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JP6555099B2 - 信号処理装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description

本発明は、画像データに基づいて信号処理を行う信号処理装置及び画像形成装置において、複数のパルス信号のパルス幅の差分による影響を解消可能な技術に関する。
画像形成装置として、画像データに応じてパルス信号を生成し、このパルス信号を用いて主走査方向(第1方向)の1ライン又は数ラインの画像形成を行うと共に、この主走査方向のライン毎の画像形成を副走査方向(第2方向)に繰り返して1頁分の画像形成を行うものが知られている。
その一例として、電子写真方式の画像形成装置では、画像データから作像信号(PWM回路によるPWMパルス信号)を生成し、PWMパルス信号に応じて変調したレーザビームを主走査方向に走査し、これと並行して、副走査方向に回転する像担持体上に、前記レーザビームによって画像を形成している。
ところで、高速の画像形成を実現するため、PWMパルス信号を生成するPWM回路の中にパルス生成部を2系統設けておいて、画像データに基づくPWMパルス信号の生成を交互に実行させ、これら2系統のパルス生成部で生成されたPWMパルス信号を切り替えて選択して、1系統のPWM信号を出力する手法が存在する。このようにすることで、PWM回路(パルス生成部)の負担(処理能力)を軽減することができるというメリットが発生する。
なお、2系統に限らず、更に多くの複数系統のパルス生成部を配置して、順次選択して使用することで、高速な画像形成に対するPWM回路の負担を更に軽減することが可能になる。
以上のような複数のパルス生成部でPWMパルス信号を生成し、一定期間でパルス生成元回路を切り替え、セレクタや論理オア回路などで最終的に1本のPWMパルス信号として合成し、その際にDフリップフロップ回路等で波形整形しない回路では、たとえば、ASIC内部のプロセス、温度、電圧等の分布ばらつきにより、複数のPWMパルス信号毎に微妙にパルス幅特性が異なる現象が発生する。
なお、これに関連する技術としては、たとえば、以下の特許文献などに記載されている。
特開平8−265532号公報
以上の特許文献1では、PWMパルス信号について理想的な値との差分を検知し、この差分を補正することが提案されている。
また、以上のような複数系統のパルス生成部によるPWMパルス信号のパルス幅の差については、差を測定して補正することが考えられる。
しかしながら、ASIC内部のプロセス、温度、電圧等の分布ばらつきによる微小差分の補正をするためには、高分解能の測定回路、高分解能の補正回路が必要となりコストがかかる問題がある。更に、以上のような高精度に補正してたとしも、測定・補正誤差による一定の残差が残ってしまう。更には、リアルタイム補正が出来ず時間変動がある場合には、対応出来ないという問題もある。
そして、以上のようなPWMパルス信号の差が生じている場合、写真などの高周波ランダム画像を描画するのであれば問題にならないが、一定幅(一定濃度)のパルスが出力され続け、その差が主走査方向に同じ位置で発生すると、画像の副走査方向に連続(整列)した状態になり、濃淡が視認されてしまう問題がある。
また、スクリーンにより濃淡を表現する画像形成の場合も、スクリーンに使用されるドットのPWMパルス信号の差により、スクリーン毎に濃淡差が発生することになる。
なお、以上のような微妙なPWMパルス信号のパルス幅の差であっても、その差が一定数集まることにより空間周波数が低下し、視認されやすい状況が発生するため、このように生じる濃淡の差が視覚的に把握されやすくなると考えられる。
ここで、図7は、2系統のパルス生成部(第1パルス生成部と第2パルス生成部)を有するPWM処理部により出力されるパルスの様子を模式的に示している。第1パルス生成部が生成するパルスを「A」、第2パルス生成部が生成するパルスを「B」と表す。また、図7において、パルス幅については、A>Bであるとする。そして、図7において(1),(2),(3),…は、副走査方向に並んだレーザビームの主走査の各ラインを表している。
ここで、複数のパルス生成部を選択使用する場合であって、各パルス生成部からのパルス信号にパルス幅の微小な差(A>B)が残存していると、その差が副走査方向を含む方向に整列することになる。そして、このような差が副走査方向に連続し続けることで、視覚的に把握されやすい状態になっていることが分かる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数のパルス生成部を選択使用する場合におけるパルス幅の微小な差による画質への悪影響を改善することが可能な信号処理装置及び画像形成装置を実現することにある。
上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面が反映された信号処理装置及び画像形成装置は、以下のように構成される。
(1)この発明は、画像データに応じたパルス信号を生成し、当該パルス信号を用いて第1方向に画像形成しつつ、この第1方向の画像形成を前記第1方向と直交する第2方向に繰り返すことで画像データに応じた2次元の画像形成をする画像形成装置に使用される信号処理装置であって、前記画像データに応じたパルス信号の生成を前記パルス信号毎に分担して生成する複数のパルス生成部と、複数の前記パルス生成部による前記パルス信号の分担生成を選択的に切り替えて、選択的に切り替えられた複数の前記パルス生成部により生成された前記パルス信号を出力する選択部と、前記選択部における切り替えの順序を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記選択部における切り替えの順序として、前記第1方向への前記パルス信号の出力を前記第2方向に繰り返す際に、異なる順序を含む所定の順序となるように制御し、前記画像形成装置において前記第1方向における所定の基準位置を画像形成したことを示す基準位置信号が生成され、前記制御部は、前記選択部における切り替えの順序として、前記基準位置信号が発生する毎に、異なる順序を含む所定の順序となるように制御する
また、この発明は、画像データに応じたパルス信号を生成し、当該パルス信号を用いて第1方向に画像形成しつつ、この第1方向の画像形成を前記第1方向と直交する第2方向に繰り返すことで画像データに応じた2次元の画像形成をする画像形成装置であって、前記画像データに応じたパルス信号の生成を前記パルス信号毎に分担して生成する複数のパルス生成部と、複数の前記パルス生成部による前記パルス信号の分担生成を選択的に切り替えて、選択的に切り替えられた複数の前記パルス生成部により生成された前記パルス信号を出力する選択部と、前記選択部における切り替えの順序を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記選択部における切り替えの順序として、前記第1方向への前記パルス信号の出力を前記第2方向に繰り返す際に、異なる順序を含む所定の順序となるように制御し、前記画像形成装置において前記第1方向における所定の基準位置を画像形成したことを示す基準位置信号が生成され、前記制御部は、前記選択部における切り替えの順序として、前記基準位置信号が発生する毎に、異なる順序を含む所定の順序となるように制御する
)以上の(1)において、前記制御部は、乱数を用いて前記所定の順序となるように制御する。
)以上の(1)において、前記所定の順序が予め生成されて順序パターンとして記憶されている記憶部を備え、前記制御部は、前記記憶部で記憶された前記順序パターンを用いて前記所定の順序となるように制御する。
)以上の(1)〜()において、前記第1方向の画像形成を複数ライン分並行して実行するように前記画像形成装置が構成されており、複数の前記パルス生成部と前記選択部と組み合わせが前記複数ライン分それぞれに設けられ、前記制御部は、並行して画像形成を実行する前記複数ライン分の少なくとも隣接するラインにおいて、前記選択部における切り替えの順序が、異なる順序を含む所定の順序となるように制御する。
本発明の一側面が反映された信号処理装置及び画像形成装置では、以下のような効果が得られる。
(1)この発明は、画像データに応じたパルス信号を生成し、当該パルス信号を用いて第1方向に画像形成しつつ、この第1方向の画像形成を第1方向と直交する第2方向に繰り返すことで画像データに応じた2次元の画像形成をする場合であって、画像データに応じたパルス信号の生成をパルス信号毎に分担して生成し、選択的に切り替えられた複数のパルス生成部により生成されたパルス信号を出力する際に、第1方向へのパルス信号の出力を第2方向に繰り返す際に、複数のパルス生成部の切り替えの順序として、異なる順序を含む所定の順序となるように、切り替えの順序を制御する。これにより、複数のパルス生成部を選択使用する場合であって、各パルス生成部からのパルス信号にパルス幅の微小な差が残存していたとしても、その差が第2方向に整列することがなくなるため、画質への悪影響を排除することが可能になる。
(2)以上の(1)において、第1方向における所定の基準位置を画像形成したことを示すインデックス信号などの基準位置信号が画像形成部で生成される場合には、この基準位置信号を選択部における切り替えの順序として、基準位置信号が発生する毎に、異なる順序を含む所定の順序となるように制御することで、各パルス生成部からのパルス信号に含まれるパルス幅の微小な差が第1方向に確実に分散されるため、その差が第2方向に整列することがなくなって画質への悪影響を排除することが可能になる。
(3)以上の(1)〜(2)において、乱数を用いて所定の順序となるように制御することで、各パルス生成部からのパルス信号に含まれるパルス幅の微小な差が乱数に基づいて第1方向に確実に分散されるため、その差が第2方向に整列することがなくなって画質への悪影響を排除することが可能になる。
(4)以上の(1)〜(2)において、予め生成されて記憶された順序パターンを用いて所定の順序となるように制御することで、各パルス生成部からのパルス信号に含まれるパルス幅の微小な差が記憶された順序パターンに基づいて第1方向に確実に分散されるため、その差が第2方向に整列することがなくなって画質への悪影響を排除することが可能になる。なお、パルス幅の差による画質への影響がなお残っている場合には、順序パターンを変更することで、画質への悪影響を更に低減することが可能になる。
(5)以上の(1)〜(4)において、画像形成装置において第1方向の画像形成を複数ライン分並行して実行する場合には、複数のパルス生成部と選択部と組み合わせを複数ライン分それぞれに設け、並行して画像形成を実行する複数ライン分の少なくとも隣接するラインにおいて、選択部における切り替えの順序が、異なる順序を含む所定の順序となるように制御することで、並行実行する複数ライン内においてもパルス幅の微小な差が第1方向に確実に分散されるため、その差が複数ライン内の第2方向に整列することがなくなって、画質への悪影響を排除することが可能になる。
本発明の実施形態の信号処理装置を有する画像形成装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施形態の信号処理装置を有する画像形成装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施形態の信号処理装置を有する画像形成装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施形態の信号処理装置の構成を示す構成図である。 画像形成装置の信号処理の様子を示す説明図である。 画像形成装置の信号処理の様子を示す説明図である。 従来の信号処理の様子を示す説明図である。
以下、図面を参照して本発明の信号処理装置及び画像形成装置を実施するための形態(実施形態)を詳細に説明する。
〔信号処理装置、画像形成装置の構成〕
ここで、図1に基づいて、画像形成に使用可能な信号処理装置、及び、当該信号処理装置を含む画像形成装置100の構成を詳細に説明する。
なお、信号処理装置や画像形成装置100として既知であって、本実施形態の特徴的な動作や制御に直接に関係しない一般的な部分についての説明は省略してある。
画像形成装置100は、画像形成装置100の各部を制御する制御部101、外部機器と通信を行う通信部102、ユーザからの操作を受け付けると共に装置状態を表示する操作表示部103、各種設定データを記憶する記憶部104、画像データを記憶する画像データ記憶部110、画像データに各種画像処理を施す画像処理部120、画像データに応じて画素単位のパルス信号を生成するPWM処理部130、PWM処理部130の出力であるパルス信号に応じて像担持体にレーザビームを照射して画像を形成する画像形成部140、を有して構成されている。
また、PWM処理部130は、本実施形態における信号処理装置を構成しており、画像データに応じたパルス信号の生成をパルス信号毎に複数のパルス生成部で分担して生成するため、以下のように構成されている。
すなわち、PWM処理部130は、画像データに応じたパルス信号の生成をパルス信号毎に複数のパルス生成部に分配する入力側選択部131、画像データに応じたパルス信号の生成をパルス信号毎に分担する複数のパルス生成部132a及び132b、画像データに応じたパルス信号の生成をパルス信号毎に複数のパルス生成部で分担した場合に1本のパルス信号として合成する出力側選択部133、を有して構成されている。
なお、入力側選択部131と出力側選択部133とは、制御部101からの選択制御信号に基づいて選択を制御している。ここで、制御部101は、入力側選択部131と出力側選択部133とにおける切り替えの順序として、第1方向(画像形成部140の画像形成における主走査方向)へのパルス信号の出力を、第2方向(画像形成部140の画像形成における副走査方向)に繰り返す際に、異なる順序を含む所定の順序となるように制御する。
ここで、画像形成部140において、主走査方向における所定の基準位置(例えば、主走査方向の走査開始位置)を光ビームが走査したことを示すインデックス信号などの基準位置信号がで生成される場合には、基準位置信号が発生する毎に、入力側選択部131と出力側選択部133における切り替えの順序として異なる順序を含む所定の順序となるように制御される
また、制御部101は、乱数(例えば、M系列乱数)を用いて、以上の選択における所定の順序となるように制御する。あるいは、所定の順序が予め生成されて順序パターンとして記憶部104に記憶されており、制御部101は、記憶部104で記憶されている順序パターンを用いて、以上の選択における所定の順序となるように制御する。
図1に示す具体例では、PWM処理部130内には、2のパルス生成部132aと132bとが設けられた具体例を示している。ここで、複数は2に限られず、図2のように、3のパルス生成部132aと132bと132cとが設けられていても良い。また、図3のように、mのパルス生成部132a〜132mが設けられていても良い。なお、このようにパルス信号を生成するパルス生成部を複数系統設けておいて、画像データに基づくパルス信号の生成を順番に実行させることで、これら複数系統のパルス生成部で生成されたパルス信号を切り替えて選択して、1系統のパルス信号を出力させることで、パルス生成部の負担(処理能力)を軽減することができる。
また、画像形成部140において、副走査方向に並べられた複数のレーザダイオードを用いて、副走査方向に並んだ複数のレーザビームを同時並行して、主走査方向の画像形成を実行するマルチビームと呼ばれる画像形成手法が存在している。例えば、画像形成部140でn本のレーザビームによるマルチビームの画像形成を実行する場合には、PWM処理部130としてPWM処理部130−1〜PWM処理部130−nを設けておき、主走査方向の画像形成について副走査方向にn列分を画像処理部120がPWM処理部130−1〜PWM処理部130−nに対して分配する。また、この場合、PWM処理部130−1〜PWM処理部130−nのそれぞれで、図1〜図3のように最大で複数mのパルス生成部132a〜132mを設ける。
この場合、制御部101は、並行して画像形成を実行する複数nライン分の少なくとも隣接するラインにおいて、入力側選択部131と出力側選択部133における切り替えの順序が、異なる順序を含む所定の順序となるように制御する。すなわち、n個のPWM処理部130−1〜PWM処理部130−nにおいて、1<i<n−1、かつ、j=i+1とした場合、i番目のPWM処理部130−iとj番目のPWM処理部130−jとで、入力側選択部131と出力側選択部133における切り替えの順序が、異なる順序を含む所定の順序となるように、制御部101が制御する。
〔動作(1)〕
ここで、図5に基づいて、図1に示した2系統のパルス生成部132a,132bを有するPWM処理部130を含む画像形成装置100における動作について説明する。
ここで、PWM処理部130内部のプロセス、温度、電圧等の分布ばらつきにより、複数のパルス生成部132a,132bが生成する各パルスは微小なパルス幅特性差が発生することがある。
この場合において、制御部101は、入力側選択部131と出力側選択部133とにおける切り替えの順序として、主走査方向へのパルス信号の出力を、画像形成部140からインデックス信号が発生する毎に、入力側選択部131と出力側選択部133における切り替えの順序として、乱数、又は、記憶部104で記憶されている順序パターンを参照して、異なる順序を含む所定の順序となるように制御する。
ここで、図5において、パルス生成部132aが生成するパルスを「A」パルス、生成部132bが生成するパルスを「B」、と表す。また、図5において、パルス幅については、A>Bであるとする。
この場合の選択の順序としては、
・A→Bを基本パターンとしてA,B,A,B,A,B,A,B,…となる順序と、
・B→Aを基本パターンとしてB,A,B,A,B,A,B,A,…となる順序と、
が存在する。
図5において(1),(2),(3),…は、副走査方向に並んだレーザビームの主走査の各ラインを表している。
ここで、入力側選択部131と出力側選択部133による2系統のパルス生成部132a,132bの切り替えの順序が、異なる順序(A→BとB→A)を含む所定の順序となるように制御しているため、A又はBのいずれかについて副走査方向に連続し続けることがなくなる。同様に、A又はBのいずれかについて副走査方向を含む方向(例えば、主走査方向と副走査方向との間の斜め方向)に連続し続けることがなくなる。
これにより、複数のパルス生成部132a,132bを選択使用する場合であって、各パルス生成部からのパルス信号にパルス幅の微小な差が残存していたとしても、その差が副走査方向を含む方向に整列することがなくなって、画質への悪影響を排除することが可能になる。
〔動作(2)〕
ここで、図6に基づいて、図2に示した3系統のパルス生成部132a,132b,132cを有するPWM処理部130を含む画像形成装置100における動作について説明する。ここで、PWM処理部130内部のプロセス、温度、電圧等の分布ばらつきにより、複数のパルス生成部132a,132b,132cが生成する各パルスは微小なパルス幅特性差が発生することがある。
この場合において、制御部101は、入力側選択部131と出力側選択部133とにおける切り替えの順序として、主走査方向へのパルス信号の出力を、画像形成部140からインデックス信号が発生する毎に、入力側選択部131と出力側選択部133における切り替えの順序として、乱数、又は、記憶部104で記憶されている順序パターンを参照して、異なる順序を含む所定の順序となるように制御する。
ここで、図6において、パルス生成部132aが生成するパルスを「A」、パルス生成部132bが生成するパルスを「B」、パルス生成部132cが生成するパルスを「C」、と表す。また、図5において、パルス幅については、C>A>Bであるとする。
この場合の選択の順序としては、
・A→B→Cを基本パターンとしてA,B,C,A,B,C,…となる順序と、
・B→C→Aを基本パターンとしてB,C,A,B,C,A,…となる順序と、
・C→A→Bを基本パターンとしてC,A,B,C,A,B,…となる順序と、
が存在する。
なお、基本パターンとして、A→C→B、B→A→C、C→B→Aを加えることで、更に所定の順序を増やすことも可能である。
図6において(1),(2),(3),…は、副走査方向に並んだレーザビームの主走査の各ラインを表している。
ここで、入力側選択部131と出力側選択部133による2系統のパルス生成部132a,132b,132cの切り替えの順序が、異なる順序(A→B→Cと、B→C→Aと、C→A→B)を含む所定の順序となるように制御しているため、A又はB又はCのいずれかについて副走査方向に連続し続けることがなくなる。同様に、A又はB又はCのいずれかについて副走査方向を含む方向(例えば、主走査方向と副走査方向との間の斜め方向)に連続し続けることがなくなる。
これにより、複数のパルス生成部132a,132bを選択使用する場合であって、各パルス生成部からのパルス信号にパルス幅の微小な差が残存していたとしても、その差が副走査方向を含む方向に整列することがなくなって、画質への悪影響を排除することが可能になる。
〔その他の動作(1)〕
また、以上の図5や図6のほか、スクリーンにより濃淡を表現する画像形成の場合であっても、スクリーンに使用されるドットのパルス信号において、以上のような順序の選択によりパルス幅の差が分散されることになり、スクリーン毎の濃淡差が目立つことはなくなる。
〔その他の動作(2)〕
なお、以上の実施形態では、パルス幅の微小差分を補正する必要がないため、高分解能の測定回路、高分解能の補正回路も必要なく、コスト上昇も発生しない。また、時間変動があってリアルタイム補正が出きないような場合であっても、本実施形態による対処は可能である。
〔その他の動作(3)〕
以上の実施形態において、選択における所定の順序としては、乱数(例えば、M系列乱数)や、予め生成されて順序パターンとして記憶部104に記憶された順序パターンテーブルを用いることができる。
この場合において、以上のような所定の順序を実現したとしてもパルス幅の差による画質への影響がなお残っている場合には、乱数の発生系列を変更するか、又は、予め複数の順序パターンテーブルを記憶しておいて使用する順序パターンテーブルを切り替えるか、といった手法で、画質への悪影響を更に低減することが可能になる。
〔その他の動作(4)〕
なお、以上の画像形成装置100を用いることが可能な画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置を想定しているが、これに限定されるものではない。すなわち、パルス信号を使用する各種方式の画像形成装置に対して、以上の実施形態の信号処理装置や画像形成装置100を用いることが可能である。
〔その他の動作(5)〕
パルス生成として、PWMによるパルス信号の場合を具体例にしたが、これに限定されるものではない。すなわち、PWM以外によって生成される各種パルス、たとえば、可変でなく一定幅のパルス信号を複数生成して選択するような場合にも、以上の実施形態を適用することが可能であり、良好な効果を得ることができる。
100 信号処理装置
101 制御部
102 通信部
103 操作表示部
104 記憶部
110 画像データ記憶部
120 画像処理部
130 PWM処理部
140 画像形成部

Claims (5)

  1. 画像データに応じたパルス信号を生成し、当該パルス信号を用いて第1方向に画像形成しつつ、この第1方向の画像形成を前記第1方向と直交する第2方向に繰り返すことで画像データに応じた2次元の画像形成をする画像形成装置に使用される信号処理装置であって、
    前記画像データに応じたパルス信号の生成を前記パルス信号毎に分担して生成する複数のパルス生成部と、
    複数の前記パルス生成部による前記パルス信号の分担生成を選択的に切り替えて、選択的に切り替えられた複数の前記パルス生成部により生成された前記パルス信号を出力する選択部と、
    前記選択部における切り替えの順序を制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記選択部における切り替えの順序として、前記第1方向への前記パルス信号の出力を前記第2方向に繰り返す際に、異なる順序を含む所定の順序となるように制御
    前記画像形成装置において前記第1方向における所定の基準位置を画像形成したことを示す基準位置信号が生成され、
    前記制御部は、前記選択部における切り替えの順序として、前記基準位置信号が発生する毎に、異なる順序を含む所定の順序となるように制御する、
    ことを特徴とする信号処理装置。
  2. 前記制御部は、乱数を用いて前記所定の順序となるように制御する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。
  3. 前記所定の順序が予め生成されて順序パターンとして記憶されている記憶部を備え、
    前記制御部は、前記記憶部で記憶された前記順序パターンを用いて前記所定の順序となるように制御する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。
  4. 前記第1方向の画像形成を複数ライン分並行して実行するように前記画像形成装置が構成されており、
    複数の前記パルス生成部と前記選択部と組み合わせが前記複数ライン分それぞれに設けられ、
    前記制御部は、並行して画像形成を実行する前記複数ライン分の少なくとも隣接するラインにおいて、前記選択部における切り替えの順序が、異なる順序を含む所定の順序となるように制御する、
    ことを特徴とする請求項1−のいずれか一項に記載の信号処理装置。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の信号処理装置を備え、
    画像データに応じて前記信号処理装置で生成された前記パルス信号により画像を形成する、
    ことを特徴とする画像形成装置。
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