JP4337801B2 - 画像形成装置およびその露光制御方法 - Google Patents

画像形成装置およびその露光制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置と、その露光制御方法に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置では、画像安定化制御において、露光器の露光光源であるレーザダイオードのレーザ発光量を変化させながら複数の所定トナーパターンを形成し、各トナーパターンの濃度をセンサで検出し、得られた検出結果からレーザ発光量とトナー濃度との関係を求め、その関係から最適濃度が得られる適正な発光光量を決定し、その後のプリント動作では前記決定された適正発光光量で画像形成を行うものが知られている。
ところで、近年、露光器に2つの露光光源を設けて、各露光光源を同時に発光させて感光体上に静電潜像を形成することにより、プリント速度を高速化するようにした画像形成装置が実用化されている。このタイプの画像形成装置においては、各露光光源により感光体上にそれぞれ形成されるドットに各露光光源間でバラツキがあると、特にハーフトーン画像を形成したときに画像ノイズが発生するという問題がある。
特開2004−21139号公報
そこで、本発明は、最適な露光制御により画像ノイズの発生を抑えることを可能にした画像形成装置およびその露光制御方法を提供することを課題とするものである。
前記課題を解決するため、本発明は、
(a) 第1露光光源と第2露光光源を備えており、これら2つの露光光源から出射された光を像担持体の表面に照射して静電潜像を形成する画像形成装置において、
(b) 前記第1露光光源の光量制御値を変化させて前記像担持体上に複数の第1パターンを形成するとともに前記複数の第1パターンの濃度をセンサで検出し、
(c) 前記第1露光光源の複数の光量制御値と該複数の光量制御値に対応して形成された前記複数の第1パターンのそれぞれの濃度との第1の関係を求め、
(d) 前記第2露光光源の光量制御値を変化させて前記像担持体上に複数の第2パターンを形成するとともに前記複数の第2パターンの濃度をセンサで検出し、
(e) 前記第2露光光源の複数の光量制御値と該複数の光量制御値に対応して形成された前記複数の第2パターンのそれぞれの濃度との第2の関係を求め、
(f) 前記第1の関係と第2の関係との相関関係を求めておき、
(g) 前記第1の関係をもとに、前記第1露光光源の第1適正光量制御値を求め、
(h) 前記第1適正光量制御値をもとに前記相関関係から前記第2露光光源の第2適正光量制御値を求め、
(i) 前記第1適正光量制御値をもとに前記第1露光光源の光量を制御し、前記第2適正光量制御値をもとに前記第2露光光源の光量を制御する制御部を備えたことを特徴とする。
本発明の画像形成装置において、前記制御部は、前記相関関係を所定のタイミングで作成することを特徴とする
また、本発明の画像形成装置において、前記所定のタイミングは、像担持体が交換された場合、長時間使用した場合、周囲の環境が所定値以上に変化した場合の少なくとも1つに該当した場合であることを特徴とする
また、本発明の画像形成装置において、前記パターンはトナーパターンであり、前記センサは前記トナーパターンの濃度を検出する反射型フォトセンサであることを特徴とする
また、本発明の画像形成装置において、前記パターンは静電潜像であり、前記センサは前記静電潜像の電位を検出する電位センサであることを特徴とする
また、本発明の画像形成装置において、前記像担持体は、感光体または転写体であることを特徴とする
本発明はまた、
(a) 第1露光光源と第2露光光源を備えており、これら2つの露光光源から出射された光を像担持体の表面に照射して静電潜像を形成する画像形成装置の露光制御方法において、
(b) 前記第1露光光源の光量制御値を変化させて前記像担持体上に複数の第1パターンを形成するとともに前記複数の第1パターンの濃度をセンサで検出し、
(c) 前記第1露光光源の複数の光量制御値と該複数の光量制御値に対応して形成された前記複数の第1パターンのそれぞれの濃度との第1の関係を求め、
(d) 前記第2露光光源の光量制御値を変化させて前記像担持体上に複数の第2パターンを形成するとともに前記複数の第2パターンの濃度をセンサで検出し、
(e) 前記第2露光光源の複数の光量制御値と該複数の光量制御値に対応して形成された前記複数の第2パターンのそれぞれの濃度との第2の関係を求め、
(f) 前記第1の関係と第2の関係との相関関係を求めておき、
(g) 前記第1の関係をもとに、前記第1露光光源の第1適正光量制御値を求め、
(h) 前記第1適正光量制御値をもとに前記相関関係から前記第2露光光源の第2適正光量制御値を求め、
(i) 前記第1適正光量制御値をもとに前記第1露光光源の光量を制御し、前記第2適正光量制御値をもとに前記第2露光光源の光量を制御することを特徴とする
本発明の露光制御方法の他の形態は、前記相関関係を所定のタイミングで作成することを特徴とする。
本発明の露光制御方法の他の形態は、前記所定のタイミングが、像担持体が交換された場合、長時間使用した場合、周囲の環境が所定値以上に変化した場合の少なくとも1つに該当した場合であることを特徴とする。
本発明の露光制御方法の他の形態は、前記パターンはトナーパターンであり、前記センサは前記トナーパターンの濃度を検出する反射型フォトセンサであることを特徴とする。
本発明の露光制御方法の他の形態は、前記パターンは静電潜像であり、前記センサは前記静電潜像の電位を検出する電位センサであることを特徴とする。
本発明の露光制御方法の他の形態は、前記像担持体は、感光体または転写体であることを特徴とする。
本発明の画像形成装置およびその露光制御方法によれば、複数の露光光源によってそれぞれ形成された各パターンについて例えばトナー濃度を検出し、その検出結果に基づいて各露光光源を制御することで、各露光光源についてそれぞれ最適な制御が可能であり、これにより各露光光源間で感光体上でのドット再現性のバラツキをなくすことができ、画像ノイズの発生を防止することができる。
また、前記センサの検出結果から、前記第1および第2露光光源の相関関係を求めて記憶しておけば、前記第1露光光源を用いて所定パターンを形成し、前記パターンを前記センサで検出し、前記センサの検出結果から前記第1露光光源の制御値を決定し、前記求めた相関関係にしたがって、前記第1露光光源の制御値から前記第2露光光源の制御値を決定すればよいので、以後の画像安定化制御においては、前記第2露光光源を用いてのトナーパターンを形成する必要がなくなり、制御動作の短縮およびトナー消費量の低減が可能になる。
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態であるタンデム型のフルカラー複写機10の全体構成図である。複写機10は、自動原稿搬送部12と、画像読取部14と、画像形成部16とからなっている。
自動原稿搬送部12は、上部にセットされた原稿を1枚ずつ順次に、画像読取部14のプラテンガラス18上に搬送し、原稿画像が読み取られた後にその原稿を再び自動原稿搬送部12の上部に搬送するものである。
画像読取部14は、読取光学系20と画像処理部22とを有している。読取光学系20は、矢印A方向に移動しつつ、プラテンガラス18上に搬送された原稿の画像を読み取るようになっている。読み取られた原稿画像データは、画像処理部22に入力されるようになっている。画像処理部22では、入力された原稿画像データがカラー画像である場合には、シアン(以下、「C」と記す。)、マゼンタ(以下、「M」と記す。)、イエロー(以下、「Y」と記す。)、ブラック(以下、「K」と記す。)の4色の画像データに分解され、各色画像データごとにシェーディング補正、濃度変換、エッジ強調などの必要な処理が施されて画像メモリ(不図示)に一旦格納された後、必要に応じて画像メモリから1ラインずつ読み出され、後述する露光器38に設けられたレーザダイオード(以下、「LD」と記す。)56,58(図2参照)を光変調する駆動信号として用いられる。
画像形成部16は、5つのローラに掛け渡されて矢印B方向に回転駆動される無端フィルム状の転写ベルト(像担持体および転写体)24を有している。ほぼ水平状態となる転写ベルト24の上部に沿って、CMYKの4色のトナーにそれぞれ対応する4つの作像ユニット26C,26M,26Y,26Kが横並びで配設されている。なお、転写体はベルト状のものに限らず、ドラム状であってもよい。
各作像ユニット26C,26M,26Y,26Kは、同一構成を有しているため、ブラック用作像ユニット26Kを例にその構成を説明する。作像ユニット26Kは、ドラム上の感光体(像担持体)28を含む。感光体28の周囲には、感光体28の表面を一様に帯電させる帯電器30、一様に帯電された感光体28の表面にレーザ露光によって形成される静電潜像をトナーで現像してトナー像とする現像器32、および、転写ベルト24を挟んで感光体28に対向して静電力により感光体28上のトナー像を転写ベルト24で搬送される用紙上に転写する転写チャージャ34が配設されている。なお、感光体28は、ドラム状のものに限らず、ベルト状であってもよい。
転写ベルト24を支持する1つのローラ36は、上位置と下位置との間で移動可能になっている。ローラ36が上位置にあるときには、転写ベルト24の上部はほぼ水平状態になって作像ユニット26C,26M,26Y,26Kの各感光体28と接触したカラープリントモードになる。一方、ローラ36が下位置に移動したとき、図1中点線で示すように、転写ベルト24は作像ユニット26C,26M,26Yの各感光体28から離れて作像ユニット26Kの感光体28だけに接触した状態のモノクロプリントモードになる。モノクロプリントモードでは、作像ユニット26C,26M,26Yの各転写チャージャ34も下方に退避するようになっている。
各作像ユニット26C,26M,26Y,26Kの上方には、露光器38が配設されている。露光器38は、画像処理部22から入力されるCMYKの各画像データに基づいて、各作像ユニット26C,26M,26Y,26Kの感光体28にレーザ露光して各色用の静電潜像をそれぞれ形成するようになっている。露光器38の詳細な構造については後述する。
画像形成部16の下部には、3つの給紙部40,42,44が縦並びで配設されている。各給紙部40,42,44には、記録用紙として例えばサイズが異なる普通紙が積載収容されている。原稿サイズや倍率等に基づいて給紙部40,42,44のいずれかが選択され、その選択された給紙部に収容された用紙が給紙ローラ46によって最上部のものから1枚ずつ用紙搬送路48に送り出されるようになっている。
用紙搬送路48に送り出された用紙は、複数の搬送ローラによって上方に搬送されて、転写ベルト24の表面に保持され、その後、用紙は回転する転写ベルト24によって搬送されるようになっている。
ブラック用作像ユニット26Kの側方には、反射型フォトセンサ(以下、「IDCセンサ」という。)50が転写ベルト24に対向して配設されている。IDCセンサ50によって、転写ベルト24で搬送されてきた用紙上のトナー像の濃度を検出できるようになっている。
転写ベルト24の側方には、用紙上に転写されたトナー像を加熱定着させるための定着器52が配設されている。また、画像形成部16の側壁には、排紙トレイ54が付設されている。
図2は、露光器38の要部構成を示す図である。露光器38は、LD56(第1露光光源)およびLD58(第2露光光源)と、LD56,LD58をそれぞれ駆動するLD駆動回路60,62と、不図示のモータにより定速回転駆動され、LD56,58から出射されたレーザビームLB1,LB2を反射して偏向する回転多面鏡64と、感光体28表面におけるレーザビームLB1,LB2の主走査速度を一定にするfθレンズ66と、fθレンズ66を介してレーザビームLB1を受光し、この受光時にSOS(StartOf Scan)信号を出力するSOSセンサ68と、LD56を所定のタイミングで定期的に強制発光させるためのSOS−EXP信号をLD駆動回路60に出力するSOSセンサ制御部70と、LD駆動回路60,62に画素クロック信号CLK1,CLK2をそれぞれ供給する不図示の画素クロック信号制御部などを備える。なお、SOS信号は、感光体28表面におけるレーザビームLB1,LB2の画像書き出しタイミングを決定するための信号であり、SOSセンサ制御部70は、SOS信号を検出するとSOS−EXP信号の出力を停止するようになっている。
LD駆動回路60には、画像メモリから奇数番目のラインの画像データが1ラインずつ入力され、LD駆動回路62には、画像メモリから偶数番目のラインの画像データが1ラインずつ入力される。LD駆動回路60は、SOSセンサ制御部70からSOS−EXP信号を受信すると、LD56を強制発光させ、SOS−EXP信号の停止後の画像書き出しタイミングに、LD駆動回路60,62は、画素クロック信号CLK1,CLK2に同期して各ラインの画像データを1画素ずつD/A変換し、このアナログ信号でLD56,58を直接駆動することによりLD56,58から光変調されたレーザビームLB1,LB2を出射させるようになっている。このレーザビームLB1,LB2は、定速で回転駆動される回転多面鏡64のミラー面で反射して偏向され、fθレンズ66を通過して、感光体28表面を副走査方向に一定の間隔をおいて平行に主走査する。これにより、感光体28表面に静電潜像が形成されることになる。
なお、ここでは図3(a)に示すように、LD56によって画像の奇数番目のラインのドットを形成し、LD58によって画像の偶数番目のラインのドットを形成するように説明したが、2つのLD56,58による画像形成方法はこれに限定されるものではなく、例えば図3(b)に示すように、2つのLD56,58によって同じラインのドットを半分ずつ形成するようにしてもよい。
続いて、前記構成からなる複写機10におけるカラー画像形成動作について説明する。
自動原稿搬送部12に原稿がセットされて、ユーザによって操作パネル(不図示)のスタートボタンが押されると、原稿が1枚ずつ画像読取部14のプラテンガラス18上に搬送され、画像読取部14の読取光学系20が作動することによって原稿画像が読み取られる。
読み取られた原稿画像の画像データは、画像処理部22において、CMYKの4色の画像データに分解され、各色画像データごとにシェーディング補正、濃度変換、エッジ強調などの必要な処理が施されて画像メモリに一旦格納された後、必要に応じて画像メモリから1ラインずつ読み出され、露光器38のLD56,58をレーザ出射させる駆動信号として用いられる。
各作像ユニット26C,26M,26Y,26Kにおいては、帯電器30によって一様に帯電された感光体28の表面が前記LD56,58から出射されたレーザ光で露光されて静電潜像がそれぞれ形成され、前記静電潜像が各色のトナーによってそれぞれ現像されてトナー像となる。
自動的またはユーザの指示に応じて選択された給紙部40,42,44のいずれかから用紙が給紙ローラ46によって用紙搬送路48に送り出され、上方に搬送されて転写ベルト24の表面に保持される。その後、用紙は転写ベルト24の回転にしたがって各作像ユニット26C,26M,26Y,26Kを通って搬送される。この搬送過程において、各各作像ユニット26C,26M,26Y,26Kで形成された4色のトナー像が転写チャージャ34による静電力によって感光体28から用紙上に順次に重ねて転写される。
それから、用紙は定着器52を通過する際にトナー像が加熱定着された後、排紙トレイ54上に排出される。
次に、本実施形態の複写機10における露光制御について説明する。
露光制御においては、まず、所定のタイミングで、LD56およびLD58を用いて上述した画像形成動作によってそれぞれ所定のトナーパターンを転写ベルト24上に形成する。前記所定のタイミングとは、感光体28が交換された場合、作像ユニット26C,26M,26Y,26Kが長時間使用されて耐久劣化によりドット再現性が変化した場合、周囲の環境が所定値以上に変化した場合(例えば温度が10℃以上変化した場合)の少なくとも1つの該当した場合であるが、これらに限定されるものではない。
より具体的に説明すると、前記所定のトナーパターンとは、図4に示すように、主走査方向(図中左右方向)において1オン3オフのドットで形成された斜めラダーパターンである。LD56によっては奇数番目のラインにドットが打たれた斜めラダーパターンが形成され、LD58によっては偶数番目のラインにドットが打たれた斜めラダーパターンが形成される。なお、露光制御に用いるパターンは斜めラダーパターンに限定されず、他のパターンであってもよい。
前記斜めラダーパターンが、LD56,58の発光光量を発光光量少(LD−L)、発光光量中(LD−M)、発光光量大(LD−H)の3段階に振って、CMYK4色についてそれぞれ形成される。すなわち、各LD56,58についてそれぞれ3×4=12の斜めラダーパターンがそれぞれ形成され、合計で24の斜めラダーパターンが形成される。なお、各LD56,58の発光光量は、前記3段階に限らず、4段階以上に振ってもよい。
このように前記各斜めラダーパターンはそれぞれ対応する色のトナーで現像されたトナーパターンを形成し、このトナーパターンの濃度がIDCセンサ50によってそれぞれ検出される。IDCセンサ50の出力結果は、画像形成部16の制御部(不図示)に入力される。制御部では、前記検出結果から、CMYK4色のそれぞれについて、図5に示すようなLD56とLD58との相関関係を求めて記憶する。この相関関係は、数式として記憶されてもよいし、テーブルとして記憶されてもよい。なお、図5において横軸は光量ステップを示すが、この光量ステップは、駆動信号が8ビット信号であるため、各LD56,58について0から255までの256段階にそれぞれ制御可能になっている。
IDCセンサ50による検出が終了した後、各トナーパターンは不図示のクリーナによって転写ベルト24から掻き落とされる。
このように所定のタイミングで各LD56,58を用いてそれぞれ所定のトナーパターンを形成して露光制御を行う場合には、2つのLD56,58によってそれぞれ形成された各パターンについてトナー濃度を検出し、その検出結果に基づいて各LD56,58を最適なトナー濃度が得られる発光光量に制御することで、各LD56,58についてそれぞれ最適な制御が可能であり、これにより各LD56,58間で感光体28上でのドット再現性のバラツキをなくすことができ、画像ノイズの発生を防止することができる。
上記のようにして各LD56,58の相関関係が求められた後に、画像安定化制御を行う場合は、一方の露光光源であるLD56だけを用いて前記と同様に12の所定のトナーパターンを形成し、これらのトナーパターンをIDCセンサ50で濃度検出し、その検出結果から制御部においてLD56の最適な発光光量を決定する。他方の露光光源であるLD58については、図5に示すような記憶されているLD56とLD58との相関関係にしたがって、LD56における最適光量ステップのトナーパターンIDC出力に対応するLD58の光量ステップを最適発光光量として決定する。
このように、IDCセンサ50の検出結果から、LD56およびLD58の相関関係を求めて記憶しておくことにより、以後の画像安定化制御においては、LD56だけを用いて露光制御のためのトナーパターン形成を行えばよく、LD58を用いてのトナーパターンを形成する必要がなくなるので、制御動作の短縮およびトナー消費量の低減が可能になる。
なお、前記実施形態では、露光器38は2つのLD56,58を有するものとしたが、本発明は3つ以上の露光光源を有する露光器を備えた画像形成装置にも適用可能である。
また、前記実施形態では、トナーパターンの濃度を検出する反射型フォトセンサ50を用いたが、これに代えて、感光体28表面の静電潜像の電位を検出する電位センサを用いてもよい。
また、前記実施形態の複写機10は、転写ベルト24で搬送される用紙に各作像ユニット26C,26M,26Y,26Kの感光体28から転写されるものであるが、本発明は、トナー像が各作像ユニット26C,26M,26Y,26Kの感光体28からベルト状またはドラム状の中間転写体に一次転写されてから用紙に二次転写されるタイプの画像形成装置にも適用可能である。
また、本発明は、フルカラー対応の画像形成装置だけでなく、モノクロ専用の画像形成装置にも適用可能である。
さらに、本発明は、複写機の他、プリンタ、ファクシミリ、これらと複写機の複合機等の種々の電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。
フルカラー複写機の全体構成図。 露光器の要部構成図。 2つのLDの走査形態を示す図。 露光制御に用いられるトナーパターンを示す図。 2つのLDの相関関係を示す図。
符号の説明
10…フルカラー複写機
12…自動原稿搬送部
14…画像読取部
16…画像形成部
24…転写ベルト(像担持体および転写体)
26C,26M,26Y,26K…作像ユニット
28…感光体(像担持体)
30…帯電器
32…現像器
34…転写チャージャ
38…露光器
56…レーザダイオード(第1露光光源)
58…レーザダイオード(第2露光光源)

Claims (12)

  1. (a) 第1露光光源と第2露光光源を備えており、これら2つの露光光源から出射された光を像担持体の表面に照射して静電潜像を形成する画像形成装置において、
    (b) 前記第1露光光源の光量制御値を変化させて前記像担持体上に複数の第1パターンを形成するとともに前記複数の第1パターンの濃度をセンサで検出し、
    (c) 前記第1露光光源の複数の光量制御値と該複数の光量制御値に対応して形成された前記複数の第1パターンのそれぞれの濃度との第1の関係を求め、
    (d) 前記第2露光光源の光量制御値を変化させて前記像担持体上に複数の第2パターンを形成するとともに前記複数の第2パターンの濃度をセンサで検出し、
    (e) 前記第2露光光源の複数の光量制御値と該複数の光量制御値に対応して形成された前記複数の第2パターンのそれぞれの濃度との第2の関係を求め、
    (f) 前記第1の関係と第2の関係との相関関係を求めておき、
    (g) 前記第1の関係をもとに、前記第1露光光源の第1適正光量制御値を求め、
    (h) 前記第1適正光量制御値をもとに前記相関関係から前記第2露光光源の第2適正光量制御値を求め、
    (i) 前記第1適正光量制御値をもとに前記第1露光光源の光量を制御し、前記第2適正光量制御値をもとに前記第2露光光源の光量を制御する制御部を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記制御部は、前記相関関係を所定のタイミングで作成することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記所定のタイミングは、像担持体が交換された場合、長時間使用した場合、周囲の環境が所定値以上に変化した場合の少なくとも1つに該当した場合であることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記パターンはトナーパターンであり、前記センサは前記トナーパターンの濃度を検出する反射型フォトセンサであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記パターンは静電潜像であり、前記センサは前記静電潜像の電位を検出する電位センサであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 前記像担持体は、感光体または転写体であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. (a) 第1露光光源と第2露光光源を備えており、これら2つの露光光源から出射された光を像担持体の表面に照射して静電潜像を形成する画像形成装置の露光制御方法において、
    (b) 前記第1露光光源の光量制御値を変化させて前記像担持体上に複数の第1パターンを形成するとともに前記複数の第1パターンの濃度をセンサで検出し、
    (c) 前記第1露光光源の複数の光量制御値と該複数の光量制御値に対応して形成された前記複数の第1パターンのそれぞれの濃度との第1の関係を求め、
    (d) 前記第2露光光源の光量制御値を変化させて前記像担持体上に複数の第2パターンを形成するとともに前記複数の第2パターンの濃度をセンサで検出し、
    (e) 前記第2露光光源の複数の光量制御値と該複数の光量制御値に対応して形成された前記複数の第2パターンのそれぞれの濃度との第2の関係を求め、
    (f) 前記第1の関係と第2の関係との相関関係を求めておき、
    (g) 前記第1の関係をもとに、前記第1露光光源の第1適正光量制御値を求め、
    (h) 前記第1適正光量制御値をもとに前記相関関係から前記第2露光光源の第2適正光量制御値を求め、
    (i) 前記第1適正光量制御値をもとに前記第1露光光源の光量を制御し、前記第2適正光量制御値をもとに前記第2露光光源の光量を制御することを特徴とする画像形成装置の露光制御方法
  8. 前記相関関係を所定のタイミングで作成することを特徴とする請求項7に記載の露光制御方法。
  9. 前記所定のタイミングは、像担持体が交換された場合、長時間使用した場合、周囲の環境が所定値以上に変化した場合の少なくとも1つに該当した場合であることを特徴とする請求項8に記載の露光制御方法。
  10. 前記パターンはトナーパターンであり、前記センサは前記トナーパターンの濃度を検出する反射型フォトセンサであることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の露光制御方法。
  11. 前記パターンは静電潜像であり、前記センサは前記静電潜像の電位を検出する電位センサであることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の露光制御方法。
  12. 前記像担持体は、感光体または転写体であることを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の露光制御方法。
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