JP2012014164A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源素子が有する複数の各発光部の発光による複数本の光ビームを偏向素子によって偏向して、感光体の帯電された表面を主走査して露光するマルチビーム走査装置により、インタレース走査によって感光体の表面に静電潜像を形成する。その書込み解像度がラスタ解像度より高く、光源素子の複数の発光部からの複数本の光ビームによって1画素の書込みを行う。その光源素子は、複数の発光部を主走査方向と副走査方向とに2次元配列した面発光レーザであり、副走査方向の中央部で互いに隣接する発光部ch20とch21の間隔が他の部分の隣接する発光部間の間隔よりも狭い。その互いに隣接する発光部ch20とch21の少なくとも一方の光量を他の発光部の光量よりも少なくする光量調整手段を設けている。
【選択図】 図6
Description
近年では、面発光レーザ(VCSEL)を用いた画像形成装置が開発されているが、同様の問題が生じている。
多光源素子によるインタレース走査で高密度書込みで画像を形成する際には、所望する解像度の画像を複数光源で形成するが、所謂相反則不軌の影響により形成画像に濃度むらが生じる。
上記マルチビーム走査装置は、複数の発光部を有する光源素子と偏向素子とを備え、複数の各発光部が発光する光による複数本の光ビームを上記偏向素子によって偏向して、上記感光体の帯電された表面を主走査して露光する装置であり、
上記現像手段は、上記マルチビーム走査装置による主走査と、その主走査の方向である主走査方向に直交する副走査方向への上記感光体の表面の移動とによるインタレース走査によって該表面に形成される2次元の静電潜像を、現像剤によって現像する手段であり、
上記転写手段は、上記現像手段によって現像された上記感光体の表面の画像を転写媒体に転写する手段であり、
書込み解像度がラスタ解像度より高く、上記光源素子の複数の発光部がそれぞれ発光する光による複数本の光ビームによって1画素の書込みが行われる画像形成装置であって、
上記光源素子は、上記複数の発光部を主走査方向と副走査方向とに間隔を置いて2次元配列した面発光レーザであって、副走査方向に延びる仮想線上に正射影したときに、その副走査方向における中央部で互いに隣接する発光部間の間隔が他の部分の隣接する発光部間の間隔よりも狭くなっており、
上記光源素子の副走査方向における中央部で互いに隣接する発光部の少なくとも一方の光量を他の発光部の光量よりも少なくする光量調整手段を設けたことを特徴とする。
上記書込み解像度が4800dpiで上記ラスタ解像度が1200dpiであって、上記光源素子の4個の発光部がそれぞれ発光する光による4本の光ビームによって1画素の書込みが行われるようにするとよい。
上記光量調整手段は、上記記憶手段に記憶された上記第1の光量調整用点灯パターンに対応する濃度データが、上記第2の光量調整用点灯パターンに対応する濃度データに近くなるように、上記光量の調整を行うようにするとよい。
組合せ1:[p,p+1,n−m+p−1−α,n−m+p−α] ただし、p≠m+1で且つp≦nの整数 α:p>mの時はα=n、p≦mの時はα=0
組合せ2:[p−1,p,p+1,n] ただし、p=m+1且つp≦nの整数
組合せ3:[1,p,p+1,n] ただし、p=m+1で且つp≦nの整数
組合せ4:[1,p,p+1,p+2] ただし、p=m+1で且つp≦nの整数
その場合、上記マルチビーム走査装置が、各色版ごとに上記光源素子を備えているか、あるいは少なくとも色版が異なる一組以上に共通に上記光源素子を備えているようにすることができる。
図1は、この発明による画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
この画像形成装置100は、タンデム方式のカラー画像形成装置であり、半導体レーザやポリゴンミラーなどの光学要素を含む光書込装置である光学装置102と、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(K)の各色用の作像プロセス部104,106,108,110を備えた像形成部112と、中間転写ベルト114などを含む転写部122を含んで構成される。
なお、「主走査方向」をレーザビームの走査方向として定義し、「副走査方向」を主走査方向に対して直交する方向、この画像形成装置100では感光体ドラム104a,106a,108a,110aが回転(図1で左回転)する方向、すなわち感光体の表面の移動方向として定義する。
その各光導電層は、コロトロン、スコロトロン、または帯電ローラなどによって構成される帯電器104b,106b,108b,110bにより、それぞれ表面電荷が付与さて帯電される。
各感光体ドラム104a,106a,108a,110aの帯電された光導電層が、光学装置102からのレーザビームLによって像状露光され、2次元の静電潜像が形成される。
2次転写部は、搬送ローラ118a,118bにより矢示C方向に搬送される2次転写ベルト118を含んで構成される。中間転写ベルト114の搬送ローラ114bは2次転写対向ローラの機能も果す。
定着装置120は、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどを含む定着ローラなどの定着部材130を含んで構成されていて、記録媒体124とトナー像と共に加圧加熱して、そのトナー像を記録媒体124に定着した後、印刷物132として画像形成装置100の外部へ排出する。
トナー像を転写した後の中間転写ベルト114は、クリーニングブレードを含むクリーニング部116により転写残留トナーが除去されて、次の像形成プロセスに備える。
この光学装置102は、前述したポリゴンミラー102cおよびfθレンズ102bと、ポリゴンミラー102cによって偏向されたレーザビームを主走査の書き始め位置より手前側の所定位置で検知するための反射ミラー208とフォトダイオード等の光センサによる同期検知センサ210とを備えている。さらに、CPUなどを含む制御回路202、半導体レーザを点灯するためのドライバ回路204、および光源素子である面発光レーザ(VCSEL)206などを含む露光制御ブロック300を備えている。
さらに、この制御回路202は、面発光レーザ206を所定のレーザ出力で発光動作させるためのレーザ出力制御を行い、PWM(Pulse Width Modulation)又はPM(Power Modulation)信号をドライバ回路204に出力する。
レーザビーム束を構成するそれぞれのレーザビームは、高解像度化された静電潜像を感光体ドラム104a〜110a上に形成する。
同期検知センサ210によるレーザビーム検知信号が制御回路202に入力され、各主走査の書き出しタイミングの基準になる。
この光源素子である面発光レーザ206は、40個の発光部が主走査方向であるM方向と副走査方向であるS方向とに間隔を置いて順次位置をずらして二次元配列されており、S方向に延びる仮想線(図示していない)上に正射影したときにその並び順が最も−S側(図3で上側)になる1番目の発光部をch1とし、+S側(図3で下側)に向かって順に発光部ch2、発光部ch3,発光部ch4,・・・・、40番目の発光部をch40とする。すなわち、ch番号が並び順の番号になっている。
この実施例のインタレース走査は図4に示すように、n−1番目の主走査が終了すると、感光体ドラムの表面における発光部ch21からの光の照射位置に対して副走査方向に−cに対応する値だけずれた位置に発光部ch1からの光が照射されるように、感光体ドラムを回転させ、n番目の主走査を行う。
このようにして、いわゆる「飛び越し走査(インタレース走査)」を行う。これにより、感光体ドラムの表面では副走査方向に対して所定の値cに対応した一定間隔で走査できる。
マルチビームによる電子写真方式の画像形成では、前述したようにいわゆる相反則不軌の影響による画像濃度むらが問題となっている。
例えば、図5の(a)に示すように、副走査方向に隣り合う2つのレーザビームによって感光体上に露光される露光パワーをbp1、bp2とすると、隣り合う2つのレーザビームを同じ走査で点灯(同時走査露光)することによって感光体上に形成される静電潜像分布はlv1のようになる。
つまり、近接したレーザビームの走査タイミングが異なることによって、静電潜像形成状態に差が生じ、結果として印刷画像の濃度にむらとなって知覚バンディングとなってしまう。
例えば、複写機やMFP(多機能デジタル複合機)では、コピー時にスキャナから読込まれたデータを画像処理した画素データや、パーソナルコンピュータ(PC)などから転送されるデータを画像処理した画素データが、図2に示した露光制御ブロック300に入力されるが、近年では発光部の間隔を狭ピッチ化した面発光レーザなどにより、露光制御ブロックに入力される画素データの解像度よりもより高解像度の書込み画像形成が可能になってきている。すなわち、次の不等式が成立する状態である。
書込み解像度>ラスタデータ解像度
このように、書込み解像度がラスタ解像度より高いので、光源素子の複数の発光部がそれぞれ発光する光による複数本の光ビームによって1画素の書込みを行う。
よって、特許文献3に開示された画像形成では濃度むらを解消することができず画像品質に問題が生じてしまう。
また、特許文献1に開示された技術では、副走査方向端部の発光部の光量を中央部の発光部の光量よりも小さくしているため、偏った光量調整になるため濃度むらを解消することができず、図6に示した例のような場合に対応するためにはより複雑な処理が必要となってしまうという問題があった。
画像形成6−b−1:[ 80,100,100, 80]
画像形成6−c−1:[100,100, 80,100]
この場合、1画素におけるレーザビームのパワーの合計は、画像形成6−a−3と画像形成6−c−1では380であるが、画像形成6−b−1では360であり、同じ1200dpiで1画素の画像を形成するにも関わらず、光量調整量にばらつきが生じ、均一な濃度の画像を形成することができない。
画像形成6−a−3:[100,100, 80, 80]
画像形成6−b−1:[100, 80, 80,100]
画像形成6−c−1:[ 80, 80,100,100]
また、副走査方向中央部の発光部ch20,ch21のいずれか一方のみ、レーザビームのパワーを例えば80に低減して光量を小さく(少なく)するようにしてもよい。その場合は、上記画像形成6−a−3、画像形成6−b−1、画像形成6−c−1のいずれの場合も、1画素におけるレーザビームのパワーの合計は380になり、やはり光量調整量にばらつきを生じさせることなく、均一な濃度の画像を形成することができる。
画像形成7−1:[100,100,100, 80]
画像形成7−2:[ 80,100,100,100]
従って、発光部ch20とch21が同時走査露光の場合には前述したように光量調整することによって、画像形成7−1と7−2の境界部の濃度むらを低減することができるが、順次走査露光の場合には画像濃度が低下してしまうことによって濃度むらの原因になってしまう。
この露光制御ブロック300における制御回路202は、ラスタデータを格納するバッファRAM21、そのバッファRAM21を制御するRAM制御部22、バッファRAM21から読み出した画像データを画像処理する画像処理部23、測定用パターンなどを生成するパターン生成部24、画像処理部23及びパターン生成部24から出力された画像データを点灯データとしてPWM変換など行ってドライバ回路204に出力する点灯データ制御部25、および面発光レーザ(VCSEL)206が出力したレーザビームを同期検知センサ210によって検出される同期検知信号を基準にして動作する主走査/副走査カウンタ部26を備えており、他に図示しないレジスタ制御部やシェーディング補正部なども備えている。
ドライバ回路204には、発光部ch20とch21に対して第一光量調整部204Aと第二光量調整部204Bとからなる光量調整手段を備えており、それぞれ図8における点灯データ制御部25から、第一光量調整部204Aには第一光量調整値と第一光量調整値反映信号とが入力され、第二光量調整部204Bには点灯データと共に第二光量調整値と第二光量調整値反映信号とが入力されている。
その他の各発光部に対しては、第一光量調整部204Aに相当する光量調整手段だけを設け、そのDACに点灯データを入力させ、各chで最適な光量に調整するためのコード設定値をF/Fにラッチし、それをDACでアナログ値に変換して光源素子発光部駆動信号として出力するようにしている。
図10の(a),(b),(c)は同時走査露光となる発光部ch20とch21を含む4本のレーザによって1200dpiの1画素を形成する第1の光量調整用点灯パターンであり、図10の(d)は発光部ch20とch21を含まないか少なくとも同時走査露光となるようには含まない4本のレーザで1200dpiの1画素を形成する第2の光量調整用点灯パターンである。
例えば、形成した各画像パターンを光学センサで読み取ることによって濃度差を検出し、その検出結果に応じて副走査中央部の光源光量を調整することができる。
この調整工程では、例えば図10に示した光量調整用点灯パターンで感光体に潜像を形成して顕微鏡などでその潜像を観測し、調整冶具11を使用して図9に示した第二光量調整値を調整しながら、同一の潜像形成となる値を図11に示す不揮発性のメモリ10に格納する。
なお、実際に画像形成装置によって光量調整用点灯パターンによる作像結果を印刷し、その印刷結果からマニュアルで制御回路202における第二光量調整値を書き換えて、調整することも可能である。
この図12に示す例において、転写媒体としての中間転写ベルト114は、図1において説明したように、並列的に配置された複数の感光体ドラム104a,106a,108a,110aの直近下方に複数の感光体ドラムに跨って配置されている。
センサ30には、その筐体31内に、LED等からなる発光素子32と、その発光素子32からの照明光を集光して中間転写ベルト114の表面に照射するためのレンズ33、および中間転写ベルト114の表面からの反射光を集光する受光レンズ34と、その受光レンズ34によって集光された光を受光するフォトダイオード等からなる受光素子35が組み込まれている。
この例では、主走査方向に3箇所、副走査方向に4箇所に画像のパターンA〜パターンDを形成する。3箇所の主走査位置である主走査の両端部と中央部に相当する位置には、それぞれ図12に示したセンサ30と同じセンサが配置されている。
パターンA:図10の(a):図6の画像形成6−a−3
パターンB:図10の(b):図6の画像形成6−b−1
パターンC:図10の(c):図6の画像形成6−c−1
パターンD:図10の(d):図6の画像形成6−a−1を異なる光源で実施
なお、各パターンの生成位置や生成数、および組合せは上記の例に固定されるものではない。
組合せ1(パターンD):[p,p+1,n−m+p−1−α,n−m+p−α]
ただし、p≠m+1で且つp≦nの整数、α:p>mの時はα=n、p≦mの時はα=0
組合せ2(パターンA):[p−1,p,p+1,n]
ただし、p=m+1で且つp≦nの整数
組合せ3(パターンB):[1,p,p+1,n]
ただし、p=m+1で且つp≦nの整数
組合せ4(パターンC):[1,p,p+1,p+2]
ただし、p=m+1で且つp≦nの整数
組合せ2:p−1=19、p=20、p+1=21、n=40となり、点灯する発光部はch19,ch20,ch21,ch40の組合せで、図10の(a)に相当する。
組合せ3:1、p=20、p+1=21、n=40となり、点灯する発光部はch1,ch20,ch21,ch40の組合せで、図10の(b)に相当する。
組合せ4:1、p=20、p+1=21、p+2=22となり、点灯する発光部はch1,ch20,ch21,ch22の組合せで、図10の(c)に相当する。
図13に示したように、光量調整用点灯パターンで形成した画像パターンの濃度を、図12に示したセンサ30の出力レベルから判断することができる。
,Cave,Daveとする。ここで、発光部ch20とch21を含まないDaveが基準値となるため、第二光量調整値でAave〜CaveがそれぞれDaveに近くなるように調整する。その第二光量調整値はCPU40から制御回路202に設定する。
いわゆる対向走査による画像形成装置では、2色分の色版それぞれに1個の面発光レーザ(VCSEL)206A,206Bを備え、偏向素子であるポリゴンミラー102cが共通の構成である。図15において、102bは一対のfθレンズ、102aは一対のミラー、A,Bは一対の感光体である。
この図16には、図15で示した対向走査による画像形成装置を示しているが、光源素子として複数の色版で共通の面発光レーザ(VCSEL)206を備え、偏向素子であるポリゴンミラー12が、感光体A用の上段側ポリゴンミラー12aと感光体B用の下段側ポリゴンミラー12bの2段構成になっており、その各段のミラー面が各色版に対応している。例えば、上段側ポリゴンミラー12aで偏向されたレーザビームによって一方の感光体Aに潜像が形成されている期間は、下段側ポリゴンミラー12bで偏向されたレーザビームが他方の感光体Bを照射しない構成になっている。
Claims (11)
- 感光体と、
該感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
複数の発光部を有する光源素子と偏向素子とを備え、前記複数の各発光部が発光する光による複数本の光ビームを前記偏向素子によって偏向して、前記感光体の帯電された表面を主走査して露光するマルチビーム走査装置と、
該マルチビーム走査装置による主走査と、該主走査の方向である主走査方向に直交する副走査方向への前記感光体の表面の移動とによるインタレース走査によって該表面に形成される2次元の静電潜像を、現像剤によって現像する現像手段と、
該現像手段によって現像された前記感光体の表面の画像を転写媒体に転写する転写手段とを備え、
書込み解像度がラスタ解像度より高く、前記光源素子の複数の発光部がそれぞれ発光する光による複数本の光ビームによって1画素の書込みが行われ、
前記光源素子は、前記複数の発光部を前記主走査方向と前記副走査方向とに間隔を置いて2次元配列した面発光レーザであって、前記副走査方向に延びる仮想線上に正射影したときに、該副走査方向における中央部で互いに隣接する発光部間の間隔が他の部分の隣接する発光部間の間隔よりも狭くなっており、
前記光源素子の前記副走査方向における中央部で互いに隣接する発光部の少なくとも一方の光量を他の発光部の光量よりも少なくする光量調整手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記副走査方向における中央部で互いに隣接する発光部間の間隔が、他の部分の隣接する発光部間の間隔の1/2であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記書込み解像度が4800dpiで前記ラスタ解像度が1200dpiであって、前記光源素子の4個の発光部がそれぞれ発光する光による4本の光ビームによって1画素の書込みが行わ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。
- 前記光量調整手段は、前記副走査方向における中央部で互いに隣接する2個の発光部が同時に点灯する場合は、該2個の発光部の少なくとも一方の光量を他の発光部の光量よりも少なくし、前記2個の発光部のいずれか一方のみが点灯する場合は該発光部の光量を他の発光部の光量と同じにすることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記光源素子の光量調整用点灯パターンよって選択された複数の発光部がそれぞれ発光する光による複数本の光ビームによる画像パターンを前記転写媒体上に形成する手段と、前記転写媒体上に形成された前記画像パターンを検出するセンサと、該センサの出力レベルを各光量調整用点灯パターン毎に濃度データとして記憶する記憶手段とを備え、
前記光量調整手段は、前記記憶手段に記憶された濃度データを反映させて前記光量の調整を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 前記光量調整用点灯パターンは、前記副走査方向における中央部で互いに隣接する発光部を同時走査露光となるように含む複数の発光部を選択する第1の光量調整用点灯パターンと、前記副走査方向における中央部で互いに隣接する発光部を同時走査露光となるようには含まない複数の発光部を選択する第2の光量調整用点灯パターンとからなり、
前記光量調整手段は、前記記憶手段に記憶された前記第1の光量調整用点灯パターンに対応する濃度データが、前記第2の光量調整用点灯パターンに対応する濃度データに近くなるように、前記光量の調整を行うことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。 - 前記光源素子がn個(n=2m+2)の発光部を有し、
前記第2の光量調整用点灯パターンによって点灯する4個の発光部の前記副走査方向の並び順の組み合わせは次の組合せ1で表され、前記第1の光量調整用点灯パターンによって点灯する4個の発光部の前記副走査方向の並び順の組み合わせは次の組合せ2から4のいずれかで表される
組合せ1:[p,p+1,n−m+p−1−α,n−m+p−α]ただしp≠m+1且つp≦nの整数、α:p>mの時はα=n、p≦mの時はα=0
組合せ2:[p−1,p,p+1,n]ただしp=m+1且つ、p≦nの整数
組合せ3:[1,p,p+1,n]ただしp=m+1且つ、p≦nの整数
組合せ4:[1,p,p+1,p+2]ただしp=m+1且つ、p≦nの整数
ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 前記第1の光量調整用点灯パターンが、点灯する発光部が前記組合せ2,3,4でそれぞれ表される3種類の点灯パターンからなり、
前記光量調整手段は、前記記憶手段に記憶された前記第1の光量調整用点灯パターンの前記3種類の各点灯パターンに対応する各濃度データが、前記第2の光量調整用点灯パターンに対応する濃度データに近くなるように、前記光量の調整を行うことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の画像形成装置が、複数の前記感光体にそれぞれ形成した複数の各色版ごとの画像を前記転写媒体に順次重ねて転写するタンデム方式のカラー画像形成装置を構成していることを特徴とする画像形成装置。
- 前記マルチビーム走査装置が、各色版ごとに前記光源素子を備えていることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記マルチビーム走査装置が、少なくとも色版が異なる一組以上に共通に前記光源素子を備えていることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
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