JP3292482B2

JP3292482B2 - レーザ露光画像形成装置

Info

Publication number: JP3292482B2
Application number: JP40106790A
Authority: JP
Inventors: 朋子小川; 尚史庄司
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-12-10
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 2002-06-17
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: JPH04213273A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成装置に関し、特
にジッター（走査機構の同期の瞬時的な誤差により生ず
る画像歪）を検出してジッターの形成画像への影響を低
減するレーザ露光画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像にトナーを付着させることによ
り画像を得る電子写真方式の画像形成装置において、感
光体特性の環境の変化および経時での変化や、現像に用
いる現像剤の特性の変化や、現像そのものの特性の変化
により、最終的に得られる画像の状態は不安定なものと
なってしまう。このような状況の中で、安定した画像を
継続的に得るために、従来からプロセスコントロールが
行なわれている。従来の方法は、プロセスコントロール
のためのパターンを感光体上に形成し、これにＬＥＤを
光源とする光を照射し、その反射光をフォトセンサによ
り検出するものであった。このような装置として例え
ば、特開平１−２０６３６８号公報に開示の装置があ
る。

【０００３】従来の方法は、画像形成をアナログ光学系
により行なっている画像形成装置においても使用されて
いる方法で、ある程度広さを持ったパターンについてそ
の平均濃度を検知するものである。平均化した濃度を得
ることができることは、その濃度情報に基づいてトナー
濃度等をコントロールする際には細部の再現状況よりも
全体的な濃度状態が知りたいので合理的な検知手段であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、感光体上のパ
ターンからより多くの情報を得ようとしたときには従来
のような方法では、得たい情報が十分に得られるとは言
えない。また、デジタル光学系により画像を形成する画
像形成装置の場合は、小さなドット単位での再現が問題
になり、従来のアナログ画像形成装置の場合と比較し
て、細部の再現状態が全体の画像の再現状態に直接反映
する。従って、より細部の画像の情報を知る必要があ
り、従来の方法では不十分である。

【０００５】また電子写真方式の画像形成装置の場合、
予め帯電された感光体に書き込んで潜電静像を形成する
が、この書き込み時の感光体の回転変動により副走査方
向に書き込みムラが発生し、ジッターが発生してしま
う。特に、デジタル光学系で潜電静像を書き込むデジタ
ル画像形成装置の場合、書込み単位が小さく、例えば、
４００ｄｐｉの場合、１単位は６２．５μｍとたいへん
小さいため、小量の速度変動が大きなドットの重なりと
して濃淡を生じ、このジッターが非常に目立ち易い。こ
の問題を解決するために、副走査方向の書込みビームを
大きく設定し、副走査方向の解像度を犠牲にしてもジッ
ターを目立たなくする方法が取られていた。この方法の
ようにビーム径を決定する場合、回転速度変動が最も悪
い状態を基準に決定するので、通常の場合はその装置の
能力以下のレベルで使用していることになり、副走査方
向の高解像力を得る上で、大きなマイナスである。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決するために感
光体上の副走査方向にジッター検知用の周期的なトナー
像を形成し、反射濃度を測定することによりジッターの
量を正確に検知し、その値に応じたレーザの書き込みビ
ーム径の調整を行なうことにより、副走査方向の解像度
を常に犠牲にすることなく、ジッターの画像品質に与え
る影響を低減した常に美しい画像を得ることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ露光画像
形成装置は、原画像に対応のレーザ光を予め一様に帯電
された感光体(3)に照射して潜像を形成し、該潜像を現
像器(14)で現像して顕像化し、さらに顕像化した画像を
転写紙に転写して画像を形成する静電転写式の画像形成
装置において、ジッター検知用の複数のドットを副走査
方向に並べたパターンを感光体(3)上に形成するパター
ン形成手段(10,13,14,36)と、副走査方向で前記ドット
の幅以下のスリット幅を有するスリット(24)と、前記ジ
ッター検知用のパターンの濃度を前記スリットを介して
検出する濃度検出手段(20,31)と、前記濃度検出手段(2
0,31)が検出した濃度の立上がり，立下り又はそれらの
間の中心、のドット間のバラツキが大きいと前記レーザ
光のビーム径を広くするようにレーザ光出力を制御する
制御手段(32,33,36)と、を備えることを特徴とする。

【０００８】なお、カッコ内の記号は後述する実施例の
対応要素である。

【０００９】

【作用】これによれば、パターン形成手段(10,13,14,3
6)が感光体(3)上に形成したパターンの濃度を、濃度検
出手段(20,31)で検出し、検出した濃度の立上がり，立
下り又はそれらの間の中心、のドット間のバラツキが大
きいと前記レーザ光のビーム径を広くするように制御手
段(32,33,36)が、レーザ光出力を制御する。従って、ジ
ッターによる画像劣化を防止することができる。

【００１０】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１１】

【実施例】図１に本発明を一例で実施する半導体レーザ
を用いた複写装置の書込み光学系の概略斜視図を示し、
図２にその複写装置の構成概略を示す。まず図１を参照
すると、光学系１０は、半導体レーザ３４、集光レンズ
５、シンドリカルレンズ６、ポリゴンミラー２、ポリゴ
ンミラー駆動モータ１、ｆθレンズ４、ミラー７、およ
び同期検知器８、レーザビーム径を調節するアパーチャ
ー９で構成されている。画像処理回路３０のコントロー
ル部３５（図４に図示）においてガンマ変換、中間調再
現処理等の画像処理が行なわれたデータがドライバ３５
で変調され、半導体レーザ３４よりドット出力が発生す
る。半導体レーザ３４から出射されたビームは集光レン
ズ５において平行ビームとなり、この平行ビームがアパ
ーチャー９を通り、シリンドリカルレンズ６によりポリ
ゴンミラー２上に照射される。さらに、この平行ビーム
はポリゴンミラー２で反射され、ｆθレンズ４を通過後
ミラー７によって反射し、感光体３上で結像する。ポリ
ゴンミラー１２に照射されるビームは、ポリゴンミラー
２の回転によりその反射角が変化し、感光体３上を走査
することになる。なお、ポリゴンミラー２はモータ１に
より定速回転され、１ラン走査毎に同期検知器８にレー
ザ光が入射されるように構成されている。

【００１２】次に図２を参照すると、光学系１０はケー
ス１１により密閉構造になっており、光学系１０で形成
されたビームは、防塵ガラス１７を介して感光体３上に
照射される。感光体３は帯電器１３により予め一様に帯
電され、帯電された部位に光学系１０からのレーザ光が
照射される。レーザ光の照射により感光体３上に潜像が
形成され、該潜像は現像器１４でトナーにより顕像化さ
れ、さらに搬送された転写紙１５に転写される。転写紙
１５は定着工程を経て装置外に排出される。感光体３
は、顕像が転写紙５に転写された後にクリーニングユニ
ット１６によりクリーニングされる。なお、感光体３
の、現像器１４のすぐ下流側にマイクロ濃度検出装置２
０を有しており、形成された所定パターンの濃度を読込
んでジッターの検出を行なう。

【００１３】図３にマイクロ濃度検出装置２０の概略構
成を示す。図３において、３は被測定物であり、感光体
を示している。２１は照明装置、２２は集光レンズ、２
４はスリット、２５はフォトセンサである。被測定物３
は、照明装置２により照明され、反射光は入射口２３よ
り入射する。入射した光は、集光レンズ２２により平行
光となった後にスリット２４を通り、フォトセンサ２５
でその強度が測定される。

【００１４】図４に、半導体レーザ３４の出力を制御す
る画像処理回路３０の構成概略を示す。マイクロ濃度測
定部３１は、測定光学系，ドライバ回路，および測定デ
ータを一時記憶するメモリとからなり、コントロール部
３６からのクロックにより一定の時間間隔でマイクロ濃
度データをサンプリングし、メモリ上に記憶している。
このときのサンプリング間隔（時間）Ｘは、Ｆ／Ｋ ≧
Ｖ×Ｘ＞Ｅにより決まる。この式において、Ｆはジ
ッター検知用のパターンの副走査方向のドット径、Ｋは
１ドット内のサンプリング数、Ｖは感光体３の回転速
度、Ｅは測定時の副走査方向のスリット幅をそれぞれ表
わす。ジッター検知部３２では、マイクロ濃度測定部３
１内のメモリからデータを順次呼出し、ジッターを検知
する。濃度データはフィードバック判定部３３にも送ら
れる。フィードバック判定部３３では濃度データとジッ
ター検知部３２からのジッターの程度を表わす信号をも
とにフィードバックを決定する。

【００１５】本実施例においては、マイクロ濃度用の測
定及びジッターの検出が、原稿の画像データに基づくド
ット発生を行なう前に行なわれる。以下これについて説
明する。まず、レーザドライバ３５に所定のジッター検
知用パターン信号が送られる。これにより、原稿画像デ
ータが感光体３に書込まれる前に、ジッター検知用のパ
ターンが感光体３上に書込まれる。感光体３上のジッタ
ー検知用パターンの静電潜像は、現像器１４でトナーに
より顕像化される。感光体３上に形成されたトナー像は
感光体３の回転に伴って移動し、マイクロ濃度検出装置
２０を通過する。マイクロ濃度検出装置２０では照明手
段２１により照明された反射光量をマイクロスリット２
４を通してフォトセンサ２５で読み込み、トナー像が通
過する間にマイクロ濃度を測定し、その結果を画像処理
回路３０に送る。

【００１６】ジッター検知用パターンの例を図５に示
す。このパターンは副走査方向に複数のドットを一列に
並べた形であり、一つのドットは主走査方向の幅が６５
μｍ、副走査方向が７０μｍであり、１ドットおきに書
込まれている。このようなパターンの再現状態を検知す
るためには、細かな単位で濃度を検知する必要がある。
特に、副走査方向でのパターンの変化量を検知し、ジッ
ターを検出するためには副走査方向の検出単位を小さく
設定する必要がある。検出単位の幅は測定に使用するス
リットの幅に依存し、従ってスリット幅をジッター検知
用パターンの様子により決定する。図５に示したパター
ンの場合、副走査方向の幅が７０μｍであるので、副走
査方向のスリット幅が少なくとも７０μｍ以下である必
要があり、２０μｍ以下が望ましい。なお、このパター
ンを測定する際のマイクロ濃度測定に使用するスリット
を図６に示す。

【００１７】画像処理回路３０のジッター検出処理につ
いて以下に説明する。マイクロ濃度測定部３１から得ら
れた濃度データの例を図７に示す。縦軸が濃度、横軸は
副走査方向の変位量を示す。図８は、図７に示した濃度
データを変位に対して微分した値を縦軸に示し、横軸に
は同じく変位量を示した図である。図８で、Ｔｈｒ２お
よびＴｈｒ３はそれぞれ、濃度データ波形の立上がりお
よび立下がりを判断するための閾値であり、微分した結
果をこの閾値と比較することにより、立上がり部および
立ち下がり部を識別する。図８に示す微分値の絶対値
は、図７に示す濃度値の絶対値により変化するので、Ｔ
ｈｒ２とＴｈｒ３は図７の最高濃度により決定する。本
実施例ではＴｈｒ２とＴｈｒ３を用いて検出した立上が
り部の間隔のバラツキとたち下がり部の間隔のバラツキ
とから、ジッターの量を検出する。

【００１８】図９に画像処理回路３０のジッター検出制
御の内容を示す。図１１に示すようにマイクロ濃度測定
部３１内のメモリ上にアドレス０〜ｍまでにＤ０〜Ｄｍ
のデータが記憶されている。このメモリから順に５つの
データを読み出し（ステップ１：以下カッコ内ではステ
ップと言う語を省略する）、１次微分処理を行ない
（２）、エッジ部の判定を行なう（３，４）。Ｔｈｒ
２，Ｔｈｒ３と比較することにより、立ち上がりエッジ
であると判断されたデータのアドレスをＰｊ（ｊは変数
で初期値＝１）に記憶し（６）、ｊの値を更新する
（８）。また、立ち下がりエッジであると判断されたデ
ータのアドレスをＱｉ（ｉは変数で初期値＝１）に記憶
し（５）、ｉの値を更新する（７）。その後、Ｎの値を
更新し（９）、Ｎの値が最大アドレスｍより４小さいア
ドレスより小さい場合は、再度ステップ１に戻る（１
０）。

【００１９】図１０にレーザ出力制御のフローチャート
を示す。図９に示す処理で検出したＰ（ｊ＋１）とＰ
ｊ、Ｑ（ｉ＋１）とＱｉの間隔のバラツキ量を演算し
（２０，２１）、それぞれのバラツキの許容値Ｔと比較
する（２２）。許容値を越えた場合には、光学系にフィ
ードバックし副走査方向の書き込みビーム径を広げる
（２４）。許容値以下の場合にはフィードバックを行な
わない（２３）。

【００２０】以上のように、本実施例では、ジッター検
出用の所定パターンを感光体上に形成し、該パターンの
濃度データに基づいてジッター量を検出する。このジッ
ター量により半導体レーザ３４の出力を制御する。

【００２１】ところで、上述の例では濃度検出により検
出したデータに微分処理を施してジッター検出を行なう
が、微分を行なわずにジッター検出制御を行ない、レー
ザ出力制御を行なうこともできる。この場合の処理を図
１２、図１３および図１４を用いて以下に説明する。

【００２２】図１２は、マイクロ濃度検出装置２０から
得られた濃度データを示す。縦軸が濃度、横軸が副走査
方向の変位量を示す。Ｔｈｒ１は画像部を判断するため
の閾値であり、この値より大であるとき、その部分は画
像部であると判断する。

【００２３】ジッター検出制御のフローチャートを図１
３に示して説明する。まず初期化を行なう（３１）。こ
こでは変数ＡおよびＢの値を０、変数ｎの初期値をー１
とし、アドレスＱｉ（ｉ＝１）を００、アドレスＰｊ
（ｊ＝１）をＦＦとする。次にｎの値を１インクリメン
トし（３２）、マイクロ濃度制御部内のメモリから濃度
データＤｎを入力し（３３）、Ｔｈｒ１と比較すること
により、画像部であるかどうかを判断する（３４）。デ
ータが画像部でないと判断された場合、Ｂに１を加え
て、Ａに０を代入する（４０，４１）。初期状態では
Ａ，Ｂそれぞれに０が代入されているので、この状態で
Ｂの値は”１”、Ａの値は”０”である。データが画像
部であると判断された場合、Ａに１を加え、Ｂに０を代
入する（３５，３７）。この処理により、非画像部から
画像部にデータが変化した時、Ａの値が１であり、画像
部から非画像部にデータが変化した時、Ｂの値が１であ
る。画像部あるいは非画像部のデータが続く限り、Ａ，
Ｂの値は加算されるため、それぞれが”１”となるの
は、非画像部から画像部に、画像部から非画像部にデー
タが変化した時のみである。そのときのアドレスを記憶
し、両者から、画像部のドット一つ一つの中心アドレス
を求める（３８，３９，４３〜４７）。すべてのデータ
に対して以上の処理を行なう（４８）。

【００２４】図１４にフィードバック決定部のフィード
バック制御処理のフローチャートを示す。ジッター検出
制御（図１３）で検出した中心アドレスの間隔のバラツ
キをジッターを表わす量として計算する（５１）。ジッ
ター量をジッターの許容値Ｔｓと比較（５２）し、Ｔｓ
より大きい場合、ビーム径を副走査方向に広くするよう
にフィードバック（５３）し、Ｔｓ以下の場合、フィー
ドバックを行なわない（５４）。

【００２５】以上のように原画像の画像部の濃度を検出
し、画像部のドット１つ１つの中心アドレスの間隔より
ジッター量を検出し、半導体レーザ３４の出力を制御す
ることもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、パターン
形成手段(10,13,14,36)が感光体(3)上に形成したパター
ンの濃度を、濃度検出手段(20,31)で検出し、検出した
パターンの濃度の立上がり，立下り又はそれらの間の中
心、のドット間のバラツキが大きいと前記レーザ光のビ
ーム径を広くするように制御手段(32,33,36)が、レーザ
光出力を制御する。従って、ジッターによる画像劣化を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を一例で実施する半導体レーザを用い
た複写装置の書込み光学系の概略斜視図である。

【図２】本発明を一例で実施する複写装置の構成概略
を示す側面図である。

【図３】マイクロ濃度検出装置２０の構成概略を示す
ブロック図である。

【図４】画像処理回路３０の構成概略を示すブロック
図である。

【図５】ジッター検知用パターンの例を示す平面図で
ある。

【図６】スリット２４の概略を示す平面図である。

【図７】マイクロ濃度検出装置２０で得られる濃度デ
ータの例を示す波形図である。

【図８】図７に示した濃度データを変位に対して微分
した値を縦軸に示し、横軸には同じく変位量を示した波
形図である。

【図９】画像処理回路３０のジッター検知制御動作を
示すフローチャートである。

【図１０】画像処理回路３０のレーザ出力制御の動作
を示すフローチャートである。

【図１１】マイクロ濃度測定部３１のメモリ構成を示
すメモリマップである。

【図１２】マイクロ濃度検出装置２０から得られた濃
度データと所定レベルＴｈｒ１を表わす波形図である。

【図１３】濃度検出したデータを微分しない場合の、
画像処理回路３０のジッター検知制御動作を示すフロー
チャートである。

【図１４】濃度検出したデータを微分しない場合の、
画像処理回路３０のレーザ出力制御の動作を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１駆動モータ２ポリゴンミラー３感光体４ｆθレンズ５集光レンズ６シリンドリカルレンズ７ミラー８同期検知器９ビームアパーチャー１０光学系１１ケース１３帯電器１４現像器１５転写紙１６クリーニングユニット１７防塵ガラス２０マイクロ濃度検出装置２１照明装置２２集光レンズ２４スリット（スリット）２５フォトセンサ３０画像処理回路３１マイクロ濃度測定部（２０，３１：濃度検出手
段）３２ジッター検知部３３フィードバック決定部３５レーザドライバ３６コントロール部（３２，３６：ジッター検出手
段）（３３，３６：制御手段）（１０，１３，１４，３６：パターン形成手段）

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/04 - 1/207 H04N 1/23 - 1/29

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原画像に対応のレーザ光を予め一様に帯
電された感光体に照射して潜像を形成し、該潜像を現像
器で現像して顕像化し、さらに顕像化した画像を転写紙
に転写して画像を形成する静電転写式のレーザ露光画像
形成装置において、ジッター検知用の複数のドットを副走査方向に並べたパ
ターンを感光体上に形成するパターン形成手段と、副走査方向で前記ドットの幅以下のスリット幅を有する
スリットと、前記ジッター検知用のパターンの濃度を前記スリットを
介して検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段が検出した濃度の立上がり，立下り又
はそれらの間の中心、のドット間のバラツキが大きいと
前記レーザ光のビーム径を広くするようにレーザ光出力
を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする、レーザ露光画像形成装置。