JP2003182150A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のレーザ光源を用い、複数本の同時走査
露光によって画像記録を行う画像形成装置で、多階調画
像にして、豊かな階調性をもって作像系の安定した画像
を得る。 【解決手段】 多階調画像と判別又は指定されたとき、
主走査方向及び副走査方向に規制性を持ってドットを寄
せ集める方向への変更を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、プリンタ、
ファクシミリ等に用いられる画像形成装置に係わり、特
に複数のレーザ光源を用い、複数本の走査露光を同時に
行って画像記録を行うようにした画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】画像信号に基づいて変調されたレーザビ
ームを回転多面鏡などにより偏向して記録媒体上に走査
させることにより画像情報の記録を行わせる画像形成装
置において、画像記録の高速化を図るには、複数のレー
ザビームを用いて複数ラインを同時に記録させる構成と
すれば良いことが知られている（特開平２−１８８７１
３号公報等参照）。

【０００３】また、ドット記録を行うデジタル画像形成
において、文字画像や線画像については、高解像度が要
求される一方、階調性をもった写真画像や絵画像につい
ては解像度は低下することがあっても、作像系が安定す
ることが求められる。ドット記録画像について作像系を
安定させる手段として、主走査方向の複数ドットを寄せ
集めるようレーザの点灯タイミングを制御することがな
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来は多階調画像につ
いて、主走査方向の複数ドットを寄せ集めるよう点灯タ
イミングを制御することもなされていた。しかし、副走
査方向については何もされていないので、主走査方向と
副走査方向の解像度の違いは均一な画像であっても副走
査方向に長い「線」で描かれているように見え、作像系
としては安定するものの階調画像としては満足が得られ
るものではなかった。また主走査方向のみで解像度を落
として作像系の安定を図ると、本来の解像度から集める
ようにしたドット数分の１の解像度となることから、一
般的には２〜３ドットを集める程度に止まっていた。

【０００５】本発明は、複数のレーザ光源を用い、複数
本の同時走査露光によって画像記録を行う走査光学系を
用いて、画調を損なわずにある程度解像度を維持したま
ま階調性があげられて、作像系の安定によって見た目に
美しく、画像欠陥も生じることのない画像形成がなされ
る画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数のレー
ザ光源を用い、複数本の同時走査露光によって画像記録
を行う画像形成装置において、画像信号が多階調画像と
判別又は指定されたときは、主走査方向及び副走査方向
の書き込みピッチを変更するよう記録制御を行うことを
特徴とする画像形成装置によって達成される。

【０００７】なお、前記の主走査方向の書き込みピッチ
の変更は、等間隔ピッチをもったドット書き込みタイミ
ングから規則性をもって繰り返されるドット書き込みタ
イミングの変更であって、ドットを主走査方向に寄せ集
める方向へのピッチ変更で、前記の副走査方向の書き込
みピッチの変更はドットピッチ相当の間隔をもって同時
走査露光を行う走査ラインから近接する方向へ移動する
変更であることが好ましい実施態様である。

【０００８】

【発明の実施の形態】（１）本発明の説明に先立って本
発明を適用する画像形成装置について、構成とその作用
を図面に基づいて説明する。

【０００９】図１は本発明の画像形成装置の一実施例を
示す概略構成図である。先ず、この画像形成装置の通常
のコピー動作について説明する。この画像形成装置は、
画像読取りユニット１０、ディジタル書込み系である書
き込み部２０、画像形成部３０、給紙部４０及び原稿載
置部５０等より構成される。

【００１０】画像形成装置上部には、透明なガラス板な
どからなる原稿台５１と、さらに原稿台５１上に載置し
た原稿Ｄを覆う原稿カバー５２等からなる原稿載置部５
０があり、原稿台５１の下方であって、装置本体内には
第１ミラーユニット１２、第２ミラーユニット１３、撮
像レンズ１４、ＣＣＤアレイなどの撮像素子１５等から
なる画像読取りユニット１０が設けられている。

【００１１】原稿台５１上の原稿Ｄの画像は、画像読取
りユニット１０の照明ランプ１２Ａと第１ミラー１２Ｂ
を備える第１ミラーユニット１２の実線から破線にて示
す位置への平行移動と、第２ミラー１３Ａ及び第３ミラ
ー１３Ｂを対向して一体的に備える第２ミラーユニット
１３の前記第１ミラーユニット１２に対する１／２の速
度の追随移動とにより全面を照明走査され、その画像は
撮像レンズ１４により第１ミラー１２Ｂ、第２ミラー１
３Ａ、第３ミラー１３Ｂを経て撮像素子１５上へ結像さ
れるようになっている。走査が終わると第１ミラーユニ
ット１２及び第２ミラーユニット１３は元の位置に戻
り、次の画像形成まで待機する。

【００１２】前記撮像素子１５によって光電変換されて
得られた画像データはディジタル信号に変換された後、
ＭＴＦ補正やγ補正等の処理がなされ、画像信号として
メモリに一旦格納される。次いで前記の画像信号が画像
記録部９０の制御によってメモリより読み出されパルス
幅変調された後書込み部２０に入力される。

【００１３】画像形成部３０は、画像記録部９０の制御
によって前記画像信号が、後に説明する書き込み部２０
に入力されると画像記録動作を開始する。すなわち、像
担持体である感光体ドラム３１は矢示のように時計方向
に回転し、帯電前露光を行って除電する除電器３６によ
って除電された後、帯電器３２により電荷を与えられて
いるので、書き込み部２０によるレーザビームＬによっ
て感光体ドラム３１上には原稿Ｄの像に対応した静電潜
像が形成される。その後、感光体ドラム３１上の前記静
電的な潜像は、現像器３３のバイアス電圧を印加した現
像剤担持体である現像スリーブ３３Ａ上に担持する現像
剤によって反転現像が行われ可視のトナー像となる。

【００１４】一方、給紙部４０に装填された給紙カセッ
ト４１Ａ又は４１Ｂからは指定のサイズの転写紙Ｐを１
枚ずつ搬出ローラ４２Ａによって搬出し、搬出ローラ４
３及びガイド部材４２を介して画像の転写部に向かって
給紙する。給紙された転写紙Ｐは、感光体ドラム３１上
のトナー像と同期して作動するレジストローラ４４によ
って感光体ドラム３１上に送出される。この転写紙Ｐに
は、転写器３４の作用により、感光体ドラム３１上のト
ナー像が転写され、分離器３５の除電作用によって感光
体ドラム３１上から分離されたのち、搬送ベルト４５を
経て定着器３７へ送られ、加熱ローラ３７Ａ及び加圧ロ
ーラ３７Ｂによって溶融定着された後、排紙ローラ３
８，４６により装置外のトレイ５４へ排出される。５３
は手差し用の給紙台である。

【００１５】前記感光体ドラム３１はさらに回転を続
け、その表面に転写されずに残留したトナーは、クリー
ニング装置３９において圧接するクリーニングブレード
３９Ａにより除去清掃され、再び除電器３８によって除
電された後帯電器３２により一様に電荷の付与を受け
て、次回の画像形成のプロセスに入る。

【００１６】図２は図１の装置のレーザ書き込み部２０
を示す平面図で図１の反射ミラー２９Ａ，２９Ｂ，２９
Ｃは省略している。

【００１７】図２において、２１Ａ，２１Ｂは画像信号
に対応してオン，オフされる半導体レーザと半導体レー
ザから射出されるレーザビームを平行光に変換するコリ
メータレンズ及び半導体レーザの出力を監視し常に所定
の値を維持するよう印加電流値を制御してその出力を一
定に維持する自動出力制御器（ＡＰＣ）を一つにまとめ
たレーザユニット、２２Ａ，２２Ｂはレーザビームの射
出方向を調整する調整プリズム、２３は直交した２つの
レーザビームを同一方向に射出する合成プリズムである
半透明プリズム、２４Ａ，２４Ｂはポリゴンミラー２５
の各反射面の倒れ角誤差を補正するため設けられたシリ
ンドリカルレンズ、２７はレーザビームをビーム検出器
２８に反射するミラーである。ビーム検出器２８はレー
ザビームの通過を検出して画像の書き出し信号を発生
し、感光体ドラム３１上の画像書き出し位置が一定にな
るようにレーザユニット２１Ａ，２１Ｂの画像信号によ
る駆動開始のタイミングを制御するものである。

【００１８】レーザユニット２１Ａ，２１Ｂから射出さ
れる２本のレーザビームはポリゴンミラー２５によって
反射され、ｆθレンズ２６、シリンドリカルレンズ２４
Ａ，２４Ｂ、反射ミラー２９Ａ〜２９Ｃを介して感光体
ドラム３１上を走査露光する。このとき、上記レーザビ
ームは副走査方向に近接して並ぶスポット状に結像し、
感光体ドラム３１上に同時に２本の走査線を描く２ビー
ム書込みが行われる。これにより走査線１本置きの画像
信号をレーザユニット２１Ａ，２１Ｂに同時に入力して
１度に２本の走査線を描き、１組のレーザユニットを用
いる装置の２倍のプリント速度で画像記録することがで
きる。なお実施例では２個のレーザビームにより走査線
書き込みを行う実施例について示しているが、３個又は
それ以上であっても差し支えない。

【００１９】図３には上記に説明した画像形成装置の画
像記録を行う画像記録部９０のブロック図を示してい
る。ホストコンピュータ９では画像データを作成してプ
リントコントローラ９１に出力する。画像データは例え
ばページ記述データであって、プリントコントローラ９
１は画像データをページ毎に解釈してビットマップメモ
リ上に２次元の画像データの配列であるラスタ画像を生
成し、１ページ分の画像データは画像メモリ９２に記憶
される。画像メモリ９２の画像データは補正テーブルを
用いてのガンマ補正がなされ、多値画像データの濃度パ
ターンを生成することがデータ生成部９３において行わ
れる。データ生成部９３からは、１，３，５，・・・行
の奇数行の画像データはＰＷＭ処理部９４Ａに、また
２，４，６，・・・行の偶数行の画像データはＰＷＭ処
理部９４Ｂに出力される。

【００２０】奇数業及び偶数行の画像データは、各レー
ザユニット２１Ａ，２１Ｂにおいて各ＰＷＭ処理部９４
Ａ，９４Ｂでアナログ画像信号に変換し、変換されたア
ナログ画像信号は三角波信号のようなアナログパターン
信号と比較することによりパルス幅変調した２値化画像
信号を発する。パルス幅変調した画像データは各レーザ
ドライバ９５Ａ，９５Ｂで半導体レーザ９６Ａ，９６Ｂ
の点滅を行う点灯時間の制御を行い、１行と２行、３行
と４行とは同期がとられ出力する。

【００２１】（２）本発明の画像形成装置は、上記に説
明したような複数のレーザユニットを用い、複数本の同
時走査露光によって画像記録を行う画像形成装置におい
て、画像信号が多階調画像と判別又は指定されたとき
は、主走査方向への書き込みピッチは等間隔ピッチをも
ったドット書き込みタイミングから規則性をもって繰り
返されるドット書き込みタイミングの変更を行ってドッ
トを主走査方向に寄せ集める方向へのピッチ変更を行
い、副走査方向についてもドットピッチ相当の間隔をも
って同時走査露光を行う走査ラインから近接する方向へ
の移動を行い、等階調の例えば階調性を必要とする写真
画像について階調性を上げて画質を向上させ、安定した
画像が得られるようにしたものである。

【００２２】図４は上記の画像記録の制御系を示すブロ
ック図である。ホストコンピュータ９から呼び出される
画像信号が非階調性の文字画像であると判別又は指定が
なされたとき、或いは多階調画像の判別又は指定１０１
がなかったときは、制御部１００は画像記録制御プログ
ラム１０２を呼び出して画像記録部９０により画像記録
を行う。

【００２３】図５は画像信号が文字画像であるときの画
像記録のドット書き込み状態を示す説明図である。図は
６００ｄｐｉ（２５．４ｍｍの間に６００ドット）での
画像記録時の状態で、黒丸で示したのは書き込み電気信
号のトリガー位置（タイミング）を示している。文字画
像記録では走査方向に等間隔（４２．３μｍ）のドット
ピッチをもって２本の走査記録がなされ、副走査方向に
は１ドットピッチ（４２．３μｍ）相当の行間間隔をも
って走査を行う。

【００２４】ホストコンピュータ９から呼び出された画
像記録が多階調画像であると判別又は指定１０１がなさ
れたときは、制御部１００は多階調画像制御プログラム
１０３によって図５に示した等間隔の書き込みピッチ間
隔から図６の実施例に示すように主走査方向及び副走査
方向にドットを寄せ集める方向への移動が行われる。主
走査方向への書き込みタイミングの変更は１ドットのパ
ルス幅の１／３〜４／５の間の移動であり、副走査方向
の書き込みピッチの変更は１ドット相当間隔の１／３〜
４／５の間にある。

【００２５】主走査方向の書き込みタイミングの変更は
電気信号のトリガー位置を変更することによって行われ
る。また、副走査方向の書き込みピッチの変更は、レー
ザ書き込み部２０の一方の例えばレーザユニット２１Ａ
から出光するレーザビームの、レーザビームを同一方向
に合成して射出する半透明プリズム２３に到達するまで
の光路に、円板状で回転を可能とし断面がプリズム状を
して光路を平行移動させる副ピッチ補正プリズム６０が
挿入されていて、副ピッチ補正プリズム６０の回転停止
位置を変更することによって、副走査方向の書き込みの
変更が行われる。副走査方向のピッチの値は図示しない
センサによって検知できる。

【００２６】図７には、光路に挿入される副ピッチ補正
プリズム６０の断面形状の一例を示している。反対方向
に同じ角度のテーパを有して平行に配置された２つのプ
リズム６０１，６０２より成っていて、文字画像の場合
には図７（ａ）に示すようにプリズム６０１，６０２が
密着した状態ではレーザビームは直進し、多階調画像の
場合には図７（ｂ）に示すようにプリズム６０１，６０
２が離間するに従って光路は直進状態から平行に移動し
行間ピッチを狭くする。円板状で断面形状が図示したよ
うなプリズム６０１，６０２の一方のプリズム６０１を
固定し、他方のプリズム６０２の中心軸をネジ部材上に
設け、回転に伴って両者の間隔が移動する構成とするこ
とによって希望する書き込みピッチの変更がなされる。

【００２７】図８には書き込みピッチの変更を行う他の
例を示している。平行に発光するＬＥＤ等の発光素子６
０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃを板状部材６０６上に等間
隔に設けて１ドットピッチ相当の行間をもって書き込み
を行う状態（図８（ａ））から、板状部材６０６を更に
傾けることによって、ドットを寄せ集める方向への書き
込みピッチの変更が行われる（図８（ｂ））。

【００２８】多階調記録のレーザ記録を行う場合も、特
に濃度が薄い場合にはレーザで照射されても十分な照度
が得られないで電位が安定しないことが多く、ドットの
再現性が困難である。そこで本発明においては上記説明
したように走査方向及び副走査方向に複数ドットを寄せ
集めることで、解像度を犠牲にしてドットの面積を広げ
て画像の安定化を図り、なおかつ見かけの階調数も集め
たドットの倍数だけ増大される効果を有している。

【００２９】図９は上記のドットの濃度関係を示す説明
図で、感光体上での帯電電位の状態を示している。図上
でＣＶは帯電器３２による帯電電位（絶対値）を示し、
ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３はドット露光による電位の低下
を示している。またＤＶは現像器３３のバイアス電圧を
示し、斜線部分は現像によるトナー付着範囲を示してい
る。図９（ａ）は等間隔のドットピッチをもって記録し
ている状態を示している。図からも明らかなように濃度
が薄い場合には僅かの電位の変動によってもドットの再
現性に大きく影響する。図９（ｂ）は走査方向に２ドッ
ト毎に書き込みドットを寄せ集める状態を示し、副走査
方向にも２ドット毎に書き込みドットが寄せ集められて
ドットの面積を広げて安定化が図られる。

【００３０】なおこの図からも判るように、多階調画像
についての書き込みタイミングや書き込みピッチの最適
とする変更は書き込みドットスポットの形状（光量分
布）によって異なってくるので、テストによって最適と
する移動量を求め、求めた最適とする移動量を前記の多
階調画像制御プログラム１０３のメモリに書き込みこと
がなされる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によるときは、文字画像等の非階
調画像については鮮鋭な画像が得られる一方、写真画像
等の多階調画像については画像の持つ感触を損なわず、
ある程度の解像度を維持したまま階調性が上げられて作
像系の安定により見た目も美しく、画像欠陥も生じない
安定して良好な画像が得られることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図。

【図２】レーザー書き込み部を示す平面図。

【図３】画像記録部のブロック図。

【図４】画像記録の制御系を示すブロック図。

【図５】文字画像記録のドット書き込み状態を示す説明
図。

【図６】多階調画像記録のドット書き込み状態を示す説
明図。

【図７】副ピッチ補正プリズムの一例を示す断面形状。

【図８】書き込みピッチ変更を行う他の例を示す説明
図。

【図９】ドットの濃度関係を示す説明図。

【符号の説明】

２０ レーザ書き込み部 ２１Ａ，２１Ｂ レーザユニット ２３ 半透明プリズム ３１ 感光体ドラム ６０ 副ピッチ補正プリズム ９０ 画像記録部 １００ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 春行 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 Ｆターム(参考） 2C362 AA07 AA10 BA04 BA48 BA56 BA68 BA71 BA83 BB23 CA02 CA09 CB12 2H027 DB01 EA02 EB03 ED04 EE01 EF09 2H076 AB06 AB08 AB12 AB16 AB18 AB67 AB68 5C074 AA02 CC22 CC26 DD03 DD14 DD15 EE02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のレーザ光源を用い、複数本の同時
   走査露光によって画像記録を行う画像形成装置におい
   て、画像信号が多階調画像と判別又は指定されたとき
   は、主走査方向及び副走査方向の書き込みピッチを変更
   するよう記録制御を行うことを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記の主走査方向の書き込みピッチの変
   更は、等間隔ピッチをもったドット書き込みタイミング
   から規則性をもって繰り返されるドット書き込みタイミ
   ングの変更であって、ドットを主走査方向に寄せ集める
   方向へのピッチ変更であることを特徴とする請求項１に
   記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記の書き込みタイミングの変更は１ド
   ットのパルス幅の１／３〜４／５の間の移動であること
   を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記の副走査方向の書き込みピッチの変
   更はドットピッチ相当の間隔をもって同時走査露光を行
   う走査ラインから近接する方向へ移動する変更であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記の近接する方向への移動はドットピ
   ッチ相当間隔の１／３〜４／５の間にあって、該副走査
   方向の書き込みピッチの変更は走査光学系の光路に配設
   されたピッチ補正プリズムによって行われることを特徴
   とする請求項４に記載の画像形成装置。