(57)【要約】【課題】マルチビームレーザを露光に用いた画像形成装置において、経時変化に伴い感光体表面の電荷輸送層の磨耗が進んでも、長期間にわたって安定した画像出力を得る。【解決手段】像を担持する感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２と、帯電器１２により帯電された感光体ドラム１１に潜像を形成するための複数の発光レーザからなる半導体レーザ（マルチビームレーザＲＯＳ）２１を有する露光器２０と、この露光器２０により形成された感光体ドラム１１の潜像を現像する現像器１３と、感光体ドラム１１の劣化度合いを把握し、把握された劣化度合いに基づいて半導体レーザ（マルチビームレーザＲＯＳ）２１の出力デューティを引き上げてこのマルチビームを２値で点灯制御する制御部３０とを備えた。【選択図】図１
2007192941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像を担持する像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電器と、
前記帯電器により帯電された前記像担持体に潜像を形成するための複数の発光レーザからなるマルチビームレーザを有する露光器と、
前記露光器により形成された前記像担持体の潜像を現像する現像器と、
前記像担持体の劣化度合いを把握し、把握された当該劣化度合いに基づいて前記マルチビームレーザの出力デューティを引き上げて当該マルチビームを２値で点灯制御する制御手段と
を含む画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記像担持体の劣化度合いに応じて前記出力デューティを段階的に引き上げることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記像担持体の劣化が進んでいない状態にて、前記出力デューティの最大値の約５０％に抑えて出力デューティの初期値とし、当該初期値から段階的に引き上げることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記マルチビームレーザの出力デューティの引き上げに伴い、前記帯電器の帯電電位、および前記現像器の現像バイアス電位を調整することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、累積印字枚数を把握し、把握された当該累積印字枚数から前記像担持体の劣化度合いを把握することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
像担持体に帯電、露光、現像を施して画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、
前記像担持体の劣化が進んでいない初期状態にて、前記露光を行うマルチビームレーザを第１の出力デューティにて２値で点灯制御するステップと、
前記像担持体の劣化度合いを把握するステップと、
把握される前記像担持体の劣化度合いが予め定められた状態よりも進んでいるか否かを判断するステップと、
前記予め定められた状態よりも劣化度合いが進んでいると判断される場合に、前記第１の出力デューティよりも高い出力デューティである第２の出力デューティにて前記マルチビームレーザを２値で点灯制御するステップと
を含む画像形成装置の制御方法。
【請求項７】
前記第１の出力デューティを引き上げて前記第２の出力デューティにて２値で点灯制御するのに伴い、前記帯電の際の帯電電位、および前記現像の際の現像バイアス電位を合わせて調整するステップを更に含む請求項６記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項８】
前記予め定められた状態よりも更に劣化度合いの高い状態を予め定め、当該高い状態よりも劣化度合いが進んだと判断される場合に、前記第２の出力デューティよりも高い出力デューティである第３の出力デューティにて前記マルチビームレーザを２値で点灯制御することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項９】
前記第２の出力デューティを引き上げて前記第３の出力デューティにて２値で点灯制御するのに伴い、前記帯電の際の帯電電位、および前記現像の際の現像バイアス電位を合わせて調整するステップを更に含む請求項８記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項１０】
前記像担持体の劣化度合いを把握するステップは、前記画像形成装置による累積印字枚数または当該像担持体の累積回転数を把握し、当該累積印字枚数または累積回転数が予め定められた所定の値を超えた際に劣化が進んでいることを把握することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置等に係り、より詳しくは、感光体を用いて画像を形成する画像形成装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式とレーザ露光を組み合わせた画像形成装置が広く用いられている。この方式を採用した画像形成装置では、例えばレーザをパルス幅変調（ＰＷＭ）することにより現像濃度を可変する技術が採用されている。このパルス幅変調では、そのデューティを大きくすれば現像濃度が上がり、逆にデューティを小さくすれば現像濃度が下がる。
【０００３】
一方、高解像度化のために面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いて露光をマルチビーム化すると共に、１ビーム当たりの発光スポット径を極小化する技術が存在する。この場合には、各発光スポットのパルス幅変調は行わず、ＯＮ/ＯＦＦの２値制御と単位面積当たりの同時発光スポット数で画像の階調を表現することが可能である。パルス幅変調をしないのは単位面積当たりの同時発光スポットのＯＮ/ＯＦＦだけでも階調表現が充分に出来るようになったことが主たる理由である。また、高速でマルチビームを制御するためには、ビデオレートを上げる必要があり、もはや出力階調度に合わせてパルス幅変調をするのが困難になってきたことも背景にある。
【０００４】
ここで、電子写真方式による画像形成装置においては、像担持体である感光体の周りにて、帯電、露光、現像、転写、清掃の各工程が順次繰り返される。このうち清掃工程では、例えば板状の部材（クリーニングブレード）が設けられ、感光体表面から余剰の現像材を掻き取っている。そして、この板状の部材が感光体表面に摩擦接触することで、感光体表面に塗布された電荷輸送層が磨耗する。この磨耗による感光体の経時劣化は、感光体の感度を低下させ、ひいては画像品質を悪化させる原因となる。
【０００５】
この感光体を取り巻く構成要素の調整パラメータとして、感光体の帯電電位、現像バイアス電位、露光電位などがある。これらの調整パラメータは、工場出荷時の感光体の特性を基に、全体のバランスを取って初期調整されている。しかし、上述のように感光体が経時劣化すると、感光体の特性が変化してしまい、所望の画像品質が得られなくなる。従来では、感光体の感度低下によって画像品質が悪化すると、感光体を即座に交換していた。その一方で、ランニングコスト低減に向けての課題として、感光体をできるだけ長期に亘って使用することが要求されている。
【０００６】
ここで、公報記載の従来技術として、感光体劣化度に応じてレーザ光量の調整を行い、出力画像を制御して常に良好な画像を保持できるようにする技術が存在する（例えば、特許文献１参照。）。また、他の公報記載の技術として、感光体の塗りムラや部分劣化などの不均一な要素を排除することによって、感光体の主走査方向に均一な画像を形成するものが存在する（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３２３７４０号公報
【特許文献２】特開２００２−２３６４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、マルチビームレーザである面発光レーザを用いた露光では、階調表現に際して各発光スポットのパルス幅変調を必要とせず、ＯＮ/ＯＦＦの２値制御と単位面積当たりの同時発光スポット数で画像の階調を表現することが可能である。その一方で、階調表現とは別に、例えば濃度ムラの補正等のために光量を制御することが必要となる場合がある。かかる場合に、この面発光レーザを用いた技術では、例えば出力設定用基準電圧（ＶＲＥＦ）を可変にすることで、光量制御が行われる。
【０００９】
しかしながら、パルス幅変調が露光エネルギの主走査方向および副走査方向への空間的な可変を持たせているのに対し、出力設定用基準電圧を振る（変化させる）ことは、主走査方向および副走査方向への空間的な広がりを持たずに露光エネルギそのものを可変していることになる。そのために、例えば光量調整範囲（ダイナミックレンジ）を拡大しようと考えた場合、出力設定用基準電圧を変化させる方法では、パルス幅変調に比べて十分な調整範囲が得られない。特に、画像形成装置を工場出荷時から長期間にわたって稼動させようとした場合には、光量調整範囲に制約があると、経時変化に十分に対応ができなくなる。上記各特許文献では、このようなマルチビームレーザにおける固有の問題点に対応できるものではなく、マルチビームレーザを露光に用いた画像形成装置にて、感光体の長寿命化を図ることは困難である。
【００１０】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、マルチビームレーザを露光に用いた画像形成装置において、例えば経時変化に伴い感光体表面の電荷輸送層の磨耗が進んでも、長期間にわたって安定した画像出力を得ることにある。
また他の目的は、マルチビームレーザを露光に用いる際に、光量調整範囲を確保することで一定の濃度再現レベルを維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するために、本発明が適用される画像形成装置は、像を担持する像担持体と、この像担持体を帯電する帯電器と、帯電器により帯電された像担持体に潜像を形成するための複数の発光レーザからなるマルチビームレーザを有する露光器と、この露光器により形成された像担持体の潜像を現像する現像器と、像担持体の劣化度合いを把握し、把握された劣化度合いに基づいてマルチビームレーザの出力デューティを引き上げてこのマルチビームを２値で点灯制御する制御手段と、を有している。
【００１２】
ここで、この制御手段は、像担持体の劣化度合いに応じて出力デューティを段階的に引き上げることを特徴とすることができる。
また、この制御手段は、像担持体の劣化が進んでいない状態にて、出力デューティの最大値の約５０％に抑えて出力デューティの初期値とし、この初期値から段階的に引き上げることを特徴とすることができる。
更に、この制御手段は、マルチビームレーザの出力デューティの引き上げに伴い、帯電器の帯電電位、および前記現像器の現像バイアス電位を調整することを特徴とすれば、現像性能を大きく変えずに出力画像濃度の低下を抑制することができる点で優れている。
また更に、この制御手段は、累積印字枚数を把握し、把握された累積印字枚数から像担持体の劣化度合いを把握することを特徴とすることができる。
【００１３】
他の観点から捉えると、本発明は、像担持体に帯電、露光、現像を施して画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、この像担持体の劣化が進んでいない初期状態にて、露光を行うマルチビームレーザを第１の出力デューティにて２値で点灯制御するステップと、この像担持体の劣化度合いを把握するステップと、把握される像担持体の劣化度合いが予め定められた状態よりも進んでいるか否かを判断するステップと、予め定められた状態よりも劣化度合いが進んでいると判断される場合に、この第１の出力デューティよりも高い出力デューティである第２の出力デューティにてマルチビームレーザを２値で点灯制御するステップと、を含む。
【００１４】
ここで、この予め定められた状態よりも更に劣化度合いの高い状態を予め定め、この高い状態よりも劣化度合いが進んだと判断される場合に、第２の出力デューティよりも高い出力デューティである第３の出力デューティにてマルチビームレーザを２値で点灯制御することを特徴とすることができる。
また、この第１の出力デューティを引き上げて第２の出力デューティ、更には第２の出力デューティを引き上げて第３の出力デューティにて２値で点灯制御するのに伴い、帯電の際の帯電電位、および現像の際の現像バイアス電位を、それぞれにおける光量に合わせて調整するステップを更に含むことを特徴とすれば、現像性能を大きく変えることなく、出力画像濃度の低下を抑制することができる点で好ましい。
更に、この像担持体の劣化度合いを把握するステップは、画像形成装置による累積印字枚数を把握し、累積印字枚数が予め定められた所定の値を超えた際に劣化が進んでいることを把握することを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように構成された本発明によれば、マルチビームレーザを露光に用いた画像形成装置において、例えば経時変化に伴い感光体表面の電荷輸送層の磨耗が進んでも、長期間にわたって安定した画像出力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態)について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置の基本構成を示した図である。この画像形成装置は、いわゆる電子写真方式を採用した画像形成装置であり、画像を形成する画像形成部１０には、その中心に像担持体である感光体ドラム（感光体）１１を備えている。また、画像形成部１０における感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２と、感光体ドラム１１を露光して静電潜像を形成する露光器２０とを備えている。また、形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像器１３と、図示しない転写部にてトナー像を用紙に転写した後の感光体ドラム１１上の残留トナーを掻き取るクリーニングブレード１４を備えている。
【００１７】
ここで、露光器２０は、レーザ光を発光する半導体レーザ（マルチビームレーザＲＯＳ）２１と、発光されたレーザ光を平行光に変換するためのコリメートレンズ２２およびアパーチャ２３を備えている。また、平行光に変換されたレーザ光を主走査方向に走査するためのポリゴンミラー（回転多面鏡）２４を備えている。更に、ポリゴンミラー２４の面倒れ等の光学的な歪みを補正する結像レンズ(ｆθレンズ)２５と、結像レンズ２５により補正されたレーザ光を反射させて感光体ドラム１１を照射するシリンドリカルミラー２６とを備えている。半導体レーザ２１は、後述するような面発光のマルチビームレーザであり、１つのデバイスに例えば３２個の発光源を有している。
【００１８】
一方、画像形成装置の制御系（制御手段）としては、画像形成装置の全体を制御する制御部３０と、帯電器１２の帯電量や帯電のタイミング等を制御する帯電制御部３１と、現像器１３の現像バイアス電圧（電位）の制御など、現像器１３を制御する現像バイアス制御部３２とを備えている。また、本実施形態の特徴点として、半導体レーザ２１の発光デューティを制御するレーザ発光デューティ制御部３３と、半導体レーザ２１を駆動するレーザ駆動部３４とを備えている。
【００１９】
次に、図１に示す画像形成装置の動作について説明する。
制御部３０によって制御されるレーザ駆動部３４の出力信号に基づき、半導体レーザ２１が発光する。この半導体レーザ２１は、後に詳述するように、発光源として１つのデバイスに計３２個のレーザダイオード（ＬＤ）が設けられている。そして、露光器２０では、この３２個のレーザダイオードから発光される３２本のビームをコリメートレンズ２２によりコリメートした後、アパーチャ２３を介してポリゴンミラー２４により偏向走査し、結像レンズ２５とシリンドリカルミラー２６とを用いて感光体ドラム１１上に結像する。このようにして、感光体ドラム１１上に３２ラインを同時に走査することができる。この回転多面鏡（ポリゴンミラー）は、ＤＣモータ（スキャンモータ）によって高い回転精度にて回転駆動する。また、感光体ドラム１１は、図示しない駆動手段によって回転駆動し、この露光器２０によって、帯電器１２によって表面が帯電された感光体ドラム１１がレーザ走査（主走査）と直交する方向（回転駆動方向、副走査方向）にて順次、露光され、２次元の静電潜像を形成することができる。この感光体ドラム１１上に形成された静電潜像は、現像バイアス制御部３２の制御によって現像器１３によって現像され、形成されたトナー像は、図示しない転写部で用紙に転写された後、図示しない定着器によって用紙上に加熱定着される。以上によって、用紙上にプリント画像が形成される。一方、転写後の感光体ドラム１１上には、転写されずに残った残留トナー（余剰の現像材）が存在する。この残留トナーは、クリーニングブレード１４によってクリーニングされる。
【００２０】
次に、面発光のマルチビームレーザである半導体レーザ２１を２値点灯制御させることによる階調表現について説明する。
図２（ａ）〜（ｃ）は、マルチビームレーザを用いた階調表現を説明するための図である。図２（ａ）では、主走査方向（ＦＳ）と副走査方向（ＳＳ）に形成される画像例が示されている。１ブロック列にはＤ１１〜Ｄ１４…、２ブロック列にはＤ２１〜Ｄ２４…、以下、８ブロック列のＤ８１〜Ｄ８４…の領域が図示されている。図２（ｂ）は、Ｄ１１とＤ１２のブロック領域を拡大している。１つのブロック領域は、副走査方向に４ドット、主走査方向に８ドットの計３２ドットで形成される。図２（ｃ）は、半導体レーザ２１を構成する面発光のマルチビームレーザを示している。この面発光のマルチビームレーザは、１つのデバイスに、発光源として、４×８の配列(配置形状)でＬＤ１〜ＬＤ３２の計３２個のレーザダイオード(ＬＤ)が設けられている。そして、この３２個のレーザダイオードによって、３２本のビームにより３２ラインを同時に走査することができる。
【００２１】
例えば図２（ｂ）に示すＤ１１のブロック領域は、ＬＤ１〜ＬＤ４の４つのレーザダイオードをポリゴンミラー２４で主走査方向にスキャンすることで露光される。同様に、Ｄ２１のブロック領域は、ＬＤ５〜ＬＤ８の４つのレーザダイオードで露光される。例えば図２（ｂ）に示すＤ１１のブロック領域は、ＬＤ１〜ＬＤ４の４個のレーザダイオードを２値点灯し、主走査方向への８画素分を掛け合わせた４×８の計３２ドットの各ドットをＯＮ/ＯＦＦ制御することで、１つの領域を使って複数の階調を表現できる。
【００２２】
図３は、レーザの発光デューティと感光体ドラム（感光体）１１上の光量との関係を説明するための図である。図３には、デューティ１００％でＯＮ/ＯＦＦして発光する例と、デューティ７５％でＯＮ/ＯＦＦして発光する例と、デューティ５０％でＯＮ/ＯＦＦして発光する例とが示されている。それぞれＯＮしている時間が発光単位である。また図３には、このＯＮ/ＯＦＦの発光タイミングによって生じる感光体上の光量が示されている。この感光体上の光量は、横軸に主走査方向の発光スポット移動量が示され、縦軸に感光体上の光量が示されており、得られる光量は図３に示すようなガウシアン分布（正規分布）で表される。デューティが１００％から７５％になると、パルス幅で現れる発光単位は、約７５％となるが、感光体上の光量は７５％に達せず、大きく減少する。また、デューティが１００％から５０％となると、発光単位は約５０％となるが、感光体上の光量は５０％を大きく下回る。従って、発光スポットのＯＮ/ＯＦＦの２値点灯制御だけで階調表現が可能な、例えばマルチビーム方式を採用する場合には、一般にデューティを１００％に近づけ、最も効率の良い状態で露光のための光量を得るように構成されている。しかしながら本実施の形態では、後述するように、マルチビームレーザの初期値のデューティを例えば５０％程度に落とし、感光体ドラム１１の劣化状況に応じて出力デューティを段階的に上げることで、感光体ドラム１１の長寿命化を図っている。
【００２３】
図４（ａ），（ｂ）は、感光体ドラム（感光体）１１の積層構造と、感光体表面の摩耗状態を説明するための図である。図４（ａ）に示すように、感光体ドラム１１は、導電性支持体の上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層を有する積層構造を形成している。電子写真プロセスにおいて、感光体ドラム１１を帯電させた状態で光を照射すると、電荷発生層において正と負の電荷キャリアが生成される。この電荷発生層としては、光導電性を持ち高い効率でキャリアを生成する材料が使われている。電荷輸送層は電荷発生層で発生されたキャリアを輸送する層であり、電荷の移動度が高い材料が使われている。下引き層は光が照射されない場合は基材から電荷が注入しないようにするために用いられ、ブロッキング層の役割をする。導電性支持体は基材であり、一般的に用いられているのは円筒状のアルミパイプであるが、ベルト状のものもある。
【００２４】
図４（ｂ）は、清掃（クリーニング）工程において、クリーニングブレード１４が感光体ドラム１１の表面を磨耗させる様子を示すものである。感光体ドラム１１の累積回転数に比例して磨耗が進んでいく。この累積回転数は画像形成装置としての累積印字枚数とも比例関係にある。図４（ａ）に示す積層構造にて、磨耗により削り取られていくのは電荷輸送層である。この層の厚みが減少すると、電荷の移動度が悪化し、いわゆる感光体としての感度が低下した、と言われる状態となる。即ち、同じ光量を与えても磨耗前に較べて磨耗後は所望の出力画像濃度が得られなくなる傾向を持つことになる。
【００２５】
図５は、感光体ドラム（感光体）１１の磨耗度と出力画像濃度との関係を説明するための図である。この図５において、横軸は感光体の磨耗度、縦軸は出力画像濃度を示している。この図５に示すように、感光体の磨耗度が増加すると、出力画像濃度は減少する。従って、例えば図４（ｂ）に示すような現象によって感光体ドラム１１の磨耗が進むと、磨耗前とは異なり、同じ光量を与えても所望の出力画像濃度が得られなくなる。
【００２６】
図６はレーザ露光エネルギと出力画像濃度との関係を説明するための図である。図６において、横軸はレーザ露光エネルギ量、縦軸は出力画像濃度を示している。この図６に示すように、レーザ露光エネルギ量を増加させると、出力画像濃度も増加する。また、この図６によれば、レーザ露光エネルギ量の調整範囲を広く取れる場合には出力画像濃度の触れ幅も大きく取ることが可能であり、レーザ露光エネルギ量の調整範囲を広く取れない場合には出力画像濃度の触れ幅も大きく取れないことが理解できる。
【００２７】
ここで、図７は、出力設定基準電圧ＶＲＥＦの大小と感光体ドラム１１上の光量との関係を示す図である。ここでは、発光デューティを、例えば１００％に固定させた場合について示している。マルチビームレーザＲＯＳを用いた現状の技術では、デューティを例えば１００％で固定し、個々のレーザダイオードをＯＮ/ＯＦＦ制御することで、階調表現を実現している。更に加えて、装置の周囲温度などの環境状況や、装置の電源を最初にＯＮするとき等の状況等に合わせて、出力設定基準電圧ＶＲＥＦの調整は行われていた。即ち、発光デューティは固定し、ＯＮ/ＯＦＦ制御および出力設定基準電圧ＶＲＥＦの調整によって露光が行われていた。
【００２８】
図８は、発光デューティを可変にした場合の出力設定基準電圧ＶＲＥＦの大小と感光体ドラム１１上の光量との関係を示す図である。図７を用いて説明したように、現状では、発光デューティは固定し、ＯＮ/ＯＦＦ制御および出力設定基準電圧ＶＲＥＦの調整によって露光が行われていた。しかしながら、これでは調整の範囲が非常に狭く、極め細やかな制御を行うことは困難であった。また、図４（ａ），（ｂ）を用いて説明したように感光体ドラム１１の摩耗等の経時劣化によって感光体の感度が低下した場合に、現状の制御では所望の出力画像濃度を得ることができず、感光体の交換時期を早めていた。
【００２９】
ここで、レーザ露光エネルギは、図８に示すようなガウシアン分布グラフの積分値、即ち、グラフの面積に比例すると考えられるので、発光デューティを固定した場合よりも可変とした場合の方が面積比を大きく取ることができる。即ち、発光デューティを可変にすることで、レーザ露光エネルギの調整範囲（ダイナミックレンジ）を大きく取ることが可能となる。そこで、本実施の形態では、例えば、初期の状態にて発光デューティを５０％程度に設定し、感光体ドラム１１にて感光体の感度が低下したと考えられる場合に発光デューティを段階的に切り上げるようにした。
【００３０】
即ち、本実施の形態では、まず、感光体ドラム（感光体）１１上に高解像度で潜像を記録する、２値点灯制御されたマルチビームレーザＲＯＳの発光デューティを、最大値の５０％に抑え、これを工場出荷時における初期値とする。そして、感光体の帯電電位、現像バイアス電位もこの状態での光量に合わせた形で必要充分な現像濃度が得られるようにレベルを調整する。その後、感光体が経時変化に伴って膜減りし（電荷輸送層の厚さが減少し）、感度が低下することで出力画像濃度の低下に至るようになったときは、５０％に抑えていたマルチビームレーザＲＯＳの出力デューティを、感光体の劣化度合いに応じて例えば７５％、１００％といったように段階的に上げていく。このとき、感光体の帯電電位、現像バイアス電位もそれぞれにおける光量に合わせて自動調整する。このように構成することで、出力画像濃度の低下が起こらないようにする。ビデオレートが高くなっているマルチビームレーザＲＯＳであっても、階調表現をするほどの分解能を求めないのであれば、離散的な数段階で発光デューティを可変することは可能である。
【００３１】
このように、本実施の形態では、マルチビームレーザＲＯＳの出力光量を出力設定用基準電圧（ＶＲＥＦ）の可変と発光デューティの可変とを組み合わせることによって、２値の点灯制御であってもマルチビームレーザＲＯＳの光量のダイナミックレンジ拡大を図ることができるようになる。そして、マルチビームレーザＲＯＳの光量のダイナミックレンジを拡大することができれば、感光体の帯電電位、現像バイアス電位の設定触れ幅も大きくすることが可能となる。これによって、膜減りの進んだ感光体を更に使い続けることができるようになり、結果的に感光体の長寿命化を図ることが可能となる。
【００３２】
図９は、図１に示した画像形成装置にて、制御部３０などを含む制御手段の機能を詳述するためのブロック図である。レーザ駆動部３４は、画像出力データ生成回路４１とマルチビームレーザＲＯＳ駆動回路４２とを備えている。画像出力データ生成回路４１は、エッジ強調処理や階調補正、スクリーン処理、レジストレーション、光量補正などの各種処理を実行する。マルチビームレーザＲＯＳ駆動回路４２は、半導体レーザ（マルチビームレーザＲＯＳ）２１のＯＮ/ＯＦＦの制御や、出力設定基準電圧ＶＲＥＦの設定制御等を実行している。
【００３３】
制御部３０では、例えば、画像形成装置における用紙への印字枚数を累積して所定のメモリ（図示せず）に保存する。このメモリとしては、画像形成装置の電源がシャットダウンしても累積カウント値が消えないように、例えば不揮発性メモリで構成し、この不揮発性メモリに累積カウント値を保持させることが好ましい。そして、例えばこの累積枚数によって感光体ドラム１１の摩耗度を判定する。摩耗度の判定結果は、レーザ発光デューティ制御部３３および画像出力データ生成回路４１に出力される。レーザ発光デューティ制御部３３では、取得した摩耗度に応じて発光デューティを決定し、マルチビームレーザＲＯＳ駆動回路４２に出力する。一方、画像出力データ生成回路４１は、レーザ発光デューティ制御部３３からの設定情報を取得するとともに、制御部３０にて判定された摩耗度に応じて、出力設定基準電圧ＶＲＥＦや光量補正信号を設定し、マルチビームレーザＲＯＳ駆動回路４２に出力している。また、画像出力データ生成回路４１は、マルチビームレーザＲＯＳ駆動回路４２からタイミング信号を取得し、取得したタイミング信号に合わせて、入力される画像信号に応じたマルチビームＯＮ/ＯＦＦ信号を出力している。更に、制御部３０は、判定された摩耗度の情報を帯電制御部３１、現像バイアス制御部３２に出力し、帯電制御部３１および現像バイアス制御部３２では、摩耗度に応じて帯電電位ＶＨや現像バイアス電位ＶＢＩＡＳを制御している。
【００３４】
図１０は、この帯電電位ＶＨ、現像バイアス電位ＶＢＩＡＳ、露光電位ＶＬ、および現像電位ＶＤＥＶＥの関係を示した図である。今、帯電電位ＶＨと現像バイアス電位ＶＢＩＡＳとの差をＶＣＬＮとし、また、現像電位ＶＤＥＶＥ、現像バイアス電位ＶＢＩＡＳおよび露光電位ＶＬの関係が以下に示すものであるとする。
ＶＣＬＮ ＝ ＶＨ − ＶＢＩＡＳ
ＶＤＥＶＥ ＝ ＶＢＩＡＳ − ＶＬ
このとき、
ＶＤＥＶＥ / ＶＣＬＮ、即ち、（ＶＢＩＡＳ − ＶＬ）/（ＶＨ− ＶＢＩＡＳ） を一定に保つと、現像性能は不変となる。そして、この露光電位ＶＬはレーザ露光エネルギに比例することから、露光電位ＶＬは図８に示したレーザ発光デューティと出力設定基準電圧ＶＲＥＦにも比例することになる。従って、レーザ発光デューティと出力設定基準電圧ＶＲＥＦ、および帯電電位ＶＨと現像バイアス電位ＶＢＩＡＳを調整して上記式を一定に保つことで、感光体ドラム１１が経時劣化した場合であっても現像性能を保つことが可能となる。
【００３５】
図１１は、感光体劣化に伴う画像形成処理方法を説明するためのフローチャートである。制御部３０では、感光体ドラム１１の劣化の指標として、例えば累積印字枚数を取得する（ステップ１０１）。そして、制御部３０では、取得された累積印字枚数が予め定められた基準値Ａを超えたか否かが判断される（ステップ１０２）。この基準値Ａは、画像形成装置に設けられた感光体ドラム１１の特性に合わせて決定される。より詳しくは、図５に示すような感光体の摩耗度と出力画像濃度との関係から把握される第１の基準摩耗度として、累積枚数の基準値Ａが決定される。この基準値Ａを超えていない場合には、初期に設定されたパラメータを維持する。即ち、例えば、レーザ発光デューティ制御部３３から出力される発光デューティを５０％（第１の出力デューティ）、帯電制御部３１によって制御される帯電電位をＶＨ１、現像バイアス制御部３２によって制御される現像バイアス電位をＶＢＩＡＳ１とし（ステップ１０３）、ステップ１０１の累積印字枚数の取得処理に戻る。
【００３６】
ステップ１０２で累積印字枚数が基準値Ａを超えている場合には、取得された累積印字枚数が予め定められた基準値Ｂを超えたか否かが判断される（ステップ１０４）。この基準値Ｂは、基準値Ａと同様に摩耗度の判断指標として採用された累積印字枚数から、基準値Ａの状態よりも、更に感光体ドラム１１の摩耗がある一定以上進んだと判断される第２の基準摩耗度として設定される。この基準値Ｂを超えていない場合には、基準値Ａを超えた状態として例えば、レーザ発光デューティ制御部３３から出力される発光デューティを７５％（第２の出力デューティ）に変更し、また、帯電制御部３１によって制御される帯電電位をＶＨ２、現像バイアス制御部３２によって制御される現像バイアス電位をＶＢＩＡＳ２として調整する（ステップ１０５）。その後、ステップ１０１の累積印字枚数の取得処理に戻る。
【００３７】
ステップ１０４で累積印字枚数が基準値Ｂを超えている場合には、取得された累積印字枚数が予め定められた基準値Ｃを超えたか否かが判断される（ステップ１０６）。この基準値Ｃは、基準値Ａや基準値Ｂと同様に摩耗度の判断指標として採用された累積印字枚数から、感光体ドラム１１の摩耗がある一定以上進んだと判断される第３の基準摩耗度として設定される。この基準値Ｃを超えていない場合には、基準値Ｂを超えた状態として例えば、レーザ発光デューティ制御部３３から出力される発光デューティを１００％（第３の出力デューティ）に変更し、また、帯電制御部３１によって制御される帯電電位をＶＨ３、現像バイアス制御部３２によって制御される現像バイアス電位をＶＢＩＡＳ３として調整し（ステップ１０７）、その後、ステップ１０１の累積印字枚数の取得処理に戻る。ステップ１０６で基準値Ｃを超えている場合には、感光体ドラム１１の交換を促すメッセージを表示して（ステップ１０８）、感光体劣化に伴う一連の処理を終了する。また、上記の説明の累積印字枚数に代えて感光体ドラム１１の累積回転数を用いるようにしても良い。
【００３８】
このように図１１に示す処理では、累積印字枚数に、所定の基準値を設けてその基準値との比較によって、ＶＲＥＦリミッタ の設定値、帯電電位、現像バイアス電位のレベルの組合せを切替えている。各組合せは、図１０で示した関係を保つように考慮されている。尚、図１１に示す処理では、基準値判定として累積印字枚数を採用しているが、この累積印字枚数に代えて、例えば感光体ドラム１１の累積回転数等を採用しても良い。また、感光体ドラム１１の劣化度合いを認識する他の指標があれば、それを採用することも可能である。更に図１１に示す処理では、判定に用いる基準値をＡ、Ｂ、Ｃの３通り、発光デューティを５０％、７５％、１００％の３通りとしているが、これに限定されるものではない。
【００３９】
このように本実施の形態では、マルチビームレーザＲＯＳの出力光量を出力設定用基準電圧（ＶＲＥＦ）の可変と発光デューティの可変とを組み合わせることによって、２値点灯制御であってもマルチビームレーザＲＯＳの光量のダイナミックレンジ拡大を図ることを可能としている。そして、このマルチビームレーザＲＯＳの光量のダイナミックレンジ拡大を図ることで、感光体の帯電電位、現像バイアス電位の設定触れ幅を大きくすることが可能となる。これによって、膜減りの進んだ感光体を更に使いつづけることが可能となり、結果的に感光体の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施の形態が適用される画像形成装置の基本構成を示した図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、マルチビームレーザを用いた階調表現を説明するための図である。
【図３】レーザの発光デューティと感光体ドラム上の光量との関係を説明するための図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、感光体ドラム（感光体）の積層構造と、感光体表面の摩耗状態を説明するための図である。
【図５】感光体ドラムの磨耗度と出力画像濃度との関係を説明するための図である。
【図６】レーザ露光エネルギと出力画像濃度との関係を説明するための図である。
【図７】出力設定基準電圧ＶＲＥＦの大小と感光体ドラム上の光量との関係を示す図である。
【図８】発光デューティを可変にした場合の出力設定基準電圧ＶＲＥＦの大小と感光体ドラム上の光量との関係を示す図である。
【図９】図１に示した画像形成装置にて制御手段の機能を詳述するためのブロック図である。
【図１０】帯電電位ＶＨ、現像バイアス電位ＶＢＩＡＳ、露光電位ＶＬ、および現像電位ＶＤＥＶＥの関係を示した図である。
【図１１】感光体劣化に伴う画像形成処理方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１０…画像形成部、１１…感光体ドラム、１２…帯電器、１３…現像器、１４…クリーニングブレード、２０…露光器、２１…半導体レーザ（マルチビームレーザＲＯＳ）、３０…制御部、３１…帯電制御部、３２…現像バイアス制御部、３３…レーザ発光デューティ制御部、３４…レーザ駆動部
【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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