JPH05244372A

JPH05244372A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05244372A
Application number: JP4044012A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Arai; 和彦新井; Kiyoshi Shigehiro; 清重廣; Toru Teshigahara; 亨勅使川原; Kazuo Terao; 和男寺尾
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-21
Also published as: US5416506A

Abstract

(57)【要約】【目的】面積変調法と同様な構成によって強度変調法
と同等な潜像を形成する。【構成】感光体１１の周囲には、帯電コロトロン１
２、現像機１３、転写コロトロン１４、クリーナ１５、
イレイズランプ１６が配置されており、感光体１１はレ
ーザＲＯＳからの光ビーム１８により露光される。感光
体１１上の光ビーム１８のスポット径は画素ピッチの
1.5倍上に設定されている。例えば、ＦＳ方向の解像度
及びＳＳ方向の解像度が共に 400spi の場合には、光ビ
ーム１８の感光体１１上でのスポット径はＦＳ方向及び
ＳＳ方向共に96μｍ以上に設定される。また、現像機１
３で使用されるトナーの粒径は 5μｍ以下である。これ
により疑似的に強度変調法を用いたときと同等な潜像を
感光体１１上に作成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームを用いて
感光媒体上に潜像を形成し、当該潜像をトナー現像して
画像形成を行う電子写真方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタや複写機等の画像形成装置にお
いては、高速且つ高画像品質を提供できる記録方式とし
てデジタル電子写真方式が広く採用されている。そし
て、このような電子写真方式を採用した画像形成装置に
おいて中間調画像の記録を行う方式として、従来、網点
スクリーンや万線スクリーンを用いた面積変調法が広く
用いられている。

【０００３】この面積変調法は、そのアルゴリズムも比
較的簡易であり、また低コストで構成できるものではあ
るが、面積変調法の基本構造は、用紙の白色部とトナー
等による着色部の繰り返しで階調を表現するというもの
であり、人間にとってはその白色部と着色部の繰り返し
のパターンを画像ノイズとして検知してしまうことがあ
り、良好な画質としての評価は得られないことが多いも
のであった。

【０００４】そのために、複数のレーザビームを合成し
て非常にスポット径の小さな光ビームを形成し、それを
用いて感光媒体上に潜像を形成することによって、高解
像度且つ高品質の画質を得ようとする試みもなされてい
るが、光学系の設計が非常に難しく、且つ大型になるも
のである。

【０００５】これに対して面積変調法を用いないで中間
調画像の記録を行う方式として、画像から得た濃度デー
タに応じて光ビームの強度を変調する方式（以下、これ
を強度変調法と称す）が知られている。そして、強度変
調法によれば、面積変調法により画像形成を行ったとき
に発生するような、用紙の白色部とトナー等による着色
部の繰り返しパターンに基づく画像ノイズは生じること
がないものである。

【０００６】ところで、強度変調法において光ビームの
強度を変調する方法としては、超音波光変調器を用いる
方法、あるいは半導体レーザに供給する駆動電流を変化
させる方法があるが、前者の場合には、超音波光変調器
が高価であるばかりでなく、その取り付けにも高い精度
が要求されるために、高価且つ複雑なものになるという
問題があるので、通常では後者の方法、即ち半導体レー
ザに供給する駆動電流を変化させる方法が採用されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
レーザは、図６に示すように入力電流を少し変化させた
だけで発光出力が大きく変化するという特性を有してい
るので、単に濃度データに応じて半導体レーザに供給す
る電流を変化させただけでは中間調を良好に表現するこ
とはできないという問題がある。

【０００８】これに対して、電源回路を非常に安定なも
のとして上述した問題を解決する方法が種々提案されて
いるが、高安定な電源回路を構成することは非常に難し
く、また大型なものとなるという問題があるばかりでな
く、半導体レーザは環境依存性が高いために、温度変化
に対する補正回路等種々の補正回路を備える必要があ
り、よりコストが高くなり、且つ大型化にならざるを得
ないものである。

【０００９】また、特開昭６０−２０８１６２号公報に
は、強度変調法を採用した画像形成装置において、階調
画像信号のビット幅よりも光強度制御信号のビット幅を
大きくすることによって原画像をより忠実に再現するこ
とが提案されているが、この方式では多階調の画像を忠
実に再現することは非常に困難なものである。

【００１０】更に、特開昭５６−９１２２８号公報にお
いては、入力濃度信号をパルス幅変調し、その結果得ら
れたパルス幅変調されたパルス信号で高周波のクロック
パルスをゲートし、そのゲートされたクロックパルスを
半導体レーザに印加することによって数１０レベル以上
の中間調を有する画像を記録することが提案されている
が、この方式は基本的には面積変調法によるものであ
り、用紙の白色部とトナー等による着色部の繰り返しパ
ターンに基づく画像ノイズが発生するという面積変調法
の問題点は何等解決されていないものである。

【００１１】また、強度変調法を採用した場合には、同
じ粒径のトナーを使用したとしても面積変調法により形
成した画像と比較すると粒状性が大きい、即ち形成され
た画像の滑らかさが劣るという問題があった。これは次
のような事情による。即ち、トナーの粒径をパラメータ
として、濃度と粒状性との関係をグラフに表すと概略図
７に示すようになることが知られており、面積変調法で
は図中Ａ，Ｂで示す濃度範囲だけを使用する。即ち、面
積変調法においては、網点スクリーンのドットの一つ一
つ、あるいは万線スクリーンの矩形の一つ一つは一定の
高い濃度で形成され、それ以外は濃度の小さい記録用紙
の地肌であるから、図７のＡで示す高濃度の領域と、Ｂ
で示す低濃度の領域のみを使用するのであり、このため
に比較的大きな粒径のトナーを使用した場合にも粒状性
は比較的良好である。

【００１２】これに対して、強度変調法を採用した場合
には、図７の全ての濃度範囲を使用するので、面積変調
法で形成した画像と比較すると、特に中間の濃度におい
て粒状性が劣っているのである。

【００１３】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、面積変調法と同様な構成によって強度変調法と同
等な機能を実現させ、且つ粒状性の良好な中間調画像を
形成することができる画像形成装置を提供することを目
的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の画像形成装置は、レーザ光源と、前記レ
ーザ光源が発生する光ビームを感光媒体に対して相対的
に走査する光ビーム走査手段と、前記光ビームを集光し
て前記感光媒体上に所定のサイズの光ビームスポットを
形成する結像光学系とを備えた画像形成装置において、
前記感光媒体上の主走査方向及び／または副走査方向の
光ビームスポット径を主走査方向及び／または副走査方
向の画素ピッチの 1.5倍以上とすることを特徴とする。
また、本発明は、前記光ビームによって前記感光媒体上
に形成された潜像を粒子径 5μｍ以下のトナーを用いて
湿式現像もしくは乾式現像することを特徴とする。

【００１５】

【作用】いま、図１に示すような構成の画像形成装置を
考える。図１において、矢印方向に回転する像担持体１
の周囲には帯電コロトロン２、現像機３が設置されてい
る。なお、像担持体１は感光体自体であってもよく、も
しくは感光紙等を搬送するものであってもよいものであ
る。レーザＲＯＳ（Raster Output Scanner ）は、半導
体レーザ４、コリメータレンズ５、ポリゴンミラー６、
及びｆθレンズ７で構成されている。そして、画像読み
取り装置（図示せず）等から供給される画像の濃度信号
はパルス幅変調回路（ＰＷＭ）９によってパルス幅変調
され、このＰＷＭ９の出力信号により半導体レーザ４か
らの光ビームはオン／オフされて像担持体１を露光す
る。

【００１６】さて、図１に示す構成は、従来の面積変調
法を採用した画像形成装置と同様の構成であるが、画素
ピッチＰに対する像担持体１上に照射される光ビーム８
のビームスポット径Ｓの比ｄ（＝Ｓ／Ｐ）を変化させ、
そのときの像担持体１上の露光エネルギープロファイル
をみると図２に示すようになる。なお、画素ピッチＰ
は、主走査（ＦＳ）方向では光ビーム８の走査速度とＰ
ＷＭ９に入力される搬送波の周波数で一義的に定まり、
副走査（ＳＳ）方向では光ビーム８のＳＳ方向への送り
幅により定まるものであることは当業者に明かである。

【００１７】図２は光ビーム８のスポット径Ｓを一定に
して、ＦＳ方向の画素ピッチＰを変化させたときの像担
持体１上の露光エネルギープロファイルを示したもので
あり、ｄが大きくなるに従って、即ちビームスポット径
Ｓが画素ピッチＰに対して大きくなるに従って、露光エ
ネルギープロファイルの凹凸が減少し、用紙白色部とト
ナーの着色部が繰り返す面積変調から露光強度が変化す
る強度変調へと変化することが分かる。そして、ビーム
スポット径Ｓが画素ピッチＰの 1.5倍以上の場合には、
強度変調法で形成した潜像と同等の潜像が形成できるこ
とが確認された。ＳＳ方向についても同様である。

【００１８】また、粒状度が６以下の範囲を画像の粒状
度の許容範囲とすると、図７から明らかなように、粒径
が 5μｍ以下のトナーを使用すればよいことが分かる。
なお、現像方式は湿式現像でも乾式現像でもよいもので
ある。これによって、面積変調法の場合に発生する画像
ノイズがなく、しかも粒状性の良好な中間調画像を得る
ことができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
図３は本発明に係る画像形成装置の一実施例の構成を示
す図であり、矢印方向に回転する感光体１１の周囲に
は、回転方向に順次、帯電コロトロン１２、現像機１
３、転写コロトロン１４、クリーナ１５、イレイズラン
プ１６が配置されており、感光体１１はレーザＲＯＳ
（図３には図示せず）からの光ビーム１８により露光さ
れる。レーザＲＯＳは図１に示したと同様の構成を備え
るものである。

【００２０】そして、感光体１１上の光ビーム１８のス
ポット径は画素ピッチの 1.5倍上に設定されている。例
えば、ＦＳ方向の解像度及びＳＳ方向の解像度が共に 4
00spi であるとすると、光ビーム１８の感光体１１上で
のスポット径はＦＳ方向及びＳＳ方向共に96μｍ以上に
設定される。また、現像機１３で使用されるトナーの粒
径は 5μｍ以下である。

【００２１】これにより疑似的に強度変調法を用いたと
きと同等な潜像を感光体１１上に作成することができ
る。そして、感光体１１上の潜像は現像機１３により、
粒径が5μｍ以下のトナーでトナー現像され、転写コロ
トロン１４により用紙に転写される。これによって、面
積変調法において発生する画像ノイズがなく、更に粒状
性の良好な中間調画像を得ることができた。

【００２２】次に第２の実施例について説明する。図４
は本発明に係る画像形成装置の第２の実施例の構成を示
す図であり、矢印方向に回転する像担持体２１には感光
紙２２が装着されている。なお、像担持体２１は剛体の
回転体でなく、搬送ベルトであってもよいものである。
そして、像担持体２１の周囲には帯電コロトロン２３、
現像機２４、乾燥定着器２６、イレイズランプ２５が配
置されており、感光紙２２はレーザＲＯＳ（図４には図
示せず）からの光ビーム２７により露光される。レーザ
ＲＯＳは図１に示したと同様の構成を備えるものであ
る。

【００２３】そして、感光紙２２上の光ビーム２７のス
ポット径は画素ピッチの 1.5倍上に設定されている。例
えば、ＦＳ方向の解像度及びＳＳ方向の解像度が共に 4
00spi であるとすると、光ビーム２７の感光紙２２上で
のスポット径はＦＳ方向及びＳＳ方向共に96μｍ以上に
設定される。また、現像機２４で使用されるトナーの粒
径は 5μｍ以下である。

【００２４】これにより疑似的に強度変調法を用いたと
きと同等な潜像を感光紙２２上に作成することができ
る。そして、感光紙２２の潜像は現像機２４により、粒
径が 5μｍ以下のトナーでトナー現像され、乾燥定着器
２６により定着されて排出される。これによって、面積
変調法において発生する画像ノイズがなく、更に粒状性
の良好な中間調画像を得ることができた。

【００２５】次に第３の実施例について説明する。図５
は本発明に係る画像形成装置の第３の実施例の構成を示
す図であり、矢印方向に回転する感光体３１の周囲には
帯電コロトロン３２、イレイズランプ３８が配置されて
おり、感光体３１はレーザＲＯＳ（図５には図示せず）
からの光ビーム３９により露光される。レーザＲＯＳは
図１に示したと同様の構成を備えるものである。

【００２６】感光体３１上の光ビーム３９のスポット径
は画素ピッチの 1.5倍上に設定されている。例えば、Ｆ
Ｓ方向の解像度及びＳＳ方向の解像度が共に 400spi で
あるとすると、光ビーム３９の感光体３１上でのスポッ
ト径はＦＳ方向及びＳＳ方向共に96μｍ以上に設定され
る。また、現像機３３で使用されるトナーの粒径は 5μ
ｍ以下である。

【００２７】そして、感光体３１上の潜像は、転写コロ
トロン３４によって用紙搬送材３６に装着された用紙３
５に転写され、用紙３５上の潜像は現像器３３により粒
径が5μｍ以下のトナーでトナー現像され、乾燥定着器
３７により定着されて排出される。

【００２８】これにより疑似的に強度変調法を用いたと
きと同等な潜像を用紙３５上に作成することができる。
これによって、面積変調法において発生する画像ノイズ
がなく、更に粒状性の良好な中間調画像を得ることがで
きた。

【００２９】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば上記実施例ではモノクロの
画像形成装置について説明したが、本発明はカラー複写
機やカラープリンタ等のカラー画像形成装置にも適用で
きるものであることは当然である。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、像担持体上に強度変調法を用いたときと同等
な潜像を形成することができるので、面積変調法にて発
生する画像ノイズはなく、しかも粒径が 5μｍ以下のト
ナーで現像するので、粒状性の良好な中間調画像を得る
ことができる。また、光ビームのスポット径を絞り込む
必要がないので、レーザ光学系を簡略化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す図である。

【図２】本発明の作用を説明するための図である。

【図３】本発明の第１の実施例の構成を示す図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施例の構成を示す図であ
る。

【図５】本発明の第３の実施例の構成を示す図であ
る。

【図６】半導体レーザの特性を示す図である。

【図７】従来の強度変調法の問題点を説明するための
図である。

【符号の説明】

１…像担持体、２…帯電コロトロン、３…現像機、４…
半導体レーザ、５…コリメータレンズ、６…ポリゴンミ
ラー、７…ｆθレンズ、８…光ビーム、９…パルス幅変
調回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者寺尾和男神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源と、前記レーザ光源が発生する光ビームを感光媒体に対して
相対的に走査する光ビーム走査手段と、前記光ビームを集光して前記感光媒体上に所定のサイズ
の光ビームスポットを形成する結像光学系とを備えた画
像形成装置において、前記感光媒体上の主走査方向及び／または副走査方向の
光ビームスポット径を主走査方向及び／または副走査方
向の画素ピッチの 1.5倍以上とすることを特徴とする画
像形成装置。
【請求項２】前記光ビームによって前記感光媒体上に
形成された潜像を粒子径 5μｍ以下のトナーを用いて湿
式現像もしくは乾式現像することを特徴とする請求項１
記載の画像形成装置。