JP2021063959A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インターリーブ走査方式の虚潜像ライン位置における細線や点を適切な幅で形成する。【解決手段】 露光装置２ａは、実潜像ライン位置で光を照射して実潜像ライン位置で静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置で光を照射して２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する。そして、コントローラー３１は、キャリブレーションで調整された現像装置３ａの現像バイアス電圧Ｖｄおよび感光体ドラム１ａ上の露光部位の表面電位Ｖｓに対応する現像電位差ｄＶに基づいて、虚潜像ライン位置で静電潜像を形成するために実潜像ライン位置で光を照射する場合における露光装置２ａの１ドットあたりの発光時間Ｔｅを調整する。【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、周辺環境変化などに起因して現像特性が変化するため、キャリブレーションが行われる。ある画像形成装置は、キャリブレーションにおいて、現像条件に基づいてトナー付着領域のトナー高さを推定し、推定したトナー高さと、トナー付着量のセンサー出力値とに基づいて、画像形成条件の調整を行っている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１７−７２４９１号公報

他方、ある画像形成装置では、擬似高解像度化の手段として、インターリーブ走査方式が採用され、実潜像ライン位置で物理的にレーザー光を走査し、２つの実潜像ライン位置の間における虚潜像ライン位置で、静電潜像を形成している。つまり、虚潜像ライン位置では物理的にレーザー光を走査せずに、虚潜像ライン位置での静電潜像が形成される。

例えば、虚潜像ライン位置における約１ドット幅の細線や点については、虚潜像ライン位置に隣接する２つの実潜像ライン位置で低光量で露光して、その虚潜像ライン位置で１ドット程度の幅の細線や点の静電潜像が形成される。

上述のようなキャリブレーションでは、パッチ画像（ベタ画像）をトナーで現像し、現像バイアス電圧を調整することでトナー画像の濃度調整が行われるが、上述のように、虚潜像ライン位置における１ドット幅の細線や点の静電潜像は、実潜像ライン位置のベタ画像のための光量とは異なる低光量で、その虚潜像ライン位置に隣接する２つの実潜像ライン位置で露光を行うことで形成されるため、虚潜像ライン位置における細線や点が適切な幅で形成されない可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、インターリーブ走査方式の虚潜像ライン位置における細線や点を適切な幅で形成する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、前記感光体ドラムに光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像を生成する現像装置と、前記露光装置を制御するコントローラーとを備える。前記露光装置は、実潜像ライン位置で前記光を主走査方向に走査しつつ照射して実潜像ライン位置で前記静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置で前記光を主走査方向に走査しつつ照射して前記２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成する。そして、前記コントローラーは、キャリブレーションで調整された前記現像装置の現像バイアス電圧および前記感光体ドラム上の露光部位の表面電位に対応する現像電位差に基づいて、虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成するために前記実潜像ライン位置で前記光を照射する場合における前記露光装置の１ドットあたりの発光時間を調整する。

本発明によれば、インターリーブ走査方式の虚潜像ライン位置における細線や点を適切な幅で形成する画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、図１における露光装置２ａの構成およびその周辺の電子回路の構成の一例を示す図である。 図３は、擬似高解像度化技術を説明する図である。 図４は、図１〜図３に示す画像形成装置において、虚潜像ライン位置に細線や点を形成する際の露光装置２ａ〜２ｄの光源（レーザーダイオード２１）を駆動するための駆動信号について説明する図である。 図５は、現像電位差ｄＶと線幅誤差ｄＷとの対応関係を説明する図である。 図６は、線幅誤差ｄＷと発光時間の補正量ｄＴとの対応関係を説明する図である。 図７は、図１に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式のプリント機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。

露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射して静電潜像を形成する。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像装置３ａ〜３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されているトナーカートリッジがそれぞれ装着され、トナーカートリッジからトナーが供給され、キャリアとともに現像剤を構成する。現像装置３ａ〜３ｄは、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー像を形成する。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａ、および現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂ、および現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃ、および現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄ、および現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、キャリブレーションにおいて、現像されたトナーパッチ画像の濃度を測定する光学式センサーであって、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。例えば、キャリブレーションにおけるトナー濃度調整の際、センサー８は、中間転写ベルト４の所定の領域（トナーパッチ画像および中間転写ベルト４の下地）に光線を照射しその反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

レジストローラー１０は、給紙トレイなどから１次給紙で搬送されてくる用紙を一時停止させ、２次給紙タイミングでその用紙を中間転写ベルト４および転写ローラー６による転写位置へ搬送する。２次給紙タイミングは、その用紙上の指定された位置に中間転写ベルト４上のトナー画像が転写されるように指定される。レジストセンサー１１は、レジストローラー１０の近傍に設置され、用紙がレジストローラー１０（レジストレーション位置）へ到達したことを光学的に検出するセンサーである。

図２は、図１における露光装置２ａの構成およびその周辺の電子回路の構成の一例を示す図である。なお、図２に示す露光装置は、感光体ドラム１ａ用の露光装置２ａであり、感光体ドラム１ｂ〜１ｄ用の露光装置２ｂ〜２ｄも同様の構成を有する。

図２において、レーザーダイオード２１は、レーザー光を出射する光源である。光学系２２は、レーザーダイオード２１からポリゴンミラー２３までの間、および／またはポリゴンミラー２３から感光体ドラム１ａおよびＰＤセンサー２４までの間に配置された各種レンズ群である。光学系２２には、ｆθレンズなどが使用される。

また、ポリゴンミラー２３は、感光体ドラム１ａの軸に対して垂直な軸を有し、その軸に垂直な断面が多角形であり、その側面がミラーとなっている素子である。ポリゴンミラー２３は、その軸を中心に回転し、レーザーダイオード２１から出射したレーザー光を感光体ドラム１ａの軸方向（主走査方向）に沿って走査する。

ポリゴンモーターユニット２３ａは、コントローラー３１からの制御信号に従ってポリゴンミラー２３を回転させる。

また、ＰＤセンサー２４は、主走査同期信号を生成するためにポリゴンミラー２３により走査されているレーザー光を所定位置で受光するセンサーである。ＰＤセンサー２４は、光が入射すると、光量に応じた出力電圧を誘起する。ＰＤセンサー２４は、光が走査される線上の所定の位置に配置され、光のスポットがその位置を通過するタイミングを検出し、そのタイミングで形成されるパルスを主走査同期信号として出力する。

コントローラー３１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やコンピューターなどを備え、当該画像形成装置の内部装置の制御やデータ処理などを行い、露光装置２ａ（レーザーダイオード２１、ドライバー回路３２など）を制御し、画像形成のためにレーザー光で感光体ドラム１ａを露光する。

ドライバー回路３２は、レーザーダイオード２１を制御してレーザー光を出射させる回路である。ドライバー回路３２は、主走査同期信号に同期して形成すべき画像に応じたパターンでレーザー光によって露光されるようにレーザーダイオード２１を制御する。

図３は、擬似高解像度化技術を説明する図である。図３に示すように、露光装置２ａは、擬似高解像度化技術を使用して静電潜像を形成する。具体的には、この露光装置２ａは、実潜像ライン位置でレーザー光を照射して実潜像ライン位置で静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置でレーザー光を照射してその２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する。なお、実潜像ライン位置のレーザー光の光量（強度または照射時間）を調整することで、実潜像ライン位置でトナー像が現像されずに、虚潜像ライン位置でトナー像が現像されるようにすることができる。

図４は、図１〜図３に示す画像形成装置において、虚潜像ライン位置に（１ドット幅の）細線や点を形成する際の露光装置２ａ〜２ｄの光源（レーザーダイオード２１）を駆動するための駆動信号について説明する図である。

例えば実潜像ライン位置にベタ画像を形成する場合、ドライバー回路３２は、コントローラー３１からの指令に従って駆動信号Ｓｉｇをレーザーダイオード２１に印加して、１画素あたりの時間Ｔｐの全区間、光源（レーザーダイオード２１）を発光させる。

一方、例えば虚潜像ライン位置に細線や点を形成する場合、実潜像ライン位置に静電潜像を形成せずに虚潜像ライン位置に静電潜像を形成するため、ドライバー回路３２は、コントローラー３１からの指令に従って駆動信号Ｓｉｇをレーザーダイオード２１に印加して、１画素あたりの時間Ｔｐの全区間ではなく一部分の時間Ｔｄだけ、光源（レーザーダイオード２１）を発光させる。これにより、実潜像ライン位置では、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位が、トナー画像の形成される閾値ＴＨ未満となり、虚潜像ライン位置では、隣接する２つの実潜像ライン位置への露光によって、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位が、その閾値ＴＨを超える。

さらに、コントローラー３１は、所定条件が成立したときにキャリブレーションを実行し、現像装置３ａ〜３ｄの現像バイアス電圧（感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向する現像ローラーなどの電位）を調整するとともに、露光装置２ａ〜２ｄの光源（レーザーダイオード２１）の印加電圧（つまり、特定濃度の画像の露光時の感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位）を調整する。キャリブレーションでは、露光量や現像バイアス電圧などの設定項目についての複数条件でパッチ画像が形成され、パッチ画像の濃度測定値に基づいて、露光量や現像バイアス電圧などが、トナー画像の濃度や階調が適切になるように調整される。

そして、コントローラー３１は、キャリブレーションで調整された現像装置３ａ〜３ｄの現像バイアス電圧Ｖｄおよび感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の露光部位の表面電位Ｖｓに対応する現像電位差ｄＶ（＝Ｖｄ−Ｖｓ）に基づいて、虚潜像ライン位置で静電潜像を形成するために実潜像ライン位置で光を照射する場合における露光装置２ａ〜２ｄの１ドットあたりの発光時間Ｔｅを調整する。

具体的には、コントローラー３１は、予め実験などで特定された対応関係を示す所定の数式やテーブルを使用して、上述の現像電位差ｄＶに対応する補正量ｄＴを導出し、その補正量ｄＴに基づいて発光時間Ｔｅを調整する。

図５は、現像電位差ｄＶと線幅誤差ｄＷとの対応関係を説明する図である。図６は、線幅誤差ｄＷと発光時間の補正量ｄＴとの対応関係を説明する図である。例えば、図５および図６に示すような対応関係に基づいて、現像電位差ｄＶに対応する線幅誤差ｄＷ（目標線幅に対する誤差）が特定され、線幅誤差ｄＷに対応する補正量ｄＴが特定され、発光時間Ｔｅに補正量ｄＴが加算されて発光時間Ｔｅが補正される（Ｔｅ＝Ｔｅ＋ｄＴ）。

ここでは、コントローラー３１は、キャリブレーションで調整された露光装置２ａ〜２ｄの光源（レーザーダイオード２１）の印加電圧ＶＬを特定し、その印加電圧に対応する表面電位と現像バイアス電圧Ｖｄとに対応する現像電位差ｄＶに基づいて、上述の発光時間を調整する。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。図７は、図１に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。

コントローラー３１は、所定のタイミングでキャリブレーションを実行し、必要に応じて、現像バイアス電圧Ｖｄ、露光強度（印加電圧ＶＬ）などを調整する（ステップＳ１）。

そして、コントローラー３１は、キャリブレーションにおいて現像バイアス電圧Ｖｄまたは露光強度（印加電圧ＶＬ）が変更されたか否かを判定する（ステップＳ２，Ｓ３）。

現像バイアス電圧Ｖｄまたは露光強度（印加電圧ＶＬ）が変更された場合、コントローラー３１は、露光強度（印加電圧ＶＬ）に対応する表面電位Ｖｓを特定し、現像バイアス電圧Ｖｄおよび表面電位Ｖｓで現像電位差Ｖｄを特定する（ステップＳ４）。

そして、コントローラー３１は、その現像電位差Ｖｄに対応する線幅誤差ｄＷを特定し（ステップＳ５）、その線幅誤差ｄＷに対応する補正量ｄＴを特定し、虚潜像ライン位置における１ドットあたりの発光時間Ｔｅをその補正量ｄＴで補正する（ステップＳ６）。以後、ユーザー画像などをプリントする際に、虚潜像ライン位置における細線や点を形成する場合、この補正された発光時間Ｔｅで、露光が行われる。

以上のように、上記実施の形態によれば、露光装置２ａ〜２ｄは、実潜像ライン位置で光を照射して実潜像ライン位置で静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置で光を照射して２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する。そして、コントローラー３１は、キャリブレーションで調整された現像装置３ａ〜３ｄの現像バイアス電圧Ｖｄおよび感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の露光部位の表面電位Ｖｓに対応する現像電位差ｄＶに基づいて、虚潜像ライン位置で静電潜像を形成するために実潜像ライン位置で光を照射する場合における露光装置２ａ〜２ｄの１ドットあたりの発光時間Ｔｅを調整する。

これにより、インターリーブ走査方式の虚潜像ライン位置における細線や点を形成する際の露光量が適切になり、インターリーブ走査方式の虚潜像ライン位置における細線や点が適切な幅で形成される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態において、コントローラー３１は、トナーの帯電量を特定し、その帯電量に応じて上述の発光時間を調整するようにしてもよい。その場合、トナー帯電量（正帯電）が増加すると、上述の発光時間を短くする。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
２ａ〜２ｄ 露光装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
２１ レーザーダイオード（光源の一例）
３１ コントローラー

Claims (4)

1. 感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムに光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、
   前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像を生成する現像装置と、
   前記露光装置を制御するコントローラーとを備え、
   前記露光装置は、実潜像ライン位置で前記光を主走査方向に走査しつつ照射して実潜像ライン位置で前記静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置で前記光を主走査方向に走査しつつ照射して前記２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成し、
   前記コントローラーは、キャリブレーションで調整された前記現像装置の現像バイアス電圧および前記感光体ドラム上の露光部位の表面電位に対応する現像電位差に基づいて、虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成するために前記実潜像ライン位置で前記光を照射する場合における前記露光装置の１ドットあたりの発光時間を調整すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記コントローラーは、前記現像電位差に対応する補正量を導出し、前記補正量に基づいて前記発光時間を調整することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記コントローラーは、前記トナーの帯電量を特定し、前記帯電量に応じて前記発光時間を調整することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記コントローラーは、前記キャリブレーションで調整された前記露光装置の光源の印加電圧に対応する前記表面電位と前記現像バイアス電圧とに対応する前記現像電位差に基づいて、前記発光時間を調整することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

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