JPH0437777A - 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し、特にレーザＬＥＤ等の光
源からの光束を光変調させて感光体面上に導光して画像
を形成する光走査型の両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ｌの出力装
置として光走査型の画像形成装置（光ブソンタ）が広く
普及してきている。これら光プリンタは、画像信号に対
応して光変調された光束て感光体面上を走査してそこに
露光分布を与えて潜像を形成している。そして然る模こ
の潜像を紙、フィルム等の出力媒体上に転写して可視化
するものてあり、Ｗｓ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。

上記感光体面上に画像情報に基づく露光分布を形成する
方式としては、多くの装置が提案、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いる。即ちレーザ、ＬＥＤ等の光源
からの光束をこの結像系により感光体面上に結像させる
ＷＩＡ該感光感光体面上光量、露光時間等を光源駆動電
力の制御やシャッタの０Ｎ１０ＦＦ等によって光変調さ
せて制御している。これにより画像信号に応じた露光分
布を感光体面上に形成している。

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１例えば４００画素／インチ（ｄｐｊ）、６
００画素／インチ（ｄｐｉ）といった高密度な印字が要
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き
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。

（発明が解決しようとする問題点） この様な要求に応える高精細な光プリンタては、印字ド
ツトの細かさに対応して、感光体とに導光される光源か
らの光束のスポット像（以下、スポットという）の大き
さを微小にする必要かある１例えば８００ｄｐ　ｉの出
力密度の光プリンタ、或は４００ｄｐ　ｉの出力でＰＷ
Ｍ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４０ｇｍ（ガウス分布の光強度分布で、ピーク
値より１　／　ｅ　２まて低下したときの値まての直径
）程度以下に抑えなければならない。

これより大きなスポットになった場合には印字ドツトの
ヌケ、あるいはドツト間のツブシか生し画像品位か低下
してくるという問題点が生してくる。

一般にこのような微小な径のスポットを感光体面上に形
成する為の結像系の焦点深度は極めて浅くなってくる。

例えば前述の４０ｕＬｍのスポットを実現するレーザ走
査型の結像系では焦点面に対し±０．８ｍｍ以下という
狭い範囲でのみしか良好なる結像状態か得られない、従
フてこのような高精、細な光プリンタては感光体面上て
良好な結像状態を得る為に各部品の高精度化を図りつつ
製品毎の高度な調整作業をしなければならないという問
題へか生してくる。

又製造時に良好なるスポットか得られたとしても運送に
よる振動や温度、湿度等の環境変化によっても結像系の
最良の焦点位置（ピント位Ｉりか変位したりして、安定
した高精度な光プリンターを得るのか大変１パなってく
る。

本発明は部品、組立上の誤差や環境変化等による結像系
の結像状Ｓ（ピント状態）の変化を容易にしかも精度良
く検出し、そして必要に応して補正することにより、常
に高品位な画像を形成することのてきる画像形ＩＩｔ装
置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の画像形成装置は光源からの光束を結像系を介し
て感光体面上に導光し、該感光体面上に画像を形成する
画像形成装置において、該感光体面上に形成される画像
濃度を検出する検出手段と該検出手段からの出力信号を
利用して該結像系の該感光体面上における光束の結像状
態を変化させる調整手段とを設けたことを特徴としてい
る。

特に本発明ては結像状態の変化を結像系の一部を構成す
る光源からの光束を集光する補正レンズ又は画像形成用
のセルフオンクレンズを用いて行っていることを特徴と
している。

（実施例） 第１Ｉ２１は本発明による画像形成装置の第１実施例の
光学系の要部概略図である。同図において、■は光源で
ある半導体レーザ素子、２は半導体レーザ素子１から放
射されたレーザ光束を略平行光とするコツメータレンズ
系である。３は結像系全体の後述する感光体面上におけ
る光束の集光状態（ピント状りを調整する為の補正レン
ズてあり、後述する焦点を調整する為の調整手段により
レーザ光束の光軸１８方向に矢印Ａで示すように所定範
囲内て往復移動可能となっている。

４は矢印Ｂ方向に一定速度て回転することにより補正レ
ンズ３からのレーザ光束を反射させ感光体面６上を走査
する回転多面鏡、５は回転多面鏡４で反射されたレーザ
光を集光し感光体面６に導光するｆ・θレンズ群てあり
、回転多面鏡４て偏向されたレーザ光束を被走査面（感
光体面６）Ｊ：に結像すると共に走査速度を被走査面上
において等速としている。

６は被走査面であるところの感光ドラム（感光体）であ
り、露光時には回転軸６ａ中心に矢印Ｃ方向（副走査方
向）に回転している。

尚、感光トラム６の周囲には、電子写真方式て必要な後
述する現像器、−次及び転写帯電器、クリーナ等の各要
素と共に本発明の特徴とする検出手段が設けられており
、感光トラム６表面に形成された潜像を公知の電子写真
プロセスにより現像化して紙、フィルム等の転写材に転
写する構成となっている。

本実施例においてコリメーターレンズ２からｆ−θレン
ズ群５に至る各要素は結像系の一要素を構成している。

次に感光トラム６近傍に配置されている各要素について
説明する。

第２図は第１図の感光ドラム６周囲に配置された静電写
真機構の各要素を感光トラム６の回転軸６ａ方自から１
３１察したときの概略図である。

同図において２０１はクリーナであり、感光ドラム６面
上に残存している不要なトナーを除去している。２０２
は前露光ランプてあり感光トラム６面上を照射し、残留
電荷を消去している。

２０３は帯電器てあり感光ドラム６面上に−様な帯電を
与えている。

２００は画像情報を有したレーザ光束てあり第１図のｆ
−θレンズ群を射出したレーザ光束に相当している。２
０４は現像器てあり、レーザ光束２００の光変調によっ
て感光ドラム６面上に形成された潜像より可視のトナー
像を形成している。

２０５は本発明に係る検出手段であり、感光ドラム６面
上に形成されたトナー像濃度（画像濃度）を検出してい
る。検出手段２０５は照明光源２０５ａと光量検出素子
２０５ｂを有している。

２０６は転写帯電器てあり、通常の出力動作においては
紙、フィルム等の出力媒体か該転写帯電器２０６と感光
トラム６との間を通過することにより、感光トラム６面
上のトナー像が出力媒体上に転写される。

次に本実施例において感光体（感光ドラム）面上に形成
された画像濃度を検出する検出手段からの出力信号を利
用して調整手段により結像系の感光体面上における結像
状態を変化させる構成について第３図に示すブロック図
を用いて説明する。

同図において、３０１はｃｐｕ、メモリ等て構成されて
いる制御部、３０２は制御部３０１からの指令により所
定の画像信号列を作成するパターンジェネレータ、３０
３はパターンジェネレータ３０２からの画像信号を半導
体レーザ素子ｌの駆動信号に変換し半導体レーザｌの点
滅を制御するレーザドライバ、３０４は制御部３０１か
らの指令に応してモータ３０５を所定量駆動するモータ
トライバ、３ｏ６はモータ３０５によって回転するボー
ルネジ、３０７は補正レンズ３のホルダーでありボール
ネジ３０６の回転により第１図矢印へ方向に光軸１ａに
上行に往復移動する。

モータトライバ３０４、ホルダー３０７、モータ３０５
等てレーザ光束の感光体面における焦ａ調整等の結像系
の結像状態を変化させる調整手段を構成している。

更に、３０８は電子写真方式各プロセスのトライバてあ
り、帯電、転写等の高圧トライバ、ポリゴン（回転多面
鏡４）回転、感光トラム６の回転等のモータトライバ等
か含まれる。

２０５は第２図に示すのと同様の検出手段である。

本実施例ては結像系の結像状態の調整、即ち自動ピント
調整は次の如く行っている。

まず自動ピント調整のタイミングは結像系の結像状態に
変化か起こりつるときに行う。

例えば画像形成装置の設置、移動の際に作業者か自動ピ
ント調整指示を操作ボタン（不図示）によって手動的に
行うか又は所定のプリント枚数毎に着しくは所定時間毎
に若しくは温度湿度センサを有しているときは該センサ
ーからの所定の出力信号に応じて自動的に行っている。

このときの自動ピント調整動作は次のようにして行う。

まず制御部３０１は、モータトライバ３０４に対し、モ
ータ３０５を駆動させ補正レンズホルダー３０７を標準
位置に置く様に指示する。ここて、モータ３０５の回転
によるレンズホルダー３０７の最小移動量を「ステ・ン
プ」と定義すればステップは結像系の像面の移動量かそ
の焦点深度より小さな値になる様に選ぶ。例えば、結像
系の焦点深度か１ｍｍであるとすれば、ｌステップに対
応する像面移動量は０．３〜０．５ｍｍ程度になる様に
ステ・ンプを予め設定しておく。

次に、制御部３０１は同しくモータドラバ３０４に対し
、所定ステップ数、補正レンズホルダー３０７を移動さ
せる様に指示する。このとき、結像系の像面はステップ
数に応じて移動するが、その移動量かその時点て予想さ
れるとントズレ量と同程度かそれ以上になる様にステッ
プ数を選ぶ０例えばピントズレか±２ｍｍ２ｍｍ程され
るとし、■ステ・ンプて像面か０．５ｍｍ移動するとす
れば、±２ｍｍ１０．５ｍｍ＝±４から±４４ステツプ
上１即ち８ステ・ンブ補正レンズ３を移動させる。

次に、制御部３０１は電子写真機構各プロセストライバ
３０８に出力動作開始の指示を与える。

（但し１本実施例においては後述するように感光ドラム
６面上のトナー像の濃度を検出するたけであるのて感光
ドラム６面上に形成されているトナー像は出力媒体上に
転写させる必要がない。

従って、出力媒体の搬送、転写プロセス等の動作指示は
行なわない、） 同時にパターンジェネレータ３０２にピント調整用の画
像パターンを出力させる。そして、モータトライバ３０
４には、ピント調整用画像パターン出力中に補正レンズ
ホルダー３０７を一定時間間隔て所定量（１ステツプ）
ずつ所定回数移動させる様に指示する。

コノ際、パターンジエンレータ３０２か発生するピント
調整用の画像信号は、結像系の結像状態かトナー像の平
均濃度に大きな影響を与えるような微細なパターンが望
ましい０例えば１画素毎のＯＮ　　ＯＦＦの繰り返し又
はデイザ法やＰＷＭ法によるハーフトーン画像等が望ま
しい。

第４図は多値出力を目的としてデイザ法又はＰＷＭ法を
用いた場合の多値画像信号＝濃度特性（γカーブ）を示
す説明図である。

同図において直線４０１は理想的な結像状態により感光
体（感光ドラム）面上に微少なスポットか得られた場合
のγカーブであり、このγカーブは直線性か良いものと
なる０曲線４０２は結像系のピントズレにより結像状態
が悪化し、感光ドラム面上に導光される光束のスポット
かボケて肥大したときのγカーブである０曲線４０２て
は露光分布のボケによって低濃度部分、例えば画像デー
タａにおいては感光ドラム面上へのトナー付着か不安定
になり、飛び気味の画像になる。又逆に高濃度部分１例
えば画像データｂにおいては画素のつぶれが生し必要以
上の濃度が生じてくる。

本実施例ては補正レンズ３を光軸上移動させ、結像系の
結像状態を変化させながらパターンの露光を行う、そし
て現像器２０４によってトナーて現像した場合、感光ド
ラム面上には補正レンズ３の移動に応して濃度か変化し
たトナー像か形成される。

次に制御部３０１は露光位置から検出位置間隔を感光ド
ラムか回転する一定の時間遅れの後に検出手段２０５て
感光トラム面とのトナー像の濃度を逐次検出する。

第５ＶＪはこのときの補正レンズ３の移動に応して検出
手段２０５て検出されるトナー像の濃度分布のデータで
ある。

第５図において曲線ａ“は印字パターンの画像データと
して第４図の画像データａを用いた場合の検出データて
あり、曲＆ｌｂ’は同じくｗ４４図の画像データｂを用
いた場合の検出データである。

ｗ４５Ｉ２１においては曲線　１　、　ｂ　ｌ　どちら
の場合ても補正レンズ３の光軸上の位Ｈｐてトナー像の
濃度変化は極値を看している。即ち補正レンズ３の光軸
上の位ＷＰにおいて最良の結像状態（最良のピント状態
）か得られることか判る。

そこて制御部３０１は前述の動作を行い最後に補正レン
ズ３を光軸上の位置Ｐに移動させ、これにより自動ピン
ト調整は終了する。

前記動作において感光ドラム面上のトナー像は通常紙に
転写する必要か無い為、クソーナ２０１によって感光ド
ラム６面上から除去される。この為本実施例においては
トナーの声駄な消費を防ぐ為にパターン印字は濃度検出
部近傍のみとするのか望ましい。

又第５図における曲線ａ°のようなうすい濃度を示すパ
ターンを用いる方かよりトナーの消費か少ないのて望ま
しい。

尚本実施例において結像系の結像状態の変化を補正レン
ズ３の代わりにコリメーターレンズ系２又はｆ−θレン
ズ系５の一部又は全部を光軸上移動させて行っても良い
。

第６図は本発明の第２実施例の要部概略図である。

本実施例は本発明をＬＥＤプリンタに適用した例である
。

同図において、２１は多数のＬＥＤ素子２２を一列に配
列したＬＥＤアレイである。２３はＬＥＤアレイ２１上
の各ＬＥＤ素子２２を感光トラム６上に結像させるセル
フォックレンズアレイ（商品名、日本板ガラス製、以下
ｒｓＬＡＪという、）である、２４．２５は５ＬＡ２３
を保持し一体て動くフランジである。２６．２７は基台
２８とフランジ２４．２５の間に配され各フランジ２４
．２５と基台２８間の距離を調整するとニジ圧電素子で
ある。

ピント調整の動作は第１実施例とほぼ同様であり、ピン
ト調整用の画像に基づく光束を感光トラム６上にＬＥＤ
アレイ２１から射出しなからピエゾ圧電素子２６．２７
を用いて５ＬＡ２３を所定量、数ステップ光軸方向に移
動させて、ピント調整用出力を得ている。

以上の各実施例において感光ドラム面上の画像濃度を検
出する検出手段は１つに限らず複数個設けても良い。

第７図は本発明の２Ｆ！３実施例の一部分の概略図であ
る０本実施例ては同図に示すように２つの検出手段７３
．７４を用いて感光ドラム６面上の２カ所のピント調整
用のトナー像７１．７２の濃度を検出する場合を示して
いる０本実施例においてこの他の構成は基本的には第１
［３の第１実施例と同様である。

本実施例ては制御部（不図示）は感光ドラム６面上の第
１．＄２位置の２カ所の結像状態（ピント状態）を同時
に検出し１例えば第１．第２位置ての最良結像位置の中
間位置にピント制御を行なえばその結果感光ドラム６面
金体でバランスのとれた画像を形成することかできる。

又結像系に傾き調整機構を設ければ第１．第２位置ての
最良結像位置に傾き調整することか出来る。これは例え
ば前述の第６図の第２実施例においてピエゾ素子２６．
２７を別々に制御することて容易に実現することかてき
る。

この他本実施例において感光ドラム面Ｅの複数の位置て
トナー像の濃度検出を行う為に　例えば第８図に示すよ
うに１つの検出手段７３を感光トラム６面上に沿って走
査しながら各位とてのトナー像７げ１度検出を行っても
良い、第８Ｕ；！Ｊは本発明の第４実施例の一部分のみ
を示す概略図である。

ｆｆ１８Ｉ２］において８３はボールネジであり、回転
することにより検出手段７３を矢印Ｂ方向に感光トラム
６に沿って品行に往復移動させている。

８４はボールネジ８３を駆動する為のモータであり制御
部（不図示）によって回転方向、速度等か制御されてい
る。

（発明の効果ン 本発明によれば結像系の結像状態を調整手段により変化
させながら感光体面上に形成される画像濃度を検出手段
で検出し、その画像濃度の変化により感光体面上の最良
結像状態を検出し調整することにより　部品加工１組立
軸度誤差による結像状態の変動の許容量を増加させ、又
環境変動等による経詩的な結像状態の変動を良好に補正
することかてきる高精細て高画質の画像か得られる画像
形成！ｌｔｌを達成することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の光学系の要部概略図、第
２図は第１図の感光ドラム近傍の概略図、第３図は本発
明の第１実施例の制御フロック図、第４図は第１図の感
光ドラムのγカーブ、第５図は第１図における補正レン
ズの光軸上の位置と画像濃度との関係の説明図、第６．
　ＷＩｊ７、第８図は各々本発明の第２、第３、第４実
施例の一部分の概略図である。 図中１は半導体レーザ素子２２はコリメーターレンズ系
、３は補正レンズ、４は回転多面鏡、５はｆ−θレンズ
群、６は感光体（感光ドラム）２１はＬＥＤアレイ、２
２はＬＥＤ素子、２３はセＪレフオツクレンズ、２４．
２５はフランジ２６．２７はピエゾ素子、である。

Claims (4)

【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面上に導
   光し、該感光体面上に画像を形成する画像形成装置にお
   いて、該感光体面上に形成される画像濃度を検出する検
   出手段と該検出手段からの出力信号を利用して該結像系
   の該感光体面上における光束の結像状態を変化させる調
   整手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. （２）前記感光体面上に形成される画像濃度はトナー像
   濃度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. （３）前記調整手段は前記結像系の一部を構成する前記
   光源からの光束を集光する補正レンズを光軸上移動させ
   る駆動部を有していることを特徴とする請求項１記載の
   画像形成装置。
4. （４）前記調整手段は前記結像系の一部を構成するセル
   フォックレンズアレイを光軸上移動させる駆動部を有し
   ていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。