JP2004098390A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度むらの低減し、高画質の画像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】光プリントヘッドの光強度分布を測定し（ステップ１００）、測定した光強度分布から高周波成分を抽出し（ステップ１０２）、この光強度分布の高周波成分を略フラットにするように補正データを算出し、光プリントヘッドの光量補正に用いるデータを記憶するためのＥＥＰＲＯＭに記憶した後（ステップ１０４）、該光プリントヘッドを画像形成装置に搭載する（ステップ１０６）。ＥＥＰＲＯＭの補正データに基づいて光量補正を行いながら、テストパターンを印字させ（ステップ１０８）、この濃度を測定して（ステップ１１０）、濃度分布を略フラットにするような補正データを求める（ステップ１１２）。これを光強度分布の高周波成分から求めた補正データと合成して（ステップ１１４）、ＥＥＰＲＯＭに書き込んで置く（ステップ１１６）。
【選択図】　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に係わり、特に、発光素子アレイ及びレンズアレイを備えた光プリントヘッドと、前記光プリントヘッドの出力光量を補正する補正手段とを備え、前記補正手段により前記出力光量を補正しながら前記光プリントヘッドにより前記感光体を露光して画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機やプリンタ等の画像形成装置では、感光体を画像に応じて露光することにより静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー現像することにより感光体上に形成されたトナー像を記録用紙（以下、「用紙」と言う）に転写することで画像を形成している。
【０００３】
感光体に静電潜像を形成するための光源としては、従来からＬＤ（Ｌａｓｅｒ　　Ｄｉｏｄｅ）が用いられてきたが、近年ではＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）素子などの発光素子を各画素に対応して一列に配置した発光素子アレイと、各発光素子から出力された光を感光体表面に結像させるように結像レンズを配置したセルフォックレンズアレイなどの結像素子レンズアレイとを備えた光プリントヘッドが用いられている。
【０００４】
このような光プリントヘッドを用いた画像形成装置では、光プリントヘッドの各ＬＥＤ素子を画像データに基づいて駆動して画像データに基づく光を出力させ、結像レンズによって出力された光を感光体表面に結像させることにより、感光体を画像データに基づいて露光すると共に、感光体と光プリントヘッドを相対移動させる（この移動方向を「副走査方向」という）ことにより、露光位置を移動させて感光体上に画像を形成する。
【０００５】
近年、画像形成装置の高解像度化のために、発光素子アレイの分解能を高めることが要求され、発光素子間ピッチが小さくなってきている。複数の発光素子が配列されている発光チップを略一直線状に複数並べて発光素子アレイを構成するのでは、１つの発光チップの配列方向両端部において、一番端の発光素子からチップ端部までの長さを非常に小さくしなければならず、このような発光チップの製造は非常に困難であり、隣接する発光チップの境界部では発光素子間ピッチを一定にすることができない。
【０００６】
このため、従来より、発光チップを千鳥状に配列することが提案されている（特許文献１参照）。すなわち、図４に示すように、発光チップとしてのＬＥＤチップ４８をＹ方向に交互にずらしてＸ方向に並べ、隣合うＬＥＤチップ４８間でＸ方向に重複領域を設けることを可能としたことで、各ＬＥＤチップの一番端の発光素子（ＬＥＤ）からチップ端部までの長さに係わらず、全発光素子がＸ方向に所定ピッチで配置することが可能となる。
【０００７】
ところで、光プリントヘッドには、複数の発光素子を搭載する発光チップ毎の性能のばらつきや、各発光素子のばらつき、セルフォックレンズアレイの屈折率分布のばらつき、レンズの配列乱れ、発光素子アレイとセルフォックレンズアレイの組み立て誤差などにより、出力むら（出力エネルギーのばらつき）が発生する。この出力むらは、画像形成装置により画像を形成した場合に濃度むらとなって現れ、画質低下の原因となるため、光プリントヘッドでは出力むらを低減するように光量補正を行う必要がある。
【０００８】
出力むらを低減するための技術として、特許文献２には、各発光素子のビームプロファイル（光強度分布、ビーム径やビーム照射面積）を測定し、該測定したビームプロファイルの所定の閾値を上回る光量が一定になるように各発光素子の補正データを求め、それぞれの発光素子の出力光量を補正する技術が提案されている。ビームプロファイルの測定は、図１３のように、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅｓ）３１０を備え、且つ光プリントヘッド１６を画像形成装置に搭載した際の感光体の位置に相当する結像素子レンズアレイ４４の焦点位置がＣＣＤ３１０の受光面に対応するように、焦点合わせネジ３１６により、光プリントヘッド１６を光プリントヘッド固定台３１８に固定する測定装置３２０により、ＣＣＤ３１０を光プリントヘッド１６における発光素子（ＬＥＤ）４６の配列方向（矢印Ｃで示す方向）に移動しながら、結像素子レンズアレイ４４の結像レンズを透過した各発光素子４６の出力光量を１発光素子ごとに測定することにより行われるようになっている。
【０００９】
また、出力むらを低減するための技術としては、特許文献３に記載されているように、画像形成装置から出力された出力画像（テストパターン）の濃度を読取り、その読取濃度を一定にするような各発光素子の補正データを求め、それぞれの発光素子の出力光量を補正する技術もある。出力画像濃度の読取は、図１６のように、原稿台ガラス３５０の下方に、読取素子としてＣＣＤ３５２が一列に配列され、且つ原稿台ガラス３５０に下方から光を照射し、原稿台ガラス３５０上に載置された原稿からの反射光を結像させてＣＣＤ３５０に入射させる光学系３５４が収容されたキャリッジ３５６とを備えた読取装置３５８により、テストパターンが記録された用紙３６０を、該テストパターンを記録した光プリントヘッドの発光素子の配列方向がＣＣＤ３５２の配列方向と同一となるようにして指標板３６２で定められた原稿台ガラス３５０上の所定位置に置き、キャリッジ３５６を該配列方向と直交する方向（矢印Ｖで示す方向）に移動しながら、ＣＣＤ３５２によりテストパターンの濃度を読み取ることで行われるようになっている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−２１６４４８号公報
【特許文献２】
特開平１１−３４２６５０号公報
【特許文献３】
特開平１１−２４０２０２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、一般的なセルフォックレンズアレイの焦点深度は４０〜５０ｕｍ程度と非常に小さく、セルフォックレンズアレイを用いた光プリントヘッドの取り付けの際には、取り付けによる位置ずれを抑えることが重要である。したがって、特許文献２に記載の技術でも、光プリントヘッドに対するＣＣＤの位置（以下、測定位置）を、実際に該光プリントヘッドが画像形成装置に搭載された場合の感光体の位置（以下、実機搭載位置）と同一にすることが要求されるが、画像形成装置を構成する部品（感光体、感光体取り付け部品、光プリントヘッドの取り付け部品など）にばらつきがあるので、測定位置と実機搭載位置とを同一にすることは非常に困難である。このため、測定装置で測定されたビームプロファイルと、実際に感光体に照射されるビームプロファイルが一致せず、測定したビームプロファイルから求めた補正データで補正を行っても濃度むらが発生してしまうという問題があった。
【００１２】
例えば、図１４（Ａ）に示すように、ＬＥＤチップ４８を基板に実装した際に、チップごとに高さ方向（矢印Ｄ参照）にずれが生じた場合には、結像素子レンズアレイ４４による焦点位置がＬＥＤチップ４８ごとに異なる。このため、画像形成装置にこの光プリントヘッドを搭載した場合に、測定装置３２０でのビームプロファイルの測定位置３３０Ａと画像形成装置搭載時の感光体の位置３３０Ｂがずれると、図１４（Ｂ）、（Ｃ）に示されるように測定装置の測定結果と画像形成装置での感光体上では、ビーム径（ビーム照射面積）や光強度分布が異なる。
【００１３】
特に、発光チップを千鳥配置した場合には、発光チップを実装するために必要な基板の面積が大きくなり、チップ実装の高さ方向誤差が増大しやすい。また、千鳥配置では、発光チップが一直線上に並ばないので、測定時にＣＣＤの面内むらによる測定むら（測定誤差）が発生しやすく、発光チップ単位の濃度むらが残る。すなわち、測定装置の測定結果に基づいて、図１５（Ａ）に示すように光プリントヘッドの光強度分布を略フラットにするように補正しても、画像形成装置上での光プリントヘッドと感光体の位置が４０ｕｍ〜５０ｕｍずれたり、測定装置の誤差により、実際の出力結果は、図１５（Ｂ）に示すように不均一な光強度分布となり、図１５（Ｃ）に示す如く発光チップ単位の濃度むらが発生する。
【００１４】
また、特許文献３に記載の技術では、測定装置と実機による位置ずれや、測定装置に起因する濃度むらはなくなるものの、高周波の濃度むらが残るという問題があった。これは、光プリントヘッドの解像度と読取装置の読取解像度を同じにしたとしても、読取装置の光学系の倍率誤差、読取装置を駆動するモータの駆動精度の誤差、光プリントヘッド自体の倍率ずれなどにより、発光素子と読取素子とが１対１に対応するとは限らず、テスト画像上の各発光素子により記録された画素の濃度を正確に検出できないことに起因する。
【００１５】
図１７（Ａ）に、発光素子と読取素子が１対１対応の場合の補正前後の濃度分布の一例を示す。図１７（Ａ）では、実線は読取装置で読み取った補正前の濃度データを示し、破線は該補正前の濃度データにより求めた補正データを用いた補正を行った場合の濃度データを示す。図１７（Ａ）に示されているように、記録素子と読取素子が１対１で対応しているので、当然補正後の濃度は一定となる。
【００１６】
次に、図１７（Ｂ）に、発光素子と読取素子が１対１対応でない場合の補正前後の濃度分布の一例を示す。図１７（Ｂ）では、実線は読取装置で読み取った補正前の濃度データを示し、破線は発光素子と読取素子とが１ドット分、１点鎖線は発光素子と読取素子とが２ドット分ずれているときに、補正前の濃度データにより求めた補正データを用いて補正を行った場合の濃度データである。図１７（Ｂ）に示されているように、発光素子と読取素子とが１ドット分ずれただけで、補正を行っても約半分の濃度むらが残り、２ドットずれると補正しない場合と同程度の濃度むらが残る。
【００１７】
このように読取素子が読み取った濃度と発光素子との対応がずれた状態で求めた補正データでは、補正を行っても意味をなさない。なお、このような高周波の濃度むらは、特に低コスト結像レンズとしてプラスチックロッドレンズ（プラスチック屈折率分布型レンズ）を用いた場合に顕著に発生することが一般に知られている。更にプラスチックレンズだけでなく、小型化のために１列のセルフォックレンズアレイを使用したり、高速対応のため３列のセルフォックレンズアレイを使用した場合にも高周波のむらが顕著に発生する。
【００１８】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、濃度むらの低減し、高画質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定方向に複数の発光素子が所定ピッチで配置されるように、複数の発光チップが配列された発光素子アレイ、及び前記発光素子から出力される光を感光体上に結像するための複数の結像レンズが配列されたレンズアレイを備えた光プリントヘッドと、前記光プリントヘッドの出力光量を補正する補正手段とを備え、前記補正手段により前記出力光量を補正しながら前記光プリントヘッドにより前記感光体を露光して画像を形成する画像形成装置において、前記補正手段が、前記光プリントヘッドの出力特性を測定して、該測定結果に基づいて前記光プリントヘッドの出力むらを低減するように予め求められた第１の補正データと、前記補正手段により前記第１の補正データに基づいて出力光量を補正して形成した画像の出力結果を測定し、該測定結果に基づいて前記画像の濃度むらを低減するように予め求められた第２の補正データとの両者に基づいて、前記出力光量を補正する、ことを特徴としている。
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、第１の補正データが、光プリントヘッドの出力特性に基づいて予め求められており、この第１の補正データに基づいて補正手段により光量補正を行いながら画像形成装置で実際に画像を形成する。第２の補正データは、この実際に形成した画像の出力結果に基づいて予め求められている。なお、画像の出力結果としては、例えば、濃度、潜像電位、トナー量などが挙げられる。
【００２１】
画像形成装置では、これら第１及び第２の補正データの両者に基づいて、補正手段により光量補正を行いながら画像を形成するので、第１の補正データにより光プリントヘッドの出力むらを補正し、且つ出力むらを補正しても画像に生じる濃度むらについては第２の補正データで補正することができ、従来よりも濃度むらの少ない高画質の画像を形成することができる。
【００２２】
なお、このように第１及び第２の補正データを求めることにより、相対的に第１の補正データでは高周波成分、第２の補正データでは低周波成分のむらを担当して補正することになる。
【００２３】
なお、発光チップの実装誤差許容値を緩和するためには、請求項２に記載されているように、前記１の補正データを、前記発光チップの前記所定方向の配列ピッチに相当する成分よりも高周波の出力むらを低減するように求め、発光チップの配列ピッチよりも高周波成分のむらは、第１の補正データで補正し、それ以外、すなわち配列ピッチよりも低周波成分を第２の補正データで補正するようにするとよい。
【００２４】
また、発光素子と結像レンズの調整公差を緩和するためには、請求項３に記載されているように、前記第１の補正データを、前記結像レンズのレンズ径に相当する成分よりも高周波の出力むらを低減するように求め、レンズ径よりも高周波成分のむらは、第１の補正データで補正し、それ以外、すなわちレンズ径よりも低周波成分を第２の補正データで補正するようにするとよい。
【００２５】
また、高解像度画像形成のためには、請求項４に記載されているように、前記発光チップを、前記所定方向に直交する方向の位置を交互にずらして前記所定方向に複数配列（千鳥配置）するとよい。
【００２６】
或いは、請求項５に記載されているように、前記発光チップを、前記所定方向に直交する方向の位置が所定ピッチずつずらして前記所定方向に複数配列（段差配置）するとよい。
【００２７】
また、請求項６に記載されているように、前記結像レンズに、プラスチックロッドレンズを用いた場合にも高画質の画像を形成することが可能となる。
【００２８】
また、請求項７に記載されているように、前記第１の補正データと前記第２の補正データを合成して生成された第３の補正データが記憶された記憶手段を更に有し、前記補正手段は、前記記憶手段に記憶されている第３の補正データに基づいて前記出力光量を補正すれば、第１の補正データと第２の補正データの両者に基づいて光量補正を行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明に係る実施形態の１例を詳細に説明する。
【００３０】
［画像形成装置の全体構成］
図１には、本発明が適用された画像形成装置１０の全体構成が示されている。図２に示すように、画像形成装置１０は、矢印Ａ方向に定速回転する感光体ドラム１２を備えている。なお、この感光体ドラム１２の回転方向（矢印Ａ）が副走査方向に対応する。
【００３１】
この感光体ドラム１２の周囲には、感光体ドラム１２の回転方向に沿って、帯電器１４、光プリントヘッド１６、現像器１８、転写ローラ２０、クリーナ（図示省略）、イレーズランプ（図示省略）が順に配設されている。
【００３２】
すなわち、感光体ドラム１２は、帯電器１４によって表面が一様に帯電された後、光プリントヘッド１６によって光ビームが照射されて、感光体ドラム１２上に潜像が形成される。なお、光プリントヘッド１６は、制御装置２２（図３参照）と接続されており、この制御装置２２に制御されて画像データに基づいて光ビームを出力する。
【００３３】
感光体ドラム１２上に形成された潜像には、現像器１８によってトナーが供給されて現像され、感光体ドラム１２上にトナー像が形成される。感光体ドラム１２上のトナー像は、転写ローラ２０によって、用紙トレイ２４から１枚ずつ取出されて、用紙搬送ベルト２６によって搬送されてきた用紙２８に転写される。転写後に感光体ドラム１２に残留しているトナーはクリーナ（図示省略）によって除去され、イレーズランプ（図示省略）によって除電された後、再び帯電器１４によって帯電されて、同様の処理を繰り返す。
【００３４】
一方、トナー像が転写された用紙２８は、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂからなる定着器３０に搬送されて定着処理が施される。これにより、トナー像が定着されて、用紙２８上に所望の画像が形成される。画像が形成された用紙２８は装置外へ排出される。
【００３５】
［光プリントヘッドの詳細構成］
次に、光プリントヘッド１６の構成を詳しく説明する。図２に光プリントヘッド１６の断面図を示す。図２に示すように、光プリントヘッド１６は、ＬＥＤアレイ４０と、ＬＥＤアレイ４０を支持するとともに、ＬＥＤアレイ４０の駆動を制御する各種信号を供給するための回路が形成されたプリント基板４２と、ＬＥＤアレイ４０から出射した光を感光体ドラム１２上に結像させるための結像素子レンズアレイ４４と、を備えている。
【００３６】
ＬＥＤアレイ４０は、複数のＬＥＤ４６が一列に配置された複数のＬＥＤチップ４８により構成されており（図３参照）、ＬＥＤアレイ４０全体では、ＬＥＤ４６は、解像度に応じた画素（ドット）数分、例えば、Ａ３サイズ（４２０ｍｍ×２９７ｍｍ）の用紙まで対応し、主走査方向について６００ｄｐｉで印刷する場合には、約７０２０個設けられている。
【００３７】
ＬＥＤチップ４８は、各々のＬＥＤ４６の配列方向を主走査方向に一致させて、副走査方向の位置を交互にずらして主走査方向に並べられ（千鳥配置：図４参照）、プリント基板４２に取りつけられている。このように千鳥配置したことにより、高解像度化のためにＬＥＤ４６間ピッチが狭くても、主走査方向に隣接するチップ間で重複を設け、この重複寸法を調節することで、ＬＥＤ４６を所定ピッチで主走査方向に配列可能となっている。なお、各々のＬＥＤ４６の配列方向を主走査方向に一致させて、ＬＥＤチップ４８を主走査方向に一列状に配置してもよい。
【００３８】
結像素子レンズアレイ４４は、結像レンズとして、屈折率分布型のプラスチックロッドレンズが解像度に応じた各画素（ドット）に対応して配列されて構成されており、各ＬＥＤ４６から出射された光ビームを感光体ドラム１２上に結像させる。
【００３９】
プリント基板４２は、ＬＥＤアレイ４０の取り付け面を感光体に対向させてハウジング５０内に配設されている。このプリント基板４２には、ＬＥＤアレイ４０の他に、図３に示すように、１ライン分の画像データを格納するシフトレジスタ６０、ラッチ回路６２、ＬＥＤアレイ４０の各ＬＥＤ４６を駆動するために各々のＬＥＤ４６に対して設けられたドライバ６４、及びＥＥＰＲＯＭ６６を備えている。シフトレジスタ６０、ラッチ回路６２、及びドライバ６４は、制御装置２２と接続されており、制御装置２２により各々の作動は制御されている。
【００４０】
詳しくは、制御装置２２は、転送クロックに同期して１ライン分の画像データ（前述の例では７０２０ドット分の画素データ）をシフトレジスタ６０に出力し、１ライン分の画像データをシフトレジスタ６０に出力し終わると、ＳＥＴ信号をラッチ回路６２に出力する。これにより、シフトレジスタに格納された１ライン分の画像データがラッチ回路にラッチされる。
【００４１】
そして制御装置２２がＳＴＲＯＢ信号をドライバ６４に出力すると、各々のドライバ６４は、対応する画素データに応じた電流値の電流をＬＥＤ４６に供給する。これにより、各々のＬＥＤ４６は、ドライバ６４から出力された電流の電流値に応じて発光する。
【００４２】
また、各ドライバ６４は、図示しないドライバ出力電流補正用のレジスタを各々備えており、このレジスタには、ＬＥＤ４６から発光される光量を補正するための補正データ６８が書き込まれており、画像データに基づく電流値をこの補正データ６８により補正してからＬＥＤ４６に電流を出力する。すなわち、ドライバ６４が本発明の補正手段に対応している。
【００４３】
この補正データ６８は、予め求められてＥＥＰＲＯＭ６６（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）に格納されており、画像形成装置１０の電源ＯＮ時などの所定のタイミングに、ＥＥＰＲＯＭ６６から各ドライバ６４のレジスタに書込まれるようになっている。
【００４４】
このＥＥＰＲＯＭ６６は、図５に示すように、光プリントヘッド１６の光強度分布を測定して、該光強度分布に基づいた補正データを生成する測定装置７０（詳細後述）と、実際に該画像形成装置１０で形成した画像濃度に基づいてＥＥＰＲＯＭ６６の補正データを補正する補正データ生成装置７２（詳細後述）との各々と接続可能とされ、測定装置７０により補正データ６８を書き込み、補正データ生成装置７２によりＥＥＰＲＯＭ６６に書き込まれている補正データ６８が書き換えられるようになっている。
【００４５】
この測定装置７０及び補正データ生成装置７２の各々は、画像形成装置１０とは物理的に異なる装置として構成され、必要時に所定のケーブルなどで接続して用いられるようになっている。なお、補正データ生成装置７２は、画像形成装置１０に内蔵してもよい。
【００４６】
本実施の形態では、一例として、画像形成装置１０に光プリントヘッド１６を搭載する前に、測定装置７０により該光プリントヘッド１６の光強度分布を出力特性として測定して、第１の補正データとして、該光強度分布に基づいた補正データ６８（以下、補正データ６８Ａと称す）がＥＥＰＲＯＭ６６に書き込まれるようになっている。また、画像形成装置１０の組み立て後の工場出荷前に、補正データ生成装置７２と画像形成装置１０と接続されて、補正データ生成装置７２により、第２の補正データとして、実際に該画像形成装置１０で形成した画像濃度に基づいて補正データ６８（以下、補正データ６８Ｂと称す）が算出され、ＥＥＰＲＯＭ６６から補正データ６８Ａを読出して、第３の補正データとして、この補正データ６８Ｂと合成した補正データ６８（補正データ６８Ｃと称す）を生成して、ＥＥＰＲＯＭ６６に書き戻されるようになっている。画像形成装置１０は、補正データ生成装置７２により補正データがＥＥＰＲＯＭ６６に書き戻された後、出荷される。
【００４７】
［測定装置の詳細構成］
測定装置７０は、従来公知のものでよく、本実施の形態では、一例として、図６に示す測定装置７０によりビームプロファイルを測定する。図６に示す測定装置７０は、図示しないホルダー部材によって、光プリントヘッド１６が所定位置にセットされるようになっており、該所定位置にセットされた光プリントヘッド１６による光強度分布を測定するためのセンサ８０が設けられている。
【００４８】
センサ８０は、複数のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）がライン状に配列されたラインＣＣＤ８０Ａの受光面側に拡大レンズ（本実施の形態では、×１０の倍率）８０Ｂが取り付けられて構成されている。このセンサ８０は、ラインＣＣＤ８０Ａの受光面を光プリントヘッド１６の光出力方向に対向させて、且つ矢印Ｂに示す光プリントヘッド１６のＬＥＤの配列方向（主走査方向に対応）に対して、ＣＣＤの配列方向が直交するようにして、主走査方向に等速移動可能なセンサ移動ステージ８２上に設置されている。
【００４９】
このセンサ８０は、ドライバ８４を介して、パソコン（ＰＣ）８６と接続されており、パソコン８６は、ドライバ８４を介して、光プリントヘッド１６とも接続されている。また。パソコン８６は、センサ移動ステージ８２の駆動部（図示省略）とも接続されている。
【００５０】
パソコン８６は、ドライバ８５を介して、光プリントヘッド１６へ点灯データを出力し、光プリントヘッド１６の各ＬＥＤの点灯制御すると共に、センサ移動ステージ８２の駆動部（図示省略）へ移動ステージ制御信号を出力し、センサ移動ステージ８２の駆動を制御して、センサ８０を主走査方向に等速移動させる。また、センサ８０へ計測タイミング信号を出力し、１つのＬＥＤ４６ごとに露光エネルギーを測定するようにセンサ８０による露光エネルギー測定をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００５１】
すなわち、このパソコン８６の制御により、センサ８０は、ＬＥＤの配列方向（主走査方向）に等速移動しながら、各ＣＣＤによって各々の受光面に入射した光を受光し、当該受光量に応じた電気信号を出力することで、ＬＥＤ４６毎に、ＬＥＤ４６の配列方向と直交する方向（以下、「副走査方向」という）の光強度分布を測定可能となっている。
【００５２】
センサ８０の出力は、演算処理部８８に接続され、演算処理部８８には、センサ８０からラインＣＣＤ８０Ａによる測定結果、すなわち各ＣＣＤの受光量に応じた電気信号がシリアルに入力される。演算処理部８８は、センサ８０による１回の測定、すなわち１つのＬＥＤ４６に対して行った測定で得られた各ＣＣＤの測定結果のうち、所定の閾値を超えた分を加算し、ラインＣＣＤ８０Ａの１ライン分についてこの加算を行ったら、図示しない内部メモリに格納して、加算値をリセットする。これにより、演算処理部８８では、各ＬＥＤ４６毎に、当該ＬＥＤ４６による所定の閾値を超える露光エネルギ量の加算（積分）値に対応するデータが内部メモリに順次格納されていき、光プリントヘッドの主走査方向に渡って測定がなされると、光プリントヘッド１６全体の光強度分布が得られる。
【００５３】
なお、露光エネルギー量を積分するのは、実際に画像形成装置１０において形成される画像の濃度は、光量ではなく露光エネルギーによって決定されるからである。
【００５４】
この演算処理部８８は、ドライバ８４を介してパソコン８６と接続されており、取得した光強度分布をパソコン８６に転送する。
【００５５】
パソコン８６は、ローパスフィルタ（演算処理）により、入力された光強度分布から高周波成分のみを取り出して、各ＬＥＤ４６について、この高周波成分を略フラットにするような補正データ６８Ａを算出し、算出した補正データ６８ＡをＥＥＰＲＯＭ６６に書き込む。
【００５６】
［補正データ生成装置の詳細構成］
次に、補正データ生成装置７２の構成を詳しく説明する。図５に示すように、補正データ生成装置７２は、読取装置９０と、濃度むら演算回路９２と、補正データ演算回路９４と、ＥＥＰＲＯＭ６６に書き込むデータを生成するデータ生成回路９６と、該補正データ生成装置７２が画像形成装置１０と接続された場合に、ＥＥＰＲＯＭ６６にデータを読み書きするためのドライバ９８とを備えている。
【００５７】
読取装置９０は、画像形成装置１０から出力された出力画像（テストパターン）の濃度を読み取ることができれば、従来公知のものでよく、例えば、図１６で示した装置を用いることができるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５８】
この読取装置９０は、濃度むら演算回路９２と接続されており、濃度むら演算回路９２に読取装置９０で読取った読取結果（濃度データ）が入力されるようになっている。なお、読取装置９０は、必ずしも補正データ生成装置７２に内蔵されている必要はなく、必要時に所定のケーブルなどで接続して用いるようにしてもよい。また、例えば、画像形成装置１０がスキャナ機能を備えているものであれば、該スキャナ機能を読取装置９０として利用することもできる。
【００５９】
濃度むら演算回路９２は、補正データ演算回路９４とも接続されており、読取装置９０から入力された濃度データとＬＥＤ４６とを対応付け、例えば各ＬＥＤ毎に入力データを副走査方向に平均するなどして、画像形成装置１０で形成した画像上に生じている主走査方向の濃度分布を求め、その結果を濃度むらデータとして補正データ演算回路９４へ出力する。
【００６０】
補正データ演算回路９４は、データ生成回路９６とも接続されており、濃度むら演算回路９２から入力された濃度むらデータに基づいて、各ＬＥＤ４６に対して、主走査方向の濃度分布を略フラットにするための補正データ６８Ｂを算出し、その結果をデータ生成回路９６へ出力する。
【００６１】
また、データ生成回路９６は、ドライバ９８を介してＥＥＰＲＯＭ６６にアクセス可能とされており、ＥＥＰＲＯＭ６６に記憶されている補正データ６８Ａを読み込み、読み込んだ補正データ６８Ａを補正データ演算回路９４から入力された補正データ６８Ｂと合成して補正データ６８Ｃを生成し、この補正データ６８Ｃをドライバ９８を介してＥＥＰＲＯＭ６６に書き戻す。
【００６２】
［作用］
次に、本実施の形態の作用として、画像形成装置１０の出荷前に行われる補正データの設定するための手順について図７を参照して説明する。図７には、補正データの設定に係わる全体の手順が示されている。
【００６３】
図７に示すように、補正データを設定するためには、まずステップ１００で、光プリントヘッド１６を測定装置７０にセットし、測定装置７０で該光プリントヘッド１６の光強度分布を測定する。そして測定装置７０（より詳しくはＰＣ８６）では、次のステップ１０２で、ローパスフィルタにより測定した光強度分布から高周波成分を抽出し、ステップ１０４で、この光強度分布の高周波成分を略フラットにするような補正データ６８Ａを算出し、光プリントヘッド１６のＥＥＰＲＯＭ６６に記憶させる。
【００６４】
具体的には、結像素子レンズアレイ４４を構成する主走査方向のレンズの配置間隔Ｐ１（図１４参照）に相当するピッチ以下の光強度分布の高周波成分を抽出するようになっており、例えば、図８に示すような光強度分布が測定された場合は、図９に示す如くこの光強度分布の高周波成分の変動を略フラットにするように補正データ６８Ａが算出されてＥＥＰＲＯＭ６６に記録される。
【００６５】
なお、測定装置７０では、ローパスフィルタにより、１つのＬＥＤチップ４８の主走査方向の幅寸法Ｐ２に相当するピッチ以下の光強度分布を取り出して、補正データ６８Ａを求めるようにしてもよい。
【００６６】
このようにして、測定装置７０による補正データ６８ＡのＥＥＰＲＯＭ６６への書き込みが終了したら、次のステップ１０６に進み、作業者により、光プリントヘッド１６が測定装置７０から取り外され、画像形成装置１０が組み立てられて、該光プリントヘッド１６が画像形成装置１０に搭載される。
【００６７】
画像形成装置１０を組み立てたら、ステップ１０８に進み、テストパターンを印字する。このとき、ＥＥＰＲＯＭ６６には、前述したごとく測定装置７０により光強度分布に基づいて算出された補正データ６８Ａが記憶されているため、該画像形成装置１０の電源ＯＮ時にＥＥＰＲＯＭ６６からこの補正データ６８Ａが読み出されて各ドライバ６４のレジスタ（図示省略）に格納される。したがって、画像形成装置１０では、光プリントヘッド１６においてこの補正データ６８Ａにより光量補正を行いながら、テストパターンを印字することになる。そして、画像形成装置１０からはテストパターンが記録された用紙２８が排出される。
【００６８】
そして、次のステップ１１０では、補正データ生成装置７２を画像形成装置１０と接続すると共に、テストパターンが印字されて排出された用紙２８を補正データ生成装置７２の読取装置９０にセットし、該用紙２８に記録されているテストパターンの濃度を測定する。
【００６９】
このときの読取装置９０による濃度測定により、図１０に示すような主走査方向の濃度分布データが得られる。図１０からは、測定装置７０で測定された光強度分布（図８参照）の高周波のむらは補正されているが、低周波の濃度むらが発生していることが分かる。これは、前述したように、光プリントヘッド１６に対する測定装置７０での光強度の測定位置と、画像形成装置での感光体ドラム１２の位置とを同一にするのは困難であり位置がずれる。このため、補正データ６８Ａで光量補正を行っても、出力画像（テストパターン）にはＬＥＤチップ４８単位の濃度むらが発生するからである。
【００７０】
そして、補正データ生成装置７２では、次のステップ１１２で、読取装置９０の測定で得られた濃度データから画像形成装置１０で形成した画像上に生じている濃度むらを算出して、この濃度むらを低減するための補正データ６８Ｂを算出する。例えば、図１０に示した濃度分布を図１１に示す如く略フラットにするような補正データ６８Ｂが算出される。すなわち、この補正データ６８Ｂは、補正データ６８Ａでは補正できない低周波のむらを補正するためのデータである。
【００７１】
続いて、補正データ生成装置７２では、ステップ１１４で、ＥＥＰＲＯＭ６６から光強度分布の高周波成分から求めて記憶しておいた補正データ６８Ａを読み出して、補正データ６８Ａにこの画像濃度から求めた補正データ６８Ｂを乗算または加算するなどして、両者を合成した補正データ６８Ｃを生成する。すなわち、この補正データ６８Ｃは、高周波のむらを補正する補正データ６８Ａと、補正データ６８Ａでは補正できない低周波のむらを補正する補正データ６８Ｂとをマージしたデータである。
【００７２】
そして、最後に、ステップ１１６で、この補正データ６８ＣをＥＥＰＲＯＭ６６に書き戻したら（補正データ６８Ａに上書き）、補正データの設定は終了する。これにより、補正データの設定が終了し、画像形成装置１０は補正データ生成装置７２が取り外されて出荷される。
【００７３】
すなわち画像形成装置１０は、ＥＥＰＲＯＭ６６に補正データ６８Ｃが格納された状態で出荷されるので、出荷後のユーザによる使用時は、画像形成装置１０では、光プリントヘッド１６においてこの補正データ６８Ｃを用いて光量補正を行ないながら、画像を印字する。
【００７４】
このように補正データ６８Ａと補正データ６８Ｂをマージした補正データ６８Ｃにより光量補正を行うことにより、補正データ６８Ａを用いた補正の後、さらに補正データ６８Ｂを用いた補正を行う補正した場合と等しくなる。すなわち、画像形成装置１０では、光プリントヘッド１６の高周波成分の出力むらについては、補正データ６８Ｃに含まれる光プリントヘッド１６の光強度分布に基づいて求めた補正データ６８Ａ成分で補正し、その他の出力むら、すなわち低周波成分の出力むらについては、補正データ６８Ｃに含まれる画像形成装置１０による実際の出力結果の濃度分布に基づいて求めた補正データ６８Ｂ成分で補正することができ、従来よりも濃度むらの少ない高画質の画像を得ることができる。
【００７５】
特に、上記のように、光プリントヘッド１６の光強度分布に基づいて、レンズの配置間隔Ｐ１（図１４参照）に相当するピッチ以下の高周波成分を補正するように補正データ６８Ａを求めたことにより、この補正データ６８Ａにより光量補正を行うことで、発光点（ＬＥＤ）と結像レンズ（プラスチックロッドレンズ）の調整公差を緩和することが可能となる。
【００７６】
なお、光プリントヘッド１６を画像形成装置１０に搭載した後、該画像形成装置１０で形成した画像上に最も大きく現れる濃度むらはＬＥＤチップ４８単位の濃度むらであるため、光プリントヘッド１６の光強度分布から、ＬＥＤチップ４８の配置間隔Ｐ２（図４参照）に相当するピッチ以下の高周波成分を抽出して、この高周波成分から補正データ６８Ａを算出するようにしてもよい。すなわち、補正データ６８Ａでは、ＬＥＤチップ４８の配置間隔Ｐ２以下の高周波の出力むら、補正データ６８Ｂでは、ＬＥＤチップ４８の配置間隔Ｐ２を超える低周波の出力むらを補正するようにしてもよい。これにより、ＬＥＤチップ４８の実装誤差許容値を緩和することができる。
【００７７】
また、補正データ６８Ａで高周波の出力むらを補正するようにしたことにより、上記のように結像レンズにプラスチックロッドレンズを用いた場合でも、濃度むらの少ない画像を得ることができる。
【００７８】
また、補正データ６８Ｂで低周波の出力むらを補正するようにしたことにより、上記のようにＬＥＤチップ４８を千鳥配置しても、ＬＥＤチップ単位の濃度むらを低減でき、濃度むらの少ない画像を得ることができる。言いかえると、副走査方向のずらし量Δｙ（図４参照参照）の濃度むらへの影響を低減することができるので、副走査方向のずらし量Δｙを広げることも可能である。
【００７９】
また、千鳥配置以外であっても、主走査方向に隣合うＬＥＤチップ４８間で副走査方向の位置が異なるように、ＬＥＤチップ４８を主走査方向に配列した配置であれば、同様の効果がある。例えば、図１２（Ａ）に示すように、各々のＬＥＤ４６の配列方向を主走査方向に一致させた上で、副走査方向の位置を所定ピッチずつずらして主走査方向に複数のＬＥＤチップ４８を並べた（段差配置）場合にも、本発明を適用することにより、同様に、濃度むらの少ない画像を得ることができる。
【００８０】
なお、主走査方向に隣り合うＬＥＤチップ４８間で副走査方向位置を互いにずらした配置とすれば、主走査方向に隣り合うチップ間で重複を設けることができるので、ＬＥＤ４６間ピッチが狭くても、ＬＥＤ４６を所定ピッチで主走査方向に配列可能であることは言うまでもない。
【００８１】
また、図１２（Ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ４８の配列を複数列配置し、同時に複数ライン分の画像を感光体ドラム１２に書き込み可能とした場合にも、本発明を適用することにより、同様に、濃度むらの少ない画像を得ることができる。なお、当然ながら、ＬＥＤ４６を所定ピッチで主走査方向に配列することができるのであれば、ＬＥＤチップ４８を１列状に配置してもよい。
【００８２】
なお、本実施の形態では、読取装置９０により用紙上に形成された画像（テストパターン）を読み取って濃度むらを算出したが、本発明はこれに限定されるものではない。画像形成装置１０内に、例えば、図１に点線で示すように、感光体ドラム１２上の潜像電位を測定するセンサ２００を取り付け、このセンサ２００により測定された電位むらが小さくなるように補正データ６８Ｂを算出してもよいし、感光体ドラム１２上のトナー量（トナー像の濃度）を測定するセンサ２０２を取り付け、このセンサ２０２により測定された濃度むらが小さくなるように補正データ６８Ｂを算出してもよい。
【００８３】
また、本実施の形態では、補正データ６８Ａと補正データ６８Ｂを合成した補正データ６８ＣをＥＥＰＲＯＭ６６に記憶しておく場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。補正データ６８Ａと補正データ６８ＢをＥＥＰＲＯＭ６６に記憶しておき、ドライバ６４へ補正データを転送する際に、補正データ６８Ａと補正データ６８Ｂとを合成して補正データ６８Ｃを生成して、ドライバ６４へ転送するようにしてもよい。ただし、この場合は、画像形成装置に補正データ６８Ａと補正データ６８Ｂを合成する手段が必要になり、また、補正データの転送の度に合成処理を行う必要があるため、上記本実施の形態の如く、予め補正データ６８ＣをＥＥＰＲＯＭ６６に記憶しておく方が好ましい。
【００８４】
また、本実施の形態では、工場出荷前に補正データの設定を行う場合を例に説明したが、出荷後にも行われるようにしてもよい。例えば、装置設置後の感光体ドラム１２を交換した時に、テストパターンを出力して、交換後の濃度むらを補正するための補正データ６８Ｂを算出し、補正データ６８Ｃを更新するようにしてもよい。
【００８５】
この場合、交換前の補正データ６８Ｃと補正データ６８Ｂを合成して、新たな補正データ６８Ｃを生成してＥＥＰＲＯＭ６６に書き込んでもよいが、より好ましくは、ＥＥＰＲＯＭ６６に、工場出荷前に算出された補正データ６８Ａを上書きせずに残しておき、この補正データ６８Ａと交換後に算出した補正データ６８Ｂとを合成して、新たな補正データ６８Ｃを生成して、ＥＥＰＲＯＭ６６に書き込むようにするとよい。これは、交換前の補正データ６８Ｃには、光プリントヘッド１６に対する測定装置７０での光強度の測定位置と、画像形成装置での交換前の感光体ドラム１２の位置とのずれによる成分が含まれているためである。
【００８６】
また、出力結果からの補正は、工場出荷する画像形成装置で行う必要はなく、基準の補正データ算出用の画像形成装置に光プリントヘッドを搭載して、補正データを算出する、すなわち補正データ算出用の画像形成装置に光プリントヘッドのみを載せ変えて補正データを算出するようにしてもよい。
【００８７】
また、上記では、結像素子として、プラスチックレンズを用いた場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガラス製の屈折率分布レンズ（セルフォックレンズ）を用いてもよい。また、光プリントヘッドの結像素子レンズアレイとして使用されているセルフォックレンズアレイは２列のものが一般的であるが、小型化のために１列の結像素子レンズアレイを使用したり、高速対応のため３列の結像素子レンズアレイを使用した場合にも本発明は適用可能である。
【００８８】
【発明の効果】
上記に示したように、本発明は、濃度むらの低減し、高画質の画像を形成することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の概略構成図である。
【図２】光プリントヘッドの断面構成図である。
【図３】光プリントヘッドの電気系の構成を示す図である。
【図４】本実施の形態に係わるＬＥＤチップの配置（千鳥配置）を示す図である。
【図５】補正データの設定に係わる部分及び補正データ生成装置の構成を示すブロック図である。
【図６】測定装置の構成を示すグロック図である。
【図７】補正データの設定手順を示すフローチャートである。
【図８】測定装置で測定された光プリントヘッドの光強度分布の一例を示すグラフである。
【図９】図８の光強度分布に基づいて求めた補正データにより補正後の光強度分布の一例を示すグラフである。
【図１０】補正データ生成装置で測定された画像形成装置からの出力画像の濃度分布の一例を示すグラフである。
【図１１】図１０の濃度分布に基づいて求めた補正データにより補正後の濃度分布の一例を示すグラフである。
【図１２】（Ａ）、（Ｂ）は、ＬＥＤチップのその他の配置例を示す図である。
【図１３】従来の光プリントヘッドのプロファイルを測定する測定装置を示す図である。
【図１４】（Ａ）はＬＥＤチップの実装高さがずれた場合に焦点位置がずれることを説明するための図であり、（Ｂ）はこの場合の光ビーム径（ビーム照射面積）、（Ｃ）はこの場合の光強度分布を示す図である。
【図１５】（Ａ）は従来技術による光量補正後の光強度分布、（Ｂ）は光プリントヘッドを画像形成装置に取り付けたときに位置ずれが発生した場合の光強度分布、（Ｃ）は光プリントヘッドを画像形成装置に取り付けたときに位置ずれが発生した場合に出力画像に生じる濃度むらを示す図である。
【図１６】従来の出力画像濃度を読み取るための読取装置の概要図である。
【図１７】（Ａ）は発光素子と記録素子とが１対１対応の場合、（Ｂ）は、発光素子と記録素子とが１対１に対応しない場合の従来技術による光量補正前後の濃度比を表すグラフである。
【符号の説明】
１０　画像形成装置
１２　感光体ドラム
１６　光プリントヘッド
２８　用紙
４０　ＬＥＤアレイ
４４　結像素子レンズアレイ
４６　ＬＥＤ（発光素子）
４８　ＬＥＤチップ
６８補正データ
６８Ａ　　　　　　補正データ
６８Ｂ　　　　　　補正データ
６８Ｃ　　　　　　補正データ
７０　測定装置
７２　補正データ生成装置
９０　読取装置
９２　濃度むら演算回路
９４　補正データ演算回路
９６　データ生成回路

Claims (7)

1. 所定方向に発光素子が所定ピッチで配置されるように、複数の発光チップが配列された発光素子アレイ、及び前記発光素子から出力される光を感光体上に結像するための複数の結像レンズが配列されたレンズアレイを備えた光プリントヘッドと、前記光プリントヘッドの出力光量を補正する補正手段とを備え、前記補正手段により前記出力光量を補正しながら前記光プリントヘッドにより前記感光体を露光して画像を形成する画像形成装置において、
   前記補正手段が、前記光プリントヘッドの出力特性を測定して、該測定結果に基づいて前記光プリントヘッドの出力むらを低減するように予め求められた第１の補正データと、前記補正手段により前記第１の補正データに基づいて出力光量を補正して形成した画像の出力結果を測定し、該測定結果に基づいて前記画像の濃度むらを低減するように予め求められた第２の補正データとの両者に基づいて、前記出力光量を補正する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１の補正データは、前記発光チップの前記所定方向の配列ピッチに相当する成分よりも高周波の出力むらを低減するように求められた、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１の補正データは、前記結像レンズのレンズ径に相当する成分よりも高周波の出力むらを低減するように求められた、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記発光チップが、前記所定方向に直交する方向の位置を交互にずらして前記所定方向に複数配列されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記発光チップが、前記所定方向に直交する方向の位置が所定ピッチずつずらして前記所定方向に複数配列されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記結像レンズが、プラスチックロッドレンズである、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の補正データと前記第２の補正データを合成して生成された第３の補正データが記憶された記憶手段を更に有し、
   前記補正手段は、前記記憶手段に記憶されている第３の補正データに基づいて前記出力光量を補正する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の画像形成装置。

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