JP2020006540A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の光源素子の発光量のバラツキに起因する濃度ムラを適切に抑制する。【解決手段】 露光装置２ａは、発光素子アレイで複数の光線を発光させて感光体ドラム１ａに照射して静電潜像を形成する。露光装置２ａは、実潜像ライン位置で光線を主走査方向に走査しつつ照射して実潜像ライン位置で静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置で光線を主走査方向に走査しつつ照射して２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する。そして、コントローラー３１は、上述の発光素子アレイにおける複数の発光素子を順番に発光させて発光光量を測定し、その複数の発光素子について測定された発光光量に基づいて、虚潜像ライン位置での濃度ムラが抑制されるように、虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する際の発光素子の１ドットあたりの発光時間を個別的に補正する。【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

画像形成装置において、露光装置におけるポリゴンミラーの面倒れに起因して、レーザー光線の走査位置に周期的なジッターが発生し、走査位置間のピッチが変動することがある。走査位置間のピッチが変動すると、副走査方向の濃度ムラや色ズレが発生する。そこで、ある画像形成装置は、複数の光源を使用して、露光光量分布のピークをシフトさせたり、発光光源を選択することで、濃度ムラや色ズレを抑制している（例えば特許文献１，２参照）。また、別の画像形成装置では、ジッターに合わせて露光光量を変化させることで、濃度ムラを抑制している（例えば特許文献３参照）。

特開平７−１７４９９５号公報 特開２０１３−０９７０３４号公報 特開２０００−２３８３３０号公報

他方、ある画像形成装置では、擬似高解像度化の手段として、インターリーブ走査方式が採用され、実潜像ライン位置で物理的にレーザー光線を走査し、２つの実潜像ライン位置の間における虚潜像ライン位置で、静電潜像を形成している。つまり、虚潜像ライン位置では物理的にレーザー光線を走査せずに、虚潜像ライン位置での静電潜像が形成される。

上述のようにしてジッターに合わせて露光光量を変化させることで、実潜像ライン位置での濃度ムラは抑制できるが、インターリーブ走査方式の虚潜像ライン位置での濃度には複数の実潜像ライン位置での露光光量が関与しているため、虚潜像ライン位置での濃度ムラは、上述の方法では適切に抑制されない可能性がある。また、上述のように複数の光源を使用して濃度ムラを抑制する場合、光源のコスト、ひいては画像形成装置のコストが高くなってしまう。

しかしながら、上述のレーザー光線の光源として複数の光源素子のアレイを備えたマルチビーム光源を使用する場合、複数の光源素子の発光量のバラツキがあっても、実潜像ライン位置は変動しないが、インターリーブ走査方式の虚潜像ライン位置での濃度には複数の実潜像ライン位置での露光光量が関与しているため、複数の光源素子の発光量のバラツキに起因して虚潜像ライン位置が変動してしまい、虚潜像ライン位置の変動に起因する濃度ムラが発生する可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、複数の光源素子の発光量のバラツキに起因する濃度ムラを適切に抑制する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、発光素子アレイで複数の光線を発光させて前記感光体ドラムに照射して静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像を生成する現像装置と、前記露光装置を制御するコントローラーとを備える。前記露光装置は、実潜像ライン位置で前記光線を主走査方向に走査しつつ照射して実潜像ライン位置で前記静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置で前記光線を主走査方向に走査しつつ照射して前記２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成する。前記コントローラーは、前記発光素子アレイにおける複数の発光素子を順番に発光させて発光光量を測定し、前記複数の発光素子について測定された前記発光光量に基づいて、前記虚潜像ライン位置での濃度ムラが抑制されるように、前記虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成する際の前記発光素子の１ドットあたりの発光時間を個別的に補正する。

本発明によれば、複数の光源素子の発光量のバラツキに起因する濃度ムラを適切に抑制する画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、図１における露光装置２ａの構成およびその周辺の電子回路の構成の一例を示す図である。 図３は、擬似高解像度化技術を説明する図である。 図４は、図２における光源２１が２つの発光素子を備えるアレイである場合の２つの発光素子の発光光量差のない場合の実潜像ライン位置および虚潜像ライン位置のピッチを説明する図である。 図５は、図２における光源２１が２つの発光素子を備える場合の２つの発光素子の発光光量差のある場合の実潜像ライン位置および虚潜像ライン位置のピッチを説明する図である。 図６は、図１および図２に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。

露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光線を感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射して静電潜像を形成する。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光線の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光線を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。

各露光装置２ａ〜２ｄは、発光素子アレイで複数の光線を発光させて感光体ドラムに照射して静電潜像を形成する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像装置３ａ〜３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されているトナーカートリッジがそれぞれ装着され、トナーカートリッジからトナーが供給され、キャリアとともに現像剤を構成する。現像装置３ａ〜３ｄは、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー像を形成する。

このように、各現像装置３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を生成する。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａ、および現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂ、および現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃ、および現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄ、および現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、現像されたトナー像の濃度を測定する光学式センサーであって、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。例えば、各種調整の際、センサー８は、中間転写ベルト４の所定箇所に光線を照射しその反射光を検出し、その所定箇所を通過するパッチ画像（均一濃度の所定形状のトナー画像）に応じた電気信号を出力する。

レジストローラー１０は、給紙トレイなどから１次給紙で搬送されてくる用紙を一時停止させ、２次給紙タイミングでその用紙を中間転写ベルト４および転写ローラー６による転写位置へ搬送する。２次給紙タイミングは、その用紙上の指定された位置に中間転写ベルト４上のトナー画像が転写されるように指定される。レジストセンサー１１は、レジストローラー１０の近傍に設置され、用紙がレジストローラー１０（レジストレーション位置）へ到達したことを光学的に検出するセンサーである。

図２は、図１における露光装置２ａの構成およびその周辺の電子回路の構成の一例を示す図である。なお、図２に示す露光装置は、感光体ドラム１ａ用の露光装置２ａであり、感光体ドラム１ｂ〜１ｄ用の露光装置２ｂ〜２ｄも同様の構成を有する。

図２において、光源２１は、レーザー光線を出射する光源である。光学系２２は、光源２１からポリゴンミラー２３までの間、および／またはポリゴンミラー２３から感光体ドラム１ａおよびＰＤセンサー２４までの間に配置された各種レンズ群である。光学系２２には、ｆθレンズなどが使用される。

光源２１は、複数のレーザー光線を出射する発光素子アレイを備える。この実施の形態では、この発光素子アレイは、モノリシックレーザーダイオードアレイである。

また、ポリゴンミラー２３は、感光体ドラム１ａの軸に対して垂直な軸を有し、その軸に垂直な断面が多角形であり、その側面がミラーとなっている素子である。ポリゴンミラー２３は、その軸を中心に回転し、光源２１から出射したレーザー光線を感光体ドラム１ａの軸方向（主走査方向）に沿って走査する。ポリゴンモーターユニット２３ａは、コントローラー３１からの制御信号に従ってポリゴンミラー２３を回転させる。

また、ＰＤセンサー２４は、主走査同期信号を生成するためにポリゴンミラー２３により走査されているレーザー光線を所定位置で受光するセンサーである。ＰＤセンサー２４は、光が入射すると、光量に応じた出力電圧を誘起する。ＰＤセンサー２４は、光が走査される線上の所定の位置に配置され、光のスポットがその位置を通過するタイミングを検出し、そのタイミングで形成されるパルスを主走査同期信号として出力する。

コントローラー３１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やコンピューターなどを備え、当該画像形成装置の内部装置の制御やデータ処理などを行い、露光装置２ａ（光源２１、ドライバー回路３２など）を制御し、画像形成のためにレーザー光線で感光体ドラム１ａを露光する。

ドライバー回路３２は、光源２１を制御してレーザー光線を出射させる回路である。ドライバー回路３２は、主走査同期信号に同期して形成すべき画像に応じたパターンでレーザー光線によって露光されるように光源２１を制御する。ドライバー回路３２は、コントローラー３１からの制御信号に従って、光源２１の複数の発光素子に対してそれぞれ個別的に発光制御（発光のオンオフ）を行う。

図３は、擬似高解像度化技術を説明する図である。図３に示すように、露光装置２ａは、擬似高解像度化技術を使用して静電潜像を形成する。具体的には、この露光装置２ａは、実潜像ライン位置でレーザー光線を照射して実潜像ライン位置で静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置でレーザー光線を照射してその２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する。なお、実潜像ライン位置のレーザー光線の光量（強度または照射時間）を調整することで、実潜像ライン位置でトナー像が現像されずに、虚潜像ライン位置でトナー像が現像されるようにすることができる。

さらに、コントローラー３１は、光源２１の発光素子アレイにおける複数の発光素子を順番に発光させて発光光量を測定し、その複数の発光素子について測定された発光光量に基づいて、虚潜像ライン位置での濃度ムラが抑制されるように発光素子の１ドットあたりの発光時間を個別的に補正する。

図４は、図２における光源２１が２つの発光素子を備えるアレイである場合の２つの発光素子の発光光量差のない場合の実潜像ライン位置および虚潜像ライン位置のピッチを説明する図である。図５は、図２における光源２１が２つの発光素子を備える場合の２つの発光素子の発光光量差のある場合の実潜像ライン位置および虚潜像ライン位置のピッチを説明する図である。

発光光量差がない場合、図４に示すように、実潜像ライン位置および虚潜像ライン位置のピッチは均一になっているが、例えば図５に示すように、発光光量差がある場合（例えば図５に示すように、第１発光素子の発光光量が第２発光素子の発光光量より低い場合）、実潜像ライン位置と隣接する実潜像ライン位置とのピッチの一方が狭くなり他方が広くなる。

コントローラー３１は、発光光量の低い発光素子の１ドットあたりの発光時間を、発光光量の高い発光素子の発光時間より長くして、両者の発光光量を互いに近づける。

なお、１ドット（１画素）あたり発光時間（時間長）は、例えば８ビットの信号でコントローラー３１によりドライバー回路３２により指定され、２５６段階で調整可能となっている。

具体的には、コントローラー３１は、（ａ）上述の複数の発光素子から１つずつ発光素子を選択し、（ｂ）選択した発光素子の発光時間（つまり、発光光量）を変化させて静電潜像を形成させ、形成された静電潜像に対応するトナー像の濃度をセンサー８に測定させ、測定した濃度から発光光量を特定し、（ｃ）その複数の発光素子に対応して測定された発光光量および対応する発光時間に基づいて、虚潜像ライン位置での濃度ムラが抑制されるように、虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する際の発光素子の１ドットあたりの発光時間を個別的に補正する。

例えば、コントローラー３１は、測定された濃度が所定濃度となる発光時間を各発光素子について特定し、特定した発光時間の比率を特定し、その比率に基づいて、（ａ）発光光量の低い発光素子の発光時間を長くすることにより、（ｂ）発光光量の高い発光素子の発光時間を短くすることにより、あるいは（ｃ）その両方を行うことにより、その複数の発光素子の発光光量を、互いに一致するように可能な限り近づける。

また、コントローラー３１は、（ａ）虚潜像ライン位置で静電潜像を形成せずに実潜像ライン位置で静電潜像を形成して、実潜像ライン位置によるトナー像の濃度をセンサー８に測定させ、（ｂ）実潜像ライン位置で静電潜像を形成せずに虚潜像ライン位置で静電潜像を形成して、虚潜像ライン位置によるトナー像の濃度をセンサー８に測定させ、（ｃ）ある１つの濃度指定値（画像データにおけるある１つの画素値）に対して、実潜像ライン位置によるトナー像の濃度と虚潜像ライン位置によるトナー像の濃度とが一致するように、（ｃ１）虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する際の発光素子の１ドットあたりの発光時間または（ｃ２）実潜像ライン位置で静電潜像を形成する際の発光素子の１ドットあたりの発光時間を個別的に補正する。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。図６は、図１および図２に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。

調整の際に、まず、コントローラー３１は、上述のように、（ａ）実潜像ライン位置によるトナー像（パッチ画像）の濃度をセンサー８に測定させ、（ｂ）虚潜像ライン位置によるトナー像（パッチ画像）の濃度をセンサー８に測定させ、（ｃ）実潜像ライン位置によるトナー像の濃度と虚潜像ライン位置によるトナー像の濃度とが一致するように、（ｃ１）虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する際の発光素子の１ドットあたりの発光時間または（ｃ２）実潜像ライン位置で静電潜像を形成する際の発光素子の１ドットあたりの発光時間を個別的に補正する（ステップＳ１）。

次に、コントローラー３１は、光源２１の複数の発光素子から１つの発光素子を選択し（ステップＳ２）、選択した発光素子のみを使用して、選択した発光素子の発光時間を変化させつつ、パッチ画像に対応して発光素子を発光させる（ステップＳ３）。コントローラー３１は、各発光時間でのパッチ画像のトナー濃度をセンサー８で測定し、トナー濃度が所定濃度となる発光時間を特定する（ステップＳ４）。

そして、コントローラー３１は、光源２１のすべての発光素子の発光特性（つまり、トナー濃度が所定濃度となる発光時間）を特定したか否かを判定し（ステップＳ５）、発光特性を特定していない発光素子があれば、ステップＳ２に戻り、発光特性を特定していない発光素子を１つ選択し（ステップＳ２）、同様の処理を実行する。

このようにして、コントローラー３１は、すべての発光素子の発光特性を特定すると、上述のようにして、発光素子の発光時間を個別的に補正する（ステップＳ６）。

以上のように、上記実施の形態によれば、露光装置２ａ〜２ｄは、発光素子アレイで複数の光線を発光させて感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射して静電潜像を形成する。さらに、露光装置２ａ〜２ｄは、実潜像ライン位置で光線を主走査方向に走査しつつ照射して実潜像ライン位置で静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置で光線を主走査方向に走査しつつ照射して２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する。そして、コントローラー３１は、上述の発光素子アレイにおける複数の発光素子を順番に発光させて発光光量を測定し、その複数の発光素子について測定された発光光量に基づいて、虚潜像ライン位置での濃度ムラが抑制されるように、虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する際の発光素子の１ドットあたりの発光時間を個別的に補正する。

これにより、光源２１における複数の光源素子の発光量のバラツキに起因する濃度ムラが適切に抑制される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態では、トナー濃度をセンサー８で測定することで上述の発光光量を測定しているが、ビームスプリッターなどの光学素子で発光光線の一部を所定割合で分岐させ、分岐した発光光線の一部をフォトダイオードなどの受光素子で受光してその受光光量を測定することで、上述の発光光量を測定するようにしてもよい。

また、上記実施の形態において、ステップＳ６での調整後にステップＳ１と同様の処理を行って、実潜像ライン位置によるトナー像の濃度と虚潜像ライン位置によるトナー像の濃度とが一致するように、実潜像ライン位置で静電潜像を形成する際の発光素子の１ドットあたりの発光時間を個別的に補正するようにしてもよい。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
２ａ〜２ｄ 露光装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
３１ コントローラー

Claims (4)

1. 感光体ドラムと、
   発光素子アレイで複数の光線を発光させて前記感光体ドラムに照射して静電潜像を形成する露光装置と、
   前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像を生成する現像装置と、
   前記露光装置を制御するコントローラーとを備え、
   前記露光装置は、実潜像ライン位置で前記光線を主走査方向に走査しつつ照射して実潜像ライン位置で前記静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置で前記光線を主走査方向に走査しつつ照射して前記２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成し、
   前記コントローラーは、前記発光素子アレイにおける複数の発光素子を順番に発光させて発光光量を測定し、前記複数の発光素子について測定された前記発光光量に基づいて、前記虚潜像ライン位置での濃度ムラが抑制されるように、虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成する際の前記発光素子の１ドットあたりの発光時間を個別的に補正すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー像の濃度を測定するセンサーをさらに備え、
   前記コントローラーは、（ａ）前記複数の発光素子から１つずつ発光素子を選択し、（ｂ）選択した前記発光素子の前記発光時間を変化させて前記静電潜像を形成させ、形成された前記静電潜像に対応する前記トナー像の濃度を前記センサーに測定させ、測定した前記濃度から前記発光光量を特定し、（ｃ）前記複数の発光素子に対応して測定された前記発光光量および前記発光時間に基づいて、前記虚潜像ライン位置での濃度ムラが抑制されるように、前記虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成する際の前記発光素子の１ドットあたりの発光時間を個別的に補正すること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記コントローラーは、（ａ）前記虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成せずに前記実潜像ライン位置で前記静電潜像を形成して、前記実潜像ライン位置による前記トナー像の濃度を前記センサーに測定させ、（ｂ）前記実潜像ライン位置で前記静電潜像を形成せずに前記虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成して、前記虚潜像ライン位置による前記トナー像の濃度を前記センサーに測定させ、（ｃ）前記実潜像ライン位置による前記トナー像の濃度と前記虚潜像ライン位置による前記トナー像の濃度とが一致するように、（ａ）前記虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成する際の前記発光素子の１ドットあたりの発光時間または（ｂ）前記実潜像ライン位置で前記静電潜像を形成する際の前記発光素子の１ドットあたりの発光時間を個別的に補正することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記発光素子アレイは、モノリシックレーザーダイオードアレイであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

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