JP2002166595A

JP2002166595A - 画像形成装置および画像形成方法

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Publication number: JP2002166595A
Application number: JP2000367515A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Fukushima; 聡福島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-11

Abstract

(57)【要約】【課題】温度特性に優れた画像形成装置および画像形
成方法を提供する。【解決手段】半導体レーザー５０１からのレーザービ
ームはコリメータレンズ５０２により平行光とされ、シ
リンドリカルレンズ５０３によってポリゴンミラー５０
４に線状に結像される。コリメータレンズ５０２の近傍
には温度および湿度センサ（図示せず）が設けられてい
る。ポリゴンミラー５０４で反射された光ビームはレン
ズ５０５およびレンズ５０６で結像されて感光ドラム３
１８上にスポットを結ぶ。感光ドラム３１８上を走査す
るレーザービームは画像領域外で走査幅の走査開始位置
に配置されたＢＤミラー５０７により反射され、受光素
子５１１を含んだレーザー検知部１１２〜１１５で検知
される。コリメータレンズ５０２の温度変化でデフォー
カスが発生し、スポット径変化による明部電位低下、ハ
イライト部の現像性低下が生じても、現像コントラスト
電圧を維持するよう制御する。

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および
画像形成方法に関し、特に、電子写真方式のレーザービ
ーム走査方式を採用した複写機、プリンタ等の画像形成
装置および当該方法画像形成装置を用いた画像形成方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プロセスによる画像形成
装置が提案されている。この装置は記録情報に応じて光
変調されたレーザービーム光を感光ドラムに照射し、感
光ドラム上の感光体の静電潜像を現像し、現像された可
視像を転写紙上に転写して画像形成を行なう。最近で
は、転写紙上に複数色の現像を重ね、フルカラー画像を
形成するカラー画像形成装置が実現されている。このよ
うな電子写真方式の画像形成装置は、微少に絞られたレ
ーザービームスポットを用いて感光ドラム上に潜像形成
を行うことにより、特に画像のハイライト領域の再現性
に優れている。カラー画像形成装置においては、ハイラ
イト領域の色再現性に優れている。更に、ダーク部の再
現性、特に文字等の高濃度細線画像の再現性にも優れて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述従来の画像形成装
置は好適に動作するものであるが、装置の動作、或いは
周囲環境の変化等により、レーザービーム走査光学系の
温度、特に、少なくとも半導体レーザー及びコリメータ
レンズを備えるレーザーユニットの温度が変化した際に
レーザービームスポット径が変動し、これにより画像品
質が変化してしまうという問題があった。特に、現像性
の変化によるハイライト部の再現性およびコントラスト
電圧の変化によるダーク部の再現性が変化してしまう問
題があった。

【０００４】そこで本発明は、上述した課題を解決する
ことを目的としてなされたもので、例えば装置の動作、
或いは周囲環境の変化等によらず安定、かつ良好な画像
形成を行うことが可能な温度特性に優れた画像形成装置
および画像形成方法を提供することを目的とする。上記
の課題を解決した、温度特性に優れた画像形成装置およ
び画像形成方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに請求項１の発明は、感光体を一様に帯電させる帯電
手段と、入力された記録信号により変調されたレーザー
ビームに応じて前記感光体上の記録領域を走査して静電
潜像を形成するレーザービーム走査光学系と、前記静電
潜像を現像して画像形成を行う像形成手段とを備えた画
像形成装置であって、前記レーザービーム走査光学系の
温度を検知する温度検知手段と、前記検知した温度に基
づいて、前記記録信号の所定画素に対する最小変調率お
よび最大変調率を制御し、前記最小変調率と前記最大変
調率の間で前記記録信号の変調率を制御する制御手段と
を備えた形態の画像形成装置を実施した。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載の画像
形成装置において、前記制御手段は前記記録信号から最
小記録信号を除外する除外手段を有し、該最小記録信号
が除外された記録信号の所定画素に対する最小変調率お
よび最大変調率を制御し、前記最小変調率と前記最大変
調率の間で前記記録信号の変調率を制御する形態の画像
形成装置を実施した。

【０００７】請求項３の発明は、請求項２に記載の画像
形成装置において、前記除外手段は、前記記録信号の前
記最小記録信号について変調率を“０”とする形態の画
像形成装置を実施した。

【０００８】請求項４の発明は、請求項２または３に記
載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記記録
信号の前記最小変調率および前記最大変調率の少なくと
も一方を変化させ、かつ、両変調率の間でほぼリニアに
変調量を変化させて変調率制御を行なう形態の画像形成
装置を実施した。

【０００９】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の画像形成装置において、前記レーザービーム
走査光学系は、半導体レーザーと、前記半導体レーザー
により発生された前記レーザービームを平行光とする光
学手段とを有し、前記温度検知手段は前記光学手段の近
傍に設けられている形態の画像形成装置を実施した。

【００１０】請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前
記レーザービームの射出時間の変調制御を行なう形態の
画像形成装置を実施した。

【００１１】請求項７の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前
記レーザービームの強度の変調制御を行なう形態の画像
形成装置を実施した。

【００１２】請求項８の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の画像形成装置において、前記感光体、前記帯
電手段、前記レーザービーム走査光学系、および前記像
形成手段を異なる色毎にそれぞれ備えており、前記各像
形成手段が異なる色の画像形成を各感光体に順次行っ
て、前記各感光体上に形成された異なる色の複数の可視
画像を記録材上に転写してカラー画像を形成する転写手
段をさらに備えた形態の画像形成装置を実施した。

【００１３】請求項９の発明は、感光体を一様に帯電さ
せる帯電ステップと、レーザービーム走査光学系に入力
された記録信号により変調されたレーザービームに応じ
て前記感光体上の記録領域を走査して静電潜像を形成す
るレーザービーム走査ステップと、前記静電潜像を現像
して画像形成を行う像形成ステップとを備えた画像形成
方法であって、前記レーザービーム走査光学系の温度を
検知する温度検知ステップと、前記検知した温度に基づ
いて、前記記録信号の所定画素に対する最小変調率およ
び最大変調率を制御し、前記最小変調率と前記最大変調
率の間で前記記録信号の変調率を制御する制御ステップ
とを備えた形態の画像形成方法を実施した。

【００１４】請求項１０の発明は、請求項９に記載の画
像形成方法において、前記制御ステップは前記記録信号
から最小記録信号を除外する除外ステップを有し、該最
小記録信号が除外された記録信号の所定画素に対する最
小変調率および最大変調率を制御し、前記最小変調率と
前記最大変調率の間で前記記録信号の変調率を制御する
形態の画像形成方法を実施した。

【００１５】請求項１１の発明は、請求項１０に記載の
画像形成方法において、前記除外ステップにおいて、前
記記録信号の前記最小記録信号について変調率を“０”
とする形態の画像形成方法を実施した。

【００１６】請求項１２の発明は、請求項１０または１
１に記載の画像形成方法において、前記制御ステップに
おいて、前記記録信号の前記最小変調率および前記最大
変調率の少なくとも一方を変化させ、かつ、両変調率の
間でほぼリニアに変調量を変化させて変調率制御を行な
う形態の画像形成方法を実施した。

【００１７】請求項１３の発明は、請求項９〜１２のい
ずれかに記載の画像形成方法において、前記レーザービ
ーム走査ステップにおいて、半導体レーザーと、前記半
導体レーザーにより発生された前記レーザービームを平
行光とする光学手段とを用いて前記感光体上の前記記録
領域を走査し、前記温度検知ステップにおいて、前記光
学手段の近傍に設けられた温度検知手段を用いて温度検
知を行なう形態の画像形成方法を実施した。

【００１８】請求項１４の発明は、請求項９〜１２のい
ずれかに記載の画像形成方法において、前記制御ステッ
プにおいて、前記レーザービームの射出時間の変調制御
を行なう形態の画像形成方法を実施した。

【００１９】請求項１５の発明は、請求項９〜１２のい
ずれかに記載の画像形成方法において、前記制御ステッ
プにおいて、前記レーザービームの強度の変調制御を行
なう形態の画像形成方法を実施した。

【００２０】請求項１６の発明は、請求項９〜１２のい
ずれかに記載の画像形成方法において、前記帯電ステッ
プ、前記レーザービーム走査ステップ、および前記像形
成ステップを異なる色毎にそれぞれ実行し、前記像形成
ステップにおいて異なる色の画像形成を各感光体に順次
行った後、前記各感光体上に形成された異なる色の複数
の可視画像を記録材上に転写してカラー画像を形成する
転写ステップをさらに備えた形態の画像形成方法を実施
した。

【００２１】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下、本発明の実施
例について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下
では、本発明を、複数の感光ドラムを有する電子写真方
式カラー複写機に適用する場合を例にとり説明する。ま
ず、第１実施例におけるプリンタの構成及び動作につい
て説明する。

【００２２】〔プリンタ構成〕図１は、第１実施例にお
けるプリンタの構造を示す側面透視図である。なお、本
発明は図１に示すプリンタに限らず、白黒電子写真方式
プリンタ等、他のプリンタにも適用可能である。

【００２３】図１において、３０１はポリゴンスキャナ
であり、後述するビデオ処理部にて生成されたレーザー
ビームを感光ドラム上に走査させる。３０２は初段のマ
ゼンタ（Ｍ）の画像形成部であり、３０３，３０４，３
０５はシアン（Ｃ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）
の各色について同様に構成された画像形成部である。

【００２４】ここでは、マゼンタの画像形成部３０２を
例にその構成を説明する。３１８は感光ドラムであり、
レーザービームの露光により潜像を形成する。３１３は
現像器であり、感光ドラム３１８上にトナー現像を行
う。３１４は現像器３１３内のスリーブであり、現像バ
イアスを印加し、トナー現像を行う。３１５は１次帯電
器であり、感光ドラム３１８を所望の電位に帯電させ
る。３１７はクリーナであり、転写後の感光ドラム３１
８の表面を清掃する。３１６は補助帯電器であり、クリ
ーナ３１７で清掃された感光ドラム３１８の表面を除電
し、１次帯電器３１５にて良好な帯電が得られるように
する。３３０は前露光ランプであり、感光ドラム３１８
上の残量電荷を消去する。３１９は転写帯電器であり、
３０６に示す転写ベルトの背面から放電を行い、感光ド
ラム３１８上のトナー画像を転写部材に転写する。

【００２５】３０９及び３１０はカセットであり、転写
部材を収納する。３０８は給紙部であり、カセット３０
９及び３１０から転写部材を供給する。３１１は吸着帯
電器であり、給紙部３０８により給紙された転写部材を
転写ベルト３０６に吸着させる。３１２は転写ベルトロ
ーラであり、転写ベルト３０６の回転に用いられると同
時に、吸着帯電器３１１と対になって転写ベルト３０６
に転写部材を吸着帯電させる。

【００２６】３２４は除電帯電器であり、転写部材を転
写ベルト３０６から分離しやすくするためのものであ
る。３２５は剥離帯電器であり、転写部材が転写ベルト
３０６から分離する際の剥離放電による画像の乱れを防
止する。３２６，３２７は定着前帯電器であり、分離後
の転写部材のトナーの吸着力を補い、画像の乱れを防止
する。３２２，３２３は転写ベルト除電帯電器であり、
転写ベルト３０６を除電し、転写ベルト３０６を静電的
に初期化するためのものである。３２６はベルトクリー
ナであり、転写ベルト３０６の汚れを除去する。

【００２７】３０７は定着器であり、転写ベルト３０６
から分離され、定着前帯電器３２６，３２７で再帯電さ
れた転写部上のトナー画像を転写部材上に熱定着させ
る。

【００２８】３２９は給紙部３０８により転写ベルト３
０６上に給紙された転写部材の先端を検知する紙先端セ
ンサであり、紙先端センサからの検出信号はプリンタ部
からリーダ部に送られ、リーダ部からプリンタ部に画像
信号（以下、ビデオ信号）を送る際の副走査同期信号と
して用いられる。

【００２９】〔プリンタ主要ブロック構成〕図２は、第
１実施例におけるプリンタ部の要部構成を示すブロック
図である。図２において、１１６はビデオ処理部であ
り、図示しない原稿読み取り装置または外部Ｉ／Ｆを介
して送られてきたＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋのビデオ信号を処理
し、ＰＷＭ変調されたレーザー光信号を生成する。１１
７はプリンタ制御部であり、図１に示されたプリンタを
動作させる図示しない各種モータやソレノイド、クラッ
チなどのプリンタシーケンスをコントロールすると共
に、現像スリーブ３１４へ供給する現像バイアスや、転
写帯電器３１９などを各種帯電器へ供給する帯電電圧な
どを生成する。そして、１１８はプリンタ全体の制御を
行うＣＰＵ部である。

【００３０】〔ビデオ処理部〕ここで、ビデオ処理部１
１６の構成及び動作を以下に説明する。

【００３１】例えば、図示しないリーダ部から、プリン
タ部に入力されたＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋのビデオ信号ＭＲＶ，
ＣＲＶ，ＹＲＶ，ＫＲＶが（以下、ＲＶと略す）、フリ
ップフロップ（ＦＦ）１０１でラッチされた後、各色独
立に用意されたＬＵＴ１０５に入力される。ＬＵＴ１０
５は、例えばＣＰＵ部１１８によって予め所望の入出力
特性が得られるようなプリンタガンマ特性が書き込まれ
たＲＡＭで構成され、ＬＵＴ１０５に入力された各色の
ビデオ信号が各色独立にガンマ補正される。

【００３２】ＬＵＴ１０５でガンマ補正されたＭ，Ｃの
ビデオ信号はＦＩＦＯメモリ１０６，１０７に、また
Ｙ，ＫはＬＩＦＯメモリ１０８，１０９にそれぞれ入力
される。リーダ部の主走査同期信号ＲＬＳＹＮＣ＊がロ
ーレベルのとき、ＦＩＦＯメモリまたはＬＩＦＯメモリ
の書き込みアドレスカウンタがリセットされ、リーダ部
の主走査ビデオイネーブル信号ＲＬＶＥ＊がローレベル
のとき、リーダ部の各ビデオ信号の画素がクロックＲＣ
ＬＫに同期してＦＩＦＯメモリ１０６，１０７、または
ＬＩＦＯメモリ１０８，１０９にそれぞれ書き込まれ
る。

【００３３】次に、プリンタ部の各色独立な主走査同期
信号ＰＬＳＹＮＣ＊がローレベルのとき、それに対応す
る色のＦＩＦＯメモリ、ＬＩＦＯメモリの読み出しアド
レスカウンタがリセットされ、プリンタ部の各色独立な
ビデオイネーブル信号ＰＶＥ＊がローレベルのとき、プ
リンタ部の各色独立なビデオ信号に対応した画素クロッ
クＰＣＬＫに同期して各色独立のビデオ信号ＰＶが対応
する色のＦＩＦＯメモリ１０６，１０７、或いはＬＩＦ
Ｏメモリ１０８，１０９から読み出される。ここでＭ，
Ｃについては正像イメージで、Ｙ，Ｋについては鏡像イ
メージで読み出され、各色のビデオ信号がレーザー制御
部１１１に入力される。

【００３４】次に、第１実施例におけるレーザー制御部
１１１の概略構成を図３に示す。レーザー制御部１１１
に入力された各色のビデオ信号は、各色独立な後続のＤ
／Ａ変換器１４１により、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋのアナログビ
デオ信号ＭＡＶ，ＣＡＶ，ＹＡＶ，ＫＡＶに変換され
る。同時に各色のビデオ信号はゼロデータ判定回路１４
２に入力される。

【００３５】アナログビデオ信号に変換された画像信号
ＭＡＶ，ＣＡＶ，ＹＡＶ，ＫＡＶは２値化回路１４４に
よって２値化される。図４は、２値化回路１４４の２値
化に関する部分の詳細な構成を示すブロック図である。

【００３６】図４において、図２に示す同期制御部１１
０から出力されるＰＣＬＫ信号５１に基づいて三角波発
生回路１４４−１が三角波信号を発生する。この三角波
信号はそのゲイン、オフセットレベルがそれぞれ１４４
−２で示すゲイン設定回路，１４４−４で示すオフセッ
ト設定回路によって設定される。そして、コンパレータ
１４４−６によりオフセット設定回路１４４−４の出力
信号とアナログ画像信号１４４−１とを比較することに
よってパルス幅変調（ＰＷＭ変調）が行われる。

【００３７】図３に戻り、ゼロデータ判定回路１４２は
８ｂｉｔのビデオ信号ＰＶに対応したＮＯＲ回路で構成
されており、入力されたビデオ信号ＰＶの値が"０"レベ
ルか"１"レベル以上かを判定し、"０"レベルの場合にレ
ーザーのパルス発光をオフする各色独立のＰＷＭＯＦＦ
＊信号を生成する。

【００３８】一方、上述の２値化回路１４４によってパ
ルス幅変調された画像信号は、ＯＲ回路１４５でブラン
キング信号と論理和がとられた後、ＡＮＤ回路１４６に
入力される。また、ゼロデータ判定回路１４２から出力
されたＰＷＭＯＦＦ＊信号はＡＮＤ回路１４７でレーザ
ーオフ信号（ＬＯＦＦ＊）と論理積がとられた後、ＡＮ
Ｄ回路１４６に入力される。

【００３９】そして、ＡＮＤ回路１４６から出力された
画像信号は、各色それぞれレーザードライブ回路１４３
へ入力される。レーザードライブ回路１４３では、各色
独立なＭ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋの各画像に対応したレーザー光
を生成する。

【００４０】図５は、レーザードライブ回路、半導体レ
ーザー及びコリメータレンズからなるレーザーユニット
５００の構成および走査光学系の構成を示した概略斜視
図である。

【００４１】前述のように、ビデオ処理部１１６で生成
された、半導体レーザー５０１から放射されたレーザー
ビームは、コリメータレンズ５０２によりコリメートさ
れて平行光とされた後、シリンドリカルレンズ５０３に
よってポリゴンミラー５０４の反射面上に線状に結像さ
れる。ポリゴンミラー５０４で反射された光ビームはｆ
−θ特性を有する結像レンズ（シリンダレンズ）５０５
およびトーリックレンズ５０６で結像されて感光ドラム
３１８上にスポットを結ぶ。コリメータレンズ５０２の
近傍位置には、温度センサおよび湿度センサ（ともに図
示せず）が設けられている。

【００４２】また、感光ドラム３１８上を走査するレー
ザービームは画像領域外で、走査幅の走査開始位置に配
置されたＢＤミラー５０７によって反射された後、フォ
トダイオードなどの受光素子５１１を含んで構成された
レーザー検知部１１２〜１１５により検知される。この
ようにしてＭ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋ独立なレーザー検知信号Ｂ
Ｄが同期制御部１１０に入力され、水平同期信号を生成
する。

【００４３】同期制御部１１０からの後述ブランキング
信号ＢＬＡＮＫにしたがったレーザー制御部１１１によ
りレーザー光を制御し、半導体レーザーをＢＤ検知位置
で点燈させＢＤ検知を行なう。

【００４４】上記同期制御部１１０では水晶発振子（Ｘ
Ｏ）１２０の基準クロック、入力された各色のＢＤ信号
に基づいてプリンタ部のＭ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋ独立な主走査
同期信号ＰＬＳＹＮＣ＊、ブランキング信号ＢＬＡＮ
Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋ独立な画素クロックＰＣＬＫとを
生成し、また各ＢＤ信号に基づいてプリンタ部のＭ，
Ｃ，Ｙ，Ｂｋ独立な主走査イネーブル信号（ビデオイネ
ーブル信号）ＰＶＥ＊を生成している。

【００４５】図６は同期制御部１１０における上記各信
号を示すタイミングチャートである。図６を参照して、
上記各信号の生成について説明する。

【００４６】同期制御部１１０に入力された各色のＢＤ
信号（ａ）はコンパレータに入力され、基準値ＲＬＥＶ
と比較され、デジタルＢＤ信号ＢＤＳＹＮＣ（ｂ）とし
て出力される。一方、水晶発振子１２０より画像クロッ
クの２倍以上の周期のクロックＣＬＫ（ｇ）が同期制御
部１１０に入力されており、デジタルＢＤ信号ＢＤＳＹ
ＮＣの立ち下がりを基準として、クロックＣＬＫに同期
した主走査同期信号ＰＬＳＹＮＣ＊（ｄ）および画素ク
ロックＰＣＬＫ（ｅ）が出力される。ブランキング信号
ＢＬＡＮＫ（ｃ）は、デジタルＢＤ信号ＢＤＳＹＮＣの
立ち下がりでリセットされる、ＢＤ信号周期より短い時
間を計時するカウンタによって生成される。

【００４７】上述したように、ｆ−θレンズ系、倒れ補
正光学系、水平同期信号発生系により正確な走査画像が
形成される。

【００４８】次に、レーザービーム強度のオートパワー
コントロール（ＡＰＣ）について説明する。

【００４９】図７は、レーザードライブ回路の構成を示
すブロック図である。図において、上述の同期制御部１
１０にて生成されたブランキング信号ＢＬＡＮＫによ
り、半導体レーザー（ＬＤ）１２１の連続点灯ビームに
よる記録領域外の走査が行われ、その際ホトダイオード
（ＰＤ）１２２にてレーザービームの強度が検出され、
モニタ電流（ＩＭ）が出力される。モニタ電流は電流−
電圧変換器１２３により電圧（ＶＭ）に変換され、サン
プルホールド（Ｓ／Ｈ）回路１２４によりゲート信号１
３３でサンプルされ、少なくとも１水平走査区間サンプ
ルレベルがホールドされる（ＶＢ）。そして、この出力
信号は定電流源１２６に入力され、またバイアス設定回
路１２５の出力信号も定電流源１２６に入力される。

【００５０】ここで、ビーム強度が所定値よりも低い場
合、モニタ電流が小さくなりＳ／Ｈ出力レベルも小さく
なって、定電流源１２６ではバイアス設定回路１２５に
より設定されたバイアス電流から電流を増加させる方向
に作用する。

【００５１】一方、ビーム強度が所定値よりも高い場合
は、モニタ電流が大きくなりＳ／Ｈ出力レベルも大きく
なって、定電流源１２６ではバイアス設定回路１２５に
より設定されたバイアス電流から電流を減少させる方向
に作用する。

【００５２】このように、一水平走査毎にレーザービー
ム強度を検出し、レーザーダイオードバイアス電流量に
フィードバックすることにより、レーザービーム強度を
一定に制御することが可能である。

【００５３】次に、入力された画像信号に応じたレーザ
ー発光の制御について説明する。

【００５４】上述の２値化回路１４４から出力されるパ
ルス幅とレーザー発光光量の関係は図８に示す特性とな
る。実施例では、画像データは００Ｈ〜ＦＦＨ（１６
進）の範囲の値をとるので、この特性カーブのリニアな
部分をできるだけ広く使うためには、画像データの０１
Ｈを特性カーブがリニアになりはじめる時のパワーに、
画像データのＦＦＨをカーブがリニアからはずれる直前
の時のパワーになるように定める。また、このような定
量特性を得るためにゲイン設定回路１４４−２、オフセ
ット設定回路１４４−４にてゲイン，オフセットの設定
を行う。

【００５５】また、００Ｈの画像データが入力された場
合は、ゼロデータ判定回路１４２によりＰＷＭＯＦＦ＊
信号が生成され、ＡＮＤ回路１４６に入力されることに
よりパルス幅変調された画像データはレーザー発光オフ
側に固定される。

【００５６】上述の如く変調された画像信号がスイッチ
ング回路１３０に入力され、レーザー発光領域の動作電
流がオン−オフされ、画像信号に応じたレーザービーム
がオン−オフ制御され射出される。

【００５７】このように、第１実施例においては、画像
データが００Ｈの場合にはレーザー発光をオフし、画像
データが０１Ｈ〜ＦＦＨの場合には、個体差や温度変動
の影響を受けることなく、変調量に応じて平均光量がリ
ニア特性を有する範囲にてレーザーを変調発光させるこ
とができる。

【００５８】さて、半導体レーザーからの放射光を平行
ビームにかえるコリメータレンズ５０２は無収差の明る
いレンズであるため被写界深度が極端に浅く、環境温度
の変化によってデフォーカス（ピントずれ）が起こり、
所定のレーザービームスポット径が得られなくなる。特
に、高精細な画像形成を行うためにレーザービームスポ
ット径を極微小に小さく絞った本実施例のようなフルカ
ラー画像形成装置においては、デフォーカスによる画像
品質への影響は大きい。

【００５９】上記ピントずれによりレーザービームスポ
ット径が増大した場合、露光量の少ないハイライト側で
は各画素の潜像が浅く、かつブロードになり、各画素ド
ットの現像性が低下する。この結果、ハイライト部（明
部）の濃度低下および現像均一性低下が発生する。ま
た、露光量の多いダーク側では隣り合う画素の潜像の重
なりが多くなり、潜像の平均電位が低下する。この結
果、ダーク部（暗部）の濃度上昇と高濃度細線のつぶれ
が発生する。

【００６０】以上のような問題を解決するために、本実
施例においてはコリメータレンズ５０２の温度を検知
し、その検知結果に基づいて、上述したパルス幅変調
（ＰＷＭ変調）を制御する構成を採用した。すなわち、
最大変調量を制御することにより現像コントラスト電圧
（以下、Ｖcont）を所望の値に維持してダーク部の濃度
変化を防止し、また最小変調量を制御することによりハ
イライト部の現像性を向上させてハイライト部の再現性
を維持している。

【００６１】以下、本実施例の主要部について詳細に説
明する。図５において、５１０は温度検知用サーミスタ
を示す。温度検知用サーミスタ５１０は、レーザーユニ
ット５００のコリメータレンズ５０２を収納した鏡筒５
２０に接触設置されている。

【００６２】図９はレーザースポット径の温度特性図で
あり、横軸はサーミスタ５１０によって検知されたコリ
メータレンズ５０２温度の変化、縦軸は温度変化に基づ
くデフォーカスによるレーザースポット径の増大量を示
す。図１０は、上記レーザースポット径増大量（横軸）
に対する濃度０．１５のハイライト部の濃度変化（縦
軸）を示した特性図である。図１１は現像コントラスト
電位（横軸）と画像濃度（縦軸）との関係を示す現像特
性図であり、現像が開始される最小レベル記録信号であ
る０１Ｈデータのパルス幅変調量を変化させた現像特性
を示している。図１２は、レーザースポット径増大量
（横軸）に対する明部電位（縦軸）の変化を示した特性
図である。

【００６３】本実施例では、現像が行なわれない００Ｈ
データ（最小信号）に対してレーザービーム変調量を"
０"として記録信号から除外する。そして、コリメータ
レンズ５０２の近傍温度をサーミスタ５１０によって検
知し、検知された温度に応じて２値化回路１４４のオフ
セットとゲインの設定値を変化させることで、上記０１
ＨデータおよびＦＦＨデータに対するパルス幅変調量を
変更するように制御する。また、これに従って、０１Ｈ
とＦＦＨの間の中間調記録信号に対応する変調量も連続
的に変化させる。

【００６４】本発明に係る上記の制御は、コリメータレ
ンズ５０２の近傍温度検知結果に応じてＣＰＵ１１８か
ら２値化回路１４４内のオフセット設定回路１４４−４
およびゲイン設定回路１４４−２にオフセット制御信号
およびゲイン制御信号を送り、ここで、各制御信号をＤ
−Ａ変換し、変換された制御信号にしたがってオフセッ
ト値およびゲイン値を設定することで行うことができ
る。

【００６５】図１３は、サーミスタ５１０によって検知
されたコリメータレンズ５０２温度の変化（横軸）に対
する、最小記録信号である０１ＨのＰＷＭパルス幅と最
大記録信号であるＦＦＨのＰＷＭパルス幅（縦軸デュー
ティ）を示した図である。

【００６６】上記制御を行うことによって、温度変化に
よるデフォーカスによってレーザースポット径の増大が
生じても、ＦＦＨのパルス幅を増大して現像コントラス
ト電圧Ｖcontが所望の値を維持するように制御すること
ができる。同時に、０１Ｈのパルス幅を増大してハイラ
イトの現像性を向上させることによりハイライト部の再
現性を維持するように制御することができる。

【００６７】本実施例の電子写真方式カラー複写機は、
光学系の調整を行う常温下で、コリメータレンズ５０２
の温度２０℃においてフォーカスするようになってい
る。本実施例においては、コリメータレンズ５０２の温
度は画像形成毎にサーミスタ５１０により検知され、コ
リメータレンズの温度が上記フォーカス時の温度から変
化した場合、図１３に示したように、該温度に対応して
予め決められた最小記録信号である０１Ｈと最大記録信
号であるＦＦＨのパルス幅が温度変化に対し連続的に設
定される。従って、コリメータレンズ５０２の温度が変
化してデフォーカスが発生し、スポット径変化により図
１２に示した明部電位低下が生じ、またハイライト部の
現像性の低下が生じても、現像コントラスト電圧Ｖcont
は維持される。さらに、図１１に示したよう現像性を向
上させることにより、ダーク部の画像濃度を安定させ、
かつハイライト部の現像性低下を保証し、ハイライト部
の画像再現性を維持することが可能となっている。

【００６８】以上説明したように、本実施例においては
レーザーユニットのコリメータレンズ近傍の温度を検知
し、検知した温度に基づいて最大変調量を制御すること
により、現像コントラスト電圧Ｖcontを所望の値に維持
してダーク部の濃度変化を防止するとともに、最小変調
量を制御してハイライト部の現像性を向上させることに
より、例えば装置の動作、或いは周囲環境の変化等によ
らず安定、かつ良好な画像形成を行える効果がある。

【００６９】（実施例２）次に、本発明に係る第２実施
例を説明する。本実施例の電子写真方式カラー複写機の
構成および画像形成工程は上述の実施例１と同様であ
り、重複する説明は省略する。

【００７０】本実施例においてもコリメータレンズ近傍
の温度を検知し、その検知結果に基づいて、上述したパ
ルス幅変調を制御している。すなわち、最大変調量を制
御することにより、現像コントラスト電圧Ｖcontを所望
の値に維持してダーク部の濃度変化を防止し、また最小
変調量を制御することによりハイライト部の現像性を向
上させ、ハイライト部の再現性を維持している。

【００７１】本実施例でも、現像が行われない最小信号
である００Ｈに対してはレーザービーム変調量を"０"と
して記録信号から除外し、さらに、サーミスタ５１０に
よってコリメータレンズ５０２の温度を検知する。そし
て、サーミスタ５１０によって検知されたコリメータレ
ンズ近傍の温度に応じ２値化回路１４４のオフセットと
ゲインの設定値を変化させ、０１ＨおよびＦＦＨのパル
ス幅変調量が制御される。また、このパルス幅変調制御
に従って中間調の記録信号に対応する変調量も連続的に
変化させることができる。

【００７２】本実施例においては、画像形成毎にサーミ
スタ５１０によりコリメータレンズ近傍の温度を検知
し、上述した０１ＨおよびＦＦＨのパルス幅変調量の制
御が行われる。この０１ＨおよびＦＦＨのパルス幅変調
量の制御は、実施例１と同様に行なうことができる。

【００７３】本実施例においては上記パルス幅変調量制
御と併せてさらに、周囲環境条件に基づいて設定された
目標の現像コントラスト電圧Ｖcontを得るための、グリ
ッドバイアス電圧および現像バイアス電圧を算出する制
御（以下、電位制御）を行っている。

【００７４】図１４は、周囲環境の温度および湿度から
算出された絶対水分量（横軸）に対する目標の現像コン
トラスト電圧（縦軸）を示したものである。

【００７５】図１５は本実施例における電位制御を示す
図であり、横軸はグリッドバイアス電圧、縦軸は感光体
の表面電位を示す。本実施例においては、予め設定され
た一定時間が経過する毎に、本体カバー近傍に設けた温
湿度センサ（図示せず）により周囲環境の温度および湿
度が検知され、検知された周囲環境の温度および湿度に
基づいて目標の現像コントラスト電圧Ｖcontが設定され
る。

【００７６】次に、予め決められた２水準のグリッドバ
イアス値、本実施例においては３００Ｖおよび７００Ｖ
における感光ドラム３１８の露光前の暗部電位ＶＤおよ
び露光後の明部電位ＶＬが測定される。この明部電位Ｖ
Ｌを測定する際のＦＦＨのパルス幅は、前記パルス幅制
御によって決定された値に設定されている。さらに、測
定されたＶＤおよびＶＬより、図１５に示されるよう
に、設定された上記目標Ｖcontが得られるグリッドバイ
アス電圧値Ｖgtgtおよび現像バイアス電圧値Ｖdevtgtが
算出されて設定される。

【００７７】図１５の例では、目標のかぶり防止電圧Ｖ
ｂａｃｋを１５０（Ｖ）すると、目標Ｖcont＝２５０
（Ｖ），算出されるグリッドバイアス電圧値Ｖgtgt＝５
８０（Ｖ），表面電位の現像バイアス電圧値Ｖdevtgt＝
３９０（Ｖ）となる。その後、設定されたＶgtgtおよび
Ｖdevtgtの値を使用して画像形成プロセスが制御され
る。

【００７８】本実施例においては上記電位制御の実行間
隔は標準状態で１２０分に設定されているが、この実行
間隔は任意に調整可能な構成となっている。

【００７９】本実施例においては、画像形成毎にサーミ
スタ５１０によりコリメータレンズ近傍の温度を検知
し、検出した温度に対応して上述したように０１ＨとＦ
ＦＨに対するパルス幅変調量制御を行い、さらに、周囲
環境条件に基づいて設定された目標Ｖcontを得るための
グリッドバイアス電圧Ｖgtgtおよび現像バイアス電圧値
Ｖdevtgtを算出して電位制御を行う。これら制御を行う
ことにより、周囲環境条件の変化により現像特性が変化
した場合、また、それとは独立にコリメータレンズ５０
２の温度が変化することによりデフォーカスが発生し、
明部電位低下が生じた場合にも、目標とする最適な現像
コントラスト電圧Ｖcontを設定できるため、ダーク部の
画像濃度を安定させ、かつ、ハイライト部の現像性低下
を保証してハイライト部の画像再現性を維持することが
可能である。

【００８０】以上説明したように、本実施例においても
レーザーユニットのコリメータレンズ近傍の温度を検知
し、検出した温度に基づいて、最大変調量を制御するこ
とで現像コントラスト電圧Ｖcontを所望の値に維持して
ダーク部の濃度変化を防止するとともに、最小変調量を
制御することでハイライト部の現像性を向上させること
が可能なため、例えば装置の動作、或いは周囲環境の変
化等によらず安定、かつ良好な画像形成を行える効果が
ある。

【００８１】（実施例３）なお、上述した実施例１は、
複数ドラムを有する電子写真方式カラー複写機に本発明
を適用する場合の例であり、上述した実施例２は、１つ
の感光ドラムを有する電子写真方式カラー複写機に本発
明を適用する場合の例にとり説明したが、これらに限ら
ず、各種態様の電子写真方式複写機、あるいはプリンタ
ー、モノクロ方式、電子写真以外の画像形成装置にも本
発明を適用できることは言うまでもない。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、感
光体を一様に帯電した後、記録信号により変調されたレ
ーザービームに応じて感光体上の記録領域を走査して静
電潜像を形成し、静電潜像を現像して画像形成を行う際
において、レーザービーム走査光学系の温度を検知し、
検知した温度に基づいて、記録信号の変調域（記録信号
の所定画素に対する最小変調率および最大変調率の範
囲）或いは変調率を制御することにより、例えば装置の
動作、或いは周囲環境の変化等によって、レーザービー
ム走査光学系、特に少なくとも半導体レーザー及びコリ
メータレンズからなるレーザーユニットのコリメータレ
ンズ近傍温度が変化した際に、レーザービームのスポッ
ト径が変動し、画像品質が変化してしまうといった問
題、特に、現像性の変化によるハイライト部の再現性お
よびコントラスト電圧の変化によるダーク部の再現性が
変化してしまう問題を解決することができ、これら装置
の動作、或いは周囲環境の変化等によらず安定、かつ良
好な画像形成を行うことが可能な温度特性に優れた画像
形成装置および画像形成方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１におけるプリンタの構造を示す側面透
視図である。

【図２】実施例１におけるプリンタ部の要部構成を示す
概略ブロック図である。

【図３】実施例１におけるレーザー制御部の概略構成を
示すブロック図である。

【図４】２値化回路の２値化に関する部分の詳細な構成
を示すブロック図である。

【図５】レーザードライブ回路、半導体レーザー及びコ
リメータレンズからなる、実施例１におけるレーザーユ
ニットの構成を示した概略斜視図である。

【図６】同期制御部において上記各信号を示すタイミン
グチャートである。

【図７】レーザードライブ回路の構成を示すブロック図
である。

【図８】パルス幅とレーザービーム光量の関係を示す特
性図である。

【図９】サーミスタにて検知されたコリメータレンズの
温度とレーザースポット径の増大量との関係を示した特
性図である。

【図１０】レーザースポット径の増大量に対する濃度
０．１５のハイライト部の濃度変化を示した特性図であ
る。

【図１１】パルス幅変調量を変化させた場合の現像特性
を示した特性図である。

【図１２】レーザースポット径の増大量に対する明部電
位の変化を示した特性図である。

【図１３】サーミスタによって検知されたコリメータレ
ンズ近傍の温度に対する、最小記録信号（０１Ｈ）と最
大記録信号（ＦＦＨ）のパルス幅を示した特性図であ
る。

【図１４】周囲環境の温度および湿度から算出された絶
対水分量に対する、目標現像コントラスト電圧を示した
特性図である。

【図１５】本発明に係る電位制御を示す特性図である。

【符号の説明】

１１１レーザー制御部１１６ビデオ処理部１２１レーザーダイオード１２２フォトダイオード１４１Ｄ／Ａ変換器１４２レーザードライブ回路１４４２値化回路１８２コンパレータ３０２画像形成部３１３現像器３１８感光ドラム５０１半導体レーザー５０２コリメータレンズ５０３シリンドリカルレンズ５０４ポリゴンミラー５０５結像レンズ（シリンダレンズ）５０６トーリックレンズ５０７ＢＤミラー５１０サーミスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C362 AA03 AA21 AA26 AA32 AA33 AA46 AA54 AA55 AA63 AA67 BA52 BA67 BA70 CA22 CA39 5C072 AA03 BA12 BA13 HA02 HA09 HA13 HB06 XA01 XA05 5C074 BB03 BB26 CC26 DD07 EE03 GG03 GG04 GG12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体を一様に帯電させる帯電手段と、
入力された記録信号により変調されたレーザービームに
応じて前記感光体上の記録領域を走査して静電潜像を形
成するレーザービーム走査光学系と、前記静電潜像を現
像して画像形成を行う像形成手段とを備えた画像形成装
置であって、前記レーザービーム走査光学系の温度を検知する温度検
知手段と、前記検知した温度に基づいて、前記記録信号の所定画素
に対する最小変調率および最大変調率を制御し、前記最
小変調率と前記最大変調率の間で前記記録信号の変調率
を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像形成装置におい
て、前記制御手段は前記記録信号から最小記録信号を除外す
る除外手段を有し、該最小記録信号が除外された記録信
号の所定画素に対する最小変調率および最大変調率を制
御し、前記最小変調率と前記最大変調率の間で前記記録
信号の変調率を制御することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項３】請求項２に記載の画像形成装置におい
て、前記除外手段は、前記記録信号の前記最小記録信号につ
いて変調率を“０”とすることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項４】請求項２または３に記載の画像形成装置
において、前記制御手段は、前記記録信号の前記最小変調率および
前記最大変調率の少なくとも一方を変化させ、かつ、両
変調率の間でほぼリニアに変調量を変化させて変調率制
御を行なうことを特徴とする請求項１記載の画像形成装
置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の画像形
成装置において、前記レーザービーム走査光学系は、半導体レーザーと、
前記半導体レーザーにより発生された前記レーザービー
ムを平行光とする光学手段とを有し、前記温度検知手段は前記光学手段の近傍に設けられてい
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】請求項１〜４のいずれかに記載の画像形
成装置において、前記制御手段は、前記レーザービームの射出時間の変調
制御を行なうことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】請求項１〜４のいずれかに記載の画像形
成装置において、前記制御手段は、前記レーザービームの強度の変調制御
を行なうことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】請求項１〜４のいずれかに記載の画像形
成装置において、前記感光体、前記帯電手段、前記レーザービーム走査光
学系、および前記像形成手段を異なる色毎にそれぞれ備
えており、前記各像形成手段が異なる色の画像形成を各感光体に順
次行って、前記各感光体上に形成された異なる色の複数
の可視画像を記録材上に転写してカラー画像を形成する
転写手段をさらに備えたことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項９】感光体を一様に帯電させる帯電ステップ
と、レーザービーム走査光学系に入力された記録信号に
より変調されたレーザービームに応じて前記感光体上の
記録領域を走査して静電潜像を形成するレーザービーム
走査ステップと、前記静電潜像を現像して画像形成を行
う像形成ステップとを備えた画像形成方法であって、前記レーザービーム走査光学系の温度を検知する温度検
知ステップと、前記検知した温度に基づいて、前記記録信号の所定画素
に対する最小変調率および最大変調率を制御し、前記最
小変調率と前記最大変調率の間で前記記録信号の変調率
を制御する制御ステップとを備えたことを特徴とする画
像形成方法。
【請求項１０】請求項９に記載の画像形成方法におい
て、前記制御ステップは前記記録信号から最小記録信号を除
外する除外ステップを有し、該最小記録信号が除外され
た記録信号の所定画素に対する最小変調率および最大変
調率を制御し、前記最小変調率と前記最大変調率の間で
前記記録信号の変調率を制御することを特徴とする画像
形成方法。
【請求項１１】請求項１０に記載の画像形成方法にお
いて、前記除外ステップにおいて、前記記録信号の前記最小記
録信号について変調率を“０”とすることを特徴とする
画像形成方法。
【請求項１２】請求項１０または１１に記載の画像形
成方法において、前記制御ステップにおいて、前記記録信号の前記最小変
調率および前記最大変調率の少なくとも一方を変化さ
せ、かつ、両変調率の間でほぼリニアに変調量を変化さ
せて変調率制御を行なうことを特徴とする請求項９記載
の画像形成方法。
【請求項１３】請求項９〜１２のいずれかに記載の画
像形成方法において、前記レーザービーム走査ステップにおいて、半導体レー
ザーと、前記半導体レーザーにより発生された前記レー
ザービームを平行光とする光学手段とを用いて前記感光
体上の前記記録領域を走査し、前記温度検知ステップにおいて、前記光学手段の近傍に
設けられた温度検知手段を用いて温度検知を行なうこと
を特徴とする画像形成方法。
【請求項１４】請求項９〜１２のいずれかに記載の画
像形成方法において、前記制御ステップにおいて、前記レーザービームの射出
時間の変調制御を行なうことを特徴とする画像形成方
法。
【請求項１５】請求項９〜１２のいずれかに記載の画
像形成方法において、前記制御ステップにおいて、前記レーザービームの強度
の変調制御を行なうことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１６】請求項９〜１２のいずれかに記載の画
像形成方法において、前記帯電ステップ、前記レーザービーム走査ステップ、
および前記像形成ステップを異なる色毎にそれぞれ実行
し、前記像形成ステップにおいて異なる色の画像形成を各感
光体に順次行った後、前記各感光体上に形成された異な
る色の複数の可視画像を記録材上に転写してカラー画像
を形成する転写ステップをさらに備えたことを特徴とす
る画像形成方法。