JP4215996B2 - 露光量補正方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、露光装置を画像形成装置等の主装置に装着した際の装着位置の誤差により生じる各発光素子毎の露光量の不均一を補正する露光量補正方法および該露光量補正方法が適用される画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置等の主装置に取り付けられる露光装置は、画像データとしての電気信号に基づいた所定の量に変調された光を出力し、感光体等の像担持体（以下、単に感光体という。）の表面に静電潜像を形成するところ、従来から、この露光装置として、装置の小型化や低価格化を図るべくＬＥＤやＥＬ等の発光素子をアレイ状に複数個並べた固体走査型のものが多く使用されていた。
【０００３】
そして、固体走査型の露光装置では、印刷ドットに対応するように複数の発光素子がアレイ状に配列されており、該発光素子がそれぞれ発光することによって１ラインずつ感光体への露光が行われ、感光体表面に静電潜像が形成される。
【０００４】
ところが、このような固体走査型の露光装置では、複数備えられた発光素子毎の発光量の違いや、発光素子からの光を感光体上に導くセルホックレンズアレイのレンズピッチと発光素子のピッチとの違いを要因として発生する光量のムラ等が問題となることがあった。
【０００５】
このような光量のムラは、画像形成時に画像濃度のムラや黒すじの発生による画質の低下を引き起こすため、感光体表面を露光する光量にムラが生じないように、発光素子の露光量の補正が必要となる。
【０００６】
そこで、露光量の補正方法の従来技術の中には、特開昭６３−１７２２８７号公報に記載の発光ダイオードアレイの光量補正方法のように、発光素子およびセルホックレンズアレイを画像形成装置に装着する前に、発光素子とセルホックレンズアレイとを一体化した露光装置を作製して、この露光装置についてセルホックレンズアレイを介した後の各発光素子からの出力光量を測定するとともに、各発光素子について測定された出力光量の測定値が専用のメモリに記憶した後に発光素子とセルホックレンズアレイとを一体化した露光装置を画像形成装置に装着し、メモリに記憶された測定値に基づいて発光素子の発光時間を加減調整して感光体への露光量の補正をするものがあった。
【０００７】
また、図１３に示す画像形成装置のように、複数の発光素子を備えた露光装置１０２を感光体１０１に対して接近または離間等が可能になるように調整機構１０３を設けて設置して、発光素子と感光体１０１との距離を変化させることによって、感光体１０１上へのベストフォーカス位置を調整する技術が採用されることがあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開昭６３−１７２２８７号公報の技術では、露光装置を画像形成装置に装着した際の各部品の寸法のバラつき等によって、感光体と露光装置との距離が一定に保たれず、各発光素子毎に感光体への露光量がバラつくことがある。これは、感光体表面が露光される量は、感光体と露光装置との距離に影響されるため、上述のような装着誤差が生じた場合、メモリに記憶された測定値に基づいて、感光体上への入力光量の補正を行っても、完全な光量補正を行うことができないことによるものである。
【０００９】
つまり、メモリに記憶された測定値は、装着の際の位置精度が高い場合にのみ有効に利用することが可能なのであって、装着誤差等により本来露光装置が配置されるべき位置からのズレが生じている場合には、該測定値を利用しても感光体表面を露光する光量にムラが生じるため、結果として画質の低下を引き起こすという問題を有している。
【００１０】
また、図１３に示す従来の画像形成装置では、露光装置１０２の位置を調整する調整機構１０３を設けなければならず、部品点数が増加するとともに、装置のコストが増大するという問題を有している。また、調整機構１０３を用いて露光装置１０２の細かい位置調整をすることは、必然的に位置の調整作業の時間が長くなる等の問題を有している。
【００１１】
この発明の目的は、露光装置を画像形成装置等の主装置に装着する際に装着誤差が生じた場合でも、良好な露光量の設定を可能にする露光装置の露光量補正方法および当該露光量補正方法が適用される画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は以下の構成を備えている。
【００１３】
（１）被露光体の露光状態に応じた処理結果を出力する主装置に装着される複数の発光素子を配列した露光装置の装着位置の誤差を要因とする前記発光素子毎の露光量の不均一を補正する露光量補正方法において、
前記露光装置を前記主装置に取り付ける前に、各発光素子が照射した光の光量の強度分布を照射距離の異なる複数の測定位置で測定する光量測定工程と、
前記露光装置を前記主装置に取り付けた後に、前記光量測定工程における各測定結果に基づいて各発光素子の光量を互いに均一化する光量補正をそれぞれ施し、各発光素子から照射される前記光量補正後の光量の光により被露光体を露光してその処理結果をテストプリントとして出力することにより、前記複数の測定位置の数と同じ数の複数のテストプリントを出力する出力工程と、
前記出力工程における前記複数のテストプリントを用いて、前記各発光素子の露光量に対して適用すべき最適な補正量を決定する補正量決定工程と、を含み、
前記補正量決定工程は、前記露光装置の第１の端部および第２の端部についてそれぞれ適切な出力結果となったテストプリントを選択し、選択されたテストプリントに施された光量補正に基づいて補間演算を行うことによって前記各発光素子の露光量に対して適用すべき最適な補正量を決定する工程を含むことを特徴とする。
【００１４】
この構成においては、光量測定工程において、画像形成装置等の主装置に装着される露光装置について該露光装置からの距離を変化させつつ測定された複数の測定位置における該露光装置からの光量に関するデータが露光装置の記憶部等に保存されて利用可能な状態であることから、露光装置を主装置に装着した際の装着誤差により、露光装置と被露光体との理論上の距離に相当する照射距離となる基準の測定位置において測定された光量に基づいて調整された発光量では適正な光量補正が行えない場合においても、前記複数の測定位置における前記光量に関するデータのいずれかを選択的に用いることで適切な露光量の補正が行われる。
【００１５】
つまり、露光装置と像担持体等の被露光体とを接近または離間させた場合に相当する距離だけ離れた測定位置毎に、各発光素子の光量があらかじめ測定されていることから、前記出力工程および前記露光量決定工程により各発光素子毎に前記各測定位置毎にて得られた複数の測定結果からいずれか最適なものが選択されて、各発光素子毎の露光量に対する補正量の決定に用いられるため、装着誤差が生じた場合にも、適正な露光量の補正がされ、被露光体表面が最適に露光される。
【００１６】
また、調整機構等を用いて露光装置の装着位置の調整を行う必要がないため、調整機構等を設ける必要がなく、部品点数の削減化、コストの低減化、および位置調整を行う調整作業時間の短縮化等が図られる。
【００１７】
さらに、被露光体表面における少なくとも２点での露光量の測定結果に基づいて各発光素子に適用すべき露光量が計算により決定されることから、必要となる露光量の測定量が最小限に抑えられるため、露光量の測定に要する時間が短縮され、該測定の結果を記憶するために必要となる記憶部の容量が縮小されることにより、各発光素子毎の露光量に適用すべき補正量の決定作業の効率化が図られる。
【００１８】
（２）前記光量測定工程は、前記複数の測定位置での光量検出手段による前記各発光素子の発光ビームのスポット形状の測定であることを特徴とする。
【００１９】
この構成においては、前記光量測定工程で前記各発光素子から像担持体表面に到達するまでの発光ビームの形状情報が測定されることから、各発光素子から出力された光が被露光体にどのような状態で到達しているのかが把握されるため、被露光体の感度特性に応じた最適な露光量の補正が行われる。
【００２０】
（３）前記光量測定工程は、前記光量検出手段に検出される前記各発光素子の発光ビームのスポット形状の体積を算出することにより行われることを特徴とする。
【００２１】
この構成においては、前記光量測定工程で発光ビームの形状情報を３次元で捉えるため、発光ビームを２次元で捉えた場合に比較してよりきめ細かく光の伝達状態が把握されるため多種多様な感度特性を有する被露光体にも対応した最適な露光量の補正がされる。また、ビームの形状情報が３次元であることから、被露光体表面を露光する発光ビームの微小な光量の違いも測定結果に反映されるため、特に感度の高い被露光体を用いた場合の各発光素子に適用すべき露光量の設定が好適に行われる。
【００２２】
（４）前記光量測定工程は、前記光量検出手段に検出される発光ビームのスポット形状の該検出位置における断面の面積の測定であることを特徴とする。
【００２３】
この構成においては、前記光量測定工程で発光ビームの形状情報を２次元で捉えることから、取り扱うべきデータの容量が縮小されるため、露光量の補正が迅速に行われる。特に、被露光体上に入力される発光ビームの微小な違いを検知しない感度の低い被露光体に対する各発光素子毎の露光量の補正に際して、発光ビームを３次元で取り扱う場合に比較しても遜色なく、好適かつ迅速に補正量の決定がされる。また、あらかじめ行うべき発光ビームの測定量が３次元の場合に比較して減少するため、測定に要する時間が短縮される。
【００２４】
（５）前記光量測定工程は、発光ビームの光量に変えて振幅伝達関数を測定する工程であることを特徴とする。
【００２５】
この構成においては、前記光量測定工程で、任意の空間周波数における発光ビームの発光出力の最大値および最小値によって算出される値であるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が適用されることから、環境変化等によってレンズアレイによる発光ビームの集束状態が変化した場合においても、その影響を受けずに、各発光素子毎に好適な露光量の補正が行われる。
【００２６】
（６）前記補正量決定工程は、被露光体としての像担持体に形成される静電潜像に基づく画像形成処理の結果を示す複数のテストプリントを用いて、前記それぞれの発光素子の露光量に対して適用すべき最適な補正量を算出する工程であることを特徴とする。
【００２７】
この構成においては、各発光素子の各測定位置における複数の測定結果に基づく像担持体への露光処理を実際に行い、像担持体に形成される静電潜像に基づいた画像形成の結果を参照して、各発光素子に対する露光量の補正が行われることから、露光装置を画像形成装置等の主装置に装着した場合に装着誤差が生じたときにおいて各発光素子毎の露光量に適用すべき補正量が容易に決定される。
【００２８】
（７）前記補正量決定工程は、各発光素子に供給すべき電流、または該発光素子の発光すべき時間を決定することを特徴とする。
【００２９】
この構成においては、電流値や発光時間を変化させることにより、発光素子の光量のムラや発光量が制御されることから、階調を有する画像に対しても、光量補正が容易かつ正確に行われる。
【００３０】
（８）本発明の画像形成装置は、前記被露光体である像担持体と、（１）〜（８）のいずれかに記載の露光量補正方法により露光量の補正がされる露光装置と、を備えたことを特徴とする。
【００３１】
この構成においては、常に、適正な露光量に設定される露光装置により像担持体表面に画像データ等に忠実な静電潜像が形成されることから、画像の再現性の優れた画像形成装置が提供される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明の露光量補正方法が主装置としての画像形成装置に適用される実施形態を説明する。なお、本発明の露光量補正方法が適用される主装置は画像形成装置に限定されることはなく、決められた光量で正確に被露光体を露光する必要がある装置であれば、本発明の露光量補正方法を適用することができる。
【００３３】
図１は、本発明の露光量補正方法が適用される画像形成装置１の構成を示している。同図が示すように、画像形成装置１は、外部から入力された画像データに応じて、用紙や記録用紙等のシート材（以下、単に用紙という。）に対して、多色および単色の画像を形成するカラー画像形成装置である。
【００３４】
画像形成装置１は、露光装置１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）、現像装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、感光体３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、クリーナユニット４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、帯電器５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）、および転写ローラ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）を備えた４つの画像形成ステーションと、転写搬送ベルトユニット８と、定着ユニット３０と、給紙トレイ４０と、排紙トレイ３３、４５と、を備えている。
【００３５】
画像形成装置１において、各画像形成ステーション毎に画像形成処理が行われており、用紙搬送路上流側からブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、およびイエロー（Ｙ）の各色成分についての画像形成処理を行う画像形成ステーションが併設されている。
【００３６】
露光装置１０は、アレイ状に並べられた複数の発光ダイオード（以下、単にＬＥＤという。）１１を備えており、入力される画像データに基づいて被露光体としての感光体３を露光して、感光体３に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置２は、感光体３上に形成された静電潜像を各色のトナーによって顕像化する。感光体３は、その表面にて、入力される画像データに応じて形成される静電潜像やトナー像を担持する。クリーナユニット４は、感光体３表面に残留したトナーを除去・回収する。帯電器５は、感光体３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。なお、帯電器５として、感光体３に接触するローラ型やブラシ型の他に、チャージャ型を用いることもできる。
【００３７】
転写搬送ベルトユニット８は、感光体３の下方に配置され、転写ローラ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）、転写ベルト７、転写ベルトクリーニングユニット９、転写ベルト駆動ローラ８２、転写ベルトテンションローラ８３、転写ベルト従動ローラ８１を備えている。
【００３８】
転写ローラ６は、感光体３表面に形成されたトナー像を用紙に転写する。転写ベルト７は、感光体３に接触するように設けられ、給紙トレイ４０から搬送される用紙を保持しつつ下流側へと案内する。転写ベルト駆動ローラ８２、転写ベルトテンションローラ８３、転写ベルト従動ローラ８１は、転写ベルト７を張架し、転写ベルト７を回転駆動させる。転写ベルトクリーニングユニット９は、転写ベルト７に付着したトナーを除去・回収する。
【００３９】
定着ユニット３０は、ヒートローラ３１、加圧ローラ３２を有している。ヒートローラ３１は、図示しない温度検出値に基づいて、所定の温度になるように設定されている。ヒートローラ３１および加圧ローラ３２は、トナー像が転写された用紙を挟んで回転するため、ヒートローラ３１の熱により、用紙にトナー像を熱圧着させる。
【００４０】
給紙部に配置される給紙トレイ４０は、画像を記録する用紙を蓄積するトレイである。排紙トレイ３３および４５は、画像が記録された用紙を載置するためのトレイである。
【００４１】
この構成において、画像形成装置１に画像データが入力されると、画像データに応じて、露光装置１０が感光体３表面を露光し、感光体３上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置２によってトナー像に現像される。一方、給紙トレイ４０に蓄積された用紙は、ピックアップローラ４６によって、一枚ずつに分離され、用紙搬送経路４７に搬送され、レジストローラ４４にて一旦保持される。レジストローラ４４は、図示しないレジスト前検知スイッチの検知信号に基づいて、感光体３表面のトナー像の先端と、用紙の画像形成領域の先端とが一致するタイミングで用紙を画像形成ステーションの転写ベルト７上へと案内する。このとき、用紙は、転写ベルト７上に吸着された状態で下流側に搬送される。
【００４２】
感光体３から用紙へのトナー像の転写は、転写ベルト７を介して感光体３に対向して設けられている転写ローラ６によって行われる。転写ローラ６には、トナーとは逆極性を有する高電圧が印加されており、これによって、トナー像が感光体３表面から用紙へと転写される。そして、転写ベルト７によって下流側へと案内される用紙に各色に応じた４種類のトナー像が順次重ねられる。
【００４３】
その後、用紙は、定着ユニット３０に搬送され、熱圧着により用紙上にトナー像が定着され、搬送切換えガイド３４によって、用紙が通過すべき搬送路の切換えが行われ、排紙トレイ３３上に排出されるか、または、用紙搬送経路Ｓを経て排紙トレイ４５上に排出されるかが選択される。
【００４４】
用紙への転写が終了すると、クリーナユニット４によって、感光体３に残留したトナーの回収・除去が行われる。また、転写ベルトクリーニングユニット９は、転写ベルト７に付着したトナーの回収・除去を行う。なお、以上の動作は、図２に示す制御部７０によって制御されている。
【００４５】
図２は、本発明の画像形成装置のシステムの構成を示している。同図に示すように、画像形成装置１のシステムは、制御部７０を中心にして、画像データ入力部７１、画像データ記憶部７２、操作部６０、定着部３０、パターンデータ記憶部７３、給紙部４０、帯電部５、現像部２、転写部８、および露光部１０を備えており、これらの構成要素と制御部７０とが接続されて構成される。
【００４６】
ここで、制御部７０には、図示しない画像処理部および画像解析部が備えられている。これらのうち、画像処理部は、画像データ入力部７１を経由して供給される画像データに所定の画像処理を施す。一方、画像解析部は、感光体３の露光量を示すテストプリントを画像読取部等により読み取らせた場合において、それぞれのテストプリントのフロント側またはリア側に濃度のムラや黒すじ等が発生していないかの解析をする等、主に画像データ関する解析処理を行う。また、パターンデータ記憶部７３は、後述するテストプリントを構成する各露光量に対応したパターンデータ等を記憶している。
【００４７】
画像データ入力部７１から入力された画像データは、制御部７０を介して画像データ記憶部７２に記憶される。通常は、この画像データに基づいて画像形成処理がされるが、本発明の出力工程においては、パターンデータ記憶部７３に記憶されたパターンデータに基づいて画像形成が行われる。画像形成に際しては、用紙を蓄積する給紙部４０、感光体３の表面を一様に帯電する帯電器５を有する帯電部、感光体３上にトナー像を形成させる現像装置２を有する現像部、トナー像を用紙に転写する転写搬送ベルトユニット８等を有する転写部、トナー像を用紙に定着させる定着ユニット３０を有する定着部がそれぞれ、制御部７０によって動作を制御されている。なお、図面では便宜上各部には、各部を構成する構成要素に対応した番号を付している。
【００４８】
ここで、上述の画像形成処理に際して、制御部７０では、操作パネルを有する操作部にて設定された条件、および、露光装置１０に備えられた記憶部１４に格納されたデータに基づいてＬＥＤ１１に与えられる電流値や発光時間が調整される。
【００４９】
本発明の特徴は、露光装置１０に装着誤差がある場合に、この装着誤差に対応して各ＬＥＤ１１毎の露光量が最適な値になるように調整している点であるが、その詳細については、後述する。
【００５０】
図３は、画像形成装置１に装着される露光装置１０の構成を示している。
【００５１】
露光装置１０は、複数のＬＥＤ１１、ＬＥＤアレイ基板１２、レンズアレイ１３、および後述する記憶部１４を備えており、画像形成装置１の所定の位置に装着されて、感光体３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。
【００５２】
複数備えられたＬＥＤ１１は、露光装置１０が画像形成装置１に装着された際に、円柱状の感光体３の側面、すなわち感光体３の表面に対向するように、ＬＥＤアレイ基板１２上において主走査方向に一列に配列されている。
【００５３】
各ＬＥＤ１１は、画像データに基づいて点滅し、感光体３表面に対して１ラインずつの露光を行う。ＬＥＤ１１の個数は、画像形成装置１によって形成される画像の解像度に対応しており、例えば、解像度６００ｄｐｉのＡ３幅の場合、図４に示すように、約７０００個のＬＥＤが用いられる。
【００５４】
ＬＥＤアレイ基板１２は、図示しない駆動回路を備えており、この駆動回路によって各ＬＥＤ１１の点灯を制御する。レンズアレイ１３は、ＬＥＤ１１と感光体３との間に、ＬＥＤアレイ基板１２に平行になるように配置され、各ＬＥＤ１１の点滅情報を感光体３の表面に集束させる。
【００５５】
記憶部１４は、露光装置１０に装着された書き換え可能な不揮発性のメモリであり、後述する複数の測定位置におけるＬＥＤ１１からの光量の測定結果を記憶する。なお、記憶部１４は露光装置１０内に備えられる不揮発性のメモリであることが好ましいが、露光装置１０とは別に設けた書き換え可能な不揮発性のメモリであってもよい。ただし、メモリを露光装置１０と別に設ける場合には、露光装置１０に同梱して、画像形成装置１に装着する際に露光装置１０とともにメモリも装着する必要がある。
【００５６】
上述の構成により、露光装置１０は、画像データに基づいて各ＬＥＤ１１が点滅動作をライン単位で繰り返し、ＬＥＤ１１から出力された光をレンズアレイ１３を通過して、感光体３上に集束する。これによって、感光体３上には、１ラインずつ画像データに基づいた露光がされ静電潜像が形成される。
【００５７】
ところで、感光体３上への静電潜像の形成時には、ＬＥＤ１１の発光量の違いやＬＥＤ１１のピッチとレンズアレイ１３のピッチとの違いによる光量のムラによって、静電潜像にもムラが生じ、用紙に形成される画像の画質低下を招くことがある。
【００５８】
そこで、画像形成装置１に装着される前に、本発明の露光量補正方法により上述の光量のムラを補正するが、まず最初に光量測定工程において、図４に示すように、光量検出器２０に、ＬＥＤ１１とレンズアレイ１３とを一体化した露光装置１０を装着し、各ＬＥＤ１１の発光ビームを測定する。
【００５９】
光量検出器２０は、各ＬＥＤ１１からの発光ビームを測定するＣＣＤカメラ２１と、ＣＣＤカメラ２１を搭載する自動ステージ２２と、自動ステージ２２を露光装置１０に対して接近または離間する方向へ、または、露光装置１０の一列に並んだＬＥＤ１１に平行な方向へ移動させるためのモータ２３とを有している。なお、以下の説明では、便宜上、自動ステージ２２の露光装置１０方向への移動をＺ方向とし、ＬＥＤ１１に平行な方向への移動をＹ方向とする。さらに、光量検出器２０は、パーソナルコンピュータ５０に接続され、測定が自動的に行われる。
【００６０】
露光装置１０は、図４に示すように、ＣＣＤカメラ２１に対向するように光量検出器２０に装着される。ＣＣＤカメラ２１は、モータ２３の駆動を受けた自動ステージ２２によってＺ方向へ移動し、露光装置１０が画像形成装置１に装着されたときの感光体３上に相当する基準位置で停止する。なお、以下では、この基準位置を位置Ｂとする。
【００６１】
続いて、ＣＣＤカメラ２１に焦点を結ぶＬＥＤ１１を１個、所定の電流および所定の点灯時間にて点灯させ、ＣＣＤカメラ２１にて発光ビームを測定する。このＬＥＤ１１の測定が終了すると、自動ステージ２２がＹ方向へ移動し、ＣＣＤカメラ２１に焦点を結ぶ次のＬＥＤ１１を、先と同様に、所定の電流および所定の点灯時間にて点灯させ、位置Ｂにおける発光ビームを測定する。このように、位置Ｂにおける各ＬＥＤ１１の発光ビーム測定は、ＣＣＤカメラ２１をＹ方向へ移動させるとともに、隣接するＬＥＤ１１の発光ビームとの干渉が起こらないように、ＬＥＤ１１を１個ずつ順に点灯させて行われる。
【００６２】
上記のように、ＬＥＤ１１を１個ずつ順に点灯させて各ＬＥＤ１１の発光ビーム測定を行ってもよいが、ＣＣＤカメラ２１が充分に広い視野を有している場合、複数のＬＥＤ１１を同時に点灯させて、同時に測定を行ってもよい。複数のＬＥＤ１１を同時に点灯させる場合、各ＬＥＤ１１からの発光ビームが他のＬＥＤ１１からの発光ビームに干渉しないように測定を行う必要があるので、例えば、一列に並んだＬＥＤ１１を６つおきに１つを点灯させて測定を行う。このように、複数のＬＥＤ１１を同時に点灯させて、その発光ビームを測定することにより、光量検出器２０による発光ビーム測定の作業時間を短縮することができる。
【００６３】
光量検出器２０によって測定された発光ビームは、その発光ビームのスポット形状に基づいて、各ＬＥＤ１１のＣＣＤカメラ２１上に入力された入力光量の強度分布が決定される。この入力光量の強度分布は、露光装置１０が画像形成装置１に装着された際に、感光体３表面を露光する光量の強度分布に相当するものである。ここで、決定された入力光量の強度分布は、露光装置１０に備えられた記憶部１４に記憶される。
【００６４】
測定された発光ビームのスポット形状は、例えば、一列に並んだＬＥＤ１１を６つ毎に１つを点灯させて測定した場合、ＬＥＤ１１の発光ビームは、図５に示すように、３次元のスポット形状にて表される。図５に示す各スポット形状の体積を算出することにより、露光装置１０によって各ＬＥＤ１１のＣＣＤカメラ２１上に入力される入力光量の強度分布、すなわち、感光体３表面を露光する光量の強度分布が決定される。
【００６５】
上述のように、発光ビームを３次元のスポット形状にて表し、その体積に基づいた入力光量の強度分布を決定することは、感光体３が有する感度特性に関係なく有効な手段であるが、とりわけ、感光体３の感度が高い場合に優れた効果を奏する。
【００６６】
感光体３の感度が高い場合、すなわち感光体３が露光により感光されやすい場合には、感光体３は、微かな光量での露光によっても感光され、入力光量の特性のわずかな違いによっても影響を受ける。したがって、感光体３の感光に影響を与える微少量の光量や、入力光量の微小な特性の違いを反映することができるように、発光ビームのスポット形状の体積を算出し、露光装置１０によって各ＬＥＤ１１のＣＣＤカメラ２１上に入力される入力光量の強度分布を決定することで、形成される静電潜像の再現性を高めることができる。
【００６７】
一方、感光体３が有する感度が低い場合は、図６に示すように、発光ビームを２次元のスポット形状で表し、その面積を算出してもよい。感光体３の感度が低い場合、感光体３は入力光量の微小な違いを検出することができないため、スポット形状の面積から算出される入力光量の強度分布と、スポット形状の体積から算出される入力光量の強度分布との違いはほとんどないといえる。
【００６８】
言い換えれば、算出される面積は、図６の線掛部分が示すようにＣＣＤカメラ２１上に入力された発光ビームに係る３次元のスポット形状を、２次元にて表したものであるため、通常、発光ビームのスポット形状を２次元で捉えることにより、３次元にて捉えた場合よりも精度が低下する。
【００６９】
しかしながら、感光体３が有する感度が低い場合は、このような精度の低下は問題とならないため、光量検出器２０による測定量を減らし測定時間の短縮が可能な面積の算出による入力光量の決定を有効に利用することができる。
【００７０】
また、レンズアレイ１３は、環境の影響を受けてＬＥＤ１１からの出力光の集束状態を変化させるので、環境変化に対して影響を受けにくい振幅伝達関数、すなわちＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を算出してもよい。ＭＴＦは、解像力を表す指標であり、下式によって算出される。
【００７１】
ＭＴＦ（％）＝｛（Ｖmax−Ｖmin）／（Ｖmax＋Ｖmin）｝×１００
ここで、ＶmaxおよびＶminは、それぞれ任意の空間周波数における隣接したＬＥＤ１１の入力光量の最大値および最小値を表す。具体的には、図７に示すように、各ＬＥＤ１１からの発光ビームを２次元にて表してＭＴＦを決定する。図７（ａ）の場合、（Ｖmax，Ｖmin）＝（６０，２０）であるので、ＭＴＦ＝５０％となり、図７（ｂ）の場合、（Ｖmax，Ｖmin）＝（４５，１５）であるので、ＭＴＦ＝５０％となる。なお、図７は、ＬＥＤ１１を２つ毎に１つ点灯させる、又は、ＬＥＤ１１を３つ毎に１つ点灯させている。
【００７２】
なお、各ＬＥＤ１１の発光ビームを測定は、上述の手法のうちのいずれによって行われてもよい。ただし、発光ビームのスポット形状を２次元で表した場合、各ＬＥＤ１１の発光ビームがＣＣＤカメラ２１上にて最も焦点が合うような状態になると、図６（ａ）に示すように、整ったビームのスポット形状が得られるが、各ＬＥＤ１１の発光ビームがＣＣＤカメラ２１上にて焦点が合わないような状態になると、図６（ｂ）に示すように、いびつなビームのスポット形状で表されることになるといった各手法における特徴に留意することが必要である。
【００７３】
上述のいずれかによって行われた、位置Ｂにおける各ＬＥＤ１１の発光ビームの測定が終了すると、自動ステージ２２がＺ方向へ移動して、ＣＣＤカメラ２１が、位置Ｂから露光装置１０に遠ざかる方向へ１００μｍ移動した図４における位置Ａで停止する。そして、位置Ａにおいても、上述の位置Ｂにおける測定と同様に、各ＬＥＤ１１の発光ビームを順次測定し、位置Ａにおける各ＬＥＤ１１の発光ビームのデータを記憶部１４に記憶する。
【００７４】
さらに、位置Ｂから露光装置１０に近づく方向へ１００μｍ移動した図４における位置Ｃにおける各ＬＥＤ１１の発光ビームも、上述の位置Ｂにおける測定と同様に行い、そのデータを記憶部１４に記憶する。
【００７５】
測定位置Ａ、Ｂ、Ｃにおける各ＬＥＤ１１の発光ビーム測定が終了すると、露光装置１０を光量検出器２０から取り外し、画像形成装置１に露光装置１０を装着する。そして、出力工程および補正量決定工程では、ＣＣＤカメラ２１の各位置Ａ、Ｂ、Ｃにて得られ、記憶部１４に記憶されているデータに基づいて、各ＬＥＤ１１に供給する電流、または、各ＬＥＤ１１の発光時間を変化させ、感光体３表面に伝わる光量が一定になるような露光量の補正を施す。
【００７６】
まず、出力工程において、画像形成装置１による画像形成が行われる。本実施形態では、図８に示すように、ＣＣＤカメラ２１の各位置Ａ、Ｂ、Ｃにて得られたデータに基づいて光量補正が行われたテストプリントＡ、Ｂ、Ｃが用紙に出力される。なお、それぞれＣＣＤカメラ２１の各位置Ａ、Ｂ、Ｃに対応している。
【００７７】
そして、補正量決定工程では、これらのテストプリントの両端部に出力された画像の両端部、つまり図中、楕円マーク部分を目視によって確認し、各端部についてそれぞれ、黒すじの発生や濃度ムラが見られないテストプリントを選択する。このとき、選択したテストプリントに施された露光量の補正量（以下、単に補正量という。）をその端部での最適な補正量とする。なお、図に示すように、以下の説明では、画像形成装置１への装着位置に対応させて、各端部をフロント側、リア側という。
【００７８】
本実施の形態では、テストプリントＣにおいて、フロント側では黒すじは観察されないが、テストプリントＡ、Ｂでは図に表れていないが黒すじが観察されている。一方、リア側ではテストプリントＣに黒すじが観察されており、テストプリントＡ、Ｂには黒すじ等は観察されていない。
【００７９】
従って、露光装置１０の画像形成装置１への装着位置は、図９に示すように、感光体３に対して平行ではなく、傾くように装着されていると考えられる。つまり、露光装置１０のフロント側と感光体３との距離は、図４に示す光量検出器２０にて位置Ｃに位置するＣＣＤカメラ２１と露光装置１０との距離に相当していると考えられる。また、リア側と感光体３との距離は、位置Ａ、Ｂの間に位置した場合のＣＣＤカメラ２１と露光装置１０との距離に相当していると考えられる。
【００８０】
このため、各ＬＥＤ１１に対する露光量の補正を行う際には、フロント側ではテストプリントＣに対して施された補正量を適用し、リア側では、テストプリントＡ、Ｂに対して施された補正量に基づいて、補間演算を行って算出された補正量を適用することによって、両端部での最適な露光量を決定することができる。また、フロント側とリア側との間に位置するＬＥＤ１１に施されるべき最適な補正量の値は、フロント側、リア側のそれぞれに施される最適な補正量の間に値になるものと推定して算出することが可能である。
【００８１】
これは、露光装置１０は直線状であるため、フロント側、およびリア側の位置が把握できる場合には、その間の任意の位置における感光体３との距離を算出することができるため、その距離において適用すべき補正値が計算により求められるからである。
【００８２】
よって、フロント側とリア側との間に位置する各ＬＥＤ１１に施される最適な補正量は、補間演算によって決定され、フロント側に近いＬＥＤ１１は、よりフロント側に適用される補正量に近く、リア側へ近づくほど、リア側に適用される補正量に近い補正量となる。
【００８３】
上述の光量補正は、フロント側およびリア側で良好な画像を形成したテストプリントを選択し、その選択結果を各端部毎に、図１０に示す画像形成装置１の操作パネル６０上に入力することによって、上記した光量補正の設定が行われる。操作パネル６０は、タッチパネルであり、入力キーをタッチすることによって、入力操作および設定が行われる。図８に示すようなテストプリントが得られた場合、フロント側には、テストプリントＣを入力し、リア側には、テストプリントＡ、Ｂの両方を入力する。これにより、各ＬＥＤ１１に施される光量の補正量が決定され、各ＬＥＤ１１に供給されるべき電流の値、または、各ＬＥＤ１１の発光すべき時間が設定され、感光体３上に入力される入力光量を一定にすることができる。
【００８４】
なお、通常、操作パネル６０に入力されるテストプリントとして、フロント側、リア側それぞれについて、テストプリントＡ、Ｂ、Ｃのいずれか１つを選択する。この場合、選択したテストプリントに施された補正量が、最適な補正量として設定される。また、テストプリントが２つ以上選択された場合は、図４に示すＣＣＤカメラ２１の位置Ａ、Ｂ、Ｃのうち、隣り合う２つの位置から得られるテストプリントを２つ選択して入力する。この場合、選択した２つのテストプリントに施された補正量に基づいて補間演算を行い、補間演算によって得られた補正量を最適な補正量として設定する。なお、上述のテストプリントの選択は、テストプリントを装置に読み取らせて、その画像データを解析する等により自動的に行うようにしてもよい。
【００８５】
以上の動作を図１１および図１２のフローチャートに基づいて説明する。
【００８６】
まず、光量測定工程において、露光装置１０が光量検出器２０に装着され（ｓ１）、図４に示す基準の測定位置Ｂでの各ＬＥＤ１１の発光ビームが測定されるとともに、この発光ビームのスポット形状がデータＢとして、露光装置１０に設けられた記憶部１４に記憶される（ｓ２）。
【００８７】
そして、測定位置Ｂから、図４におけるＺ方向へ相対的に１００μｍ移動した測定位置Ａにて、各ＬＥＤ１１の発光ビームが測定され、そのビームのスポット形状がデータＡとして記憶部１４に記憶される（ｓ３）。
【００８８】
さらに、基準の測定位置Ｂから、Ｚ軸における測定位置Ａとは逆の方向のへ相対的に１００μｍ移動した測定位置Ｃにて、各ＬＥＤ１１の発光ビームが測定され、ビームのスポット形状がデータＣとして記憶部１４に記憶される（ｓ４）。測定位置Ａ、Ｂ、およびＣのすべてにおいて光量の測定が終了すると露光装置１０が光量検出器２０から取り外される（ｓ５）。ｓ５の工程において取り外された露光装置１０は、画像形成装置１に装着され、以下に示す出力工程および補正量決定工程に移行する。
【００８９】
まず、出力工程において、ｓ３の工程にて記憶部１４に記憶されたデータＡに基づいた光量補正を施して画像形成が行われる（ｓ１１）。続いて、ｓ２の工程にて記憶したデータＢに基づいた光量補正を施して画像形成が行われ（ｓ１２）、そしてｓ４の工程にて記憶したデータＣに基づいた光量補正を施した画像形成が行われる（ｓ１３）。以上のｓ１１〜ｓ１３の工程における画像形成によって、それぞれの測定位置で測定された光量に基づいて露光量を補正した場合における感光体３表面の露光量を示すテストプリントＡ、Ｂ、Ｃが得られる。
【００９０】
補正量決定工程では、ｓ１１〜ｓ１３の出力工程にて得られたテストプリントＡ、Ｂ、Ｃが目視にて比較され（ｓ１４）、まずテストプリントにおけるフロント側にて黒すじの発生や濃度ムラが見られないテストプリントが選択される（ｓ１５）。続いて、テストプリントにおけるリア側にて、黒すじの発生や濃度ムラが見られないテストプリントが選択される（ｓ１６）。
【００９１】
その後、フロント側として選択されたテストプリントが単数であるかどうかが判定される（ｓ１７）。そして、選択されたテストプリントが単数である場合には、選択されたテストプリントに施された補正量が最適な補正量であると決定され、ｓ１８の工程の移行する。
【００９２】
一方、選択されたテストプリントが複数選択された場合、例えば、２つ選択された場合にはｓ２１の工程に移行して、選択された２個のテストプリントに施された補正量について、補間演算を行って最適な補正量が決定されて（ｓ２１）、ｓ１８の工程に移行する。
【００９３】
ｓ１８の工程において、上述のフロント側と同様にリア側として選択されたテストプリントが単数であるか否かが判定され（ｓ１８）、単数である場合は、選択されたテストプリントに施された補正量を最適な補正量として決定し、ｓ１９の工程に移行する。ｓ１８の工程において、テストプリントが複数選択された場合、例えば、２個選択された場合は、ｓ２２の工程に移行して、選択された２個のテストプリントに施された光量補正について、補間演算を行って最適な補正量が決定され、ｓ１９の工程に移行する。
【００９４】
その後、フロント側およびリア側に対して決定された最適光量補正から、各ＬＥＤ１１についての最適な補正量が算出され（ｓ１９）、この算出された補正量に基づいて、各ＬＥＤ１１に供給すべき電流値、および発光すべき時間が決定される（ｓ２０）。
【００９５】
なお、本実施形態では、測定位置Ａ、Ｂ、Ｃにて各ＬＥＤ１１の発光ビーム測定を行ったが、測定位置は３つに限定されるものではなく、４つ以上であってもよく、測定位置の数は測定時間や記憶部１４の記憶容量に応じて適宜選択することができる。
【００９６】
ここで、基準の測定位置を挟んで予想される装着誤差の最大値に相当する量だけ両側に移動させた測定位置を設定することが望ましいため、通常は測定位置は３つ以上必要となる。特に、露光装置１０が直線状に形成されていることを考えると、装着誤差が生じてその一端の位置が感光体３に所定量接近した場合には、他端の位置は該所定量だけ感光体３から離間するため、リア側、フロント側での露光量の調整の便宜を考慮すると、段階的に位置が変化する奇数個の測定位置を設定し、中心の測定位置を基準として測定することが望ましく、その際に得られる光量のデータを用いることで、装着誤差の大小にかかわらず、適正な露光量を設定することが可能になる。
【００９７】
なお、本実施形態で、テストプリントＡ、Ｂ、Ｃを別々の用紙に形成しているが、同一の用紙上にテストプリントＡ、Ｂ、Ｃを形成することにより、補正量決定工程の作業効率を向上させることができる。
【００９８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００９９】
（１）光量測定工程において、画像形成装置等の主装置に装着される露光装置について該露光装置からの距離を変化させつつ測定された複数の測定位置における該露光装置からの光量に関するデータを露光装置の記憶部等に保存して利用可能な状態にしていることから、露光装置を主装置に装着した際の装着誤差により、露光装置と被露光体との理論上の距離に相当する照射距離となる基準の測定位置において測定された光量に基づいて調整された発光量では適正な光量補正が行えない場合においても、前記複数の測定位置における前記光量に関するデータのいずれかを選択的に用いることで適切な露光量の補正を行うことができる。
【０１００】
つまり、露光装置と像担持体等の被露光体とを接近または離間させた場合に相当する距離だけ離れた測定位置毎に、各発光素子の光量をあらかじめ測定していることから、前記出力工程および前記露光量決定工程により各発光素子毎に前記各測定位置毎にて得られた複数の測定結果からいずれか最適なものを選択して、各発光素子毎の露光量に対する補正量の決定に用いることができるため、装着誤差が生じた場合にも、適正な露光量の補正をして、被露光体表面を最適に露光することができる。
【０１０１】
また、調整機構等を用いて露光装置の装着位置の調整を行う必要がないため、調整機構等を設けることを不要にして、部品点数の削減化、コストの低減化、および位置調整を行う調整作業時間の短縮化等を図ることができる。
【０１０２】
（２）前記光量測定工程で前記各発光素子から像担持体表面に到達するまでの発光ビームの形状情報を測定することから、各発光素子から出力された光が被露光体にどのような状態で到達しているのかを把握できるため、被露光体の感度特性に応じた最適な露光量の補正を行うことができる。
【０１０３】
（３）前記光量測定工程で発光ビームの形状情報を３次元で捉えるため、発光ビームを２次元で捉えた場合に比較してよりきめ細かく光の伝達状態を把握できるため多種多様な感度特性を有する被露光体にも対応した最適な露光量の補正をすることができる。また、ビームの形状情報が３次元であることから、被露光体表面を露光する発光ビームの微小な光量の違いも測定結果に反映されるため、特に感度の高い被露光体を用いた場合の各発光素子に適用すべき露光量の設定を好適に行うことができる。
【０１０４】
（４）前記光量測定工程で発光ビームの形状情報を２次元で捉えることから、取り扱うべきデータの容量を縮小できるため、露光量の補正を迅速に行うことができる。特に、被露光体上に入力される発光ビームの微小な違いを検知しない感度の低い被露光体に対する各発光素子毎の露光量の補正に際して、発光ビームを３次元で取り扱う場合に比較しても遜色なく、好適かつ迅速に補正量の決定をすることができる。また、あらかじめ行うべき発光ビームの測定量を３次元の場合に比較して縮小できるため、測定に要する時間を短縮することができる。
【０１０５】
（５）前記光量測定工程で、任意の空間周波数における発光ビームの発光出力の最大値および最小値によって算出される値であるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を適用することから、環境変化等によってレンズアレイによる発光ビームの集束状態が変化した場合においても、その影響を受けずに、各発光素子毎に好適な露光量の補正を行うことができる。
【０１０６】
（６）各発光素子の各測定位置における複数の測定結果に基づく像担持体への露光処理を実際に行い、像担持体に形成される静電潜像に基づいた画像形成の結果を参照して、各発光素子に対する露光量の補正を行うことから、露光装置を画像形成装置等の主装置に装着した場合に装着誤差が生じたときにおいて各発光素子毎の露光量に適用すべき補正量を容易に決定することができる。
【０１０７】
（７）被露光体表面における少なくとも２点での露光量の測定結果に基づいて各発光素子に適用すべき露光量を計算により決定できることから、必要となる露光量の測定量を最小限に抑えることで、露光量の測定に要する時間を短縮し、該測定の結果を記憶するために必要となる記憶部の容量を縮小でき、各発光素子毎の露光量に適用すべき補正量の決定作業の効率化を図ることができる。
【０１０８】
（８）電流値や発光時間を変化させることにより、発光素子の光量のムラや発光量を制御できることから、階調を有する画像に対しても、光量補正を容易かつ正確に行うことができる。
【０１０９】
（９）常に、適正な露光量に設定される露光装置により像担持体表面に画像データ等に忠実な静電潜像が形成されることから、画像の再現性の優れた画像形成装置を提供することができる。
【０１１０】
よって、露光装置を画像形成装置等の主装置に装着する際に装着誤差が生じた場合でも、良好な露光量の設定を可能にする露光装置の露光量補正方法および当該露光量補正方法が適用される画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の画像形成装置のシステムの構成を示す図である。
【図３】本発明が適用される露光装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の光量測定工程の構成を示す図である。
【図５】光量測定工程で測定された発光ビームの形状情報を示す図である。
【図６】光量測定工程で測定された発光ビームの形状情報を示す図である。
【図７】光量ビームの振幅伝達関数の測定過程を示す図である。
【図８】出力工程で出力されるテストプリントを示す図である。
【図９】装着誤差が生じた露光装置の装着状態を示す図である。
【図１０】補正量決定工程で使用される操作パネルの構成を示す図である。
【図１１】本発明の光量測定工程の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の出力工程および補正量決定工程の動作を示すフローチャートである。
【図１３】従来の露光装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１−画像形成装置
２（２ａ〜２ｄ）−現像装置
３（３ａ〜３ｄ）−感光体
４（４ａ〜４ｄ）−クリーナユニット
５（５ａ〜５ｄ）−帯電器
６（６ａ〜６ｄ）−転写装置
１０（１０ａ〜１０ｄ）−露光装置
１１−ＬＥＤ
１２−ＬＥＤアレイ基板
１３−レンズアレイ
１４−記憶部
７０−制御部

Claims (8)

1. 被露光体の露光状態に応じた処理結果を出力する主装置に装着される複数の発光素子を配列した露光装置の装着位置の誤差を要因とする前記発光素子毎の露光量の不均一を補正する露光量補正方法において、
   前記露光装置を前記主装置に取り付ける前に、各発光素子が照射した光の光量の強度分布を照射距離の異なる複数の測定位置で測定する光量測定工程と、
   前記露光装置を前記主装置に取り付けた後に、前記光量測定工程における各測定結果に基づいて各発光素子の光量を互いに均一化する光量補正をそれぞれ施し、各発光素子から照射される前記光量補正後の光量の光により被露光体を露光してその処理結果をテストプリントとして出力することにより、前記複数の測定位置の数と同じ数の複数のテストプリントを出力する出力工程と、
   前記出力工程における前記複数のテストプリントを用いて、前記各発光素子の露光量に対して適用すべき最適な補正量を決定する補正量決定工程と、を含み、
   前記補正量決定工程は、前記露光装置の第１の端部および第２の端部についてそれぞれ適切な出力結果となったテストプリントを選択し、選択されたテストプリントに施された光量補正に基づいて補間演算を行うことによって前記各発光素子の露光量に対して適用すべき最適な補正量を決定する工程を含むことを特徴とする露光量補正方法。
2. 前記光量測定工程は、前記複数の測定位置での光量検出手段による前記各発光素子の発光ビームのスポット形状の測定であることを特徴とする請求項１に記載の露光量補正方法。
3. 前記光量測定工程は、前記光量検出手段に検出される前記各発光素子の発光ビームのスポット形状の体積を算出することにより行われることを特徴とする請求項２に記載の露光量補正方法。
4. 前記光量測定工程は、前記光量検出手段に検出される発光ビームのスポット形状の該検出位置における断面の面積の測定であることを特徴とする請求項２に記載の露光量補正方法。
5. 前記光量測定工程は、発光ビームの光量に変えて振幅伝達関数を測定する工程であることを特徴とする請求項１に記載の露光量補正方法。
6. 前記補正量決定工程は、被露光体としての像担持体に形成される静電潜像に基づく画像形成処理の結果を示す複数のテストプリントを用いて、前記それぞれの発光素子の露光量に対して適用すべき最適な補正量を算出する工程であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光量補正方法。
7. 前記補正量決定工程は、各発光素子に供給すべき電流、または該発光素子の発光すべき時間を決定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の露光量補正方法。
8. 前記被露光体である像担持体と、請求項１〜７のいずれか１項に記載の露光量補正方法により露光量の補正がされる露光装置と、
   第１の端部および第２の端部で良好な画像を形成したテストプリントを選択するための入力操作を受けつける入力手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images