JP2005349670A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像の濃度ムラを抑え画質を向上できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ＬＥＤプリントヘッド７を駆動制御するＬＥＤアレイ制御部３４は、特性データ記憶部３５、駆動電流補正データ演算部３９、画像信号処理部４２、画像データ補正演算部４４を備える。データ記憶部３５は、ＬＥＤアレイ３１を構成する各ＬＥＤ素子に関し、予め測定された複数の特性データを記憶する。データ演算部３９は、データ記憶部３５に記憶された特性データを読み出し、駆動電流補正データを算出する。補正演算部４４は、データ演算部３９より出力された駆動電流補正データを用いて、画像信号処理部４２より出力された画像データの補正を行い、補正が行われた画像データはプリントヘッド７へ出力される。感光体の暗電位と現像バイアス電位の差が常に同じになるように現像バイアス電位及び暗電位を設定される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタやファクシミリ、複写機などの露光手段としてＬＥＤプリントヘッドを用いた画像形成装置に関する。

近年、装置の小型化・簡易化等を図るべく、光書き込み手段としてＬＥＤアレイを用いた電子写真方式の画像形成装置が注目されている。この電子写真方式の画像形成装置において、感光体の露光に用いられるＬＥＤプリントヘッドは、複数のＬＥＤ素子を一列に並べて形成されたＬＥＤアレイを有しており、画像データに基づいて各ＬＥＤ素子を個々に選択的に発光させるようになっている。

しかし、このＬＥＤアレイを形成する複数のＬＥＤ素子に関して、その発光特性が全て均一になる様に製造することは不可能であるため、全てのＬＥＤ素子に対して同じ大きさの電流を印加しても、各ＬＥＤ素子毎に光量が異なってしまい、各ＬＥＤ素子毎に光量のバラツキが生じてしまう。そのため画像濃度にムラが生じてしまうことになる。

そこで、上記光量のバラツキを抑えるとともに、各ＬＥＤ素子の光量を均一にさせる様に補正されたＬＥＤプリントヘッドが提案されており、例えば、ＬＥＤプリンタの発光出力を均一化するとともに、印字品質を高くすることを目的として、レーザ光によるトリミングを行い、抵抗値を調整することによって各ＬＥＤ素子に供給する電流を制御し、光量を一定にするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。又、光量のバラツキのあるヘッドを製品に組み込む際、又は、ＬＥＤプリントヘッドを交換する際の調整作業を不要とすることを目的として、各ＬＥＤ素子の発光量を一定にするような補正データを予め求めておき、ＬＥＤプリントヘッド内に当該補正データを格納したＲＯＭを備え、印画時にその補正データを用いて各ＬＥＤ素子を点灯するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−４３７６号公報（第３−４頁、第６−８図） 特開平５−５０６５３号公報（第３−４頁、第１図）

しかし、各ＬＥＤ素子から発光される光画像データはレンズアレイを通じて感光体上に潜像形成されるため、上記従来のＬＥＤプリントヘッドを有する画像形成装置では、各ＬＥＤ素子の光量を一定にしても、当該レンズアレイの光学特性のバラツキ等により、形成されるドット径も各ＬＥＤ素子によって異なり、全ドットの光量分布を均一化することは不可能と言え、その結果、画像上に縦スジが発生してしまうという不都合が生じていた。例えば、図１５に示す様に、ＬＥＤ素子ａ'とＬＥＤ素子ｂ'において、両ＬＥＤ素子の光量が同じであっても、現像閾値における両ＬＥＤ素子のドット径Ｓａ'、Ｓｂ'は異なっているため（Ｓａ'＜Ｓｂ'）、現像閾値におけるドット径の大きいＬＥＤ素子ｂ'の方が、潜像ドットが大きくなってしまい、画像上では濃く表現されてしまう。

本発明は、上記問題点を解決し、画像の濃度ムラを抑えて画質を向上させ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。

上記目的を達成するために、本発明は、感光体に対し画像データに応じて点灯制御される複数のＬＥＤ素子から構成されるＬＥＤアレイと、前記複数のＬＥＤ素子を駆動する駆動回路とから構成されるＬＥＤプリントヘッドと、前記ＬＥＤプリントヘッドを駆動制御するＬＥＤアレイ制御手段を有する画像形成装置において、以下の点を特徴とする。

先ず、前記ＬＥＤアレイ制御手段には、前記複数のＬＥＤ素子の各々に関する複数の特性データを記憶する特性データ記憶手段と、前記特性データ記憶手段から前記特性データを読み出すとともに、この特性データに基づいて前記複数のＬＥＤ素子の各々に対する駆動電流補正データを算出する駆動電流補正データ演算手段と、が設けられている。これにより、画像の濃度ムラの発生要因である、各ＬＥＤ素子の光量データ、各ＬＥＤ素子のビームに関するデータ、各ＬＥＤ素子の解像度データといった特性データから、各ＬＥＤ素子の駆動電流補正データを算出し、これに基づいて補正された駆動電流で各ＬＥＤ素子が点灯されるため、ＬＥＤアレイを構成する複数のＬＥＤ素子間における表示濃度の濃淡差を精度良く解消することができ、画像の濃度ムラを抑えることができる。

その上で更に、感光体の暗電位と現像バイアス電位の差が常に同じになるように現像バイアス電位及び暗電位を設定する電位設定手段を備えている。これにより、画像全体の濃度補正を行ったとしても、各ＬＥＤ素子のビームに対する現像閾値を一定の状態に維持することができる。

本発明の画像形成装置によれば、画像全体の濃度補正を行ったとしても、各ＬＥＤ素子のビームに対する現像閾値を一定の状態に維持することができるため、先の各ＬＥＤ素子への駆動電流の補正を常に有効活用でき、安定して画像の濃度ムラを抑えることができる。その結果、画像上の縦スジの発生を常に効率よく低減させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。図１に示された画像形成装置において、１は画像形成装置の一例としてのカラープリンタ、２は筐体、３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍは各々ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ用の画像形成部で、１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍは、前記各色のトナーホッパーである。又、１２は用紙１４を収納する給紙カセット、１３は給紙ガイド、１１ａと１１ｂは搬送ベルト駆動ローラ、８は搬送ベルト、９は転写ローラ、１７は定着部、１５は排紙ガイド、１６は排紙部である。又、各色の画像形成部３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍは、各々、現像器４、感光体５、主帯電器６、ＬＥＤプリントヘッド７、クリーニング部２０等から構成されている。

カラープリンタ１において、主帯電器６によって帯電された感光体５上には、ＬＥＤプリントヘッド７によって露光されて静電潜像が形成され、この露光された静電潜像が現像器４により現像されて可視画像が形成される。この様な反転現像プロセスが、上記ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色毎に行われる。給紙カセット１２から送出された用紙１４は、給紙ガイド１３により案内されて、反時計方向に回転している搬送ベルト８の上面に吸着されて、各色の画像形成部３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍの真下を通過するときに、転写ローラ９によって各色の画像が用紙１４に順次転写される。この様に、用紙１４上でフルカラー画像を形成した４色のトナーは、用紙１４が定着部１７を通過する際に定着される。その後、用紙１４は排紙ガイド１５により、排紙部１６に排出案内される。

次に、図２を参照して、上述のカラープリンタ１に設けられているＬＥＤプリントヘッド７について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤアレイプリントヘッドの概略構成を示す模式図である。図２において、ＬＥＤプリントヘッド７は、配線を有する基板３０上に一列に配置され、画像データに応じて点灯制御される複数のＬＥＤから構成されるＬＥＤアレイ３１と、当該ＬＥＤアレイ３１の上方に配されて正立等倍の像を結像するレンズアレイ３２と、ＬＥＤアレイ３１を構成する複数のＬＥＤ素子を駆動する駆動回路３３とから構成されている。ここで、上述の基板３０とレンズアレイ３２等は、図示しない保持部材により保持されている。又、ＬＥＤプリントヘッド７を駆動制御するＬＥＤアレイ制御部３４が外部に設けられている。

図３は、ＬＥＤプリントヘッド７を画像形成装置に組み込んだ場合の模式図である。図３において、５はドラム形状を有する感光体であり、レンズアレイ３２がＬＥＤ発光素子の発光を受光して屈折透過させ、ドラム面上に結像する様子を波線で示している。

以上に説明した様に、図１のカラープリンタ１に外部のＰＣ（図示せず）等から送信されてくる画像信号に対応して各ＬＥＤ素子が駆動され、当該各ＬＥＤ素子による発光がレンズアレイ３２を介して、感光体５の面上にドットとして結像される。尚、本実施形態の画像形成装置は、感光体５上の露光エネルギー（又は、ＬＥＤ素子発光エネルギー）が大きい画素ほど高濃度となるように形成されており、この露光エネルギー（又は、ＬＥＤ素子発光エネルギー）は、ＬＥＤ素子の発光強度（＝駆動電流）×発光時間（＝駆動電流供給時間）により表される。

次に、図４及び図５を参照して、ＬＥＤアレイ制御部の動作、及びＬＥＤプリントヘッドの駆動回路の動作について説明する。図４は本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤアレイ制御部の構成を示すブロック図であり、図５は本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤプリントヘッドの駆動回路の構成を示すブロック図である。

ＬＥＤアレイ制御部３４は、ＬＥＤプリントヘッド７を駆動制御するものであり、特性データ記憶部３５、駆動電流補正データ演算部３９、画像信号処理部４２、制御信号生成部４３、画像データ補正演算部４４により構成されている。

画像信号処理部４２は、外部装置、例えば、フレームメモリやスキャナ等からＬＥＤアレイ制御部３４に送られてきた画像信号４１に対し、階調処理等の画像処理を適宜行い、画像信号４１を画像データに変換する手段である。この画像データは、上記ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色毎に分離された画素濃度を示すためのデータであり、ＬＥＤ素子の駆動電流（発光強度）と発光時間（駆動電流供給時間）を示すｍビットディジタルデータである。画像信号処理部４２により処理された画像データは、画像データ補正演算部４４に出力される。

特性データ記憶部３５は、ＬＥＤアレイ３１を構成する複数のＬＥＤ素子の各々に関し、予め測定された複数の特性データを記憶するための手段であり、図４に示す様に、各ＬＥＤ素子に関する光量データを特性データとして記憶する光量データ記憶部３６、各ＬＥＤ素子が発するビームに関するデータ、例えば、ビーム径やビーム面積に関するデータを特性データとして記憶するビームデータ記憶部３７、各ＬＥＤ素子に関する解像度を示すデータ、例えば、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）データを特性データとして記憶する解像度データ記憶部３８により構成されている。尚、この特性データ記憶部３５は、例えば、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）により構成されているが、個々のＬＥＤ素子の特性変化に対応させるために、書き換え可能なＰＲＯＭ（例えば、データの消去を紫外線で行うＥＰＲＯＭや、データの消去を電気的に行うＥＥＰＲＯＭ）を用いる構成としても良い。

当該特性データ記憶部３５には、駆動電流補正データ演算部３９が接続されている。この駆動電流補正データ演算部３９は、前述の特性データ記憶部３５に設けられた光量データ記憶部３６、ビームデータ記憶部３７、及び、解像度データ記憶部３８に記憶された各特性データを読み出し、所定の演算式に従って、ＬＥＤアレイ３１を構成する複数のＬＥＤ素子の各々に対する駆動電流補正データＰを特性データに基づいて算出するためのものである。駆動電流補正データ演算部３９により算出された駆動電流補正データＰは、画像データ補正演算部４４に出力される。

この駆動電流補正データＰは、後述のごとく、ＬＥＤアレイ３１を構成する個々のＬＥＤ素子の駆動電流を変化させることにより、個々のＬＥＤ素子の露光強度を変化させる際に使用されるデータであり、例えば、１番目のドット（ＬＥＤ素子のＮｏ.１）の駆動電流を補正する場合には、駆動電流補正データＰ₁が用いられ、ｎ番目のドット（ＬＥＤ素子のＮｏ.ｎ）の駆動電流を補正する場合には、駆動電流補正データＰ_nが使用される。

画像データ補正演算部４４は、駆動電流補正データ演算部３９により出力された駆動電流補正データＰを用いて、画像信号処理部４２により出力された画像データの補正を行うものである。即ち、画像データ補正演算部４４は、駆動電流補正データ演算部３９により出力された駆動電流補正データＰに従い、画像信号処理部４２により出力された画像データのうち、ＬＥＤアレイ３１を構成する個々のＬＥＤ素子に関する駆動電流を示すｍビットディジタルデータの補正を行う。当該補正が行われた画像データは、図４に示す様に、ＬＥＤプリントヘッド７へと出力される。

ＬＥＤプリントヘッド７の駆動回路３３は、図５に示す様に、クロック信号ＣＬＫをカウントするＣＬＫカウンタ５０と、ストローブクロック信号ＳＣＬＫをカウントするＳＣＬＫカウンタ５１と、画素濃度を示す補正後の画像データを一時的に格納する格納部５２と、出力時間制御信号ＳＴＲＯＢＥのロジックに応じて開閉するゲート部５３と、ＬＥＤアレイ３１の駆動電流を生成する定電流生成部５４とを有している。

上記構成から成るＬＥＤプリントヘッド７の駆動回路３３は、制御信号生成部４３から入力される水平同期信号ＨＳＹＮＣの立ち下がりにより初期化され、同じく制御信号生成部４３から入力されるクロック信号ＣＬＫと、クロック信号ＣＬＫに同期して入力される補正後の画像データの受け取りを開始する。

格納部５２は、シフトレジスタとラッチ回路を有しており、入力される補正後の画像データを変換するために、ＬＥＤアレイ３１の発光に必要なデータの一時的な格納を行う。ここで、ＬＥＤプリントヘッドを構成する各ＬＥＤ素子の駆動方法には、一度に全ＬＥＤ素子の点消灯制御を行うスタティック駆動方式と、ＬＥＤを複数ブロックに分けてブロック毎に点消灯制御を行うダイナミック駆動方式とがあるが、スタティック駆動方式を採用する場合は全ＬＥＤ素子分、ダイナミック駆動方式を採用する場合は１ブロック分のデータの一時的な格納を行う。

ＣＬＫカウンタ５０は、クロック信号ＣＬＫのカウント数に基づいて、格納部５２における画像データの一時格納が完了したか否かを判断し、完了したと判断した時点で発光準備が整ったことを示す発光タイミング制御信号ＳＴＲＥＱを制御信号生成部４３に出力する。

発光タイミング制御信号ＳＴＲＥＱを受け取った制御信号生成部４３によって、出力時間制御信号ＳＴＲＯＢＥがアクティブレベル（ローレベル）とされ、ストローブクロック信号ＳＣＬＫが入力され始めるとＳＣＬＫカウンタ５１はストローブクロック信号ＳＣＬＫのカウントを開始し、ゲート部５３が開放される。従って、ＬＥＤアレイ３１を構成する各ＬＥＤ素子には、格納部５２に格納された駆動電流補正データＰに基づく駆動電流が、格納部５２に格納された画像データに基づく発光時間だけ流され、感光体５の露光が行われる。

図６は、ＬＥＤ素子の点灯制御の手順を示すフローチャートである。この制御手順では、まず、総ライン数Ｎのうち、１ライン目を対象とさせるためにｎ＝１に設定する（ステップＳ１）。次に、特性データ記憶部３５から各ＬＥＤ素子の特性データを読み出し（ステップＳ２）、駆動電流補正データ演算部３９において、各ＬＥＤ素子に対する駆動電流補正データＰの演算を行う（ステップＳ３）。次に、算出された駆動電流補正データＰを画像データ補正演算部４４に出力し（ステップＳ４）、画像データ補正演算部４４において画像データの補正を行う（ステップＳ５）。次に、補正された画像データをＬＥＤプリントヘッド７に出力し（ステップＳ６）、各ＬＥＤ素子を補正された画像データに従って点灯する（ステップＳ７）。更に、次のラインｎを対象とさせるために、ｎを＋１だけインクリメントし（ステップＳ８）、当該ｎが、印字する総ライン数Ｎを越えていないかをチェックし（ステップＳ９）、越えていなければ、ラインｎについて上記処理を同様に繰り返す（ステップＳ２〜Ｓ９）。

尚、上述の実施形態では、駆動電流補正データＰが駆動電流補正データ演算部３９により算出された後、直接、画像データ補正演算部４４に出力される構成としたが、図７に示す様に、駆動電流補正データ演算部３９において算出された駆動電流補正データＰを記憶する駆動電流補正データ記憶部４０を別途設け、当該駆動電流補正データ記憶部４０を駆動電流補正データ演算部３９、及び画像データ補正演算部４４に接続する構成としても良い。

この場合、駆動電流補正データ記憶部４０は、駆動電流補正データ演算部３９から駆動電流補正データＰを読み出すとともに、当該駆動電流補正データＰを記憶し、画像データ補正演算部４４へ当該駆動電流補正データＰを出力する。尚、個々のＬＥＤ素子の特性変化に基づく駆動電流補正データＰの変更に対応させるために、この駆動電流補正データ記憶部４０には、例えば、書き換え可能なＰＲＯＭ（例えば、データの消去を紫外線で行うＥＰＲＯＭや、データの消去を電気的に行うＥＥＰＲＯＭ）等が用いられる。

この様な構成にすることにより、駆動電流補正データＰの演算に長時間かかる場合であっても、予め演算した駆動電流補正データＰが駆動電流補正データ記憶部４０に記憶されているため、画像データ補正演算部４４において速やかに駆動電流補正データＰを読み出すことができ、その結果、画像データ補正演算部４４による画像データの補正をより高速に行うことが可能になる。

又、この場合のＬＥＤ素子の点灯制御の手順は、図８に示したフローチャートに従って行われる。即ち、まず、総ライン数Ｎのうち、１ライン目を対象とさせるためにｎ＝１に設定する（ステップＳ１００）。次に、特性データ記憶部３５から各ＬＥＤ素子の特性データを読み出し（ステップＳ１０１）、駆動電流補正データ演算部３９において、各ＬＥＤ素子に対する駆動電流補正データＰの演算を行う（ステップＳ１０２）。次に、算出された駆動電流補正データＰを駆動電流補正データ記憶部４０にて記憶する（ステップＳ１０３）。更に、次のラインｎを対象とさせるために、ｎを＋１だけインクリメントし（ステップＳ１０４）、当該ｎが、印字する総ライン数Ｎを越えていないかをチェックし（ステップＳ１０５）、越えていなければ、ラインｎについて上記処理を同様に繰り返し、全てのラインに対して、駆動電流補正データ記憶部４０にて駆動電流補正データＰの記憶を行う（ステップＳ１０１〜Ｓ１０５）。

次に、総ライン数Ｎのうち、１ライン目を対象とさせるために、再びｎ＝１に設定する（ステップＳ１０６）。次に、駆動電流補正データ記憶部４０にて記憶された駆動電流補正データＰを画像データ補正演算部４４へ出力し（ステップＳ１０７）、画像データ補正演算部４４において画像データの補正を行う（ステップＳ１０８）。次に、補正された画像データをＬＥＤプリントヘッド７に出力し（ステップＳ１０９）、各ＬＥＤ素子を補正された画像データに従って点灯する（ステップＳ１１０）。更に、次のラインｎを対象とさせるために、ｎを＋１だけインクリメントし（ステップＳ１１１）、当該ｎが、印字する総ライン数Ｎを越えていないかをチェックし（ステップＳ１１２）、越えていなければ、ラインｎについて上記処理を同様に繰り返す（ステップＳ１０７〜Ｓ１１２）。

図９は、ＬＥＤ素子の露光強度と現像閾値のビーム径の関係を示したものである。ここで、図９（ａ）は、画像データを補正する前のＬＥＤ素子の露光強度と現像閾値のビーム径の関係を示したものであり、図９（ｂ）は、画像データを補正した後のＬＥＤ素子の露光強度と現像閾値のビーム径の関係を示したものである。図９（ａ）に示す様に、ＬＥＤ素子ａとＬＥＤ素子ｂにおいて、高濃度部、低濃度部のいずれの場合も、発光光量（図中のピーク面積）は同程度であるが、ビーム径（このビーム径は、一般的にピーク光量の１３.５％の範囲で規定されるものである）が異なっている。即ち、高濃度部、低濃度部のいずれの場合も、発光素子ｂのビーム径は、発光素子ａのビーム径よりも大きくなっている（Ｄｂ＞Ｄａ、ｄｂ＞ｄａ）。

しかしながら、図９（ａ）に示す様に、高濃度部においては、ＬＥＤ素子ｂの現像閾値におけるドット径Ｓｂが、ＬＥＤ素子ａのドット径Ｓａよりも大きくなっているが、低濃度部においては、高濃度部の場合とは逆に、ＬＥＤ素子ａの現像閾値におけるドット径ｓａが、ＬＥＤ素子ｂのドット径ｓｂよりも大きくなっている。つまり、ＬＥＤ素子ａとＬＥＤ素子ｂの現像閾値におけるドット径の大小関係は、上記ビーム径の大小関係には依存しない。従って、この状態下では、高濃度部においては、現像閾値におけるドット径の大きいＬＥＤ素子ｂの方が、低濃度部においても、現像閾値におけるドット径の大きいＬＥＤ素子ａの方が、潜像ドットが大きくなってしまい、画像上では濃く表現されてしまう。

そこで、ＬＥＤ素子ａとＬＥＤ素子ｂの各現像閾値におけるビーム径を特性データとして予め記憶しておき、当該ビーム径に関する特性データを用いて駆動電流の補正データを作成し、各表示濃度部におけるＬＥＤ素子ａとＬＥＤ素子ｂの表示濃度の濃淡差の解消を行う。

即ち、図９（ｂ）に示す様に、高濃度部においては、ビーム径の大きい（ドット径の大きい）ＬＥＤ素子ｂの駆動電流を小さくし、ビーム径の小さい（ドット径の小さい）ＬＥＤ素子ａの駆動電流を大きくするように、駆動電流補正データをビーム径に関する特性データを用いて作成する。他方低濃度部においては、ビーム径の大きい（ドット径の小さい）ＬＥＤ素子ｂの駆動電流を大きくし、ビーム径の小さい（ドット径の大きい）ＬＥＤ素子ａの駆動電流を小さくするように、駆動電流補正データをビーム径に関する特性データを用いて作成する。これにより、各表示濃度部の現像閾値におけるＬＥＤ素子ａとＬＥＤ素子ｂのドット径が同じになるため、各表示濃度部において、ＬＥＤ素子ａとＬＥＤ素子ｂの表示濃度の濃淡差を解消することができることになる。

尚、図９においては、ＬＥＤ素子の特性データとしてビーム径を用いて駆動電流補正データを作成する場合を示したが、上述のごとく、各ＬＥＤ素子についての光量データやビーム面積に関するデータ、及びＭＴＦデータ等の解像度を示すデータを個々に、又は複数組み合わせたデータを特性データとして用いて、駆動電流補正データを作成することもできる。

以上より、本実施形態においては、ＬＥＤアレイ３１を構成する個々のＬＥＤ素子に関し、予め測定され画像の濃度ムラの発生要因である、各ＬＥＤ素子の光量データ、及び各ＬＥＤ素子のビームに関するデータ、場合によっては各ＬＥＤ素子の解像度データを含む特性データを記憶するための特性データ記憶部３５を設けるとともに、特性データ記憶部３５に記憶された特性データを読み出し、ＬＥＤアレイ３１を構成する個々のＬＥＤ素子に関する駆動電流補正データＰを算出する駆動電流補正データ演算部３９を設け、駆動電流補正データＰに基づいて補正された駆動電流がＬＥＤアレイ３１を構成する各ＬＥＤ素子に流れる構成としているため、各ＬＥＤ素子間の表示濃度の濃淡差を精度良く解消することができ、画像の濃度ムラを抑えることができる。その結果、画像上の縦スジの発生を効率よく低減させることができる。

又、本実施形態においては、特性データ記憶部３５に書き換え可能なＰＲＯＭを使用できる構成としているため、個々のＬＥＤ素子の特性に変化が生じた場合であっても、各ＬＥＤ素子の特性データの書き換えをスムーズに行うことができる。従って、駆動電流補正データＰを演算する際に、各ＬＥＤ素子に対する駆動電流補正データの演算を精度良く行うことが可能になるため、結果として、画像データの補正を高精度で行うことが可能になる。

ところで、上記した各ＬＥＤ素子への駆動電流の補正は、そもそも現像閾値が一定の状態にあることをその前提条件としているが、画像全体の濃度補正を行うべく、単に現像器４からの現像バイアス電位Ｖ_DBを変化させて調整された場合、これに追従して現像閾値が変動してしまうため、折角補正した各ＬＥＤ素子への駆動電流の補正が無効になってしまうことがあった。つまり、図９（ｂ）に示す様に、所定の現像閾値において同じにされたＬＥＤ素子ａ、ｂのドット径Ｓａ、Ｓｂ（又はｓａ、ｓｂ）が、現像閾値の上昇（図９（ｂ）中の現像閾値が上方へ平行移動）に伴ってＳａ＞Ｓｂ（又はｓａ＞ｓｂ）となり、逆に現像閾値の降下（図９（ｂ）中の現像閾値が下方へ平行移動）に伴ってＳｂ＞Ｓａ（又はｓｂ＞ｓａ）となるからである。

そこで本実施形態では、画像全体の濃度補正を行う上で、現像バイアス電位Ｖ_DBと共に主帯電器６によって帯電された感光体５の露光されていない現像位置表面電位すなわち暗電位Ｖ₀を調整するようにし、その際、暗電位Ｖ₀と現像バイアス電位Ｖ_DBの差Ｖ₁（＝Ｖ₀−Ｖ_DB）が常に同じになるように現像バイアス電位Ｖ_DB及び暗電位Ｖ₀を設定することで、各ＬＥＤ素子のビームに対する現像閾値を一定の状態に維持するように図っている。

その濃度補正の手法について、図１０〜図１４を参照しながら説明する。図１０は現像バイアス電位Ｖ_DB、暗電位Ｖ₀、及び残留電位Ｖ_Lの関係を示す模式図、図１１は本実施形態の画像形成装置における画像全体の濃度補正に用いられるテストパターンの形成・検出状況を示す要部斜視図、図１２はその要部側面図、図１３はそのテストパターンの形成条件の一例を示す図、図１４はその濃度補正の手順を示すフローチャートである。

図１４に示す様に、先ずステップＳ２００において、濃度補正の対象となる画像形成部例えばブラック用の画像形成部１０Ｂにより、複数のテストパターンＴ（例えばデューティー１００％のパターン）が感光体５上に順に形成され、搬送ベルト８にそれぞれ転写される（図１１参照）。ここで、各テストパターンＴの形成にあたっては、予め登録された互いに異なる条件、例えば図１３に示す５つの条件が設定される。特に本実施形態においては、各条件での現像バイアス電位Ｖ_DB及び暗電位Ｖ₀は、暗電位Ｖ₀と現像バイアス電位Ｖ_DBの差Ｖ₁が一定値（例えば図１３に示す１１０［Ｖ］）となる関係になっている。尚、各ＬＥＤ素子の発光時間は、各条件間のコントラスト電位（Ｖ₀−Ｖ_L）の増分に比例して増分されたものが設定される。ここでのＶ_Lは現像位置露光後表面電位すなわち残留電位を示す。

次いでステップＳ２０１において、搬送ベルト８上の各テストパターンＴの乗せ量（被覆率）を発光部及び受光部より成る反射式検知センサー６０によって順に検出する（図１１及び図１２参照）。続いてステップＳ２０２において、各検出被覆率と予め登録されている目標被覆率とを照合する。ここでは、目標被覆率が互いの間に存する２つの検出被覆率と共に、その検出被覆率でのテストパターン形成条件が決定される。

そしてステップＳ２０３において、その決定のテストパターン形成条件での各現像バイアス電位Ｖ_DBより、その決定の検出被覆率間における目標被覆率の配分で比例計算して、目標被覆率に対応する現像バイアス電位Ｖ_DBを算出し、続いてその算出の現像バイアス電位Ｖ_DBより、上記の差Ｖ₁の関係を満足するように暗電位Ｖ₀を算出する。又、これと併せて、その決定のテストパターン形成条件での各発光時間より、その決定の検出被覆率間における目標被覆率の配分で比例計算し、目標被覆率に対応する発光時間を算出する。

例えば、図１３に示す様に、第２条件で形成されたテストパターンＴの検出被覆率が８７％で、第３条件で形成されたテストパターンＴの検出被覆率が９１％であり、これらの間に目標被覆率である８８％が存する場合、第２条件の現像バイアス電位Ｖ_DBである１９０［Ｖ］と第３条件の現像バイアス電位Ｖ_DBである２１０［Ｖ］より、目標被覆率に対応する現像バイアス電位Ｖ_DBとして１９５［Ｖ］が算出される。この１９５［Ｖ］より、差Ｖ₁である１１０［Ｖ］の関係を満足するように、目標被覆率に対応する暗電位３０５［Ｖ］が算出される。ちなみに、第２条件での発光時間が２．８［μｓ］で、第３条件での発光時間が３．０［μｓ］である場合、目標被覆率に対応する発光時間として２．８５［μｓ］が算出される。

最後にステップＳ２０４において、それらの算出された現像バイアス電位Ｖ_DB及び暗電位Ｖ₀を最適な条件として設定する。但し、このような一連の過程は制御部からの指令のもと自動で行われる。暗電位Ｖ₀の設定は、例えば、主帯電器６に印加する電圧と暗電位Ｖ₀の関係を求めておくことにより行うことができる。

こういった過程を他のイエロー、シアン、マゼンタ用の画像形成部１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍについて順に経ることで、画像全体の濃度補正を行う。

このようにして画像全体の濃度補正を行えば、暗電位Ｖ₀と現像バイアス電位Ｖ_DBの差Ｖ₁が常に同じになるように、現像バイアス電位Ｖ_DB及び暗電位Ｖ₀が設定されるため、各ＬＥＤ素子のビームに対する現像閾値を一定の状態に維持することができる。そうすると、先の各ＬＥＤ素子への駆動電流の補正を常に有効活用でき、濃度補正を行ったとしても画像の濃度ムラを抑えることができる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて各部の構造等を適宜変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

例えば、上記実施形態では、感光体をドラム形状としたが、当該ドラム形状に限らず、例えば、ベルト状の感光体を用いても良い。

又、上記実施形態では、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのトナー像によりカラー画像を得る構成としたが、本発明は、その他の互いに異なる色のトナーを２色以上用いるカラー画像形成装置にも適用することができる。

その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本発明は、ＬＥＤプリントヘッドを用いた画像形成装置に有用である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤアレイ露光装置の概略構成を示す模式図である。 ＬＥＤアレイ露光装置を画像形成装置に組み込んだ場合の模式図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤアレイ制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤプリントヘッドの駆動回路の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤ素子の点灯制御の手順を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤアレイ制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤ素子の点灯制御の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるＬＥＤ素子の露光強度と現像閾値のビーム径の関係を示した図である。 現像バイアス電位Ｖ_DB、暗電位Ｖ₀、及び残留電位Ｖ_Lの関係を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において、画像全体の濃度補正に用いられるテストパターンの形成・検出状況を示す要部斜視図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において、画像全体の濃度補正に用いられるテストパターンの形成・検出状況を示す要部側面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において、画像全体の濃度補正に用いられるテストパターンの形成条件の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置における濃度補正の手順を示すフローチャートである。 従来の画像形成装置におけるＬＥＤ素子の濃淡と現像閾値のビーム径の関係を示した図である。

符号の説明

１ カラープリンタ
２ 筐体
３Ｂ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ 画像形成部
４ 現像器
５ 感光体
６ 主帯電器
７ ＬＥＤプリントヘッド
８ 搬送ベルト
９ 転写ローラ
１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙ トナーホッパー
１１ａ、１１ｂ 搬送ベルト駆動ローラ
１２ 給紙カセット
１３ 給紙ガイド
１４ 用紙
１５ 排紙ガイド
１６ 排紙部
１７ 定着部
２０ クリーニング部
３０ 基板
３１ ＬＥＤアレイ
３２ レンズアレイ
３３ 駆動回路
３４ ＬＥＤアレイ制御部
３５ 特性データ記憶部
３９ 駆動電流補正データ演算部
４０ 駆動電流補正データ記憶部
４１ 画像信号
４２ 画像信号処理部
４３ 制御信号生成部
４４ 画像データ補正演算部
５０ ＣＬＫカウンタ
５１ ＳＣＬＫカウンタ
５２ 格納部
５３ ゲート部
５４ 定電流生成部
６０ 反射式検知センサー

Claims (1)

1. 感光体に対し画像データに応じて点灯制御される複数のＬＥＤ素子から構成されるＬＥＤアレイと、前記複数のＬＥＤ素子を駆動する駆動回路とから構成されるＬＥＤプリントヘッドと、前記ＬＥＤプリントヘッドを駆動制御するＬＥＤアレイ制御手段を有する画像形成装置において、
   前記ＬＥＤアレイ制御手段には、前記複数のＬＥＤ素子の各々に関する複数の特性データを記憶する特性データ記憶手段と、前記特性データ記憶手段から前記特性データを読み出すとともに、この特性データに基づいて前記複数のＬＥＤ素子の各々に対する駆動電流補正データを算出する駆動電流補正データ演算手段と、が設けられており、
   更に、感光体の暗電位と現像バイアス電位の差が常に同じになるように現像バイアス電位及び暗電位を設定する電位設定手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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