JP2005081696A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤプリントヘッド内の各ＬＥＤ素子の波長分布や、感光体の製造ロット間、或いは個々の感光体内の場所による感度にばらつきがあっても、ＬＥＤ素子の発光レベルを適切に補正でき、良好な画像を形成する画像形成装置を提供する。
【解決手段】特性データ記憶部３５は、ＬＥＤアレイ３１を構成する個々のＬＥＤ素子の光強度データを記憶するＬＥＤ光強度データ記憶部３６及び感光体の分光感度データを記憶する感光体分光感度データ記憶部３７から成る。補正データ演算部３９は、特性データ記憶部３５に記憶された特性データを読み出し、駆動電流補正データＰを算出する。画像データ補正演算部４４は、補正データ演算部３９により出力された駆動電流補正データＰを用いて、画像信号処理部４２により出力された画像データの補正を行い、補正が行われた画像データは、ＬＥＤプリントヘッド７へと出力される。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタやファクシミリ、複写機などの露光手段としてＬＥＤプリントヘッドを用いた画像形成装置に関する。

近年、装置の小型化・簡易化等を図るべく、光書き込み手段としてＬＥＤアレイを用いた電子写真方式の画像形成装置が注目されている。この電子写真方式の画像形成装置において、感光体の露光に用いられるＬＥＤプリントヘッドは、複数のＬＥＤ素子を一列に並べて形成されたＬＥＤアレイを有しており、画像データに基づいて各ＬＥＤ素子を個々に選択的に発光させるようになっている。

しかし、このＬＥＤアレイを形成する複数のＬＥＤ素子に関しては、従来周知の半導体製造技術によって作成されており、その発光特性が全て均一になる様に製造することは不可能であるため、全てのＬＥＤ素子に対して同じ大きさの電流を印加しても、各ＬＥＤ素子毎に光量が異なってしまい、各ＬＥＤ素子毎に光量のバラツキが生じてしまう。そのため、画像濃度にムラが生じてしまうことになる。

そこで、上記光量のバラツキを抑えるとともに、各ＬＥＤ素子の光量を均一にさせる様に補正されたＬＥＤプリントヘッドが提案されており、特許文献１には、ＬＥＤプリントヘッドの発光出力を均一化するとともに、印字品質を高くすることを目的として、レーザ光によるトリミングを行い、抵抗値を調整することによって各ＬＥＤ素子に供給する電流を制御し、光量を一定にするものが提案されている。また、特許文献２には、光量のバラツキのあるＬＥＤプリントヘッドを製品に組み込む際、又は、交換する際の調整作業を不要とすることを目的として、各ＬＥＤ素子の発光量を一定にするような補正データを予め求めておき、ＬＥＤプリントヘッド内に当該補正データを格納したＲＯＭを備え、印画時にその補正データを用いて各ＬＥＤ素子を点灯するものが提案されている。

しかし、ＬＥＤプリントヘッドに用いられるＬＥＤ素子は全てが同一の波長分布を示すことはなく、ほとんどの場合ピーク波長や波長分布にばらつきを持っている。よって、上記方法によりＬＥＤ素子の発光光量を同一にしたとしても、光量検出装置の分光感度と感光体の分光感度が異なるため、ＬＥＤ素子間で波長分布にばらつきがあれば感光体の露光後電位は一定にはならず、やはり出力画像に縦筋などの画像ムラが生じてしまう。そこで、光量検出装置の分光感度と感光体の分光感度を合致させる方法が提案されており、特許文献３には、光量検出装置の分光感度が感光体の分光感度に合致するような着色フィルターを通して各ＬＥＤ素子のエネルギー測定を行い、露光レベルを一定にする方法が開示されている。
特開平５−４３７６号公報 特開平５−５０６５３号公報 特許第２９３８９５６号

しかしながら、光量検出装置の分光感度を感光体の分光感度に完全に合致させるようなフィルターを入手することは極めて困難であるため、特許文献３の方法を用いても露光レベルの補正は完全とはいえず、画像ムラの発生を全面的に解決するものではない。特に感光体にアモルファスシリコンなどを用いた場合は、感光体分光感度の変化が比較的大きいため、ＬＥＤプリントヘッド内のＬＥＤ素子に僅かな波長差があっても画質に大きく影響する。

図１６にアモルファスシリコン及びＯＰＣ感光体の感度分布を示す。図１６においては、レーザ波長を横軸に、各波長における感光体の感度を縦軸にとり、波長を５００ｎｍから８００ｎｍまで変化させたときのアモルファスシリコン及びＯＰＣ感光体の感度変化を表している。ここでは、感光体の感度は表面電位を５００Ｖから２５０Ｖにするのに必要なエネルギーの逆数で表すものとする。図から明らかなように、ＯＰＣ感光体では６００ｎｍより高波長側においては感度は約６００（Ｖ・ｃｍ^２／μＪ）でほぼ一定しているのに
対し、アモルファスシリコン感光体では波長６９０ｎｍで約１５００（Ｖ・ｃｍ^２／μＪ）
の感度ピークが認められ、それより低波長側及び高波長側においては感度が低下しており、特に高波長側での感度低下が著しい。従って、アモルファスシリコン感光体ではＬＥＤプリントヘッド内のＬＥＤ素子の発光光量が同一であっても、その波長分布が異なる場合は露光後電位にばらつきが生じ、画質が劣化してしまうこととなる。

また、フルカラー画像などの出力においては感光体の僅かな感度ばらつきが画像の劣化に大きく影響する。感光体ドラムの場合においては、製造上の問題からロット間或いはロット内においても感度ばらつきを完全に押さえ込むことは困難とされている。それに加えて多くの場合、感光体の軸方向又は周方向についても感度ばらつきがあり、これについても画質劣化の要因となる。従って、各ＬＥＤ素子の光量測定時に補正データを作成したとしても、上記理由によりＬＥＤプリントヘッドが画像形成装置に搭載される際、どのような分光感度特性を持った感光体と組み合わされるかによって画質の良否が決定されてしまう。

本発明は、上記問題点に鑑み、ＬＥＤプリントヘッド内の各ＬＥＤ素子の波長分布に差のある場合でも、感光体の分光感度によらずＬＥＤ素子の発光レベルを適切に補正できる画像形成装置を提供することを目的とする。また本発明は、感光体の製造ロット間、或いは個々の感光体内の場所による感度ばらつきがあっても画像ムラを生じることなく良好な画像を形成する画像形成装置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は、画像データに応じて点灯制御される複数のＬＥＤ素子から構成されるＬＥＤアレイを用いて感光体表面を露光し、静電潜像を形成する画像形成装置において、前記複数のＬＥＤ素子の各々に関する光強度データ及び前記感光体の分光感度データから成る特性データを記憶する特性データ記憶手段と、前記特性データ記憶手段から前記特性データを読み出すとともに、前記特性データに基づいて前記複数のＬＥＤ素子の各々に対する光量補正データを算出する補正データ演算手段が設けられていることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記特性データ記憶手段は、前記ＬＥＤ素子の発光波長分布領域における所定間隔毎の波長λに対する光強度Ｐ（λ）と、該波長における個々の感光体の分光感度Ｄ（λ）とを記憶しており、前記補正データ演算手段は、各波長における前記光強度Ｐ（λ）及び分光感度Ｄ（λ）を次式（１）
Ｅ＝ΣＰ（λ）・Ｄ（λ）・・・（１）
を用いて積算し、全波長域にわたって合算したエネルギーＥが全てのＬＥＤ素子において一定となるように光量補正データを作成することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記分光感度Ｄ（λ）は、前記感光体の軸方向における複数の位置で測定されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記補正データ演算手段は、ｎ番目の前記ＬＥＤ素子の発光波長分布領域における所定間隔毎の波長λに対する光強度Ｐｎ（λ）及び前記感光体の軸方向に区分された複数の領域のうちｎ番目の前記ＬＥＤ素子の位置に対応する領域の分光感度Ｄｋ（λ）を用いて次式（２）
Ｅｎ＝ΣＰｎ（λ）・Ｄｋ（λ）・・・（２）
により積算される各ＬＥＤ素子についての全波長域にわたって合算したエネルギーＥｎが、全てのＬＥＤ素子において一定となるように光量補正データを作成することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記分光感度Ｄ（λ）は、前記感光体の周方向における複数の位置で測定されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記補正データ演算手段は、前記光強度Ｐ（λ）及び前記感光体の周方向に区分された複数の領域の分光感度Ｄ（λ）を積算し、全波長域にわたって合算したエネルギーＥが全てのＬＥＤ素子において一定となるように光量補正データを作成し、前記光量補正データに基づいて各ＬＥＤ素子の発光光量を前記感光体の回転と同期して制御することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記補正データ演算手段は、感光体の領域毎に段階的に算出された各分光感度データ間について、前後のデータの補間によりデータを算出することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、光強度を測定する光強度検出装置の分光感度をＭ（λ）とし、前記光強度検出装置を使用して測定した前記ＬＥＤ素子の光強度の実測値をＬ（λ）とするとき、次式（３）
Ｐ（λ）＝Ｌ（λ）／Ｍ（λ）・・・（３）
を満たすことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記光量補正データは、駆動電流制御データ又は発光時間制御データであることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記感光体はアモルファスシリコンから成ることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、ＬＥＤアレイを構成する複数のＬＥＤ素子間における表示濃度の濃淡差を精度良く解消することができ、画像の濃度ムラを抑えることができる。又、画像上の縦スジの発生を効率よく低減させることができる。

また、本発明の第２の構成によれば、ＬＥＤプリントヘッド内の各ＬＥＤ素子間に波長ピークや波長分布の差がある場合でも、感光体の分光感度によらずＬＥＤ素子の発光レベルを適切に補正することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、感光体分光感度Ｄ（λ）が感光体の軸方向における複数の位置で測定されることにより、感光体の軸方向の感度ばらつきを考慮した光量補正データの作成が可能となる。

また、本発明の第４の構成によれば、前記感光体の軸方向の領域毎に段階的にＤｋ（λ）を算出し、前記ＬＥＤ素子の位置に対応した感光体の軸方向のＤｋ（λ）を用いて算出される各ＬＥＤ素子についてのエネルギーＥｎが、全てのＬＥＤ素子において一定となるように光量補正データを作成して各ＬＥＤ素子の発光光量を制御することにより、感光体の軸方向の感度ばらつきによらず画像ムラを一層効果的に抑えることが可能となる。

また、本発明の第５の構成によれば、前記感光体分光感度Ｄ（λ）は、感光体の周方向における複数の位置で測定されることにより、感光体の周方向の感度ばらつきを考慮した光量補正データの作成が可能となる。

また、本発明の第６の構成によれば、前記感光体の周方向の領域毎に段階的にＤ（λ）を算出し、露光位置におけるＤ（λ）を用いて各ＬＥＤ素子の発光光量を感光体の回転と同期して制御することにより、感光体の周方向の感度ばらつきによらず画像ムラを一層効果的に抑えることが可能となる。

また、本発明の第７の構成によれば、前記演算手段は、感光体の領域毎に段階的に算出された各分光感度データ間について、前後のデータの補間によりデータを算出することにより、感光体の感度ばらつきをより厳密に把握した光量補正データを作成することができる。

また、本発明の第８の構成によれば、ＬＥＤ素子の光強度の測定に用いる光強度検出装置の分光感度によらず、各ＬＥＤ素子の相対光強度Ｐ（λ）を正確に求めることができる。

また、本発明の第９の構成によれば、駆動電流制御データ又は発光時間制御データのいずれを用いてもＬＥＤ素子の発光光量を制御することができる。

また、本発明の第１０の構成によれば、前記感光体はアモルファスシリコンから成ることとしたので、感光体の寿命が長くなり、画像形成装置の低ランニングコスト化に貢献する。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。図１に示された画像形成装置において、１は画像形成装置の一例としてのカラープリンタ、２は筐体、３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍは各々ブラック、イエロー、シアン、マゼンダ用の画像形成部で、１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍは、前記各色のトナーホッパーである。又、１２は用紙１４を収納する給紙カセット、１３は給紙ガイド、１１aと１１ｂは搬送ベルト駆動ローラ、８は搬送ベルト、９は転写ローラ、１７は定着部、１５は排紙ガイド、１６は排紙部である。又、各色の画像形成部３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍは、各々、現像器４、感光体５、主帯電器６、ＬＥＤプリントヘッド７、クリーニング部２０等から構成されている。

カラープリンタ１において、主帯電器６によって帯電された感光体５上には、ＬＥＤプリントヘッド７によって静電潜像が形成され、現像器４により現像されて可視画像が形成される。この様なプロセスが、上記ブラック、イエロー、シアン、マゼンダの各色毎に行われる。給紙カセット１２から送出された用紙１４は、給紙ガイド１３により案内されて、反時計方向に回転している搬送ベルト８の上面に吸着されて、各色の画像形成部３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍの真下を通過するときに、転写ローラ９によって各色の画像が用紙１４に順次転写される。この様に、用紙１４上でフルカラー画像を形成した４色のトナーは、用紙１４が定着部１７を通過する際に定着される。その後、用紙１４は排紙ガイド１５により、排紙部１６に排出案内される。

次に、図２を参照して、上述のカラープリンタ１に設けられているＬＥＤプリントヘッド７について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤアレイプリントヘッドの概略構成を示す模式図である。図２において、ＬＥＤプリントヘッド７は、配線を有する基板３０上に一列に配置され、画像データに応じて点灯制御される複数のＬＥＤから構成されるＬＥＤアレイ３１と、当該ＬＥＤアレイ３１の上方に配されて正立等倍の像を結像するレンズアレイ３２と、ＬＥＤアレイ３１を構成する複数のＬＥＤ素子を駆動する駆動回路３３とから構成されている。ここで、上述の基板３０とレンズアレイ３２等は、図示しない保持部材により保持されている。又、ＬＥＤプリントヘッド７を駆動制御するＬＥＤアレイ制御部３４が外部に設けられている。

図３は、ＬＥＤプリントヘッド７を画像形成装置に組み込んだ場合の模式図である。図３において、５はドラム形状を有する感光体であり、レンズアレイ３２がＬＥＤ発光素子の発光を受光して屈折透過させ、ドラム面上に結像する様子を波線で示している。

以上に説明した様に、図１のカラープリンタ１に外部のＰＣ（図示せず）等から送信されてくる画像信号に対応して各ＬＥＤ素子が駆動され、当該各ＬＥＤ素子による発光がレンズアレイ３２を介して、感光体５の面上にドットとして結像される。尚、本実施形態の画像形成装置は、感光体５上の露光エネルギー（又は、ＬＥＤ素子発光エネルギー）が大きい画素ほど高濃度となるように形成されており、この露光エネルギー（又は、ＬＥＤ素子発光エネルギー）は、ＬＥＤ素子の発光強度（＝駆動電流）×発光時間（＝駆動電流供給時間）により表される。

次に、図４、及び図５を参照して、ＬＥＤアレイ制御部の動作、及びＬＥＤプリントヘッドの駆動回路の動作について説明する。図４は本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤアレイ制御部の構成を示すブロック図であり、図５は本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤプリントヘッドの駆動回路の構成を示すブロック図である。

ＬＥＤアレイ制御部３４は、ＬＥＤプリントヘッド７を駆動制御するものであり、特性データ記憶部３５、演算係数記憶部３８、補正データ演算部３９、画像信号処理部４２、制御信号生成部４３、画像データ補正演算部４４により構成されている。

画像信号処理部４２は、外部装置、例えば、フレームメモリやスキャナ等からＬＥＤアレイ制御部３４に送られてきた画像信号４１に対し、階調処理等の画像処理を適宜行い、画像信号４１を画像データに変換する手段である。この画像データは、上記ブラック、イエロー、シアン、マゼンダの各色毎に分離された画素濃度を示すためのデータであり、ＬＥＤ素子の発光強度（駆動電流）と発光時間（駆動電流供給時間）を示すｍビットディジタルデータである。画像信号処理部４２により処理された画像データは、画像データ補正演算部４４に出力される。

特性データ記憶部３５は、ＬＥＤアレイ３１を構成する複数のＬＥＤ素子の各々に関し、予め測定された光強度データ、及び画像形成装置に用いられる感光体の分光感度データを記憶するための手段であり、例えば、図４に示す様に、各ＬＥＤ素子に関する光強度データを記憶するＬＥＤ光強度データ記憶部３６、個々の感光体の分光感度データを記憶する感光体分光感度データ記憶部３７により構成されている。図１５に示すように、感光体の分光感度データは感光体の種類によって異なるため、感光体の種類に応じた固定値を記憶させることも可能であるが、個々の感光体について実測された分光感度を記憶することにより、感光体の製造上の感度ばらつきによらずＬＥＤアレイ３１の適切な制御が可能となるためより好ましい。尚、この特性データ記憶部３５は、例えば、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）により構成されているが、個々のＬＥＤ素子の特性変化に対応させるために、書き換え可能なＰＲＯＭ（例えば、データの消去を紫外線で行うＥＰＲＯＭや、データの消去を電気的に行うＥＥＰＲＯＭ）を用いる構成としても良い。

当該特性データ記憶部３５には、補正データ演算部３９が接続されている。この補正データ演算部３９は、前述の特性データ記憶部３５に設けられたＬＥＤ光強度データ記憶部３６、感光体分光感度データ記憶部３７に記憶された各特性データを読み出し、所定の演算式に従って、ＬＥＤアレイ３１を構成する複数のＬＥＤ素子の各々に対する駆動電流補正データＰを特性データに基づいて算出するためのものである。演算係数記憶部３８は、ＬＥＤプリントヘッド７に供給する駆動電流とＬＥＤ素子の発光光量の関係を記憶しており、駆動電流補正データＰの算出に必要な演算係数を補正データ演算部３９に出力する。補正データ演算部３９により算出された駆動電流補正データＰは、画像データ補正演算部４４に出力される。

この駆動電流補正データＰは、後述のごとく、ＬＥＤアレイ３１を構成する個々のＬＥＤ素子の駆動電流を変化させることにより、個々のＬＥＤ素子の露光強度を変化させる際に使用されるデータであり、例えば、ドット１（ＬＥＤ素子のＮｏ.１）の駆動電流を補正する場合には、駆動電流補正データＰ₁が用いられ、ドットｎ（ＬＥＤ素子のＮｏ.ｎ）の駆動電流を補正する場合には、駆動電流補正データＰ_nが使用される。

画像データ補正演算部４４は、補正データ演算部３９により出力された駆動電流補正データＰを用いて、画像信号処理部４２により出力された画像データの補正を行うものである。即ち、画像データ補正演算部４４は、補正データ演算部３９により出力された駆動電流補正データＰに従い、画像信号処理部４２により出力された画像データのうち、ＬＥＤアレイ３１を構成する個々のＬＥＤ素子に関する駆動電流を示すｍビットディジタルデータの補正を行う。当該補正が行われた画像データは、図４に示す様に、ＬＥＤプリントヘッド７へと出力される。

ＬＥＤプリントヘッド７の駆動回路３３は、図５に示す様に、クロック信号ＣＬＫをカウントするＣＬＫカウンタ５０と、ストローブクロック信号ＳＣＬＫをカウントするＳＣＬＫカウンタ５１と、画素濃度を示す補正後の画像データを一時的に格納する格納部５２と、出力時間制御信号ＳＴＲＯＢＥのロジックに応じて開閉するゲート部５３と、ＬＥＤアレイ３１の駆動電流を生成する定電流生成部５４とを有している。

上記構成から成るＬＥＤプリントヘッド７の駆動回路３３は、制御信号生成部４３から入力される水平同期信号ＨＳＹＮＣの立ち下がりにより初期化され、同じく制御信号生成部４３から入力されるクロック信号ＣＬＫと、クロック信号ＣＬＫに同期して入力される補正後の画像データの受け取りを開始する。

格納部５２は、シフトレジスタとラッチ回路を有しており、入力される補正後の画像データを変換するために、ＬＥＤアレイ３１の発光に必要なデータの一時的な格納を行う。ここで、ＬＥＤプリントヘッドを構成する各ＬＥＤ素子の駆動方法には、一度に全ＬＥＤ素子の点消灯制御を行うスタティック駆動方式と、ＬＥＤを複数ブロックに分けてブロック毎に点消灯制御を行うダイナミック駆動方式とがあるが、スタティック駆動方式を採用する場合は全ＬＥＤ素子分、ダイナミック駆動方式を採用する場合は１ブロック分のデータの一時的な格納を行う。

ＣＬＫカウンタ５０は、クロック信号ＣＬＫのカウント数に基づいて、格納部５２における画像データの一時格納が完了したか否かを判断し、完了したと判断した時点で発光準備が整ったことを示す発光タイミング制御信号ＳＴＲＥＱを制御信号生成部４３に出力する。

発光タイミング制御信号ＳＴＲＥＱを受け取った制御信号生成部４３によって、出力時間制御信号ＳＴＲＯＢＥがアクティブレベル（ローレベル）とされ、ストローブクロック信号ＳＣＬＫが入力され始めるとＳＣＬＫカウンタ５１はストローブクロック信号ＳＣＬＫのカウントを開始し、ゲート部５３が開放される。従って、ＬＥＤアレイ３１を構成する各ＬＥＤ素子には、格納部５２に格納された駆動電流補正データＰに基づく駆動電流が、格納部５２に格納された画像データに基づく発光時間だけ流され、感光体ドラム５の露光が行われる。

図６は、ＬＥＤ素子の点灯制御の手順を示すフローチャートである。この制御手順では、まず、総ライン数Ｎのうち、１ライン目を対象とさせるためにｎ＝１に設定する（ステップＳ１）。次に、特性データ記憶部３５から各ＬＥＤ素子及び感光体の特性データを読み出し（ステップＳ２）、駆動電流補正データ演算部３９において、各ＬＥＤ素子に対する駆動電流補正データＰの演算を行う（ステップＳ３）。次に、算出された駆動電流補正データＰを画像データ補正演算部４４に出力し（ステップＳ４）、画像データ補正演算部４４において画像データの補正を行う（ステップＳ５）。次に、補正された画像データをＬＥＤプリントヘッド７に出力し（ステップ６）、各ＬＥＤ素子を補正された画像データに従って点灯する（ステップＳ７）。更に、次のラインｎを対象とさせるために、ｎを＋１だけインクリメントし（ステップＳ８）、当該ｎが、印字する総ライン数Ｎを越えていないかをチェックし（ステップＳ９）、越えていなければ、ラインｎについて上記処理を同様に繰り返す（ステップＳ２〜Ｓ９）。

尚、上述の実施形態では、駆動電流補正データＰが補正データ演算部３９により算出された後、直接、画像データ補正演算部４４に出力される構成としたが、図７に示す様に、補正データ演算部３９において算出された駆動電流補正データＰを記憶する補正データ記憶部４０を別途設け、当該補正データ記憶部４０を補正データ演算部３９、及び画像データ補正演算部４４に接続する構成としても良い。

この場合、補正データ記憶部４０は、補正データ演算部３９から駆動電流補正データＰを読み出すとともに、当該駆動電流補正データＰを記憶し、画像データ補正演算部４４へ当該駆動電流補正データＰを出力する。尚、個々のＬＥＤ素子の特性変化に基づく駆動電流補正データＰの変更に対応させるために、この補正データ記憶部４０には、例えば、書き換え可能なＰＲＯＭ（例えば、データの消去を紫外線で行うＥＰＲＯＭや、データの消去を電気的に行うＥＥＰＲＯＭ）等が用いられる。

この様な構成にすることにより、駆動電流補正データＰの演算に長時間かかる場合であっても、予め演算した駆動電流補正データＰが補正データ記憶部４０に記憶されているため、画像データ補正演算部４４において速やかに駆動電流補正データＰ読み出すことができ、その結果、画像データ補正演算部４４による画像データの補正をより高速に行うことが可能になる。

次に、本実施形態におけるＬＥＤ素子の光量補正方法について説明する。図４において、ＬＥＤ光強度データ記憶部３６には、予め光強度検出装置によって測定された各ＬＥＤ素子の光強度Ｐ（λ）のデータが格納されている。この光強度Ｐ（λ）は、実際に画像形成装置に搭載されるＬＥＤプリントヘッド７内の全てのＬＥＤ素子について数ｎｍの波長間隔で測定される。一方、画像形成装置に用いられる個々の感光体についても予め数ｎｍの波長間隔での分光感度Ｄ（λ）が測定され、感光体分光感度データ記憶部３７に格納されている。

補正データ演算部３９は、特性データ記憶部３５のＬＥＤ光強度データ記憶部３６及び感光体分光感度データ記憶部３７から光強度Ｐ（λ）及び分光感度Ｄ（λ）を読み出して、Ｅ＝ΣＰ（λ）・Ｄ（λ）の式に従い全波長域にわたり光強度Ｐ（λ）及び分光感度Ｄ（λ）を積算し、各ＬＥＤ素子毎に感光体の吸収エネルギーＥを算出する。演算係数記憶部３８は、ＬＥＤプリントヘッド７に供給する駆動電流とＬＥＤ素子の発光光量の関係を記憶しており、演算係数記憶部３８から出力される演算係数を用いて、全てのＬＥＤ素子において感光体の吸収エネルギーＥが同じレベルとなるように各ＬＥＤ素子の駆動電流補正データＰを決定する。駆動電流補正データＰは画像データ補正演算部４４に送信され、画像データ補正演算部４４に画像信号処理部４２から画像信号が送信されると、各ＬＥＤ素子の発光光量が一定となるように補正されてＬＥＤプリントヘッド７に送出され、濃度ムラのない静電潜像を図示しない感光体上に形成する。

なお、本実施形態においては駆動電流補正データＰを用いて駆動電流を補正することにより各ＬＥＤ素子の発光光量が一定となるようにしたが、各ＬＥＤ素子の発光時間を補正することによりＬＥＤ素子の発光光量を制御することも可能である。即ち、補正データ演算部において、駆動電流補正データＰに代えて発光時間補正データＱを算出し、画像データ補正演算部４４に送信することにより、各ＬＥＤ素子の発光光量が一定となるように発光時間を補正する。この場合、演算係数記憶部３８にはＬＥＤ素子の発光時間とＬＥＤ素子の発光光量の関係を記憶しておけばよい。

図１の画像形成装置における各ＬＥＤ素子の発光光量の補正を第１の実施例により具体的に説明する。受光体の分光感度分布Ｍ（λ）が図８に示すような光強度検出装置を使用してＬＥＤプリントヘッド内のＬＥＤ素子Ａの光強度の実測値Ｌ（λ）を測定し、光強度Ｐ（λ）及び感光体吸収エネルギーＥ（λ）を算出した例を表１及び図９、図１０、図１１に、ＬＥＤ素子Ｂについても同様に表２及び図９、図１０、図１１に示す。

表１、２及び図１０から明らかなように、ＬＥＤ発光素子による光強度Ｐ（λ）は、Ｐ（λ）＝Ｌ（λ）／Ｍ（λ）の関係によってＬＥＤ素子Ａ及びＢの光強度の実測値Ｌ（λ）を、測定に使用した光強度検出装置の受光体の分光感度分布Ｍ（λ）を用いて補正して求められるため、ＬＥＤ素子Ａ及びＢの光強度の総和Ｐ（＝ΣＰ（λ））はほぼ同じ値を示す。しかし、表１、表２及び図１１に示すように、実際に感光体に吸収される各波長毎のエネルギーＥ（λ）は図１５に示すアモルファスシリコン感光体の感度分布Ｄ（λ）からＥ（λ）＝Ｐ（λ）・Ｄ（λ）で表される。このとき、ＬＥＤ素子Ａ及びＢの全波長域における感光体吸収エネルギーＥ（＝ΣＥ（λ）＝ΣＰ（λ）・Ｄ（λ））は、Ｅ_A＞Ｅ_Bとなり、露光後電位がばらつく要因となる。

そこで、図４のＬＥＤ光強度データ記憶部３６及び感光体分光感度データ記憶部３７に格納されているＬＥＤ光強度データと感光体分光感度データの両方を用いて光量補正データを作成する。具体的には、補正データ演算部３９において各ＬＥＤ素子毎に感光体吸収エネルギーＥを算出し、さらに演算係数記憶部３８に記憶されている駆動電流と発光強度の関係を用いて各ＬＥＤ素子の駆動電流補正データＰを決定し、全てのＬＥＤ素子における感光体吸収エネルギーＥが同じレベルになるようにＬＥＤ素子の駆動電流を補正する。各ＬＥＤ素子の感光体吸収エネルギー、駆動電流補正量及び補正後の電流値を表３に示す。

表３において、ｎはドットナンバーであり、この例では感光体の軸方向の０００１から７１６８までのドットにより画像が形成される。各ドットは感光体の軸方向に配列された対応するＬＥＤ素子により形成されるため、ドットナンバーは各ＬＥＤ素子を特定する。Ｅｎは、各ＬＥＤ素子を５ｍＡの駆動電流で駆動させたときの感光体吸収エネルギーである。いま、各ＬＥＤ素子のＥｎは、ＬＥＤ素子の光強度Ｐ（λ）や感光体の分光感度Ｄ（λ）の差によってばらつきが認められる。そこで、Ｅｎの目標値を５８００として、各ＬＥＤ素子のＥｎが目標値となるように駆動電流を補正する。具体的には、実際に算出された各ＬＥＤ素子のＥｎの目標値に対する比率を求め、その比率に応じた駆動電流を各ＬＥＤ素子に供給する。

例えば、０００１のドットを形成するＬＥＤ素子では、５ｍＡの駆動電流で駆動させた場合のＥｎは５８６２であるから、５８００／５８６２≒９８．９３（％）となり、Ｅｎを目標値５８００にするには駆動電流を１．０７％小さくすればよい。即ち、５ｍＡ×（１−０．１０７）＝４．９５ｍＡの駆動電流を供給すればＥｎは目標値である５８００となる。同様にして他のＬＥＤ素子についても駆動電流の補正を行い、全てのＬＥＤ素子においてＥｎが目標値となるようにする。これにより、感光体の露光後電位のムラを抑制し、均質な画像を形成することが可能となる。

このように、ＬＥＤプリントヘッドの各ＬＥＤ素子について発光光量の補正データを作成する際に、対象となる個々の感光体が決定されれば、波長λに対して光強度検出装置受光体の分光感度Ｍ（λ）及び感光体の分光感度Ｄ（λ）は一義的に決まり、各ＬＥＤ素子毎に測定されるＬ（λ）から感光体吸収エネルギーＥｎが算出され、各ＬＥＤ素子の補正データを決定することができる。なお、Ｅｎの目標値は各ＬＥＤ素子のＥｎの平均値としてもよい。また、補正データとしては、駆動電流補正データに代えて発光時間補正データを用い、各ＬＥＤ素子の発光時間を変調させてＥｎが目標値となるようにすることもできる。

次に第２の実施例について表４、表５、表６及び図１２、図１３を参照して説明する。本実施例においては、図１２に示すように感光体を軸方向に複数の領域に区分し、各領域毎に感光体の分光感度Ｄｋ（λ）を測定している。表４に示すように感光体の前部（Ｆｒｏｎｔ）、中央部（Ｃｅｎｔｅｒ）及び後部（Ｒｅａｒ）の各位置で分光感度Ｄ１（λ）、Ｄ３（λ）及びＤ５（λ）が若干異なる場合、これらのデータを測定位置情報と共に感光体分光感度データ記憶部３７に格納している。また、画像形成装置内の補正データ演算部３９において、実測されていない感光体の前部と中央部の間（Ｆ−Ｃ）、及び中央部と後部の間（Ｃ−Ｒ）の分光感度データＤ２（λ）及びＤ４（λ）を補間によって算出する。このようにして求められた各領域の分光感度データＤ１（λ）〜Ｄ５（λ）を表５に示す。なお、各ＬＥＤ素子の光強度Ｐ（λ）は第１の実施例と同様にｎ番目のＬＥＤ素子の光強度をＰｎ（λ）としてＬＥＤ光強度データ記憶部３６に格納されている。

ＬＥＤプリントヘッド７に配列された各ＬＥＤ素子に対応する光強度Ｐｎ（λ）と各領域の感光体の分光感度Ｄｋ（λ）の関係は表６に示す通りである。例えば、０００１番目〜１４０８番目までのＬＥＤ素子は、それぞれＰ₀₀₀₁（λ）〜Ｐ₁₄₀₈（λ）の光強度で分光感度がＤ₁（λ）である感光体の前部（Ｆｒｏｎｔ）を露光する。この関係を用いて感光体の吸収エネルギーＥｎを、Ｅｎ＝ΣＰｎ（λ）・Ｄｋ（λ）の式を用いて算出する。そして、第１の実施例と同様にＥｎの目標値を定め、全てのＬＥＤ素子においてＥｎが目標値となるようにする。なお、この例においては感光体を軸方向に前部（Ｆｒｏｎｔ）、中央部（Ｃｅｎｔｅｒ）、後部（Ｒｅａｒ）、前部と中央部の間（Ｆ−Ｃ）、及び中央部と後部の間（Ｃ−Ｒ）の５つの領域に区分し、各領域毎に分光感度を測定したが、区分する領域の数はこれに限られるものではない。区分する領域の数が多いほどＬＥＤ素子の発光光量をより厳密に補正することができる。

次に第３の実施例について表７、表８及び図１４、図１５を参照して説明する。本実施例においては、感光体を周方向に複数の領域に区分し、第２の実施例と同様に各領域毎に感光体の分光感度Ｄｋ（λ）を測定している。

図１４は感光体を軸方向から見た側面図であり、ここでは感光体表面を、各エリアの境界と回転軸とのなす角度が４５°となるように周方向に８つのエリアに区分している。表７に示すように感光体のエリア１、エリア３、エリア５及びエリア７の各位置で分光感度Ｄ１（λ）、Ｄ３（λ）、Ｄ５（λ）及びＤ７（λ）が若干異なる場合、これらのデータを測定位置情報と共に感光体分光感度データ記憶部３７に格納している。この場合、測定位置情報はエリア１及びエリア８の境界と回転軸とのなす角度を０°として、時計回りに各エリアの境界と回転軸とのなす角度により決定される。

また、画像形成装置内の補正データ演算部３９において、実測されていないエリア２、４、６、８における分光感度データＤ２（λ）、Ｄ４（λ）、Ｄ６（λ）及びＤ８（λ）を補間によって算出する。このようにして求められた各領域の分光感度データＤ１（λ）〜Ｄ８（λ）を表８に示す。なお、各ＬＥＤ素子の光強度Ｐ（λ）は第１、第２の実施例と同様にｎ番目のＬＥＤ素子の光強度をＰｎ（λ）としてＬＥＤ光強度データ記憶部３６に格納されている。

本実施例においては、感光体を周方向の複数の領域に区分し、各領域の感光体の分光感度Ｄｋ（λ）を用いてＬＥＤの発光光量を補正するため、ＬＥＤヘッドに配列された全てのＬＥＤ素子に対し、感光体の回転と同期して発光光量を制御する必要がある。このことを考慮して、吸収エネルギーＥｎを、Ｅｎ＝ΣＰ（λ）・Ｄｋ（λ）の式を用いて算出する。そして、第１、第２の実施例と同様にＥｎの目標値を定め、全てのＬＥＤ素子においてＥｎが目標値となるようにする。即ち、感光体の回転に合わせて各ＬＥＤ素子の駆動電流を変調させる。なお、この例においては感光体を周方向に８つのエリアに区分し、各領域毎に分光感度を測定したが、第２の実施例と同様に区分する領域の数はこれに限られるものではなく、区分する領域の数が多いほどＬＥＤ素子の発光光量をより厳密に補正することができる。

また、第２、第３の実施例を併用し、感光体を軸方向及び周方向の両方に区分して分光感度Ｄｋ（λ）を測定することにより一層厳密な補正が可能となる。また、補正データとしては、駆動電流補正データに代えて各ＬＥＤ素子の発光時間を変調させる発光時間補正データを用いることもできる。

本発明は、画像データに応じて点灯制御される複数のＬＥＤ素子から構成されるＬＥＤアレイを用いて感光体表面を露光し、静電潜像を形成する画像形成装置において、前記複数のＬＥＤ素子の各々に関する光強度データ及び前記感光体の分光感度データから成る特性データを記憶する特性データ記憶手段と、前記特性データ記憶手段から前記特性データを読み出すとともに、前記特性データに基づいて前記複数のＬＥＤ素子の各々に対する光量補正データを算出する補正データ演算手段が設けられたこととしている。これにより、ＬＥＤアレイを構成する複数のＬＥＤ素子間における表示濃度の濃淡差を精度良く解消することができ、画像の濃度ムラを抑えることができる。又、画像上の縦スジの発生を効率よく低減させることができる。

また、前記特性データ記憶手段は、前記ＬＥＤ素子の発光波長分布領域における所定間隔毎の波長λに対する光強度Ｐ（λ）と、該波長における個々の感光体の分光感度Ｄ（λ）とを記憶しており、前記補正データ演算手段は、各波長における前記光強度Ｐ（λ）及び分光感度Ｄ（λ）を積算し、全波長域にわたって合算したエネルギーＥが全てのＬＥＤ素子において一定となるように光量補正データを作成することとしている。これにより、ＬＥＤヘッド内の各ＬＥＤ素子間に波長ピークや波長分布の差がある場合や、感光体のロット間や感光体内の位置によって分光感度に差がある場合であっても、ＬＥＤ素子の発光レベルを適切に補正することができ、ムラのない画像を形成することができる。

また、感光体の軸方向の分光感度にばらつきのある場合、分光感度Ｄ（λ）を感光体の軸方向における複数の位置で測定することにより感光体の軸方向の感度ばらつきを考慮した光量補正データを作成することができ、感光体の軸方向の領域毎に段階的にＤｋ（λ）を測定し、ＬＥＤ素子の位置に対応したＤｋ（λ）を用いて光量補正データを作成して各ＬＥＤ素子の発光光量を制御することにより、感光体の軸方向の画像ムラを一層効果的に抑えることが可能となる。

また、感光体の周方向における複数の位置で分光感度Ｄ（λ）を測定することにより、さらに光強度Ｐ（λ）と、ＬＥＤ素子の露光位置に対応して周方向に区分された感光体分光感度Ｄ（λ）を積算し、全波長域にわたって合算したエネルギーＥが全てのＬＥＤ素子において一定となるように光量補正データを作成して各ＬＥＤ素子の発光光量を感光体の回転と同期して制御することにより、感光体の周方向の画像ムラを一層効果的に抑えることが可能となる。

また、感光体の領域毎に段階的に算出された各分光感度データ間について、前後のデータの補間により演算手段を用いてデータを算出することにより、全ての領域について測定を行わなくとも分光感度Ｄ（λ）のばらつきをより厳密に把握して光量を補正することができる。

また、ＬＥＤ素子の光強度を測定する光強度検出装置の分光感度Ｍ（λ）を用いて光強度の実測値Ｌ（λ）を補正し、各ＬＥＤ素子の光強度Ｐ（λ）を求めることにより、光強度検出装置の分光感度に係わらず、ＬＥＤ素子の光強度Ｐ（λ）の正確な補正が可能となる。

また、発光電流制御データ又は発光時間制御データのいずれを用いてもＬＥＤ素子の発光光量を制御することができ、ＬＥＤヘッドの制御方法の選択の自由度が広がる。

また、アモルファスシリコンから成る感光体を使用することにより、寿命が長くランニングコストの低い画像形成装置を提供することができる。

は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 は、本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤプリントヘッドの概略構成を示す模式図である。 は、ＬＥＤプリントヘッドを画像形成装置に組み込んだ場合の模式図である。 は、本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤアレイ制御部の構成を示すブロック図である。 は、本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤプリントヘッドの駆動回路の構成を示すブロック図である。 は、本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤ素子の点灯制御の手順を示すフローチャートである。 は、本発明の他の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤアレイ制御部の構成を示すブロック図である。 は、光強度検出装置の受光体の相対感度分布を示すグラフである。 は、本発明の第１実施例のＬＥＤヘッド内のＬＥＤ素子の発光波長強度分布の測定例を示すグラフである。 は、光強度検出装置の相対感度分布により補正されたＬＥＤ素子の露光光量の分布を示すグラフである。 は、感光体の分光感度を考慮した感光体の吸収エネルギーの分布を示すグラフである。 は、軸方向の複数の領域に区分された感光体ドラムを示す概略図である。 は、感光体の軸方向の各領域での分光感度を示すグラフである。 は、周方向の複数の領域に区分された感光体ドラムを示す側面図である。 は、感光体の周方向の各領域での分光感度を示すグラフである。 は、アモルファスシリコン及びＯＰＣ感光体の感度分布を示すグラフである。

符号の説明

１ カラープリンタ
２ 筐体
３Ｂ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ 画像形成部
４ 現像器
５ 感光体
６ 主帯電器
７ ＬＥＤプリントヘッド
８ 搬送ベルト
９ 転写ローラ
１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙ トナーホッパー
１１ａ、１１ｂ 搬送ベルト駆動ローラ、
１２ 給紙カセット
１３ 給紙ガイド
１４ 用紙
１５ 排紙ガイド
１６ 排紙部
１７ 定着部
２０ クリーニング部
３０ 基板
３１ ＬＥＤアレイ
３２ レンズアレイ
３３ 駆動回路
３４ ＬＥＤアレイ制御部
３５ 特性データ記憶部
３６ ＬＥＤ光強度データ記憶部
３７ 感光体分光感度データ記憶部
３８ 演算係数記憶部
３９ 補正データ演算部
４０ 補正データ記憶部
４１ 画像信号
４２ 画像信号処理部
４３ 制御信号生成部
４４ 画像データ補正演算部
５０ ＣＬＫカウンタ
５１ ＳＣＬＫカウンタ
５２ 格納部
５３ ゲート部
５４ 定電流生成部

Claims (10)

1. 画像データに応じて点灯制御される複数のＬＥＤ素子から構成されるＬＥＤアレイを用いて感光体表面を露光し、静電潜像を形成する画像形成装置において、
   前記複数のＬＥＤ素子の各々に関する光強度データ及び前記感光体の分光感度データから成る特性データを記憶する特性データ記憶手段と、前記特性データ記憶手段から前記特性データを読み出すとともに、前記特性データに基づいて前記複数のＬＥＤ素子の各々に対する光量補正データを算出する補正データ演算手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記特性データ記憶手段は、前記ＬＥＤ素子の発光波長分布領域における所定間隔毎の波長λに対する光強度Ｐ（λ）と、該波長における個々の感光体の分光感度Ｄ（λ）とを記憶しており、前記補正データ演算手段は、各波長における前記光強度Ｐ（λ）及び分光感度Ｄ（λ）を次式（１）
   Ｅ＝ΣＰ（λ）・Ｄ（λ）・・・（１）
   を用いて積算し、全波長域にわたって合算したエネルギーＥが全てのＬＥＤ素子において一定となるように光量補正データを作成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. 前記分光感度Ｄ（λ）は、前記感光体の軸方向における複数の位置で測定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。
4. 前記補正データ演算手段は、ｎ番目の前記ＬＥＤ素子の発光波長分布領域における所定間隔毎の波長λに対する光強度Ｐｎ（λ）及び前記感光体の軸方向に区分された複数の領域のうちｎ番目の前記ＬＥＤ素子の位置に対応する領域の分光感度Ｄｋ（λ）を次式（２）
   Ｅｎ＝ΣＰｎ（λ）・Ｄｋ（λ）・・・（２）
   を用いて積算し、全波長域にわたって合算したエネルギーＥｎが全てのＬＥＤ素子において一定となるように光量補正データを作成することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記分光感度Ｄ（λ）は、前記感光体の周方向における複数の位置で測定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。
6. 前記補正データ演算手段は、前記光強度Ｐ（λ）及び前記感光体の周方向に区分された複数の領域の分光感度Ｄ（λ）を積算し、全波長域にわたって合算したエネルギーＥが全てのＬＥＤ素子において一定となるように光量補正データを作成し、前記光量補正データに基づいて各ＬＥＤ素子の発光光量を前記感光体の回転と同期して制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記補正データ演算手段は、感光体の領域毎に段階的に算出された各分光感度データ間について、前後のデータの補間によりデータを算出することを特徴とする請求項４又は請求項６に記載の画像形成装置。
8. 光強度を測定する光強度検出装置の受光部の分光感度をＭ（λ）とし、前記光強度検出装置を使用して測定した前記ＬＥＤ素子の光強度の実測値をＬ（λ）とするとき、次式（３）
   Ｐ（λ）＝Ｌ（λ）／Ｍ（λ）・・・（３）
   を満たすことを特徴とする請求項２〜請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記光量補正データは、駆動電流制御データ又は発光時間制御データであることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記感光体はアモルファスシリコンから成ることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。

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