(57)【要約】【課題】光ビームを多重照射する画像形成装置および画像形成方法を提供すること。【解決手段】画像形成装置１００は、光学ユニット１１０を含み、複数のビームを含む光ビームＬを出射するマルチビーム光源２０６と、光ビームＬにより照射されて静電潜像を形成する感光体ドラム１２２と、感光体ドラム表面を、複数の走査ラインを含むスポット径の光ビームＬで隣接走査させ、設定ライン数だけ以前の走査ラインに含まれる画素に対する照射履歴を積算し、現在走査画素に対する照射光量を制御する制御手段２０２と、照射光量の制御に応答して光ビームＬを変調する光変調手段２０４とを含んでいる。【選択図】  図２
2008233401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビームを含む光ビームを出射するマルチビーム光源と、
前記光ビームにより照射されて静電潜像を形成する感光体ドラムと、
感光体ドラム表面を、複数の走査ラインを含むスポット径の前記光ビームで隣接走査させ、設定ライン数に相当する前走査ラインに含まれる画素に対する照射履歴を積算し、現走査ライン上で照射すべき現在走査画素に対する照射光量を制御する制御手段と、
前記照射光量の制御に応答して前記光ビームを変調する光変調手段と、
を含む、画像形成装置。
【請求項２】
前記現在走査画素の照射光量を、前記設定ライン数より少ない前記前走査ラインの画像データから特定のパターン検出を行って照射履歴データを計算するパターン検出手段と、
前記パターン検出の結果に基づいて前記現在走査画素を照射するための光量補正量を計算する光量補正量計算手段と、
前記現在走査画素を保持し、前記光量補正量計算手段による前記光量補正量を使用して、前記現在走査画素に対する照射光量を指令する光量調整制御手段と
を含む請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記光量調節制御手段は、前記光量補正量を使用したＰＷＭ変調、または前記光量補正量のデジタルアナログ変換を使用するレーザパワー変調である、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記前走査ラインの画像パターンおよび前記光量補正量を計算するためのマッピングテーブルを保持し、前記現在走査画素の前記光量補正量を計算するための照射履歴を、前記前走査ラインの画像パターンと前記マッピングテーブルとを使用して計算する、請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現在走査画素について前記パターン検出を行うために前記設定ライン数に相当する画像データを先取り取得する先取り取得手段を備え、前記パターン検出手段は、前記現在走査画素についての前記光量補正量の計算が終了した後、後走査ラインについての前記照射履歴を作成するために前記先取り取得手段から前記現在走査画素の画素データを読出す、請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記感光体ドラム表面について現在走査の先頭ラインのスポット中心から設定ライン数に対応する前記前走査ラインのスポット中心までの距離が、前記感光体ドラム表面に形成されるスポットの副走査方向に計って前記光ビームのスポット径以下となるように走査ラインを与える、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
複数のビームを含む光ビームを出射するマルチビーム光源を使用し、前記光ビームの照射により感光体ドラム上に静電潜像を形成する画像形成方法であって、
複数の光ビームを出射するステップと、
感光体ドラム表面を、複数の走査ラインを含むスポット径の前記光ビームで隣接走査させるステップと、
現在走査画素について設定ライン数より少ない前走査ライン方向の画像データを先取り取得するステップと、
現在走査ラインの現在走査画素を保持し、前記設定ライン数に対応する前記前走査ラインに含まれる画素を前記先取り取得して生成した照射履歴を使用して積算し、現走査ラインで照射すべき現在走査画素に対する照射光量を制御するステップと、
前記照射光量の制御に応答して前記光ビームを変調するステップと
を含む、画像形成方法。
【請求項８】
前記先取り取得した前記画像データのパターン検出を行ない、照射履歴を計算するステップと、
前記照射履歴を使用して前記現在走査画素を照射するための光量補正量を計算するステップと、
前記光量補正量を使用して前記現在走査画素に対する照射光量を指令するステップと
を含む、請求項７に記載の画像形成方法。
【請求項９】
前記照射履歴を計算するステップは、前記先取り取得した画像データのうち、前記マッピングテーブルにマップされた位置での画像の有無を使用して照射履歴を計算するステップを含む、請求項８に記載の画像形成方法。
【請求項１０】
前記照射光量を制御するステップは、前記光量補正量を使用したＰＷＭ変調または前記光量補正量のデジタルアナログ変換によりレーザパワーを変調するステップを含む、請求項７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、画像形成装置に関し、より詳細には、光ビームを多重照射する画像形成装置および画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式印刷で高精細画像を提供する目的から、マルチビーム照射を使用する画像形成方法が知られている。マルチビーム隣接走査の光学素子は、主にレーザダイオード（ＬＤ）を複数組合わせたり、複数ＬＤを１つのチップに内蔵したレーザーダイオードアレイ（ＬＤＡ）を用いたり、面発光レーザ・ダイオード（ＶＣＳＥＬ）を用いており、数本から数十本のレーザで書込みを行なう。
【０００３】
マルチビームによる隣接走査で画像形成を行うと、感光体ドラムの所定画素に対する露光量が相対的に増えることになり、像形成技術分野でいわゆる相反則不軌による画像不良が発生することも知られている。相反則不軌は、露光量に対して露光量の高い領域で感光体ドラム上の電荷輸送効率がリニアリティを失う現象に起因するものと考えられている。マルチビーム走査に起因する相反則不軌の影響は、作成される画像上で、いわゆるバンディングとして参照される画像品質低下を生じさせることが知られている。
【０００４】
これまで、相反則不軌に起因する濃度むらを改善し、画像品質を向上させるため、様々な提案がなされている。例えば、特許第２６８５３４６号明細書（特許文献１）では、前走査の１ライン分の画像データを保持しておき、現走査の１ライン目の画像データとの関係から、前走査若しくは現走査における隣接ＬＤの少なくとも一方の光量を調節する。特許文献１では、前ラインの１ライン分の画像データと現走査の１本目の画像データを検出対象としているのみであり、かつ１ＬＤのみの光量調整なので高密度書込みでは対策として不十分である。
【０００５】
また、特開２００３−１８２１３９号公報（特許文献２）では端部ＬＤを選択して光量を調整することを開示する。しかしながら、より高解像度の画像形成となり書込み密度が上がる場合、より広範囲のレーザビームの影響を受けることになり、画像形成パターンによって相反則不軌の影響度が変わるため対策として不充分である。
【０００６】
さらに、特開２００３−２０５６４２号公報（特許文献３）では補助光源を用いた書込みにより相反則不軌の影響を低下させているものの、異なるパターンに柔軟に対応することが困難である。また、特開２００４−２０９１１号公報（特許文献４）では、ＬＤ間隔を空けて飛び越し走査を行うことを開示するものの、露光効率が低下し、この結果、生産性が低下してしまうという問題点が発生する。
【０００７】
この他、特開２００４−０７７７１４号公報（特許文献５）では飛び越し走査や多重露光を行うことで相反則不軌の影響を抑えることが開示されている。しかしながら、特許文献５で開示された方法でも露光効率が低下し、この結果、生産性が低下するという別の問題点を発生させてしまう。同様に、特開２００４−１０９６８０号公報（特許文献６）では、発光ＬＤ切替による飛び越し走査を行っているものの、同様に生産性を低下させるという新たな問題点を発生させてしまう。
【特許文献１】特許第２６８５３４６号明細書
【特許文献２】特開２００３−１８２１３９号公報
【特許文献３】特開２００３−２０５６４２号公報
【特許文献４】特開２００４−２０９１１号公報
【特許文献５】特開２００４−０７７７１４号公報
【特許文献６】特開２００４−１０９６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、複数の光束を出射するマルチビーム光源と該光変調された光束により露光して静電潜像を形成する感光体ドラムと、該静電潜像を現像剤で現像することで画像を形成する技術において、高密度書込みと生産性低下というトレードオフの関係にある従来特性の両方を満足させ、高効率、高画質な画像形成を行う画像形成装置および画像形成方法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】
【０００９】
本発明では、マルチビーム光源から照射されるレーザビームが対象とする画素を重複して照射する場合に、既に照射した走査ライン（前ライン走査）の画素につき、画素位置と、当該画素位置の画像の有無とを対応させた照射履歴を使用して、後半に照射する走査ライン（現走査ライン）のレーザビームの光量を制御する。
【００１０】
前走査ラインの照射履歴は、現走査ラインの対象画素に重畳して照射されるレーザビームの面積を変化させる。現走査ラインの対象画素をレーザビームで照射する場合、対象画素への既照射光量を、予め計算しておいた前走査ラインの画素照射履歴データを使用して、現走査ラインで照射するべき照射光量の計算にフィードバックさせる。
【００１１】
本発明では、制御装置は、前走査ラインの画像データに対応してマルチビーム光源を駆動する処理と並列的に、現走査ラインの設定ライン数を超えない画像データを先取りし、現走査ラインよりも以後に照射される画素への光量を制御するために使用する。設定ライン数は、光ビームを構成するビーム数の副走査方向に対する本数以下として設定することができ、好ましくは、ビーム本数をｎとして、（ｎ−１）ラインとして決定される。
【００１２】
先取りした画像データは、対象画素への照射光量を積算する画素の画素位置をマッピングしたマッピングテーブルとして利用される照射履歴テーブルによりパターン検出が行われる。パターン検出の結果は、照射履歴テーブルに登録する画素が照射されたか否かを示す値と論理積され、照射履歴データを作成するために使用される。光量補正量は、照射履歴データを使用して予め計算され、対応する現走査ラインの対象画素を照射するまでレジスタメモリに格納される。
【００１３】
このため、後続する走査ラインの走査開始時、照射履歴データおよび光量補正量が用意され、現走査ラインの対象画素を走査する場合に、光量補正を行うための遅延や光ビームの間引きなどを防止し、現走査ラインの対象画素の照射光量を、最低限の時間遅延で決定することが可能となる。
【００１４】
本発明では、上記処理を使用することにより、照射光を間引くなどの処理を行うことなく、効率的なレーザビームの照射を行いながら相反則不軌に起因する画像劣化を防止し、高生産性および高画質のトレードオフを改善し、高効率、高画質な画像形成を行う画像形成装置および画像形成方法を提供することが可能となる。
【００１５】
すなわち、本発明によれば、
複数のビームを含む光ビームを出射するマルチビーム光源と、
前記光ビームにより照射されて静電潜像を形成する感光体ドラムと、
感光体ドラム表面を、複数の走査ラインを含むスポット径の前記光ビームで隣接走査させ、設定ライン数に相当する前走査ラインに含まれる画素に対する照射履歴を積算し、現走査ライン上で照射すべき現在走査画素に対する照射光量を制御する制御手段と、
前記照射光量の制御に応答して前記光ビームを変調する光変調手段と、
を含む、画像形成装置が提供される。
【００１６】
本発明では、前記現在走査画素の照射光量を、前記設定ライン数より少ない前記前走査ラインの画像データから特定のパターン検出を行って照射履歴データを計算するパターン検出手段と、
前記パターン検出の結果に基づいて前記現在走査画素を照射するための光量補正量を計算する光量補正量計算手段と、
前記現在走査画素を保持し、前記光量補正量計算手段による前記光量補正量を使用して、前記現在走査画素に対する照射光量を指令する光量調整制御手段と
を含むことができる。
【００１７】
前記光量調節制御手段は、前記光量補正量を使用したＰＷＭ変調、または前記光量補正量のデジタルアナログ変換を使用するレーザパワー変調とすることができる。前記制御手段は、前記前走査ラインの画像パターンおよび前記光量補正量を計算するためのマッピングテーブルを保持し、前記現在走査画素の前記光量補正量を計算するための照射履歴を、前記前走査ラインの画像パターンと前記マッピングテーブルとを使用して計算することができる。前記現在走査画素について前記パターン検出を行うために前記設定ライン数に相当する画像データを先取り取得する先取り取得手段を備え、前記パターン検出手段は、前記現在走査画素についての前記光量補正量の計算が終了した後、後走査ラインについての前記照射履歴を作成するために前記先取り取得手段から前記現在走査画素の画素データを読出すことができる。前記制御手段は、前記感光体ドラム表面について現在走査の先頭ラインのスポット中心から設定ライン数に対応する前記前走査ラインのスポット中心までの距離が、前記感光体ドラム表面に形成されるスポットの副走査方向に計って前記光ビームのスポット径以下となるように走査ラインを与えることができる。
【００１８】
本発明によれば、
複数のビームを含む光ビームを出射するマルチビーム光源を使用し、前記光ビームの照射により感光体ドラム上に静電潜像を形成する画像形成方法であって、
複数の光ビームを出射するステップと、
感光体ドラム表面を、複数の走査ラインを含むスポット径の前記光ビームで隣接走査させるステップと、
現在走査画素について設定ライン数より少ない前走査ライン方向の画像データを先取り取得するステップと、
現在走査ラインの現在走査画素を保持し、前記設定ライン数に対応する前記前走査ラインに含まれる画素を前記先取り取得して生成した照射履歴を使用して積算し、現走査ラインで照射すべき現在走査画素に対する照射光量を制御するステップと、
前記照射光量の制御に応答して前記光ビームを変調するステップと
を含む、画像形成方法が提供できる。
【００１９】
本発明では、前記先取り取得した前記画像データのパターン検出を行ない、照射履歴を計算するステップと、
前記照射履歴を使用して前記現在走査画素を照射するための光量補正量を計算するステップと、
前記光量補正量を使用して前記現在走査画素に対する照射光量を指令するステップと
を含むことができる。
【００２０】
前記照射履歴を計算するステップは、前記先取り取得した画像データのうち、前記マッピングテーブルにマップされた位置での画像の有無を使用して照射履歴を計算するステップを含むことができる。前記照射光量を制御するステップは、前記光量補正量を使用したＰＷＭ変調または前記光量補正量のデジタルアナログ変換によりレーザパワーを変調するステップを含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施の形態をもって説明するが、本発明は実施形態に限定されるものではない。図１は、画像形成装置の実施形態を示す。画像形成装置１００は、複合機能フルカラーデジタル複写機、カラーレーザプリンタなどとして構成することができる。複写機の実施形態では、画像形成装置１００は、ＡＤＦ(Auto Document Feeder)などの画像読取部、ファクシミリ処理部、操作入力部などを備えることができる。また、カラープリンタとして実装される場合には、画像形成装置１００は、ＩＥＥＥ１２９４、ＵＳＢなどのパラレルインタフェース、シリアルバスインタフェース、またはイーサネット（登録商標）に接続するためのネットワークインタフェースなどを実装し、ＰＪＬ(Printer
Job Language)などを用いて作像処理を実行する。
【００２２】
画像形成装置１００は、光学ユニット１１０と、作像ユニット１２０と、転写・定着ユニット１３０とを含んで構成されている。光学ユニット１１０は、ポリゴンミラー１０２と、複数のｆθレンズ１０６と、複数の反射ミラー１０８とを含んで構成されている。ポリゴンミラー１０２は、スピンドルモータ１０４などにマウントされ、数千から数万ｒｐｍの回転速度で駆動される。ポリゴンミラー１０２には、レーザダイオードアレイ（ＬＤＡ）または面発光レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ：vertical cavity surface emitting laser）などのマルチビーム光源（図示せず）から、複数の光ビームが照射され、ｆθレンズ１０６に反射され、ＷＴＬレンズなどの光学系を介して反射ミラー１０８により、作像ユニット１２０に向かって反射される。
【００２３】
作像ユニット１２０は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）に対応する複数の感光体ドラム１２２と、各色の現像剤を収容し、現像スリーブ、現像ブレードなどを含む現像器１２４とを含んで構成されている。感光体ドラム１２２は、帯電ローラなどの帯電器（図示せず）により静電荷が付与された後、マルチビーム光源からの複数の光ビームにより像状露光されて、静電潜像が形成される。
【００２４】
形成された静電潜像は、感光体ドラム１２２が回動するにつれて現像器１２４へと搬送される。静電潜像は、現像剤により現像され、感光体ドラム１２２上に現像剤像が形成され、担持される。現像剤像は、感光体ドラム１２２の回動につれて、転写・定着ユニット１３０へと搬送される。転写・定着ユニット１３０は、搬送ベルト１３２と、複数の給紙カセット１４６、１５０、１５４と、複数の搬送ローラ１４４などを含む給紙ユニットとを含んで構成される。給紙カセット１４６、１５０、１５４は、上質紙、プラスチックシートなどの転写部材を収容しており、転写部材は、搬送ローラ１４４、１４８、１５２などにより搬送ベルト１３２へと搬送される。
【００２５】
感光体ドラム１２２上の現像剤像は、転写バイアス電位の下で搬送ベルト１３２に静電吸着された転写部材に転写され、４色転写後、転写部材上にフルカラー画像が形成される。形成されたフルカラー画像は、定着装置１３４により定着される。定着後の印刷物は、通常排紙トレイ１６４上に排紙される。また、印刷物は、両面印刷を行う場合、分離爪１３６、反転給紙用搬送部材１４０、１４２などを含む両面印刷ユニットにより、両面印刷が行われた後、複数の排紙ローラ１６２、切換板１６６などを含むフィニッシャ１６０などを経て画像形成装置１００の外部へと排出される。
【００２６】
フィニシャ１６０は、本体の排紙ユニット１３８によって搬送された転写部材を、排紙ローラ１６２方向、またはステープル台１７２方向へ導いて、ユーザ処理したフィニッシングの印刷物を提供する。切換板１６６は、上に向けられると、排紙ローラ１６２を経由して通常排紙トレイ１６４側に印刷物を排紙させる。また、切換板１６６を下方向に切換えることで、搬送ローラ１６８、１７０を経由して、ステープル台１７２に転写部材を搬送し、ステープル処理などを行う。ステープル台１７２に積載された転写紙は、一枚排紙されるごとに紙揃え用のジョガー１７４によって、紙端面が揃えられ、一部単位でのコピー完了と共にステープラ１７８によって綴じられる。ステープラ１７８で綴じられた転写部材は、自重によってステープル完了排紙トレイ１７６に収納される。
【００２７】
なお、図１に示した画像形成装置１００は、例示的な実施形態であり、画像形成装置は、多機能複写機（Multi-Function Peripheral: MFP)、高速印刷機など、他形式の画像形成装置として実装することができる。
【００２８】
図２は、画像形成装置１００の光学ユニット１１０の概略的な平面構成２００を、感光体ドラム１２２を含んで示した図である。光学ユニット１１０は、制御装置(以下、ＣＰＵ２０２として参照する。）と、レーザドライバ２０４と、レーザダイオードアレイまたは面発光レーザとして構成されるマルチビーム光源（以下、ＭＢＳ:Multi
Beam Sourceとして参照する。）２０６とを含んでいる。ＣＰＵ２０２は、ポリゴンミラー１０２の回転駆動、ＭＢＳ２０６の照射制御、主走査方向Ａおよび副走査方向Ｂの同期制御などを制御する。
【００２９】
ポリゴンミラー１０２により反射された複数のレーザビームを含む光ビームＬは、ｆθレンズ１０６により感光体ドラム１２２へと偏向され、感光体ドラム１２２の表面を主走査方向Ａに走査して、静電潜像を形成させる。また、ポリゴンミラー１０２により偏向された光ビームＬは、照射開始時、反射ミラー２０８により同期検知センサ２１０へと照射され、主走査方向Ａおよび副走査方向Ｂに対する光ビーム制御、感光体ドラム１２２の駆動モータ（図示せず）などの同期制御を行っている。
【００３０】
上述した構成により感光体ドラム１２２上の画素位置は、複数のレーザビームを含む光ビームＬにより照射され、この結果、近接した領域に光ビームが集中して照射され、いわゆる相反則不軌が発生する露光が与えられる。図３は、感光体ドラム１２２の表面に照射される光ビームの単位画素を露光する場合の実施形態を示す。図３（ａ）が副走査方向でのレーザビームの重なり合いを示し、図３（ｂ）は、主走査方向でのレーザビームの重なり合いの実施形態を示す。
【００３１】
なお、図３に示す実施形態では、単色の１主走査当たり、４本のレーザビームで１２００ｄｐｉの書込みを行うものとして説明する。この場合、走査ラインは、約２１μｍの間隔で規定される。また、図３に示した実施形態の場合、マルチビーム光源から得られる４本のレーザビームを含む光ビームＬの、感光体ドラム１２２の表面上でのスポット径は、主走査、副走査共に８０μｍであるものとする。なお、スポット形状およびスポットサイズは、使用するＭＢＳ２０６の特性および画像形成の解像度に応答して適宜変更することができる。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、ＭＢＳ２０６は、主走査方向に４本のレーザビームを走査ライン幅だけずらして、照射対象の複数の画素を含むスポット３００として感光体ドラム１２２上を照射しており、隣接するレーザビームの中心（以下、本実施形態では、レーザビームの強度分布をガウシアン分布とされる。また、図３（ｂ）に示すように、主走査方向でのビームの重なり合いは、スポット３０２と、スポット３０４とに対し、レーザビームが主走査方向に隣接しながら、副走査方向と同様に解像度に対応する約２１μｍだけずれて照射されており、重畳領域３０６が形成されている。なお、主走査方向の重なり合いについては、走査速度などの他の目的から必ずしも１２００ｄｐｉに相当する値とされなくともよい。
【００３３】
また、スポット３００は、感光体ドラム１２２の表面について現在走査している先頭ラインに対応するスポット中心から、設定ライン数だけ以前の走査ラインのスポット中心までの距離が、感光体ドラム１２２の表面に形成されるスポットを副走査方向に計った場合、スポット径以下となるように走査ラインおよびスポットが規定されていて、いわゆる隣接照射を行うことが可能とされている。なお、図３に示した実施形態では、ビーム本数を４本、設定ライン数を（４−１）の３本として説明しており、先頭ラインと設定ライン数との間の距離が約６１μｍを与えている。なお、設定ライン数は、特定の目的に応じて適宜設定することができ、より一般的には、光ビームがカバーするスポット内に含まれる走査ライン数から、現走査ラインの数を減じた数に設定することができる。
【００３４】
図４は、時系列的に見た場合の、対象画素を含むスポットに対する主走査方向および副走査方向でのレーザビーム照射の実施形態を示す。図４では、スポット４００を照射する場合について、副走査方向に３ライン目までスポット４００が感光体ドラム１２２の回転に対応して移動する場合の、スポット４０２〜スポット４０４によるスポット４００への露光状態を、図４（ａ）→図４（ｂ）→図４（ｃ）の順で示す。図４に示すように、スポット４００は、走査ライン単位で副走査方向に搬送されながら、スポット４０２、４０４、４０６により連続して照射される。
【００３５】
このため、スポット４００は、レーザビームの数分だけ余分に露光されてしまい、このレーザビームの重畳は、相反則不軌の影響により画像劣化を与えることになる。ここで、レーザビームにより形成されるスポット４０２、４０４、４０６とスポット４００内の対象画素との関係について、図４を参照してさらに検討する。図４に示すように、スポット４００が副走査方向に離れるにつれて、スポット４００に対するスポット４０２、４０４、４０６の重畳範囲が小さくなることが示される。
【００３６】
なお、図４中、破線で示したスポット位置では、スポット４００に対するスポット重畳がないか、または重畳の度合いがかなり小さくなっているスポットを示す。すなわち、レーザビームのスポットによる重複照射に関しては、その副走査方向に沿ったスポット４００とスポット４０２〜４０６との相対位置により、影響の度合いが異なることがわかる。図４に示した実施形態の場合、スポット４００から所定のライン数、すなわち３ライン分の実線で示すスポット内の画素が、ビーム重畳の影響が顕著であると判断される。
【００３７】
図５は、図４で示したスポット４０２、４０４、４０６と、スポット４００との相対関係から走査ラインごとの重畳度合いを利用して光量制御する場合に利用する照射履歴テーブル５００の実施形態を示す。照射履歴テーブル５００は、既走査ライン中の画素のうち、スポット４００に含まれる対象画素の影響を与える画素の主走査方向および副走査方向の画素位置を指定して、光量補正計算に含ませるためにマッピングを行うために使用され、ＣＰＵ２０２または他の制御装置などに登録しておくことができる。
【００３８】
図５は、所定の対象画素を照射する場合に、前走査ラインに含まれる画素は、すでに走査された画素を示している。当該既照射画素は、画像が存在するか否かに関連し、画像が有れば照射され、画像がなければ照射されないことになる。
【００３９】
一方、前走査で示された画素のうち、先頭ラインの対象画素Ｘについては、３ライン前の照射履歴または照射履歴および照射光量が対象画素の露光量を決定するために必要とされる。このため、前走査ラインからの重複分を考慮して、対象画素Ｘの露光量にフィードバックさせるためには、Ａ〜Ｏまでの１５画素の照射履歴を計算することが必要である。
【００４０】
一方、対象画素Ｙについては、前走査ラインに関連してその履歴を取得する場合、図４に示した重なり度合いを参照して、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｍ、Ｎの８画素の履歴が必要とされることがわかる。さらに、対象画素Ｚについては、図４（ｃ）に示すように、前走査のうち、Ｆ、Ｉ、Ｍの３画素の履歴を登録することが必要となる。図６には、前ライン走査での画素照射履歴が、現在走査を行っている対象画素の露光量制御に与える影響を概略的に示す。
【００４１】
図６（ａ）では、スポット６００に関連して前ライン走査で全画素分照射された場合、スポット６００のうち、領域６０２について重複照射されることが示される。一方、図６（ｂ）に示すように、前走査ラインで、図５の画素Ｃ、Ｈ、Ｋ、Ｆ、Ｉ、Ｍのみが画像を含み、このため照射された場合、スポット６００のうち、領域６０４が重複照射されることになる。なお、図６（ａ）の領域Ｗ１は、１０ビームが重複照射を行い、図６（ｂ）の領域Ｗ２は、７ビームが重複照射される最も重複が高い領域を示したものである。図６に示すように、スポット６００に含まれる画素について照射を行うべきレーザビーム強度は、前回照射を行った走査ラインの照射履歴を利用することで、効果的に制御可能となる。
【００４２】
図７は、本実施形態で上述した露光制御を行うＣＰＵ２０２の機能ブロック図を示す。図７に示すように、ＣＰＵ２０２は、主走査カウンタ７００と副走査カウンタ７０２とを備えていて、レーザビームが照射を行った画素を図５に示したデータ構造としてレジスタメモリなどに登録させる。さらにＣＰＵ２０２は、パターン検出部７０４と、画像データの先取り取得手段として機能するデータ遅延部７０８とを備えている。パターン検出部７０４は、画像データ１〜画像データ３のデータを使用して、その時点での走査ライン（図５の前ライン走査のデータに対応する。）の３ライン分の画像照射パターンを、主走査カウンタ７００および副走査カウンタ７０２の値に対応して登録する。
【００４３】
データ遅延部７０８は、図示した実施形態では、重畳度合いを計算するために必要な既走査画素の値を先取りし、次走査ラインの照射のためのデータとしてパターン検出部７０４に渡す。データ遅延部７０８は、現走査ラインの画像データの３ライン分のデータを遅延させ、パターン検出部７０４に入力し、図７でいえば、画像データ２、画像データ３、画像データ４に相当する、後走査ラインについて出力レベルの制御を行うタイミングに対応して、パターン検出部７０４に遅延した画像データを渡している。
【００４４】
なお、図７に示した実施形態では、現走査ラインの画像データは、パターン検出部７０４に入力されているのが示されているが、これは、例えば画像領域の最初のラインである場合、既照射画素のデータがないために、パターン検出部７０４に当該データを渡し以後の処理に反映させる場合や、処理タイミングのずれにより照射履歴データが失われてしまった場合、以後の処理のために照射履歴を作成するために用いられ、照射履歴データおよび光量補正データが正常に保存されている場合、パターン検査部７０４は、入力を受け付けることはない。また、図７では、現走査ラインの３画像データをデータ遅延部７０８に入力させるものとして説明するが、特定の像形成サイズに対応して、データ遅延させるべき現走査ラインの画像データの数は任意に設定することができる。
【００４５】
また、画像データの転送は、図７に示した実施形態のように４走査ライン単位で処理することもできるし、８ライン単位、１６ライン単位、３２ライン単位など、実装される画像形成装置１００の設定および光ビームを構成するビーム本数などにより、適宜設定することができる。また、パターン検出部７０４、データ遅延部７０８は、これに対応して入力ライン数も変更することができる。
【００４６】
さらにＣＰＵ２０２は、光量補正量計算部７０６、光量調整制御部７１０を含んで構成されている。光量補正量計算部７０６は、パターン検出部７０４が登録した照射履歴データを使用して次走査で照射する対象画素のための照射光量を計算する。なお、照射光量の計算は、ＣＰＵ２０２がレジスタメモリなどに登録しておいた照射履歴データを、次走査ラインの照射を行う前に光量補正計算部７０６が読出して光量補正量を計算させ、当該光量補正量を光量調整制御部７１０に渡すことにより実行される。
【００４７】
光量調整制御部７１０は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御またはアナログ変換による制御電圧値の制御により、レーザドライバ２０４を駆動してレーザパワーを制御し、光量調節を行う。
【００４８】
ＣＰＵ２０２は、前走査ラインの画像データに対応してレーザドライバ２０４を駆動する処理と並列的に、以後の補正に利用する画像データをバッファリングし、現走査ラインの画像データの光量を制御するための照射履歴データおよび光量補正データを用意しておくことが可能となる。このため、後続する走査ラインの画像データ５、画像データ６、画像データ７（いずれも図示せず。）が転送されてきた場合には、すでに作成してある光量補正データをライン走査間隔内で光量調整制御部７１０に渡すことが可能となり、現走査ラインの対象画素の照射光量を、最低限の時間遅延で制御することが可能となる。
【００４９】
以下、光量補正量計算部７０６が実行する光量補正量の計算の実施形態について説明する。光量補正量計算部７０６は、対象画素Ｘ、Ｙ、Ｚの補正量ｘ、ｙ、ｚを、図５で示した照射履歴データを使用し、下記式（１）で与える。なお、画素Ａ〜Ｏに対応する補正係数（光量などを含む）を式中、変数ａ〜ｏで定義し、式中、変数Ａ〜Ｏを、画像存在情報として用いられる画像データの有無を示すバイナリ値などとする。
【００５０】
【数１】
2008233401.tif 000003
【００５１】
上記式中、ｐｘ、ｐｙ、ｐｘは、使用する画素がすべて照射された場合に相当する、規格化定数である。なお、対象画素Ｘについては関連する補正係数について関連する画素全部が計算の対象とされるので、予めａ〜ｏの合計を１に規格化した値を用いれば、ｐｘは、必要とされない（１となり省略される。）。
【００５２】
ただし相反則不軌の影響を低減する有効な手段として、走査を跨いで画像を形成する際の光量を低くすることが既知であることから、下記式（２）で与えられるように補正係数ａ〜ｏを予め設定しておくこともできる。
【００５３】
【数２】
2008233401.tif 000004
【００５４】
図５に示した照射履歴テーブルを使用して上記式（１）の処理を行うため、種々の手法が可能とである。例えば、上記式（１）のために使用する照射履歴データは、パターン検出部７０４により、計算に使用する画素位置（主走査カウンタ値、副走査カウンタ値）として登録した照射履歴テーブル５００を、主走査カウンタ値および副走査カウンタ値で参照される対応する画素位置に画像が存在するか否かのバイナリ値（画像有りで値＝１、画像無しで値＝０で表現される）を乗算して照射履歴データを作成し、レジスタメモリに登録しておくことができる。
【００５５】
また、補正係数ａ〜ｏは、ＣＰＵ２０２がＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＲＯＭなどの不揮発性メモリに登録したルックアップテーブル（ＬＵＴ）として使用することができる。図８には、ＣＰＵ２０２が使用することができるＬＵＴの実施形態を示す。
【００５６】
図８（ａ）に示すＬＵＴ８００は、補正係数が直接登録されていて、ＣＰＵ２０２が光量補正値を計算し、その値を、ＤＡＣなどを含んで構成される光量調節制御部７１０に制御値として渡す場合に好適に使用される実施形態である。また、ＣＰＵ２０２は、ＬＵＴ８０２で示すように、補正値に対応してＰＷＭ変調を行うための１６レベルで設定された、制御データを登録する実施形態とすることもできる。なお、ＬＵＴ８０２は、対応する補正係数の時にレーザビームのスポット径を制御する場合に利用される。さらに、ＬＵＴ８０４は、光量調整制御部７１０としてＤＡコンバータを使用する場合、１６ビット分解能で設定された出力レベルを、補正係数に対応して登録させた実施形態である。
【００５７】
なお、補正係数ａ〜ｏを図８のＬＵＴ８００とした場合、図６（ａ）および図６（ｂ）に示した対象画素Ｘの光量補正量を、それぞれｘ１、ｘ２とすると、ｘ１＝０．８、ｘ２＝０．９３５となる。同様の方法で、ｐｙ、ｐｚも設定することで図５に示した対象画素Ｙ、Ｚの光量補正量ｙ、ｚも同様に求めることができる。
【００５８】
また、他の実施形態で、露光面のビームスポットにおける光量がガウシアン分布であること、および画素を含めた周辺画素を形成するレーザ発光量が略一定と考えられる実施形態では、図５の照射履歴テーブル５００に適用する補正係数は、Ａ＝Ｊ、Ｂ＝Ｌ、Ｃ＝Ｋ、Ｄ＝Ｏ、Ｅ＝Ｎ、Ｆ＝Ｍとすることができ、係数を少なくすることが可能である。ビームスポットをガウシアン分布で近似する場合、上記式（１）は、下記式（３）として与えられる。
【００５９】
【数３】
2008233401.tif 000005
上記式（３）中、式（２）で説明した関係が適用できるので、走査を跨いで照射を行う場合、下記式（４）で与えられる設定とすることが好ましい。
【００６０】
【数４】
2008233401.tif 000006
【００６１】
以下、ＭＢＳ２０６の経時変化およびレーザビーム強度の変更に対応する光量補正量計算処理の実施形態について説明する。電子写真方式印刷の光源として広く使用されている半導体レーザは、発光し続けると光量が低下するという特性が知られている。また、記録媒体として広く使用されている感光体も経時劣化等により帯電電位が変化するなどの特性変化が生じる。このような画像形成装置の経時変化などによる特性変化が発生した場合、光量を増減するように制御することで均一品質の画像を得ることができる。また、露光面上でガウシアン分布であるレーザビームの光量を増加させると静電潜像形成がより深くなり、周囲に対する影響が強くなり、また逆にレーザビームの光量を減少させると静電潜像形成は浅くなり、周囲に対する影響が弱くなることが知られている。
【００６２】
図４では、破線で示したスポットは、これまで相反則不軌の影響とならないので除外していたが、例えばレーザビームの光量を増加させることにより、破線部のビームスポットをも考慮する必要が生じる。レーザビームの光量増加に対応する処理の実施形態につき、図９を使用して説明する。図９のように光量補正量計算の範囲を、各対象画素Ｘ、Ｙ、Ｚについて、Ａ′、Ｂ′、Ｄ′、Ｊ′、Ｌ′、Ｏ′画素まで拡大した、拡大照射履歴テーブル９００を使用し、対応した補正係数を設けることで光量調整を行う場合についても対応できる。
【００６３】
レーザビームの強度の変化に対応する場合、Ａ′、Ｂ′、Ｄ′、Ｊ′、Ｌ′、Ｏ′画素に対応する補正係数をａ′、ｂ′、ｄ′、ｊ′、ｌ′、ｏ′とし、Ａ′、Ｂ′、Ｄ′、Ｊ′、Ｌ′、Ｏ′を、各画素の画像存在情報である画像データとすると、注目画素Ｘ、Ｙ、Ｚの光量補正量ｘ、ｙ、ｚは、上記式を使用して、下記式（５）で与えられる。
【００６４】
【数５】
2008233401.tif 000007
上記式（５）では、下記式（６）の条件を満足するように、補正係数ａ〜ｏを設定することが好ましい。
【００６５】
【数６】
2008233401.tif 000008
【００６６】
また、例えば光学系が変わることで像面上のビームスポット径が小さくなると、図１０に示すように、スポット１０００に対するスポット１００２、１００４、１００６の重畳度合いが変化する。この場合、図１１に示したように光量補正量導出時の範囲を狭めた照射履歴テーブルを選択し、パターン検索を実行させる。
【００６７】
同様に、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｍ、Ｎ画素に対応する補正係数をｃ、ｅ、ｆ、ｈ、ｉ、ｋ、ｍ、ｎとし、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｍ、Ｎを各画素の画像存在情報である画像データとすると、注目画素Ｘ、Ｙの光量補正量ｘ、ｙは、上記式を修正して、下記式（７）で表すことができる。
【００６８】
【数７】
2008233401.tif 000009
上記式（７）では、補正係数ａ〜ｏは、下記式（８）の条件を満足するものとすることが好ましい。
【００６９】
【数８】
2008233401.tif 000010
【００７０】
また、スポット径を逆に絞り込むような場合、図１１に示す縮小照射履歴テーブル１１００を使用して、光量計算に使用するべき画素範囲を狭くするだけで対応することができる。なお、スポット径を小さくし、同時に光量を増加させた場合は、図１０のスポット１０００に対し、破線で示されるスポット１００２、１００４、１００６についても光量補正計算に含ませればよい。また、光量およびレーザビームのスポット径について、予め複数の照射履歴テーブルを登録しておき、その時点での光量およびスポット径を参照して、使用するべき照射履歴テーブルを読込むかまたは選択し、パターン検出部７０４が処理に使用することができる。
【００７１】
図１２および図１３を使用して、画像形成装置１００が実行する処理の実施形態を説明する。画像処理装置１００の画像形成方法は、ステップＳ１２００から開始し、ステップＳ１２０１で、画像領域内に到達したことを判断し、ステップＳ１２０２で、１ライン目の走査であるか否かを判断する。１ライン目の走査である場合（ｙｅｓ）ステップＳ１２０６に処理を分岐させ、その時点で画像形成を行う（Ｎ−Ｍ＋１）ラインからＮラインの画像データを先取り取得してバッファリングする。ステップＳ１２０７では、先取り取得したした画像データを使用してレーザ照射し、潜像形成を実行させる。
【００７２】
一方、ステップＳ１２０２で第１ライン走査でない場合（ｎｏ）、ステップＳ１２０３に処理を分岐させ光量補正量を、照射履歴データおよび補正係数を使用して計算させる。ステップＳ１２０４では、光量補正量のデータを受取り、光量を制御した画像データを計算する。さらにステップＳ１２０５で最終走査ラインか否かを判断し、最終ラインである場合（ｙｅｓ）、ステップＳ１２０７で最終ラインのレーザビーム照射を実行し、ステップＳ１２０８で処理を終了させる。一方、ステップＳ１２０５で最終走査ラインでない場合（ｎｏ）、ステップＳ１２０６でその時点で画像形成を行う（Ｎ−Ｍ＋１）ラインからＮラインの画像データを保持させ、バッファリングしておく。その後、ステップＳ１２０７で画像領域内にレーザビームを照射して静電潜像形成を、画像領域から抜け出すまで形成させ、ステップＳ１２０８で処理を終了する。
【００７３】
図１３は、作像処理途中に条件が変更される場合の処理の実施形態を示す。図１３の処理は、ステップＳ１３００から開始し、ステップＳ１３０１でスポット径、レーザビーム強度、ｄｐｉ値など、作像時の条件が変更したか否かを判断する。ステップＳ１３０１で作像時条件が変更されている場合（ｙｅｓ）処理をステップＳ１３０２に分岐させ、先取りする画像データの値Ｍを、作像条件の修正または変更に対応するように正の整数値αだけ増加または減少させ、ステップＳ１３０４〜ステップＳ１３１０で、図１２で説明した処理を実行し、相反則不軌に起因する画質劣化を防止しながら印刷処理を実行する。
【００７４】
これまで本発明を、実施形態をもって説明してきたが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】画像形成装置の実施形態を示した図。
【図２】画像形成装置の光学ユニットの概略的な平面構成を、感光体ドラムを含んで示した図。
【図３】感光体ドラムの表面に照射される光ビームの単位画素を露光する場合の実施形態を示した図。
【図４】時系列的に見た場合の、スポットに対する主走査方向および副走査方向でのレーザビーム照射の実施形態を示した図。
【図５】図４で示したスポット４０２、４０４、４０６と、スポット４００との相対関係から走査ラインごとの重畳度合いを利用して光量制御する場合に利用する照射履歴テーブルの実施形態を示した図。
【図６】前ライン走査での画素照射履歴が、現ライン走査を行っている対象画素の露光量制御に与える影響を概略的に示した図。
【図７】本実施形態で上述した露光制御を行うＣＰＵの機能ブロック図。
【図８】ＣＰＵが使用することができるＬＵＴの実施形態を示した図。
【図９】レーザビームの光量増加に対応する処理の実施形態を説明する図。
【図１０】光学系が変わることで像面上のビームスポット径が小さくなる場合のスポット間の関係を示した図。
【図１１】補正量導出時の範囲を狭めた照射履歴テーブルの実施形態を示した図。
【図１２】画像形成装置が実行する処理の第１実施形態のフローチャート。
【図１３】画像形成装置が実行する処理の第２実施形態のフローチャート。
【符号の説明】
【００７６】
１００…画像形成装置、１０２…ポリゴンミラー、１０４…スピンドルモータ、１０６…ｆθレンズ、１０８…反射ミラー、１１０…光学ユニット、１２０…作像ユニット、１３０…転写・定着ユニット、１２２…感光体ドラム、１２４…現像器、１３２…搬送ベルト、１３４…定着装置、１３６…分離爪、１４６、１５０、１５４…給紙カセット、１４４、１４８、１５２…搬送ローラ、１６０…フィニッシャ、１６２…排紙ローラ、１６４…通常排紙トレイ、１６６…切換板、１６８、１７０…搬送ローラ、１７２…ステープル台、１７４…ジョガー、１７６…ステープル完了排紙トレイ、１７８…ステープラ、２０２…制御装置(ＣＰＵ)、２０４…レーザドライバ、２０６…マルチビーム光源（ＭＢＳ）、３００、３０２、３０４…スポット、３０６…重畳領域、４００、４０２、４０４、４０６…スポット、５００…照射履歴テーブル、６００…スポット、６０２、６０４…領域、７００…主走査カウンタ、７０２…副走査カウンタ、７０４…パターン検出部、７０６…光量補正量計算部、７０８…データ遅延部、７１０…光量調整制御部、８００、８０２、８０４…ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、９００…拡大照射履歴テーブル、１０００、１００２、１００４、１００６…スポット、１１００…縮小照射履歴テーブル
【図１】
2008233401.tif 000011
【図２】
2008233401.tif 000012
【図３】
2008233401.tif 000013
【図４】
2008233401.tif 000014
【図５】
2008233401.tif 000015
【図６】
2008233401.tif 000016
【図７】
2008233401.tif 000017
【図８】
2008233401.tif 000018
【図９】
2008233401.tif 000019
【図１０】
2008233401.tif 000020
【図１１】
2008233401.tif 000021
【図１２】
2008233401.tif 000022
【図１３】
2008233401.tif 000023