JP2992305B2

JP2992305B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2992305B2
Application number: JP2087679A
Authority: JP
Inventors: 真一郎和田; 茂山崎; 耕治山野辺; 浩明小田部; 保史中里; 勝金子; 正彦畔野; 章彦茂手木; 一也岩崎; 孝西澤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1990-04-02
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JPH03287180A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などのよ
うに、半導体レーザからのレーザビームによって感光体
に潜像を形成する画像形成装置に関する。

〔従来の技術〕

レーザプリンタなどにおいては、形成される画像の画
素密度や倍率を変更することができる機能が要求されて
いる。これらの画素密度や倍率の変更に際してはレーザ
ビームのビーム系の変更が必要となっており、特開昭60
−120658号公報および特開昭54−114126号公報に記載さ
れた方法が従来より提案されている。

前者の方法は、半導体レーザから射出されるレーザビ
ームの強度と走査速度とを変更調整してレーザビームの
ビーム径を変更するものである。すなわち、感光体への
走査速度を変えて変倍に応じた副走査方向の調整を行う
と共に、この走査速度の変更に伴うビーム径の変更を、
レーザビームの強度を調整する主走査方向への調整で補
うようにしている。後者の方法は、複数のレーザビーム
を使用することによりビーム径を変更するものである。

また、これらの従来方法に加えて、アパーチャ（絞
り）を使用することにより、ビーム径を変更することも
提案されている。すなわち、レーザビームが透過する開
口部の径を変更可能にしたアパーチャを感光体への光路
内に挿入することにより、ビーム径を変更するものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら特開昭60−120658号公報の方法では、画
素密度によっては異なった画像濃度となる問題がある。
すなわちレーザビームの強度とビーム径とは第12図に示
すようなガウス分布の関係にあり、レーザビームの強度
を変更すると、単位面積当りの露光エネルギーが異なる
ため、濃度の不均一を生じるためである。

また、特開昭54−114126号公報の方法では、複数のレ
ーザビームの相互の位置関係の精度が必要となり、この
ため高精度な光書込み制御を行う必要があり、制御が難
しく、構成も複雑となる。これに加えて、レーザビーム
の本数には限界があるため、ビーム径の段階的調整だけ
が可能となり、連続的な調整ができず、高解像度の場合
には不適当となっている。

一方、アパーチャを光路内に設ける方法では、アパー
チャ径の変更に伴ってレーザビームの強度が変動するた
め、画像濃度が変動して画質が低下する。

このように従来の方法は、いずれも実用上の問題を有
したものとなっている。そこで本発明は、このような問
題点を解決することを課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明は、レーザビームを
変調して感光体上に走査し該感光体上に画像を形成する
画像形成装置において、前記感光体上に形成される画素
密度を指定する指定手段と、前記感光体上に走査される
レーザビームの光量を検出する光量検出手段と、前記レ
ーザビームの副走査方向のビーム径が指定された画素密
度に適合するように前記指定手段からの入力信号に基い
て前記レーザビームの副走査方向のビーム径を調整する
第１の調整手段と、前記レーザビームの主走査方向のビ
ーム径が指定された画素密度に適合するように前記指定
手段からの入力信号に基いて前記レーザビームの照射時
間を調整するとともに、前記第１の調整手段により前記
レーザビームの副走査方向のビーム径を調整した状態に
おいて前記光量検出手段からの検出値に基いて前記レー
ザビームの強度を一定になるように制御する第２の調整
手段とを備えているものである。

〔作用〕

このような構成の画像形成装置によれば、第１の調整
手段がレーザビームの副走査方向のビーム径を調整し、
第２の調整手段がレーザビームの主走査方向のビーム径
を調整するため、ビーム径を指定された画素密度に容易
に適合させることができる。

また、第２の調整手段は副走査方向のビーム径の調整
に伴うレーザビームの変動を、光量検出手段からの検出
値に基いて基準値となるように補正するため、画像の濃
度の不均一を防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面に基いて説明す
る。第１図ないし第11図は、本発明による画像形成装置
の一実施例を示す図である。

第１図は本発明を適用した画像形成装置としてのレー
ザプリンタの一例を示す斜視図、第２図は主走査方向へ
のレーザビームの作動を示す平面図、第３図は副走査方
向へのレーザビームの作動を示す側面図である。このレ
ーザプリンタは半導体レーザ１から射出したレーザビー
ムによって、ドラム状の感光体７上に静電潜像を形成す
るようになっている。半導体レーザ１から射出したレー
ザビームはコリメータレンズ２を透過して平行光束とな
り、ビームスプリッタ３に入射する。ビームスプリッタ
３はレーザビームを２分割するものであり、一方のレー
ザビームはビームスプリッタ３内を直進して透過し、シ
リンドリカルレンズ４に入射して副走査方向へのレーザ
ビームが集光される（第３図参照）。このレーザビーム
は回転するポリゴンミラー５によって反射されて主走査
方向に走査される。そして、Ｆθレンズ６を透過するこ
とにより、レーザビームが感光体７の表面上に集光され
（第２図、第３図参照）、ポリゴンミラー５の回転と感
光体７の回転とによって感光体７上に静電潜像が形成さ
れる。

ビームスプリッタ３によって分割された他方のレーザ
ビームは、このような感光用のレーザビームの光路と直
角方向となるようにビームスプリッタ３から射出して、
光路外に設けられたコリメータレンズ８に入射する。そ
してコリメータレンズ８によって集光された後、フォト
ダイオード９に入射する（第２図参照）、フォトダイオ
ード９はレーザビームの光量を検出する光量検出手段と
なるものであり、その検出データはレーザプリンタ10内
のCPU11（第４図参照）に出力される。

第４図は以上のプリンタの制御系を示すブロック図で
ある。プリンタ10は画像形成作動全体を制御するCPU11
を備えており、このCPU11が外部のホスト機20内のCPU21
とインタフェース接続されている。ホスト機20は画像の
画素密度をプリンタ10に指定するものであり、CPU11に
は、この指定画素密度が入力される。CPU11はこの画素
密度をスキャナ駆動部12と、光書込み制御回路14とに出
力する。スキャナ駆動部12はポリゴンミラー５を回転駆
動するスキャナモータ13を制御するものであり、入力さ
れた画素密度に適合した回転数で回転するようにスキャ
ナモータ13を制御する。これにより副走査方向の画素密
度の変更が行われる。

一方、光書込み制御回路14は半導体レーザ１を駆動さ
せるレーザ駆動部15を制御するものであり、CPU11から
入力された画素密度に適合するように画像周波数を変更
する。この画像周波数の変更は画素密度に応じた基本ク
ロックを選択するか、この基本クロックを分周するなど
の手段で行って、画像形成のための周波数とする。レー
ザ駆動部15はこの光書込み制御回路14からの信号が入力
され、この信号に基いて半導体レーザ１のレーザビーム
の照射時間が制御される。これによりレーザビームの主
走査方向のビーム径がホスト機20から指定された画素密
度に適合する。

なお、光書込み制御回路14にはフォトダイオード９で
検出されたレーザビームの光量データが入力され、後述
するようにこの光量データに基いて、レーザビームの強
度の調整を行うようになっている。さらに、プリンタ10
のCPU11はレーザビームのビーム径を絞るアパーチャ17
のアパーチャ駆動部16を制御する。

第５図および第６図はこのアパーチャ17の各例を示
す。アパーチャ17はコリメータレンズ２の下流側に設け
られ、同レンズ２を透過したレーザビームが入射し、入
射したレーザビームのビーム径を調整するものである。
このため第５図に図示のアパーチャ17は上下動が連動す
る上下一対の遮光板により構成され、第６図に図示のア
パーチャ17はスリット幅が横方向に連続的に増減する遮
光フレームにより構成されており、いずれのアパーチャ
17よ矢示方向に移動することにより、コリメータレンズ
２を透過したレーザビームのビーム径（ハッチング部
分）が変化するように調整する。

このようなアパーチャ17において、左右方向（ａ方
向）のアパーチャ径はレーザビームの主走査方向のビー
ム径を調整するものであり、このａ方向のアパーチャ径
が最小となるように固定することにより、前記光書込み
制御回路14によるレーザビームの照射時間制御によって
主走査方向のビーム径の調整を行うことができる。

一方、上下方向（ｄ方向）のアパーチャ径はレーザビ
ームの副走査方向のビーム径を調整するものであり、各
アパーチャ17の矢示方向の移動により、第７図に示すよ
うに、感光体７の表面に集光する副走査方向のビーム径
d_Lを調整する。この副走査方向のビーム径の調整はCPU1
1により行われるが、このビーム径の調整の際にはCPU11
はレーザビームの強度も調整する。これはアパーチャ径
ｄと感光体７上に集光するビーム径d_Lとが、第８図に示
すように、反比例の関係にあると共に、第９図に示すよ
うにアパーチャ径ｄとレーザビーム伝達効率とが直接比
例関係にないためであり、副走査方向のビーム径調整を
行うため、単にアパーチャ径を調整しただけではレーザ
ビームの強度が変動してしまうため、画素密度によって
画像濃度が異なる不都合を生じる理由による。

次に、この副走査方向のビーム径の調整とレーザビー
ムの強度の連動調整の制御について説明する。第10図お
よび第11図はアパーチャ径とレーザビームの強度との相
関関係を示す。レーザビームの強度はガウス分布曲線で
変化するが、アパーチャ径が小さい場合（第10図）、レ
ーザビームの強度は急激に変化し、アパーチャ径が大き
い場合（第11図）、レーザビームの強度は緩慢に変化す
る。これらの図において、ハッチング部分はアパーチャ
径d₁,d₂に応じて感光体に静電潜像を形成する有効部分
であり、このハッチング部分の面積がアパーチャ径d₁,d
₂の大小にかかわらず（アパーチャ系の調整による副走
査方向のビーム径の調整にかかわらず）、一定となるよ
うに制御する（上述のように副走査方向のビーム径の調
整に伴うレーザビームの変動を、光量検出手段からの検
出値に基いて基準値となるように補正する、つまり、ア
パーチャ径の調整により副走査方向のビーム径を調整し
た状態でレーザビームの強度が一定の基準値になるよう
に制御する）ことによりレーザビームが常に一定の強度
となる。

このため、CPU11はホスト機20から画素密度の変更指
定が入力されると、アパーチャ径の調整により副走査方
向のビーム径を調整した状態（調整し終わった状態）で
アパーチャ径が一定値d₀となるようにアパーチャ駆動部
12を作動する。一方、半導体レーザ１は基準光量でレー
ザビームを射出しており、径d₀のアパーチャを透過した
レーザビームの光量をフォトダイオード９が検出する。
この検出値は光書込み制御回路14に送出されて、同回路
14に記憶されると共に、CPU11に送出される。CPU11内に
は第８図および第９図に対応するテーブルが格納されて
おり、フォトダイオード９からの検出値が入力される
と、このテーブルに基いて、副走査方向のビーム径が指
定された画素密度に適合するようにアパーチャ径を算出
し、このアパーチャ径となるようにアパーチャ駆動部16
を制御する。これにより既述したように光書込み制御回
路14による主走査方向のビーム径と共に、副走査方向の
ビーム径も指定された画素密度に適合する。

レーザビームの強度の調整はかかるアパーチャ径の調
整が終った後に行われる。この調整は光書込み制御回路
14によって行われるものであり、光書込み制御回路14に
は第10図および第11図に示したハッチング部分の面積を
一定とする基準値P₀が格納されている。光書込み制御回
路14はフォトダイオード９から光量の検出値が入力され
ると、フォトダイオード９の検出値が基準値となるよう
にレーザ駆動部15を制御する。これによりアパーチャ径
ｄが変化しても、レーザビームの強度を常に一定に保つ
ことができ、画素密度が変化しても画像の濃度が変動す
ることがない。つまり、副走査方向のビーム径の調整で
アパーチャ径を調整しても、その後にレーザビームの強
度を一定に制御することにより、画素密度が変化しても
画像の濃度が変動することはない。

従って、このような本実施例では、変倍率に基づく画
素密度の変更があっても、主走査方向および副走査方向
のビーム径を画素密度に良好に適合させることができる
と共に、均一な濃度の画像とすることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、種々変更が可能であり、例えばレーザビームの光量
を検出するフォトダイオードをポリゴンミラー反射後に
おける非画像形成領域に設けても良く、この場合にはレ
ーザビームを分割するビームスプリッタが不要となる。
また本発明はレーザプリンタに限らず、他の画像形成装
置に適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、第１の調整手段により
副走査方向のビーム径を調整すると共に、第２の調整手
段により主走査方向のビーム径を調整するため、容易に
指定された画素密度に適合したビーム径とすることがで
きる。

また、第２の調整手段は副走査方向のビーム径の調整
に伴うレーザビームの強度の変動を光量検出手段の検出
値に基いて補正して、基準値とするため、画像の濃度を
均一にすることができる。

このため、本発明はレーザビームのビーム径を連続的
に調整することができ、画素密度に適合した良好な解像
度の画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第11図は本発明による画像形成装置の一実
施例を示す図であり、第１図は本発明を適用したレーザ
プリンタの斜視図、第２図はその主走査方向へのレーザ
ビームの作動を示す平面図、第３図は副走査方向へのレ
ーザビームの作動を示す側面図、第４図は制御系の構成
を示すブロック図、第５図および第６図は副走査方向の
ビーム径調整を行うアパーチャの各例を示す正面図、第
７図は副走査方向のビーム径の作用を示す光路図、第８
図はアパーチャ径とビーム径の関係を示す特性図、第９
図はアパーチャ径とレーザビームの伝達効率の関係を示
す特性図、第10図および第11図はそれぞれレーザビーム
の強度の基準値を算出する方法を説明する特性図であ
る。第12図は従来技術を説明する特性図である。１……半導体レーザ５……ポリゴンミラー、７……感光体９……フォトダイオード（光量検出手段） 10……プリンタ（画像形成装置） 11……CPU（第１の調整手段） 14……光書込み制御回路（第２の調整手段） 20……ホスト機（指定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小田部浩明東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者中里保史東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者金子勝東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者畔野正彦東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者茂手木章彦東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者岩崎一也東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者西澤孝東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (56)参考文献特開平３−35212（ＪＰ，Ａ) 特開平２−173769（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/44

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザビームを変調して感光体上に走査し
該感光体上に画像を形成する画像形成装置において、前
記感光体上に形成される画素密度を指定する指定手段
と、前記感光体上に走査されるレーザビームの光量を検
出する光量検出手段と、前記レーザビームの副走査方向
のビーム径が指定された画素密度に適合するように前記
指定手段からの入力信号に基いて前記レーザビームの副
走査方向のビーム径を調整する第１の調整手段と、前記
レーザビームの主走査方向のビーム径が指定された画素
密度に適合するように前記指定手段からの入力信号に基
いて前記レーザビームの照射時間を調整するとともに、
前記第１の調整手段により前記レーザビームの副走査方
向のビーム径を調整した状態において前記光量検出手段
からの検出値に基いて前記レーザビームの強度を一定に
なるように制御する第２の調整手段とを備えていること
を特徴とする画像形成装置。