JP2014228656A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 感光体の上流余白領域の電位を安定させにくく、かぶり等の画像不良が発生する虞がある。【解決手段】 光照射手段は、感光体の表面の前記トナーを付着させる画像部に対し、画像部を前記トナーが付着する電位にすべく、第1発光量で発光し、感光体の表面のトナーを付着させない非画像部に対して、非画像部を前記トナーが付着しない電位にすべく、第1発光量よりも小さい第2発光量で発光し、光照射手段の照射した光を感光体の表面上で走査方向に移動させることで感光体上に潜像を形成し、感光体の表面の記録材表面に対応する部分のうち潜像を形成しない余白部分に対して第2発光量で発光する画像形成装置において、光照射手段は、走査方向に関して記録材の表面に対応する領域よりも上流側の発光開始位置から発光を開始して、発光開始位置を変更可能であることを特徴とする画像形成装置。【選択図】 図14
Description
本発明は、レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真記録方式を利用した画像形成装置に関する。
近年、電子写真方式の画像形成装置の更なる高画質化のため、感光体のトナーを付着させない部分の電位を適正化して、トナーを付着させない部分におけるかぶり等を抑制することが知られている。
特許文献1では、感光体のトナーを付着させる画像部に対して、トナーが付着する電位とするための第1発光量で発光した光を照射しつつ、感光体のトナーと付着させない非画像部に対して、トナーを付着させない電位とするための第1発光量よりも小さい第2発光量で発光した光を照射する。
更に、特許文献1では、感光体のトナーを付着させない部分の電位を高精度に適正化する為、感光体の残り寿命に係る情報に応じて、第2発光量の大きさを変更する。
また、特許文献2では、感光体の記録材の画像形成しない余白部に対応する部分に対して、第2発光量で発光するよう発光を行うことが開示されている。
ところで、レーザ光源を用いると、レーザ光源の温度特性等によりその発光量が変動するというドループ現象が発生し、レーザ光源の発光量が安定するまでに時間を要する場合がある。特に、駆動電流が小さい程、発光量が安定するまで長い時間かかる傾向がある。このため、感光体にトナーを付着させない電位にする為に第2発光量で発光させる場合、比較的小さな駆動電流でレーザ光源を発光させるため、発光量が安定するまでにより長い時間を要する。
このため、感光体の記録材の画像形成しない余白部に対応する部分のうち、レーザ光の走査方向に関して画像形成部分よりも上流側に位置する部分(以降は上流余白領域と称す)に対して第2発光量で発光を行おうとする際、レーザ光源の発光量が安定するまでに時間を要する。このため、感光体の上流余白領域の電位を安定させにくく、かぶり等の画像不良が発生する虞がある。
また、特許文献2では、上流余白領域に対応する期間にレーザ光源の発光量を第2発光量の目標値に近づけるための調整動作(APC)を行っている。この調整動作(APC)を行っている間、レーザ光源の発光量は安定しにくい為、やはり感光体の上流余白領域の電位を安定させにくく、かぶり等の画像不良が発生する虞がある。
そこで本発明は上記課題に鑑みて、感光体の記録材の画像形成しない余白部に対応する部分のうち、レーザ光の走査方向に関して画像形成部分よりも上流側に位置する部分の電位を安定させ、かぶり等の画像不良の発生を抑制することを目的とする。
本発明は、感光体と、光源を発光させて前記感光体に光を照射する光照射手段と、前記感光体にトナーを付着させる現像手段と、を有し、前記光照射手段は、前記感光体の表面の前記トナーを付着させる画像部に対し、前記画像部を前記トナーが付着する電位にすべく、第1発光量で発光し、前記感光体の表面のトナーを付着させない非画像部に対して、前記非画像部を前記トナーが付着しない電位にすべく、前記第1発光量よりも小さい第2発光量で発光し、前記光照射手段の照射した光を感光体の表面上で走査方向に移動させることで前記感光体上に潜像を形成し、前記感光体の表面の前記記録材の表面に対応する部分のうち前記潜像を形成しない余白部分に対して前記第2発光量で発光する画像形成装置において、
前記光照射手段は、前記走査方向に関して前記記録材の表面に対応する領域よりも上流側の発光開始位置から発光を開始して、前記発光開始位置を変更可能であることを特徴とする。
前記光照射手段は、前記走査方向に関して前記記録材の表面に対応する領域よりも上流側の発光開始位置から発光を開始して、前記発光開始位置を変更可能であることを特徴とする。
本発明によれば、感光体の記録材の画像形成しない余白部に対応する部分のうち、レーザ光の走査方向に関して画像形成部分よりも上流側に位置する部分の電位を安定させ、かぶり等の画像不良の発生を抑制することができる。
(実施例1)
まず図1〜6を用い本実施例の画像形成装置(カラー画像形成装置)の構成を説明する。その次に図7、8を用い微少発光及び発光量P(Ib)、通常発光の発光量P(Idrv+Ib)の目標レベルを、感光ドラムの寿命に関連させて変更に係る制御動作について説明しり。そして、図9を用いて、APC制御及び発光シーケンスの全体について説明し、図10〜14を用いて、レーザ光源のドループとそれに関連する制御について説明する。
まず図1〜6を用い本実施例の画像形成装置(カラー画像形成装置)の構成を説明する。その次に図7、8を用い微少発光及び発光量P(Ib)、通常発光の発光量P(Idrv+Ib)の目標レベルを、感光ドラムの寿命に関連させて変更に係る制御動作について説明しり。そして、図9を用いて、APC制御及び発光シーケンスの全体について説明し、図10〜14を用いて、レーザ光源のドループとそれに関連する制御について説明する。
[画像形成装置]
図1は画像形成装置の概略断面図である。図1を用いて本実施例の画像形成装置の構成及び動作を説明する。まず、画像形成装置は、第1〜第4(Y〜Bk)の画像形成ステーションより構成される。ここで、第1はイエロー(以下、Yと称する)、第2はマゼンタ(以下、Mと称する)、第3はシアン(以下、Cと称する)、第4はブラック(以下、Bkと称する)である。各画像形成ステーションY,M,C,Bkは、感光ドラム5Y〜5Bk、及び、感光ドラムの寿命に係る情報として感光ドラム5Y〜5Bkの積算回転数を記憶する不図示の記憶部材(メモリタグ)を夫々備えている。つまり画像形成装置には感光ドラム5が複数存在する。
図1は画像形成装置の概略断面図である。図1を用いて本実施例の画像形成装置の構成及び動作を説明する。まず、画像形成装置は、第1〜第4(Y〜Bk)の画像形成ステーションより構成される。ここで、第1はイエロー(以下、Yと称する)、第2はマゼンタ(以下、Mと称する)、第3はシアン(以下、Cと称する)、第4はブラック(以下、Bkと称する)である。各画像形成ステーションY,M,C,Bkは、感光ドラム5Y〜5Bk、及び、感光ドラムの寿命に係る情報として感光ドラム5Y〜5Bkの積算回転数を記憶する不図示の記憶部材(メモリタグ)を夫々備えている。つまり画像形成装置には感光ドラム5が複数存在する。
尚、色ごとに説明する必要がある場合を除き適宜Y〜Bkの符号は省略する。また、各画像形成ステーションは画像形成装置本体に対して交換可能になっている。また各画像形成ステーションには少なくとも感光ドラム5が含まれていれば良く、どの部材までを画像形成ステーションに含め交換可能とするかについては特に限定されるものでない。
次に、第1の画像形成ステーションYの構成及び動作を代表して説明するが、他の画像形成ステーションも同様の構成であり、同様の動作を行う。
画像形成ステーションYは、主に、感光体としての感光ドラム5Y、帯電手段としての帯電ローラ7Y、現像手段としての現像ローラ8Y、露光手段としての光学走査装置31Yを備え、転写手段としての一次転写ローラ10Yを備える。
画像形成ステーションYでの画像形成動作について説明する。感光ドラム5Yは矢印の方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。感光ドラム5Yはこの回転過程で、帯電ローラ7Yにより所定の極性の帯電電位に一様に帯電される。次いで光学走査装置31Yは、画像形成装置が取得した画像データ(画像信号)に基づくレーザ光4Yを感光ドラム5Yに照射して電荷を除電し、感光ドラム5Y表面に画像部としての露光電位Vl(VL)の部分を形成する、つまり潜像を形成する。次いで、感光ドラム5Y表面の露光電位Vl(VL)部(画像部)には、現像ローラ8Yに印加される現像電位Vdcと露光電位Vl(VL)との電位差によりトナーが付着して潜像が可視化される。つまり、感光ドラム5Y表面にイエローのトナー像が形成される。
尚、本実施例の画像形成装置は、感光ドラムの露光手段により光を照射して露光電位Vl(VL)とした部分にトナーを付着させる所謂反転現像方式の画像形成装置である。
中間転写ベルト3は、張架部材(ローラ)12、13、18により張架され、感光ドラム5Yと当接している。この中間転写ベルト3は、感光ドラム5Yと当接する位置において、感光ドラム5Yと同方向且つ略同一の周速度(表面速度)で回転駆動される。
画像形成動作の説明に戻る。感光ドラム5Y上のトナー像は、感光ドラム5Yと中間転写ベルト3との当接部(以下、1次転写ニップ部と称す)に搬送される。1次転写ニップ部で、1次転写電源26Yより1次転写ローラ10Yに印加した1次転写電圧によって中間転写ベルト3の上に転写される(1次転写)。感光ドラム5Y表面上に転写されず残留した1次転写残トナーは、クリーニング手段であるドラムクリーナ25Yにより感光ドラム5Yの表面上から除去され、清掃される。
他の画像形成ステーションM、C、Bkでも、画像形成ステーションYと同様の動作により、同期して感光ドラム5M、C、Bk上に、それぞれ第2色のマゼンタトナー像(M)、第3色のシアントナー像(C)、第4色のブラックトナー像(Bk)が形成される中間転写ベルト3上に1次転写される。各画像形成ステーションの感光ドラム5上に形成されたトナー像は、1次転写することにより中間転写ベルト3上でイエロートナー像(Y)に重なるよう順次1次転写が行わる。これにより、中間転写ベルト3上で合成されたカラートナー像が得られる。
中間転写ベルト3上の4色のトナー像が中間転写ベルト3と2次転写ローラ11との当接部(以下、2次転写ニップ部と称す)を通過する過程で、2次転写電源21は2次転写ローラ11に2次転写電圧を印加する。これにより、中間転写ベルト3上の4色のトナー像は、給紙カセット1で給紙ローラ2により給紙された記録材Pの表面に一括転写される。その後、4色のトナー像を担持した記録材Pは定着器14に搬送され、定着器14の内部に設けられた加熱ローラ15と加圧ローラ16により加熱及び加圧されることで4色のトナーが溶融混色して記録材Pに固定される。以上の動作により、フルカラーのトナー画像が記録媒体上に形成される。また、中間転写ベルト3の表面に残留した2次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置21により清掃・除去される。
尚、図1では、中間転写ベルト3を有する画像形成装置を例に説明を行ったが、それには限定されない。例えば、記録材搬送ベルト(記録材担持体上)を備え、感光ドラムに現像されたトナー像を記録材搬送ベルトにより搬送される記録材に直接転写する方式を採用した画像形成装置で実施することも可能である。以下では、中間転写ベルト3を有する画像形成装置を例に説明を行っていく。
[感光ドラムの断面]
図1(b)に感光ドラム5の断面の一例を示す。感光ドラム5は、導電性支持基体22上に電荷発生層23、電荷輸送層24を積層している。導電性支持基体22は例えば外径30mm、厚み1mmのアルミシリンダーである。電荷発生層23aは、例えば厚み0.2μmのフタロシアニン系顔料である。電荷輸送層24aは、例えば厚みが20μmであり、結着樹脂としてポリカーボネイトを使用し、電荷輸送物質としてアミン化合物を配合したものである。勿論、図1(b)は感光ドラム5の一例であり、寸法及び材質等は、ここに説明するものに限定されない。
図1(b)に感光ドラム5の断面の一例を示す。感光ドラム5は、導電性支持基体22上に電荷発生層23、電荷輸送層24を積層している。導電性支持基体22は例えば外径30mm、厚み1mmのアルミシリンダーである。電荷発生層23aは、例えば厚み0.2μmのフタロシアニン系顔料である。電荷輸送層24aは、例えば厚みが20μmであり、結着樹脂としてポリカーボネイトを使用し、電荷輸送物質としてアミン化合物を配合したものである。勿論、図1(b)は感光ドラム5の一例であり、寸法及び材質等は、ここに説明するものに限定されない。
[感光ドラムの感度特性]
図2は感光ドラム5の感光特性を示すEVカーブの一例であり、横軸を露光量E(μJ/cm2)、縦軸を感光ドラム5の電位(感光ドラム電位)(V)としたグラフである。図2では、帯電電圧Vcdcとして−1100Vを印加して感光ドラム5を帯電させた後に、レーザ光で感光ドラム表面の単位面積あたりの総露光量が露光量E(μJ/cm2)となるよう露光した時の感光ドラムの電位を示している。このEVカーブは、露光量Eを増やすことで、より大きな電位減衰が得られることを示している。また、高電位部では強電界の環境であり、露光により発生した電荷キャリア(電子―正孔対)の再結合が発生しにくいため小さな露光量でも大きな電位減衰を示す。他方、低電位部では発生キャリアが再結合しやすいため大きな露光量の露光に対しても電位減衰が小さいという現象が見られる。
図2は感光ドラム5の感光特性を示すEVカーブの一例であり、横軸を露光量E(μJ/cm2)、縦軸を感光ドラム5の電位(感光ドラム電位)(V)としたグラフである。図2では、帯電電圧Vcdcとして−1100Vを印加して感光ドラム5を帯電させた後に、レーザ光で感光ドラム表面の単位面積あたりの総露光量が露光量E(μJ/cm2)となるよう露光した時の感光ドラムの電位を示している。このEVカーブは、露光量Eを増やすことで、より大きな電位減衰が得られることを示している。また、高電位部では強電界の環境であり、露光により発生した電荷キャリア(電子―正孔対)の再結合が発生しにくいため小さな露光量でも大きな電位減衰を示す。他方、低電位部では発生キャリアが再結合しやすいため大きな露光量の露光に対しても電位減衰が小さいという現象が見られる。
また、同図においては、感光ドラムを使用し始めた初期の段階のEVカーブと、感光ドラムを使用し続けたときのEVカーブと、が夫々示されている。図2中、破線のカーブが、例えば感光ドラムの回転数rが75000≦r<112500のEVカーブである。尚、図2に示される感光ドラムの感度特性は一例であり、様々なEVカーブをもった感光ドラムの適用が本実施例において想定される。
[光学走査装置外観図]
図3に一例としての光学走査装置31の斜視図を示す。なお、光学走査装置31Y、31M、31C、31Bkは同様の構成であるため、これらを代表して光学走査装置31として説明する。発光素子であるレーザダイオード107(以下LD107と称する)には、レーザ駆動システム回路130の作動により駆動電流が流れる。LD107は、駆動電流に応じた強度レベルでレーザ光を発光する。レーザ駆動システム回路130(以下LDドライバ130と称する)は、後述のエンジンコントローラ122、ビデオコントローラ123に対して、電気的に接続されているLD107を駆動するための回路である。
図3に一例としての光学走査装置31の斜視図を示す。なお、光学走査装置31Y、31M、31C、31Bkは同様の構成であるため、これらを代表して光学走査装置31として説明する。発光素子であるレーザダイオード107(以下LD107と称する)には、レーザ駆動システム回路130の作動により駆動電流が流れる。LD107は、駆動電流に応じた強度レベルでレーザ光を発光する。レーザ駆動システム回路130(以下LDドライバ130と称する)は、後述のエンジンコントローラ122、ビデオコントローラ123に対して、電気的に接続されているLD107を駆動するための回路である。
LD107により発光されたレーザ光4は、コリメータレンズ134によりビーム形状が整形され、かつ平行ビームとなった後に周面に複数の反射面133aを備えるポリゴンミラー133に入射する。ポリゴンミラー133は回転軸回り(D方向)に回転しているので、ポリゴンミラー133で反射されたレーザ光4の反射方向は連続的に変化する。ポリゴンミラー133の各反射面133aの回転位相が所定の範囲内にあるとき、ポリゴンミラー133で反射されたレーザ光は、fθレンズ132を通過して感光ドラム5表面上に結像されてドット状のスポットを形成する。
ポリゴンミラー133が回転することにより、感光ドラム5上のレーザ光4のスポットが形成される位置が主走査方向MSDに移動する。それと同時に感光ドラム5は回転軸を中心に回転し、その表面が主走査方向MSDに交差する方向である副走査方向SSDに移動する。このようにポリゴンミラー133の回転と感光ドラム5の回転とにより、感光ドラム5上のレーザ光4のスポットが形成される位置は、感光ドラム5の表面に対して相対的に主走査方向、副走査方向に移動し、感光ドラム5の表面上に2次元の潜像を形成する。
また、光学走査装置31では、主走査方向MSDに関して感光ドラム5の表面上の所望の位置に潜像を形成するため、ポリゴンミラー133の回転中にポリゴンミラー133によって反射されるレーザ光4の反射方向を検知する必要がある。このため、光学走査装置31には、レーザ光4の反射方向を検知するためのBDセンサ(水平同期信号出力手段)121と、BDセンサ121でレーザ光4を適切に検出できるようレーザ光4を集光するレンズ131が設けられている。これらレンズ131とBDセンサ121は、反射面133aでの反射方向が連続的に変化するレーザ光4が、fθレンズ132に入射する前にレンズ131とBDセンサ121に入射するような位置に設けられている。換言すれば、レンズ131とBDセンサ121は、主走査方向MSDに対応する方向(レーザ光4の反射方向が変化する方向)に関して、fθレンズ132の上流側に設けられている。
LDドライバ130は、BDセンサ121でレーザ光4を検出するために、レーザ光4がBDセンサ121に入射すると推定されるタイミングを含む期間に、強制的にレーザ光4を発光させる。そして、BDセンサ121は、強制的に発光されたレーザ光4を受光(検出)してBD信号(水平同期信号)を出力する。このBD信号が出力されるタイミングにより、レーザ光4の反射面133aでの反射方向(レーザ光4が入射している反射面133aの回転位相)を特定することができる。そして、BD信号が出力されたタイミングを基準にレーザ光の走査開始タイミングを決定することで、主走査方向MSDに関して感光ドラム5の表面上の所望の位置に潜像を形成することができる。
ここで、LDドライバ130は、LD107の発光レベルを調整することによりレーザ光4の光量を所望の値に設定する為の制御としてのAPC(Auto Power Control)を行う。LDドライバ130は、BDセンサ121でレーザ光4を検出するためにレーザ光4を強制的に発光させる際、上述したAPCを実行する。
各光学走査装置31は、対応する各感光ドラム5の現像剤としてのトナーを付着させる画像部に対して、トナーを付着させる為の通常露光を行う。通常露光とは、感光ドラム5に第1発光レベル(第1発光量)で発光(通常発光)した光を照射することにより、感光ドラム5の表面電位を、感光ドラム5の表面へのトナーの帯電付着が飽和状態となる電位にすることである。
更に、各光学走査装置31は、各感光ドラム5のトナーを付着させない非画像部に対して、所謂正かぶりや反転かぶり等によってトナーが付着することを抑える為の微小露光を行う。微小露光とは、感光ドラム5に第2発光レベル(第2発光量)で発光(微小発光)した光を照射して、感光ドラム5の表面電位を、トナーが実質的に帯電付着せず(顕像化されず)、且つ、正かぶりや反転かぶり等により感光ドラム5の表面にトナーが付着しない電位にすることである。ここで、上述した第2発光レベルは第1発光レベルよりも小さい。なお、発光レベルとは光の強さを意味し、LD107のチップ面(発光面)から発せられる単位時間あたりの発光量(以降は単に「発光量」と記載する)である。つまり、LD107の発光レベルとは、LD107発光強度または発光輝度と実質的に同義である。
また、感光ドラム5の非画像部に対して微小露光を行うことにより、画像部の非画像部との境界部分における電界の巻き込みに起因してトナー像が細くなることを抑えることができる。
[レーザ駆動システム回路図]
図4は、感光ドラムの画像部に対して通常発光し、非画像部に対して微少発光する為のレーザ駆動システム回路を示す図である。レーザ駆動システム回路はLD107の通常発光の発光レベル(第1発光レベル)と、微小発光の発光レベル(第2発光レベル)を自動的に調整可能である。
図4は、感光ドラムの画像部に対して通常発光し、非画像部に対して微少発光する為のレーザ駆動システム回路を示す図である。レーザ駆動システム回路はLD107の通常発光の発光レベル(第1発光レベル)と、微小発光の発光レベル(第2発光レベル)を自動的に調整可能である。
図4において、また、LDドライバ130a、130b、130c、130d(図中の点線の枠内の部分)は、それぞれ光学走査装置31Y、31M、31C、31Bk内に設けられている。LDドライバ130a、130b、130c、130dは、それぞれ各感光ドラム5に照射されるレーザ光4Y、4M、4C、4Bkを発光させるためのLDドライバである。なお、図3で示したLDドライバ130は、図4のLDドライバ130a、130b、130c、130dのうちの一つに相当する。以下においてはLDドライバ130aの構成について説明を行っていくが、他のLDドライバ130b〜130dも同様の構成であるため、説明を省略する。
図4に示すように、LDドライバ130aは、PWM平滑化回路140、150(一点鎖線)、コンパレータ回路101、111、サンプル/ホールド回路102、112、ホールドコンデンサ103、113を有する。また、LDドライバ130aは、電流増幅回路104、114、基準電流源(定電流回路)105、115、スイッチング回路106、116、電流電圧変換回路109を有する。尚、以下においては、フォトダイオード108をPD108と称する。また、後述にて詳しく説明するが101乃至106の部分が第1光強度調整部に相当し、111乃至116の部分が第2光強度調整部に相当する。そして、後述する通常のプリント用の発光レベル及び微少発光用の発光レベルの夫々は、第1光強度調整部及び第2光強度調整部により独立して制御可能である。
エンジンコントローラ122は、ASIC、CPU、RAM及びEEPROMを内蔵している。またエンジンコントローラ122は、プリンタエンジンの制御のみならず、ビデオコントローラ123との通信制御なども行う。
また、エンジンコントローラ122は、PWM信号PWM1をPWM平滑化回路140に出力する。PWM平滑化回路140は、インバータ回路141、抵抗142、144、コンデンサ143から構成されており、インバータ回路141はPWM信号PWM1を反転する。インバータ回路141の出力は、抵抗142を介してコンデンサ143を充電し、コンデンサ143によって平滑化され、電圧信号となる。そして、平滑化された電圧信号は、コンパレータ回路101の端子に、基準電圧Vref11として入力される。このように、基準電圧Vref11は、PWM信号PWM1の信号のパルス幅によって決定され、エンジンコントローラ122によって制御される。
エンジンコントローラ122は、PWM信号PWM2をPWM平滑化回路150に出力する。PWM平滑化回路150は、インバータ回路151、抵抗152、154、コンデンサ153から構成されており、インバータ回路151はPWM信号PWM2を反転する。インバータ回路151の出力は、抵抗152を介してコンデンサ153を充電し、コンデンサ153によって平滑化され、電圧信号となる。そして、平滑化された電圧信号は、コンパレータ回路111の端子に、基準電圧Vref21として入力される。このように、基準電圧Vref21は、PWM信号PWM2の信号のパルス幅によって決定され、エンジンコントローラ122によって制御される。尚、基準電圧Vref11、Vref21の両方において、エンジンコントローラ122からPWM信号を指示せずに、直接出力してもよい。
OR回路124は、エンジンコントローラ122のLdrv信号とビデオコントローラ123からのVIDEO信号が入力端子に入力されており、Data信号は後述のスイッチング回路106へ出力されている。尚、VIDEO信号は、外部に接続されたリーダースキャナや、ホストコンピュータ等の外部機器から送られてくるプリントデータに基づく信号である。ここでVIDEO信号について詳しく説明すると、VIDEO信号は、例えば8ビット(=256階調)の多値信号(0〜255)の画像データで駆動され、レーザ発光時間を決めるための信号である。画像データが0(背景部)のときのパルス幅はPWMIN(例えば1画素分の0.0%)、255の時はフル露光でパルス幅は1画素分(PW255)となる。また1〜254の値の画像データに対しては、例えばPWMINとPW255との間で、階調値に比例したパルス幅(PWn)が生成され式(1)で表される。
PWn=n×(PW255―PWMIN)/255+PWMIN・・・式(1)
PWn=n×(PW255―PWMIN)/255+PWMIN・・・式(1)
尚、レーザダイオード107を制御するための画像データが8ビット(=256階調)である場合は一例であり、画像データを例えば中間調処理後の4ビット(=16階調)や2ビット(4階調)の多値信号としても良い。また中間調処理後の画像データは二値化された信号であっても良い。
ビデオコントローラ123から出力されるVIDEO信号は、イネーブル端子(ENB)付きバッファ125に入力され、バッファ125の出力はOR回路124に入力されている。このときイネーブル端子は、エンジンコントローラ122からのVenb信号が出力される信号線に接続されている。
また、エンジンコントローラ122は、後述のSH1信号、SH2信号、Base信号、Ldrv信号、及びVenb信号を出力する。Venb信号は、VIDEO信号に基づくData信号にマスク処理を施すためのものであり、このVenb信号をディスエーブル状態(オフ状態)にすることで画像マスク領域のタイミング(画像マスク期間)を作成できる。
コンパレータ回路101、111の正極端子には、夫々第1の基準電圧Vref11、第2の基準電圧Vref21が入力されており、コンパレータ回路101、111の出力は夫々サンプル/ホールド回路102、112に入力されている。基準電圧Vref11は、プリント用の通常露光を行う為の通常発光レベル(第1発光レベル)でLD107を発光させるための目標値に対応する目標電圧として設定されている。また、基準電圧Vref21は、微少露光用の微小発光レベル(第2発光レベル)の目標値に対応する目標電圧として設定されている。サンプル/ホールド回路102、112には夫々ホールドコンデンサ103、113が接続されている。サンプル/ホールド回路102、112の出力は、夫々電流増幅回路104、114の正極端子に入力されている。
電流増幅回路104、114には夫々基準電流源105、115が接続されており、その出力はスイッチング回路106、116に入力されている。他方、電流増幅回路104、114の負極端子には、夫々第3の基準電圧Vref12、第4の基準電圧Vref22が入力されている。ここで先に説明したサンプル/ホールド回路102の出力電圧と基準電圧Vref12との差分に応じて電流Io1(第1駆動電流)が決定される。またサンプル/ホールド回路112の出力電圧と基準電圧Vref22との差分に応じてIo2(第2駆動電流)が決定される。即ち、Vref12、Vref22は、電流を決定するための電圧設定である。
スイッチング回路106は、パルス変調データ信号であるData信号によりオン・オフ動作する。スイッチング回路116は、入力信号Baseによりオン・オフ動作する。スイッチング回路106、116の出力端子は、LD107のカソードに接続されており、駆動電流Idrv、Ibを供給している。LD107のアノードは、電源Vccに接続されている。LD107の光量をモニターするフォトダイオード108(以下、PD108とする)のカソードは、電源Vccに接続されており、PD108のアノードは電流電圧変換回路109に接続されてモニター電流Imを電流電圧変換回路109に流す。これにより、電流電圧変換回路109は、モニター電流Imをモニター電圧Vmに変換する。このモニター電圧Vmはコンパレータ回路101、111の負極端子に不帰還入力されている。
尚、図4では、エンジンコントローラ122とビデオコントローラ123とを別々に示しているが、その形態に限定されるわけではない。例えば、エンジンコントローラ122とビデオコントローラ123との一部或いは全部を同じコントローラで構築しても良い。また、図中点線枠で囲まれたLDドライバ130についても、例えば、エンジンコントローラ122に一部或いは全てを内蔵させても良い。
[発光量P(Idrv)のAPC]
次に、発光量P(Idrv)のAPCについて説明する。なお、発光量P(Idrv)とは、駆動電流Idrvを供給されて発光するLD107の発光量である。エンジンコントローラ122は、SH2信号の指示により、サンプル/ホールド回路112をホールド状態(非サンプリング期間中)に設定するとともに、スイッチング回路116を入力信号Baseによりオフ動作状態にする。また、エンジンコントローラ122は、SH1信号の指示により、サンプル/ホールド回路102をサンプリング状態に設定し、スイッチング回路106をData信号によりオンとする。より詳細には、このとき、エンジンコントローラ122は、Ldrv信号を制御(指示)し、Data信号をLD107の発光状態になるように設定している。尚、このサンプル/ホールド回路102が、サンプリング状態にある期間がAPC動作中に相当する。
次に、発光量P(Idrv)のAPCについて説明する。なお、発光量P(Idrv)とは、駆動電流Idrvを供給されて発光するLD107の発光量である。エンジンコントローラ122は、SH2信号の指示により、サンプル/ホールド回路112をホールド状態(非サンプリング期間中)に設定するとともに、スイッチング回路116を入力信号Baseによりオフ動作状態にする。また、エンジンコントローラ122は、SH1信号の指示により、サンプル/ホールド回路102をサンプリング状態に設定し、スイッチング回路106をData信号によりオンとする。より詳細には、このとき、エンジンコントローラ122は、Ldrv信号を制御(指示)し、Data信号をLD107の発光状態になるように設定している。尚、このサンプル/ホールド回路102が、サンプリング状態にある期間がAPC動作中に相当する。
この状態で、LD107が全面発光状態になると、PD108は、LD107から発せられる光を受光し、受光した光量に比例したモニター電流Im1を流す。このモニター電流Im1の電流値が、LD107の発光レベルに関連づけられる(比例する)値である。
そして、モニター電流Im1を電流電圧変換回路109に流すことにより、電流電圧変換回路109はモニター電流Im1をモニター電圧Vm1に変換する。また、このモニター電圧Vm1が、目標値である第1の基準電圧Vref11と一致するように、電流増幅回路104が基準電流源105に流れるIo1をもとに駆動電流Idrvを制御する。
尚、APC期間以外の期間では、サンプル/ホールド回路102がホールド状態中(非サンプリング状態中)になる。そして、画像形成を行う為に通常発光を行う期間では、Data信号に応じてスイッチング回路106がオン・オフ動作し、駆動電流Idrvをパルスデューティに応じた時間間隔でLD107に供給するパルス幅変調を行う。
[発光量P(Ib)のAPC]
次に、発光量P(Ib)のAPCについて説明する。なお、発光量P(Ib)とは、駆動電流Ibを供給されて発光するLD107の発光量である。エンジンコントローラ122はSH1信号の指示により、サンプル/ホールド回路102をホールド状態(非サンプリング期間中)に設定するとともに、スイッチング回路106をData信号によりオフ動作状態にする。このData信号に関し、エンジンコントローラ122は、イネーブル端子付きバッファ125のイネーブル端子に接続されているVenb信号をディスエーブル状態にし、且つLdrv信号を制御し、Data信号をオフ状態とする。また、エンジンコントローラ122は、SH2信号の指示により、サンプル/ホールド回路112をサンプリング状態、即ちAPC動作中に設定し、スイッチング回路116を入力信号Baseによりオンとし、LD107が微少発光状態となるように設定する。
次に、発光量P(Ib)のAPCについて説明する。なお、発光量P(Ib)とは、駆動電流Ibを供給されて発光するLD107の発光量である。エンジンコントローラ122はSH1信号の指示により、サンプル/ホールド回路102をホールド状態(非サンプリング期間中)に設定するとともに、スイッチング回路106をData信号によりオフ動作状態にする。このData信号に関し、エンジンコントローラ122は、イネーブル端子付きバッファ125のイネーブル端子に接続されているVenb信号をディスエーブル状態にし、且つLdrv信号を制御し、Data信号をオフ状態とする。また、エンジンコントローラ122は、SH2信号の指示により、サンプル/ホールド回路112をサンプリング状態、即ちAPC動作中に設定し、スイッチング回路116を入力信号Baseによりオンとし、LD107が微少発光状態となるように設定する。
このLD107が光量の弱い状態での全面微少発光状態(点灯維持状態)で、PD108は、LD107の発光強度をモニターし、その発光強度に比例したモニター電流Im2(Im1>Im2)が流れる。そして、モニター電流Im2を電流電圧変換回路109に流すことにより、電流電圧変換回路109はモニター電流Im1をモニター電圧Vm2に変換する。また、このモニター電圧Vm2が、目標値である第2の基準電圧Vref21と一致するように、電流増幅回路114が基準電流源115に流れるIo2をもとに駆動電流Ibを制御する。
APC期間以外の期間では、サンプル/ホールド回路112をホールド状態(非サンプリング状態)となる。そして画像形成を行う為に通常発光を行う期間では、少なくともBase信号をオンしてスイッチング回路116をオンにして駆動電流IbをLD107に供給する。
尚、トナーの正かぶりや反転かぶり等を気にしない(許容する)ならば、微少発光の発光レベル(第2発光レベル)を、微小露光後の感光ドラム5の表面電位(マイナス電位)の絶対値が現像電位(マイナス電位)の絶対値よりも下回らない程度に設定すればよい。しかし、更なる高画質化の為にはトナーの正かぶり/反転かぶり等の発生を抑制する必要があり、この為には画像形成中は常に発光量P(Ib)を安定させる必要がある。
[駆動電流Iと発光量Pとの関係]
次に、LD107に供給される駆動電流Iと、駆動電流Iを供給されて発光するLD107の発光量Pとの関係について説明する。
次に、LD107に供給される駆動電流Iと、駆動電流Iを供給されて発光するLD107の発光量Pとの関係について説明する。
図5は、各レーザ発光強度と各電流値との関係を示すグラフである。駆動電流Ibは、上述した発光量P(Ib)のAPC動作によって、感光ドラム5を微小露光する為の微小発光の発光レベル(第2発光レベル)としての発光量P(Ib)でLD107を発光させる駆動電流に設定される。
ここで、LD107に供給される駆動電流Iが閾値電流Ithより小さい場合、LD107はLED発光し、LD107に供給される駆動電流Iが閾値電流Ithより大きい場合、LD107はレーザ発光する。図5に示すように、駆動電流Ibは、閾値電流Ithよりも大きい値に設定されており、LD107は、駆動電流Ibを供給されてレーザ発光することにより、第2発光レベルである発光量P(Ib)で発光する。
仮に、駆動電流I(b)が閾値電流Ithより小さい場合、LD107がLED発光し、LD107から発せられる光は、スペクトルの波長分布が大きく拡がってレーザの定格の波長に対して広い波長分布をもった光となる。一方で感光ドラムには照射される光の波長に関連する感度のバラつきがある為、広い波長分布を持った光を照射する程、光照射後の感光ドラムの表面電位のバラつきが顕著になる。このため、駆動電流Ibは、LD107をレーザ発光させる為に、閾値電流Ithよりも大きい駆動電流に設定されている。
一方、駆動電流Idrv+Ibは、上述した発光量P(Idrv+Ib)のAPC動作によって、感光ドラム5を通常露光する為の通常発光の発光レベル(第1発光レベル)としての発光量P(Idrv+Ib)でLD107を発光させる駆動電流に設定される。図5からもわかるように、駆動電流Idrv+Ibは閾値電流Ith、及び、駆動電流Ibよりも大きいので、駆動電流Idrv+IbによってLD107はレーザ発光し、発光量P(Idrv+Ib)の方が発光量P(Ib)よりも大きい。
[レーザ発光量(通常露光発光):P(Ib+Idrv)発光の説明]
そして通常のプリント用の発光レベルでLD107を発光させるときには、以下のように図5の回路を動作させる。即ち、サンプル/ホールド回路112をホールド期間に設定し、スイッチング回路116をオン動作させるとともに、サンプル/ホールド回路102をホールド期間に設定し、スイッチング回路106をオン動作させる。これにより駆動電流Idrv+Ibが供給される。また、スイッチング回路106のオフ状態で駆動電流Ibの微少発光レベルの発光量P(Ib)とすることができる。
[レーザ発光量(通常露光発光):P(Ib+Idrv)発光の説明]
そして通常のプリント用の発光レベルでLD107を発光させるときには、以下のように図5の回路を動作させる。即ち、サンプル/ホールド回路112をホールド期間に設定し、スイッチング回路116をオン動作させるとともに、サンプル/ホールド回路102をホールド期間に設定し、スイッチング回路106をオン動作させる。これにより駆動電流Idrv+Ibが供給される。また、スイッチング回路106のオフ状態で駆動電流Ibの微少発光レベルの発光量P(Ib)とすることができる。
画像形成時には、SH2信号、SH1信号がホールド期間設定、Base信号がオン設定、且つ、エンジンコントローラ122がVenb信号をイネーブル状態に設定した場合に、Data信号(VIDEO信号)によりスイッチング回路106のオン・オフ動作がなされる。これにより、LD107には、ベースとなる駆動電流IbにData信号に基づきパルス幅変調されてパルスのデューティに従う時間間隔で供給される駆動電流Idrvが重畳された(足し合わされた)駆動電流が供給される。つまり、LDドライバ130aは、スイッチング回路106がオフの時は駆動電流Ib、オンの時は駆動電流Ib+IdrvがそれぞれLD107に供給されるように動作する。これにより、LD107は発光量P(Ib)と発光量P(Idrv+Ib)の2水準の発光量で発光する。
以上で説明したように、エンジンコントローラ122でLDドライバ130を制御することで、LD107を、通常発光用の第1発光レベルの発光量P(Ib+Idrv)、及び、微小発光用の第2発光レベルの発光量P(Ib)で発光させ、且つ、これらの発光量Pを所望の値にする為のAPC制御(調整動作)を行うことができる。
[発光量Pの変更]
本実施例では、各光学走査装置31のLD107の微少発光の発光量P(Ib)、及び、通常露光発光の発光量P(Idrv+Ib)を、それぞれ対応する各感光ドラムの寿命に関連させて変更する。
本実施例では、各光学走査装置31のLD107の微少発光の発光量P(Ib)、及び、通常露光発光の発光量P(Idrv+Ib)を、それぞれ対応する各感光ドラムの寿命に関連させて変更する。
以下はこれについて説明する。尚、以下の説明では、代表的に第1の画像形成ステーションYにおける光学走査装置31Yの構成、動作を中心に説明をする。第2〜第4の画像形成ステーション(M、C、Bk)の光学走査装置31M、31C、31Bkについても、第1の画像形成ステーションYと同様の構成を備え、及び、動作を行うので、説明は省略する。
[発光量Pを変更する必要性]
まず図6(a)を用いて感光ドラム膜厚の差異に係る問題点について説明する。感光ドラム5の使用が進むと感光ドラム表面は帯電ローラ7の放電により劣化し、また感光ドラム表面はクリーニング装置5と摺擦することにより削れ、その膜厚が薄くなる。
まず図6(a)を用いて感光ドラム膜厚の差異に係る問題点について説明する。感光ドラム5の使用が進むと感光ドラム表面は帯電ローラ7の放電により劣化し、また感光ドラム表面はクリーニング装置5と摺擦することにより削れ、その膜厚が薄くなる。
本実施例の画像形成装置は、複数の画像形成ステーションで高圧電源を共有する構成により、複数の感光ドラムに印加する帯電電圧Vcdc、現像電位Vdcがそれぞれ実質的に同じ値となる構成である。実質的に同じであるとは、電源回路等の各電気素子や回路等の誤差による出力値の誤差を含むものである。また、本実施例の画像形成装置は、各画像形成ステーションの感光ドラムは個別に交換可能である。
このため、複数の画像形成ステーションに膜厚の異なる感光ドラムが混在する場合がある。このような場合、感光ドラム表面の帯電電位Vdが画像形成ステーション毎に異なる可能性がある。具体的には、積算回転量の少ない感光ドラムは膜厚が厚く、感光ドラム表面の帯電電位Vdの絶対値が小さくなり、積算回転数の多い感光ドラムは膜厚が薄く、感光ドラム表面の帯電電位Vdの絶対値が大きくなる。
そして、例えば膜厚の厚い感光ドラムにおいて、現像電位Vdcと帯電電位VdのコントラストであるバックコントラストVback(=Vd−Vdc)が所望状態となるよう現像電位Vdcと帯電電位Vdを設定する。
すると、図6(a)の如く、以下の問題がある。即ち、膜厚の薄い感光ドラムを有する画像形成ステーションでは、帯電電位Vdの絶対値が大きくなり(Vd Up)、バックコントラストVbackが大きくなってしまう。バックコントラストVbackが大きくなると正規の極性に帯電できなかったトナー(本実施例のように反転現像の場合は、負極性にならず0〜正極性に帯電したトナー)が現像ローラから非画像部に転移して反転かぶりが発生しやすい。
また、感光ドラムの膜厚が薄い画像形成ステーションは、帯電電位Vdの絶対値が上昇するため、感光ドラムのトナーを付着させる画像部への露光量が一定の構成では、画像部の電位である露光電位Vl(VL)の絶対値も上昇する(Vl Up)。そのため、現像電位Vdcと露光電位Vl(VL)の差分値である現像コントラストVcont(=Vdc−Vl)が小さくなる。このため、現像ローラから感光ドラムへ静電的にトナーを十分に転移させることができずトナーを付着させる画像部のトナー濃度が薄くなりやすい。
そこで、図6(b)に示すように現像電位Vdc、帯電電圧Vcdcは一定のまま、露光量をE1からE2(>E1)に変化させる。具体的には、各感光ドラムの露光量を膜厚に応じて個別に変更する。これにより、各感光ドラムにおいて現像電位Vdcと露光電位Vl(VL)の差分値である現像コントラストVcontを感光ドラムの膜厚によらず略一定に制御できる。従って画像部のトナー濃度を略一定に保つことができる。
しかしながら、現像電位Vdcと帯電電位VdのコントラストであるバックコントラストVbackは制御できておらず、感光ドラムの膜厚によって変化し、上述したようにかぶり発生の問題が残ってしまう。
そこで、本実施例では、上述したように、感光ドラムのトナーを付着させる画像部に対して通常露光を行うだけでなく、感光ドラムのトナーを付着させない非画像部に対して微小露光を行う。そして、現像電位Vdc、帯電電圧Vcdcは一定のまま、各画像形成ステーションで、各感光ドラムの膜厚に応じて、通常露光の露光量をE1からE2(>E1)の範囲内で変更し、且つ、微小露光の露光量をEbg1からEbg2(>Ebg1)の範囲内で変更する。本実施例では露光量の変更はLD107の発光量を変更することにより行う。
すると図6(c)に示すように、現像コントラストVcont、及び、バックコントラストVbackを感光ドラムの膜厚によらず略一定に制御し、画像部のトナー濃度を略一定に保ちつつ、非画像部のかぶりを抑えることができる。
なお、具体的には、おおよそ、帯電電位Vdは−700V〜−600V、帯電電位Vd_bgは−550V〜−400V、現像電位Vdcは−350V、露光電位Vlは−150Vに設定するのが好ましい。
仮に、膜厚の薄い感光ドラムにおいて、現像電位Vdcと帯電電位VdのコントラストであるバックコントラストVback(=Vd−Vdc)が所望の状態となるよう現像電位Vdcと帯電電位Vdを設定した場合について説明する。感光ドラムの膜厚によらず、露光量が一定であると、感光ドラムの膜厚が厚い画像形成ステーションでは、バックコントラストVbackが小さくなる。このため、正規の極性に帯電したトナーが現像ローラから非画像部に転移しやすくなり、正かぶりが発生しやすい。また、現像コントラストVcontは大きくなり、画像部のトナー濃度が濃くなりやすくなる。このような場合でも、上述したように、感光ドラムの膜厚に応じて通常露光の露光量、微小露光の露光量を変更することで、現像コントラストVcont、及び、バックコントラストVbackを感光ドラムの膜厚によらず略一定に制御できる。
また、本実施例では、複数の画像形成ステーションで高圧電源を共有する構成により、複数の感光ドラムに印加する帯電電圧Vcdc、現像電位Vdcがそれぞれ実質的に同じ値となる構成であった。しかし、上述した通常露光、及び、微小露光の露光量を膜厚に応じて変更する構成は、以下のような構成において有効である。つまり、膜厚の異なる感光ドラムを備え得る少なくとも2つの画像形成ステーションで、何等かの装置構成の制約により実質的に同じ値の帯電電圧Vcdc、又は、現像電圧Vdcを印加する構成において有効である。
[発光量の補正方法]
次に、LD107a〜dのそれぞれの発光量P(Idrv+Ib)、及び、発光量P(Ib)を、感光ドラム5Y〜Bkの残り寿命に関連させて変更するための方法について、図7に示すフローチャートを用いて説明する。なお、光学走査装置31の走査速度は一定のまま発光量を変更する。
次に、LD107a〜dのそれぞれの発光量P(Idrv+Ib)、及び、発光量P(Ib)を、感光ドラム5Y〜Bkの残り寿命に関連させて変更するための方法について、図7に示すフローチャートを用いて説明する。なお、光学走査装置31の走査速度は一定のまま発光量を変更する。
まず、ステップ(以下、Sとする)101にて、エンジンコントローラ122は、各画像形成ステーションの記憶部材から、感光ドラム5の残り寿命に係る情報として感光ドラム5の積算回転数の情報を読み込む。尚、各画像形成ステーションの記憶部材とは、各画像形成ステーションa〜dに設けられた不図示のメモリタグである。ここで、各感光ドラム5の残り寿命に係る情報を記憶した記憶部は、各画像形成ステーションの記憶部材に限定されない。例えば各画像形成ステーションの記憶部材から読み込まれた情報を、一端、別の記憶部に記憶させ、その別の記憶部に記憶された情報を以後読み込み且つ更新するようにしても良い。この場合には、装置本体の電源オフ時や、印刷ジョブ終了時に、別の記憶部の情報を各画像形成ステーションの記憶部に反映させる。
また、感光ドラム5の残り寿命に係る情報は、感光ドラム5の膜厚に係る情報であり、感光ドラム5がどれ程回転したか又は使用されたかの使用状況に係る情報と言いかえることもできる。また図2で説明したように、感光ドラム5の感光特性(EVカーブ特性)に係る情報とも言いかえることもできる。いずれも同じことを意味する。また感光ドラムの残り寿命に係る情報の変形例として感光ドラムの積算回転数の情報とは別に、感光ドラムの電荷輸送層24aの膜厚に相関する他の情報を挙げることもできる。例えば、中間転写ベルト積算回転数、帯電ローラの積算回転数、用紙サイズを加味した積算プリント枚数(画像形成量)の情報を挙げることができる。また直接感光ドラム5の膜厚を検知する手段を各感光ドラム5に対応させて設け、その検出結果を各感光ドラム5の残り寿命に係る情報、又は、感光ドラム5の膜厚に係る情報としても良い。また帯電ローラ7に流れる帯電電流値や、感光ドラム5を駆動するモータのモータ駆動時間、帯電ローラ7を駆動するモータの駆動時間などを感光ドラム5の残り寿命に係る情報、又は、感光ドラム5の膜厚に係る情報としても良い。
S102にて、エンジンコントローラ122は、感光ドラム5の積算回転数(感光ドラム使用状況)と通常露光に係るパラメータとの対応関係が定められたテーブルを参照する。このようなテーブルの一例を図8に示す。本実施例では通常露光に係るパラメータは、通常発光の発光量の目標値としての通常発光の発光光量(mW)である。エンジンコントローラ122は、各感光ドラム毎に前記テーブルを参照する。各感光ドラム毎に膜厚が異なり得るため、S101で取得された情報は異なり得る。そして、エンジンコントローラ122は、S101で取得した積算回転数の情報を基にLD107a〜dの通常露光の露光パラメータを選択する。具体的には、選択した通常露光の露光パラメータに基づいて各LDドライバ130(図4参照)でのVref11に相当する値を設定する。このS102の処理により、エンジンコントローラ122は、各感光ドラム5の露光電位Vl(VL)を各感光ドラム5の感度特性(EVカーブ特性)に係らず、目標電位、或いは許容される範囲の電位にするためのレーザ発光設定を取得する。そして、この取得した設定で、LD107a〜107dを通常発光させることで、複数の感光ドラム5の夫々における通常露光後の露光後電位Vl(VL)のばらつきを少なくとも小さくすることができる。尚、各感光ドラム5の目標露光電位は基本的に同一/略同一であるが、場合によっては各感光ドラム5の特性に応じて個別に設定しても良い。また、パラメータに関して「露光」なる用語を用いる場合は、感光ドラムにて露光が行われるという観点でその用語を使用している。一方、感光ドラムにて露光が行われるときにはそれに対応する発光側が存在する。従って、パラメータに関して露光なる用語が用いられている場合に、そのパラメータは「発光」に係るパラメータであるともいえる。
S102でのエンジンコントローラ122による動作を更に詳しく説明する。エンジンコントローラ122は、まず、取得された各感光ドラム5の積算情報に対応する発光光量値(mW)を、PWM信号指示によりVref11a〜Vref11dに設定する。尚、発光光量値(mW)を、実際にはエンジンコントローラ122は、PWM信号指示によりこの発光光量値に相当する電圧値/信号を、Vref11a〜Vref11dとして設定する。また、エンジンコントローラ122は、通常露光(濃度0%)PWM値をPWMINに設定し、通常露光(100%)のPWM値をPW255に設定する。そして、エンジンコントローラ122は、以下の式(1)により、任意の階調値n(=0〜255)の画像データに対するパルス幅を設定する。
PWn=n×(PW255―PWMIN)/255+PWMIN・・・式(1)
PWn=n×(PW255―PWMIN)/255+PWMIN・・・式(1)
式(1)によれば、n=0でPW0=PWMINとなり、n=255でPW255となる。そして、エンジンコントローラ122は、以後において、任意の階調値nの画像データによる発光を外部から指示されたときに、ここで設定した対応するパルス幅(PWn)に相当する電圧値/信号を、VIDEO信号aとして指示する。またVIDEO信号b〜dについても同様である。また、式(1)は、8ビットの多値信号を想定しているが、上で説明したように4ビットや2ビット或いは1ビット(二値)などの任意のmビットの場合には以下のようにすればよい。即ち、PWMINの時のパルス幅を画像データが0のときに割り当て、PW255の時のパルス幅を階調値(2m−1)に割り当てれば良い。
次のステップの説明を行うと、S103にて、エンジンコントローラ122は、積算回転数を基に微少露光の露光量に係るパラメータを設定する。このS103でも、エンジンコントローラ122は感光ドラム毎に図8に示すテーブルを参照する。このテーブルにおいて、微少露光に係るパラメータは、微小発光の発光量としての微小発光の発光光量(mW)と、先行発光期間である。先行発光期間については後に詳述するので、ここでの説明は省略する。エンジンコントローラ122は、S101で取得された積算情報に対応する微小発光の発光光量を感光ドラム毎に選択し、各LDドライバ130において、選択した微小発光の発光光量に基づくVref21値(PWM値)を設定する。このS103の処理により、エンジンコントローラ122は、各感光ドラム5の帯電電位Vdを感光ドラムの感度特性(EVカーブ特性)に係らず、目標電位(補正後帯電電位Vd_bgの値)、或いは許容される範囲の電位にするための設定を取得できる。そして、LDドライバ130が、この取得した設定でAPCを行い、その制御のもと、レーザダイオード107a〜107dを微少発光させることで、複数の感光ドラム5の夫々における非画像部の補正後帯電電位のばらつきを少なくとも小さくできる。尚、各感光ドラムの目標露光電位(Vref11値に対応)は基本的に同一/略同一であるが、場合によっては各感光ドラム5の特性に応じて個別に設定しても良い。
このように、S102及びS103の処理により、感光ドラム毎にその残り寿命に関連して、図6(c)に示すように、適切に微少露光(微少発光)及び通常露光(通常発光)の露光量の設定を行うことが可能となる。尚、S102、103においては、エンジンコントローラ122が図8のテーブルを参照するよう説明したが、必ずしもその形態に限定されない。例えばエンジンコントローラ122におけるCPUが計算式を演算する構成としてもよい。このようにCPUが演算を行い、感光ドラム5の残り寿命に係るパラメータ(例えば感光ドラムの積算回転数)から所望の設定値(Vref11a〜Vref11dやVref21a〜Vref21d)を得るようにしても良い。また、式(1)で演算した値の全てを予めテーブルに記憶保持しておくようにし、そのテーブルをエンジンコントローラ122がその都度参照するようにしても良い。また、不図示のメモリタグに、図2に示した様な、感光ドラム5の各使用状況に対応させたEVカーブを複数通り記憶保持しておいても良い。この場合、エンジンコントローラ122が、取得された感光ドラム5の使用状況に係る情報に応じてEVカーブを特定し、更に特定されたEVカーブと所望とする感光ドラム電位から必要な露光量(μJ/cm2)を演算する。そして、エンジンコントローラ122が、その都度求められた露光量(μJ/cm2)から、更に発光輝度や、微少露光時のパルス幅や、通常露光時のパルス幅を演算し、その結果を、S102、S103に対応するパラメータとして設定する。
図7の説明に戻ると、S104において、エンジンコントローラ122の制御指示のもと、図1で説明した一連の画像形成動作及び制御を各部材が実行する。また、S105にて、エンジンコントローラ122は、一連の画像形成で回転させた感光ドラムa〜dの回転数を夫々計測する。尚、この計測の処理は感光ドラム5の使用状況を更新するために行われる。また、このS105は実際にはS104の処理に並行して行われている。
エンジンコントローラ122は、画像形成が終了したか否かをS106で判断し、S106で画像形成が終了したと判断するとS107へ処理を移行させる。S107にて、エンジンコントローラ122は、S105で計測された各感光ドラム5の計測結果を、対応する積算回転数に加算し、S108にて、それら更新後の積算回転数を各画像形成ステーションの不揮発性のメモリタグ(不図示)に保存する。このS108の処理で、感光ドラム5の残り寿命に係る情報が更新される。尚、ここでの保存先としては、S101で説明したようにメモリタグ(不図示)とは別の記憶部でも良い。
[画像形成時のLDドライバ130の動作シーケンス]
次に、画像形成時のLDドライバ130の動作シーケンスについて説明する。図9は画像形成時のLDドライバ130の動作シーケンスを示すタイミングチャートの一例である。図9の一番下の行には、一走査を行う期間内での領域設定(分類)を示している。画像形成時はポリゴンミラー133が感光ドラム5をレーザ走査可能な速度(実質的に一定速度)で回転している。なお、一走査を行う期間とは1つのBD周期Tに相当する期間である。
次に、画像形成時のLDドライバ130の動作シーケンスについて説明する。図9は画像形成時のLDドライバ130の動作シーケンスを示すタイミングチャートの一例である。図9の一番下の行には、一走査を行う期間内での領域設定(分類)を示している。画像形成時はポリゴンミラー133が感光ドラム5をレーザ走査可能な速度(実質的に一定速度)で回転している。なお、一走査を行う期間とは1つのBD周期Tに相当する期間である。
まず、タイミングtsにおいて、ディスエーブルの指示については、1つ前のAPCにおいても同様に入力されているものとする。エンジンコントローラ122は、SH1信号及びLdrv信号をオンとし、スイッチング回路106をオンにする。尚、「タイミングts」のような記載について、以下では単に「ts」と記す。そして、BDセンサ121の出力は、水平同期信号/BDとしてtb0で出力される。tb0において、エンジンコントローラ122により、水平同期信号/BDが検出されると、tb1において、エンジンコントローラ122は、SH1信号及びLdrv信号をともにオフとし、スイッチング回路106をオフする。これにより先述した発光量P(Idrv)のAPCを終了させる。そして、発光量P(Idrv)のAPCが終了すると、tb1からtb2の間のシーケンスを行うが、このシーケンスは、以降に説明するt1からt8の間のシーケンスと同様であるため、ここでの説明、及び、図9での図示は省略する。なお、tb1からtb2の間においては、主にVIDEO信号に応じて潜像を形成すべくVIDEO信号に応じた発光量及びタイミングでLD107を発光させる。
次に、エンジンコントローラ122は、前の走査ラインに対応した水平同期信号/BDの出力タイミングを基準に、発光量P(Idrv)のAPCを再び実行し、Io1(第1駆動電流)の調整を行う。より具体的には、水平同期信号/BDの出力タイミング(tb0或いはtb1)を基準に、所定時間経過後のtb2(次の水平同期信号/BDの検出前)において、SH1信号及びLdrv信号をオンにし、スイッチング回路106をオンする。これにより、再度の発光量P(Idrv)のAPCを開始する。また、エンジンコントローラ122は、このAPCの開始にあたり、Venb信号をオフとし、バッファ125のイネーブル端子に、ディスエーブルの指示を入力する。そして、これにより、ビデオコントローラ123から、仮に誤出力(ノイズ等を含む)があったとしても、APCに係るエンジンコントローラ122からの制御指示を制御に反映できる。
そして、BDセンサ121の出力は、水平同期信号/BDとしてt0で出力される。t0において、エンジンコントローラ122により水平同期信号/BDが検出されると、t1において、SH1信号及びLdrv信号をオフとし、スイッチング回路106をオフにし、再度プリントレベルのAPCを終了させる。
引き続きエンジンコントローラ122は、水平同期信号/BDの検出後のt1で、SH2信号及びBase信号をオンとし、先述した発光量P(Ib)のAPCを開始する。そして、水平同期信号/BDの出力タイミング(t0或いはt1)を基準に、所定時間経過後のt2に、SH2信号及びBase信号をオフとし、発光量P(Ib)のAPCを終了する。その後、水平同期信号/BDの出力タイミング(t0或いはt1)を基準に、所定時間経過後のtxに、Base信号をオンして駆動電流IbをLD107に供給を開始する。後述するt4までは、LD107には駆動電流Idrvが供給されず、駆動電流Ibによりレーザ発光する。この状態は、水平同期信号/BDの出力タイミング(t0或いはt1)を基準に、所定時間経過後のt6まで維持される。エンジンコントローラ122は、水平同期信号/BDの出力タイミング(t0或いはt1)を基準に、所定時間経過後のt6において、Base信号によりスイッチング回路116をオフし、微少発光を終了する。
t3は感光ドラム5上のレーザ光4のスポットが記録材Pの主走査方向(搬送方向に直交する方向)の一端部に対応する位置に差し掛かる(到達する)タイミングであり、txはそのt3よりも早いタイミングである。LD107は期間(tx〜t3)で後に詳述する先行発光を行う。
t6は感光ドラム5上のレーザ光4のスポットが記録材Pの主走査方向の他端部に対応する位置から抜けるタイミングである。
エンジンコントローラ122は、水平同期信号/BDの出力タイミング(t0或いはt1)を基準に、所定時間経過後のt4からVenb信号によりバッファ125のイネーブル端子にイネーブルの信号指示を入力する。これにより画像マスクが解除される。また、イネーブル端子へのイネーブル信号指示に応じて、ビデオコントローラ123から、水平同期信号/BDの出力タイミング(t0或いはt1)を基準に、所定時間経過後のt4からVIDEO信号が出力される。LDドライバ130は、VIDEO信号(Data信号)に応じてスイッチング回路106がオン・オフ動作し、パルス幅変調された駆動電流Idrvが駆動電流Ibに重畳される。従って、LD107は、通常発光の発光量P(Ib+Idrv)でレーザ発光を行い、感光ドラム5に潜像を形成する。この状態は、水平同期信号/BDの出力タイミング(t0或いはt1)を基準に、所定時間経過後のt5(t5はt6よりも先のタイミング)まで維持される。エンジンコントローラ122は、水平同期信号/BDの出力タイミング(t0或いはt1)を基準に所定時間経過後のt5に、Venb信号によりバッファ125のイネーブル端子にディスエーブルの信号指示を入力する。これにより画像マスクの解除期間が終了する。言い換えれば、それ以外が画像マスク期間に対応する。
従って、期間(t4〜t5)において、感光ドラム5の画像部に対して通常露光を行い、非画像部に対して微小露光を行うことになる。
また、エンジンコントローラ122は、画像形成中は、水平同期信号/BDの出力タイミング(t0或いはt1)を基準に所定時間経過後のt7から、先に説明したtb2以降として説明した処理を、水平同期信号/BDが出力される度に繰り返し実行する。つまり、t7はtb2に対応し、t8、t9はそれぞれt0、t1に対応するタイミングである。以上が、画像形成時のLDドライバ130の動作シーケンスである。
ここで、期間(t3〜t6)は、光学走査装置31が微少発光レベルで発光する微少発光領域である。微少発光領域は、レーザ光4のスポットが、感光ドラム5の画像形成可能を行う記録材Pに対応する部分(「通紙部分」と称す)の端から端まで主走査方向に移動する期間であり、その長さは記録材Pの主走査方向の幅に対応する。画像形成可能な最大幅の記録材Pに画像形成する場合、感光ドラム5の通紙部分は感光ドラム5の有効領域と一致する。
また、期間(t4〜t5)は、光学走査装置31がVIDEO信号に基づき発光する潜像形成領域である。期間(t4〜t5)は、レーザ光4のスポットが感光ドラム5の記録材Pの画像形成可能な部分に対応する部分(「画像部分」と称す)の端から端まで主走査方向に移動する期間である。期間(t4〜t5)の長さは、記録材P表面の画像形成可能な部分の主走査方向の幅に対応する。
また、期間(t3〜t6)は期間(t4〜t5)を含む期間である。期間(t3〜t4)、及び、期間(t5〜t6)は、感光ドラム5の通紙部分のうち、画像部分でない部分は、感光ドラム5の記録材Pの余白部に対応する部分(「余白部分」と称す)である。光学走査装置31は、感光ドラム5の余白部分に対しても微少発光レベルで発光する。このように、感光ドラム5の余白部分に対しても微小露光を行うことで、余白部分に正かぶりや反転かぶりが発生することを抑えることができる。
[一走査を行う期間内での領域設定]
次に、図10、図11を用いて、一走査を行う期間内での領域設定について更に説明する。図10の1行目は領域設定、2行目は実際のLD107の発光シーケンスである。図10の横軸を左から右に向かう方向を走査方向とする。走査方向とは、一走査において時間が経過していく仮想的な方向であり、感光ドラム5上でのレーザ光4のスポットの移動方向である主走査方向MSD(図3参照)に対応する。図11は光学走査装置31をポリゴンミラー133の回転軸方向から見た図である。
次に、図10、図11を用いて、一走査を行う期間内での領域設定について更に説明する。図10の1行目は領域設定、2行目は実際のLD107の発光シーケンスである。図10の横軸を左から右に向かう方向を走査方向とする。走査方向とは、一走査において時間が経過していく仮想的な方向であり、感光ドラム5上でのレーザ光4のスポットの移動方向である主走査方向MSD(図3参照)に対応する。図11は光学走査装置31をポリゴンミラー133の回転軸方向から見た図である。
一走査を行う期間内において、上述した微小発光領域、潜像形成領域以外にも、発光可能領域、発光非推奨領域、反射面切換領域が設定されている。これらは、fθレンズ132やポリゴンミラー133の形状に起因する迷光によるゴースト等の画像不良の発生を抑制する為に設定されている。
次に、これら発光可能領域、発光非推奨領域、反射面切換領域について説明する。先述したとおり、光学走査装置31にはfθレンズ132を備える。fθレンズは1つの感光ドラム5に対して1つ又は複数設けられ、図11では2つのfθレンズ132a、132bを設けた例を示している。fθレンズ132は、レンズ部とレンズ部を光学走査装置の光学箱(不図示のレンズ支持部材)に取り付けて固定するための取付部を備え、これらが1つの部材として光を透過する樹脂で一体成型されたものである。
発光非推奨領域は、レーザ光4の迷光ではない正規のスポットが感光ドラムの有効領域に形成される期間の前後の期間である。この発光非推奨領域は、fθレンズ132のレンズ部の有効領域(入射する光に対して所望のレンズ性能が保証された領域、「fθレンズ有効領域」と称す)以外の部分に、レーザ光が入射する可能性のある期間である。
fθレンズ有効領域以外の部分とは、fθレンズ132のレンズ部のうちの有効領域でない部分(「レンズ部の非有効領域」と称す)や取付部を含む。fθレンズ132の取付部には角形状の角部が形成されている。この取付部は、レーザ光4が入射した場合に発生した迷光が画像不良を発生させやすい部分である。また、この取付部には、取付部を押圧することによりfθレンズ132を光学箱に固定する押圧部材(不図示)が接触しており、この押圧部材にレーザ光4が入射した場合、やはり迷光が画像不良を発生させやすい。このため、発光非推奨領域のうち、レーザ光4が取付部や押圧部材に入射しうる期間を発光不可領域と設定している。本実施例ではLDドライバ130がこの発光不可領域でのLD107の発光が禁止する制御を行う。
発光非推奨領域のうち、発光不可領域とfθレンズ有効領域とに隣接する領域は、レーザ光4がfθレンズ132のレンズ部の非有効領域に入射する部分である。fθレンズ132のレンズ部の非有効領域は、fθレンズ有効領域に近づくほど所望のレンズ性能を有するようになる。このため、fθレンズ132のレンズ部の非有効領域は、レンズ性能の無い部分では無く、レンズ形状を有するもののレンズ性能を保障されていない部分である。このため、fθレンズ132のレンズ部の非有効領域は、上述したfθレンズ132の取付部や固定部材と比べると、レーザ光4が入射した場合でも画像不良が発生する可能性が低い部分である。
また、発光非推奨領域のうち、発光不可領域と発光可能領域とに隣接する領域は、レーザ光4が、光学走査装置31のハウジング31hに入射する部分である。ハウジング31hは、上述したfθレンズ132の取付部や固定部材と比べると、レーザ光4が入射しても画像不良が発生する可能性は低い。これは、一般的にハウジング31hは、入射した光が反射しにくく、また反射したとしても迷光になりにくいようなトラップ形状となっているからである。
また、発光可能領域の間には、反射面切換領域が設定され、これはレーザ光4がポリゴンミラー133の反射面133a(図3参照)間の継ぎ目部分に入射しうる期間であり、入射した場合に発生した迷光が画像不良を発生させやすい。このため本実施例ではLDドライバ130がこの反射面切換領域でも発光不可領域と同様にLD107の発光が禁止する制御を行う。
以上で説明したように、一走査を行う期間内で領域設定がなされており、レーザ光4の発光シーケンスはこの領域設定を考慮して設定されている。上述した領域設定は、一走査を行う期間を各領域に割り当てることで定義した。ここで、一走査を行う期間(BD信号一周期)と、一走査を行う期間のポリゴンミラー133によって反射されたレーザ光4の位相(角度)とは一対一で対応する関係となっている。このため、上述した期間内の領域設定は、一走査を行う期間における、ポリゴンミラー133によって反射されたレーザ光4の位相(角度)の割り当ての設定と読み替えてもよい。
[レーザ光の発光シーケンスにおける課題]
次に、レーザ光の発光シーケンスにおける課題について説明する。LD107のようにレーザ光源を用いると、レーザ光源の温度特性等によりその発光量が変動するというドループ現象が発生する。このドループ現象の影響で、レーザ光源の発光量が安定するまでに時間を要する場合がある。特に、駆動電流が小さい程、発光量が安定するまで長い時間かかる傾向がある。このため、感光ドラム5にトナーを付着させない電位にする為に微小発光レベルである第2発光量で発光させる場合、比較的小さな駆動電流でLD107を発光させるため、LD107の発光量が安定するまでにより長い時間が必要になる。
次に、レーザ光の発光シーケンスにおける課題について説明する。LD107のようにレーザ光源を用いると、レーザ光源の温度特性等によりその発光量が変動するというドループ現象が発生する。このドループ現象の影響で、レーザ光源の発光量が安定するまでに時間を要する場合がある。特に、駆動電流が小さい程、発光量が安定するまで長い時間かかる傾向がある。このため、感光ドラム5にトナーを付着させない電位にする為に微小発光レベルである第2発光量で発光させる場合、比較的小さな駆動電流でLD107を発光させるため、LD107の発光量が安定するまでにより長い時間が必要になる。
図12(a)、(b)、はLD107の発光量(レーザ素子チップ面での発光量)を示すグラフであり、(a)はLD107の発光量の目標値を0.159mWに設定した場合、(b)はLD107の発光量の目標値を1.2mWに設定した場合を示す。
これらの図に示すように、発光量の目標値が0.159mWの場合、ドループ安定時間(所望の発光量に実質的に収束する時間)は約60μsecである。発光量の目標値が1.2mWの場合、ドループ安定時間は約42μsecである。このように、発光量の目標値の違いにより、ドループ安定時間が異なり、発光量の目標値が小さい程、ドループ安定時間が長くなるという傾向がある。
このため、一走査において、微小発光を開始するタイミングを、レーザ光4のスポットが感光ドラム5の通紙部分の端部に差し掛かったタイミングt3(図9参照)としてしまうと、上記のドループ安定時間の影響により、適切な微小露光ができない虞がある。つまり、少なくとも感光ドラム5の余白部分に対して、微小発光レベルの発光量の目標値の許容範囲から逸脱した発光量の光を照射してしまう期間が発生し、その期間に光を照射された部分ではかぶり等の画像不良が発生する虞がある。
[先行発光]
そこで、本実施例では、予め発光開始のタイミングを早める。図13は、LD107の発光量(レーザ素子チップ面での発光量)を示すグラフである。所定のタイミングで発光開始した場合のサンプル(破線)と、所定のタイミングよりも約40μsec早いタイミングで発光開始したサンプル(実線)を併記している。これらの発光量の目標値は、共に1.2mWである。上述したようにドループ安定時間は約42μsecである。このように、発光開始タイミングをドループ安定時間と同程度早め、所定のタイミングに先駆けて先行発光させることで、所定のタイミングで所望の発光量を得ることができる。
そこで、本実施例では、予め発光開始のタイミングを早める。図13は、LD107の発光量(レーザ素子チップ面での発光量)を示すグラフである。所定のタイミングで発光開始した場合のサンプル(破線)と、所定のタイミングよりも約40μsec早いタイミングで発光開始したサンプル(実線)を併記している。これらの発光量の目標値は、共に1.2mWである。上述したようにドループ安定時間は約42μsecである。このように、発光開始タイミングをドループ安定時間と同程度早め、所定のタイミングに先駆けて先行発光させることで、所定のタイミングで所望の発光量を得ることができる。
具体的には、図9、10に示すように、微小発光領域の開始タイミングをt3よりも早いtxとし、期間(tx〜t3)の間で先行発光させる。つまり、微小発光の発光開始位置が、主走査方向に関して通紙部分よりも上流側の位置となるよう制御する。
このように制御することで、t3の時点で、LD107の発光量は安定した状態となるため、感光ドラム5の余白部分におけるかぶり等の画像不良を抑制することができる。
また、本実施例では、先行発光を開始するタイミングtxは、発光非推奨領域のうち、発光不可領域とfθレンズ有効領域とに隣接する領域内のタイミングとしている。この期間で発光を開始する場合、先行発光により迷光が発生しても画像不良が発生する可能性は比較的低い。また、先行発光時の発光量の目標値は、感光ドラム5の表面電位をトナーを付着させない電位にするための微小発光レベルの発光量である。従って、迷光が感光ドラム5へ照射されたとしても、画像に影響を与える程の潜像は形成されない。このため、迷光による画像不良の発生も抑えることができる。
[先行発光の開始タイミングの変更]
次に、先行発光の開始タイミングの変更について説明する。上述したように、本実施例では感光ドラム5の膜厚に関連して、微小発光の発光量(第2発光量)の目標値を変化させる。このため、ドループ安定時間もこの第2発光量の目標値に応じて変化する。
次に、先行発光の開始タイミングの変更について説明する。上述したように、本実施例では感光ドラム5の膜厚に関連して、微小発光の発光量(第2発光量)の目標値を変化させる。このため、ドループ安定時間もこの第2発光量の目標値に応じて変化する。
そこで、本実施例では、先行発光の期間を変更可能であり、第2発光量の目標値の変更にあわせて変更する。つまり、図7に示すフローチャートのS101で、感光ドラム5の残り寿命に係る情報、又は、感光ドラム5の膜厚に係る情報を取得する。その後、S103において感光ドラム5の積算回転数(感光ドラム使用状況)と微小露光に係るパラメータとの対応関係が定められた図8に示すテーブルを参照する。このテーブルには、微少露光に係るパラメータとして、微小発光の発光光量(目標値)(mW)に加え先行発光期間の長さが設定されている。
先行発光期間ΔTとは、微小発光領域の開始タイミングtxからレーザ光4のスポットが感光ドラム5の通紙部分の端部にさしかかるタイミングt3までの期間の長さであり、
ΔT=t3−tx
の関係を満たす。この先行発光期間に基づいて、微小発光領域の開始タイミングtxを決定し設定する。
ΔT=t3−tx
の関係を満たす。この先行発光期間に基づいて、微小発光領域の開始タイミングtxを決定し設定する。
具体的には、t3は、水平同期信号/BDの出力タイミング(t0或いはt1)から、記録材Sのサイズに基づき決定された所定期間(ΔTe)経過したタイミングと設定されている。この所定時間(ΔTe)から上述の先行発光期間(ΔT)を減算し、その値(ΔTe−ΔT)を不図示のメモリに保持する。これにより、微小発光領域の開始タイミング(先行発光期間の開始タイミング)txの設定を完了する。
画像形成時は、水平同期信号/BDの出力タイミング(t0或いはt1)から、時間をカウントし、期間(ΔTe−ΔT)経過したタイミングをtxとする。但し、一走査において、先行発光期間の開始タイミングは、上述した発光不可領域よりも後(先行発光を開始した際のレーザ光4の位置は、発光不可領域よりも主走査方向下流側に位置する。
図14は、微小発光の発光量の目標値に関連して異なる先行発光期間を設定した2つのLD107の発光シーケンスを示した図である。LD107発光シーケンス(1)は発光量の目標値を1.68mWとした場合、LD107発光シーケンス(2)は発光量の目標値を0.42mWとした場合である。図8に示すテーブルによれば、(1)の先行発光期間ΔT1は13.5μsec、(2)の先行発光期間ΔT2は60.0μsecである。
このように、先行発光時間を感光ドラム5の残り寿命に係る情報、又は、感光ドラム5の膜厚に係る情報に基づいて変更することで、感光ドラム5の膜厚が薄くなり、発光量の目標値が比較的大きくなった状態で、不必要に長い期間先行発光を行わなくて済む。これにより、先行発光を活用して感光ドラム5の余白部分のかぶりを抑制しつつ、LD107の発光時間が不必要長くならず、LD107の寿命を不必要に削ることが無い。
なお、上述した実施例では、画像形成可能な最大幅の記録材Pに画像形成する場合の通紙部分で説明したが、記録材Pの幅が最大幅よりも小さい場合は、それに合わせて通紙部分も小さくなる。このため、その小さくなった通紙部分よりも走査方向に関して上流側で所定の先行発光期間を確保するよう発光開始位置を設定すればよい。
以上説明したように、本実施例によれば、感光体の記録材の画像形成しない余白部に対応する部分のうち、レーザ光の走査方向に関して画像形成部分よりも上流側に位置する部分の電位を安定させ、かぶり等の画像不良の発生を抑制しつつ、不必要な発光を抑えてレーザ光源の寿命を不必要に削ることが抑制できる。
(他の実施例)
また、本実施例の他の形態として以下のような構成としてもよい。上述した、各感光ドラム5Y、5M、5C、5Bkに対応して設けられた光学走査装置31Y、31M、31C、31Bkに代えて、レーザ光4Y、4M、4C、4Bkを照射する1又は2つの光学走査装置を設けても良い。
また、本実施例の他の形態として以下のような構成としてもよい。上述した、各感光ドラム5Y、5M、5C、5Bkに対応して設けられた光学走査装置31Y、31M、31C、31Bkに代えて、レーザ光4Y、4M、4C、4Bkを照射する1又は2つの光学走査装置を設けても良い。
この場合、光学走査装置は、4つのLD107を各レーザ光4Y、4M、4C、4Bkに対応して備え、レーザ光4Y、4M、4C、4Bkのうちの少なくとも2つを共通のポリゴンミラーで反射したり、共通のfθレンズを透過させたりする構成となっている。このようにポリゴンミラーやfθレンズを共通化した構成では、迷光が発生した場合に、対応していない感光ドラムに入射する可能性がある。例えば、レーザ光4Mがfθレンズで反射して迷光となり、感光ドラム5Cに入射するなどの場合がある。
このような構成では、画像形成ステーション毎に、感光ドラム5の膜厚が異なり、第1発光量、第2発光量の目標値が異なる場合があるため、迷光が発生した場合に他の感光ドラム5へ与える可能性が高くなる。しかしながら、上述したように、先行発光時間を感光ドラム5の残り寿命に係る情報、又は、感光ドラム5の膜厚に係る情報に基づいて変更することで、不必要に長い期間先行発光を行わなくて済むため、迷光の発生確率を下げ、他の画像形成ステーションに影響を及ぼす可能性を下げることができる。
本実施例によれば、感光体の記録材の画像形成しない余白部に対応する部分のうち、レーザ光の走査方向に関して画像形成部分よりも上流側に位置する部分の電位を安定させ、かぶり等の画像不良の発生を抑制しつつ、不必要な発光を抑えてレーザ光源の寿命を不必要に削ることが抑制できる。また、迷光による他の画像形成ステーションに画像不良が発生することを抑えることができる。
4(4Y、4M、4C、4K) レーザ光
5(5Y、5M、5C、5K) 感光ドラム
31(31Y、31M、31C、31K) 光学走査装置
107 レーザダイオード(LD)
130 レーザドライバ(LDドライバ)
132 fθレンズ
133 ポリゴンミラー
5(5Y、5M、5C、5K) 感光ドラム
31(31Y、31M、31C、31K) 光学走査装置
107 レーザダイオード(LD)
130 レーザドライバ(LDドライバ)
132 fθレンズ
133 ポリゴンミラー
Claims (14)
- 感光体と、光源を発光させて前記感光体に光を照射する光照射手段と、前記感光体にトナーを付着させる現像手段と、を有し、前記光照射手段は、前記感光体の表面の前記トナーを付着させる画像部に対し、前記画像部を前記トナーが付着する電位にすべく、第1発光量で発光し、前記感光体の表面のトナーを付着させない非画像部に対して、前記非画像部を前記トナーが付着しない電位にすべく、前記第1発光量よりも小さい第2発光量で発光し、前記光照射手段の照射した光を感光体の表面上で走査方向に移動させることで前記感光体上に潜像を形成し、前記感光体の表面の前記記録材の表面に対応する部分のうち前記潜像を形成しない余白部分に対して前記第2発光量で発光する画像形成装置において、
前記光照射手段は、前記走査方向に関して前記記録材の表面に対応する領域よりも上流側の発光開始位置から発光を開始して、前記発光開始位置を変更可能であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記第2発光量の目標値が第1の目標値である場合の前記発光開始位置よりも、前記第2発光量の目標値が前記第1の目標値よりも大きい第2の目標値である場合の前記発光開始位置の方が、前記走査方向に関して下流側に位置することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記感光体の膜厚に関連する情報に基づいて前記発光開始位置を変更することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記感光体の膜厚に関連する情報とは前記感光体の積算回転数であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記感光体の膜厚に関連する情報とは前記感光体による画像形成量であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記第2発光量の目標値に基づいて前記発光開始位置が変更されることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記感光体の膜厚に関連する情報に基づいて前記第2発光量の目標値が変更されることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記光照射手段の照射した光が、前記感光体の前記記録材の表面に対応する領域のうち、前記走査方向に関して最も上流側の端部に到達した時、前記光照射手段は前記第2発光量で発光することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記光照射手段に対して前記感光体の表面が移動し、前記走査方向は前記感光体の表面の移動方向に交差する方向であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記光照射手段は、前記光源が発した光を反射する回転多面鏡を備え、前記回転多面鏡の回転により、前記光照射手段の照射した光を感光体の表面上で走査方向に移動させることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記光照射手段は、前記回転多面鏡で反射された前記光源からの光が入射するレンズ、及び、前記レンズを支持する支持部を備え、前記レンズには押圧部材に押圧されて前記支持部に固定される取付部が設けられ、
前記発光開始位置は、前記回転多面鏡に反射された前記光源からの光が前記取付部や前記押圧部材に入射し得る位置よりも、前記走査方向に関して下流側であることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。 - 前記感光体は複数存在し、前記光照射手段は前記複数の感光体のそれぞれに光を照射する複数の前記光源を備えることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記複数の感光体にそれぞれ帯電電圧を印加し、前記光照射手段に光を照射される前の前記複数の感光体の表面を帯電させる帯電手段を有し、前記帯電手段が前記複数の感光体のそれぞれに印加する帯電電圧は実質的に同じ電圧であることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
- 前記現像手段は、前記光照射手段に光を照射された後の前記複数の感光体にそれぞれ現像電圧を印加し、前記現像手段が前記複数の感光体のそれぞれに印加する現像電圧は実質的に同じ電圧であることを特徴とする請求項12又は13に記載の画像形成装置。
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2013
- 2013-05-21 JP JP2013107468A patent/JP2014228656A/ja active Pending
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