JP5984416B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式等で画像形成を行うプリンタや複写機といった画像形成装置に関する。

特許文献１は、画像形成速度の高速化のため、複数の光源を含む面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）を使用し、複数の光ビームにより感光体を一括して走査する画像形成装置を開示している。

複数の光ビームで走査する画像形成装置においては、素子のばらつきや、走査線の間隔の不均一性によるスジ・ムラが生じ得る。このため、特許文献２は、同じ画像データに基づいて複数回、感光体面上を露光する、いわゆる多重露光を行う画像形成装置を開示している。

特開平５−２９４００５号公報 特開２００４−１０９６８０号公報

多重露光により、複数の光ビームに関する各素子のバラツキによるスジ・ムラを低減することができるが、重ね合わせる光ビームのスポット位置にはずれが生じ得るため、潜像にボケが生じ、鮮鋭性が低下する課題があった。これは、特に鮮鋭性が重要な文字画像の再現性において品質劣化の要因となっている。

本発明は、多重露光する画像形成装置であって、上記問題を解決し、形成する画像の品質を維持する画像形成装置を提供するものである。

本発明による画像形成装置は、画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置であって、感光体と、前記画像データに基づいて、前記感光体を第１露光し、前記第１露光された前記感光体を第２露光する露光手段と、前記画像データに基づいて形成する前記画像の種別を判定する判定手段と、前記判定手段によって前記画像の種別が文字であると判定された場合の前記第１露光と前記第２露光との露光強度の差が、前記判定手段によって前記画像の種別がピクチャーであると判定された場合の前記第１露光と前記第２露光の露光強度の差よりも大きくなる様に前記露光手段を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。

さらに、本発明による画像形成装置は、画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置であって、感光体と、前記画像データに含まれる１画素に対応する画素データに基づいて前記感光体を第１露光及び第２露光する露光手段と、前記画像データに含まれる前記画素データの種別を判定する判定手段と、前記判定手段によって前記画像データに含まれる前記画素データが文字を構成する画素に対応する画素データであると判定された場合の前記第１露光と前記第２露光の露光強度の差が、前記判定手段によって前記画像データに含まれる前記画素データがピクチャーを構成する画素に対応する画素データであると判定された場合の前記第１露光と前記第２露光の露光強度の差より大きくなる様に前記露光手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

鮮鋭性の影響の受け易さに応じて多重露光における露光量を変えることで、鮮鋭性の影響の受け易い画像については鮮鋭性を高め、鮮鋭性の影響を受け難い画像については、スジ・ムラを防ぐことができる。

一実施形態による画像形成装置のブロック図。 一実施形態による画像形成部の概略的な構成図。 一実施形態による露光部の構成図。 一実施形態による露光部の一部の構成図。 一実施形態による光源部を示す図。 一実施形態による多重露光の説明図。 一実施形態による露光特性を示す図。 一実施形態による感光体表面の潜像プロファイルの説明図。 現像電位面における潜像プロファイルの傾きと出力画像の関係を示す図。 位置ずれ量と画像濃度の関係の説明図。 一実施形態による画像形成処理のフローチャート。 一実施形態における文字画像の露光の説明図。 一実施形態における文字画像の潜像プロファイルを示す図。 一実施形態による画像形成処理のフローチャート。 光源部の光量の制御の説明図。

（第一実施例）以下、本発明の第一実施例について説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の理解に必要ではない構成要素については簡略化のため図から省略している。

図１（Ａ）は、本実施例の画像形成装置１００のブロック図であり、図１（Ｂ）は、画像処理部１０３のブロック図である。画像形成装置１００は、スキャナ部１０１を備えており、コントローラ１０２は、スキャナ部１０１が読み取った画像データを取得すると、図１（Ｂ）に示す画像処理部１０３のスキャナ画像処理部１０９に画像データを出力する。スキャナ画像処理部１０９は、入力された画像データに対して、シェーディング補正、像域分離処理、色変換といった所定の画像処理を行う。

また、コントローラ１０２は、コンピュータといったホスト装置１０７から、ページ記述言語（ＰＤＬ：Ｐａｇｅ Ｄｉｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）データを受け取ると、図１（Ｂ）に示す画像処理部１０３のプリンタ画像処理部１１０に出力する。プリンタ画像処理部１１０は、入力されたＰＤＬデータに含まれるコマンド群を解釈し、中間コードを出力する。さらに、プリンタ画像処理部１１０は、内蔵するＲＩＰ（Ｒａｓｔｅｒ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いて、中間コードをビットマップ画像に変換する（ラスタライズ）。さらに、プリンタ画像処理部１１０は、ＰＤＬデータに含まれるコマンド群の属性に基づいて属性情報を生成する。

一般にＰＤＬデータは、（Ａ）文字コード（テキスト）、（Ｂ）図形コード（グラフィック）、（Ｃ）ラスタイメージデータ（ビットマップイメージ：以下、単にイメージと呼ぶ）により記述される。本実施形態においては、これら記述に応じて、"テキスト"、"グラフィック"及び"イメージ"の３つの属性を使用し、画像の各部分の属性を示す属性情報を生成する。

さらに、本実施形態においては、属性情報が"テキスト"である画像部分の種別を"文字"（第１種別）とし、その他の画像部分の種別を"階調（ピクチャー）"（第２種別）とする。つまり、文字を主に含む文字画像部分を種別"文字"とし、階調で構成されるグラフィック画像部分や階調画像部分の種別を"階調"とする。なお、以下では、種別が"文字"である画像部分を単に文字画像と、種別が"階調"である画像部分を単に階調画像（ピクチャー画像）と呼ぶ。また、スキャナ画像処理部１０９において、像域分離の結果として得られた各画像の部分に対して属性情報を付加することもできる。つまり、各画像部分の種別を判定して、属性情報を付加する。したがって、画像処理部１０３は、画像の種別又は画像の各画素データについて、文字画像を構成する画素であるか階調画像を構成する画素であるかを判定する判定部でもある。

なお、画像処理部１０３は、ホスト装置１０７においてユーザが設定した画像形成モードに基づいて画像種別を判定するようにしても良い。例えば、画像形成装置が、文字画像形成モードとピクチャー画像形成モードとを設定可能な画像形成装置であるとする。ユーザがホスト装置１０７で文字画像形成モードを設定した場合、画像の種別がピクチャー画像であると判定されるＰＤＬが送信されてきたとしても、画像処理部１０３は画像の種別を文字画像と判定する。一方、ユーザがホスト装置１０７でピクチャー画像形成モードを設定した場合、画像の種別が文字画像であると判定されるＰＤＬが送信されてきたとしても、画像処理部１０３は画像の種別をピクチャー画像と判定する。

画像変形処理部１１１は、スキャナ画像処理部１０９及びプリンタ画像処理部１１０から入力された画像データに対して、トナーリダクション等の処理を行う。さらに、量子化処理部１１２は、ディザ処理等を行い、処理後の画像データを画像形成部１０８に出力する。

記憶部１０４は、ＲＡＭやＲＯＭ等を含み、ＣＰＵ１０５は、記憶部１０４に保存されたプログラムに従って各種処理を実行する。エンジン制御部１０６は、画像形成部１０８における画像形成処理を制御する。

図２は、画像形成部１０８の概略的な構成図である。帯電部２０２は、感光体２０１の表面を約−８００Ｖ（暗電位：Ｖｄ）で均一に帯電する。露光部２０３は、画像処理部１０３からの画像データに基づき制御する光源からのレーザ光を感光体２０１上で走査することで、感光体２０１上に静電潜像を形成する。なお、感光体上のレーザ光が照射された領域の電位（明電位：ＶＬ）は、例えば、約−２００Ｖ程度である。なお、暗電位Ｖｄと明電位ＶＬとの差を潜像コントラスト電位と呼ぶ。現像部２０４は、トナーとキャリアとを主成分とする２成分現像剤を有し、感光体２０１の静電潜像を、トナーによりトナー像として現像する。なお、現像スリーブ２０４ａには、図示しない電源により、例えば−５００Ｖといった現像バイアスが印加されている。潜像コントラスト電位及び現像バイアスの設定は、基準濃度に基づき制御されている。なお、現像剤の摩擦帯電電荷量が雰囲気水分量に依存することから、潜像コントラスト電位及び現像バイアスの設定は、図示しない環境センサの検出値に応じて変化する。転写部２０５は、感光体２０１のトナー像を、搬送経路２０６を搬送される記録材に転写する。トナー像が転写された記録材は、その後、図示しない定着部に搬送され、トナー像の定着が行われる。

次に、図３を用いて露光部２０３の構成を説明する。なお、露光部２０３は筐体５００を備え、筐体５００に以下で説明する各種光学部材が配置されている。露光部２０３にはレーザ光（光ビーム）を出射する光源部１０であるところの半導体レーザが設けられている。半導体レーザは、例えば、垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ）である。以下では、光源部１０をＶＣＳＥＬ１０として説明する。ＶＣＳＥＬ１０は、後述するコリメータレンズ１１とともにレーザホルダ５０１（保持部材）に取り付けられる。レーザホルダ５０１は鏡筒部５０３を備え、鏡筒部５０３の先端にはコリメータレンズ１１が取り付けられている。コリメータレンズ１１は、ＶＣＳＥＬ１０から出射されるレーザ光（発散光）を平行光に変換する。露光部２０３の組み立て時に特定の治具でＶＣＳＥＬ１０から出射されるレーザ光の照射位置やピントを検出しながら、コリメータレンズ１１の設置位置が調整される。コリメータレンズ１１の設置位置が決定されると、コリメータレンズ１１と鏡筒部５０３との間に塗布された紫外線硬化型の接着剤に紫外線を照射することでコリメータレンズ１１はレーザホルダ５０１に接着される。

ＶＣＳＥＬ１０は電気回路基板５０４（以下、基板５０４とする。）に電気的に接続されており、基板５０４から供給される駆動信号によってＶＣＳＥＬ１０はレーザ光を出射する。筐体５００の側壁には、レーザホルダ５０１を位置決めするための嵌合穴部が設けられており、レーザホルダ５０１の鏡筒部５０３を嵌合穴部に嵌合することで、レーザホルダ５０１は筐体５００に対して位置決めされる。複数のレーザ光の感光体回転方向の結像間隔（副走査方向におけるレーザ光の結像間隔）を調整するために、レーザホルダ５０１は筐体５００に嵌合された状態で微小回転させることができる。

コリメータレンズ１１を通過したレーザ光は、シリンドリカルレンズ５０６を通過し、レーザ光を被照射体である感光体に導くポリゴンミラー５１０（回転多面鏡）に入射する。ポリゴンミラー５１０は、不図示のモータによって一定速度で回転駆動される。ポリゴンミラー５１０に入射したレーザ光は反射面によって偏向され、感光体２０１上を所定の方向に移動する走査光に変換される。走査光は、ｆθレンズである結像レンズ５１６及び５１７によって感光体２０１上を等速に走査する走査光に変換される。

露光部２０３は、同期検知のためのＢＤセンサ５０７を備える。ＢＤセンサ５０７は、ポリゴンミラー５１０によって走査光の移動経路上に配置される。ＢＤセンサ５０７はレーザ光を受光することによって同期信号を生成する。エンジン制御部１０６は、同期信号が生成されたタイミングを基準にレーザ光の光量制御（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）及び画像データに基づくレーザ光の出射制御を行う。本実施例の露光部２０３において、コリメータレンズ１１を通過したレーザ光は、レーザ光を分離するハーフミラー５０８に入射する。ハーフミラー５０８は、入射したレーザ光をポリゴンミラー５１０に向かう透過レーザ光（透過光ビーム）と受光素子であるＰＤ５０９に向かう反射レーザ光（反射光ビーム）に分離する。反射レーザ光を受光したＰＤ５０９は、受光光量に応じた電圧の信号を出力する。なお、ハーフミラー５０８は、レーザ光が入射する面と、透過レーザ光が出射する面とが平行な平板型のハーフミラーである。

エンジン制御部１０６は、ＰＤ５０９から出力される信号の電圧と目標光量に対応する電圧とを比較し、電圧の差分に基づいて基板５０４からＶＣＳＥＬ１０に供給される電流値を制御する。即ち、ＰＤ５０９から出力される信号の電圧が目標光量に対応する電圧よりも低い場合、基板５０４からＶＣＳＥＬ１０に供給する電流を増加させてレーザ光の光量を増大させる。一方、ＰＤ５０９から出力される信号の電圧が目標光量に対応する電圧よりも高い場合、基板５０４からＶＣＳＥＬ１０に供給する電流を減少させてレーザ光の光量を低下させる。これが、エンジン制御部１０６が実行する自動光量制御である。。

コリメータレンズ１１による平行光束への変換の詳細を図４に示す。なお、図４においては、簡略化のため、光源部１０は、光源ａ及び光源ｂの２つの光源を有するものとしている。図４に示す様に、光源部１０の光源ａ及び光源ｂは、それぞれ、発散光である光束Ｌａ及びＬｂをそれぞれ照射し、コリメータレンズ１１は、発散光束Ｌａ及びＬｂを、それぞれ、平行光束Ｌ１ａ，Ｌ１ｂに変換する。

図５に、光源部１０の例示的な形態を示す。図５においては、８個の光源が４×２のアレイ状に配置されている。そして、この８個の光源が生成する８本のレーザ光により感光体２０１を同時に走査する。つまり、８本の走査線を同時に走査する。そして、本実施形態においては、主走査方向の１回の走査が終わると、副走査方向に、４本の走査線に対応する距離だけ移動させて、次の走査を行う。具体的には、図６の符号３００で示す８本のレーザ光によりまず走査を行うと、次の走査は、符号３０１で示す位置にて行われる。同様に、符号３０２及び３０３は、３回目及び４回目の走査における各レーザ光の走査位置を示している。この様に、最初の４本の走査線を除き、各走査線は２回ずつ走査され、露光されることで各画素が形成される。なお、最初の走査において、８個の光源のうちの図における上側４つの光源を発光させないことで、総ての走査線が２回ずつ走査される様にすることができる。

なお、本実施形態において、副走査方向に移動させる量は、４本の走査線に対応する量とするが、これは例示である。より一般的には、同時に走査可能な走査線の本数のうちの整数分の１に相当する幅だけ副走査方向に移動させることができる。例えば、２本の走査線に対応する距離だけ副走査方向に移動して走査をすれば、各走査線は４回ずつ露光されることとなる。このように同一走査線をＮ回（Ｎは２以上の整数）露光することにより、各光源の位置や特性のバラツキ、さらには、走査間隔の変動による静電潜像への影響を平均化し、出力画像のスジ・ムラを低減することができる。

本実施形態では、この多重露光における各回の露光特性を、画像データの属性情報から判定した画像の種別によって変更する。具体的には、種別が文字画像である画像部分については、図７（Ａ）に示す様に、１回目の走査において、必要な静電潜像を作成し、２回目の走査においては光源を発光させない。つまり、１回目の走査において、静電潜像の形成に必要な露光量で走査を行う。一方、種別が階調画像である画像部分については、スジ・ムラを低減するために、２回の露光で必要な静電潜像を形成する。具体的には、図７（Ｂ）に示す様に、１回目の走査における露光量と、２回目の走査における露光量をほぼ等しくし、合計して必要な露光量を得る様にする。なお、図７において、露光量は輝度変調方式としたが、パルス幅変調方式（ＰＷＭ）でも良い。

なお、文字画像を形成する際のレーザ光量は、階調画像を形成する際の各回の走査におけるレーザ光量の約２倍となる。図８は、文字画像及び階調画像を形成する際の１画素の静電潜像をそれぞれ示している。なお、静電潜像のプロファイルを直接観測することは困難であるため、図８は、露光プロファイルと電荷キャリアの生成及びその感光体内での輸送過程に基づくシミュレーションにより得た結果である。図８（Ａ）は、１回の露光により形成した文字画像の画素についての潜像プロファイルである。また、図８（Ｂ）は、ある画素について、２回の露光で得られたそれぞれの潜像プロファイルと、その合成である合成プロファイルを示している。なお、理想位置とは、レーザ光の中心が照射されるべき目標位置、つまり画素の形成位置であり、実際の位置とは、実際にレーザ光の中心が照射された位置である。なお、理想位置と実際の位置との位置ずれ量は、実験結果より、凡そ１０μｍ以内であり、本シミュレーションにおいては、理想位置と実際の位置とのずれを５μｍとしている。

図８（Ｂ）に示す様に、多重露光では、各回の走査における位置ずれにより、合成された潜像の範囲が広くなり、そのため、潜像プロファイルの現像電位面での傾きが小さくなる。図９に、潜像プロファイルの現像電位面での傾きと、出力画像のＭＴＦ及び理想位置と実際の位置との位置ずれ量の関係を示す。なお、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）とは、画像における解像力をあらわすものであり、ＭＴＦが１に近いほど鮮鋭性が良いことを示している。つまり、ＭＴＦが高いほど出力画像の鮮鋭性が上がり、照射位置の位置ずれ量が大きくなれば周期的なスジやムラが発生することになる。図９において符号６００は、１回の露光における潜像プロファイルの現像電位面での傾きを、符号６０１は、２回の露光における潜像プロファイルの現像電位面での傾きを、それぞれ示している。図９より、１回の露光で静電潜像を形成する文字画像は、２回の露光で静電潜像を形成する階調画像と比較して、位置ずれ量は大きくなるが、鮮鋭性が高くなることが分かる。

図１０（Ｂ）及び（Ｃ）は、各走査における潜像プロファイルと合成プロファイルを示す図である。なお、図１０（Ｂ）は、各潜像プロファイルの間隔が比較的等しい場合であり、図１０（Ｃ）は、各潜像プロファイルの間隔が不均一となっている場合、つまり、位置ずれが発生している場合である。なお、点線が各走査の潜像プロファイルを、実線がそれらの合成プロファイルを示している。図１０（Ｃ）に示す様に、位置ずれが生じると濃度差が発生する。図１０（Ａ）に示す様に、この濃度差は、位置ずれ量が多くなるほど大きくなる。多重露光では、この濃度差が複数のレーザ光による走査周期で表れるためスジ・ムラ画像となる。

以上、本実施形態において、１回の走査により潜像を形成する文字画像においては、深く狭い潜像が形成され、よって、鮮鋭性の高い画像を出力することができる。これに対して、階調画像においては、各回の露光の重ね合わせにより潜像を形成するため、形成される位置は理想位置に近くなり、位置ずれによるスジやムラを低減することが出来る。

図１１に画像形成装置１００が実行する画像形成処理のフローチャートを示す。ホスト装置１０７から、Ｓ１においてＰＤＬデータが入力されると、画像処理部１０３は、Ｓ２において、画像の各部の種別を判定する。ここで、文字画像であると、エンジン制御部１０６は、Ｓ３において、図７（Ａ）に示す様に、画像形成部１０８の露光特性を文字画像用に設定する。つまり、１回の露光で静電潜像を形成する様に露光量を設定する。一方、階調画像であると、エンジン制御部１０６は、Ｓ４において、図７（Ｂ）に示す様に、画像形成部１０８の露光特性を階調画像用に設定する。つまり、露光量の等しい各回の露光で静電潜像を形成する様に露光量を設定する。その後、Ｓ５において、画像形成部１０８は、設定された露光特性により静電潜像の形成を行い、画像を記録材に印刷する。

以上、本実施形態により、高濃度の線画像で構成されることが多いためスジ・ムラの影響が出にくいが、先鋭性の影響を受け易い文字画像については、１回の露光で潜像を形成することで先鋭性を高くする。一方、中間調や階調画像で構成されることが多くスジ・ムラの影響を受け易いが、先鋭性の影響を受け難いイメージ/グラフィックス等の階調画像については、多重露光を行うことでスジ・ムラを低減した画像を形成する。これにより、品質の劣化を防ぐことができる。

（第二実施形態）画像形成装置の現像剤の摩擦帯電電荷量は、雰囲気により変化する。したがって、画像形成装置において、最大濃度を出力するために必要な潜像コントラスト電位は、画像形成装置が設置された場所の雰囲気により変化することになる。具体的には、雰囲気中の水分量が多い高温高湿度の環境において、必要な潜像コントラスト電位は小さく、雰囲気中の水分量が少ない低温低湿度の環境において、必要な潜像コントラスト電位は大きくなる。第一実施形態では、文字画像の場合、１回の走査により静電潜像を形成していた。しかしながら、総ての環境においても１回の走査で必要な潜像コントラスト電位を確保できるだけの最大出力を持つ光源を設けることはコスト面や技術面での課題が生じ得る。本実施形態では、雰囲気に応じて画像形成時における必要な潜像コントラスト電位を判定し、判定した潜像コントラスト電位によっては、文字画像も多重露光を行うものである。なお、階調画像の静電潜像の形成は、第一実施形態と同様である。

図１２（Ａ）は、文字画像を形成する際における必要な潜像コントラスト電位と各回の走査におけるレーザ光量の関係を示している。なお、使用する光源の最大光量がＩｍａｘであり、このときの潜像コントラスト電位がＶａとなるものとする。よって、必要な潜像コントラスト電位がＶａ以下の場合には、１回の露光（第１露光）で必要な潜像コントラスト電位Ｖａを確保できるので、２回目の露光ではレーザ出力を０とする。これに対して、必要な潜像コントラスト電位がＶａより大きい場合には、１回目の露光においては、利用できる最大のレーザ光量Ｉｍａｘで走査し、２回目の露光（第２露光）においては、１回目の不足分を補うレーザ光量で走査する。図１２（Ｂ）は、ＰＷＭ方式で変調した画像信号と露光量の関係を示している。図１２（Ｂ）に示す様に、１回の露光で必要な潜像コントラスト電位が得られない場合には、１回目の露光は最大レーザ光量とし、不足分を２回目で露光する。

図１３は、本実施形態における文字画像の画素の潜像プロファイルを示す図である。１回目の走査による露光では、理想的な潜像の形成位置とは誤差があるものの、深くシャープな潜像を形成することができる。２回目の走査により、合成プロファイルは、１回目の走査で得たプロファイルより広がることになるが、２回目のレーザ光量は、一般的には、１回目のレーザ光量より低く、よって、同光量で２回露光する場合よりは先鋭性が向上する。この様に、本実施形態では、文字画像を形成する際の１回目の露光量と２回目の露光量の差を、階調画像を形成する際の１回目の露光量と２回目の露光量の差より大きくする。言い換えると、階調画像を形成する際の２回目の露光量に対する１回目の露光量の比はほぼ１とし、文字画像を形成する際の２回目の露光量に対する１回目の露光量の比は階調画像における比より大きい値とする。この構成により、文字画像における先鋭性の劣化を防ぐことができる。なお、実施形態においては２回目の露光は、必要な潜像コントラストを確保するための不足分を補うものとしていた。つまり、文字画像形成時の１回目の露光量は２回目の露光量以上としていた。しかしながら、２回目の露光を最大レーザ光量で行い、１回目の露光を、不足分を補うレーザ光量とすることもできる。

図１４に、本実施形態において画像形成装置１００が実行する画像形成処理のフローチャートを示す。ホスト装置１０７から、Ｓ１０においてＰＤＬデータが入力されると、Ｓ１１においてエンジン制御部１０６は環境センサの値より、環境状態、つまり本実施形態では雰囲気環境の水分量を検出する。続いて、エンジン制御部は、Ｓ１２において、検出した水分量から必要な潜像コントラスト電位を判定する。その後、画像処理部１０３は、Ｓ１３において、画像の種別を判定する。ここで、文字画像であると、エンジン制御部１０６は、Ｓ１４において、図１２に示す様に、画像形成部１０８の露光特性を文字画像用に設定する。つまり、１回の露光で、Ｓ１２で判定した潜像コントラスト電位を確保できる場合には、当該潜像コントラスト電位となる露光量を設定する。一方、１回の露光で、Ｓ１２で判定した潜像コントラスト電位を確保できない場合には、２回の露光で当該潜像コントラスト電位となる様に各回の露光量を設定する。なお、このとき、各回の露光量の差を最大にする。一方、階調画像であると、エンジン制御部１０６は、Ｓ１５において、図７（Ｂ）に示す様に、画像形成部１０８の露光特性を階調画像用に設定する。その後、Ｓ１６において、画像形成部１０８は、設定された露光特性により静電潜像の形成を行い、画像を記録材に印刷する。なお、雰囲気水分量以外の環境状態により必要な潜像コントラストを判定する形態であっても良い。

続いて、露光部２０３の光源部１０の光量の制御について、図１５を用いて説明する。図１５に示す露光部２０３は、複数（ｎ個）のレーザダイオード（ＬＤ１〜ＬＤｎ）を備える。ＬＤ１にはバイアス電流源４０７−１及びスイッチング電流源４０４−１が接続されている。ＬＤ１にはバイアス電流源４０７−１からバイアス電流が供給される。バイアス電流を供給することによって以下で説明するスイッチング電流を供給する際のＬＤ１の発光応答性を高めることができる。

ＬＤ１には画像データに応じてスイッチング電流源４０４−１からスイッチング電流が供給される。露光部２０３は、変調部４１３を備えており、変調部４１３には画像処理部１０３から画像データが入力される。画像データは多値画像データから変換された２値の画像データである。２値の画像データは変調部４１３にてパルス信号に変調され、当該パルス信号を論理素子４１２に出力する。

論理素子４１２にはエンジン制御部１０６から感光体の露光を許可するイネーブル信号（ＬＤ＿ＯＮ信号）が入力されている。ＬＤ＿ＯＮ信号は、スイッチ素子４０８−１にも入力されている。エンジン制御部１０６は、画像処理部１０３からエンジン制御部１０６に信号が入力されたことに応じて論理素子４１２とスイッチ素子４０８−１にＬＤ＿ＯＮ信号を出力する。論理素子４１２は、パルス信号とＬＤ＿ＯＮ信号との論理和をスイッチ素子４０９−１に出力する。即ち、エンジン制御部１０６からＬＤ＿ＯＮ信号が出力された状態で論理素子４０８にＨレベル（Ｈｉｇｈレベル）の信号が入力されるとスイッチ素子４０９−１がＯＮになる。これにより、ＬＤ１にはスイッチング電流源４０４−１からスイッチング電流が供給され、バイアス電流源４０７−１からバイアス電流が供給される。一方、エンジン制御部１０６からＬＤ＿ＯＮ信号が出力された状態で論理素子４０８にＬレベル（Ｌｏｗレベル）の信号が入力されるとスイッチ素子４０９−１がＯＦＦになる。これにより、ＬＤ１にはスイッチング電流源４０４−１からスイッチング電流が供給されることなく、バイアス電流源４０７−１からバイアス電流が供給される。即ち、感光体上に画素を形成する場合にはＰＷＭ信号がＨレベルになり、それによってＬＤ１は感光体の表面電位を変位させる光量の光ビームが出射する。感光体上に画素を形成しない場合にはＰＷＭ信号がＬレベルになり、それによってＬＤ１にはスイッチング電流が供給されない。なお、バイアス電流のみが供給された際にＬＤ１から出射される光ビームの光量は感光体の表面電位を変位させない程度の光量である。なお、変調部４１３及び論理素子４１２はＬＤｎそれぞれに対して個別に設けられており、ＬＤｎについても同様に発光制御が実行される。

次に、ＬＤ１を例に画像形成中に実行される光量制御（自動光量制御、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ。以下、ＡＰＣとする。）を説明する。ＡＰＣは、感光体上を走査する光ビームの光量を目標光量に調整する制御である。図３に示すように、画像形成装置は、ＬＤ１〜ＬＤｎから出射されるレーザ光を受光する１個のフォトダイオード（ＰＤ）を有する。ＰＤは、検知した光量に応じた電流Ｉｍを、電流／電圧変換器４０１に出力する。電流／電圧変換器４０１は、入力された電流Ｉｍを電圧に変換して出力する。増幅器４０２は、電流／電圧変換器４０１から出力された電圧のゲインを調整するための増幅器である。増幅器４０２においてＬＤ１からのレーザ光を検出したＰＤからの出力のゲインが調整された電圧は、光量モニタ電圧ＶｐｄとしてＡＰＣ回路４０３−１に与えられる。エンジン制御部１０６は、ＡＰＣ回路４０３−１〜ＡＰＣ回路４０３−ｎの何れか１つにサンプル・ホールド信号Ｓ／Ｈを出力し、サンプル・ホールド信号Ｓ／Ｈが入力されたＡＰＣ回路がＡＰＣを実行する。ここで、ＰＤ、電流／電圧変換器４０１、及び増幅器４０２は、ＬＤ１から出力された光ビームの光量を検出する検出部として機能する。

ＡＰＣは感光体上の画像形成領域以外の領域である非画像領域を光ビームが走査しているときに各発光素子に対して実行される。非画像領域において、エンジン制御部１０６からはＬＤ＿ＯＮ信号が出力され、変調部４１３から論理素子４１２にはＨレベルのパルス信号が供給される。それによって、スイッチ素子４０９−１がＯＮになり、ＬＤ１にはバイアス電流とスイッチング電流が供給され、ＬＤ１は発光する。ＬＤ１からの光ビームはＰＤに入射し、上記の構成によりＬＤ１の光ビームを光量モニタ電圧Ｖｐｄとして検出する。 ＡＰＣ回路４０３−１は、ＬＤ１の光ビームに対応するＶｐｄとエンジン制御部１０６から出力されるＶｒｅｆとを比較する。比較結果がＶｐｄ＞Ｖｒｅｆの場合、ＡＰＣ回路４０３−１は、ＬＤ１に供給されるスイッチング電流の電流値を現状設定された電流値から減少するように、ＶｐｄとＶｒｅｆとの差分に基づいてスイッチング電流源４０４−１を制御する。比較結果がＶｐｄ＜Ｖｒｅｆの場合、ＡＰＣ回路４０３−１は、ＬＤ１に供給されるスイッチング電流の電流値を現状設定されたスイッチング電流値から増加するように、ＶｐｄとＶｒｅｆとの差分に基づいてスイッチング電流源４０４−１を制御する。ここで設定された値のスイッチング電流が直後の画像形成領域を走査する光ビームを出射させる際にＬＤ１に供給される。なお、ここではスイッチング電流を設定する例を説明したが、ＰＤ検出結果に基づいてバイアス電流の電流値も設定するようにしても良い。

次に、上記構成によって実行される画像種別に応じた光量制御について説明をする。画像処理部１０３からエンジン制御部１０６には、画像種別に関する信号が送信される。即ち、画像処理部１０３が形成する画像（または、画素）の種別が文字であると判定した場合、画像処理部１０３からエンジン制御部１０６には画像種別が文字であることを示す信号が送信される。そして、エンジン制御部１０６はＶｒｅｆを文字画像に対応する値Ｖｃに制御する。一方、画像処理部１０３が形成する画像（または、画素）の種別がピクチャーであると判定された場合、画像処理部１０３からエンジン制御部１０６には画像種別がピクチャーであることを示す信号が送信される。そして、エンジン制御部はＶｒｅｆをピクチャー画像に対応する値Ｖｐに制御する。

図１５中のＬＤ１で第１露光を行い、ＬＤｎで第２露光を行う場合を例にさらに具体的に説明をする。文字画像を形成する場合、エンジン制御部１０６は、ＡＰＣ回路４０３−１に出力するＶｒｅｆをＶｃ１に制御し、ＡＰＣ回路４０３−ｎに出力するＶｒｅｆをＶｃｎに制御する。ピクチャー画像を形成する場合、エンジン制御部１０６は、ＡＰＣ回路４０３−１に出力するＶｒｅｆをＶｐ１に制御し、ＡＰＣ回路４０３−ｎに出力するＶｒｅｆをＶｐｎに制御する。
このとき、Ｖｒｅｆは光量に対応する値であるので、本実施例の画像形成装置では以下の式が成り立つ。
｜Ｖｃ１−Ｖｃｎ｜＞｜Ｖｐ１−Ｖｐｎ｜

このように、画像種別に応じてＡＰＣ回路に入力するＶｒｅｆの値を変化させることによって、画像種別に応じた光量で感光体を露光する。

以上、本実施形態においては、搭載する光源を高出力なものにしなくても、出力環境条件に合わせて高品位な出力が達成される。なお、上記各実施形態は、ＶＣＳＥＬを光源とする構成であったが、ＬＥＤアレイ等、任意の複数の光源を有する光源部１０を使用することができる。

なお、上述した実施形態は、文字画像を種別"文字"に分類し、それ以外の画像を種別"階調"に分類するものであった。しかしながら、ＰＤＬデータの属性情報が"グラフィック"である画像部分については、主に線のみで構成されている場合には、種別を"階調"ではなく"文字"とすることができる。つまり、文字画像のみならず、品質が鮮鋭性の劣化により影響され易い、線画像については、文字画像と同じ種別に分類して、文字画像と同じ様に露光することができる。

なお、上述した実施形態は２回の走査により多重露光をするものであったが、各走査線についてＮ回（Ｎは２以上の整数）の多重露光を行う場合にも適用することができる。その場合、エンジン制御部１０６は、階調画像の画素を形成するときには、Ｎ回の露光により静電潜像を形成する。このとき、各画素に対する各回の露光量が略均等となる様に、エンジン制御部１０６は、画像形成部を制御する。一方、文字画像の画素を形成するときには、使用する光源の最大光量により、当該画素の形成に必要な潜像コントラストを確保できるＮ回以下の、最も少ない露光回数を求め、求めた回数の露光により１画素を形成する様に制御を行う。

Claims (13)

1. 画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置であって、
   感光体と、
   前記画像データに基づいて、前記感光体を第１露光し、前記第１露光された前記感光体を第２露光する露光手段と、
   前記画像データに基づいて形成する前記画像の種別を判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記画像の種別が文字であると判定された場合の前記第１露光と前記第２露光との露光強度の差が、前記判定手段によって前記画像の種別がピクチャーであると判定された場合の前記第１露光と前記第２露光の露光強度の差よりも大きくなる様に前記露光手段を制御する制御手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記判定手段によって前記画像の種別が文字であると判定された場合であって、１回の露光で前記画像の濃度を確保できる場合、前記第１露光または前記第２露光の露光強度を０とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記画像の形成に必要な潜像コントラストを、画像形成時の環境状態から判定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記判定手段は、ページ記述言語のコマンドに基づき、前記画像の種別を判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記判定手段は、ページ記述言語の文字コードにより記述された画像の種別を文字であると判定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記判定手段は、ページ記述言語の文字コード及び図形コードにより記述された画像の種別を文字であると判定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置であって、
   感光体と、
   前記画像データに含まれる１画素に対応する画素データに基づいて前記感光体を第１露光及び第２露光する露光手段と、
   前記画像データに含まれる前記画素データの種別を判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記画像データに含まれる前記画素データが文字を構成する画素に対応する画素データであると判定された場合の前記第１露光と前記第２露光の露光強度の差が、前記判定手段によって前記画像データに含まれる前記画素データがピクチャーを構成する画素に対応する画素データであると判定された場合の前記第１露光と前記第２露光の露光強度の差より大きくなる様に前記露光手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記判定手段によって文字を構成する画素に対応する画素データであると判定された場合であって、１回の露光で前記画素データの濃度を確保できる場合、前記第１露光または前記第２露光の露光強度を０とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記画素データに対応する画素の形成に必要な潜像コントラストを、画像形成時の環境状態から判定することを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。
10. 前記判定手段は、ページ記述言語のコマンドに基づき、前記画素データの種別を判定することを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記判定手段は、ページ記述言語の文字コードにより記述された前記画素データの種別を文字であると判定することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記判定手段は、ページ記述言語の文字コード及び図形コードにより記述された画像の種別を文字であると判定することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
13. 前記露光手段は、レーザ光を出射する第１の発光点および第２の発光点が一体的に形成され、前記画像データに基づいて前記第１の発光点が出射するレーザ光によって前記感光体を前記第１露光し、前記画像データに基づいて前記第２の発光点が出射するレーザ光によって前記第１露光された前記感光体を前記第２露光する半導体レーザであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images