JP2023141873A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形成される画像の濃度ムラを抑える技術を提供する。【解決手段】画像形成装置は、補正情報に基づき第１画像データを補正して第２画像データを生成する手段と、主走査方向の異なる位置に配置された複数の発光素子を含み、第２画像データに基づき、回転駆動される感光体の主走査方向の１ラインを繰り返し露光することで感光体に静電潜像を形成する露光ヘッドと、を備え、第１画像データは、画像を構成する複数のドットそれぞれについて、露光ヘッドにより露光する露光ドットであるか、露光ヘッドにより露光しない非露光ドットであるかを示し、補正手段は、補正情報に基づき、画像を分割した複数の部分画像それぞれについて、複数のドットの内の部分画像に含まれる複数の第１ドットの中から第１変更ドットを選択し、第１変更ドットが露光ドットである場合、第１変更ドットを非露光ドットに変更することで第２画像データを生成する。【選択図】図１１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、回転駆動される感光体を露光することで感光体に静電潜像を形成し、当該静電潜像をトナーで現像することにより画像を形成する。なお、感光体の回転軸に平行な方向は主走査方向として参照される。特許文献１は、複数の発光素子を有するチップを主走査方向に複数個配列し、主走査方向の１ラインの露光を行う画像形成装置を開示している。特許文献１には、主走査方向において隣り合う２つのチップの光量差による濃度ムラを補正する構成が開示されている。

特開２０１８－１６７９号公報

しかしながら、光量差は、チップ間のみならず、チップ内の複数の発光素子間でも生じ得る。したがって、チップ間の光量差のみを補正しても、形成される画像には濃度ムラが生じ得る。即ち、特許文献１における構成により形成される画像には濃度ムラが生じる。

上記課題に鑑み、本発明は、形成される画像の濃度ムラを抑制することを目的とする。

本発明の一態様によると、画像形成装置は、感光体と、補正情報に基づき第１画像データを補正して第２画像データを生成する補正手段と、主走査方向の異なる位置に配置された複数の発光素子を含み、前記第２画像データに基づき、回転駆動される前記感光体の前記主走査方向の１ラインを前記複数の発光素子それぞれにより繰り返し露光することで前記感光体に静電潜像を形成する露光ヘッドと、前記感光体の静電潜像を現像して前記感光体に画像を形成する現像手段と、を備え、前記第１画像データは、前記画像を構成する複数のドットそれぞれについて、前記露光ヘッドにより露光する露光ドットであるか、前記露光ヘッドにより露光しない非露光ドットであるかを示し、前記補正手段は、前記補正情報に基づき、前記画像を分割した複数の部分画像それぞれについて、前記複数のドットの内の部分画像に含まれる複数の第１ドットの中から第１変更ドットを選択し、前記第１変更ドットが前記露光ドットである場合、前記第１変更ドットを前記非露光ドットに変更することで前記第２画像データを生成することを特徴とする。

本発明によると、形成される画像の濃度ムラを抑制することができる。

一実施形態による、画像形成装置の構成図。 一実施形態による、露光ヘッド及び感光体を示す図。 一実施形態による、露光ヘッドのプリント基板を示す図。 一実施形態による、発光チップ内における発光素子の配置の説明図。 一実施形態による、発光チップの平面図。 一実施形態による、発光チップの断面図。 一実施形態による、感光体におけるスポットを示す図。 一実施形態による、各発光チップの制御構成図。 一実施形態による、発光チップ内のブロック図。 一実施形態による、光量補正部のブロック図。 一実施形態による、光量補正部での処理の説明図。 一実施形態による、光量補正チャートを示す図。 一実施形態による、補正情報の生成処理の説明図。 一実施形態による、補正情報の生成処理の説明図。 一実施形態による、補正情報の生成処理の説明図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本実施形態による画像形成装置の概略的な構成図である。読取部１００は、原稿台に置かれた原稿を光学的に読み取って、読取結果を表す画像データを生成する。作像部１０３は、例えば、読取部１００によって生成された画像データに基づき、或いは、ネットワークを介して外部装置から受信する画像データに基づき、シートに画像を形成する。

作像部１０３は、画像形成部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄを有する。画像形成部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄは、それぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンのトナー像を形成する。画像形成部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄの構成は同様であり、以下では、総称して画像形成部１０１とも表記する。画像形成部１０１の感光体１０２は、画像形成時、図の時計回り方向に回転駆動される。帯電器１０７は、感光体１０２を帯電させる。露光ヘッド１０６は、画像データに応じて感光体１０２を露光し、感光体１０２に静電潜像を形成する。現像器１０８は、感光体１０２の静電潜像をトナーで現像する。感光体１０２のトナー像は、転写ベルト１１１上を搬送されるシートに転写される。なお、各感光体１０２のトナー像を重ねて転写することで、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンとは異なる色を再現することができる。

搬送部１０５は、シートの給送及び搬送を制御する。具体的には、搬送部１０５は、内部格納ユニット１０９ａ及び１０９ｂと、外部格納ユニット１０９ｃと、手差しユニット１０９ｄと、の内の指定されたユニットから画像形成装置の搬送路にシートを給送する。給送されたシートは、レジストレーションローラ１１０まで搬送される。レジストレーションローラ１１０は、各感光体１０２のトナー像がシートに転写される様に、所定タイミングでシートを転写ベルト１１１上に搬送する。上述した様に、転写ベルト１１１上を搬送されている間に、シートにはトナー像が転写される。定着部１０４は、トナー像が転写されたシートを加熱・加圧することによりトナー像をシートに定着させる。トナー像の定着後、シートは排出ローラ１１２によって画像形成装置の外部に排出される。なお、転写ベルト１１１の対向位置には、光学センサ１１３が配置されている。光学センサ１１３は、画像形成部１０１によって転写ベルト１１１に形成された色ずれ量を測定するためのテストチャートを検出する。テストチャートの検出結果に基づき不図示の制御部は、色ずれ補正制御を行う。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、感光体１０２及び露光ヘッド１０６を示している。露光ヘッド１０６は、発光素子群２０１と、発光素子群２０１が実装されるプリント基板２０２と、ロッドレンズアレイ２０３と、ロッドレンズアレイ２０３をプリント基板２０２に取り付けるハウジング２０４と、を有する。ロッドレンズアレイ２０３は、発光素子群２０１が射出した光を感光体１０２上に集光して、感光体１０２に所定サイズの結像スポット（以下、単に、スポットと表記する）を形成する。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、プリント基板２０２を示している。なお、図３（Ａ）は、コネクタ３０５が実装されている面を示し、図３（Ｂ）は、発光素子群２０１が実装されている面（コネクタ３０５が実装されている面とは反対側の面）を示している。本実施形態において、発光素子群２０１は、２０個の発光チップ４００－１～４００－２０を有する。発光チップ４００－１～４００－２０は、主走査方向に沿って、２列の千鳥状に配列される。より具体的には、発光チップ４００－（２ｋ－１）（ｋは１～１０までの整数）は、主走査方向に沿って一列に配置され、発光チップ４００－２ｋは、主走査方向に沿って一列に配置される。発光チップ４００－（２ｋ－１）の列の副走査方向における位置は、発光チップ４００－２ｋの列の副走査方向における位置とは異なる。なお、副走査方向は、感光体１０２が回転する方向に対応する方向である。また、副走査方向は、主走査方向に直交する方向である。以下の説明において、発光チップ４００－１～４００－２０を総称して発光チップ４００とも表記する。また、発光チップ４００－（２ｋ－１）を奇数列の発光チップ４００と表記し、発光チップ４００－２ｋを偶数列の発光チップ４００と表記する。各発光チップ４００は、複数の発光素子を有する。プリント基板２０２の各発光チップ４００は、コネクタ３０５を介して、制御部である画像コントローラ８００（図８）に接続される。

図４は、発光チップ４００の配置の説明図である。発光チップ４００において、主走査方向に沿って配列された７４８個の発光素子６０２が副走査方向に４セット配列されている。主走査方向において隣接する発光素子６０２のピッチは、１２００ｄｐｉの解像度に対応する約２１．１６μｍである。したがって、１セットの７４８個の発光素子の主走査方向の長さは約１５．８ｍｍである。なお、各セットは、４８００ｄｐｉの解像度に対応する約５μｍずつ主走査方向にシフトさせて配置される。また、偶数列の発光チップ４００と、奇数列の発光チップ４００とは、主走査方向においてオーバラップする様に配置される。偶数列の発光チップ４００の発光素子６０２と、奇数列の発光チップ４００の発光素子６０２との間隔Ｌｙは、例えば、約１０５μｍである。

図５は、発光チップ４００の平面図である。発光チップ４００は、複数の発光素子６０２を含む発光部４０４を備えている。発光部４０４は、発光基板４０２の上に形成される。また、発光基板４０２には発光部４０４を制御するための回路部４０６が設けられる。パッド４０８には、画像コントローラ８００と通信するためのラインが接続される。

図６は、図５のＡ－Ａ線での断面の一部を示している。発光基板４０２上には複数の下部電極５０４が形成される。隣接する２つの下部電極５０４の間には、長さｄｘのギャップが設けられる。下部電極５０４の上には発光層５０６が設けられ、発光層５０６の上には上部電極５０８が設けられる。上部電極５０８は、複数の下部電極５０４に対する１つの共通電極である。下部電極５０４と上部電極５０８との間に所定の電圧が印加されると、下部電極５０４から上部電極５０８に電流が流れることで発光層５０６が発光する。即ち、下部電極５０４は１つの発光素子６０２に対応して設けられている。下部電極５０４と上部電極５０８との間の長さｄｚに対して、長さｄｘを大きくすることで、隣接する下部電極５０４間のリーク電流を抑え、隣接する発光素子６０２の誤発光を抑えることができる。

発光層５０６には、例えば、有機ＥＬ膜を使用することができる。また、発光層５０６には、無機ＥＬ膜を使用することができる。上部電極５０８は、発光層５０６の発光波長を透過させる様に、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの透明電極で構成される。なお、本実施形態では、上部電極５０８の全体が発光層５０６の発光波長を透過させているが、上部電極５０８の全体が発光波長を透過させる必要はない。具体的には、各発光素子６０２（下部電極５０４に対応）からの光が射出される領域が発光波長を透過させれば良い。

図４を用いて説明した様に、１つの発光チップ４００は、主走査方向に沿って配置された複数の発光素子６０２のセットを４つ有し、副走査方向において隣接するセットの一方のセットは、他方のセットに対して主走査方向に５μｍだけシフトされる。感光体１０２の１ラインを露光する際、４つのセットは、感光体１０２の当該ラインを露光する様に、その発光タイミングが制御される。したがって、図７に示す様に、４つのセットの主走査方向における位置が略同じ４つの発光素子６０２は、５μｍずつシフトした位置で感光体１０２を露光する。この様に、各発光素子６０２によるスポットを互いにオーバラップさせることで、滑らかな静電潜像が形成される。なお、本実施形態ではセット数を４としたが、セット数は２以上とすることができる。

上述した様に、本実施形態の露光ヘッド１０６は、主走査方向に沿って２列の千鳥状に配列された２０個の発光チップ４００を有し、各発光チップ４００は、主走査方向に沿って配列された複数の発光素子６０２のセットを４つ有する。各セットは、副走査方向に沿って配置され、隣接するセットの内の一方のセットの主走査方向の位置は、他方のセットの主走査方向の位置に対して４８００ｄｐｉの解像度に対する５μｍだけシフトされる。露光ヘッド１０６の全体でみると、複数の発光素子６０２それぞれの主走査方向の位置は異なる。なお、複数の発光素子６０２の副走査方向の位置は同じではないが、感光体１０２の同じライン上を露光する様に、各発光素子６０２の発光タイミングは調整される。したがって、複数の発光素子６０２それぞれによるスポットは、感光体１０２上において、主走査方向の１ラインの上に約５μｍ間隔で形成され得る。以下の説明において、複数の発光素子６０２それぞれがスポットを形成する位置を"ドット"と表記する。また、ドットの位置で発光素子６０２を発光させる場合には、当該ドットを"露光ドット"と表記し、ドットの位置で発光素子６０２を発光させない場合には、当該ドットを"非露光ドット"と表記する。

図８は、画像コントローラ８００による各発光チップ４００の制御構成を示している。画像データ生成部８０１には、形成する画像の各画素の階調値を示す画像データが入力される。画像データ生成部８０１は、当該画像データに対して、ＣＰＵ８１１により指示された解像度でディザリング処理（ハーフトーン処理）を行い、処理後の画像データを光量補正部８０２に出力する。ハーフトーン処理後の画像データは、画像を構成する各ドットについて、露光ドットにするか非露光ドットにするかを示している。言い換えると、ハーフトーン処理後の画像データは各ドットに対応する発光素子６０２を発光させるか否かを示している。光量補正部８０２は、補正情報に基づき、画像データの光量補正を行い、光量補正後の画像データをチップデータ変換部８０３に出力する。同期信号生成部８０４は、ライン同期信号（Ｌｓｙｎｃ）８０８を生成する。ライン同期信号８０８は、画像データの内、感光体１０２における主走査方向の１ラインに対応するデータ部分を判定するために使用される。チップデータ変換部８０３は、ライン同期信号８０８に同期して１ライン分の画像データ（ＤＡＴＡ）８０７を、各発光チップ４００に送信する。なお、画像データ８０７がどの発光チップ４００宛のものであるかは、チップセレクト信号（ＣＳ）８０５により示される。また、チップデータ変換部８０３は、各発光チップ４００にクロック信号（ＣＬＫ）８０６を送信する。

プリント基板２０２の格納部８１０には、後述する補正情報が格納される。なお、図８に示す各ブロックは、制御信号（ＣＴＬ）８０９の送受信により各種情報を交換可能に構成される。各発光チップ４００は、チップデータ変換部８０３から画像データ８０７を受信すると、次のライン同期信号８０８の入力タイミングにおいて、受信した画像データ８０７に応じた発光動作を行う。

図９は、発光チップ４００のブロック図である。デジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）９０１は、ＣＰＵ８１１によって設定された設定値であるデジタル値に応じたアナログ電圧を出力する。当該デジタル値は、補正情報において示され、ＣＰＵ８１１は、格納部８１０に格納されている補正情報を読み出すことで各発光チップ４００のＤ／Ａ９０１に対して設定するデジタル値を判定する。発光チップ４００の発光素子６０２は、主走査方向の複数のブロックにグループ化される。各グループには、対応する１つの基準電流源９０２が設けられる。図９において、発光素子６０２は、５つのグループにグループ化されており、よって、発光チップ４００は、各グループに対応する基準電流源９０２－１～９０２－５を有する。基準電流源９０２－１～９０２－５は、Ｄ／Ａ９０１が出力する出力値、つまり、アナログ電圧に応じた基準電流を対応するグループの各発光素子６０２に出力する。この様に、Ｄ／Ａ９０１は、発光素子６０２への基準電流を制御する電流制御部として機能する。発光素子６０２の発光量は、対応する基準電流源９０２が出力する基準電流に基づき制御される。

図１０は、光量補正部８０２のブロック図である。光量補正値Ａ、光量補正値Ｂ及びスポット補正値Ｃは、補正情報において示される。ＣＰＵ８１１は、格納部８１０に格納されている補正情報を読み出すことで光量補正値Ａ、光量補正値Ｂ及びスポット補正値Ｃを光量補正部８０２に通知する。

光量補正値Ａは、発光チップ４００のグループ間の光量差を補正するための補正値である。本実施形態では、１つの発光チップ４００内の発光素子６０２を５つにグループ化しているため、１つの発光チップ４００について、５つの光量補正値Ａが設定される。１つのグループ、つまり、１つの基準電流源９０２は、１つの光量補正値Ａに関連付けられる。

光量補正値Ｂは、グループ内の発光素子６０２間の光量差を補正するための補正値である。詳細については、後述するが、本実施形態において、１つの発光チップ４００の１つのグループに４つの光量補正値Ｂが関連付けられる。例えば、１つの基準電流源９０２からの基準電流で発光する複数の発光素子６０２は、主走査方向の位置に応じて４つのサブグループにサブグループ化される。なお、１つのサブグループに含まれる発光素子６０２は、主走査方向において連続してスポットを形成する。そして、１つのサブグループに１つの光量補正値Ｂが関連付けられる。

スポット補正値Ｃは、発光素子６０２によるスポットが、主走査方向に肥大することによる光量差を補正するための、スポットの基準値に対するズレ量（以下、スポットズレ量）を示す値である。スポット補正値Ｃは、スポットが肥大する発光素子６０２それぞれについて設定される。なお、スポット補正値Ｃが設定されない発光素子６０２は、スポット補正値Ｃが０であると解釈される。詳細は後述するが、発光素子６０２によるスポットが主走査方向に肥大した場合の影響は階調により異なる。具体的には、階調が高い場合、スポットが主走査方向に肥大することによって濃度は高くなる。このため、階調値の高い部分を形成するためのスポットが主走査方向に肥大している場合には光量を減少させる。一方、階調が低い場合、スポットが主走査方向に肥大することによって濃度は低くなる。このため、階調値の低い部分を形成するためのスポットが主走査方向に肥大している場合には光量を増加させる。なお、光量の増減量の絶対値は、スポットズレ量が大きい程、大きくなる。

光量補正値Ａ、光量補正値Ｂ及びスポット補正値Ｃを含む補正情報は、出荷前に格納部８１０に格納される。また、ＣＰＵ８１１は、後述する方法で、光量補正値Ａ、光量補正値Ｂ及びスポット補正値Ｃを求めて、格納部８１０に格納されている補正情報を更新することができる。

画像データ生成部８０１でディザリング処理された画像データは、階調判定部１１０５及び画像補正部１１０９に入力される。上述した様に、当該画像データは、感光体１０２の主走査方向の各ラインを露光する際に、各発光素子６０２を発光させるか否かを示している。

階調判定部１１０５は、入力された画像データに基づき画素の階調値を判定して階調毎補正部１１０６に通知する。階調毎補正部１１０６は、階調毎の補正テーブルを有する。なお、補正テーブルは、補正情報に含まれる。補正テーブルは、階調毎の基準光量補正値を示すテーブルである。なお、基準光量補正値が正の値であることは、光量を増加させることを示し、基準光量補正値が負の値であることは、光量を減少させることを示す。上述した様に、スポットが主走査方向に肥大した場合の影響は階調により異なる。例えば、階調を第１閾値と第２閾値とにより低階調、中階調、高階調の３つに分類するものとする。なお、第１閾値は第２閾値より大きく、第１閾値より大きい階調値が高階調であり、第２閾値より小さい階調値が低階調であり、第２閾値以上、かつ、第１閾値以下の階調値が中階調である。補正テーブルが示す基準光量補正値は、低階調では正の値であり、高階調では負の値であり、中階調では０である。言い換えると、負の基準光量補正値は、低階調及び中階調で０であり、正の基準光量補正値は、高階調及び中階調で０である。

階調毎補正部１１０６は、階調判定部１１０５から通知された画素の階調の基準光量補正値を、当該画素を構成するドットを形成する発光素子６０２のスポット補正値Ｃが示すスポットズレ量に基づき補正して、当該ドットの光量補正値Ｄを求める。一例として、階調毎補正部１１０６は、スポットズレ量と係数との対応関係を示す係数情報を保持しており、階調判定部１１０５から通知された階調の基準光量補正値にスポットズレ量に対応する係数を乗ずることで光量補正値Ｄを求める。なお、スポット補正値Ｃが設定されていない発光素子６０２、つまり、スポット補正値Ｃが０である発光素子６０２が形成するドットの光量補正値Ｄは、常に０である。階調毎補正部１１０６は、画像を構成する各ドットの光量補正値Ｄを示すデータを画像補正部１１０９に出力する。

算出部１１０７は、光量補正値Ａと、光量補正値Ｂと、に基づき、主走査方向の異なる位置に配置された各発光素子６０２の光量補正値Ｅを求める。発光素子６０２の光量補正値Ｅは、当該発光素子６０２が属するグループの光量補正値Ａと、当該発光素子６０２が属するサブグループの光量補正値Ｂと、の和である。なお、詳細については後述するが、発光素子６０２が属するグループの光量補正値Ａと、当該発光素子６０２が属するサブグループの光量補正値Ｂとの和の値は０又は負の値であり正の値にはならない。つまり、当該和の値は、光量をそのままとするか減少させることを示す値であり、光量を増加させることを示す値にはならない。光量補正値Ｅは、主走査方向の異なる位置に配置された各発光素子６０２により形成される主走査方向の１ライン上の各ドットの光量の補正値でもある。算出部１１０７は、主走査方向の１ラインの各ドットの光量補正値Ｅを画像補正部１１０９に出力する。

画像補正部１１０９は、画像を構成する各ドットの光量補正値Ｄを示すデータを、光量を増加させるドットの光量補正値Ｄを示す第１データと、光量を減少させるドットの光量補正値Ｄを示す第２データに分割する。また、画像補正部１１０９は、主走査方向の１ラインの各ドットの光量補正値Ｅに基づき、画像を構成する各ドットの光量補正値Ｅを示す第３データを生成する。そして、画像補正部１１０９は、第２データと第３データの同じドットの光量補正値Ｄの絶対値と光量補正値Ｅの絶対値とを加算して、画像を構成する各ドットの合計光量補正値を示す第４データを生成する。第４データが示す各ドットの合計光量補正値は、光量の減少量が０以上のいずれかであることを示し、以下では、減算データと表記する。一方、第１データが示す各ドットの光量補正値Ｄは、光量の増加量が０以上のいずれかであることを示し、以下では、加算データと表記する。画像補正部１１０９は、減算データと、加算データと、に基づき画像データを補正する。本実施形態において、画像補正部１１０９は、形成する画像の一部である所定のサイズの部分画像を単位として画像補正を行う。本例においては、部分画像のサイズを１０×１０画素（合計１００画素）とする。図１１（Ａ）は、補正前の画像データにより形成される画像の１０×１０画素の部分の部分画像の一例を示している。図１１（Ａ）において、１つのマスは、１つの画素を示している。なお、網掛けしている画素は、トナーが付着する画素を示し、白色の画素はトナーが付着しない画素を示している。

本実施形態において、１つの画素は、主走査方向及び副走査方向それぞれに連続する１０個のドットにより形成されるものとする。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の１つの画素を形成するための画像データの例を示している。以下では、図１１（Ｂ）の１画素を形成する主走査方向の１０個の発光素子６０２を発光素子＃１～＃１０と表記する。図１１（Ｂ）の左側からＫ番目（Ｋは１～１０までの整数）のマスは、発光素子＃Ｋによるドット（スポット）を示している。具体的には網掛けのマスは露光ドット、つまり、発光素子＃Ｋを発光させることを示し、白色のマスは非露光ドット、つまり、発光素子＃Ｋを発光させないことを示している。なお、図１１（Ｂ）の上下方向は副走査方向の位置に対応する。例えば、発光素子＃１は、副走査方向の１０個のドットの形成位置の内、１番目～４番目、７番目及び８番目で発光することが示されている。図１１（Ｂ）は、１画素を形成する１０×１０ドットそれぞれが露光ドットであるか非露光ドットであるかを示すものと見做すことができる。

以下では、図１１（Ｂ）～図１１（Ｄ）に示すドット（スポット）を、主走査方向及び副走査方向の番号で識別する。主走査方向の番号は、最も左側のドットを１とし、最も右側のドットを１０とする。副走査方向の番号は、最も上側のドットを１とし、最も下側のドットを１０とする。そして、例えば、主走査方向において２番目であり、副走査方向において３番目のドットを（２，３）と表記する。

画像補正部１１０９は、減算用の閾値マトリクステーブルと、加算用の閾値マトリクステーブルと、を有する。閾値マトリクステーブルは、画像補正を行う１０×１０画素、つまり、１００×１００個のドットの閾値を示すテーブルである。画像補正部１１０９は、減算データが示す画像の各ドットの内の、部分画像に対応するドットの合計光量補正値の絶対値と、減算用の閾値マトリクステーブルが示す対応するドットの閾値とを比較する。そして、画像補正部１１０９は、合計光量補正値の絶対値が、減算用の閾値マトリクステーブルの閾値を超えているドットを第１変更ドット判定する。

図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）に対応する１画素の部分の減算用の閾値マトリクステーブルによる判定結果の例を示している。図１１（Ｃ）では、位置（４，２）、（７，５）、（２，８）及び位置（８，１０）のドットが第１変更ドットと判定されている。画像補正部１１０９は、第１変更ドットが露光ドットである場合、当該第１変更ドットを非露光ドットに変更する。一方、第１変更ドットが非露光ドットである場合、画像補正部１１０９は、当該第１変更ドットを非露光ドットのままとする。したがって、画像補正部１１０９は、図１１（Ｂ）の画像データを図１１（Ｄ）の様に補正する。図１１（Ｂ）の位置（４，２）のドットは、元々、非露光ドットであり、よって、補正後においても非露光ドットである。一方、位置（７，５）、（２，８）及び位置（８，１０）のドットは、露光ドットから非露光ドットに補正されている。

画像補正部１１０９は、同様に、加算データと加算用の閾値マトリクステーブルとを使用して第２変更ドット判定する。画像補正部１１０９は、第２変更ドットが非露光ドットである場合、当該第２変更ドットを露光ドットに変更する。一方、第２変更ドットが露光ドットである場合、画像補正部１１０９は、当該第２変更ドットを露光ドットのままとする。同じドットが第１変更ドット、かつ、第２変更ドットとして選択された場合、画像補正部１１０９は、当該ドットの露光／非露光を変更せず、元の画像データが示す状態のままとする。なお、閾値マトリクステーブルには、一般に知られているブルーノイズマスク法で使用する高周波な空間周波数特性を持つものを使用することができる。

閾値マトリクステーブル（本例では、１００×１００ドット）は、主走査方向及び副走査方向において、同じものが繰り返し使用される。しかしながら、比較される減算データ及び加算データは、画像全体に対するものであり、何らかの周期で繰り返されるものではないため、処理の境界における画像不良の発生を抑えることができる。なお、閾値マトリクステーブルは、第１変更ドットの間隔、及び、第２変更ドットの間隔が均一とならない様にその閾値が設定される。第１変更ドットの間隔、及び、第２変更ドットの間隔を不均一にすることでモアレの発生を防ぐことができる。

また、元の画像データの画素サイズに対して、補正分解能を十分細かくすることで、高精度に光量補正することが可能となる。また、光量補正を、チップデータ変換部８０３が発光チップ４００それぞれの画像データに分割する前に行うことで、分割後に光量補正を行う構成と比較して、発光チップ４００の境界において画像不良が発生することを抑えることができる。

この様に、本実施形態では、画像データが示す１画素を分割したドットの露光／非露光を、所定面積（本例では、１０×１０画素）の部分画像を単位として補正する。この構成により、複雑なアナログ回路による光量補正を行うことと比較して、簡易かつ高精度な補正を行うことができる。また、主走査方向に連続してスポットを形成する発光素子６０２それぞれの光量補正値、つまり、主走査方向に連続する位置それぞれにおける光量補正値に基づき光量補正を行うことで画像不良の発生を防ぐことができる。また、１つの画素を分割したドットを単位として光量補正を行うことで高精度に光量補正を行うことができる。

本実施形態では、主走査方向における各発光素子６０２の光量変動を２段階で補正する。まず、第１段階の補正として、発光チップ４００のＤ／Ａ９０１に設定するデジタル値を調整することで発光チップ４００間の光量の変動を補正する。各発光チップ４００のＤ／Ａ９０１に設定するデジタル値を決定するために、発光チップ４００内の総ての発光素子６０２を点灯させて当該発光チップ４００の各発光素子６０２の光量値を計測する。そして、発光チップ４００内の最も光量の低い発光素子６０２の光量が、目標光量となる様にＤ／Ａ９０１に設定するデジタル値を決定する。したがって、発光チップ４００内の総ての発光素子６０２の光量は目標光量以上になる。したがって、上述した様に、各発光素子の光量補正値Ｅは、光量をそのままとするか、減らすことを示す値になる。Ｄ／Ａ９０１に設定するデジタル値により第１段階の光量補正を行うことで、光量補正部８０２での補正量を小さくでき、よって、画像データの補正による画像品質の劣化を抑えることができる。

第２段階の補正は、発光チップ４００内の光量変動の補正であり、上述した様に、光量補正部８０２が画像データを補正することで実行される。光量補正部８０２が使用する光量補正値Ａ、光量補正値Ｂ及びスポット補正値Ｃと、上述した各発光チップ４００のＤ／Ａ９０１に入力するデジタル値は、露光ヘッド１０６の組立調整工程における測定結果に基づき生成され、補正情報として格納部８１０に格納される。ＣＰＵ８１１は、補正情報を読み出して、光量補正値Ａ、光量補正値Ｂ、スポット補正値Ｃを光量補正部８０２に設定すると共に、各発光チップ４００のＤ／Ａ９０１にデジタル値を設定する。

なお、スポット補正値Ｃは、スポットの基準値からのずれ量（スポットズレ量）を示すものである。スポット補正値Ｃの測定のため、発光素子６０２それぞれを個別に発光させる。そして、スポットをＣＣＤカメラで読み取ることでスポットサイズを計測し、基準値からの変化量を測定し、発生位置、つまり、発光素子６０２との関係をスポット補正値Ｃとする。

なお、補正情報は、画像形成装置内で生成され得る。図１２は、補正情報を生成するためにシートに形成される測定画像である光量補正チャートを示している。光量補正チャートは、光量むら調整の実行がユーザによって指示されたことに応答して画像形成装置が形成する。ユーザは、光量補正チャートが形成されたシートを読取部１００に読み取らせる。これにより、ＣＰＵ８１１は、読取部１００による読取結果であるチャートデータを取得する。チャートデータは、複数の階調画像２１０１～２１０６それぞれについて、主走査方向の濃度分布を示すデータである。

光量補正チャートは、主走査方向に帯状となる複数の階調画像２１０１～２１０６と、階調画像２１０１～２１０６の上下に配置された基準マーク２１１１－１～２１１９－１９及び２１１２－１～２１１２－１９と、を有する。各基準マークは、各発光チップ４００の位置を特定するためのマーカ画像であり、各発光チップ４００の主走査方向における端部の発光素子６０２の発光により形成される。例えば、基準マーク２１１１－２は、発光チップ４００－２の右端の４つの発光素子６０２と、発光チップ４００－３の左端の４つの発光素子６０２の発光により形成される。ＣＰＵ８１１は、チャートデータに基づき各基準マークを判定する。そして、ＣＰＵ８１１は、基準マーク２１１１－ｐ（ｐは１からの１９までの整数）と、基準マーク２１１２－ｐとを結ぶ線により、階調画像２１０１～２１０６それぞれについて、発光チップ４００－１～４００－２０それぞれによって形成された領域を判定する。例えば、図１２の領域Ｂ１は、発光チップ４００－２によって形成されたと判定される。なお、図１２の左側の端部は、発光チップ４００－１によって形成され、図１２の右側の端部は、発光チップ４００－２０によって形成されたと判定される。

階調画像２１０１及び２１０２のセットは、同じ階調値の画像データにより形成される。但し、階調画像２１０２を形成する際、ＣＰＵ８１１は、各発光チップ４００のＤ／Ａ９０１に設定するデジタル値を、階調画像２１０１を形成する際に各発光チップ４００のＤ／Ａ９０１に設定したデジタル値より所定の比率だけ低くする。したがって、階調画像２１０２の濃度は階調画像２１０１の濃度より低くなる。階調画像２１０３及び２１０４のセットと、階調画像２１０５及び２１０６のセットについても同様である。なお、階調画像２１０１及び２１０２のセットと、階調画像２１０３及び２１０４のセットと、階調画像２１０５及び２１０６のセットと、を形成するために使用する画像データが示す階調値は異なる。具体的には、階調画像２１０１及び２１０２のセットを形成する際の画像データが示す階調値を最も高くし、階調画像２１０５及び２１０６のセットを形成する際の画像データが示す階調値を最も低くする。なお、階調画像２１０２の濃度は、階調画像２１０３の濃度より高く、階調画像２１０４の濃度は、階調画像２１０５の濃度より高い。

次に、読取部１００で読み取ったチャートデータを、光量データに変換する方法について図１３を用いて説明する。ＣＰＵ８１１は、階調画像２１０１～２０１６それぞれについて、主走査方向における各位置での読み取り濃度を平均化した平均濃度２１０１＿Ｄ～２１０６＿Ｄを求める。図１３は、階調画像２１０１～２１０６それぞれを形成する際にＤ／Ａ９０１に設定したデジタル値と、平均濃度２１０１＿Ｄ～２１０６＿Ｄとの関係を示している。ＣＰＵ８１１は、階調画像２１０１及び２１０２のセットについて、濃度の変化に対するデジタル値の変化量ｋ１を求める。具体的には、ＣＰＵ８１１は、階調画像２１０１及び２１０２を形成した際にＤ／Ａ９０１に設定したデジタル値の差分を、平均濃度２１０１＿Ｄと平均濃度２１０２＿Ｄとの差分で除することにより変化量ｋ１を求める。同様に、ＣＰＵ８１１は、階調画像２１０３及び２１０４のセットの変化量ｋ２と、階調画像２１０４及び２１０５４のセットの変化量ｋ３と、を求める。

ＣＰＵ８１１は、チャートデータに基づき判定される階調画像２１０１の主走査方向の各位置における濃度に傾きｋ１を乗ずることで、階調画像２１０１の主走査方向における光量分布を求める。同様に、ＣＰＵ８１１は、階調画像２１０３及び階調画像２１０５についても、主走査方向における光量分布を求める。なお、Ｄ／Ａ９０１に設定するデジタル値を変更するのではなく、階調画像２１０１及び２１０２を形成するための画像データの階調を変化させることで光量分布を求める構成とすることもできる。

本実施形態において、ＣＰＵ８１１は、中間濃度領域の画像である階調画像２１０３の光量分布に基づき、Ｄ／Ａ９０１に設定するデジタル値と、光量補正値Ａ及び光量補正値Ｂと、を求める。また、ＣＰＵ８１１は、高濃度領域の階調画像２１０１及び低濃度領域の階調画像２１０５の光量分布に基づきスポット補正値Ｃを求める。以下では、図１４を用いて、Ｄ／Ａ９０１に設定するデジタル値と、光量補正値Ａ及び光量補正値Ｂと、を求める方法について説明する。

図１４は、階調画像２１０３の光量分布を示している。なお、図１４は、１つの発光チップ４００に対応する部分のみを示している。階調画像２１０３のどの部分がどの発光チップ４００によって形成されたかは、図１２を用いて説明した様に、基準マークにより判定することができる。ＣＰＵ８１１は、図１４の最も低い光量が目標光量Ｔ（目標値）となる様にＤ／Ａ９０１に設定するデジタル値を決定する。具体的には、階調画像２１０３を形成する際にＤ／Ａ９０１に設定したデジタル値を、目標光量Ｔから図１４の最も低い光量を減じた値に対応するデジタル値だけ増加させることで、ＣＰＵ８１１は、Ｄ／Ａ９０１に設定するデジタル値を決定する。

図１４の光量２３０１は、基準電流源９０２－１に対応するグループ内の複数の発光素子６０２によりドットが形成される範囲内の所定位置での光量である。同様に、光量２３０２～２３０５は、それぞれ、基準電流源９０２－２～９０２－５に対応するグループ内の複数の発光素子６０２によりドットが形成される範囲内の所定位置での光量である。ＣＰＵ８１１は、例えば、光量２３０１と図１４の最も低い光量との差を基準電流源９０２－１に関連付けられた光量補正値Ａとする。なお、上述した様に、図１４の最も低い光量は、Ｄ／Ａ９０１に設定するデジタル値によって目標光量Ｔとなる。ＣＰＵ８１１は、基準電流源９０２－２～９０２－５に関連付けられた光量補正値Ａも同様に求める。

また、ＣＰＵ８１１は、例えば、基準電流源９０２－１に対応するグループ内の複数の発光素子６０２によりドットが形成される範囲内から４つの位置での光量を判定する。なお、光量を判定する位置は、それぞれ、１つのサブグループの複数の発光素子６０２によりドットが形成される範囲内から選択する。ＣＰＵ８１１は、判定した４つの光量それぞれと光量２３０１との差分を、基準電流源９０２－１の各サブグループに関連付けられた光量補正値Ｂとする。ＣＰＵ８１１は、基準電流源９０２－２～９０２－５に関連付けられた光量補正値Ｂも同様に求める。

この様に、基準電流源９０２を単位とする光量補正値Ａでグループ内の発光素子６０２の全体を補正し、グループ内における発光素子６０２の光量変動を光量補正値Ｂで補正する。この構成により、光量補正値Ｂを少ないビット数で表すことができ補正情報のデータ量を低くすることができる。一例として、光量補正値Ａを４ビットで表し、グループ内の光量変動、つまり、残差成分を示す光量補正値Ｂを２ビットで表すことができる。

続いて、スポット補正値Ｃを求める方法について説明する。図１５（Ａ）は、階調画像２１０１、２１０３及び２１０５の光量分布を示している。なお、図１５（Ａ）は、階調画像２１０１、２１０３及び２１０５それぞれの光量を正規化して表示している。つまり、階調画像２１０１について説明すると、階調画像２１０１の各主走査方向の位置での光量を、階調画像２１０１の平均光量で除した値を図１５の縦軸の値としている。階調画像２１０３及び２１０５についても同様である。規格化しているため、階調画像２１０１、２１０３及び２１０５の光量は、主走査方向の大部分の位置で同様の値となっている。

しかしながら、露光ヘッド１０６の製造ばらつきにより、発光素子６０２によるスポットが局所的に変化すると、階調画像２１０１、２１０３及び２１０５の光量は異なる様になる。具体的には、低階調の階調画像２１０５の場合、スポットが局所的に大きくなると、十分な発光強度が得られず濃度は薄くなる。つまり、光量で換算すると、図１５（Ａ）の参照符号２３０７に示す様に光量が低下する。一方、高階調の階調画像２１０１の場合、隣接する画素との間がつぶれることにより濃度は高くなる。つまり、光量で換算すると、図１５（Ａ）の参照符号２３０６に示す様に光量が増加する。なお、図１５（Ａ）の参照符号２３０８は、中階調の階調画像２１０３の光量を示している。

図１５（Ｂ）の実線は、スポットの変動がない場合の濃度特性を示し、点線は、スポットが基準より大きくなった場合の濃度特性を示している。図１５（Ｂ）に示す様に、スポットが基準より大きくなると、高階調領域では濃度が増加し、低階調領域では濃度が低下する。なお、中階調領域における影響は少ない。

ＣＰＵ８１１は、階調画像２１０１の正規化した光量のピーク値（図１５（Ａ）の参照符号２３０６）と、階調画像２１０５の正規化した光量のピーク値（図１５（Ａ）の参照符号２３０７）との差であるピーク値差分を求める。画像形成装置には、予め、実験的に求めたピーク値差分と、スポットズレ量との関係を示す判定情報が格納される。ＣＰＵ８１１は、求めたピーク値差分に基づき判定情報を使用することで、正規化した光量が変動している主走査方向の位置に対応する発光素子６０２に関連付けられたスポット補正値Ｃを求める。

なお、本実施形態の説明に使用した具体的な値は例示であり、本発明は、これら具体的な値を使用することに限定されない。

以上、本実施形態では、主走査方向における各発光素子６０２の光量変動を２段階で補正する。まず、画像コントローラ８００は、発光チップ４００内のＤ／Ａ９０１に設定するデジタル値により発光チップ４００間の光量差を補正する。そして、画像コントローラ８００は、発光チップ４００内の各発光素子６０２の光量変動を画像データの補正により補正する。発光チップ４００内のＤ／Ａ９０１に設定するデジタル値により発光チップ４００間の光量差を補正することで画像データの補正量を小さくすることができ、画像データの補正による画像品質の劣化を抑えることができる。また、画像データの補正により、発光チップ４００内の発光素子６０２の光量差を補正することで、発光素子６０２に流れる電流を個別に補正する補正回路を設ける構成と比較して、簡易かつ高精度に補正することができる。即ち、本実施形態の構成により、発光チップ４００内の各発光素子６０２に流れる電流を補正するための補正回路をチップに設ける場合に比べて、回路規模を増大させることなく濃度ムラを抑制することができる。

また、画像データの補正は、部分画像を単位とし、当該部分画像と同じサイズの閾値マトリクスを使用して露光ドットと非露光ドットを変更することにより行う。閾値マトリクスは、画像を構成する各部分画像に対して繰り返し同じものが使用される。しかしながら、閾値マトリクスと比較する光量補正値は画像全体に対するものであり、閾値マトリクスのサイズとは無関係であるため部分画像の境界において画像不良が発生することを抑えることができる。また、１画素を構成する複数のドットを単位として露光ドット／非露光ドットの変更を行うため高精度に光量補正を行うことができる。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１０６：露光ヘッド、４００－１～４００－２０：発光チップ、６０２：発光素子、８０１：画像データ補正部、８０２：光量補正部、８０３：データ変換部、８１１：ＣＰＵ

Claims (17)

1. 感光体と、
   補正情報に基づき第１画像データを補正して第２画像データを生成する補正手段と、
   主走査方向の異なる位置に配置された複数の発光素子を含み、前記第２画像データに基づき、回転駆動される前記感光体の前記主走査方向の１ラインを前記複数の発光素子それぞれにより繰り返し露光することで前記感光体に静電潜像を形成する露光ヘッドと、
   前記感光体の静電潜像を現像して前記感光体に画像を形成する現像手段と、
   を備え、
   前記第１画像データは、前記画像を構成する複数のドットそれぞれについて、前記露光ヘッドにより露光する露光ドットであるか、前記露光ヘッドにより露光しない非露光ドットであるかを示し、
   前記補正手段は、前記補正情報に基づき、前記画像を分割した複数の部分画像それぞれについて、前記複数のドットの内の部分画像に含まれる複数の第１ドットの中から第１変更ドットを選択し、前記第１変更ドットが前記露光ドットである場合、前記第１変更ドットを前記非露光ドットに変更することで前記第２画像データを生成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正情報は、前記複数の発光素子それぞれの第１光量補正値を判定するための第１補正情報を有し、
   前記補正手段は、前記複数の発光素子の内の前記部分画像に含まれる前記複数の第１ドットを露光する複数の第１発光素子それぞれの前記第１光量補正値に基づき、前記第１変更ドットを選択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. 前記複数の発光素子それぞれの前記第１光量補正値は、前記複数の発光素子それぞれの光量を増加させることを示さないことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記補正手段は、前記補正情報に基づき、前記複数の部分画像それぞれについて、前記部分画像に含まれる前記複数の第１ドットの中から第２変更ドットを選択し、前記第２変更ドットが前記非露光ドットである場合、前記第２変更ドットを前記露光ドットに変更することで前記第２画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記補正手段は、前記第１変更ドット及び前記第２変更ドットとして同じ第１ドットを選択した場合、当該第１ドットを変更しないことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記補正情報は、前記複数の発光素子それぞれの第１光量補正値を判定するための第１補正情報と、前記複数の発光素子それぞれの第２光量補正値を判定するための第２補正情報と、を有し、
   前記補正手段は、前記複数の発光素子の内の前記部分画像に含まれる前記複数の第１ドットを露光する複数の第１発光素子それぞれの前記第１光量補正値に基づき、前記第１変更ドットを選択し、前記複数の第１発光素子それぞれの前記第２光量補正値に基づき、前記第２変更ドットを選択し、
   発光素子の前記第１光量補正値及び前記第２光量補正値は、当該発光素子によるドットを含む画素の階調値に基づく値であることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記複数の発光素子それぞれの前記第１光量補正値は、前記複数の発光素子それぞれの光量を増加させることを示さず、前記複数の発光素子それぞれの前記第２光量補正値は、前記複数の発光素子それぞれの光量を減少させることを示さないことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 発光素子の前記第１光量補正値は、当該発光素子に所定の第１補正値と、当該発光素子によるドットを含む画素の階調値に基づく第２補正値と、の和であり、
   発光素子の前記第２光量補正値は、当該発光素子によるドットを含む画素の階調値に基づく第３補正値であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 発光素子の前記第２補正値は、当該発光素子によるドットを含む画素の前記階調値が第１閾値より小さい場合には０であり、
   発光素子の前記第３補正値は、当該発光素子によるドットを含む画素の前記階調値が第２閾値より大きい場合には０であり、
   前記第１閾値は前記第２閾値より大きいことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記第２補正値は、前記複数の発光素子の内の所定の第２発光素子とは異なる発光素子については０であり、
    前記第３補正値は、前記複数の発光素子の内の前記第２発光素子とは異なる発光素子については０であることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記第２発光素子は、前記複数の発光素子の内、発光により前記感光体に形成されるスポットのサイズが基準値より大きくなる発光素子であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記補正手段は、前記部分画像に含まれる前記複数の第１ドットそれぞれに対応する第３閾値を示す第１閾値マトリクスを有し、前記第１閾値マトリクスが示す第１ドットの第３閾値を、当該第１ドットを露光する第１発光素子の前記第１光量補正値と比較することで、前記第１変更ドットを選択することを特徴とする請求項２、３及び６から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記第１閾値マトリクスは、前記第１光量補正値に基づき選択される前記第１変更ドットの間隔が不均一となる様に設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記補正手段は、前記部分画像に含まれる前記複数の第１ドットそれぞれに対応する第４閾値を示す第２閾値マトリクスを有し、前記第２閾値マトリクスが示す第１ドットの第４閾値を、当該第１ドットを露光する第１発光素子の前記第２光量補正値と比較することで、前記第２変更ドットを選択することを特徴とする請求項６から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記第２閾値マトリクスは、前記第２光量補正値に基づき選択される前記第２変更ドットの間隔が不均一となる様に設定されていることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記主走査方向の異なる位置に配置された複数の発光チップを有し、
    前記複数の発光素子は、前記複数の発光チップのいずれか１つに設けられ、
    前記補正手段が生成した前記第２画像データの内の前記複数の発光チップそれぞれに対応するデータ部分を判定し、前記複数の発光チップそれぞれに前記第２画像データの内の対応するデータ部分を出力する出力手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記第１画像データは画素の階調値を示す第３画像データをハーフトーン処理したデータであり、
    前記第３画像データが示す画素のサイズは、前記複数のドットのサイズより大きいことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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