JP5793857B2 - 発光制御装置、発光制御方法、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光制御装置、発光制御方法、および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラムおよびＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイ間の光の光軸方向への距離が変動することによって、ＬＥＤアレイから感光体ドラムが受ける光のビームスポット径が変動する。そのため、電子写真方式の画像形成装置においては、例えば、ＬＥＤアレイが感光体ドラムに対して傾いた場合、主走査方向の位置によって画像に濃度変動が生じるという問題があった。また、電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムが回転駆動している際に、感光体ドラムの回転軸の偏心や感光体ドラム上の位置ごとの膜厚差によって、感光体ドラムおよびＬＥＤアレイ間の光の光軸方向への距離が周期的に変動して、画像の濃度変動として現れるという問題があった。

そこで、感光体ドラムおよびＬＥＤアレイ間の光の光軸方向への距離が一定になるような部材を用いる技術が開示されている（特許文献１参照）。

しかしながら、感光体ドラムおよびＬＥＤアレイ間の光の光軸方向への距離が一定になるような部材を用いる技術は、部材を構成する上での工夫が必要でコストアップに繋がる、という課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、感光体ドラムおよびＬＥＤアレイ間の光の光軸方向への距離の変動による画像の濃度変動を低コストで補正できる発光制御装置、発光制御方法、および画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、感光体の回転方向である第１方向に直交する第２方向のラインに対応する複数の発光素子の発光により前記感光体上に静電潜像を結像する発光制御装置であって、前記感光体の前記第１方向への回転位置と、画像の前記第１方向への周期的な濃度変動の補正に用いる値であって、前記感光体の線速に従って求めた濃度補正値とを対応付けて記憶する記憶手段と、前記第２方向のラインに対応する前記感光体の前記第１方向への回転位置を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と前記発光素子との間の距離を取得する取得手段と、前記取得手段により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御して、前記静電潜像を可視像化した画像の濃度変動を補正する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記記憶手段において前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と対応付けて記憶された前記濃度補正値を用いて前記発光素子による発光を制御した後、さらに前記取得手段により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御することを特徴とする。

また、本発明は、感光体の回転方向である第１方向に直交する第２方向のラインに対応する複数の発光素子の発光により前記感光体上に静電潜像を結像する発光制御装置で実行される発光制御方法であって、前記発光制御装置は、前記感光体の前記第１方向への回転位置と画像の前記第１方向への周期的な濃度変動の補正に用いる値であって、前記感光体の線速に従って求めた濃度補正値とを対応付けて記憶する記憶手段と、制御部と、を備え、前記制御部は、検出手段が、前記第２方向のラインに対応する前記感光体の前記第１方向への回転位置を検出する検出工程と、制御手段が、前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と前記発光素子との間の距離を取得する取得工程と、前記取得工程により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御して、前記静電潜像を可視像化した画像の濃度変動を補正する補正工程と、を含み、前記補正工程は、前記記憶手段において前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と対応付けて記憶された前記濃度補正値を用いて前記発光素子による発光を制御した後、さらに前記取得工程により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御することを特徴とする。

また、本発明は、感光体と、前記感光体の回転方向である第１方向に直交する第２方向のラインに対応する複数の発光素子を備え、前記発光素子の発光により前記感光体上に静電潜像を結像する発光手段と、前記感光体に結像された静電潜像を可視像化する現像手段と、前記感光体の前記第１方向への回転位置と、画像の前記第１方向への周期的な濃度変動の補正に用いる値であって、前記感光体の線速に従って求めた濃度補正値とを対応付けて記憶する記憶手段と、前記感光体上において、前記第２方向のラインに対応する前記感光体の前記第１方向への回転位置を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と前記発光素子との間の距離を取得する取得手段と、前記取得手段により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御して、前記静電潜像を可視像化した画像の濃度変動を補正する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記記憶手段において前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と対応付けて記憶された前記濃度補正値を用いて前記発光素子による発光を制御した後、さらに前記取得手段により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御することを特徴とする。

本発明によれば、感光体ドラムおよびＬＥＤアレイ間の光の光軸方向への距離の変動による画像の濃度変動を低コストで補正できる、という効果を奏する。

図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。 図２は、ＬＥＤアレイヘッドが感光体ドラムに対して傾いている場合に形成されるトナー画像を示す図である。 図３は、ＬＥＤアレイヘッドが感光体ドラムに対して平行にずれている場合に形成されるトナー画像を示す図である。 図４は、ＬＥＤアレイヘッドによる光の発光を制御する発光制御装置の構成を示すブロック図である。 図５は、主走査方向のラインに対応する感光体ドラムの副走査方向への回転位置の検出方法を説明するための図である。 図６は、トナー画像の濃度変動の１ライン単位での補正について説明するための図である。 図７は、ラインクリア信号およびＬＥＤアレイ点灯制御信号を出力するタイミングチャートを示す図である。 図８は、ドット単位でトナー画像の濃度変動を補正する例を示す図である。 図９は、トナー画像の濃度変動の補正処理の流れを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる発光制御装置、発光制御方法、および画像形成装置を適用した電子写真方式の画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。本実施の形態にかかる画像形成装置１は、図１に示すように、無端状移動手段である搬送ベルト１０５に沿って並べられたＣＭＹＫ各色の画像形成部１０６ＢＫ，１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃを備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。具体的には、本実施の形態にかかる画像形成装置１は、給紙トレイ１０１から給紙ローラ１０２と分離ローラ１０３とにより分離給紙される用紙（記録紙）１０４を搬送する搬送ベルト１０５に沿って、この搬送ベルト１０５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部（電子写真プロセス部）１０６ＢＫ，１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃが配列されている。

これら複数の画像形成部１０６ＢＫ，１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃは、用紙１０４上に形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部１０６ＢＫはブラックの画像を、画像形成部１０６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部１０６Ｃはシアンの画像を、画像形成部１０６Ｙはイエローの画像をそれぞれ形成する。よって、以下の説明では、画像形成部１０６ＢＫについて具体的に説明するが、他の画像形成部１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｙは画像形成部１０６ＢＫと同様であるので、その画像形成部１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｙの各構成要素については、画像形成部１０６ＢＫの各構成要素に付したＢＫに替えて、Ｍ、Ｃ、Ｙによって区別した符号を図１に表示するにとどめ、説明を省略する。

搬送ベルト１０５は、回転駆動される駆動ローラ１０７と従動ローラ１０８とに巻回されたエンドレスのベルトである。この駆動ローラ１０７は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ１０７と、従動ローラ１０８とが、無端状移動手段である搬送ベルト１０５を移動させる駆動手段として機能する。

本実施の形態にかかる画像形成装置１は、画像形成に際して、給紙トレイ１０１に収納された用紙１０４のうち最も上のものから順に送り出し、静電吸着作用により搬送ベルト１０５に用紙１０４を吸着させて回転駆動される搬送ベルト１０５により最初の画像形成部１０６ＢＫに搬送し、ここで、ブラックのトナー画像を転写する。

画像形成部１０６ＢＫは、図示しない駆動モータにより副走査方向（第１方向）に回転する感光体としての感光体ドラム１０９ＢＫ、感光体ドラム１０９ＢＫの回転方向である副走査方向に直交する主走査方向（第２方向）のラインに対応する複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）（発光素子）の発光により感光体ドラム１０９ＢＫ上に静電潜像を結像する発光手段としてのＬＥＤアレイヘッド１１１ＢＫ、感光体ドラム１０９ＢＫの周囲に配置された帯電器１１０ＢＫ、感光体ドラム１０９ＢＫ上に形成された静電潜像を可視像化する現像器１１２ＢＫ、感光体クリーナ（図示せず）、除電器１１３ＢＫ等から構成されている。ＬＥＤアレイヘッド１１１ＢＫは、各画像形成部１０６ＢＫの感光体ドラム１０９ＢＫに対して、１／ｎドット単位で光を発光するように構成されている。

ここで、画像形成部１０６ＢＫ，１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃによる用紙１０４への画像形成について説明する。まず、画像形成部１０６ＢＫは、画像形成に際し、感光体ドラム１０９ＢＫの外周面を、暗中にて帯電器１１０ＢＫにより一様に帯電する。次いで、画像形成部１０６ＢＫは、ＬＥＤアレイヘッド１１１ＢＫからのブラック画像に対応した照射光を発光して、感光体ドラム１０９ＢＫに静電潜像を形成する。さらに、画像形成部１０６ＢＫは、この静電潜像を現像器１１２ＢＫによってブラックトナーにより可視像化し、これにより感光体ドラム１０９ＢＫ上にブラックのトナー画像が形成される。このトナー画像は、感光体ドラム１０９ＢＫと搬送ベルト１０５上の用紙１０４とが接する位置（転写位置）で、図示しない転写器の働きにより用紙１０４上に転写される。この転写により、用紙１０４上にブラックのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム１０９ＢＫは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナ（図示しない）により払拭された後、除電器１１３ＢＫにより除電され、次の画像形成のために待機する。以上のようにして、画像形成部１０６ＢＫでブラックのトナー画像を転写された用紙１０４は、搬送ベルト１０５によって次の画像形成部１０６Ｙに搬送される。画像形成部１０６Ｙでは、画像形成部１０６ＢＫでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム１０９Ｙ上にイエローのトナー画像が形成され、そのトナー画像が用紙１０４上に形成されたブラックの画像に重畳されて転写される。用紙１０４は、さらに次の画像形成部１０６Ｍ，１０６Ｃに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム１０９Ｍ上に形成されたマゼンタのトナー画像と、感光体ドラム１０９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像とが、用紙１０４上に重畳されて転写される。こうして、用紙１０４上にフルカラーの画像が形成される。このフルカラーの重ね画像が形成された用紙１０４は、搬送ベルト１０５から剥離されて定着器１１６にて画像を定着された後、画像形成装置１の外部に排紙される。

次に、図２および図３を用いて、ＬＥＤアレイヘッド１１１ＢＫ，１１１Ｙ，１１１Ｍ，１１１Ｃと、感光体ドラム１０９ＢＫ，１０９Ｙ，１０９Ｍ，１０９Ｃとの間の距離が変動した場合の濃度変動について説明する。なお、以下の説明では、ＬＥＤアレイヘッド１１１ＢＫ，１１１Ｙ，１１１Ｍ，１１１Ｃを総称してＬＥＤアレイヘッド１１１とし、感光体ドラム１０９ＢＫ，１０９Ｙ，１０９Ｍ，１０９Ｃを総称して感光体ドラム１０９とする。図２は、ＬＥＤアレイヘッドが感光体ドラムに対して傾いている場合に形成されるトナー画像を示す図である。図３は、ＬＥＤアレイヘッドが感光体ドラムに対して平行にずれている場合に形成されるトナー画像を示す図である。

一般的に、画像形成部１０６ＢＫ，１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃの光源として用いられるＬＥＤアレイヘッド１１１は、ＬＥＤアレイヘッド１１１と感光体ドラム１０９との間の距離がＬＥＤアレイヘッド１１１から発光される光の焦点距離と一致した場合に、１画素分のビームスポットが形成されるか、また主走査方向に隙間ができないように主走査方向に対して１画素よりもやや大きなビームスポットが形成されるように設けられている。なお、本実施の形態では、ＬＥＤアレイヘッド１１１と感光体ドラム１０９との間の距離とＬＥＤアレイヘッド１１１から発光される光の焦点距離にずれが生じていない場合、ＬＥＤアレイヘッド１１１は、１画素分のビームスポットを形成するものとする。

しかしながら、図２に示すように、ＬＥＤアレイヘッド１１１が感光体ドラム１０９に対して傾いている場合（つまり、ＬＥＤアレイヘッド１１１と感光体ドラム１０９との間の距離が、感光体ドラム１０９の主走査方向の位置によって異なる場合）、感光体ドラム１０９上に１画素分よりも大きなビームスポットが形成される場所が生じる。これにより、感光体ドラム１０９上に形成された静電潜像を可視像化した際に、大きなビームスポットが形成された場所に対するトナー付着量が増加して、適正なビームスポットで可視像化したトナー画像よりも濃いトナー画像が形成されてしまう。

また、図３に示すように、ＬＥＤアレイヘッド１１１が感光体ドラム１０９に対して平行にずれている場合、感光体ドラム１０９上に１画素分よりも大きいビームスポットが形成される。これにより、感光体ドラム１０９上に形成された静電潜像を可視像化した際に、大きいビームスポットが形成された場所に対するトナー付着量が増加して、適正なビームスポットで可視像化したトナー画像よりも濃いトナー画像が形成されてしまう。

そこで、本実施の形態にかかる画像形成装置１では、ＬＥＤアレイヘッド１１１と感光体ドラム１０９との間の距離を感光体ドラム１０９上の位置毎に記憶し、記憶した距離に応じて、ＬＥＤアレイヘッド１１１による発光を制御して、トナー画像の濃度補正を行う。具体的には、画像形成装置１は、記憶した距離と、ＬＥＤアレイヘッド１１１から発光された光の焦点距離と、のずれ量を算出し、算出したずれ量に従ってＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤ毎に供給する駆動電流を減らしてＬＥＤアレイヘッド１１１による光の発光を制御する。

または、ＬＥＤアレイヘッド１１１が感光体ドラム１０９に対して平行にずれている場合には（図３参照）、画像形成装置１は、感光体ドラム１０９の回転方向に対する書き込み開始のタイミングを規定するラインクリア信号を出力するラインクリア周期内における光の発光時間の割合を減らすことで、トナー画像の濃度変動を補正しても良い。したがって、ＬＥＤアレイヘッド１１１が傾かず、ＬＥＤアレイヘッド１１１が感光体ドラム１０９に対して平行にずれる特性を持つ画像形成装置においては、ラインクリア周期内における光の発光時間の割合で、トナー画像の濃度変動を補正する方法を選択することが好ましい。

次に、図４を用いて、ＬＥＤアレイヘッド１１１ＢＫ，１１１Ｙ，１１１Ｍ，１１１Ｃによる光の発光を制御する発光制御装置について説明する。図４は、ＬＥＤアレイヘッドによる光の発光を制御する発光制御装置の構成を示すブロック図である。

発光制御装置２は、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアン各色の感光体ドラム１０９毎に設けられた位置検出センサ３０１、およびブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの４色分の画像データが入力される画像データ変換回路３０２を備えている。

位置検出センサ３０１は、ＬＥＤアレイヘッド１１１と副走査方向に並んで配置され、ＬＥＤアレイヘッド１１１から発光された光の光軸方向に結像される主走査方向のラインに対応する感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置を検出する。ＬＥＤアレイヘッド１１１と感光体ドラム１０９との間の距離は、感光体ドラム１０９上の位置に依存する。そのため、ＬＥＤアレイヘッド１１１からの光の発光を制御するタイミング（つまり、トナー画像の濃度補正を開始するタイミング）を、ＬＥＤアレイヘッド１１１からの光の光軸方向に結像される主走査方向のラインに対応する感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置に合わせる必要がある。したがって、トナー画像の濃度補正を行うためには、ＬＥＤアレイヘッド１１１からの光の光軸方向に結像される主走査方向のラインに対応する感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置を検出する必要がある。

図５は、主走査方向のラインに対応する感光体ドラムの副走査方向への回転位置の検出方法を説明するための図である。本実施の形態にかかる画像形成装置１は、感光体ドラム１０９上の領域のうち、ＬＥＤアレイヘッド１１１から発光された光が照射されない非発光領域に、副走査方向に向って等間隔で配置された複数の位置検出用マーク４０１を有している。位置検出センサ３０１は、発光素子および受光素子を備え、感光体ドラム１０９上の非発光領域に発光素子からビームを照射し、非発光領域で反射したビームを受光素子で受光することにより、位置検出用マーク４０１を検出する。

位置検出用マーク４０１には、他のマークとは線の太さが異なるなど、他のマークとは異なる特徴を持った基準マークが含まれる。位置検出センサ３０１は、基準マークから何個目のマークを検出したかをカウントすることで、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤから発光された光の光軸方向に結像される主走査方向のラインに対応する感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置を検出する。

また、位置検出センサ３０１は、感光体ドラム（１０９）１周分の全ての位置検出用マーク４０１を検出すると、検出した位置検出用マーク４０１に含まれるマークの検出間隔を検出する。そして、位置検出用センサ３０１は、検出したマークの検出間隔から、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤから発光された光の光軸方向に結像される主走査方向のラインに対応する感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置における感光体ドラム１０９の線速を検出する線速検出部として機能する。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１０９が有する位置検出用マーク４０１から感光体ドラム１０９の線速を検出しているが、これに限定するものではなく、感光体ドラム１０９上に位置検出用マーク４０１と同様のマークを画像形成し、感光体ドラム１０９上に画像形成されたマークを利用して感光体ドラム１０９の線速を検出しても良い。その場合、位置検出センサ３０１は、感光体ドラム１０９上に画像形成した位置検出用マーク４０１に含まれる基準マークからの走行距離を記憶し、記憶した走行距離から、感光体ドラム１０９の線速を検出できるようにする。

画像データ変換回路３０２は、信号処理回路３０３、メモリ３０４、および発光制御回路３０５を備えている。

メモリ３０４は、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置（感光体ドラム１０９上において位置検出用マーク４０１が存在する位置）と、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離と、を対応付けた距離データを、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの感光体ドラム１０９毎に記憶している。なお、本実施の形態では、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤから発光された光の光軸方向に結像される主走査方向のラインに対応する感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離を予め測定し、測定した距離と感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とを対応付けた距離データをメモリ３０４に記憶させているものとする。具体的には、感光体ドラム１９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離は、プリンタ出荷時の調整工程で治具を用いて測定する。ここで、治具とは、定規のようなものでも良い。または、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）カメラでＬＥＤアレイヘッド１１１から感光体ドラム１０９に発光された光のビーム径を計り、計ったビーム径と、感光体ドラム１９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離が適正な距離であった場合のビーム径と、を比較して、感光体ドラム１９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の実際の距離を測定しても良い。

若しくは、ＬＥＤから実際に感光体ドラム１９に光を照射して、感光体ドラム１９に距離検出用パターンを形成し、形成した距離検出用パターンの濃度と予め設定された適正な濃度との濃度差を求める。そして、求めた濃度差から、適正な濃度で画像が形成された場合における、感光体ドラム１９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離のずれ量を計算しても良い。ただし、感光体ドラム１０に形成した距離検出用パターンの濃度と適正な濃度との濃度差から、感光体ドラム１９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離を求める場合、感光体ドラム１９の線速ムラなど距離ずれ以外の要因による濃度差を踏まえて距離検出用パターンを形成する必要がある。

また、メモリ３０４は、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置（感光体ドラム１０９上において位置検出用マーク４０１が存在する位置）と、位置検出センサ３０１により検出された感光体ドラム１０９の線速と、を対応付けた感光体線速データを、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの感光体ドラム１０９毎に記憶している。

さらに、メモリ３０４は、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置と、主走査方向のラインに対応する感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離から算出した濃度補正値と、を対応付けた補正データを、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの感光体ドラム１０９毎に記憶している。また、メモリ３０４は、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置と、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置における感光体ドラム１０９の線速から算出された濃度補正値と、を対応付けた補正データを、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの感光体ドラム１０９毎に記憶している。

ここで、濃度補正値は、主走査方向のラインに対応する感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離と、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤの焦点距離と、のずれ量によるトナー画像の濃度変動、または感光体ドラム１０９の線速のムラによって生じる周期的な濃度変動の補正に用いる値である。例えば、濃度補正値は、ＬＥＤに供給する駆動電流の電流値、ラインクリア周期などである。

信号処理回路３０３は、位置検出センサ３０１により検出された感光体ドラム１０９の線速を取得し、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置と取得した感光体ドラム１０９の線速とを対応付けた感光体線速データをメモリ３０４に記憶させて、感光体線速データを定期的に更新する。さらに、信号処理回路３０３は、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置と、予め測定された感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離と、を対応付けた距離データをメモリ３０４に記憶させて、距離データを定期的に更新する。

また、信号処理回路３０３は、メモリ３０４に記憶された距離データおよび感光体線速データから、位置検出センサ３０１により検出された感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置と対応付けられた距離および線速を取得する。次いで、信号処理回路３０３は、取得した距離および線速それぞれから濃度補正値を算出する。そして、信号処理回路３０３は、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置と、算出した濃度補正値と、を対応付けた補正データを、メモリ３０４に記憶させる。

ところで、感光体ドラム１０９とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離は、感光体ドラム１０９上の膜厚によって変化する。例えば、感光体ドラム１０９に接触する部材（例えば、感光体クリーナーなど）がある場合、感光体ドラム１０９上の薄膜は、摩擦によって磨り減り薄くなってくる。また、感光体ドラム１０９の膜厚の変化量は、感光体ドラム１０９に接触する部材と感光体ドラム１０９との摩擦力に依存し、感光体ドラム１０９に接触する部材が突き当てられている位置は最も磨り減り易く、感光体ドラム１０９に接触する部材が突き当てられた位置から離れるに従って感光体ドラム１０９上の膜厚は減りにくい。

そこで、信号処理回路３０３は、感光体ドラム１０９の走行距離に応じて、メモリ３０４に記憶された補正データの濃度補正値を更新するものとする。より具体的には、信号処理回路３０３は、感光体ドラム１０９と当該感光体ドラム１０９に接触する部材との摩擦力の分布から、初期状態からの感光体ドラム１０９の膜厚の変化量を算出する。そして、信号処理回路３０３は、算出した変化量を基に、メモリ３０４に記憶された補正データの濃度補正値を更新する。これにより、感光体ドラム１０９の膜厚の変化によるトナー画像の濃度変動に対してより適切な濃度補正値を設定することができる。

発光制御回路３０５は、入力された画像データに従って、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤからの光の発光を制御するものである。

また、発光制御回路３０５は、画像データ変換回路３０２内に画像データが入力されてトナー画像を形成する際、信号処理回路３０３により距離データから取得した距離（つまり、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤと感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置との間の距離）に従って、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤの発光を制御する。これにより、発光制御回路３０５は、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤとの間の距離と、ＬＥＤの焦点距離とのずれ量により発生するトナー画像の濃度変動を補正する。本実施の形態では、発光制御回路３０５は、信号処理回路３０３を介して、メモリ３０４に記憶された補正データから、位置検出センサ３０１により検出された感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置と対応付けられた濃度補正値（感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離から算出した濃度補正値）を読み出し、読み出した濃度補正値を用いてＬＥＤアレイヘッド１１１による発光を制御する。

図６を用いて、トナー画像の濃度変動を１ライン単位で補正する例について説明する。図６は、トナー画像の濃度変動の１ライン単位での補正について説明するための図である。

上述したように、感光体ドラム１０９には、膜厚が厚い部分と薄い部分とがあるため、感光体ドラム１０９とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離に変動が生じる。そのため、感光体ドラム１０９に画像形成されるトナー画像は、感光体ドラム１０９の膜厚に従って濃度変動が生じる。例えば、感光体ドラム１０９に膜厚が厚い部分がある場合、感光体ドラム１０９の膜厚が厚い部分（感光体ドラム１０９とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離が近い部分）に形成されたトナー画像の濃度が、感光体ドラム１０９の膜厚が適正な部分（感光体ドラム１０９とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離が適正の部分）に形成されたトナー画像の濃度に比べて濃くなる。このようなトナー画像の濃度変動は、感光体ドラム１０９の回転周期に伴って発生する。

そこで、発光制御回路３０５は、メモリ３０４に記憶された補正データから読み出した濃度補正値を用いて、ラインクリア周期を補正する。具体的には、発光制御回路３０５は、感光体ドラム１０９上においてトナー画像の濃度が高くなる部分に光を発光する場合、ラインクリア周期を長くして、ラインクリア周期内における光の発光時間の割合を減らすことで、トナー画像の濃度を低くする。一方、発光制御回路３０５は、感光体ドラム１０９上においてトナー画像の濃度が低くなる部分に光を発光する場合、ラインクリア周期を短くして、ラインクリア周期内における光の発光時間の割合を増やすことで、トナー画像の濃度を高くする。

なお、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離が一定であっても、感光体ドラム１０９の回転軸の偏心、ＬＥＤアレイヘッド１１１の傾き、感光体ドラム１０９を回転駆動させるモータの回転速度のムラ等によってトナー画像に濃度変動が生じた場合も、発光制御回路３０５は、ラインクリア周期を調整して、トナー画像の濃度を補正する。

図７は、ラインクリア信号およびＬＥＤアレイ点灯制御信号を出力するタイミングチャートを示す図である。ラインクリア信号は、上述したように、感光体ドラム１０９の回転方向に対する書き込み開始のタイミングを規定する信号である。ＬＥＤアレイ点灯制御信号は、ＬＥＤアレイヘッド１１１からの光の発光を制御する信号であり、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤに供給する駆動電流、１ドット当り（各ＬＥＤ）の発光時間、およびＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤのうち発光するＬＥＤのアドレスを含む。感光体ドラム１０９とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離が一定である場合、発光制御回路３０５は、図７（ａ）に示すように、ラインクリア信号を一定のラインクリア周期Ｔａで出力する。

一方、感光体ドラム１０９とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離がｎ＋１ライン目において短くなる場合、発光制御回路３０５は、図７（ｂ）に示すように、ラインクリア周期をｎ＋１ライン目だけラインクリア周期Ｔｂに延ばすことにより、ＬＥＤアレイ点灯制御信号を出力してｎ＋１ライン目のラインの書き込みが終った後に、書き込みが行われない空白の時間が生じ、ｎ＋２ライン目のラインの書き出し位置が副走査方向にずれることになる。このようにラインクリア周期を制御することにより、副走査方向へのトナー画像の密度を制御することができるので、感光体ドラム１０９およびＬＥＤアレイヘッド１１１間の光の光軸方向への距離の変動による副走査方向のトナー画像の濃度変動を低コストで補正できる。

なお、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤに供給する駆動電流と１ドット当りの発光時間は、ＬＥＤアレイ点灯制御信号によりラインクリア信号とは独立して制御するため、ラインクリア周期を制御して副走査方向へのトナー画像の濃度変動を補正しても、主走査方向のトナー画像の濃度変動には影響しない。したがって、主走査方向および副走査方向へのトナー画像の濃度変動を補正するためには、発光制御回路３０５は、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤに供給する駆動電流を制御することでトナー画像の濃度変動を補正するか、若しくはＬＥＤアレイ点灯制御信号により１ドット当りのＬＥＤの発光時間を制御してドット単位でトナー画像の濃度変動を補正する必要がある。または、ラインクリア信号を出力するラインクリア周期およびＬＥＤアレイ点灯制御信号によるＬＥＤの発光時間の両方を制御することによって、トナー画像の濃度変動を補正しても良い。

図８は、ドット単位でトナー画像の濃度変動を補正する例を示す図である。まず、１ドットを１／ｎドットに分割してトナー画像の濃度変動を補正する例について説明する。感光体ドラム１０９とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離がｎライン目およびｎ＋１ライン目において短くなる場合、発光制御回路３０５は、図８（ａ）に示すように、ｎライン目およびｎ＋１ライン目の１ドットを１／ｎドット（例えば、１／５ドット）に分割し、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤによる光の発光時間を、ｍ／ｎドット分にするかを制御することで、トナー画像の濃度変動を補正しても良い。なお、ｍ＜ｎ、かつｍは正の整数とする。

次に、ドット単位でトナー画像の濃度変動を補正する他の例について説明する。感光体ドラム１０９とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離がｎ＋１ライン目およびｎ＋２ライン目において短くなる場合、発光制御回路３０５は、図８（ｂ）に示すように、ｎ＋１ライン目およびｎ＋２ライン目の１ドット分の光を発光する発光時間を制御することで、トナー画像の濃度変動を補正しても良い。

さらに、発光制御回路３０５は、信号処理回路３０３を介して、メモリ３０４に記憶された補正データから、位置検出センサ３０１により検出された感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置と対応付けられた濃度補正値（感光体ドラム１０９の線速から算出した濃度補正値）を読み出し、読み出した濃度補正値を用いてＬＥＤアレイヘッド１１１による発光を制御する。本実施の形態では、発光制御回路３０５は、メモリ３０４に記憶された補正データから読み出した濃度補正値に従って、ラインクリア周期を制御することにより、感光体ドラム１０９の線速のムラによって生じる周期的な濃度変動を補正するものとする。

なお、発光制御回路３０５は、感光体ドラム１０９の線速のムラによって生じる周期的な濃度を補正する場合、感光体ドラム１０９の線速から算出した濃度補正値を用いてＬＥＤアレイヘッド１１１からの発光を補正した後、感光体ドラム１０９上の各位置とＬＥＤアレイヘッド１１１との間の距離から算出した濃度補正値を用いてＬＥＤアレイヘッド１１１からの発光をさらに補正するものとする。

図９は、トナー画像の濃度変動の補正処理の流れを示すフローチャートである。発光制御回路３０５は、画像データが入力されると（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）、信号処理回路３０３を介して、メモリ３０４に記憶された補正データから、位置検出センサ３０１により検出された感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置と対応付けられた濃度補正値（感光体ドラム１０９の線速から算出した濃度補正値、および感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤとの間の距離から算出した濃度補正値）を読み出す（ステップＳ９０２）。

次いで、発光制御回路３０５は、感光体ドラム１０９の線速から算出した濃度補正値を用いて、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤからの発光を制御して、感光体ドラム１０９の線速のムラによって生じる副走査方向への周期的な濃度変動を補正する（ステップＳ９０３）。感光体ドラム１０９の線速のムラによって生じる副走査方向への周期的な濃度変動を補正した後、発光制御回路３０５は、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤとの間の距離から算出した濃度補正値を用いて、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤとの間の距離と、ＬＥＤの焦点距離のずれ量によって生じる濃度変動を補正する（ステップＳ９０４）。

このように本実施の形態にかかる画像形成装置１によれば、ＬＥＤアレイヘッド１１１が備えるＬＥＤから発光された光の光軸方向に結像される主走査方向のラインに対応する感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置を検出し、検出した感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤとの間の距離を取得し、取得した距離に従ってＬＥＤによる発光を制御して、静電潜像を可視像化した画像の濃度変動を補正することにより、感光体ドラム１０９の副走査方向への回転位置とＬＥＤアレイヘッド１１１間の光の光軸方向への距離が一定になるような部材や感光体ドラム１０９の膜厚の変動に応じてＬＥＤアレイヘッド１１１の位置の制御を用いることなく、トナー画像の濃度変動を補正することができるので、感光体ドラム１０９およびＬＥＤアレイヘッド１１１間の光の光軸方向への距離の変動によるトナー画像の濃度変動を低コストで補正できる。

なお、本実施の形態の画像形成装置１で実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）等に予め組み込まれて提供される。また、本実施の形態の画像形成装置１で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施の形態の画像形成装置１で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態の画像形成装置１で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施の形態の画像形成装置１で実行されるプログラムは、上述した位置検出センサ３０１に対応する位置検出部、信号処理回路３０３に対応する信号処理部、発光制御回路３０５に対応する発光制御部などを含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては制御部としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、位置検出部、信号処理部、発光制御部などが主記憶装置上に生成されるようになっている。

なお、上記実施の形態の画像形成装置は、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機、複写機、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置等のいずれにも適用することができる。

１ 画像形成装置
２ 発光制御装置
１０９ 感光体ドラム
１１１ ＬＥＤアレイヘッド
１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙ，１１２ＢＫ 現像器
３０１ 位置検出センサ
３０２ 画像データ変換回路
３０３ 信号処理回路
３０４ メモリ
３０５ 発光制御回路

特開２０１０−００８９１３号公報

Claims (9)

1. 感光体の回転方向である第１方向に直交する第２方向のラインに対応する複数の発光素子の発光により前記感光体上に静電潜像を結像する発光制御装置であって、
   前記感光体の前記第１方向への回転位置と、画像の前記第１方向への周期的な濃度変動の補正に用いる値であって、前記感光体の線速に従って求めた濃度補正値とを対応付けて記憶する記憶手段と、
   前記第２方向のラインに対応する前記感光体の前記第１方向への回転位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と前記発光素子との間の距離を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御して、前記静電潜像を可視像化した画像の濃度変動を補正する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記記憶手段において前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と対応付けて記憶された前記濃度補正値を用いて前記発光素子による発光を制御した後、さらに前記取得手段により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御することを特徴とする発光制御装置。
2. 前記発光素子は、前記感光体の回転方向に対する書き込み開始のタイミングを規定するラインクリア信号に従って光を発光し、
   前記制御手段は、前記取得手段により取得した距離に従って前記ラインクリア信号を出力するラインクリア周期を制御することで、前記画像の濃度変動を補正することを特徴とする請求項１に記載の発光制御装置。
3. 前記制御手段は、前記ラインクリア周期内における光の発光時間の割合を制御することで、前記画像の濃度変動を補正することを特徴とする請求項２に記載の発光制御装置。
4. 前記制御手段は、前記発光素子による発光を１／ｎドット単位で制御することで、前記画像の濃度変動を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載の発光制御装置。
5. 前記制御手段は、前記発光素子に供給する駆動電流を制御することで、前記画像の濃度変動を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一に記載の発光制御装置。
6. 前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置における前記感光体の線速を測定する測定手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記測定手段により測定した前記感光体の線速に従って前記発光素子による発光を制御して、前記画像の前記第１方向への周期的な濃度変動を補正することを特徴とする請求項１から５のいずれか一に記載の発光制御装置。
7. 前記感光体の走行距離に応じて、前記記憶手段に記憶された前記濃度補正値を更新する更新手段を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一に記載の発光制御装置。
8. 感光体の回転方向である第１方向に直交する第２方向のラインに対応する複数の発光素子の発光により前記感光体上に静電潜像を結像する発光制御装置で実行される発光制御方法であって、
   前記発光制御装置は、前記感光体の前記第１方向への回転位置と画像の前記第１方向への周期的な濃度変動の補正に用いる値であって、前記感光体の線速に従って求めた濃度補正値とを対応付けて記憶する記憶手段と、制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   検出手段が、前記第２方向のラインに対応する前記感光体の前記第１方向への回転位置を検出する検出工程と、
   制御手段が、前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と前記発光素子との間の距離を取得する取得工程と、
   前記取得工程により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御して、前記静電潜像を可視像化した画像の濃度変動を補正する補正工程と、
   を含み、
   前記補正工程は、前記記憶手段において前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と対応付けて記憶された前記濃度補正値を用いて前記発光素子による発光を制御した後、さらに前記取得工程により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御することを特徴とする発光制御方法。
9. 感光体と、
   前記感光体の回転方向である第１方向に直交する第２方向のラインに対応する複数の発光素子を備え、前記発光素子の発光により前記感光体上に静電潜像を結像する発光手段と、
   前記感光体に結像された静電潜像を可視像化する現像手段と、
   前記感光体の前記第１方向への回転位置と、画像の前記第１方向への周期的な濃度変動の補正に用いる値であって、前記感光体の線速に従って求めた濃度補正値とを対応付けて記憶する記憶手段と、
   前記感光体上において、前記第２方向のラインに対応する前記感光体の前記第１方向への回転位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と前記発光素子との間の距離を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御して、前記静電潜像を可視像化した画像の濃度変動を補正する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記記憶手段において前記検出手段により検出した前記感光体の前記第１方向への回転位置と対応付けて記憶された前記濃度補正値を用いて前記発光素子による発光を制御した後、さらに前記取得手段により取得した距離に従って前記発光素子による発光を制御することを特徴とする画像形成装置。

Images