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技術 光走査装置、画像形成装置及び光走査方法

出願人 株式会社リコー
発明者 鈴木清三岩田宗朗
出願日 2010年11月22日 (8年0ヶ月経過) 出願番号 2010-259777
公開日 2012年6月14日 (6年6ヶ月経過) 公開番号 2012-113012
状態 特許登録済
技術分野 機械的光走査系 レーザービームプリンタ FAXの走査装置
主要キーワード 駆動応答性 オーバーシュート電流 合計光量 正規光 画像線 各変調データ 発光遅延 主方向
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

現像時のトナー付着量を適切にすることができる光走査装置を提供する。

解決手段

複数の発光部を有する光源と、光源からの複数の光束を偏向するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーで偏向された複数の光束を対応する感光体ドラムの表面に導光する走査光学系、及び走査制御装置などを備えている。光源は、少なくとも副走査対応方向に関して互いに異なる位置に配置された8個以上の発光部を有している。走査制御装置は、画像データにおける中間調を、画像データにおける1画素を単位とするディザマトリックス表現し、該ディザマトリックスを構成する画素毎に露光エネルギを制御する。

概要

背景

光走査装置によって感光体ドラム上に潜像を形成した後、該潜像にトナーを付着させて、潜像を顕像化する画像形成装置が知られている。

このような画像形成装置では、いわゆるエッジ効果によって、トナー像におけるトナーの付着量が部分的に理想よりも多くなる場合がある。そして、その部分では、トナーの積載高さが高くなり、いわゆるトナーチリが顕著となるおそれがあった。この場合、出力画像粒状度劣化し、特に写真画像のような絵柄部では、画像ボケザラツキ感が大きくなるという不都合があった。

また、出力画像1枚当たりの画像占有面積が広い場合には、1画素当たりのトナー付着量が多いと、1ページ当たりのコストを示すCPP(cost per page)が高くなるという不都合があった。

例えば、特許文献1には、ライン画像のトナー量が多くなって生じるライン画像のチリを抑制することを目的とし、ライン状のトナー像の単位面積当り最大付着量が1.0[mg/cm2]以下となるように作像手段を制御する画像形成装置が開示されている。

ところで、特許文献2には、エッジ効果を抑制することを目的とする電子写真装置が開示されている。

概要

現像時のトナー付着量を適切にすることができる光走査装置を提供する。 複数の発光部を有する光源と、光源からの複数の光束を偏向するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーで偏向された複数の光束を対応する感光体ドラムの表面に導光する走査光学系、及び走査制御装置などを備えている。光源は、少なくとも副走査対応方向に関して互いに異なる位置に配置された8個以上の発光部を有している。走査制御装置は、画像データにおける中間調を、画像データにおける1画素を単位とするディザマトリックス表現し、該ディザマトリックスを構成する画素毎に露光エネルギを制御する。

目的

ところで、特許文献2には、エッジ効果を抑制することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

画像データに基づいて変調された複数の光束で被走査面を走査する光走査装置であって、複数の発光部を有する光源と;前記光源からの複数の光束を偏向する光偏向器と;前記光偏向器で偏向された複数の光束を前記被走査面に導光する走査光学系と;前記画像データにおける中間調ディザマトリックス表現し、該ディザマトリックスを構成する画素毎に露光エネルギを制御する制御装置と;を備える光走査装置。

請求項2

前記ディザマトリックスは、前記画像データにおける1画素を単位として表現されることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。

請求項3

前記ディザマトリックスは、前記被走査面への書込密度が1200dpi以上であることを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。

請求項4

前記ディザマトリックスは、前記画像データにおける1画素よりも高密度サブピクセルを単位として表現されることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。

請求項5

前記制御装置は、前記サブピクセル毎に、対応する発光部の発光光量を調整し、前記ディザマトリックスを構成する画素毎に露光エネルギを制御することを特徴とする請求項4に記載の光走査装置。

請求項6

前記サブピクセルは、前記被走査面への書込密度が1200dpi以上であることを特徴とする請求項4又は5に記載の光走査装置。

請求項7

前記画像データにおける1画素は、前記複数の発光部のうち副走査方向に関して互いに異なる位置にある少なくとも2つの発光部からの光束によって形成され、前記制御装置は、前記少なくとも2つの発光部の発光光量を個別に調整することを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の光走査装置。

請求項8

前記制御装置は、前記ディザマトリックスにおける端部の画素の露光エネルギを、中央部の画素の露光エネルギよりも低くすることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の光走査装置。

請求項9

前記制御装置は、前記複数の発光部における発光遅延補正することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の光走査装置。

請求項10

前記複数の発光部は、8個以上の発光部であり、前記光源は、前記複数の発光部が同一基板上に形成された面発光レーザアレイを含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の光走査装置。

請求項11

少なくとも1つの像担持体と;前記少なくとも1つの像担持体を画像データに応じて変調された光束により走査する請求項1〜10のいずれか一項に記載の光走査装置と;を備える画像形成装置

請求項12

前記画像データは、多色カラー画像データであることを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。

請求項13

複数の発光部からの画像データに基づいて変調された複数の光束で被走査面を走査する光走査方法であって、前記画像データにおける中間調をディザマトリックスで表現し、該ディザマトリックスを構成する画素毎に露光エネルギを制御する工程を含む光走査方法。

請求項14

前記ディザマトリックスは、前記画像データにおける1画素を単位として表現されることを特徴とする請求項13に記載の光走査方法。

請求項15

前記ディザマトリックスは、前記画像データにおける1画素よりも高密度のサブピクセルを単位として表現されることを特徴とする請求項13に記載の光走査方法。

請求項16

前記露光エネルギを制御する工程では、前記サブピクセル毎に、対応する発光部の発光光量を調整し、前記ディザマトリックスを構成する画素毎に露光エネルギを制御することを特徴とする請求項15に記載の光走査方法。

請求項17

前記画像データにおける1画素は、前記複数の発光部のうち副走査方向に関して互いに異なる位置にある少なくとも2つの発光部からの光束によって形成され、前記露光エネルギを制御する工程では、前記少なくとも2つの発光部の発光光量を個別に調整することを特徴とする請求項15又は16に記載の光走査方法。

請求項18

前記露光エネルギを制御する工程では、前記ディザマトリックスにおける端部の画素の露光エネルギを、中央部の画素の露光エネルギよりも低くすることを特徴とする請求項13〜17のいずれか一項に記載の光走査方法。

請求項19

前記露光エネルギを制御する工程では、前記複数の発光部における発光遅延を補正することを特徴とする請求項13〜18のいずれか一項に記載の光走査方法。

技術分野

0001

本発明は、光走査装置画像形成装置及び光走査方法係り、更に詳しくは、複数の光束で被走査面を走査する光走査装置及び光走査方法、並びに前記光走査装置を備える画像形成装置に関する。

背景技術

0002

光走査装置によって感光体ドラム上に潜像を形成した後、該潜像にトナーを付着させて、潜像を顕像化する画像形成装置が知られている。

0003

このような画像形成装置では、いわゆるエッジ効果によって、トナー像におけるトナーの付着量が部分的に理想よりも多くなる場合がある。そして、その部分では、トナーの積載高さが高くなり、いわゆるトナーチリが顕著となるおそれがあった。この場合、出力画像粒状度劣化し、特に写真画像のような絵柄部では、画像ボケザラツキ感が大きくなるという不都合があった。

0004

また、出力画像1枚当たりの画像占有面積が広い場合には、1画素当たりのトナー付着量が多いと、1ページ当たりのコストを示すCPP(cost per page)が高くなるという不都合があった。

0005

例えば、特許文献1には、ライン画像のトナー量が多くなって生じるライン画像のチリを抑制することを目的とし、ライン状のトナー像の単位面積当り最大付着量が1.0[mg/cm2]以下となるように作像手段を制御する画像形成装置が開示されている。

0006

ところで、特許文献2には、エッジ効果を抑制することを目的とする電子写真装置が開示されている。

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、特許文献1に開示されている画像形成装置では、中間調画像部におけるトナー付着量の制御が難しく、画像の大半を写真や図などの絵柄部が占める場合に、トナーチリの抑制及び低CPPを実現するのは困難であった。

0008

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、現像時のトナー付着量を適切にすることができる光走査装置及び光走査方法を提供することにある。

0009

また、本発明の第2の目的は、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、第1の観点からすると、画像データに基づいて変調された複数の光束で被走査面を走査する光走査装置であって、複数の発光部を有する光源と;前記光源からの複数の光束を偏向する光偏向器と;前記光偏向器で偏向された複数の光束を前記被走査面に導光する走査光学系と;前記画像データにおける中間調をディザマトリックス表現し、該ディザマトリックスを構成する画素毎に露光エネルギを制御する制御装置と;を備える光走査装置である。

0011

これによれば、現像時のトナー付着量を適切にすることができる。

0012

本発明は、第2の観点からすると、少なくとも1つの像担持体と;前記少なくとも1つの像担持体を画像データに応じて変調された光束により走査する本発明の光走査装置と;を備える画像形成装置である。

0013

これによれば、高品質の画像を形成することができる。

0014

本発明は、第3の観点からすると、複数の発光部からの画像データに基づいて変調された複数の光束で被走査面を走査する光走査方法であって、前記画像データにおける中間調をディザマトリックスで表現し、該ディザマトリックスを構成する画素毎に露光エネルギを制御する工程を含む光走査方法である。

0015

これによれば、現像時のトナー付着量を適切にすることができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の一実施形態に係るカラープリンタ概略構成を説明するための図である。
図1における光走査装置の構成を説明するための図(その1)である。
図1における光走査装置の構成を説明するための図(その2)である。
図1における光走査装置の構成を説明するための図(その3)である。
図1における光走査装置の構成を説明するための図(その4)である。
面発光レーザアレイの複数の発光部を説明するための図である。
走査制御装置を説明するための図である。
1画素を単位とするディザマトリックスを説明するための図である。
従来の不都合点を説明するための図である。
図10(A)及び図10(B)は、それぞれ図9に対応する潜像での電位分布を説明するための図である。
図11(A)及び図11(B)は、それぞれ本実施形態における図8に対応する露光エネルギを説明するための図である。
図12(A)及び図12(B)は、それぞれ図11(A)及び図11(B)に対応する潜像での電位分布を説明するための図である。
図13(A)及び図13(B)は、それぞれ従来の駆動電流及び光出力を説明するための図である。
図14(A)及び図14(B)は、それぞれ本実施形態における駆動電流及び光出力を説明するための図である。
1画素を複数の光ビームで形成する場合を説明するための図である。
図15に対応する複数の発光部の駆動信号を説明するための図である。
サブピクセルを説明するための図である。
1サブピクセルを単位とするディザマトリックスを説明するための図である。
図18に対応する露光エネルギを説明するための図(その1)である。
図18に対応する露光エネルギを説明するための図(その2)である。
図21(A)及び図21(B)は、それぞれ図19及び図20に対応する潜像での電位分布を説明するための図である。
図15に対応する走査制御装置の一部を説明するための図である。
飛び越し走査図18のディザマトリックスを形成する例を説明するための図である。
図23に対応する露光エネルギを説明するための図(その1)である。
図23に対応する露光エネルギを説明するための図(その2)である。

実施例

0017

以下、本発明の一実施形態を図1図14(B)に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ2000の概略構成が示されている。

0018

このカラープリンタ2000は、4色(ブラックシアンマゼンタイエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式多色カラープリンタであり、光走査装置2010、4つの感光体ドラム(2030a、2030b、2030c、2030d)、4つのクリーニングユニット(2031a、2031b、2031c、2031d)、4つの帯電装置(2032a、2032b、2032c、2032d)、4つの現像ローラ(2033a、2033b、2033c、2033d)、4つのトナーカートリッジ(2034a、2034b、2034c、2034d)、転写ベルト2040、転写ローラ2042、定着装置2050、給紙コロ2054、レジストローラ対2056、排紙ローラ2058、給紙トレイ2060、排紙トレイ2070、通信制御装置2080、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置2090などを備えている。

0019

なお、本明細書では、XYZ3次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をY軸方向、4つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をX軸方向として説明する。

0020

通信制御装置2080は、ネットワークなどを介した上位装置(例えば、パソコン)及び公衆回線を介した情報機器(例えば、ファクシミリ装置)との双方向の通信を制御する。そして、通信制御装置2080は、受信した情報をプリンタ制御装置2090に通知する。

0021

プリンタ制御装置2090は、CPU、該CPUにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているROM、作業用メモリであるRAM、アナログデータをデジタルデータに変換するAD変換器などを有している。そして、プリンタ制御装置2090は、上位装置及び情報機器からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置及び情報機器からの画像情報を光走査装置2010に送る。

0022

感光体ドラム2030a、帯電装置2032a、現像ローラ2033a、トナーカートリッジ2034a、及びクリーニングユニット2031aは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Kステーション」ともいう)を構成する。

0023

感光体ドラム2030b、帯電装置2032b、現像ローラ2033b、トナーカートリッジ2034b、及びクリーニングユニット2031bは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Cステーション」ともいう)を構成する。

0024

感光体ドラム2030c、帯電装置2032c、現像ローラ2033c、トナーカートリッジ2034c、及びクリーニングユニット2031cは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Mステーション」ともいう)を構成する。

0025

感光体ドラム2030d、帯電装置2032d、現像ローラ2033d、トナーカートリッジ2034d、及びクリーニングユニット2031dは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Yステーション」ともいう)を構成する。

0026

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図1における面内で矢印方向に回転する。

0027

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

0028

光走査装置2010は、プリンタ制御装置2090からの多色の画像情報(ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報)に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置2010の構成については後述する。

0029

トナーカートリッジ2034aにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033aに供給される。トナーカートリッジ2034bにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033bに供給される。トナーカートリッジ2034cにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033cに供給される。トナーカートリッジ2034dにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033dに供給される。

0030

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像(トナー画像)は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト2040の方向に移動する。

0031

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト2040上に順次転写され、重ね合わされて多色のカラー画像が形成される。ところで、転写ベルト2040上で、トナー画像の移動する方向は「副方向」と呼ばれ、該副方向に直交する方向(ここでは、Y軸方向)は「主方向」と呼ばれている。

0032

給紙トレイ2060には記録紙が格納されている。この給紙トレイ2060の近傍には給紙コロ2054が配置されており、該給紙コロ2054は、記録紙を給紙トレイ2060から1枚づつ取り出し、レジストローラ対2056に搬送する。該レジストローラ対2056は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト2040と転写ローラ2042との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト2040上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着装置2050に送られる。

0033

定着装置2050では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ2058を介して排紙トレイ2070に送られ、排紙トレイ2070上に順次スタックされる。

0034

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

0035

次に、前記光走査装置2010の構成について説明する。

0036

光走査装置2010は、一例として図2図5に示されるように、4つの光源(2200a、2200b、2200c、2200d)、4つのカップリングレンズ(2201a、2201b、2201c、2201d)、4つの開口板(2202a、2202b、2202c、2202d)、4つのシリンドリカルレンズ(2204a、2204b、2204c、2204d)、ポリゴンミラー2104、4つの走査レンズ(2105a、2105b、2105c、2105d)、4枚の折り返しミラー(2106a、2106b、2106c、2106d)、及び走査制御装置3022(図2図5では図示省略、図7参照)などを備えている。そして、上記光学部材は、光学ハウジング内に収容されている。

0037

また、光走査装置2010は、光源毎に設けられた光量モニタ系(不図示)、及び感光体ドラム毎に設けられた同期検知系(不図示)を有している。

0038

各光量モニタ系は、モニタ用受光素子、及び光源から射出された光束を分岐させてモニタ用受光素子に導くモニタ光学系を備えている。モニタ用受光素子は、受光光量に応じた信号を光量モニタ信号(APC信号)として走査制御装置3022に出力する。

0039

各同期検知系は、1回の光走査における書き込み開始前の光束が入射する先端同期検知センサを有している。先端同期検知センサは、受光素子を有し、受光光量に応じた電気信号を走査制御装置3022に出力する。なお、先端同期検知センサの出力信号は、先端同期信号とも呼ばれている

0040

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

0041

光源2200bと光源2200cは、X軸方向に関して離れた位置に配置されている。そして、光源2200aは光源2200bの−Z側に配置されている。また、光源2200dは光源2200cの−Z側に配置されている。

0042

各光源は、一例として図6に示されるように、複数の発光部(ch1〜ch29)が2次元配列されている面発光レーザアレイを有している。面発光レーザアレイは、複数の発光部を2次元的に集積できるため、各感光体ドラムに対して2400dpi以上の高密度書込を比較的容易に実現することができる。更に、発光部間隔を狭くすることができるため、各発光部から射出された光束がいずれも光学系の光軸近傍を通過し、光学収差の影響を受けにくい。そこで、感光体ドラム表面でのビームスポット径のばらつきや副走査ピッチむらの発生を抑制することができる。その結果、バンディングの発生を抑制することが可能となる。

0043

カップリングレンズ2201aは、光源2200aから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

0044

カップリングレンズ2201bは、光源2200bから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

0045

カップリングレンズ2201cは、光源2200cから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

0046

カップリングレンズ2201dは、光源2200dから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

0047

開口板2202aは、開口部を有し、カップリングレンズ2201aを介した光束を整形する。

0048

開口板2202bは、開口部を有し、カップリングレンズ2201bを介した光束を整形する。

0049

開口板2202cは、開口部を有し、カップリングレンズ2201cを介した光束を整形する。

0050

開口板2202dは、開口部を有し、カップリングレンズ2201dを介した光束を整形する。

0051

シリンドリカルレンズ2204aは、開口板2202aの開口部を通過した光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。

0052

シリンドリカルレンズ2204bは、開口板2202bの開口部を通過した光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。

0053

シリンドリカルレンズ2204cは、開口板2202cの開口部を通過した光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。

0054

シリンドリカルレンズ2204dは、開口板2202dの開口部を通過した光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。

0055

ポリゴンミラー2104は、Z軸に平行な軸回りに回転する2段構造の4面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、1段目下段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204aからの光束及びシリンドリカルレンズ2204dからの光束がそれぞれ偏向され、2段目(上段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204bからの光束及びシリンドリカルレンズ2204cからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、1段目の4面鏡及び2段目の4面鏡は、互いに位相が45°ずれて回転し、書き込み走査は1段目と2段目とで交互に行われる。

0056

ここでは、シリンドリカルレンズ2204a及びシリンドリカルレンズ2204bからの光束はポリゴンミラー2104の−X側に偏向され、シリンドリカルレンズ2204c及びシリンドリカルレンズ2204dからの光束はポリゴンミラー2104の+X側に偏向される。

0057

そこで、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204aからの光束は、折り返しミラー2106a、及び走査レンズ2105aを介して、感光体ドラム2030aに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030aの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030a上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030aでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030aの回転方向が、感光体ドラム2030aでの「副走査方向」である。

0058

また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204bからの光束は、折り返しミラー2106b、及び走査レンズ2105bを介して、感光体ドラム2030bに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030bの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030b上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030bでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030bの回転方向が、感光体ドラム2030bでの「副走査方向」である。

0059

また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204cからの光束は、折り返しミラー2106c、及び走査レンズ2105cを介して、感光体ドラム2030cに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030cの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030c上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030cでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030cの回転方向が、感光体ドラム2030cでの「副走査方向」である。

0060

また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204dからの光束は、折り返しミラー2106d、及び走査レンズ2105dを介して、感光体ドラム2030dに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030dの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030d上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030dでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030dの回転方向が、感光体ドラム2030dでの「副走査方向」である。

0061

なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー2104から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。

0062

また、各ステーションでは、シリンドリカルレンズと走査レンズとにより、対応する感光体ドラム表面とポリゴンミラー2104での偏向点とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系が構成されている。

0063

ポリゴンミラー2104と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査レンズ2105aと折り返しミラー2106aとからKステーションの走査光学系が構成されている。また、走査レンズ2105bと折り返しミラー2106bとからCステーションの走査光学系が構成されている。そして、走査レンズ2105cと折り返しミラー2106cとからMステーションの走査光学系が構成されている。さらに、走査レンズ2105dと折り返しミラー2106dとからYステーションの走査光学系が構成されている。

0064

走査制御装置3022は、一例として図7に示されるように、メインCPU3210、フラッシュメモリ3211、RAM3212、インターフェース3214、画素クロック生成回路3215、画像処理回路3216、書込制御回路3219、光源駆動回路3221などを有している。なお、図7における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。

0065

インターフェース3214は、プリンタ制御装置2090との双方向の通信を制御する通信インターフェースである。上位装置からの画像データは、インターフェース3214を介して供給される。

0066

フラッシュメモリ3211には、メインCPU3210にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、及びプログラムの実行に必要な各種データが格納されている。

0067

RAM3212は、作業用のメモリである。

0068

画素クロック生成回路3215は、画素クロック信号を生成する。なお、画素クロック信号は、1/8クロック分解能位相変調が可能である。

0069

画像処理回路3216は、メインCPU3210によって色毎にラスター展開された画像データに所定の中間調処理などを行った後、各光源の発光部毎のドットデータを作成する。

0070

書込制御回路3219は、ステーション毎に、先端同期検知センサの出力信号(先端同期信号)に基づいて、書込開始のタイミングを求める。そして、書込開始のタイミングに合わせて、各発光部のドットデータを画素クロック生成回路3215からの画素クロック信号に重畳させるとともに、発光部毎にそれぞれ独立した変調データを生成する。

0071

光源駆動回路3221は、書込制御回路3219からの各変調データに応じて、各光源に各発光部の駆動信号を出力する。

0072

メインCPU3210は、フラッシュメモリ3211に格納されているプログラムに従って動作し、光走査装置2010の全体を制御する。なお、メインCPU3210よるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。

0073

例えば、メインCPU3210は、各発光部の光出力を安定に保つため、所定のタイミングで、各光量モニタ系の出力信号に基づいて、APC(Auto Power Control)処理を行う。

0074

ところで、ここでは、形成される画像の密度(解像度)は、1200dpi(dot per inch)である。そして、ディザトリックは、一例として図8に示されるように、画像データの1画素(1ピクセル)を単位として、6画素×6画素で構成される。すなわち、200lpi(line per inch)の画像線数で画像が形成される。なお、図8には、画像濃度が61%の例が示されている。

0075

このようなディザマトリックスで画像形成を行った場合、従来は、一例として図9に示されるように、白と黒の境界におけるエッジ部分の濃度が高くなり、中央部では逆に濃度が下がるという不都合があった。図9では、主走査方向に関して画像幅の狭い部分の画素(画素a)は、主走査方向に関して画像幅の広い部分の画素よりも濃度が濃くなっている。また、主走査方向に関して画像幅の広い部分では、エッジ部の画素(画素b)の方が、中央部の画素(画素c)よりも濃度が濃くなっている。

0076

これは、感光体ドラム上に形成される潜像のエッジ部において、電位が急激に変化し、該エッジ部に強い電界が集中することに起因している。なお、以下では、このようにエッジ部に強い電界が集中することを「エッジ効果」と呼ぶ。このエッジ効果により、図9におけるA方向のように潜像幅が狭い場合は、潜像全体の電位が上昇する(図10(A)参照)。また、図9におけるB方向のようにある程度潜像幅が広い場合は、エッジ部分の電位のみが上昇し、中央部は影響を受けにくい(図10(B)参照)。そこで、潜像幅が狭い場合は、全体的にトナー付着量が多くなり、ある程度潜像幅が広い場合は、エッジ部分のみトナー付着量が多くなる。

0077

このように、従来は、トナー付着量が多いところと少ないところとが画像パターンによっては存在することがあった。そして、トナー付着量が多くなり、トナー積載高さが高くなるとトナーチリを発生しやすくなる(特許文献1参照)。トナーチリが発生すると、画像における粒状度が劣化し、特に写真画像のような絵柄部では、画像ボケやザラツキが大きくなる。

0078

トナーチリは、感光体ドラムから転写ベルトにトナー像を転写する際に、プレニップ部で発生したり、トナー同士の反発力により発生する。さらに、トナー付着量が多く、トナー積載高さが高いと、転写ベルト上のトナーを保持する電界の影響が弱まり、結果として物理的及び静電的な外乱によりトナーが散りやすくなる。

0079

また、出力画像における画像占有面積が広い場合は、1画素当たりのトナー付着量が多いと、1ページ当たりのコスト(CPP)が高くなる。

0080

本実施形態では、走査制御装置3022は、一例として図11(A)及び図11(B)に示されるように、1画素単位で、露光エネルギを制御している。これにより、一例として図12(A)及び図12(B)に示されるように、潜像における電位分布を、潜像幅に依らず、ほぼ理想の形状とすることができる。

0081

画像データの1画素をディザマトリックの単位とした場合は、画像の密度(解像度)が1200dpi以上であることが好ましい。画像の密度(解像度)が低い場合は、1画素単位で露光エネルギを制御したとしても、トナー付着量を精度良く制御するのは難しい。

0082

本実施形態では、1画素単位で露光エネルギを制御しているため、トナー付着量を精度良く制御することができる。そこで、写真画像のような絵柄部において、トナーチリに起因する画像ボケ及び大きなザラツキが生じるのを抑制することができる。更に、付随的効果として、中間調のハイライトからベタに至るまで、線形性の高いリニア階調表現を実現することが可能となる。すなわち、画像データとして入力された濃度情報を出力画像において正確に表現することができる。また、出力される記録紙において、画像占有面積が広くても、トナー付着量が過多となることなく適正に制御することができ、低CPPを実現することが可能となる。

0083

ところで、半導体レーザによっては、入力信号に対応する駆動電流が供給されても、レーザ発振に可能な濃度のキャリアが生成されるまでにある程度の時間を要する場合がある。この場合、一例として図13(A)に示されるように、半導体レーザへの駆動電流の入力波形がほぼ矩形状であったとしても、発光遅延が生じ、高速書込に対応して半導体レーザを駆動する場合に、一例として図13(B)に示されるように、所望の光出力になるまでのパルスの立上がり、及び立下りが鈍った応答波形パルスしか得ることができない。

0084

そこで、従来は、半導体レーザの閾値電流バイアス電流とし、該バイアス電流を流しながら、入力信号に対応するパルス電流を加えることにより半導体レーザの駆動応答性を向上する方式(バイアス方式)が採用されていた。

0085

しかしながら、バイアス方式では、半導体レーザの発振閾値に近い電流を常時流しているため、発光させたくない場合であっても、発振閾値付近で常時微発光している(通常は200μW〜300μW)。これは、地肌汚れの原因となり得る。この地肌汚れも、粒状度を劣化させたり、ハイライト部の再現性を劣化させたりする懸念がある。

0086

本実施形態では、走査制御装置3022は、一例として図14(A)に示されるように、駆動電流の立ち上がりオーバーシュート電流加算している。これにより、一例として図14(B)に示されるように、パルスの鈍りが補正され、ほぼ理想的な応答パルス波形を得ている。そこで、1画素の露光エネルギの制御を理想的に実施することができる。すなわち、トナー付着量の制御を正確に実施することができる。なお、オーバーシュート電流を加算するのに代えて、あるいはそれに加えて、駆動電流のパルス幅を調整しても良い。

0087

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置2010では、走査制御装置3022によって、本発明の光走査装置における制御装置が構成されている。

0088

また、走査制御装置3022において、本発明の光走査方法が実施されている。

0089

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置2010によると、複数の発光部を有する光源と、光源からの複数の光束を偏向するポリゴンミラー2104と、ポリゴンミラー2104で偏向された複数の光束を対応する感光体ドラムの表面に導光する走査光学系、及び走査制御装置3022などを備えている。

0090

光源は、少なくとも副走査対応方向に関して互いに異なる位置に配置された8個以上の発光部を有している。

0091

走査制御装置3022は、画像データにおける中間調を、画像データにおける1画素を単位とするディザマトリックスで表現し、該ディザマトリックスを構成する画素毎に露光エネルギを制御する。

0092

この場合は、現像時のトナー付着量を適切にすることができる。

0093

そして、カラープリンタ2000は、光走査装置2010を備えているため、その結果として、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

0094

ところで、一例として図15に示されるように、1画素を複数の光ビームで形成する方式が知られている。図15では12個の発光部(a1〜a4、b1〜b4、c1〜c4)を、副走査対応方向に関して、像面上で4800dpiの間隔で配列している。そして、図16に示されるように、1画素を像面上で1200dpiとし、4つの光ビームで形成している。画素P1は光源a1〜a4で形成され、画素P2は光源b1〜b4で形成され、画素P3は光源c1〜c4で形成されている。

0095

複数のビームで1画素を形成する画像形成装置では、1つのビームで1画素を形成するのに対して、光量的に有利なため、高速書き込みに適している。また、1画素を更に分割できるため、斜め線のスムース性確保(ジャギー低減)、文字鮮鋭性の向上、画像処理による曲がり、及び傾き等の補正への応用が可能である。

0096

そこで、上記実施形態において、一例として図17に示されるように、1画素をさらに複数(ここでは、4×4)のサブピクセルで構成しても良い。このとき、サブピクセルでの書込密度は4800dpiとなる。そして、一例として図18図20に示されるように、1サブピクセル単位で、露光エネルギを制御することにより、一例として図21(A)及び図21(B)に示されるように、潜像における電位分布を、潜像幅に依らず、ほぼ理想の形状とすることができる。

0097

このように、1画素を複数のサブピクセルで構成する場合、画像の密度(解像度)が600dpi以上(ここでは、1200dpi)であり、サブピクセルでの書込密度が1200dpi以上(ここでは、4800dpi)であることが好ましい。

0098

この場合は、高密度書込を利用して、ディザマトリックス内の潜像を高精細に制御することができるため、画像濃度に合ったトナー付着高さを高解像度で実現することができる。

0099

なお、1サブピクセル単位で露光エネルギを制御する走査制御装置の一部が図22に示されている。ここでは、書込制御回路3219は、1200dpiの画像データから書込データを生成し、1200dpiから4800dpiへの密度変換を行う。また、書込制御回路3219は、画素幅連続点灯時間)を求め、該画素幅に応じて、前記エッジ効果の影響が補正されるように、各発光部の光出力を4800dpiで制御する。この際、書込制御回路3219は、どのビームの組み合わせで1画素を形成するかを判別し、その判別結果に基づいて、各発光部の光量補正データを設定し、D/Aコンバータからのレーザ駆動注入電流補正値を加えることにより、露光エネルギを制御している。

0100

図23には、図18のディザマトリックスパターンが繰り返し記述される場合の各発光部の制御手順が示されている。ここでは15個の発光部を、飛び越し走査で画像出力する例が示されている。

0101

例えば、第1ディザマトリックス(D=1)のN=3にある1画素は、走査2のch11、ch12と、走査3のch4、ch5の2回走査で形成される。また、第1ディザマトリックス(D=1)のN=5にある1画素は、走査2のch15と、走査3のch8、ch9と、走査4のch1の3回走査で形成される。

0102

このとき、第1ディザマトリックス(D=1)のN=3にある画素を形成するとき、一例として図24に示されるように、ch11、ch12、ch4、ch5の合計光量が、正規光量より低くなるよう設定される。

0103

また、第1ディザマトリックス(D=1)のN=5にあるエッジ部の画素を形成するとき、一例として図25に示されるように、ch15、ch8、ch9、ch1の合計光量が、中央部の画素を形成するときよりも低くなるよう設定される。

0104

なお、ここでは、各chで均一に光量を増減しているが、各chの光量を非対称に設定しても良い。例えば、主走査方向及び副走査方向のいずれにもエッジ部が存在する場合は、各chの光量を非対称に光量を設定することも有効である。

0105

このように、ディザマトリックスを構成する1サブピクセル単位で露光エネルギを制御することにより、画像面積の大半をしめる絵柄部のトナー量を制御することができる。そこで、該絵柄部にトナーチリを発生させることなく、良好な中間調の再現性を確保することができ、かつトナー消費量を抑えることができる。

0106

なお、上記実施形態では、各光源が29個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。なお、2400dpiの書込密度に対応するためには、少なくとも8個の発光部が必要である。

0107

また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ2000の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光プロッタデジタル複写装置であっても良い。要するに、上記光走査装置2010を備えた画像形成装置であれば、結果として、高品質の画像を形成することができる。

0108

また、上記実施形態では、画像形成装置が4つの感光体ドラムを有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。

0109

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、現像時のトナー付着量を適切にするのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。また、本発明の光走査方法によれば、現像時のトナー付着量を適切にするのに適している。

0110

2000…カラープリンタ(画像形成装置)、2010…光走査装置、2030a,2030b,2030c,2030d…感光体ドラム(像担持体)、2104…ポリゴンミラー(光偏向器)、2105a〜2105d…走査レンズ(走査光学系の一部)、2106a〜2106d…折り返しミラー(走査光学系の一部)、2200a,2200b,2200c,2200d…光源、3022…走査制御装置(制御装置)。

先行技術

0111

特開2008−96881号公報
特開2009−237529号公報

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