JP2986794B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2986794B2
JP2986794B2 JP62101967A JP10196787A JP2986794B2 JP 2986794 B2 JP2986794 B2 JP 2986794B2 JP 62101967 A JP62101967 A JP 62101967A JP 10196787 A JP10196787 A JP 10196787A JP 2986794 B2 JP2986794 B2 JP 2986794B2
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【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は画像信号をパルス幅変調することにより、階
調性のある画像を形成するレーザービームプリンター
(画像形成装置)に関する。 尚、この場合レーザーは半導体レーザーに限らない。 また本発明はレーザービームを用いた製版機にも応用
出来る。 (従来技術) 従来、中間調再現性が余りよくない記録装置を使用し
て、疑似的に中間調を再現する方法としてデイザ法、濃
度パターン法が提案され、実用化されている。これらの
方法に関しては、特開昭57−76977号公報を初め、数多
くの出願がなされ且つ文献等にも詳しく記載されている
ので、説明は省略する。現在までに行われている方法
は、中間調画像信号(濃淡画像信号)をしきい値信号に
(デイザ信号)とを比較して、2値または限られた数に
多値化して、ドツトの大きさまたはドツトの密度で疑似
的に中間調を再現している。 例えば、しきい値信号を4×4のマトリクスとする
と、2値しか表現できない記録装置においては、17階調
しか再現できず、1階調当たりの濃度差が大きく、いわ
ゆる偽輪郭が目立つた画像となつてしまう。これを改善
するためにマトリクスを大きくすると、解像度が低下し
てしまうという相反した特性を有している。 そこでレーザービームを用いた画像形成装置ではレー
ザービームの1ドツトをパルス幅変調し(1ドツト)の
ビーム点灯時間を変更し)、1画素で数階調の濃淡を表
現し階調性を表現することで解像度の低下を防止する方
式(多値化パルス幅変調)を用いている。 第1図に感光体に照射されるビームパワーがP1,P2(P
1>P2)の時のデユーテイ(点灯時間を無次元化したも
の)と1ドツトの面積率の関係を示す。第1図からわか
るように光学部品の汚れ等により感光体上に照射される
レーザービームの出力が変わると、形成されるドツトの
面積が変わる。これは画像において濃度の変化となつて
現れ、ときには階調特性を悪くなるという問題が発生す
る。 ちなみにデユーテイ、1ドツト面積率は以下の式で求
まる。 デユーテイ=(レーザービーム点灯時間/1画素ピツチ
間を走査する時間)×100(%) ……(1) 1ドツト面積率=(形成される1ドツトの面積/1画素
に相当する面積)×100(%) ……(2) (2)式において例えば画素密度16本/mmの場合、1
画素に相当する面積は(0.065)2mm2となる。 (目的) 本発明はこの様な背景に基づいてなされたものであ
り、中間調画像形成装置において、感光体上に照射され
るレーザービーム出力の変化にともなう階調性や濃度の
変化をパルス幅の設定値を変えることにより防ぐことを
目的とする。 (構成) そのために本発明では画像信号を多値化パルス幅変調
することにより中間調画像を形成するレーザービームを
用いた画像形成装置において、レーザービームの出力を
検出する感光体表面の有効領域外に設けられた出力検出
手段と、パルス幅の設定値を変更するパルス幅変更手段
を設けたことを特徴とする。 以下に図面を用いて本発明の実施例を説明する。 第2図は半導体レーザーを用いた書込光学系の1例を
示す斜視図である。 1は半導体レーザー、2はポリゴンミラー、3は感光
体ドラム、4はfθレンズ、5は集光レンズ、6はシリ
ンドリカルレンズ、7はミラー、8は書き出し位置を一
定にするための光検知器である。 このような構成において、半導体レーザー1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にさ
れ、この平行ビームはシリンドリカルレンズ6によりポ
リゴンミラー2上に線状に集光される。ポリゴンミラー
2で反射されたビームはfθレンズ4によつて感光体3
上に結像させられ、ビームはポリゴンミラー2の回転に
より感光体ドラム3上を走査する。 第3図は、第2図の書込光学系を備えたレーザー記録
装置の全体構成を説明する概略図である。 図において、11は第2図に示した書込光学系をユニツ
トとして示す書込光学系ユニツトであり、ユニツトのビ
ーム出射部には防塵ガラス17が備えられており、ユニツ
トは密閉構造になつている。12は第2図に感光体ドラム
3として示した感光体ドラム、13は帯電器、14は現像手
段、15は転写紙、16はクリーニング手段である。感光体
ドラム12は図示されていない駆動手段により矢印方向に
回転させられ、帯電器13により帯電される。その後書込
光学ユニツト11からのレーザービームにより走査露光さ
れて潜像が形成される。そして現像手段14により顕像化
され、転写点において転写紙15上に像を転写する。また
感光体上に残されたトナーはクリーニング手段16により
除去される。 次にパルス幅変調方式について説明する。画像処理部
より階調信号が入力されると、予め用意された階調に対
応するパルス幅の変調信号により、半導体レーザーから
レーザービームが出射される。 例として2ビツト並列信号線を階調信号に割り当て、
2ビツトにより4階調の出力を得る方式についてのブロ
ツク図を第4図に示す。本方式は画素クロツクと、画素
クロツクを任意時間デイレイさせたクロツクのANDまた
はORをとる構成を階調数(4種類)用意し、セレクター
により階調信号に応じたパルス幅の出力を得るもので、
このパルス出力にてLD(半導体レーザー)を駆動する。 次に第4図に示したブロツク図において、画素クロツ
クと、画素クロツクをデイレイさせたクロツクのAND又
はORを取ることにより、任意のパルス幅出力を得る具体
例を第5図,第6図に示す。 第5a図はデイレイライン及びANDによる構成例で、AND
に画素クロツクA及びデイレイ信号(デイレイタイム:
ΔT1)Bを入力することによりT−ΔT1のパルス幅を持
つた信号を得ることが出来る。ここでΔT1を任意に選ぶ
ことにより、任意のパルス幅T−ΔT1の信号を得ること
ができる(第5b図参照)。第6a図はデイレイライン及び
ORによる構成例でORに画素クロツクA及びデイレイ信号
(デイレイタイムΔT2)Dを入力することにより、T+
ΔT2のパルス幅を持つた信号を得ることが出来る。AND
の場合と同様にΔT2を任意に選ぶことにより、任意のパ
ルス幅T+ΔT2の信号を得ることが出来る(第6b図参
照)。 上記構成(第5図や第6図の回路)を階調数に対応し
た数だけ持ち、これらの信号をセレクターに入力、画像
処理部から指示された階調信号により階調に応じたパル
ス幅の信号出力を得る。 第4図においては、4階調(2ビツト)の出力例を示
したが、上記回路構成及び階調信号のビツト数を増やす
ことにより、さらに高階調の出力が可能となる(例えば
8種類のパルス幅を設定する設定回路及び3ビツトの階
調信号を用意することにより、8階調の出力が可能とな
る)。 次にレーザービームの出力強度を検出する手段につい
て説明する。第7図は有効画像域外にレーザービームの
出力強度を検出する検出器18を備えたもので、検出器18
はレーザービームの出力強度に比例した信号を出力す
る。また第2図に示した書き出し位置を一定とするため
の光検知器8の出力からも、レーザービームの出力強度
を検出することが出来る。さらに別の方式として、半導
体レーザーの後に備えられた光検出器21を用いてもレー
ザービームの出力強度を検出することが出来る(第9図
参照)。 上記においては、レーザービームの強度を検出器(フ
オトダイオード)で直接検知する方式について述べた
が、レーザービームの強度を間接的に検知する方式につ
いて以下に述べる。 間接的にレーザービームの強度を検出する方式とし
て、感光体上のレーザービーム露光部の表面電位を表面
電位検出器19(第8図)にて検出し、レーザービームの
強度又は強度変化を検出する方式がある。又、別の方式
として感光体上のレーザービーム露光部のトナー濃度を
トナー濃度検出器20(第8図)にて検出し、ビーム強
度、又は強度変化を検知することが出来る(但しネガ/
ポジ現像の場合のみ)。 次にレーザービームの出力強度に応じ、パルス幅の設
定値を変える方式について以下に説明する。 第10図は構成の1例を説明するブロツク図である。複
数のパルス幅の信号を得る回路を持ち、それぞれの信号
をセレクタaに入力、セレクタaにてビームの出力強度
信号に応じたパルス幅の信号を選択し、選択されたパル
ス幅の信号をセレクトbに入力する。そして前記説明と
同様、階調数に応じたパルス幅の信号出力を得る。 上記説明の補足として、ビームの出力強度に応じ1ビ
ツト(2値)の信号を出力し〔ビーム出力出力強度≧P0
のときH(ハイ)、ビーム出力強度<P0のときL(ロ
ウ)を出力〕、複数のパルス幅信号の中から4種類(4
階調)のパルス幅の信号を得る方式について説明する
(第11図参照)。ビーム出力強度≧P0のとき、ビーム出
力強度:P1のときのデユーテイと1ドツト面積率の関係
を参照し、4階調に対応するビーム点灯時間としてT
0(=0),T1,T2,T3を用い、ビーム出力強度<P0のとき
ビーム出力強度:P2のときのデユーテイと1ドツト面積
率の関係を参照し、4階調に対応するビーム点灯時間と
してT0(=0),T1′,2′,T3′を用いる(第11図におい
て、4階調時の1ドツト面積率として0%,30%,75%,1
00%を用いたが、1ドツト面積率は得たい階調特性〔階
調カーブ(第14図のa,b,c)に応じ任意の値を選ぶ〕。 次にセレクタaにてビーム出力信号に応じ複数の用意
したパルス幅信号の中から4種類のパルス幅の信号を得
る説明図を第12図に示す。 第12図ではT2′T3として(第11図参照)6種類のパ
ルス幅設定回路(パルス幅:T0,T1,T1′,T2,T2′,T3′)
を用意してある。そしてセレクターaにビーム出力信号
としてHが入力されると、T0,T1,T2,T2′(T3)のパ
ルス幅の信号が選ばれ(第12図実線)、セレクタbに入
力される。またセレクタaにビーム出力信号としてLが
入力されると、T0,T1′,T2′,T3′のパルス幅の信号が
選ばれ(第12図破線)、セレクタbに入力される。前記
説明では2値のビーム出力信号により、4階調のパルス
幅信号を得る例について述べたが、パルス幅設定回路の
数を増やし、かつ、ビーム出力信号のビツト数を増やす
ことにより、ビーム出力変動に対する1ドツト面積率
(=階調特性)の変化を小さくすることが出来る。 次に、第10図とは別のレーザービーム強度に応じパル
ス幅の設定値を変える構成例を第13図に示す。 第13図において、信号Fはデイレイライン及びAND
により形成されたパルス幅0の信号(第12図における
T0)である。デイレイライン、デイレイライン、デ
イレイラインには、デイレイ時間変更回路より、ビー
ム出力信号に応じた信号が入力され、それぞれのデイレ
イ時間:ΔT1,ΔT2,ΔT3が変更される。そしてそれに伴
い信号G,H,Iのパルス幅が変わる。この構成により、第1
0図の構成例と同様、ビーム出力に応じたパルス幅の信
号を得ることが出来る。すなわちビーム出力の変化によ
る階調特性の変動を小さくすることが出来る。 (効果) 本発明は以上述べた通りのものであり、本発明によれ
ば、光学部品の汚れ等により、レーザービームの出力に
変動があつても、これによる階調特性の変動を極力小さ
く抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】 第1図は異なるビームパワーの、デユーテイと1ドツト
面積率との関係を示す図、第2図は一般的な書込光学系
を示す斜視図、第3図は同、レーザービームプリンター
の概略図、第4図はレーザービームのパルス幅変調方式
のブロツク図、第5図,第6図は同、任意のパルス幅出
力を得る具体例を示す図であり、第5a図,第6a図はブロ
ツク図、第5b図,第6b図は各ゲートの入出力信号のタイ
ミングチヤート、第7図は本発明の一実施例に係る書込
光学系を示す斜視図、第8図は同、レーザービームプリ
ンタの概略図、第9図はレーザービームの出力強度を検
出する他の機構を説明するための簡略図、第10図は本発
明の一実施例に係るレーザービームの出力強度に応じ、
パルス幅の設定値を変える方式の回路ブロツク図、第11
図は同、各ビーム出力強度におけるパルス幅設定値を示
す特性図、第12図はそのパルス幅のセレクタ回路を示す
図、第13図は他の実施例に係る第10図同様のブロツク
図、第14図は階調特性を示す図である。 8,18,21……レーザービーム出力検出手段、a,b……パル
ス幅設定値変更手段としてのセレクタ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 1/23 - 1/31

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.画像信号を多値化パルス幅変調することにより中間
    調画像を形成するレーザービームを用いた画像形成装置
    において、 レーザービームの出力を検出する感光体表面の有効領域
    外に設けられた出力検出手段と、パルス幅の設定値を変
    更するパルス幅変更手段を有し、前記出力検出手段によ
    り検知された出力信号により、パルス幅の設定値を変更
    することを特徴とする画像形成装置。
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