JP6539061B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えばＬＢＰやデジタル複写機、デジタルＦＡＸ等の画像形成装置に関し、特に、レーザビームを使用して画像形成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帯電させた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、感光体に静電潜像を形成する。
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、一定周期の画像クロックを用いて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。
しかしながら、ｆθ特性を有しない走査レンズを使用する構成において、特許文献１に記載されたような電気的なｆθ補正後に発生する感光体上での露光エネルギー分布の変動による画像濃度ムラを抑制する事が望まれていた。
本発明は上記従来例に鑑みて成されたもので、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく、感光体上での露光エネルギー分布の変動による画像濃度ムラを抑制した画像形成装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。すなわち、
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、
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、レーザ光の発光時間を補正する時間補正手段と、
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、レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段と、
画像データを、画像形成装置で濃度表現するための変換処理であるスクリーン処理する画像変換手段と、を備え、
前記画像変換手段は、画像データの濃度が第１濃度である場合は、第１走査速度で走査される第１区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数より、前記第１走査速度よりも速い第２走査速度で走査される区間であって、前記第１区間よりも前記主走査方向において端部側である第２区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数の方が少なくなるように前記スクリーン処理を行い、
画像データの濃度が前記第１濃度より濃い第２濃度である場合は、前記第１区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数より、前記第２区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数の方が多くなるように、前記スクリーン処理を行うことを特徴とする画像形成装置が提供される。
さらに他の側面によれば、レーザ光を回転多面鏡により偏向させて、ｆθレンズを用いることなく前記レーザ光により感光体表面を走査することで静電潜像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記感光体表面に形成される画素の幅を、前記感光体表面における主走査方向の位置にかかわらず一定とし、かつ幅が同一の画素についての積算光量を同一にするよう、前記レーザ光を制御する手段を有し、
前記手段はさらに、前記レーザ光の制御に加えて、孤立画素および孤立画素抜けの幅を、前記主走査方向の端部になるほど大きくなるよう前記レーザ光を制御することを特徴とする画像形成装置が提供される。
さらに他の側面によれば、
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、
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、レーザ光の発光時間を補正する時間補正手段と、
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、レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段と、
画像データの濃度を補正する濃度補正手段と、を備え、
前記濃度補正手段は、画像データの濃度が第１濃度である場合は、第１走査速度で走査される第１区間における画像データの濃度より、前記第１走査速度よりも速い第２走査速度で走査される区間であって、前記第１区間よりも前記主走査方向において端部側である第２区間における画像データの濃度の方が濃くなるように補正を行い、画像データの濃度が前記第１濃度より濃い第２濃度である場合は、前記第１区間における画像データの濃度より、前記第２区間における画像データの濃度の方が薄くなるように補正を行うことを特徴とする画像形成装置が提供される。
さらに他の側面によれば、
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、
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、レーザ光の発光時間を補正する時間補正手段と、
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、レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段と、を備え、
前記時間補正手段は、第１走査速度で走査される第１区間における孤立ドットおよび孤立ドットの幅より、前記第１走査速度よりも速い第２走査速度で走査される区間であって、前記第１区間よりも前記主走査方向において端部側である第２区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの幅の方が広くなるように補正することを特徴とする画像形成装置が提供される。
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、
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、レーザ光の発光時間を補正する時間補正手段と、
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、レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段と、
画像データを、画像形成装置で濃度表現するための変換処理であるスクリーン処理する画像変換手段と、を備え、
前記画像変換手段は、画像データの濃度が第１濃度である場合は、第１走査速度で走査される第１区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数より、前記第１走査速度よりも速い第２走査速度で走査される区間であって、前記第１区間よりも前記主走査方向において端部側である第２区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数の方が少なくなるように前記スクリーン処理を行い、
画像データの濃度が前記第１濃度より濃い第２濃度である場合は、前記第１区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数より、前記第２区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数の方が多くなるように、前記スクリーン処理を行うことを特徴とする画像形成装置が提供される。
さらに他の側面によれば、レーザ光を回転多面鏡により偏向させて、ｆθレンズを用いることなく前記レーザ光により感光体表面を走査することで静電潜像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記感光体表面に形成される画素の幅を、前記感光体表面における主走査方向の位置にかかわらず一定とし、かつ幅が同一の画素についての積算光量を同一にするよう、前記レーザ光を制御する手段を有し、
前記手段はさらに、前記レーザ光の制御に加えて、孤立画素および孤立画素抜けの幅を、前記主走査方向の端部になるほど大きくなるよう前記レーザ光を制御することを特徴とする画像形成装置が提供される。
さらに他の側面によれば、
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、
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、レーザ光の発光時間を補正する時間補正手段と、
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、レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段と、
画像データの濃度を補正する濃度補正手段と、を備え、
前記濃度補正手段は、画像データの濃度が第１濃度である場合は、第１走査速度で走査される第１区間における画像データの濃度より、前記第１走査速度よりも速い第２走査速度で走査される区間であって、前記第１区間よりも前記主走査方向において端部側である第２区間における画像データの濃度の方が濃くなるように補正を行い、画像データの濃度が前記第１濃度より濃い第２濃度である場合は、前記第１区間における画像データの濃度より、前記第２区間における画像データの濃度の方が薄くなるように補正を行うことを特徴とする画像形成装置が提供される。
さらに他の側面によれば、
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、
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、レーザ光の発光時間を補正する時間補正手段と、
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、レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段と、を備え、
前記時間補正手段は、第１走査速度で走査される第１区間における孤立ドットおよび孤立ドットの幅より、前記第１走査速度よりも速い第２走査速度で走査される区間であって、前記第１区間よりも前記主走査方向において端部側である第２区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの幅の方が広くなるように補正することを特徴とする画像形成装置が提供される。
本発明によれば、画像データに対して像高に応じて孤立ドット割合を変動させるようなスクリーン処理を施すことにより、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく、感光体上での露光エネルギー分布の変動による画像濃度ムラを抑制できる。
［実施形態１］
はじめに、実施形態１の電子写真方式の画像形成装置の部分倍率補正おおよび輝度補正について、その動作および効果について説明する。
はじめに、実施形態１の電子写真方式の画像形成装置の部分倍率補正おおよび輝度補正について、その動作および効果について説明する。
＜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、画像信号生成手段１００（以降、画像信号生成部１００と記述する）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２０８（以降、レーザ光２０８と記述する）を発する。不図示の帯電手段により帯電された感光体４（以降、感光ドラム４と記述する）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色剤（例えばトナー）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。
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、画像信号生成手段１００（以降、画像信号生成部１００と記述する）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２０８（以降、レーザ光２０８と記述する）を発する。不図示の帯電手段により帯電された感光体４（以降、感光ドラム４と記述する）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色剤（例えばトナー）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、実施形態１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。主走査断面は走査光の経路を含む面である。副走査断面は主走査断面と直交する面であり、図２ではさらに主走査ラインとも直交している。
図２は、実施形態１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。主走査断面は走査光の経路を含む面である。副走査断面は主走査断面と直交する面であり、図２ではさらに主走査ラインとも直交している。
実施形態１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。本例では偏向器４０５は一定の角速度で回転する反射鏡（回転多面鏡）により構成されている。
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４０５ａ（以降、反射面４０５ａと記述する）にて反射される。反射面４０５ａで反射した光束は、レーザ光２０８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は入射面（第１面）４０６ａと出射面（第２面）４０６ｂとを有する結像光学素子である。実施形態１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（以降、スポットと記述する）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（以降、ＢＤと記述する）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。制御部１は、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。レーザ光２０８は画像信号の信号レベルに応じて例えばパルス幅変調されており、書き込みタイミングとは、レーザ光２０８の変調を行う変調部へと画像信号を入力して変調を行うタイミングである。
光源４０１は、半導体レーザチップである。実施形態１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、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、光学走査装置４００の筐体（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の近傍とが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。
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の近傍とが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、実施形態１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。
このような実施形態１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。
Ｙ＝（Ｋ／Ｂ）ｔａｎ（Ｂθ） ... （１）
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、実施形態１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。走査領域の中央が軸上像高で端部が最軸外像高となる。
Ｙ＝（Ｋ／Ｂ）ｔａｎ（Ｂθ） ... （１）
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、実施形態１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。走査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Ｂについて補足すると、Ｂ→０の極限で式（１）は、Ｙ＝Ｋθとなり、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となり、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。
ｄＹ／ｄθ＝Ｋ／ｃｏｓ2（Ｂθ） ... （２）
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。
（（ｄＹ／ｄθ）／Ｋ）−１＝１／ｃｏｓ2（Ｂθ）−１＝ｔａｎ2（Ｂθ） ... （３）
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。実施形態１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。
ｄＹ／ｄθ＝Ｋ／ｃｏｓ2（Ｂθ） ... （２）
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。
（（ｄＹ／ｄθ）／Ｋ）−１＝１／ｃｏｓ2（Ｂθ）−１＝ｔａｎ2（Ｂθ） ... （３）
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。実施形態１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、実施形態１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。実施形態１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、軸上像高付近における照射長の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。そこで実施形態１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、走査幅Ｗが一定であれば、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、実施形態１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＝２１４ｍｍ、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９では、以下に説明する実施形態１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４０６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に含まれる画像変調部１０１は、ＣＰＵ１０２の制御の下で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は画素幅を補正する機能も有する。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。
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に含まれる画像変調部１０１は、ＣＰＵ１０２の制御の下で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は画素幅を補正する機能も有する。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の画像変調部１０１は、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＞
画像信号生成部１００による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による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、実施形態１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の構成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）。実施形態１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１７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、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、画素片を間引く。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つ分を間引き、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、実施形態１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８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、画像片を間引い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）、像高に応じて上述した画素片の挿入又は間引きを行う。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。
なお部分倍率情報は、たとえば図３に示した像高と部分倍率との対応を表化した情報である。そこで、画素片挿抜制御部１２８は、例えばＢＤ信号を基準とする画像クロック数を積算して処理中の像高を決定し、決定した像高に応じた部分倍率で決まる、挿入する画素片の数に従ってＷＥ信号を制御し、また間引く画素片の数に従ってＲＥ信号を制御する。これにより像高に応じた画素幅の制御を実現する。詳細な構成や手順については、輝度補正と共に図１３を参照して以下で説明する。
＜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。
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（補正電流情報）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。部分倍率情報は、図３に示した像高と部分倍率との対応を表化した情報である。例えば像高は走査線上の区間ごとに示され、区間ごとの部分倍率を示す情報であってもよい。この区間は、たとえば画質の評価などに基づいて決定しても良いし、あるいは部分倍率に応じて挿入または間引く画素片の数を求めた際に、その整数部が同一の値となる部分をひとつの区間としても良い。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。補正電流情報は、以下で説明するようにレーザ電流値ＩＬを補正するための情報である。本例では補正電流情報は部分倍率特性情報とは互いに独立した情報として保持される。このため、たとえばひとつの補正値が適用される区間などを独立して定めることができる。なお補正電流情報は部分倍率特性情報とは相関しているため、いずれか一方の情報に基づいてレーザ電流値の補正と、１画素あたりのレーザパルス幅の補正とを行うこともできる。
次に、レーザ駆動部３００の動作を、図５を参照して説明する。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。そして輝度補正アナログ電圧３１２は後段のＶＩ変換回路３０６で電流値Ｉｄ３１３に変換され、レーザドライバＩＣ９に出力される。なお、また、実施形態１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に流すかをスイッチ１４により切り換えることで、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（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ 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ＶＩ変換出力電流値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ＶＩ変換出力電流値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１１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。一般的にレーザダイオードは、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。実施形態１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（積分光量あるいは積算光量）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。電流ＩＬを大きくする程度は以下で詳しく説明する。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。
＜部分倍率補正と輝度補正の動作説明＞
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３１７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。図１３の例では、部分倍率特性情報３１７は、主走査ラインを２７区間に区分した区分ごとに対応する部分倍率を含む。ＣＰＵコア２はシリアル通信３０７を介してメモリ３０４から部分倍率特性情報３１７を読み出し、シリアル通信１１３を介して画像信号生成部１００にあるＣＰＵ１０２に送出する。ＣＰＵ１０２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、部分倍率特性情報３１７で示された走査速度の変化率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間引いて画像長を短くし、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区画を間引き、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。
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３１７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。図１３の例では、部分倍率特性情報３１７は、主走査ラインを２７区間に区分した区分ごとに対応する部分倍率を含む。ＣＰＵコア２はシリアル通信３０７を介してメモリ３０４から部分倍率特性情報３１７を読み出し、シリアル通信１１３を介して画像信号生成部１００にあるＣＰＵ１０２に送出する。ＣＰＵ１０２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、部分倍率特性情報３１７で示された走査速度の変化率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間引いて画像長を短くし、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区画を間引き、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合わせる。
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。
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。
図１３では、部分倍率特性情報３１７はｘ／１００という形式で示しているが、部分倍率を示す値であれば形式はどのようなものであってもよく、たとえばその分子の数のみを示してもよい。画素片挿抜制御部１２８は、描画中の主走査の区間に対応する部分倍率特性情報３１７の値に応じて、ＦＩＦＯ１２４へのＶＤＯの書き込み時のＷＥ信号およびＦＩＦＯ１２４からのＶＤＯの読み出し時のＲＥ信号を制御する。ただし、ＦＩＦＯ１２４は主走査のライン単位のメモリなので、入力データと出力データの主走査ライン中における相対位置すなわち像高は一致している。部分倍率特性情報３１７は全ラインについて共通なので、読み出しと書き込みとを特に区別せず、像高に応じた部分倍率特性情報３１７の値にしたがってＷＥ信号とＲＥ信号とを制御すればよい。たとえば処理中の画素の主走査線における位置（像高）は前述したようにＢＤ信号を起点として画像クロックＶＣＬＫを積算することで知ることができる。画素片挿抜制御部１２８は、ある時点における像高が、部分倍率特性情報３１７で定めた或る区間内にある場合、当該区間に対応する部分倍率情報を参照し、その値が負の符号をもつものであればＷＥ信号を制御して画素片を間引き、正の符号を持つならばＲＥ信号を制御して画素片を挿入する。たとえば或る区間に対応した部分倍率が−１８／１００であれば、１６画素片（すなわち１画素）あたり２．８８個の画素片を間引く操作を行う。この場合にはたとえば２．８８を３で近似して、１６画素片あたり３画素片を間引けばよい。あるいは、たとえばその区間が４つ以上の画素を含むのであれば、３画素分については１画素（１６画素片）あたり３画素片を間引き、続く１画素については２画素片を間引くなど、部分倍率−１８／１００が与えられた区間において１００画素片あたりの間引かれる画素片の数が１８に近似するように調整してもよい。もちろんこれは部分倍率の値によらず同様である。この間引きのパターン、すなわちＷＥ信号をオフとするパターンは、部分倍率特性情報３１７の値に応じて予め決定しておき、画素片挿抜制御部１２８はそのパターンに従ってＷＥ信号をオフとする制御を行えばよい。これは画素片を挿入する場合についても同様で、画素片を挿入する場合には、上述した説明のうち「−１８／１００」を「＋１８／１００」に、「間引く」を「挿入する」に、「ＷＥ信号」を「ＲＥ信号」に読み替えれば、画素片の挿入時にもオフする信号がＲＥとなるだけでその制御の仕方は上述したＷＥ信号と同様である。
図１４（ａ）、図１４（ｂ）それぞれに、同じ濃度の画素について、像高に応じたドット幅補正後の軸上像高における積算光量と最軸外像高における積算光量とを示す。また、図１４（ｃ）にそれらを重ね合わせた図を示す。この積算光量を、同濃度の画素については像高によらず一様にすべく輝度補正を行う。積算光量を一様にすることで、潜像部の電位も一様となり、現像の濃度も一様となる。輝度補正は、印字動作前にメモリ３０４の部分倍率特性情報３１７（図１３参照）および補正電流情報を読み出す。そして、それらの値に基づいてＩＣ３の中のＣＰＵコア２が輝度補正値３１５を生成するとともに、一走査分の輝度補正値３１５をＩＣ３の中にある不図示のレジスタに保管しておく。また、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。そして、ＢＤ信号１１１に同期して、不図示のレジスタに保管してある輝度補正値３１５を読みだしてＤＡコンバータ２１に入力し、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、後段のＶＩ変換回路３０６に送り、ＶＩ変換回路３０６により電流値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、ＶＩ変換出力電流値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ＶＩ変換出力電流値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、図１３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、軸上像高では最軸外像高に比して輝度を減衰率２６％で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。この値は本例における最軸外像高における部分倍率である１３５％（図３等では１００％に対する増分のみを示している）と一致している。なお、最軸外像高の輝度の減衰率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[％]
部分倍率特性情報３１７は走査速度の変化率に相関した値なので、最軸外像高を基準とした、像高に応じた輝度の減衰率は、たとえば、（（１００＋Ｍmax）−（１００＋Ｍ））／（１００＋Ｍmax）［％］で与えることができる。ここでＭmaxは最軸外像高に相当する主走査線上の区間における部分倍率であり、Ｍは対象区間における部分倍率である。図１３の例ではＭmaxは３５［％］である。したがって最軸外像高に相当する区間では、補正電流情報の値は０となる。また軸上像高に相当する区間の部分倍率は０であるから、その区間の減衰率は上述の通り０．２５９（≒２６［％］）となる。またたとえば部分倍率がＭ＝２９［％］であれば、（１３５−１２９）／１３５≒０．０４４＝４．４％となる。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（最大値）で光量が26％ダウンするように設定した場合は、８０ｈ（最大値の１／２）で13％ダウンすることになる。すなわちＤＡコンバータ２１は、その入力値の１ステップ（すなわち０１ｈ）がＲ／（ＤＡコンバータの分解能）％となるように輝度補正アナログ電圧３１２を出力する。上記数値例では１ステップが２６／ＦＦｈ≒０．１％に相当する。たとえば４．４［％］はＤＡコンバータ２１の入力値に換算すると２Ｃｈに相当する。このように主走査線上の区間に応じた（すなわち像高に応じた）輝度の減衰率をＤＡコンバータ２１への入力値に換算した値が輝度補正値３１５である。このようにして、部分倍率補正情報３１４に含まれた区間ごとの部分倍率あるいは補正電流情報に基づいて、対応する区間ごとの輝度補正値３１５を決定することができる。本例では、部分倍率特性情報３１７から決定することができるが、補正電流情報を独立して有するならば、部分倍率情報から独立して輝度補正値を決めることができる。
Ｒ＝（Ｃ／（１００＋Ｃ））＊１００
＝３５[％]／（１００[％]＋３５[％]）＊１００
＝２６[％]
部分倍率特性情報３１７は走査速度の変化率に相関した値なので、最軸外像高を基準とした、像高に応じた輝度の減衰率は、たとえば、（（１００＋Ｍmax）−（１００＋Ｍ））／（１００＋Ｍmax）［％］で与えることができる。ここでＭmaxは最軸外像高に相当する主走査線上の区間における部分倍率であり、Ｍは対象区間における部分倍率である。図１３の例ではＭmaxは３５［％］である。したがって最軸外像高に相当する区間では、補正電流情報の値は０となる。また軸上像高に相当する区間の部分倍率は０であるから、その区間の減衰率は上述の通り０．２５９（≒２６［％］）となる。またたとえば部分倍率がＭ＝２９［％］であれば、（１３５−１２９）／１３５≒０．０４４＝４．４％となる。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（最大値）で光量が26％ダウンするように設定した場合は、８０ｈ（最大値の１／２）で13％ダウンすることになる。すなわちＤＡコンバータ２１は、その入力値の１ステップ（すなわち０１ｈ）がＲ／（ＤＡコンバータの分解能）％となるように輝度補正アナログ電圧３１２を出力する。上記数値例では１ステップが２６／ＦＦｈ≒０．１％に相当する。たとえば４．４［％］はＤＡコンバータ２１の入力値に換算すると２Ｃｈに相当する。このように主走査線上の区間に応じた（すなわち像高に応じた）輝度の減衰率をＤＡコンバータ２１への入力値に換算した値が輝度補正値３１５である。このようにして、部分倍率補正情報３１４に含まれた区間ごとの部分倍率あるいは補正電流情報に基づいて、対応する区間ごとの輝度補正値３１５を決定することができる。本例では、部分倍率特性情報３１７から決定することができるが、補正電流情報を独立して有するならば、部分倍率情報から独立して輝度補正値を決めることができる。
＜部分倍率補正と輝度補正の効果説明＞
図４（a）〜（ｂ）及び図１５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、実施形態１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）〜（ｂ）及び図１５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、実施形態１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、実施形態１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４０１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、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１５は、上述した部分倍率補正及び輝度補正を行った実施形態１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１５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１５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。
以上で説明したように、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。
図１６は部分倍率補正及び輝度補正の他の例を示す図である。図示したように、積算輝度を像高によらず一定にすることで像高による濃度の非均一性を一定にすることでも、図１５に示したような補正と同様の効果を上げることができる。図１６では、軸上像高におけるドット幅（時間基準）と最軸外像高におけるドット幅との差をより大きくする一方、それを相殺するように軸上像高における輝度と最軸外像高における輝度との差も大きくしている。図１５、図１６では、積算光量は、凸部の面積に相当するが、その値が、像高によらす一定になるのであれば、ドット幅と輝度との関係を図１６のように変えることができる。
＜ＬＳＦプロファイル変動により印字濃度が変動する理由＞
しかしながら、前記のように、部分倍率補正と輝度補正を行う場合でも、軸上像高のＬＳＦプロファイルと最軸外像高のＬＳＦプロファイルは完全に一致しない。このＬＳＦプロファイル変動が原因で、主走査方向に印字濃度ムラが発生する。具体的には、画像データ濃度が薄い場合には、最軸外像高ほど印字濃度が薄くなり、画像データ濃度が濃い場合には、最軸外像高ほど印字濃度が濃くなる。この現象について、図１７から図２１を用いて説明する。
しかしながら、前記のように、部分倍率補正と輝度補正を行う場合でも、軸上像高のＬＳＦプロファイルと最軸外像高のＬＳＦプロファイルは完全に一致しない。このＬＳＦプロファイル変動が原因で、主走査方向に印字濃度ムラが発生する。具体的には、画像データ濃度が薄い場合には、最軸外像高ほど印字濃度が薄くなり、画像データ濃度が濃い場合には、最軸外像高ほど印字濃度が濃くなる。この現象について、図１７から図２１を用いて説明する。
図１７は、部分倍率補正と輝度補正した場合の、孤立ドットの露光エネルギー分布を示している。孤立ドットを印字する場合の露光エネルギー分布は、ＬＳＦプロファイルと一致する。軸上像高と最軸外像高の露光エネルギーの総和（主走査方向の積分値）は同じであるけれども、スポット径（光量の分布）が異なる。例えば、図１７に示すように、１ドット幅を「露光エネルギーが0.3である幅」と定義する場合、つまり、感光ドラム４に照射された露光エネルギーが0.3以上の部分にトナーが現像されドットが形成される場合、最軸外像高のドット幅W21aは、軸上像高のドット幅W21bより、狭くなる。
図１８（ａ）は、軸上像高において連続する３個のドットを印字する時の露光エネルギー分布を、図１８（ｂ）は、最軸外像高での連続する３個のドットを印字する時の露光エネルギー分布を示している。ここでは、連続する３つのドットを、ドット１とドット２とドット３と表現している。連続する３つのドットの露光エネルギーは、各々のドットのＬＳＦプロファイルを積算した値である。このように、複数ドットを連続して印字する時の露光エネルギーは、連続するドット分のＬＳＦプロファイルを時間的に積算した値である。
図１９は、連続するドットが１個、３個、５個である場合の露光エネルギー分布をそれぞれ示したものであり、実線が軸上像高の露光エネルギー分布を、破線が最軸外像高の露光エネルギー分布を示している。ここで、図１７を説明した時と同じように、ドット幅を「露光エネルギーが0.3である幅」と定義する。孤立ドットを印字する場合は、軸上像高のドット幅よりも最軸外像高のドット幅が小さい。一方で、連続する複数のドットを印字する場合は、軸上像高と最軸外像高のドット幅が一致する。
図２０は、連続した３つドット（ドット１、ドット２、ドット３）の内、中央のドット（ドット２）を抜いた（白抜きした）場合の、露光エネルギー分布を示している。図２１（ａ）は軸上像高における露光エネルギー分布を示し、図２１（ｂ）は最軸外像高における露光エネルギー分布を示している。露光エネルギー分布は、ドット１およびドット３のＬＳＦプロファイルの時間的な積算値である。ここで、ドット幅を「露光エネルギーが0.3である幅」と定義する。図２０（ａ）は、軸上像高における露光エネルギー分布であり、ドット１の幅はW23aであり、ドット3の幅はW23cであり、ドット２の白抜き幅はW23bである。軸上像高では、各々の幅に「W23a = W23b = W23c」の関係がある。図２０（ｂ）は、最軸外像高における露光エネルギーの分布であり、ドット１の幅はW23dであり、ドット３の幅はW23fであり、ドット２の白抜き幅はW23eである。最軸外像高では、各々の幅に「W23d = W23f ＞ W23e」の関係がある。図２０（ａ）と（ｂ）を比較すると、ドット幅は「W23a = W23c ＜ W23d = W23f」であり、白抜き幅は「W23b ＞ W23e」である。つまり、孤立ドットを白抜きする場合、白抜きドット幅は、最軸外像高になるほど小さくなる。
図２１は、白抜きドットが１個、３個、５個である場合の露光エネルギー分布を示したものであり、実線が軸上像高の露光エネルギー分布を、破線が最軸外像高の露光エネルギー分布を示している。ここで、ドット幅を「露光エネルギーが0.3である幅」と定義する。孤立ドットを白抜きする場合、最軸外像高の白抜き幅が、軸上像高の白抜き幅より小さい。一方で、連続する複数のドットを白抜きする場合、最軸外像高の白抜き幅が、軸上像高の白抜き幅と一致する。
図２５は、画像データ濃度により、印字濃度が変化する様子を示している。横軸が像高であり、縦軸が印字濃度を示している。図２５（ａ）は、画像データ濃度が薄い画像を印字する場合であり、一例として画像データ濃度が20%の場合の印字濃度を示している。画像データ濃度が薄い場合には、画像領域全体において孤立ドットの割合が多い。図１９に示したように、軸上像高よりも最軸外像高の方が孤立ドット幅が小さいので、孤立ドットの割合が多い場合には、孤立ドット幅が小さい分、最軸外像高の濃度が薄くなる。図２５（ｂ）は、画像データ濃度が濃い画像を印字する場合であり、一例として画像データ濃度が80%の場合の印字濃度を示している。画像データ濃度が濃い場合には、画像領域全体において孤立ドット白抜けの割合が多い。図２１に示したように、軸上像高よりも最軸外像高の方が孤立ドット白抜け幅は小さいので、孤立ドット白抜けの割合が多い場合には、孤立ドット白抜け幅が小さい分、最軸外像高の濃度が濃くなる。図２５（ｃ）は、画像データ濃度が100%の場合の印字濃度を示している。画像データ濃度が100%の場合、孤立ドットも孤立ドット白抜けも存在しない。したがって、孤立ドットの光量分布ムラによる、主走査方向の濃度ムラは発生しない。
以上のように、fθ補正後に残る孤立ドットのＬＳＦプロファイルの主走査方向における変動が原因で、主走査方向について印字濃度ムラが発生する。なお上記の孤立ドットは孤立黒画素と、孤立ドット抜けあるいは孤立ドット白抜けは孤立白画素または孤立画素抜けと言い替えてもよい。
＜画像処理方法（スクリーン処理）＞
次に、実施形態１の画像処理方法について説明する。実施形態１の画像処理方法は、画像データ濃度および像高に応じてスクリーン処理を変える事を特徴とする。画像処理方法の構成および動作は、基本的に部分倍率補正および輝度補正を説明した時と同じである。異なる点は、スクリーンの成長順を画像データ濃度および像高に応じて変える点である。
次に、実施形態１の画像処理方法について説明する。実施形態１の画像処理方法は、画像データ濃度および像高に応じてスクリーン処理を変える事を特徴とする。画像処理方法の構成および動作は、基本的に部分倍率補正および輝度補正を説明した時と同じである。異なる点は、スクリーンの成長順を画像データ濃度および像高に応じて変える点である。
図２２に実施形態１のスクリーン処理の一例を示す。図２２（ａ）は、スクリーン成長順Ａを示している。スクリーン成長順Ａは、孤立ドットを作らないように、主走査方向に連続してスクリーンを成長させる。スクリーン成長順Ａにより、画像データ濃度が薄い場合において、孤立ドットの割合が減る。また、画像データ濃度が濃い場合には、孤立ドット抜けの割合が減る。図２２（ｂ）は、スクリーン成長順Ｂを示している。スクリーン成長順Ｂにより、画像データ濃度が薄い場合において、孤立ドットの割合が増える。また、画像データ濃度が濃い場合には、孤立ドット抜けの割合が増える。図２２のスクリーン処理として、多値のスクリーン処理を行ってもよい。図２２では、スクリーニングに用いる閾値マトリクスのうち各画素の対応する閾値はひとつであり、各画素は２値であるような例を示している。これに対して、３値或いは４値またはそれ以上の多値の閾値マトリクスを用いることもできる。もちろんその場合にも、図２２（ａ）のように主走査方向にドットが成長する処理では、ドットはまずある画素列について主走査方向に成長し（図２２（ａ）の上段左から３、５番目の例）、主走査方向の空白がなくなったなら別の列に移ってその列においても主走査方向に成長する。
図２６は、実施形態１における、スクリーン処理の一例を示す。図２６の中段に示すように、画像データ濃度が薄い場合には、最軸外像高の印字濃度を上げるために、孤立ドットの割合が減るようなスクリーン処理を行う。一方で、画像データ濃度が濃い場合には、最軸外像高の印字濃度を下げるために、孤立ドット白抜けの割合が減るようなスクリーン処理を行う。具体的には、たとえば主走査線を分割（例えば５分割）し、ハーフトーン処理部１２２では、その中央の部分の画像データには、孤立ドットおよび孤立ドット抜けの割合を増大させるように図２２（ｂ）に示したスクリーン処理を施し、両端の部分の画像データには、孤立ドットおよび孤立ドット抜けの割合を低下させるように図２２（ａ）に示したスクリーン処理を施し、中央部と端部との中間の画像データには、図８に示したような通常のスクリーン処理を施す。上述した５分割は均等であってもよいし、不均一であってもよい。ただし軸上像高を中心として対称であることが望ましい。また、５分割とは限らず、孤立ドットおよび孤立ドット抜けの割合を変えることのできるスクリーン処理のパターンを更に用意して、よりスムースに孤立ドットおよび孤立ドット抜けの割合が変わるように構成してもよい。もちろん３分割としてもよい。この場合には、中央部については図２２（ｂ）のスクリーン処理、両端部については図２２（ａ）のスクリーン処理を適用する。さらに、像高によらず図２２（ａ）に示したスクリーン処理を用いることでも、孤立ドットおよび孤立ドット抜けの割合がいずれも減少するため、図８に示したような通常のスクリーン処理に比べれば、像高による印字濃度の変動をより緩和することができる。なお本実施形態では主走査方向について、像高に応じた画素幅およびレーザ発光輝度の調整を行っているため、孤立ドットおよび孤立ドット抜けとは、いずれも主走査方向について考慮すればよい。したがってスクリーン処理も、上述した孤立ドットおよび孤立ドット抜けの割合を主走査方向について下げる、あるいは上げるものであればよく、副走査方向の孤立については考慮しなくともよい。
実施形態１のように、画像データおよび像高に応じて、孤立ドットの数が変わるようにスクリーン処理することにより、主走査方向において孤立ドットのＬＳＦプロファイルが変動することが原因で発生する濃度ムラを抑制できる。
実施形態１では、像高に応じてアナログ的に孤立ドット割合を変動させるようなスクリーン処理方法について説明したけれども、像高に対してデジタル的に孤立ドット割合を変化させても同じような効果を得られる。
＜本実施形態による効果＞
実施形態１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、ｆθレンズを用いることなく高品質の画像を形成できるという利点がある。さらに、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。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、実施形態１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。また、部分倍率補正はきめ細かく倍率を変えることができるので、クロック周波数を切り替える場合に比べてより高品質の画像を提供できる。
実施形態１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、ｆθレンズを用いることなく高品質の画像を形成できるという利点がある。さらに、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。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、実施形態１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。また、部分倍率補正はきめ細かく倍率を変えることができるので、クロック周波数を切り替える場合に比べてより高品質の画像を提供できる。
また、像高に応じて孤立ドットの割合が変わるようにスクリーン処理することにより、主走査方向において孤立ドットのＬＳＦプロファイルが変動することが原因で発生する濃度ムラを抑制できる。また、像高にかかわらず、孤立ドットの割合を減らすようにスクリーン処理することにより、主走査方向において孤立ドットのＬＳＦプロファイルが変動することが原因で発生する濃度ムラを抑制できる。
なお本実施形態では、像高に応じてドット幅や輝度等を補正している。これは、像高は感光体表面を走査するレーザ光の線速度（走査速度）に相関し、走査速度は像高に応じた値として決定的であることに基づく。したがって像高ではなく走査速度に応じてドット幅や輝度等を補正するものとしてもよい。像高と走査速度とが相関しない場合を考慮すれば、走査速度に基づく方がより一般的であるとさえいえる。走査速度は、たとえば偏向器の駆動モータの回転の変動をモニタすることなどで直接的に知ることができよう。
［実施形態２］
実施形態２では、ＬＳＦプロファイル変動により主走査方向について濃度ムラが発生する現象に対して、実施形態１と同様に部分倍率補正および輝度補正を行った上で画像処理を行う。実施形態２の画像処理は、実施形態１と異なり、孤立ドット幅および孤立ドット白抜け幅を像高に応じて変化させる事を特徴とする。
実施形態２では、ＬＳＦプロファイル変動により主走査方向について濃度ムラが発生する現象に対して、実施形態１と同様に部分倍率補正および輝度補正を行った上で画像処理を行う。実施形態２の画像処理は、実施形態１と異なり、孤立ドット幅および孤立ドット白抜け幅を像高に応じて変化させる事を特徴とする。
実施形態２における、部分倍率補正方法および輝度補正方法は実施形態１と同じである。以下に、図２３と図２４および図２７を用いて実施形態２について説明する。
＜孤立ドット幅制御＞
図２３は、実施形態２における画像変調部１０１の一例を示すブロック図である。図２３のブロック図の中で、図７と同じ部分については説明を省略する。実施形態２では、画像変調部１０１に、孤立ドット制御部２６１が存在する。ハーフトーン処理部２６９は、ハーフトーン処理後の画像データ２６２を、孤立ドット制御部２６１に送信する。孤立ドット制御部２６１は、画像データ２６２から孤立ドットおよび孤立ドット白抜けを検出し、孤立ドットを印字する時は、ＶＣＬＫ１２５に同期して孤立ドット検出信号２６３を画素片挿抜制御部２６４に送信し、孤立ドット抜けを印字する時は、ＶＣＬＫ１２５に同期して孤立ドット抜け信号２６５を画素片挿抜制御部２６４に送信する。
図２３は、実施形態２における画像変調部１０１の一例を示すブロック図である。図２３のブロック図の中で、図７と同じ部分については説明を省略する。実施形態２では、画像変調部１０１に、孤立ドット制御部２６１が存在する。ハーフトーン処理部２６９は、ハーフトーン処理後の画像データ２６２を、孤立ドット制御部２６１に送信する。孤立ドット制御部２６１は、画像データ２６２から孤立ドットおよび孤立ドット白抜けを検出し、孤立ドットを印字する時は、ＶＣＬＫ１２５に同期して孤立ドット検出信号２６３を画素片挿抜制御部２６４に送信し、孤立ドット抜けを印字する時は、ＶＣＬＫ１２５に同期して孤立ドット抜け信号２６５を画素片挿抜制御部２６４に送信する。
画素片挿抜制御部２６４は、図２４に示すように、画素片挿抜制御部２６４は、孤立ドットを印字する場合には、最軸外像高に向かうほど孤立ドットの幅を大きくするように画素片を挿入する。一方で、孤立ドット白抜けを印字する場合には、最軸外像高に向かうほど孤立ドット白抜け幅を大きくするように画素片を抜く。その後、実施形態１と同じように、部分倍率情報１０３に基づいて部分倍率制御を行う。
なお、画素片の挿入および間引きは、実施形態１で説明したように、ＷＥ信号およびＲＥ信号を制御することで実現している。そのため画素片挿抜制御部２６４は、画素片の挿入および間引きを２段階で行うことは困難である。そこで、実施形態１で説明したような主走査線上における区間ごとの通常のＷＥ信号およびＲＥ信号のパターンに加えて、孤立ドット検出信号２６３が入力された場合のＷＥ信号のパターンおよび孤立ドット抜け検出信号２６５が入力された場合のＷＥ信号のパターンを用意しておく。孤立ドット検出信号２６３が入力された場合のＷＥ信号のパターンは、間引かれる画素片の数を像高に応じて減らしたものであり、孤立ドット抜け検出信号２６５が入力された場合のＷＥ信号のパターンは、間引かれる画素片の数を像高に応じてさらに増やしたものである。増減の程度はたとえば図１９や図２１の露光エネルギーの特性に応じて決めればよい。また、孤立ドットのために挿入する画素片の数が、間引かれる画素片の数よりも多ければ、ＷＥ信号のみならずＲＥ信号のパターンも置き換える必要がある。この場合のＲＥ信号のパターンは、実施形態１で説明したように、挿入する画素片に対応するタイミングでオフとなるようなパターンである。そして、孤立ドット検出信号２６３あるいは孤立ドット抜け検出信号２６５が入力された場合には、該当する画素に同期して、孤立ドット検出信号２６３が入力された場合のＷＥ信号のパターンおよび孤立ドット抜け検出信号２６５が入力された場合のＷＥ信号のパターンにそれぞれ切り替えてＷＥ信号を出力する。画素片の挿入が必要となる場合には、該当する画素のＦＩＦＯ１２４からの出力に同期して、孤立ドット検出信号２６３が入力された場合のＲＥ信号のパターンを出力する。このため、ＷＥ信号については実施形態１と同様ながら、ＲＥ信号については、ＦＩＦＯ１１０においてバッファリングされた画素数分だけ更に遅延させる必要がある。画素片挿抜制御部２６４はこのタイミング制御も行う。
図２７に本実施形態により濃度が一様化された様子を示す。すなわち、実施形態１による像高に応じた印字濃度の変化を最上段にしめし、本実施形態による孤立ドットおよび孤立ドット抜け幅の像高に応じた補正を中段に示し、その補正の結果、像高によらず濃度が一様になる様子を下段に示す。
＜本実施形態による孤立ドット幅制御の効果＞
実施形態２の孤立ドット幅制御を行う事で、孤立ドット幅および孤立ドット白抜け幅が主走査方向で変動する事が抑えられる。したがって、孤立ドットのＬＳＦプロファイルが主走査方向で変動する事で発生する、印字濃度ムラを抑制できる。
実施形態２の孤立ドット幅制御を行う事で、孤立ドット幅および孤立ドット白抜け幅が主走査方向で変動する事が抑えられる。したがって、孤立ドットのＬＳＦプロファイルが主走査方向で変動する事で発生する、印字濃度ムラを抑制できる。
［実施形態３］
実施形態３では、ＬＳＦプロファイル変動により主走査方向について濃度ムラが発生する現象に対して、実施形態１と同様に部分倍率補正および輝度補正を行った上で画像処理を行う。実施形態３の画像処理は、像高に応じて濃度補正テーブルを変化させる事を特徴とする。実施形態３における、部分倍率補正方法および輝度補正方法は実施形態１と同じである。以下に、図２８と図２９を用いて実施形態３について説明する。
実施形態３では、ＬＳＦプロファイル変動により主走査方向について濃度ムラが発生する現象に対して、実施形態１と同様に部分倍率補正および輝度補正を行った上で画像処理を行う。実施形態３の画像処理は、像高に応じて濃度補正テーブルを変化させる事を特徴とする。実施形態３における、部分倍率補正方法および輝度補正方法は実施形態１と同じである。以下に、図２８と図２９を用いて実施形態３について説明する。
＜濃度補正テーブル変更方法＞
図２８は、実施形態３における画像変調部１０１の一例を示すブロック図である。図２８のブロック図の中で、図７と同じ部分については説明を省略する。濃度補正処理部３１１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おり、部分倍率情報１０３を利用し、濃度および像高に応じて、この濃度補正テーブルをさらに変化させる。
図２８は、実施形態３における画像変調部１０１の一例を示すブロック図である。図２８のブロック図の中で、図７と同じ部分については説明を省略する。濃度補正処理部３１１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おり、部分倍率情報１０３を利用し、濃度および像高に応じて、この濃度補正テーブルをさらに変化させる。
図２９は、濃度処理部３１１が行う濃度補正テーブル補正方法を示す図である。前記したように、孤立ドットのＬＳＦプロファイルが主走査方向で変動する場合、図２９（ａ）に示すように、画像データ濃度が薄い場合には、最軸外像高において濃度が薄くなり、画像データ濃度が濃い場合には、最軸外像高において濃度が濃くなる。したがって、適正な画像濃度を得るために、図２９（ｂ）に示すように、画像濃度が薄い場合には、最軸外像高の濃度を濃くし、画像濃度が濃い場合には、最軸外像高の濃度を薄くするよう画像データの濃度補正を行っておく。濃度の濃淡は、たとえば最高濃度の５０％を基準として、それ以上、すなわち基準値以上に高濃度であれば最軸外像高の濃度を濃くし、それ基準値より低濃度であれば、最軸外像高の濃度を薄くする。この濃度補正の程度も、濃度に応じて図２９（ｂ）のように変わる。ここで画像データの濃度の濃淡は、たとえば画素単位で判定しても良いし、いくつかの画素群（たとえば３×３画素）の平均濃度で判定してもよい。これらの補正方法を実現するために、濃度補正処理部３１１は、図２９（ｃ）に示すように、像高に応じた濃度補正テーブルを複数持ち、像高に応じて使用する補正テーブルを変更する。なお、線形図２９（ｃ）では３段階の像高ごとの補正濃度特性を示しているが、これは一例であって、さらに像高の段階を増やすこともできる。たとえば部分倍率特性情報３１４と同じ程度に像高の区間を設けることもできる。このように、主走査方向について端部に近い画素ほど、濃度の中央値（本例では最高濃度の５０％に近くなるよう濃度補正を施す。
＜本実施形態による濃度補正テーブル変更の効果＞
実施形態３の濃度補正テーブル変更を行うことで、孤立ドットのＬＳＦプロファイルが主走査方向で変動する事で発生する、印字濃度ムラを抑制できる。また本実施形態によれば、実施形態１の構成に対して、ハーフトーン処理時の濃度特性を変更することのみで実現できるために、実施が容易であり、また安価である。
実施形態３の濃度補正テーブル変更を行うことで、孤立ドットのＬＳＦプロファイルが主走査方向で変動する事で発生する、印字濃度ムラを抑制できる。また本実施形態によれば、実施形態１の構成に対して、ハーフトーン処理時の濃度特性を変更することのみで実現できるために、実施が容易であり、また安価である。
［その他の実施例］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
４...感光ドラム、９...画像形成装置、１００...画像信号生成部、４００...光源、４０５...偏向器
Claims (9)
- 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、
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、レーザ光の発光時間を補正する時間補正手段と、
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、レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段と、
画像データを、画像形成装置で濃度表現するための変換処理であるスクリーン処理する画像変換手段と、を備え、
前記画像変換手段は、画像データの濃度が第１濃度である場合は、第１走査速度で走査される第１区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数より、前記第１走査速度よりも速い第２走査速度で走査される区間であって、前記第１区間よりも前記主走査方向において端部側である第２区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数の方が少なくなるように前記スクリーン処理を行い、
画像データの濃度が前記第１濃度より濃い第２濃度である場合は、前記第１区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数より、前記第２区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの数の方が多くなるように、前記スクリーン処理を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 前記画像変換手段は、前記画像データから孤立ドットおよび孤立ドット抜けを検出し、前記時間補正手段は、前記第１走査速度に応じた孤立ドットおよび孤立ドット抜けの幅より、前記第２走査速度に応じた孤立ドットおよび孤立ドット抜けの幅の方が長くなるように、前記レーザ光の時間を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記画像データの濃度を補正するための濃度補正手段を有し、
前記濃度補正手段は、前記画像データの濃度と前記主走査の走査速度とに応じて、前記濃度が基準値以上の場合には、前記第１走査速度に応じた画像データの濃度より、前記第２走査速度に応じた画像データの濃度の方が濃くなるように、前記濃度が基準値より低い場合には、前記第１走査速度に応じた画像データの濃度より、前記第２走査速度に応じた画像データの方が薄くなるように、前記画像データの濃度を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。 - 前記時間補正手段は、幅が１画素より小さな画素片を挿入又は間引くことにより、画像データの１画素の幅を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記主走査方向に関して所定の領域に潜像を形成可能であり、前記光照射手段は、前記レーザ光が前記主走査方向に移動する速度を、前記主走査方向に関して、前記所定の領域の中央から端部にかけて速くすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記レーザ光を偏向させて前記感光体の表面を走査させるための偏向器とを有し、
前記偏向器は一定の角速度で回転する反射鏡を含み、前記走査速度は、前記レーザ光により走査される前記感光体の表面の像高に応じて決まることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - レーザ光を回転多面鏡により偏向させて、ｆθレンズを用いることなく前記レーザ光により感光体表面を走査することで静電潜像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記感光体表面に形成される画素の幅を、前記感光体表面における主走査方向の位置にかかわらず一定とし、かつ幅が同一の画素についての積算光量を同一にするよう、前記レーザ光を制御する手段を有し、
前記手段はさらに、前記レーザ光の制御に加えて、孤立画素および孤立画素抜けの幅を、前記主走査方向の端部になるほど大きくなるよう前記レーザ光を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 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、
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、レーザ光の発光時間を補正する時間補正手段と、
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、レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段と、
画像データの濃度を補正する濃度補正手段と、を備え、
前記濃度補正手段は、画像データの濃度が第１濃度である場合は、第１走査速度で走査される第１区間における画像データの濃度より、前記第１走査速度よりも速い第２走査速度で走査される区間であって、前記第１区間よりも前記主走査方向において端部側である第２区間における画像データの濃度の方が濃くなるように補正を行い、画像データの濃度が前記第１濃度より濃い第２濃度である場合は、前記第１区間における画像データの濃度より、前記第２区間における画像データの濃度の方が薄くなるように補正を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 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、
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、レーザ光の発光時間を補正する時間補正手段と、
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、レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段と、を備え、
前記時間補正手段は、第１走査速度で走査される第１区間における孤立ドットおよび孤立ドットの幅より、前記第１走査速度よりも速い第２走査速度で走査される区間であって、前記第１区間よりも前記主走査方向において端部側である第２区間における孤立ドットおよび孤立ドット抜けの幅の方が広くなるように補正することを特徴とする画像形成装置。
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