(57)【要約】【課題】画像の歪を抑制した露光を行う画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、感光体と、光源が発する光により前記感光体に光スポットを形成し、当該光スポットを走査することで走査線の各画素を露光して前記感光体に潜像を形成する走査手段であって、前記感光体を前記光スポットで走査する走査速度は、前記走査線内において変化する走査手段と、露光する画素に応じて、前記光源の輝度及び発光時間を補正制御する制御手段と、前記光スポットの環境による変化、或いは、前記光スポットの前記画素の位置による変化を示すプロファイル情報を保持する保持手段と、を備えており、前記制御手段は、前記補正制御に、前記プロファイル情報を使用する。【選択図】図１６
2016150581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
光源が発する光により前記感光体に光スポットを形成し、当該光スポットを走査することで走査線の各画素を露光して前記感光体に潜像を形成する走査手段であって、前記感光体を前記光スポットで走査する走査速度は、前記走査線内において変化する走査手段と、
露光する画素に応じて、前記光源の輝度及び発光時間を補正制御する制御手段と、
前記光スポットの環境による変化、或いは、前記光スポットの前記画素の位置による変化を示すプロファイル情報を保持する保持手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記補正制御に、前記プロファイル情報を使用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記保持手段は、前記走査速度の変化による画素の走査時間の変化を補正するための、画素に対する前記光源の発光時間又は前記光源の輝度を示す走査情報を保持し、
前記制御手段は、前記走査情報及び前記プロファイル情報に基づき前記補正制御を行う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】
前記走査情報は、画素に対する前記光源の発光時間を示し、
前記制御手段は、画素に対する前記光源の発光時間が短くなると、当該画素に対する前記光源の輝度が高くなる様に、画素に対する前記光源の輝度を決定し、前記プロファイル情報に基づき当該画素に対する前記光源の発光時間及び前記決定した輝度のいずれか、又は、両方を補正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】
前記走査情報が示す、画素に対する前記光源の発光時間は、基準画素とは異なる画素においては、当該画素の走査時間より短いことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記走査情報は、画素に対する前記光源の輝度を示し、
前記制御手段は、画素に対する前記光源の輝度が高くなると、当該画素に対する前記光源の発光時間が短くなる様に、画素に対する前記光源の発光時間を決定し、前記プロファイル情報に基づき当該画素に対する前記光源の輝度及び前記決定した発光時間のいずれか、又は、両方を補正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６】
前記走査情報に基づき決定した画素に対する前記光源の発光時間は、基準画素とは異なる画素においては、当該画素の走査時間より短いことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記基準画素は、走査時間の最も長い画素であることを特徴とする請求項４又は６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記基準画素は、前記走査線の中央の画素であることを特徴とする請求項４又は６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記走査情報は、画素に対する前記光源の発光時間を示し、
画素に対する前記光源の発光時間は、当該画素に対して使用するスクリーンにより示され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１０】
前記スクリーンは、画素の階調に応じて設けられることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記感光体に形成された潜像を現像して現像剤像を形成する現像手段と、
前記感光体に形成された現像剤像の濃度を検出する濃度検出手段と、
をさらに備えており
前記制御手段は、前記感光体の走査位置による前記現像剤像の濃度の変化を検出して前記プロファイル情報を生成することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記濃度検出手段は、前記走査手段による前記感光体の走査方向に沿った複数の位置で濃度を検出し、
前記制御手段は、前記複数の位置それぞれで検出した現像剤像の濃度に基づき、前記感光体の走査位置による濃度の変化を検出することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記濃度検出手段は、前記走査手段による前記走査線の中央と端部において少なくとも濃度を検出することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記画像形成装置の温度を検出する温度検出手段をさらに備えており、
前記制御手段は、前記温度検出手段が検出した温度に基づき前記プロファイル情報を生成することを特徴とする請求項１から１３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、レーザ・ビーム・プリンタ、複写機、ＦＡＸ等の、光を走査することで画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置として、感光体を露光して画像を形成するものがある。さらに、この様な、画像形成装置において、光を回転多面鏡で反射させ、反射光を走査レンズにより集光して感光体の表面に光スポットを形成するものがある。回転多面鏡を回転させることで、光スポットは、感光体の表面を主走査方向（感光体の周方向と直交する方向）に移動し、これにより感光体に潜像を形成する。
【０００３】
なお、走査レンズとしては、主に、ｆθ特性を有するレンズが使用される。これは、回転多面鏡が等角速度で回転しているときに、感光体の表面を光スポットが等速で移動するようにするためである。しかしながら、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、或いは、ｆθ特性ではない走査レンズを使用することが考えられている。特許文献１は、感光体の表面を光スポットが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、１つの走査線を走査する間に、クロック周波数を変更する構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１２５０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像形成装置においては、主走査方向における１画素（ドット）のＬＳＦ（Ｌｉｎｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）プロファイルを均一にし、画像の歪を抑制した露光を行うことが要求されている。これは、ｆθ特性を有する走査レンズを使用しない場合においても同様である。
【０００６】
本発明は、画像の歪を抑制した露光を行う画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によると、感光体と、光源が発する光により前記感光体に光スポットを形成し、当該光スポットを走査することで走査線の各画素を露光して前記感光体に潜像を形成する走査手段であって、前記感光体を前記光スポットで走査する走査速度は、前記走査線内において変化する走査手段と、露光する画素に応じて、前記光源の輝度及び発光時間を補正制御する制御手段と、前記光スポットの環境による変化、或いは、前記光スポットの前記画素の位置による変化を示すプロファイル情報を保持する保持手段と、を備えており、前記制御手段は、前記補正制御に、前記プロファイル情報を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画像の歪を抑制した露光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による画像形成装置の概略的な概略図。
【図２】一実施形態による光走査装置の断面図。
【図３】一実施形態による光走査装置の像高に対する部分倍率を示す図。
【図４】一実施形態による露光制御構成を示す図。
【図５】一実施形態による画像形成のタイミングチャート。
【図６】一実施形態による光走査装置が形成する光スポットのプロファイルを示す図。
【図７】一実施形態による発光時間と輝度と、ＬＳＦプロファイルを示す図。
【図８】一実施形態による画像変調部の構成を示すブロック図。
【図９】一実施形態による同期信号、スクリーン切換情報及び画像信号のタイムチャート。
【図１０】一実施形態による軸上像高付近で使用するスクリーンを示す図。
【図１１】一実施形態による最大像高付近で使用するスクリーンを示す図。
【図１２】一実施形態による発光部の電流と輝度の関係を示す図。
【図１３】一実施形態による増高と濃度との関係を示す図。
【図１４】一実施形態による濃度検出センサの構成図。
【図１５】一実施形態による画像データと濃度の関係を示す図。
【図１６】スポット径の変動比率と階調濃度特性の傾きの比率との関係を示す図。
【図１７】一実施形態による画像形成装置の概略的な概略図。
【図１８】一実施形態による画像形成装置の概略的な概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
【００１１】
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による画像形成装置の概略的な構成図である。光走査装置４００は、画像信号生成部１００からの画像信号と、制御部１からの制御信号に基づき、走査光２０８（以下、光２０８と呼ぶ）を発する。光走査装置４００は、光源を駆動する駆動部３００を備えており、筐体４００ａに収容される。感光体４の表面は、不図示の帯電部により一様な電位に帯電されている。この感光体４を光２０８で走査・露光することで、感光体４の表面には静電潜像が形成される。不図示の現像部は、この静電潜像に現像剤を付着させ、現像剤像として可視化する。この現像剤像は、給紙ユニット８から給送され、ローラ５で感光体４と接触する位置に搬送された紙等の記録媒体に転写される。記録媒体に転写された現像剤像は、定着器６で記録媒体に熱定着され、排紙ローラ７を経て装置外に排出される。また、画像形成装置は、感光体４の表面に形成された現像剤像の濃度を検出する濃度検出センサ３０（以下、センサ３０と呼ぶ。）を備えている。
【００１２】
図２は、本実施形態による光走査装置４００の構成図であり、図２（Ａ）は主走査方向における断面を、図２（Ｂ）は副走査方向における断面を示している。なお、主走査方向とは、感光体４の表面において光２０８を走査する方向であり、副走査方向とは、感光体４の表面において主走査方向と直交する方向である。本実施形態において、光源４０１から出射した光（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。アナモフィックレンズ４０４は、主走査方向の断面内においては正の屈折力を有しており、入射する光束を主走査方向の断面内において収束光に変換する。また、アナモフィックレンズ４０４は、副走査方向の断面内においては、偏向器４０５の偏向面４０５ａの近傍に光束を集光し主走査方向に長い線像を形成する。
【００１３】
アナモフィックレンズ４０４を通過した光は、偏向器（回転多面鏡）４０５の反射面４０５ａにて反射される。反射面４０５ａで反射した光２０８は、結像レンズ４０６を透過し、感光体４の被走査面４０７に光スポットを形成する。結像レンズ４０６は、結像光学素子である。本実施形態においては、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。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上で光スポットが主走査方向に移動し、これにより感光体４を走査する。図２に示す様に、光スポットは、感光体４の被走査面４０７を、主走査方向において距離Ｗだけ走査して１走査線の各画素を露光する。感光体４の表面の感光体４の回転により副走査方向に移動し、副走査方向において複数の走査線を露光することで、被走査面４０７上に静電潜像が形成される。
【００１４】
ビーム検出器（ＢＤ）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を通過した光は、フォトダイオードを含むＢＤセンサ４０９に入射し検出される。ＢＤセンサ４０９により光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が行われる。
【００１５】
光源４０１は、例えば、半導体レーザである。本実施形態の光源４０１は、１つの発光部を備えている。しかしながら、独立して発光制御可能な複数の発光部を備える光源４０１を使用できる。複数の発光部を備える場合、生成される複数の光束は、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光スポットがそれぞれ形成される。なお、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等の光走査装置４００の各種光学部材は、図１に示す筐体４００ａに収納される。
【００１６】
図２に示すように、結像レンズ４０６は、入射面４０６ａ及び出射面４０６ｂの２つの光学面を有する。結像レンズ４０６は、偏向面４０５ａにて偏向された光を、被走査面４０７上において所定の走査特性で走査させる。また、結像レンズ４０６は、被走査面４０７上での光スポットを所定の形状にする。また、結像レンズ４０６により、副走査方向の断面内においては、偏向面４０５ａの近傍と被走査面４０７の近傍とで共役の関係が成立する。これにより、面倒れを補償、つまり、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構成となっている。
【００１７】
なお、本実施形態よる結像レンズ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。
【００１８】
本実施形態による結像レンズ４０６は、所謂、ｆθ特性を有するものではない。つまり、偏向器４０５を等角速度で回転させた時に、被走査面４０７上で、光スポットは等速で移動しない。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、図２（Ａ）の距離Ｄ１を短く、つまり、結像レンズ４０６を偏向器４０５に近接して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、主走査方向の長さＬＷと、光軸方向の厚みＬＴが小さくなる。よって、ｆθ特性を有さいない結像レンズ４０６により、光走査装置４００の筐体４００ａを小型化できる。また、ｆθ特性を有するレンズは、主走査方向の断面において、レンズの入射面と出射面の形状に急峻な変化があるものがあり、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、ｆθ特性を有さいない結像レンズ４０６の形状は、この様な急峻な変化が少なく、よって、良好な結像性能を得ることができる。
【００１９】
本実施形態の結像レンズ４０６による被走査面４０７での走査特性は、以下の式（１）で表される。
Ｙ＝Ｋ／Ｂ・ｔａｎ（Ｂ・θ）        （１）
式（１）のＹは、被走査面４０７の主走査方向における光スポットの位置（像高）であり、光スポットが光軸上（以下、単に軸上と呼ぶ。）にある場合、つまり、走査線の中心に光スポットが有る場合にＹ＝０である。また、式（１）のθは、偏向器４０５による走査角度（走査画角）であり、θ＝０は、光スポットが光軸上にある場合に対応する。さらに、式（１）のＫは、軸上における結像係数であり、Ｂは、結像レンズ４０６の走査特性を決定する走査特性係数である。結像レンズ４０６により、光スポットは、Ｙ＝−Ｙｍａｘ〜＋Ｙｍａｘの範囲を走査する。なお、図２においてＹｍａｘはＷ／２である。以下、像高Ｙの絶対値の最大値、つまり、Ｙ＝−Ｙｍａｘ及びＹｍａｘを、最大像高と呼ぶものとする。また、像高Ｙ＝０を、軸上像高と呼ぶものとする。
【００２０】
式（１）を走査角度θで微分すると、被走査面４０７の主走査方向位置に対する光スポットの移動速度、つまり走査速度を示す以下の式（２）が得られる。
ｄＹ／ｄθ＝Ｋ／（ｃｏｓ２（Ｂ・θ）    （２）
式（２）より、θ＝０のとき、つまり、軸上像高での光スポットの走査速度はＫである。式（２）をＫで除すると、以下の式（３）が得られる。
（ｄＹ／ｄθ）／Ｋ＝１／（ｃｏｓ２（Ｂ・θ）    （３）
式（３）は、軸上像高での光スポットの走査速度に対する、各走査角での光スポットの走査速度の比を表している。なお、像高と走査角は対応するため、式（３）は、軸上像高での光スポットの走査速度と、各像高での光スポットの走査速度の比を示している。式（１）から１を引いた以下の式（４）は、よって、軸上像高での光スポットの走査速度に対する、各像高での走査速度のずれ量（以下、部分倍率と呼ぶ）を示している。
（ｄＹ／ｄθ）／Ｋ＝（１／（ｃｏｓ２（Ｂ・θ））−１＝ｔａｎ２（Ｂ・θ）  （４）
式（３）及び式（４）から、本実施形態による結像レンズ４０６では、偏向器４０５の像高により光スポットの走査速度が変化することが分かる。つまり、本実施形態による光走査装置４００は、走査線内において走査速度が変化する。
【００２１】
図３は、像高に対する部分倍率のグラフである。図３に示す様に、像高Ｙの絶対値が大きくなると、走査速度が速くなるため部分倍率が大きくなる。例えば、部分倍率が３０％であると、単位時間だけ光照射した場合、被走査面４０７における主走査方向の照射長が、軸上の１．３倍になる。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、光スポットの主走査方向位置に応じて画素密度が異なることになる。さらに、光源４０１の発光輝度を一定とすると、走査速度の違いにより、光スポットの走査位置に応じて露光量が異なることになる。具体的には、走査速度が速くなる程、単位長さ当たりの露光量が少なくなる。したがって、良好な画質を得る為に、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必要がある。
【００２２】
図４は、本実施形態による画像形成装置の露光制御の構成図である。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刷情報を受け取り、画像データ（画像信号）に対応するＶＤＯ信号１１０を生成する。制御部１は、画像形成装置の制御を行う。なお、制御部１は、駆動部３００を制御して光源４０１の輝度（発光強度）の制御も行う。駆動部３００は、ＶＤＯ信号１１０に基づいて電流を光源４０１の発光部１１に供給することにより、光源４０１の発光部１１を発光させる。
【００２３】
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により、制御部１に印刷開始を指示する。制御部１は、印刷の準備が整ったら、副走査方向の同期信号であるＴＯＰ信号１１２と、主走査方向の同期信号である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、同期信号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を駆動部３００に出力する。図４に示す画像信号生成部１００、制御部１。駆動部３００内の構成ブロックの詳細については後述する。
【００２４】
図５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。なお、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示している。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が発光し感光体４に静電潜像を形成する。なお、図５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。また、ＢＤ信号１１１は、各走査線の開始タイミングの基準を示す信号である。
【００２５】
図６は、特許文献１の部分倍率補正と、輝度補正を行った場合における主走査方向の１画素（ドット）のＬＳＦプロファイルを示している。図６（Ａ）は軸上像高、つまり、Ｙ＝０でのＬＳＦプロファイル、図６（Ｂ）は、最大像高、つまり、Ｙ＝ＹｍａｘでのＬＳＦプロファイルである。さらに、図６（Ｃ）は図６（Ａ）と図６（Ｂ）のＬＳＦプロファイルを重ねて記載したものである。図６（Ａ）〜（Ｃ）において、解像度は６００ｄｐｉであり、１ドットの主走査方向の幅は４２．３ｕｍである。なお、最大像高における部分倍率は３５％である。特許文献１の構成では、軸上像高において輝度Ｐ３で時間Ｔ３だけ発光する場合、最大像高では、輝度１．３５×Ｐ３で、時間０．７４×Ｔ３だけ発光する。図６（Ｃ）に示す様に、軸上像高と最大像高での１ドットのＬＳＦプロファイルを比較すると、最大像高では、軸上像高のときと比較し、積算光量のピークが低く、プロファイルの裾野部分の幅が広くなっている。つまり、ＬＳＦプロファイルは一致していない。より詳細には、像高、つまり、光スポットの主走査方向の位置によりＬＳＦプロファイルが異なることになる。
【００２６】
このように、像高によりＬＳＦプロファイルが異なるのは、図６（Ａ）、図６（Ｂ）にそれぞれ破線で示した静止スポットのプロファイルが像高により異なるからである。なお、静止スポットのプロファイルとは、ある瞬間における光スポットのプロファイルである。つまり、１画素のＬＳＦプロファイルは、１画素内の光スポットのプロファイルを積算したものである。
【００２７】
特許文献１に記載の構成で、像高によりＬＳＦプロファイルが異なるのは、結像レンズ４０６によって被走査面４０７に各瞬間に生じる静止スポットの形状（プロファイル）が像高により異なるからである。よって、本実施形態では、部分倍率補正と輝度補正に加え、光源４０１の発光時間の補正（発光時間補正）を行う。これにより、細密画像の再現性を向上させる。
【００２８】
図７（Ａ）は、特許文献１による１ドットの光波形及びＬＳＦプロファイルを示し、図７（Ｂ）は、本実施形態による１ドットの光波形及びＬＳＦプロファイルを示している。ここで、光波形は、１ドットの発光時間及び輝度を示し、軸上像高、中間像高及び最大像高の３つについて示している。なお、中間像高とは、軸上像高と最大像高の間における像高である。なお、図７（Ａ）及び（Ｂ）において、軸上像高での１画素（４２．３μｍ）の走査時間をＴ３とし、このときの輝度をＰ３としている。また、図７（Ａ）及び（Ｂ）において、最大像高での部分倍率は３５％である。よって、最大像高における１画素の走査時間は０．７４Ｔ３である。特許文献１においては、部分倍率が３５％であるため、最大像高における発光時間を、１画素の走査時間に等しい０．７４Ｔ３としている。本実施形態では、特許文献１の様に、部分倍率に基づき発光時間を補正するのではなく、Ｙ＝０以外では、１画素の走査時間より短い時間だけ発光させている。また、Ｙ＝０以外では、部分倍率に基づき輝度を補正するのではなく、発光時間に基づき輝度を補正する。つまり、Ｙ＝０での輝度に部分倍率を乗じた、特許文献１の輝度より大きい輝度で発光させている。例えば、図７（Ｂ）において、最大像高では、１画素の走査時間０．７４Ｔ３より短い０．２２Ｔ３だけ発光させている。したがって、最大像高での輝度を、軸上像高での１／０．２２倍、つまり、４．５０Ｐ３としている。この構成により図７（Ｂ）に示す様に、主走査方向位置の違いによる１画素のＬＳＦプロファイルの形状の差を小さくしている。この様に、本実施形態では、部分倍率補正を行いつつ、発光時間補正を行い、加えて発光時間補正を加味した輝度補正を行う。以下、詳細に説明する。
【００２９】
図８は、画像信号生成部１００の画像変調部１５０の構成図である。ハーフトーン処理部１８６は、発光時間補正を行う。ハーフトーン処理部１８６は、各像高に応じたスクリーンを保持しており、ＳＣＲ切替部１８５が出力するスクリーン切替情報１８４に基づき、使用するスクリーンを選択して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９はＢＤ信号１１１と、スクリーン切替情報１８４との関係を示している。本実施形態では、像高の絶対値に応じて、走査線をｎ個の領域に分割し、各領域に対応するスクリーンをハーフトーン処理部１８６に保持させておく。なお、各領域を領域１〜領域ｎとし、軸上像高を含む領域に対応するスクリーンをＳＣＲｎとし、最大像高を含む領域に対応するスクリーンをＳＣＲ１と表記する。また、最大像高を含む領域及び軸上像高を含む領域以外の領域については、最大像高を含む領域に近い順に、ＳＣＲ２〜ＳＣＲｎ−１のスクリーンを使用する。ＳＣＲ切替部は、ＢＤ信号１１１のタイミングを基準とし、画像クロック信号１２５により現像の走査領域を判定してスクリーン切替情報１８４を生成する。
【００３０】
図１０は、軸上像高を含む範囲で使用されるＳＣＲｎの一例であり、図１１は、最大増高を含む範囲で使用されるＳＣＲ１の一例である。図１０及び図１１において代表して示す様に、ＳＣＲｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、２００線のマトリクスとし、各画素を１６分割した１６の画素片で階調表現を行っている。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応じて、９画素で構成されたスクリーンの面積を変化させる。マトリクス１５３は、階調毎に設けられており、図１０及び図１１の矢印で示す順に階調が上がっていく（濃度が濃くなる）。図１１に示す様に、ＳＲＣ１は、最も階調の高い（最大濃度）マトリクスにおいても、各画素の１６区画の画素片を全点灯させないように設定している。
【００３１】
一例として、図７（Ｂ）の様に、最大像高の発光時間を０．２２Ｔ３と設定した場合について説明する。部分倍率補正を実行することで、１ドット（画素）に相当する走査時間は０．７４Ｔ３になる。このため、最大発光時間を０．２２Ｔに制限するには、１画素１６区画分のうちの０．２２／０．７４に相当する区画内で発光するように設定すればよい。つまり、
１６×（０．２２／０．７４）＝４．７５［区画］
となる。よって、最大５区画程度の画素片が点灯するようなスクリーンとすればよい。
【００３２】
続いて、輝度補正について説明する。既に説明した発光時間補正により、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、１画素の発光時間を短くする。したがって、輝度を一定とすると、像高Ｙの絶対値が大きくなる程１画素への総露光量（積分した光量）が低下する。本実施形態では、この総露光量の低下を補うための輝度補正を行う。つまり、１画素への総露光量（積分光量）が各像高で一定となるように光源４０１の輝度を補正する。
【００３３】
図４に示す様に制御部１は、ＣＰＵコア２と８ビットＤＡコンバータ（ＤＡＣ）２１とレギュレータ（ＲＥＧ）２２を内蔵したＩＣ３を有し、駆動部３００と合わせて輝度補正部を構成している。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と、ドライバＩＣ９を有し、光源４０１の発光部１１へ駆動電流を供給する。メモリ３０４には、部分倍率特性情報及び発光時間特性情報と、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、像高に対する部分倍率を示す情報である。なお、部分倍率情報は、部分倍率そのものを示すものでなくとも良い。例えば、像高に対する走査速度を示す情報等、像高に対する部分倍率を求めることができる情報とすることができる。発光時間特性情報は、像高に対する発光時間情報である。
【００３４】
制御部１のＩＣ３は、シリアル通信３０７によりメモリ３０４から取得した、発光部１１に対する補正電流の情報をもとに、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２０を設定し、ＢＤ信号１１１に同期して、１走査線において像高に応じて増減する輝度補正アナログ電圧３１２を出力する。この輝度補正アナログ電圧３１２は、ＶＩ変換回路３０６で電流値３１３に変換され、ドライバＩＣ９に出力される。なお、本実施形態では、制御部１に実装されたＩＣ３が輝度補正アナログ電圧３１２を出力したが、駆動部３００上にＤＡコンバータを実装し、ドライバＩＣ９の近傍で輝度補正アナログ電圧３１２を生成しても良い。
【００３５】
ドライバＩＣ９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に流すかをスイッチ１４で切り替えることで、光源４０１の発光をＯＮ／ＯＦＦ制御する。発光部１１に供給する駆動電流値ＩＬは、定電流回路１５で設定した電流ＩａからＶＩ変換回路３０６から出力される電流Ｉｄを差し引いた電流となる。発光部１１の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が検出する輝度が、所定値Ｐａｐｃ１となるように、定電流回路１５に流す電流Ｉａは、ドライバＩＣ９内部の回路によりフィードバック制御され自動調正される。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、ＢＤ信号１１１を検出するために発光部１１を発光させているタイミングで実施する。ＶＩ変換回路３０６が出力する電流値Ｉｄの設定方法は後述する。可変抵抗１３は、工場組立て時に、発光部１１が所定輝度に発光している場合に、所望の電圧としてドライバＩＣ９に入力されるよう値を調整しておく。
【００３６】
以上、所定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が出力する電流値Ｉｄを差し引いた電流を駆動電流ＩＬとして発光部１１に供給する構成としている。この構成により、駆動電流ＩＬは電流Ｉａ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は輝度補正部の一部を構成している。
【００３７】
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１０のグラフ５１は標準温度環境下でのグラフであり、グラフ５２は高温環境下でのグラフの一例である。一般的にレーザダイオード等の発光部１１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Ｃ点で示した電流値が必要となる。前述した通り、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ΔＩ（Ｎ）、ΔＩ（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、ΔＩ（Ｎ）、ΔＩ（Ｈ）は、ほぼ同じ値である。本実施形態は、軸上像高から最大像高に向けて発光部１１の輝度を徐々に増加させるので、軸上像高では図１２のＢ点やＤ点で示す輝度で発光し、最大像高Ａ点やＣ点で示す輝度で発光することになる。
【００３８】
輝度補正は、所望の輝度で発光させるよう自動調整された電流Ｉａから像高に応じた電流ΔＩ（Ｎ）、ΔＩ（Ｈ）に対応する電流Ｉｄ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。このため輝度補正では、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、輝度が大きくなるように補正を行う。具体的には、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、電流値Ｉｄが小さくなるように設定することで、像高Ｙの絶対値が大きくなる程、電流ＩＬが大きくなるようにする。このようにして、適切に部分倍率を補正することができる。
【００３９】
以上、本実施形態では、感光体４の画素を露光する光スポットの走査速度は、走査線内において変化する。より詳しくは、像高の絶対値が大きくなると光スポットの走査速度は速くなる。このため、図４の露光制御構成を用いて説明した様に、露光する画素に応じて光源４０１の輝度及び発光時間を制御する。具体的には、画像変調部１５０は、発光時間を制御するためのスクリーンを保持している。また、制御部１は、メモリ３０４が保持する補正電流の値に関する情報を使用して光源４０１の輝度を制御する。このスクリーンは、画素に対する発光時間を示す情報であり、補正電流の値は、画素に対する輝度を示す情報であり、これらを纏めて走査情報と呼ぶものとする。画像形成装置は、この走査情報を使用し、露光する画素に対する光源の輝度及び発光時間を制御する。
【００４０】
なお、図７（Ｂ）を用いて説明した様に、画素の発光時間が規定されていると、当該画素の輝度は、軸上像高の画素の発光時間及び輝度から決定することができる。以下、軸上像高の画素に対する発光時間及び輝度を、それぞれ、基準発光時間及び基準輝度と呼び、軸上像高の画素を基準画素と呼ぶ。基準画素は、走査線の中央の画素でもあり、また、走査時間の最も長い画素でもある。図７（Ｂ）に示す様に、画素に対する輝度は、当該画素の発光時間と基準発光時間の比と、基準発光時間から求めることができる。画素の発光時間ではなく、輝度が規定されている場合でも、同様に、当該画素の発光時間を求めることができる。したがって、走査情報としては、露光する画素に対する光源の輝度及び発光時間のいずれかのみを含める構成であっても良い。また、図７（Ｂ）に示す様に、基準画素の発光時間は、基準画素の走査時間に等しい。これに対して、図７（Ｂ）に示す様に、基準画素とは異なる画素の発光時間は、当該画素の走査時間より短い。例えば、図７（Ｂ）において、最大像高の画素の走査時間は、０．７４Ｔ３であるが、発光時間は０．２２Ｔ３である。
【００４１】
以上の通り、発光時間及び輝度を制御することで、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく、歪を抑えた精度の良い露光を行うことができる。なお、図４に示す露光制御構成において、発光時間及び輝度の制御は、画像信号生成部１００と、制御部１と、駆動部３００が協働して実行していた。しかしながら、本発明はその様な形態に限定されず、例えば、１つの制御部のみにより、或いは、任意の数の機能ブロックが協働することにより発光時間及び輝度の制御を行う構成とすることができる。
【００４２】
以上の通り、光走査装置４００単体での特性に基づく発光時間及び輝度の補正制御について説明を行った。しかしながら、光走査装置４００を画像形成装置に搭載する際の組み付け位置ばらつきによって、光走査装置４００と被走査面である感光体４との位置関係が理想的な関係からズレることが生じ得る。その結果、感光体４の表面での走査特性が変動する。この様な場合、光走査装置４００単体の特性に基づき、上述した補正を行ったとしても、光スポットのプロファイルを適切に補正することができなくなる。
【００４３】
図１３は、スポットのプロファイルが主走査方向で不均一な状態において形成されたハーフトーン画像の濃度測定値の一例を示すグラフである。図１３（Ａ）は、濃度２０％に対応する画像データでハーフトーン画像を形成した場合の特性であり、像高の絶対値が大きくなると濃度が薄くなっている。一方、図１３（Ｂ）は、濃度８０％に対応する画像データでハーフトーン画像を形成した場合の特性であり、像高の絶対値が大きくなると濃度が濃くなっている。このように、光スポットのプロファイルが適切に補正できないと、像高の絶対値が大きくなるにつれ濃度変動が大きくなり得る。したがって、光走査装置４００を画像形成装置に搭載する際の位置ばらつきに対し、位置ズレ分を補正する必要がある。本実施形態では、センサ３０を用いて光スポットのプロファイルを適切に補正する。
【００４４】
図１４は、本実施形態による濃度検出の説明図である。感光体４の主走査方向に沿って３つのセンサ３０Ｆ、３０Ｃ、３０Ｒを配置している。センサ３０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子と、受光素子とを備えた正反射型のセンサである。センサ３０は、感光体４に形成した濃度検出用の現像剤像であるパッチ３１に対し発光素子から光を照射し、反射光を受光素子により受光する。このとき、パッチ３１のトナー部に反射した光は散乱光となるため、受光素子が受光する反射光は、大半が感光体４の表面で正反射した光である。したがって、センサ３０が受光する光量から、パッチ３１の濃度を測定することができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、センサ３０Ｃを軸上像高に配置し、センサ３０Ｆ及び３０Ｒを最大像高付近に配置している。これは、軸上像高の走査速度が安定しており、光走査装置４００の位置が多少ズレたとしても、光スポットのプロファイルがズレにくいためである。つまり、軸上像高では濃度変動が発生し難いので、センサ３０Ｃの測定値を基準として、濃度変動が発生しやすい最大像高付近における濃度変動をセンサ３０Ｆ及び３０Ｒを用いて測定することができる。
【００４６】
なお、本実施形態ではセンサ３０の数を３個としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、３個以上のセンサ３０を配置すれば、主走査方向全域に渡る濃度変動をより正確に検出することができる。また、走査速度のプロファイルは基本的に対称性があるため、最大像高付近のセンサを１つとすることもできる。例えば、センサ３０Ｃ及びセンサ３０Ｆの２つを設ける構成であっても良い。また、本実施形態では感光体４上に形成したパッチを測定する構成であるが、中間転写体（不図示）を搭載した画像形成装置の場合は、感光体４から中間転写体に転写されたパッチを測定する構成でも良い。パッチ３１Ｆ、３１Ｃ及び３１Ｒは、各センサ３０に対応するように形成する。また、各パッチ３１は、それぞれ、低濃度から高濃度までの連続した階調のパッチとする。
【００４７】
図１５は、センサ３０によるパッチ３１の検出結果を示す一例である。なお、グラフ３２はセンサ３０Ｃの検出結果であり、グラフ３３はセンサ３０Ｆの検出結果であり、グラフ３４はセンサ３０Ｒの検出結果である。図１３の像高と濃度の関係から明らかなように、センサ３０Ｃのグラフ３２に比べ、センサ３０Ｆ及びセンサ３０Ｒのグラフ３３及びグラフ３４の方が急峻な階調濃度特性を示す。
【００４８】
次に、光スポットのプロファイルを補正する方法について説明する。図１に示す様に、センサ３０は、画像信号生成部１００に接続されている。画像信号生成部１００は、センサ３０Ｃで測定した階調濃度特性を基準として取得し、センサ３０Ｆ及び３０Ｒで測定した階調濃度特性とを比較することにより、光スポットのプロファイルの変動を求める。本実施形態では、図１５に示すように、濃度３０％から７０％の区間での階調濃度特性の傾きを用いる。画像信号生成部１００は、センサ３０Ｃで測定した傾きを基準値として、センサ３０Ｆ及び３０Ｒで測定した傾きの基準値の比率を算出する。また、駆動部３００のメモリ３０４は、算出した比率と、光スポットの変動比率とを関連付ける不図示のテーブルを保存している。画像信号生成部１００は、算出した比率に対応する光スポットの変動比率に基づき、上述した様に決定した発光時間及び輝度の両方、又は、いずれか一方を補正する。なお、算出した比率から光スポットの変動比率を求める方法としては、テーブルの代わりに、算出した比率とスポットの変動比率とを関連付ける計算式を用いても良い。図１６は、算出した階調濃度特性の傾きの比率と、光スポットの変動比率との関係例を示している。なお、図１６にその例を示す関係は、光走査装置４００の特性や画像形成装置の構成によって変わるため、画像形成装置ごとに固有のテーブルまたは計算式を予め求めておく。また、光スポットの変動比率と、発光時間や輝度の補正値の関係も、予め求めてメモリ３０４に保存しておく。なお、光スポットの変動比率と、発光時間や輝度の補正値の関係は、テーブルとして保存する形態であっても、計算式として保存する形態であっても良い。
【００４９】
なお、本実施形態では、濃度検出のためのパッチとして低濃度から高濃度までの複数階調のパッチを形成していたが、本発明はこの構成に限定されない。具体的には、像高に応じた濃度変動を検知できるパターンであればよい。例えば濃度３０％と濃度７０％に対応する画像データで形成した２種類のパッチの検出濃度から傾きを求めてもよい。さらに、階調濃度特性の傾きの比率により、光スポットの変動比率を求めたが、本発明はこの構成に限定されない。つまり、光スポットの変動と相関のあるパラメータであれば良く、例えば、特定の画像データのパッチの検出濃度を比較する構成でも、比率ではなく差を使用する構成であっても良い。
【００５０】
以上、本実施形態では、光スポットの走査位置、つまり露光する画素の位置による変化を示すプロファイル情報を保持しておく。プロファイル情報とは、例えば、上述した、画素の位置による光スポットの変動比率である。そして、画像形成装置は、画素に対する光源の輝度及び発光時間を決定するに当たり、上述した走査情報及びプロファイル情報を使用する。例えば、走査情報に基づき決定した画素に対する光源の輝度及び発光時間の両方、或いは、いずれか一方を、プロファイル情報に基づき補正する。なお、制御部１は、感光体４に濃度を検出するパッチ３１を形成し、これにより、主走査方向における各画素での濃度の変化を検出してプロファイル情報を生成する。具体的には、主走査方向の複数の位置にセンサ３１Ｆ、３１Ｃ、３１Ｒを設け、各センサで検出した濃度に基づき、主走査方向における各画素での濃度の変化を検出する。なお、センサの位置は、例えば、少なくとも走査線の中央と、端部に設ける構成とすることができる。この構成により、像高の変化による濃度変動に拘らず、光スポットのプロファイルを補正することができる。その結果、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく、歪を抑えた精度の良い露光を行うことが可能となる。
【００５１】
＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態では、光走査装置４００の位置ばらつきによる光スポットの変動に対して、濃度測定結果から光スポットの変動比率を求め、発光時間および輝度を補正していた。本実施形態では、光走査装置４００を画像形成装置に組み付けた後、光スポットを直接測定する。光スポットを測定する方法は、例えば、一般的な計測器のスポット測定機能を使用すればよい。この方法では測定作業が発生するため、第一実施形態の構成に比べコストアップするものの、スポットを直接測定できるため、より高精度にスポットを補正することができる。本実施形態ではスポット情報検出部として計測器５００を使用する。
【００５２】
図１７は、本実施形態による光スポットの測定構成を示している。光スポットを測定する為の計測器５００は、図１の感光体４を取り外した状態で設置し、光２０８の光スポットのプロファイルを測定する。この時、計測器５００の受光面は、感光体４の受光面と一致するように配置することで、感光体４の表面上での光スポットのプロファイルを測定することができる。
【００５３】
次に、光スポットのプロファイルの補正方法について説明する。計測器５００によって測定した光スポットのプロファイル情報は、駆動部３００のメモリ３０４に書き込まれる。また、メモリ３０４には、光スポットの基準値を保持させる。画像信号生成部１００は、メモリ３０４に保存された光スポットのプロファイルの基準値から、増高に対する光スポットの変動比率を算出し、算出した光スポットの変動比率に基づき、発光時間および輝度の補正値を更新する。なお、発光時間および輝度の補正方法は、第一実施形態と同様であり、その説明については省略する。また、計測器５００はスポットの測定後取り外し、感光体４を装着する。
【００５４】
なお、感光体４が着脱できない構成の画像形成装置であれば、例えば、光走査装置４００と感光体４との間に計測器５００を配置して光スポットのプロファイルを測定することもできる。この構成を用いる場合は、計測器５００の受光面と感光体４の受光面が一致しないものの、互いの位置関係とレンズの光学特性に基づき、測定した光スポットから、感光体４の表面に生じる光スポットを求めることができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、光走査装置４００を画像形成装置に組み付けた後に、光スポットのプロファイルを直接測定することにより、光走査装置４００の位置ばらつきがある場合でも適切に光スポットのプロファイルを補正することができる。その結果、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく、歪を抑えた精度の良い露光を行うことが可能となる。
【００５６】
＜第三実施形態＞
続いて、第三実施形態について第一実施形態及び第二実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態及び第二実施形態では、光走査装置４００の組み付け位置のばらつきに対する光スポットの補正を行っていた。しかし、光スポットの変動要因は組み付け位置のばらつき以外の要因でも生じる。例えば、画像形成装置の内部温度が連続印刷等の影響で上昇し、結像レンズ４０６等が熱膨張して結像特性が変化することにより、光スポットのプロファイルが変動することがある。本実施形態では、この様な、画像形成装置の環境の変化による光スポットのプロファイル変動も補正する。本実施形態では、この環境を示す情報として温度を用い、よって、画像形成装置の内部の温度を測定する温度検出部として温度センサ５５０を設ける。
【００５７】
図１８は、本実施形態による画像形成装置の構成図である。第一実施形態及び第二実施形態と異なる点は、光走査装置４００の周辺に温度センサ５５０を配置している点である。また、光走査装置４００の位置ばらつきによる影響は、第二実施形態による方法により補正を行う。しかしながら、第一実施形態と同様に、センサ３００を配置して補正する形態であっても良い。
【００５８】
温度センサ５５０は、画像信号生成部１００に接続され、測定した温度情報を画像信号生成部１００に送信する。駆動部３００のメモリ３０４は、温度センサ５５０により測定した温度情報と、感光体４上の光スポットのプロファイルとの関係を示す、不図示のテーブルを保存している。結像レンズ４０６の熱膨張と結像特性には相関があるので、光走査装置４００の周辺温度と光スポットのプロファイルとの相関を取ることで、上記テーブルを作成することが可能である。また、メモリ３０４は、光スポットの基準値を保存している。
【００５９】
次に、光スポットのプロファイルの補正方法について説明する。画像信号生成部１００は、温度センサ５５０により測定した温度情報から、テーブルに基づいて光スポットのプロファイルを求める。さらに、メモリ３０４に保存された基準値から、スポットの変動比率を算出する。算出したスポットの変動比率に基づき、発光時間および輝度の補正値を更新することで、スポットのプロファイルを適切に補正することができる。発光時間および輝度の補正方法については、第一実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、光走査装置４００の位置ばらつきに加え、画像形成装置が設置された環境の変化や、動作状態の変化による影響も含めた機械的な影響による光スポットのプロファイル変動を補正することが可能である。その結果、ｆθ特性を有する走査レンズを用いることなく、歪を抑えた精度の良い露光を行うことが可能となる。
【００６１】
［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００６２】
４：感光体、４００：光走査装置、１：制御部、３０４：メモリ
【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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