JPH0764094B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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、特にレーザ、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。

［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）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、フィル
ム等の出力媒体上に転写して可視化するものであり、潜
像の可視化に際しては周知の電子写真方式が多く用いら
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
のものが提案、実施されている。そして、ほとんどの方
式において、結像系が用いられており、レーザ、LED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ON/OFFによって変調させることにより画像信号に
応じ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、例えば400画素／インチ（dpi）、600dpi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
切り印字ドットの大きさ、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。

この様な要求に答える高精細な光プリンタでは、印字ド
ッ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。例えば、800dpiの出力密度の光プリンタ、或は
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、ピーク幅より1/e²の値までの直径）程度以下に抑
えなければならない。

この様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、従って光源と感光体間
の結像関係を印字ないし画像形成範囲全域において良好
にする為には、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］ しかし乍ら、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
為には、調整時に感光体位置にテレビカメラ等の測定装
置を設置せねばならず、また調整装置全体に大掛かりに
なり、光プリンタ組立時の調整に時間、コストがかかる
という問題がある。更に、市場において、光プリンタに
加わる振動その他何らかの原因でずれた結像状態を調整
することは、殆ど不可能である。

また、結像状態の測定装置においても、印字範囲全域を
一度に観察することは困難であり、印字範囲内の数個所
の測定を繰り返さねばならず、調整時間、精度の点で大
きな問題となる。

従って、本発明の目的は、上記課題を解決すべく、印字
ないし画像形成領域全域における結像状態を簡便に測定
可能であり短時間、高精度に感光体上のスポットの結像
状態の調整ができる画像形成装置を提供することにあ
る。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成する為の本発明においては、光源からの
光束が結像系を介して感光体上に集光され、この光束を
用いて感光体上に出力画像情報（潜像等）を１回形成す
る間に、複数回上記結像系の結像状態を変化させる手段
が設けられている。

上記において、出力画像中の異なった結像状態間に対応
する位置に判別可能なマーキングを行なえば、出力画像
がより見やすくなる。

［作用］ 上記本発明の構成によれば、ピント調整用の画像を得る
際には、感光体上に潜像などを１回、つまり１ストロー
ク分形式（例えば、１枚の用紙分の潜像を形成）する間
に所定間隔で複数回結像系の結像状態を変化させるの
で、ピント調整用の画像出力には、例えば、帯状に異な
る結像状態に対応する出力部分が形成されることにな
り、良好な結像状態に対応する部分が一目で判断でき更
にそれに対応する結像系の状態も容易に認識できる。

［実施例］ 第１図は本発明による画像形成装置の第１実施例の概略
構成を示す。同図において、１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リメータレンズ系、３は結像系
全体の焦点位置を調整する為の補正レンズであり、後述
する焦点調整手段によりレーザ光束光軸方向である矢印
Ａ方向に所定範囲で移動可能となっている。

更に、４は矢印Ｂ方向に一定速度で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し走査する回転多
面鏡、５は回転多面鏡４の後に配置されたｆ・θレンズ
群であり多面鏡４で偏向されたレーザ光束を被走査面上
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。

また、６は被走査面であるところの感光ドラムであり、
露光時には矢印Ｃ方向に回転している。

尚、感光ドラム６の周囲には、不図示の現像器、一次及
び転写帯電器、クリーナ等が設けられており、感光ドラ
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
より顕像化して紙、フィルム等の転写材に転写する構成
となっている。

第２図は第１実施例の制御に関するブロック図を示す。

同図において、201はCPU、メモリ等で構成されている制
御部、202は制御部201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、203はパターンジ
ェネレータ202からの画像信号を半導体レーザ素子１の
駆動信号に変換し半導体レーザ１の明滅を制御するレー
ザドライバ、204は制御部201からの指令に応じてモータ
205を所定量駆動するモータドライバ、206はモータ205
によって回転するボールネジ、207は補正レンズ３のホ
ルダーでありボールネジ206の回転により第１図矢印Ａ
方向に平行移動する。ホルダー207、モータ205等で焦点
調整手段ないし結像系の結像状態を変化させる手段を構
成している。

更に、208は電子写真機構各プロセスのドライバであ
り、帯電、転写等の高圧ドライバ、ポリゴン（回転多面
鏡４）回転、感光ドラム６回転等のモータドライバ等が
含まれる。209は各種センサであり、ここからの信号を
基に制御部201は各部に指令を送ったり制御の態様を変
化させる。例えば、温度センサから機器の温度が所定値
以上になったことを知らせる信号があったとき、制御部
201はAF（オートフォーカス）機構を始動させてスポッ
トの結像状態に基づいて補正レンズ３を調整移動する。
また、スポットの結像状態のセンサからの信号で制御部
201が以下に説明するピント調整用画像出力を得る動作
を開始させるようにしても良い。

以上の構成において、結像系のピント調整は以下の如く
行なわれる。

制御部201は、先ず、モータドライバ204に対し、モータ
205を駆動させ補正レンズホルダー207は標準位置に置く
様に指示する。ここで、モータ205の回転によるレンズ
ホルダー207の最小移動量を「ステップ」と定義すれば
ステップは結像系の像面の移動量がその焦点深度より小
さな値になる様に選ぶ。例えば、結像系の焦点深度が1m
mであるとすれば、１ステップに対応する結像移動量は
0.3〜0.5mm程度になる様にステップを予め設定してお
く。

次に、制御部201は同じくモータドライバ204に対し、所
定ステップ数、補正レンズホルダー207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、その移動量がその時点で予想されるピ
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。例えば、ピントズレが±2mm程度予想されると
し、１ステップで像画が0.5mm移動するとすれば、2mm/
0.5mm＝４から４ステップ以上補正レンズ３を移動させ
る。

次に、制御部201は電子写真機構各プロセスドライバ208
に出力動作開始の指示を与える。同時にパターンジェネ
レータ202にピント調整用の画像パターンを出力させ
る。そして、モードドライバ204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207を所定量
（１ステップ）ずつ所定回数移動させる様に指示する。

この際、パターンジェネレータ202が発生するピント調
整用画像信号は、その大部分が、走査方向において、数
画素置きか、又はPWM方式により１画素中で、半導体レ
ーザ１が明滅する様な微細なパターンによるハーフトー
ン出力であることが望ましい。

以上により、数段に結像状態が変化されて形成されたピ
ント調整用画像出力が得られ、これから良好な結像状態
を得る為の補正レンズ３の位置が判断できる。

第３図はこうして出力されたピント調整用画像出力の例
を示し、１枚の用紙に画像記録を行なう間に複数回結像
状態を変化させている。同図において、301はハーフト
ーン出力部であり、302はハーフトーン出力部301を数段
に区切るマーカである。マーカ302は、パターンジェネ
レータ202によって、補正レンズホルダー207の数ステッ
プの移動と同期して所定のタイミングで画像域数走査に
亙ってレーザ１全点灯、或はレーザ１全消灯することに
よって形成される。補正レンズホルダー207移動等によ
る機械的振動によって画素ずれを生じさせ、これにより
マーカ302を形成しても良い。

各マーカ302間のハーフトーン画像301には、夫々、所定
の補正レンズ３位置が対応しており、第３図において最
上段のハーフトーン出力部301は補正レンズ３標準位置
から−４ステップ移動した補正レンズ３の位置に対応し
たものであり、次段は−３ステップ、等々、そして最終
段は＋４ステップの位置に対応した出力である。そし
て、合計９個所の補正レンズ３位置に対応するハーフト
ーン画像301を１度に比較、観察することができる。

第４図と第５図は、半導体レーザ１が明滅した場合の出
力画像を示したものであり、第４図はピントがずれて感
光体６上のスポットの結像状態が悪化した場合の出力を
示し、第５図はピントが合い感光体６上のスポットの結
像状態が良好である場合の出力を示す。結像状態が悪い
場合、微視的にはラインＬの太りが生じ空白Ｓが少なく
なり、巨視的には濃度の濃いハーフトーン画像となる。
結像状態が良い場合には、ラインＬ間のヌケが良くなり
濃度の淡いハーフトーン画像となる。

これらの事を念頭において、第３図の如き画像出力を見
て、補正レンズ３標準位置において良好なスポット結像
状態を得るには、例えば画像左右端で±１ステップに相
当する傾き調整をし、−１ステップに相当する光路長調
整を行う必要があると作業者は明確に判断する事にな
る。

傾き調整は感光ドラム６を傾き調整するとか、半導体レ
ーザ１、コリメータレンズ系２、補正レンズ３、多面鏡
４、ｆ・θレンズ群５を全体として一体的に回転調整す
るとかして行なえば良い。

光路長調整は感光ドラム６を平行移動するとかすればよ
い。ただし、光路長調整においては、これを行なわず制
御部201内に補正レンズ３標準位置を登録、格納する機
能を持たせ、第３図の例にあっては現状の＋１ステップ
位置を新しい標準位置として登録し、それ以後の通常画
像出力においては補正レンズ３をこの新しい標準位置に
移動させて画像形成を行なう様にさせてもよい。

通常の画像出力動作は、以上の様な調整の後に、半導体
レーザ１から画像信号に応じた変調光束を射出させなが
ら回転する感光ドラム６上に走査させ、ここに潜像を形
成することで行なわれる。この通常動作において、AF調
整動作を行なってもよい。

次に第６図に拠って第２実施例を説明する。第１実施例
は本発明をレーザービームプリンタに適用した例である
が、第２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を一例に配列したL
EDアレイであり、23はLEDアレイ21上の各LED素子22を感
光ドラム６上に結像させるセルフォックレンズアレイ
（日本板ガラス製、以下SLAという）であり、24、25はS
LA23を保持し一体で動くフランジであり、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ピエゾ圧電素子である。

ピント調整の動作は第１実施例とほぼ同様であり、ピン
ト調整用の画像を感光ドラム６上に形成する光束をLDア
レイ21から射出しながらピエゾ圧電素子26、27を用いて
SLA23を所定量、数ステップ光軸方向に移動させて、ピ
ント調整用画像出力を得ればよい。

SLA23移動量はピエゾ圧電素子26、27に加える電圧によ
って定まる為、SLA23の傾き調整は各ピエゾ圧電素子2
6、27に加える圧電に差を与えて行ない、光路長調整は
各ピエゾ素子26、27に加える電圧を同量だけ増減する事
で行なえばよい。

以上において、ピント調整用の画像出力として、均一な
ハーフトーン画像をあげたが、結像状態の変化がよく認
識できるものであれば他の画像或は文字データであって
もよい。

また、マーカとして、第３図にあげた各ハーフトーン画
像間のラインの他に、文字等を用いてもよい。この場
合、出力画像の各部分がどのステップの結像状態に対応
するかを明確にする為、夫々の結像状態に関する情報、
例えば、補正レンズ位置、調整量等を出力してもよい。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明の画像形成装置は１回のピン
ト調整画像出力中に複数回結像状態を変化させる機能を
有するので、市場等においても特別な測定装置無しで現
在の装置の結像状態をモニターすることが出来、この結
果に基づいて結像系などを手動又は自動的に調整して結
像状態を調整する事が可能となる。従って、常に最適な
画像出力が簡易な操作で得られる製品が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の概略構成図、第２図は
第１実施例の制御ブロック図、第３図はピント調整用画
像の出力例を示す図、第４図は結像状態が悪い場合の印
字拡大像を示す図、第５図は同良い場合の図、第６図は
本発明の第２実施例の説明図である。 １……半導体レーザ、２……コリメータレンズ系、３…
…補正レンズ、４……回転多面鏡、５……ｆ・θレンズ
群、６……感光ドラム、21……LEDアレイ、22……LED素
子、23……セルフォックレンズアレイ、24、25……フラ
ンジ、26、27……ピエゾ素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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り画像を形成する画像形成装置にお
   いて、上記光束を用いて感光体上に出力画像情報を１回
   形成する間に、複数回前記結像系の結像状態を変化させ
   る手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】上記出力画像中の異なった結像状態間に対
   応する位置に判別可能なマーキングが行なわれる請求項
   １記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記結像状態を変化させる手段は結像系の
   補正レンズを複数ステップ移動させる請求項１記載の画
   像形成装置。
4. 【請求項４】前記結像系はセルフォックレンズアレイで
   あり、前記結像状態を変化させる手段は該セルフォック
   レンズアレイを複数ステップ移動させる請求項１記載の
   画像形成装置。