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JP2007196524A - Image forming apparatus and its control method - Google Patents

Image forming apparatus and its control method Download PDF

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JP2007196524A
JP2007196524A JP2006018012A JP2006018012A JP2007196524A JP 2007196524 A JP2007196524 A JP 2007196524A JP 2006018012 A JP2006018012 A JP 2006018012A JP 2006018012 A JP2006018012 A JP 2006018012A JP 2007196524 A JP2007196524 A JP 2007196524A
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light
image
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Akira Inoue
亮 井上
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Canon Inc
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  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus which suitably maintains a contrast in a high density region while suitably reducing a density unevenness in a low density region. <P>SOLUTION: The image forming apparatus comprises: an exposure unit for exposing an image carrier to a plurality of lights having different frequencies; the image carrier for carrying a latent image formed through exposure; and an exposure controller for controlling a light emitting ratio of the plurality of lights having different frequencies according to a density of an image to be formed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system.

電子写真方式による画像形成装置の高画質化の手段として、ビームスポットの小径化は有効な手段である。その理由は、ビームスポットが小径化されることで、記録密度が向上し、より高精細な潜像が形成可能となるからである。また、ビームスポットが小径化されることで、潜像の電荷分布がよりシャープになる。これは、感光ドラムにおいて、電位のムラや機械的な振動などのノイズが発生したとしても、現像を安定化できる利点がある。   Reducing the beam spot diameter is an effective means for improving the image quality of an electrophotographic image forming apparatus. This is because the beam spot is reduced in diameter so that the recording density is improved and a higher-definition latent image can be formed. In addition, since the beam spot is reduced in diameter, the charge distribution of the latent image becomes sharper. This has the advantage that development can be stabilized even if noise such as unevenness of potential or mechanical vibration occurs in the photosensitive drum.

ところで、複数の異なる波長のレーザーを用いて画像を形成する方法が提案されている(特許文献1、2)。特許文献1によれば、文字画像の潜像を短波長レーザーで形成し、多階調画像の潜像を長波長レーザーで形成する方法が提案されている。また、特許文献2によれば、文字の周辺でだけ、短波長レーザーを使用する方法が提案されている。
特開平8−164634号公報 特開平11−320960号公報
By the way, a method for forming an image using a plurality of lasers having different wavelengths has been proposed (Patent Documents 1 and 2). According to Patent Document 1, a method is proposed in which a latent image of a character image is formed by a short wavelength laser and a latent image of a multi-tone image is formed by a long wavelength laser. Further, according to Patent Document 2, a method of using a short wavelength laser only around a character is proposed.
JP-A-8-164634 JP-A-11-320960

しかしながら、特許文献1および2のいずれも、感光ドラムの感光特性とレーザー光の波長との関係について着目していなかった。すなわち、感光ドラムの感光層として、波長が短くなるほど感度が低下する部材が使用されると、必要な画像濃度が得られないおそれがある。これでは、短波長レーザーを使用したとしても、却って、形成される画像の品質が低下してしまう。   However, neither of Patent Documents 1 and 2 paid attention to the relationship between the photosensitive characteristics of the photosensitive drum and the wavelength of the laser beam. That is, if a member whose sensitivity decreases as the wavelength becomes shorter is used as the photosensitive layer of the photosensitive drum, there is a possibility that a necessary image density cannot be obtained. In this case, even if a short wavelength laser is used, the quality of the formed image is deteriorated.

そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも1つを解決することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。   Therefore, an object of the present invention is to solve at least one of such problems and other problems. Other issues can be understood throughout the specification.

本発明の画像形成装置は、レーザ光源手段から出力される光変調を受けた光ビームで像担持体上を走査して画像形成を行なう画像形成装置において実現される。レーザ光源手段は発振波長が異なる複数個のレーザ光源を含む。露光制御部は、形成対象となる画像の濃度に応じて、発振波長が異なる複数個のレーザ光源の発光割合を制御する。   The image forming apparatus of the present invention is realized in an image forming apparatus that forms an image by scanning an image carrier with a light beam subjected to light modulation output from a laser light source means. The laser light source means includes a plurality of laser light sources having different oscillation wavelengths. The exposure control unit controls the emission ratios of a plurality of laser light sources having different oscillation wavelengths according to the density of the image to be formed.

本発明によれば、形成対象となる画像の濃度に応じて、発振波長が異なる複数の光の発光割合が好適に制御される。これによって、低濃度領域では濃度ムラなどを好適に低減しつつ、高濃度領域ではコントラストを好適に維持できる。   According to the present invention, the emission ratios of a plurality of lights having different oscillation wavelengths are suitably controlled according to the density of an image to be formed. This makes it possible to favorably maintain the contrast in the high density region while suitably reducing density unevenness in the low density region.

以下に本発明の一実施形態を示す。もちろん以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。   An embodiment of the present invention is shown below. Of course, the individual embodiments described below will be helpful in understanding various concepts such as the superordinate concept, intermediate concept and subordinate concept of the present invention. Further, the technical scope of the present invention is determined by the scope of the claims, and is not limited by the following individual embodiments.

[第1の実施形態]
図1は、実施形態の画像形成装置の概略断面図である。なお、ここでは、画像形成装置100のうち、本発明に対する関連性が低い部分は省略されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus according to an embodiment. Here, portions of the image forming apparatus 100 that are less relevant to the present invention are omitted.

露光装置101は、一様に帯電された感光ドラム102の表面を、発振波長が異なる複数の光を用いて露光する装置である。感光ドラム102は、いわゆる像担持体であり、露光により形成された潜像を担持する。帯電器103は、感光ドラム102の表面を一様に所望の電位となるように帯電させる。現像装置104は、感光ドラム102の表面に形成された潜像を、トナーなどの現像剤により現像する。転写ローラ105は、光ドラム102の表面に形成された現像剤の像を記録媒体上に転写する。定着器106は、未定着の現像剤像を加熱および加圧し、記憶媒体上に定着させる。   The exposure apparatus 101 is an apparatus that exposes the uniformly charged surface of the photosensitive drum 102 using a plurality of lights having different oscillation wavelengths. The photosensitive drum 102 is a so-called image carrier and carries a latent image formed by exposure. The charger 103 charges the surface of the photosensitive drum 102 so as to have a desired potential uniformly. The developing device 104 develops the latent image formed on the surface of the photosensitive drum 102 with a developer such as toner. The transfer roller 105 transfers the developer image formed on the surface of the optical drum 102 onto the recording medium. The fixing device 106 heats and presses the unfixed developer image to fix it on the storage medium.

図2は、実施形態に係る露光装置と露光制御部との一例を示す図である。CPU201は、露光装置101を統括的に制御する露光制御部として機能する。CPU201は、例えば、形成対象となる画像の濃度に応じて、発振波長が異なる複数の光の各発光割合を制御する。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an exposure apparatus and an exposure control unit according to the embodiment. The CPU 201 functions as an exposure control unit that comprehensively controls the exposure apparatus 101. For example, the CPU 201 controls the emission ratios of a plurality of lights having different oscillation wavelengths in accordance with the density of an image to be formed.

画像信号分配器202は、CPU201から出力される画像信号の値に応じて画像信号を加工し、加工された信号を発光信号発生器203、204に送出している。発光信号発生器203、204は、画像信号分配器202から送られてきた加工信号に基づいて、それぞれ対応する半導体レーザー205、206を所定のタイミングで明滅(ON,OFF)させて光変調している。   The image signal distributor 202 processes the image signal in accordance with the value of the image signal output from the CPU 201 and sends the processed signal to the light emission signal generators 203 and 204. Based on the processing signal sent from the image signal distributor 202, the emission signal generators 203 and 204 light-modulate the corresponding semiconductor lasers 205 and 206 by blinking (ON and OFF) at a predetermined timing, respectively. Yes.

第1のレーザー205と第2のレーザー206の発光中心波長は異なっている。例えば、レーザー205の発光中心波長は405nmであり、レーザー206の発光中心波長は680nmである。よって、相対的な概念としては、第1のレーザー205が短波長レーザーに相当し、第2のレーザー206が長波長レーザーに相当するといえよう。   The emission center wavelengths of the first laser 205 and the second laser 206 are different. For example, the emission center wavelength of the laser 205 is 405 nm, and the emission center wavelength of the laser 206 is 680 nm. Therefore, as a relative concept, it can be said that the first laser 205 corresponds to a short wavelength laser and the second laser 206 corresponds to a long wavelength laser.

レーザー205を連続点灯させ、かつ、光ビームの走査を停止させた状態において、レーザー205による感光ドラム102の表面での光量は、例えば、0.8mWとなる。同様の条件で、レーザー206による感光ドラム102の表面での光量は、例えば、0.6mWである。また、光ビームのスポット径は一般には光の振幅がスポット中心の1/e(パワーでは1/e2)となる直径で定義される。つまり、発光中心波長の光量に対して1/e2となる光量における光ビームのスポット径は、例えば、レーザー205について5×37μmとなり、レーザー206で50×58μmとなる。ここで、スポット径とは、光強度の最大値の1/e2、すなわ13.5%の強度の等強度線の径のことである。 In a state where the laser 205 is continuously turned on and the scanning of the light beam is stopped, the amount of light on the surface of the photosensitive drum 102 by the laser 205 is, for example, 0.8 mW. Under the same conditions, the amount of light on the surface of the photosensitive drum 102 by the laser 206 is, for example, 0.6 mW. The spot diameter of the light beam is generally defined as the diameter at which the light amplitude is 1 / e of the spot center (1 / e 2 in power). That is, the spot diameter of the light beam at a light amount that is 1 / e 2 with respect to the light amount at the emission center wavelength is, for example, 5 × 37 μm for the laser 205 and 50 × 58 μm for the laser 206. Here, the spot diameter is a diameter of an isointensity line having an intensity of 1 / e 2 of the maximum value of light intensity, that is, 13.5%.

コリメーターレンズ207、208は、それぞれ対応するレーザー205、206からの光ビームを略平行光束とする光学要素である。反射ミラー210は、レーザー206が発した光ビームを反射させる光学要素である。ハーフミラー209は、レーザー205が発した光ビームを反射させるとともに、レーザー206が発した光ビームを透過させる光学要素である。なお、ハーフミラー209の代わりに、回動可能な反射ミラーが採用されてもよい。   The collimator lenses 207 and 208 are optical elements that change the light beams from the corresponding lasers 205 and 206 into substantially parallel light beams. The reflection mirror 210 is an optical element that reflects the light beam emitted by the laser 206. The half mirror 209 is an optical element that reflects the light beam emitted from the laser 205 and transmits the light beam emitted from the laser 206. Instead of the half mirror 209, a rotatable reflecting mirror may be adopted.

光偏向器220は、光ビームの偏向手段として機能する。例えば、光偏向器220は、複数の偏向面(反射面)を有する回転多面鏡である。光偏向器220は、モータ等の駆動手段により矢印A方向に所定の角速度で回転している。これにより、光ビームが走査されることになる。   The optical deflector 220 functions as a light beam deflecting unit. For example, the optical deflector 220 is a rotating polygon mirror having a plurality of deflection surfaces (reflection surfaces). The optical deflector 220 is rotated at a predetermined angular velocity in the direction of arrow A by driving means such as a motor. As a result, the light beam is scanned.

結像光学系230は、f−θ特性を有する3つのレンズa、b、cからなる。結像光学系230は、光偏向器220により偏向された光ビームを感光ドラム102の面上に結像させる。   The imaging optical system 230 includes three lenses a, b, and c having f-θ characteristics. The imaging optical system 230 forms an image of the light beam deflected by the optical deflector 220 on the surface of the photosensitive drum 102.

ところで、感光ドラム102の表層部分は種々の部材により構成されうる。例えば、感光ドラム102の感光層が、波長が短くなるにつれて感度が低下する部材により構成されることもある。このような部材の代表例は、アモルファスシリコンを含む無機半導体である。   By the way, the surface layer portion of the photosensitive drum 102 can be composed of various members. For example, the photosensitive layer of the photosensitive drum 102 may be composed of a member whose sensitivity decreases as the wavelength becomes shorter. A typical example of such a member is an inorganic semiconductor containing amorphous silicon.

一般に、感光ドラム102の最表層には、耐擦性を高めるための保護層が設けられる。この保護層には、成膜性の観点から、例えば、アモルファスシリコン・カーバイドやアモルファス・カーバイドを含む材料が用いられる。これらの材料の透過率も短波長側で低下する。よって、保護層の存在も、短波長側で感度が低下する要因となっている。   In general, the outermost layer of the photosensitive drum 102 is provided with a protective layer for improving the abrasion resistance. For this protective layer, for example, amorphous silicon carbide or a material containing amorphous carbide is used from the viewpoint of film formability. The transmittance of these materials also decreases on the short wavelength side. Therefore, the presence of the protective layer is also a factor that lowers the sensitivity on the short wavelength side.

図3は、ポジの帯電極性を有するアモルファスシリコンドラムの表層部分の一例を示す図である。導電性支持体301は、例えば、アルミニウム(AL)を素材とするシリンダである。導電性支持体301上には、電荷注入阻止層302、光導電層303および表面層304が形成されている。   FIG. 3 is a diagram showing an example of a surface layer portion of an amorphous silicon drum having a positive charging polarity. The conductive support 301 is, for example, a cylinder made of aluminum (AL). On the conductive support 301, a charge injection blocking layer 302, a photoconductive layer 303, and a surface layer 304 are formed.

ここで電荷注入阻止層302は、導電性支持体301から光導電層303への電子の注入を阻止している。光導電層303は、例えば、シリコン原子を主原料とする非晶質材料で構成されている。光導電層303は、光導電性を示し、例えば、その膜厚は30μmである。   Here, the charge injection blocking layer 302 blocks the injection of electrons from the conductive support 301 to the photoconductive layer 303. The photoconductive layer 303 is made of, for example, an amorphous material mainly containing silicon atoms. The photoconductive layer 303 exhibits photoconductivity, and its film thickness is, for example, 30 μm.

表面層304は、シリコン原子と炭素原子を含む素材からなる。表面層304は、表面に形成される電子潜像を保持する。   The surface layer 304 is made of a material containing silicon atoms and carbon atoms. The surface layer 304 holds an electronic latent image formed on the surface.

図4は、感光ドラム102の分光感度の一例を示す図である。横軸は、画像露光波長を示している。縦軸は、単位光子あたりの感度を示している。なお、分光感度は、一定暗部電位から一定明部電位まで減衰させる光量の逆数をいう。ここでは、露光波長を変えながら感度を測定して、ピーク値により正規化している。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the spectral sensitivity of the photosensitive drum 102. The horizontal axis represents the image exposure wavelength. The vertical axis indicates the sensitivity per unit photon. The spectral sensitivity refers to the reciprocal of the amount of light attenuated from a constant dark part potential to a constant bright part potential. Here, the sensitivity is measured while changing the exposure wavelength, and normalized by the peak value.

図4によれば、分光感度は、長波長側に位置する800nm付近から立ち上がり始め、700nmでピークとなっている。700nmよりも短波長側では、徐々に、感度は低下している。   According to FIG. 4, the spectral sensitivity starts to rise from around 800 nm located on the long wavelength side and peaks at 700 nm. On the shorter wavelength side than 700 nm, the sensitivity gradually decreases.

図5は、レーザー光量と表面電位との関係の一例を示す図である。横軸は、レーザー光量を示している。縦軸は、感光ドラムの表面電位を示している。ここでは、まず、感光ドラム102を帯電器103によって−500Vに帯電している。その後、露光装置101で感光ドラム102の表面を露光している。レーザー206(波長680nm)で露光した場合、感光ドラム102の表面電位は100Vまで明減衰する。一方、レーザー205(波長405nm)で露光した場合、感光ドラム102の表面電位は300V程度までしか低下しないことがわかる。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the laser light quantity and the surface potential. The horizontal axis indicates the laser light quantity. The vertical axis represents the surface potential of the photosensitive drum. Here, first, the photosensitive drum 102 is charged to −500 V by the charger 103. Thereafter, the exposure device 101 exposes the surface of the photosensitive drum 102. When exposed with a laser 206 (wavelength 680 nm), the surface potential of the photosensitive drum 102 is brightly attenuated to 100V. On the other hand, when the exposure is performed with the laser 205 (wavelength 405 nm), it can be seen that the surface potential of the photosensitive drum 102 decreases only to about 300V.

図6は、実施形態に係る感光ドラムの表面電位と画像濃度との関係を示す図である。横軸は、現像コントラストを示している。縦軸は、出力画像の反射濃度を示している。   FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the surface potential of the photosensitive drum and the image density according to the embodiment. The horizontal axis indicates development contrast. The vertical axis represents the reflection density of the output image.

現像器104には、例えば、最大交流電圧が1.5kVppで、かつ周波数2kHzの交流バイアスと、直流電圧が−350Vの直流バイアスとを重畳させた現像バイアスが印加される。この直流バイアスと感光ドラム102の表面電位の差に応じた電界によって、潜像が現像される。なお、この電位差が、現像コントラストに相当する。   For example, the developing device 104 is applied with a developing bias in which an AC bias having a maximum AC voltage of 1.5 kVpp and a frequency of 2 kHz and a DC bias having a DC voltage of −350 V are superimposed. The latent image is developed by an electric field corresponding to the difference between the DC bias and the surface potential of the photosensitive drum 102. This potential difference corresponds to the development contrast.

図6によれば、この画像形成装置100において、十分な画像濃度を得るためには、現像コントラストが少なくとも200Vは必要といえる。図5において説明したように、短波長のレーザー205は、感光ドラム102の表面電位は300V程度までしか低下しない。よって、短波長のレーザー205だけで露光したのでは、濃度の薄い画像しか得られないだろう。   According to FIG. 6, in this image forming apparatus 100, it can be said that a development contrast of at least 200 V is necessary to obtain a sufficient image density. As described with reference to FIG. 5, the surface potential of the photosensitive drum 102 of the short wavelength laser 205 decreases only to about 300V. Therefore, if the exposure is performed only with the short wavelength laser 205, only an image with a low density will be obtained.

すなわち、アモルファスシリコンを代表とする無機半導体を感光ドラム102に採用している画像形成装置では、短波長側の感度が低下してしまう。よって、露光波長の短波長化によりスポット径を小径化しても、十分な画像濃度が得にくいという課題があるといえよう。   That is, in the image forming apparatus that employs an inorganic semiconductor typified by amorphous silicon for the photosensitive drum 102, the sensitivity on the short wavelength side is lowered. Therefore, it can be said that there is a problem that it is difficult to obtain a sufficient image density even if the spot diameter is reduced by shortening the exposure wavelength.

本実施形態は、形成対象となる画像の濃度に応じて、波長が異なる複数の光の発光割合を制御することで、この課題を解決する。例えば、画像の濃度が閾値以下となるような低濃度領域では、短波長(例:波長405nm)のレーザー205を用いて感光ドラム102を露光する。一方、画像の濃度が閾値を超えるような高濃度領域では、長波長(例:波長680nm)のレーザー206に切り替えて露光する。なお、高濃度領域は、相対的に高いコントラストが要求される第1の領域といえよう。また、低濃度領域は、相対的に高いコントラストが要求されない第2の領域といえよう。   The present embodiment solves this problem by controlling the light emission ratios of a plurality of lights having different wavelengths according to the density of an image to be formed. For example, in a low density region where the image density is equal to or less than a threshold value, the photosensitive drum 102 is exposed using a laser 205 having a short wavelength (eg, wavelength 405 nm). On the other hand, in a high density region where the density of the image exceeds the threshold value, exposure is performed by switching to the laser 206 having a long wavelength (eg, wavelength 680 nm). It can be said that the high density region is a first region where a relatively high contrast is required. The low density region can be said to be a second region where a relatively high contrast is not required.

図7は、中間階調となる濃度についてPWM変調を用いて画像を形成した場合の感光ドラム102上における電位分布の一例を示す図である。ここでは、中間階調の濃度に関して、露光装置101は、解像度200lpiで光ビームをPWM変調している。PWM変調のパルス幅を8bitで制御することで、階調数が256階調となる。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a potential distribution on the photosensitive drum 102 when an image is formed by using PWM modulation for a density that is an intermediate gradation. Here, with respect to the density of the intermediate gradation, the exposure apparatus 101 PWM modulates the light beam with a resolution of 200 lpi. By controlling the pulse width of PWM modulation with 8 bits, the number of gradations becomes 256 gradations.

図7の左側には、短波長レーザー205だけを用いて所定の画像濃度(0.05ないし1.2)となるように画像形成を行なったときの感光ドラム102上の電位分布が示されている。また、図7の右側には、長波長レーザー206だけを用いて所定の画像濃度となるように画像形成を行なったときの感光ドラム102上の電位分布が示されている。なお、電位分布は、各レーザーの光量分布と、レーザー走査時間、および感光ドラム102の感度に基づいて算出されている。また、ここでの電位分布は、感光ドラム102の副走査方向からみた1ラインについての電位分布である。   The left side of FIG. 7 shows the potential distribution on the photosensitive drum 102 when an image is formed using only the short wavelength laser 205 so as to obtain a predetermined image density (0.05 to 1.2). Yes. Further, the right side of FIG. 7 shows a potential distribution on the photosensitive drum 102 when an image is formed using only the long wavelength laser 206 so as to obtain a predetermined image density. The potential distribution is calculated based on the light amount distribution of each laser, the laser scanning time, and the sensitivity of the photosensitive drum 102. The potential distribution here is a potential distribution for one line as viewed from the sub-scanning direction of the photosensitive drum 102.

短波長レーザー205は、スポット径が25×37μmと小さいため、相対的にシャープな電位分布が形成されている。しかしながら、感光ドラム102の感度が十分でないため、0.60以上の高濃度領域では、短波長レーザー205に関する電位分布が200V程度で潰れたような形状となる。   Since the short wavelength laser 205 has a small spot diameter of 25 × 37 μm, a relatively sharp potential distribution is formed. However, since the sensitivity of the photosensitive drum 102 is not sufficient, in a high density region of 0.60 or more, the potential distribution related to the short wavelength laser 205 is crushed at about 200V.

一方、長波長レーザー206は、スポット径が50×58μmであるため、相対的に大きなスポット径となる。しかしながら、長波長レーザー206の波長は、680nmであり、感光ドラム102で高感度となる波長領域に属している。そのため、表面電位が、0V近くまで低下してしまう。   On the other hand, since the long wavelength laser 206 has a spot diameter of 50 × 58 μm, it has a relatively large spot diameter. However, the wavelength of the long wavelength laser 206 is 680 nm and belongs to a wavelength region where the photosensitive drum 102 is highly sensitive. As a result, the surface potential drops to near 0V.

光ビームのスポット形状に着目すると、画像濃度が0.35までは、短波長レーザー205の方がシャープで深い潜像が形成されている。よって、画像濃度が0.35までは、短波長レーザー205が、より安定した画像を形成できるといえよう。   Focusing on the spot shape of the light beam, the short wavelength laser 205 forms a sharper and deeper latent image up to an image density of 0.35. Therefore, it can be said that the short wavelength laser 205 can form a more stable image up to an image density of 0.35.

一方、短波長レーザー205は、画像濃度が0.6以上になると表面電位が落ちきらなくなり、かつ、露光面積のみが増加する状態となってしまう。すなわち、短波長レーザー205のスポット形状は、長波長レーザー206のスポット形状に比較し、幅広となってしまう。   On the other hand, when the image density becomes 0.6 or more, the short wavelength laser 205 is in a state where the surface potential does not drop and only the exposure area increases. That is, the spot shape of the short wavelength laser 205 is wider than the spot shape of the long wavelength laser 206.

本実施形態によれば、レーザーの走査時間と電位分布との関係から、短波長レーザー205の電位分布が幅広となり始めるところで、CPU201が、長波長レーザー206に切り替えている。   According to the present embodiment, the CPU 201 switches to the long wavelength laser 206 when the potential distribution of the short wavelength laser 205 starts to widen from the relationship between the laser scanning time and the potential distribution.

図8は、256階調のPWMレベルと画像濃度との関係を示す図である。横軸は、PWMレベルを示す。縦軸は、画像濃度を示す。ここでは、画像濃度に相当するPWMレベルが、閾値である45以下となる画像信号に対して、画像信号分配器202は、短波長レーザー205を使用している。短波長レーザー205の発光量と長波長レーザー206の発光量との発光比は、1:0である。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between 256-level PWM levels and image density. The horizontal axis indicates the PWM level. The vertical axis represents the image density. Here, the image signal distributor 202 uses a short wavelength laser 205 for an image signal whose PWM level corresponding to the image density is 45 or less which is a threshold value. The light emission ratio between the light emission amount of the short wavelength laser 205 and the light emission amount of the long wavelength laser 206 is 1: 0.

一方、PWMレベルが45を超える画像信号に対して、画像信号分配器202は、長波長レーザー206を使用している。短波長レーザー205の発光量と長波長レーザー206の発光量との発光比は、0:1である。このように、画像濃度に応じて、短波長レーザー205と長波長レーザー206とが切り替えられている。   On the other hand, for an image signal whose PWM level exceeds 45, the image signal distributor 202 uses a long wavelength laser 206. The light emission ratio between the light emission amount of the short wavelength laser 205 and the light emission amount of the long wavelength laser 206 is 0: 1. Thus, the short wavelength laser 205 and the long wavelength laser 206 are switched according to the image density.

図9は、実施形態に係る露光制御の一例を示すフローチャートである。ステップS901において、CPU201は、不図示のプリントコントローラから画像信号を入力する。一般に、プリントコントローラは、印刷データの展開処理、色変換処理、およびハーフトーン処理などを実行するコントローラである。   FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of exposure control according to the embodiment. In step S901, the CPU 201 inputs an image signal from a print controller (not shown). Generally, a print controller is a controller that executes print data expansion processing, color conversion processing, halftone processing, and the like.

ステップS902において、CPU201は、入力された画像信号に基づいて注目領域の画像濃度を決定する。注目領域は、例えば、1以上の画素からなる。   In step S902, the CPU 201 determines the image density of the attention area based on the input image signal. The attention area is composed of, for example, one or more pixels.

ステップS903において、CPU201は、決定された画像濃度に応じて、波長が異なる複数の光源についての各発光割合を決定する。なお、実施形態では、光源を、短波長レーザー205と長波長レーザー206としている。もちろん、波長が異なる3以上のレーザーが光源として使用されてもよい。   In step S903, the CPU 201 determines each light emission ratio for a plurality of light sources having different wavelengths according to the determined image density. In the embodiment, the light source is the short wavelength laser 205 and the long wavelength laser 206. Of course, three or more lasers having different wavelengths may be used as the light source.

ステップS904において、CPU201は、決定された発光割合に応じて露光制御を実行する。例えば、CPU201は、発光割合を画像信号分配器202に出力する。画像信号分配器202は、この発光割合に応じて短波長レーザー205と長波長レーザー206を発光させる。   In step S904, the CPU 201 performs exposure control according to the determined light emission ratio. For example, the CPU 201 outputs the light emission ratio to the image signal distributor 202. The image signal distributor 202 causes the short wavelength laser 205 and the long wavelength laser 206 to emit light in accordance with the emission ratio.

ステップS905において、CPU201は、全ての画像信号について、画像形成が終了したか否かを判定する。終了していなければ、ステップS901に戻る。   In step S905, the CPU 201 determines whether image formation has been completed for all image signals. If not completed, the process returns to step S901.

図10は、実施形態に係る発光割合の決定処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、発光割合の決定処理の一例を示すべく、ステップS903をサブルーチン化している。   FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a light emission ratio determination process according to the embodiment. Here, in order to show an example of the determination process of the light emission ratio, step S903 is made into a subroutine.

ステップS1001において、CPU201は、注目領域の画像濃度が所定の閾値を超えるか否かを判定する。上述したように、この閾値は、短波長レーザー205、長波長レーザー206および感光ドラム102の各特性を考慮して決定されることが望ましい。すなわち、濃度ムラ等が低減されるように、閾値が決定されるべきであろう。   In step S1001, the CPU 201 determines whether the image density of the attention area exceeds a predetermined threshold. As described above, this threshold value is desirably determined in consideration of the characteristics of the short wavelength laser 205, the long wavelength laser 206, and the photosensitive drum 102. That is, the threshold value should be determined so that density unevenness and the like are reduced.

画像濃度が閾値を超えれば、この注目領域は、上述した高濃度領域または相対的に高いコントラストが要求される領域に相当する。よって、ステップS1002に進み、CPU201は、相対的に長い波長を有する光の発光割合を相対的に高める。極端な場合、短波長レーザー205の発光量と長波長レーザー206の発光量との発光比を0:1とする。この場合は、短波長レーザー205と長波長レーザー206とが、完全に切り替えられることになろう。   If the image density exceeds the threshold value, the attention area corresponds to the above-described high density area or an area where a relatively high contrast is required. Therefore, the process proceeds to step S1002, and the CPU 201 relatively increases the light emission ratio of light having a relatively long wavelength. In an extreme case, the light emission ratio between the light emission amount of the short wavelength laser 205 and the light emission amount of the long wavelength laser 206 is set to 0: 1. In this case, the short wavelength laser 205 and the long wavelength laser 206 will be completely switched.

一方、画像濃度が閾値以下であれば、この注目領域は、上述した低濃度領域または相対的に高いコントラストが要求されない領域に相当する。よって、ステップS1003に進み、CPU201は、相対的に短い波長を有する光の発光割合を相対的に高める。極端な場合、短波長レーザー205の発光量と長波長レーザー206の発光量との発光比を1:0とする。   On the other hand, if the image density is equal to or lower than the threshold value, the attention area corresponds to the above-described low density area or an area where a relatively high contrast is not required. Therefore, the process proceeds to step S1003, and the CPU 201 relatively increases the light emission ratio of light having a relatively short wavelength. In an extreme case, the light emission ratio between the light emission amount of the short wavelength laser 205 and the light emission amount of the long wavelength laser 206 is set to 1: 0.

以上説明したように本実施形態によれば、形成対象となる画像の濃度に応じて、CPU201は、波長が異なる複数の光の発光割合を好適に制御する。これによって、低濃度領域では濃度ムラなどを好適に低減しつつ、高濃度領域ではコントラストを好適に維持できるようになる。   As described above, according to the present embodiment, the CPU 201 suitably controls the light emission ratios of a plurality of lights having different wavelengths according to the density of the image to be formed. As a result, density unevenness and the like can be suitably reduced in the low density region, and contrast can be suitably maintained in the high density region.

より具体的には、画像の濃度が閾値を超えるような高濃度領域において、CPU201は、相対的に長い第1の波長を有する光の発光割合を相対的に高める。高濃度領域は、相対的に高いコントラストが要求される画像領域である。   More specifically, in a high density region where the density of the image exceeds the threshold value, the CPU 201 relatively increases the light emission ratio of light having a relatively long first wavelength. The high density area is an image area that requires a relatively high contrast.

一方、画像の濃度が閾値以下となる低濃度領域において、CPU201は、第1の波長よりも短い第2の波長を有する光の発光割合を相対的に高める。低濃度領域は、相対的に高いコントラストが要求されない画像領域である。なお、閾値については、画像形成装置ごとに好適な値が設定されることが望ましい。このような閾値を用いて領域を判定すれば、比較的に簡単な処理によって、CPU201は、露光制御を実行できる。   On the other hand, in the low density region where the density of the image is equal to or lower than the threshold, the CPU 201 relatively increases the emission ratio of light having the second wavelength shorter than the first wavelength. The low density area is an image area where a relatively high contrast is not required. As for the threshold value, it is desirable to set a suitable value for each image forming apparatus. If an area is determined using such a threshold value, the CPU 201 can execute exposure control by a relatively simple process.

なお、CPU201は、高濃度領域から低濃度領域へと遷移する中間階調領域においては、相対的に短い波長を有する光の発光割合を徐々に高めるように制御してもよい。また、CPU201は、低濃度領域から高濃度領域へと遷移する領域においては、相対的に長い波長を有する光の発光割合を徐々に高めるように制御してもよい。これにより、いわゆる中間階調領域においても、より自然な濃度変化が維持されよう。   Note that the CPU 201 may perform control so as to gradually increase the light emission ratio of light having a relatively short wavelength in an intermediate gradation region that transitions from a high concentration region to a low concentration region. Further, the CPU 201 may control to gradually increase the light emission ratio of light having a relatively long wavelength in the region where the low concentration region transitions to the high concentration region. As a result, a more natural density change will be maintained even in a so-called intermediate gradation region.

またCPU201は、画像の濃度が第1の閾値を超える高濃度領域においては、第1の波長を有する光によって露光を行なう。画像の濃度が第1の閾値よりも低い第2の閾値以下となる低濃度領域においては、第1の波長よりも短い第2の波長を有する光によって露光を行なう。このように切り替え、第1の閾値以下で第2の閾値以上となる濃度領域においては、第1の波長を有する光と第2の波長を有する光の発光割合を制御してもよい。これにより、いわゆる中間階調領域においても、一層自然な濃度変化が維持されよう。   The CPU 201 performs exposure with light having the first wavelength in a high density region where the density of the image exceeds the first threshold value. In a low density region where the image density is equal to or lower than the second threshold value which is lower than the first threshold value, exposure is performed with light having a second wavelength shorter than the first wavelength. In this way, the light emission ratio of the light having the first wavelength and the light having the second wavelength may be controlled in the concentration region that is equal to or lower than the first threshold and equal to or higher than the second threshold. As a result, a more natural density change will be maintained even in a so-called intermediate gradation region.

なお、本実施形態に係る発明は、感光ドラム102などの像担持体に採用される感光体の感度が波長依存性を有する場合に、特に、効果が高い。このような特性を有する素材は、例えば、アモルファスシリコンを含む無機半導体などである。また、感光ドラム102の保護層も同様の波長依存特性を有している場合、本実施形態に係る発明は、さらに効果的であろう。   Note that the invention according to the present embodiment is particularly effective when the sensitivity of the photosensitive member employed in the image carrier such as the photosensitive drum 102 has wavelength dependency. The material having such characteristics is, for example, an inorganic semiconductor containing amorphous silicon. In addition, when the protective layer of the photosensitive drum 102 has the same wavelength-dependent characteristic, the invention according to this embodiment will be more effective.

[第2の実施形態]
第1の実施形態は、画像の濃度に応じて、波長の異なる複数の光源の発光割合を制御する発明であった。一方で、文字およびライン画像の高精細化したり、先鋭度を向上させたりするためには、輪郭部の電位勾配が急峻であるこが好ましい。
[Second Embodiment]
The first embodiment is an invention for controlling the light emission ratios of a plurality of light sources having different wavelengths according to the density of an image. On the other hand, in order to increase the definition of characters and line images and improve sharpness, it is preferable that the potential gradient of the contour portion is steep.

そこで、本実施形態では、文字およびライン画像の輪郭部を構成する画素については、濃度に依存することなく、短波長のレーザー205を用いて潜像を形成する方法について説明する。   Therefore, in the present embodiment, a description will be given of a method of forming a latent image using the laser 205 with a short wavelength without depending on the density of the pixels constituting the outline portion of the character and line image.

図11は、実施形態に係る発光割合の決定処理の一例を示すフローチャートである。なお、既に説明した箇所には同一の参照符号を付すことで、説明を簡潔にする。   FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a light emission ratio determination process according to the embodiment. In addition, the description is simplified by attaching | subjecting the same referential mark to the already demonstrated location.

ステップS1101において、CPU201は、注目画素が文字およびライン画像の輪郭部を構成するものであるか否かを判定する。なお、CPU201は、輪郭部の判定に必要な情報をプリントコントローラから取得してもよい。注目画素が輪郭部を構成するものであれば、ステップS1003に進み、短波長レーザー205を主体として発光させる。一方、注目画素が輪郭部を構成するものでなければ、ステップS1001に進み、画像濃度に応じて、CPU201は、発光割合を決定する。   In step S1101, the CPU 201 determines whether or not the target pixel constitutes a contour portion of a character and a line image. Note that the CPU 201 may acquire information necessary for determining the contour portion from the print controller. If the target pixel constitutes an outline, the process proceeds to step S1003, and the short wavelength laser 205 is emitted as a main component. On the other hand, if the target pixel does not constitute an outline, the process proceeds to step S1001 and the CPU 201 determines the light emission ratio according to the image density.

以上説明したように本実施形態によれば、第1の実施形態で説明した効果に加え、文字やライン画像の精細度や鮮鋭度を高めることが可能となる。   As described above, according to this embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, it is possible to increase the definition and sharpness of characters and line images.

実施形態の画像形成装置の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus according to an embodiment. 実施形態に係る露光装置と露光制御部との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the exposure apparatus and exposure control part which concern on embodiment. ポジの帯電極性を有するアモルファスシリコンドラムの表層部分の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the surface layer part of the amorphous silicon drum which has a positive charge polarity. 感光ドラムの分光感度の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the spectral sensitivity of a photosensitive drum. レーザー光量と表面電位との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a laser light quantity and surface potential. 実施形態に係る感光ドラムの表面電位と画像濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the surface potential and image density of the photosensitive drum which concerns on embodiment. 中間階調となる濃度についてPWM変調を用いて画像を形成した場合の感光ドラム上における電位分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electric potential distribution on the photosensitive drum at the time of forming an image using PWM modulation about the density | concentration used as an intermediate gradation. 256階調のPWMレベルと画像濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the PWM level of 256 gradations, and image density. 実施形態に係る露光制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the exposure control which concerns on embodiment. 第1の実施形態に係る発光割合の決定処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the determination process of the light emission ratio which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る発光割合の決定処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the determination process of the light emission ratio which concerns on 2nd Embodiment.

Claims (9)

レーザ光源手段から出力される光変調された光ビームにより像担持体上を走査して画像形成を行なう画像形成装置において、
前記レーザ光源手段に含まれる発振波長が異なる複数個のレーザ光源と、
形成対象となる画像の濃度に応じて前記複数個のレーザ光源の発光割合を制御する露光制御部と
を含むことを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus for performing image formation by scanning an image carrier with a light beam modulated by light output from a laser light source means,
A plurality of laser light sources having different oscillation wavelengths included in the laser light source means;
An image forming apparatus comprising: an exposure control unit that controls a light emission ratio of the plurality of laser light sources in accordance with a density of an image to be formed.
前記露光制御部は、前記画像の濃度が閾値を超える高濃度領域においては、第1の波長を有する光の発光割合を相対的に高め、前記画像の濃度が閾値以下となる低濃度領域においては、前記第1の波長よりも短い第2の波長を有する光の発光割合を相対的に高めることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The exposure control unit relatively increases the light emission ratio of light having the first wavelength in the high density region where the density of the image exceeds the threshold value, and in the low density region where the density of the image is equal to or less than the threshold value. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a light emission ratio of light having a second wavelength shorter than the first wavelength is relatively increased. 前記露光制御部は、前記高濃度領域では、前記第1の波長を有する光によって露光を行ない、前記低濃度領域では、前記第2の波長を有する光によって露光を行なうように切り替えることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。   The exposure control unit switches to perform exposure with light having the first wavelength in the high density region, and to perform exposure with light having the second wavelength in the low density region. The image forming apparatus according to claim 2. 前記露光制御部は、前記画像の濃度が第1の閾値を超える高濃度領域においては、前記第1の波長を有する光によって露光を行ない、前記画像の濃度が第1の閾値よりも低い第2の閾値以下となる低濃度領域においては、前記第1の波長よりも短い第2の波長を有する光によって露光を行なうように切り替え、前記第1の閾値以下で第2の閾値以上となる濃度領域においては、前記第1の波長を有する光と前記第2の波長を有する光の発光割合を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The exposure control unit performs exposure with light having the first wavelength in a high density region where the density of the image exceeds the first threshold, and the second density of the image is lower than the first threshold. In a low density region that is less than or equal to the threshold value, switching is performed so that exposure is performed with light having a second wavelength shorter than the first wavelength, and a density region that is less than or equal to the first threshold value and greater than or equal to the second threshold value The image forming apparatus according to claim 1, wherein a light emission ratio of light having the first wavelength and light having the second wavelength is controlled. 前記露光制御部は、前記高濃度領域から前記低濃度領域へと遷移する領域においては、前記第2の波長を有する光の発光割合を徐々に高め、前記低濃度領域から前記高濃度領域へと遷移する領域においては、前記第1の波長を有する光の発光割合を徐々に高めることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。   The exposure control unit gradually increases the light emission ratio of the light having the second wavelength in the region transitioning from the high concentration region to the low concentration region, from the low concentration region to the high concentration region. 3. The image forming apparatus according to claim 2, wherein a light emission ratio of the light having the first wavelength is gradually increased in the transition region. 前記露光制御部は、相対的に高いコントラストが要求される第1の領域においては、第1の波長を有する光の発光割合を相対的に高め、相対的に高いコントラストが要求されない第2の領域においては、前記第1の波長よりも短い第2の波長を有する光の発光割合を相対的に高めることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   In the first region where a relatively high contrast is required, the exposure control unit relatively increases the emission ratio of light having the first wavelength, and the second region does not require a relatively high contrast. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a light emission ratio of light having a second wavelength shorter than the first wavelength is relatively increased. 前記露光制御部は、文字またはライン画像の輪郭を構成する画素について露光するときは、前記画像の濃度に依存することなく、前記第2の波長の光で露光することを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載の画像形成装置。   3. The exposure control unit according to claim 2, wherein when exposure is performed on a pixel constituting a contour of a character or a line image, exposure is performed with light of the second wavelength without depending on the density of the image. 7. The image forming apparatus according to any one of items 6 to 6. 前記像担持体の感光層がアモルファスシリコンを含む無機半導体を含むことを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載の画像形成装置。   7. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the photosensitive layer of the image carrier includes an inorganic semiconductor containing amorphous silicon. 画像形成装置の制御方法であって、
形成対象となる画像の濃度に応じて、波長が異なる複数の光の発光割合を制御するステップと、
前記発光割合が制御された1以上の前記光を用いて、前記画像形成装置が有する像担持体を露光するステップと
を含むことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
An image forming apparatus control method comprising:
Controlling a light emission ratio of a plurality of lights having different wavelengths according to the density of an image to be formed;
And a step of exposing an image carrier of the image forming apparatus using the one or more lights whose emission ratio is controlled.
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