JP2019043000A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザ光の走査方向における位置毎に感光体表面上に到達するレーザ光の光量が異なるためレーザ光の走査方向において出力画像に濃度むらが生じる。
【解決手段】 レーザ光の走査方向における位置に応じて設定された露光量補正データに基づいてレーザ光の露光位置に応じてＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって感光体上における単位面積当たりの露光量（積分光量）を略均一に制御する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、感光体上における単位面積当たりの露光量をレーザ光を出射する光源を駆動するための駆動信号のパルス幅を制御することによって補正する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は感光体を露光して静電潜像を形成するための光走査装置を有している。光走査装置は、レーザ光を出射する光源、回転多面鏡、走査レンズを備える。光源は画像データに基づいてレーザ光を出射する。回転多面鏡は、光源から出射されたレーザ光が感光体上を走査するようにレーザ光を偏向する。走査レンズは回転多面鏡によって偏向されたレーザ光を感光体上に導く。レーザ光によって露光されることにより感光体には静電潜像が形成される。当該静電潜像をトナーによって現像することによって感光体上にトナー像が形成され、当該トナー像を記録媒体に転写することによって記録媒体上にトナー像が形成される。記録媒体上のトナー像は定着装置によって記録媒体に定着される。レーザ光の走査方向において濃度ムラが抑制された画像を出力するためには露光位置に応じてレーザ光による露光量を制御する必要がある。

ここで、感光体上における単位面積あたりの露光量はレーザ光の走査方向に対して必ずしも一定ではない。これは感光体上に照射されるレーザ光の強度が走査方向に対して一定とはならないためであり、この主な原因は、ｆθ特性を有している走査レンズの透過損失が入射角度によって異なっていることによるものである。ここでｆθ特性とは、回転多面鏡が一定の角速度で回転しているときにレーザ光のスポットが感光体の表面上を一定の速度で移動するようにレーザ光を感光体の表面に結像させる光学的特性である。

一般に走査レンズに対するレーザ光は、走査レンズの中央部において走査レンズの長手方向に対して垂直な光路となり、走査レンズの端部に向かうにつれて走査レンズの長手方向に対して斜めとなる光路となる。この結果、走査レンズの透過損失は走査レンズの長手方向の中央部で最も少なく端部に向かうにつれて大きくなる。このため感光体面上におけるレーザ光の強度は、レーザ光の走査方向の中央部で最も強く、走査方向の端部に向かうほど弱くなる。つまり、レーザ光の走査方向において感光体上における単位面積あたりの露光量が不均一となる。

更に、近年では画像形成装置の小型化やコストダウンを図るために、走査レンズを使用しないか、またはｆθ特性を有していない（あるいはｆθ特性が低い）小型の走査レンズを使用することが検討されている。このようなレーザ光のスポットが感光体の表面上を一定の速度で移動しない光走査装置を備える画像形成装置は、レーザ光源をＯＮ／ＯＦＦ駆動するための駆動信号（ＰＷＭ信号）のパルス幅をレーザ光の走査方向における露光位置に応じて変更することで感光体の表面上に形成される１ドットの幅を一定となるよう制御する。このような画像形成装置では、感光体表面上で形成されるドットの幅は一定になるものの感光体表面上でのレーザ光のスポットの移動速度が一定でないため、感光体中央部のドットと感光体端部のドットについての単位面積あたりの露光量が異なってしまうことになる。

このように、レーザ光の走査方向における露光位置によって単位面積あたりの露光量が異なってしまう問題に対して、光源から出射するレーザ光の強度をレーザの走査位置に応じて変更する露光方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００３−３２０７０３号公報

しかしながら、光源から出射するレーザ光の強度をレーザ光の露光位置に応じて変更するためには強度を変調するための変調器の搭載が必要である。すなわち、レーザ光源を発光させるための電流の値をレーザ光の走査方向における各露光位置ごとに制御する必要があり、そのためにはレーザ光の強度を変調のためのレギュレータ等を搭載する必要があった。しかしながらこのような変調器の搭載はコストアップを招くことになる。

本発明は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、レーザ光の走査方向における位置に応じた補正データに基づいて画像データを補正することによって感光体上における単位面積当たりの露光量を略均一に補正することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を鑑みてなされたもので、感光体と、前記感光体を露光するためのレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から前記レーザ光を出射させるためのパルスを含む駆動信号に応じて前記レーザ光源をＯＮ／ＯＦＦ駆動する駆動手段と、前記レーザ光が前記感光体上を走査するように前記レーザ光を偏向する回転多面鏡と、入力画像データに基づいて画素毎の濃度データを生成する中間調処理を実行する中間調処理手段と、前記駆動信号に含まれるパルスを前記レーザ光の走査方向におけるレーザ光の露光位置に応じた幅に補正するための補正データを前記走査方向における前記感光体上の位置に対応付けて記憶する記憶手段と、前記中間調処理手段によって生成された濃度データと、前記レーザ光の走査方向における当該濃度データの画素位置に対応する補正データとに基づいて複数のビットデータを含むビットパターンを生成し、クロック信号に同期して前記ビットパターンを出力することによって前記レーザ光源を点灯させるためのパルスを含む駆動信号を生成する駆動信号生成手段部と、を備えることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、レーザ光の走査方向における位置に応じた補正データに基づいて画像データを補正することによって感光体上における単位面積当たりの露光量を略均一に補正することができる。

各実施例における画像処理装置の構成を示すブロック図である。 各実施例における画像出力装置であるプリンタエンジンの動作を説明する図である。 各実施例における光走査装置の構成図である。 各実施例における画像形成装置の構成を示すブロック図である。 画像出力処理部の構成を示すブロック図である。 感光ドラム表面上でのレーザの強度特性及び露光量補正データの例を示した図である。 実施例１におけるビットパターン生成処理を示す概略図である。 実施例１における露光量補正の結果を示す図である。 露光量補正を示す図である。 濃度段差が発生する原因、及び抑制方法の詳細を説明した図である。 露光量補正の切り替わり位置を分散させる例を示した図である。 切り替わり位置を分散させるための切り替え表である。 実施例４におけるビットパターン生成処理を示す概略図である。

〔実施例１〕
以下、実施例について図面を用いて説明する。なお、実施形態として以下に電子写真方式のカラー画像形成装置であるマルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）を例示するが、実施形態はこれに限られるものではない。すなわち、実施形態は、レーザプリンタやＦＡＸなどの電子写真方式の画像形成装置でも良いし、モノクロ画像のみを形成することが可能な画像形成装置でもよい。

図１は本実施例における画像処理装置の基本的な構成を示すブロック図である。画像処理装置は、画像形成装置の各種制御を司る。画像処理装置は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部記憶装置１０４、表示部１０５、操作部１０６、エンジンインターフェース１０７、ネットワークインターフェース１０８、外部インターフェース１０９、システムバス１１０を備える。

上記構成を詳述すると、ＣＰＵ１０１は、装置全体の制御及び演算処理等を行う中央処理装置であり、ＲＯＭ１０２に格納されたプログラムに基づき後述に示す各処理を実行する。ＲＯＭ１０２は、読み出し専用メモリである。ＲＯＭ１０２は、システム起動プログラム、プリンタエンジン２１１の制御を行うプログラム、文字データ及び文字コード情報等のデータの記憶領域である。ＲＡＭ１０３は、ランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ１０３には、ダウンロードにより追加登録されたフォントデータが記憶され、また、様々な処理毎にプログラムやデータがロードされる。さらに、ＲＡＭ１０３に各種プログラムが展開され、ＣＰＵ１０１により実行される。また、ＲＡＭ１０３は、受信した画像データのデータ記憶領域として利用することも可能である。外部記憶装置１０４は、例えばハードディスク等から構成されている。外部記憶装置１０４は、データをスプールしたり、プログラムや各情報ファイル・画像データを格納したり、ＣＰＵ１０１の作業用の領域として利用されたりする。

表示部１０５は、例えば液晶表示器を有し、ＣＰＵ１０１の制御下で各種表示を行う。表示部１０５は、たとえば、画像形成装置の設定状態や、現在の装置内部の処理、エラー状態などの表示に使用される。操作部１０６は、ユーザが設定の変更やリセットを画像形成装置に指示するために使用される。操作部１０６は、表示部１０５とともにユーザインターフェースを提供する。

エンジンインターフェース１０７は、プリンタエンジンを制御するコマンド等を入出力するインターフェースである。ネットワークインターフェース１０８は、画像処理装置をネットワークに接続するためのインターフェースである。たとえば、画像処理装置は、ネットワーク及びネットワークインターフェース１０８を介して、ホストコンピュータから画像データや描画コマンドを受信する。外部インターフェース１０９は、たとえばパラレルやシリアルのインターフェースを介して画像入力装置であるスキャナやデジタルカメラと接続される。システムバス１１０は、上述の構成要素間のデータ通路として機能する。

後述するフローチャートで示す処理手順は、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、又は記憶装置１０４のいずれかの装置に記憶され、ＣＰＵ１０１により実行される。

図２を用いて、本実施例における画像形成装置に含まれるプリンタエンジンの動作を説明する。プリンタエンジンは、後述の出力画像処理部より出力される画像データにより決定される露光時間に応じて露光光源を駆動して感光体であるところの感光ドラムに静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して単色トナー像を形成する。そして、この単色トナー像を重ね合わせて多色トナー像を形成し、この多色トナー像を記録媒体２００へ転写したのちにその記録媒体上の多色トナー像を定着させる。

プリンタエンジンは、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、ブラック（Ｋ）色のトナー（現像剤）を用いてトナー像（現像剤像）をそれぞれ形成する画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを含む。以下では、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫをそれぞれ第１ステーション、第２ステーション、第３ステーション、第４ステーションとも称する。画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、中間転写体２０８の周面に沿って、当該周面の移動方向に対して上流側から下流側へ順に配置されている。

プリンタエンジンは、感光体であるところの感光ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋを帯電するための帯電装置２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋを備える。各帯電装置にはスリーブ２０３ＹＳ、２０３ＭＳ、２０３ＣＳ、２０３ＫＳが設けられている。

感光ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転可能である。駆動モータは感光ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋを画像形成動作に応じて反時計周り方向に回転させることが可能である。

プリンタエンジンは、感光ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋにそれぞれ光を照射する光走査装置２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｋを含む。光走査装置２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｋは、レーザ光を出射し、当該レーザ光によってそれぞれ対応する感光ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋ上に静電潜像を形成する。

プリンタエンジンは、静電潜像を可視化するために、各ステーション毎に現像を行う４個の現像器２０６Ｙ、２０６Ｍ、２０６Ｃ、２０６Ｋを含む。そして、各現像器には、スリーブ２０６ＹＳ、２０６ＭＳ、２０６ＣＳ、２０６ＫＳが設けられている。尚、各々の現像器２０６Ｙ、２０６Ｍ、２０６Ｃ、２０６Ｋは脱着が可能である。

プリンタエンジンは転写ユニットを含む。転写ユニットは、感光ドラム２０２から中間転写体２０７へ単色トナー像を転写するために、中間転写体であるところの中間転写ベルト２０７を時計周り方向に回転させる。そして、感光ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋとその対向に位置する一次転写ローラ２０７Ｙ、２０７Ｍ、２０７Ｃ、２０７Ｋの回転に伴って、単色トナー像をそれぞれ中間転写ベルト２０７に転写する。一次転写ローラ２０７に適当なバイアス電圧を印加すると共に感光ドラム２０２の回転速度と中間転写ベルト２０８の回転速度に差をつけることにより、効率良く単色トナー像を中間転写体２０８上に転写する。

画像形成部ＳＹ（第１ステーション）において感光ドラム２０２Ｙ上に形成されたＹ色のトナー像は、感光ドラム２０２Ｙの回転に伴って、上述のように中間転写ベルト２０８上に転写される。中間転写ベルト２０８上に転写されたＹ色のトナー像は、中間転写ベルト２０８の周面の移動に伴って搬送される。中間転写ベルト２０８上のＹ色のトナー像の移動に同期して第２〜第４ステーションにおいて形成されたＭ色、Ｃ色、Ｋ色のトナー像は、感光ドラム２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋからそれぞれ当該Ｙ色のトナー像の上に重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト２０８の表面に４色から成る多色トナー像が形成される。重ね合わせた多色トナー像は、中間転写ベルト２０８によって二次転写ローラ２０９まで搬送される。

記録媒体２００を給紙トレイ２０１（ａ，ｂ）から二次転写ローラ２０９へ狭持搬送し、記録媒体２００に中間転写体２０８上の多色トナー像を転写する。この二次転写ローラ２０９に適当なバイアス電圧を印加して、静電的にトナー像を転写する（これを二次転写という。）。二次転写ローラ２０９は、記録媒体２００上に多色トナー像を転写している間、２０９ａの位置で記録媒体２００に当接し、処理後は２０９ｂの位置に離間する。

プリンタエンジンは定着ユニットを含む。定着ユニットは、記録媒体２００に転写された多色トナー像を記録媒体２００に溶融定着させるために、記録媒体２００を加熱する定着ローラ２１２と記録媒体２００を定着ローラ２１２に圧接させるための加圧ローラ２１３を備えている。定着ローラ２１２と加圧ローラ２１３は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータが内蔵されている。定着装置２１１は、多色トナー像を保持した記録媒体２００を定着ローラ２１２と加圧ローラ２１３により搬送するとともに、熱および圧力を加え、トナーを記録媒体２００に定着させる。

トナー定着後の記録媒体２００は、その後図示しない排出ローラによって図示しない排紙トレイに排出して画像形成動作を終了する。

プリンタエンジンはクリーニングユニット２１０を含む。クリーニングユニット２１０は、中間転写ベルト２０８上に残留したトナーをクリーニングするものであり、中間転写ベルト２０８上に形成された４色の多色トナー像を記録媒体２００に転写した後に中間転写ベルト２０８上に残留したトナーは、図示しないクリーナ容器に蓄えられる。

次に光走査装置について説明する。図３は本実施例における光走査装置２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｋの構成図である。各光走査装置は同一構成であるため、図３では光走査装置２０４Ｋを例示する。

図３においてレーザ光源３００（レーザダイオード）から出射した発散光であるレーザ光はコリメータレンズ３０１によって略平行光とされる。コリメータレンズ３０１を通過したレーザ光は絞り３０２によって成形される。絞り３０２を通過したレーザ光はビームスプリッタ３０８に入射する。ビームスプリッタ３０８は、絞り３０２を通過したレーザ光を受光部であるところのフォトダイオード３０９（以下、ＰＤ３０９）に入射するレーザ光と回転多面鏡３０５（以下、ポリゴンミラー３０５）に向かうレーザ光とに分離する。ＰＤ３０９は、レーザ光の受光に応じてその光量に応じた値の検出信号を出力する。レーザ駆動部３１０は、ＰＤ３０９からの検出信号に基づいてフォトダイオード３０９に入射する光量が目標光量になるようにレーザ光源に供給する駆動電流の値を制御する。なお、レーザ駆動部３１０はＣＰＵ１０１からの発光制御信号３１８により発光制御される。ＰＤ３０９はレーザ光源３００に内蔵されていても良い。

ビームスプリッタ３０８を通過したレーザ光はシリンドリカルレンズ３０３を通過して偏向装置である回転多面鏡３０５（以下、ポリゴンミラー３０５）に入射する。ポリゴンミラー３０５は複数の反射面を備える。ポリゴンミラー３０５は、モータ３０４によって駆動されることで矢印Ａ方向に回転する。ポリゴンミラー３０５は、レーザ光が感光ドラム１４を矢印Ｂ方向に走査するように、反射面に入射したレーザ光を偏向する。ポリゴンミラー３０５によって偏向されたレーザ光は、ｆθ特性を有する走査レンズ３０６を透過し、ミラー３０７を介して感光ドラム２０２Ｋ上に導かれる。

光走査装置２０４Ｋは、同期信号生成手段であるＢｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ３１２（以下、ＢＤ３１２）を備える。ＢＤ３１２は、レーザ光の走査経路上であって感光ドラム２０２Ｋ上の画像形成領域から外れた位置に配置されている。ＢＤ３１２は、ポリゴンミラー３０５によって偏向されたレーザ光を受光することによって水平同期信号３１７を生成する。水平同期信号３１７は、ＣＰＵ１０１に入力される。ＣＰＵ１０１は、水平同期信号３１７がポリゴンミラー３０５の目標速度に対応する基準周期、他の光走査装置に備えられるポリゴンミラーとの位相関係が所定の位相関係になるように、モータ駆動部３１３に加速信号あるいは減速信号の制御信号３１６を送信する。モータ駆動部３１３は、加速信号に基づいてモータ３０４の回転速度を加速させ、減速信号に基づいてモータ３０４の回転速度を減速させる。

また、ＣＰＵ１０１は、水平同期信号３１７に基づいてレーザ光源３００からの画像データに基づくレーザ光の出射タイミングを制御する。ＣＰＵ１０１は、水平同期信号３１７が入力したことに応じてカウントをリセットし、かつリセットされた状態から後述するクロック信号のカウントを開始する不図示のカウンタを備える。ＣＰＵ１０１は、カウンタのカウント値に基づいて後述する画像処理部及びレーザ駆動部３１０を制御する。

図４は本実施例における画像形成装置の構成を示すブロック図である。画像形成装置は、画像入力装置４０２、画像処理装置４０３、画像出力装置４０４を有するＭＦＰである。ここで画像処理装置４０３は、描画コマンド処理部４０５、入力画像処理部４０６、及び出力画像処理部４０７を備える。なお、画像処理装置４０３の各機能部は、たとえばＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納された所定のプログラムを実行することで実現されてもよいし、それらの一部あるいは全てが専用のＩＣで実現されてもよい。

描画コマンド処理部４０５は、ホストコンピュータ４０１よりネットワークＩ／Ｆ１０７を介して受信した描画コマンドに対して解析処理を行い、描画オブジェクトを生成し、更にラスタライズ処理を行うことによりビットマップ画像を生成する。

スキャナ４０８は外部Ｉ／Ｆ１０９を介して画像処理装置４０３に接続されている。スキャナ４０８は、紙やフィルムに印刷された画像を光学的に走査し、その反射光や透過光の強度を測り、アナログ−デジタル変換することでビットマップ画像を読み込む。入力画像処理部４０６はスキャナ４０８より受信したビットマップ画像に対してシェーディング補正や、ライン間補正、色補正など、周知の画像処理を行う。

出力画像処理部４０７は、生成されたビットマップ画像に対し、印刷設定に応じた色変換処理、中間調処理等の画像処理を実施し、画像出力装置に送信する画像データを生成する。また、レーザ光の走査方向の各位置に対応する露光量補正データに基づいて画像データを補正する露光制御処理も実施する。出力画像処理部４０７の処理の詳細は後述する。こうして生成された画像データはエンジンインターフェース１０７を介して画像出力装置４０４に送信される。

レーザ駆動部３１０は、ＰＷＭ信号に基づいてレーザ光源３００を点灯または非点灯状態に制御する。

図５は画像出力処理部４０７の構成を示すブロック図である。画像出力処理部４０７は、色変換処理部５０１、濃度補正処理部５０２、中間調処理部５０３、駆動信号生成部５０４、露光量補正情報記憶部５０５を含む。

色変換処理部５０１は、描画コマンド処理部４０５や入力画像処理部４０６から入力されるＲＧＢ色空間画像データ（入力画像データ）を、プリンタエンジンによる画像形成のためにＣＭＹＫの４色のトナーに対応するＣＭＹＫ色空間の画像データに変換する変換処理を行う。

濃度補正処理部５０２は、色変換処理されたＣＭＹＫの画像データに対して濃度補正処理を行い、プリンタエンジン固有の濃度特性を補正するガンマ補正を行う。具体的な処理方法としては、ＣＭＹＫ各色に対して入力濃度レベルと出力濃度レベルを対応付ける濃度補正テーブルを使用する方法、関数により演算に求める方法があげられる。

中間調処理部５０３は、濃度補正処理部５０２において濃度補正されたＣＭＹＫの画像データに対して中間調処理を行う。プリンタエンジンは通常、２、４、１６階調等、低階調のみ出力可能であることが多い。従って、少ない階調数しか出力できないプリンタエンジンにおいても安定した中間調表現が可能なように中間調処理部５０３では誤差拡散処理、ディザ処理といった中間調処理を行う。

駆動信号生成部５０４は、露光量補正情報記憶部５０５で保持されている露光量補正データに基づいて、レーザ光の走査方向において露光量が略一定になるように画像データの補正を行う。ここで、露光量とは感光ドラム表面上の単位面積当たりに照射される積分光量を指す。

図３において走査レンズ３０６の透過率はレーザ光の走査方向において均一では無く、通常、レーザ光の走査方向の中央部の透過率に対して両端部の透過率が低くなる。したがって、感光ドラム２０２表面上でのレーザ光の強度は中央部よりも両端部が相対的に低くなる。この様子を図６に示す。図６（ａ）は感光ドラム表面上でのレーザ光の強度特性を示したものであり、その特性は、感光ドラムの中央部で最も高く、感光ドラムの両端部に近づくにつれて低くなる。図に示した例では、両端部の強度を１００％とした時、中央部の強度は１３０％となっている。

本実施例の画像形成装置は、画像データの補正を補正することによって感光ドラム２０２表面上での露光量を走査位置によらず均一に制御するものである。これは感光ドラム表面上におけるレーザ光の強度レベルに応じてレーザ光源をＯＮ／ＯＦＦさせるための駆動信号（ＰＷＭ信号）のパルス幅を補正するものである。

図６（ｂ）に露光量補正データの例を示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した強度特性を有する光走査装置に対して適用される露光量補正データを示している。図６（ｂ）の露光量補正データにおいて、レーザ光の走査方向の両端部に位置する画素に対する補正値は「１」に設定されている。そのため、本実施例の画像形成装置は、レーザ光の走査方向の両端部に位置する画素に対しては上記露光量の補正を行わない。それに対して、図６（ｂ）の露光量補正データにおいて、レーザ光の走査方向の中央に位置する画素に対する補正値は約「０．７７」に設定されている。これは、両端部の画素の露光量に対して中央の画素の露光量を０．７７倍に制御することを示している。なお、露光量の補正のスケーリングは実際には連続的に行われるものではなく離散的に行われ、これはＰＷＭ変換処理時の１画素あたりの分割数により決定される。

図７を用いて中間調処理、及びＰＷＭ変換処理について説明する。中間調処理部５０３は、濃度補正処理部５０２において濃度補正された多値濃度データ７０１に対して中間調処理（誤差拡散処理、またはディザ処理）を施し、４階調（２ビット）のハーフトーンデータ７０２（濃度データ）を画素毎に作成する。中間処理で生成される４階調は、それぞれ、０％、３３％、６７％、１００％の濃度値を含む。図７のハーフトーンデータ７０２は、３×３画素の領域に濃度値０％の画素を４つ、濃度値３３％の画素を１つ、濃度値１００％の画素を４つ含むことを示している。駆動信号生成部５０４は、これら９画素の４階調のハーフトーンデータとレーザ光の走査方向における各画素の位置に対応して設定された露光量補正データとに基づいて３２ビットのビットパターンを生成する（ＰＷＭ変換）。３２ビットのビットパターンに含まれる各ビットデータはレーザ光源をＯＮにしてレーザ光を出射させるデータとレーザ光源からレーザ光を出射させないＯＦＦデータの何れか一方を示す。

ここで、レーザ光の走査方向において両端部に配置される図７に示す画素７０３、及び画素７０５に関して露光量補正比率は「１」に設定されているため、駆動信号生成部５０３は露光量補正データに基づく補正を実質行わない。すなわち、駆動信号生成部５０３は、０％のハーフトーンデータから３２個のビットデータのすべてがＯＦＦデータのビットパターンを生成する。また、駆動信号生成部５０３は、３３％のハーフトーンデータから３２個のビットデータのうち１１個のＯＮデータと２１個のＯＦＦデータを含むビットパターンを生成する。また、駆動信号生成部５０３は、６７％のハーフトーンデータから３２個のビットデータのうち２１個のＯＮデータと１１個のＯＦＦデータを含むビットパターンを生成する。さらに、駆動信号生成部５０３は、１００％のハーフトーンデータから３２個のビットデータのすべてがＯＮデータのビットパターンを生成する。

それに対して、レーザ光の走査方向において中央部に配置される図７に示す画素７０４に関して露光量補正比率は「０．７７」に設定されているため、同一のハーフトーンデータに基づいて画素を形成する場合に画素７０３および画素７０５に対する駆動信号のパルス幅に対して画素７０４に対する駆動信号のパルス幅が約０．７７倍になるようなビットパターンが形成される。すなわち、駆動信号生成部５０３は、０％のハーフトーンデータから３２個のビットデータのすべてがＯＦＦデータのビットパターンを生成する。また、駆動信号生成部５０３は、３３％のハーフトーンデータから３２個のビットデータのうち８個のＯＮデータと２４個のＯＦＦデータを含むビットパターンを生成する。また、駆動信号生成部５０３は、６７％のハーフトーンデータから３２個のビットデータのうち１６個のＯＮデータと１６個のＯＦＦデータを含むビットパターンを生成する。さらに、駆動信号生成部５０３は、１００％のハーフトーンデータから３２個のビットデータのうち２５個のＯＮデータと７個のＯＦＦデータを含むビットパターンを生成する。なお、図７においてビットパターン内に含まれるＯＮデータは連続して配列されているが、レーザ光源の発光応答性が確保される範囲で離散的に配列しても良い。

図７において１画素に対するハーフトーンデータを３２個のビットデータを含むビットパターンに変換するＰＷＭ変換を例示したが、ビットパターンに含まれるビットデータ数が多ければより連続的なスケーリングが可能となる。例えば、図８に示すように１画素のハーフトーンデータを１２８個のビットパターンに変換するように構成しても良い。

図８（ａ）はレーザ光の走査方向における各位置の画素に対して露光量の補正処理を行った結果、１００％のハーフトーンデータに関して１画素１２８個のビットデータのうちいくつがＯＮデータで占められるかを示したグラフである。すなわち、露光量補正データが「１」に設定されたレーザ光の走査方向左端の画素の１２８個のビットデータは１２８個のＯＮデータで構成される。一方、露光量補正データが「０．７７」に設定されたレーザ光の走査方向中央部の画素の１２８個のビットデータは９８個のＯＮデータと３０個のＯＦＦデータで構成される。ここで、１２８個のビットデータをクロック信号に同期して１ビットずつ順次出力することによって生成される駆動信号のパルス幅は左端の画素は１２８／１２８、中央部の画素は９８／１２８となる。

図８（ｂ）は露光量の補正処理後制御後の露光量に関して、４階調（０％、３３％、６７％、１００％）の露光量の補正結果を示したものである。図８（ｂ）によれば、露光量の補正によってレーザ光の走査方向における各画素がほぼ均一な露光量で形成されることが分かる。

このように駆動信号生成部５０４はレーザ光の走査方向における露光量が一定となるように画像データを補正し、補正した画像データをクロック信号に同期して１ビットずつレーザ駆動部３１０に出力する。すなわち、駆動信号生成部５０４は、補正した画像データに基づくパルス信号であるＰＷＭ信号をレーザ駆動部３１０に出力する。レーザ駆動部３１０は、ＰＷＭ変換処理部５０４から出力されたＰＷＭ信号に応じてレーザ光源をＯＮ／ＯＦＦ駆動する。

上記のように、本実施例の画像形成装置は、レーザ光の走査方向の各位置に対応して設定された露光量補正データを用いて画像データを補正することにより、レーザ光の走査方向の各位置に対応したパルス幅のＰＷＭ信号をレーザ駆動部３１０に出力する構成を備える。当該構成により、レーザ光の走査方向における各画素を形成するための露光量に差が生じることを抑制することができる。

〔実施例２〕
実施例１では駆動信号生成部５０４がハーフトーンデータをビットパターンに変換する処理において、１画素に割り当てられたビットデータ数が十分である場合を例示した。しかしながら、１画素に割り当てられたビットデータ数が十分ではない場合、露光量補正のスケーリングは連続的にはならず、より離散的になってしまう。それに対して、実施例２は、駆動信号生成部５０４がハーフトーンデータをビットパターンに変換する処理において１画素の分割数が十分でない場合の処理の説明を行う。

図９はＰＷＭ変換処理が１画素３２分割の際の信号レベルの補正と、補正された露光量を示したものである。本実施例でも、露光量補正データとしては実施例１と同様に図６で示したものを利用している。

図９（ａ）は露光制御の補正の結果、１００％の信号レベルに関して１画素３２分割中いくつ点灯するか示したグラフである。すなわち、光量補正値１の左端では３２分割中３２個点灯をする。一方、光量補正値０．７７の中央で３２分割中２５個の点灯となる。パルス幅はそれぞれ、３２／３２、２５／３２となる。

図８（ｂ）は露光制御後の露光量に関して、４階調（０、３３％、６７％、１００％）の露光量の補正結果を示したものである。図８と比較してもわかるように、１画素の分割数が十分ではないと、光量の補正は離散的になり露光量に段差が発生する。この結果、レーザ光の走査方向の位置間で濃度段差が発生することになる。

実施例２では以下、信号レベルのスケーリングが連続的ではない結果発生する濃度段差の抑制方法を述べる。

図１０を用いて濃度段差が発生する原因、及び抑制方法の詳細を説明する。チャート１００１は画素ごとに信号レベルのスケーリングの制御タイミングを示したものである。ここでレーザ光の走査方向のある位置の画素までは露光量補正値によりパルス幅をｎ／３２にスケーリングしており、ある位置の画素から（ｎ＋１）／３２にスケーリングしている例を示している。

またチャート１００２はチャート１００１で示した画素ごとのスケーリングを制御の遷移を示している。

ここで濃度段差はチャート１００１に示したパルス幅のスケーリングが変わる場所で発生することが判明している。本発明ではこのように発生する濃度段差に対し、パルス幅の切り替えを徐々に行うことで濃度段差の発生を抑制する。

チャート１００３に濃度段差の抑制をした際の、画素ごとの信号レベルのスケーリング制御を示す。またチャート１００４はチャート１００３で示した画素ごとのスケーリングを制御の遷移を示している。図１０（ｂ）に示すように、パルス幅をｎ／３２から（ｎ＋１）／３２に移行する際に、一度の切り替えるのでは徐々に切り替えを行う。このようにパルス幅を切り替わり位置を分散させることで信号レベルのスケーリングが連続的ではない場合に発生する濃度段差を本質的に抑制することが可能となる。

図１１にパルス幅の切り替わり位置を分散させる実施例を示す。図１１（ａ）はＰＷＭ信号のパルス幅と露光量補正データの関係を示している。この図においてパルス幅は１画素をｍ分割数（ビットデータ数）で分割している際の点灯数（ＯＮデータ数）、ｎ−１、ｎ、ｎ＋１を示している。すなわち信号レベルのスケーリングの比は、それぞれ（ｎ−１）／ｍ、ｎ／ｍ、（ｎ＋１）／ｍであり、濃度値が多階調の場合も、この比でスケーリングされる。なおここではｍ≧ｎ＋１となる。ここで１画素ｍ分割数中ｎ個点灯するパルス幅で信号レベルをスケーリングした際の１００％の信号レベルに対する露光量補正値と実際の露光量補正データのとの差に注目する。この差はマイナスからプラスの値をとるがこの値に応じて、主走査位置を図に示すようそれぞれ領域０〜領域１５に分割する。

領域０〜領域１５のそれぞれの領域におけるパルス幅の切り替わりの制御例を図１１（ｂ）に示す。ここで各領域では、黒い太枠で囲われた部分のパルス幅が選択可能となる。図中の数値は周期カウンタとの対応を示したものである。本実施例では画素の印字の際、主走査に方向に１画素単位で８画素周期の周期カウンタ（０〜７）を持っている。このカウンタ値を利用してそれぞれの領域においてカウンタ値に対応する数値のパルス幅を選択する。

すなわち、パルス幅をｎとしてスケーリングした場合の露光量補正値と、露光量補正データとの差がマイナスに一番大きな領域０では、パルス幅ｎ−１とｎを交互に切り替えることになる。また反対に露光量補正データとの差がプラスに一番大きな領域１５では、パルス幅ｎとｎ＋１を交互に切り替える。一方、パルス幅をｎとしてスケーリングした場合の光量補正値と、露光量補正データとの差がほとんどない、領域７や８では、パルス幅の切り替えは行われず、領域関のパルス幅は全てｎとなる。

なお、副走査の位置によらずある主走査の位置における周期カウンタが一定の場合、同じ主走査位置でパルス幅の切り替わりが発生するため、画質に影響がでる可能性がある。そのため、周期カウンタの初期値は走査ラインごとにランダムに変えることが望ましい。図１２は周期カウンタの初期値を走査ラインごとにランダムに切り替えるための表を示している。横軸がレーザ光の走査方向に対応し、縦軸が感光ドラムの回転方向に対応する。周期カウンタは主走査方向に１画素単位で８画素周期の周期カウンタ（０〜７）である。ここで図に示すように走査ラインごとに乱数を用いて初期値を変えることで、レーザ走査方向における同一位置の画素でのパルス幅の切り替わりの発生を防ぐことができる。

以上のように、実施例２は露光量補正データにより主走査の位置に応じて画像データを補正しＰＷＭ変換処理を行う。この際、ＰＷＭ変換処理における画素の分割数が十分でないことで発生しうる濃度段差に関して、補正の切り替わり位置を主走査方向に分散させることで抑制する。これにより感光体表面上の露光量は均一化され、濃度ムラの発生を抑制した印字が可能となる。

〔実施例３〕
実施例１及び実施例２では、光走査装置の走査レンズはｆθ特性を有することを想定していた。ここでは走査レンズの透過損失によりレーザ光の強度が主走査方向の位置により異なる結果、露光量が不均一となってしまう例を示した。

一方近年では、画像形成装置の小型化やコストダウンを図るために、走査レンズを使用しないか、またはｆθ特性を有していない小型の走査レンズを使用することが検討されている。

このようなレーザ光のスポットが感光体の表面上を一定の速度で移動しない光学走査ユニットにおいては、主走査位置に応じて部分倍率補正を行うことになる。具体的には、画像クロックの周波数を主走査位置に応じて変更し、感光体端部では中央部に比べて、１画素あたりのレーザ光の発光時間を短くする。これにより感光体端部と中央部とで１画素あたりの画素サイズが同等になるように補正する。

しかしながらこの場合、感光体表面上で形成される１画素のサイズは一定になるものの、感光体表面上でのレーザ光の発光時間が異なるため１画素あたりの露光量が異なってしまうことになる。

このように走査レンズを使用しない、またはｆθ特性を有していない小型の走査レンズを使用する場合における露光量の補正に関しても、実施例１及び実施例２で示した補正で対応が可能である。すなわち、光走査装置の露光量特性より露光量補正データを作成する。この露光量補正データより実施例１及び実施例２で示した画像データの補正により、露光量が一定ではない場合も、濃度ムラの発生を抑制した印字が可能となる。

〔実施例４〕
実施例１から実施例３では、露光量の一定ではない光走査装置のシステムにおいて、露光量補正データをもとに、画像データを補正することで、濃度ムラの発生を抑制した。それに対して、実施例４では、画像データの補正ではなく、ＰＷＭ変換部で使用するテーブルを主走査位置に応じて切り替えることで露光量の補正を行う。図１３に実施例４の概念図を示す。

中間調処理部５０３での中間調処理に関しては図７で説明したものと同様である。一方、実施例４では図７で説明をした露光制御処理による画像データの補正を行わない。代わりに画像データの補正で行った信号レベルのスケーリングを駆動信号生成部５０４でのＰＷＭ変換処理時に使用するテーブルを切り替えることで露光制御処理と同等の処理を実施する。

具体的には、感光体端部である左端、及び右端では、露光量補正値は１であり、補正は行わない。すなわち、１画素３２分割のＰＷＭ変換において、０％、３３％、６７％、１００％にあたる、３２分割中０個、１１個、２１個、３２個を点灯するＰＷＭ信号を出力する。

一方、感光体表面上で中央部では露光量補正値が０．７７であり、この場合、０％、３３％、６７％、１００％の信号レベルを１画素３２分割のＰＷＭ変換において、０個、８個、１６個、２５個点灯するＰＷＭ信号に変換する。

こうして生成したＰＷＭ信号をレーザ駆動部３１０に送信することでレーザ駆動部３１０は、ＰＷＭ信号に基づいてレーザ光源を点灯または非点灯状態に制御する。

以上のように実施例４では、露光量補正データにより主走査の位置に応じてＰＷＭ変換処理に用いるテーブルの切り替え処理を行う。これにより感光体表面上の露光量は均一化され、濃度ムラの発生を抑制した印字が可能となる。

Claims (4)

1. 感光体と、
   前記感光体を露光するためのレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から前記レーザ光を出射させるためのパルスを含む駆動信号に応じて前記レーザ光源をＯＮ／ＯＦＦ駆動する駆動手段と、
   前記レーザ光が前記感光体上を走査するように前記レーザ光を偏向する回転多面鏡と、
   入力画像データに基づいて画素毎の濃度データを生成する中間調処理を実行する中間調処理手段と、
   前記駆動信号に含まれるパルスを前記レーザ光の走査方向におけるレーザ光の露光位置に応じた幅に補正するための補正データを前記走査方向における前記感光体上の位置に対応付けて記憶する記憶手段と、
   前記中間調処理手段によって生成された濃度データと、前記レーザ光の走査方向における当該濃度データの画素の位置に対応する補正データとに基づいて複数のビットデータを含むビットパターンを生成し、クロック信号に同期して前記ビットパターンを出力することによって前記レーザ光源を点灯させるためのパルスを含む駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記レーザ光を受光する受光部を備え、
   前記駆動手段は、前記受光部に入射するレーザ光が目標光量になるように前記レーザ光源に供給する駆動電流の値を制御し、当該値の駆動電流を前記レーザ光源に供給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. 前記駆動信号生成手段は、前記濃度データと前記補正データとに基づいてレーザ光の走査方向における各位置の画素ごとに前記ビットパターンを生成し、
   前記感光体の回転方向における異なる走査ラインの間でレーザ光の走査方向における露光量の補正を切り替える画素の位置を分散させることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記駆動信号生成手段は、前記切り替え位置を乱数を用いることで分散させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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