JP6300611B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いて画像形成を行うコピー機や複写機等の画像形成装置に関する。特に、画像形成時に感光体を露光して静電潜像を形成する露光器を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式による画像形成装置には、回転する感光体ドラムを複数の発光素子を備える長尺の露光ヘッド（露光器）により露光することで、感光体ドラム上に静電潜像を形成するものがある。発光素子には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子等の固体発光素子を用いることができる。露光ヘッドは、感光体ドラムの回転軸方向に配列した複数の発光素子（以下、「発光素子アレイ」という。）と、各発光素子の光を感光体ドラム上に結像するロッドレンズアレイとを備える。露光ヘッドは、回転する感光体ドラムに対して光を照射する。そのために、感光体ドラム上には感光体ドラムの周方向を走査方向として光スポットが形成される。

発光素子アレイの長さは、感光体ドラム上の画像形成領域の回転軸方向の長さに応じて決まり、発光素子の間隔は、画像形成装置の解像度に応じて決まる。例えば、画像形成装置の解像度が１２００［ｄｐｉ（dot per inch）］の場合、形成される画像の画素間隔が２１．１［μｍ］（小数点２桁以降は省略）であるために、発光素子の間隔も２１．１［μｍ］となる。発光素子アレイは、感光体ドラムの回転軸方向の印字幅以上の長さが必要であり、発光素子数は印字幅と解像度とによって決まる。例えば、感光体ドラムの回転軸方向の印字幅が２９７［ｍｍ］で、画像形成装置の解像度が１２００［ｄｐｉ］の場合、発光素子アレイには、画素数と同数の約１４０００個の発光素子が配列される。

このような露光ヘッドを用いた画像形成装置は、レーザビームをポリゴンモータで偏向走査するレーザ走査方式の画像形成装置と比較して使用する部品数が少ないために、装置の小型化、低コスト化が容易である。また、被照射面となる感光体ドラムの表面との焦点距離を高精度に位置決めすることで、感光体ドラムの露光により形成される光スポットの小径化が可能である。光スポットを小型化することで、画像形成装置の解像力を高めて、画像の鮮鋭性を高めることができる。

しかし、感光体ドラムの回転により感光体ドラムの周方向を走査方向として光スポットが形成されるために、静電潜像は、走査方向に引き伸ばされて画像ボケが生じることがある。走査方向の画像ボケは、文字のプロポーション劣化や縦ライン、横ラインのライン幅不一致等の画像弊害の原因となる。発光素子の応答時間（立ち上がり時間、立ち下り時間）が長くかかる場合も、走査方向への画像ボケが大きくなる。一般に、有機ＥＬ素子を駆動する有機半導体を用いたＴＦＴ（Thin Film Transistor）は、応答速度が遅い。そのために、特に有機ＥＬ素子を発光素子に用いた露光ヘッドでは、発光素子の応答速度が遅く、走査方向の解像力低下が発生しやすいという問題がある。

特許文献１には、発光素子の応答速度を改善するために、発光素子の発光開始のタイミングで発光の立ち上がりをアシストするための電流印加回路を設ける構成が開示されている。特許文献１では、立ち上がり時間を改善することができるが、立ち下がり時間の遅延に対しては効果を持たない。また、個々の発光素子に対して電流印加回路を設ける必要があり、発光素子の数が多い場合、回路規模が大幅に増大してコストアップの原因になる。

特開２０１２−１５１３３６号公報

本発明は、解像力の低下を防止して画像劣化を改善する画像形成装置を提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決する本発明の画像形成装置は、画素毎の濃度を表す画像データに応じた画像が形成される感光体と、複数の発光素子を有し、各発光素子から出射する光により前記感光体を走査して前記画像を形成する露光器と、各画素の前記濃度を、当該濃度により決まる露光量の走査方向への露光分布と非走査方向への露光分布とが略同じになるように補正し、補正した前記濃度に基づいて、前記発光素子から出射される光量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、
走査方向と非走査方向との露光分布を略同じにすることで、走査方向の画像ボケを防止する。これにより、解像力の低下を防止して画像劣化を改善することができる。

画像形成装置の全体構成図。 （ａ）、（ｂ）は露光ヘッドの構成説明図。 有機ＥＬ素子アレイの構成説明図。 （ａ）、（ｂ）は有機ＥＬ素子の構成説明図。 露光ヘッドとコントローラとの接続関係図。 発光点の配置図。 基準電圧及びチップセレクト信号のタイミングチャート。 （ａ）〜（ｃ）は１画素の光スポットの説明図。 フィルタ処理の説明図。 コントローラの機能ブロック図。 露光変調部の構成図。 フィルタ定数の説明図。 ２次元フィルタのハードウェア構成図。 画像形成処理を表すフリーチャート。 光量とフィルタ定数との対応関係を表すフィルタ定数テーブルの例示図。

以下、実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
本実施形態の画像形成装置は、発光素子として複数の有機ＥＬ素子を基板上に配列した露光器を備え、この露光器により感光体ドラムの表面を露光する。画像形成装置は、画像を表す画像データにフィルタ処理を行うことで、露光器による走査方向及び走査方向に垂直な非走査方向の画像のボケ量を調整する。画像データは、形成する画像の画素毎の色や濃度、露光量等の画像形成に必要な情報を含む。なお、露光器の発光素子には、有機ＥＬ素子の他に、ＬＥＤ素子を用いてもよい。

＜画像形成装置の構成＞
図１は、本実施形態の画像形成装置の全体構成図である。画像形成装置は、スキャナ部５００、作像部５０３、定着部５０４、及び給紙／搬送部５０５を備える。画像形成装置のこれらの構成要素は、図示しないプリンタ制御部により動作を制御される。プリンタ制御部の制御により、以下に説明するスキャナ、作像、定着、給紙／搬送の各処理が円滑に行われる。

スキャナ部５００は、原稿台上に載置された原稿に光を照射して原稿画像を光学的に読み取る。スキャナ部５００は、読み取った原稿画像を電気信号に変換して画像データを生成する。

作像部５０３は、スキャナ部５００で生成された画像データに応じて画像形成処理を行う。作像部５０３は、露光器である露光ヘッド１０６、ドラム形状の感光体である感光体ドラム５０２、及び転写体ベルト５１１を備える。露光ヘッド１０６は、画像データに応じて光を出射して感光体ドラム５０２を露光する。露光ヘッド１０６は４個設けられる（露光ヘッド１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ）。露光ヘッド１０６に対応して、感光体ドラム５０２も４個設けられる。感光体ドラム５０２は、回転駆動され、帯電器により表面が帯電される。感光体ドラム５０２は、表面の帯電後に露光ヘッド１０６により露光されることで、画像データに応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム５０２が回転中に露光されるために、感光体ドラム５０２の周方向が走査方向になる。静電潜像は、トナーにより現像される。これにより、感光体ドラム５０２には、トナー像が形成される。

４個の感光体ドラム５０２は、各々異なる色のトナーによるトナー像が形成される。本実施形態では、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー像が形成される。各感光体ドラム５０２に形成されたトナー像は、転写体ベルト５１１に、順次、重なるように転写される。これにより転写体ベルト５１１には、色ズレのないフルカラーのトナー像が形成される。転写後に各感光体ドラム５０２に残留する残トナーは回収される。

給紙／搬送部５０５は、画像印刷用の用紙がセットされる給紙トレイ１０７、手差しトレイ５０９、及び外部給紙装置５０８を備えており、作像部５０３による画像形成処理のタイミングに合わせて用紙を作像部５０３に搬送する。給紙／搬送部５０５は、例えば、転写体ベルト５１１へのトナー像の転写終了のタイミングに合わせて、用紙を作像部５０３に搬送する。作像部５０３に搬送された用紙には、転写体ベルト５１１に形成されたトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙は、定着部５０４に搬送される。

定着部５０４は、ローラやベルトの組み合わせによって構成され、ハロゲンヒータ等の熱源を備える。定着部５０４は、用紙に転写されたトナー像を熱と圧力により溶解、定着させる。定着部５０４でトナー像が定着された用紙は、排出ローラ５１０により、画像形成装置の外部に排出される。

＜露光ヘッドの構成＞
図２は、露光ヘッド１０６の構成説明図である。図２（ａ）は、感光体ドラム５０２に対する露光ヘッド１０６の配置を表す。図２（ｂ）は、露光ヘッド１０６からの出射される光の感光体ドラム５０２における集光状態を表す。露光ヘッド１０６及び感光体ドラム５０２は、各々、不図示の取り付け部材により画像形成装置に取り付けられる。

露光ヘッド１０６は、複数の有機ＥＬ素子からなる発光素子アレイである有機ＥＬ素子アレイ６０１と、有機ＥＬ素子アレイ６０１が実装される基板６０２と、ロッドレンズアレイ６０３とを備える。有機ＥＬ素子アレイ６０１は、感光体ドラム５０２の回転軸方向に沿って有機ＥＬ素子が一列に並んで構成される。有機ＥＬ素子アレイ６０１、基板６０２、及びロッドレンズアレイ６０３は、ハウジング６０４に取り付けられて一体に構成される。露光ヘッド１０６は、単体で各スポット（露光位置）のピント調整、光量調整を行う。露光時には感光体ドラム５０２が回転する。そのために複数の有機ＥＬ素子の各々から出射される光は、感光体ドラム５０２を、有機ＥＬ素子の並びに垂直な方向である感光体ドラム５０２の周方向に走査する。

ロッドレンズアレイ６０３は、有機ＥＬ素子アレイ６０１の光を被照射面（感光体ドラム５０２の表面）に等倍の関係で照射する正立等倍の光学特性を有する光学系である。露光ヘッド１０６は、感光体ドラム５０２とロッドレンズアレイ６０３との間の距離及びロッドレンズアレイ６０３と有機ＥＬ素子アレイ６０１との距離が、所定の焦点距離となるように配置される。これにより、感光体ドラム５０２上に、有機ＥＬ素子アレイ６０１の発光面形状と配列位置に応じた光スポットが形成される。有機ＥＬ素子の発光面サイズが大きくなると、感光体ドラム５０２上の光スポットも大きくなる。また、各有機ＥＬ素子の間隔を狭めることで、露光ヘッド１０６の解像度が高くなる。例えば解像度が１２００［ｄｐｉ］の露光ヘッド１０６の場合、有機ＥＬ素子は、２１．１６［μｍ］の間隔で基板６０２上に配列される。

露光ヘッド１０６は、組み立て時に、焦点距離を合わせるためのピント調整及び有機ＥＬ素子毎の光量を合わせるための光量調整が行われる。ピント調整では、ロッドレンズアレイ６０３と有機ＥＬ素子アレイ６０１との距離が所望の値となるように、ロッドレンズアレイ６０３の取り付け位置の調整が行われる。光量調整では、各有機ＥＬ素子を順次発光させて、ロッドレンズアレイ６０３を介して集光させた光が所定の光量になるように各有機ＥＬ素子の駆動電流が調整される。

有機ＥＬ素子は、公知の材料及び構造であり、同様の発光特性を有するものであれば、材料、構造に制約はない。図３は、有機ＥＬ素子アレイ６０１の構成説明図である。有機ＥＬ素子３００は、ＴＦＴ駆動部３０２、発光部３０６、及び電極パタン３０３、３０９により構成される。各有機ＥＬ素子３００は、コントローラから発光を制御するための制御信号を取得する。各有機ＥＬ素子３００のＴＦＴ駆動部３０２は、取得した制御信号に応じて、発光部３０６からの光の出射を制御する。有機ＥＬ素子アレイ６０１は、発光点毎にこのような有機ＥＬ素子３００を備えるアクティブマトリックス駆動方式である。

図４は、有機ＥＬ素子３００の構成説明図である。本実施形態の有機ＥＬ素子３００はボトムエミッション構造であるが、これに限らず、トップエミッション構造であってもよい。

図４（ａ）は、基板６０２上の有機ＥＬ素子３００の断面図である。本実施形態の基板６０２は、光透過率の高い透明なガラス素材で構成される。有機ＥＬ素子３００で発生した光は、基板６０２側から出射される。基板６０２上には、ＴＦＴ駆動部３０２と電極パタン３０３とが形成される。有機ＥＬ素子３００がボトムエミッション構造で電極パタン３０３側から光が出射されるため、電極パタン３０３は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の光透過率の高い金属酸化物膜により構成される。

電極パタン３０９は、有機ＥＬ素子の発光部３０６を挟んで電極パタン３０３と対向する位置に形成され、基板６０２の接地層に接続される。電極パタン３０９は、光の出射方向とは逆に位置する。そのために電極パタン３０９は、ＩＴＯ等の光透過率の高い材料を用いる必要はなく、Ａｌ等の導電性を有する金属酸化物膜により構成される。

有機ＥＬ素子の発光部３０６は、正孔注入層３０４、正孔輸送層３０５、発光層３１３、電子輸送層３０７、及び電子注入層３０８から構成され、電極パタン３０３、３０９間に印加された電圧に応じて発光する。

正孔注入層３０４は、ＭｏＯ3（三酸化モリブデン）やＣｕＰｃ（銅フロタシアニン）等を材料として電極パタン３０３上に形成され、電極パタン３０３から印加された電圧に応じて正孔輸送層３０５に正孔を注入する。正孔輸送層３０５は、α−ＮＰＤ（ナフチルフェニルジアミン）等を材料として正孔注入層３０４上に形成され、発光層３１３に正孔を供給する。

電子注入層３０８は、Ｌｉ2Ｏ（酸化リチウム）等を材料として電極パタン３０９下部に形成され、電極パタン３０９から印加された電圧に応じて電子輸送層３０７に電子を注入する。電子輸送層３０７は、Ａｌｑ3（トリスアルミニウム）等を材料として電子注入層３０８の下部に形成され、発光層３１３に電子を供給する。

発光層３１３は、電子輸送層３０７から供給された電子の量及び正孔注入層３０４から供給された正孔の量に応じた強度で発光する。発光層３１３は、有機発光材料で形成される層であり、感光体ドラム５０２の感光特性に応じた波長領域で発光するような、公知の有機材料を用いる。

発光部３０６、電極パタン３０３、３０９、及びＴＦＴ駆動部３０２は、レジスト膜３１１、３１２によって封止されており、内部への水分の混入を防ぎ、且つ電気的絶縁性を有する構造となっている。なお、封止方法としてはレジスト膜を成膜する方法以外に、ガラス素材で密封構造を作り、密封した空間に水分吸着剤などを封入するような公知の封止技術を用いてもよい。

このような発光部３０６は、発光層３１３の材料として低分子材料を用いる場合、真空蒸着法により製造される。真空蒸着法では、蒸発源によって気化した低分子の有機ＥＬ素子３００の材料が、基板６０２上に密着したメタルマスクの開口部から浸透し膜形成を行う。各製造プロセスで用いるメタルマスクのマスクパタンを任意に設計することで、発光部３０６、ＴＦＴ駆動部３０２、電極パタン３０３、３０９等を任意の設計値となるように製造することができる。

なお、発光部３０６の発光層３１３の材料として高分子材料を用いる場合、発光層３１３をインクジェット印刷方式により成膜してもよい。インクジェット印刷方式では、高分子有機ＥＬ材料を所定の位置に塗布することにより、真空蒸着法と同様に、発光素子を任意の形状で製造することができる。

図４（ｂ）は、ＴＦＴ駆動部３０２の回路構成図である。ＴＦＴ駆動部３０２は、２個のＴＦＴ４０１、４０３及びコンデンサ４０２を備える。

ＴＦＴ４０１のソース電極には基準電圧Ｖｒが入力され、ゲート電極にはチップセレクト信号Ｃｓが入力される。基準電圧Ｖｒ及びチップセレクト信号Ｃｓは、コントローラから入力される、発光を制御するための制御信号である。チップセレクト信号Ｃｓがオン状態になると、ＴＦＴ４０１のゲートがオン状態になり、基準電圧ＶｒがＴＦＴ４０１のドレイン電極に伝達されて、コンデンサ４０２が基準電圧Ｖｒと略同電圧となるように充電される。ＴＦＴ４０３は、ソース電極が電源に接続され、ゲート電極がコンデンサ４０２に接続されており、ゲート電圧に応じた安定した電圧をドレイン電極側に伝達する。ＴＦＴ４０３のドレイン電極は有機ＥＬ素子３００の発光部３０６に接続される。ＴＦＴ駆動部３０２により、有機ＥＬ素子３００は、チップセレクト信号Ｃｓがオン状態となったときにコンデンサ４０２に保持された基準電圧Ｖｒに応じた駆動電圧で発光する。

このような構成を有する露光ヘッド１０６では、有機ＥＬ素子３００毎にＴＦＴ駆動部３０２に対してチップセレクト信号Ｃｓと基準電圧Ｖｒが入力されることで、画素毎に光量を制御することができる。

図５は、露光ヘッド１０６とこの露光ヘッド１０６に制御信号を入力するコントローラ６１０との接続関係図である。本実施形態では、感光体ドラム５０２の回転軸方向に有機ＥＬ素子３００が１６個配列された有機ＥＬ素子アレイ６０１について説明する。図６は、発光点Ｅ１〜Ｅ１６の配置図である。一つの発光点は、一つの有機ＥＬ素子３００の発光部３０６により構成される。有機ＥＬ素子アレイ６０１は、各発光点Ｅ１〜Ｅ１６が順次光を出射する時分割露光方式を採用しており、コントローラ６１０から４個の発光点毎に順次発光強度を指示する信号を取得する。なお、コントローラ６１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びＲＯＭ（Read Only
Memory）を備えた一種のコンピュータである。コントローラ６１０は、後述するフィルタ処理を行う際に、露光ヘッド１０６に各種データを提供する。

発光点Ｅ１〜Ｅ１６の集合をライン素子６２０とする。発光点Ｅ１は、ライン素子６２０の左端に位置し、発光点Ｅ１６は、ライン素子６２０の右端に位置する。基板６０２上には、有機ＥＬ素子アレイ６０１に対して発光を指示する制御信号を伝送する配線パタン６０８が設けられる。制御信号は、コントローラ６１０から束線６１１を介してコネクタ６０６に入力され、配線パタン６０８に伝送される。配線パタン６０８は、基準電圧ライン及びチップセレクトラインを備える。基準電圧ライン及びチップセレクトラインから入力される信号の組み合わせにより、発光点Ｅ１〜Ｅ１６は、発光タイミングが制御される。基準電圧ラインは、各発光点に対応する画像データに応じたアナログ信号（基準電圧Ｖｒ）を伝送する信号ラインである。基準電圧ラインは、一つの信号ラインで複数の発光点に画像データを伝送する。チップセレクトラインは、発光点を選択するチップセレクト信号Ｃｓを伝送する。チップセレクト信号Ｃｓにより選択された発光点は、基準電圧ラインからのアナログ信号（基準電圧Ｖｒ）の入力を許可する。

本実施形態では、基準電圧ラインは４個の発光点毎に４ライン（基準電圧ラインＶｒ１−１〜Ｖｒ１−４）が配線される。また、４個の発光点に対して１本の割合でチップセレクトラインＣ１−１〜Ｃ１−４が配線される。チップセレクト信号Ｃｓによって、４個の発光点を駆動する駆動回路がイネーブル状態になる。４個の発光点は、基準電圧ラインＶｒ１−１〜Ｖｒ１−４によって、独立して発光が制御される。

チップセレクトラインＣ１−１のチップセレクト信号Ｃｓの論理がハイ状態のとき、発光点Ｅ１〜Ｅ４が選択される。発光点Ｅ１は、アナログ信号である基準電圧ラインＶｒ１−４の基準電圧Ｖｒに応じて駆動電流が制御されて、発光制御される。同様に基準電圧ラインＶｒ１−３、Ｖｒ１−２、Ｖｒ１−１によって、発光点Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の発光が制御される。このとき、チップセレクトラインＣ１−１以外のチップセレクトラインＣ１−２〜Ｃ１−３のチップセレクト信号Ｃｓは、論理がロー状態となり、発光点Ｅ５〜Ｅ１６は、基準電圧ラインＶｒ１−１〜Ｖｒ１−４からの基準電圧Ｖｒを無視する。このように複数のチップセレクトラインＣ１−１〜Ｃ１−４のうち、一つのチップセレクトラインのチップセレクト信号だけがハイ状態となり、チップセレクト信号Ｃｓにより選択された発光点のみが、基準電圧Ｖｒを受信する。

図７は、基準電圧Ｖｒ及びチップセレクト信号Ｃｓのタイミングチャートである。本実施形態では基準電圧ラインが４本であるため、４個の発光点に対して同時に基準電圧Ｖｒを入力することになる。

本実施形態では、発光点Ｅ１〜Ｅ１６が、基板６０２の左端部から右端部へ４個ずつ順次発光する。チップセレクト信号Ｃｓ及び基準電圧Ｖｒは、一定周期で論理が切り替えられる。基板６０２の左端の発光点Ｅ１〜Ｅ４の発光タイミングをＴ１、次に発光する発光点Ｅ５〜Ｅ８の発光タイミングをＴ２とすると、基板６０２の左端から右端にＴ１、Ｔ２の順に順次発光点が切り替わる。ここで同時に切り替わる発光点のグループは、前述した共通のチップセレクト信号で選択されるグループである。基板６０２の左端部から右端部まで順次発光制御される周期を１ラインサイクルとし、次のラインで再度基板６０２の左端部から右端部まで順次発光制御される。感光体ドラム５０２の表面の位置を２１．１［μｍ］移動する時間間隔と、１ラインサイクル時間間隔が一致するように１ラインサイクルの時間が設定される。

＜フィルタ処理による補正＞
本実施形態では、露光ヘッド１０６による走査方向及び非走査方向の画像のボケ量を調整するために、非走査方向に対してフィルタ処理を行う。フィルタ処理は、感光体ドラム５０２上への光スポットの形成時に行われる。図８は、１画素の光スポットの説明図である。フィルタ定数は、１画素の光スポットを形成する際の光量の分布から決定される。

図８（ａ）は、走査方向の光スポットの説明図である。前述したように、ロッドレンズアレイ６０３を用いた正立等倍光学系では、有機ＥＬ素子３００の発光面の光が、そのまま被照射面である感光体ドラム５０２表面に照射される。そのために、感光体ドラム５０２表面の光が照射された部分（光スポット）の形状は、感光体ドラム５０２が停止していれば、発光面の形状と略同じになる。本実施形態の有機ＥＬ素子３００の発光面は正方形であるため、感光体ドラム５０２が停止している場合の光スポットも正方形となる。

１画素の光スポットを形成する際、有機ＥＬ素子３００は、走査方向の１画素分を照射する時間だけ発光する。感光体ドラム５０２が一定速度で回転するために、感光体ドラム５０２の周方向を走査方向として、有機ＥＬ素子３００の発光により、感光体ドラム５０２の表面に１画素の走査距離分の光スポットが形成される。感光体ドラム５０２の回転軸方向である非走査方向の光スポットのスポット幅は、有機ＥＬ素子３００の発光面の幅と略等しくなる。

つまり、光スポットの走査方向のスポット幅は、感光体ドラム５０２の回転速度及び有機ＥＬ素子３００の発光時間により決まり、光スポットの非走査方向の幅は、有機ＥＬ素子３００の発光面の幅により決まる。１２００［ｄｐｉ］の解像度で画像形成する場合、スポット幅が２１．１６［μｍ］となるように、有機ＥＬ素子３００の発光面のサイズが決められる。なお、解像度によって決まる画素のピッチ間隔は、２１．１６［μｍ］である。

図８（ｂ）は、有機ＥＬ素子３００が１画素分発光する際の発光量の時間特性を表す図である。有機ＥＬ素子３００は、ＴＦＴ駆動部３０２や発光部３０６の応答特性により、発光、消灯に遅延が発生する。有機ＥＬ素子３００が消灯状態から発光状態に移行する際の立ち上がり時間Ｔｒや、発光状態から消灯状態に移行する際の立ち下がり時間Ｔｆは、有機ＥＬ素子３００の駆動電流や発光量によって変化する。本実施形態では、実験的に得られた有機ＥＬ素子３００の発光量に対する立ち上がり時間Ｔｒや立ち下がり時間Ｔｆの関係に基づいて、フィルタ処理する際のフィルタ定数が決められる。

図８（ｃ）は、光スポット形成時に感光体ドラム５０２上を露光する光の、走査方向の露光分布を表す図である。露光ヘッド１０６は、走査方向に隣接する画素同士の光スポットが重なるように光スポットを形成する。光スポットの形状は、図８（ａ）で説明した通り、有機ＥＬ素子３００の発光面の形状、有機ＥＬ素子３００の走査距離、有機ＥＬ素子３００の立ち上がり時間Ｔｒ、及び立ち下がり時間Ｔｆによって一意に決まる。本実施形態では、発光面が一辺２１．１６［μｍ］の正方形であり、走査距離が２１．１６［μｍ］である。そのために光スポットは、走査方向の長さが４２．３２［μｍ］となり、１２００［ｄｐｉ］の２画素分の幅となる。これにより、走査方向に隣接する画素に、０．５画素分光スポットが重なる。

図８（ｃ）の領域βは、露光ヘッド１０６が光を照射する（露光する）画素（注目画素）の領域を表しており、領域α、領域γは注目画素に対して走査方向に隣接する画素（周辺画素）の領域を表している。領域α、領域β、領域γのそれぞれの露光量の積算値を、Ｐα、Ｐβ、Ｐγとする。また、各積算値Ｐα、Ｐβ、Ｐγを、積算値Ｐα、Ｐβ、Ｐγの合計値で規格化した比率を、フィルタ処理に用いるフィルタ定数Ｃα、Ｃβ、Ｃγとする。フィルタ定数Ｃα、Ｃγは、有機ＥＬ素子から出射される全光量に対して、注目画素の走査方向に隣接する画素に拡散する光量の比率を表す。

フィルタ処理は、注目画素の走査方向に隣接する画素への光の拡散と同様に、非走査方向に隣接する画素へも光を拡散させる。つまり、フィルタ処理は、非走査方向に隣接する画素に対して、図８（ｃ）の領域α、領域γの露光分布と同様の露光分布となるように、光を拡散させる。図９は、（３×３）の９個の画素によりフィルタ処理を説明する図である。各画素は、画像データにより濃度ａ〜ｋが決められる。濃度ａ〜ｋは、露光ヘッド１０６による感光体ドラム５０２上の露光量を決める。例えば、濃度が濃いほど、露光量が多くなる。

フィルタ処理では、この濃度ａ〜ｋをフィルタ定数Ｃα、Ｃβ、Ｃγに応じて補正する。図９では、まず、１行目の各画素の濃度に対して、フィルタ定数Ｃα、Ｃβ、Ｃγを乗じる。例えば、左上の画素の濃度ａにフィルタ定数を乗じることで、「ａ＊Ｃα」、「ａ＊Ｃβ」、「ａ＊Ｃγ」が各々算出される。「ａ＊Ｃβ」は、左上の画素の濃度ａに加算され、「ａ＊Ｃα」及び「ａ＊Ｃγ」は、左上の画素の非走査方向に隣接する他の画素の濃度に加算される。この演算を、すべての画素に対して行う。その後、演算結果に応じて各画素の濃度を補正することで、フィルタ処理が終了する。

フィルタ処理後の各画素の濃度は、式（１）によって算出される。Ｄｔａｒ’は注目画素のフィルタ処理後の濃度、Ｄｔａｒは注目画素のフィルタ処理前の濃度、Ｄｆは注目画素の非走査方向上流に隣接する画素のフィルタ処理前の濃度、Ｄｒは注目画素の非走査方向下流に隣接する画素のフィルタ処理前の濃度である。
Ｄｔａｒ’＝
Ｄｆ＊Ｃγ＋Ｄｔａｒ＊Ｃβ＋Ｄｒ＊Ｃα … 式（１）

式（１）により、図９で画像データにより濃度ｅとされる左中の画素のフィルタ処理後の濃度Ｅを表すと、式（２）となる。
Ｅ
＝ ａ＊Ｃγ＋ｅ＊Ｃβ＋ｉ＊Ｃα … 式（２）

このように走査方向の露光分布と非走査方向の露光分布とが略同じになるようにフィルタ処理を行うことで、光スポットの走査方向と非走査方向とのボケ量を略等しくすることができる。露光分布が略同じとは、露光分布の形状（露光量、変化量、変化割合）の差が所定の範囲内にあることである。

図１０は、このようなフィルタ処理を行うためにコントローラ６１０内に実現される機能を表す機能ブロック図である。コントローラ６１０に設けられる各機能は、所定のコンピュータプログラムの実行或いはハードウェアにより実現される。コントローラ６１０は、スキャナ部５００から画像データを取得して、取得した画像データに応じて露光ヘッド１０６の発光制御を行う。コントローラ１０は、画像処理部６３１と、メモリ制御部６３２と、メモリ６３３と、露光変調部６３４と、パタン変換部６３５とを備える。

画像処理部６３１は、スキャナ部５００から取得した画像データを色毎に分ける。画像処理部６３１は、画像データによる画像に対応する画素データへの変換処理や各色に応じたスクリーン処理を実行する。メモリ制御部６３２は、画像処理部６３１により処理された画像データをメモリ５０５に書き込み、画像形成処理の実行タイミングに応じて書き込んだ画像データをメモリ５０５０から読み出す。メモリ制御部６３２は、読み出した画像データを露光変調部６３４に送る。

露光変調部６３４は、メモリ制御部６３２から入力された画像データをフィルタ処理してパタン変換部６３５に送る。パタン変換部６３５は、露光変調部６３４により処理された画像データを２値データに変換する。パタン変換部６３５は、露光ヘッド１０６の各有機ＥＬ素子の点等順序に応じて画像データの転送順序の組み替えを行い、画像データに応じた制御信号を組み替えた順に露光ヘッド１０６に入力する。

露光変調部６３４によるフィルタ処理について説明する。図１１は露光変調部６３４の構成図である。露光変調部６３４は、２次元フィルタ２００２及びフィルタ定数生成部２００４を備える。２次元フィルタ２００２は、画像を形成する画素（注目画素）ｋ（０，０）及び注目画素を中心としてその周囲に位置する周辺画素ｋ（ｍ、ｎ）の各々に割り当てられたフィルタ定数を用いて、注目画素の画像データを補正する。

図１２は、フィルタ定数の説明図である。図１２は、注目画素ｋ（０，０）及び周辺画素ｋ（ｍ，ｎ）のフィルタ定数を表す（１５×１５）のフィルタ定数マトリックスである。フィルタ定数生成部２００４は、フィルタ定数マトリックスを用いて、２次元フィルタ２００２によるフィルタ処理に用いられるフィルタ定数を生成する。なおフィルタ定数生成部２００４は、有機ＥＬ素子３００の立ち上がり時間Ｔｒ、及び立ち下がり時間Ｔｆに応じてフィルタ定数マトリックスを生成する。

図１３は、２次元フィルタ２００２のハードウェア構成図である。２次元フィルタ２００２は、１４個のＦＩＦＯ（First In First Out Memory）メモリ５００１〜５０１４、シフトレジスタユニット５０１５、乗算器ユニット５０１６、及び加算器ユニット５０１７を備える。２次元フィルタ２００２は、コントローラ６１０を同期制御するクロックにより同期制御される。

１４個のＦＩＦＯメモリ５００１〜５０１４は、直列に接続されており、１ライン周期に対応する画素数の画像データを格納することができるラインメモリバッファである。ＦＩＦＯメモリ５００１〜５０１４は、スキャナ部５００から入力される画像データを、クロックに同期して、順にシフトレジスタユニット５０１５に出力する。

シフトレジスタユニット５０１５は、（１５×１５）に配列されたレジスタにより構成される。１段目のシフトレジスタ群として１５個のレジスタＤ０＿０〜Ｄ１４＿０が割り当てられる。２段目〜１５段目のシフトレジスタ群も同様に構成される。１段目のシフトレジスタ群のレジスタＤ０＿０は、ＦＩＦＯメモリ５００１に接続されており、ＦＩＦＯメモリ５００１から１画素に相当する画像データ（画素データ）を順次受け付ける。１段目のシフトレジスタ群のレジスタＤ１＿０〜Ｄ１３＿０も、同様に、各々接続されるＦＩＦＯメモリ５００２〜５０１３から画素データを順次受け付ける。１段目のシフトレジスタ群のレジスタＤ１４＿０は、メモリ制御部６３２から画素データを直接受け付ける。画像データは、メモリ制御部６３２からレジスタＤ１４＿０及びＦＩＦＯメモリ５０１４に入力される。

シフトレジスタユニット５０１５の各レジスタには、１画素の画素データが入力されることになる。注目画素の画素データは、レジスタＤ７＿７に入力される。周辺画素の画素データは、その他のレジスタに入力される。

乗算器ユニット５０１６は、（１５×１５）個の乗算器Ｍ０＿０〜Ｍ１４＿１４を備える。各乗算器Ｍ０＿０〜Ｍ１４＿１４は、シフトレジスタユニット５０１５のレジスタが１個ずつ対応しており、対応するレジスタから１画素の画素データが入力される。各乗算器Ｍ０＿０〜Ｍ１４＿１４には、フィルタ定数生成部２００４から対応するフィルタ定数も入力される。各乗算器Ｍ０＿０〜Ｍ１４＿１４は、画素データとフィルタ定数とを乗算する。各乗算器Ｍ０＿０〜Ｍ１４＿Ｍ１４は、乗算結果を加算器ユニット５０１７に送る。

加算器ユニット５０１７は、加算器Ａ０〜Ａ１５を備える。加算器Ａ０〜Ａ１４は、乗算器Ｍ０＿ｘ〜Ｍ１４＿ｘから出力される乗算結果を加算する。加算器Ａ１５は、加算器Ａ０〜Ａ１４の加算結果を加算する。加算器Ａ１５の加算結果が注目画素のフィルタ処理後の画像データとして２次元フィルタ２００２から出力される。

＜フィルタ定数＞
本実施形態のフィルタ定数Ｃα、Ｃβ、Ｃγは、露光ヘッド１０６からの光量に応じて切り換えられる。図１４は、コントローラ６１０により実行される、フィルタ定数Ｃα、Ｃβ、Ｃγの切り換え処理を含む画像形成処理を表すフリーチャートである。なお、フィルタ定数Ｃα、Ｃβ、Ｃγは、予めコントローラ６１０が備えるＲＡＭ等の記憶装置に記憶される。

コントローラ６１０は、画像形成処理が開始されると、画像濃度を一定に保つために調整された光量を露光ヘッド１０６に設定する（Ｓ１００）。光量の設定は、公知の手法により行う。例えば、画像形成装置に濃度検出センサを設けて画像濃度を検出し、その検出結果が所定の濃度となるように光量を設定する。

コントローラ６１０は、設定した光量に応じて、記憶装置からフィルタ定数Ｃα、Ｃβ、Ｃγを取得する（Ｓ１０１）。図１５は、記憶装置に記憶される光量とフィルタ定数Ｃα、Ｃβ、Ｃγとの対応関係を表すフィルタ定数テーブルの例示図である。各光量に対応するフィルタ定数は、前述の通り実験的に求められる。図１５では、フィルタ定数が光量１０［％］刻みで設定されているが、画像形成装置の光量調整分解能が１０［％］より細かい場合は、さらに細かく設定されていてもよい。

コントローラ６１０は、全画素に対して式（１）によるフィルタ処理を行い、処理結果をＲＡＭ等に保持する（Ｓ１０２）。フィルタ処理後、給紙／搬送部５０５により給紙された用紙が所定の位置まで搬送されることで、コントローラ６１０は、印刷の開始と判断する（Ｓ１０３：Y）。コントローラ６１０は、印刷を開始すると、画像データ及びＲＡＭに保持するフィルタ処理の処理結果により露光ヘッド１０６から出射される光量を制御して、画像を形成する（Ｓ１０４）。コントローラ６１０は、すべてのジョブが終了するまで、ステップＳ１０３以降の処理を繰り返す（Ｓ１０５）。

以上のような本実施形態では、画素毎の非走査方向へのフィルタ処理により、走査方向と非走査方向の光スポットのボケ量を略等しくすることができる。これにより、走査方向と非走査方向とでボケ量が異なることによる文字プロポーションの崩れや、縦横ライン幅の不一致等の弊害を抑制することが可能となる。また、フィルタ処理による調整であるために、光学的な調整機構を設けるよりも、簡易で安価な構成によるボケ量の調整が可能になる。

本実施形態では、注目画素に対して非走査方向に隣接する画素を含めた３画素分の領域に対してフィルタ処理を行う例について説明した。露光分布が注目画素から２画素以上離れた画素まで拡散する場合は、２画素以上離れた領域までデータが拡散するように、フィルタ定数を設定して、フィルタ処理の範囲を広げてもよい。

また、本実施形態では、非走査方向にデータを拡散させることで、非走査方向の周波数特性を下げるようにフィルタ演算する。これに対し、走査方向に対して強調処理を行い、周波数特性を高めるようにフィルタ処理を行ってもよい。この場合は、走査方向に対してエッジ強調効果のあるフィルタを用いてもよい。強調処理を行う場合は、走査方向へのボケ量が改善することで走査方向と非走査方向のボケ量の差を小さくすることが可能になる。

１０６…露光ヘッド、５０２…感光体ドラム、３００…有機ＥＬ素子、３０２…ＴＦＴ駆動部、３０３，３０９…電極パタン、３０４…正孔注入層、３０５…正孔輸送層、３０６…発光部、３０７…電子輸送層、３０８…電子注入層、６０１…有機ＥＬ素子アレイ、６０２…基板、６０３…ロッドレンズアレイ、６０４…ハウジング

Claims (10)

1. 画素毎の濃度を表す画像データに応じた画像が形成される感光体と、
   複数の発光素子を有し、各発光素子から出射する光により前記感光体を走査して前記画像を形成する露光器と、
   各画素の前記濃度を、当該濃度により決まる露光量の走査方向への露光分布と非走査方向への露光分布とが略同じになるように補正し、補正した前記濃度に基づいて、前記発光素子から出射される光量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記濃度を、前記発光素子から出射される全光量に対して、注目画素の走査方向に拡散する光量の比率を表すフィルタ定数に応じて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。
3. 前記フィルタ定数は、前記発光素子の発光時の立ち上がり時間及び立ち下がり時間に基づいて決められることを特徴とする、
   請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記注目画素の前記濃度を、前記注目画素の走査方向に隣接する画素の濃度と前記フィルタ定数とから算出される値に応じて補正することを特徴とする、
   請求項２または３記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記発光素子から出射される全光量に対して、前記注目画素に照射する光量の比率を表す第１のフィルタ定数、前記注目画素の走査方向上流に隣接する画素に拡散する光量の比率を表す第２のフィルタ定数、及び前記注目画素の走査方向下流に隣接する画素に拡散する光量の比率を表す第３のフィルタ定数に応じて、前記画素を補正することを特徴とする、
   請求項２〜４のいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記注目画素の前記濃度を、この濃度と前記第１のフィルタ定数との積、前記注目画素の走査方向下流に隣接する画素の濃度と前記第２のフィルタ定数との積、及び前記注目画素の走査方向上流に隣接する画素の濃度と前記第３のフィルタ定数との積の和により補正することを特徴とする、
   請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記発光素子から出射される光量に応じて、第１のフィルタ定数、第２のフィルタ定数、及び第３のフィルタ定数を記憶する記憶手段を更に備えており、
   前記制御手段は、前記注目画素に光を照射する発光素子の光量に応じた第１のフィルタ定数、第２のフィルタ定数、及び第３のフィルタ定数を前記記憶手段から取得することを特徴とする、
   請求項５または６記載の画像形成装置。
8. 前記感光体は、ドラム形状であり、回転しているときに前記露光器により光が照射されて前記画像が形成され、
   前記露光器は、前記感光体の周方向を走査方向として前記感光体を走査することを特徴とする、
   請求項１〜７のいずれか１項記載の画像形成装置。
9. 画素毎の濃度を表す画像データに応じた画像が形成される感光体と、複数の発光素子を有し、各発光素子から出射する光により前記感光体を走査して前記画像を形成する露光器と、前記発光素子から出射される光量に対応する、前記発光素子から出射される全光量に対して露光する注目画素の走査方向に拡散する光量の比率を表すフィルタ定数を記憶する記憶手段とを備える画像形成装置により実行される方法であって、
   各発光素子から出射される光量を調整して画像濃度を一定にするステップと、
   前記記憶手段から、調整した光量に対応するフィルタ定数を取得するステップと、
   取得した前記フィルタ定数に応じて、各画素の前記濃度を、当該濃度により決まる露光量の走査方向への露光分布と非走査方向への露光分布とが略同じになるように補正するステップと、
   補正した前記濃度に基づいて、前記露光器の前記発光素子から出射される光量を制御して、画像形成を行うステップと、を含むことを特徴とする、
   画像形成方法。
10. 前記記憶手段が、前記発光素子から出射される全光量に対して、前記注目画素に照射する光量の比率を表す第１のフィルタ定数、前記注目画素の走査方向上流に隣接する画素に拡散する光量の比率を表す第２のフィルタ定数、及び前記注目画素の走査方向下流に隣接する画素に拡散する光量の比率を表す第３のフィルタ定数を記憶しており、
    前記画像形成装置が、前記注目画素の前記濃度を、この濃度と前記第１のフィルタ定数との積、前記注目画素の走査方向下流に隣接する画素の濃度と前記第２のフィルタ定数との積、及び前記注目画素の走査方向上流に隣接する画素の濃度と前記第３のフィルタ定数との積の和により補正することを特徴とする、
    請求項９記載の画像形成方法。