JP2006088567A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置に関し、特に、光ビームを重複走査させて感光体上に静電潜像を形成する複写機やプリンタなどの画像形成装置であって、特に画像ムラの少ないものに関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer that forms an electrostatic latent image on a photosensitive member by overlapping scanning with a light beam, and particularly has little image unevenness.
面発光レーザは1チップから多数のビームを出力させるアレイ化が容易であり、このような面発光レーザから複数の光ビームを出射させて感光体表面を同時に主走査するマルチビーム走査により、高解像度化が実現できる(特許文献1)。 Surface emitting lasers can be easily arrayed to output a large number of beams from a single chip. High resolution is achieved by multi-beam scanning, in which a plurality of light beams are emitted from such a surface emitting laser and main surface of the photosensitive member is simultaneously scanned. Can be realized (Patent Document 1).
前記マルチビーム走査において、人間の目に対して感度の高い周波数で発生するアレイ巾のバンティングを防ぐ方法として、繋ぎ目の光量を補正する方法(特許文献2)や、二重露光方式などがある。 In the multi-beam scanning, as a method for preventing array width bunting that occurs at a frequency that is highly sensitive to human eyes, there is a method for correcting the amount of light at the joint (Patent Document 2), a double exposure method, and the like. is there.
二重露光方式は、副走査方向に沿って2回露光を行なっているから、ポリゴンミラーの面倒れやビーム間隔誤差などの5μm程度の副走査方向のズレによって発生するスジを目立たなくする効果が高い。
しかしながら、マルチビーム走査によって生じるスジは、副走査方向の走査位置のズレによって生じるものの他に、スキャナモータのジッタやポリゴンミラーの振動、ビデオ信号のタイミングのずれなどに起因する主走査方向のズレによって生じるものがある。 However, streaks caused by multi-beam scanning are caused by misalignment in the main scanning direction due to scanner motor jitter, polygon mirror vibration, video signal timing deviation, etc., in addition to those caused by misalignment of the scanning position in the sub-scanning direction. There is something that happens.
そして、画像形成中にこうした振動等が発生して2回の露光間で主走査方向の走査位置にズレが発生すると、感光体上の照射位置がずれて露光エネルギーが部分的に低下して画像濃度の低下を生じさせ、その結果、スジが生じることがある。 If such vibrations occur during image formation and the scanning position in the main scanning direction shifts between the two exposures, the irradiation position on the photoconductor shifts, and the exposure energy is partially reduced. This can cause a decrease in density, resulting in streaks.
前述の主走査方向のズレによって生じるスジを生じさせないためには、光ビームで感光体を露光する露光部を設計するときは、主走査方向の走査位置のズレが生じないように設計する必要があった。しかしながら、これらのズレを完全に防ぐ設計は非常に困難で、また、装置の接地環境等で生じる振動に対しては、前記露光部を有する画像形成装置が稼動中に適切な補正を実施し、主走査方向の走査位置のズレが生じないようにすることが必要となっている。 In order to prevent the above-described streak caused by the deviation in the main scanning direction, it is necessary to design the exposure unit that exposes the photosensitive member with the light beam so that the deviation of the scanning position in the main scanning direction does not occur. there were. However, it is very difficult to design to completely prevent these deviations, and for the vibration generated in the grounding environment of the apparatus, the image forming apparatus having the exposure unit performs appropriate correction during operation, It is necessary to prevent the deviation of the scanning position in the main scanning direction.
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、主走査方向のズレに起因するスジの発生を効果的に防止できる画像形成装置の提供を目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image forming apparatus that can effectively prevent the occurrence of streaks due to deviation in the main scanning direction.
請求項1に記載の発明は、副走査方向に沿って複数個の発光素子を等間隔で配置した発光素子アレイによって主走査方向に沿って重複走査をして像担持体上に画像を形成する画像形成装置であって、重複走査による主走査方向の露光位置ズレによって発生するピーク露光強度の低下が、主走査方向の露光位置ズレがない場合に比較して20%以下であることを特徴とする画像形成装置に関する。
The invention according to
二重露光において、1回目走査と2回目走査とで露光位置がずれているときは、露光位置が一致しているときに比較して、露光強度のピーク値が低下し、感光体上の潜像電位分布のピークが変化する故に、画像濃度の低下が生じる。 In double exposure, when the exposure position is shifted between the first scan and the second scan, the peak value of the exposure intensity is lower than when the exposure positions are matched, and the latent image on the photoconductor is lowered. Since the peak of the image potential distribution changes, the image density is lowered.
ここで、画像の濃度差を検知できる人間の目の限界値は0.01であり、本発明者らが検討したところでは、画像の濃度差が前記限界値に達するときの露光量の低下は20%程度であった。 Here, the limit value of the human eye that can detect the density difference of the image is 0.01. According to the study by the present inventors, the decrease in the exposure amount when the density difference of the image reaches the limit value is as follows. About 20%.
前記画像形成装置においては、主走査方向の露光位置ズレによって発生するピーク露光強度の低下が前記露光位置ズレがない場合に比較して20%以下であるから、前記露光強度の低下によって生ずる画像濃度のムラは人間の目では検知できない程度である。 In the image forming apparatus, the decrease in the peak exposure intensity caused by the exposure position deviation in the main scanning direction is 20% or less as compared with the case where there is no exposure position deviation. The non-uniformity is such that it cannot be detected by the human eye.
したがって、前記画像形成装置によれば、主走査方向の露光位置ズレによって人間の目に検知できる程度の画像欠陥が生じることはない。 Therefore, according to the image forming apparatus, there is no image defect that can be detected by the human eye due to an exposure position shift in the main scanning direction.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、ピーク露光強度が主走査方向の露光位置ズレがない場合に比較して20%以下であるための露光位置の主走査方向の許容露光位置ズレ量Sが、像担持体上の画像が占める面積である画像カバレッジが20%のときについて、主走査方向の光ビーム直径Lと、ある画素が点灯してから消灯するまでの主走査方向の画素数である連続点灯長さTとから、下記の式 According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the main scanning at the exposure position because the peak exposure intensity is 20% or less as compared with the case where there is no deviation of the exposure position in the main scanning direction. When the image coverage, which is the area occupied by the image on the image carrier, is the allowable exposure position deviation amount S in the direction is 20%, the light beam diameter L in the main scanning direction and from when a pixel is turned on to when it is turned off From the continuous lighting length T, which is the number of pixels in the main scanning direction,
S=aL2+bT2+c(a、b、cは実験的に定められた定数) S = aL 2 + bT 2 + c (a, b, c are constants determined experimentally)
で定義される画像形成装置に関する。 The image forming apparatus is defined as follows.
電子写真式の画像形成装置においては、ある区画における画像濃度は、画像が占める面積、即ち画像カバレッジとして定義される。主走査方向のズレが同一の場合、画像濃度の変化は、画像カバレッジが大きければ小さく、画像カバレッジが小さければ大きい。したがって、画像カバレッジが20%程度のハイライト画像においては、主走査方向のズレ量に対する画像濃度の変化は大きい。 In an electrophotographic image forming apparatus, an image density in a certain section is defined as an area occupied by an image, that is, an image coverage. When the deviation in the main scanning direction is the same, the change in image density is small when the image coverage is large, and large when the image coverage is small. Therefore, in a highlight image with an image coverage of about 20%, the change in image density with respect to the shift amount in the main scanning direction is large.
前記画像形成装置は、露光位置のズレに対する画像変化が最も大きな画像カバレッジについて、許容露光位置ズレ量Sと、光ビーム直径Lおよび連続点灯長さTとの関係を求めたものである。このような画像カバレッジにおいて、許容露光位置ズレ量Sを与える光ビーム直径Lおよび連続点灯長さTとを求めることにより、全ての画像カバレッジにおいてスジのような画像欠陥が生じることのない許容露光位置ズレ量Sを決定できる。 The image forming apparatus obtains the relationship between the allowable exposure position deviation amount S, the light beam diameter L, and the continuous lighting length T for the image coverage having the largest image change with respect to the exposure position deviation. In such image coverage, by obtaining the light beam diameter L and the continuous lighting length T that give the allowable exposure position deviation amount S, the allowable exposure position in which image defects such as stripes do not occur in all image coverage. The deviation amount S can be determined.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の画像形成装置において、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の4色のトナーを用いて像担持体上に画像を形成するとともに、前記連続点灯長さTと前記光ビーム直径Lとから前記関係式によって求められる許容露光位置ズレ量Sが4種類のスクリーンの中で最も小さいスクリーンをイエローのスクリーンとする画像形成装置に関する。 According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the second aspect, an image is formed on an image carrier using toners of four colors of yellow, magenta, cyan, and black, and the continuous lighting length is set. The present invention relates to an image forming apparatus in which a screen having the smallest allowable exposure position deviation amount S obtained from the relationship T and the light beam diameter L among the four types of screens is a yellow screen.
電子写真式の画像形成装置においては、画像は点の集合体、換言すれば網目パターン、さらに換言すればスクリーン状に形成される。そして、スクリーンを形成する点の形状には、主走査方向の露光位置ズレの影響が現れ易い、言いかえれば位置ズレに弱いものと、主走査方向の露光位置ズレの影響が現れ難い、言いかえれば位置ズレに強いものとがある。 In an electrophotographic image forming apparatus, an image is formed as a collection of dots, in other words, a mesh pattern, or in other words, a screen shape. The shape of the dots forming the screen is likely to be affected by the exposure position deviation in the main scanning direction. In other words, the influence of the exposure position deviation in the main scanning direction is difficult to appear. Some have a strong position shift.
ここで、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の4色で画像を形成する場合、スジ(バンディング)やモアレなどの画像欠陥が発生しないように、スクリーンのローテーションを行ない、色毎に異なる形態のスクリーンを選択する必要がある。したがって、全ての色について、最適な、即ち露光位置ズレに強いスクリーンを選択することはできない。 Here, when an image is formed with four colors of yellow, magenta, cyan, and black, the screen is rotated so that image defects such as streaking (banding) and moire do not occur, and screens having different forms for each color are formed. Must be selected. Therefore, it is not possible to select an optimal screen for all colors, that is, a screen that is strong in exposure position deviation.
そこで、露光位置ズレによる濃度変化を目立ちにくくするために、濃度変化の視覚に与える重みが最も小さいことが知られているイエローについて、位置ズレに弱いスクリーンを選択するのが好ましい。 Therefore, in order to make the density change due to the exposure position shift inconspicuous, it is preferable to select a screen that is weak in the position shift for yellow, which is known to have the smallest weight given to the density change vision.
前記画像形成装置においては、位置ズレに弱いスクリーンをイエローに適用することで、露光位置ズレによる濃度変化を目立たなくする効果がある。 The image forming apparatus has an effect of making the density change due to the exposure position shift inconspicuous by applying a screen weak to the position shift to yellow.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載の画像形成装置であって、主走査方向の重複走査において、2回の露光での発光量の比率を変化させることが可能な画像形成装置に関する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the ratio of the light emission amount in the two exposures is changed in the overlapping scanning in the main scanning direction. The present invention relates to an image forming apparatus capable of performing the above.
前記画像形成装置は、露光エネルギー分布の型崩れが小さくなるから、主走査方向の露光位置ズレの影響を最小限に抑えることができる故に、振動の多い場所に設置して使用するのに好適である。 The image forming apparatus is suitable to be installed and used in a place with a lot of vibration because the deformation of the exposure energy distribution is reduced and the influence of the exposure position deviation in the main scanning direction can be minimized. is there.
以上説明したように、本発明によれば、多重露光を用いる露光装置での主走査方向のズレに起因するスジの発生も効果的に防止できる画像形成装置が提供される。 As described above, according to the present invention, there is provided an image forming apparatus that can effectively prevent the occurrence of streaks due to misalignment in the main scanning direction in an exposure apparatus that uses multiple exposure.
1.実施形態1
1.
本発明の画像形成装置の一例である電子写真プロセスを用いたカラー画像形成装置について以下に説明する。 A color image forming apparatus using an electrophotographic process as an example of the image forming apparatus of the present invention will be described below.
実施形態1に係るカラー画像形成装置1000は、図1に示すように、矢印方向に回転する感光体1と、感光体1の表面を帯電させる帯電器2と、感光体1の表面を露光する露光装置3と、トナーを用いて現像する現像装置4と、トナー像の1次転写を行う1次転写装置5と、1次転写装置5によってトナー像が転写される中間転写ベルト6と、中間転写ベルト6のトナー像を用紙に転写する2次転写装置7と、用紙を収納する用紙トレイ8と、用紙を所定方向に搬送する用紙搬送ロール9と、残ったトナーを除去するクリーニング装置11と、画像データに基づいて後述する面発光レーザアレイ12を駆動させるためのデータを生成する画像処理ユニット40とを備えている。
As shown in FIG. 1, the color
感光体1は、帯電器2によって表面を帯電される。帯電された感光体1の表面は、露光装置3によって画像部あるいは背景部が選択的に露光され、静電潜像が生成される。現像装置4は、トナーを用いて静電潜像を可視像化してトナー像を形成する。そして、感光体1に形成されたトナー像は、一次転写装置5によって中間転写ベルト6上に転写される。
The surface of the
中間転写ベルト6上のトナー像は、2次転写装置7により、用紙トレイ8から用紙搬送ロール9等により搬送されてきた用紙上に転写される。定着装置10は、用紙に転写されたトナー像を溶融定着する。なお、一次転写後に感光体1上に残ったトナーは、クリーニング装置11によって、感光体1表面から回収される。
The toner image on the
カラー画像形成装置は、帯電・露光・現像・1次転写を、Y(イエロー),M(マゼンダ),C(シアン),K(黒)の各々について4回繰り返すことによって、フルカラー画像を形成する。このとき、現像装置4は、各サイクル毎に90度回転することによって現像するトナーの色を切り替える。
The color image forming apparatus forms a full-color image by repeating charging, exposure, development, and primary transfer four times for each of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black). . At this time, the developing
なお、4色のトナー像は中間転写ベルト6上に重ね合わせられていく。したがって、用紙搬送ロール9は、4色の画像形成が終了するまで、2次転写装置7に用紙を搬送しない。また、2次転写装置7は、中間転写ベルト6と接する場合は、用紙が搬送されるまでの間は中間転写ベルト6に触れない様にリトラクトされる。
The four color toner images are superimposed on the
露光装置3は、図2に示すように、複数のビームを出射する面発光レーザアレイ12と、複数のビームを主走査方向に走査するポリゴンミラー19とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
面発光レーザアレイ12は、複数のビームを発生する。図2では簡略化のため2本のビームのみを示している。なお、アレイ化が容易な面発光レーザアレイ12は、数十本のビームを発生することができ、また、ビームの配列も1列に限ることなく、2次元的に配列することも可能である。本実施の形態では、面発光レーザアレイ12は2次元的に配置され、レーザ素子数は2m[個]であるものとする。ここで、面発光レーザアレイ12は、図3に示すように発光素子が2次元的に配列されている。
The surface emitting
面発光レーザアレイ12から射出されたビームは、図2に示すように、コリメートレンズ13により略並行光とされる。ハーフミラー14は、ビームの一部を分離してレンズ15を介して光量検出用センサ16に導く。なお、面発光レーザアレイ12は、端面発光レーザとは異なり、共振器の後ろ側からビームを出射することができない。そこで、光量制御用のモニタ信号を得るために、面発光レーザアレイ12から出射されたビームの一部は、分離された後、上記のように光量検出用センサ16に導かれる。
As shown in FIG. 2, the beam emitted from the surface emitting
ハーフミラー14を通過したビームは、アパチャー17で整形される。アパチャー17は、複数のビームを均等に整形するため、コリメートレンズ13の焦点位置近傍に配置されるのが望ましい。
The beam that has passed through the
アパチャー17によって整形されたビームは、副走査方向にのみパワーを有するシリンダレンズ18によってポリゴンミラー19の反射面近傍で主走査方向に長い線状に結像され、折り返しミラー20によってポリゴンミラー19の方向に反射される。
The beam shaped by the
ポリゴンミラー19は、スキャナーモータ(図示せず。)によって回転し、ビームを主走査方向に偏向反射する。ポリゴンミラー19によって偏向反射されたビームは、主走査方向にのみパワーを有するFθレンズ21,22によって、主走査方向において感光体1上に結像され、かつ感光体1上を略等速で移動するように結像される。Fθレンズ21,22を通過したビームは、副走査方向にのみパワーを有するシリンダミラー24,25によって、感光体1上で結像される。
The
また、露光装置3は、ポリゴンミラー19の各反射面での走査開始の同期を取る必要があるため、走査開始前のビームを反射するピックアップミラー26と、ピックアップミラー26で反射されたビームを検出する同期用光量検出センサ27とを備えている。
Further, since the
なお、後述する2mチャンネルLDドライバ30は、入力画像データに基づいて面発光レーザアレイ12を駆動させ、図示されないレーザ駆動量制御部によって各レーザの光量を所定量になるように制御している。
The 2m
画像処理ユニット40は、図4に示すように、mラインの画像データを出力するイメージコントローラ100と、2mラインのビットマップデータを出力するラインバッファ/タイミングコントローラ110と、2mチャンネル分のデータのタイミング調整を行う2mチャンネルタイミング調整回路120と、ページ同期信号PSを発生するM/Cコントローラ130とを備えている。
As shown in FIG. 4, the
M/Cコントローラ130は、画像形成開始を示すページ同期信号を発生する。ラインバッファ/タイミングコントローラ110は、ページ同期信号を検出すると、当該ページ同期信号に対応したページ同期信号PSと、露光装置3から供給される同期信号(SOS)に対応するライン同期信号LSと、イメージコントローラ100に供給する。イメージコントローラ100は、ページ同期信号PS及びライン同期信号LSに応答してmライン分の画像データを出力する。
The M /
ラインバッファ/タイミングコントローラ110は、mライン分のラインバッファを有し、2mライン分毎のデータを、mライン分ずつシフトしながら出力する。
The line buffer /
例えば、N走査目では、ラインバッファの前半のmライン分を(N−1)回目の走査時のデータで更新し、更に、後半のmライン分のデータをイメージコントローラ100から供給されるデータで更新する。(N+1)回目の走査では、ラインバッファの前半のmライン分をN走査目データで更新し、後半のmライン分のデータを(N+1)回目の走査データで更新する。
For example, in the Nth scan, the first m lines of the line buffer are updated with the data at the (N−1) th scan, and the second m lines of data are updated with data supplied from the
ラインバッファ/タイミングコントローラ110は、図5に示すように、mラインビットマップインタフェース111と、mラインXピクセルFIFOメモリ112と、第1のmビットデータラッチ113と、第2のmビットデータラッチ114とを備えている。
As shown in FIG. 5, the line buffer /
mラインビットマップインタフェース111は、イメージコントローラ100から画像データが供給されると、mライン分のビットマップデータを、mラインXピクセルFIFOメモリ112及び第2のmビットデータラッチ114に供給する。同時に、mラインXピクセルFIFOメモリ112は、先の主走査時に書き込まれたデータを読み出して、第1のmビットデータラッチ113に供給する。
When the image data is supplied from the
第1のmビットデータラッチ113及び第2のmビットデータラッチ114は、Pクロックに同期して、各々のデータをラッチして出力する。そして、第1のmビットデータラッチ113及び第2のmビットデータラッチ114から出力されたデータは、合わせられて2mラインデータXピクセルデータとして、2mチャンネルタイミング調整回路120に供給される。
The first m-bit data latch 113 and the second m-bit data latch 114 latch and output each data in synchronization with the P clock. The data output from the first m-bit data latch 113 and the second m-bit data latch 114 are combined and supplied to the 2m channel
図6に示すように、mラインXピクセルFIFOメモリ112は、画像形成開始のためのページ同期信号PSが供給されるとリセットされ、ページ同期信号PSがアクティブになるとデータ転送を開始する。
As shown in FIG. 6, the m-line X
イメージコントローラ100は、ライン同期信号LS0のタイミングでライン番号1〜mの画像データを出力して、mラインビットマップインタフェース111に供給する。mラインビットマップインタフェース111は、ライン番号1〜mのビットマップデータを、mラインXピクセルFIFOメモリ112に書き込むと共に、第2のmビットデータラッチ114に供給する。同時に、mラインXピクセルFIFOメモリ112は、mライン分のデータを読み出して、第1のmビットデータラッチ113に供給する。
The
この第1のmビットデータラッチ113と第2のmビットデータラッチ114の出力を合わせて、2mライン分のビットマップデータとして出力する。 The outputs of the first m-bit data latch 113 and the second m-bit data latch 114 are combined and output as bitmap data for 2m lines.
ここで、ライン同期信号LS0のタイミングでは、mラインXピクセルFIFOメモリ112には、データが入っていない。そこで、第2のmビットデータラッチ114は、ライン番号1〜mに対応するデータのみを出力する。
Here, at the timing of the line
次のライン同期信号LS1のタイミングでは、イメージコントローラ100は、ライン番号(m+1)〜2mの画像データを、mラインビットマップインタフェース111に供給する。mラインビットマップインタフェース111は、ライン番号(m+1)〜2mのビットマップデータを、mラインXピクセルFIFOメモリ112に書き込むと共に、第2のmビットデータラッチ114に供給する。同時に、mラインXピクセルFIFOメモリ112は、ライン番号1〜mのビットマップデータを読み出して、第1のmビットデータラッチ113に供給する。
At the timing of the next line synchronization signal LS1, the
これによってライン同期信号LS1のタイミングでは、ライン番号1〜2mのビットマップデータがラインバッファ/タイミングコントローラ110から出力される。
As a result, at the timing of the line synchronization signal LS1, bit map data of
以上のような構成により、ラインバッファ/タイミングコントローラ110は、2mライン分のデータの後半部が常に新しい走査線に対応するように制御している。つまり、ラインバッファ/タイミングコントローラ110は、連続する2mライン分のデータ(但し、1走査目はmライン分)を、ライン同期信号LS毎に、mライン分シフトして出力する。具体的には、1主走査期間毎に、ライン番号1〜2mのデータ、ライン番号(m+1)〜3mのデータ、ライン番号(2m+1)〜4mのデータ、…を出力することで、同一データによる重ね書きを実現している。
With the configuration as described above, the line buffer /
そして、図4に示す2mチャンネルタイミング調整回路120は、面発光レーザアレイ12の各発光点が副走査方向に1列に並んでいないのを考慮して、各走査線の主走査方向のデータ出力タイミングを調整し、タイミング調整済みのビットマップデータを露光装置3の2mチャンネルLDドライバ30に供給する。
The 2m channel
以上のように構成されたカラー画像形成装置は、2次元的に配置されたレーザ素子数2mの面発光レーザアレイ12を用い、感光体1上での走査線間隔qとして、N走査目で2m本のビームの主走査を行って走査線を形成し、副走査方向の移動量をP=m・qとして、次の(N+1)回目の走査で次の2m本のビームの主走査を行う。このとき、N走査目と(N+1)回目の走査で重複して露光される領域は、同一走査線に対して同一データが供給される。
The color image forming apparatus configured as described above uses a surface emitting
N回目、(N+1)回目、(N+2)回目の走査では、図7に示すように、それぞれ同時に8ラインが形成される。このとき、1回の走査が終了する毎に副走査方向に4ライン(移動量P=4q)分送られ、次の走査が行われる。したがって、走査間で重複して露光された領域は、4ライン周期で発生する。 In the Nth, (N + 1) th, and (N + 2) th scans, as shown in FIG. 7, 8 lines are formed simultaneously. At this time, every time one scan is completed, four lines (movement amount P = 4q) are sent in the sub-scan direction, and the next scan is performed. Therefore, the areas exposed overlappingly between scans occur in a 4-line cycle.
(N+1)回目の走査では、N走査目に対して1回の走査幅の半分(4ライン分)ずらして露光を行う。以下同様に、(N+2)回目以降の走査でも、前回の走査に対して1回の走査幅の半分ずらして露光を行う。したがって、全体的に各走査線は2回走査(二重露光)される。 In the (N + 1) th scan, exposure is performed with a shift of half the scan width (for 4 lines) with respect to the Nth scan. Similarly, in the (N + 2) th and subsequent scans, exposure is performed with a shift of half the scan width of the previous scan. Therefore, as a whole, each scanning line is scanned twice (double exposure).
さらに、走査間で隣接重複している露光領域は、図8に示すように、N回目と(N+2)回目、(N+1)回目と(N+3)回目、(N+2)回目と(N+4)回目、…の走査で発生する。これらの隣接重複した露光領域は、(N+1)回目、(N+2)回目、(N+3)回目、…の走査の時に、さらに露光されている。そのため全体としては1ライン当たり2回走査(二重露光)を行っているものの、ラインが隣接重複する領域では3回走査を行っている。 Further, as shown in FIG. 8, the exposure areas adjacently overlapped between the scans are the Nth and (N + 2) th, (N + 1) th and (N + 3) th, (N + 2) th and (N + 4) th,. Occurs during scanning. These adjacent overlapping exposure areas are further exposed at the (N + 1) th, (N + 2) th, (N + 3) th,... Scanning. Therefore, although scanning is performed twice per line (double exposure) as a whole, scanning is performed three times in an area where adjacent lines overlap.
ここで、各走査線は2回の露光で形成されるので、1回当たりのビームの光量は半分で済む。(N+1)回目、(N+2)回目走査の重複した露光領域で発生する電荷量も相対的に半分程度に減少する。この結果、画像上の濃度変化を小さくすることができた。更に、各走査間の副走査方向の移動量についても半分になるので、走査間で発生する重複露光領域の発生周期も半分になる。したがって、主搬送方向に沿った画像スジは見えなくなり、高画質の画像が得られる。 Here, since each scanning line is formed by two exposures, the light amount of the beam per one time can be halved. The amount of charge generated in the overlapping exposure areas of the (N + 1) th and (N + 2) th scans is also relatively reduced to about half. As a result, the density change on the image could be reduced. Further, since the amount of movement in the sub-scanning direction between each scan is also halved, the generation period of the overlapped exposure region generated between the scans is also halved. Accordingly, the image streak along the main transport direction is not visible, and a high-quality image is obtained.
しかしながら、カラー画像形成装置1000においても、ポリゴンミラー19を回転させるスキャナモータのジッタやポリゴンミラー19そのものの振動、および画像処理ユニット40に入力される画像信号のタイミングのずれなどによって、感光体1の表面に、主走査方向の画素位置のズレ、即ち露光位置ズレが生じることがある。
However, in the color
本来は、N−1回目とN回目とN+1回目との走査の何れにおいても、主走査方向の走査開始位置は同一のはずであるが、たとえば、N回目とN+1回目との走査において主走査方向の露光位置ズレが生じると、N回目とN+1回目との走査で描かれる画像は、露光位置ズレが生じなかったN−1回目とN回目との走査で描かれる画像よりも濃度が低下する。これが、図9に示すように走査中連続するために、主走査方向に沿ったスジが生じる。 Originally, the scan start position in the main scanning direction should be the same in any of the (N−1) th, Nth and (N + 1) th scans. For example, in the Nth and N + 1th scans, the main scan direction When the exposure position shift occurs, the density of the image drawn by the Nth and N + 1th scans is lower than the density of the image drawn by the (N-1) th and Nth scans where no exposure position shift has occurred. Since this continues during scanning as shown in FIG. 9, streaks along the main scanning direction occur.
1回目走査と2回目走査、またはN回目走査とN+1回目走査とで主走査方向の露光位置ズレが生じると、図10に示すように露光位置ズレがないときに比較して露光エネルギーのピークである露光量ピークが低くなる。 When an exposure position shift in the main scanning direction occurs between the first scan and the second scan, or the Nth scan and the (N + 1) th scan, as shown in FIG. 10, the exposure energy peaks as compared to when there is no exposure position shift. A certain exposure peak is lowered.
そして、画像カバレッジ20%の条件で画像を形成したときの露光量ピークと画像濃度との関係を調べると、たとえば図11に示すような関係が得られる。 Then, when the relationship between the exposure amount peak and the image density when the image is formed under the condition of image coverage of 20%, for example, the relationship as shown in FIG. 11 is obtained.
ここで、濃度差を検知する人間の目の限界値は0.01であり、露光量ピークが100%、即ち主走査方向の露光位置ズレがないときの露光量に対応する画像濃度は0.2である。したがって、画像濃度が0.19(=0.2−0.01)以上あれば、人間の目には画像の濃度さは検知されない。そして、0.19の画像濃度に対応する露光量ピークは主走査方向の露光位置ズレがないときの露光量の80%である。 Here, the limit value of the human eye for detecting the density difference is 0.01, and the exposure density peak is 100%, that is, the image density corresponding to the exposure quantity when there is no exposure position deviation in the main scanning direction is 0. 2. Therefore, if the image density is 0.19 (= 0.2−0.01) or higher, the human eye cannot detect the image density. The exposure peak corresponding to an image density of 0.19 is 80% of the exposure when there is no exposure position shift in the main scanning direction.
故に、カラー画像形成装置1000において、露光量ピークの低下が、主走査方向の露光位置ズレがないときの露光量に比較して20%以内になるようにすれば、人間の目に検知されるほどの画像ムラは生じないことが判る。
Therefore, in the color
フルカラートナー画像は、露光装置3および現像装置4において、Y,M、C、Kの各色のトナーによって網目パターン即ちスクリーンを形成し、これを重ねることにより、形成される。そして、主走査方向の露光位置ズレと濃度変化との関係は、スクリーンの形態によっても異なる。
The full-color toner image is formed by forming a mesh pattern, that is, a screen with the Y, M, C, and K toners in the
トナー画像の形成に使用されるスクリーンの例を図12において(A)、(B)、(C)に示す。図12において(A)に示すスクリーンは200Cであり、(B)に示すスクリーンは200Rであり、(C)に示すスクリーンは300Cである。ここで、Cはcluster型の、Rはrotation型のスクリーンであることを示す。つまり、200Cは、200linepair per inchのピッチであってcluster型のスクリーンである。図12に示すスクリーンは、何れも画像カバレッジが20%である。図12に示すように、スクリーン200C。スクリーン200R、スクリーン300Cは、夫々網点の列の主走査方向に対する角度が約70度、約27度、約0度であり、平均連続点灯距離は126μm、280μm、84μmである。ここで、連続点灯長さは、図13に示すように、光ビームが点灯してから消灯するまでの画素数から求められる長さであるが、スクリーン200C,200R、300Cのように連続点灯長さが場所によって変化する場合には、それらの値の平均値である平均連続点灯長さを求める。
Examples of screens used to form toner images are shown in FIGS. 12A, 12B, and 12C. In FIG. 12, the screen shown in (A) is 200C, the screen shown in (B) is 200R, and the screen shown in (C) is 300C. Here, C indicates a cluster type screen and R indicates a rotation type screen. That is, 200C is a cluster type screen having a pitch of 200 line pairs per inch. All the screens shown in FIG. 12 have an image coverage of 20%. As shown in FIG. 12, a screen 200C. In the
スクリーン200Cについて、1回目露光と2回目露光との主走査方向の露光位置ズレを30μmに固定したときの、画像カバレッジの大きさと画像濃度低下の大きさとの関係を求め、その結果を図14に示す。図14から明らかなように、画像濃度低下は、画像カバレッジが20%のときに最大になる。 For the screen 200C, the relationship between the image coverage size and the image density reduction when the exposure position deviation in the main scanning direction between the first exposure and the second exposure is fixed to 30 μm is obtained, and the result is shown in FIG. Show. As is apparent from FIG. 14, the decrease in image density is maximized when the image coverage is 20%.
次に、スクリーン200C、200R、300Cの夫々について、画像カバレッジを20%に固定したときの主走査方向の露光位置ズレ量sと画像濃度差Deとの関係を求め、図15に示す。図15から明らかなように、スクリーン200Rは、スクリーン200Cおよび300Cに比較して同じ露光位置ズレ量sに対する画像濃度変化Deが小さく、主走査方向の露光位置ズレに強い。
Next, for each of the
ここで、主走査方向の露光位置ズレに強いスクリーン200Rは、連続点灯長さが280μmと、スクリーンCの126μm、スクリーン300Cの84μmに比較して長い。そこで、主走査方向の露光位置ズレを20μmに固定したときの、スクリーンの連続点灯長さと露光量ピーク強度の低下量との関係を求めると、図17および図18に示すように、スクリーンの連続点灯長さが10μmと小さな場合に比較して50μmと大きな場合の方が露光量ピーク強度の低下量が小さいことが判る。また、主走査方向の露光位置ズレ量と露光量ピーク強度の低下量との関係を、スクリーンの連続点灯長さが10μm、30μm、50μmのそれぞれの場合について求めると、図18に示すように、連続点灯長さが50μmの場合が、最も露光量ピーク量の低下が小さなことが判る。
Here, the
また、画像濃度は、主走査方向のビーム直径によっても変化する。たとえば、主走査方向の露光位置ズレ量sを17μmまたは30μmに固定したときの光ビームの主走査方向の径を50μm〜200μmの間で変化させたときの画像濃度差Deの変化を求める。図19に示すように、露光位置ズレ量sを17μmおよび30μmの何れの場合においても光ビームの主走査方向の直径が大きい方が画像濃度差Deは小さく、言いかえれば主走査方向の露光位置ズレに対して強い。これは、ビーム直径50μmとビーム直径100μmとについて露光位置ズレ量s(μm)と露光強度ピーク(%)との関係を示す図20、図21、図22からも明らかである。 The image density also changes depending on the beam diameter in the main scanning direction. For example, the change in the image density difference De when the diameter of the light beam in the main scanning direction when the exposure position shift amount s in the main scanning direction is fixed at 17 μm or 30 μm is changed between 50 μm and 200 μm is obtained. As shown in FIG. 19, the image density difference De is smaller when the diameter of the light beam in the main scanning direction is larger in both cases where the exposure position deviation amount s is 17 μm and 30 μm, in other words, the exposure position in the main scanning direction. Strong against misalignment. This is also clear from FIGS. 20, 21, and 22 showing the relationship between the exposure position shift amount s (μm) and the exposure intensity peak (%) for a beam diameter of 50 μm and a beam diameter of 100 μm.
但し、ビーム直径が過大になると、低濃度域での画像の濃度が高くなり、階調再現性が悪くなるから、主走査方向のビーム直径を太くしたときは、副走査方向のビーム直径を小さくすることや、階調補正(TRC)を行なうことが好ましい。 However, if the beam diameter becomes excessive, the density of the image in the low density region increases and the gradation reproducibility deteriorates. Therefore, when the beam diameter in the main scanning direction is increased, the beam diameter in the sub-scanning direction is reduced. It is preferable to perform gradation correction (TRC).
以上の事項から、カラー画像形成装置1000においては、連続点灯長さTと主走査方向のビーム直径Lとから、露光強度のピーク値の低下が20%になる露光位置ズレ量、即ち許容露光位置ズレ量Sを以下の式:
From the above matters, in the color
S=aL2+bT2+c S = aL 2 + bT 2 + c
によって定義できる。なお、定数a、b、cは実験的に求めることができる。 Can be defined by The constants a, b, and c can be obtained experimentally.
上述の式によって与えられる主走査方向の露光位置ズレ量Sに基いて露光装置3の公差設計を行なう手順について説明する。
A procedure for performing tolerance design of the
たとえば、露光装置3において、シリンダミラー24,25に撓みがあると、図23に示すように主走査方向に光ビームが歪むから、主走査方向の露光位置ズレが生じる。シリンダミラー24,25の撓み量と主走査方向の露光位置ズレ量sとの間には、図24に示すように比例関係がある。
For example, in the
露光装置3においては、露光位置ズレ量sに影響を及ぼす要因は、シリンダミラー24,25の撓み以外にも種々あるから、各要因に起因する露光位置ズレ量sの和が許容露光位置ズレ量Sよりも小さくなるように、露光位置ズレ量sに対する影響の大きな要因については大きな割合で、露光位置ズレ量sに対する影響の小さな要因については小さな割合で各要因に対して許容露光位置ズレ量Sを振り分ければよい。
In the
更に、カラー画像形成装置1000においては、図1に示すようにY、M、C、Kの4色のトナーを用いているから、バンディングなどの画像欠陥を避けるために、スクリーンローテーション、即ち異なる色のトナーには異なるスクリーンを選択することが必要である。したがって、前記4色全てに、最適な、換言すれば主走査方向の露光位置ズレに強いスクリーンを用いることはできない。
Further, since the color
一方、前記4色の画像のうち、視覚に与える重みは、Yの画像が最も小さいことが知られている。 On the other hand, among the four color images, it is known that the image weighted Y is the smallest for visual perception.
そこで、カラー画像形成装置1000においては、Y画像については主走査方向の露光位置ズレに弱いスクリーンを選択するように画像処理ユニット40を制御する。
Therefore, in the color
更に、二重露光を行なう場合において、2回の走査での露光強度の比率調整を行なうことによっても、主走査方向の露光位置ズレによる濃度変化を目立ちにくくすることができる。 Further, in the case of performing double exposure, the density change due to the exposure position shift in the main scanning direction can be made inconspicuous also by adjusting the ratio of the exposure intensity in the two scans.
二重露光を行なうときは、たとえば1走査目と2走査目との露光量の比率は、通常100%:100%であるが、全体の光量総和は一定に保ちながら、1走査目の露光量を180%に増大させ、2走査目の露光パワーを20%まで減少させると、図25および図26に示すように、主走査方向の露光位置に20μmのズレが生じても露光エネルギー全体の形崩れが小さくなり、その結果露光位置ズレsの影響を小さくすることができる。 When performing double exposure, for example, the ratio of the exposure amount between the first scan and the second scan is normally 100%: 100%, but the exposure amount for the first scan is maintained while keeping the total amount of light constant. Is increased to 180% and the exposure power for the second scan is decreased to 20%, as shown in FIGS. 25 and 26, even if a 20 μm deviation occurs in the exposure position in the main scanning direction, The collapse is reduced, and as a result, the influence of the exposure position shift s can be reduced.
面発光レーザアレイを平行に走査させる隣接露光を行なう場合においてアレイ間に副走査方向のズレが生じると、図28に示すようにアレイ境界の部分で露光量の低下が生じ、スジが発生するという課題があった。 In the case of performing adjacent exposure in which the surface-emitting laser array is scanned in parallel, if a shift in the sub-scanning direction occurs between the arrays, the exposure amount is reduced at the array boundary as shown in FIG. There was a problem.
これに対して図29に示すように、1露光目と2露光目との露光量が100%:100%になるように二重露光した場合には、副走査方向の露光位置ズレによる露光量(露光エネルギー)の低下は小さく、また周波数が倍になるから、前記露光量の低下によって生じる画像濃度ムラは人間の目に対して目立ち難い。 On the other hand, as shown in FIG. 29, when double exposure is performed so that the exposure amount of the first exposure and the second exposure is 100%: 100%, the exposure amount due to the exposure position shift in the sub-scanning direction. Since the decrease in (exposure energy) is small and the frequency is doubled, the image density unevenness caused by the decrease in the exposure amount is hardly noticeable to human eyes.
つまり、二重露光は、副走査方向の露光位置ズレによる画像ムラの低減に効果がある。 That is, double exposure is effective in reducing image unevenness due to exposure position shift in the sub-scanning direction.
しかしながら、二重露光方式において[0084]欄に示す比率調整を行なう場合、1走査目と2走査目とのどちらかの露光量が極端に小さい場合、隣接露光を行なったときと同様にバンディングが生じるという懸念が発生する。 However, when the ratio adjustment shown in the [0084] column is performed in the double exposure method, if the exposure amount of either the first scan or the second scan is extremely small, the banding may occur as in the case of the adjacent exposure. Concerns arise.
そこで、露光装置3において、たとえば図27に示すように、N走査目の露光量とN+1走査目の露光量との比率がたとえば150:50になるように面発光レーザアレイ12の光量を制御すれば、図30に示すように1露光目と2露光目との露光量が100%:100%になるように二重露光した場合と同様に副走査方向の露光位置ズレによる画像ムラを小さくできる上に、上述のように主走査方向の露光位置ズレによる画像ムラも小さくすることができる。
Therefore, in the
なお、カラー画像形成装置1000においては、露光装置3で常にこのような光量制御を行なう代りに、前記光量制御と通常の光量制御との間で選択可能に構成し、振動が多い場所に設置する場合には前記光量制御を選択できるようにしてもよい。
In the color
以上のように、カラー画像形成装置1000は、隣接露光で生じるスジの発生する空間周波数を高くすることで、画像に表れるスジの視認性を下げて高画質の画像を形成することができるだけでなく、二重露光によって画像に現れる主走査方向スジを低減し、高画質の画像を形成することができる。この結果、例えば特開平4−149523号公報や特開平4−149522号公報に記載されたような調整機構や回路を使用することなく、装置の小型化を図ることもできる。
As described above, the color
なお、本実施形態では、走査密度が2400dpi、レーザ素子数が36素子の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。 In the present embodiment, the case where the scanning density is 2400 dpi and the number of laser elements is 36 has been described, but the present invention is not limited to this.
1 感光体
2 帯電器
3 露光装置
4 現像装置
5 一次転写装置
6 中間転写ベルト
7 次転写装置
8 用紙トレイ
9 用紙搬送ロール
10 定着装置
11 クリーニング装置
12 面発光レーザアレイ
13 コリメートレンズ
14 ハーフミラー
15 レンズ
17 アパチャー
18 シリンダレンズ
19 ポリゴンミラー
20 ミラー
26 ピックアップミラー
27 同期用光量検出センサ
30 ドライバ
40 画像処理ユニット
21,22 f−θレンズ
24,25 シリンダミラー
100 イメージコントローラ
200C スクリーン
200R スクリーン
300C スクリーン
1000 カラー画像形成装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
重複走査による主走査方向の露光位置ズレによって発生するピーク露光強度の低下が、主走査方向の露光位置ズレがない場合に比較して20%以下であることを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus that forms an image on an image carrier by performing overlapping scanning along a main scanning direction by a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged at equal intervals along a sub scanning direction,
An image forming apparatus, wherein a decrease in peak exposure intensity caused by an exposure position shift in the main scanning direction due to overlapping scanning is 20% or less as compared to a case where there is no exposure position shift in the main scanning direction.
S=aL2+bT2+c(a、b、cは実験的に定められた定数)
で定義される請求項1に記載の画像形成装置。 The allowable exposure position shift amount S for the peak exposure intensity being 20% or less as compared with the case where there is no exposure position shift in the main scanning direction is 20% of the image coverage which is the area occupied by the image on the image carrier. When the light beam diameter L in the main scanning direction and the continuous lighting length T, which is the number of pixels in the main scanning direction from when a certain pixel is turned on to when it is turned off,
S = aL 2 + bT 2 + c (a, b, c are constants determined experimentally)
The image forming apparatus according to claim 1, defined by
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