JP2001215437A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 隣接する走査線の中央部に新たなドット形成
が容易となり、ドットの小型化、安定化が実現でき、高
解像度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。 【解決手段】 露光分布の最大値の１／ｅ²で定義され
る感光体面上における副走査方向の静止ビームスポット
径Ｗｓと、走査線間隔Ｌとの比を１. ２＜Ｗｓ／Ｌ＜
４. ５に設定する画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は光走査装置により
感光体面上に画像を形成する画像形成装置に係り、特に
解像度の低い装置を用いて見掛け上解像度の高い装置を
実現する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＢＰ（レーザビームプリンタ）
等の画像形成装置の高解像度化がますます要求されてい
る状況にある。ＬＢＰ（レーザビームプリンタ）の印字
速度を上げずに高解像度化を実現するためには、ポリ
ゴンスキャナ等の偏向器の高速回転化を図る方法、また
は光源数を増加して一度に複数の走査線を走査させる
方法等がある。しかし、ポリゴンスキャナ等の偏向器
の高速回転化を図る方法は、ポリゴンスキャナ自体のコ
ストアップを招くだけでなく、耐久性の劣化、騒音の増
加および消費電力の増加を招く問題がある。また、光
源数を増加して一度に複数の走査線を走査させる方法
は、複数のビームを合成するために構成が複雑となった
り、部品点数が増加するためにコストアップを招き、装
置が複雑となるため部品実装の精度確保が困難になる問
題がある。また、主走査方向（偏向器の偏向方向と同じ
方向）にのみ解像度を高める方法は、光源の変調周波数
を高くすることにより対応可能であるが、副走査方向の
解像度を高くすることはできない。上記の課題を解決し
て主走査方向ならび副走査方向の解像度を高める方法と
して文献「ページ・プリンタの解像度をあげる技術−Tr
ueRes Interface Jan./Feb.1996」にツゥルーレゾ（Ｔ
ｒｕｅＲｅｓ）技術が提案され、実用化もなされてい
る。ツゥルーレゾ（ＴｒｕｅＲｅｓ）技術は、感光体面
上のビームによる露光時間に対するトナー付着量が露光
時間の累積（露光分布）によって決定される特性を利用
することにある。図２６に露光時間とトナー付着量の特
性図を示す。図２６において、露光時間ｔがｔ3 以下
（ｔ≦ｔ3 ）では反応臨界値を越えず、トナーの付着量
ＴH は実質的に０である。露光時間ｔがｔ3 とｔ4 の間
（ｔ3 ＜ｔ＜ｔ4 ）で反応臨界値を越え、ｔ4 以上では
トナーの付着量ＴH はＴHOとなって飽和する。トナー付
着量が露光時間の累積により決定されるため、露光時間
ｔ1 で露光する場合には４回の露光でトナー付着量がＴ
HOとなり、露光時間ｔ4 で１回の露光を実行する場合と
同じになる。同様に、露光時間ｔ2 で露光する場合には
２回の露光でトナー付着量がＴHOになる。

【０００３】図２７はツゥルーレゾ（ＴｒｕｅＲｅｓ）
技術を用いて解像度を高めるイメージ図である。図２７
において、Ｇ11〜Ｇ13は主走査線Ｌ1 に形成されたドッ
ト、Ｇ21〜Ｇ23は主走査線Ｌ2 上に形成されたドットを
表し、図２６の特性図のｔ4 以上の露光時間で露光され
トナー付着量がＴHOとなっている。また、互いに隣接し
たドット間に形成されるドットＧA は、隣接したドット
位置のそれぞれに図２６の特性図のｔ2 の露光時間で２
回の露光を施すことにより形成することができる。例え
ば、主走査線Ｌ１上のドットＧ11とドットＧ12間には主
走査方向の新たなドットＧA を形成し、主走査線Ｌ１上
のドットＧ11と主走査線Ｌ2 上のドットＧ21間には副走
査方向の新たなドットＧA を形成することができる。こ
のように、ツゥルーレゾ（ＴｒｕｅＲｅｓ）技術を用い
ることにより、主走査方向および副走査方向の解像度を
高めることができる。また、従来の画像形成装置は、本
願出願人が特開平１０−２５０１４４号公報に開示した
ように、ツゥルーレゾ（ＴｒｕｅＲｅｓ）技術を利用
し、光源に複数のＬＥＤ（発光ダイオード）アレーを用
い、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレーのそれぞれを感光
体の主走査方向に配置して、各ダイオードの点滅を制御
することによって隣接する正規のドット間に新たなドッ
トを主走査方向、副走査方たは主特開平１０−２５０１
４４号公報に開示された従来の画像形成装置は、新たに
形成したドットの径を正規のドットの径に近づけること
ができるとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平１０−２５０１
４４号公報に開示されたツゥルーレゾ（ＴｒｕｅＲｅ
ｓ）技術を用いた従来の画像形成装置は、新たに形成さ
れるドットの解像度が露光分布により決定され、露光分
布は主に静止ビームスポット径と副走査方向の走査線間
隔により決定されるため、静止ビームスポット径と副走
査方向の走査線間隔の条件を適切に設定しないと、解像
度が高くならない課題がある。この発明はこのような課
題を解決するためなされたもので、その目的は静止ビー
ムスポット径と副走査方向の走査線間隔を適切に設定
し、副走査方向の解像度の高い画像形成装置を提供する
ことにある。また、主走査方向の解像度を高める条件も
設定することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る画像形成装置は、露光分布の最大値の１
／ｅ²で定義される感光体面上における副走査方向の静
止ビームスポット径Ｗｓと、走査線間隔Ｌとの比が１.
２＜Ｗｓ／Ｌ＜４. ５を満足することを特徴とする。こ
の発明に係る画像形成装置は、露光分布の最大値の１／
ｅ²で定義される感光体面上における副走査方向の静止
ビームスポット径Ｗｓと、走査線間隔Ｌとの比が１. ２
＜Ｗｓ／Ｌ＜４. ５を満足するよう設定したので、副走
査方向の解像度を高くすることができる。また、この発
明に係る画像形成装置は、露光分布の最大値の１／ｅ²
で定義される感光体面上における主走査方向の静止ビー
ムスポット径Ｗｍと、露光分布の最大値の１／ｅ²で定
義される感光体面上における副走査方向の静止ビームス
ポット径Ｗｓとの比がＷｍ／Ｗｓ＜１を満足することを
特徴とする。この発明に係る画像形成装置は、露光分布
の最大値の１／ｅ²で定義される感光体面上における主
走査方向の静止ビームスポット径Ｗｍと、露光分布の最
大値の１／ｅ²で定義される感光体面上における副走査
方向の静止ビームスポット径Ｗｓとの比がＷｍ／Ｗｓ＜
１を満足するよう設定したので、主走査方向の解像度を
高くすることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る画像
形成装置の概略構成図である。図１（ａ）において、画
像形成装置１は、マイクロプロセッサを基本にメモリ、
演算機能、処理機能を有し、装置全体の動作を制御する
制御部２、制御部２から供給される制御信号や画像信号
に基づいて光走査装置４を駆動する駆動部３、レーザダ
イオード４Ａやポリゴンミラー４Ｂ等を備え、感光層を
有する感光体６の主走査方向にポリゴンミラー４Ｂで反
射されたレーザ光を走査する光走査装置４、記録媒体で
ある転写紙１１を収納する給紙装置１２と図示しない排
紙部とを連結する通紙経路１３内に設けた画像プロセス
部５を備える。画像プロセス部５は、感光ドラム構成の
感光体６を主体として構成し、この感光体６の周囲に帯
電装置７、現像装置８、転写装置９、クリーニング装置
１０を順に配置する。帯電装置７は、ローラ帯電方式の
帯電によって感光体６の表面を一方の極性（例えば、−
極性）に一様に帯電する。感光体６は、光走査装置４か
らのレーザ光が照射されると、照射された部分に静電潜
像（ビームスポット）を形成し、図１（ｂ）に示すよう
に、光走査装置４のポリゴンミラー４Ｂの回転に伴って
レーザ光が走査されると、感光体６の主走査方向に静電
潜像を生成する。現像装置８は、感光体６に形成された
静電潜像（ビームスポット）に、静電潜像と電位差を持
つトナーを付着して顕像化する。転写装置９は、顕像化
された感光体上のトナー像を電位差によって吸引し、こ
のトナー像を転写紙１１に転写する。クリーニング装置
１０は、転写後の感光体６に残留するトナーを掻き落と
す等の方法でクリーニングする。定着装置１４は、通紙
経路１３において、転写装置９の下流側に配置し、転写
装置９を通過した転写紙１１に付着した未定着のトナー
を加熱、加圧して定着する。

【０００７】なお、制御部２は、駆動部３を介して画像
信号を変調し、レーザダイオード４Ａから装置の解像度
（例えば、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ等）に応じた
パルス状のレーザ光の発光量または発光時間を制御した
り、ポリゴンミラー４Ｂの回転を制御する。また、制御
部２は、感光体６のドラムの回転を制御し、感光体６表
面の１つの走査線上のレーザ光の走査が終了すると、走
査間隔Ｌだけドラムを回転させ、次の走査線上にレーザ
光が走査するようにする。さらに、制御部２は、感光体
６以外の画像プロセス部５を構成する帯電装置７、現像
装置８、転写装置９、クリーニング装置１０の動作やタ
イミングを制御する。

【０００８】図２はこの発明に係る副走査方向に解像度
を上げる新たなドットを形成するイメージ図である。走
査線間隔Ｌでビームを形成する場合、通常、副走査方向
の解像度は、１／Ｌ（ｄｐｉ）となるが、図２のように
ビーム１５とビーム１６の重なり部分にドットを形成す
ることにより、副走査方向の解像度を上げることができ
る。図２において、ビーム１５は主走査線１上に形成さ
れたビームを示し、ビーム１６は主走査線２上に形成さ
れたビームを示す。主走査線１と主走査線２との間の副
走査方向のビーム１５およびビーム１６が重なる箇所に
新たなドット１７（斜線表示）が形成される。しかし、
静止ビームスポット径と副走査方向の走査線間隔の条件
を適切に設定しないと、解像度が高くならないばかりで
なく、画像情報が忠実に再現することができず、かえっ
て画質の劣化を招いてしまう。画像を劣化させずに副走
査方向の解像度を高くする条件は、露光分布の最大値の
１／ｅ²で定義される感光体面上における副走査方向の
静止ビームスポット径Ｗｓと、走査線間隔Ｌとの比が式
１で表わされるように設定することである。 １. ２＜Ｗｓ／Ｌ＜４. ５ ・・・式１ 式１に示すＷｓ／Ｌが下限値１. ２以下になると、重な
った露光分布における隣接する２つのビームの中間部に
新たなドットが形成されず、新たなドットが副走査方向
に分離してしまう。また、式１に示すＷｓ／Ｌが上限値
４. ５以上になると、走査線間隔Ｌに対して副走査方向
の静止ビームスポット径が大き過ぎ、新たなドットが太
くなったり、不安定になったりして高解像度化が実現で
きない。また、本発明を用いて主走査と副走査の解像度
を同等にするため、副走査方向に関しては走査線間隔Ｌ
の２つのビームの重なり部分を利用するのに対し、主走
査方向に関しては走査線間隔Ｌの半分（Ｌ／２）だけ離
れたビームをできるだけ分離する。この時、露光分布の
最大値の１／ｅ²で定義される感光体面上における主走
査方向の静止ビームスポット径Ｗｍと、露光分布の最大
値の１／ｅ²で定義される感光体面上における副走査方
向の静止ビームスポット径Ｗｓとの比が数２を満足する
必要があり、式２の条件を満足することによって主走査
方向についても解像度を高くすることができる。 Ｗｍ／Ｗｓ＜１ ・・・式２ 式２に示すＷｍ／Ｗｓが上限値１以上になると、主走査
方向のドット間隔に関して主走査方向の静止ビームスポ
ット径Ｗｍが太過ぎて、ドットが太ったり、不安定にな
ったりし、高解像度化が実現できなくなる。以下、比較
例と実施例に基づいて式１および式２の条件が妥当であ
ることを説明する。

【０００９】図３は比較例および実施例の条件設定図で
ある。なお、比較例および実施例１〜実施例１０におい
て、副走査方向に形成する新たなドットは、走査線間隔
Ｌで副走査方向に隣接した主走査線上の２つのビームを
重ね合せたものとする。また、光源（レーザ光）を点灯
している間に、主走査方向にビームが移動するが、移動
距離は全て走査線間隔Ｌの１／４（Ｌ／４）とする。さ
らに、静止ビームスポット形状は、理想的なガウシアン
分布形状とする。また、Ｗｍ，Ｗｓは、それぞれ露光分
布の最大値の１／ｅ²で定義される静止時のビームスポ
ット径である。図４〜図１４は比較例および実施例１〜
実施例１０の露光分布の鳥観図であり、図１５〜図２５
は比較例および実施例１〜実施例１０の露光分布が最大
となる点を通り副走査方向に平行な断面内の露光分布図
である。なお、図において露光分布の強度は最大値を１
００として規格化し、露光分布強度が最大値の５０％を
越える場合には、新たなドットが形成できるものとす
る。図４および図１５に示す比較例は、２つのドットが
分離し、隣接する走査線の中央の露光分布強度が最大値
の５０％をはるかに下回っているため、新たなドットを
形成することができない。比較例では、Ｗｓ／Ｌ＝１と
なり、式１の条件を満足していない。

【００１０】図５および図１６に示す実施例１、図１０
および図２１に示す実施例６は、隣接する走査線の中央
にピークはないが、中央部の露光分布強度が最大値の５
０％を越えており、中央部に新たなドット形成すること
ができる。実施例１および実施例６では、Ｗｓ／Ｌ＝
１. ２１となり、式１の下限値１に極めて近い値とな
る。前述したように、隣接する走査線の中央部での露光
分布強度が最大値の５０％を越えれば、隣接する走査線
の中央部に新たなドット形成が容易となり、露光分布強
度が最大値の５０％が式１の下限値となる。図９および
図２０に示す実施例５、図１１および図２２に示す実施
例７は、Ｗｓ／Ｌ＝１. ４０となり、隣接する走査線の
中央部にピークはないが、中央部の露光分布強度が最大
値の５０％を越え、実施例１および実施例６に較べて大
きくなっており、隣接する走査線の中央部に新たなドッ
ト形成がより有利になる。図６および図１７に示す実施
例２、図１２および図２３に示す実施例８は、Ｗｓ／Ｌ
＝１. ８１となり、さらに隣接する走査線の中央部に新
たなドット形成が容易になる。図７および図１８に示す
実施例３、図８および図１９に示す実施例４、図１３お
よび図２４に示す実施例９および図１４および図２５に
示す実施例１０は、Ｗｓ／Ｌが２. ５＜Ｗｓ／Ｌ＜４.
５の範囲内にあり、隣接する走査線の中央部にピークを
持ち、隣接する走査線の中央部に新たなドット形成が容
易になる。しかし、Ｗｓ／Ｌが式１の上限（４. ５）以
上になると、走査線間隔Ｌに対して副走査方向の静止ビ
ームスポット径が大きくなり過ぎ、新たなドットが太く
なったり、不安定になったりして高解像度化が実現でき
ない。なお、隣接する走査線の中央部へのドット形成と
画像ドットの小径化ならびに安定性を考慮すると、露光
分布の最大値の１／ｅ²で定義される感光体面上におけ
る副走査方向の静止ビームスポット径Ｗｓと、走査線間
隔Ｌとの比を式３に設定するのが望ましい。 １. ８＜Ｗｓ／Ｌ＜３. ５ ・・・式３ また、図３に示すように、実施例１〜実施例１０は、全
て式２の条件を満足しており、主走査方向も高い解像度
が得られるが、Ｗｍ／Ｗｓは、Ｗｍ／Ｗｓ＜０. ８５が
望ましい。なお、本発明の実施の形態に用いる光源は、
単一の光源で構成された場合について説明したが、複数
の光源で構成してもよい。また、本発明の実施の形態に
用いる光源は、レーザ光を用いたが、特開平１０−２５
０１４４号公報で開示した複数のＬＥＤ（発光ダイオー
ド）を用いてもよい。さらに、実施例の静止ビームスポ
ット形状は、ガウシアン分布形状としたが、ガウシアン
分布形状から多少ずれてもよい。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る画
像形成装置は、副走査方向に隣接するビームを重ね合せ
ることにより、隣接するビームの中間部にドットを形成
する画像形成装置において、式１の条件を満足すること
によって隣接する走査線の中央部に新たなドット形成が
容易となり、ドットの小型化、安定化が実現できるの
で、高解像度の画像を形成することができる。また、こ
の発明に係る画像形成装置は、式２の条件を満足するこ
とにより、主走査方向についても高解像度の画像を形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る画像形成装置の概略構成図。

【図２】この発明に係る副走査方向に解像度を上げる新
たなドットを形成するイメージ図。

【図３】比較例および実施例の条件設定図。

【図４】比較例の露光分布の鳥観図。

【図５】実施例１の露光分布の鳥観図。

【図６】実施例２の露光分布の鳥観図。

【図７】実施例３の露光分布の鳥観図。

【図８】実施例４の露光分布の鳥観図。

【図９】実施例５の露光分布の鳥観図。

【図１０】実施例６の露光分布の鳥観図。

【図１１】実施例７の露光分布の鳥観図。

【図１２】実施例８の露光分布の鳥観図。

【図１３】実施例９の露光分布の鳥観図。

【図１４】実施例１０の露光分布の鳥観図。

【図１５】比較例の露光分布が最大となる点を通り副走
査方向に平行な断面内の露光分布図。

【図１６】実施例１の露光分布が最大となる点を通り副
走査方向に平行な断面内の露光分布図。

【図１７】実施例２の露光分布が最大となる点を通り副
走査方向に平行な断面内の露光分布図。

【図１８】実施例３の露光分布が最大となる点を通り副
走査方向に平行な断面内の露光分布図。

【図１９】実施例４の露光分布が最大となる点を通り副
走査方向に平行な断面内の露光分布図。

【図２０】実施例５の露光分布が最大となる点を通り副
走査方向に平行な断面内の露光分布図。

【図２１】実施例６の露光分布が最大となる点を通り副
走査方向に平行な断面内の露光分布図。

【図２２】実施例７の露光分布が最大となる点を通り副
走査方向に平行な断面内の露光分布図。

【図２３】実施例８の露光分布が最大となる点を通り副
走査方向に平行な断面内の露光分布図。

【図２４】実施例９の露光分布が最大となる点を通り副
走査方向に平行な断面内の露光分布図。

【図２５】実施例１０の露光分布が最大となる点を通り
副走査方向に平行な断面内の露光分布図。

【図２６】露光時間とトナー付着量の特性図。

【図２７】ツゥルーレゾ（ＴｒｕｅＲｅｓ）技術を用い
て解像度を高めるイメージ図。

【符号の説明】

１…画像形成装置、２…制御部、３…駆動部、４…光走
査装置、４Ａ…レーザダイオード、４Ｂ…ポリゴンミラ
ー、５…画像プロセス部、６…感光体６、７…帯電装
置、８…現像装置、９…転写装置、１０…クリーニング
装置、１１…転写紙、１２…給紙装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光層を有する感光体と、光源から出力
   された光束を偏向する偏向器を有し、この偏向された光
   束が前記感光体面上を走査する光走査装置と、を備え、
   副走査方向に隣接する光束を重ね合わせることにより、
   隣接する光束の中間部にドットを形成する画像形成装置
   において、 露光分布の最大値の１／ｅ²で定義される感光体面上に
   おける副走査方向の静止ビームスポット径Ｗｓと、走査
   線間隔Ｌとの比が次式 １. ２＜Ｗｓ／Ｌ＜４. ５ を
   満足することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 露光分布の最大値の１／ｅ²で定義され
   る感光体面上における主走査方向の静止ビームスポット
   径Ｗｍと、露光分布の最大値の１／ｅ²で定義される感
   光体面上における副走査方向の静止ビームスポット径Ｗ
   ｓとの比が次式 Ｗｍ／Ｗｓ＜１ を満足することを特
   徴とする請求項１記載の画像形成装置。