(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ走査光学系による像形成体への書き込みで画像形成を行い、該書き込みの主走査方向及び副走査方向の記録密度をＢ（ｄｐｉ）からＡ（ｄｐｉ）へ切り換えるに当たり、像形成体の周速度をＢの場合の略Ｂ2／Ａ2に変更し、レーザビーム走査速度をＢの場合の略Ｂ／Ａに変更するとともに、レーザ発光時間をＢの場合の略Ｂ2／Ａ2に変更することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ走査光学系による書込み部を備えた複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ走査光学系による書込み部を備えた画像形成装置では、一般にレーザパワーとレーザ発光時間との積に比例する露光量、又はレーザスポット径を最も低い記録密度に最適な値に設定していて、記録密度を変更しても同一の露光量又はレーザスポット径を用いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図８は低い記録密度に最適のレーザスポット径を用いた例を示す図、図９は高い記録密度に最適のレーザスポット径を用いた例を示す図で、図８及び図９において（ａ）は高い記録密度の場合、（ｂ）は低い記録密度の場合を示す。
【０００４】
低い記録密度に最適のレーザスポット径を用いたものでは、図８に示すように記録密度を高くすると画素間隔が小さくなるため、図８（ａ）のように記録画像は記録密度に比べ文字や線が太くなり潰れた画像になり画像品質が低下するという問題点がある。
【０００５】
また、高い方の記録密度に最適のレーザスポット径を用いるものでは、低い記録密度にしたとき、図９（ｂ）に示すように文字や線が記録密度に比べ細くなり十分な画像濃度が得られないという問題点がある。
【０００６】
また、露光量が小さいと記録画素ドットは小さく、露光量が大きいと記録画素ドットは大きくなる性質があるので、露光量についても同様の問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題点を解決して、第一には二つの記録密度を有する画像形成装置において、第二には二つ以上の記録密度を有する画像形成装置において、第三には反転現像方式の画像形成装置において、前記記録密度を切り換えても高い画像品質を保持する画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、
レーザ走査光学系による像形成体への書き込みで画像形成を行い、該書き込みの主走査方向及び副走査方向の記録密度をＢ（ｄｐｉ）からＡ（ｄｐｉ）へ切り換えるに当たり、像形成体の周速度をＢの場合の略Ｂ2／Ａ2に変更し、レーザビーム走査速度をＢの場合の略Ｂ／Ａに変更するとともに、レーザ発光時間をＢの場合の略Ｂ2／Ａ2に変更することを特徴とする画像形成装置、
によって達成される。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明の画像形成装置の一例の概略構成を示す断面図である。この画像形成装置は画像読取り部１０、レーザ書き込み部２０、画像形成部３０と給紙部４０等より構成される。
【００１０】
画像形成装置上部には透明なガラス板などからなる原稿台１１と、さらに原稿台上に載置した原稿Ｄを覆う原稿カバー１１Ａ等からなる原稿載置部があり、原稿台１１の下方であって、装置本体内には第１ミラーユニット１２、第２ミラーユニット１３、主レンズ１４、撮像素子１５等からなる画像読取り部１０が設けられている。第１ミラーユニット１２は露光ランプ１２Ａ、第１ミラー１２Ｂを備え、原稿台１１と平行に、かつ図面左右方向へ直線移動可能に取り付けられていて、原稿Ｄの全面を光学走査する。第２ミラーユニット１３は第２ミラー１３Ａ及び第３ミラー１３Ｂを一体化して備え、常に所定の光路長を保つように第１ミラーユニット１２の１／２の速度で左右同方向に直線移動する。勿論この第２ミラーユニット１３の移動は前記第１ミラーユニット１２と同様に原稿台に対して平行である。前記露光ランプ１２Ａによって照明される原稿台１１上の原稿Ｄの像は、主レンズ１４により第１ミラー１２Ｂ、第２ミラー１３Ａ、第３ミラー１３Ｂを経て例えば２種類のＣＣＤからなる撮像素子１５上へ結像される。走査が終わると第１ミラーユニット１２及び第２ミラーユニット１３は元の位置に戻り、次の画像形成まで待機する。
【００１１】
前記撮像素子１５は２組のＣＣＤ等からなる読取り密度の異なる撮像素子アレイを備え、モータあるいはソレノイド等の撮像素子切り換え手段によりそのうちの一つを読取り密度に応じて原稿Ｄの結像面に位置させるようになっている。この撮像素子１５によって得られた画像データは、図示しない画像信号処理部によって処理され、画像信号としてメモリに一旦格納される。
【００１２】
画像形成部３０は、制御部の制御によって前記メモリからの画像信号が、駆動モータＭ、８面の反射面を有して回転するポリゴンミラー２５、ｆθレンズ２６、及び図示しない２組のレーザユニット等からなるレーザ走査光学系であるレーザ書込み部２０に入力されると画像記録動作を開始する。すなわち、フタロシアニン系の感光体を備えた直径８０ｍｍの像形成体である感光体ドラム３１は矢示のように時計方向に回転し、その感光体ドラム３１は定電流制御される高圧電源よりバイアス電圧を印加される帯電器３２により電荷を与えられ帯電電位−７００Ｖに帯電しているので、レーザ書込み部２０による２本のレーザビームによって１度に２本の走査線を書込む２ビーム書込みを行い、感光体ドラム３１上には原稿Ｄの像に対応した静電潜像が形成される。その後、感光体ドラム３１上の前記静電的な潜像は、２成分現像剤を収納した現像器３３の直径４０ｍｍで−６００Ｖのバイアス電圧が印加された現像スリーブ３３Ａの担持する現像剤のトナーによって反転現像が行われ可視のトナー像となる。一方、給紙部４０に装填された給紙カセット４１Ａ又は４１Ｂからは指定のサイズの転写紙Ｐを１枚ずつ搬出ローラ４２Ａによって搬出し、ガイド４３，４６及び搬出ローラ４４を介して画像の転写部に向かってレジストローラ４５まで給紙する。給紙された転写紙Ｐは、感光体ドラム３１上のトナー像と同期して作動するレジストローラ４５によって感光体ドラム３１上に送出される。この転写紙Ｐには、転写器３４の作用により、感光体ドラム３１上のトナー像が転写され、分離器３５の除電作用によって感光体ドラム３１上から分離されたのち、搬送ベルト３６を経て定着器３７へ送られ、熱定着ローラ３７Ａ及び圧着ローラ３７Ｂによって溶融定着された後、排紙ローラ３８及び４８により装置外のトレイ４９へ排出される。
【００１３】
なお、４７は手差し用のトレイで、搬出ローラ４４によって手差しの転写紙がレジストローラ４５に給紙される。
【００１４】
前記感光体ドラム３１はさらに回転を続け、その表面に転写されずに残留したトナーは、クリーニング装置３９において圧接するウレタンゴムから成るクリーニングブレード３９Ａにより除去清掃されたのち、再び帯電器３２により電荷の付与を受けて、次回の画像形成のプロセスに入る。
【００１５】
図２は図１の装置のレーザ走査光学系であるレーザ書込み部２０を示す平面図で図１の反射ミラー２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃは省略している。
【００１６】
図２において、２１Ａ，２１Ｂは画像信号に対応してオン，オフされる半導体レーザと半導体レーザから射出されるレーザビームＡ及びＢを平行光に変換するコリメータレンズを一つにまとめたレーザユニット、２２Ａ，２２Ｂはその外筒を一方に回動すると互いに反対方向に回動する２個の楔状プリズムからなる調整プリズムで、２２ＡはレーザビームＡの主走査方向の射出方向を調整し二つのレーザビームＡ，Ｂの主走査方向の位相を合わせる調整プリズム、２２ＢはレーザビームＢの副走査方向の射出方向を調整する調整プリズムで、後述するレーザスポットＡ，Ｂの副走査方向の間隔を変更するのにも使用される。２３は直交する２つのレーザビームＡ，Ｂを同一方向に射出する半透明の合成プリズム、２４Ａ，２４Ｂはポリゴンミラー２５の各反射面の倒れ角誤差を補正するため設けられたシリンドリカルレンズ、２７はレーザビームをビーム検出器２８に反射するミラーである。ビーム検出器２８はレーザビームの通過を検出して画像の書き出し信号を発生し、感光体ドラム３１上の画像書き出し位置が一定になるようにレーザユニット２１Ａ，２１Ｂの画像信号による駆動開始のタイミングを制御するものである。
【００１７】
レーザユニット２１Ａ，２１Ｂから射出される２本のレーザビームＡ，Ｂはポリゴンミラー２５によって反射され、ｆθレンズ２６、シリンドリカルレンズ２４Ａ，２４Ｂ、反射ミラー２９Ａ〜２９Ｃを介して感光体ドラム３１上を走査露光する。このとき、上記レーザビームＡ，Ｂはｆθレンズ２６により副走査方向に近接して並ぶ楕円形のスポット状に結像し、感光体ドラム３１上に同時に２本の走査線を描く２ビーム書込みが行われる。これにより走査線１本置きの画像信号をレーザユニット２１Ａ，２１Ｂに同時に入力して１度に２本の走査線を描き、１組のレーザユニットを用いる装置の２倍の記録速度で画像記録することができる。
【００１８】
図示しない操作パネルには記録密度選択ボタンがあってこれを押圧する度に例えばＡ＝６００ｄｐｉ→Ｂ＝４００ｄｐｉ→Ａ＝６００ｄｐｉと記録密度が切り換わり希望の記録密度を選択できるようになっている。
【００１９】
なお、Ａ＝６００ｄｐｉ時の画素の一辺の大きさは２５．４ｍｍ／６００＝０．０４２３ｍｍ＝４２．３μｍであり、Ｂ＝４００ｄｐｉ時の画素の一辺の大きさは２５．４ｍｍ／４００＝０．０６３５ｍｍ＝６３．５μｍである。
【００２０】
図３は２つの記録密度で切り換え、双方の記録密度における画素の一辺の大きさの間の値にレーザスポット径を固定で設定する場合の制御系を示すブロック図、図４はそのレーザスポット形状を示す図である。図において、７１は操作パネルの記録密度選択ボタン、６１は制御部のＣＰＵ、６２は撮像素子１５の読取り密度を切り換える撮像素子切換え手段、６３は帯電器３２の帯電グリッド電圧制御回路、６４はポリゴンミラー２５の駆動モータＭの回転数を制御するポリゴンミラー制御回路、６５は感光体ドラム３１を駆動するモータの回転数を制御する感光体回転数制御回路、６６は現像スリーブ３３Ａの回転数を制御する現像スリーブ回転数制御回路、６７はモータあるいはソレノイド等によって調整プリズム２２Ｂを回動してレーザスポットＢの副走査方向の位置を変更して感光体ドラム３１上のレーザスポットＡ及びレーザスポットＢの副走査方向の間隔を変更するレーザスポット間隔変更手段である。
【００２１】
記録密度選択ボタン７１よりＣＰＵ６１に選択された記録密度の信号が入力されると、ＣＰＵ６１は撮像素子切換え手段６２、帯電グリッド電圧制御回路６３及びレーザスポット間隔変更手段６７に選択された記録密度に応じた読取り密度とグリッド電圧及びレーザスポット間隔に切り換える切換え信号を送出し、レーザスポット間隔をＡ＝４００ｄｐｉの時４２．３μｍ、Ｂ＝６００ｄｐｉの時は６３．５μｍに切り換えると共に、ポリゴンミラー制御回路６４、感光体回転数制御回路６５及び現像スリーブ回転数制御回路６６に選択された記録密度に対応する回転数に切り換える切換え信号を送出し、感光体ドラム３１の周速度、ポリゴンミラー２５の回転数、帯電器３２のグリッド電圧及び現像スリーブ３３Ａの回転数を表１に示すように選択された記録密度に対応する値に変更して、感光体ドラム３１の帯電電位は記録密度Ａ（６００ｄｐｉ）においても記録密度Ｂ（４００ｄｐｉ）においても一定に保持され、現像剤も記録密度に適合した量が搬送されるようになる。
【００２２】
【表１】
0003632155.tif 000002
【００２３】
ここでは、レーザビームＡ，Ｂの感光体ドラム３１の感光体上に照射するレーザスポットＡ，Ｂ両者の形状は、ｆθレンズ２６の焦点距離及びその位置を、レーザスポット径の大きさを例えば主走査方向の径を５２μｍ、副走査方向の径を５７μｍとする楕円形になるよう、すなわちレーザスポット径をｘとするとき、２５．４／６００（＝４２．３μｍ）＜ｘ＜２５．４／４００（＝６３．５μｍ）、すなわち２５．４／Ａ＜ｘ＜２５．４／Ｂとなるよう設定している。これによって画素に対するレーザスポットの大きさは、記録密度Ａ＝６００ｄｐｉの場合は図４（ａ）、記録密度Ｂ＝４００ｄｐｉの場合は図４（ｂ）に示すようにいずれの記録密度に対しても適度な割合となる。
【００２４】
図５は記録密度に応じて露光量を調整する場合の制御系を示すブロック図で、図３と同一部分は同一符号で表し、前記表１に示す切換えを行うのでその詳細な説明は省略する。図５の６８はレーザユニットＡ，Ｂ（２１Ａ，２１Ｂ）の駆動回路の例えば駆動電流値を変更してレーザスポットの光量を変更するレーザ光量切換え手段であり、このレーザ光量切換え手段６８により例えば記録密度Ａ＝６００ｄｐｉの場合の感光体ドラム３１上での光量ａは０．２４ｍＷ、Ｂ＝４００ｄｐｉの場合の光量ｂは０．５４ｍＷに変更調整される。すなわち、記録密度がＡ＞Ｂである時レーザスポットの光量をａ＜ｂとした。この結果記録密度Ａ＝６００ｄｐｉ及びＢ＝４００ｄｐｉにおいても文字や線の太さ及び画素濃度が記録密度に対して適正になり、濃度も十分であることが確認された。なお、この実施例のレーザ書込み部２０の効率（感光体ドラム３１上での光量／レーザユニット２１Ａ，２１Ｂの光源の発光光量）は１２．５％である。
【００２５】
上記では記録密度が２種類の場合について説明したが、３種類以上の記録密度を有する画像形成装置についても同様で、記録密度Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ・・・でその時のレーザスポットの光量をａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・とし、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ・・・である時ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄ・・・とすることによっていずれの記録密度においても適正なレーザスポット光量が得られ、線の太さや画像濃度が適度となる。
【００２６】
図６は本発明に係る制御系を示すブロック図で、図３と同一部分は同一符号で表し、前記表１に示す切換えを行うのでその詳細な説明は省略する。図６の６９はレーザユニットＡ，Ｂ（２１Ａ，２１Ｂ）の駆動回路の１画素毎の駆動パルス時間を変更して１画素毎のレーザ発光時間を変更し、レーザスポットの光量を変更するレーザ発光時間変更手段であり、このレーザ発光時間変更手段６９により、例えば記録密度Ａ＝６００ｄｐｉの場合の感光体ドラム３１上での発光時間（パルス幅）は、Ｂ＝４００ｄｐｉの場合の１１４／２５６≒Ｂ２／Ａ２に設定される。この結果、記録密度Ａ＝６００ｄｐｉ及びＢ＝４００ｄｐｉにおいても文字や線の太さ及び画素濃度が記録密度に対して適正になり、かかる装置の振幅伝達関数（ＭＴＦ）を記録画像の空間周波数から推定すると図７の実線に示すように記録密度に関係なく解像力の一定な良好な結果になることが確認された。図７の点線で示したのは従来の記録密度を変更してもレーザスポット光量を変更せず一定にした場合で、高い記録密度になるに従い解像力の低下するのが分かる。
【００２７】
なお、本実施例ではレーザスポット光量を変更するのに最も簡単なレーザ発光時間を変更する方法を用いたが、レーザユニット２１Ａ，２１Ｂの発光光量を変更したり、レーザユニット２１Ａ，２１Ｂの発光光量とレーザ発光時間の両者を変更する方法を用いてもよいことは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置は以上説明したように構成・制御されるので、記録密度を変更しても、レーザスポット径を変更することなくして簡単な構成により、または記録密度に応じて感光体上の光量を変更して、さらには像形成体の周速度を変更して切換えた記録密度に応じてレーザ発光時間を変更して、高記録密度においては文字や線が記録密度に比べ太くなることがなく、低記録密度においては十分な画像濃度が得られて、いずれの記録密度においても高い画像品質が保持される画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一例の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の装置のレーザ書込み部を示す平面図である。
【図３】記録密度に応じてスポット径を切り換える制御系を示すブロック図である。
【図４】レーザスポット形状を示す図である。
【図５】記録密度に応じて露光量を調整する制御系を示す図である。
【図６】本発明の制御系を示す図である。
【図７】本発明による記録画像のＭＴＦを示す図である。
【図８】従来のレーザスポットの形状を示す図である。
【図９】従来のレーザスポットの形状を示す図である。
【符号の説明】
１０  画像読み取り部
２０  レーザ書込み部
２１Ａ，２１Ｂ  レーザユニット
２２Ａ，２２Ｂ  調整プリズム
２３  合成プリズム
２５  ポリゴンミラー
２６  ｆθレンズ
３０  画像形成部
３１  感光体ドラム
６１  ＣＰＵ（制御部の）
６２  撮像素子切換え手段
６３  帯電グリッド電圧制御回路
６４  ポリゴンミラー制御回路
６５  感光体回転数制御回路
６６  現像スリーブ回転数制御回路
６７  レーザスポット間隔変更手段
６８  レーザ光量切換え手段
６９  レーザ発光時間変更手段
７１  記録密度選択ボタン
【図１】
0003632155.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003632155.tif 000009
【図８】
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【図９】
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