(57)【要約】【課題】従来技術より画像の劣化を抑えることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、レーザ光により感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、を備える画像形成手段と、画像形成手段によって形成されるトナー像としてのパッチ画像のトナー層の厚み及び面積の割合を検出する検出手段と、トナー層の厚み及び面積の割合それぞれの許容範囲を示すデータを保存する記憶手段と、検出手段が検出したトナー層の厚み又は面積の割合が、記憶手段が保存しているデータが示す許容範囲内にないとき、トナー層の厚み及び面積の割合が許容範囲内となる様にレーザ光のスポット径を変化させる補正手段とを備えている。【選択図】図４
2013003313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光により感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、を備える画像形成手段と、
前記画像形成手段によって形成される前記トナー像としてのパッチ画像のトナー層の厚み及び面積の割合を検出する検出手段と、
前記トナー層の厚み及び面積の割合それぞれの許容範囲を示すデータを保存する記憶手段と、
前記検出手段が検出した前記トナー層の厚み又は面積の割合が、前記記憶手段が保存しているデータが示す許容範囲内にないとき、前記トナー層の厚み及び面積の割合が前記許容範囲内となる様に前記レーザ光のスポット径を変化させる補正手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記補正手段は、
前記感光体と前記露光手段との間の前記レーザ光の光路上に配置されたレンズと、
前記レンズを前記レーザ光の光路に沿って移動させる調整手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記露光手段が有する複数のレーザ光のスポットの中心間の距離を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検出手段は、
前記パッチ画像が形成されていない位置をレーザ光で照射したときの反射光量のピーク位置と、前記パッチ画像の位置をレーザ光で照射したときの反射光量のピーク位置の差から、前記厚みを検出し、
前記パッチ画像が形成されていない位置をレーザ光で照射したときの反射光量と、前記パッチ画像の位置をレーザ光で照射したときの反射光量の差から、前記面積の割合を検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記スポット径を変化させた後の厚み及び面積の割合の積の、前記検出した厚み及び面積の割合の積に対する変動が閾値以内であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒状性の劣化を抑えて画像品質を維持する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用したカラー画像形成装置には、出力画像の色安定性が求められる。しかしながら、環境の変化や長時間の使用による装置各部の変動があると、カラー画像形成装置により得られる画像の色が変動する。
【０００３】
このため、特許文献１においては、各色のハーフトーンパッチ画像及びベタパッチ画像を形成し、光学センサにより各パッチ画像の濃度を検出して、現像コントラストを決定することが提案されている。なお、現像コントラストは、画像形成装置の感光体上に形成された露光電位と現像装置の現像スリーブに印加される現像電位との電位差である。なお、感光体上の帯電電位と上記現像電位との電位差をバック・コントラストと呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０５５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の構成は、像担持体上でのトナー層の横方向の広がりについては検出できるが、トナー層の厚み（高さ）については検出できない。したがって、２つのパッチ画像のトナー層の厚みが異なっていても、同一濃度であると検出する可能性がある。その場合、誤った濃度制御が行われることになり、出力画像品質が低下する。
【０００６】
また、画像濃度を低いと判断して、画像濃度を高めるべく現像コントラストが増大するように露光光量や現像電位を制御すると、感光体上に担持されるトナー量が増大する。このとき、感光体上のトナー層は、感光体の表面方向のみならず表面と垂直な方向（厚さ方向）にも増加する。トナー層が厚すぎると、トナー像を感光体から記録媒体や中間転写体などの像担持体に転写したときにトナーが横方向に広がり、トナー像が像担持体を被覆する面積が目標より大きくなる。トナー像による像担持体の被覆面積が大きくなると、視覚的には濃度が高くなったり、ドットの粒子が粗い画像として映ったりするため、画質が低下することになる。さらに、転写部や定着部において圧力を与えて画像形成を行う場合、トナー像の高さが高いとトナー像が圧力により飛び散りやすいため、画像の粒状性が劣化するという問題がある。なお、画像品質は、粒状性により評価する。粒状性は、例えば、以下の式に示すＲＭＳ粒状度をその値とする。
【０００７】
【数１】
2013003313.tif 000003
【０００８】
ここで、Ｄiは濃度分布であり、Ｎはサンプルの数であり、
【０００９】
【数２】
2013003313.tif 000004
は平均濃度である。なお、ＲＭＳ粒状度の値が大きいほど画像品質が劣化することになる。
【００１０】
本発明は、従来技術より画像の劣化を抑えることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による画像形成装置によると、レーザ光により感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、を備える画像形成手段と、画像形成手段によって形成されるパッチ画像のトナー層の厚み及び面積の割合を検出する検出手段と、トナー層の厚み及び面積の割合それぞれの許容範囲を示すデータを保存する記憶手段と、検出手段が検出したトナー層の厚み又は面積の割合が、記憶手段が保存しているデータが示す許容範囲内にないとき、トナー層の厚み及び面積の割合が許容範囲内となる様にレーザ光のスポット径を変化させる補正手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
トナー像のトナー層の厚みも検出して、面積の割合及び厚みが許容範囲内となる様に、レーザ光のスポット径を制御する。レーザ光のスポット径を変化させても、トナー層の面積の割合と厚みの積は、ほぼ一定となるため、ベタ部や、中間調（ハーフトーン）部の濃度を一定に保ちながら面積の割合及び厚みを制御することができる。特に、本発明では、厚みを検出して、厚みを許容範囲内となる様に制御するため、トナー層の厚さが厚くなるすぎることを防ぐことができる。よって、トナー像を転写したときにトナーが横方向に広がったり、圧力により飛び散ることを防ぎ、画像の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施形態による画像形成装置の概略図である。
【図２】第一実施形態の露光装置の概略図である。
【図３】図２の焦点調整機構の詳細を示す図である。
【図４】トナー量検出部の構成図である。
【図５】高さ検出の原理を説明する図である。
【図６】第一実施形態による画像形成装置の概略的な機能ブロック図である。
【図７】現像コントラストと画像濃度の関係を示す図である。
【図８】第一実施形態のトナー量制御のフローチャートである。
【図９】露光スポットのスポット径とトナーの高さの関係を示す図である。
【図１０】露光スポットのスポット径と潜像プロファイルの関係を示す図である。
【図１１】第一実施形態による画像形成装置と従来技術の比較を示す図である。
【図１２】第二実施形態の露光装置の概略図である。
【図１３】第二実施形態の露光装置の露光光源を説明する図である。
【図１４】第二実施形態の露光スポットを示す図である。
【図１５】第二実施形態のトナー量制御のフローチャートである。
【図１６】露光スポット中心のずれ量とトナーの高さの関係を示す図である。
【図１７】露光スポットのずれ量と露光プロファイルの関係を示す図である。
【図１８】露光スポットのずれ量と潜像プロファイルの関係を示す図である。
【図１９】第二実施形態による画像形成装置と従来技術の比較を示す図である。
【図２０】パッチ画像を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１において、感光体であるところの感光ドラム２０は、帯電極性が負のアモルファスシリコンドラムであり、図示せぬ電動モータにより矢印方向に回転する。感光ドラム２０が回転した状態で、帯電装置２には電圧が印加され、これにより、感光ドラム２０表面を帯電電位にする。なお、感光ドラム２０の電位が目標値となる様に、感光ドラム２０の電位を測定する電位センサ９を配置している。露光装置３は、画像情報に基づいてレーザ光により感光ドラム２０を露光し、画像情報に応じた静電潜像を形成する。
【００１６】
現像装置４には、不図示の電源により現像電圧が印加され、これにより、現像装置４の現像剤が静電潜像の暗部に付着して現像し、感光ドラム２０上にトナー像が形成される。一方、感光ドラム２０の下方には、ステアリングローラ２３、駆動ローラ２２、バックアップローラ２４により中間転写ベルト２１が張架されている。感光ドラム２０上のトナー像は、一次転写装置７により中間転写ベルト２１表面に転写される。さらに、中間転写ベルト２１上のトナー像は、記録材２６がバックアップローラ２４と二次転写ローラ２５の間を通過する際に、記録材２６に転写される。トナー像が転写された記録材２６は、図示しない定着装置において加熱、加圧される。これにより、トナー像が記録材２６の表面に定着する。
【００１７】
本発明による画像形成装置には、中間転写ベルト２１上に形成されたパッチ画像のトナー層の厚み（高さ）及びパッチ画像全体の面積に対するトナー層部分の面積の割合を検出するトナー量検出部５が配置されている。
【００１８】
続いて、露光装置３の詳細について説明する。図２の露光光源３１は、例えば、中心波長６８０ｎｍの半導体レーザである。露光光源３１より照射されたレーザ光は、焦点調整機構３２を備えたコリメートレンズ３３を通り平行光となる。レーザ光は、回転する多面体ミラー３４で反射し、ｆ−θレンズ３５により感光ドラム２０に集光して露光スポットを形成する。これにより、露光装置３は、感光ドラム２０上を走査する。なお、露光光源３１には、レーザの発光タイミング及びレーザ強度の制御を行うレーザドライバ３６が接続されている。
【００１９】
焦点調整機構３２及びコリメートレンズ３３を含むコリメートレンズ光学系の詳細を説明する。図３において、フレーム３２１は、露光光源３１からのレーザ光の入射方向及び出射方向に中空を有している。コリメートレンズ３３は、ガイド軸３２２及びリードネジ３２３により支持され、かつ、リードネジ３２３の回転に伴ってガイド軸３２２方向に移動する。なお、コリメートレンズ３３は、レーザ光の光路上に配置され、その焦点方向とレーザ光の光軸方向が一致するように支持されている。また、ガイド軸３２２は、その軸がレーザ光の光軸方向と一致するように設けられている。
【００２０】
リードネジ３２３は、ステッピングモータ３２４に接続し、ステッピングモータ３２４の回転に伴って回転する。制御信号によってステッピングモータ３２４が駆動し、これによりコリメートレンズ３３を、レーザ光の光路に沿って動かすことによって、感光ドラム２０上の露光スポットのスポット径を変更することができる。ここで、露光スポットの光量分布はガウシアンであり、スポット径とは光量ピーク値の１／（ｅ２）の値における光量分布の直径である。なお、ｅは自然対数の底である。
【００２１】
続いて、トナー量検出部５について説明する。図４に示す様に、光源５１から出力されたレーザ光は、集光レンズ５２により、中間転写ベルト２１上でスポット状に集光する。中間転写ベルト２１で反射したレーザ光は、受光レンズ５３によりラインセンサ５４上で結像する。ラインセンサ５４は、結像した光の反射波形を検出し、反射波形をデジタル信号に変換して記憶部５５に保存する。レーザ光の波長はトナー粒子の吸収特性により決定し、例えば、ＹＭＣ（イエロー、マゼンダ、シアン）トナーに対しては約８５０ｎｍの光源を使用する。
【００２２】
なお、中間転写ベルト２１上でのレーザ光のスポット径は、パッチ画像のドット又はライン間の幅より大きくする。これは、レーザ光のスポットがパッチ画像のドット又はライン間で反射すると高さ及び面積を正しく検出できなくなるからである。例えば、最小のラインスクリーン線数を１００ｌｐｉとすると、パッチ画像のドット又はライン間の幅は、１２５μｍ程度になり得る。よって、この場合、例えば、レーザ光のスポット径を５００μｍ程度にする。
【００２３】
なお、本実施形態においては、中間転写ベルト２１に対する入射角θが４５°となる様に光源５１を配置している。また、ラインセンサ５４は、中間転写ベルト２１の面から９０°の角度に配置している。しかしながら、配置する角度はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
反射位置検出部５６は、記憶部５５に保存された反射波形又は光量の最も強い位置（ピーク位置）を判定し、判定したピーク位置を反射位置保存部５８に保存する。なお、反射位置検出部５６は、中間転写ベルト２１のパッチ画像のない位置での反射光のピーク位置と、パッチ画像の位置での反射光量のピーク位置をそれぞれ保存する。反射光量検出部５７は、記憶部５５に保存された反射波形のピーク面積から反射光量を計算し、反射光量を反射光量保存部５９に保存する。なお、反射光量保存部５９は、中間転写ベルト２１のパッチ画像のない位置での反射光量と、パッチ画像の位置での反射光量をそれぞれ保存する。
【００２５】
ピーク位置及びピーク面積は、例えば、ガウス関数を用いた最小二乗法によりカーブフィッティングを行い、フィッティング後のガウス関数のパラメータから予測演算することにより求めることができる。ガウス関数は式（１）に示す様に、ｘ＝μを中心とする釣鐘型のピークを持つ関数であり、μはピーク位置を、Ａはピークの高さや幅の増減を示している。なお、σは標準偏差であり、Ｃは、ピークの高さのオフセットである。
【００２６】
【数３】
2013003313.tif 000005
【００２７】
具体的には、記憶部５５に保存されている反射波形データとの誤差が最も少なくなる式（１）の各パラメータＡ、Ｃ、σ、μを求め、パラメータμをピーク位置として使用し、パラメータＡを反射光量とする。
【００２８】
なお、ガウス関数ではなく、式（２）のローレンツ関数によりフィッティングしても良い。ここで、ｘｃはピーク位置、ｗは半値幅、Ａはピークの高さ、Ｃはオフセットである。
【００２９】
【数４】
2013003313.tif 000006
【００３０】
なお、式（２）の場合、記憶部５５に保存されている反射波形データとの誤差が最も少なくなる各パラメータＡ、Ｃ、ｘｃ、ｗを求め、パラメータｘｃをピーク位置として使用し、パラメータＡを反射光量とする。さらに、例えば、二次関数にフィッティングする形態であっても、フィッティングを行わず、最大値検出を行う形態であっても良い。
【００３１】
図５（ａ）に示す様に、パッチ画像が形成されていない中間転写ベルト２１の表面の領域にレーザ光を照射してピーク位置５０２を得たものとする。続いて、図５（ｂ）に示す様に、パッチ画像５０５を照射してピーク位置５０４を得たものとする。この場合、パッチ画像５０５のトナー層の高さＨは、以下の式により求めることができる。
Ｈ＝Ｄ／（Ｎ・ｔａｎθ）
ここで、Ｄはピーク位置５０２とピーク位置５０４との差であり、Ｎは受光レンズ５３の倍率であり、θはレーザ光の入射角である。なお、ピーク位置は、ラインセンサの各センサの内、受光光量が最も大きくなるセンサの位置に対応する。
【００３２】
一方、反射光量の変化は、パッチ画像５０５のドットの面積Ｓの割合に依存するため、反射光量の変化からパッチ画像５０５のドットの面積の割合Ｓを算出することができる。図２０にパッチ画像５０５を示す。図２０に示す様にパッチ画像５０５は、例えば、中間転写ベルト２１の進行方向に対して４５°の角度で配置したドットによるラインを含んでいる。なお、ラインの間隔は上述した様にレーザ光のスポットの大きさより小さくする。パッチ画像５０５がない位置からの反射光量を基準とすると、ラインセンサ５４がパッチ画像からの反射光を受けているときの光量の低下は、パッチ画像５０５のトナー層によるものであり、トナー層の面積の割合に依存する。つまり、ライン間の間隔を短くしてトナー層の面積の割合を多くすると反射光量は低下し、逆に、ライン間の間隔を長くしてトナー層の面積の割合を小さくすると反射光量は増加する。これにより、パッチ画像の単位面積当たりのトナー層の付着量Ｖ＝Ｓ×Ｈを求めることができる。なお、トナー量検出部５は、中間転写ベルト２１ではなく、感光ドラム２０のトナー量を求めるものであっても良い。
【００３３】
図６の機能ブロック図において、制御部１は、本発明の画像形成装置の全体を制御し、制御部１にプリント信号が入力されることで、画像形成を開始する。また、制御部１は、画像形成前や、連続動作中に所定枚数だけ印刷したときに、画像濃度制御及びトナー量制御を実施する。なお、利用者の操作により画像濃度制御及びトナー量制御を開始することもできる。本実施形態において、制御部１は、焦点調整機構３２及びコリメートレンズ３３と共に、レーザ光のスポット径を変化させる補正部を構成する。また、付着量演算部６は、上述した通り、反射位置保存部５８及び反射光量保存部５９に保存されたデータからトナー量を検出する。なお、記憶部１０は、露光装置３による露光スポット径とコリメートレンズ３３の位置との関係、画像濃度と露光量の変換テーブルを保持している。その他、記憶部１０は、前回制御時の露光スポット径、帯電装置２及び現像装置４への印加電圧についての情報も保持している。また、コリメートレンズ駆動部１１は、制御部１からの制御により露光装置３のコリメートレンズ３３を駆動する。さらに、感光ドラム電位測定器１２は、感光ドラム２０の帯電電位を測定する。
【００３４】
続いて、トナー量制御について説明する。なお、本実施形態においては、トナー量制御の実施前に画像濃度の調整を行っておく。具体的には、例えば、ベタパッチ画像を形成して図７に示す様な、現像コントラストと画像濃度の関係を求めて、最適な現像コントラストを設定しておく。
【００３５】
画像形成の開始により、帯電装置２及び感光ドラム電位測定器１２が作動して、感光ドラム２０を予め決められた電位に帯電させる。その後、図８のＳ８１において、現像装置４及び一次転写装置７が作動して中間転写ベルト２１に濃度５０％のパッチ画像を形成する。パッチ画像としては、例えば、中間転写ベルト２１の移動方向に対して４５°の角度の１４１本のラインを使用する。なお、パッチ画像の形成条件は、前回のトナー量制御によって決められ、記憶部１０に保存されている値を使用する。Ｓ８２において、付着量演算部６は、トナー量検出部５から得たデータによりパッチ画像のトナー層の面積の割合及び高さを算出する。Ｓ８３において、制御部１は、算出した面積の割合及び高さが、記憶部１０に保存しているそれぞれの基準に適合するか否かを判定する。具体的には、面積の割合及び高さが、それぞれの、最小値と最大値で規定される許容範囲内にある場合には基準に適合すると判定する。なお、最大値及び最小値は、トナー層の高さ及び面積の割合と粒状性の関係より予め定めておく。
【００３６】
基準に適合していない場合、制御部１は、Ｓ８４において、露光装置３のスポット径を変更して、スポット径とトナー層の高さ及び面積の割合の関係を評価する。具体的には、制御部１は、露光装置３のコリメートレンズ３３を移動させて、スポット径を現在の設定より所定値だけ増減させて上記パッチ画像を形成し、それぞれの、トナー層の高さ及び面積の割合を測定する。制御部１は、トナー層の高さ及び面積の割合が基準範囲内となるまで、スポット径の調整を繰り返す。図９は、スポット径とトナー層の高さの関係を示す図である。なお、図９に示す関係は、感光ドラム２０の膜厚の変化や現像性の変化によって変わるため、制御毎に調べる必要がある。
【００３７】
制御部１は、Ｓ８５において、評価結果に基づき面積及び高さの両方が基準範囲内となるスポット径を決定し、決定したスポット径となる様にコリメートレンズ３３を制御する。なお、調整後の単位面積当たりのトナー量Ｖ(面積の割合Ｓ×高さＨ）の、調整前のトナー量に対する変動が閾値以内となる様に、制御部１は、トナー層の高さ及び面積の割合を調整する。これは、調整済みである画像濃度とトナー量が対応しており、一方のみを制御すると画像濃度が変化するからである。
【００３８】
本実施形態においては、露光装置３のスポット径を変更することで、１ドットの潜像プロファイル、つまり面積の割合及び高さの制御を行う。ここで、露光装置３のスポット径が、潜像プロファイルに及ぼす影響を述べる。まず、露光装置３のスポット径を４０μｍ、５０μｍ、６０μｍとしたときの潜像プロファイルのシミュレーション結果を説明する。ここで、感光ドラム２０の膜厚は２５μｍで一定とした。また、シミュレーションでの露光条件は、各スポット径に対して黒ベタでの現像コントラストが一定となる様にした。結果を図１０に示す。
【００３９】
図１０に示す様に、スポット径が小さくなるに伴い、潜像プロファイルの現像電位面での傾きが大きく、現像電位面に対する深さが深い潜像となる。つまり、スポット径を小さくすると、１ドットを形成しているトナー層の面積が小さくなり、高さが高くなることが分かる。これは、スポット径が小さくなることによって、露光プロファイルのある露光強度における傾きが大きく、光量ピーク値が大きくなるためである。つまり、感光ドラム２０の電荷発生層に生成される励起キャリア数は、露光強度に依存するため、露光プロファイルの傾きや、光量ピーク値は、電荷発生層に生成される励起キャリア分布の傾き及びピーク値に反映されるからである。よって、露光スポット経により、単位面積当たりのトナー量Ｖ＝面積の割合Ｓ×高さＨの値をあまり変化させずに、面積の割合及び高さを変更することができる。なお、トナー付着量の変動を閾値以内に保ちながら、面積の割合及び高さを共に基準値内にすることができない場合には、後述する第二実施形態の方法を併用する。
【００４０】
本実施形態による画像形成装置の効果について説明する。本実施形態では、粒状性を良好に保ちながら画像濃度制御を行うために、中間転写ベルト２１でのトナー層の高さを常に測定して制御する。本発明の効果を確認する為に画像形成を五万枚程度行った。その結果を図１１に示す。図１１から、画像濃度を制御しつつ、粒状性の劣化を抑制できているのがわかる。
【００４１】
実際の結果をより詳しく述べると、まず、画像形成前の画像濃度の調整で、現像コントラスト及び露光スポットのスポット径を決定した。なお、スポット径は５０μｍとした。そして、約８千枚印刷したところで、パッチ画像のトナー層の高さが許容する最大値を１０μ以上超え、よって、スポット径を５５μｍに変更した。その後、約千枚印刷するたびに現像コントラスト及び露光装置３のスポット径が再設定されて画像形成が行われた。
【００４２】
以上、本発明においては、トナー層の高さも考慮して、画像を構成するドットやラインの潜像プロファイルを制御する。これにより、ベタ部の画像濃度を一定に保ちつつ、中間調の粒状性を維持することが可能となる。  
【００４３】
続いて、第二実施形態について説明する。なお、第一実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付与して詳細な説明は省略する。第一実施形態は、１つのレーザ光の露光スポット径を変更するものであったが、本実施形態では、二つのレーザ光におけるスポットの重なりを用いて、露光スポット径の制御を行う。このため、図１２に示す様に、本実施形態における露光装置３は、複数個、例えば、１６個のレーザ光源を有する面発光レーザを露光光源７１として使用する。なお、図１３に示す様に、１６個のレーザは、走査面に対して所定角度、例えば、１５°の傾きの直線上に配列されている。各レーザの感光ドラム２０上における露光スポットの光量分布はガウシアンであり、全て同一の分布を形成する。感光ドラム２０上に形成される露光スポットの解像度は、例えば、レーザの主走査方向、副走査方向共に１２００ｄｐｉであり、スポット径は、例えば、５０μｍである。また、フォトダイオード７２は、感光ドラム２０上の走査タイミングを検知する。
【００４４】
続いて、本実施形態における露光装置３の感光ドラム２０の走査について説明する。図１４の実線の円は、露光光源７１の１６個のレーザが、回転する多面体ミラー３４のある面の走査を開始した時点で感光ドラム２０上に生じるスポットである。１６個のレーザのスポットが感光ドラム２０の副走査方向に対して一列に並んでいるのは、１６個のレーザの発光タイミングをずらしているためである。以下、この実線の円のスポットによる走査を第一走査と呼ぶ。図１４の点線の円は、実線の円の走査に使用した、多面体ミラー３４の次の面の走査を開始した時点で感光ドラム２０上に生じるスポットである。以後、点線の円のスポットによる走査を第二走査と呼ぶ。
【００４５】
多面体ミラー３４の連続する２つの面による走査の際に、図１４に示す様に、感光ドラム２０上でのスポットの中心を僅かにずらして重ね合わせることで、感光ドラム２０上に、各露光スポットの合成である積算光量プロファイルを形成する。なお、これは、第一走査時の走査開始タイミングに対して、第二走査時の走査開始タイミングをずらすことにより実現することができる。２つのスポットの中心間の距離、つまり、ずれ量をΔとすると、第一走査時と第二走査時の走査開始時のタイミングのずれ量に応じて、スポットの中心間のずれ量Δを変化させることができる。
【００４６】
本実施形態における画像形成装置の機能ブロック図は図６に示す第一実施形態と同じである。以下に、トナー量制御方法について説明する。
【００４７】
図１５において、Ｓ５１からＳ５３は、図８のＳ８１からＳ８３と同じであり説明を省略する。Ｓ５３において、基準に適合していない場合、Ｓ５４において、ずれ量を変更して、ずれ量とトナー層の高さ及び面積の割合の関係を評価する。ずれ量の変更は、上述した様に、第一走査及び第二走査のタイミングのずれを変更することにより行う。具体的には、制御部１は、ずれ量を現在の設定より所定値だけ増減させて上記パッチ画像を形成し、それぞれの、トナー層の高さ及び面積の割合を測定して、共に基準内となるずれ量を探索する。図１６は、ずれ量と高さの関係を示す図である。なお、図１６に示す関係は、感光ドラム２０の膜厚の変化や現像性の変化によって変わるため、制御毎に調べる必要がある。制御部１は、トナー層の高さが基準範囲内となったときのスポット中心のずれ量となる様に、第一走査及び第二走査のタイミングのずれを設定する。
【００４８】
本実施形態においては、露光装置３のスポット中心のずれ量を変化させ、これにより積算した光量のプロファイルを変化させて、潜像プロファイルの現像電位面での傾き及び現像電位面に対する深さを制御している。以下、ずれ量が、露光プロファイル及び潜像プロファイルに与える影響を述べる。まず、ずれ量を、０μｍ、１０μｍ、２０μｍとしたときの露光プロファイルのシミュレーション結果を図１７に示す。ずれ量を増大させることによって、露光プロファイルの傾き及び光量ピークのピーク値が減少する。なお、ずれ量を大きくしすぎると、露光プロファイルが２つのピークを持つ形状となるが、２つのピークが生じない範囲で使用する。
【００４９】
また、スポット間のずれ量を、０μｍ、１０μｍ、２０μｍとしたときの１ドットの潜像プロファイルのシミュレーション結果を図１８に示す。なお、感光ドラム２０の膜厚を２５μｍとした。シミュレーションでの露光条件は、第一走査及び第二走査によって１ドットの積算した光量のプロファイルを形成し、そのドットによって形成された黒ベタでの現像コントラストが一定となるようにしている。図１８より、スポット間のずれ量を増加させるに伴い、潜像プロファイルの現像電位面での傾きが小さく、現像電位面に対する深さが浅い潜像となることが分かる。つまり、ずれ量を大きくすると、トナー層の面積が大きくなり、高さが低くなる。
【００５０】
以上、２つのビームのスポット中心のずれ量を変化させても、トナー層の高さ及び面積を制御することができる。
【００５１】
本実施形態による画像形成装置の効果について説明する。本発明の効果を確認する為に画像形成を五万枚程度行った。その結果を図１９に示す。図１９から、単一のスポット（ずれ量が０）では、印刷枚数が増加するに伴って粒状性が劣化する。これに対して、本実施形態における画像形成装置は、ずれ量を変更することで粒状性の劣化を防いでいる。
【００５２】
以上、本発明に係る画像形成装置によれば、感光ドラム２０上のトナー層の高さを一定に保つことができる。これにより、経時の使用、環境変化、現像剤をはじめとする化成品材料の劣化に伴う粒状性の劣化を抑え、画像品質を維持することができる。
【図１】
2013003313.tif 000007
【図２】
2013003313.tif 000008
【図３】
2013003313.tif 000009
【図４】
2013003313.tif 000010
【図５】
2013003313.tif 000011
【図６】
2013003313.tif 000012
【図７】
2013003313.tif 000013
【図８】
2013003313.tif 000014
【図９】
2013003313.tif 000015
【図１０】
2013003313.tif 000016
【図１１】
2013003313.tif 000017
【図１２】
2013003313.tif 000018
【図１３】
2013003313.tif 000019
【図１４】
2013003313.tif 000020
【図１５】
2013003313.tif 000021
【図１６】
2013003313.tif 000022
【図１７】
2013003313.tif 000023
【図１８】
2013003313.tif 000024
【図１９】
2013003313.tif 000025
【図２０】
2013003313.tif 000026