JP2009098626A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置においては、現像装置における濃度ムラの他に、例えばＯＦＳ光学系など、様々な、濃度ムラ要因に対応し、濃度ムラ補正を行う。
【解決手段】画像形成装置は、補正プロファイル１６０１を用いて、ＤＡＣ出力電圧１６０２、ＶＩ変換電流ＩＤ１６０３、レーザ電流ＩＬ１６０４を設定し、様々な濃度ムラ要因に対応した濃度ムラ補正を行う。
【選択図】図１３

Description

本発明は、現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置及びその制御方法に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラムの表面に形成した現像剤像（トナー画像）を、転写媒体としての転写材に転写することで、画像を形成する。

現像剤の供給方式も様々である。例えば、プロセスカートリッジ方式では、感光体ドラムや現像剤容器が一体化されており、現像剤が切れるとプロセスカートリッジを新品に交換する必要がある。一方、現像剤が切れると新たに現像剤を現像容器に補給する現像剤補給方式も知られている。現像剤補給方式では、画像形成装置に着脱自在な現像剤補給容器を設けて、現像剤補給容器から現像容器へ現像剤を補給する。より具体的には、現像容器内の現像剤と、現像剤補給容器から新たに補給された現像剤とを、現像容器内で十分に混合してから現像部材（現像ローラ）に供給するために、現像剤の循環経路を有する発明が提案されている（特許文献１、２）。
特開平８−３００８４号公報 特開２００６−９９０４３号公報

しかしながら、従来技術では、次のような課題がある。一般に、現像装置内では、現像剤の現像ローラへの供給と現像ローラからの除去が繰り返し行われる。そして、現像剤が現像装置内を何度も循環するうちに少なからず帯電特性が劣化していく。何故ならば、機械的摺擦によって現像剤を構成する樹脂が磨耗あるいは、変形するためである。また、現像剤表面に添加されている外添剤が遊離したり、樹脂内に埋め込まれたりすることも原因となる。

一方で、新しい現像剤が補給容器から現像容器へと補給されるため、現像装置内には、劣化した現像剤と新しく補給された現像剤とが混在した状態となる。現像剤は、現像装置内を一端から他端に向けて搬送され、現像ローラ上へと供給される。よって、現像ローラ上には、現像剤の搬送方向上流側と下流側とで、異なる帯電特性の現像剤が付着することになる。これは、像担持体上の静電潜像に対して形成される現像剤像に、現像ローラの長手方向（現像剤の搬送方向と平行）の濃度ムラが生じさせるため好ましくない。

さらに、画像形成装置においては、上記現像装置における濃度ムラの他に、例えばＯＦＳ光学系など、様々な、濃度ムラ要因が想定される。従って、上記現像装置及びそれ以外の要因の濃度ムラにまとめて対応していくことが望まれる。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。例えば、本発明は、濃度ムラ等の画像不良の発生を抑制し、良好な画像が得られる画像形成装置を提供することである。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。

本発明は、例えば、像担持体と、回転多面鏡における１つの偏向面の幅よりも大きな幅の光束を出射するレーザ発光部と、前記レーザ発光部の発光により形成された潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、を備える画像形成装置に適用される。さらに、画像形成装置は、現像手段の長手方向にそってトナーを搬送しながら現像手段に該トナーを供給する供給手段と、レーザ発光部による露光が行われた場合の、主走査方向における画像濃度のムラを、レーザ発光部の発光光量を像担持体の一端から他端にかけて変化させることで補正する補正手段とを有し、当該補正手段は、出射される光束に対する偏向面の角度によって生じる光量分布のムラであって主走査方向の両端部に挟まれる内側部において光量が高くなる上凸の光量分布のムラと、トナーの搬送方向における上流側に対応した像担持体の一端から、トナーの搬送方向における下流側に対応した像担持体の他端にかけての、使用されるトナーの帯電特性の連続的な変化と、に起因した画像濃度の変動を補正すべく、像担持体の一端から他端にかけて、発光光量を減少させてから増加させる下凸の光量分布で発光する上で、発光光量の減少幅と増加幅とを異ならせる。

本発明によれば、現像装置及びそれ以外の要因の濃度ムラにまとめて対応することができ、濃度ムラ等の画像不良の発生が抑制され、良好な画像が得られるようになる。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

［実施形態１］
＜画像形成装置について＞
図１は、本実施形態の画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、例えば、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリとして実現可能である。具体的に、画像形成装置１００は、４つの像担持体を有した、中間転写方式のフルカラープリンタである。すなわち、画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）に対応した画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄを有する。さらに、画像形成装置１００は、中間転写体としての中間転写ベルト１を含む転写装置と、定着器（定着手段）３とを有する。

画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄは、画像形成ユニットとしてユニット化されている。画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄは、それぞれ共通した構成を有しているため、以下では、画像形成ステーション１０ａを中心に説明する。

画像形成ステーション１０ａには、像担持体である感光体ドラム（ドラム状電子写真感光体）１１が矢印方向に回転可能に設置される。感光体ドラム１１の外周表面上に、それぞれ感光体ドラムの表面を一様に帯電する帯電ローラ１２が配置される。帯電ローラ１２の感光体ドラム回転方向下流側には、画像信号に対応して変調されたレーザ光を感光体ドラム表面に露光するレーザ露光器１３が配置される。さらにレーザ露光器１３の下流側には、レーザ露光により形成された感光体ドラム表面上の静電潜像を、対応する色の現像剤（トナー）を用いて現像する現像装置１４が配置される。

感光体ドラム１１の中間転写ベルト１を挟んだ位置（転写位置）には、感光体ドラムとともに一次転写部を形成する一次転写ローラ１５が対向設置される。

中間転写ベルト１は、駆動ローラ１７、テンションローラ１８、二次転写対向ローラ１９といった３本のローラに張架して設置され、各画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄを縦貫して、それぞれの感光体ドラム１１に接触配置される。中間転写ベルト１は、駆動ローラ１７により図の矢印方向に回転駆動される。感光体ドラム１１の一次転写ローラ１５の下流側には、ドラムクリーナ１６が設置される。中間転写ベルト１の表面には、ベルトクリーナ４が配置される。

以上のように構成された画像形成装置の画像形成動作について、画像形成ステーション１０ａを例にして説明する。画像形成ステーション１０ａの感光体ドラム１１は、例えば、アルミニウムの円筒体と、その表面に形成された光導電層を備える。感光体ドラム１１は、矢印方向へ回転しながら帯電ローラ１２により表面を一様にマイナス帯電（例：帯電電位ＶＤ＝−４００Ｖ）される。レーザ露光器１３により露光が行われると（例：露光電位ＶＬ＝−１００Ｖ）、感光体ドラム１１の表面に原稿のイエロー画像成分と対応した静電潜像が形成される。

感光体ドラム１１上に形成された静電潜像は、現像装置１４によりマイナス帯電したイエロートナーを用いて現像され、イエローのトナー画像として可視化される（反転現像）。トナーは、例えば、負帯電性の非磁性一成分トナーである。得られたイエロートナー画像は、一次転写ローラ１５によって、中間転写ベルト１上に一次転写される。一次転写後に、感光体ドラム１１の表面に残存している転写残トナーは、ドラムクリーナ１６によって除去される。

以上の画像形成動作が、各画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄにおいて所定のタイミングで実行される。各感光体ドラム１１からのそれぞれ色の異なるトナー画像が中間転写ベルト１上に順次一次転写される。その後、中間転写ベルト１上のトナー画像が、中間転写ベルト１の矢印方向の回動にともない、二次転写ローラ２と二次転写対向ローラ１９とにより形成された二次転写部に移動する。そこで、給送ローラ９により所定のタイミングをもって供給された転写材Ｐ上に、トナー画像が二次転写される。転写材は、例えば、記録材、記録媒体、用紙、シート、転写紙と呼ばれることもある。その後、未定着のトナー画像を載せた転写材Ｐは、定着装置３へと搬送され、そこで加熱・加圧されて永久定着像となる。また、定着装置３から排出された転写材Ｐは、排出トレイ８に排出される。

＜現像装置の詳細について＞
図２は、実施形態に係る現像装置の構成図である。各画像形成ステーションに設けられた現像装置は、収容する現像剤の色が異なるものの、同様の構成を有するものとする。

現像装置１４は、現像容器１４１とトナーホッパー１４２とを備えている。現像容器１４１は、現像部１４１１と攪拌部１４１２とを備えている。現像部１４１１は、感光体ドラム１１と対向する側の一部が開口している。この開口部から現像部材としての現像ローラ１４３が一部露出している。現像ローラ１４３は、回転可能に現像容器１４１により支持されている。さらに、現像ローラ１４３は、感光体ドラム１１に対して当接している。なお、現像ローラ１４３の周速は、感光体ドラム１１の周速よりも速い。これは、効率よくトナーを感光体ドラム１１に付着させるためである。

現像ローラ１４３へトナーを供給すると共に、現像ローラ１４３からトナーを除去して回収するための供給ローラ１４４は、弾性体を有したローラである。この供給ローラ１４４は、現像ローラ１４３に対して逆方向に回転しながら当接している。

また、現像容器１４１には、トナー層規制部材としてのブレード１４５が設けられている。このブレード１４５はＳＵＳ（ステンレス鋼）などで構成される板ばねであり、所定の当接圧にて現像ローラ１４３と当接している。現像ローラ１４３に供給されたトナーの層厚は、現像ローラの回転と共に、このブレード１４５によって規制される。その際、トナーは摩擦帯電により負電荷を付与される。そして、現像ローラの周面に形成されたトナーの薄層が、現像ローラと感光体ドラムが接触する現像領域へと供給され、これによって、感光体ドラム上に形成された静電潜像が現像される。

現像に寄与せずに、現像ローラ上に担持されたままのトナーは、供給ローラの摺擦により現像ローラの周面から剥ぎ取られ、現像容器内へと戻される。一方、現像ローラの周面に担持されたままのトナーは新たに供給ローラによって供給されたトナーと共に、再び現像ローラによって現像領域へと供給される。現像容器１４１内に設けられたスクリュー１４７及び攪拌部材１４８、並びに、トナーホッパー１４２内に設けられた解し部材１４２１及び補給ローラ１４２２は、現像装置内のトナー搬送に関わる部材である。

図３は、実施形態に係る現像容器１４１の概略断面図である。この断面図は、図２の左側から右側を見たときの断面図である。現像容器１４１は、仕切り壁１４６によって現像容器１４１の長手方向に亘って上下２つの部屋（第一収納部、第二収納部）に分かれている。第一収納部としての現像部１４１１は、現像部材としての現像ローラ１４３とトナー搬送部材としてのスクリュー１４７とを有する。この現像部１４１１は、現像ローラ１４３に供給するためのトナーを収納する。

第二収納部としての攪拌部１４１２は、攪拌部材１４８を有する。この攪拌部１４１２は、トナー補給手段としてのトナーホッパー１４２からトナーを補給され、補給されたトナーを一時的に収納すると共にさらに現像部１４１１に供給する。現像部１４１１と攪拌部１４１２は、現像ローラ１４３の長手方向における両端部に設けられた開口によって繋がっている。つまり、現像ローラ１４３の長手方向の一端側と他端側において、現像部１４１１と攪拌部１４１２が接続（連通）している。

現像部１４１１内のスクリュー１４７は、現像部１４１１内のトナーを長手方向に搬送する。即ち、このスクリュー１４７はスクリューの長手方向一端側に設けられた第一開口から落ちてきたトナーを現像部１４１１の長手中央方面に送り出す。そして、スクリュー１４７の他端側に設けられた第二開口までトナーを搬送する。さらに、攪拌部１４１２に第二開口からトナーを押し上げて送り出す。その過程で、このスクリュー１４７は、現像部１４１１内において、現像ローラ１４３にもトナーを供給する。

一方、攪拌部１４１２内の攪拌部材１４８は、複数の羽根を有する部材である。そして、羽根が回転する事によって交互にトナーを掻き揚げて攪拌する。これらのスクリュー１４７と攪拌部材１４８は、ギア（不図示）によって現像ローラ１４３や供給ローラ１４４と接続されている。よって、スクリュー１４７と攪拌部材１４８は、現像ローラ１４３が回転している間は共に回転運動を行い、画像形成終了と共に回転が停止する。両者の機能により、トナーは現像容器１４１内で十分に攪拌されながら、図３の矢印にそって循環する。

トナーホッパー１４２内には、解し部材１４２１と補給ローラ１４２２が設けられている。ここで、解し部材１４２１はトナーホッパー１４２内のトナーを解すためのものである。また、補給ローラ１４２２は、トナーホッパー１４２から、攪拌部１４１２に設けられた補給開口１４９を通して、攪拌部１４１２にトナーを補給するためのものである。この補給ローラ１４２２は、画像形成装置１００本体からの補給指令により回転し、単位駆動時間当たり一定量のトナーを攪拌部１４１２に補給する。これによって、現像容器１４１内のトナー量が常に一定量に保たれる。補給指令のためのトナー量を検知するため、本実施形態では、攪拌部１４１２にトナー量センサ（不図示）が設けられている。このトナー量センサがトナー量の不足を検知すると、補給ローラ１４２２が回転してトナーがトナーホッパー１４２から攪拌部１４１２へ補給される。

＜トナーの帯電電荷量分布について＞
本実施形態の現像容器１４１内では、現像ローラへのトナーの供給と現像ローラからのトナーの除去が繰り返されることで、トナーが現像容器内を何度も循環する。その際に、帯電特性が劣化してしまったトナーと、トナーホッパーから新たに補給されたばかりの新しいトナーとが混在した状態となる。劣化したトナーと、新しいトナーとは、互いに帯電特性が異なる。これは以下の理由による。

現像容器内のトナーに対して、現像ローラへの供給と現像ローラからの除去が繰り返されると、機械的摺擦によってトナーを構成する樹脂が磨耗あるいは、変形する。また、現像剤表面に添加されている外添剤が、遊離したり、樹脂内に埋め込まれたりすることもある。トナーの帯電特性は、トナーを構成する樹脂や外添剤の、幾何学的形状や材料的性質により決定される。よって、劣化したトナーは、新しいトナーと比較し、帯電特性等が変化してしまう。つまり、現像ローラ上へ供給される際の摩擦帯電により付与される電荷量は、劣化したトナーほど小さく、新しいトナーほど大きくなる。従って、劣化したトナーほど小さな（絶対値の）電荷量となり、新しいトナーほど大きな（絶対値の）負電荷量となる。

これらの新旧トナーは、スクリュー１４７と攪拌部材１４８の機能により、現像容器内をよく混合された状態で循環する。しかし、スクリュー１４７によってトナーが、現像ローラ１４３の長手方向に沿って現像部内を搬送されながら、現像ローラ１４３上に供給される過程において、現像ローラ上に形成されるトナー層には長手方向の特性分布が生じる。すなわち、トナーが第一開口から第二開口の方向へ搬送される際、まず現像ローラのトナー搬送方向上流側（第一開口部寄り）部分では、良好な帯電特性を有する新しいトナーによる層形成が優先的に行われる。そして、下流側（第二開口部寄り）部分では、上流側で層形成を行わずに下流方向へ搬送された、帯電特性の悪化した劣化トナーによる層形成が行われる。その結果、現像ローラ上に形成されたトナー層が有する平均的な帯電量、搬送方向上流側で負帯電電荷量が大きく、下流側にかけて負帯電電荷量が低い分布となる。また、この負帯電電荷量の分布は、現像装置１４の稼動状況によって、ある程度決まった変化の仕方で、動的に変化していく場合もある。

以下では、帯電電荷量の測定値の一例を示す。その際の画像形成装置のスペックは以下の通りである。画像形成装置１００として、使用可能な転写材の最大サイズがＡ３（幅２９７ｍｍ）で、プロセススピードが１９０ｍｍ／秒のカラープリンタを採用した。さらに、Ａ４横送りの印刷速度が４０枚／分で、解像度が６００ＤＰＩとした。感光体ドラム１１は、直径３１ｍｍの負帯電性のＯＰＣ（有機光導電体）ドラムである。トナーは、重合方式によって製造された二層構造の球状トナーである。トナーは、中心部にあるワックスの周りをシェルと呼ばれるスチレンアクリル等の樹脂バインダー層が取り囲んだ構造を有する。粒径は、約６μｍのトナーである。また、トナーの表面には、シリカ等の外添剤粒子が付加されている。ここでは、キヤノン製レーザビームプリンターＬＢＰ５４００等に採用されているものと同種のトナーを使用した。現像ローラ１４３は、外径が２０ｍｍである。また、現像ローラ１４３は、カーボンなどの導電剤を分散させた体積抵抗率が１０^２Ωｃｍ〜１０^１０Ωｃｍのシリコーン、ウレタンなどの低硬度のゴム材或は発泡体により構成された半導電性弾性体ローラである。現像ローラ１４３は、感光体ドラム１１に対して、順方向に１．５倍の周速により回転しながら当接している。供給ローラ１４４は、外形１６ｍｍの絶縁性スポンジローラである。現像ローラに印加される現像電圧はＶ_ｄｅｖ＝−２５０Ｖである。

図４は、負帯電電荷量の平均値の一例を示す図である。横軸は、現像ローラ上の長手方向の位置（長手位置）を示す。縦軸は、対応する長手位置に形成されたトナー層における負帯電電荷量の平均値を示す。長手位置０［ｍｍ］は、現像ローラの長手方向の中心である。この例では、現像ローラの左端から右端にかけて負帯電電荷量の徐々に低下していることがわかる。

＜感光体上の光量分布について＞
次に、レーザ露光器１３によるレーザ露光を行った場合の感光体ドラム上での光量分布について説明する。ここでは比較検討のため、（検討１）、（検討２）として、二種類の光量分布についての検討結果を説明する。

（検討１：本発明不適用）
図５は、検討１におけるレーザ露光の光量の長手分布を示す図である。横軸は、感光体ドラム上の長手位置を示す。縦軸は、対応する長手位置におけるレーザ露光の光量を示す。感光体ドラム１１の長手位置は、現像ローラの長手位置に対応している。レーザ露光の光量は、フル点灯したときの光量（０．３μＪ／ｃｍ^２）を１００％と定義している。フル点灯すると、感光体ドラム面上の電位が、帯電電位ＶＤ＝−４００Ｖから、露光電位ＶＬ＝−１００Ｖに変化する。フル点灯とは、画像形成装置１００において、ハーフトーン画像処理のされていない画像濃度の最も高い画像、つまり１００％濃度画像（ベタ画像）の画像信号が露光装置に送られた際のレーザ露光動作に対応する。図５に示したように、検討１におけるレーザ露光光量の長手分布は、感光体ドラム面上において均一な光量分布となっている。なお、感光体ドラム上におけるレーザのスポット径は、６２μｍ×７７μｍの程度である。

図６は、ハーフトーン画像（７０％濃度）の画像信号が送られた際のレーザ露光動作によって感光体ドラム上に形成された電位分布を示す図である。図６によれば、露光電位の分布が長手方向で均一（Ｖ_ｈｔ＝−１７０Ｖ）となっていることがわかる。ここでの均一とは、略均一であればよく、完全に均一な状態である必要は必ずしもない。また、光量分布としては、図５に示された光量に対して約７０％の光量が長手方向に略均一に分布していることとなる。

図７は、転写材上で得られたハーフトーン画像濃度の長手分布を示す図である。横軸は転写材上の長手位置を示す。縦軸は長手位置における実際の画像濃度を示す。転写材上の長手位置も、感光体ドラム、現像ローラの各長手位置に対応している。第一開口側が転写材上の画像左端、第二開口側が画像右端に対応する。

図７に示した画像濃度は、キヤノン製ＣＬＣ用紙（坪量８０ｇ／ｍ^２の平滑紙）上に印刷した画像をＭａｃｂｅｔｈ濃度計ＲＤ９１８で測定して数値化したものである。図７によれば、画像濃度が長手方向で不均一な濃度分布となることがわかる。本来は、均一となるべきであるが、画像の右から左（グラフの左から右）にかけて濃度が上昇してしまっている。この理由は以下の通りである。

図８は、ハーフトーン露光電位部に現像されるトナー画像を模式的に示した図である。なお、図８には、感光体ドラム上の帯電電位（ＶＤ＝−４００Ｖ）、ハーフトーン露光電位（Ｖ_ｈｔ＝−１７０Ｖ）及び現像電圧（Ｖ_ｄｅｖ＝−２５０Ｖ）の関係とも示されている。

感光体ドラム上の帯電電位部において、
帯電電位（の絶対値） ＞ 現像電圧Ｖ_ｄｅｖ（の絶対値）
となる部分（非露光部分）では、トナー画像が現像されない。一方、ハーフトーン露光電位部では、
ハーフトーン露光電位Ｖ_ｈｔ（の絶対値 ）＜ 現像電圧Ｖ_ｄｅｖ（の絶対値）
が満たされるため、トナー画像が現像される。この過程で現像されるトナー量は、トナーの負帯電電荷量に依存する。つまり、トナーの負帯電電荷量が大きければ、露光電位と現像電圧の差分を埋めるのに必要なトナー量は少なくてすむ。これに対し、トナーの負帯電帯電荷量が小さければ、同じ差分を埋めるのに必要となるトナー量が相対的に多くなる。

従って、本検討の系においては、現像ローラ上におけるトナーの負帯電電荷量の大きな第一開口側に対応する感光体ドラム上の一端側での現像トナー量が相対的に少なくなり、転写材上における画像濃度が低くなる。また、トナーの負帯電電荷量の小さな第二開口側に対応する他端側でのトナー量が相対的に多くなり、転写材上における画像濃度が高くなる。このようにして、第一開口側から第二開口側へかけて濃度の長手方向のムラ（勾配）が生じてしまう。

（検討２：本発明適用）
図９は、検討２におけるレーザ露光の光量の長手方向における分布を示す図である。図５と比較するとわかるように、感光体ドラム上の長手方向における中心では、検討１と同じ感光体上に照射される光量が１００％となっている。しかし、現像ローラの第一開口側に対応する端部にかけて照射される光量が徐々に大きくなっている。また、第二開口側に対応する端部にかけて照射される光量が徐々に小さくなっている。

図１０は、図９に示した光量特性で露光（長手方向の中心光量＝７０％）したときの感光体ドラム上における露光電位の長手方向における分布を示す図である。中心から第一開口側にかけて徐々に露光電位（の絶対値）が低くなっている。第二開口側から中心にかけて徐々に露光電位（の絶対値）が高くなっている。長手方向の中心では、図６に示した検討１の露光電位と同じ電位（Ｖ_ｈｔ＝−１７０Ｖ）となっている。

図１１は、図９に示した光量特性で露光（長手方向の中心光量＝７０％）したときの転写材上で得られた画像濃度の長手方向における分布を示す図である。図７と比較して、図１１では、長手方向における濃度分布が概ね均一であることがわかる。理由は以下の通りである。

検討１で述べたように、感光体ドラムの表面のうち露光された部分である露光電位部においては、
ハーフトーン露光電位Ｖ_ｈｔ（の絶対値） ＜ 現像電圧Ｖ_ｄｅｖ（の絶対値）
の関係が満たされるので、トナー画像が現像される。検討２の系においては、現像剤の帯電特性の違いに起因した画像濃度の変動（図７）をキャンセルするよう、現像ローラの第一開口側に対応した感光体ドラム上の一端から第二開口側に対応した感光体ドラム上の他端にかけて徐々に光量を大きくしている。これにより、感光体ドラム上の一端から他端にかけて徐々に露光電位の絶対値が上昇する。その結果、感光体ドラム上の一端から他端にかけて画像濃度の均一となる。

このようにトナーの搬送方向における上流側から下流側にかけた帯電特性の逆特性をレーザ露光光量によって実現することで、現像剤の帯電特性の違いに起因した画像濃度の変動が緩和されることがわかる。なお、「逆特性」について、完全な逆特性である必要はなく、画像濃度の変動を緩和するに必要なだけ、即ち本実施形態における制御を施さない場合に比べ濃度変動を緩和するように逆特性であれば良い。

＜レーザ露光器の詳細について＞
次にレーザ露光器１３の詳細について説明する。露光器は、走査式光学装置、光走査装置又は光学スキャナ装置と呼ばれることもある。レーザの走査光学系としては、ＵＦＳ（アンダーフィールドスキャナ）方式とＯＦＳ（オーバーフィールドスキャナ）方式が知られている。また、ＵＦＳ方式に比べてＯＦＳ方式のポリゴンミラー（回転多面鏡）は物理的大きさが相対的に小さい。

ＵＦＳ方式では、入射光束幅に対してポリゴンミラーの偏向面の走査方向長さが長い。一般に、ＵＦＳにおいては、ポリゴンミラーに入射する全光束幅が反射されるため、感光体ドラム面における長手方向の光量はほぼ均一となる。

一方、ＯＦＳ方式では、入射光束幅に対してポリゴンミラーの偏向面の走査方向長さが短いため、ポリゴンミラーに入射する光束幅の一部しか反射されない。よって、ＯＦＳ方式では、ビームの入射角度によって反射される光束幅が変化してしまい、感光体ドラム面における長手方向の光量が不均一となってしまう。より具体的には、レーザ１２００から出射される光束に対する偏向面の角度によって生じる光量分布のムラであって、主走査方向の両端部に挟まれる内側部において光量が高くなることによる上凸の光量分布のムラ（変動）が発生する。しかし、ＯＦＳ方式は、ＵＦＳ方式と比べてポリゴンミラーの回転数を小さくでき、描画スピードも上げることができるため、画像形成装置の高速化・高精細化に優れている。本実施形態では、レーザの光量を任意に可変することのできる光量補正手段を有するＯＦＳ方式の露光器について説明する。

図１２は、レーザ露光器の一例を示した図である。半導体レーザ（以下レーザと呼ぶ）１２００は光源の一例である。レーザ１２００は、図示しないビデオコントローラからのビデオ信号またはエンジンコントローラからのコントロール信号によって発光しビーム（レーザ光）を照射するレーザ発光部として機能する。

ポリゴンミラー１２０１は回転多面鏡の一例である。ポリゴンミラー１２０１は、図示しないモータにより図中の矢印の方向に回転し、レーザからのビームを反射しながら走査する。ポリゴンミラー１２０１を回転させるモータは図示しないエンジンコントローラからの加速信号／減速信号によって一定の回転速度になるように制御される。レーザ１２００からのビームは、ｆθレンズ１２０２および折り返しミラー１２０３を経由して、感光体ドラム１１上を矢印の方向に走査する。ｆθレンズ１２０２は、ビームを感光体ドラム１１上に等速で走査させるための光学部品である。

ＢＤ１２０４は、光−電圧変換を行う素子である。ＢＤは、ビーム検出の略である。ＢＤ１２０４には、ビームの走査路上に設けられたミラー１２０５から反射したビームが所定のタイミングで入射する。ＢＤ１２０４は、入射光によって生じた電圧によってＢＤ信号を生成し、図示しないエンジンコントローラのＣＰＵやロジック回路へＢＤ信号を出力する。水平同期信号としてＢＤ信号は使用される。

図１３は、実施形態に係る光量補正制御に関与するレーザ駆動回路とエンジンコントローラとの一例を示した図である。エンジンコントローラで１３００はＣＰＵ１３１２を有する制御ユニットである。レーザ駆動回路１３０１は、光量補正回路１３０２、ＶＩ変換回路１３０３、レーザドライバＩＣ１３０４、レーザ１２００、フォトダイオード１３０６を備える。

レーザドライバＩＣ１３０４の電流制御部１３０７は、ビデオ信号に応じて、レーザ１２００に電流を通電して発光させるか、ダミー抵抗１３０８に電流を流してレーザ１２００を消灯させるかの切換を行う。

次にサンプリング制御について説明する。レーザ露光器の立上げ時や画像形成の一走査ごとに、サンプリング制御が実行される。レーザ１２００が駆動されて発光すると、レーザ１２００からの出射光の一部がフォトダイオード１３０６に入射する。このとき、フォトダイオード１３０６によってレーザ１２００の発光光量に比例した光電流が出力され、サンプル・ホールド回路１３０９に入力される。光電流の値は、サンプル・ホールド回路１３０９でサンプリングされて電流制御部１３０７に出力される。電流制御部１３０７は、サンプル・ホールド回路１３０９からの出力信号と必要光量とを比較する。必要光量に対して出力信号（発光光量）が低ければ、電流制御部１３０７は、レーザへの駆動電流を増大する。一方、発光光量が必要光量よりも高ければ、電流制御部１３０７は、レーザ電流を減少させる制御を行う。レーザ光量が所定の発光光量になると、サンプル・ホールド回路１３０９がホールドされる。このときの出力値をサンプル・ホールド回路１３０９に接続されたコンデンサ１３１０に電圧値として保持しておくことで、レーザ１２００は、一走査ごとに所定光量で発光することができる。

定電流回路１３１１に流れる電流Ｉ_ｓｕｍはフォトダイオード１３０６で検出した光量が所定の光量となるようにＶＩ変換回路１３０３によって設定される。光量補正回路１３０２の制御部１３１３は、エンジンコントローラ１３００のＣＰＵ１３１２とシリアル通信で接続されている。エンジンコントローラ１３００のＣＰＵ１３１２は、光量補正回路１３０２の制御部１３１３へプリントモードなどの情報を送信する。

光量補正回路１３０２は不揮発記憶手段であるＮＶＲＡＭ１３１４を有しており、各ビームの光量プロファイルに基づく補正プロファイルを記憶している。補正プロファイルには、感光体ドラム面におけるビームの走査長を所定の値で分割したときの、ビームの各走査位置におけるレーザの電流補正値が記憶されている。ＢＤ信号に同期してＣＰＵ１３１２からコントロール信号が入力されてから所定時間後に、光量補正回路１３０２の制御部１３１３は、ＮＶＲＡＭ１３１４に記憶されている補正プロファイルの電流補正値の読み出しを開始する。読み出すタイミングはエンジンコントローラ１３００のＣＰＵ１３１２から出力されたリードクロックである。リードクロックの周波数は、ビーム走査長の分割数に応じて決定されている。

光量補正回路１３０２の制御部１３１３は、読み出した補正プロファイルの電流補正値を光量補正回路１３０２に内蔵されたＤＡコンバータ１３１５によって所定のアナログ電圧値に変換する。光量補正回路１３０２から出力されたアナログ電圧は、ＶＩ変換回路１３０３において補正電流ＩＤに変換され、定電流回路１３１１に流れ込む。よって、レーザ電流ＩＬは、定電流回路１３１１に流れる設定電流Ｉ_ｓｕｍから、光量補正回路１３０２から出力された補正電流ＩＤを減算することで得られる。算出式は、例えば、
ＩＬ ＝ Ｉ_ｓｕｍ − ＩＤ （式１）
である。

図１４は、光量補正回路１３０２の詳細を示すブロック図である。ＮＶＲＡＭ１３１４は、不揮発記憶手段である。制御部１３１３は、ロジック回路を備えている。ＤＡコンバータ１３１５は、ＮＶＲＡＭ１３１４から読出した多値のデータをＤ／Ａ変換してアナログ電圧を出力する。ＶＩ変換回路１３０３は、ＤＡコンバータから出力されたアナログ電圧を電流に変換する回路である。ＣＰＵ１３１２は、エンジンコントローラにおける制御の中心的役割を果たす回路である。

制御部１３１３は、ＮＶＲＡＭ１３１４と接続されており、制御部１３１３はＮＶＲＡＭ１３１４に記憶しているデータの読出し・書込みを行うことができる。ＣＰＵ１３１２は、制御部１３１３とのシリアル通信を介して、ＮＶＲＡＭ１３１４に記憶されているデータの読出し・書込みを行う。制御部１３１３は、ＮＶＲＡＭ１３１４に記憶されているＶ_ｒｅｆ値（ＤＡコンバータ１３１５の基準電圧）を読出し、基準電圧生成部１４００にＶ_ｒｅｆ値を設定する。基準電圧生成部１４００は、Ｖ_ｒｅｆ値に相当する電圧をＤＡコンバータ１３１５に出力する。制御部１３１３はエンジンコントローラのＣＰＵ１３１２から受信したＢＤ信号に同期したコントロール信号をトリガー信号として、ＮＶＲＡＭ１３１４から補正プロフィルデータを読み出してＤＡコンバータ１３１５に設定する。ＤＡコンバータ１３１５では、Ｖ_ｒｅｆ値に相当する電圧に補正プロファイルデータを掛け合わせた電圧値をＶＩ変換回路１３０３へ出力する。

なお、以下では説明をわかり易くする為に補正プロファイルデータとは区別してＶ_ｒｅｆ値を説明する。しかし、当該Ｖ_ｒｅｆ値の大小差異に依存し、例えば後述の図１６の１６０５のレーザ光量の大小も変更されものであり、実質的にはこのＶ_ｒｅｆ値も補正プロファイルデータの一部と解釈することが出来る。

図１５は、ＯＦＳ方式において、画像中央部／略中央部のレーザ光量を画像両端部の光量と比較して例えば最大５０％低下させることで感光体ドラムの面光量を均一にするためのタイミングチャートである。本発明における詳細な濃度ムラ補正については、後述の図１６、１８で詳しく説明を行うものとし、以下では、説明を理解し易いように、まず、上で説明した、現像ローラ上に形成されるトナー層には長手方向の特性分布差を除いた形で説明を行う。図１５では、ビーム走査長を２２個の区間に分割している。なおビーム走査長を２２個の区間に分割したのは一例であり、より細かい区間で分割しても良い。また、ここでは、一例として、１区間における補正プロファイルデータを２ｂｙｔｅで表現している。なお、ビーム走査長の分割数や補正プロファイルのデータ長は大きい方がより精度良く光量を補正できる。

なお、本実施形態における補正プロファイルデータとは、各ビーム走査位置における補正電流値ＩＤを決定するものである。そして、図１４の制御部１３１３がＮＶＲＡＭ１３１４に記憶された補正プロファイルを読み出す。例えば、制御部１３１３は、画像中央部／略中央部では、２ｂｙｔｅの補正プロファイルデータＦＦｈを読出しＤＡコンバータ１３１５に設定する。また、補正プロファイルデータが最大であるＦＦｈの場合に、補正電流ＩＤがＩ_ｓｕｍの５０％となるように予め決定しておいたＶ_ｒｅｆ値に相当する電圧を基準電圧生成部１４００が出力する。基準電圧生成部１４００が出力したＶ_ｒｅｆ値に相当する電圧に補正プロファイルデータを掛け合わせた電圧値をＤＡコンバータ１３１５においてＶＩ変換回路１３０３へ出力し、補正電流ＩＤを発生させる。補正プロファイルデータは２ｂｙｔｅであるため、データがＦＦｈの場合には、Ｖ_ｒｅｆこのとき、補正電流ＩＤはＩ_ｓｕｍの５０％となる。一方、補正プロファイルデータが００ｈの場合には、補正電流ＩＤは０ｍＡとなる。

レーザの駆動電流を制御するための補正プロファイルデータの作成手順は以下の通りである。まず、予め工場などにおいてレーザ露光器単体で、光量補正を機能させずに走査方向の感光体ドラム面光量を数箇所測定する。ここで感光体ドラム面光量とは、レーザから照射されたビームが、fθレンズや折り返しミラー等の光学系を経由して、実際に感光ドラム上に露光されるレーザ光量である。次に、通常では、感光体ドラム面光量がいずれの箇所でも均一となるような補正プロファイルデータを作成する。補正プロファイルデータは、光量補正回路のＮＶＲＡＭ１３１４に格納される。尚、本実施形態においては、上に説明した、現像容器の長手方向における、トナーの帯電電荷量分布を考慮するために、感光体ドラム面光量のいずれの箇所でも均一にする訳ではない。後述にて詳しく説明するが、このトナーの帯電電荷量分布を考慮する分だけ、感光体ドラム面光量を変化させる。

ＢＤ信号に同期してエンジンコントローラのＣＰＵ１３１２から出力されるコントロール信号を、光量補正回路の制御部１３１３が検知すると、所定のタイミングｔ１後から補正プロファイルデータの読出しを開始する。通常、画像両端部では補正プロファイルデータが００ｈであるため、ＤＡコンバータの出力電圧は０Ｖとなり、補正電流ＩＤは０ｍＡとなる。よって通常では、走査方向において、画像両端部のレーザ電流およびレーザ光量は最大となる。

一方、通常では画像中央部／略中央部で補正プロファイルデータがＦＦｈである。よって、最大光量から５０％だけ光量が低下するようにＤＡコンバータ１３１５の基準電圧Ｖ_ｒｅｆ値を予め設定しておく。そして、Ｖ_ｒｅｆと補正プロファイルの乗算に基づく出力により、画像中央部／略中央部における補正電流ＩＤは、定電流回路１３１１に流れる設定電流Ｉ_ｓｕｍの５０％となる。この図１５で説明した補正プロファイルデータにより、ＯＦＳ特有の、主走査方向の両端部に挟まれる内側部において光量が高くなることによる上凸の光量分布のムラを抑制することができる。

図１６は、画像中央に対して画像右端の光量を約５％増加させ、画像中央に対して画像左端の光量を約５％低下させるためのタイミングチャートである。

図１５と同様に、基本となる補正プロファイルデータを決定する。次に画像右端よりも画像左端のデータ値を線形に１０％高くなるように補正した補正プロファイルデータを作成する。この補正プロファイルデータを光量補正回路のＮＶＲＡＭ１３１４に記憶させておく。ここでは、勾配を１０％としているが、帯電特性の変化に起因した画像濃度の変化を緩和できるように勾配が決定される。図１６ではＤＡＣ出力電圧１６０２が、図１５のＤＡＣ電圧に対して線形に増加していくように示されている。しかし、ＯＦＳの入射光束幅に対してポリゴンミラーの偏向面の走査方向長さが短いという特性から、感光ドラム上で線形に光量変化を持たせたい場合には、半導体レーザ１２００の出力光量は、厳密には線形に増加はしない。但し、図１６にＤＡＣ出力の勾配が小さい場合には、測定系の誤差を考慮すると、半導体レーザ１２００の、補正プロファイルの増加分を、単純に線形増加させるだけで、実用上は感光ドラム上でほぼ線形の光量変化が得られる。

図１６によれば、画像左端における補正プロファイルデータ１６０１は３３ｈとなっている。画像中央の補正プロファイルデータはＦＦｈであり、補正電流ＩＤ（ＶＩ変換電流ＩＤ１６０３）はＩ_ｓｕｍの５０％となる。また、画像左右で光量差を持たせない図１５において画像右端および左端の補正プロファイルデータは００ｈ、補正電流ＩＤは０ｍＡである。一方、図１６の画像左端においては補正プロファイルデータが３３ｈであり、補正電流ＩＤはＩ_ｓｕｍの１０％となるため、実際のレーザ電流ＩＬ１６０４はＩ_ｓｕｍの９０％となる。そして、このレーザ駆動電流ＩＬにより下凸の光量分布であるレーザ光量１６０５が実現される。このとき、レーザ光量１６０５では、走査方向に沿って、発光光量の減少幅と増加幅とが異なっている。そして、画像左端の感光ドラム面光量１６０６）は、画像右端の感光ドラム面光量１６０６に対して約１０％低くなる。画像右端から画像左端にかけてデータ値を線形に１０％高くなるように補正プロファイルデータを補正しておくことで、光量補正後の光量は画像中央の光量に対して画像右端の光量は５％増加し、画像左端の光量は５％低下する。

この図１５に示されるタイミングチャートにより、図２に示した現像装置及びＯＦＳ方式のレーザの走査光学系を搭載したプリンタにおいて、以下２つの濃度ムラ要因に起因した画像濃度のムラ（変動）をまとめて補正できる。（ａ）ＯＦＳ方式のレーザの走査光学系における、主走査方向の両端部に挟まれる内側部において光量が高くなることによる上凸の光量分布のムラ。（ｂ）トナーの搬送方向における上流側に対応した像担持体の一端から、前記トナーの搬送方向における下流側に対応した像担持体の他端にかけて、使用されるトナーの帯電特性の違い。

図１７は、ＯＦＳ方式において、補正プロファイルデータを作成するための、感光体ドラム面の光量測定位置を示した図である。測定の際には、光量補正は機能させないように設定される。

ここで、図１８のフローチャートで、画像右部と画像左部との光量差を１０％にする上での背景／考え方について、その概略を以下説明する。
（ｉ） まず、（式１）ＩＬ ＝Ｉ_ｓｕｍ−ＩＤを考慮すると、画像左部の光量を画像右部の光量よりも１０％下げたいので、画像左部における補正電流（図１３のＩＤ）を、画像右部に対して１０％大きくすれば良い。
（ｉｉ） そして、図１８のフローチャートは、上記（ｉ）を実行すべく、画像左部の実測光量を、画像右部の実測光量に対して、１０％多くするよう擬似的な設定を行う。これにより、実測電流が大きいので、１０％分だけ光量を下げるよう、結果光ビーム強度を１０％弱める補正プロファイルに設定される。以下、具体的に説明する。

図１８は、補正プロファイルデータおよびＤＡコンバータの基準電圧であるＶ_ｒｅｆ値の設定方法の一例を示すフローチャートである。

（ステップＳ１８０１）
ステップＳ１８０１で、ＣＰＵ１３１２は、レーザ露光器１３を起動させ、画像領域でレーザ１２００を全発光させる。

（ステップＳ１８０２）
ステップＳ１８０２で、制御部１３１３は、基準電圧生成部１４００にＶ_ｒｅｆ値として００ｈを設定して、ＤＡコンバータ１３１５の出力電圧を０Ｖとする。このとき、補正電流ＩＤは０ｍＡとなるため、定電流回路１３１１に流れる設定電流Ｉ_ｓｕｍは、レーザ電流ＩＬとなる。

（ステップＳ１８０３）
ステップＳ１８０３で、ＣＰＵ１３１２は、光量補正を機能させていない状態で、図１７に示したセンサする。本実施形態では、感光体ドラム面の５ポイントでそれぞれ光量を測定する。例えば、３００ｍｍの画像領域に対して、画像幅の中央を０ｍｍとし、０ｍｍ、±１００ｍｍ、±１５０ｍｍといった５箇所にセンサ１７０１〜１７０５を設置する。感光体ドラム面の光量を測定するためのセンサを多く設置した方がより精度良く補正プロファイルを作成できる。

（ステップＳ１８０４）
ステップＳ１８０４で、ＣＰＵ１３１２は、センサ出力電圧値を増減させる。より具体的には、画像左端の−１５０ｍｍにおいて、センサ出力電圧値を５％減少させる。また、画像右端の＋１５０ｍｍにおいてセンサ出力電圧値を５％増加させる。そして、ＣＰＵ１３１２は、中心部０ｍｍにおいて増減無し、−１５０ｍｍにおいて５％減少、＋１５０ｍｍにおいて５％増加させるような式（２）の一次式を決定する。

ｍｘ ＋ ｎ 式（２）
ここで、変数xとは、ビームの走査長を所定の値で分割したときのビームの走査位置である。

さらに、ＣＰＵ１３１２は、実際に測定された長手方向における感光体ドラム面の光量分布における５箇所の値に、式（２）で求めた一次式から求まる値を加算（反映）し、補正後の測定結果を得る。（ステップＳ１８０４）
本実施形態では、現像剤の帯電特性の違いに起因した画像濃度の変動（図７）をキャンセルするよう、現像ローラの第一開口側に対応した感光体ドラム上の一端から第二開口側に対応した感光体ドラム上の他端にかけて徐々に光量を大きくしている。

図１５で説明したように、ＯＦＳ方式に起因するドラム面上の上凸の光量分布ムラのみを補正する場合には、ドラム面上の光量を測定した結果を用いて補正プロファイルを生成する為、現像剤の帯電量に起因した画像濃度傾きは考慮されていない。

そこで、ＯＦＳ方式に起因する光量分布ムラのみを補正する場合のドラム面上の光量を測定した結果に、現像剤の帯電量に起因した画像濃度傾きに相当するドラム面上の光量を加減する。これにより、光量分布を均一化するような補正プロファイルデータを決定することで対応している。

そして、ステップＳ１８０５で、図１７で示されるようなトナーの帯電特性を加味しない上凸の光量分布のムラにトナー帯電特性による濃度勾配を反映した反映後の上凸の光量分布を補正する為の補正プロファイルを決定する。より具体的には、補正後の測定結果に基づき、ビームの走査長を所定の値で分割したときの、ビームの各走査位置におけるセンサ出力電圧値の変化を式（３）の４次式で近似する。

ａｘ^４ ＋ ｂｘ^３ ＋ ｃｘ^２ ＋ ｄｘ ＋ ｅ 式（３）さらに、式（３）で求められた４次近似式により、各ビームの走査位置におけるセンサ出力電圧値を、求めた４次近似式から決定する。

（ステップＳ１８０６）
ステップＳ１８０６で、ＣＰＵ１３１２は、４次近似式から補正プロファイルデータを作成し、ＮＶＲＡＭ１３１４へ格納する。まず、ＣＰＵ１３１２は、ビームの走査長を所定の値で分割したときの、各走査位置におけるセンサ出力値を上述の近似式から演算する。ＣＰＵ１３１２は、各走査位置におけるセンサ出力値のうち最大電圧値をＦＦｈとし、最低電圧値を００ｈとする。さらに、ＣＰＵ１３１２は、最大電圧値と最小電圧値の差分電圧を２５５分割し、各走査位置におけるセンサ出力値を２ｂｙｔｅ形式のデータ値に変換する。このようにして作成した各走査位置における補正プロファイルデータがＮＶＲＡＭ１３１４に記憶される。この補正プロファイルデータと、後述にて決定されるＶ_ｒｅｆを乗算した出力により、ステップＳ１８０５で求められた４次近似式の形に類似した補正電流ＩＤ変化を実現することができる。

（ステップＳ１８０７）
ステップＳ１８０７〜１８０９では、一番補正量が大きい箇所について、光量補正が行われて無い場合の左部における光量（センサの出力電圧が対応する）と同じ光量になるようなＶ_ｒｅｆ値を決定する処理を行う。

（式１）で、ＩＬ＝Ｉ_ｓｕｍ−ＩＤと説明したように、光量を下げるには、補正量（ＩＤ）を大きくする必要がある。そして、この補正量（ＩＤ）は、補正プロファイルデータ（この場合ＦＦｈ）とＶ_ｒｅｆとの乗算に基づく出力で決定されるので、どれくらいのＶ_ｒｅｆにすれば、必要なだけの補正量にできるかを決定するのである。

ステップＳ１８０７で、ＣＰＵ１３１２は、各走査位置における補正プロファイルデータのうちデータ値がＦＦｈとなっている走査位置にセンサの１つを移動する。

（ステップＳ１８０８）
ステップＳ１８０８で、ＣＰＵ１３１２は、Ｖ_ｒｅｆ値を００ｈから所定値だけ増加させて基準電圧生成部１４００に設定する。

（ステップＳ１８０９）
ステップＳ１８０９で、制御部１３１３は、最大センサ出力値ＶＤ_ｍａｘが最低電圧値Ｖ_ｍｉｎと等しいか否かを判定する。なお、最低電圧値Ｖ_ｍｉｎは、各走査位置におけるセンサ出力値のうちの最低値である。また、最大センサ出力値ＶＤ_ｍａｘは、移動後のセンサによって検出されたセンサ出力値である。ＶＤ_ｍａｘ＝Ｖ_ｍｉｎでなければ、ステップＳ１８０８に戻り、さらに所定値だけＶ_ｒｅｆ値を増加させる。

最終的に、ＶＤ_ｍａｘ＝Ｖ_ｍｉｎとなると、ステップＳ１８１０に進み、制御部１３１３は、そのときのＶ_ｒｅｆ値をＮＶＲＡＭ１３１４に記憶させる。

ステップＳ１８０６でＮＶＲＡＭに保存した補正プロファイルは図１６のタイミングチャートにおける補正プロファイルデータ１６０１である。また、Ｓ１８１０でＮＶＲＡＭ１３１４に記憶したＶ_ｒｅｆ値を補正プロファイルデータ１６０１と掛け合わせた電圧値が１６０２のＤＡＣ出力電圧となる。

Ｖ_ｍｉｎとなる走査位置における補正プロファイルデータ値は００ｈであり、そのときの補正電流ＩＤは０ｍＡとなる。よって、定電流回路１３１１に流れる設定電流Ｉ_ｓｕｍは、レーザ電流ＩＬとなる。一方、補正プロファイルデータ値がＦＦｈとなる走査位置においては、補正電流ＩＤは１ビーム走査周期において最も高くなる。よって、レーザ電流ＩＬは最低となる。

本実施形態によれば、現像剤の帯電特性の違いに起因した画像濃度の変動を補正することで、劣化した現像剤と新しく補給された現像剤とが混在した状態であっても、濃度ムラ等の画像不良の発生が抑制され、良好な画像が得られるようになる。

すなわち、トナー補給方式を採用した画像形成装置において、現像ローラと並行したトナー搬送スクリューによってトナーを現像ローラに沿って搬送しながら現像ローラ上にトナーを供給すると、帯電特性の違いに起因した画像濃度の変動が生じやすい。そこで、トナーの搬送方向における上流側に対応した感光体ドラムの一端から、当該搬送方向における下流側に対応した感光体ドラムの他端にかけて、露光光量が徐々に小さくなるようレーザ露光器を制御する。このような露光特性によって帯電特性がキャンセルされ、濃度ムラ等の画像不良の発生が抑制され、良好な画像が得られるようになる。

本実施形態においては、現像装置内におけるトナー帯電電荷量分布が、図４に示したような分布を持つと仮定した。しかし実際には、画像形成装置（現像装置１４）の稼動状態や履歴（例：印刷環境、画像パターン、通算印刷回数等）に応じて、トナー帯電量分布が変動することもあり得る。ところが、このような場合においても、画像形成装置における平均的な稼動状態を想定し、その稼働状態で生じるトナー帯電電荷量分布を見込んでレーザ露光光量の分布を設定することで、本発明の狙う効果が得られる。例えば、レーザ露光光量の分布を設定するに際し、感光体ドラムの一端から他端にかけての露光光量（補正プロファイルデータ）の勾配を複数取得して、その平均値が使用されてもよい。より具体的には、帯電特性の変動を経験的に複数取得し、さらに取得した各変動に対応した露光光量の勾配を取得し、取得した複数の勾配から平均値が算出される。

また、ＣＰＵ１３１２や制御部１３１３が、画像形成装置の稼働状態に応じて感光ドラムの一端から他端にかけてのレーザ発光部による光量を変化させる補正プロファイルデータ（図１６の１６０１に相当）を設定する設定手段として機能してもよい。例えば、稼働状態としてＣＰＵ１３１２が画像形成枚数をカウントし、カウント値に対応した補正プロファイルデータをＮＶＲＡＭ１３１４から読み出し画像形成に用いるよう設定する。つまりＮＶＲＡＭ１３１４には、予め複数のカウント値のそれぞれに対応した補正プロファイルデータが格納されているものとする。あるいは、制御部１３１３が、カウント値に応じた係数を基本となる補正データプロファイルに乗算することで、そのカウント値に応じた補正プロファイルデータを演算してもよい。

本実施形態では、一成分現像剤を使用する画像形成装置について説明した。しかし、本発明は、二成分現像剤を使用する画像形成装置にも適用できることはいうまでもない。ただし、一成分現像剤の方が、より不均一なトナー帯電電荷量分布が生じ易いため、本発明の効果がより得られ易いだろう。尚、二成分現像剤を使用する画像形成装置では、一成分現像剤を使用する画像形成装置の場合とは逆に、現像ローラ上のトナー層における負帯電電荷量が、トナー搬送スクリューによる搬送方向上流側で小さく、下流側にかけて大きくなる分布を有する場合もある。また、図３に示した現像容器１４１の構成が左右逆の場合にも負帯電電荷量の分布は図４で示した分布とは逆になる。これらの場合には、露光光量分布の勾配を上述の実施形態とは逆にすればよい。即ち、図１６で、画像右側の感光ドラム面光量が画像左側よりも１０％低くなるように、補正プロファイルデータを作成して用いるようにすれば良いのである。

本実施形態では、フルカラー方式の画像形成装置について説明したが、モノカラー方式の画像形成装置についても、本発明をできる。その場合も、本発明の効果が同様に得られる。ただし、フルカラー方式の画像形成装置では、異なる色の画像を重ね合わせて多色画像を形成するため、モノカラー方式の画像形成装置に比べ濃度ムラ等の画像不良が目立ち易い。よって、フルカラー方式の画像形成装置では、より本発明の需要が高いだろう。

本実施形態では、レーザ露光器としてＯＦＳ方式を採用した。しかし、ＵＦＳ方式が採用されたレーザ露光器を有する画像形成装置についても、本発明を適用できる。この場合、レーザ駆動制御を、ＵＦＳ方式のレーザ露光器の光学的特性に合わせて実行し、感光体ドラム面における長手方向の光量に所望の分布を持たせることで、本発明の効果が同様に得られる。

本実施形態では、光源として半導体レーザを一例として説明したが、ＬＥＤなど、他の光源についても本発明を適用できる。すなわち、感光体ドラム上で所望の露光光量分布が得られるようＬＥＤの発光パターンを最適化すれば、本発明の効果が得られ。

本実施形態では、補正プロファイルデータを画像形成装置が作成するものとして説明した。しかし、ＣＰＵ１３１２やセンサ１７０１〜１７０５に相当するＣＰＵ及びセンサを備えた外部装置によって作成してもよい。また、センサ１７０１〜１７０５を取り外し式のセンサとすることで、工場出荷の際にだけ、センサ１７０１〜１７０５をＣＰＵ１３１２に接続してもよい。この場合、各画像形成装置にセンサ１７０１〜１７０５を設ける必要がなくなるため、コストの削減に寄与するであろう。

なお上に述べてきた各種変形例は、後述の各実施形態においても同様であることをここで述べておく。

［実施形態２］
本実施形態では、現像剤の帯電特性の違いに起因した画像濃度の変動を補正手段を、像担持体の露光感度を工夫することで実現するものである。すなわち、現像剤の搬送方向における上流側に対応した像担持体の一端から、現像剤の搬送方向における下流側に対応した像担持体の他端にかけて、露光感度が徐々に小さくなるように製造された像担持体を採用する。よって、実施形態１のようなレーザ露光光量の制御は必ずしも必要ない。

図１９は、実施形態に係る感光体ドラムの露光感度の一例を示す図である。横軸は、感光体ドラム上の長手位置を示す。縦軸は対応する長手位置における感光体ドラム表面の露光感度を示す。

図１９によれば、感光体ドラム上において、現像ローラの第一開口側に対応する端部側で感度が大きく、第二開口側に対応する端部側で感度が小さくなる。感光体ドラム１１は、このような感度勾配を有している。このような感度勾配を達成するには、感光体ドラム１１における光導電層の材料特性や膜厚等を長手方向で調整して製造すればよい。

実施形態２におけるレーザ露光光量の長手分布は、図５に示したものと同様であってよい。しかし、感光体ドラム１１が図１９に示したような露光感度の長手分布を有するため、各長手位置で同じ光量の露光を行ったとしても形成される露光電位は変化する。つまり、露光感度の大きな第一開口側では低い露光電位（の絶対値）が得られ、露光感度の小さい第二開口部側では相対的に高い露光電位（の絶対値）が得られる。例えば、感光体ドラム上に７０％濃度で露光したときの露光電位の長手分布は、図１０と同様のものとなる。従って、転写材上の画像濃度も、実施形態１（検討１）の図１１と同様の、長手方向で均一な分布となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、現像剤の帯電特性の違いに起因した画像濃度の変動を補正するような露光感度を感光体ドラムに持たせることで、濃度ムラ等の画像不良の発生が抑制され、良好な画像が得られるようになる。

実施形態２の構成は、実施形態１で述べたようなレーザ露光器の制御が製造コストダウン等の理由により実施できない画像形成装置で、特に有効であろう。感光体ドラムの変更だけであれば、製造コストの大きな上昇は生じないからである。

［実施形態３］
上述の実施形態においては、例えば、稼働状態としてＣＰＵ１３１２が画像形成枚数をカウントし、カウント値に対応した補正プロファイルデータをＮＶＲＡＭ１３１４から読み出すことを説明した。本実施形態では、このことについて、より詳細に説明を行う。

以下では、感光ドラムの一端から他端にかけてのレーザ発光部による光量を変化させる為の補正プロファイルを複数通りＮＶＲＡＭ１３１４に記憶させておく。そして、トナー像（パッチ）を左右に形成して検知することで、使用されるトナーの帯電特性の連続的な変化に起因した濃度変化の勾配を検出し、当該検出結果に基づき適切な補正プロファイルを読込み設定する形態を説明する。

＜濃度センサの説明＞
図２０は、画像濃度検知手段としての濃度センサの構成を示す図である。この濃度センサは、例えば、図１における駆動ローラ１７に対向する位置に設けられている。また本実施形態では、感光ドラムの長手方向の濃度ムラを検出する為、駆動ローラ１７の長手方向に複数設けられている。長手方向に配置する濃度センサの数が多い程、長手方向における濃度ムラを精度よく検出できる。

濃度センサは、ＬＥＤ２０００などの発光素子と、フォトダイオード２００１、ＣｄＳなどの受光素子、及びホルダー２００２から構成される。

中間転写ベルト１上に形成された画像濃度制御用のトナー像（以後、パッチと呼ぶ）に対し発光素子からの光を照射し、そこからの正反射光及び乱反射光を受光素子で受けることによりパッチの濃度を測定する。

＜濃度センサの設置及び濃度検出様子＞
図２１は、中間転写ベルト１に対する濃度センサの配置様子及び濃度検出様子を示す図である。図２１では二個の濃度センサが設置されており、２１０１は第一開口側、２１０２は第二開口側に設置されている。

中間転写ベルト１上に形成された第一開口側、及び第二開口側で同じ濃度である例えば７０％ハーフトーンの画像濃度差検出用のトナー像（パッチ）を形成する。また、トナー像（パッチ）は各色毎に形成されているものとする。

中間転写ベルト１は図示した矢印の方向に回転し、濃度センサによって各トナー像の濃度を検出する。

トナー像の濃度は、画像の左右濃度差が顕著となる例えば７０％のハーフトーンのみで検出する例を示したものの、幾つかの濃度のトナー像を形成し、検出してもよい。

本実施形態における画像濃度ムラ検出制御は、画像の階調特性を所定の特性に合わせる階調制御を行った後に行うことが望ましい。

＜パッチ画像の形成及び検出＞
図２２は、実施形態に係る光量補正制御に関与するレーザ駆動回路とエンジンコントローラと濃度センサの一例を示した図である。図１４との違いは、濃度センサがＣＰＵ１３１２に接続され、濃度センサの検出結果をＣＰＵが取り込み、各種演算を行える点である。

画像の左右濃度差を検出する制御は、具体的には以下のようにして行われる。まず、現像装置の累計画像形成枚数、ホストコンピュータやユーザからの指示等の適当なタイミングを制御部内のＣＰＵが検出すると、ＣＰＵは画像濃度差検出制御をスタートさせる。上に説明した図１８、後述の図２３、図２４、図２５のフローチャート等が、このＣＰＵによる画像濃度差検出制御のスタートに応じて実行される。

ＣＰＵは制御部のＲＯＭから画像濃度差検出制御用の各色の現像バイアスを読み出す。その後、ＣＰＵは画像形成装置本体の初期動作を開始するとともに、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋを所定の帯電バイアスでそれぞれ帯電する。

次に、ＣＰＵはテストパターン発生手段から発生させた画像濃度差検出用のパッチの画像データを露光装置に送り、感光ドラム上に回転方向に沿ってトナー像（パッチ）の潜像を形成する。感光ドラム上に形成されたパッチのトナー像は、感光ドラムと転写ローラとの間の電圧印加により転写ベルトに転写される。

そして、イエロー（Ｙ）２１０３のパッチに続いてマゼンタ（Ｍ）のパッチ２１０４、シアン（Ｃ）のパッチ２１０５、ブラック（Ｂｋ）のパッチ２１０６も同様に形成し、転写ベルト上にパッチが形成される。ＣＰＵは濃度センサの発光部へ発光信号を送信しLEDを発光させる。

次に、これらのパッチＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを濃度センサの受光部によってそれぞれ測定し、濃度信号としてＣＰＵが検知する。ＣＰＵは検知した第一開口側の濃度測定値Ｄ_RＹ、Ｄ_RＭ、Ｄ_RＣ、Ｄ_RＢｋおよび第二開口側の濃度測定値Ｄ_LＹ、Ｄ_LＭ、Ｄ_LＣ、Ｄ_LＢｋを制御部内のＲＡＭに書き込む。

一方、転写ベルト上に形成されたパッチは転写ベルトクリーニング手段によってクリーニングされる。

パッチの測定が終わると、ＣＰＵはＲＡＭに保存された各色毎に各パッチの濃度を比較し、画像左右濃度差を演算する。

＜補正プロファイルの作成手順について＞
次にレーザの駆動電流を制御するための補正プロファイルデータの作成手順について説明する。

まず、予め工場などにおいてレーザ露光器１３により、光量補正を機能させずに感光体ドラム面の走査方向に沿った光量を数箇所測定する。この測定される光量を感光ドラム面光量と呼ぶ。

ここで感光体ドラム面光量とは、レーザから照射されたビームが、ｆθレンズや折り返しミラー等の光学系を経由して、実際に感光ドラム上で露光されるレーザ光量である。

次に、通常では、感光体ドラム面光量がいずれの箇所でも均一となるような補正プロファイルデータを作成する。

感光体ドラム面光量が均一となるような補正プロファイルデータをＰ０、その際の基準電圧Ｖ_ｒｅｆ値をＶ_ｒｅｆ0とし、光量補正回路のＮＶＲＡＭに格納する。

次に画像右端よりも画像左端のデータ値を線形に１０％高くなるように補正した補正プロファイルデータを作成する。

この補正プロファイルデータをＰ_＋１０とし、その際の基準電圧Ｖ_ｒｅｆ値であるＶ_ｒｅｆ+10とあわせて、画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが＋７．５%より高い場合に採用するプロファイルとして光量補正回路のＮＶＲＡＭに記憶させる。

同様に、画像右端よりも画像左端のデータ値を線形に５％高くなるように補正した補正プロファイルデータをＰ_＋５、その際の基準電圧Ｖ_ｒｅｆ値をＶ_ｒｅｆ+5とする。そしてこれらを画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが＋２．５%以上、＋７．５%以下の場合に採用するプロファイルとする。また、１０％低くなるように補正した補正プロファイルデータをＰ_−１０、その際の基準電圧Ｖ_ｒｅｆ値をＶ_ｒｅｆ-10とし、像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが−７．５%より低い場合に採用するプロファイルとする。また、５％低くなるように補正した補正プロファイルデータをＰ−５、その際の基準電圧Ｖ_ｒｅｆ値をＶ_ｒｅｆ-5とし、画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが−７．５%以上、−２．５%より低い場合に採用するプロファイルとする。夫々のプロファイルを光量補正回路のＮＶＲＡＭに記憶させておく。

図２３Ｂは、光量補正回路のＮＶＲＡＭのＲＡＭデータの一例を示した図である。データとして、補正データの選択条件、ビーム走査長を２２個の区間に分割した各補正プロファイルデータ、及び各補正プロファイルデータに対応した基準電圧Ｖ_ｒｅｆが記憶されている。なおビーム走査長を２２個の区間に分割したのは一例であり、より細かい区間で分割しても良い。

＜補正プロファイルの選択方法＞
ここで、図２３Ａのフローチャートで、濃度センサによって検出した画像の左右濃度差に基づき予め記憶させておいた補正プロファイルから最適な補正プロファイルを選択してレーザ発光光量を制御する方法の一例を説明する。

なお、図２３Ａのフローチャートが実行されるタイミングは上に説明したように、現像装置の累計画像形成枚数、ホストコンピュータやユーザからの指示等のタイミングである。

ステップＳ２３０１でＣＰＵはテストパターン発生手段から発生させた画像濃度差検出用のパッチの画像データを露光装置に送る。そして感光ドラム上に濃度センサが設置されている第一開口側および第二開口側の２箇所に画像濃度差検出用のトナー像（パッチ）Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを形成する。

なお、ステップＳ２３０１でトナー像を形成する場合には、ステップＳ１８０３で測定された感光ドラム面の光量分布をキャンセルする補正プロファイルに基づき露光が行われる。このときに用いられる補正プロファイルは、ステッステップＳ１８０４で式（２）の一次式から求まる値を加算しない場合に求められた４次近似式に相当する。また、センサ出力値のうち最大電圧値をＦＦｈとした場合のＶ_ｒｅｆ値の求めかたは、式（２）の一次式から求まる値を加算しない場合に求められた４次近似式に対して、図１８のＳ１８０７〜１８０９を実行すれば良い。

図２３Ａの説明に戻る。次にステップＳ２３０２でＣＰＵは濃度センサの発光部を発光させ、画像濃度差検出用のトナー像（パッチ）Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを濃度センサの受光部によってそれぞれ検出し、濃度信号としてＣＰＵが検知する。ＣＰＵは検知した第一開口側の濃度測定値Ｄ_RＹ、Ｄ_RＭ、Ｄ_RＣ、Ｄ_RＢｋおよび第二開口側の濃度測定値Ｄ_LＹ、Ｄ_LＭ、Ｄ_LＣ、Ｄ_LＢｋを制御部内のＲＡＭに書き込む。

パッチ濃度の検出が終わると、ステップＳ２３０３でＣＰＵはＲＡＭに記憶させた第一開口側の濃度測定値Ｄ_RＹ、Ｄ_RＭ、Ｄ_RＣ、Ｄ_RＢｋ及び第二開口側の濃度測定値Ｄ_LＹ、Ｄ_LＭ、Ｄ_LＣ、Ｄ_LＢｋから各パッチの濃度を比較する。そして、画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋを夫々、Ｄ_dＹ＝Ｄ_RＹ−Ｄ_LＹ、Ｄ_dＭ＝Ｄ_RＭ−Ｄ_LＭ、Ｄ_dＣ＝Ｄ_RＣ−Ｄ_LＣ、Ｄ_dＢｋ＝Ｄ_RＢｋ−Ｄ_LＢｋとして演算する。

そして、ステップＳ２３０４乃至ステップＳ２３１２では、ステップＳ２３０３で求められた結果を、図２３Ｂに示されるテーブルに照らし合わせて、最適な光量補正プロファイルデータを画像形成に用いるよう設定する。図２３Ａには、使用されるトナーの帯電特性の連続的な変化に起因した画像濃度の変動（図７に例示）をキャンセルする為の補正プロファイルデータが、複数通りの画像濃度の変動に対応して記憶されている。以下、各ステップを具体的に説明していく。

ステップＳ２３０４で、ステップＳ２３０３で演算した画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが−７．５%以上、−２．５%以下であるかを判定する。該当すると判定されるとステップＳ２３０５へ進み、該当しない場合は、ステップＳ２３０７へ進む。

ステップＳ２３０５では、画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが−７．５%以上、−２．５%以下の場合には、画像右端よりも画像左端の露光光量が５％低くなるように補正した補正プロファイルデータP-5を選択する。次にステップＳ２３０６で基準電圧Ｖ_ｒｅｆ-5を選択し設定する。

ステップＳ２３０７で、ステップＳ２３０３で演算した画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが−７．５%より低いかを判定する。該当すると判定されるとステップＳ２３０８へ進み、該当しない場合は、ステップＳ２３１０へ進む。

ステップＳ２３０８では、画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが−７．５%より低い場合には、画像右端よりも画像左端の露光光量が１０％低くなるように補正した補正プロファイルデータP-10を選択及び設定する。次にステップＳ２３０９で、基準電圧Ｖ_ｒｅｆ-10を選択し設定する。

ステップＳ２３１０で、ステップＳ２３０３で演算した画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが＋２．５%以上、＋７．５%以下であるかを判定する。該当すると判定されるとステップＳ２３１１へ進み、該当しない場合は、ステップＳ２３１３へ進む。

ステップＳ２３１１では、画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが＋２．５%以上、＋７．５%以下の場合には、画像右端よりも画像左端の露光光量が５％高くなるように補正した補正プロファイルデータP₊₅を選択し設定する。次にステップＳ２３１２で、基準電圧Ｖ_ｒｅｆ+5を選択し設定する。

ステップＳ２３１３で、ステップＳ２３０３で演算した画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが＋７．５%より高いかを判定する。該当すると判定されるとステップＳ２３１４へ進み、該当しない場合は、ステップＳ２３１６へ進み感光体ドラム面光量がいずれの箇所でも均一となるような補正プロファイルデータP₀のままとなる。そしてステップＳ２３１７で、基準電圧Ｖ_ｒｅｆ0を選択し設定する。

ステップＳ２３１４では、画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋが＋７．５%より高い場合には、画像右端よりも画像左端の露光光量が１０％高くなるように補正した補正プロファイルデータP₊₁₀を選択し設定する。次にステップＳ２３１５で、基準電圧Ｖ_ｒｅｆ+10を選択する。

以上のように本実施形態によれば、簡易な仕組みで、像担持体の一端から他端にかけての、使用されるトナーの帯電特性の連続的な変化に起因した画像濃度変動に動的に対応することができる。

より具体的には、現像剤の帯電特性の違いに起因した画像濃度の変動を補正することで、劣化した現像剤と新しく補給された現像剤とが混在した状態であっても、濃度ムラ等の画像不良の発生が抑制され、良好な画像が得られるようになる。

さらに、随時画像の左右濃度差を濃度センサによって検出し、検出結果から濃度左右差を解消する最適な補正プロファイルを選択することによって、経時変化による現像剤の帯電特性変動の影響を減少することこができる。よって、実施形態１よりも濃度ムラ等の画像不良の発生がより抑制され、良好な画像が得られるようになる。

［実施形態４］
上述の実施形態３は、予め事前にＮＶＲＡＭ１３１４ｌに記憶させておいた、複数とおりの補正プロファイルより、その都度の状況に応じた補正プロファイルを選択するよう説明した。

これに対して、本実施形態では、補正プロファイル及びＶ_ｒｅｆ値を、その都度の状況に応じて、その場で演算し決定する場合を説明する。

＜正プロファイルデータの作成手順＞
図２４は、画像濃度変動を補正するための補正プロファイル及びＶ_ｒｅｆ値を決定するフローチャートである。ここでの画像濃度変動は、感光ドラムの両端部に挟まれる内側部で光量が高くなる上凸の光量分布のムラと、現像ローラの長手方向に沿って変化するトナーの帯電特性とに起因する。

より具体的には、図２４は、本実施形態における補正プロファイルデータおよびＤＡコンバータの基準電圧であるＶ_ｒｅｆ値の設定方法と補正プロファイルデータ演算の一例を示すフローチャートである。

なお、図２４のフローチャートが実行されるタイミングは図２３のフローチャート実行タイミングと同様とする。

本フローチャートでは、Ｖ_ｒｅｆ値の設定と補正プロファイルデータ演算に関してはイエロー（Ｙ）のステーションを例に説明を行う。

（ステップＳ２４０１）
ステップＳ２４０１でＣＰＵはテストパターン発生手段から発生させた画像濃度差検出用のパッチの画像データをレーザ露光器１３に送る。そして感光ドラム上に濃度センサが設置されている第一開口側および第二開口側の２箇所に画像濃度差検出用のトナー像（パッチ）Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを形成する。パッチの形成様子は図２１に示した通りである。

（ステップＳ２４０２）
ステップＳ２４０２でＣＰＵは濃度センサの発光部を発光させ、画像濃度差検出用のトナー像（パッチ）Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを濃度センサの受光部によってそれぞれ測定し、濃度信号としてＣＰＵが検知する。ＣＰＵは検知した第一開口側の濃度測定値Ｄ_RＹ、Ｄ_RＭ、Ｄ_RＣ、Ｄ_RＢｋおよび第二開口側の濃度測定値Ｄ_LＹ、Ｄ_LＭ、Ｄ_LＣ、Ｄ_LＢｋを制御部内のＲＡＭに書き込む。

（ステップＳ２４０３）
ステップＳ２４０３で、ＣＰＵはＲＡＭに記憶させた第一開口側の濃度測定値Ｄ_RＹ、Ｄ_RＭ、Ｄ_RＣ、Ｄ_RＢｋおよび第二開口側の濃度測定値Ｄ_LＹ、Ｄ_LＭ、Ｄ_LＣ、Ｄ_LＢｋから各パッチの濃度を比較する。より具体的には、画像左右濃度差Ｄ_dＹ、Ｄ_dＭ、Ｄ_dＣ、Ｄ_dＢｋをそれぞれ、Ｄ_dＹ＝Ｄ_RＹ−Ｄ_LＹ、Ｄ_dＭ＝Ｄ_RＭ−Ｄ_LＭ、Ｄ_dＣ＝Ｄ_RＣ−Ｄ_LＣ、Ｄ_dＢｋ＝Ｄ_RＢｋ−Ｄ_LＢｋとして演算する。

以下、ステップＳ２４０４〜Ｓ２４０６については、上に説明した図１８と基本的に同様なので、ここでは詳しい説明を省略する。

（ステップＳ２４０７）
ステップＳ２４０７で、ＣＰＵ１３１２は、センサ出力電圧値を増減（反映）させる。より具体的には、画像左端の−１５０ｍｍにおいて、センサ出力電圧値をステップＳ２４０３で判定した結果から、Ｄ_dＹ／２％減少させる。また、画像右端の＋１５０ｍｍにおいてセンサ出力電圧値をＤ_dＹ／２％増加させる。そして、ＣＰＵ１３１２は、中心部０ｍｍにおいて増減無し、−１５０ｍｍにおいてＤ_dＹ／２％減少、＋１５０ｍｍにおいてＤ_dＹ／２％増加させるような式（２）の一次式を決定する。

ｍｘ ＋ ｎ 式（２）
ここで、変数xとは、ビームの走査長を所定の値で分割したときのビームの走査位置である。

そして、ＣＰＵ１３１２は、実際に測定された長手方向における感光体ドラム面の光量分布における５箇所の値に、式（２）で求めた一次式から求まる値を加算し、補正後の測定結果を得る。これにより、ステップＳ２４０８以降の処理で、図１７で示されるようなトナーの帯電特性を加味しない上凸の光量分布のムラに対し、濃度検出結果（トナー帯電性）を反映した反映後の上凸の光量分布を補正する為の補正プロファイルを決定することができる。

ステップＳ２４０８〜ステップＳ２４１３については、図１８のステップＳ１８０５〜Ｓ１８０９と同様の処理をおこなう。ここでは詳しい説明は省略する。

上述のフローチャートにより、光量補正後の光量は画像中央の光量に対して画像右端の光量は（Ｄ_RＹ／２）％増加し、画像左端の光量は（Ｄ_RＹ／２）％低下させる。これにより、画像右端から画像左端にかけてデータ値を線形にＤ_RＹ％高くなるように補正プロファイルデータを補正できる。そして、図１７に示した上凸の感光ドラム面光量のみならず、図４に例示したような、現像ローラの長手方向の負帯電電荷量の経年変化、環境変化にも、柔軟に対応することができる。

なお、本フローチャートでは、イエローのステーションを例に説明を行ったものの、他のステーションについても同様に実行されるものとする。

［実施形態５］
上述の実施形態４では、図１７に示したセンサ１７０１〜１７０５を用い、補正プロファイルを演算する形態を説明した。これに対して、本実施形態では、工場出荷等の際に予め１度だけセンサ１７０１〜１７０５をＣＰＵ１３１２に接続し用いる。そして、ユーザ先の画像形成装置本体自身により、感光体ドラム面の光量を測定するためのセンサ１７０１〜１７０５を用いずに補正プロファイルを演算する形態を説明する。

この場合、各画像形成装置にセンサ１７０１〜１７０５を設ける必要がなくなるため、コストの削減に寄与するであろう。

まず前提について説明する。本実施形態においては、図１７で説明した如く、光量補正を機能させていない状態で、感光体ドラム面の画像幅の中央を０ｍｍとしたときの０ｍｍ、±１００ｍｍ、±１５０ｍｍの５箇所の光量をセンサ１７０１〜１７０５を用いて例えば工場で測定する。そして測定結果であるセンサ出力電圧値を光量補正回路１３０２のＮＶＲＡＭ１３１４に記憶させておく。

また、そのとき５箇所で測定した測定結果より、ＯＦＳ特有の光量分布のムラを抑制する補正プロファイル、及びＤＡコンバータの基準電圧であるＶ_oｒｅｆ値を予め工場での出荷時に測定して、光量補正回路１３０２のＮＶＲＡＭ１３１４に記憶させておく。この予め記憶されているＶ_oｒｅｆ値に対応する補正プロファイルは、現像剤の帯電特性の違いに起因した画像濃度の変動を加味していない。

＜ユーザ先画像形成装置による補正プロファイルデータの作成手順＞
図２５は、画像濃度変動を補正するための補正プロファイル及びＶ_ｒｅｆ値を決定するフローチャートである。ここでの画像濃度変動は、感光ドラムの両端部に挟まれる内側部で光量が高くなる上凸の光量分布のムラと、現像ローラの長手方向に沿って変化するトナーの帯電特性とに起因したものである。

より具体的には、図２５は、本実施形態における補正プロファイルデータおよびＤＡコンバータの基準電圧であるＶ_ｒｅｆ値の設定方法と補正プロファイルデータ演算を図２４の場合と比べて更に簡易的に行う。

なお、図２５のフローチャートが実行されるタイミングは図２３、図２４のフローチャート実行タイミングと同様とする。

なお、本フローチャートでは、Ｖ_ｒｅｆ値の設定と補正プロファイルデータ演算に関してはイエロー（Ｙ）のステーションを例に説明を行う。

まず、ステップＳ２５０１〜ステップＳ２５０３については、先に説明したステップＳ２４０１〜ステップＳ２４０３と同様の処理なので詳しい説明を省略する。

（ステップＳ２５０４）
そして、ステップＳ２５０４で、ＣＰＵ１３１２は、ＮＶＲＡＭ１３１４より、予め工場で記憶させておいた光量補正を機能させていない状態での０ｍｍ、±１００ｍｍ、±１５０ｍｍの５箇所のセンサ出力電圧値を読み込む。そして、ＣＰＵ１３１２は、Ｓ２５０３で得られた画像左右濃度差Ｄ_dＹの結果から、予め工場で記憶させておいた光量補正を機能させていない状態での０ｍｍ、±１００ｍｍ、±１５０ｍｍの５箇所のセンサ出力電圧値を増減（反映）させる。

より具体的には、画像左端の−１５０ｍｍにおいて、センサ出力電圧値をＤ_dＹ／２％減少させる。また、画像右端の＋１５０ｍｍにおいてセンサ出力電圧値をＤ_dＹ／２％増加させる。そして、ＣＰＵ１３１２は、中心部０ｍｍにおいて増減無し、−１５０ｍｍにおいてＤ_dＹ／２％減少、＋１５０ｍｍにおいてＤ_dＹ／２％増加させるような式（２）の一次式を決定する。

ｍｘ ＋ ｎ 式（２）
ここで、変数xとは、ビームの走査長を所定の値で分割したときのビームの走査位置である。

さらに、ＣＰＵ１３１２は、実際に測定された長手方向における感光体ドラム面の光量分布における５箇所の値に、式（２）で求めた一次式から求まる値を加算（反映）し、補正後の測定結果を得る。これにより、ステップＳ２５０５以降の処理で、図１７で示されるようなトナーの帯電特性を加味しない上凸の光量分布のムラに対し濃度検出結果を反映した反映後の上凸の光量分布を補正する為の補正プロファイルを決定することができる。

（ステップＳ２５０５）
そして、ステップＳ２５０５で、補正後の測定結果に基づき、ビームの走査長を所定の値で分割したときの、ビームの各走査位置におけるセンサ出力電圧値の変化を式（３）の４次式で近似する。
ａｘ^４ ＋ ｂｘ^３ ＋ ｃｘ^２ ＋ ｄｘ ＋ ｅ 式（３）
さらに、式（３）で求められた４次近似式により、各ビームの走査位置におけるセンサ出力電圧値を、求めた４次近似式から決定する。
（ ステップＳ２５０６）。
ステップＳ２５０６で、は上述したステップＳ１８０６と同様の処理なので詳しい説明は省略する。

（ステップＳ２５０７）
ステップＳ２５０７で、ＣＰＵ１３１２は、ステップＳ２５０６で演算した各走査位置におけるセンサ出力値のうち最大電圧値をＶtmax、最低電圧値Ｖtminとして、Ｖtd＝Ｖtmax―Ｖtminを演算する。

（ステップＳ２５０８）
ステップＳ２５０８で、ＣＰＵ１３１２は、予めＮＶＲＡＭ１３１４に記憶された、光量補正を機能させていない状態での０ｍｍ、±１００ｍｍ、±１５０ｍｍの５箇所のセンサ出力電圧値を読み込む。また読込んだセンサ出力電圧値から、ステップＳ１８０４〜Ｓ１８０６と同様の処理により各走査位置におけるセンサ出力値を決定する。演算した各走査位置におけるセンサ出力値のうち最大電圧値をＶomax、最低電圧値Ｖominとして、Ｖod＝Ｖomax―Ｖominを演算する。

ここで、図２６に本フローチャートのステップＳ２５０６で演算した各走査位置におけるセンサ出力値およびステップＳ２５０８で求めた各走査位置におけるセンサ出力値を示す。Ｖtmaxの走査位置における補正プロファイルデータはＦＦｈ、Ｖtminの走査位置における補正プロファイルデータは００ｈとなる。

従って、ステップＳ２５０６のセンサ出力値において、Ｖtmaxによって補正電流ＩＤtmaxは最大に、またＶtminによって補正電流ＩＤtminは最小（零）となる。

同様に、Ｖomaxの走査位置における補正プロファイルデータはＦＦｈ、Ｖominの走査位置における補正プロファイルデータは００ｈとなる。よって、Ｓ２５０６のセンサ出力値においてＶomaxでは補正電流ＩＤomaxは最大、Ｖominでは補正電流ＩＤominは０となる。

ここで、補正電流ＩＤは、基準電圧生成部１４００が出力したＶ_ｒｅｆ値に相当する電圧に、補正プロファイルデータ（ＦＦＨ等）を掛け合わせたものであるので、Ｖ_ｒｅｆ値に比例する。即ち、ＶtmaxおよびＶomaxの走査位置における補正プロファイルデータはＦＦｈであるから、ＶtmaxおよびＶomaxの走査位置における補正電流ＩＤはそれぞれのＶ_ｒｅｆ値に比例する。従って、本実施形態におけるＶ_ｒｅｆは、光量補正を機能させていない状態のＤＡコンバータの基準電圧をＶ_oｒｅｆ値とすると、
Ｖ_oｒｅｆ×（ＩＤtmax/ＩＤomax）
となり、
Ｖ_oｒｅｆ×（Ｖtd／Ｖod）
により演算することができ、当該演算がＣＰＵ１３１２により実行される。

（ステップＳ２５０９）
ステップＳ２５０９で、ＣＰＵ１３１２は、予め光量補正回路１３０２のＮＶＲＡＭ１３１４に記憶させておいた光量補正を機能させていない状態のＤＡコンバータの基準電圧であるＶ_oｒｅｆ値を読み出す。ステップＳ２５０７およびステップＳ２５０８で演算したＶtdおよびＶodから式（４）によってＶ_ｒｅｆ値を演算する。
Ｖ_oｒｅｆ×（Ｖtd／Ｖod）
（ステップＳ２５１０）
ステップＳ２５１０で、制御部１３１３は、ステップＳ２５０９で演算したＶ_ｒｅｆ値をＮＶＲＡＭ１３１４に記憶させる。

これにより、図４に例示したような、現像ローラの長手方向の負帯電電荷量の経年変化、環境変化に柔軟に対応することができる。また、本実施形態では、感光体ドラム面のセンサを画像形成装置に設ける必要がないため、コストの削減に寄与する。

なお、本フローチャートでは、実施形態４と同様に、イエローのステーションを例に説明を行ったものの、他のステーションについても同様に実行されるものとする。

以上説明してきたように、本実施形態においては、各画像形成装置にセンサ１７０１〜１７０５を設ける必要がなくなるため、コストの削減に寄与することができる。

実施形態の画像形成装置の構成図である。 実施形態に係る現像装置の構成図である。 実施形態に係る現像容器１４１の概略断面図である。 負帯電電荷量の平均値の一例を示す図である。 検討１におけるレーザ露光の光量の長手分布を示す図である。 ハーフトーン画像（７０％濃度）の画像信号が送られた際のレーザ露光動作によって感光体ドラム上に形成された電位分布を示す図である。 転写材上で得られたハーフトーン画像濃度の長手分布を示す図である。 ハーフトーン露光電位部に現像されるトナー画像を模式的に示した図である。 検討２におけるレーザ露光の光量の長手方向における分布を示す図である。 図９に示した光量特性で露光（光量＝７０％）したときの感光体ドラム上における露光電位の長手方向における分布を示す図である。 図９に示した光量特性で露光（光量＝７０％）したときの転写材上で得られた画像濃度の長手方向における分布を示す図である。 レーザ露光器の一例を示した図である。 実施形態に係る光量補正制御に関与するレーザ駆動回路とエンジンコントローラとの一例を示した図である。 光量補正回路のブロック図の一例を示す図である。 ＯＦＳ方式において、画像中央部のレーザ光量を画像両端部の光量と比較して最大５０％低下させることで感光体ドラムの面光量を均一にするためのタイミングチャートである。 画像右端と画像左端間の感光体ドラムの面光量を線形に１０％変化させることで、画像中央に対して画像右端の光量を５％増加させ、画像中央に対して画像左端の光量を５％低下させるためのタイミングチャートである。 ＯＦＳ方式において、補正プロファイルデータを作成するための、感光体ドラム面の光量測定位置を示した図である。 補正プロファイルデータおよびＤＡコンバータの基準電圧であるＶ_ｒｅｆ値の設定方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る感光体ドラムの露光感度の一例を示す図である。 濃度センサの一例を示す図である。 トナー像（パッチ）の形成様子の一例を示す図である。 光量補正回路のブロック図の一例を示す図である。 ＤＡコンバータの基準電圧であるＶ_ｒｅｆ値の設定方法の一例を示したフローチャートである。 補正プロファイルデータの一例を示す図である。 補正プロファイルデータおよびＤＡコンバータの基準電圧であるＶ_ｒｅｆ値の設定方法の一例を示すフローチャートである。 補正プロファイルデータおよびＤＡコンバータの基準電圧であるＶ_ｒｅｆ値の設定方法の一例を示すフローチャートである。 補正プロファイルの演算方法を説明する為の図である。

符号の説明

１…中間転写ベルト
１ａ…駆動ローラ
１ｂ…テンションローラ
１ｃ…二次転写対向ローラ
２…二次転写ローラ
３…定着器
４…ベルトクリーナ
５…転写材カセット
８…排出トレイ
９…給送ローラ
１０ａ〜１０ｄ…画像形成ステーション
１１…感光体ドラム
１２…帯電ローラ
１３…レーザ露光器
１４…現像器
１５…一次転写ローラ
１６…ドラムクリーナ
１００…画像形成装置、
１４１…現像容器
１４１１…現像部
１４１２…攪拌部
１４２…トナーホッパー
１４３…現像ローラ
１４４…供給ローラ
１４５…現像ブレード
１４６…仕切り壁
１４７…スクリュー
１４８…攪拌部材
１４９…補給開口、
１２００…半導体レーザ
１２０１…ポリゴンミラー
１２０２…ｆθレンズ
１２０３…折り返しミラー
１２０４…ＢＤ
１２０５…ミラー
１３００…エンジンコントローラ
１３０１…レーザ駆動回路
１３０２…光量補正回路
１３０３…ＶＩ変換回路
１３０４…レーザドライバＩＣ
１３０６…フォトダイトード
１３０７…電流制御部
１３０８…ダミー抵抗
１３０９…サンプル・ホールド回路
１３１０…コンデンサ
１３１１…定電流回路
１３１２…ＣＰＵ
１３１３…制御部
１３１４…ＮＶＲＡＭ
１３１５…ＤＡコンバータ
１４００…基準電圧生成部

Claims (8)

1. 像担持体と、回転多面鏡における１つの偏向面の幅よりも大きな幅の光束を出射するレーザ発光部と、前記レーザ発光部の発光により形成された潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、を備える画像形成装置であって、
   前記現像手段の長手方向にそってトナーを搬送しながら前記現像手段に該トナーを供給する供給手段と、
   前記レーザ発光部による露光が行われた場合の、主走査方向における画像濃度のムラを、前記レーザ発光部の発光光量を前記像担持体の一端から他端にかけて変化させることで補正する補正手段と
   を有し、
   前記補正手段は、
   前記出射される光束に対する前記偏向面の角度によって生じる光量分布のムラであって主走査方向の両端部に挟まれる内側部において光量が高くなる上凸の光量分布のムラと、前記トナーの搬送方向における上流側に対応した前記像担持体の一端から、前記トナーの搬送方向における下流側に対応した前記像担持体の他端にかけての、使用されるトナーの帯電特性の連続的な変化と、に起因した画像濃度の変動を補正すべく、
   前記像担持体の一端から他端にかけて、発光光量を減少させてから増加させる下凸の光量分布で発光する上で、前記発光光量の減少幅と増加幅とを異ならせることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記減少幅は前記増加幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体の一端から他端にかけての前記レーザ発光部による発光光量を変化させる為の補正プロファイルを複数通り記憶する記憶手段と、
   前記像担持体の一端から他端にかけての濃度変化の勾配を検出する濃度検出手段と、
   前記濃度検出手段による検出結果に基づき、前記記憶手段から対応する補正プロファイルを読込んで前記補正手段に設定する設定手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の一端から他端にかけての前記レーザ発光部による発光光量を変化させる為の補正プロファイルを複数通り記憶する記憶手段と、
   前記画像形成装置の稼働状態に応じて前記記憶手段から対応する補正プロファイルを読込んで前記補正手段に設定する設定手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体の一端から他端にかけての画像濃度の変動を検出する濃度検出手段と、
   前記濃度検出手段の検出結果に対応する光量を反映した光量分布のムラを補正する補正プロファイルを決定する決定手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
6. 前記補正プロファイルを決定する決定手段は、
   前記上凸の光量分布のムラに、前記濃度検出手段により検出した検出結果を反映した反映後の上凸の光量分布を補正する下凸の光量分布を前記レーザ発光部に発光させる為の補正プロファイルを演算する演算手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記トナーは一成分現像剤であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 像担持体と、回転多面鏡における１つの偏向面の幅よりも大きな幅の光束を出射するレーザ発光部と、前記レーザ発光部の発光により形成された潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、を備える画像形成装置における制御方法であって、
   前記現像手段の長手方向にそってトナーを搬送しながら前記現像手段に該トナーを供給する供給工程と、
   前記レーザ発光部による露光が行われた場合の、主走査方向の画像濃度のムラを前記レーザ発光部の発光光量を前記像担持体の一端から他端にかけて変化させることで補正する補正工程と
   を含み、
   前記補正工程は、
   前記出射される光束に対する前記偏向面の角度によって生じる光量分布のムラであって主走査方向の両端部に挟まれる内側部において光量が高くなる上凸の光量分布のムラと、前記トナーの搬送方向における上流側に対応した前記像担持体の一端から、前記トナーの搬送方向における下流側に対応した前記像担持体の他端にかけての、使用されるトナーの帯電特性の連続的な変化と、に起因した画像濃度の変動を補正すべく、
   前記像担持体の一端から他端にかけて、発光光量を減少させてから増加させる下凸の光量分布で発光する上で、前記発光光量の減少幅と増加幅とを異ならせることを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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