JPH09277597A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多値の階調レベルの画素からなる画像を、露
光により常に良好な状態で形成することが可能な画像形
成装置を提供する。 【解決手段】 光シャッタ駆動時間検出装置１１１で各
光シャッタ素子の駆動時間が検出され、それをもとに光
シャッタ駆動電圧制御装置１１３で光シャッタ駆動電圧
Ｖ_D が設定され光シャッタ駆動装置１０４′に与えられ
る。また、設定された光シャッタ駆動電圧Ｖ_D と露光さ
れる画素の階調レベルとに対応して光シャッタ開閉時間
制御装置１１５で光シャッタ開閉時間が設定され、光シ
ャッタ開閉時間変更データとして光シャッタ駆動装置１
０４′に入力される。光シャッタ駆動装置１０４′はそ
れらに基づいて光シャッタアレイ１０３の各光シャッタ
素子を駆動し、感光体ドラム１０１表面に静電潜像が形
成され現像装置１０６により現像され転写／分離チャー
ジャ１０７により記録用紙１１７上に転写され排出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置に関
し、特に、光シャッタを用いて多値の階調の画素を露光
し画像を形成する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の画像形成装置６００の構
成を示す構成図である。

【０００３】図６を参照して、画像形成装置６００は、
静電潜像担持体としての感光体ドラム１０１と、感光体
ドラム１０１の周囲にその回転方向に沿って、感光体ド
ラム１０１表面を帯電させる帯電チャージャ１０２と、
帯電した感光体ドラム１０１表面に画像の１ライン分を
露光する光シャッタアレイ（光シャッタヘッドとも呼
ぶ）１０３と、光シャッタアレイ１０３を駆動する光シ
ャッタ駆動装置１０４と、静電潜像の現像を行なう現像
装置１０６と、現像により得られたトナー像を記録用紙
に転写する転写／分離チャージャ１０７と、残留トナー
を除去するクリーニング装置１０８と、残留電荷を除去
する除去ランプ１０９とが配置され、感光体ドラム１０
１と転写／分離チャージャ１０６との間には、搬送ロー
ラ１１０により記録用紙１１７が搬送される。

【０００４】ここで、光シャッタアレイ１０３は、複数
個の光シャッタ素子を感光体ドラム１０１の回転軸に沿
った長手方向に配列した固体走査素子である。

【０００５】感光体ドラム１０１の表面は、帯電チャー
ジャ１０２により帯電されており、光シャッタ駆動装置
１０４で、画像パターンの記録データに基づいて光シャ
ッタアレイ１０３を駆動するパルス信号が発生され、こ
のパルス信号に基づいて光シャッタアレイ１０３が作動
して、帯電されている感光体ドラム１０１が露光され静
電潜像が形成される。続いて、現像バイアスが印加され
たマグローラを具備する現像装置１０６により、静電潜
像は現像剤で顕像化されトナー像となる。トナー像は、
転写／分離チャージャ１０７により記録用紙１１７上に
転写される。その後、定着装置（図示せず）を通過させ
ることによって、転写されたトナー像は記録用紙１０９
上に定着される。一方、転写後の感光体ドラム１０１
は、クリーニング装置１０８により転写時の残留トナー
が除去され、除電ランプ１０９により残留電荷が除去さ
れる。

【０００６】図７は、図６の光シャッタアレイ１０３と
光シャッタ駆動装置１０４との電気的な等価回路を示す
回路図である。

【０００７】図７を参照して、光シャッタ駆動装置１０
４は、露光する画像を表わす記録データＳｄが１ライン
分ずつシリアル入力されるシフトレジスタ８と、シフト
レジスタ８に入力された記録データＳｄをラッチするラ
ッチ回路１３と、ラッチ回路１３によってラッチされた
記録データＳｄに基づいて、光シャッタアレイ１０３の
複数の光シャッタ素子１８に直流電圧Ｖｈ（＞０）を選
択的に印加するドライバ１６とを備えている。

【０００８】このドライバ１６には、光シャッタ素子１
８の一方電極１８ａに直流電圧Ｖｈを印加するタイミン
グを規定するためのドライブパルスＳｄｐが入力されて
いる。

【０００９】プリント指令が入力され、セットアップが
終了し、画像が露光される際には、クロックＣＬＫ２に
同期して、記録データＳｄがシフトレジスタ８内に画像
の１ライン分ずつシリアルに順次転送される。続いて、
シフトレジスタ８内の記録データＳｄは、ラッチストロ
ーブ信号ＬＳによりラッチ回路１３に保持され、１ライ
ン分ずつドライバ１６に入力され保持される。そして、
ドライバ１６はドライブパルスＳｄｐに応答して、保持
された記録データＳｄに基づいて、光シャッタ駆動電源
の電源電圧をもとに、各光シャッタ素子１８の一方電極
１８ａに直流電圧Ｖｈを選択的に印加する。このとき、
各光シャッタ素子１８の他方電極１８ｂはグランドと接
続されている。

【００１０】したがって、正の直流電圧Ｖｈを印加され
た光シャッタ素子１８の一方電極１８ａと他方電極１８
ｂとの間に所定方向の電界が形成され、この電界の作用
により所望の光シャッタ素子１８がオンされ、光が透過
される。また、直流電圧Ｖｈを印加されなかった一方電
極１８ａと他方電極１８ｂとの間には電界が形成されな
いため、この一方電極１８ａと対応する光シャッタ素子
１８はオフ状態のままであるので、光は遮断される。

【００１１】この光シャッタ素子１８のオン／オフ制
御、すなわち光シャッタ素子の開閉の制御は、図６に示
した感光体ドラム１０１の回転と同期し、画像の１ライ
ン分の記録データごとに実行され、１頁の画像の露光が
終了するまで繰返し実行される。

【００１２】図８は、図６の光シャッタアレイ１０３の
光シャッタ素子１８の配列を示す図である。

【００１３】図８を参照して、光シャッタアレイ１０３
の光シャッタ素子の各々は、液晶やＰＬＺＴ（ランタン
添加ジリコニウム酸チタン酸鉛）などの光シャッタ素子
からなり、（ａ）に示すように１列に、あるいは、
（ｂ）に示すように２列に千鳥状に、記録用紙に記録す
る幅に対応した数だけ配列されている。

【００１４】図９は、図６の光シャッタアレイ１０３の
具体例であるＰＬＺＴ光シャッタヘッド９００の構造を
示す断面図である。

【００１５】図９を参照して、ＰＬＺＴ光シャッタヘッ
ド９００は、発光部３０と、発光部３０からの線状光線
束を集光するロッドレンズ３１と、ロッドレンズ３１か
らの光を選択的に透過する光シャッタ部３２と、光シャ
ッタ部３２からの透過光を収束するロッドレンズアレイ
３３とを備えている。

【００１６】発光部３０は、点光源としてのハロゲンラ
ンプ３４と、点光源からの光線束を線状光線束に変換す
る光ファイバライトガイド３５とを備えている。

【００１７】光シャッタ部３２は、ランダムな偏光面を
持つ入射光から一定の偏光方向を持つ光のみを選択的に
通過させる偏光子３６と、偏光子３６を通過した光の偏
光方向に対して９０°の角度を持つ偏光方向の光のみを
通過させる検光子３８との間に、電気光学効果を有する
ＰＬＺＴ光シャッタアレイ３７を、その光シャッタ素子
が微小画素単位に並ぶ状態に設けて構成してある。

【００１８】光シャッタ部３２において、ＰＬＺＴ光シ
ャッタアレイ３７を構成する微小画素単位に並んでいる
光シャッタ素子に電圧を印加した状態では、偏光子３６
を通過した光の偏光面が回転して検光子３８を通過し、
逆に電圧を印加しない状態では偏光子３６を通過した光
の偏光面は変化しないので前記検光子３８により遮ら
れ、ＰＬＺＴ光シャッタアレイ３７を構成する各光シャ
ッタ素子の微小画素単位ごとへの電圧印加の有無に応じ
て光を選択的に通過させるように構成してある。

【００１９】そして、上述のような従来の画像形成装置
では、光シャッタ素子の駆動電圧は予め設定され、その
駆動電圧において、出力される画素の階調に応じて光シ
ャッタの開閉時間が予め定められ、作動されていた。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光シャ
ッタ素子は累積駆動時間、すなわち、光シャッタを開い
ている時間の累積時間が長くなるに従い耐久劣化し、徐
々に光量が低下する傾向がある。

【００２１】図１０は、光シャッタの開閉時間（以下、
光シャッタ開閉時間と称す）と出力される光量との関係
を示す状態図である。

【００２２】図１０を参照して、従来の画像形成装置で
は、劣化がない理想的な場合を前提にしていたため、光
シャッタ開閉時間と光量が（ａ）に示すような直線的な
比例関係を満たすものとして、各光シャッタ素子の駆動
時間の違いにかかわらず、各階調に対応する各光シャッ
タ素子の開閉時間は常に一定であった。しかし、実際
は、劣化により（ｂ）に示すように光量が低下するた
め、画素を目的の階調に再現することが困難になる場合
があるという問題点があった。

【００２３】そこで、（ａ）の状態となるように、光シ
ャッタ素子を駆動する電圧（以下、駆動電圧と称す）を
上昇させて低下した光量を補正しようとすると、今度
は、光シャッタ開閉時間と光シャッタを透過する光量と
の関係が直線性を失い、光シャッタ素子の劣化が激しい
場合は、（ｃ）に示すように、光シャッタ開閉時間がＴ
₁ 以上の場合になると光量不足になり、光シャッタ素子
の劣化があまりひどくない場合は、（ｄ）に示すよう
に、駆動電圧の上昇が光量飽和を招くことがあった。

【００２４】よって、多値の階調で画素を出力しようと
して駆動電圧を上昇させても、光シャッタ開閉時間は各
画素ごとに予め設定されているため、光シャッタ素子の
耐久劣化による光量の変化の補正ができなかった。した
がって中間調などの再現がうまくいかず、良好な画像が
得られないことがあるという問題点があった。

【００２５】本発明は以上のような問題点を解決するた
めになされたもので、多値の階調の画素からなる画像
を、露光により常に良好な状態で形成することが可能な
画像形成装置を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
画像形成装置は、複数の画素に対する露光量を開閉動作
によって制御する複数の光シャッタと、各光シャッタの
開時間の累積時間を検出する累積時間検出手段と、検出
された各光シャッタの累積時間に応じて、各光シャッタ
への駆動電圧を制御する駆動電圧制御手段と、制御され
た駆動電圧と露光する画素の階調とに応じて各光シャッ
タの開閉時間を制御する開閉時間制御手段と、を設けた
ものである。

【００２７】本発明の請求項１の画像形成装置におい
て、累積時間検出手段で、各光シャッタの開時間の累積
時間が検出され、駆動電圧制御手段で、検出された各光
シャッタの開時間の累積時間に応じて各光シャッタへの
駆動電圧が制御され、開閉時間制御手段で、制御された
駆動電圧と露光する画素の階調とに応じて各光シャッタ
の開閉時間が制御されるので、各光シャッタの耐久劣化
に応じて駆動電圧が最適な値に調整され、同時に光シャ
ッタの開閉時間もまた調整され多値の階調の画素からな
る画像を常に良好な状態で形成することが可能な画像形
成装置を提供することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。

【００２９】図１は、本発明の画像形成装置１００の構
成を示す構成図である。図１を参照して、画像形成装置
１００は、感光体ドラム１０１と、帯電チャージャ１０
２と、光シャッタアレイ１０３と、光シャッタ駆動素子
１０４′と、現像装置１０６と、転写／分離チャージャ
１０７と、クリーニング装置１０８と、除電ランプ１０
９と、搬送ローラ１１０と、１画像の露光が終了するま
での光シャッタアレイ１０３の各光シャッタ素子の光シ
ャッタの開時間の累積を示す累積駆動時間Ｔｘを検出す
る光シャッタ駆動時間検出装置１１１と、各光シャッタ
素子の駆動電圧Ｖ_D を制御する光シャッタ駆動電圧制御
装置１１３と、各光シャッタ素子の開閉時間Ｔ_OCを制御
する光シャッタ開閉時間制御装置１１５とを備えてい
る。

【００３０】光シャッタ駆動時間検出装置１１１は、光
シャッタ駆動電圧制御装置１１３に接続されている。光
シャッタ駆動電圧制御装置１１３は、光シャッタ開閉時
間制御装置１１５と光シャッタ駆動装置１０４′とに接
続されている。光シャッタ開閉時間制御装置１１５は光
シャッタ駆動装置１０４′に接続されている。光シャッ
タ駆動装置１０４′は光シャッタアレイ１０３に接続さ
れている。

【００３１】画像形成装置１００内のその他の構成およ
びそれらの配置は、図６の従来の画像形成装置６００と
同様であるので、説明は省略する。

【００３２】図２は、図１の画像形成装置１００の動作
を示すフローチャートである。図２のフローチャートを
参照しながら図１の画像形成装置１００の動作を説明す
る。

【００３３】ステップＳ１０（以下、ステップを略す）
で、画像の露光がセットアップされると、Ｓ２０で、光
シャッタ駆動時間検出装置１１１により、各光シャッタ
素子の累積駆動時間（以下、光シャッタ駆動時間と称
す）Ｔｘが検出される。光シャッタ素子の累積駆動時間
Ｔｘは、クロックＣＬＫ１が入力されると検出が開始さ
れる。

【００３４】図３は、光シャッタ駆動時間Ｔｘの経過に
対する光シャッタ駆動電圧Ｖ_D を示す図である。

【００３５】図３を参照して、Ｓ３０で、光シャッタ駆
動時間検出装置１１１で光シャッタ駆動時間Ｔｘが所定
の検出時間Ｔ_CLK に達したことが検出されると、Ｓ３０
でＹｅｓの場合、光シャッタ駆動電圧制御装置１１３に
信号（Ｔｘ）が発生される。この信号（Ｔｘ）により、
Ｓ４０で、光シャッタ素子に供給される駆動電圧Ｖ_Dが
Ｖ０［Ｖ］から所定の電圧Ｖｄ［Ｖ］増加されたＶ１
［Ｖ］に変更される。これにより、光シャッタを透過す
る光が耐久劣化により累積駆動時間に比例して減少する
のが補正される。

【００３６】しかし、光シャッタ素子の駆動電圧Ｖ_D を
Ｖ０［Ｖ］からＶ１［Ｖ］に変更するだけでは、図１０
に示したように、最大光量付近において、同じ開閉時間
でも透過光量が十分に得られなくなったり、光量が飽和
してしまうことがあり、多値の階調で画素を出力する場
合、十分な階調が得られなくなる。そこで、Ｓ４０で駆
動電圧変更後、Ｓ５０で、光シャッタ開閉時間制御装置
１１５により、光シャッタの開閉時間が、変更された駆
動電圧に応じて予め設定された開閉時間に変更される。

【００３７】図４は、画素の出力階調に対応して設定さ
れた光シャッタ駆動電圧Ｖ_D と光シャッタ開閉時間Ｔ_OC
とを示すルックアップテーブルである。

【００３８】図４を参照して、多値の階調（０〜ｎ）に
対応して、光シャッタ駆動電圧Ｖ_D（Ｖ０〜Ｖｎ）に対
する光シャッタ開閉時間Ｔ_OC（Ｔ_0,0 〜Ｔ_n,n ）を決定
するルックアップテーブルを予め設定しておく。このル
ックアップテーブルによって、上記Ｓ５０で、光シャッ
タ駆動電圧に対応した光シャッタ開閉時間が決定され
る。決定された光シャッタ開閉時間Ｔ_OCは、光シャッタ
開閉時間変更データＳｓとして、光シャッタ駆動装置１
０４′に入力される。

【００３９】図５は、光シャッタ駆動装置１０４′と光
シャッタアレイ１０３との電気的な等価回路図である。

【００４０】図５を参照して、光シャッタ駆動装置１０
４′は、シフトレジスタ８と、ラッチ回路１３と、ドラ
イバ１６と、ＡＮＤ回路７とを備えている。

【００４１】光シャッタ駆動装置１０４′において、シ
フトレジスタ８はラッチ回路１３に接続され、ラッチ回
路１３はドライバ１６に接続されている。ＡＮＤ回路７
は、光シャッタ開閉時間データＳｓと画素の階調を表わ
す記録データＳｄとが入力され、シフトレジスタ８にそ
れらの積を出力する。

【００４２】図７の光シャッタ駆動装置１０４の場合と
同様に、光シャッタ駆動装置１０４′において、プリン
ト指令が入力されセットアップが終了すると、露光され
る画像の記録データＳｄが１ライン分ずつＡＮＤ回路７
を介してシフトレジスタ８に入力され、ラッチ回路１３
でラッチされる。このとき、同時に、検出された光シャ
ッタ駆動時間Ｔｘにより設定された光シャッタ駆動電圧
Ｖ_D と画素の階調とに基づいて、図４の対応図に示した
光シャッタ開閉時間Ｔ_OCが光シャッタ開閉時間変更デー
タＳｓによりＡＮＤ回路７を介してシフトレジスタ８に
入力され、ラッチ回路１３にラッチされ、ドライバ１７
に入力される。図１の光シャッタ駆動電圧制御装置１１
３から与えられた光シャッタ駆動電圧Ｖ_D とにより、ド
ライバ１６は、ドライブパルスＳｄｐに応答して、ラッ
チされた記録データＳｄに応じて各電極１８ａに光シャ
ッタ駆動電圧Ｖ_D を選択的に印加する。よって、電界の
作用により、感光体ドラム１０１の回転と同期して、１
ライン分の記録データごとに、光シャッタ開閉時間変更
データＳｓに基づいて光シャッタ１８が開閉される。こ
れは、１頁の画像を記録するまで繰返し実行される。す
なわち、Ｓ６０で、光シャッタ駆動時間検出装置１１１
の駆動時間Ｔｘ（Ｔ_CLK ）を検出するカウンタが１ライ
ン分の露光ごとにリセットされ、Ｓ２０に戻って、再び
駆動時間Ｔｘ（Ｔ_CLK ）の検出が開始され、以降このル
ーチンが繰返されて、光シャッタ駆動電圧Ｖ_D と光シャ
ッタ開閉時間Ｔ_OCとが変更されていく。

【００４３】以上のように、耐久劣化の目安となる光シ
ャッタの開時間の累積を示す光シャッタ駆動時間が検出
され、検出された光シャッタ駆動時間をもとに光シャッ
タ駆動電圧が設定され、露光される画素の階調に対応し
て光シャッタの開閉時間が変更されるので、各光シャッ
タの耐久劣化に応じて駆動電圧が最適な値に調整され、
同時に光シャッタの開閉時間もまた調整される。

【００４４】したがって、多値の階調の画素からなる画
像を、露光により常に良好な状態で形成することが可能
な画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の画像形成装置の構成図で
ある。

【図２】本発明の画像形成装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【図３】本発明の画像形成装置における光シャッタ駆動
時間の経過に応じた光シャッタ駆動電圧を示す図であ
る。

【図４】本発明の画像形成装置における画素の出力階調
に対して設定された光シャッタの駆動電圧と光シャッタ
の開閉時間とを示すルックアップテーブルを示す図であ
る。

【図５】本発明の画像形成装置の光シャッタ駆動装置の
電気的な等価回路を示す回路図である。

【図６】従来の画像形成装置の構成を示す構成図であ
る。

【図７】従来の画像形成装置の光シャッタアレイと光シ
ャッタ駆動装置との電気的な等価回路を示す回路図であ
る。

【図８】従来の画像形成装置の光シャッタアレイの光シ
ャッタの配列を示す図である。

【図９】従来の画像形成装置の光シャッタアレイの具体
例であるＰＬＺＴ光シャッタヘッドの構造を示す断面図
である。

【図１０】光シャッタの開閉時間と出力される光量との
関係を示す状態図である。

【符号の説明】

１８ 光シャッタ素子 １００ 画像形成装置 １０３ 光シャッタアレイ １０４′ 光シャッタ駆動装置 １１１ 光シャッタ駆動時間検出装置 １１３ 光シャッタ駆動電圧制御装置 １１５ 光シャッタ開閉時間制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多値の階調を有する複数の画素からなる
   画像を露光により形成する画像形成装置であって、 前記複数の画素に対する露光量を開閉動作によって制御
   する複数の光シャッタと、 前記各光シャッタの開時間の累積時間を検出する累積時
   間検出手段と、 検出された前記各光シャッタの開時間の累積時間に応じ
   て、前記各光シャッタへの駆動電圧を制御する駆動電圧
   制御手段と、 制御された前記駆動電圧と露光する画素の階調とに応じ
   て、前記各光シャッタの開閉時間を制御する開閉時間制
   御手段と、 を備えた画像形成装置。