JP2008114426A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のポリゴンミラーの面倒れ補正方法では、生産性が上がらず、コストアップを招くことになる。
【解決手段】 レーザ光を偏向するポリゴンミラーの反射面を特定する特定部３２０と、画像信号をパルス幅変調したＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号生成部３０３と、画像信号に含まれる像形成対象画素の周辺画素の配置状況を表す周辺画素情報を生成する画像処理装置３０１と、ポリゴンミラーの反射面と周辺画素情報に対応して、前記レーザ光の光量に関する情報を記憶するメモリ３２１とを有し、ＰＷＭ信号、及びメモリ３２１から読み出した情報とに対応する電流値でレーザ３１５を駆動して像を形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、レーザ光を走査して画像を形成する画像形成装置及びその制御方法に関するものである。

電子写真方式を採用した複写機等の画像形成装置では、画像信号に応じて変調したレーザ光をポリゴンミラーによって感光体ドラム上を偏向走査させて像形成を行っている。

図１は、レーザ光をポリゴンミラーで偏向走査する一般的なレーザプリンタの像形成を説明する図である。

半導体レーザ１０１の出力光（レーザ光）は、コリメータレンズ１０２、開口絞り１０３、シリンドリカルレンズ１０４を通過してポリゴンミラー１０５の反射面１０５ａで反射される。こうして反射されたレーザ光は、トーリックレンズ１０６−ａ、回折光学素子１０６−ｂを通過して感光体ドラム１０８上に結像される。ここでコリメータレンズ１０２は、半導体レーザ１０１から出射された発散光束（光ビーム）を略平行光束に変換し、開口絞り１０３は、通過光束を制限している。またシリンドリカルレンズ１０４は、副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り１０３を通過した光束を副走査断面内で、ポリゴンミラー１０５の反射面１０５ａにほぼ線像として結像させている。ポリゴンミラー１０５は、モータにより図中矢印Ａ方向に一定速度で回転駆動されており、反射面１０５ａに結像したレーザ光を偏向走査させる。こうしてレーザ光は感光体ドラム１０８上を主走査方向に走査される。１０６はｆθ特性を有する光学素子であり、屈折部と回折部とを有している。屈折部は主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有するトーリックレンズ１０６−ａを有し、このトーリックレンズ１０６−ａの主走査方向の両レンズ面は非球面形状である。また回折部は、主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有する長尺の回折光学素子１０６−ｂを備えている。１０７は、画像領域外に設置されたビーム検出センサ（ＢＤセンサ）であり、このＢＤセンサ１０７のビーム検出タイミングを基に感光体ドラム１０８への露光タイミングが制御される。

このようなポリゴンミラーを用いた走査光学系では、ポリゴンミラーの面倒れ、軸倒れ等により光軸が変動すると、感光体ドラム上の走査ラインの位置が副走査方向へ変動する。これにより主走査方向に描画された走査ライン同士の間隔が変動し、画像の濃度むらが発生する。このポリゴンミラーに起因する走査ライン間隔の変動は、ポリゴンミラーの回転周期で繰り返される。このため画像の濃度むらが周期的に出現し、特に中間調画像において視覚的に目立ちやすくなる。また走査ラインの副走査方向での位置が変動することによる濃度むらへの影響は、画像の書き込み密度（解像度）が上がるにつれて大きくなるため、形成される画像の解像度が高くなるのに伴って、より高精度な面倒れ補正技術が必要となる。

このようなポリゴンミラーの面倒れ、軸倒れにより発生する画像の濃度むらを補正する従来技術には、光学系に面倒れ補正機能を持たせる方法と、走査ラインの粗密に対してレーザの露光量を微調整して、感光体ドラム上の潜像電位を均一化する方法がある。

前者の面倒れ補正機能として、光源からの光束を光偏向手段の反射面又は、其の近傍に線状に結像させる第１結像光学系と、その光偏向手段により偏向された光束を被走査面上に結像させる第２結像光学系とを備えるものがある。これによれば、副走査方向の断面に関して光偏向反射面と被走査面とが光学的に略共役となるように構成されている。

特許文献１には、コリメータレンズを電歪素子（ピエゾ素子）により微動させて光軸の変動を補正する方法が記載されている。また後者の技術に関連して特許文献２には、２個のレーザ光源により得られた２本のレーザビームで１ラインの走査ラインを形成し、２本のビームのパワーを各々変化させることで合成されるビームの重心を、走査ライン間隔の変動に応じて制御する技術が記載されている。更に特許文献３には、特定のポリゴンミラーの反射面の面倒れデータを記録し、そのデータに基づいてレーザ光量を微少に調整して濃度むらを補正する方法が記載されている。特許文献４には、光線照射位置の間隔を表す照射間隔データと入力画像データとからドット間隔を求め、このドット間隔データに基づいて光量補正を行い、特に２ドット以上の非発光データに挟まれた前記入力画像データに対応する発光素子以外の発光素子に限って、光量を補正する方法が記載されている。
特開昭６３−３１３１１３号公報 特開昭６１−２１２８１８号公報 特開平４−２０００６５号公報 特開２００６−１５０７７２号公報

しかしながら前述のポリゴンミラーの面倒れ補正方法には、以下のような問題があった。以下、詳しく説明する。

前者の面倒れ補正光学系による面倒れ補正の効果は、各光学部品の加工精度や取り付け精度により影響される。特に高解像度化を実現するためには、今まで以上に面倒れによる走査位置の変動を低減させる必要がある。更に補正効果を向上させるためには、光学系の精度規格を今まで以上に厳しく管理する必要がある。このため生産性が上がらず、コストアップを引き起こす。また、熱等により光学系に歪みが生じる場合は、走査ラインの位置ずれ、及び、面倒れ補正の効果が低下するため、定常的に安定した補正効果を出すのは困難となる。

特に特許文献１に記載の方法では、リアルタイムで光軸を補正することができるが、コリメータレンズに電歪素子を取り付けるため、装置が大型化しコストアップは免れない。更にコリメータレンズを走査ライン間で動かすためレンズの振動に配慮が必要となる。また、高速化によりポリゴンミラーの面数や回転速度が上昇した場合、走査ライン間での補正動作が間に合わなくなるおそれがある。

また後者の技術に関する特許文献２に記載の方法では、一つの走査ラインに対してレーザ素子が２つ必要となるため、一つの光学系で使用するレーザ素子数が倍になり、それぞれの素子間の調整も必要となるためコストアップを免れない。また、２つのレーザ素子に対して、各々駆動回路が必要となるため、装置が複雑化する等の問題がある。

更に特許文献３の方法では、中間調を多く含む画像のように副走査方向に連続した画像に対して走査ライン毎の露光量を変化させて濃度を均一化しているが、この方法では以下２点において問題がある。一つは、副走査方向に非連続な画像（孤立ドット、ラインなど）に対しては走査ライン毎に光量を変更する補正を行うと、逆にラインやドットが不安定になってしまう点である。もう一つは、露光量の変化に伴うスポット径の変動により、主走査方向に対してもドット径の変動が発生することが考えられる。

図２（Ａ）〜（Ｄ）は、副走査方向のスポット位置と光量分布との関係を説明する図である。

図２（Ａ）は、走査ラインの位置がポリゴンミラーの面周期で副走査方向に変動する光学系において、副走査方向に対して連続画像を描画する際の光量分布を示す図である。

また図２（Ｂ）は、副走査方向に対する孤立画像を描画する時（１ドット幅の主走査ライン等）の光量分布を示す図である。これより、ポリゴンミラーの面周期で副走査方向の走査ライン位置が変動する場合、副走査方向に連続する画像においてもポリゴンミラーの面周期で積算光量が変動することがわかる。

図２（Ｃ）は、副走査方向に対する連続画像を描画する際、走査ライン毎に連続画像での光量分布が均一となるようにポリゴンミラーの面毎に走査ラインの露光量を設定した場合の各走査ラインの光量と積算光量分布を示す図である。このように走査ライン毎に露光量を調整した場合、連続画像形成時において光量を均一化することができる。即ち、連続画像においては、ポリゴンミラーの面倒れ、軸倒れに対して発生するポリゴンミラーの面周期の濃度むらをなくすことができる。しかし同様の光量設定で副走査方向に孤立した画像を描画すると、走査ライン毎の光量が異なるため露光量が一定にならず、ポリゴンの反射面毎に露光量がばらついてしまう。

図２（Ｄ）は、副走査方向に対する孤立画像の描画時において、図２（Ｃ）に示す連続画像の形成時と同様の露光量設定を行った状態での光量分布を示す図である。

図２（Ｄ）の例では、副走査方向に孤立した画素を並べ、前述のポリゴンミラーの面毎に設定される光量で描画しているが、ポリゴンミラーの面毎に露光量を変動させるため、露光量が不安定となっていることがわかる。

このように副走査方向に連続する画像を均一化する処理を、副走査方向に孤立するドットや２ドット連続、３ドット連続画像、また、連続画像の画像端部（エッジ部）に同じように適用すると、その部分の露光量が不安定になってしまう。副走査方向に非連続な画像は、例えば主走査方向のライン画像、網点パターン画像、文字画像に多く含まれており、これらの画像では上記補正により画像劣化が発生してしまう。ここで、特許文献４の方法では、副走査方向に孤立するドットに対して補正を行わないことで、孤立ドットの露光量は常に一定とすることが可能であるが、副走査方向に２ドット連続、３ドット連続画像、また、連続画像の画像端部において光量が不安定になる問題を解決できない。

次に、露光量の変化による主走査方向へのドット径の変化について説明する。

前述の光量補正を行った場合、レーザの発光光量の変化により主走査方向に対してもスポットが拡大或は縮小する。このため、副走査方向の積算光量を考慮して設定した露光量の変化幅が大きいと、主走査方向に対してもドット径の変動が大きくなり画像の濃度むらが目立ちやすくなる。この場合は特に、副走査方向のラインや文字画像等に対してライン幅が一定とならず、画像不良となりやすい。

本発明の目的は上記従来の問題点を解決することにある。

本願発明の特徴は、ポリゴンミラーの面倒れ、軸倒れ等に起因する走査ラインの位置変動に起因して発生する光量むらを、大幅なコストアップをすることなく減少させることにある。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置であって、
前記レーザ光を発生し感光体上での露光量を制御するレーザ発光手段と、
注目画素が少なくとも、副走査方向に孤立する記録画素、副走査方向に連続する画像端部の記録画素、それ以外の記録画素のいずれかであるかを判別し、その判別結果を基に周辺画素情報を生成する周辺画素情報生成手段と、
前記周辺画素情報と、副走査方向の光走査ラインピッチ変位量と、記録画素の画像情報に対応して、前記レーザ発光手段に対して露光量の設定を行う露光量設定手段と、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置であって、
前記レーザ光を発生し感光体上での露光量を制御するレーザ発光手段と、
注目画素が、少なくとも中間調画像中にあるかどうかを判別する像域分離手段と、
前記像域分離手段の判別結果より周辺画像情報を生成する周辺画像情報生成手段と、
前記周辺画像情報と、副走査方向の光走査ラインピッチ変位量と、記録画素の画像情報に対応して、前記レーザ発光手段に対して露光量の設定を行う露光量設定手段と、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置であって、
前記レーザ光を発生し感光体上での露光量を制御するレーザ発光手段と、
注目画素が少なくとも、副走査方向に孤立する記録画素、副走査方向に連続する画像端部の記録画素、それ以外の記録画素のいずれかであるかを判別した判別結果と、前記像域分離手段により少なくとも中間調画像中にあるかどうかを判別した判別結果を基に周辺画素情報を生成する周辺画素情報生成手段と、
前記周辺画素情報と、副走査方向の光走査ラインピッチ変位量と、記録画素の画像情報に対応して、前記レーザ発光手段に対して露光量の設定を行う露光量設定手段と、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置の制御方法は以下のような工程を備える。即ち、
一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置の制御方法であって、
前記レーザ光を偏向するポリゴンミラーの反射面を特定する特定工程と、
画像信号をパルス幅変調したＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ工程と、
前記画像信号に含まれる像形成対象画素の周辺画素の配置状況を表す周辺画素情報を生成する生成工程と、
前記ポリゴンミラーの反射面と前記周辺画素情報に対応して、前記レーザ光の光量に関する情報を記憶するメモリから読み出した前記情報と、前記ＰＷＭ信号とに基づいてレーザ発生素子を制御して前記像形成対象画素を形成する像形成制御工程と、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置の制御方法は以下のような工程を備える。即ち、
一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置の制御方法であって、
前記レーザ光を偏向するポリゴンミラーの反射面を特定する特定工程と、
画像信号をパルス幅変調したＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ工程と、
前記画像信号に含まれる像域を判定して各像域に対応する画像属性信号を発生する像域分離工程と、
前記ポリゴンミラーの反射面に対応して、前記レーザ光による前記感光体上の走査ライン同士の間隔のずれを補正するための前記レーザ光の光量に関する情報を記憶するメモリから読み出した前記情報と、前記ＰＷＭ信号と前記画像属性信号とに基づいてレーザ発生素子を駆動して前記像形成対象画素を形成する像形成制御工程と、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置の制御方法は以下のような工程を備える。即ち、
一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置の制御方法であって、
画像信号に含まれる像形成対象画素の周辺画素の配置状況を表す周辺画素情報を生成する生成工程と、
前記周辺画素情報及び前記レーザ光により形成される主走査ラインの間隔の変位に対応して前記画素情報をパルス幅変調したＰＷＭ信号情報を記憶するテーブルを参照して、画像信号の画素情報、前記周辺画素情報及び前記変位に基づいて、前記画素情報をパルス幅変調したＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ工程と、
前記ＰＷＭ信号に応じてレーザ発生素子を駆動して前記像形成対象画素を形成する像形成制御工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ポリゴンミラーの面倒れ、軸倒れ等に起因する走査ラインの位置変動に起因して発生する光量むらを、大幅なコストアップをすることなく減少させることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

［実施の形態１］
図３は、本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ駆動回路３０５、露光量設定部３１９を中心としたレーザ光量の制御構成を説明する図である。

半導体レーザ駆動回路３０５は、後述する各条件に応じて半導体レーザ３１５の駆動条件を変更するためのセレクタ３０６、スイッチ３１１〜３１４、電流源３０７〜３１０を有している。スイッチ３１１〜３１４のそれぞれは、セレクタ３０６により選択的にＰＷＭ信号が入力されると、その入力されたＰＷＭ信号に対応する時間だけ、そのスイッチに接続された電流源からの電流を半導体レーザ３１５に流すように制御される。３１６はレーザ光の強度を検出するためのフォトダイオード、３１７は電流電圧変換部である。ＡＰＣ回路３１８は、この電流電圧変換器３１７により変換された電圧値が基準電圧と一致するように電流源３１０の出力電流値を設定する。また露光量設定部３１９は、レーザ光を反射するポリゴン面を特定するポリゴン面特定部３２０と、メモリ３２１、増幅器３２２〜３２４を有している。以下、詳しく説明する。

ここでは画像の濃度情報に応じてパルス幅変調（ＰＷＭ）により１画素内で露光量の多値制御を行うとともに、走査ラインの粗密と副走査方向の上下隣接画素の有無に応じてレーザ光の光量を制御している。尚、本実施の形態に係る半導体レーザからのレーザ光による感光体ドラムへの像形成のための構成は前述の図１で説明したのと同様な構成とし、以下の説明では、必要に応じて図１の参照記号を用いて説明する。

画像処理装置３０１では、各画素の画像濃度情報（多値データ）を含む画像情報を生成し、この画像情報は信号ライン３０２を介してＰＷＭ信号生成部３０３に入力される。ＰＷＭ信号生成部３０３は、この入力した画像情報に応じて半導体レーザ３１５（図１の半導体レーザ１０１に相当）の発光タイミングを制御するＰＷＭ信号を生成する。ここで半導体レーザ３１５は、半導体レーザ駆動回路３０５に設けられた、出力電流の異なる４つの電流源３０７，３０８，３０９，３１０と、スイッチ３１１，３１２，３１３，３１４を介して接続されている。そしてこれらスイッチにより各電流源の出力電流を選択的にオン／オフすることにより半導体レーザ３１５の発光光量を制御している。次に各電流源のオン／オフ動作に関して詳しく説明する。

各スイッチ３１１，３１２，３１３，３１４は、前述のＰＷＭ信号と、ＰＷＭ信号を各スイッチへ伝達するように制御するセレクタ３０６により制御されて、各電流源の出力電流をレーザ３１５に供給するか、しないかを決定している。セレクタ３０６は、画像処理装置３０１から供給される２ビットのセレクト信号３０４に応じてスイッチ３１１〜３１４のいずれかを選択し、その選択したスイッチに対してＰＷＭ信号を伝達する。即ち、画像処理装置３０１は、各対象画素（注目画素）に対する上下隣接画素の有無に応じてセレクト信号３０４を生成し、ＰＷＭ信号に同期してセレクタ３０６による切り換えを、画素毎に実施するように動作している。

図４は、本実施の形態に係るセレクタ３０６の切り換りタイミングとＰＷＭ信号、及び半導体レーザ３１５の駆動タイミングを説明する図である。

セレクタ３０６の切り換えは各画素の境界で行われ、このセレクタ３０６が選択したスイッチにＰＷＭ信号が伝達される。これにより各スイッチは、ＰＷＭ信号により設定されたパルス幅で、各対応する電流源からの電流を半導体レーザ３１５にパルス電流として供給する。このパルス電流により半導体レーザ３１５が発光駆動される。各電流源の電流値はそれぞれ異なった値に設定されており、各電流源からの電流値に応じて半導体レーザ３１５から出力されるレーザ光量（発光輝度）が切り換えられる。

図５は、本実施の形態に係るセレクト信号３０４の設定を示す図である。

画像処理装置３０１では、描画対象画素（注目画素）に対して、上下に隣接画素有り、上にのみ隣接画素あり、下にのみ隣接画素あり、上下に隣接画素なしの４パターンのそれぞれに対応して２ビットのセレクタ信号３０４を生成している。ここで、電流源３０７〜３１０の各々の出力電流値は、前述の４パターンに対応して設定されている。そして、セレクタ３０６によるスイッチの選択とＰＷＭ信号によるスイッチの駆動タイミング制御により、画像情報に基づいたＰＷＭ駆動と、上下隣接画素情報に応じたレーザ光量の制御が行われる。

尚、本実施の形態では、セレクト信号３０４が（ビット１、ビット０）＝（００）の場合はスイッチ３１４が、（０１）の場合はスイッチ３１３が、（１０）の場合はスイッチ３１２が、そして（１１）の場合はスイッチ３１１がそれぞれ選択されるものとする。

次に電流源３０７〜３１０の出力電流の設定方法について述べる。

電流源３１０は、対象画素の上下に隣接画素がない時（セレクト信号３０４＝（００））に選択される電流源であり、この電流源３１０により半導体レーザ３１５を駆動した際の発光光量が基準光量となるように電流値が制御される。ここで基準光量とは、走査ラインの粗密に応じて発光光量を制御する、本実施の形態に係る各走査ラインの発光光量の平均値である。電流源３１０の電流値は、走査ライン間等の非画像領域において制御（ＡＰＣ）される。このＡＰＣ期間では、半導体レーザ３１５は電流源３１０の出力電流により発光駆動される。この時の発光光量はフォトダイオード３１６により検出され、フォトダイオード３１６の出力電流は電流電圧変換器３１７により電圧値に変換される。ＡＰＣ回路３１８は、この電流電圧変換器３１７により変換された電圧値が基準電圧と一致するように電流源３１０の出力電流値を設定する。

以上の動作により、画像形成時の非画像領域において電流源３１０からの電流によりレーザ３１５を発光させた時、そのレーザ光量が常に基準光量となるように電流源３１０の電流値が設定される。

電流源３０７〜３０９のそれぞれの出力電流値は、ＡＰＣ回路３１８から出力した電流源３１０への設定電圧値に応じて、増幅器３２２〜３２４のそれぞれにより増減された値に設定される。これによって各電流源からの電流値に基づくレーザ３１５の発光光量は、基準光量と、各増幅器の増幅率により決まる。各増幅器の増幅率は、メモリ３２１から読み出されたデータにより設定される。このデータにより増幅率が設定されるタイミングは、各走査ライン間の非画像領域である。尚、このメモリ３２１は、各増幅器における基準光量に対する増幅率を示すデータを、隣接画素の有無とポリゴンミラー１０５の反射面に対応したデータとして格納している。電流源３０７〜３０９の電流値はそれぞれ、上下に隣接画素あり、上にのみ隣接画素あり、下にのみ隣接画素ありの場合のレーザ光量に対応して設定されている。

図６は、本実施の形態に係るメモリに格納されたデータを説明する図である。図では、１０面を有するポリゴン面１〜１０のそれぞれに対して、上下に隣接画素あり、上にのみ隣接画素あり、下にのみ隣接画素ありの３パターンのそれぞれに対応してデータ（data1〜data30）が記憶されている。

上述したように、このメモリ３２１には、前述した隣接画素の有無に関する３パターンに対して、ポリゴンミラー１０５の反射面数分のデータが格納されている。走査ライン同士の間の時間で、次の光走査を行う反射面に対応したデータの読み出しと、対応する増幅器の増幅率を設定することで、ポリゴンミラー１０５の各面に対応した半導体レーザ３１５の駆動電流を設定している。

本実施の形態１では、工場出荷時に、ポリゴン面周期の走査ラインの変動量を測定し、上下隣接画素の有無と各ポリゴンミラー１０５の反射面に対応した設定光量を定める。こうして得られたデータは、ポリゴン面特定部３２０により特定される反射面に対応付けてメモリ３２１に格納される。ここでポリゴン面特定部３２０は、ポリゴンミラー１０５の各面に対応してメモリ３２１からデータ読み出すように、次にレーザ光による走査を行うポリゴンミラー１０５の反射面を特定する。

また本実施の形態では、ポリゴン面特定部３２０として、ポリゴンミラー１０５の各反射面に対応したＢＤ信号の周期を検出し、その周期差からポリゴンミラー１０５の反射面を特定する方法を用いている。

図７は、例えば１０の反射面を有するポリゴンミラーの各反射面毎のＢＤ信号の周期をグラフ化して表した図で、縦軸はＢＤ信号の一周期付近の時間軸を拡大して表記している。

本実施の形態において、ＢＤセンサ１０７へのレーザ光の入力は、ポリゴンミラー１０５の回転時に、各反射面に対して必ず１回発生する。そしてＢＤ信号の発生タイミングに基づいて、画像の主走査方向の描画位置の制御と、ポリゴンミラー１０５の回転制御を行っている。

図７に示すようなＢＤ信号の周期（ＢＤ周期）のばらつき要因としては、ポリゴンミラー１０５の角度分割誤差等の面精度によるものが考えられる。これはポリゴンミラー１０５の製造工程で発生し、ポリゴンミラー１０５のそれぞれが固有の周期ばらつきを有することに起因している。また、このＢＤ周期のばらつきは、ポリゴンミラー１０５の形状に由来するものである。このため、このばらつきはポリゴンミラー１０５の回転周期で繰り返され、それぞれのＢＤ周期同士の差分を比較することによりポリゴン面を特定することができる。このＢＤ周期のばらつき要因としては、その他にＢＤセンサ１０７でのレーザ光の取り込み時に発生するジッタと、ポリゴンモータの回転むらが考えられる。しかし、このＢＤセンサ１０７によるジッタは周期性がなく変動量は微量であり、また、ポリゴンモータの回転むらは長周期の変動となる。よって、ポリゴンミラーの面毎で変動するＢＤ周期の差分を比較する方式では、これらＢＤセンサ１０７によるジッタとポリゴンモータの回転むらによるＢＤ周期のばらつきに影響されずポリゴンミラー１０５の各面を特定できる。

尚、ポリゴンモータが高速で回転する場合や、面分割誤差が小さいポリゴンミラーではＢＤ周期の差分が小さくなる。このため、ＢＤ周期の差分でポリゴン面を特定するのが困難となるが、ポリゴンミラーを低速で回転させることにより、その差分を拡大して面の検出精度を上げることが可能である。

またポリゴン面特定部３２０に、ポリゴン面の周期を計測するためのカウンタを設け、このカウンタによりＢＤ信号の発生数を計数する。そして前述の方法で一度ポリゴンミラーの反射面を特定した後、このＢＤ信号の発生数をカウントして光走査を行う反射面を特定することもできる。これにより、一旦モータの回転速度を低速にしてポリゴン面を特定した後、そのポリゴンモータの回転速度を上げても、ＢＤ信号をカウントすることによりポリゴン面を特定することが可能となる。

その他、ポリゴンミラーの反射面の特定精度を上げる方法としては、製造時においてポリゴンミラーが面分割差を持つように加工してもよい。但し、面分割差が大きいと主走査方向の描画位置がポリゴンミラーの面毎にずれることが懸念されるため、面分割差の大きさを決めるときは主走査方向の描画位置を考慮する必要がある。

このようにして図３に示す半導体レーザ駆動回路３０５、画像処理装置３０１、露光量設定部３１９によれば、画像情報に応じてパルス幅変調（ＰＷＭ）により１画素内で露光量の多値制御を行うことが可能になる。またポリゴンミラーの反射面と、対象画素の上下隣接画素の有無に対応して、画素単位でレーザ光の発光光量を切り換えることができる。次に本実施の形態の効果について説明する。

図８（Ａ）〜（Ｃ）は、シングルビームで１０面のポリゴンミラーを用いた場合、面倒れ量が大きく走査ラインの変動が大きい条件で、副走査方向に孤立する１画素（記録画素）と、１０画素が連続する画像を描画した時の副走査方向の光量分布を説明する図である。ここでは効果をより分かりやすくするため、面倒れによる走査ラインの変動が著しく悪い例を挙げている。図において、８０１は副走査方向に孤立する１画素の光量分布、８０２は１０画素が連続する場合の光量分布を示している。

図８（Ａ）において、実線で表される光量分布は、ポリゴンミラーの面周期で変動する系で、全ての走査ラインを同一光量で描画した場合の光量分布を示す。ここで点線で描かれた光量分布は、走査ラインの変動がない場合の理想値を表している。

このように面倒れによる走査ラインの変動が発生した場合は、点線で示す理想値に対して光量分布が異なってしまう。特に８０２で示すように、１０画素連続で描画した場合の光量むらが大きいことが分かる。一方、孤立画素に対しては、走査ラインの変動により重心位置が副走査方向にずれているが、光量分布のピークや形状は理想値に略等しい。

図８（Ｂ）の実線は、連続して画素を描画（記録）したときの記録画素の光量分布が均一になるように、各走査ラインの露光量をポリゴンミラーの面周期で各ライン毎に設定した場合の光量分布を示している。このような補正を行うと、隣接画素がある場合の光量は略均一となっているが、孤立画素、及び、上下に隣接画素がない場合には、光量が不安定になっている。

図８（Ｃ）の実線は、本実施の形態に係る補正を行った場合の光量分布を示している。この場合、孤立画素は常に基準光量で露光されるため、ポリゴンミラーの反射面に拘わらず光量が変動しない。また１０画素が連続する画像に対しては、上に隣接画素がない場合、上下に隣接画素がある場合、下に画素がない場合で、それぞれ最適となる光量設定が可能であり、略理想値に近い光量分布が得られる。

以上説明したように本実施の形態１によれば、隣接画素の有無とポリゴン面毎に変動する走査ラインの変動分を考慮してレーザの露光量を制御できる。

また装置の大型化や大幅なコストアップを招くことなく、連続画像における画像中の濃度むらをなくすとともに、副走査方向に孤立した画素、及び、連続画像の端部画素に対しても安定した光量で画像形成が可能となる。

また画素毎にレーザ光量を切り換えて露光量を制御しているため、ＰＷＭ信号だけでレーザ光量を制御する構成と比較してスポットの主走査方向への変動量が少なく、主走査方向への影響を抑えることができる。

また本実施の形態１では、孤立画素、連続画素、連続画像端部の記録画素への効果について主に説明した。しかし、孤立画素（主走査方向孤立ライン）以外にも、副走査方向に２画素、３画素が連続する画像（２ドット、２ライン、３ドット、３ライン）に対しても、露光量の変動を抑えるようにレーザ光量を設定することで更に画像を安定化できる。その方法としては、例えば画像処理装置において、描画画素に対して上下隣接画素の有無を判別するとともに、対象画素の上下に連続するドット数を判別し、その連続するドット数が一定値以下の画像に対しては基準光量で露光する。このように露光量を設定した場合、孤立ドット以外の２ドット（２ライン）、３ドット（３ライン）において、孤立ドットの場合と同様に露光量を安定化することができる。また、電流源を更に多段にすることで、２ドット、３ドットの形成時における光量の最適設定も可能となる。

［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の形態２に係る半導体レーザの駆動を説明するブロック図である。ここでは４つの半導体レーザにより一走査で同時に４本のレーザ光による露光走査を行っている。この場合のレーザ光は、画像情報に応じてパルス幅変調（ＰＷＭ）により１画素内で多値制御が行われるとともに、走査ラインの粗密と上下隣接画素の有無に応じてレーザ光量が制御される。以下にその詳細を説明する。

半導体レーザ駆動回路９０６〜９０９のそれぞれは、前述の実施の形態１に係る半導体レーザ駆動回路３０５（図３）と同様の構成を有している。各半導体レーザ駆動回路は、それぞれ半導体レーザ９１０（ＬＤ１）、半導体レーザ９１１（ＬＤ２）、半導体レーザ９１２（ＬＤ３）、半導体レーザ９１３（ＬＤ４）と接続している。露光量設定部９１４は、前述の実施の形態１の露光量設定部３１９（図３）と同様の構成を有している。即ち、４つの半導体レーザ駆動回路の各々に対応して、メモリ３２１と、増幅器３２２〜３２４、及びポリゴン面特定部３２０を有している。４つの半導体レーザ駆動回路の各々に対応する電流源の電流値を設定する増幅器の出力は、信号線９２４〜９２７を介して各半導体レーザ駆動回路の３つの電流源（３０７〜３０９）に接続されている。即ち、信号線９２４〜９２７のそれぞれは、３本の信号線を有している。

画像処理装置９０１は、各画素の濃度を示す画像情報を４つのラインに分けて出力する。即ち、画像情報は、画像処理装置９０１からバスライン９１９を介してＰＷＭ信号生成部９０２〜９０５に入力される。これによりＰＷＭ信号生成部９０２〜９０５のそれぞれは、各ラインに対応して各レーザの発光タイミングを制御するＰＷＭ信号を生成する。こうして各ＰＷＭ信号生成部で生成されたＰＷＭ信号は、各対応する信号線９２０〜９２３を介して半導体レーザ駆動回路９０６〜９０９に入力される。

各半導体レーザ駆動回路では、前述の実施の形態１と同様に、ＰＷＭ信号をセレクタ３０６で切り替え、上下隣接画素有り、上のみ隣接画素有り、下のみ隣接画素有り、上下隣接画素なしの４パターンに１対１で対応して電流源を選択的に切り換える。画像処理装置９０１は、描画対象画素に対して、上下隣接画素有り、上のみ隣接画素有り、下のみ隣接画素有り、上下隣接画素なしの４パターンを判別指示する２ビットのセレクト信号３０４を出力している。このセレクト信号３０４は、各信号線９１５〜９１８を介して各半導体レーザ駆動回路のセレクタ３０６に供給されている。各電流源の出力設定（ＡＰＣ）は、ライン間の非画像領域において順次設定される。

以上説明した画像処理装置９０１、露光量設定部９１４、半導体レーザ駆動回路９０６〜９０９は、４つの半導体レーザ９１０〜９１３を用いて４本の主走査ラインを同時に描画する場合でのレーザ露光量の制御構成を示す。尚、この実施の形態２においても、ポリゴン面周期の走査ラインの位置変動と、上下隣接画素の有無に応じて露光量を設定している。よって、ビーム数（レーザ光の本数）に応じて回路規模が増えているが、各々の半導体レーザ駆動回路は前述の実施の形態１の構成と同様に動作する。但し、実施の形態１に係るシングルビームによる画像形成時と、複数ビームでの画像形成時とでは、走査ラインの位置変動の様子に違いがあるため露光量の設定値に違いがある。

図１０（Ａ）は、感光体ドラム上におけるレーザのスポットの並びを説明する図である。

各主走査ラインにおけるレーザ光によるスポットは、所定の間隔で均等に配置されることが好ましいが、光学系の組み立てや調整工程において副走査方向のピッチ間距離ｄ１，ｄ２，ｄ３に誤差が発生する場合がある。特に、シングルビームの半導体レーザを機械的に４個配置した光学系や、ツインビームの半導体レーザを機械的に２個配置した光学系においては、副走査方向のピッチ間の調整時に誤差が生じやすい。

図１０（Ｂ）は、ライン間隔が均一でない状態で４ビームによる描画を行った際の走査ラインを示す図である。尚、この図１０では、各レーザ９１０〜９１３（ＬＤ１〜ＬＤ４）による走査ラインをＬＤ１〜ＬＤ４で示している。

ここで走査ラインＬＤ１とＬＤ２、ＬＤ２とＬＤ３、ＬＤ３とＬＤ４の間隔をそれぞれｄ１，ｄ２，ｄ３とする。この場合、一回の走査で４ラインを同時に描画するため、ポリゴンミラーの面倒れ、軸倒れ等による走査位置変動が起こったとしても、４つのレーザで同時に形成された４走査ライン同士の相対的な間隔は変動しない。

一方、走査ラインＬＤ４と、次の主走査により形成されるラインＬＤ１との間隔は、ポリゴンミラーの面倒れ、軸倒れにより走査ラインの変動が発生する光学系では、ポリゴンミラーの面毎に変動する。

図１１は、本発明の実施の形態２に係るメモリ３２１のデータ構成を説明する図である。

いま走査ラインＬＤ１に注目すると、ＬＤ１とＬＤ２との間隔は常に一定であるのに対して、ＬＤ１とＬＤ４との間隔はポリゴンミラーの面毎に変動する。このため走査ラインＬＤ１の上に隣接する画素がある場合（ＬＤ４の描画画素と隣接する場合）は、ポリゴンミラー面毎に光量設定が必要となる。しかし、ＬＤ１の上に隣接画素がない場合は、ＬＤ１とＬＤ２とのピッチ間隔に応じた光量設定を行えばよい。

次に走査ラインＬＤ２に注目すると、この走査ラインＬＤ２では、上下隣接画素との走査ライン間隔はＬＤ１，ＬＤ３とのピッチ間隔によって決まるため、ピッチ間隔に応じた光量設定を行えばよい。また走査ラインＬＤ３も同様に、走査ラインＬＤ２，ＬＤ４とのピッチ間隔に応じた光量設定を行えばよい。次に走査ラインＬＤ４に注目すると、ＬＤ４とＬＤ３との間隔は常に一定である。一方、走査ラインＬＤ１との間隔は、前述のようにポリゴンミラーの面毎に変動する。このため走査ラインＬＤ４の描画画素の下に隣接画素がある場合（ＬＤ１の描画画素と隣接する場合）は、ポリゴンミラー面毎に光量設定が必要となる。そうでない場合は、ポリゴンミラー面毎の走査ラインの間隔変動がないため、ＬＤ３とのピッチ間隔に応じた光量設定を行えばよい。

従って、図１１に示すように、各レーザ（ＬＤ１〜ＬＤ４）において、レーザＬＤ２，ＬＤ３は、それぞれ上下のＬＤ１，ＬＤ３とのピッチ間隔、ＬＤ２，ＬＤ４とのピッチ間隔に対応したデータ（data2，data3）により制御できる。またレーザＬＤ１，ＬＤ４においては、それぞれ上、或は下に隣接する画素がある場合に、ポリゴンミラーの面毎の光量を設定している。

このように本実施の形態２によれば、ポリゴン面倒れ、軸倒れに起因する走査ラインの間隔変動が引き起こす光量むらをなくすことができる。同時に、マルチビームによる画像形成を行う際に発生するレーザピッチ間の誤差による光量むらも補正することができる。これにより、マルチビーム露光系においても安定した画像形成を行うことができる。

［実施の形態３］
図１２は、本発明の実施の形態３に係る半導体レーザ駆動回路１２０７、露光量設定部１２０２を中心としたレーザ光量の制御構成を説明する図である。

この実施の形態３では、画像情報（濃度）と周辺画素情報、走査ライン変動量に応じて、パルス幅変調（ＰＷＭ）により１画素内でレーザ光量の多値制御を行い、階調制御と走査ライン位置変動に対するレーザ光量の設定を同時に行うことを特徴としている。

半導体レーザ駆動回路１２０７では、電流源１２０８と電流源１２０８の出力電流を半導体レーザ１２０１に供給するか、しないかをオン／オフするスイッチ１２０９により発光パルス幅が制御されている。この半導体レーザ１２０１は前述のレーザ３１５と同様のものである。ＡＰＣ回路３１８は、フォトダイオード３１６により検知された半導体レーザ１２１０の発光光量が常に一定となるように電流源１２０８の出力制御を行っている。半導体レーザ１２１０の駆動において、ＰＷＭ信号生成部１２０６で生成されたＰＷＭ信号により１画素内でパルス幅が制御される。本実施の形態３に係る半導体レーザ駆動回路１２０７では、半導体レーザ１２１０の発光輝度は常に一定であり、ＰＷＭ信号によるパルス幅の制御により画素内での露光量制御を行うものである。

次にＰＷＭ信号の設定方法について説明する。

本実施の形態３に係るＰＷＭ信号は、走査ライン位置の変動量、画像濃度情報、隣接画素情報に応じてパルス幅が設定される。走査ライン位置検出部１２０３は、レーザ光の走査ラインの副走査方向の走査位置を検出する。位置変動量算出部１２０４は、１回前の走査ラインの走査位置と、走査ライン位置検出部１２０３で検出した現ラインの走査位置とを比較する。この比較結果は、走査ラインの粗密を示している。

次に走査ライン位置検出部１２０３による走査ラインの位置検出方法について詳しく説明する。

走査ラインの副走査方向での位置検出方法としては、走査ライン上の非画像領域に位置検出素子を配置してレーザ光の走査位置を検出する方法がある。この位置検出素子には、受光素子の前に三角スリットを配置したものや、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）等の光スポットの位置を検出する素子がある。

図１４は、走査位置を検出するための三角スリットを配置した例を示す図である。

この場合、走査ラインの位置は、受光素子が検出した信号のパルス幅ｗ１、ｗ２に基づいて検出されるため、このパルス幅を測定することで走査ラインの副走査方向の位置を求めることができる。

次に、この位置検出素子の配置について説明する。

この位置検出素子の配置場所としては、画像領域に影響を与えない位置に配置する必要がある。従って、ＢＤセンサ１０７付近に配置するか、もしくは、ＢＤセンサ１０７と同一のセンサを用いて主及び副走査位置の検出を同時に行う方法が考えられる。例えば三角スリットを使用した検出方式では、主及び副走査方向の位置検出が可能である。

次にセンサに対する光学素子の配置について説明する。

図１５（Ａ）は、レーザから感光体ドラムまでのレーザ光の光路を示す図である。また図１５（Ｂ）は、光学系内部に位置検出部を設けた時の検出部に入る光の光路を示す図である。尚、この図１５において、図１と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略する。

感光体ドラム１０８へのレーザ光の光路は、ポリゴン面の角度が変動することで変化するが、レンズの面倒れ補正効果により感光体ドラム１０８への副走査方向への変動を軽減できる。

図１５（Ｂ）に示すように、ポリゴン面の直後でレンズ系を介さずに、位置検出素子に直接レーザ光を入光させる。これにより、実際の感光体ドラム１０８での走査ライン位置の変動に対して、その変動量を拡大して検出することが可能となり、走査ラインの副走査方向での位置検出の精度を向上できる。但し前述したように、同一のセンサで位置を検出する場合には、主走査方向に共役となるレンズをポリゴン面の後に配置する必要がある。以上、走査ラインの副走査方向の位置検出について説明した。

次に、画像情報と隣接画素情報について説明する。画像情報と隣接画素情報は、画像処理装置１２０１で生成される。画像情報は、各画素の濃度を多値階調で表現したものであり、隣接画素情報は、上下の記録画素の有無を示す２ビットの信号である。これら走査ラインの位置変動量と前述の画像情報、隣接画素情報は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１２０５に入力される。

図１３は、本実施の形態３に係るルックアップテーブルを利用したＰＷＭ情報を得る構成を示す図である。

このＬＵＴ１２０５は、各画素の濃度情報、隣接画素の有無を示す隣接画素情報、及び走査ラインの粗密（位置変動量）を入力し、それらに対応するパルス幅情報を出力する。このパルス幅情報は、ＰＷＭ信号生成部１２０６に送られる。ＰＷＭ信号生成部１２０６は、このパルス幅情報に応じたパルス幅のＰＷＭ信号を出力する。

このように本実施の形態３では、ＰＷＭ信号のパルス幅は、各画素における濃度、隣接画素の有無、走査ラインの粗密に対応して設定され、このＰＷＭ信号により半導体レーザの発光量を制御することで、各画素における露光量が設定される。

本実施の形態３では、ＰＷＭ信号は各画素における濃度、隣接画素の有無、走査ラインの粗密に対応して設定され、このＰＷＭ信号により半導体レーザの発光パルス幅を制御することで、各画素における露光量が設定される。ここではＰＷＭ信号によりレーザ露光量を設定しているため、走査ラインの粗密によりスポットが主走査方向に変動することが懸念される。しかし、ポリゴン面周期の光量むらに対しては、輝度を変調した場合と同様の効果が得られることが確認されている。

また、輝度を変調した場合と比較して、単純な構成で実現可能であり、ＰＷＭ信号生成部１２０６の時間分解能が十分あれば、より多くの画像パターンに対して、より細かいレーザ光量を設定する場合でも、簡単な構成で対応できる。

次に、より多くの画像パターンに対するレーザ光量設定が必要となる場合について説明する。

図１６（Ａ）（Ｂ）は、光スポットが多重に重なるように配置されている例を示し、（Ａ）は、それらスポットの重なりを示し、（Ｂ）は副走査方向のスポットの重なりを表している。このように、スポット１に対して隣接するスポットと、更にその隣のスポットが重なっている。この場合、走査ラインの位置変動の影響は、隣接画素だけではなく２つ隣の画素にまで影響を与える。そのため隣接画素の有無と２つ隣の画素の有無を含む、１６通りのパターンに対して光量設定を行うことが好ましい。

本実施の形態３では、ＬＵＴ１２０５の入力情報として隣接画素情報が２ビットであったところを、４ビットの周辺画素情報を入力するようにＬＵＴ１２０５を対応させる。こうして、１６通りの画像パターンに対するレーザ光量を設定することができる。尚、本実施の形態３では、位置検出部を設けた構成で説明している。しかし予め走査ライン位置情報が格納されたメモリからポリゴンミラーの反射面に対応したデータを読み出し、画像情報と周辺画素情報、走査ライン位置情報をＬＵＴ１２０５に入力してパルス幅情報を生成してもよい。但し、本実施の形態３に係る位置検出部を設けた構成では、画像形成装置内の昇温等により光学系に歪みが生じ、工場出荷時での走査ラインの変動特性に対して変動量が変化した場合においても、リアルタイムに補正できるという利点がある。

［実施の形態４］
図１７は、本発明の実施の形態４に係る半導体レーザ駆動回路１７１３、露光量設定部１７１７を中心としたレーザ露光量の制御構成を説明する図である。尚、この図１７において、前述の図３と共通する部分は同じ記号で示している。

この実施の形態４では、画像情報に対してパルス幅変調（ＰＷＭ）により１画素内でレーザ光量の多値制御を行う。それと同時に、中間調画像に対しては走査ラインの粗密に応じてレーザ光の発光量を制御する。更に、それ以外の画素に対しては、一定のレーザ発光量で画像形成を行う。

露光量設定部１７１７、半導体レーザ駆動回路１７１３の構成とその動作は、前述の実施の形態１，２に係る露光量設定部、半導体レーザ駆動回路にほぼ等しい。但し、この実施の形態４では、画像形成時に選択される電流源が２段で構成されている。この２段の電流源は、連続画像に対してレーザ光量を均一にするためにポリゴン面毎に設定される電流源と、各走査ラインにおいて同一の発光輝度で発光する電流源と分かれている。電流源１７０８は、その出力電流により半導体レーザ３１５を発光させた時に、半導体レーザ３１５の発光光量が各走査ラインを平均した光量（基準光量）となるようにＡＰＣ回路１７１２により電流値が制御されている。

露光量設定部１７１７は、ポリゴンミラーの面毎に各面に対応した露光量設定データをメモリ１７１５より読み出して基準光量に対する増幅器１７１４の増幅率を決めている。こうして設定された増幅器１７１４の増幅率に従って電流源１７０７の出力電流値が設定される。またメモリ１７１５に格納される露光量設定データは、副走査方向に連続した画素の描画に際して、ポリゴンミラーの面毎に変動する走査ラインの位置変動を考慮し、光量むらが発生しないデータが設定される。

セレクタ１７０４は、画像処理装置１７００からのフラグ情報１７０３により、スイッチ１７０５，１７０６のいずれかを選択して、電流源１７０７，１７０８のいずれかからの電流を半導体レーザ３１５に供給する。画像処理装置１７００は像域分離処理部１７０１を有し、入力した画像情報の特徴から、各画素が中間調画像領域にあるかどうかを判別している。各画素の画像情報に、その判別結果を示すデータ（中間調判別フラグ：画像属性信号）を付与している。セレクタ１７０４は、この中間調判別フラグのフラグ情報１７０３により切り換えが制御されており、中間調画像領域ではスイッチ１７０５が選択されて電流源１７０７からの電流がレーザ３１５に供給される。また中間調画像領域でない場合は、スイッチ１７０６が選択されて電流源１７０８からの電流がレーザ３１５に供給される。これにより中間調画像においては走査ラインの変動に対してレーザ光量が均一になるように、ポリゴンミラーの面毎に露光量が設定される。一方、それ以外の画像では、常に一定のレーザ光量（基準光量）となるようにレーザの露光量が設定される。

本実施の形態４では、走査ラインの位置が副走査方向に変動する場合、最も強い影響を受ける中間調画像に対してポリゴンミラーの面毎のレーザ光量を設定する。これにより、中間調画像で問題となる光量むらをなくすことができる。

また中間調画像以外の画像では、一定のレーザ光量で画像を形成することにより、中間長画像以外の、例えばライン画像等で弊害が発生しないようにしている。

図１８は、走査ライン毎にレーザ光量を設定する際に、副走査方向のライン画像で発生するライン幅の変動を説明する図である。

１８００は、副走査方向にドットが連続する画像の理想的な像形成例を示している。これに対して１８０１は、走査ラインの副走査方向の位置（ライン間隔）変動により副走査方向にドット位置ずれが発生する例を示している。これに対して、１８０２で示すように、走査ライン間隔の粗密に応じてレーザ光量を変化させると、副走査方向に関してスポットの重心位置における光量分布は略均一になる。しかしこの場合は、主走査方向へのスポット変動も同時に発生するため、副走査方向のラインに関してライン幅が不安定になることがある。特に走査ライン間隔の変動量が大きく、レーザ光量の設定幅が大きいときはライン幅の変動が大きくなる。

これに対して本実施の形態４では、像域分離処理部１７０１により、描画される画素が中間調領域中にあるかどうかを判別している。これにより、走査ライン間隔の変動による光量むらが強く出る画像と、目立たない画像とを区別してレーザ光量を設定し、中間調とそれ以外の画像に対して各々安定したレーザ光量を設定している。

また本実施の形態４では、画像処理装置１７００で像域分離を行って階調画像を識別しレーザ光量を設定する場合で説明した。ここでは例として、輝度による露光量の設定と、ポリゴン面検知部によるメモリからレーザ光量の設定データを読み出す露光量設定部を示している。しかし、画像情報、画像の特徴、走査ラインの変動量から、前述の実施の形態３のように、ＬＵＴによりパルス幅情報を生成し、ＰＷＭによるレーザ光量の制御を行ってもよい。

［実施の形態５］
前述の実施の形態４に係る構成では、像域分離処理部１７０１において中間調画像であるかどうかを判別してレーザ光量の補正の有無を選択している。

次に本実施の形態５では、レーザ光量の設定幅に上限及び下限を設けてレーザ光量の変動幅を制限する構成について説明する。

図１９は、本発明の実施の形態５に係る半導体レーザ駆動回路３０５、露光量設定部１９１９を中心としたレーザ露光量の制御構成を説明する図である。尚、図３と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略する。

この実施の形態５では、画像パターンに応じてレーザ光量の設定値に上限及び下限値を設けている。

半導体レーザ駆動回路３０５は、描画画素の画像情報に基づきＰＷＭにより画素内での発光パルス幅を制御する。また描画画素の上下に隣接画素あり、上にのみ隣接画素あり、下にのみ隣接画素あり、上下隣接画素なしの４パターンに対応した電流源３０７〜３０９の出力電流値を画素毎に選択し、前述の４パターンに対応して輝度を制御している。また描画画素の画像情報、及び、上下の隣接画素の有無は、画像処理装置１９０１によって指示される。露光量設定部１９１９はポリゴン面特定部３２０でポリゴンミラーの反射面を特定し、反射面毎にメモリ３２１に記憶された補正データを読み出して、各増幅器１９２２〜１９２４の増幅率を設定する。こうしてＡＰＣ回路３１８によって基準光量に設定された電流源３１０の電流値に対する比率を決めることで、電流源３０７〜３０９のによるレーザ光量を決定している。

本実施の形態５では、像域分離処理部１７０１において中間調画像であるかどうかを判別し、その判別した画像の種類に応じて増幅器１９２２〜１９２４の増幅率の上限、下限値を設定する。即ち、本実施の形態５では、描画画素の露光量は、上下隣接画素の有無と、ポリゴンミラーの反射面、画像の特徴（中間調画像であるかどうか）によって決定され、画像の特徴に合わせて補正による光スポットの変動幅が制限される。尚、本実施の形態５では、増幅器に対して増幅率の上限、下限値を設定したが、電流源３０７〜３０９に対して上限、下限値を設定を行ってもよい。

図２０は、画像に応じてレーザ光量の設定幅に上限、下限値を定めた場合の光スポットの一例を示す図である。

中間調画像では、画像エッジ部分の揺らぎよりも中間調の均一性が求められるため、レーザ光量の設定幅に制限を設けていない。一方、ライン画像（線画像）では、スポットのバラツキによりライン幅が不安定になるため、上述した制限値を設けることでライン幅の変動を一定値以下に抑えている。この場合、走査ライン間隔のずれによる副走査方向の光量むらは完全には解消されないが、文字やライン画像では中間調を含む階調画像に比べて光量むらによる画像劣化が少なくなる。これにより、光量むらを抑えつつ、スポットのばらつきが略一定値以下となるようにレーザ光量を設定することで、画像の劣化を低減できる。

以上、画像の特徴に応じてレーザ露光量の設定幅を設ける方法について説明したが、画像の属性に応じて、よりスポットのばらつきを抑える方法としては、前述した画像の特徴に基づく方法の他に、左右隣接画素の有無により判別する方法がある。この方法の場合は、左右隣接画素の有無を画像処理装置１９０１により判別し、左右どちらか一方の隣接画素がない場合に、増幅器１９２２〜１９２４の増幅率に上限値及び下限値を設定する。これにより、光スポットのばらつきを抑えることができる。

図２１は、主走査方向に隣接する左右方向の画素の有無によりレーザ光量の設定幅に制限を加えた時の光スポットの一例を示す図である。

ここでは、画像のエッジ部分、及び、副走査方向に孤立するライン或はドットに対して、レーザ光量の設定幅に制限を加えている。これにより主走査方向、及び、副走査方向に連続する画素に対してレーザ光量を均一にできる。また主走査方向のラインに対しては基準光量で露光し、副走査方向のラインに対しては補正による光スポットのばらつきを抑えるようにレーザ光量を設定することができる。また像域分離処理部１７０１では、中間調画像以外に、文字画像、ライン画像、地図画像等の画像の特徴による像域分離を行い、各々の画像に対して適したレーザ光量を設定してもよい。

レーザ光をポリゴンミラーで偏向走査する一般的なレーザプリンタの像形成を説明する図である。 副走査方向の画像位置と光量分布との関係を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ駆動回路、露光量設定部を中心としたレーザ露光量の制御構成を説明する図である。 本実施の形態１に係るセレクタの切り換りタイミングとＰＷＭ信号、及び半導体レーザの駆動タイミングを説明する図である。 本実施の形態に係るセレクト信号の設定を示す図である。 本実施の形態に係るメモリに格納されたデータを説明する図である。 １０面を有するポリゴンミラーの各反射面毎のＢＤ信号の周期をグラフ化して表した図である。 シングルビームで１０面のポリゴンミラーを用いた場合、面倒れ量が大きく走査ラインの変動が大きい条件で、副走査方向に孤立する１画素と、１０画素連続する画像を描画した時の副走査方向の光量分布を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ駆動回路、露光量設定部を中心としたレーザ露光量の制御構成を説明する図である。 感光体ドラム上におけるレーザのスポットの並びを説明する図（Ａ）と、ピッチ間隔が均一でない場合、４ビームによる描画を行った際の走査ラインを示す図（Ｂ）である。 本発明の実施の形態２に係るメモリのデータ例を説明する図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体レーザ駆動回路、露光量設定部を中心としたレーザ露光量の制御構成を説明する図である。 本実施の形態３に係るルックアップテーブルを利用したＰＷＭ情報を得る構成を示す図である。 走査位置を検出するための三角スリットを配置した例を示す図である。 レーザから感光体ドラムまでのレーザ光の光路を示す図（Ａ）と、光学系内部に位置検出部を設けた時の検出部に入る光の光路を示す図（Ｂ）である。 光スポットが多重に重なるように配置されている例を示す図で、（Ａ）はそれらスポットの重なりを示し、（Ｂ）は副走査方向のスポットの重なりを表す。 本発明の実施の形態４に係る半導体レーザ駆動回路、露光量設定部を中心としたレーザ露光量の制御構成を説明する図である。 走査ライン毎にレーザ光量を設定する際に、副走査方向のライン画像で発生するライン幅の変動を説明する図である。 本発明の実施の形態５に係る半導体レーザ駆動回路、露光量設定部を中心としたレーザ露光量の制御構成を説明する図である。 画像に応じてレーザ光量の設定幅に上限、下限値を定めた場合の光スポットの一例を示す図である。 主走査方向に隣接する左右方向の画素の有無によりレーザ光量の設定幅に制限を加えた時の光スポットの一例を示す図である。

Claims (16)

1. 一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置であって、
   前記レーザ光を発生し感光体上での露光量を制御するレーザ発光手段と、
   注目画素が少なくとも、副走査方向に孤立する記録画素、副走査方向に連続する画像端部の記録画素、それ以外の記録画素のいずれかであるかを判別し、その判別結果を基に周辺画素情報を生成する周辺画素情報生成手段と、
   前記周辺画素情報と、副走査方向の光走査ラインピッチ変位量と、記録画素の画像情報に対応して、前記レーザ発光手段に対して露光量の設定を行う露光量設定手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置であって、
   前記レーザ光を発生し感光体上での露光量を制御するレーザ発光手段と、
   注目画素が、少なくとも中間調画像中にあるかどうかを判別する像域分離手段と、
   前記像域分離手段の判別結果より周辺画像情報を生成する周辺画像情報生成手段と、
   前記周辺画像情報と、副走査方向の光走査ラインピッチ変位量と、記録画素の画像情報に対応して、前記レーザ発光手段に対して露光量の設定を行う露光量設定手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置であって、
   前記レーザ光を発生し感光体上での露光量を制御するレーザ発光手段と、
   注目画素が少なくとも、副走査方向に孤立する記録画素、副走査方向に連続する画像端部の記録画素、それ以外の記録画素のいずれかであるかを判別した判別結果と、前記像域分離手段により少なくとも中間調画像中にあるかどうかを判別した判別結果を基に周辺画素情報を生成する周辺画素情報生成手段と、
   前記周辺画素情報と、副走査方向の光走査ラインピッチ変位量と、記録画素の画像情報に対応して、前記レーザ発光手段に対して露光量の設定を行う露光量設定手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記露光量設定手段は、前記レーザ光が複数の場合、前記複数のレーザ光による前記感光体上の副走査方向のピッチ間隔のずれ量に対応して露光量の設定を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記露光量設定手段は、
   ポリゴンミラーの反射面を特定する反射面特定手段と、
   ポリゴンミラーの反射面に対応して、前記レーザ光の光量に関する情報を記憶する記憶手段とを有し、
   前記記憶手段から読み出した情報に基づいて露光量の設定を行う請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記反射面特定手段は、前記レーザ光の走査時間変動を検出して前記反射面を特定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記反射面特定手段は、基準となる基準反射面を特定し、前記基準反射面からの前記レーザ光の走査回数を計数することにより、前記レーザ光を偏向するポリゴンミラーの反射面を特定することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記露光量設定手段は、
   光走査ラインの副走査方向の走査位置を検出する走査位置検出手段を有し、
   前記走査位置検出手段により検出された走査ラインの位置情報に応じて、露光量の設定を行う請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記レーザ発光手段は、
   前記露光量設定手段により、前記走査ライン間隔と前記周辺画像情報に対応してそれぞれ電流値が設定される複数の電流源と、
   前記複数の電流源のそれぞれに接続され、各対応する電流源から供給される電流を前記レーザ発生手段に供給する複数のスイッチング手段を有し、
   前記周辺画素情報に応じて前記複数のスイッチング手段のいずれかを選択し、記録画素の画像情報に応じて当該選択したスイッチング手段の駆動タイミングを制御し、前記記録画素におけるレーザ光輝度と発光時間を制御することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記露光量設定手段は、
    記録画素の画像情報と、前記周辺画素情報と、前記レーザ光により形成される前記走査ライン間隔に対応して、記録画素内でのレーザ発光時間を指示するパルス幅変調信号を生成し、
    前記レーザ発生手段は、前記パルス幅変調信号により、発光タイミング制御されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記露光量設定手段において、露光量の設定値に上限値、或は下限値の少なくともいずれかを設定する上下限値設定手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記上下限値設定手段は、前記記録画素の主走査方向に隣接する画素の有無に応じて前記上限値、下限値の設定を切り換えることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記周辺画素情報生成手段において、注目画素を含む画像に対して副走査方向へ連続する記録画素のドット数に基づいて前記周辺画素情報を生成することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置の制御方法であって、
    前記レーザ光を偏向するポリゴンミラーの反射面を特定する特定工程と、
    画像信号をパルス幅変調したＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ工程と、
    前記画像信号に含まれる像形成対象画素の周辺画素の配置状況を表す周辺画素情報を生成する生成工程と、
    前記ポリゴンミラーの反射面と前記周辺画素情報に対応して、前記レーザ光の光量に関する情報を記憶するメモリから読み出した前記情報と、前記ＰＷＭ信号とに基づいてレーザ発生素子を制御して前記像形成対象画素を形成する像形成制御工程と、
    を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
15. 一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置の制御方法であって、
    前記レーザ光を偏向するポリゴンミラーの反射面を特定する特定工程と、
    画像信号をパルス幅変調したＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ工程と、
    前記画像信号に含まれる像域を判定して各像域に対応する画像属性信号を発生する像域分離工程と、
    前記ポリゴンミラーの反射面に対応して、前記レーザ光による前記感光体上の走査ライン同士の間隔のずれを補正するための前記レーザ光の光量に関する情報を記憶するメモリから読み出した前記情報と、前記ＰＷＭ信号と前記画像属性信号とに基づいてレーザ発生素子を駆動して前記像形成対象画素を形成する像形成制御工程と、
    を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
16. 一つ又は複数のレーザ光をポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査することにより像形成を行う画像形成装置の制御方法であって、
    画像信号に含まれる像形成対象画素の周辺画素の配置状況を表す周辺画素情報を生成する生成工程と、
    前記周辺画素情報及び前記レーザ光により形成される主走査ラインの間隔の変位に対応して前記画素情報をパルス幅変調したＰＷＭ信号情報を記憶するテーブルを参照して、画像信号の画素情報、前記周辺画素情報及び前記変位に基づいて、前記画素情報をパルス幅変調したＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ工程と、
    前記ＰＷＭ信号に応じてレーザ発生素子を駆動して前記像形成対象画素を形成する像形成制御工程と、
    を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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