(57)【要約】【課題】  従来手段の湾曲補正では、走査線を成す画素が十分小さくないと、補正段差が画像内に視認され、画像の劣化が起こる。画素の正確さにもよるが、特に６００dpi以下の解像度では顕著となる。【解決手段】  画像処理によって、レーザ走査線の副走査方向湾曲を補正する場合に、走査線毎の湾曲補正用画像ずらし位置を、2次元面内の補正点毎に、主走査に微小にランダム移動させることによって、湾曲補正段差を見えにくくする。よって、画像処理による湾曲補正で、光学部品、光学調整、駆動調整にかかる部品要求精度、機能を低減し、コスト削減を図りつつ、デジタル画像処理による良質な画像を得る。【選択図】  図７
2011005712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光媒体上にレーザスポットを偏向して主走査させ、かつ主走査と垂直な方向に副走査させ、画像データにしたがってレーザを点灯制御し、画像を形成するレーザ走査型画像形成装置において、
レーザ走査線の副走査方向湾曲を補正するための、湾曲補正する主走査位置と副走査変位補正量のデータを保持する補正データ保持部を備え、
レーザ走査線単位の2次元配列画像データを、前記補正データに従って副走査方向にシフトして湾曲補正する湾曲補正画像処理部を備え、
走査線毎と主走査位置毎に特定される各湾曲補正位置を、主走査にレーザスポット以下の精度で主走査方向に微小乱数変動させるシフト位置乱数発生部を備え、
前記乱数に従って前記湾曲補正画像処理部が画像データ処理を行うことを特徴とする、レーザ走査型画像形成装置。
【請求項２】
前記レーザ点灯制御は、レーザスポット径主走査時間未満の微小画素時間単位においてPWM点灯制御され、前記乱数変動は、該PWM制御における微小画素時間単位の発光時間制御と共に画像処理されることを特徴とする請求項1に記載のレーザ走査型画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号によって変調されたレーザ光を像担持体上を主副に走査し、画像を形成するプリンタにおいて、走査線の副走査湾曲位置ズレを画像データ処理によるレーザ点灯制御によって補正する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のプリンタは、高画質化・高速化・高機能化と共に、装置本体を安価にしたいニーズがある。特にレーザ走査型画像形成装置では、レーザ走査のためのレンズや支持部材、回転多面体など、画像形成位置精度を高く保つために、幾何精度の高い高価な部品が用いられる。そこで画像データ処理やレーザPWM等のデジタル補正技術を用いることで要求幾何精度を低下させ、安価に装置を形成するための技術発明発案がなされている。その中の１つの補正対象として、レーザの走査線湾曲があげられる。回転多面鏡、ｆθレンズ、ミラーを用いた一般的なレーザ走査型プリンタにおいては特にｆθレンズの製造誤差、光路からの取り付け誤差によって、走査線湾曲が発生し、ミラーの傾斜や、像胆持体の傾斜によって走査線傾斜が発生する。この走査線湾曲や傾斜を補正するため、2次元配列のデジタル画像を、湾曲点に合わせて副走査方向にシフトして補正する技術が提案されている。以下、これらの走査線傾斜も含めた走査線の理想位置からのズレ・歪みをて湾曲と呼ぶこととする。
【０００３】
特許文献１、特許文献２、特許文献３は、このデジタル湾曲補正の従来例であり、図９は特許文献１の発明の、走査線と画素に基づき補正状態を図示した例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平2-50176号公報：リコー
【特許文献２】特開2003-276235公報：富士ゼロックス
【特許文献３】特開2003-182146号公報：富士ゼロックス
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来手段の湾曲補正では、走査線を成す画素が十分小さくないと、補正段差が画像内に視認され、画像の劣化が起こる。画素の正確さにもよるが、特に６００dpi以下の解像度では顕著となる。
【０００６】
上記補正段差が視認されるとして、以下の２つの要因が考えられる。
【０００７】
第１の要因は、画像濃度を安定させるためのディザ等の画像処理によって数画素レベルのミクロにおいて規則的ドットの配置がなされる。この規則性は、ディザの角度や、様々な段階の濃度における画素の分布に応じて規則的に決められている。第2の要因は、曲がり補正等の位置は主走査方向の位置で決まっている。
【０００８】
この2つの要因からなる斜め線方向と縦線方向との干渉によって、2次元画像で副走査方向に常に同じ位置で段差が発生し、マクロ的に画像劣化が見えやすくなってしまうことにある。
【０００９】
図1０は一般的なレーザスキャナによる主走査直線潜像からなる左45度のパターンである。実際には図1１のように湾曲するとして、図1２のように湾曲補正したとする。ここで、レーザスポットの裾引き光での積算露光量を考慮すると、画像データ露光点と点の間は露光量が高くなり、図１３のように、点が結合して画像が形成される。ところが、図１３の湾曲補正位置では点が規則的に必ず離れてしまうため、その他の点間とは異なり、結合が発生しなくなる。これも規則的に発生するので、このような画像をマクロで見た場合、段差位置に縦に細く白い線が見えてしまう。逆の場合もあり、積極的に結合が発生してしまい、段差位置に縦に細く黒い線が見えてしまう場合もある。
【００１０】
図1２は、文献3に記載の中間発光光量で欠陥を見えにくくする画像データ処理例があるが、この場合も縦方向の補正位置に対して同じ画像処理がなされるため、上記要因説明にある干渉を抑えきることができない。たとえば図１１の５０％の中間調処理をされた部分が、スクリーンディザの種類、濃度、角度によっては、縦筋として見えやすくなってしまうという問題が残る。
【００１１】
このように従来の補正方法では、６００dpi走査線の湾曲の絶対量は走査線幅の1副走査画素前後にまで小さくできるが、補正位置が主走査で同じで、縦線方向の処理であるため、それ以外の角度に特性を持った画像データとのビートで、縦スジ方向の画像劣化を伴ってしまうという問題点があった。
【００１２】
そこで、本発明はこれらの問題点を解決した湾曲補正用画像データ処理方法とそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本出願に係る発明の画像形成装置は、つぎの手段を備えることを特長とする。
【００１４】
（手段1）
感光媒体上にレーザスポットを偏向して主走査させ、かつ主走査と垂直な方向に副走査させ、画像データにしたがってレーザを点灯制御し、画像を形成するレーザ走査型画像形成装置において、
レーザ走査線の副走査方向湾曲を補正するための、湾曲補正する主走査位置と副走査変位補正量のデータを保持する補正データ保持部を備え、
レーザ走査線単位の2次元配列画像データを、前記補正データに従って副走査方向にシフトして湾曲補正する湾曲補正画像処理部を備え、
走査線毎と主走査位置毎に特定される各湾曲補正位置を、主走査にレーザスポット以下の精度で主走査方向に微小乱数変動させるシフト位置乱数発生部を備え、
前記乱数に従って前記湾曲補正画像処理部が画像データ処理を行うことを特徴とする。
【００１５】
（手段２）
さらに、前記レーザ点灯制御は、レーザスポット径主走査時間未満の微小画素時間単位においてPWM点灯制御され、前記乱数変動は、該PWM制御における微小画素時間単位の発光時間制御と共に画像処理されることを特徴とする。
【００１６】
（作用）
上記手段を用いて、本発明の湾曲補正用画像処理方法は、微小乱数発生によって湾曲補正位置を揺さぶることによって、画像データの段差による画像の規則的な結合や規則的な非結合の影響を分散化することで、干渉による縦スジを低減し、画質が向上する。
【発明の効果】
【００１７】
従来の方式では、走査線毎の湾曲補正段差が見えやすく、画像が劣化するという問題があったが、
本発明では、画像処理によって、レーザ走査線の副走査方向湾曲を補正する場合に、走査線毎の湾曲補正用画像ずらし位置を、2次元面内の補正点毎に、主走査に微小にランダム移動させることによって、湾曲補正段差を見えにくくなる。よって、画像処理による湾曲補正で、光学部品、光学調整、駆動調整にかかる部品要求精度、機能を低減し、コスト削減を図りつつ、デジタル画像処理による良質な画像を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態例1における画像形成装置の一部の斜視概観図である。
【図２】実施形態例1における画像形成装置の一部の側面概観図である。
【図３】実施形態例1における湾曲補正画像処理部の詳細図である。
【図４】実施形態例1における乱数Ｒ＝３移動時のＡ＝０，Ｂ＝１０湾曲補正段差でのビデオデータ処理の波形図である。
【図５】図４において、乱数Ｒ＝３移動時の湾曲補正段差を、元の画像データ単位で図示したイメージ図例である。
【図６】図４において、乱数Ｒ＝１０移動時の湾曲補正段差を、元の画像データ単位で図示したイメージ図例である。
【図７】実施形態例1における乱数移動時の湾曲補正段差近辺を、元の画像データ単位で図示したイメージ図例である。
【図８】図７のデータに対して、レーザスポットの裾引きによる画素の結合、非結合イメージを図示した例である。
【図９】従来例の湾曲補正段差近辺を、元の画像データ単位で図示したイメージ図例である。
【図１０】従来例の湾曲補正前の2次元配列画像データを、画像データ単位で図示したイメージ図例である。
【図１１】図1０のデータに対して、レーザ走査線の湾曲が加わった後の位置を、画像データ単位で図示したイメージ図例である。
【図１２】従来例の湾曲補正後の2次元配列画像データを、画像データ単位で図示したイメージ図例である。
【図１３】レーザスポットの裾引きによる画素の結合、非結合イメージを図示した例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［実施例］
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
［実施形態例1］
図１は、本発明のレーザスキャナを備えた電子写真方式の画像形成装置の構成を示した図である。図１(a)は図１の装置を側面からみた図である。本発明の説明に特に関与する部分を示し、その他の部分は簡単のため省略している。
【００２１】
101は半導体レーザ素子である。
【００２２】
102はポリゴンミラーおよびその駆動装置、
103はレーザ走査開始を検知するフォトセンサ、
104はfθレンズ、
105はレーザ101に発光信号を供給する信号線、
106はレーザ光路、
であり、レーザビームスキャナ100を構成している。
【００２３】
121は感光ドラム、
122は感光ドラムの駆動装置、
123はドラム帯電器、
124はドラム上の静電潜像にトナーを付着させる現像器、
125はドラム上から紙等の記録媒体に転写する転写器、
126は感光ドラムの上のトナー像濃度を測定するトナー濃度検知センサ、
127は画像記録媒体の経路、
であり、感光ドラム121および感光ドラムの駆動装置122を含めてトナー像形成部120を構成している。
【００２４】
151は外部から画像データを入力し保持する画像データ保持部、
152は保持部151から受け取った画像データを湾曲補正シフトおよび演算をおこなう画像データ処理部、
160は湾曲補正部152から受け取った画像データ濃度をレーザ発光時間に変換するレーザＰＷＭ部、
であり、レーザビームスキャナ用画像処理部150を構成している。
【００２５】
190は、画像形成装置のシステム制御部であり、
本装置は、画像処理部150と、スキャナ部100と、トナー像形成部120、がシステム制御部190の指示に従って連携し機能動作する。画像処理部120は装置外部から様々な形態の画像データを受け取り、発光量データを生成送信する。それを受け取ったスキャナ部100は感光ドラム121上にビームを走査し、静電潜像を形成する。トナー像形成部120は静電潜像をトナーにて顕像化する。スキャナの１走査により１本の走査線が感光ドラム121上に600dpiの解像度で1列に並列するようになっている。
【００２６】
次に湾曲補正部152の詳細について説明する。
【００２７】
図３は、図１中の湾曲補正部152の内部回路を拡大したものである。
【００２８】
３０１はビデオ入力信号であり、レーザ発光パターンと同等の画像データである。３０１は4bitの信号線束である。
【００２９】
３０２は主走査同期信号HSYNCであり、動作同期を取るため、図のように各所に分配される。
【００３０】
３１０はラインバッファであり、レーザスキャナ７走査分の７本を備える。
【００３１】
３１１は各ラインバッファの出力データ、
３３０は各ラインバッファの出力データを湾曲補正ポイントに基づいて取り出すラインを選択切替する、湾曲補正用副走査シフタであり、7to1のセレクタが入っている。
【００３２】
３３１はその湾曲補正後の出力データ、
３２０は湾曲補正データ保持部であり、HSYNC302からの画素距離データと、補正量データ（１ライン〜７ライン副走査遅選択）のデータセットを最大32ペア保持している。
【００３３】
３２１は補正量データの出力信号、
３２２は通信信号であり、システム制御部１９０から湾曲補正データ保持部３２０に初期にデータを書き込む。
【００３４】
３２５は擬似乱数発生部であり、
３２６は擬似乱数発生の実行指示信号フラグ、
３２７は擬似乱数信号であり４bitで、符号付16段階の補正量（−7/16〜+8/16）の状態を示す。
【００３５】
３４０は画素境界での重み付け画像データ処理部、
３４１はレーザPWM向けの４bitビデオデータ信号である。
である。
【００３６】
上記のシステムは画像クロック（図示せず）に同期して動作する画像クロック同期回路であり、1画像クロックに1ステップずつ処理がなされ、主走査1ライン分の処理は主走査同期信号HSYNC３０２から開始し、１００００クロック程度の周期で入力される次のHSYNCで次のラインへと処理が移る、クロック同期および主走査同期の画像処理回路である。３０１から入力される画像データは主副ともに６００ｄｐｉで、1画素につき４bitで16段階の濃度データを持っていて、基本的には、この16段階がレーザＰＷＭ部１６０の発光時間として制御される。まずはじめに、通信信号３２２を通じて、システム制御部１９０から湾曲補正データ保持部３２０に初期にデータを書き込む。初期データは、レーザスキャナ製造時の検査工程において走査線の湾曲状態を2次元CCDを備えた測定冶具によって測定した結果を基に決定される（図示せず）。湾曲補正量は本実施例では光学設計上の誤差見積りから、7ライン以下と見積もられるため、7ラインバッファを最大値として用意構成している。７つのラインバッファへは、一番上のバッファへ順に入力データ３０１を書き込んで行き、次のHSYNC３０２が発生すると、上から2番めのラインバッファへ順に書き込むようになり、順番に７ラインまで達すると、次のHSYNC302から、一番上のラインバッファに書き込まれるように動作し、このときには一番上のラインデータは上書きされ、ラインバッファはこのように巡回書込動作をする。
【００３７】
画像データの受信を開始し、先端の余白データ７ライン以上を受信したところから、湾曲補正用のデータシフトが開始される。湾曲補正をおこなわない初期状態では、シフタ３３０は1番から7番のうち、ニュートラルの３番選択が保持されるように保持部３２０から３２１によって指示がなされる。このとき、実行指示３２６は非アクティブ、乱数信号３２７は補正量ゼロを維持している。ここで番号は、ラインバッファそのものではなく、巡回動作するラインバッファの最新データ書込後の3ライン目のバッファがニュートラルの３番がとなるように番号付けされている。
【００３８】
データ保持部３２０は、現在の主走査画素位置をカウントするカウンタを備え、該カウンタはHSYNC302で初期化クリアされる。該カウンタがカウントアップしてゆき保持データの画素距離データと一致すると、補正量データ３２１を所望のデータへ変更する。ここでは、3番から4番へ変更されたとする。シフタ３３０は、指示に従って読み出すラインバッファを3番保持から4番保持へ切り替かわる。これと同時に乱数発生実行指示フラグ３２６が１画像クロック分アクティブになる。乱数発生部３２５はこれに従い、乱数を１画像クロックのみ発生する。ここでは乱数信号３２７はＲ＝値「３」であったとする。重み付け画像データ処理部３４０では、値「３」に従って処理を行う。
【００３９】
図４は上記実行指示アクティブ時の信号のタイミングを示したものである。
【００４０】
４００は画像クロックであり、図の横1マスは1クロック時間に相当する。
【００４１】
４２６は擬似乱数発生の実行指示信号フラグであり、1クロックだけアクティブになっている様子である。
【００４２】
４２７は擬似乱数信号でありアクティブ時にのみ補正量３状態となっている。
【００４３】
４３１はシフタ３３０からきたビデオデータであり、Ｘ，Ａ、Ｂ、Ｃは順に流れてきたビデオデータである。
【００４４】
４４１は重み付け処理結果のビデオデータであり、Ｘ、Ａ‘，Ｂ’、Ｃは順に流れてきたビデオデータである。
【００４５】
である。ここで湾曲補正位置はＡ，Ｂの境界にあり、Ａ，Ｂは元の画像データでは異なるラインバッファにあった画像である。ここで、Ｒ＝３，Ａ＝０，Ｂ＝１０であったとすると、このとき重み付け処理部は、Ａ，Ｂに相当する位置について次のような演算を行う。
【００４６】
Ａ‘＝Ａ＝０
Ｂ‘＝｛Ｒ＊Ａ＋（１６−Ｒ）＊Ｂ｝／１６＝｛３＊０＋１３＊１０｝／１６≒８．１≒８
四捨五入して、Ｂ‘は濃度「８」となる。これはＲ≦７の場合である。
【００４７】
別の乱数発生例として、湾曲補正位置はＡ，Ｂの境界にあり、Ｒ＝１２，Ａ＝０，Ｂ＝１０であったとすると、このとき重み付け処理部は、Ａ，Ｂに相当する位置について次のような演算を行う。
【００４８】
Ａ‘＝｛Ｒ＊Ａ＋（１６−Ｒ）＊Ｂ｝／１６＝｛１２＊０＋４＊１０｝／１６≒２．５≒３
Ｂ‘＝Ｂ＝１０
四捨五入して、Ａ‘は濃度「３」となる。これはＲ＞７の場合である。以上のようにして境界の2画素濃度データは、上記例それぞれについて、図５、図６のように境界を乱数移動した形で画像処理される。
【００４９】
上記アルゴリズムに依れば、保持データ位置から最大±1／2画素内で主走査乱数移動したような効果が得られる。図７、図８は、従来例の図１２と図１３に対比して、本発明の処理結果の例を示したものであり、図７は乱数移動による湾曲補正前の画像データ単位（図中の円、楕円）で示した図であり、図８はその結合イメージを図示している。図８のように、境界部は乱数移動によって結合しやすくなったり、結合しにくくなったり、不安定となるが、図１3のように、湾曲の「補正位置以外は必ず結合」し、「補正位置が必ず非結合」となる場合に比べて、補正位置の縦スジムラは見えにくくなっていることがわかる。これは課題分析で説明した、要因であるディザスクリーン等の斜行角度のある規則的配置データと、湾曲補正位置の垂直角度データとの干渉が、特にその干渉位置＝湾曲補正段差位置において、乱数処理により緩和されたからに他ならない。
【００５０】
［その他の実施形態例］
上記実施形態１では、湾曲補正位置移動のための乱数発生は、レーザＰＷＭの分解能１／１６画素としたが、1画素単位での乱数移動発生でも本発明は実施可能である（実施形態例２）。
【００５１】
ただし、1画素単位のレーザスポット単位の乱数移動となると、本来あるべき画像データ位置からの変動量が大きく、所望の画像データ位置から1画素離れてしまう弊害（画像劣化）が起こり始める。また1画素単位の乱数では2，3種類の離散状態しかないため、本発明の目的である干渉の回避をしにくくなってしまう弊害（画像劣化）がある。
【００５２】
よって、以上に説明したスポット形状（1画素）、さらに画素の結合・非結合の物理的距離（数画素前後と見積られる）を考えると、実施形態１のように1画素未満で乱数移動するほうが望ましい。また乱数移動のための特別な仕組みを新たに設けるより、既存のレーザＰＷＭの構成・分解能力等を利用した複数の離散移動状態を活用するほうが、簡易で、安価に、複数の離散状態を備えた乱数移動が可能となる。
【符号の説明】
【００５３】
100  レーザスキャナ部
101  レーザおよびレーザドライバ部
102  ポリゴンミラーおよびその駆動装置
103  レーザ走査開始検知センサ
104  fθレンズ
105  レーザに発光信号を供給する画像データ通信線
106  レーザ光線
120  トナー像形成部
121  感光体ドラム
122  感光体ドラム駆動装置
123  帯電器
124  現像器
125  転写器
126  トナー濃度検知センサ
150  スキャナ用画像処理部
151  画像データ保持部
152  湾曲補正画像処理部
160  レーザPWM部
190  システム制御部
【図１】
2011005712.tif 000003
【図２】
2011005712.tif 000004
【図３】
2011005712.tif 000005
【図４】
2011005712.tif 000006
【図５】
2011005712.tif 000007
【図６】
2011005712.tif 000008
【図７】
2011005712.tif 000009
【図８】
2011005712.tif 000010
【図９】
2011005712.tif 000011
【図１０】
2011005712.tif 000012
【図１１】
2011005712.tif 000013
【図１２】
2011005712.tif 000014
【図１３】
2011005712.tif 000015