JP4455084B2

JP4455084B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4455084B2
Application number: JP2004030795A
Authority: JP
Inventors: 雄久前田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: JP2005219386A

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に画像形成装置における主走査方向の画像濃度ムラの補正に関するものであり、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、印刷機（全てカラー含む）に適用可能な画像形成装置に関する。

光ビーム走査装置を用いた画像形成装置では、ＬＤ（半導体レーザダイオード）を画像データにより変調し、出射された光ビームが偏向手段（以下ポリゴンミラーという）の回転により主走査方向に等角速度偏向し、ｆθレンズにより等角速度偏向を等速度偏向に補正等して、ミラー等を介して像担持体（以下感光体という）上に走査するように構成されている。
しかしながら、ポリゴンミラー面への光ビームの入射角、レンズの透過率のばらつき、ミラーの反射率のばらつき等によって、感光体上のビームパワーが走査位置によってばらつくという現象が生ずる。その場合、同じビームパワーで画像形成していたとしても、走査位置によって画像濃度にばらつきが生じることとなり、高品位の画像が得られなくなる。
また、複数組の光ビーム、レンズを用いた複数色の画像を形成する装置においては、複数色の画像を重ねるため、それぞれのビームパワーのばらつきにより色ムラが発生し、高品位の画像が得られなくなる。
このようなことから、主走査方向のビームパワーの変位、ばらつきを補正し、画像品質を向上させる技術、主走査方向の画像濃度、トナー付着量に応じてビームパワー、画像信号を補正し、画像品質を向上させる技術がある。

特許文献１では、予め測定したスキャン幅内での光パワーの変位に基づいて、感光体面上の光パワーが一定になるようにＬＤ駆動ＩＣを制御し、画像品質を向上させている。
特許文献２では、像担持体上のトナー付着量に応じて、主走査方向の書き込み光量を段階的に調整し、画像品質を向上させている。また、複数の補正テーブルを備えていることで、様々な画像にも対応できるようにしている。
特許文献３では、形成された画像部の画像濃度、トナー付着量、および電位の少なくとも一つの計測結果に基づいて、半導体レーザの光量を調整し、画像品質を向上させている。また、外部入力装置から光量調整手段の調整周期を設定する設定手段を備えることで、生産性を重視できるようにもしている。
特許文献４では、画像出力に先立ち、黒ベタ画像を記録し、黒ベタ画像を読取装置で読み取り記憶し、かかる情報に基づき、信号レベルを変更することで各記録位置での画像濃度を補正し、濃度ムラを除去している。
特許文献５では、基準グレースケールパターンのトナー像の濃度を検出し、トナー濃度に応じてシェーディング補正手段における補正係数を制御することで、作像部の経時的な変化にも対応し、画像濃度ムラを低減させている。
特開平０６−９８１０４号公報特開２００２−１７２８１７公報特開２００２−２２５３４６公報特開平０８−５２９０２号公報特開平０９−１１４１７６号公報

しかしながら、上述の従来の技術には以下のような問題がある。
特許文献１については、ＡＰＣの制御を行いながら主走査方向のパワーを補正することができる制御回路が不可欠であり、当然それを備えた装置にしか適用できない。また、補正機能を持たない装置よりコストアップとなってしまう。
特許文献２についても、主走査方向のパワーを補正することができる制御回路が不可欠であり、当然それを備えた装置にしか適用できない。また、補正機能を持たない装置よりコストアップとなってしまう。さらに、複数の補正テーブルを用いるため、あらゆる画像に対して対応できるが、その分、補正データの生成、補正制御が複雑になってしまう。
特許文献３については、主走査方向のパワーを補正する機能を備えていないので、主走査方向の画像濃度ムラを除去することが不可能である。
特許文献４については、黒ベタ画像を読み取ることで補正データを生成しているので、大きな濃度ムラ（白スジ等）については補正できるが、濃度差がほとんどないがハーフトーン画像部で特に目立つ画像濃度ムラについては補正できない。また読取装置を備えた画像形成装置にしか適用できない。
特許文献５については、ＬＥＤを用いた画像形成部についてのみ補正を行っていて、ＬＤを用いた光ビーム走査装置においてビームパワーのばらつきによって発生する画像濃度ムラの補正が不可能である。また、グレースケールパターンを形成して濃度検出するため、補正制御が複雑になってしまう。
本発明は、上記の実情を考慮してなされたものであって、主走査方向のパワー制御回路を必要とせず、従来の画像データ補正に使用される回路をなるべく利用して換言すれば装置を大きく変更しないで、より確実に主走査方向の画像濃度を均一化することが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、装置を簡素化してコストアップを抑えつつ、画像濃度ムラの悪化を防止して主走査方向の画像濃度を均一化する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、画像データに応じて点灯制御される発光源とこの発光源から出力される光ビームを複数の偏向面によって主走査方向に偏向する偏向手段とを備えた光ビーム走査装置と、前記光ビーム走査装置により光ビームを偏向し、この光ビームにて副走査方向に回転または移動する像担持体上を走査することにより画像形成を行う画像形成手段と、主走査方向の複数箇所で光ビームパワーを検出するビームパワー検出センサと、検出結果から画像データを補正する補正データを生成するプリンタ制御部と、検出結果から生成した画像データを補正する補正データを記憶する補正データ記憶部と、前記補正データ記憶部に記憶された補正データによって画像データを補正する画像データ補正部と、前記画像データ補正部で補正された画像データに基づいて前記発光源を点灯制御する画像形成装置であって、画像情報を読み取る画像読取装置を備え、前記画像読取装置のシェーディング補正を行う際に、光ビームパワーの検出結果から生成した補正データも合わせて用いて補正を行い、読み取った画像情報から前記画像データを生成することを特徴とする。
この場合、前記補正データの生成は予め設定した間隔で行いうことができる。また、操作パネルを含む外部入力装置を設けることにより、該外部入力装置によって前記間隔を指示することも可能である。

本発明によれば、画像形成装置の装置を簡素化し、従来の装置に対して大きく改良することなく、コストアップを抑え、主走査方向の画像濃度を均一化することができるとともに、制御部を簡素化することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
＜実施形態１＞
図１は、画像形成装置を複写機について適用した場合の全体を例示した構成図である。図１に示す複写機は、原稿読取部１、画像形成部２、下部の給紙部（図示省略）を有する。このうち、画像形成部２においては、感光体３の周りに帯電器４、現像ユニット５、感光体クリーニングユニット６、除電器７を有し、感光体３を露光する光ビーム走査装置８、及び感光体３（像担持体）上のトナー画像を転写する中間転写ベルト９を有する。そして、光ビーム走査装置８にて感光体３上に潜像が形成され、現像ユニット５にてトナー画像に現像され、ベルト転写バイアスローラ１０にてトナー画像が中間転写ベルト９に転写される。一方、給紙トレイ（下部は図示せず）あるいは手差しトレイ１２から送られた記録紙には、紙転写ユニット（転写器）１３にて中間転写ベルト９より画像が転写される。画像が転写された記録紙は搬送されて定着ユニット１４にて定着され排紙される。
図２は、図１とは若干異なる構造の画像形成部２の一部を示すものであり、この図２の構成は図１に示す中間転写ベルトが無い構造を示す。
この画像形成装部２のうち光ビーム走査装置８では、画像データによって点灯するＬＤ（半導体レーザダイオード）（図２にて図示せず）の光ビームは、コリメートレンズ（図示せず）により平行光束化され、シリンダレンズ（図示せず）を通り、ポリゴンモータ８１によって回転するポリゴンミラー８２（本実施形態では、ポリゴンミラーを６面としているがこれに限定されない）によって偏向され、ｆθレンズ８３を通り、ＢＴＬ（バレル・トロイダル・レンズ）８４を通り、ミラー８５によって反射し、感光体３上を走査する。このＢＴＬ８４では、副走査方向のピント合わせ（集光機能と副走査方向の位置補正（面倒れ等））を行っている。
感光体３上に光ビームを走査するためのミラー８５は、ハーフミラー（半透過型折り返しミラー）であり、光ビームの一部は略真下に折り返され、感光体面に向かうが、残りの一部は透過し直進する。ハーフミラー８５の背面側には、直進しハーフミラー８５を透過した光ビームのビームパワーを検知するために、ビームパワー検知センサ８６が走査方向に並べて設けられている。
感光体３の回りには、図１と同様帯電器４、現像ユニット５、転写器１３、クリーニングユニット６、除電器７が備わっており、通常の電子写真プロセスである帯電、露光、現像、転写により記録紙上に画像が形成される。そして図２では図示していないが定着装置によって記録紙上の画像が定着される。

図３は、図２に示す画像形成部２における画像形成制御部（図中左側ブロック）および光ビーム走査装置８の構成を示す図である。
光ビーム走査装置８の主走査方向両端部に光ビームを検出する同期検知センサ８８が備わっており、ｆθレンズ８３を透過した光ビームがミラー８９によって反射され、レンズ９０によって集光させて同期検知センサ８８に入射するような構成になっている。
また、ハーフミラー（図３では図示せず）を透過した光ビームのビームパワーを検出するビームパワー検出センサ８６が主走査方向に並んで配置してある。本実施形態では、５つのビームパワー検出センサ８６を備えているが、より多いほど、正確な主走査方向のビームパワーの分布が検出でき好ましい。
光ビームが同期検知センサ８８およびビームパワー検出センサ８６上を通過することにより、同期検知センサ８８から主走査の同期検知信号ＸＤＥＴＰが出力され、この同期に基づくクロックを生成する画素クロック生成部２０、同期に基づくＬＤの点灯を行う同期検知用点灯制御部２１、同期に伴う書出開始を行う書出開始位置制御部２２、ビームパワー検出部２３に送られる。
画素クロック生成部２０では、同期検知信号ＸＤＥＴＰに同期した画素クロックＰＣＬＫを生成し、ＬＤ制御部２４および同期検出用点灯制御部２１に送る。
画素クロック生成部２０は、基準クロック発生部２０１、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）クロック発生部２０２、位相同期クロック発生部２０３から構成されている。
ＶＣＯクロック発生部２０２（ＰＬＬ回路：Phase Locked Loop）は図４に示すように、基準クロック発生部２０１からの基準クロック信号ＦＲＥＦと、出力であるＶＣＬＫを１／Ｎ分周器２０４でＮ分周した信号を位相比較器２０５に入力し、位相比較器２０５では、両信号の立ち下がりエッジの位相比較が行なわれ、誤差成分を定電流出力する。そしてＬＰＦ（ローパスフィルタ）２０６によって不要な高周波成分や雑音を除去してＶＣＯ２０７に送り、ＶＣＯ２０７ではＬＰＦ２０６の出力に依存した発振周波数を出力する。従って、図３に示すプリンタ制御部２５からＦＲＥＦの周波数と分周比Ｎを可変にすることで、ＶＣＬＫの周波数を可変できる。
画像クロック生成部２０のうち位相同期クロック発生部２０３では、画素クロック周波数の８倍の周波数に設定されているＶＣＬＫから、画素クロックＰＣＬＫを生成し、さらに、同期検知信号ＸＤＥＴＰに同期した画素クロックＰＣＬＫを生成している。
よって、プリンタ制御部２５からの補正データによってＶＣＬＫの周波数が可変され、それにより画素クロックＰＣＬＫの周波数が可変されることになる。
従って、画素クロックＰＣＬＫの周波数を可変にすることで、画像の全体倍率を変えることができる。

図３に示す同期検出用点灯制御部２１は、最初に同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出するために、ＬＤ強制点灯信号ＢＤをＯＮしてＬＤを強制点灯させるが、同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出した後には、同期検知信号ＸＤＥＴＰと画素クロックＰＣＬＫによって、フレア光が発生しない程度で確実に同期検知信号ＸＤＥＴＰが検出できるタイミングでＬＤを点灯させ、同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出したらＬＤを消灯するＬＤ強制点灯信号ＢＤを生成し、ＬＤ制御部２４に送る。
ＬＤ制御部２４では、同期検知用強制点灯信号ＢＤおよび画素クロックＰＣＬＫに同期した画像データに応じてレーザを点灯制御する。そして、ＬＤユニット８７から出射されたレーザビームが、ポリゴンミラー８２にて偏向され、ｆθレンズ８３を通り、感光体３上を走査することになる。
ポリゴンモータ制御部２６は、プリンタ制御部２５からの制御信号により、ポリゴンモータ８１（図２参照）を規定の回転数で回転制御する。
書出開始位置制御部２２は、同期検知信号ＸＤＥＴＰ、画素クロックＰＣＬＫ、およびプリンタ制御部２５からの制御信号等により、画像書出し開始タイミングおよび画像幅を決定する主走査ゲート信号ＸＬＧＡＴＥ、副走査ゲート信号ＸＦＧＡＴＥを生成している。
ビームパワー検出部２３は、光ビームの走査によってビームパワーを検出し、そのデータをプリンタ制御部２５に送り、プリンタ制御部２５で、そのデータを元に補正データを生成し、補正データを補正データ記憶部２７に記憶する。

図５は、書出開始位置制御部２２の構成を示すブロック図である。書出開始位置制御部２２は、主走査ライン同期信号発生部２２０と主走査ゲート信号発生部２２１と副走査ゲート信号発生部２２２で構成される。
主走査ライン同期信号発生部２２０は、主走査ゲート信号発生部２２１内の主走査カウンタ２２３、副走査ゲート信号発生部内の副走査カウンタ２２４を動作させるための信号ＸＬＳＹＮＣを生成し、主走査ゲート信号発生部２２１は画像信号の取り込みタイミング（主走査方向の画像書出しタイミング）を決定する主走査ゲート信号ＸＬＧＡＴＥを生成し、副走査ゲート信号発生部２２２は画像信号の取り込みタイミング（副走査方向の画像書出しタイミング）を決定する副走査ゲート信号ＸＦＧＡＴＥを生成している。
主走査ゲート信号発生部２２１は、信号ＸＬＳＹＮＣと画素クロックＰＣＬＫで動作する主走査カウンタ２２３と、カウンタ値とプリンタ制御部２５からの設定値１を比較し、その結果を出力するコンパレータ２２５と、コンパレータ２２５からの比較結果から主走査ゲート信号ＸＬＧＡＴＥを生成するゲート信号生成部２２６で構成されている。
副走査ゲート信号発生部２２２は、プリンタ制御部２５からの制御信号と信号ＸＬＳＹＮＣと画素クロックＰＣＬＫで動作する副走査カウンタ２２４と、カウンタ値とプリンタ制御部２５からの設定値２を比較し、その結果を出力するコンパレータ２２７と、コンパレータ２２７からの比較結果から副走査ゲート信号ＸＦＧＡＴＥを生成するゲート信号生成部２２８で構成されている。
書出開始位置制御部２２は、主走査については画素クロックＰＣＬＫの１周期単位、つまり１ドット単位で、副走査については信号ＸＬＳＹＮＣの１周期単位、つまり１ライン単位で書出位置を補正できる。

図６は書出開始位置制御部２２でのタイミングチャートである。
信号ＸＬＳＹＮＣによってカウンタ２２３がリセットされ、画素クロックＰＣＬＫでカウントアップしていき、カウンタ値がプリンタ制御部２５によって設定された設定値１（この場合‘Ｘ’）になったところでコンパレータ２２５からその比較結果が出力され、ゲート信号生成部２２６によって主走査ゲート信号ＸＬＧＡＴＥが‘Ｌ’（有効）になる。主走査ゲート信号ＸＬＧＡＴＥは主走査方向の画像幅分だけ‘Ｌ’となる信号である。
同様に、副走査については、信号ＸＬＳＹＮＣでカウントアップしていくことが異なる。
図７は、図３に示す画像形成制御部の前段の例であるが、前段にはラインメモリ２８、画像データ補正部２９が備わっており、副走査ゲート信号ＸＦＧＡＴＥのタイミングでプリンタコントローラ、フレームメモリ、スキャナ等から取り込まれた現像すべき画像データを、図６に示す主走査ゲート信号ＸＬＧＡＴＥが‘Ｌ’の区間だけ画素クロックＰＣＬＫに同期して画像信号が出力され、出力された画像データはＬＤ制御部２４に送られ、そのタイミングでＬＤユニット８７のＬＤが点灯する。
画像データ補正部２９では、プリンタ制御部２５で生成し、補正データ記憶部２７に記憶してある補正データによって、ラインメモリからの画像データを補正する。
画像データが多値ではなく２値の場合、誤差拡散、ディザ等の処理をする前の多値の状態で補正を行い、補正後２値化してＬＤ制御部２４に送る。

図８は、補正データの生成手順を示すフローチャートであり、図９は補正データ生成過程を説明するための図である。
まず、ＬＤを点灯し（ステップＳ１０）、ビームパワーを検出し（ステップＳ１１）、検出後ＬＤを消灯し（ステップＳ１２）、補正データを算出する（ステップＳ１３）。
この補正データを計算するために、まず、ビームパワー検出部２３において、ビームパワー検出センサ８６で検知したビームパワーと同期検知信号ＸＤＥＴＰ、画素クロックＰＣＬＫから、主走査の各ドット単位でのビームパワーを算出する。また、ビームパワー検出センサ８６間のパワーについては、近似式を用いて算出することになる。
そして、プリンタ制御部２５において、主走査の各ドット単位でのビームパワーと主走査ゲート信号ＸＬＧＡＴＥから、実際の画像データに対応した補正データを算出する。例えば、１ドット目が補正データ‘Ａ’、２ドット目が補正データ‘Ａ’、３ドット目が補正データ‘Ｂ’、４ドット目が補正データ‘Ｂ’、５ドット目が補正データ‘Ｃ’、…、のようになる。
また、この補正データは、図９に示すように、検出したビームパワーとは略逆極性の関係になっており、ビームパワーが一番小さいところを補正データ‘１’として、ビームパワーが大きいところについては、補正データを‘０〜１’の間に設定するようにしておくことによって、ビームパワーが一番小さいところに均一化するように画像データに対して演算する。
この算出された補正データを補正データ記憶部２７に記憶する（ステップＳ１４）。
そして、画像形成動作時に補正データ記憶部２７に記憶してある補正データを用いて、画像データ補正部２９（図７参照）にて、画像データをドット単位で補正する（ステップＳ１５）。
このように実施形態１を構成すると、検出部以外については従来の装置に対して大きく改良することなく、主走査方向の画像濃度を均一化することができる。
さらに、複数ページの印刷の場合に、紙間でＬＤを点灯させ、補正データを生成し、ページ毎に補正データを更新して補正データ記憶部２７に記憶させるように構成してもよい。
このように構成することによって、経時的な変化にも対応することができる。

また、プリンタ制御部２５に外部入力装置として操作パネル（図示省略）を備え、この操作パネルから補正データの生成動作の頻度（間隔）を指示できるようにしてもよい。
このように構成すると、経時で大きく変動しない場合、例えば、１００枚に１回、プリント開始時のみ、あるいは電源投入時のみ等を設定することができる。
また、図１、図２に示した光ビーム走査装置８からビームパワー検出センサ８６を取り外し、折り返しミラー８５をハーフミラーではなく、通常の折り返しミラーにして構成し（図１０参照）、さらに、図３のビームパワー検出部２３を取り外し、ビームパワー検出センサ８６およびビームパワー検出部２３を備えたビームパワー検出装置３０を外付けするように構成してもよい（図１１参照）。
このような構成の画像形成装置では、補正データを生成するときのみ、ビームパワー検出装置３０を取り付け、ＬＤの点灯、ビームパワーの検出した後、ＬＤの消灯し、補正データを算出して補正データ記憶部２７へこの補正データを記憶させる。
そして、実際の画像形成時には、ビームパワー検出装置３０を取り外し、記憶されている補正データを用いて画像データを補正するようにする。
これにより、工場出荷時に補正データを生成し、記憶しておく場合に使用することができる。
また、光ビーム走査装置８によっては、ビームパワーが異なる場合がある。このようなときに光ビーム走査装置８を交換するときには、この外付けのビームパワー検出装置３０を用いて、補正データを計算して補正データ記憶部２７を更新する。または、予め光ビーム走査装置８ごとに補正データを生成しておき、光ビーム走査装置８を交換する場合は、予め生成しておいた補正データで画像形成装置の補正データ記憶部２７の内容を更新したり、記憶部２７自体を交換するようにしてもよい。
このように構成することによって、画像形成装置の装置を簡素化し、従来の装置に対して大きく改良することなく、コストアップを抑え、主走査方向の画像濃度を均一化することができる。
また、装置間のばらつきに対応することができる。
＜実施形態２＞

本実施形態２は、図１２〜図１４に示すように、実施形態１とはビームパワー検出センサ８６の代わりに感光体３上のトナー像の濃度を検出する画像濃度検出センサ４０が備わっている点と、ビームパワー検出部２３の代わりに画像濃度検出部４１が備わっている点が異なるのみで、その他の構成は同様であり、その動作も検出する対象が相違するだけで補正データの計算方法も同様である。
図１２は、本実施形態２における画像形成装置の主要部の構成図、図１３は本実施形態２における画像形成制御部および光ビーム走査装置８の構成を示すブロック図である。
図１４は、本実施形態２における補正データの生成手順を示すフローチャートである。図１２、図１３を参照しつつ図１４にて説明する。
まず、画像濃度測定用パターンを感光体３上に形成する（ステップＳ２０）。
この画像濃度を測定するパターンについては、できる限り画像の濃度ムラが目立ちやすいハーフトーン（中間調）画像が好ましいので、各種パターンによる検出結果から、使用するパターンを決定する。
感光体３に成された画像濃度測定用パターンの画像濃度を画像濃度検出センサ４０で検出する（ステップＳ２１）。
検出結果から補正データを実施形態１と同様にして算出して（ステップＳ２２）、計算された補正データを補正データ記憶部２７に記憶する（ステップＳ２３）。
そして、画像形成動作時には、補正データ記憶部２７に記憶してある補正データを用いて、画像データ補正部２９（図７参照）にて、実施形態１と同様に画像データをドット単位で補正する（ステップＳ２４）。
このように実施形態２を構成すると、検出部以外については従来の装置に対して大きく改良することなく、主走査方向の画像濃度をより確実に均一化することができる。
さらに、複数ページの印刷の場合に、紙間で画像濃度測定用パターンを形成し、補正データを生成し、ページ毎に補正データを更新して補正データ記憶部２７に記憶させるように構成してもよい。
このように構成することによって、経時的な変化にも対応することができる。

また、図１２に示した画像形成装置から画像濃度検出センサ４０を取り外して構成し、さらに、図１２の画像形成制御部から画像濃度検出部４１を取り外し、画像濃度検出センサ４０および画像濃度検出部４１を備えた画像濃度検出装置４２を外付けするように構成してもよい（図１５参照）。
このような構成の画像形成装置では、補正データを生成するときのみ、画像濃度検出装置４２を取り付け、画像濃度測定用パターンを感光体上に形成した後、画像濃度を検出して、補正データを算出してこの補正データを補正データ記憶部２７へ記憶させる。
そして、実際の画像形成時には、画像濃度検出装置４２を取り外し、記憶されている補正データを用いて画像データを補正するようにする。
これは、工場出荷時に補正データを生成し、記憶しておく場合に使用することができる。
また、感光体３によっては、画像濃度の分布、ばらつきが異なる場合がある。このような感光体３を交換するときには、この外付けの画像濃度検出装置４２を用いて、補正データを更新して補正データ記憶部２７を更新する。
また、予め感光体３とに補正データを生成しておき、交換する場合は、予め生成しておいた補正データで画像形成装置の補正データ記憶部２７の内容を更新したり、記憶部２７を交換するようにしてもよい。
このように構成することによって、画像形成装置の装置を簡素化し、従来の装置に対して大きく改良することなく、コストアップを抑え、主走査方向の画像濃度を均一化することができる。
また、装置間のばらつきに対応することができる。
＜実施形態３＞

本実施形態３は、図１６〜図１９に示すように、実施形態１とはビームパワー検出センサ８６の代わりに感光体３の電位を検出する電位検出センサ５０が備わっている点と、ビームパワー検出部２３の代わりに電位検出部５１が備わっている点が異なるのみで、その他の構成は同様であり、その動作も検出する対象が相違するだけで補正データの計算方法も同様になっている。
図１６は、本実施形態３における画像形成装置の主要部の構成図、図１７は本実施形態３における画像形成制御部および光ビーム走査装置８の構成を示すブロック図である。
図１８は、本実施形態３における補正データの生成手順を示すフローチャートである。図１６、図１７を参照しつつ図１８にて説明する。
まず、まず電位測定用パターンの潜像を感光体３上に形成する（ステップＳ３０）。
感光体３に形成された電位測定用パターンの電位を電位検出センサ５０で検出する（ステップＳ３１）。
検出結果から補正データを実施形態１と同様にして算出して（ステップＳ３２）、補正データ記憶部２７に記憶する（ステップＳ３３）。
そして、画像形成動作時には、補正データ記憶部２７に記憶してある補正データを用いて、画像データ補正部２９（図７参照）にて、実施形態１と同様に画像データをドット単位で補正する（ステップＳ３４）。
このように実施形態３を構成すると、検出部以外については従来の装置に対して大きく改良することなく、主走査方向の画像濃度をより均一化することができる。
さらに、複数ページの印刷の場合に、紙間で電位測定用パターンを形成し、補正データを生成し、ページ毎に補正データを計算して補正データ記憶部２７を更新するように構成してもよい。
このように構成することによって、経時的な変化にも対応することができる。

また、図１６に示した画像形成装置から電位検出センサ５０を取り外して構成し、さらに、図１７の画像形成制御部から電位検出部５１を取り外し、電位検出センサ５０および電位検出部５１を備えた感光体電位検出装置５２を外付けするように構成してもよい（図１９参照）。
このような構成の画像形成装置では、補正データを生成するときのみ、感光体電位検出装置５２を取り付け、電位測定用パターンを感光体上に形成した後、電位を検出して、補正データを算出して補正データ記憶部２７へこの補正データを記憶させる。
そして、実際の画像形成時には、感光体電位検出装置５２を取り外し、記憶されている補正データを用いて画像データを補正するようにする。
これは、工場出荷時に補正データを生成し、記憶しておく場合に使用することができる。
このように構成することによって、画像形成装置の装置を簡素化し、従来の装置に対して大きく改良することなく、コストアップを抑え、主走査方向の画像濃度を均一化することができる。
＜実施形態４＞

本実施形態４は、図２０〜図２３に示すように、実施形態１とはビームパワー検出センサ８６の代わりに記録紙上の画像濃度を検出する画像濃度検出センサ６０が備わっている点と、ビームパワー検出部２３の代わりに画像濃度検出部６１が備わっている点が異なるのみで、その他の構成は同様であり、その動作も検出する対象が相違するだけで補正データの計算方法も同様になっている。
図２０は、本実施形態４における画像形成装置の主要部の構成図、図２１は本実施形態４における画像形成制御部および光ビーム走査装置８の構成を示すブロック図である。
図２２は、本実施形態４における補正データの生成手順を示すフローチャートである。図２０、図２１を参照しつつ図２２を説明する。
まず、画像濃度測定用パターンを記録紙上に形成する（ステップＳ４０）。
記録紙上に形成された画像濃度測定用パターンの画像濃度を画像濃度検出センサ６０で検出する（ステップＳ４１）。
検出結果から補正データを実施形態１と同様にして算出して（ステップＳ４２）、補正データ記憶部２７に記憶する（ステップＳ４３）。
そして、画像形成動作時には、補正データ記憶部２７に記憶してある補正データを用いて、画像データ補正部２９（図７参照）にて、実施形態１と同様に画像データをドット単位で補正する。
このように実施形態４を構成すると、検出部以外については従来の装置に対して大きく改良することなく、主走査方向の画像濃度をより均一化することができる。

また、図２０に示した画像形成装置から画像濃度検出センサ６０を取り外して構成し、さらに、図２１の画像形成制御部から画像濃度検出部６１を取り外し、画像濃度検出センサ６０および画像濃度検出部６１を備えた画像濃度検出装置６２を外付けするように構成してもよい（図２３参照）。
このような構成の画像形成装置では、補正データを生成するときのみ、画像濃度検出装置６２を取り付け、画像濃度測定用パターンを記録紙上に形成した後、画像濃度を検出して、補正データを算出して補正データ記憶部２７へこの補正データを記憶させる。
そして、実際の画像形成時には、画像濃度検出装置６２を取り外し、記憶されている補正データを用いて画像データを補正するようにする。
これは、工場出荷時に補正データを生成し、記憶しておく場合に使用することができる。
このように構成することによって、画像形成装置の装置を簡素化し、従来の装置に対して大きく改良することなく、コストアップを抑え、主走査方向の画像濃度をより均一化することができる。
また、プリンタ制御部２５に外部入力装置として操作パネル１５を備え、この操作パネル１５から補正データの生成動作の頻度（間隔）を指示できるようにしてもよい。
このように構成すると、経時で大きく変動しない場合、例えば、１００枚に１回、プリント開始時のみ、あるいは電源投入時のみ等を設定することができる。
＜実施形態５＞

図２４は、本実施形態５における画像形成装置の主要部の構成図である。本実施形態５における画像形成部２については、実施形態１と同様であるので説明を省略する。
画像読取部１は、原稿を載せるコンタクトガラス１００と、原稿露光用のハロゲンランプ１０１と第１反射ミラー１０２とからなる第１キャリッジ１０３と、第２反射ミラー１０４と第３反射ミラー１０５とからなる第２キャリッジ１０６と、ＣＣＤリニアセンサ１０７に結像するためのレンズユニット１０８と、読取光学系等による各種歪みを補正するための白基準板１０９とで構成されている。
走査時（原稿読取時）には、第１キャリッジ１０３と第２キャリッジ１０６は、ステッピングモータ（図示せず）によって矢印の方向に移動する。
図２５は、ＣＣＤリニアセンサ１０７以後の画像信号処理部の機能構成を示すブロック図である。ＣＣＤセンサ１０７によって読み取られた画像データは、アナログ信号処理回路１１０で、連続したアナログ信号にするためのサンプルホールド処理、ＣＣＤの暗出力のレベルのばらつきを補正する黒レベル補正、信号レベルを補正するＡＧＣ（Auto Gain Control）が行われる。そして、Ａ／Ｄ変換回路１１１にてデジタルデータに変換され、シェーディング補正回路１１２に送られる。
シェーディング補正回路１１２では、ハロゲンランプ１０１における光源ムラ、レンズの透過光量の中央と端部とでの違い、ＣＣＤセンサ内の素子間の感度のばらつき等を、白基準板１０９の読み取りによって予め測定して得た補正データと掛け合わせることで補正し、信号レベルを均一化する。

ライン間補正回路１１３では、ＣＣＤセンサ１０７の副走査方向（矢印の方向）のＲＧＢ各ライン間を補正して、同一位置で読み取った画像データとして画像処理部１１４に出力する。
画像処理部１１４では色補正、γ補正等の各種処理を行い、画像形成制御部１１５に画像データを送る。
画像形成制御部１１５は、実施形態１と同様であり、画像データに応じてレーザを点灯制御する。そして、ＬＤユニット８７（図３参照）からレーザビームが出射し、ポリゴンミラー８２にて偏向され、ｆθレンズ８３を通り、感光体３上を走査することになる。
また、補正データの生成方法についても実施形態１と同様である。
ここでは、画像形成動作時には、補正データ記憶部２７に記憶されている補正データをシェーディング補正回路１１２にフィードバックし、シェーディング補正データと掛け合わせて補正を行うようにする点が実施形態１と異なる点である。
また、実施形態５における画像形成部２を実施形態２乃至４のいずれかと入れ替えた構成とするようにしてもよい。
このように構成することによって、画像形成装置の装置を簡素化し、従来の装置に対して大きく改良することなく、コストアップを抑え、主走査方向の画像濃度を均一化することができるとともに、制御部を簡素化することができる。
＜実施形態６＞

本実施形態６は、画像読取部１については画像形成制御部からの補正データがシェーディング補正回路にフィードバックしていない点が実施形態５とは異なり（図２６参照）、画像形成部についてはビームパワー検出センサが備わっていない点が実施形態５とは異なっている。
図２６は、本実施形態６における画像形成制御部の機能構成を示すブロック図である。同図において、画像濃度差検出部以外についての動作は実施形態１と同様である。
本実施形態６の場合、画像読取部１（図２４参照）で読み取った画像濃度測定用パターンの画像データを図２７に示す画像濃度差検出部７０に送り、図８に示した補正データ生成方法のように、主走査の画像濃度差（画像データのレベル差）を検出し、プリンタ制御部２５において補正データを算出し、この補正データを補正データ記憶部２７に記憶する。
この補正データは、図７に示した実施形態１と同様の画像データ補正部２９に送られ、画像データが補正される。
図２８は、本実施形態６における補正データの生成手順を示すフローチャートである。
画像濃度測定用パターンを記録紙上に形成する（ステップＳ５０）。そして、そのパターンを画像読取部１で読み取り（ステップＳ５１）、その画像データから画像濃度差（画像データのレベル差）を検出し（ステップＳ５２）、補正データを算出し（ステップＳ５３）、この補正データを補正データ記憶部２７へ記憶する（ステップＳ５４）。
そして、通常の画像形成時には、この補正データ記憶部２７に記憶した補正データを用いて画像データを補正する。
画像読取部１で読み取った画像から補正データを生成するため、画像読取部１で読み取った画像を出力する場合のみ補正データを使用し、プリンタコントローラからの画像データを出力する場合にはこの補正データを使用しない方が良い場合がある。
例えば、画像読取部１におけるばらつきが大きい場合は、プリンタコントローラからの画像データを出力する際に補正データを使用すると、画像が劣化する可能性がある。
また、プリンタコントローラからの画像データが２値であり、感光体、ビームパワー等の影響による画像濃度ムラが目立ちにくい場合は、プリンタコントローラからの画像データを出力する際には、このような補正データを使用しなくても良い。
また、本実施形態６において、実施形態５と同様に、補正データをシェーディング補正回路１１２にフィードバックするようにしてもよい。
＜実施形態７＞

図２９は、上述した実施形態１〜６を適用する実施形態７におけるカラー画像形成装置の主要部の構成図である。光ビーム走査装置８、画像形成制御部は実施形態１と同様であり、画像データに応じて光書込みを行い、潜像担持体としてのドラム状の感光体３に静電潜像を形成する。
感光体３は、反時計方向に回転するが、その回りには感光体クリーニングユニット６、除電器７、帯電器４、現像ユニット（ＢＫ現像器、Ｃ現像器、Ｍ現像器、Ｙ現像器）５、担持体としての中間転写ベルト９などが配置されている。
現像ユニット５は、静電潜像を現像するために現像剤を感光体３に対向させるように回転する現像スリーブ、現像剤を汲み上げ、攪拌するために回転する現像パドル（図示せず）等で構成されている。
現像動作の順序をＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙとして、画像形成動作について説明する。ここで、現像動作の順序をＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙとしたがこれに限るものではない。
プリント動作が開始されると、まず、ＢＫ画像データに基づき光ビーム走査装置８による光書込み、潜像形成が始まる。このＢＫ潜像の先端部から現像可能とすべく、ＢＫ現像器の現像位置に潜像先端部が到達する前に現像スリーブの回転を開始してＢＫ潜像をＢＫトナーで現像する。
そして以降、ＢＫ潜像領域の現像動作を続けるが、ＢＫ潜像後端部がＢＫ現像位置を通過した時点で現像不作動状態にする。これは少なくとも、次のＣ画像データによるＣ潜像先端部が到達する前に完了させる。

感光体に形成したＢＫトナー像は、感光体３と等速駆動されている中間転写ベルト９の表面に転写する。このベルト転写は、感光体３と中間転写ベルト９が接触状態において、ベルト転写バイアスローラ１０に所定のバイアス電圧を印加することで行う。なお、中間転写ベルト９には感光体３に順次形成するＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像を同一面に順次形成位置合わせして４色重ねてベルト転写画像を形成し、その後記録紙に一括転写を行う。
感光体３では、ＢＫ工程の次にＣ工程に進み、その後、Ｍ工程、Ｙ工程と続くが、ＢＫ工程と同様なので省略する。
中間転写ベルト９は、駆動ローラ９１、ベルト転写バイアスローラ１０、および従動ローラ９２に巻き掛けられ、図示していない駆動モータにより駆動制御される。
ベルトクリーニングユニット６は、ブレード、接離機構等で構成され、ＢＫ画像、Ｃ画像、Ｍ画像、Ｙ画像をベルトに転写している間は、接離機構によってブレードがベルトに当接しないようにしている。
紙転写ユニット１３は、紙転写バイアスローラ１３１、接離機構等で構成され、紙転写バイアスローラ１３１は、通常は中間転写ベルト９面から離間しているが、中間転写ベルト９の面に形成された４色重ね画像を記録紙に一括転写する時に接離機構によって押圧され、所定のバイアス電圧を印加し、記録紙に画像を転写する。
なお、記録紙は中間転写ベルト面の４色重ね画像の先端部が紙転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙される。
記録紙に転写された画像は、定着ユニット１４（図１参照）によって定着される。
＜実施形態８＞

図３０は、上述した実施形態１〜６を適用する実施形態８における４ドラム方式（この点実施形態７と異なる）のカラー画像形成装置の主要部の構成図である。
この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の４色の画像を重ね合わせたカラー画像を形成するために、４組の画像形成部（感光体３、現像ユニット５、帯電器４、転写器）と４組の光ビーム走査装置８を備えている。
転写ベルト９によって、矢印方向に搬送される記録紙Ｐ上に１色目の画像を形成し、次に２色目、３色目、４色目の順に画像を転写することにより、４色の画像が重ね合わさったカラー画像を記録紙Ｐ上に形成し、そして図示していないが定着装置によって記録紙Ｐ上の画像が定着される。
各色の画像形成部２については、感光体３の回りには、帯電器４、現像ユニット５、転写器１３、クリーニングユニット（図示せず）および除電器が備わっており、通常の電子写真プロセスである帯電、露光、現像、転写により記録紙上に画像が形成される。
このように構成された本実施形態８では、４組の光ビーム走査装置それぞれに対して、実施形態１〜６を適用することができる。

以上のように、本発明にかかる画像形成装置は、既存の回路をできるだけ利用した画像データの補正に有用である。

実施形態１の画像形成装置の全体構成図。実施形態１における画像形成装置の主要部の構成図。実施形態１における画像形成装置における画像形成制御部および光ビーム走査装置の構成を示すブロック図。ＶＣＯクロック発生部の構成を示すブロック図。書出開始位置制御部の構成を示すブロック図。書出開始位置制御部のタイミングチャート。画像形成制御部の前段の例を示すブロック図。補正データの生成手順を示すフローチャート。補正データ生成過程を説明するための図。ビームパワー検出装置を外付けにした場合の画像形成装置の主要部の構成図。ビームパワー検出装置を外付けにした場合の画像形成装置における画像形成制御部および光ビーム走査装置の構成を示すブロック図。実施形態２における画像形成装置の主要部の構成図。実施形態２における画像形成装置における画像形成制御部および光ビーム走査装置の構成を示すブロック図。実施形態２における補正データの生成手順を示すフローチャート。実施形態２における画像濃度検出装置を外付けにした場合の画像形成装置における画像形成制御部および光ビーム走査装置の構成を示すブロック図。実施形態３における画像形成装置の主要部の構成図。実施形態３における画像形成装置における画像形成制御部および光ビーム走査装置の構成を示すブロック図。実施形態３における補正データの生成手順を示すフローチャート。実施形態３における感光体電位検出装置を外付けにした場合の画像形成装置における画像形成制御部および光ビーム走査装置の構成を示すブロック図。実施形態４における画像形成装置の主要部の構成図。実施形態４における画像形成装置における画像形成制御部および光ビーム走査装置の構成を示すブロック図。実施形態４における補正データの生成手順を示すフローチャート。実施形態４における画像濃度検出装置を外付けにした場合の画像形成装置における画像形成制御部および光ビーム走査装置の構成を示すブロック図。実施形態５における画像形成装置の主要部の構成図。実施形態５における画像信号処理部の機能構成を示すブロック図。実施形態６における画像信号処理部の機能構成を示すブロック図。実施形態６における画像形成装置における画像形成制御部および光ビーム走査装置の構成を示すブロック図。実施形態６における補正データの生成手順を示すフローチャート。実施形態７におけるカラー画像形成装置の主要部の構成図。実施形態８における４ドラム方式のカラー画像形成装置の主要部の構成を示す斜視図。

符号の説明

１画像読取部、２画像形成部、３感光体、４帯電部、５現像ユニット、６感光体クリーニングユニット、７除電器、８光ビーム走査装置、９中間転写ベルト、１０ベルト転写バイアスローラ、１２給紙トレイ、１３紙転写ユニット、１４定着ユニット、１５操作パネル、２０画像クロック生成部、２１同期検知用点灯制御部、２２書出開始位置制御部、２３ビームパワー検出部、２４ＬＤ制御部、２５プリンタ制御部、２６ポリゴンモータ制御部、２７補正データ記憶部、２８ラインメモリ、２９画像データ補正部、３０ビームパワー検出装置、４０画像濃度検出センサ、４１画像濃度検出部、４２画像濃度検出装置、５０電位検出センサ、５１電位検出部、５２感光体電位検出装置、６０画像濃度検出センサ、６１画像濃度検出部、６２画像濃度検出装置、７０画像濃度差検出部、８１ポリゴンモータ、８２ポリゴンミラー、８３ｆθレンズ、８４ＢＴＬ、８５、８９ミラー、８６ビームパワー検出センサ、８７ＬＤユニット、８８同期センサ、９０レンズ、９１駆動ローラ、９２従動ローラ、１００コンタクトガラス、１０１ハロゲンランプ、１０２第１反射ミラー、１０３第１キャリッジ、１０４第２反射ミラー、１０５第３反射ミラー、１０６第２キャリッジ、１０７ＣＣＤ、１０８レンズユニット、１１０アナログ信号処理回路、１１１Ａ／Ｄ変換回路、１１２シェーディング補正回路、１１３ライン間補正回路、１１４画像処理部、１１５画像形成制御部、１３１紙転写バイアスローラ、２０１基準クロック発生部、２０２ＶＣＯクロック発生部、２０３位相同期クロック発生部、２０４１／Ｎ分周器、２０５位相比較器、２０６ＬＰＦ、２０７ＶＣＯ、２２０主走査ライン同期信号発生器、２２１主走査ゲート信号発生器、２２２副走査ゲート信号発生器、２２３主走査カウンタ、２２４副走査カウンタ、２２５、２２７コンパレータ、２２６、２２８ゲート信号生成部

Claims

画像データに応じて点灯制御される発光源とこの発光源から出力される光ビームを複数の偏向面によって主走査方向に偏向する偏向手段とを備えた光ビーム走査装置と、
前記光ビーム走査装置により光ビームを偏向し、この光ビームにて副走査方向に回転または移動する像担持体上を走査することにより画像形成を行う画像形成手段と、
主走査方向の複数箇所で光ビームパワーを検出するビームパワー検出センサと、
検出結果から画像データを補正する補正データを生成するプリンタ制御部と、
検出結果から生成した画像データを補正する補正データを記憶する補正データ記憶部と、
前記補正データ記憶部に記憶された補正データによって画像データを補正する画像データ補正部と、
前記画像データ補正部で補正された画像データに基づいて前記発光源を点灯制御する画像形成装置であって、
画像情報を読み取る画像読取装置を備え、
前記画像読取装置のシェーディング補正を行う際に、光ビームパワーの検出結果から生成した補正データも合わせて用いて補正を行い、読み取った画像情報から前記画像データを生成することを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置であって、
補正データの生成を予め設定した間隔で行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項２に記載の画像形成装置であって、
操作パネルを含む外部入力装置を有し、該外部入力装置によって前記間隔を指示できることを特徴とする画像形成装置。