素子の画素間ピッチは１２００ｄｐｉである。本実施例では、図の横方向（感光体の回転軸と平行な方向）を主走査方向とし、縦方向を副走査方向とする。

前述したように、ＬＥＤチップ上のＬＥＤ素子は半導体プロセスにより作成されるためその位置精度は高い。これに比べて、各ＬＥＤチップ同士のつなぎ目におけるチップ間の間隔（ずれ）は、チップの基板への接着により精度が決まることから、位置精度が悪くなる。そのため、その部分に網点がかかると、トナーによる網点の形成が不安定となり、それが縦スジ（白スジあるいは黒スジ）として見えてしまい、逆に、網点がかからない場合にも、そのチップ間の間隔（ずれ）が白スジとして見えてしまうという問題があることは前述した通りである。

図２の点線２０４で囲まれた部分の拡大図において、１つのＬＥＤチップ２０２に対応したディザマトリクス（閾値マトリクス）２０６の配置例を示す。図２の例では、幅ＬのＬＥＤチップ２０２に対応して主走査方向に４個のディザマトリクス２０６が配置され、各ディザマトリクス２０６の形状は平行四辺形をしている。すなわち、ディザマトリクス２０６の区切り目（左右の端）が、ＬＥＤチップ２０２の両端と合致するように構成する。そして、各平行四辺形のおよそ中心から網点が成長するようにディザマトリクスを作成する。

そして、ディザマトリクス２０６に配置されるハイライト領域の網点２０７が、ＬＥＤチップ２０２間のずれ２０５に応じて主走査方向に変動（左右に揺らぐ）するように制御し、図２に示すようにハイライト領域の網点２０７を配置２０８する。これは、規則的に整列させると、ＬＥＤチップ間のずれ２０５が認識されてしまうからである。

ＬＥＤチップ内のＬＥＤ素子は１個の半導体であり、ＬＥＤ素子間の位置関係は比較的正確に配置することができるが、それぞれのＬＥＤチップ間の間隔（ずれ）２０５は、接着プロセスにより決まるので、このずれ２０５を０にすることはできない。そのため、網点の成長開始位置（閾値１）を主走査方向に変動させないと、ＬＥＤチップ間のずれが出力画像に縦スジとして残ることになる。

本発明では、上記したように、ディザマトリクス２０６の配置構成をＬＥＤチップのつなぎ目に合わせ、網点の成長開始位置を主走査方向に変動させるようなディザマトリクスを生成することにより、チップ間の間隔（ずれ）を認識できなくする。

図３は、本発明の実施例の構成を示す。本発明の画像処理制御部１１３は、移動量算出部３０１、開始位置決定部３０２、乱数発生部３０３、選択部３０４、閾値パターン格納部３０５、ディザマトリクス設定部３０６から構成されている。

図４は、網点の成長開始位置を主走査方向に変動させる、本発明の処理を説明する図である。

図４（ａ）において、ＬＥＤチップ２０２ａとＬＥＤチップ２０２ｂとのずれ量をｈ、ＬＥＤチップ２０２ｂとＬＥＤチップ２０２ｃとのずれ量をｋとし、ＬＥＤチップ２０２ｂの左端とディザマトリクス２０６の左端の座標を０とし、ＬＥＤチップ２０２ｂの長さをＬとし、ＬＥＤチップ２０２ｂの右端に、ディザマトリクス２０６の右端を合わせる。

Ｌｃは、平行四辺形のディザマトリクス２０６の中心位置であり、中心位置の座標をｘとする。Ｌｆは、Ｌｃからずれ量に応じたｆだけ左にシフトした網点の成長開始位置である。

さらに、図４（ｂ）に示すように、網点の成長開始位置Ｌｆを中心に、乱数を用いて左右に配置させる。すなわち、Ｌｆを中心として図４（ｂ）のような分布（発生頻度）を持つ乱数を利用して、成長開始位置を左右に変動（振れ幅は左右に３画素（±３））させる。

ＬｃとＬｆの差ｆは、数１により算出する。

図５は、１つのＬＥＤチップについて、ｆ（ｘ）をグラフ化した図を示す。ＬＥＤチップの中央部ではｆ（ｘ）が必ず０になるようにする。そして、ｘ＜Ｌ／２にあるマトリクスでは、ＬｆをＬｃから左に移動させ、ｘ≧Ｌ／２にあるマトリクスでは、ＬｆをＬｃから右に移動させる。また、その移動量は、図５に示すように、マトリクスの中心位置がチップの両端に近いほど移動量が多くなる。

図６は、本発明の実施例の処理フローチャートを示す。以下、図６を用いて、１つのＬＥＤチップに対応したディザマトリクスの作成処理を説明する。

ステップＳ４０１において、移動量算出部３０１は、ＬＥＤチップの両端のずれ量ｈ、ｋと、平行四辺形のマトリクス２０９の位置情報ｘを取得する（図７）。図７において、平行四辺形のマトリクス２０９は、閾値が設定されていないマトリクスであり、以下の処理によって所定の閾値が設定される。ずれ量は、両端のＬＥＤチップの製造時に測定されるデータである。また、位置情報は、ＬＥＤチップに対応した主走査方向の座標情報である。

ステップＳ４０２において、移動量算出部３０１は、数１を用いて、主走査方向の移動量ｆ（ｘ）を計算する。

ステップＳ４０３において、開始位置決定部３０２は、開始位置の主走査方向をランダムにするために、乱数発生部３０３から発生される、図４（ｂ）のような乱数を用いて閾値１（成長開始位置）の開始位置を決定する。

閾値パターン格納部３０５には、図８に示すように、成長開始位置が異なる複数の閾値マトリクスのパターン（ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３．．．）を予め保持しておき、ステップＳ４０４において、選択部３０４は、ステップＳ４０３で求めた開始位置に対応した閾値マトリクスのパターンを読み出す。図８では、一部の閾値（１〜４）のみを示し、他の閾値を図から省略している。ここでは、振れ幅が左右に３画素であるので、７種類の閾値マトリクスのパターンが保持されている。

ステップＳ４０５において、ディザマトリクス設定部３０６は、選択された閾値マトリクスを当該平行四辺形のマトリクスに割り当てる（図９）。図９では一部の閾値（１〜８）のみを示し、他の閾値を図から省略している。閾値が設定されていない全ての平行四辺形のマトリクスに対して同様に処理し（ステップＳ４０６）、ディザマトリクスを作成する。作成されたディザマトリクスを用いて、図１（ｂ）で説明したように入力画像を２値化し、２値化された信号に応じてＬＥＤ素子を発光させ、画像を形成する。

以上説明したように、本発明によれば、ＬＥＤチップ間のずれが縦スジとして見えないようにすることが可能となる。

本発明は、前述した実施例の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施例の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も含まれる。さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も含まれる。また、本発明の実施例の機能等を実現するためのプログラムは、ネットワークを介した通信によってサーバから提供されるものでも良い。

３０１ 移動量算出部
３０２ 開始位置決定部
３０３ 乱数発生部
３０４ 選択部
３０５ 閾値パターン格納部
３０６ ディザマトリクス設定部

特開２００８−３０６７５４号公報

Claims (6)

1. 発光素子を所定方向に配列して構成したチップに対応して、前記チップの両端間に合わせて、閾値が設定されていない所定形状のマトリクスを配置し、前記マトリクスにおける網点の成長開始位置を変位させた閾値マトリクスを生成する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記チップを千鳥状に配置構成したときのチップ同士のつなぎ目におけるチップ間の間隔と前記マトリクスが配置された第１の位置を基に、前記第１の位置を前記所定方向に移動させる移動量を算出する算出手段と、前記第１の位置を前記移動量だけ移動させた第２の位置を起点に、乱数に応じて左右に変動させた位置を網点の成長開始位置として決定する決定手段と、成長開始位置が異なる複数の閾値マトリクスを保持した保持手段と、前記保持手段を参照して、前記決定した成長開始位置に対応した閾値マトリクスを選択する選択手段と、前記選択された閾値マトリクスを前記第１の位置のマトリクスに設定する設定手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記移動量は、前記マトリクスの第１の位置が前記チップの両端に近いほど多くなることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記チップ間の間隔は、チップの製造時に測定されるデータであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記マトリクスは平行四辺形の形状であり、前記閾値マトリクスはドット集中型のマトリクスであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 発光素子を所定方向に配列して構成したチップに対応して、前記チップの両端間に合わせて、閾値が設定されていない所定形状のマトリクスを配置し、前記マトリクスにおける網点の成長開始位置を変位させた閾値マトリクスを生成する制御工程を備え、
   前記制御工程は、前記チップを千鳥状に配置構成したときのチップ同士のつなぎ目におけるチップ間の間隔と前記マトリクスが配置された第１の位置を基に、前記第１の位置を前記所定方向に移動させる移動量を算出する算出工程と、前記第１の位置を前記移動量だけ移動させた第２の位置を起点に、乱数に応じて左右に変動させた位置を網点の成長開始位置として決定する決定工程と、成長開始位置が異なる複数の閾値マトリクスを保持した保持手段を参照して、前記決定した成長開始位置に対応した閾値マトリクスを選択する選択工程と、前記選択された閾値マトリクスを前記第１の位置のマトリクスに設定する設定工程とを備えたことを特徴とする画像形成方法。
6. 請求項５記載の画像形成方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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