(57)【要約】【課題】１画素の濃度が複数の階調で表現される画素データに応じて露光するＬＥＤアレイ露光装置において、光量とビーム面積のばらつきや、現像バイアスが画素濃度階調に及ぼす影響に対して補正を行い、濃度むらやスジが大幅に低減し、濃度がリニアに変化する画像の形成が可能なＬＥＤアレイ露光装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】レンズアレイを透過した各ＬＥＤ発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの低濃度階調時と高濃度階調時の現像バイアスの程度による影響とを光量補正に加味してそれぞれ低濃度階調補正値および高濃度階調補正値とし、これら２つの補正値を線形補完してＬＥＤ発光素子を駆動する駆動データとする。【選択図】      図６
2004148664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量のばらつきに応じて所定の電流を光量補正した駆動データに基づいて電流が流れることにより発光し、１画素の濃度が複数の階調で表現される画素データに応じて露光するように点灯制御されるＬＥＤ発光素子を複数個有する１つまたは複数のＬＥＤアレイチップをライン状に配設し、前記の発光がレンズアレイを介して結像されるＬＥＤアレイ露光装置において、レンズアレイを透過した各ＬＥＤ発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの低濃度階調時の現像バイアスの程度による影響とを前記光量補正に加味して低濃度階調補正値とし、レンズアレイを透過した各ＬＥＤ発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの高濃度階調時の現像バイアスの程度による影響とを前記光量補正に加味して高濃度階調補正値とし、前記画素のデータが有する濃度階調に対応する補正値を、前記低濃度階調補正値と高濃度階調補正値とを線形補完することによりを求めて、前記駆動データとすることを特徴とするＬＥＤアレイ露光装置。
【請求項２】
前記ビーム面積補正は、補正対象となるＬＥＤ発光素子を含む前後複数個のＬＥＤ発光素子のビーム面積を平均値化し、該平均値と補正対象となるＬＥＤ発光素子のビーム面積の差分の大小に応じて行うことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤアレイ露光装置。
【請求項３】
前記ビーム面積の平均値が移動平均値となるように、移動平均値の対象となる前記前後複数個のＬＥＤ発光素子が、補正対象となるＬＥＤ発光素子とともに移動することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤアレイ露光装置。
【請求項４】
前記前後複数個のＬＥＤ発光素子は、補正対象となるＬＥＤ発光素子を先頭とする後続する複数個のＬＥＤ発光素子であることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載のＬＥＤアレイ露光装置。
【請求項５】
前記前後複数個のＬＥＤ発光素子は、補正対象となるＬＥＤ発光素子を含む同一のＬＥＤアレイチップ内のＬＥＤ発光素子であることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤアレイ露光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＬＥＤアレイ露光装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成時に書き込み用として使用されるＬＥＤアレイ露光装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ及びファクシミリなどの画像形成装置には、被記録媒体である用紙などに直接画像を形成する直接画像形成方式と、感光体などからなる中間媒体に一旦画像を記録し、その画像を最終的な被記録媒体に転写する間接画像形成方式とがある。家庭などにおける小規模な使用を除けば、被記録媒体に普通紙を使用できる間接画像形成方式の画像形成装置が広く使用されている。
【０００３】
また、複写機などの画像形成装置では、従来、アナログ画像情報をアナログ画像形成プロセスを用いて記録形成していたが、最近の情報のデジタル化に伴い、デジタル画像形成プロセスを用いてデジタル情報として処理し、被記録媒体に微小なドットからなる画像を形成することが一般的に行われている。このような画像形成装置では、微小なドットの集合で形成されるデジタル画像情報を、帯電した感光体に微小なドットとして露光して静電潜像を形成する。その後、現像器で粉状のトナーを用いて可視化して、被記録媒体である用紙に転写して画像を形成する。
【０００４】
デジタル画像情報を感光体に露光する装置としては、レーザダイオードなどが発光するレーザ光を利用して露光を行うレーザ露光装置や、デジタル画像の１ドットに対応した微小なＬＥＤ（発光ダイオード）を多数個直線状に配列してアレイ状とし、感光体の軸方向（主走査方向）に配置して露光を行うＬＥＤアレイ露光装置がある。特に最近では、ＬＥＤアレイ露光装置が小型化、低価格化、制御の容易さ、機械的可動部がなく信頼性が高いなどの面で、プリンタやその他の画像形成装置に幅広く使用されている。
【０００５】
このようなＬＥＤアレイ露光装置は、プリント基板と、その上に搭載されるＬＥＤアレイチップと、これに電流を供給して駆動する駆動ＩＣと、ＬＥＤアレイチップの発光面と感光体との間に在ってＬＥＤ発光素子からの光を感光体上にビームとして収束して結像させる複数のレンズの集合体であるレンズアレイと、これらの部品を保持する保持部材などを備えている。
【０００６】
ＬＥＤアレイチップは、少なくとも被記録媒体（用紙）の幅以上の有効走査幅を露光できるよう、基板上に１個または複数個配置されており、帯電した感光体に静電潜像を形成するための露光源をなしている。このＬＥＤアレイチップ上には、ビデオデータ（記録しようとする画像データ）のそれぞれの画素に対応する微小なＬＥＤ発光素子が一列に配置されている。例えば６００ｄｐｉの解像度でＡ４サイズの記録幅に対応する場合、１個または複数個のＬＥＤアレイチップが有するＬＥＤ発光素子の総数は少なくとも５１２０個になる。
【０００７】
駆動ＩＣは、各ＬＥＤ発光素子を駆動して発光させる回路を有しており、前記基板（または外部）に１個または複数個搭載されている。レンズアレイは、複数のシリンダ状のレンズを束にして配列したものであり、ＬＥＤ発光素子の光を感光体上に収束させてビーム形状のドットとして露光する。
【０００８】
しかし、各ＬＥＤ発光素子の発光強度にはばらつきがあり、そのばらつきが被記録媒体上の可視化された画像で、濃度のむらやスジとなってあらわれ、記録品質の劣化を引き起こす。そのため、従来のＬＥＤアレイ露光装置では、各ＬＥＤ発光素子の露光エネルギーが一定になるように補正する光量補正データを、ＬＥＤ発光素子個々に対して予め準備しておき、この光量補正データに従って、各ＬＥＤ発光素子が発光するときの露光エネルギーのばらつきを補正していた。
【０００９】
また、レンズアレイの不均一な配列などにより解像力にばらつきがあったり、レンズアレイの取り付け誤差によりＬＥＤ発光素子からの光の焦点位置がずれたりすると、感光体上に結像するドットが歪んだり、解像力がばらついたりする。各ＬＥＤ発光素子の発光強度のばらつきを±２％程度に収まるように補正したとしても、上記の原因でレンズアレイによる解像力にばらつきが発生すると、可視化された画像では濃度むらが顕著に現れる。
【００１０】
また、潜像画像を現像して可視化する現像プロセスにおいて、現像ローラに与える現像バイアス（電圧）の程度によっても、濃度むらが顕著になる傾向が確認されている。現像バイアスは、感光体上の静電潜像が帯電したトナーをひきつける際の所謂しきい値として作用するため、大きい現像バイアスではしきい値が高くなり高い濃度の画素に対して、また、小さい現像バイアスではしきい値が低くなり低い濃度の画素に対して、それぞれＬＥＤ発光素子による光量やビーム面積のばらつきが顕著にあらわれ、濃度むらやスジとして視認され易くなる。特に、複数の画像形成部を使用して異なる色の画像を同時に形成するタンデム方式のカラー画像形成装置では、各色ごとにトナーや現像器の特性が違うために、印加する現像バイアスも異なる場合がある。また、単一の画像形成部を備えた白黒画像形成装置であっても、部材のばらつきや装置間のばらつきにより、現像バイアスを個々調整することもあり、現像バイアスの違いが画像の濃度むらやスジの発生に与える影響も無視できない。
【００１１】
従来技術により光量補正されたＬＥＤ発光素子であっても、感光体上で露光ドットの露光エネルギー曲線が異なるため、現像バイアス電圧を与えて現像すると現像されたドットの面積が異なる問題がある。これに対して、特許文献１によると、ＬＥＤ発光素子ごとの発光を一定距離離れた仮想空中線上で露光面積が一定になるように光量補正データを作成し、このデータに基づいて発光を調整することが提案されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−２０１６号公報
【００１３】
特許文献１に開示された方法によると、所定の現像バイアス電圧を使用することを前提にすれば露光面積（ビーム面積）を均一にできるが、異なる現像バイアスが与えられた場合の補正に関しては考慮されていないし、現像バイアス電圧と画素の濃度階調との関係による影響により、濃度むらが顕著になることも考慮されておらず、従って、その濃度むらを低減する補正を行っているわけではない。
【００１４】
本発明は、斯かる実状に鑑みなされたものであり、１画素の濃度が複数の階調で表現される画素データに応じて露光するＬＥＤアレイ露光装置において、光量とビーム面積のばらつきや、現像バイアスが画素濃度階調に及ぼす影響に対して補正を行い、濃度むらやスジが大幅に低減し、濃度がリニアに変化する画像の形成が可能なＬＥＤアレイ露光装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、光量のばらつきに応じて所定の電流を光量補正した駆動データに基づいて電流が流れることにより発光し、１画素の濃度が複数の階調で表現される画素データに応じて露光するように点灯制御されるＬＥＤ発光素子を複数個有する１つまたは複数のＬＥＤアレイチップをライン状に配設し、前記の発光がレンズアレイを介して結像されるＬＥＤアレイ露光装置において、レンズアレイを透過した各ＬＥＤ発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの低濃度階調時の現像バイアスの程度による影響とを前記光量補正に加味して低濃度階調補正値とし、レンズアレイを透過した各ＬＥＤ発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの高濃度階調時の現像バイアスの程度による影響とを前記光量補正に加味して高濃度階調補正値とし、前記画素のデータが有する濃度階調に対応する補正値を、前記低濃度階調補正値と高濃度階調補正値とを線形補完することによりを求めて、前記駆動データとする構成をとる。
【００１６】
更に、本発明では、前記ビーム面積補正は、補正対象となるＬＥＤ発光素子を含む前後複数個のＬＥＤ発光素子のビーム面積を平均値化し、該平均値と補正対象となるＬＥＤ発光素子のビーム面積の差分の大小に応じて行う構成とする。
【００１７】
また、本発明では、前記ビーム面積の平均値が移動平均値となるように、移動平均値の対象となる前記前後複数個のＬＥＤ発光素子が、補正対象となるＬＥＤ発光素子とともに移動する構成とする。
【００１８】
前記した前後複数個のＬＥＤ発光素子は、補正対象となるＬＥＤ発光素子を先頭とする後続する複数個のＬＥＤ発光素子である。
【００１９】
あるいは、前記前後複数個のＬＥＤ発光素子は、補正対象となるＬＥＤ発光素子を含む同一のＬＥＤアレイチップ内のＬＥＤ発光素子となっている。
【００２０】
更に、本発明は、前記のＬＥＤアレイ露光装置を使用して画像形成装置を構成している。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図１〜図９に基づいて説明する。先ず、本発明に係るＬＥＤアレイ露光装置を使用した画像形成装置の概略構成について、図１に基づき説明する。図１は、本発明に係るＬＥＤアレイ露光装置を使用したカラープリンタの概略を模式的に示す正面図である。
【００２２】
図１において、符号１は、画像形成装置の一例としてのカラープリンタである。その主要構成部品として、２は筐体、３Ｂと３Ｙと３Ｃと３Ｍはそれぞれブラック、イエロー、シアン、マゼンタ用の画像形成部で、１０Ｂと１０Ｙと１０Ｃと１０Ｍは、それぞれ前記の色のトナーホッパーで、１２は被記録媒体である用紙１４を格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。また、各色の画像形成部３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍは、それぞれ、現像器４、感光体５、主帯電器６、ＬＥＤアレイ露光装置７、クリーニング部２０などから構成されている。
【００２３】
カラープリンタ１において、主帯電器６によって帯電した感光体５上には、ＬＥＤアレイ露光装置７によって静電潜像が形成され、現像器４により現像されて可視画像が形成される。このようなプロセスが各色ごとに行われる。給紙カセット１２から給紙された用紙１４は給紙ガイドにより案内されて、図中、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の直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。このように用紙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を通過する際に用紙１４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。
【００２４】
次に、上記のようなカラープリンタ１が備えているＬＥＤアレイ露光装置７について、その詳細を図２に基づき説明する。図２は、本発明に係わるＬＥＤアレイ露光装置７の概略模式図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。ＬＥＤアレイ露光装置７は、配線を有する基板３０上に一列に配置された１個または複数個のＬＥＤアレイチップ３１と、そのＬＥＤアレイチップ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（例えば、日本板硝子社製の商品名「セルフォック・レンズ・アレイ」）と、ＬＥＤアレイチップ３１の各ＬＥＤ発光素子を駆動する回路を収めた１個または複数個の駆動ＩＣ３３とから構成されている。実際には、上記の基板３０とレンズアレイ３２などは図示しない保持部材により保持されている。また、各ＬＥＤ発光素子の発光を補正するなどの制御を行う制御部３４を外部に設ける場合もある。
【００２５】
図２（ｂ）において、５はドラム状の感光体を示し、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破線で示している。
【００２６】
このように、図１のカラープリンタ１に外部のＰＣ（不図示）などから送信されてくるプリントデータの各画素に対応してＬＥＤ発光素子が駆動され、その発光がレンズアレイ３２（図２参照）を介して、感光体５にドットとして結像する。従来技術に関して説明したように、各ＬＥＤ発光素子の露光エネルギーのばらつきを補正するには、事前に測定した各ＬＥＤ発光素子の露光エネルギーに基づいて周知の方法で、駆動電流値や発光時間あるいはその両方を補正するための補正値を算出して、その補正値を光量補正値として図２で示した制御部３４や図１で示したカラープリンタ１の制御部（不図示）あるいはＬＥＤアレイ露光装置７に記憶部を設けて記憶させておく。
【００２７】
次に、ＬＥＤアレイ露光装置７の少なくとも有効走査幅の全てのＬＥＤ発光素子がレンズアレイ３２を介して結像するビーム面積をＬＥＤ発光素子個々に予め測定算出して、それぞれのビーム面積を、図２（ａ）で示した制御部３４やカラープリンタ１の制御部（不図示）あるいはＬＥＤアレイ露光装置７に記憶部を設けて記憶させておく。
【００２８】
本発明にかかわる補正方法について説明する前に、図３を参照して、現像バイアスの影響の概略を説明する。図３は、露光エネルギーとドット面積の関係を表す模式図で、（ａ）は露光エネルギー曲線を、（ｂ）は露光ビーム面積を、（ｃ）は現像された画像面積を模式化している。また、露光エネルギー曲線ｅ１とｅ２のエネルギー量（曲線が占める面積）は同じとする。図３で明らかなように、同じ露光エネルギー（光量）であっても、ビーム面積はＬＥＤ発光素子やレンズアレイ３２のばらつきにより異なり、現像時に与える現像バイアスによっても、実際に現像されるドットの画像面積は異なる。
【００２９】
図４は、電流と発光時間でＬＥＤ発光素子の露光エネルギーを制御する概念をグラフ化したものであり、（ａ）はＬＥＤ発光素子を基準電流で駆動して所定の時間発光させる図、（ｂ）はＬＥＤ発光素子の光量のばらつきを補正した光量補正電流で駆動して所定の時間発光させる図、（ｃ）は、光量補正とビーム面積補正と現像バイアスの大小による濃度階調への影響に対する補正を、２点で行って線形補完した補正電流でＬＥＤ発光素子を駆動して所定の時間発光させる図を表している。なお、これらの図が示す１画素は４ビット、つまり、１６段階の濃度階調データを有しており、対応するＬＥＤ発光素子は１６段階の時間（横軸）のいずれかの長さで発光する。また、駆動電流は６ビットのデータで構成され、６４段階の電流値（縦軸）で制御可能である。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、各ＬＥＤ発光素子のばらつきに対して補正を行わない場合は、全てのＬＥＤ発光素子を同一の基準電流ｉ１で駆動し、画素が有する濃度階調に応じて所定の時間（図の例では、時間２）発光させる。しかし、各ＬＥＤ発光素子の光量のばらつきに対処するためには、図４（ｂ）に示すように、基準電流ｉ１をもとに光量補正された光量補正電流ｉ２で、所定の時間駆動する。したがって、この光量補正電流ｉ２はＬＥＤ発光素子個々に異なる値になる。図４（ｂ）の例は光量のばらつきに対しては有効である。しかし、前述したように、レンズアレイ３２（図２参照）のばらつきや取付け誤差などにより、ビームが結像したときのビーム面積がばらついてしまう。また、後述するように特定の濃度階調を有する画素を、ある大きさの現像バイアス電圧で現像すると、その画素の濃度階調と現像バイアス電圧との関係に応じて濃度むらが顕著になることが確認されている。すなわち、濃度むらが顕著になる現像バイアス電圧は画素の濃度階調によっても異なるので、画素の濃度階調を考慮した現像バイアス電圧に対する補正も必要である。このように、光量補正、ビーム面積補正、画素の濃度階調を考慮した現像バイアス電圧に対する補正を、それぞれ、低濃度階調と高濃度階調の２点（図のａ点とｂ点）で行って、この２点を線形補完する本実施形態による方法が図４（ｃ）に示されている。図４（ｃ）の例では、この濃度階調（時間２）を有する画素に対応するＬＥＤ発光素子を駆動する補正駆動電流はｉ３になる。
【００３１】
次に、図５を参照して、具体的な補正の流れを説明する。図５は、ＬＥＤ発光素子を補正して駆動するカラープリンタ１の概略回路ブロック図である。４０はプリント制御部で、４１は前記した補正を行う補正回路で、４２は光量補正値を記憶している光量補正値記憶部で、４３はビーム面積を記憶しているビーム面積記憶部で、４４はカラープリンター１のエンジン部を制御するプリントエンジン制御回路であり、図では現像器４５に所定の現像バイアスを与える状態を図示し、その他は省略している。７はＬＥＤアレイ露光装置である。また、ＰＣは外部に接続された情報端末装置であり、例えばパソコンをあらわしている。
【００３２】
図５の構成では、まず、ＰＣからプリントドライバによりラスター処理された（画素に分解された）プリントデータがプリント制御信号とともにプリント制御部４０に送信される。また、現像器４４に与えられている現像バイアスのデータもプリントエンジン制御部４４によって読み込まれる。この現像バイアスは、カラープリンター１の組み立て時に設定される場合もあれば、図示しない濃度センサーで画像濃度を検出し、プリントエンジン制御回路４４が自動で調整する場合もある。次に、プリント制御部４０は例えば１走査ラインごとの画像信号を補正回路４１に送出すると同時に、プリント駆動信号をＬＥＤアレイ露光装置７に送出してプリントを開始させる。補正回路４１は前記画像信号と現像バイアスデータを受けて、その画素を露光するＬＥＤ発光素子の光量補正値とビーム面積を、光量補正値記憶部４２とビーム面積記憶部４３とからそれぞれ読み込み、現像バイアスデータとともに後述する方法で補正を行い、ＬＥＤ発光素子を駆動するための補正済み画像信号として、タイミング用のクロックとともにＬＥＤアレイ露光装置７に送出する。この時、送出する補正済み画像信号の量は、１走査ライン分またはそれを複数個に分割した１走査ブロック分であり、この分量のデータをＬＥＤアレイ露光装置７がラッチして同時発光させるためのラッチ信号も送出する。
【００３３】
図６は、上記の補正回路４１とその周辺の回路を具体的に示したブロック図であり、図４を参照して説明した例と同様に、１つの画素の濃度階調は４ビット（１６階調）で表現されており、その画素に対応するＬＥＤ発光素子は６ビットで表現される電流値（６４段階）で駆動されるものとする。図６において、画像信号が入力されると、その画素に対応するＬＥＤ発光素子のビーム面積Ａをビーム面積記憶部４３から読み出し、ビーム面積補正回路５０で後述するビーム面積Ａに対する補正を行い、その結果をビーム面積補正値Ｂとして２点補正算出回路５２に入力する。２点補正算出回路５２には、現像バイアスデータＳと、画像信号が有する画素濃度階調Ｇが入力される。更に、２点補正算出回路５２は対応するＬＥＤ発光素子の光量補正値Ｌを光量補正値記憶部４２から読み出して、それぞれ６ビットで構成されるａ点（低濃度階調）補正駆動値Ｉａとｂ点（高濃度階調）補正駆動値Ｉｂを後述する方法で算出する。
【００３４】
この場合、現像バイアス補正係数記憶部５１には、現像バイアスデータＳの高濃度階調画素と低濃度階調画素に対応する補正データが記録されており、そのデータを読み込んで上記の補正を行う。補正演算回路５３は、ａ点駆動補正値Ｉａとｂ点駆動補正値Ｉｂおよび画像信号を受け、画像信号に含まれる画素濃度階調Ｇに基づき、ａ点駆動補正値Ｉａとｂ点駆動補正値Ｉｂとによる直線の傾きを線形補完して６ビットの補正駆動値Ｉｇを算出後、４ビットの画素濃度階調Ｇと６ビットの補正駆動値Ｉｇとからなる駆動データをＬＥＤアレイ露光装置７に出力する。ＬＥＤアレイ露光装置７は、この駆動データに基づき駆動ＩＣ３３（図２参照）を駆動することにより、前記補正駆動値Ｉｇが示す電流値で、前記画素濃度階調Ｇが示す時間、ＬＥＤ発光素子を発光させる。
【００３５】
上記の説明のように、本発明では、従来の光量補正とともにビーム面積に対する補正を施し、さらに現像バイアスの程度に応じた補正も行っている。図７（ａ）は、高濃度階調における現像バイアスに係わる補正が画像の粒状度に与える影響を表した図である。また、図７（ｂ）は、低濃度階調における現像バイアスに係わる補正が画像の粒状度に与える影響を表した図である。図の縦軸は粒状度を、横軸は現像バイアス電圧を表している。また、符号ａ〜ｄの曲線は、それぞれ補正強度３、５、７、９による粒状度と現像バイアス電圧との関係を示しており、この数値が大きいほど補正度が高いことになる。
【００３６】
粒状度の数値が高いとプリントされた画像は荒くなり、数値が低いと、きめ細かな画像になる。そのため、プリントされた画像の濃度むらやスジは、粒状度が高いと顕著になると同時に視認しやすくなるという性質がある。図７（ａ）によると、高濃度階調の画素をプリントするとき、現像バイアスが大きいほど、補正強度を強くしないと粒状度が大きくなって、濃度むらや筋が発生しやすくなる。反対に、現像バイアスが小さいものは補正強度を強くすると粒状度が大きくなって、同様の問題が発生し易くなることがわかる。言い換えれば、高濃度階調画素の場合、大きな現像バイアス電圧で現像された画素は、濃度むらやスジが現われ易くなる。
【００３７】
図７（ｂ）に示した、低濃度階調画素のプリントでは、現像バイアスが大きいものほど、補正強度を弱くしないと粒状度が大きくなって、濃度むらや筋が発生しやすくなる。反対に、現像バイアスが小さいものは補正強度を弱くすると粒状度が大きくなって、同様の問題が発生しやすくなることがわかる。言い換えれば、低濃度階調画素の場合、小さな現像バイアスで現像された画素は、濃度むらやスジが視認しやすくなる。
【００３８】
このように、同じ現像バイアスを現像器に与えても、画素濃度の階調に応じて、現像バイアスに対する補正を使い分ける必要があることがわかる。例えば、図７（ａ）と（ｂ）から判断すると、大きな現像バイアスで現像する場合、高濃度階調画素と低濃度階調画素の双方に対して粒状度を小さくするためには、図７（ａ）の補正強度９と図７（ｂ）の補正強度３とをそれぞれ使い分ける必要がある。また、小さな現像バイアスで現像する場合、高濃度階調画素と低濃度階調画素の双方に対して粒状度を小さくするためには、図７（ａ）の補正強度３と図７（ｂ）の補正強度９とをそれぞれ使い分ける必要がある。
【００３９】
次に、上記の補正の手順を図８を参照して詳細に説明する。図８は、本発明に係わる各ＬＥＤ発光素子を駆動する際に使用する補正方法を図式化したものである。なお、説明の簡略化のために、ＬＥＤ発光素子は５個で１つの補正グループを形成するように説明しているが、実際には、１つのＬＥＤアレイチップごとに、あるいは３２個〜２５６個単位のＬＥＤ発光素子で１つの補正グループを形成するようにするとよい。
【００４０】
図８において、最初のステップＳ１で、プリントされる画素が取り込まれ、その画素番号Ｎを１から順番に割り当てる。最初の画素の番号を１として、画素５までを示している。次のステップＳ２で、画素１〜５が有する画素濃度階調Ｇを、ステップＳ３で、現像バイアスデータＳを読み取る。ステップＳ４で、それぞれの画素に対応するＬＥＤ発光素子の光量補正値Ｌを取り込み、ステップＳ５で、それぞれの画素に対応するＬＥＤ発光素子のビーム面積Ａを取り込む。ステップＳ６で、画素１〜５のビーム面積の平均値Ｍを算出して、ステップＳ７で、平均値Ｍに対するそれぞれの画素のビーム面積Ａの差分（Ｍ−Ａ）を算出する。さらに、ステップＳ８で、平均値Ｍに対する差分Ｄの割合Ｐを算出する。
【００４１】
このように算出された割合Ｐの絶対値が大きいほど、その画素に対応するＬＥＤ発光素子のビーム面積が、グループ平均から大きくばらついていることになる。そのため、ステップＳ９で、上記のように得られた割合Ｐに対して、補正のランク付けを行い、そのランクに対応する補正に必要な係数を別途実験などで算出しておき、ビーム面積補正値Ｂとする。次のステップＳ１０−１では、読み込んだ現像バイアスデータＳをもとに、前記したように大きな現像バイアスであれば補正が弱くかかるように、小さな現像バイアスであれば補正が強くかかるように、低濃度階調時の現像バイアスデータＳによる重み付けを行い、ａ点補正係数Ｃａを算出する。また、ステップＳ１０−２では、同様に現像バイアスデータＳに基づき、前記したように大きな現像バイアスであれば補正が強くかかるように、小さな現像バイアスであれば補正が弱くかかるように、高濃度階調時の現像バイアスデータＳによる重み付けを行い、ｂ点補正係数Ｃｂを算出する。
【００４２】
次のステップＳ１１−１で、ＬＥＤ発光素子の基準駆動値に各画素の光量補正値Ｌを乗じ、更に上記で得られたａ点補正係数Ｃａを乗ずることにより、各ＬＥＤ発光素子のａ点駆動値Ｉａを算出し、ステップＳ１１−２で、ＬＥＤ発光素子の基準駆動値に各画素の光量補正値Ｌを乗じ、更に上記で得られたｂ点補正係数Ｃｂを乗ずることにより、各ＬＥＤ発光素子のｂ点駆動値Ｉｂを算出する。最後に、ステップＳ１１−３で、ａ点駆動値Ｉａとｂ点駆動値Ｉｂとによる傾きの直線を画素濃度階調Ｇで線形補完した補正駆動値Ｉｇを得ることができる。
【００４３】
上記のような方法で、ＬＥＤアレイ露光装置７のＬＥＤ発光素子を、レンズアレイ３２の影響も考慮して、光量、ビーム面積、現像バイアスの程度による視認具合のばらつきに対して補正を行うため、濃度むらやスジの発生を大幅に低減させることが可能になる。上記の例では、ＬＥＤ発光素子５個を１つのグループとして平均化して、各素子をグループ内でのばらつきに対して補正するようにしているため、グループごとのばらつきがほぼ均一である場合は、プリントされた画素も平均化されるが、グループごとにばらつきがある場合には、以下に説明する方法を採用すると、より一層の効果を上げることができる。
【００４４】
図９は本発明に係わる各ＬＥＤ発光素子を駆動する際に使用する別の補正方法を図式化したものである。なお、説明の簡略化のために、ＬＥＤ発光素子は５個で１つの補正グループを形成するように説明しているが、実際には、１つのＬＥＤアレイチップ単位で、あるいは３２個〜２５６個単位のＬＥＤ発光素子で１つの補正グループを形成するようにするとよい。
【００４５】
図９において、最初のステップＳ１で、１走査ラインあるいは１走査ブロック（例えば、ＬＥＤアレイチップ単位）ごとにプリントされるＮ個の画素が取り込まれ、その画素番号を１からＮとし、特定の画素番号をｎとする。図９では、最初の画素の番号を１として、画素９までを図示している。次のステップＳ２で、画素濃度階調Ｇを取り込み、ステップＳ３で、現像バイアスデータＳを取り込む。ステップＳ４で、各画素に対応するＬＥＤ発光素子の光量補正値Ｌを読み込み、ステップＳ５で、各画素に対応するＬＥＤ発光素子のビーム面積Ａを読み込む。ステップＳ６−１で、画素１に注目して、画素１〜５のビーム面積の平均値Ｍ１を算出し、ステップＳ６−２で、画素２に注目して、画素２〜６のビーム面積の平均値Ｍ２を算出し、ステップＳ６−３で、画素３に注目して、画素３〜７のビーム面積の平均値Ｍ３を算出し、ステップＳ６−４で、画素４に注目して、画素４〜８のビーム面積の平均値Ｍ４を算出し、ステップＳ６−５で、画素５に注目して、画素５〜９のビーム面積の平均値Ｍ５を算出する。以降、同様に、最後の画素Ｎまで上記のような平均値Ｍｎを求める。実際の使用例では、有効走査幅の外側にもＬＥＤ発光素子が配列されており、有効走査幅の最後の画素Ｎに注目して平均値Ｍを求める場合は、これらの有効走査幅の外側にあるＬＥＤ発光素子を利用しても良い。または、最後の画素の領域では平均値を求めるサンプル数を減らしても良い。ステップＳ７で、注目した画素ｎの平均値Ｍｎに対する画素のビーム面積Ａｎの差分（Ｍｎ−Ａｎ）を算出する。さらに、ステップＳ８で、平均値Ｍｎに対する差分Ｄｎの割合Ｐｎを算出する。
【００４６】
このように算出された割合Ｐｎの絶対値が大きいほど、その画素に対応するＬＥＤ発光素子のビーム面積が、グループ平均から大きくばらついていることになる。そのため、ステップＳ９で、上記のように得られた割合Ｐｎに対して、補正のランク付けを行い、そのランクに対応する補正に必要な係数を別途実験などで算出しておき、ビーム面積補正値Ｂｎとする。次のステップＳ１０−１では、現像バイアスデータＳを判断し、前記したように大きな現像バイアスであれば補正が弱くかかるように、小さな現像バイアスであれば補正が強くかかるように、低濃度階調時の現像バイアスデータＳによる重み付けを行い、ａ点補正係数Ｃａを算出する。また、ステップＳ１０−２では、同様に現像バイアスデータＳに基づき、前記したように大きな現像バイアスであれば補正が強くかかるように、小さな現像バイアスであれば補正が弱くかかるように、高濃度階調時の現像バイアスデータＳによる重み付けを行い、ｂ点補正係数Ｃｂを算出する。
【００４７】
次のステップＳ１１−１で、ＬＥＤ発光素子の基準駆動値に各画素の光量補正値Ｌを乗じ、更に上記で得られたａ点補正係数Ｃａを乗ずることにより、各ＬＥＤ発光素子のａ点駆動値Ｉａを算出し、ステップＳ１１−２で、ＬＥＤ発光素子の基準駆動値に各画素の光量補正値Ｌを乗じ、更に上記で得られたｂ点補正係数Ｃｂを乗ずることにより、各ＬＥＤ発光素子のｂ点駆動値Ｉｂを算出する。最後に、ステップＳ１１−３で、ａ点駆動値Ｉａとｂ点駆動値Ｉｂとによる傾きの直線を画素濃度階調Ｇで線形補完した補正駆動値Ｉｇを得ることができる。
【００４８】
上記の方法では、注目画素ごとに移動するグループの平均値（移動平均）を使用するため、レンズアレイ３２の影響による考慮して、ＬＥＤアレイ露光装置７のＬＥＤ発光素子を、光量やビーム面積、且つ現像バイアスの程度による視認具合のばらつきに対して補正を行う。その補正が移動平均に基づくため、緩やかに連続した補正を行うことが可能となり、濃度むらやスジの発生を更に低減させることができる。
【００４９】
尚、図８と図９とを参照して説明した補正方法では、平均値Ｍを求める画素のグループを、注目画素に後続する５個の画素で説明したが、画素グループは注目画素に後続する複数の画素に限らず、注目画素の前後の連続する画素であってもよい。更に、画素グループは連続する必要はなく、２画素おきに選択するような不連続画素であってもよい。また、前記したようにグループを形成する画素は５個に限定されないことは言うまでもない。同時に、図８と図９で使用した数値は理解を助けるための数値であり、この数値に本発明の実施形態が限定されるものではない。
【００５０】
また、本実施例では、１画素を１６階調（４ビット）とし、ＬＥＤ発光素子の駆動値を６４段階（６ビット）に分割した例を挙げて説明したが、本発明の主旨に沿う限り、これらの数字には限定されない。さらに、図８や図９で説明した補正を、ＬＥＤアレイ露光装置７内に制御部を設けて、その制御部で行ってもよいし、図２や図５で示したような外部の制御部や、カラープリンタ１の制御回路に含ませてもよい。また、このような補正制御を演算で行ってもよいし、ＡＳＩＣなどに統合して回路で行うことも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明では、レンズアレイを透過した各ＬＥＤ発光素子のビーム面積のばらつきに対するビーム面積補正と、前記画素データの低濃度階調時と高濃度階調時の現像バイアスの程度による影響とを光量補正に加味して、それぞれ低濃度階調補正値および高濃度階調補正値とし、これら２つの補正値を線形補完してＬＥＤ発光素子を駆動する駆動データとする構成のため、１画素の濃度が複数の階調で表現される画像において、従来のように光量補正のみでは効率的に抑制できなかった画像の濃度むらやスジを大幅に低減できるという優れた効果を奏する。また、現像バイアス電圧を手動で調整する場合や、画像濃度をセンサーで検出して自動的に現像バイアス電圧を変動させる場合であっても、画素の濃度と現像バイアスとの影響に起因する濃度むらを効率よく抑制することが可能になる。
【００５２】
更に、本発明では、補正対象となるＬＥＤ発光素子を含む前後複数個のＬＥＤ発光素子のビーム面積を平均値化し、該平均値と補正対象となるＬＥＤ発光素子のビーム面積の差分の大小に応じて行う構成にしているため、段階的に急激に行われる補正による弊害が起こりにくい構成になっている。
【００５３】
また、本発明では、前記ビーム面積の平均値が移動平均値となるように、移動平均値の対象となる前記前後複数個のＬＥＤ発光素子が、補正対象となるＬＥＤ発光素子とともに移動する構成としているため、補正が緩やかに行われ、補正の境界が認識されにくくなる。
【００５４】
更に、本発明は、このようなＬＥＤアレイ露光装置を画像形成装置に使用するため、各色ごとにトナーの特性や現像器の特性が異なり、それぞれ異なる現像バイアス電圧が設定される場合がある複数の現像器を有するタンデム方式のカラー画像形成装置においても、各色ごとの濃度むらの発生を抑制するため、画質の向上に優れた効果をあげることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＬＥＤアレイ露光装置を使用したカラープリンタの概略を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明に係わるＬＥＤアレイ露光装置の概略模式図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】露光エネルギーとドット面積の関係を表す模式図である。
【図４】電流と発光時間でＬＥＤ発光素子の露光エネルギーを制御する概念をグラフ化したもので、（ａ）はＬＥＤ発光素子を基準電流で駆動して所定の時間発光させる図、（ｂ）はＬＥＤ発光素子の光量のばらつきを補正した光量補正電流で駆動して所定の時間発光させる図、（ｃ）は光量補正とビーム面積補正と現像バイアスの大小による濃度階調への影響に対する補正を、２点で行って線形補完した補正電流でＬＥＤ発光素子を駆動して所定の時間発光させる図を表している。
【図５】ＬＥＤ発光素子を補正して駆動するカラープリンタ１の概略回路ブロック図である。
【図６】補正回路４１とその周辺の回路を具体的に示したブロック図である。
【図７】現像バイアスに係わる補正がプリントされた画像の粒状度に与える影響を表した図で、（ａ）は高濃度階調画素の場合、（ｂ）は低濃度階調画素の場合を示している。
【図８】本発明に係わる各ＬＥＤ発光素子の駆動補正方法を図式化したものである。
【図９】本発明に係わる各ＬＥＤ発光素子の別の駆動補正方法を図式化したものである。
【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アレイ露光装置
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アレイチップ
３２  レンズアレイ
３３  駆動ＩＣ
３４  制御部
４０  プリント制御部
４１  補正回路
４２  光量補正値記憶部
４３  ビーム面積記憶部
４４  プリントエンジン制御回路
４５  現像器
５０  ビーム面積補正回路
５１  現像バイアス補正係数記憶部
５２  ２点補正算出回路
５３  補正演算回路
【図１】
2004148664.tif 000003
【図２】
2004148664.tif 000004
【図３】
2004148664.tif 000005
【図４】
2004148664.tif 000006
【図５】
2004148664.tif 000007
【図６】
2004148664.tif 000008
【図７】
2004148664.tif 000009
【図８】
2004148664.tif 000010
【図９】
2004148664.tif 000011