JP4423152B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、１画素を所定のビット数の画像情報によって表した画像信号に基づき画像形成を行う画像形成装置に関する。

上記画像形成装置は、レーザ光により画像露光を行う、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の電子写真装置である。

近年、インクジェット方式のプリンタが急速にカラー化にシフトしたことに続き、電子写真方式の画像形成装置（複写機、プリンタ）もモノクロ機からカラー機へとシフトしてきている。

電子写真記録方式のカラー画像形成装置を大別すると、１ドラム型とタンデム型とに分けられる。１ドラム型では、１つの像担持体の回りに各色に対応した複数の現像装置を備え、像担持体の１回転ごとに１つの現像装置が像担持体上に対応の色のトナーを付着させ、像担持体の複数回の回転により像担持体上に合成トナー像を形成し、そのトナー像を記録媒体に転写することによってカラー画像を記録するようにしている。一方、タンデム型では、複数の像担持体を並べて備え、それらの複数の像担持体に対応の色のトナー画像をそれぞれ形成し、それらの単色トナー像を記録媒体に順次転写することによって記録媒体に合成カラー画像を記録するようにしている。

１ドラム型とタンデム型とを比較すると、１ドラム型では像担持体が１つであるから、タンデム型と比べて画像形成部を小型化することができ、低コストで製造できるという利点があるものの、同一の像担持体を用いて色ごとに画像形成を繰り返してカラー画像を形成するものであるから、画像形成の高速化に向いていない。これに対し、タンデム型では小型化や低コスト化の点で１ドラム型より劣るものの、各色独立で画像形成が行える（記録媒体の１回の搬送でカラーの画像形成を行える）ため、高速化に向いている。

したがって、電子写真記録方式のカラー画像形成装置では、画像形成速度の点からモノクロ方式並みの画像形成スピードが得られるタンデム型が近年非常に注目されている。

タンデム式の画像形成装置は、複数の像担持体と複数のレーザ発光源とで構成されるため、各レーザ発光源から対応の像担持体までの距離が互いに等しいことが望ましい。しかし実際には、取り付け公差、レーザ波長の差などにより、これらの距離は一定にならず、このため、形成された画像に倍率差が生じている。

この倍率差を補正する手段として、従来、レーザ光学系のレンズ位置を補正する方法や、レーザ駆動周波数を可変する方法が用いられており、さらに近年は、画像内に少なくとも１画素分のスペース（空白）を挿入あるいは削除することで画像を拡大したり縮小したりする方法が開示されている（特許文献１）。
特開２０００−２３８３４２号公報

しかしながら、上記従来のレーザ光学系のレンズ位置を補正する方法では、レーザ発光源と像担持体との間に位置するｆ−θレンズ等の光学素子を制御しなくてはならず、しかも高精度で制御しなくてはならないため、複雑な構成や制御が必要になり、画像形成装置がコスト的に割高になってしまう。また、上記従来のレーザ駆動周波数を可変する方法では、専用の集積回路を必要とし、この場合にも画像形成装置がコスト的に割高になってしまう。

さらに、特許文献１に開示されている、画像内に少なくとも１画素分のスペースを挿入あるいは削除する方法では、画像が不連続になってしまうという問題がある。すなわち例えば、連続した黒い画像においてスペースを挿入した場合、連続した黒の中にスペース（空白）、つまり白が印字され、画像の品質が劣化してしまうという問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、タンデム式の画像形成において発生する各画像の倍率差を、複雑な構成や制御を行うことなく、また画像劣化を招くことなく補正することを可能にした画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、所定のビット数の画像データによって１画素を形成し、当該画素を複数形成することによって画像を形成する画像形成装置において、前記画素を形成するために、前記画像データに基づいて像担持体を露光するための光ビームを出射する光源と、前記光ビームが前記像担持体上を走査するように前記光ビームを偏向する偏向走査手段と、前記光ビームが走査される主走査方向における画像の倍率を補正するために、入力画像データに基づいて前記所定のビット数よりも小さい数のビット数の補正データを生成する生成手段と、前記主走査方向において前記補正データに基づく補助画素が前記入力画像データに基づいて形成される画素間に挿入されるように、前記補正データを前記入力画像データに挿入する挿入手段とを有し、前記挿入手段は、前記補助画素が前記主走査ラインの先頭画素から前記主走査ラインごとに異なる画素数だけ離れた位置に挿入され、かつ前記主走査ラインそれぞれにおいて所定の画素間隔で前記補助画素が挿入されるように、複数ビットの前記補正データを前記入力画像データに挿入することを特徴とする。

本願発明によれば、タンデム式の画像形成において発生する各画像の倍率差を、簡易な構成で主走査方向の画像倍率の補正を行い、モアレを抑制することができる。

すなわち、画像の倍率を、前記補助画素を追加することで電気的に補正でき、従来のように光学的に補正する複雑な構成や補正制御が必要ないため、コストを低減できる。さらには、補助画素を挿入するタイミングを制御することで画像劣化を招くことなく、倍率調整を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、電子写真方式でタンデム型のカラー画像形成装置（カラープリンタ）である。

この画像形成装置は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１Ｙと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１Ｍと、シアン色の画像を形成する画像形成部１Ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部１Ｂｋの４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えており、これら４つの画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、一定の間隔をおいて一列に配置される。さらにそれらの下方にカセット１７や手差しトレイ２０を配置し、記録媒体を搬送するための給紙ガイド１８やレジストローラ１９を縦に配置し、その上方に定着ユニット１６を配置する。

各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋには、それぞれ像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ設置されている。各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周囲には、一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、ドラムクリーナ装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄがそれぞれ配置されている。こうした画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの下方には、レーザ露光装置７が設置されている。レーザ露光装置７は、画像情報を表す時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザ発光部、ポリゴンレンズ、反射ミラー等で構成される。

感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは各々、負帯電のＯＰＣ感光体であり、アルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置（不図示）によって矢印方向（時計回り方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは各々、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。レーザ露光装置７から発光されたレーザ光が、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに照射されることによって、各一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで帯電された各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面に、画像情報に応じた各色の静電潜像が形成される。レーザ露光装置７の詳細構成に関しては後述する。

各現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄには、それぞれイエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーが収納されていて、各現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させ、これによってトナー像として現像（可視像化）する。

転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、各一次転写部３２ａ〜３２ｄにて、中間転写ベルト８を介して各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに当接可能に配置されており、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上のトナー像を中間転写ベルト８上に順次転写し、重ね合わせていく。ドラムクリーナ装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは各々、クリーニングブレード等で構成され、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上の一次転写時の残留した転写残トナーを、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからそれぞれ掻き落とし、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面を清掃する。

中間転写ベルト８は、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上面側に配置されて、二次転写対向ローラ１０とテンションローラ１１との間に張架されている。二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４において、中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置されている。なお中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムのような誘電体樹脂によって構成されている。

中間転写ベルト８に転写された画像は、二次転写部３４において、カセット１７から搬送された記録媒体上に転写される。

中間転写ベルト８の外側で、テンションローラ１１の近傍には、中間転写ベルト８の表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置（図示せず）が設置されている。

以上説明したプロセスにより各トナーによる画像形成が行われる
給紙を行うユニットは、記録媒体Ｐを収納するためのカセット１７、手差しトレイ２０、カセット１７または手差しトレイ２０から記録媒体Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ１３，１４、ピックアップローラ１３，１４から送り出された記録媒体Ｐをレジストローラ１９まで搬送するための給紙ローラ（不図示）、給紙ガイド１８、そして、画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの各画像形成タイミングに合わせて記録媒体Ｐを二次転写部３４へ送り出すためのレジストローラ１９から成る。

二次転写部３４において記録媒体上に転写された画像を定着させるための定着ユニット１６は、内部にセラミックヒータ基板などの熱源を備えた定着フィルム１６ａと、熱源に前記フィルムをはさんで加圧される加圧ローラ１６ｂ（このローラに熱源を備える場合もある）とから成る。また、定着ユニット１６の搬送路前後には、上記ローラ対１６ａ，１６ｂのニップ部３１へ記録媒体Ｐを導くためのガイド（不図示）と、定着ユニット１６から排出された記録媒体Ｐを排紙トレイ２２に導き出すための外排紙ローラ２１とが配設される。

画像形成装置の動作制御を行なうための制御ユニットは、画像形成装置内の機構の動作を制御するための制御基板（不図示）や、モータドライバ基板（不図示）などから成る。

図２は、画像形成装置におけるコントローラ部１５０および画像処理部３００の構成を示すブロック図である。

図２において２０１は、画像形成装置全体の制御を行うＣＰＵであり、装置本体の制御手順（制御プログラム）を記憶した読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）２０３から該プログラムを順次読み取り、実行する。ＣＰＵ２０１のアドレスバスおよびデータバスは、バスドライバ・アドレスデコーダ２０２を介して各構成部に接続されている。２０４は、入力データの記憶やＣＰＵ２０１への作業用記憶領域の提供を行うランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である。

２０６はＩ／Ｏインターフェースであり、該Ｉ／Ｏインターフェース２０６に接続される入出力装置としては、ユーザによって操作されるキー入力部や画像形成装置の状態等を表示する液晶またはＬＥＤ表示部からなる操作パネル１５１、給紙系、搬送系、光学系の駆動を行うモーター類２０７、クラッチ類２０８、ソレノイド類２０９、記録媒体の搬送を検知するための紙検センサ類２１０、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ内のトナー量を検知するためのトナーセンサ２１１、各機構部分のホームポジションやドアの開閉状態等を検知するためのスイッチ類２１２、ＣＰＵ２０１の指示に従って一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写前帯電器、転写帯電器、分離帯電器へ高圧を出力するための高圧制御部２１３、そして後述のビーム検知センサ２１４がある。

３００は画像処理部であり、パーソナルコンピュータ１０６などから出力された画像信号に対して画像処理を行い、ＰＷＭ部２１５へ画像データを出力する。ＰＷＭ部２１５は、受け取った画像データに基づきパルス幅変調を行って、レーザユニット１１７へ制御信号を出力する。レーザユニット１１７は、制御信号に基づき各色に対応したレーザ光を発光し、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにそれぞれ照射する。

感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各非画像領域には、ビーム検知センサ２１４がそれぞれ設けられ、これらによって各色に対応したレーザ光の発光状態がそれぞれ検知され、その出力信号がＩ／Ｏインターフェース２０６に入力される。

図３は、レーザ露光装置７の内部の走査光学式装置の構成と各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋとを示す図である。

レーザ露光装置７は、１つのポリゴンミラー５０を用いて４本の照射光Ｅ１〜Ｅ４を発射し、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを露光する方式である。図３において、ポリゴンミラー５０は、レーザ発光ビームを偏向走査する。５３ａ〜５３ｃ，５４ａ〜５４ｃは各々、ｆ−θレンズであり、レーザ発光ビームを各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に等速走査させるとともに、スポット結像させるものである。５１ａ〜５１ｃ，５２ａ〜５２ｃは、レーザ発光ビームを所定の方向へ反射するための折り返しミラー、５９は、レーザ露光装置７の各光学部品を格納する光学箱である。

レーザ露光装置７での光学的な配置では、中央にポリゴンミラー５０を配置しており、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄへのレーザ発光ビームの光学パスは、左右対称形状であるため、以下の説明においては、照射光Ｅ１、Ｅ２に関連する構成部分についてだけ説明する。

図４及び図５は、レーザ露光装置７の構成のうち、照射光Ｅ１、Ｅ２に関連する部分を示す図であり、図４は、ポリゴンミラー５０での２つのレーザ発光ビームの反射位置が同一である場合、図５は、ポリゴンミラー５０での２つのレーザ発光ビームの反射位置が異なる場合を示す。また図６は、ポリゴンミラー５０における法線方向と回転方向とで定義される基本平面（Ｘ−Ｙ平面）におけるポリゴンミラー５０および光路を示す図である。以下、これらの図を参照しながら説明を進める。

レーザ露光装置７の走査式光学装置は、小型化を達成するために薄型ポリゴンミラーを使用した斜入射光学系である。斜入射光学系でのレーザ光は、ポリゴンミラー５０を出射した後で上下の各光路に分離して照射光Ｅ２、Ｅ１とするために、図４及び図５に示すように、基本平面（図６のＸ−Ｙ平面）に対して＋θおよび−θの角度で出射する。一般的に、前記斜入射角度θは、画像性能上３°以下が良いとされている。また、上下の各光路が基本平面に対して必ずしも等しくなくともよいが、本実施の形態では、光学的な特性を揃えるため、両者を同一の角度としている。

ポリゴンミラー５０での２つのレーザ発光ビームの反射位置は、図４に示すように同一であっても、また図５に示すようにミラー面高さ方向にずれていてもよい。なお、ポリゴンミラー５０での反射位置を、図５に示すように距離Δｘだけずらすことで、折り返しミラー５２ｂの位置を、よりポリゴンミラー５０側に配置することが可能となる。

ポリゴンミラー５０から出射した２本のレーザ光は、ｆ−θレンズ（第１の結像レンズ）５３ａを通過し、上側のレーザ光（照射光Ｅ２）は折り返しミラー５２ｂで下方向に反射される。ｆ−θレンズ（第１の結像レンズ）５３ａには、レーザ光が互いに異なる角度で入射するため、ｆ−θレンズ（第１の結像レンズ）５３ａはシリンダレンズで構成されており、副走査方向へは、それぞれの光路に配置されたｆ−θレンズ（第２及び第３の結像レンズ）５３ｂ，５３ｃを使って結像させる。上側のレーザ光（照射光Ｅ２）は、下側のレーザ光（照射光Ｅ１）と交差して下方に向かい、途中に設けられたｆ−θレンズ（第２の結像レンズ）５３ｂを通過した後に、光学箱５９下面に配置された折り返しミラー５２ｃによって反射され、感光ドラム２ｃ上に照射される。

下側のレーザ光（照射光Ｅ１）は、ｆ−θレンズ（第３の結像レンズ）５３ｃを通過した後に折り返しミラー５２ａで反射され、感光ドラム２ｄへ照射される。

折り返しミラー５２ａ〜５２ｃは、各部品公差やポリゴンモータの面倒れ等によって２本のレーザ光の光束にケラレが発生しない位置に配置されている。

なお、本実施の形態における光路長より長い光路長で構成される光学系の場合、外側に配置された感光ドラム２ａ，２ｄを照射する光路に対しても、内側に配置された感光ドラム２ｂ，２ｃを露光する場合と同様に、２枚の折り返しミラー（第１及び第２の折り返しミラー）を配置して、照射光Ｅ１，Ｅ４が、自身の照射光と交差する構成であってもよい。その場合、ｆ−θレンズ（第３の結像レンズ）５３ｃを、ポリゴンミラー５０から第１の折り返しミラーまでの光路ではなく、第１の折り返しミラーから第２の折り返しミラーまでの光路に配置するようにしてもよい。

なおまた、ｆ−θレンズ（第２の結像レンズ）５３ｂを、折り返しミラー５２ｃから感光ドラム２ｃまでの光路に配置することも考えられるが、折り返しミラー５２ｃにて感光ドラム２ｃ上での照射位置調整を行なうので、このように配置されたｆ−θレンズ（第２の結像レンズ）５３ｂに入射されるレーザ光の位置が変わり、光学性能も変化してしまう可能性がある。そうした理由から、本実施の形態では、ｆ−θレンズ（第２の結像レンズ）５３ｂを、折り返しミラー５２ｂから折り返しミラー５２ｃまでの光路に配置するようにしており、これによって、折り返しミラー５２ｃにて感光ドラム２ｃ上での照射位置調整を行なっても光学性能が変化してしまうことがなく、且つ折り返しミラー５２ｂから折り返しミラー５２ｃまでの光路に配置することでコンパクト化を達成している。

また、上側のレーザ光（照射光Ｅ２）を折り返しミラー５２ｂで下方向に反射させ、且つ折り返しミラー５２ｃで、ポリゴンミラー５０からの全てのレーザ発光ビームを横切る光路を形成することで、光学系をコンパクト化できる。一方、折り返しミラー５２ｂと折り返しミラー５２ｃとの間にｆ−θレンズ（第２の結像レンズ）５３ｂを配置することで、折り返しミラー５２ｂ，５２ｃの長手方向の長さを短くすることができるとともに、ｆ−θレンズ（第２の結像レンズ）５３ｂを配置する上で空間を有効に利用でき、レーザ露光装置７を薄型化することができる。なお本実施の形態における構成は、１つのレーザダイオードチップから複数のレーザ光を発光する構成においても適用でき、同様の効果が得られる。

図７は、レーザ露光装置７のＸ−Ｙ平面図である。

図７において、ビーム検知センサ２１４は、レーザユニット１１７の基板上に実装されており、画像形成部１Ｂｋの感光ドラム２ｄの走査開始側に取り付けられている。

画像形成部１Ｂｋの感光ドラム２ｄ以外へのレーザ露光走査も、ビーム検知センサ２１４でのビーム検知信号に基づき行われる。図７に示すように、レーザユニット１１７から発光されたレーザ光を同じ方向からポリゴンミラー５０に照射した場合は、画像形成部１Ｙの感光ドラム２ａ及び画像形成部１Ｍの感光ドラム２ｂへのレーザ露光走査は、主走査の後端側から露光することになり、画像形成部１Ｃの感光ドラム２ｃ及び画像形成部１Ｂｋの感光ドラム２ｄへのレーザ露光走査とは逆方向となる。このため、画像形成部１Ｙの感光ドラム２ａ及び画像形成部１Ｍの感光ドラム２ｂへのレーザ露光走査用ビデオデータの１ライン分をＬＩＦＯ（Last In First Out）メモリ等に入れ、レーザ露光走査の順番を入れ替えるようにする。

なお、レーザ光がポリゴンミラー５０に対して同じ方向から照射されるのでなく、画像形成部１Ｙの感光ドラム２ａ及び画像形成部１Ｍの感光ドラム２ｂに対して照射されるべきレーザ光のポリゴンミラー５０に対する入射方向が、画像形成部１Ｃの感光ドラム２ｃ及び画像形成部１Ｂｋの感光ドラム２ｄに対して照射されるべきレーザ光のポリゴンミラー５０に対する入射方向と逆方向になるようにすれば、ＬＩＦＯを用いる必要はない。

次に図８を参照してレーザ露光装置７に含まれるレーザ駆動回路の説明を行う。

図８は、レーザ露光装置７に含まれるレーザユニット１１７の構成を示す回路図である。

図８において７３は、１ビームを出力するレーザチップであり、レーザダイオード７３Ａと、レーザダイオード７３Ａの光量を検出するフォトダイオードセンサ（以下「ＰＤセンサ」と呼ぶ）７３Ｂとから構成される。レーザダイオード７３Ａには、バイアス電流源７１Ａとパルス電流源７２Ａとが並列に接続され、これによって、レーザダイオード７３Ａの発光特性の改善を図っている。また、レーザダイオード７３Ａの発光を安定化させるために、ＰＤセンサ７３Ｂからの出力信号を用いてパルス電流源７２Ａに帰還をかけ、レーザダイオード７３Ａの発光量が目標値になるように、パルス電流源７２Ａからのパルス電流量を制御する。

すなわち、この帰還制御の実行時には、シーケンスコントローラ７７がスイッチ８１をＯＮにするとともに、ＯＲ論理素子７０Ａに高レベル信号を出力してスイッチ７９ＡをＯＮにして、フィードバックループを形成する。このフィードバックループが形成されると、バイアス電流源７１Ａとパルス電流源７２Ａとからの電流の和がレーザダイオード７３Ａへ流れ、レーザダイオード７３Ａが発光する。その時のレーザダイオード７３Ａの発光量をＰＤセンサ７３Ｂが検出し出力する。そのＰＤセンサ７３Ｂからの出力信号が電流電圧変換器７４に入力され、ついで増幅器７５で増幅され、ＡＰＣ（Auto Power Control）回路７６Ａに入力される。このＡＰＣ回路７６Ａは、増幅器７５から送られた電圧値に基づき、レーザダイオード７３Ａの発光量が目標値になるように、パルス電流源７２Ａに制御信号を供給する。

レーザダイオード７３Ａは温度特性を持っており、一定の光量を発光するためには、温度が高くなるほど、供給されるべき電流量が多くなる必要がある。また、レーザダイオード７３Ａは自己発熱するため、一定量の電流を供給するだけでは一定の光量を発光し続けることができず、これらが画像形成に重大な影響を及ぼす。このことを解決するために、ＡＰＣ回路７６Ａが、１走査毎の感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄへのレーザ光の各照射の間欠期間において、スイッチ８１及びスイッチ７９ＡをＯＮにしてフィードバックループを形成するとともに、レーザダイオード７３Ａの発光量が一定の目標値になるようにパルス電流源７２Ａの出力電流量を制御している。

こうして発光量が一定値に制御されたレーザダイオード７３Ａからのレーザ発光を、画像データの入力されたＰＷＭ部２１５からのパルス幅変調信号でＯＮ／ＯＦＦすることで画像形成が行われる。すなわち、ＰＷＭ部２１５からのパルス幅変調信号がＯＲ論理素子７０Ａに入力され、パルス幅変調信号が高レベルになっている間だけスイッチ７９ＡがＯＮになってレーザ発光が行われ、画像形成が行われる。

ところで、タンデム式の画像形成において、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの相互間で発生する各画像の倍率差を、本発明におけるＰＷＭ部２１５は、補助画素を追加することによって解消する。これを、図９を参照して説明する。

図９〜図１１は、画像倍率差を解消するべくＰＷＭ部２１５で行われる補助画素の追加手順を示す図である。

ここで、１画素はχビットで周波数変調されたデータ列から構成されているものとする。すなわち、１画素はχビットの画像情報によって構成されている。図９〜図１１に各画素はすべて、同一の主走査ライン内に存在するものである。

まず図９において、補助画素（χビット）を追加するべく、第１番目（左側）の画素と、隣接する第２番目（中央）の画素との間で、１ビット分の追加を行う。すなわち、第１番目の画素を構成する（ｌ−１）番目の第１ビット〜第χビットのうち最終の第χビットと同じ値を、第２番目の画素の先頭の第１ビットに追加し、第２番目の画素の第２ビット〜第χビットに、（ｌ）番目の第１ビット〜第（χ−１）ビットの各値を入れる。したがって、次の第３番目（右側）の画素の先頭の第１ビットには、（ｌ）番目の最終の第χビットの値が入れられ、第３番目の画素の第２ビット〜第χビットに、（ｌ＋１）番目の第１ビット〜第（χ−１）ビットの各値が入れられる。

図１０は、図９に示す１ビット分の追加の後に、１ビット分の追加を行う場合を示す。

すなわち、図１０に示す第１番目（左側）の画素は、（ｍ−２）番目の第χビットと、（ｍ−１）番目の第１ビット〜第（χ−１）ビットで構成されるものとし、第１番目の画素と、隣接する第２番目（中央）の画素との間で、１ビット分の追加を行う。つまり、第１番目の画素の最終の（ｍ−１）番目の第（χ−１）ビットと同じ値を、第２番目の画素の先頭の第１ビットに追加し、第２番目の画素の第２ビットに、（ｍ−１）番目の第χビットの値の入れるとともに、第２番目の画素の第３ビット〜第χビットに、（ｍ）番目の第１ビット〜第（χ−２）ビットの各値を入れる。したがって、次の第３番目（右側）の画素の先頭の第１ビットには、（ｍ）番目の第（χ−１）ビットの値が入れられ、第２ビットには、（ｍ）番目の第χビットの値が入れられ、第３ビット〜第χビットに、（ｍ＋１）番目の第１ビット〜第（χ−２）ビットの各値が入れられる。

図１１は、図１０に示す１ビット分の追加の後に、さらに（χ−３）ビット分の追加が行われた状態において、最後の１ビットの追加が行われて補助画素（χビット）の追加が完了する場合を示す。

すなわち、図１１に示す第１番目（左側）の画素は、（ｎ−２）番目の第２ビット〜第χビットと、（ｎ−１）番目の第１ビットで構成されるものとし、第１番目の画素と、隣接する第２番目（中央）の画素との間で、１ビット分の追加を行う。つまり、第１番目の画素の最終の（ｎ−１）番目の第１ビットと同じ値を、第２番目の画素の先頭の第１ビットに追加し、第２番目の画素の第２ビット〜第χビットに、（ｎ−１）番目の第２ビット〜第χビットの各値を入れる。

次の第３番目（右側）の画素の第１ビット〜第χビットには、（ｎ）番目の第１ビット〜第χビットの各値が入れられる。

したがって、本来（ｎ）番目の第１ビット〜第χビットの各値で構成されるべき第２番目の画素が、（ｎ−１）番目の第１ビット〜第χビットの各値で構成され、また本来（ｎ＋１）番目の第１ビット〜第χビットの各値で構成されるべき第３番目の画素が、（ｎ）番目の第１ビット〜第χビットの各値で構成されることになり、χビットからなる１画素分の補助画素が追加されたことなる。

なお、上記の例では、１ビットずつ追加を行うようにしているが、複数ビットずつ追加を行うようにして、最終的に１画素分の補助画素を追加するようにしてもよい。

以上のように、隣り合った画素の数ビットのデータだけを流用して数ビットの追加を行って、最終的に１画素分の補助画素を追加するようにするので、画像の中に１画素分のまとまったスペース(空白)を入れることなく画像の拡大を行うことが可能となる。

なお、数ビットずつ削除を行って、最終的に１画素分の画素を削除するようにすれば、画像品質を劣化させることなく画像の縮小を行うことが可能となる。

次に、補助画素の追加開始タイミングと画像のずれ量との関係を、図１２〜図１４を参照して説明する。

図１２〜図１４は、補助画素の追加開始タイミングを主走査ラインごとに設定した場合における画像のずれ量を説明すべく、各主走査ラインと、該ラインを構成する各画素とを示す図である。なお、以下の説明では、補助画素の追加開始タイミングをＸ、補助画素の追加間隔をＹ、各画素の間で挿入される補助画素を１／１６画素（χ＝１６としたときの１ビット分）とする。

図１２においては、補助画素挿入間隔Ｙが１０画素とされ、補助画素の挿入開始タイミングＸが、各主走査ラインとも第１画素直後に設定されている。この場合、図１２から分かるように、各主走査ラインにおいて、主走査方向（図１２の左右方向）の同一位置で補助画素が挿入され、その位置で画像倍率（サイズ）が変わる。このような画像倍率の変化は、色味変動やモアレ画像と呼ばれる画像劣化を引き起こす原因となる。

図１３においては、補助画素挿入間隔Ｙが１０画素とされ、補助画素の挿入開始タイミングＸが、第１主走査ラインでは第１画素直後に設定され、第２主走査ラインでは第２０画素直後に設定され、第３主走査ラインでは第１２画素直後に設定され、第４主走査ラインでは第３１画素直後に設定される。この場合、図１２に比べて、各主走査ラインにおいて補助画素の挿入開始タイミングＸが変化しているため、各主走査ラインにおける主走査方向（図１３の左右方向）の特定位置で補助画素が挿入されることはない。

しかし、第１主走査ライン及び第３主走査ラインにおける第２２画素の各終了時点のズレ量ａが、２／１６画素分となる。また、第１主走査ライン及び第４主走査ラインにおける第３２画素の各終了時点のズレ量ｂが、３／１６画素分となる。このような画像のズレも色味変動やモアレ画像などの画像劣化を引き起こす原因となる。各主走査ラインにおける補助画素の挿入開始タイミングＸの差が大きくなればなるほど、画像のズレが大きくなることは言うまでもない。

図１４においては、補助画素挿入間隔Ｙが１０画素とされ、補助画素の挿入開始タイミングＸが、第１主走査ラインでは第１画素直後に設定され、第２主走査ラインでは第９画素直後に設定され、第３主走査ラインでは第１０画素直後に設定される。すなわち、補助画素の挿入開始タイミングＸを、第１０画素直後以下に設定するようにしている。この場合、図１２と比べて、各主走査ラインにおいて補助画素の挿入開始タイミングＸが変化しているため、各主走査ラインにおける主走査方向の特定位置で補助画素が挿入されることはない。さらに、図１３と比較すると、補助画素の挿入開始タイミングＸを、第１０画素直後以下のタイミングとしているため、最大の画像ズレを生じている第１主走査ライン及び第２主走査ラインにおける第１２画素の各終了時点のズレ量ｃが、１／１６画素分で済んでいる。

以上の例から分かるように、補助画素の挿入開始タイミングＸを、以下のような条件で決定することで画像劣化を最小限にすることができる。

（１）補助画素の挿入開始タイミングＸは、乱数などにより設定するようにして、固定した値を用いないようにする。

（２）補助画素の挿入開始タイミングＸの最大値は、補助画素の挿入間隔Ｙの値と同じ数だけ先頭画素から主走査ラインの後続方向に離れた画素の終了タイミングとする。

こうした補助画素の挿入開始タイミングＸを生成する乱数の最大値を決定する方法を、図１５を参照して説明する。

図１５は、補助画素の挿入間隔Ｙの決定及び補助画素の挿入開始タイミングＸの設定、並びに画像形成を行う処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、画像形成装置におけるコントローラ部１５０のＣＰＵ２０１によって実行されるものである。

画像形成装置の電源が投入されると、画像形成装置において画像形成のための初期化処理が行われる（Ｓ１００１）。その際に、本実施の形態に示すようなカラー画像形成装置の場合には、各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）の色ずれ量の検知が行われる（Ｓ１００２）。すなわち、色ずれ用パターン（不図示）を用いて、副走査方向、主走査方向の色ずれ量（書き出しタイミングのズレ量）、さらには主走査方向の倍率のズレ量が検知される。

ステップＳ１００３では、ステップＳ１００２で検知された色ずれ量（倍率のずれ量）を用いて補助画素の挿入間隔Ｙを算出する。

この補助画素の挿入間隔Ｙの算出方法を、以下に具体的な例を挙げて説明する。

例えば、総画素数が４０００の画像データにおいて、イエローの画像を基準にしてマゼンタの画像が５画素分縮んでいると検知された場合を想定する。なお、１画素が１６ビットに分割されているものとする（すなわち、図１２〜図１４で示したように、各ビット間に挿入される補助画素が１／１６画素であるものとする）。

まず、５画素分の画像の縮みを補正するために追加すべき補助画素の数を、下記式で算出する。

５（画素）×１６（１画素当たりの補助画素の数）＝８０
次に、補助画素の挿入間隔Ｙを、下記式で算出する。

４０００÷８０＝５０（画素）
このように、上記の例の場合、補助画素の挿入間隔Ｙを５０画素にすべきことが求められる。なお、補助画素の挿入間隔Ｙの算出において整数を得られない場合は、算出された値を挟む大小２つの整数を、補助画素の挿入間隔Ｙとして主走査ラインごとに交互に用いるようにする。

次にステップＳ１００４では、ステップＳ１００４で求められた補助画素の挿入間隔Ｙに基づき、補助画素の開始タイミングＸを生成する乱数の最大値を設定する。

すなわち、補助画素の開始タイミングＸを生成する乱数の最大値を、ステップＳ１００４で求められた補助画素の挿入間隔Ｙ（例えば５０画素）に設定する。これによって、同色での書き出しタイミングの最大のずれ量を１／１６画素にすることができる。もし、乱数の最大値を５０画素よりも大きく設定すると、このずれが最大２／１６画素の可能性がある。

以上の設定が終了したら、画像形成装置においてプリントスタートの操作がされるのを待つ（Ｓ１００５）。プリントスタートの操作がされたならば、ステップＳ１００６へ進んで、後述する画像形成動作を行う。

この画像形成動作の際に、前述した補助画素追加動作を行い、各色の画像倍率の調整（各色の画像のずれ補正）を行う。画像形成動作が終了したら本処理を終了する。

なお、色ずれ補正動作などが行われた場合は再度、ステップＳ１００２〜Ｓ１００４を実行し、補助画素の挿入間隔Ｙを決定するとともに、補助画素の挿入開始タイミングＸを生成する乱数の最大値を設定する。

次に、ステップＳ１００６で行われる画像形成装置での画像形成動作について説明を行う。

画像形成装置に接続されたパーソナルコンピュータ１０６または画像形成装置の操作部（不図示）から画像形成開始信号が発せられると、画像形成装置において、選択されたカセット１７または手差しトレイ２０から記録媒体Ｐが給紙される。例えばカセット１７から記録媒体Ｐが給紙された場合について説明すると、まずピックアップローラ１３により、カセット１７から記録媒体Ｐが一枚ずつ送り出される。そして記録媒体Ｐが給紙ガイド１８の間を案内されてレジストローラ１９まで搬送される。その時、レジストローラ１９は停止されており、紙先端はレジストローラ１９のニップ部に突き当たる。その後、画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが画像の形成を開始するタイミングに基づいてレジストローラ１９が回転を始める。このレジストローラ１９の回転開始タイミングは、記録媒体Ｐと、画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにより中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー画像とが、二次転写部３４においてちょうど一致するように設定されている。

一方、画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋでは、画像形成動作開始信号が発せられると、各色に対応する各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に静電潜像がそれぞれ形成される。副走査方向の画像形成タイミングは、中間転写ベルト８の回転方向において一番上流にある画像形成部１Ｙの感光ドラム２ａから順に、各画像形成部間の距離に応じて決定され、制御される。また各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの主走査方向の書き出しタイミングについては、ビーム検知センサ２１４（本実施の形態では画像形成部１Ｂｋに配置されている）の出力信号を用いて擬似ビーム検知センサ信号を生成し、この擬似ビーム検知センサ信号に基づき制御される。

なお、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に静電潜像を形成する際に、予め色ずれ量を検知しておき、前述した補助画素追加制御を行い、これによって、主走査方向の画像倍率を調整し、各色における画像ずれを補正する。

各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に形成された静電潜像は、前述したプロセスにより現像される。そして一番上流にある感光ドラム２ａ上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された転写ローラ５ａ（一次転写用帯電器）によって中間転写ベルト８に一次転写される。一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト８の回転によって次の転写ローラ５ｂまで搬送される。感光ドラム２ｂでは、各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、転写ローラ５ａによって中間転写ベルト８に一次転写されたトナー像に合わせて、感光ドラム２ｂ上のトナー像が中間転写ベルト８に一次転写される。同様の工程が繰り返され、最終的に４色のトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。

その後、記録媒体Ｐが二次転写部３４（二次転写ローラ１２）に進入し、中間転写ベルト８に接触すると、記録媒体Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ１２に、高電圧が印加される。そして、中間転写ベルト８上に形成された４色のトナー画像が記録媒体Ｐの表面に二次転写される。この二次転写後、記録媒体Ｐはローラ対１６ａ，１６ｂのニップ部３１まで案内される。そして、ローラ対１６ａ，１６ｂの熱及びニップ部３１の圧力によって、トナー画像が記録媒体Ｐの表面に定着される。その後、記録媒体Ｐは外排紙ローラ２１により搬送されて排紙トレイ２２に排出され、一連の画像形成動作を終了する。

なお、本実施の形態では、中間転写ベルト８の上流側から、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを配置したが、本発明は、こうした配置に限定されるものではない。また、４色のカラー画像形成装置を例にして説明したが、さらに多くの数の色に対応した画像形成部を備えたカラー画像形成装置においても、本発明は適用可能である。

〔他の実施の形態〕
なお、本発明の目的は、前述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ、ＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体およびプログラムは本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。或いは、上記プログラムは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 画像形成装置におけるコントローラ部および画像処理部の構成を示すブロック図である。 レーザ露光装置の内部の走査光学式装置の構成と各画像形成部とを示す図である。 ポリゴンミラーでの２つのレーザ発光ビームの反射位置が同一である場合において、レーザ露光装置の構成のうち、照射光Ｅ１、Ｅ２に関連する部分を示す図である。 ポリゴンミラーでの２つのレーザ発光ビームの反射位置が異なる場合において、レーザ露光装置の構成のうち、照射光Ｅ１、Ｅ２に関連する部分を示す図である。 ポリゴンミラーにおける法線方向と回転方向とで定義される基本平面（Ｘ−Ｙ平面）におけるポリゴンミラーおよび光路を示す図である。 レーザ露光装置のＸ−Ｙ平面図である。 レーザ露光装置に含まれるレーザユニットの構成を示す回路図である。 画像倍率差を解消するべくＰＷＭ部で行われる補助画素の第１の追加手順を示す図である。 画像倍率差を解消するべくＰＷＭ部で行われる補助画素の第２の追加手順を示す図である。 画像倍率差を解消するべくＰＷＭ部で行われる補助画素の第３の追加手順を示す図である。 補助画素の追加開始タイミングを主走査ラインごとに設定した場合における画像のずれ量を説明すべく、各主走査ラインと、該ラインを構成する各画素とを示す第１の図である。 補助画素の追加開始タイミングを主走査ラインごとに設定した場合における画像のずれ量を説明すべく、各主走査ラインと、該ラインを構成する各画素とを示す第２の図である。 補助画素の追加開始タイミングを主走査ラインごとに設定した場合における画像のずれ量を説明すべく、各主走査ラインと、該ラインを構成する各画素とを示す第３の図である。 補助画素の挿入間隔Ｙの決定及び補助画素の挿入開始タイミングＸの設定、並びに画像形成を行う処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ 画像形成部
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 感光ドラム
７ レーザ露光装置
８ 中間転写ベルト
５０ ポリゴンミラー
１０６ パーソナルコンピュータ
１１７ レーザユニット
１５０ コントローラ部
２０１ ＣＰＵ（生成手段、挿入手段）
２０３ 読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）
２０４ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
２０６ Ｉ／Ｏインターフェース
２１４ ビーム検知センサ
２１５ ＰＷＭ部（生成手段、挿入手段）
３００ 画像処理部

Claims (7)

1. 所定のビット数の画像データによって１画素を形成し、当該画素を複数形成することによって画像を形成する画像形成装置において、
   前記画素を形成するために、前記画像データに基づいて像担持体を露光するための光ビームを出射する光源と、
   前記光ビームが前記像担持体上を走査するように前記光ビームを偏向する偏向走査手段と、
   前記光ビームが走査される主走査方向における画像の倍率を補正するために、入力画像データに基づいて前記所定のビット数よりも小さい数のビット数の補正データを生成する生成手段と、
   前記主走査方向において前記補正データに基づく補助画素が前記入力画像データに基づいて形成される画素間に挿入されるように、前記補正データを前記入力画像データに挿入する挿入手段とを有し、
   前記挿入手段は、
   前記補助画素が前記主走査ラインの先頭画素から前記主走査ラインごとに異なる画素数だけ離れた位置に挿入され、かつ前記主走査ラインそれぞれにおいて所定の画素間隔で前記補助画素が挿入されるように、複数ビットの前記補正データを前記入力画像データに挿入することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記生成手段は、前記補助画素が前記挿入手段によって挿入される画素間における先に画像形成される画素の最終ビットと同一の値のビットで前記補助画素が生成されるように前記補正データを生成することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記挿入手段は、前記生成手段によって生成された補助画素が、該補助画素が前記挿入手段によって挿入される画素間における後に画像形成される画素の先頭ビット位置に挿入されるように、複数ビットの前記補正データを前記入力画像データに挿入することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記補助画素が先頭ビット位置に挿入された画素においてビット数を前記所定のビット数に調整し、該調整によって余ったビットを後続の画素の先頭ビット位置に挿入する後続画素修正手段をさらに有することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記所定の画素数は主走査ラインごとに異なるとともに、前記所定の画素間隔は主走査ラインのいずれにおいても同一であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記挿入手段は、前記所定の画素数を、前記所定の画素間隔の値を最大値とする乱数によって主走査ラインごとに決定することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記挿入手段は、各主走査ラインにおいて、前記補助画素の合計値が所定数の画素分になるように前記入力画像データに前記補正データを挿入することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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