KR20150142022A

KR20150142022A - 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR20150142022A
Application number: KR1020157032168A
Authority: KR
Inventors: 이즈루 호리우치; 요이치 다키카와; 준 히라바야시
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2015-12-21
Also published as: US20160085172A1; US9703230B2; WO2014171286A1; US20170285511A1; EP2988174B1; JP6120655B2; EP2988174A1; JP2014210380A; EP2988174A4; CN105164588B; CN105164588A; US9964888B2

Abstract

본 발명에 따르면, 주주사 방향에 있어서 레이저 광의 감광체에 대한 입사 각도는 노광 위치에 따라 상이하기 때문에, 주주사 방향에 있어서 감광체 상에서의 레이저 광의 스폿 형상이 상이하다. 주주사 방향에 있어서 필터 계수를 변경하고, 당해 필터 계수에 의하여 화상 데이터를 보정한다.

Description

화상 형성 장치 {IMAGE FORMATION DEVICE}

본 발명은 디지털 복사기, 복합기, 레이저 프린터 등 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 따른 것이다.

전자 사진 방식의 화상 형성 장치는 감광체 상에 형성된 정전 잠상을 토너에 의하여 현상함으로써 화상을 형성한다. 당해 화상 형성 장치는 광 주사 장치를 구비하며, 화상 데이터에 기초하여 광 주사 장치로부터 출사되는 레이저 광에 의하여 주사됨으로써 감광체에 정전 잠상이 형성된다. 광 주사 장치는, 광원으로부터 출사된 레이저 광을 편향시키는 회전 다면경, 회전 다면경에 의하여 편향된 레이저 광을 감광체 상으로 유도하는 렌즈, 미러 등의 광학 부재를 구비한다.

상기 감광체의 표면의 감광 특성은 감광체 표면의 위치마다 미소하게 차이가 있어, 동일한 광량의 레이저 광으로 감광체를 노광하더라도 감광체 표면의 감광 특성의 불균일성에 의하여 출력 화상의 농도가 불균일해진다는 과제가 있다.

이와 같은 과제에 대하여 특허문헌 1은, 감광체 상에 있어서의 레이저 광의 주사 위치(노광 위치)에 따라 화상 데이터를 보정하는 화상 형성 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 화상 형성 장치에 따르면, 감광체 표면의 감광 특성의 불균일성에 의한 출력 화상의 농도의 불균일성을 억제할 수 있다.

일본 특허 공개 제2010-131989호 공보

그러나 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에는 상기 과제 외에 다음과 같은 과제가 있다. 도 21에 도시한 바와 같이, 도 21의 (a)에 도시하는 레이저 광이 감광체를 주사하는 방향(주주사 방향)에 있어서 레이저 광의 감광체에 대한 입사 각도는 노광 위치에 따라 상이하다. 그 때문에, 주주사 방향의 위치마다 감광체 상에 있어서의 레이저 광의 스폿 형상이 상이하다. 또한 레이저 광을 감광체로 유도하는 렌즈나 미러의 설치 정밀도에 따라 감광체 상에 있어서의 레이저 광의 스폿 형상이 주주사 방향으로 균일해지지 않는 경우가 있다. 이러한 주주사 방향에 있어서의 레이저 광의 스폿 형상의 불균일성에 의하여 양호한 화상을 얻을 수 없다는 과제가 있다. 특히 주주사 방향에 대하여 경사진 스크린 각도로 화상을 형성하는 경우, 예를 들어 도 21의 (c)의 L2의 +45° 및 R2의 -45°에 도시한 바와 같이, 레이저 광의 스폿 형상의 방향과 스크린의 각도가 상이한 것에 의하여 출력 화상의 화질이 저하되어 버린다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 화상 형성 장치는, 감광체를 노광하기 위한 광 빔을 출사하는 광원과, 상기 광 빔이 감광체를 주사하도록 상기 광 빔을 편향시키는 편향 수단과, 상기 편향 수단에 의하여 편향된 상기 광 빔을 상기 감광체로 유도하는 광학 수단과, 출력 화상에 포함되는 각 화소에 대응하는 화소 데이터를 생성하는 데이터 생성 수단과, 상기 주사 방향에 있어서의 주목 화소의 위치에 따른 상기 보정 데이터를 출력하는 출력 수단이고, 상기 광 빔이 상기 감광체를 주사하는 주사 방향에 있어서 상기 광 빔에 의하여 노광됨으로써 상기 감광체에 형성되는 상기 주목 화소를 중심으로 하는 정전 잠상의 전위 분포의 불균일성을 보정하기 위한 보정 데이터이며, 상기 주목 화소의 주변에 위치하는 주변 화소가 상기 광 빔으로 노광되는 것에 의한 상기 주목 화소 위치의 전위 변화량을 나타내는 상기 보정 데이터를 출력하는 출력 수단과, 상기 보정 데이터와 상기 주목 화소의 화소 데이터에 기초하여 상기 주목 화소의 화소 데이터를 보정하는 보정 수단과, 상기 주목 화소를 형성하기 위하여, 상기 보정 수단에 의하여 보정된 상기 주목 화소의 화소 데이터에 기초하여 상기 광원을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 화상 형성 장치는, 감광체를 노광하기 위한 광 빔을 출사하는 광원과, 상기 광 빔이 감광체를 주사하도록 상기 광 빔을 편향시키는 편향 수단과, 상기 편향 수단에 의하여 편향된 상기 광 빔을 상기 감광체로 유도하는 광학 수단과, 출력 화상에 포함되는 각 화소에 대응하는 화소 데이터를 생성하는 데이터 생성 수단과, 상기 광 빔이 상기 감광체를 주사하는 주사 방향에 있어서 상기 광 빔에 의하여 노광됨으로써 상기 감광체에 형성되는 주목 화소를 중심으로 하는 정전 잠상의 전위 분포의 불균일성을 보정하기 위한 보정 데이터이며, 상기 주목 화소가 상기 노광되는 것에 의한 상기 주목 화소를 둘러싸는 주변 화소의 화소 위치의 전위 변화량을 나타내는 상기 보정 데이터를 출력하는 출력 수단과, 상기 주목 화소의 화소 데이터와, 상기 보정 데이터에 기초하여 보정된, 상기 주목 화소의 화소 데이터를 보정하는 보정 수단과, 상기 주목 화소를 형성하기 위하여, 상기 보정 수단에 의하여 보정된 화소 데이터에 기초하여 상기 광원을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 2차원 필터를 사용하여 화상 데이터를 보정함으로써, 주주사 방향에 있어서의 레이저 광의 스폿 형상의 불균일성에 의한 화질의 저하를 억제할 수 있다.

도 1은 화상 형성 장치의 개략 단면도.
도 2는 광 주사 장치의 개략 구성도.
도 3은 실시예 1에 따른 화상 형성 장치에 구비되는 화상 처리부 및 레이저 구동부의 제어 블록도.
도 4는 노광 변조부의 블록도.
도 5는 LUT의 설명도.
도 6은 2차원 가우스 분포도 및 2차원 가우스 분포의 푸리에 변환 결과를 나타내는 도면.
도 7은 노광 분포의 특성 데이터를 나타내는 도면.
도 8은 노광 분포의 특성 데이터와 레퍼런스 특성 데이터의 차분 데이터를 나타내는 도면.
도 9는 차분 데이터에 기초하여 생성되는 보정 데이터.
도 10은 필터 계수 개요도.
도 11은 필터 계수의 매트릭스도.
도 12는 2차원 필터에 의한 효과를 도시하는 도면.
도 13은 실시예 2에 따른 화상 형성 장치에 구비되는 화상 처리부의 제어 블록도.
도 14는 필터 계수의 매트릭스도.
도 15는 제1 연산 개념도.
도 16은 실시예 2에 따른 화상 형성 장치의 ROM에 기억된 필터 계수의 일례를 나타내는 도면.
도 17은 제2 연산 개념도.
도 18은 핀트 어긋남에 따른 스폿 형상의 변화를 나타내는 도면.
도 19는 실시예 3에 따른 화상 형성 장치에 구비되는 화상 처리부의 제어 블록도.
도 20은 실시예 3에 따른 화상 형성 장치에 있어서 실행되는 제어 흐름도.
도 21은 종래예의 화상 형성 장치에 있어서의 감광 드럼 상의 노광 분포를 도시하는 도면.

(실시예 1)

이하, 전자 사진 방식의 컬러 화상 형성 장치를 예로 들어 실시예를 설명한다. 또한 실시 형태는 컬러 화상 형성 장치에 한정되지 않으며, 모노크롬 화상 형성 장치여도 된다.

도 1은 컬러 화상 형성 장치의 개략 단면도이다. 도 1에 도시하는 컬러 화상 형성 장치는 판독 장치(22)를 구비한다. 판독 장치(22)는, ADF(18)(Auto Document Feeder), 원고대(19), 반사 미러 군(20), 이미지 센서부(21)를 구비한다. ADF(18)는 소정의 위치에 세팅된 원고를 원고대(19)로 반송한다. 판독 장치(22)는 도시하지 않은 조명 장치를 구비하며, 당해 조명 장치에 의하여 ADF(18)로부터 원고대(19)로 반송된 원고 또는 원고대(19)에 적재된 원고에 광을 조사한다. 원고로부터 반사된 광은 반사 미러 군(20)에 의하여 이미지 센서부(21)로 유도된다. 이미지 센서부(21)는 광전 변환 소자인 CCD를 구비한다. CCD는 반사광을 수광함으로써 판독 화상 데이터를 생성한다.

본 실시예에 따른 화상 형성 장치는, 2개의 카세트 급지부(1, 2)와, 1개의 수동 급지부(3)를 구비하며, 각 급지부(1, 2, 3)로부터 선택적으로 기록지 S(기록 매체)가 급지된다. 기록지 S는 각 급지부(1, 2, 3)의 카세트(4, 5) 또는 입력 트레이(6) 상에 적재되어 있으며, 각 급지부 각각에 설치된 픽업 롤러(7)에 의하여 순서대로 조출된다. 그리고 픽업 롤러(7)에 의하여 조출된 기록지 S는, 피드 롤러(8A)와 리타드 롤러(8B)를 포함하는 분리 롤러 쌍(8)은 기록지 다발의 최상위의 기록지 S를 레지스트 롤러 쌍(12)으로 보낸다. 이 경우, 레지스트 롤러 쌍(12)까지의 거리가 긴 카세트(4, 5)로부터 급송된 기록지 S는 복수의 반송 롤러 쌍(9, 10, 11)에 중계되어 레지스트 롤러 쌍(12)으로 보내진다.

레지스트 롤러 쌍(12)으로 보내진 기록지 S는, 기록지 S의 선단부가 레지스트 롤러 쌍(12)의 닙에 충돌하여 소정의 루프를 형성하면 일단 이동이 정지된다. 이 루프의 형성에 의하여 기록지 S의 사행 상태가 교정된다.

레지스트 롤러 쌍(12)의 하류에는, 중간 전사체인 긴 중간 전사 벨트(무단부 벨트)(13)가 구동 롤러(13a), 2차 전사 대향 롤러(13b) 및 텐션 롤러(13c)에 장설되며, 단면에서 보아 대략 삼각형으로 설정되어 있다. 이 중간 전사 벨트(13)는 도면 중 시계 방향으로 회전한다. 중간 전사 벨트(13)의 수평부 상면에는, 각각 상이한 색의 토너상을 담지하는 감광체인 복수의 감광 드럼(14, 15, 16, 17)이 중간 전사 벨트(13)의 회전 방향을 따라 배치되어 있다.

또한 중간 전사 벨트 회전 방향에 있어서 최상류의 감광 드럼(14)은 마젠타색의 토너상, 다음 감광 드럼(15)은 시안색의 토너상, 다음 감광 드럼(16)은 옐로우색의 토너상, 최하류의 감광 드럼(17)은 블랙색의 토너상을 각각 담지한다.

LM, LC, LY, LB는 각각 감광 드럼(14), 감광 드럼(15), 감광 드럼(16), 감광 드럼(17)에 대응하는 광 주사 장치(레이저 스캐너)이다.

다음으로, 화상 형성 프로세스를 설명한다. 최상류의 감광 드럼(14)은 마젠타 성분의 화상 데이터에 기초하는 레이저 광 LM에 의하여 노광된다. 당해 레이저 광 LM에 의하여 주사됨으로써 감광 드럼(14) 상에 정전 잠상이 형성된다. 이 정전 잠상은 현상기(23)로부터 공급되는 마젠타색의 토너에 의하여 현상된다.

감광 드럼(15)은 시안 성분의 화상 데이터에 기초하는 레이저 광 LC에 의하여 노광된다. 당해 레이저 광 LC에 의하여 노광됨으로써 감광 드럼(15) 상에 정전 잠상이 형성된다. 이 정전 잠상은 현상기(24)로부터 공급되는 시안색의 토너에 의하여 현상된다.

감광 드럼(16)은 옐로우 성분의 화상 데이터에 기초하는 레이저 광 LY에 의하여 노광된다. 당해 레이저 광 LY에 의하여 노광됨으로써 감광 드럼(16) 상에 정전 잠상이 형성된다. 이 정전 잠상은 현상기(25)로부터 공급되는 옐로우색의 토너에 의하여 현상된다.

감광 드럼(17)은 블랙 성분의 화상 데이터에 기초하는 레이저 광 LB에 의하여 노광된다. 당해 레이저 광 LB에 의하여 노광됨으로써 감광 드럼(17) 상에 정전 잠상이 형성된다. 이 정전 잠상은 현상기(26)로부터 공급되는 블랙색의 토너에 의하여 현상된다.

각 감광 드럼(14 내지 17)의 주위에는, 각 감광 드럼(14 내지 17)을 균일하게 대전시키기 위한 1차 대전기(27 내지 30), 토너상 전사 후의 감광 드럼(14 내지 17) 상에 부착되어 있는 토너를 제거하기 위한 클리너(31 내지 34) 등이 설치되어 있다.

중간 전사 벨트(13)와 감광 드럼(14 내지 17) 사이의 전사부를 감광 드럼 상의 토너상이 통과한다. 각 감광 드럼 상의 토너상은, 전사 대전기(90 내지 93)에 의하여 인가되는 전사 바이어스에 의하여 중간 전사 벨트(13) 상에 전사된다.

다음으로, 레지스트 롤러 쌍(12)은 중간 전사 벨트(13) 상의 토너상과 기록지 선단부의 위치를 맞추는 타이밍을 취하여 회전을 개시한다. 레지스트 롤러 쌍(12)은 2차 전사 롤러(40)와 2차 전사 대향 롤러(13b) 사이인 2차 전사부 T2로 기록지 S를 반송한다. 2차 전사부 T2에 있어서, 2차 전사 롤러(40)에 인가된 전사 바이어스에 의하여 중간 전사 벨트(13) 상의 토너상이 기록지 S 상에 전사된다.

2차 전사부 T2를 통과한 기록지 S는 중간 전사 벨트(13)에 의하여 정착 장치(35)로 보내진다. 그리고 기록지 S가 정착 장치(35) 내의 정착 롤러(35A)와 가압 롤러(35B)에 의하여 형성되는 닙부를 통과하는 과정에서, 정착 롤러(35A)에 의하여 가열되고 가압 롤러(35B)에 의하여 가압되어 기록지 S 상의 토너상이 기록지면에 정착된다. 정착 장치(35)를 통과한, 정착 처리가 완료된 기록지 S는 반송 롤러 쌍(36)에 의하여 배출 롤러 쌍(37)으로 보내져, 추가적으로 기기 외부의 배출 트레이(38) 상에 배출된다.

도 2는 광 주사 장치(101, 102, 103, 104)의 개략 구성도이다. 각 광 주사 장치는 동일한 구성이기 때문에 도 2에서는 광 주사 장치(101)를 예시한다. 도 2에 있어서, 레이저 광원(300)으로부터 출사된 발산인 레이저 광은 콜리메이터 렌즈(301)에 의하여 대략 평행 광으로 되고, 조리개(302)에 의하여 레이저 광의 통과를 제한함으로써 레이저 광을 성형한다. 조리개(302)를 통과한 레이저 광은 빔 스플리터(308)에 입사된다. 빔 스플리터(308)는 조리개(302)를 통과한 레이저 광을 포토 다이오드(309)(이하, PD(309))에 입사되는 레이저 광과, 회전 다면경(305)(이하, 폴리곤 미러(305))을 향하는 레이저 광으로 분리한다. PD(309)는 레이저 광의 수광에 따라 그 광량에 따른 값의 검출 신호를 출력한다. 레이저 구동부(310)는 PD(309)로부터의 검출 신호에 기초하여 레이저 광의 광량의 피드백 제어를 행한다. 또한 레이저 구동부(310)는 후술하는 CPU(212)로부터의 발광 제어 신호(318)에 의하여 발광 제어된다.

빔 스플리터(308)를 통과한 레이저 광은 원통형 렌즈(303)를 통과하여 폴리곤 미러(305)에 입사된다. 폴리곤 미러(303)는 복수의 반사면을 구비한다. 폴리곤 미러(305)는 모터(304)에 의하여 구동됨으로써 화살표 A 방향으로 회전한다. 폴리곤 미러(305)는 레이저 광이 감광 드럼(14)을 화살표 B 방향으로 주사하도록, 반사면에 입사된 레이저 광을 편향시킨다. 폴리곤 미러(305)에 의하여 편향된 레이저 광은 fθ 특성을 갖는 결상 광학계(fθ 렌즈)(306)을 투과하고 미러(307)를 통하여 감광 드럼(14) 상으로 유도된다.

광 주사 장치(101)는 동기 신호 생성 수단인 Beam Detector(312)(이하, BD(312))를 구비한다. BD(312)는, 레이저 광의 주사 경로 상이며 감광 드럼(14) 상의 화상 형성 영역으로부터 벗어난 위치에 배치되어 있다. BD(312)는 폴리곤 미러(305)에 의하여 편향된 레이저 광을 수광함으로써 수평 동기 신호(317)를 생성한다. 수평 동기 신호(317)는 CPU(212)에 입력된다. CPU(212)는, 수평 동기 신호(317)가 폴리곤 미러(305)의 목표 속도에 대응하는 기준 주기, 다른 광 주사 장치에 구비되는 폴리곤 미러와의 위상 관계가 소정의 위상 관계로 되도록, 도 2 중의 제어 신호(316)인 가속 신호 또는 감속 신호를 모터 구동부(313)에 송신한다. 모터 구동부(313)는 가속 신호에 기초하여 모터(304)의 회전 속도를 가속시키고, 감속 신호에 기초하여 모터(304)의 회전 속도를 감속시킨다.

또한 CPU(212)는 수평 동기 신호(307)에 기초하여, 레이저 광원(300)으로부터의 화상 데이터에 기초하는 레이저 광의 출사 타이밍을 제어한다. CPU(212)는, 수평 동기 신호(307)가 입력된 것에 따라 카운트를 리셋하고, 또한 리셋된 상태로부터 후술하는 클럭 신호의 카운트를 개시하는, 도시하지 않은 카운터를 구비한다. CPU(212)는 카운터의 카운트값에 기초하여 후술하는 화상 처리부 및 레이저 구동부(310)를 제어한다.

도 3은 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 구비되는 화상 처리부 및 레이저 구동부(310)를 도시하는 블록도이다. 도 3에 도시하는 화상 처리부는 클럭 신호를 생성하는 클럭 발생기(506)를 구비하며, 후술하는 각 블록은 클럭 신호에 동기하여 각 처리를 실행한다. 클럭 신호는 수평 동기 신호보다도 고주파의 신호이다. 판독 화상 처리부(501)는 이미지 센서(21)로부터의 판독 화상 데이터를 수신하고, 수신된 신호를 각 색에 대응하는 화상 데이터로 변환한다. 또한 판독 화상 처리부(501)는 판독 화상 데이터의 출력 화상에 대응하는 화소 데이터로의 변환 처리나 각 색에 따른 스크린 처리를 실행한다.

컨트롤러(502)는 판독 화상 처리부(501)에 의하여 처리된 화상 데이터를 메모리(505)에 기입하고, 기입된 화상 데이터를 판독하여 노광 변조부(503)에 입력한다. 노광 변조부(503)는 컨트롤러(502)로부터 입력된 화상 데이터를 처리하여(상세히는 후술함) 패턴 변환부(508)에 출력한다. 패턴 변환부(508)는 노광 변조부(503)에 의하여 처리된 화상 데이터를 2치의 데이터인 비트 패턴으로 변환한다. 패턴 변환부(508)는 클럭 신호에 동기하여 비트 패턴을 패러렐/시리얼 변환부(504)에 출력(비트 데이터를 패러렐 출력)한다. 클럭 발생기(506)는 Phase Locked Loop(507)(PLL(507))에 의하여 체배된 체배 클럭 신호에 동기하여 비트 데이터를 시리얼에 출력함으로써 PWM 신호를 생성한다. 레이저 구동부(310)는 PWM 신호에 기초하여 레이저 광원(300)을 점등 또는 비점등 상태로 제어한다.

여기서, 감광 드럼 상에 있어서의 레이저 광의 노광 강도 분포에 대하여 설명한다. 도 6의 (a)는, 레이저 광에 의하여 감광 드럼 상을 주사함으로써 감광 드럼 표면을 1화소 상당 노광했을 때의 노광된 1화소인 주목 화소를 중심으로 한 노광 강도 분포(이하, 이를 노광 분포라고 약기함)를 나타내고 있다. 도 6의 (a)는 횡축이 화소 수, 종축이 노광량을 나타내고 있으며, 노광 분포의 1차원의 확장을 나타낸 것이다. 중앙의 좌표 0이 주목 화소에 상당한다. 광학계의 설계에도 의존하는데, 노광 분포는 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 대략 2차원 가우스 분포의 경향을 나타낸다. 또한 주목 화소를 중심으로 한 노광 분포의 확장은, 예를 들어 2400dpi의 해상도의 시스템에 있어서 주목 화소의 주변에 위치하는 수십 화소에 이르는 확장을 갖는 것이 시뮬레이션 및 실험에 의한 결과로부터 얻어졌다.

스폿의 확장에 의한 화상 주파수에의 영향은 확장 함수를 푸리에 변환한 특성으로서 구할 수 있으며, 도 6의 (a)의 파형으로부터 구한 푸리에 변환한 특성을 도 6의 (b)에 나타낸다. 도 6의 (b)는 화소 간의 거리를 0.1로 하여 변환한 특성을 나타내고 있으며, 횡축이 공간 주파수, 종축은 강도를 나타낸다.

한편, 종래에는 주위 화소에의 영향을 저감시키기 위하여, 미리 화상 처리로 고역 강조 등, 화상 처리로 대응하고 있었다. 예를 들어 LUT1, LUT2에서 노광량과 잠상 전위, 레이저 광의 상승 등의 비선형의 특성을 변환하여, 고정된 필터 계수를 사용한 2차원 필터로 보정하고 있었다.

그러나 출력 화상의 고해상도화에 의하여 1화소의 노광 범위가 주변의 화소에 영향을 주고, 또한 주주사 방향의 각 위치에 있어서의 노광 스폿의 형상이 균일하지 않기 때문에, 종래의 2차원 필터로는 충분한 보정을 행할 수 없었다.

이와 같은 과제에 대하여 본 실시예에 따른 화상 형성 장치는, 주주사 방향에 있어서의 위치마다의 노광 강도 분포(정전 잠상의 전위 분포)의 불균일성을 억제하기 위하여, 도 3에 도시하는 노광 변조부(503)에 있어서 보정 필터(보정 파라미터)를 사용하여 화상 데이터를 보정한다. 노광 변조부(503)는 LUT(2001)(Look Up Table2001)에 의하여 화상의 계조성을 보정하고 2차원 필터에 의하여 처리하여, LUT(2003)(Look Up Table(2003))에 의하여 레이저 구동부(310) 및 레이저 광원(300)의 디바이스 특성인 과도 특성에 기인하는 레이저 광의 출력의 리니어리티를 보정한다.

여기서, 과도 특성에 기인하는 레이저 광의 출력의 리니어리티에 대하여 설명한다. 도 5의 (a)는 레이저 구동부(310)의 입출력 신호이며, 횡축이 시간, 종축이 신호 전압이고, Duty=15％의 PWM 신호의 입력에 대한 레이저 광의 출력 파형, Duty=50％의 PWM 신호의 입력에 대한 레이저 광의 출력 파형, Duty=85％의 PWM 신호의 입력에 대한 레이저 광의 출력 파형을 나타내고 있다. 또한 도 5의 (a)의 T15, T50, T85는 PWM 신호의 펄스가 High인 기간을 나타내고 있고, T15', T50', T85'은 T15, T50, T85의 펄스 PWM 신호의 입력에 대한 레이저 광의 출력 파형의 폭을 나타낸다. 또한 Duty란, PWM의 주기에 대하여 하이 기간의 비율을 의미한다.

도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, Duty=15％의 PWM 신호가 레이저 구동부(310)에 입력되었을 경우, 레이저 구동부(310) 및 레이저 광원의 과도 특성에 의하여 레이저 광의 출력 파형이 하이로의 변화 중에 PWM 신호가 로우로 변화되기 때문에, 레이저 광의 출력 파형의 펄스가 가늘어져 점선의 파형과 동등해진다(T15>T15'). Duty=85％의 PWM 신호가 레이저 구동부(310)에 입력되었을 경우, 레이저 광의 출력 파형이 로우로의 변화 중에 PWM 신호가 하이로 변화되기 때문에, 로우 기간의 시간 폭이 좁아져 점선의 파형과 동등해진다(T85 <T85'). 또한 Duty=50％의 경우, 과도 특성이 있더라도 펄스 폭은 변화되지 않는다(T50=T50'). 이러한 PWM 신호의 입력과 레이저 광의 출력 파형의 Duty는 비례하지 않는다.

도 5의 (b)의 좌측 도면은 PWM 신호의 입력과 레이저 광의 출력 Duty의 관계를 연속적으로 플롯한 그래프를 나타낸다. 도 5의 (b)의 좌측 도면의 종축은 도 5의 (a)에 나타낸 PWM 신호의 입력 펄스 폭을 나타내고, 종축은 레이저 광의 출력 파형의 펄스 폭이다. 도 5의 (b)의 좌측 도면에 나타낸 바와 같이, PWM 신호의 입력 펄스 폭과 레이저 광의 출력 파형의 펄스 폭의 관계가 리니어로 되지 않는다. PWM 신호의 입력 펄스 폭과 레이저 광의 출력 파형의 펄스 폭의 관계가 리니어가 아니면, 화상 농도의 리니어리티가 저하되어 버린다.

따라서 본 실시예의 화상 형성 장치는, LUT(2003)에 있어서, 도 5의 (b)의 좌측 도면의 역특성으로 한 보정 파라미터인, 도 5의 (b)의 우측 도면의 LUT(Look Up Table)를 사용하여 화상 데이터를 보정함으로써, 레이저 광의 출력의 리니어리티를 확보한다.

다음으로, 도 4, 도 7 내지 도 11을 이용하여, 노광 변조부(503)에 있어서의 2차원 필터(2002)를 사용한 보정에 대하여 설명한다. 도 4, 도 10 및 도 11은 각각 노광 변조부(503)의 내부 구성, 2차원 필터(2002)의 주목 화소 및 주변 화소의 필터 계수(보정 파라미터) 및 2차원 필터(2002)의 내부 구성을 도시하고 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, LUT(2001)에 의하여 계조 보정된 화상 데이터가 2차원 필터에 입력된다. 2차원 필터(2002)는 주목 화소 k(0, 0), 및 주목 화소를 중심으로 하여 그 주위에 위치하는 주변 화소 k(m, n) 각각에 할당된 필터 계수를 사용하여 주목 화소의 화상 데이터를 보정한다. 도 10은 주목 화소 k(0, 0) 및 주변 화소 k(m, n)의 필터 계수를 나타내는 15×15의 필터 계수 매트릭스이다.

본 실시예에 따른 화상 형성 장치는, 이하와 같이 하여 주목 화소 및 주변 화소 각각에 대응하는 필터 계수를 생성한다. 노광 변조부(503)는, 주주사 카운터(2005), 주주사·분산 프로파일 메모리(2006), 부주사·분산 프로파일 메모리(2007), 주부·공분산 프로파일 메모리(2008), 필터 계수 생성부(2004)를 구비한다.

본 실시예의 화상 형성 장치에 있어서의 레이저 광의 감광 드럼 상에 있어서의 노광 분포는, 광 주사 장치의 렌즈, 미러, 폴리곤 미러 등의 광학계나 장치의 구성에 의하여 규정되는 분산값에 의하여 결정된다. 구체적으로는, 광 주사 장치의 렌즈, 미러, 폴리곤 미러 등의 광학계나 장치의 구성에 의하여, 주주사 방향(이하, x 방향)의 분산값 σx(제1 분산값), 부주사 방향(이하, y 방향)의 분산값 σy(제2 분산값), 및 x 방향, y 방향의 공분산값 ρxy(제3 분산값)이 규정된다. 레이저 광의 감광 드럼 상에 있어서의 노광 분포는 이하의 식으로 규정된다.

[수학식 1]

분산값 σx, σy 및 공분산 ρxy는, 감광 드럼 상에 있어서의 주목 화소를 중심으로 하는 노광 분포를 나타내는 값이며, 주주사 방향의 위치 x에 따라 변화된다. 그 때문에, 공장에 있어서의 화상 형성 장치의 조립 조정 시에, 주주사 방향의 각 위치에 있어서 각 분산값을 측정함으로써 분산 프로파일 σx(x), σy(x), ρxy(x)를 생성한다. 주주사 방향의 분산값 σx의 프로파일인 주주사·분산 프로파일 σx(x)는 주주사·분산 프로파일 메모리(2006)에 저장된다. 부주사 방향의 분산값 σy의 프로파일인 부주사·분산 프로파일 σy(x)는 부주사·분산 프로파일 메모리(2007)에 저장된다. 주주사 방향 및 부주사 방향의 양 방향에 대응하는 분산값인 공분산값 ρxy의 프로파일인 공분산값 프로파일 ρxy(x)는 주부·공분산 프로파일 메모리(2008)에 저장된다.

주주사 카운터(2005)는 수평 동기 신호(317)가 입력됨으로써 리셋되고, 리셋된 상태로부터 클럭 신호의 펄스의 카운트를 개시한다. 주주사 카운터(2005)의 카운트값은 상기 주주사 방향의 위치 x를 나타내는 값이다. 주사·분산 프로파일 메모리(2006), 부주사·분산 프로파일 메모리(2007), 주부·공분산 프로파일 메모리(2008)는 각각, 주주사 카운터(2005)의 카운트값에 따른 분산값을 필터 계수 생성부(2004)의 데이터 생성부(2015)에 출력한다.

필터 계수 생성부(2004)는, 데이터 생성부(2015), 2차원 FFT(2013), ROM(2014), 연산부(2011), 보정 범위 지정부(2012), 2차원 역FFT(2010), 창 함수(2009)를 구비한다.

데이터 생성부(2015)는 주주사 카운터(2005)의 카운트값에 따라 입력되는 분산값 σx, σy, 공분산 ρxy에 기초하여, 주목 화소를 노광했을 때의 주목 화소를 중심으로 하는 감광 드럼 상에 있어서의 레이저 광의 노광 분포의 2차원 가우스 분포 데이터를 생성한다. 즉, 데이터 생성부(2015)는 입력되는 분산값에 기초하여, 주주사 방향에 있어서의 위치 또는 복수의 블록(영역)마다의 2차원 가우스 분포 데이터를 생성한다. 생성부(2015)는, 생성한 2차원 가우스 분포 데이터를 2차원 FFT(2013)에 입력한다. 2차원 FFT는 데이터 생성부(2015)로부터 입력된 2차원 가우스 분포 데이터를 고속 푸리에 변환함으로써, 공간 주파수의 특성 데이터를 생성한다. 2차원 FFT는, 변환함으로써 얻어진 특성 데이터(프로파일)를 연산부(2011)에 입력한다.

도 7의 (a), (b) 및 (c)는 2차원 FFT(2013)가 연산부(2011)에 입력하는 특성 데이터의 예이다. 도 7의 (a), (b) 및 (c)의 각 축은 각주파수를 나타내고 있으며, 화소 간 거리는 0.1에 상당한다. 도 7의 (a), (b) 및 (c)는, 도 21에 도시하는 주주사 방향에 있어서의 감광 드럼 상의 각 위치(L2, C, R2)의 2차원 가우스 분포 데이터를 공간 주파수로 연산한 특성 데이터이다. 도 7의 (a)는 주주사 방향에 있어서의 주사 개시측의 감광 드럼 상의 단부 영역(L2)의 노광 분포의 특성 데이터(DATA_L)이다. 도 7의 (b)는 주주사 방향에 있어서의 감광 드럼 상의 중앙 영역(C)의 노광 분포의 특성 데이터(DATA_C)이다. 도 7의 (c)는 주주사 방향에 있어서의 주사 종단부측의 감광 드럼 상의 단부 영역(R2)의 노광 분포의 특성 데이터(DATA_R)이다.

ROM(2014)은 노광 분포의 레퍼런스 특성 데이터(목표 특성 데이터)를 기억하고 있다. 본 실시예의 화상 형성 장치는, 주주사 방향에 있어서의 감광 드럼의 중앙 영역(C)의 노광 분포를 이상적인 노광 분포로 하고 있다. 그 때문에, ROM(2014)에는 DATA_C가 유지되어 있다. 화상 형성 중, ROM(2014)은 주주사 카운터(2005)의 카운트값에 관계없이 연산부(2011)에 대하여 DATE_C를 출력한다.

연산부(2011)는 2차원 FFT(2013)로부터 입력된 특성 데이터와 ROM(2014)로부터 입력된 레퍼런스 특성 데이터에 기초하여 차분 데이터를 생성한다. 도 8의 (a)에 나타내는 DATA_L-C는 2차원 FFT(2013)로부터 입력된 DATA_L로부터, ROM(2014)로부터 입력된 DATA_C를 차감함으로써 얻어진 차분 데이터이다. 도 8의 (b)에 나타내는 DATA_R-C는 2차원 FFT(2013)로부터 입력된 DATA_R로부터, ROM(2014)로부터 입력된 DATA_C를 차감함으로써 얻어진 차분 데이터이다. 즉, DATA_L-C 및 DATA_R-C는, 목표로 하는 노광 분포에 대한 각 주사 영역에 있어서의 노광 분포의 차분을 나타내는 데이터이다. DATA_L-C 및 DATA_R-C는, 주주사 방향의 중앙 영역(C)의 노광 분포에 대하여, 주주사 방향의 주사 개시측의 단부 영역(L2)의 노광 분포 및 주주사 방향의 주사 종료측의 단부 영역(R2)의 노광 분포가, 타원 상의 노광 분포의 짧은 방향의 경사진 고역 특성이 높아지고, 길이 방향의 경사진 고역 특성이 낮아져 있는 모습을 나타내고 있다. 또한 감광 드럼 중앙부의 노광 분포를 이상적인 노광 분포로 하고 있기 때문에, DATE_C-C(도시하지 않음)에는 요철은 발생하지 않는다.

다음으로, 연산부(2011)는 도 8의 (a)의 DATA_L-C에 기초하여 보정 데이터를 생성한다. 즉, 연산부(2011)는 DATA_L-C로 나타나는 DATA_L과 DATA_C의 차가 작아지도록 보정 데이터를 생성한다. 마찬가지로, 연산부(2011)는 도 8의 (b)의 DATA_R-C에 기초하여 보정 데이터를 생성한다. 즉, 연산부(2011)는 DATA_R-C로 나타나는 DATA_R과 DATA_C의 차가 작아지도록 보정 데이터를 생성한다.

보정 대상의 공간 주파수 특성을 Ft(ωx, ωy), 레퍼런스의 공간 주파수 특성을 Fr(ωx, ωy)이라 했을 때, 보정 데이터를 K(ωx, ωy)는 이하의 관계식으로 연산한다.

[수학식 2]

보정 범위 지정부(2012)는 보정 효과가 적은 공간 주파수를 지정하여 유지하고, 지정된 범위를 소정값의 범위로 클립한다. 본 실시예에서는 0으로 클립하였다. 보정 범위 지정부(2012)로 클립되어 연산부(2011)로부터 출력된 도 8의 (a)의 연산 데이터에 기초하여 생성되는 보정 데이터의 예를 도 9에 나타낸다. 연산부(2011)는 연산하여 얻은 보정 데이터(도 9)를 2차원 역FFT에 입력한다.

2차원 역FFT(2010)는, 연산부(2011)로부터 입력된 보정 데이터를 역주파수 변환하여, 주목 화소 및 당해 주목 화소를 둘러싸는 주변 화소 각각에 대응하는 보정 파라미터(필터 계수)를 생성한다. 도 10은 2차원 역FFT(2010)가 생성하는, 주목 화소 및 주변 화소 각각에 대응하는 보정 파라미터를 매트릭스형으로 나타낸 도면이며, k(x, y)는 필터 계수를 나타내고 있다. 주목 화소의 필터 계수는 k(0, 0)이다. 도 10에 나타내는 매트릭스형 필터 계수는, 주목 화소의 주변에 위치하는 주변 화소가 레이저 광으로 노광되는 것에 의한 주목 화소 위치의 전위 변화량을 나타내고 있다. 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서의 노광 분포는, 주목 화소에 대하여 점대칭의 분포의 특성을 보정하는 것을 예로 들어 설명을 하고 있기 때문에, 필터 계수 k(x, y)도 주목 화소에 대하여 점대칭으로 된다. 2차원 역FFT(2010)는 당해 필터 계수 k(x, y)를 창 함수 처리부(2009)에 입력한다.

창 함수 처리부(2009)는, 2차원 역FFT(2010)로부터 입력된 필터 계수 k(x, y)를 미리 설정한 창 함수 w(x, y)에 의하여 이하의 식에 기초하여 보정한 필터 계수 kw(x, y)를 출력한다. 본 실시예에서는, 창 함수 w(x, y)로 해밍 창을 설정하고 있다.

[수학식 3]

필터 계수 생성부(2004)는 이상의 처리를 화소마다 행하고, 2차원 필터(2002)에 있어서, 화소마다 창 함수 처리부(2009)로부터 출력된 보정 데이터인 필터 계수에 기초하여 화상 데이터의 보정을 행한다. 이것에 의하여, 주주사 방향에 있어서 노광 분포가 상이하다고 하더라도 감광 드럼 상에 형성되는 노광 강도 분포(정전 잠상의 전위 분포)의 주주사 방향에 있어서의 불균일성을 억제할 수 있다.

다음으로, 도 11을 이용하여 2차원 필터(2002)의 내부 구성을 설명한다. 2차원 필터는, FIFO(First In First Out Memory)(5001 내지 5014), 시프트 레지스터 유닛(5015), 승산기(5016), 가산기(5017)를 구비한다.

도 11에 도시한 바와 같이 14개의 FIFO(5001 내지 5014)는 직렬로 접속되어 있으며, 화상 클럭에 동기하여 LUT(2001)로부터 화상 데이터가 입력됨과 함께, 입력된 순으로 화상 데이터를 화상 클럭에 동기하여 시프트 레지스터 유닛(5003)에 출력한다. 본 실시예의 FIFO(5001 내지 5014)는 1주사 주기(1주사 라인)에 대응하는 화소 수의 화상 데이터를 저장할 수 있는 라인 메모리 버퍼이다.

시프트 레지스터 유닛(5003)은 15×15의 레지스터를 구비한다. 1단째의 시프트 레지스터로서 복수의 레지스터 D0_0 내지 D14_0이 할당되어 있으며, 2단째 내지 15단째의 시프트 레지스터 군도 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 시프트 레지스터 유닛(5003)은 15단의 레지스터 레지스터 군을 구비하고 있다. 1단째의 FIFO 메모리(5001)는 1단째의 시프트 레지스터의 레지스터 D0_0에 접속되어 있으며, 1화소에 대응하는 화상 데이터(화소 데이터)를 입력된 순으로 레지스터 D0_0에 입력한다. 2단째 이후의 FIFO 메모리도 각각 대응하는 시프트 레지스터의 선두 레지스터에 접속되며, 1화소에 대응하는 화상 데이터(화소 데이터)를 입력된 순으로 선두의 레지스터에 입력한다.

또한 LUT(2001)는 15단째의 시프트 레지스터의 레지스터(14_0)에 접속되어 있다. 즉, LUT(2001)는, 1화소에 대응하는 화상 데이터를 14단째의 FIFO(5014)와 15단째의 시프트 레지스터의 레지스터 D14_0에 입력한다. 주목 화소는 시프트 레지스터 유닛(5015)의 레지스터 D7_7에 입력되는 데이터이다.

승산기 유닛(5004)은 15×15개의 승산기 M0_14 내지 M14_14를 구비한다. 각 승산기는 각각, 시프트 레지스터 유닛(5015)의 1개의 레지스터 각각에 개별적으로 설치되어 있으며, 대응하는 레지스터로부터 1화소에 대응하는 화상 데이터가 입력된다. 각 승산기에는, 필터 계수 생성부(2004)의 창 함수 처리부(2009)로부터 출력된 필터 계수가 각각 대응하는 승산기에 입력된다. 각 승산기는 화상 데이터에 대하여 입력되는 필터 계수를 승산한다. 그리고 각 승산기는 승산이 완료된 화상 데이터를 가산기 유닛(3017)에 출력한다.

가산기 유닛(3017)은 가산기 Ax(X: 0 내지 14)와 가산기 A_ALL을 구비한다. 가산기 Ax는 승산기 M0_x 내지 M14_x로부터 출력된 1화소에 대응하는 화상 데이터를 가산한다. 가산기 A_ALL은 가산기 Ax로부터의 출력을 가산하여, 주목 화소의 화상 데이터로 하여 LUT(2003)에 출력한다.

이와 같이, 2차원 필터(2002)에 의하여 주목 화소에 대응하는 화소 데이터를 주변 화소의 필터 계수를 사용하여 보정함으로써, 감광 드럼 상에 있어서 주주사 방향의 노광 영역마다(또는 노광 위치마다) 주목 화소를 중심으로 하는 레이저 광의 노광 분포가 상이하다고 하더라도 주목 화소를 중심으로 하는 정전 잠상의 전위 분포가 불균일해지는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 스크린 각도(또는 세선의 방향)에 의하지 않고, 도 21에 나타낸 주주사 방향에 있어서의 출력 화상의 화질 불균일성을 억제할 수 있다.

(실시예 2)

본 실시예에서는, 실시예 2와는 상이한 화상 데이터의 보정을 행하는 구성에 대하여 설명한다. 노광 변조부 이외의 구성은 동일하므로, 노광 변조부 이외의 구성의 설명은 생략한다.

도 13에 본 실시예의 화상 형성 장치에 따른 제어 블록도를 도시한다. ROM(1303)에는, 주주사 방향의 각 위치(또는 각 영역)에 대응한 필터 계수가 기억되어 있다. 필터 계수는, 주목 화소를 중심으로 하여 주목 화소 및 주변 화소 각각에 대응하는 매트릭스의 필터 계수이다. 데이터 판독부(1302)는 주주사 카운터(2005)의 카운트값에 기초하여, 주주사 방향의 각 위치에 대응한 매트릭스의 필터 계수를 ROM(1303)으로부터 판독하여, 2차원 필터(1301) 내의 레지스터에 기입을 행한다. 2차원 필터(1301)는 주목 화소의 화상 데이터를 상기 매트릭스 계수에 기초하여 연산 처리하여, 각 화소의 화상 데이터를 생성한다.

다음으로, 2차원 필터(1301)가 행하는 연산 처리에 대하여 설명한다. 2차원 필터(1301)는 제1 연산 처리부(1304)와 제2 연산 처리부(1305)를 구비한다.

먼저, 제1 연산 처치부(1304)에 있어서 실행되는 제1 연산 처리에 대하여 설명한다. 주목 위치에서의 스폿 형상에 따라 주목 화소 및 그 주변 화소의 노광량의 가중을 변화시킴으로써, 주주사 방향의 위치마다 스폿 형상의 차이에 관계없이 주목 화소의 화상 데이터에 기초하는 노광 분포가 불균일해지는 것을 억제한다. 도면에 도시한 바와 같이, 제1 연산 처리부(1301)는, 주목 화소 a의 위치 데이터 p(a)에 대응한 매트릭스 계수 M(a)={M(a)₁₁, M(a)₁₂, M(a)₁₃, M(a)₂₁, M(a)₂₂, M(a)₂₃, M(a)₃₁, M(a)₃₂, M(a)₃₃}과, 주목 화소 a의 농도 데이터 I(a)를 적산 처리하여, 제1 연산 결과{a₁₁, a₁₂, a₁₃, a₂₁, a₂₂, a₂₃, a₃₁, a₃₂, a₃₃}를 얻는다. 이하에, 제1 연산 처리부가 행하는 제1 연산 처리의 연산식을 나타낸다.

[수학식 4]

도 14에 연산 처리 후의 화소 a에 대한 연산 결과를 나타낸다. 예를 들어 도 21의 (b)에 도시한 바와 같이, 주주사 방향의 단부 영역(L2)과 같이 레이저 광의 스폿 형상이 좌측 상단으로부터 우측 하단 방향으로 가늘고 길게 되는 위치에 대해서는, 주목 화소에 대하여, 좌측 하단 및 우측 상단의 주변 화소의 노광량이 필터 계수에 의한 보정을 행하지 않는 경우에 비하여 증가하도록 화상 데이터를 보정하는 필터 계수를 설정한다. 한편, 주주사 방향의 단부 영역(R2)과 같이 레이저 광의 스폿 형상이 좌측 하단으로부터 우측 상단 방향으로 가늘고 길게 되는 위치에 대해서는, 좌측 상단 및 우측 하단의 화소 노광량이 필터 계수에 의한 보정을 행하지 않는 경우에 비하여 증가하도록 화상 데이터를 보정하는 필터 계수를 설정한다. 또한 도 14에 나타낸 바와 같이 제1 연산 처리는 처리 대상 화상의 전체 화소에 대하여 실시한다.

여기서 사용하는 매트릭스 계수는, 공장에서의 조정 시 등에 미리 설계하여 ROM(1303)에 기억된다. ROM(1303)에 기억된 매트릭스의 필터 계수의 예를 도 16의 (a)에 나타낸다. 공장 출하 시에, 예를 들어 n점(n은 자연수)의 주주사 방향(감광 드럼의 길이 방향)에 있어서의 복수의 위치(길이 위치)의 감광 드럼의 표면 상당의 위치에 CCD를 배치하고, 당해 복수의 위치에서 레이저 광의 스폿 형상을 측정한다. 그리고 주주사 방향의 측정 위치 pi(i는 1 내지 n의 정수)에서의 측정 결과에 따른 매트릭스 계수 {M(pi)₁₁, M(pi)₁₂, M(pi)₁₃, M(pi)₂₁, M(pi)₂₂, M(pi)₂₃, M(pi)₃₁, M(pi)₃₂, M(pi)₃₃}을 산출하고, 매트릭스 계수와 측정 위치 pi를 대응시켜 메모리(1303)에 기록해 둔다. 도 16에 나타내는 필터 계수는, 주목 화소가 노광되는 것에 의한 주목 화소를 둘러싸는 주변 화소의 화소 위치의 전위 변화량을 나타내고 있다. 또한 측정 위치 pi는 주주사 카운터의 카운트값에 대응하는 값이다.

제1 연산 처리에 있어서는, 주목 화소의 길이 위치에 대응한 매트릭스 계수를 선택하여 농도 데이터와 적산 처리를 행한다. 여기서 본 실시예에서는, 3×3의 매트릭스 계수를 사용하여 연산을 행했지만, 해상도와 스폿 크기에 대하여 효과를 낼 수 있는 매트릭스 크기가 결정된다. 도 16의 (b), (c)에 해상도(화소 간격)과 스폿 크기의 관계를 나타낸다. 도 16의 (b)와 같이 화소 간격에 대하여 스폿 크기가 큰 경우, 복수의 스폿이 중첩된다. 이 경우, 매트릭스 크기를 크게 함으로써, 인접하는 화소와 또 그 옆의 화소를 포함하여 연산을 행함으로써, 보다 큰 스폿의 형상 변화에 대하여 광량 분포를 보정할 수 있다. 또한 주목 화소와 인접하는 화소의 스폿만이 중첩되어 있는 경우에는, 하나 건너 옆의 화소 스폿이 주목 화소의 광량 분포에 영향을 미치지 않기 위하여 3×3의 매트릭스 계수를 사용한다. 도 16의 (b)의 예와 같이, 화소 간격에 대하여 스폿 크기가 같은 정도인 경우, 인접 화소를 광량 조정하더라도 주목 화소의 광량 분포에의 영향이 낮기 때문에, 본 실시예에 있어서의 방식에서는 효과가 적다. 또한 매트릭스 크기를 크게 하면, 연산에 사용하는 주변 화소의 농도 데이터를 저장하기 위한 메모리가 필요하게 되어, 연산량이 증가하므로 회로 규모가 증대된다. 이 때문에, 매트릭스 크기는 광량 분포의 보정에 효과를 갖는 범위에서 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 17을 이용하여 제2 연산 처리부(1305)가 실행하는 제2 연산 처리를 설명한다. 예를 들어 제1 연산 처리에 의하여, 화소 e가 주목 화소인 경우에 도 15에 나타낸 바와 같이 화소 e에 대한 화상 데이터 e22가 생성된다. 또한 제1 연산 처리에 의하여, 화소 e가 주변 화소인 경우에 화소 e에 대한 화상 데이터 a₃₃, b₃₂, c₃₁, d₂₃, e₂₂, f₂₁, g₁₃, h₁₂, i₁₁이 생성된다. 제2 연산 처리부(1305)는 화소 e에 대한 화상 데이터 Ex(e)를 얻기 위하여, 제2 연산 처리로서 이하의 연산을 행한다.

[수학식 5]

제2 연산 처리부(1305)는 수학식 5의 제2 연산 처리를 전체 화소에 대하여 행한다. 제2 연산 처리에 의하여 전체 화소에 대하여 얻어진 화상 데이터는 LUT(2003)에 출력된다.

이와 같이 주주사 방향에 있어서의 노광 위치에 따라 필터 계수를 전환하여 주변 화소의 화상 데이터를 보정함으로써, 주주사 방향에 있어서의 감광 드럼의 레이저 광 스폿 형상이 균일하지 않은 경우에도 주주사 방향에 있어서의 노광량 분포의 불균일성을 억제할 수 있다.

또한 여기서 설명한 노광량 설정 처리와 동등한 결과를 필터 처리에 의하여 얻는 구성이 실현 가능한데, 이 필터 처리도 본 발명의 범위 내이다. 상기 필터 처리에 대하여 상세히 설명한다. 화소 e에 대한 제2 연산 결과 Ex(e)를 산출하는 수학식 5를 변형하면 이하와 같은 수식이 유도된다.

Ex(e)=a₃₃+b₃₂+c₃₁+d₂₃+e₂₂+f₂₁+g₁₃+h₁₂+i₁₁

=I(a)×M(a)₃₃+I(b)×M(b)₃₂+I(c)×M(c)₃₁+I(d)×M(d)₂₃+I(e)×M(e)₂₂+I(f)×M(f)₂₁+I(g)×M(g)₁₃+I(h)×M(h)₁₂+I(i)×M(i)₁₁ … (수학식 6)으로 된다. 이는, 필터 {M(a)₃₃, M(b)₃₂, M(c)₃₁, M(d)₂₃, M(e)₂₂, M(f)₂₁, M(g)₁₃, M(h)₁₂, M(i)₁₁}을 사용하여 주목 화소 및 주변 화소의 농도 데이터 {I(a), I(b), I(c), I(d), I(e), I(f), I(g), I(h), I(i)}의 선형 합을 산출하는 필터 처리이다.

또한 본 실시예에서는, 레이저의 점등 펄스 폭, 즉, 발광 시간을 변화시킴으로써 노광량을 제어하는 구성으로 했지만, 이에 한정되지 않는다. 다른 예로서, 레이저 광의 광량, 즉, 발광 강도를 변화시킴으로써 노광량을 제어하는 구성이어도 된다(실시예 1도 마찬가지임).

또한 본 실시예에서는, 주목 화소와 그 주변 화소를 포함하는 집합 화소에 있어서의 합성 광량 분포의 형상을 원하는 형상으로 보정하는 것을 처리의 목적으로 했지만, 처리의 목적은 이에 한정되지 않는다. 다른 예로서, 주목 화소와 그 주변 화소를 포함하는 집합 화소에 있어서의 합성 광량 분포의 무게 중심 위치를 원하는 위치로 보정하는 것을 처리의 목적으로 해도 된다. 이것에 의하여, 길이 위치에서 광 빔의 결상 위치 어긋남량이 상이한 경우에 발생하는 화질 불균일을 억제할 수 있다.

(실시예 3)

본 실시예는 실시예 2와 마찬가지로, 미리 측정한 복수의 길이 위치에서의 스폿 형상에 기초하여 각 화소의 노광량을 설정하는 방식에 관한 것이다. 이하에, 실시예 2와 상이한 점에 대하여 특별히 상세를 설명한다.

본 실시예에서는, 기기 내부의 온도 변화에 의하여 스폿 형상이 변화되는 경우에 온도에 따라 적절한 보정한다. 광 주사 장치(101, 102, 103 및 104)를 구성하는 부재는 온도 변화에 따라 팽창(또는 수축)한다. 그러면, 레이저 광이 감광 드럼 표면에 도달하기까지의 광로 길이가 변화되어 핀트 어긋남이 발생한다. 그리고 이때, 도 18에 예시한 바와 같이 핀트 어긋남량에 따라 스폿 형상이 변화된다. 핀트 어긋남이 커짐에 따라 스폿 중심의 광 강도가 감소함과 동시에 주변부의 광 강도가 증가하여, 넓게 흐릿해진 스폿 형상으로 된다. 이 온도 변화에 의한 스폿 형상의 변화를 보정하기 위하여, 온도 변화 시의 스폿 형상에 따른 매트릭스 계수를 메모리에 기록해 두고, 기기 내부에 설치한 측정부에 의하여 기기 내부 온도 측정을 행하여, 각 길이 위치에 대응한 매트릭스 계수를 온도 변화에 따라 설정한다. 도 19에 기기 내부에 서미스터(1903)를 설치한 구성의 블록도를 도시한다. 서미스터(1903)는 기기 내부 온도의 검출을 행하고, 컨트롤러(1901)는 화상 형성 시에 있어서의 기기 내부 온도를 모니터하여, 온도가 소정의 값으로 변화되었을 때, 온도에 대응한 매트릭스 계수를 레이저마다 설정한다.

컨트롤러(1903)의 동작에 대하여 설명한다. 실시예 2와 마찬가지로, 먼저 전원 투입 직후에 도 13의 (b)에 도시한 제1 연산부(1304)의 레지스터에 초기의 매트릭스 계수를 기입하기로 한다. 또한 연속 작업 중에는 기기 내부의 온도를 반복하여 모니터하여, 일정 이상의 온도 변화가 있었을 경우에는 레지스터에 기입한 매트릭스 계수를 갱신한다. 연속 작업 중의 컨트롤러의 동작에 대하여 도 20에 도시한다. Step 1에서 프린트 잡의 개시가 지시되면 컨트롤러(1901)는 온도 모니터를 개시한다. 컨트롤러(1901)는 Step 2에 있어서 서미스터(1903)로부터의 출력을 모니터하여, Step 3에 있어서 직전의 모니터 시로부터의 온도 변화가 소정의 역치를 초과하는지 여부를 판별한다. Step 3에 있어서 온도 변화가 소정의 역치를 초과하지 않는다고 판정되었을 경우, 컨트롤러(1901)는 미리 정해진 시간 간격 후, Step 2의 기기 내부 온도 모니터로 이행한다. Step 3에 있어서 온도 변화가 소정의 역치를 초과한다고 판정되었을 경우, 컨트롤러(1901)는 Step 4에 있어서 매트릭스의 필터 계수의 설정을 개시한다. Step 5에 있어서, 컨트롤러(1901)는 주주사 카운터의 카운트값에 기초하여 길이 위치의 판정을 행하고, Step 6에 있어서 Step 5에 있어서의 판정 결과에 기초하는 매트릭스 계수를 메모리로부터 판독한다. ROM(1303)에는 각 주주사 방향의 각 위치에 대응하는 어드레스가 할당되며, 당해 어드레스에는 기기 내부 온도에 대응하는 매트릭스의 필터 계수가 대응되어 기억되어 있다. 컨트롤러(1901)는 Step 6에 있어서, 서미스터(1901)에서 검출한 온도와 길이 위치에 따른 어드레스로부터 매트릭스의 필터 계수를 판독하여, Step 7에 있어서 레지스터에 기입을 행한다. Step 8에 있어서 컨트롤러(1901)는 전체 길이 위치의 설정이 종료되었는지 여부를 판정하여, 종료라고 판정되었을 경우 제어를 Step 9로 진행시킨다. Step 9에 있어서 컨트롤러(1901)는 작업이 종료되었는지 여부를 판정하여, 작업이 종료되어 있지 않은 경우(작업이 계속되고 있는 경우)에는 Step 2의 기기 내부 온도 모니터로 제어를 이행한다. Step 8에 있어서 작업이 종료되었다고 판정되었을 경우에는, 컨트롤러(1901)는 매트릭스의 필터 계수의 설정 동작을 종료한다.

본 실시예는 실시예 2와 마찬가지로, 공장에서의 조정 시에 미리 측정한 각 길이 위치에서의 스폿 형상에 따라 ROM(1301) 내에 매트릭스의 필터 계수를 기억시켜 둔다. 또한 기기 내부 온도의 변화에 대한 스폿의 변화를 미리 측정해 두고, 온도에 대응시켜 매트릭스의 필터 계수를 기억시켜 둔다. 실시예 3에 따른 화상 형성 장치는 실시예 1 및 2에 따른 화상 형성 장치에 비하여, 길이 위치에서의 초기의 스폿 형상 변형 외에 기기 내부의 온도 변화에 의한 스폿 형상의 변화를 보정할 수 있다.

또한 본 실시예에서는, 기기 내부 온도를 검지한 결과에 따라 매트릭스의 필터 계수를 설정하는 구성으로 했지만, 검지 대상은 기기 내부 온도에 한정되지 않는다. 예를 들어 기기 내부의 습도나 기압을 측정부(1902)에 의하여 측정하는 구성이어도 된다. 또 다른 예로서, 화상 형성 장치를 구성하는 어느 한 부재의 위치, 자세, 속도, 온도, 전기 저항, 대전량, 구동 전류, 구동 타이밍 등을 검지 대상으로 하는 구성이어도 된다.

본 발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 범위를 공개하기 위하여 이하의 청구항을 첨부한다.

본 출원은 2013년 4월 18일에 제출된 일본 특허 출원 제2013-087877호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재 내용의 전부를 본 명세서에 원용한다.

Claims

감광체를 노광하기 위한 광 빔을 출사하는 광원과,
상기 광 빔이 감광체를 주사하도록 상기 광 빔을 편향시키는 편향 수단과,
상기 편향 수단에 의하여 편향된 상기 광 빔을 상기 감광체로 유도하는 광학 수단과,
출력 화상에 포함되는 각 화소에 대응하는 화소 데이터를 생성하는 데이터 생성 수단과,
상기 주사 방향에 있어서의 주목 화소의 위치에 따른 상기 보정 데이터를 출력하는 출력 수단으로서, 상기 광 빔이 상기 감광체를 주사하는 주사 방향에 있어서 상기 광 빔에 의하여 노광됨으로써 상기 감광체에 형성되는 상기 주목 화소를 중심으로 하는 정전 잠상의 전위 분포의 불균일성을 보정하기 위한 보정 데이터로서, 상기 주목 화소의 주변에 위치하는 주변 화소가 상기 광 빔으로 노광되는 것에 의한 상기 주목 화소의 위치의 전위 변화량을 나타내는 상기 보정 데이터를 출력하는, 출력 수단과,
상기 보정 데이터와 상기 주목 화소의 화소 데이터에 기초하여 상기 주목 화소의 화소 데이터를 보정하는 보정 수단과,
상기 주목 화소를 형성하기 위하여, 상기 보정 수단에 의하여 보정된 상기 주목 화소의 화소 데이터에 기초하여 상기 광원을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 출력 수단은, 상기 주사 방향의 위치에 대응시킨 상기 보정 데이터를 기억하는 기억 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 주사 방향에 있어서의 상기 주목 화소를 중심으로 하는 상기 정전 잠상의 전위 분포를 나타내는 제1 분산값과, 상기 감광체의 회전 방향에 있어서의 상기 주목 화소를 중심으로 하는 상기 정전 잠상의 전위 분포를 나타내는 제2 분산값과, 상기 주사 방향 및 상기 회전 방향의 양 방향에 있어서의 상기 주목 화소를 중심으로 하는 상기 정전 잠상의 전위 분포를 나타내는 제3 분산값을, 상기 주사 방향의 각 위치에 대응시켜 기억하는 기억 수단과,
상기 제1 분산값과 상기 제2 분산값과 상기 제3 분산값에 기초하여 상기 보정 데이터를 생성하는 보정 데이터 생성 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 화상 형성 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보정 데이터는, 상기 주목 화소에 대한 보정 파라미터와 상기 주목 화소를 둘러싸는 복수의 상기 주변 화소에 대한 보정 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 화상 형성 장치.
감광체를 노광하기 위한 광 빔을 출사하는 광원과,
상기 광 빔이 감광체를 주사하도록 상기 광 빔을 편향시키는 편향 수단과,
상기 편향 수단에 의하여 편향된 상기 광 빔을 상기 감광체로 유도하는 광학 수단과,
출력 화상에 포함되는 각 화소에 대응하는 화소 데이터를 생성하는 데이터 생성 수단과,
상기 광 빔이 상기 감광체를 주사하는 주사 방향에 있어서 상기 광 빔에 의하여 노광됨으로써 상기 감광체에 형성되는 주목 화소를 중심으로 하는 정전 잠상의 전위 분포의 불균일성을 보정하기 위한 보정 데이터로서, 상기 주목 화소가 상기 광 빔으로 노광되는 것에 의한 상기 주목 화소를 둘러싸는 주변 화소의 화소 위치의 전위 변화량을 나타내는 상기 보정 데이터를 출력하는, 출력 수단과,
상기 주목 화소의 화소 데이터와, 상기 보정 데이터에 기초하여 보정된, 상기 주목 화소의 화소 데이터를 보정하는 보정 수단과,
상기 주목 화소를 형성하기 위하여, 상기 보정 수단에 의하여 보정된 화소 데이터에 기초하여 상기 광원을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 화상 형성 장치.
제5항에 있어서,
상기 출력 수단은, 상기 주사 방향의 위치에 대응시킨 상기 보정 데이터를 기억하는 기억 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 화상 형성 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 보정 데이터는, 상기 주목 화소에 대응하는 보정 파라미터와, 상기 주변 화소에 대응하는 보정 파라미터를 포함하는 2차원 필터이고, 상기 보정 수단은, 상기 주사 방향에 있어서의 상기 주목 화소의 위치에 따라 상기 출력 수단으로부터 출력되는 상기 2차원 필터에 기초하여 상기 화상 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하는, 화상 형성 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 편향 수단에 의하여 편향된 상기 광 빔을 수광하고, 상기 광 빔을 수광한 것에 따라 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성 수단과,
상기 동기 신호보다도 고주파의 신호인 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 생성 수단과,
상기 클럭 신호를 카운트하는 카운터를 구비하고,
상기 카운터의 카운트값은 상기 주사 방향의 위치에 대응하는 값이며,
상기 출력 수단은, 상기 카운터의 카운트값에 기초하여, 상기 카운트값에 대응하는 보정 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는, 화상 형성 장치.