JP6091685B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯電された像担持体表面にレーザ光を照射し静電潜像を形成して画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、露光装置による露光により像担持体上に形成した電荷潜像（静電潜像）によって、現像領域においてトナー粒子を現像するための現像電界が形成される。像担持体表面の各領域にトナー粒子を現像するための現像電界は、該当領域の電荷潜像の量のみならず周囲の電荷潜像の量に依存する。ここで、周囲の電荷分布には像担持体内の電荷のみならず、対向電極等に誘起される電荷も含まれる。そのため、像担持体表面の各領域へのトナー現像量は、該当領域の電荷潜像のみならず該当画素周囲の潜像の影響を受ける。その結果、周囲にドットが少ない孤立ドット又は細線と、周囲にドットがあるようなパターンなどでは、それぞれの画素の近傍にある他ドットの影響が異なるため、それら両方の安定した出力ができない場合があった。特に、隣接画素との距離が近い高解像度の場合に顕著であった。

図７に１２００ｄｐｉのＮドット×Ｎドット（以下、Ｎ×Ｎのように記す）を出力した場合のドット画像のドット径を示す。ここでＮドットとは１画素と同義であり、露光される解像度の最小単位画素を意味する。例えば、「１２００ｄｐｉ＝１２００ドット／２５４００μｍ」である。よって、１ドットの大きさは、「１ｉｎｃｈ／１２００ドット＝２５４００μｍ／１２００ドット＝２１μｍ」程になり、１０ドットの大きさは２１０μｍ程になる。直線Ｌは、解像度から計算されるドット径であり、そのような「出力しようとするＮ×Ｎドットの大きさＮ」に対して、「出力されるドット径（μｍ）」が線形に対応する場合を示す。ところが、この直線Ｌのような理想的な出力は電子写真プロセスにおいては安定して得ることが容易ではない。例えば図７の「例．Ａ」レーザ露光量Ａの場合、１×１、２×２の孤立電荷潜像が作る現像電界は微小であるため現像することができない。「例．Ａ」では、３×３すなわち９ドット集まってはじめてドット画像が形成されはじめ、４×４以降は直線Ｌに沿うようなドット画像が形成される。すなわち、「例．Ａ」では、Ｎが４以降の領域で理想的な画像を形成することができるが、Ｎが２以下ではドット画像の消失が生じる。１×１、２×２又は１ドット幅の細線などではトナー画像の形成が不安定になり、ドット・線の消失が生じ画像情報が失われてしまう。このようなトッド・線の消失を防ぐために、画像露光量を大きくして１×１の孤立電荷潜像が作る現像電界を大きくしようとした場合、図７の「例．Ｂ」レーザ露光量Ｂ（破線）に示すようになる。すなわち、１×１は安定して出力されるようになるが、Ｎが大きくなる領域では形成される現像電界が過剰になり、「例．Ｂ」では直線Ｌに比べて出力されるドット径が大きくなってしまう。

高解像度の画像形成を行おうとする際には、画素の大きさがより微小になり、近隣画素間の距離も小さくなるため、このような課題が顕著になる。また、像担持体として表面エネルギーが小さく像担持体に対するトナーの付着力が小さいような像担持体を用いた場合にもこのような課題が生じ、より微小ドットが再現されにくくなる。同様に像担持体に対する付着力が小さい球形状のトナーを用いた場合もこのような課題が生じる。そこで、このような周辺画素の電荷分布の影響を考慮して、出力画像を補正しようとすることを目的としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１８１８６８号公報

しかしながら、従来技術では、次のような課題がある。すなわち、電子写真プロセスにおける静電潜像形成の際に、周囲のドットパターンの影響を排除するために、周辺画素のパターンマッチングによる露光量を補正しても、レーザビームのスポット形状が考慮されていないという課題がある。レーザビームのスポット形状（以下、レーザスポット形状とする）は、像担持体の長手方向の走査位置に応じて変化してしまう。尚、像担持体の長手方向とは主走査方向（回転多面鏡によって偏向された光ビームのスポットが像担持体上を移動する方向）のことである。つまり、レーザスポット形状が像担持体の長手方向に応じて変化すると、画像の濃度の変化として現れてしまうことがあった。

図８（ａ）のような画像データを出力したときの場合で具体例を示す。図８（ａ）では１マスは１画素に対応する。図８（ｂ）、図８（ｃ）はレーザスポット形状を示す。図８（ｂ）はほぼ真円状のレーザスポット形状、図８（ｃ）は、楕円状のレーザスポット形状を表す。図８（ｃ）のようなレーザスポット形状で図８（ａ）の画像データの潜像を形成すると、その潜像分布からドット番号２、ドット番号３、ドット番号４（図８（ａ）中白抜き数字）がラインのように比較的くっつきやすい状態でトナーの現像が行われる。図８（ｄ）にその際の潜像分布を示す。図８（ｄ）のように楕円形状の長軸方向に潜像分布も対応していることがわかる。これは、図８（ｃ）のレーザスポット形状は長軸方向に伸びている楕円形をしているために、楕円の長軸方向の潜像分布が強く顕著になり、その方向に配置しているドットがくっつきやすくなったためである。一方で、短軸方向では、潜像分布が弱くドットのつながりは弱いためにドット同士がくっつきにくい。レーザスポット形状のその変化を光学的に抑制しようとする場合、像担持体のムラを抑えたり、光学系ユニットを高精度にしたり調整や選別を行うことが考えられるが、装置の高コスト化を招くおそれがある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、走査位置に応じてレーザスポット形状が変動しても、主走査方向の画像濃度の変動を抑制することを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。

（１）感光体と、画像データに基づいて前記感光体を露光するためのレーザビームを出射する光源であって、供給される駆動電流の値に応じた光量のレーザビームを出射する光源と、前記レーザビームが前記感光体上を走査するように前記レーザビームを偏向する偏向手段と、注目画素に隣接する隣接画素に対応する補正係数を含み、前記感光体上における前記レーザビームの露光位置のスポット形状に応じた補正フィルタを設定する設定手段であって、前記レーザビームの走査方向における前記注目画素の位置に応じて補正フィルタを設定する設定手段と、前記設定手段により設定された補正フィルタと当該補正フィルタに対応する注目画素に隣接する隣接画素の画像データに基づいて当該注目画素の画像データを補正する補正手段と、前記レーザビームの走査方向における前記注目画素の位置に応じて前記光源に供給する前記駆動電流の値を制御する電流制御手段と、前記補正手段によって補正された注目画素の画像データに基づいて、前記注目画素を形成すべく前記電流制御手段によって制御される値の前記駆動電流を前記光源に供給する駆動手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、走査位置に応じてレーザスポット形状が変動しても、主走査方向の画像濃度の変動を抑制することができる。

実施例１のカラー複写機の概略構成図 実施例１の光学ユニット及びその周辺ユニットの構成を説明する図 実施例１のレーザスポット形状の補正処理を示すフローチャート 実施例１のＣＰＵによる補正フィルタの変更を説明する図 実施例１のＣＰＵの構成を示すブロック図、メモリに記憶されている補正データの配置を説明する図 実施例１のＣＰＵによる補正フィルタの生成を説明するタイミング図、レーザ露光量に対する感光ドラム表面電位と印字画像濃度の対応を示す図 従来例の出力しようとするＮ×Ｎドットの大きさと出力されるドット径を示すグラフ 従来例の画像データの例を説明する図、レーザスポット形状の例を示す図、潜像分布を示す図

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、この実施の形態では、１つの感光ドラムを有するカラー複写機の場合で説明するが、本発明はこのような１ドラム形態の複写機に限定されるものでなく、例えばＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の各画像形成ユニットを記録シートの搬送方向に沿って配置した構成でもよい。尚、本願でいうレーザビームのスポット形状（以下、レーザスポット形状とする）とは、略ガウシアン分布を有するレーザ光学スポットのピーク光量から１／ｅ^２の光量での直径で構成される形状を意味する。

［画像形成装置の構成］
図１は、実施例１のカラー複写機の全体構成を説明する概略構成図である。このカラー複写機は、カラー原稿を読み取ってカラー画像信号を生成する画像読み取り装置（以下、カラースキャナ）１及びカラー画像記録装置（以下、カラープリンタ）２を備える。カラースキャナ１は、原稿３の画像を照明ランプ４、ミラー群５（５Ａ〜５Ｃ）及びレンズ６を介してカラーセンサ７に結像する。そして、原稿３のカラー画像情報を、例えばブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の色分解光毎に読み取り、それぞれ電気的な画像信号に変換する。このカラースキャナ１で生成されたＢ，Ｇ，Ｒの色成分の画像信号に対して画像処理部（不図示）で色変換処理を行い、光の３原色からブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインクなどの色材の色成分画像データを得る。

次にカラープリンタ２について説明する。書き込み光学ユニット（以下、光学ユニット）２８（露光手段）は、カラースキャナ１からのＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋ成分のカラー画像データを入力してレーザ光に変換し、そのレーザ光を回転多面鏡５７で反射させて感光ドラム２１（像担持体）上を走査させる。この感光ドラム２１の表面は帯電器２７０で一様に帯電された後、光学ユニット２８からのレーザ光により露光される。これにより、感光ドラム２１の表面には、原稿画像に対応した静電潜像が形成される。感光ドラム２１は、矢印Ａで示すように反時計回り方向に回転する。感光ドラム２１の周囲には感光ドラムクリーニングユニット（クリーニング前除電器を含む）２１２、帯電器２７０及びＭ現像器１３Ｍ、Ｃ現像器１３Ｃ、Ｙ現像器１３Ｙ、Ｋ現像器１３Ｋが回転体に保持された回転現像器１３が設けられている。回転現像器１３は矢印Ｒ方向に回転駆動され、それぞれ対応するＭ現像器１３Ｍ、Ｃ現像器１３Ｃ、Ｙ現像器１３Ｙ、Ｋ現像器１３Ｋが感光ドラム２１と接する位置に位置付けられる。これにより、その色のトナーが感光ドラム２１上の静電潜像に応じて感光ドラム２１上に付着される。尚、回転現像器１３の各現像器は、静電潜像を現像するために現像剤（トナー）を感光ドラム２１の表面に接触させて回転する現像スリーブと、現像剤の汲み上げ及び撹拌を行うために回転する現像パドルなどで構成されている。

こうして各色の静電潜像が感光ドラム２１上に形成される度に、そのカラー画像は中間
転写体である中間転写ベルト２２に転写される。これにより中間転写ベルト２２上には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像が重畳されたフルカラー画像が形成される。中間転写ベルト２２への転写は、第１転写バイアスローラ２１７の作用によって実現される。中間転写ベルト２２は、不図示の駆動モータにより中間転写ベルト２２を搬送駆動する駆動ローラ２２０と、従動ローラ群２１８，２１９，２３７に張架されている。第２転写バイアスローラ２２１には、中間転写ベルト２２の従動ローラ２１９に対向する位置に配置され、中間転写ベルト２２に対して離接可能に駆動する離接機構が設けられている。また、中間転写ベルト２２の表面で、従動ローラ２３７に対向する位置に、ベルトクリーニングユニット２２２が設けられている。このベルトクリーニングユニット２２２の接離動作タイミングは、次のようになる。すなわち、プリントスタートから最終色の画像後端部のベルト転写が終了するまではベルト面から離間させておき、その後の所定のタイミングに、接離機構（不図示）によって中間転写ベルト２２面に接触させ、中間転写ベルト２２のクリーニングを行う。

次に記録シートへの転写について説明する。用紙カセット２２３に収容されている複数の記録紙（記録シート）の最上部の記録シートが、ピックアップローラ２２４の回転により用紙カセット２２３から取り出される。そして、取り出された記録シートは、搬送ローラ対２２６，２２５を通って第２転写バイアスローラ２２１による転写位置に搬送される。そこで、この第２転写バイアスローラ２２１による圧接及びバイアス電位により、中間転写ベルト２２上のフルカラー画像が記録シート上に転写される。こうしてカラー画像が転写された記録シートは定着器２５０に送られて画像の定着が行われる。

［光学ユニットの構成］
図２（ａ）は、光学ユニット２８の構成を示す斜視図、図２（ｂ）はカラープリンタ２の光学ユニット２８及びその周辺ユニットの構成を説明する図である。画像信号生成部５３は入力された画像データに基づき画像信号２０２を出力する。レーザ駆動部５４は、画像信号生成部５３により出力された画像信号２０２に基づいて、半導体レーザ５５を駆動（発光）するための駆動信号２０４を出力することにより半導体レーザ５５を駆動する。半導体レーザ５５は、レーザ駆動部５４から出力された駆動信号２０４により駆動され、レーザ光２０５を照射する。半導体レーザ５５から照射されたレーザ光２０５は、コリメータレンズ５６及び絞り２４によりほぼ平行光となり、所定のビーム径で回転多面鏡５７に入射する。回転多面鏡５７は、スキャナモータ２５によって矢印２１ａの方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射した光ビームが反射され連続的に角度を変える偏向ビームとなる。

回転多面鏡５７により反射されて偏向ビームとなった光は、ｆθ（エフ・シータ）レンズ５８により集光作用を受ける。ｆθレンズ５８は、走査の時間的な直線性を保証するべく歪曲収差の補正を行う。ｆθレンズ５８を通過したレーザ光はミラー２７により反射され、感光ドラム２１上に、図２（ａ）の矢印３１ａの方向（長手方向）である主走査方向に等速で走査される。尚、主走査方向とは、回転多面鏡５７によって偏向された光ビームのスポットが感光ドラム２１上を移動する方向である。これにより感光ドラム２１の表面に、画像信号２０２に対応する静電潜像が形成される。尚、回転多面鏡５７からの反射光の一部が、ＢＤ（ＢｅａｍＤｅｔｅｃｔ）ミラー２９を介してＢＤセンサ６０（検知手段）に入射する。ＢＤセンサ６０で検知された信号は、回転多面鏡５７の回転とデータの書き込みとの同期をとるための同期信号として用いられる。すなわち、ＢＤセンサ６０は、レーザ光による１走査の開始タイミングを検知して走査同期信号（以下、ＢＤ信号）２０１をＣＰＵ５２に出力する。ＣＰＵ５２は、記憶部６１から読み出した後述する補正フィルタに応じた補正信号２０３を画像信号生成部５３に出力する。後述する補正フィルタは記憶部６１に格納されている。水晶発振器６２はＣＰＵ５２に一定周波数のクロック信号（後述する信号ｚ）を出力し、ＣＰＵ５２が備える内部カウンタは水晶発振器６２が出力
したクロック信号をカウントする。

［レーザスポット形状の補正制御処理］
図３に走査位置に応じたレーザスポット形状の変動に起因する画像濃度の補正制御を説明するフローチャートを示す。ステップ（以下、Ｓ）１で、ＣＰＵ５２がＢＤセンサ６０から出力されたＢＤ信号２０１を受信し、ＢＤ信号２０１を検知する。Ｓ２でＣＰＵ５２は、ＢＤ信号２０１を検知したことに応じて内部カウンタ（図中、単にカウンタと記す）をリセットし、かつカウントを開始する。Ｓ３でＣＰＵ５２は、記憶部６１から読み込んだ補正フィルタに基づき、カウント値に応じた補正フィルタを生成し、画像信号生成部５３に補正信号２０３として出力する。補正フィルタについての詳細は後述する。尚、本実施例では記憶部６１に補正フィルタを記憶している構成であるが、予め補正フィルタを記憶しているＥＥＰＲＯＭ等を装着する構成としてもよい。Ｓ４でＣＰＵ５２は、ＢＤセンサ６０から出力されるＢＤ信号２０１に同期して画像信号２０２を生成するよう画像信号生成部５３に指示する。ここで、ＣＰＵ５２の指示により画像信号生成部５３は、画像データ及びＣＰＵ５２から入力された補正信号２０３に基づき、画像信号（補正画像データ）２０２を生成し、生成した画像信号２０２をレーザ駆動部５４に出力する。Ｓ５でＣＰＵ５２は、画像信号生成部５３から出力された画像信号２０２に基づいて半導体レーザ５５の駆動信号（ＰＷＭ信号）２０４を生成するようレーザ駆動部５４に指示する。Ｓ６でＣＰＵ５２は、画像形成を終了するか否かを判断し、画像形成を終了すると判断した場合は本フローチャートの処理を終了し、画像形成を終了しないと判断した場合はＳ１の処理に戻る。

［ＣＰＵによる露光強度の補正データの算出］
図４は、本実施例の光学ユニット２８のＣＰＵ５２による補正を説明する図である。７０は光学ユニット２８の光学特性であるレーザスポット形状を示し、７１は主走査方向の補正分解能（メモリへのデータ格納数）（１走査ライン補正間隔）を示す。レーザ光のレーザスポット形状は、７０に示すように、主走査方向の中央部では真円であるが、主走査方向の両端部では主軸が図に示すように夫々傾いた楕円形状である。すなわち、感光ドラム２１の長手方向の中央部に照射されるレーザ光のスポット形状は真円であり、感光ドラム２１の長手方向の両端部に照射されるレーザ光のスポット形状は楕円である。尚、７０に一点鎖線で示す部分のレーザ光のレーザスポット形状は、主走査方向の中央部から両端部に向かって真円から楕円形状に連続的に徐々に変化する。本実施例では、１走査ライン分の画素を複数のブロックに分割し、各ブロック間で補正フィルタ７３を段階的に切り替えて補正を行う。図４の７１の１走査ライン補正間隔の１目盛が１ブロックに対応し、１ブロック中に複数の画素（例えば１６画素）が含まれる。７３は本実施例の光学特性補正フィルタ（以下、単に補正フィルタと記す）を示す。例えば、主走査方向の中央部すなわちレーザスポット形状が真円状である場合は、真円状のレーザスポット形状に対応した補正フィルタを用いて補正を行うこととなり、図４中の表１はそれを意味する。表１については後述する。

ＣＰＵ５２は、ＢＤセンサ６０が出力したＢＤ信号２０１に基づいてレーザ光が感光ドラム２１上を照射するタイミングで、対応するブロックの補正フィルタ７３を用いて補正信号を出力するための演算を行う。すなわち、補正フィルタ７３はブロックごとに段階的に変化するため、ＣＰＵ５２は、ブロック内の画素に対しては後述する補間演算を行い、各画素に対応する補正信号２０３を出力する。尚、ＣＰＵ５２は、ＢＤセンサ６０により検知した走査の開始タイミングであるＢＤ信号２０１に基づき、レーザビームの感光ドラム２１上での走査位置を検知している。ＣＰＵ５２は、演算した補正信号２０３を画像信号生成部５３に出力し、画像信号生成部５３は画像データ及び補正信号２０３に基づき画像信号２０２をレーザ駆動部５４に出力する。レーザ駆動部５４は、入力された補正後の画像信号２０２に基づき半導体レーザ５５を駆動する。記憶部６１は例えば不図示のメモリであるＲＯＭに補正フィルタ７３の情報を格納しておく。ＣＰＵ５２が補正信号２０３を出力する際の演算には、記憶部６１のメモリに格納された補正フィルタ７３を使用する。記憶部６１からＣＰＵ５２への補正フィルタ７３の出力のタイミングは、画素データに同期したクロックが所定のカウントになったタイミングとし、このタイミングで補正フィルタ７３を変更していく。カウンタ及びタイミングについては後述する。本実施例では、例えば１６画素（＝１ブロック）ごとに補正フィルタ７３を変更している。

［ＣＰＵの構成］
図５（ａ）は、本実施例のＣＰＵ５２の構成を示すブロック図である。メモリ７４は、記憶部６１から読み出した補正フィルタ７３を予め格納している。図５（ｂ）は、メモリ７４におけるデータの格納を説明する図である。図５（ｂ）については後述する。カウンタ７５は、ＲＳＴ端子に入力されたＢＤ信号２０１によりリセットされる。またカウンタ７５は水晶発振器６２からＣＬＫ端子に入力される画素データに同期した画素クロック（ＣＬＫ）（ｚ）をカウントしている。ここでカウンタ７５は、例えば４ビットのカウンタで、ＯＵＴ端子から出力される出力信号４０１は、カウンタ７５が例えば「１６」を計数する度に出力されるキャリー信号である。ここでカウンタ７５により計数される「１６」は、図４に示す１つの１走査ライン補正間隔における画素数に対応している。メモリ７４は、例えばＦＩＦＯメモリで、ＣＬＫ端子に入力されるカウンタ７５の出力信号４０１に同期して、図５（ｂ）に示す主走査方向０番目の補正フィルタから順次補正フィルタをＯＵＴ端子から出力する。

ラッチ７６は、ＬＴ端子に入力されたカウンタ７５の出力信号４０１に同期して、ＩＮ端子に入力されたメモリ７４の出力データ（補正フィルタ７３のデータ）をラッチし、ＯＵＴ端子から出力する。演算処理部７７は、ＡＤＡＴＡ端子に入力されたラッチ７６の出力（Ｗ）であるＡＤＡＴＡと、ＢＤＡＴＡ端子に入力されたメモリ７４の出力（Ｘ）であるＢＤＡＴＡとから、線形補間データを求める。ここでの線形補間データは、演算処理部７７のＣＬＫ端子に入力されたクロックに対応した画素について、主走査方向のレーザスポット形状の変動を補正するためのデータである。そして演算処理部７７のＯＵＴ端子から、図４に示す補正フィルタ７３に基づき線形補間により求めた補正フィルタである補正信号２０３（ｂ）を出力する。ここで、メモリ７４の出力ＸであるＢＤＡＴＡは例えば主走査方向１番目（ｎ番目）の補正フィルタであるとすると、ラッチ７６の出力ＷであるＡＤＡＴＡは１つ前の主走査方向０番目（ｎ−１番目）の補正フィルタである。

［補正フィルタ］
図５（ｂ）は、メモリ７４に記憶されている補正フィルタの配置を説明する図である。記憶部６１（例えば記憶部６１のＲＯＭ）から入力された補正フィルタは、アドレスの順にメモリ７４のアドレス０からアドレスｎに主走査方向０番目からｎ番目までの順で格納されている。図４に示したように、主走査方向０番目からｎ番目までの補正フィルタは、各ブロック（各１走査ライン補正間隔）に対応したものである。ここでは、主走査方向０番目の補正フィルタから順に、メモリ７４のアドレス０番地から補正フィルタが記憶されており、メモリ７４のＣＬＫ端子にＣＬＫ信号が入力される度に、アドレスの小さい順から補正フィルタが出力されるものとする。尚、この例では、記憶部６１から入力された補正フィルタをメモリ７４に格納するように示している。しかし、記憶部６１から例えばＥＰＲＯＭが提供される場合には、そのＥＰＲＯＭをメモリ７４とし、直接このメモリ（ＥＰＲＯＭ）から補正フィルタを読み出すようにしても良い。

図６（ａ）は、図２（ｂ）のＣＰＵ５２が各画素についての補正フィルタを生成するタイミングを説明するタイミング図である。ここでいう補正フィルタは、図４や図５（ｂ）に示した主走査方向０番目からｎ番目までの各ブロックに対応した補正フィルタに基づき、着目するブロック中の各画素に対応してＣＰＵ５２が演算処理部７７により演算して生
成するものである。尚、図６（ａ）のＬＳ光学特性７０は、レンズの特性により感光ドラム２１の両端部側のレーザ光量が中央部のレーザ光量に比べて落ちる現象を示している。このため、本実施例では、感光ドラム２１上での露光光量が均一となるように、主走査方向の光量分布が図６（ａ）のＬＳ光学特性７０を反転させた光量分布となるようにレーザ光量を制御することも併せて行うものとする。以下、一例として、１走査ラインを２０４８画素とし、この１走査ラインを１２８個（ｎ＝１２７）の補正間隔（Ｈ１〜Ｈ１２８）すなわち１２８のブロックに分割し、各補正間隔を１６画素（ｍ＝１６）に対応させたものとして説明する。

Ｗはラッチ７６の出力を示し、Ｘはメモリ７４の出力、そしてｂは演算処理部７７の出力、すなわち、ＣＰＵ５２の出力信号である補正信号２０３にそれぞれ対応する（図５（ａ）参照）。本実施例ではＣＰＵ５２が、各画素の画像露光強度に対して、近隣画素の影響を打ち消すように強度補正を行いその後更に感光ドラム２１の感度特性に合わせて強度補正を行うためのそれぞれの補正データを、画像信号生成部５３に出力する。このように本実施例では、レーザスポット形状の変動に対する補正と併せてこれらの露光強度の補正も行うものとする。尚、感光ドラム２１の感度特性に合わせて強度補正を行うための図５（ｂ）に相当する補正データは、記憶部６１に記憶されているものとする。このような制御を実現するために、本実施例では次に示すような３×３の補正フィルタを用いて、出力画像データに対して演算を行う。これにより、注目画素（所定の画素）に対してその周辺近傍の画素（所定の画素の近傍に存在する周辺画素）の影響を考慮し、レーザスポット形状の変化に応じたレーザ露光制御を行うことにより、より良好な画像制御を可能にしている。

この３×３の補正フィルタは、出力画像をレーザ露光強度に変換するためのものであり、中央部（数値１のマス）が注目画素位置に対応しており、サイズは書き込み解像度や、プリンタの現像特性を鑑みて決定する。また補正フィルタの解像度は書き込み解像度と同一としている。ある画素に注目した時に、注目画素に対してその周辺画素が及ぼす影響を考慮し、補正フィルタは、注目画素のレーザ露光を制御するものである。この補正フィルタは、感光ドラム２１面上の主走査方向によってレーザスポット形状が変化するため、主走査方向の中央部と両端部とでは、同一の補正フィルタでは対応できない。そのため、本実施例では、この補正フィルタをレーザスポット形状の変化に応じて変更する。レーザスポット形状の変化に応じて補正フィルタを変更するために、レーザスポット形状を本体内で計測して最適な補正フィルタを求めてもよいが、コストがかかる。そのため、本実施例では、予め補正フィルタを求めておく。

表１の補正フィルタはスポット径が長軸、短軸ともに等しい真円状のレーザスポット形状時の補正フィルタを示す。真円時のレーザスポット形状とは図８（ｂ）のようなレーザスポット形状である。ここで、演算の中央箇所（注目画素に対応）以外の箇所、すなわち注目画素の周囲近傍画素に対応する値にはマイナス記号をつけている。すなわち、近隣画素の画素値に対してその大きさに応じた、しかし方向はあくまで反対の量を注目画素の画像露光量に加算することになる。すなわち、周辺近傍画素が注目画素に対して及ぼす現像電界を打ち消すような量・方向の電荷量を注目画素に対して加算する。この画像露光量補
正により、近隣画素の作る現像電界の注目画素に対する影響を打ち消し、画像再現性の高いトナー画像出力を行うことが可能となる。尚、ここでの値は一例にすぎず、ここに挙げる値、演算サイズに限るものではなく、中央あるいは注目画素位置に対応する演算値のみ現像電界を大きくする方向の値であり、それ以外の周辺近隣画素の各点は逆方向あるいはゼロであれば良い。

本実施例での露光量補正は、この補正フィルタを用いて、
〔手順１〕注目画素を中心とした３×３の画像データと３×３の補正フィルタの対応する位置の数値を乗算し、その後それら全てを加算する
〔手順２〕〔手順１〕の計算結果の値に対して更に、補正を行う。本実施例では、計算結果が負になった場合は、画像露光量＝０とする
〔手順３〕〔手順２〕で決定された注目画素に対するレーザ露光量強度に対し、更に感光ドラム２１の光感度・現像装置の現像特性などを含めて更に補正を行う
という処理を行っている。以降、レーザスポット形状の変動に起因する画像濃度の補正制御に関わる〔手順１〕、〔手順２〕について説明する。

＜孤立ドットの場合＞
以下、この補正フィルタの作用について例を挙げながら示す。まず孤立ドットの場合を示す。表２に示すのは画像データ内の孤立ドットを注目画素として、その孤立ドットを中心とした３×３の画像データである。それぞれのドット部に記入してある数字は出力画像の画像強度を示す。ここで数字の大小はレーザ露光の強度を基準としている。また、通常出力画像は各ドットに対して１〜８ビットデータとして取り扱われることが多いため、この例では８ビットデータの出力画像の場合を示す。本実施例は、反転現像系であるため、黒部に対してレーザ露光が行われる。そのため、黒ドット部は２５５の値を持ち、白部は０の値を持つことになる。

このような画像において、注目画素を中心の黒ドットとし、中心の黒ドットに対して、どの程度のレーザ露光強度で行えば良いかを先の演算を用いて行う。まずこの孤立ドット画像では、〔手順１〕は、
０×０＋０×（−０．１５）＋０×０＋０×（−０．１５）＋２５５×（１）＋０×（−０．１５）＋０×０＋０×（−０．１５）＋０×０
＝２５５
となる。〔手順１〕の結果、正の値となったので〔手順２〕は行わない。すなわち、このような孤立ドットの場合には、元の画像データである２５５という値が変化しない。従って、孤立ドットである注目画素に対してはレーザ露光強度の最大設定値そのもので出力を行うことになる。

また、このような孤立ドットに対して隣に位置するドット（画像データの値が０）を注目画素とした表３に示すようなドットについて計算を行うと、以下のようになる。

０×０＋０×（−０．１５）＋０×０＋０×（−０．１５）＋０×（１）＋２５５×（−０．１５）＋０×０＋０×（−０．１５）＋０×０
＝−３８．２５
となる。上述の〔手順２〕で説明したように、本実施例では、この演算の後に「計算結果が負になった場合は、画像露光量＝０とする」という補正を行うため、結果としてこの画素に対しての画像露光量は０となる。

＜黒部と白部間の境界画素の場合＞
次に、表４に示すような黒部と白部間の境界画素の場合を示す。

このような画像データ例で中央の注目画素（画像データの値が２５５）に対して計算を行うと、〔手順１〕は、
２５５×０＋２５５×（−０．１５）＋０×０＋２５５×（−０．１５）＋２５５×（１）＋０×（−０．１５）＋２５５×０＋２５５×（−０．１５）＋０×０
≒１４０
となり、表２に示すような孤立ドットにおける場合の半分強の値となることがわかる。電子写真プロセスにおいては、元来隣接画素の影響により、この注目画素部分はトナー現像量が増加してしまう。そのため、その増加する分を予め見越して、レーザ露光量を減らす制御を行う。逆にいえば、孤立ドットなど、周辺にドットがないような条件下でトナー粒子が現像されにくいことを考慮の上に、そのような条件ではレーザ露光量を増やすという制御を行うのが本実施例の特徴である。

＜黒ベタ部の場合＞
次に、表５に示すような黒ベタ部における制御例を示す。表５のような画像データに対して、表５の中央の画素を注目画素として、〔手順１〕の計算を行う。

２５５×０＋２５５×（−０．１５）＋２５５×０＋２５５×（−０．１５）＋２５５×（１）＋２５５×（−０．１５）＋２５５×０＋２５５×（−０．１５）＋２５５×０
＝１０２
となり、黒ベタ部においては、孤立ドットにおける場合の半分以下のレーザ露光量に設定している。

ここで、図６（ｂ）はレーザ露光強度（任意単位）に対する感光ドラム表面電位（実線）と印字画像濃度（破線）の対応を示すグラフである。図６（ｂ）に示すように、レーザ露光強度が１００以上では、本実施例の画像形成装置においては、印字画像濃度は変化しない。そのため、このようにベタ黒部においてレーザ露光量を減少させるような設定にしても、ベタ黒画像の印字濃度が低下するようなことはない。また、現像装置の設定、トナー交換などにより、このレーザ露光強度に対する印字画像濃度が変化した場合には、演算後に変換テーブルを用いて補正処理を行い、その変換テーブルの値もしくは変換曲線のγ等を変化させる。これにより、ベタ黒画像の印字濃度の変化などを防ぐことができる。

［補正フィルタの作成方法］
本実施例では、レーザスポット形状による光量積分値が低い箇所（例えば、図８（ｄ）の白い部分）は、フィルタ値を増加させ、隣接画素方向へ広がっている箇所はフィルタ値を下げる。すなわち図４左端に示すようなレーザスポット形状（図８（ｃ）とは左右対称の形状）であった場合、表６に示す補正フィルタを用いる。

ここで、補正フィルタ値の算出方法を以下に示す。例としてレーザスポット形状が真円である場合の補正フィルタの算出を説明する。図８（ｂ）に示すような真円のレーザスポット形状の場合のスポット光量積算分布が表７に示すようになったとする。

ここで、真円のレーザスポット形状のスポット光量積算分布の積算値の逆数をとり、表８のように算出する。

そしてそのマトリックス内で数値の大小の順位を取り、小さい数値から順に順位を割り付ける。すなわち、数値１のマスに順位１、数値３．３３３３３３のマスに順位２、数値１０のマスに順位３を割りあてる。その結果表９を得る。

そしてその順位に応じて、補正値を割り付ける。本実施例では例えば表１０に示す関係を用いる。

これにより、表１のレーザスポット形状が真円の場合の補正フィルタが算出される。尚、ここでの作成手順は一例にすぎず、ここに挙げる値、表サイズに限るものではなく、レーザスポット形状に応じて補正フィルタが作成されれば良い。

［ＣＰＵの動作］
次に、このＣＰＵ５２の動作について図５（ａ）、図５（ｂ）、図６（ａ）を参照して説明する。また、図３で説明したフローチャートに該当するステップ番号も併記する。まず、ＢＤセンサ６０から出力されるＢＤ信号２０１がメモリ７４とカウンタ７５のリセット端子（ＲＳＴ端子）に入力されると（図３ Ｓ１）、メモリ７４のアドレス及びカウンタ７５のカウント値が「０」にクリアされる（図３ Ｓ２）。

ＢＤ信号２０１が入力されると補正間隔Ｈ０の前に、最初にクロック信号（ｚ）（ＣＬ
Ｋ）が１６クロック分カウンタ７５に入力される。ＢＤ信号２０１が出力されてからの１６クロックの区間では、メモリ７４から出力されるデータは不定であるため、この１６クロック分の区間はいわばダミー区間である。カウンタ７５が１６を計数すると、カウンタ７５の出力信号４０１が１クロック分のパルス信号で出力され（図６（ａ）参照）、補正間隔Ｈ０の区間となる。補正間隔Ｈ０では、メモリ７４は最初の補正フィルタである主走査方向０番目の補正フィルタを出力する。

一方、ラッチ７６はダミー区間にメモリ７４から出力されていた不定のデータをラッチするため、ラッチ７６から出力されるデータは不定である。補正間隔Ｈ０でカウンタ７５が１６を計数すると、カウンタ７５の出力信号４０１がパルス信号で出力され、補正間隔Ｈ１の区間となる。補正間隔Ｈ１では、メモリ７４から出力されていた主走査方向０番目の補正フィルタがラッチ７６によりラッチされ、メモリ７４の出力は次のアドレスに記憶されている主走査方向１番目の補正フィルタとなる。これにより、演算処理部７７のＡＤＡＴＡ端子には、主走査方向０番目の補正フィルタが入力される。また、演算処理部７７のＢＤＡＴＡ端子にはメモリ７４の出力すなわち主走査方向１番目の補正フィルタが入力される。演算処理部７７は、ＡＤＡＴＡとＢＤＡＴＡに基づき１補正間隔の画素数に対応する「１６」でその補間データを画素クロック（ＣＬＫ）に同期して補正信号２０３（ｂ）として出力する（図３ Ｓ３）。更に、ＣＰＵ５２が出力した補正信号２０３（ｂ）は画像信号生成部５３に出力され、画像信号生成部５３が光学ユニット２８における補正を行うことにより、レーザ駆動部５４を介して半導体レーザ５５の発光電流値又は発光時間を制御する（図３ Ｓ４、Ｓ５）。

補正間隔Ｈ１が終了すると次に補正間隔Ｈ２が開始され、カウンタ７５はパルス信号である出力信号４０１を出力し、ラッチ７６がメモリ７４から出力されていた主走査方向１番目の補正フィルタをラッチする（Ｗ）。メモリ７４は、次のアドレスに記憶されている主走査方向２番目の補正フィルタを出力する（Ｘ）。演算処理部７７は、ＡＤＡＴＡとＢＤＡＴＡに基づき、１補正間隔の画素数に対応する「１６」でその補間データを画素クロック（ＣＬＫ）に同期して補正信号２０３として出力する。こうしてＣＰＵ５２は、補正間隔Ｈ２における補正フィルタを生成し補正信号２０３を画像信号生成部５３に出力する。以下同様にして、補正間隔（Ｈ３〜Ｈ１２８）ごとに、ＣＰＵ５２は演算処理部７７により補正信号２０３を出力し、画像信号生成部５３は、入力された補正信号２０３に基づいて画像信号２０２をレーザ駆動部５４に出力する。レーザ駆動部５４は入力された画像信号２０２に基づき、半導体レーザ５５を駆動する。

本実施例では、光学ユニット２８の光学特性補正フィルタをメモリ７４に格納する例について述べたが、感光ドラム２１の感度ムラの補正フィルタをメモリ７４に格納してもよい。そして、上述のようにメモリデータの処理を行い、そのデータに基づきレーザ駆動部５４を制御しても同様の効果が得られる。

尚、図５（ａ）の例では、メモリ７４はＦＩＦＯメモリとして説明したが本発明はこれに限定されるものでなく、例えばメモリ７４を通常のメモリ（ＲＡＭ）で構成し、カウンタ７５によるカウント値をメモリ７４のアドレスとして入力するようにしても良い。その場合、前述の例では、一段目の４ビットカウンタと、その４ビットカウンタのキャリー出力をカウントする二段目のカウンタとで構成し、二段目のカウンタの出力をメモリ７４のアドレスとすればよい。また前述の例では、メモリ７４のアドレス空間を１０２８アドレスとしてもよい。この場合、メモリ７４のアドレス０番地から１５番地までは主走査方向０番目の補正フィルタを格納し、メモリ７４のアドレス１６番地から３１番地までは主走査方向１番目の補正フィルタを格納する。また、メモリ７４のアドレス３２番地から４７番地までは主走査方向２番目の補正フィルタを格納し、以下同様に補正フィルタを格納する。これにより、１つのカウンタとメモリ７４で図５（ａ）のカウンタ７５、メモリ７４
と同様の動作を実現できる。

また、本実施例では、１つのレーザビームによって感光ドラムを露光する装置を例示したが、本実施例の構成は複数のレーザビームによって感光ドラムを露光する装置に対しても適用可能である。

以上、本実施例によれば、走査位置に応じてレーザスポット形状が変動しても、主走査方向の画像濃度の変動を抑制することができる。

［その他の実施例］
本発明の目的は次のような構成によっても達成される。すなわち本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或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータが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っても達成される。尚ここでいうコンピュータはＣＰＵやＭＰＵと置き換えてもよい。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前述した実施形態の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は本発明を構成することになる。このような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、フロッピィ（登録商標）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、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
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。更にこれだけでなく、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）などが実際の処理の一部又は全部を行い、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ている。
更に、次のような場合も含む。すなわち、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こまれる。その後、メモリに書きこまれた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などが実際の処理の一部又は全部を行い、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む。
以上、その他の実施例においても、走査位置に応じてレーザスポット形状が変動しても、主走査方向の画像濃度の変動を抑制することができる。

２１ 感光ドラム
２８ 光学ユニット
５２ ＣＰＵ
５３ 画像信号生成部

Claims (3)

1. 感光体と、
   画像データに基づいて前記感光体を露光するためのレーザビームを出射する光源であって、供給される駆動電流の値に応じた光量のレーザビームを出射する光源と、
   前記レーザビームが前記感光体上を走査するように前記レーザビームを偏向する偏向手段と、
   注目画素に隣接する隣接画素に対応する補正係数を含み、前記感光体上における前記レーザビームの露光位置のスポット形状に応じた補正フィルタを設定する設定手段であって、前記レーザビームの走査方向における前記注目画素の位置に応じて補正フィルタを設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された補正フィルタと当該補正フィルタに対応する注目画素に隣接する隣接画素の画像データに基づいて当該注目画素の画像データを補正する補正手段と、
   前記レーザビームの走査方向における前記注目画素の位置に応じて前記光源に供給する前記駆動電流の値を制御する電流制御手段と、
   前記補正手段によって補正された注目画素の画像データに基づいて、前記注目画素を形成すべく前記電流制御手段によって制御される値の前記駆動電流を前記光源に供給する駆動手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記レーザビームの前記像担持体への走査の開始タイミングを検知する検知手段を備え、
   前記生成手段は、前記検知手段により検知した走査の開始タイミングに基づき、前記レーザビームの走査位置を検知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. 前記レーザビームの走査方向における前記注目画素の位置に応じて前記光源に供給する前記駆動電流の値を制御するための制御データを記憶する記憶手段を備え、
   前記レーザビームの走査方向において複数の画素を含む複数の領域それぞれに対して前記制御データが設定され、
   前記制御データは、前記レーザビームの走査方向において前記感光体の中央部から端部に向かうほど前記駆動電流の値が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。

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