(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに応じた光ビーム走査により像担持体上に画像露光を行い、かつ２つの光ビームを重ねて露光することによって光学走査系の持つ解像度の２倍の解像度を再現する、複数の光ビームを持つ画像形成装置であって、
像担持体上のトナー像の濃度を検知する光学的検知手段と、予め設定した動作間隔ごとに前記２つの光ビームにおいて、一方の第１光ビームのみ、または他方の第２光ビームのみ、または前記第１，第２光ビームの重ね合わせ、または前記第２，第１光ビームの重ね合わせで発光させた各光ビームのそれぞれで像担持体上に形成した静電潜像に、現像手段によりトナーを付着させて基準トナー像を形成し、この基準トナー像の濃度に応じて、適正濃度となるように画像形成時における各々の光ビームの光量または重ね合わせ時の光ビームの光量を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
予め設定した動作間隔を、所定のプリント枚数あるいは積算動作時間とした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】
予め設定した動作間隔を、検知手段により検知した前回調整時からの温度，湿度または温湿度の変化量としたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
画像データに応じた光ビーム走査により像担持体上に画像露光を行い、かつ２つの光ビームを重ねて露光することによって光学走査系の持つ解像度の２倍の解像度を再現する、複数の光ビームを持つ画像形成装置であって、
像担持体上のトナー像の濃度を検知する光学的検知手段と、画像形成装置の条件設定動作の一部として、前記２つの光ビームにおいて、一方の第１光ビームのみ、または他方の第２光ビームのみ、または前記第１，第２光ビームの重ね合わせ、または前記第２，第１光ビームの重ね合わせで発光させた光ビームのそれぞれで像担持体上に形成した静電潜像に、現像手段によりトナーを付着させて基準トナー像を形成し、この基準トナー像の濃度に応じて、適正濃度となるように画像形成時における各々の光ビームの光量または重ね合わせ時の光ビームの光量を調整する調整手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
条件設定動作の一部を、電源投入時における初期設定動作としたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンタ，ファクシミリ装置等に適用される、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるこの種の技術としては、例えば、特開平９−１９７７７６号公報、特開平１０−１８１０９１号公報に記載された技術がある。
【０００３】
特開平９−１９７７７６号公報記載の画像形成装置は、オーバースキャン露光方式を採用する画像形成装置において、予め複数のパターンを形成し、平均濃度測定手段により測定された各パターン毎の平均トナー濃度から、ビーム光量と画像エッジ位置との関係を求め、調整手段に記憶させておく。そして、実際に画像を形成する際には、この関係に基づいてビーム光量を制御することによって、機差や環境等によらずに画像形成処理を行う、というものである。
【０００４】
特開平１０−１８１０９１号公報記載の画像形成装置は、光学走査装置の解像度の２倍の解像度の画像データを供給する画像情報源と、画像情報源から入力する画像データの副走査方向のパターンを判断する画像パターン判断手段と、画像パターンに応じて画像データの１／２の解像度の光学走査装置で上記画像情報を再現するため光ビーム点灯信号と光ビーム強度信号を出力する露光制御手段と、露光制御手段からの光ビーム点灯信号と光ビーム強度信号に基づいて光ビームを変調する変調露光手段を備えることによって、光学走査系をもつ書き込み装置の解像度の２倍の解像度で画像形成する、というものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光学走査系が複数の光ビームを持ち(１つの走査系で複数のビームを持っていても良いし、１つのビームを持つ走査系が複数であっても良い)、その光学走査系を有する光書込装置の解像度の２倍の解像度で画像形成する場合、トナー像を精度良く形成するためには、
・各光ビーム単独で形成したトナー像同士が等しくなること
・複数の光ビームを重ねあわせて形成したトナー像が、各光ビーム単独で形成したトナー像と等しくなること
が必要となる。
【０００６】
しかしながら、複数の光ビームのバランスは、機差，経時環境等で変化する。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決し、複数の光ビームのバランスを適切に調整することによって、入力された画像データに対して、より忠実な出力画像を再現することを実現した画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、画像データに応じた光ビーム走査により像担持体上に画像露光を行い、かつ２つの光ビームを重ねて露光することによって光学走査系の持つ解像度の２倍の解像度を再現する、複数の光ビームを持つ画像形成装置であって、像担持体上のトナー像の濃度を検知する光学的検知手段と、予め設定した動作間隔ごとに２つの光ビームにおいて、一方の第１光ビームのみ、または他方の第２光ビームのみ、または第１，第２光ビームの重ね合わせ、または第２，第１光ビームの重ね合わせで発光させた光ビームのそれぞれで像担持体上に形成した静電潜像に、現像手段によりトナーを付着させて基準トナー像を形成し、この基準トナー像の濃度に応じて、適正濃度となるように画像形成時における各々の光ビームの光量または重ね合わせ時の光ビームの光量を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする。また、本発明は、予め設定した動作間隔を、所定のプリント枚数あるいは積算動作時間としたこと、また検知手段により検知した前回調整時からの温度，湿度または温湿度の変化量としたことを特徴とする。このように構成したことにより、予め設定した動作間隔(枚数、時間、検知した温度，湿度または温湿度の変化量)ごとに像担持体上に基準トナー像を形成し、この基準トナー像の濃度に応じて、画像形成時における各々の光ビームの光量を調整するので、トナーや像担持体，レーザダイオード（以下、ＬＤと称する）等の経時変化によって、形成される画像に影響を与えるものの変化を補正することができ、入力された画像データに対して、より忠実な出力画像を再現することができる。
【００１０】
また本発明は、画像データに応じた光ビーム走査により像担持体上に画像露光を行い、かつ２つの光ビームを重ねて露光することによって光学走査系の持つ解像度の２倍の解像度を再現する、複数の光ビームを持つ画像形成装置であって、像担持体上のトナー像の濃度を検知する光学的検知手段と、画像形成装置の条件設定動作の一部として、２つの光ビームにおいて、一方の第１光ビームのみ、または他方の第２の光ビームのみ、または第１，第２光ビームの重ね合わせ、または第２，第１光ビーム重ね合わせで発光させた光ビームのそれぞれで像担持体上形成した静電潜像に、現像手段によりトナーを付着させて基準トナー像を形成し、この基準トナー像の濃度に応じて、適正濃度となるように画像形成時における各々の光ビームの光量または重ね合わせ時の光ビームの光量を調整する調整手段を備えたことを特徴とする。また本発明は、条件設定動作の一部を、電源投入時における初期設定動作としたことを特徴とする。このように構成したことにより、画像形成装置の条件設定動作の一部として、像担持体上に基準トナー像を形成し、この基準トナー像の濃度に応じて、画像形成時における各々の光ビームの光量を調整するので、トナーや像担持体，ＬＤ等、経時や環境変化によって、形成される画像に影響を与えるものの変化を補正することができ、入力された画像データに対して、より忠実な出力画像を再現することができる。また電源投入時や２４時間毎等に他の動作と一緒に一連の動作として調整するため、頻繁にプリントする時間帯に調整動作が割り込むことがない、あるいは、毎日、調整した上で使用し始めることができる、という効果を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態における電子写真方式の画像形成装置の内部構成を示す側面図であり、１は像担持体である感光体ドラム、２は感光体ドラム１を一様に帯電させる帯電部、３は感光体ドラム１に光ビームを照射して感光体ドラム１に静電潜像を形成させる光書込部、４は静電潜像にトナーを付着させてトナー像化する現像部、５はトナー像を転写紙に転写させる転写部、６はトナー像を担持した転写紙を加圧・加熱することによりトナー像を転写紙に定着させる定着部、７は定着部６を通過した転写紙の搬送路を外部への排出する方向または両面印刷用の両面部８に切り換える反転・排紙部、９は転写紙を収納するタンデムＬＣＴ、１０は、タンデムＬＣＴ９の下方に配置され、転写紙を収納するユニバーサルトレイ、１１はトナーバンク、１２は廃トナーボトル、１３は原稿の画像を光学的に読み取るスキャナ部、１４は原稿をスキャナ部１３に自動搬送するＡＤＦ、１５は各種情報を表示する表示部および各種命令を入力する入力キーを有する操作パネルを示す。
【００１３】
感光体ドラム１，帯電部２，現像部４，転写部５、さらに転写部５において転写紙に転写されずに感光体ドラム１上に残留したトナーを回収するトナー回収部および感光体ドラム１上の残留電荷を除去する除電部が一体化して、画像形成装置本体に対して着脱自在なドラムユニットとして構成されている。
【００１４】
帯電部２に感光体ドラム１を一様に帯電させ、光書込部３から、スキャナ部１３によって読み取られた原稿の画像データあるいは外部から入力した画像データに基づいて変調した光ビームを感光体ドラム１に照射させることによって、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。次に、静電潜像は現像部４でトナー像化され、トナー像は転写部５において感光体ドラム１上から転写紙上へ転写される。その後、定着部６において転写紙上に定着される。
【００１５】
また、ドラムユニット内にフォトセンサ（後述する）が備えられており、感光体ドラム１上のトナー像の光学反射濃度を測定することができる。
【００１６】
図２は光書込部の主要構成を示す斜視図であり、２０はＬＤユニット、２１はポリゴンモータ、２２はポリゴンモータ２１を制御するポリゴンモータドライバ、２３はシリンダレンズ、２４は第１ミラー、２５は第１ｆθレンズ、２６は第２ｆθレンズ、２７はＢＴＬレンズ、２８は第２ミラー、２９は防塵ガラス、３０は第３ミラー、３１は同期検知センサ、３２は吸気ファン、３３は防塵フィルタ、３４は排気ファンを示す。
【００１７】
ＬＤユニット２０から発生した光ビームは、シリンダレンズ２３，第１ミラー２４を介して、ポリゴンモータ２１に設けられたポリゴンミラーに照射される。よって反射された光ビームは、第１ｆθレンズ２５，第２ｆθレンズ２６，ＢＴＬレンズ２７を透過し、第２ミラー２８によって感光体ドラム１に偏向され、防塵ガラス２９を透過して感光体ドラム１に照射され、ポリゴンミラーの回転によって感光体ドラム１表面が光ビームによって走査される。感光体ドラム１の走査範囲外の光ビームの一部が第３ミラー３０によって同期検知センサ３１に向けて偏向される。ＬＤユニット２０の両側部には吸気ファン３２および排気ファン３４が設けられており、吸気ファン３２の近傍に防塵フィルタ３３が設けられている。
【００１８】
図３はＬＤユニットの主要構成を示す斜視図であり、ＬＤユニット２０は、レーザ光源３５と、コリメートレンズ３６と、アパーチャ３７を有する筐体とから構成されており、さらに、レーザ光源３５には、フォトダイオード３５ａと、複数のＬＤを１列に配列してなるＬＤアレイ３５ｂとが備えられている。本実施形態においては、２つのＬＤを有するＬＤアレイ３５ｂが備えられており、この２つの光ビームがアパーチャ３７を介して出射される。
【００１９】
図４はＬＤユニットおよびその周辺の制御系を示すブロック図であり、４０はスキャナ部１３の受光素子であるＣＣＤ(Cherge Coupled Device)、４１は、ＣＣＤ４０，増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路等を有するＳＢＵ(Sensor Board Unit)、４２は画像系メインボードであるＳＩＣＵ(Scanner & Image Processing Control Unit)を示し、このＳＩＣＵ４２には、ＳＢＵ４１からの画像データに対して画像処理を施すＩＰＵ(Image Processing Unit)４３、画像圧縮／展開、メモリ／ＨＤＤコントローラ等を有するＭＳＵ(Memory Supercharger Unit)４４が備えられている。４５はＬＤＢ(Laser Diode Drive Board)を示し、このＬＤＢ４５には、ＬＤ制御回路４６、パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)回路およびパワー変調(PM:Power Modulation)回路を有する変調回路４７、レーザ光源３５の点灯制御を行うＬＤＤ(Laser Diode Drive)回路４８、２チャンネルのＬＤアレイ３５ｂ(LDA:Laser Diode Alley)が備えられている。
【００２０】
図４において、図３に示す２チャンネルのＬＤアレイ３５ｂにおけるＬＤ１とＬＤ２の２つの光ビームが出射される。このＬＤ１とＬＤ２は互いに隣接しており、ＬＤ１とＬＤ２とを重ね合わせて感光体ドラム１に照射することにより、入力した画像データの２倍の解像度で像形成が行われる。
【００２１】
図５は、ビーム光量調整時に使用する基準トナー像を形成する際の、露光パターンを示すモデル図であり、予め画像形成を行う前に、入力された画像データに対して、どのようなプロフィールの光ビームで静電潜像を形成すれば良いのかを決めておき、実際の画像形成時にはその情報(チューニングデータ)に基づいて静電潜像を形成する。
【００２２】
具体的に説明すると、まず、ドラムユニット内のフォトセンサで読み取り可能な位置、および大きさで、図５（ａ）に示すタイミングでＬＤ１を発光させ、基準トナー像を形成する。ここでは、図５（ｂ）に示すようにＬＤ１の走査ラインが所定の間隔に配列されることによって形成されてなるハーフトーン画像とする。次に、フォトセンサで光学濃度を測定し、トナー像が適正な濃度になるようフィードバックをかけて変調回路４７のＰＭ回路を制御して光ビームの光量を調整する(必要に応じて複数個形成して調整する)。次に図５（ｃ）に示すタイミングでＬＤ２を発光させ、ＬＤ２のみの基準トナー像を形成し、同様に光ビームの光量を調整する。これによって、ＬＤ１とＬＤ２の光ビームのバランスをとる。最後に、図５（ｄ）に示すタイミング、すなわちＬＤ１，ＬＤ２の順で発光させ、ＬＤ１，ＬＤ２を重ね合わせて基準トナー像を形成し、同様に適正な濃度になるよう重ね合せ時の光ビームの光量を調整する。
【００２３】
図６は光ビームの光量調整に係る制御系を示すブロック図であり、５０はＣＰＵ、５１は、ドラムユニット内に設けられ、トナー像の光学反射濃度を検知するフォトセンサ、５２はプリント枚数を計数するカウンタ、５３は積算動作時間を計測する計測器、５４は温度センサ、５５は湿度センサを示す。
【００２４】
光ビームの光量調整は、カウンタ５２や計測器５３を用いて、枚数や時間を検知し、例えば、「１０００枚のプリント毎」、「１時間の積算動作毎」等、予め設定したプリント枚数や動作時間ごとに感光体ドラム１上に基準トナー像を形成し調整する。
【００２５】
これによって、ＬＤ１，ＬＤ２と重ね合せの３つのパターンのバランスと光量適正化を行うことが可能となり、経時・環境等による感光体ドラム１の感度変化や現像特性の変化等に対応し、入力された画像データに対して、より忠実な出力画像を再現することが可能になる。なお、重ね合せのパターンについては、ＬＤ１，２ではなくＬＤ２，１で形成するパターンで行っても良いし、また両方で行っても良い。
【００２６】
また、上述した実施形態では、予め設定したプリント枚数や動作時間ごとに光ビームの光量調整を行うようにしたが、それに限るものではなく、図６に示す温度センサ５４や湿度センサ５５を用いて、温度や湿度を検知し、前回調整時からの温度、湿度または温湿度の変化量がしきい値を超えた場合に感光体ドラム１上に基準トナー像を形成し、光ビームの光量を調整してもよい。
【００２７】
また、画像形成装置の条件設定動作の一部として感光体ドラム１上に基準トナー像を形成して調整しても良い。例えば、図６に示す電源装置５６を入れた際に、作像条件の調整動作や現像剤の帯電量を安定させるための動作を行うようにしている場合には、その動作に加えても良い。
【００２８】
これによって、画像データに対してＬＤ１，ＬＤ２と重ね合せの３つのバランスと光量適正化を行い、経時・環境等による感光体ドラム１の感度変化や現像特性の変化等に対応し、入力された画像データに対して、より忠実な出力画像を再現する。重ね合せのパターンについては、ＬＤ１，２ではなくＬＤ２，１で形成するパターンで行っても良いし、また両方で行っても良い。なお、ＬＤ１のみと、ＬＤ２のみと、２つの重ね合せパターンのうちの１つとが合っていれば、４つの書き込みパターンともに合うはずであるが、より正確さを増すために４パターンについて調整しても良い。
【００２９】
同様にして、複数の画像データ(例えば、ライン幅)について調整を行って、そのデータ(調整値)に基づいて画像形成を行えば、さらに忠実に画像を再現することができる。
【００３０】
なお、上述した実施形態では２つの光ビームを持つ画像形成装置について説明したが、光ビーム数は２つに限らず、それ以上であってもよい。
【００３１】
図７は４ビームのＬＤユニットの主要構成を示す斜視図、図８は図７のＬＤユニットおよびその周辺の制御系を示すブロック図、図９は、光ビームの光量調整時に使用する基準トナー像を形成する際の、露光パターンを示すモデル図である。なお、図３，図４に示す部材と同一の部材については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３２】
４ビームのＬＤユニットは、図３に示す２チャンネルのＬＤアレイ３５ｂの代わりに図７に示すように４チャンネルのＬＤアレイ３５ｃを設けたものであり、ＬＤアレイ３５ｃの４つのＬＤに対して、図８に示すように、４つの変調回路４７およびＬＤＤ回路４８を対応させたものである。
【００３３】
そして、感光体ドラム１上に、ＬＤ１のみのパターン（図９（ａ）参照）、ＬＤ２のみのパターン（図９（ｂ）参照）、ＬＤ３のみのパターン（図９（ｃ）参照）、ＬＤ４のみのパターン（図８（ｄ）参照）、ＬＤ１，２の重ね合せパターン（図９（ｅ）参照）、ＬＤ２，ＬＤ３の重ね合せパターン、ＬＤ３，４の重ね合せパターン、ＬＤ４，１の重ね合せパターンを形成し、フォトセンサ５１で光学濃度を測定し、適正な濃度になるようフィードバックをかけて変調回路４７のＰＭ回路を制御して光ビームの光量を調整する。その結果、入力された画像データに対して、より忠実な出力画像を再現することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明したように構成された本発明によれば、予め設定した動作間隔ごとに、あるいは画像形成装置の条件設定動作の一部として、像担持体上に基準トナー像を形成し、この基準トナー像の濃度に応じて、画像形成時における各々の光ビームの光量を調整することにより、形成される画像に影響を与えるものの変化を補正することができるようになり、その結果、入力された画像データに対して、より忠実な出力画像を再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における電子写真方式の画像形成装置の内部構成を示す側面図
【図２】光書込部の主要構成を示す斜視図
【図３】ＬＤユニットの主要構成を示す斜視図
【図４】ＬＤユニットおよびその周辺の制御系を示すブロック図
【図５】光ビームの光量調整時に使用する基準トナー像を形成する際の、露光パターンを示すモデル図
【図６】光ビームの光量調整に係る制御系を示すブロック図
【図７】４ビームのＬＤユニットの主要構成を示す斜視図、
【図８】図７のＬＤユニットおよびその周辺の制御系を示すブロック図
【図９】ビーム光量調整時に使用する基準トナー像を形成する際の、露光パターンを示すモデル図
【符号の説明】
１  感光体ドラム
２  帯電部
３  光書込部
４  現像部
５  転写部
６  定着部
７  反転・排紙部
８  両面部
９  タンデムＬＣＴ
１０  ユニバーサルトレイ
１１  トナーバンク
１２  廃トナーボトル
１３  スキャナ部
１４  ＡＤＦ
１５  操作パネル
２０  ＬＤユニット
２１  ポリゴンモータ
２２  ポリゴンモータドライバ
２３  シリンダレンズ
２４  第１ミラー
２５  第１ｆθレンズ
２６  第２ｆθレンズ
２７  ＢＴＬレンズ
２８  第２ミラー
２９  防塵ガラス
３０  第３ミラー
３１  同期検知センサ
３２  吸気ファン
３３  防塵フィルタ
３４  排気ファン
３５  レーザ光源
３５ａ  フォトダイオード
３５ｂ，３５ｃ  ＬＤアレイ
３６  コリメートレンズ
３７  アパーチャ
４０  ＣＣＤ(cherge coupled device)
４１  ＳＢＵ(Sensor Board Unit)
４２  ＳＩＣＵ(Scanner & Image Processing Control Unit)
４３  ＩＰＵ(Image Processing Unit)
４４  ＭＳＵ(Memory Supercharger Unit)
４５  ＬＤＢ(Laser diode Drive Board)
４６  ＬＤ制御回路
４７  変調回路
４８  ＬＤＤ(Laser diode Drive)回路４８
【図１】
0004078101.tif 000002
【図２】
0004078101.tif 000003
【図３】
0004078101.tif 000004
【図４】
0004078101.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004078101.tif 000007
【図７】
0004078101.tif 000008
【図８】
0004078101.tif 000009
【図９】
0004078101.tif 000010