图像形成设备 技术领域 本发明涉及如下的图像形成设备， 该图像形成设备通过使多个光源基于图像数据 发出光束并利用基于图像数据的光束照射感光构件而在该感光构件上形成潜像。
背景技术 在诸如使用激光束和采用电子照相的复印机和激光束打印机等的图像形成设备 中， 已经讨论了一种通过使用多个激光源同时追踪多个扫描线以实现高速打印和高分辨率 的技术 ( 日本特开平 03-200917 号公报 )。
然而， 由于激光束光路的不同， 因而激光束在光学系统中通过的位置彼此不同， 并 且激光束的弯曲和倾斜在某些情况下彼此不同。在这种情况下， 由激光束追踪的扫描线之 间的间距根据主扫描位置而不期望地变化。 因此， 由于扫描线的间距的不均匀， 因而在应当 保持均匀浓度的网屏图像的页面、 背景或预定区域中发生浓度不均匀。
在下文中， 将详细说明上述问题。图 5 是示出当利用从光源 A 和 B 经由光学系统 发出的激光束照射感光构件时的扫描线的图。点划线表示理想扫描线 ； 实线表示利用来自 光源 A 的激光束的扫描线 ； 并且虚线表示利用来自光源 B 的激光束的扫描线。
利用来自光源 A 和 B 的激光束的扫描线根据光学系统中的通过位置或反射位置 的不同而不同程度地弯曲。结果， 在利用来自光源 A 和 B 的激光束的扫描线中产生疏密 (wideness and narrowness)。
例如， 当光源 A 和 B 在第一扫描中在主扫描位置 X1 处发出激光束时， 与理想情况 相比， 所照射的两个激光光斑彼此之间更靠近 ( 扫描线之间的间距窄 )。相反， 当在主扫描 位置 X2 处， 光源 B 在第一扫描中发出激光束并且光源 A 在第二扫描中发出激光束时， 与理 想情况相比， 所照射的两个激光光斑彼此之间的距离更大 ( 扫描线之间的间距宽 )。
图 6A 是示出由窄状态下的两个激光光斑形成的潜像电位的图， 并且图 6B 是示出 由宽状态下的两个激光光斑形成的潜像电位的图。纵轴的向下的方向表示副扫描方向 ； 横 轴的向右的方向表示感光构件 708 的表面电位 ； 以及横轴的向左的方向表示通过显影附着 在感光构件 708 上的调色剂量。
当在通过高的负电压对感光构件 708 的表面进行充电的状态下利用激光照射感 光构件 708 时， 感光构件 708 的表面电位增大， 并且形成潜像电位。通过显影处理将调色剂 附着在潜像电位超过阈值 Vth 的部分上。
当光源 A 和 B 的激光光斑彼此靠近时， 根据两个潜像电位的重叠程度形成合成潜 像电位。当由窄状态下的激光光斑形成潜像时， 如图 6A 所示， 潜像电位的重叠部分增大， 从 而使合成潜像电位超过阈值 Vth 的区域增大。结果， 使副扫描方向上的调色剂附着宽度变 宽。
相反， 当由宽状态下的两个激光光斑形成潜像时， 如图 6B 所示， 潜像电位的重叠 部分减小， 从而使合成潜像电位超过阈值 Vth 的区域减小。结果， 使副扫描方向上的调色剂 附着宽度变窄。
因此， 有时在应当保持均匀浓度的网屏图像的页面、 背景或预定区域中产生了由 扫描线的疏密和网屏周期的干涉而引起的像波纹 (moiré) 那样的浓度不均匀。 发明内容 根据本发明的一个方面， 提供了一种图像形成设备， 其用于在主扫描方向上扫描 与图像数据相对应的光束， 利用光束照射在副扫描方向上旋转的感光构件以形成潜像， 对 形成在所述感光构件上的潜像进行显影， 并且将显影后的图像转印至记录薄片上， 所述图 像形成设备包括 ： 多个光源， 用于经由光学系统发出多个光束 ； 图像处理单元， 用于根据当 在所述感光构件上扫描来自所述多个光源的光束时形成在所述感光构件上的多个扫描线 之间的疏密， 来进行用于增大或减小图像数据的浓度的图像处理 ； 以及驱动单元， 用于基于 由所述图像处理单元进行了所述图像处理的图像数据， 使得从所述多个光源发出光束。
根据本发明的另一个方面， 提供了一种图像形成设备， 其用于在主扫描方向上扫 描与图像数据相对应的光束， 利用光束照射能够在副扫描方向上旋转的感光构件以形成潜 像， 对形成在所述感光构件上的潜像进行显影， 并且将显影后的图像转印至记录薄片上， 所 述图像形成设备包括 ： 多个光源， 各自用于发出光束 ； 光学系统， 其中， 所述多个光源和所 述光学系统被配置成， 由所述多个光源发出的光束通过所述光学系统并从所述光学系统发 出， 从而各自在所述主扫描方向上扫描横过所述感光构件的扫描线 ； 图像处理单元， 用于进 行用以调节图像数据的浓度的图像处理， 以补偿各光束的扫描线在所述副扫描方向上相对 于在所述主扫描方向上延伸的理想扫描线的偏离 ； 以及驱动单元， 用于基于由所述图像处 理单元进行了所述图像处理的调节后的图像数据， 使得从所述多个光源发出光束。
通过以下参考附图对典型实施例的详细说明， 本发明的其它特征和方面将变得明显。 附图说明 包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的典型实施例、 特征和 方面， 并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图 1 是示出根据本发明典型实施例的图像形成设备的截面图。
图 2A 和图 2B 是各自示出激光扫描器的截面图。
图 3 是示出图像处理单元的框图。
图 4 是示出写图像处理单元的框图。
图 5 是示出投射在感光构件上的扫描线的图。
图 6A 和 6B 是各自示出由两个激光光斑形成的潜像电位的图。
图 7A、 7B 和 7C 是各自示出附着在两个激光光斑的潜像上的调色剂区域的图。
图 8 是示出激光间距校正单元的框图。
图 9A、 9B 和 9C 是各自示出用于检测目标像素和相邻像素之间的激光光斑距离的 方法的图。
图 10 是示出光源 A 和 B 的轮廓 (profile) 的图。
图 11A 和 11B 是各自示出存储在轮廓存储器中的轮廓数据的图。
图 12 是示出用于测量光源 A 和 B 的轮廓的片检测传感器 (patch detection
sensor) 的外观的图。 具体实施方式
下面将参考附图详细说明本发明的各种典型实施例、 特征和方面。
图 1 是示出根据本发明典型实施例的图像形成设备的截面图。
原稿扫描器 700 经由照明灯 703、 镜 704A、 704B 和 704C 以及透镜 705 将平板玻璃 702 上的图像形成在彩色图像传感器 706 上， 并读取原稿的彩色图像的蓝色 (B)、 绿色 (G) 和红色 (R) 颜色成分， 以将这些颜色成分转换成电图像信号。通过对由原稿扫描器 700 获 得的 B、 G、 R 图像信号进行颜色转换处理来获得黑色 (K)、 青色 (C)、 品红色 (M) 和黄色 (Y) 彩色图像数据。
在打印机 701 中， 激光扫描器 707( 添加至附图标记的 M、 C、 Y 和 K 表示图像信息用 的颜色 ； 以下类同 ) 发出与来自原稿扫描器 700 的彩色图像数据相对应的激光束， 从而将与 原稿图像相对应的静电潜像形成在能够沿着副扫描方向旋转驱动的感光构件 708 上。
充电器 709、 显影器 710、 中间转印带 711 和第一转印偏压叶片 712 设置在每个感 光构件 708 周围。中间转印带 711 围绕驱动辊 713 以及从动辊 714 和 715 拉伸。第二转印 偏压辊 716 设置在与中间转印带 711 的从动辊 714 相对的位置处。带清洁单元 717 设置在 中间转印带 711 的表面上与从动辊 715 相对的预定位置处。
由显影器 710 对感光构件 708 上的静电潜像进行显影。通过第二转印偏压辊 716 将感光构件 708 上的每一个显影后的调色剂图像转印至中间转印带 711 上。通过第二转印 偏压辊 716 将转印至中间转印带 711 上的调色剂图像转印到从盒 718 所进给的记录纸张 ( 记录薄片 ) 上。通过定影装置 724 对记录薄片上的调色剂图像进行定影。
图 2A 是示出激光扫描器 707 的侧视截面图， 并且图 2B 是图 2A 的俯视截面图。发 光元件单元 800 包括发出与图像数据相对应的激光束的两个光源 ( 从副扫描方向前端起的 光源 A 和 B)。发光元件单元 800 利用光源 A 和 B 同时发出 2 行激光束。由实线和虚线分别 表示从光源 A 和 B 发出的激光束的光路。
利用从发光元件单元 800 经由光学系统 ( 透镜 801、 多面镜 806、 fθ 透镜 804 和平 面镜 805) 发出并排列在感光构件 708 的副扫描方向上的 2 个激光束来照射感光构件 708。 由多面镜马达 802 旋转驱动侧边上具有 6 个反射面的多面镜 806。
通过多面镜 806 的一次旋转， 多面镜 806 引起从发光元件单元 800 发出的激光束 的 6 次偏转扫描。检测元件 803 检测由多面镜 806 所偏转的激光束， 并输出用于触发开始 曝光主扫描线的束检测 (BD) 信号。
图 3 是示出对从原稿扫描器 700 输出的图像数据进行图像处理并将处理后的图像 数据输出至激光扫描器 707 的图像处理单元的框图。
读取图像处理单元 152 对从图像传感器 706 输出的 RGB 信号进行遮光校正、 颜色 转换处理、 噪声消除等， 以校正包括图像传感器 706 的光学系统的变动和特性。
控制器 153 接收从读取图像处理单元 152 输出的图像数据并在根据需要进行图像 压缩之后将图像数据存储在存储器 157 中。此外， 控制器 153 对经由接口 156 从计算机接 收到的数据进行光栅化， 或对经由调制解调器 159 接收到的传真图像进行光栅化， 以将数 据或图像存储在存储器 157 中。此外， 控制器 153 将已被存储在存储器 157 中的图像存储到硬盘 158 上， 从而实现 不受图像的输入或输出的顺序所限制的平滑打印。在该打印中， 控制器 153 将存储在存储 器 157 或硬盘 158 中的图像数据发送至写图像处理单元 154。
写图像处理单元 154 进行诸如从 RGB 数据到 YMCK 数据的转换、 与打印机的色域相 对应的转换、 频率特性的二维校正、 灰度校正、 灰度数转换和分辨率转换等的图像处理， 以 将图像处理之后的图像数据发送至激光扫描器 707。激光扫描器 707 通过以下动作将潜像 形成在感光构件 708 上 ： 从写图像处理单元 154 接收图像数据， 将图像数据转换成脉冲宽度 调制 (PWM) 信号， 由内部激光驱动电路驱动光源 A 和 B， 以及发出激光束。
图 4 是示出写图像处理单元 154 的框图。
颜色空间转换单元 301 接收 10 位 RGB 数据 ( 亮度数据 )， 并将 10 位 RGB 数据转换 成要输出的 10 位 YMCK 数据 ( 浓度数据 )。校正单元 310 进行频率特性校正、 灰度校正、 灰 度数校正和扫描线间距校正。频率特性校正单元 311 针对各颜色的频率特性进行校正， 并 根据适用于后级的灰度数转换单元 313 的图像处理对适当的特性进行滤波。
灰度校正单元 312 根据后级的灰度数转换单元 313 和环境变动， 基于测试图案等 的反馈来调节灰度。激光间距校正单元 314 校正或补偿由扫描间距的疏密所引起的浓度不 均匀。 图 5 是示出当利用从发光元件单元 800 的光源 A 和 B 经由光学系统发出的激光束 照射感光构件 708 时的扫描线的图。点划线表示理想的扫描线 ； 实线表示利用来自光源 A 的激光束的扫描线 ； 以及虚线表示利用来自光源 B 的激光束的扫描线。
利用来自光源 A 和 B 的激光束的扫描线根据光学系统中的通过位置或反射位置的 差异而不同程度地弯曲。结果， 在利用来自光源 A 和 B 的激光束的扫描线中产生疏密。例 如， 当光源 A 和 B 在第一扫描中在主扫描位置 X1 处发出激光束时， 与理想情况相比， 所照射 的两个激光光斑彼此之间更靠近 ( 扫描线之间的间距窄 )。
另一方面， 当在主扫描位置 X2 处， 光源 B 在第一扫描中发出激光束并且光源 A 在 第二扫描中发出激光束时， 与理想情况相比， 所照射的两个激光光斑彼此之间的距离更大 ( 扫描线之间的间距宽 )。
图 6A 是示出由窄状态下的两个激光光斑形成的潜像电位的图， 并且图 6B 是示出 由宽状态下的两个激光光斑形成的潜像电位的图。纵轴的向下的方向表示副扫描方向 ； 横 轴的向右的方向表示感光构件 708 的表面电位 ； 以及横轴的向左的方向表示通过显影附着 在感光构件 708 上的调色剂量。
当在通过高的负电压对感光构件 708 的表面进行充电的状态下利用激光束照射 感光构件 708 时， 感光构件 708 的表面电位增大， 并且形成潜像电位。通过显影处理将调色 剂附着在潜像电位超过阈值 Vth 的部分上。当光源 A 和 B 的激光光斑彼此靠近时， 根据两 个潜像电位的重叠程度形成合成潜像电位。
当由窄状态下的激光光斑形成潜像时， 如图 6A 所示， 潜像电位的重叠部分增大， 从而使合成潜像电位超过阈值 Vth 的区域增大。结果， 使副扫描方向上的调色剂附着宽度 变宽。
另一方面， 当由宽状态下的两个激光光斑形成潜像时， 如图 6B 所示， 潜像电位的 重叠部分减小， 从而使合成潜像电位超过阈值 Vth 的区域减小。结果， 使副扫描方向上的调
色剂附着宽度变窄。
图 7A 是示出附着在两个理想激光光斑的潜像上的调色剂区域的图， 图 7B 是示出 附着在窄状态下的两个激光光斑的潜像上的调色剂区域的图， 以及图 7C 是示出附着在宽 状态下的两个激光光斑的潜像上的调色剂区域的图。图 7B 中的黑色区域表示由于潜像电 位的重叠而导致潜像电位超过阈值 Vth 的部分。
从附图中明显看到， 当两个激光光斑处于窄状态时， 调色剂区域比理想的调色剂 区域大， 而当两个激光光斑处于宽状态时， 调色剂区域比理想的调色剂区域小。因此， 在上 述激光间距校正单元 314 中， 当目标像素和副扫描方向上的相邻像素的激光光斑处于窄状 态时， 减小图像数据中的目标像素的浓度。 相反， 当目标像素和副扫描方向上的相邻像素的 激光光斑处于宽状态时， 增大图像数据中的目标像素的浓度。
换句话说， 根据由来自两个光源的光束在感光构件上进行的多次扫描而在感光构 件上形成的多个扫描线之间的疏密， 来进行用于增大或减小图像数据的浓度的图像处理。
从激光间距校正单元 314 输出的图像数据经过了激光扫描器 707 的 PWM 转换， 并 且与各像素相对应的激光光斑的主扫描方向上的宽度变成与各像素的浓度值相对应的宽 度。 因此， 当目标像素的激光光斑和副扫描方向上的相邻像素的激光光斑处于窄状态时， 主 扫描方向上的激光光斑的宽度减小， 并且如图 7B 的虚线所示， 调色剂区域被减小到接近理 想的调色剂区域。 而且， 当目标像素的激光光斑和副扫描方向上的相邻像素的激光光斑处于宽状态 时， 主扫描方向上的激光光斑的宽度增大， 并且如图 7C 的虚线所示， 调色剂区域被增大到 接近理想的调色剂区域。
图 8 是示出激光间距校正单元 314 的框图。
将输入至激光间距校正单元 314 的 3 线的图像数据输入至滤波计算单元 103。将 第 N-1 线的图像数据 IMAGE_L2 和第 N 线的图像数据 IMAGE_L1 分别经由线存储器 102 和线 存储器 101 输入至滤波计算单元 103， 并且将第 N+1 线的图像数据 IMAGE_IN 直接输入至滤 波计算单元 103。线存储器 101 和 102 均能够存储一个主扫描线的图像数据。
像素计数器 110 输出要由滤波计算单元 103 进行滤波计算的像素 ( 目标像素 ) 的 主扫描位置信息。像素计数器 110 根据用于传送图像数据 IMAGE_IN 的像素单位的时钟来 对像素进行计数， 并且当一个主扫描线的最终的像素被计数时， 对像素计数器进行复位。
滤波计算单元 103 通过使用第 N 线的图像数据中由像素计数器 110 所表示的主扫 描位置处的像素作为目标像素、 并使用相邻像素 ( 第 N-1 线和第 N+1 线 ) 的值和滤波系数， 对目标像素的值进行滤波计算。
更具体地， 滤波计算单元 103 基于第 N 线的图像数据 IMAGE_L1、 第 N-1 线的图像数 据 IMAGE_L2、 滤波系数 K2、 第 N+1 线的图像数据 IMAGE_IN 以及滤波系数 K0 来进行滤波计 算， 以输出计算后的图像数据 IMAGE_OUT ：
IMAGE_OUT ＝ IMAGE_IN×K0+IMAGE_L1+IMAGE_L2×K2
当第 N-1 线的相邻像素的激光光斑和目标像素的激光光斑与理想情况相比更靠 近时， 滤波系数 K2 具有负值， 并且当这两个激光光斑与理想情况相比相距更远时， 滤波系 数 K2 具有正值。
同样， 当第 N+1 线的相邻像素的激光光斑和目标像素的激光光斑与理想情况相比
更靠近时， 滤波系数 K0 具有负值， 并且当这两个激光光斑与理想情况相比相距更远时， 滤 波系数 K0 具有正值。简言之， 当目标像素的激光光斑和相邻像素的激光光斑的距离较小 ( 扫描线之间的间距窄 ) 时， 目标像素的浓度减小， 并且当目标像素的激光光斑和相邻像素 的激光光斑的距离较大 ( 扫描线之间的间距宽 ) 时， 目标像素的浓度增大。
如上所述， 目标像素的图像数据 IMAGE_L1 的浓度根据相对于副扫描方向上的 相邻像素的激光光斑的疏密程度以及副扫描方向上的相邻像素的图像数据 IMAGE_L2 和 IMAGE_IN 而增大或减小， 从而输出图像数据 IMAGE_OUT。
滤波系数控制单元 104 参考滤波系数表 105 获得与目标像素和相邻像素之间的距 离相对应的滤波系数 K0 和 K2， 以将滤波系数 K0 和 K2 提供至滤波计算单元 103。滤波系数 控制单元 104 基于理想的激光光斑距离、 相对于目标像素的激光光斑的理想位置的偏移量 以及相对于相邻像素的激光光斑的理想位置的偏移量， 来获得目标像素和相邻像素之间的 激光光斑距离。
图 9A、 9B 和 9C 是示出用于确定或检测目标像素和相邻像素之间的激光光斑距离 的方法的图。图 9A 示出理想的激光光斑距离 D。图 9B 示出当从光源 A 发出目标像素的激 光束时用于确定或检测目标像素和相邻像素之间的激光光斑距离的方法。偏移量 SA 和 SB 表示相对于光源 A 和 B 的激光光斑的理想位置的偏移量， 其中将向上方向上 ( 与副扫描方 向相反的方向上 ) 的偏移表示为正， 并且将向下方向上 ( 副扫描方向上 ) 的偏移表示为负。 目标像素和上侧相邻像素之间的激光光斑距离被检测为 D+(SB-SA)， 并且目标像 素和下侧相邻像素之间的激光光斑距离被检测为 D+(SA-SB)。
图 9C 示出当从光源 B 发出目标像素的激光束时用于检测目标像素和相邻像素 之间的激光光斑距离的方法。目标像素和上侧相邻像素之间的激光光斑距离被检测为 D+(SA-SB)， 目标像素和下侧相邻像素之间的激光光斑距离被检测为 D+(SB-SA)。
偏移量计算单元 A 106 和偏移量计算单元 B 108 参考轮廓存储器 A 107 和轮廓存 储器 B 109 来获取偏移量 SA 和 SB， 并将偏移量 SA 和 SB 提供至滤波系数控制单元 104。滤 波系数控制单元 104 通过偏移量 SA 和 SB 的上述等式来获得目标像素和相邻像素之间的激 光光斑距离。
偏移量计算单元 A 106 和偏移量计算单元 B 108 基于光源 A 和 B 的扫描线轮廓来 获得偏移量 SA 和 SB。图 10 是示出光源 A 和 B 的扫描线轮廓的图。光源 A 和 B 的实际扫 描线轮廓是曲线， 然而为了减少要存储在轮廓存储器中的数据量， 通过一维样条插值对轮 廓曲线进行直线近似， 并且仅将变化点的轮廓数据存储在轮廓存储器 A 107 和轮廓存储器 B 109 中。
图 11A 和 11B 是示出存储在轮廓存储器 A 107 和轮廓存储器 B 109 中的扫描线轮 廓数据 ( 变化点的坐标数据和变化率数据 ) 的图。
从图 10 明显看到， 基于变化点的坐标数据 XAn 和 YAn 以及变化率数据 MAn/NAn， 通 过以下表达式来获得各主扫描位置的偏移量 SA， 类似地， 基于变化点的坐标数据 XBn 和 YBn 以及变化率数据 MBn/NBn， 通过以下表达式来获得各主扫描位置的偏移量 SB。YAn 表示光 源 A 的激光光斑的主扫描线位置 XAn 处的偏移量， 并且 YBn 表示光源 B 的激光光斑的主扫 描线位置 XBn 处的偏移量。
而且， X 表示由像素计数器 110 的计数值所表示的主扫描位置。作为 XAn， 使用满
足 XAn ≤ X ＜ XAn+1 的 XAn。偏移量计算单元 A 106 和偏移量计算单元 B 108 读取来自轮 廓存储器 A107 和轮廓存储器 B 109 中的轮廓数据， 并通过以下表达式来获得偏移量 SA 和 SB ：
SA ＝ YAn+(MAn/NAn)×(X-XAn)， 以及
SB ＝ YBn+(MBn/NBn)×(X-XBn)。
在图像形成设备的制造过程中测量发光元件单元 800 的光源 A 和 B 各自的扫描线 轮廓， 并且控制器 153 将扫描线轮廓数据写入轮廓存储器 A 107 和轮廓存储器 B 109 中。 轮 廓存储器 A 107 和轮廓存储器 B 109 是非易失性存储器。
图 12 是示出用于测量光源 A 和 B 的轮廓的片检测传感器 901 的外观的图。片检 测传感器 901 在图像形成设备的制造过程中在轮廓测量期间被暂时安装在感光构件 708M、 708C、 708Y 和 708K 各自的附近， 并电连接至控制器 153。
线传感器 902 读取感光构件 708 的主扫描的左端上的片图像 ； 线传感器 903 读取 感光构件 708 的主扫描的中央部分上的片图像 ； 以及线传感器 904 读取感光构件 708 的主 扫描的右端上的片图像。 线传感器 902、 903 和 904 将片图像的图像数据输出至控制器 153。
控制器 153 在主扫描方向上的左端部分、 中央部分和右端部分使片图像 ( 各自为 方形并具有均匀浓度 ) 形成在感光构件 708 上。控制器 153 使 3 个片图像形成在理论上相 同的副扫描位置上， 并通过从片检测传感器 901 输出的片图像的副扫描位置的二次函数近 似来获得轮廓。
在测量轮廓时， 为了测量光源 A 和 B 各自的轮廓， 控制器 153 进行仅使用光源 A 的 片图像形成和片图像检测以及仅使用光源 B 的片图像形成和片图像检测。在获得光源 A 和 B 的轮廓之后， 控制器 153 将轮廓数据写入轮廓存储器 A 107 和轮廓存储器 B109 中。
尽管上述典型实施例中发光元件单元 800 中的光源的数量为 2 个， 然而本发明还 可应用于具有 3 个或更多个光源的图像形成设备。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明， 但是应该理解， 本发明不限于所公开的 典型实施例。 所附权利要求书的范围符合最宽的解释， 以包含所有这类修改、 等同结构和功 能。