JP3559644B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機・プリンタ等のレーザビームを用いた画像形成手段を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機・プリンタ等の電子写真式の画像形成装置においては、感光体表面層の不均一性や感光体帯電能の環境または経時的な変化によって画像ムラや濃度変動等が発生するという問題があった。そのため、感光体の表面電位を測定する表面電位センサを設け、静電潜像電位の測定値をもとに帯電・現像条件等を補正して画像ムラや濃度変動を防止するような制御手段が用いられている。また、画像ムラや濃度変動を防止するためには現像器内のトナー濃度を一定に保つことも重要である。そのため、感光体上のトナー増濃度を測定するトナー濃度センサによって現像後のトナー増濃度を測定し、現像器内のトナー濃度を一定に保つ制御方法も提案されている。
【０００３】
一方、レーザビームを感光体上に照射することによって静電潜像を形成するようなデジタル式の複写機・プリンタ等の画像形成装置において、画像濃度の変動を防止するためには、レーザ出力を感光体感度等に合わせた適正値に維持していく必要がある。レーザ出力は工場において感光体感度等に合わせた適正値に調整された状態で出荷されるが、長期使用によってレーザ出力が低下したり、あるいはレーザスキャナ・レーザドライバ基板の交換時等にレーザ出力が変動してしまった場合には、レーザ出力の変動に伴って画像濃度が変動してしまい、レーザ出力の再調整が必要となる。従来、レーザ出力調整は、レーザ光源近傍の光路内にレーザ出力測定センサを挿入した状態でレーザを発光させ、レーザ出力を測定しながらレーザドライバ基盤等に設けられた出力調整ボリュームによって行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では複数のレーザ光源から発光される複数のレーザビームを用いて高速化・高解像度化・多色化に対応するような画像形成装置が提案されている。しかしながら、複数のレーザ光源を用いる場合にはレーザ出力の調整もそれぞれのレーザ光源について行われなければならず、レーザ出力の調整作業が複雑・長時間となってしまい、工場における組立時あるいはメンテナンス時の作業負荷が増大してしまう。さらに、各レーザ光源の出力が適正範囲内であっても、相対的な出力のバラつき、あるいは、レーザ光源の出力に相対差がない場合でも、通過するレンズ群等の影響で感光体上の露光位置におけるレーザビーム強度のバラつきが発生しやすく、画像ムラ等の画質の劣化を引き起こすという問題もある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、レーザ出力調整の簡略化を実現するとともに、複数のレーザ光源から照射されるレーザビームの相対的な出力のバラつきによる画像ムラ等の発生を抑制し、高品質の画像を長期にわたって得ることのできる画像形成装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、像担持体と、この像担持体の表面を照射する第一のレーザビームと第二のレーザビームと、像担持体上に形成される静電像の電位を検知する電位検知手段と、各々のレーザビームの出力を調整する出力調整手段と、を有し、第一のレーザビームによる静電像の電位が予め設定された範囲内になるようにレーザビームの出力の調整が行われる画像形成装置において、この調整後の第一のレーザビームによる静電像の検知電位と調整前の第二のレーザビームによる静電像の検知電位との差分を小さくするように第二のレーザビームの出力の調整が行われることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１には本発明の第１の実施形態である２色画像が形成可能なデジタル式の画像形成装置の断面図を示す。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置は、回転自在に支持され、矢印Ａ方向に回転駆動される感光体ドラム１を有し、感光体ドラム１外周部には一次帯電器２、黒トナー現像器３、再帯電器４、および赤トナー現像器５を備える。そして、一次帯電器２および再帯電器４の感光体ドラム１回転方向下流側の第１露光位置１１および第２露光位置１２には、レーザスキャナ８から照射される第１レーザビームＬ１および第２レーザビームＬ２が走査露光される。また、一次帯電器２の上流側にはクリーナ７、および、第２露光位置１２の下流側には感光体表面電位センサ６をそれぞれ備える。
【００１５】
まず、この画像形成装置における２色画像形成動作について述べる。
【００１６】
はじめに感光体ドラム１の表面は一次帯電器２によって一様に帯電された後、第１レーザビームＬ１の走査露光によって黒色画像の静電潜像が形成され、黒トナー現像器３によって黒トナー画像に現像される。
【００１７】
次いで、感光体ドラム１の表面は再帯電器４によって再び一様に帯電された後、第２レーザビームＬ２の走査露光によって赤色画像の静電潜像が形成され、さらに、赤トナー現像器５によって赤色画像の静電潜像は赤トナー画像に現像される。こうして感光体ドラム１上に形成された黒・赤トナーの２色画像は転写部において記録材に転写され、画像が転写された記録材は定着部へ送られるとともに、感光体ドラム１上の残留トナーはクリーナ７を通過する際に感光体ドラム１上から除去される。
【００１８】
また、黒単色の画像形成時には、一次帯電器２、第１レーザビームＬ１、および、黒トナー現像器３によって順次画像形成動作を行い、一方、赤単色の画像形成時には、一次帯電器２、再帯電器４、第２レーザビームＬ２、および、赤トナー現像器５によって順次画像形成動作を行う。
【００１９】
ここで、レーザスキャナ８から照射される第１レーザビームＬ１および第２レーザビームＬ２についてさらに詳しく説明する。
【００２０】
レーザスキャナ８のレーザ発光部の断面図を図２に、平面図を図３に示す。
【００２１】
レーザスキャナ８は図２，３に示したように、それぞれ２つのレーザ光源（図示せず）を内蔵するレーザ発光装置８５ａ，８５ｂを有し、レーザ発光装置８５ａ，８５ｂからはそれぞれ平行な２本１組のレーザビームＬ１１とＬ１２およびＬ２１とＬ２２からなる第１レーザビームＬ１、第２レーザビームＬ２がシリンドリカルレンズ８６ａ，８６ｂを通ってポリゴンミラー８２の反射面に対してそれぞれ対称に角度αで照射される。
【００２２】
ポリゴンミラー８２の反射面で反射されたＬ１，Ｌ２はトーリックレンズ８３およびｆθレンズ８４を通過し、それぞれ反射ミラー９１，９２および９３，９４で反射した後に、感光体ドラム１上の第１露光位置１１および第２露光位置１２において結像し、スキャナモータ８１によるポリゴンミラー８２の回転に伴って感光体ドラム１上を走査露光する。
【００２３】
このとき、図４に示すように、Ｌ１，Ｌ２を構成する２本の平行なレーザビームＬ１１，Ｌ１２およびＬ２１，Ｌ２２によって、感光体ドラム１上には走査線が２本１組で同時に露光される。
【００２４】
また、本実施形態における画像形成装置は、２個のレーザ発光部８５ａ，８５ｂが内蔵する計４個のレーザ光源の出力をそれぞれ独立して調整するための出力調整手段としてのソフトボリュームを備えている。
【００２５】
ところで、本実施形態における画像形成装置においては、画像ムラや濃度変動を防止するために、所定のタイミングで一次帯電器２または再帯電器４によって一様に帯電された感光体ドラム１の表面電位を感光体表面電位センサ６によって測定し、感光体ドラム１表面層の不均一性や経時的な帯電能の変化に応じて帯電条件を自動補正して感光体ドラム１表面の帯電状態を一定に維持する感光体電位制御を行っている。
【００２６】
さらに、感光体電位制御を行った後には、図５に示すように、所定のタイミングで各レーザビームＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２によって一定濃度の測定用静電潜像Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２をそれぞれ形成して、画像情報としての各静電潜像の表面電位を感光体表面電位センサ６によって測定し、各静電潜像の表面電位差に応じて各レーザ光源の出力を自動補正するレーザ出力制御を行う。
【００２７】
このレーザ出力制御では、あらかじめ決められた１本のレーザビームによって形成された静電潜像（本実施形態においてはＳ１１とする）の電位に対して他の静電潜像（Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２）の電位が同電位となるように各レーザ光源の出力補正を自動的に行う。また、各静電潜像電位の相対的な補正の他に、制御の基準となる静電潜像Ｓ１１については、長期使用によるレーザ出力の低下やレーザスキャナ・レーザドライバ基板の交換等によるレーザ出力の変動に伴って静電潜像電位が適正範囲から外れた場合に、レーザビームＬ１１の出力を静電潜像Ｓ１１の電位が適正範囲に入るように自動調整する絶対値制御を行う。
【００２８】
上述したように、本実施形態の画像形成装置においては、感光体ドラム１上に形成された静電潜像の表面電位を感光体表面電位測定センサ６を用いて測定することによって４本の各レーザビームの出力調整を相対的に行い、感光体ドラム１上に到達する各レーザビームの出力をレンズ群等の影響も含めて高精度で補正することができるため、画像ムラや濃度変動を抑制することができる。そして、従来のレーザ出力調整のように、レーザビームの光路内にレーザ出力測定器を挿入しないため、光路内にゴミやホコリ等の異物が進入することもない。
【００２９】
ところで、本実施形態の画像形成装置では、静電潜像Ｓ１１の電位が適正範囲に入るように自動調整する絶対値制御を行っているが、レーザ出力が大幅に変動して適正範囲から外れることは稀なため、静電潜像Ｓ１１の電位が適正範囲から外れた場合には、図６に示すように、レーザ出力測定器８７をレーザ光路内に挿入して、レーザビームＬ１１の出力を測定しながら手動で調整するようにすれば、レーザ出力制御のシーケンスを簡略化することができる。また、レーザビームＬ１１の出力を手動で調整する場合でも、静電潜像Ｓ１１の電位測定値を操作部パネル等に表示するようにすれば、レーザ出力の測定作業を簡略化することができる。
【００３０】
本実施形態においては４本のレーザビームを用いて静電潜像を形成する画像形成装置について述べたが、複数のレーザビームによって静電潜像を形成するような画像形成装置であれば、同様の方法によって各レーザビームの相対的な出力調整を高精度で行うことができる。さらに、１本のレーザビームによって静電潜像を形成するような画像形成装置であっても、感光体表面電位センサを用いて静電潜像電位を測定しながらレーザ出力調整を行うようにすれば、画像濃度制御を高精度で行うことができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３２】
図７にはマゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の４色のトナーによってフルカラー画像を形成する画像形成装置の断面図を示す。
本実施形態の画像形成装置は、回転自在に支持され矢印方向に回転駆動される４個の感光体ドラム２０Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋを有し、それぞれ外周部にはＭトナー現像器２２、Ｃトナー現像器２２Ｃ、Ｙトナー現像器２２Ｙ、Ｋトナー現像器２２Ｋの他に、一次帯電器２１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ、感光体表面電位センサ２５Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ、トナー濃度センサ２６Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ、転写帯電器２３Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ、および、クリーナ２４Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋを備える。
【００３３】
さらには、それぞれ２個のレーザ光源を内蔵したレーザスキャナ２７，２８を有し、それぞれＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋ各色に対応した静電潜像を形成するためのレーザビームＬＭ，ＬＣおよびＬＹ，ＬＫが照射される。そして、所定のプロセスを介して感光体ドラム２０Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ上に順次形成されるＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋ各色のトナー画像を記録材搬送部３０の記録材搬送ベルト３１によって保持・搬送される記録材に順次転写することによってフルカラー画像を形成する。
【００３４】
本実施形態においては、それぞれの感光体ドラム２０Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋについて、それぞれ一次帯電器２１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋで一様帯電した後の表面電位を感光体表面電位センサ２５Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋによって測定して帯電条件を補正する感光体電位制御、および、各色のテスト用トナー画像を形成し、トナー濃度センサ２６Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋでトナー濃度を測定して各現像器２２Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ内のトナー濃度を一定に保つようにトナー補給をするトナー濃度制御を所定のタイミングで行う。
【００３５】
この感光体電位制御およびトナー濃度制御では各感光体ドラム２０Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋごとに、電位およびトナー濃度の測定値があらかじめ設定した適正範囲内になるように帯電条件補正およびトナー補給を行う。
【００３６】
さらに、本実施形態では、トナー濃度制御時に測定した画像情報としての各色のテスト用トナー画像濃度を相対的に比較することによって各レーザビームＬＭ，ＬＣ，ＬＹ，ＬＫの出力を補正して各色のトナー画像の相対的な濃度差を補正するレーザ出力制御を行う。
【００３７】
このレーザ出力制御では、まず、Ｍ色のテスト用トナー画像濃度測定値をもとに、レーザビームＬＭの出力が適正範囲内になるように出力補正を行い、その後、他のＣ，Ｙ，Ｋ各色について、テスト用トナー画像濃度のＭ色に対する相対差を各レーザビームＬＣ，ＬＹ，ＬＫの出力を変化させることで補正する。このレーザ出力の補正は本体に内蔵したソフトプログラムによって自動的に実行しても、または、テスト用トナー画像濃度測定値を操作パネル上などに表示しながら手動で行っても良い。あるいは、基準となるＭ色のレーザ出力のみを手動で調整し、他のＣ，Ｙ，Ｋ各色については自動補正するようにしても同様の効果がある。
【００３８】
上述したように、本実施形態の画像形成装置においては、トナー画像の濃度を基準にレーザビームの出力制御を行うため、より高精度の画像濃度制御が可能となるとともに、複数の感光体を用いた場合の感光体感度等の差異による濃度差も防止することができる。
【００３９】
なお、本実施形態の画像形成装置においては、４個の感光体ドラムを有し、４本のレーザビームによって画像を形成しているが、複数のレーザビームを用いて画像形成を行う画像形成装置であれば同様に高精度の濃度制御が可能である。また、感光体は本実施形態のようなドラム状の他にフィルム状であっても効果は同様である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、感光体上の画像情報を測定するセンサによって測定した画像情報に応じて、レーザ出力調整手段によってレーザ出力調整を行うようにしたため、レーザ出力の調整作業および装置の簡略化が実現でき、画像濃度の変動を抑制して、高品質の画像を長期にわたって得ることができる。
【００４１】
複数のレーザ光源のそれぞれに独立した出力調整手段を設けたため、レーザ出力の調整作業および装置の簡略化が実現できるとともに、複数のレーザ光源の出力の相対的なバラつきを高精度で検知・補正できるので、画像ムラ等の画質劣化を抑制して、高品質の画像を長期にわたって得ることができる。
【００４２】
複数のレーザ光源の中のあらかじめ調整された１つのレーザ光源から照射されたレーザビームによって形成される感光体上の画像についてセンサが測定した画像情報を基準に他のレーザ光源の出力調整を行うようにしたため、レーザ出力の調整作業の簡略化が実現できるとともに、複数のレーザ光源の出力の相対的なバラつきを高精度で検知・補正できるので、画像ムラ等の画質劣化を抑制して、高品質の画像を長期にわたって得ることができる。
【００４３】
感光体表面の電位を測定する感光体表面電位測定センサによって測定した画像情報に応じて、レーザ出力調整を行うようにしたため、レーザ出力の調整作業および装置の簡略化が実現できる。
【００４４】
レーザ出力調整を行う前に、感光体表面電位測定センサによって測定された感光体表面電位によって感光体表面電位制御を行うようにしたので、画像ムラや濃度変動の発生をより一層効果的に抑制することができ、高画質の画像を長期にわたって得ることができる。
【００４５】
感光体上のトナー像の濃度を測定するトナー像濃度測定センサによって測定した画像情報に応じて、レーザ出力調整を行うようにしたため、レーザ出力の調整作業および装置の簡略化が実現できる。
【００４６】
レーザ出力調整を行う前に、トナー像濃度測定センサによって測定されたトナー像濃度によって現像器内のトナー濃度制御を行うようにしたので、画像ムラや濃度変動の発生をより一層効果的に抑制することができ、高画質の画像を長期にわたって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の画像形成装置の断面図である。
【図２】図２は、図１に示した画像形成装置におけるレーザスキャナのレーザ発光部断面図である。
【図３】図３は、図１に示した画像形成装置におけるレーザスキャナの平面図である。
【図４】図４は、図１に示した画像形成装置における第１露光位置の拡大図である。
【図５】図５は、図１に示した画像形成装置において、各レーザビームによる静電潜像形成の様子を示す断面図である。
【図６】図６は、図３に示したレーザスキャナのレーザ光路部にレーザ出力測定センサを取り付けた状態を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態の画像形成装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
３ 黒トナー現像器
５ 赤トナー現像器
６，２５Ｍ，２５Ｙ，２５Ｃ，２５Ｋ 感光体表面電位センサ
８ レーザスキャナ
２６Ｍ，２６Ｙ，２６Ｃ，２６Ｋ トナー濃度センサ
８２ ポリゴンミラー
８５ａ，８５ｂ レーザ発光部
Ｌ１ 第１レーザビーム
Ｌ２ 第２レーザビーム

Claims (1)

1. 像担持体と、この像担持体の表面を照射する第一のレーザビームと第二のレーザビームと、像担持体上に形成される静電像の電位を検知する電位検知手段と、各々のレーザビームの出力を調整する出力調整手段と、を有し、第一のレーザビームによる静電像の電位が予め設定された範囲内になるようにレーザビームの出力の調整が行われる画像形成装置において、
   この調整後の第一のレーザビームによる静電像の検知電位と調整前の第二のレーザビームによる静電像の検知電位との差分を小さくするように第二のレーザビームの出力の調整が行われることを特徴とする画像形成装置。

Images