JP2004276619A

JP2004276619A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004276619A
Application number: JP2004135854A
Authority: JP
Inventors: Masumi Sato; 眞澄佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】１ドット多値画像形成時と２値画像形成時のいずれにおいても高品位な画像を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】制御装置３０は操作者からの１ドット多値画像形成動作またはコピー動作と、２値画像形成動作またはプリント動作の設定にしたがってＬＤドライバ４０に露光量切り換え信号を出力する。前記設定が１ドット多値画像形成動作、コピー動作であるときには、制御装置３０はＬレベルの信号を、２値画像形成動作、プリント動作であるときにはＨレベルの信号をＬＤドライバ４０に出力し、ＬＤドライバ４０はレーザダイオードの発光量を、前者は感光体の光減衰特性上での露光電位が帯電電位の１／５〜１／１０に、後者は帯電電位の１／８〜１／１６となる光量でそれぞれ露光するように制御する。
【選択図】図７

Description

この発明は、例えばコピー機能、ＦＡＸ機能、プリンタ機能などの複数の機能を有する複合機に好適な電子写真方式の画像形成装置に係り、特に、レーザ書き込み制御に特徴のある画像形成装置に関する。

レーザビームによって感光体に像露光して画像を形成する画像形成装置は種々知られている。そのうち、画素密度を切り替え可能にして、複数の画素密度で画像を記録できるように構成されたものとして、例えば、特開平２−７９０６０号公報、特開平５−１９７２６３号公報、あるいは特公平４−１９５５１号公報記載の画像形成装置が公知である。

これらの画像形成装置における画素密度の切り替えは、基本的には、特開平５−１９７２６３号公報に開示されているように、画素クロックの周波数と、ポリゴンミラーの回転速度、すなわち、画像の露光走査速度と感光体の回転速度の組み合わせをに変更することによって行なうことができる。これらの変更に際しては、前記公知例では、いずれも画素密度を切り替えても露光エネルギが一定になるように制御していた。この露光エネルギが一定とは、例えば、画素密度切り替えのために感光体の回転速度を１／２にした場合、光量も１／２にしたり、また、回転体の回転速度は変化させずに画像の露光速度のみを変化させた場合には、露光エネルギは変化しないので光量一定というような制御である。

一方、コピー機は文字画像から写真画像まで中間調もきれいに再現することが求められているので、１ドット多値画像を形成するように設定されている。

また、プリンタは文字画像を安定してきれいに出力することが求められているので、画素密度を例えば通常４００ｄｐｉであるところを６００ｄｐｉ程度に高密度化した２値画像を形成するように設定されている。

さらに、コピー、ＦＡＸ、プリンタ等の複数の機能を有する一般的な複合機では、複写機と同様に主に中間調がきれいに再現されるように２値画像形成時の感光体の露光量を１ドット多値画像を形成するときの感光体の露光量に揃えている。

この露光量を電位を用いてあらわすと、露光電位が帯電電位の１／５〜１／１０になる露光量である。図２は感光体の光減衰特性を表す特性図であるが、この図においてＡ点で示される４erg/cm²が最高の露光エネルギとなるように書き込み装置内のレーザ光の光量を制御すると、感光体の露光電位が帯電電位の１／５〜１／１０となる。

しかし、２値画像を形成するときに図２のＡ点で示されるような露光エネルギを用いて露光したのでは、少しの光量変動や感光体の光減衰特性の変動で露光電位が変化してしまい、安定性に欠けることになる。

この発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、１ドット多値画像形成時と２値画像形成時のいずれにおいても高品位な画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、第１の手段は、レーザ書き込み手段と書き込み制御手段とを備え、この書き込み制御手段によって１ドット多値画像と２値画像とで光量を変更して画像を形成させる画像形成装置において、前記書き込み制御手段は、１ドット多値画像を形成するときには、感光体の光減衰特性上での露光電位が帯電電位の１／５〜１／１０になる光量で、２値画像を形成するときには前記１ドット多値画像を形成するときよりも光量を多くして前記感光体の光減衰特性上での露光電位が帯電電位の１／８〜１／１６となる光量でそれぞれ露光するようにレーザ発光手段を制御することを特徴とする。

第２の手段は、第１手段において、前記書き込み制御手段は、前記１ドット多値画像と前記２値画像を出力可能な複写モードと、前記２値画像を出力可能なプリンタモードのモード設定機能をさらに有し、前記複写モードに設定したときには、感光体の光減衰特性上での露光電位が帯電電位の１／５〜１／１０になる光量で、前記プリンタモードに設定したときには、感光体の光減衰特性上での露光電位が帯電電位の１／８〜１／１６になる光量でそれぞれ露光するようにレーザ発光手段を制御することを特徴とする。

本発明によれば、１ドット多値画像形成時と２値画像形成時とでそれぞれ最適な光量を設定をすることによって、ハーフトーン及び文字画像を高品位に印字することができる。また、複写モード時とプリンタモード時とでそれぞれ最適な光量を設定することによってハーフトーン及び文字画像を高品位に印字することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部分を模式的に示す概略構成図である。同図において、画像形成装置２０は、符号ＡＯで示す方向に回転する像担持体としてのドラム状の感光体、いわゆる感光体ドラム２と、この感光体ドラム２の外周にドラムの回転方向に沿って、電子写真作像プロセスを実行するための帯電装置２１、レーザ書き込み手段としての書き込み装置（図では、模式的に光ビームを示す矢印で代表している。）２２、現像装置１、転写装置２３、クリーニング装置２４およびランプからなる除電装置２５等の作像要素が配置されている。なお、符号３０は、書き込み装置２２を含む画像形成装置の制御を司る制御装置である。

このような各要素を備えた画像形成装置２０では、帯電装置２１によって一様帯電された感光体ドラム２に対して図示しないレーザ光源、例えば、レーザダイオードを有する書き込み装置２２から出射される光ビームによって静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置１によって可視像化処理される。したがって、この実施形態では、レーザ光源としてのレーザダイオードがレーザ発光手段として機能する。なお、可視像化処理された可視像は、図示しない給紙装置から繰り出され、レジストローラ２６によって転写タイミングを設定された上で転写装置２３に給送される転写紙Ｓに静電転写され、次いで、図示しない定着装置によって転写紙Ｓ上に定着される。転写を終えた感光体ドラム２は、クリーニング装置２４によって残留トナーが除去され、さらに除電装置２５によって残留電荷が除去されて次の作像に備える。なお、符号２７は感光体ドラム２上の残留トナー濃度を検出するためのセンサである。

この実施形態に係る画像形成装置２０では、帯電装置２１による帯電極性は負極であり、現像装置２において用いられる現像剤が負極性に帯電したトナーと、このトナーが静電的に付着するキャリアとを混合した２成分系現像剤であり、さらに、転写装置２３において印加される転写バイアスは正極に設定されている。

図２は本実施形態で使用した感光体２の光減衰特性を示す特性図である。この実施形態では画素密度が４００ｄｐｉのとき、４．０erg/cm²の露光エネルギで書き込みを行なっている。また、ビーム径は主走査方向が７２μｍ、副走査方向が８９μｍである。なお、これらの書き込み制御および画像形成のための制御は、前記制御装置３０内のＲＯＭに書き込まれたプログラムに沿ってＣＰＵが実行する。したがって、前記制御装置３０は書き込み制御手段として機能している。

図３ないし図６に、本発明の実施形態に係る画像形成装置における発光パワーと書き込み幅の関係をシミュレートした結果を示す。図３（ａ）ないし（ｄ）は独立１ドットの潜像の電位分布を示す図、図４（ａ）ないし（ｄ）は１ドット横ライン、図５（ａ）ないし（ｄ）は１ドット縦ライン、図６（ａ）ないし（ｄ）はベタ画像の潜像電位分布をそれぞれ示す。なお、図３ないし図６において、（ａ）ないし（ｃ）は画素密度６００ｄｐｉで、（ａ）はパワーを１．５倍、幅２／３とした場合、（ｂ）はパワーのみ１．５倍で幅は同幅の場合、（ｃ）はパワーも幅も同一、すなわち従来の場合を示し、（ｄ）は４００ｄｐｉの画素密度の場合を示す。これらの図において、括弧内にある主、副、およびピーク値の値は、それぞれ現像バイアス−５５０Ｖを閾値としてみた場合の主走査方向の潜像径、副走査方向の潜像径およびピーク電位を示している。

このシミュレーション結果からは、次のようなことがわかる。

独立ドットの場合、図３（ｄ）の４００ｄｐｉ時と同一条件で６００ｄｐｉの印字を行なうと、同図（ｃ）に示すようにピーク電位がかなり高くなり（−１４１Ｖ→−２２８Ｖ）、貧弱（Ｐｏｏｒ）な画像になることが分かる。これに対し、発光パワーを１．５倍にすると、同図（ｂ）に示すようにピーク電位はほとんど変わらないので（−１４１Ｖ→−１５８Ｖ）、１ドットがしっかりと現像されると予想できる。そして、さらに幅を２／３にすると同図（ａ）に示すように、ピーク電位が−１５８Ｖ→−２０３Ｖ、主走査方向の幅は７１．７μｍ→５６．５μｍとなり、シャープ性が改善される。

また、１ドット横ラインの場合、図４（ｄ）の４００ｄｐｉ時と同一条件で６００ｄｐｉの印字を行なうと、同図（ｃ）に示すようにピーク電位がかなり高くなり（−１３５Ｖ→−１７７Ｖ）、ドットとしては貧弱になるが、主走査方向の画像は明確に印字されることがわかる。発光パワーを１．５倍にすると、同図（ｂ）に示すようにピーク電位は変わらないので（−１３５Ｖ→−１３５Ｖ）、１ドットがしっかりと現像され、ドット幅は大きくなるが、主走査方向の印字画像は明確なものとなる。そして、さらに幅を２／３にすると同図（ａ）に示すように、ピーク電位が−１３５Ｖ→−１７３Ｖ、主走査方向のライン幅は７９．１μｍ→６８．７μｍとなる。しかし、同図（ｃ）の場合と、主走査方向のライン幅も、ピーク電位もほとんどかわらないので、この場合には、発光パワーは同一で十分であるということができる。

さらに、１ドット縦ラインの場合、図５（ｄ）の４００ｄｐｉ時と同一条件で６００ｄｐｉの印字を行なうと、同図（ｃ）に示すようにピーク電位がかなり高くなり（−１３９Ｖ→−１７５Ｖ）、貧弱（Ｐｏｏｒ）な画像になることが分かる。これに対し、発光パワーを１．５倍にすると、同図（ｂ）に示すようにピーク電位はほとんど変わらないので（−１３９Ｖ→−１３４Ｖ）、１ドットがしっかりと現像されると予想できる。そして、さらに幅を２／３にすると同図（ａ）に示すように、ピーク電位が−１３４Ｖ→−１５９Ｖ、副走査方向のライン幅は７８．８μｍ→６４．０μｍとなり、シャープ性が改善される。

最後に、ベタ画像の場合、図６（ｄ）の４００ｄｐｉ時と同一条件で６００ｄｐｉの印字を行なうと、同図（ｃ）に示すようにピーク電位が少し高くなり（−１３２Ｖ→−１４４Ｖ）、若干貧弱（Ｐｏｏｒ）な画像になることが分かる。これに対し、発光パワーを１．５倍にすると、同図（ｂ）に示すようにピーク電位は下がり（−１３２Ｖ→−１２３Ｖ）、１ドットがしっかりと現像されると予想できる。そして、さらに幅を２／３にすると同図（ａ）に示すように、ピーク電位が−１３２Ｖ→−１４２Ｖと少し高くなり、（ｃ）とほとんど差がないような印字となる。

すなわち、前述のように、通常４００ｄｐｉで画像形成する画像形成装置において、レーザダイオードの走査速度と画周波数を１．５にして６００ｄｐｉの画像を形成する場合、光量を変えなくとも露光エネルギが一定なのでベタ露光時同じような表面電位となり、ほぼ同程度の画像濃度を得ることができる。しかし、単独ドットで見るとエネルギ量は２／３になり、かつ、図３ないし図５の（ｃ）に示すようにピーク強度が弱くなるので、１ドット画像や１ドットラインは、非常にプアな弱い点や線の画像となってしまう。

そこで、図３ないし図６の（ｂ）に示すように、低密度の画素密度（ここでは４００ｄｐｉ）で印字する場合よりも高密度の画素密度（ここでは６００ｄｐｉ）で印字する場合の方がレーザの発光パワーが大きくなるようにレーザ発光手段を制御すると、高い画素密度で印字する場合において、はっきりともしくはしっかりと単独ドットおよび１ライン画像を形成することができる。その際、高密度（６００ｄｐｉ）時の発光パワーをピーク強度が同程度となる１．５程度に抑えると、図６（ｂ）に示すようにベタ画像（露光）時と図３ないし図５の（ｂ）に示すような１ドット画像（露光）時とにおいて、バランスのとれた画像を形成することができる。

一般的には、低密度の画素密度をａ、そのときのレーザ発光手段の発光パワーをＰａ、高密度の画素密度をｂ、そのときのレーザ発光パワーをＰｂとしたときに、
１＜Ｐｂ／Ｐａ≦ｂ／ａ
となるように発光パワーを制御すればよいことが、前記シミュレーションにおいて確認することができた。

また、主走査方向に２ドット以上連続して書き込む場合には、４００ｄｐｉから６００ｄｐｉに変更したときでも発光パワーを同一で書き込むと、ベタ画像濃度は４００ｄｐｉと同程度で１ドット画像はしっかりと形成されることが図４（ｃ）と図６（ｃ）から分かる。

さらに、６００ｄｐｉで印字するときのレーザの１ドットの発光幅を画素密度から算出される正規幅よりも短くすると、ここでは２／３とすると、ベタ画像濃度は４００ｄｐｉと同程度で１ドット画像はしっかりとかつシャープに形成されることが図４（ａ）と図６（ａ）から分かる。

また、１ドット多値画像形成時または複写モード時には図２のＡ点すなわち４erg/cm²で露光する。この露光エネルギで感光体を露光すると、帯電電位９２５Ｖに対して露光電位が１３５Ｖとなるので、約１／７の電位となる。また、２値画像形成時またはプリンタモード時には、図２のＢ点すなわち８erg/cm²で露光する。この露光エネルギで感光体を露光すると、帯電電位９２５Ｖに対して露光電位が１１０Ｖとなるので１／８．５の電位となる。

図２から明らかなように露光エネルギの最大値がＡ点になるように設定すると、露光電位が徐々に変化することになり、ハーフトーンの再現に適するようになる。これに対し露光エネルギの最大値がＢ点になるように設定すると、露光電位が多少変動しても、また、感光体特性が多少変動しても露光電位はほとんど変わらず安定して画像を得ることができる。

次に露光量を１ドット多値画像形成時と２値画像形成時とで、あるいはコピーモード時とプリンタモード時とで切り換えるときの動作について図７を参照して説明する。制御装置３０は操作者からの１ドット多値画像形成動作またはコピー動作と、２値画像形成動作またはプリント動作の設定にしたがってＬＤドライバ４０に露光量切り換え信号を出力する。前記設定が１ドット多値画像形成動作またはコピー動作であるときには、制御装置３０はＬレベル（０Ｖ）の信号をＬＤドライバ４０に出力し、２値画像形成またはプリント動作であるときには制御装置３０はＨレベル（５Ｖ）の信号をＬＤドライバ４０に出力する。書き込み装置２２内のレーザダイオードを駆動するＬＤドライバ４０は、制御装置３０から送られた露光量切り換え信号と画像信号を入力してレーザダイオードの発光量を制御する。

ＬＤドライバ４０は制御装置３０から入力された露光量切り換え信号がＨレベル（５Ｖ）のときにはレーザダイオードを最大８erg/cm²の光量で発光させる。また制御装置３０から入力された露光量切り換え信号がＬレベル（０Ｖ）のときにはレーザダイオードを最大４erg/cm²の光量で発光させる。このように画像形成装置が１ドット多値画像形成動作またはコピー動作に設定されているときには、レーザダイオードを最大４erg/cm²の光量で発光させることによって感光体の光減衰特性上での露光電位が帯電電位の１／５〜１／１０となり、最適な露光量設定で画像を形成することができる。また、画像形成装置が２値画像形成動作またはプリンタ動作に設定されているときには、レーザダイオードを最大８erg/cm²の光量で発光させることによって感光体の光減衰特性上での露光電位が帯電電位の１／８〜１／１６となり、最適な露光量設定で画像を形成することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略を示す図である。図１における画像形成装置の感光体の光減衰特性を示す特性図である。１ドット画像の潜像電位分布をシミュレートした図である。１ドット横ライン画像の潜像電位分布をシミュレートした図である。１ドット縦ライン画像の潜像電位分布をシミュレートした図である。ベタ画像の潜像分布電位をシミュレートした図である。本実施形態におけるＬＤ切り換えの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１現像装置
２感光体ドラム
２１帯電装置
２２書き込み装置
２３転写装置
２４クリーニング装置
２５除電装置
３０制御装置
４０ＬＤドライバ

Claims

レーザ書き込み手段と書き込み制御手段とを備え、この書き込み制御手段によって１ドット多値画像と２値画像とで光量を変更して画像を形成させる画像形成装置において、
前記書き込み制御手段は、１ドット多値画像を形成するときには、感光体の光減衰特性上での露光電位が帯電電位の１／５〜１／１０になる光量で、２値画像を形成するときには前記１ドット多値画像を形成するときよりも光量を多くして前記感光体の光減衰特性上での露光電位が帯電電位の１／８〜１／１６となる光量でそれぞれ露光するようにレーザ発光手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記書き込み制御手段は、前記１ドット多値画像と前記２値画像を出力可能な複写モードと、前記２値画像を出力可能なプリンタモードのモード設定機能をさらに有し、
前記複写モードに設定したときには、感光体の光減衰特性上での露光電位が帯電電位の１／５〜１／１０になる光量で、前記プリンタモードに設定したときには、感光体の光減衰特性上での露光電位が帯電電位の１／８〜１／１６になる光量でそれぞれ露光するようにレーザ発光手段を制御することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。