JP2007199556A - 光走査装置、該装置の制御方法及び該装置を用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動する偏向ミラーにより偏向された光ビームをａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を介して被走査面に走査する光走査装置及び該光走査装置を装備する画像形成装置において、走査光学系の光軸から主走査方向に離れるに連れて、被走査面に照射されるスポットのピーク値が減少する。その結果、光軸から主走査方向に離れるに連れて画像濃度が小さくなる。
【解決手段】それぞれ互いに異なる光ビーム照射面積増大パターンを有する複数のディザマトリックスを準備するとともに、主走査方向位置によりこれら複数のディザマトリックスを使い分ける。つまり、例えば、光軸から主走査方向に離れるに連れて、主走査方向位置によりディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3の順序で使い分ける。
【選択図】図１０

Description

この発明は、被走査面に対して光ビームを主走査方向に走査する光走査装置、該装置の制御方法、及び該装置を用いて画像形成を実行する画像形成装置に関するものである。

この種の光走査装置では、光源と偏向器とを備えるとともに光源から射出される光ビームを偏向器により偏向することで、該偏向光ビームを主走査方向に走査する。また、偏向器の小型化および高速化を図るべく、偏向ミラーを振動させて偏向器として用いることが従来より提案されている（特許文献１参照）。すなわち、この装置では、トーションバーにより支持された偏向ミラーを正弦振動させるとともに、光源から照射される光ビームを偏向ミラーの表面により反射することで、例えば潜像担持体の表面等の被走査面に光ビームを主走査方向に走査可能に構成されている。

また、特許文献１に記載の光走査装置では、上述のような正弦振動する偏向ミラーにより偏向された光ビームを被走査面に等速走査するために、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を用いている。つまり、正弦振動する偏向ミラーにより偏向された光ビームの走査光学系への入射角の角速度は、入射角が大きくなるほど遅くなる。よって、例えば歪曲特性を有さない走査光学系を用いた場合、被走査面における光ビームの走査速度は、主走査方向における光軸からの距離（像高）が大きくなるほど遅くなる。そこで、像高が大きい位置における走査速度の減少を補償するために、入射角度が大きくなるほど入射角に対してより大きい出射角でもって光ビームを走査するａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を用いている。

また、上述のような光走査装置を用いた画像形成装置では、次のようにしてトナー像を形成する。すなわち、この画像形成装置では、その表面にトナー像を形成可能な潜像担持体、現像部及び帯電部を備えるとともに、画素毎の階調値を多段階に表した画像階調データに対してハーフトーン処理を行って潜像担持体表面のいずれの位置にトナーを付着させるかを示すパターンデータを生成する。つまり、このような画像形成装置では、単位面積当たりに占めるトナーの面積を変化させることで階調再現を実現している。より具体的には、階調値が高い場合は、単位面積当たりに占めるトナーの面積を大きくする一方、階調値が低い場合は、単位面積当たりに占めるトナーの面積を小さくすることで階調再現を実現している。そこで、かかる画像形成装置では、ハーフトーン処理を行うことで、画素毎の階調値を多段階に表した画像階調データを、潜像担持体表面のいずれの位置にトナーを付着させるかを示すパターンデータに変換している。

そして、該パターンデータに基づいて露光信号を生成するとともに、該露光信号を光走査装置が備える光源へと出力する。その結果、露光信号に基づいて変調された光ビームが光源から射出されるとともに、該変調光ビームが振動する偏向ミラー面により主走査方向に走査される。

上述のように変調光ビームが走査されることで、予め帯電部により一様に帯電された潜像担持体表面の所定位置に光ビームがスポット状に照射されるとともに、該スポットにおける電荷が除去されてスポット状の静電潜像（スポット潜像）が形成される。なお、この明細書では潜像担持体表面に光ビームが照射されて該表面に形成されるスポット領域を単に「スポット」と称する。そして、このように形成されたスポット潜像に対して現像部により帯電トナーを付着させて、潜像担持体表面の所定位置にドットを形成する。これにより、潜像担持体表面にトナー像が形成される。

特開２００２−１８２１４７号公報（３頁、５頁、図９及び図１０）

しかしながら、上述の光走査装置のように正弦振動する偏向ミラー面により偏向された光ビームをａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系を介して潜像担持体表面等の被走査面に対して照射した場合、被走査面に対する光ビームの入射角は主走査方向位置により異なる。その結果、被走査面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値が、走査光学系の光軸付近で最大値を取るとともに該光軸から主走査方向に離れるにつれて減少するという光走査不良が発生する場合があった。そして、かかる光走査不良は、上記光走査装置を用いて低濃度の画像（ハイライト像）形成した場合に、次のような画像弊害を引き起こす場合があった。

上述したように、上述の光走査装置を用いて画像形成を行う場合、単位面積あたりに占めるトナー面積を増減させることで階調再現を実現している。しかしながら、被走査面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値が主走査方向位置によって異なると、該スポットにより形成されるスポット潜像の電位分布も主走査方向位置により異なることとなる。その結果、主走査方向位置によっては、スポット潜像を現像することで被走査面に付着するトナーの面積が所定の大きさからずれて、所望の画像濃度が得られない場合があった。つまり、光走査不良が発生して光量分布のピーク値が光軸から主走査方向に離れるにつれて減少すると、同一濃度の画像を形成しようとしているにもかかわらず、光軸付近から主走査方向に離れるに連れて単位面積あたりに占めるトナー面積が減少し、結果として、画像濃度も減少するという画像弊害が発生する場合があった。そして、かかる画像弊害は低濃度画像であるハイライト像を形成した場合に特に顕著に現れる。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、正弦振動する偏向ミラー面により光ビームを偏向するとともに該光ビームをａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系により走査する光走査装置における上記光走査不良の影響を抑制して、良好なハイライト像の形成を可能にする技術を提供することを目的とする。

光ビームを射出する光源と、光源から射出される光ビームを正弦振動する偏向ミラー面により偏向する偏向器と、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有するとともに偏向器により偏向された光ビームを被走査面に導光する走査光学系とを備え、光ビームを主走査方向に走査して被走査面にスポット状に照射する光走査動作を実行可能な光走査装置において、互いに隣接する複数の画素から構成されるセルを被走査面に仮想的に複数配列するとともに、画像階調データが有する複数の画素各々の位置及び階調値に関する情報とディザマトリックスとをセル毎に比較することで、セルの何れの位置に光ビームをスポット状に照射するかを示すパターンデータを生成するハーフトーン処理、を実行し、パターンデータに基づいて光源から光ビーム照射させて光走査動作を光走査装置に実行させることで、被走査面の所定位置に光ビームをスポット状に照射させる光走査装置の制御方法であって、上記目的を達成するために、それぞれが主走査方向に所定幅を有する複数のセグメントに、被走査面を仮想的に分割する分割工程と、各セグメント毎に一対一で対応して設けられた複数のディザマトリックスを準備する準備工程と、複数のセグメントに対して、各セグメントに対応するディザマトリックスを用いてハーフトーン処理を実行するハーフトーン処理工程とを備え、複数のディザマトリックスは、それぞれ階調値の増大にともなうセルへの光ビーム照射面積の増大パターンを規定するとともに、所定の階調範囲にある階調値に対しては走査光学系の光軸から主走査方向に遠い位置にあるセグメントに対するディザマトリックスほど同一階調値に対する前記照射面積が大きいことを特徴としている。

また、この発明にかかる光走査装置は、光ビームを射出する光源と、光源から射出される光ビームを正弦振動する偏向ミラー面により偏向する偏向器と、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有するとともに偏向器により偏向された光ビームを被走査面に導光する走査光学系とを備え、光ビームを主走査方向に走査して被走査面にスポット状に照射する光走査動作を実行可能である光走査装置であって、上記目的を達成するために、それぞれが主走査方向に所定幅を有する複数のセグメントに、被走査面を仮想的に分割する分割手段と、各セグメント毎に一対一で対応して設けられた複数のディザマトリックスと、互いに隣接する複数の画素から構成されるセルを被走査面に仮想的に複数配列するとともに、画像階調データが有する複数の画素各々の位置及び階調値に関する情報とディザマトリックスとをセル毎に比較することで、セルの何れの位置に光ビームをスポット状に照射するかを示すパターンデータを生成するハーフトーン処理、を複数のセグメントに対して、各セグメントに対応するディザマトリックスを用いて実行するハーフトーン処理手段とを備え、複数のディザマトリックスは、それぞれは階調値の増大にともなうセルへの光ビーム照射面積の増大パターンを規定するとともに、所定の階調範囲にある階調値に対しては走査光学系の光軸から主走査方向に遠い位置にあるセグメントに対するディザマトリックスほど同一階調値に対する前記照射面積が大きいことを特徴としている。

上述のように構成された発明（光走査装置及び該装置の制御方法）では、光源から射出された光ビームを正弦振動する偏向ミラー面により偏向している。そして、該偏向光ビームをａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系により被走査面に導光することで、光ビームを被走査面の主走査方向に走査して被走査面にスポット状に照射する。したがって、上述したように、被走査面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値が、走査光学系の光軸付近で最大値を取るとともに該光軸から主走査方向に離れるに連れて減少するという光走査不良が発生する場合がある。よって、同一濃度の画像を形成しようとしているにもかかわらず、光軸付近から主走査方向に離れるに連れて単位面積あたりに占めるトナー面積が減少し、結果として、画像濃度も減少するという画像弊害が発生する場合がある。

これに対して本発明は、それぞれが主走査方向に所定幅を有する複数のセグメントに被走査面を仮想的に分割するとともに、各セグメント毎に一対一で対応して設けられた複数のディザマトリックスを用いてハーフトーン処理を実行している。つまり、複数のセグメントに対して、各セグメントに対応するディザマトリックスを用いてハーフトーン処理を実行している。そして、それぞれが階調値の増大にともなうセルへの光ビーム照射面積の増大パターンを規定する複数のディザマトリックスを、所定の階調範囲にある階調値に対しては、走査光学系の光軸から主走査方向に遠い位置にあるセグメントに対するディザマトリックスほど、同一階調値に対する照射面積が大きくなるように構成している。よって、被走査面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値が主走査方向位置により異なるという光走査不良の画像濃度への影響を抑制することが可能となり、上述したような画像濃度の主走査方向位置による差異を抑制して良好なハイライト像の形成が可能となる。

また、光走査装置に前記光走査動作を実行させて、ハイライト像に対応する複数の静電潜像を、それぞれ被走査面の主走査方向に互いに異なる位置に形成するパッチ潜像形成工程と、複数の静電潜像をトナー現像して複数のハイライト像を形成するパッチ現像工程と、複数のハイライト像それぞれの濃度を検出する濃度検出工程と、濃度検出工程における検出結果から複数のディザマトリックスを求めるマトリックス生成工程とをさらに備え、これらパッチ潜像形成工程、パッチ現像工程、濃度検出工程及びマトリックス生成工程を必要に応じて実行するように構成しても良い。このように構成された発明では、パッチ潜像形成工程及びパッチ現像工程を実行して、主走査方向に互いに異なる位置に複数のハイライト像を形成する。そして、濃度検出工程を実行してこれら複数のハイライト像の濃度を検出する。つまり、これらのパッチ潜像形成工程、パッチ現像工程及び濃度検出工程を実行することで、走査面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値の主走査方向における変化を高精度に検出している。そして、マトリックス生成工程を実行して、このような濃度検出工程の検出結果からハーフトーン処理に用いる複数のマトリックスを求めることとしている。よって、スポットが有する光量分布のピーク値の主走査方向への変化に基づいて、複数のディザマトリックスを最適化することが可能となる。その結果、被走査面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値が主走査方向位置により異なるという光走査不良の画像濃度への影響をより抑制することが可能となり、上述したような画像濃度の主走査方向位置による差異を抑制してより良好なハイライト像の形成が可能となり好適である。なお、この際、複数の静電潜像の１つは、走査光学系の光軸上に形成してもよい。

また、パッチ潜像形成工程が形成する複数の静電潜像の個数が２個であるように構成しても良い。ただし、上述のような光走査装置は、走査光学系の光軸に対して対称に構成されることが多い。このような場合、パッチ潜像形成工程及びパッチ現像工程を実行して形成される２個のハイライト像それぞれの位置が、走査光学系の光軸に対して主走査方向に対称な位置であると、これら２個のハイライト像の濃度は略同値となる。これに対して、パッチ潜像形成工程を、２個の静電潜像を走査光学系の光軸に対して主走査方向において互いに非対称な位置に形成するように構成しても良い。このように構成された発明では、パッチ潜像形成工程及びパッチ現像工程を実行して形成される２個のハイライト像の濃度は、装置構成の対称性に依存することなく互いに異なる。よって、走査面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値の主走査方向における変化を高精度に検出することができる。よって、最適な光量パターンを求めることが可能となり、複数のディザマトリックスをより高精度に最適化することが可能となる。よって、上述したような画像濃度の主走査方向位置による差異をより高精度に抑制して、より良好なハイライト像の形成が可能となり好適である。なお、この際、２個の静電潜像の１つは、走査光学系の光軸上に形成するように構成しても良い。

図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、セイコーエプソン株式会社製レーザープリンタＬＰ−７０００Ｃの露光ユニットを本発明にかかる光走査装置と同一構成を有する露光ユニット６に置き換えたものであり、いわゆる４サイクル方式のカラープリンタである。この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から印字指令がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１からの印字指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートに印字指令に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、感光体２が図１の矢印方向（副走査方向）に回転自在に設けられている。また、この感光体２（潜像担持体）の周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット３（帯電手段）、ロータリー現像ユニット４（現像手段）およびクリーニング部（図示省略）がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３には帯電制御部１０３が電気的に接続されており、所定の帯電バイアスを印加している。このバイアス印加によって感光体２の外周面が所定の表面電位に均一に帯電される。また、これらの感光体２、帯電ユニット３およびクリーニング部は一体的に感光体カートリッジを構成しており、感光体カートリッジが一体として装置本体５に対し着脱自在となっている。

そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面（被走査面）に向けて露光ユニット６（露光手段、光走査装置）から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像データに応じて光ビームＬを感光体２上に露光して画像データに対応する静電潜像を形成する。なお、この露光ユニット６の構成および動作については後で詳述する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、シアン用の現像器４Ｃ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。そして、エンジンコントローラ１０の現像器制御部１０４からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４から感光体２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。

上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２、７３等に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。

また、ローラ７２の近傍には、転写ベルトクリーナ（図示省略）、濃度センサ７６（図２）および垂直同期センサ７７（図２）が配置されている。これらのうち、濃度センサ７６は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。また、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の副走査方向への回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色のトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。

そして、カラー画像をシートに転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシート上にカラー画像を二次転写する。

このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシート上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。

また、こうしてカラー画像が形成されたシートは定着ユニット９および排出ローラ８２を経由して装置本体５の上面部に設けられた排出トレイ部５１に搬送される。また、シートの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートを排出ローラ８２によりスイッチバック移動させる。これによってシートは反転搬送経路ＦＲに沿って搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートの両面に画像を形成することができる。

なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像データを記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。

図３は図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（光走査装置、露光手段）の構成を示す副走査断面図である。また、図４は図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（光走査装置、露光手段）の構成を示す主走査断面図である。また、図５は露光ユニット（光走査装置、露光手段）の光学構成を展開した副走査断面図である。以下、これらの図面を参照しつつ、露光ユニットの構成および動作について詳述する。

この露光ユニット６は露光筐体６１を有している。そして、露光筐体６１に単一のレーザー光源６２（光源）が固着されており、レーザー光源６２から光ビームを射出可能となっている。このレーザー光源６２は、露光制御部１０２と電気的に接続されている。露光制御部１０２には、画像データに基づいて生成されたビデオ信号が与えられる。よって、露光制御部１０２がレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、レーザー光源６２から画像データに対応して変調された光ビームが射出される。かかるレーザー光源６２のＯＮ／ＯＦＦ制御は、１／１６画素単位で行うことが可能である。図６は、１／１６画素単位でのレーザー光源のＯＮ／ＯＦＦ制御を示す図である。つまり、本実施形態では、図６（1）に示すよう１画素を主走査方向Ｘに１６分割するとともに、１／１６画素単位でスポットを照射することができる。したがって、例えば図６（２）の斜線に示すように１６個に分割された１画素のうち最も左に位置する１／１６画素に対してのみスポットを照射したり（１／１６画素左寄せ）、また図６（３）の斜線に示すように１６個に分割された１画素のうち左から連続して５個の１／１６画素に対してのみスポットを照射したり（５／１６画素左寄せ）することができる。また、逆に図６（４）の斜線に示すように１６個に分割された１画素のうち最も右に位置する１／１６画素に対してのみスポットを照射したり（１／１６画素右寄せ）、また図６（５）の斜線に示すように１６個に分割された１画素のうち右から連続して５個の１／１６画素に対してスポットを照射したり（５／１６画素右寄せ）することができる。ここで、本明細書において「左」とは主走査方向Ｘの第２方向（−Ｘ）を指すとともに、「右」とは「主走査方向Ｘの第１方向（+Ｘ）を指すものとする。また、本明細書において「Ｔ／１６画素左寄せ」（Ｔ：整数）とは１６分割された１画素のうち左から連続してＴ個の１／１６画素に対してスポットを照射することを指すものとし、「Ｔ／１６画素右寄せ」とは１６分割された１画素のうち右から連続してＴ個の１／１６画素に対してスポットを照射することを指すものとする。さらに、本明細書において単に「左寄せ」と称した場合はは対象画素に対して０／１６画素左寄せ〜１５／１６画素左寄せのいずれかを行うことを意味するものとし、単に「右寄せ」と称した場合は対象画素に対して０／１６画素右寄せ〜１５／１６画素右寄せのいずれかを実行するものとする。

また、この露光筐体６１の内部には、レーザー光源６２からの光ビームを感光体２の表面に走査露光するために、コリメータレンズ６３、シリンドリカルレンズ６４、偏向器６５、第１走査レンズ６６、折り返しミラー６７および第２走査レンズ６８が設けられている。すなわち、レーザー光源６２からの光ビームは、コリメータレンズ６３により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、図５に示すように副走査方向Ｙにのみパワーを有するシリンドリカルレンズ６４に入射される。そして、このコリメート光は副走査方向Ｙにのみ収束されて偏向器６５の偏向ミラー面６５１付近で線状結像される。

この偏向器６５は半導体製造技術を応用して微小機械を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、共振振動する偏向ミラーで構成されている。すなわち、偏向器６５では、共振振動する偏向ミラー面６５１により光ビームを主走査方向Ｘに偏向可能となっている。より具体的には、偏向ミラー面６５１は主走査方向Ｘとほぼ直交する振動軸（ねじりバネ）周りに振動自在に軸支されるとともに、作動部（図示省略）から与えられる外力に応じて振動周りに正弦振動する。この作動部は露光制御部１０２のミラー駆動部（図示省略）からのミラー駆動信号に基づき偏向ミラー面６５１に対して静電気的、電磁気的あるいは機械的な外力を作用させて偏向ミラー面６５１をミラー駆動信号の周波数で振動させる。なお、作動部による駆動方式は静電吸着、電磁気力あるいは機械力などのいずれの方式を採用してもよく、それらの駆動方式は周知であるため、ここでは説明を省略する。

偏向ミラー面６５１により偏向された光ビームは、第１走査レンズ６６及び第２走査レンズ６８からなる走査光学系により感光体２の外周面（被走査面）に導光される。かかる走査光学系はａｒｃ−ｓｉｎ特性を有するとともに、図４中の１点鎖線をその光軸ＯＡとするように構成されている。また、上述の通り偏向ミラー面６５１は、振動軸周りに正弦振動する。したがって、光ビームは感光体２Ｙの表面に主走査方向Ｘの第１方向（+Ｘ）または該第１方向（+Ｘ）と逆の第２方向（-Ｘ）に等速往復走査されることとなる。そして、このように走査される光ビームが、帯電ユニット３により予め一様に帯電された感光体２の表面（被走査面、潜像担持体表面）をスポット状に照射する。これにより、該スポットにおける電荷が取り除かれてスポット潜像が形成される。なお、かかるスポット潜像は、形成すべき画像に応じて複数形成される。また、走査方向（+Ｘ）の上流側において走査光ビームの走査経路の端部を折り返しミラー６９により水平同期センサ６０に導いている。かかる水平同期センサ６０は、主走査方向Ｘに往復走査される光ビームの１周期毎に光ビームを検出し、水平同期信号Ｈsyncを出力する。そして、該水平同期信号Ｈsyncに基づいて潜像形成動作が制御されることとなる。

そして、上述の露光ユニット６により各色の画像データに対応して感光体２の表面に形成されたスポット潜像は、該画像データに応じた色のトナーを内蔵する現像器４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃによりトナー現像されて、ドットが形成される（図１，２）。つまり、例えばブラックＫの画像データに対応して感光体２の表面にスポット潜像が形成された場合は、ブラックトナーを有する現像器４Ｋが該スポット潜像を所定の現像位置でトナー現像して、感光体２の表面にブラックのドットを形成する。なお、他の色（シアンＣ，マゼンタＭ，イエローＹ）のドットも同様の手順で形成されたスポット潜像を、それぞれ対応する色の現像器４Ｃ，４Ｍ，４Ｙでトナー現像することで形成される。

次に、本発明にかかる画像形成装置において実行される信号処理について説明する。図７は、本発明にかかる画像形成装置の信号処理を示す図である。この画像形成装置では、ホストコンピュータ１００などの外部装置から画像データが入力されると、メインコントローラ１１がその画像データに対し所定の信号処理を施す。メインコントローラ１１は、色変換部１１３、画像処理ユニット１１５、２種類のラインバッファ１１６Ａ，１１６Ｂ、方向切換部１１６Ｃおよびパルス変調部１１７などの機能ブロックを備えている。なお、これらの各機能ブロックは、ハードウェアに構成されてもよく、またＣＰＵ１１１、１０１により実行されるソフトウェアによって実現されても良い。

ホストコンピュータ１００から画像データが与えられたメインコントローラ１１では、色変換部１１３がその画像データに対応する画像内の各画素のＲＧＢ成分の階調レベルを示したＲＧＢ階調データを、対応するＣＭＹＫ成分の階調レベルを示したＣＭＹＫ階調データ（画像階調データ）へ変換する。この色変換部１１３では、入力ＲＧＢ階調データは１画素１色成分あたり８ビット（つまり２５６階調を表す）であり、出力ＣＭＹＫ階調データも同様に１画素１色成分あたり８ビット（つまり２５６階調を表す）である。そして、色変換部１１３から出力されるＣＭＹＫ階調データは画像処理ユニット１１５に入力される。

画像処理ユニット１１５は、入力されるＣＭＹＫ階調データ（画像階調データ）に対してハーフトーン処理を行う。かかるハーフトーン処理では、１画素１色成分あたり８ビットの多段階で表されたＣＭＹＫ階調データを、感光体２の表面（被走査面、潜像担持体表面）のいずれの位置に光ビームをスポット状に照射するかを示すハーフトーン階調データ（パターンデータ）に変換する。図８は、本実施形態においてハーフトーン階調データからパターンデータへの変換を示すフローチャートである。また、図９は、本実施形態での分割工程を示す図である。本実施形態では、まずハーフトーン処理に先立って、画像処理ユニット１１５において、感光体２の表面（被走査面）を仮想的に分割する分割工程を実行する（ステップＳ１）。かかる分割工程では、図９に示すように、感光体表面（被走査面）を主走査方向Ｘにそれぞれ所定幅を有する５個のセグメント１〜５に分割している。ここで、同図中の破線は、感光体表面が副走査方向Ｙに移動するに伴って走査光学系の光軸ＯＡが感光体表面と交差する点の軌跡を表している。同図が示すように、本実施形態では、５個のセグメントを光軸ＯＡの軌跡である破線に対して対称になるように配置している。そして、画像処理ユニット１１５において、これら５個のセグメントに対してディザ法を用いてハーフトーン処理を実行する。具体的には、主走査方向Ｘに４画素で且つ副走査方向Ｙに４画素のセルを仮想的に感光体表面に対して複数配列するとともに、ＣＭＹＫ階調データ（画像階調データ）が有する各画素の位置及び階調値に関する情報とディザマトリックスとをセル毎に比較することで、ＣＭＹＫ階調データをパターンデータに変換するハーフトーン処理を実行する（ハーフトーン処理工程、ステップＳ２）。このように、本実施形態では画像処理ユニット１１５が、本発明における「分割手段」及び「ハーフトーン処理手段」として機能している。

図１０は、本実施形態で用いるディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3を示す図である。同図において、横軸は階調値を、縦軸はセルあたりの光ビームの照射面積を表している。同図に示すように、各ディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3が規定する階調値の増大に伴う照射面積の増大パターンは、階調値が１２８〜２５６の範囲では同じであるが、階調値が０〜１２８の階調範囲では互いに異なる。つまり、階調値が０〜１２８の階調範囲では、ディザマトリックスＭＴＸ3，ＭＴＸ2，ＭＴＸ1の順番で同一階調値に対する照射面積が大きい。また、これらのディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3は、例えば工場出荷段階において画像処理ユニット１１５が有するメモリー等に記憶させておく（準備工程）。

図１１は、分割工程により生成された各セグメント１〜５とディザマトリックスＭＴＸ1〜3との対応関係を示す図である。なお図１１の破線は、感光体表面が副走査方向Ｙに移動するに伴って走査光学系の光軸が感光体表面と交差する点の軌跡を表している。図１１に示すように、本実施形態でのハーフトーン処理では、光軸を中心とする主走査方向Ｘに所定幅のセグメント３に対してディザマトリックスＭＴＸ1を、また主走査方向Ｘにおいてセグメント３に隣接するセグメント２，４に対してディザマトリックスＭＴＸ2を、また主走査方向Ｘに最も光軸から離れたセグメント１，５に対してディザマトリックスＭＴＸ3を用いる。つまり、かかるハーフトーン処理では、光軸から主走査方向Ｘに遠い位置にあるセグメントに対応するマトリックスほど、階調値０〜１２８の階調範囲にある同一階調値に対する光ビームの照射面積が大きくなるように、各セグメント１〜５に対して用いるディザマトリックスを変えている。このように、本実施形態では、階調値０〜１２８の階調範囲に対応する範囲が、本発明の「所定の階調範囲」に対応している。

上述した露光制御部１０２は、パルス変調部１１７からのビデオ信号を受けて露光ユニット６のレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御する。そして、かかるビデオ信号（露光信号）は、パルス変調部１１７によって、画像処理ユニット１１５から出力されるハーフトーン階調データ（パターンデータ）を用いて、エンジン部ＥＧのレーザー光源６２から射出される光ビームをパルス幅変調するために作成されるものである。一方、上述の通り本実施形態では共振振動する偏向ミラー面６５１により光ビームを主走査方向Ｘに往復走査している。つまり、光ビームは、互いに走査方向が逆である往路と復路とを交互に往復走査されることとなる。したがって、パルス変調部１１７にハーフトーン階調データを入力するにあたっては、光ビームの走査方向の違いに応じてパルス変調部１１７に入力するハーフトーン階調データの入力順序を変える必要がある。そこで、本実施形態では順方向ラインバッファ１１６Ａと逆方向ラインバッファ１１６Ｂとを設けている。

そして、こうして出力されるハーフトーン階調データは方向切換部１１６Ｃに入力され、方向切換信号に基づき、一方のラインバッファから出力されるハーフトーン階調データのみが適当なタイミングで方向切換部１１６Ｃからパルス変調部１１７に出力される。つまり、光ビームが順方向に走査される際には、方向切換信号として順方向信号が方向切換部１１６Ｃに与えられ、順方向ラインバッファ１１６Ａからのハーフトーン階調データがパルス変調部１１７へ向けて出力される。一方、光ビームが逆方向に走査される際には、方向切換信号として逆方向信号が方向切換部１１６Ｃに与えられ、逆方向ラインバッファ１１６Ａからのハーフトーン階調データがパルス変調部１１７へ向けて出力される。そして、このようにパルス変調部１１７に入力されたハーフトーン階調データはビデオ信号に変換された後、図示を省略するビデオインターフェイスを介してエンジンコントローラ１０に出力される。そして、上述したように、ビデオ信号を受けた露光制御部１０２は、露光ユニット６（光走査装置）のレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御して、光ビームをレーザー光源６２から照射させる。

上述してきたように、本実施形態にかかる画像形成装置は、レーザー光源６２（光源）から射出された光ビームを正弦振動する偏向ミラー面６５１により偏向するとともに該偏向光ビームをａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査光学系（本実施形態では「第１走査レンズ６６」と「第２走査レンズ６８」から構成されている）により被走査面に導光することで、光ビームを感光体２の表面（被走査面、潜像担持体表面）の主走査方向Ｘに走査して該表面にスポット状に照射する露光ユニット６（光走査装置、露光手段）を用いている。かかる場合、感光体２の表面に対する光ビームの入射角は主走査方向位置により異なる。その結果、感光体２の表面等の被走査面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値が主走査方向位置によって異なるという光走査不良が発生する場合があった。

図１２は、主走査方向位置における光量分布の差異を示す図である。また、図１２に示すように、感光体２の表面に照射されるスポットの光量分布は、走査光学系の光軸ＯＡの付近に比べて、光軸ＯＡから離れた位置では主走査方向Ｘに広がっている。その結果、スポットの有する光量分布のピーク値は光軸ＯＡの付近では比較的高いのに対して、光軸ＯＡから離れた位置では比較的低くなるという光走査不良が発生する場合があった。そして、このような光走査不良が発生した状態で感光体２の表面に対して光走査動作を実行すると、次のような静電潜像が形成される。

図１３は、図１２の光量分布を有するスポットにより形成されるスポット潜像の電位分布を示す図である。より具体的には、図１３は、感光体２の表面を帯電ユニット３により所定の電位Ｖ0に一様帯電させた後、光軸ＯＡ付近および光軸ＯＡから離れた位置のそれぞれにスポットを照射して形成されるスポット潜像の電位分布を比較した図である。図１３から判るように光軸ＯＡの付近のスポット潜像のピーク値ΔＶ1に対して、光軸ＯＡから離れた位置におけるスポット潜像のピーク値ΔＶ2は小さい。ここで、「ピーク値」とは、電位分布のピークと所定電位Ｖ0との差の絶対値とした。つまり、図１３は、光軸ＯＡから離れるに連れてスポット潜像のピーク値が減少することを示している。

図１４は、このような光量分布及びスポット潜像のピーク値を模式的に表した図である。同図（Ａ）において、横軸は主走査方向位置を、縦軸はスポットの光量分布のピーク値を表すとともに、縦軸と横軸の交点に光軸ＯＡが位置している。また、同図（Ｂ）において、横軸は主走査方向位置を、縦軸はスポット潜像のピーク値を表すとともに、縦軸と横軸の交点に光軸ＯＡが位置している。つまり、同図（Ａ）に示すように、上述した構成を有する露光ユニット６（光走査装置、露光手段）を用いた画像形成装置では、感光体２の表面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値は、光軸ＯＡから離れるにしたがって連続的に減少という光走査不良が発生する。そして、同図（Ｂ）に示すように、このようなスポットが照射されることにより形成されるスポット潜像のピーク値も、光軸ＯＡから離れるにしたがって連続的に減少することとなる。その結果、このようなスポット潜像を現像して得られるドットの大きさは、光軸ＯＡから離れるに連れて減少する。

ところで、上述したように、本実施形態にかかる画像形成装置では、単位面積あたりのドット面積率を変化させることで階調再現を実現している。よって、このように光軸ＯＡから離れるに連れてドットの大きさが減少すると、形成される画像濃度が光軸ＯＡから離れるに連れて減少するという画像弊害を発生することとなる。そして、このような画像弊害は、低濃度画像であるハイライト像を形成した場合に特に顕著となる。これに対して本発明は、図１１に示すように、それぞれが主走査方向に所定幅を有する複数のセグメントに、感光体表面（被走査面、潜像担持体表面）を仮想的に分割するとともに各セグメント毎に一対一で対応して複数のディザマトリックスを設け、これら複数のセグメントに対して各セグメントに対応するディザマトリックスを用いてハーフトーン処理を実行している。そして、これら複数のディザマトリックスを、階調値０〜１２８の階調範囲にある階調値に対しては走査光学系の光軸ＯＡから主走査方向Ｘに遠い位置にあるセグメントに対するディザマトリックスほど同一階調値に対する照射面積が大きいように構成している。よって、上記光走査不良に起因する、同一濃度の画像を形成しようとしているにもかかわらず光軸付近から主走査方向に離れるに連れて単位面積あたりに占めるトナー面積が減少するという現象の発生を抑制して、良好なハイライト像の形成が可能となっている。

図１０に示すディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3は、露光ユニット６（光走査装置、露光手段）または画像形成装置の個体差により、それぞれが規定する照射光量増大パターンの最適パターンが異なる。よって、ディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3は、工場出荷時に固体毎に求めておいてもよい。しかしながら、かかる最適パターンは、同一の固体であっても周囲温度等の環境の変化により異なる場合がある。そこで、次に示すようにしてディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3を求めても良い。

図１５は、本実施形態におけるディザマトリックスの設定手順を示すフローチャートである。また、図１６は、ディザマトリックスの設定において形成するパッチ潜像の形成位置を示す図である。まず、パッチ潜像形成工程を実行して、上述した露光ユニット６（光走査装置、露光手段）に光走査動作を実行させて、感光体２の表面にハイライト像に対応する２個のパッチ潜像ＰＬ1，ＰＬ2を形成する（ステップＳ１）。このとき、図１６上段の「パッチ潜像形成」に示すように、パッチ潜像ＰＬ1を走査光学系の光軸ＯＡ上に形成する一方、パッチ潜像ＰＬ2を光軸ＯＡから主走査方向Ｘの第１方向（+Ｘ）に離れた位置に作成する。このように本実施形態では、これら２個のパッチ潜像ＰＬ1，ＰＬ2は、光軸ＯＡに対して主走査方向Ｘにおいて互いに非対称な位置に形成される。

次に、パッチ現像工程を実行して、現像ユニット４によりパッチ潜像ＰＬ1，ＰＬ2を現像してハイライト像ＰＶ1，ＰＶ2を形成する（ステップＳ２）。そして、このように形成されたハイライト像ＰＶ1，ＰＶ2を中間転写ベルト７１の表面に一次転写する。かかる中間転写ベルト７１の表面は、主走査方向Ｘと略直交する方向Ｄ７１に循環移動しているため、ハイライト像ＰＶ1，ＰＶ2も中間転写ベルト表面に伴って方向Ｄ７１に移動することとなる。その結果、ハイライト像ＰＶ1，ＰＶ2は、これらハイライト像ＰＶ1，ＰＶ2の移動方向の延長線上に中間転写ベルト７１表面に対向して設けられた濃度センサ７６Ａ，７６Ｂにより濃度検出される（濃度検出工程、ステップＳ３）。そして、濃度検出工程において検出されたハイライト像ＰＶ1，ＰＶ2の濃度はＣＰＵ１０１に出力されるとともに、該ＣＰＵ１０１にてこれらの検出結果に基づいて複数のディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3の最適パターンが求められる（マトリックス生成工程、ステップＳ４）。そして、このように求められた複数のディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3に基づいて、以降の光走査動作が実行されることとなる。

このように、図１５，１６に示す光量パターン設定を実行して、感光体２の表面に形成されたハイライト像の濃度を検出することで、感光体２の表面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値の主走査方向Ｘにおける変化を高精度に検出することが可能となる。よって、かかる検出結果から、スポットが有する光量分布のピーク値の主走査方向への変化に基づいて、複数のディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3を最適化することが可能となる。その結果、感光体表面（被走査面、潜像担持体表面）に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値が主走査方向位置により異なるという光走査不良の画像濃度への影響をより抑制することが可能となり、上述したような画像濃度の主走査方向位置による差異を抑制してより良好なハイライト像の形成が可能となり好適である。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上述の実施形態では、いわゆる４サイクル方式のカラープリンタに本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、中間転写ベルトの移動方向に複数の画像形成ステーションを配列した、いわゆるタンデム方式のカラープリンタに対しても適用可能である。また、単色印字のみを行なうモノクロプリンタに対しても本発明を適用可能である。

また、上記実施形態では、本発明の「所定の階調範囲」を階調値０〜１２８の階調範囲としたが、かかる所定の階調範囲はこれに限られるものではない。ただし、上述したような画像弊害はハイライト像で特に顕著に現れるので、「所定の階調範囲」は、ハイライト像に対応する階調範囲又は、該ハイライト像に対応する階調範囲を含む範囲とするのが好適である。

また、上記実施形態では、図１１に示すように感光体表面を５個のセグメントに分割しているが、感光体表面の分割の態様はこれに限られるものではなく、必要に応じて分割個数を変更できる。また、このとき、各セグメントの主走査方向幅も、必要に応じて変更できる。つまり、各セグメントの主走査方向幅を全て同じにしても良いし、互いに異なるようにしても良い。また、当然のことながら、セグメント個数の変更に応じてディザマトリックスの個数を変更することも可能である。要は、それぞれが主走査方向Ｘに所定幅を有する複数のセグメントに、感光体表面（被走査面）を分割するとともに、各セグメント毎に一対一で対応して設けられた複数のディザマトリックスを、所定の階調範囲にある階調値に対しては走査光学系の光軸から主走査方向に遠い位置にあるセグメントに対するディザマトリックスほど同一階調値に対する照射面積が大きいように構成すれば良い。

また、上述の実施形態のパッチ潜像形成工程では、２つのパッチ潜像ＰＬ1，ＰＬ2のうちパッチ潜像ＰＬ1を光軸ＯＡ上に形成したが、パッチ潜像ＰＬ1の形成位置は光軸ＯＡ上に限られない。また、このとき、２つのパッチ潜像ＰＬ1，ＰＬ2を光軸ＯＡに対して主走査方向Ｘにおいて互いに非対称な位置に形成しているが、パッチ潜像の形成位置はこれに限られるものではない。しかしながら、パッチ潜像ＰＬ1，ＰＬ2の形成位置を光軸ＯＡに対して主走査方向Ｘにおいて互いに非対称な位置に形成した場合、上記光走査不良の画像濃度への影響をより抑制して、より良好なハイライト像の形成が可能となり好適である。この理由について次に説明する。

本実施形態でも示したとおり、上述のような光走査装置は、走査光学系の光軸ＯＡに対して対称に構成されることが多い。このような場合、パッチ潜像形成工程及びパッチ現像工程を実行して形成される２個のハイライト像ＰＶ1，ＰＶ2それぞれの位置が、走査光学系の光軸ＯＡに対して主走査方向Ｘに対称な位置であると、これら２個のハイライト像ＰＶ1，ＰＶ2の濃度は略同値となる。これに対して、パッチ潜像形成工程を、２個の静電潜像ＰＬ1，ＰＬ2を走査光学系ＯＡの光軸に対して主走査方向Ｘにおいて互いに非対称な位置に形成した場合、パッチ潜像形成工程及びパッチ現像工程を実行して形成される２個のハイライト像の濃度は、装置構成の対称性に依存することなく互いに異なる。よって、被走査面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値の主走査方向における変化を高精度に検出することができる。よって、複数のディザマトリックスをより最適化することが可能となり、その結果、上述したような画像濃度の主走査方向位置による差異をより高精度に抑制して、より良好なハイライト像の形成が可能となり好適である。

また、本実施形態のパッチ潜像形成工程では、２つのパッチ潜像ＰＬ1，ＰＬ2を形成したが、形成するパッチ潜像の個数はこれに限られるものではなく、複数個形成することで、上述したような、感光体２の表面に照射されるスポットが有する光量分布のピーク値の主走査方向Ｘにおける変化をすることができる。

また、本実施形態の濃度検出工程は、中間転写ベルト７１の表面に一次転写された後のハイライト像ＰＶ1，ＰＶ2の濃度を検出したが、濃度検出工程の構成はこれに限られるものではなく、例えば感光体２に形成されたハイライト像ＰＶ1，ＰＶ2の濃度を検出するように構成しても良いし、また、シートＳに定着後のハイライト像ＰＶ1，ＰＶ2の濃度を検出するように構成しても良い。

また、上記実施形態では、振動する偏向ミラー面６５１をマイクロマシニング技術を用いて形成しているが、偏向ミラー面の製造方法はこれに限定されるものではなく、振動する偏向ミラー面を用いて光ビームを偏向して潜像担持体上に光ビームを走査させる、いわゆる画像形成装置全般に本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、中間転写ベルトなどの中間転写媒体に一時的にカラー画像を形成した後に該カラー画像をシートＳに転写する画像形成装置に対して本発明を適用しているが、各トナー像を直接シート上で重ね合わせてカラー画像を形成する装置に対しても適用可能である。

また、上記実施形態では、ホストコンピュータなどの外部装置より与えられた印字指令に基づき該印字指令に含まれる画像を転写紙、複写紙などのシートＳに印字するプリンタを用いて説明しているが、本発明はこれに限られず、複写機やファクシミリ装置などを含む電子写真方式の画像形成装置全般に適用することができる。

次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

本実施例では、「発明を実施するための最良の形態」で述べた光走査装置および該装置を用いた画像形成装置を用いた。また、かかる実施例で用いられる光走査装置は、周波数５ＫＨｚで偏向ミラー面を振動させることができるものであり、例えば主走査方向Ｘの一方向にのみ走査させた場合は副走査方向Ｙに６００ｄｐｉの分解能を実現できるとともに、主走査方向Ｘの両方向に走査させた場合は副走査方向Ｙに１２００ｄｐｉの分解能が実現できる。

本実施例では、１０％濃度のハイライト像を主走査方向Ｘに３個形成するとともに、該ハイライト像の濃度からハーフトーン処理に用いる最適な複数のディザマトリックスを求める。ここで、単位面積に対して全くトナーを付着させない場合の濃度を０％濃度と、単位面積全域対してトナーを付着させる場合の濃度を１００％濃度とする。本実施例では、ＣＭＹＫ階調データを後述するディザマトリックスと比較することによりハーフトーン階調データに変換している。なお、「発明を実施するための最良の形態」でも述べたとおり、ＣＭＹＫ階調データはホストコンピュータから入力される画像データに基づいて生成されるが、該画像データの生成にあたってはＭｉｃｒｏｓｏｆｔ社のＷＯＲＤを用いた。

図１７は、本実施例におけるパッチ潜像工程を示す図である。本実施例では、ハーフトーン処理を実行して１０％濃度のハイライト像に対応するパッチ潜像ＰＬを、同図中の符号Ａ，Ｂ，Ｃの位置に形成した。ここで、符号Ａは光軸ＯＡ上に配置されているとともに、符号Ｂ，Ｃは光軸ＯＡから主走査方向Ｘの第１方向（+Ｘ）に７２ｍｍづつの間隔で配列されている。

図１８（１）、（２）は、本実施例で用いるディザマトリックスを示す図である。つまり、図１８（１）は、本実施例で用いるディザマトリックスの基本構成を示しており、使用するセルに対応して４行４列の構成を有している。そして、図１８（１）では、ディザマトリックスが有する１６個の閾値は、アルファベットのＡ〜Ｐで代表して表記している。図１８（２）は、ディザマトリックスＭＴＸ4の具体的な閾値を示す図であり、上記１０％ハイライト像を形成するにあたっては該ディザマトリックスＭＴＸ4を用いた。同図中における「Ｔ〜Ｕ：左寄せ」（Ｔ，Ｕは整数）との記載は、階調値がＴ〜Ｕである場合はそれぞれ対象画素に「０／１６画素左寄せ〜（Ｕ−Ｔ）／１６画素左寄せ」でスポットを照射するようにパターンデータを生成することを表している。具体的には、例えば閾値Ｇに注目すると、「９６〜１１１：左寄せ」とは、階調値９６〜１１１対応してそれぞれ「０／１６画素左寄せ〜１５／１６画素左寄せ」を実行する。また、同様に「Ｔ〜Ｕ：右寄せ」との記載は、階調値がＴ〜Ｕである場合はそれぞれ対象画素に「０／１６画素右寄せ〜（Ｕ−Ｔ）／１６画素右寄せ」でスポットを照射するようにパターンデータを生成することを表している。また、「Ｔ〜Ｕ：１画素」との記載は、階調値がＴ〜Ｕである場合は対象画素の全領域にスポットを照射するようにパターンデータを生成することを表している。そして、このように形成された１０％濃度のハイライト像に対応するパッチ潜像ＰＬに対してパッチ現像工程を実行して感光体２の表面にハイライト像ＰＶを形成するとともに、該ハイライト像ＰＶを一次転写及び二次転写を実行してシートＳの表面に転写した。

次に、濃度検出工程を実行して、シートＳに形成された４個のハイライト像ＰＬの濃度を測定したところ、表１のようになった。表１から、光軸ＯＡ上に形成されたハイライト潜像が最も濃度が高く、光軸ＯＡから主走査方向Ｘ方向に離れるにつれて濃度が減少していることが判る。そこで、表１の結果に基づいてマトリックス生成工程を実行することで、図１８（２）のディザマトリックスＭＴＸ4の他に次のようなディザマトリックスＭＴＸ2，ＭＴＸ3を求めた。

図１８（３），（４）は、それぞれマトリックス生成工程で求められたディザマトリックスＭＴＸ5，ＭＴＸ6の具体的な閾値を示す図である。同図中の表記は、図１８（２）を用いて説明した内容と同じである。つまり、例えば図１８（３）のマトリックスＭＴＸ5の閾値Ｆに注目すると、「６８〜８７：右寄せ」とは、階調値６８〜８７に対応してそれぞれ「０／１６画素右寄せ〜９／１６画素右寄せ」でスポットを照射するようにパターンデータを生成することを表している。このように、本実施例では、マトリックス生成工程で３個のディザマトリックスＭＴＸ4，ＭＴＸ5，ＭＴＸ6を最適なディザマトリックスとして求めている。図１９は、このようにして求められた３個のディザマトリックスＭＴＸ4，ＭＴＸ5，ＭＴＸ6のそれぞれが規定する照射面積の増大パターンを比較した図である。但し、図１９の太線で囲まれた正方形はセルを、細線で囲まれた正方形は画素を、ハッチングはスポットを照射する対象となる領域を表す。図１９に示すように、階調値が１２８より小さい範囲では、マトリックスＭＴＸ6，ＭＴＸ5，ＭＴＸ4の順番で、同一階調値に対する光ビームの照射面積が大きい。また、図１８（２）〜（４）に示すように、階調値が１２８以上の範囲では、各マトリックスＭＴＸ4，ＭＴＸ5，ＭＴＸ6が規定する増大パターンは同一である。よって、階調値が１２８以上の範囲では、同一階調値に対する光ビームの照射面積は同じとなる。

そこで、本発明の効果を確認するために、マトリックス生成工程で求められたディザマトリックスＭＴＸ4，ＭＴＸ5，ＭＴＸ6を用いて、図１７と同じ位置に同様のハーフトーン処理を経てパッチ潜像ＰＬを形成した。つまり、図１０，１１に示すディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3に代えて、ディザマトリックスＭＴＸ4，ＭＴＸ5，ＭＴＸ6を用いて、図１７と同じ位置に同様のハーフトーン処理を経てパッチ潜像ＰＬを形成した。そして、これらのパッチ潜像ＰＬを現像するとともに、シートＳに転写して濃度を測定したところ表２のようになった。表２からわかるように、図１８（１）〜（４）及び図１９の形で求められたディザマトリックスに基づいてハイライト像を形成することで、表１の結果と比較して主走査方向Ｘへの濃度差が抑制され、良好な画像形成が実現されていることが判る。

本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 図１の画像形成装置の露光ユニットの構成を示す副走査断面図。 図１の画像形成装置の露光ユニットの構成を示す主走査断面図。 露光ユニットの光学構成を展開した副走査断面図。 レーザー光源のＯＮ／ＯＦＦ制御を示す図。 本発明にかかる画像形成装置の信号処理を示す図。 画像階調データからパターンデータへの変換を示すフローチャート。 本実施形態における分割工程を示す図。 ディザマトリックスＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3を示す図。 セグメントとディザマトリックスとの対応関係を示す図。 主走査方向位置における光量分布の差異を示す図。 図１２のスポットにより形成されるスポット潜像の電位分布を示す図。 光量分布及びスポット潜像のピーク値を模式的に表した図。 ディザマトリックスの設定手順を示すフローチャート。 ディザマトリックスの設定におけるパッチ潜像の形成位置を示す図。 本実施例におけるパッチ潜像工程を示す図。 本実施例で用いるディザマトリックスの基本構成を示す図。 ディザマトリックスＭＴＸ4の具体的な閾値を示す図。 ディザマトリックスＭＴＸ5の具体的な閾値を示す図。 ディザマトリックスＭＴＸ6の具体的な閾値を示す図。 ディザマトリックスＭＴＸ4，ＭＴＸ5，ＭＴＸ6を比較した図。

符号の説明

２…感光体、 ６…露光ユニット（光走査装置、露光手段）、 ６２…レーザー光源（光源）、 ６５…偏向器、 ６６…第１走査レンズ（走査光学系）、 ６８…第２走査レンズ（走査光学系）、 １０１…ＣＰＵ、 ６５１…偏向ミラー面、、 Ｌ…光ビーム、 Ｘ…主走査方向、 Ｙ…副走査方向、 ＯＡ…光軸、 ＰＬ，ＰＬ1，ＰＬ2…パッチ潜像、 ＰＶ1，ＰＶ2…ハイライト像、 ＭＴＸ1，ＭＴＸ2，ＭＴＸ3，ＭＴＸ4，ＭＴＸ5，ＭＴＸ6…ディザマトリックス

Claims (7)

1. 光ビームを射出する光源と、前記光源から射出される光ビームを正弦振動する偏向ミラー面により偏向する偏向器と、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有するとともに前記偏向器により偏向された光ビームを被走査面に導光する走査光学系とを備え、前記光ビームを主走査方向に走査して前記被走査面にスポット状に照射する光走査動作を実行可能な光走査装置において、
   互いに隣接する複数の画素から構成されるセルを前記被走査面に仮想的に複数配列するとともに、画像階調データが有する前記複数の画素各々の位置及び階調値に関する情報とディザマトリックスとを前記セル毎に比較することで、前記セルの何れの位置に前記光ビームをスポット状に照射するかを示すパターンデータを生成するハーフトーン処理、を実行し、
   前記パターンデータに基づいて前記光源から前記光ビーム照射させて前記光走査動作を前記光走査装置に実行させることで、前記被走査面の所定位置に前記光ビームをスポット状に照射させる前記光走査装置の制御方法であって、
   それぞれが前記主走査方向に所定幅を有する複数のセグメントに、前記被走査面を仮想的に分割する分割工程と、
   各セグメント毎に一対一で対応して設けられた複数のディザマトリックスを準備する準備工程と、
   前記複数のセグメントに対して、各セグメントに対応するディザマトリックスを用いて前記ハーフトーン処理を実行するハーフトーン処理工程と
   を備え、
   前記複数のディザマトリックスは、それぞれ階調値の増大にともなう前記セルへの光ビーム照射面積の増大パターンを規定するとともに、所定の階調範囲にある階調値に対しては前記走査光学系の光軸から前記主走査方向に遠い位置にあるセグメントに対するディザマトリックスほど同一階調値に対する前記照射面積が大きいことを特徴とする光走査装置の制御方法。
2. 前記所定の階調範囲は、ハイライト像に対応する階調範囲である請求項１に記載の光走査装置の制御方法。
3. 前記光走査装置に前記光走査動作を実行させて、ハイライト像に対応する複数の静電潜像を、それぞれ前記被走査面の前記主走査方向に互いに異なる位置に形成するパッチ潜像形成工程と、
   前記複数の静電潜像をトナー現像して複数のハイライト像を形成するパッチ現像工程と、
   前記複数のハイライト像それぞれの濃度を検出する濃度検出工程と、
   前記濃度検出工程における検出結果から前記複数のディザマトリックスを求めるマトリックス生成工程と
   をさらに備え、
   前記パッチ潜像形成工程、前記パッチ現像工程、前記濃度検出工程及び前記パターン生成工程を必要に応じて実行する請求項１または２記載の光走査装置の制御方法。
4. 前記複数の静電潜像の１つは、前記走査光学系の光軸上に形成される請求項３記載の光走査装置の制御方法。
5. 前記パッチ潜像形成工程は、前記複数の静電潜像として２個の静電潜像を、前記走査光学系の光軸に対して前記主走査方向において互いに非対称な位置に形成する請求項３記載の光走査装置の制御方法。
6. 光ビームを射出する光源と、前記光源から射出される光ビームを正弦振動する偏向ミラー面により偏向する偏向器と、ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有するとともに前記偏向器により偏向された光ビームを被走査面に導光する走査光学系とを備え、前記光ビームを主走査方向に走査して前記被走査面にスポット状に照射する光走査動作を実行可能である光走査装置において、
   それぞれが前記主走査方向に所定幅を有する複数のセグメントに、前記被走査面を仮想的に分割する分割手段と、
   各セグメント毎に一対一で対応して設けられた複数のディザマトリックスと、
   互いに隣接する複数の画素から構成されるセルを前記被走査面に仮想的に複数配列するとともに、画像階調データが有する前記複数の画素各々の位置及び階調値に関する情報とディザマトリックスとを前記セル毎に比較することで、前記セルの何れの位置に前記光ビームをスポット状に照射するかを示すパターンデータを生成するハーフトーン処理、を前記複数のセグメントに対して、各セグメントに対応するディザマトリックスを用いて実行するハーフトーン処理手段と
   を備え、
   前記複数のディザマトリックスは、それぞれ階調値の増大にともなう前記セルへの光ビーム照射面積の増大パターンを規定するとともに、所定の階調範囲にある階調値に対しては前記走査光学系の光軸から前記主走査方向に遠い位置にあるセグメントに対するディザマトリックスほど同一階調値に対する前記照射面積が大きいことを特徴とする光走査装置。
7. 潜像担持体と、
   前記潜像担持体の表面を略一様に帯電させる帯電手段と、
   請求項６記載の光走査装置と同一構成を有し、前記帯電手段により帯電された前記潜像担持体表面を前記被走査面として前記光ビームをスポット状に照射して前記潜像担持体表面にスポット潜像を形成する露光手段と、
   前記静電潜像をトナー現像する現像手段と
   を備えた画像形成装置。
   

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