(57)【要約】【課題】樹脂レンズの内部吸収による透過率のばらつきに起因した濃度むらを抑制することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、４５０ｎｍ未満の波長の光ビームを発光することが可能な光源と、光源からの光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、回転多面鏡により走査された光ビームを被走査面上に結合させる走査光学レンズ系と、光源の光ビームの発光／非発光を制御するための制御部とを備える。走査光学レンズ系は樹脂レンズに相当し、制御部は、主走査方向の走査位置毎の以前の印字画像に対応する画像信号により光ビームを発光した発光量を積算し、積算した走査位置毎の発光量に基づいて光量可変信号を生成し、主走査方向の走査位置毎の光量可変信号に従って印字画像に対応する画像信号に対する光源の光ビームの光量を可変制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４５０ｎｍ未満の波長の光ビームを発光することが可能な光源と、
前記光源からの光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡により走査された光ビームを被走査面上に結合させる走査光学レンズ系と、
前記光源の前記光ビームの発光／非発光を制御するための制御部とを備え、
前記走査光学レンズ系は樹脂レンズに相当し、
前記制御部は、主走査方向の走査位置毎の以前の印字画像に対応する画像信号により前記光ビームを発光した発光量を積算し、積算した走査位置毎の発光量に基づいて光量可変信号を生成し、前記主走査方向の走査位置毎の光量可変信号に従って印字画像に対応する画像信号に対する前記光源の前記光ビームの光量を可変制御する、画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記光量可変信号と前記印字画像に対応する画像信号とに基づいて前記光ビームを発光した発光量の積算を更新する、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記走査光学レンズ系は、交換可能に設けられ、
前記制御部は、前記走査光学レンズ系が交換された場合には、前記光ビームを発光した発光量の積算をリセットする、請求項１または２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に短波長レーザを用いて走査する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、記録媒体上に画像を形成するプリンタや複写機が知られている。
これらプリンタや複写機に代表される画像形成装置は、光走査装置を用いて静電潜像を形成し、形成された静電潜像によりトナー画像を作成して、そのトナー画像を定着器により加熱および加圧することで記録媒体上に定着させて記録媒体上に画像を形成するものがある。
【０００３】
一般に、この種の光走査装置はレーザ光源からの光ビームをポリゴンミラーによって偏向し、結像レンズ系によって被走査面上に光スポットとして結像させるようになっている。
【０００４】
レーザ光源には半導体レーザ等が多用され、レーザ光源から射出された発散光は、コリメータレンズにより略平行な光ビームに変換され、アパーチャにより光ビームの外形が制限される。外形が制限された光ビームは、定角速度で回転するポリゴンミラーにより偏向されて結象レンズ系に入射する。結像レンズ系は定角速度で偏向された光ビームを所定の間隔で配置された被走査面上に等距離速度で走査させるｆθ特性を有し、全走査域にわたって微小な光スポットを形成するように設けられている。
【０００５】
一方で、近年においては、高解像度化の要求により短波長のレーザ光源を使用し、より微小スポットを形成する方式が提案されている。
【０００６】
しかしながら、結像レンズ系として樹脂レンズを用いる場合、短波長の光ビームになるに従い、樹脂レンズの内部吸収により樹脂レンズの透過率が減少するため高コストのガラスレンズが採用されてきた。
【０００７】
これに対して、特許文献１においては、結像レンズ系としての樹脂レンズを加工することにより樹脂レンズの内部吸収による透過率の減少を抑制する方式を提案している。
【０００８】
また、特許文献２においては、紫外線を樹脂レンズに照射することにより樹脂レンズの透過特性を変化させる方式を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２９８３０号公報
【特許文献２】特開２０１０−４０１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一方で、光ビームは、樹脂レンズに均等に連続的に照射されるわけではない。画像領域には印字部と非印字部とがあるため発光部は、常に発光した状態ではなくオン／オフを繰り返すことになる。
【００１１】
したがって、樹脂レンズの一部の領域が他の領域と比べて短波長の光ビームの照射される割合が高い場合、樹脂レンズ内における透過率のばらつきが生じる可能性がある。
【００１２】
図７は、透過率のばらつきを説明する図である。
図７（Ａ）を参照して、例えば、当該印字画像を複数回形成するものとする。具体的には、印字画像に対応してポリゴンミラーの回転方向である主走査方向に光ビームを走査する。そして、感光体を副走査方向に回転させて、感光体上に印字画像に対応する２次元の静電潜像を形成する。
【００１３】
当該光ビームの走査を複数回実行した場合、たとえば図７（Ｂ）に示されるように樹脂レンズ内において透過率のばらつきが生じる可能性がある。
【００１４】
当該ばらつきのある樹脂レンズで全面均一濃度の画像を印字した場合、図７（Ｃ）に示されるように樹脂レンズの透過率のばらつきに起因した濃度むらのある画像が生成されることになる。
【００１５】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、樹脂レンズの内部吸収による透過率のばらつきに起因した濃度むらを抑制することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のある局面に従う画像形成装置は、４５０ｎｍ未満の波長の光ビームを発光することが可能な光源と、光源からの光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、回転多面鏡により走査された光ビームを被走査面上に結合させる走査光学レンズ系と、光源の光ビームの発光／非発光を制御するための制御部とを備える。走査光学レンズ系は樹脂レンズに相当し、制御部は、主走査方向の走査位置毎の以前の印字画像に対応する画像信号により光ビームを発光した発光量を積算し、積算した走査位置毎の発光量に基づいて光量可変信号を生成し、主走査方向の走査位置毎の光量可変信号に従って印字画像に対応する画像信号に対する光源の光ビームの光量を可変制御する。
【００１７】
好ましくは、制御部は、光量可変信号と印字画像に対応する画像信号とに基づいて光ビームを発光した発光量の積算を更新する。
【００１８】
好ましくは、走査光学レンズ系は、交換可能に設けられ、制御部は、走査光学レンズ系が交換された場合には、光ビームを発光した発光量の積算をリセットする。
【発明の効果】
【００１９】
樹脂レンズの内部吸収による透過率のばらつきに起因した濃度むらを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に従う画像形成装置が適用されるタンデム方式のＭＦＰ１００の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に従うレーザ装置１１３に含まれるレーザ走査部１１８Ｋについて説明する概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に従うレーザ走査部１１８Ｋを駆動する概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に従う画像形成の処理を説明するフロー図である。
【図５】本発明の実施の形態に従う印字画像のための走査処理を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態に従うレーザ走査部を交換する場合の処理について説明するフロー図である。
【図７】透過率のばらつきを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に従う画像形成装置が適用されるタンデム方式のＭＦＰ１００の概略構成を示す模式的断面図である。
【００２３】
図１を参照して、ＭＦＰ１００は、原稿から画像データを読取る画像形成部１０１と、画像処理部１１０Ａと、用紙上に画像を印刷する画像出力部１０２とから構成される。
【００２４】
画像形成部１０１の原稿台１０３上に載置された原稿は、スキャナ１０４の備える露光ランプ１０５により照射される。スキャナ１０４は、スキャナモータ１１２により矢印方向に移動して原稿全体を走査する。
【００２５】
原稿面からの反射光は、ミラー１０６〜１０８および集光レンズを介してＣＣＤ（Charge Coupled Devices）１１０上に像を結ぶ。ＣＣＤ１１０は、原稿面からの反射光をＲＧＢの色データ（アナログ信号）に変換して画像処理部１１０Ａに出力する。ＣＣＤ１１０が画像処理部１１０Ａに出力する色データを、出力画像用データという。
【００２６】
画像処理部１１０Ａは、ＣＣＤ１１０から入力される画像データに所定の画像処理を施してレーザ装置１１３にデジタル信号を出力する。ここでスキャナ１０４からレーザ装置１１３に出力されるデジタル信号は、シアン用の画像色データＣと、マゼンタ用の画像色データＭと、イエロー用の画像色データＹと、ブラック用の画像色データＫである。光走査装置であるレーザ装置１１３は、入力された画像色データＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋに基づいて、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックそれぞれの感光体１１５Ｃ，１１５Ｍ，１１５Ｙ，１１５Ｋに光ビームを出力する。
【００２７】
画像出力部１０２において、レーザ装置１１３から出力される光ビームは、帯電チャージャ１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｙ，１１４Ｋによって帯電された感光体１１５Ｃ，１１５Ｍ，１１５Ｙ，１１５Ｋを露光し、静電潜像を形成する。シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの４色の現像器１１６Ｃ，１１６Ｍ，１１６Ｙ，１１６Ｋにより、感光体１１５Ｃ，１１５Ｍ，１１５Ｙ，１１５Ｋ上の静電潜像が現像される。
【００２８】
一方、転写ベルト１３０は、駆動ローラ１３３Ａと固定ローラ１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄとにより弛まないように懸架されている。駆動ローラ１３３Ａが図中で反時計回りに回転すると、転写ベルト１３０が所定速度で図中の反時計回りに回転する。
【００２９】
給紙カセット１２０〜１２２より適当な用紙が搬送され、タイミングローラ１３１から転写ベルト１３０に用紙が供給される。転写ベルト１３０に供給された用紙は、転写ベルト１３０上に担持され、図中で左方向に搬送される。これにより、用紙がシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順に感光体１１５Ｃ，１１５Ｍ，１１５Ｙ，１１５Ｋと接触する。用紙がそれぞれの感光体１１５Ｃ，１１５Ｍ，１１５Ｙ，１１５Ｋと接触したときに、感光体と対をなす転写チャージャ１１７Ｃ，１１７Ｍ，１１７Ｙ，１１７Ｋにより感光体上に現像されたトナー像が用紙に転写される。
【００３０】
トナー像が転写された用紙は、定着ローラ対１３２により加熱および加圧される。これにより、トナーは溶かされて用紙に定着する。その後、用紙は画像出力部１０２から排出される。
【００３１】
なお、本例においては、原稿台１０３に原稿を載置する場合について図示しているが例えば、図示しない自動原稿搬送装置（ＡＤＦ（Auto Document Feeder））を用いて原稿台に原稿を搬送するようにしても良い。
【００３２】
図２は、本発明の実施の形態に従うレーザ装置１１３に含まれるレーザ走査部１１８Ｋについて説明する概略構成図である。
【００３３】
図２を参照して、本発明の実施の形態に従うレーザ走査部１１８Ｋは、光源部２、コリメータレンズ３、アパーチャ７、ポリゴンミラー４、走査レンズ６ａ，６ｂ、ＳＯＳ（Start of Scan）センサ５およびセンサレンズ４６とを含む。なお、本例においては、レーザ走査部１１８Ｋについて説明するが、レーザ走査部１１８Ｙ、１１８Ｍ、１１Ｃについても同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
【００３４】
ポリゴンミラー４は、図示しない駆動回路に入力される制御信号に基づいて所定の回転速度で回転する。
【００３５】
光源部２から放射された光ビーム８は、コリメータレンズ３で略平行光とされ、ポリゴンミラー４の偏向反射面で回転され、等角速度に偏向され、走査レンズ６ａ，６ｂを透過して感光体１１５Ｋ上で結像し、矢印方向（主走査方向）に走査される。本例においては、１本の光ビームが出力される。
【００３６】
感光体１１５Ｋには矢印方向への主走査と感光体１１５Ｋの回転による副走査とで２次元の静電潜像が形成される。
【００３７】
走査レンズ６ａ及び６ｂは、光ビームを感光体１１５Ｋ上で結像させる結像特性及びポリゴンミラー４で等角速度に偏向された光ビームを主走査方向に等速度に補正するｆθ特性を有している。
【００３８】
センサレンズ４６は、ポリゴンミラー４で偏向された入射される光ビームをＳＯＳセンサ５に集光する。なお、走査レンズ６ａ，６ｂおよびセンサレンズ４６は、樹脂レンズが用いられるものとする。
【００３９】
ＳＯＳセンサ５は、感光体１１５Ｋの画像が形成される領域外に配置され、センサレンズ４６を透過した光ビームの入射を検知する。当該光ビームの入射を検知することにより主走査方向の開始タイミング（同期）が設定される。
【００４０】
なお、光源部２から出射される光ビームが走査する感光体１１５Ｋは、４５０ｎｍ未満の光ビームに感度を持っているものとする。
【００４１】
図３は、本発明の実施の形態に従うレーザ走査部１１８Ｋを駆動する概略ブロック図である。
【００４２】
図３を参照して、ここでは、レーザ走査部１１８Ｋと、画像処理部１１０Ａの構成とが示されている。
【００４３】
画像処理部１１０Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１と、クロック発生回路５０２と、画像処理ブロック５０３と、主走査カウンタ５０６と、主走査発光量積算部５０７と、光量可変信号生成部５０８とを含む。
【００４４】
ＣＰＵ５０１は、図示しないメモリに予め格納されたプログラムに基づいて画像処理部１１０Ａ全体を制御する。
【００４５】
ＣＣＤ１１０から出力された出力用画像データは画像処理ブロック５０３に入力され、画像処理ブロック５０３では入力された画像データに画像処理を施すとともに光源部２で発光／非発光を制御するための画像信号を生成する。そして、クロック発生回路５０２から出力されるデータクロックＣＬＫに同期して画像信号を出力する。
【００４６】
クロック発生回路５０２は、ＣＰＵ５０１からの指示に従って同期信号であるデータクロックＣＬＫを生成する。そして、画像処理ブロック５０３等に出力する。
【００４７】
主走査カウンタ５０６は、ＣＰＵ５０１からの指示に従ってクロック発生回路５０２からのデータクロックＣＬＫに従って主走査カウント値を主走査発光量積算部５０７に出力する。主走査カウント値は、光ビームが走査される主走査方向の位置に関連付けられており、データクロックＣＬＫに従ってカウントアップするものとする。そして、主走査カウント値は、光ビームが感光体の終端側で走査される位置に関連付けられた所定値に到達した場合にリセットされるものとする。
【００４８】
主走査発光量積算部５０７は、主走査カウント値の入力に従って、画像処理ブロック５０３から出力される画像信号に対する発光量を主走査カウント値毎に積算する。
【００４９】
光量可変信号生成部５０８は、主走査発光量積算部５０７で積算された主走査カウント値毎の発光量に基づいて光ビームの発光量を調整するための光量可変信号を生成する。そして、生成された光量可変信号は、光源部２に出力され、光源部２において主走査位置毎の発光量が光量可変信号に従って調整される。
【００５０】
また、光量可変信号は、主走査発光量積算部５０７に出力され、主走査発光量積算部５０７において、画像信号に対する発光量の積算の際に用いられる。
【００５１】
光源部２は、光量可変信号に応じて光ビームの発光量を調整するとともに、画像信号に応じて光ビームを感光体１１５Ｋに出力する。これにより感光体１１５Ｋに対する画像記録（印字処理）が行われる。本例においては、一例として、光ビームが照射された箇所が除電され当該箇所にトナーが付着するものとする。すなわち、光ビームは印字部に照射されるものとする。
【００５２】
光源部２は、水平および垂直有効期間のみで駆動状態になるようにＣＰＵ５０１からの制御信号で駆動させる。また、光源部２は、光ビームの光量を示す信号がフイードバックされ、その光量が一定になるように調整される。
【００５３】
光源部２から出力される光ビームはポリゴンミラー４に供給されて偏向され、上述したように走査レンズを透過して被走査面である感光体１１５Ｋ上に走査される。
【００５４】
ポリゴンミラー４は、図示しない駆動部により駆動され、回転速度はＣＰＵ５０１により入力されるポリゴンミラー駆動信号により制御される。
【００５５】
このポリゴンミラー４によって偏向された光ビームの走査開始点は、ＳＯＳセンサ５によって規定される。本例においては、光源部２から出力された光ビームは、走査領域の先端側で走査され、当該領域に配置されたＳＯＳセンサ５で当該光ビームが検出される。そして、ＳＯＳセンサ５の検出信号は、ＣＰＵ５０１に入力される。そして、ＣＰＵ５０１は、クロック発生回路５０２にデータクロックＣＬＫの生成を指示し、当該データクロックＣＬＫが画像処理ブロック５０３に供給されて、所定タイミングで画像信号が光源部２に入力されることにより記録開始のタイミングが制御される。
【００５６】
なお、本例においては、レーザ走査部１１８Ｋを主に説明するが、他のレーザ走査部についても同様である。
【００５７】
図４は、本発明の実施の形態に従う画像形成の処理を説明するフロー図である。
図４を参照して、主走査方向の走査位置毎の発光量の積算結果を取得する（ステップＳ２）。具体的には、主走査発光量積算部５０７に積算されている主走査方向の走査位置毎の以前の画像信号に対する発光量の積算結果を取得する。
【００５８】
次に、主走査方向の走査位置毎の光量可変信号を生成する（ステップＳ４）。具体的には、光量可変信号生成部５０８は、主走査発光量積算部５０７の積算結果に基づいて光量可変信号を生成する。
【００５９】
次に、光量可変信号に従い光量発光制御を実行する（ステップＳ６）。具体的には、光源部２は、光量可変信号に従って主走査方向の走査位置毎の光ビームの発光量を調整する。
【００６０】
そして、画像を形成する（ステップＳ８）。具体的には、光源部２は、入力される画像信号に応じて光ビームを出力して感光体１１５Ｋに対する画像記録を実行する。
【００６１】
次に、主走査方向の走査位置毎の発光量の積算結果を更新する（ステップＳ１０）。具体的には、入力された画像信号に従う主走査方向の走査位置毎の光ビームの発光量の積算結果を更新する。その際、光量可変信号に従って主走査方向の走査位置毎に光ビームの発光量が変化しているため当該発光量を考慮して積算結果を更新する。
【００６２】
そして、処理を終了する（エンド）。
図５は、本発明の実施の形態に従う印字画像のための走査処理を説明する図である。
【００６３】
図５を参照して、例えば、図５（Ａ）に示される印字画像を形成するものとする。具体的には、印字画像に対応して、画像処理ブロック５０３は、画像信号を生成して、光源部２に出力する。光源部２は、画像処理ブロック５０３から出力される画像信号に従ってポリゴンミラーの回転方向である主走査方向に光ビームを走査する。そして、感光体を副走査方向に回転させて、感光体上に印字画像に対応する２次元の静電潜像を形成する。
【００６４】
図５（Ｂ）は、一例として、当該印字画像に対する光ビームの走査を実行した場合の樹脂レンズ内において透過率のばらつきを説明する図である。
【００６５】
図７で説明したように主走査方向に対して、光ビームを走査した場合に連続して照射された領域は透過率が低下する可能性がある。
【００６６】
本実施の形態においては、樹脂レンズの透過率のばらつきに起因した濃度むらに応じて主走査方向の走査位置毎の光ビームの発光量を調整する。
【００６７】
具体的には、主走査発光量積算部５０７において主走査カウント値毎の画像信号を積算し、積算結果に応じて光ビームの発光量を調整する光量可変信号を生成する。
【００６８】
たとえば、透過率が１０％低下した場合には、一例として発光量を１０％増加させるように光量可変信号を生成する。
【００６９】
図５（Ｃ）は、図５（Ａ）で説明した印字画像について、主走査発光量積算部５０７で積算した積算結果を説明する図である。
【００７０】
すなわち、図５（Ｃ）に示される積算結果は、主走査カウント値に対応する位置への光ビームの照射量（発光量）に相当する。
【００７１】
図５（Ｄ）は、図５（Ｃ）の積算結果に従って主走査方向の走査位置毎の光量可変信号を説明する図である。
【００７２】
光ビームの発光量が高い走査位置については、光量可変信号の値を大きくする必要がある。例えば、光量可変信号としては、基準となる光ビームの発光量に対する係数（重み付け）とするようにしても良い。
【００７３】
たとえば、所定の走査位置においては、光ビームの発光量を基準値×（１＋ｂ）に設定するようにしても良い。
【００７４】
それゆえ、透過率のばらつきがある樹脂レンズを用いた場合であっても、透過率に応じて光ビームの発光量を調整するため、樹脂レンズを通過する光ビームの光量を均一にすることができるため、全面均一濃度の画像を印字した場合、図５（Ｅ）に示されるように樹脂レンズの透過率のばらつきに起因した濃度むらは抑制され、全面均一濃度の画像が生成されることになる。
【００７５】
次に、レーザ走査部が交換される場合について説明する。
上記において説明したように、樹脂レンズは使用によりその透過率が低下するため場合によっては、交換する必要が生じる場合も考えられる。具体的には、パッケージ化されたレーザ走査部（走査光学レンズ系）は交換可能に設けられており、必要に応じて取り替える必要がある。
【００７６】
図６は、本発明の実施の形態に従うレーザ走査部を交換する場合の処理について説明するフロー図である。
【００７７】
図６を参照して、ＣＰＵ５０１は、走査光学レンズ系が交換されたかどうかを判断する（ステップＳ２０）。
【００７８】
ステップＳ２０において、ＣＰＵ５０１は、走査光学レンズ系が交換されたと判断した場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）には、発光量の積算をリセットする（ステップＳ２２）。具体的には、主走査発光量積算部５０７に指示して初期化する。
【００７９】
そして、処理を終了する（エンド）。
これにより、新たな走査光学レンズ系に交換された場合には、樹脂レンズの透過率のばらつきはないため当該処理により濃度むらのない良好な画像を生成することが可能となる。
【００８０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８１】
２  光源部、３  コリメータレンズ、４  ポリゴンミラー、５  ＳＯＳセンサ、６ａ，６ｂ  走査レンズ、７  アパーチャ、８  光ビーム、１０１  画像形成部、１０２  画像出力部、１０３  原稿台、１０４  スキャナ、１０５  露光ランプ、１１０Ａ  画像処理部、１１２  スキャナモータ、１１３  レーザ装置、５０１  ＣＰＵ、５０２  クロック発生回路、５０３  画像処理ブロック、５０６  主走査カウンタ、５０７  主走査発光量積算部、５０８  光量可変信号生成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図５】
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【図７】
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