JP2006256150A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子そのものの発光光量むらを確実、かつ精度よく補正することができ、消耗品等の交換があった場合にも、濃度むら補正に対応できる。
【解決手段】 低周波成分のゲイン及びオフセットの補正データと、高周波成分のゲインの補正データとをマージした補正データにより光量補正を行うことにより、光プリントヘッド１６の全周波成分に亘り補正することができ、濃度むらの少ない高画質の画像を得ることができる。また、低周波の光量むらを表面電位を測定した結果に基づいて補正するようにしたことにより、ＬＥＤアレイ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。副走査方向のずらし量ΔＹ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。
【選択図】 図６

Description

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。

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。

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。

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。

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。

このため、特許文献１では、補正手段として、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が提案されている。

この特許文献１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。

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。

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。
特開２００２−２６１５２７公報

しかしながら、上記特許文献１では、画像の印字結果に基づいて補正を実行しているため、感光体や帯電器等の消耗品が交換されると、これらを要因する画像むらの状態が変化し、新たに補正し直す必要がある。言い換えれば、発光素子そのものの光量指示データ（パルス幅）に対する発光光量がリニアな関係になっているか否かの判別ができないという問題がある。

本発明は上記事実を考慮し、発光素子そのものの発光光量むらを確実、かつ精度よく補正することができ、消耗品等の交換があった場合には、当該消耗品に起因する画像むらのみを補正することで濃度むら補正に対応することができる画像形成装置を得ることが目的である。

本発明は、所定ピッチで発光素子が配列された複数の発光素子アレイ、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、前記感光体上の所定の光量指示データに基づく露光後の表面電位を測定する表面電位測定手段と、前記表面電位測定手段での測定結果に基づいて、当該表面電位が発光素子アレイ単位で平均化するように各発光素子への光量指示データを補正する第１の補正手段と、前記光プリントヘッドの各発光素子の出力特性を取得して、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各発光素子の光量指示データを補正する第２の補正手段と、を有している。

本発明によれば、第１の補正手段では、表面電位測定手段での測定結果に基づいて、当該表面電位が発光素子アレイ単位で平均化するように各発光素子への光量指示データを補正する。感光体の表面電位を測定し、この測定結果に基づいて、発光素子の光量指示データを補正するため、濃度検出による補正に比べ、純粋に発光素子のみの光量補正が可能となる。

また、第２の補正手段では、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各発光素子の光量指示データを補正する。この第２の補正手段では、第１の補正手段で各発光素子の光量指示データに対する発光光量がリニアな関係であることを前提としているため、精度よく出力むらを低減することができる。

また、本発明において、前記第１の補正手段が、発光素子アレイにおける濃度むらの低周波成分を補正し、前記第２の補正手段が、発光素子アレイにおける濃度むらの高周波成分を補正する、ことを特徴としている。

第１の補正手段で発光素子アレイにおける濃度むらの低周波成分を補正し、第２の補正手段による濃度むらの高周波成分を補正することで、複数の発光素子アレイで構成される光プリントヘッドの出力むらを迅速に補正することができる。

さらに、本発明において、前記第１の補正手段による補正後に、前記第２の補正手段の補正を実行することを特徴としている。

第１の補正手段による補正を優先的に実行することで、複数の発光素子間の発光光量特性を一致させることができ、第２の補正手段による補正が簡便となる。

また、本発明において、前記第１の補正手段が、前記発光素子における光量指示データに対する発光光量の発光素子アレイ間のオフセットをさらに補正することを特徴としている。

第１の補正手段が、オフセット補正も兼ねるため、低発光光量域であっても、安定した発光制御が可能となる。

さらに、本発明において、前記複数の発光素子アレイが、感光体の副走査方向に交互にオフセットされ、主走査方向に亘り、千鳥状に配列されていることを特徴としている。

千鳥状に配列された発光素子アレイは、その組付性等の機差による濃度むら（特に、筋状のむら）を発生し易い。このような場合、本発明のように、発光素子アレイ間で発光光量特性を一致させることで、筋状のむらも解消することができる。

以上説明した如く本発明によれば、発光素子そのものの発光光量むらを確実、かつ精度よく補正することができ、消耗品等の交換があった場合には、当該消耗品に起因する画像むらのみを補正することで濃度むら補正に対応することができるという優れた効果を有する。

（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１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。

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（ＬＰＨ）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。

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１５０（図４参照）と接続されており、この制御装置１５０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。

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。

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。

（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４８（発光素子アレイ）と、ＬＥＤアレイ４８を支持するとともに、ＬＥＤアレイ４８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４８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。

ＬＥＤアレイ４８は、図３に示される如く、千鳥状に主走査方向に配列され、光プリントヘッド１６の光源を構成している。

ＬＥＤアレイ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３参照）、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アレイ４８を主走査方向に一列状に配置してもよい。

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。

（プリント基板の構成）
図４には、プリント基板４２における駆動ブロック図が示されている。

制御装置１５０は、プリント基板４２のバス１５２と接続されており、シリアルデータを互いにアクセスする。

バス１５２には、サイリスタ転送信号発生部１５４、パルス幅変調データ生成部（ＰＷＭ ＤＡＴＡ ＧＥＮ）１５６、補正メモリ１５８、ＰＬＬ（フェーズ・ロックド・ループ）回路１６０並びに、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）１６２が接続されている。

制御装置１５０からは、Ｌsync信号がサイリスタ転送信号発生部１５４と、パルス幅変調データ生成部１５６に送出されるようになっている。

また、制御装置１５０からは、Ｖdata信号がパルス幅変調データ生成部１５６に送出されるようになっている。

さらに、制御装置１５０からは、ＣＬＫ（クロック）信号がサイリスタ転送信号発生部１５４と、パルス幅変調データ生成部１５６と、ＰＬＬ回路１６０に送出されるようになっている。

補正メモリ１５８は、記録された補正データをサイリスタ転送信号発生部１５４へ送出することで、Ｖdataに基づいて生成されたＰＷＭ信号を補正する。

前記サイリスタ転送信号発生部１５４は、レベルシフト回路１６４を介して、光プリントヘッド１６の各ＬＥＤアレイ４８と接続されている。これにより、ＬＥＤアレイ４８には、転送信号ＣＫＳが送出される。

また、前記パルス幅変調データ生成部１５６は、前記各ＬＥＤアレイ４８と１：１で対応付けられた複数のＰＷＭ信号出力部１６６へパルス幅変調データを送出する。また、このＰＷＭ信号出力部１６６には、ＰＬＬ回路１６０で生成されたＰＷＭクロック信号も入力されており、各ＬＥＤアレイ４８に対してＶdataに応じたパルス信号Ｉ、およびクロック信号ＣＫ１、ＣＫ２が送出されるようになっている。

図５は、自己走査型のＬＥＤアレイ４８の内部に組み込まれた駆動ドライバを示す回路である。

ＬＥＤアレイ４８では、当該ＬＥＤアレイ４８内に配列されている複数（例えば、１２８個）のＬＥＤ４６の各々に対して、サイリスタ９０が設けられており、各サイリスタ９０のアノード側はＳＵＢ端子９１と接続されている。

初段のサイリスタ９０のゲート側と接続する点Ｐ（１〜１２８／点Ｐに続く数字は、複数配列されたＬＥＤ４６の順番を示す）は、ΦＳ入力端子９３と接続されており、ＬＥＤアレイ４８のＬＥＤ４６を点灯させるトリガとして、スタート信号ΦＳ（電圧）が点Ｐ（１〜１２８）に印加されるようになっている。

また、各段のサイリスタ９０のゲート側と接続する点Ｐ（１〜１２８）は、ダイオード９２を介して直列接続されている。また、各段の点Ｐ（１〜１２８）は、それぞれ抵抗９４を介して、ＶＧＡ端子７８と接続するベース線９６に接続されている。ベース線９６は、初段で所定の電圧を維持し、各段に行くに従い、所定電位（Ｖｆ）ずつ低下するようになっている。

また、点Ｐ（１〜１２８）は、ＬＥＤ４６のアノード側に接続されており、ＬＥＤ４６のカソード側は、各段の点灯制御信号となるパルス波を出力する点灯制御信号線９８を介してΦＩ入力端子８２に接続されている。この点灯制御信号がローレベル（Ｌ）のときに、点Ｐ（１〜１２８）をゲートとするサイリスタ９０がＯＮしていれば、ＬＥＤ４６は点灯する。

また、奇数段のサイリスタ９０のカソード側は第１の転送線１００に接続され、偶数段のサイリスタ９０のカソード側は第２の転送線１０２に接続されており、各々転送信号ＣＫ１、ＣＫ２が供給される。この転送信号ＣＫ１、ＣＫ２に従って、前記点Ｐ（１〜１２８）の電位が所定電位（Ｖｆ）ずつ上昇されるようになっている。すなわち、点Ｐの電位が、初段の点Ｐ１から後段へと順に、ＬＥＤ４６を点灯可能な所定電位に到達し、ＬＥＤアレイ４８の自己走査が可能となる。

（補正データ生成の概略）
補正メモリ１５８（図４参照）に記録された補正データは、予め求められてＥＥＰＲＯＭ１６２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、ＥＥＰＲＯＭ１６２から補正メモリ１５８に書込まれるようになっている。

このＥＥＰＲＯＭ１６２は、実際に表面電位計測装置２００（図６及び図７参照）の感光体ドラム１２Ａ（図６参照）上に形成した静電潜像（表面電位）に基づいてＥＥＰＲＯＭ１６２の補正データを補正する補正データ生成制御装置７２（図１１参照）と、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（図８参照）と、の各々と接続可能とされ、補正データ生成制御装置７２により得られた補正データと、補正データ測定装置７０により得られた補正データを合成して（或いは、それぞれ）、ＥＥＰＲＯＭ１６２に書き込むようになっている。

この測定装置７０及び補正データ生成制御装置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。

本実施の形態では、画像形成装置１０に光プリントヘッド１６を搭載する前に（画像形成装置１０の組み立て後の工場出荷前に）、補正データ生成制御装置７２により、出荷前補正データとして、実際に該画像形成装置１０で形成した感光体ドラム１２上の静電潜像（すなわち、感光体ドラム１２上の表面電位）に基づいて補正データが算出され、ＥＥＰＲＯＭ１６２（図１１参照）に書き込まれるようになっている。

なお、表面電位計測装置２００は、本実施の形態では、専用の装置構成としているが、後述する表面電位センサ５０を着脱可能とすれば、画像形成装置１０の構成を適用することも可能である。

また、本実施の形態では、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、出荷後補正データとして、該光強度分布に基づいた補正データＥＥＰＲＯＭ１６２に書き込まれるようになっている。

画像形成装置１０は、双方の補正データがＥＥＰＲＯＭ１６２に書き戻された後、出荷される。

（表面電位計測装置及び補正データ生成制御装置の詳細構成）
図６及び図７において、補正データ生成制御装置７２によるデータ（表面電位）を得るための表面電位計測装置２００の概略構成を説明する。

図６に示される如く、表面電位計測装置２００の中心には、図１に示す画像形成装置１０に搭載された感光体ドラム１２と同等の感光体ドラム１２Ａが配設され、その周囲には、画像形成装置１０と等価の関係を持つように帯電器１４Ａが配設されている。また、帯電器１４Ａにおける感光体ドラム１２Ａの回転方向上流側には、除電器１４Ｂが配設されている。

さらに、図１に示す画像形成装置１０における、現像器１８と等価の関係となる位置には、表面電位計５０が配設されている。

上記構成の表面電位計測装置２００には、測定対象となる光プリントヘッド１６が取り付けられており、この光プリントヘッド１６は、着脱可能となっている。

装着された光プリントヘッド１６には、光プリントヘッド１６を点灯制御する点灯制御系を含む光プリントヘッド制御部２０２が接続されており、この光プリントヘッド制御部２０２は、コントローラ２０４からの信号により制御され、測定用の画像データ信号を送出するようになっている。このコントローラ２０４には、電位変換部２０６を介して前記表面電位計５０が接続されている。この表面電位計５０は、図７に示される如く、主走査方向に移動可能とされ（走査機構は図示省略）、全てのＬＥＤ４６による潜像形成領域を測定することが可能となっている。

ここで、コントローラ２０４では、感光体ドラム１２Ａの回転速度（すなわち、副走査速度）を２段階に変更可能であり、一方は１２００ｄｐｉ相当の副走査速度、他方は４８００ｄｐｉ相当の副走査速度とされており、表面電位の測定の際には、上記２段階の副走査速度で測定が実行されるようになっている。

また、前記測定用の画像データ信号は、副走査速度が１２００ｄｐｉの場合の点灯時間ｔ_Lと、副走査速度４８００ｄｐｉの場合の点灯時間ｔ_Sと、の関係がｔ_L＝４×ｔ_sとなるように設定される。

この結果、所定の領域の電位が２段階の副走査速度において一定となり、同一の条件で、点灯時間が短い（ｔ_s）場合と長い（ｔ_L）場合との２点のデータを得ることが可能となる。

また、上記測定用の画像データでは、ＬＥＤアレイ４８間の区切りが明確となるように、並びに高周波成分を除去するために、両端に位置するＬＥＤ４６を意図的に非点灯となるデータとしている。

この表面電位の計測結果は、例えば、図９に示されるように、１２００ｄｐｉ相当の副走査速度時と、４８００ｄｐｉ相当の副走査速度時との２パターンのデータを得ることができる。

図１１に示すように、補正データ生成制御装置７２は、表面電位計５０と、演算回路５２と、補正データ演算回路５４と、ＥＥＰＲＯＭ１６２に書き込むデータを生成するデータ生成回路５６と、該補正データ生成制御装置７２が画像形成装置１０と接続された場合に、ＥＥＰＲＯＭ１６２にデータを書き込むためのドライバ５８とを備えている。

表面電位計５０は、前述の如く、感光体ドラム１２上の静電潜像（表面電位）を計測することができる。

この表面電位計５０は、演算回路５２と接続されており、演算回路５２に表面電位計５０で計測した計測結果が入力されるようになっている。

演算回路５２は、補正データ演算回路５４とも接続されており、表面電位計５０から入力されたデータとＬＥＤ４６とを対応付け、例えば各ＬＥＤ４６毎に入力データを副走査方向に平均化し、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光量分布を求め、その結果を表面電位（光量）むらデータとして補正データ演算回路５４へ出力する。

補正データ演算回路５４は、データ生成回路５６とも接続されており、演算回路５２から入力された表面電位（光量）むらデータ（図９参照）に基づいて、各ＬＥＤ４６に対して、主走査方向の光量分布を略フラットにするための補正データを算出し（図１０（Ａ）参照）、さらに、オフセットに起因するＬＥＤチップ間のばらつきを是正するための補正データを算出し（図１０（Ｂ）参照）、その結果をデータ生成回路５６へ出力する。

また、データ生成回路５６は、ドライバ５８を介してＥＥＰＲＯＭ１６２にアクセス可能とされており、ＥＥＰＲＯＭ１６２に低周波成分のゲイン並びにオフセットが補正された補正データを書き込む。

（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８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８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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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を算出し、算出した補正データをＥＥＰＲＯＭ１６２に書き込む。

以下に本実施の形態の作用を説明する。

（画像形成動作）
感光体ドラム１２の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成（印字）プロセスが次のように行われる。

まず、感光体ドラム１２はそれぞれ所定の回転速度で回転駆動される。

そして、感光体ドラム１２の表面は、図１に示すように、帯電器１４により所定の帯電レベルの直流電圧（或いは、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧）を印加することによって、所定レベルに一様に帯電される。

次に、一様な表面電位とされた感光体ドラム１２の表面に、ＬＰＨ１６によってＬＥＤ４６からの光ビームが照射され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。これにより、感光体ドラム１２の光ビームによる露光部位の表面電位は所定レベルにまで変位する。

そして、感光体ドラム１４の表面に形成された静電潜像は対応する現像器１８によって現像され、感光体ドラム１２上にトナー像として可視化される。

すなわち、現像器１８では、現像カートリッジから二成分現像剤を持ち出し、静電潜像に対して、現像ロールからトナーを飛翔させ感光体ドラム１２の表面に付着させる。

このときの現像は、トナーを搬送する役目を有するキャリアは現像ロールに残り、トナーのみが感光体ドラム１２へ転移する。

次に、各感光体ドラム１２上に形成された各色のトナー像は、転写ローラ２０によって用紙搬送路を通る用紙２８に転写される。当該用紙２８は、転写の後、用紙２８上に形成されたトナー像が、定着器３０によって加熱、加圧搬送されることで、トナーが溶融、凝固して記録用紙Ｐに定着される。また、定着後、記録用紙Ｐは、排紙ロールによって排紙され、画像形成プロセスが終了する。
（自己走査型のＬＥＤチップの動作）
次に、図１２及び図１３のタイミングチャートを参照して、ＬＰＨ１６のＬＥＤチップ４６の動作について説明する。

図１２及び図１３に示されるように、スタート信号ΦＳ（ＣＫＳ）をハイレベル（Ｈ）とすることで、点Ｐ１電位がＨとなり、点Ｐ１からダイオード９２を通じて接続されている点Ｐ２の電位は、Ｐ２＝Φｓ−Ｖｆ（ＬＥＤの電圧降下による）となる。同様に、点Ｐ３の電位は、Ｐ３＝Ｐ２−Ｖｆ、点Ｐ４の電位は、Ｐ４＝Ｐ３−Ｖｆ、…、点ＰＮの電位は、ＰＮ＝Ｐ（Ｎ−１）−Ｖｆとなる。但し、Φｇａ電位で飽和するため、Φｇａ以下には下がらない。

ここで、ＣＫ１がＬになると、Ｐ１のサイリスタ９０がオンし、このとき、点Ｐ１の電位はΦＳ→０Ｖ、ＣＫ１の電位はΦ１→−Ｖｆとなる。ここで、点Ｐ１と同等、すなわち奇数段目の点Ｐは、２Ｖｆ単位で電位が下がっているため、オンしない。

この状態でΦＩをＨ→Ｌとすることで、１段目のＬＥＤ４６を点灯することができる。また、ΦＩをＬ→Ｈとすることで、１段目のＬＥＤ４６は消灯し、このとき、ΦＩの電位は−Ｖｆとなる。

次に、ＣＫ２をＬにすることで、Ｐ２のサイリスタ９０がオンし、Ｐ２＝０Ｖ、Ｐ３＝−Ｖｆ、Ｐ４＝−２Ｖｆとなる。このとき、ＣＫ２の電位Φ２が−Ｖｆとなるため、Ｐ４以降の偶数段目のサイリスタ９０はオンしない。

Ｐ２のサイリスタ９０がオンしたところで、ＣＫ１→Ｈとすることで、次のデータ信号で１段目のＬＥＤ４６が点灯しないように、Ｐ１のサイリスタ９０をオフする。

この状態で、ΦＩをＨ→Ｌとすることで、２段目のＬＥＤ４６が点灯する。このとき、ΦＩの電位は−Ｖｆとなる。その後、ΦＩをＬ→Ｈとすることで、２段目のＬＥＤ４６が消灯する（ΦＩの電位が０Ｖ）。

以下、ＣＫ１は奇数段目のサイリスタ９０（及びＬＥＤ４６）のオン（点灯）を制御し、ＣＫ２は偶数段目のサイリスタ９０（及びＬＥＤ４６）のオン（点灯）を制御するとともに、点灯制御信号ΦＩによって各ＬＥＤ４６による露光量を制御することができる。

（補正制御）
図１４には、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が示されている。

ステップ３００では、表面電位計測装置２００に光プリントヘッド１６を装着する。この状態で、感光体ドラム１２Ａを一様帯電した後、所定の画像データに基づいて、静電潜像を形成し、表面電位計５０によって感光体ドラム１２上の表面電位を計測する（ステップ３０２）。

このときの表面電位計５０による計測値により、図９に示すような主走査方向のデータが得られ、低周波のゲイン及びオフセットが発生していることが分かる。

そして、補正データ生成制御装置７２では、次のステップ３０４で、表面電位計５０の測定で得られた表面電位データから、まず、低周波成分のゲインを解消する補正データを算出し（図１０（Ａ）に示すように１２００ｄｐｉ相当の副走査速度でのフラット化）、次いで、ステップ３０６でオフセットを解消する補正データを算出し（図１０（Ｂ）に示すように４８００ｄｐｉ相当の副走査速度でのフラット化）、この発光光量むらを低減するための補正データを算出する。

次のステップ３０８では、前記生成した補正データ（図１０（Ｂ）となる補正データ）をＥＥＰＲＯＭ１６２に書き込み、ステップ３１０へ移行する。

ステップ３１０では、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（ステップ３１２）。そして測定装置７０では、次のステップ３１４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３１６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を算出し、光プリントヘッド１６のＥＥＰＲＯＭ１６２に記憶させる（ステップ３１８）。

続いて、ステップ３２０では、ＥＥＰＲＯＭ１６２に書き込まれた低周波成分の補正データと、高周波成分の補正データと、を乗算または加算するなどして両者を合成する（なお、予め合成しておいてもよい。）。

このようにして、補正データ生成制御装置７２並びに測定装置７０による補正データのＥＥＰＲＯＭ１６２への書き込みが終了したら、次のステップ３２２に進み、作業者により、光プリントヘッド１６が画像形成装置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。

すなわち画像形成装置１０は、ＥＥＰＲＯＭ１６２に低周波成分のゲイン及びオフセット、並びに高周波成分のゲインを解消する補正データ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を用いて光量補正を行ないながら、画像を印字する。

以上説明したように本実施の形態では、低周波成分のゲイン及びオフセットの補正データと、高周波成分のゲインの補正データとをマージした補正データにより光量補正を行うことにより、光プリントヘッド１６の全周波成分に亘り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。

また、低周波の光量むらを表面電位を測定した結果に基づいて補正するようにしたことにより、上記のようにＬＥＤアレイ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。言い換えれば、副走査方向のずらし量ΔＹ（図３参照）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。

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。

本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 光プリントヘッドの内部構造を示す拡大断面図である。 ＬＰＰの配列構成を示す平面図である。 ＬＰＨの発光駆動系制御ブロック図である。 ＬＥＤチップの自己走査型発光ドライバの回路図である。 本実施の形態に係る画像形成装置と等価の関係となる表面電位計測装置の概略構成図である。 表面電位計測装置の感光体ドラムの斜視図である。 測定装置の概略構成図である。 表面電位計測装置における表面電位計測結果を示す特性図である。 （Ａ）は低周波域のゲイン補正後の表面電位特性図、（Ｂ）は図１０（Ａ）の補正後のオフセット補正後の表面電位特性図である。 表面電位計測装置で計測した結果から補正データを生成するための補正データ生成制御装置の制御ブロック図である。 ＬＰＨのＬＥＤチップの動作タイミングチャートである。 ＬＰＨのＬＥＤチップの動作タイミングチャートである。 低周波域及び高周波域の補正データ生成から登録までの流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 感光体ドラム
１４ 帯電器１４
１６ 光プリントヘッド（ＬＰＨ）
１８ 現像器
２８ 用紙
１２Ａ 感光体ドラム（表面電位計測手段）
１４Ａ 帯電器（表面電位計測手段）
１４Ｂ 除電器（表面電位計測手段）
４０ ＬＥＤアレイ
４２ プリント基板
４６ ＬＥＤ
４８ ＬＥＤチップ
５０ 表面電位計（表面電位計測手段）
５２ 演算回路（第１の補正手段）
５４ 補正データ演算回路（第１の補正手段）
５６ データ生成回路（第１の補正手段）
７０ 測定装置（第２の補正手段）
７２ 補正データ生成制御装置（第１の補正手段）
８０ センサ（第２の補正手段）
８２ センサ移動ステージ（第２の補正手段）
８６ パソコン（第２の補正手段）
２００ 表面電位計測装置（表面電位計測手段）
２０２ 光プリントヘッド制御部（表面電位計測手段）
２０４ コントローラ（表面電位計測手段）
２０６ 電位変換部（表面電位計測手段）

Claims (5)

1. 所定ピッチで発光素子が配列された複数の発光素子アレイ、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、
   前記感光体上の所定の光量指示データに基づく露光後の表面電位を測定する表面電位測定手段と、
   前記表面電位測定手段での測定結果に基づいて、当該表面電位が発光素子アレイ単位で平均化するように各発光素子への光量指示データを補正する第１の補正手段と、
   前記光プリントヘッドの各発光素子の出力特性を取得して、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各発光素子の光量指示データを補正する第２の補正手段と、
   を有する画像形成装置。
2. 前記第１の補正手段が、発光素子アレイにおける濃度むらの低周波成分を補正し、前記第２の補正手段が、発光素子アレイにおける濃度むらの高周波成分を補正する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１の補正手段による補正後に、前記第２の補正手段の補正を実行することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記第１の補正手段が、前記発光素子における光量指示データに対する発光光量の発光素子アレイ間のオフセットをさらに補正することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の画像形成装置。
5. 前記複数の発光素子アレイが、感光体の副走査方向に交互にオフセットされ、主走査方向に亘り、千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の画像形成装置。

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