JP4782304B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数ビームを用いた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数個のパッチデータを設けて画像濃度制御を行う画像形成装置として特開平11−119480号公報に開示の技術がある。しかし、この技術はマルチビームに関するものではなく、また、新規な構成のセンサを必要とし、複数ビームの濃度を制御するのに時間を要し、複数ビームの中に劣化ビームが発生すると、画像形成が出来なくなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、複数のビームを同時に用いて形成する画像の品質を、経時に渡り簡易な構成で維持し、画像濃度制御に要する時間を短縮し、画像濃度制御の為のセンサーを削減し、画像形成装置の小型化低コスト化を図り、複数のビームを同時に用いる画像形成装置の寿命を長くするなどのことを可能にする画像形成装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、以下の構成とした。
請求項1に記載の発明は、光源から発せられる複数のビームを画像担持体上の副走査方向に配列し、一回のビーム走査で複数ラインの潜像を画像担持体上に同時に形成する画像形成装置であって、ビーム走査方向をそれぞれのビームに対応した画像濃度制御の為のパッチデータ形成領域に区分けし、ビームと同数の画像濃度センサを各パッチデータ形成領域に対応して設け、画像担持体上もしくは中間転写体上に形成される各々のビームによるパッチデータ濃度を前記画像濃度センサで検知して、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータの濃度に基準ビーム以外のビームによって形成されるパッチデータ濃度が等しくなるようビームを駆動制御するドライバーに信号出力してビームの駆動電流を変更調整することにより基準ビーム以外のビームの光量を制御して画像の濃度制御を行うこととし、前記パッチデータ濃度を画像濃度センサで検知して行う画像の濃度制御は、作像プロセスに関与する各種バイアス電圧制御、トナー補給ならびに像形成手段であるビームの光量制御を単独もしくは組合せて行ない、
前記画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも薄い場合にはバイアス制御ならびにトナー補給を優先して濃度制御を行い、画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも濃い場合にはビームの光量制御を優先して濃度制御を行なうことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、光源から発せられる複数のビームを画像担持体上の副走査方向に配列し、一回のビーム走査で複数ラインの潜像を画像担持体上に同時に形成する画像形成装置であって、複数のビームについて各ビーム走査方向上での対応する位置が同じ領域にそれぞれのビームに対応した画像濃度制御の為のパッチデータを順番に形成し、パッチデータ形成領域に設けた単一の画像濃度センサで、画像担持体上もしくは中間転写体上に形成される各々のビームによるパッチデータ濃度を検知して、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータの濃度に基準ビーム以外のビームによって形成されるパッチデータ濃度が等しくなるようビームを駆動制御するドライバーに信号出力してビームの駆動電流を変更調整することにより基準ビーム以外のビームの光量を制御して画像の濃度制御を行い、
画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも薄い場合にはバイアス制御ならびにトナー補給を優先して濃度制御を行い、画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも濃い場合にはビームの光量制御を優先して濃度制御を行なうこととした。
請求項3に記載の発明は、光源から発せられる複数のビームを画像担持体上の副走査方向に配列し、一回のビーム走査で複数ラインの潜像を画像担持体上に同時に形成する画像形成装置であって、前記複数のビームのうち予め設定した1つの基準ビームで画像濃度制御の為のパッチデータを形成し、パッチデータ形成領域に設けた単一の画像濃度センサで、前記予め設定した1つの基準ビームで画像担持体上もしくは中間転写体上に形成されるパッチデータ濃度を検知してそのパッチデータの検知濃度が予め設定された画像濃度と等しくなるようビームを駆動制御するドライバーに信号出力してビームの駆動電流を変更調整することにより予め設定した1つの基準ビームの画像の濃度制御を行い、
残りのビームの光量モニター信号(光量検出器出力)を前記予め設定した1つの基準ビームの光量モニター信号(光量検出器出力)と同じに制御することで残りのビームで形成される画像の濃度制御を行うこととし、前記パッチデータ濃度を画像濃度センサで検知して行う画像の濃度制御は、作像プロセスに関与する各種バイアス電圧制御、トナー補給ならびに像形成手段であるビームの光量制御を単独もしくは組合せて行ない、
画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも薄い場合にはバイアス制御ならびにトナー補給を優先して濃度制御を行い、画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも濃い場合にはビームの光量制御を優先して濃度制御を行うこととした。
請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の画像形成装置において、パッチデータ濃度を画像濃度センサで検知して行う画像の濃度制御は、作像プロセスに関与する各種バイアス電圧制御、トナー補給ならびに像形成手段であるビームの光量制御を単独もしくは組合せて行うこととした。
なお、以下のように構成することもできる。
(1).光源から発せられる複数のビームを画像担持体上の副走査方向に配列し、一回のビーム走査で複数ラインの潜像を画像担持体上に同時に形成する画像形成装置であって、ビーム走査方向をそれぞれのビームに対応した画像濃度制御の為のパッチデータ形成領域に区分けし、ビームと同数の画像濃度センサを各パッチデータ形成領域に対応して設け、画像担持体上もしくは中間転写体上に形成される各々のビームによるパッチデータ濃度を前記画像濃度センサで検知して、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータの濃度に基準ビーム以外のビームによって形成されるパッチデータ濃度が等しくなるよう基準ビーム以外のビームの光量を制御して画像の濃度制御を行うこととする。かかる構成により、複数のパッチデータにより複数の濃度を同時に検知するので、画像濃度制御を短時間で行うことができる。
(2).光源から発せられる複数のビームを画像担持体上の副走査方向に配列し、一回のビーム走査で複数ラインの潜像を画像担持体上に同時に形成する画像形成装置であって、ビーム走査方向の同じ領域にそれぞれのビームに対応した画像濃度制御の為のパッチデータを順番に形成し、パッチデータ形成領域に設けた単一の画像濃度センサで、画像担持体上もしくは中間転写体上に形成される各々のビームのパタンデータ濃度を検知して、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータの濃度に基準ビーム以外のビームによって形成されるパッチデータ濃度が等しくなるよう基準ビーム以外のビームの光量を制御して画像の濃度制御を行うこととする。かかる構成により、1つの画像濃度センサで複数のビームの画像濃度制御を行うので画像形成装置の小型化、低コスト化が可能となる。
(3).光源から発せられる複数のビームを画像担持体上の副走査方向に配列し、一回のビーム走査で複数ラインの潜像を画像担持体上に同時に形成する画像形成装置であって、前記複数のビームのうち予め設定した1つの基準ビームで画像濃度制御の為のパッチデータを形成し、パッチデータ形成領域に設けた単一の画像濃度センサで、前記予め設定した1つの基準ビームで画像担持体上もしくは中間転写体上に形成されるパッチデータ濃度を検知して予め設定した1つの基準ビームの画像の濃度制御を行い、残りのビームの光量を前記予め設定した1つの基準ビームの光量と同じに制御することで残りのビームで形成される画像の濃度制御を行うこととする。かかる構成により、1つの画像濃度センサで複数のビームの画像濃度制御を行うので画像形成装置の小型化、低コスト化が可能である。基準ビーム以外のビームはパッチデータを作成せずに光量のみで濃度制御を行うので、画像濃度制御を短時間で行うことができる。また、プロセス条件ばらつきの影響を受けない。
(4).(1)乃至(3)の何れか1つに記載の画像形成装置において、パッチデータ濃度を画像濃度センサで検知して行う画像の濃度制御は、作像プロセスに関与する各種バイアス電圧制御、トナー補給ならびに像形成手段であるビームの光量制御を単独もしくは組合せて行うこととする。かかる構成により、画像形成装置の小型化、低コスト化が可能で、画像濃度制御を短時間でかつ精度良く行うことが出来る。
(5).(1)乃至(4)の何れか1つに記載の画像形成装置において、画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも薄い場合にはバイアス制御ならびにトナー補給を優先して濃度制御を行い、画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも濃い場合にはビームの光量制御を優先して濃度制御を行なうこととする。かかる構成により、交換が不可能な光源の駆動電流を優先的に少なくするように制御することで光源の長寿命化を図り、安定した画像品質の状態で、画像形成装置を長く使用することができる。
(6).光源から発せられる2n(n:整数)本のビームを画像担持体上の副走査方向に配列し、一回のビーム走査で複数ラインの潜像を同時に形成する画像形成装置であって、光源が劣化して前記2n本のビームすべてを画像形成に使用できなくなった場合に、2n本のビームを副走査方向に配列した順に従い奇遇を定めて劣化ビームと奇遇の一致するビームを使用禁止として画像形成動作を維持する手段を有することとする。かかる構成により、光源が劣化した場合でも、画像密度を低下させることで画像形成装置を継続して使用することが出来る。
(7).光源から発せられる2n(n:整数)本のビームを画像担持体上の副走査方向に配列し、一回のビーム走査で異なるラインの潜像を同時に形成する画像形成装置であって、光源が劣化して前記2n本のビームすべてを画像形成に使用できなくなった場合に、2n本のビームを複数のグループに等分し、劣化ビームを含むグループのビームをすべて使用禁止とすると同時に、使用禁止ビームに供給するデータを使用可能なビームへの供給に切替え、使用禁止としたビーム数に応じて画像出力速度を低下させて画像形成動作を維持する手段を有することとする。
かかる構成により、光源が劣化した場合でも、画像出力速度を低下させることで画像形成装置を継続して使用することが出来る。
(8).(6)又は(7)に記載の画像形成装置において、複数のビームのうち予め設定した1つの基準ビームで形成されるパッチデータ濃度を検知して画像濃度制御を行い、残りのビームの光量を前記予め設定した1つの基準ビームの光量と同じに制御することで残りのビームによる画像の濃度制御を行う画像形成装置において、前記予め設定した基準ビームを発する光源が劣化した場合、残りのビームから新規に基準ビームを一つ選択して前記選択した基準ビームで画像濃度制御の為のパッチデータを形成し、パッチデータ形成領域に設けた単一の画像濃度センサで、前記選択された1つの基準ビームで形成されたパッチデータ濃度を検知して画像濃度制御を行い、残りのビームの光量を前記新規に基準ビームとして選択したビームの光量と同じに制御して、画像形成動作を維持することとする。かかる構成により、光源が劣化した場合でも、画像品質の安定した画像形成装置を画像密度を低下させることまたは画像出力速度を低下させることにより継続して使用することが出来る。
(9).(1)乃至(8)の何れか1つに記載の画像形成装置において、中間転写体の移動面に対向して配置された画像形成手段を複数有し、画像形成手段は1つの画像担持体と、1つの書込み手段と、この画像担持体上に書込み手段により形成される静電潜像を現像する少なくとも2つの現像手段と、現像手段を択一的に選択して駆動する切替え手段とで構成することとした。かかる構成により、画像濃度の安定したフルカラー画像を、小型/低コストな画像形成装置で高速に出力することが出来る。
(10).(1)乃至(9)の何れか1つに記載の画像形成装置において、パッチデータをベタデータとし、前記パッチデータによりビーム光量を制御した後、作像プロセスに関与する各種バイアス電圧制御、トナー補給により画像濃度を制御し、ビームの点灯時間を制御するパルス幅を変化させることにより画像の階調表現行うこととする。かかる構成により、使用環境が変化しても、再現性の良い階調画像を高速に出力可能な画像形成装置を得ることが出来る。
【0005】
【発明の実施の形態】
[1] 請求項1に対応した例
本発明にかかる画像形成装置における画像形成部の概略構成を示した図1において、光源1から発せられたビームLbは矢印方向に回転する回転多面鏡2により偏向走査され、走査光学素子(代表例としてfθレンズ3を示す。)を通過した後、画像担持体としてのドラム状の感光体4上を矢印5の向きに走査する。図示しないが、感光体4の一端側である走査開始側(矢印5の上流側)には走査されるビームLbを検知して主走査方向の書込み開始基準となる信号を生成するための同期検知板が配置されている。
【0006】
光源1は複数(ここでは説明を簡単にするため2つ)の発光点を有し、光源1から発せられた2つのビームは図2に示すように感光体4上で主走査方向と直交する副走査方向にビームLbが隣接して結像するように配置される。
【0007】
図2において、プリント動作が開始されると、感光体4上に1回目の走査でL11、L21ラインの潜像が形成され、2回目の走査でL12、L22ラインの潜像が形成される、という具合に2ラインずつデータが潜像として順次形成される。
【0008】
同一ページの画像を上述のように異なるビームで形成したデータを合成することによって形成する場合、高品位な画像形成のためには異なるビームで形成される画像濃度を等しくする必要がある。一方、本画像形成装置は、プリント指示が無い待機状態のもとで、あるいは所定プリント枚数に達した時点において、画像濃度制御を行うようにしている。
【0009】
画像濃度制御を行うために、請求項1記載の発明では、ビーム走査方向をそれぞれのビームに対応した画像濃度制御のためのパッチデータ形成領域に区分けし、ビーム本数と同数の画像濃度センサを各パッチデータ形成領域に対応して設ける。
【0010】
光源がn個の場合、ビームLbの走査巾である主走査幅を図1に示すようにn分割して、分割した領域に対応したビーム走査位置に画像(トナー)濃度センサをn個設ける。
【0011】
画像形成装置の作像部の一例を示した図3において、感光体4のまわりには、矢印6で示す回転方向順に、帯電ブラシ7、書き込み用のビームLbの照射部9、現像器10、中間転写体としての中間転写ベルト11へのトナー像転写のための中間転写位置12などが設けられている。現像器10において、現像ローラ15が感光体4に対向していてトナーを感光体の転移させ、現像する部位を現像位置16と称する。
【0012】
中間転写位置12では転写時に感光体4に対して中間転写ベルト11が接して感光体4上のトナー像が転写される。中間転写を行なうため、中間転写ベルト11の内側には図示省略の中間転写帯電器が設けられている。また、中間転写ベルト11のまわりには当該中間転写ベルト11に対して接離自在にクリーニングブレード13が設けられている。中間転写ベルト11に対してクリーニングブレード13が接する部位をクリーニング位置14と称する。
【0013】
図3において、画像濃度センサは感光体4上、現像位置14から矢印6で示す感光体4の回転方向上流側に向かっての中間転写位置12に至るまでの区間A、又は、中間転写ベルト11上、中間転写位置11から中間転写転写ベルト11の回転方向下流側に向かってクリーニング位置14に至るまでの区間Bの任意の場所に設ける。
【0014】
制御方法
画像濃度制御モードに移行すると、各ビームを感光体4上に予め設定したエリアにパッチデータが作成できるよう点灯させる。点灯タイミングを図4に示す。図4において、Lsyncは同期検知信号で立ち上がりパルスの間隔が1走査期間を示す。
【0015】
ビームBM−1、BM−2…BM−Nにおける立ち上がりパルスの間隔がそれぞれのビームのパッチデータ作成のための点灯期間で、ビームが実際に感光体4を走査する期間(有効走査期間)内をn分割したものである。副走査方向にはパッチデータ幅が数cmとなるよう、図4に示すタイミングによる点灯を続ける。
【0016】
パッチデータが形成されると画像濃度センサによる濃度検知が各ビームに対して同時に行われ、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータの検知濃度と基準ビーム以外のビームで形成されるパッチデータの検知濃度が等しくなるよう基準ビーム以外のビームの光量を必要に応じて制御する。
【0017】
かかる制御のための処理ブロックを示した図5において、前記ビームBM−1、BM−2…BM−Nに対応した画像濃度センサを符号SE―1、SE―2…SE―Nとする。各画像濃度センサSE―1、SE―2…SE―Nの検知信号はCPUにおいて、各画像濃度センサSE―1、SE―2…SE―Nに対応したポートPT―1、PT―2…PT―Nに同時に取り込まれ、AD変換された後、パッチデータ濃度としてレジスタに格納される。
【0018】
レジスタに格納された各ビームのパッチデータ濃度を基準ビームのパッチデータ濃度と比較し、その結果、必要に応じてCPUは各ビームビームBM−1、BM−2…BM−Nを駆動制御するドライバーDV−1、DV−2…DV−Nに光量を等しく制御するための信号を出力する。
【0019】
光量制御により各ビームで形成されるパッチデータの濃度が基準ビームで形成されたパッチデータの濃度に等しくなったら、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータ濃度が所定の画像濃度になるよう必要に応じて各種バイアス調整ならびにトナー補給を行い画像の濃度制御を行う。
【0020】
[2] 請求項2に対応した例:
本例にかかる画像形成装置は、ビーム走査方向上での同じ領域にそれぞれのビームに対応した画像濃度制御の為のパッチデータを順番に形成し、単一の画像濃度センサをパッチデータ形成領域に対応して設ける。
【0021】
ビーム走査(主走査)方向の任意の領域をパッチデータ形成領域とし、領域に対応したビーム走査位置に画像(トナー)濃度センサを1個設ける。画像濃度センサは前述の請求項1に対応した例におけると同様、図3に示した感光体4の現像位置16から転写位置感光体4の回転方向下流側に向けての中間転写位置12に至る区間A、又は中間転写体ベルト11上の中間転写位置12から中間転写ベルト11の回転方向下流側に向かってクリーニング位置14に至るまでの区間Bの任意の場所に設ける。
【0022】
制御方法
画像濃度制御モードに移行すると、各ビームを予め設定した領域にパッチデータが作成できるよう点灯させる。点灯タイミングを図6に示す。ここでは前述のビームBM−1が形成する領域と同じ領域をパッチデータ形成域としている。
【0023】
ビームBM−1、BM−2…BM−Nの順でそれぞれのビームを点灯させる。副走査方向のパッチデータ幅が数cmとなるよう、図6のタイミングによる点灯をそれぞれのビームにおいて続ける。パッチデータが形成されると画像濃度センサによる濃度検知が行われ、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータの検知濃度と基準ビーム以外のビームで形成されるパッチデータの検知濃度が等しくなるよう基準ビーム以外のビームの光量を必要に応じて制御する。
【0024】
処理ブロックを図7に示す。画像濃度センサSEの検知信号はCPUのセンサに対応したポートPT−Sに取り込まれ、AD変換された後、レジスタに格納される。レジスタに格納された各ビームのパッチデータ濃度を基準ビームによるパッチデータ濃度と比較し、その結果、必要に応じてCPUは各ビームを発する光源を駆動制御するドライバーDV−1、DV−2…DV−Nに光量を等しく制御するための信号を出力する。
【0025】
光量制御により各ビームBM−1、BM−2…BM−Nで形成されるパッチデータの濃度が等しくなったら、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータ濃度が所定の濃度になるよう必要に応じて各種バイアス調整ならびにトナー補給を行い画像の濃度制御を行う。
【0026】
[3] 請求項3に対応した例:本例にかかる画像形成装置は、ビーム走査方向の任意の領域に複数のビームのうち予め設定した1つの基準ビームで画像濃度制御の為のパッチデータを形成し、画像濃度センサを前記パッチデータ形成領域に対応して1個設ける。
【0027】
画像濃度センサは、図3に示した感光体4の現像位置16から転写位置感光体4の回転方向下流側に向けての中間転写位置12に至る区間A、又は中間転写体ベルト11上の中間転写位置12から中間転写ベルト11の回転方向下流側に向かってクリーニング位置14に至るまでの区間Bの任意の場所に設ける。
【0028】
制御方法
画像濃度制御モードに移行すると、予め設定した基準ビームを点灯させパッチデータを作成する。副走査方向のパッチデータ幅が数cmとなる期間、ビームの点灯を続ける。
【0029】
パッチデータが形成されると画像濃度センサによる濃度検知が行われ、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータの検知濃度が予め設定された画像濃度と等しくなるよう基準ビームの光量、プロセス供給バイアスならびにトナー補給量が制御される。予め設定した基準ビームでの濃度制御が完了すると、基準ビーム以外のビーム光量を各ビームを発する光源に内蔵された光量検知器であるPD(フォトディテクタ)を用いて、設定した基準ビーム光量と等しくなるよう必要に応じて制御して画像の濃度制御を行う。
【0030】
先ず、図8に示すブロック図における処理を行う。画像濃度センサSEの検知信号は画像濃度センサSEに対応したCPUのポートに取込まれ、AD変換された後レジスタに格納される。レジスタに取り込まれた基準ビームの濃度データを設定された画像濃度データと比較し、その結果、CPUは基準ビームBMの光量、画像濃度に関与するバイアス電源18やトナー補給量を制御するトナー補給制御部に対する各制御値を必要に応じて指示して基準ビームの濃度制御を行う。
【0031】
基準ビームの濃度制御が完了すると図9のブロックに示すように、基準ビーム以外のビームBM−1、BM−2…BM−Nを点灯させ、光量のモニター信号である光量検出器PD1、PD2…PD3出力をCPUに取り込み、設定した基準ビーム光量と同じになるよう基準ビーム以外の各ビームの光量を制御して画像濃度制御を行う。
【0032】
[4] 請求項4に対応した例:本例にかかる発明では、パッチデータ濃度を画像濃度センサで検知して行う画像の濃度制御は、作像プロセスに関与する各種バイアス電圧制御、トナー補給ならびに像形成手段であるビームの光量制御を単独もしくは組合せて行うこととする。
【0033】
[5] 請求項1乃至3に関連した例:本例にかかる画像形成装置は、ビーム走査方向の任意の領域に複数のビームのうち予め設定した1つの基準ビームで形成されるパッチデータの濃度を検出し、検出濃度と設定画像濃度との比較結果に応じて画像濃度制御手順を変更する。
【0034】
検出濃度が設定した画像濃度よりも薄い場合、プロセスバイアス値制御、トナー補給により画像濃度を上げるよう制御する。この時、基準ビーム以外のビームの光量は必要があれば基準ビーム光量と等しくなるよう制御する。
【0035】
プロセスバイアス値制御、トナー補給によっても画像濃度が設定値に至らない場合に初めて基準ビームの光量を制御する。基準ビーム光量を制御した場合には、残りのビーム光量も基準ビーム光量と等しくなるよう制御する。
【0036】
一方検出濃度が設定画像濃度よりも濃い場合、設定した基準ビーム光量を制御して画像濃度を低下させる。設定した基準ビーム光量を低下させて画像濃度を設定値にした後、残りのビーム光量を前記基準ビームの光量と同じに制御する。ビームの設定光量範囲内でも画像濃度が設定値にならない場合に初めて、プロセスバイアス値制御、トナー補給制御を行い画像濃度を制御する。
[6] 参考例1:
本例にかかる画像形成装置の一例を示す。ビーム走査方向を複数のそれぞれのビームに対応した画像濃度制御の為のパッチデータ形成領域に区分けし、ビームと同数の画像濃度センサを各パッチデータ形成領域に対応して設け、パッチデータが形成されると画像濃度センサによる濃度検知を各ビームに対して同時に行い、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータの検知濃度と基準ビーム以外で形成されるパッチデータの検知濃度が等しくなるよう基準ビーム以外のビーム光量を必要に応じて制御する。
【0037】
ここで、基準ビーム以外のビームでその光量が設定光量範囲内では基準ビームの光量と同じにならないビームが存在する場合、そのビームを劣化と判断して書き込みビームとしての使用を禁止するが、複数ビームが偶数(2n:n=1,2,...)の場合、次のようにして画像形成動作を維持する。
【0038】
劣化ビームが副走査方向の配列順において奇数番目の場合、奇数番目のビームの使用はすべて禁止して画像形成動作を維持する。このとき主走査方向の画像データ転送クロック周波数、画像データは必要に応じて変換する。同様に偶数番目のビームが劣化した場合は、偶数番目のビームを使用禁止として画像形成動作を維持する。
【0039】
図10に画像ドットの配列を示す。説明を容易にするため4つのビームの場合について説明する。図10中、丸印はドットを意味し、ドット(丸印)内の数字は画像データ順を示しており、丸印内の11は1ライン目、つまりライン1(ビーム1)の1画素、丸印内の21は2ライン目、つまりライン2(ビーム2)の1画素、丸印内の31は3ライン目、つまりライン3(ビーム3)の1画素、丸印内の41は4ライン目、つまりライン4(ビーム1)の1画素(以下、これに準ずる。)の意味である。
【0040】
劣化ビームが無く通常に画像を形成している時を図10(a)に示し、ビーム劣化が判明し偶数ビームを間引いた時の画像形成の様子を図10(b)、図10(c)、図10(d)に示す。
【0041】
図10(b)は主走査方向のクロック周波数、画像データを変更しないで用いた場合で、図10(c)は副走査方向同様、主走査方向のデータを1画素毎に間引いた例である。
【0042】
また、クロック周波数を半減させて図10(c)に示した画像データを主走査方向に伸張し、図10(d)に示すようにすることもできる。図10(c)ではドット間隔が空いたように見えるが、実際のビーム形状は副走査方向に細長い楕円であり、また副走査方向に各ドット間がオーバーラップするようにビームを配列することで、上述のように間引いて画像形成を行っても、著しく画像品質が低下するということはない。
[7] 参考例2:
本例にかかる画像形成装置の一例について説明する。前述の参考例1で述べたのと同様に、基準ビーム以外のビームにおいて設定光量範囲内では基準ビームの光量と同じにならないビームが存在する場合、そのビームを劣化と判断して書き込みビームとしての使用を禁止するが、複数ビームが偶数(2n:n=1,2,...)の場合、次のようにして画像形成動作を維持する。
【0043】
劣化ビームの副走査方向の配列順に応じて、複数ビームを同じビーム数を有する隣接したビーム同士の複数のグループに区分けし、劣化ビームを含むグループのビームをすべて使用禁止とし、使用禁止としたグループのビームに供給すべき画像データを使用可能なグループのビームへの供給に切り替えると同時に、使用できなくなったビーム数に応じて画像出力速度(線速)を低下させて画像形成動作を維持する。
【0044】
図11に画像ドットの配列を示す。説明を容易にするため4つのビームの場合について説明する。表記法は前記図10に準ずる。ビームの劣化が無く通常に画像を形成している時を図11(a)に示し、ビーム劣化が判明しビームを間引いた時の画像形成の様子を図11(b)、図11(c)に示す。
【0045】
図11(b)は先頭(副走査方向の配列順で1番目)ラインであるライン1のビームが劣化した場合で、図11(c)は2番目のライン2のビームが劣化した場合である。
【0046】
図11(b)では、1ビームずつの4グループに分割し、第一のグループ(先頭ビーム)を使用禁止として、残りの3ビームを用い、線速を3/4に低下させ画像形成を行う。
【0047】
図11(c)では、図に示すように2ビームずつの2グループに分割して、第1グループ、つまりライン1のビーム1も使用禁止として第2グループのみで画像形成を行う。このときの線速は1/2に低下させる。
【0048】
ライン3のビームが劣化した場合には図11(c)に示すように2グループに分割し、最後4番目のライン4のビームが劣化した場合には図11(b)に示すように4グループに分割して使用ビームを制限し、前述のようにデータ供給を切り替えて、かつ線速を変更して同様に画像形成を行う。
【0049】
各ビームによる走査線の様子を示した図12において、図12(a)は劣化したビームが無い場合で1回(目)の走査で同時に4ラインを描く。次の2回目の走査で各ラインはp1(図11のライン1相当)を先頭としてライン間ピッチで4ピッチ分副走査方向に移動してp2の位置を先頭として4ラインを描く。
【0050】
図12(b)は劣化した1番目のビーム(図11におけるライン1相当)を使用禁止とした場合で、1回(目)の走査で3ライン(図11におけるライン2、ライン3、ライン4)を同時に描く。次の2回目の走査では、使用禁止となっているライン1がライン3に重なるようにするためp1からp3までライン間ピッチで3ピッチ分、副走査方向に移動して3ライン分(図11におけるライン2、ライン3、ライン4)を同時に描く。
【0051】
かかる書き込みを可能にするため、各ラインは図12(a)のケースにおける感光体4の線速を1とすると、ここでは線速を3/4に低下させる。これにより、走査毎のライン移動距離p1〜p3 =[図12(a)におけるp1〜p2]×3/4となり、劣化ビームの使用禁止によるライン抜けは発生しない。
【0052】
また図12(c)は1番目と2番目(図11におけるライン1、ライン2相当)のビームが劣化したことによりこれらのビームを使用禁止とした場合で1回(目)の走査で2ライン(ライン3、ライン4)を描く。次の2回目の走査では、使用禁止となっているライン1がライン3に、ライン2がライン4に重なるようにするためp1からp4までライン間ピッチで2ピッチ分、副走査方向に移動して2ライン分(図11におけるライン3、ライン4)を同時に描く。
【0053】
かかる書き込みを可能にするため、各ラインは図12(a)のケースにおける感光体4の線速を1とすると、ここでは線速を1/2に低下させる。これにより、走査毎のライン移動距離p1〜p4 =[図12(a)におけるp1〜p2]/2となり、劣化ビームの使用禁止によるライン抜けは発生しない。
【0054】
画像データの供給法を図13に示す。図13(a)は劣化したビームが無い通常の場合で、出力すべき画像データはラインメモリまたはフレームメモリ等にバッファされ、制御信号に従い各ビームに出力される。
【0055】
4ビームの場合、それぞれのビームに4ライン毎にラインデータを更新し供給する。ここで前述のようにビームBM−1が劣化し残りの3ビームであるビームBM−2、BM−3、BM−4で画像形成を行う場合、図13(b)に示すように3ライン毎にラインデータを更新してそれぞれのビームに供給するようにデータ出力を切りかえる。(図中:n=1、2、3…)ビームが複数劣化した場合でも、グループ分けし使用禁止グループとして劣化ビームを上述のようにまとめられるのであれば同様の手段を用いることが出来る。
[8] 参考例1、2に関連した例:
本例にかかる画像形成装置は、ビーム走査方向の任意の領域に複数のビームのうち予め設定した1つの基準ビームで形成されるパッチデータの濃度を検出し、検知濃度が予め設定された画像濃度と等しくなるようビーム光量、プロセス供給バイアスならびにトナー補給量を制御する際、前記予め設定した基準ビームを発する光源が劣化した場合、残りのビームから新規に基準とするビームを一つ選択して画像濃度制御の為のパッチデータを形成し、パッチデータ形成領域に設けた単一の画像濃度センサで、前記新規に基準ビームとして選択した1つのビームで形成されたパッチデータ濃度を検知して画像濃度制御を行い、残りのビームの光量を前記新規基準ビームの光量と同じになるよう制御して、画像形成動作を維持するものである。
【0056】
[9] 参考例3:
本例にかかる画像形成装置は、2ステーションと呼ぶ画像形成装置に本発明を適用した例である。図14に実施例を示す。本画像形成装置は中間転写体としての中間転写ベルト110の下方に2つの画像形成手段(ステーション1、ステーション2)を有している。ステーション1、ステーション2は、それぞれ1つの画像担持体(感光体4a、4b)と、書込み手段(ポリゴンミラー22、ミラーM等)と、これら画像担持体(感光体4a、4b)上に書込み手段(ポリゴンミラー22、ミラーM等)により形成される静電潜像を現像する少なくとも2つの現像手段(ステーション1について24a、24a'と、ステーション2について24b、24b')と、これら2つの現像手段を択一的に選択して駆動する切替え手段とで構成され、前記複数の画像形成手段において形成されるカラー画像を中間転写ベルト110上で重ね合わせることで複数色の画像を生成する画像形成装置である。
【0057】
以下の構成の説明で、ステーション1における構成部材については数字の符号の添え字aを付したもので表示し、ステーション2における構成部材については数字の符号に添え字bを付したもので表示しており、内容は同じであるので、ステーション1について主として説明しステーション2についての説明は省略する。
【0058】
前記各書込み手段は同一のポリゴンミラー22を用いて各々の光源から発せられる複数のビームを上述したように感光体4a、4b上で副走査方向に配列し同時に走査することで高速にフルカラー画像出力を行なうものである。
【0059】
さらに、構成部材を付記すると、現像手段24aは撹拌手段及び現像ローラ26a、26a'を具備し、感光体4aのまわりには、回転方向順に現像ローラ26a'、26a、中間転写ベルト110、帯電ブラシ28a、書き込みビームの照射部等が配置されている。また、感光体4aと対向する中間転写ベルト110の裏側には転写ブラシ29aが設けられている。
【0060】
中間転写ベルト110は2つのローラ間に張設されていて、上側の張設面には前記した本発明に係る画像濃度センサ30と、中間転写ベルト110の回転位置を検出するためのベルトマークセンサ32が配置されている。
【0061】
また、中間転写ベルト110を支持する右側のプーリに対向して当該ベルトに接離自在にクリーニングブレード130が設けられ、中間転写ベルト110を支持する左側のプーリに対向して当該ベルトに接離自在に紙転写ローラ34が設けられている。
【0062】
給紙カセット36に収納されている用紙は給紙ローラ46より繰り出され、鎖線で示す給紙経路を辿り、レジストローラ38を経て、紙転写ローラ34で中間転写ベルト110上の画像を転写されて定着ローラ40を経て定着され、搬送ローラを経て排紙トレイ42上に排出される。なお、符号44は手差し給紙用の手差しローラ対、符号48はエンジンボード、符号50は画像データ記憶手段をそれぞれ示す。
【0063】
中間転写ベルト110の全長をL、用紙の転写時における移動方向の長さの相当する長さをmとしたとき、L=m+αである場合のカラー画像形成工程の概要は次の通りである。
(1).ステーション1において現像手段24a'により現像したA色を中間転写ベルト110上に転写する。
(2).ステーション2において現像手段24bにより現像したB色を中間転写ベルト上のA色に重ね転写してA、B色トナー画像を得、このA、B色トナー画像にステーション1において現像手段24aにより現像したC色を重ね転写して中間転写ベルト110上A、B、C色トナー画像を得る。この時点で中間転写ベルト110は略1回転する。
【0064】
(3).工程(2)で得られたA、B、C色トナー画像に、ステーション2において現像手段24b'により現像したD色を中間転写ベルト上のA、B、C色に重ね転写してフルカラー画像を紙転写ローラ34にて用紙(1枚目)上に転写する。この1枚目への転写は中間転写ベルト110の2回転目中に行なわれる。
(4).複数枚のカラープリントをとる場合は、上記(3)の工程におけるステーション2によるD色トナー画像の重ね転写と同時に、ステーション1によりA色トナー画像を転写し、ステーション2によりB色トナー画像を重ね転写してA、B色トナー画像を得る。
【0065】
(5).工程(4)で得られたA、B色トナー画像に、ステーション1によりC色トナー画像を、続いてステーション2によりD色トナー画像を重ねて転写して得、これを2枚目の転写紙に転写する。2枚目への転写は中間転写ベルト110の4回点目に行なわれる。
(6).3枚目以降のプリントは、工程(3)からの工程が繰り返されることにより、中間転写ベルト110の6回転目に得られる。
【0066】
上記において、例えば、A色はマゼンタ、B色はイエロー、C色はシアン、D色はブラックとする。
【0067】
現像手段を択一的に選択して駆動する切替え手段の例を説明する。
【0068】
ステーション1について図15において、歯車82Gは現像ローラ駆動モータ90−1の回転軸400−1に直結されている。この回転軸400−1は回動部材64−1の回動支点でもある。歯車82Gには歯車80G,歯車81Gがそれぞれ噛み合わされている。回動部材64−1の回動位置に応じて、歯車81Gは第1歯車74Gに噛み合い、そのとき歯車80Gと第2歯車79Gとの噛み合いは解除される。或いは、歯車80Gは第2歯車79Gに噛み合い、そのとき歯車81Gと第1歯車74Gとの噛み合いは解除される。
【0069】
このような切り換えを行なうために、回動部材64−1の一部に回転軸400−1より径方向に延びるアーム部の先端にカムフォロワ402を設け、このカムフォロワ402を偏心カム404にばね406の力で弾性的に押圧する構成とし、この偏心カム404の軸404Jを切り換え駆動源としてのモータ408で回転駆動するようにしている。
【0070】
かかる構成により、偏心カム404の回動位置に応じて回動部材64−1を揺動させて、歯車80G、81Gを第1歯車74G、第2歯車79Gに対して噛み合い、非噛み合いの状態に切り換える。
【0071】
第1歯車74Gは図示しない中間歯車列を介して現像ローラ26a'を駆動させる歯車に噛み合わされている。また、第2歯車79Gは図示しない中間歯車列を介して現像ローラ26aを駆動させる歯車に噛み合わされている。
【0072】
よって、偏心カム404の回転位置に応じて、現像ローラ26a'を駆動させずに現像ローラ26aを駆動させたり、現像ローラ26aを駆動させずに現像ローラ26a'を駆動させたりすることができる。
【0073】
ここで、偏心カム404、ばね406、回動部材64−1、歯車80G、81G及び、第1歯車74G、第2歯車79Gから各現像ローラ26a、26a'駆動用の歯車までの歯車列などは、現像手段を択一的に選択して駆動する切替え手段を構成する。ステーション2についての現像ローラ26b、26b'についても同様の切替手段により、駆動と非駆動とが切り替えられる。
【0074】
[10] 参考例4:
本例にかかる画像形成装置は、パッチデータをベタデータとしてビームの光量制御を行い、画像最大濃度を規定しビームを変調駆動するパルス幅を可変としてビーム点灯時間を変化させることで画像担持体上でのビーム露光時間(ドット形状)を変化させて階調表現を行うこととした。必要光量を得るために光源に供給する駆動電流を設定するだけで、パワー(駆動電流)変調時に必要となる、経時変化によるバイアス電流変化、電流-光出力特性の傾きを求める必要がない。
【0075】
【発明の効果】
請求項1記載の発明では、画像形成装置の小型化、低コスト化が可能で、画像濃度制御を短時間でかつ精度良く行うことができる。交換が不可能な光源の駆動電流を優先的に少なくするように制御することで光源の長寿命化を図り、安定した画像品質の状態で、画像形成装置を長く使用することができる。
【0076】
請求項2記載の発明では、交換が不可能な光源の駆動電流を優先的に少なくするように制御することで光源の長寿命化を図り、安定した画像品質の状態で、画像形成装置を長く使用することができる。
【0077】
請求項3記載の発明では、画像形成装置の小型化、低コスト化が可能で、画像濃度制御を短時間でかつ精度良く行うことが出来る。交換が不可能な光源の駆動電流を優先的に少なくするように制御することで光源の長寿命化を図り、安定した画像品質の状態で、画像形成装置を長く使用することができる。
【0078】
請求項4記載の発明では、画像形成装置の小型化、低コスト化が可能で、画像濃度制御を短時間でかつ精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる画像形成装置における画像形成部の概略構成を示した斜視図である。
【図2】感光体上、副走査方向に配列された書き込みビームを示した図である。
【図3】画像形成装置の作像部の一例を示した正面図である。
【図4】各ビームの点灯タイミングを示したタイミングチャートである。
【図5】画像濃度センサの出力に応じたビームの光量制御の処理ブロック図である。
【図6】パッチデータ用ビームの点灯タイミングを示したタイミングチャートである。
【図7】画像濃度センサの出力に応じたビームの光量制御の処理ブロック図である。
【図8】画像濃度センサの出力に応じたビームの光量制御の処理ブロック図である。
【図9】画像濃度制御のためのブロック図である。
【図10】図10(a)は劣化ビームが無く通常に画像を形成している時の画像形成の用紙を示した図、図10(b)、図10(c)、図10(d)はビーム劣化が判明し偶数ビームを間引いた時の画像形成の様子を示した図である。
【図11】図11(a)はビームの劣化が無く通常に画像を形成している場合の画像ドット配列を示した図、図11(b)、図11(c)はビーム劣化が判明しビームを間引いた時の画像形成の様子を示した図である。
【図12】図12(a)は劣化したビームが無い場合の書き込みラインの図、図12(b)は劣化した1番目のビームを使用禁止とした場合の書き込みラインの図、図12(c)は1番目と2番目のビームを使用禁止とした場合の書き込みラインの図である。
【図13】図13(a)は劣化したビームが無い通常の場合の画像データの供給法を説明した図、図13(b)は3ライン毎にラインデータを更新してそれぞれのビームに供給するようにデータ出力を切りかえる画像データの供給法を説明した図である。
【図14】画像形成装置の構成図である。
【図15】現像手段の切替手段要部の正面図である。
【符号の説明】
4 感光体
11 中間転写ベルト
Claims (4)
- 光源から発せられる複数のビームを画像担持体上の副走査方向に配列し、一回のビーム走査で複数ラインの潜像を画像担持体上に同時に形成する画像形成装置であって、ビーム走査方向をそれぞれのビームに対応した画像濃度制御の為のパッチデータ形成領域に区分けし、ビームと同数の画像濃度センサを各パッチデータ形成領域に対応して設け、画像担持体上もしくは中間転写体上に形成される各々のビームによるパッチデータ濃度を前記画像濃度センサで検知して、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータの濃度に基準ビーム以外のビームによって形成されるパッチデータ濃度が等しくなるようビームを駆動制御するドライバーに信号出力してビームの駆動電流を変更調整することにより基準ビーム以外のビームの光量を制御して画像の濃度制御を行うこととし、前記パッチデータ濃度を画像濃度センサで検知して行う画像の濃度制御は、作像プロセスに関与する各種バイアス電圧制御、トナー補給ならびに像形成手段であるビームの光量制御を単独もしくは組合せて行ない、
前記画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも薄い場合にはバイアス制御ならびにトナー補給を優先して濃度制御を行い、画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも濃い場合にはビームの光量制御を優先して濃度制御を行なうことを特徴とする画像形成装置。 - 光源から発せられる複数のビームを画像担持体上の副走査方向に配列し、一回のビーム走査で複数ラインの潜像を画像担持体上に同時に形成する画像形成装置であって、複数のビームについて各ビーム走査方向上での対応する位置が同じ領域にそれぞれのビームに対応した画像濃度制御の為のパッチデータを順番に形成し、パッチデータ形成領域に設けた単一の画像濃度センサで、画像担持体上もしくは中間転写体上に形成される各々のビームによるパッチデータ濃度を検知して、予め設定した基準ビームで形成されるパッチデータの濃度に基準ビーム以外のビームによって形成されるパッチデータ濃度が等しくなるようビームを駆動制御するドライバーに信号出力してビームの駆動電流を変更調整することにより基準ビーム以外のビームの光量を制御して画像の濃度制御を行い、
画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも薄い場合にはバイアス制御ならびにトナー補給を優先して濃度制御を行い、画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも濃い場合にはビームの光量制御を優先して濃度制御を行なうことを特徴とする画像形成装置。 - 光源から発せられる複数のビームを画像担持体上の副走査方向に配列し、一回のビーム走査で複数ラインの潜像を画像担持体上に同時に形成する画像形成装置であって、前記複数のビームのうち予め設定した1つの基準ビームで画像濃度制御の為のパッチデータを形成し、パッチデータ形成領域に設けた単一の画像濃度センサで、前記予め設定した1つの基準ビームで画像担持体上もしくは中間転写体上に形成されるパッチデータ濃度を検知してそのパッチデータの検知濃度が予め設定された画像濃度と等しくなるようビームを駆動制御するドライバーに信号出力してビームの駆動電流を変更調整することにより予め設定した1つの基準ビームの画像の濃度制御を行い、
残りのビームの光量モニター信号(光量検出器出力)を前記予め設定した1つの基準ビームの光量モニター信号(光量検出器出力)と同じに制御することで残りのビームで形成される画像の濃度制御を行うこととし、前記パッチデータ濃度を画像濃度センサで検知して行う画像の濃度制御は、作像プロセスに関与する各種バイアス電圧制御、トナー補給ならびに像形成手段であるビームの光量制御を単独もしくは組合せて行ない、
画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも薄い場合にはバイアス制御ならびにトナー補給を優先して濃度制御を行い、画像濃度センサで検知した画像濃度が予め設定された濃度よりも濃い場合にはビームの光量制御を優先して濃度制御を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2に記載の画像形成装置において、パッチデータ濃度を画像濃度センサで検知して行う画像の濃度制御は、作像プロセスに関与する各種バイアス電圧制御、トナー補給ならびに像形成手段であるビームの光量制御を単独もしくは組合せて行うことを特徴とする画像形成装置。
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