JP6261453B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＢＰやデジタル複写機、デジタルＦＡＸ等の画像形成装置において、レーザビームを使用して光書き込みを行う画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置には、感光体を露光するための光学走査ユニットを有している。光学走査ユニットは、画像データに基づいてレーザ光を出射し、そのレーザ光を回転多面鏡で反射し、走査レンズを透過させることで感光体へ照射し露光する。回転多面鏡を回転させることにより感光体の表面に形成したレーザ光のスポットを移動させる走査を行うことで、感光体に潜像を形成する。

走査レンズは所謂ｆθ特性を有するレンズである、ｆθ特性とは、回転多面鏡が等角速度で回転している時に感光体の表面のレーザ光のスポットが感光体の表面上を等速で移動するようにレーザ光を感光体の表面に結像させる光学的特性である。このようにｆθ特性を有する走査レンズを用いることにより、適切な露光を行うことができる。

このようなｆθ特性を有する走査レンズは、比較的大きくコストも高い。そのため、画像形成装置の小型化やコストダウンを目的として、走査レンズ自体を使用しない、もしくはｆθ特性を有していない走査レンズを使用することが考えられている。

特許文献１では、感光体の表面のレーザ光のスポットが感光体の表面上を等速で移動しない場合でも、感光体の表面上に形成するドットが一定の幅となるよう、一走査する間に画像クロック周波数を変更するように電気的な補正を行うことが開示されている。

特開昭５８−１２５０６４

しかしながら、ｆθ特性を有する走査レンズを用いず、上述したような電気的な補正により各ドットの幅を一定にしたとしても、例えば主走査方向の端部のドットと中央部のドットとでは、１つのドット形成するために必要な時間が異なる。つまり、主走査方向に関して端部のドットを形成する場合と中央部のドットを形成する場合とでは、ドットを形成する為にレーザ光のスポットが感光体の表面を移動する速度が異なる。従って、主走査方向に関して端部のドットと中央部のドットとでは、ドラム面への単位面積あたりの露光量が異なり、その露光量の違いによって画像不良が発生する虞がある。

そこで、本発明は、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく、画像不良を抑制した露光を行う画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、感光体と、レーザ光を主走査方向の複数の区間に対して一定でない走査速度で露光走査することで、前記感光体に潜像を形成する光照射手段と、を備える画像形成装置であって、前記レーザ光を露光走査するための画像データのうち、前記主走査方向のいずれの区間に対応するデータであるかに応じて、前記画像データから１画素よりも小さいサイズの画素片を除去する、又は前記画像データに前記画素片を挿入する画像データ変更手段と、前記主走査方向のいずれの区間に対応するレーザ光であるかに応じて、前記レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段と、前記主走査方向のいずれの区間に対応するレーザ光であるかに応じて、前記レーザ光の１画素あたりの発光期間を変更する発光期間変更手段と、を有し、第１走査速度で露光走査される前記主走査方向における第１区間においては、前記画像データ変更手段により前記第１区間に対応する画素片の数は第１の数に変更され、且つ前記輝度変更手段により前記第１区間に対応するレーザ光は第１発光輝度に変更され、前記第１走査速度よりも速い第２走査速度で露光走査される前記主走査方向における第２区間においては、前記画像データ変更手段により前記第２区間に対応する画素片の数は第２の数に変更され、且つ前記輝度変更手段により前記第２区間に対応するレーザ光は第２発光輝度に変更され、前記第１の数より前記第２の数は少なく、且つ前記第１発光輝度より前記第２発光輝度は大きく、前記第２区間においては、前記発光期間変更手段により前記第２区間に対応するレーザ光の発光期間は、前記画像データ変更手段により変更された前記第２の数の画素片に対応する第１期間より短い第２期間に変更され、且つ前記輝度変更手段により前記第２区間に対応するレーザ光は前記第２輝度より大きい第３輝度に変更されることを特徴とする。

本発明によれば、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく、画像不良を抑制した露光を行う画像形成装置を提供することができる。

画像形成装置の構成概略図。 （ａ）光走査装置の主走査断面図。（ｂ）光走査装置の副走査断面図。 光走査装置の像高に対する部分倍率の特性グラフ。 （ａ）比較例１の光波形と主走査ＬＳＦを示す図。（ｂ）比較例２の光波形と主走査ＬＳＦを示す図。（ｃ）実施例１の光波形と主走査ＬＳＦを示す図。 露光制御構成を示す電気ブロック図。 （ａ）同期信号と画像信号のタイムチャート。（ｂ）ＢＤ信号と画像信号のタイムチャートと、被走査面上でのドットイメージを示す図。 画像変調部を示すブロック図。 （ａ）スクリーンの一例を示す図。（ｂ）画素と画素片を説明する図。 画像変調部の動作に関するタイムチャート。 （ａ）ハーフトーン処理部に入力される画像信号の一例を示す図。（ｂ）スクリーンを示す図。（ｃ）ハーフトーン処理後の画像信号の一例を示す図。 （ａ）画素片の挿入を説明する図。（ｂ）画素片の抜粋を説明する図。 発光部の電流と輝度の特性を示すグラフ。 部分倍率補正と輝度補正を説明するタイムチャート。 露光制御構成を示す電気ブロック図。 発光部の電流と輝度の特性を示すグラフ。 部分倍率補正と輝度補正を説明するタイムチャート。 輝度補正電流を求める処理フローチャート。 光走査装置の静止スポット径とスポットプロファイルの説明図。 （ａ）実施例１の光波形と主走査ＬＳＦを示す図。（ｂ）実施例３の光波形と主走査ＬＳＦを示す図。 露光制御構成を示す電気ブロック図。 画像変調部を示すブロック図。 （ａ）同期信号とスクリーン切換情報と画像信号のタイムチャート。（ｂ）軸上像高付近で使用されるにおけるスクリーンの一例を示す図。（ｃ）最軸外像高付近で使用されるにおけるスクリーンの一例を示す図。 部分倍率補正と輝度補正を説明するタイムチャート。

（実施例１）
＜画像形成装置＞
図１は、画像形成装置９の構成概略図である。光走査手段である光走査装置４００内のレーザ駆動部３００は、画像信号生成部１００から出力された画像信号、および制御部１から出力される制御信号に基づき、走査光（レーザ光）２０８を発する。不図示の帯電手段により帯電された感光ドラム（感光体）４をレーザ光２０８で走査し、感光ドラム４の表面に潜像を形成する。そして不図示の現像手段により潜像にトナーを付着させ、潜像に対応したトナー像を形成する。トナー像は、給紙ユニット８から給送されローラ５で感光ドラム４と接触する位置に搬送された紙等の記録媒体に転写される。記録媒体に転写されたトナー像は、定着器６で記録媒体に熱定着され、排紙ローラ７を経て、機外に排出される。

＜光学走査装置＞
図２は、本実施例に係る光走査装置４００の断面図であり、図２（ａ）は主走査断面を、図２（ｂ）は副走査断面を示している。

本実施例において、光源４０１から出射したレーザ光（光束）２０８は、開口絞り４０２によって楕円形状に整形されてカップリングレンズ４０３に入射する。カップリングレンズ４０３を通過した光束は、略平行光に変換されて、アナモフィックレンズ４０４に入射する。なお、略平行光とは、弱収束光及び弱発散光を含むものである。アナモフィックレンズ４０４は、主走査断面内において正の屈折力を有しており、入射する光束を主走査断面内においては収束光に変換している。また、アナモフィックレンズ４０４は、副走査断面内において偏向器４０５の偏向面４０５ａの近傍に光束を集光しており、主走査方向に長い線像を形成している。

そして、アナモフィックレンズ４０４を通過した光束は、偏向器（ポリゴンミラー）４０５の偏向面（反射面）４０５ａにて反射される。反射面４０５ａで反射した光束は、走査光２０８（図１参照）として、結像レンズ４０６を透過し、感光ドラム４の表面に入射する。結像レンズ４０６は結像光学素子である。本実施例においては、単一の結像光学素子（結像レンズ４０６）のみで結像光学系が構成されている。結像レンズ４０６を通過（透過）した光束が入射する感光ドラム４の表面は、光束によって走査される被走査面４０７である。結像レンズ４０６によって被走査面４０７上で光束が結像し、所定のスポット状の像（スポット）を形成する。偏向器４０５を不図示の駆動部により矢印Ａ方向に一定の角速度で回転させることにより、被走査面４０７上でスポットが主走査方向に移動し、被走査面４０７上に静電潜像を形成する。なお、主走査方向とは、感光ドラム４の表面に平行で且つ感光ドラム４の表面の移動方向に直交する方向である。副走査方向とは、主走査方向及び光束の光軸に直交する方向である。

ビームディテクト（以下ＢＤと称す）センサ４０９とＢＤレンズ４０８は、被走査面４０７上に静電潜像を書き込むタイミングを決定する同期用光学系である。ＢＤレンズ４０８を通過した光束は、フォトダイオードを含むＢＤセンサ４０９に入射し検知される。ＢＤセンサ４０９により光束を検知したタイミングに基づいて、書き込みタイミングの制御を行う。

光源４０１は、半導体レーザチップである。本実施例の光源４０１は１つの発光部１１（図５参照）を備えている構成である。しかしながら、光源４０１として、独立して発光制御可能な複数の発光部を備えていてもよい。複数の発光部を備える場合も、そこから発生られる複数の光束は、それぞれカップリングレンズ４０３、アナモフィックレンズ４０４、偏向器４０５、結像レンズ４０６を経由して被走査面４０７へ到達する。被走査面４０７上では副走査方向にずれた位置に各光束に対応するスポットがそれぞれ形成される。

なお、光学走査装置４００は上述した、光源４０１、カップリングレンズ４０３、アナモフィックレンズ４０４、結像レンズ４０６、偏向器４０５等の各種光学部材は、筐体（光学箱）４００ａ（図１参照）に収納される。

＜結像レンズ＞
図２に示すように、結像レンズ４０６は、入射面（第１面）４０６ａ及び出射面（第２面）４０６ｂの２つの光学面（レンズ面）を有する。結像レンズ４０６は、主走査断面内において、偏向面４０５ａにて偏向された光束が被走査面４０７上を所望の走査特性で走査させる構成となっている。また、結像レンズ４０６は、被走査面４０７上でのレーザ光２０８のスポットを所望の形状にする構成となっている。また、結像レンズ４０６により、副走査断面内においては、偏向面４０５ａの近傍と被走査面４０７の近傍とを共役の関係となっている。これにより、面倒れを補償（偏向面４０５ａが倒れた際の被走査面４０７上での副走査方向の走査位置ずれを低減すること）する構成となっている。

なお、本実施例に係る結像レンズ４０６は、射出成形によって形成されたプラスチックモールドレンズであるが、結像レンズ４０６としてガラスモールドレンズを採用してもよい。モールドレンズは、非球面形状の成形が容易であり、かつ大量生産に適しているため、結像レンズ４０６としてモールドレンズを採用することで、その生産性及び光学性能の向上を図ることができる。

結像レンズ４０６は、所謂ｆθ特性を有していない。つまり、偏向器４０５が等角速度で回転している時に、結像レンズ４０６を通過する光束のスポットを被走査面４０７上で等速に移動させるような走査特性有していない。このように、ｆθ特性を有していない結像レンズ４０６を用いることにより、結像レンズ４０６を偏向器４０５に近接して（距離Ｄ１が小さい位置に）配置することが可能となる。また、ｆθ特性を有していない結像レンズ４０６はｆθ特性を有する結像レンズよりも、主走査方向（幅ＬＷ）及び光軸方向（厚みＬＴ）に関して小さくできる。このようなことから、光走査装置４００の筐体４００ａ（図１参照）の小型化を実現している。また、ｆθ特性を有するレンズの場合、主走査断面で見た時のレンズの入射面、出射面の形状に急峻な変化がある場合があり、そのような形状の制約がある場合、良好な結像性能を得られない可能性がある。これに対して、結像レンズ４０６はｆθ特性を有していないため、主走査断面で見た時のレンズの入射面、出射面の形状に急峻な変化が少ない為、良好な結像性能を得ることができる。

このような本実施例に係る結像レンズ４０６の走査特性は、以下の式（１）で表される。

式（１）では、偏向器４０５による走査角度（走査画角）をθ、光束の被走査面４０７上での主走査方向の集光位置（像高）をＹ［ｍｍ］、軸上像高における結像係数をＫ［ｍｍ］、結像レンズ４０６の走査特性を決定する係数（走査特性係数）をＢとしている。なお、本実施例において、軸上像高は、光軸上の像高（Ｙ＝０＝Ｙｍｉｎ）を指し、走査角度θ＝０に対応する。また、軸外像高は、中心光軸（走査角度θ＝０の時）よりも外側の像高（Ｙ≠０）を指し、走査角度θ≠０に対応している。さらに、最軸外像高とは、走査角度θが最大（最大走査画角）となる時の像高（Ｙ＝＋Ｙｍａｘ、−Ｙｍａｘ）を指す。なお、被走査面４０７上の潜像を形成可能な所定の領域（走査領域）の主走査方向の幅である走査幅ＷはＷ＝｜＋Ｙｍａｘ｜＋｜−Ｙｍａｘ｜で表される。所定の領域の中央が軸上像高で端部が最軸外像高となる。

ここで、結像係数Ｋは、結像レンズ４０６に平行光が入射する場合の走査特性（ｆθ特性）Ｙ＝ｆθにおけるｆに相当する係数である。すなわち、結像係数Ｋは、結像レンズ４０６に平行光以外の光束が入射する場合に、ｆθ特性と同様に集光位置Ｙと走査角度θとを比例関係にするための係数である。

走査特性係数について補足すると、Ｂ＝０の時の式（１）は、Ｙ＝Ｋθとなるため、従来の光走査装置に用いられる結像レンズの走査特性Ｙ＝ｆθに相当する。また、Ｂ＝１の時の式（１）は、Ｙ＝Ｋｔａｎθとなるため、撮像装置（カメラ）などに用いられるレンズの射影特性Ｙ＝ｆｔａｎθに相当する。すなわち、式（１）において、走査特性係数Ｂを０≦Ｂ≦１の範囲で設定することで、射影特性Ｙ＝ｆｔａｎθとｆθ特性Ｙ＝ｆθとの間の走査特性を得ることができる。

ここで、式（１）を走査角度θで微分すると、次式（２）に示すように走査角度θに対する被走査面４０７上での光束の走査速度が得られる。

さらに、式（２）を軸上像高における速度ｄＹ／ｄθ＝Ｋで除すると、次式（３）に示すようになる。

式（３）は、軸上像高の走査速度に対する各軸外像高の走査速度のずれ量（部分倍率）を表現したものである。本実施例に係る光走査装置４００は、Ｂ＝０の場合以外においては、軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なっていることになる。

図３は、本実施例に係る被走査面４０７上での走査位置をＹ＝Ｋθの特性でフィッティングした際の、像高と部分倍率との関係を示している。本実施例においては、式（１）に示した走査特性を結像レンズ４０６に与えたことで、図３に示したように、軸上像高から軸外像高に向かうにつれて徐々に走査速度が速くなるため部分倍率が大きくなっている。部分倍率３０％は、単位時間だけ光照射した場合、被照射面４０７での主走査方向の照射長が、１．３倍となることを意味している。従って、画像クロックの周期によって決めた一定の時間間隔で主走査方向の画素幅を決めてしまうと、軸上像高と軸外像高とで画素密度が異なってしまう。

また、像高Ｙが、軸上像高から離れて最軸外像高に近づくに連れて（像高Ｙの絶対値が大きくなる程）、徐々に走査速度が速くなる。これにより、被走査面４０７上の像高が軸上像高付近の時に単位長さ走査するのにかかる時間よりも、像高が最軸外像高付近の時に単位長さ走査するのにかかる時間の方が短くなる。これは、光源４０１の発光輝度が一定の場合、像高が軸上像高付近の時の単位長さ辺りの総露光量よりも、像高が最軸外像高付近の時の単位長さ辺りの総露光量の方が少なくなることを意味する。

このように、上述したような光学構成を有する場合、主走査方向に関する部分倍率、及び単位長さ辺りの総露光量のばらつきが、良好な画質を維持する為に適切でない可能性がある。そこで本実施例では、良好な画質を得る為に、上述した部分倍率の補正と、単位長さ辺りの総露光量を補正する為の輝度補正を行う。

特に、偏向器４０５から感光ドラム４までの光路長が短くなる程、画角が大きくなるため、上述した軸上像高と最軸外像高とで走査速度の差が大きくなる。発明者の鋭意検討によれば、最軸外像高における走査速度が軸上像高におけるそれの１２０％以上であるような走査速度の変化率が２０％以上の光学構成となる。このような光学構成の場合、主走査方向に関する部分倍率、及び単位長さ辺りの総露光量のばらつきの影響を受け良好な画質の維持が難しくなる。

なお、走査速度の変化率Ｃ（％）は、最も遅い走査速度をＶｍｉｎ、最も速い走査速度をＶｍａｘとすると、Ｃ＝（（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍｉｎ）＊１００で表される値である。なお、本実施例の光学構成では、軸上像高（走査領域の中央部）で最も遅い走査速度となり、最軸外像高（走査領域の端部）で最も速い走査速度となる。

なお、発明者の鋭意検討によれば、画角が５２°以上の光学構成の場合、走査速度の変化率が３５％以上となることがわかっている。画角が５２°以上となる条件としては以下に示す通りである。例えば、主走査方向に関してＡ４シートの短辺の幅の潜像を形成する光学構成の場合、走査幅Ｗ＝２１３ｍｍ、走査画角が０°の時の偏向面４０５ａから被走査面４０７までの光路長Ｄ２（図２参照）＝１２５ｍｍ以下。主走査方向に関してＡ３シートの短辺の幅の潜像を形成する光学構成の場合、走査幅Ｗ＝３００ｍｍ、走査画角が０°の時の偏向面４０５ａから被走査面４０７までの光路長Ｄ２（図２参照）＝２４７ｍｍ以下である。このような光学構成を有する画像形成装置では、以下に説明する本実施例の構成を用いることで、ｆθ特性を有していない結像レンズを使用しても、良好が画質を得ることが可能となる。

＜露光制御構成＞
図５は、画像形成装置９における露光制御構成を示す電気ブロック図である。画像信号生成部１００は、不図示のホストコンピュータより印字情報を受け取り、画像データ（画像信号）に対応するＶＤＯ信号１１０を生成する。また、画像信号生成部１００は画素幅補正手段としての機能も有する。制御部１は、画像形成装置９の制御と、輝度補正手段として光源４０１の光量制御をおこなう。レーザ駆動部３００は、ＶＤＯ信号１１０に基づいて電流を光源４０１に供給することにより、光源４０１を発光させる。

画像信号生成部１００は画像形成のための画像信号の出力の準備が整ったら、シリアル通信１１３を通じて、制御部１に印字開始の指示をする。制御部１は、印字の準備が整ったら、副走査同期信号であるＴＯＰ信号１１２、と主走査同期信号であるＢＤ信号１１１を画像信号生成部１００に送信する。画像信号生成部１００は、前記同期信号を受信したら所定タイミングで画像信号であるＶＤＯ信号１１０をレーザ駆動部３００に出力する。

画像信号生成部１００と制御部１とレーザ駆動部３００の各々の主な構成ブロックについては後述する。

図６（ａ）は、記録媒体１ページ分に相当する画像形成動作を行った際の各種同期信号と画像信号のタイミングチャートである。図中左から右に向かって時間が経過する。ＴＯＰ信号１１２の「ＨＩＧＨ」は、記録媒体の先端が所定の位置に到達したことをあらわす。画像信号生成部１００はＴＯＰ信号１１２の「ＨＩＧＨ」を受信したら、ＢＤ信号１１１に同期して、ＶＤＯ信号１１０を送信する。このＶＤＯ信号１１０に基づいて光源４０１が発光し感光ドラム４に潜像を形成する。

なお、図６（ａ）では図の簡略化の為、ＶＤＯ信号１１０が複数のＢＤ信号１１１を跨いで連続的に出力されているように記載している。しかしながら、実際には、ＶＤＯ信号１１０はＢＤ信号１１１が出力されてから次のＢＤ信号１１１が出力されるまでの間のうちの所定の期間に出力されるものである。

＜部分倍率補正方法＞
次に部分倍率補正方法について説明する。その説明に先立って部分倍率の要因及び補正原理について図６（ｂ）を用いて説明する。図６（ｂ）は、ＢＤ信号１１１、ＶＤＯ信号１１０のタイミング、被走査面４０７上の潜像により形成したドットイメージを示した図である。図中左から右に向かって時間が経過する。

画像信号生成部１００はＢＤ信号１１１の立ち上がりエッジを受信したら、感光ドラム４の左端から所望の距離だけ離れた位置に潜像を形成できるよう、所定タイミング後にＶＤＯ信号１１０を送信する。そしてＶＤＯ信号１１０に基づき光源４０１が発光し、被走査面４０７上にＶＤＯ信号１１０に応じた潜像を形成する。

ここでは、ＶＤＯ信号１１０に基づき軸上像高及び最軸外像高において同じ期間だけ光源４０１を発光させてドット形状の潜像を形成した場合について説明する。このドットのサイズは６００ｄｐｉの１ドット（主走査方向４２．３ｕｍの幅）に相当する。光走査装置４００は、上述したように、被走査面４０７上の中央部（軸上像高）に比べて、端部（最軸外像高）の走査速度は速い光学構成である。潜像Ａに示すように、軸上像高の潜像ｄｏｔ２に比べて、最軸外像高の潜像ｄｏｔ１が主走査方向に肥大する。そのため、本実施例では部分倍率補正として、主走査方向の位置に応じてＶＤＯ信号１１０の周期や時間幅を補正する。即ち、部分倍率補正により、最軸外像高の発光時間間隔を軸上像高の発光時間間隔と比べて短くし、潜像Ｂに示すように最軸外像高の潜像ｄｏｔ３と軸上像高の潜像ｄｏｔ４とを同等のサイズにする。このような補正によって、主走査方向に関して、実質的に等間隔に各画素に対応するドット形状の潜像を形成できるようにする。

次に、図７から図１１を用いて、軸上像高から軸外像高に移るに従って部分倍率の増加分だけ光源４０１の照射時間を短くする部分倍率補正の具体的な処理を説明する。図７は、画像変調部１０１の一例を示すブロック図である。濃度補正処理部１２１は不図示のホストコンピュータから受信した画像信号を適正な濃度で印字するための濃度補正テーブルを格納している。ハーフトーン処理部１２２は、入力される多値パラレル８ビットの画像信号をスクリーン（ディザ）処理して画像形成装置９で濃度表現するための変換処理を行う。

図８（ａ）はスクリーンの一例であり、主走査３画素、副走査３画素の２００線のマトリクス１５３で濃度表現を行なうものである。図中の白い部分が光源４０１を発光させない（オフ）部分で、黒い部分が光源４０１を発光させる（オン）部分である。マトリクス１５３は階調毎に設けられており、矢印で示す順に階調が上がっていく（濃度が濃くなる）。本実施例において１つの画素１５７は、被走査面４０７で６００ｄｐｉの１ドットを形成するために画像データを区切る単位である。図８（ｂ）に示すように、画素幅を補正する前の状態において、１画素は１画素の１／１６の幅の画素片１６個で構成され、画素片毎に光源４０１を発光のオン・オフを切り替えられる。つまり、１画素で１６ステップの階調を表現可能である。ＰＳ変換部１２３は、パラレル−シリアル変換部であり、ハーフトーン処理部１２２から入力したパラレル１６ビットの信号１２９をシリアル信号１３０に変換する。ＦＩＦＯ１２４は、シリアル信号１３０を受信し、不図示のラインバッファに蓄積し、所定時間後に、同じくシリアル信号として、後段のレーザ駆動部３００にＶＤＯ信号１１０として出力する。ＦＩＦＯ１２４のライトおよびリードの制御は、画素片挿抜制御部１２８が、ＣＰＵ１０２からＣＰＵバス１０３を介して受信する部分倍率特性情報を基に、ライトイネーブル信号ＷＥ１３１、リードイネーブル信号ＲＥ１３２を制御することで行う。ＰＬＬ部１２７はで、１画素に相当するクロック（ＶＣＬＫ）１２５の周波数を１６倍に逓倍したクロック（ＶＣＬＫｘ１６）１２６をＰＳ変換部１２３やＦＩＦＯ１２４に供給する。

次に、図７のブロック図のハーフトーン処理以降の動作を、図９の画像変調部１０１の動作に関するタイムチャートを用いて説明する。前述した通り、ＰＳ変換部１２３は、ハーフトーン処理部１２２から多値１６ビットの信号１２９をクロック１２５に同期して取り込み、クロック１２６に同期してシリアル信号１３０をＦＩＦＯ１２４に信号を送る。

ＦＩＦＯ１２４は、ＷＥ信号１３１が有効「ＨＩＧＨ」の場合のみ信号１３０を取り込む。部分倍率の補正のために主走査方向に画像を短くする場合は、画素片挿抜制御部１２８は、部分的にＷＥ信号を無効「ＬＯＷ」にすることで、ＦＩＦＯ１２４にシリアル信号１３０を取り込ませないように制御する。つまり、画素片を抜粋する。図９には、通常１画素を１６の画素片から構成する構成において、１ｓｔ画素から画素片１つ分を抜粋し、１５個の画素片で構成した例を示す。

また、ＦＩＦＯ１２４は、ＲＥ信号１３２が有効「ＨＩＧＨ」の場合のみ蓄積されたデータをクロック１２６（ＶＣＬＫｘ１６）に同期して読み出し、ＶＤＯ信号１１０を出力する。部分倍率の補正のため主走査方向に画像を長くする場合は、画素片挿抜制御部１２８は、部分的にＲＥ信号１３２を無効「ＬＯＷ」にすることで、ＦＩＦＯ１２４は読み出しデータを更新せず、クロック１２６の１クロック前のデータを継続して出力させる。つまり、直前に処理した主走査方向に関して上流側で隣にある画素片のデータと同じデータの画素片を挿入する。図９には、通常１画素を１６の画素片から構成する構成において、２ｎｄ画素に画素片２つ分を挿入し、１８個の画素片で構成した例を示す。なお、本実施例で用いたＦＩＦＯ１２４は、ＲＥ信号を無効「ＬＯＷ」とした場合、出力がＨｉ−Ｚ状態となるのでは無く、前の出力を継続する構成の回路として説明した。

図１０と図１１は、ハーフトーン処理部１２２の入力画像であるパラレル１６ビットの信号１２９からＦＩＦＯ１２４の出力であるＶＤＯ信号１１０まで、画像イメージを用いて説明した図である。

図１０（ａ）はハーフトーン処理部１２２に入力される多値パラレル８ビットの画像信号の一例である。各画素は８ビットの濃度情報を有している。画素１５０はＦ０ｈ、画素１５１は８０ｈ、画素１５２は６０ｈ、白地部は００ｈの濃度情報となっている。図１０（ｂ）はスクリーンであり、図８で説明した通り、２００線で中央から成長するスクリーンである。図１０（ｃ）は、ハーフトーン処理後のパラレル１６ビットの信号１２９であるの画像信号の画像イメージであり、上述したように各画素１５７は１６個の画素片で構成されている。

図１１はシリアル信号１３０に対して、図１０（ｃ）の主走査方向に７画素のエリア１５８に着目して、画素片を挿入して画像を伸ばす例と、画像片を抜粋して画像を短くする例を示している。図１１（ａ）は、部分倍率を８％増やす例である。１００個の連続する画素片群に対し、均等又は略均等な間隔で、計８個の画素片を挿入することで、部分倍率を８％増やすように画素幅を変更して潜像を主走査方向に伸ばすことができる。図１１（ｂ）は、部分倍率を７％減らす例である。１００個の連続する画素片群に対し、均等又は略均等な間隔で、計７個の画素片を抜粋することで、部分倍率を７％減らすように画素幅を変更して潜像を主走査方向に短くすることができる。このように部分倍率補正では、主走査方向の長さが１画素未満の画素幅を変更することにより、画像データの各画素に対応するドット形状の潜像を主走査方向に関して実質的に等間隔に形成できるようにする。なお、主走査方向に関して実質的に等間隔とは、完全に各画素が等間隔に配置されていないものも含む。つまり、部分倍率補正を行った結果、画素間隔に多少のバラつきがあってもよく、所定の像高範囲の中で平均的に画素間隔が等間隔となっていればよい。上述したように、均等又は略均等な間隔で画素片を挿入又は抜粋する場合、隣り合う２つの画素同士で画素を構成する画素片の数を比較すると、画素を構成する画素片数の差は０又は１となる。このため、元の画像データと比較した時の主走査方向の画像濃度のバラつきを抑えられるので、良好な画質を得ることができる。また、画素片を挿入、又は、抜粋する位置は、主走査方向に関して、各走査線（ライン）毎に同じ位置としてもよいし、位置をずらしてもよい。

上述したように、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、走査速度が速くなる。このため部分倍率補正では、像高Ｙの絶対値が大きくなる程画像が短くなるよう（１画素の長さが短くなるよう）、上述した画素片の挿入及び又は抜粋を行う。このようにして、主走査方向に関して実質的に等間隔に各画素に対応する潜像を形成し、適切に部分倍率を補正することができる。

＜輝度補正＞
次に、図５、図１２、図１３を用いて、輝度補正について説明する。輝度補正を行う理由は、部分倍率補正により、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、１画素の長さが短くなるよう補正を行う為、光源４０１による１画素への総露光量（積分光量）が像高Ｙの絶対値が大きくなる程、低下するからである。輝度補正では、光源４０１の輝度を補正することで、１画素への総露光量（積分光量）が各像高で一定となるように補正する。

図５の制御部１は、ＣＰＵコア２と８ビットＤＡコンバータ２１とレギュレータ２２を内蔵したＩＣ３を有しており、レーザ駆動部３００と合わせて輝度補正手段を構成する。レーザ駆動部３００は、メモリ３０４と、電圧を電流に変換するＶＩ変換回路３０６と、レーザドライバＩＣ９を有し、光源４０１のレーザダイオードである発光部１１へ駆動電流を供給する。メモリ３０４には、部分倍率特性情報が保存されているとともに、発光部１１に供給する補正電流の情報が保存されている。部分倍率特性情報は、主走査方向に対して複数の像高に対応する部分倍率情報である。なお、部分倍率情報に代えて、被走査面上での走査速度の特性情報であっても良い。

次に、レーザ駆動部３００の動作を説明する。メモリ３０４に格納された発光部１１に対する補正電流の情報をもとに、ＩＣ３はレギュレータ２２から出力される電圧２３を調整し出力する。電圧２３はＤＡコンバータ２１の基準電圧となる。次に、ＩＣ３は、ＤＡコンバータ２１の入力データ２０を設定し、ＢＤ信号１１１に同期して、主走査内で増加減する輝度補正アナログ電圧３１２を出力する。そして後段のＶＩ変換回路３０６で電流値Ｉｄ３１３に変換され、レーザドライバＩＣ９に出力する。なお、また、本実施例では、制御部１に実装されたＩＣ３が輝度補正アナログ電圧３１２を出力したが、レーザ駆動回路３００上にＤＡコンバータを実装し、レーザドライバＩＣ９の近傍で輝度補正アナログ電圧３１２を生成しても良い。

レーザドライバＩＣ９は、ＶＤＯ信号１１０に応じて、電流ＩＬを発光部１１に流すか、ダミー抵抗１０に流すかを切り換えることで、光源４０１の発光のＯＮ／ＯＦＦを制御する。発光部１１に供給するレーザ電流値ＩＬ（第３電流）は、定電流回路１５で設定した電流Ｉａ（第１電流）から前記ＶＩ変換回路３０６から出力される電流Ｉｄ（第２電流）を差し引いた電流となる。定電流回路１５に流す電流Ｉａは、発光部１１の光量モニタ用に光源４０１に設けられたフォトディテクタ１２が検知する輝度が所望の輝度Ｐａｐｃ１となるようにレーザドライバＩＣ９内部の回路によりフィードバック制御することで自動調整する。この自動調整は所謂ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）である。発光部１１の輝度の自動調整は、レーザ発光量３１６の主走査毎の印字領域（図１３参照）外でＢＤ信号を検知するために発光部１１を発光させている間に実施する。ＶＩ変換回路３０６が出力する電流Ｉｄの設定方法は後述する。可変抵抗１３は、工場組立て時に、発光部１１が所定輝度に発光している場合に、所望の電圧としてレーザドライバＩＣ９に入力されるよう値を調整しておく。

以上説明したように、所望の輝度で発光させるために必要な電流Ｉａに対して、ＶＩ変換回路３０６が出力する電流Ｉｄを差し引いた電流をレーザ駆動電流ＩＬとして発光部１１に供給する構成となっている。この構成により、レーザ駆動電流ＩＬはＩａ以上に流れることが無いようなっている。なお、ＶＩ変換回路３０６は輝度補正手段の一部を構成している。

図１２は発光部１１の電流と輝度の特性を示したグラフである。発光部１１を所定輝度で発光するために必要な電流Ｉａは、周囲温度によって変化する。図１２のグラフ５１は標準温度環境下の電流−輝度のグラフ、グラフ５２は高温環境下の電流−輝度のグラフの一例である。一般的にレーザは、環境温度が変化した場合、所定輝度を出力させるために必要な電流Ｉａは変化するが、効率（図の傾き）は、ほとんど変化しないことが知られている。つまり、所定輝度Ｐａｐｃ１で発光させるには、標準温度環境下では電流ＩａとしてＡ点で示した電流値が必要であるのに対し、高温環境下では電流ＩａとしてＣ点で示した電流値が必要となるのである。前述した通り、レーザドライバＩＣ９は、環境温度が変化しても、フォトディテクタ１２で輝度をモニタすることで所定輝度Ｐａｐｃ１となるように発光部１１へ供給する電流Ｉａを自動調整する。効率は環境温度が変化してもほぼ変化しないため、所定輝度Ｐａｐｃ１で発光させるための電流Ｉａから、所定電流△Ｉ（Ｎ）、△Ｉ（Ｈ）を差し引くことで、Ｐａｐｃ１の０．７４倍の輝度に低下させることが出来る。なお、効率は環境温度が変化してもほぼ変化しないため、△Ｉ（Ｎ）、△Ｉ（Ｈ）は、ほぼ同じ電流である。本実施例は、中央部（軸上像高）から端部（最軸外像高）に行く（像高Ｙの絶対値が大きくなる）に従って、徐々に発光部１１の輝度をアップするので、中央部では図１２のＢ点やＤ点で示す輝度で発光し、端部ではＡ点やＣ点で示す輝度で発光することになる。

輝度補正は、所望の輝度で発光させるよう自動調整された電流Ｉａから所定電流△Ｉ（Ｎ）、△Ｉ（Ｈ）に対応する電流Ｉｄを差し引くことにより行う。上述したように、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、走査速度が速くなる。そして、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、１画素への総露光量（積分光量）が低下する。このため輝度補正では、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、輝度が大きくなるように補正を行う。具体的には、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、電流値Ｉｄが小さくなるように設定することで、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、電流ＩＬが大きくなるようにする。このようにして、適切に部分倍率を補正することができる。

＜動作の説明＞
図１３は、上記で説明した部分倍率補正および輝度補正を説明するタイミングチャートである。図５のメモリ３０４には、光走査装置４００の部分倍率特性情報３１７が記憶されている。この部分倍率特性情報は光走査装置４００を組み立て後に個々の装置において測定して記憶しても良いし、個々の装置間のバラツキが少ない場合は個別に測定せずに代表的な特性を記憶しても良い。ＣＰＵコア２はシリアル通信３０７を介してメモリ３０４から読み出し、画像信号生成部１００にあるＣＰＵ１０２に送出する。ＣＰＵコア２は、この情報を基に、部分倍率補正情報３１４を生成し、図５の画像変調部１０１にある画素片挿抜制御部１２８に送る。図１３では、走査速度の変化率Ｃが３５％であるため、軸上像高を基準としたとき最軸外像高で３５％の部分倍率が発生する場合を例にとって説明している。本例では、部分倍率補正情報３１４は、１７％のポイントを倍率補正ゼロとし、最軸外像高を−１８％（−１８／１００）とし、軸上像高を＋１７％（＋１７／１００）としている。そのため、図のように、主走査方向に関して、像高の絶対値が大きい端部付近では画素片を抜粋し画像長を短くし、像高の絶対値が小さい中央付近では画素片を挿入し画像長を伸ばすエリアとしている。図１１を用いて説明した通り、最軸外像高で−１８％の補正を行うには、画素片１００区画に対し画素片１８区画を抜粋し、軸上像高を＋１７％の補正を行うには、画素片１００区画に対し画素片１７区画を挿入する。これにより、軸上像高（中央）付近を基準に見た時、最軸外像高（端部）付近では画素片１００区画に対して画素片３５区画が抜粋されたのと実質的に同じ状態となり、３５％分の部分倍率を補正することができる。つまり、レーザ光２０８のスポットが走査面４０７上を１画素の幅（４２．３ｕｍ（６００ｄｐｉ））だけ移動させる期間を、最軸外像高を軸上像高の０．７４倍になる。

軸上像高に対する最軸外像高における１画素の幅の走査期間の比率は、走査速度の変化率Ｃを用いると以下のように表せる。
１００［％］／（１００［％］＋Ｃ［％］）
＝１００［％］／（１００［％］＋３５［％］）
＝０．７４
このような１画素未満の幅の画素片の挿抜により、画素幅を補正し、主走査方向に関して実質的に等間隔に各画素に対応する潜像を形成できるようになる。

なお、軸上像高を基準とし、軸上像高付近では画素片の挿入も抜粋も行わず基準の画素幅とし、像高が最軸外像高に近づくにつれて画素片の抜粋割合を増加させても良い。またその逆に、最軸外像高を基準とし、最軸外像高付近では画素片の挿入も抜粋も行わず基準の画素幅とし、像高が軸上像高に近づくにつれて画素片の挿入割合を増加させても良い。但し、上述したように軸上像高と最軸外像高の中間の像高の画素が基準の画素幅（画素片１６個の幅）となるように画素片の挿抜を行う方が画質は良くなる。つまり、基準の画素幅と画素片を挿抜した画素の画素幅との差の絶対値が小さい程、主走査方向の画像濃度に関してより元の画像データに忠実なものとなるので、良好な画質を得られる。

輝度補正は、まず、ＩＣ３の中のＣＰＵコア２が印字動作前にメモリ３０４の部分倍率特性情報３１７および補正電流情報を読み出す。そして、ＩＣ３の中のＣＰＵコア２が一走査分の輝度補正値３１５を生成するとともに、その輝度補正値３１５をＩＣ３の中にある不図示レジスタに保管しておく。また、ＩＣ３の中のＣＰＵコア２は、レギュレータ２２の出力電圧２３を決定しＤＡコンバータ２１に基準電圧として入力する。ＩＣ３の中のＣＰＵコア２は、ＢＤ信号１１１に同期して保管してある輝度補正値３１５を読み出し、輝度補正値３１５に基づいてＤＡコンバータ２１の出力ポートから輝度補正アナログ電圧３１２を出力する。出力された輝度補正アナログ電圧３１２は、後段のＶＩ変換回路３０６に送り、電流値Ｉｄに変換する。電流値Ｉｄは、レーザドライバＩＣ９に入力され、電流Ｉａから差し引かれる。図１３に示すように、輝度補正値３１５はレーザ光の被走査面での照射位置（像高）の変化に応じて異なっていくため、電流値Ｉｄもレーザ光の照射位置に応じて変更される。これにより電流ＩＬを制御する。

ＣＰＵコア２により部分倍率特性情報３１７および補正電流情報に基づいて生成される輝度補正値３１５は、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、電流値Ｉｄが小さくなるように設定される。このため、図１３に示すように、電流ＩＬは像高Ｙの絶対値が大きくなる程大きくなる。換言すれば、一回走査する間に電流値Ｉｄが変化し、画像中央部にかけて（像高Ｙの絶対値が小さくなる程）電流ＩＬが小さくなる。その結果、発光部１１が出力するレーザ光量は、同図の通り、最軸外像高の輝度はＰａｐｃ１で発光し、軸上像高の輝度はＰａｐｃ１の０．７４倍の輝度で発光するよう補正される。言い換えると、減衰率２６％を減衰させることになる。つまり、最軸外像高の輝度は軸上像高の輝度の１．３５倍となる。なお、減衰率Ｒ％は走査速度の変化率Ｃを用いると次のように表せる。
Ｒ＝（Ｃ／（１００＋Ｃ））＊１００
＝３５［％］／（１００［％］＋３５［％］）＊１００
＝２６［％］
また、ＤＡコンバータ２１の入力と輝度の低下率は比例関係にあり、例えばＣＰＵコア２内のＤＡコンバータ２１の入力がＦＦｈで光量が２６％ダウンするように設定した場合は、８０ｈで１３％ダウンすることになる。

＜効果説明＞
図４（ａ）〜（ｃ）は、光波形と主走査ＬＳＦ（ＬｉｎｅＳｐｒｅａｄＦｕｎｃｔｉｏｎ）プロファイルを示す図である。これら光波形と主走査ＬＳＦプロファイルは、光源４０１が、軸上像高、中間像高、最軸外像高のそれぞれにおいて、所定の輝度、期間で発光した場合のものをそれぞれ示している。なお、本実施例の光学構成では、最軸外像高における走査速度は軸上像高におけるそれの１３５％となり、軸上像高に対する最軸外像高の部分倍率は３５％である。光波形は光源４０１の発光波形である。主走査ＬＳＦプロファイルとは、主走査方向にスポットを移動させながら、上述した光波形で発光することにより被走査面４０７上に形成されたスポットプロファイルを副走査方向に積分したものである。これは、上述した光波形で光源４０１を発光させた際の被走査面４０７上での総露光量（積分光量）を示すものである。

図４（ａ）は、本実施例と同様の光学構成において、上述した部分倍率補正及び輝度補正を行わない比較例１を示す。この比較例１では、光源が輝度Ｐ３で、且つ、軸上像高における１画素（４２．３μｍ）分主走査するのに必要な期間Ｔ３発光する。このため、軸上像高から、最軸外像高に移るに従って、主走査ＬＳＦプロファイルが肥大化して積算光量のピークが低下していることがわかる。

図４（ｂ）は、上述した部分倍率補正を行い、輝度補正を行わない比較例２を示す。部分倍率補正は、軸上像高において１画素（４２．３μｍ）分主走査するのに必要な期間Ｔ３を基準に、軸上像高から最軸外像高にかけて、部分倍率の増加分だけ１画素分に対応する期間を短くする補正を行う。輝度はＰ３で一定である。軸上像高から、軸外像高に移るに従って、主走査ＬＳＦプロファイルの肥大化は抑制されている。しかしながら、中間像高でＴ３の０．８７倍、最軸外像高でＴ３の０．７４倍と照射時間を短くしているため、積算光量のピークは図４（ａ）に比べて更に低下していることが分かる。

図４（ｃ）は、上述した部分倍率補正及び輝度補正を行った本実施例を示す。部分倍率補正について比較例２と同様の処理を行っている。輝度補正として、部分倍率補正により軸上像高から最軸外像高に移るに従って１画素に対向する光源４０１の発光時間を短くすることで低下した積算光量分を補う。つまり、輝度Ｐ３を基準に、軸上像高から軸外像高にかけて、光源４０１の輝度をアップするよう補正する。図４（ｃ）では最軸外像高の輝度をＰ３の１．３５倍としており、図４（ｂ）に比べて、軸上像高から、軸外像高に移るに従って、主走査ＬＳＦプロファイルの積算光量のピークの低下は抑制されて、かつ、肥大化も抑制している。図４（ｃ）の軸上像高、中間像高、最軸外像高のＬＳＦプロファイルは、完全に一致はしていないものの、各画素の総露光量は略同じであり、形成される画像に影響の無いレベルで補正できている。

以上の説明したように、本実施例によれば、部分倍率補正及び輝度補正を行うことにより、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく画像不良を抑制した露光を行うことができる。

また、本実施例では、画素片の挿抜により部分倍率補正を行ったが、このような方法により部分倍率を補正する場合、特許文献１に示したようなクロック周波数を主走査方向で変化させると比べて以下に示すような効果がある。つまり、特許文献１に示す構成では、クロック周波数を主走査方向で変化させるため、複数の異なる周波数のクロックを出力可能なクロック生成手段が必要であり、そのクロック生成手段の分コストがアップしてしまう。しかしながら、本実施例であれば、１つのクロック生成手段さえ有していれば部分倍率補正が可能であり、クロック生成手段に関するコストを抑えることができる。

（実施例２）
図１４から図１７は、実施例２を説明する図である。本実施例では、実施例１と異なる方法で輝度補正を行う。つまり、実施例１では最大輝度（最軸外像高）を基準として軸上像高に向けて輝度を減らす制御を行ったのに対し、本実施例では最小輝度（軸上像高近傍）を基準として最軸外像高に向けて輝度を増やす制御を行う。また、実施例１ではメモリ３０４には部分倍率特性情報と輝度補正のための発光部１１の補正電流情報が記憶していたが、本実施例ではメモリ３０４には部分倍率特性の情報のみを記憶する。そして、部分倍率特性情報から算出されたターゲットの輝度にするための発光部１１への補正電流は、レーザ駆動部３００のレーザ輝度モニタ手段を用いて実機の制御で算出する。なお、部分倍率補正やその他の構成については実施例１と同様であり、同様の符号を付して説明を省略する。

図１４は露光制御構成を示す電気ブロック図である。本実施例（図１４）では実施例１（図５）のレーザ駆動部３００に対して、ＶＩ変換部３１８の機能が異なり、バッファ回路３２０が追加されている。また、制御部１のＩＣ２０は、ＡＤコンバータが追加されている。

バッファ回路３２０は、発光部１１の発光輝度に応じてフォトディテクタ１２に発生する電流を、可変抵抗１３で変換された電圧をバッファリングして、制御部１のＩＣ２０に伝送するためのものである。なお、ＶＩ変換回路３１８は、実施例１とは出力される電流の方向が逆の特性を持っている。

また、メモリ３０４には、部分倍率特性のみが記憶されている。前述の回路およびデバイス以外は、実施例１と同様であるため同一符号を付けて説明は省略する。部分倍率特性情報が記憶されたメモリ３０４に格納された情報をもとにＣＰＵコア２を内蔵したＩＣ２０が輝度補正値を算出し、水平同期信号ＢＤ信号１１１に同期して、主走査内で増加減する輝度補正アナログ電圧３１２を出力する。輝度補正アナログ電圧３１２は、ＩＣ２０の中のＣＰＵコア２が生成する輝度補正値３１５と、レギュレータ２２が出力するＤＡコンバータ２１の基準電圧２３で決定される。

そして後段のＶＩ変換回路３１８で電流値Ｉｄ（第２電流）に変換され、レーザドライバＩＣ９から電流を引き込む方向に流れる。つまり、電流値Ｉｄの流れる方向は、実施例１とは逆方向となる。つまり、発光部１１に供給するレーザ電流値Ｉｌ（第３電流）は、定電流回路１５から出力される電流Ｉａ（第１電流）から前記ＶＩ変換回路３１８が引き込む電流Ｉｄを加えた電流となる。定電流回路１５に流す電流Ｉａは、発光部１１の輝度モニタ用フォトディテクタ１２が所望の輝度Ｐａｐｃ２となるようにＩＣ９内部の回路が自動調整する。発光部１１の輝度の自動調整は、図１６のレーザ発光量３１６の主走査毎の印字領域外でＢＤ信号１１１を検知するため発光部１１を発光させている間に実施する。

図１５は発光部１１の電流と輝度の特性を示したグラフである。本例ではＤＡコンバータ２１が００ｈであるとき、つまり、電流値Ｉｄ３１３がゼロのときに、レーザドライバＩＣ９は所望の輝度Ｐａｐｃ２で発光するよう自動調整を行う（Ａ点、Ｃ点）。なお、Ｐａｐｃ２は、主走査の中で走査速度が最も遅い位置、つまり、部分倍率が０％である軸上像高近傍で、電子写真プロセスとして必要な輝度としておく。所定輝度Ｐａｐｃ２で発光させるための電流ＩＬから、輝度補正値３１５をＦＦｈへと増加させて所定電流△Ｉ（Ｎ）、△Ｉ（Ｈ）を加えることで、Ｐａｐｃ２の１．３５倍の輝度に増加させることが出来る（図１５のＢ点、Ｄ点）。本実施例は、図１６のレーザ発光量３１６に示す通り、レーザ光の照射位置が中央部（軸上像高）から端部（最軸外像高）に行くに従って、ＶＩ変換回路３１８の出力電流３１３は徐々に増加し、レーザ電流を増加させて、発光部１１の輝度をアップする。

次に、レーザ輝度をＰａｐｃ２からＰａｐｃ２の１．３５倍にするために加算するレーザ電流△Ｉ（Ｎ）を求める処理フロー、換言すると、ＤＡコンバータ２１の基準電圧２３を決定する処理フローを、図１７のフローチャートを使って説明する。本処理フローは、ＣＰＵコア２が画像形成装置９に始めて電源を投入した際に実施し不揮発メモリ３０４に記憶して、それ以降の電源投入時はＣＰＵコア２が不揮発メモリ３０４に記憶された値を参照するものである。または、電源を投入した際にＣＰＵコア２は毎回実施してもよいし、待機モードから復帰する際に実施しても良い。

まず、ＩＣ２０のＣＰＵコア２は、ＤＡコンバータ２１に００ｈを入力し出力電圧を０Ｖとする（Ｓ１、Ｓ２）。この状態で、レーザドライバＩＣ９は予め決まっている所定の輝度で出力されるようレーザ電流ＩＬを自動調整する（Ｓ３）。次いで、画像変調部１０１はＶＤＯ信号１１０を継続的にＯＮ状態にして、ＣＰＵコア２はＰＤモニタ３１９の電圧Ｖｏｎを取り込む（Ｓ４）。次いで、画像変調部１０１はＶＤＯ信号１１０を継続的にＯＦＦ状態にして、ＣＰＵコア２はＰＤモニタ３１９の電圧Ｖｏｆｆを取り込む（Ｓ５、Ｓ６）。ＩＣ２０のＣＰＵコア２は、メモリ３０４に記憶されている部分倍率特性の情報を参照し最も倍率が高いポイントａ％をＣＰＵコア２内のレジスタに一時的に保持する（Ｓ７）。次に、以下の計算式よりＰＤモニタ電圧３１９のターゲット電圧Ｖａを算出する（Ｓ８）。
Ｖａ＝Ｖｏｎ＋（Ｖｏｎ−Ｖｏｆｆ）＊ａ／１００
例えば、以下の条件の場合は、Ｖａは２．９Ｖとなる。
Ｖｏｎ＝２．２Ｖ、Ｖｏｆｆ＝０．２Ｖ、ａ＝３５％
次に、画像変調部１０１はＶＤＯ信号１１０をＯＮ状態にする（Ｓ９）。次いで、ＣＰＵコア２はＤＡコンバータ２１の入力をＦＦｈとする（Ｓ１０）。次いで、ＣＰＵコア２は、レギュレータ２２から出力される２３の基準電圧ＶｒｅｆＨを０Ｖからインクリメントしていき、ＰＤモニタ電圧３１９を参照し、前記ターゲット電圧Ｖａと比較する（Ｓ１１、Ｓ１２）。ＣＰＵコア２はＰＤモニタ電圧３１９がＶａと一致したときのＤＡコンバータ２１の基準電圧２３、つまり、レギュレータ２２の設定値を不揮発メモリ３０４に記憶する（Ｓ１３）。図１５に示した通り、発光部１１は発光した後は、レーザ電流と輝度は比例関係であるため、ＤＡコンバータ２１にＦＦｈを入力し輝度が３５％高くなる場合、半分の８０ｈを入力すると輝度は１７．５％高くなる。

以上の説明したように、本実施例によれば、実施例１と同様に、部分倍率補正及び輝度補正を行うことにより、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく画像不良を抑制した露光を行うことができる。

（実施例３）
図１８から図２３を用いて実施例３を説明する。本実施例では、より高画質化する為に、実施例１で説明した部分倍率補正に加え、発光時間補正及び輝度補正を行う方法について述べる。図２０は露光制御構成を示す図である。本実施例は、図２０に示す画像信号生成部１００の画像変調部１５０の構成が実施例１と異なる。その他は同じ構成であるため、同様の符号を付して説明は省略する。

実施例１では、図４（ｃ）に示すように、画像に影響の無いレベルまで主走査ＬＳＦプロファイルを補正できている。本実施例は、更に、例えば１画素（ドット）幅で副走査方向に伸びる線（縦線）のような細密画像に対しても最適な画像形成をさせるために、ＶＤＯ信号１１０による光源４０１の点灯（発光）時間と輝度をより好適化する。

図１８は、実施例１と同様の部分倍率補正及び輝度補正を行った場合の１ドット分レーザ走査した際の主走査ＬＳＦプロファイルを示す。図１８の（ａ）は軸上像高の主走査ＬＳＦプロファイル、（ｂ）は最軸外像高の主走査ＬＳＦプロファイルである。図１８（ｃ）は（ａ）、（ｂ）に示した軸上像高と最軸外像高の１ドットの主走査ＬＳＦプロファイルを重ねて記載したものである。なお、解像度は６００ｄｐｉで１ドット（画素）の主走査方向の幅は４２．３ｕｍである。最軸外像高では部分倍率が３５％である。従って、軸上像高では輝度Ｐ３で時間Ｔ３発光し、最軸外像高では輝度１．３５＊Ｐ３で時間０．７４＊Ｔ３発光することになる。図１８（ｃ）に示すように１ドットの主走査ＬＳＦプロファイルを比較すると、最軸外像高の方が軸上像高に比べ、積算光量のピークが低く、プロファイルの裾野部分の幅が広くなり、完全に主走査ＬＳＦプロファイルを一致させることができていない。また軸上像高から最軸外像高にかけて徐々に積算光量のピークが低くなり、プロファイルの裾野部分の幅が広くなる傾向となる。

このように、軸上像高と最軸外像高とで１ドットの主走査ＬＳＦプロファイルが異なるのは、図１８（ａ）、（ｂ）にそれぞれ破線で示した静止スポットのプロファイルが軸上像高と最軸外像高とで異なるからである。静止スポットのプロファイルとは、ある瞬間においてレーザスポットが形成する主走査ＬＳＦプロファイルである。各主走査位置における静止スポットのプロファイルを足し合わせると図１８（ａ）、（ｂ）のそれぞれに実線で示した１ドット分の主走査ＬＳＦプロファイルとなる。

輝度補正を行っても、最軸外像高と軸上像高とで静止スポットのプロファイルを完全に同じにできない理由は、結像レンズ４０６によって被走査面４０７に結像させるレーザ光２０８のスポットの形状が最軸外像高と軸上像高とで完全には一致させられないからである。

そこで本実施例では、更に実施例１に部分倍率補正に加え、ＶＤＯ信号１１０に基づく光源４０１の発光時間の補正（発光時間補正）と輝度補正を行うことで、細密画像の再現性を更に向上させる。

図１９は、光波形と主走査ＬＳＦプロファイルを示す図である。これら光波形と主走査ＬＳＦプロファイルは、光源４０１が、軸上像高、中間像高、最軸外像高のそれぞれにおいて、所定の輝度、期間で発光した場合のものをそれぞれ示している。（ａ）は実施例１で示した部分倍率補正と輝度補正を行った場合の主走査ＬＳＦプロファイル、（ｂ）は本実施例で示す補正を行った場合の主走査ＬＳＦプロファイルである。なお、Ｔ３は軸上像高において１画素（４２．３μｍ）分主走査するのに必要な期間である。（ａ）では軸上像高のレーザの発光時間をＴ３、輝度をＰ３とし、最軸外像高ではレーザ発光量１７０の発光時間を０．７４倍、発光輝度を１．３５倍とした場合を示す。（ｂ）は後述する処理により、最軸外像高において、発光時間を０．２２倍、発光輝度を４．５倍となるよう補正した場合を示す。このように本実施例のように補正することで、軸上像高と最軸外像高とで、１ドット分レーザ走査した際の主走査ＬＳＦプロファイルより近い形状とすることが可能となる。

但し、本実施例においては、発光時間の補正を行ったとしても、隣り合う画素間のドットの間隔は実施例１の部分倍率補正をした状態と同等の状態を維持する必要がある。このため、本実施例においても、１ドット（画素）に対応する時間は最軸外像高で０．７４＊Ｔ３、中間像高で０．８７＊Ｔ３となる。

このため、本実施例では実施例１の部分倍率補正を行いつつ、スクリーン処理手段であるハーフトーン処理部１２２を用いて発光時間補正を行い、加えて実施例１で説明した輝度補正の補正定数を、発光時間補正を加味した値に設定する。

＜発光時間補正＞
発光時間補正に関しては、図２１に示した画像変調部１５０のハーフトーン処理部１８６で行う。ハーフトーン処理部１８６には、各像高に応じたスクリーンが格納されており、スクリーンのＳＣＲ切替部１８５から出力される情報に基づき、スクリーンを選択し、ハーフトーン処理を行う。ＳＣＲ切替部１８５は、同期信号であるＢＤ信号１１１と画像クロック信号１２５により、スクリーン切替情報１８４を生成する。図２２（ａ）は各像高に対応するスクリーンを説明する図である。ＳＣＲ切替部１８５は、主走査方向の像高に応じて、図示したようにスクリーン切替情報１８４を出力する。スクリーン切替情報１８４は、最軸外像高では第一スクリーンＳＲＣ１、軸上像高では第ｎスクリーンＳＣＲｎとなる。ハーフトーン処理部１８６及びＳＣＲ切替部１８５が発光時間補正手段として機能する。

図２２（ｂ）は、軸上像高付近で使用されるにおける第ｎスクリーンの一例であり、図２２（ｃ）は、最軸外像高付近で使用される第一スクリーンの一例である。どちらも、２００線のマトリクスとし、各画素を１６分割した１６区画の画素片で階調表現可能としており、ＶＤＯ信号１１０の多値パラレル８ビットのデータで表された濃度情報により、９画素で構成されたスクリーンの面積が成長していく。マトリクス１５３は階調毎に設けられており、矢印で示す順に階調が上がっていく（濃度が濃くなる）。図示したように、図２２（ｃ）の第一スクリーンは、最も階調の高い（最高濃度）マトリクスにおいても、各画素の１６区画の画素片は全点灯させないように設定している。

一例として、最大発光時間を最軸外像高では軸上像高のＴ３を基準として０．２２＊Ｔ３と設定した場合について説明する。部分倍率補正を実行することで、１ドット（画素）に相当する発光時間は０．７４＊Ｔ３に制限された状態となる。このため、更に最大発光時間を０．２２＊Ｔ３まで制限するためには、１画素１６区画分のうちの０．２２／０．７４に相当する区画内で発光するように設定すればよい。つまり、
１６＊（０．２２／０．７４）＝４．７５［区画］
となる。最大５区画程度の画素片が点灯するようなスクリーンとすればよい。

＜輝度補正＞
輝度補正に関しては、補正定数を変更することで対応できる。実施例１で説明した図５の電気ブロック図に示すＤＡコンバータ２１に入力する基準電圧２３を変更すれば良いので説明は省略する。図２３は、本実施例の処理を行った場合の、タイムチャートである。輝度補正アナログ電圧３３０、ＶＩ変換出力電流Ｉｄ３３１、レーザ発光量３３２は、実施例１に較べて、軸外像高の補正量は大きくしている。軸上像高の輝度は実施例１と同等であるが、最軸外像高の輝度は、実施例１では１．３５倍であったのに対し、本実施例では４．５倍とする。つまり、軸上像高の輝度をＰ３、最軸外像高の輝度をＰ３´とした時、
（Ｐ３´／Ｐ３）＞（１００＋Ｃ）／１００
と表せる（Ｃは走査速度の変動率）。

また、レーザ発光量波形３３２で、最軸外像高である４．５倍の輝度Ｐ３´を基準とした場合、軸上像高の輝度Ｐ３はＰ３´の０．２２倍（１００％／４５０％）の輝度となる。

上述した、本実施例では、部分倍率補正、発光時間補正、輝度補正によって、光源４０１の発光時間、発光輝度をそれぞれ補正するが、画像の濃度を主走査方向で一定にする為には以下の条件が必要になる。即ち、図１９の光波形で示したように、発光輝度を発光時間で積分した場合の値は軸上像高、中間像高、最軸外像高で同じ又は略同じにする。本実施例では、各像高での積分値は以下のようになる。軸上像高：Ｔ３＊Ｐ３、中間像高：（０．５０＊Ｔ３）＊（２．００＊Ｐ３）＝１．００＊Ｔ３＊Ｐ３、最軸外像高：（０．２２＊Ｔ３）＊（４．５０＊Ｐ３）＝０．９９＊Ｔ３＊Ｐ３。

なお、本実施例では、１ドット単位の主走査ＬＳＦプロファイルを一致するよう実施例１に較べて光源４０１の発光時間を短くし輝度を高めたが、感光ドラム４の感度を含めた現像システムの応答性を考慮し、実施例１と本実施例の間の補正量としても良い。また、印字される画像の種類に応じて補正量を切り換えても良い。例えば、通常の画像の場合は実施例１のように部分倍率補正及び輝度補正を行い、細線を多用する画像の場合には本実施例のように部分倍率補正、発光時間補正、及び輝度補正を行っても良い。

以上説明した通り、本実施例によれば、部分倍率補正及び輝度補正を行うことにより、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく画像不良を抑制した露光を行うことができる。

更に本実施例では、軸上像高から最軸外像高に向かって、部分倍率補正した各画素に割り当てた時間のうちの発光時間の比率を小さくする発光時間補正を行う。そして、発光時間が短くなった分、輝度補正により発光輝度を上げる。これにより、１ドット幅の縦線のような細線画像であっても、良好な画質で印字ができるようになる。

１ 制御部
９ 画像形成装置
１００ 画像信号生成部
１０１ 画像変調部
３００ レーザ駆動部
４００ 光走査装置
４０１ 光源

Claims (10)

1. 感光体と、
   レーザ光を主走査方向の複数の区間に対して一定でない走査速度で露光走査することで、前記感光体に潜像を形成する光照射手段と、を備える画像形成装置であって、
   前記レーザ光を露光走査するための画像データのうち、前記主走査方向のいずれの区間に対応するデータであるかに応じて、前記画像データから１画素よりも小さいサイズの画素片を除去する、又は前記画像データに前記画素片を挿入する画像データ変更手段と、
   前記主走査方向のいずれの区間に対応するレーザ光であるかに応じて、前記レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段と、
   前記主走査方向のいずれの区間に対応するレーザ光であるかに応じて、前記レーザ光の１画素あたりの発光期間を変更する発光期間変更手段と、を有し、
   第１走査速度で露光走査される前記主走査方向における第１区間においては、前記画像データ変更手段により前記第１区間に対応する画素片の数は第１の数に変更され、且つ前記輝度変更手段により前記第１区間に対応するレーザ光は第１発光輝度に変更され、前記第１走査速度よりも速い第２走査速度で露光走査される前記主走査方向における第２区間においては、前記画像データ変更手段により前記第２区間に対応する画素片の数は第２の数に変更され、且つ前記輝度変更手段により前記第２区間に対応するレーザ光は第２発光輝度に変更され、
   前記第１の数より前記第２の数は少なく、且つ前記第１発光輝度より前記第２発光輝度は大きく、
   前記第２区間においては、前記発光期間変更手段により前記第２区間に対応するレーザ光の発光期間は、前記画像データ変更手段により変更された前記第２の数の画素片に対応する第１期間より短い第２期間に変更され、且つ前記輝度変更手段により前記第２区間に対応するレーザ光は前記第２輝度より大きい第３輝度に変更されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記レーザ光の走査速度は、前記主走査方向において中央部から端部にかけて早くなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記レーザ光の走査速度のうち最も遅い速度をＶｍｉｎ、最も速い速度をＶｍａｘとし、前記走査速度の変化率をＣ、前記主走査方向に関して中央部の輝度をＰ３、端部の輝度をＰ３´とすると、
   Ｃ＝（（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍｉｎ）＊１００
   且つ
   （Ｐ３´／Ｐ３）＞（１００＋Ｃ）／１００
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記画像データ変更手段は、前記第１区間である前記主走査方向に関して中央部付近では前記画素片を挿入し、前記第２区間である前記主走査方向に関して端部付近では前記画素片を除去することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記画像データ変更手段は、前記画素片を挿入する場合、前記主走査方向に関して上流側で前記画素片を挿入する位置の隣にある画素片と同じデータの画素片を挿入することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記画像データ変更手段は、前記主走査方向に関して前記潜像の各画素の幅が実質的に等間隔となるように前記画像データを変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記レーザ光の走査速度のうち最も遅い速度をＶｍｉｎ、最も速い速度をＶｍａｘとし、前記走査速度の変化率Ｃを、
   Ｃ＝（（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍｉｎ）＊１００
   とすると、前記走査速度の変化率Ｃは２０％以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 第１電流を出力する定電流回路を有し、前記第１電流から前記輝度変更手段が出力する第２電流を差し引いて得られる第３電流を前記光照射手段に供給することで前記レーザ光が照射され、
   前記輝度変更手段は、前記第２電流を前記主走査方向の走査速度に応じて変更することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 第１電流を出力する定電流回路を有し、前記第１電流から前記輝度変更手段が引き込む第２電流を加えて得られる第３電流を前記光照射手段に供給することで前記レーザ光が照射され、
   前記輝度変更手段は、前記第２電流を前記主走査方向の走査速度に応じて変更することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記光照射手段は、前記レーザ光を反射する回転多面鏡を備え、前記回転多面鏡で反射されたレーザ光はｆθ特性を有するレンズを透過することなく前記感光体に照射されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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