JP6210323B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置には、感光体ドラム上で複数の露光ビームを同時に走査するいわゆるマルチビーム方式の露光装置を備えるものがある。

ある画像形成装置は、マルチビーム方式の露光装置で、ソリッド（ベタ）領域の内部を多重露光することで、エッジ部分の電界強度を弱めエッジ効果を軽減している（例えば特許文献１参照）。この多重露光では、複数のビームのうちのあるビームで露光した箇所に対して、別のビームで露光を再度行っている。

特開２０１２−１４８５４０号公報

しかしながら、上述のようにマルチビーム方式の露光装置で多重露光を行うと、多重露光を行った箇所の潜像電位がより低くなり、よりトナーが付着しやすくなるため、結果的にトナー消費量が増加してしまう可能性がある。

また、複数のビームのうちのあるビームで露光した箇所に対して、別のビームで露光を行うため、副走査方向のプロセス線速が低くなってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、プロセス線速を低くせずに、画質低下を抑えつつトナー消費量を少なく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、感光体と、複数のビームを前記感光体に照射して印刷画像の静電潜像を形成するマルチビーム方式の露光装置と、前記露光装置を制御する制御部とを備える。そして、前記制御部は、画像データに基づく一定濃度の画像部分に対応する印刷画像の静電潜像を前記露光装置に形成させる際に、前記複数のビームのうちの１つのビームを、前記一定濃度に対応する第１露光量で前記感光体に照射させ、前記第１露光量のビームに隣接するビームを、前記第１露光量より低い第２露光量で前記感光体に照射させる。そして、（Ａ）前記第２露光量は、前記第２露光量のビーム単独での潜像電位によってトナーが前記感光体に付着しない露光量であるか、あるいは、（Ｂ）前記一定濃度の画像部分が１ドット横細線である場合、前記制御部は、前記露光装置に、前記第１露光量のビームとして、所定パルス幅のビームを間欠的に出力させ、前記第２露光量のビームとして、前記第１露光量のビームの光パワーより低い光パワーのビームを連続出力させ、前記所定パルス幅は、前記第１露光量のビーム単独での潜像電位によってトナーが前記感光体に付着しない長さである。

本発明によれば、プロセス線速を低くせずに、画質低下を抑えつつトナー消費量が少なくなる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理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および周辺回路の構成例を示す図である。 図３は、図１に示す画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。 図４は、図２および図３における制御部１６が露光装置２ａ〜２ｄを制御することで形成される、一定濃度の画像部分の潜像について説明する図である。 図５は、図２および図３における制御部１６が露光装置２ａ〜２ｄを制御することで形成される、一定濃度の縦細線の潜像について説明する図である。 図６は、図２および図３における制御部１６が露光装置２ａ〜２ｄを制御することで形成される、一定濃度の斜め細線の潜像について説明する図である。 図７は、図２および図３における制御部１６が露光装置２ａ〜２ｄを制御することで形成される、一定濃度の１ドット横細線の潜像について説明する図である。

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処理装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。この画像処理装置は、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画像形成装置である。

この実施の形態の画像処理装置は、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。露光装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光を照射して静電潜像を形成する装置である。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、および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）を有するレーザースキャニングユニットである。

露光装置２ａ〜２ｄは、それぞれ、マルチビーム方式の露光装置である。露光装置２ａ〜２ｄは、複数（例えば２本または４本）のビームを、副走査方向における異なる位置で同時に主走査方向に沿って走査する。なお、各ビームは、他のビームが走査されるラインにおいて走査されない。つまり、多重露光は行わない。

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トナー画像を形成する。

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。

センサー８は、各種調整用のパッチ画像などのトナー画像の濃度測定に使用されるセンサーであって、中間転写ベルト４にビームを照射し、その反射光を検出する。トナー濃度調整の際、センサー８は、中間転写ベルト４の所定の箇所にビームを照射しビームの反射光（測定光）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および周辺回路の構成例を示す図である。図３は、図１に示す画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。なお、図２に示す露光装置２ａは、感光体ドラム１ａに光を入射して静電潜像を形成する。感光体ドラム１ｂ〜１ｄ用の露光装置２ｂ〜２ｄも、露光装置２ａと同様の構成を有する。

図２において、露光装置２ａは、レーザーダイオード１１と、光学系１２と、ポリゴンミラー１３と、光センサー１４と、ドライバー回路１５と、制御部１６と、画像処理部１７とを有する。

レーザーダイオード１１は、レーザービームを出射する光源である。光学系１２は、レーザーダイオード１１からポリゴンミラー１３までの間、および／またはポリゴンミラー１３から感光体ドラム１ａおよび光センサー１４までの間に配置された各種レンズ群である。光学系１２には、ｆθレンズなどが使用される。ここでは、ビーム数と同数の光源が使用される。

また、ポリゴンミラー１３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１３は、その軸を中心に回転し、レーザーダイオード１１から出射したビームを感光体ドラム１ａの軸方向（主走査方向）に沿って走査する。

また、光センサー１４は、主走査同期信号を生成するためにポリゴンミラー１３により走査された光を受光するセンサーである。光センサー１４は、光が入射すると、光量に応じた出力電圧を誘起する。光センサー１４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するために使用される。

また、ドライバー回路１５は、光センサー１４の主走査同期信号に基づいて主走査方向の同期を取りつつ、駆動信号に従ってレーザーダイオード１１を発光させる。

また、制御部１６は、上述のローラーなどを駆動する図示せぬ駆動源、１次転写バイアスを印加するバイアス回路、現像装置３ａ〜３ｄ、露光装置２ａ〜２ｄなどを制御して、トナー画像の現像、転写および定着、並びに給紙、印刷および排紙を実行させる。さらに、制御部１６は、画像処理部１７からの画像データの各画素の値に対応する駆動信号を出力して露光装置２ａから出射されるビームを制御する。つまり、制御部１６は、感光体ドラム１ａに入射する光の光量（各画素の光量）を制御する。

画像処理部１７は、色変換、スクリーン処理などの画像処理を実行し、画像処理後の画像データを制御部１６に供給する。

さらに、制御部１６は、画像データに基づく一定濃度（例えば最高濃度）の画像部分（例えば、文字や線画）に対応する印刷画像の静電潜像を露光装置２ａ〜２ｄに形成させる際に、複数のビームのうちの１つのビームを、その一定濃度に対応する第１露光量（例えば最高露光量）で感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射させ、第１露光量のビームに隣接するビームを、第１露光量より低い第２露光量で感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射させる。

なお、一定濃度の画像部分は、幅広領域の他、縦細線および斜め細線の少なくとも一方を含んでいてもよい。

また、制御部１６は、第１露光量のビームと第２露光量のビームを１ラインずつ交互に使用して上述の一定濃度の画像部分に対応する印刷画像の静電潜像を露光装置２ａ〜２ｄに形成させる。

例えば、２本のビームが使用され、第１ビームが第１露光量のビームとされ、第２ビームが第２露光量のビームとされる場合、主走査方向における１回の走査で、第１ビームによって第ｉラインにおける静電潜像が形成され、第２ビームによって第（ｉ＋１）ラインにおける静電潜像が形成され、主走査方向における次回の走査で、第１ビームによって第（ｉ＋２）ラインにおける静電潜像が形成され、第２ビームによって第（ｉ＋３）ラインにおける静電潜像が形成される。

例えば、４本のビームが使用され、第１ビームおよび第３ビームが第１露光量のビームとされ、第２ビームおよび第４ビームが第２露光量のビームとされる場合、主走査方向における１回の走査で、第１ビームによって第ｉラインにおける静電潜像が形成され、第２ビームによって第（ｉ＋１）ラインにおける静電潜像が形成され、第３ビームによって第（ｉ＋２）ラインにおける静電潜像が形成され、第４ビームによって第（ｉ＋３）ラインにおける静電潜像が形成される。

また、制御部１６は、露光装置２ａ〜２ｄに、第２露光量のビームとして、第１露光量のビームの光パワーより低い光パワー（例えば第１露光量のビームの光パワーの６０％）のビームで連続出力させる。

この実施の形態では、この第２露光量は、第２露光量のビーム単独で連続露光してもその潜像電位によってトナーが感光体１ａ〜１ｄに付着しない露光量とされている。そのような露光量（つまり、ビームの光パワー）は、実験などで特定可能である。

この実施の形態では、制御部１６は、露光装置２ａ〜２ｄに、第２露光量のビームで、画像部分のエッジから外側に所定長（例えば１画素以下）の追加露光を行わせる。画像部分のエッジにおける第２露光量のビームによる露光不足が軽減される。

つまり、第１露光量のビームは、一定濃度の画像部分の主走査方向における範囲に対して出力され、第２露光量のビームは、一定濃度の画像部分の主走査方向における範囲およびその外側の微小区間に対して出力される。

なお、この実施の形態では、一定濃度の画像部分が１ドット横細線である場合、制御部１６は、露光装置２ａ〜２ｄに、第１露光量のビームとして、所定パルス幅のビームを間欠的に出力させ、第２露光量のビームとして、第１露光量のビームの光パワーより低い光パワーのビームを連続出力させる。上述の所定パルス幅は、第１露光量のビーム単独での潜像電位によってトナーが感光体ドラム１ａ〜１ｄに付着しない長さとされる。そのようなパルス幅は、実験などで特定可能である。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。なお、ここでは、露光装置２ａ〜２ｄは、２ビームの露光装置とする。

図４は、図２および図３における制御部１６が露光装置２ａ〜２ｄを制御することで形成される、一定濃度の画像部分の潜像について説明する図である。

まず、主走査方向における１回の走査で、制御部１６は、図４に示すように、第１ビーム用の駆動信号と第２ビーム用の駆動信号を供給し、露光装置２ａ〜２ｄは、第１ビーム用の駆動信号がハイレベルである期間、所定光パワー（１００％光パワー）の第１ビームを連続出力し、第２ビーム用の駆動信号がハイレベルである期間、低光パワー（例えば６０％光パワー）の第２ビームを連続出力する。そして、露光装置２ａ〜２ｄは、第１ビームによって第ｉラインにおける静電潜像を形成し、第２ビームによって第（ｉ＋１）ラインにおける静電潜像を形成する。

第２ビーム用の駆動信号がハイレベルである期間は、第１ビーム用の駆動信号がハイレベルである期間より長く設定されており、第（ｉ＋１）ラインについては、第２露光量のビームで、画像部分のエッジから外側に所定長Ｌの追加露光が行われる。

そして、主走査方向における次の走査で、制御部１６は、同様に、第１ビーム用の駆動信号と第２ビーム用の駆動信号を供給し、露光装置２ａ〜２ｄは、第１ビームによって第（ｉ＋２）ラインにおける静電潜像を形成し、第２ビームによって第（ｉ＋３）ラインにおける静電潜像を形成する。第２ビーム用の駆動信号がハイレベルである期間は、第１ビーム用の駆動信号がハイレベルである期間より長く設定されており、第（ｉ＋３）ラインについては、第２露光量のビームで、画像部分のエッジから外側に所定長Ｌの追加露光が行われる。

主走査方向におけるさらに次の走査で、制御部１６は、同様に、第１ビーム用の駆動信号と第２ビーム用の駆動信号を供給し、露光装置２ａ〜２ｄは、第１ビームによって第（ｉ＋４）ラインにおける静電潜像を形成し、第２ビームによって第（ｉ＋５）ラインにおける静電潜像を形成する。第２ビーム用の駆動信号がハイレベルである期間は、第１ビーム用の駆動信号がハイレベルである期間より長く設定されており、第（ｉ＋５）ラインについては、第２露光量のビームで、画像部分のエッジから外側に所定長Ｌの追加露光が行われる。

このようにすることで、一定濃度の画像部分の内部の露光量が減るため、全ビームの露光量を第１ビームと同一の露光量として露光する場合に比べトナー消費量が少なくて済む。

ここで、一定濃度の縦細線および一定濃度の斜め細線の場合について説明する。

図５は、図２および図３における制御部１６が露光装置２ａ〜２ｄを制御することで形成される、一定濃度の縦細線の潜像について説明する図である。図５は、１ドット幅の縦細線を示しているが２ドット幅以上の縦細線の場合も同様である。この場合も、上述の場合（図４）と同様にして潜像が形成される。

図６は、図２および図３における制御部１６が露光装置２ａ〜２ｄを制御することで形成される、一定濃度の斜め細線の潜像について説明する図である。図６は、１ドット幅の斜め細線を示しているが２ドット幅以上の斜め細線の場合も同様である。この場合も、上述の場合（図４）と同様にして潜像が形成される。斜め細線の場合、第２露光量のビームで、画像部分のエッジから外側に所定長Ｌの追加露光が行われることで、ジャギーが軽減される。

ここで、一定濃度の１ドット幅の横細線の場合について説明する。図７は、図２および図３における制御部１６が露光装置２ａ〜２ｄを制御することで形成される、一定濃度の１ドット横細線の潜像について説明する図である。なお、２ドット幅以上の横細線については、例えば、図４に示す画像部分と同様に処理すればよい。

この場合、制御部１６は、主走査方向における１回の走査で、露光装置２ａ〜２ｄに、１ドット幅の横細線を描画すべき主走査方向の範囲内で、第１露光量のビームを、１ドット幅の横細線を描画すべき第ｉラインの１つ前の第（ｉ−１）ラインにおいて１画素おきに所定パルス幅で間欠的に出力させ、第２露光量のビームを、１ドット幅の横細線を描画すべき第ｉラインにおいて第１露光量のビームの光パワーより低い光パワーで連続出力させる。

そして、制御部１６は、主走査方向における次の走査で、露光装置２ａ〜２ｄに、１ドット幅の横細線を描画すべき主走査方向の範囲内で、第１露光量のビームを、１ドット幅の横細線を描画すべき第ｉラインの次の第（ｉ＋１）ラインにおいて１画素おきに所定パルス幅で間欠的に出力させる。このとき、第（ｉ＋１）ラインでは、第（ｉ−１）ラインにおいて第１露光量のビームが出力された画素とは異なる画素において、第１露光量のビームが出力される。

上述の所定パルス幅は、第１露光量のビーム単独での潜像電位によってトナーが感光体ドラム１ａ〜１ｄに付着しない長さとされるため、第（ｉ−１）ラインおよび第（ｉ＋１）ラインの潜像にはトナーは付着しない。一方、第ｉラインの潜像は、第（ｉ−１）ラインおよび第（ｉ＋１）ラインに対する第１露光量のビームによって強化されるため、第ｉラインの潜像には、トナーが付着する。このようにして、１ドットの横細線が形成される。

以上のように、上記実施の形態によれば、露光装置２ａ〜２ｄは、複数のビームを感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射して印刷画像の静電潜像を形成するマルチビーム方式の露光装置であり、制御部１６は、画像データに基づく一定濃度の画像部分に対応する印刷画像の静電潜像を露光装置２ａ〜２ｄに形成させる際に、複数のビームのうちの１つのビームを、一定濃度に対応する第１露光量で感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射させ、第１露光量のビームに隣接するビームを、第１露光量より低い第２露光量で感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射させる。

これにより、プロセス線速を低くせずに、画質低下を抑えつつトナー消費量を少なくすることができる。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態において、第１露光量と同一の光パワーとしつつ１画素あたりのパルス幅を少なくして第２露光量を実現するようにしてもよい。

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（感光体の例）
２ａ〜２ｄ 露光装置
１６ 制御部

Claims (7)

1. 感光体と、
   複数のビームを前記感光体に照射して印刷画像の静電潜像を形成するマルチビーム方式の露光装置と、
   前記露光装置を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、画像データに基づく一定濃度の画像部分に対応する印刷画像の静電潜像を前記露光装置に形成させる際に、前記複数のビームのうちの１つのビームを、前記一定濃度に対応する第１露光量で前記感光体に照射させ、前記第１露光量のビームに隣接するビームを、前記第１露光量より低い第２露光量で前記感光体に照射させ、
   前記第２露光量は、前記第２露光量のビーム単独での潜像電位によってトナーが前記感光体に付着しない露光量であること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第１露光量のビームと前記第２露光量のビームを１ラインずつ交互に使用して前記一定濃度の画像部分に対応する印刷画像の静電潜像を前記露光装置に形成させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記一定濃度の画像部分は、縦細線および斜め細線の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記露光装置に、前記第２露光量のビームで、前記画像部分のエッジから外側に所定長の追加露光を行わせることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記露光装置に、前記第２露光量のビームとして、前記第１露光量のビームの光パワーより低い光パワーのビームを連続出力させることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 感光体と、
   複数のビームを前記感光体に照射して印刷画像の静電潜像を形成するマルチビーム方式の露光装置と、
   前記露光装置を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、画像データに基づく一定濃度の画像部分に対応する印刷画像の静電潜像を前記露光装置に形成させる際に、前記複数のビームのうちの１つのビームを、前記一定濃度に対応する第１露光量で前記感光体に照射させ、前記第１露光量のビームに隣接するビームを、前記第１露光量より低い第２露光量で前記感光体に照射させ、
   前記一定濃度の画像部分が１ドット横細線である場合、前記制御部は、前記露光装置に、前記第１露光量のビームとして、所定パルス幅のビームを間欠的に出力させ、前記第２露光量のビームとして、前記第１露光量のビームの光パワーより低い光パワーのビームを連続出力させ、
   前記所定パルス幅は、前記第１露光量のビーム単独での潜像電位によってトナーが前記感光体に付着しない長さであること、
   を特徴とする画像形成装置。
7. 前記第１露光量のビームと前記第２露光量のビームを同一のラインで走査しないことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

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