JPH10257266A - デジタル画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタル画像形成装置で画像の濃淡階調を再
現する際に生ずるモアレの発生を抑制する。 【解決手段】 デジタル画像形成装置のプリントヘツド
部において、レ−ザダイオ−ド１０１の後段に配置され
たコリメ−タレンズ１０２のレンズ枠１０２ａは、レン
ズの光軸に垂直なＸＹ平面上でＸ軸方向及びＹ軸方向に
それぞれ配置された圧電素子を使用した振動機構１２０
ａ、１２０ｂに結合されている。圧電素子１２０ｅ、１
２０ｆに所定の確率分布の駆動信号を供給し、コリメ−
タレンズをランダムに振動させ、レ−ザビ−ムをＸ軸方
向、Ｙ軸方向にランダムに振る。感光体上に形成される
ドツト位置は基準位置からＸ軸方向、Ｙ軸方向にランダ
ムにずれるのでモアレの発生が抑制され、画質の良いプ
リントを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像形成装置に関
し、特にレ−ザ光を使用して画像を形成するデジタル画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤセンサにより画像を読み取つて得
た画像信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号
でレ−ザビ−ムを変調し、変調されたレ−ザビ−ムによ
り感光体上に画像潜像を形成し、現像・定着処理をして
記録紙上に画像を形成するデジタル方式の画像形成装置
が開発され、普及するに至つている。

【０００３】このようなデジタル方式の画像形成装置に
おいては、基本的には、画像は画素の２値（１／０）、
即ち黒／白の点の集合により形成される。このため、画
像に濃淡のある中間調の画像を処理する場合は、そのま
までは中間調の再現が難しいという不都合があつた。こ
のために、画像の濃淡の階調を再現する幾つかの方式が
知られている。

【０００４】第１の方式は、デイザ法と呼ばれる方式
で、複数の画素を単位とし、再現しようとする濃淡の階
調に応じて、単位に含まれる画素の２値（黒／白）の面
積比率を変化させる方法であつて、複数の画素単位でみ
ると感光体上にドツトの集合で形成された画像の濃淡が
多段階に再現される。

【０００５】第２の方式は、レ−ザの発光強度を一定に
保ち、再現しようとする濃淡の階調に応じて、単位画素
当たりの発光時間を変化させるパルス幅変調方式であつ
て、発光時間を変化させることで単位画素に対応する感
光体上のドツト当たりのトナ−の付着量を変化させ、画
像の濃淡を再現させている。

【０００６】第３の方式は、再現しようとする濃淡の階
調に応じてレ−ザの発光強度を変調させる強度変調方式
で、１画素に対して濃淡の階調に応じて多段にレ−ザの
発光強度を変化させて画素内に平均的にレ−ザエネルギ
を照射し、単位画素に対応する感光体上のドツト当たり
のトナ−の付着量を変化させ、画像の濃淡を再現させて
いる（特開平４−１３１６３号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】先に説明したように、
デイザ法では複数の画素を単位として画像の濃淡を再現
する。例えば、図１に示すように、縦横１６個の画素を
単位領域とし、この単位領域における画像の濃淡の階調
を複数段階（この例では１６段階）に設定して白黒パタ
−ン（図１では白黒パタ−ンのうち黒色部分はハツチン
グで示した）のマトリツクスを準備し、再現しようとす
る複数の画素からなる単位領域を、その単位領域の平均
の濃淡の階調に応じた階調のマトリツクスで置換するこ
とで濃淡の階調を再現する。このため、ある画像領域を
マトリツクスで置換すると、入力された画像も一定周期
で配列された画素の集合からなる網点構造を有するか
ら、入力された画像の網点と置換したマトリツクスとの
間にビ−トが生じてモアレ現象が発生し、画質を低下さ
せる結果となる。

【０００８】パルス幅変調方式や強度変調方式では、濃
淡の階調の再現性を改善するため、第１の走査ライン上
の画素の位置、即ち第１の走査ラインでプリントされる
ドツト位置と次の走査ラインでプリントされるドツト位
置とをずらすことが行われる。これをスクリ−ン角を設
定するという。図２を参照してこれを説明すると、図２
の（ａ）はスクリ−ン角を設定していない状態を示し、
第１の走査ラインのドツト位置ｐ1 と次の走査ラインの
ドツト位置ｐ2 とはずれておらず、いずれも一定の間隔
ａ（一定周期）で設定された基準位置ｓの上に配列され
ている。

【０００９】これに対し、スクリ−ン角を設定した場合
は、第１の走査ライン上のドツトｐ1 は一定の間隔ａ
（一定周期）で基準位置ｓ上に配列されているが、第２
の走査ライン上のドツトｐ2 は第１の走査ライン上のド
ツトｐ1 （基準位置ｓ）に対し、間隔ｂだけずれて配列
される。そのずれの大きさをスクリ−ン角という。従つ
て第１の走査ライン上のドツト配列と第２の走査ライン
上のドツト配列は、ドツト位置はずれているにしても、
いずれも一定の間隔ａ（一定周期）で配列されている点
では変わらない。

【００１０】走査ライン毎にドツトの位置をずらすこと
で、濃淡の階調の再現性は改善されるが、この場合も入
力された画像は一定周期で配列された画素の集合からな
る網点構造を有するから、入力された画像の網点とプリ
ントされた画像のドツト位置との間にビ−トが生じてモ
アレ現象が発生し、画質を低下させる。

【００１１】なお、スクリ−ン角という用語は、本来的
にはカラ−写真など連続した濃淡階調の原稿から印刷を
行うとき、印刷用の網目版を作成するために使用される
スクリ−ンの構造の説明で使用される用語で、この種の
スクリ−ンにおいては階調の再現性を改善するために、
網目を先に説明したと同様にずらすことが行なわれ、そ
のずれの大きさをスクリ−ン角と呼んでいる。レ−ザプ
リンタの技術分野でも階調の再現性改善に同様の技術手
段を使用するため、ドツト位置をずらすことをスクリ−
ン角の設定と呼び、ずれの大きさをスクリ−ン角と呼ん
でいる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するもので、請求項１の発明では、画像信号により
変調されたレ−ザビ−ムを発生させるレ−ザビ−ム発生
手段を備え、該変調されたレ−ザビ−ムにより感光体上
に画像潜像を形成する画像形成装置において、前記レ−
ザビ−ム発生手段の後段に配置されたコリメ−タレンズ
と、前記コリメ−タレンズを該コリメ−タレンズの光軸
に垂直な平面内で振動させるコリメ−タレンズ駆動手段
と、前記コリメ−タレンズ駆動手段を所定の確率分布に
従い駆動する駆動信号発生手段とを備え、前記コリメ−
タレンズを該コリメ−タレンズの光軸に垂直な平面内で
所定の確率分布に従い振動させることにより感光体上に
投射されるレ−ザビ−ムのスポツト位置を正規の位置か
ら不規則にずらしてモアレの発生を抑えることを特徴と
する。

【００１３】そして、前記コリメ−タレンズ駆動手段
は、該コリメ−タレンズの光軸に垂直なＸＹ平面内に配
置されたＸ軸方向駆動手段とＹ軸方向駆動手段とから構
成される。また、前記Ｘ軸方向駆動手段及びＹ軸方向駆
動手段はそれぞれ電気機械変換素子を備え、電気機械変
換素子に駆動信号を印加して発生する機械的な伸縮歪み
によりコリメ−タレンズを振動させるようにする。

【００１４】また、前記駆動信号発生手段は、交流電圧
発生器と乱数発生器とを備え、乱数発生器から出力され
る所定の確率分布を持つ乱数信号に基づいて交流電圧発
生器から出力される交流電圧を制御して駆動信号を発生
するものとし、具体的には交流電圧発生器から出力され
る交流電圧をランダムな時間間隔でオン／オフ制御して
駆動信号を発生するようにするとよい。

【００１５】請求項６の発明では、画像信号により変調
されたレ−ザビ−ムを発生させるレ−ザビ−ム発生手段
を備え、該変調されたレ−ザビ−ムにより感光体上に画
像潜像を形成する画像形成装置において、前記レ−ザビ
−ム発生器の後段に配置されたコリメ−タレンズと、前
記コリメ−タレンズの光軸に垂直なＸＹ平面内に配置さ
れた２個の圧電素子を有するコリメ−タレンズ駆動機構
と、乱数発生器から出力された所定の確率分布を持つ乱
数信号に基づいて前記圧電素子に印加する交流電圧をラ
ンダムな時間間隔でオン／オフ制御してコリメ−タレン
ズを所定の確率分布で駆動する駆動信号発生回路とを備
え、前記コリメ−タレンズ駆動機構の圧電素子に前記駆
動信号発生回路から出力される駆動信号を印加し、コリ
メ−タレンズを該コリメ−タレンズの光軸に垂直なＸＹ
平面内で所定の確率分布に従い振動させることにより感
光体上に投射されるレ−ザビ−ムのスポツト位置を正規
の位置から不規則にずらしてモアレの発生を抑えること
を特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。図３はこの発明を適用したデジタルカラ−複写
機の構成を示す断面図で、デジタルカラ−複写機は原稿
画像を読み取るイメ−ジリ−ダ部１００と、イメ−ジリ
−ダ部１００で読み取つた画像を再現する複写部３００
から構成される。

【００１７】イメ−ジリ−ダ部１００は、スキヤナ１０
と信号処理部２０から構成される。スキヤナ１０は、原
稿を照射する露光ランプ１２、ミラ−１３ａ、１３ｂ、
１３ｃ、及び投影レンズ１３ｄから構成される走査光学
系１３、及びＣＣＤカラ−イメ−ジセンサ１４から構成
される。

【００１８】信号処理部２０は、画像信号処理回路２１
とバツフアメモリ２２を備える。走査光学系１３により
イメ−ジセンサ１４の上に投影された画像は、イメ−ジ
センサ１４により読み取られ、得られた赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の多値画像信号は画像信号処理
回路２１において処理され、イエロ−（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラツク（Ｋ）の８ビツトの
階調デ−タに変換され、バツフアメモリ２２に格納され
る。

【００１９】複写部３００は、電子写真方式の複写機構
であり、プリントヘツド部３０、感光体ドラム３１、感
光体ドラム３１に接近して配置された転写ドラム３２を
備える。また、感光体ドラム３１の周囲には帯電チヤ−
ジヤ３３、イエロ−（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）及びブラツク（Ｋ）の各色の現像器３４、３５、
３６、３７が、また、転写ドラム３２の周囲には転写チ
ヤ−ジヤ４１、分離チヤ−ジヤ４２、分離爪４３、チヤ
ツキング機構４４などが配置されている。なお、４５、
４６、４７は給紙カセツト、４８は定着装置を示す。

【００２０】プリントヘツド部３０はレ−ザ発振器３１
と、ポリゴンミラ−及びｆθレンズを備える。これにつ
いては後で詳細に説明する。

【００２１】以上の構成において、プリントヘツド部３
０はバツフアメモリ２２に格納された各色の階調デ−タ
を読み出し、感光体の階調特性に応じた階調補正（γ補
正）を行つた後、補正された画像デ−タをＤ／Ａ変換し
てレ−ザ発振器３１のレ−ザダイオ−ドの出力を変調
し、画像デ−タで変調されたレ−ザビ−ムをレ−ザ発振
器３１から投射する。

【００２２】レ−ザ発振器３１から投射されるレ−ザビ
−ムはポリゴンミラ−及びｆθレンズなどを介して感光
体ドラム３１に投影され、予め帯電チヤ−ジヤ３３によ
り帯電されていた感光体ドラム上に画像潜像が形成され
る。このとき、各色毎に処理される。即ち、まず、イエ
ロ−（Ｙ）に対応する画像潜像が形成される。感光体ド
ラム３１上の画像潜像は、イエロ−（Ｙ）現像器３４で
現像され、転写ドラム３２に転写される。以下、順次感
光体ドラム上にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラ
ツク（Ｋ）の各色の画像潜像が形成され、対応する色の
現像器３５、３６、３７で現像され、転写ドラム３２上
に重畳して転写されてカラ−画像が形成される。転写ド
ラム３２上に形成されたカラ−画像は、給紙カセツト４
５（４６、４７）から給紙された記録紙に転写され、定
着装置４８により定着、排出される。以上説明した構成
は、通常のカラ−複写機と特に変わるものではない。な
お、処理する色の順序は、必ずしも上記の順序でなくと
もよい。

【００２３】次に、プリントヘツド部３０の構成を説明
する。図４はプリントヘツド部３０の構成を示す斜視図
である。レ−ザ発振器のレ−ザダイオ−ド１０１から投
射されるレ−ザビ−ムはコリメ−タレンズ１０２、シリ
ンドリカルレンズ１０３を経てポリゴンミラ−１０５の
１つの面に投射される。ポリゴンミラ−１０５の１つの
面で反射されたレ−ザビ−ムは、ｆθレンズ１０６、ミ
ラ−１０７を経て感光体ドラム３１に投影される。

【００２４】ポリゴンミラ−１０５の回転につれ、反射
されたレ−ザビ−ムの射出方向が変り、感光体ドラム３
１の軸方向に走査される。この軸方向走査の同期をとる
ため、走査の開始のとき、レ−ザビ−ムはミラ−１１
０、１１１で反射され、走査開始を検出するセンサ（Ｓ
ＯＳセンサ）であるフオトダイオ−ド１１２に入射し、
走査の開始を検出するように構成されている。

【００２５】図５はコリメ−タレンズとレ−ザダイオ−
ドの配置を説明する側面図で、レ−ザダイオ−ド１０１
はコリメ−タレンズ１０２の光軸（Ｚ軸）上に配置さ
れ、レ−ザダイオ−ド１０１から投射されるレ−ザビ−
ムはコリメ−タレンズ１０２により平行光線に収束され
てシリンドリカルレンズ１０３に伝えるように構成され
ているが、この発明では、更にコリメ−タレンズ１０２
を光軸に垂直なＸＹ平面上でランダムに振動させ、レ−
ザビ−ムが感光体上に投射されて形成されるドツト位置
をランダムにずらすために使用される。

【００２６】図６はコリメ−タレンズ１０２をＸＹ平面
上でランダムに振動させる構成を説明する平面図で、コ
リメ−タレンズ１０２のレンズ枠１０２ａは、Ｘ軸方向
及びＹ軸方向にそれぞれ配置された圧電素子を使用した
振動機構１２０ａ、１２０ｂに結合されている。

【００２７】図７は圧電素子を駆動する駆動信号発生回
路の一例で、所定周波数の交流電圧を発生する発振回路
１５１と制御部１５２から構成される。制御部１５２は
マイクロプロセツサＭＰＵ、所定の確率分布の乱数を発
生してランダムな時間間隔のパルス信号を出力する乱数
発生器ＲＮ、スイツチング回路ＳＷ１、ＳＷ２を備え、
マイクロプロセツサＭＰＵは乱数発生器ＲＮを作動させ
てランダムな時間間隔のパルス信号を発生させ、このパ
ルス信号に基づいてスイツチング回路ＳＷ１、ＳＷ２を
オン／オフ制御し、発振回路１５１から出力された交流
電圧を圧電素子１２０ｅ、及び圧電素子１２０ｆにラン
ダムな時間間隔で印加し、また印加を停止する。スイツ
チング回路ＳＷ１、ＳＷ２は半導体素子を使用したスイ
ツチング回路とするとよい。また、レ−ザビ−ムが感光
体上で振れる振幅の大きさは圧電素子の伸縮変位、即ち
発振回路１５１から出力される交流電圧の大きさにより
規定されるから、レ−ザビ−ムの所望の振れの範囲に基
づいて予め交流電圧の大きさを決定しておく。

【００２８】これにより、コリメ−タレンズ１０２は、
振動機構１２０ａ、１２０ｂによりＸＹ平面上で所定の
確率分布でランダムに振動するから、レ−ザダイオ−ド
１０１から投射されるレ−ザビ−ムはＸ方向、Ｙ方向に
ランダムに振られる。この結果、レ−ザビ−ムが感光体
上に投射されて形成されるドツト位置は、基準位置から
Ｘ方向、Ｙ方向にランダムにずれることになる。

【００２９】図８はこの発明による感光体上のドツト位
置を説明する図で、図８の（ａ）は、レ−ザビ−ムが振
られない場合を示し、感光体上のドツトｐ1 、ｐ2 の中
心は基準位置ｓに整然と配列されている。図８の（ｂ）
は、レ−ザビ−ムがランダムに振られた場合を示し、感
光体上のドツトｐ1 、ｐ2 は、それぞれのドツトｐ1、
ｐ2 の中心ｔが基準位置ｓからランダムにずれて配列さ
れていることを示している。このように、感光体上のド
ツト位置、即ち記録紙上のドツト位置がランダムにずれ
て配列されることで、モアレの発生を抑制することがで
きる。

【００３０】なお、以上説明した駆動信号発生回路で
は、所定周波数の交流電圧を所定の確率分布を持つラン
ダムなパルス信号によりオン／オフ制御して圧電素子１
２０ｅ、及び圧電素子１２０ｆに供給しているが、これ
に代えて、圧電素子に印加する交流電圧の電圧波形や振
幅をランダムに変化させても、コリメ−タレンズを基準
位置からＸ方向、Ｙ方向にランダムにずらすことができ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明のデジタ
ル画像形成装置では、画像の濃淡の階調を再現するとき
に、レ−ザビ−ムが感光体上に投射されて形成されるド
ツト位置を基準位置からＸ方向、Ｙ方向に所定の確率分
布でランダムにずらすように制御するものであるから、
従来の画像の濃淡の階調を再現するときに採用されてい
たデイザ法、パルス幅変調方式或いは強度変調方式など
で発生するモアレ現象の発生を抑制することができ、良
好な画質のプリントを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】デイザ法で使用される濃淡の階調に応じた白黒
パタ−ンのマトリツクスを説明する図。

【図２】濃淡の階調の再現性改善のためドツト位置をず
らす従来の手法を説明する図。

【図３】この発明を適用したデジタルカラ−複写機の構
成を示す断面図。

【図４】プリントヘツドの構成を示す斜視図。

【図５】コリメ−タレンズとレ−ザダイオ−ドの配置を
説明する側面図。

【図６】コリメ−タレンズを振動させる構成を説明する
平面図。

【図７】駆動信号発生回路のブロツク図。

【図８】この発明による感光体上のドツト位置のずれを
説明する図。

【符号の説明】

３０ プリントヘツド部 ３１ 感光体 １０１ レ−ザダイオ−ド １０２ コリメ−タレンズ １０２ａ レンズ枠 １２０ａ、１２０ｂ 振動機構 １２０ｅ、１２０ｆ 圧電素子 １５１ 発振回路 １５２ 制御部 ＭＰＵ マイクロプロセツサ ＲＮ 乱数発生器 ＳＷ１、ＳＷ２ スイツチング回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号により変調されたレ−ザビ−ム
   を発生させるレ−ザビ−ム発生手段を備え、該変調され
   たレ−ザビ−ムにより感光体上に画像潜像を形成する画
   像形成装置において、 前記レ−ザビ−ム発生手段の後段に配置されたコリメ−
   タレンズと、 前記コリメ−タレンズを該コリメ−タレンズの光軸に垂
   直な平面内で振動させるコリメ−タレンズ駆動手段と、 前記コリメ−タレンズ駆動手段を所定の確率分布に従い
   駆動する駆動信号発生手段とを備え、 前記コリメ−タレンズを該コリメ−タレンズの光軸に垂
   直な平面内で所定の確率分布に従い振動させることによ
   り感光体上に投射されるレ−ザビ−ムのスポツト位置を
   正規の位置から不規則にずらしてモアレの発生を抑える
   ことを特徴とするデジタル画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記コリメ−タレンズ駆動手段は、該コ
   リメ−タレンズの光軸に垂直なＸＹ平面内に配置された
   Ｘ軸方向駆動手段とＹ軸方向駆動手段とから構成される
   ことを特徴とする請求項１記載のデジタル画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記コリメ−タレンズ駆動手段を構成す
   るＸ軸方向駆動手段及びＹ軸方向駆動手段はそれぞれ電
   気機械変換素子を備え、電気機械変換素子に駆動信号を
   印加して発生する機械的な伸縮歪みによりコリメ−タレ
   ンズを振動させることを特徴とする請求項２記載のデジ
   タル画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記駆動信号発生手段は、交流電圧発生
   器と乱数発生器とを備え、乱数発生器から出力される所
   定の確率分布を持つ乱数信号に基づいて交流電圧発生器
   から出力される交流電圧を制御して駆動信号を発生する
   ことを特徴とする請求項１記載のデジタル画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 前記駆動信号発生手段は、乱数発生器か
   ら出力される所定の確率分布を持つ乱数信号に基づいて
   交流電圧発生器から出力される交流電圧をランダムな時
   間間隔でオン／オフ制御して駆動信号を発生することを
   特徴とする請求項４記載のデジタル画像形成装置。
6. 【請求項６】 画像信号により変調されたレ−ザビ−ム
   を発生させるレ−ザビ−ム発生手段を備え、該変調され
   たレ−ザビ−ムにより感光体上に画像潜像を形成する画
   像形成装置において、 前記レ−ザビ−ム発生器の後段に配置されたコリメ−タ
   レンズと、 前記コリメ−タレンズの光軸に垂直なＸＹ平面内に配置
   された２個の圧電素子を有するコリメ−タレンズ駆動機
   構と、 乱数発生器から出力された所定の確率分布を持つ乱数信
   号に基づいて前記圧電素子に印加する交流電圧をランダ
   ムな時間間隔でオン／オフ制御してコリメ−タレンズを
   所定の確率分布で駆動する駆動信号発生回路とを備え、 前記コリメ−タレンズ駆動機構の圧電素子に前記駆動信
   号発生回路から出力される駆動信号を印加し、コリメ−
   タレンズを該コリメ−タレンズの光軸に垂直なＸＹ平面
   内で所定の確率分布に従い振動させることにより感光体
   上に投射されるレ−ザビ−ムのスポツト位置を正規の位
   置から不規則にずらしてモアレの発生を抑えることを特
   徴とするデジタル画像形成装置。