JP2017024247A - 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真方式を用いて、安定して画像を形成できる画像形成装置を提供する。【解決手段】露光部が感光体を露光するための画像データを生成する画像処理装置であって、画像データを入力する入力手段と、画像データに基づいて感光体上にレーザ光を照射する際の感光体ドラムにおける主走査方向の位置に応じて、画像データにおける各画素に対して、挿入する画素片の数を画素片数として決定する画素片数決定手段と、画素片数が１つ以上の場合、感光体ドラムにおけるレーザ光の強度分布に応じて、画像データにおける各画素に対して画素片数の画素片を挿入する位置を決定する位置決定手段と、画像データおよび位置決定手段により決定された画素片の挿入する位置に基づいて、露光部を制御するための露光信号を生成する生成手段と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成のための画像データを生成する画像処理技術に関する。

従来、レーザ光を回転多面体（ポリゴン）に照射し、その反射光で感光体上を露光して画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が広く用いられている。ポリゴンミラーと感光体との間には光学レンズであるｆ−θレンズが設けられている。ｆ−θレンズは、レーザビームの集光作用、走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正作用などの光学特性を有する。ｆ−θレンズを通過したレーザビームは、感光体の長手方向である主走査方向に等しい走査速度で結合走査される。しかしながら、このｆ−θレンズの製造上の誤差からの特性のズレにより感光体上へ照射される領域の長さが理想的な走査倍率からずれることがある。

そこで、主走査方向の走査倍率のずれを補正するために、画像データの１画素未満の画素（以降画素片と称す）を挿入もしくは削除する方法が提案されている。特許文献１では、主走査倍率を調整する際に複数の画素片のうちの少なくとも１つ以上を予め消灯画素片として設定しておき、走査倍率が大きい位置の画素に対しては消灯画素片を削除する方法について開示している。また、特許文献２では、画像有効エリアを５つのブロックに分割し、両端は画素片を挿入せず、その内側両方は画素毎に画素片を１つ挿入し、中央部では、画素毎に画素片を２つ挿入するように制御する方法について開示している。

特開２０１４−１０９６３６号公報 特開２００５−９６３５１号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された方法では、各画素において消灯画素片を挿入または削除する位置は考慮されていない。そのため、消灯画素片の挿入位置によって感光体表面に露光走査される光のぼけ量に変化が生じる場合がある。その結果、主走査方向における画質の均一性が劣化してしまう。

そこで本発明では、電子写真方式を用いた画像形成装置が安定して画像を形成できるように、画像データを適切に生成することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明は、電子写真方式を用いてレーザ光を含む露光部が感光体を露光することにより画像を形成するための画像データを生成する画像処理装置であって、画像データを入力する入力手段と、前記画像データに基づいて前記感光体上に前記レーザ光を照射する際の前記感光体ドラムにおける主走査方向の位置に応じて、前記画像データにおける各画素に対して、挿入する画素片の数を画素片数として決定する画素片数決定手段と、前記画素片数が１つ以上の場合、前記感光体ドラムにおける前記レーザ光の強度分布に応じて、前記画像データにおける各画素に対して前記画素片数の画素片を挿入する位置を決定する位置決定手段と、前記画像データおよび前記位置決定手段により決定された画素片の挿入する位置に基づいて、前記露光部を制御するための露光信号を生成する生成手段と、を有することを特徴とする。

本発明では、電子写真方式を用いた画像形成装置が安定して画像を形成できるように、画像データを適切に生成できる。

第１実施形態における画像処理装置の構成を示すブロック図 電子写真方式を用いた画像形成装置の詳細を示すブロック図 画像形成装置における光学系の概略を示す図 ずれ量テーブルを説明するための図 感光体上の走査幅の変化を示す図 走査スポット径を考慮せずに画素片パターンを決定した場合の結果を模式的に示す図 画素片のパターンと、走査スポット径の関係を説明する図 走査スポット径を考慮して画素片パターンを決定した場合の結果を模式的に示す図 画素片パターンテーブルを説明するための図 画素片パターン決定処理のフローを示す図 第２実施形態の画像処理装置の詳細を示すブロック図 ぼけ量テーブルを説明するための図 感光体上の走査スポット径の変化を示す図 第３実施形態の画像処理装置の詳細を示すブロック図 第４実施形態の画像処理装置の詳細を示すブロック図

以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例にすぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

＜第１実施形態＞
第１実施形態は、電子写真方式を用いて記録媒体に画像を形成する画像形成装置と、入力画像データを画像形成装置が出力可能な画像データに変換する画像処理装置とからなる画像形成システムを例に説明する。図１は、第１実施形態に適用可能な画像処理装置１の詳細な構成を示すブロック図である。画像処理装置１と画像形成装置２はインタフェース又は回路によって接続されている。画像処理装置１は例えば一般的なパーソナルコンピュータにインストールされたプリンタドライバである。その場合、以下に説明する画像処理装置１内の各構成は、コンピュータが所定のプログラムを実行することにより実現される。ただし、画像形成装置２が画像処理装置１を含む構成としてもよい。

［画像形成装置および画像形成］
まず、画像形成装置２について説明する。図２は、第１実施形態に適用可能な画像形成装置２の詳細な構成を示すブロック図である。画像形成装置２は、画像処理装置１から画像データを受け取るＣＰＵ２０１、記憶するためのＲＡＭ２０２、ＨＤＤ２０３を有する。画像形成装置２は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）４色の色材により画像を形成する。また、本実施形態における画像形成装置２はタンデム方式であり、各色に対応する画像形成部を有し、それぞれ独立して単色の画像を形成する。画像形成部はおもに、光源、露光器、像担持体となる感光体ドラム、帯電器、現像器を有する。以下に、電子写真方式による画像形成を説明する。

（１） 帯電工程
帯電器２１６，２１７，２１８，２１９を用いて、感光体ドラム２１２，２１３，２１４，２１５を所定電位に帯電する。帯電器２１６〜２１９による帯電電位は、感光体ドラム２１２〜２１５に対向する電位計２４１、２４２、２４３、２４４により電位を計測することで、所望の電圧になるよう制御される。

（２） 露光工程
駆動部２０４、２０５，２０６、２０７は、ＣＰＵから得られる画像データを、露光信号生成処理によって露光信号に変調し、露光信号に基づいて、露光部２０８、２０９、２１０、２１１それぞれを駆動する。露光部２０８〜２１１は、感光体ドラム２１２，２１３，２１４，２１５上を露光し、感光体ドラム上に静電潜像を形成する。

図３は、駆動部と露光部からなる光学系を示した概略図である。ここでは、駆動部２０４および露光部２０８からなる光学系を例に説明するが、それ以外の駆動部、露光部も同様の構成である。まず駆動部２０４は、レーザドライバ３１０、強度検知フォトディテクタ３０４（以下、強度検知ＰＤセンサ）、ビーム位置検知フォトディテクタ３０６（以下、ＢＤセンサ）からなる。強度検知ＰＤセンサ３０４は露光量を制御するために、レーザ光の強度を検知する。ＢＤセンサ３０６は、書き出しを制御するためにレーザ光の位置を検知する。露光部２０８は、発光素子３０１、コリメータレンズ３０２、ポリゴンミラー３０５からなる。

まず、発光素子３０１が駆動され、レーザ光を発する。レーザ光は、コリメータレンズ３０２により拡げられ、回転するポリゴンミラー３０５表面において反射することにより感光体上を露光走査する。本実施形態では、各画素の画素値に基づいて露光走査されたレーザ光による光の強度分布を「走査スポット」と呼ぶ。移動走査するレーザ光をＢＤセンサが検知すると、書き出し開始信号を発生させ、ＣＰＵ２０１に送信する。ＣＰＵ２０１は、書き出し開始信号を受けてから所定時間後に、画像データをレーザドライバ３１０に送る。レーザドライバ３１０は、画像データを変調して得られる露光信号に基づいて発光素子３０１を駆動し、感光体ドラム２１２上に静電潜像を生成する。なお、本実施形態におけるレーザドライバ３１０は、１画素未満のレーザ光の点灯または消灯を規定する画素片の位置を示す画素片パターン情報に応じてレーザ光の駆動を制御する。この詳細については後述する。

（３） トナー現像工程
感光体ドラム上の静電潜像は、現像器２２０、２２１、２２２、２２３によってトナーが付着されトナー像が生成される。

（４） 転写工程
転写ベルト２２８と各感光体ドラムの当接部において、転写手段である導電ローラ２２４、２２５、２２６、２２７に電圧を印加することにより、トナー像が感光体上から転写ベルト上へと一次転写される。転写ベルト２２８上に、ＣＭＹＫのトナー像を同期させて順次形成することでカラーのトナー像を形成する。次に記録媒体２３０と転写ベルト２２８が当接する２次転写ニップにおいて、２次転写ローラ２３０に電圧を印加することにより、カラーのトナー像がさらに記録媒体２３０上へと２次転写される。

（５） 定着工程
カラーのトナー像が表面に形成された記録媒体は、定着部２３２へと搬送される。加熱された定着部２３２は、記録媒体および記録媒体上のトナー像に対して、熱及び圧力を印加し、トナー像を記録媒体上に溶融定着する。

（６） 排紙工程
最終的に、カラー画像が形成された記録媒体は、定着部２３２を経て画像形成装置２から排出される。以上で、画像形成装置２における電子写真方式を用いた画像形成が完了する。

［画像処理装置］
画像処理装置における各構成について説明する。不図示の機器から画像出力命令であるプリンタ記述言語（ＰＤＬ）により記述されたデータ（以下、ＰＤＬデータ）を受信すると、ＰＤＬデータに基づいて画像データが描画される。画像データに対して各種画像処理を行い、画像処理した画像データを画像形成装置２に送信する。画像処理装置１は、画像生成部１０１、色変換処理部１０２、分版画像記憶部１０３、ハーフトーン処理部１０４、ハーフトーン画像記憶部１０５を有する。また、画像処理装置１は、各色のずれ量情報格納部１０６、画素片数算出部１０７、スポット径補正量算出部１０８、画素片位置決定部１０９、画素片位置情報格納部１１０、画素片位置情報記憶部１１１を有する。さらに画像処理装置１は、画素片位置情報付加部１１２、転送用バッファ１１３、画像データ転送部１１４を有する。

画像生成部１０１は、受信したＰＤＬデータをラスタライズし、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）からなる画像データを生成する。生成した各ＲＧＢの画像データは色変換処理部１０２に送られる。

色変換処理部１０２は、画像生成部１０１から受け取ったＲＧＢ毎の画像データを画像形成装置２が有する色材に対応するデータに変換する。ここでは、ＲＧＢ毎の画像データをＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）に対応する画像データに変換する。色変換処理部１０２は、各ＣＭＹＫに対応する画像データを分版画像記憶部１０３に記憶する。

ハーフトーン画像処理部１０４は、分版画像記憶部１０３から受け取る色変換後の画像データに対してハーフトーン処理を行い、ハーフトーン処理によって得られる各色のハーフトーン画像データをハーフトーン画像記憶部１０５に出力する。

画素片数決定部１０７は、ずれ量情報格納部１０６が保持するＣＭＹＫごとのずれ量テーブルを用いてずれ量情報を取得し、ずれ量情報に基づいて画素毎に走査倍率を補正するために挿入すべき画素片の数を決定する。なお本実施形態では、挿入する画素片は、レーザ光を点灯させない画素片である。また、画素片数として０を含んでも良い。

スポット径補正量算出部１０８は、ずれ量情報格納部１０６が保持する画素片数ＣＭＹＫごとのずれ量テーブルを用いてずれ量情報を取得し、ずれ量情報に基づいて画素毎のスポット径を補正するための補正量を算出する。

画素片位置決定部１０９は、画素片数決定部１０７が決定した画素片数の画素片を挿入する位置を、スポット径補正量算出部１０８が算出した補正量に基づいて決定する。画素片位置決定部１０９は、画素片位置情報格納部１１０が保持する画素片位置テーブルを参照する。その結果各画素には、画素片パターン情報として、レーザ光の点灯または消灯を規定する画素片のパターンを示す画素片パターン情報が生成される。ここでいう点灯を規定する画素片（点灯画素片）とは、画像データの階調を表現するための画素片を意味している。従って、対応する画像データにおける画素の画素値に応じて点灯あるいは非点灯となる画素片である。一方、消灯を規定する画素片（消灯画素片）とは、画像データの走査倍率を補正するための画素片を意味しており、必ず非点灯となる画素片である。

画素片位置決定部１０９によって得られる各画素の画素片パターン情報は、ＣＭＹＫごとの画素片パターン情報記憶部１１１に記憶される。ずれ量テーブル、画素片配置テーブル、及び画素片位置決定の詳細は後述する。

画素片パターン情報付加部１１２は、ハーフトーン画像記憶部１０５に格納されたＣＭＹＫごとのハーフトーン画像データに対して、画素片パターン情報を付加する。画素片パターン情報が付加されたハーフトーン画像データは、転送用バッファ１１３に出力され、画像データ転送部１１４により画像形成装置２に転送される。

次に、ずれ量テーブルについて説明する。図４は、ずれ量テーブルを示す。ここでいうずれ量とは、主走査方向について画像データにおける各画素の走査幅と、本来対応すべき目標の走査幅とのずれ量を意味している。図４の横軸は感光体ドラム長手方向の位置であり、縦軸は感光体ドラム上の１画素あたりの走査幅を示している。本実施形態では、感光体ドラム長手方向で最も大きい走査幅を基準Ｗとしている。

図５に、ｆ−θレンズを取り除いた場合のずれ量の変化の例を示す。ポリゴンミラー３０５が等速度運動をしているので、レーザ光はポリゴンミラー３０５の面から円弧を描くように走査する。この場合、単位時間あたりの回転速度θａ、θｂ、θｃ、θｄは、θａ＝θｂ＝θｃ＝θｄとなる。このとき、感光体ドラム面の軸上の単位時間あたりの走査幅を、それぞれＸａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄとすると、Ｘａ＞Ｘｂ、Ｘｄ＞Ｘｃという関係になる。この結果から、感光体ドラム上の１画素当たりの走査幅はドラム端部ほど大きくなり、中心部につれて小さくなることがわかる。このままでは、画像の端部と中心部の１画素の走査幅が異なるため、感光体ドラム上における各画素の実際の走査幅は、例えば図４に実線で示す曲線のようになる。そのため、１画素の走査幅が画像端部で間延びし、中央部で圧縮されたような画像が形成される。

そこで、画像データにおいて中心部に対応する画素に対してより多くの消灯画素片を挿入することにより擬似的に１画素の走査幅を広げる。一方画像データにおいて端部に対応する画素に対しては消灯画素片を挿入しないまたは削除する。これにより、ｆ−θレンズなしに感光体ドラム上での走査幅を均一にすることができる。本実施形態では、１画素に対応する感光体ドラム上の走査幅が最も大きくなる走査幅を、目標走査幅Ｗとなるように設計されている。
図４中の点線は各画素番号にとって目標とする感光体ドラム上の走査幅である。以上のような図４が示すずれ量テーブルは、画素番号が入力されると、感光体ドラム上における基準の走査幅Ｗと、実際に露光される走査幅との差分をずれ量Ｌとして読み出すことができる。

本実施形態では、このようなずれ量テーブルを色毎に１つずつ保持している。各色は独立して画像形成部が設計されているので、ずれ量テーブルはそれぞれ異なる。さらに副走査方向に応じて、走査倍率の変動が変わることがわかっている場合は、１つの色につき複数のずれ量テーブルを保持し、副走査方向の位置に応じてずれ量テーブルを選択してもよい。なお、走査倍率の変動が色毎に変わらないことがわかっている場合には、各色で共通した１つのずれ量テーブルだけを保持してもよい。

本実施形態では、ずれ量テーブルは製造時に、感光体ドラム上を露光した時の単位時間当たりの走査幅を計測し、計測結果に基づいて生成される。なお、主走査倍率の変動がｆ−θレンズを取り除いた場合の走査幅Ｘの理論値から大きく変わらない場合は、測定は行わずにドラム長手位置における単位時間当たりの走査幅Ｘに基づいて算出してもよい。

ここで挿入する画素片と走査スポット径との関係について説明する。まず図６は、走査スポット径を考慮せずに画素片を挿入した場合の露光結果を説明する図である。図６（ａ）は、ある画像データを露光した結果の一例を模式的に表す図である。ここでは１画素を太線で表しており、１画素あたりの４つの画素片により構成されている。それぞれ連続する３画素のうち中央の画素は４つの画素片全てが点灯画素片であり、左画素および右画素は４つの画素片全てが非点灯画素片である場合を示している。左に示す３画素は、走査倍率が１００％であり、１画素に対応する走査幅の目標値であるとする。中央に示す３画素は走査倍率が８０％であり、走査倍率が目標より小さい。そこで中央に示す３画素に対しては各画素に画素片を１つ挿入することにより、走査倍率が擬似的に広くなるように調整する。右に示す３画素は走査倍率が６７％であり、走査倍率がさらに目標より小さい。そこで右に示す３画素に対しては各画素に画素片を２つ挿入することにより、走査倍率が擬似的に広くなるように調整する。

ここで、走査倍率を調整するための画素片を、一律各画素の右端（主走査方向の末端）に挿入したとする。こ図６（ｂ）は、図６（ａ）が示す画像データに対して、消灯画素片を挿入した果を模式的に示した図である。それぞれ連続する３画素のうち、中央の画素に注目すると、左に示す３画素は画素片を挿入しないので、４つの点灯画素片からなる画素となる。中央の３画素の場合は、４つの点灯画素片と１つの消灯画素片からなる画素となり、右の３画素の場合は、４つの点灯画素片と２つの消灯画素片からなる画素となる。この際、補正前の走査倍率が狭い領域（中央３画素、右３画素）では各画素の点灯画素片の幅（走査幅）は狭いままであるため、走査スポット径は縮小される。図６（ｃ）は、図６（ｂ）が示す画像データに基づいて露光走査した場合の走査スポットの一例を模式的に表す図である。図中に点線で示す光量の分布は、各点灯画素片に対応する走査スポットの光量分布（以降、スポット形状とも言う）である。図中に実線で示すスポット形状は各画素片に対応する走査スポットが積算された積算走査スポッの光量分布である。点灯画素片数は同一であるため、各領域の積算走査スポットの総光量は均一となるはずである。しかしながら、補正前の走査倍率が狭い領域ほど、積算走査スポット径は狭くなり、補正前の走査倍率が広い領域ほど走査スポット径は広くなる（Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３）。その結果、記録媒体上に形成された出力画像において、主走査方向の位置に応じて濃度や色味、鮮鋭性、粒状性等の画質が異なってしまう。

そこで本実施形態では、少なくとも一つ以上消灯画素片を挿入する画素において、走査スポット径を考慮して、挿入する位置を決める。走査スポット径が広い場合には、点灯画素片が集中するように消灯画素片を挿入し、走査スポット径が広がらないようにする。一方、走査スポット径が狭い場合には、点灯画素片の分散が増大するように消灯画素片を挿入することで擬似的に走査スポット径を広げる。これにより、各画素の走査スポット径を略均一化して形成することができる。

図７は、４つの点灯画素片と２つの消灯画素片からなる複数の画素片パターンにおける点灯画素片の分散と、走査スポット径の関係を示すグラフである。横軸は、点灯画素片配置の標準偏差比（すべて画素内の末端に消灯画素片を挿入した画素片パターン＜１＞との標準偏差の比率）である。なお、標準偏差は主走査方向への点灯画素片の中心位置からのばらつきを示す。縦軸は、各画素片配置パターンに基づいて露光走査した場合の走査スポット径比率（画素片パターン＜１＞の走査スポット径に対する比率）である。グラフ中の黒点は、各画素片パターンの標準偏差比と走査スポット径比率の対応を示しており、走査スポット径比率は画素片パターンの標準偏差比に比例していることがわかる。また、グラフ中の白点は、目標とする走査倍率の画素における標準偏差比と走査スポット径比率の対応を示している。走査スポット径を均一化するためには、目標とする画素の標準偏差比（＝露光幅比１００％／６７％＝１．５）に近い画素片パターンで露光走査を行えば良い。この場合は、標準偏差比が最も近いパターンは図中＜３＞で示すパターンである。

つまり、１画素を構成する複数の画素片について、点灯する画素片と非点灯の画素片がある場合、走査スポット径を広げるためには、複数の画素片に非点灯画素片を分散するように配置する。具体的には、少なくとも１つの非点灯画素片を点灯画素片に挟まれる位置に配置する。さらに、注目画素の走査スポット径と目標とする走査スポット径の比に応じて、非点灯画素片の挿入位置を変更することで、複数の走査スポット径に対応することができる。このように本実施形態では、１画素に対応する画素片のパターンを走査スポット径に応じて決定し、挿入する画素片の位置を決める。

図８は、本実施形態における画像データに基づいて露光制御を模式的に示した図である。走査倍率が縮小されている領域では、目標とする画素の標準偏差比と近似するように、消灯画素片を点灯画素片の間に挿入する（点灯画素片を分散する）事で、走査スポット径のばらつきを抑制することができる（Ｓ１’≒Ｓ２’≒Ｓ３’）。

次に、画素片パターンテーブルについて説明する。図９（ａ）は、画素片パターンテーブルを示している。画素片パターンテーブルには、消灯画素片の挿入数Ｐｎ、およびスポット径補正量Ｓｒ（標準偏差比）に対応付けられた画素片パターン情報Ｆｎが格納されている。画素片パターン情報Ｆｎは、点灯および消灯画素片の配置を示す画素片パターン（図９（ｂ））と対応づいている。レーザドライバ３１０は画素片パターン情報に応じた消灯画素片の配置に基づいて露光信号を生成する。以上のような図９（ａ）が示す画素片パターンテーブルは、消灯画素片の挿入数Ｐｎ及びスポット径補正量Ｓｒが入力されると、対応した画素片パターン情報を読み出すことができる。

次に、各画素における画素片パターンの決定処理の詳細を説明する。図１０は、画素片パターン決定処理のフローチャートを示す図である。画素片パターン決定処理では、画像データにおける画素毎にレーザドライバ３１０が露光信号を生成する際に用いられる、画素片パターンを示す画素片パターン情報を生成する。なお、シアン（Ｃ）の画像データに対して処理をする場合を例に説明するが、その他の色（Ｍ、Ｙ、Ｋ）の画像データそれぞれについても同様の処理を適用すればよい。

まずステップＳ１００において、画素番号を示す変数を初期化する。

次にステップＳ１０１において、誤差量を初期化する。誤差量とは、注目画素の直前の画素までに画素片挿抜により主走査方向の走査倍率を調整した際に生じた誤差である。ある主走査ラインについて走査開始時には誤差量はないので０に初期化する。

次にステップＳ１０２において、画素片数決定部１０７は、注目画素について感光体ドラム上に目標とする走査倍率で露光するために、挿入すべき消灯画素片数を判定する。画素片位置決定部１０９は、ずれ量情報格納部１０６に格納されたシアン版のずれ量テーブルから注目画素位置ｋに対応する主走査ラインにおける目標走査倍率からのずれ量Ｌｋを取得する。次に以下の式（１）により、挿入すべき消灯画素片数Ｐｎを判定する。

ｉｆ（（目標走査倍率からのズレ量Ｌｋ＋誤差量）＜（画素片長×１／２））
Ｐｎ＝０
ｅｌｓｅｉｆ（（目標走査倍率からのズレ量Ｌｋ＋誤差量）＜（画素片長×３／２））
Ｐｎ＝１
ｅｌｓｅｉｆ（（目標走査倍率からのズレ量Ｌｋ＋誤差量）＜（画素片長×５／２））
Ｐｎ＝２
ｅｌｓｅｉｆ（（目標走査倍率からのズレ量Ｌｋ＋誤差量）＜（画素片長×（ｎ×２＋１）／２））
Ｐｎ＝ｎ
…（１）
直前の画素までに画素片挿抜により主走査方向の露光幅を調整した際に生じた誤差を、注目画素に分配することで、主走査方向全体の走査倍率を調整する。そこで式（１）の左辺は、注目画素について、感光体ドラム上における目標幅からの予測されるずれ量と、直前の画素までに画素片挿入により補正しきれなかった走査幅の誤差を示す。感光体ドラム上における目標位置からの予測されるずれ量が、画素片長×（（ｎ−１）×２＋１）／２）以上で、画素片長×（ｎ×２＋１）／２）よりも小さいと判断すれば、挿入すべき消灯画素片数Ｐｎをｎとして取得する。

次にステップＳ１０３において、スポット径補正量算出部１０８は、注目画素について感光体ドラム上に目標とする走査スポット径で露光するための補正量Ｓｒを算出する。まずスポット径補正量算出部１０８は、ずれ量情報格納部１０６に格納されたシアン版のずれ量テーブルから注目画素に対応する主走査位置ｋにおける目標走査倍率からのずれ量Ｌｋを取得する。以下の式（２）により、走査スポット径補正量して、補正量Ｓｒを算出する。

Ｓｒ＝（Ｗ＋Ｌｋ）／Ｗ …（２）
Ｗは基準となる走査幅である。

次に画素片位置決定部１０９は、ステップＳ１０４において、画素片パターン情報格納部１１０に格納された画素片パターンテーブルを参照し、消灯画素片数Ｐｎと、スポット径の補正量Ｓｒに基づいて、画素片パターン情報Ｆｎを取得する。

ステップＳ１０５において以下の式（３）により誤差量を更新する。

誤差量＝（目標走査倍率からのズレ量＋誤差量）−（画素片長×ｎ） …（３）
ステップＳ１０６において、主走査ラインにおいて画素番号Ｎまで処理が終わったかどうかを判定し、終わっていない場合はステップＳ１１１に進み、画素番号をインクリメントした上で、ステップＳ１０２に戻る。主走査ラインにおいて画素番号Ｎまで達している場合は、処理対象とする主走査ラインの処理を終了する。以上の処理を、画像データを構成する全ての主走査ラインに対して行う。以上で、画素片配置の決定処理が完了する。

画素片パターン情報付加部１１２は、ハーフトーン画像記憶部１０５から、画像データを構成する各画素の画素値（各画素に対する本来の露光幅を示す）を読み出す。次に、各色の画素片パターン情報記憶部１１１を用いて各画素に画素片パターン情報を付加して、各画素における画素値と画素片パターン情報を所定フォーマットに納めた出力画像データを生成する。出力画像データは、エンジン部にデータ送出を行うための転送用バッファ１１３に格納される。その後、画像データ転送部１１４は、画像形成装置２から送信される画像形成タイミング信号に同期して、転送用バッファ１１３に格納された出力画像データを画像形成装置２に送出する。

（画素片パターン制御）
画像形成装置２におけるレーザドライバ３１０は、画素毎に画素片パターン情報が付加された出力画像データに基づいて、実際に画素片パターンを制御する。前述の通りレーザドライバ３１０は、受け取った出力画像データを露光信号に変調し、発光素子３０１を駆動する。レーザドライバ３１０は、画素毎に画素片パターン情報に定められた位置に消灯画素片を挿入することにより、１画素が露光されたときの走査スポット径を調整するように、図９（ｂ）に示す画素片パターンで露光信号を生成する。本実施形態では、走査スポット径が拡大されてしまう画素については、点灯画素片が集中するように消灯画素片を挿入し、主走査スポット径が縮小されてしまう画素については点灯画素片が分散するように消灯画素片を挿入する。

以上のように第１実施形態において、画素毎に消灯画素片を挿入または削除することにより主走査方向走査幅を調整する。画素片を挿入する場合には、走査スポット径を考慮した位置に挿入する。主走査倍率およびスポット径を主走査方向の位置によらず均一にすることができる。

なお本実施形態では、ｆ−θレンズを取り除いた場合の形態を例に説明した。しかしながらｆ−θレンズを取り付けた場合であっても、現実には主走査方向の位置に応じた走査倍率の変動は発生する。従って、第１実施形態は、ｆ−θレンズを取り付けた場合の画像形成装置２であっても同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態では、各画素に画素片を挿入する（または挿入しない）場合のみについて説明した。もちろん、走査倍率を小さくするために、画素を構成する画素片を削除する方法と併用することもできる。この場合画素片数は、０以下の整数も設定できるようにし、所望の画素片パターンになるように画素片を削除すればよい。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、画素毎の感光体上の走査幅のずれ量に基づいて、走査スポット径の補正量を算出する例を示した。本実施形態では、感光体表面に結像する光強度分布のぼけ量（走査スポット径）の違いを考慮して走査スポット径を補正する補正量を算出する例を示す。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図１１は、第２実施形態に適用可能な画像処理装置１の詳細な構成を示すブロック図である。画像処理装置１は、ぼけ量情報格納部２０１を有する。スポット径補正量算出部１０８は、ぼけ量情報格納部２０１が保持する画素片数ＣＭＹＫごとのぼけ量テーブルを用いてぼけ量情報取得を行い、ぼけ量情報に基づいて画素毎に走査スポット径を補正するための補正量を算出する。

次に、ぼけ量テーブルについて説明する。図１２は、ぼけ量テーブルを示す。ここでいうぼけ量とは、主走査方向について感光体上に結像する走査スポット径を意味している。図１２の横軸は感光体ドラム長手方向の位置であり、縦軸は感光体ドラム上の走査スポット径を示している。ここで感光体ドラム上の走査スポット径とは、例えば露光強度分布を２次元ガウス分布で近似した際における、１／ｅ^２強度点で構成される円の直径を指す。本実施形態では、感光体ドラム長手方向で最も大きい走査スポット径を基準Ｖとしている。

図１３にｆ−θレンズを取り除いた場合の感光体ドラム上に結像する走査スポット径の変化の例を示す。図１３（ａ）に示すように、ポリゴンミラー３０５の面から感光体ドラムに向けてレーザ光（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５）を照射する。図１３（ｂ）に、このときの感光体ドラム面に結像する走査スポット径の変化を示す。図１３（ｂ）は、図１１（ａ）の点線で囲む領域の拡大図を示している。各レーザ光（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５）の幅Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５が略同一である場合、感光体ドラム上の走査スポット径（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５）は、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３、Ｓ５＞Ｓ４＞Ｓ３という関係になる。この結果から、ポリゴンミラー３０５が感光体ドラムの中央部に直交する線上に配置されている場合は、感光体ドラム上の走査スポット径はドラム端部ほど広くなり、中心部につれて狭くなることがわかる。このままでは、画像の端部と中心部の１画素の走査幅が異なるため、感光体ドラム上における各画素の実際の走査スポット径は均一にならず、面内の均一性が劣化した画像が形成される。

そこで、中心部に行くほど点灯画素片が分散するように消灯画素片を挿入することで擬似的に走査スポット径を拡げ、逆に端部に近づくにつれて点灯画素片が集中するように消灯画素片を挿入することで走査スポット径が広がらないようにする。
これにより、感光体表面に結像する光強度分布のぼけ量（走査スポット径）によらず、感光体ドラム上での走査スポット径を均一にすることができる。

図１２が示すぼけ量テーブルは、画素番号が入力されると、感光体ドラム上における基準のスポット径Ｖと、実際の走査スポット径との差分をぼけ量Ｍとして読み出すことができる。
本実施形態では、このようなぼけ量テーブルを色毎に１つずつ保持している。各色は独立して画像形成部が設計されているので、ぼけ量テーブルはそれぞれ異なるのが一般的である。さらに副走査方向に応じて、走査倍率の変動が変わることがわかっている場合は、１つの色につき複数のずれ量テーブルを保持し、副走査方向の位置に応じてぼけ量テーブルを選択してもよい。なお、走査倍率の変動が色毎に変わらないことがわかっている場合には、各色で共通した１つのぼけ量テーブルだけを保持してもよい。

本実施形態では、ぼけ量テーブルは製造時に、感光体ドラム上を露光した時の走査スポット径を計測し、計測結果に基づいて生成される。なお、主走査倍率の変動がｆ−θレンズを取り除いた場合の走査スポット径Ｓの理論値から大きく変わらない場合は、測定は行わずにドラム長手位置における走査スポット径Ｓに基づいて算出してもよい。

本実施形態の画素片パターン決定処理では、スポット径補正量算出部１０８は、注目画素について感光体ドラム上に目標とする走査スポット径で露光するための補正量Ｓｒを算出する。図１０に示す、ステップＳ１０３において、スポット径補正量算出部１０８は、ずれ量情報格納部１０６に格納されたシアン版のずれ量テーブルから注目画素に対応する主走査位置ｋにおける目標走査倍率からのずれ量Ｌｋを取得する。また、ぼけ量情報格納部２０１に格納されたシアン版のずれ量テーブルから注目画素に対応する主走査位置ｋにおける目標スポット径との差分であるぼけ量Ｍｋを取得する。以下の式（４）により、走査スポット補正量して、補正比率Ｓｒを算出する。

Ｓｒ＝（（Ｗ＋Ｌｋ）／Ｗ）×（（Ｖ＋Ｍｋ）／Ｖ） …（４）
Ｗは基準となる走査幅、Ｖは基準となる走査スポット径である。

このような形態により、感光体表面に結像する光強度分布のぼけ量が主走査位置で異なる場合であっても、面内の均一性劣化を発生させることなく画像を形成することができる。

＜第３実施形態＞
前述の実施形態では、製造時に計測したずれ量テーブルや、ぼけ量テーブルに基づいて、画素片数及びスポット径補正量を算出した。しかしながら、ずれ量やぼけ量の個体差が許容できるレベルの場合には、平均的なずれ量及びぼけ量に基づいて、あらかじめ算出した画素片数及びスポット径補正量のテーブルを保持しておけばよい。そこで、本実施形態では、画素片数テーブル、及びスポット径補正量テーブルを用いて画素片パターン決定処理を行う方法について説明する。図１４は、第３実施形態に適用可能な画像処理装置１の構成を示すブロック図である。第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

画素片数テーブル格納部３０１には、感光体ドラム上の主走査方向の位置に応じた画素片数が格納されている。スポット径補正量テーブル格納部３０２には、感光体ドラム上の主走査方向の位置に応じた補正量が格納されている。

本実施形態では、画素片数テーブル３０１から注目画素に対応する画素位置ｋにおける消灯画素片の挿入数Ｐｎを取得する。さらに、スポット径補正量テーブル格納部３０２から注目画素に対応する画素位置ｋにおけるスポット径補正量Ｓｒが取得される。

画素片位置決定部１０９は、画素片数テーブル３０１から取得した画素片数の画素片を挿入する位置を、スポット径補正量テーブル格納部３０２から取得した補正量に基づいて決定する。画素片位置決定部１０９は、画素片パターン情報格納部１１０が保持する画素片パターンテーブルを参照して、画素毎に画素片のパターンを決定し、挿入する画素片の位置を決定する。

画素片パターン情報付加部１１２は、ハーフトーン画像記憶部１０５から取得したハーフトーン画像データについて、画素番号に対応する画素片パターン情報を画素片パターンフラグテーブルから読みだす。このような形態により、画素片位置情報生成処理を簡易に行いつつ、同時に画素片パターンによる走査スポット径補正を行うことで、面内の均一性劣化を発生させることなく画像を形成することができる。

＜第４実施形態＞
前述の実施形態では、画素毎に画素片数とスポット径補正量を別々に取得して、画素片パターン決定処理を行う方法について説明した。本実施形態では画素片数とスポット径補正量の取得は行わず、主走査位置情報に応じた画素片パターン情報テーブル用いて画素片パターン決定処理を行う方法について説明する。図１５は第４実施形態に適用可能な画像処理装置１の構成を示すブロック図である。第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

画素片パターン情報テーブル格納部４０１には、感光体ドラム上の主走査位置における画素片パターン情報Ｆｎが格納されている。

本実施形態では、画素片位置決定部１０９は、感光体ドラム上の主走査位置を示す主走査位置情報に対応して画素片パターン情報テーブル格納部４０１から画素片パターン情報Ｆｎを取得する。このような形態により、画素片数とスポット径補正量それぞれに対応した算出部やテーブル格納部を用意する必要が無くなるため、メモリコストを大きく増大することなく、面内の均一性劣化を発生させることなく画像を形成することができる。

なお、前述の実施形態においては画像処理装置１にてハーフトーン画像データに画素片パターン情報を付加する構成で説明した。この例に限らず、例えば画像形成装置２にて画素片パターン情報を生成して受信したデータに画素片パターン情報を付加する構成でもよい。

＜その他の実施形態＞
本発明は、上述した実施例の機能を実現するソフトウェアのコンピュータプログラムコ
ードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても実現できる。この場合、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）がコンピュー
タが読み取り可能に記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによ
り、上述した実施例の機能を実現する。

Claims (8)

1. 電子写真方式を用いてレーザ光を含む露光部が感光体を露光することにより画像を形成するための画像データを生成する画像処理装置であって、
   画像データを入力する入力手段と、
   前記画像データに基づいて前記感光体上に前記レーザ光を照射する際の前記感光体ドラムにおける主走査方向の位置に応じて、前記画像データにおける各画素に対して、挿入する画素片の数を画素片数として決定する画素片数決定手段と、
   前記画素片数が１つ以上の場合、前記感光体ドラムにおける前記レーザ光の強度分布に応じて、前記画像データにおける各画素に対して前記画素片数の画素片を挿入する位置を決定する位置決定手段と、
   前記画像データおよび前記位置決定手段により決定された画素片の挿入する位置に基づいて、前記露光部を制御するための露光信号を生成する生成手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記位置決定手段は、前記画像データにおける注目画素について、前記注目画素の画素値に対応する点灯画素片が複数あり、前記画素片数決定手段により挿入する画素片は１つ以上とされ、かつ前記注目画素に対応する前記感光体ドラム上の位置における前記レーザ光の強度分布が目標とする分布よりも狭い場合、少なくとも１つは前記注目画素を構成する点灯画素片に挟まれる位置に新たな画素片を挿入することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記位置決定手段は、前記画像データにおける注目画素について、前記画素片数決定手段により挿入する画素片は２つ以上とされ、かつ前記注目画素に対応する前記感光体ドラム上の位置における前記レーザ光の強度分布が目標とする分布よりも狭い場合、前記注目画素を構成する画素片に中央の位置に分散して挿入することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記位置決定手段は、前記画像データにおける注目画素について、前記注目画素の画素値に対応する点灯画素片が複数あり、前記画素片数決定手段により挿入する画素片は２つ以上とされ、かつ前記注目画素に対応する前記感光体ドラム上の位置における前記レーザ光の強度分布が目標とする分布よりも狭い場合、挿入する画素片を連続して、前記注目画素を構成する点灯画素片に挟まれる位置に配置することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
5. 前記位置決定手段は、前記感光体上の主走査方向に異なる複数の位置ついて、挿入する画素片数と挿入すべき位置とを対応づけたテーブルを保持し、前記テーブルを参照して、画素片を挿入する位置を決定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像処理装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像処理装置と、
   電子写真方式を用いてレーザ光を含む露光部が感光体を露光することにより、記録媒体上に画像を形成する画像形成部とを有する画像形成装置。
7. コンピュータに読み込ませ実行させることで、前記コンピュータを請求項１乃至５の何れか一項に記載された画像処理装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
8. 電子写真方式を用いてレーザ光を含む露光部が感光体を露光することにより画像を形成するための画像データを生成する画像処理方法であって、
   画像データを入力し、
   前記画像データに基づいて前記感光体上に前記レーザ光を照射する際の前記感光体ドラムにおける主走査方向の位置に応じて、前記画像データにおける各画素に対して、挿入する画素片の数を画素片数として決定し、
   前記画素片数が１つ以上の場合、前記感光体ドラムにおける前記レーザ光の強度分布に応じて、前記画像データにおける各画素に対して前記画素片数の画素片を挿入する位置を決定し、
   前記画像データおよび前記位置決定手段により決定された画素片の挿入する位置に基づいて、前記露光部を制御するための露光信号を生成することを特徴とする画像処理方法。

Images