JPH02293878A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は画像形成装置、特に、光を感光体上に露光す
る静電写真方式の画像形成装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、画像形成装置のうち、感光体にレーザで像露光を
行いそれを現像して画像を得るレーザプリンタは周知で
ある。該レーザプリンタは印字品位が高く、印字速度が
高速である等の長所を有しており、パーソナルコンピュ
ータやワードプロセッサ等の出力装置として広く応用さ
れている。

第８図は従来例のレーザプリンタの画像形成部を示す概
略構成図であり、図中、１は感光体、２は感光体１の回
転方向を示す矢印、３は帯電器、４は半導体レーザ、５
は現像器、６は転写帯電器、７は転写紙、８は分離帯電
器、９は定着器、１０はクリーナ、１１は信号発生部、
１２は画像データである。

次に、この従来例の動作を第８図を用いて簡単に説明す
る。

第８図において、感光体１は矢印２の方向に回転してお
り、まず、帯電器３により一様に帯電される。その後、
信号発生部１１より出力された画像データ１２に応じて
駆動する半導体レーザ４よりレーザ光が出力される。こ
のレーザ光は感光体１の表面の画像部に露光し、非画像
面には露光しないイメージスキャンニング露光により像
露光され、感光体１上に静電潜像が形成される。この潜
像は現像器５により現像され、感光体ｌ上にトナー像が
形成される。このトナー像は転写帯電器６によって転写
紙７上に転写され、分離帯電器８によって静電分離され
た後、定着器９によって定着され排紙される。感光体１
上に残留した転写残トナーはクリーナ１０によって清掃
される。

（発明が解決しようとする課題｝ 以上のように、従来例においては、感光体の画像記録前
の帯電量である初期帯電量が一定であっても、感光体１
の感度や半導体レーザ光源４の電流一出力特性が変化す
ると、良質な画像を安定して得ることは難しい。特に、
半導体レーザをパルス幅変′Ｊ４（以下ＰＷＭという）
や強度変調させ濃淡多値の画像出力を得ようとする場合
、感光体の感度変化や半導体レーザ電流一出力特性の変
化は、同一画像データに対する感光体電位の変動となり
、さらに、出力画像上では濃度変動となって、画像の安
定性を著しく悪化させるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、感光体感度や光源の出力の変動によらず、
安定した画像が出力できる画像形成装置を得ることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このため、この発明においては、画像情報に応じて変調
された光を感光体上に露光する手段を有する画像形成装
置において、前記感光体の感度特性を検知する検知手段
と、前記検知手段により検知される感度特性が所定の特
性になる様、前記露光手段の露光量を設定する露光量設
定手段とを具備した画像形成装置により、前記目的を達
成しようとするものである。また、前記発明において、
検出手段は、画像情報の変化に対亥る感光体の電位変化
特性を検出し、前記露光量設定手段は、画像情報の変化
に対応する感光体電位の変化が線形に近づくように前記
露光手段の動作条件を設定することにより、前記目的を
達成しようとするものである。

また、前記発明において、前記露光手段はレーザ光発生
手段を備え、前記検出手段は、前記レーザ光発生手段の
発光パルス幅を変化させて感光体面平均露光量を変化さ
せた時の感光体表面電位を検出し、検出電位に応じて前
記感度特性を検出することにより、前記目的を達成しよ
うとするものである。また、前記発明において、前記露
光手段はレーザ光発生手段を備え、前記検出手段は、前
記レーザ光発生手段の発光強度を変化させて感光体面平
均露光量を変化させた時の感光体表面電位を検出し、検
出電位に応じて前記感光特性を検出することにより、前
記目的を達成しようとするものである。

〔作用〕

この発明の画像形成装置は、検知手段により、感光体の
感度特性を検知し、露光量設定手段により、前記検知手
段で検知される感度特性が所定の特性になる様に露光手
段の露光量を設定する。

また、この発明の画像形成装置は、検出手段により、画
像情報の変化に対する感光体の電位変化特性を検出し、
露光量設定手段により、画像情報の変化に対応する感光
体電位の変化が線形に近づくように露光手段の動作条件
を設定する。

また、この発明の画像形成装置は、検出手段により、レ
ーザ発光手段の発光パルス幅を変化させて感光体面平均
露光量を変化させた時の感光体表面電位を検出し、検出
電位に応じて感度特性を検出する。

また、この発明の画像形成装置は、検出手段により、レ
ーザ光発生手段の発光強度を変化させて、感光体面平均
露光量を変化させた時の感光体表面電位を検出し、検出
電位に応じて感光特性を検出する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例である画像形成装置（以下
レーザビームプリンタという）の構成を示す構成図、第
２図は第１図の画像処理部の構成を示すブロック図、第
３図は第２図の画像処理部の各部における信号のタイミ
ングを示すタイミング図、第４図はこの一実施例の感光
体の露光量一感光体電位特性を示す特性図、第５図はこ
の一実施例の感光体の画像信号一感光体電位特性を示す
特性図、第６図はこの一実施例の動作を制御するフロー
チャート、第７図はこの一実施例の別の動作を制御する
フローチャートであり、第１図中、前記従来例における
と同一または相当構成要素は同一符号で表わし、重複説
明は省略する。

以下、各構成部分について説明する。

２０は画像処理部であり、該画像処理部２０はデジタル
画像データ２２と基準クロツク信号２３を人力し、画像
濃度に応じたほぼ連続的にパルス幅変調された２値化画
像データを出力する（詳細は後述）。該２値化画像デー
タ２１は、レーザ光の強度を制御するレーザ駆動部２４
に人力されてレーザ４を駆動し、変調されたレーザ光と
して出力される。

レーザ４よりのレーザ光は前記従来例で説明したように
感光体１上を走査し、一様に帯電された感光体１の矢印
２方向への回転に伴って２次元の静電潜像を作る。この
静電潜像は現像器５によって可視化され転写紙７上に転
写される。転写されないで残ったトナーはクリーナ１０
により補集される。転写後、転写紙７は感光ドラムから
分離され、定着器９を通って排紙される。

２５は電位センサであり、感光体１のレーザビーム露光
後の位置で感光体１の表面に近接して配設されており、
感光体表面の静電潜像の電位検出を行う。この電位セン
サ２５の出力は電位測定部２６に人力され電位が測定さ
れる。この測定された電位はアナログ値でありＡ／Ｄ変
換器２７によりデジタル信号に変換して制御部２８に人
力される。

前記制御部２８はマイクロコンピュータ（以下ＣＰＵと
いう）や該ＣＰＵの制御プログラムやデータ等を格納し
ているＲＯＭおよびＣＰＵのワークエリアとしてのＲＡ
Ｍ、更に各種１／０ポートやＡ／Ｄ変換部等を備え、装
置全体の制御および後述する各種制御部への指示信号を
アナログ信号により出力する。

２９は帯電器３の帯電電流を制御する高圧制御部、３０
は帯電器３のグリッドバイアス電圧を制御するグリッド
バイアス電圧用の高圧制御部である。３１は現像器５の
現像バイアス電圧を制御する現像バイアス電圧制御部で
ある。

次に、第ｌ図の画像処理部の動作を第２図および第３図
を用いて説明する。

第２図は第１図の画像処理部２ｏの構成を示すブロック
図であり、第３図は第２図の各部のタイミングを示して
いる。

第２図のブロック図において、デジタル画像データ２２
はＤ／Ａ変換器２０２によってアナログ画像信号２０３
に変換され、比較器２１１の方の端子に人力される。タ
イミング信号発生回路２０７は基準クロツク信号２３に
入力して画素クロツク２０４およびスクリーンクロツク
２０８を作成してパターン信号発生器２０９へ出力する
。

パターン信号発生器２０９はスクリーンクロツク２０８
をもとにしてパターン信号２１０を出力し、比較器２１
１の他方の端子に人力している。

第３図のタイミング図において、デジタル画像データ２
２は画素クロツク２０４に周期して人力され、Ｄ／Ａ変
換器２０２は画素クロツク２０４に同期してアナログ画
像信号２０３を比較器２１１の一端に出力する。スクリ
ーンクロツク２０８は画素クロツク２０４の周期の整数
倍のクロツク信号であり、図示のように例えば三角波で
あるパターン信号２１０の周期を規定している．比較器
２１１に人力されたアナログ画像信号２０３とパターン
信号２１０は比較器２１１で比較されて、アナログ画像
信号２０３の方が大であるときは０．小であるときは１
として、パルス幅変調された２値化画像データ２１が作
成され出力される。

第３図に示すタイミングの場合は、スクリーンクロツク
２０８は画素クロツク２０４の２倍の周期をもつクロツ
クとしている。この場合、２値化画像データ２１はデジ
タル画像信号２２がＯＯ（白）から１６進数のＦＦ（黒
）に段階的に変化するとき、パターン信号２１０により
パルス変調されたパルス波形を示している。このように
例えば三角波であるパターン信号２１０の振幅を変える
ことによって、デジタル画像データ２２の人力レベルと
２値化画像データ２１のパルス幅の関係を変えることが
できる。

このようにパルス幅変調された２値化画像データ２１は
レーザ駆動部２４に人力され、レーザ駆動部２４はこの
人力データに応じたパルス幅の電流波形に変換して半導
体レーザ４を駆動する。

以上、説明したことから感光体上の平均露光量は画像信
号が大きく、ＦＦ（黒）に近くなり、１画素当りの半導
体レーザ点灯時間が長い程大きくなる。

又、第１図の半導体レーザ４をＯＮするときの電流をＩ
０。とすると、Ｉ　ｏｎは制御部２８からの指示信号に
よって変化させることができる。即ち、電流Ｉ。ｎが大
であるときは、半導体レーザが発光中は、レーザ発光強
度は大となり、Ｉ　ｏｎが小であるときはレーザ発光強
度は小となる。従って、感光体上の平均露光量は夏。７
が大きい程大きくなる。このことから、発光強度を変化
させて所定の露光量を得ることができる。

次に感光体感度と出力画像濃度特性について第４図およ
び第５図を用いて説明する。

感光体１（第１図》の感度即ち露光量と電位又は帯電量
の関係は感光体毎に差があり、同一感光体であっても、
使用条件，使用時間により変動する。又、半導体レーザ
４の電流一強度特性や、結像光学系の透過率が個々に変
動すれば、これに応じて、半導体レーザ駆動電流や画像
データと，感光体電位等の見かけ上の感光体感度は変化
する。

第４図は感光体の特性を示しており、横軸は露光量、縦
軸は電位である。図中，ｖｄは露光がないときの電位を
示し、帯電器３による初期帯電電位に等しい値である。

露光量が増加すれば帯電量が低下し、その結果、電位の
絶対値は小さくなり、その関係は曲線Ｙのようになる。

この曲線Ｙよりわかるように、低露光域では線形である
が、高露光域では飽和している。以下、例示して説明す
る。

今、デジタル画像信号がＦＦ（黒）であるときの平均露
光量をＰＰＰ、このときの感光体電位をＶＦＦとし、画
像信号が００（白）であるときの平均露光量をＰ。ｏ＝
Ｑ、電位をＶ。０とする（．第４図）。ＰＰＰがＡ点（
第４図）の露光量とすると、画像信号００（白）〜ＦＦ
（黒）の範囲に対する電位の変化Ｖ。ｏＭ−ｔ　ｖ　，
，は第５図の曲線ａの特性を示す。又、ＰＦＦが第４図
Ｂ点で示す露光量であるときは、同じく第５図の曲線ｂ
の画像信号一電位特性を示す。第５図の曲線ａ，ｂから
もわかるように、Ｖ　Ｏｏ，　Ｖ　ＰＦにおける出力濃
度がＰＰＰ光量によらず一定であるとしても、その間の
画像信号に対する濃度の変化は異なり、曲線ｂの方がγ
（　ｔａｎθ．垂直方向の差／水平方向の差）値が高く
、かつ高濃度域でつぶれを生じることがわかる。

また、ＰＰＰ光量が同一であっても感光体毎の感度差が
ある場合、第５図に示す様な同様の特性の差を生じる。

そこで本実施例では、画像信号の変化による露光量の変
化に対応する感光体電位の変化が線形に近づくようにレ
ーザの駆動電流を決定する。例えば第５図曲線ａに乗る
ようにレーザの駆動電流を決定する。

以上、説明した感光体感度と出力画像濃度特性をもとに
して第６図および第７図のフローチャートを用いて光量
制御について説明する。

第６図および第７図は制御部２８（第１図）のＲＯＭに
格納されている光量制御動作プログラムのフローチャー
トである。

第６図において、ステップ６ａで光量制御がスタートす
ると、ステップ６ｂで感光体ｌを矢印２方向に前回転し
て残留電位の消去を行う。続いてステップ６Ｃで帯電器
３の帯電電流およびレーザ４の駆動電流の初期値を設定
する。続いて、ステップ６ｄ，６ｅ，６ｆでは、それぞ
れ前記の設定されたレーザ光強度により、画像処理部２
０で得られる２値化画像データ２１（第２図）によるパ
ルス幅変調レーザ露光のうち所定の露光ＦＦ（黒）．　
ＳＯ　（灰），００（白）のそれぞれに対応する感光体
平均電位ｖＦＦ＋　■Ｓｏｎ　”　００を電位検知千段
Ｂにより測定する。

次にステップ６ｇでステップ６ｄ，６ｅ，６ｆのそれぞ
れで測定されたＶＦＰ，　Ｖ８０，　Ｖｏｏのそれぞれ
の値から形状係数Ｋを算出する。

この値Ｋは、中間濃度部の電位降下と、００（白），Ｆ
Ｆ（黒）間の最大電位降下の比を表わすものであり、一
般の感光体の場合は露光一電位特性が線形であれば０．
５に近づき、非線形であれば１に近づいて行〈（第５図
）。この形状係数値の目標イ直をκ。とじて、κ。＝０
．６〜０．７とする。この場合、下限を設定した理由は
形状係数Ｋを小さくして線形性を得るのと同時に、線形
性を要求しすぎて、露光量を必要以上に小さく設定する
ことを防ぐためである。

続いて、ステップ６ｈ，６ｉで電位比較手段Ｃにより、
ステップ６ｇで得た形状係数Ｋの値と目標値Ｋ。の値、
例えば０．６〜０．７と比較する。測定値から算出した
係数Ｋが目標値の範囲より大であればステップ６ｊに進
み、レーザ駆動電流を所定量低減してレーザ強度を落し
た後、再びステップ６ｄに戻る。係数Ｋが目標値の範囲
より小であればステップ６ｋに進み、レーザ駆動電流を
所定量増加させてステップ６ｄに戻る。係数Ｋが目標値
の範囲（この場合０．６〜０．７）内にあると判断した
場合は、適正な線形性が得られたとして、ステップ６ｆ
ｔに進み、露光Ｉｌｌ御動作を終了する。

尚、上記の場合はＶ　，，，　Ｖ　１１０＋　Ｖ　ｏｏ
の組を測定する毎に駆動電流を切換えていたが、これら
総てをパルス幅制御により実施することができる。

第７図はこの゜パルス幅を用いたときの制御フローチャ
ートである。

第７図において、ステップ７ａ，７ｂ，７ｃは、それぞ
れ第６図のステップ６ａ，６ｂ，６ｃのそれぞれと同様
である。ステップ７ｄ，乃至ステップ７　ｄ　＋ｓ　（
この間のステップ数は１６ステップあり）において、各
ステップそれぞれでレーザ４点灯のパルス幅を変化させ
て感光体１上に露光し、それぞれのステップで電位を測
定し、制御部２８のＲＡＭに格納する。例えばステップ
７ｄ，では、レーザ点灯のパルス幅をＯとし、露光０の
電位ｖ０を測定してＲＡＭに格納する。次にパルス幅を
所定量増加しステップ７ｄ２で再び電位ｖ１を測定する
．続いて、感光体上の平均露光量をパルス幅により線形
に増加するように設定（第５図）して、ステップ７ｄ，
．の電位ＶＨまで測定しＲＡＭに格納する。続いて、ス
テップ７ｅで、前記ＲＡＭに格納ざれていた電位データ
Ｖ。〜■Ｉ６について次の演算をする。

このκ。値が目標値、例えば０．６〜０．７になるｎ値
を求めて、ステップ７ｄ，乃至ステップ７ｄ１６におけ
るｎ番目のパルス幅による露光量Ｐｎと実画像露光時の
最大露光量Ｐｒｒが同じになるようにあらかじめ求めて
あるレーザ駆動電流Ｉｎを設定する（ステップ７ｆ）。

そして、ステップ７ｇで制御動作を終了する。

又、上記のようにパルス幅ではなくしてレーザ駆動電流
のみを変化させて電圧測定を行ってもよい。

以上、説明したように、この一実施例によれば，感光体
感度が変化しても、露光量一電位特性を測定し、直線形
に近づくような露光条件を求めることにより、安定した
階調性を持った画像出力が得られる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、この発明によれば、感光体の感
度を検知する検知手段と、前記検知手段により検知され
る感度特性が所定の特性になる様露出手段の露出量を設
定する露出量設定手段とを具備した画像形成装置とした
ので、感光体感度や光源の出力の変動によらず、安定し
た画像が出力できる画像形成装置が得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のー、実施例である画像形成装置の構
成を示す構成図、第２図は第１図の画像処理部の構成を
示すブロック図、第３図は第２図の画像処理部の各部に
おける信号のタイミングを示すタイミング図、第４図は
この一実施例の感光体の露光量一感光体電位特性を示す
特性図、第５図はこの一実施例の感光体の画像信号一感
光体電位特性を示す特性図、第６図はこの一実施例の動
作を制御するフローチャート、第７図はこの一実施例の
別の動作を制御するフローチャート、第８図は従来例の
レーザプリンタの画像形成部を示す概略構成図である。 １　−−−　−−−感光体 ３・・・・・・帯電器 ４　−−−−−−半導体レーザ ２０・一・一画像処理部 ２４・・・・−レーザ駆動部 ２　５　−−−−−・電位センサ ２６・・・・・・電位測定部 ２７・−−　−−−　Ａ　／　Ｄ変換器２８・・・・・
・制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像情報に応じて変調された光を感光体上に露光
   する手段を有する画像形成装置において、前記感光体の
   感度特性を検知する検知手段と、前記検知手段により検
   知される感度特性が所定の特性になる様、前記露光手段
   の露光量を設定する露光量設定手段とを具備したことを
   特徴とする画像形成装置。
2. （２）前記検出手段は、画像情報の変化に対する感光体
   の電位変化特性を検出し、前記露光量設定手段は、画像
   情報の変化に対応する感光体電位の変化が線形に近づく
   ように前記露光手段の動作条件を設定することを特徴と
   する請求項１記載の画像形成装置。
3. （３）前記露光手段はレーザ光発生手段を備え、前記検
   出手段は、前記レーザ光発生手段の発光パルス幅を変化
   させて感光体面平均露光量を変化させた時の感光体表面
   電位を検出し、検出電位に応じて前記感度特性を検出す
   ることを特徴とする請求項１もしくは２いづれか記載の
   画像形成装置。
4. （４）前記露光手段はレーザ光発生手段を備え、前記検
   出手段は、前記レーザ光発生手段の発光強度を変化させ
   て感光体面平均露光量を変化させた時の感光体表面電位
   を検出し、検出電位に応じて前記感光特性を検出するこ
   とを特徴とする請求項１もしくは２いずれか記載の画像
   形成装置。