JPH05330129A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単純な構成で、温湿度変化や感光体の劣化に
対しても変化しない安定した画像出力を、高速に行うこ
とが可能な画像形成装置を提供することを目的としてい
る。 【構成】 パルス幅変調された駆動信号により制御され
るレーザ発信器を用いて感光体の露光を行う画像形成装
置において、温湿度を測定する環境センサー手段や画像
形成回数をカウントするカウント手段などの特性パラメ
ータを検出する特性パラメータ検出手段と、該特性パラ
メータに応じてピークのレーザ露光エネルギーを制御す
るピーク制御手段と、該特性パラメータに応じてバイア
スのレーザ駆動信号を制御するバイアス制御手段とから
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に関し、
特には、パルス幅変調された信号に基づいて露光を行う
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ露光を用いた画像形成装置
において、中間調画像を表現する方法としては、光源と
してビーム径の小さいガスレーザを用いた場合は、網点
やディザ法等があり、光源としてビーム径の大きい半導
体レーザを用いた場合は、強度変調方式、あるいは、パ
ルス幅変調方式による表現があった。

【０００３】強度変調方式とは、１画素毎にレーザパワ
ーを変える方式であり、滑らかな中間調画像を表現する
ことが可能だが、その中間調画像の濃度の安定性が悪い
という問題点があった。一方、パルス幅変調方式は、１
画素内でレーザ露光強度のオンとオフを切り換える方式
で、画像の滑らかさでは強度変調方式に劣るが、中間調
画像の濃度の安定性において優れていた。

【０００４】一方、このような装置に用いられる感光体
は、一般に、種々の要因によって感度が変化することが
知られている。その主な要因としては、雰囲気の温湿
度、あるいは履歴による感光体の劣化等が考えられる。

【０００５】例えば、雰囲気の温湿度による感度の変化
は、感光体の種類により異なっていることが知られてい
る。酸化亜鉛、酸化チタン等の材料では、絶対湿度の増
加により表面に水分子が吸着し、感度が低下する。ま
た、アモルファスシリコン等の場合は温度により感度が
変化する。

【０００６】また、履歴による感光体の劣化の例として
は、感光体上に形成された画像を感光体から出力紙に転
写する方式において、同一の感光体を何度も使用するた
め、画像形成を繰り返すことにより感度が低下してしま
うことや、感光体をシート状にして、感光体上に直接フ
ルカラー画像を形成する場合、イエロー、マゼンタ、シ
アンと最低３回画像形成を行うため、１色目と２色目、
３色目では感度が変化してしまうことが挙げられる。

【０００７】パルス幅変調方式の場合、この様な感光体
の感度の変化を補償するために、従来は以下に示す様な
方法が考えられる。

【０００８】入力された画像データを変換する画像デー
タ変換テーブルを多数所持し、該画像データ変換テーブ
ルを温湿度の変化、あるいは出力枚数に応じて切り換え
て、変換された画像データに従って露光を行うことによ
り補償を行う方法。帯電手段を温湿度、あるいは出力枚
数の関数で制御し、帯電電位を変化させる方法。パルス
幅変調されたレーザ駆動信号のピークの値を温湿度ある
いは出力枚数の関数で制御する方法、等である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像デ
ータ変換テーブルを温湿度、出力枚数等の変化に応じて
切り換える方式では、全ての変化に対応するためには非
常に多数のテーブルを保持する必要がある。その上、更
に、出力画像を濃くしたい、薄くしたい等の要求に答え
るために、帯電電位等の作画条件を変化させる場合にも
異なるテーブルが必要になる。その結果、所持しなくて
はならないテーブル数が非常に多くなってしまい、装置
としての現実性がなくなるという問題点があった。ま
た、この問題を解決するために、テーブル数を減らし、
減らした分を補間により求めるという方法もあるが、計
算が複雑になり、ルックアップテーブルの他に演算回路
が必要となるという問題点があった。

【００１０】また、帯電手段を温湿度等の関数で制御す
る方法では、入力画像信号の最大値（最大画像濃度）で
の制御は容易だが、画像信号の全範囲、特に中間値にお
いて正確な画像濃度を再現して出力することは困難であ
った。

【００１１】このようなことから、パルス幅変調された
レーザ駆動信号のピークの値を温湿度あるいは出力枚数
の関数で制御する方法が有力と考えられた。この方法を
用いれば入力画像信号の全範囲において、ある程度正確
な画像濃度を出力することが可能である。しかしなが
ら、特開平３−４２５２号公報において示されているよ
うに、この方法では、パルス幅が大きく、従って露光量
が大きいような画像データに対しては問題はないが、パ
ルス幅が狭く、従って露光量が小さい画像データに対し
ては補正が完全ではなかった。これは、パルス幅が０で
まったくレーザが発光していない状態から、順にパルス
幅を広くしていった場合、レーザ駆動信号のピークの値
が大きいと、ピーク値が小さい時よりパルス幅が狭いと
ころでレーザが発光するようになるためである。そこ
で、より安定した画像を得るために、前述の特開平３−
４２５２号公報では画像データを補正する方法が開示さ
れているが、この場合、露光走査するスピードと同等以
上の速度で補正する必要があり、回路が複雑且つ高価な
ものとなる問題点があった。

【００１２】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、ピーク制御手段とバイアス制御
手段によって、ピークのレーザ露光エネルギーに加えバ
イアスのレーザ駆動信号も、温湿度や出力枚数のカウン
ト値等の特性パラメータに応じて制御することを特徴と
し、その目的とするところは、単純な構成で、温湿度変
化や感光体の劣化に対しても変化しない安定した画像出
力を、高速に行うことが可能な画像形成装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の画像形成装置は、入力画像信号と形成され
た画像濃度との間の特性に影響を与える特性パラメータ
を検出する特性パラメータ検出手段と、前記特性パラメ
ータに応じて、パルス幅変調されたレーザのピークの露
光エネルギーを制御するピーク制御手段と、前記特性パ
ラメータに応じて、パルス幅変調されたレーザのバイア
スの駆動信号を制御するバイアス制御手段とを備えてい
る。

【００１４】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
いて、特性パラメータ検出手段は、温湿度や、画像形成
回数等の画像形成装置の特性に影響を与える特性パラメ
ータを検出し、ピーク制御手段は、該特性パラメータに
応じてパルス幅変調されたレーザ発振器のピークの露光
エネルギーを制御し、バイアス制御手段は、該特性パラ
メータに応じてパルス幅変調されたレーザ発振器の駆動
電流のバイアスを制御する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１６】最初に図１を参照して本実施例の画像形成
装置全体の構成を説明する。

【００１７】ハウジング２７内右上隅に光導電性感光体
である感光体シート１１がカートリッジ２５内にロール
状で保持されている。また、ハウジング２７左外側には
排紙トレイ２３が設置され、ハウジング２７内中央には
感光体シート１１を巻装するドラム１０が図示しない駆
動装置により回転可能に設置されている。ドラム１０の
周辺には感光体シートカッター１２、搬送ローラー１
３、剥離爪２０、乾燥装置２１、排紙ベルト２２、スコ
ロトロン帯電器１４、レーザ露光手段でありピーク制御
手段とバイアス制御手段でもある露光走査装置１５、プ
リウエット装置３１、ドラムクリーナー１８、除電装置
１９が設けられている。前記ドラム１０の下方には、イ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像液を
保持する現像液タンク１７が４基設置され、各々の現像
液タンク１７には、内部に現像電極１６が図示しない駆
動装置を接続され上下動可能に設置されている。４基の
現像液タンク１７は、図示しない駆動装置を接続され左
右に移動可能な状態でレール２４に載置されている。

【００１８】ドラム１０の近くには環境センサー手段た
る温湿度センサー２８が設けられており、温湿度センサ
ー２８は露光走査装置１５に接続されている。また、制
御回路２９には、次に露光を行う色が何色目なのかを露
光走査装置１５に知らせるカウント手段が設けられてい
る。

【００１９】次に、図１を参照して本実施例の画像形成
装置全体の動作を説明する。

【００２０】ロール状で保持された感光体シート１１
は、カートリッジ２５から送出され、感光体シートカッ
ター１２により所定の大きさに切断された後、搬送ロー
ラ１３によって搬送されて反時計方向に回転しているド
ラム１０に巻装される。巻装された感光体シート１１は
ドラム１０の回転に伴って、電子写真の各工程に送られ
る。はじめに、感光体シート１１はスコロトロン帯電器
１４により表面に均一帯電される。露光走査装置１５
は、外部装置、例えばスキャナー等から送られてきた画
像データＡに従ってパルス幅変調を行う。

【００２１】そして、露光走査装置１５は、温湿度セン
サー２８から送られてくる温湿度データＭと制御回路２
９上のカウント手段から送られてくる何色目の画像形成
かのカウント値Ｋに応じてレーザのピークの露光エネル
ギーとバイアスの駆動信号を制御し、感光シート１１に
レーザ光Ｉを照射して、感光体シート１１上に静電潜像
を形成する。静電潜像を形成された感光体シート１１
は、プリウエット装置３１により現像液の分散媒を浸し
たスポンジを押し付けられることによって、プリウエッ
トされる。

【００２２】この間に現像液タンク１７は、イエロー現
像液を入れた現像液タンクがドラム１０の真下に位置す
るまで、レール２４に沿って図示しない駆動装置により
移動させられ、現像電極１６は図示しない駆動装置によ
りドラム１０とわずかな間隙を有する位置まで上方に移
動させられる。そして、感光体シート１１の前端が現像
電極１６に対向する位置に到達すると、現像電極１６と
感光体シート１１の間の間隙にイエロー現像液が供給さ
れ感光体シート１１上にイエロー単色の可視像が形成さ
れる。そして、除電装置１９により感光体シート１１表
面が除電される。同様の工程がマゼンタ、シアン、ブラ
ックに関しても行なわれることによって、感光体シート
１１上にフルカラー画像が形成される。

【００２３】画像を形成された感光体シート１１は、剥
離爪２０によりドラム１０から剥離されて、搬送ベルト
２２により乾燥装置２１に搬送される。そして、感光体
シート１１は、乾燥装置２１によって乾燥定着をされた
後に排紙トレイ２３に送られ、画像形成の全工程を終了
する。一方、感光体シート１１の乾燥中にドラムクリー
ナー１８は、現像液の分散媒を浸したスポンジをドラム
１０に押しつけることによりドラム１０の清掃を行う。

【００２４】次に図２〜図５を参照して、露光走査装置
１５の構成と動作を説明する。

【００２５】外部機器から送信されてきたデジタルデー
タである画像データＡはＤ／Ａ変換回路４０によりアナ
ログデータＢに変換され、変調用コンパレータ４２に送
られる。一方、三角波発生回路４１からの三角波Ｃも変
調用コンパレータ４２に送られる。変調用コンパレータ
４２では、図３に示すように、三角波Ｃとアナログ変換
された画像データＢを比較し、（画像データＢの値）≦
（三角波Ｃの値）の場合ではオンの信号を、（三角波Ｃ
の値）＜（画像データＢの値）の場合ではオフの信号を
電流駆動回路４３に送る。電流駆動回路４３では、この
オンオフ信号Ｄに従ってレーザ駆動信号Ｅをオンオフす
る。

【００２６】半導体レーザ素子５３は、レーザ駆動信号
Ｅに従ってレーザ光Ｉを照射する。電源投入時には、電
流駆動回路４３は、ピーク時のレーザ露光強度が設定さ
れた初期値になるよう半導体レーザ素子５３を駆動す
る。半導体レーザ素子５３より発したレーザ光Ｉは、モ
ーター６６により回転しているポリゴンミラー６５で反
射し、反射したレーザ光はｆθレンズ６７により、ドラ
ム１０に巻装された感光体シート１１上に結像する。一
方、ドラム１０の横にはフォトダイオード５４が配置さ
れており、半導体レーザ素子５３より発したレーザ光Ｉ
はフォトダイオード５４にも受光され、レーザ光Ｉは電
気信号Ｊに変換される。この露光強度に比例した電気信
号Ｊは、増幅回路５１で増幅され、ピーク検出回路５２
により、ピークでのレーザ露光強度に相当する電気信号
Ｇとなり、補正用コンパレータ４７に送られる。

【００２７】一方、温湿度センサー２８から送られてき
た温湿度データＭは、Ａ／Ｄ変換回路４４によりデジタ
ル信号に変換された後に、ＲＯＭテーブル４５に送られ
る。そして、制御回路２９のカウント手段からは、何色
目の現像かのカウント値ＫがＲＯＭテーブル４５に送ら
れる。ＲＯＭテーブル４５には温湿度データＭと何色目
かのカウント値Ｋからピーク時のレーザ露光強度Ｐとバ
イアスでの駆動信号Ｎへの２次元から２次元への変換テ
ーブルが記憶されている。該変換テーブルはあらかじめ
実験により求めておく必要がある。

【００２８】ＲＯＭテーブル４５により変換されたピー
ク時のレーザ露光強度Ｐは、Ｄ／Ａ変換回路４６により
アナログ信号Ｐ’に変換され、補正用コンパレータ４７
に送られる。補正用コンパレータ４７では該アナログ信
号Ｐ’が基準信号となり、実際に照射されたピーク時の
レーザ露光強度に相当する電気信号Ｇとの比較を行う。

【００２９】該比較結果はＵ／Ｄカウンタ４９に送ら
れ、実測のレーザ露光強度Ｇが基準信号Ｐ’より大きけ
れば、Ｕ／Ｄカウンタ４９はクロック回路４８のクロッ
ク信号によりカウント値を１だけダウンさせ、基準信号
より小さければＵ／Ｄカウンタ４９はクロック回路４８
のクロック信号によりカウント値を１だけアップさせ
る。Ｄ／Ａ変換回路５０は、Ｕ／Ｄカウンタ４９のカウ
ント値をアナログ信号に変換して電流駆動回路４３に送
り、電流駆動回路４３は、該アナログ信号に変換された
カウント値に応じてピークでのレーザ露光強度を補正
し、補正されたレーザ露光強度に従って半導体レーザ素
子５３を点灯する。

【００３０】一方、ＲＯＭテーブル４５で求められたバ
イアスでの駆動信号Ｎは、Ｄ／Ａ変換回路でアナログ信
号Ｎ’に変換されて、電流駆動回路４３に送られる。電
流駆動回路４３は、該アナログ信号Ｎ’に応じてバイア
スでの駆動信号を制御し、半導体レーザ素子５３を点灯
する。

【００３１】具体的に、本実施例で、補正されたレーザ
駆動信号Ｅがどの様に補正されるかを示したのが図５で
ある。従来例では、ピーク時でのレーザ露光強度のみが
補正されているのに対して、本実施例では、ピーク時に
加えて、バイアスの値も補正されている。

【００３２】本発明は以上詳述した実施例に限定される
ものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において種々
の変更を加えることができる。

【００３３】例えば、本実施例においては、ドラムに感
光体シートを巻装して、転写工程を行わずに直接感光体
シートに画像を形成する例を挙げたが、ドラムを光導電
性感光体ドラムとし、普通紙への転写工程を設けること
により画像出力を行なうことも可能である。この場合、
制御回路２９に設けられたカウント手段は、感光体を交
換してからの出力枚数をカウントし、露光走査装置１５
に該カウント値Ｋを送信することになる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の画像形成装置は、ピーク制御手段とバイアス制御
手段によって、ピークのレーザ露光エネルギーに加えバ
イアスのレーザ駆動信号も、温湿度や出力枚数のカウン
ト値等の特性パラメータに応じて制御しているため、単
純な構成で、温湿度変化や感光体の劣化に対しても変化
しない安定した画像出力を、高速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の画像形成装置全体の概略構成図であ
る。

【図２】本実施例の露光走査装置のブロック図である。

【図３】本実施例のパルス幅変調を説明するグラフであ
る。

【図４】本実施例の露光走査装置の光学系の概略構成図
である。

【図５】本実施例と従来例のレーザ駆動信号の補正の内
容を比較説明するグラフである。

【符号の説明】

１１ 感光体シート １５ 露光走査装置 ２８ 温湿度センサー ２９ 制御回路 ４３ 電流駆動回路 ４５ ＲＯＭテーブル ５３ 半導体レーザ素子 ５４ フォトダイオード

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/23 １０３ Ｂ 9186−5Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された画像信号に基づいてパルス幅
   変調されたレーザ駆動信号を形成し、該レーザ駆動信号
   に応じてレーザ発振器を制御して感光体の露光を行う露
   光手段を有する画像形成装置において、 前記画像信号と形成された画像濃度との間の特性に影響
   を与える特性パラメータを検出する特性パラメータ検出
   手段と、 前記特性パラメータに応じて、パルス幅変調されたレー
   ザのピークの露光エネルギーを制御するピーク制御手段
   と、 前記特性パラメータに応じて、パルス幅変調されたレー
   ザのバイアスの駆動信号を制御するバイアス制御手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記特性パラメータ検出手段を、温湿度
   を検出する環境センサー手段とすることを特徴とする請
   求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記特性パラメータ検出手段を、画像形
   成回数をカウントするカウント手段とすることを特徴と
   する請求項１記載の画像形成装置。