JPH0416965A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、画像形成装置に関するもので、とくに、レー
ザ、ＬＥＤ等の光源からの光束を感光体上に結像して画
像を形成する光走査型画像形成装置に関するものである
。

［従来の技術］ 近年、デジタル画像、コンピュータ出力文書等の出力装
置として、光走査型画像形成装置（光プリンタ）か広く
普及してきている。これら光プリンタは、画像信号に対
応して変調された光束を感光体上に走査して、そこに露
光分布を与えて潜像を形成し、然る後、この潜像を紙や
フィルム等の巴力媒体上に転写して可視化するものてあ
り、電像の可視化に際しては、周知の電子写真方式か多
く用いられている。

上記感光体上に露光分布を形成する方式としては、多く
のものか提案され、実施されている。そして、はとんど
の方式において、結像系が用いられており、レーザ、Ｌ
ＥＤ等の光源の像をこの結像系により感光体上に結像さ
せ、感光体上露光量、露光時間等を光源駆動電力の制御
やシャッタの０Ｎ１０ＦＦによって変調させることによ
り画像信号に応した露光分布を感光体上に形成している
。

一方、最近の光プリンタの動向の１つとして画像の高精
細化があり、たとえは、４００画素／−１’　ンｆ　（
ｄｐｉ）、　５００ｄｐｉといった高密度な印字か要求
されてきている。またＰＷＭ　（パルス幅変調）方式で
は、１画素の中を更に細かく区切り、印字ドツトの大ぎ
さ、太さを変化させることにより中間調の出力を実現さ
せている。

コノような要求にこたえる高精細な光プリンタでは、印
字ドツトの細かさに対応して、感光体上に結像される光
源の像（以下、スポットという。）の大きさを微小にす
る必要がある。たとえば、８００ｄｐｉの圧力密度の光
プリンタ、あるいは４００ｄｐｉの出力でＰＷＭ方式の
光プリンタでは、スポットの大きさは走査方向において
４０μｍ　（ガウス分布の強度分布で、ピーク値より１
／ｅ２の値までの直）程度以下に抑えなけれはならない
。

このように微小な径のスポットを感光体上で実現する結
像系は、一般に、焦点深度が浅く、したがって、光源と
感光体間の結像関係を良好にするためには、結像系など
に対する何らかの調整手段が必要とされる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、こうした調整手段を有する光プリンタで
あっても、感光体上のスポットの結像状態をモニターす
るためには、調整時に感光体位置にテレビカメラ等の測
定装置を設置しなければならず、また調整装置全体が大
掛かりになり、光プリンタ組立時の調整に時間、コスト
がかかるという問題点かある。さらに、市場において、
光プリンタに加わる振動、温度や湿度の変化、その他何
らかの原因で、すれた結像状態を、作業者が調整するこ
とは、はとんど不可能である。

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするもの
である。すなわち、本発明は、市場等においても、特別
な測定装置なして、装置の結像状態をモニターすること
かてぎ、この結果に基づいて結像系などを手動または自
動的に調整して結像状態を調整することが可能な画像形
成装置を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、光源からの光束
を、結像系を介して感光体上に集光することによって、
画像を形成する静電複写式画像形成装置において、感光
体表面電位を測定する電位測定手段と、前記結像系の結
像状態を変化させる１つ以上の結像状態調整手段とを有
し、かつ、少なくとも２つの異なった結像状態において
前記電位測定手段により感光体表面電位を測定し、その
測定電位に応して、前記結像状態調整手段のうちの１つ
以上を調整するようにした。

［作　　　用］ 本発明によれば、光源からの光束を感光体上に集光する
結像系の結像状態を変化させて露光する手段と、結像状
態を変化させたそれぞれの場合における感光体電位を測
定する手段とを有し、さらに、測定電位を基に結像状態
を変化させる手段を有するのて、ピント調整時、各々の
ピント位置、すなわち、結像状態における電位を測定し
、その電位から良好な結像状態を判断し、結像状態を調
整することにより、市場等においても、特別なスポット
測定工具を必要とせすに、常に良好な結像状態の画像形
成装置を提供できる。

［実　施　例］ 第１図は本発明の第１実施例のレーザビームプリンタの
露光光学系配置の斜視図である。

第１図において、１は光源である半導体レーザ素子、２
は該半導体レーザ素子１から射出される発散光をほぼ平
行な光束に変換するコリメータレンズ、３は焦点調整用
の焦点補正レンズ、４は補正レンズ移動機構、６は回転
多面鏡、７はｆθレンズなとの走査レンズ、８は被走査
面である電子写真用の感光体ドラム、９は走査線上に設
けられた光検知素子によるビームディテクタ、１０は該
感光体トラム８上に電位を測定する電位センサである。

すなわち、半導体レーサ素子１から射出された発散レー
サ光は、コリメータレンズ２、焦琲補正レンズ３によっ
てほぼ平行な光束となり、矢印Ｂの方向に、一定回転数
で回転する回転多面鏡６の反射面に照射されたのち、偏
向されて走査レンズ７に入射する。

補正レンズ移動機構４は、図示されていない制御部から
の信号によって焦点補正レンズ３を光軸方間に所定量６
動（矢印Ａの方向に移動）させることにより、走査レン
ズ７の焦点位置を変化させ、感光体トラム８上のレーザ
ビームスポットの結像状態を制御するためのものであり
、たとえは、モータ、ギア、位置センサなどによって構
成されている。

走査レンズ７は、回転多面鏡６によって偏向される平行
レーザビームを感光体ドラム８の面上にスポット状に結
像させ、等速走査させるいわゆるＦθ特性を有し、走査
されるレーザビームは、各走査ごとに、ます、ビームデ
ィテクタ９上を通過し、走査開始信号（以下、ＢＤ信号
という。）を発生させ、このＢＤ（８号によってタイミ
ング制御される図示されていない画像信号制御回路によ
って明滅する。またこの時、感光体トラム８は矢印Ｃの
方向に回転しており、これにより感光体トラム８の面上
に画像信号に対応した２次元露光分布か形成される。

第２図は本発明の第１実施例のレーザビームプリンタの
感光体トラム８まわりの静電複写機構の断面図である。

第２図において、２１は該感光体ドラム８上の残留トナ
ーを除去するためのクリーナ、２２は残留電荷を消去す
るための前露光ランプ、２３は該感光体トラム８上に一
定の電荷を与える帯電器、２４は該感光体ドラム８上に
静電潜傷に対応したトナー像を形成させるための現像器
、２５は転写紙にトナーを転写するための転写偕電器で
ある。

矢印Ｃの方向に回転する感光体トラム８は、クリーナ２
１、前露光ランプ２２によって表面の残留トナー、残留
電荷を取り除かれたのち、Ｗ電器２３によって所定の電
位に帯電する。

つきに、第１図において説明した方式により、レーザビ
ームによって露光を受け、感光体特性に従い、露光分布
に応した電位分布の潜像を形成する。現像器２４は画像
出力動作時は、潜像に応じたトナー像を感光体ドラム８
土に形成するか、他の動作、たとえは、本発明の目的で
あるビーム整形など、可視像を必要としない動作におい
ては、選択的に機能を切断することができる。

以上の構成において、本発明による焦点調整動作は、以
下に示す手順によって行なわれる。

第１図に示した露光光学系において、ます、補正レンズ
移動機構４によって焦点補正レンズ３を所定位置に設定
したのち、半導体レーザ素子１を明滅させて所定の微細
な印字パターンに対応する露光を感光体ドラム８上に与
える。この印字パターンは、その画像形成装置に要求さ
れる最高の分解能を用いるものであることか望ましい。

第３図はそのような印字パターンの一例を示したもので
、主走査方向１画素ごとに印字の有無を繰り返すもので
ある。

感光体トラム８は第２図で述べたように、露光以前に一
定電位に帯電しており、前述の露光を受けてこれに対応
する電位分布の潜像を形成する。感光体ドラム８上の潜
像は、感光体トラム８の回転に従い、７位センサ１０の
位置を通過する。この時、図示されていない制御部は電
位センサ１０によって、感光体ドラム８上の電位を計測
し、同様に、図示されていないメモリ群（記憶素子）の
補正レンズ位置に対応した番地に記憶する。電位センサ
１０は感光体ドラム８上の潜像電位に応じた出力信号を
発生するが、一般にその測定の空間的な分解能は印字パ
ターンに比して充分大きく、したがって、出力は潜像電
位分布の面積的平均値となる。

つぎに、制御部は、補正レンズ移動機構４によって所定
量だけ焦点補正レンズ３を移動させたのち、再び前亘と
同じ印字パターンで感光体ドラム８に露光を与え、同様
に、潜像電位を測定、記憶し、さらに、これを所定回数
繰り返す。

ここで、感光体ドラム８上の露光分布と電位分布の関係
を説明する。第４図は、感光体ドラム８上の一断面にお
ける露光分布、感光体トラム８の露光−電位特性（以下
、ＥＶ特性という。）および潜像の電位分布を表わす３
象限グラフである。感光体ドラム８には、正帯電および
負帯電の２種あるが、本発明においては、極性は問題に
ならないため、その絶対値でもって説明をする。

露光光学系の焦点位置か適正であり、感光体ドラム８上
のレーザビームか充分に小さい場合、露光分布は同図の
ａて示すように、印字の有無による明暗の差が犬ぎく、
コントラストの高い分布となる。逆に、露光光学系の焦
点位置がずれ、レーザビームが印字パターンに比して大
きくなった場合は、同図のｂて示すように、明暗の差が
小さく、コントラストの低い分布を示す。

この露光分布が感光体ドラム８のＥＶ特性によって潜像
電位分布に変換されるか、第４図で示すとおり、一般の
感光体におけるＥＶ特性は線形てなく、高光量部で電位
か飽和する。したがって、コントラストが高く、局所的
に高光量部に達するような光量分布に対する電位分布は
同図のｄに示すように低電位において飽和し、このため
、平均電位Ｖｄは、露光分布の平均光量が同一であるに
もかかわらず、低コントラスト露光分布に対する電位分
布Ｃにおける平均電位ｖｃに比して高い値を示す。

そこで、制御部は、前述の焦点補正レンズ３の移動、露
光、電位測定、記憶の一連の動作を所定回数行なったの
ち、記憶した測定電位のうち、最大電位を与えるメモリ
番地に対応する位置に焦点補正レンズ３を移動させるこ
とにより、感光体ドラム８上のレーサスポットを最小に
することかできる。

第５図は測定電位から最適補正レンズ位置を決定する方
法を説明するためのものてあり、横軸は補正レンズの位
置、縦軸は測定１位を示している。Ｐｌ、Ｐｚ、Ｐ３＋
Ｐ４．Ｐｓ、Ｐａ＋Ｐ、は本発明に従って電位測定を行
なった時の補正レンズ位置と測定電位を表わす点である
。

最も容易な方法は、点Ｐ１〜Ｐ７のうち、最高電位を示
す点ＰＳに対応する位置Ａに焦点補正レンズ３を移動さ
せることによる。また測定最高電位に対して所定の割合
いになる電位ｖｓを閾値電位とし、これを越える電位を
示す範囲の中心已に焦点補正レンズ３を移動させること
によれば、さらに厳密なスポット調整か可能である。

第６図は本発明の第２実施例のレーザビームプリンタの
光学系配置の斜視図である。

前記第１図に示した第１実施例では、主走査方向および
副走査方向の焦点位置を同時に調整したか、この第２実
施例ては、副走査方向のレーサビームスポット径のみを
調整するための倒れ補正機能を有する走査系を例にして
いる。

第６図において、５は副走査方向のみに曲率を持つ倒れ
補正用のシリンドリカルレンズ、１１は該シリンドリカ
ルレンズ５を光軸方向に移動させるシリンドリカルレン
ズ移動機構である。

すなわち、半導体レーザ素子１から射出されたレーザ光
は、コリメータレンズ２によって平行な光束となり、つ
ぎに、シリンドリカルレンズ５によって走査面とは垂直
方向（副走査方向）に集光され、矢印Ｂの方向に一定回
転数で回転する回転多面鏡６の反射面近傍にライン状の
像を形成したのち、偏向されて走査レンズ７に入射する
。

シリンドリカルレンズ移動機構１１は、図示されていな
い制御部からの信号によってシリンドリカルレンズ５を
光軸方向（矢印Ａの方向）に所定量移動させることによ
り、走査系の副走前方向の焦点位置を変化させ、感光体
ドラム８上のレーザビームスポットの結像状態を制御す
るためのものであり、たとえは、モータ、ギア、位置セ
ンサなどによって構成されている。

走査レンズ７は、走査面内（主走査方向）および副走査
方向で異なる結像特性を持ち、これはトーリック面ある
いはシリンドリカル面などをｆｆｌ用することによって
実現される。

主走査方向においては、回転多面鏡６によって偏向され
る平行レーザビームを感光体トラム８の面上にスポット
状に結像させ、等速走査させるいわゆるＦθ特性を有し
、副走査方向においては、回転多面鏡６の反射面近傍に
シリンドリカルレンズ５に代わって集光されているレー
ザビームを感光体面上に結像させ、反射面の倒れによる
走査線の副走査方向の偏位を緩和するいわゆる倒わ補正
機能を有する。

この構成において、副走査方向のレーサスポット径の調
整を行なうために、まず、シリンドリカルレンズ移動機
構１１によってシリンドリカルレンズ５を所定位置に設
定したのち、半導体レーサ素子１を明滅させて所定の印
字パターンに対応する露光を感光体ドラム８上に与える
。この時の印字パターンは、前述した第３図と同しであ
ってもよいか、副走査方向のスポット径変化に対する平
均７位変化の感度を上げるためには、露光分布か主走査
方向のスポット径に依存しないように、主走査方向には
明または滅の状態か連続したものであることか望ましい
。

制御部は、前述した第１実施例における動作と同様に、
シリンドリカルレンズ移動、露光、電位測定、記憶の一
連の動作を所定回数行なったのち、記憶した測定電位の
うち、最大電位を与えるメモリ番地に対応する位置にシ
リンドリカルレンズ５を移動させることにより、感光体
上の副走査レーザスポット径を最小にすることかできる
。

さらに、上述した構成に主走査方向焦点位置調整機構と
して、主走査方向に曲事を持つシリンドリカルレンズと
その移動機構を付加すれば、主副両方向のスポットを独
立に調整することか可能である。

一般に、走査レンズの焦点面は像面湾曲を持ち、このた
め、走査線上の特定位置におけるスポットか最小となっ
ても、他の領では、焦点すれか許容範囲を越えてしまう
場合かある。このような場合は、あらかじめ設計値ある
いは測定値によって走査領域全体の平均像面と電位測定
位置の焦点面との差を求めておき、前述の方法で求めた
補正レンズ位置に対し、相当量ずらした位置を真の補正
レンズ位置として採用すれはよい。また電位センサの数
は１つに限定されるものではなく、走査線に沿って複数
個設置し、それぞれの位置における最適補正レンズ位置
から、走査線全領域において満足なスポットを与える補
正レンズ位置を推測する方法も効果的である。また電位
センサは固定される必要はなく、たとえは、１つのセン
サを主走査方向に移動させる機構を設け、これにより複
数点の電位を測定することによってもよい。

また通常、走査範囲中央部では走査光学系の性能がよく
、適切なスポットサイズを与える光軸方向の領域いわゆ
る焦点深度か深いか、両端部において走査光学系の性能
か劣化し、焦点深度が浅い場合か多いため、この位置に
おいて電位を測定し、補正レンズ位置を決定することか
望ましい。

走査線中央部以外に複数個の電位ｄｌｊ定点を設けた場
合は、走査光学系像画の感光体表面に対する傾きを検出
することかできる。たとえば、走査線前半に設けた電位
測定点と後半に設けた電位測定点において、それぞれの
最高電位を与える補正レンズ位置に所定量以上の差かあ
りだ場合は、像画の傾きか存在すると判断てきる。

この時、走査光学系を走査面内で傾き調整可能な機構を
設け、前述の制御部によって駆動させることにより、傾
ぎ調整可能な走査光学系を提供てきる。

第７図は本発明の第３実施例のＬＥＤプリンタを示した
断面図である。

同図において、７１は多数のＬＥＤ素子７２を一列に配
列したＬＥＤアレイてあり、７３は該ＬＥＤアレイ７１
上の各ＬＥＤ素子７２を感光体ドラム８上に結像させる
セルフォックレンズアレイ（日本板ガラス株式会社製、
以下、ＳＬＡという。）であり、７４と７５は該５ＬＡ
７３を保持して一体で動くフランジであり、７６と７７
は基本７８とフランジ７４．７５の間に配置されて各フ
ランジ７４．７５と基台７８の間の距離を調整するピエ
ゾ圧電素子である。また１０ａと１０ｂは電位センサで
ある。

この第３実施例におけるピント調整の動作は、前述の第
１実施例とほぼ同様であり、ピント調整用の画像を感光
体ドラム８上に形成する光束をＬＥＤアレイ７１から射
出しながらピエゾ圧電素子７６．７７を用いてＳＬＡ　
７３を所定量、数ステップ光軸方向に移動させて、電位
センサ１０ａ、１０ｂてピント調整用電位測定を行なえ
はよい。

５ＬＡ７３の移動量はピエゾ圧電素子７６７７に加える
電圧によって定まるため、５ＬＡ７３の傾き調整は各ピ
エゾ圧電素子７６．７７に加える圧電に差を与えて行な
い、光路長調整は各ピエゾ圧電素子７６．７７に加える
電圧を同量たけ増減することて行なえはよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、感光体表面電位
を測定するτ位測定手段と、結像系の結像状態を変化さ
せる１つ以上の結像状態調整手段とを有し、かつ、少な
くとも２つの異なった結像状態において前記電位測定手
段により感光体表面電位を測定し、その測定電位に応じ
て、前記結像状態調整手段のうちの１つ以上を調整する
ようにしているから、つまり、ピント調整時、結像状態
の変化に伴なう電位の変化を検知する機能を有するため
、市場等においても、特別な測定装置なして、装置の結
像状態をモニタすることができ、この結果に基ついて結
像系なとを手動または自動的に調整して結像状態を調整
することか可能となる。したがって、常に最適な画像圧
力が簡単な操作て得られる画像形成装置か実現される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示したもので、第１図は第１
実施例のレーザビームプリンタの露光光学系配置の斜視
図、第２図は同じく静電複写機構の断面図、第３図は印
字パターンの一例についての説明図、第４図は感光体特
性を３象限グラフで示した説明図、第５図は測定電位と
ピント位置の関係をグラフで示した説明図、第６図は第
２実施例のレーザビームプリンタの露光光学系配置の斜
視図、第７図は第３実施例のＬＥＤプリンタの断面図で
ある。 １・・・半導体レーザ素子　２・・・コリメータレンズ
３・・・焦点補正レンズ ４・・・補正レンズ移動機構 ５・・・シリンドリカルレンズ ６・・・回転多面鏡　　　　７・・・操作レンズ８・・
・感光体トラム　　　９・・・ビームデイテクタ１０．
１０ａ、１０ｂ−・−τ位センサ１１・・・シリンドリ
カルレンズ移′ｖＪ機構他４名 ２契 す 第 図 ０ｘＯｘＯｘ□ ｏ×０×　○×Ｏ □ｘＱｘｏｘ。 ０ｘＯＸＯｘＯ 図 表面電位

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　光源からの光束を、結像系を介して感光体上に集光
   することによって、画像を形成する静電複写式画像形成
   装置において、感光体表面電位を測定する電位測定手段
   と、前記結像系の結像状態を変化させる１つ以上の結像
   状態調整手段とを有し、かつ、少なくとも２つの異なっ
   た結像状態において前記電位測定手段により感光体表面
   電位を測定し、その測定電位に応じて、前記結像状態調
   整手段のうちの１つ以上を調整するようにしていること
   を特徴とする画像形成装置。