JP5515686B2 - 露光装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
請求項2記載の発明によれば、露光走査により光が照射される像保持体上の領域が重複している場合においても、露光による静電潜像を現像して得た画像における副走査方向の濃度ムラを本構成を有しない場合に比べて抑制することができる。
請求項3記載の発明によれば、露光による静電潜像を現像して得た画像における副走査方向の濃度ムラを抑制した画像を記録媒体に形成することができる。
(全体構成)
図1は、画像形成装置1の構成を示すブロック図である。
画像形成装置1は、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)の色材の一例であるトナーを使用してカラー画像を用紙上に形成する電子写真方式の画像形成装置である。画像形成装置1は、画像読取部200、給紙部300及び画像形成部400を備えている。なお、図面及び以下の説明においては、イエローの画像に係わるものについては符号の末尾にYを付し、マゼンタの画像に係わるものについては符号の末尾にMを付し、シアンの画像に係わるものについては符号の末尾にCを付し、ブラックの画像に係わるものについては符号の末尾にKを付し、各色について区別して説明する必要がない場合には末尾のアルファベットの記載を省略して説明を行う。
図2は、露光装置403に関係するハードウェアの構成を示したブロック図である。
図2に示したように、露光装置403は、光走査部500と点灯制御部600を備えており、画像形成装置1の各部を制御するCPU(Central Processing Unit)702にバス701を介して接続されている。点灯制御部600は、感光体401に照射されるレーザ光を出力する光源501を制御するものであり、光源501から感光体401に照射されるレーザ光の光量やレーザ光の照射タイミングを、バス701を介して露光装置403に供給される画像情報に従って制御する。つまり、点灯制御部600は、各々の発光部が発する光の光量および照射タイミングを、画像に応じた画像信号に従って制御する光源制御手段の一例として機能する。ROM(Read Only Memory)703は、CPU702により実行される制御プログラムを記憶している。CPU702は、ROM703に記憶されている制御プログラムを読み出し、RAM(Random Access Memory)704を作業エリアにして制御プログラムを実行することで、画像形成装置1の各部を制御する。
光源501は、光を発する複数の発光部として例えばレーザダイオードを備えており、このレーザダイオードからレーザ光を照射する。光源501から照射されたレーザ光の光路には、コリメータレンズ502、スリット504、シリンドリカルレンズ510、偏向器516が順に設けられている。まず、光源501から照射されたレーザ光は、コリメータレンズ502によって拡散光線から平行光線に変換され、スリット504によって整形される。そして、スリット504を通過したレーザ光は、シリンドリカルレンズ510によって集光されて、偏向器516へと進行する。また、シリンドリカルレンズ510は、シリンドリカルレンズ510の上流側の焦点位置がコリメータレンズ502の下流側の焦点位置と一致するように配置され、かつこのシリンドリカルレンズ510の下流側の焦点位置が偏向器516の反射面上となるような予め決められた位置に配置される。したがって、レーザ光は、偏向器516の反射面上で結像されるとともに、副走査方向において互いに平行に、かつ、偏向器516の反射面に対して副走査方向に角度を持たずに入射する。
続いて、副走査方向の濃度ムラの発生を抑制する仕組みについて説明する。
光走査部500は、光源501から複数本のレーザ光を照射することで、感光体401に対する1回の露光走査で、複数の主走査ラインを露光する。このように複数本のレーザ光により露光走査する走査方式として、飛び越し走査方式と隣接走査方式とがある。隣接走査方式にて露光走査を行う場合、平行四辺形の仮想的な格子上の格子点に配置された発光部を有する面発光レーザダイオードアレイ等の面発光型光源が用いられる。例えばこのような面発光型光源が32個の発光部を有する場合には、図4に示すように、32本分の主走査ラインに対する露光が、1回の露光走査の過程で実施される。一方、感光体401を形成する感光材料は、予め決められた時間をあけて複数回露光されると相反則不軌によって最終的に現像で得られる画像に濃度ムラが生じることが知られている。例えば、32個の発光部が、副走査方向に10μmの間隔で設けられており、それぞれ直径50μmのビームを照射するものとする。つまり、1回の露光走査における32個の発光部は、一部を重なりあうようにしてそれぞれの主走査ラインを形成するから、ある特定の感光材料の領域を複数のレーザ光によって露光することになる。しかし、ある特定の感光材料の領域は、予め決められた時間をあけて複数回露光されていないから相反則不軌による濃度ムラを生じることがない。一方、例えばN回目とN+1回目など複数回の露光走査において発光部が、ある特定の感光材料の領域を複数回露光することがある。この場合、ある特定の感光材料の領域は、予め決められた時間をあけて複数回露光されることになるから、相反則不軌による濃度ムラを形成することになる。以降、予め決められた時間をあけて複数回露光された領域のことを、時差露光領域と称する。この時差露光領域は、N回目とN+1回目の露光走査、さらにN+1回目とN+2回目の露光走査といったように周期的に形成されることにより、濃度ムラを副走査方向に対して周期的に形成することになる。そこで、本実施形態における光走査部500においては、1回の露光走査における主走査ラインの間隔(以下、第1走査ピッチと称する)を狭めることにより、N回目とN+1回目の露光走査における主走査ラインの間隔(以下、第2走査ピッチと称する)を広くすることで、相反則不軌よる濃度ムラの発生の原因となる時差露光領域を狭める調整が施される。以下、第1走査ピッチと第2走査ピッチを特に区別して説明しない場合には、走査ピッチと総称する。なお、本実施形態においては、各主走査ラインの位置は、予め光走査部500に備えられた計測器に入射した光の重心位置を測定することで得られた値で定義されているものとする。また、各走査ピッチは、計測器に入射した光の重心位置の差分から算出されるものとする。
以下に、その調整の詳細について詳述する。
図6は、第1走査ピッチと第2走査ピッチを示す図である。
作業者は、屈折率などの違いにより3.0μm程度の分解能を有する複数種類のシリンドリカルレンズ510を予め準備している。作業者は、これらのシリンドリカルレンズ510からいずれかを選択して光走査部500に組み込むことで、1回の露光走査における第1走査ピッチと、N回目とN+1回目の露光走査における第2走査ピッチとを調整する。ここで、点灯制御部600のレーザ光の出力タイミングおよび感光体401の回転速度が同じという条件下において、屈折力がより大きいシリンドリカルレンズ510を選択すると、第1走査ピッチはPからP1へと小さくなると同時に、第2走査ピッチはPからP2へと大きくなる。一方、屈折率がより小さいシリンドリカルレンズ510を選択すると、第1走査ピッチはPからP3へと大きくなると同時に、第2走査ピッチはPからP4へと小さくなる。
作業者は、複数のシリンドリカルレンズ510として、第2走査ピッチを例えば+9.0μm、+6.0μm、+3.0μm、±0μm、−3.0μm、−6.0μm、−9.0μmの値に収束させるような、7種類のものを用意しておく。つまり、これら7種類のシリンドリカルレンズ510により、図7(a)に示すように、第2走査ピッチを+9.0μmから−9.0μmの範囲で、7段階に収束させることが可能となる。作業者は、光走査部500に組み込むシリンドリカルレンズ510を適宜交換しながら第2走査ピッチを計測し、副走査方向の濃度ムラを抑制できる第2走査ピッチとして予め決められた値に計測値が最も近くなるようなシリンドリカルレンズ510を選択し、さらに先述した光走査部500の予め決められた位置に配置する。したがって、シリンドリカルレンズ510は、それぞれ異なる前記像保持体の副走査方向の位置に当該光を収束させる複数の光学素子の一例として機能する。また、光走査部500は、各々の前記発光部が発する光を前記像保持体の副走査方向に収束させる位置において、それぞれ異なる前記像保持体の副走査方向の位置に当該光を収束させる複数の光学素子のいずれかを保持することで、当該光を前記像保持体の副走査方向に収束させる保持手段の一例として機能する。
上記のようなシリンドリカルレンズ510の最適化によれば、第2走査ピッチを3.0μm単位で調整可能となる。さらに、第2走査ピッチを3.0μm未満の単位で調整を行う場合には、平面ミラー522の最適化を行う。
図7(b)は、平面ミラー522の最適化による、第2走査ピッチの調整範囲を示す図である。
作業者は、シリンドリカルレンズ510の最適化によって調整しきれなかった走査ピッチを3μm未満の範囲でさらに調整したい場合には、図3に示した平面ミラー522の設置角度を調整する。この平面ミラー522は、予め決められた基準角度に調整された場合と比較して、走査ピッチを+1.5μmから−1.5μmの範囲で調整できるように、図3の矢印A方向に沿ってその姿勢を変更し得るように構成されている。平面ミラー522の姿勢が変化すると、感光体401に対するレーザ光の露光位置は副走査方向に変化する。つまり、平面ミラー522は、各々の発光部が発する光を像保持体へと反射する反射面を有し、反射面の姿勢を変えて、反射面にて反射された光が照射される像保持上の位置を副走査方向に移動させる反射手段の一例として機能する。このとき、平面ミラー522で反射したレーザ光の進行方向が変化することで焦点距離誤差が生じて、感光体401の感光面への斜入射角度に誤差が生じる。そして、この斜入射角度の誤差により感光体上で主走査ラインが弓なりに湾曲する、所謂Bowが発生する。更に、1回の露光走査で複数本のレーザ光を走査する場合には、この湾曲量がレーザ光毎に異なり、主走査方向の走査位置によって主走査ラインの間隔が異なる、所謂Bow差が発生する。これらのBowおよびBow差は、第2シリンドリカルミラー520bによる補正効果で抑制される。
作業者は、シリンドリカルレンズ510および平面ミラー522の最適化といった走査ピッチの調整の細かさが異なる2つの調整方法を組み合わせることで、図7(c)に示すように、概ね±11.5μmの範囲で露光位置を連続的に調整することができる。例えば、解像度が2400dpiであれば、隣接する主走査ラインのピッチはおよそ10.6μmとなるから、シリンドリカルレンズ510および平面ミラー522の調整を組み合わせることによって調整し得る範囲の方が広くなる。したがって、作業者は、主走査ラインの位置を十分に調整し得ることとなる。
(2−1)変形例1
副走査方向の濃度ムラの発生を抑制する方法としては、上記実施形態の方法に加えて点灯制御部600が、感光体401に照射されるレーザ光の光量を制御するものも考えられる。
図8は、点灯制御部による光量の最適化を示す図である。
より具体的には、点灯制御部600は、シリンドリカルレンズおよび平面ミラーの最適化によって調整された第2走査ピッチの大きさに応じて主走査ラインの光量の最適化を実施してもよい。例えば、第2走査ピッチが副走査方向の濃度ムラを抑制するような予め決められた間隔よりも小さい場合において、点灯制御部600は、その第2走査ピッチの大きさに応じて、1回の露光走査において副走査方向に並んだ主走査ラインうち上端及び下端からそれぞれ内側m本目(m≧0)までの主走査ラインの光量を他の主走査ラインと比べて小さくしてもよい。これはN回目とN+1回目の露光走査の間における第2走査ピッチが、予め定めた値より小さくなり濃度ムラが悪化するためである。一方、第2走査ピッチが副走査方向の濃度ムラを抑制するような予め決められた間隔より大きい場合においては、点灯制御部600は、その第2走査ピッチの大きさに応じて、1回の露光走査において副走査方向に並んだ主走査ラインうち上端及び下端からそれぞれ内側m本目(m≧0)までの主走査ラインの光量を他の主走査ラインと比べて大きくしてもよい。これはN回目とN+1回目の露光走査の間における第2走査ピッチが、予め定めた値より大きくなり濃度ムラが悪化するためである。
副走査方向の濃度ムラの発生を抑制する方法としては、上記実施形態の方法に加えて点灯制御部600が、予め測定された走査ピッチの大きさを示す測定結果に基づいて、感光体401に照射するレーザ光の光量を変形例1と同じ方法で制御するものも考えられる。より具体的には、作業者は、光走査部500の走査ピッチを予め決められた測定環境において測定する。そして、作業者は、その測定結果を示す情報を、点灯制御部600に入力する。この入力とは、点灯制御部600に備えられたメモリに記憶させる方法でも良いし、バーコードなどに記述した情報を読み込ませる方法でもよい。点灯制御部600は、入力された測定結果に記述された光走査部500の走査ピッチの情報(特に、第2走査ピッチの大きさ)に基づいて、1回の露光走査において副走査方向に並んだ主走査ラインうち上端及び下端からそれぞれ内側m本目(m≧0)までの主走査ラインの光量を他の主走査ラインとは変化させて、光量の最適化を実施してもよい。なお、この光量の制御に関しては、変形例1に記載した内容と同一であるので、改めての記載を省略する。
副走査方向の濃度ムラの発生を抑制する方法としては、上記実施形態の方法に加えて点灯制御部600が、感光体401の回転する速度に応じて、感光体401に照射するレーザ光の光量を制御するものも考えられる。より具体的には、点灯制御部600は、感光体401の回転する速度が予め決められた速度よりも早いことを検知した場合には、検知した速度に基づいて1回の露光走査において副走査方向に並んだ主走査ラインうち上端及び下端からそれぞれ内側m本目(m≧0)までの主走査ラインの光量を他の主走査ラインよりも大きくしてもよい。これはN回目とN+1回目の露光走査の間における第2走査ピッチが、予め定めた値より大きくなり濃度ムラが悪化するためである。また、点灯制御部600は、感光体401の回転する速度が予め決められた速度よりも遅いことを検知した場合には、検知した速度に基づいて1回の露光走査において副走査方向に並んだ主走査ラインうち上端及び下端からそれぞれ内側m本目(m≧0)までの主走査ラインの光量を他の主走査ラインよりも小さくしてもよい。これはN回目とN+1回目の露光走査の間における第2走査ピッチが、予め定めた値より小さくなり濃度ムラが悪化するためである。
作業者は、実際に画像形成装置1に形成させた画像を目視(確認)することで発見した副走査方向の濃度ムラを調整するために、点灯制御部600の制御を手動で変更してもよい。なお、作業者は、点灯制御部600の制御を手動で変更する作業を、変形例1〜3に記載した点灯制御部600の制御に加えて実施してもよい。
Claims (3)
- 光を発する複数の発光部を有する光源と、
各々の前記発光部が発する光の光量およびタイミングを、画像に応じた画像信号に従って制御する光源制御手段であって、主走査方向に延びる回転軸を中心に回転する像保持体の回転速度が予め決められた回転速度より速い場合には、1の用紙に対するN+1回目の露光走査においてN回目の露光走査よりも前記発光部が発する光の光量を当該回転速度に応じて大きくし、前記像保持体の回転速度が予め決められた回転速度より遅い場合には、1の用紙に対するN+1回目の露光走査においてN回目の露光走査よりも前記発光部が発する光の光量を当該回転速度に応じて小さくする光源制御手段と、
前記像保持体へと、各々の前記発光部が発する光を導いて照射する導光手段であって、当該像保持体において光が照射される位置を前記主走査方向に移動させる主走査方向の露光走査を、前記主走査方向に交差する副走査方向において繰り返し行う導光手段とを備え、
前記導光手段は、
前記露光走査により各々の前記発光部が発する光が照射される前記像保持体上の領域である主走査ラインどうしの間隔よりも、前記副走査方向において隣り合う前記露光走査により光が照射される前記像保持体上の領域である主走査ラインどうしの間隔を広くするように、各々の前記発光部から発せられた光が照射される前記像保持上の位置を調整する調整手段を有し、
前記調整手段は、
各々の前記発光部が発する光を前記像保持体の副走査方向に収束させる位置において、それぞれ異なる前記像保持体の副走査方向の位置に当該光を収束させる複数の光学素子のいずれかを交換可能に保持することで、当該光を前記像保持体の副走査方向に収束させる保持手段と、
各々の前記発光部が発して前記光学素子を通過した光を前記像保持体へと反射する反射面を有し、当該反射面の姿勢を変えることで、当該反射面にて反射された光を前記像保持体の副走査方向に収束させる反射手段と
を備え、
前記反射手段の前記反射面の姿勢を変えることで調整される前記主走査ラインの間隔が、前記保持手段によって保持される光学素子の交換により調整される前記主走査ラインの間隔よりも小さい
ことを特徴とする露光装置。 - 前記光源制御手段は、前記副走査方向において隣り合う前記露光走査により光が照射される前記像保持体上の領域である主走査ラインどうしの間隔が予め決められた値よりも小さいと判断した場合には、当該主走査ラインどうしの間隔に応じて前記光源の発光部が発する光の光量を小さくし、前記副走査方向において隣り合う前記露光走査により光が照射される前記像保持体上の領域である主走査ラインどうしの間隔が予め決められた値よりも大きいと判断した場合には、当該主走査ラインどうしの間隔に応じて前記発光部が発する光の光量を大きくする
ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 - 請求項1又は2に記載の露光装置と、
当該露光装置による光の照射によって像保持体に形成された静電潜像を現像し、媒体に転写する転写手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
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