WO2014171286A1 - 画像形成装置 - Google Patents

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WO2014171286A1
WO2014171286A1 PCT/JP2014/058853 JP2014058853W WO2014171286A1 WO 2014171286 A1 WO2014171286 A1 WO 2014171286A1 JP 2014058853 W JP2014058853 W JP 2014058853W WO 2014171286 A1 WO2014171286 A1 WO 2014171286A1
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target pixel
correction
light beam
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PCT/JP2014/058853
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堀内　出
陽一 滝川
平林　純
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キヤノン株式会社
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Priority to US15/624,379 priority patent/US9964888B2/en

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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/04—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for exposing, i.e. imagewise exposure by optically projecting the original image on a photoconductive recording material
    • G03G15/043—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for exposing, i.e. imagewise exposure by optically projecting the original image on a photoconductive recording material with means for controlling illumination or exposure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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    • G02B26/10—Scanning systems
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03G15/04036—Details of illuminating systems, e.g. lamps, reflectors
    • G03G15/04045—Details of illuminating systems, e.g. lamps, reflectors for exposing image information provided otherwise than by directly projecting the original image onto the photoconductive recording material, e.g. digital copiers
    • G03G15/04072—Details of illuminating systems, e.g. lamps, reflectors for exposing image information provided otherwise than by directly projecting the original image onto the photoconductive recording material, e.g. digital copiers by laser

Definitions

  • the present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a digital copying machine, a multifunction machine, or a laser printer.
  • An electrophotographic image forming apparatus forms an image by developing an electrostatic latent image formed on a photoreceptor with toner.
  • the image forming apparatus includes an optical scanning device, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive member by scanning with laser light emitted from the optical scanning device based on image data.
  • the optical scanning device includes a rotating polygon mirror that deflects laser light emitted from a light source, and an optical member such as a lens and a mirror that guides the laser light deflected by the rotating polygon mirror onto a photosensitive member.
  • the photosensitivity of the surface of the photoconductor varies slightly depending on the position of the photoconductor surface. Even if the photoconductor is exposed with the same amount of laser light, it is output due to the nonuniformity of the photosensitivity of the photoconductor surface. There is a problem that the density of the image becomes non-uniform.
  • Patent Document 1 discloses an image forming apparatus that corrects image data in accordance with a scanning position (exposure position) of a laser beam on a photosensitive member. According to the image forming apparatus described in Patent Document 1, it is possible to suppress non-uniformity in the density of the output image due to non-uniformity in the photosensitive characteristics of the surface of the photoconductor.
  • the electrophotographic image forming apparatus has the following problems in addition to the above problems.
  • the incident angle of the laser beam with respect to the photosensitive member varies depending on the exposure position.
  • the spot shape of the laser beam on the photosensitive member differs for each position in the main scanning direction.
  • the spot shape of the laser beam on the photosensitive member may not be uniform in the main scanning direction due to the installation accuracy of the lens or mirror that guides the laser beam to the photosensitive member.
  • an image is formed at a screen angle inclined with respect to the main scanning direction, for example, as shown at L2 + 45 ° and R2 ⁇ 45 ° in FIG.
  • the image quality of the output image is degraded due to the difference in angle.
  • an image forming apparatus includes a light source that emits a light beam for exposing a photosensitive member, and the light beam so that the light beam scans the photosensitive member.
  • Deflecting means for deflecting the optical beam
  • optical means for guiding the light beam deflected by the deflecting means to the photosensitive member
  • data generating means for generating pixel data corresponding to each pixel included in the output image
  • the scanning direction Output means for outputting the correction data corresponding to the position of the target pixel in the image forming apparatus, wherein the light beam is exposed to the light beam in a scanning direction for scanning the photoconductor, and is formed on the photoconductor.
  • Correction data for correcting the non-uniformity of the potential distribution of the electrostatic latent image centered on the target pixel, and peripheral pixels located around the target pixel are exposed with the light beam.
  • Output means for outputting the correction data indicating the potential change amount of the target pixel position, correction means for correcting the pixel data of the target pixel based on the correction data and the pixel data of the target pixel, and Control means for controlling the light source based on pixel data of the target pixel corrected by the correction means to form the target pixel.
  • the image forming apparatus of the present invention includes a light source that emits a light beam for exposing the photosensitive member, a deflecting unit that deflects the light beam so that the light beam scans the photosensitive member, and the deflecting unit.
  • Optical means for guiding the deflected light beam to the photoconductor data generation means for generating pixel data corresponding to each pixel included in an output image, and the scanning direction in which the light beam scans the photoconductor Correction data for correcting non-uniformity in the potential distribution of an electrostatic latent image centered on a target pixel formed on the photosensitive member by being exposed by a light beam, wherein the target pixel is exposed
  • Output means for outputting the correction data indicating the potential change amount of the pixel position of the surrounding pixels surrounding the target pixel, the pixel data of the target pixel, and the correction based on the correction data
  • Correction means for correcting pixel data of the target pixel and control means for controlling the light source based on the pixel data corrected by the correction means to form the target pixel.
  • the present invention by correcting the image data using the two-dimensional filter, it is possible to suppress the deterioration of the image quality due to the nonuniformity of the spot shape of the laser beam in the main scanning direction.
  • FIG. 3 Schematic sectional view of the image forming apparatus Schematic configuration diagram of optical scanning device
  • FIG. 3 is a control block diagram of an image processing unit and a laser driving unit provided in the image forming apparatus according to the first embodiment.
  • Filter coefficient overview Filter coefficient matrix The figure which shows the effect by the two-dimensional filter
  • FIG. 6 is a control block diagram of an image processing unit provided in the image forming apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of filter coefficients stored in the ROM of the image forming apparatus according to the second embodiment.
  • Second operation conceptual diagram The figure which shows the change of the spot shape according to the focus shift
  • FIG. 7 is a control block diagram of an image processing unit provided in the image forming apparatus according to the third embodiment. Control flow executed in image forming apparatus according to embodiment 3 The figure which shows the exposure distribution on the photosensitive drum in the image forming apparatus of a prior art example.
  • Example 1 Embodiments will be described below using an electrophotographic color image forming apparatus as an example.
  • the embodiment is not limited to a color image forming apparatus, and may be a monochrome image forming apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a color image forming apparatus.
  • the reading device 22 includes an ADF 18 (Auto Document Feeder), a document table 19, a reflection mirror group 20, and an image sensor unit 21.
  • the ADF 18 conveys the document set at a predetermined position to the document table 19.
  • the reading device 22 includes an illuminating device (not shown), and irradiates light on the document conveyed from the ADF 18 to the document table 19 or the document placed on the document table 19 by the illumination device.
  • the light reflected from the document is guided to the image sensor unit 21 by the reflecting mirror group 20.
  • the image sensor unit 21 includes a CCD that is a photoelectric conversion element.
  • the CCD generates read image data by receiving reflected light.
  • the image forming apparatus includes two cassette paper feeding units 1 and 2 and one manual paper feeding unit 3, and the recording paper S (recording medium) is selectively selected from each of the paper feeding units 1, 2, and 3. ) Is fed.
  • the recording paper S is stacked on the cassettes 4 and 5 or the manual feed tray 6 of each of the paper feeding units 1, 2 and 3, and is sequentially fed out by pickup rollers 7 provided in the respective paper feeding units.
  • the recording sheet S fed out by the pickup roller 7 is sent to the registration roller pair 12 by the separation roller pair 8 including the feed roller 8A and the retard roller 8B.
  • the recording paper S fed from the cassettes 4 and 5 having a long distance to the registration roller pair 12 is relayed to the plurality of conveyance roller pairs 9, 10 and 11 and sent to the registration roller pair 12.
  • the movement of the recording paper S sent to the registration roller pair 12 is stopped once the leading edge of the recording paper S hits the nip of the registration roller pair 12 to form a predetermined loop. By forming this loop, the skew state of the recording paper S is corrected.
  • a long intermediate transfer belt (endless belt) 13 that is an intermediate transfer member is stretched around a driving roller 13a, a secondary transfer counter roller 13b, and a tension roller 13c downstream of the registration roller pair 12, and in a cross-sectional view. It is set to be approximately triangular.
  • the intermediate transfer belt 13 rotates clockwise in the figure.
  • a plurality of photosensitive drums 14, 15, 16, and 17, which are photosensitive members that carry toner images of different colors, are arranged along the rotation direction of the intermediate transfer belt 13. ing.
  • the most upstream photosensitive drum 14 is a magenta toner image
  • the next photosensitive drum 15 is a cyan toner image
  • the next photosensitive drum 16 is a yellow toner image
  • the most downstream photosensitive drum denotes a black toner image.
  • LM, LC, LY, and LB are optical scanning devices (laser scanners) corresponding to the photosensitive drum 14, the photosensitive drum 15, the photosensitive drum 16, and the photosensitive drum 17, respectively.
  • the most upstream photosensitive drum 14 is exposed by a laser beam LM based on image data of a magenta component.
  • An electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 14 by scanning with the laser beam LM.
  • the electrostatic latent image is developed with magenta toner supplied from the developing unit 23.
  • the photosensitive drum 15 is exposed by a laser beam LC based on cyan component image data.
  • An electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 15 by exposure with the laser light LC.
  • the electrostatic latent image is developed with cyan toner supplied from the developing device 24. *
  • the photosensitive drum 16 is exposed by a laser beam LY based on yellow component image data.
  • An electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 16 by exposure with the laser beam LY.
  • the electrostatic latent image is developed with yellow toner supplied from the developing device 25.
  • the photosensitive drum 17 is exposed by the laser beam LB based on the black component image data.
  • An electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 17 by exposure with the laser beam LB.
  • the electrostatic latent image is developed with black toner supplied from the developing device 26.
  • the primary chargers 27 to 30 for uniformly charging the photosensitive drums 14 to 17 and the toner adhering to the photosensitive drums 14 to 17 after the toner image transfer are removed around the photosensitive drums 14 to 17. Cleaners 31 to 34, etc. are installed.
  • the toner image on the photosensitive drum passes through the transfer portion between the intermediate transfer belt 13 and the photosensitive drums 14 to 17.
  • the toner image on each photosensitive drum is transferred onto the intermediate transfer belt 13 by a transfer bias applied by the transfer chargers 90 to 93.
  • the registration roller pair 12 starts to rotate at the timing of aligning the position of the toner image on the intermediate transfer belt 13 and the leading edge of the recording paper.
  • the registration roller 12 feeds the recording sheet S to the secondary transfer portion T2 between the secondary transfer roller 40 and the secondary transfer counter roller 13b.
  • the toner image on the intermediate transfer belt 13 is transferred onto the recording paper S by the transfer bias applied to the secondary transfer roller 40 in the secondary transfer portion T2.
  • the recording sheet S that has passed through the secondary transfer portion T2 is sent to the fixing device 35 by the intermediate transfer belt 13.
  • the recording paper S is heated by the fixing roller 35A and pressurized by the pressure roller 35B in the process of passing through the nip formed by the fixing roller 35A and the pressure roller 35B in the fixing device 35.
  • the toner image on S is fixed on the recording paper surface.
  • the recording sheet S that has undergone the fixing process that has passed through the fixing device 35 is sent to the discharge roller pair 37 by the conveying roller pair 36 and further discharged onto the discharge tray 38 outside the apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the optical scanning devices 101, 102, 103, and 104. Since each optical scanning device has the same configuration, FIG. 2 illustrates the optical scanning device 101.
  • the laser light that is a divergence emitted from the laser light source 300 is made substantially parallel light by the collimator lens 301, and the laser light is shaped by restricting the passage of the laser light by the diaphragm 302.
  • the laser light that has passed through the diaphragm 302 enters the beam splitter 308.
  • the beam splitter 308 separates the laser light that has passed through the diaphragm 302 into laser light that is incident on a photodiode 309 (hereinafter referred to as PD 309) and laser light that is directed toward a rotating polygon mirror 305 (hereinafter referred to as polygon mirror 305).
  • the PD 309 outputs a detection signal having a value corresponding to the amount of light in response to receiving the laser beam.
  • the laser driver 310 performs feedback control of the amount of laser light based on the detection signal from the PD 309. Note that the laser drive unit 310 is controlled to emit light by a light emission control signal 318 from a CPU 212 described later.
  • the laser beam that has passed through the beam splitter 308 passes through the cylindrical lens 303 and enters the polygon mirror 305.
  • the polygon mirror 303 includes a plurality of reflecting surfaces.
  • the polygon mirror 305 rotates in the direction of arrow A when driven by the motor 304.
  • the polygon mirror 305 deflects the laser light incident on the reflection surface so that the laser light scans the photosensitive drum 14 in the direction of arrow B.
  • the laser light deflected by the polygon mirror 305 passes through an imaging optical system (f ⁇ lens) 306 having f ⁇ characteristics, and is guided onto the photosensitive drum 14 via the mirror 307.
  • the optical scanning device 101 includes a Beam Detector 312 (hereinafter referred to as BD 312) which is a synchronization signal generating unit.
  • the BD 312 is disposed on the laser beam scanning path and at a position outside the image forming area on the photosensitive drum 14.
  • the BD 312 generates the horizontal synchronization signal 317 by receiving the laser light deflected by the polygon mirror 305.
  • the horizontal synchronization signal 317 is input to the CPU 212.
  • the CPU 212 controls the control signal in FIG. 2 so that the horizontal synchronization signal 317 has a reference period corresponding to the target speed of the polygon mirror 305 and the phase relationship with the polygon mirror provided in another optical scanning device.
  • An acceleration signal or a deceleration signal is transmitted to the motor drive unit 313, which is 316.
  • the motor drive unit 313 accelerates the rotational speed of the motor 304 based on the acceleration signal, and decelerates the rotational speed of the motor 304 based on the deceleration signal.
  • the CPU 212 controls the emission timing of the laser light based on the image data from the laser light source 300 based on the horizontal synchronization signal 307.
  • the CPU 212 includes a counter (not shown) that resets the count in response to the input of the horizontal synchronization signal 307 and starts counting a clock signal described later from the reset state.
  • the CPU 212 controls an image processing unit and a laser driving unit 310 to be described later based on the count value of the counter.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the image processing unit and the laser driving unit 310 provided in the image forming apparatus according to the present embodiment.
  • the image processing unit illustrated in FIG. 3 includes a clock generator 506 that generates a clock signal, and each block described later executes each process in synchronization with the clock signal.
  • the clock signal is a signal having a higher frequency than the horizontal synchronization signal.
  • the read image processing unit 501 receives read image data from the image sensor 21 and converts the received signal into image data corresponding to each color. Further, the read image processing unit 501 executes conversion processing of read image data into pixel data corresponding to an output image and screen processing corresponding to each color.
  • the controller 502 writes the image data processed by the read image processing unit 501 to the memory 505, reads the written image data, and inputs it to the exposure modulation unit 503.
  • the exposure modulation unit 503 processes (details will be described later) the image data input from the controller 502 and outputs the processed image data to the pattern conversion unit 508.
  • the pattern conversion unit 508 converts the image data processed by the exposure modulation unit 503 into a bit pattern that is binary data.
  • the pattern conversion unit 508 outputs a bit pattern to the parallel / serial conversion unit 504 (bit data is output in parallel) in synchronization with the clock signal.
  • the clock generator 506 generates a PWM signal by serially outputting bit data in synchronization with the multiplied clock signal multiplied by the Phase Locked Loop 507 (PLL507).
  • the laser driving unit 310 controls the laser light source 300 to be turned on or off based on the PWM signal.
  • FIG. 6A shows an exposure intensity distribution (hereinafter referred to as exposure) centered on a pixel of interest which is one exposed pixel when the surface of the photosensitive drum is exposed by equivalent to one pixel by scanning the photosensitive drum with laser light. (Abbreviated as distribution).
  • the horizontal axis indicates the number of pixels
  • the vertical axis indicates the exposure amount, which indicates a one-dimensional expansion of the exposure distribution.
  • the center coordinate 0 corresponds to the target pixel.
  • the exposure distribution shows a tendency of a substantially two-dimensional Gaussian distribution as shown in FIG.
  • the spread of the exposure distribution centered on the pixel of interest is obtained from the results of simulations and experiments that, for example, in a system with a resolution of 2400 dpi, it has a spread extending to dozens of pixels located around the pixel of interest. .
  • the influence on the image frequency due to the spread of the spot can be obtained as a characteristic obtained by Fourier transforming the spread function, and the characteristic obtained by the Fourier transform obtained from the waveform of FIG. 6A is shown in FIG. FIG. 6B shows the characteristics obtained by converting the distance between the pixels to 0.1, where the horizontal axis indicates the spatial frequency and the vertical axis indicates the intensity.
  • image processing such as high-frequency emphasis was performed in advance.
  • nonlinear characteristics such as exposure amount, latent image potential, and rise of laser light are converted by LUT1 and LUT2, and corrected by a two-dimensional filter using a fixed filter coefficient.
  • the higher resolution of the output image affects the exposure range of one pixel on the surrounding pixels, and the shape of the exposure spot at each position in the main scanning direction is not uniform. could not do.
  • the image forming apparatus is illustrated in FIG. 3 in order to suppress non-uniformity of the exposure intensity distribution (potential distribution of the electrostatic latent image) for each position in the main scanning direction.
  • the exposure modulation unit 503 shown in the figure corrects the image data using a correction filter (correction parameter).
  • the exposure modulation unit 503 corrects the gradation of the image by the LUT 2001 (Look Up Table 2001), processes it by a two-dimensional filter, and uses the device characteristics of the laser drive unit 310 and the laser light source 300 by the LUT 2003 (Look Up Table 2003). The linearity of the laser beam output due to certain transient characteristics is corrected.
  • T15 ′, T50 ′, and T85 ′ correspond to the input of the PWM signal of the pulses of T15, T50, and T85.
  • the width of the output waveform of the laser beam is shown. Note that Duty means the ratio of the high period to the PWM cycle.
  • the left figure of FIG.5 (b) shows the graph which plots continuously the relationship of the duty of the input of a PWM signal, and the output of a laser beam.
  • the vertical axis in the left diagram of FIG. 5B indicates the input pulse width of the PWM signal shown in FIG. 5A, and the vertical axis indicates the pulse width of the output waveform of the laser beam.
  • the relationship between the input pulse width of the PWM signal and the pulse width of the output waveform of the laser beam is not linear. If the relationship between the input pulse width of the PWM signal and the pulse width of the output waveform of the laser beam is not linear, the linearity of the image density is lowered.
  • the image forming apparatus uses the LUT (Look Up Table) in the right diagram in FIG. 5B, which is a correction parameter having the reverse characteristics of the left diagram in FIG.
  • the linearity of the laser beam output is ensured by correcting the data.
  • image data that has been subjected to gradation correction by the LUT 2001 is input to the two-dimensional filter.
  • the two-dimensional filter 2002 uses the filter coefficients assigned to the pixel of interest k (0, 0) and the peripheral pixels k (m, n) located around the pixel of interest as the center, and outputs image data of the pixel of interest. to correct.
  • FIG. 10 is a 15 ⁇ 15 filter coefficient matrix indicating the filter coefficients of the pixel of interest k (0, 0) and the surrounding pixels k (m, n).
  • the image forming apparatus generates filter coefficients corresponding to each of the target pixel and the peripheral pixels as follows.
  • the exposure modulation unit 503 includes a main scanning counter 2005, a main scanning / dispersion profile memory 2006, a sub scanning / dispersion profile memory 2007, a main sub / covariance profile memory 2008, and a filter coefficient generation unit 2004.
  • the exposure distribution of the laser beam on the photosensitive drum is determined by a dispersion value defined by the configuration of an optical system and apparatus such as a lens, a mirror, and a polygon mirror of the optical scanning apparatus.
  • a dispersion value ⁇ x (first dispersion value) in the main scanning direction (hereinafter referred to as x direction), the sub-scanning direction ( Hereinafter, a variance value ⁇ y (second variance value) in the y direction and a covariance value ⁇ xy (third variance value) in the x direction and the y direction are defined.
  • the exposure distribution of the laser beam on the photosensitive drum is defined by the following equation.
  • the dispersion values ⁇ x, ⁇ y and covariance ⁇ xy are values indicating the exposure distribution centered on the pixel of interest on the photosensitive drum, and change depending on the position x in the main scanning direction. Therefore, dispersion profiles ⁇ x (x), ⁇ y (x), and ⁇ xy (x) are generated by measuring each dispersion value at each position in the main scanning direction during assembly adjustment of the image forming apparatus in the factory.
  • the main scanning / dispersion profile ⁇ x (x) which is the profile of the dispersion value ⁇ x in the main scanning direction, is stored in the main scanning / dispersion profile memory 2006.
  • the main scanning counter 2005 is reset when the horizontal synchronization signal 317 is input, and starts counting pulses of the clock signal from the reset state.
  • the count value of the main scanning counter 2005 is a value indicating the position x in the main scanning direction.
  • the scan / distribution profile memory 2006, the sub-scan / distribution profile memory 2007, and the main / sub-covariance profile memory 2008 respectively provide a variance value corresponding to the count value of the main scan counter 2005 to the data generation unit 2015 of the filter coefficient generation unit 2004. Output.
  • the filter coefficient generation unit 2004 includes a data generation unit 2015, a two-dimensional FFT 2013, a ROM 2014, a calculation unit 2011, a correction range specification unit 2012, a two-dimensional inverse FFT 2010, and a window function 2009.
  • the data generation unit 2015 uses a laser on the photosensitive drum centered on the target pixel when the target pixel is exposed based on the variance values ⁇ x, ⁇ y and covariance ⁇ xy input according to the count value of the main scanning counter 2005.
  • Two-dimensional Gaussian distribution data of light exposure distribution is generated. That is, the data generation unit 2015 generates two-dimensional Gaussian distribution data for each position or a plurality of blocks (regions) in the main scanning direction based on the input variance value.
  • the generation unit 2015 inputs the generated two-dimensional Gaussian distribution data to the two-dimensional FFT 2013.
  • the two-dimensional FFT generates spatial frequency characteristic data by performing fast Fourier transform on the two-dimensional Gaussian distribution data input from the data generation unit 2015.
  • the two-dimensional FFT inputs characteristic data (profile) obtained by the conversion to the calculation unit 2011.
  • FIGS. 7A, 7 ⁇ / b> B, and 7 ⁇ / b> C are examples of characteristic data that the two-dimensional FFT 2013 inputs to the calculation unit 2011.
  • Each axis in FIGS. 7A, 7B, and 7C represents an angular frequency, and the inter-pixel distance corresponds to 0.1.
  • FIGS. 7A, 7B, and 7C are characteristic data obtained by calculating the two-dimensional Gaussian distribution data of each position (L2, C, R2) on the photosensitive drum in the main scanning direction shown in FIG. It is.
  • FIG. 7A shows exposure distribution characteristic data (DATA_L) of the end region (L2) on the photosensitive drum on the scanning start side in the main scanning direction.
  • FIG. 7B is characteristic data (DATA_C) of the exposure distribution of the central region (C) on the photosensitive drum in the main scanning direction.
  • FIG. 7C shows characteristic data (DATA_R) of the exposure distribution of the end region (R2) on the photosensitive drum on the scanning end side in the main scanning direction.
  • the ROM 2014 stores exposure distribution reference characteristic data (target characteristic data).
  • target characteristic data target characteristic data
  • the exposure distribution in the central region (C) of the photosensitive drum in the main scanning direction is an ideal exposure distribution. For this reason, the ROM 2014 holds DATA_C.
  • the ROM 2014 outputs DATE_C to the calculation unit 2011 regardless of the count value of the main scanning counter 2005.
  • the calculation unit 2011 generates difference data based on the characteristic data input from the two-dimensional FFT 2013 and the reference characteristic data input from the ROM 2014.
  • DATA_LC shown in FIG. 8A is difference data obtained by subtracting DATA_C input from the ROM 2014 from DATA_L input from the two-dimensional FFT 2013.
  • DATA_RC shown in FIG. 8B is difference data obtained by subtracting DATA_C input from the ROM 2014 from DATA_R input from the two-dimensional FFT 2013. That is, DATA_LC and DATA_RC are data indicating the difference in exposure distribution in each scanning region with respect to the target exposure distribution.
  • DATA_LC and DATA_RC are the exposure distribution in the central region (C) in the main scanning direction, the exposure distribution in the end region (L2) on the scanning start side in the main scanning direction, and the scanning end in the main scanning direction.
  • the exposure distribution of the end region (R2) on the side shows a state in which the oblique high frequency characteristics in the short direction of the exposure distribution on the ellipse are raised and the oblique high frequency characteristics in the longitudinal direction are lowered. Since the exposure distribution at the central portion of the photosensitive drum is an ideal exposure distribution, no irregularities occur in DATE_CC (not shown).
  • the calculation unit 2011 generates correction data based on DATA_LC in FIG. That is, the calculation unit 2011 generates correction data so that the difference between DATA_L and DATA_C indicated by DATA_LC is small. Similarly, the calculation unit 2011 generates correction data based on DATA_RC in FIG. 8B. In other words, the calculation unit 2011 generates correction data so that the difference between DATA_R and DATA_C indicated by DATA_RC is small.
  • correction data K ( ⁇ x, ⁇ y) is calculated by the following relational expression.
  • K ( ⁇ x, ⁇ y) Fr ( ⁇ x, ⁇ y) / Ft ( ⁇ x, ⁇ y) (Equation 2)
  • the correction range designation unit 2012 designates and holds a spatial frequency with a low correction effect, and clips the designated range to a predetermined value range. In this embodiment, it is clipped to 0.
  • FIG. 9 shows an example of correction data that is clipped by the correction range specification unit 2012 and is generated based on the calculation data in FIG. 8A output from the calculation unit 2011.
  • the calculation unit 2011 inputs correction data (FIG. 9) obtained by calculation to the two-dimensional inverse FFT.
  • the two-dimensional inverse FFT 2010 performs inverse frequency conversion on the correction data input from the calculation unit 2011, and generates correction parameters (filter coefficients) corresponding to the pixel of interest and surrounding pixels surrounding the pixel of interest.
  • FIG. 10 is a diagram showing correction parameters corresponding to each of the target pixel and surrounding pixels, generated by the two-dimensional inverse FFT 2010, in a matrix, and k (x, y) indicates a filter coefficient.
  • the filter coefficient of the pixel of interest is k (0, 0).
  • the matrix-like filter coefficient shown in FIG. 10 indicates the amount of potential change at the target pixel position due to the peripheral pixels located around the target pixel being exposed with laser light.
  • the filter coefficient k (x, y) is also point-symmetric with respect to the target pixel. It becomes.
  • the two-dimensional inverse FFT 2010 inputs the filter coefficient k (x, y) to the window function processing unit 2009.
  • the window function processing unit 2009 corrects the filter coefficient kw (x, y) obtained by correcting the filter coefficient k (x, y) input from the two-dimensional inverse FFT 2010 based on the following formula using a preset window function w (x, y). , Y).
  • a Hamming window is set for the window function w (x, y).
  • kw (x, y) w (x, y) * k (x, y) (Equation 3)
  • the filter coefficient generation unit 2004 performs the above processing for each pixel, and the two-dimensional filter 2002 corrects image data based on the filter coefficient that is correction data output from the window function processing unit 2009 for each pixel. Do. Thereby, even if the exposure distribution differs in the main scanning direction, it is possible to suppress the non-uniformity in the main scanning direction of the exposure intensity distribution (potential distribution of the electrostatic latent image) formed on the photosensitive drum.
  • the two-dimensional filter includes FIFO (First In First Out Memory) 5001 to 5014, a shift register unit 5015, a multiplier 5016, and an adder 5017.
  • FIFO First In First Out Memory
  • the 14 FIFOs 5001 to 5014 are connected in series, and image data is input from the LUT 2001 in synchronization with the image clock, and the image data is synchronized with the image clock in the input order.
  • the data is output to the shift register unit 5003.
  • the FIFOs 5001 to 5014 of this embodiment are line memory buffers that can store image data of the number of pixels corresponding to one scanning cycle (one scanning line).
  • the shift register unit 5003 includes a 15 ⁇ 15 register.
  • a plurality of registers D0_0 to D14_0 are assigned as the first-stage shift registers, and the second to fifteenth-stage shift registers are configured similarly. That is, the shift register unit 5003 includes a 15-stage register register group.
  • the first-stage FIFO memory 5001 is connected to the register D0_0 of the first-stage shift register, and inputs image data (pixel data) corresponding to one pixel to the register D0_0 in the input order.
  • the second and subsequent FIFO memories are also connected to the top register of the corresponding shift register, and image data (pixel data) corresponding to one pixel is input to the top register in the order of input.
  • the LUT 2001 is connected to the register 14_0 of the 15th shift register. That is, the LUT 2001 inputs image data corresponding to one pixel to the 14th-stage FIFO 5014 and the register D14_0 of the 15th-stage shift register.
  • the target pixel is data input to the register D7_7 of the shift register unit 5015.
  • the multiplier unit 5004 includes 15 ⁇ 15 multipliers M0_14 to M14_14. Each multiplier is individually provided for each register of the shift register unit 5015, and image data corresponding to one pixel is input from the corresponding register.
  • the filter coefficients output from the window function processing unit 2009 of the filter coefficient generation unit 2004 are input to the corresponding multipliers. Each multiplier multiplies the input filter coefficient with respect to the image data. Each multiplier outputs the multiplied image data to the adder unit 3017.
  • the adder unit 3017 includes an adder Ax (X: 0 to 14) and an adder A_ALL.
  • the adder Ax adds image data corresponding to one pixel output from the multipliers M0_x to M14_x.
  • the adder A_ALL adds the outputs from the adder Ax and outputs the result to the LUT 2003 as image data of the target pixel.
  • the pixel data corresponding to the target pixel is corrected by the two-dimensional filter 2002 using the filter coefficients of the peripheral pixels, so that attention is paid to each exposure area (or each exposure position) in the main scanning direction on the photosensitive drum. Even if the exposure distribution of the laser beam centered on the pixel is different, the potential distribution of the electrostatic latent image centered on the target pixel can be prevented from becoming non-uniform. For example, as shown in FIG. 12B, the non-uniformity of the image quality of the output image in the main scanning direction shown in FIG. 21 can be suppressed regardless of the screen angle (or the direction of the thin line).
  • Example 2 In the present embodiment, a configuration for correcting image data different from that in the second embodiment will be described. Since the configuration other than the exposure modulation unit is the same, the description of the configuration other than the exposure modulation unit is omitted.
  • FIG. 13 shows a control block diagram according to the image forming apparatus of the present embodiment.
  • the ROM 1303 stores filter coefficients corresponding to each position (or each area) in the main scanning direction.
  • the filter coefficient is a filter coefficient of a matrix centered on the target pixel and corresponding to each of the target pixel and the peripheral pixels.
  • the data reading unit 1302 reads matrix filter coefficients corresponding to the respective positions in the main scanning direction from the ROM 1303 and writes them to the registers in the two-dimensional filter 1301.
  • the two-dimensional filter 1301 calculates the image data of the pixel of interest based on the matrix coefficient, and generates image data of each pixel.
  • the two-dimensional filter 1301 includes a first arithmetic processing unit 1304 and a second arithmetic processing unit 1305.
  • the first calculation process executed in the first calculation processing unit 1304 will be described.
  • the exposure distribution based on the image data of the target pixel can be obtained regardless of the spot shape for each position in the main scanning direction. Suppresses unevenness.
  • the first calculation result ⁇ a11 , a12 , a13 , a21 , a22 , a23 , a31 , a32 , a33 ⁇ is obtained by integrating the a).
  • An arithmetic expression of the first arithmetic processing performed by the first arithmetic processing unit is shown below.
  • FIG. 14 shows the calculation result for the pixel a after the calculation process.
  • the spot shape of the laser beam is elongated from the upper left to the lower right as in the end region (L2) in the main scanning direction, with respect to the target pixel.
  • the filter coefficient for correcting the image data is set so that the exposure amounts of the peripheral pixels at the lower left and upper right increase with respect to the case where the correction by the filter coefficient is not performed.
  • the exposure amounts of the upper left and lower right pixels are corrected by the filter coefficient.
  • a filter coefficient for correcting the image data is set so as to increase with respect to the case where there is no image data. As shown in FIG. 14, the first calculation process is performed on all pixels of the processing target image.
  • the matrix coefficients used here are designed in advance at the time of adjustment at the factory and stored in the ROM 1303.
  • An example of matrix filter coefficients stored in the ROM 1303 is shown in FIG.
  • CCDs are arranged at positions corresponding to the surface of the photosensitive drum at a plurality of positions (longitudinal positions) in the main scanning direction (longitudinal direction of the photosensitive drum) at n points (n is a natural number).
  • the spot shape of the laser beam is measured.
  • M (pi) 22, M (pi) 23, M (pi) 31, M (pi) 32, M (pi) 33 ⁇ are recorded in the memory 1303 in correspondence with the matrix coefficient and the measurement position pi. Keep it.
  • the filter coefficient shown in FIG. 16 indicates the amount of potential change in the pixel position of the peripheral pixels surrounding the target pixel due to the target pixel being exposed.
  • the measurement position pi is a value corresponding to the count value of the main scanning counter.
  • a matrix coefficient corresponding to the longitudinal position of the target pixel is selected and density data and integration processing are performed.
  • calculation is performed using a 3 ⁇ 3 matrix coefficient.
  • a matrix size that is effective for resolution and spot size is determined.
  • FIGS. 16B and 16C show the relationship between resolution (pixel interval) and spot size.
  • the spot size is large with respect to the pixel interval as shown in FIG. 16B, a plurality of spots overlap.
  • the matrix size by increasing the matrix size, the light amount distribution can be corrected with respect to a larger spot shape change by performing calculation including the adjacent pixels and further adjacent pixels.
  • the spot of the two adjacent pixels does not affect the light amount distribution of the target pixel, so a 3 ⁇ 3 matrix coefficient is used.
  • the spot size is about the same with respect to the pixel interval, even if the light amount of the adjacent pixels is adjusted, the influence on the light amount distribution of the target pixel is low. Less effective.
  • the matrix size is increased, a memory for storing density data of peripheral pixels used for calculation is required, and the amount of calculation increases, so that the circuit scale increases. For this reason, it is desirable to make the matrix size as small as possible as long as it is effective in correcting the light amount distribution.
  • the second calculation process executed by the second calculation processing unit 1305 will be described with reference to FIG.
  • the image data e 22 for the pixel e is generated as shown in FIG.
  • image data a 33, b 32 , c 31 , d 23 , e 22 , f 21 , g 13, h 12 , i 11 are generated for the pixel e by the first arithmetic processing. Is done.
  • the second calculation processing unit 1305 performs the following calculation as the second calculation processing in order to obtain image data Ex (e) for the pixel e.
  • Ex (e) a 33 + b 32 + c 31 + d 23 + e 22 + f 21 + g 13 + h 12 + i 11 (Equation 5)
  • the second arithmetic processing unit 1305 performs the second arithmetic processing of Expression 5 on all pixels. Image data obtained for all the pixels by the second arithmetic processing is output to the LUT 2003.
  • the filter coefficient is switched according to the exposure position in the main scanning direction to correct the image data of the peripheral pixels. It is possible to suppress non-uniformity of the exposure amount distribution in the scanning direction.
  • the exposure amount is controlled by changing the laser lighting pulse width, that is, the light emission time, but the present invention is not limited to this.
  • a configuration in which the exposure amount is controlled by changing the light amount of the laser beam, that is, the emission intensity may be used (the same applies to the first embodiment).
  • the purpose of the process is to correct the shape of the combined light quantity distribution in the collective pixel composed of the target pixel and its surrounding pixels to a desired shape, but the purpose of the process is not limited to this.
  • the object of processing may be to correct the position of the center of gravity of the combined light amount distribution in a collective pixel including a target pixel and its surrounding pixels to a desired position. As a result, it is possible to suppress image quality unevenness that occurs when the amount of misalignment of the light beam in the longitudinal position differs.
  • the present embodiment relates to a method for setting the exposure amount of each pixel based on spot shapes at a plurality of longitudinal positions measured in advance. In the following, details of differences from the second embodiment will be described.
  • the spot shape changes due to the temperature change in the machine
  • an appropriate correction is made according to the temperature.
  • the members constituting the optical scanning devices 101, 102, 103, and 104 expand (or contract) due to temperature changes. Then, the optical path length until the laser beam reaches the surface of the photosensitive drum is changed, and a focus shift occurs.
  • the spot shape changes according to the amount of focus shift. As the focus shift increases, the light intensity at the center of the spot decreases and at the same time the light intensity at the peripheral portion increases, resulting in a widely blurred spot shape.
  • FIG. 19 shows a block diagram of a configuration in which the thermistor 1903 is provided in the machine.
  • the thermistor 1903 detects the in-machine temperature
  • the controller 1901 monitors the in-machine temperature during image formation, and sets the matrix coefficient corresponding to the temperature for each laser when the temperature changes to a predetermined value.
  • FIG. 20 shows the operation of the controller during a continuous job.
  • the controller 1901 starts temperature monitoring.
  • the controller 1901 monitors the output from the thermistor 1903 at Step 2, and determines whether or not the temperature change from the previous monitoring time exceeds a predetermined threshold at Step 3.
  • Step 3 When it is determined in Step 3 that the temperature change does not exceed the predetermined threshold value, the controller 1901 shifts to the in-machine temperature monitor in Step 2 after a predetermined time interval.
  • the controller 1901 starts setting matrix filter coefficients in Step 4.
  • Step 5 the controller 1901 determines the longitudinal position based on the count value of the main scanning counter, and reads the matrix coefficient based on the determination result in Step 5 from the memory in Step 6.
  • the ROM 1303 is assigned an address corresponding to each position in each main scanning direction, and a matrix filter coefficient corresponding to the in-machine temperature is stored corresponding to the address.
  • the controller 1901 reads the matrix filter coefficient from the address corresponding to the temperature and the longitudinal position detected by the thermistor 1901 in Step 6, and writes it in the register in Step 7. In Step 8, the controller 1901 determines whether or not the setting of all the longitudinal positions has been completed. If it is determined that the process has been completed, the control proceeds to Step 9. In Step 9, the controller 1901 determines whether or not the job has ended. If the job has not ended (if the job continues), the controller 1901 shifts control to the in-machine temperature monitor in Step 2. If it is determined in Step 8 that the job has ended, the controller 1901 ends the matrix filter coefficient setting operation.
  • matrix filter coefficients are stored in the ROM 1301 in accordance with the spot shape at each longitudinal position measured in advance at the time of adjustment at the factory.
  • the spot change with respect to the in-machine temperature change is measured in advance, and the matrix filter coefficient is stored in correspondence with the temperature.
  • the image forming apparatus according to the third embodiment corrects a change in spot shape due to a temperature change in the apparatus in addition to the initial spot shape variation at the longitudinal position with respect to the image forming apparatuses according to the first and second embodiments. Can do.
  • the filter coefficient of the matrix is set according to the result of detecting the in-machine temperature, but the detection target is not limited to the in-machine temperature.
  • the measurement unit 1902 measures humidity and atmospheric pressure in the machine may be used.
  • a configuration may be adopted in which the position, posture, speed, temperature, electrical resistance, charge amount, drive current, drive timing, and the like of any member constituting the image forming apparatus are detected.

Abstract

　主走査方向においてレーザ光の感光体に対する入射角度は露光位置によって異なるため、主走査方向において感光体上におけるレーザ光のスポット形状が異なる。　主走査方向においてフィルタ係数を変更し、当該フィルタ係数によって画像データを補正する。

Description

画像形成装置
　本発明は、ディジタル複写機、複合機、レーザー・プリンタなど電子写真方式の画像形成装置に関する。
　電子写真方式の画像形成装置は、感光体上に形成された静電潜像をトナーによって現像することによって画像を形成する。当該画像形成装置は、光走査装置を備え、画像データに基づいて光走査装置から出射されるレーザ光によって走査されることによって感光体に静電潜像が形成される。光走査装置は、光源から出射されたレーザ光を偏向する回転多面鏡、回転多面鏡によって偏向されたレーザ光を感光体上に導くレンズ、ミラーなどの光学部材を備える。
　上記感光体の表面の感光特性は、感光体表面の位置ごとに微小に差があり、同一の光量のレーザ光で感光体を露光しても、感光体表面の感光特性の不均一性により出力画像の濃度が不均一になるという課題がある。
　このような課題に対して、特許文献１は、感光体上におけるレーザ光の走査位置（露光位置）に応じて画像データを補正する画像形成装置が開示されている。特許文献１に記載の画像形成装置によれば、感光体表面の感光特性の不均一性による出力画像の濃度の不均一性を抑制することができる。
特開２０１０－１３１９８９号公報
　しかしながら、電子写真方式の画像形成装置には、上記課題に加えて次のような課題がある。図２１に示すように、図２１（ａ）に示すレーザ光が感光体を走査する方向（主走査方向）においてレーザ光の感光体に対する入射角度は露光位置によって異なる。そのため、主走査方向の位置毎に感光体上におけるレーザ光のスポット形状が異なる。また、レーザ光を感光体に導くレンズやミラーの設置精度により感光体上におけるレーザ光のスポット形状が主走査方向で均一にならない場合がある。このような主走査方向におけるレーザ光のスポット形状の不均一性によって、良好な画像を得ることができないという課題がある。特に、主走査方向に対して傾いたスクリーン角度で画像を形成する場合、例えば図２１（ｃ）のＬ２の＋４５°及びＲ２の－４５°に示すように、レーザ光のスポット形状の向きとスクリーンの角度が異なることによって出力画像の画質が低下してしまう。
　本発明は上記課題を鑑みてなされたもので、本発明の画像形成装置は、感光体を露光するための光ビームを出射する光源と、前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された前記光ビームを前記感光体に導く光学手段と、出力画像に含まれる各画素に対応する画素データを生成するデータ生成手段と、前記走査方向における注目画素の位置に応じた前記補正データを出力する出力手段であって、前記光ビームが前記感光体を走査する走査方向において前記光ビームにより露光されることで前記感光体に形成される前記注目画素を中心とする静電潜像の電位分布の不均一性を補正するための補正データであって、前記注目画素の周辺に位置する周辺画素が前記光ビームで露光されることによる前記注目画素位置の電位変化量を示す前記補正データを出力する出力手段と、前記補正データと前記注目画素の画素データとに基づいて前記注目画素の画素データを補正する補正手段と、前記注目画素を形成するために、前記補正手段によって補正された前記注目画素の画素データに基づいて前記光源を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。また、本発明の画像形成装置は、感光体を露光するための光ビームを出射する光源と、前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された前記光ビームを前記感光体に導く光学手段と、出力画像に含まれる各画素に対応する画素データを生成するデータ生成手段と、前記光ビームが前記感光体を走査する走査方向において前記光ビームにより露光されることで前記感光体に形成される注目画素を中心とする静電潜像の電位分布の不均一性を補正するための補正データであって、前記注目画素が前記露光されることによる前記注目画素を囲む周辺画素の画素位置の電位変化量を示す前記補正データを出力する出力手段と、前記注目画素の画素データと、前記補正データに基づいて補正された、前記注目画素の画素データを補正する補正手段と、前記注目画素を形成するために、前記補正手段によって補正された画素データに基づいて前記光源を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、２次元フィルタを用いて画像データを補正することによって、主走査方向におけるレーザ光のスポット形状の不均一性による画質の低下を抑制することができる。
画像形成装置の概略断面図 光走査装置の概略構成図 実施例１に係る画像形成装置に備えられる画像処理部及びレーザ駆動部の制御ブロック図 露光変調部のブロック図 ＬＵＴの説明図 ２次元ガウス分布図及び２次元ガウス分布のフーリエ変換結果を示す図 露光分布特性データを示す図 露光分布特性データとリファレンス特性データとの差分データを示す図 差分データに基づいて生成される補正データ フィルタ係数概要図 フィルタ係数のマトリックス図 ２次元フィルタによる効果を示す図 実施例２に係る画像形成装置に備えられる画像処理部の制御ブロック図 フィルタ係数のマトリックス図 第１の演算概念図 実施例２に係る画像形成装置のＲＯＭに記憶されたフィルタ係数の一例を示す図 第２の演算概念図 ピントずれに応じたスポット形状の変化を示す図 実施例３に係る画像形成装置に備えられる画像処理部の制御ブロック図 実施例３に係る画像形成装置において実行される制御フロー 従来例の画像形成装置における感光ドラム上の露光分布を示す図
　（実施例１）
　以下、電子写真方式のカラー画像形成装置を例に実施例を説明する。なお、実施の形態は、カラー画像形成装置に限られず、モノクロ画像形成装置でも良い。
　図１は、カラー画像形成装置の概略断面図である。図１に示すカラー画像形成装置は、読取装置２２を備える。読取装置２２は、ＡＤＦ１８（Ａｕｔｏ　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ｆｅｅｄｅｒ）、原稿台１９、反射ミラー群２０、イメージセンサ部２１を備える。ＡＤＦ１８は、所定の位置にセットされた原稿を原稿台１９に搬送する。読取装置２２は、不図示の照明装置を備え、当該照明装置によってＡＤＦ１８から原稿台１９に搬送された原稿、または原稿台１９に載置された原稿に光を照射する。原稿から反射された光は、反射ミラー群２０によってイメージセンサ部２１に導かれる。イメージセンサ部２１は、光電変換素子であるＣＣＤを備える。ＣＣＤは、反射光を受光することによって読取画像データを生成する。
　本実施例に係る画像形成装置は、２つのカセット給紙部１、２と、１つの手差し給紙部３を備え、各給紙部１、２、３から選択的に記録紙Ｓ（記録媒体）が給紙される。記録紙Ｓは、各給紙部１、２、３のカセット４、５または手差しトレイ６上に積載されており、各給紙部それぞれに設けられたピックアップローラ７によって順に繰り出される。そして、ピックアップローラ７によって繰り出された記録紙Ｓはフィードローラ８Ａとリタードローラ８Ｂからなる分離ローラ対８は、記録紙束の最上位の記録紙Ｓをレジストローラ対１２に送る。この場合、レジストローラ対１２までの距離が長いカセット４、５から給送された記録紙Ｓは複数の搬送ローラ対９、１０、１１に中継されてレジストローラ対１２へ送られる。
　レジストローラ対１２へ送られた記録紙Ｓは、記録紙Ｓの先端がレジストローラ対１２のニップに突き当たって所定のループを形成すると、一旦移動が停止される。このループの形成により記録紙Ｓの斜行状態が矯正される。
　レジストローラ対１２の下流には中間転写体である長尺の中間転写ベルト（無端ベルト）１３が、駆動ローラ１３ａ、二次転写対向ローラ１３ｂ、およびテンションローラ１３ｃに張設され、断面視にて略三角形状に設定されている。この中間転写ベルト１３は図中時計回りに回転する。中間転写ベルト１３の水平部上面には、それぞれ異なる色のトナー像を担持する感光体であるところの複数の感光ドラム１４、１５、１６、１７が中間転写ベルト１３の回転方向に沿って配置されている。
　なお、中間転写ベルト回転方向において最上流の感光ドラム１４はマゼンタ色のトナー像、次の感光ドラム１５はシアン色のトナー像、次の感光ドラム１６はイエロー色のトナー像、最下流の感光ドラム１７はブラック色のトナー像をそれぞれ担持する。
　ＬＭ、ＬＣ、ＬＹ、ＬＢはそれぞれ感光ドラム１４、感光ドラム１５、感光ドラム１６、感光ドラム１７に対応する光走査装置（レーザスキャナ）である。
　次に、画像形成プロセスを説明する。最上流の感光ドラム１４はマゼンタ成分の画像データに基づくレーザ光ＬＭによって露光される。当該レーザ光ＬＭによって走査されることによって感光ドラム１４上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器２３から供給されるマゼンタ色のトナーによって現像される。
　感光ドラム１５はシアン成分の画像データに基づくレーザ光ＬＣによって露光される。当該レーザ光ＬＣによって露光されることによって感光ドラム１５上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器２４から供給されるシアン色のトナーによって現像される。　　　
　感光ドラム１６はイエロー成分の画像データに基づくレーザ光ＬＹによって露光される。当該レーザ光ＬＹによって露光されることによって感光ドラム１６上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器２５から供給されるイエロー色のトナーによって現像される。
　感光ドラム１７はブラック成分の画像データに基づくレーザ光ＬＢによって露光される。当該レーザ光ＬＢによって露光されることによって感光ドラム１７上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器２６から供給されるブラック色のトナーによって現像される。
　各感光ドラム１４～１７の周囲には、各感光ドラム１４～１７を均一に帯電させるための一次帯電器２７～３０、トナー像転写後の感光ドラム１４～１７上に付着しているトナーを除去するためのクリーナ３１～３４等が設置されている。
　中間転写ベルト１３と感光ドラム１４～１７との間の転写部を感光ドラム上のトナー像が通過する。各感光ドラム上のトナー像は、転写帯電器９０～９３によって印加される転写バイアスによって中間転写ベルト１３上に転写される。
　次にレジストローラ対１２は中間転写ベルト１３上のトナー像と記録紙先端との位置を合わせるタイミングをとり回転を開始する。レジストローラつい１２は、２次転写ローラ４０と２次転写対向ローラ１３ｂとの間である２次転写部Ｔ２に記録紙Ｓを搬送する。２次転写部Ｔ２において、２次転写ローラ４０に印加された転写バイアスによって中間転写ベルト１３上のトナー像が記録紙Ｓ上に転写される。
　２次転写部Ｔ２を通過した記録紙Ｓは中間転写ベルト１３によって定着装置３５へ送られる。そして、記録紙Ｓが定着装置３５内の定着ローラ３５Ａと加圧ローラ３５Ｂとによって形成されるニップ部を通過する過程で、定着ローラ３５Ａにより加熱され、加圧ローラ３５Ｂにより加圧されて記録紙Ｓ上のトナー像が記録紙面に定着される。定着装置３５を通過した定着処理済み記録紙Ｓは搬送ローラ対３６によって排出ローラ対３７へ送られ、さらに機外の排出トレイ３８上へ排出される。
　図２は、光走査装置１０１、１０２、１０３、１０４の概略構成図である。各光走査装置は、同一構成であるため、図２では、光走査装置１０１を例示する。図２においてレーザ光源３００から出射した発散であるレーザ光はコリメータレンズ３０１によって略平行光とされ、絞り３０２によってレーザ光の通過を制限することによってレーザ光を成形する。絞り３０２を通過したレーザ光はビームスプリッタ３０８に入射する。ビームスプリッタ３０８は、絞り３０２を通過したレーザ光をフォトダイオード３０９（以下、ＰＤ３０９）に入射するレーザ光と回転多面鏡３０５（以下、ポリゴンミラー３０５）に向かうレーザ光とに分離する。ＰＤ３０９は、レーザ光の受光に応じてその光量に応じた値の検出信号を出力する。レーザ駆動部３１０は、ＰＤ３０９からの検出信号に基づいてレーザ光の光量のフィードバック制御を行う。なお、レーザ駆動部３１０は、後述するＣＰＵ２１２からの発光制御信号３１８により発光制御される。
　ビームスプリッタ３０８を通過したレーザ光はシリンドリカルレンズ３０３を通過してポリゴンミラー３０５に入射する。ポリゴンミラー３０３は、複数の反射面を備える。ポリゴンミラー３０５は、モータ３０４によって駆動されることで矢印Ａ方向に回転する。ポリゴンミラー３０５は、レーザ光が感光ドラム１４を矢印Ｂ方向に走査するように、反射面に入射したレーザ光を偏向する。ポリゴンミラー３０５によって偏向されたレーザ光は、ｆθ特性を有する結像光学系（ｆθレンズ）３０６を透過し、ミラー３０７を介して感光ドラム１４上に導かれる。
　光走査装置１０１は、同期信号生成手段であるＢｅａｍ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ３１２（以下、ＢＤ３１２）を備える。ＢＤ３１２は、レーザ光の走査経路上であって感光ドラム１４上の画像形成領域から外れた位置に配置されている。ＢＤ３１２は、ポリゴンミラー３０５によって偏向されたレーザ光を受光することによって水平同期信号３１７を生成する。水平同期信号３１７は、ＣＰＵ２１２に入力される。ＣＰＵ２１２は、水平同期信号３１７がポリゴンミラー３０５の目標速度に対応する基準周期、他の光走査装置に備えられるポリゴンミラーとの位相関係が所定の位相関係になるように、図２中の制御信号３１６であるところのモータ駆動部３１３に加速信号あるいは減速信号を送信する。モータ駆動部３１３は、加速信号に基づいてモータ３０４の回転速度を加速させ、減速信号に基づいてモータ３０４の回転速度を減速させる。
　また、ＣＰＵ２１２は、水平同期信号３０７に基づいてレーザ光源３００からの画像データに基づくレーザ光の出射タイミングを制御する。ＣＰＵ２１２は、水平同期信号３０７が入力したことに応じてカウントをリセットし、かつリセットされた状態から後述するクロック信号のカウントを開始する不図示のカウンタを備える。ＣＰＵ２１２は、カウンタのカウント値に基づいて後述する画像処理部及びレーザ駆動部３１０を制御する。
　図３は、本実施例にかかる画像形成装置に備えられる画像処理部及びレーザ駆動部３１０を示すブロック図である。図３に示す画像処理部は、クロック信号を生成するクロック発生器５０６を備え、後述する各ブロックは、クロック信号に同期して各処理を実行する。クロック信号は、水平同期信号よりも高周波の信号である。読取画像処理部５０１は、イメージセンサ２１からの読取画像データを受信し、受信した信号を各色に対応する画像データに変換する。また、読取画像処理部５０１は、読取画像データの出力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。
　コントローラ５０２は、読取画像処理部５０１によって処理された画像データをメモリ５０５へ書き込み、書き込まれた画像データを読み出して、露光変調部５０３に入力する。露光変調部５０３は、コントローラ５０２から入力された画像データを処理（詳しくは後述する）し、パターン変換部５０８に出力する。パターン変換部５０８は、露光変調部５０３によって処理された画像データを２値のデータであるビットパターンに変換する。パターン変換部５０８は、クロック信号に同期してビットパターンをパラレル／シリアル変換部５０４に出力（ビットデータをパラレル出力）する。クロック発生器５０６は、Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ５０７（ＰＬＬ５０７）によって逓倍された逓倍クロック信号に同期してビットデータをシリアルに出力することによってＰＷＭ信号を生成する。レーザ駆動部３１０は、ＰＷＭ信号に基づいてレーザ光源３００を点灯または非点灯状態に制御する。
　ここで、感光ドラム上におけるレーザ光の露光強度分布について説明する。図６（ａ）は、レーザ光によって感光ドラム上を走査することによって感光ドラム表面を１画素相当露光した際の露光した１画素である注目画素を中心とした露光強度分布（以下、これを露光分布と略記する）を示している。図６（ａ）は、横軸が画素数、縦軸が露光量を示しており、露光分布の１次元の拡がりを示したものである。中央の座標０が注目画素に相当する。光学系の設計にも依存するが、露光分布は、図６（ａ）に示すように略２次元ガウス分布の傾向を示す。また、注目画素を中心とした露光分布の拡がりは、例えば、２４００ｄｐｉの解像度のシステムにおいて注目画素の周辺に位置する十数画素に及ぶ拡がりを持つことがシミュレーション、及び実験による結果から得られている。
　スポットの拡がりによる画像周波数への影響は、拡がり関数をフーリエ変換した特性として求めることができ、図６（ａ）の波形から求めたフーリエ変換した特性を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）は、画素間の距離を０．１として変換した特性を示しており、横軸が空間周波数、縦軸は強度を示す。
　一方で、従来は周囲画素への影響を減らすために、予め　画像処理で高域強調など、画像処理で対応していた。例えば、ＬＵＴ１、ＬＵＴ２で露光量と潜像電位、レーザ光の立ち上がりなどの非線形の特性を変換して、固定のフィルタ係数を用いた２次元フィルタで補正していた。
　しかしながら、出力画像の高解像度化によって１画素の露光範囲が周辺の画素に影響を与え、かつ主走査方向の各位置における露光スポットの形状が均一でないため、従来の２次元フィルタでは十分な補正を行うことができなかった。
　このような課題に対して、本実施例に係る画像形成装置は、主走査方向における位置ごとの露光強度分布（静電潜像の電位分布）の不均一性を抑制するために、図３に示す露光変調部５０３において補正フィルタ（補正パラメータ）を用いて画像データを補正する。露光変調部５０３は、ＬＵＴ２００１（Ｌｏｏｋ　Ｕｐ　Ｔａｂｌｅ　２００１）によって画像の階調性を補正し、２次元フィルタによって処理して、ＬＵＴ２００３（ＬｏｏｋＵｐ　Ｔａｂｌｅ　２００３）によってレーザ駆動部３１０及びレーザ光源３００のデバイス特性である過渡特性に起因するレーザ光の出力のリニアリティを補正する。
　ここで、過渡特性に起因するレーザ光の出力のリニアリティについて説明する。図５（ａ）は、レーザ駆動部３１０の入出力の信号であって、横軸が時間、縦軸が信号電圧で、Ｄｕｔｙ＝１５％のＰＷＭ信号の入力に対するレーザ光の出力波形、Ｄｕｔｙ＝５０％のＰＷＭ信号の入力に対するレーザ光の出力波形、Ｄｕｔｙ＝８５％のＰＷＭ信号の入力に対するレーザ光の出力波形を示している。また、図５（ａ）のＴ１５、Ｔ５０、Ｔ８５はＰＷＭ信号のパルスがＨｉｇｈの期間を示しており、Ｔ１５’、Ｔ５０’、Ｔ８５’は、Ｔ１５、Ｔ５０、Ｔ８５のパルスのＰＷＭ信号の入力に対するレーザ光の出力波形の幅を示す。なお、ＤｕｔｙとはＰＷＭの周期に対してハイ期間の比率を意味する。
　図５（ａ）に示すように、Ｄｕｔｙ＝１５％のＰＷＭ信号がレーザ駆動部３１０に入力された場合、レーザ駆動部３１０及びレーザ光源の過渡特性によりレーザ光の出力波形がハイへの変化中にＰＷＭ信号がローに変化するため、レーザ光の出力波形のパルスが細くなって点線の波形と同等になる（Ｔ１５＞Ｔ１５’）。Ｄｕｔｙ＝８５％のＰＷＭ信号がレーザ駆動部３１０に入力された場合、レーザ光の出力波形がローへの変化中にＰＷＭ信号がハイに変化するため、ロー期間の時間幅が狭くなって点線の波形と同等になる（Ｔ８５＜Ｔ８５’）また、Ｄｕｔｙ＝５０％の場合、過渡特性があってもパルス幅は変化しない（Ｔ５０＝Ｔ５０’）。このような、ＰＷＭ信号の入力とレーザ光の出力波形のＤｕｔｙは比例しない。
　図５（ｂ）の左図は、ＰＷＭ信号の入力とレーザ光の出力のＤｕｔｙの関係を連続的にプロットしグラフを示す。図５（ｂ）の左図の縦軸は図５（ａ）に示したＰＷＭ信号の入力パルス幅を示し、縦軸はレーザ光の出力波形のパルス幅である。図５（ｂ）の左図に示すように、ＰＷＭ信号の入力パルス幅とレーザ光の出力波形のパルス幅との関係がリニアにならない。ＰＷＭ信号の入力パルス幅とレーザ光の出力波形のパルス幅との関係がリニアでないと、画像濃度のリニアリティが低下してしまう。
　そこで、本実施例の画像形成装置は、ＬＵＴ２００３において、図５（ｂ）の左図の逆特性とした補正パラメータである図５（ｂ）の右図のＬＵＴ（Ｌｏｏｋ　Ｕｐ　Ｔａｂｌｅ）を用いて画像データを補正することでレーザ光の出力のリニアリティを確保する。
　次に、図４、図７～図１１を用いて露光変調部５０３における２次元フィルタ２００２を用いた補正について説明する。図４、図１０、及び図１１は、それぞれ露光変調部５０３の内部構成、２次元フィルタ２００２の注目画素及び周辺画素のフィルタ係数（補正パラメータ）、及び２次元フィルタ２００２の内部構成を示している。
　図４に示すように、ＬＵＴ２００１によって階調補正された画像データが２次元フィルタに入力される。２次元フィルタ２００２は、注目画素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ｋ（ｍ，ｎ）それぞれに割り当てられたフィルタ係数を用いて注目画素の画像データを補正する。図１０は、注目画素ｋ（０，０）、及び周辺画素ｋ（ｍ，ｎ）のフィルタ係数を示す１５×１５のフィルタ係数マトリックスである。
　本実施例に係る画像形成装置は、以下のようにして注目画素及び周辺画素それぞれに対応するフィルタ係数を生成する。露光変調部５０３は、主走査カウンタ２００５、主走査・分散プロファイルメモリ２００６、副走査・分散プロファイルメモリ２００７、主副・共分散プロファイルメモリ２００８、フィルタ係数生成部２００４を備える。
　本実施例の画像形成装置におけるレーザ光の感光ドラム上における露光分布は、光走査装置のレンズ、ミラー、ポリゴンミラーなどの光学系や装置の構成によって規定される分散値によって決定される。具体的には、光走査装置のレンズ、ミラー、ポリゴンミラーなどの光学系や装置の構成によって、主走査方向（以下、ｘ方向）の分散値σｘ（第１の分散値）、副走査方向（以下、ｙ方向）の分散値σｙ（第２の分散値）、及び　ｘ方向、ｙ方向の共分散値ρｘｙ（第３の分散値）が規定される。レーザ光の感光ドラム上における露光分布は、以下の式で規定される。
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　分散値σｘ、σｙ、及び　共分散ρｘｙは、感光ドラム上における注目画素を中心とする露光分布を示す値であり、主走査方向の位置ｘによって変化する。そのため、工場における画像形成装置の組立調整時に、主走査方向の各位置において各分散値を測定することによって分散プロファイルσｘ（ｘ）、σｙ（ｘ）、ρｘｙ（ｘ）を生成する。主走査方向の分散値σｘのプロファイルである主走査・分散プロファイルσｘ（ｘ）は、主走査・分散プロファイルメモリ２００６に格納される。副走査方向の分散値σｙのプロファイルである副走査・分散プロファイルσｙ（ｘ）は、副走査・分散プロファイルメモリ２００７に格納される。主走査方向及び副走査方向の両方向に対応する分散値である共分散値ρｘｙのプロファイルである共分散値プロファイルρｘｙ（ｘ）は、主副共・分散プロファイルメモリ２００８に格納される。
　主走査カウンタ２００５は、水平同期信号３１７が入力されることによってリセットされ、リセットされた状態からクロック信号のパルスのカウントを開始する。主走査カウンタ２００５のカウント値は、上記主走査方向の位置ｘを示す値である。走査・分散プロファイルメモリ２００６、副走査・分散プロファイルメモリ２００７、主副・共分散プロファイルメモリ２００８はそれぞれ、主走査カウンタ２００５のカウント値に応じた分散値をフィルタ係数生成部２００４のデータ生成部２０１５に出力する。
　フィルタ係数生成部２００４は、データ生成部２０１５、２次元ＦＦＴ２０１３、ＲＯＭ２０１４、演算部２０１１、補正範囲指定部２０１２、２次元逆ＦＦＴ２０１０、窓関数２００９を備える。
　データ生成部２０１５は、主走査カウンタ２００５のカウント値に応じて入力される分散値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ドラム上におけるレーザ光の露光分布の２次元ガウス分布データを生成する。つまり、データ生成部２０１５は、入力される分散値に基づいて、主走査方向のおける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。生成部２０１５は、生成した２次元ガウス分布データを２次元ＦＦＴ２０１３に入力する。２次元ＦＦＴは、データ生成部２０１５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ＦＦＴ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）を演算部２０１１に入力する。
　図７（ａ）（ｂ）、及び（ｃ）は、２次元ＦＦＴ２０１３が演算部２０１１に入力する特性データの例である。図７（ａ）（ｂ）、及び（ｃ）の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７（ａ）（ｂ）、及び（ｃ）は、図２１に示す主走査方向における感光ドラム上の各位置（Ｌ２、Ｃ、Ｒ２）の２次元ガウス分布データを空間周波数に演算した特性データである。図７（ａ）は、主走査方向における走査開始側の感光ドラム上の端部領域（Ｌ２）の露光分布の特性データ（ＤＡＴＡ＿Ｌ）である。図７（ｂ）は、主走査方向における感光ドラム上の中央領域（Ｃ）の露光分布の特性データ（ＤＡＴＡ＿Ｃ）である。図７（ｃ）は、主走査方向における走査終端側の感光ドラム上の端部領域（Ｒ２）の露光分布の特性データ（ＤＡＴＡ＿Ｒ）である。
　ＲＯＭ２０１４は、露光分布のリファレンス特性データ（目標特性データ）を記憶している。本実施例の画像形成装置は、主走査方向における感光ドラムの中央領域（Ｃ）の露光分布を理想の露光分布としている。そのため、ＲＯＭ２０１４にはＤＡＴＡ＿Ｃが保持されている。画像形成中、ＲＯＭ２０１４は、主走査カウンタ２００５のカウント値に拘わらず演算部２０１１に対してＤＡＴＥ＿Ｃを出力する。
　演算部２０１１は、２次元ＦＦＴ２０１３から入力された特性データとＲＯＭ２０１４から入力されたリファレンス特性データとに基づいて差分データを生成する。図８（ａ）に示すＤＡＴＡ＿Ｌ－Ｃは、２次元ＦＦＴ２０１３から入力されたＤＡＴＡ＿ＬからＲＯＭ２０１４から入力されたＤＡＴＡ＿Ｃを差し引くことによって得られた差分データである。図８（ｂ）に示すＤＡＴＡ＿Ｒ－Ｃは、２次元ＦＦＴ２０１３から入力されたＤＡＴＡ＿ＲからＲＯＭ２０１４から入力されたＤＡＴＡ＿Ｃを差し引くことによって得られた差分データである。即ち、ＤＡＴＡ＿Ｌ－Ｃ及びＤＡＴＡ＿Ｒ－Ｃは、目標とする露光分布に対する各走査領域おける露光分布の差分を示すデータである。ＤＡＴＡ＿Ｌ－Ｃ及びＤＡＴＡ＿Ｒ－Ｃは、主走査方向の中央領域（Ｃ）の露光分布に対して、主走査方向の走査開始側の端部領域（Ｌ２）の露光分布、及び主走査方向の走査終了側の端部領域（Ｒ２）の露光分布が、楕円上の露光分布の短手方向の斜めの高域特性が持ち上がって、長手方向の斜めの高域特性が落ちている様子を示している。なお、感光ドラム中央部の露光分布を理想の露光分布としているため、ＤＡＴＥ＿Ｃ－Ｃ（不図示）には凹凸は生じない。
　次に、演算部２０１１は、図８（ａ）のＤＡＴＡ＿Ｌ－Ｃに基づいて補正データを生成する。即ち、演算部２０１１は、ＤＡＴＡ＿Ｌ－Ｃで示されるＤＡＴＡ＿ＬとＤＡＴＡ＿Ｃとの差が小さくなるように補正データを生成する。同様に、演算部２０１１は、図８（ｂ）のＤＡＴＡ＿Ｒ－Ｃに基づいて補正データを生成する。即ち、演算部２０１１は、ＤＡＴＡ＿Ｒ－Ｃで示されるＤＡＴＡ＿ＲとＤＡＴＡ＿Ｃとの差が小さくなるように補正データを生成する。
　補正対象の空間周波数特性をＦｔ（ωｘ，ωｙ）、レファレンスの空間周波数特性をＦｒ（ωｘ、ωｙ）とした時、補正データをＫ（ωｘ，ωｙ）は、以下の関係式で演算する。
　Ｋ（ωｘ，ωｙ）＝Ｆｒ（ωｘ，ωｙ）／Ｆｔ（ωｘ，ωｙ）・・・（数式２）
　補正範囲指定部２０１２は、補正効果の薄い空間周波数を指定して保持して、指定された範囲を所定値の範囲にクリップする。本実施例では０にクリップしている。補正範囲指定部２０１２でクリップされて、演算部２０１１から出力された　図８（ａ）の演算データに基づいて生成される補正データの例を図９に示す。演算部２０１１は、演算して得た補正データ（図９）を２次元逆ＦＦＴに入力する。
　２次元逆ＦＦＴ２０１０は、演算部２０１１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それぞれに対応する補正パラメータ（フィルタ係数）を生成する。図１０は、２次元逆ＦＦＴ２０１０が生成する、注目画素及び周辺画素それぞれに対応する補正パラメータをマトリックス状に示した図であり、ｋ（ｘ，ｙ）はフィルタ係数を示している。注目画素のフィルタ係数は、ｋ（０，０）である。図１０に示すマトリックス状のフィルタ係数は、注目画素の周辺に位置する周辺画素がレーザ光で露光されることによる注目画素位置の電位変化量を示している。本実施例に係る画像形成装置における露光分布は、注目画素に関して点対称の分布の特性の補正することを例に説明をしているため、フィルタ係数ｋ（ｘ，ｙ）　も注目画素に関して点対称となる。２次元逆ＦＦＴ２０１０は、当該フィルタ係数ｋ（ｘ，ｙ）を窓関数処理部２００９に入力する。
　窓関数処理部２００９は、２次元逆ＦＦＴ　２０１０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）　によって以下の式に基づいて補正したフィルタ係数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）・・・（数式３）
　フィルタ係数生成部２００４は、以上の処理を画素毎に行い、２次元フィルタ２００２において、画素毎に窓関数処理部２００９から出力された補正データであるところのフィルタ係数に基づいて画像データの補正を行う。これにより、主走査方向において露光分布が異なったとしても、感光ドラム上に形成される露光強度分布（静電潜像の電位分布）の主走査方向における不均一性を抑制することができる。
　次に、図１１を用いて、２次元フィルタ２００２の内部構成を説明する。２次元フィルタは、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　Ｏｕｔ　Ｍｅｍｏｒｙ）５００１～５０１４、シフトレジスタユニット５０１５、乗算器５０１６、加算器５０１７を備える。
　図１１に示すように１４個のＦＩＦＯ５００１～５０１４は、直列に接続されており、画像クロックに同期してＬＵＴ２００１から画像データが入力されるとともに、入力された順に画像データを画像クロックに同期してシフトレジスタユニット５００３に出力する。本実施例のＦＩＦＯ５００１～５０１４は、１走査周期（１走査ライン）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。
　シフトレジスタユニット５００３は、１５×１５のレジスタを備える。１段目のシフトレジスタとして複数のレジスタＤ０＿０～Ｄ１４＿０が割り当てられており、２段目～１５段目のシフトレジスタ群も同様に構成されている。即ち、シフトレジスタユニット５００３は、１５段のレジスタレジスタ群を備えている。１段目のＦＩＦＯメモリ５００１は、１段目のシフトレジスタのレジスタＤ０＿０に接続されており、１画素に対応する画像データ（画素データ）を入力された順にレジスタＤ０＿０に入力する。２段目以降のＦＩＦＯメモリもそれぞれ対応するシフトレジスタの先頭のレジスタに接続され、１画素に対応する画像データ（画素データ）を入力された順に先頭のレジスタに入力する。
　また、ＬＵＴ２００１は、１５段目のシフトレジスタのレジスタ１４＿０に接続されている。即ち、ＬＵＴ２００１は、１画素に対応する画像データを１４段目のＦＩＦＯ５０１４と１５段目のシフトレジスタのレジスタＤ１４＿０に入力する。注目画素はシフトレジスタユニット５０１５のレジスタＤ７＿７に入力されるデータである。
　乗算器ユニット５００４は、１５×１５個の乗算器Ｍ０＿１４～Ｍ１４＿１４を備える。各乗算器は、それぞれシフトレジスタユニット５０１５の１つのレジスタそれぞれに個別に設けられており、対応するレジスタから１画素に対応する画像データが入力される。各乗算器には、フィルタ係数生成部２００４の窓関数処理部２００９から出力されたフィルタ係数がそれぞれ対応する乗算器に入力される。各乗算器は、画像データに対して入力されるフィルタ係数を乗算する。そして、各乗算器は、乗算済みの画像データを加算器ユニット３０１７に出力する。
　加算器ユニット３０１７は、加算器Ａｘ（Ｘ：０～１４）と、加算器Ａ＿ＡＬＬを備える。加算器Ａｘは、乗算器Ｍ０＿ｘ～Ｍ１４＿ｘから出力された１画素に対応する画像データを加算する。加算器Ａ＿ＡＬＬは、加算器Ａｘからの出力を加算し、注目画素の画像データとしてＬＵＴ２００３に出力する。
　このように、２次元フィルタ２００２により注目画素に対応する画素データを周辺画素のフィルタ係数を使用して補正することによって、感光ドラム上において主走査方向の露光領域毎（あるいは露光位置毎）に注目画素を中心とするレーザ光の露光分布が異なるとしても、注目画素を中心とする静電潜像の電位分布が不均一になることを抑制することができる。例えば、図１２（ｂ）に示すように、スクリーン角度（あるいは細線の向き）によらず、図２１に示した主走査方向における出力画像の画質の不均一性を抑制することができる。
　（実施例２）
　本実施例では、実施例２とは異なる画像データの補正を行う構成について説明する。露光変調部以外の構成は同一であるので、露光変調部以外の構成の説明は省略する。
　図１３に本実施例の画像形成装置に係る制御ブロック図を示す。ＲＯＭ１３０３には、主走査方向の各位置（あるいは各領域）に対応したフィルタ係数が記憶されている。フィルタ係数は、注目画素を中心とし、注目画素及び周辺画素それぞれに対応するマトリックスのフィルタ係数である。データ読出部１３０２は主走査カウンタ２００５のカウント値に基づいて、主走査方向の各位置に対応したマトリックスのフィルタ係数をＲＯＭ１３０３から読み出して、２次元フィルタ１３０１内のレジスタに書き込みを行う。２次元フィルタ１３０１は注目画素の画像データを前記マトリックス係数に基づいて演算処理し、各画素の画像データを生成する。
　次に、２次元フィルタ１３０１が行う演算処理について説明する。２次元フィルタ１３０１は、第一の演算処理部１３０４と第二の演算処理部１３０５を備える。
　まず、第一の演算処置部１３０４において実行される第一の演算処理について説明する。注目位置でのスポット形状に応じて注目画素及びその周辺画素の露光量の重みづけを変えることで、主走査方向の位置ごとのスポット形状の違いに拘わらず注目画素の画像データに基づく露光分布が不均一になることを抑制する。図に示す様に、第一の演算処理部１３０１は、注目画素ａの位置データｐ（ａ）に対応したマトリックス係数Ｍ（ａ）＝｛Ｍ（ａ）１１，Ｍ（ａ）１２，Ｍ（ａ）１３，Ｍ（ａ）２１，Ｍ（ａ）２２，Ｍ（ａ）２３，Ｍ（ａ）３１，Ｍ（ａ）３２，Ｍ（ａ）３３｝と、注目画素ａの濃度データＩ（ａ）を積算処理して第一の演算結果｛ａ１１，ａ１２，ａ１３，ａ２１，ａ２２，ａ２３，ａ３１，ａ３２，ａ３３｝を得る。以下に第一の演算処理部が行う第１の演算処理の演算式を示す。
　第一の演算結果＝Ｉ（ａ）×Ｍ（ａ）
＝｛Ｉ（ａ）×Ｍ（ａ）１１，Ｉ（ａ）×Ｍ（ａ）１２，Ｉ（ａ）×Ｍ（ａ）１３，Ｉ（ａ）×Ｍ（ａ）２１，Ｉ（ａ）×Ｍ（ａ）２２，Ｉ（ａ）×Ｍ（ａ）２３，Ｉ（ａ）×Ｍ（ａ）３１，Ｉ（ａ）×Ｍ（ａ）３２，Ｉ（ａ）×Ｍ（ａ）３３｝・・・（数式４）
　図１４に演算処理後の画素ａに対する演算結果を示す。例えば、図２１（ｂ）に示すように、主走査方向の端部領域（Ｌ２）のようにレーザ光のスポット形状が左上から右下方向に細長くなる位置に対しては、注目画素に対して左下及び右上の周辺画素の露光量がフィルタ係数による補正を行わない場合に対して増加するように画像データを補正するフィルタ係数を設定する。一方、主走査方向の端部領域（Ｒ２）のようにレーザ光のスポット形状が左下から右上方向に細長くなる位置に対しては、左上及び右下の画素の露光量がフィルタ係数による補正を行わない場合に対して増加するように画像データを補正するフィルタ係数を設定する。なお、図１４に示すように、第一の演算処理は処理対象画像の全画素に対して実施する。
　ここで使用するマトリックス係数は、工場での調整時などに予め設計し、ＲＯＭ１３０３に記憶される。ＲＯＭ１３０３に記憶されたマトリックスのフィルタ係数の例を図１６（ａ）に示す。工場出荷時に、例えばｎ点（ｎは自然数）の主走査方向（感光ドラム長手方向）における複数の位置（長手位置）の感光ドラムの表面相当の位置にＣＣＤを配置して、当該複数の位置でレーザ光のスポット形状を測定する。そして、主走査方向の測定位置ｐｉ（ｉは１～ｎの整数）での測定結果に応じたマトリックス係数｛Ｍ（ｐｉ）１１，Ｍ（ｐｉ）１２，Ｍ（ｐｉ）１３，Ｍ（ｐｉ）２１，Ｍ（ｐｉ）２２，Ｍ（ｐｉ）２３，Ｍ（ｐｉ）３１，Ｍ（ｐｉ）３２，Ｍ（ｐｉ）３３｝を算出し、マトリックス係数と測定位置ｐｉと対応させてメモリ１３０３に記録しておく。図１６に示すフィルタ係数は、注目画素が露光されることによる注目画素を囲む周辺画素の画素位置の電位変化量を示している。なお、測定位置ｐｉは主走査カウンタのカウント値に対応する値である。
　第一の演算処理においては、注目画素の長手位置に対応したマトリックス係数を選択し濃度データと積算処理を行う。ここで本実施例では、３×３のマトリックス係数を用いて演算を行っているが、解像度とスポットサイズに対して効果が出せるマトリックスサイズが決まる。図１６（ｂ）、（ｃ）に、解像度（画素間隔）とスポットサイズの関係を示す。図１６（ｂ）のように画素間隔に対してスポットサイズが大きい場合、複数のスポットが重なり合う。この場合、マトリックスサイズを大きくすることで、隣接する画素と更に隣の画素を含めて演算を行うことによって、より大きなスポットの形状変化に対して光量分布を補正することができる。また、注目画素と隣接する画素のスポットのみが重なり合っている場合は、２つ隣りの画素のスポットが注目画素の光量分布に影響しないため、３×３のマトリックス係数を用いる。図１６（ｂ）の例のように、画素間隔に対してスポットサイズが同程度の場合、隣接画素を光量調整しても注目画素の光量分布への影響が低いため、本実施例における方式では効果が少ない。また、マトリックスサイズを大きくすると、演算に用いる周辺画素の濃度データを格納するためのメモリが必要になり、演算量が増えることから回路規模が増大する。このため、マトリックスサイズは、光量分布の補正に効果を持つ範囲で、できるだけ小さくすることが望ましい。
　次に、図１７を用いて第二の演算処理部１３０５が実行する第二の演算処理を説明する。例えば、第一の演算処理により、画素ｅが注目画素の場合に図１５に示すように画素ｅに対する画像データｅ２２が生成される。また、第一の演算処理により、画素ｅが周辺画素の場合に画素ｅに対する画像データａ３３、ｂ３２、ｃ３１、ｄ２３、ｅ２２、ｆ２１、ｇ１３、ｈ１２、ｉ１１が生成される。第二の演算処理部１３０５は、画素ｅに対する画像データＥｘ（ｅ）を得るために、第二の演算処理として以下の演算を行う。
Ｅｘ（ｅ）＝ａ３３＋ｂ３２＋ｃ３１＋ｄ２３＋ｅ２２＋ｆ２１＋ｇ１３＋ｈ１２＋ｉ１１・・・（数式５）
  第二の演算処理部１３０５は、数式５の第二の演算処理を全画素に対して行う。第２の演算処理によって全画素に対して得られた画像データは、ＬＵＴ２００３に出力される。 
　このように主走査方向における露光位置に応じてフィルタ係数を切り換えて周辺画素の画像データを補正することにより、主走査方向における感光ドラムのレーザ光のスポット形状が均一でない場合であっても、主走査方向における露光量分布の不均一性を抑制することができる。
　なお、ここで説明した露光量設定処理と同等の結果をフィルタ処理により得る構成が実現可能であるが、このフィルタ処理も本発明の範囲内である。前記フィルタ処理について詳細に説明する。画素ｅに対する第二の演算結果Ｅｘ（ｅ）を算出する数式５を変形すると、以下のような数式が導かれる。
　Ｅｘ（ｅ）＝ａ３３＋ｂ３２＋ｃ３１＋ｄ２３＋ｅ２２＋ｆ２１＋ｇ１３＋ｈ１２＋ｉ１１
＝Ｉ（ａ）×Ｍ（ａ）３３＋Ｉ（ｂ）×Ｍ（ｂ）３２＋Ｉ（ｃ）×Ｍ（ｃ）３１＋Ｉ（ｄ）×Ｍ（ｄ）２３＋Ｉ（ｅ）×Ｍ（ｅ）２２＋Ｉ（ｆ）×Ｍ（ｆ）２１＋Ｉ（ｇ）×Ｍ（ｇ）１３＋Ｉ（ｈ）×Ｍ（ｈ）１２＋Ｉ（ｉ）×Ｍ（ｉ）１１・・・（数式６）となる。これは、フィルタ｛Ｍ（ａ）３３，Ｍ（ｂ）３２，Ｍ（ｃ）３１，Ｍ（ｄ）２３，Ｍ（ｅ）２２，Ｍ（ｆ）２１，Ｍ（ｇ）１３，Ｍ（ｈ）１２，Ｍ（ｉ）１１｝を用いて注目画素及び周辺画素の濃度データ｛Ｉ（ａ），Ｉ（ｂ），Ｉ（ｃ），Ｉ（ｄ），Ｉ（ｅ），Ｉ（ｆ），Ｉ（ｇ），Ｉ（ｈ），Ｉ（ｉ）｝の線形和を算出するフィルタ処理に他ならない。
　また、本実施例では、レーザの点灯パルス幅、すなわち発光時間を変化させることで露光量を制御する構成としたが、これに限定されない。他の例として、レーザ光の光量、すなわち発光強度を変化させることで露光量を制御する構成でもよい（実施例１も同様である）。
　また、本実施例では、注目画素とその周辺画素からなる集合画素における合成光量分布の形状を所望の形状に補正する事を処理の目的としたが、処理の目的はこれに限らない。他の例として、注目画素とその周辺画素からなる集合画素における合成光量分布の重心位置を所望の位置に補正する事を処理の目的としてもよい。これにより、長手位置で光ビームの結像位置ずれ量が異なる場合に生じる画質ムラを抑制する事が出来る。
　（実施例３）
　本実施例は、実施例２と同様に、予め測定した複数の長手位置でのスポット形状に基づいて各画素の露光量を設定する方式に関するものである。以下に、実施例２と相違する点について特に詳細を説明する。
　本実施例においては、機内の温度変化によってスポット形状が変化する場合に、温度に応じて適切な補正する。光走査装置１０１、１０２、１０３、及び１０４を構成する部材は温度変化により膨張（或いは収縮）する。すると、レーザ光が感光ドラム表面に到達するまでの光路長が変化して、ピントずれが生じる。そして、この時、図１８に例示するように、ピントずれ量に応じてスポット形状が変化する。ピントずれが大きくなるに従い、スポット中心の光強度が減少すると同時に周辺部の光強度が増加して、広くボケたスポット形状となる。この温度変化によるスポット形状の変化を補正するために、温度変化時のスポット形状に応じたマトリックス係数をメモリに記録しておき、機内に設けた測定部により機内温度測定を行い、各長手位置に対応したマトリックス係数を温度変化に応じて設定する。図１９に、機内にサーミスタ１９０３を設けた構成のブロック図を示す。サーミスタ１９０３は機内温度の検出を行い、コントローラ１９０１は画像形成時における機内温度をモニターし、温度が所定の値に変化した時に、温度に対応したマトリックス係数をレーザ毎に設定する。
　コントローラ１９０３の動作について説明する。実施例２と同様に、まず電源投入直後に図１３（ｂ）に示した第１の演算部１３０４のレジスタに初期のマトリックス係数を書き込むものとする。さらに連続ジョブ中には、機内の温度を繰り返しモニターし、一定以上の温度変化があった場合にはレジスタに書き込んだマトリックス係数を更新する。連続ジョブ中のコントローラの動作について図２０に示す。Ｓｔｅｐ１でプリントジョブの開始が指示されると、コントローラ１９０１は温度モニターを開始する。コントローラ１９０１は、Ｓｔｅｐ２においてサーミスタ１９０３からの出力をモニターし、Ｓｔｅｐ３において直前のモニター時からの温度変化が所定の閾値を超えるか否かを判別する。Ｓｔｅｐ３において温度変化が所定の閾値を超えないと判定された場合、コントローラ１９０１は、予め定められた時間間隔の後、Ｓｔｅｐ２の機内温度モニターに移行する。Ｓｔｅｐ３において温度変化が所定の閾値を超えると判定された場合、コントローラ１９０１は、Ｓｔｅｐ４においてマトリックスのフィルタ係数の設定を開始する。Ｓｔｅｐ５において、コントローラ１９０１は、主走査カウンタのカウント値に基づいて長手位置の判定を行い、Ｓｔｅｐ６においてＳｔｅｐ５における判定結果に基づくマトリックス係数をメモリから読み出す。ＲＯＭ１３０３には、各主走査方向の各位置に対応するアドレスが割り当てられ、当該アドレスには機内温度に対応するマトリックスのフィルタ係数が対応して記憶されている。コントローラ１９０１は、Ｓｔｅｐ６においてサーミスタ１９０１で検出した温度と長手位置に応じたアドレスからマトリックスのフィルタ係数を読み出して、Ｓｔｅｐ７においてレジスタに書き込みを行う。Ｓｔｅｐ８において、コントローラ１９０１は、全長手位置の設定が終了したか否かを判定し、終了と判定された場合制御をＳｔｅｐ９に進める。Ｓｔｅｐ９において、コントローラ１９０１は、ジョブが終了したか否かを判定し、ジョブが終了していない場合（ジョブが継続している場合）は、Ｓｔｅｐ２の機内温度モニターに制御を移行する。Ｓｔｅｐ８においてジョブが終了したと判定された場合は、コントローラ１９０１は、マトリックスのフィルタ係数の設定動作を終了する。
　本実施例は実施例２と同様に、工場での調整時に予め測定した各長手位置でのスポット形状に応じて、ＲＯＭ１３０１内にマトリックスのフィルタ係数を記憶させておく。また、機内温度の変化に対するスポットの変化を予め測定しておき、温度に対応させてマトリックスのフィルタ係数を記憶させておく。実施例３に係る画像形成装置は、実施例１及び２に係る画像形成装置に対して、長手位置での初期のスポット形状ばらつきに加えて、機内の温度変化によるスポット形状の変化を補正することができる。
　なお、本実施例では、機内温度を検知した結果に応じてマトリックスのフィルタ係数を設定する構成としたが、検知対象は機内温度に限定されない。例として、機内の湿度や気圧を測定部１９０２によって測定する構成でもよい。また他の例として、画像形成装置を構成する何れかの部材の位置、姿勢、速度、温度、電気抵抗、帯電量、駆動電流、駆動タイミングなどを検知対象とする構成でもよい。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
　本願は、2013年04月18日提出の日本国特許出願特願2013-087877を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

Claims (8)

  1. 　感光体を露光するための光ビームを出射する光源と、
    　前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する偏向手段と、
    　前記偏向手段によって偏向された前記光ビームを前記感光体に導く光学手段と、
    　出力画像に含まれる各画素に対応する画素データを生成するデータ生成手段と、
    　前記走査方向における注目画素の位置に応じた前記補正データを出力する出力手段であって、前記光ビームが前記感光体を走査する走査方向において前記光ビームにより露光されることで前記感光体に形成される前記注目画素を中心とする静電潜像の電位分布の不均一性を補正するための補正データであって、前記注目画素の周辺に位置する周辺画素が前記光ビームで露光されることによる前記注目画素位置の電位変化量を示す前記補正データを出力する出力手段と、
    　前記補正データと前記注目画素の画素データとに基づいて前記注目画素の画素データを補正する補正手段と、
    　前記注目画素を形成するために、前記補正手段によって補正された前記注目画素の画素データに基づいて前記光源を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 　前記出力手段は、前記走査方向の位置に対応させた前記補正データを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
  3. 　前記走査方向における前記注目画素を中心とする前記静電潜像の電位分布を示す第１の分散値と、前記感光体の回転方向における前記注目画素を中心とする前記静電潜像の電位分布を示す第２の分散値と、前記走査方向及び前記回転方向の両方向における前記注目画素を中心とする前記静電潜像の電位分布を示す第３の分散値とを、前記走査方向の各位置に対応させて記憶する記憶手段と、
    　前記第１の分散値と前記第２の分散値と前記第３の分散値とに基づいて前記補正データを生成する補正データ生成手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
  4. 　前記補正データは、前記注目画素に対する補正パラメータと前記注目画素を囲む複数の前記周辺画素に対する補正パラメータとを含むことを特徴とする請求項１乃至３に記載の画像形成装置。
  5. 　感光体を露光するための光ビームを出射する光源と、
    　前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する偏向手段と、
    　前記偏向手段によって偏向された前記光ビームを前記感光体に導く光学手段と、
    　出力画像に含まれる各画素に対応する画素データを生成するデータ生成手段と、
    　前記光ビームが前記感光体を走査する走査方向において前記光ビームにより露光されることで前記感光体に形成される注目画素を中心とする静電潜像の電位分布の不均一性を補正するための補正データであって、前記注目画素が前記光ビームで露光されることによる前記注目画素を囲む周辺画素の画素位置の電位変化量を示す前記補正データを出力する出力手段と、
    　前記注目画素の画素データと、前記補正データに基づいて補正された、前記注目画素の画素データを補正する補正手段と、
    　前記注目画素を形成するために、前記補正手段によって補正された画素データに基づいて前記光源を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
  6. 　前記出力手段は、前記走査方向の位置に対応させた前記補正データを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
  7. 　前記補正データは、前記注目画素に対応する補正パラメータと前記周辺画素に対応する補正パラメータとを含む２次元フィルタであり、前記補正手段は、前記走査方向における前記注目画素の位置に応じて前記出力手段から出力される前記２次元フィルタに基づいて前記画像データを補正することを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
  8. 　前記偏向手段によって偏向された前記光ビームを受光し、当該光ビームを受光したことに応じて同期信号を生成する同期信号生成手段と、
    　前記同期信号よりも高周波の信号であるクロック信号を生成するクロック信号生成手段と、
    　前記クロック信号をカウントするカウンタと、を備え、
    　前記カウンタのカウント値は、前記走査方向の位置に対応する値であり、
    　前記出力手段は、前記カウンタのカウント値に基づいて、前記カウント値に対応する補正データを出力することを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の画像形成装置。
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