JP7418122B2 - image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、ディジタル複写機など画像形成装置において、光学系などを補正する倍率補正方法に関する。 The present invention relates to a magnification correction method for correcting an optical system and the like in an image forming apparatus such as a digital copying machine.
(電子写真の原理とレーザ走査)
ディジタル複写機等の電子写真方式の画像形成装置では、画像信号に従いレーザを点灯制御して、感光体ドラムに静電潜像を形成し現像、転写、定着の工程を経て画像を形成する。
(Principles of electrophotography and laser scanning)
In an electrophotographic image forming apparatus such as a digital copying machine, a laser is turned on and controlled in accordance with an image signal to form an electrostatic latent image on a photoreceptor drum, and an image is formed through development, transfer, and fixing steps.
感光体ドラムへのレーザ照射は、ポリゴンミラーの回転により感光体ドラムの長手方向(以下、主走査方向)に偏向走査する。また、感光体ドラムの回転により主走査方向と垂直な方向の走査(以下、副走査方向)をして2次元の潜像を形成する。また、ポリゴンミラーの回転による偏向において、fθレンズを介して感光体ドラムにレーザ照射することで長手方向に光路長、入射角度を均一にする。 Laser irradiation onto the photoreceptor drum is performed by deflection scanning in the longitudinal direction of the photoreceptor drum (hereinafter referred to as the main scanning direction) by rotation of a polygon mirror. Furthermore, by rotating the photosensitive drum, a two-dimensional latent image is formed by scanning in a direction perpendicular to the main scanning direction (hereinafter referred to as the sub-scanning direction). In addition, in the deflection caused by the rotation of the polygon mirror, the optical path length and the incident angle are made uniform in the longitudinal direction by irradiating the photosensitive drum with laser through the fθ lens.
(fθ特性の残差補正)
fθレンズによる光学補正の残差は、さらに画像データを主走査方向に倍率補正して微調整する。 例えば、特許文献1に記載されている通り、画素データを主走査方向に分割した単位(以下、画素片)で扱う。画素片を2値制御して、各画素の階調をPWM(Pulse Width Modulation)で表現する。画素片の単位の高い周波数で、0次補間で変倍して画質劣化を抑える方式である。
(Residual correction of fθ characteristics)
The residual error of the optical correction by the fθ lens is finely adjusted by further correcting the magnification of the image data in the main scanning direction. For example, as described in
0次補間により画素片を挿入、抜き出しする箇所(以下、挿抜箇所)は一定の倍率補正量ならば略一定周期で発生する。特許文献1は挿抜箇所の周期とPWM周期との干渉によるモアレを防止するため、挿抜位置を制御して局所的な濃淡の発生を低減する方法を提案するものである。
Points where pixel pieces are inserted and extracted by zero-order interpolation (hereinafter referred to as insertion/extraction points) occur at approximately constant intervals if the magnification correction amount is constant.
(光学系の簡易化)
一方、特許文献2に記載のように、ロー・コストを追及してfθレンズを使わない光学構成として、倍率補正を全て電気的な補正による方式が提案されている。特許文献2では主走査方向を所定のエリアに分割して、エリアごとの倍率補正量に従い、クロック周波数を変調して倍率補正する方法を提案するものである。
(Simplification of optical system)
On the other hand, as described in
特許文献2では主走査方向を所定のエリアに分割して、エリアごとの倍率補正量に従い、クロック周波数を変調して倍率補正する方法を提案するものである。しかし以下に説明するように、PWMによる倍率の補正量と光学補正量が多くなると画像濃度の階調性が崩れてくる問題がある。
(fθレンズを使わない系の走査速度のムラ)
図3を例にfθレンズを使わない構成の倍率の補正量を説明する。ポリゴンミラーの回転の角速度ω、感光ドラムへの入射角度θ、感光ドラムに垂直な入射角度を0度としてこの時のポリゴンミラーから感光ドラムまでの距離をR、感光ドラム面上の距離L、時間tと表した時、角度θの時の走査速度v(θ)の概算の導出を式1~4に示す。
(Unevenness in scanning speed in systems that do not use an fθ lens)
The amount of magnification correction in a configuration that does not use an fθ lens will be explained using FIG. 3 as an example. Angular speed of rotation of the polygon mirror ω, angle of incidence on the photosensitive drum θ, assuming that the angle of incidence perpendicular to the photosensitive drum is 0 degrees, the distance from the polygon mirror to the photosensitive drum at this time is R, distance L on the surface of the photosensitive drum, time.
倍率はv(θ)に比例する。所定のRについて、θを感光ドラム長手方向中心からの距離である像高に直してプロットしたグラフを図4に示す。横軸に像高、縦軸に倍率を示す。中央部に比べてドラム端部は倍率が1.3倍近くとなっている。そのため倍率を補正するために以下に説明するように画素サイズを変更する必要がある。 The magnification is proportional to v(θ). FIG. 4 shows a graph in which θ is plotted against the image height, which is the distance from the longitudinal center of the photosensitive drum, for a predetermined R. The horizontal axis shows the image height, and the vertical axis shows the magnification. The magnification at the ends of the drum is nearly 1.3 times that of the center. Therefore, in order to correct the magnification, it is necessary to change the pixel size as described below.
(画素サイズ制御)
図4において、1画素を発光する時間が画像中央と感光体ドラム端とで同じにした場合、中央像高では倍率を1とすると、感光体ドラム端の±150mm像高では倍率が1よりも大きい。そのためドラム中央に比べてドラムの端の像高では伸びた画像となってしまう。そこで、上記走査速度v(θ)に応じて1画素のサイズを補正する必要がある。例えば図5のように、中央像高では1画素を32分割とした場合では、±150mm像高では24分割となる。
(pixel size control)
In FIG. 4, if the time to emit light for one pixel is the same at the center of the image and at the edge of the photoreceptor drum, and if the magnification is 1 at the center image height, the magnification is less than 1 at the image height of ±150 mm at the edge of the photoreceptor drum. big. This results in an image that is elongated at the image height at the edge of the drum compared to the center of the drum. Therefore, it is necessary to correct the size of one pixel according to the scanning speed v(θ). For example, as shown in FIG. 5, when one pixel is divided into 32 at the central image height, it becomes 24 at the image height of ±150 mm.
(光量制御)
図4にて、fθレンズを使用しない場合走査速度が感光体ドラム長手方向中心位置からの距離(像高と呼ぶ)によって変わることで倍率が変化することを上記で述べたが、倍率と共に感光体に照射されるドラムの単位面積当たりのレーザ光量も変化する。図6において横軸に像高、縦軸にドラム面光量の関係を示すように、感光体ドラム長手方向中心位置の光量を1としたときに、両端では0.8を下回り20%以上の光量低下となる。そこで、従来技術ではレーザから出力される光量(レーザチップ面光量)を像高毎に変える手段により、感光体ドラム中央像高と端の像高で感光体ドラム面上の光量が一定となるようにレーザチップ面光量を変化させる。そのために、図7のように、レーザチップ面光量を中央像高では最も低くし、感光体ドラムの端では中央像高と比較し約1.3倍に増加させる。
(Light amount control)
In Fig. 4, it was mentioned above that when an fθ lens is not used, the magnification changes as the scanning speed changes depending on the distance from the longitudinal center position of the photoreceptor drum (referred to as image height). The amount of laser light irradiated per unit area of the drum also changes. As shown in FIG. 6, where the horizontal axis shows the image height and the vertical axis shows the relationship between the light amount on the drum surface, when the light amount at the center position in the longitudinal direction of the photoreceptor drum is 1, the light amount at both ends is less than 0.8 and is 20% or more. This results in a decrease. Therefore, in the conventional technology, the amount of light output from the laser (laser chip surface light amount) is changed for each image height so that the amount of light on the photoreceptor drum surface is constant between the center image height and the edge image height of the photoreceptor drum. change the laser chip surface light intensity. To this end, as shown in FIG. 7, the laser chip surface light quantity is made lowest at the center image height, and is increased to about 1.3 times at the ends of the photoreceptor drum compared to the center image height.
(PWM発光に対する積算光量のリニアリティ)
図8はレーザをPWM変調したときのPWMのDutyと積算光量の関係を、CW発光(連続発光)した時のチップ面光量ごとに示したグラフである。縦軸に連続発光したときの光量を100%として積算光量を正規化した値を示している。一方、横軸はPWM変調信号のDutyである。このグラフからPWM変調信号が50%であっても、積算光量は50%を下回っていることがわかる。これはレーザの発光遅延によるところが大きい。また、連続発光時のチップ面光量によって、同じPWMのDutyであっても積算光量は異なり、チップ面光量が低光量になるにつれて積算光量は下がる傾向にある。
(Linearity of integrated light amount for PWM light emission)
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the PWM duty and the integrated light amount when the laser is PWM modulated, for each chip surface light amount when CW light emission (continuous light emission) is performed. The vertical axis shows the value obtained by normalizing the integrated light amount, with the light amount when continuously emitting light being 100%. On the other hand, the horizontal axis represents the duty of the PWM modulation signal. It can be seen from this graph that even if the PWM modulation signal is 50%, the integrated light amount is less than 50%. This is largely due to the light emission delay of the laser. Furthermore, the integrated light amount varies depending on the chip surface light amount during continuous light emission even with the same PWM duty, and the integrated light amount tends to decrease as the chip surface light amount becomes lower.
前述の(画素サイズ制御)で述べたように、像高に応じて1画素の画素片数を変化させて倍率を補正する際に、各画素片数に対応するPWMを生成する。このとき、図7で説明したように、像高ごとにチップ面光量が異なるためパルス幅と積算光量との関係が異なり画像濃度の階調性がずれてしまう問題がある。 As described in the above (pixel size control), when correcting the magnification by changing the number of pixel pieces of one pixel according to the image height, a PWM corresponding to each number of pixel pieces is generated. At this time, as explained with reference to FIG. 7, since the amount of light on the chip surface differs depending on the image height, there is a problem that the relationship between the pulse width and the integrated amount of light differs and the gradation of the image density deviates.
本発明の目的は、画素ごとの良好な階調表現が可能な高画質ロー・コスト・システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a high-quality, low-cost system that can express good gradations for each pixel.
像高毎のチップ面光量変化を考慮し、像高毎のチップ面光量ごとの画像データとPWMパルス幅のLUTに応じてPWMパルス幅を決める。 Taking into consideration changes in the amount of light on the chip surface for each image height, the PWM pulse width is determined according to the image data for each amount of light on the chip surface for each image height and the PWM pulse width LUT.
すなわち、上記目的を達成するために、請求項1に記載の画像形成装置は、光源が出射した光ビームを偏向する回転多面鏡を有し、前記回転多面鏡によって偏向された光ビームで感光体を主走査方向に走査する画像形成装置であって、前記主走査方向における走査速度に応じた補正倍率を格納しておく倍率テーブルと、前記倍率テーブルに基づいて1画素が含む画素片の数を決定することで1画素のサイズを決定する画素サイズ演算部と、第1の速度で前記主走査方向に走査され第1の数の画素片で構成される第1の画素に対して、前記第1の数の画素片に対応した第1の階調特性を選択し、前記第1の速度よりも遅い第2の速度で走査され前記第1の数よりも多い第2の数の画素片で構成される第2の画素に対して、前記第2の数の画素片に対応した第2の階調特性を選択する、階調特性選択手段と、
各画素の画素値を画素ごとに選択された階調特性で階調変換すると共に、画素ごとに決定された画素のサイズで出力する階調変換手段と、を備えることを特徴とする。
That is, in order to achieve the above object, an image forming apparatus according to
The present invention is characterized by comprising a gradation converting means for gradation converting the pixel value of each pixel using a gradation characteristic selected for each pixel, and outputting a pixel size determined for each pixel.
本発明によれば、簡略的なfθレンズ、またはfθレンズが無い構成でも、画素ごとの良好な階調表現が可能な高画質ロー・コスト・システムを提供するものである。 According to the present invention, it is possible to provide a high-quality, low-cost system that can express good gradations for each pixel even with a simple f-theta lens or a configuration without an f-theta lens.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail by way of example with reference to the drawings.
(画像形成装置全体の構成)
図1は、複数色のトナーを用いて画像形成するデジタルフルカラープリンター(カラー画像形成装置)の概略断面図である。図1を用いて本実施例の画像形成装置100について説明する。画像形成装置(100)には色別に画像を形成する4つの画像形成部(画像形成手段)(101Y)、(101M)、(101C)、(101Bk)が備えられている。
(Configuration of entire image forming apparatus)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a digital full-color printer (color image forming apparatus) that forms images using toners of multiple colors. An
ここでのY、M、C、Bkは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表している。画像形成部(101Y)、(101M)、(101C)、(101Bk)はそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて画像形成を行う。画像形成部(101Y)、(101M)、(101C)、(101Bk)には感光体であるところの感光ドラム(102Y)、(102M)、(102C)、(102Bk)が備えられている。感光ドラム(102Y)、(102M)、(102C)、Bk(102)の周りには、帯電装置(103Y)、(103M)、(103C)、(103Bk)、光走査装置(104Y)、(104M)、(104C)、(104Bk)、現像装置(105Y)、(105M)、(105C)、(105Bk)がそれぞれ設けられている。 Here, Y, M, C, and Bk represent yellow, magenta, cyan, and black, respectively. Image forming units (101Y), (101M), (101C), and (101Bk) form images using yellow, magenta, cyan, and black toners, respectively. The image forming units (101Y), (101M), (101C), and (101Bk) are equipped with photosensitive drums (102Y), (102M), (102C), and (102Bk), which are photosensitive members. Around the photosensitive drums (102Y), (102M), (102C), and Bk (102), there are charging devices (103Y), (103M), (103C), (103Bk), optical scanning devices (104Y), and (104M). ), (104C), (104Bk), developing devices (105Y), (105M), (105C), and (105Bk), respectively.
また、感光ドラム(102Y)、(102M)、(102C)、(102Bk)の周りには、ドラムクリーニング装置(106Y)、(106M)、(106C)、(106Bk)が配置されている。感光ドラム(102Y)、(102M)、(102C)、(102Bk)の下方には無端ベルト状の中間転写ベルト(107)が配置されている。中間転写ベルト(107)は、駆動ローラ(108)と従動ローラ(109)及び(110)とに張架され、画像形成中は図中の矢印B方向に回転する。 Furthermore, drum cleaning devices (106Y), (106M), (106C), and (106Bk) are arranged around the photosensitive drums (102Y), (102M), (102C), and (102Bk). An endless intermediate transfer belt (107) is arranged below the photosensitive drums (102Y), (102M), (102C), and (102Bk). The intermediate transfer belt (107) is stretched around a driving roller (108) and driven rollers (109) and (110), and rotates in the direction of arrow B in the figure during image formation.
また、中間転写ベルト(107)(中間転写体)を介して、感光ドラム(102Y)、(102M)、(102C)、(102Bk)に対向する位置には一次転写装置(111Y)、(111M)、(111C)、(111Bk)が設けられている。また、本実施形態の画像形成装置(100)は、中間転写ベルト(107)上のトナー像を記録媒体Sに転写するための2次転写装置(112)、記録媒体S上のトナー像を定着するための定着装置(113)を備える。 In addition, primary transfer devices (111Y) and (111M) are located at positions facing the photosensitive drums (102Y), (102M), (102C), and (102Bk) via the intermediate transfer belt (107) (intermediate transfer body). , (111C), and (111Bk) are provided. The image forming apparatus (100) of the present embodiment also includes a secondary transfer device (112) for transferring the toner image on the intermediate transfer belt (107) to the recording medium S, and a secondary transfer device (112) for transferring the toner image on the recording medium S. A fixing device (113) is provided for.
ここでかかる構成を有する画像形成装置(100)の帯電工程から現像工程までの画像形成プロセスを説明する。各画像形成部における当該画像形成プロセスは同一であるため、画像形成プロセスを画像形成部(101Y)を例にして説明し、画像形成部(101M)、(101C)、(101Bk)における画像形成プロセスについては説明を省略する。まず画像形成部(101Y)の帯電装置により回転駆動される感光ドラム(102Y)を帯電する。帯電された感光ドラム(102Y)(像担持体上)は、光走査装置(104Y)から出射されるレーザ光によって露光される。これによって、回転する感光体上に静電潜像が形成される。 Here, the image forming process from the charging process to the developing process of the image forming apparatus (100) having such a configuration will be described. Since the image forming process in each image forming unit is the same, the image forming process will be explained using the image forming unit (101Y) as an example, and the image forming process in the image forming units (101M), (101C), and (101Bk) will be explained below. The explanation will be omitted. First, the photosensitive drum (102Y), which is rotationally driven by the charging device of the image forming section (101Y), is charged. The charged photosensitive drum (102Y) (on the image carrier) is exposed to laser light emitted from the optical scanning device (104Y). As a result, an electrostatic latent image is formed on the rotating photoreceptor.
その後、該静電潜像は現像装置(105Y)によってイエローのトナー像として現像される。以下、転写工程以降の画像形成プロセスについて画像形成部を例にして説明をする。一次転写装置(111Y)、(111M)、(111C)、(111Bk)が転写ベルトに転写バイアスを印加することによって各画像形成部の感光ドラム(102Y)、(102M)、(102C)、(102Bk)上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はそれぞれ中間転写ベルト(107)に転写される。これによって中間転写ベルト(107)上で各色のトナー像が重ね合わされる。 Thereafter, the electrostatic latent image is developed as a yellow toner image by a developing device (105Y). The image forming process after the transfer step will be described below using the image forming section as an example. The primary transfer devices (111Y), (111M), (111C), and (111Bk) apply a transfer bias to the transfer belt, so that the photosensitive drums (102Y), (102M), (102C), and (102Bk) of each image forming section are ) are respectively transferred to the intermediate transfer belt (107). As a result, the toner images of each color are superimposed on the intermediate transfer belt (107).
中間転写ベルト(107)に4色のトナー像が転写されると、中間転写ベルト(107)上に転写された4色トナー像は2次転写装置(112)にて、手差し給送カセット(114)または給紙カセット(115)から2次転写部に搬送されてきた記録媒体S上に再び転写(2次転写)される。そして、記録媒体S上のトナー像は定着装置(113)で加熱定着され、排紙部(116)に排紙され、記録媒体S上にフルカラー画像が得られる。 When the four-color toner image is transferred to the intermediate transfer belt (107), the four-color toner image transferred onto the intermediate transfer belt (107) is transferred to the manual feed cassette (114) by the secondary transfer device (112). ) or onto the recording medium S conveyed from the paper feed cassette (115) to the secondary transfer section (secondary transfer). Then, the toner image on the recording medium S is heated and fixed by a fixing device (113), and is discharged to a paper discharge section (116), so that a full-color image is obtained on the recording medium S.
(感光体ドラム102と光走査装置104)
図2に、感光体ドラム(102)、光走査装置(104)、および、光走査装置(104)の制御部の構成を示す。なお、各色の感光体ドラムと光走査装置の構成は同一であるので、以下の説明では色を示す添え字Y、M、C、Bkを省略する。
(
FIG. 2 shows the configuration of the photosensitive drum (102), the optical scanning device (104), and the control section of the optical scanning device (104). Note that since the configurations of the photosensitive drums and optical scanning devices for each color are the same, the subscripts Y, M, C, and Bk indicating the colors will be omitted in the following description.
光走査装置(104)は、複数のレーザ光(光ビーム)を発生するマルチビームレーザ光源(201)と、レーザ光を平行光に整形するコリメータレンズ(202)と、コリメータレンズ(202)を通過したレーザ光を副走査方向(感光体の回転方向に対応する方向)へ集光するシリンドリカルレンズ(203)と、ポリゴンミラー(回転多面鏡)(204)を備える。 The optical scanning device (104) includes a multi-beam laser light source (201) that generates a plurality of laser beams (light beams), a collimator lens (202) that shapes the laser beams into parallel beams, and a collimator lens (202) that passes through the collimator lens (202). It includes a cylindrical lens (203) that focuses the laser beam in the sub-scanning direction (direction corresponding to the rotation direction of the photoreceptor) and a polygon mirror (rotating polygon mirror) (204).
なお、本実施例ではレーザ光源(201)は複数のビームを配列したマルチビーム光源を例にして記載するが、単一の光源を用いた場合も同様に動作させるものとする。ポリゴンミラー(204)は、回転動作するモータ部とモータ軸に取り付けられた反射ミラーからなる。本実施例では5面のミラーだが、他の面数でも良い。 In this embodiment, a multi-beam light source in which a plurality of beams are arranged is used as an example of the laser light source (201), but the same operation is performed when a single light source is used. The polygon mirror (204) consists of a rotating motor and a reflecting mirror attached to the motor shaft. In this embodiment, there are five mirrors, but other numbers may be used.
さらに、ポリゴンミラー(204)によって偏向されたレーザ光を検知し、レーザ光を検知したことに応じて水平同期信号(以下、BD信号)を出力する信号生成手段であるところのBeam Detector(207)(以下、BD207)を備える。光走査装置104から出射したレーザ光は、感光体ドラム102上を走査露光する。レーザ光の走査方向は、感光体ドラム(102)の回転軸に対して平行に走査するように、光走査装置(104)と感光体ドラム(102)の位置決めがなされている。ポリゴンミラー(204)のミラー面が感光体ドラム上を一回走査する度に、前記マルチビームレーザのレーザ素子数分の走査ラインを同時に形成する。
Furthermore, a beam detector (207) is a signal generating means that detects the laser beam deflected by the polygon mirror (204) and outputs a horizontal synchronization signal (hereinafter referred to as BD signal) in response to the detection of the laser beam. (hereinafter referred to as BD207). The laser light emitted from the
次に、光走査装置(104)の制御部(CPU303)について説明する。CPU(303)には、不図示の画像データを生成する画像コントローラから画像データを入力し、BDセンサ(207)、メモリ(302)、レーザ駆動部(304)、ポリゴンミラー駆動部(305)と接続している。 Next, the control unit (CPU 303) of the optical scanning device (104) will be explained. Image data is input to the CPU (303) from an image controller (not shown) that generates image data, and the CPU (303) inputs image data to the BD sensor (207), memory (302), laser drive unit (304), polygon mirror drive unit (305), and the like. Connected.
(ポリゴン制御)
CPU(303)は、BDセンサ(207)から出力されるBD信号をもとに走査ラインの書き出し位置の検知と、BD信号の時間間隔をカウントすることでポリゴンミラー(204)の回転速度を検知し、ポリゴンミラーが所定の速度となるようにポリゴンミラー駆動部(305)に加速減速を指示する。ポリゴンミラー駆動部(305)は、入力した加速減速信号に対応して、ポリゴンミラーのモータ部に駆動電流を供給し、モータを駆動する。
(polygon control)
The CPU (303) detects the writing start position of the scanning line based on the BD signal output from the BD sensor (207), and detects the rotation speed of the polygon mirror (204) by counting the time interval of the BD signal. Then, the controller instructs the polygon mirror drive unit (305) to accelerate and decelerate so that the polygon mirror reaches a predetermined speed. The polygon mirror drive section (305) supplies a drive current to the motor section of the polygon mirror in response to the input acceleration/deceleration signal to drive the motor.
(画像制御)
また、CPU(303)は、画像コントローラから画像データを図10のブロック図に示すフローでPWM信号に変換する。
(image control)
Further, the CPU (303) converts image data from the image controller into a PWM signal according to the flow shown in the block diagram of FIG.
図10に図示する、BD信号ごとにリセットされる主走査カウンター(703)は画素ごとにカウントしてカウント値を出力する。 倍率テーブル(707)はあらかじめ像高毎に補正する倍率を用意したテーブルを持ち、倍率テーブル(707)から出力される倍率により画素サイズ演算部(708)で画素サイズを計算する。そして主走査カウンター(703)のカウント値を受けて、予め用意した階調特性テーブル(705)から対応する画素サイズを階調特性セレクタ(706)により読み出して出力する。 The main scanning counter (703) shown in FIG. 10, which is reset for each BD signal, counts each pixel and outputs a count value. The magnification table (707) has a table in which magnifications to be corrected for each image height are prepared in advance, and a pixel size calculation unit (708) calculates the pixel size based on the magnification output from the magnification table (707). Then, upon receiving the count value of the main scanning counter (703), a corresponding pixel size is read out from a gradation characteristic table (705) prepared in advance by a gradation characteristic selector (706) and output.
本実施例では画素サイズは24~32の範囲を取り、それぞれ階調特性1~N(N=9)を対応付ける。 例えば、画素サイズ24ならば階調特性1、画素サイズ25ならば階調特性2、以降 画素サイズを+1するごとに階調特性の番号を+1した対応付けをしている。
In this embodiment, the pixel size ranges from 24 to 32, and
階調特性テーブル(705)は光量に応じたテーブルも用意する。詳細に関しては、光量演算部(709)とともにこの後に述べる。 A gradation characteristic table (705) is also prepared according to the amount of light. Details will be described later together with the light amount calculation unit (709).
図12に示すように、横軸の主走査方向の両側の端部では24分割、中央は32分割で 横軸の上に画素を示している。その間の画素は光学系の特性に合わせて、分割数を変化させて設定する。なお、図中見やすさのため分割数を簡略化している。 As shown in FIG. 12, pixels are shown on the horizontal axis, with pixels divided into 24 at both ends in the main scanning direction of the horizontal axis, and 32 at the center. The pixels in between are set by changing the number of divisions according to the characteristics of the optical system. Note that the number of divisions is simplified for ease of viewing in the figure.
階調特性は入力の画素値と出力の濃度を対応付けるプロファイルであって、テーブル、または関数などで実現できる。本実施例においてPWM出力なので、階調特性をビットパターンのテーブルで表現している。階調特性9と階調特性1の例をそれぞれ図11(a)、(b)に示す。 The gradation characteristic is a profile that associates the input pixel value with the output density, and can be realized using a table, a function, or the like. Since this embodiment uses PWM output, the gradation characteristics are expressed by a bit pattern table. Examples of gradation characteristic 9 and gradation characteristic 1 are shown in FIGS. 11(a) and 11(b), respectively.
図11において、左の1列が入力の階調を示し、各入力の階調に対応する各行でPWMのON/OFFのパターンを1/0によって示している。図11(b)は、レジスタは各階調32パターン用意しているため、24行~31行は不使用であるので0を入れておく。図13(a)、(b)は 図11の各階調特性(a)、(b)を入力階調とパルス幅で表したもので、本実施例では異なる分割数でも階調特性が近似されるように設定している。 In FIG. 11, one column on the left shows the input gradation, and each row corresponding to each input gradation shows the PWM ON/OFF pattern as 1/0. In FIG. 11(b), since the register has 32 patterns for each gradation, the 24th to 31st rows are not used and are therefore filled with 0. 13(a) and (b) show the gradation characteristics (a) and (b) in FIG. 11 in terms of input gradation and pulse width. In this example, the gradation characteristics can be approximated even with different numbers of divisions. It is set so that
図10の階調特性セレクタ(706)は、入力した画素サイズ24~32に応じて、それぞれ階調特性1~Nを選択して出力する。 PWM変換(701)は画素ごとの階調に応じて階調特性セレクタ(706)によって画素ごとに選択されたテーブルに従い、PWMビットパターンを出力する。
The gradation characteristic selector (706) in FIG. 10 selects and outputs
パラレル/シリアル変換(702)はPWM変換(701)が出力するPWMビットパターンを一定のビット数(本実施例では24ビット)ずつ切出してシリアル信号に変換してレーザ駆動部(304)へ出力する。 The parallel/serial converter (702) extracts the PWM bit pattern output by the PWM converter (701) by a certain number of bits (24 bits in this example), converts it into a serial signal, and outputs the serial signal to the laser driver (304). .
例えば、連続する画素が 画素サイズ=32、24、24、階調=10、1、5の時、階調特性セレクタ(706)は 階調特性9(図11(a))、階調特性1(図11(b))、階調特性1を順に選択する。
For example, when consecutive pixels have pixel size = 32, 24, 24 and gradation = 10, 1, 5, the gradation characteristic selector (706) will set gradation characteristic 9 (FIG. 11(a)), gradation characteristic 1 (FIG. 11(b)),
PWM変換(701)は 対応する階調のPWMデータを出力して、パラレル/シリアル変換(702)は図16に示すようにシリアル列に変換して1をHigh、0をLowのPWM信号として出力する。 The PWM conversion (701) outputs PWM data of the corresponding gradation, and the parallel/serial conversion (702) converts it into a serial string as shown in Figure 16 and outputs it as a PWM signal with 1 as High and 0 as Low. do.
階調特性の示し方としてはランレングスを用いてもよく、例えば図9(a)、(b)に示す方法でもよい。図9において、左の列が入力の階調を示し、Wの列はPWMの白→黒→白の先頭の白の長さを示し、Bは黒の長さを示す。 Run length may be used to indicate the gradation characteristics, for example, the method shown in FIGS. 9(a) and 9(b) may be used. In FIG. 9, the left column shows the input gradation, the W column shows the length of the leading white of PWM white→black→white, and B shows the length of black.
W’は末尾の白の長さを示すが、レジスタとしては存在せず、W’=画素サイズ-W-Bで求められる。ちなみに、PWMの白→黒→白のそれぞれの白の幅は2等分されるとあらかじめ決めておけば、図16のように黒の幅と入力画素値との関係だけでもよい。PWM変換(701)は白、黒のラン・レングスの組み合わせをビットパターンに変換してパラレル/シリアル変換(702)に出力する。 W' indicates the length of the trailing white, but it does not exist as a register, and is determined by W' = pixel size - WB. Incidentally, if it is determined in advance that the white width of each of the PWM white → black → white is divided into two equal parts, then only the relationship between the black width and the input pixel value as shown in FIG. 16 is sufficient. PWM conversion (701) converts a combination of white and black run lengths into a bit pattern and outputs it to parallel/serial conversion (702).
なお、本実施例において、画素サイズ・テーブル(704)や、階調特性(705)は図示せぬハードディスクに格納され、CPU303は 起動時にメモリ(302)にコピーして、画像処理時はメモリ(302)にアクセスして高速処理できるよう制御している。
In this embodiment, the pixel size table (704) and gradation characteristics (705) are stored in a hard disk (not shown), and the
(光量に応じた階調特性)
前述の(PWM発光に対する積算光量のリニアリティ)で述べたようにレーザチップ面光量によってPWMのパルスデューティに対する積算光量が異なる問題がある。そこで例えば中央像高で使用する1画素32分割のPWMの階調特性を考えると、図13(a)のように、横軸入力階調数、縦軸をパルス幅としたときに、図8のPWMのデューティと積算光量の関係からリニアになるよう光量50%~100%の時の階調特性を用意する。同様に1画素24分割のPWMの階調特性は図13(b)のように用意する。
(gradation characteristics according to the amount of light)
As described in the above section (Linearity of integrated light amount with respect to PWM light emission), there is a problem that the integrated light amount with respect to PWM pulse duty differs depending on the laser chip surface light amount. For example, considering the gradation characteristics of PWM with 32 divisions per pixel used at the central image height, when the horizontal axis represents the number of input gradations and the vertical axis represents the pulse width, as shown in FIG. 13(a), Based on the relationship between the PWM duty and the integrated light amount, gradation characteristics are prepared when the light amount is 50% to 100% so as to be linear. Similarly, the PWM gradation characteristics for one pixel divided into 24 are prepared as shown in FIG. 13(b).
例えばレーザチップ面光量が±150mm像高では光量100%であり、中央像高では光量80%であると想定すると、±150mm像高の階調特性は、図14に示す24分割の入力階調とパルス幅の関係において光量100%の特性を使用する。また、中央像高では32分割の入力階調とパルス幅の関係において、光量80%の特性を使用する。 For example, assuming that the laser chip surface light intensity is 100% at an image height of ±150 mm and 80% at the center image height, the gradation characteristic at an image height of ±150 mm is the 24-divided input gradation shown in Figure 14. The characteristics of 100% light amount are used in the relationship between and pulse width. Further, at the central image height, a characteristic of 80% light amount is used in the relationship between the input gradation divided into 32 divisions and the pulse width.
実際の1画素中の分割数は、-150mm~+150mmの像高では図5のように24~32分割で連続的に存在し、それぞれの光量も図6のように中央像高に対して約1.3倍まで連続的に光量が変化している。さらに中央像高の光量もプロセス条件に応じて調整される。したがって階調特性のテーブルは像高毎の分割数と光量の分だけ必要になる。そこで、各光量ごとの階調特性は、光量に応じた数式による演算でもよい。 The actual number of divisions in one pixel is 24 to 32 divisions that exist continuously at image heights of -150 mm to +150 mm as shown in Figure 5, and the amount of light for each pixel is approximately 24 to 32 divisions with respect to the central image height as shown in Figure 6. The amount of light changes continuously up to 1.3 times. Furthermore, the amount of light at the center image height is also adjusted according to process conditions. Therefore, the number of gradation characteristic tables required is equal to the number of divisions for each image height and the amount of light. Therefore, the gradation characteristics for each amount of light may be calculated using a mathematical formula depending on the amount of light.
(光量に応じた画像制御)
図10で前述の光量演算部(709)と階調特性テーブル(705)について説明する。光量演算部は(光量制御)の項目で述べたように、像高毎にチップ面光量を変化させ、ドラム面での単位面積あたりの光量は一定となるようにする機能がある。さらにプロセス条件によって感光体ドラムに必要な光量を変化させる機能もある。例えば感光体ドラム中央像高で光量が60%が必要となった場合、±150mm像高では、中央像高に対して1.3倍の光量が必要であるとすると、必要光量は78%となる。必要光量値は階調特性セレクタ(706)に送られる。階調特性セレクタ(706)では像高による階調特性テーブル(705)を、光量を考慮して選択する。例えば階調特性テーブル(705)を光量1%刻みで用意し、各像高における光量に応じた階調特性テーブル(705)を選択する。もしくは、テーブルの量を削減するために100%の階調特性の値と50%の階調特性の値から線形補完などの近似式により算出してもよい。
(Image control according to the amount of light)
The aforementioned light amount calculation section (709) and gradation characteristic table (705) will be explained with reference to FIG. As described in the section (Light Amount Control), the light amount calculation section has a function of changing the chip surface light amount for each image height so that the light amount per unit area on the drum surface is constant. It also has a function to change the amount of light required for the photoreceptor drum depending on process conditions. For example, if 60% of the light amount is required at the photoreceptor drum center image height, and if the image height is ±150 mm, the light amount required is 1.3 times the center image height, then the required light amount is 78%. Become. The required light amount value is sent to the gradation characteristic selector (706). A gradation characteristic selector (706) selects a gradation characteristic table (705) based on image height in consideration of the amount of light. For example, gradation characteristic tables (705) are prepared in increments of 1% light intensity, and the gradation characteristic table (705) is selected according to the light intensity at each image height. Alternatively, in order to reduce the amount of tables, calculation may be performed using an approximation formula such as linear interpolation from the 100% gradation characteristic value and the 50% gradation characteristic value.
なお、以上の実施例では 最大の分割数を32としたが、DLL(DelayLockedLoop)によるディジタル制御などの技術によりさらに分割数が多い場合でも同様に実施できる。 In the above embodiment, the maximum number of divisions was set to 32, but the same implementation is possible even when there is a larger number of divisions using techniques such as digital control using DLL (Delay Locked Loop).
102 感光体
201 光源
204 回転多面鏡
706 階調特性決定手段
707 倍率テーブル
708 演算部
102
Claims (5)
前記主走査方向における走査速度に応じた補正倍率を格納しておく倍率テーブルと、
前記倍率テーブルに基づいて1画素が含む画素片の数を決定することで1画素のサイズを決定する画素サイズ演算部と、
第1の速度で前記主走査方向に走査され第1の数の画素片で構成される第1の画素に対して、前記第1の数の画素片に対応した第1の階調特性を選択し、前記第1の速度よりも遅い第2の速度で走査され前記第1の数よりも多い第2の数の画素片で構成される第2の画素に対して、前記第2の数の画素片に対応した第2の階調特性を選択する、階調特性選択手段と、
各画素の画素値を画素ごとに選択された階調特性で階調変換すると共に、画素ごとに決定された画素のサイズで出力する階調変換手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising a rotating polygon mirror that deflects a light beam emitted by a light source, and scanning a photoreceptor in a main scanning direction with the light beam deflected by the rotating polygon mirror ,
a magnification table storing correction magnifications according to scanning speeds in the main scanning direction ;
a pixel size calculation unit that determines the size of one pixel by determining the number of pixel pieces included in one pixel based on the magnification table;
A first gradation characteristic corresponding to the first number of pixel pieces is selected for a first pixel that is scanned in the main scanning direction at a first speed and is composed of a first number of pixel pieces. However, for a second pixel that is scanned at a second speed slower than the first speed and is composed of a second number of pixel pieces that is larger than the first number, the second number of pixel pieces is gradation characteristic selection means for selecting a second gradation characteristic corresponding to the pixel piece;
gradation conversion means for converting the pixel value of each pixel into a gradation characteristic selected for each pixel, and outputting the pixel size determined for each pixel;
An image forming apparatus comprising :
前記第2の階調特性は、前記第2の画素のサイズと光量との関係から導いたテーブルである、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The first gradation characteristic is a table derived from the relationship between the size of the first pixel and the amount of light ,
The second gradation characteristic is a table derived from the relationship between the size of the second pixel and the amount of light;
The image forming apparatus according to claim 1, characterized in that:
前記第2の階調特性は、前記第2の画素のサイズと光量との関係から導いた関係式である、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The first gradation characteristic is a relational expression derived from the relationship between the size of the first pixel and the amount of light ,
The second gradation characteristic is a relational expression derived from the relationship between the size of the second pixel and the amount of light,
The image forming apparatus according to claim 1, characterized in that:
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