(57)【要約】【課題】ｆθレンズを使わない構成において、主走査位置に応じた光量補正を精度よく行うこと。【解決手段】入力された画像データの所定の画素を所定の分割数に分割し階調に応じたデータを生成するＰＷＭ変換部７０１と、所定の画素の主走査方向の位置に応じ所定の画素の理想の分割数を演算するプロファイル演算部７０７と、プロファイル演算部７０７により演算された理想の分割数に基づいて分割数を決定する画素サイズ演算部７０８と、複数の分割数の各々に対応した画像データを駆動部３０４を駆動させるためのビットパターンに変換する複数の階調特性７０５と、画素サイズ演算部７０８により決定された分割数に応じて複数の階調特性７０５の中から所定の階調特性７０５を選択するバンク・セレクタ７０９と、を備え、感光ドラム１０２は主走査方向に複数の領域に分割され、バンク・セレクタ７０９は所定の画素が位置する領域に応じて階調特性７０５を選択する。【選択図】図２
2020175579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に回転する感光体と、
光ビームを照射する光源と、前記光源を駆動する駆動部と、を有し、前記感光体上の前記第１の方向に略直交する第２の方向に光ビームを走査して静電潜像を形成する露光手段と、
を備える画像形成装置であって、
入力された画像データの所定の画素を所定の分割数に分割し、前記所定の画素の階調に応じたデータを生成する生成手段と、
前記所定の画素の前記第２の方向における位置に応じて、前記所定の画素についての理想の分割数を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された前記理想の分割数に基づいて前記分割数を決定する決定手段と、
複数の分割数の各々に対応した複数の、前記画像データを前記駆動部を駆動させるためのビットパターンに変換するための変換条件に関する情報と、
前記決定手段により決定された分割数に応じて前記複数の変換条件の中から所定の変換条件に関する情報を選択する選択手段と、
を備え、
光ビームで走査される前記感光体は、前記第２の方向に複数の領域に分割され、
前記選択手段は、前記所定の画素が位置する前記領域に応じて前記変換条件を選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記分割された複数の領域は、前記感光体の中央部よりも前記第２の方向の上流側に位置する第１の領域、及び前記感光体の中央部よりも前記第２の方向の下流側に位置する第２の領域であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記変換条件は、前記第１の領域及び前記第２の領域における複数の分割数の各々に対応して設けられ、
前記選択手段は、前記所定の画素が位置する前記第１の領域又は前記第２の領域と、前記所定の画素の前記分割数と、に基づいて前記変換条件を選択することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記変換条件は、前記第１の領域については、複数の分割数の各々に対応して設けられ、前記第２の領域については、分割数に対応する変換条件が前記第１の領域の同一の分割数に対応する変換条件とは異なる変換条件のみが設けられ、
前記選択手段は、前記所定の画素が前記第１の領域に位置する場合には、前記決定手段により決定された分割数に基づいて前記第１の領域に対応する前記変換条件を選択し、前記所定の画素が前記第２の領域に位置する場合には、前記決定手段により決定された分割数に基づいて前記第２の領域に対応する前記変換条件を選択し、前記変換条件が前記第２の領域に設けられていない場合には、前記第１の領域の前記分割数に対応する変換条件を選択することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記変換条件は、前記画像データの濃度値を示す階調データと、所定の濃度の長さを示す前記ビットパターンとを対応付けた情報であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記露光手段は、前記光源から照射された光ビームを偏向する偏向手段を備え、
前記偏向手段から偏向された光ビームはそのまま前記感光体上を走査することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記露光手段は、前記光源から照射された光ビームを偏向する偏向手段と、前記偏向手段から偏向された光ビームの光学補正を行い、光ビームを前記感光体に導くｆθレンズと、を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル複写機など画像形成装置に関し、特に、光学系の倍率補正を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル複写機等の電子写真方式の画像形成装置では、画像信号に従いレーザを制御して、感光体に静電潜像を形成し、現像、転写、定着の工程を経て画像を形成する。光走査装置は、画像信号に従ってレーザ光を出射し、内部に有する回転多面鏡により出射されたレーザ光を偏向させて、感光体に照射し、感光体の表面に静電潜像を形成する。感光体に照射されたレーザ光は、回転多面鏡の回転により感光体の長手方向（以下、主走査方向という）に偏向走査される。また、感光体の回転により主走査方向と直交する方向（以下、副走査方向という）に走査が行われ、感光体上には２次元の潜像が形成される。また、回転多面鏡の回転による偏向において、ｆθレンズを介して感光体にレーザ光を照射することで、ｆθレンズによる光学補正が行われる。すなわち、ｆθレンズにより主走査方向における走査速度を均一にすることにより、主走査方向の倍率を一定にしている。しかしながら、実際のｆθレンズは製造バラツキなどの誤差を有し、ｆθレンズによる光学補正を行っても残る走査特性の僅かな残差は、画像処理による主走査方向の倍率補正処理によって補正される。例えば、１画素を主走査方向に分割した単位（以下、画素片）で各画素を扱い、各画素の階調をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変換する方式がある（例えば、特許文献１参照）。一方、低コストを追及してｆθレンズを使わない光学構成として、倍率補正を全て電気的な補正により行う方式が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような方式では、主走査方向を所定のエリアに分割して、エリア毎の倍率に従い、クロック周波数を変調して倍率補正を行う。
【０００３】
図９（ａ）に示すｆθレンズで光学補正しているシステムでの主走査方向の倍率補正は、数％程度の振れ幅である（図１０（ａ）参照）。一方、図９（ｂ）に示すｆθレンズが設けられていない構成のシステムでは、図１０（ｂ）の補正倍率特性に示すように、感光ドラムの端部（補正倍率０．７７）を基準にすると、感光ドラムの中央（補正倍率１）は＋３０％という大きな倍率差になっている。更に、この場合、主走査方向のレーザ光量の特性も同様で、感光ドラムの中央と端部では３０％程度の差があり、光量補正も必要となる。
【０００４】
ｆθレンズが設けられていない構成のシステムでは、走査像高に応じてレーザ光の走査速度が異なるため、倍率補正が必要となり、露光面の単位面積当たりのレーザ光量もレーザ光の走査速度に応じて異なるため、レーザ光の光量補正が必要になる。図１１（ｂ）のグラフは、図１１（ａ）に示す感光ドラムの中央部の１画素あたり３２画素片の画素における入力階調とＰＷＭ信号のＯＮパルスの数との関係を示している。一方、図１１（ｃ）のグラフは、図１１（ａ）に示す感光ドラムの端部の１画素あたり２４画素片の画素における入力階調とＰＷＭ信号のＯＮパルスの数との関係を示している。図１１（ｂ）についても、図１１（ｃ）の２４画素片の場合のグラフのように、入力階調に対するＯＮパルス幅の特性を図１１（ｃ）と同一にすることで、１画素の単位面積当たりの露光時間、すなわちＰＷＭ信号のＯＮパルス時間を同一にすることが可能となる。このように、倍率補正により１画素の画素片数が変わった場合でも、倍率に応じて、入力階調に対するレーザを点灯するパルス数の特性を適切に制御すれば、入力階調に対するＰＷＭ制御を行いつつ、光量補正も行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２９１３号公報
【特許文献２】特開２００４−３３８２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ｆθレンズを使用しない光走査装置では、レーザ光が照射される感光体の主走査位置により、レーザ光の走査速度が大きく異なる。（式１）（後述）に基づいて計算した倍率と光量の増減を一定にするために、補正倍率と光量ゲインの特性が決まる。図１２（ａ）は、主走査位置に応じた補正倍率（実線で表示）と光量ゲイン（一点鎖線で表示）を示すグラフである。図１２（ａ）の横軸は主走査方向の画素位置（図中、主走査位置と表示）（約−２４８０〜＋２４８０画素）を示しており、左の縦軸は補正倍率、右の縦軸は光量ゲインを示している。補正倍率は、主走査位置の中央（主走査位置が画素０）では１倍で、主走査位置が端部に向かう方向に減少し、主走査位置の両端部では、補正倍率は０．７７倍となっている。一方、光量ゲインは、主走査位置の両端部では１となり、主走査位置の中央（主走査位置が画素０）では０．７７となっている。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の特性グラフを、補正倍率を横軸、光量ゲインを縦軸にとったグラフで表したものである。図１２（ｂ）に示すように、補正倍率と光量ゲインとは反比例の関係にあり、１対１の対応関係にあることがわかる。
【０００７】
しかしながら、実際の光量分布特性では、光学系の光量が主走査位置の端部で低下する端部落ちなどの現象も生じることがある。図１３は、横軸が主走査位置を示し、縦軸が光量特性を示し、光量の端部落ちの特性の一例を示すグラフである。図１３では、主走査位置の中央に対して、図中左側の主走査位置が−２４８０画素〜０画素の光量分布と、図中右側の主走査位置が０画素〜２４８０画素の光量分布とが、非対称の光量分布となっている。図１３に示す特性に基づいて、補正倍率と補正光量の特性をグラフにしたのが、図１４（ｃ）である。図１４（ｃ）のグラフの見方は、図１２（ａ）と同様であり、ここでの説明は省略する。図１４（ｃ）において、実線は補正倍率を示すグラフであり、一点鎖線で示したグラフ（光量ゲイン）が図１４の光量の端部落ちした場合の補正光量ゲイン特性を示すグラフである。なお、点線で示すグラフ（光量ゲイン２）は、図１２（ａ）で示した光量の端部落ちのない場合の補正光量ゲイン特性を示すグラフである。
【０００８】
図１４（ｃ）では、光量補正はＰＷＭ変換で行うため減衰方向の制御となる。そこで、主走査位置が＋２４８０画素の位置の補正光量ゲインを１として正規化すると、補正光量特性は、図１４（ａ）のようになる。図１４（ａ）は、図１２（ａ）と同様に、横軸が主走査位置を示し、左の縦軸が補正倍率、右の縦軸が補正光量を示す。また、点線で示すグラフ（光量ゲイン）は、光量の端部落ちした場合との比較のため、端部落ちのない場合の補正光量特性を示している。図１４（ａ）のグラフは、光量の端部落ちした場合の右端部の補正光量特性が、点線で示す端部落ちのない場合の補正光量特性から乖離していることを示している。一方、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の特性グラフを、補正倍率を横軸、光量ゲイン（補正光量）を縦軸にとったグラフで表したものである。図１４（ｂ）では、主走査位置の中央で右と左にプロットされたグラフを分けており、実線で表したグラフが主走査位置の中央から左側の主走査位置での特性を示すグラフ（光量ゲイン２（左））である。一方、一点鎖線で表したグラフが、主走査位置の中央から右側の主走査位置での特性を示すグラフ（光量ゲイン２（右））である。図１４（ｂ）のグラフでは、端部に対応する補正倍率０．８以下の付近で左右の光量ゲイン特性が乖離しており、図１３の光量の端部落ちの特性では、補正倍率と光量ゲインが１対１でなく、１対２の対応関係にあることがわかる。したがって、倍率に対応付けた入力階調とＰＷＭのパルス幅を対応させたグラフを調整する光量補正では、主走査位置の端部の正確な光量補正ができないという課題がある。
【０００９】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、ｆθレンズを使わない構成において、主走査位置に応じた光量補正を精度よく行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。
【００１１】
（１）第１の方向に回転する感光体と、光ビームを照射する光源と、前記光源を駆動する駆動部と、を有し、前記感光体上の前記第１の方向に略直交する第２の方向に光ビームを走査して静電潜像を形成する露光手段と、を備える画像形成装置であって、入力された画像データの所定の画素を所定の分割数に分割し、前記所定の画素の階調に応じたデータを生成する生成手段と、前記所定の画素の前記第２の方向における位置に応じて、前記所定の画素についての理想の分割数を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された前記理想の分割数に基づいて前記分割数を決定する決定手段と、複数の分割数の各々に対応した複数の、前記画像データを前記駆動部を駆動させるためのビットパターンに変換するための変換条件に関する情報と、前記決定手段により決定された分割数に応じて前記複数の変換条件の中から所定の変換条件に関する情報を選択する選択手段と、を備え、光ビームで走査される前記感光体は、前記第２の方向に複数の領域に分割され、前記選択手段は、前記所定の画素が位置する前記領域に応じて前記変換条件を選択することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ｆθレンズを使わない構成において、主走査位置に応じた光量補正を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１〜３の画像形成装置全体を示す図、感光ドラムと光走査装置周辺の構成を示す図
【図２】実施例１の画像処理を示す図
【図３】実施例１〜３の画素サイズ演算部の処理を示すブロック図
【図４】実施例１〜３の主走査位置と画素サイズの変化を示すグラフ
【図５】実施例１の主走査位置ごとの倍率計算処理示すフローチャート
【図６】実施例２の画像処理を示す図
【図７】実施例３の画像処理を示す図
【図８】実施例３の倍率補正と光量補正の特性の関係を示す図、及びその他の実施例のＰＷＭ波形を示す図
【図９】従来例のｆθレンズを有する光走査装置、有しない光走査装置を説明する図、倍率補正と光量補正の処理を示すブロック図
【図１０】倍率補正の特性を説明する図
【図１１】主走査位置の画素分割数を示す図、入力階調とパルス幅を示す図
【図１２】主走査位置と倍率補正の関係を示す図、倍率補正と光量補正の特性の関係を示す図
【図１３】主走査位置の端部での光量落ちの例を示す図
【図１４】主走査位置の端部での光量落ちとなる倍率補正と光量補正の特性の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、レーザ光が走査される方向であって感光ドラムの回転軸方向を第２の方向である主走査方向、主走査方向に略直交する方向であって感光ドラムの回転方向を第１の方向である副走査方向とする。
【００１５】
［電子写真の原理とレーザ走査］
ディジタル複写機等の電子写真方式の画像形成装置では、画像信号に従いレーザを制御して、感光体に静電潜像を形成し、現像、転写、定着の工程を経て画像を形成する。光走査装置は、画像信号に従ってレーザ光を出射し、内部に有する回転多面鏡により出射されたレーザ光を偏向させて、感光体に照射し、感光体の表面に静電潜像を形成する。感光体に照射されたレーザ光は、回転多面鏡の回転により感光体の長手方向（以下、主走査方向という）に偏向走査される。また、感光体の回転により主走査方向と直交する方向（以下、副走査方向という）に走査が行われ、感光体上には２次元の潜像が形成される。また、回転多面鏡の回転による偏向において、ｆθレンズを介して感光体にレーザ光を照射することで、ｆθレンズによる光学補正が行われる。すなわち、ｆθレンズにより主走査方向における走査速度を均一にすることにより、主走査方向の倍率を一定にしている。図９（ａ）は、回転多面鏡に偏向されたレーザ光がｆθレンズを介して感光体に照射される様子を示した図である。図９（ａ）に示すように、レーザ光は、ｆθレンズを介することにより、感光体の主走査方向（図中、左右方向）の任意の位置で、回転多面鏡の回転角θに対して、感光体上において比例した走査距離Ｌだけ移動する。このときのレーザ光による走査速度ｖ（ｓ）は、一定である。
【００１６】
［ｆθ特性の残差補正］
しかしながら、実際のｆθレンズは製造バラツキなどの誤差を有し、ｆθレンズによる光学補正を行っても残る走査特性の僅かな残差は、画像処理による主走査方向の倍率補正処理によって補正される。例えば、１画素を主走査方向に分割した単位（以下、画素片）で各画素を扱い、各画素の階調をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変換する方式がある（例えば、特許文献１参照）。この方式は、ＰＷＭ変換された画像データを画素片の単位の高い周波数で補間処理して画質劣化を抑える方式である。補間処理により画素片を挿入、抜き出しする箇所（以下、挿抜箇所）は、一定の倍率であれば主走査方向の中で略一定周期で発生する。画素片の挿抜箇所の周期とＰＷＭ周期との干渉によるモアレを防止するため、挿抜位置を制御して局所的な濃淡の発生を低減している。
【００１７】
［光学系の簡易化］
一方、低コストを追及してｆθレンズを使わない光学構成として、倍率補正を全て電気的な補正により行う方式が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような方式では、主走査方向を所定のエリアに分割して、エリア毎の倍率に従い、クロック周波数を変調して倍率補正を行う。ｆθレンズを用いない光学構成で、ＰＷＭ信号を倍率制御する構成により低コストの光学系を実現できる。
【００１８】
［倍率補正の特性］
ｆθレンズで光学補正しているシステムでの主走査方向の倍率補正は、数％程度の振れ幅である。図１０（ａ）は、ｆθレンズを用いた場合の、解像度６００ｄｐｉでＡ４サイズの短手方向を走査した場合の倍率補正を示すグラフである。図１０（ａ）において、横軸は主走査方向の画素位置（図中、主走査位置と表示）（約−２４８０〜＋２４８０画素）を示しており、縦軸は補正倍率を示している。ここでは、横軸は、解像度６００ｄｐｉの場合の感光ドラムの画素数で示しており、感光ドラムの中央を０画素目として、図中左側の画素を−２４８０画素〜０画素、図中左側の画素を０画素〜＋２４８０画素としている。図１０（ａ）に示すように、主走査方向の倍率補正は、主走査方向の端部において５％程度である。
【００１９】
一方、図９（ｂ）は、ｆθレンズが設けられていない構成のシステムである。図９（ｂ）において、回転多面鏡から感光ドラム中央までレーザ光の走査半径をＲとすると、感光ドラム中央から角度θだけ離れた位置の回転多面鏡からの走査半径Ｒｓは、次の（式１）により表すことができる。
Ｒｓ＝Ｒ×（１／ｃｏｓθ）・・・（式１）
【００２０】
式１より、感光ドラムの端部ほど走査半径Ｒｓが大きくなる。レーザ光を回転多面鏡により偏向走査するシステムにおいて、レーザ光による走査速度ｖ（θ）は、走査半径に比例する。したがって、感光ドラムの中央付近のレーザ光の走査速度ｖ（θ）は遅く、感光ドラムの端部付近ではレーザ光の走査速度ｖ（θ）は速くなる。そのため、レーザ光を出射する光源に入力する画像データを、感光ドラムの端部ほど縮小（又は感光ドラムの中央部ほど拡大）することで、主走査方向に均等な解像度に補正することができる。例えば、解像度６００ｄｐｉで、Ａ４サイズの短手方向を走査して、感光ドラムの中央を０画素目としたとき、約−２４８０〜＋２４８０画素の範囲を走査する。このときの回転多面鏡の回転角の振れ幅θを−４０°＜θ＜４０°となるシステムにおける主走査方向の倍率補正特性を示したグラフが、図１０（ｂ）である。図１０（ｂ）において、横軸及び横軸は図１０（ａ）と同様に、それぞれ主走査位置（約−２４８０〜＋２４８０画素）、補正倍率を示している。図１０（ｂ）の倍率補正特性に示すように、感光ドラムの端部（補正倍率０．７７）を基準にすると、感光ドラムの中央（補正倍率１）は＋３０％という大きな倍率差になっている。更に、この場合、レーザ光量の主走査方向の特性も同様で、感光ドラムの中央と端部では３０％程度の差があり、光量補正も必要となる。
【００２１】
［光量補正（その１）］
光量補正の従来技術について、図を用いて説明する。図９（ｃ）は、光量補正の仕組みをブロック図で示した図である。図９（ｃ）において、ＰＷＭ変換部４０１は、画像信号を入力し、画像信号で表された画像の濃度（濃度値）に基づいて、１画素内のレーザ発光時間の比率（ＰＷＭ信号のＯＮパルス幅）を制御する（パルス幅制御）。レーザドライバ４０２は、ＰＷＭ変換部４０１から出力されたＰＷＭ信号のＯＮパルス幅に応じてレーザ４０３を駆動して、点灯制御を行う。このとき、光量プロファイル４０５は、感光ドラムの主走査位置ごとの補正光量ゲインを示す光量プロファイル・データに基づいて、レーザドライバ４０２の電流を制御することで、光量の振幅制御を行い、光量補正を行う。なお、倍率プロファイル４０４は、光量プロファイル４０５の光量プロファイル・データとは独立に用意した、感光ドラムの主走査位置ごとの倍率プロファイル・データの画像の倍率情報に基づいて、１画素の周期を調節して画像の倍率を制御する。なお、この光量補正の方式は、光量プロファイル用のメモリやレーザドライバに振幅制御信号を伝えるためのＤ／Ａ変換器が必要となるため、コストアップとなる。
【００２２】
［倍率補正］
次に、倍率補正の方式について説明する。上述した図９（ｃ）のＰＷＭ変換部４０１では、１画素の周期より高い周波数のクロック信号により、画像信号の１画素を複数の画素片に分割する。そして、画素片ごとにレーザドライバ４０２にてレーザ４０３をオン／オフするように、１画素のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御を行う。この画素片について、倍率プロファイル４０４から感光ドラムの主走査位置ごとの画像の倍率情報に基づいて、１画素あたりの画素片の数を増減して倍率補正する。図１１（ａ）は、感光ドラムの主走査位置における１画素の画素倍率を示した図である。図１１（ａ）において、横軸は感光ドラムの主走査位置を示しており、画素を示す図は、画素の主走査位置と、１画素あたり画素片の数（分割数）を示している。感光ドラムの主走査方向の両側の端部では、１画素あたりの画素片の数は２４であるが、中央部では１画素あたりの画素片の数は３２であり、中央部の画素片の数を増やし、逆に端部の画素片の数を減らしている。
【００２３】
［光量補正（その２）］
ｆθレンズが設けられていない構成のシステムでは、走査像高に応じてレーザ光の走査速度が異なるため、倍率補正が必要となり、露光面の単位面積当たりのレーザ光量もレーザ光の走査速度に応じて異なるため、レーザ光の光量補正が必要になる。図１１（ｂ）、（ｃ）は、画像信号の階調と、レーザを点灯する画素片の数の対応関係を示すグラフであり、横軸は入力階調（画像信号の階調）を示し、縦軸はレーザを点灯する画素片の数（パルス幅）を示している。図１１（ｂ）のグラフは、図１１（ａ）に示す感光ドラムの中央部の１画素あたり３２画素片の画素における入力階調とＰＷＭ信号のＯＮパルスの数との関係を示している。一方、図１１（ｃ）のグラフは、図１１（ａ）に示す感光ドラムの端部の１画素あたり２４画素片の画素における入力階調とＰＷＭ信号のＯＮパルスの数との関係を示している。図１１（ｃ）では、入力階調の最大値１５に対して、レーザがオンされる１画素のＯＮパルス幅は２４（２４画素片）となり、走査時間の１００％がＯＮのデューティーのＰＷＭ信号で、レーザ４０３が点灯される制御を示している。また、入力階調０〜１４に対しても、それぞれ、レーザ４０３がオンされる１画素のパルス幅が定義されており、ＰＷＭ信号による階調制御が行われる。一方、図１１（ｂ）についても、図１１（ｃ）の２４画素片の場合のように、入力階調に対するＯＮパルス幅の特性を図１１（ｃ）と同一にすることで、１画素の単位面積当たりの露光時間、すなわちＰＷＭ信号のＯＮパルス時間を同一にすることが可能となる。
【００２４】
以上、説明したように倍率補正により１画素の画素片数が変わった場合でも、倍率に応じて、入力階調に対するレーザを点灯するパルス数の特性を適切に制御すれば、入力階調に対するＰＷＭ制御を行いつつ、光量補正も行うことができる。
【００２５】
［ｆθレンジを使用しない構成での課題］
ｆθレンズを使用しない光走査装置では、レーザ光が照射される感光体の主走査位置により、レーザ光の走査速度が大きく異なる。（式１）に基づいて計算した倍率と光量の増減を一定にするために、補正倍率と光量ゲインの特性が決まる。図１２（ａ）は、主走査位置に応じた補正倍率と光量ゲイン（一点鎖線で表示）を示すグラフである。実線で表示した補正倍率は、主走査位置の中央（主走査位置が０）では１倍で、主走査位置が端部に向かう方向に減少し、主走査位置の両端部では、補正倍率は０．７７倍となっている。一方、光量ゲインは、主走査位置の両端部では１となり、主走査位置の中央（主走査位置が０）では０．７７となっている。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の特性グラフを、補正倍率を横軸、光量ゲインを縦軸にとったグラフで表したものであり、補正倍率と光量ゲインが反比例の関係にあり、１対１の対応関係にあることがわかる。
【００２６】
しかしながら、実際の光量分布特性では、光学系の光量が主走査位置の端部で低下する端部落ちなどの現象も生じることがある。図１３は、光量の端部落ちの特性の一例を示すグラフである。図１３では、主走査位置の中央に対して、図中左側の主走査位置が−２４８０画素〜０画素の光量分布と、図中右側の主走査位置が０画素〜２４８０画素の光量分布とが、非対称の光量分布となっている。図１３に示す特性に基づいて、補正光量ゲイン特性をグラフにしたのが、図１４（ｃ）である。図１４（ｃ）では、光量補正はＰＷＭ変換で行うため減衰方向の制御となる。そこで、主走査位置が＋２４８０画素の位置の補正光量を１として正規化すると、補正光量特性は、図１４（ａ）のようになる。図１４（ａ）のグラフは、光量の端部落ちした場合の右端部の補正光量が、点線で示す端部落ちのない場合の補正光量特性から乖離していることを示している。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の特性グラフを、補正倍率を横軸、補正光量を縦軸にとったグラフで表したものである。図１４（ｂ）のグラフでは、端部に対応する補正倍率０．８以下の付近で左右の光量ゲイン（補正光量）が乖離しており、図１３の光量の端部落ちの特性では、補正倍率と光量ゲインが１対１でなく、１対２の対応関係にあることがわかる。したがって、倍率に対応付けた入力階調とＰＷＭのパルス幅を対応させたグラフを調整する光量補正では、主走査位置の端部の正確な光量補正ができないという課題がある。
【実施例１】
【００２７】
［画像形成装置全体の構成］
図１（ａ）は、複数色のトナーを用いて画像形成を行うデジタルフルカラープリンタ（カラー画像形成装置）の概略断面図である。図１（ａ）を用いて実施例１の画像形成装置１００について説明する。画像形成装置１００には色別に画像を形成する４つの画像形成部（画像形成手段）１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋ（破線部）が備えられている。画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて画像形成を行う。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表しており、以下、特定の色について説明する場合を除き、添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省略する。
【００２８】
画像形成部１０１には感光体である感光ドラム１０２が備えられている。感光ドラム１０２の周りには、帯電装置１０３、露光手段である光走査装置１０４、現像装置１０５がそれぞれ設けられている。また、感光ドラム１０２の周りには、クリーニング装置１０６が配置されている。感光ドラム１０２の下方には無端ベルト状の中間転写ベルト１０７が配置されている。中間転写ベルト１０７は、駆動ローラ１０８と従動ローラ１０９、１１０とに張架され、画像形成中は図中の矢印Ｂ方向（時計回り方向）に回転する。また、中間転写ベルト１０７（中間転写体）を介して、感光ドラム１０２に対向する位置には、一次転写装置１１１が設けられている。また、本実施例の画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０７上のトナー像を記録媒体である用紙Ｓに転写するための二次転写装置１１２、用紙Ｓ上のトナー像を定着するための定着装置１１３を備える。
【００２９】
画像形成装置１００の帯電工程から現像工程までの画像形成プロセスを説明する。各画像形成部１０１における画像形成プロセスは同一であるため、画像形成部１０１Ｙを例にして画像形成プロセスを説明し、画像形成部１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋにおける画像形成プロセスについては説明を省略する。画像形成部１０１Ｙの帯電装置１０３Ｙにより、図中矢印方向（反時計回り方向）に回転駆動される感光ドラム１０２Ｙを帯電する。帯電された感光ドラム１０２Ｙは、光走査装置１０４Ｙから出射される一点鎖線で示すレーザ光によって露光される。これにより、回転する感光ドラム１０２Ｙ上（感光体上）に静電潜像が形成される。感光ドラム１０２Ｙ上に形成された静電潜像は、現像装置１０５Ｙによってイエローのトナー像として現像される。画像形成部１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋでも、同様の工程が行われる。
【００３０】
転写工程以降の画像形成プロセスについて説明する。転写電圧が印加された一次転写装置１１１は、画像形成部１０１の感光ドラム１０２上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を、中間転写ベルト１０７に転写する。これにより、中間転写ベルト１０７上で各色のトナー像が重ね合わされる。すなわち、中間転写ベルト１０７に４色のトナー像が転写される（一次転写）。中間転写ベルト１０７上に転写された４色のトナー像は、二次転写装置１１２により、手差し給送カセット１１４又は給紙カセット１１５から二次転写部に搬送されてきた用紙Ｓ上に転写される（二次転写）。そして、用紙Ｓ上の未定着のトナー像は定着装置１１３で加熱定着され、用紙Ｓ上にフルカラー画像が得られる。画像が形成された用紙Ｓは排紙部１１６に排紙される。
【００３１】
［感光ドラムと光走査装置］
図１（ｂ）に、感光ドラム１０２、光走査装置１０４、及び、光走査装置１０４の制御部の構成を示す。光走査装置１０４は、マルチビームレーザ光源（以下、レーザ光源）２０１と、コリメータレンズ２０２と、シリンドリカルレンズ２０３と、偏向手段である回転多面鏡２０４とを備える。レーザ光源２０１は、複数の発光素子によりレーザ光（光ビーム）を発生するマルチビームレーザ光源である。コリメータレンズ２０２は、レーザ光を平行光に整形する。シリンドリカルレンズ２０３は、コリメータレンズ２０２を通過したレーザ光を副走査方向へ集光する。なお、本実施例ではレーザ光源２０１は複数のビームを配列したマルチビーム光源を例にして記載するが、単一の光源を用いた場合も同様に動作させるものとする。レーザ光源２０１は、マルチビームレーザ駆動回路（以下、単に駆動部）３０４によって駆動される。回転多面鏡２０４は、回転動作するモータ部とモータ軸に取り付けられた反射ミラーからなる。本実施例では回転多面鏡２０４のミラー面は５面であるが、他の面数でもよい。以下、回転多面鏡２０４の反射ミラーの面を、ミラー面という。回転多面鏡２０４は、回転多面鏡駆動部（以下、駆動部）３０５によって駆動される。また、光走査装置１０４は、種々の情報が格納された記憶手段であるメモリ３０２を有する。
【００３２】
更に、光走査装置１０４は、回転多面鏡２０４によって偏向されたレーザ光を検知し、レーザ光を検知したことに応じて水平同期信号（以下、ＢＤ信号）を出力する信号生成手段であるＢｅａｍ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ２０７（以下、ＢＤ２０７）を備える。光走査装置１０４から出射したレーザ光は、感光ドラム１０２上を走査する。レーザ光が感光ドラム１０２の回転軸に対して平行に走査されるように、光走査装置１０４と感光ドラム１０２の位置決めがなされている。光走査装置１０４は、回転多面鏡２０４のミラー面が感光ドラム１０２上を一回走査する度に、マルチビームレーザの光ビームのスポットを主走査方
向に走査させ、レーザ素子数分の走査ラインを同時に形成する。
【００３３】
次に、光走査装置１０４の制御部（ＣＰＵ３０３）について説明する。ＣＰＵ３０３には、画像データを生成する不図示のコントローラから画像データが入力され、ＢＤ２０７、メモリ３０２、駆動部３０４、駆動部３０５が接続されている。
【００３４】
［回転多面鏡の制御］
ＣＰＵ３０３は、ＢＤ２０７から出力されるＢＤ信号に基づいて走査ラインの書き出し位置の検知と、ＢＤ信号の時間間隔をカウントする。これにより、ＣＰＵ３０３は、回転多面鏡２０４の回転速度を検知し、回転多面鏡２０４が所定の回転速度となるように駆動部３０５に加速減速を指示する。駆動部３０５は、入力された加速減速信号に対応して、回転多面鏡２０４のモータ部に駆動電流を供給し、モータを駆動する。
【００３５】
［画像データの制御］
また、ＣＰＵ３０３は、不図示のコントローラから入力された画像データをＰＷＭ信号に変換する。画像データは各画素の濃度を示す多値のビットパターン（例えば、４ｂｉｔ以上の階調データ）である。ＰＷＭ信号は、この階調データをＰＷＭデータに変換し、変換したＰＷＭデータに基づいて生成される信号である。ＰＷＭ信号は、階調データを後述する表１に示す変換テーブルなどの階調特性に基づいて得られる複数のビットデータを含むビットパターンである。図２は、ＣＰＵ３０３が階調データに基づいてＰＷＭ信号を生成する際の流れを説明するブロック図である。コントローラから入力された階調データは、生成手段であるＰＷＭ変換部７０１によりＰＷＭデータに変換され、ＰＷＭデータはパラレル／シリアル変換部７０２に出力される。そして、ＰＷＭデータはパラレル／シリアル変換部７０２によりシリアル出力されることによってＰＷＭ信号として駆動部３０４に出力される。
【００３６】
ＢＤ２０７からＢＤ信号が出力される毎にリセットされる主走査カウンタ７０３は、画素毎に主走査方向の位置（ｘ）をカウントし、カウント値をプロファイル演算部７０７に出力する。演算手段であるプロファイル演算部７０７は、次のような演算を行い、演算した値を画素サイズ演算部７０８に出力する。すなわち、主走査カウンタ７０３のカウント値が示す主走査方向の位置（以下、主走査位置という）ｘに対して、予め設定した関数（例えば２次関数）に従い、理想の分割数である画素サイズの理想値Ｓｒ（ｘ）を演算して画素サイズ演算部７０８に出力する。本実施例では、１画素の分割数が２４のときの画素サイズを基準の画素サイズの理想値である１として、画素サイズの理想値Ｓｒ（ｘ）を決めている。すなわち、本実施例では、画素サイズの理想値Ｓｒ（ｘ）は、１（＝２４／２４）から１．３３・・・（＝３２／２４）の間の値となる。Ｓｒ（ｘ）は、予め設定した関数（例えば２次関数）で表される。ただし、本実施例において、主走査方向の１ラインには７２００画素が含まれており、中央が３６００である。
【００３７】
決定手段である画素サイズ演算部７０８は、次のような演算を行い、演算した値を階調特性セレクタ７０６に出力する。すなわち、プロファイル演算部７０７から入力された画素サイズの理想値Ｓｒ（ｘ）に応じて、後述するフィードバック制御による演算により求めた画素サイズＳ（ｘ）を階調特性セレクタ７０６（７０６ａ、７０６ｂ）に出力する。本実施例では、画素サイズＳ（ｘ）は２４〜３２の複数の画素サイズＳ（ｘ）があり、複数の画素サイズＳ（ｘ）に対応した複数の階調特性１〜Ｎ（Ｎ＝９）（以下、階調特性グループ７０５ともいう）を対応付ける。例えば、１画素の分割数である画素サイズＳ（ｘ）が２４である場合は階調特性１、画素サイズＳ（ｘ）が２５である場合は階調特性２、以降、画素サイズＳ（ｘ）を＋１する毎に、階調特性の番号に＋１した階調特性を対応付けている。階調特性グループ７０５については後述する。
【００３８】
なお、本実施例では、図１１（ａ）に示すように、横軸の主走査方向の両側の端部では１画素を２４分割、中央は１画素を３２分割した画素片で、画素を示している。主走査方向の端部から中央までの間の画素は、光学系の特性に合わせて、１画素あたりの分割数を変化させて設定する。なお、図１１（ａ）では、見やすくするため分割数を簡略化している。
【００３９】
［階調特性］
本実施例の階調特性グループ７０５とは、１画素の階調データをＰＷＭデータに変換するためのプロファイル・データであって、そのプロファイル・データは、テーブル又は関数等で実現できる。本実施例では、変換条件である階調特性を表１、２に示すビットパターンのテーブルで表現している。表１、２の各表において、最も左側の列（第１列）は、１画素の階調データ（４ビットで表現される）を示し、第１行の３１〜０は、ＰＷＭデータが設定される３２ビット・レジスタのビット配置を示している。表中の１／０は、該当するＰＷＭデータで制御されるレーザ光源２０１のＯＮ／ＯＦＦを示す。表１、２に示すＰＷＭデータは、第１行のビット番号の０の列から始まって小さい順にＰＷＭ信号に変換される。表１は、１画素の分割数が３２の場合のプロファイルを示すテーブルで、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ入力の階調データが最大の１５のとき、ＰＷＭデータがＯＮ（１）の画素片数が３２、２４、２３の一例を示している。また、表２は、１画素の分割数が２４の場合のプロファイルを示すテーブルで、（ａ）、（ｂ）は、それぞれ入力の階調データが最大の１５のとき、ＰＷＭデータがＯＮ（１）の画素片数が２４、２３の一例を示している。表２において、グレーアウトしたビット２４〜３１の列は、分割数が２４の場合には、パラレル／シリアル変換部７０２で、ＰＷＭ信号に変換されないデータを示している。
【００４０】
【表１】
2020175579.tif 000003
【００４１】
【表２】
2020175579.tif 000004
【００４２】
本実施例では、階調特性グループを主走査位置が主走査方向の中央の０画素を境にして、２つのグループに分けている。１つは、図１４（ａ）に示す、第１の領域である０画素よりも主走査位置が主走査方向の左側（主走査方向の上流側）、すなわち−２４８０画素〜０画素の階調特性に対応する階調特性グループ（Ｌ）（以下、階調特性グループ７０５ａという）である。もう１つは、図１４（ａ）に示す、第２の領域である０画素よりも主走査位置が主走査方向の右側（主走査方向の下流側）、すなわち、０画素から２４８０画素の階調特性に対応する階調特性グループ（Ｒ）（以下、階調特性グループ７０５ｂという）である。また、階調特性グループ（Ｌ）（階調特性グループ７０５ａ）に含まれる、画素サイズに応じた階調特性１〜階調特性Ｎを階調特性１ａ〜階調特性Ｎａとする。同様に、階調特性グループ（Ｒ）（階調特性グループ７０５ｂ）に含まれる、画素サイズに応じた階調特性１〜階調特性Ｎを階調特性１ｂ〜階調特性Ｎｂとする。
【００４３】
階調特性グループ７０５ａにおける階調特性９ａのテーブルを表１（ｃ）に示す。階調特性９ａの画素サイズは３２であり、主走査位置は図１４（ａ）の主走査方向の中央の±０の画素０の位置に相当する。図１４（ａ）において、主走査位置が±０における光量ゲイン補正量は７１．９％となっている。このため、画素サイズ３２の場合には、補正量７１．９％となるＰＷＭデータが１（ＯＮ）となるＯＮパルス幅は、２３画素片（≒３２画素片×０．７１９）となる。すなわち、入力の階調データが最大の１５のときには、ＰＷＭ信号のＯＮパルス幅は２３画素片となる。そのため、図１１（ｂ）の２３で示した特性（菱形でプロットしたグラフ）が入力された階調データに対する特性となる。このときの特性テーブルが表１（ｃ）となる。
【００４４】
階調特性グループ７０５ａにおける階調特性１ａのテーブルを表２（ｂ）に示す。階調特性１ａの画素サイズは２４であり、主走査位置は図１４（ａ）の主走査方向の端部である、−２４８０画素の位置に相当する。図１４（ａ）において、主走査位置が−２４８０における光量ゲイン補正量は９５％となっている。このため、画素サイズ２４の場合には、補正量９５％となるＰＷＭデータのＯＮパルス幅は２３画素片（≒２４画素片×０．９５）となる。すなわち、入力の階調データが最大の１５のときには、ＰＷＭ信号のＯＮパルス幅は２３画素片となる。そのため、図１１（ｃ）の２３で示した特性（菱形でプロットしたグラフ）が入力された階調データに対する特性となる。この特性テーブルが表２（ｂ）となる。
【００４５】
階調特性グループ７０５ｂにおける階調特性１ｂのテーブルを表２（ａ）に示す。階調特性１ｂの画素サイズは２４であり、主走査位置は図１４（ａ）の主走査方向の端部である、＋２４８０画素の位置に相当する。図１４（ａ）において、主走査位置＋２４８０の光量ゲイン補正量は１００％となっている。このため、画素サイズ２４の場合には、補正量１００％となるＰＷＭデータのＯＮパルス幅は２４画素片（＝２４画素片×１）となる。すなわち、入力の階調データが最大の１５のときには、ＰＷＭ信号のＯＮパルス幅は２４画素片となる。そのため、図１１（ｃ）の２４で示した特性（四角形でプロットしたグラフ）が入力された階調データに対する特性となる。この特性テーブルが表２（ａ）となる。
【００４６】
領域判定部７１０は、主走査カウンタ７０３から入力される画素カウント値に基づいて、次の処理を行う。すなわち、領域判定部７１０は、主走査方向の中央に対して、左の領域（−２４８０画素〜０画素が含まれる領域）ならば０、右の領域（０画素〜２４８０画素が含まれる領域）ならば１を、バンク・セレクタ７０９に出力する。選択手段であるバンク・セレクタ７０９は、領域判定部７１０からの出力が０（左の領域の選択）の場合には、階調特性セレクタ７０６ａから出力される階調特性グループ７０５ａを選択し、ＰＷＭ変換部７０１に出力する。一方、バンク・セレクタ７０９は、領域判定部７１０からの出力が１（右の領域の選択）の場合には、階調特性セレクタ７０６ｂから出力される階調特性グループ７０５ｂを選択し、ＰＷＭ変換部７０１に出力する。
【００４７】
ＰＷＭ変換部７０１は、画素毎の階調に応じてバンク・セレクタ７０９から画素毎に選択された階調特性グループ７０５（７０５ａ又は７０５ｂ）（テーブル）に従い、階調に応じたデータ（ＰＷＭデータ）をパラレル／シリアル変換部７０２に出力する。ＰＷＭデータは、上述した、０と１とで表されたビットパターンデータである。パラレル／シリアル変換部７０２は、ＰＷＭ変換部７０１から入力されたビットパターンデータに含まれるビットデータをクロック信号に応じて１ビットずつシリアル出力する。これにより、ビットデータをシリアル信号に変換し、当該シリアル信号をＰＷＭ信号として駆動部３０４へ出力する。
【００４８】
なお、本実施例において、プロファイル演算部７０７のプロファイル・データや、階調特性グループ７０５ａ、７０５ｂは、不図示のハードディスクに格納されている。ＣＰＵ３０３は、起動時にハードディスクから読み出した階調特性グループ７０５ａ、７０５ｂをメモリ３０２にコピーして、画像処理時はメモリ３０２にアクセスして高速処理できるよう制御している。
【００４９】
［画素サイズＳ（ｘ）の決定処理］
次に、画素サイズ演算部７０８の動作を、図３を用いて説明する。画素サイズ演算部７０８は、画素毎に目標となる画素サイズの理想値である（式２）で表されるＳｒ（ｘ）が入力されると、次のように動作する。画素サイズ演算部７０８は、主走査方向における前の位置の画素から繰り越された、後述する遅延部８０６からの出力である量子化誤差を、減算器８０１により理想値Ｓｒ（ｘ）から減算した値Ｓａ（ｘ）を量子化部８０２に出力する。ここで、現在の画素の主走査位置をｘ、以前の画素（主走査方向における１つ前の画素）の主走査位置をｘ−１とする。量子化部８０２は、（式２）の条件を満たすｎを求め、求めたｎを画素サイズＳ（ｘ）として出力する。
【数１】
2020175579.tif 000005
【００５０】
閾値テーブル８０３は、基準となる分割数Ｄｂａｓｅを元に（式２）で用いる閾値を量子化部８０２と後述する逆量子化部８０４に出力する。また、逆量子化部８０４には、量子化部８０２から画素サイズＳ（ｘ）も入力されている。例えば、本実施例では、基本となる分割数Ｄｂａｓｅ＝２４としている。逆量子化部８０４は、閾値テーブル８０３から入力された閾値１／Ｄｂａｓｅ（＝１／２４）を、量子化部８０２から入力された画素サイズＳ（ｘ）に乗算して逆量子化し（Ｓ（ｘ）×１／Ｄｂａｓｅ）、減算器８０５に出力する。ここで、画素サイズの理想値Ｓｒ（ｘ）は画素サイズＳ（ｘ）が２４のときを１とする値であるのに対して、画素サイズＳは１画素の分割数（例えば２４）であり、スケールが異なるため、逆量子化部８０４はスケールをあわせる処理を行っているともいえる。
【００５１】
減算器８０５は、逆量子化部８０４から入力された値（Ｓ（ｘ）×１／Ｄｂａｓｅ）から画素サイズの理想値Ｓｒ（ｘ）を減じ（（Ｓ（ｘ）×１／Ｄｂａｓｅ）−Ｓｒ（ｘ））、量子化における誤差の成分（量子化誤差）を遅延部８０６に出力する。遅延部８０６は、１画素分だけ遅延して減算器８０１を介して、次の画素サイズの理想値Ｓｒ（ｘ＋１）に量子化誤差をフィードバックする。以上のフィードバック処理を繰り返しながら、画素サイズ演算部７０８は、画素サイズＳ（ｘ）を画素の分割数に相当する整数として階調特性セレクタ７０６ａ、７０６ｂに出力する。なお、本実施例では、１ライン中の主走査方向における先頭の画素の量子化による誤差は０である。また、本実施例では、１画素毎に１つ前の画素の量子化誤差をフィードバックしているが、２画素毎、３画素毎等に量子化誤差をフィードバックする構成でもよい。更に、１ラインの中で、ランダムな画素数毎にフィードバックする構成でもよい。
【００５２】
画素サイズ演算部７０８の主走査方向における全体の出力結果を図４（ａ）に示す。図４（ａ）の横軸は主走査位置（ｘ）を示し、縦軸は画素サイズ演算部７０８が各主走査位置ｘに対応して出力した画素サイズＳ（ｘ）を示す。図４（ａ）では、主走査方向の両端部では２４分割、中央部では３２分割で、フィードバック制御によりそれぞれ２種類の画素サイズを行き来している様子を示している。すなわち、主走査方向の両端部では、画素サイズＳ（ｘ）＝２４と画素サイズＳ（ｘ）＝２５のいずれかが選択され、所定の画素の範囲で、画素サイズの平均値が画素サイズの理想値Ｓｒ（ｘ）となるように制御されている。
【００５３】
また、主走査方向の０番目の画素から１００番目の画素までの先頭側の画素に対応して画素サイズ演算部７０８から出力された画素サイズＳ（ｘ）の出力の変化を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）に示すように、主走査方向の位置０から位置１００までの画素については、画素サイズＳ（ｘ）が２４と２５を行き来していることがわかる。更に、画素の主走査位置ｘが大きくなるほど画素サイズＳ（ｘ）＝２５が出力される頻度が増えており、言い換えれば画素サイズＳ（ｘ）＝２４が出力される頻度が減っており、画素サイズＳ（ｘ）が２４から２５へ移行していることもわかる。以上の画素サイズ制御により、減算器８０５で目標値Ｓｒ（ｘ）と量子化したデータを比較して量子化誤差を算出する。そして、減算器８０１で次の画素の画素サイズＳ（ｘ）を算出するときに前回までの量子化誤差を組み込むことで、複数の画素で目標の画素サイズに達するように構成している。
【００５４】
（プロファイル演算）
次に、プロファイル演算部７０７の動作について説明する。図５は、プロファイル演算部の処理を示すフローチャートである。図５に示す処理は、ＢＤ２０７よりＢＤ信号が出力されると起動され、ＣＰＵ３０３により実行される。ステップ（以下、Ｓという）１４０１では、ＣＰＵ３０３は、主走査カウンタ７０３のカウント値が所定値Ｔｈ以上かどうか判断する。ＣＰＵ３０３は、主走査カウンタ７０３のカウント値が所定値Ｔｈ以上であると判断した場合には、処理をＳ１４０２に進め、主走査カウンタ７０３のカウント値が所定値Ｔｈ未満の場合には、処理をＳ１４０１に戻す。ここで、所定値Ｔｈは、主走査位置が−２４８０画素の位置を指す。Ｓ１４０２では、ＣＰＵ３０３は、主走査方向のカウンタを初期化する（ｘ＝−２４８０）。Ｓ１４０３では、ＣＰＵ３０３は、主走査方向のカウンタのカウント値に対応する理想プロファイル演算を行う。ここでは、ＣＰＵ３０３はメモリ３０２からロードした図１０（ｂ）に示す補正倍率の特性図と、主走査カウンタ７０３のカウント値とに基づいて、主走査カウンタ７０３のカウント値に対応する各主走査位置の理想的な倍率補正量である倍率Ｍ（ｘ）を取得する。そして、ＣＰＵ３０３は、取得した倍率Ｍ（ｘ）を前述した画素サイズ演算部７０８に出力する。Ｓ１４０４では、ＣＰＵ３０３は、主走査方向のカウンタのカウンタ値ｘをインクリメントする（ｘ＝ｘ＋１）。Ｓ１４０５では、ＣＰＵ３０３は、主走査方向のカウンタのカウンタ値ｘが所定値、すなわち２４８０に達しているかどうか、すなわち主走査方向の処理が終了したかどうか判断する。ＣＰＵ３０３は、主走査方向の処理が終了したと判断した場合にはプロファイル演算の処理を終了し、主走査方向の処理が終了していないと判断した場合には、処理をＳ１４０３に戻す。
【００５５】
上述したように、本実施例では、主走査位置の補正倍率に対応付けた階調データとパルス幅との特性を、主走査位置が属する領域も判別してもう一つの異なる特性に切り替えてＰＷＭ変換を行う。それにより、光量補正用の階調特性テーブルを保持するためのメモリ量や、レーザドライバの光量制御に光量情報を伝えるためのＤ／Ａ変換素子などを用いずに光量補正ができ、低コストで光量ムラのない画像形成装置を提供することができる。
【００５６】
以上説明したように、本実施例によれば、ｆθレンズを使わない構成において、主走査位置に応じた光量補正を精度よく行うことができる。
【実施例２】
【００５７】
実施例１では、図１４（ａ）に示す端部の光量落ちの特性に対応するため、階調特性主走査方向の−２４８０画素〜０画素、０画素〜２４８０画素に対応する画素サイズに応じた階調特性テーブルを設けた例について説明した。実施例２では、図１４（ａ）に示す端部の光量落ちの特性に対応しつつ、メモリ量を削減する実施例について説明する。
【００５８】
［画像データの制御］
図６は、ＣＰＵ３０３が階調データに基づいてＰＷＭ信号を生成する際の流れを説明する本実施例のブロック図である。実施例１の図２では、階調特性セレクタ７０６ｂには、階調特性グループ７０５ｂに属する階調特性１ｂ〜Ｎｂが入力されていた。一方、本実施例の図６では、階調特性セレクタ７０６ｂには、階調特性グループ７０５ｂに属する階調特性１ｂ〜Ｍｂと、階調特性グループ７０５ａに属する階調特性（Ｍ＋１）ａ〜Ｎａが入力される点が、実施例１とは異なる。なお、ＭとＮの関係は、Ｍ＜Ｎであり、本実施例ではＭ＝５、Ｎ＝９としている。その他の構成については、実施例１の図２と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００５９】
図６において、バンク・セレクタ７０９は、画素の主走査位置が−２４８０〜±０までは、階調特性セレクタ７０６ａから入力される、画素サイズに応じた階調特性グループ７０５ａの階調特性１ａ〜階調特性Ｎａが順次選択される。次に画素の主走査位置が±０〜＋２４８０では、階調特性セレクタ７０６ｂから入力される、画素サイズに応じた階調特性グループ７０５ｂの階調特性１ｂ〜階調特性Ｍｂと、階調特性グループ７０５ａの階調特性（Ｍ＋１）ａ〜階調特性Ｎａとが順次選択される。すなわち、画素サイズ２９（Ｍ＝５に対応）〜３２（Ｎ＝９に対応）に対しては、階調特性グループ７０５ａに属する、同一の階調特性テーブルが用いられる。一方、画素サイズ２４〜２８に対しては、画素の主走査位置に対応する階調特性グループ７０５ａ、７０５ｂに属する階調特性テーブルが用いられる。これは、図１４（ａ）に示す光学系の端部落ちによる光量ムラは、画素サイズ２４〜２８である端部の画素の主走査位置−２４８０〜−１１８０、及び＋１１８０〜＋２４８０の範囲の光量が補正できれば十分であるためである。そして、画素の主走査位置が−１１８０〜０、及び０〜１１８０のプロファイル・データが同じ主走査位置の中央部の個別補正は不要であるため、補正を行うための階調特性テーブルを共通にすることができる。これにより、階調特性テーブルのためのレジスタやメモリ量を減らすことができ、ハードウェア規模を小さくでき、低コストの画像形成装置を提供することができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施例によれば、ｆθレンズを使わない構成において、主走査位置に応じた光量補正を精度よく行うことができる。
【実施例３】
【００６１】
実施例１、２では、図１４（ａ）に示す端部の光量落ちの特性に対応するための階調特性テーブルの構成について説明した。実施例３では、主走査位置が端部よりは中央部側の階調特性が中央部を挟んで異なる場合の階調特性テーブルの構成例について説明する。
【００６２】
［画像データの制御］
図７は、ＣＰＵ３０３が階調データに基づいてＰＷＭ信号を生成する際の流れを説明する本実施例のブロック図である。本実施例の図７は、実施例１の図２と比べて、オフセットレジスタ７１２と加算器７１１が追加されている点が異なる。その他の構成については、実施例１の図２と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００６３】
図７において、階調特性セレクタ７０６ａには、階調特性グループ７０５ａに属する階調特性１ａ〜Ｎａが入力され、画素サイズ演算部７０８から出力される画素サイズに応じた階調特性が選択され、バンク・セレクタ７０９に出力される。一方、階調特性セレクタ７０６ｂには、階調特性グループ７０５ｂに属する階調特性１ｂ〜階調特性Ｍｂが入力される。ただし、ＭとＮの関係は、Ｍ＜Ｎであり、本実施例ではＭ＝５、Ｎ＝９としている。加算器７１１は、画素サイズ演算部７０８から出力された画素サイズ（２４〜３２の値）に、オフセットレジスタ７１２に設定されたオフセット値を加算する。本実施例では、オフセットレジスタ７１２に設定された値は−４としている。その結果、階調特性セレクタ７０６ｂには、画素サイズ演算部７０８から出力された画素サイズ（２４〜３２の値）から（−４）加算した画素サイズ（２０〜２８）が、加算器７１１から入力される。階調特性グループ７０５ｂに属する階調特性１ｂ〜階調特性Ｍｂは、画素サイズが２４〜２８（＝２４＋５−１）に対応した階調特性である。したがって、階調特性セレクタ７０６ｂは、画素サイズ演算部７０８から出力された画素サイズ２８〜３２に対して、それぞれ階調特性１ｂ〜５ｂを選択する。一方、画素サイズ演算部７０８から出力された画素サイズ２４〜２７に対しては、階調特性テーブルがない。そのため、階調特性セレクタ７０６ｂは階調特性テーブルの選択はせず、バンク・セレクタ７０９は、階調特性セレクタ７０６ａの階調特性テーブルの選択を行う。
【００６４】
ここで、本実施例の補正倍率、補正光量（光量ゲイン）の特性を、図８（ａ）に示す。図８（ａ）において、横軸は画素の主走査位置（−２４８０〜２４８０）、左の縦軸は補正倍率、右の縦軸は補正光量（光量ゲイン）を示す。また、図中実線で示すグラフは補正倍率を示し、一点差線で示すグラフは本実施例の補正光量（光量ゲイン３）を示している。また、点線で示すグラフは、主走査位置０を中心に左右対称な場合の補正光量（光量ゲイン）を示している。一点鎖線のグラフが示すように、補正光量は、主走査位置０を中心に左右が非対称な特性を示しており、図中、枠線で囲まれた領域Ｒの部分が補正光量の特性が異なる部分である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す特性を、補正倍率を横軸、光量ゲイン（補正光量）を縦軸にとったグラフである。図８（ｂ）において、実線で示すグラフは、図８（ａ）の主走査位置が図中左側の領域（主走査位置が−２４８０〜０）の光量ゲイン（左）を示している。また、一点鎖線で示すグラフは、図８（ａ）の主走査位置が図中右側の領域（主走査位置が０〜２４８０）の光量ゲイン（右）を示している。図８（ｂ）に示すグラフでは、主走査位置の中央で右側の領域、左側の領域に分けてプロットすると、主走査位置の中央付近に対応する補正倍率０．８５〜１の付近で、左右の光量特性が乖離していることがわかる。その結果、図８（ａ）に示す特性グラフでは、補正倍率と光量ゲイン（補正光量）が１対１でなく、１対２の対応関係にあることがわかる。
【００６５】
そこで、本実施例では、図８（ａ）の点線の範囲、すなわち画素サイズが２８〜３２の領域Ｒでは階調特性グループ７０５ｂの階調特性テーブルを選択し、領域Ｒを除くその他の領域については、階調特性グループ７０５ａに属する階調特性テーブルを選択する。これにより、本実施例の領域Ｒでは、主走査位置の端部に対応する画素サイズが２４〜２７の範囲が選択されることはなく、階調特性テーブルの数を削減することができる。
【００６６】
以上説明したように、本実施例では、領域毎に全ての画素サイズの階調特性テーブルを備える必要がないので、階調特性テーブルのメモリやレジスタを削減することができ、ハードウェア規模を小さくでき、低コストの画像形成装置を提供することができる。なお、上述した実施例では、ｆθレンズを使用しない光学構成を有する光走査装置を例に説明したが、例えば精度の低いｆθレンズを使用する構成の光走査装置にも適用することは可能である。
【００６７】
以上説明したように、本実施例によれば、ｆθレンズを使わない構成において、主走査位置に応じた光量補正を精度よく行うことができる。
【００６８】
［その他の実施例］
上述した実施例では、主走査方向の領域を主走査位置の中央を境に左右２つの領域に分割した例について説明したが、例えば３つ以上の領域に分割して、領域毎に画素サイズに応じた階調特性テーブルを有するようにしてもよい。また、上述した実施例では画素サイズに従って階調特性テーブルを選択した後、主走査位置の領域に応じて階調特性テーブルを選択したが、画素サイズ、主走査位置の領域、階調テーブルへの入力濃度の選択の順序を問うものではなく、同時に選択してもよい。更に、ＰＷＭデータによる階調特性を表１、２のような各ビットにおけるＯＮ／ＯＦＦで表したが、階調特性をパルス幅の長さで表してもよい。
【００６９】
また、上述した実施例では、１画素あたりのＰＷＭデータは、露光区間をビットデータ列の中央より増していく中央成長型の例で示した。しかし、本発明のＰＷＭの信号波形は中央成長型の波形に限定されるものではない。図８（ｃ）、（ｄ）は、ＰＷＭデータを表すＰＷＭ信号の波形を示した図で、横軸が時間、縦軸は３２画素片に対応するＰＷＭ信号の振幅を示している。また、ＰＷＭ信号の波形に付した数字は、ＰＷＭ信号のハイ区間、又はロー区間の長さを画素片単位（画素片の数）で示したものである。例えば、表１（ｂ）の階調特性で入力階調が１５の場合には、図８（ｃ）の波形になる。これに対して、１画素内の露光区間を分散させたＰＷＭ信号の例が図８（ｄ）である。図８（ｄ）では、画素の端に露光区間を分割したＰＷＭ信号となっており、これにより露光区間が中央に集中するのを防ぐことができる。また、入力される階調データによって、１画素内の露光区間の集中、分散の度合いを変えてもよい。また、画素サイズの生成にあたって、乱数を利用して、主走査間の同位置の画素サイズが異なるように制御してもよい。
【００７０】
以上説明したように、本実施例によれば、ｆθレンズを使わない構成において、主走査位置に応じた光量補正を精度よく行うことができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０２    感光ドラム
３０４    駆動部
７０１    ＰＷＭ変換部
７０５    階調特性
７０７    プロファイル演算部
７０８    画素サイズ演算部
７０９    バンク・セレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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