(57)【要約】【課題】  １画素を４ビットに分割するＳＳＴにおいて、レーザＯＮ時間が１／４になるような孤立ドットでは、発光パルス幅が細くなり画像の再現性が悪化してしまう孤立ドットパターンの場合に、発光パルス幅が所定のパルス幅になるように画像データを補正することにより、再現性の高い高品位な画像形成形成装置を提供する。【解決手段】  孤立ドットパターンの場合に、発光パルス幅が所定のパルス幅になるように画像データを補正することにより、再現性の高い高品位な画像形成形成装置を提供する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１画素を所定の分割数Ｍで分割して複数のデータパターンで表される画像データに基づいて変調された光ビームを射出する半導体レーザと、前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡により偏向された前記光ビームにより像担持体上に潜像を形成する画像形成装置であって、
前記画像データを記憶する記憶手段と、
画像クロックから画像クロックの整数倍の高周波クロックを発生する高周波クロック発生手段と、
前記記憶手段により記憶された画像データを、画像データのあらわすデータパターンに応じ前記高周波クロックにより１画素単位内で１画素以内のパルス幅変調信号として出力するパルス幅変調信号出力手段と、
前記パルス幅変調信号出力手段の出力パルスによりレーザを駆動するレーザ駆動出力手段を備え、
前記パルス幅変調信号出力手段は、前記画像データが表す複数のデータパターンの内、孤立ドットを表すデータパターンを補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記孤立ドットを表すデータパターンを補正する場合において、孤立ドットを表すデータパターンが１画素単位内の先頭に位置する場合は、パルス幅変調信号の直後を補正し、孤立ドットを表すデータパターンが１画素単位内の後端に位置する場合は、パルス幅変調信号の直前を補正することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記孤立ドットを表すデータパターンを補正する場合、孤立ドットを表すデータパターンの直前或いは直後を補正することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項４】
前記孤立ドットを表すデータパターンの補正に際し、補正するデータパターンに隣接する他のデータパターンが１／Ｍより小さいドットを表すデータパターンになる場合は、隣接データパターンの補正を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記孤立ドットを表すデータパターンの補正に際し、データパターンが１／Ｍよりも小さいドットを表すデータパターンになる場合にはデータパターンの補正を行わないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像データをデジタルＰＷＭによって作成し、その画像データに応じて光ビームの発光を制御しつつ、光ビームを感光体上へ走査して画像を記録する画像記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置は画像読み取り手段によって読み取った画像を画像データに変換し画像クロックに同期して１画素毎に送信され、その画像データから生成されるパルス信号に基づいて発光が制御されるレーザ光を図３の感光体１１に照射させることによって潜像形成を行い、その後、トナー像を形成し定着器１７を通過させトナー像をシート材上に定着させる。しかしながら、画像クロックが高速で、レーザの発光または消灯する時間が短時間である場合には、レーザの特性及びレーザ駆動回路の特性によりレーザが十分に発光または消灯しない場合がある。
【０００３】
図２は、１画素以内の入力画像データに対するレーザの発光パルス幅を示した図である。図２において、１画素以内の入力画像データとは、例えば１画素を４ビットに分割して表した場合に４ビット内で連続するデータの比率を表したものである。例えば、入力データが１１１１である場合には、４ビット連続しているので１００％、１１１０、０１１１である場合には４ビット中３ビット連続しているので７５％、１１００や１１０１である場合には、２ビット連続しているので５０％であり、０００１や１０１０の場合は連続していないので２５％となる。そして、この２５％となる部分のビットを孤立ドットと呼んでいる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−２９５１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図２（ａ）のように、画像クロックが遅い場合は、１画素以内の画像データ幅に対するレーザの発光パルス幅は、入力画像データに応じた発光パルス幅を得られる。しかし、図２（ｂ）のように画像クロックが高速の場合において、１画素以内の画像データ幅が小さい（短時間）ときには、レーザの発光が十分にされず、また、画像データ幅が大きい（長時間）ときには、レーザが所定の画像データ幅よりも大きな幅で発光した状態になってしまう。特に１画素を４分割して高画質を得る手法を採用している場合において、図２（ｂ）のように２５％発光となる孤立ドットでは、画像データが２５％の発光パターンであるのに対し、実際のレーザ発光のパルス幅が２５％よりも小さくなってしまう。さらに、２５％の発光パルス幅は、レーザ素子及びレーザ駆動回路自体の個体差により安定して同じパルス幅が得られない。よって、できるだけ画像入力データと発光パルス幅の関係が直線性を示している部分を使用するように補正を行い、画像入力データと発光パルス幅の比率が同じになるようにすることが必要となる。図２（ｂ）から判断すると、１画素を４分割する場合において、画像入力データが２５％の孤立ドットを表す場合においてのみ、発光パルス幅が入力データと同じ比率になっていない。よって、画像入力データが２５％の孤立ドットパターンであるときに発光パルス幅も２５％になるように補正を行う必要が生じる。
【０００５】
上記のように、レーザが十分に発光または消灯しない場合があると、シート原稿に描かれている画像と異なった画像となってしまうことになる。高画質、高解像度を要求される今日の画像形成装置では、以上のような画像の再現性の不一致が問題になってしまう。
【０００６】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、１画素を４ビットに分割するＳＳＴにおいて、レーザＯＮ時間が１／４になるような孤立ドットでは、発光パルス幅が細くなり画像の再現性が悪化してしまう孤立ドットパターンの場合に、発光パルス幅が所定のパルス幅になるように画像データを補正することにより、再現性の高い高品位な画像形成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】
【０００７】
上記問題点を解決するための本発明の請求項１の発明は、１画素を所定の分割数Ｍで分割して複数のデータパターンで表される画像データに基づいて変調された光ビームを射出する半導体レーザと、前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡により偏向された前記光ビームにより像担持体上に潜像を形成する画像形成装置であって、前記画像データを記憶する記憶手段と、画像クロックから画像クロックの整数倍の高周波クロックを発生する高周波クロック発生手段と、前記記憶手段により記憶された画像データを、画像データのあらわすデータパターンに応じ前記高周波クロックにより１画素単位内で１画素以内のパルス幅変調信号として出力するパルス幅変調信号出力手段と、前記パルス幅変調信号出力手段の出力パルスによりレーザを駆動するレーザ駆動出力手段を備え、前記パルス幅変調信号出力手段は、前記画像データが表す複数のデータパターンの内、孤立ドットを表すデータパターンを補正することを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記孤立ドットを表すデータパターンを補正する場合において、孤立ドットを表すデータパターンが１画素単位内の先頭に位置する場合は、パルス幅変調信号の直後を補正し、孤立ドットを表すデータパターンが１画素単位内の後端に位置する場合は、パルス幅変調信号の直前を補正することを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記孤立ドットを表すデータパターンを補正する場合、孤立ドットを表すデータパターンの直前或いは直後を補正することを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１記載の発明において、前記孤立ドットを表すデータパターンの補正に際し、補正するデータパターンに隣接する他のデータパターンが１／Ｎより小さいドットを表すデータパターンになる場合は、隣接データパターンの補正を行うことを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１記載の発明において、前記孤立ドットを表すデータパターンの補正に際し、データパターンが１／Ｎよりも小さいドットを表すデータパターンになる場合にはデータパターンの補正を行わないことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レーザの特性及び、レーザ駆動回路の特性に応じた変換テーブルを画像データ変換部内部のＲＡＭに設定することによって、従来補正手段の無かった画像読み取り手段から読み取った画像及び、ＰＣ等の画像と画像形成装置から出力された画像の差を小さくすることが可能であり、高周波数の画像データの場合でも画像データに応じた画像を得ることができるので、画像の高画質化，高解像度化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【００１４】
［第一の実施例］
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を説明する。図３は本発明を採用した一例として示した画像形成装置全体の断面図である。基本的な動作について図３を用いて説明する。１の原稿給紙装置上に積載された原稿は、１枚づつ順次２の原稿台ガラス面上に搬送される。原稿が搬送されると、３のスキャナー部分のランプが点灯し、かつ４のスキャナーユニットが移動して原稿を照射する。原稿の反射光はミラー５，６，７を介して８を通過し、その後イメージセンサー部９に入力される。イメージセンサー部９に入力された画像信号は、直接、あるいは、一旦図示しない画像メモリに記憶され、再び読み出された後、露光制御部１０に入力される。露光制御部１０が発生させる照射光によって感光体１１上に所望の画像が潜像される。次いで、現像器１３によって現像される。上記潜像とタイミングを合わせて転写部材積載部１４、あるいは１５より転写部材が搬送され、転写部１６に於いて、上記現像されたトナー像が転写部材上に転写される。転写されたトナー像は定着部１７にて転写部材に定着された後、排紙部１８より装置外部に排出される。転写後の感光体１１の表面をクリーナ２５で清掃し、クリーナ２５で清掃された感光体１１の表面を補助帯電器２６で除電して１次帯電器２８において良好な帯電を得られるようにした上で、感光体１１上の残留電荷を前露光ランプ２７で消去し、１次帯電器２８で感光体１１の表面を帯電し、この工程を繰り返すことで複数枚の画像形成を行う。
【００１５】
図４は露光制御部１０の構成を示している。図４において、３１はレーザ駆動装置であり、４３は半導体レーザである。半導体レーザ４３の内部にはレーザ光の一部を検出するＰＤセンサーが設けられ、ＰＤの検出信号を用いてレーザダイオードのＡＰＣ制御を行う。レーザ４３から発したレーザビームはコリメータレンズ３５及び絞り３２により略平行光となり、所定のビーム径で回転多面鏡３３に入射する。回転多面鏡３３は矢印の様な方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射した光ビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。偏向ビームとなった光はｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズは同時に走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行う為に、光ビームは、像担持体としての感光体１１上に図の矢印の方向に等速で結合走査される。なお、３６は回転多面鏡３３からの反射光を検出するビームディテクト（以下、ＢＤと呼ぶ）センサであり、ＢＤセンサ３６の検出信号は回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みの同期をとるための同期信号として用いられる。従来よりこの種の画像形成装置のレーザ駆動回路に於いては、１走査中のレーザの光量を一定に保持するために、１走査中の光検出区間でレーザ光の出力を検出してレーザの駆動電流を１走査の間保持するという方法をとってきた。
【００１６】
以下、図５を用いて具体的な制御方法を述べる。この種の画像形成装置に於いては、図５のように１つのレーザ４３Ａと１つのフォトダイオード（以下、ＰＤと呼ぶ）センサ４３Ｂから構成されるレーザチップ４３を用いており、４１のバイアス電流源と４２のパルス電流源の２つの電流源をレーザ４３に適用することによって、レーザ４３Ａの発光特性の改善を図っている。また、レーザ４３Ａの発光を安定化させるために、ＰＤセンサー４３Ｂからの出力信号を用いてバイアス電流源４１に帰還をかけ、バイアス電流量の自動制御を行っている。即ち、シーケンスコントローラ４７からのフル点灯信号により論理素子４０がＯＮ信号をスイッチ４９へ出力することにより、バイアス電流源４１とパルス電流源４２からの電流の和がレーザ４３へ流れ、その時のＰＤセンサー４３Ｂからの出力信号は電流電圧変換器４４に入力され、次いで増幅器４５で増幅され、ＡＰＣ回路４６に入力され、次いでこのＡＰＣ回路４６からバイアス電流源４１に制御信号として供給される。この回路方式をＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌの略）回路方式と言い、現在レーザを駆動する回路方式として一般的である。
【００１７】
レーザは温度特性を持っており、温度が高くなるほど一定の光量を得るための電流量は増加する。また、レーザは自己発熱するため、一定の電流を供給するだけでは一定の光量を得ることができず、これらは画像形成に重大な影響を及ぼす。このことを解決する手段として、１走査毎に前述したＡＰＣ回路方式を用いて、各走査毎の発光特性が一定になるように、各走査毎に一定に流す電流量を制御している。こうして一定光量制御されたレーザ光を、画素変調部４８で変調されたデータでスイッチ４９をＯＦＦ／ＯＮすることで画像を形成している。
【００１８】
次に図４と図９を用いて回転多面体の基本的な動作について説明する。回転多面体３３は図示しないモータによって所定回転で回転する。このモータの動作としては、図８のスキャナモータ制御部にてＢＤセンサ３６で１ライン毎に検出されるＢＤ信号の周期を周期比較部８２において基準周期発生部８３で生成された基準周期と比較し、その周期が目標周期になるように演算部８１において加減速信号を出力し安定に回転するように制御をする。画像の副走査方向への伸長を行う場合は、ＢＤ信号に対する目標周期を短くし回転多面体の回転速度が速くなるようにスキャナモータを制御させて画像形成させる。
【００１９】
図６に、実施例の特徴を示すブロック図を示す。図６は、図５に記載されている変換部４８の内部構成である。図６において、変換部４８内の出力回路部５１に入力される高周波クロックは、図示しないＰＬＬ回路から出力され、基本画像クロックのＮ倍の周波数をもつ。画像データ変換部５０では、図示しない変換テーブルを格納するＲＡＭが存在し、入力される画像データを変換テーブルに応じて変換する。レーザの階調性を表すのに、単位時間内での点灯時間をＰＷＭ変調で制御することがよく行われているため、ここでの説明をＰＷＭ変調（特にデジタルＰＷＭ変調）に関する説明として行う。例えばＭｂｉｔの入力データをＰＷＭ変調する場合、ｎビットのパルス幅信号に変換する。ここで、
Ｍ×２ｘ＝ｎ
となるように定数を決めておく。この画像データ変換部５０では、入力データから、変換テーブル選択信号によって選択されたテーブルに基づいたパルス幅信号を生成し、出力回路にその信号を送信する。出力回路５１では、画像データ変換部５０から得られたパルス幅信号に応じて、図示しないＰＬＬ回路から出力される高周波クロックに同期した画像ＰＷＭ信号、高周波クロックに同期した画像クロック信号を出力し、画像ＰＷＭ信号はレーザ駆動回路に、画像クロック信号は図示しない画像処理部にそれぞれ送信される。
【００２０】
次に画像入力データに対するパルス幅データの補正について説明する。図１は、画像入力データに対するパルス幅データの変換テーブルを示す図である。このテーブルは、１画素をＭ（本実施例では、Ｍ＝４）ビットに分割したパターンデータで構成された画像入力データに対して、３２ビットのパルス幅データに変換したときのテーブルである。通常、画像入力データの１ビットに対して、（１）〜（４）の１／４画素ずつが対応し、レーザはそのパルス幅データに対応した発光を行う。１−１は、入力データに対して変換しないときのパルス幅データを示している。１−２は、パルス幅を補正するための補正テーブルを示している。
【００２１】
また、レーザの発光特性は、レーザの特性及びレーザ駆動回路の特性により図２のようになる。図２（ａ）は画像クロックが遅い場合の画像入力データに対する発光パルス幅の特性を示しており、図２（ｂ）は画像クロックが速い場合の画像入力データに対する発光パルス幅の特性を示している。図２（ａ）の発光特性の場合は、画像入力データと発光パルス幅の比が一致していることから、図１の１−１のテーブルで問題ない。
【００２２】
しかし、図２（ｂ）の発光特性の場合は、画像入力データと発光パルス幅の比が一致していないことから、発光パルス幅を補正する必要がある。特に孤立ドットである２５％の部分はレーザ素子及びレーザ駆動回路自体の個体差によりパルス幅が異なってくるので、図２（ｂ）から、画像の安定性を考え、画像入力データと発光パルス幅の関係が直線性を示している領域になるように図１の１−２のテーブルを用いて補正する。
【００２３】
次に図１の１−２における補正のアルゴリズムについて説明する。図１において、孤立ドットを示す画像入力パターンとしては、１６通りのデータパターンの内、全部で９通りのパターンがある。その９通りのパターンのうちで、何の制限もなく補正できるパターンが０００１、００１０、０１００、１０００、１００１の５通りある。この入力パターンの補正に関しては、孤立ドットの前後に補正ドットを付加して補正する。次に、孤立ドットの補正を行うと他のビットに影響を及ぼす場合の補正について述べる。この場合に当てはまるパターンとしては、１０１１、１１０１、０１０１、１０１０の４通りある。この場合、孤立ドットを補正すると隣接するビットデータが最低限の１／４画素に満たないデータとなってしまう。これでは、入力データに対して出力されるパルス幅が１／４画素分の最低パルス幅より細くなるので、画像クロックか高速の場合には再現性が不十分な画像が出力されてしまう。
【００２４】
よって、入力パターンが１０１０の場合において、孤立ドットである先頭ビットの“１”を補正すると隣接する２番目のビット“０”が１／４画素に満たないデータとなり、さらに３番目のビットである“１”を補正すると、最後尾のビットである“０”が１／４画素に満たないものとなってしまうため、補正は実施しない。さらに、同様に入力パターンが０１０１の場合において、孤立ドットである２番目のビットの“１”を補正すると隣接する先頭のビット“０”が１／４画素に満たないデータとなり、さらに最後尾のビットである“１”を補正すると、３番目のビットである“０”が１／４画素に満たないものとなってしまうので、補正は実施しない。
【００２５】
次に、入力パターンが１０１１の場合についての補正を考える。入力パターンが１０１１の場合、先頭ビットの“１”を補正すると２番目のビット“０”が１／４画素に満たないものになってしまうが、３番目のビットに０”を付加することで、２番目のビット“０”が１／４画素分のデータを確保することが可能となる。この場合、３番目のビット“１”が入力データに対し、少なくなってしまうが、４番目のビットも“１”であるので、画像に与える影響度としてはそれほど大きいものでない。入力パターンが１１０１の場合についても、同様な補正を行うことが可能となる。
【００２６】
上記の補正方法を具体的に表したものが図１−２であり、このテーブルに従って補正が実施される。また、本実施例では、孤立ドットに対して、２ビットの補正を行っているが２ビットに限定されるものではない。また、入力パターンに応じて付加するビットを変化させても良い。また、本実施例においては、入力パターンが１０１０、０１０１には補正を実施せず、入力パターンが１０１１、１１０１のときには補正を実施したが、補正を実施しなくても問題ない。要は画像クロックの速度に応じて、補正の有無や付加するビット数を決定すればよい。
【００２７】
図７に補正を行わない場合の、画像ＰＷＭ信号に対するレーザ発光パルス幅の状態を示す。画像入力データとして４ビットデータが画像データ変換部５０に入力され、３２ビットのパルス幅データとして出力される。さらに、このパルス幅データをもとに、出力回路５１で画像ＰＷＭ信号が出力される。変換テーブルは、補正を行わないため図１の入力データ無変換テーブルが選択される。そして、変換テーブルに基づいたパルス信号がレーザードライバーに出力され、パルス信号に応答してレーザが発光する。
【００２８】
ここで、図に示すように画像クロックが高速化すると、パルス幅データのＯＮ部分（ＨＩＧＨ部分）が非常に短いとき、具体的には図２の（ｂ）の画像入力データが２５％の孤立ドットを表すデータの時に、レーザの特性及びレーザ駆動回路の特性により、レーザ発光パルス幅が短くなってしまう。これを補正するために、図１の１−２の入力データ補正テーブルのように、パルス幅データのＯＮ部分が短い場合において、パルス幅を大きくするように補正（パルスを付加）する必要がある。よって、変換テーブル選択信号を切り替えて、変換テーブルを選択する。そして、そして、変換テーブルに基づいたパルス信号がレーザードライバーに出力され、パルス信号に応答してレーザが発光する。そのときの、画像ＰＷＭ信号に対するレーザ発光パルス幅の状態を図８に示す。この図から、孤立ドットにおけるパルス幅の補正が十分に行われていることが分かる。
【００２９】
よって、以上述べてきたように、孤立ドットを表すパターンを補正することにより、画像データを忠実に再現することができるので、画像クロックが高速になっても画質を劣化させない高品位な装置を提供することが可能となる。
【００３０】
［第二の実施例］
第一の実施例では、画像クロックが高速の場合の補正例を示したが、第二の実施例では画像クロックが第一の実施例ほど速くないが補正が必要な場合について述べる。このような場合においては、補正の方法を第一の実施例と異ならせてもよい。具体的には、第一の実施例の補正では孤立ドットの先頭や後端に補正ビットを付加していたが、画像クロックが第一の実施例ほど高速ではない場合には、孤立ドット両端に補正ビットを付加することが可能である。この場合、他のビットデータが１／４画素よりも小さくなるが画像クロックが第一の実施例ほど高速でないため、画像に与える影響は少ないので、この補正で問題ない。第二の実施例における補正テーブルの一例を図１０に示す。
【００３１】
以上のような補正を行うことにより、画質を劣化させない高品位な装置を提供することが可能となる。
【００３２】
［第三の実施例］
デジタル電子写真システムにおける画像形成方法には、画像情報と露光部との関係で大きく分けて二つの方法がある。一つは画像部を露光するイメージ露光方法（以下、ＩＡＥという）、もう一つは非画像部（背景部）を露光するバックグラウンド露光（以下、ＢＡＥという）である。第一及び第二実施例では、ＩＡＥ方式の補正について述べてきたが第三の実施例ではＢＡＥ方式の補正について述べる。ＩＡＥ方式では入力データが“１”の部分に画像が形成されるため、データ“１”の孤立ドット部分に補正を行ってきた。しかし、ＢＡＥ方式では、入力データが“０”の部分に画像が形成されるので、データ“０”の孤立ドット部分の補正を行う必要がある。そのときの補正テーブルの一例を図１１に示す。
【００３３】
以上のような補正を行うことにより、画質を劣化させない高品位な装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】画像入力データに対するパルス幅データの変換テーブルを示す図
【図２】画像クロックが遅い場合と速い場合の１画素以内の画像入力データに対する発光パルス幅を示す図
【図３】本発明によるカラー画像形成装置の構成図
【図４】画像形成装置の露光制御部の構成図
【図５】レーザ制御回路の構成図
【図６】実施例の制御ブロック図（変換部）
【図７】変換部における画像ＰＷＭ信号生成の例を示すタイミングチャート（変換テーブルは無変換のテーブル）
【図８】変換部における画像ＰＷＭ信号生成の例を示すタイミングチャート（変換テーブルはパルス幅データを補正するテーブル）
【図９】スキャナモータの制御部のブロック構成図
【図１０】第二の実施例における画像入力データに対するパルス幅データの変換テーブル
【図１１】第三の実施例における画像入力データに対するパルス幅データの変換テーブル
【符号の説明】
【００３５】
１  原稿給紙装置
２  原稿台ガラス面
３  スキャナー
４  スキャナーユニット
５，６，７  ミラー
９  イメージセンサー部
１０  露光制御部
１１  感光体
１３  現像器
１４、１５  転写部材積載部
１６  転写部
１７  定着部
１８  排紙部
２５  クリーナ
２６  補助帯電器
２８  １次帯電器
３１  レーザ駆動装置
４３  半導体レーザ
【図１】
2005193589.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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