JPH0985984A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の発光素子を用いて画像を形成する装置
において、それら発光素子の発光強度のむらの影響を無
くして画像品位の向上を図ること。 【解決手段】 画像処理装置３０は、外部からの画像信
号４０の多値データｄｉを取り込み（Ｓ１）、ＬＥＤア
レー１０の各ＬＥＤの予め測定した発光強度データに基
づく重み係数ｆｊをメモリ５０から読み出し（Ｓ２）、
上記多値データｄｉに対してそれぞれ対応するＬＥＤの
重み係数ｆｊを掛け合わせ（Ｓ３）、その演算結果のデ
ータに対して誤差拡散法による２値化処理を行う（Ｓ
４）。このように処理された２値信号がＬＥＤドライバ
ー２０に供給され、ＬＥＤアレー１０の各ＬＥＤの発光
がＯＮ／ＯＦＦされ、ＬＥＤアレー１０と直角な方向に
移動する潜像坦持体上に潜像を形成し、潜像は公知の電
子写真記録方式により現像され、記録用紙に転写された
後、その用紙は熱定着されて排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置および
画像形成方法に関し、特にＬＥＤアレーのような発光素
子からなる露光装置を用いて電子写真記録方式により画
像を形成・記録する複写装置、プリンタ、ファクシミリ
装置などの画像形成装置および画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディジタル記録方式の複写装置、
プリンタなどには半導体レーザー光学系による露光装置
が多く用いられてきた。

【０００３】しかしながら、半導体レーザーを用いた露
光装置は、レーザービームの偏向装置、結合光学系な
ど、現在以上の小型化を行うことは事実上不可能な部材
が多く用いられており、その露光装置の小型化には限界
がある。また、偏向装置として多く用いられているポリ
ゴンミラー（回転多面鏡）や、光学系に組み込まれてい
る折り返しミラーなどの精度には機械的な限界があり、
厳密な意味ではレーザービームを潜像坦持体（例えば、
感光ドラム）の正確な位置に導くことができないという
ことも知られている。このことは、例えば複数のレーザ
ビームを用いた高速プリンタやカラープリンタの露光装
置としては大変不利である。

【０００４】このため、特に小型のプリンタなどを中心
に、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を一列に配列した
ＬＥＤヘッドなど、可動部分を持たない、いわゆる固体
発光デバイスが露光装置として用いられてきている。

【０００５】ＬＥＤヘッドは一般に、図５に示すよう
に、水平走査方向に沿って直線上に並べられた複数のＬ
ＥＤチップ１０１とそれらの近傍に配置された複数のＬ
ＥＤドライバーチップ１０２とが載置されている基盤１
０３、およびＬＥＤチップ１０１の前方の所定位置に配
置されたセルフォックレンズアレー（一種の屈折率分布
型レンズの商標名）１０４から構成されている。

【０００６】ＬＥＤチップ１０１内の個々のＬＥＤは、
図６に示すように、画素密度ピッチで並べられている。
これらＬＥＤから出射した光は拡散して行く性質がある
ので、ＬＥＤの出射光をセルフォックレンズアレー１０
４を通して潜像坦持体上に結像するように配置してい
る。セルフォックレンズアレー１０４は小型で軸方向に
均一性があり、正立等倍実像を形成するので、固体発光
素子を利用したプリンタの露光結像系として広く用いら
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなＬＥＤヘッド上のＬＥＤアレイは、半導体製造プ
ロセスの性質上、長手方向全てに渡ってまったく同一の
性質を持つものを形成することは実際上できない。この
ため、特に電子写真記録方式で画像形成をする場合は露
光量のばらつきが直接画像濃度の変化となってしまうの
で、ＬＥＤアレイの発光強度のばらつきが記録画像の画
像品位の向上のための障害となっていた。

【０００８】本発明は、上述の点に鑑みて成されたもの
で、その目的は発光素子の発光強度のむらの影響を無く
して記録画像の画像品位の向上を図った画像形成装置お
よび画像形成方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の装置は、走査方向に沿って複数配列された
発光素子を用いて入力画像信号に応じて画像を形成する
画像形成装置において、各前記発光素子の発光強度の測
定データに基づいて、その発光強度むらが原因の出力画
像の画像むらを無くすように、前記入力画像信号を補正
する画像処理手段を有することを特徴とする。

【００１０】また、本発明の装置は、その一形態とし
て、前記画像処理手段は、各前記発光素子の発光強度の
測定データに応じて設定された重み係数を格納する記憶
手段と、前記入力画像信号に対して対応する前記重み係
数を掛け合わす演算手段とを有することを特徴とするこ
とができる。

【００１１】また、本発明の装置は、他の形態として、
前記画像処理手段は、各前記発光素子の発光強度の測定
データを格納する記憶手段と、前記測定データに応じ
て、発光強度むらが原因の出力画像の画像むらを無くす
ための重み係数を設定する重み係数設定手段と、前記入
力画像信号に対して対応する前記重み係数を掛け合わす
演算手段とを有することを特徴とすることができる。

【００１２】また、本発明の装置は、他の形態として、
前記画像処理手段は、前記演算手段の演算結果のデータ
に対して誤差拡散法による２値化処理を行う２値化処理
手段を有することを特徴とすることができる。

【００１３】また、本発明の装置は、他の形態として、
前記画像処理手段は、前記入力画像信号が２値データの
場合は、前記演算手段の演算処理に先立ち、該２値デー
タをラインデータと階調データとに切り分けを行い、ラ
インデータは何も処理せずにそのまま出力を行い、階調
データは２値データを基に一度疑似多値化を行う前処理
手段を更に有することを特徴とすることができる。

【００１４】また、本発明の装置は、他の形態として、
前記前処理手段は、前記入力画像信号が２値データの場
合は該入力画像信号から階調画像の低濃度部を判定する
判定手段と、該判定手段が判定した階調画像の低濃度部
の入力画像信号に対しては少なくとも前記前処理手段と
前記演算手段の処理を行わせない制御手段とを有するこ
とを特徴とすることができる。

【００１５】上記目的を達成するため、本発明の方法
は、走査方向に沿って複数配列された発光素子を用いて
入力画像信号に応じて画像を形成する画像形成装置にお
いて、各前記発光素子の発光強度の測定データに応じて
発光強度むらが原因の出力画像の画像むらを無くすため
の重み係数を設定する重み係数設定ステップと、前記入
力画像信号に対して対応する前記重み係数を掛け合わす
演算ステップと、該演算ステップの演算結果のデータに
対して誤差拡散法による２値化処理を行う２値化処理ス
テップとを有することを特徴とする。

【００１６】また、本発明の方法は、その一形態とし
て、前記入力画像信号が２値データの場合は、前記演算
ステップの演算処理に先立ち、該２値データをラインデ
ータと階調データとに切り分けを行い、ラインデータは
何も処理せずにそのまま出力を行い、階調データは２値
データを基に一度疑似多値化を行う前処理ステップを更
に有することを特徴とすることができる。

【００１７】また、本発明の方法は、他の形態として、
前記入力画像信号が２値データの場合は該入力画像信号
から階調画像の低濃度部を判定するステップと、該判定
ステップで判定した階調画像の低濃度部の入力画像信号
に対しては少なくとも前記前処理ステップと前記演算ス
テップの処理を行わせない制御ステップとを有すること
を特徴とすることができる。

【００１８】本発明では、露光用の発光素子の発光強度
データを基に入力画像信号の補正を行っているので、発
光素子の発光強度むらを画像上で目立たなくすることが
できる。すなわち、本発明では、外部からの多値の画像
信号に発光素子アレーの光量データの重みを掛け合わせ
た上で例えば誤差拡散法を適用しているので、露光量の
少ない画素、つまり同じ画像データに対して濃度が低く
なる画素の周辺には、実際のデータよりも多めにドット
が配置されるため、見掛けの濃度を高くすることがで
き、また、露光量が多い画素、つまり同じ画像データに
対して濃度が高くなる画素の周辺には、実際のデータよ
りも少なめにドットが配置されるため、見掛けの濃度を
低くすることができる。その結果、通常の２値化処理を
行ったよりも、発光素子の発光強度むらが原因の画像濃
度むらを遥かに軽減することができ、記録画像上でほと
んど目立たなくすることができる。

【００１９】また、本発明では、外部からの２値の画像
信号に対しては一旦疑似多値化処理を行った後、その多
値信号に発光素子アレーの光量データの重みを掛け合わ
せてから誤差拡散法を適用しているので、その処理を行
わないで出力した結果よりも階調画像の高濃度部におい
ての画像濃度むらを軽減することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を詳細に説明する。

【００２１】（第１の実施の形態）図１は本発明を適用
した画像形成装置の第１の実施の形態の構成を示す。図
１において、１０は露光用発光素子としてのＬＥＤを複
数個直線上に並べたＬＥＤアレー、２０はこのＬＥＤア
レーを駆動するＬＥＤドライバー、３０は入力画像信号
４０を２値化処理し処理した信号をそのＬＥＤドライバ
ーに供給する画像処理装置である。本例では、ＬＥＤア
レー１０は一例として２値記録用の６００ｄｐｉ（ドッ
ト／インチ）の解像度のものを使用する。また、ＬＥＤ
ヘッドの構成自体は図５および図６で示した従来例のも
のとほぼ同様とする。

【００２２】５０はＬＥＤアレー１０の各ＬＥＤ毎にそ
のＬＥＤの発光強度データに対応した重み係数を予め格
納したメモリである。この重み係数はその発光強度むら
が原因の画像むらを無くするための補正係数であって、
予め測定したＬＥＤの発光強度データに基づいて設定さ
れ、例えばＬＥＤアレー（ＬＥＤヘッド）の製品出荷時
等においてＩＣ−ＲＯＭやＲＯＭカード等の適当なメモ
リ５０に格納される。このメモリ５０は画像処理装置３
０に内蔵させても勿論構わない。

【００２３】画像処理装置３０には外部から画像信号４
０が入力する。この画像信号４０のデータは多値信号で
ある。一方、出力素子としては２値記録用のＬＥＤアレ
ー１０を使用しているので、画像処理装置３０は入力画
像信号４０に対して２値化処理を行う必要がある。通
常、２値化には誤差拡散法が使われるが、本例では、入
力画像信号４０にＬＥＤアレーの光量データの重みを掛
け合わせた上で誤差拡散法を適用している。

【００２４】即ち、図２に示すように、画像処理装置３
０では、外部からの画像信号４０を入力してその多値デ
ータｄｉ（ｉは自然数）をバッファメモリ（不図示）へ
書き込み（Ｓ１）、ＬＥＤアレー１０の発光強度データ
に基づく重み係数ｆｊ（ｊは１〜ｎ：ｎはＬＥＤの個数
と一致）をメモリ５０から読み出し（Ｓ２）、次に上記
多値データｄｉに対してそれぞれ対応するＬＥＤ（発光
対象のＬＥＤ）の重み係数ｆｊを掛け合わせ（Ｓ３）、
その演算結果に対して誤差拡散法による２値化処理を行
う（Ｓ４）。

【００２５】このようにして補正処理と２値化処理を施
された信号がＬＥＤドライバー２０に供給される。ＬＥ
Ｄドライバー２０は入力する２値データに応じてＬＥＤ
アレー１０の各ＬＥＤに駆動電流を供給することで、各
ＬＥＤの発光をＯＮ・ＯＦＦ制御し、ＬＥＤアレー１０
と直角（または垂直）な一定方向に回転または移動する
潜像坦持体（不図示）上に潜像を形成する。この潜像坦
持体上の潜像は公知の電子写真記録方式のプロセスによ
りトナーで現像され、記録用紙に転写された後、その用
紙は熱定着されて外部に排出される。この電子写真記録
方式のプロセス自体は周知技術であるので、その詳細な
説明は省略する。

【００２６】上記のように、本例では、外部からの多値
の画像信号４０にＬＥＤアレーの光量データの重みを掛
け合わせた上で誤差拡散法を適用しているので、露光量
の少ない画素、つまり同じ画像データに対して濃度が低
くなる画素の周辺には、実際のデータよりも多めにドッ
トが配置されるため、見掛けの濃度を高くすることがで
きる。また、露光量が多い画素、つまり同じ画像データ
に対して濃度が高くなる画素の周辺には、実際のデータ
よりも少なめにドットが配置されるため、見掛けの濃度
を低くすることができる。その結果、通常の２値化処理
を行ったよりも、発光素子の発光強度むらが原因の画像
濃度むらを遥かに軽減することができ、記録画像上でほ
とんど目立たなくすることができた。

【００２７】（第２の実施の形態）図３は本発明を適用
した画像形成装置の第２の実施の形態の構成を示す。本
例では、外部から２値の画像信号４１を与えられた場合
に、その信号を画像処理装置３１で処理し、ＬＥＤドラ
イバー２０に２値出力する場合について述べる。ＬＥＤ
ドライバー２０、ＬＥＤアレー１０およびメモリ５１の
内容は図１の第１の実施形態と同様である。

【００２８】図４は本例の画像処理装置３１の処理方法
のアルゴリズムをフローチャートで示したものである。
画像処理装置３１では、まず外部からの画像信号４１を
入力してその２値データＤｉ（ｉは自然数）をバッファ
メモリ（不図示）へ書き込み（Ｓ１１）、その２値デー
タＤｉをラインデータと階調データとに切り分けを行い
（Ｓ１２）、ラインデータは何も処理せずにそのまま出
力を行う（Ｓ１３，Ｓ１８）。階調データは２値データ
を基に一度疑似多値化を行う（Ｓ１４）。

【００２９】続いて、前述の第１の実施の形態の場合と
同様に、ＬＥＤアレー１０の発光強度データに基づく重
み係数ｆｊ（ｊは１〜ｎ：ｎはＬＥＤの個数と一致）を
メモリ５０から読み出し（Ｓ１５）、次に上記疑似多値
化した多値データｄｉに対してそれぞれ対応するＬＥＤ
（発光対象のＬＥＤ）の重み係数ｆｊを掛け合わせ（Ｓ
１６）、その演算結果に対して誤差拡散法による２値化
処理を行う（Ｓ１７）。このようにして処理を施された
信号が画像処理装置３１からＬＥＤドライバー２０に供
給される。

【００３０】本例の上記アルゴリズムを用いてデータ変
換して出力した結果は、その処理を行わないで出力した
結果よりも階調画像の高濃度部においての画像濃度むら
を軽減することができた。

【００３１】しかし、階調画像の低濃度部においては疑
似多値化の影響により「がさつき感」が増してしまう結
果となった。もともと階調画像の低濃度部においては画
像のドッドが独立しているので、露光素子の発光むらが
目立たないという特徴がある。そこで、入力画像信号４
１から階調画像の低濃度部を判定し、その階調画像の低
濃度部の入力画像信号に対しては上述の図４の画像処理
を行わないで、入力画像信号の２値データをそのままＬ
ＥＤドライバー２０に供給するように制御することによ
り、上記の「がさつき感」が増すという問題を解決する
ことができた。

【００３２】（他の実施の形態）上記の実施の形態にお
いては、ＬＥＤアレー１０の発光強度データに基づく重
み係数ｆｊをメモリ５０に格納した場合を例示したが、
測定したＬＥＤアレー１０の発光強度データをメモリ５
０に記憶しておき、この発光強度データに基づき画像処
理装置で重み係数を演算により設定するか、あるいはル
ックアップ・テーブルを用いて重み係数を得るようにし
てもよい。また、上記のステップＳ３、Ｓ１６の演算処
理もルックアップ・テーブルで置き換えることができる
のは勿論である。

【００３３】上記の実施の形態においては、発光素子と
してＬＥＤアレーを例示したが、本発明はこれに限定さ
れず、ＯＦＴ（オプティカル・ファイバー管）を用いた
ものなどの他の構成の発光素子でもよい。また、本発明
は液晶シャッタを用いた液晶アレーにも適用可能であ
る。

【００３４】上記の実施の形態においては、２値化処理
として誤差拡散法を例示したが、他の２値化処理方法に
も本発明は適用可能である。

【００３５】上記の実施の形態においては、ＬＥＤアレ
ー１０の各ＬＥＤ毎にそのＬＥＤの発光強度データに対
応した重み係数を予め格納したが、例えばＬＥＤチップ
単位で発光強度特性がほぼ均一であれば、各ＬＥＤチッ
プの平均発光強度に基づいて重み係数を設定してもよ
い。

【００３６】また、本発明は電子写真記録方式以外に
も、例えばＬＥＤアレーを用いた銀鉛写真記録方式にも
適用可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、露光用の発光素子の発光強度データを基に入力画像
信号の補正を行っているので、発光素子の発光強度むら
を画像上で目立たなくすることができる効果が得られ
る。

【００３８】すなわち、本発明では、外部からの多値の
画像信号に発光素子アレーの光量データの重みを掛け合
わせた上で例えば誤差拡散法を適用しているので、露光
量の少ない画素、つまり同じ画像データに対して濃度が
低くなる画素の周辺には、実際のデータよりも多めにド
ットが配置されるため、見掛けの濃度を高くすることが
でき、また、露光量が多い画素、つまり同じ画像データ
に対して濃度が高くなる画素の周辺には、実際のデータ
よりも少なめにドットが配置されるため、見掛けの濃度
を低くすることができ、その結果、通常の２値化処理を
行ったよりも、発光素子の発光強度むらが原因の画像濃
度むらを遥かに軽減することができ、記録画像上でほと
んど目立たなくすることができる。

【００３９】また、本発明では、外部からの２値の画像
信号に対しては一旦疑似多値化処理を行った後、その多
値信号に発光素子アレーの光量データの重みを掛け合わ
せてから誤差拡散法を適用しているので、その処理を行
わないで出力した結果よりも階調画像の高濃度部におい
ての画像濃度むらを軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した画像形成装置の第１の実施の
形態の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の画像処理装置の画像処理のアルゴリズム
を示すフローチャートである。

【図３】本発明を適用した画像形成装置の第２の実施の
形態の構成を示すブロック図である。

【図４】図３の画像処理装置の画像処理のアルゴリズム
を示すフローチャートである。

【図５】一般的なＬＥＤヘッドの構成例を示す斜視図で
ある。

【図６】図５のＬＥＤチップの詳細を拡大して示す正面
図である。

【符号の説明】

１０ ＬＥＤアレー ２０ ＬＥＤドライバー ３０、３１ 画像処理装置 ４０ 多値の入力画像信号 ４１ ２値の入力画像信号 ５０ メモリ １０１ ＬＥＤチップ １０２ ＬＥＤトライバーチップ １０３ 基盤 １０４ セルフォックレンズアレー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走査方向に沿って複数配列された発光素
   子を用いて入力画像信号に応じて画像を形成する画像形
   成装置において、 各前記発光素子の発光強度の測定データに基づいて、そ
   の発光強度むらが原因の出力画像の画像むらを無くすよ
   うに、前記入力画像信号を補正する画像処理手段を有す
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記画像処理手段は、 各前記発光素子の発光強度の測定データに応じて設定さ
   れた重み係数を格納する記憶手段と、 前記入力画像信号に対して対応する前記重み係数を掛け
   合わす演算手段とを有することを特徴とする請求項１に
   記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記画像処理手段は、 各前記発光素子の発光強度の測定データを格納する記憶
   手段と、 前記測定データに応じて、発光強度むらが原因の出力画
   像の画像むらを無くすための重み係数を設定する重み係
   数設定手段と、 前記入力画像信号に対して対応する前記重み係数を掛け
   合わす演算手段とを有することを特徴とする請求項１に
   記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記画像処理手段は、前記演算手段の演
   算結果のデータに対して誤差拡散法による２値化処理を
   行う２値化処理手段を有することを特徴とする請求項２
   または３に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記画像処理手段は、前記入力画像信号
   が２値データの場合は、前記演算手段の演算処理に先立
   ち、該２値データをラインデータと階調データとに切り
   分けを行い、ラインデータは何も処理せずにそのまま出
   力を行い、階調データは２値データを基に一度疑似多値
   化を行う前処理手段を更に有することを特徴とする請求
   項２乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記前処理手段は、 前記入力画像信号が２値データの場合は該入力画像信号
   から階調画像の低濃度部を判定する判定手段と、 該判定手段が判定した階調画像の低濃度部の入力画像信
   号に対しては少なくとも前記前処理手段と前記演算手段
   の処理を行わせない制御手段とを有することを特徴とす
   る請求項５に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 走査方向に沿って複数配列された発光素
   子を用いて入力画像信号に応じて画像を形成する画像形
   成装置において、 各前記発光素子の発光強度の測定データに応じて発光強
   度むらが原因の出力画像の画像むらを無くすための重み
   係数を設定する重み係数設定ステップと、 前記入力画像信号に対して対応する前記重み係数を掛け
   合わす演算ステップと、 該演算ステップの演算結果のデータに対して誤差拡散法
   による２値化処理を行う２値化処理ステップとを有する
   ことを特徴とする画像形成方法。
8. 【請求項８】 前記入力画像信号が２値データの場合
   は、前記演算ステップの演算処理に先立ち、該２値デー
   タをラインデータと階調データとに切り分けを行い、ラ
   インデータは何も処理せずにそのまま出力を行い、階調
   データは２値データを基に一度疑似多値化を行う前処理
   ステップを更に有することを特徴とする請求項７に記載
   の画像形成方法。
9. 【請求項９】 前記入力画像信号が２値データの場合は
   該入力画像信号から階調画像の低濃度部を判定するステ
   ップと、 該判定ステップで判定した階調画像の低濃度部の入力画
   像信号に対しては少なくとも前記前処理ステップと前記
   演算ステップの処理を行わせない制御ステップとを有す
   ることを特徴とする請求項８に記載の画像形成方法。