JP2014029378A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、集光レンズのプロファイルの変動によって生じる副走査間隔のズレに伴う濃度ムラを補正し、良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、感光体上の主走査像高の中央と端部を含む複数の主走査像高に対して、複数ビームの端部に位置するビームの光量の補正量を備える光量補正テーブルを備える。濃度ムラ補正用のパッチ画像から得られた濃度情報に基づき複数ビームの目標光量を算出し、算出された目標光量で、主走査像高毎に複数ビームの端部に位置するビームの目標光量と当該端部以外に位置するビームの目標光量を光量補正テーブルにより補正する。濃度検出用のパッチ画像に基づき、主走査像高の中央以外の主走査像高毎に複数ビームの端部に位置するビームの光量の補正量を設定する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、複数のビームによって感光体を露光する画像形成装置におけるビームの光量制御に関する。

従来の電子写真方式の画像形成装置では、一様に帯電させた感光体にレーザー光（ビーム）を走査させることによって感光体上に静電潜像を形成し、感光体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像することによって感光体上にトナー像を形成する。そして、感光体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写し、転写されたトナー像を該記録媒体上に定着させることによって、記録媒体上に画像を形成する。このような画像形成装置には、記録媒体上に高速に画像を形成するために、複数のレーザー光によって感光体を露光するものが知られている。複数のレーザー光は、複数の反射面を備え回転駆動される回転多面鏡の同一の反射面に入射し、回転多面鏡の反射面によって偏向されたレーザー光はｆθレンズなどのレンズを通過して感光体上を走査する。複数のレーザー光を用いることによって１回の走査周期に感光体の回転方向に複数の走査線を形成することができるため、画像形成速度の高速化を図ることができる。

このような装置では、複数の回転多面鏡のうちのある反射面によって偏向されることによって感光体を走査する複数のレーザー光の隣り合うレーザー光同士の露光位置間隔と、第１の反射面によって反射された複数のレーザー光のうち感光体の回転方向の最上流側を露光するレーザー光と第１の反射面の次の第２の反射面によって反射された複数のレーザー光のうち感光体の回転方向の最下流側を露光するレーザー光との露光位置間隔と、が同一にならないことがある。これは、回転多面鏡の回転軸に対する各反射面の角度が同一でなく、その角度の違いによって各反射面によって反射されたレーザー光の光路が変動するためである。このように反射面間で生じるレーザー光の間隔の不均一性は感光体の回転方向においてトナー像の濃度むらを生じさせる。このような濃度ムラが生じないように、各反射面に応じてレーザー光の光量を制御する画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、感光体の回転方向（以下、「副走査方向」とする。）において、レーザー光の露光位置は、回転多面鏡と感光体との間の光路上に配置されるｆθレンズなどのレンズの特性によって、図１に示すようにレーザー光が感光体を走査する方向（以下、主走査方向）に応じて変化する。

図１は、感光体の回転方向における複数のレーザー光の露光位置間隔の変動を、アレイ型ＣＣＤセンサを用いた測定冶具によって測定した結果を示す図である。図示の結果が得られた画像形成装置は、回転多面鏡の１つの反射面によって偏向された１６個のレーザー光が、主走査方向における感光体の中央部に２４００ｄｐｉの解像度に対応する間隔で結像するように調整された画像形成装置である。

図１において、感光体の両端側及び中央部に示す黒丸は、上から順に同一の反射面によって偏向された各レーザー光の露光位置を示している。感光体の回転方向の最上部に位置する黒丸、最下部に位置する黒丸、及び中央部に位置する黒丸がラインで結ばれている。これは同一の反射面によって偏向された第１のレーザー光の走査線（走査軌跡）、第８のレーザー光、第９のレーザー光、及び第１６のレーザー光の感光体上における走査線を示している。なお、第２から第７のレーザー光、第１０〜第１５のレーザー光の走査線については省略する。

隣接するレーザー光の主走査方向の各位置での露光位置間隔は均一であることが望ましい。しかしながら、各レーザー光はレンズに対する入射位置が異なるため、各入射位置における収差の微小な違いによって図１に示すように走査線が湾曲し、主走査方向の端部を露光するレーザー光の露光位置の間隔が中央部を露光するレーザー光の露光位置の間隔よりも小さくなる。一般的にレンズは光軸に近いほど光学性能が高いため、レンズの光軸から遠い位置に入射するレーザー光（図１においては第１のレーザー光と第１６のレーザー光）によって形成される走査線ほど湾曲が顕著に生じる。レンズの特性によっては、図１に示す方向とは逆側に走査線が湾曲することもある。このような、主走査方向の各位置によって走査線の間隔が異なることによって現像されるトナー像に濃度ムラが生じてしまう。

このような課題を解決するために、複数のレーザー光のうち少なくとも感光体の回転方向端部を露光するレーザー光の露光光量を主走査方向の中央部と端部とで異ならせるための光量制御データをメモリに記憶し、メモリに記憶された当該光量制御データに基づいてレーザー光の光量を制御することで濃度ムラの発生を抑制する方法が考えられる。

特開２００８−１１６６６４号公報

しかしながら、レンズの特性が経時変化した場合に、レンズの特性変化に対して光量制御データが追従しないため、メモリに記憶された光量補正データでは補正が充分に行われない。

本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、光量制御データを補正することによって良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、回転する感光体を露光する第１のビームと、前記感光体の回転方向において前記第１のビームとは異なる位置を露光する第２のビームを出射する光源と、前記光源から出射された前記第１のビーム及び前記第２のビームが感光体上を走査するように前記第１のビーム及び前記第２のビームを偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された前記第１のビーム及び前記第２のビームを前記感光体上に導くレンズと、前記第１のビーム及び前記第２のビームによって露光されることで前記感光体上に形成される静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、を備える画像形成手段と、前記第１のビーム及び前記第２のビームが前記感光体上を走査する走査方向において前記感光体の中央部と端部とに形成される前記トナー像の濃度差の発生を抑制するために、前記レンズを通過して前記感光体の前記中央部を露光する前記第２のビームの光量と前記感光体の前記端部を露光する前記第２のビームの光量とを異ならせるための光量制御データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記光量制御データに基づいて前記光源を制御する制御手段と、前記画像形成手段を制御して前記感光体上に濃度検出用トナーパターンを形成させ、前記検出手段によって検出される前記濃度検出用トナーパターンの検出結果に基づいて前記光量制御データを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、濃度検出用トナーパターンの検出結果に基づいて光量制御データを補正することができるため、良好な画像を得ることができる。

複数ビームによる感光体走査時の副走査方向の間隔が集光レンズのプロファイルによって走査位置ごとに変動する様子を示す図である。 実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 スキャナーユニットの概略構成を示す図である。 複数のビームの感光体上の走査の様子と感光体上に形成されるドットとの関係を表す図である。 スクリーンと走査間の周期により形成されるモアレを説明するための図である。 ビーム間の副走査間隔のズレ量とバンディング指数との関係を表す図である。 （ａ）ビーム間の副走査間隔測定装置の概略構成を示す図、（ｂ）副走査間隔測定装置によって測定されたビーム間の副走査間隔の理想間隔からのズレ量の一例を示す図、（ｃ）レンズ特性が異なる場合のビーム間の副走査間隔の理想間隔からのズレ量の一例を示す図である。 複数ビームによる感光体上の副走査方向の走査位置と、複数ビームによって形成される静電潜像の電位分布を示す図である。 ビーム端に位置するビームの各主走査像高における光量補正量の一例を示す図である。 画像形成装置の機能部の概略構成を示すブロック図である。 実施例にかかる画像形成装置における画像形成処理の流れを示すフローチャートである。 実施例にかかる画像形成装置における画像形成処理の流れを示すフローチャートである。 各主走査像高における濃度ムラの様子をバンディング指数で表した図である。 （ａ）本発明の第２の実施形態における濃度検出用のパッチパターンの一例を示す図、（ｂ）ホストに対する光量の補正量の入力画面の一例を示す図である。

以下、実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図２は、実施例に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す断面図である。

図２において、感光体であるところの感光ドラム４は、不図示の駆動源によって矢印Ｒの方向に回転駆動される。帯電器１は、感光ドラム４を一様に帯電させる。スキャナーユニット３（光走査装置）は画像信号に基づいて生成されるレーザー光Ｌ（光ビーム）を出射する。帯電器１によって帯電された感光ドラム４はレーザー光Ｌによって走査されることで、感光ドラム４上には画像信号に対応した静電潜像が形成される。感光ドラム４上に形成された静電潜像は、現像器５によってトナー像として現像される。そして、感光ドラム４上に形成されたトナー像は、１次転写ローラー６によって中間転写ベルト（中間転写体）７上に転写される。中間転写ベルト７上に転写されたトナー像は、２次転写ローラー８によって記録媒体９に転写される。

記録媒体９に転写されたトナー像は、定着器１０によって定着される。感光ドラム４に残存した転写残トナーは、クリーナー１１によって掻き取られる。クリーナー１１内の掻き取られた転写残トナーは、不図示の廃トナー容器に搬送され回収される。

コントローラー２は、上述した各ユニットに接続され、スキャナーユニット３への画像データの送信や、各ユニットの動作制御を行う。パッチ検センサ１３は、中間転写ベルト７に対向して配置され、濃度調整のタイミングで形成されたパッチパターン（パッチ画像）の濃度を検出する。検出された信号は、コントローラ２へと送信され、目標濃度になるようにスキャナーユニット３からの光量が調整され、濃度調整が行われる。本実施例では、モノクロ画像を例に説明を進めるが、実施の形態は複数の感光ドラムを備えるカラー画像形成装置でもよい。

図３は、画像形成装置に備えられるスキャナーユニット３の模式図である。

スキャナーユニット３は、１６個のレーザー光を出射する光源として面発光レーザー素子２１を備える。光源の各レーザー光を出射する発光点は、感光ドラムの回転方向において感光ドラムの異なる位置を露光するように配列されている。図３では、１６個のレーザー光のうちの１つのレーザー光を代表するレーザー光Ｌ１として示している。面発光レーザー素子２１から出射されたレーザー光は、コリメートレンズ２２によって略平行光となり、ハーフミラー２３によって二つのレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２に分割される。レーザー光Ｌ１はフォトダイオード２４に入射する。レーザー光Ｌ２は、回転多面鏡２７に入射する。

ハーフミラー２３を透過したレーザー光Ｌ２は、シリンダーレンズ２５を通過した後、アパーチャー２６によってレーザー光の断面形状が整形される。アパーチャー２６を通過したレーザー光Ｌ２は、６つの面で構成される回転多面鏡２７に入射する。回転多面鏡２７は、不図示の駆動モータによって回転駆動され、回転多面鏡２７の同一の反射面によって偏向された１６個のレーザー光は、ｆθレンズを通過して感光ドラムの回転方向において感光ドラム上の異なる位置を走査する（露光する）レーザー光となる。

Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ３１は、１６個のレーザー光のうち少なくとも１つのレーザー光の走査線上に配置され、レーザー光が入射したことに応じて同期信号を生成する。各光源は同期信号の生成タイミングに基づくタイミングで画像信号に応じたレーザー光を出射する。

上述した様に、ｆθレンズなどの回転多面鏡と感光ドラムとの間のレーザー光の光路上に配置されたレンズの特性によってレーザー光の走査線が湾曲する。複数のレーザー光によって感光ドラムを露光する画像形成装置の場合、各レーザー光のレンズの通過位置の違いによって走査線の湾曲度合いが異なる。それによって、主走査方向におけるトナー像（画像）の端部と中央部とで濃度差が生じてしまう。

また、上記濃度差は画像のモアレを生じさせる。感光ドラム上に形成されるトナー像（ドット、あるいはライン）は、主走査方向に対してあるスクリーン角度を以て形成される。近年、市場では高画質に画像形成可能な画像形成装置が求められており、ユーザが印刷しようとする画像の種類やユーザの指示に応じて様々なスクリーン角度で画像形成可能な画像形成装置を市場に提供する必要が生じている。そのため、いかなるスクリーン角度で画像が形成されてもモアレが生じないようにすることが求められている。

次に、モアレ発生の原因について図４を用いて説明する。

図４において、黒丸印は各ビームの重心位置を表している。１６個のビーム群が１つの回転多面鏡の反射面で走査されるビーム群であり、１６個のビーム群の右側に付記された番号１−６が６つの回転多面鏡の各反射面に対応している。また、副走査方向（感光ドラムの回転方向）を図４に矢印で示す。

ここで説明を分かり易くするために、図示の副走査方向に対して最初のビームをＡ、最後のビームをＢとする。次のビームをＡ’、次のビームをＢ’とする。また、図４に示すように、ビームＡとビームＡ’の間隔を走査間の間隔と称し、ビームＡとビームＢの間隔をビーム間の副走査間隔と称することとする。また、ビームＢとビームＡ’との間隔を、走査の切り替わりの間隔と称することとする。

ビーム間の副走査間隔がレンズの持つ収差によって一様に縮んだ場合、走査の切り替わりの間隔が大きく空いてしまう。ビームＡとビームＡ’の間隔で表される走査間の間隔が、回転多面鏡の回転速度と感光ドラムの回転速度によって決まるので、回転多面鏡の回転速度と感光ドラムの回転速度が理想であれば、理想的な間隔で形成される。しかしながら、レンズの光学特性によって主走査方向においてビーム間の副走査間隔が変化してしまう。例えば、図１に示すように主走査方向の端部側（主走査像高の端）の副走査間隔は、主走査方向の中央部（主走査像高の中央）の副走査間隔に対して狭くなっている。この場合におけるビームＡからビームＢの中間のビームによる露光によって形成されたドットαと、ビームＢとビームＡ’とを跨いで形成されたドットβとを比較すると、ビームＢとビームＡ’の間隔が空いている分だけドットβを露光するピーク光量が小さくなる。また、ドットαに対して、ドットβの濃度が薄くなる。このように、ドットαとドットβの濃度差によって周期的な濃度ムラが形成される。なお、ドットαは、複数のビームのズレがない理想的な位置に形成されたドットと定義し、ドットβは、複数ビームのズレが生じている位置に形成されたドットと定義する。

ドットαとドットβの繰り返し周期が濃度ムラの周期となるが、スクリーンの周期を考えると、ドット同士の間隔がスクリーンの周期に依存するので、走査間の間隔の周期（ビームＡとビームＡ’の周期）や、スクリーンの周期よりも長周期化する。この様子を図５に示す。

図５において、黒四角はスクリーンを構成しているドットの重心位置を表している。さらに、スクリーンの周期と走査間の間隔の周期が重なったドットを白四角で表している。また、図５に示した、主走査方向に平行な黒太線は、回転多面鏡による走査の周期を表している。この白四角のドットが、スクリーンの周期と走査間の間隔の周期が重なることでドットの重心がビームＢとビームＡ’とを跨いで形成されたドットβである。そして、黒四角がビームＡからビームＢの中間のビームによる露光によって形成されたドットαであると考えることができる。この理想的な状態で形成されたドットαと、走査の切り替わりの位置にあって、ドットαに対して薄くなったドットβの濃度がモアレの原因となる。

白四角ドットの周期は、スクリーンの周期と、走査間の間隔の周期の重なり（図５の黒太線とスクリーンの黒四角ドットの重なり）の周期である。そのため、スクリーンの周期と走査間の間隔の周期が重なることによる濃度ムラがスクリーンの周期と走査間の間隔よりも長周期化していることがわかる。

このように、スクリーンの周期と走査間の間隔の周期が重なることによって、人間の目に見えやすい長周期の濃度ムラ（モアレ）が形成される。この濃度ムラの周期は、走査間の間隔の周期が長周期化すればするほど、つまりビーム数が増大すればするほど、図５の黒太線の間の間隔が伸びるため、白四角のドットの周期が長周期化し、モアレも長周期化し、人の目に見えやすくなる。

なお、ビーム間の副走査間隔が縮んだ場合について説明したが、ビーム間の副走査間隔が伸びた場合にも、ドットαに対してドットβの方が濃くなるのみで、同様の説明をすることができる。

次に、ビーム間の副走査間隔の理想間隔からのズレの大きさが濃度ムラに与える影響について図６を参照して説明する。

図６は、画像形成装置に対して、ビーム間の副走査間隔を変化させて画像を形成したときに、ビーム間の副走査間隔に応じて濃度ムラがどの程度大きくなっていくかを示す図である。

図６において、横軸はビーム間の副走査間隔の理想間隔（１６ビーム×１０．５８μｍ（２４００ｄｐｉ １ドットの間隔））に対するズレ量を表し、縦軸には濃度ムラのレベルを表すバンディング指数をとっている。バンディング指数は、得られた画像に２次元フーリエ変換を行い、モアレに相当する位置のピークを抜き出した後、人の目の周波数感度関数であるＶＴＦ（Ｖｉｓｕａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を掛け合わせることによって算出される。バンディング指数の絶対値としては、０．１程度で濃度ムラが人の目に見え始め、０．３を過ぎると濃度ムラとして視認される。

副走査方向の３μｍ以内のビーム間の副走査間隔のズレについては視認されないが、５μｍを越えた程度から見え始め、１０μｍ程度でモアレとして視認される。

次に、各主走査像高におけるビーム間の副走査間隔プロファイルの測定方法について説明する。

図７（ａ）は、主走査方向の各位置における各レーザー光の露光位置の間隔を測定する測定装置の概略構成を示す図である。

測定装置は、スキャナーユニット３が設置される固定台と、固定台に設置されたスキャナーユニット３に対して画像形成装置の感光ドラムが設置された位置に相当する位置に各主走査方向の複数の異なる位置に配置されたアレイ型のＣＣＤセンサ５０とを備える。１つのＣＣＤセンサ５０は、受光素子の径が直径４μｍのＣＣＤセンサが５０個一次元に配列されたものであり、感光ドラムの回転方向（副走査方向）に対応する方向に平行に配置され、各レーザー光の副走査方向の露光位置を検出することができる。図７（ａ）に示すように、本実施例の測定装置は、主走査方向の中央部と感光ドラムの長手方向の両端部に１つずつ、また中央部と端部との中間に２つずつ、計７つのＣＣＤセンサ５０が配置されている。

測定装置は、図示しない電源から面発光レーザー素子２１にレーザー光を出射させる駆動電流を供給することによって点灯させる。この状態で各ＣＣＤセンサ５０をレーザー光で走査することによって、主走査方向の各露光位置の第１のレーザー光から第１６のレーザー光までの隣接する露光位置の間隔を測定することができる。測定装置の測定結果を図７（ｂ）に示す。

図７（ｂ）は、ＣＣＤセンサ５０〜５６の測定結果である主走査方向の複数の位置における隣接するレーザー光の露光位置の距離を示している。

図７（ｂ）において、主走査方向の感光ドラムの中央部に配置されたＣＣＤセンサ５３は、レンズの収差の影響が出難い位置であるため、理想の露光位置間隔と測定される露光位置間隔との差が１μｍ以内のズレに収まっている。

しかしながら、ＣＣＤセンサ５３からＣＣＤセンサ５０及びＣＣＤセンサ５６が配置された側（端部側）に向かうにつれて理想の露光位置に比べて測定される露光位置のズレ量が増加していく。そして、理想の露光位置とＣＣＤセンサ５０及びＣＣＤセンサ５６によって測定される露光位置との差は−６μｍ程度まで達する。

図６に示した、ビーム間の副走査間隔のズレ量とバンディング指数との関係のグラフを考えれば、主走査像高の中央では濃度ムラのない理想状態であるものの、主走査像高の端部にいくに従って濃度ムラが増大し、人の目に見える濃度ムラとして視認される。

なお、用いるレンズの特性によっては、図７（ｃ）に示すように、より複雑なビーム間の副走査間隔の理想間隔からのズレ量のプロファイルを示すことがある。このような場合であっても、主走査方向に配置するＣＣＤセンサの数を増加させて測定点を増加することによってレンズの真の特性に近いデータを測定することができる。

次に、上述のような主走査位置に応じて変動する副走査方向の露光位置間隔の変動による濃度ムラの発生をレーザー光の光量を変化させることによって補正する方法について説明する。ビーム間の副走査間隔の主走査像高におけるプロファイルを測定した結果から、濃度ムラを補正するために、複数ビームのビーム光量を変化させる方法について述べる。

本実施例では、副走査方向に対して最後のビーム（図４におけるビームＢの位置に相当するビーム）に対して光量の補正を行うものとする。副走査方向に対して最後のビームをビーム端に位置するビームと呼称するものとする。［表１］にビーム間の副走査間隔のズレ量と、ビーム端に位置するビーム光量の補正量を示す。［表１］のビーム光量の補正量は、露光量に対して感光ドラム面上での電位分布の様子を計算するシミュレーターによって算出したものである。

図８は、複数ビームによる感光ドラム上の副走査方向の走査位置と、複数ビームによって形成される静電潜像の電位分布を示す図である。

ビーム間の副走査間隔が理想位置からずれた場合、図示にように、電位分布は、走査の切り替わりの部分（ビームＢとビームＡ’の間）で大きく変化する。そこで、電位分布が理想状態の電位分布に近くなるように、ビームＢの露光量を、ビーム端に位置するビームの光量補正量で補正する。

ビーム光量の補正量とは、補正対象でない１〜１５のビームの光量を１．０としたときに、補正対象のビームＢ（１６のビーム）の光量をいくつにすればよいかを示したものである。［表１］及び図７（ｂ）に示した各主走査像高のビーム間の副走査間隔のズレ量から作成した、ビーム端に位置するビームの各主走査像高の光量補正量の一例を図９に示す。図示の光量補正量は、コントローラー２内のメモリ３５に格納され、濃度調整毎に参照される。そして、補正対象でない１〜１５のビームと、補正対象のビーム端の１６のビームの目標光量が決定される。

図９に示す光量補正量には、主走査像高７点の補正量の情報しかない。この７点の中間に相当する位置の補正量は、その像高位置によってコントローラー２内のＣＰＵ３４によって、主走査像高１ｍｍごとに補間演算処理され、主走査全像高での光量が決定される。

本実施例では、ビーム端に位置するビームＢ（第２のビーム）の光量を補正することにした。濃度ムラの原因となるのは、走査の切り替わりの間隔（ビームＢとビームＡ’の間隔）であることから、ビームＡの光量を変更してもよいし、ビームＡ及びビームＢの光量を同時に変更してもよい。また、ビームＡおよびビームＢの近傍のビームの光量を変化させてもよい。さらに、感光ドラム上の副走査方向両端を走査するレーザー光の光量を制御するだけでなく、副走査方向両端側を走査するレーザー光（例えば、図１におけるレーザー光１〜５、レーザー光１２〜１６）の光量を各レーザー光の走査線湾曲のプロファイルに基づいて制御してもよい。いずれの場合でも、光量を変化させるビームに対して、図９に示すような光量補正量を作成すればよい。

なお、本実施例では、ビーム間の副走査間隔が縮んだ場合について説明したが、ビーム間の副走査間隔が伸びた場合にも、ビーム端の光量補正量を減少させることで、同様に、ビーム端に位置するビームの各主走査像高の光量補正量を作成することができる。

次に、画像形成動作を図１０、図１１を参照して説明する。

図１０は、画像形成装置の機能部の概略構成を示すブロック図である。

図１０において、画像形成装置は、画像信号の入力を行うホスト４１と、破線で示した画像形成を行うエンジン部８０と、点線で示した画像形成を制御する制御部を備える。制御部は、装置全体を制御するコントローラー２、エンジン部８０の制御を行うエンジン制御部４３、入力情報に基づいて演算を行うＣＰＵ３４、各主走査像高の光量補正量や目標光量、前回濃度調整時からのプリント枚数等を記憶するメモリ３５を備える。

エンジン部８０は、帯電器１、現像器５、転写装置４８、定着器１０、パッチ検センサ１３、面発光レーザー素子２１、レーザードライバ３２、目標光量設定部３３を備える。

図１１Ａ、図１１Ｂは、本実施例の画像形成装置における画像形成処理の流れを示すフローチャートである。

図１１Ａにおいて、まず、ホスト４１に対してプリント信号または濃度ムラ補正信号が入力されることで、画像形成が開始される（ステップＳ１）。次に、コントローラー４２は、入力信号がプリント信号であったか、濃度ムラ補正信号であったかを判断する（ステップＳ２）。ホスト４１に入力された信号がプリント信号であると判断した場合、コントローラー４２は、濃度調整を行うタイミングかどうかを判断する（ステップＳ３）。この判断において、コントローラー４２が電源入力（電源ＯＮ等）を検知したときには、ステップＳ７以降の濃度調整処理が実行される。または、定着装置４９内の温度が１００℃以下に達してから最初の印字時であるとコントローラー４２が判断したときには、ステップＳ７以降の濃度調整処理が実行される。そうでない場合、通常の画像形成処理が行われる（ステップＳ４）。

ステップＳ４の通常の画像形成処理によって画像が形成された後、コントローラー４２は、再度、濃度調整を行うタイミングかどうかを判断する（ステップＳ５）。ここでは、前回の濃度調整時から１００枚分の画像形成が行われたとコントローラー４２が判断したときに、ステップＳ７以降の濃度調整処理が行われる。そうでない場合、一連の画像形成処理を終了する。

次に、ステップＳ７より始まる濃度調整処理について説明する。

濃度調整を行う場合、コントローラー４２よりエンジン制御部４３に制御信号が送られ、メモリ４５に記憶されている濃度検出用のパッチパターンの画像データに基づいて、中間転写ベルト７上にパッチパターン（パッチ画像）が形成される（ステップＳ７）。ステップＳ７は例えばパッチ画像形成工程である。

次に、ステップＳ８では、パッチ検センサ５０は、中間転写ベルト７上に形成されたパッチパターンを検出して、その検出信号をＣＰＵ４４に送る。ＣＰＵ４４は、受信した検出信号を濃度情報（パッチ濃度）に変換する（ステップＳ９）。

次に、コントローラー４２は、メモリ４５に記憶されている目標濃度と、検出されたパッチ濃度との差分を演算し、レーザの目標光量を算出する（ステップＳ１０）。ここでコントローラー４２は目標光量算出手段として機能する。

次に、コントローラー４２は、メモリ４５に記憶されている、ビーム端部光量補正テーブルの値を参照する。そして、ＣＰＵ４４によってレーザの目標光量と各主走査像高のビーム端部光量補正テーブルの値を乗算する（ステップＳ１１）。さらに、ステップＳ１１では、コントローラー４２は、主走査像高５点の中間に相当する位置のビーム光量の補正量を補間演算処理する。この工程によって、主走査全像高での補正するビームの目標光量が算出される。

コントローラー４２は、１６個のビームのうち、補正対象でない１−１５のビームの目標光量としてレーザの目標光量の値と、複数ビームの端部に位置するビームの目標光量としてステップＳ１１で算出したものとを、それぞれ目標光量設定部５２に送信する。そして、各ビームの目標光量が決定される（ステップＳ１１）。

目標光量設定部５２は、複数ビームの端部に位置するビームの主走査全像高での目標光量を示すレジスタの値と、補正対象でない１−１５のビームの目標光量を示すレジスタ値を書き換える。そして、レーザードライバ５１は、書き換えられたレジスタ値に基づいて面発光レーザー素子５３を制御し、各ビームが目標光量になるように制御する（ステップＳ１２）。

濃度調整が終了すると、コントローラー４２は、濃度調整開始時の画像形成装置の条件がプリント信号を入力された状態であったか、画像形成後の状態であったかを判断する（ステップＳ１３）。プリント信号を入力された状態であったと判断した場合、ステップＳ４の通常の画像形成処理が行われる一方、画像形成後の状態であったと判断した場合には一連の画像形成処理を終了する。

次に、ホスト４１に入力された信号が濃度ムラ補正信号であった場合には（ステップＳ２でＮＯ）、図１１ＢのステップＳ１５へ移行する。ステップＳ１５では、メモリ４５に記憶されている濃度検出用のパッチパターンの画像データに基づいて、後述する図１３（ａ）に示す濃度検出用のパッチパターン（パッチ画像）が記録媒体上に形成される。

ユーザは記録媒体上に形成されたパッチパターンに基づいて、各主走査像高のパッチ毎に、主走査像高中央における端部光量補正無し（０％）のパッチ（図１３（ａ）のパッチＡ）の濃度ムラのレベルと同じになる端部光量補正量を決定する（ステップＳ１６）。

次に、ユーザは、決定した端部光量補正量をホスト４１に入力する（ステップＳ１７）。入力された４つの、各像高位置の端部光量補正量に基づいて、ビーム端部光量補正テーブル（光量制御データ）が更新（補正）される（ステップＳ１８）。その後、一連の画像形成処理を終了する。

次に、画像形成装置を用いたときの効果について説明する。

上述した光量補正を行ったものと、光量補正を行わなかったものと、主走査方向に対して一律に光量補正を行ったものの三つを比較する。主走査方向に対して一律に光量補正を行う場合の補正量は、主走査像高の端の濃度ムラがなくなるようにビーム端の光量補正を最適化したものを用いた。

図１２は、各主走査像高における濃度ムラの様子をバンディング指数で表した図である。縦軸にはバンディング指数をとり、横軸は主走査の像高位置をとっており、０ｍｍの位置が主走査像高の中央に対応する。

図１２において、上述した光量補正を行った場合、実線で示すように、主走査像高全域に渡ってバンディング指数０．１以下の、濃度ムラのない画像が得られる。一方、点線で示した光量補正を行わなかったものでは、主走査像高の端（図１２の＋１６５ｍｍと−１６５ｍｍ）に行くに従ってビーム間の副走査間隔が理想間隔からずれていく。これにより、バンディング指数が増大し、主走査像高の端では濃度ムラが生じてしまう。

さらに、図１２の一点鎖線で示した、主走査方向に対して一律に光量補正を行ったものでは、主走査像高の端の濃度ムラがなくなるようにビーム端の光量補正を最適化している。その分、主走査像高の端ではバンディング指数０．１以下の画像が得られるが、主像高の中央ではバンディング指数が増大してしまい、濃度ムラが生じてしまう。

本実施例の画像形成装置では、感光ドラム上を走査する走査方向で感光ドラムの中央部と端部とに形成されるトナー像の濃度差の発生を抑制するために、感光ドラムの中央部を露光する第２のビームの光量とレンズを通過して感光ドラムの端部を露光する第２のビームの光量とを異ならせる。これにより、感光ドラムの中央部と端部とに形成されるトナー像の濃度差の発生を抑制することができる。なお、レンズに入射した第１のビームの通過位置は第２のビームの通過位置よりもレンズの光軸に近いことが好適である。

図１３（ａ）に示すパッチパターンは、図１１のステップＳ１５において記録媒体上に形成されるパターン画像である。

図１３（ａ）に示す濃度検出用のパッチパターンでは、主走査方向（行方向）に同一のスクリーンで５つのパッチが形成されている。さらに、副走査方向（列方向）に、光量の割合が異なる２０のパッチが形成されている。パッチを構成するスクリーンは、ビーム間の副走査間隔のズレによる濃度ムラに感度が高いスクリーンとして挙げた２４００ｄｐｉ，１７０ｌｐｉ，８°のスクリーンである。

副走査方向の一つの列はそれぞれ、複数ビームの端部の光量が主走査方向に対して同一であるように形成される。副走査方向の列が切り変わる度に、複数ビームの端部の光量は、他の補正を行わないビームの光量に対して１０％ずつ変化する。パッチパターンには、パッチの横に記載した数値で複数ビームの端部の光量が示されている。

ユーザは、これらのパッチパターンに対して、各主走査像高の２０個のパッチ列毎に、濃度ムラが最小であるものを判断する。スキャナーユニット３では、主走査像高中央におけるパッチの端部光量補正無し（０％）の場合（図１３（ａ）に示すパッチＡ）が、ビーム間の副走査間隔が最も理想状態に近いことがわかっている。なぜなら、主走査像高中央のビーム間の副走査間隔が理想になるように面発光レーザー素子の回転調整を行っているからである。そこで、各主走査像高の２０個のパッチ列に対して、この主走査像高中央におけるパッチの端部光量補正無し（０％）の濃度ムラのレベルと同じになる端部光量補正量の大きさを決定すればよい。

画像形成装置のホスト（操作入力部）に対する端部ビームの光量の補正量の入力画面の一例を図１３（ｂ）に示す（第１の設定手段）。図１３（ｂ）において、中央以外の４つの各像高位置の端部ビームの光量に対して、主走査像高中央におけるパッチの端部光量補正無し（０％）の濃度ムラのレベルと同じになるように、＋１００％〜−１００％まで１０％刻みで補正を行うことが出来る。

なお、図１３（ｂ）に示す入力画面によってユーザが手動で補正の設定を行う例を示したが、定着器を通過した記録媒体が搬送される搬送経路中に光学センサ（検出手段、例えば、パッチ検センサ１３）を設け、当該光学センサによってパッチパターンを検出し、当該検出結果に基づいて、画像形成装置が自動で端部光量補正量を決定する構成にしてもよい。また、出力したパッチパターンを読取装置（リーダ）によって読み取り、当該読取結果に基づいて画像形成装置が自動で端部光量補正量を決定する構成にしてもよい。

このように、パッチパターン（濃度検出用トナーパターン）の検出結果に基づいてビーム端部光量補正テーブル（光量制御データ）を更新（補正）することができるため、レンズの特性の経時変化に追従した光量制御を行うことができる。

３ スキャナユニット
２１ 面発光レーザー素子
３２ レーザードライバ
３３ 目標光量設定部
３４ ＣＰＵ
３５ メモリ

Claims (4)

1. 回転する感光体を露光する第１のビームと、前記感光体の回転方向において前記第１のビームとは異なる位置を露光する第２のビームを出射する光源と、前記光源から出射された前記第１のビーム及び前記第２のビームが感光体上を走査するように前記第１のビーム及び前記第２のビームを偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された前記第１のビーム及び前記第２のビームを前記感光体上に導くレンズと、前記第１のビーム及び前記第２のビームによって露光されることで前記感光体上に形成される静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、を備える画像形成手段と、
   前記第１のビーム及び前記第２のビームが前記感光体上を走査する走査方向において前記感光体の中央部と端部とに形成される前記トナー像の濃度差の発生を抑制するために、前記レンズを通過して前記感光体の前記中央部を露光する前記第２のビームの光量と前記感光体の前記端部を露光する前記第２のビームの光量とを異ならせるための光量制御データを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記光量制御データに基づいて前記光源を制御する制御手段と、
   前記画像形成手段を制御して前記感光体上に濃度検出用トナーパターンを形成させ、前記濃度検出用トナーパターンの検出結果に基づいて前記光量制御データを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記濃度検出用トナーパターンは、記録媒体上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記記録媒体上に形成されたトナーパターンを検出する光学センサを備え、前記補正手段は、前記光学センサの検出結果に基づいて、前記光量制御データを補正することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記記録媒体上に形成されたトナーパターンを読み取る読取装置を備え、前記補正手段は、前記読取装置の読取結果に基づいて、前記光量制御データを補正することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。