(57)【要約】【課題】各発光点での光量の差を原因とする画像上に知覚することができるような周波数（５０〜１００ｌｐｉ程度）の濃度ムラが発生しないようにする。【解決手段】複数の発光点を有する発光手段を画像信号に基づく変調信号により駆動して光書き込みを行う光書き込み方法において、前記画像信号を作成する画像処理工程で、入力された画像データに対して副走査方向に周期性を持たない疑似中間調処理として、誤差拡散処理によって処理する。すなわち、画像入力部１２１から画像処理部１２２に入力された画像データは、ＭＴＦフィルタ処理部１２２ａにおいて強調処理され、次いでγ補正処理部１２２ｂにより濃度制御され、次いで誤差拡散処理部１２２ｃによりプリンタ特性に合うように副走査方向に周期性を持たない擬似中間調処理がほどこされ、出力用画像データとして、画像出力部（ＬＤ駆動側）１２９へと引き渡される。【選択図】　　　　図１
2004034670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光点を有する発光手段を画像信号に基づく変調信号により駆動して光書き込みを行う光書き込み方法において、
前記画像信号を作成する画像処理工程で、入力された画像データに対して副走査方向に周期性を持たない疑似中間調処理を行うことを特徴とする光書き込み方法。
【請求項２】
前記副走査方向に周期性を持たない疑似中間調処理が誤差拡散処理であることを特徴とする請求項１記載の光書き込み方法。
【請求項３】
複数の発光点を有する発光手段と、
画像信号に基づく変調信号により前記発光手段を駆動する駆動手段と、
入力された画像データに対して疑似中間調処理を含む所定の処理を行い、前記画像信号を作成する画像処理手段と、
を備えた光書き込み装置において、
前記疑似中間調処理が副走査方向に周期性を持たない疑似中間調処理によって行われることを特徴とする光書き込み装置。
【請求項４】
前記副走査方向に周期性を持たない疑似中間調処理が誤差拡散処理であることを特徴とする請求項３記載の光書き込み装置。
【請求項５】
前記副走査方向に周期性を持たない疑似中間調処理が万線処理であることを特徴とする請求項３記載の光書き込み装置。
【請求項６】
前記発光手段が、１チップ上に複数のレーザダイオードを配列した発光点アレイからなることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の光書き込み装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記レーザダイオードの駆動を画素クロック３０ＭＨｚ以上の周波数で行うことを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の光書き込み装置。
【請求項８】
前記複数の発光点の駆動時での光量差が５％以上３０％以下であることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の光書き込み装置。
【請求項９】
前記発光手段によって書き込まれる画像の解像度が１２００ｄｐｉ以上であることを特徴とする請求項３ないし８のいずれか１項に記載の光書き込み装置。
【請求項１０】
前記発光手段によって書き込まれるビームの画像形成媒体上でのスポット径が、主走査方向、副走査方向ともに４５μｍ以下であることを特徴とする請求項３ないし９のいずれか１項に記載の光書き込み装置。
【請求項１１】
請求項３ないし１０のいずれか１項に記載の光書き込み装置と、
この光書き込み装置によって画像形成媒体に書き込まれた画像信号を可視化して出力する作像手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
前記作像手段がトナー現像によって可視化するトナー現像装置を含み、複数色のトナー像を転写体上で重ね合わせた画像を出力することを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記複数色のトナー像が、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナー像であることを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードや発光ダイオードなどにより複数の発光点から光で光書き込みを行う光書き込み方法及び光書き込み装置、並びに前記光書き込み装置によって書き込まれた画像を顕像化して出力する複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は静電複写機、レーザプリンタなどの電子写真プロセスを用いる画像形成装置での、いわゆる露光手段（光書き込みユニット）と画像処理（擬似中間調処理）に関するものである。図２は従来から実施されている電子写真プロセスを用いる画像形成装置の概略図である。同図において、感光体ドラム１は導体の表面に感光体を塗布することによって形成され、図２中の矢印方向に回転する。この感光体ドラム１の外周には、前記回転方向に沿って帯電ユニット２、現像ユニット４、転写ユニット５、クリーニングユニット７が配置され、帯電ユニット２と現像ユニット４の中間部に露光部が設けられ、書き込みユニット３からのレーザビームを当該露光部で感光体ドラム１に照射する。また、転写ユニット５の用紙（記録シート）搬送方向下流側に定着ユニット８が設けられている。そして、これらの各ユニットにより、
▲１▼　帯電ユニット２は感光体ドラム１の表面の感光体を所望の電位に帯電する。
▲２▼　書き込みユニット３は、感光体ドラム１の感光体を露光して、所望の画像に対応する静電潜像を前記感光体上に形成する。
▲３▼　現像ユニット４は、書き込みユニットによって書き込まれた静電潜像をトナーによって現像し、感光体上にトナー像を形成する。
▲４▼　転写ユニット５は、感光体上のトナー像を不図示の搬送手段によって搬送される紙などの記録シート６上に転写する。
▲５▼　クリーニングユニット７は、転写ユニット５で記録シート６上に転写されず感光体上に残ったトナーを清掃する。
▲６▼　転写ユニット５によって、トナー像が転写された記録シート６は定着ユニット８へ搬送され、定着ユニット８で、トナーは加熱、加圧され、記録シート６上に前記トナー像が定着される。
【０００３】
感光体ドラムは図２中の矢印方向に回転するため、前記▲１▼ないし▲６▼の工程を繰り返すことによって記録シート６上に所望の画像が形成されていく。
【０００４】
電子写真プロセスを用いる画像形成装置での露光手段は、いわゆるＬＤ（レーザダイオード）を出力画像に対応させて光変調を行う。このＬＤから発光されたレーザ光は、いわゆるコリメートレンズ、アパーチャー、シリンドリカルレンズ、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズを介して、感光体上に結像するようになっている。ポリゴンミラーは、回転する多面鏡であり、この回転によってレーザ光が感光体上を走査するようになっている。このため、感光体を露光して、所望の画像に対応する静電潜像を感光体上に形成することができる。
【０００５】
最近の画像形成装置では、特開平１１−２４０１９８号公報記載のように複数のＬＤを搭載する形式のものが増えてきている。これは、いわゆるプリント枚数の多い装置（毎分２０枚以上プリント枚数の装置）では、単独のＬＤのみでは光変調を高速で行うようにしなければならず、さらに、ポリゴンミラーを高速で回転させなくてはならないからである。このような問題に対して複数のＬＤを搭載し、ポリゴンミラーで同時走査をすることによって、前述の問題を解決することが可能となる。
【０００６】
また、ＬＤの発光量が温度に依存することもよく知られており、特開平１１−２４０１９８号公報にも記載されているように、ＬＤの発光量をＰＤ（フォトダイオード）で検出して、ＬＤの発光量が一定になるようなフィードバック回路が組まれている場合がほとんどである。フィードバックの形態としては、前記特開平１１−２４０１９８号公報に開示されているのようにバイアス電流を変化させる方法などが提案されている。
【０００７】
さらに、複数のＬＤを有する画像形成装置において、たとえＬＤを駆動するための電流を一定にしても、ＬＤの発光量に差が生じてしまうことが知られている（特開２０００−８９５２６）。このような問題に対して、特開２０００−８９５２６では、ＬＤによって走査した感光体の表面電位を測定することによって、この結果から各ＬＤのいわゆる発光ｄｕｔｙ比を個別に制御することによって、各ＬＤの光量差の問題を解決している。
【０００８】
図３は従来から実施されている画像処理の構成を示すブロック図である。図３において、画像処理は、画像入力部１２１からのデータを画像処理部１２２が取り込んで、ビデオ信号処理部１２３に受け渡すようになっている。画像入力部１２１はデジタル複写機などのスキャナに相当し、原稿読み取り入力画像データを画像処理部１２２に送る。画像処理部１２２はフィルタ処理部１２２ａ、γ変換処理部１２２ｂ、擬似中間調処理部１２２ｃからなり、入力された画像データに対してフィルタ処理、γ変換処理、擬似中間調処理といった各種画像処理を行い、処理結果（出力用画像データ）をビデオ信号処理部１２３へと受け渡す。ビデオ信号処理部１２３では、この出力用画像データを画像信号へと変換し、所定のタイミングで上記ＬＤを駆動させる。なお、入力される画像データや各種の指示、その他データの送受は、システムバス１２４を介して行われ、システムバス１２４には、ＣＰＵ１２５、ＲＯＭ１２６、ＲＡＭ１２７及び操作部１２８が接続されている。ＣＰＵ１２５はＲＯＭ１２６に格納されているプログラムをＲＡＭ１２７をワークエリアとして使用しながら実行し、各部の制御を司る。前述のように複数のＬＤを搭載した画像形成装置では、このビデオ信号処理部１２３において画像信号を使用するＬＤごとに配分していく。
【０００９】
なお、この種の技術として、前述の例の他に例えば、
（１）特開２００１−０７１５６０
（２）特開２００１−１０５６５４
（３）特開２００１−０２８６８９
（４）特開平１０−０１３６２６
公報に開示された発明が公知である。このうち（１）の発明は、複数のＬＤ光源を備え、同時走査によって書きこみを行う画像形成装置に関するもので、この発明では、中間調処理を周期的な網処理によって行うが、この網処理の周期が光源数の整数倍であり、さらに、階調変動の著しい階調閾値を有する画素座標を同一走査（同一鏡面による走査）に配置し、階調変動に対して安定な階調閾値を異走査に配置するような網処理をもつことが特徴である。これにより、走査間隔の乱れ（駆動機構の乱れを原因として発生する）によって、濃度の乱れが発生し、その結果として副走査方向に濃度の変化が発生してまうような画質低下が、発生しないとしている。
【００１０】
また、（２）の発明は、１つのチップ上に複数の発光源が配列された発光源アレイを使用するタイプの画像形成装置での電気的クロストークに起因する問題の改善を目的としたもので、この発明では、画像データを、発光源アレイの各発光源毎に他の発光源の画像データにもとづいて補正する補正手段を備えたことを特徴としている。この電気的クロストークとは、各発光源の変調電流が近接した発光源に電気的誘導を発生させるために起こるとしている。この発明により、電気的なクロストークの影響を少なくすることができ、画像むらの少ない画像を得ることができるとしている。
【００１１】
また、（３）の発明は、中間調処理法として誤差拡散法を使用するものであるが、周辺画素の量子化誤差情報を、プリンタのドット出力特性にもとづいて補正する手段を備えたことが特徴である。この発明では、プリンタの記録特性が１画素の面積を正確に１ドットで記録することができないことを問題としており、従来の誤差拡散処理では誤差量の計算が実際の記録特性と一致せず、画像品質が劣化するという問題点があるとしている。この発明では、このような問題を回避することができるとしている。
【００１２】
さらに、（４）の発明は、画像処理の高速化を目的としてなされたものであるが、マルチビーム対応の出力系においての複数発光点（レーザーダイオード）の光量差に起因して画像上に発生する副走査方向への濃度ムラについては特に配慮されていない。特に、複数発光点の光量差については、電気的クロストーク、熱的クロストークといったレーザーダイオードを高速で光変調（３０ＭＨｚ〜）した場合に、周辺画素の発光状態の影響を受けて、発光量が正規の発光量からずれる現象があるが、このことについての解決手段は開示されておらず、この従来技術では、副走査方向の濃度ムラが解消することはない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数のＬＤを有する画像形成装置においては、前記（２）の公報に記載されているように、電気的クロストーク、熱的クロストークが発生してしまうことが知られている。クロストークとは、本来では発光すべきはずではない発光点が、隣接する発光点の発光状態に引きずられて発光してしまったり、複数の発光点を同時に点灯させた場合に、互いの発光点が影響を受けてしまい発光光量のバランスが崩れてしまうような現象である。クロストークはその原因によって、電気的クロストークと熱的クロストークとに大別される。電気的クロストークは、１つの発光点を変調するための変調電流が、隣接する発光点への電気的誘導を引き起こすことが原因であると考えられている。一方、熱的クロストークは、１個の発光点の発熱にともなう温度変化が、他の発光点での発光状態に影響を及ぼし、各発光点の発光量が一致しなくなる現象のことである。
【００１４】
発明者の実験によると、このような電気的・熱的なクロストークによって、画像上には副走査方向への濃度ムラを代表とするような、ライン状の濃度ムラが発生することが明らかになった。また、これらの濃度ムラは、ＬＤのチャンネル数（発光点の数）と擬似中間調処理の副走査方向への周期構造との干渉によって発生すると考えられ、出力画像上では５０〜１００線／ｉｎｃｈ程度の空間周波数で現れる。このため、視覚的にも容易に認められ、画質劣化の要因となってしまう。
【００１５】
このほかにも、複数のＬＤ間の光量差を生じさせてしまう要因として、
▲１▼　各発光点（レーザダイオード）の温度特性がそれぞれ異なる。
▲２▼　ＬＤのいわゆる劣化速度がそれぞれ異なる。
といった問題もある。このため複数のＬＤの各発光点の発光量を、ＬＤ駆動時を含めて長期にわたって、完全に一致させることは、非常に難しい問題である。
【００１６】
さらに、発明者の行った実験によって、前述の電気的クロストークは、いわゆる画素クロックを高速にするほど発生しやすいということが明らかになった。これは、デジタルシステムのスイッチング速度を大きくとった場合には、信号反射、ノイズが増大するためであると推測している。これを回避するために、プリント基板の物理的特性（配線幅、配線長、隣接配線間距離、伝送インピーダンス）を適正化するなどの方法があるが、完全に駆動時のＬＤ発光量を一致させることは困難を極めるほか、設計工程の増大などからコストアップの要因となる。発明者の実験では、光量差において約±１０％程度のクロストーク（画素クロック約６０ＭＨｚ）が発生することが明らかになった。
【００１７】
前記（２）の公報記載の発明のように周辺の画素の画像データを参照して、目的の画素の光変調を補正する方法では、前述のＬＤ光量差の発生させてしまう要因のうち、電気的なクロストークをある程度改善できるものの、各ＬＤの発光特性が温度に依存すること（いわゆる室内環境変化に対応できないこと）や経時劣化の速度が異なることには、対応することができない。
【００１８】
また、前記（１）の公報開示の発明のように、擬似中間調処理の周期を光源数の整数倍にとるような方法も、前述のＬＤ光量差を原因とする異常画像（低線数の濃度ムラ）を防止する点では有効である。その一方で、網点（ディザ）のスクリーン角度を自由に設定することができないなどの問題が残る。このことは、特に複数のディザ（それぞれスクリーン角をつけたディザ）を使用し、複数のトナー像を重ね合わせるカラー画像形成装置では、ディザの選択自由度が著しく下がるため、現実的には両立が難しい。
【００１９】
そこで、本発明の第１の目的は、各発光点での光量の差を原因とする画像上に知覚することができるような周波数（５０〜１００ｌｐｉ程度）の濃度ムラが発生しないような光書き込み方法、光書き込み装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００２０】
第２の目的は、出力画像上にはクロストークによる各発光点の光量差によって引き起こされる異常画像（副走査方向への画像濃淡）の発生がない光書き込み装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００２１】
第３の目的は、高速で発光手段を駆動しても画質劣化につながるような濃度ムラが発生することのない光書き込み装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００２２】
第４の目的は、発光手段の発光時の光量差が５％〜３０％であっても画質劣化につながるような濃度ムラを発生することのない光書き込み装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００２３】
第５の目的は、ハイライト部での誤差拡散テクスチャーが知覚されることのない光書き込み装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００２４】
第６の目的は、中濃度域において粒状性の優れた光書き込み装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００２５】
第７の目的は、計算負荷が小さく、濃度ムラが発生しない光書き込み装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、複数の発光点を有する発光手段を画像信号に基づく変調信号により駆動して光書き込みを行う光書き込み方法において、前記画像信号を作成する画像処理工程で、入力された画像データに対して副走査方向に周期性を持たない誤差拡散処理を行うことを特徴とする。
【００２７】
第２の手段は、第１の手段において、前記副走査方向に周期性を持たない疑似中間調処理が誤差拡散処理であることを特徴とする。
【００２８】
第３の手段は、複数の発光点を有する発光手段と、画像信号に基づく変調信号により前記発光手段を駆動する駆動手段と、入力された画像データに対して疑似中間調処理を含む所定の処理を行い、前記画像信号を作成する画像処理手段とを備えた光書き込み装置において、前記疑似中間調処理が副走査方向に周期性を持たない疑似中間処理によって行われることを特徴とする。
【００２９】
第４の手段は、第３の手段において、副走査方向に周期性を持たない疑似中間処理が誤差拡散処理であることを特徴とする。
【００３０】
第５の手段は、第３の手段において、前記副走査方向に周期性を持たない疑似中間調処理が万線処理であることを特徴とする。
【００３１】
第６の手段は、第３ないし第５の手段において、前記発光手段が、１チップ上に複数のレーザダイオードを配列した発光点アレイからなることを特徴とする。
【００３２】
第７の手段は、第３ないし第６の手段において、前記駆動手段が、前記レーザダイオードの駆動を画素クロック３０ＭＨｚ以上の周波数で行うことを特徴とする。
【００３３】
第８の手段は、第３ないし第７の手段において、前記複数の発光点の駆動時での光量差が５％以上３０％以下であることを特徴とする。
【００３４】
第９の手段は、第３ないし第８の手段において、前記発光手段によって書き込まれる画像の解像度が１２００ｄｐｉ以上であることを特徴とする。
【００３５】
第１０の手段は、第３ないし第９の手段において、前記発光手段によって書き込まれるビームの画像形成媒体上でのスポット径が、主走査方向、副走査方向ともに４５μｍ以下であることを特徴とする。
【００３６】
第１１の手段は、第３ないし第１０の手段に係る光書き込み装置と、前記光書き込み装置によって画像形成媒体に書き込まれた画像信号を可視化して出力する作像手段とを備えていることを特徴とする。
【００３７】
第１２の手段は、第１１の手段において、前記作像手段がトナー現像によって可視化するトナー現像装置を含み、複数色のトナー像を転写体上で重ね合わせた画像を出力することを特徴とする。
【００３８】
第１３の手段は、第１２の手段において、前記複数色のトナー像が、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナー像であることを特徴とする。
【００３９】
第１及び第３の手段は、複数の発光点（複数のレーザダイオード、発光ダイオード）から光書き込みを行う場合に、画像処理工程における擬似中間調処理を、副走査方向に周期性を持たない擬似中間調処理法で行うこと特徴としている。このように、複数の発光点を有する光書き込み装置の画像処理に副走査方向に周期性を持たない擬似中間調処理を使用することによって、各発光点での光量の差を原因とする画像上に知覚することができるような周波数（５０〜１００ｌｐｉ程度）の濃度ムラが発生しないような光書き込みが可能となる。
【００４０】
各発光点の光量は、先述したとおり、
▲１▼電気的クロストーク
▲２▼熱的クロストーク
▲３▼発光素子の経時劣化の違い
▲４▼発光素子の温度依存性の違い
などによって光量差が生じてしまう。このような光量差によって、画像上に本来存在しないような濃度ムラが発生してしまうことは先述の通りである。これに対して、第１、第２及び第９の手段のように構成すると、光量差の影響によって異常画像が発生することのない光書き込みを、長期間に渡って、また環境変化の大きな使用条件下においても実現することができる。また、複数ＬＤを使用せざるを得ないような高速書き込み場合でも同様に、異常画像が発生することのない光書き込みを、長期間に渡って、また環境変化の大きな使用条件下においても実現することができる。
【００４１】
第２及び第４の手段は、前記副走査方向に周期性を持たない疑似中間調処理が誤差拡散処理であることを特徴としている。誤差拡散法は、ＦＭスクリーンと呼ばれる擬似中間調処理法であり、ドットの密度を変化（周波数変調）させて画像の濃淡を再現する方法である。このため、周期的な構造を持たないといった特徴がある。また、誤差拡散法は、入力画像から擬似中間調処理後画像を得る際に、各画素ごのと、入力画像の値と処理後画像との差を周辺の画素に振り分けるため、平均的に見ると画像濃度の再現性が良いという利点がある。これに対して、ディザ法では入力画像と処理後画像との差が生じた場合には、この分の誤差は無視されるので、画像濃度の再現性という観点ではわずかに誤差拡散法に劣る。
【００４２】
この第２の手段では、擬似中間調処理方法が誤差拡散法であり、擬似中間調処理後の画像が周期的な構造を持たないため、第１の手段と同じ理由により、各ＬＤの発光光量バラツキの影響によって、異常画像が発生することのない画像形成装置を、長期間の使用に渡って、また環境変化の大きな使用条件下においても実現することができるようになる。また、複数ＬＤを使用せざるを得ないような、高速の画像形成装置において、前述のような画像形成装置を実現することができるようになる。
【００４３】
第５の手段は、前記疑似中間調処理を万線処理によって行うが、この万線処理法には、いわゆるスクリーン角がついた方法も存在するが、スクリーン角のついた構成では本発明の目的である、濃度ムラの解消が達成されないので、ここではいわゆる９０度の万線（いわゆる副走査方向に書きこみの画素が連なった構造）を想定する。このような構造の万線処理法では、擬似中間調処理後の画像は、副走査方向には一様な構造をもつ（周期構造をもたない。）ようになる。このため、画像上に濃度ムラが発生するようなことがない。また、万線処理法による擬似中間調処理法は、誤差拡散法などに比べて、擬似中間調処理にかかる計算付加が小さいといった利点がある。
【００４４】
第６の手段では、発光点アレイは、発光点の間隔が十数μｍ〜数十μｍの間隔で１チップ上に配列してある。このような発光点アレイを電子写真装置の光学ユニットの光源とした場合の特徴としてつぎのことが挙げられる。まず、発光点が極めて近いため、光学ユニット内を通過する各光源の光路ほぼ同じであることある。このことは、光学ユニット内に配置される光学素子（ｆ−θレンズ、折り返しミラーなど）を上記光路が通過する位置が極めて近いことを意味する。このため、光学素子の特性が近い場所（部位）を複数の光源が使用できるようになり、▲１▼感光体上でのレーザビームの露光位置が各光源について一致させやすいこと、▲２▼感光体上でのレーザビームのいわゆるスポット径を一致させやすいこと、といった長所がある。さらに、半導体レーザダイオードの場合には、製造上の理由により、１チップ上の形成されるＬＤアレイでは、各発光源の波長差が非常に小さいといった特徴がある。このこともやはり、感光体上での露光位置が発光源ごとにズレるといった現象が発生しにくくなる。
【００４５】
発光点アレイでは、上記のような長所がある反面、次に挙げるような欠点を併せ持つ。発光点アレイでは、先述したように各発光点間の距離が十数μｍ〜数十μｍの間隔であるため、各発光点の発熱によって、１つの発光点の光変調の影響が隣接する発光点に光量の変動として影響する。このことは、いわゆる熱的なクロストークが大きいということを意味する。また、ＬＤの変調電流が隣接する発光点に電気的誘導を引き起こすような電気的なクロストークも大きい。
【００４６】
これに対して、疑似中間調処理が副走査方向に周期性を持たない疑似中間調処理によって行われるので、出力画像上にはクロストークによる各発光点の光量差によって引き起こされる異常画像（副走査方向への画像濃淡）が発生しなくなる。このため、前述の発光点アレイの長所のみが生かせるようになり、位置精度の高い画像形成装置を実現することができるようになる。
【００４７】
第７の手段では、ＬＤ駆動の画素クロックを３０ＭＨｚ以上の周波数で行うが、高速でＬＤを駆動することは、プリント速度向上（高線速化）、画像の高解像度化には必要不可欠である。しかしながら、高速でＬＤを駆動する場合には、プリント配線基板の物理的特性（配線幅、配線長、隣接配線間距離、伝送インピーダンス）のわずかな違いによる影響がより大きくなる。このため、信号反射・ノイズの影響を受けて、クロストークが発生しやすくなったり、より大きなクロストークが発生しやすくなると考えられる。
【００４８】
発明者は、後述の第１の実施形態の構成の画像形成装置を使用して画素クロックを変化させてクロストークの評価をおこなった。評価方法としては、
▲１▼光学ユニットを第１の実施形態の画像形成装置と同じ条件で駆動させる。　▲２▼次に、感光体位置に２次元ＣＣＤカメラを取り付け、露光パターンの測定を行う。
▲３▼２次元カメラからの出力上には輝度情報（１２ｂｉｔ）が含まれるので、これを光量として代用する。
▲４▼ＬＤの駆動方法としては、４ＣＨ中の２ＣＨを点灯させるすべての組み合わせ（６通り）において点灯させ、次式により光量差を定義する。
ΔＰ　＝　（Ｐｌ−Ｐｓ）／（Ｐｌ＋Ｐｓ）
上式のＰｌ、Ｐｓは点灯させた２ＣＨのなかで強く点灯したＣＨの輝度値、Ｐｓは弱く点灯したＣＨの輝度値である。
▲５▼このようなΔＰを上記の６通りの組み合わせで測定し、もっとも大きなΔＰを、その条件での光量差として採用した。したがって、各ＬＤの光量は、Ｐａｖｅ−ΔＰからＰａｖｅ＋ΔＰの範囲内に収まることを意味する。
【００４９】
このような測定を画素クロックを２０ＭＨｚから８０ＭＨｚまで変更させながらおこなった結果を図１８に示す。画素クロックが３０ＭＨｚを超えるような条件になると光量バラツキが５％以上になってしまうことがこの図から明らかである。
【００５０】
また、このときの画像上に現れる濃度ムラの判定を、２種類の擬似中間調処理法、
▲１▼１７０ｌｐｉディザ
▲２▼誤差拡散（いずれも第１の実施形態で記載のもの）
で画像を出力して、目視により濃度ムラの判定を行った。１７０ｌｐｉディザでは画素クロックが３０ＭＨｚ以上となり光量バラツキが５％以上になると、画像上の濃度ムラが知覚されるようになり、画質劣化の原因となることが明らかになった。一方、誤差拡散では、このような条件下でも、画質劣化につながるような濃度ムラは発生しない。
【００５１】
このように第７の手段のように構成すると、画素クロックを３０ＭＨｚ以上であるような高速でＬＤを駆動しても画質劣化につながるような濃度ムラは発生しないことがわかる。このことから、高速プリント速、高解像度を達成した画像形成装置を実現することができる。
【００５２】
第８の手段では、ＬＤ駆動時の光量差を５％以上３０％以下にするが、ここで言う「ＬＤ駆動時の光量差」も、やはり上記ΔＰと同じ方法で測定する。発明者は、各ＬＤの光量差を意図的に付加した条件を実験的に再現して、ＬＤ光量差と問題としている画像上の濃度ムラとの関係を求めた。また、この光量差の付加方法としては、ＬＤ駆動回路中の可変抵抗を変化させる方法でおこなった。
【００５３】
このような測定をおこなった結果を図１９に示す。光量差は０％〜３０％の範囲で変化させてある。また中間調処理は、
▲１▼１７０ｌｐｉディザ
▲２▼誤差拡散（いずれも第１の実施形態で記載のもの）
の２種類で画像を出力して、目視により濃度ムラの判定をおこなった。
【００５４】
１７０ｌｐｉディザでは、光量差が５％以上になると、画像上の濃度ムラが知覚されるようになり、画質劣化の原因となることが明らかになった。一方、誤差拡散では、光量バラツキが３０％程度になっても、画質劣化につながるような濃度ムラは発生しない。このようにＬＤ駆動時の光量差が５％〜３０％であっても画質劣化につながるような濃度ムラは発生しないことがわかる。このことから、長期間の使用によって、ＬＤの劣化速度が異なる場合などにおいても、ＬＤ間の光量差が原因となって、画像上に濃度ムラが発生するようなことがなくなる。さらに、各ＬＤの温度特性が異なるといった問題に対しても有利であるため、使用環境の変化などによって画像上の濃度ムラが発生することがない画像形成装置を実現することができる。
【００５５】
第９の手段では、解像度を１２００ｄｐｉ以上としている。このような解像度とすると、誤差拡散法はドットの密度を変化させて画像の濃淡を再現する擬似中間調処理法である。このため、ドットの密度が低い（ドットがまばらに存在する）領域（まばらなドットで形成される濃度域）が存在する。このような濃度域では、画像の微細な構造が知覚されてしまう（いわゆる誤差拡散のテクスチャーが見えてしまうため）ため、違和感のある画像になってしまう。発明者の実験によると解像度が６００ｄｐｉの場合には、主にハイライト部（明度Ｌ＊＝９０〜８０）において、誤差拡散のテクスチャーが知覚されてしまうことが明らかになった。これに対して、解像度を１２００ｄｐｉにした場合にはこのようなハイライト部のテクスチャーが知覚されることのない擬似中間調処理が可能であることが明らかになった。この第９の手段によれば、ハイライト部での誤差拡散テクスチャーが知覚されることのない画像形成装置を実現することができる。
【００５６】
第１０の手段では、所謂レーザ光の感光体像面位置上のビームスポット径が主走査方向・副走査方向ともに４５μｍ以下であることが特徴である。
【００５７】
誤差拡散法では、ディザ法とは異なりドットの密度によって画像の濃淡の再現を行う。このため、特に中濃度域においては、ドットの同士の重なり方（隣接の仕方）が多様になるといった特徴がある。これに対してディザ法では、ディザの成長法が決まっているため、ドット同士の重なり方は、規則的となる。さまざまな重なり方でドットが存在するため、この重なり方の違いによって、局所的にみると画像濃度が変化してしまう。この結果、中濃度域においては低周波の濃度ムラが観察され、いわゆる粒状性の悪い画像（画像の均一濃度の部分が、ざらざらした印象になったり、モヤモヤした印象になったりする）になってしまう。
【００５８】
上記のような、中濃度域の粒状性に関しては、発明者の行った実験によるとレーザビームを小径化することによって低減できることが明らかになった。図２０はレーザビームの感光体位置上でのスポット径を変化させて、中濃度域（明度Ｌ＊＝８０〜４０）での粒状性を測定した結果である。画像の解像度によらず、ビーム径に依存して、粒状度が変化することが明らかになった。このことは、ドットの重なり＝ビームスポットの重なりと考えることによって説明することができる。つまり、ビームスポット径を小さくすることによって、隣接するドットの重なりを小さくすることができるためであると考えられる。
【００５９】
第１１及び第１２の手段のように、複数色のトナー像を重ね合わせた画像の出力を行う画像形成装置では、色重ねによる干渉を回避することが要求される。また、わずかな版ズレなどの影響が実質的に現れないようにするためにも、中間調処理方法の周期構造を、各色ごとに一致させないことが有効な対処法である。ディザ法を使用する場合には、いわゆるスクリーン角を各色ごとにずらすことがしばしば利用される。しかしながら、ディザ法を使用した場合には、濃度ムラが発生しやすく、濃度ムラが発生しないディザマトリクスはごくわずかしか存在しない。このため、本発明で問題としているような、画像上の濃度ムラを回避して、さらに擬似中間調処理法としてディザ法を用いて、さらに上記の色重ねによる干渉ムラ（いわゆるロゼッタパターン）や版ズレによる色変わりなどを、連立することは現実的ではない。
【００６０】
これに対して、誤差拡散法などのように副走査方向に周期的な構造を持たない擬似中間調処理法を使用する画像形成装置では、前述のように、画像上に濃度ムラが載ることはない。また、前述の色重ねによる干渉ムラや版ズレによる色変わりについても、副走査方向に周期的な構造を持たない擬似中間調処理をおこなうため、問題が発生しない。
【００６１】
第１３の手段では、複数の発光点（複数のレーザダイオード）を有する画像形成装置において、
▲１▼擬似中間調処理を、副走査方向に周期性を持たない擬似中間調処理法で行う。
▲２▼シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナー像を転写体上で重ね合わせた画像出力する。
ように構成している。擬似中間調処理としてディザ法を使用した場合には、４色のトナー像を重ね合わせるため、色重ねによる干渉ムラや版ズレによる色変わりを防止するために、ディザマトリクスを４枚用意し、スクリーン角をつけて組み合わせる必要ある。しかしながら、本発明で問題としている、ＬＤ光量差に起因する、画像上に現れる濃度ムラを４枚すべてのディザマトリクスにおいて回避することは不可能である。
【００６２】
これに対して、この第１３の手段のように転写体上で各色トナーを重ね合わせると、第１２の手段の場合と同様に、問題としている画像上に濃度ムラがのるようなことはない。また、また、前述の色重ねによる干渉ムラや版ズレによる色変わりについても、副走査方向に周期的な構造を持たない擬似中間調処理を行うため、問題が発生することはない。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００６４】
１．第１の実施形態
本実施形態に係る画像形成装置の構成は前述の図２に示した従来例と同等であるが、さらに詳細な構成について説明する。
【００６５】
感光体ドラム１は導体（アルミニウムなど）の表面に、感光体を膜厚２５μｍ（いわゆるＣＴ層２０μｍ、ＣＧ層１μｍ、ＵＬ層４μｍの積層型ＯＰＣである。）で塗布することによって形成され、図２中の矢印方向に回転する。感光体ドラムの直径は６０ｍｍであり、周速は２３０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００６６】
帯電ユニット２は、いわゆる接触ローラ帯電装置であり、芯金上にいわゆる中抵抗の導電性をもつ弾性層（厚み３ｍｍ）が形成された構成の帯電ローラに、電源によって直流電圧（−１．２１ｋＶ）を印加し、感光体を均一（−５５０Ｖ）に帯電する。
【００６７】
書き込みユニット３は、帯電手段で均一に帯電された感光体の表面に、目的の画像に対応した光を照射することによって静電潜像を形成する。書き込みユニット３の光源はレーザダイオードであり、後述のポリゴンミラーによって、感光体ドラム１上をレーザビームで照射しながら走査していく。いわゆるビーム径は主走査方向３０μｍ、副走査方向３０μｍである。
【００６８】
現像ユニット４は、いわゆる２成分現像装置であり、トナー（体積平均粒径５．５μｍ）とキャリア（粒径３５μｍ）をトナー濃度６．５％に混合した現像剤が現像容器４ａ内には収納されている。現像ユニット４では、この現像剤を現像スリーブ４ｂによって、感光体−現像スリーブ対向部へと搬送する。感光体−現像スリーブ間の距離（いわゆる現像ギャップ）は０．３ｍｍである。現像スリーブ４ｂには電源により直流電圧（−４００Ｖ）が印加されているため、感光体上の静電潜像の対応してトナーが感光体上に付着する（いわゆる反転現像）。また、現像スリーブ４ｂの周速は４６０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、いわゆる周速比は２．０である。
【００６９】
転写ユニット５は、現像ユニット４で現像されたトナー像を不図示の給紙手段から搬送された記録シート６上に転写する。この転写ユニット５は転写ベルト５ａと図示しない電源とからなり、電源から転写ベルト５ａに電圧が印加される。
印加される電圧は定電流制御とし、３０μＡである。
【００７０】
クリーニングユニット７は弾性体からなるブレード７ａによって構成され、感光体上の残留トナー像（いわゆる転写残トナー）のクリーニングを行う。
【００７１】
転写ユニット８によって記録シート６（紙など）上に転写されたトナー像は、定着ユニット８に搬送され、定着ユニット８で加熱加圧することによって、トナー像が記録紙シート６上に定着され、画像形成装置外へと排出され、出力画像となる。このような工程を繰り返すことによって、所望の画像を記録シート６上に形成することが可能になる。
【００７２】
図４は書き込みユニット３の概略構成を示す図である。この実施形態では、書き込みユニット３は、４個のＬＤ（レーザダイオード）を持つ４ｃｈ（４チャンネル）タイプのＬＤアレイ１０１（図１）を搭載している。ＬＤ３０１からのレーザ光は、いわゆるコリメートレンズ３０２、ＮＤフィルタ３０３、アパ−チャー３０４、シリンドリカルレンズ３０５を介して、ポリゴンミラー３０６へと照射される。ポリゴンミラー３０６は、この実施形態では６面タイプであり、２７１６５．４ｒｐｍの回転数で回転している。ポリゴンミラー３０６で反射されたレーザ光は、第１及び第２の折り返しミラー３０８，３０９、第１及び第２のｆ−θレンズ３０７，３１０を介して、感光体ドラム１の表面上で結像するようになっている。本実施形態では、レーザ−ビームの感光上でのいわゆるビーム径は、３０μｍ（主走査方向）×３０μｍ（副走査方向）になるように調整されている。また、前記第１及び第２のｆ−θレンズ３０７，３１０はプラスチックを成形加工したプラスチックレンズであり、いわゆるＡＣ面によってレンズ形状の設計がなされており、この結果、３０μｍ（主走査方向）×３０μｍ（副走査方向）というきわめて細いビーム径を実現している。また、レーザ光はポリゴンミラー３０６が回転することによって、感光体ドラム１上を走査する。
【００７３】
本実施形態に係る画像形成装置は、解像度１２００ｄｐｉの画像形成装置であり、１ピクセルの大きさは、２１．３μｍ×２１．３μｍである。そして、１ピクセルあたりを１６．９ｎｓｅｃの時間で移動しながら、感光体ドラム１上にレーザビームを照射していく。このとき、いわゆる画素クロックは５９．２ＭＨｚであり、このことは５９．２ＭＨｚの周波数でＬＤ３０１を光変調することを意味している。
【００７４】
また、前述のようにレーザ光がポリゴンミラー３０６の回転によって、感光体ドラム１上を走査するが、非画像領域にレーザ光が位置するときに、図４に図示された同期検知板３１２に、レーザ光が入射するようになっている。この同期検知板３１２は、感光体ドラム１に書き込まれる画像の画像形成範囲外に設けられ、レーザビームの入射によって基準信号を発生させる。そして、この基準信号に基づいて、画像書き出し位置のタイミング、いわゆる画素クロックを形成するクロック信号のリセットを行うようになっている。これにより、感光体ドラム１上の所定の位置に、光変調がなされたレーザ光を入射させることができる。
【００７５】
また、本書き込みユニット３は、１ピクセルあたり４階調の階調表現が可能な、いわゆる４値書きこみを行うことができるように、ＬＤ３０１のパルス幅を４段階で変化させてこのような多値書きこみを行っている。しかしながら、これはＬＤ３０１のパルス幅変調が２ｂｉｔであること意味するものではない。本実施形態では、ＬＤ発光のパルス幅は、前述の階調差を形成するほかに、ＬＤ３０１間の積分光量の差を調整する役目を持つため、１２ｂｉｔでパルス幅変調が可能である。
【００７６】
図１は本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る画像形成装置は、いわゆるレーザプリンタタイプであるあるため、入力画像データはパソコンなどからの多値（例えば８ｂｉｔ）画像である。デジタル複写機として構成する場合には、レーザプリンタに原稿を読み取るスキャナが付加され、このスキャナ部から２値化された画像（入力）データが送られてくることになる。
【００７７】
本実施形態に係る画像形成装置は、図１に示すように画像入力部１２１、画像処理部１２２、画像出力部１２９、及び画像書き込み部１３０からなる。画像データは画像入力部１２１に入力され、画像入力部１２１から画像処理部１２２に送られる。画像処理部１２２は、ＭＴＦフィルタ処理部１２２ａ、γ変換処理部１２２ｂ及び誤差拡散処理部１２２ｃからなる。また、画像書き込み部１３０は、ビデオ信号処理部１２３、パルス幅変調部１１１、ＬＤ駆動ドライバ部（ＬＤＤ）１１０、ＬＤアレイ１０１、同期検知センサ３１２及びＰＬＬ部１１３からなる。
【００７８】
画像処理部１２２に入力された画像データは、ＭＴＦフィルタ処理部１２２ａにおいて強調処理され、次いでγ補正処理部１２２ｂにより濃度制御され、次いで誤差拡散処理部１２２ｃによりプリンタ特性に合うように擬似中間調処理がほどこされ、出力用画像データとして、画像出力部（ＬＤ駆動側）１２９へと引き渡される。
【００７９】
ＭＴＦフィルタ処理部１２２ａでは、一定サイズのマトリクス内の各画素データと予め定められたフィルタ係数を用いて積和計算を行い画像中のエッジを強調する。γ補正処理部１２２ｂは出力画像の濃度を決める変換処理を行い、このとき濃度特性の設定は、予め用意された複数の濃度特性から選択された１種類を、システムバスを通してγ変換処理部１２２ｂに設定することにより行う。ＭＴＦフィルタ処理及びγ変換処理自体は従来の技術と同一であるので詳細な説明は省略する。
【００８０】
誤差拡散処理部１２２ｃは図５のブロック部に示すように加算部１２２ｃ１、量子化部１２２ｃ２、誤差演算部１２２ｃ３、誤差記憶部１２２ｃ４及び補正値演算部１２２ｃ５を含む。図６は図５に示された補正値演算部１２２ｃ５における演算で用いられるウェイトマトリクスを示す図である。ここで、図６に示された数値は対応する画素における誤差の重みを意味し、＊は注目画素をあらわす。
なお、ウェイトマトリクスにおいては様々な構成が考えられ、図６に示された構成（ウェイトマトリクスＡ）に限られるものではない。また、上記ウェイトマトリクスは補正値演算部１２２ｃ５に含まれる記憶部に予め記憶される。
【００８１】
誤差拡散部１２２ｃでは、補正値演算部１２２ｃ５が誤差記憶部１２２ｃ４から量子化済み画素の誤差ｅｘ＋ｊ、ｙ＋ｊを読み出し、前記誤差記憶部１２２ｃ４から前記誤差に対応するウエイトマトリクスを読み出す。そして、補正値演算部１２２Ｃ５は、以下のようにして前記誤差ｅｘ＋ｊ、ｙ＋ｊと対応するウェイトマトリクスとを画素毎に積算し、この画素毎の積を加算するともにウェイトマトリクスの重みの和で除算して補正値Ｅｘ、ｙを算出する。
【００８２】
ここで、補正値Ｅｘ、ｙは例として図６に示されたウェイトマトリクスを用いて展開すると（数１）のようにあらわすことができる。
【００８３】
【数１】
2004034670.tif 000003
【００８４】
次に入力画像データｄｘ、ｙと補正値Ｅｘ、ｙが加算部１２２Ｃ１で加算され、補正画素データＤｘ、ｙが出力される。次いで、量子化部１２２ｃ２によって補正画素データＤｘ、ｙが量子化される。より具体的には、量子化部１２２ｃ２は本実施形態では２であり、出力用画像データは０または１の値をとる。
【００８５】
そして、誤差演算部１２２ｃ３は補正画素データＤｘ，ｙと出力用画像データＯｘ、ｙ及び予め定められた値Ｂ（本実施形態では量子化数が２であるため、２５５）に応じて注目画素における誤差ｅｘ、ｙが以下に示す（数２）により算出される。
【００８６】
【数２】
2004034670.tif 000004
【００８７】
なお、本実施形態では、量子化数は２であるが別の値であっても全くかまわない。通常の多値誤差最小法では、Ｏｘ，ｙ×Ｂの値は、０から入力画像データの最大値（たとえば２５５）の間で出力画像データＯｘ、ｙの量子化数に応じて等分された値とされるが、任意の値としてもよい。その場合には出力画像画像データＯｘ、ｙに応じた値を予め定められたルックアップテーブルなどが用いられる。
【００８８】
前述のようにして画像処理部１２２において処理を施された結果は、画像出力部１２９から出力用画像データとして次工程であるビデオ信号処理部１２３へと送られる。ビデオ信号処理部１２３では前述の出力用画像データを受け取り、発光点数（本実施形態では４チャンネルＬＤ）分のデータをラインメモリ上に記憶し、前述のポリゴンミラー３０６の回転に合わせて（いわゆる同期信号）、光変調信号としてＬＤ駆動ドライバ部１１１へと出力する。ここでは、ＬＤアレイ１０１が４個のＬＤ３０１から成り立っているのでＬＤ駆動ドライバ部１１１も各ＬＤ当たり１個の４個設けられている。これらのＬＤ駆動ドライバ部１１１では前述の複数個のＬＤ３０１を同時に駆動することによって、感光体ドラム１上に所望の潜像を形成していく。
【００８９】
本実施形態では、前述のように擬似中間調処理は誤差拡散法を採用している。
誤差拡散法の詳細は前述の通りである。この誤差拡散法では、擬似中間調処理後の出力用画像データは周期的な構造を持たない。誤差拡散法は、一般的にＦＭスクリーンと呼ばれる擬似中間調処理方法のひとつであり、ドットの密度（画像の空間周波数）を変化させて、画像の階調を再現している。このため、一定の周期構造を持たないといった特徴がある。また、当然のことながら、副走査方向にも周期構造を持たない。したがって、ここでは副走査方向にも周期構造を持たない疑似中間処理方法の１つとして誤差拡散法を採用しているが、その他、副走査方向にも周期構造を持たない方法であれば、同様にできようできる。
【００９０】
次に、本実施形態の画像形成装置で３パターンの実施例を設定したものと、比較例との比較実験の結果を示す。実験を行ったのは以下の擬似中間調処理である。
【００９１】
▲１▼　実施形態１−１：誤差拡散Ａ（１２００ｄｐｉ（主）×６００ｄｐｉ（副）相当、ウェイトマトリクスＡ）
▲２▼　実施形態１−２：誤差拡散Ｂ（６００ｄｐｉ（主）×６００ｄｐｉ（副）相当、ウェイトマトリクスＡ）
▲３▼　実施形態１−３：誤差拡散Ｂ（１２００ｄｐｉ（主）×１２００ｄｐｉ（副）相当、ウェイトマトリクスＡ）
▲４▼　比較例１：２８０ｌｐｉディザ（スクリーン各４５°、副走査方向への周期構造：あり：副走査方向周期６画素）
▲５▼　比較例２：２４０ｌｐｉディザ（スクリーン角５３°、副走査方向への周期構造：あり：副走査方向周期２５画素
▲６▼　比較例３：２１２ｌｐｉディザ（スクリーン各４５°、副走査方向への周期構造：あり：副走査方向周期８画素）
▲７▼　比較例４：１７０ｌｐｉディザ（スクリーン各４５°、副走査方向への周期構造：あり：副走査方向周期１０画素）
【００９２】
発明者の実験の結果、誤差拡散処理を施した上記実施形態１〜３では、知覚されるような濃度ムラは発生しなかった。これに対して、上記擬似中間調処理のうち、比較例１、４では、９０°（副走査方向）の方向への濃度ムラが発生した。（処理１では１００ｌｐｉの濃度ムラ、処理４では６０ｌｐｉの濃度ムラが発生した。）
比較例２では５３°の方向で知覚することができる濃度ムラ（６０ｌｐｉ）が発生した。また、上記３の擬似中間調処理方法でも知覚することができるような濃度ムラは発生しなかった。
【００９３】
前述の濃度ムラは画像上では、周期的な黒ラインないしは白ラインとし知覚される。本来画像上には存在しないはずのものであるため、異常画像であり、著しく画質を劣化させる要因となりうる。
【００９４】
なお実施形態１の構成では発明者の測定の結果、ＬＤ駆動時には電気的クロストークが発生し、最大で約±１０％程度の光量差が発生することが明らかになった。（各ＬＤを単独で点灯させた状態では、各ＬＤの光量差は２％以下であった。このため、この光量差の原因は電気的もしくは熱的なクロストークであると考えている。）
実施形態１の構成では画素クロックが５９．２ＭＨｚと高速であり、このことがクロストークを発生させる原因のひとつとなっていると考えられる。
【００９５】
次に、ＬＤチャンネル間の光量差が、前述のような副走査方向の濃度ムラとなって、知覚されるようになる理由を、発明者は次のように推察しているので説明する。ここでは、例として、前述の比較例４の１７０ｌｐｉディザ（副走査方向への周期が１０画素）を用いて説明する。図７は前記比較例４の１７０ｌｐｉディザパターンの中濃度部での書きこみパターンである。図７中の各マス目が１画素に対応しており、濃灰色で塗りつぶした部分が書きこみを行う画素に対応し、白色の部分が書き込みを行わない非画像部に対応している。この例では、中間調処理部分以外は本実施形態と同様の画像形成装置を想定し、１２００ｄｐｉの解像度、４ＣＨのＬＤを使用するものと考える。
【００９６】
図７の上下方向に４画素周期で引いてある横ラインは、４ＣＨＬＤの使用を意味するものである。図７の左右方向がいわゆる主走査方向、図７の上下方向がいわゆる副走査方向に相当する。例として取り上げた１７０ｌｐｉ（ｌｉｎｅ／ｉｎｎｃｈ、以下、同様）ディザは、図７のように副走査方向には１０画素周期の周期構造をもつ。また、前述のように４ＣＨＬＤの使用を想定しているため、副走査方向には、両者の最小公倍数である２０画素周期で書きこみ条件が一致した状態（使用するＬＤのチャンネルと書きこみのパターンが完全に一致する状態）が繰り返される。図７のディザパターンはスクリーン角が４５°パターンであり、２０画素中に現れる４列の主走査方向の列を仮にＡ〜Ｄ列とする。
【００９７】
次のＬＤの駆動時にはチャンネル間にクロストークが発生することを仮定する。仮定として、ＣＨ１とＣＨ２を同時に点灯させた場合のみ、ＣＨ１では光量が１０％増大し、ＣＨ２では光量が１０％減少するとする。（ＣＨ１、ＣＨ２ともに、単独で点灯しているときには、このような光量差は生じないものとする。）図８は、このようなチャンネル間光量差が発生した場合の感光体の露光パターンを模式的に表したものである。ＣＨ１、ＣＨ２間の光量差によって、「露光位置の重心の位置」、が成長中心から、図中の上方に移動すると考えられる。「露光位置の重心の位置」とは、露光の強度を加味してモーメントとして算出したものである。式であらわすと次の（数３）のようになる。
【００９８】
【数３】
2004034670.tif 000005
【００９９】
ここでΣは、ある成長中心の周りの画素についてのみの和を意味する。また添え字ｉ，ｊおよびｋ，ｌはともに画素を表す指標として用いた。またこのとき、ディザの成長中心は次の（数４）のように表される。
【０１００】
【数４】
2004034670.tif 000006
【０１０１】
このような露光位置の重心の位置を考えると、チャンネル間に光量差がない場合には上記Ｐｉ，ｊは、ディザの成長中心であるＰＯｉ，ｊと一致するため、問題となるような画像の濃度変化は起こらない。これに対して、上記のようにチャンネル間クロストークなどによってチャンネル間に光量差が生じてしまう場合にはＰｉ，ｊはディザの成長中心であるＰＯｉ，ｊとは一致しなくなり、ＰＯｉ，ｊに対してズレが発生する。
【０１０２】
図８で説明したような１７０ｌｐｉパターンの場合には（この場合には、ＣＨ１、ＣＨ２同時発光時にＣＨ１の光量が１０％増加、ＣＨ２の光量が１０％減少すると仮定した。）、図８中のＡ列、Ｂ列ではＰｉ，ｊが上方に０．２画素分ズレる。また、図中のＣ列、Ｄ列ではＰｉ，ｊは上方に０．４画素分ズレる。このように列によって、Ｐｉ，ｊのズレ量が変化するため、Ｂ列Ｃ列間の距離は狭まり、Ｄ列Ａ列間の距離が離れるといった現象が発生する。このことはＡ〜Ｄ列間を１周期とする濃度の変動が発生することを意味する。この理由は電子写真方式の現像工程において特有のものであり、つまり、書き込み部分へのトナーの付着量は、隣接する書き込み部分の影響を大きく受け、隣接する書き込み部分がより近い場合にはトナー付着量が増加し、隣接する書き込み部分が離れている場合にはトナー付着量が減少するためである。
【０１０３】
この結果Ａ列〜Ｄ列間の周期である２０画素周期、６０ｌｐｉの空間周波数を持つ濃度ムラが画像上にのるようになるため、画質劣化を引き起こす。
【０１０４】
同じように考えることによって、前記のディザパターン１（２８０ｌｐｉ）では、１００ｌｐｉの副走査方向の濃度ムラが画像上にのることになる。また、ディザパターン２（２４０ｌｐｉ）では、図９に示すように５７度の角度をもつ６０ｌｐｉの濃度ムラが画像上にのる。
【０１０５】
一方、ディザパターン３（２１２ｌｐｉ）では、副走査方向の周期は８画素であり、ＬＤのチャンネル数４のちょうど２倍になるため、前述のＰｉ，ｊの値はすべてディザ成長点で一致する。このため、このパターンでは、知覚することができるような空間周波数をもつ濃度ムラが画像上にのるようなことはない（３００ｌｐｉの濃度変動となるため）。
【０１０６】
これに対して、本実施形態で採用している擬似中間調処理を誤差拡散法によって行う方法では、ディザ法の場合とは異なり、周期的な構造を持たないため、ディザ法の場合に問題となるような濃度ムラが画像上で知覚されるようなことはない。このような理由により、本実施形態に係る画像形成装置では、複数ＬＤで書き込みを行う電子写真装置において、ＬＤチャンネル間クロストークなどに起因するチャンネル間光量差が原因となって発生する画像上に特定の周期を持った濃度ムラがのってしまうといった問題を解決することができる。
【０１０７】
２．第２の実施形態
図１０は第２の実施形態に係る画像形成装置における光学ユニットの概略構成を示す図である。本実施形態では、図４に示した第１の実施形態における光学ユニットを感光体面に対して並列に２個配置し、図１に示した画像処理部１２２もそれぞれ備えた構成になっている。図１０では、図１と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０８】
このように２個並列に光学ユニットを配置することにより、レーザビームが感光体上を走査する区間を短くすることができるため、
▲１▼幅の広い画像に対応することができる。（いわゆる広幅機に適用できる。）▲２▼レーザビームの走査区間が短いためビーム径を細くしやすい。
▲３▼画素クロックを遅くできる。
というメリットを有する。その反面、図１０でもわかるように、レーザビームのつなぎ目が画像中央に現れてしまうという問題がある。ＬＤ間に光量差が存在する場合、画像中央部であるために、写真画像などのように中間調（中濃度）を多く含む画像などでは、このつなぎ目で濃度差が発生してしまうという問題がある。これに対しても、本実施形態では、画像処理部１２２の誤差拡散処理部１２２ｃで擬似中間調処理法として周期的な構造を持たない誤差拡散法により処理するので、光量差が画像上に濃淡として現れるようなことがない。したがって、前述のようにつなぎ目で濃度が生じ、画像品質を落とすようなことはない。
【０１０９】
この第２の実施形態によれば、コスト的に安い１ｃｈタイプのＬＤを使用することができ、コストの優れた書き込みユニットとなる。
【０１１０】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１１１】
３．第３の実施形態
図１１は、第３の実施形態に係る画像形成装置の光学ユニットの概略構成を示す図である。本実施形態に係る光学ユニットは、ＬＤの構成を除いて全て第１の実施形態と同一である。この実施形態では、ＬＤは１ｃｈタイプのＬＤユニット３０１ａ，３０１ｂをミラー（ハーフミラー）１３ａ，１３ｂを使用して重ね合ねあわせるようになっている。複数のＬＤユニットを搭載した場合にも、やはり各ＬＤの特性の違いなどにより長期間に渡って各ＬＤの光量を一致させるこは難しい。特に前述のＬＤアレイなどと比べると、半導体素子の形成条件が完全には一致していないなどの理由により発光電流特性、温度依存性、などバラツキが大きい。さらに特に大きな問題となるのが波長である。各ＬＤユニットの波長差は、発光光量のバラツキには直接的には関係しないが、感光体の分光感度特性がすべての波長について一定でないことから、発光光量のバラツキと同じ問題を引き起こす。
【０１１２】
第３の実施形態に係る画像形成装置では第１の実施形態と同じ理由により、各ＬＤユニットの波長差に起因して、画像上に濃度ムラがのってしまうような異常画像が発生することはない。
【０１１３】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１１４】
４．第４の実施形態
図１２は第４の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。この実施形態は第１の実施形態におけるＬＤアレイ１０１をＬＥＤ１０２に置換し、ＬＤドライバ１１０をＬＥＤドライバ１１０’に置換して光学ユニットをＬＥＤ書き込み光学系としたもので、第１の実施形態と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。なお、ＬＥＤ書き込み光学系自体も公知なので、詳細な説明は省略する。
【０１１５】
ＬＥＤ書きこみ光学系では、先述のＬＤ方式に比べて、
▲１▼ポリゴンミラーなどの駆動部がないことによる騒音の低減
▲２▼光学ユニット自体の大きさが小さくてすむことによる省スペース化の実現
といった長所がある。その反面、多数の発光素子が近接して配置されるため、第１の実施形態と同じような熱的・電気的なクロストークが発生しやすいといった問題がある。また多数の発行点を駆動するため、ＬＤＥ駆動用のＩＣチップをやはり複数搭載する必要がある。このＬＥＤ駆動用のＩＣにしても特性がすべてにおいて一致させることはきわめて困難である。
【０１１６】
しかし、画像処理部１２２で入力された画像データに対して副走査方向に周期性を持たない疑似中間調処理、例えば誤差拡散処理を行うことにより、第１の実施形態と同様にクロストークなどに起因するチャンネル間光量差が原因となって発生する画像上に特定の周期を持った濃度ムラがのってしまうといった問題を解決することができる。
【０１１７】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１１８】
５．第５の実施形態
第５の実施形態は第１の実施形態における誤差拡散処理工程でのウェイトマトリクスを図１３のように設定したことを特徴とし、このウェイトマトリクス（マトリクスＢ）以外の点は第１の実施形態と全く同一である。第５の実施形態におけるウェイトマトリクスＢを使用して下記のような擬似中間調処理を施して出力用画像データを作成し、第１の実施形態の構成の実験機を使用して画像出力を行った結果を次に示す。
【０１１９】
実施形態５−１：誤差拡散Ａ（１２００ｄｐｉ（主）×６００ｄｐｉ（副）相当、ウェイトマトリクスＢ）
実施形態５−２：誤差拡散Ｂ（６００ｄｐｉ（主）×６００ｄｐｉ（副）相当、ウェイトマトリクスＢ）
実施形態５−３：誤差拡散Ｂ（１２００ｄｐｉ（主）×１２００ｄｐｉ（副）相当、ウェイトマトリクスＢ）
発明者の実験の結果、上記誤差拡散処理を施した実施形態５−１〜３では、知覚されるような濃度ムラは発生しなかった。このことから実施形態５の構成の画像形成装置においても、本発明で問題としている、ＬＤ光量差に起因する濃度ムラの発生しない画像形成装置を実現することができる。
【０１２０】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１２１】
６．第６の実施形態
第６の実施形態は、第１の実施形態における画像処理部１２２の擬似中間調処理部（工程）１２２ｃが万線処理になっている以外の点はまったく同じである。
万線処理については従来から公知なので（例えば特開平９−２９５４２７号公報など）説明は省略する。
【０１２２】
この第６の実施形態では、万線処理は図１４に示すようにいわゆるスクリーン角が９０度（書きこみ画素が副走査方向につながったパターン）であり、２００ｌｐｉの線数で濃度の再現を行う。また本実施形態の画像形成装置は、解像度が１２００ｄｐｉであるため、主走査方向に６画素分を１単位にして、この１単位内で２５６階調の再現をおこなう。階調再現は、レーザのパルス幅を変調する方法でおこなう。
【０１２３】
その他、特に説明しない各部は第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１２４】
７．第７の実施形態
図１５は第７の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。この画像形成装置は、いわゆるタンデムタイプ（直接転写）のカラー画像形成装置であり、前述の第１の実施形態に対応する画像形成装置がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色毎に設けられ、紙搬送ベルト２５０上をベルトと共に移動する転写紙上に各色毎の画像が形成され、４色重畳されてフルカラー画像を形成するものである。以下、概略的に説明する。
【０１２５】
このようなタンデムタイプの画像形成装置では、転写紙搬送方向上流側から第１作像部２１０Ｙ、第２作像部２１０Ｍ、第３作像部２１０Ｃおよび第４作像部２１０Ｋが順番に配置され、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナー画像を作像する。第１作像部２１０Ｙは感光体２１１Ｙと、帯電装置（帯電ローラ）２１２Ｙと、露光装置（光書き込み部）２１３Ｙと、現像装置（現像ユニット）２１４Ｙと、転写装置（転写ローラ）２１５Ｙと、クリーニング装置２１６Ｙとから基本的に構成され、前記帯電装置２１２Ｙから感光体２１１Ｙの周りに図において時計方向に露光装置２１３Ｙ以降の各装置が配置されている。
【０１２６】
第２作像部２１０Ｍ、第３作像部２１０Ｃ、第４作像部２１０Ｍも同様に、感光体２１１Ｍ，Ｃ，Ｋと、帯電装置（帯電ローラ）２１２Ｍ，Ｃ，Ｋと、露光装置（光書き込み部）２１３Ｍ，Ｃ，Ｋと、現像装置（現像ユニット）２１４Ｍ，Ｃ，Ｋと、転写装置（転写ローラ）２１５Ｍ，Ｃ，Ｋと、クリーニング装置２１６Ｍ，Ｃ，Ｋとから基本的に構成され、前記帯電装置２１２Ｍ，Ｃ，Ｋから感光体２１１Ｍ，Ｃ，Ｋの周りに図において時計方向に露光装置２１３Ｍ，Ｃ，Ｋ以降の各装置が配置されている。
【０１２７】
紙搬送ベルト２５０は１対の張力ローラａ，ｂ（２２０ａ、２２０ｂ）間に張設され、張力ローラａ（２２０ａ）を駆動側ローラとして転写紙を搬送し、前記第１〜第４の各作像部２１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋで各色トナーが転写ローラ２１５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって転写され、４色重畳されてた状態で定着ユニット２３０まで搬送され、定着ユニット２３０で定着された後、排紙される。なお、２４０はベルトクリーニングユニットであって、紙搬送ベルト２５０に付着したトナーを清掃する。
【０１２８】
なお、このようなタンデムタイプの画像形成装置の画像形成動作自体は公知のため、詳細な説明は割愛する。
【０１２９】
このように本実施形態によれば、ＬＤ１０１ａ〜ｄ間の積分光量の差に起因する下記の、
▲１▼　横ライン（主走査方向のライン）の線幅が使用するＬＤごとに変化してしまう。
▲２▼　画像の明度安定性が阻害されてしまう（ＬＤの積分光量ばらつきと使用するＬＤの頻度によって、同一のパターンを形成しても、異なる濃度のパッチになってしまう）。
▲３▼　グレースケールなどを出力すると、入力に対する画像明度の線形性が悪くなる。
といった問題を回避することができる。特に前記▲２▼、▲３▼の問題は、トナー４色（ＣＭＹＫ）を使用するカラー画像形成装置では、安定した色再現の点から非常に重要であるが、本実施形態のよう構成することにより、前記問題が発生しないため、色再現性と色再現安定性が阻害されることがなく、高画質な画像形成を安定して行うことができる。
【０１３０】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１３１】
８．第８の実施形態
図１６は第８の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。この画像形成装置は、いわゆるタンデムタイプ（中間転写）のカラー画像形成装置であり、中間転写ベルト２７０に１色ずつ画像を転写し、４色重畳してフルカラー画像のトナー画像を形成した後、一括して転写紙に転写する形式のものである。
【０１３２】
この実施形態は、第７の実施形態に対して、別途給紙装置２８０と転写装置２９０を設けたもので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。特に説明しない各部は前述の第１の実施形態及び第７の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１３３】
９．第９の実施形態
図１７は第９の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。この画像形成装置は、いわゆるリボルバタイプのカラー画像形成装置であり、前述の第１の実施形態に対応する画像形成装置が感光体１の周りに配設され、現像ユニット（リボルバ現像ユニット３１０）がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の現像装置を回転体の外周に設け、各色毎に画像を形成し、現像した後、紙搬送ドラム３２０上で送られる転写紙上に１色ずつ転写し、４色重畳してフルカラー画像を形成し、定着ユニット３３０で定着して排紙する。その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、前述のように構成されているので、以下に列挙するような効果を奏する。
【０１３５】
擬似中間調処理を副走査方向に周期性を持たない擬似中間調処理法で行うので、複数発光点を有する画像形成装置において、各発光点での光量の差を原因とする画像上に知覚することができるような周波数（５０〜１００ｌｐｉ程度）の濃度ムラが発生しないような光書き込み装置及び画像形成装置を実現することができる。
【０１３６】
出力画像上にはクロストークによる各発光点の光量差によって引き起こされる異常画像（副走査方向への画像濃淡）の発生がない光書き込み装置及び画像形成装置を提供することができる。
【０１３７】
高速で発光手段を駆動しても画質劣化につながるような濃度ムラが発生することのない光書き込み装置及び画像形成装置を提供することができる。
【０１３８】
発光手段の発光時の光量差が５％〜３０％であっても画質劣化につながるような濃度ムラを発生することのない光書き込み装置及び画像形成装置を提供することができる。
【０１３９】
ハイライト部での誤差拡散テクスチャーが知覚されることのない光書き込み装置及び画像形成装置を提供することができる。
【０１４０】
中濃度域において粒状性の優れた光書き込み装置及び画像形成装置を提供することができる。
【０１４１】
計算負荷が小さく、濃度ムラが発生しない光書き込み装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】従来から実施されている電子写真プロセスを用いる画像形成装置の概略図である。
【図３】従来から実施されている電子写真プロセスを用いる画像形成装置の画像処理部の概略図である。
【図４】第１の実施形態に係る書き込みユニットの概略構成を示す図である。
【図５】図１における誤差拡散部の詳細を示すブロック図である。
【図６】図５に示された補正値演算部１２２ｃ５における演算で用いられるウェイトマトリクスを示す図である。
【図７】比較例４の１７０ｌｐｉディザパターンの中濃度部での書きこみパターンを示す図である。
【図８】チャンネル間光量差が発生した場合の感光体の露光パターンを模式的に示した図である。
【図９】２４０ｌｐｉディザでの書き込み状態を模式的に示した図である。
【図１０】第２の実施形態に係る画像形成装置における光学ユニットの概略構成を示す図である。
【図１１】第３の実施形態に係る画像形成装置の光学ユニットの概略構成を示す図である。
【図１２】第４の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】第５の実施形態に係るウェイトマトリクスを示す図である。
【図１４】第６の実施形態に係る万線パターンの一例を示す図である。
【図１５】第７の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図１６】第８の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図１７】第９の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図１８】画素クロックの濃度ムラとの関係を示す図である。
【図１９】光量差と濃度ムラとの関係を示す図である。
【図２０】ビームスポット径と中濃度域の粒状性を示す図である。
【符号の説明】
１　感光体ドラム
２　帯電装置
３　露光装置
４　現像装置
５　転写装置
６　記録シート
７　クリーニング装置
８　定着装置
１２１　画像入力部
１２２　画像処理部
１２２ａ　ＭＴＦフィルタ処理部
１２２ｂ　γ変換処理部
１２２ｃ　誤差拡散処理部
１２３　ビデオ信号処理部
１２９　画像出力部
３０２　コリメートレンズ
【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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