JP2002254702A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各レーザー発光体における積分光量のバラツ
キを抑え、画像の明度安定性を保持し、最適な階調性が
得られるようにする。 【解決手段】 複数のレーザー発光体１１によって感光
体を走査して感光体１００上に静電潜像を形成する手段
１２，１３、１４等と、前記レーザー発光体の発光周波
数の発光時間比を所定値に設定する手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のレーザー光
源を駆動して感光体を露光し、感光体面に静電潜像を形
成する電子写真方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、電子写真方式の画像形成装置は広く
知られている。図１９は、この種、電子写真プロセスを
用いる画像形成装置の概略構成図であり、この図を参照
して画像形成の手順を説明すると、感光体ドラム100
は、導体の表面に感光体を塗布することによって形成さ
れ矢印方向に回転する。帯電手段200は、前記感光体
の表面を所望の電位に帯電する。露光手段300は、感
光体を露光して、所望の画像に対応する静電潜像を感光
体上に形成する。現像手段400は、露光手段によって
作成された静電潜像をトナーによって現像し、感光体ド
ラム100上にトナー像を形成する。転写手段500は、感
光体ドラム100上のトナー像を不図示の搬送手段によっ
て搬送される紙などの記録シート600上に転写する。
クリーニング手段700は、転写手段500で記録シート600
上に転写されず感光体ドラム100上に残ったトナーを清
掃する。前記トナー像を転写された記録シートは定着
手段800へ搬送され、定着手段800は、トナーを加熱し、
記録シート上に定着する。感光体ドラム100は矢印方向
に連続的に回転し、前記〜の工程を繰り返すことに
よって連続して搬送される記録シート上に画像が形成さ
れる。

【０００３】前記露光手段300では、レーザーダイオー
ド（以下、ＬＤと略称する。）を出力画像に対応させて
光変調を行っている。このＬＤから発光されたレーザー
光は、コリメートレンズ、アパーチャー、シリンドリカ
ルレンズ、ポリゴンミラー、ｆ-θレンズを介して、感
光体ドラム100上に結像するようになっている。ポリゴ
ンミラーは、回転する多面鏡であり、この回転によって
レーザー光が感光体上を走査するようになっている。こ
のため、感光体を露光して、所望の画像に対応する静電
潜像を感光体ドラム100上に形成することができる。

【０００４】このような露光手段を使用する例として、
（１）特開平１１−１３８８９７号公報、（２）特開平
１１−２４０１９８号公報、（３）特開平６−８５１２
号公報などに記載された発明がある。このうち、（１）
の特開平１１−１３８８９７号公報には、複数本の光ビ
ームの同時発生するＬＤにより、各光ビームの分担する
主走査方向ラインのフォントデータを予め各ＬＤ毎に対
応して記憶手段に記憶させておき、画像出力時に前記対
応記憶されているフォントデータを同時に読み出して各
対応するＬＤに同時に与え、これによりＬＤへのフォン
トデータの供給時間を短縮して画像出力をより迅速に行
うようにする技術が開示されている。又、（２）の特開
平１１-２４０１９８号公報には、出力光量がバイアス
電流と温度に依存するＬＤの発光量を、フォトダイオー
ド（以下、ＰＤという。）で検知して、温度が所定温度
よりも低いときには変調信号の振幅レベルを与える電流
によりＬＤを駆動し、高いときには前記振幅レベルを与
える電流と前記バイアス電流により駆動する、２つのモ
ードを持つようにし、これにより、バイアス電流制御に
おけるレーザー光の発光光量を十分に得ることができな
いことや、パルス電流制御における過渡特性の悪化等の
問題を解決する技術が開示されている。更に（３）の特
開平６−８５１２号公報には、出力画像の線幅は入力し
た画像情報と一致しないのが一般的であり、又、線幅は
装置の使用環境によっても変化するが、従前の現像バイ
アスを変化させたり、レーザー光量を変化させる手法で
なく、光書き込みをおこなう際に１画素（＝１pixcel）
当りの露光時間即ちレーザーダイオードの発光時間を変
えることにより、出力画像の線幅を画像情報と一致する
よう補正したり、１画素当りで階調をつける（いわゆる
多値書き込み）技術が開示されている。

【０００５】ここで発光光量と積分光量について付言す
ると、画素１pixcel当りの露光量を積分光量という。こ
の積分光量は、レーザーの発光のＯＮ、ＯＦＦが十分速
やかに行われていれば、レーザーの発光光量と画素１pi
xcel当りＬＤの発光時間との積によって算出される（図
２０）。しかし、レーザーの光変調が高速に行われるよ
うになった場合には、レーザー発光のＯＮ、ＯＦＦ（立
上がり、立下がり）がなまってしまうため、レーザの発
光光量を時間積分することによって積分光量が求めるこ
とができる（図２１）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来例に
おいては、（１）複数のＬＤを使用する場合、個々のＬ
Ｄの発光光量の調整は、各ＬＤを連続点灯させた状態
（光変調させていない状態）で、ＬＤ駆動回路中に組込
まれた可変抵抗を調整するといった方法、即ち各ＬＤの
発光光量は、連続点灯させた状態で一致させる方法で行
われるので、各ＬＤの発光光量は、連続点灯させた状態
では一致しているものの、感光体に対して光書込みを
行うような周波数でＬＤを駆動させた状態（光変調させ
ている状態では）では、各ＬＤでの積分光量にズレが生
じる（ズレ量はおよそ５．０〜１０．０％程度）という
問題があった。このような状態で、感光体に対して光書
き込みを行い画像を出力すると、極端な場合には横ライ
ン（主走査方向のライン）が、バラツキによる影響をう
け、線幅が変化してしまうことがある。また、前記ズレ
により均一明度のパッチを形成した場合に、積分光量
が大きいＬＤの使用頻度が多いパッチの場合にはパッチ
の明度が小さく、一方で積分光量が小さいＬＤの使用頻
度が多いパッチの場合には（同じパターンのパッチであ
っても）パッチの明度が大きくなってしまう。このた
め、画像の明度安定性を阻害するという問題があった。
また、グレースケールなどを出力すると、入力に対する
画像明度の線形性が悪くなるといった問題もあった。明
度差が開いた個所と詰まった個所が現れたり、極端な場
合には入れ替わってしまったりすることがある。その
上、ＬＤを点灯させる際のｄｕｔｙ比（１画素当りの書
込みの間の、点灯時間と非点灯時間との比率）を変えた
場合には、各ＬＤの積分光量がｄｕｔｙ比に対して異な
る傾きをもち、したがって、ｄｕｔｙ比を変化させる光
変調を行った場合には、すべてのｄｕｔｙ比において、
各ＬＤ間の積分光量を一致させることができない。（ｄ
ｕｔｙ比を変えて、多値書き込みをおこなう場合などは
この問題を避けることができない。）このことも前記パ
ッチの明度が使用するＬＤによって変化し、画像の明度
安定性を阻害する要因になっていた。 （２）ＬＤの発光量が温度に依存するのに対処するた
め、ＬＤの発光量をＰＤで検出して一定となるようなフ
ィードバック回路が組まれている。このようなＰＤでＬ
Ｄ発光量を検出するために、非画像部においてＬＤの発
光量の検出を行っている。しかしながら、ＰＤで検出す
るＬＤの発光状態は、画像部においての発光状態（光変
調させている状態）とは異なり、連続点灯させた状態に
近い。これは、ＰＤでの検出精度がＬＤの光量（発光時
間を含めた、時間的に積分した光量）の大きい方が高い
ためである。このことは、前記フィードバック回路を組
込んでも、温度に依存してＬＤの発光光量が変化すると
いう現象を完全には補正できないことを意味している。
つまり、温度で変化したＬＤの発光量を補正しても、
その補正は準連続点灯状態（画像部での光変調状態にく
らべて非常に長い点灯時間、例えば約２０ｍｓｅｃ）で
行うことになるため、画像部での光変調状態では各ＬＤ
の積分光量には、やはりずれが生じてしまうという問題
があった。このこともやはり、上述のパッチの明度が
使用するＬＤによって変化してしまい、階調性を損う要
因となっていた。更に（３）カラー画像形成装置では、
モノクロの場合のパッチの明度安定性が阻害されるこ
と、入力に対する画像明度の線形性が悪くなることが、
４色のトナー（ＣＭＹＫ）について発生していた。この
場合には、色再現性、色再現安定性が阻害される。カラ
ー画像形成装置では、一部の色に対しては非常に厳しい
再現安定性が要求されているため、上述のような問題は
画質低下に繋がるという問題があった。

【０００７】本発明は、このような問題を背景になされ
たもので、その目的は、複数のＬＤを感光体に対して光
書込みを行う周波数で駆動する場合及び、前記ＬＤをＬ
Ｄ発光量の温度依存性をなくすよう駆動する場合に、各
ＬＤにおいて積分光量にバラツキが生じないようにし、
これにより画像の明度安定性を保持して、パッチの明度
がＬＤによって変化するのを除去することである。そし
て、最適な階調性が得られるようにすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
のレーザー発光体によって感光体を走査して感光体上に
静電潜像を形成する手段と、前記レーザー発光体の発光
周波数の発光時間比を所定値に設定する手段を有するこ
とを特徴とする画像形成装置である。

【０００９】請求項２の発明は、前記請求項1記載の画
像形成装置において、前記発光体の発光光量を検出し、
検出した出力によりレーザー発光体を駆動する手段を有
することを特徴とする画像形成装置である。

【００１０】請求項３の発明は、前記請求項1記載の画
像形成装置において、前記発光周波数を２０ＭＨｚ以上
の周波数に設定する手段を有することを特徴とする画像
形成装置である。

【００１１】請求項４の発明は、前記請求項１乃至３の
いずれかに記載の画像形成装置において、前記設定手段
は、前記発光時間比を略５０％又は５０％以下に設定可
能にしたことを特徴とする画像形成装置である。

【００１２】請求項５の発明は、前記請求項1乃至４の
いずれかに記載の画像形成装置において、トナーの体積
平均粒径とレーザー発光体のビーム径とＯＰＣ膜厚と走
査線数との組合わせを選択する手段を有することを特徴
とする画像形成装置である。

【００１３】請求項６の発明は、請求項５記載の画像形
成装置において、前記選択手段は、トナーの体積平均粒
径とレーザー発光体のビーム径とＯＰＣ膜厚と走査線数
とを最適階調数値が得られるよう組合わせることを特徴
とする画像形成装置である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。本実施形態においても画像形成の基本的手順
は従来装置（図１９）において実施されるので、実施条
件を図１９に従って説明する。 感光体ドラム100は、導体（アルミニウムなど）の表
面に、感光体を膜厚２０μｍで塗布することによって形
成され、図中の矢印方向に回転する。感光体ドラムの直
径は６０ｍｍであり、周速は２３０ｍｍ／ｓｅｃであ
る。 帯電手段200は、接触ローラ帯電装置であり、芯金上
に中抵抗の導電性をもつ弾性層（厚み３ｍｍ）が形成さ
れた帯電ローラに、電源によって直流電圧（−１．２１
ｋＶ）を印加し、感光体を均一（−５５０Ｖ）に帯電す
る。 露光手段300は、帯電手段200で均一に帯電された感光
体の表面に、目的の画像に対応した光を照射することに
よって、静電潜像を形成する。露光手段300の光源はＬ
Ｄであり、ポリゴンミラーによって、感光体上をレーザ
ービームで照射しながら走査していく。ビーム径は主走
査方向３５μｍ、副走査方向３５μｍである。 現像手段400は、２成分現像装置であり、トナー（体
積平均粒径６．８μｍ）とキャリア（粒径５０μｍ）を
トナー濃度５．０％に混合した現像剤が現像容器内に収
納されている。この現像装置では、この現像剤を現像ス
リーブによって、感光体−現像スリーブ対向部へと搬送
する。感光体−現像スリーブ間の距離（いわゆる現像ギ
ャップ）は０．３ｍｍである。現像スリーブには電源に
より直流電圧（−４００Ｖ）が印加されているため、感
光体上の静電潜像の対応してトナーが感光体上に付着す
る（反転現像）。また、現像スリーブの周速は４６０ｍ
ｍ／ｓｅｃである（周速比は２．０）。 転写手段500は、現像手段400で現像されたトナー像を
不図示の給紙手段から搬送された記録シート600上に転
写する。転写手段500は、転写ベルトと電源とからな
り、電源から転写ベルトに電圧を印加する。印加する電
圧は定電流制御とし３０μＡである。 クリーニング手段700は、弾性体から形成されるブレ
ードによって構成され、感光体上の残留トナー像（いわ
ゆる転写残トナー）のクリーニングを行う。 転写手段500によっての記録シート（紙など）上に転
写されたトナー像は、定着手段に搬送され、定着手段80
0で加熱加圧することによって、トナー像が記録紙シー
ト上に定着され、画像形成装置機外へと排出され、出力
画像となる。

【００１５】本実施形態においても、前記〜の工程
を繰り返すことによって、所望の画像を記録シート上に
形成することが可能になる。

【００１６】（実施形態１）前記露光手段（書込みユニ
ット）として複数チャンネルタイプのＬＤを使用する露
光手段とした（図１）。即ち、本露光手段は、４つのＬ
Ｄをもつ複数チャンネルタイプのＬＤアレイ１１を搭載
する。４つのＬＤからのレーザー光は、コリメートレン
ズ１２、ＮＤフィルタ１３、アパ−チャ−１４、シリン
ドリカルレンズ１５を介して、ポリゴンミラー１６へと
照射される。ポリゴンミラー１６は６面タイプであり、
2716.5ｒｐｍの回転数で回転している。ポリゴンミラー
１６で反射されたレーザー光は、ｆ-θレンズ１７、折
返しミラー１８，１９を介して、感光体ドラム100上で
結像する。

【００１７】レーザ−ビームの感光体ドラム100上での
ビーム径は、３５μｍ（主走査方向）×３５μｍ（副走
査方向）になるように調整した。解像度1200ｄｐｉの画
像形成装置とし、１pixcelの大きさは、２１．３μｍ×
２１．３μｍとした。１pixcel当りを６．９ナノ秒（ｎ
ｓｅｃ）の速さで移動しながら、感光体にレーザービー
ムを照射した。このときの画素クロックの周波数（ＬＤ
の光変調周波数）は５９．２ＭＨｚとした。１pixcel当
りの照射時間は最大で１６．９ｎｓｅｃ、ＬＤを発光さ
せる時間比は、５０％即ちｄｕｔｙ比５０％とし、どの
ような画像を出力する場合でも、ｄｕｔｙ比を５０％の
固定条件とした。そしてこれを画像形成装置の図示しな
い制御手段により保持する。前記条件での発光波形例を
図２に示す。

【００１８】更に本実施形態は、ポリゴンミラー１６の
回転によって、非画像領域にレーザー光が位置すると
き、同期検知板２１にレーザー光が入射し、同期検知板
２１は、基準信号を発生する。この基準信号を図示しな
いフィードバック回路を介して各ＬＤを制御し、画像書
出し位置のタイミング、画素クロックを形成するクロッ
ク信号のリセットを行う。これにより、発光量が温度依
存することなく、感光体ドラム上の所定位置に、光変調
されたレーザー光を照射することができるようする。こ
のとき、各ＬＤの光量を、感光体に対して書き込みを行
う状態と同じ状態で駆動させながら調整した。つまり、
５９．２ＭＨｚの周波数、ｄｕｔｙ比５０％でＬＤを発
光させ、ＬＤ駆動回路中の可変抵抗を調整し、各ＬＤの
発光光量を調整した。各ＬＤの積分光量は、１．２３ｐ
Ｊ／ｄｏｔ（１pixcal当りの露光量）とする。更に、実
際の書込み時と同じ画素クロック、発光ｄｕｔｙでＬＤ
を駆動させながら、各ＬＤ間の積分光量ばらつきを±
１．０％以内に収まるように調整した。

【００１９】以上の実施条件に基いて得た、ｄｕｔｙ比
の変化とＬＤチャンネル間の積分光量のバラツキの結果
を図３及びそのグラフを図４に示す。この結果は、前記
条件即ち画素クロック５９．２ＭＨｚ、ｄｕｔｙ比５０
％で積分光量が一定になるように調整後、画素クロック
を固定したままｄｕｔｙ比を０〜１００％まで変化させ
たものである（図５）。前記図３から分かるように、Ｌ
Ｄの発光光量は、ｄｕｔｙ比５０％で積分光量が一致す
るように調整してあるため、ｄｕｔｙ５０％のところで
はＬＤ間の積分光量にバラツキがない。しかしながら、
ｄｕｔｙ比を変化させた場合には、ＬＤ間で積分光量の
変化が一様ではなく、ＬＤ間にバラツキが生じる。仮
に、ＬＤをｄｕｔｙ比５０％のほか、別のｄｕｔｙ比で
使用した場合（このような使用方法は、多値書き込みを
行う場合にはよく使用される。）には、ＬＤ間の積分光
量にバラツキが生じる。この結果、パッチの明度不均一
などが生じる。このようにｄｕｔｙ比を変えたときにＬ
Ｄ毎の積分光量のバラツキが、悪影響を及ぼさないよう
にｄｕｔｙ比を５０％に固定する。

【００２０】ｄｕｔｙ比を変えたときに、各ＬＤがそれ
ぞれ異なる挙動を示す理由は、ＬＤの発光素子の応答バ
ラツキ、ＬＤを駆動するための能動回路中の駆動素子バ
ラツキ等が考えられる。特に後者に関して、ＬＤを駆動
する能動回路中には容量素子が１０数個搭載されてお
り、個々のバラツキ（約１．０％）が積み重なった結果
であると考えられる。このことが図３のように、ｄｕｔ
ｙ比に関して１０数％程度の積分光量バラツキを発生さ
せる原因と考えられる。ＬＤを所望の画像に対応させて
光変調を行うためには、能動回路中に容量素子を１０数
個使用せざるをえず、個々のバラツキを小さく抑え込ん
でも、その積み重ねとして影響を無視できるレベル（±
１．０％以内）に抑え込むことは非常に難しい。実施形
態１によれば、ＬＤの発光方法としてｄｕｔｙ比は単独
の水準（５０％）で使用するようになっているため、ｄ
ｕｔｙ比を変えた場合に発生する積分光量のバラツキの
影響はない。このため線幅の変化やパッチ明度の使用Ｌ
Ｄによる依存性、発光光量の温度依存性を抑制すること
ができる。

【００２１】なお、実施形態１の実施結果を検証するた
めに、別のＬＤ光量調整方法、即ちＬＤを連続点灯時
（ｄｕｔｙ比１００％）に積分光量が一定となる調整方
法（従来方法）と比較する。図６（図７はそのグラフ）
は前記方法による結果表であり、各ｄｕｔｙ比における
各チャンネルの積分光量を表わしている。ｄｕｔｙ比１
００％即ち連続点灯時には、ＬＤ間の積分光量が一致し
ているが、光書込みを行うｄｕｔｙ比５０％の条件で
は、ＬＤ間に積分光量バラツキが生じている。その大き
さは、最大で約１０％（ｃｈ２とｃｈ４との差）であっ
た。積分光量のバラツキ１０％は、画像の明度を一定に
するためには非常に大きな量であり、明らかにパッチ明
度の安定性を損う。

【００２２】更に、積分光量のバラツキの画素クロック
依存性をみる。図８は、横軸をＬＤを駆動させる画素ク
ロック周波数（ＭＨｚ）、縦軸をＬＤの積分光量をｄｕ
ｔｙ比１００％（＝ＬＤ連続点灯時）で一致させ、ｄｕ
ｔｙ比５０％でのＬＤ間の積分光量のバラツキ（％）
（図６、図７のデータにおいて、ｄｕｔｙ比５０％での
積分光量が最大のものと最小のものとの差を４ｃｈ間の
平均で割ってバラツキとする。）とし、このようにして
算出される積分光量バラツキを、画素クロック周波数を
１０〜６０ＭＨｚと変化させて測定した。図８から、Ｌ
Ｄ間の積分光量バラツキは、画素クロック周波数が高く
なるにつれて増大することがわかる。実験によれば、積
分光量のバラツキは、感光体への光書きこみを行う条件
で、約１．０％（１０ＭＨｚ）以下でなければ、画像
の明度安定性や、画像の明度線形性に悪影響を及ぼす
が、ｄｕｔｙ比を５０％に固定することにより、画素ク
ロック周波数が２０ＭＨｚ以上の高速領域でも、画像の
明度安定性や、画像の明度線形性を維持できた。

【００２３】更に又、前記ｄｕｔｙ比５０％をそれ以下
に下げてみる。一般に発光ｄｕｔｙ比を大きくした場合
には、１pixcel当りの書込み面積が大きくなる。これ
は、レーザーが発光している間もレーザービームは感光
体を走査しているためである。図９、１０はｄｕｔｙ比
が５０％の場合と、ｄｕｔｙ比が１００％の場合のレー
ザービームの走査の様子を模式的に表わしたものであ
る。ｄｕｔｙ比が５０％の場合には発光時間中にレーザ
ービームが感光体上を走査する面積は少ないが（図
９）、ｄｕｔｙ比が１００％の場合には感光体上を走査
する面積が大きくなる（図１０）。つまり、ｄｕｔｙ比
を大きくすると、レーザービームの書込みエネルギーが
集中されずに広がってしまい、ビーム径を絞ったことの
効果が得られなくなってしまう。レーザービームの書込
みエネルギーが広がってしまった場合には、ハイライ
ト部の再現性が悪くなる（ハイライト部を安定して形成
できなくなる，不安定となりざらつきが増大する）、
階調性が悪化し入力画像に対してリニアリティの悪い階
調特性を持つようになる。発光ｄｕｔｙが５０％以下で
あれば発光間でのレーザービームの走査は、それほど顕
著な悪影響を及ぼさないことがわかった。（出力画像の
階調性を測定することによって確認した。）一方、発光
ｄｕｔｙ比が５０％を超えると、上述の影響を無視する
ことができなくなった。

【００２４】更に又、画素１pixcel当りの書込みを２値
で行う。このため、発光ｄｕｔｙ比が１水準のみであ
り、さらに積分光量も１水準のみをとり得る（厳密に
は、ＯＰＣ膜厚の変動、プロセスコントロールなどに応
じて、光量（図２１の縦軸方向）を変化させて積分光量
を調整するが、画像１枚の中では少なくとも、光量の変
化は行わない）。２値書き込みでは、画素１pixcel当り
の積分光量を、発光ｄｕｔｙ比によって変化させるｄｕ
ｔｙ変調は行わない。このため、ＬＤ間の積分光量がｄ
ｕｔｙ比を変化させた場合にばらつきバラツキが出る
（図２０）のを回避することができる。又、書き込みを
２値とすることにより、信号をＯＮ、ＯＦＦのみで伝達
すればよく、信号がノイズの影響を受けにくいといった
メリットがある。ＬＤの積分光量を光量のみで制御し
て、多値書込みを実現することも可能であるが、ＬＤの
経時変化や温度依存性を補正する回路が組み込まれた回
路にさらに光変調回路を組込むことは、回路の信頼性を
低下させ、逆に積分光量のバラツキを増大させてしまう
要因になる。

【００２５】更に又、画像形成装置において、解像度を
１２００ｄｐｉ以上にした点に言及する。２値書き込み
場合、解像度が少なくとも１２００ｄｐｉ以上ないと、
人間の視覚特性（空間周波数と識別階調数との関係）か
らみて階調数が不充分となるが、、解像度が１２００ｄ
ｐｉ以上では、このような問題は発生しない。また、１
２００ｄｐｉでは１pixcelに相当するドットの大きさは
約２１μｍ×２１μｍである。人間の視覚特性では識別
可能なドットの大きさは１５〜２５μｍ以上であり、こ
の大きさはドットとしてほとんど認識されない。このこ
とは、特にはハイライト部で粒状感を感じないことを意
味しており、粒状感を感じることなく階調再現を可能と
する。又、文字画像についても種々のフォントが識別で
きるためには１２００ｄｐｉ以上の解像度が必要であ
る。更に、２値書き込みにおいても階調数が十分であ
り、ハイライト部での粒状感にすぐれ、種々のフォ
ントを識別することができる。

【００２６】（実施形態２）前記露光手段（書込みユニ
ット）として感光体面に対して並列に配置したような並
列配置のタイプのＬＤを使用する露光手段とした（図１
１）。図１１において、それぞれ並列配置したＬＤ３
１，３１'から出射した光ビームを、コリメートレンズ
３２，３２'、シリンドリカルレンズ３３，３３'を経
て、ポリゴンミラー３４，３４'で走査ビームとし、θ
レンズ３５，３５'を経て感光体ドラム１００上を走査
する。並列配置の露光手段により、走査区間を短くする
ことができるため、幅の広い画像に対応することがで
きる（いわゆる広幅機）、走査区間が短いためビーム
径を細くしやすい、画素クロックを遅くできる等のメ
リットがある。その反面、レーザービームのつなぎ目が
画像中央部に現れ、画像中央部であるために、写真画像
などのように中間調（中濃度）を多く含む画像などで
は、このつなぎ目で濃度差が発生してしまうというデメ
リットがあるものである。

【００２７】本実施形態においても、前記実施形態１と
同じように、レーザ−ビームの感光体ドラム100上での
ビーム径は、３５μｍ（主走査方向）×３５μｍ（副走
査方向）になるように調整した。解像度1200ｄｐｉの画
像形成装置とし、１pixcelの大きさは、２１．３μｍ×
２１．３μｍとした。１pixcel当りを６．９ｎｓｅｃの
速さで移動しながら、感光体にレーザービームを照射し
た。このときの画素クロックは５９．２ＭＨｚ（ＬＤの
光変調周波数＝５９．２ＭＨｚ）とした。１pixcel当り
の照射時間は最大で１６．９ｎｓｅｃ、ＬＤを発光させ
る時間比は、５０％即ちduty比５０％とし、どのような
画像を出力する場合でも、duty比を５０％の固定条件と
した。また、ＬＤ発光量の温度依存性を解消するための
機構も実施形態１と同じにした。

【００２８】以上の実施条件に基くＬＤチャンネル間・
積分光量バラツキ結果は、図３及びそのグラフである図
４に示したものと同じ結果が得られた。本実施形態によ
っても、実施形態１と同様、線幅の変化やパッチ明度の
使用ＬＤによる依存性、発光光量の温度依存性を抑制す
ることができた。又、積分光量のバラツキの画素クロッ
ク依存性、ｄｕｔｙ比５０％以下に下げること、画素１
pixcel当りの書込みを２値で行うことについても実施形
態１と同じ効果が得られた。

【００２９】（実施形態３）前記露光手段（書込みユニ
ット）としてＬＤは１ｃｈタイプのＬＤユニットをミラ
ー（ハーフミラー）を使用して重ね合せる重ね合せタイ
プのＬＤを使用する露光手段とした（図１２）。また、
ＬＤ発光量の温度依存性を抑制するための機構も実施形
態１と同じにした。図１２において、２２，２２'はそ
れぞれＬＤであり、ＬＤ２２'からの出射ビームはハー
フミラー２３，２３'によりＬＤ２２からの出射ビーム
と重ね合される。なお、図１２は、このビームの重ね合
せ部分を除いて図１と同じであるので説明を省略する。
このようなタイプの露光手段は、コスト的に非常に安い
１ｃｈタイプのＬＤとして使用することができ、コスト
面で優れた書き込みユニットとなる。

【００３０】実施形態３においても、前記実施形態１と
同じように、レーザ−ビームの感光体ドラム100上での
ビーム径は、３５μｍ（主走査方向）×３５μｍ（副走
査方向）になるように調整した。解像度1200ｄｐｉの画
像形成装置とし、１pixcelの大きさは、２１．３μｍ×
２１．３μｍとした。１pixcel当りを６．９ｎｓｅｃの
速さで移動しながら、感光体にレーザービームを照射し
た。このときの画素クロックは５９．２ＭＨｚ（ＬＤの
光変調周波数＝５９．２ＭＨｚ）とした。１pixcel当り
の照射時間は最大で１６．９ｎｓｅｃ、ＬＤを発光させ
る時間比は、５０％即ちduty比５０％とし、どのような
画像を出力する場合でも、duty比を５０％の固定条件と
した。

【００３１】以上の実施条件に基くＬＤチャンネル間・
積分光量バラツキ結果は、図３（図４）に示したものと
同じ結果が得られた。本実施形態によっても、線幅の変
化やパッチ明度の使用ＬＤによる依存性、発光光量の温
度依存性を抑制することができた。又、積分光量のバラ
ツキの画素クロック依存性、ｄｕｔｙ比５０％以下に下
げること、画素１pixcel当りの書込みを２値で行うこと
についても実施形態１と同じ効果が得られた。

【００３２】（実施形態４）前記露光手段（書込みユニ
ット）として、実施形態１と同じ（図１）、複数チャン
ネルタイプのＬＤを使用する露光手段とした。またＬＤ
の温度依存性抑制のための駆動機構も実施形態１と同じ
にした。実施形態４では、実施形態１の実施条件に、ビ
ーム径、ＯＰＣ膜厚、トナー粒径条件を付加した。即
ち、トナー粒径は６．０μｍ以下、且つビーム径は３５
μｍ以下とした。そして、トナー粒径３水準（６．０、
６．８、７．５μｍ）、ビーム径３水準（３５、４０、
４５μｍ）、ＯＰＣ膜厚３水準（２０，２５，３０μ
ｍ）のすべての組み合わせ（２７通り）において画質評
価を行った。なお、実験機は、リコー製ＭＦ４５７０を
１２００ｄｐｉ、２ｂｉｔ書き込みに改造したものを使
用した。また、トナー粒径（体積平均粒径）はコールタ
ー社製コールターカウンターで測定し、ビーム径はＰＨ
ＯＴＯＮ社製ビームスキャン、ＯＰＣ膜厚はケット科学
社製膜厚計でそれぞれ測定した。

【００３３】画質評価は、画質の重要項目である階調性
を測定するという方法で行った。階調性の評価は、線数
を変えて中間調処理を施したパッチ（１７段）を出力
し、このパッチの明度（Ｌ＊）を測定することにより行
った。中間調処理としては、線数を１５０、２００、２
５０ｌｐｉの３水準で画像を出力した。又、明度（Ｌ
＊）の測定には、分光濃度測色計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製９
３８）を使用した。階調性の数値化は、入力（データ上
の面積率）に対する、１７段のパッチを測色して求めた
明度値の直線性から、いわゆる階調数Ｒ２値（自己相関
係数の２乗）を計算するという方法で行った。

【００３４】階調数Ｒ２（以下、Ｒ２値という）は、上
述の入力データと明度（Ｌ＊）との関係が直線的なら
１．０に近い値（図１３）になり、直線からずれるにし
たがって小さな値（図１４）になる。なお、図１３、図
１４ともに縦軸に明度（Ｌ＊）、横軸に入力データ上の
面積率をとり、図１３はＲ２値が１に近く階調性がよい
例、図１４はＲ２値が小さく階調性が悪い例を示す。自
然画像などの高い階調性が要求される画像では、Ｒ２値
が０．９８以上であると優れた階調性を有するというこ
とができる。一方、Ｒ２値は、低線数画像の方が大きく
なる傾向がある。しかしながら、線数が２００ｌｐｉ以
下の場合には、ディザのテクスチャが認識できるように
なってしまい、自然画像などにおいては不自然な印象を
あたえる結果、画質劣化の要因となってしまう。このこ
とから、中間調処理の線数を２００線以上でＲ２値が
０．９８以上であれば高画質であるといえる。

【００３５】図１５は、上述のトナー粒径、ビーム径、
ＯＰＣ膜厚のすべての組み合わせにおける、Ｒ２値を測
定した結果である。この結果からからわかるように、階
調性の優れた画像を形成にするためには、トナー粒径、
ビーム径、ＯＰＣ膜厚を特定の組み合わせで用いる必要
がある。前記測定結果では、トナー粒径６．０μｍ以
下、ビーム径３５μｍ以下の組み合わせにおいて高いＲ
２値が得られている。このような組み合わせでは、少な
くともＯＰＣ膜厚が２０〜３０μｍの範囲内であれば、
２００ｌｐｉの線数を用いてもＲ２値が０．９８以上を
確保することができることが明らかである。よって、実
施形態４では、トナー粒径６．０μｍ以下、ビーム径３
５μｍ以下、ビーム径３５μｍ以下の条件で画像形成を
行う。

【００３６】実施形態４によれば、前記条件により、視
覚特性上ディザのテクスチャを認識できないような２０
０ｌｐｉ以上の線数を用いた場合でも、Ｒ２値を０．９
８以上に確保することができる。また、ＯＰＣ膜厚が２
０〜３０μｍの範囲内で許容されることから、いわゆる
膜削れ（クリーングブレードとＯＰＣドラムとの摺擦に
よりＯＰＣ膜厚がランニング時に小さくなってしまう）
に備えてＯＰＣ膜厚を予め大きめに設定することができ
る。

【００３７】（実施形態５）前記露光手段（書込みユニ
ット）として、実施形態１と同じ（図１）、複数チャン
ネルタイプのＬＤを使用する露光手段とした。またＬＤ
の温度依存性抑制のための駆動機構も実施形態１と同じ
にした。実施形態５では、ビーム径、ＯＰＣ膜厚、トナ
ー粒径の組み合わせをトナー粒径が６．０μｍ以下、且
つＯＰＣ膜厚が２０μｍ以下とした。このような組み合
わせでも、２００ｌｐｉ以上の線数でありかつＲ２値を
０．９８以上に確保することができる（図１５の番号
１、４、７）。なお、実施形態５ではビーム径の値は３
５〜４５μｍの範囲内で許容される。実施形態５でも、
実施形態４と同じく視覚特性上ディザのテクスチャを認
識できないような２００ｌｐｉ以上の線数を用いた場合
でも、Ｒ２値を０．９８以上に確保することができる画
像を形成できる。また、ビーム径が３５〜４５μｍの範
囲内で許容されることから、いわゆるデフォーカス（レ
ーザービームの焦点深度）の余裕度が大きく、感光体ド
ラムと光学ユニットの位置関係の公差を大きくすること
ができる。また、光学ユニット中のレンズ（ｆ−θレン
ズ）として低コストのプラスチックレンズを用いた場合
などには、環境温度によってビーム径が変化してしまう
という問題があるが、このような問題に対しても、実施
形態５では許容範囲が大きくなるという利点をもつ。

【００３８】（実施形態６）前記露光手段（書込みユニ
ット）として、実施形態１と同じ（図１）、複数チャン
ネルタイプのＬＤを使用する露光手段とした。またＬＤ
の温度依存性抑制のための駆動機構も実施形態１と同じ
にした。実施形態６では、ビーム径が３５μｍ以下で、
且つＯＰＣ膜厚が２０μｍ以下とした。このような組み
合わせでも、２００ｌｐｉ以上の線数でありかつＲ２値
を０．９８以上に確保することができる（図１５の番号
１、１０、１９）。なお、実施形態６ではトナー粒径の
値は６．０〜７．５μｍの範囲内で許容される。

【００３９】実施形態６においても、実施形態４と同じ
く視覚特性上ディザのテクスチャが認識できないような
２００ｌｐｉ以上の線数を用いた場合でも、Ｒ２値を
０．９８以上に確保することができる画像を形成するこ
とができる。また、トナー粒径が６．０〜７．５μｍの
範囲内で許容されることから、トナー収率の問題（トナ
ーの粒径を小さくした場合には、トナーを粉砕、分球す
る工程において、微分成分として除去される割合が大き
くなる。この結果トナーのコストアップににつなが
る。）に対して余裕度が大きくなる。つまり、低コスト
のトナー使用することが可能な画像形成装置を提供する
ことができる。

【００４０】以上は、モノクロタイプの画像形成装置に
おいて実施する例を説明したが、いわゆるタンデムタイ
プ（直接転写）のカラー画像形成装置（図１６）、リボ
ルバータイプのカラー画像形成装置（図１７）、タンデ
ムタイプ（中間転写）のカラー画像形成装置（図１８）
の各露光手段においても同様に実施することができる。

【００４１】このようなカラー画像形成装置において
は、ＬＤ間の光量バラツキに起因する、横ライン（主
走査方向のライン）が、使用するＬＤごとに線幅が変化
する、画像の明度安定性が阻害される（ＬＤの積分光
量バラツキと使用するＬＤの頻度によって、同一のパタ
ーンを形成しても、異なる濃度のパッチになってしま
う。）、グレースケールなどを出力すると、入力に対
する画像明度の線形性が悪くなる、等の問題を回避する
ことができる。カラー画像形成装置では、前記、
は、トナー４色（ＣＭＹＫ）を使用するカラー画像形成
装置では、安定色再現、一部の色再現安定性の観点から
非常に重要である。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に対応する効果：ＬＤの発光時
間が１つの水準に固定されるので、ｄｕｔｙ比を変化さ
せた場合にＬＤ間で積分光量バラツキが発生してしまう
のを回避することが可能である。従って、ＬＤ間の積分
光量バラツキに起因する、横ライン線幅（主走査方向
のライン）が使用するＬＤごとに変化する、画像の明
度安定性が阻害される（ＬＤの積分光量バラツキと使用
するＬＤの頻度によって、同一のパターンを形成して
も、異なる明度のパッチになる）、グレースケールな
どを出力すると、入力に対する画像明度の線形性が悪く
なる等の問題を回避することができる。 請求項２に対応する効果：１画像に相当する光書きこみ
を行うのと同じ状態で（同画素クロック、同ｄｕｔｙ
比）でＬＤの発光量を検出し、この出力値にもとづい
て、ＬＤの駆動電流を制御するので、温度で変化したＬ
Ｄの発光量を補正する際に、積分光量がｄｕｔｙ比に依
存して変化してしまう問題を解決することができる。さ
らに、温度補正を光書きこみ時と同じ状態で行うために
積分光量の温度補正を精度よく行うことができる。 請求項３に対応する効果：画素クロック周波数を高くす
ることによって、画像１ｐｉｘｃｅｌに相当する書き込
みに要する時間を短くすることができる。つまり、高速
な画像出力が可能な画像形成装置の書きこみ手段を提供
することができる。一方、ＬＤの光変調を高速（２０Ｍ
Ｈ以上）で行った場合には、ｄｕｔｙ比を変化させた場
合にＬＤ間で積分光量にズレが発生する問題がより顕著
になるが、ｄｕｔｙ比を５０％に固定することにより、
２０ＭＨｚ以上の高速領域でも、前記問題の発生を抑
え、高速書きこみと、積分光量バラツキの問題を両立す
ることができる。 請求項４に対応する効果： ｄｕｔｙ比が大きくなる
（５０％を超える）と、レーザービームの書き込みエネ
ルギーが集中されずに広がり、ビーム径を絞ったことの
効果が得られなくなる。レーザービームの書き込みエネ
ルギーが広がった場合には、ハイライト部の再現性が
悪くなる（ハイライト部を安定して形勢できなくなる，
不安定となりざらつきが増大する。）、階調性が悪化
し入力画像に対してリニアリティの悪い階調特性を持つ
ようになるが、５０％以下又はそれ以下前記事態を回避
することができる。 請求項５，６に対応する効果： トナーの体積平均粒径
を６．０μｍ以下、かつビーム径が３５μｍ以下とする
ことにより、ディザのテクスチャを認識することができ
ないような、２００ｌｐｉ以下の線数の中間調処理を用
いても、階調数Ｒ２値を０．９８以上に確保するでき、
ＯＰＣの膜削れに備えて、ＯＰＣ膜厚を予め大きめに設
定することができる。またデフォーカスの余裕度が大き
く感光体ドラムと光学ユニットとの位置関係の公差を大
きくすることができる。また、低コストのプラスチック
レンズを使用することができる。更に、トナー収率の観
点から低コストのトナーを使用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の要部構成
図である。

【図２】本発明の実施形態に係る露光時の発光波型図で
ある。

【図３】本発明の実施形態に係る積分光量のバラツキを
示す図である。

【図４】本発明の実施形態に係る積分光量のバラツキを
示す図である。

【図５】本発明を説明するための露光時の発光波型図で
ある。

【図６】本発明の実施形態に係る積分光量のバラツキを
示す図である。

【図７】本発明の実施形態に係る積分光量のバラツキを
示す図である。

【図８】本発明の実施形態に係る積分光量の画素クロッ
ク依存性を示す図である。

【図９】本発明を説明するためのビーム径を示す図であ
る。

【図１０】本発明を説明するためのビーム径を示す図で
ある。

【図１１】本発明の他の実施形態に係る露光装置の要部
構成図である。

【図１２】本発明の更に他の実施形態に係る露光装置の
要部構成図である。

【図１３】本発明の実施形態に係る階調性を説明するた
めの図である。

【図１４】本発明の実施形態に係る階調性を説明するた
めの図である。

【図１５】本発明の実施形態に係るトナー粒径、ビーム
径、ＯＰＣ膜厚と快調性との関係を示す図である。

【図１６】本発明が適用されるタンデムタイプ（直接転
写）のカラー画像形成装置である。

【図１７】本発明が適用されるリボルバータイプのカラ
ー画像形成装置である。

【図１８】本発明が適用されるタンデムタイプ（中間転
写）のカラー画像形成装置である。

【図１９】従来の画像形成装置の要部構成図である。

【図２０】露光時の発光波型を示す図である。

【図２１】露光時の発光波型を示す図である。

【符号の説明】

１１・・４チャンネルレーザーダイオード、１２・・コリメ
ートレンズ、１３・・ＮＤフィルタ、１４・・アパーチャ、
１５・・シリンダレンズ、１６・・ポリゴンミラー、１７・・
ｆ-θレンズ、１８・・折返しミラー、１９・・折返しミラ
ー、２０・・ｆ-θレンズ、２１・・同期検知板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C362 AA12 AA16 AA32 AA33 AA53 AA54 AA59 AA61 BA67 CA09 CA10 CB04 CB05 CB59 2H076 AB05 AB09 AB12 DA04 DA21 DA36 5C074 AA09 BB02 BB03 BB26 CC26 DD04 DD05 DD07 DD11 DD14 EE02 GG02 GG09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のレーザー発光体によって感光体を
   走査して感光体上に静電潜像を形成する手段と、前記レ
   ーザー発光体の発光周波数の発光時間比を所定値に設定
   する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記請求項1記載の画像形成装置におい
   て、前記発光体の発光光量を検出し、検出した出力によ
   りレーザー発光体を駆動する手段を有することを特徴と
   する画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記請求項1記載の画像形成装置におい
   て、前記発光周波数を２０ＭＨｚ以上の周波数に設定す
   る手段を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記請求項１乃至３のいずれかに記載の
   画像形成装置において、前記設定手段は、前記発光時間
   比を略５０％又は５０％以下に設定可能にしたことを特
   徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記請求項1乃至４のいずれかに記載の
   画像形成装置において、トナーの体積平均粒径とレーザ
   ー発光体のビーム径とＯＰＣ膜厚と走査線数との組合わ
   せを選択する手段を有することを特徴とする画像形成装
   置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の画像形成装置において、
   前記選択手段は、トナーの体積平均粒径とレーザー発光
   体のビーム径とＯＰＣ膜厚と走査線数とを最適階調値が
   得られるよう組合わせることを特徴とする画像形成装
   置。