JP6296868B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いて画像形成を行うコピー機や複写機等の画像形成装置に関する。

電子写真方式による画像形成装置には、回転する感光体ドラムを複数の発光素子を備える長尺の露光ヘッド（露光器）により露光することで、感光体ドラム上に静電潜像を形成するものがある。発光素子には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子等の固体発光素子を用いることができる。露光ヘッドは、感光体ドラムの回転軸方向に配列した複数の発光素子（以下、「発光素子アレイ」という。）と、各発光素子の光を感光体ドラム上に結像するロッドレンズアレイとを備える。露光ヘッドは、回転する感光体ドラムに対して光を照射する。そのために、感光体ドラム上には感光体ドラムの周方向を走査方向として光スポットが形成される。

発光素子アレイの長さは、感光体ドラム上の画像形成領域の回転軸方向の長さに応じて決まり、発光素子の間隔は、画像形成装置の解像度に応じて決まる。例えば、画像形成装置の解像度が１２００［ｄｐｉ（dot per inch）］の場合、形成される画像の画素間隔が２１．１［μｍ］（小数点２桁以降は省略）であるために、発光素子の間隔も２１．１［μｍ］となる。発光素子アレイは、感光体ドラムの回転軸方向の印字幅以上の長さが必要であり、発光素子数は印字幅と解像度とによって決まる。例えば、感光体ドラムの回転軸方向の印字幅が２９７［ｍｍ］で、画像形成装置の解像度が１２００［ｄｐｉ］の場合、発光素子アレイには、画素数と同数の約１４０００個の発光素子が配列される。

このような露光ヘッドを用いた画像形成装置は、レーザビームをポリゴンミラーで偏向走査するレーザ走査方式の画像形成装置と比較して使用する部品数が少ないために、装置の小型化、低コスト化が容易である。また、被照射面となる感光体ドラムの表面との焦点距離を高精度に位置決めすることで、感光体ドラムの露光により形成される光スポットの小径化が可能である。光スポットを小径化することで、画像形成装置の解像力を高めて、画像の鮮鋭性を高めることができる。

ロッドレンズアレイを用いた露光ヘッドでは、露光ヘッドの組み付け誤差等の要因により照射面でピントずれが生じる可能性がある。ピントずれが生じると、各ロッドレンズを透過した光が照射面の同一箇所に結像せず、光スポットが複数に分離した形状（以下、「像割れスポット」という。）となり、画像不良が発生する。また、発光素子毎にロッドレンズアレイのレンズ位置との位置関係が異なるために、ピントがずれた場合の像割れスポットの露光分布が、走査方向と走査方向に垂直な非走査方向とで異なる。特許文献１には、光スポットの変形による画像不良を防止するために、光スポットの形状を測定し、その結果に基づいて発光素子のピーク光量を調整する装置が開示される。

特開２０１１−４６１３７号公報

多値階調制御を行う画像形成装置では、像割れスポットにより光スポットが変形した場合、低濃度部と高濃度部とで濃度変動量が異なることがある。例えば、光スポットが大きい低濃度部では、孤立ドットが多いためにドットがこぼれることで画像が薄くなる。高濃度部では、高密度な画像が多いために、ドットのぼけにより白部がつぶれてしまい画像が濃くなる。特許文献１に示すように、発光素子のピーク光量を調整する方法は、階調毎の濃度調整ができないために、すべての階調において濃度を合わせることができない。

本発明は、光スポットの形状の変形に起因した画像劣化を防止する画像形成装置を提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決する本発明の画像形成装置は、複数の発光素子及び複数のロッドレンズを有し、各発光素子から出射した光を各ロッドレンズを介して感光体に照射することで、前記感光体上に画像を形成する露光器と、前記発光素子から前記感光体への距離と正しいピント位置とのずれにより生じる、前記感光体上の光スポットのスポット形状と目標とする光スポット形状との差により、前記スポット形状を補正するフィルタ係数を生成するフィルタ係数生成手段と、前記フィルタ係数を用いて、画像を表す画像データにフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の画像データに基づいて前記発光素子を発光させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、感光体上の光スポットのスポット形状と目標とする光スポット形状との差に応じてフィルタ処理を行うために、光スポットの形状の変形を補正するために、光スポットの形状の変形に起因する画像劣化を防止することができる。

画像形成装置の全体構成図。 （ａ）、（ｂ）は露光ヘッドの構成説明図。 露光ヘッドとコントローラとの接続関係図。 光スポットのピントずれの説明図。 コントローラの機能ブロック図。 フィルタ係数の説明図。 他の実施形態のコントローラの機能ブロック図。 露光変調部の詳細な構成図。 フィルタ係数の説明図。 （ａ）〜（ｃ）は特性データの例示図。 （ａ）、（ｂ）は差分データの例示図。 補正データの例示図。 ２次元フィルタのハードウェア構成図。

以下、実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
本実施形態の画像形成装置は、発光素子として複数の有機ＥＬ素子を基板上に配列した露光器を備え、この露光器により感光体の表面を露光する。画像形成装置は、露光器の焦点距離のずれ量と、発光素子及びロッドレンズの位置関係とに応じて、形成する画像を表す画像データをフィルタ処理することで、感光体上の光スポットの補正を行う。画像データは、形成する画像の画素毎の色や濃度等の画像形成に必要な情報を含む。なお、露光器の発光素子には、有機ＥＬ素子の他に、ＬＥＤ素子を用いてもよい。

＜画像形成装置の構成＞
図１は、本実施形態の画像形成装置の全体構成図である。画像形成装置は、スキャナ部５００、作像部５０３、定着部５０４、及び給紙／搬送部５０５を備える。画像形成装置のこれらの構成要素は、図示しないプリンタ制御部により動作を制御される。プリンタ制御部の制御により、以下に説明するスキャナ、作像、定着、給紙／搬送の各処理が円滑に行われる。

スキャナ部５００は、原稿台上に載置された原稿に光を照射して原稿画像を光学的に読み取る。スキャナ部５００は、読み取った原稿画像を電気信号に変換して画像データを生成する。

作像部５０３は、スキャナ部５００で生成された画像データに応じて画像形成処理を行う。作像部５０３は、露光器である露光ヘッド１０６、ドラム形状の感光体である感光体ドラム５０２、及び転写体ベルト５１１を備える。露光ヘッド１０６は、画像データに応じて光を出射して感光体ドラム５０２を露光する。露光ヘッド１０６は４個設けられる（露光ヘッド１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ）。露光ヘッド１０６に対応して、感光体ドラム５０２も４個設けられる。感光体ドラム５０２は、回転駆動され、帯電器により表面が帯電される。感光体ドラム５０２は、表面の帯電後に露光ヘッド１０６により露光されることで、画像データに応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム５０２が回転中に露光されるために、感光体ドラム５０２の周方向が走査方向になる。静電潜像は、トナーにより現像される。これにより、感光体ドラム５０２には、トナー像が形成される。

４個の感光体ドラム５０２は、各々異なる色のトナーによるトナー像が形成される。本実施形態では、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー像が形成される。各感光体ドラム５０２に形成されたトナー像は、転写体ベルト５１１に、順次、重なるように転写される。これにより転写体ベルト５１１には、色ズレのないフルカラーのトナー像が形成される。転写後に各感光体ドラム５０２に残留する残トナーは回収される。

給紙／搬送部５０５は、画像印刷用の用紙がセットされる給紙トレイ１０７、手差しトレイ５０９、及び外部給紙装置５０８を備えており、作像部５０３による画像形成処理のタイミングに合わせて用紙を作像部５０３に搬送する。給紙／搬送部５０５は、例えば、転写体ベルト５１１へのトナー像の転写終了のタイミングに合わせて、用紙を作像部５０３に搬送する。作像部５０３に搬送された用紙には、転写体ベルト５１１に形成されたトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙は、定着部５０４に搬送される。

定着部５０４は、ローラやベルトの組み合わせによって構成され、ハロゲンヒータ等の熱源を備える。定着部５０４は、用紙に転写されたトナー像を熱と圧力により溶解、定着させる。定着部５０４でトナー像が定着された用紙は、排出ローラ５１０により、画像形成装置の外部に排出される。

＜露光ヘッドの構成＞
図２は、露光ヘッド１０６の構成説明図である。図２（ａ）は、感光体ドラム５０２に対する露光ヘッド１０６の配置を表す。図２（ｂ）は、露光ヘッド１０６からの出射される光の感光体ドラム５０２における集光状態を表す。露光ヘッド１０６及び感光体ドラム５０２は、各々、不図示の取り付け部材により画像形成装置に取り付けられる。

露光ヘッド１０６は、複数の有機ＥＬ素子からなる発光素子アレイである有機ＥＬ素子アレイ６０１と、有機ＥＬ素子アレイ６０１が実装される基板６０２と、ロッドレンズアレイ６０３とを備える。基板６０２は、長尺の板状である。有機ＥＬ素子アレイ６０１の各有機ＥＬ素子は、基板６０２の長手方向に並んで設けられる。有機ＥＬ素子アレイ６０１、基板６０２、及びロッドレンズアレイ６０３は、ハウジング６０４に取り付けられて一体に構成される。露光ヘッド１０６は、単体で各スポット（露光位置）のピント調整、光量調整を行う。露光時には感光体ドラム５０２が回転する。そのために複数の有機ＥＬ素子の各々から出射される光は、感光体ドラム５０２を、有機ＥＬ素子の並びに垂直な方向である感光体ドラム５０２の周方向に走査する。

ロッドレンズアレイ６０３は、有機ＥＬ素子アレイ６０１の光を被照射面（感光体ドラム５０２の表面）に等倍の関係で照射する正立等倍の光学特性を有する光学系である。露光ヘッド１０６は、感光体ドラム５０２とロッドレンズアレイ６０３との間の距離及びロッドレンズアレイ６０３と有機ＥＬ素子アレイ６０１との距離が、所定の焦点距離となるように配置される。これにより、感光体ドラム５０２上に、有機ＥＬ素子アレイ６０１の発光面形状と配列位置に応じた光スポットが形成される。有機ＥＬ素子の発光面サイズが大きくなると、感光体ドラム５０２上の光スポットも大きくなる。また、各有機ＥＬ素子の間隔を狭めることで、露光ヘッド１０６の解像度が高くなる。例えば解像度が１２００［ｄｐｉ］の露光ヘッド１０６の場合、有機ＥＬ素子は、２１．１６［μｍ］の間隔で基板６０２上に配列される。また、用紙サイズがＡ３（２９７［ｍｍ］）で解像度が１２００［ｄｐｉ］の画像形成装置では、露光ヘッド１０６に約１４０００個の有機ＥＬ素子が設けられる。

露光ヘッド１０６は、組み立て時に、焦点距離を合わせるためのピント調整及び有機ＥＬ素子毎の光量を合わせるための光量調整が行われる。ピント調整では、ロッドレンズアレイ６０３と有機ＥＬ素子アレイ６０１との距離が所望の値となるように、ロッドレンズアレイ６０３の取り付け位置の調整が行われる。光量調整では、各有機ＥＬ素子を順次発光させて、ロッドレンズアレイ６０３を介して集光させた光が所定の光量になるように各有機ＥＬ素子の駆動電流が調整される。

図３は、露光ヘッド１０６とこの露光ヘッド１０６に制御信号を入力するコントローラ６１０との接続関係図である。基板６０２上に配列された有機ＥＬ素子アレイ６０１は、配線パタン６０８及びコネクタ６０６を介して、コントローラ６１０に接続される。基板６０２上には、露光ヘッド１０６の焦点距離情報を格納したメモリ６１２が設けられる。コントローラ６１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びＲＯＭ（Read Only Memory）を備えた一種のコンピュータである。コントローラ６１０は、基板６０２上のメモリ６１２から焦点距離情報を読み出し、これに基づいて、画像データに対するフィルタ処理を行う。焦点距離情報は、ロッドレンズアレイ６０３、基板６０２、ハウジング６０４の組み立て時の誤差によって発生する、有機ＥＬ素子毎の正しいピント位置からの焦点距離のずれ量を表す。焦点距離情報は、組み立て後に測定されてメモリ６１２に書き込まれる。

図４は、光スポットのピントずれの説明図である。ロッドレンズアレイ６０３は、レンズ列Ａ及びレンズ列Ｂの２列に並んで構成される。有機ＥＬ素子アレイ６０１の有機ＥＬ素子Ａはレンズ列Ａ上に配置され、有機ＥＬ素子Ｂはレンズ列Ｂ上に配置される。有機ＥＬ素子Ａ、Ｂから出射された光は、それぞれレンズ列Ａ及びレンズＢを透過して感光体ドラム５０２上を露光する。

ピント位置が感光体ドラム５０２上に合っている場合は、レンズ列Ａ及びレンズ列Ｂを透過した各光は、一カ所に集光されて像割れスポットが生じずに、一つの光スポットが形成される。しかし、ピント位置が感光体ドラム５０２上から外れている場合には、図４に示す通りに像割れスポットが発生する。また、有機ＥＬ素子Ａと有機ＥＬ素子Ｂとでロッドレンズアレイ６０３に対する位置が異なるために、それぞれの像割れした光スポットの形状が異なる。そのために、有機ＥＬ素子Ａと有機ＥＬ素子Ｂとに、同様の補正を行っても、光スポットの形状を同じにすることはできない。

メモリ６１２に格納される焦点距離情報は、例えば図４の正しいピント位置と感光体ドラム５０２の位置との距離を表す。

＜コントローラによる処理＞
図５は、コントローラ６１０の機能ブロック図である。各機能ブロックは、例えば、ＣＰＵがＲＯＭからコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭをワークエリアとして展開し、実行することで形成される。コントローラ６１０には、階調制御部５０、ＬＵＴ（Look Up Table）５１、２次元フィルタ５２、フィルタ係数生成部５３、長手位置カウンタ５４、及び焦点距離取得部５５が形成される。このような機能ブロックが形成されることで、コントローラ６１０は、画像データに対してフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の画像データにより各有機ＥＬ素子の発光を制御する。

階調制御部５０は、画像データをＬＵＴ５１に応じて階調制御する。ＬＵＴ５１は、画像形成装置の階調制御を行うための階調テーブルであり、感光体ドラム５０２の特性、現像特性等に起因する濃度ずれを補正するための情報を格納する。２次元フィルタ５２は、階調制御が行われた画像データに対してフィルタ処理を行い、有機ＥＬ素子毎に光スポット形状の補正を行う。２次元フィルタ５２は、後述するフィルタ係数を用いてフィルタ処理を行う。

フィルタ係数生成部５３は、２次元フィルタ５２によるフィルタ処理に用いられるフィルタ係数を生成する。フィルタ処理は、露光ヘッド１０６の各有機ＥＬ素子が露光する画素に対して、画素と光スポットの露光量とを対応づけて処理を行う。本実施形態では、基板６０２の長手方向に並ぶ有機ＥＬ素子を、一方の端から順に発光させる。そのために、フィルタ処理は、基板６０２の長手方向に並ぶ有機ＥＬ素子の一方の端に対応する画素から１画素ずつ順次行われる。ここでは、図４の左端の有機ＥＬ素子に対応する画素から順次フィルタ処理を行う。本実施形態では、左端の有機ＥＬ素子を「１」として順に番号を割り振っている。

長手位置カウンタ５４は、フィルタ処理の度にカウント値を「１」ずつカウントアップする。長手位置カウンタ５４のカウント値は、有機ＥＬ素子の番号に対応しており、フィルタ処理の対象となる画素に対応する有機ＥＬ素子が特定可能となる。長手位置カウンタ５４は、右端の有機ＥＬ素子を特定するカウント値までカウントアップすると、カウント値をクリアする。長手位置カウンタ５４、２次元フィルタ５２、及びフィルタ係数生成部５３は、共通の動作クロックに同期して動作し、１クロック毎に１画素のデータのフィルタ処理行う。

焦点距離取得部５５は、基板６０２に設けられるメモリ６１２から焦点距離情報を取得して、フィルタ係数生成部５３に送る。焦点距離情報は、露光ヘッド１０６に固有のものであるために、露光ヘッド１０６のメモリ６１２に格納される。

フィルタ係数生成部５３は、２次元露光分布生成部５３１、２次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transfer）５３２、目標特性記憶部５３３、補正特性演算部５３４、補正範囲指定部５３５、２次元逆ＦＦＴ５３６、及び窓関数処理部５３７を備える。

２次元露光分布生成部５３１は、長手位置カウンタ５４のカウント値により得られるフィルタ処理の対象となる画素に対応する有機ＥＬ素子の位置と、焦点距離情報とにより、２次元データである露光分布を導出する。この露光分布は、ピントずれにより生じる像割れした光スポットのスポット形状を表している。なお、スポット形状は、ロッドレンズアレイ６０３に対する有機ＥＬ素子の位置により一意に決まる。２次元露光分布生成部５３１は、各有機ＥＬ素子のロッドレンズアレイ６０３に対する位置とピント方向の位置ずれ量に対応する露光分布（スポット形状）とを関連づけて記憶する。２次元露光分布生成部５３１は、画像形成時に、この記憶内容から露光分布を導出する。

２次元ＦＦＴ５３２は、２次元露光分布生成部５３１で導出した露光分布を周波数変換する。目標特性記憶部５３３は、補正の目標とする露光分布（光スポット形状）のリファレンス特性を記憶する。目標特性記憶部５３３は、例えば、各ロッドレンズによる光スポット形状の設計中心値を記憶する。補正特性演算部５３４は、２次元露光分布生成部５３１で導出された露光分布（スポット形状）と、目標特性記憶部５３３が記憶するリファレンス特性（光スポット形状）との差を小さく補正するための補正データを導出する。補正対象の露光分布の空間周波数特性をＦｔ（ωx、ωy）、リファレンス特性の空間周波数特性をＦｒ（ωx、ωy）とすると、補正データＫ（ωx、ωy）は、以下の式で算出される。
Ｋ（ωx、ωy） ＝ Ｆｒ（ωx、ωy）／Ｆｔ（ωx、ωy）

補正範囲指定部５３５は、予め補正効果の薄い空間周波数を指定して、指定された所定の範囲の補正データＫを所定値の範囲にクリップする。本実施形態では補正データＫを「０」にクリップする。補正データＫを所定値の範囲にクリップすることで、フィルタ係数が所定値の範囲（例えば「０」）にクリップされる。

２次元逆ＦＦＴ５３６は、補正特性演算部５３４で算出された補正データＫを逆周波数変換し、例えば（１５×１５）画素のサイズのフィルタ係数ｋ（x、y）を生成する。窓関数処理部５３７は、２次元逆ＦＦＴ５３６で生成されたフィルタ係数ｋ（x、y）により、予め設定した窓関数ｗ（x、y）によって窓をかけたフィルタ係数ｋｗ（x、y）を算出する。フィルタ係数ｋｗは、以下の式で算出され、２次元フィルタ５２によるフィルタ処理に用いられる。なお、本実施形態では、窓関数ｗ（ｘ、ｙ）にハミング窓を設定している。
ｋｗ（x、y） ＝ ｗ（x、y） ＊ ｋ（x、y）

図６は、このようなフィルタ係数ｋｗの説明図である。図６では、３種類の像割れスポットに対して、逆特性となるようなフィルタの例を示す。スポット形状１〜３は、補正前の光スポットの形状を表す。フィルタ１〜３は、フィルタ処理によりスポット形状１〜３に重ねられるフィルタの形状を表す。フィルタ係数ｋｗは、このようなフィルタの形状を表す。

スポット形状１は、例えば図４の有機ＥＬ素子Ａから出射される光により生じる像割れスポットであり、レンズ列Ｂのロッドレンズにより２個の光スポットが形成され、レンズ列Ａのロッドレンズにより１個の光スポットが形成される。フィルタ１は、スポット形状１に重ねることで（５×５）画素の光スポットを形成する形状である。同様に、フィルタ２をスポット形状２に重ねることで（５×５）画素の光スポットが得られ、フィルタ３をスポット形状３に重ねることで（５×５）画素の光スポットが得られる。（５×５）画素の光スポットは、目標特性記憶部５３３に記憶される補正目標の露光分布となる。

このように、像割れスポットに対してフィルタを重ねることで、略同一形状の光スポットが得られ、ピントずれによる光スポット形状の変形に起因する画像劣化を防止することができる。以上のフィルタ処理を画素毎に行い、２次元フィルタ５２にて、画素毎に適切な補正処理を行うことで、ロッドレンズアレイ６０３と各有機ＥＬ素子との位置関係により生じる像割れスポットを防止することができる。これにより、有機ＥＬ素子アレイ６０１の並びに対して、均一な露光分布が得られる。

なお、焦点距離情報は、予めメモリ６１２に格納する他に、リアルタイムに測定して用いてもよい。例えば、画像形成装置は、内部に焦点距離を測定する測距センサ等を設け、測距センサにより測定した焦点距離に基づいてフィルタ処理を行う。フィルタ係数生成部５３は、測距センサにより測定した焦点距離と正しいピント位置のときの焦点距離との差を焦点距離情報としてフィルタ係数を生成する。また、ロッドレンズの端部と中央部とで光スポットの形状が大きく異なる場合には、メモリ６１２に、ロッドレンズの位置における光スポットの形状に関する情報を格納してもよい。この場合、フィルタ係数生成部５３は、２次元露光分布生成部５３１によりメモリ６１２から直接、光スポットの形状に関する情報を取得して、フィルタ係数を生成する。

＜コントローラによる処理の他の例＞
図７は、他の実施形態のフィルタ処理を行うためにコントローラ６１０内に実現される機能を表す機能ブロック図である。コントローラ６１０に設けられる各機能は、所定のコンピュータプログラムの実行或いはハードウェアにより実現される。コントローラ６１０は、スキャナ部５００から画像データを取得して、取得した画像データに応じて露光ヘッド１０６の各有機ＥＬ素子の発光制御を行う。コントローラ６１０は、画像処理部６３１と、メモリ制御部６３２と、メモリ６３３と、露光変調部６３４と、パタン変換部６３５とを備える。

画像処理部６３１は、スキャナ部５００から取得した画像データを色毎に分ける。画像処理部６３１は、画像データによる画像に対応する画素データへの変換処理や各色に応じたスクリーン処理を実行する。メモリ制御部６３２は、画像処理部６３１により処理された画像データをメモリ６３３に書き込み、画像形成処理の実行タイミングに応じて書き込んだ画像データをメモリ６３３から読み出す。メモリ制御部６３２は、読み出した画像データを露光変調部６３４に送る。

露光変調部６３４は、メモリ制御部６３２から入力された画像データをフィルタ処理してパタン変換部６３５に送る。パタン変換部６３５は、露光変調部６３４により処理された画像データを２値データに変換する。パタン変換部６３５は、露光ヘッド１０６の各有機ＥＬ素子の点等順序に応じて画像データの転送順序の組み替えを行い、画像データに応じた制御信号を組み替えた順に露光ヘッド１０６に入力する。

図８は、露光変調部６３４の詳細な構成図である。露光変調部６３４は、図５と同様の機能を有する２次元フィルタ５２を備える。露光変調部６３４は、その他に、フィルタ係数生成部８１０、１ラインカウンタ８１１、焦点距離情報メモリ８１２、主走査・分散プロファイル変換部８１３、副走査・分散プロファイル変換部８１４、及び主副・共分散プロファイル変換部８１５を備える。画像データは、メモリ制御部６３２から２次元フィルタ５２に入力される。２次元フィルタ５２は、画像を形成する画素（注目画素）のフィルタ係数ｋ（０，０）及び注目画素を中心としてその周囲に位置する周辺画素のフィルタ係数ｋ（ｍ、ｎ）を用いて、注目画素の画像データを補正する。

図９は、フィルタ係数の説明図である。図９は、注目画素ｋ（０，０）及び周辺画素ｋ（ｍ，ｎ）のフィルタ係数を表す（１５×１５）のフィルタ係数マトリックスである。フィルタ処理に用いられるフィルタ係数は、フィルタ係数生成部８１０によりフィルタ係数マトリックスを用いて生成される。フィルタ係数生成部８１０は、１ラインカウンタ８１１、焦点距離情報メモリ８１２、主走査・分散プロファイル変換部８１３、副走査・分散プロファイル変換部８１４、及び主副・共分散プロファイル変換部８１５を用いてフィルタ係数を生成する

露光ヘッド１０６から出射された光の感光体ドラム５０２上における露光分布は、露光ヘッド１０６と感光体ドラム５０２との焦点距離によって決定する。露光ヘッド１０６のメモリ６１２（図３参照）に格納される各有機ＥＬ素子の焦点距離情報は、露光変調部６３４内の焦点距離情報メモリ８１２に複写される。主走査・分散プロファイル変換部８１３は、各有機ＥＬ素子の焦点距離情報に応じて、主走査方向（以下、「ｘ方向」）の分散値σｘ（第１の分散値）を決定する。副走査・分散プロファイル変換部８１４は、各有機ＥＬ素子の焦点距離情報に応じて、副走査方向（以下、「ｙ方向」）の分散値σｙ（第２の分散値）を決定する。主副・共分散プロファイル変換部８１５は、各有機ＥＬ素子の焦点距離情報に応じて、ｘ方向、ｙ方向の共分散値ρｘｙ（第３の分散値）を決定する。感光体ドラム５０２上における露光分布は、分散値σｘ、σｙ、共分散値ρｘｙにより、以下の式により近似することができる。

主走査・分散プロファイル変換部８１３は、露光分布の形状に対して上記の式で近似した際の一致率が最も近くなる分散値σｘの変換テーブルを有する。同様に、副走査・分散プロファイル変換部８１４は、分散値σｙの変換テーブルを有し、主副・共分散プロファイル変換部８１５は、共分散値ρｘｙの変換テーブルを有する。

１ラインカウンタ８１１は、処理開始のタイミングで、１ライン分の有機ＥＬ素子数のカウントを開始する。１ラインカウンタ８１１のカウント値は、主走査方向の位置ｘを表す値である。焦点距離情報メモリ８１２は、１ラインカウンタ８１１のカウント値に応じた位置の有機ＥＬ素子の焦点距離情報を、主走査・分散プロファイル変換部８１３、副走査・分散プロファイル変換部８１４、及び主副・共分散プロファイル変換部８１５に出力する。

フィルタ係数生成部８１０は、２次元ガウス分布生成部８１０１、２次元ＦＦＴ５３２、目標特性記憶部５３３、補正特性演算部５３４、補正範囲指定部５３５、２次元逆ＦＦＴ５３６、及び窓関数処理部５３７を備える。２次元ＦＦＴ５３２、目標特性記憶部５３３、補正特性演算部５３４、補正範囲指定部５３５、２次元逆ＦＦＴ５３６、及び窓関数処理部５３７は、図６に示すものと同様の機能を有する。

２次元ガウス分布生成部８１０１は、各有機ＥＬ素子の焦点距離情報による分散値σｘ、σｙ、共分散ρｘｙに基づいて、注目画素を露光した際の、注目画素を中心とする感光体ドラム５０２上における露光分布を表す２次元ガウス分布データを生成する。つまり、２次元ガウス分布生成部８１０１は、入力される分散値に基づいて、主走査方向の各位置、あるいは複数のブロック（領域）ごとの２次元ガウス分布データを生成する。２次元ガウス分布生成部８１０１は、生成した２次元ガウス分布データを２次元ＦＦＴ５３２に入力する。２次元ＦＦＴ５３２は、２次元ガウス分布生成部８１０１から入力された２次元ガウス分布データを高速フーリエ変換することによって、空間周波数の特性データを生成する。２次元ＦＦＴ５３２は、変換することによって得られた特性データ（プロファイル）を補正特性演算部５３４に入力する。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、２次元ＦＦＴ５３２が補正特性演算部５３４に入力する特性データの例示図である。各軸は角周波数を表しており、画素間距離は「０．１」に相当する。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、焦点距離の変化により斜め方向に露光分布が変形した状態を表す特性データである。図１０（ｃ）は、適切な焦点距離による露光分布を表す特性データである。目標特性記憶部５３３は、図１０（ｃ）の露光分布を表す特性データをリファレンス特性（リファレンスデータＤＡＴＡ＿Ｒｅｆ）として記憶する。目標特性記憶部５３３は、画像形成処理中に、１ラインカウンタ８１１のカウント値にかかわらず、補正特性演算部５３４に対してリファレンスデータＤＡＴＡ＿Ｒｅｆを出力する。

補正特性演算部５３４は、２次元ＦＦＴ５３２から入力される特性データと目標特性記憶部５３３から入力されたリファレンスデータＤＡＴＡ＿Ｒｅｆとに基づいて、差分データを生成する。図１１（ａ）、（ｂ）は、このような差分データの例示図である。図１１（ａ）は、図１０（ａ）で示す特性データとリファレンスデータＤＡＴＡ＿Ｒｅｆ（図１０（ｃ））とによる差分データを示す。図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）で示す特性データとリファレンスデータＤＡＴＡ＿Ｒｅｆとによる差分データを示す。このように差分データは、適切な露光分布に対する各有機ＥＬ素子に対応した露光分布の差分を表す。

補正特性演算部５３４は、この差分データに基づいて、補正データを生成する。補正特性演算部５３４は、特性データとリファレンスデータＤＡＴＡ＿Ｒｅｆとの差が可能な限り小さくなるように、補正データを生成する。補正データＫ（ωx，ωy）は、図５の補正特性演算部５３４による演算式と同様の式により算出される。補正範囲指定部５３５は、補正効果の薄い空間周波数を指定して、指定された範囲を所定値の範囲にクリップする。本実施形態では「０」にクリップする。図１２は、補正特性演算部５３４から出力された図１１の差分データに基づいて生成される、補正範囲指定部５３５でクリップされた補正データの例示図である。補正特性演算部５３４は、このような補正データ（図１２）を２次元逆ＦＦＴ５３６に入力する。

２次元逆ＦＦＴ５３６は、補正特性演算部５３４から入力された補正データを逆周波数変換して、注目画素及び当該注目画素を囲む周辺画素のフィルタ係数を生成する。フィルタ係数の生成により、図９に示すフィルタ係数マトリックスが生成される。フィルタ係数マトリックスは、注目画素の周辺に位置する周辺画素が、露光されることによる注目画素の電位変化量を示す。本実施形態では、注目画素に対して点対称の露光分布の補正を行う。そのために、フィルタ係数ｋ（ｘ、ｙ）は、注目画素に対して点対称となる。２次元逆ＦＦＴ５３６は、フィルタ係数ｋ（ｘ、ｙ）を窓関数処理部５３７に入力する。

窓関数処理部５３７は、２次元逆ＦＦＴ５３６から入力されたフィルタ係数ｋ（ｘ、ｙ）を、予め設定した窓関数ｗ（ｘ，ｙ）により以下の式に基づいて補正して、フィルタ係数ｋｗ（ｘ，ｙ）を出力する。本実施例では、窓関数ｗ（ｘ，ｙ）にハミング窓を設定している。
ｋｗ（ｘ，ｙ） ＝ ｗ（ｘ，ｙ） ＊ ｋ（ｘ，ｙ）

フィルタ係数生成部８１０は、以上の処理を画素毎に行う。２次元フィルタ５２は、画素毎に窓関数処理部５３７から出力された補正データであるフィルタ係数ｋｗに基づいて、画像データの補正を行う。これにより、露光ヘッド１０６の有機ＥＬ素子毎に露光分布が異なる場合であっても、感光体ドラム５０２上に形成される露光分布（静電潜像の電位分布）の不均一性を抑制することができる。

図１３は、２次元フィルタ５２のハードウェア構成図である。２次元フィルタ５２は、１４個のＦＩＦＯ（First In First Out Memory）メモリ５００１〜５０１４、シフトレジスタユニット５０１５、乗算器ユニット５０１６、及び加算器ユニット５０１７を備える。２次元フィルタ５２は、コントローラ６１０を同期制御するクロックにより同期制御される。

１４個のＦＩＦＯメモリ５００１〜５０１４は、直列に接続されており、１ライン周期に対応する画素数の画像データを格納することができるラインメモリバッファである。ＦＩＦＯメモリ５００１〜５０１４は、スキャナ部５００から入力される画像データを、クロックに同期して、順にシフトレジスタユニット５０１５に出力する。

シフトレジスタユニット５０１５は、（１５×１５）に配列されたレジスタにより構成される。１段目のシフトレジスタ群として１５個のレジスタＤ０＿０〜Ｄ１４＿０が割り当てられる。２段目〜１５段目のシフトレジスタ群も同様に構成される。１段目のシフトレジスタ群のレジスタＤ０＿０は、ＦＩＦＯメモリ５００１に接続されており、ＦＩＦＯメモリ５００１から１画素に相当する画像データ（画素データ）を順次受け付ける。１段目のシフトレジスタ群のレジスタＤ１＿０〜Ｄ１３＿０も、同様に、各々接続されるＦＩＦＯメモリ５００２〜５０１３から画素データを順次受け付ける。１段目のシフトレジスタ群のレジスタＤ１４＿０は、メモリ制御部６３２から画素データを直接受け付ける。画像データは、メモリ制御部６３２からレジスタＤ１４＿０及びＦＩＦＯメモリ５０１４に入力される。

シフトレジスタユニット５０１５の各レジスタには、１画素の画素データが入力されることになる。注目画素の画素データは、レジスタＤ７＿７に入力される。周辺画素の画素データは、その他のレジスタに入力される。

乗算器ユニット５０１６は、（１５×１５）個の乗算器Ｍ０＿０〜Ｍ１４＿１４を備える。各乗算器Ｍ０＿０〜Ｍ１４＿１４は、シフトレジスタユニット５０１５のレジスタが１個ずつ対応しており、対応するレジスタから１画素の画素データが入力される。各乗算器Ｍ０＿０〜Ｍ１４＿１４には、フィルタ定数生成部２００４から対応するフィルタ定数も入力される。各乗算器Ｍ０＿０〜Ｍ１４＿１４は、画素データとフィルタ定数とを乗算する。各乗算器Ｍ０＿０〜Ｍ１４＿Ｍ１４は、乗算結果を加算器ユニット５０１７に送る。

加算器ユニット５０１７は、加算器Ａ０〜Ａ１５を備える。加算器Ａ０〜Ａ１４は、乗算器Ｍ０＿ｘ〜Ｍ１４＿ｘから出力される乗算結果を加算する。加算器Ａ１５は、加算器Ａ０〜Ａ１４の加算結果を加算する。加算器Ａ１５の加算結果が注目画素のフィルタ処理後の画像データとして２次元フィルタ５２から出力される。

以上の処理を画素毎に実行することで、２次元フィルタ５２は、各有機ＥＬ素子に対応する画素毎に適切な補正処理を行い、露光ヘッド１０６の長手方向に均一な露光分布を与える。なお、本実施形態においても、各有機ＥＬ素子に対応した焦点距離情報を、メモリ６１２に格納する以外に、画像形成装置内に設けられる測距センサ等によりリアルタイムに測定して用いてもよい。

１０６…露光ヘッド、５０２…感光体ドラム、６０１…有機ＥＬ素子アレイ、６０２…基板、６０３…ロッドレンズアレイ、６０４…ハウジング

Claims (8)

1. 複数の発光素子及び複数のロッドレンズを有し、各発光素子から出射した光を各ロッドレンズを介して感光体に照射することで、前記感光体上に画像を形成する露光器と、
   前記発光素子から前記感光体への距離と正しいピント位置とのずれにより生じる、前記感光体上の光スポットのスポット形状と目標とする光スポット形状との差により、前記スポット形状を補正するフィルタ係数を生成するフィルタ係数生成手段と、
   前記フィルタ係数を用いて、画像を表す画像データにフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の画像データに基づいて前記発光素子を発光させる制御手段と、を備えることを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記フィルタ係数生成手段は、前記スポット形状に重ねることで目標とする前記光スポット形状になるような露光分布を表す前記フィルタ係数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. 前記複数の発光素子は長尺の基板上に長手方向に並んで設けられており、
   前記フィルタ係数生成手段は、各発光素子の前記複数のロッドレンズに対する位置とピント方向の位置ずれ量に対応する前記スポット形状とを関連づけて記憶しており、この記憶内容から、前記長手方向に並ぶ発光素子の位置と、各発光素子の正しいピント位置からの焦点距離のずれ量を表す焦点距離情報とに応じて、前記感光体上の光スポットの前記スポット形状を導出することを特徴とする、
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記露光器は、前記焦点距離情報を格納した記憶手段を備えており、
   前記フィルタ係数生成手段は、前記記憶手段から前記焦点距離情報を取得することを特徴とする、
   請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記露光器は、前記複数の発光素子、前記複数のロッドレンズ、及び前記基板の組み立て時の誤差に応じた前記焦点距離情報を前記記憶手段に格納することを特徴とする、
   請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記複数の発光素子から前記感光体までの距離を測定する測距センサを備えており、
   前記フィルタ係数生成手段は、前記測距センサで測定した距離と正しいピント位置のときの焦点距離との差を前記焦点距離情報として、前記スポット形状を導出することを特徴とする、
   請求項３記載の画像形成装置。
7. 前記フィルタ係数生成手段は、所定の範囲のフィルタ係数を所定値の範囲にクリップすることを特徴とする、
   請求項１〜６のいずれか１項記載の画像形成装置。
8. 前記フィルタ係数生成手段は、前記所定の範囲のフィルタ係数を「０」にクリップすることを特徴とする、
   請求項７記載の画像形成装置。