JP2006123391A - 画像形成装置、および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えばマルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置において、副走査方向補正やスキュー補正を施した場合における画質欠陥を抑制する。
【解決手段】 複数の光源を有し、この光源からのビームを一括走査して像担持体を印字する画像形成装置であって、入力される画像データに対してスクリーン処理を施すスクリーン処理部５２と、スクリーン処理が施される画像データに対してスキュー補正を施し、一括走査による露光の周期的特性とスクリーン処理によるスクリーン周期とに基づいて、像担持体の移動方向である副走査方向に対して画像シフト処理を施すレジ補正処理部５３とを備えた。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置に関し、より詳しくは、例えばカラー画像や白黒画像を印字可能な画像形成装置に関する。

今日、プリンタや複写機等の画像形成装置において、カラーの画像を形成する装置が広く普及している。この種の一般的な画像形成装置として、例えばブラック(Ｋ)、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)の色ごとに設けられた画像形成部が、転写対象（中間転写体である転写ベルトや記録材である用紙等）に対向して並べて配置されたいわゆるタンデム型の画像形成装置が存在している。このタンデム型の画像形成装置では、各々の画像形成部で形成される色の異なる画像が、走行する転写対象に順次転写されて多重化され、カラー画像が形成される。

このタンデム型の画像形成装置では、色ごとに形成された画像を重ねてカラー画像を形成するため、画像形成部の各取り付け位置の誤差、各画像形成部の周速誤差、転写対象に対する露光位置の違い、転写対象の線速の変化等により、形成された画像において色ずれが発生する場合がある。すなわち、色ごとに設けられる画像形成部のアライメントや機械的誤差等がそのまま記録媒体(用紙等)上での色ずれとなる。したがって、この種の画像形成装置では、これらの色ずれ量を測定し、色ずれの発生を抑制するための色ずれ制御(レジストレーションコントロール)を行うことが不可欠となる。この色ずれ制御の一般的な方法として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のマーク(パターン)を転写対象に描き、その位置をセンサで読み取り、その読み取り結果から色ずれを算出してフィードバックし、画像形成部を制御する方法がある。尚、タンデム型の画像形成装置の他に、例えば像担持体を複数回転させてカラー画像を形成するサイクル方式や、いわゆるインクジェット方式などの画像形成装置においても、色ずれ等に対して同様な問題がある。

公報記載の従来技術として、例えば、転写ベルト上の主走査方向の異なる位置に２カ所以上にレジストマークを形成し、基準色と他の色とのずれ量を求め、このずれ量から補正近似関数を算出し、画像のアドレスを変更してスキュー補正を行う技術が存在する(例えば、特許文献１参照。)。また、画像の書き出しのアドレスを変え、段差を持たせて出力することにより、プリンタヘッドの間で発生するスキューをライン単位で補正する技術が開示されている(例えば、特許文献２参照。)。

また、近年、複数の光源からの複数のレーザビームを回転多面鏡により一括走査する、いわゆるマルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置が提案されている。かかるマルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置において、画像記録開始信号とレーザ操作同期信号との時間差に応じて、最初の１ライン目の記録に用いる光源を複数の光源から選択することで、副走査ずれの補正を行う技術が存在する(例えば、特許文献３参照。)。

特開２０００−１１２２０６号公報 特開２００１−８０１２４号公報 特開平８−１４２４１２号公報

図１３(ａ),(ｂ)は、マルチビーム走査光学系(マルチビームＲＯＳ)を用いた画像形成装置における副走査方向ずれ補正について、従来から行われている処理の一例を示した図である。図１３(ａ),(ｂ)では、横に主走査方向(Ａ〜Ｒ)を示し、縦に副走査方向(１〜２４)を示しており、４本マルチビームで走査を行う場合が例に挙げられている。図１３(ｂ)に示すように、副走査方向ずれ補正のために、出力位置の変更が行われ、この変更は、マルチビームの画像形成に用いられるレーザをシフトすることにより行われる。
また、図１４(ａ),(ｂ)は、マルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置におけるスキュー補正について、従来から行われている処理の一例を示した図である。図１３(ａ),(ｂ)と同様に、横に主走査方向、縦に副走査方向をとり、４本マルチビームで描画が行われる。図１４(ｂ)では、図１４(ａ)に対して主走査方向に段階的に出力画像データをシフトさせている。これにより、スキューの歪みを通常のラインよりも小さくすることが可能となり、例えば、基準色に対して傾いて描画される色に対して、良好なスキュー補正を施すことが可能となる。

ここで、図１５(ａ)〜(ｆ)は、マルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置における副走査方向ずれ補正で、ハーフトーン画像の画像シフト例を示した図である。この例に示すマルチビームＲＯＳでは、図１５(ｆ)に示すような４本ビーム(ＬＤ１〜ＬＤ４)で構成されており、図１５(ａ)に示すような副走査方向１６ライン分の幅を持つ画像を出力するためには、図１５(ａ)の左側に示すように、４回の走査が必要となる。図１５(ａ)〜(ｅ)では、所定のハーフトーン画像(４×４ドットの白黒２値画像での市松模様)を例に挙げて、副走査方向の画像シフトの様子を説明している。図１５(ａ)の画像では図１５(ｆ)に示すＬＤ１のレーザで書き出しを開始され、図１５(ｂ)の画像ではＬＤ２のレーザで書き出しを開始している。また、図１５(ｃ)ではＬＤ３のレーザで書き出しを開始し、図１５(ｄ)ではＬＤ４のレーザで書き出しを開始している。更に、図１５(ｅ)では１回目の走査では描画を行わず、２回目の走査タイミングのＬＤ１で書き出しを開始している。図１５に示す例では、図１５(ｆ)に示すように４本ビームの各々の間隔が均等であり、図１５(ａ)〜図１５(ｅ)の各々の下段に示すように、図１５(ａ)〜図１５(ｅ)にて用紙上のハーフトーン画像が乱れない。即ち、スキュー補正や副走査方向ずれ補正を施しても、図１５(ａ)〜図１５(ｅ)の各々にて、ほぼ理想に近い画像が得られる。

しかしながら、マルチビーム走査光学系において、ビームの間隔にずれが生じている場合には、好ましい画像が得られなくなる。
図１６(ａ)〜(ｆ)は、マルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置における副走査方向ずれ補正で、１本のレーザにずれが生じている場合のハーフトーン画像の画像シフト例を示した図である。図１６は、図１５と同様のマルチビームＲＯＳを用いているが、ここでは図１６(ｆ)に示すように、４本レーザ中の１本のレーザＬＤ３にずれが生じ、レーザＬＤ３がレーザＬＤ２側にずれた場合を考える。この４本レーザを用いて、副走査方向ずれ補正のためにＬＤをシフトさせたときの画像出力の様子が、図１６(ａ)〜(ｅ)である。この場合、他の３本のＬＤに対してＬＤ３がずれているために、ＬＤ３とＬＤ４の間に隙間が発生する。図１６(ａ)〜(ｅ)に示す画像に対するこの隙間の位置は、ＬＤシフトに伴って描画画像上を変化(移動)する。即ち、筋の出方が画像によってずれてくる。そして、この隙間位置の変化は、この例で示すような画像において、各々の下段に示すような濃度変化となって現れる。この濃度変化は、描画する画像の形状・周期性と、マルチビーム走査の周期とに関係する。より具体的には、図１６(ａ)に示す画像の周期性４ラインでは、図１６(ｆ)に示すＲＯＳの４本ビームが同期し、４ライン(画素)の周期性をもって画質欠陥(この場合は隙間)が発生し、濃度むらが生じてしまう。この図１６では、副走査方向ずれ補正に際して、用紙全面で発生する濃度変化についての不具合を説明しているが、これはカラーレジ補正の前後で副走査方向の画像書き出し位置が変化した場合に発生するもので、出力した用紙１枚ごとでの濃度の変化である。

図１７は、主走査方向に対して段階的に出力画像データをシフトさせることによるスキュー補正を施した場合の、用紙上の濃度の変化の様子を示した図である。この図１７では、図１６に示すＬＤ３の不良が存在する状態にて、図１４に示す画像の組合せで図１４に示すようなスキュー補正を実施した場合の様子が示されている。この図１７では、スキューのシフトの切れ目のステップ毎に、図１６と同様の濃度変化が、隣り合って周期的(Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ(Ａ))に発生している。このスキュー補正時の濃度変化は、用紙内で主走査方向の位置で変化する濃度ムラとなるので、前述した用紙毎の濃度変化よりも画質欠陥という観点での問題のレベルは大きい。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、例えばマルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置や複数の印字源を有するインクジェット方式を採用した画像形成装置において、副走査方向補正やスキュー補正を施した場合における画質欠陥を抑制することにある。
また他の目的は、一括走査の周期的特性と画像の周期的特性とに応じた、好ましい画像シフト処理を実現することにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、例えばマルチレーザＲＯＳの光学系を用いる場合には、マルチレーザＲＯＳによる露光の周期的特性と、画像データの周期的特性とを加味し、画像を挿入するか否かを決定している。即ち、本発明が適用される画像形成装置は、画像データを入力する入力手段と、複数の印字源を有し、この印字源または印字源からのビームを一括走査して像担持体を印字する印字手段と、この印字手段による印字の周期的特性と、入力手段により入力された画像データを描画する際の画像の周期的特性とに基づいて、像担持体の移動方向である副走査方向の画像シフト処理を行う処理手段とを含む。この印字源の走査としては、インクジェット方式によるノズルの走査も含めて考えることも可能である。かかる場合には、像担持体としては搬送される用紙(シート)が該当する。また「印字」とは、テキスト等の文字の形成に限定されるものではなく、文字以外の各種画像の形成に際し、電子写真方式を採用した画像形成装置では露光機能、インクジェット方式を採用した画像形成装置ではプリントヘッドからのインク吐出機能等を広く意味するものである。以下、同様である。

ここで、この印字手段の複数の印字源は、複数のレーザビーム光源であり、印字手段は、複数のレーザビーム光源からの複数本のレーザビームを回転多面鏡により一括走査するマルチビームを用いた露光手段であることを特徴とすることができる。
また、この処理手段にて用いられる印字の周期的特性は、印字手段による一括走査の有効ライン数にて生じる周期的な印字乱れであることを特徴とすることができる。この一括走査の有効ライン数としては、例えば３２本ビームで隣接露光をする場合には３２本、二重露光の場合には１６本となる。

更に、この処理手段にて用いられる印字の周期的特性は、印字手段が有する複数の印字源の配置形状に起因する特性であることを特徴とすることができる。例えば、マルチビームの露光手段にて、複数光源の位置がＭ×Ｎ(ＭおよびＮは１以上の整数)の配列(配置形状)を有している場合に、このＭやＮの数に起因して周期的特性が現れる。
また更に、この処理手段にて用いられる印字の周期的特性は、印字手段が有する複数の印字源の物理的特性に起因することを特徴とすることができる。この物理的特性に起因する周期的特性としては、例えば印字手段がマルチビームの露光手段である場合に、光源を含めた光学系に起因する露光位置、光量、およびスポット径の少なくとも何れか一つの周期変動であることを特徴とすることができる。
また、この処理手段による画像シフト処理は、画素の挿入および/または間引きであることを特徴とすれば、副走査方向に対しても複数の濃度変化を生じさせることが可能となり、結果として主走査方向の周期性を目立たなくさせることができる点で好ましい。
更に、この処理手段に用いられる画像の周期的特性は、２値画像の形状・位置に起因する特性であることを特徴とすることができる。

一方、本発明を方法のカテゴリから把えると、本発明は、複数の印字源を有し、この印字源または印字源からのビームを一括走査して像担持体を印字する画像形成装置を用いた画像形成方法であって、入力される画像データに対してスクリーン処理を施し、このスクリーン処理が施される画像データに対してスキュー補正を施し、一括走査による印字の周期的特性とスクリーン処理によるスクリーン周期とに基づいて、像担持体の移動方向である副走査方向に対して画像シフト処理を施すことを特徴としている。

ここで、この画像形成装置はカラー印字が可能であると共に色毎に異なる複数の印字源を備え、スクリーン処理は、色ごとに異なるスクリーンが選択され、画像シフト処理は、色ごとに選択されるスクリーンと一括走査による印字の周期とが同期する際に施されることを特徴とすることができる。
また、複数色の中の少なくとも何れか一色について画像シフト処理が施された場合に、他の色についても画像シフト処理が施されることを特徴とすれば、例えば特定の色において同期しない場合でも画像シフト処理を施すことで、カラーレジずれ発生を抑制することができる点で優れている。
更に、このスキュー補正は、一括走査される主走査方向に対して段階的に出力画像データをシフトさせることを特徴とすることができる。

以上のように構成された本発明によれば、一括走査の周期的特性と画像の周期的特性とに応じた、好ましい画像シフト処理を実現することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態)について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置を示した図である。この画像形成装置は、電子写真方式を採用した、いわゆるタンデム型のデジタルカラー機である。図１に示すように、この画像形成装置は、画像を形成する画像形成部１０、印字機能として、画像形成部１０の感光体ドラム１１に対して静電潜像を形成する露光装置１３、感光体ドラム１１に担持されたトナー像を重畳して担持する中間転写体としての転写ベルト２１を備えている。画像形成部１０は、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｋ)の各色に対応させて設けられている。以下、これらを区別する必要がある場合には、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと表記するが、区別する必要がない場合には、単に画像形成部１０と表記する。また、転写ベルト２１の内側にて、各画像形成部１０の感光体ドラム１１に対向する位置には、転写ベルト２１上に画像を担持するための一次転写ロール２３が設けられている。更に、転写ベルト２１に担持されたトナー像を用紙に転写するいわゆる二次転写位置には、二次転写ロール２４と、転写ベルト２１の内側に設けられる対向ロール２５とが配置されている。更に、記録媒体である用紙を収容する給紙カセット２７と、転写された用紙を定着するための定着器２８とを備えている。また、画像形成装置は、色ずれ補正のための画像シフト処理や画素の挿入/間引き処理を制御する制御部３１、転写ベルト２１の所定領域に形成された色ずれ制御用パターンを読み取る色ずれセンサ３２を備えている。

制御部３１は、画像読取装置(ＩＩＴ)等から得られた画像のデジタル画像信号や色ずれ制御のためのパターン画像などの画像信号を生成して露光装置１３に供給し、転写ベルト２１への書き込みを行わせる。また制御部３１は、色ずれセンサ３２から色ずれ制御用パターンの検出結果を取得し、取得した情報に基づいて色のずれ量を解析し、必要な補正を行っている。制御部３１におけるこれらの機能は、例えばプログラム制御されたＣＰＵ(Central Processing Unit)等で実現される。また制御部３１は、メモリとして不揮発性のＲＯＭ(Read Only Memory)や読み書き可能なＲＡＭ(Random Access Memory)を備えている。このＲＯＭには、コントローラが実行する画像形成動作や色ずれの検出および補正動作などを制御するためのソフトウェアプログラム、色ずれ制御用パターンの画像情報等が格納されている。ＲＡＭには、各種カウンタ値、ジョブの実行回数、前回の色ずれ検出処理の実行情報(時間情報等)といった、画像形成装置の動作に伴って取得される各種の情報が格納される。

各色別の露光装置１３には、例えば画像読取装置(ＩＩＴ)や外部のパーソナルコンピュータ装置(ＰＣ)等から得られ、画像処理装置(図示せず)によって変換されたデジタル画像信号が、制御部３１を介して供給される。色ずれセンサ３２は、転写ベルト２１上に形成された色ずれ制御用パターン(ラダー状トナーパッチ、シェブロンパッチ)をＰＤ(PhotoDiode)センサ等で構成される検出器上に結像し、パッチの重心線と検出器の中心線とが一致したときにパルスを出力する反射型センサである。この色ずれセンサ３２は、各画像形成部１０で形成されたパッチによる色ずれ制御用パターンの相対色ずれを検出するために、例えば、図１における最下流側の画像形成部１０Ｋの下流側で、かつ主走査方向に沿って２個、配置されている。色ずれセンサ３２の発光部は、例えば赤外ＬＥＤ(波長８８０ｎｍ)が２個用いられ、安定したパルス出力を確保するために、２個のＬＥＤの発光光量を調整(例えば２段階)できるように構成されている。

上記４色の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各々には、像担持体である感光体ドラム１１の周りに、画像形成のための各種ユニットが同様に形成されている。即ち、感光体ドラム１１を帯電させる帯電装置、露光装置１３により露光された感光体ドラム１１にトナー像を現像する現像装置、転写ベルト２１へのトナー像の転写後に感光体ドラム１１に残る残留トナーを除去するクリーナ等の各種ユニットが備えられている。尚、画像形成部１０の構成としては、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｋ)のいわゆる常用色の他、通常のカラー画像形成には用いられない、例えばコーポレートカラーなどの特殊な画形材に対応させた特定色画像形成部を設けることも可能である。また、上述したＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の他に、ダークイエローなどを含めた５色以上を常用色として用いることもできる。尚、本実施の形態では、像担持体である感光体ドラム１１の軸方向が主走査方向、感光体ドラム１１の回転による移動方向が副走査方向としている。

ここで、４色の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各々の感光体ドラム１１を露光する露光装置１３では、マルチビームＲＯＳ(Raster Output Scanner)が用いられ、各々、複数個のレーザダイオード(ＬＤ)にて構成される複数の光源を有している。この複数の光源から発せられるレーザビームをコリメートレンズによりコリメートした後、回転多面鏡(ポリゴンミラー)の偏向反射面により走査(主走査)し、結像レンズにより絞り込まれたレーザスポットにより感光体ドラム１１を走査露光している。感光体ドラム１１は、駆動手段によって回転駆動し、露光装置１３によって、レーザ走査(主走査)と直交する方向(副走査方向)に露光され、２次元の露光記録を実現することができる。

転写ベルト２１としては、例えば、可撓性を有するポリイミド等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、その両端を溶着等の手段によって接続することによって、無端ベルト状に形成したものが用いられる。この転写ベルト２１は、駆動ロールとバックアップロールとによって、少なくとも一部を略直線的にしたループ状に張られる。そして、この転写ベルト２１の略直線的な部分に対して、略水平方向に一定間隔を隔てて、４色の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋおよび対向する一次転写ロール２３が配列されている。図１に示す例では、転写ベルト２１の移動方向に対して、転写作業を行う際の上流側から下流方向に順に、イエローの画像形成部１０Ｙ、マゼンタの画像形成部１０Ｍ、シアンの画像形成部１０Ｃ、黒の画像形成部１０Ｋが配列されている。この転写ベルト２１には、画像形成部１０によって形成された各色の画像が、ベルトの動きにしたがって順に重ね合わされることにより、カラートナー画像が形成される。そして、転写ベルト２１上に形成されたカラートナー画像は、転写ベルト２１の移動と用紙搬送とのタイミングが合わされ、二次転写ロール２４と対向ロール２５を含む位置で用紙に転写される。この後、カラートナー画像が転写された用紙は、定着器２８に搬送され、定着器２８においてカラートナー画像が用紙に定着されて、画像形成装置の筐体外部に設けられた排出トレイに排出される。

図２は、露光装置１３に用いられるレーザデバイスの一例を示した図である。本実施の形態では露光装置１３に、図２に示すような面発光レーザデバイス４０が設けられている。この面発光レーザデバイス４０は、１つのデバイスに、印字源として、４×８の配列(配置形状)でＬＤ１〜ＬＤ３２の計３２個のレーザダイオード(ＬＤ)４１が設けられている。そして、この３２個のレーザダイオード４１によって、３２本のビームにより３２ラインを同時に走査することができる。この３２本のマルチビームは、１つのデバイスであることから、３２本の相対的な位置関係はある程度の精度で維持されるものの、デバイスの取り付け不良や温度変化などにより、例えば回転方向にずれが生じ、走査位置がずれる場合がある。

この走査位置がずれる問題について、図３および図４を用いて説明する。
図３は、面発光レーザデバイス４０の理想的な出力状態を説明するための図である。図３では、面発光レーザデバイス４０がずれのない状態で露光を行い、１回目の走査と２回目の走査がずれなく行なわれ、美しいラダーパターンを描いている。
一方、図４(ａ),(ｂ)では、マルチビームＲＯＳにおける不具合例が示されている。図４(ａ)では、面発光レーザデバイス４０により、点線で示す正常な位置(図３に示す位置)から傾いて露光が行なわれる場合を例に挙げている。図４(ａ)のように、レーザダイオード４１のＬＤ１を支点にして、面発光レーザデバイス４０の露光位置が反時計回り方向にずれた場合に、図４(ｂ)に示す(４−Ａ)〜(４−Ｆ)のように、副走査方向の走査位置にずれが生じる。このずれは、支点であるＬＤ１から離れる方向に大きくなる。図２に示すレーザダイオード４１の番号を参照すると、例えば、ＬＤ５よりもＬＤ４の差が大きくなり、ＬＤ４とＬＤ５の間や、ＬＤ８とＬＤ９の間など、副走査方向にて段が変わる場合に、走査ラインの間隔が広がる。またＬＤ３２の走査位置は、副走査方向と主走査方向で最もずれが大きくなる。その結果、次に走査されるＬＤ１との差が大きくなることを意味している。図４では、微小なずれを強調して描いているが、実際にはＬＤ３２のずれで数μｍ程度、２４００ｄｐｉの解像度を持つレーザなら、最大１画素程度(１０.６ミクロン)程度のずれである。

この図４に示すようなずれが生じている状態にて、副走査方向に画像を出力するために面発光レーザデバイス４０をシフトしていくと、画像上の画質欠陥(この場合は隙間)が画像上変化し、濃度ムラを発生させてしまう。
図５は、この図４に示すようなレーザダイオード４１のずれが生じている状態にて、スキュー調整を施した場合の濃度ムラの様子を示した図である。図５に示す例では、レーザダイオード４１の走査位置ずれと４画素の画像周期の同期により、濃度ムラが発生する。そこで、スキュー補正による４つの副走査ＬＤシフト周期で、同じ濃度が周期的に存在する。
尚、上述の例では、レーザダイオード４１の走査位置ずれについて説明したが、画質ムラの発生要因は走査位置ずれに限られない。例えば、レーザダイオード４１の光量(個々のレーザダイオード４１にて出力が無いなどの不良も含む)やスポット径の違いなども、上述と同様な濃度ムラとして現れ、画質ディフェクト(画質欠陥)を発生させる。ここで、レーザダイオード４１における不良(ＬＤ不良)の周期性と描画する画像の周期とが全く非同期であれば、濃度ムラ等の不良は発生しない。しかしながら、このＬＤ不良の周期性を正確に把握することは難しく、また、把握できたとしても、描画する画像の周期をＬＤ不良の周期性に合わせることは一般的に困難である。

そこで、本実施の形態では、元画像に対して特定の画素位置に画素挿入を行い、副走査方向に元画像の一部をシフトさせることで、マルチビームによる周期的な露光位置の変動と、描画する画像データの周期性とに起因する画質欠陥を軽減した。
図６(ａ),(ｂ)は、本実施の形態が適用される画質欠陥補正方法の第１の例を説明するための図である。図６(ａ)は元画像を示し、図６(ｂ)はシフト画像(補正画像)を示している。図６(ｂ)に示すシフト画像では、図６(ａ)に示す元画像に対して特定の画素位置に画素挿入を行い、副走査方向に画像をシフトさせている。この処理により、挿入を行う前の露光ＬＤと画像データとの関係は、挿入後のそれらの関係とは異なる。詳述すると、図４に示すような露光位置の変動があり、かつ、図４に示すようなラダーパターンの出力画像データの場合、画素挿入前は図４(ｂ)に示す３−Ａに示す濃度の状態にある。一方、図６(ｂ)に示すように、例えば、主走査方向の横一列に１画素数ずつ画素を挿入すると、画素を挿入した後に露光される画像は、１画素だけ副走査方向にシフトする。その結果、図４(ｂ)の４−Ａに示す濃度の画像は、画素を挿入することにより４−Ｂに示す濃度の状態に変化する。

図７(ａ),(ｂ)は、第１の例における濃度ムラの様子を説明するための図である。図７(ａ)は補正が施されていない場合を示し、図７(ｂ)はある間隔で挿入処理を施した場合の濃度ムラの様子が示されている。それぞれ、全体的なマクロ画像と、濃度ムラの様子とが示されている。また、図７(ｂ)では、ミクロ画像の様子も示されている。図６(ａ)に示す補正前の画像では、図７(ａ)に示すように、図５と同様な縦に連なった濃度変化が、縦縞となり、マクロ画像にて濃度ムラとして認識される。一方、本実施の形態における第１の例の画素挿入を行なった場合には、図７(ｂ)に示すように画像シフトにより縦方向(副走査方向)にも複数(この場合４つ)の濃度変化が現れ、横方向(主走査方向)の周期性が目立たなくなる。図７(ｂ)に示す例では、例えば２４００ｄｐｉで縦方向に５００画素間隔での画素挿入処理を施せば、その５００画素間隔の濃度変化が現れる。これにより、マクロな視点で見たとき濃度ムラは視覚的に見えにくくなる。

尚、この第１の例では、挿入する画素の並びを横一列としたが、挿入位置をこのような単純な配置とすると、挿入画素と画像データの特性(スクリーン形状など)との干渉によるスジ状の画質ディフェクト(欠陥)が発生する恐れがある。この改善として、以下に示す第２の例が有効である。
図８(ａ),(ｂ)は、本実施の形態が適用される画質欠陥補正方法の第２の例を説明するための図である。図８(ａ)は元画像を示し、図８(ｂ)はシフト画像(補正画像)を示している。図６(ｂ)に示す第１の例では挿入位置を横一列としていたが、図８(ｂ)に示す第２の例では、挿入位置を副走査方向にずらし、ある角度で直線的に画素位置を設定している。これにより挿入画素の位置と画像データの特性との干渉によるスジ状の画質ディフェクト発生を抑えることが可能となる。また挿入される画像データは、挿入する対象の位置の画素データと同じデータが挿入される。

この画素挿入位置の指定方法としては様々考えられる。例えば、ある副走査ライン幅でランダムに設定する方法が考えられる。また、関数演算による様々な角度と周期成分を持った配置に設定する方法がある。更に、元画像のデータに応じた設定方法がある。例えば、角度として４５°を避けることや、元画像のパターンに応じて角度成分を変え、元画像のデータが有する周期とは非同期となるように設定することも可能である。また、挿入する画素データについては、元画像の濃度が維持できるように決定され、元画像の濃度と同じような比率で挿入することが好ましい。更に、周辺の画素データより挿入される画素データが決定される方法もある。また更に、列で挿入する個数を同じにすることも有効である。

図９(ａ),(ｂ)は、第２の例における濃度ムラの様子を説明するための図である。図９(ａ)は補正が施されていない場合を示し、図９(ｂ)はある間隔で挿入処理を施した場合の濃度ムラの様子が示されている。それぞれ、全体的なマクロ画像と、濃度ムラの様子とが示されている。また、図９(ｂ)では、ミクロ画像の様子も示されている。図９(ａ)に示した補正前の画像では、図５と同様な縦に連なった濃度変化が、縦縞となり、マクロ画像にて濃度ムラとして認識される。一方、本実施の形態における第２の例の画素挿入を行なった場合には、図９(ｂ)に示すように画像シフトにより縦方向にも複数(この場合４つ)の濃度変化が現れ、横方向の周期性が目立たなくなる。これにより、マクロな視点で見たとき濃度ムラは認識できなくなる。

以上のように、第１の例および第２の例では、不具合が発生するおそれのある元画像について、画素を挿入することによって、元画像の一部を副走査方向にシフトさせている。即ち、画素を挿入した前後において位相を変え、使用するレーザダイオード４１を変えるようにした。これにより、主走査方向だけではなく副走査方向にも濃度変化を表すことで、濃度ムラを軽減することが可能となる。その一方で、これらの画素挿入の処理は、副走査方向の画像データライン数を増やすことになり、これは副走査方向の倍率変化となる。すなわち挿入の間隔を例えば５００ラインとすると、１/５００＝０.２％の画像拡大となってしまう。通常のビジネスで用いられる画像であればこの程度の拡大はあまり問題とならないが、業務用に用いられる画像などの場合には、この程度の拡大でも問題となる場合がある。そのために、画素の挿入数はできるだけ少なくすることが好ましい。また、この画素挿入処理による副走査方向の画像幅拡大を抑えるために、間引きの処理を入れることも可能である。例えば、最初の５００ライン間では挿入処理、次の５００ライン間では間引き処理といったように、挿入処理と間引き処理とを交互に同数入れても良い。かかる場合、濃度変化のパターンは半分になる。また、例えば２：１の割合で挿入と間引きに重み付けして処理するようにしても良い。

次に、上述した画質欠陥補正方法を実現するための構成について説明する。
図１０は、上述したような画質欠陥補正処理を実行する制御部３１の構成を示したブロック図である。制御部３１は、例えば、入力画像を画像形成装置特有の画像データに変換する画像データ生成部５１、画像データ生成部５１から出力された画像にスクリーン処理を施すスクリーン処理部５２、スキューの補正や倍率処理、スクリーンに応じた補正などの各種処理を施すレジ補正処理部５３を備えている。また、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像を形成する画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに対応する露光装置１３のＲＯＳ(Ｙ用ＲＯＳ、Ｍ用ＲＯＳ、Ｃ用ＲＯＳ、Ｋ用ＲＯＳ)に対して画像情報を出力する画像形成指示部５４を備えている。更に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色ごとや、オブジェクトごとに適したドットパターン情報が格納されるドットパターン格納部５５を備えている。また更に、例えば黒(Ｋ)を基準とした各色ごとの副走査方向ずれやスキューなどを例えば色ずれセンサ３２などを用いて検出するレジ検出処理部５６、例えば画像の書き出しのアドレスを変えて出力する場合などに際して、レジ補正値の演算処理を行うレジ補正値演算処理部５７を備えている。

画像データ生成部５１は、例えばページ記述言語やビットマップデータなどの、ＰＣやＩＩＴから出力された画像データを画像形成装置特有の画像データに変換している。この画像データ生成部５１により生成される画像データは、例えば多値データとして、６００ｄｐｉ(８ビット)＋Ｔａｇ(４ビット)などで表現される場合や、２値データとして、６００ｄｐｉ(１ビット)や１２００ｄｐｉ(１ビット)などで表現される場合がある。スクリーン処理部５２では、特定の色、特定のオブジェクト(例えば写真、文字などの別)ごとに好ましいスクリーン処理が施され、例えば２４００ｄｐｉ(１ビット)の画像データが出力される。スクリーン処理部５２では、例えばテキスト/イメージ分離(Ｔ/Ｉ分離)処理が実行され、好ましいドットパターンがドットパターン格納部５５から読み出される。レジ検出処理部５６には、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに対応する露光装置１３のＲＯＳ(Ｙ用ＲＯＳ、Ｍ用ＲＯＳ、Ｃ用ＲＯＳ、Ｋ用ＲＯＳ)における、各々の露光の周期的特性が把握されて格納されている。レジ補正値演算処理部５７では、画質欠陥補正方法のための画素の挿入位置や、ライン毎の画素の出力タイミングのずらす量などが演算される。レジ補正処理部５３では、このレジ補正値演算処理部５７にて演算されたレジ補正値を用いて、前述したような画質欠陥補正方法のための画素の挿入処理や、ライン毎に画素の出力タイミングをずらす処理などが実行される。尚、画像データ生成部５１は、画像形成装置の内部のコントローラに設けられる場合の他、画像形成装置とは別個の筐体に設けられる外部コントローラによって構成される場合もある。

次に、制御部３１にて実行される処理について説明する。
図１１は、図１０に示す制御部３１にて実行される処理を示したフローチャートである。画像出力要求を受けた後(ステップ１０１)、制御部３１のスクリーン処理部５２は、画像データ生成部５１から出力される画像データに対し、例えば、文字/イメージの認識などのオブジェクト判断を実行する(ステップ１０２)。スクリーン処理部５２では、画像データの色とオブジェクト判断とに基づき、ドットパターン格納部５５から所定のドットパターンが読み出され(ステップ１０３)、スクリーン処理が実行される(ステップ１０４)。

レジ補正処理部５３では、スキュー補正が必要であるか否かが判断される(ステップ１０５)。スキュー補正が必要であるか否かの判断としては、例えば、色ずれセンサ３２から取得される色ずれ制御用パターンの検出結果に基づくものがある。また、例えば、カラーレジ合わせに際してなされるスキュー補正がある。より具体的には、例えば黒(Ｋ)などの１色を基準として固定し、他の色についてスキュー補正を施すことによりカラーのレジストレーションを合わすものがある。ステップ１０５でスキュー補正が必要ないと判断される場合には、ステップ１１０へ移行する。スキュー補正が必要であると判断される場合には、例えば図１４(ｂ)に示すようなスキュー補正処理が実行される(ステップ１０６)。

その後、レジ補正処理部５３では、露光の周期的特性に基づく走査ラインの変動周期が取得される(ステップ１０７)。露光の周期的特性としては、図２に示すような面発光デバイス４０が利用される場合には、例えば個々のレーザダイオード４１の物理的な位置ずれが要因の一つとして考えられる。また、図４(ａ)に示すような、面発光レーザデバイス４０全体の位置ずれも要因の一つとなる。更には、各レーザダイオード４１から発せられる光の光路にて、屈折率の違いによって露光量が変わる場合も要因の一つとして考えられる。レジ補正処理部５３では、これらの要因によって現れる露光(走査ライン)の周期的特性と、スクリーン処理部５２にて決定されているスクリーンの周期とが同期するか否かが判断される(ステップ１０８)。同期しない場合には、ステップ１１０へ移行する。同期する場合には、図６(ｂ)や図８(ｂ)に示すような画素挿入処理が施される(ステップ１０９)。この画素挿入処理では、必要に応じて画素の間引き処理を併用することも有効である。このようにして画素挿入処理が終了した後、画像形成指示部５４からＩＯＴ(Image Output Terminal)に向けて画像データが出力される(ステップ１１０)。

このように、本実施の形態によれば、図２の面発光レーザデバイス４０のようなマルチビームにおいて、その各レーザダイオード(ＬＤ)４１の特性の周期性と画像データの並びの周期とが同期することによって発生する周期的な画質欠陥を補正することが可能となる。この二つの周期が非同期あれば、周期的な画質欠陥の問題は生じないが、その一方で、例えば、マルチビーム特性の周期性が４であった場合、画像データが４の周期性を持っているような場合には、画質欠陥が発生し易くなる。この画像データが４の周期性を持っている例として、６００ｄｐｉの２値データを２４００ｄｐｉの２値画像に解像度変換する場合が挙げられる。その他、例えば図１２(ａ)に示すような２１２ｌｐｉ(line per inch)のスクリーンでは、副走査方向に８画素や１６画素の周期性を有している。尚、図２に示すような面発光レーザデバイス４０では、レーザダイオード(ＬＤ)４１の配列で、４ラインの周期性による露光位置の変化を例に説明したが、１走査で形成する３２本のラインの周期性や、１６本のラインを重ね合わせて二重露光する場合には、１６本のライン周期が問題となってくる。

一方、図１２(ｂ)は、本実施の形態における処理を必要としないスクリーンの例を示している。図１２(ｂ)に示すような１８５ｌｐｉスクリーンでは、副走査方向に５画素と１２画素の周期特性がある。しかしながら、この周期特性は、ドットの位置とマルチビームの４の周期性は非同期であり、課題で提示した不具合は発生しない。即ち、奇数と偶数があり、対応する画像位置で使うレーザダイオード(ＬＤ)４１が異なってくる。よってこのようなスクリーンには本実施の形態における処理は不要となる。図１１に示すステップ１０８では、このような画像の場合に、画像挿入処理を省略してステップ１１０へ移行している。即ち、本実施の形態における不必要な処理を防ぐために、画像データに応じて画像挿入処理の有無を判断しても良い。例えば６００ｄｐｉの２値画像や図１２(ａ)に示すようなスクリーンの場合には処理を実施し、図１２(ｂ)に示すような処理の場合には処理を実施しないという判断を入れればよい。前述のように、スクリーンはオブジェクトに応じて選択されるので、例えばオブジェクト毎にタグ(Ｔａｇ)データが付加されている場合には、オブジェクトに応じたＴａｇデータを用いて多値データのスクリーンに応じた処理判断を行うことが可能である。また、多値データか２値データかで処理を分けたり、６００ｄｐｉの２値データであるか否かによって処理を分けることも有効である。

更に、図１１のフローチャートに示すように、本実施の形態に示す画質欠陥補正方法は、ステップ１０６に示すスキュー補正の実施を前提としている。スキュー補正の有無で画質欠陥補正方法を行う例として、例えば、４の周期性をもつスクリーンを、例えば黒(Ｋ)などの特定の色に設定し、黒(Ｋ)色のスキュー補正の有無を確認した上で、本実施の形態に示す処理を実行するように構成することができる。また、他の方法として、黒(Ｋ)色はスキューの補正基準としてスキュー補正を施さず、他の色についてスキュー補正を施し、本実施の形態に示す処理を実行する。かかる場合のように、黒(Ｋ)色についてのスキュー補正を可能な限り避けるように構成することも有効である。

また、特定の１色のみ本実施の形態における画質欠陥補正方法を実行した場合、例えば黒(Ｋ)色のみ５００間隔で画素挿入処理を行うと、黒(Ｋ)色の画像は副走査方向に０.２％、拡大される。かかる場合に、他の３色では処理不要と判断して画素挿入処理を行わないとすると、Ｋと他の３色との間で副走査方向の倍率ずれ(先頭は一致し画像後端に近づくに従ってずれが大きくなるカラーレジずれ)が生じてしまう。これを防ぐために、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色のうち１色でも画素挿入処理を行うならば、画像ディフェクト改善のための画素挿入処理が不必要と思われる場合でも、カラーレジずれ発生防止のための画素挿入処理を行うことが望ましい。この場合、各色それぞれのスクリーン形状に応じた挿入画素位置の設定を行うことも有効である。
更に、前述のスキュー補正は、主走査方向の画像幅全体に及ぶ直線の傾きずれ補正の意味で説明しているが、本実施の形態は、局所的に段差を持たせて画像出力を行うような他の処理でも共通して適用できる。即ち、本実施の形態は、段差の間隔を主走査方向で変化させたり、段差の向きを変えることで、画像の湾曲(いわゆるボウ)補正に代表されるような非直線性の画像ずれに対しても有効である。

以上、詳述したように、本実施の形態によれば、元画像に対して特定の画素位置に画素挿入等の画質欠陥補正を施し、副走査方向にシフトさせることで、マルチビームによる周期的な露光位置の変動と描画する画像データの周期性とに起因する画質欠陥を軽減することが可能となる。尚、本実施の形態は、画像位置調整として、広く利用することができる。例えば、面発光レーザデバイス４０のようなマルチビームにて、その画像出力に用いるレーザダイオード(ＬＤ)４１を選択的に切り替える際に発生する、単色での画質ディフェクトにも有効である。このように、本実施の形態における処理は、カラー画像形成装置に限らず、白黒の画像形成装置にも適応できる。

更に、上述した例では、副走査方向の画像シフト処理として、図１１のステップ１０９に示すような画素挿入処理を用いて説明した。しかしながら、この画素挿入処理の代わりに、画素の間引き処理を行うことで、副走査方向に対する濃度変化を発生させ、主走査方向の周期性を目立たなくさせることが可能となる。

尚、本実施の形態では、電子写真方式による画像形成装置を用いて説明したが、本実施の形態における画質欠陥補正方法をインクジェット方式による画像形成装置に適用することも可能である。上述したマルチビームの走査に代わって、印字源であるノズルを複数、備えている場合に、この複数のノズルを一括走査して像担持体(用紙など)に印字する印字手段を対象とし、像担持体(用紙など)の移動方向である副走査方向に対して、画像シフト処理を施す。これによって、電子写真方式と同様な効果を得ることができる。但し、マルチビームＲＯＳを用いた電子写真方式にて本実施の形態を適用すれば、インクジェット方式にはない、特有の効果を得ることができる。例えば、複数のＬＤから発せられるビームの、光路上の屈折率の違いからでる周期特性や、回転多面鏡であるポリゴンミラーの当接位置が各ＬＤで異なることによって生じる周期特性等に対しても、補正を施すことが可能となる。また、複数のＬＤにおける各々の特性が、例えば温度変化によって別々に変化し、波長の違いによって屈折率が異なる場合などにも、補正を施すことが可能となる。このように、本実施の形態は、特にマルチビームＲＯＳを用いた画像形成装置に適用されることによりその効果は大きい。

本実施形態が適用される画像形成装置を示した図である。 露光装置に用いられるレーザデバイスの一例を示した図である。 面発光レーザデバイスの理想的な出力状態を説明するための図である。 (ａ),(ｂ)は、マルチビームＲＯＳにおける不具合例を示した図である。 図４に示すようなレーザダイオードのずれが生じている状態にて、スキュー調整を施した場合の濃度ムラの様子を示した図である。 (ａ),(ｂ)は、本実施の形態が適用される画質欠陥補正方法の第１の例を説明するための図である。 (ａ),(ｂ)は、第１の例における濃度ムラの様子を説明するための図である。 (ａ),(ｂ)は、本実施の形態が適用される画質欠陥補正方法の第２の例を説明するための図である。 (ａ),(ｂ)は、第２の例における濃度ムラの様子を説明するための図である。 画質欠陥補正処理を実行する制御部の構成を示したブロック図である。 図１０に示す制御部にて実行される処理を示したフローチャートである。 (ａ),(ｂ)は、本実施の形態における処理を必要とするスクリーンおよび必要としないスクリーンの例を示した図である。 (ａ),(ｂ)は、マルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置における副走査方向ずれ補正について、従来から行われている処理の一例を示した図である。 (ａ),(ｂ)は、マルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置におけるスキュー補正について、従来から行われている処理の一例を示した図である。 (ａ)〜(ｆ)は、マルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置における副走査方向ずれ補正で、ハーフトーン画像の画像シフト例を示した図である。 (ａ)〜(ｆ)は、マルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置における副走査方向ずれ補正で、１本のレーザにずれが生じている場合のハーフトーン画像の画像シフト例を示した図である。 主走査方向に対して段階的に出力画像データをシフトさせることによるスキュー補正を施した場合の、用紙上の濃度の変化の様子を示した図である。

符号の説明

１０…画像形成部、１１…感光体ドラム、１３…露光装置、２１…転写ベルト、３１…制御部、３２…色ずれセンサ、４０…面発光レーザデバイス、４１…レーザダイオード(ＬＤ)、５１…画像データ生成部、５２…スクリーン処理部、５３…レジ補正処理部、５４…画像形成指示部、５５…ドットパターン格納部、５６…レジ検出処理部、５７…レジ補正値演算処理部

Claims (12)

1. 画像データを入力する入力手段と、
   複数の印字源を有し、当該印字源または当該印字源からのビームを一括走査して像担持体を印字する印字手段と、
   前記印字手段による印字の周期的特性と、前記入力手段により入力された画像データを描画する際の画像の周期的特性とに基づいて、前記像担持体の移動方向である副走査方向の画像シフト処理を行う処理手段と
   を含む画像形成装置。
2. 前記印字手段の前記複数の印字源は、複数のレーザビーム光源であり、当該印字手段は、当該複数のレーザビーム光源からの複数本のレーザビームを回転多面鏡により一括走査するマルチビームを用いた露光手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記処理手段にて用いられる印字の周期的特性は、前記印字手段による前記一括走査の有効ライン数にて生じる周期的な印字乱れであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記処理手段にて用いられる印字の周期的特性は、前記印字手段が有する前記複数の印字源の配置形状に起因する特性であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記処理手段にて用いられる印字の周期的特性は、前記印字手段が有する前記複数の印字源の物理的特性に起因することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記物理的特性に起因する周期的特性は、前記印字手段がマルチビームの露光手段である場合に、光源を含めた光学系に起因する露光位置、光量、およびスポット径の少なくとも何れか一つの周期変動であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記処理手段による前記画像シフト処理は、画素の挿入および/または間引きであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
8. 前記処理手段に用いられる画像の周期的特性は、２値画像の形状・位置に起因する特性であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
9. 複数の印字源を有し、当該印字源または当該印字源からのビームを一括走査して像担持体を印字する画像形成装置を用いた画像形成方法であって、
   入力される画像データに対してスクリーン処理を施し、
   前記スクリーン処理が施される画像データに対してスキュー補正を施し、
   前記一括走査による印字の周期的特性と前記スクリーン処理によるスクリーン周期とに基づいて、前記像担持体の移動方向である副走査方向に対して画像シフト処理を施すことを特徴とする画像形成方法。
10. 前記画像形成装置はカラー印字が可能であると共に色毎に異なる複数の印字源を備え、
    前記スクリーン処理は、色ごとに異なるスクリーンが選択され、
    前記画像シフト処理は、色ごとに選択される前記スクリーンと前記一括走査による印字の周期とが同期する際に施されることを特徴とする請求項９記載の画像形成方法。
11. 複数色の中の少なくとも何れか一色について前記画像シフト処理が施された場合に、他の色についても当該画像シフト処理が施されることを特徴とする請求項１０記載の画像形成方法。
12. 前記スキュー補正は、前記一括走査される主走査方向に対して段階的に出力画像データをシフトさせることを特徴とする請求項９記載の画像処理方法。

Images