JPH11314403A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置毎のドットの安定度を略同等にす
る。 【解決手段】 対象となる露光装置５の実際の１ドット
光エネルギー量を実測するとともに、実際のビームのス
ポット面積を実測し、その結果、基準値に合わせて露光
時間と静止ドットパワーとを設定する。これにより、機
種毎の露光装置５の間のドットの安定度、或いは、同一
機種内の複数の露光装置５の間のドットの安定度を略同
等にする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２値化されたデー
タに基づいて画像を形成し、特に、カラー画像を形成す
るのに適した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真技術を応用したデジタル複写機
やプリンタでは、近年画像情報の高い再現性が求められ
ている。特に、カラー画像を形成するための画像形成装
置では、再現性が悪いと同一の画像データでも出力画像
の色合いや粒状性が異なる不具合が発生する。これは形
成されるドットのバラツキが環境変動により大きくなる
ことによるものと考えられている。したがって、安定状
態で画像を形成する技術の開発が進められている。

【０００３】一方、２値化されたデータにより感光体に
静電潜像を書き込む方式では、階調性を高めるために小
径の静電潜像を形成し、書き込み密度を高くする工夫が
採られていることが多い。その小径の静電潜像を高精細
に再現するために、ビーム径を小さく絞る露光装置の開
発も盛んに行われている。しかし、ビーム径を小さく絞
るほど焦点深度が浅くなるため、ビームの径やスポット
面積にバラツキが出易い。通常、ビーム光を得るための
装置では、それが露光装置であるなしに係わらず静止ビ
ームパワーを一定に設定することが行われているが、ビ
ームのスポット面積はバラツキが生ずる。露光装置にお
いてビームのスポット面積にバラツキが発生すると、ド
ットを形成するときの安定度が異なる等の不具合が出易
い。

【０００４】さらに、特開平３−２７１７７９号公報に
記載されているように、レーザ光量を多段階に変化させ
て階調表現を行う電子写真式のデジタル画像形成法にお
いて、レーザビーム径に応じてレーザの最大強度を変化
させたり、レーザビーム径に応じてγ補正のし方を変え
たり、ディザの閾値を変える等の方法により、階調再現
性を高め、原稿に忠実な画像を得るようにした発明があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の、レーザーダイ
オードを光源として用いた光学系を搭載した白黒レーザ
ープリンタのように、露光装置を一つしか備えていない
画像形成装置においては、その特定の画像形成装置を見
る限り（１ドット光エネルギー量／ビームのスポット面
積）の値が略一定になっているため問題は露呈しない。
しかし、同一機種の画像形成装置を比較した場合、それ
ぞれ露光装置が異なるため、ビームのスポット面積のバ
ラツキにより画像の安定度が微妙に異なるという問題が
生じる。

【０００６】また、カラープリンタのように、各色毎に
複数の露光装置を備えた画像形成装置では、各露光装置
におけるビームの径やスポット面積が異なるため、色に
よってドットの安定性が異なるという問題が生ずる。

【０００７】前述の特開平３−２７１７７９号公報に記
載された発明では、光量とレーザビーム径とで階調特性
の変動を補償しようとしているが、光量という特性値だ
けに注目しているので、パルス幅（露光時間）によって
ドットの安定度が変わってしまうという問題がある。尤
も、この公報の発明は、ドットの安定度を一定にするこ
とが目的ではなく、ビーム径の異なる露光装置において
も階調性の変動を抑えることを目的とするものであり、
異なる露光装置の間のビームのバラツキまで補償する記
述はなく、特に、小径の静電潜像を書き込む場合には、
ビームのスポット面積がバラツキ易い光学系では、複数
の露光装置の間でのドットの安定度が変わってしまう問
題が発生する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
露光装置から発光されたビームを感光体に照射してこの
感光体の表面に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像
して用紙に転写する画像形成装置において、１ドットの
静電潜像を書き込むための露光時間と静止ビームパワー
との積で与えられる基準となる１ドット光エネルギー量
Ａを設定する基準エネルギー量設定手段と、１ドット光
エネルギー量Ａのときのビームのスポット面積Ｂを設定
する基準スポット面積設定手段と、対象となる露光装置
から発光される１ドット光エネルギー量Ａ’を測定する
エネルギー量測定手段と、対象となる露光装置から照射
されたビームのスポット面積Ｂ’を測定するスポット面
積測定手段と、Ａ／Ｂの値Ａ’／Ｂ’の値を演算する演
算手段と、Ａ／Ｂの値とＡ’／Ｂ’の値とを比較する比
較手段と、Ａ／Ｂの値とＡ’／Ｂ’の値とが不一致のと
きに両方の値が略一致するように対象となる露光装置の
露光時間を補正する露光時間補正手段と、Ａ／Ｂの値と
Ａ’／Ｂ’の値とが略一致したときにＢ’に対応したデ
ータを基に対象となる露光装置による画像形成プロセス
を実行する画像形成プロセス実行手段とを備える。した
がって、対象とする露光装置の実際の１ドット光エネル
ギー量Ａ’が実測されるとともに、実際のビームのスポ
ット面積Ｂ’が実測され、その結果、基準値（Ａ／Ｂ）
に合わせて露光時間が補正され、静止ドットパワーが設
定される。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ビームのスポット面積は、感光体上の像面
位置でのスポット面積とする。したがって、露光装置の
露光時間と静止ビームパワーとは、現像に寄与する特性
値をもって設定される。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、複数の露光装置を備えている。し
たがって、カラープリンタのように複数の露光装置を備
えた画像形成装置の場合でも、各露光装置毎に実際の１
ドット光エネルギー量Ａ’が実測されるとともに、実際
のビームのスポット面積Ｂ’が実測され、その結果、基
準値（Ａ／Ｂ）に合わせて露光時間が補正され、静止ド
ットパワーが設定される。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
の何れか一記載の発明において、与えられる１ドット光
エネルギー量に対して現像後の感光体上の１ドット面積
が略飽和するように、１ドットを書き込むための露光時
間及び静止ビームパワーを設定する。したがって、異な
る露光装置の間での、感光体上に形成されるドット面積
を、環境変動にあまり影響されずに略等しくすることが
可能となる。

【００１２】請求項５記載発明は、請求項１ないし４の
何れか一記載の発明において、露光装置は、レーザーダ
イオードから発光されるビームを偏向走査する偏向走査
型の露光装置である。したがって、同一の光束のビーム
で走査して静電潜像を形成することにより、感光体上の
ドットのバラツキを有効に抑えることが可能となる。

【００１３】請求項６記載の発明は、請求項１ないし４
の何れか一記載の発明において、露光装置は、多数の発
光ダイオードを感光体の長手方向に配列したライン型の
露光装置である。したがって、結像系にｆθレンズ等の
補正レンズを用いる必要がない。これにより、補正レン
ズの歪の影響を除くことが可能となる。

【００１４】請求項７記載の発明は、請求項１ないし６
の記載の発明において、ビームのスポット面積に応じた
階調表現をする階調表現手段を備えている。したがっ
て、濃度階調のバラツキを低減することが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面に基
づいて説明する。本発明は、白黒プリンタのように一つ
の露光装置を備えた画像形成装置、カラープリンタのよ
うに複数の露光装置を備えた画像形成装置に適用するこ
とができる。

【００１６】図１に示す画像形成装置１は、感光体３を
回転させる過程で、帯電装置４により感光体３の表面を
帯電させ、その帯電された感光体３の表面に露光装置５
からビーム６を照射して静電潜像を形成し、その静電潜
像を現像装置７により現像し、その現像画像を転写装置
８により用紙９に転写し、その転写画像を定着装置１０
により定着し、感光体３に残存する残存トナーをクリー
ニング装置１１により清掃するように構成されている。
用紙９は給紙装置１２により給紙され、感光体３と転写
装置８との間の通紙経路１３を通って図示しない搬送部
材によって搬送される。

【００１７】次に、カラープリンタとして用いられる画
像形成装置２を図２に示す。この画像形成装置２は、図
１の画像形成装置１の原理と同じであるので同一符号を
用い説明も省略する。この画像形成装置２は、給紙装置
（図示せず）から定着装置１０に向けて用紙９を搬送す
る搬送ベルト１４を備えている。この搬送ベルト１４は
モータ（図示せず）に駆動される駆動ローラ１５と従動
ローラ１６とに巻回されている。そして、搬送ベルト１
４に沿って複数の感光体３と複数の転写装置８とが対向
配置されている。帯電装置４と露光装置５と現像装置７
とは、個々の感光体３毎に設けられ、それぞれＹ，Ｍ，
Ｃ，Ｋの４ブロックのプロセスユニットを形成してい
る。この画像形成装置２では、用紙を搬送ベルト１４に
より右から左の定着装置１０に向けて搬送する過程で、
それぞれの感光体３に形成した画像を用紙９に転写する
ことでカラー画像を得る。この場合、プロセスユニット
Ｙではイエローの画像が、プロセスユニットＭではマゼ
ンタの画像が、プロセスユニットＣではシアンの画像
が、プロセスユニットＫではブラックの画像が形成され
る。

【００１８】本実施の形態における画像形成装置１，２
は、何れもマイクロコンピュータ構成の制御装置を備え
ている。図示しないが、この制御装置は、プログラム等
を含む固定データが記憶されているＲＯＭ、各部の動作
を監視してＲＯＭに記憶されているプログラムを実行す
るＣＰＵ、ワークエリア等の可変データを更新自在に書
き込むＲＡＭ等を主要な構成とするもので、ＣＰＵには
各部を駆動する駆動回路、画像情報を展開して保持する
メモリ等が接続されている。また、画像形成装置１，２
は階調表現手段を備えている。この階調表現手段は、図
示しないが、階調情報をもつ画像データに基づいて露光
装置５を駆動制御し、その階調情報に従った階調表現を
する手段であり、具体的には誤差拡散法やデイザ法等の
周知の階調表現技術を用いて実行される。

【００１９】感光体３に静電潜像を形成する場合、露光
装置５から感光体３に照射されるビームの光量分布は、
図３に示すように、中心部でピーク値Ioを示し、ビーム
のスポット面積は、スポット径ｄにより求める。スポッ
ト径ｄは主走査方向（感光体３の長手方向）と副走査方
向（感光体３の回転方向）とで異なるので、スポット面
積は楕円の面積として計算して求める。そして、１ドッ
ト光エネルギー量は、露光装置５からビームを露光する
露光時間と、静止ビームパワーとの積を計算することで
求める。

【００２０】ここで、図３に示すように、横軸に狙いと
するビームのスポット面積をとり、縦軸に複数の露光装
置５の間のスポット面積のバラツキをとり、両者の関係
を調べると、スポット面積を小さくする程、換言すると
スポット径を小さくする程、複数の露光装置５の間のス
ポット面積のバラツキが大きくなることが分かる。ここ
で、複数の露光装置５間のバラツキとは、図１に示すよ
うに、一つの露光装置５を備えた画像形成装置１の場合
は、複数の画像形成装置１の間のバラツキを意味し、図
２に示すように、複数の露光装置５を備えた画像形成装
置２の場合は、一つまたは複数の画像形成装置２の露光
装置５の間のバラツキを意味する。

【００２１】また、図５に示すように、横軸に１ドット
光エネルギー量をとり、縦軸に感光体３上のドット面積
をとり、両者の関係を調べると、１ドット光エネルギー
が一定値（約７ｐＪ）を越えると、それまで増えていた
感光体３上のドット面積は次第に増え方を減らしやがて
飽和する領域に達することが分かる。

【００２２】以下、画像形成装置１，２による画像形成
のプロセスについて説明する。本発明の基本は、露光装
置５によって感光体３に１ドットの静電潜像を書き込む
ための露光時間と静止ビームパワーとの積で与えられる
１ドット光エネルギー量を、そのビームのスポット面積
で割った値が一定になるように、１ドットの画像を書き
込むための露光時間及び静止ビームパワーを設定するこ
とである。具体的には図６に示すフローチャートを参照
して説明する。なお、露光装置５は、レーザーダイオー
ドを光源として用い、画像データに基づいて変調したパ
ルスによりレーザーダイオードからビームを出射させ、
その出射光をポリゴンミラー等の偏向器により感光体３
に走査する偏向走査型として説明する。

【００２３】まず、基準となる露光装置５の１ドット光
エネルギー量Ａを設定し（Ｓ１）、その基準となる露光
装置５の像面位置（感光体３の表面）でのビームのスポ
ット面積Ｂを計算して求める（Ｓ２）。ここで基準とな
る１ドット光エネルギー量Ａ、スポット面積Ｂは、最も
好ましい条件で静電潜像を形成することができる設定値
を設定する。

【００２４】次に、対象となる露光装置５の１ドット光
エネルギー量Ａ’を測定し（Ｓ３）、対象となる露光装
置５の像面位置（感光体３の表面）でのビームのスポッ
ト面積Ｂ’を測定する（Ｓ４）。これらの測定は受光す
る光の大きさにより出力電圧が変わる受光素子、受光面
が分割されて受光領域に応じて信号を出力する公知の受
光素子等により測定できる。次に、Ａ／Ｂ及びＡ’／
Ｂ’を演算した後に、Ａ／Ｂの値とＡ’／Ｂ’の値とを
比較し（Ｓ５）、この比較の結果、両方の値が許容範囲
以上に異なると判断した場合は（Ｓ５のＮ）、対象とな
る露光装置５から出力するパルス幅を上げ、または下げ
る調整をする（Ｓ６）。このパルス幅の調整によって露
光時間が調整される。Ａ／Ｂの値とＡ’／Ｂ’の値とが
許容範囲内で一致すると判断したときは（Ｓ５のＹ）、
Ｂ’に対応した階調データをＲＡＭ等のメモリに格納す
る（Ｓ７）。しかる後に、格納した階調データを基に対
象となる露光装置５を制御して画像形成プロセスを実行
する。

【００２５】ここで、Ｓ１は、１ドットの静電潜像を書
き込むための露光時間と静止ビームパワーとの積で与え
られる基準となる１ドット光エネルギー量Ａを設定する
基準エネルギー量設定手段として機能する。Ｓ２は、１
ドット光エネルギー量Ａのときのビームのスポット面積
Ｂを設定する基準スポット面積設定手段として機能す
る。Ｓ３は、対象となる露光装置５から発光される１ド
ット光エネルギー量Ａ’を測定するエネルギー量測定手
段として機能する。Ｓ４ 対象となる露光装置５から照
射されたビームのスポット面積Ｂ’を測定するスポット
面積測定手段として機能する。前述したマイクロコンピ
ュータは、Ａ／Ｂの値Ａ’／Ｂ’の値を演算する演算手
段として機能する。Ｓ５は、Ａ／Ｂの値とＡ’／Ｂ’の
値とを比較する比較手段として機能する。Ｓ６は、Ａ／
Ｂの値とＡ’／Ｂ’の値とが不一致のときに両方の値が
略一致するように対象となる露光装置５の露光時間を補
正する露光時間補正手段として機能する。Ｓ７は、ビー
ムのスポット面積に応じた階調表現をする階調表現手段
として機能する。Ｓ８は、Ａ／Ｂの値とＡ’／Ｂ’の値
とが略一致したときにＢ’に対応したデータを基に対象
となる露光装置による画像形成プロセスを実行する画像
形成プロセス実行手段として機能する。

【００２６】以上のように、対象となる露光装置５の実
際の１ドット光エネルギー量Ａ’が実測されるととも
に、実際のビームのスポット面積Ｂ’が実測され、その
結果、基準値（Ａ／Ｂ）に合わせて露光時間と静止ドッ
トパワーとを設定することができるので、機種毎の露光
装置５の間のドットの安定度、或いは、同一機種内の複
数の露光装置５の間のドットの安定度を略同等にするこ
とができる（請求項１対応）。

【００２７】また、ビームのスポット面積を、感光体３
上の像面位置でのスポット面積とすることにより、露光
装置５の露光時間と静止ビームパワーとを、現像に寄与
する特性値をもって設定することができる。したがっ
て、実際の画像においてドットの安定度を高めることが
できる（請求項２対応）。

【００２８】さらに、図２に示すように、複数の露光装
置５を備えている画像形成装置２に上述の画像形成プロ
セスを適用することにより、同一機種内の露光装置５の
間のドットの安定度を略同等にすることができる（請求
項３対応）。

【００２９】さらに、露光装置５は、レーザーダイオー
ドからの出射光を偏向走査する偏向走査型の露光装置で
あるので、同一の光束のビームで走査することで静電潜
像を形成することができる。これにより、感光体３上の
ドットのバラツキを有効に抑えることができる（請求項
５対応）。

【００３０】さらに、ビームのスポット面積Ｂ’に応じ
て階調表現をするようにしたので、濃度階調のバラツキ
を低減することができる（請求項７対応）。

【００３１】次に、露光装置５として、光源として多数
の発光ダイオード（図示せず）を感光体３の長手方向に
配列したライン型を用いた場合について説明する。この
ような構成では、結像系にｆθレンズ等の補正レンズを
用いる必要がないので、補正レンズの歪の影響を除くこ
とができる（請求項６対応）。

【００３２】さらに、光源として多数の発光ダイオード
（図示せず）を感光体３の長手方向に配列したライン型
の露光装置５を用いた場合には、図５を用いて説明した
ように、与えられる１ドット光エネルギー量に対して現
像後の感光体上の１ドット面積が略飽和するように、１
ドットを書き込むための露光時間及び静止ビームパワー
を設定することにより、露光装置５毎に感光体３上に形
成されるドット面積を環境変動にあまり影響されずに略
等しくすることができる（請求項４対応）。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、対象とな
る露光装置の実際の１ドット光エネルギー量を実測する
とともに、実際のビームのスポット面積を実測し、その
結果、基準値に合わせて露光時間を補正し、静止ドット
パワーを設定するようにしたので、機種毎の露光装置の
間のドットの安定度、或いは、同一機種内の複数の露光
装置の間のドットの安定度を略同等にすることができ
る。

【００３４】請求項２記載の発明によれば、ビームのス
ポット面積を、感光体上の像面位置でのスポット面積と
することにより、露光装置の露光時間と静止ビームパワ
ーとを、現像に寄与する特性値をもって設定することが
できる。したがって、実際の画像においてドットの安定
度を高めることができる。

【００３５】請求項３記載の発明によれば、複数の露光
装置を備えているので、カラープリンタのように複数の
露光装置を備えた画像形成装置の場合でも、各露光装置
毎に実際の１ドット光エネルギー量を実測するととも
に、実際のビームのスポット面積を実測し、その結果、
基準値に合わせて露光時間を補正し、静止ドットパワー
を設定することにより、同一機種内の露光装置間のドッ
トの安定度を略同等にすることができる。

【００３６】請求項４記載の発明によれば、与えられる
１ドット光エネルギー量に対して現像後の感光体上の１
ドット面積が略飽和するように、１ドットを書き込むた
めの露光時間及び静止ビームパワーを設定するようにし
たので、異なる露光装置の間での、感光体上に形成され
るドット面積を、環境変動にあまり影響されずに略等し
くすることができる。

【００３７】請求項５記載の発明によれば、露光装置
は、レーザーダイオードから発光されるビームを偏向走
査する偏向走査型の露光装置であるので、同一の光束の
ビームで走査して静電潜像を形成することにより、感光
体上のドットのバラツキを有効に抑えることができる。

【００３８】請求項６記載の発明によれば、露光装置
は、多数の発光ダイオードを感光体の長手方向に配列し
たライン型の露光装置であるので、結像系にｆθレンズ
等の補正レンズを用いる必要がない。これにより、補正
レンズの歪の影響を除くことができる。

【００３９】請求項７記載の発明によれば、ビームのス
ポット面積に応じて階調表現をするようにしたので、濃
度階調のバラツキを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態における一つの露光装置
を備えた画像形成装置の概略構成を示す説明図である。

【図２】複数の露光装置を備えた画像形成装置の概略構
成を示す説明図である。

【図３】露光装置から照射されるビームの光量分布を示
す説明図である。

【図４】狙いとするビームのスポット面積と露光装置間
のスポット面積のバラツキとの関係を示すグラフであ
る。

【図５】１ドット光エネルギー量と感光体上のドット面
積との関係を示すグラフである。

【図６】画像形成プロセスの処理を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１，２ 画像形成装置 ３ 感光体 ５ 露光装置 Ｓ１ 基準エネルギー量設定手段 Ｓ２ 基準スポット面積設定手段 Ｓ３ エネルギー量測定手段 Ｓ４ スポット面積測定手段 Ｓ５ 比較手段 Ｓ６ 露光時間補正手段 Ｓ７ 階調表現手段 Ｓ８ 画像形成プロセス実行手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光装置から発光されたビームを感光体
   に照射してこの感光体の表面に静電潜像を形成し、この
   静電潜像を現像して用紙に転写する画像形成装置におい
   て、 １ドットの静電潜像を書き込むための露光時間と静止ビ
   ームパワーとの積で与えられる基準となる１ドット光エ
   ネルギー量Ａを設定する基準エネルギー量設定手段と、
   １ドット光エネルギー量Ａのときのビームのスポット面
   積Ｂを設定する基準スポット面積設定手段と、対象とな
   る露光装置から発光される１ドット光エネルギー量Ａ’
   を測定するエネルギー量測定手段と、対象となる露光装
   置から照射されたビームのスポット面積Ｂ’を測定する
   スポット面積測定手段と、Ａ／Ｂの値及びＡ’／Ｂ’の
   値を演算する演算手段と、Ａ／Ｂの値とＡ’／Ｂ’の値
   とを比較する比較手段と、Ａ／Ｂの値とＡ’／Ｂ’の値
   とが不一致のときに両方の値が略一致するように対象と
   なる露光装置の露光時間を補正する露光時間補正手段
   と、Ａ／Ｂの値とＡ’／Ｂ’の値とが略一致したときに
   Ｂ’に対応したデータを基に対象となる露光装置による
   画像形成プロセスを実行する画像形成プロセス実行手段
   とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 ビームのスポット面積は、感光体上の像
   面位置でのスポット面積とする請求項１記載の画像形成
   装置。
3. 【請求項３】 複数の露光装置を備えている請求項１ま
   たは２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 与えられる１ドット光エネルギー量に対
   して現像後の感光体上の１ドット面積が略飽和するよう
   に、１ドットを書き込むための露光時間及び静止ビーム
   パワーを設定する請求項１ないし３の何れか一記載の画
   像形成装置。
5. 【請求項５】 露光装置は、レーザーダイオードから発
   光されるビームを偏向走査する偏向走査型の露光装置で
   ある請求項１ないし４の何れか一記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 露光装置は、多数の発光ダイオードを感
   光体の長手方向に配列したライン型の露光装置である。
   請求項１ないし４の何れか一記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 ビームのスポット面積に応じた階調表現
   をする階調表現手段を備えている請求項１ないし６の何
   れか一記載の画像形成装置。