JP4923608B2 - 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

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は、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）を形成した場合に、次のような画像弊害を引き起こす場合があった。

上述の通り、光走査装置を用いて画像を形成する場合、光走査装置により潜像担持体表面（被走査面）にスポットを照射してスポット潜像を形成するとともに、該スポット潜像にトナーを付着させてドットを形成する。したがって、上述の光走査不良が発生して主走査方向位置によりスポットの光量分布のピーク値が異なると、スポット潜像の電位分布も異なり、該スポット潜像をトナー現像して形成されるドットの大きさも主走査方向位置により異なることとなる。つまり、形成されるドットの大きさが、走査光学系の光軸付近で最大となるとともに、該光軸から主走査方向に離れるに連れて減少する場合があった。その結果、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、走査光学系の光軸から主走査方向に離れるに連れて画像濃度が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発生を抑制して良好な光走査を可能にするとともに、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。

この発明に係る光走査装置の制御方法は、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、を実行す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、パターンデータが示す光ビームの照射領域の主走査方向の幅に対応した時間幅を持つパルスを、パターンデータが有する光ビームの照射／非照射を示す値の主走査方向への並びに対応させて時間軸上に配列させたパルス列である露光信号を生成する露光信号生成工程と、露光信号を構成するパルス各々のパルス幅を、該パルスに対応する照射領域が属するセルの階調値が所定の階調値未満である場合は下記の変換パターンに基づいて変換することで露光信号を補正して補正露光信号を生成する一方、該パルスに対応する照射領域が属するセルの階調値が所定の階調値以上である場合は露光信号の補正を行わない露光信号補正工程と、露光信号が補正された場合は補正露光信号により変調された光ビームを光源から射出させる一方、露光信号が補正されない場合は露光信号により変調された光ビームを光源から射出させるビーム変調工程とを備えたことを特徴としている。ここで、変換パターンは、パルスに対応する照射領域が属するセルの位置と走査光学系の光軸との主走査方向における距離の遠さに応じて、該パルスのパルス幅を長くするパターンである。

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な光走査装置において、上記目的を達成するために、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、を実行するハーフトーン処理手段と、パターンデータが示す光ビームの照射領域の主走査方向の幅に対応した時間幅を持つパルスを、パターンデータが有する光ビームの照射／非照射を示す値の主走査方向への並びに対応させて時間軸上に配列させたパルス列である露光信号を生成する露光信号生成手段と、露光信号を構成するパルス各々のパルス幅を、該パルスに対応する照射領域が属するセルの階調値が所定の階調値未満である場合は下記の変換パターンに基づいて変換することで露光信号を補正して補正露光信号を生成する一方、該パルスに対応する照射領域が属するセルの階調値が所定の階調値以上である場合は露光信号の補正を行わない露光信号補正手段と、露光信号が補正された場合は補正露光信号により変調された光ビームを前記光源から射出させる一方、露光信号が補正されない場合は露光信号により変調された光ビームを光源から射出させるビーム変調手段とを備えたことを特徴としている。ここで、変換パターンは、パルスに対応する照射領域が属するセルの位置と走査光学系の光軸との主走査方向における距離の遠さに応じて、該パルスのパルス幅を長くするパターンである。

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。

これに対して本発明は、パターンデータが示す光ビームの照射領域の主走査方向の幅に対応した時間幅を持つパルスを、パターンデータが有する光ビームの照射／非照射を示す値の主走査方向への並びに対応させて時間軸上に配列させたパルス列である露光信号を、次のように補正して補正露光信号を生成している。つまり、露光信号を構成するパルス各々のパルス幅を、該パルスに対応する照射領域が属するセルの階調値が所定の階調範囲にある場合は下記の変換パターンに基づいて変換することで、露光信号を補正して補正露光信号を生成している。そして、該補正露光信号により変調された光ビームを光源から射出させるように構成している。ここで、変換パターンは、パルスに対応する照射領域が属するセルの位置と走査光学系の光軸との主走査方向における距離の遠さに応じて、該パルスのパルス幅を長くするパターンである。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位置における変化を緩和して、良好な光走査動作を実行可能となる。そして、かかる良好な光走査動作が実行可能な光走査装置により画像形成を実行することで、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。なお、この際、所定の階調範囲を、ハイライト像に対応する階調範囲としても良い。

また、上述した光走査不良は、階調値が小さくなるほど顕著になる。そこで、変換パターンを、セルと光軸との距離だけでなく、更にセルの階調値の小ささに応じてもパルスのパルス幅を長くするパターンであるように構成しても良い。このように構成することで、階調値が小さい範囲においてより確実に光走査不良の発生を抑制することが可能となり好適である。

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変換パターンを求めるパターン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、濃度検出工程及びパターン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、パターン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変換パターンを求めることとしている。よって、最適な変換パターンを求めることが可能となり、その結果、より良好な光走査動作の実行が可能となるため好適である。そして、より良好な光走査動作が実行可能な光走査装置により画像形成を実行することで、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、パターン生成工程を、濃度検出工程における検出結果から、更に所定の階調範囲も求めるように構成しても良い。また、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、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、最適な変換パターンを求めることが可能となり、その結果、より良好な光走査動作の実行が可能となるため好適である。そして、より良好な光走査動作が実行可能な光走査装置により画像形成を実行することで、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。

また、上述してきた発明において、複数のセルの全てに対して同一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、後に詳述するように、画像データに基づいて生成されたビデオ信号（露光信号）のパルス幅を補正して得られる補正ビデオ信号（補正露光信号）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、本実施形態の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、本実施形態の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。また、図８は、本実施形態の画像形成装置の信号処理を示すフローチャートである。また、図９は、本実施形態の画像形成装置の信号処理の動作を示す図である。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およびパルス変調ユニット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（ステップＳ１）。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。このようなハーフトーン処理としては、従来から提案されている様々な手法を用いる事ができ、例えば、ドット集中型ディザ法またはドット分散型ディザ法等を用いる事ができる。これらはいずれも、階調値の増大に伴って所定の増大パターンで単位面積あたりにおけるドットの面積率を変化させることで階調を再現している。より具体的には、かかる増大パターンを規定するディザマトリックスを有するとともに、互いに隣接する複数の画素から構成されるセルを感光体２の表面に仮想的に配列する。そして、ＣＭＹＫ階調データとディザマトリックスとをセル毎に比較して、セルの何れの位置に光ビームを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）を生成する。これにより、階調値が低い場合はセルに対して形成されるドットの面積率が低くなる一方、階調値が高い場合はセルに対して形成されるドットの面積率が高くなり、階調再現が実現される。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「ハーフトーン処理手段」として機能している。なお、本実施形態では、構成の簡素化のため、全てのセルに対して同一のディザマトリックスを用いている。

本実施形態では主走査方向Ｘに４画素で該主走査方向Ｘに略直交する副走査方向に４画素の４×４セルを用いるとともに、かかる４×４セルを感光体２の表面に仮想的に複数配列している。そして、４×４セルに対応した４行４列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、例えば、図９上段の「ハーフトーン階調データ」欄に示すようなハーフトーン階調データ（パターンデータ）を生成する。ここで、同図の「パターンデータ欄」において、太線の正方形は４×４セルを、細線の正方形は１画素を示している。また、斜線部は光ビームをスポット状に照射する領域（照射領域）を示すとともに、斜線が施されていない領域は、光ビームを照射しない領域、すなわち非照射の領域を示している。また、同図斜線部のうち、同図左上から右下に伸びる斜線と同図右上から左下に伸びる２種類の斜線で２重斜線が施されている領域（以下、単に「２重斜線部」と称する）は、照射領域のうち特に後述するパルスＡ，Ｂに対応する照射領域である。

上述した露光制御部１０２は、パルス変調ユニット１１７からの補正ビデオ信号（補正露光信号）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、かかる補正ビデオ信号は、パルス変調ユニット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、パルス変調ユニット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ユニット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からパルス変調ユニット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ユニット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ユニット１１７へ向けて出力される。

パルス変調ユニット１１７は、露光信号生成部１１７１（露光信号生成手段）と露光信号補正部１１７２（露光信号補正手段）とを有する。そして、パルス変調ユニット１１７に入力されたハーフトーン階調データは、露光信号生成部１１７１において、ビデオ信号（露光信号）に変換される（露光信号生成工程、ステップＳ２）。かかる変換の一例を示したものが図９中段の「ビデオ信号」欄である。かかる「ビデオ信号」欄は、「ハーフトーン階調データ」欄に示すハーフトーン階調データの同図上から２段目の主走査方向Ｘに配列された値を、ビデオ信号に変換した場合を表している。このように、ビデオ信号（露光信号）は、光ビームの照射領域（２重斜線部）の主走査方向Ｘへの幅に対応した時間幅Ｗａ，Ｗｂを持つパルスを、ハーフトーン階調データ（パターンデータ）が有する光ビームの照射／非照射を示す値の主走査方向Ｘへの並びに対応させて時間軸上に配列させたパルス列として生成される。

次に、このようにして露光信号生成部１１７１で生成されたビデオ信号は、露光信号補正部１１７２に入力される。この露光信号補正部１１７２では、ビデオ信号を構成するパルス各々のパルス幅を必要に応じて補正して補正ビデオ信号（補正露光信号）を生成する（露光信号補正工程、ステップＳ３）。露光信号補正工程では、まず、ビデオ信号の各パルスに対応する照射領域が属するセルの階調値が５０％濃度に対応する階調値未満か否かを判断する。なお、セルに対して全く光ビームを照射しない場合の濃度を０％濃度と、セル全域に対して光ビームを照射する場合を１００％濃度とする。よって、５０％濃度とは、セルの半分の領域に光ビームを照射する場合に対応する。また、上述のとおり、本実施形態ではＣＭＹＫ階調データは０〜２５６階調で表されているため、５０％濃度に対応する階調値は階調値１２８であるとともに、１００％濃度に対応する階調値は階調値２５６となる。

ここで、図９を例示して説明すると、ビデオ信号のパルスＡに対応する照射領域とは同図の照射領域Ａ（２重斜線部）を指す。また、照射領域Ａが属するセルとは、セルＣＬａを指す。そして、該セルＣＬａの階調値が５０％濃度に対応する階調値未満か否かを判断する。また、パルスＢについても同様に、ビデオ信号のパルスＢに対応する照射領域とは同図の照射領域Ｂ（２重斜線部）を指す。そして、該照射領域Ｂが属するセルＣＬｂの階調値が５０％濃度に対応する階調値未満か否かを判断する。そして、このような判断を各パルスについて行なって、対応するセルの階調値が、５０％濃度に対応する階調値以上と判断されたパルスはパルス幅の変更を行なわないとともに、５０％濃度に対応する階調値未満と判断されたパルスはパルス幅を変更する（露光信号補正工程、ステップＳ３）。このように、本実施形態では５０％濃度に対応する階調値未満の階調範囲が、本発明における「所定の階調範囲」に対応している。

図９下段の「補正ビデオ信号」欄は、同図中段に示すビデオ信号のパルスＡ，Ｂについて上述の判断を行なって生成された補正ビデオ信号（補正露光信号）を示している。まず、パルスＡについては対応するセルＣＬａの階調値は５０％濃度に対応する階調値以上と判断して、パルス幅はＷａから変更しない。一方、パルスＢについては対応するセルＣＬｂの階調値は５０％濃度に対応する階調値未満と判断してパルス幅はＷｂからＷｂ＋Δに変更されている。つまり、パルスＢについてはパルス幅が補正量Δだけ長くなるように補正されている。そして、かかる補正において補正量Δは、次に示す変換パターンにより決定される。

図１０は、本実施形態で用いる変換パターンを示す図である。図１０の横軸は、パルスに対応する照射領域が属するセルの位置と走査光学系（第１走査レンズ６６、第２走査レンズ６８）の光軸ＯＡとの主走査方向Ｘにおける距離である。また、縦軸は補正量Δを表している。このように本実施形態では、走査光学系ＯＡとセルとの主走査方向Ｘにおける距離の増大にともなって、補正量Δを大きくしている。そして、このようにして生成された補正ビデオ信号（補正露光信号）は、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、補正ビデオ信号を受けた露光制御部１０２に入力されるは、露光ユニット６（光走査装置）のレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御することで変調された光ビームをレーザー光源６２から射出させる（ビーム変調工程）。このように本実施形態では、露光制御部１０２が本発明における「ビーム変調手段」として機能している。

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）により感光体２の表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１１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１１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１２は、図１１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１２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１２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１２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１３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９に示すように、ビデオ信号（露光信号）を構成するパルスが属するセルの階調値が５０％濃度に対応する階調値未満である場合は、図１０の変換パターンに従ってパルス幅を変更する。そして、かかる変換パターンは、走査光学系ＯＡとセルとの主走査方向Ｘにおける距離の増大にともなって、補正量Δが大きくなるように構成されている。よって、５０％濃度に対応する階調値以下のセルに属するパルスのパルス幅は、走査光学系ＯＡとセルとの主走査方向Ｘにおける距離の増大にともなって増大するように補正ビデオ信号（補正露光信号）を生成している。よって、感光体２の表面（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の主走査方向位置における変化を緩和して、良好な光走査動作が実行可能となる。そして、かかる良好な光走査動作が実行可能な光走査装置により画像形成を実行することで、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。

ところで、上記実施形態では、図１０に示すような、セルと光軸との距離にのみ依存して補正量が変化する変換パターンを用いて露光信号補正工程を実行した。しかしながら、上述した光走査不良は、階調値が小さくなるほど顕著になる。そこで、変換パターンを、更にパルスが属するセルの階調値に応じても補正量Δが変化するように構成しても良い。図１４は、本発明にかかる光走査装置及び該装置を用いた画像形成装置の別の実施形態を示す図である。図１４に示すように、これから説明する実施形態における変換パターンは、光軸ＯＡとセルとの主走査方向距離の増大に伴う補正量Δの増大パターンが互いに異なる２つの補正量曲線１，２から構成されている。また、補正量曲線２は、補正量曲線１と比較して光軸ＯＡとセルとの主走査方向距離の増大に対してより大きく補正量Δを増大させるように構成されている。そして、これら２つの補正量曲線１，２を次のように使い分けている。

つまり、パルスが属するセルの階調値が５０％濃度に対応する階調値未満であった場合は、さらに、該セルの階調値が２５％濃度に対応する階調値未満か、または、２５％濃度に対応する階調値以上であるかを判断する。そして、パルスが属するセルの階調値が２５％濃度に対応する階調値未満である場合は補正量曲線２を用いて補正ビデオ信号を生成する一方、パルスが属するセルの階調値が２５％濃度に対応する階調値以上である場合は補正量曲線１を用いて補正ビデオ信号を生成するように構成している。これにより、より低い階調値に対応するパルスは、そのパルス幅がより大きくなるように補正されることとなる。よって、階調値が小さい範囲においてより確実に光走査不良の発生を抑制することが可能となり好適であるとともに、かかる良好な光走査動作に基づいて画像形成動作を実行することで階調値がより小さい範囲においても良好な画像形成が可能となり好適である。

ところで、図１０、１４に示す変換パターンは、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補正量の増大パターンの最適パターンが異なる。よって、変換パターンの最適パターンは、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変換パターンを求めても良い。

図１５は、変換パターンの設定を実行する電気的構成を示すブロック図である。また、図１６は、変換パターンの設定手順を示すフローチャートである。また、図１７は、変換パターン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。なお、図１５に示す電気的構成は、パルス変調ユニット１１７及び濃度センサ７６Ａ，７６Ｂ以外については、図７に示す電気的構成と同様であるので、重複部分については説明を省略し、特徴部分だけを説明する。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１７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の濃度はパルス変調ユニット１１７の補正量算出部１１７３に出力されるとともに、該補正量算出部１１７３にてこれらの検出結果に基づいて変換パターンの最適パターンが求められる（パターン生成工程、ステップＳ４）。そして、このように求められた変換パターンに基づいて露光信号補正部１１７２において補正ビデオ信号（補正露光信号）が生成されて、光走査動作が実行されることとなる。

このように、図１６，１７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、変換パターン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発生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５０％濃度に対応する階調著範囲未満、すなわち階調値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、上記実施形態におけるハーフトーン処理では、全てのセルに対して同一のディザマトリックスを用いているが、ディザマトリックスの個数は１個に限られるものではなく、複数のディザマトリックスを必要に応じて使い分けるように構成しても良い。ただし、構成の簡素化という観点からは、全てのセルに対して同一のディザマトリックスを用いることが好適である。

また、図９において、ビデオ信号を構成するパルスの立ち上がりエッジと補正ビデオ信号の立ち上がりエッジを一致させているが、これらの立ち上がりエッジを一致させるか否かは必要に応じて変更可能である。

また、図１０，１４の変換パターンでは、セルと光軸ＯＡとの距離の増大に対して補正量Δを連続的に増大させているが、補正量Δの増大のさせ方としてはこれに限られるものではなく、ステップ状に増大させても良い。

また、図１４において、変換パターンを２つの補正量曲線１，２から構成したが、変換パターンを構成する補正量曲線の個数は２つに限られるものではなく、必要に応じて変更可能である。

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、変換パターン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における変化を抑制することができる。

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、本実施形態のパターン生成工程では、濃度検出工程での検出結果から変換パターンのみを求め、変換パターンによりパルス幅を変更するか否かの判断基準である本発明における「所定の階調範囲」は階調値０〜１２８のまま変更していない。しかしながら、パターン生成工程において、濃度検出工程での検出結果から「所定の階調範囲」の最適範囲を求めるように構成しても良い。この場合、最適な「所定の階調範囲」で光走査動作を実行する事が可能となり、光走査不良の発生をより確実に抑制できるため好適である。

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（階調値２６）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補正露光信号の生成に用いる最適な変換パターンを求める。また、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ＭＴＸの具体的な閾値を示す図であり、上記１０％濃度（階調値２６）の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ＭＴＸ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。

図１９は、階調値２６のハーフトーン階調データ及びビデオ信号を示す図である。図１８（１）（２）で示したディザマトリックスにより生成される１０％濃度（階調値２６）のハーフトーン階調データ（パターンデータ）は、同図上段の「ハーフトーン階調データ」欄に示すようなデータとなる。つまり、閾値Ａに対応する画素に対しては１画素の全領域に対してスポットを照射するとともに、閾値Ｂに対応する画素に対しては１０／１６画素左寄せを実行するようにパターンデータが生成される。ここで、太線の正方形はセルを、細線の正方形は１画素を、また斜線部はスポットを照射する領域を示す。そして、本実施例では、同図下段の「ビデオ信号」欄に示すように照射領域に対応したパルス幅のパルスからなるビデオ信号を、直接露光制御部１０２に入力した。そして、該ビデオ信号によりレーザー光源６２より変調された光ビームを射出させ、次に示す位置にパッチ潜像ＰＬを形成した。

図２０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（階調値２６）のハイライト像に対応するハーフトーンデータに基づいて、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。そして、このように形成された１０％濃度（階調値２６）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３個のハイライト像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の結果に基づいてパターン生成工程を実行することで、最適な変換パターン及び本発明における「所定の階調範囲」を求めた。

図２１は、本実施例のパターン生成工程で求められた変換パターンを示す図である。同図において、横軸はパルスに対応するセルと走査光学系の光軸との距離を、縦軸は補正量を示す。また同図に示すように、パターン生成工程で求められた変換パターンは、セルと走査光学系の光軸ＯＡとの距離の増大に伴って補正量Δをステップ状に増大させる３つの補正量曲線から構成されている。また、「所定の階調範囲」は、０以上６４未満としている。そして、パルスが対応するセルの階調値が４９以上６４未満の場合は破線で示す補正量曲線を、階調値が１７以上４９未満の場合は実線で示す補正量曲線を、階調値が０以上１７未満の場合は１点鎖線で示す補正量曲線を用いて補正ビデオ信号の生成を実行することとした。つまり、パルスに対応するセルの階調値が小さいほど、補正量が大きくなるように変換パターンを求めた。

そこで、本発明の効果を確認するために、パターン生成工程で求められた「所定の階調範囲」及び変換パターンに基づいて、図１９のビデオ信号に対して露光信号補正工程を実行して補正ビデオ信号を生成するとともに、図２０と同じ位置、つまり符号Ａ，Ｂ，Ｃの位置にパッチ潜像ＰＬを形成した。図２２は、各位置にパッチ潜像ＰＬを形成する際の補正ビデオ信号を示す図である。符号Ａの位置に形成するパッチ潜像ＰＬは、光軸ＯＡ上に形成される。よって、図２１の変換パターンより、補正ビデオ信号のパルス幅はビデオ信号のパルス幅と同じ２６／１６画素である（図２２「補正ビデオ信号位置Ａ」欄）。また、符号Ｂの位置に形成されるパッチ潜像ＰＬは、光軸ＯＡから主走査方向Ｘに７２ｍｍの位置に形成される。よって、図２１の変換パターンより、補正ビデオ信号のパルス幅はビデオ信号のパルス幅より１／１６画素大きい２７／１６画素である。また、符号Ｃの位置に形成されるパッチ潜像ＰＬは、光軸ＯＡから主走査方向Ｘに１４４ｍｍ（７２ｍｍ＋７２ｍｍ）の位置に形成される（図２２「補正ビデオ信号位置Ｂ」欄）。よって、図２１の変換パターンより、補正ビデオ信号のパルス幅はビデオ信号のパルス幅より２／１６画素大きい２８／１６画素である（図２２「補正ビデオ信号位置Ｃ」欄）。そして、かかる補正ビデオ信号に基づいて形成されたパッチ潜像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２１の形で求められた変換パターン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。 本実施形態の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 本実施形態における信号処理を示すフローチャート。 本実施形態における信号処理の動作を示す図。 本実施形態で用いる変換パターンを示す図。 主走査方向位置における光量分布の差異を示す図。 図１１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。 本発明にかかる画像形成装置の別の実施形態を示す図。 変換パターンの設定を実行する電気的構成を示すブロック図。 変換パターンの設定手順を示すフローチャート。 変換パターン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。 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。 階調値２６のハーフトーン階調データ及びビデオ信号を示す図。 本実施例におけるパッチ潜像工程を示す図。 本実施例のパターン生成工程で求められた変換パターンを示す図。 各位置にパッチ潜像ＰＬを形成する際の補正ビデオ信号を示す図。

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

Claims (11)

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、を実行する光走査装置の制御方法であって、
   前記パターンデータが示す前記光ビームの照射領域の前記主走査方向の幅に対応した時間幅を持つパルスを、前記パターンデータが有する前記光ビームの照射／非照射を示す値の前記主走査方向への並びに対応させて時間軸上に配列させたパルス列である露光信号を生成する露光信号生成工程と、
   前記露光信号を構成するパルス各々のパルス幅を、該パルスに対応する前記照射領域が属するセルの階調値が所定の階調値未満である場合は下記の変換パターンに基づいて変換することで前記露光信号を補正して補正露光信号を生成する一方、該パルスに対応する前記照射領域が属するセルの階調値が前記所定の階調値以上である場合は前記露光信号の補正を行わない露光信号補正工程と、
   前記露光信号が補正された場合は前記補正露光信号により変調された光ビームを前記光源から射出させる一方、前記露光信号が補正されない場合は前記露光信号により変調された光ビームを前記光源から射出させるビーム変調工程と
   を備えたことを特徴とする光走査装置の制御方法。
   前記変換パターンは、前記パルスに対応する前記照射領域が属するセルの位置と前記走査光学系の光軸との前記主走査方向における距離の遠さに応じて、該パルスのパルス幅を長くするパターンである。
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記載の光走査装置の制御方法。
3. 前記ハーフトーン処理は、ドット集中型ディザ法によって前記パターンデータを生成し、
   前記変換パターンは、更に前記セルの階調値の小ささに応じても前記パルスのパルス幅を長くするパターンである請求項１または２記載の光走査装置の制御方法。
4. 前記複数のセルの全てに対して同一の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請求項１乃至３のいずれかに記載の光走査装置の制御方法。
5. 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変換パターンを求めるパターン生成工程と
   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乃至４のいずれかに記載の光走査装置の制御方法。
6. 前記パターン生成工程は、前記濃度検出工程における検出結果から、更に前記所定の階調範囲も求める請求項５記載の光走査装置の制御方法。
7. 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５または６記載の光走査装置の制御方法。
8. 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５または６記載の光走査装置の制御方法。
9. 前記２個の静電潜像の１つは、前記走査光学系の光軸上に形成される請求項８記載の光走査装置の制御方法。
10. 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、を実行するハーフトーン処理手段と、
    前記パターンデータが示す前記光ビームの照射領域の前記主走査方向の幅に対応した時間幅を持つパルスを、前記パターンデータが有する前記光ビームの照射／非照射を示す値の前記主走査方向への並びに対応させて時間軸上に配列させたパルス列である露光信号を生成する露光信号生成手段と、
    前記露光信号を構成するパルス各々のパルス幅を、該パルスに対応する前記照射領域が属するセルの階調値が所定の階調値未満である場合は下記の変換パターンに基づいて変換することで前記露光信号を補正して補正露光信号を生成する一方、該パルスに対応する前記照射領域が属するセルの階調値が前記所定の階調値以上である場合は前記露光信号の補正を行わない露光信号補正手段と、
    前記露光信号が補正された場合は前記補正露光信号により変調された光ビームを前記光源から射出させる一方、前記露光信号が補正されない場合は前記露光信号により変調された光ビームを前記光源から射出させるビーム変調手段と
    を備えたことを特徴とする光走査装置。
    前記変換パターンは、前記パルスに対応する前記照射領域が属するセルの位置と前記走査光学系の光軸との前記主走査方向における距離の遠さに応じて、該パルスのパルス幅を長くするパターンである。
11. 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１０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
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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