JP2005062325A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 予め記憶されている画像形成用ユニットの動作シーケンスに同期して発生する像担持体の周速度の変動情報に基づいて、周速度の変動に対応した露光量制御を行う。
【解決手段】 現像器の動作信号がオン、オフとなるタイミング、および転写動作信号がオン、オフとなるタイミングで周速度が変動する。時刻ｔａから周速度が上昇して時刻ｔｂではピーク値Ｖｂに達し、その後周速度は減少して時刻ｔｃでは最低値のＶｃとなり、再度周速度は上昇する。時刻ｔａで像担持体の周速度が上昇し始めると、発光量も増大させる。時刻ｔｂで発光量はピーク値Ｉｂに到達し、その後、発光量は減少して時刻ｔｃでは最低値のＩｃとなり、再度発光量は上昇する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、予め記憶されている画像形成用ユニットの動作シーケンスに同期して発生する像担持体の周速度の変動情報に基づいて、露光量制御を行う画像形成装置および画像形成方法に関するものである。

画像形成装置として、像担持体、像書き込み手段、帯電手段、現像手段、転写手段などの複数の画像形成用ユニットを備えたものが開発されている。このような画像形成装置においては、像担持体の回転、帯電、露光、現像、転写の各動作開始と停止が所定のシーケンスで設定されている。ここで、前記各シーケンスに同期して装置内に振動が発生する場合がある。また、像担持体の周速が変動する場合がある。

図１１は、このような振動や周速変動の例をシーケンスで説明するタイミングチャートである。この例では、画像形成装置はモノクロプリンタを対象としている。図１１において、時刻ｔｏで像担持体の回転信号がオンとなり（ａ）、同時に帯電信号もオンとなる（ｂ）。次に時刻ｔａで像書き込み手段の信号がオンとなり露光動作が開始される（ｃ）。

続いて、時刻ｔｂで現像器の動作信号がオンになる（ｄ）。ここで現像器の動作とは、現像ローラの回転動作等、現像器が作動している時間を表す。さらに、時刻ｔｃで転写ローラの動作信号がオンになり転写動作が開始される（ｅ）。転写動作とは、転写ローラの動作や転写バイアスの印加等を表している。時刻ｔｄで像担持体の回転信号がオフとなり、転写動作が終了する。

図１１に示されている例では、現像器の動作がオン／オフになったタイミングで装置の振動や像担持体の周速の変動が発生する。像担持体の周速の変動は、前記タイミングでバイアスによる静電気力の変化によって像担持体との摩擦が増減するために発生する。この現像器のオン／オフのタイミングが、時刻ｔｂのように露光動作中であった場合には、このタイミングで画像に濃度むらが発生する。また、時刻ｔｃのように転写信号がオンのときに露光動作中であれば、このタイミングにおいても振動が発生し、画像に濃度むらが発生する。

図１２は、画像形成装置として４サイクルカラープリンタを使用した場合の例をシーケンスで説明するタイミングチャートである。４サイクルカラープリンタは、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像の形成を行うものである。この例でも時刻ｔｏで像担持体の回転信号がオンとなり（ａ）、同時に帯電信号もオンとなる（ｂ）。時刻ｔａで露光動作が（ｃ）、時刻ｔｒで現像器の動作が（ｄ）、時刻ｔｓで転写の動作が開始される（ｅ）。露光、現像器の動作、転写の動作は、４サイクル機であるので同一の像担持体に対して４回繰り返される。

図１２の例においても、露光動作中の時刻ｔｒで現像器の動作がオン、時刻ｔｕで現像器の動作がオフになっている。このため、これらのタイミングにおいて装置の振動や像担持体の周速変動が発生する。また、露光動作中の時刻ｔｓで転写信号がオンになり、時刻ｔｖで転写信号がオフになるので、これらのタイミングにおいても装置の振動が発生する。この結果、カラー画像形成時に色ずれが発生して品質劣化を招来する。

図１３は、画像形成装置としてタンデム方式のカラープリンタを使用した場合の例をシーケンスで説明するタイミングチャートである。タンデム方式のカラープリンタは、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各感光体を配列し、順次各色を重ねて画像形成をするものである。時刻ｔｈで露光動作がオン（ａ）、時刻ｔｉで現像器の動作がオン（ｂ）、時刻ｔｊで一次転写がオンとなる（ｃ）。これらの動作は、タンデム機であるので同一の動作が並列して４色分行われる。

時刻ｔｋで二次転写がオンとなり（ｄ）、時刻ｔｍで一次転写がオフとなる。また、時刻ｔｎで二次転写がオフとなる。二次転写においても転写ローラの駆動や紙送り動作によって振動等が発生する。このため、現像器の動作、一次転写の動作と同様に、露光動作中に二次転写のオンオフ信号が発生すると、色ずれが生じて印字品質が劣化する。

上記のような、画像形成装置動作時の各シーケンスに同期して発生する振動および像担持体の周速変動によって、露光位置精度が悪くなり濃度むら（バンディング）の発生が問題となっていた。また、複数色を重ねあわせるカラープリンタにおいては、色ずれ等が発生する原因となっていた。すなわち、画像形成装置動作時の各シーケンスに同期して発生する振動および像担持体の周速変動によって、印字品質が劣化するという問題があった。

そこで、特許文献１では、像担持体の回転軸に同軸に設けられて連動するフライホイールを備え、像担持体の回転と同時に、フライホイールが共に回転するように構成する事で、回転するフライホイールの発生する慣性モーメント力により速度変動を抑え、濃度むらを低減する方法が提案されている。また、別の方式として、特許文献２では、回転軸に粘性流動体封入ダンパを設け、装置の振動の影響を受けないようにする方法が提案されている。
特開平２０００―９８８０２号公報 特開平２０００―１１２１９６号公報

前記特許文献１に記載の方式では、余分な部品点数が増える上、大きく重量のあるフライホイールを取りつける為、装置の大型化、重量増が避けられないという問題があった。また、特許文献２に記載の方式においても、部品点数増となりコストの増加は避けられなかった。特許文献１、特許文献２に記載の方式はいずれも像担持体に対策を施したものであるが、装置の振動は像書き込み手段である露光ヘッドにも伝わる。しかしながら、露光ヘッドに振動対策を施したものはこれまで提案されておらず、印字品質の低下が避けられないという問題があった。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、予め記憶されている、画像形成用ユニットの動作シーケンスに同期して発生する像担持体の周速度の変動情報に基づいて、周速度の変動に対応した像書き込み手段による露光量制御を行う画像形成装置および画像形成方法を提供することである。

上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、担持体および像書き込み手段を含む複数の画像形成用ユニットと、前記各ユニットの動作シーケンスに同期して発生する画像形成時の品質劣化要因を予め記憶する記憶手段と、前記各ユニットおよび前記記憶手段を制御する制御部とを備え、露光量制御により前記品質劣化要因の発生を抑制することを特徴とする。このように、画像形成装置を構成する各ユニットがシーケンシャルに動作する際に、従来このシーケンスに同期して発生することが避けられなかった印字品質劣化要因の発生を露光量制御で抑制している。このため、機械的な部品点数を増大させることなく、また、装置の大型化、重量増を招来することなく濃度むらや色ずれのような画像形成時の印字品質劣化要因の発生を抑制することができる。

また、本発明は、前記露光量制御は、前記像担持体の周速度が変動するタイミングで行うことを特徴とする。このため、像担持体の周速度の変動に起因する印字品質劣化要因の発生を抑制することができる。

また、本発明は、前記露光量制御は、像担持体の周速度が速くなるときは露光量を増大させ、像担持体の周速度が遅くなるときは露光量を減少させる制御であることを特徴とする。このため、周速度が変動した際にも像担持体を均等に露光でき、印字品質の劣化を防止することができる。

また、本発明は、前記像書き込み手段に複数列配置された発光素子を備え、多重露光により前記露光量制御を行うことを特徴とする。このため、選択するドット数の変更により露光量制御を簡単に行うことができる。

また、本発明は、前記像書き込み手段はラインヘッドであることを特徴とする。このため、装置全体を小型化できる。また、像担持体と共にラインヘッドに伝達される振動も抑制できるので、印字品質の低下を避けることができる。

また、本発明は、前記ラインヘッドの発光素子を有機ＥＬで構成したことを特徴とする。有機ＥＬは静的な制御が可能であるので、制御系を簡略化できる。

また、本発明は、前記像書き込み手段は走査光学系であることを特徴とする。このため、光源の制御のみで印字品質の低下を抑制できる。また、像担持体と共に走査光学系で構成される像書き込み手段に伝達される振動も抑制できるので、印字品質の低下を避けることができる。

また、本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段、像書き込み手段、現像手段、転写手段の各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする。このため、タンデム方式の画像形成装置において、光学制御により濃度むらや色ずれの発生を抑制することができる。

また、本発明の画像形成装置は、静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットとを備え、前記ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする。このため、ロータリ現像ユニットを備えた画像形成装置において、光学制御により濃度むらや色ずれの発生を抑制することができる。

また、本発明のロータリ現像ユニットを備えた画像形成装置は、前記像担持体に形成されたトナー像を転写する転写手段を有することを特徴とする。このため、ロータリ現像ユニットを備えた画像形成装置において、転写手段が動作する際に発生する濃度むらや色ずれの発生を抑制することができる。

また、本発明の画像形成方法は、像担持体および像書き込み手段を含む複数の画像形成用ユニットを備え、前記各ユニットの動作シーケンスに同期して発生する画像形成時の品質劣化要因の情報を予め記憶する段階と、前記品質劣化要因の情報に基づいて露光量制御を行ない、品質劣化要因の発生を抑制する段階とからなることを特徴とする。このように、予め記憶された画像形成時の品質劣化要因の情報に基づいて、露光量制御をおこなうので、簡単な制御で品質劣化要因の発生を抑制することができる。

以下、図を参照して本発明を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る構成の特性図である。図１（ａ）は、像担持体の時間―周速度の特性図、（ｂ）は露光器の時間―発光量の特性図である。図１（ａ）において、像担持体が周速度Ｖａで回転している際に、前記のように現像器の動作信号がオン、オフとなるタイミング、および転写動作信号がオン、オフとなるタイミングで周速度が変動する。すなわち、時刻ｔａから周速度が上昇して時刻ｔｂではピーク値Ｖｂに達する。その後、周速度は減少して時刻ｔｃでは最低値のＶｃとなり、再度周速度は上昇している。このように、像担持体の周速度が変動した場合には、同じ露光量では画像形成の度合いが変化することになる。すなわち、周速度が大きい場合には画像形成の度合いが弱くなり、周速度が小さい場合には画像形成の度合いが強くなる。このため、濃度むらが発生することになる。

図１（ｂ）は、このような濃度むらの発生を抑制するための本発明における制御例を示すものである。図１（ｂ）において、露光器の発光量はＩａで推移しているが、時刻ｔａで像担持体の周速度が上昇し始めると、発光量も増大させるように発光素子の光強度を大きくする。時刻ｔｂで発光量はピーク値Ｉｂに到達し、その後、発光量は減少して時刻ｔｃでは最低値のＩｃとなり、再度発光量は上昇している。

このように、本発明の実施形態においては、図１（ａ）のように像担持体の周速度が変動した場合には、周速度の変動と同じ割合で発光量も変動させている。すなわち、像担持体の時間―周速度の波形Ｖｘと、露光器の時間―発光量の波形Ｉｘは相似形となるように発光素子の光強度を制御している。この場合に、図１（ａ）の周速度の変動特性、すなわち、時刻ｔａからのタイミングで像担持体の周速度が変動する特性を予め記憶手段に記憶させておく。

そして、制御部は露光器の発光量の特性が図１（ｂ）の波形となるように、ラインヘッドに配置された発光素子の光強度を制御する。本発明においては、予め画像形成時の印字品質劣化要因となるシーケンスに同期した像担持体の周速変動の情報を記憶手段に記憶しておく。そして、記憶された周速変動の情報に基づいて、像書き込み手段の発光制御を行うものである。

図１は、モノクロプリンタを対象としている。本発明においては、現像器の動作信号がオン、オフとなるタイミング、および転写動作信号がオン、オフとなるタイミンで発光制御を行っている。このような露光制御は、図１２で説明した４サイクルカラープリンタや、図１３で説明したタンデム方式のカラープリンタにも当然適用されるものである。これらのカラープリンタにおいては、本発明の露光制御により色ずれの発生を抑制することができる。

図２は、本発明の実施形態を示す説明図である。図２は、像担持体上に露光する画素ラインの発光量の大きさを示すものである。２ｒは、画素ラインを通常の発光量で露光した場合の発光量の大きさを示している。２ｓは、発光量を増大させた場合、すなわち、図１（ｂ）の時刻ｔａ〜ｔｂにおける発光素子の光強度を大きくした場合に対応する。２ｔは、発光量を減少させた場合、すなわち、図１（ｂ）の時刻ｔｂ〜ｔｃにおける発光素子の光強度を小さくした場合に対応する。

図２の例では、露光ユニットは発光量の制御が行える書込み手段、例えば有機ＥＬを使用し、画像形成用のユニットの動作シーケンスに同期した速度変動が発生するタイミングで発光量の制御を行う。この制御は、像担持体の周速度が速くなるときは発光量を増大させ、像担持体の周速度が遅くなるときは発光量を減少させる制御である。

図１に示したように、画像形成用のユニットの動作シーケンスに同期する速度変動は、予め発生する位置が特定できる為、このタイミングで露光量の制御を行い、露光量を変動させることによって濃度むらを目立たなくさせる。また、カラープリンタにおいては、色ずれの発生を抑制することができる。

図３は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図３において、露光器の画素ライン２ｄ〜２ｇが示されている。白丸は発光されない画素、黒丸は発光される画素を示している。像担持体は、矢視Ｘ方向（副走査方向）に移動する。通常の露光時には、（ａ）に示したように画素ライン２ｄは発光されない。露光量を増大させる場合、すなわち、図１（ｂ）の時刻ｔａ〜ｔｂに対応する場合には、（ｂ）に示したように画素ライン２ｄ〜２ｇをすべて発光させる。

露光量を減少させる場合、すなわち、図１（ｂ）の時刻ｔｂ〜ｔｃに対応する場合には、（ｃ）に示したように画素ライン２ｄ、２ｅが発光されない。このように、図３の例ではラインヘッドとして構成される像書き込み手段に、副走査方向に複数列の発光素子を配列して多重露光を行うものである。多重露光においては、選択する画素のドット数を変える事で露光量制御を行っており、露光量制御が簡単に行える。

図４は、像書き込み手段として走査光学系を用いた場合を示す説明図である。図４において、露光ユニット６は、発光部６ａ、コリメータレンズ６ｂ、回転多面鏡６ｃ、結像レンズ６ｄを有している。このような走査光学系により、像担持体２上に露光面２ａを形成する。この際に、（ｂ）に示すように像担持体の周速度の変動に応じて、通常の露光２ｘ、露光量少の２ｙ、露光量大の２ｚを形成するように発光部６ａの制御を行う。このように、発光部６ａ（光源）の制御のみで露光制御ができるので、構成を簡略化することができる。

図５は本発明の実施形態を示すブロック図である。図５において、８５は画像形成装置の本体コントローラ、８０はラインヘッド（像書き込み手段）の制御部である。制御部８０には、制御回路８１、駆動回路８２、例えば有機ＥＬ素子を用いた発光素子８３、メモリ（記憶手段）８４が設けられている。有機ＥＬ素子は、静的な制御となるので制御系が簡略化できるという利点がある。

本体コントローラ８５は画像データを形成し、当該画像データを制御回路８１に送信する。制御回路８１は各発光素子８３の発光量に応じた制御信号を形成し、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などで構成される駆動回路８２を付勢する。メモリ８４には、現像器の動作信号がオン、オフとなるタイミング、および転写動作信号がオン、オフとなるタイミングを記憶する。すなわち、画像形成装置を構成する複数の画像形成用ユニットの、動作シーケンスに同期して発生する振動情報（印字品質劣化要因）をメモリ８４に記憶させる。

また、メモリ８４には図１で説明したように像担持体の周速度が変動する情報を記憶する。このように、メモリ８４は画像形成時の印字品質劣化要因を予め記憶する記憶手段として機能している。駆動回路８２は、メモリ８４に記憶されている画像形成時の印字品質劣化要因に基づいて、各有機ＥＬ素子にシーケンスに同期した振動の発生中は、露光動作を停止する信号を出力する。また、図１で説明したように、周速変動の特性に対応した像担持体の露光量となるように発光素子の発光量（光強度）を制御する。

図５の例では、露光ヘッド上に発光素子８３と共にメモリ８４を設けている。このため、画像形成装置から露光ヘッドに送るデータ量を削減することができ、画像形成装置と露光ヘッド間の配線数を減少させることができる。また、図５の例では、メモリ８４は、発光素子８３と同一基板上に形成している。このため、発光素子８３とメモリ８４とを一体的に製造することが可能となる。また、発光素子８３とメモリ８４とを別チップで製作する必要がないので、製造コストを低減することができる。

図６は、本発明の他の実施形態に係るブロック図である。図６において、８６はエンジンコントローラの制御部である。メモリ９０は露光ヘッドの外に設けられており、現像器の動作信号がオン、オフとなるタイミング、および転写動作信号がオン、オフとなるタイミングを記憶する。また、図１で説明したように像担持体の周速度が変動する特性を記憶する。このように、メモリ９０も画像形成時の印字品質劣化要因の情報を予め記憶する記憶手段として機能している。

本体コントローラ８５は、画像データを制御部８６に設けている第１のシフトレジスタ８７ａに入力する。第１のシフトレジスタ８７ａは、発光素子ラインヘッド８９の各発光素子ラインに画像データを出力するものである。すなわち、第１のシフトレジスタ８７ａは、各発光素子へ画像データを供給する画像データ供給手段として機能している。

図６の例においては、第１のシフトレジスタ８７ａの出力信号は、遅延回路８８を介して所定時間遅延させている。各発光素子列に対する遅延時間の大きさは適宜設定される。遅延回路８８からの出力信号は、第２のシフトレジスタ８７ｂを介して発光素子ラインヘッド８９に与えられる。第２のシフトレジスタ８７ｂは、信号線により信号を出力して、発光素子ライン８９の各発光素子を順次動作させる。

図６の例においても、制御部８６は、有機ＥＬ素子のような各発光素子に対して、シーケンスに同期した振動の発生中は、露光動作を停止する信号を出力する。また、図１で説明したように、像担持体の周速変動の特性に合わせた露光量となるように発光素子の発光量を制御する。このような制御は、例えば遅延回路に図示を省略しているＣＰＵを設けることにより実施できる。

図６の例では、メモリ９０は、露光ヘッドとは切り離してエンジンコントローラに設けている。このため、露光ヘッドが何らかの原因で動作不良となった場合でも、情報を確実に保持することができる。また、露光ユニットを含むカートリッジにメモリを設けても良い。図６の例では、第１、第２のシフトレジスタ８７ａ、８７ｂは、発光素子と同一の基板上に形成されている。このため、発光素子とシフトレジスタとを一体的に製造することが可能となり、発光素子とシフトレジスタとを別チップで製作する必要がないので、製造コストを低減することができる。

図６の例においては、本体コントローラ８５は、先頭の１ライン分のデータを形成すれば、その後は先頭の１ラインの画像データをシフトレジスタに保持し、シフトレジスタの中で画像データを転送するだけでラインヘッドすべての発光素子の動作を制御することができる。このため、本体コントローラ８５は、ラインヘッドすべての発光素子のデータを生成する必要がなく、回路構成を簡略にすることができる。また、高速でデータ処理を行うことができる。図６の制御部の構成は、例えば図３で説明した多重露光を行う露光ヘッドに適用される。

図７は、図５、図６で説明した発光素子として有機ＥＬを用いた画像形成装置の一例を示す縦断側面図である。この画像形成装置は、同様な構成の４個の有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム（像担持体）４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙの露光位置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。

図７に示すように、この画像形成装置は、駆動ローラ５１と従動ローラ５２とテンションローラ５３が設けられており、テンションローラ５３によりテンションを加えて張架されて、図示矢印方向（反時計方向）へ循環駆動される中間転写ベルト５０を備えている。この中間転写ベルト５０に対して所定間隔で配置された４個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが配置される。

前記符号の後に付加されたＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示す。他の部材についても同様である。感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、中間転写ベルト５０の駆動と同期して図示矢印方向（時計方向）へ回転駆動される。

各感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の外周面を一様に帯電させる帯電手段（コロナ帯電器）４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この帯電手段４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）により一様に帯電させられた外周面を感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の回転に同期して順次ライン走査する本発明の上記のような有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が設けられている。

また、この有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト５０に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、転写された後に感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置４６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とを有している。

ここで、各有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）のアレイ方向が感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の母線に沿うように設置される。そして、各有機ＥＬアレイ露光ヘッド１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の発光エナルギーピーク波長と、感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の感度ピーク波長とは略一致するように設定されている。

現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に接触あるいは押厚させることにより、感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。

このような４色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト５０上に順次一次転写され、中間転写ベルト５０上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ６６において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、定着部である定着ローラ対６１を通ることで記録媒体Ｐ上に定着され、排紙ローラ対６２によって、装置上部に形成された排紙トレイ６８上へ排出される。

なお、図７中、６３は多数枚の記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット、６４は給紙カセット６３から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ、６５は二次転写ローラ６６の二次転写部への記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対、６６は中間転写ベルト５０との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、６７は二次転写後に中間転写ベルト５０の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。

このように、図７の画像形成装置は、書き込み手段として有機ＥＬアレイを用いているので、レーザ走査光学系を用いた場合よりも、装置の小型化を図ることができる。有機ＥＬアレイは、１ラインに複数の発光素子を備えた発光素子ラインを副走査方向に複数列配列して、多重露光を行う構成とすることができる。

次に、本発明に係る画像形成装置に係る他の実施の形態について説明する。図８は、画像形成装置の縦断側面図である。図８において、画像形成装置１６０には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置１６１、像担持体として機能する感光体ドラム１６５、有機ＥＬアレイが設けられている像書込手段（露光ヘッド）１６７、中間転写ベルト１６９、用紙搬送路１７４、定着器の加熱ローラ１７２、給紙トレイ１７８が設けられている。

現像装置１６１は、現像ロータリ１６１ａが軸１６１ｂを中心として矢視Ａ方向に回転する。現像ロータリ１６１ａの内部は４分割されており、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色の像形成ユニットが設けられている。１６２ａ〜１６２ｄは、前記４色の各像形成ユニットに配置されており、矢視Ｂ方向に回転する現像ローラ、１６３ａ〜１６３ｄは、矢視Ｃ方向に回転するトナ−供給ローラである。また、１６４ａ〜１６４ｄはトナーを所定の厚さに規制する規制ブレードである。

１６５は、前記のように像担持体として機能する感光体ドラム、１６６は一次転写部材、１６８は帯電器、１６７は像書込手段で有機ＥＬアレイが設けられている。感光体ドラム１６５は、図示を省略した駆動モータ、例えばステップモータにより現像ローラ１６２ａとは逆方向の矢視Ｄ方向に駆動される。

中間転写ベルト１６９は、従動ローラ１７０ｂと駆動ローラ１７０ａ間に張架されており、駆動ローラ１７０ａが前記感光体ドラム１６５の駆動モータに連結されて、中間転写ベルトに動力を伝達している。当該駆動モータの駆動により、中間転写ベルト１６９の駆動ローラ１７０ａは感光体ドラム１６５とは逆方向の矢視Ｅ方向に回動される。

用紙搬送路１７４には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対１７６などが設けられており、用紙を搬送する。中間転写ベルト１６９に担持されている片面の画像（トナー像）が、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に転写される。二次転写ローラ１７１は、クラッチにより中間転写ベルト１６９に離当接され、クラッチオンで中間転写ベルト１６９に当接されて用紙に画像が転写される。

上記のようにして画像が転写された用紙は、次に、定着ヒータＨを有する定着器で定着処理がなされる。定着器には、加熱ローラ１７２、加圧ローラ１７３が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢視Ｆ方向に進行する。この状態から排紙ローラ対１７６が逆方向に回転すると、用紙は方向を反転して両面プリント用搬送路１７５を矢視Ｇ方向に進行する。１７７は電装品ボックス、１７８は用紙を収納する給紙トレイ、１７９は給紙トレイ１７８の出口に設けられているピックアップローラである。

用紙搬送路において、搬送ローラを駆動する駆動モータは、例えば低速のブラシレスモータが用いられる。また、中間転写ベルト１６９は色ずれ補正などが必要となるのでステップモータが用いられている。これらの各モータは、図示を省略している制御手段からの信号により制御される。

図の状態で、イエロー（Ｙ）の静電潜像が感光体ドラム１６５に形成され、現像ローラ６２ａに高電圧が印加されることにより、感光体ドラム１６５にはイエローの画像が形成される。イエローの裏側および表側の画像がすべて中間転写ベルト１６９に担持されると、現像ロータリ１６１ａが矢視Ａ方向に９０度回転する。

中間転写ベルト１６９は１回転して感光体ドラム１６５の位置に戻る。次にシアン（Ｃ）の２面の画像が感光体ドラム１６５に形成され、この画像が中間転写ベルト１６９に担持されているイエローの画像に重ねて担持される。以下、同様にして現像ロータリ１６１の９０度回転、中間転写ベルト１６９への画像担持後の１回転処理が繰り返される。

４色のカラー画像担持には中間転写ベルト１６９は４回転して、その後に更に回転位置が制御されて二次転写ローラ１７１の位置で用紙に画像を転写する。給紙トレー１７８から給紙された用紙を搬送路１７４で搬送し、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に前記カラー画像を転写する。片面に画像が転写された用紙は前記のように排紙ローラ対１７６で反転されて、搬送径路で待機している。その後、用紙は適宜のタイミングで二次転写ローラ１７１の位置に搬送されて、他面に前記カラー画像が転写される。ハウジング１８０には、排気ファン１８１が設けられている。

図９は、本発明に適用される他の画像形成装置を示す縦断側面図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像の形成や、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像の形成を行う。

この実施形態の画像形成装置においては、ユーザからの画像形成要求に応じて、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラに与えられる。この際に、メインコントローラからエンジンコントローラに指令信号が送信される。この指令信号に応じてエンジンコントローラがエンジン部ＥＧの各部を制御して、シートＳ（記録媒体）に画像信号に対応する画像を形成するものである。

このエンジン部ＥＧでは、「像担持体」として機能する感光体２が図７の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット３、ロータリ現像ユニット４およびクリーニング部５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３は帯電制御部から帯電バイアスが印加されており、感光体２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。

そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面に向けて露光ユニット６、すなわち、光学装置から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、露光制御部から与えられる制御指令に応じて光ビームＬを感光体２上に露光して、画像信号に対応する静電潜像を形成する。露光ユニット６には、レンズ、ミラーなどの適宜の光学素子が設けられている。

また、露光ユニット６は、直流モータを用いたスキャナモータを備えており、回転多面鏡のような光学素子を駆動する。これらの画像形成に用いる帯電ユニット３、ロータリ現像ユニット４、露光ユニット６などの各ユニットは交換可能に構成されている。このように、図９に示した露光ユニット６は、像書き込み手段を光走査系で構成している。

ホストコンピュータなどの外部装置より、インターフェースを介してメインコントローラの制御部に画像信号が与えられると、エンジンコントローラのＣＰＵが露光制御部（図１０の１０２）に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力する。この制御信号に応じて露光ユニット６から光ビームＬが感光体２上に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体２上に形成される。

こうして形成された静電潜像はロータリ現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、ロータリ現像ユニット４には、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、図示を省略する回転駆動部などの部材が設けられている。また、支持フレーム４０に対して着脱自在に構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵する、イエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。これらの各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、トナーカートリッジとして交換可能に装着されている。

このロータリ現像ユニット４は、現像器制御部からの制御指令に基づいて、ロータリ現像ユニット４が回転駆動される。また、これらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２と対向する所定の現像位置に位置決めされて、選択された色のトナーを感光体２の表面に付与する。これによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。

また、ロータリ現像ユニット４は、画像形成領域への画像形成に先立って、エンジンコントローラ１０により各色のパッチ画像を形成する。パッチ画像には、べた画像のパッチ（Ｖｄｃパッチ）単独で、またはべた画像のパッチと細線パッチ（Ｅパッチ）が作成される。細線パッチは、例えば１ラインのパッチ画像を形成し、副走査方向に１０ライン分画像を形成しないいわゆる「１オン１０オフ」形式で作成される。また、メインコントローラ１１は、濃度調整パターンを決定するために階調パッチの画像を形成する。階調パッチは、像担持体上に単色、または複数色の重ね合わせにより形成される。

このようにして形成されたパッチ画像の濃度を検出する濃度センサ６０（パッチセンサ）が設けられ、当該センサの信号に基づきパッチ画像の濃度情報を記憶手段に記憶させておく。このように、予めパッチ画像の濃度むらを検出することにより、濃度むらの発生タイミングや発生時間を記憶手段に記憶させておくことができる。

このようなパッチ画像の濃度情報に基づいて露光量の制御を行うことにより、濃度むらのない画像形成を行うことができる。なお、説明を省略したが、パッチ画像の形成、およびその濃度の検出と記憶手段への記憶処理、パッチ画像の濃度情報に基づく露光量制御は、図７、図８で説明した画像形成装置においてもなされている。

この画像形成装置においては、現像位置で当該位置に位置決めされた現像器（図９の例ではイエロー用現像器４Ｙ）に設けられた現像ローラ４４が感光体２と当接して、または所定のギャップを隔てて対向配置されている。この現像ローラ４４は、その表面に摩擦帯電されたトナーを担持するトナー担持体として機能している。そして、現像ローラ４４が回転することによって順次、その表面に静電潜像が形成されている感光体２との対向位置に、トナーが搬送される。

ここで、現像器制御部から直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアスが現像ローラ４４に印加される。このような現像バイアスによって、現像ローラ４４上に担持されたトナーは、感光体２の表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着し、こうして感光体２上の静電潜像が当該トナー色のトナー像として顕像化される。

上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1において転写ユニット７の中間転写ベルト（中間転写部材）７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ２に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。さらに、中間転写ベルト７１を挟んでローラ７３と対向する位置には、該ベルト７１表面に対して図示を省略した電磁クラッチにより、当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ７８が設けられている。

カラー画像をシートＳ（記録媒体）に転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成する。そして、カセット８から取り出されて中間転写ベルト７１と二次転写ローラ７８との間の二次転写領域ＴＲ２に搬送されてくるシートＳ上に、カラー画像を二次転写する。また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に搬送される。ロータリー現像ユニット４は、同量の記録媒体に対して各色の画像形成を行う手段として用いられている。

なお、中間転写ベルト７１へトナー像を一次転写した後の感光体２は、図示を省略した除電手段によりその表面電位がリセットされる。さらに、感光体２の表面に残留したトナーがクリーニング部５により除去された後、帯電ユニット３により次の帯電を受ける。クリーニング部５により除去されたトナーは、図示を省略したトナータンクに回収される。

また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６、濃度センサ６０および垂直同期センサ７７が配置されている。これらのうち、クリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。クリーナ７６のブレードで除去されたトナーは、転写廃トナータンクに回収される。

垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト（中間転写部材）７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色で形成されるトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。さらに、濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、濃度制御処理において、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。

図１０は、図９の画像形成装置の制御部を示すブロック図である。図１０に示すように、各現像器（トナーカートリッジ）４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの残量などに関するデータを記憶する「記憶素子」であるメモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。さらに、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、コネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋがそれぞれ設けられている。

そして、必要に応じて、これらのコネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋが選択的に本体側に設けられたコネクタ１０８と接続される。このため、インターフェース１０５を介して、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受を行って、該現像器（トナーカートリッジ）に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。

なお、この実施形態では本体側コネクタ１０８と各現像器側のコネクタ４９Ｋ等とが機械的に嵌合することで相互にデータ送受を行っているが、例えば無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行うようにしてもよい。また、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋに固有のデータを記憶するメモリ９１〜９４は、電源オフ状態や該現像器が本体から取り外された状態でもそのデータを保存できる不揮発性メモリであることが望ましい。

また、この画像形成装置では表示部１２が設けられている。そして、必要に応じＣＰＵ１１１から与えられる制御指令に応じて所定のメッセージを表示することで、必要な情報をユーザに対し報知する。例えば、装置の故障や紙詰まり等の異常が発生したときにはその旨をユーザに知らせるメッセージを表示する。また、前記スキャナモータなどが異常な状態の際には、サービスマンコールを表示する。

この表示部１２としては、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置を用いることができるが、これ以外に、必要に応じて点灯あるいは点滅する警告ランプを用いてもよい。さらに、メッセージを表示することで視覚によりユーザに報知する以外に、予め録音された音声メッセージやブザー等の音声による警報装置を用いたり、これらを適宜組み合わせて使用してもよい。

コントローラ１１には、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するために、画像メモリ１１３が設けられている。符号１０６は、ＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭである。また符号１０７は、ＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶する不揮発性のＲＡＭで、ＦＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：強誘電体メモリ）を用いることができる。

ＲＡＭ１０７には、トナーカートリッジ、その他の各交換可能なユニットの寿命管理情報や濃度調整などの各種調整情報が記憶される。また、現像器の動作信号がオン、オフとなるタイミング、および転写動作信号がオン、オフとなるタイミングを記憶する。また、図１で説明したように像担持体の周速度が変動する特性を記憶する。すなわち、ＲＡＭ１０７は画像形成時の品質劣化要因の発生情報を予め記憶する記憶手段として機能する。

露光制御部１０２は、走査光学系の露光ユニット６に対して、シーケンスに同期した振動の発生中は、露光動作を停止する信号を出力する。また、図１で説明したように、周速変動の特性に合わせた露光量となるように露光ユニット６の発光量を制御する。すなわち露光制御部１０２は、印字品質劣化要因を抑制するように像書き込み手段の発光量の制御を行う。また、印字品質劣化要因を抑制するように前記像書き込み手段の発光タイミングを設定する。

帯電制御部１０３は、帯電ユニット３を制御する。ＣＰＵ１０１には、濃度センサ６０、垂直同期センサ７７の信号が入力される。また、クリーニングブレードなどのその他のユニット７８への駆動信号が出力される。

以上、本発明の有機ＥＬアレイ露光ヘッド及び走査光学系の露光ユニットを用いた画像形成装置を実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の実施形態に係る構成の特性図である。 本発明の発光素子の発光形態を示す説明図である。 本発明の他の発光素子の発光形態を示す説明図である。 本発明の走査光学系の露光形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示したブロック図である。 本発明の他の実施形態を示すブロック図である。 本発明のタンデム方式の画像形成装置の概略構成を示す縦断側面図である。 本発明の他の実施形態を示す画像形成装置の縦断側面図である。 本発明の他の実施形態を示す画像形成装置の縦断側面図である。 図９の制御部を示すブロック図である。 振動や周速変動の例をシーケンスで説明するタイミングチャートである。 異なる画像形成装置におけるタイミングチャートである。 異なる画像形成装置におけるタイミングチャートである。

符号の説明

２・・・感光体、３・・・帯電ユニット、４・・・ロータリー現像ユニット、６・・・露光ユニット、４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・感光体ドラム（像担持体）、４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・帯電手段（コロナ帯電器）、４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・現像装置、４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・一次転写ローラ、４６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・クリーニング装置、５０・・・中間転写ベルト、６６・・・二次転写ローラ、８５・・・本体コントローラ、８０、８６・・・制御部、８１・・・制御回路、８２・・・駆動回路、８３・・・発光素子、８４、９０・・・メモリ、８７ａ・・・第１のシフトレジスタ、８７ｂ・・・第２のシフトレジスタ、８９・・・発光素子ラインヘッド、１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙ・・・有機ＥＬアレイ露光ヘッド、１６１・・・現像装置、１６５・・・感光体ドラム、１６７・・・露光ヘッド、１６９・・・中間転写ベルト、１７１・・・二次転写ローラ、Ｐ…記録媒体

Claims (11)

1. 像担持体および像書き込み手段を含む複数の画像形成用ユニットと、前記各ユニットの動作シーケンスに同期して発生する画像形成時の品質劣化要因を予め記憶する記憶手段と、前記各ユニットおよび前記記憶手段を制御する制御部とを備え、露光量制御により前記品質劣化要因の発生を抑制することを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記露光量制御は、像担持体の周速度が変動するタイミングで行うことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記露光量制御は、像担持体の周速度が速くなるときは露光量を増大させ、像担持体の周速度が遅くなるときは露光量を減少させる制御であることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記像書き込み手段に複数列配置された発光素子を備え、多重露光により前記露光量制御を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記像書き込み手段はラインヘッドであることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記ラインヘッドの発光素子を有機ＥＬで構成したことを特徴とする、請求項５に記載の光学ヘッド。
7. 前記像書き込み手段は走査光学系であることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段、像書き込み手段、現像手段、転写手段の各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
9. 前記請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の画像形成装置は、静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットとを備え、前記ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。
10. 前記像担持体に形成されたトナー像を転写する転写手段を有することを特徴とする、請求項９に記載の画像形成装置。
11. 像担持体および像書き込み手段を含む複数の画像形成用ユニットを備え、前記各ユニットの動作シーケンスに同期して発生する画像形成時の品質劣化要因の情報を予め記憶する段階と、前記品質劣化要因の情報に基づいて露光量制御を行ない、品質劣化要因の発生を抑制する段階とからなることを特徴とする、画像形成方法。

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