JP5441742B2 - 画像形成装置及びその光量補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、感光体表面の電位特性のばらつきに起因する出力画像の濃度のばらつきを補正するために、感光体の露光量を露光位置に応じて制御する画像形成装置及びその光量補正方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、まず感光ドラム表面を均一に帯電したあと、感光ドラムを露光する。

近年、電子写真方式の画像形成装置の高性能化が進み、印刷の即時応答性の向上、印刷速度の向上および印刷画質の向上と、低コストとを並立させる技術が開発されてきている。特に、レーザ走査型のプリンタにおいては、一度に走査する光ビーム数を２本、４本等に増加させ、個々のレーザスポットを小さくし、走査線間隔を６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ等と狭くすることで、印刷速度と印刷解像度の向上が図られている。

製造精度には限界があるため、感光体の製造時に１つの感光体の感光層の厚みを均一にすることは難しい。感光層の厚みにばらつきがあると、同一バイアスで帯電しても感光ドラムの表面ごとに帯電量にばらつきが生じる。また、同一光量で感光ドラムを露光しても露光位置毎に電位の減衰量が異なる。つまり、同一条件で帯電、露光したとしても感光層の厚みにばらつきがあることによって静電潜像の電位が感光ドラム表面の各位置で均一にはならず、結果として出力画像に濃度ムラが生じてしまう。

そのような課題に対して、特許文献１では、次のような開示がなされている。レーザ光が感光ドラムを露光する露光位置を検出し、検出結果に応じてメモリに記憶された光量補正データを読み出す。レーザ駆動部は、入力画像データと補正データとに基づいて発光素子を駆動する。このように露光位置に応じてメモリから読み出される補正データによってレーザ露光量を調整することで感光ドラムの電位特性のばらつきを補正する。これにより、印刷画質が向上するとともに、厚みのばらつきが大きい感光ドラムであってもレーザ露光量を調整することによって印刷画質を維持することができるので、感光ドラムの歩留まりを向上させることができる。

特開２００７−１８７８２９号公報

しかしながら、上記従来の画像形成装置の方法をマルチビームで感光ドラムを露光する画像形成装置に適用するとつぎのような問題が生じる。上記従来の構成では、複数の発光素子から出射されるレーザ光によって１回の走査で感光体を複数のレーザ光で走査する画像形成装置では、各発光素子毎に操作中の露光位置を検出し、検出結果に基づいて補正データをメモリから読み出す必要があるため、発光素子それぞれに対して回路を設けなければならない。それによって、画像形成装置に備えられる回路規模が増大するという課題が生じる。

そこで、本発明は、複数の発光素子から出射される光ビームによって感光ドラムを露光する構成であっても、電位特性のばらつきを補正する際にメモリから補正データを読み出すための回路規模の増大を抑制することができる画像形成装置及びその光量補正方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、感光体と、前記感光体を露光するための光を出射する第１の発光素子および第２の発光素子と、前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から出射された光を同時に偏向走査する偏向走査手段とを有し、前記偏向走査手段による１走査において、前記第１の発光素子から出射される光が前記感光体を露光する露光位置と前記第２の発光素子から出射される光が前記感光体を露光する露光位置とが異なるように前記第２の発光素子に対して前記第１の発光素子が配置される露光手段と、前記第１の発光素子から出射される光の光量を補正する補正データを前記感光体の表面の位置に対応づけて記憶する記憶手段と、前記第１の発光素子が前記感光体を露光する露光位置に応じて前記記憶手段から前記補正データを読み出し、前記補正データに基づいて前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から出射される光の光量を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置によれば、複数の発光素子から出射される光ビームによって感光体を露光する構成であっても、電位特性のばらつきを補正する際にメモリから補正データを読み出すための回路規模の増大を抑制することができる。

第１の実施形態における画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 画像形成装置における光走査装置の構成と光走査装置によって静電潜像が形成される感光ドラムを示す概略図である。 画像形成動作手順および感光ムラ補正動作手順を示すフローチャートである。 感光ムラ補正中のある瞬間のドラムムラ補正状態を示す図である。 １μｓｅｃ経過後のドラムムラ補正状態を示す図である。 ２μｓｅｃ経過後のドラムムラ補正状態を示す図である。 第２の実施形態における感光ムラ補正を行う際の補正データの配置を示す図である。 補正データの線形補間演算を示す図である。 線形補間演算が行われた場合のドラムムラ補正状態を示す図である。 ４ｘ４のブロックにおいて主走査方向および副走査方向に８分割された場合に線形補間演算を行った際の補正データのプロファイルを示す図である。 レーザ書出ズレ補正量と線形補間単位のピッチの関係が整数比にならない場合における感光ムラ補正データの線形補間演算を示す図である。

本発明の画像形成装置及びその光量補正方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態における画像形成装置の構成を示す概略断面図である。図１を用いて、電子写真方式の画像形成装置の構成および画像形成プロセスを説明する。画像形成装置は、原稿の画像を読み取るイメージリーダ部１１およびプリンタ部１３から構成される。また、イメージリーダ部１１には、原稿給送装置１２が搭載されている。

プリンタ部１３内では、帯電装置１１２により一様に帯電された像担持体であるところの感光ドラム１３０は、入力画像データに基づいて光走査装置１００内の半導体レーザ１１３から出射されるレーザ光（光ビーム）によって露光される。感光ドラム１３０は一定速度で回転し、感光ドラム１３０の感光面は光ビームに対して副走査方向（回転方向）に移動する。このようにして感光ドラム１３０上に画像データに基づく静電潜像が形成される。この静電潜像を現像器１１４に保持されている現像剤であるところのトナーによって現像する。その後、転写装置であるところの転写ローラ１１６にバイアスを印加する。これにより、転写ローラ１１６と感光ドラム１３０とで形成される転写部において、感光ドラム１３０上に担持されたトナー像は、レジストローラ１１７を介してカセット１１８、１１９等から搬送された転写材（記録材）上に転写される。

そして、トナー像を担持した転写材は定着器１３２に搬送され、加熱等により転写材上のトナー像に定着処理が施される。こうして、画像が形成された転写材が得られる。

図２は画像形成装置における光走査装置の構成と光走査装置によって静電潜像が形成される感光ドラムを示す概略図である。この画像形成装置は、１感光ドラムに対して４本のレーザ光を同時に走査する書き込み方式を採用した電子写真方式のプリンタである。 図２中の露光装置は、マルチビームレーザ光書込部（光走査装置）１００、システム制御部１４０、画像データ処理部１５０、感光ドラム１３０等を有する。

システム制御部１４０は、装置全体を制御するものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、機器を制御するユーザインターフェイス（図示せず）等からなる。画像データ処理部１５０は、ＡＳＩＣで構成され、システム制御部１４０内のＣＰＵからのレジスタアクセスにより相互に情報通信を行いながら動作する。

マルチビームレーザ光書込部１００は、感光ドラム１３０の表面にレーザ光を照射して潜像を形成するものであり、露光手段として機能する。マルチビームレーザ光書込部１００には、４ビームマルチレーザ半導体チップ１０１、コリメータレンズ１０２、ポリゴンミラー１０３、ｆθレンズ１０４、レーザ電流駆動部１０６およびポリゴンミラーモータ駆動部（ポリゴンモータ）１０３ａが設けられている。

４ビームマルチレーザ半導体チップ１０１は、感光ドラム１３０を露光するためのレーザ光を出射する複数の発光素子（第１の発光素子、第２の発光素子を含む）を有する。また、第１の発光素子は、１走査でレーザ光が走査される方向において、第１の発光素子から出射されるレーザ光が感光ドラム１３０を露光する露光位置が、第２の発光素子から出射されるレーザ光が感光ドラム１３０を露光する露光位置よりも先行するように、第２の発光素子に対して配置される。

ポリゴンミラーモータ駆動部（ポリゴンモータ）１０３ａは、複数の発光素子（第１の発光素子、第２の発光素子）から出射されたレーザ光を同時に偏向走査するポリゴンミラー１０３を駆動する。

本実施形態の画像形成装置には、感光ドラム１３０の回転駆動を行うＤＣブラシレスモータ（ドラムモータ）１３６が設けられている。感光ドラム１３０の側方にはレーザ光が走査される方向（主走査方向）において走査開始位置を決定するためのＢＤ信号を発生させるＢＤ１３４（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が設けられている。ＢＤ１３４からは同期信号であるところのＢＤ信号が生成される。ＢＤ信号はシステム制御部１４０に入力される。システム制御部１４０内のＣＰＵは、ＢＤ信号が入力されたことに応じてレーザ電流駆動部１０６に対してレーザ光の出射を許可するイネーブル信号を出力する。レーザ電流駆動部１０６は、そのイネーブル信号が入力された期間において画像データに基づくＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号がＰＷＭ変調器１５５から入力されるとレーザ光を出射するように光源に制御信号を送信する。

感光ドラム１３０の軸周には、その側面に設けられた回転位置マーク１２１を読み取って、回転基準位置信号１２２を出力する回転基準位置センサ１２０が設けられている。感光ドラム１３０の回転時において、回転位置マーク１２１が回転基準位置センサ１２０の検知面を通過したことに応じて回転基準位置センサ１２０によって検知信号（回転基準信号）が生成される。この検知信号はシステム制御部１４０に入力される。

また、画像データ処理部１５０には、ラインバッファ制御部１５２、感光ドラムムラ補正画像処理部（乗算部）１５４、レーザＰＷＭ変調器１５５、遅延保持部１６４、テーブルメモリ（不揮発性メモリ）１６０および感光ムラ補正部１６１が設けられている。ラインバッファ制御部１５２には、画像データを入力するラインバッファ１５３が設けられている。

遅延保持部１６４（補正データ保持手段）には、リングバッファアドレスカウンタ１８２、リングバッファアドレスデコード部１８４、リングバッファＡ０〜Ａ４、およびリングバッファ読出セレクタ１７８が設けられている。これらの各部の動作については後述する。

また、テーブルメモリ１６０（記憶手段）は、画像形成装置に備え付けられた感光ドラムに合わせて予め用意された感光ドラムムラ（感光ムラ）の補正データ（テーブルデータ）を保持（記憶）する。すなわち、テーブルメモリ１６０には、感光ドラム１３０に生じる感光ムラを補正するための、感光ドラムの主走査位置に合わせた補正データが保持されている。また、感光ムラ補正部（メモリコントローラ）１６１には、テーブルメモリ１６０に保持された補正データのアドレスを演算するアドレス演算部１７０、およびこの補正データを、画像データと乗算されるデータに適合するための適合処理部１６３が設けられている。さらに、感光ムラ補正部１６１には、カウンタメモリ（図示せず）、水晶発振器のクロックを計時するハードウエアカウンタ（図示せず）等が設けられている。

また、画像形成装置には、感光ドラム１３０の回転駆動を行うＤＣブラシレスモータ（ドラムモータ）１３６が設けられている。また、感光ドラム１３０の側方には、走査開始位置を表すＢＤ信号を発生させるＢＤセンサ１３４が設けられている。また、感光ドラム１３０の軸周には、その側面に設けられた回転位置マーク１２１を読み取って、回転基準位置信号１２２を出力する回転基準位置センサ１２０が設けられている。

図３は画像形成動作手順および感光ムラ補正動作手順を示すフローチャートである。同図（ａ）はシステム制御部１４０内のＣＰＵの動作を示す。同図（ｂ）は画像データ処理部１５０（ＡＳＩＣ）の動作を示す。また、図中、各デバイスの入出力信号による情報伝達が破線で示されている。

図２および図３を用いて、画像形成装置の動作を説明する。システム制御部１４０は、初期状態として、画像形成装置を画像形成停止およびドラム停止中の状態にして待機する（ステップＳ１０１）。一方、画像データ処理部１５０は、初期状態として、ドラム停止中、ムラ補正処理も無効状態、つまりムラ補正していない状態にある。

システム制御部１４０は、画像形成開始が指示されるのを待つ（ステップＳ１０２）。画像形成開始が指示されると、システム制御部１４０は、ドラム駆動部１３６およびポリゴンモータ１０３ａの起動を指示し、画像形成準備動作を開始する（ステップＳ１０３）。この画像形成準備動作において、ドラム駆動部１３６は、このドラム駆動部への回転指示信号１４１に従って、感光ドラム１３０の駆動を開始する。これと同時に、ポリゴンミラーモータ駆動部（ポリゴンモータ）１０３ａは、システム制御部１４０からのレーザ光を走査するための回転指示信号１４２に従って、ポリゴンミラー１０３を一定速度で回転させる駆動を開始する。

システム制御部１４０は、各モータ起動からの所定の待ち時間が経過するのを待ち（ステップＳ１０４）、所定の待ち時間が経過すると、感光ドラム１３０は画像形成に必要な安定した一定速度に達する。

システム制御部１４０は、ドラム基準信号の入力を確認する（ステップＳ１０５）。ドラムが回転を始めた駆動状態では、近傍に備えられた回転基準位置センサ１２０の検知面に対向する感光ドラム上の位置を回転位置マーク１２１が通過する度に、回転基準位置センサ１２０は回転基準位置信号１２２を生成する。

感光ドラム１３０が安定した速度の駆動状態に至った後、ポリゴンミラー１０３の回転速度が安定し、さらに、回転基準位置信号１２２がシステム制御部１４０に入力されたタイミングから、システム制御部１４０は、感光ムラ補正指示を行う（ステップＳ１０６）。これにより、感光ムラ補正のレジスタアクセス指示１４３が発生し、画像データ処理部１５０はムラ補正処理の状態となる。

システム制御部１４０は画像形成動作を行う（ステップＳ１０７）。この画像形成動作中、システム制御部１４０からの作像のレジスタアクセス指示１４３により、画像データ処理部１５０で画像データ処理が開始される。

外部のパソコン（図示せず）から画像データ１５１が入力すると、ラインバッファ制御部１５２に送られ、マルチレーザ数のラインバッファ１５３にデータとして蓄積される。蓄積されたデータは、ＢＤ信号１３５のタイミングで、ラインバッファ１５３からマルチレーザ数分のデータとして同時に読み出され、乗算部１５４に送られる。

ここで、感光ドラムムラ補正画像処理の流れを説明する。画像データ処理部１５０内の感光ムラ補正部１６１は、感光ドラムムラの補正データを選択するアドレス演算部１７０と適合処理部１６３を有する。感光ムラ補正部１６１は、感光ドラムムラの補正データを保持するテーブルメモリ（不揮発性メモリ）１６０から、補正データを読み出す。

読み出された補正データは、データバス１７１を経由して、画像データと乗算されるデータに適合させるための適合処理部１６３で処理され、データバス１７７によって遅延保持部１６４を経由して、乗算部１５４に伝送される。

具体的に、画像データ処理部１５０は、感光ドラムが安定した速度の状態に至った後、感光ムラ補正部１６１で、回転基準位置信号１２２が入力されたタイミングから、アドレス演算を行う（ステップＳ２０１）。このアドレス演算は、レーザ走査においてビーム露光開始位置を制御するためのレーザ光センサに入射したレーザ光によって発生する走査開始位置のＢＤ信号１３５と、水晶発振器クロックによる計時に基づいて行われる。このアドレス演算の結果、補正データを取り出すための適正なアドレスが選択されるようになる。

画像データ処理部１５０は、感光ムラ補正部１６１で、感光ドラムムラの補正データを保持する不揮発性メモリ（テーブルメモリ）１６０から、感光ドラムムラの補正データを選択して逐次読み出す（ステップＳ２０２）。このステップＳ２０２の処理は読出ステップの一例である。

画像データ処理部１５０は、感光ムラ補正部１６１内の適合処理部１６３で、データバス１７１を経由して伝送された感光ドラムムラの補正データを、画像データと乗算されるデータに適合させるための処理を逐次行う（ステップＳ２０３）。さらに、画像データ処理部１５０は、適合処理部１６３からの補正データを、遅延保持部１６４で遅延させて一時的に保持する（ステップＳ２０４）。そして、画像データ処理部１５０は、遅延保持部１６４で遅延・保持された補正データを取り出して乗算部１５４に逐次伝送し、乗算部１５４で、補正データを画像データに乗算する（ステップＳ２０５）。このステップＳ２０５の処理は補正ステップの一例である。

このように、画像データ処理部１５０は、第１の発光素子から出射されるレーザ光の露光位置の第２の発光素子から出射されるレーザ光の露光位置に対する先行量に対応する時間遅延させて遅延保持部１６４に保持された補正データを読み出す。そして、画像データ処理部１５０は、この補正データに基づいて第２の発光素子から出射されるレーザ光の光量を補正する。

この後、画像データ処理部１５０は本動作を終了する。なお、ステップＳ２０２〜Ｓ２０５の処理は、ＡＳＩＣ内の順序回路において、並列にパイプライン動作として行われる。

このように、感光ドラムが安定した速度に至った後、回転基準位置信号１２２が入力されたタイミングから、走査開始位置のＢＤ信号１３５と水晶発振器クロックによる計時に基づき、補正データを取り出すための適正なアドレスが選択される。すなわち、感光ドラムのレーザ露光位置に合わせた感光ドラムムラの補正データを選択して読み出すために、適正なアドレスが選択される。これ以降、感光ムラ補正部１６１が感光ムラ補正を行っている状態となる。

システム制御部１４０は、所定の画像サイズに応じた作像時間が経過すると、画像形成動作が終了したか否かを判断する（ステップＳ１０８）。画像形成動作が終了していない場合、システム制御部１４０は、ステップＳ１０７の処理に戻る。一方、画像形成動作が終了すると、システム制御部１４０は、感光ドラムの減速指示の回転指示信号１４１を出力し（ステップＳ１０９）、感光ドラムの停止を確認するまで待つ（ステップＳ１１０）。停止を確認すると、つまり減速が終了すると、システム制御部１４０は本動作を終了する。

画像形成装置は、このような動作を行うことで、適正な感光ドラムムラ補正および適正なレーザ書出ズレ補正が施された潜像描画を行う。

ここで、遅延保持部１６４は、適合処理部１６３で適合処理された補正データを、レーザ書出ズレ量の時間と数だけ、リングバッファを用いて保持するように構成されている。そして、遅延保持部１６４から、遅延・保持された適合処理後の補正データが出力される。

乗算部１５４では、ラインバッファ１５３からの画像データと補正データとの演算（乗算）が行われ、感光ムラ補正処理が行われた露光データは、レーザＰＷＭ変調器１５５に伝送される。レーザＰＷＭ変調器１５５は、レーザ電流駆動部１０６を経由して４ビームマルチレーザ半導体チップ１０１の点滅駆動を行う。レーザ光は、コリメータレンズ１０２で集光された後、ポリゴンミラー１０３で反射・走査され、ｆθレンズ１０４を透過する。さらに、レーザ光は、ポリゴンミラー１０３から感光ドラム１３０へのレーザ光路１０５を辿って、ポリゴンミラーの回転により、４ビームマルチレーザによる露光スポット１３１の走査線１３３の軌跡のとおり、感光ドラム１３０上を走査される。こうして帯電された感光ドラム上には、静電潜像が形成される。静電潜像形成後、画像形成装置は、これ以降のトナー現像、紙媒体への転写、紙媒体への加熱・加圧定着を行い、画像を形成する。

適合処理部１６３は定数乗算および加減算オフセットの演算機能を有する。適合処理には、２つの役割がある。その１つは、感光ドラムムラの微調整の能力を保持しつつ、補正データ量を抑制する役割である。感光ドラムムラのばらつきは、実際には、全体電位の１０％程度である。２５６階調（８ｂｉｔ）の感光ドラムムラの補正データは、ドラム表面電位の９５％〜１０５％の変調範囲に相当するように、設計されている。そして、９５％分のオフセットを加算した補正データを実際のレーザ光量と乗算することで、１０ｂｉｔ以上の２５６０階調相当の分解能を有する露光データとなるように、８ｂｉｔのテーブルメモリは設計される。

もう１つは、レーザチップおよび感光ドラムの特性変動に適時追従するように、補正データを補正する役割である。画像形成初期の動作では、レーザチップおよび感光ドラムの温度特性の変動が現れる。これを補正する係数は、レーザチップ全体の光量調整としてフィードバックを行う場合に用いられる。また、この係数は、経時劣化により感光ドラムやレーザチップの光量変動が発生した変動量を、レーザチップ全体の光量調整としてフィードバック補償を行う場合に用いられる。

図４は感光ムラ補正中のある瞬間のドラムムラ補正状態を示す図である。同図（ａ）のｘ軸方向は感光ドラム１３０の長手方向の書込位置を示す。レーザ光はｆθレンズ１０４により等速で走査されるスポットの光であるので、ｘ軸方向は走査書出位置センサであるＢＤセンサ１３４からの経過時間ｔにも対応する。ここで、ポリゴンミラー１０３の回転による走査速度は、１ｍｍ／μｓｅｃである。

また、同図（ａ）のｙ軸方向は、回転する感光ドラムの周方向の書込位置を示す。図中上側のスポットが先行レーザの露光点である。最先行レーザから最後行レーザまでを、それぞれレーザＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤとすると、これらレーザＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤの露光スポットは図２の露光スポット１３１に対応する。画像形成装置は、主走査６００ｄｐｉ、副走査６００ｄｐｉの解像度を有するものである。４ビームのレーザチップは、図中、スポットに示すように、ドラム周方向に６００ｄｐｉの間隔となるように傾斜された位置で取付・固定されるように調整されている。各スポットは、ポリゴンミラーの回転による主走査方向に、等間隔で１ｍｍほど離れている。

画像形成においては、入力された画像データ１５１は、ＢＤ信号１３５を基準に、ラインバッファ制御部１５２によってレーザ毎にずらしたタイミングで、ラインバッファ１５３から読み出され、その画像は描画される。また、感光ドラム上では、主走査方向にズレないように、潜像の書出タイミングが補正される。

また、感光ドラムムラ補正においても、感光ドラム上の各スポット位置に合わせ、乗算部１５４および感光ムラ補正部１６１により走査で先行する最初のレーザに合わせて補正データが取り出されて処理される。

図４には、回転基準位置信号１２２から周方向の回転の経過時間で規定されるドラムムラ表面に対応する、副走査６００ｄｐｉの走査線の補正データｎ１、ｎ２、・・・ がテーブルメモリ（不揮発性メモリ）１６０に順に登録されている場合が示されている。また、ここでは、テーブルメモリ１６０内の感光ドラムムラデータ（補正データ）は、マルチレーザの間隔（所定の距離間隔）と対応して１ｍｍ毎に設計され、テーブルメモリ１６０に保持されている。

図４のタイミングでは、テーブルメモリ１６０からデータバス１７１を経由して１レーザ分の補正データが読み出される。そして、この補正データは、適合処理部１６３で演算・調整された後、遅延保持部１６４で保持される。なお、図中、ｆ（ｎ）は適合処理部における演算・調整を表す。

つぎに、乗算部１５４は、４つの入力画像データと遅延保持部１６４からの４つの補正データとを乗算し、露光データを生成する。これらの生成された露光データを基に、各レーザは並列に駆動される。このとき、テーブルメモリ１６０から選択された補正データは、先行レーザに対応する補正データｎ６である。そして、適合処理部１６３および遅延保持部１６４による処理の結果、補正データｎ６、ｎ５、ｎ４、ｎ３に対応する演算・調整後の補正データｙ６、ｙ５、ｙ４、ｙ３が遅延保持部１６４から出力される。

本実施形態では、遅延保持部１６４内のリングバッファＡ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、レーザ数より値１多い５段からなる。リングバッファの読み出し動作は、アドレスに従って行われる。なお、レーザ数は値４以外の数であってもよいことは勿論である。

書込アドレスは、つぎのように生成される。アドレス演算部１７０によるテーブルメモリ（データメモリ）１６０の読み出しに同期してイネーブル信号１８１が出力される。このイネーブル信号１８１によりリングバッファアドレスカウンタ１８２がカウントアップする。そして、リングバッファアドレスカウンタ１８２からのカウント信号１８３により、リングバッファアドレスデコード部１８４は、択一でリングバッファＡ０〜Ａ４への書込イネーブル信号を発生させる。

この書込イネーブル信号の発生と同時に、カウント信号１８３により、リングバッファ読出セレクタ１７８は、遅延保持部１６４内のリングバッファＡ０〜Ａ４の読出イネーブルを発生させる。

走査速度は１ｍｍ／μｓｅｃであるので、１μｓｅｃ経過後に走査がちょうど１ｍｍ進む。図５は１μｓｅｃ経過後のドラムムラ補正状態を示す図である。データバス１７１を介して得られる、選択された補正データは、先行レーザから順に補正データｎ７、ｎ６、ｎ５、ｎ４である。そして、適合処理部１６３および遅延保持部１６４による処理の結果、補正データｎ７、ｎ６、ｎ５、ｎ４に対応する補正データｙ７、ｙ６、ｙ５、ｙ４が遅延保持部１６４から出力される。

さらに、１μｓｅｃ経過後、走査はさらに１ｍｍ進む。図６は２μｓｅｃ経過後のドラムムラ補正状態を示す図である。データバス１７１を介して得られる、選択された補正データは、先行レーザから順に補正データｎ８、ｎ７、ｎ６、ｎ５である。そして、適合処理部１６３および遅延保持部１６４による処理の結果、補正データｎ８、ｎ７、ｎ６、ｎ５に対応する補正データｙ８、ｙ７、ｙ６、ｙ５となる。

このように、上記ステップＳ２０２〜Ｓ２０５のムラ補正では、レーザＬＡの補正データは、テーブルメモリ１６０から読み出され、適合処理後にリングバッファに保持された後、直ぐ読み出される。続くレーザＬＢの補正データは、既にテーブルメモリ１６０から読み出され、リングバッファに保持された、１つ前にレーザＬＡに使われていた補正データが用いられる。さらに続く、レーザＬＣ、ＬＤの各補正データにおいても、同様に、既に読み出され、前にレーザＬＡに使われていた補正データが用いられる。

このように、第１の実施形態の画像形成装置は、テーブルメモリ１６０、アドレス演算部１７０および適合処理部１６３からなる大規模回路を、単一のレーザの感光ムラ補正と同等の１レーザ分のみで構成する。さらに、画像形成装置は、レーザ数分のリングバッファを有する遅延保持部１６４を追加して備える。これにより、安価で小型な回路構成を実現しつつ、４ビームからなるマルチビームの適正な感光ドラムムラ補正および適正なレーザ書出ズレ補正が行われた潜像の描画が可能となる。なお、回路規模の増大を抑える効果は、マルチビームのレーザ数が多くなるほど、大きい。従って、複数のレーザを有する構成であっても、感光ムラ補正部の回路規模の増大を抑制することができる。

なお、前記第１の実施形態では、図４に示すように、厳密には、４つのレーザは、感光ドラムの回転方向である副走査方向に４２μｍずつずれて配置されている。従って、レーザＬＡとレーザＬＤでは、最大１２６μｍの位置ズレがある。しかし、このズレは、感光ドラムムラ補正で課題とした３ｍｍのズレに比べて十分小さいので、無視することができる。従って、本実施形態では、４つのレーザは、副走査方向において、感光ドラム上の同一の位置にあるとして処理されている。また、本実施形態のような光学設計がなされたマルチビーム走査光学系では、副走査方向の解像度を高くした状態で、レーザチップとレンズの取り付け調整が行われるので、問題とならない場合が殆どである。

また、前記第１の実施形態では、マルチビームの感光ドラムムラ補正は、ドラムの長手方向および回転の周方向における２次元ドラム表面に適用する場合を示したが、ドラムの長手方向の１次元ドラム表面にも適用することができる。すなわち、周方向の回転に依らず、長手方向の位置で補正データが一定である場合にも、本発明は適用可能である。この場合、１次元の補正となるが、前述した副走査方向の１２６μｍの位置ズレの問題も発生しない。

このように、第１の実施形態の画像形成装置では、４つのレーザであっても、レーザが１本のみであった構成と同等の読出回路および演算処理回路が必要である。また、データをレーザ数分遅延する遅延保持部が備わる。従って、テーブルメモリからの読出回路と演算処理回路の規模の増大は小さく抑えられ、低コスト化が図られる。また、複数レーザの書出レーザズレ量に合わせてリングバッファを備えることで、より正確な感光ドラムムラ補正を全てのレーザに適用することができる。

［第２の実施形態］
前記第１の実施形態のマルチビームにおける感光ドラムムラ補正では、ドラムの長手方向および回転の周方向の２次元ドラム表面に適用された場合を示した。一般に、６００ｄｐｉの密度を有する感光体表面の補正データの場合、そのデータ量が非常に多い。このため、データ処理能力を高くする必要があるので、コストがかかる。

例えば、１点当たり８ｂｉｔのデータを有するＡ４サイズの場合、そのデータ量は、数式（１）に示すように、２７８Ｍｂｉｔも必要になる。

８ｂｉｔ ｘ ２９７ｍｍ ｘ ２１０ｍｍ ／（２５．４ｍｍ／６００）＾２ ＝ ２７８Ｍｂｉｔ …… （１）
これに対し、実際の感光ドラムムラ補正では、１ｍｍ〜２０ｍｍなどの空間周波数の低いムラ補正が行われるので、実際の補正プロファイルを比較的少ないデータ量で済ませる方法が提案されている（特許文献２）。ただし、大きな補正量の変動は、部分的な濃度段差となって画質劣化を招く可能性があるので、補正プロファイルは１次元または２次元の線形補間によって実現されることが望ましい。

図７は第２の実施形態における感光ムラ補正を行う際の補正データの配置を示す図である。補正データは、感光体表面を平面とした場合、１０ｍｍ間隔程度の格子点で構成されている。図８は補正データの線形補間演算を示す図である。図８には、補正データＡ、Ｂ、Ｄ、Ｃで囲まれたブロックにおいて、主走査方向および副走査方向に８分割された場合の線形補間演算が示されている。

図９は線形補間演算が行われた場合のドラムムラ補正状態を示す図である。図９に示すように、第２の実施形態では、感光ムラ補正部１６１内の適合処理部１６３には、プロファイル線形補間部１６３ａ（補正データ生成手段）が追加されている。なお、図中、ｐ（ｎ）はプロファイル線形補間部１６３ａにおける線形補間演算を表す。また、ｆ（ｎ）は適合処理部における演算・調整を表す。その他の構成は前記第１の実施形態と同様である。

テーブルメモリ１６０内の補正データは、ドラム回転基準信号からの周方向の回転の経過時間で規定されるドラムムラ表面における、副走査方向１０ｍｍ間隔の格子点に相当し、主走査方向に補正データｎ１、ｎ２、……、 と順に登録されている。また、補正データｍ１、ｍ２、……、は、ｎ列に対し、副走査方向に１０ｍｍずれた次のｍ列の補正データである。

ここでは、補正データの１０ｍｍ間隔とマルチレーザの間隔とは、１対１に対応していない。図９に示すタイミングでは、テーブルメモリ１６０からデータバス１７１を経由して１レーザ分の補正データが読み出されると、プロファイル線形補間部１６３ａによって線形補間演算（ｐ（ｎ））が行われ、線形補間された補正データが生成される。この線形補間された補正データは、適合処理部１６３で演算・調整（ｆ（ｎ））された補正データとなった後、遅延保持部１６４で保持される。

乗算部１５４は、入力された４つの画像データと遅延保持部１６４から入力された４つの補正データをそれぞれ乗算し、露光データを生成する。各レーザは、生成された露光データをもとに、並列に駆動される。

このとき、テーブルメモリ１６０から選択された補正データは、先行レーザ用としての補正データｎ５、ｎ６、ｍ５、ｍ６からなる４つのデータである。演算処理の結果、補正データｙ６が遅延保持部１６４から出力される。さらに、演算処理の結果、遅延保持部１６４から、補正データｙ５、ｙ４、ｙ３が出力される。

外部のパソコン（図示せず）からの画像データ１５１が入力すると、ラインバッファ制御部１５２に送られ、マルチレーザ数のラインバッファ１５３に蓄積される。ラインバッファ１５３に蓄積された画像データは、ＢＤ信号１３５のタイミングで、ラインバッファ１５３からマルチレーザ数分のデータとして並列に読み出され、乗算部１５４に送られる。

ここで、感光ムラ補正部１６１は、テーブルメモリ１６０から補正データを読み出し、データバス１７１を経由して適合処理部１６３に入力する。適合処理部１６３で処理された補正データは、遅延保持部１６４でレーザ数分保持された後、乗算部１５４に伝送される。

前述したように、第２の実施形態では、テーブルメモリ１６０には、上記２次元の格子プロファイルが格納されている。テーブルメモリ１６０から補正データを読み出す際のアドレスは、回転基準位置信号１２２とＢＤ信号１３５から特定される。例えば、図８に示すエリア内の点Ｇの補正データを求める場合、テーブルメモリ１６０から補正データＡ、Ｃ、Ｂ、Ｄが読み出される。

適合処理部１６３では、前記第１の実施形態で説明した演算に先立って２次元の線形補間演算が行われる。図８に示される変数ｘは、ＡＢ間のＧ点に相当する主走査方向の比率を示す。同様に、変数ｙは、ＡＣ間のＧ点に相当する副走査方向の比率を示す。Ｇ点の補正データＧは、線形補間のアルゴリズムを示す数式（２）に従って計算される。

Ｇ＝（１−ｘ）（１−ｙ）Ａ＋ｘ（１−ｙ）Ｂ＋（１−ｘ）ｙＣ＋ｘｙＤ …… （２）
図１０は４ｘ４のブロックにおいて主走査方向および副走査方向に８分割された場合に線形補間演算を行った際の補正データのプロファイルを示す図である。図中、Ｘ、Ｙ軸は感光体表面の４ｘ４ブロックに対応する。また、Ｚ軸は補正データ量（相対量）に対応し、レーザ光量調整データの元になるものである。

ここで、上記線形補間演算の計算ステップでは、分割して乗算が行われている。Ｇ点の補正データＧは、線形補間のアルゴリズムを示す数式（２）を変形した、数式（３）に従って計算される。

Ｇ＝｛（１−ｙ）Ａ＋ｙＣ｝（１−ｘ）＋｛（１−ｙ）Ｂ＋ｙＤ｝ｘ
＝（１−ｘ）Ｅ＋ｘＦ …… （３）
実際、補正動作中、レーザＬＡの露光点はＧ点から主走査方向に移動するので、随時ブロックの境界に達した段階で、上記変数Ｅ、Ｆの副走査線形補間演算が行われる。さらに、Ｅ点からＦ点までの間の主走査線形補間演算が行われ、変数ｘ、Ｅ、Ｆが演算される。

つぎに、レーザＬＡの露光点がＦ点に達すると、Ｂ、Ｈ、Ｄ、Ｉの４点に基づく線形補間が行われる。この場合、テーブルメモリ１６０からＨ、Ｉ点の補正データが読み出され、Ｊ点の演算のみが行われ、Ｆ点のデータとしては、先ほどの計算結果がそのまま利用される。

また、線形補間単位を２の倍数となるように構成することで、ｘ、ｙの小数乗算としての除算をビットシフトで行うことができる。これにより、テーブルメモリからの読み出しでデータブロック単位で２つのデータの読み出しと、上記線形補間演算のステップとが並列処理できる演算能力があればよい構成となる。従って、計算の負荷が軽減される。

こうして計算された線形補間の結果としてのデータは、レーザＬＡのドラム位置用の１データであり、適合処理部で演算された後、遅延保持部に保持される。

このように、第２の実施形態の画像形成装置では、線形補間単位のピッチがレーザ書出ズレ量に一致するように、設計がなされている。従って、レーザＬＢ、ＬＣ、ＬＤの露光点は、線形補間のマス目に合致し、例えば図８では、レーザＬＤの露光点はＦ点と一致している。１μｓｅｃ後の各レーザの補正データは、遅延保持部のデータを１つずらすだけで、主走査方向の感光ドラム上の正確な位置と対応するようになる。また、線形補間部を含む適合処理部は、レーザ数に依存せず１つで構成される。また、線形補間の元となる補正データの読出回路のパフォーマンスも、レーザ数に依存せず、１つで構成されるので、回路構成が安価になる。また、密度の高い補正データをテーブルメモリに保持しなくて済み、テーブルメモリに保持されるデータ量を減らすことができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

例えば、本発明は、発光素子の光量変調方式に依存しないので、上記実施形態のようにＰＷＭ方式であっても、特許文献４のように電流変調方式であってもよく、いずれの変調方式にも適用可能である。

また、レーザ書出ズレ補正量と線形補間単位のピッチの関係は、前記第２の実施形態のように１対１でも、それ以外の、線形補間単位がより細かい場合でも、整数比であれば、つぎのような効果が得られる。すなわち、レーザ書出ズレ補正量（露光点の差となる距離間隔）が線形補間単位のピッチの整数倍である場合、主走査方向の感光ドラムの正確な位置に対応する、線形補間された補正データを、遅延保持部によって低コストかつ容易に実現することが可能である。

また、レーザ書出ズレ補正量と線形補間単位のピッチの関係が整数比にならない場合でも、補正データの線形補間演算が可能である。図１１はレーザ書出ズレ補正量と線形補間単位のピッチの関係が整数比にならない場合における感光ムラ補正データの線形補間演算を示す図である。図１１に示すように、演算処理能力不足や走査速度の可変変調等により、レーザ書出ズレ補正量と線形補間単位のピッチの関係が整数比にならない場合でも、つぎのような構成の選択が可能である。（ａ）遅延保持部から、極力適正な感光ドラム上の位置に対応する線形補間演算された補正データを参照するように制御する、あるいは（ｂ）マルチレーザのピッチに合わせてレーザ数より少ない２つ以上の感光ムラ補正部で補正データを演算する、構成の選択肢がある。これにより、レーザ書出ズレ量の、補正データのズレによる画質劣化を極力小さくしつつ、回路の簡略化を最大限引き出すように構成することが可能である。

また、本発明は、画像形成装置として、本来の印刷装置の他、印刷機能を有するファクシミリ装置、印刷機能、コピー機能、スキャナ機能等を有する複合機（ＭＦＰ）であってもよいことは勿論である。また、電子写真方式の画像形成装置として、モノクロ画像形成装置、カラー画像形成装置のいずれに適用されてもよい。

１３０ 感光ドラム
１４０ システム制御部
１５０ 画像データ処理部
１５４ 感光ドラムムラ補正画像処理部（乗算部）
１６０ テーブルメモリ（不揮発性メモリ）
１６１ 感光ムラ補正部
１６４ 遅延保持部
１７０ アドレス演算部

Claims (6)

1. 感光体と、
   前記感光体を露光するための光を出射する第１の発光素子および第２の発光素子と、前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から出射された光を同時に偏向走査する偏向走査手段とを有し、前記偏向走査手段による１走査において、前記第１の発光素子から出射される光が前記感光体を露光する露光位置と前記第２の発光素子から出射される光が前記感光体を露光する露光位置とが異なるように前記第２の発光素子に対して前記第１の発光素子が配置される露光手段と、
   前記第１の発光素子から出射される光の光量を補正する補正データを前記感光体の表面の位置に対応づけて記憶する記憶手段と、
   前記第１の発光素子が前記感光体を露光する露光位置に応じて前記記憶手段から前記補正データを読み出し、前記補正データに基づいて前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から出射される光の光量を補正する補正手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１の発光素子から出射される光の露光位置に応じて前記記憶手段から読み出される補正データを一時的に保持する補正データ保持手段を有し、
   前記第１の発光素子は、前記１走査で光が走査される方向において、前記第１の発光素子から出射される光が前記感光体を露光する露光位置が前記第２の発光素子から出射される光が前記感光体を露光する露光位置よりも先行するように前記第２の発光素子に対して配置され、
   前記補正手段は、前記第１の発光素子から出射される光の露光位置の前記第２の発光素子から出射される光の露光位置に対する先行量に対応する時間遅延させて前記補正データ保持手段から前記補正データ保持手段に保持された補正データを読み出し、当該補正データに基づいて前記第２の発光素子から出射される光の光量を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記記憶手段から複数の前記露光位置それぞれに応じて読み出された複数の前記補正データに基づいて前記複数の露光位置の間の露光位置における補正データを生成する補正データ生成手段を備え、
   前記補正手段は、前記複数の露光位置の間の露光位置では前記補正データ生成手段によって生成される補正データに基づいて前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から出射される光の光量を補正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記線形補間演算を行う際、前記第１の発光素子から出射される光が前記感光体を露光する露光位置と前記第２の発光素子から出射される光が前記感光体を露光する露光位置との間隔は前記線形補間単位のピッチの整数倍であることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記記憶手段は、前記感光体の表面の位置に対応する２次元の補正データを記憶することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 感光体と、前記感光体を露光するための光を出射する第１の発光素子および第２の発光素子と、前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から出射された光を同時に偏向走査する偏向走査手段とを有し、前記偏向走査手段による１走査において、前記第１の発光素子から出射される光が前記感光体を露光する露光位置と前記第２の発光素子から出射される光が前記感光体を露光する露光位置とが異なるように前記第２の発光素子に対して前記第１の発光素子が配置される露光手段と、前記第１の発光素子から出射される光の光量を補正する補正データを前記感光体の表面の位置に対応づけて記憶する記憶手段とを備えた画像形成装置の光量補正方法であって、
   前記第１の発光素子が前記感光体を露光する露光位置に応じて前記記憶手段から前記補正データを読み出す読出ステップと、
   前記補正データに基づいて前記第１の発光素子および前記第２の発光素子から出射される光の光量を補正する補正ステップとを有することを特徴とする画像形成装置の光量補正方法。

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