(57)【要約】【課題】  多光源走査による電子写真プリンタは環境変動によって同期や画素サイズの周期的乱れが発生する。光源毎に同期をとる構成はコストが大きい。【解決手段】  同期を取る光源を疑似乱数によって決定することによって、周期的なタイミング乱れを抑制し、描画パターン上の網点等の周期構造との干渉モアレを防ぐ。【選択図】  図４
2013119245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の感光体に対する潜像描画を複数の光源（光源数＝k）で行う電子写真方式の印字装置で光源の空間配置が１次元配置であって、
・前記複数光源の個別の画素描画開始時間の制御手段と(200)、
・ 前記複数光源間の走査開始時間差の保持手段と、
・ 光走査タイミングの検知手段と(204)、
・ 前記複数光源の選択手段と、
・ 光走査タイミングの検知用光源の選択手段と、
・ 前記選択光源によって選択される光源を決定するk個の異なる値を生成する疑似乱数生成手段とを有し(203)、
各光走査毎に光走査タイミングの検知用光源を疑似乱数によって再選択し、前記走査開始時間差の保持手段の値から光走査の検知タイミング光源として選択された光源と他の光源との光走査開始時間の差を算出し、それぞれの光源の描画開始時間を決定し、描画動作を行うことを特徴とする印字装置。
【請求項２】
単一の感光体に対する潜像描画を光源の配置が２次元配置である複数の光源（光源数＝m行×n列）で行う電子写真方式の印字装置であって、
光源を同時に発光させた時、感光体上の各行の光源が主走査方向にそれぞれ異なる照射位置を有し、各列の光源は主走査座標において同一の照射座標を有し、
・前記複数光源の個別の画素描画開始時間の制御手段と(200)、
・ 前記複数光源間の走査開始時間差の保持手段と、
・ 光走査タイミングの検知手段と(204)、
・ 前記複数光源の選択手段と、
・ 光走査タイミングの検知用光源の選択手段と、
・ 前記選択光源によって選択される光源を決定するm個の異なる値を生成する疑似乱数生成手段とを有し(203)、
各光走査毎に光走査タイミングの検知用光源を疑似乱数によって再選択し、前記走査開始時間差の保持手段の値から光走査の検知タイミング光源として選択された光源と他の光源との光走査開始時間の差を算出し、それぞれの光源の描画開始時間を決定し、描画動作を行うことを特徴とする印字装置。
【請求項３】
単一の感光体に対する潜像描画を光源の配置が２次元配置である複数の光源（光源数＝m×n）で行う電子写真方式の印字装置であって、
光源を同時に発光させた時、感光体上の照射位置が列方向にも行方向にも同一の照射座標を有さず、
・前記複数光源の個別の画素描画開始時間の制御手段と(200)、
・ 前記複数光源間の走査開始時間差の保持手段と、
・ 光走査タイミングの検知手段と(204)、
・ 前記複数光源の選択手段と、
・ 光走査タイミングの検知用光源の選択手段と、
・ 前記選択光源によって選択される光源を決定するm×n個の異なる値を生成する疑似乱数生成手段とを有し(203)、
各光走査毎に光走査タイミングの検知用光源を疑似乱数によって再選択し、前記走査開始時間差の保持手段の値から光走査の検知タイミング光源として選択された光源と他の光源との光走査開始時間の差を算出し、それぞれの光源の描画開始時間を決定し、描画動作を行うことを特徴とする印字装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多光源同時走査による描画システムを有する印字装置の印字タイミング補正手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置においては感光体に光描画をおこなった潜像をトナーで現像し、トナー像を用紙に転写し、熱および圧力で用紙に定着させ印字出力する。
【０００３】
光走査型の印字装置においては光描画を単独ないし複数の微小光源の走査によって実行する。
【０００４】
単独ないし少数の光源の光走査型の印字装置は搬送方向と走査方向が直交し、描画位置の決定は、用紙搬送と光走査の組み合わせで決定される。
【０００５】
走査開始位置からのタイミングによって搬送方向と直交する方向の印字位置が決定される。
【０００６】
光源の走査光の走査開始位置を光センサで検知、同期信号を生成して描画画素列をその同期信号を基準として光源の駆動信号として送り出し感光体上に光走査による電位潜像を生成する。
【０００７】
より精密で微細な印字画像を生成するためにはより高解像度な光描画機構が必要になる。そして印字出力物の生産性を上げるためには、印字速度が速いほうが望ましい。これらの両者は共に光走査の駆動回路において高速な動作を要求する。
【０００８】
生産性を上げる為に印字解像度を変更せずに用紙搬送スピードを２倍に上げた場合、一画素を描画するための描画クロックは２倍の周波数が必要になる。
【０００９】
印字品位を向上させる為に印字スピードを変更せずに印字解像度を２倍にした場合、主走査方向と副走査方向それぞれに２倍の印字解像度が必要になるので描画クロックは４倍になる。
【００１０】
初期のレーザープリンタが８枚／分の印字速度で印字解像度が３００dpiで有った。現在の電子写真方式のデジタル複写機においては生産性向上のための搬送速度の向上と、解像度の向上による印字品位の改善の双方が実施されている。
【００１１】
印刷速度が一分間に数十枚以上の出力を行い、印字解像度も印字解像度は６００dpiから１２００dpiが主流である。概算するとレーザー光源の一画素の駆動周波数は初期の製品と比較して３０倍〜１００倍高い周波数で動作させている。現時点でも生産性を落とさずにより高品質の出力物を生成する要求は高く、更なる高速駆動を行う必要がある。このためには光源として高速で発光のオンオフが可能なレーザー素子とそれを駆動する電子回路が必要になる。
【００１２】
単一光源で光走査の速度向上を図る方式は既に限界で、採用する光源や周辺部品のコストが幾何級数的に増大する。対策として単独の光源の光学系電気駆動系よりも複数の光源を用いていくつかの走査線を同時に走査する光学系電気駆動系が採用されてきている。複数の廉価な光源と駆動回路の方が、トータルコスト的に有利な状況である。
【００１３】
光源の数を倍に増やせば光走査用のポリゴンモーターの回転数を半分に、あるいは画像信号の駆動周波数を半分に押さえることが可能である。このとき低廉な機械部品や電子部品の採用が可能になる。性能向上に割り当てることも可能である。
【００１４】
複数の光源で複数の走査線を同時に走査し光描画することによって、副走査方向の印字密度を向上させることが可能になる。走査密度を一定に保てば光源数の増加分だけ搬送速度のスピードアップが可能になり生産性が向上する。
【００１５】
一方で複数の光源を使用する場合には光源間の光量、光学配置を揃え、複数の光源の間に平行な光軸を用意するための種々の調整コストが必要になる。
【００１６】
調整コストを低減させるためまた多光源を廉価に用意するためには複数光源を一つの半導体デバイスとして１チップ化して作成する事が有効な手法である。
【００１７】
単一デバイス化により平行性の確保など機械的調整コストの一部を半導体デバイスの製造技術へと転嫁することができる。単一デバイス上に個々に生成されたそれぞれの光源は近接していると相互に熱干渉を起こす。例えば1200dpiの走査線間隔はおよそ21μm前後であるが、このような近接した間隔で光源を配置すると相互に熱干渉を起こす。よって光源の素子の間隔としてより広い間隔を確保したデバイスを作成する。
【００１８】
しかるのち図１に示すように、光源の間隔がより広いDである光源アレイを走査方向に対して傾斜配置させることによって各光源の印字走査密度dをDより小さな21μmに持っていくことができる。
【００１９】
d＝D×sinθ
L＝D×cosθ
という関係を有している。
【００２０】
拡大光学系でなければLが例えば100μmの間隔だった場合にはθを12度程度に設定すれば光源間隔を21μmに持っていくことが出来る。
【００２１】
このときにLは98μm程度になる。このような傾斜配置によって光源間隔の広い素子で走査密度を高める事が出来る。傾斜配置の代償として主走査方向の各光源の位置が異なる為に、各光源の駆動信号の走査タイミングもそれぞれ異なることになる。
【００２２】
これら各光源の光束は空間的にも時間的にも集中しているのでセンサによる同期信号の光源別の分離が難しい。空間的精度ないし時間分解能の非常に高い同期光学系と受光センサを用意する必要がありコストがかかる。
【００２３】
低コストな解決手段として、多光源のうち一光源のみで同期を取り残りの信号は代替信号を使用する。多光源の光源間の走査タイミングのずれは空間配置によって常に一定であると考え、各光源間の走査タイミング差をあらかじめ計測しておく。
【００２４】
一光源の走査タイミングから残りの光源の走査タイミングは実測しないでも算出出来る。タイミングの差をあらかじめ治具等によって遅延量計測をおこなっておき、一つの光源の同期信号と遅延量から残りの光源の走査タイミング用の同期信号を生成して描画の為の同期信号とする。特許文献１に本手法が提示されている。
【００２５】
実際の光学系は自己発熱や環境温度の変動によって実効的な光学路が伸縮するので、算出した走査開始タイミングの時定数に狂いが生じる。これにより描画開始位置に微細な変動が生じる。
【００２６】
多光源走査の各光源は物理的配置が微細に異なるのでそれぞれ異なった量の時定数の変動が有る。定数走査タイミングがずれたのにもかかわらず走査開始タイミングの時定数として一定値を使用し続ける事によって実同期をとっていない走査画像の描画位置が走査毎に周期的にずれる。
【００２７】
光源数が２程度ではこの現象はあまり目立たないが、光源数が増えるほど両端の光源間が開き、主走査副走査方向の画素ずれの周期が長くなる傾向にある。1200dpiの走査密度の印字のとき、光源が２ならば周期は21umであるが、光源の数が８ならば搬送方向の画素ずれの周期が148um程度にまで広がる。
【００２８】
しかし、光源の数を増加させる事によって上述したような方法では光源間の走査タイミングが微細に揃わない影響が画像に顕著に現れる。
【００２９】
８画素周期で主走査方向への画素ずれが存在している場合、この値と印刷物でよく使用される150線から175線の網点周期は143〜167umと近い周期である。
【００３０】
画素ずれ周期と網点等の周期諧調パターンとが近い周期になり干渉して長周期モアレが発生して印字画像が劣化する。
【００３１】
特許文献２においては走査時間の計測による時定数の校正機構が提示されているが、複数の光センサを必要とし、コストがかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特開２００６−１８７８６８号公報
【特許文献２】特開２００６−２０８６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
本発明の目的は、電子潜像生成において単一走査において複数光源を使用する時に発生しやすい環境変動による走査タイミングの微細変動による周期性の描画位置ずれを視覚的に認識しがたくし、印字出力品位低下を抑制することができ、環境変動が無い場合は画質に影響を及ぼさず、環境変動が有る時に同期位置の周期性揺らぎに変調を加えることによって、周期性揺らぎの影響を低減できる印字装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
単一の感光体に対する潜像描画を複数の光源（光源数＝k）で行う電子写真方式の印字装置で光源の空間配置が１次元配置であって、
・前記複数光源の個別の画素描画開始時間の制御手段と(200)、
・ 前記複数光源間の走査開始時間差の保持手段と、
・ 光走査タイミングの検知手段と(204)、
・ 前記複数光源の選択手段と、
・ 光走査タイミングの検知用光源の選択手段と、
・ 前記選択光源によって選択される光源を決定するk個の異なる値を生成する疑似乱数生成手段とを有し(203)、
各光走査毎に光走査タイミングの検知用光源を疑似乱数によって再選択し、前記走査開始時間差の保持手段の値から光走査の検知タイミング光源として選択された光源と他の光源との光走査開始時間の差を算出し、それぞれの光源の描画開始時間を決定し、描画動作を行うことを特徴とする。
【００３５】
本構成によって、環境変動が発生したときに、周期性を抑制し、長周期モアレによる印字画像の劣化を抑制する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば電子潜像生成において単一走査において複数光源を使用する時に発生しやすい環境変動による走査タイミングの微細変動による周期性の描画位置ずれを視覚的に認識しがたくし、印字出力品位低下を抑制することが可能になる。
【００３７】
環境変動が無い場合は画質に影響を及ぼさず、環境変動が有る時に同期位置の周期性揺らぎに変調を加えることによって、周期性揺らぎの影響を低減させる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】斜め配置の光源アレイ模式図である。
【図２】実施例１の構成概略図である。
【図３】画像印字装置の機構構成図である。
【図４】実施例１の動作フローチャートである。
【図５】実施例２の光源配置例である。
【図６】実施例３の光源配置例である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
〔実施例１〕
図２は本発明の機構部の構成概略図である。
【００４０】
図３は画像印字装置の機構構成図である。
【００４１】
４００は画像入力機構である。４００は画像情報の取り込みを行う。４０１は通信手段である。４０１は外部機器との通信を実施する。
【００４２】
画像情報は４００から直接取り込まれる以外にも、４０１より描画情報や画像情報を受け取り生成することによって作り出される。
【００４３】
４０２は演算手段である。４０１を経由して受け取った描画情報を処理して画像を生成したり、画像情報を印字機構で印字するのに適した画像フォーマットに変換したり、各種処理を行う。４０３は記憶手段であり、４０２が実行するプログラムや文字の書体情報等が格納されている。４０４は画像出力機構である。４０５は一次記憶手段である。
【００４４】
ページメモリーや４０１から受け取った情報を一次保存する受信バッファ、各プログラムの一時的な作業情報の保存、４００から読み込んだ処理前の画像情報を一次格納、等の様々な用途に用いられる。
【００４５】
一次記憶手段４０５は演算手段４０２他、多様なアクセスが有り競合する。タイミング的にタイトな情報のアクセスには適さず、光源に直接１００のデータを送出するのは難しい。
【００４６】
そこで、４０５におけるメモリーアクセス競合をさける為に一光源の一走査分の画像情報を１００からとりだして蓄えておくラインバッファ群やその他のタイミング調停機構として４０４がある。
【００４７】
４０６は入出力であり、印字メカニズムの各部分を所定のタイミングで実行し印字出力を得る。４０７は用紙搬送機構である。４０８は光走査機構である。
【００４８】
本発明においては少数の光源で搬送方向と直交する向きに走査を行う構成とする。
【００４９】
４０９は現像機構である。４１０は定着機構である。少数光源の光源の数をkとする。１００はページメモリーである。１００は光描画時に実際に使用されるビットマップないし多値の二次元画素列である。一次記憶手段４０５の上に構成される。４０４の構成要素が２００、２０３、１５０〜１５０＋k−１である。１５０〜１５０＋k−１がラインバッファ群である。
【００５０】
ラインバッファは印字メカニズムの光走査と搬送タイミングに合わせて画像イメージの送出データを同期させる機構である。ラインバッファからの画素列情報の送出タイミングは同期センサ信号から生成された読み出し開始信号によって決定される。２０４が同期センサであり、印字領域外に有る。
【００５１】
印字領域外で光源を光らせ２０４で検知することによって同期信号が発生する。同期センサからの信号が一つしかこないので、それぞれのラインバッファの為の疑似起動信号を形成する機構が必要になる。
【００５２】
２００はそれぞれのラインバッファ駆動開始信号を形成する同期回路である。同期センサの入力を基準とし、個々のラインバッファの起動タイミングに合わせた遅延量が加減されてそれぞれのラインバッファの読み出し開始タイミング信号となる。
【００５３】
２０３からの設定値と２０４から出力された同期信号に基づいて、それぞれの光源駆動用の開始信号を設定されたタイミングのもとに送出する。
【００５４】
１９０〜１９０＋k−１はクロック発生回路である。２００によって指示されたタイミングによって位相がシフトされラインバッファ情報を一画素ずつ読み出す駆動信号として使用される。１７０〜１７０＋k−１はレーザーダイオードである。
【００５５】
ラインバッファから読み出された画素情報を駆動信号として動作する。１７０〜１７０＋k−１は画素情報以外に、同期発光を実施する必要が有る。１８０〜１８０＋k−１は論理和回路である。
【００５６】
２００から指示された同期発光とラインバッファ出力の双方で１７０〜１７０＋k−１が発光するように２系統の入力の論理和を取っている。２０３は制御機構であり、２００がそれぞれのクロック発生回路の駆動開始信号を発生する為の時定数を設定し、個々の光走査が正しいタイミングで感光体上を走査するように２００を制御する。
【００５７】
２０３には同期光源を選択する為に光源の数と等しい範囲の疑似乱数発生手段と、選択された同期光源に対する個々の光源の時定数テーブルが内包されている。３００はポリゴンミラーであり、レーザーダイオード群の出力する光束を感光体上で走査させる。３０１は光学系であり、ポリゴンミラーにおける等角走査を感光体上の等速走査に変換する機構である。３０２は感光体であり搬送用紙とブレが生じないようにドラム形ないしベルト形状を取る。
【００５８】
電子写真方式の印字装置においては下記の手順で感光体が使用される。感光体を光走査の前に帯電させておく。感光体で光が当たった部分は電流が流れ、電位が変動する。感光体上では光源群の描画によって光描画が行われた光像は電位潜像となる。
【００５９】
３０３は現像器である。トナーを感光体上の潜像に供給し潜像をトナー像として実像化する。帯電したトナーが供給され、トナーの付着性は電位によって異なり，光描画部分と非描画部分に異なる付着性を示し、電位潜像がトナー像として現像される。
【００６０】
３０４は転写機構である。感光体上現像されたトナー像を、用紙３０５に転写する。用紙に転写されたトナー像は用紙搬送経路上において３０４より後段に存在する不図示の定着機構において熱と圧力で用紙に固定され、印字出力となる。
【００６１】
k個の同期光源から一つが選択された時点で光源間の走査開始時間差の情報から、同期光源と各光源の走査開始時間差を算出する。感光体上の光走査時間をVとする。
【００６２】
図１に示すように各光源の間隔D12、D23、D34…に対応した主走査方向の間隔L12、L23、L34…を走査する時間はTij＝Lij／Vの関係である。
【００６３】
先頭の光源B1を同期信号として、同期から先頭光源の駆動開始までの時定数をT0とする。
【００６４】
B2の時定数はT0＋T 12となる。B3の時定数はT0＋T 12＋T 23となり、以降の光源の時定数はTijの累積値をT0に加算した形となる。光源B2を同期信号とした場合にはB1の時定数はT0−T 12となる。B2の時定数はT0となる。B3の時定数はT0＋T 23となる。
【００６５】
以上のように任意光源を同期光源とした時の各光源の時定数はT0とTijから演算可能であり光源を任意に選択してもそれぞれの光源の時定数は算出可能である。
【００６６】
本実施例においては同期光源毎に演算済みの時間差情報のテーブルを用意しておき２０３が保持する。疑似乱数によって同期光源が選択された時点で対応する時定数群を２００に設定する。テーブルの選択情報として光源の選択情報を流用し、インデックスとしてテーブルを参照する。制御機構２０３はフローチャート図４のような手順で本発明の制御を実施する。
【００６７】
印字シーケンスにおいて本発明に特徴的な機構は、光走査タイミングにおいて実装される。印字シーケンス(1000)が開始され、給紙動作を行い給紙センサが用紙を認識し搬送が正常に行われたことを確認する。(1001)そして本発明の実施としてポリゴンミラー鏡面の一回の光走査毎に。光源の中から一つを選択し、同期光源とする為に範囲がkである疑似乱数値を算出する。(1002)同期光源に対する各光源の時定数を設定する。(1003)同期期間に同期光源として選択された光源を発光させる。(1004)同期光源からの走査光をセンサーによって受光し同期信号として発生させる。(1005)。
【００６８】
各光源はそれぞれ設定された自分の時定数に従って、同期に対して画像描画を遅延させる。(1006)ラインバッファ上のデータに従って描画を開始する。(1007)ラインバッファ上のデータを送出後にラインバッファ上のデータを更新する。(1008)印字画像の終了を確認する。(1009)。
【００６９】
一つの走査が終了すると、また疑似乱数によって光源が同期光源として選択され、同期光源に対応した各時定数が設定され、と一連の処理を連続して行い、印字終了まで継続される。印字シーケンスを終了させる(1010)。
【００７０】
テーブルから取り出された同期タイミング情報が印字機構の走査タイミング情報と合致していた場合には、本発明特有の任意の光源の選択に対して相対的な描画位置は変動しないので画像には変化が生じない。
【００７１】
印字機構、光学系等の変動によって時定数と実際の光源の描画タイミングに変動が生じたときに変動量の周期性が攪乱される。
【００７２】
〔実施例２〕
光源列が１次元配置でなく縦横に２次元配置を有している場合には配置によって必要な乱数配置が異なる。
【００７３】
実施例２は図５のような平行四辺形配置の光源アレイを有している装置における実施例である。
【００７４】
図５に示す配置においては、一つの列において主走査方向の配置はそれぞれ異なっており、一つの行方向においては主走査方向の配置はそれぞれ一致する。
【００７５】
よって同時に任意の一列ないし一行を発光させたとき、列発光はそれぞれ異なった主走査座標に照射を行うが、行方向においては同じ主走査座標に光スポットが位置することになる。
【００７６】
このような配置の光源アレイにおいては、疑似乱数は列方向の選択さえ実施すれば良く、光源数分の選択を実施する必要が無い。
【００７７】
m列×n行の光源アレイを使用した印字機構において、疑似乱数は異なるm値を発生すれば良い。
【００７８】
光源からの時定数も異なる行でも同じ列ならば共用でき、クロック発生回路は光源と同数ではなく、m個用意すれば良い。
【００７９】
〔実施例３〕
実施例３は図６のような平行四辺形配置の光源アレイを有している装置における実施例である。
【００８０】
製造上は各光源が直交配置している方が容易なので、正方形ないし長方形に配置した２次元の光源アレイを実装した構成をとる印字機機も有る。
【００８１】
図６に示す配置においては、列においても行においても主走査方向の配置はそれぞれ異なっている。
【００８２】
同時に発光させたときに同じ主走査座標に光スポットが位置する光源は無い。
【００８３】
このような配置の光源アレイにおいては、光源数分の選択が必要であり、１次元配置の光源と構成は同じになる。
【００８４】
m列×n行の光源アレイを使用した印字機構において、疑似乱数は異なるm×n値を発生すれば良い。
【００８５】
クロック発生回路も共用は出来ず、光源数だけ必要になる。
【００８６】
素子間の時定数差の算出は負値が混在するので事前の演算はやや複雑になるが機構構成においては実施例１と同じ構成となる。
【符号の説明】
【００８７】
１００はページメモリーである。
１５０〜１５０＋k−１はラインバッファである。
１７０〜１７０＋k−１はレーザーダイオードである。
１８０〜１８０＋k−１は論理和回路である。
１９０〜１９０＋k−１はクロック発生回路である。
２００はタイミング生成回路である。
２０１は濃度センサである。
２０２はＡ／Ｄ変換機である。
２０３は制御機構である。
２０４は同期センサである。
３００はポリゴンミラーである。
３０１は光学系である。
３０２は感光体である。
３０３は現像器である。
３０４は転写機構である。
３０５は用紙である。
４００は画像読み取り手段である。
４０１は通信手段である。
４０２は演算手段である。
４０３は記憶手段である。
４０４は画像出力機構である。
４０５は一時記憶手段である。
４０６は入出力である。
４０７は用紙搬送機構である。
４０８は光走査機構である。
４０９は現像機構である。
４１０は定着機構である。
１０００は印字シーケンス開始ステップである。
１００１は印字待ちステップである。
１００２は疑似乱数算出ステップである。
１００３は時定数設定ステップである。
１００４は同期光源選択発光ステップである。
１００５は同期待ちステップである。
１００６は時定数遅延ステップである。
１００７は描画開始ステップである。
１００８は画像補充ステップである。
１００９は画像終了確認ステップである。
１０１０は正常終了ステップである。
【図１】
2013119245.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013119245.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013119245.tif 000007
【図６】
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