(57)【要約】【課題】  感光体ドラムの回転フレによる各プリントヘッドの焦点位置変動に起因する感光体ドラムの回転周期の濃度ムラに対して、濃淡を補正するように各プリントヘッドの光量を直線的に調整し、比較的簡単な構成で濃度ムラのない高画質を得ることのできる安価な画像形成装置を提供する。【解決手段】  感光体の主走査方向に沿って千鳥状に複数配置した、プリントヘッドである、発光素子アレイユニットを備えている画像形成装置において、各プリントヘッドの画像データを前記感光体上で１ラインに合成する合成手段と、前記プリントヘッドの光量を個々に変動させる制御手段と、前記プリントヘッドで形成される前記感光体上のトナー画像濃度を検知する濃度検知手段を備え、前記濃度検知手段で少なくとも感光体１周期分の濃度検知を行い、その結果に基づいて、前記各プリントヘッドの光量を直線的に調整する制御手段を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の主走査方向に沿って、プリントヘッドである発光素子アレイユニットが千鳥状に複数配置されている画像形成装置において、
前記プリントヘッドの画像データを前記感光体上で１ラインに合成する合成手段と、前記プリントヘッドの光量を個々に変動させる制御手段と、前記プリントヘッドで形成される前記感光体上のトナー画像濃度を検知する濃度検知手段と、を備え、前記濃度検知手段で少なくとも感光体１周期分の濃度検知を行い、その検知結果に基づいて、前記制御手段が前記プリントヘッドの光量を直線的に調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記濃度検知手段は前記プリントヘッドに夫々設けられ、隣接するプリントヘッドの繋ぎ目近傍に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤアレイ等の発光素子アレイユニットを用いた光書き込み装置を備えたプリンタ、デジタル複写機、複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、従来、画像パターンを書き込む発光素子アレイユニット、例えば発光素子がＬＥＤであるＬＥＤプリントヘッド（以下、プリントヘッドまたはＬＰＨと称する）は感光体上に１個配置される（この方式をタイプ１と称する）か、または分割された画像を複数のＬＰＨで並行にデータを転送し、最初のＬＰＨにて書き込まれた画像と、感光体上で再度１ラインに合成されるようにする（この方式をタイプ２と称する）技術が知られている（特許文献１及び２参照）。
特許文献１に記載された光書き込み装置においては、ＬＰＨを主走査方向に複数個設けた光書き込み装置において、前記複数のＬＰＨ毎に単独で光量調整を行うようにして、各ＬＰＨ間の光量差に起因する濃度ムラのない画像を得られるようにしている。
また、特許文献２に記載された画像形成装置は、特許文献１と同様なＬＰＨを主走査方向に複数個設けた光書き込み装置を備えており、各ＬＰＨの感光体ドラムに対する焦点位置ズレを検知手段で検知するようにしている。
図１０は発光素子アレイユニットと感光体ドラムを示す概略図である。図１１は図１０の状態での濃度を示す概略図である。図１２は発光素子アレイユニットを感光体ドラムに対して焦点位置をずらした状態を示す概略図である。
図１０及び図１２において、２、３は発光素子アレイユニット（ＬＰＨ）を、９は感光体ドラムを示している。図１２のように、各ＬＰＨ２、３を所定の角度だけ傾斜させて各ＬＰＨ２、３の焦点ズレを補正して各ＬＰＨ２、３間の焦点ズレに起因する濃度ムラのない画像を得られるようにしている。
【特許文献１】特開２００１−８０１１８公報
【特許文献２】特開２００２−５２７５７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のように各ＬＰＨの光量を変更させる手段を備えることによって、隣接するＬＰＨ光量差による濃度ムラを抑えるだけでは、前記の感光体ドラムの回転フレによる各ＬＰＨの焦点位置変動に起因する感光体ドラム回転周期の濃度ムラは解消されない。
また、特許文献２のように各ＬＰＨの感光体ドラムに対する焦点位置ズレを検知手段で検知して、各ＬＰＨを所定の角度だけ傾斜させて焦点ズレを補正して各ＬＰＨ間の焦点ズレに起因する濃度ムラを抑える方法では、前記の感光体ドラムの回転フレによる各ＬＰＨの焦点位置変動に対して直線的に補正できないため、これに起因する感光体ドラム回転周期の濃度ムラは解消されない。また、各ＬＰＨの角度を傾斜させる機構が複雑となりコストアップになってしまう。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、感光体ドラムの回転フレによる各プリントヘッドの焦点位置変動に起因する感光体ドラムの回転周期の濃度ムラに対して、濃淡を補正するように各プリントヘッドの光量を直線的に調整し、比較的簡単な構成で濃度ムラのない高画質を得ることのできる安価な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、感光体の主走査方向に沿って、プリントヘッドである発光素子アレイユニットが千鳥状に複数配置されている画像形成装置において、前記プリントヘッドの画像データを前記感光体上で１ラインに合成する合成手段と、前記プリントヘッドの光量を個々に変動させる制御手段と、前記プリントヘッドで形成される前記感光体上のトナー画像濃度を検知する濃度検知手段と、を備え、前記濃度検知手段で少なくとも感光体１周期分の濃度検知を行い、その検知結果に基づいて、前記制御手段が前記プリントヘッドの光量を直線的に調整することを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記濃度検知手段は前記プリントヘッドに夫々設けられ、隣接するプリントヘッドの繋ぎ目近傍に配置されている請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、各プリントヘッドの画像データを感光体上で１ラインに合成する合成手段と、前記各プリントヘッドの光量を個々に変動させる制御手段と、前記各プリントヘッドで形成される感光体ドラム上のトナー画像濃度を検知する濃度検知手段を備え、前記濃度検知手段で少なくとも感光体ドラムの１周期分の濃度検知を行い、その結果に基づいて、前記各プリントヘッドの光量を直線的に調整する制御手段を備えたことにより、感光体ドラムの回転フレによる各プリントヘッドの焦点位置変動に起因する感光体ドラム回転周期の濃度ムラに対して、濃淡を補正するように各プリントヘッドの光量を直線的に調整するので、比較的簡単な構成で、且つ安価に濃度ムラのない高画質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
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は本発明の第１の実施形態としてタイプ１方式の画像形成装置を示す概略図である。図１において、帯電チャージャ１は感光体ドラム９上を一様に帯電する。
プリントヘッド２は、例えば一般的に使用される発光素子アレイユニットの発光素子をＬＥＤとしたＬＥＤプリントヘッド（ＬＰＨ）であり、帯電された感光体ドラム９表面に、画像に相当するパターン光を照射し、感光体ドラム９表面に静電潜像を得る。
その潜像を現像する現像装置４は、一般にトナーという粉体にて現像される。現像された画像パターン上のトナーは転写紙（図示せず）と、転写チャージャ５上で重ね合わされ、その画像が転写紙に転写される。
分離チャージャ６は、転写紙を感光体ドラム９から分離し、クリーニングユニット７は転写残トナーを掃除する。符号８は感光体ドラム９上の残留電位を一様取り払う除電ランプを示している。
ここで、画像パターンを書き込むＬＰＨ２は、図１上では感光体ドラム９上に１個配置されており、その幅方向の長さは、転写紙の幅に相当し、例えば、Ａ０幅の転写紙を扱う書き込み装置であれば、ＬＰＨの長さもＡ０相当となる。
【０００７】
図２は本発明の第２の実施形態としてタイプ２方式の画像形成装置を示す概略図である。図２において、帯電チャージャ１は感光体ドラム９上を一様に帯電する。プリントヘッド２、３は、例えば一般的に使用される発光素子をＬＥＤとしたＬＰＨであり、帯電された感光体ドラム９表面に画像に相当するパターン光を照射し、感光体ドラム９表面に静電潜像を得る。その潜像を現像する現像装置４は、一般にトナーという粉体にて現像される。現像された画像パターン上のトナーは転写紙（図示せず）と、転写チャージャ５上で重ね合わされ、その画像が転写紙に転写される。分離チャージャ６は転写紙を感光体ドラム９から分離し、クリーニングユニット７は転写残トナーを掃除する。
符号８は感光体ドラム９上の残留電位を一様取り払う除電ランプを示している。また、感光体ドラム９を駆動するプーリ１０、画像濃度を補正するために備えた濃度検知センサ１２が示してある。
さらに、感光体ドラム９の基準位置を検知するために、感光体ドラム９を保持する図示にない面板上に、感光体ドラム９の回転軸の回転周面上に配置した遮光板１４を検知できるように固定した感光体ドラム位置検知センサ１３が配置されている。
図３は幅方向に分割して千鳥状に３本配置されたＬＰＨを含む構成を示すブロック回路図である。図２の実施の形態においてＬＰＨ２、３は、図３のように、幅方向に分割して千鳥状に３本配置されており、３分割で画像の書き込みを行っている。
図２及び図３において、具体的には画像データ１６はＬＰＨ制御回路１５に転送され、そこで画像は幅方向に３分割される。分割された画像は、第１のＬＰＨ２、第２のＬＰＨ３、第３のＬＰＨ３ａに並行にデータが転送される。
しかし、第１のＬＰＨ２より感光体ドラム９の回転方向の下流に配置された第２及び第３のＬＰＨ３、３ａに関しては遅延回路１７、１７ａを通して、第１のＬＰＨ２及び第２のＬＰＨ３と第３のＬＰＨ３ａの副走査間隔と感光体ドラム９の周速で決まる遅延時間ｔ’だけ遅延してデータを転送することで、第１のＬＰＨ２で書き込まれた画像に感光体ドラム９上で１ラインに合成されるようにしている。
【０００８】
図４はタイプ２を用いて画像の書き込みを行った場合の濃度ムラを示す概略図である。従来、図２の実施形態のように複数のＬＰＨ２、３、３ａを幅方向に千鳥状に配置し、分割して画像の書き込みを行う場合、ＬＰＨ２、３、３ａ毎に感光体ドラム９に露光するエネルギが異なり、結果的に図４のような濃度ムラとなってしまう。
そのため、従来では、隣接するＬＰＨの光量を同一もしくは、比較的光量差の少ないものを選別するか、もしくは特許文献１のように各ＬＰＨの光量を変更させる手段を備えることによって、隣接するＬＰＨ光量差による濃度ムラを抑えていた。
また、タイプ２においては各ＬＰＨ２、３、３ａの感光体ドラム９に対する焦点深度は大体±１００μｍ以下であり、各ＬＰＨ２、３、３ａの焦点調整を精度良く調整する必要がある。
しかしながら、各ＬＰＨ２、３、３ａの感光体ドラム９に対する焦点調整のバラツキをなくすことは困難である。加えて、感光体ドラム９の回転フレ精度も、特に書き込み幅がＡ０、Ａ１サイズの長尺のものではフレ：１００μｍ位が加工精度として限界である。
タイプ１方式の画像形成装置のメリットとしては高品質の画像を簡単な構成で得られることであるが、この方式に用いるＬＰＨは原稿の幅方向全てを賄う必要がある。例えばＡ０幅の書き込みを行う場合はＡ０長さのＬＰＨが必要となり、ＬＰＨの部品費がかなり高額になってしまい、結果的に装置自体のコストもアップしてしまうのが最大の欠点であった。
タイプ２方式の画像形成装置のメリットとしては、タイプ１方式の欠点を補うために開発された方式であり、幅の短いＬＰＨを複数配置することで、その部品費を安く抑えているところである。（因みに本ＬＰＨの部品コストは幅方向の長さに比例する。）
【０００９】
図５はハーフトーン画像における感光体ドラム回転周期での濃度ムラを示す概略図である。図５に示すように、ハーフトーン画像において、感光体ドラムの回転フレによる各ＬＰＨの焦点変動によって副走査方向に感光体ドラム回転周期で濃淡が目立った画像が発生してしまう。
特に、隣り合うＬＰＨの焦点ズレが焦点位置センターに対して逆方向にずれている場合は、その繋ぎ目において濃淡が逆転してＬＰＨ間の濃度ムラが目立ってしまう。
上述したように特許文献１のように各ＬＰＨの光量を変更させる手段を備えることによって、隣接するＬＰＨ光量差による濃度ムラを抑えるだけでは、前記の感光体ドラムの回転フレによる各ＬＰＨの焦点位置変動に起因する感光体ドラム回転周期の濃度ムラは解消されない。
また、特許文献２のように各ＬＰＨの感光体ドラムに対する焦点位置ズレを検知手段で検知して、各ＬＰＨを所定の角度だけ傾斜させて焦点ズレを補正して各ＬＰＨ間の焦点ズレに起因する濃度ムラを抑える方法では、前記の感光体ドラムの回転フレによる各ＬＰＨの焦点位置変動に対して直線的に補正できないため、これに起因する感光体ドラムの回転周期の濃度ムラは解消されない。また、各ＬＰＨの角度を傾斜させる機構が複雑となりコストアップになってしまう。
図６は画像形成装置の書き込み制御部を示すブロック図である。図６において、書き込み制御部１８は濃度検知制御部１９、第１のＬＰＨの光量補正ＲＯＭ２０、第２のＬＰＨの光量補正ＲＯＭ２１、第３のＬＰＨの光量補正ＲＯＭ２２、光量補正ＲＯＭ読み出し制御部２３、画像データ／温度補正データ制御部２４から構成されている。
【００１０】
図７は各ＬＰＨの繋ぎ目近傍に配置された濃度検知センサを示す概略図である。図８は各ＬＰＨの中央に配置された濃度検知センサを示す概略図である。図９は各濃度センサの感光体ドラムの１周期相当時間：ＴＤ間の出力データを示す図である。
ここで、本発明の第１の実施形態においては、例えば、画像形成装置の電源オン時に、一定面積のパターン像を各ＬＰＨ２、３、３ａによって感光体ドラム９（図２参照）に、各ＬＰＨ２、３、３ａのデホルトの光量で少なくとも感光体ドラム９の１周期分のパターン像を露光する。
このパターン像は、図７のように、第１のＬＰＨ２、第２のＬＰＨ３、第３のＬＰＨ３ａの繋ぎ目近傍に配置された反射型フォトセンサ等からなる４つの濃度検知センサ１２によって検知できる。
ここで、パターン像は濃度ムラが顕著に現れやすい１ドット網点パターン等のハーフトーン画像パターンとしている。このパターン像を現像ユニット４（図２参照）でトナー像として現像する。
この像の濃さを各濃度検知センサ１２で検知し、それぞれの検知データを図６のブロック図に示すように書き込み制御部１８内の濃度検知制御部１９に送る。それぞれの検知データより、まず各ＬＰＨ２、３、３ａの感光体ドラム９の１周期分の光量補正値を求める。
【００１１】
具体的には、図９に示す各濃度センサの感光体ドラム９の１周期相当時間：ＴＤ間の出力データにおいて、感光体ドラム９周上における画像濃度が濃い部分は各ＬＰＨ２、３、３ａの光量を低く、逆に薄い部分は光量を高くするような光量補正データを作成する。
補正のタイミングは、図９に示すように、感光体ドラム９の基準位置を検知するための遮光板１４（図２参照）と、感光体ドラム９の位置検知センサ１３（図２参照）による基準位置信号から、例えば、第１のＬＰＨの濃度センサ出力データ１の感光体ドラム９周上における画像濃度が最も濃い位置が検知された時間：Ｔ１から第１のＬＰＨ２の補正タイミングが決定され、同様に第２及び第３のＬＰＨ３、３ａの補正タイミングが決定される。
各補正データは各ＬＰＨ２、３、３ａの光量補正ＲＯＭ２０、２１、２２に送られ、光量補正ＲＯＭ読み出し制御部２３から画像データと前記の濃度補正データを合わせる濃度補正データ制御部２４に送られ、最終的な画像データとして各ＬＰＨ２、３、３ａに転送される。
【００１２】
以上のように、各ＬＰＨ２、３、３ａの露光光量は、感光体ドラム９の１周期で直線的に補正されるため、感光体ドラム９の回転フレや、各ＬＰＨ２、３、３ａの焦点位置ズレによる画像濃度ムラが視覚的に抑えられる。
画像濃度チェックは、例えば、電源オン毎に行うため、ＬＰＨ２、３、３ａの光量が初期と比較し変化したとしても、また、感光体ドラム９を交換しても、画像濃度ムラのない高画質が常時維持できる。
また１本のＬＰＨの中での光量差が大きいと、図８の通り、各濃度検知センサ１２の配置位置がＬＰＨ２、３、３ａの中央付近にある場合、検知された位置の濃度がフィードバックされるため、濃度ムラが生じてしまう。
また、繋ぎ目付近の発光素子と中央付近の発光素子の光量差が大きい場合、繋ぎ目で濃度ムラが生じてしまう。（１本のＬＰＨの中での光量差が無い、もしくは微小の場合は問題無い。）
そのため、各ＬＰＨ２、３、３ａの繋ぎ目近傍に各濃度検知センサ１２を配置することで隣接する部分の発光素子の光量差を最小限に押さえることができ（図７）、千鳥状に配置されたＬＰＨ２、３、３ａによって発生する濃度ムラが低減できる。
【００１３】
上述した本発明の好適な実施の形態に関する説明には便宜上従来技術との比較も含まれている。そこで、以下に、本発明の実施形態の構成を純粋に説明しておく。
画像形成装置は、図２及び図３に示すように、複数の発光素子を主走査方向に所定の密度で配列した１次元の発光素子アレイとこの発光素子アレイの光を感光体ドラム９に結像させる結像手段とを有する複数の発光素子アレイユニット（以下プリントヘッドと称す、または発光素子をＬＥＤとするのでＬＰＨと称す）２、３、３ａを感光体ドラム９の主走査方向に沿って千鳥状に配置する。
その際、各プリントヘッド２、３、３ａからの照射光によって感光体ドラム９を露光して静電潜像を書き込む光書き込み装置（図示せず）を備え、その後現像ユニット４で現像することによって画像形成する。
各プリントヘッド２、３、３ａの画像データ１６を感光体ドラム９上で１ラインに合成する合成手段（遅延回路）１７、１７ａと、前記各プリントヘッド２、３、３ａの光量を個々に変動させる制御手段（プリントヘッド制御回路）１５と、各プリントヘッド２、３、３ａで形成される感光体ドラム９上のトナー画像濃度を検知する濃度検知手段（濃度検知センサ）１２を備えている。
この濃度検知手段１２で少なくとも感光体ドラム９の１周期分の濃度検知を行い、その結果に基づいて、各プリントヘッド２、３、３ａの光量を直線的に調整する制御手段（濃度検知制御部）１９を備えている。
各プリントヘッド２、３、３ａに備えた濃度検知手段１２は隣り合うプリントヘッド２、３、３ａの繋ぎ目近傍に配置されている。これによって、各プリントヘッド２、３、３ａ繋ぎ目近傍の濃度変動を検知する。
この検知結果に基づいて各プリントヘッド２、３、３ａの光量を直線的に補正制御できるため、各プリントヘッド２、３、３ａの繋ぎ目の光量を正確に誤差なく補正し、視覚的に目立つ各プリントヘッド２、３、３ａの繋ぎ目での濃度ムラを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】タイプ１の方式の画像形成装置を示す概略図である。
【図２】タイプ２の方式の画像形成装置を示す概略図である。
【図３】幅方向に分割して千鳥状に３本配置されたＬＰＨを含む構成を示すブロック回路図である。
【図４】タイプ２を用いて画像の書き込みを行った場合の濃度ムラを示す概略図である。
【図５】ハーフトーン画像における感光体ドラム回転周期での濃度ムラを示す概略図である。
【図６】画像形成装置の書き込み制御部を示すブロック図である。
【図７】各ＬＰＨの繋ぎ目近傍に配置された濃度検知センサを示す概略図である。
【図８】各ＬＰＨの中央に配置された濃度検知センサを示す概略図である。
【図９】各濃度センサの感光体ドラムの１周期相当時間：ＴＤ間の出力データを示す図である。
【図１０】発光素子アレイユニットと感光体ドラムを示す概略図である。
【図１１】図１０の状態での濃度を示す概略図である。
【図１２】発光素子アレイユニットを感光体ドラムに対して焦点位置をずらした状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００１５】
２  プリントヘッド（発光素子アレイユニット、第１のＬＰＨ）、３  第２のＬＰＨ（発光素子アレイユニット、第２のＬＰＨ）、３ａ  第３のＬＰＨ（発光素子アレイユニット、第３のＬＰＨ）、９  感光体ドラム、１５  ＬＰＨ制御回路、１６  画像データ、１７  遅延回路、１７ａ  遅延回路、１８  書き込み制御部、１９  濃度検知制御部、２４  濃度補正データ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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