JPH10286997A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 色毎に光ビーム強度が変化しても、色ずれが
生じることのないカラー画像形成装置を提供する。 【解決手段】 複数色の色毎の画像信号に応じて光ビー
ムを発生する光ビーム発生手段と、前記光ビームにより
潜像が形成される記録媒体と、前記潜像を色に応じて現
像する色毎に設けられた現像手段と、前記光ビームの同
期を検知するための同期検知手段とを有するカラー画像
形成装置において、色に応じて前記記録媒体上での光ビ
ーム強度を切り換える比較器および光強度設定回路と、
前記同期検知手段からの同期信号に基づいて、各色毎に
画像書き出しタイミングを決定する遅延時間設定回路１
１０２と遅延時間選択回路１１０３とを備えた。遅延時
間設定回路１１０２は光検出器１１０１からの検出信号
の遅延時間を設定しておき、遅延時間選択回路１１０３
は現像制御信号に応じて遅延時間設定回路１１０２で設
定された遅延時間を選択する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明はレーザプリンタ、電
子写真方式のデジタル複写機、ファクシミリで多色出力
を得ようとするカラー画像形成装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】光ビームを光導電性を有する記録媒体に
照射して形成される静電潜像を帯電したトナーで現像
し、トナー像を転写紙に転写し、定着器で定着して、画
像を形成する電子写真方式の光プリンタ、デジタル複写
機、ファクシミリでは、光源にレーザを用い、画像信号
により変調駆動されるレーザ光を光偏向器で偏向走査す
ることにより潜像形成を行うものが多い。 【０００３】その走査光学系の基本的構成は図１に示す
ようなものである。１はレーザ光発生装置であり、画像
信号により変調駆動される。出射されたレーザ光は光偏
向器２によって偏向走査され、結像レンズ３の作用によ
って感光体６上の一定走査線上を所定のスポット径で結
像する。このとき感光体６上で画素ピッチが一定となる
ようになっている。 【０００４】そのために光偏向器２が回転多面鏡や回転
ホログラムのような等角速度偏向器の場合、結像レンズ
３はｆθ特性を持つ。また走査平面と垂直な副走査方向
に関して、偏向点と結像点を共役関係にし、偏向面の倒
れ補正を行う光学系が一般には付加される。 【０００５】さて光偏向器２は、回転むらと偏向面の加
工誤差を含むため、そのまま用いると各走査ライン毎に
走査線の方向（主走査方向）へのずれが生じ、見るに耐
えない画像になってしまう。このため、画像書き出し位
置の前側に、高速応答性の光検出器からなる同期検知装
置４が配置され、その検知信号に応じて画像書き出しタ
イミングを与えることが行われる。これによれば各ライ
ン間の主走査方向のずれは光偏向器２の回転むらによっ
て引き起こされるものだけとなり、実用上充分な画像が
得られるものである。なお、符号５は同期検知装置４に
走査光を導くためのミラーである。 【０００６】図２、図３にフルカラープリンタの代表例
の概略図を示す。 【０００７】いずれも、出力しようとする画像を色分解
して得た色毎の画像信号がイエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）の色成分毎の画像信号となってコ
ントローラから送り出され、それぞれに応じて潜像形成
を行い、Ｙ，Ｍ，Ｃに対応するトナーで現像し、それぞ
れのトナー像を同一転写紙に重ねて転写し、定着器で定
着を行うことは共通である。ブラック（ＢＫ）トナーを
用いるのは、黒字を高品質に印字する用途があるのは勿
論であるが、画像処理において、任意の色に含まれる
Ｙ，Ｍ，Ｃの等量分を全部又は一部分だけ同量のブラッ
クで置き換える下色除去（ＵＣＲ）を行う場合のブラッ
ク出力（いわゆるすみ版）を実現するためのものであ
る。 【０００８】従って、任意の色は一般にはＹ，Ｍ，Ｃ，
ＢＫの４色の重ね合わせとして出力されるから、出力時
の色再現は、各色出力の位置合わせ精度に大きく依存す
る。 【０００９】勿論、Ｙ，Ｍ，Ｃ，３色の色重ねによって
フルカラーの出力を得る場合も同様であって、ただ４色
よりは位置合わせが幾らか簡単になるだけのことであ
る。 【００１０】図２の装置は、４つの感光体８ＢＫ，８
Ｃ，８Ｍ，８Ｙにそれぞれ別々の光学系１３ＢＫ，１３
Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙを設け、それぞれの潜像を少しずつ
時間をずらして形成し、現像器９ＢＫ，９Ｃ，９Ｍ，９
Ｙで現像し、転写ベルト１４に密着されて搬送される転
写紙１８上に順次ＢＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙを転写し、定着器１
５で定着する。 【００１１】光学系１３は、図１で説明したものが４つ
ある場合もあるし、例えば、光偏向器７ＢＫ，７Ｃ，７
Ｍ，７Ｙは１個または２個で共用する場合もあり、結像
レンズも同様である。しかしながら、レーザ光発生装置
と同期検知装置は各色毎に持っている。そのために各走
査線で形成される画像を同一転写紙上に正確に転写する
ことは、容易でなく、周到な位置合わせや位置制御が必
要となる。 【００１２】尚、図２において、１０は帯電器、１１は
クリーナ、１２は分離器、１６は給送コロ、１７は呼び
だしコロ、１９はベルトクリーナ、２０はベルト除電
器、２１は排紙コロである。 【００１３】一方、図３に示した装置は、単一の光学系
３３を有しているのみなので、１色分の潜像形成、現像
が終了すると、クランパ３９により固定され転写ドラム
３４に密着した転写紙３８に、トナー像を転写して、４
色分を転写した後、クランパ３９を解除し、除電器４
０、分離爪４２によって転写ドラム３４より転写紙３８
を離脱し、この上のトナー像は定着器３５によって定着
される。従って潜像形成、転写工程を同一の装置、タイ
ミングで繰り返すことにより、各色の色合わせが図２の
装置に比べて遙かに容易に行える利点がある。 【００１４】尚、図３において、２８は感光体、２９は
現像器、３０は帯電器、３１はクリーナ、３２は放電
器、３５は定着器、３６は給紙コロ、３７は呼び出しコ
ロ、４１は排紙コロ、４３は除電器である。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、潜像形成工
程を各色毎に同一条件とすると、それに伴って新たな問
題も発生する。すなわち、一般に色トナーは、帯電特
性、粒径、磁気特性等が異なってしまうものであり、現
像特性が異なっているものである。従って例えば、３色
重ねのグレースケールを出力する場合、各色で同一の潜
像を形成すると階調曲線は各色で異なってしまう（図
４）から、グレーバランスがくずれた階調が出てくるこ
とになる。 【００１６】このことは、アナログカラー複写機ではあ
る程度止むを得ないことであるが、階調表現を面積階調
法による疑似階調表現で行うレーザプリンタ等では、各
階調に対する面積率を濃度パターンの割り当て、デイザ
マトリクスの構成等によって、各色の階調が揃う様、設
計するのが普通である。そして色ずれによるモアレ低減
のために色毎にスクリーン角を付けた網点パターンを作
るなどの制限が一般に加わるから、その設計のために
は、本来出力しようとする階調数を遙かに上回る階調表
現が可能なシステムにする必要があり、画素マトリクス
を大きくする結果、解像度が下がってしまったり、１ド
ットの変調レベルの要求が過大となる結果、光学系及び
レーザ変調駆動部が高価についてしまう欠点があった、
また、もしそのような手段によらないならば、現像特性
がほぼ同一特性となるトナーを作る必要が生じ、使用材
料や製造工程による制限のため、やはり高価についてし
まう欠点があった。 【００１７】そこで、例えば図３に示す同一の光源を用
いて露光した潜像を現像特性の異なるトナーによって現
像し、そのトナー像を重ねて転写する多色画像形成装置
を前提とし、この装置の欠点を解消し、装置または画像
処理部を複雑にすることなく高品質画像を安定して得ら
れるようにしようとすると、異なる現像剤、現像器毎に
光ビーム強度を可変できるようして潜像を書き込むよう
にすることが考えられる。 【００１８】しかし、色毎に光ビーム強度が変わると、
同期検知信号の発生タイミングが変化することになり、
書き出し位置も色毎に変わるので、色ずれが発生する。 【００１９】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、色毎に光ビーム強度が変化しても、色
ずれが生じることのないカラー画像形成装置を提供する
ことにある。 【００２０】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、複数色の色毎の画像信号に応じて光ビー
ムを発生する光ビーム発生手段と、前記光ビームにより
潜像が形成される記録媒体と、前記潜像を色に応じて現
像する色毎に設けられた現像手段と、前記光ビームの同
期を検知するための同期検知手段とを有するカラー画像
形成装置において、色に応じて前記記録媒体上での光ビ
ーム強度を切り換える光ビーム強度設定手段と、前記同
期検知手段からの同期信号に基づいて、各色毎に画像書
き出しタイミングを決定する書き出しタイミング決定手
段とを備えていることを特徴とする。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施形態について説明する。 【００２２】図３の装置での画像形成工程は従来例と同
じであるから、細かい説明は省略する。光学系は図１の
ような構成で、レーザ光発生装置１は半導体レーザをコ
リメータレンズで平行光となし、副走査方向にはシリン
ダレンズで集光し、偏向点と結像点を共役関係に設定す
る面倒れ補正を行っているが、本発明にとって本質的な
のは、画像域外の等価像面またはその近傍に設置される
同期検知装置４であり、具体的には高速応答性に優れた
フォトダイオード等で構成される光検出器よりなる。 【００２３】図５は本発明の実施形態に係るカラー画像
形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 【００２４】光検出器５０６は画像書込領域外に設けら
れ、回転多面鏡（図示せず）で偏向されたレーザビーム
を検出して同期検知信号を発生する。 【００２５】信号処理回路５０５は、情報信号を半導体
レーザ駆動回路５０４に印加するが、そのタイミングを
光検出器５０６からの同期信号により制御する。 【００２６】また、一方、半導体レーザ５０１から後方
に出射されるレーザビームは光検出器５０２に入射し
て、その光強度が検出され、制御回路５０３が光検出器
５０２の出力信号に応じて、半導体レーザ駆動回路５０
４を制御して半導体レーザ５０１の出力光量を一定に制
御する。光検出器５０２、制御回路５０３及び半導体レ
ーザ駆動回路５０４で行われる半導体レーザ５０１の出
力光量制御の方法には種々のものが考えられているが、
図６に示す様な回路がよく使われている。 【００２７】半導体レーザ５０１から後方に出射された
レーザビームはフォトダイオード６０１よりなる光検出
器５０２に入射し、フォトダイオード６０１はそのレー
ザビームの強度に比例した電流を出力する。この電流は
増幅器６０２により電圧に変換され、比較器６０３で基
準電圧Ｖｒｅｆと比較される。 【００２８】比較器６０３の出力電圧は比較器６０３の
両入力電圧の大小関係により、高レベル又は低レベルと
なり、この信号により半導体レーザ５０１の出力光量が
一定となるように、制御回路５０３及び半導体レーザ駆
動回路５０４において、半導体レーザ５０１への注入電
流を制御する。例えば、半導体レーザ５０１の出力光量
が所定の光量より小さい場合は、フォトダイオード６０
１で受光、増幅器６０２で増幅された出力電圧は基準電
圧Ｖｒｅｆより小となるため、比較器６０３の比較出力
（光量制御信号と呼ぶことにする）は低レベルとなる。 【００２９】逆に、半導体レーザ５０１の出力光量が所
定の光量より大きい場合は、フォトダイオード６０１で
受光、増幅器６０２で増幅された出力電圧は、基準電圧
Ｖｒｅｆより大となるため、光量制御信号は高レベルと
なる。したがって、制御回路５０３および半導体レーザ
駆動回路５０４は前者の場合（光量制御信号が低レベル
の場合）、半導体レーザ５０１からの出力光量を大とす
る様に、半導体レーザ５０１への注入電流を徐々に増加
し、光量制御信号が高レベルに変わった時点で、半導体
レーザ５０１への注入電流の増加を停止、保持する。ま
た、後者の場合（光量制御信号が高レベルの場合）、半
導体レーザ５０１からの出力光量を小とするように、半
導体レーザ５０１の注入電流を徐々に減少し、光量制御
信号が低レベルに変わった時点で半導体レーザ５０１へ
の注入電流の減少を停止、保持する。 【００３０】再度、半導体レーザ５０１からの出力光量
を制御しようとする時は前記注入電流の保持を解除し、
出力光量に応じた前記一連の動作を行う。 【００３１】また、これらの一連の半導体レーザ５０１
の出力光量制御の動作は画像書き込み領域外で行われ
る。例えば、搬送された転写紙と転写紙の間で行われる
もの、画像書き込みを行っていない間で行われるもの、
あるいは本発明の様に、現像手段の切換えに対応した制
御信号に同期して行われるのもなどがある（ここでは簡
単に現像手段の切換えに対応した制御信号に同期して半
導体レーザ５０１の出力光量制御動作を行わせるための
信号を動作制御信号と呼ぶことにする。また現像手段の
切換えに対応した制御信号を現像制御信号と呼ぶことに
する）。 【００３２】さて、この様な半導体レーザ５０１の出力
光量制御の動作では、増幅器６０２の出力と基準電圧Ｖ
ｒｅｆが同一となる様に制御される。従って、基準電圧
Ｖｒｅｆを変化させると半導体レーザ５０１の出力光量
もそれに応じて変化する。 【００３３】従って、上記例では、光強度設定回路６０
４で、基準電圧Ｖｒｅｆを現像制御信号に応じて切り換
えることにより、現像手段に応じて半導体レーザ５０１
の出力光量を切り換えることができる。 【００３４】図７に、光強度設定回路６０４の一例を示
し、説明する。 【００３５】予め、現像手段に応じて複数の電圧設定手
段７０２〜７０５を備えている。これらは、スイッチ
（例えばアナログスイッチの様なもの）７０６〜７０９
を介して比較器６０３の基準電圧入力端子に接続されて
いる。例えば、現像手段が４つ揃っている場合は、７０
２，７０６で示される組を４組準備し、現像制御信号に
応じて７０６〜７０９のスイッチのどれを導通状態にす
るかをセレクター７０１（例えばＬＳ１３９）で選択す
る。セレクター７０１で基準電圧が設定された後に、前
記した一連の半導体レーザ５０１の出力光量制御の動作
を行うことにより、現像手段に対応した出力光量を得る
ことができる。 【００３６】タイミングチャートを図８に示す。レーザ
ビームが走査され光検出器５０６に入射すると、同期信
号ＬＳＹＮＣを発生する。ＬＳＹＮＣは１ライン走査に
対応するものである。画像信号は１ページ分の出力を許
可する許可信号ＦＧＡＴＥの期間中に信号処理回路５０
５より、半導体レーザ駆動回路５０４に送られ、半導体
レーザ５０１を変調する。例えば、感光体が１つで、複
数回、回転により、潜像形成→色トナーによる現像→転
写を繰り返し、同一転写紙上に重ね転写するものであれ
ば、ＦＧＡＴＥのの領域でイエロー、の領域でマゼ
ンタ、の領域でシアンの画像信号により変調されたレ
ーザビームで感光体上を走査する如きものである。現像
手段の切換に対応する信号ＰＣＯＬ１及びＰＣＯＬ２
は、感光体の回転に同期して発生する。これは、図７に
示した現像制御信号であり、セレクタ７０１のデータ選
択信号となる。これにより前記した様に、現像手段の切
換に対応してＶｒｅｆが選択される。Ｖｒｅｆ選択後で
かつＦＧＡＴＥ外の領域で前記した半導体レーザ５０１
の出力光量制御の動作を許可する信号（動作制御信号）
ＰＣを発生する。ＰＣ発生期間中に比較器６０３からの
光量制御信号に応じて、制御回路５０３および半導体レ
ーザ駆動回路５０４で、半導体レーザ５０１への注入電
流ＩLDが調整され、現像手段の切換に対応する基準電圧
Ｖｒｅｆを満足する一定光量に制御される。 【００３７】以上の様にして、現像手段に対応した半導
体レーザの光量で露光することが可能である。 【００３８】ところで上記実施形態では、光検出器上で
のレーザビーム強度も各色毎に可変となる。従って光量
が変動しても各色毎に同じ書き出しタイミングを与える
ような書き出しタイミング設定手段がないならば主走査
方向に色ずれ色にじみが生じ、許容値以上では見るに耐
えない画像となってしまう。 【００３９】そのような書き出しタイミング設定手段
は、公知のものが種々あり、本発明はいずれを用いても
或いは光量変動が僅かで、色ずれの許容値以下であれば
用いなくてもよい。 【００４０】しかしどうしてもそのような書き出しタイ
ミング設定手段を用いなければならないとすると、従来
例は何れも回路が複雑となり、高価についてしまう欠点
がある。と言うのはそれらは何れも、レーザビーム強度
制御の不充分さ、もしくは光学系の不備、劣化等により
やむを得ず、受光量が変動することを想定しており、変
動巾は到って小さく、また短周期での（例えば回転多面
鏡の面ごとの反射率の相違と言ったような）変動や不規
則的な変動を問題にしている。しかし本発明で問題にす
るレーザビーム強度は、各色毎に長周期で規則的に、予
め分かっている所定値で変わるのであり、各ライン走査
毎の光量変動は問題なく抑制されているものである。 【００４１】本発明ではこの点に着目し、簡略で充分効
果的な書き出しタイミング設定手段を提案する。 【００４２】まず、従来例を用いて書き出しタイミング
がずれる理由を述べ、本発明の実施例を説明する。 【００４３】図９は、光検出器５０６の従来例の１つで
ある。図において、９００はＰＩＮフォトダイオード、
９０１は増幅器、９０２は波形整形部である。 【００４４】走査されたレーザビームをＰＩＮフォトダ
イオード９００で受光し、電気信号に変え、増幅部９０
１で上記信号を増幅し、更に波形整形部９０２により信
号波形を整形する。この信号の立ち上がり或いは立ち下
がりによりカウントを開始するカウンタの出力に基づい
て、印字開始タイミングを決定する（この部分は記載し
ていない）。 【００４５】図９のＡ，Ｂの部分のタイミングチャート
を図１０に示す。ａは波形整形部の閾値電圧である。１
の部分はレーザ光の強度が弱い時、２の部分は１と比較
してレーザ光の強度が強い時のＡ及びＢの部分のタイミ
ングチャートであり、２では１に較べてＡ，Ｂともにパ
ルス幅が広くなる。Ｂのパルス幅をｔ1 及びｔ2 とする
と、ｔ1 ／２，ｔ2 ／２の時刻に、レーザビームの中心
がＰＩＮフォトダイオード９００の中心を通過する。従
って、レーザ光の強度が変化した場合、パルス幅は２の
Ｂのｔ2 （＝Δｔ＋ｔ1 ＋Δｔ）の様に拡がることがわ
かる。 【００４６】今、カウンタによるカウント開始として、
信号Ｂの立ち上がりで開始する場合を考えると、レーザ
光の強度が強い場合（２のＢ）は、レーザ光の強度が弱
い場合（１のＢ）と比較してΔｔ相当の時間だけ印字開
始タイミングが早くなる。レーザ光の強度とタイミング
の変動に一定の関係があることは既に先願に開示されて
いる。 【００４７】上記欠点を解消するために、本発明では、
同期信号を各々独立に遅延できる複数の遅延時間設定回
路と、現像制御信号に応じて、前記遅延時間を選択する
遅延時間選択回路とを設けたものである。 【００４８】図１１は、本発明の一実施形態に係る遅延
時間設定のための電気的構成を示すブロック図である。 【００４９】予め、現像制御信号（現像手段）に応じ
て、光検出器からの検出信号の遅延時間を、遅延時間設
定回路１１０２にて設定しておく。遅延時間選択回路１
１０３は現像制御信号に応じて遅延時間設定回路１１０
２で設定された遅延時間を選択する（図１０の例では、
２のＢをΔｔだけ遅延する）。 【００５０】この様にして、走査ビームが光検出器１１
０１（図９と同様なもの）で検出され、その検出信号は
現像制御信号に応じた遅延時間だけ遅延することができ
る。 【００５１】従って、レーザビームの光量を変化させて
も常に同一の位置から画像を書きだすことが可能とな
り、先に述べた欠点は解消される。 【００５２】図１２に他の実施形態を示す。これは遅延
素子１２０１とセレクタ１２０２による簡単な構成例で
ある。 【００５３】上記実施形態では遅延回路を用いたものを
例示したが、光検出器５０６からの光検出信号に基づい
てカウントを開始するカウンタが所定値となった時に信
号を発生し、これを同期信号として使うものも多くあ
る。この場合では例えば、上記カウンタの初期値を現像
制御信号（現像手段）に応じて、予め複数個用意してお
き、図８のＰＣＯＬ１及びＰＣＯＬ２と同様なタイミン
グでカウンタの初期値を設定すればよい。 【００５４】尚、図１３において、５８は感光体、５９
は現像器、６０は帯電器、６１はクリーナ、６２は放電
器、６３は光学系、６４は転写ドラム、６５は定着器、
６６は給紙コロ、６７は呼びだしコロ、６８は転写紙、
７１は排紙コロ、７２は分離爪、７３は除電器である。 【００５５】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、色に応
じて前記記録媒体上での光ビーム強度を切り換える光ビ
ーム強度設定手段と、前記同期検知手段からの同期信号
に基づいて、各色毎に画像書き出しタイミングを決定す
る書き出しタイミング決定手段とを備えているので、複
雑な手段を用いることなく光ビーム強度変動による色ず
れを無くすことができ、これによって、高画質な画像を
安価に安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】走査光学系の基本的構成を示す図である。 【図２】カラー画像形成装置の概略構成を示す図であ
る。 【図３】図２のカラー画像形成装置とは異なる形式のカ
ラー画像形成装置の概略構成を示す図である。 【図４】ＣＭＹの色毎の階調特性を示す特性図である。 【図５】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の画像
処理回路を示すブロック図である。 【図６】レーザ出力光量制御の一例を示す回路図であ
る。 【図７】光強度設定回路の一例を示す回路図である。 【図８】レーザビームの走査と各出力信号のタイミング
を示すタイミングチャートである。 【図９】光検出器の従来例の構成を示す回路図である。 【図１０】図９のＡ，Ｂの部分のタイミングを示すタイ
ミングチャートである。 【図１１】本発明の実施形態に係る遅延時間設定回路を
示すブロック図である。 【図１２】他の実施形態に係る遅延時間設定回路を示す
ブロック図である。 【図１３】更に異なる形式のレーザプリンタの概略構成
を示す図である。 【符号の説明】 ７０１，１２０２ セレクタ １，５０１ 光ビーム発生手段 ２ 偏向手段 ４，５０６ 同期検知手段 １１０１ 光検出器 １１０２ 遅延時間設定回路 １１０３ 遅延時間選択回路 １２０１ 遅延素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 良雄 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数色の色毎の画像信号に応じて光ビームを発生する光
   ビーム発生手段と、前記光ビームにより潜像が形成され
   る記録媒体と、前記潜像を色に応じて現像する色毎に設
   けられた現像手段と、前記光ビームの同期を検知するた
   めの同期検知手段とを有するカラー画像形成装置におい
   て、 色に応じて前記記録媒体上での光ビーム強度を切り換え
   る光ビーム強度設定手段と、 前記同期検知手段からの同期信号に基づいて、各色毎に
   画像書き出しタイミングを決定する書き出しタイミング
   決定手段と、を備えていることを特徴とするカラー画像
   形成装置。