JP2015150864A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】形成される画像に濃度ムラが発生するのを防止できる画像形成装置を提供すること。【解決手段】 レーザプリンタは、ＬＤからの光により感光体ドラムを走査して画像を形成する画像形成装置であり、画像データに基づくパルス状の駆動電流をＬＤに供給するＬＤ制御回路を備え、駆動電流は、画像データの特定画素に対応する部分の振幅が画像データの特定画素以外の画素である通常画素に対応する部分の振幅よりも大きく、かつ特定画素に対応する部分のパルス幅が通常画素に対応する部分のパルス幅よりも小さい。この場合、形成される画像に濃度ムラが発生するのを防止できる。【選択図】図９

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に係り、更に詳しくは、光源からの光により像担持体を走査して画像を形成する画像形成装置及び画像形成方法に関する。

従来、光源からの光により像担持体を走査して画像を形成する画像形成装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

ところで、特許文献１に開示されている画像形成装置では、形成される画像に濃度ムラが発生するおそれがあった。

本発明は、光源からの光により像担持体を走査して画像を形成する画像形成装置において、画像データに基づくパルス状の駆動電流を前記光源に供給する光源制御手段を備え、前記駆動電流は、前記画像データの特定画素に対応する部分の振幅が前記画像データの前記特定画素以外の画素である通常画素に対応する部分の振幅よりも大きく、かつ前記特定画素に対応する部分のパルス幅が前記通常画素に対応する部分のパルス幅よりも小さいことを特徴とする画像形成装置である。

これによれば、形成される画像に濃度ムラが発生するのを防止できる。

一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を示す図である。 図１における光走査装置を説明するための図である。 ＬＤ制御回路の構成を説明するための図（その１）である。 図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、それぞれＬＤ制御信号の生成方法を説明するための図（その１〜その３）である。 図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、それぞれＬＤ制御信号の特定画素に対応する部分の位相を調整する処理を説明するための図（その１〜その３）である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ通常電流及びパワー変調電流について説明するための図である。 ＬＤの発光特性を示す図である。 ＬＤ制御回路の構成を説明するための図（その２）である。 ＬＤに供給されるパルス状の駆動電流の波形を示す図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ画像データのエッジ部に対するＬＤの点灯時間及び発光光量の調整処理の具体例について説明するための図である。 図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれ画像データ（ベタ画像）のエッジ部に対するＬＤの点灯時間及び発光光量の調整処理の具体例を説明するための図（その１及びその２）である。 図１２（Ａ）は、従来の駆動電流波形を示す図であり、図１２（Ｂ）〜図１２（Ｄ）は、それぞれ実施例１〜３の駆動電流波形を示す図である。 図１３（Ａ）は、画像データ（特定画素検出後）を示す図であり、図１３（Ｂ）〜図１３（Ｄ）は、それぞれ実施例４〜６の駆動電流波形を示す図である。 図１４（Ａ）は、比較例の感光体ドラムの主走査方向の各位置での光量を示すグラフであり、図１４（Ｂ）は、比較例の感光体ドラム上の現像電界の主走査方向の変化を示すグラフである。 図１５（Ａ）は、本実施形態の感光体ドラムの主走査方向の各位置での光量を示すグラフであり、図１５（Ｂ）は、本実施形態の感光体ドラム上の現像電界の主走査方向の変化を示すグラフである。 カラープリンタの概略構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１５（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の上位装置からの画像データに基づいて変調されたレーザ光により主走査方向に走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した静電潜像を形成する。ここで形成された静電潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された静電潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した静電潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、光源としてのＬＤ１４（レーザダイオード）、ポリゴンミラー１３、走査レンズ１１、受光素子としてのＰＤ１２（フォトディテクタ）、走査制御装置１５などを備えている。そして、これらは、図示しないハウジングの中の所定位置に組み付けられている。

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

ＬＤ１４は、端面発光レーザとも呼ばれ、レーザ光を一側及び他側の端面から射出する。

本実施形態では、説明を簡略化するため、光源として、単一のＬＤ（レーザダイオード）用いているが、実際には、１次元又は２次元に配列された複数のＬＤ含むＬＤＡ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ Ａｒｒａｙ）であっても良いし、単一のＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）や１次元又は２次元に配列された複数のＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）を含むＶＣＳＥＬＡ（面発光レーザアレイ）であっても良い。

ポリゴンミラー１３は、ＬＤ１４の一側の端面から射出されたレーザ光の光路上に配置されている。ポリゴンミラー１３は、一例として内接円の半径が１８ｍｍの６面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、副走査対応方向に平行な軸の周りを等速回転しながら、ＬＤ１４の一側の端面から射出されたレーザ光を偏向する。

なお、ＬＤ１４とポリゴンミラー１３との間に、ＬＤ１４の一側の端面から射出されたレーザ光をポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査対応方向に関して結像する光学系（偏向器前光学系とも呼ばれる）を設けても良い。偏向器前光学系を構成する光学素子としては、例えばカップリングレンズ、アパーチャ部材、シリンドリカルレンズ、反射ミラーなどが挙げられる。

走査レンズ１１は、ポリゴンミラー１３で偏向されたレーザ光の光路上に配置されている。そして、この走査レンズ１１を介したレーザ光が、感光体ドラム１０３０の表面に照射（集光）され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。

ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置された光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、走査レンズ１１で構成されている。なお、走査光学系は、走査レンズを複数有していても良い。また、走査レンズ１１と感光体ドラム１０３０との間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。

ＰＤ１２は、ポリゴンミラー１３で偏向され走査レンズ１１を介したレーザ光の光路上に配置され、該レーザ光の受光結果を走査制御装置１５に送る。ＰＤ１２は、感光体ドラム１０３０に対して走査方向下流側に配置されても良いし、走査方向上流側に配置されても良い。

そこで、ＬＤ１４の一側の端面からのレーザ光は、回転するポリゴンミラー１３により偏向され、走査レンズ１１を介して、被走査媒体である感光体ドラム１０３０上に照射される。照射されたレーザ光は感光体ドラム１０３０上で光スポットとなり、感光体ドラム１０３０上に静電潜像が形成される。

また、ポリゴンミラー１３により偏向されたレーザ光は、１ラインの走査が終了された後に又は１ラインの走査が開始される前にＰＤ１２に入射する。ＰＤ１２は、レーザ光を受光すると、その受光光量を電気信号に変換し、該電気信号を後述する位相同期回路２５に出力する。

走査制御装置１５は、一例として、画像処理ユニット２１、ＬＤ制御回路２３（光源制御手段）、位相同期回路２５、クロック生成回路２７などを含む。

位相同期回路２５は、上記電気信号が入力されると、次の１走査ライン分の画素クロックを生成する。位相同期回路２５には、クロック生成回路２７から高周波クロック信号が入力され、これにより画素クロックの位相同期が図られている。位相同期回路２５で生成された画素クロックは、画像処理ユニット２１及びＬＤ制御回路２３に供給される。

画像処理ユニット２１は、上位装置からの画像データに対して所定の処理を施し、処理後の画像データを、位相同期回路２５からの画素クロックに従ってＬＤ制御回路２３へ供給する。

ＬＤ制御回路２３は、位相同期回路２５からの画素クロック及び画像処理ユニット２１からの画像データに基づいてＬＤ１４を駆動する。この結果、画像データに応じた静電潜像が感光体ドラム１０３０上に形成される。

以下に、ＬＤ制御回路２３について詳細に説明する。ＬＤ制御回路２３は、図３に示されるように、一例として、ＬＤ変調データ生成部２９及びＬＤ駆動部３１を含み、ＬＤ１４にパルス状の駆動電流を供給する。

ＬＤ変調データ生成部２９は、一例として、特定画素制御部２９ａ、パルス信号生成部２９ｂ、通常電流設定部２９ｃ、パワー変調電流設定部２９ｄ、メモリ２９ｅ、電流データ生成部２９ｆを有する。

特定画素制御部２９ａは、上位装置からの画像データを構成する複数の画素から特定画素を検出し、該特定画素を形成するときのＬＤ１４の点灯タイミング、点灯時間を制御する制御信号を生成し、該制御信号及び画像データをパルス信号生成部２９ｂに送る。該制御信号では、ＬＤ１４の点灯時間は、特定画素を形成するときに通常画素を形成するときよりも短く設定される。なお、通常画素とは、画像データを構成する複数の画素のうち特定画素以外の画素を意味する。

特定画素制御部２９ａによる特定画素の検出は、上位装置からの画像データに対してパターンマッチングをすることにより行う。「特定画素」としては、例えば画像データの主走査方向に配列される複数の画素から成る画素群（１走査ラインの少なくとも一部、図４（Ａ）参照）のエッジ部に含まれる画素が挙げられる（図４（Ｂ）参照）。

ここで、画像データの属性を示すオブジェクト情報がある場合は、画像データの属性から必要な画像領域にパターンマッチングを実施し、特定画素の検出を行う。「画像データの属性」とは、例えば文字、写真、図形などである。

パルス信号生成部２９ｂは、特定画素制御部２９ａからの制御信号及び画像データに基づいて、ＬＤ１４の点灯／消灯タイミングを制御するパルス信号（以下では、ＬＤ制御信号とも称する）を生成し、該パルス信号を電流データ生成部２９ｆ及びＬＤ駆動部３１に出力する。ＬＤ制御信号は、特定画素に対応する部分のパルス幅が通常画素に対応する部分のパルス幅よりも小さくなるように生成される（図４（Ｃ）参照）。すなわち、ＬＤ制御信号は、ＬＤ１４に供給されるパルス状の駆動電流の特定画素に対応する部分のパルス幅が通常画素に対応する部分のパルス幅よりも小さくなるように生成される。

具体的には、ＬＤ制御信号、駆動電流は、通常画素に対応する部分のパルス幅に対する特定画素に対応する部分のパルス幅の比率が略１／Ｎ（Ｎ＞１）とされている。なお、「Ｎ」は、後述する変倍率である。

ここで、ＬＤ制御信号は、上述のように特定画素に対応する部分のパルス幅が通常画素に対応する部分のパルス幅よりも小さくされるとともに、特定画素に対応する部分の位相が調整される。以下では、ＬＤ制御信号の特定画素に対応する部分の主走査方向に関する中心位置が元の中心位置と一致する場合及び該中心位置からさほどずれていない場合を中央位相、中央位相よりも図面内で右にある場合を右位相、中央位相よりも図面内で左にある場合を左位相と呼ぶ。

例えば、図５（Ａ）には、ＬＤ制御信号の特定画素に対応する部分のパルス幅を５０％とし、位相を左位相にする処理の前後の状態が示されている。また、図５（Ｂ）には、ＬＤ制御信号の特定画素に対応する部分のパルス幅を５０％、位相を中央位相にする処理の前後の状態が示されている。また、図５（Ｃ）には、ＬＤ制御信号の特定画素に対応する部分のパルス幅を５０％、位相を右位相にする処理の前後の状態が示されている。

通常電流設定部２９ｃは、通常画素を形成するときにＬＤ１４の発光に必要な電流値である通常電流を設定する。

「通常電流」は、通常画素の光量である通常光量を決定するための電流値である。「通常光量」とは、感光体ドラム１０３０を光走査してベタ画像を形成するのに適切なトナー付着量が得られるような光量を意味する。

ところで、「通常電流」は、図６（Ａ）に示されるように、ＬＤ１４のしきい値電流Ｉｔｈ（図７参照）と付加電流Ｉａｄ（図７参照）との和である。しきい値電流Ｉｔｈは、ＬＤ１４がレーザ発振を開始するときの電流値であり、ＬＤ１４の発光光量（発光強度）にほとんど寄与しない。従って、ＬＤ１４の発光光量は、実質的に付加電流Ｉａｄのみに依存する。

ここで、ＬＤ１４の他側の端面から射出されたレーザ光の光路上には、光量モニタ用の光検出器としてのＰＤ２２（フォトディテクタ）が設けられている（図３参照）。ＰＤ２２は、ＬＤ１４からのレーザ光を受光し、その受光光量を電気信号に変換し、通常電流設定部２９ｃに出力する。なお、ＰＤ２２を設けずに、ＰＤ１２を光量モニタ用の光検出器としても機能させても良い。

通常電流設定部２９ｃは、ＰＤ２２での検出結果（受光光量）に基づいて付加電流Ｉａｄを調整する。すなわち、ＡＰＣ（オートパワーコントロール）を行う。この場合、付加電流Ｉａｄの調整に伴って、通常電流が調整されることとなる。

以上のように構成される通常電流設定部２９ｃは、しきい値電流Ｉｔｈと調整後の付加電流Ｉａｄとを加算した値（Ｉｔｈ＋Ｉａｄ）を通常電流とし、該通常電流を電流データ生成部２９ｆに送るとともに、調整後の付加電流Ｉａｄをパワー変調電流設定部２９ｄに送る。

パワー変調電流設定部２９ｄは、特定画素を形成するときにＬＤ１４の発光に必要な電流値であるパワー変調電流を設定する。

「パワー変調電流」は、図６（Ｂ）に示されるように、しきい値電流Ｉｔｈと、付加電流ＩａｄにＮ（Ｎ＞１）を乗じたものとの和である。この場合、付加電流Ｉａｄの調整に伴って、パワー変調電流が調整されることとなる。

ここで、「Ｎ」は、変倍率（もしくはパワー変調値）と呼ばれる所定値であり、メモリ２９ｅに格納されている。具体的には、Ｎは、例えば２以上の整数とすることが考えられる。なお、変倍率Ｎは、感光体ドラム、トナー、現像などの特性に基づいて決定されることが好ましい。

前述したパルス状の駆動電流の通常画素に対応する部分のパルス幅に対する特定画素に対応する部分のパルス幅の比率（略１／Ｎ）と変倍率Ｎとの積は、略１である。この場合、ＬＤ１４に供給される電荷量を、特定画素を形成するときと通常画素を形成するときとでほぼ等しくすることができる。

以上のように構成されるパワー変調電流設定部２９ｄは、メモリ２９ｅから変倍率Ｎを読み出し、通常電流設定部２９ｃからの調整後の付加電流ＩａｄにＮを乗じたものと、しきい値電流Ｉｔｈとを加算した値（Ｉｔｈ＋Ｉａｄ×Ｎ）をパワー変調電流とし、電流データ生成部２９ｆに送る。

電流データ生成部２９ｆは、パルス信号生成部２９ｂからのＬＤ制御信号、通常電流設定部２９ｃからの通常電流及びパワー変調電流設定部２９ｄからのパワー変調電流に基づいて電流データ（アナログデータ）を生成し、デジタル化（２値化）して、ＬＤ駆動部３１に出力する。この電流データは、ＬＤ１４に供給されるパルス状の駆動電流の特定画素に対応する部分の振幅がパワー変調電流となり、かつ通常画素に対応する部分の振幅が通常電流（＜パワー変調電流）となるように生成される。

ＬＤ駆動部３１は、図８に示されるように、ＬＤ変調データ生成部２９からのＬＤ制御信号及び電流データに基づいてＬＤ１４を駆動する。

詳述すると、ＬＤ駆動部３１では、電流源３１ａがスイッチ３１ｂ（例えばトランジスタ）を介してＬＤ１４の順方向に電流を流すように構成されている。

スイッチ３１ｂは、パルス信号生成部２９ｂに接続され、ＬＤ制御信号によりＯＮ／ＯＦＦされる。そこで、ＬＤ制御信号がＨ（ハイレベル）の時はスイッチ３１ｂがＯＮとなりＬＤ１４が点灯し、ＬＤ制御信号がＬ（ローレベル）の時はスイッチ３１ｂがＯＦＦとなりＬＤ１４が消灯する。

また、電流源３１ａは、ＤＡＣ３１ｃ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を介して電流データ生成部２９ｆに接続されている。この場合、電流データ生成部２９ｆからの電流データ（デジタルデータ）は、ＤＡＣ３１ｃにてアナログデータに変換され、電流源３１ａに出力される。

そこで、ＬＤ変調データ生成部２９からＬＤ制御信号及び電流データが、それぞれスイッチ３１ｂ及びＤＡＣ３１ｃに同期して出力されると、特定画素に対応する部分の振幅が通常画素に対応する部分の振幅よりも大きく、かつ特定画素に対応する部分のパルス幅が通常画素に対応する部分のパルス幅よりも小さいパルス状の駆動電流（図９参照）がＬＤ１４に供給される。なお、図９には、駆動電流の特定画素に対応する部分の位相が中央位相の場合が一例として示されている。

上記パルス状の駆動電流がＬＤ１４に供給されることで、結果的に、画像データに応じて形成された画像（以下では、出力画像とも称する）のエッジ部に含まれる特定画素の光量及び主走査方向の幅が調整される。なお、便宜上、画像データの特定画素に対応する出力画像の画素も特定画素と呼び、画像データの通常画素に対応する出力画像の画素も通常画素と呼ぶ。

図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）には、出力画像の主走査方向及び副走査方向のエッジ部に含まれる複数の特定画素の光量及び主走査方向の幅を調整する前後の状態が示されている。図１０（Ａ）には、出力画像の主走査方向のエッジ部を含む領域が拡大されて示されている。図１０（Ｂ）には、出力画像の副走査方向のエッジ部を含む領域が拡大されて示されている。

ここでは、出力画像の特定画素は、主走査方向の幅が出力画像の通常画素よりも小さくなり、光量が出力画像の通常画素の光量よりも大きくなっている。具体的には、特定画素の主走査方向の幅が通常画素の１／２となり、光量が通常画素の２００％となっている。なお、特定画素の位相は、中央位相となっている。

図１１（Ａ）には、出力画像（例えばベタ画像）の主走査方向のエッジ部に含まれる複数の特定画素の光量及び主走査方向の幅を調整する前後の状態が示されている。図１１（Ｂ）には、出力画像（例えばベタ画像）の主走査方向及び副走査方向のエッジ部に含まれる複数の特定画素の光量及び主走査方向の幅を調整する前後の状態が示されている。

図１２（Ａ）には、従来の駆動電流波形が示されている。従来の駆動電流は、画像データの各画素に対応する部分の振幅及びパルス幅が一定である。

図１２（Ｂ）〜図１２（Ｄ）には、それぞれ実施例１〜３の駆動電流波形が示されている。

図１２（Ｂ）に示される実施例１の駆動電流波形では、網掛け部分は１つの特定画素に対応する部分を示しており、白抜きの正方形部分は駆動電流の１つの通常画素に対応する部分を示している。実施例１では、駆動電流の１つの特定画素に対応する部分は、１つの通常画素に対応する部分に対して、パルス幅（Ｄｕｔｙ）が５０％とされ、振幅（電流値）が２００％とされている。すなわち、１つの特定画素に対応する部分の振幅とパルス幅の積（網掛け部分の面積）と、１つの通常画素に対応する部分の振幅とパルス幅の積（正方形部分の面積）とが等しくされている。位相は中央位相である。結果として、実施例１では、画像の主走査方向のエッジ部を鮮明にでき、画像の再現性を向上できる。一方、図１２（Ａ）に示される従来の駆動電流波形では、画像の主走査方向のエッジ部を鮮明にできず、画像の再現性が低下する。

図１２（Ｃ）に示される実施例２の駆動電流波形は、実施例１の駆動電流波形における位相を主走査方向の中央へ寄せたものである。この場合、実施例１と同様の効果が得られるとともに、画像の途中での通電のオフ時間をなくすことで、トナー付着が不安定な弱電界の領域を低減することが可能となる。

図１２（Ｄ）に示される実施例３の駆動電流波形では、１つの特定画素に対応する部分は、実施例１の駆動電流波形における位相と同じ位相（中央位相）であり、１つの通常画素に対応する部分に対して、パルス幅（Ｄｕｔｙ）が２５％とされ、振幅（電流値）が４００％とされている。すなわち、１つの特定画素に対応する部分の振幅とパルス幅の積（網掛け部分の面積）と、１つの通常画素に対応する部分の振幅とパルス幅の積（正方形部分の面積）とが等しくされている。この場合、実施例１と同様の効果が得られるとともに、エッジ部がより強調されるため、トナーちりを防ぐことができ、鮮鋭性の向上や濃度安定化を図ることができる。

図１３（Ａ）には、画像データ（特定画素検出後）が示されている。ここでは、主走査方向の両側のエッジ部にそれぞれ含まれる２つの画素が特定画素（図１３（Ａ）の網掛け部分）として検出されている。

図１３（Ｂ）〜図１３（Ｄ）には、それぞれ実施例４〜６の駆動電流波形が示されている。実施例４〜６の各駆動電流波形は、図１３（Ａ）に示される画像データに基づいて生成されている。

図１３（Ｂ）に示される実施例４の駆動電流波形では、網掛け部分は、２つの特定画素に対応する部分を示しており、白抜きの正方形部分は、１つの通常画素に対応する部分を示している。実施例４の駆動電流波形では、２つの特定画素に対応する部分は、２つの通常画素に対応する部分に対して、パルス幅（Ｄｕｔｙ）が５０％とされ、振幅（電流値）が２００％とされている。すなわち、２つの特定画素に対応する部分の振幅とパルス幅の積（網掛け部分の面積）と、２つの通常画素に対応する部分の振幅とパルス幅の積（２つの正方形部分の面積）とが等しくされている。ここでは、２つの特定画素に対応する部分は、主走査方向に隣接して一体となっている。この場合、実施例１と同様の効果が得られる。

図１３（Ｃ）に示される実施例５の駆動電流波形では、２つの特定画素に対応する部分が主走査方向に離間している。この場合、実施例１と同様の効果が得られる。

図１３（Ｄ）に示される実施例６の駆動電流波形では、２つの特定画素に対応する部分を、２つの通常画素に対応する部分に対して、パルス幅（Ｄｕｔｙ）が２５％とされ、振幅（電流値）が４００％とされている。すなわち、２つの特定画素に対応する部分の振幅とパルス幅の積（網掛け部分の面積）と、２つの通常画素に対応する部分の振幅とパルス幅の積（２つの正方形部分の面積）とが等しくされている。この場合、実施例１と同様の効果が得られるとともに、エッジ部がより強調されるため、トナーちりを防ぐことができ、鮮鋭性の向上や濃度安定化を図ることができる。

以上説明した本実施形態のレーザプリンタ１０００は、ＬＤ１４からの光により感光体ドラム１０３０を走査して画像を形成する画像形成装置であり、画像データに基づくパルス状の駆動電流をＬＤ１４に供給するＬＤ制御回路２３（光源制御手段）を備え、駆動電流は、画像データの特定画素に対応する部分の振幅が画像データの特定画素以外の画素である通常画素に対応する部分の振幅よりも大きく、かつ特定画素に対応する部分のパルス幅が通常画素に対応する部分のパルス幅よりも小さい。

すなわち、本実施形態のレーザプリンタ１０００を用いる画像形成方法は、ＬＤ１４からの光により感光体ドラム１０３０を走査して画像を形成する画像形成方法であり、画像データに基づくパルス状の駆動電流をＬＤ１４に供給する工程を含み、駆動電流は、画像データの特定画素に対応する部分の振幅が画像データの特定画素以外の通常画素に対応する部分の振幅よりも大きく、かつ特定画素に対応する部分のパルス幅が通常画素に対応する部分のパルス幅よりも小さい。

結果として、本実施形態のレーザプリンタ１０００及び画像形成方法では、形成される画像（出力画像）に濃度ムラが発生するのを防止できる。

本実施形態のレーザプリンタ１０００の作用を、具体例を挙げて説明する。図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）には、比較例において、感光体ドラムを光走査したときの光波形とそのときの現像電界の主走査方向の変化が示されている。ここでは、図１４（Ａ）から分かるように、一定の光量の光波形で感光体ドラム上を主走査方向に走査するため、図１４（Ｂ）に示されるようにトナー付着が不安定な弱電界の領域（Ｅ１とＥ２の間の領域）が広く（Δｌ）発生してしまう。この結果、トナー付着が不安定な領域が広くなり、トナー付着量のムラが生じて記録紙上の画像に濃度ムラが発生してしまう。また、線画のエッジ部もトナー付着のムラにより鮮鋭性が低下してしまう。

一方、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）には、本実施形態の一実施例において、感光体ドラムを光走査したときの光波形とそのときの現像電界の主走査方向の変化が示されている。図１５（Ａ）では、エッジ部の画素を形成するときのＬＤ１４の発光光量を通常画素を形成するときよりも大きくしており、現像電界の変化を急峻にすることができる。このため、図１５（Ｂ）に示されるように、トナー付着が不安定な弱電界の領域（Ｅ１とＥ２の間の領域）の主走査方向の距離をΔｌ’（＜Δｌ）にすることができ、トナー付着が不安定な領域を狭くすることができる。結果として、トナー付着のムラを低減できるため、トナー濃度の安定性を向上でき、また線画のエッジの鮮鋭性を向上させることができる。さらに、パルス幅を細らせているため、露光エネルギー総量が著しく増大することもなく、適正な露光エネルギーを保つことができる。

結果として、本実施形態のレーザプリンタ１０００及び画像形成方法では、感光体ドラム１０３０の現像電界の主走査方向の変化による画像の濃度ムラの発生を抑制でき、かつ画像の再現性を向上できる。

また、ＬＤ制御回路２３は、駆動電流の特定画素に対応する部分の位相を調整可能なため、特定画素の鮮鋭性の向上や濃度安定化を図ることができる。

また、駆動電流の通常画素に対応する部分のパルス幅に対する駆動電流の特定画素に対応する部分のパルス幅の比率（略１／Ｎ）と変倍率Ｎとの積は、ほぼ１である。この場合、ＬＤ１４に供給される電荷量を、特定画素を形成するときと通常画素を形成するときとで略等しくすることができ、ひいては出力画像の露光エネルギーを一定に保つことができ、濃度ムラが発生するのを抑制できる。

なお、上記比率は、略１／Ｎに限らず、要は、変倍率Ｎに基づいて設定されることが好ましい。具体的には、上記比率は、変倍率Ｎが大きいほど小さく設定されることが好ましい。

また、駆動電流の通常画素に対応する部分の振幅は、ＬＤ１４のしきい値電流Ｉｔｈと付加電流Ｉａｄとを加算した値（通常電流）であり、駆動電流の特定画素に対応する部分の振幅は、付加電流にＮ（Ｎ＞１）を乗じたものとしきい値電流Ｉｔｈとを加算した値（パワー変調電流）である。そして、ＬＤ制御回路２３は、ＬＤ１４からの光を検出するＰＤ２２での検出結果に基づいて付加電流Ｉａｄを調整する。

この場合、ＬＤ１４の発光特性（光出力／電流特性）が経時変化や温度変化によって変化しても、特定画素を形成するときのＬＤ１４の発光光量及び通常画素を形成するときのＬＤ１４の発光光量をそれぞれ所望の値に（一定に）制御することができる。

なお、上記実施形態では、感光体ドラムを露光する露光装置として、光走査装置が用いられているが、これに限らず、例えば、少なくとも感光体ドラムの長手方向に平行な方向に離間して配列された複数の発光部を含む光プリントヘッドを用いても良い。すなわち、光プリントヘッドからの光に対して感光体ドラム１０３０を回転させることで感光体ドラム上を走査露光しても良い。この場合、例えば、発光部に供給されるパルス状の駆動電流の特定画素に対応する部分のパルス幅を通常画素に対応する部分のパルス幅よりも小さくし、かつ該駆動電流の特定画素に対応する部分の振幅を通常画素に対応する部分の振幅よりも大きくしても良い。この場合、特定画素は、画像データのエッジ部に含まれる画素であることが好ましく、画像データに応じた画像の感光体ドラムの回転方向のエッジ部に含まれる画素であることがより好ましい。

また、上記実施形態では、光源として、ＬＤ（端面発光レーザ）が用いられているが、例えば面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等の他のレーザ、ＬＥＤ（発光ダイオード）、有機ＥＬ素子等が用いられても良い。

また、上記実施形態では、駆動電流の、画像データのエッジ部に含まれる特定画素に対応する部分の振幅及びパルス幅の調整を行っているが、これに代えて又は加えて、駆動電流の、画像データの中間部に含まれる特定画素に対応する部分の振幅及びパルス幅の調整をエッジ部に含まれる特定画素の場合と同様に行っても良い。

また、上記実施形態では、画像データのエッジ部の幅が特定画素の１画素幅又は２画素幅に設定されているが、これに限らず、特定画素の３画素幅以上に設定されても良い。この場合でも、駆動電流の、特定画素に対応する部分のパルス幅と振幅の積と、通常画素に対応する部分のパルス幅と振幅の積とがほぼ等しいことが好ましい。

また、上記実施形態では、ＬＤ制御回路２３は、１つの電流源３１ａを用いて駆動電流を生成しているが、これに限らず、例えば、しきい値電流を生成する一の電流源及び付加電流を生成する他の電流源を用いて駆動電流を生成しても良い。この場合、しきい値電流及び付加電流を個別に安定して生成でき、ひいては駆動電流をより安定して生成できる。

また、上記実施形態では、本発明の画像形成装置として、レーザプリンタ１０００を採用しているが、これに限られない。例えば、本発明の画像形成装置は、一例として図１６に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用のステーション（感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６）と、シアン用のステーション（感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６）と、マゼンタ用のステーション（感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６）と、イエロー用のステーション（感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６）と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。

各感光体ドラムは、図１６中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、それぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０によりレーザ光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。

光走査装置２０１０は、上記実施形態のＬＤ１４と同様のＬＤを色毎に有し、各ＬＤを制御する、ＬＤ制御回路２３と同様の構成のＬＤ制御回路を有している。そこで、上記光走査装置１０１０と同様な効果を得ることができるとともに、色ずれの発生を抑制することができる。また、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、上記レーザプリンタ１０００と同様な効果を得ることができる。

また、カラープリンタ２０００では、光走査装置が一体的に構成される場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、画像形成ステーション毎に光走査装置が設けられても良いし、２つの画像形成ステーション毎に光走査装置が設けられても良い。

また、カラープリンタ２０００では、感光体ドラムが４つある場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、感光体ドラムを５つ以上備えていても良い。

また、本発明の画像形成装置は、例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、本発明の画像形成装置は、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、本発明は、上述したレーザプリンタ、カラープリンタに加えて、デジタル複写機等の画像形成装置にも、適用可能である。要は、本発明は、光源からの光により像担持体（例えば感光体ドラム）を走査露光して画像を形成する画像形成装置全般に適用可能である。

１４…ＬＤ（光源）、２２…ＰＤ（光検出器）、２３…ＬＤ制御回路（光源制御手段）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、Ｋ１、Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。

特開２００５−１９３５４０号公報

Claims (11)

1. 光源からの光により像担持体を走査して画像を形成する画像形成装置において、
   画像データに基づくパルス状の駆動電流を前記光源に供給する光源制御手段を備え、前記駆動電流は、前記画像データの特定画素に対応する部分の振幅が前記画像データの前記特定画素以外の画素である通常画素に対応する部分の振幅よりも大きく、かつ前記特定画素に対応する部分のパルス幅が前記通常画素に対応する部分のパルス幅よりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記特定画素は、前記画像データのエッジ部に含まれる画素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. 前記光源制御手段は、前記駆動電流の前記特定画素に対応する部分の位相を調整可能なことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記光源制御手段は、前記画像データの属性に基づいて前記特定画素を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記光源は、半導体レーザであり、
   前記駆動電流の前記通常画素に対応する部分の振幅は、前記半導体レーザのしきい値電流と付加電流とを加算した値であり、
   前記駆動電流の前記特定画素に対応する部分の振幅は、前記付加電流に所定値Ｎ（Ｎ＞１）を乗じたものと前記しきい値電流とを加算した値であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記駆動電流の前記通常画素に対応する部分のパルス幅に対する前記駆動電流の前記特定画素に対応する部分のパルス幅の比率は、前記所定値Ｎ（Ｎ＞１）に基づいて設定されることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記比率は、略１／Ｎであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記光源制御手段は、前記半導体レーザからの光を検出する光検出器での検出結果に基づいて前記付加電流を調整することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記しきい値電流及び前記付加電流は、異なる電流源を用いて生成されることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記半導体レーザは、面発光レーザであることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 光源からの光により像担持体を走査して画像を形成する画像形成方法において、
    画像データに基づくパルス状の駆動電流を前記光源に供給する工程を含み、前記駆動電流は、前記画像データの特定画素に対応する部分の振幅が前記画像データの前記特定画素以外の通常画素に対応する部分の振幅よりも大きく、かつ前記特定画素に対応する部分のパルス幅が前記通常画素に対応する部分のパルス幅よりも小さいことを特徴とする画像形成方法。