JP2020044759A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 単一光源の露光装置で良好な電位分布で静電潜像を形成する画像形成装置を得る。【解決手段】 露光装置２ａ〜２ｄは、第１解像度でプリントすべき対象画像に対応する静電潜像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成する。現像装置３ａ〜３ｄは、静電潜像にトナーを付着させて対象画像に対応するトナー画像を生成する。そして、露光装置２ａ〜２ｄは、（ａ）第１解像度より高い第２解像度で、単一光源を使用して静電潜像を形成し、また、（ｂ）第１解像度の１画素に対応する第２解像度の２次元画素配列において、第２解像度の画素ごとに単一光源のビームのオン／オフを設定し、第１解像度の１画素の中央部に対応する第２解像度の画素のビームのオンの割合を、第１解像度の１画素の中央部の周囲の周辺部に対応する第２解像度の画素のビームのオンの割合より低くする。【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

電子写真プロセスを利用した複合機、複写機、プリンターなどといった画像形成装置においては、感光体を帯電させ、レーザービームやＬＥＤビームで感光体を露光することで感光体上に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーで現像する。

その露光の際のビームのエネルギー分布はガウス分布であり、静電潜像の電位は、露光エネルギーに比例しているため、１回のレーザー照射に対応する感光体の露光領域の静電潜像も、中央部が負のピークを有するガウス分布になっている。しかしながら、通常のガウス分布の場合、そのような静電潜像の中央部の電位は、必要以上に低くなっており、余分なトナー消費や低画質を生じさせる可能性がある。

そのため、ある画像形成装置は、レーザーダイオードの中央部に遮蔽部を設け、光強度分布を、周辺部に比べて中央部が小さくなるようにしている（例えば特許文献１参照）。また、別の画像形成装置は、２次元配列された複数の光源を有する面発光レーザーで、１画素の画像データに基づいて、１画素につき、各種パターンで光源をオン／オフし、光強度分布を調整している（例えば特許文献２参照）。

特開平８−２７６６１９号公報 特開２００９−３４９９４号公報

しかしながら、上述のように、遮蔽部によって光強度分布の中央部を小さくさせる場合、レーザーが遮蔽される分、無駄な電力消費が発生してしまう。

また、上述のように、２次元配列された複数の光源で光強度分布を調整する場合、露光装置のコストが高くなるとともに、互いに隣接する光源が同時に発光するため、それらの光源のレーザー照射が互いに干渉し、所望の光強度分布が得られない可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、単一光源の露光装置で良好な電位分布で静電潜像を形成する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、第１解像度でプリントすべき対象画像に対応する静電潜像を前記感光体ドラム上に形成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着させて前記対象画像に対応するトナー画像を生成する現像装置とを備える。そして、前記露光装置は、（ａ）前記第１解像度より高い第２解像度で、単一光源を使用して前記静電潜像を形成し、（ｂ）前記第１解像度の１画素に対応する前記第２解像度の２次元画素配列において、前記第２解像度の画素ごとに前記単一光源のビームのオン／オフを設定し、前記第１解像度の１画素の中央部に対応する前記第２解像度の画素の前記ビームのオンの割合を、前記第１解像度の１画素の前記中央部の周囲の周辺部に対応する前記第２解像度の画素の前記ビームのオンの割合より低くする。

本発明によれば、単一光源の露光装置で良好な電位分布で静電潜像を形成する画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、図１における露光装置２ａ〜２ｄの構成の一例を示す図である。 図３は、第２解像度でのビーム点灯パターンの一例を示す図である。 図４は、図３に示すビーム点灯パターンによって形成される静電潜像パターンを説明する図である。 図５は、第２解像度でのビーム点灯パターンの別の例を示す図である。 図６は、図５に示すビーム点灯パターンによって形成される静電潜像パターンを説明する図である。 図７は、第２解像度でのビーム点灯パターンの別の例を示す図である。 図８は、図７に示すビーム点灯パターンによって形成される静電潜像パターンを説明する図である。 図９は、第２解像度でのビーム点灯パターンの別の例を示す図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

図１に示す画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。ここでは、感光体ドラム１ａ〜１ｄは、有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photoconductor）より誘電率の高いアモルファスシリコン感光体ドラムである。

露光装置２ａ〜２ｄは、画素ごとに露光パルス幅を設定して光線を感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射して静電潜像を形成する。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像装置３ａ〜３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されているトナーカートリッジがそれぞれ装着され、トナーカートリッジからトナーが供給され、キャリアとともに現像剤を構成する。現像装置３ａ〜３ｄは、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させて対象画像に対応するトナー画像を生成する。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａ、および現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂ、および現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃ、および現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄ、および現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

濃度センサー８は、トナーパターンの濃度測定に使用される光学式センサーであって、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。例えば、トナー濃度調整の際、濃度センサー８は、中間転写ベルト４の所定の領域に光線を照射しその反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

図２は、図１における露光装置２ａ〜２ｄの構成の一例を示す図である。なお、図２に示す露光装置は、感光体ドラム１ａ用の露光装置２ａであり、感光体ドラム１ｂ〜１ｄ用の露光装置２ｂ〜２ｄも同様の構成を有する。

図２において、光源２１は、レーザーダイオードでレーザー光を出射する光源ユニットである。光学系２２は、光源２１からポリゴンミラー２３までの間、および／またはポリゴンミラー２３から感光体ドラム１ａおよびＰＤセンサー２４までの間に配置された各種レンズ群である。光学系２２には、ｆθレンズなどが使用される。

また、ポリゴンミラー２３は、感光体ドラム１ａの軸に対して垂直な軸を有し、その軸に垂直な断面が多角形であり、その側面がミラーとなっている素子である。ポリゴンミラー２３は、モーターの駆動力によってその軸を中心に回転し、光源２１から出射したレーザー光を感光体ドラム１ａの軸方向（主走査方向）に沿って走査する。

また、ＰＤセンサー２４は、主走査同期信号を生成するためにポリゴンミラー２３により走査されているレーザー光を受光し主走査方向の同期信号を生成するセンサーである。ＰＤセンサー２４は、レーザー光が入射すると、光量に応じた出力電圧を誘起する。ＰＤセンサー２４は、光が走査される線上の所定の位置に配置され、光のスポットがその位置を通過するタイミングを検出し、パルス状の同期信号を生成する。

また、ドライバー回路３１は、光源２１を駆動する回路である。ドライバー回路３１は、画像形成のための駆動信号に基づき、光源２１を制御してレーザー光を出射させる。コントローラー３２は、画像処理部３３から供給される画像データに基づいて、上述の動機信号に従ってドライバー回路３１に駆動信号を出力し、画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム１ａ上に形成させる。画像処理部３３は、プリントすべき画像の画像データに対して所定の画像処理（色変換、ハーフトーニングなど）を行い、処理後の画像データを順番にコントローラー３２に供給する。

なお、コントローラー３２および画像処理部３３は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やマイクロコンピューターで、そのような動作を行う。

露光装置２ａ〜２ｄは、第１解像度でプリントすべき対象画像に対応する静電潜像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成する。各露光装置２ａ〜２ｄは、（ａ）第１解像度より高い第２解像度で、単一光源（つまり、１本のレーザー光線を発する光源２１）を使用して静電潜像を形成し、（ｂ）第１解像度の１画素に対応する第２解像度の２次元画素配列において、第２解像度の画素ごとに単一光源のビームのオン／オフを設定し、第１解像度の１画素の中央部に対応する第２解像度の画素のビームのオンの割合を、第１解像度の１画素の中央部の周囲の周辺部に対応する第２解像度の画素のビームのオンの割合より低くする。

第１解像度の１画素に形成される１ドットの静電潜像パターンは、第１解像度の１画素に対応する第２解像度の２次元画素配列に形成される複数ドットの静電潜像を合成したものとして形成される。

第１解像度での画素に形成される１ドットに対応する静電潜像パターンは、主走査方向および副走査方向を中心としてそれぞれ対称であることが好ましいので、ビーム点灯パターンは、主走査方向および副走査方向を中心としてそれぞれ対称となるように、上述の単一光源のビームのオンオフ制御がコントローラー３２によって行われる。

そのような対称なビーム点灯パターンは、例えば、第１解像度での１画素の周辺部においてビームがオンである第２解像度の画素を示すビーム点灯パターンが、主走査方向および副走査方向を中心としてそれぞれ対称となるようにすることで得られる。

あるいは、例えば、第１解像度の注目画素の周辺部においてビームがオンである前記第２解像度の画素を示すビーム点灯パターンとその注目画素に隣接する隣接画素の周辺部においてビームがオンである第２解像度の画素を示すビーム点灯パターンの一部とで形成される合成ビーム点灯パターンが、主走査方向および副走査方向を中心としてそれぞれ対称となるように、各画素のビーム点灯パターンが設定される。その場合でも、対称なビーム点灯パターンが得られる。つまり、この場合、第１解像度の２つの画素に跨がってそのような対称なビーム点灯パターンが得られる。

なお、これらの場合、第１解像度のすべての画素で共通のビーム点灯パターンが使用される。また、これらの場合、第１解像度の１画素の周辺部においてビームがオンである第２解像度の画素を示すビーム点灯パターンは、環状に連続しても、不連続となっていてもよい。さらに、上述の第２解像度は、第１解像度の整数倍であって、４倍以上とされる。

さらに、中央部は、ビーム非点灯画素を少なくとも、第１解像度から第２解像度への倍数と同数有する。例えば、第１解像度から第２解像度への倍数が４倍である場合、中央部は、少なくとも４つのビーム非点灯画素を有する。

以下に、ビーム点灯パターンの例を示す。

図３は、第２解像度でのビーム点灯パターンの一例を示す図である。図４は、図３に示すビーム点灯パターンによって形成される静電潜像パターンを説明する図である。

図３に示す例では、第１解像度が６００ｄｐｉであり、第２解像度が２４００ｄｐｉであり、第１解像度での１画素（１ドット）のサイズＷｄは、１／６００ｄｐｉとなり、第２解像度での１画素（１ドット）のサイズＷｐは、１／２４００ｄｐｉとなる。そして、この場合、中央部（図中のハッチ部分）は、４つのビーム非点灯画素を有し、周辺部では、環状に連続したビーム点灯パターンでビームが点灯される。これにより、図４に示すように、静電潜像の負電位のピークが抑制される。

図５は、第２解像度でのビーム点灯パターンの別の例を示す図である。図６は、図５に示すビーム点灯パターンによって形成される静電潜像パターンを説明する図である。

図５に示す例では、第１解像度が６００ｄｐｉであり、第２解像度が２４００ｄｐｉであり、第１解像度での１画素（１ドット）のサイズＷｄは、１／６００ｄｐｉとなり、第２解像度での１画素（１ドット）のサイズＷｐは、１／２４００ｄｐｉとなる。そして、この場合、注目画素（第１解像度）の周辺部のビーム点灯パターンとその隣接画素（第１解像度）の周辺部のビーム点灯パターンの一部とで形成される合成ビーム点灯パターンが、主走査方向および副走査方向を中心としてそれぞれ対称となるように設定されている。そして、中央部（図中のハッチ部分）は、４つのビーム非点灯画素を有し、周辺部では、隣接画素の周辺部とともに環状に連続したビーム点灯パターンでビームが点灯される。これにより、図６に示すように、静電潜像の負電位のピークが抑制される。図５に示すようなビーム点灯パターンとすることで、第１解像度において連続するドットが良好に表現される。

図７は、第２解像度でのビーム点灯パターンの別の例を示す図である。図８は、図７に示すビーム点灯パターンによって形成される静電潜像パターンを説明する図である。

図７に示す例では、第１解像度が６００ｄｐｉであり、第２解像度が４８００ｄｐｉであり、第１解像度での１画素（１ドット）のサイズＷｄは、１／６００ｄｐｉとなり、第２解像度での１画素（１ドット）のサイズＷｐは、１／４８００ｄｐｉとなる。そして、この場合、中央部（図中のハッチ部分）は、３２個のビーム非点灯画素を有し、周辺部では、環状に連続したビーム点灯パターンでビームが点灯される。これにより、図８に示すように、静電潜像の負電位のピークが抑制される。

図９は、第２解像度でのビーム点灯パターンの別の例を示す図である。

図９に示す例では、第１解像度が６００ｄｐｉであり、第２解像度が４８００ｄｐｉであり、第１解像度での１画素（１ドット）のサイズＷｄは、１／６００ｄｐｉとなり、第２解像度での１画素（１ドット）のサイズＷｐは、１／４８００ｄｐｉとなる。そして、この場合、中央部（図中のハッチ部分）は、４つのビーム点灯画素を有し、２８個のビーム非点灯画素を有し、また、周辺部では、不連続なビーム点灯パターンでビームが点灯される。周辺部における全画素に対するビーム点灯画素の割合は、４／２０であり、中央部における全画素に対するビーム点灯画素の割合は、４／３２であり、周辺部でビームが点灯される画素の割合より低くなっている。この場合でも、静電潜像の負電位のピークが抑制される。

次に、当該実施の形態に係る画像形成装置の動作について説明する。

画像処理部３３は、プリントすべき第１解像度の画像を２値化し、次に、第１解像度の２値画像の各画素について、画素値が１である画素（つまり、ドットを形成すべき画素）に対して、上述のような第２解像度のビーム点灯パターンとなるように、例えば第１解像度の１ラインずつ順番に、第１解像度の２値画像を第２解像度の２値画像に変換する。

そして、コントローラー３２は、例えば第１解像度の１ラインから変換された第２解像度の２値画像に基づいて、ドライバー回路３１を制御して、第２解像度の１ラインずつ順番に、第２解像度でビームのオンオフ制御を行って、露光装置２ａに、第１解像度の静電潜像を感光体ドラム１ａ上に形成させる。

以上のように、上記実施の形態によれば、露光装置２ａ〜２ｄは、第１解像度でプリントすべき対象画像に対応する静電潜像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成する。現像装置３ａ〜３ｄは、静電潜像にトナーを付着させて対象画像に対応するトナー画像を生成する。そして、露光装置２ａ〜２ｄは、（ａ）第１解像度より高い第２解像度で、単一光源を使用して静電潜像を形成し、また、（ｂ）第１解像度の１画素に対応する第２解像度の２次元画素配列において、第２解像度の画素ごとに単一光源のビームのオン／オフを設定し、第１解像度の１画素の中央部に対応する第２解像度の画素のビームのオンの割合を、第１解像度の１画素の中央部の周囲の周辺部に対応する第２解像度の画素のビームのオンの割合より低くする。

これにより、単一光源の露光装置２ａ〜２ｄで良好な電位分布で静電潜像が形成される。つまり、静電潜像の負電位のピークが抑制され、誘電率の高いアモルファスシリコン感光体ドラムにおいて、静電潜像への過剰なトナーの積載が抑制される。これにより、画質（粒状感など）が向上するとともに、トナー消費が抑制される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
２ａ〜２ｄ 露光装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
２１ 光源（単一光源の一例）

Claims (6)

1. 感光体ドラムと、
   第１解像度でプリントすべき対象画像に対応する静電潜像を前記感光体ドラム上に形成する露光装置と、
   前記静電潜像にトナーを付着させて前記対象画像に対応するトナー画像を生成する現像装置とを備え、
   前記露光装置は、（ａ）前記第１解像度より高い第２解像度で、単一光源を使用して前記静電潜像を形成し、（ｂ）前記第１解像度の１画素に対応する前記第２解像度の２次元画素配列において、前記第２解像度の画素ごとに前記単一光源のビームのオン／オフを設定し、前記第１解像度の１画素の中央部に対応する前記第２解像度の画素の前記ビームのオンの割合を、前記第１解像度の１画素の前記中央部の周囲の周辺部に対応する前記第２解像度の画素の前記ビームのオンの割合より低くすること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記周辺部において前記ビームがオンである前記第２解像度の画素を示すビーム点灯パターンが、主走査方向および副走査方向を中心としてそれぞれ対称であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１解像度の注目画素の前記周辺部において前記ビームがオンである前記第２解像度の画素を示すビーム点灯パターンと前記注目画素に隣接する隣接画素の周辺部において前記ビームがオンである前記第２解像度の画素を示すビーム点灯パターンの一部とで形成される合成ビーム点灯パターンが、主走査方向および副走査方向を中心としてそれぞれ対称であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記周辺部において前記ビームがオンである前記第２解像度の画素を示すビーム点灯パターンが、環状に連続していることを特徴とする請求項２または請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記周辺部において前記ビームがオンである前記第２解像度の画素を示すビーム点灯パターンが、不連続であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の画像形成装置。
6. 前記第２解像度は、前記第１解像度の整数倍であって、４倍以上であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

Images