(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
レーザ光を主走査方向の複数の区間に対して一定でない走査速度で走査することで、前記感光体に潜像を形成する光照射手段と、
前記主走査方向のいずれの区間に対応するレーザ光であるかに応じて、レーザ光の発光間隔を補正する間隔補正手段と、
前記感光体上における画像部に対して、第一の点灯比率でレーザ光を発光させる第一の発光を行わせ、前記感光体上における非画像部に対して、前記第一の点灯比率より露光量の少ない第二の点灯比率でレーザ光を発光させる第二の発光を行わせるように制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記非画像部に対する前記第二の発光のうち、第三の走査速度で走査するレーザ光の点灯比率に応じた露光量より、前記第三の走査速度より速度が遅い第四の走査速度で走査するレーザ光の点灯比率に応じた露光量が少なくなるように点灯比率を制御し、
前記制御手段は、階調毎に対応して設けられた複数の画素の集合体としてのスクリーンに基づいて前記光照射手段を発光させ、前記走査速度が遅いほど露光量が少なくなるよう前記スクリーンの前記階調を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記主走査方向のいずれの区間に対応するレーザ光であるかに応じて、レーザ光の発光輝度を変更する輝度変更手段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。
【請求項３】
前記輝度変更手段は、前記走査速度が遅いほど前記光照射手段へ供給する電流値を小さくすることで輝度を変更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】
前記間隔補正手段は、前記主走査方向に関する長さが画像データの１画素未満の画素片を挿入又は抜粋することで、前記レーザ光の発光間隔を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記間隔補正手段は、前記レーザ光を発光させるためのクロックの周波数を変更することで、前記レーザ光の発光間隔を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＢＰやデジタル複写機、デジタルＦＡＸ等のレーザビームを使用して光書き込みを行う画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、感光体を露光するための光学走査ユニットを有している。光学走査ユニットは、画像データに基づいてレーザ光を出射し、そのレーザ光を回転多面鏡で反射し、走査レンズを透過させることで感光体へ照射し露光する。回転多面鏡を回転させることにより感光体の表面に形成したレーザ光のスポットを移動させる走査を行うことで、感光体に潜像を形成する。
【０００３】
走査レンズは所謂ｆθ特性を有するレンズである、ｆθ特性とは、回転多面鏡が等角速度で回転している時に感光体の表面のレーザ光のスポットが感光体の表面上を等速で移動するようにレーザ光を感光体の表面に結像させる光学的特性である。このようにｆθ特性を有する走査レンズを用いることにより、適切な露光を行うことができる。
【０００４】
このようなｆθ特性を有する走査レンズは、比較的大きくコストも高い。そのため、画像形成装置の小型化やコストダウンを目的として、走査レンズ自体を使用しない、もしくはｆθ特性を有していない走査レンズを使用することが考えられている。
【０００５】
特許文献１では、感光体の表面のレーザ光のスポットが感光体の表面上を等速で移動しない場合でも、感光体の表面上に形成するドットが一定の幅となるよう、一走査する間に画像クロック周波数を変更するように電気的な補正を行うことが開示されている。
【０００６】
特許文献２では、帯電むらによる画像不良抑制のため、トナーを付着させる画像部分を露光するだけでなく、トナーを付着させない非画像部分を後露光する画像形成装置が開示されている。また、特許文献３には、複数の画像形成ステーションを備え、カラー画像を形成する画像形成装置であって、各画像形成ステーションの帯電電圧、現像電圧を共通化した画像形成装置が開示されている。特許文献３には、各画像形成ステーションの感光ドラムの膜厚が互いに異なった場合に、適切な非画像部の電位を保つため、非画像部に微少な光量で露光を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１２５０６４
【特許文献２】特開平８−１７１２６０
【特許文献３】特開２０１２−１８９８８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ｆθ特性を有する走査レンズを用いない構成で、特許文献２や３に示すように非画像部に微少露光を行う場合に、どのように露光を行うかは開示されていない。そこで本発明は、ｆθ特性を有する走査レンズを用いない構成で非画像部に適切に微少露光を行う為の構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、感光体と、レーザ光を主走査方向の複数の区間に対して一定でない走査速度で走査することで、前記感光体に潜像を形成する光照射手段と、前記主走査方向のいずれの区間に対応するレーザ光であるかに応じて、レーザ光の発光間隔を補正する間隔補正手段と、前記感光体上における画像部に対して、第一の点灯比率でレーザ光を発光させる第一の発光を行わせ、前記感光体上における非画像部に対して、前記第一の点灯比率より露光量の少ない第二の点灯比率でレーザ光を発光させる第二の発光を行わせるように制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記非画像部に対する前記第二の発光のうち、第三の走査速度で走査するレーザ光の点灯比率に応じた露光量より、前記第三の走査速度より速度が遅い第四の走査速度で走査するレーザ光の点灯比率に応じた露光量が少なくなるように点灯比率を制御し、前記制御手段は、階調毎に対応して設けられた複数の画素の集合体としてのスクリーンに基づいて前記光照射手段を発光させ、前記走査速度が遅いほど露光量が少なくなるよう前記スクリーンの前記階調を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ｆθ特性を有する走査レンズを用いない構成で適切に非画像部に微少露光を行う構成を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）画像形成装置の構成概略図、（ｂ）光走査装置の制御構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）光走査装置の主走査断面図。（ｂ）光走査装置の副走査断面図。
【図３】光走査装置の像高に対する部分倍率の特性グラフ。
【図４】（ａ）比較例１の光波形と主走査ＬＳＦを示す図。（ｂ）比較例２の光波形と主走査ＬＳＦを示す図。（ｃ）実施例１の光波形と主走査ＬＳＦを示す図。
【図５】実施例１の露光制御構成を示す電気ブロック図。
【図６】（ａ）同期信号と画像信号のタイムチャート。（ｂ）ＢＤ信号と画像信号のタイムチャートと、被走査面上でのドットイメージを示す図。
【図７】実施例１、２、および４の画像変調部を示すブロック図。
【図８】（ａ）スクリーンの一例を示す図。（ｂ）画素と画素片を説明する図。
【図９】画像変調部の動作に関するタイムチャート。
【図１０】（ａ）ハーフトーン処理部に入力される画像信号の一例を示す図。（ｂ）スクリーンを示す図。（ｃ）ハーフトーン処理後の画像信号の一例を示す図。
【図１１】（ａ）画素片の挿入を説明する図。（ｂ）画素片の抜粋を説明する図
【図１２】（ａ）発光部の電流と輝度の温度特性を示すグラフ。（ｂ）微少露光時の発光部の電流と輝度の特性を示すグラフ。
【図１３】部分倍率補正と輝度補正を説明するタイムチャート。
【図１４】実施例２の露光制御構成を示す電気ブロック図。
【図１５】（ａ）階調補正するための濃度補正グラフ。（ｂ）非画像部を微少露光するための濃度補正関数グラフ。（ｃ）ｆθ補正するための濃度補正関数グラフ。（ｄ）実施例２の濃度補正関数グラフ。
【図１６】（ａ）階調補正前のトーンカーブ。（ｂ）階調補正するための濃度補正グラフ。（ｃ）階調補正後のトーンカーブ。
【図１７】実施例２の部分倍率補正と濃度補正を説明するタイムチャート。
【図１８】（ａ）実施例２の濃度補正処理部に入力される画像信号の一例を示す図。（ｂ）実施例２の濃度補正後の画像信号の一例を示す図。
【図１９】実施例３の露光制御構成を示す電気ブロック図。
【図２０】実施例３の画像変調部を示すブロック図。
【図２１】同期信号とスクリーン切換情報と画像信号のタイムチャート、およびスクリーンの一例を示す図。
【図２２】実施例４の露光制御構成を示す電気ブロック図。
【図２３】実施例４の濃度補正関数グラフ。
【図２４】実施例４の部分倍率補正と輝度補正と濃度補正を説明するタイムチャート。
【図２５】（ａ）実施例４の濃度補正処理部に入力される画像信号の一例を示す図。（ｂ）実施例４の濃度補正後の画像信号の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例１）
＜画像形成装置＞
図１（ａ）は画像形成装置３０の概略断面を示す図である。図１（ｂ）は光走査装置４００の制御構成を示すブロック図である。画像形成装置３０は、第１〜第４（ｙ、ｍ、ｃ、ｋ）の画像形成ステーションより構成され、第１はイエロー（以下、ｙと称する）、第２はマゼンタ（以下、ｍと称する）、第３はシアン（以下、ｃと称する）、第４はブラック（以下、ｋと称する）である。各ステーションｙ、ｍ、ｃ、ｋは感光ドラムの寿命に係る情報として感光ドラム４の積算回転数を記憶する記憶部材（メモリタグ）を備えている。また、各画像形成ステーションはカートリッジＣＲを備える。第１〜第４のカートリッジＣＲ（ＣＲｙ、ＣＲｍ、ＣＲｃ、ＣＲｋ）として画像形成装置３０の本体部に対して着脱することで交換可能である。なお、各カートリッジＣＲは対応する感光ドラム４、帯電手段３３、現像手段３４を一体化したカートリッジＣＲで説明するが、カートリッジＣＲとしては、少なくとも感光ドラム４を備えていれば良い。
【００１５】
各画像形成ステーションは同様の構成で、同様の動作を実行して画像形成を行う。従って、以下においてはイエローの感光ドラム４ｙを備える第１の画像形成ステーションを代表としてその動作を中心に記録媒体Ｐへの画像形成の動作を説明する。画像形成ステーションは、感光体として感光ドラム４ｙを備え、この感光ドラム４ｙは矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。感光ドラム４ｙはこの回転過程で、帯電ローラ３３ｙにより所定の極性の帯電電位に一様に帯電される。次いで外部から供給される画像データに基づく光走査装置４００ｙの走査光２０８ｙの走査によって、画像部に相当する感光ドラム４ｙ表面を露光して電荷を除電し、感光ドラム４ｙ表面に露光電位Ｖｌを形成する。
【００１６】
なお、図１（ｂ）に示すように、各光走査装置４００（４００ｙ、４００ｍ、４００ｃ、４００ｋ）は、それぞれレーザ駆動部３００（３００ｙ、３００ｍ、３００ｃ、３００ｋ）を備える。そして画像信号生成部１００から受信した画像データに基づいて出力された信号（ＶＤＯ信号）、および制御部１から出力される制御信号に基づき、走査光２０８（以降、レーザ光２０８と記述する）を発する。
【００１７】
次いで、画像部である露光電位Ｖｌ部には、第１の現像手段（イエロー現像器）３４ｙに印加される現像電圧Ｖｄｃと露光電位Ｖｌとの電位差によりトナーが現像され、可視化される。尚、本実施例の画像形成装置は、光走査装置４００ｙによりイメージ露光を行い、露光部にトナー現像する反転現像方式の画像形成装置である。
【００１８】
中間転写ベルト３５は、複数のローラで張架され、感光ドラム４ｙ、４ｍ、４ｃ、４ｋと当接している。この中間転写ベルト３５は、当接位置において、感光ドラム４ｙと同方向且つ略同一の周速度で回転駆動する。感光ドラム４ｙ上に形成されたイエロートナー像は、感光ドラム４ｙと中間転写ベルト３５との当接部（以下、１次転写ニップと称す）を通過する。この１次転写ニップの通過の過程で、不図示の一次転写手段に供給された１次転写電圧によって、中間転写ベルト３５の上に転写される（１次転写）。感光ドラム４ｙ表面に残留した１次転写残トナーは、不図示のクリーニング手段により清掃、除去された後、上に説明した帯電以下の画像形成プロセスが繰り返し行われる。
【００１９】
以下、同様にして残りの画像形成ステーションで第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト３５上に順次重ねて転写されて、合成カラー画像が得られる。
【００２０】
中間転写ベルト３５上の４色のトナー像は、中間転写ベルト３５と２次転写ローラ３６との当接部（以下、２次転写ニップと称す）を通過する。この２次転写ニップ通過の過程で、不図示の２次転写手段に供給された２次転写電圧によって、給送手段８により給紙された記録媒体Ｐの表面に一括転写される。その後、４色のトナー像を担持した記録媒体Ｐは定着器６に搬送され、そこで加熱および加圧されることで４色のトナーが溶融混色して記録媒体Ｐに定着される。以上の動作により、フルカラーのトナー画像が記録媒体上に形成される。その後、記録媒体Ｐは排紙ローラ７により機外に排出される。また、中間転写ベルト３５の表面に残留した２次転写残トナーは、不図示の中間転写ベルトクリーニング手段により清掃・除去される。
【００２１】
尚、図１においては、中間転写ベルト３５を有する画像形成装置を例に説明を行ったが、それには限定されない。例えば、記録材搬送ベルト（記録材担持体上）を備え、感光ドラムに現像されたトナー像を記録材搬送ベルトにより搬送される記録材に直接転写する方式を採用した画像形成装置で実施することも可能である。
【００２２】
以降において、例えば「感光ドラム４ｙ、４ｍ、４ｃ、４ｋ」のように各画像形成ステーションに対応して設けられた同様の部材、手段等についての説明は、「感光ドラム４」のように記して説明する。つまり、それぞれの部材、手段等を示す符号「４ｙ」、「４ｍ」、「４ｃ」、「４ｋ」の表記を省略し、対応する画像形成ステーションを意味する「ｙ」、「ｍ」、「ｃ」、「ｋ」を削除した符号「４」を部材、手段等に付して説明する。
【００２３】
＜帯電・現像高圧電源＞
次に、帯電・現像高圧電源について説明する。イエロー、マゼンタ、シアンのトナーに対応した帯電手段３３ｙ、３３ｍ、３３ｃ、及び現像手段３４ｙ、３４ｍ、３４ｃは帯電・現像高圧電源９０に接続されている。帯電・現像高圧電源９０は、一のトランス５５から出力された帯電電圧Ｖｃｄｃ（電源電圧）を帯電手段３３ｙ、３３ｍ、３３ｃに供給し、また２本の抵抗素子Ｒ３、Ｒ４で分圧した現像電圧Ｖｄｃを現像手段３４ｙ、３４ｍ、３４ｃに供給している。従って、帯電手段３３ｙ、３３ｍ、３３ｃへ入力（印加）する電圧を所定の関係を維持させたまま一括して調整することはできる。しかしながら、色間で独立した個別調整（個別制御）を行うことができない。また、及び現像手段３４ｙ、３４ｍ、３４ｃについても同様である。
【００２４】
ここで抵抗素子Ｒ３、４は、固定抵抗、半固定抵抗、可変抵抗の何れによって構成しても良い。また、図中では、トランス５５からの電源電圧自体を帯電手段３３ｙ、３３ｍ、３３ｃに直接入力し、トランス５５から出力される電圧を固定の分圧抵抗により分圧した分圧電圧を現像手段３４ｙ、３４ｍ、３４ｃに直接入力している。しかしながら、これは一例であり、この電圧入力形態に限定されない。個々のローラ（帯電手段や現像手段）への様々な電圧入力形態が想定される。
【００２５】
例えば、トランス５５からの出力自体にかわり、それをコンバータによりＤＣ−ＤＣ変換した変換電圧（変換後電圧）を帯電手段３３ｙ、３３ｍ、３３ｃに入力してもよい。また、トランス５５からの出力自体にかわり、電源電圧や変換電圧を固定の電圧降下特性を持った電子素子により分圧及び又は降圧した電圧を帯電手段３３ｙ、３３ｍ、３３ｃに入力してもよい。また、トランス５５からの出力をコンバータによりＤＣ−ＤＣ変換した変換電圧や、電源電圧や変換電圧を固定の電圧降下特性を持った電子素子により分圧及び又は降圧した電圧を現像手段３４ｙ、３４ｍ、３４ｃに入力しても良い。ここで、固定の電圧降下特性を持った電子素子としては、例えば抵抗素子、ツェナーダイオードなどを例にあげることができる。また、コンバータには可変レギュレータなども含まれる。また、電子素子により分圧及び又は降圧するとは、例えば分圧した電圧を更に降圧したり、またその逆の場合なども含むものとする。
【００２６】
一方、帯電電圧Ｖｃｄｃを略一定に制御する為、帯電電圧ＶｃｄｃをＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）で降圧させた負電圧を、基準電圧Ｖｒｇｖにより正極性の電圧にオフセットさせモニタ電圧Ｖｒｅｆとし、それが一定値になるようフィードバック制御を行っている。具体的には、エンジン制御部（ＣＰＵ）で予め設定されたコントロール電圧Ｖｃをオペアンプ５４の正端子に入力し、他方、モニタ電圧Ｖｒｅｆを負端子に入力する。エンジン制御部は、その都度の状況により、適宜コントロール電圧Ｖｃを変更する。そして、モニタ電圧Ｖｒｅｆがコントロール電圧Ｖｃと等しくなるようオペアンプ５４の出力値がトランス５５の制御・駆動系をフィードバック制御する。これによりトランス５５から出力される帯電電圧Ｖｃｄｃが目標値になるように制御される。尚、トランス５５の出力制御について、オペアンプ５４の出力をＣＰＵへ入力し、ＣＰＵによる演算結果をトランス５５の制御・駆動系に反映するようにしても良い。
【００２７】
一方、ブラックのトナーに対応した帯電手段３３ｋ、及び現像手段３４ｋは帯電・現像高圧電源９１に接続されている。帯電・現像高圧電源９１は、帯電電圧Ｖｃｄｃを供給する対象が一つの帯電手段３３ｋ、現像電圧Ｖｄｃを供給する対象が一つの現像手段３４ｋである点以外は、上述した帯電・現像高圧電源９０と同様の構成であるため説明は省略する。
【００２８】
このように、第１〜第３（ｙ、ｍ、ｃ）の画像形成ステーションと第４（ｋ）の画像形成ステーションで帯電電圧Ｖｃｄｃ及び現像電圧Ｖｄｃを供給する電源を別にしている。このような構成により、フルカラーモードで画像形成を行っている場合は、帯電・現像高圧電源９０及び９１をオンとする。一方で、モノカラーモードでの画像形成を行っている場合は、Ｂｋ色の画像形成ステーション用の帯電・現像高圧電源９１をオンしつつ、ＹＭＣ色の画像形成ステーション用の帯電・現像高圧電源９０はオフ（非動作状態）とすることができる。なお、本実施例では、画像形成ステーションで画像形成を行う際、帯電電圧Ｖｃｄｃが−１１００Ｖ、現像電圧Ｖｄｃが−３５０Ｖになるように制御される。
【００２９】
このような帯電・現像高圧電源によれば、第１〜第３（ｙ、ｍ、ｃ）の画像形成ステーションが備える複数の帯電手段や複数の現像手段に関して、高圧電源が共通化されている。これにより、各画像形成ステーションの帯電手段や現像手段用にそれぞれ高圧電源を設ける構成と比べ、高圧電源の構成部品の数を減らせるので画像形成装置の小型化及びコストダウンに繋がる。
【００３０】
＜光学走査装置＞
図２は、光走査装置４００の断面図であり、図２（ａ）は主走査断面を、図２（ｂ）は副走査断面を示している。上述したように光学走査装置４００の構成及びその制御は各画像形成ステーションで共通のため、以降は一つの光学走査装置４００及び対応する画像形成ステーションについて代表して説明する。
【００３１】
本実施例において、光源４０１から出射したレーザ光（光束）２０８は、開口絞り４０２によって楕円形状に整形されてカップリングレンズ４０３に入射する。カップリングレンズ４０３を通過した光束は、略平行光に変換されて、アナモフィックレンズ４０４に入射する。なお、略平行光とは、弱収束光及び弱発散光を含むものである。アナモフィックレンズ４０４は、主走査断面内において正の屈折力を有しており、入射する光束を主走査断面内においては収束光に変換している。また、アナモフィックレンズ４０４は、副走査断面内において偏向器４０５の偏向面４０５ａの近傍に光束を集光しており、主走査方向に長い線像を形成している。
【００３２】
そして、アナモフィックレンズ４０４を通過した光束は、偏向器（ポリゴンミラー）４０５の偏向面（反射面）４０５ａにて反射される。反射面４０５ａで反射した光束は、レーザ光２０８（図１参照）として、結像レンズ４０６を透過し、感光ドラム４の表面に入射する。結像レンズ４０６は結像光学素子である。本実施例においては、単一の結像光学素子（結像レンズ４０６）のみで結像光学系が構成されている。結像レンズ４０６を通過（透過）した光束が入射する感光ドラム４の表面は、光束によって走査される被走査面４０７である。結像レンズ４０６によって被走査面４０７上で光束が結像し、所定のスポット状の像（スポット）を形成する。偏向器４０５を不図示の駆動部により矢印Ａ方向に一定の角速度で回転させることにより、被走査面４０７上でスポットが主走査方向に移動し、被走査面４０７上に静電潜像を形成する。なお、主走査方向とは、感光ドラム４の表面に平行で且つ感光ドラム４の表面の移動方向に直交する方向である。副走査方向とは、主走査方向及び光束の光軸に直交する方向である。
【００３３】
ビームディテクト（以下ＢＤと称す）センサ４０９とＢＤレンズ４０８は、被走査面４０７上に静電潜像を書き込むタイミングを決定する同期用光学系である。ＢＤレンズ４０８を通過した光束は、フォトダイオードを含むＢＤセンサ４０９に入射し検知される。ＢＤセンサ４０９により光束を検知したタイミングに基づいて、書き込みタイミングの制御を行う。
【００３４】
光源４０１は、半導体レーザチップである。本実施例の光源４０１は１つの発光部１１（図５参照）を備えている構成である。しかしながら、光源４０１として、独立して発光制御可能な複数の発光部を備えていてもよい。複数の発光部を備える場合も、そこから発生られる複数の光束は、それぞれカップリングレンズ４０３、アナモフィックレンズ４０４、偏向器４０５、結像レンズ４０６を経由して被走査面４０７へ到達する。被走査面４０７上では副走査方向にずれた位置に各光束に対応するスポットがそれぞれ形成される。
【００３５】
なお、光学走査装置４００は上述した、光源４０１、カップリングレンズ４０３、アナモフィックレンズ４０４、結像レンズ４０６、偏向器４０５等の各種光学部材は、筐体（光学箱）４１０（図１参照）に収納される。
【００３６】
＜非画像部の露光＞
本実施例の各光学走査装置４００は、対応する感光ドラム４のトナーを付着させてトナー像を形成する画像部に通常の露光を行いつつ、トナーを付着させず潜像の背景部となる非画像部に通常の露光の露光量よりも低い露光量の微少露光を行う。
【００３７】
微少露光を行う理由について説明する。感光ドラム４の使用が進むと、感光ドラム４の表面は帯電手段３３の放電や不図示のクリーニング手段の摺擦で削れ、その膜厚が薄くなる。感光ドラム４の膜厚が薄くなると、帯電手段３３と感光ドラム４との間に隙間が生じ、放電等が発生するので、帯電後の帯電電位Ｖｄの絶対値が大きくなる。そして、本実施例では各カートリッジＣＲのそれぞれは、画像形成装置３０の本体に対して個別に着脱して交換可能である。このため、カートリッジＣＲの交換によって使用状況（例えば累積回転数）の異なる感光ドラムが混在する場合には、各感光ドラム４の膜厚がばらつく。この状態で、帯電・現像高圧電源９０により、複数の感光ドラムに一定の帯電電圧Ｖｃｄｃを印加すると、各感光ドラム４間で帯電電位Ｖｄがばらつく。具体的には、積算回転数の少ない膜厚が厚い感光ドラム４は帯電電位Ｖｄの絶対値が小さく、積算回転数の多い膜厚の薄い感光ドラム４は帯電電位Ｖｄの絶対値が大きくなる。
【００３８】
そして、例えば膜厚の厚い感光ドラム４を基準に、現像電位Ｖｄｃと帯電電位ＶｄのコントラストであるバックコントラストＶｂａｃｋ（＝Ｖｄ−Ｖｄｃ）が所望状態となるよう現像電位Ｖｄｃと帯電電位Ｖｄを設定すると、以下の問題がある。即ち、膜厚の薄い感光ドラム４を有する画像形成ステーションでは、帯電電位Ｖｄの絶対値が大きくなり、バックコントラストＶｂａｃｋが大きくなってしまう。バックコントラストＶｂａｃｋが大きくなると正規の極性に帯電できなかったトナー（本実施例のように反転現像の場合は、負極性にならず０〜正極性に帯電したトナー）が現像手段３４より非画像部に転移してかぶりが発生する。
【００３９】
上述したようなＶｂａｃｋが適正化されない状況に対応すべく、感光ドラム４の非画像部へ微少露光を行い、非画像部の電位を帯電電位Ｖｄから更に減衰させた微小露光後電位Ｖｄｂｇとする。これにより、現像電位Ｖｄｃと帯電電位ＶｄのコントラストであるバックコントラストＶｂａｃｋが、現像電位Ｖｄｃと微小露光後電位Ｖｄｂｇのコントラストとなり、バックコントラストＶｂａｃｋを抑えることができる。これにより、上述したＶｂａｃｋが適正化されないことによる画像不良を抑制できる。
【００４０】
＜結像レンズ＞
図２に示すように、結像レンズ４０６は、入射面（第１面）４０６ａ及び出射面（第２面）４０６ｂの２つの光学面（レンズ面）を有する。結像レンズ４０６は、主走査断面内において、偏向面４０５ａにて偏向された光束が被走査面４０７上を所望の走査特性で走査させる構成となっている。また、結像レンズ４０６は、被走査面４０７上でのレーザ光２０８のスポットを所望の形状にする構成となっている。また、結像レンズ４０６により、副走査断面内においては、偏向面４０５ａの近傍と被走査面４０７の近傍とを共役の関係となっている。これにより、面倒れを補償（偏向面４０５ａが倒れた際の被走査面４０７上での副走査方向の走査位置ずれを低減すること）する構成となっている。
【００４１】
なお、本実施例に係る結像レンズ４０６は、射出成形によって形成されたプラスチックモールドレンズであるが、結像レンズ４０６としてガラスモールドレンズを採用してもよい。モールドレンズは、非球面形状の成形が容易であり、かつ大量生産に適しているため、結像レンズ４０６としてモールドレンズを採用することで、その生産性及び光学性能の向上を図ることができる。
【００４２】
結像レンズ４０６は、所謂ｆθ特性を有していない。つまり、偏向器４０５が等角速度で回転している時に、結像レンズ４０６を通過する光束のスポットを被走査面４０７上で等速に移動させるような走査特性を有していない。このように、ｆθ特性を有していない結像レンズ４０６を用いることにより、結像レンズ４０６を偏向器４０５に近接して（距離Ｄ１が小さい位置に）配置することが可能となる。また、ｆθ特性を有していない結像レンズ４０６はｆθ特性を有する結像レンズよりも、主走査方向（幅ＬＷ）及び光軸方向（厚みＬＴ）に関して小さくできる。このようなことから、光走査装置４００の筐体４１０（図１参照）の小型化を実現している。また、ｆθ特性を有するレンズの場合、主走査断面で見た時のレンズの入射面、出射面の形状に急峻な変化がある場合があり、そのような形状の制約がある場合、良好な結像性能を得られない可能性がある。これに対して、結像レンズ４０６はｆθ特性を有していないため、主走査断面で見た時のレンズの入射面、出射面の形状に急峻な変化が少ない為、良好な結像性能を得ることができる。
【００４３】
このような本実施例に係る結像レンズ４０６の走査特性は、以下の式（１）で表される。
【００４４】
【数１】
0006489861.tif 000002
【００４５】
式（１）では、偏向器４０５による走査角度（走査画角）をθ、光束の被走査面４０７上での主走査方向の集光位置（像高）をＹ［ｍｍ］、軸上像高における結像係数をＫ［ｍｍ］、結像レンズ４０６の走査特性を決定する係数（走査特性係数）をＢとしている。なお、本実施例において、軸上像高は、光軸上の像高（Ｙ＝０＝Ｙｍｉｎ）を指し、走査角度θ＝０に対応する。また、軸外像高は、中心光軸（走査角度θ＝０の時）よりも外側の像高（Ｙ≠０）を指し、走査角度θ≠０に対応している。さらに、最軸外像高とは、走査角度θが最大（最大走査画角）となる時の像高（Ｙ＝＋Ｙｍａｘ、−Ｙｍａｘ）を指す。なお、被走査面４０７上の潜像を形成可能な所定の領域（走査領域）の主走査方向の幅である走査幅ＷはＷ＝｜＋Ｙｍａｘ｜＋｜−Ｙｍａｘ｜で表される。所定の領域の中央が軸上像高で端部が最軸外像高となる。
【００４６】
ここで、結像係数Ｋは、結像レンズ４０６に平行光が入射する場合の走査特性（ｆθ特性）Ｙ＝ｆθにおけるｆに相当する係数である。すなわち、結像係数Ｋは、結像レンズ４０６に平行光以外の光束が入射する場合に、ｆθ特性と同様に集光位置Ｙと走査角度θとを比例関係にするための係数である。
【００４７】
走査特性係数について補足すると、Ｂ＝０の時の式（１）は、Ｙ＝Ｋθとなるため、従来の光走査装置に用いられる結像レンズの走査特性Ｙ＝ｆθに相当する。また、Ｂ＝１の時の式（１）は、Ｙ＝Ｋｔａｎθとなるため、撮像装置（カメラ）などに用いられるレンズの射影特性Ｙ＝ｆｔａｎθに相当する。すなわち、式（１）において、走査特性係数Ｂを０≦Ｂ≦１の範囲で設定することで、射影特性Ｙ＝ｆｔａｎθとｆθ特性Ｙ＝ｆθとの間の走査特性を得ることができる。
【００４８】
ここで、式（１）を走査角度θで微分すると、次式（２）に示すように走査角度θに対する被走査面４０７上での光束の走査速度が得られる。
【００４９】
【数２】
0006489861.tif 000003
【００５０】
さらに、式（２）を軸上像高における速度ｄＹ／ｄθ＝Ｋで除すると、次式（３）に示すようになる。
【００５１】
【数３】
0006489861.tif 000004
【００５２】
式（３）は、軸上像高の走査速度に対する各軸外像高の走査速度のずれ量（部分倍率）を表現したものである。本実施例に係る光走査装置４００は、Ｂ＝０の場合以外においては、軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なっていることになる。
【００５３】
図３は、本実施例に係る被走査面４０７上での走査位置をＹ＝Ｋθの特性でフィッティングした際の、像高と部分倍率との関係を示している。本実施例においては、式（１）に示した走査特性を結像レンズ４０６に与えたことで、図３に示したように、軸上像高から軸外像高に向かうにつれて徐々に走査速度が速くなるため部分倍率が大きくなっている。部分倍率３０％は、単位時間だけ光照射した場合、被照射面４０７での主走査方向の照射長が、１．３倍となることを意味している。従って、画像クロックの周期によって決めた一定の時間間隔で主走査方向の画素幅を決めてしまうと、軸上像高と軸外像高とで画素密度が異なってしまう。
【００５４】
また、像高Ｙが、軸上像高から離れて最軸外像高に近づくに連れて（像高Ｙの絶対値が大きくなる程）、徐々に走査速度が速くなる。これにより、被走査面４０７上の像高が軸上像高付近の時に単位長さ走査するのにかかる時間よりも、像高が最軸外像高付近の時に単位長さ走査するのにかかる時間の方が短くなる。これは、光源４０１の発光輝度が一定の場合、像高が軸上像高付近の時の単位長さ辺りの総露光量よりも、像高が最軸外像高付近の時の単位長さ辺りの総露光量の方が少なくなることを意味する。
【００５５】
このように、上述したような光学構成を有する場合、主走査方向に関する部分倍率、及び単位長さ辺りの総露光量のばらつきが、良好な画質を維持する為に適切でない可能性がある。そこで本実施例では、良好な画質を得る為に、上述した部分倍率の補正と、単位長さ辺りの総露光量を補正する為の輝度補正を行う。
【００５６】
特に、偏向器４０５から感光ドラム４までの光路長が短くなる程、画角が大きくなるため、上述した軸上像高と最軸外像高とで走査速度の差が大きくなる。発明者の鋭意検討によれば、最軸外像高における走査速度が軸上像高におけるそれの１２０％以上であるような走査速度の変化率が２０％以上の光学構成となる。このような光学構成の場合、主走査方向に関する部分倍率、及び単位長さ辺りの総露光量のばらつきの影響を受け良好な画質の維持が難しくなる。
【００５７】
なお、走査速度の変化率Ｃ（％）は、最も遅い走査速度をＶｍｉｎ、最も速い走査速度をＶｍａｘとすると、Ｃ＝（（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍｉｎ）＊１００で表される値である。なお、本実施例の光学構成では、軸上像高（走査領域の中央部）で最も遅い走査速度となり、最軸外像高（走査領域の端部）で最も速い走査速度となる。
【００５８】
なお、発明者の鋭意検討によれば、画角が５２°以上の光学構成の場合、走査速度の変化率が３５％以上となることがわかっている。画角が５２°以上となる条件としては以下に示す通りである。例えば、主走査方向に関してＡ４シートの短辺の幅の潜像を形成する光学構成の場合、走査幅Ｗ＝２１４ｍｍ、走査画角が０°の時の偏向面４０５ａから被走査面４０７までの光路長Ｄ２（図２参照）＝１２５ｍｍ以下である。主走査方向に関してＡ３シートの短辺の幅の潜像を形成する光学構成の場合、走査幅Ｗ＝３００ｍｍ、走査画角が０°の時の偏向面４０５ａから被走査面４０７までの光路長Ｄ２（図２参照）＝２４７ｍｍ以下である。このような光学構成を有する画像形成装置３０では、以下に説明する本実施例の構成を用いることで、ｆθ特性を有していない結像レンズを使用しても、良好が画質を得ることが可能となる。
【００５９】
＜露光制御構成＞
図５は、画像形成装置３０における露光制御構成を示す電気ブロック図である。画像信号生成部１００は、不図示のホストコンピュータより印字情報を受け取り、画像データ（画像信号）に対応するＶＤＯ信号１１０を生成する。レーザ駆動部３００は、各光学走査装置４００に設けられている。レーザ駆動部３００は、感光ドラム４にトナーを付着させる画像部に対して光源４０１を第一の発光輝度で発光させることで、感光ドラム４の画像部に所望の濃度でトナーが付着するように露光する。更に、レーザ駆動部３００は、感光ドラム４のトナーを付着させない非画像部に対して光源４０１を第二の発光輝度で発光させることで、感光ドラム４の非画像部をトナーが付着しない電位に減衰するように露光する。なお、第二の発光輝度は第一の発光輝度よりも低い輝度である。このように非画像部を露光することで、非画像部の電位を適正化して非画像部へかぶり現象等によりトナーが付着して画像不良となることを抑制することができる。
【００６０】
また、画像信号生成部１００は画素間隔補正手段としての機能も有する。制御部１は、画像形成装置３０の制御と、輝度補正手段として機能する。輝度補正手段は、各光学走査装置１００に関して、トナーを付着させる画像部に対して光源４０１を発光させる際の光源４０１の発光輝度、及びトナーを付着させない非画像部に対して光源４０１を発光させる際の光源４０１の発光輝度の制御をおこなう。各レーザ駆動部３００は、ＶＤＯ信号１１０に基づいて電流を光源４０１に供給することにより、光源４０１を発光させる。つまりＶＤＯ信号１１０は光源４０１を所望の時間間隔発光させる為に、光源４０１への電流の供給する／しないを切り換える発光信号である。
【００６１】
画像信号生成部１００は画像形成のための画像信号の出力の準備が整ったら、シリアル通信１１３を通じて、制御部１に印字開始の指示をする。制御部１は、印字の準備が整ったら、副走査同期信号であるＴＯＰ信号１１２、と主走査同期信号であるＢＤ信号１１１を画像信号生成部１００に送信する。画像信号生成部１００は、ＴＯＰ信号１１２を受信したら所定タイミングで画像信号であるＶＤＯ信号１１０を各レーザ駆動部３００に出力する。画像信号生成部１００と制御部１とレーザ駆動部３００の各々の主な構成ブロックについては後述する。
【００６２】
図６（ａ）は、記録媒体１ページ分に相当する画像形成動作を行った際の各種同期信号と画像信号のタイミングチャートである。図中左から右に向かって時間が経過する。ＴＯＰ信号１１２の「ＨＩＧＨ」は、記録媒体の先端が所定の位置に到達したことをあらわす。画像信号生成部１００はＴＯＰ信号１１２の「ＨＩＧＨ」を受信したら、ＢＤ信号１１１に同期して、ＶＤＯ信号１１０を送信する。このＶＤＯ信号１１０に基づいて光源４０１が発光し感光ドラム４に潜像を形成する。
【００６３】
なお、図６（ａ）では図の簡略化の為、ＶＤＯ信号１１０が複数のＢＤ信号１１１を跨いで連続的に出力されているように記載している。しかしながら、実際には、ＶＤＯ信号１１０はＢＤ信号１１１が出力されてから次のＢＤ信号１１１が出力されるまでの間のうちの所定の期間に出力されるものである。
【００６４】
＜部分倍率補正方法＞
次に走査速度の違いによる画素幅の増減を補正する部分倍率補正方法について説明する。その説明に先立って部分倍率の要因及び補正原理について図６（ｂ）を用いて説明する。図６（ｂ）は、ＢＤ信号１１１、ＶＤＯ信号１１０のタイミング、被走査面４０７上の潜像により形成したドットイメージを示した図である。図中左から右に向かって時間が経過する。
【００６５】
画像信号生成部１００はＢＤ信号１１１の立ち上がりエッジを受信したら、感光ドラム４の左端から所望の距離だけ離れた位置に潜像を形成できるよう、所定タイミング後にＶＤＯ信号１１０を送信する。そしてＶＤＯ信号１１０に基づき光源４０１が発光し、被走査面４０７上にＶＤＯ信号１１０に応じた潜像を形成する。
【００６６】
ここでは、ＶＤＯ信号１１０に基づき軸上像高及び最軸外像高において同じ期間だけ光源４０１を発光させてドット形状の潜像を形成した場合について説明する。このドットのサイズは６００ｄｐｉの１ドット（主走査方向４２．３ｕｍの幅）に相当する。光走査装置４００は、上述したように、被走査面４０７上の中央部（軸上像高）に比べて、端部（最軸外像高）の走査速度が速い光学構成である。トナー像Ａに示すように、軸上像高の潜像ｄｏｔ２に比べて、最軸外像高の潜像ｄｏｔ１が主走査方向に肥大する。そのため、本実施例では部分倍率補正として、主走査方向の位置に応じてＶＤＯ信号１１０の周期や時間幅を補正する。即ち、部分倍率補正により、最軸外像高の発光時間間隔を軸上像高の発光時間間隔と比べて短くし、トナー像Ｂに示すように最軸外像高の潜像ｄｏｔ３と軸上像高の潜像ｄｏｔ４とを同等のサイズにする。このような補正によって、主走査方向に関して、実質的に等間隔に各画素に対応するドット形状の潜像を形成できるようにする。
【００６７】
次に、図７から図１１を用いて、軸上像高から軸外像高に移るに従って部分倍率の増加分だけ光源４０１の照射時間を短くする部分倍率補正の具体的な処理を説明する。図７は、画像変調部１０１の一例を示すブロック図である。濃度補正処理部１２１は不図示のホストコンピュータから受信した画像信号を適正な濃度で印字するための濃度補正テーブルを格納している。ハーフトーン処理部１２２は、入力される多値パラレル８ビットの画像信号をスクリーン（ディザ）処理して画像形成装置３０で濃度表現するための変換処理を行う。
【００６８】
図８（ａ）はスクリーンの一例である。スクリーン１５３は、主走査３画素、副走査３画素の集合体である２００線のマトリクスで濃度表現を行なうものである。図中の白い部分が光源４０１を発光させない（オフ）部分で、黒い部分が光源４０１をパルス発光（点灯）させる（オン）部分である。スクリーン１５３は階調毎に設けられており、矢印で示す順にスクリーン内での点灯比率が上がり、階調が上がっていく（濃度が濃くなる）。本実施例において１つの画素１５７は、被走査面４０７で６００ｄｐｉの１ドットを形成するために画像データを区切る単位である。図８（ｂ）に示すように、画素幅を補正する前の状態において、１画素は１画素の１／１６の幅の画素片１６個で構成され、画素片毎に光源４０１を発光のオン・オフを切り替えられる。つまり、１画素で１６ステップの階調を表現可能である。ＰＳ変換部１２３は、パラレル−シリアル変換部であり、ハーフトーン処理部１２２から入力したパラレル１６ビットの信号１２９をシリアル信号１３０に変換する。ＦＩＦＯ１２４は、シリアル信号１３０を受信し、不図示のラインバッファに蓄積し、所定時間後に、同じくシリアル信号として、後段のレーザ駆動部３００にＶＤＯ信号１１０として出力する。ＦＩＦＯ１２４のライトおよびリードの制御は、画素片挿抜制御部１２８が、ＣＰＵ１０２からＣＰＵバス１０３を介して受信する部分倍率特性情報を基に、ライトイネーブル信号ＷＥ１３１、リードイネーブル信号ＲＥ１３２を制御することで行う。ＰＬＬ部１２７はで、１画素に相当するクロック（ＶＣＬＫ）１２５の周波数を１６倍に逓倍したクロック（ＶＣＬＫｘ１６）１２６をＰＳ変換部１２３やＦＩＦＯ１２４に供給する。
【００６９】
次に、図７のブロック図のハーフトーン処理以降の動作を、図９の画像変調部１０１の動作に関するタイムチャートを用いて説明する。前述した通り、ＰＳ変換部１２３は、ハーフトーン処理部１２２から多値１６ビットの信号１２９をクロック１２５に同期して取り込み、クロック１２６に同期してシリアル信号１３０をＦＩＦＯ１２４に信号を送る。
【００７０】
ＦＩＦＯ１２４は、ＷＥ信号１３１が有効「ＨＩＧＨ」の場合のみ信号１３０を取り込む。部分倍率の補正のために主走査方向に画像を短くする場合は、画素片挿抜制御部１２８は、部分的にＷＥ信号を無効「ＬＯＷ」にすることで、ＦＩＦＯ１２４にシリアル信号１３０を取り込ませないように制御する。つまり、画素片を抜粋する。図９には、通常１画素を１６の画素片から構成する構成において、１ｓｔ画素から画素片１つ分を抜粋し、１５個の画素片で構成した例を示す。
【００７１】
また、ＦＩＦＯ１２４は、ＲＥ信号１３２が有効「ＨＩＧＨ」の場合のみ蓄積されたデータをクロック１２６（ＶＣＬＫｘ１６）に同期して読み出し、ＶＤＯ信号１１０を出力する。部分倍率の補正のため主走査方向に画像を長くする場合は、画素片挿抜制御部１２８は、部分的にＲＥ信号１３２を無効「ＬＯＷ」にすることで、ＦＩＦＯ１２４は読み出しデータを更新せず、クロック１２６の１クロック前のデータを継続して出力させる。つまり、直前に処理した主走査方向に関して上流側で隣にある画素片のデータと同じデータの画素片を挿入する。このように、画素片挿抜制御部１２８は画素間隔補正手段の役割を担う。図９には、通常１画素を１６の画素片から構成する構成において、２ｎｄ画素に画素片２つ分を挿入し、１８個の画素片で構成した例を示す。なお、本実施例で用いたＦＩＦＯ１２４は、ＲＥ信号１３２を無効「ＬＯＷ」とした場合、出力がＨｉ−Ｚ状態となるのでは無く、前の出力を継続する構成の回路として説明した。
【００７２】
図１０と図１１は、ハーフトーン処理部１２２の入力画像であるパラレル１６ビットの信号１２９からＦＩＦＯ１２４の出力であるＶＤＯ信号１１０まで、画像イメージを用いて説明した図である。
【００７３】
図１０（ａ）はハーフトーン処理部１２２に入力される多値パラレル８ビットの画像信号の一例である。各画素は８ビットの濃度情報を有している。画素１５０はＦ０ｈ、画素１５１は８０ｈ、画素１５２は６０ｈ、白地部は００ｈの濃度情報となっている。図１０（ｂ）はスクリーンであり、図８で説明した通り、２００線で中央から成長するスクリーンである。図１０（ｃ）は、ハーフトーン処理後のパラレル１６ビットの信号１２９であるの画像信号の画像イメージであり、上述したように各画素１５７は１６個の画素片で構成されている。
【００７４】
図１１はシリアル信号１３０に対して、図１０（ｃ）の主走査方向に８画素のエリア１５８に着目して、画素片を挿入して画像を伸ばす例と、画像片を抜粋して画像を短くする例を示している。図１１（ａ）は、部分倍率を８％増やす例である。１００個の連続する画素片群に対し、均等又は略均等な間隔で、計８個の画素片を挿入することで、部分倍率を８％増やすように画素幅を変更して潜像を主走査方向に伸ばすことができる。図１１（ｂ）は、部分倍率を７％減らす例である。１００個の連続する画素片群に対し、均等又は略均等な間隔で、計７個の画素片を抜粋することで、部分倍率を７％減らすように画素幅を変更して潜像を主走査方向に短くすることができる。このような方法により、主走査方向に関する長さが画像データの１画素未満の画素片を画像データに挿入又は抜粋したものに対応するＶＤＯ信号１１０（発光信号）を生成することができる。そして部分倍率補正では、主走査方向の長さが１画素未満で画素幅を変更することにより、画像データの各画素に対応するドット形状の潜像を主走査方向に関して実質的に等間隔に形成できるようにする。なお、主走査方向に関して実質的に等間隔とは、完全に各画素が等間隔に配置されていないものも含む。つまり、部分倍率補正を行った結果、画素間隔に多少のバラつきがあってもよく、所定の像高範囲の中で平均的に画素間隔が等間隔となっていればよい。上述したように、均等又は略均等な間隔で画素片を挿入又は抜粋する場合、隣り合う２つの画素同士で画素を構成する画素片の数を比較すると、画素を構成する画素片数の差は０又は１となる。このため、元の画像データと比較した時の主走査方向の画像濃度のバラつきを抑えられるので、良好な画質を得ることができる。また、画素片を挿入、又は、抜粋する位置は、主走査方向に関して、各走査線（ライン）毎に同じ位置としてもよいし、位置をずらしてもよい。
【００７５】
上述したように、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、走査速度が速くなる。このため部分倍率補正では、像高Ｙの絶対値が大きくなる程画像が短くなるよう（１画素の長さが短くなるよう）、上述した画素片の挿入及び又は抜粋を行う。このようにして、主走査方向に関する画素間隔を補正することで、主走査方向に関して実質的に等間隔に各画素に対応する潜像を形成し、適切に部分倍率を補正することができる。なお、主走査方向に関する画素間隔を補正する方法（部分倍率補正方法）としては、上述したような画素片の挿抜による方法の他に、画像クロックの周波数を走査中に変更する方法を用いてもよい。画像クロックとは、図５の画像データに対応するＶＤＯ信号１１０を画像信号生成部１００からレーザ駆動部３００へ出力する際にＶＤＯ信号１１０を同期させるクロックである。この画像クロックの周波数により、画像データの１画素に対応する時間間隔が決まる。このため、１走査を行う際、最軸外像高から軸上像高にかけて画像クロックの周波数を徐々に小さくし、軸上像高から最軸外像高にかけて画像クロックの周波数を徐々に大きくする。このようにすることで、主走査方向に関して実質的に等間隔に各画素に対応する潜像を形成するように主走査方向に関する画素間隔を補正できる。
【００７６】
＜総露光量補正＞
次に総露光量補正について説明する。総露光量補正の目的は、感光ドラム４の主走査方向のいずれの同一濃度画素においても総露光量を均一に制御することである。ここで、総露光量とはレーザ光２０８の照射時間と輝度を掛け合わせた積分光量のことである。
前述した画素片挿抜による部分倍率補正によって、像高Ｙの絶対値が小さくなる程にレーザ光２０８の照射時間は長くなっている。
【００７７】
また、感光ドラム４上をレーザ光２０８は像高Ｙの絶対値が小さくなる程に走査速度が低下するので、像高Ｙの絶対値が小さくなる程にレーザ光２０８の照射時間は長くなっている。したがって、総光量を一定にするための一つの方法は、像高Ｙの絶対値が小さくなる程に輝度を減少させるような輝度補正となる。
【００７８】
＜輝度補正＞
次に、図５、図１２、図１３を用いて、輝度補正について説明する。図５の制御部１は、ＣＰＵコア２と２個の８ビットＤＡコンバータ２１・２４と２個のレギュレータ２２・２５を内蔵したＩＣ３を有しており、レーザ駆動部３００と合わせて第一輝度補正手段４１および第二輝度補正手段４２を構成する。レーザ駆動部３００は、メモリ３０４と、電圧を電流に変換するＶＩ変換回路３０６・３２６と、輝度制御手段の一例であるレーザドライバＩＣ９を有し、光源４０１のレーザダイオードである発光部１１へ駆動電流を供給する。記憶手段としてのメモリ３０４には、部分倍率特性情報３１７が保存されているとともに、発光部１１に供給する補正電流の情報が保存されている。部分倍率特性情報は、主走査方向に対して複数の像高に対応する部分倍率情報である。なお、部分倍率情報に代えて、被走査面４０７上での走査速度の特性情報であっても良い。
【００７９】
次に、レーザ駆動部３００の動作を説明する。メモリ３０４に格納された発光部１１に対する画像部の補正電流の情報をもとに、ＩＣ３はレギュレータ２２から出力される電圧２３を調整し出力する。電圧２３はＤＡコンバータ２１の基準電圧となる。次に、ＩＣ３は、ＤＡコンバータ２１の入力データを設定し、ＢＤ信号１１１に同期して、主走査内で増加減する画像輝度補正アナログ電圧３１２を出力する。そして、画像輝度補正アナログ電圧３１２は後段のＶＩ変換回路３０６でＶＩ変換出力電流値Ｉｄ３１３に変換され、レーザドライバＩＣ９に出力する。同様に、メモリ３０４に格納された発光部１１に対する非画像部の補正電流の情報をもとに、ＩＣ３はレギュレータ２５から出力される電圧２６を調整し出力する。電圧２６はＤＡコンバータ２４の基準電圧となる。次に、ＩＣ３は、ＤＡコンバータ２４の入力データ２０を設定し、ＢＤ信号１１１に同期して、主走査内で増加減する非画像輝度補正アナログ電圧３２２を出力する。そして、非画像輝度補正アナログ電圧３２２は後段のＶＩ変換回路３２６でＶＩ変換出力電流値Ｉｂ３２３に変換され、レーザドライバＩＣ９に出力する。なお、また、本実施例では、制御部１に実装されたＩＣ３が画像輝度補正アナログ電圧３１２および非画像輝度補正アナログ電圧３２２を出力した。しかし、レーザ駆動回路３００上にＤＡコンバータを実装し、レーザドライバＩＣ９の近傍で画像輝度補正アナログ電圧３１２および非画像輝度補正アナログ電圧３２２を生成しても良い。
【００８０】
レーザドライバＩＣ９は、ＶＤＯ信号１１０に応じて、スイッチ１４を切り換えることで、光源４０１の発光状態を通常露光するため通常発光状態と微少露光するための微少発光状態とを切り換える。通常露光時、発光部１１に供給するレーザ電流値ＩＬ（通常発光電流）は、定電流回路１５で設定した電流Ｉａ（通常発光基準電流）から前記ＶＩ変換回路３０６より出力されるＶＩ変換出力電流値Ｉｄ（通常発光用差引電流）を差し引いた電流となる。微少露光時に発光部１１に供給するレーザ電流値ＩＬ（微少発光電流）は、定電流回路１７で設定した電流Ｉｂ（微少発光基準電流）から前記ＶＩ変換回路３２６より出力されるＶＩ変換出力電流値Ｉｂ３２３（微少発光用差引電流）を差し引いた電流となる。発光部１１は、光量モニタ用に光源４０１に設けられたフォトディテクタ１２を備えている。定電流回路１５に流す電流Ｉａは、フォトディテクタ１２が検知する画像部用の輝度が所望の輝度Ｐａｐｃ１となるようにレーザドライバＩＣ９内部の回路によりフィードバック制御することで自動調整する。また、定電流回路１７に流す電流Ｉｂは、フォトディテクタ１２が検知する非画像部用の輝度が所望の輝度Ｐａｐｃ２となるようにレーザドライバＩＣ９内部の回路によりフィードバック制御することで自動調整する。この自動調整は所謂ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）である。発光部１１の輝度の自動調整は、レーザ発光量３１６の主走査毎の印字領域（図１３参照）外でＢＤ信号を検知するために発光部１１を発光させている間に実施する。ＶＩ変換回路３０６が出力するＶＩ変換出力電流値Ｉｄ３１３の設定方法は後述する。可変抵抗１３・１６は、工場組立て時に、発光部１１がそれぞれ所定輝度に発光している場合に、所望の電圧としてレーザドライバＩＣ９に入力されるよう値を調整しておく。
【００８１】
以上説明したように、所望の輝度で発光させるために必要な電流Ｉａに対して、ＶＩ変換回路３０６が出力するＶＩ変換出力電流値Ｉｄ３１３を差し引いた電流をレーザ駆動電流ＩＬとして発光部１１に供給する構成となっている。この構成により、画像部用のレーザ駆動電流ＩＬはＩａ以上に流れることが無いようなっている。所望の輝度で発光させるために必要な電流Ｉｂに対して、ＶＩ変換回路３２６が出力するＶＩ変換出力電流値Ｉｂ３２３を差し引いた電流をレーザ駆動電流ＩＬとして発光部１１に供給する構成となっている。この構成により、非画像部用のレーザ駆動電流ＩＬはＩｂ以上に流れることが無いようなっている。なお、ＶＩ変換回路３０６・３２６は輝度補正手段の一部を構成している。
【００８２】
図１２は発光部１１の電流と輝度の特性を示したグラフである。発光部１１を所定輝度で発光するために必要な電流Ｉａは、周囲温度によって変化する。図１２（ａ）のグラフ５１は標準温度環境下の電流−輝度のグラフ、グラフ５２は高温環境下の電流−輝度のグラフの一例である。一般的にレーザダイオードは、環境温度が変化した場合、所定輝度を出力させるために必要な電流Ｉａは変化するが、効率（図の傾き）は、ほとんど変化しないことが知られている。つまり、所定輝度Ｐａｐｃ１で発光させるには、標準温度環境下では電流ＩａとしてＡ点で示した電流値が必要であるのに対し、高温環境下では電流ＩａとしてＣ点で示した電流値が必要となるのである。前述した通り、レーザドライバＩＣ９は、環境温度が変化しても、フォトディテクタ１２で輝度をモニタすることで所定輝度Ｐａｐｃ１となるように発光部１１へ供給する電流Ｉａを自動調整する。効率は環境温度が変化してもほぼ変化しないため、所定輝度Ｐａｐｃ１で発光させるための電流Ｉａから、所定電流△Ｉ（Ｎ）、△Ｉ（Ｈ）を差し引くことで、Ｐａｐｃ１の０．７４倍の輝度に低下させることが出来る。なお、効率は環境温度が変化してもほぼ変化しないため、△Ｉ（Ｎ）、△Ｉ（Ｈ）は、ほぼ同じ電流である。本実施例は、中央部（軸上像高）から端部（最軸外像高）に行く（像高Ｙの絶対値が大きくなる）に従って、徐々に発光部１１の輝度をアップする。このため、中央部では図１２（ａ）のＢ点やＤ点で示す輝度で発光し、端部ではＡ点やＣ点で示す輝度で発光することになる。
【００８３】
図１２（ｂ）のグラフ５３は標準温度環境下の電流−輝度のグラフの一例である。Ａ点は端部（最軸外像高）における画像部の輝度を、Ｂ点は中央部（軸上像高）における画像部の輝度（第一の発光輝度）を示している。制御部１のＤＡコンバータ２１の入力値が００ｈの場合にＡ点の輝度はＰａｐｃ１となり、ＦＦｈの場合にＢ点の輝度は０．７４×Ｐａｐｃ１になる。つまり第一の発光輝度はＰａｐｃ１と０．７４×Ｐａｐｃ１との間を変化する。
【００８４】
また、非画像部を露光する輝度（第二の発光輝度）は、画像部を露光する輝度よりも低いＥ点からＦ点の間で露光している。Ｅ点は端部（最軸外像高）における非画像部の輝度を、Ｆ点は中央部（軸上像高）における非画像部の輝度を示している。本実施例においては、制御部１のＤＡコンバータ２４の入力値が００ｈの場合にＥ点の輝度はＰａｐｃ２となり、ＦＦｈの場合にＦ点の輝度は０．７４×Ｐａｐｃ２になる。つまり第二の発光輝度はＰａｐｃ２と０．７４×Ｐａｐｃ２との間を変化する。
【００８５】
画像部の輝度補正は、所望の輝度で発光させるよう自動調整（ＡＰＣ）された電流Ｉａから所定電流△Ｉ（Ｎ）、△Ｉ（Ｈ）に対応する電流Ｉｄを差し引くことにより行う。同様に、非画像部の輝度補正は、所望の輝度で発光させるよう自動調整（ＡＰＣ）された電流Ｉｂから△Ｉ（Ｅ）に対応する電流Ｉｅを差し引くことにより行う。上述したように、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、走査速度が速くなる。そして、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、１画素への総露光量（積分光量）が低下する。言い換えると、像高Ｙの絶対値が小さくなる程、１画素への総露光量（積分光量）が増大する。このため輝度補正では、像高Ｙの絶対値が小さくなる程、輝度が小さくなるように補正を行う。具体的には、像高Ｙの絶対値が小さくなる程、電流値Ｉｄが大きくなるように設定することで、像高Ｙの絶対値が小さくなる程、電流ＩＬが小さくなるようにする。このようにして、適切に輝度を補正することができる。
【００８６】
＜動作の説明＞
図１３は、上記で説明した部分倍率補正および輝度補正を説明するタイミングチャートである。図５のメモリ３０４には、光走査装置４００の部分倍率特性情報３１７が記憶されている。この部分倍率特性情報３１７は光走査装置４００を組み立て後に個々の装置において測定して記憶しても良いし、個々の装置間のバラツキが少ない場合は個別に測定せずに代表的な特性を記憶しても良い。ＣＰＵコア２はシリアル通信３０７を介してメモリ３０４から読み出し、画像信号生成部１００にあるＣＰＵ１０２に送出する。ＣＰＵコア２は、この情報を基に、部分倍率補正情報３１４を生成し、図５の画像変調部１０１にある画素片挿抜制御部１２８に送る。図１３では、走査速度の変化率Ｃが３５％であるため、軸上像高を基準としたとき最軸外像高で３５％の部分倍率が発生する場合を例にとって説明している。本例では、部分倍率補正情報３１４は、１７％のポイントを倍率補正ゼロとし、最軸外像高を−１８％（−１８／１００）とし、軸上像高を＋１７％（＋１７／１００）としている。そのため、図のように、主走査方向に関して、像高の絶対値が大きい端部付近では画素片を抜粋し画像長を短くし、像高の絶対値が小さい中央付近では画素片を挿入し画像長を伸ばすエリアとしている。図１１を用いて説明した通り、最軸外像高で−１８％の補正を行うには、画素片１００区画に対し画素片１８区画を抜粋し、軸上像高を＋１７％の補正を行うには、画素片１００区画に対し画素片１７区画を挿入する。これにより、軸上像高（中央）付近を基準に見た時、最軸外像高（端部）付近では画素片１００区画に対して画素片３５区画が抜粋されたのと実質的に同じ状態となり、３５％分の部分倍率を補正することができる。つまり、レーザ光２０８のスポットが走査面４０７上を１画素の幅（４２．３ｕｍ（６００ｄｐｉ））だけ移動させる期間を、最軸外像高を軸上像高の０．７４倍になる。
【００８７】
軸上像高に対する最軸外像高における１画素の幅の走査期間の比率は、走査速度の変化率Ｃを用いると以下のように合わせる。
１００［％］／（１００［％］＋Ｃ［％］）
＝１００［％］／（１００［％］＋３５［％］）
＝０．７４
このような１画素未満の幅の画素片の挿抜により、画素幅を補正し、主走査方向に関して実質的に等間隔に各画素に対応する潜像を形成できるようになる。
【００８８】
なお、軸上像高を基準とし、軸上像高付近では画素片の挿入も抜粋も行わず基準の画素幅とし、像高が最軸外像高に近づくにつれて画素片の抜粋割合を増加させても良い。またその逆に、最軸外像高を基準とし、最軸外像高付近では画素片の挿入も抜粋も行わず基準の画素幅とし、像高が軸上像高に近づくにつれて画素片の挿入割合を増加させても良い。但し、上述したように軸上像高と最軸外像高の中間の像高の画素が基準の画素幅（画素片１６個の幅）となるように画素片の挿抜を行う方が画質は良くなる。つまり、基準の画素幅と画素片を挿抜した画素の画素幅との差の絶対値が小さい程、主走査方向の画像濃度に関してより元の画像データに忠実なものとなるので、良好な画質を得られる。
【００８９】
輝度補正は、印字動作前にメモリ３０４の部分倍率特性情報３１７と、画像部および非画像部の補正電流情報を各々読み出す。部分倍率特性情報３１７は、感光ドラム４の表面におけるレーザ光の走査位置と走査位置に対応する走査速度に関する情報であり、走査位置が変わることによる走査速度の変化である走査速度の特性を示す情報（走査速度特性情報）である。補正電流情報は走査速度に対応した補正電流の値に関する情報である。そして、ＩＣ３の中のＣＰＵコア２が部分倍率特性情報３１７と補正電流情報とに基づいて輝度補正値３１５を生成するとともに、一走査分の輝度補正値３１５をＩＣ３の中にある不図示レジスタに保管しておく。また、画像部の補正電流情報に基づいてレギュレータ２２の出力電圧２３を決定しＤＡコンバータ２１に基準電圧として入力する。そして、ＢＤ信号１１１に同期して、不図示のレジスタに保管してある輝度補正値３１５を読みだす。これにより、ＤＡコンバータ２１の出力ポートから画像輝度補正アナログ電圧３１２を、後段のＶＩ変換回路３０６に送り、ＶＩ変換出力電流値Ｉｄ３１３に変換する。ＶＩ変換出力電流値Ｉｄ３１３は、レーザドライバＩＣ９に入力され、電流Ｉａから差し引かれる。同様に、非画像部の補正電流情報に基づいてレギュレータ２５の出力電圧２６を決定しＤＡコンバータ２４に基準電圧として入力する。そして、ＢＤ信号１１１に同期して、不図示のレジスタに保管してある輝度補正値３１５を読みだす。これにより、ＤＡコンバータ２４の出力ポートから非画像輝度補正アナログ電圧３２２を、後段のＶＩ変換回路３２６に送り、ＶＩ変換出力電流値Ｉｅ３２３に変換する。ＶＩ変換出力電流値Ｉｅ３２３は、レーザドライバＩＣ９に入力され、電流Ｉｂから差し引かれる。
【００９０】
図１３に示すように、輝度補正値３１５はレーザ光の被走査面での照射位置（像高）の変化に応じて異なっていくため、電流値Ｉｄおよび電流値Ｉｅもレーザ光の照射位置に応じて変更される。これによりレーザダイオードに流す電流ＩＬを制御する。
【００９１】
ＣＰＵコア２により部分倍率特性情報３１７および補正電流情報に基づいて生成される輝度補正値３１５は、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、電流値Ｉｄおよび電流値Ｉｅが小さくなるように設定される。このため、図１３に示すように、電流ＩＬは像高Ｙの絶対値が大きくなる程大きくなる。換言すれば、一回走査する間に電流値Ｉｄ及びＩｅが変化し、画像中央部にかけて（像高Ｙの絶対値が小さくなる程）電流ＩＬが小さくなる。その結果、発光部１１が出力するレーザ光２０８は、同図の通り、最軸外像高の画像部輝度はＰａｐｃ１で発光し、軸上像高の画像部輝度はＰａｐｃ１の０．７４倍の輝度で発光するよう補正される。また、最軸外像高の非画像部輝度はＰａｐｃ２で発光し、軸上像高の非画像部輝度はＰａｐｃ２の０．７４倍の輝度で発光するよう補正される。言い換えると、減衰率２６％で減衰させることになる。つまり、最軸外像高の輝度は軸上像高の輝度の１．３５倍となる。なお、減衰率Ｒ％は走査速度の変化率Ｃを用いると次のように表せる。
Ｒ＝（Ｃ／（１００＋Ｃ））＊１００
＝３５［％］／（１００［％］＋３５［％］）＊１００
＝２６［％］
また、ＤＡコンバータ２１の入力と輝度の低下率は比例関係にあり、例えばＣＰＵコア２内のＤＡコンバータ２１の入力がＦＦｈで光量が２６％ダウンするように設定した場合は、８０ｈで１３％ダウンすることになる。
【００９２】
＜効果説明＞
図４（ａ）〜（ｃ）は、光波形と主走査ＬＳＦ（ＬｉｎｅＳｐｒｅａｄＦｕｎｃｔｉｏｎ）プロファイルを示す図である。これら光波形と主走査ＬＳＦプロファイルは、光源４０１が、軸上像高、中間像高、最軸外像高のそれぞれにおいて、所定の輝度、期間で発光した場合のものをそれぞれ示している。なお、本実施例の光学構成では、最軸外像高における走査速度は軸上像高におけるそれの１３５％となり、軸上像高に対する最軸外像高の部分倍率は３５％である。光波形は光源４０１の発光波形である。主走査ＬＳＦプロファイルとは、主走査方向にスポットを移動させながら、上述した光波形で発光することにより被走査面４０７上に形成されたスポットプロファイルを副走査方向に積分したものである。これは、上述した光波形で光源４０１を発光させた際の被走査面４０７上での総露光量（積分光量）を示すものである。
【００９３】
図４（ａ）は、本実施例と同様の光学構成において、上述した部分倍率補正及び輝度補正を行わない比較例１を示す。この比較例１では、光源が輝度Ｐ３で、且つ、軸上像高における１画素（４２．３μｍ）分主走査するのに必要な期間Ｔ３発光する。このため、軸上像高から、軸外像高に移るに従って、主走査ＬＳＦプロファイルが肥大化して積算光量のピークが低下していることがわかる。
【００９４】
図４（ｂ）は、上述した部分倍率補正を行い、輝度補正を行わない比較例２を示す。部分倍率補正は、軸上像高において１画素（４２．３μｍ）分主走査するのに必要な期間Ｔ３を基準に、軸上像高から軸外像高にかけて、部分倍率の増加分だけ１画素分に対応する期間を短くする補正を行う。輝度はＰ３で一定である。軸上像高から、軸外像高に移るに従って、主走査ＬＳＦプロファイルの肥大化は抑制されている。しかしながら、中間像高でＴ３の０．８７倍、最軸外像高でＴ３の０．７４倍と照射時間を短くしているため、積算光量のピークは図４（ａ）に比べて更に低下していることが分かる。
【００９５】
図４（ｃ）は、上述した部分倍率補正及び輝度補正を行った本実施例を示す。部分倍率補正について比較例２と同様の処理を行っている。輝度補正として、部分倍率補正により軸上像高から軸外像高に移るに従って１画素に対向する光源４０１の発光時間を短くすることで低下した積算光量分を補う。つまり、輝度Ｐ３を基準に、軸上像高から軸外像高にかけて、光源４０１の輝度をアップするよう補正する。図４（ｃ）では最軸外像高の輝度をＰ３の１．３５倍としており、図４（ｂ）に比べて、軸上像高から、軸外像高に移るに従って、主走査ＬＳＦプロファイルの積算光量のピークの低下は抑制されて、かつ、肥大化も抑制している。図４（ｃ）の軸上像高、中間像高、最軸外像高のＬＳＦプロファイルは、完全に一致はしていないものの、各画素の総露光量は略同じであり、形成される画像に影響の無いレベルで補正できている。
【００９６】
以上の説明したように、本実施例によれば、非画像部を微少露光する画像形成装置において、部分倍率補正、画像部の輝度補正、及び非画像部の輝度補正を行う。これにより、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく適切に非画像部を露光し画像不良を抑制することができる。また、画像部分の輝度補正値を生成するための部分倍率特性情報３１７（あるいは感光ドラム４上の走査速度の特性情報）と補正電流の情報から、部分倍率補正値と、画像部分の輝度補正値、および非画像部分の輝度補正値をそれぞれ生成することができる。このため、メモリ等の記憶手段の記憶容量を少なくすることができる。
【００９７】
なお、本実施例では、画素片の挿抜により部分倍率補正を行ったが、このような方法により部分倍率を補正する場合、上述した別の方法である画像クロックの周波数を主走査方向で変化させると比べて以下に示すような効果がある。つまり、画像クロックの周波数を主走査方向で変化させる場合、複数の異なる周波数の画像クロックを出力可能なクロック生成手段が必要であり、そのようなクロック生成手段の分コストがアップしてしまう。これに対し、画素片の挿抜による部分倍率補正であれば、１つのクロック生成手段さえ有していれば部分倍率補正が可能であり、クロック生成手段に関するコストを抑えることができる。
【００９８】
（実施例２）
安価な構成にするために、本実施例では主走査書込み中に輝度補正を行うことなく、ｆθ補正のうち総露光量補正については濃度補正によって行い、さらには非画像部の微少露光も濃度補正によって行う方法について述べる。即ち、本実施例では実施例１の非画像部の微小露光の輝度補正に相当する補正を光源４０１の点灯比率を変える濃度補正によって行う。
【００９９】
＜露光制御構成＞
図１４は本実施例における露光制御構成を示す図である。図１４は、実施例１の図５に示した構成から輝度を補正するための可変電流回路（制御部１のＣＰＵコア２による補正値の演算、およびＶＩ変換回路３０６・３２６）を除いた一般的な構成となっている。したがって、輝度制御手段の一例であるレーザドライバＩＣ１９は印刷領域において１ライン分の走査を同一輝度で発光し、印刷領域外（＝ライン間）においてＡＰＣ制御を行うものである。そして、本実施例の濃度補正制御は、画像信号生成部１００の画像変調部１０１内の濃度補正処理部１２１（図７）で行う。その他は同じ構成であるため、同様の符号を付して説明は省略する。さらに、部分倍率補正については第１の実施例と同じであるため、説明を省略する。
【０１００】
＜濃度補正の概要＞
まず、本実施例における濃度補正の概略を説明する。一般的な濃度補正は、濃度制御値と実際の印刷濃度のリニアリティを均一にする階調補正を行っている。説明を省略したが、実施例１の濃度補正処理部１２１も階調補正を行っている。本実施例の濃度補正処理部１２１は３種の濃度補正を同時に行う。以下、３種の濃度補正について、図１５を用いて説明する。
【０１０１】
第１の濃度補正は、一般的な階調補正を行う濃度補正である。この補正内容は図１５（ａ）のグラフ６１に示す入出力関数として表せる。第２の濃度補正は、非画像部を微少露光させる濃度補正である。この濃度補正は第一の発光量制御手段および第二の発光量制御手段に相当する。この補正内容は図１５（ｂ）のグラフ６２に示す入出力関数として表せる。詳細については後述する。第３の濃度補正は、総露光量に関するｆθ補正を行う濃度補正である。この濃度補正は第一発光量補正手段および第二発光量補正手段に相当する。この補正内容は図１５（ｃ）のグラフ６３に示す入出力関数として表せる。グラフ６３は像高に応じて、それぞれ濃度補正を行うことを示している。詳細については後述する。そして、グラフ６１、グラフ６２、グラフ６３を合成した濃度補正に関する入出力関数が図１５（ｄ）のグラフ６４で示され、これが本実施例の濃度補正処理部１２１の濃度補正に適用する入出力関数である。
【０１０２】
＜階調補正＞
次に、図１６を用いて、階調補正について説明する。図１６（ａ）は、階調補正前の濃度階調の一例を示した図である。横軸に示す光量制御値と、縦軸に示す実際の印刷濃度の関係が示されている。このグラフ７１が直線で示されるように濃度補正を行うことが階調補正である。グラフ７１を階調補正する濃度補正関数が図１６（ｂ）である。階調補正する濃度補正関数は破線で示した補正後の直線に対して鏡像の形状をしたグラフ６１となる。グラフ７１にグラフ６１による濃度補正処理を行った結果が図１６（ｃ）のグラフ７２である。グラフ７２は光量制御値と実際の印刷濃度が比例関係にある。このように、図１６（ｂ）あるいは図１５（ａ）のグラフ６１の濃度補正処理によって、階調補正を実現することができる。
【０１０３】
＜濃度補正による非画像部の微少露光＞
次に、図１５（ｂ）および図１７を用いて、非画像部を濃度１０％で微少露光させる濃度補正について説明する。なお、非画像部を濃度である１０％は一例である。図１５（ｂ）のグラフ６２は、非画像部である入力値００ｈに対して、出力値は１９ｈ（＝ＦＦｈの１０％）となっている。そして、残った露光量９０％分を２０ｈ〜ＦＦｈに均等に割り当てるように変換するグラフとなっている。したがって、光量制御値１９ｈ〜ＦＦｈで画像部の濃度０％〜１００％を制御する。
【０１０４】
また、図１７は、部分倍率補正および濃度補正を説明するタイミングチャートである。なお、部分倍率補正部分については、先に述べた図１３と同様であるため、説明を省略する。また、本実施例では輝度を一定に制御する構成のため、実施例１とは異なり、１走査における濃度１００％時のレーザ光２０８は図１７の（ｅ）に示されるように一定に制御されている。
【０１０５】
次に、図１７の（ｆ）階調補正後の光量制御値は、主走査方向に一定で、濃度０％が００ｈ、濃度５０％が７Ｆｈ、濃度１００％がＦＦｈである。図１５（ｂ）のグラフ６２で濃度補正処理を行うと、図１７の（ｇ）に示されるように、光量制御値は濃度０％が１９ｈ、濃度５０％が７Ｆｈ、濃度１００％がＦＦｈに変換される。なお、主走査方向の濃度は一定である。このように、図１５（ｂ）のグラフ６２の濃度補正処理によって、微少露光を実現することができる。
【０１０６】
＜濃度補正によるｆθ補正＞
次に、図１５（ｃ）および図１７を用いて、像高に応じて露光量を補正する濃度補正について説明する。ｆθ特性は中央像高の走査速度が最も遅く、像高が増すほど走査速度が速くなる。したがって、中央像高の露光量が最も大きく、像高が増すほど露光量が少なくなる。したがって、ｆθ補正は最軸外像高の露光量が最も大きく、像高が減るほど露光量が少なくなるように行う。
【０１０７】
図１５（ｃ）のグラフ６３は、像高をパラメータとした複数本のグラフで構成されている。これらのうち、最軸外像高のグラフの出力値が最も大きくなっている。つまり、最軸外像高における露光量が最も大きい。そして、中央像高のグラフの出力値は最外軸像高のグラフの出力値の７４％となっている。このため、黒１００％画像の中央像高の濃度（グラフ点Ｇ）は７４％と、最軸外像高における７４％ハーフトーン濃度（グラフ点Ｈ）は同じ出力値ＢＤｈとなるように濃度補正される。
【０１０８】
したがって、グラフ６３の濃度補正処理によって、ｆθ補正を実現することができる。
【０１０９】
これより、図１５（ｂ）のグラフ６２による濃度補正処理後に、図１５（ｃ）のグラフ６３による濃度補正処理を行った場合について図１７を用いて説明する。図１７の（ｇ）は非画像部微少露光補正後の光量制御値である。これにｆθ補正を適用すると、図１７の（ｈ）に示されるように濃度０％、濃度５０％、濃度１００％画像はそれぞれｆθ補正されて、最軸外像高の濃度が最も大きく、しだいに濃度が減って行き、中央像高の濃度が最も小さいデータに変換される。このように、非画像部は、走査速度の速い最軸外像高よりも走査速度の遅い中央像高の方が濃度が低く、点灯比率が低いため、露光量が小さくなる。画像部についても同様である。
【０１１０】
したがって、図１７の（ｅ）の輝度と、図１７の（ｇ）の濃度によって決まる感光ドラム４の単位面積当たりの総露光量は図１７の（ｉ）のようになる。総露光量は最軸外像高の濃度が最も大きく、しだいに濃度が減って行き、中央像高において、最外軸像高の７４％となる。
【０１１１】
ここで、濃度１００％の光量の変化範囲はＢＤｈからＦＦｈであるので、２５５−１８９＝６６ステップで制御可能である。一方、非画像部の光量の変化範囲は１２ｈから１９ｈであるので、２５−１８＝７ステップでしか制御できない。仮に、非画像部の光量を画像部と同じ比率（ステップ数）で制御するためには、光量制御値を２５６ビット制御から５１２ビット制御以上に増やす必要がある。
【０１１２】
しかし、非画像部はトナー異常付着（かぶり）が発生しない程度に感光ドラム４の電位をコントロールできれば良い。つまり、非画像部を微少露光して、バックコントラストＶｂａｃｋを所定の値よりも小さくできれば良いので、画像部ほど精度良く電位を設定しなくても、バックコントラストＶｂａｃｋを所望の範囲に留めておくことができる。従って、非画像部の光量は画像部と同じステップ数で制御しなくても十分な精度を得られる。
【０１１３】
＜濃度補正＞
次に、図１４、図１５（ｄ）、および図１８を用いて、本実施例の濃度補正について具体的に説明する。図１４のメモリ３０４には、光走査装置４００の部分倍率特性情報３１７が記憶されている。この部分倍率特性情報３１７は光走査装置４００を組み立て後に個々の装置において測定して記憶しても良いし、個々の装置間のバラツキが少ない場合は個別に測定せずに代表的な特性を記憶しても良い。ＣＰＵ２はシリアル通信３０７を介してメモリ３０４から読み出し、画像信号生成部１００にあるＣＰＵ１０２に送出する。ＣＰＵ２は、この情報を基に、グラフ６４の関係の入出力補正関数を生成し、画像変調部１０１にある濃度補正処理部１２１に送る。
【０１１４】
一方、不図示のホストコンピュータより図１８（ａ）に示す一例としての画像データ（Ｐ）が濃度補正処理部１２１に入力される。濃度補正処理部１２１は像高に応じて異なるグラフ６４によって濃度変換が行われ、図１８（ｂ）に示される変換後の画像データ（Ｐ変換後）が出力される。即ち、入力値Ｆ０ｈの画素１５０は、出力値ＣＢｈの画素２５０、出力値Ｂ５ｈの画素２５１に変換される。入力値８０ｈの画素１５１は、出力値６４ｈの画素２５２、出力値５Ｃｈの画素２５３に変換される。入力値６０ｈの画素１５２は、出力値５６ｈの画素２５４、出力値４Ｄｈの画素２５５、出力値４７ｈの画素２５６に変換される。また、非画像部に対応する入力値００ｈの画素１５３は、出力値１９ｈの画素２５７、出力値１７ｈの画素２５８、出力値１４ｈの画素２５９、出力値１３ｈの画素２６０に変換される。このような処理により、濃度補正による像高に応じた露光量の補正を行うことができる。
【０１１５】
画像変調部１０１は、濃度補正処理部１２１から出力される変換後の画像データ（Ｐ変換後）を、画像データの各画素を出力値に応じた所定の点灯比率で点灯させる為のＶＤＯ信号１１０へ変換する。光源４０１はＶＤＯ信号１１０に基づいて発光することで変換後の画像データ（Ｐ変換後）の各画素に設定された点灯比率で発光することになる。
【０１１６】
以上の説明したように、本実施例によれば、非画像部を微少露光する画像形成装置において、部分倍率補正、画像部の輝度補正、及び非画像部の輝度補正を行う。これにより、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく適切に非画像部を露光し画像不良を抑制することができる。
【０１１７】
また、同一の部分倍率特性情報３１７（あるいは感光ドラム４上の走査速度の特性情報）から画像部、非画像部の濃度補正値をそれぞれ生成する際、画像部と非画像部で光量制御精度（ステップ数）を変えてもよい。具体的には、非画像部分の露光量制御精度を粗くする（ステップ数を減らす）と安価な構成にすることができる。
【０１１８】
なお、本実施例においては、部分倍率特性情報３１７が記憶されているメモリ３０４が光走査装置４００に搭載されていたが、個々の光走査装置４００間のバラツキが少ない場合は画像信号生成部１００、あるいは制御部１にメモリ３０４を搭載しても良い。
【０１１９】
（実施例３）
本実施例では、実施例２と同様に、主走査書込み中に輝度補正を行うことなく、濃度補正によってｆθ補正のうち総露光量補正、および非画像部の微少露光を行う方法の異なる実施形態について述べる。実施例２との違いは、上述した２種類の補正を濃度補正処理部１２１に組み込むのではなく、マトリクス変換するハーフトーン処理部１２２に組み込んで行う点である。
【０１２０】
＜露光制御構成＞
図１９は本実施例の露光制御構成を示した図である。本実施例では、図１９に示す画像信号生成部１００の画像変調部１６１の構成が実施例２と異なっている。その他は同じ構成であるため、同様の符号を付して説明は省略する。また、部分倍率補正についても実施例２と同じであるため、説明を省略する。
【０１２１】
＜濃度補正＞
ｆθ特性を補正する総露光補正及び非画像部の微少露光は、図２０に示した画像変調部１６１のハーフトーン処理部１８６で行う。ハーフトーン処理部１８６には、各像高に応じたスクリーンが格納されており、スクリーンのＳＣＲ切替部１８５から出力される情報に基づき、スクリーンを選択し、ハーフトーン処理を行う。ＳＣＲ切替部１８５は、同期信号であるＢＤ信号１１１と画像クロック信号１２５により、スクリーン切替情報１８４を生成する。図２１は各像高に対応するスクリーンを説明する図である。ＳＣＲ切替部１８５は、主走査方向の像高に応じて、図示したようにスクリーン切替情報１８４を出力する。スクリーン切替情報１８４は、最軸外像高では第一スクリーンＳＲＣ１、軸上像高では第ｎスクリーンＳＣＲｎとなる。ハーフトーン処理部１８６及びＳＣＲ切替部１８５が第一の発光量制御手段、第二の発光量制御手段、第一発光量補正手段、及び第二発光量補正手段として機能する。
【０１２２】
第一スクリーン５００〜５１０は最軸外像高付近で使用されるスクリーンの一例である。第ｎスクリーン５４０〜５５０は中央像高付近で使用されるスクリーンの一例である。第（ｎ÷２）スクリーン５２０〜５３０は最軸外像高と中央像高の中間位置の像高で使用されるスクリーンである。これらのスクリーンは２００線のマトリクスとし、各画素を１６分割した１６区画の画素片で階調表現可能である。そして、これらスクリーンは、ＶＤＯ信号１１０の多値パラレル８ビットのデータで表された濃度情報に対応して、９画素で構成されたスクリーンの面積が成長する（点灯比率が上がる）ように構成されている。スクリーンは階調（濃度）毎に設けられており、矢印で示す順に階調が上がっていく（点灯比率が上がり、濃度が濃くなる）。図示したように、第ｎスクリーンは、最も階調の高い（最高濃度）スクリーン５５０においても、各画素の１６区画の画素片は全点灯させないように設定している。ここで、スクリーン５００、５２０、５４０が非画像部用のスクリーンである。スクリーン５０１〜５１０、５２１〜５３０、スクリーン５４１〜５５０は画像部用のスクリーンである。
【０１２３】
以上の説明したように、本実施例によれば、非画像部を微少露光する画像形成装置において、部分倍率補正、画像部の輝度補正、及び非画像部の輝度補正を行う。これにより、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく適切に非画像部を露光し画像不良を抑制することができる。
【０１２４】
（実施例４）
本実施例では、ｆθ補正のうち総露光量補正については輝度補正を用い、非画像部の微少露光については濃度補正を用いる画像形成装置３０について述べる。
【０１２５】
＜露光制御構成＞
図２２は本実施例における露光制御構成を示す図である。図２２は、実施例１の図５に示した構成から非画像用の輝度を補正するための可変電流回路（制御部１のＩＣ３に内蔵されるレギュレータ２５、８ビットＤＡコンバータ（ｂ）２４、およびＶＩ変換回路３０６）を除いた構成となっている。したがって、１つの輝度補正手段４３はＣＰＵコア２と１個の８ビットＤＡコンバータ２１と１個のレギュレータ２２を内蔵したＩＣ３と、レーザ駆動部３００で構成されている。レーザ駆動部３００は輝度制御手段の一例であるレーザドライバＩＣ２９を有している。前記輝度補正手段４３はレーザドライバＩＣ２９に接続されていて、前記輝度補正手段４３からレーザドライバＩＣ２９に補正情報を与えている。また、画像信号生成部１００の画像変調部１０１は図７と同様である。その他は同じ構成であるため、同様の符号を付して説明は省略する。さらに、部分倍率補正については第１の実施例と同じであるため、説明を省略する。
【０１２６】
＜濃度補正＞
次に、図７、図１５、図２３から図２５を用いて、非画像部を総露光量１０％で微少露光させる濃度補正について説明する。本実施例は、実施例２と同様に、発光量制御手段として図７の濃度補正処理部１２１により濃度補正を行う。また、実施例２と異なる点は濃度補正関数（グラフ）である。本実施例の濃度補正関数（グラフ）は前述した図１５（ａ）のグラフ６１と図１５（ｂ）のグラフ６２を合成したグラフで示される入出力関数を用いる。なお、図１５（ａ）は階調を補正する入出力関数である。図１５（ｂ）は非画像部を微少露光するよう露光量を変換する入出力関数である。これらを合成した関数は図２３のグラフ６５ように示される。
【０１２７】
続いて、図２４は上記で説明した濃度補正、輝度補正、および部分倍率補正を説明するタイミングチャートである。なお、部分倍率補正部分については、先述した図１３と同様であるため、説明を省略する。図２４の（ｆ）は一般的な濃度補正である階調補正のみを行った場合の主走査方向の画像濃度分布を示している。あるいは、グラフ６５が行う濃度補正のうち、階調補正（＝グラフ６１）のみを適応した場合の走査方向の画像濃度分布を示している。
【０１２８】
次に、図２４の（ｇ）は濃度補正処理部１２１にてグラフ６５による濃度補正を行った場合の主走査方向の画像濃度分布を示している。濃度０％において光量制御値は１９ｈを示している。なお、１９ｈは光量制御値の最大値ＦＦｈの１０％である。
【０１２９】
また、図２５（ａ）は多値パラレル８ビットの画像信号の一例である。各画素は８ビットの濃度情報を有している。画素１５０はＦ０ｈ、画素１５１は８０ｈ、画素１５２は６０ｈ、白地部は００ｈの濃度情報となっている。図２５（ａ）を図１５（ｂ）の関数グラフで濃度補正を行うと、図２５（ｂ）で示す画像が得られる。図２５（ｂ）において、非画像部の各画素４５３は１９ｈに補正される。また、画像部は１００％濃度を除いて、濃度が増えるように補正される。図２５（ｂ）で示された多値パラレル８ビットの画像信号は、図７の濃度補正処理１２１の出力であり、以降、ハーフトーン処理１２２以降の処理を行う。
【０１３０】
＜輝度補正＞
次に、図２２、図２４を用いて、輝度補正について説明する。図２２において、輝度補正は、印字動作前にメモリ３０４の部分倍率特性情報３０７および補正電流情報を読み出す。そして、ＩＣ３の中のＣＰＵコア２が輝度補正値３１５を生成するとともに、一走査分の輝度補正値３１５をＩＣ３の中にある不図示レジスタに保管しておく。また、補正電流情報に基づいてレギュレータ２２の出力電圧２３を決定しＤＡコンバータ２１に基準電圧として入力する。そして、ＢＤ信号１１１に同期して、不図示のレジスタに保管してある輝度補正値３１５を読みだす。これにより、ＤＡコンバータ２１の出力ポートから画像輝度補正アナログ電圧３１２を、後段のＶＩ変換回路３０６に送り、ＶＩ変換出力電流値Ｉｄ３１３に変換する。
【０１３１】
輝度制御手段としてのレーザドライバＩＣ２９は、ＶＤＯ信号１１０に応じて、電流ＩＬを発光部１１に流すか、ダミー抵抗１０に流すかを切り換えることで、光源４０１の発光のＯＮ／ＯＦＦを制御する。発光部１１に供給するレーザ電流値ＩＬ（第３電流）は、定電流回路１５で設定した電流Ｉａ（第１電流）から前記ＶＩ変換回路３０６から出力される電流Ｉｄ３１３（第２電流）を差し引いた電流となる。
【０１３２】
一回走査する間に電流値Ｉｄが変化し、画像中央部にかけて（像高Ｙの絶対値が小さくなる程）電流ＩＬが小さくなる。その結果、発光部１１が出力するレーザ光２０８は、図２４の（５）の通り、最軸外像高の輝度はＰａｐｃ１で発光し、軸上像高の輝度はＰａｐｃ１の０．７４倍の輝度で発光するよう補正される。
【０１３３】
＜レーザ光量制御＞
濃度補正による非画像部の微少露光制御と、前記輝度補正によるｆθ補正を実行した結果、１走査におけるレーザ光２０８は図２４の（ｈ）に示すように制御される。画像部は最軸外像高において輝度Ｐａｐｃ１で発光し、軸上像高では輝度Ｐａｐｃ１の０．７４倍の輝度で発光する。また、非画像部は最軸外像高において輝度Ｐｂで発光し、軸上像高では輝度Ｐｂの０．７４倍の輝度で発光する。なお、本実施例において、ＰｂはＰａｐｃ１の０．１倍で設計されている。
【０１３４】
そして、図２４の（ｈ）に示したレーザ光２０８が偏向器４０５と結像レンズ４０６を通過した後の被走査面４０７（＝感光ドラム４の表面）における総露光量は図２４の（ｊ）に示すように全ての像高で一定となる。また、印字される画像の種類に応じて濃度補正方法を切り換えても良い。例えば、通常の画像の場合は実施例４のように濃度補正処理部１２１で非画像部の微少露光化を行い、細線を多用する画像の場合にはハーフトーン処理部１２２で非画像部の微少露光化を行っても良い。
【０１３５】
以上説明した通り、本実施例によれば、非画像部を微少露光する画像形成装置において、部分倍率補正、画像部の輝度補正、及び非画像部の輝度補正を行う。これにより、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく適切に非画像部を露光し画像不良を抑制することができる。
【０１３６】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は前述した特定の実施形態に限定されるものではない。例えば、非画像部の微少露光を非画像部専用の少ない輝度で発光し、かつ、ｆθ補正は走査速度に応じて濃度補正による単位時間あたりの発光量を変化させても実現できる。あるいは、微少露光やｆθ補正を輝度と濃度の両方を制御して発光量を変更しても実現できる。
【符号の説明】
【０１３７】
１  制御部
４  感光ドラム
９／１９／２９  レーザドライバＩＣ
３０  画像形成装置
４１  第一輝度補正手段
４２  第二輝度補正手段
４３  輝度補正手段
１００  画像信号生成部
１２１  濃度補正処理部
１２８  画素片挿抜制御部
１８５  ＳＣＲ切替部
１８６  ハーフトーン処理部
３０４  メモリ
４０１  光源
４０５  偏向器
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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