(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の表面を帯電デバイスによって帯電させた後、レーザー光源より出射されたレーザービームを走査して感光体に静電潜像を作成し、前記静電潜像によるトナー像をシート材に定着する画像形成装置において、
描画情報に従って描画信号の信号レベルを多段階に切り換えて出力することにより、複数階調の前記静電潜像を形成させる描画制御回路を備え、
前記レーザー光源は、立ち上がり時の領域であって、前記描画信号に対する前記レーザービームの光量が非線型に変化する領域と、この非線型な領域に続く領域であって、前記描画信号の変化に対して前記レーザービームの光量がほぼ比例して変化する領域と、からなる特性を有し、
前記レーザー光源を駆動する前記描画信号を所定のバイアス量だけバイアスして、前記描画信号の変化に対して前記レーザービームの光量がほぼ比例して変化する前記レーザー光源の特性の領域で、前記レーザー光源を駆動し、
前記帯電デバイスは、前記描画信号をバイアスすることにより前記静電潜像の全体の階調が変化する分を補正するように、前記描画信号の前記バイアス量に対応する電圧で駆動する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体の表面電位により前記バイアス量を補正することを特徴とする請求項１に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】
この発明は、紙やプラスチックシート等の転写体に画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に多くの階調を表現できるように形成された画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置は、レーザー光源より出射したレーザービームにより感光体に静電潜像を作成し、この静電潜像によるトナー像を紙等に定着するようになされている。さらにカラー方式の画像形成装置においては、それぞれマゼンタ用、シアン用、イエロー用、黒色用の静電潜像を作成し、これらの静電潜像によるトナー像を紙等に重ね併せて定着するようになされている。
【０００３】
このような画像形成装置は、画像データに応じてレーザービームの光量を可変し、このレーザービームを帯電した感光体にラスタ走査することにより、レーザービームの光量に応じた帯電量による静電潜像を作成し、これにより所望の階調による画像を形成するようになされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種の画像形成装置において、階調の数を増大すると、階調の低い部分で急激に階調が増大し、これにより形成された画像のエッジが不自然に強調される場合があった。
【０００５】
そこで、本発明は、階調の低い部分における急激な階調の変化を防止することができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、感光体の表面を帯電デバイスによって帯電させた後、レーザー光源より出射されたレーザービームを走査して感光体に静電潜像を作成し、静電潜像によるトナー像をシート材に定着する画像形成装置に適用する。この画像形成装置は、描画情報に従って描画信号の信号レベルを多段階に切り換えて出力することにより、複数階調の前記静電潜像を形成させる描画制御回路を備えている。そして、この画像形成装置において、レーザー光源は、立ち上がり時の領域であって、描画信号に対する前記レーザービームの光量が非線型に変化する領域と、この非線型な領域に続く領域であって、描画信号の変化に対してレーザービームの光量がほぼ比例して変化する領域と、からなる特性を有している。そして、レーザー光源を駆動する描画信号を所定のバイアス量だけバイアスして、この描画信号の変化に対してレーザービームの光量がほぼ比例して変化するレーザー光源の特性の領域で、このレーザー光源を駆動する。また、この画像形成装置において、帯電デバイスは、描画信号をバイアスすることにより静電潜像の全体の階調が変化する分を補正するように、描画信号のバイアス量に対応する電圧で駆動する。
【０００７】
このような構成の本発明によれば、レーザー光源を駆動する駆動信号を所定のバイアス量だけバイアスして、この駆動信号の変化に対してレーザービームの光量がほぼ比例して変化するレーザー光源の特性の領域で、このレーザー光源を駆動することにより、階調の低い部分でも高い部分と同様に階調を変化させることができ、低い階調の部分における急激な階調の増大を防止することができる。
【０００８】
また請求項２の発明は、請求項１の構成において、この感光体の表面電位により先のバイアス量を補正する。
【０００９】
また請求項１の構成において、駆動信号のバイアス量を感光体の表面電位により補正すれば、駆動信号を何らバイアスしない状態と同一の状態を形成でき、シート材に転写された画像の品質が向上される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【００１１】
（１）実施の形態の構成
図２は、本発明の実施の形態に係るカラープリンタによる画像形成装置を示すブロック図である。この画像形成装置１は、レーザービームＬＦの走査によりマゼンタ用、シアン用、イエロー用、黒色用の静電潜像を順次感光体ドラム２に形成する。さらにこれらの静電潜像による各色のトナー像を中間転写体上で重ね合わせ、これらのトナー像を紙等のシート材に定着させる。
【００１２】
すなわち画像形成装置１は、矢印Ａにより示すように、駆動用モータ４によりポリゴンスキャナーミラー３を所定の回転速度で回転し、レーザーダイオード５より射出されたレーザービームＬＦをこのポリゴンスキャナーミラー３で反射する。これにより画像形成装置１は、所定の角範囲でレーザービームＬＦを繰り返し走査させる。画像形成装置１は、このポリゴンスキャナーミラー３で反射したレーザービームＬＦをミラー６、図示しないｆθレンズを介して感光体ドラム２に導く。ここで感光体ドラム２は、矢印Ｂにより示すように、所定の回転速度で回転し、レーザービーム照射位置より先行する側に配置された帯電機構により帯電する。これにより画像形成装置１は、感光体ドラム２の表面にレーザービームＬＦをラスタ走査させ、このレーザービームＬＦの光量に応じた静電潜像を感光体ドラム２に形成する。
【００１３】
タイミングジェネレータ７は、画像形成装置１の動作基準でなる各種基準信号を出力する。すなわちタイミングジェネレータ７は、静電潜像の描画単位の基準を形成するクロックＣＫ、レーザービームＬＦの各走査開始のタイミングを指定する水平同期信号ＨＳＹＮＣ等を出力する。このときタイミングジェネレータ７は、ビームディテクタＢを介して検出されるポリゴンスキャナーミラー３の回転のタイミングを基準にしてこれら基準信号を生成出力する。
【００１４】
レーザーダイオード５は、駆動回路８により内蔵のダイオードチップが駆動されて、このダイオードチップの両端面よりレーザービームＬＦ、ＬＢを射出する。レーザーダイオード５は、この２条のレーザービームＬＦ、ＬＢのうちのいわゆるフロントビームであるレーザービームＬＦをポリゴンスキャナーミラー３に向けて射出する。
【００１５】
フォトディテクター９は、レーザーダイオード５に内蔵の光量モニタ用の受光素子であり、２条のレーザービームＬＦ、ＬＢのうちのいわゆるリアビームであるレーザービームＬＢを受光し、このレーザービームＬＢの光量に応じて電流値の変化するモニタ結果Ｓ２を出力する。
【００１６】
電流電圧変換回路（ＩＶ変換）１０は、フォトディテクター９より出力されるモニタ結果Ｓ２を電流電圧変換し、レーザービームＬＦ（ＬＢ）の光量に応じて信号レベルが変化するモニタ信号Ｓ３を出力する。
【００１７】
サンプルホールド回路１１は、描画制御回路１２より出力されるサンプルホールド信号ＳＨを基準にしてモニタ信号Ｓ３をサンプルホールドし、そのサンプルホールド結果を出力する。
【００１８】
差動増幅回路１３は、このサンプルホールド結果と描画制御回路１２より出力される描画信号Ｓ４との誤差信号を生成し、この誤差信号を所定利得により増幅して出力する。駆動回路８は、この差動増幅回路１３の出力信号によりレーザーダイオード５を駆動する。
【００１９】
これによりレーザーダイオード５、駆動回路８、フォトディテクター９、電流電圧変換回路１０、サンプルホールド回路１１、差動増幅回路１３は、フィードバックループを形成し、サンプルホールド信号ＳＨに従って間欠的にレーザービーム光量を検出すると共に、この検出したレーザービーム光量が描画信号Ｓ４で決まる光量になるようにレーザービームＬＦの光量を制御する。
【００２０】
描画制御回路１２は、タイミングジェネレータ７より出力されるクロックＣＫ、水平同期信号ＨＳＹＮＣを基準にして、図示しない画像生成回路より出力される描画情報Ｄ１に従って描画信号Ｓ４を出力し、これにより描画情報Ｄ１に対応する静電画像を感光体ドラム２に形成する。
【００２１】
このとき描画制御回路１２は、描画情報Ｄ１に従って描画信号Ｓ４の信号レベルを多段階で切り換え、これにより複数階調により静電画像を形成し、さらにはこの複数階調による静電画像により種々の色調、階調によるカラー画像を形成できるようにする。
【００２２】
さらにこのとき描画制御回路１２は、図１において矢印Ｃにより示すように（図１（Ａ）及び（Ｂ））、描画情報Ｄ１により出力する描画信号Ｓ４の信号レベルを所定バイアス量Δだけバイアスし、レーザーダイオード５の駆動電流Ｉ対出射光量Ｐの特性において、駆動電流Ｉに対して出射光量Ｐが比例して変化する領域ＡＲ１にてレーザーダイオード５を駆動する。すなわち従来構成において階調の低い部分に割り当てられていた非線型の領域ＡＲ２については、バイアスにより階調が変化しないように描画信号Ｓ４を出力する。具体的に、描画制御回路１２は、１０ビットによる描画情報Ｄ１に対して例えば値１を加算して処理することにより、簡易にバイアス量Δを設定する。
【００２３】
図３は、感光体ドラム２の周辺構成を示す側面図である。ここで感光体ドラム２は、周囲に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのカラートナーを使用する複数の現像デバイス２３、２４、２５、２６が適宜配置される。これらの現像デバイス２３、２４、２５、２６は、それぞれ感光体ドラム２の表面電位に応じてトナーを飛散させ、これにより感光体ドラム２の表面にトナー像を形成する。
【００２４】
またこの現像デバイス２６の下流側（矢印Ｂにより示す感光体ドラム２の回動方向から見て下流側）には、中間転写体３３を間に挟んで、クリーニングデバイス２７が配置され、感光体ドラム２のトナー像を中間転写体３３に転写して残る余分なトナーを除去する。またこのクリーニングデバイス２７の下流側には、除電ランプ２８が配置され、この除電ランプ２８により感光体ドラム２を除電する。またさらにこの除電ランプ２８の下流側で、かつレーザービームＬＦによる露光位置よりも上流側位置には、感光体ドラム２の表面を帯電させる帯電デバイス３１が配置されている。
【００２５】
ここでこの実施の形態において、この帯電デバイス３１は、レーザーダイオード５の駆動信号をバイアスして全体の階調が変化する分を補正するように、描画信号Ｓ４のバイアス量Δ（図１）に対応する高電圧により駆動される。これにより駆動信号をバイアスした分、感光体ドラム２の表面電位を補正し、駆動信号をバイアスして全体的に変化する静電潜像の電位をバイアスしない場合と同一に保持する。
【００２６】
感光体ドラム２においては、現像デバイス２６とクリーニングデバイス２７との間に、現像デバイス２３、２４、２５、２６からのトナーの供給により感光体ドラム２に形成されたトナー像を転写する中間転写体３３が配置される。すなわち中間転写体３３は、感光体ドラム２に接してニップ部３２が形成され、このニップ部３２において感光体ドラム２のトナー像が中間転写体３３に転写される。
【００２７】
ここで中間転写体３３は、ポリウレタン上にフッ素樹脂コートされた無端状の転写ベルト３４により構成され、この転写ベルト３４が駆動ローラ３５、一次転写上ローラ３６、一次転写下ローラ３７、二次転写上ローラ３８及びテンションローラ４０、４１に巻掛けられ、駆動ローラ３５によって図中矢印Ｄ方向へ回動させられるようになっている。
【００２８】
これらのローラーのうち、ニップ部３２の上流側と下流側とに配置される一次転写上ローラ３６、一次転写下ローラ３７は、所定の電位に保持され、この電位により感光体ドラム２に形成されたトナー像を順次転写ベルト３４に転写してマゼンタ、シアン、イエロー、黒色のトナー像を重ね合わせる。
【００２９】
ニップ部３２の上流側、テンションローラ４０の近傍に、ベルトクリーニング装置４２が配置され、紙等の転写体４６にトナー像を転写して転写ベルト３４に残る余分なトナーを除去する。さらに一次転写下ローラ３７とベルトクリーニング装置４２との間には、転写ベルト３４の位置を検出するベルト位置検知センサ４３が配置されている。
【００３０】
二次転写上ローラ３８は、二次転写下ローラ４４とで、レジストローラ対４５によって送り込まれた転写体４６と中間転写体３３の転写ベルト３４とを挟圧し、転写ベルト３４に形成されたトナー像を転写体４６に転写する。
【００３１】
二次転写下ローラ４４よりも転写体搬送方向下流側には、駆動ローラ４７と従動ローラ４８に巻掛けられた転写体搬送ベルト５０が配置されており、二次転写が終了した転写体４６を転写体搬送方向下流側へ搬送する。
【００３２】
転写体搬送ベルト５０よりも転写体搬送方向下流側には、カラートナー像が転写された転写体４６を加熱、挟圧し、転写体４６にカラートナー像を定着させる定着デバイス５１が配置されている。
【００３３】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、画像形成装置１は（図２及び図３）、描画制御回路１２より出力される描画信号Ｓ４により差動増幅回路１３、駆動回路８を介してレーザーダイオード５が駆動され、このレーザーダイオード５より出力されるレーザービームＬＦがポリゴンスキャナーミラー３、ミラー６等を介して帯電した感光体ドラム２に導かれる。これにより画像形成装置１では、感光体ドラム２上に、静電潜像が形成され、このようにしてマゼンタ用、シアン用、イエロー用、黒色用の静電潜像が順次感光体ドラム２に形成されると共に、中間転写体３３上でこれら静電潜像によるトナー像が重ね合わされ、転写体４６に定着される。
【００３４】
このようにして静電潜像を形成してカラー画像を形成するにつき、画像形成装置１では、レーザーダイオードチップの背面側より出射されるレーザービームＬＢがフォトディテクター９により受光され、ここでレーザービームＬＦの光量が検出される。さらにこの検出結果でなるモニタ結果Ｓ２が電流電圧変換された後、サンプルホールド回路１１によりサンプルホールドされ、このサンプルホールド結果と描画信号Ｓ４との誤差信号が差動増幅回路１３で計算されることにより、レーザービームの光量モニタ結果を基準にしてレーザービームＬＦの光量が制御される。
【００３５】
このようにしてフィードバックループが形成されて実行されるレーザービームＬＦの光量制御において、小さなレーザー光量によりレーザービームＬＦを照射する場合、レーザーダイオード５の立ち上がり特性が非線型でなることにより（１（Ａ）の領域ＡＲ２）、単に描画信号Ｓ４の信号レベルを階調に応じて立ち上げたのでは、差動増幅回路１３において階調の低い部分で大きな誤差信号が計算され、これにより階調の低い部分で急激に階調が立ち上がる。またその分階調の低い部分の輪郭が不自然に強調されることになる。
【００３６】
ところがこの実施の形態においては、この非線型の領域ＡＲ２を避けて、駆動電流Ｉに対して出射光量Ｐが比例して変化する領域ＡＲ１にてレーザーダイオード５を駆動するように、描画信号Ｓ４がバイアスされて出力される。これにより階調の低い部分における急激な階調の変化が防止される。
【００３７】
かくしてこのようにして一定の階調により光量が変化してなるレーザービームＬＦが帯電した感光体ドラム２に走査され、これにより感光体ドラム２にこのレーザービームの光量変化に対応した静電潜像が形成される。
【００３８】
このときこの画像形成装置１では、帯電デバイス３１がレーザーダイオード５の駆動信号をバイアスして全体の階調が変化する分を補正するように、描画信号Ｓ４のバイアス量Δ（図１）に対応する高電圧により駆動され、感光体ドラム２の表面電位を補正することにより、このようにバイアスして全体的に変化する静電潜像の電位が駆動信号をバイアスしない場合と同一に保持される。これによりバイアス量Δによる全体的な階調の変化が防止される。
【００３９】
（３）実施の形態の効果
以上のように、本実施の形態によれば、駆動電流Ｉに対して出射光量Ｐが比例して変化する領域ＡＲ１にてレーザーダイオード５を駆動するように、描画信号Ｓ４をバイアスして静電潜像を形成することにより、階調の低い部分における急激な階調の変化を防止することができ、また階調の低い部分の輪郭を自然に表現することができる。
【００４０】
さらにレーザーダイオード５の駆動信号をバイアスして全体の階調が変化する分を補正するように、描画信号Ｓ４のバイアス量Δ（図１）に対応する高電圧により帯電デバイス３１を駆動して感光体ドラム２の表面電位を補正することにより、駆動信号のバイアスによる全体的な階調の変化が防止される。
【００４１】
（４）他の実施の形態
なお、上記実施の形態に係る画像形成装置においては、感光体ドラム２の表面電位を補正することにより、駆動信号のバイアスによる全体的な階調の変化を防止する例を説明したが、これに限られず、現像デバイス２３、２４、２５、２６の電位の設定、又は転写ベルト３４の電位の設定により、さらには上述の実施の形態と異なる転写方式による場合は、各方式にて許容される各部の電位の設定により駆動信号のバイアスによる全体的な階調の変化を防止してもよい。また駆動信号のバイアスによる全体的な階調の変化を実用上十分に許容できる場合、この補正の処理を省略してもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態に係る画像形成装置においては、カラー画像を形成する例を説明したが、これに限られず、白黒画像を形成する場合にも広く適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、レーザー光源を駆動する駆動信号を所定のバイアス量だけバイアスして、この駆動信号の変化に対してレーザービームの光量がほぼ比例して変化するレーザー光源の特性の領域でレーザー光源を駆動するため、階調の低い部分における急激な階調の変化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の動作の説明に供する特性曲線図である。
【図２】画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図３】感光体ドラムの周辺構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１……画像形成装置、２……感光体ドラム、５……レーザーダイオード、９……フォトディテクター、１１……サンプルホールド回路、１２……描画制御回路、１３……差動増幅回路、２３、２４、２５、２６……現像デバイス、３１……帯電デバイス
【図１】
0003761712.tif 000002
【図２】
0003761712.tif 000003
【図３】
0003761712.tif 000004