JP3155293B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、画像形成装置、より詳細には、
レーザプリンタに関し、例えば、ディジタル複写機、デ
ィジタルカラー複写機等に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来技術】電子写真技術とレーザ走査技術とを組み合
わせたレーザプリンタは、普通紙が使用でき、かつ、高
速で高品質な画像が得られるため、急速にコンピュータ
の出力装置又はディジタル複写機として普及してきてい
る。このようなもとで更なる高品位画像を得るために
は、１ドット多値記録方式により解像度と階調性とを両
立させる記録方式が有効な方法である。多値記録方式に
は、大きく分けて半導体レーザの光強度変調方式とパル
ス幅変調方式があり、パルス幅変調方式においては２値
記録に近いことから比較的外部変動要因に対し安定な記
録が行える。しかしながらレーザ走査速度の上昇（書込
み画素クロックの上昇）に伴いパルス幅を変化させる時
間刻みが非常に短くなる。例えば、画素クロックが２０
MHzの場合、１ドットで表現する階調数を256階調とろう
とすると約０.２ns.の時間刻みが要求され、精度・コス
トの観点から非常に問題となる。一方、半導体レーザの
光強度を変調させる方式においては、感光体の中間露光
領域を使用するため、露光エネルギー制御精度が要求さ
れるが、この技術は高速に光・電気負帰還ループを形成
することにより実現される。この制御技術により容易に
画素クロック２０MHzにおいて２５６階調を実現するこ
とができる。しかしながら、半導体レーザの光調度を変
化させる方式により、電子写真プロセスにより、画像形
成を行った場合、次に述べるような問題点が生じる。 １．感光体の速度変動による濃度変動がある。 ２．ポリゴンの面倒れによる濃度変動がある。 ３．感光体表面電位が低濃度部において急峻な分布にな
らないため、ドットの再現が低下する。 ４．電子写真プロセスにおいては、上述した濃度変動や
現像バイアス変動などに対して使用する感光体のγ特性
によりある濃度領域で見かけ上の濃度反転や濃度ムラが
発生しやすくなる。 ５．１ドットにより階調表現を行う場合よりも、複数個
のドットにより階調再現を行った場合の方が、均一な濃
度領域での画像の滑らかさが向上する一方、解像力が低
下する。また、パルス幅変調、光強度変調どちらの変調
方式においても、現在広く用いられている乾式電子写真
プロセスでは、トナー粒径が大きい等の理由により、１
ドット以下の微小ドットは忠実に再現されず、ノイジー
な画像となってしまうという欠点を有する。

【０００３】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
ものであり、特に、安定した高品位な中間調像を提供す
る画像形成装置を実現することを目的としてなされたも
のである。また、上記パルス幅変調方式における問題点
及び光強度変調方式における問題点を解決し、画像の滑
らかさを向上させるような階調再現方法を用い、また、
電子写真プロセスの不安定さにあまり影響されないよう
にして、レーザ走査技術と電子写真技術と組み合わせた
レーザプリンタにより、高品位画像が得られる画像形成
装置を提供することを目的としてなされたものである。

【０００４】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
画像形成装置において、１画素内で光出力パルス幅及び
光強度の少なくとも一方を変化させかつ複数の画素から
なるマトリクスを構成し、マトリクス単位で画像情報に
応じて中間調画像を記録する画像形成装置において、マ
トリクスの副走査方向（記録媒体の送り方向）のサイズ
Ｍが２以上、主走査方向のマトリクスサイズＮが１以上
であり、マトリクス内の露光パターンは副走査方向の空
間周波数が最も高くなるよう設定したこと、更には、
（２）上記（１）の画像形成装置において、記録光源が
半導体レーザであり、被駆動半導体レーザの光出力を受
光部により検知し、この受光部から得られる前記半導体
レーザの光出力に比例した受光信号と発光レベル指令信
号とが等しくなるように前記半道体レーザの順方向電流
を制御する光電気負帰還ループと、前記受光信号と前記
発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導体レ
ーザの光出力・順方向電流特性及び前記受光部と前記半
導体レーザの光出力との結合係数、前記受光部の光入力
・受光信号特性に基づいて前記発光レベル指令信号を前
記半導体レーザの順方向電流に変換する変換手段とを有
し、前記光・電気負帰還ループの制御電流と前記変換手
段による生成された電流との和又は差の電流により前記
半導体レーザを制御する手段により半導体レーザ制御部
を構成したことを特徴としたものであり、或いは、
（３）画像形成装置において、入力された画像情報のＭ
×Ｎ個マトリクスの画素情報によりあらかじめ決められ
たＭ×Ｎ個のパターンの画素情報に変換し、中間調を記
録する画像形成装置において、Ｍ×Ｎ個のパターン内の
各々の画素は複数のパルス幅に設定されたパルス幅のう
ちの１つのパルス幅に選択され、かつ、露光光量を各画
素情報に従って変化させること、更には、（４）上記
（３）に記載の画像形成装置において、記録光源が半導
体レーザであり、被駆動半導体レーザの光出力を受光部
により検知し、この受光部から得られる前記半導体レー
ザの光出力に比例した受光信号と発光レベル指令信号と
が等しくなるように前記半導体レーザの順方向電流を制
御する光電気負帰還ループと、前記受光信号と前記発光
レベル指令信号とが等しくなるように前記半導体レーザ
の光出力・順方向電流特性及び前記受光部と前記半導体
レーザの光出力との結合係数、前記受光部の光入力・受
光信号特性に基づいて前記発光レベル指令信号を前記半
導体レーザの順方向電流に変換する変換手段とを有し、
前記光・電気負帰還ループの制御電流と前記変換手段に
より生成された電流との和又は差の電流により前記半導
体レーザを制御する手段により半導体レーザ制御部を構
成したこと、更には、（５）上記（３）又は（４）に記
載の画像形成装置において、マトリクスの副走査方向
（記録媒体の送り方向）のサイズＮが２以上、主走査方
向のマトリクスサイズＭが１以上であり、マトリクス内
の露光パターンは副走査方向の空間周波数が最も高くな
るよう設定したこと、或いは、（６）画像形成装置にお
いて、１画素内で光強度を変化させ、かつ複数の画素か
らなるマトリクスを構成し、マトリクス単位で画像情報
に応じて中間調画像を記録する画像形成装置において、
マトリクスの副走査方向（記録媒体の送り方向）のサイ
ズＭが２以上、主走査方向のマトリクスサイズＮが１以
上であり、マトリクス内の露光パターンを副走査方向の
空間周波数が最も高くなるよう設定し、かつ、記録光の
変調パルスのデューティを１００％としないこと、更に
は、（７）前記（６）の画像形成装置において、記録光
源が半導体レーザであり、被駆動半導体レーザの光出力
を受光部により検知し、この受光部から得られる前記半
導体レーザの光出力に比例した受光信号と発光レベル指
令信号とが等しくなるように前記半導体レーザの順方向
電流を制御する光電気負帰還ループと、前記受光信号と
前記発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導
体レーザの光出力・順方向電流特性及び前記受光部と前
記半導体レーザの光出力との結合係数、前記受光部の光
入力・受光信号特性に基づいて前記発光レベル指令信号
を前記半導体レーザの順方向電流に変換する変換手段と
を有し、前記光・電気負帰還ループの制御電流と前記変
換手段により生成された電流との和又は差の電流により
前記半導体レーザを制御する手段により半導体レーザ制
御部を構成したこと、或いは、（８）画像形成装置にお
いて、入力された画像情報のＭ×Ｎ個マトリクスの画素
情報によりあらかじめ決められたＭ×Ｎ個のパターン画
素情報に変換し、中間調を記録する画像形成装置におい
て、Ｍ×Ｎ個のパターン内の各々の画素は記録光の変調
パルスのデューティが１００％でない複数のパルス幅に
設定されたパルス幅のうちの１つのパルス幅に選択さ
れ、かつ、露光光量を各画像情報に従って変化させるこ
と、更には、（９）上記（８）記載の画像形成装置にお
いて、記録光源が半導体レーザであり、被駆動半導体レ
ーザの光出力を受光部により検知し、この受光部から得
られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信号と
発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導体レ
ーザの順方向電流を制御する光電気負帰還ループと、前
記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等しくなるよ
うに前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性及び前
記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合係数、前
記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前記発光レ
ベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流に変換す
る変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ループの制御
電流と前記変換手段により生成された電流との和又は差
の電流により前記半導体レーザを制御する手段により半
導体レーザ制御部を構成したことを特徴としたものであ
る。以下、本発明の実施例に基いて説明する。

【０００５】図１は、本発明の動作原理を説明するため
の図で、（ａ）図は、マトリクス構成を示す図、（ｂ）
はパルス幅変調を用いた場合の出力光を示す図、（ｃ）
は光強度変調（パワー変調）を用いた場合の出力光を示
す図で、マトリクス構成は、（ａ）図に示すように、マ
トリクスサイズは主走査方向が２、副走査方向が４（以
下２ｘ４と記す）で、１６値の中間調出力の例で、パル
ス幅変調、パワー変調のどちらの例も中間調レベル８ま
では副走査方向に隣接する画素は露光されず、主走査方
向にパターンを埋めていく（副走査方向に空間周波数が
高くなるような露光パターン）、したがって、記録媒体
上での副走査方向の露光エネルギー分布は図２に示すよ
うになる。このようにすると、図２から明らかなよう
に、露光ビームがガウス分布で裾広がりな形状であって
も隣接画素との重なりはなく、記録媒体の送りの速度変
動があっても露光ムラは発生せず、濃度ムラは発生し難
い。

【０００６】図３は、従来例（マトリクスサイズ１ｘ
１、パワー変調１６値）における中間調レベル８の露光
量分布を示すが、画素間に隣接ビームとの重なりがある
ため記録媒体の送り速度変動によって露光ムラΔＥが発
生し濃度ムラとなってしまう。

【０００７】図４は、本発明の他の実施例、すなわちマ
トリクス構成が（ａ）図に示すように、主走査方向のマ
トリクスサイズが１、副走査方向のマトリクスサイズが
２（以下１ｘ２と記す）で、８値の中間調出力の例で、
（ｂ）図にパルス幅変調を用いた場合、（ｃ）図に光出
力変調（パワー変調）を用いた場合の例を示すが、どち
らの例も中間調レベル４までは画素Ｉのみが露光され
る、したがって、記録媒体上での副走査方向の露光エネ
ルギー分布は図２に示すようになり、図１に示した実施
例の場合と同様露光ビームがガウス分布で裾広がりな形
状であっても隣接画素との重なりはなく、記録媒体の送
り速度変動があっても露光ムラは発生せず、濃度ムラは
発生し難い。

【０００８】図５は、感光体又は書込み光学系の速度変
動（またはレーザ走査位置の変動）により発生する濃度
変動を示す図で、図中、曲線Ａは１ｘ１光強度変調、曲
線Ｂは１ｘ１パルス幅変調、曲線Ｃは１ｘ２マトリクス
を示し、マトリクスサイズ１ｘ２（曲線Ｃ）とすること
により低濃度部における濃度変動が低減されることが明
瞭に示されている。

【０００９】以上マトリクスサイズが２ｘ４、１ｘ２の
場合について説明したが、２ｘ２、１ｘ４の場合につい
ても図６及び図７に示すような露光パターンを用いるこ
とで同様の効果が得られる。また、パルス幅変調と光強
度変調を組み合わせて使用する場合においても有効であ
る。

【００１０】以上に述べたように、本発明による感光体
の速度変動又はレーザ走査位置の変動の影響を受けにく
く、かつ、ドット再現性が良いレーザプリンタを構成で
きるので高品位画像を得ることが可能な画像形成装置を
提供できる。

【００１１】図８は、レーザビームの主走査方向におけ
る速度と記録光の光出力波形の関係を示す図で、図中、
１０はレーザビームで、（ａ）に従来技術（デューティ
１００％）における光出力波形を、（ｂ）に、本発明
（デューティ＜１００％）における光出力波形を示す。
通常、記録光のパルスＴ₀は、 Ｔ₀＝ｄ／ｖ （ただしｄ：画素ピッチ＝１／記録密度，Ｖ： 記録光
走査速度である。）で与えられるが、パルス幅Ｔ＝Ｔ₀
とした場合をデューティ１００％の変調という。

【００１２】図９は、本発明の動作原理を説明するため
の図で、図中、Ａ₁はパルス幅が２５％、Ａ₂は５０％、
Ａ₃は７５％、Ａ₄は１００％の場合を示し、Ｂ₁〜Ｂ
₄は、それぞれの場合における光強度変調範囲を示して
いる。すなわち、本発明においては、複数のパルス幅Ａ
₁〜Ａ₄に対し各々のパルス幅において光強度を変調する
記録方式を入力される画像データに従って組み合わせる
事により構成される。

【００１３】図１０は、電子写真記録における露光量と
画像濃度の関係を示す図で、図中、Ｉは不飽和濃度領
域、IIは飽和濃度領域で、画像濃度は図示のように、露
光量Ｅ₀までは露光量に応じて濃度が増加していく不飽
和領域Ｉと、Ｅ₀以上では濃度が飽和する飽和領域IIを
有する。

【００１４】図１１はパルス幅を２５％（曲線Ａ），５
０％（曲線Ｂ），７５％（曲線Ｃ），１００％（曲線
Ｄ）とした場合のパワー変調およびパルス幅変調（曲線
Ｅ）による場合の１ドットピクセルの相対濃度と感光体
の中間露光領域に依存する不飽和濃度領域との関係を示
す図で、この図において、不飽和濃度比が小さいほど感
光体に形成されるポテンシャル井戸が急峻でありドット
再現性が向上することが分る。

【００１５】図１２は、前記のポテンシャル井戸を示す
図で、曲線Ａが１００％デューティ、曲線Ｂが本発明の
場合を示す。しかしながら、例えば、デューティ２５％
の場合、露光エネルギを上げても濃度が上がらなくな
る。そこで、たとえば、デューティ２５％のパルス幅か
ら５０％のパルス幅へ相対濃度が０.６のところで切り
換えれば、パルス幅変調を行った場合より不飽和濃度領
域が少ない、さらに７５％のパルス幅に濃度が０.８で
切り換え、１００％のパルス幅に濃度が１.０で記録を
行えば、感光体の中間露光領域に依存する部分を小さく
したままで、また、パルス幅の設定数が少ないのでパル
ス幅の設定精度を上げることが容易に実現できる。光源
として用いられる半導体レーザの制御は光・電気負帰還
ループの制御速度を１０nsec程度で実現すれば画素クロ
ックが２０ＭＨｚにおいても容易に光出力の制御が可能
である。また、濃度がいくつであるかは、画像データの
値により検知できるので画像データに応じてパルス幅を
選択すれば良い。

【００１６】図１３は、感光体又は書込み光学系の速度
変動（またはレーザ走査位置の変動）により発生する濃
度変動を示す図で、図中、曲線Ａ₁はパワー変調、曲線
Ａ₂はパワー変調（デューティ５０％）、曲線Ａ₃はパワ
ー変調（デューティ２５％）を示し、曲線Ｂはパルス幅
変調を示す。この図からも変調パルスのデューティを変
化させたことの有効性が明瞭に分る。以上に述べた説明
では、パルス幅が２５，５０，７５，１００％について
しか説明していないが、このパルス幅にさらに異なる値
をとっても同様な効果が得られる。しかしながら、前記
の手段だけでは現在広く用いられている乾式電子写真プ
ロセスではトナー粒径が大きい等の理由により、１ドッ
ト以下の微小ドットは忠実に再現されず、ノイジーな画
像となってしまう。ドットの再現性が要求される領域は
画像濃度変化のゆるやかな領域であり、また、電子写真
においてはとりわけ低濃度部でドット再現性が悪いので
このような画像に対してはドット集中型のマトリクスに
よる擬似中間調表現方法を用いることにより滑らかな画
像を表現することができる。

【００１７】図１４は、本発明におけるマトリクスの構
成の一例であり、マトリクスサイズは主走査方向が２、
副走査方向が２（以下２ｘ２と記す）である。図１５
は、図１４に示したマトリクス構成における階調性を示
すが、これは、光出力強度８値、パルス幅４での１２８
値の中間調出力の例である。なお、同一パターン内で表
現階調が異なるのは半導体レーザの光出力強度を変化さ
せているためである。以上に、マトリクスサイズ２ｘ
２、パルス幅４値の場合について説明したが、異なるマ
トリクスサイズ、パルス幅４値以外の場合にも同様の露
光パターン構成のマトリクスを用いることで同様の効果
が得られる。以上述べたように、本発明により感光体の
速度変動、又は、レーザ走査位置の変動の影響を受けに
くく、かつ、ドット再現性が良いレーザプリンタを構成
できるので高品位画像を得ることが可能な画像形成装置
を提供できる。

【００１８】図１５は、マトリクスの副走査方向（記録
媒体の送り方向）のサイズＮが２以上、主走査方向のマ
トリクスサイズＭが１以上であり、マトリクス内の露光
パターンを副走査方向の空間周波数が最も高くなるよう
設定した場合の例を説明するための図で、同図は、マト
リクスサイズは主走査方向が２、副走査方向が２（以下
２ｘ２と記す）、光出力強度８値、パルス幅４での１２
８値の中間調出力の例である。中間調レベル６４までは
副走査方向に隣接する画素は露光されず、主走査方向に
パターンを埋めていく（副走査方向に空間周波数が高く
なるような露光パターン）、したがって、記録媒体上で
の副走査方向の露光エネルギー分布は図２に示すように
なる。このような露光パターンを用いると、図２から明
らかなように、低濃度部において、露光ビームがガウス
分布で裾広がりな形状であっても隣接画素との重なりは
なく、記録媒体の送り速度変動があっても露光ムラは発
生せず、濃度ムラは発生し難い。

【００１９】図３は、従来例（マトリクスサイズ１ｘ
１、光出力強度１６値）における中間調レベル８の露光
量分布を示すが、画素間に隣接ビームとの重なりがある
ため記録媒体の送り速度変動によって露光ムラΔＥが発
生し、濃度ムラとなってしまう。以上、マトリクスサイ
ズ２ｘ２，パルス幅４値の場合について説明したが、異
なるマトリクスサイズ、パルス幅４値以外の場合にも同
様の露光パターン構成のマトリクスを用いることで同様
の効果が得られる。以上に述べたように、本発明により
感光体の速度変動、又は、レーザ走査位置の変動の影響
を受けにくく、かつ、ドット再現性が良いレーザプリン
タを構成できるので高品位画像を得ることが可能な画像
形成装置を提供できる。

【００２０】図１７は、主走査方向のマトリクスサイズ
Ｍ＝１，副走査方向のマトリクスサイズＮ＝２，（以
下、１ｘ２と記す）としたマトリクス構成の例を説明す
るための図、図１８は、その場合の中間調出力の例で、
光出力が８値、パルス幅が４値の６４値の中間調出力の
例である。図１８において、中間調レベル３２までは画
素Ｉのみが露光される、したがって、記録媒体上での副
走査方向の露光エネルギー分布は図１６と同様に、露光
ビームがガウス分布で裾広がりな形状であっても隣接画
素との重なりはなく、記録媒体の送り速度変動があって
も露光ムラは発生せず、濃度ムラは発生し難い。

【００２１】前述のように、図５は、感光体又は書込み
光学系の速度変動（またはレーザ走査位置の変動）によ
り発生する濃度変動図で、曲線Ａは１ｘ１光強度変調、
曲線Ｂは１ｘ１パルス幅変調、曲線Ｃは１ｘ２マトリク
スの場合を示し、同図から、マトリクスサイズを１ｘ２
（曲線Ｃ）とすることにより低濃度部における濃度変動
が低減されることが分る。以上、パルス幅４値の場合に
ついて説明したが、パルス幅４値以外の場合にも同様の
露光パターン構成のマトリクスを用いることで同様の効
果が得られる。以上に述べたように、本発明により感光
体の速度変動、又は、レーザ走査位置の変動の影響を受
けにくく、かつ、ドット再現性が良いレーザプリンタを
構成できるので高品位画像を得ることが可能な画像形成
装置を提供できる。

【００２２】図１９は、パルス幅を１００％とした場合
（曲線Ａ）と、５０％とした場合（曲線Ｂ）の１ドット
ピクセルの相対濃度と感光体の中間露光領域に依存する
不飽和濃度領域との関係を示す図で、この図において、
不飽和濃度比が小さいほど感光体に形成されるポテンシ
ャル井戸が急峻でありドット再現性が向上することが分
る。なお、図１２は、前記のポテンシャル井戸を示す図
で、曲線Ａが１００％デューティの場合、曲線Ｂが本発
明の場合を示す。

【００２３】図２０は、感光体又は書込み光学系の速度
変動（またはレーザ走査位置の変動）により発生する濃
度変動を示すが、曲線Ａはパワー変調（デューティ１０
０％）、曲線Ｂはパワー変調（デューティ５０％）で、
この図からも変調パルスのデューティを５０％（１００
％以下）としたことの有効性が明瞭に分る。以上には、
パルス幅が５０％，１００％についてしか説明していな
いが、このパルス幅をＴ₀以下（１００％以下）の異な
る値にしても同様な効果が得られる。

【００２４】しかしながら、前記の手段だけでは現在広
く用いられている乾式電子写真プロセスではトナー粒径
が大きい等の理由により、１ドット以下の微小ドットは
忠実に再現されずノイジーな画像となってしまう。電子
写真においてこれを改善する方法として、複数の画素で
構成されたマトリクスによる擬似中間調表現方法が用い
られる。

【００２５】図２１（ａ）は、本発明におけるマトリク
スの構成例を示す図、図２１（ｂ）、（ｃ）は各々露光
パターンの例を示す図で、マトリクスサイズは、（ａ）
図に示すように、主走査方向が２、副走査方向（記録媒
体の送り方向）が４（以下２ｘ４と記す）で、中間調
は、（ｂ）、（ｃ）図に示すように、１６値の中間調出
力の場合である。

【００２６】中間調レベル８までは副走査方向に隣接す
る画素は露光されず、主走査方向にパターンを図２１
（ｂ）もしくは（ｃ）に示すように埋めていく（副走査
方向に空間周波数が高くなるような露光パターン）、し
たがって、記録媒体上での副走査方向の露光エネルギー
分布は図２に示したようになる。このような露光パター
ンを用いているため低濃度部において、露光ビームがガ
ウス分布で裾広がりな形状であっても隣接画素との重な
りはなく、記録媒体の送り速度変動があっても露光ムラ
は発生せず、濃度ムラは発生し難い。

【００２７】なお、図３に、従来技術（マトリクスサイ
ズ１ｘ１、パワー変調１６値）における中間調レベル８
の露光量分布を示すが、画素間に隣接ビームとの重なり
があるため記録媒体の送り速度の変動によって露光ムラ
△Ｅが発生し濃度ムラとなってしまう。以上に、マトリ
クスサイズ２×４について説明したが、１×４，２×２
等他のマトリクスサイズの場合にも同様の露光パターン
を用いることで同様の効果が得られる。以上に述べたよ
うに、本発明により感光体の速度変動又はレーザ走査位
置の変動の影響を受けにくく、かつ、ドット再現性が良
いレーザプリンタを構成できるので、高品位画像を得る
ことが可能な画像形成装置を提供できる。

【００２８】図２２は、他のマトリクスの構成例を示す
図であり、図示の場合、マトリクスサイズは主走査方向
が１、副走査方向が２（以下１ｘ２と記す）で、中間調
が８値の例で、図２３に、その場合の光出力波形をしめ
す。同図から明らかなように、中間調レベル４までは画
素Ｉのみが露光される。したがって、記録媒体上での副
走査方向の露光エネルギー分布は図２の場合と同様に、
露光ビームがガウス分布で裾広がりな形状であっても隣
接画素との重なりはなく、記録媒体の送り速度変動があ
っても露光ムラは発生せず、濃度ムラは発生し難い。

【００２９】なお、図５は、感光体又は書込み光学系の
速度変動（またはレーザ走査位置の変動）により発生す
る濃度変動を示し、曲線Ａは１ｘ１光強度変調、曲線Ｂ
は１ｘ１パルス幅変調、曲線Ｃは１ｘ２マトリクスの例
を示すが、同図からマトリクスサイズを１ｘ２（曲線
Ｃ）とすることにより低濃度部における濃度変動が低減
されることが分る。以上述べたように、本発明により感
光体の速度変動又はレーザ走査位置の変動の影響を受け
にくく、かつ、ドット再現性が良いレーザプリンタを構
成できるので、高品位画像を得ることが可能な画像形成
装置を提供できる。

【００３０】図２４は、本発明の動作原理を説明するた
めの図で、図中、Ａ₁はパルス幅が２５％、Ａ₂は５０
％、Ａ₃は７５％の場合を示し、Ｂ₁〜Ｂ₃はそれぞれの
場合における光強度変調範囲を示している。すなわち、
本発明においては、図２４に示したように、デューティ
が１００％でない（１００％以下の）複数のパルス幅に
対し各々のおいて光強度を変調する記録方式を入力され
る画像データに従って組み合わせる事により構成され
る。

【００３１】前述の図１０は、電子写真記録における露
光量と画像濃度の関係を示す図で、図中、Ｉは不飽和濃
度領域、IIは飽和濃度領域で、画像濃度は図示のよう
に、露光量Ｅ₀までは露光量に応じて濃度が増加してい
く不飽和領域Ｉと、Ｅ₀以上では濃度が飽和する飽和領
域IIを有する。また、図１１はパルス幅を２５％（曲線
Ａ），５０％（曲線Ｂ），７５％（曲線Ｃ），１００％
（曲線Ｄ）とした場合のパワー変調およびパルス幅変調
（曲線Ｅ）による場合の１ドットピクセルの相対濃度と
感光体の中間露光領域に依存する不飽和濃度領域の一例
を示す図で、この図において、不飽和濃度比が小さいほ
ど感光体に形成されるポテンシャル井戸が急峻でありド
ット再現性が向上することが分る。

【００３２】しかしながら、例えば、デューティ２５％
の場合、露光エネルギを上げても濃度が上がらなくな
る。そこで、たとえばデューティ２５％のパルス幅から
５０％のパルス幅へ相対濃度が０.６のところで切り換
えればパルス幅を変調を行った場合より不飽和濃度領域
が少ない、さらに７５％のパルス幅に濃度が０.８で切
り換え、７５％のパルス幅で最大濃度まで、このパルス
幅で記録を行えば、感光体の中間露光領域に依存する部
分を小さくしたままで、また、パルス幅の設定数が少な
いのでパルス幅の設定精度を上げることが容易に実現で
きる。光源として用いられる半導体レーザの制御は光・
電気負帰還ループの制御速度を１０nsec程度で実現すれ
ば画素クロックが２０ＭＨｚにおいても容易に光出力の
制御が可能である。また、濃度がいくつであるかは、画
像データの値により検知できるので画像データに応じて
パルス幅を選択すれば良い。

【００３３】図１３は、感光体又は書込み光学系の速度
変動（またはレーザ走査位置の変動）により発生する濃
度変動を示す図で、図中、曲線Ａ₁はパワー変調、曲線
Ａ₂はパワー変調（デューティ５０％）、曲線Ａ₃はパワ
ー変調（デューティ２５％）を示し、曲線Ｂはパルス幅
変調を示す。この図からも変調パルスのデューティを変
化させたことの有効性が明瞭に示されている。以上に述
べた説明では、パルス幅が２５，５０，７５％について
しか説明していないがこのパルス幅にさらに異なる値を
とっても同様な効果が得られる。しかしながら、前記の
手段だけでは現在広く用いられている乾式電子写真プロ
セスではトナー粒径が大きい等の理由により、１ドット
以下の微小ドットは忠実に再現されずノイジーな画像と
なってしまう。ドットの再現性が要求される領域は画像
濃度変化のゆるやかな領域であり、また、電子写真にお
いてはとりわけ低濃度部でドット再現性が悪いので、こ
のような画像に対してはドット集中型のマトリクスによ
る擬似中間調表現方法を用いることにより滑らかな画像
を表現することができる。

【００３４】図１４は、また本発明におけるマトリクス
の構成の一例であり、マトリクスサイズは主走査方向が
２、副走査方向が２（以下２ｘ２と記す）で、図１５
に、図１４に示したマトリクス構成における階調性を示
すが、これは、光出力強度が８値、パルス幅が４値（例
えば、デューティが２０，４０，６０，８０％）での１
２８値の中間調出力の例である。なお、同一パターン内
で表現階調が異なるのは半導体レーザの光出力強度を変
化させているためである。以上、マトリクスサイズ２ｘ
２、パルス幅４値の場合について説明したが、異なるマ
トリクスサイズ、パルス幅４値以外の場合にも同様の露
光パターン構成のマトリクスを用いることで同様の効果
が得られる。以上述べたように、本発明により感光体の
速度変動又はレーザ走査位置の変動の影響を受けにく
く、かつ、ドット再現性が良いレーザプリンタを構成で
きるので、高品位画像を得ることが可能な画像形成装置
を提供できる。

【００３５】図２６は、マトリクスの副走査方向（記録
媒体の送り方向）のサイズＮが２以上、主走査方向のマ
トリクスサイズＭが１以上であり、マトリクス内の露光
パターンを副走査方向の空間周波数が最も高くなるよう
設定した場合の例を説明するための図で、同図は、マト
リクスサイズは主走査方向が２、副走査方向が２（以下
２ｘ２と記す）、光出力強度が８値、パルス幅が４値で
の１２８値の中間調出力の例である。図２６において、
中間調レベル６４までは副走査方向に隣接する画素は露
光されず、主走査方向にパターンを埋めていく（副走査
方向に空間周波数が高くなるような露光パターン）、し
たがって、記録媒体上での副走査方向の露光エネルギー
分布は図２に示したようになる。このような露光パター
ンを用いているため低濃度部において、露光ビームがガ
ウス分布で裾広がりな形状であっても隣接画素との重な
りはなく、記録媒体の送り速度変動があっても露光ムラ
は発生せず、濃度ムラは発生し難い。以上、マトリクス
サイズ２ｘ２，パルス幅４値の場合について説明した
が、異なるマトリクスサイズ、パルス幅４値以外の場合
にも同様の露光パターン構成のマトリクスを用いること
で同様の効果が得られる。以上述べたように、本発明に
より感光体の速度変動、又は、レーザ走査位置の変動の
影響を受けにくく、かつ、ドット再現性が良いレーザプ
リンタを構成できるので高品位画像を得ることが可能な
画像形成装置を提供できる。

【００３６】図１７は、主走査方向のマトリクスサイズ
Ｍ＝１，副走査方向のマトリクスサイズＮ＝２（以下、
１ｘ２と記す）、としたマトリクス構成の例を説明する
ための図で、図１８は、その場合の中間調出力の例で、
光出力が８値、パルス幅が４値の６４値の中間調出力の
例である。図１８において、中間調レベル３２までは画
素Ｉのみが露光される、したがって、記録媒体上での副
走査方向の露光エネルギー分布は図１６と同様に、露光
ビームがガウス分布で裾広がりな形状であっても隣接画
素との重なりはなく、記録媒体の送り速度変動があって
も露光ムラは発生せず、濃度ムラは発生し難い。

【００３７】図５には、感光体又は書込み光学系の速度
変動（またはレーザ走査位置の変動）により発生する濃
度変動図で、曲線Ａは１ｘ１光強度変調、曲線Ｂは１ｘ
１パルス幅変調、曲線Ｃは１ｘ２マトリクスの場合を示
し、同図からマトリクスサイズを１ｘ２（曲線Ｃ）とす
ることにより低濃度部における濃度変動が低減されるこ
とが分る。以上、パルス幅４値の場合について説明した
が、パルス幅４値以外の場合にも同様の露光パターン構
成のマトリクスを用いることで同様の効果が得られる。
以上に述べたように、本発明により感光体の速度変動、
又は、レーザ走査位置の変動の影響を受けにくく、か
つ、ドット再現性が良いレーザプリンタを構成できるの
で高品位画像を得ることが可能な画像形成装置を提供で
きる。

【００３８】図２５及び図２６は、それぞれ本発明の実
施例を示す図で、共に、（ａ）図はマトリクス構成図、
（ｂ）図はパルス幅変調を用いた場合の光出力、（ｃ）
図は光強度変調（パワー変調）の場合の光強度を示し、
マトリクス構成は、図２５が、主走査方向が１、副走査
方向が２（以下１×２と記す）で８値の中間調出力の例
（パルス幅は４種類）で、図２６が、主走査方向が２、
副走査方向が４（以下２×４と記す）で１６値の中間調
出力の例（パルス幅は２種類）である。図２６（ｂ），
（ｃ）のどちらの例も、中間調レベル８まで（すなわち
低濃度部）は副走査方向に隣接する画素は露光されず、
主走査方向にパターンを埋めていく（副走査方向に空間
周波数が高くなるような露光パターン）ので、記録媒体
（感光体）上での副走査方向の露光エネルギー分布は図
２に示したようになる。このような場合、露光ビームが
ガウス分布で裾広がりな形状であっても隣接画素との重
なりはなく、記録媒体の送り速度変動などがあっても露
光ムラは発生せず、よって、濃度ムラがほとんど発生し
ない高品位な画像を得ることができる。図２５（ｂ），
（ｃ）についても同様に中間調レベル４までは濃度ムラ
がほとんど発生しない高品位な画像を得ることができ
る。

【００３９】図５は、感光体又は書込み光学系の速度変
動（またはレーザ走査位置の変動）により発生する濃度
変動を示す図で、前述のように、曲線Ａは１×１光強度
変調、曲線Ｂは１×１パルス幅変調、曲線Ｃは１×２マ
トリクスを示し、副走査方向のマトリクスサイズが２以
上の一例として、マトリクスサイズを１×２（曲線Ｃ）
とした場合に、低濃度部における濃度変動が低減される
ことが明瞭に示されている。以上に、マトリクスサイズ
が１×２、２×４の場合について説明したが、２×２、
１×４の場合についても、図６，図７に示したような露
光パターンを用うることで同様の効果が得られ、一般的
には、副走査方向のマトリクスサイズＮが２以上ならば
本発明の効果が得られる。また、本発明はパルス幅変調
と光強度変調を組み合わせて使用する場合においても有
効である。以上が発明の第２の手段に対する事柄である
が、この第２の手段はパルス幅変調と光強度変調を組み
合わせて使用する場合においても有効であり、特に第１
の手段を用いることによって第２の手段による効果をよ
り安定に実現することができる。

【００４０】第１の手段は、図９に示すように、複数の
パルス幅に対し、各々のパルス幅において光強度を変調
する光書込方式を、入力される画像データの各画素濃度
に従って組み合わせる共に、各パルス幅の切り替えを特
定された画素濃度に基づいて行なう事により構成され
る。図９は、本発明の第１の手段の動作原理を説明する
ための図で、図中、Ａ₁はパルス幅が２５％、Ａ₂は５０
％、Ａ₃は７５％、Ａ₄は１００％の場合を示し、Ｂ₁〜
Ｂ₄は、それぞれの場合における光強度変調範囲を示し
ている。すなわち、本発明においては、複数のパルス幅
Ａ₁〜Ａ₄に対し各々のパルス幅において光強度を変調す
る光書込方式を入力される画像データの各画素濃度に従
って組み合わせると共に、各パルス幅の切り替えを特定
された画素濃度に基づいて行なう事により構成される。

【００４１】図１１は、パルス幅を２５％（曲線Ａ），
５０％（曲線Ｂ），７５％（曲線Ｃ），１００％（曲線
Ｄ）とした場合のパワー変調およびパルス幅変調（曲線
Ｅ）による場合の１ドットピクセルの相対濃度と感光体
の中間露光領域に依存する不飽和濃度領域との関係を示
す図で、この図において、不飽和濃度比が小さいほど感
光体に形成されるポテンシャル井戸が急峻であり、ドッ
ト再現性が向上することが分る。しかしながら、例え
ば、デューティ２５％の場合、露光エネルギを上げても
濃度が上がらなくなる。そこで、たとえば、デューティ
２５％のパルス幅から５０％のパルス幅へ相対濃度が
０.６のところで切り換えれば、パルス幅変調を行った
場合より不飽和濃度領域が少ない部分に設定できる。さ
らに、７５％のパルス幅に濃度が０.８のところで切り
換え、濃度が１.１の時に１００％のパルス幅に切り換
えて記録を行えば、感光体の中間露光領域に依存する部
分を小さくしたままで、また、パルス幅の設定数が少な
いので、パルス幅の設定精度を上げることが容易に実現
できる。

【００４２】更に、光源として用いられる半導体レーザ
の制御は、光・電気負帰還ループの制御速度を１０nsec
程度で実現すれば、画素クロックが２０ＭＨｚにおいて
も容易に光の制御精度が実現できる。また、濃度がいく
つであるかは、画像データの値により検知できるので、
画像データに応じてパルス幅を選択すれば良い。ところ
が、使用する感光体のγ特性によっては、画像の濃度領
域で露光エネルギーに対する濃度変動分の大きい場合が
あり、不安定な電子写真プロセスにおいては、例えば、
図２７に示すように、５０％のパルス幅から７５％のパ
ルス幅へ、変動の大きい濃度領域のところで切り替えた
場合、現像バイアスの変動ｄから生じる画像濃度変動に
より、実際の濃度と異なる画像濃度を形成し易くなり、
画像でみた場合、濃度ムラが発生したり濃度が反転した
りして、その濃度変動の影響を無視できなくなる。そこ
で、その濃度変動の影響を見かけ上なくすために、各々
のパルス幅において光強度を変調する光書込方式を用い
た場合、各パルス幅を選択して切り換えるのは、感光体
のγ特性曲線において、露光エネルギーに対する濃度変
動分の小さい領域で実施する。例えば、図２８に示した
γ特性曲線において、Ｉは濃度変動が小さい領域、IIは
濃度変動が大きい領域、IIIはハイライト部であるが、
露光ビームの潜像電位ポテンシャルが２００Ｖ以下とな
るような濃度領域、つまり、γ特性曲線のなだらかな部
分でパルス幅の切り換えを行なえば上述したような不具
合は起こらず、安定、かつ、良好な画像を得ることがで
きる。また、低濃度領域（ハイライト部）におけるなだ
らかな部分での切り替えは、画像パターンによっては改
善することが可能である。

【００４３】前述のように、図１３は、感光体又は書込
み光学系の速度変動（またはレーザ走査位置の変動）に
より発生する濃度変動を示す図で、図中、曲線Ａ₁はパ
ワー変調、曲線Ａ₂はパワー変調(デューティ５０％）、
曲線Ａ₃はパワー変調（デューティ２５％）を示し、曲
線Ｂはパルス幅変調を示すが、この図にも、画像濃度に
よりパルス幅を変化させた光強度変調の有効性が示され
ており、高濃度領域において、つまり、γ特性曲線のな
だらかな部分において、濃度ムラが減少していることか
ら、この濃度領域におけるパルス幅切り換えが有効であ
ることがわかる。以上には、パルス幅が５０，７５％に
ついてしか説明していないが、画像濃度反転が発生しな
いような濃度領域であれば、このパルス幅を更に異なる
値とすることによっても同様な効果が得られる。以上に
説明したように、本発明によると、感光体の速度変動、
又は、レーザ走査位置の変動の影響を受けにくく、か
つ、ドット再現性や露光エネルギー制御精度が良く、濃
度ムラや濃度反転のない適切な濃度分布を有する画像を
出力するレーザプリンタを構成できるので、高品位画像
を得ることが可能な画像形成装置を提供できる。

【００４４】図２９は、以上に説明した各本発明の実施
に使用して好適な半導体レーザ制御部の一例を説明する
ための図（但し、パルス幅を複数種類有する場合に関し
ては、既に説明しているので省略する）で、図中、１は
比較増幅器、２は電流変換器、３は半導体レーザ、４は
受光素子で、発光レベル指令信号は比較増幅器１及び電
流変換器２に入力され、被駆動半導体レーザ３の光出力
の１部が受光素子４によりモニターされる。比較増幅器
１と半導体レーザ３、受光素子４は光・電気負帰還ルー
プを形成し、比較増幅器１は受光素子４に誘起された光
起電流（半導体レーザ３の光出力に比例する）に比例す
る受光信号と発光レベル指令信号とを比較し、その結果
により半導体レーザ３の順方向電流を受光信号と発光レ
ベル指令信号とが等しくなるように制御する。また、電
流変換器２は前記受光信号と発光レベル指令信号とが等
しくなるように発光レベル指令信号にしたがって予め設
定された電流（半導体レーザ３の光出力・順方向電流特
性及び受光素子４と半導体レーザ３との結合係数、受光
素子４の光入力・受光信号特性に基づいて予め設定され
た電流）を出力する。この電流変換器２の出力電流と、
比較増幅器１より出力される制御電流との和の電流が半
導体レーザ３の順方向電流となる。

【００４５】ここで、前記光・電気負帰還ループの開ル
ープでの交叉周波数をf₀としDCゲインを10000とした場
合、半導体レーザ３の光出力Poutのステップ応答特性は
次のように近似できる。 Pout＝PL＋（PS−PL）exp（−２πf₀t） （ただし、PL：ｔ＝∞における光出力PS：電流変換器２
により設定された光量）光・電気負帰還ループの開ルー
プでのDCゲインを10000としているので、設定誤差の許
容範囲を０.１％以下とした場合にはPLは設定した光量
に等しいと考えられる。したがって、仮に電流変換器２
により設定された光量PSがPLに等しければ、瞬時に半導
体レーザ３の光出力がPLに等しくなる。また、外乱等に
よりPSが５％変動したとしてもf₀＝４０MHz程度であれ
ば、１０ns.後には半導体レーザ３の光出力は設定値に
対する誤差が０.４％以下になる。このようにして実現
される高速・高精度・高分解能半導体レーザ制御回路を
用いることにより、パルス幅が短くなっても露光光量を
精度良く制御できるので、感光体の速度変動又はレーザ
走査位置の変動の影響を受けにくく、かつ、ドット再現
性が良く、更には、露光エネルギー制御精度の良いレー
ザプリンタを構成できるので、高品位画像を得ることが
可能な画像形成装置を提供できる。

【００４６】

【効果】請求項１記載の画像形成装置によると、低濃度
部において、副走査方向の隣接ビーム（ドット）の重な
りが少ないため、感光体の速度変動、レーザ走査位置変
動を原因として発生する濃度ムラによる画像品質の劣化
の少い高品位な画像を得ることができる画像形成装置を
提供できる。また、高速・高精度・高分解能半導体レー
ザ制御回路により半導体レーザを制御しているので露光
エネルギーの制御精度が高く、低濃度部において、副走
査方向の隣接ビーム（ドット）の重なりが少ないため、
感光体の速度変動、レーザ走査位置変動を原因として発
生する濃度ムラによる画像品質の劣化が少なく、また、
露光エネルギーの制御精度の良いレーザプリンタを実現
できるので、高品位画像を得ることでできる画像形成装
置を提供できる。請求項２記載の画像形成装置による
と、低濃度部において、副走査方向の隣接ビーム（ドッ
ト）の重なりが少ないため、感光体の速度変動、レーザ
走査位置変動を原因として発生する濃度ムラによる画像
品質の劣化が少く、マトリクスサイズが小さいので高分
解能で高品位な画像を得ることができる画像形成装置を
提供できる。また、高速・高精度・高分解能半導体レー
ザ制御回路により半導体レーザを制御しているので露光
エネルギーの制御精度が高く、低濃度部において、副走
査方向の隣接ビーム（ドット）の重なりが少ないため、
感光体の速度変動、レーザ走査位置変動を原因として発
生する濃度ムラによる画像品質の劣化が少なくまた露光
エネルギーの制御精度が良く、マトリクスサイズが小さ
いので高分解能で高品位な画像を得ることができる画像
形成装置を提供できる。請求項第３記載の画像形成装置
によると、低濃度部においてデューティ１００％以下の
パルス幅に設定された光強度変調を行なっているので、
感光体に形成されるポテンシャル井戸が急峻になり、か
つ、マトリクスによる擬似中間調表現を行なっているた
め、ドットの再現性が向上し、低濃度部において、滑ら
かな中間調再現を有する高品位な画像を得ることができ
る画像形成装置を提供できる。請求項４記載の画像形成
装置によると、低濃度部においてデューティ１００％以
下のパルス幅に設定された光強度変調を行っているの
で、感光体に形成されるポテンシャル井戸が急峻にな
り、かつ、マトリクスによる擬似中間調表現を行なって
いるため、ドットの再現性が向上し、また、高速・高精
度・高分解能半導体レーザ制御回路により半導体レーザ
を制御しているので、露光エネルギーの制御精度が高
く、低濃度部において滑らかな中間調再現を有する高品
位な画像を得ることができる画像形成装置を提供でき
る。請求項５記載の画像形成装置によると、低濃度部に
おいてデューティ１００％のポテンシャル井戸が急峻に
なり、ドット再現性が向上し、かつ、低濃度部におい
て、副走査方向の隣接ビーム（ドット）の重なりが少な
いため、感光体の速度変動、レーザ走査位置変動を原因
として発生する濃度ムラによる画像品質の劣化の少ない
高品位な画像を得ることができる画像形成装置を提供で
きる。更に、低濃度部においてデューティ１００％以下
のパルス幅に設定された光強度変調を行っているので、
感光体に形成されるポテンシャル井戸が急峻になり、ド
ットの再現性が向上し、高速・高精度・高分解能半導体
レーザ制御回路により半導体レーザを制御しているの
で、露光エネルギーの制御精度が高く、低濃度部におい
て、副走査方向の隣接ビーム（ドット）の重なりが少な
いため、感光体の速度変動、レーザ走査位置変動を原因
として発生する濃度ムラによる画像品質の劣化が少なく
また露光エネルギーの制御精度が良いレーザプリンタを
実現できるので高品位画像を得ることができる画像形成
装置を提供できる。更に、主走査方向のマトリクスサイ
ズＭ＝１，副走査方向のマトリクスサイズＮ＝２，とす
ることにより、低濃度部においてデューティ１００％以
下のパルス幅に設定された光強度変調を行っているの
で、感光体に形成されるポテンシャル井戸が急峻にな
り、ドットの再現性が向上し、低濃度部において、副走
査方向の隣接ビーム（ドット）の重なりが少ないため、
感光体の速度変動、レーザ走査位置変動を原因として発
生する濃度ムラによる画像品質の劣化が少く、マトリク
スサイズが小さいので高分解能で高品位な画像を得るこ
とができる画像形成装置を提供できる。また、低濃度部
においてデューティ１００％以下のパルス幅に設定され
た光強度変調を行っているので感光体に形成されるポテ
ンシャル井戸が急峻になり、ドットの再現性が向上し、
高速・高精度・高分解能半導体レーザ制御回路により半
導体レーザを制御しているので、露光エネルギーの制御
精度が高く、低濃度部において、副走査方向の隣接ビー
ム（ドット）の重なりが少ないため、感光体の速度変
動、レーザ走査位置変動を原因として発生する濃度ムラ
による画像品質の劣化の少なく、また、露光エネルギー
の制御精度が良く、マトリクスサイズが小さいので高分
解能で高品位な画像を得ることでがきる画像形成装置を
提供できる。請求項第６記載の画像形成装置によると、
デューティ１００％以下のパルス幅に設定された光強度
変調を行なっているので感光体に形成されるポテンシャ
ル井戸が急峻になり、ドットの再現性が向上し、かつ、
低濃度部において副走査方向の隣接ビーム（ドット）の
重なりが少ないため、感光体の速度変動、レーザ走査位
置変動を原因として発生する濃度ムラによる画像品質の
劣化の少い高品位な画像を得ることができる画像形成装
置を提供できる。請求項７記載の画像形成装置による
と、デューティ１００％以下のパルス幅に設定された光
強度変長を行なっているので感光体に形成されるポテン
シャル井戸が急峻になりドットの再現性が向上し、高速
・高精度・高分解能半導体レーザ制御回路により半導体
レーザを制御しているので、露光エネルギーの制御速度
が高く、低濃度部において副走査方向の隣接ビーム（ド
ット）の重なりが少いため、感光体の速度変動、レーザ
走査位置変動を原因として発生する濃度ムラによる画像
品質の劣化が少なくまた露光エネルギーの制御精度が良
いレーザプリンタを実現できるので高品位画像を得るこ
とができる画像形成装置を提供できる。更には、マトリ
クスサイズを１ｘ２とすることにより、デューティ１０
０％以下のパルス幅に設定された光強度変長を行なって
いるので感光体に形成されるポテンシャル井戸が急峻に
なりドットの再現性が向上し、低濃度部において、副走
査方向の隣接ビーム（ドット）の重なりが少ないため、
感光体の速度変動、レーザ走査位置変動を原因として発
生する濃度ムラによる画像品質の劣化が少く、マトリク
スサイズが小さいので高分解能で高品位な画像を得るこ
とができる画像形成装置を提供できる。請求項第８記載
の画像形成装置によると、デューティ１００％以下のパ
ルス幅に設定された光強度変調を行なっているので感光
体に形成されるポテンシャル井戸が急峻になり、かつ、
マトリクスによる擬似中間調表現を行なっているため、
ドットの再現性が向上し、滑らかな中間調再現を有する
高品位な画像を得ることができる画像形成装置を提供で
きる。請求項９記載の画像形成装置によると、高速・高
精度・高分解能半導体レーザ制御回路により半導体レー
ザを制御しているので、露光エネルギーの制御精度が高
いため、滑らかな中間調再現を有する高品位な画像を得
ることができる画像形成装置を提供できる。マトリクス
の副走査方向（記録媒体の送り方向）のサイズＭが２以
上、主走査方向のマトリクスサイズＮが１以上であり、
マトリクス内の露光パターンは副走査方向の空間周波数
が最も高くなるように設定することにより、また、その
マトリクスの露光パターンの構成により低濃度部におい
て、副走査方向の隣接ビーム（ドット）の重なりが少な
いため、感光体の速度変動、レーザ走査位置変動を原因
として発生する濃度ムラによる画像品質の劣化の少ない
高品位な画像を得ることができる画像形成装置を提供で
きる。更に、副走査方向の隣接ビーム（ドット）の重な
りが少ないため、感光体の速度変動、レーザ走査位置変
動を原因として発生する濃度ムラによる画像品質の劣化
が少なく、かつ、高速・高精度・高分解能半導体レーザ
制御回路により半導体レーザを制御しているので露光エ
ネルギーの制御精度が高いため、高品位画像を得ること
ができる画像形成装置を提供できる。更に、主走査方向
のマトリクスサイズＭ＝１，副走査方向のマトリクスサ
イズＮ＝２，とすると、マトリクスサイズが小さいので
高分解能で高品位な画像を得ることができる画像形成装
置を提供できる。また、画像品質の劣化が少なく、また
露光エネルギーの制御精度が良く、マトリクスサイズが
小さいので高分解能であり、かつ、高速・高精度・高分
解能半導体レーザ制御回路により半導体レーザを制御し
ているので露光エネルギーの制御精度が高いため、高品
位な画像を得ることでがきる画像形成装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の動作原理を説明するための図であ
る。

【図２】 本発明による副走査方向と露光量との関係を
示す図である。

【図３】 従来技術における副走査方向と露光量との関
係を示す図である。

【図４】 本発明の一実施例を説明するための図であ
る。

【図５】 画像濃度と濃度ムラとの関係を示す図であ
る。

【図６】 本発明の他の実施例を説明するための図であ
る。

【図７】 本発明の他の実施例を説明するための図であ
る。

【図８】 光書き込みにおける光源の光出力波形を示す
図である。

【図９】 本発明の動作原理を説明するための図であ
る。

【図１０】 電子写真記録における露光量と画像濃度の
関係を示す図である。

【図１１】 パワー変調及びパルス幅変調における１ド
ットピクセルの相対濃度と不飽和濃度領域との関係を示
す図である。

【図１２】 ポテンシャル井戸の一例を示す図である。

【図１３】 画像濃度と濃度ムラとの関係を示す図であ
る。

【図１４】 ２ｘ２マトリクスの構成を示す図である。

【図１５】 その場合の階調性を示す図である。

【図１６】 他の階調性を示す図である。

【図１７】 １ｘ２マトリクス構成の一例を示す図であ
る。

【図１８】 その場合の階調性を示す図である。

【図１９】 パルス幅を１００％（曲線Ａ）とした場合
と、５０％（曲線Ｂ）とした場合の１ドットピクセルの
相対濃度と感光体の中間露光領域に依存する不飽和濃度
領域との関係を示す図である。

【図２０】 感光体又は書込み光学系の速度変動により
発生する濃度変動を示す図である。

【図２１】 本発明におけるマトリクスの構成例、及び
露光パターンの例を示す図である。

【図２２】 マトリクスの他の構成を示す図である。

【図２３】 その場合の光出力波形を示す図である。

【図２４】 本発明の動作原理を説明するための図であ
る。

【図２５】 本発明の第２の事項を説明するための図で
ある。

【図２６】 本発明の第２の事項を説明するための図で
ある。

【図２７】 パルス幅を変えた時の現像バイアスの変化
を示す図である。

【図２８】 感光体のγ特性曲線図である。

【図２９】 本発明の実施に使用して好適な半導体レー
ザ制御部の一部を説明するための図である。

【符号の説明】

１…比較増幅器、２…電流変換器、３…半導体レーザ、
４…受光素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平2−128868 (32)優先日 平成２年５月18日(1990．5．18) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平2−120881 (32)優先日 平成２年５月10日(1990．5．10) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 服部 仁 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 石田 雅章 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平２−78577（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−6161（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−214662（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/405 B41J 2/52

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １画素内で光出力パルス幅及び光強度の
   少なくとも一方を変化させかつ複数の画素からなるマト
   リクスを構成し、マトリクス単位で画像情報に応じて中
   間調画像を記録する画像形成装置において、マトリクス
   の副走査方向のサイズＮが２以上、主走査方向のマトリ
   クスサイズＭが１以上であり、マトリクス内の露光パタ
   ーンは副走査方向の空間周波数が最も高くなるよう設定
   したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 記録光源が半導体レーザであり、被駆動
   半導体レーザの光出力を受光部により検知し、この受光
   部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受
   光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記
   半道体レーザの順方向電流を制御する光電気負帰還ルー
   プと、前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等し
   くなるように前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
   性及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合
   係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前
   記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流
   に変換する変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ルー
   プの制御電流と前記変換手段による生成された電流との
   和又は差の電流により前記半導体レーザを制御する手段
   とにより半導体レーザ制御部を構成したことを特徴とす
   る請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 入力された画像情報のＭ×Ｎ個マトリク
   スの画素情報によりあらかじめ決められたＭ×Ｎ個のパ
   ターンの画素情報に変換し、中間調を記録する画像形成
   装置において、Ｍ×Ｎ個のパターン内の各々の画素は複
   数のパルス幅に設定されたパルス幅のうちの１つのパル
   ス幅に選択され、かつ、露光光量を各画素情報に従って
   変化させることを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 記録光源が半導体レーザであり、被駆動
   半導体レーザの光出力を受光部により検知し、この受光
   部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受
   光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記
   半導体レーザの順方向電流を制御する光電気負帰還ルー
   プと、前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等し
   くなるように前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
   性及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合
   係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前
   記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流
   に変換する変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ルー
   プの制御電流と前記変換手段により生成された電流との
   和又は差の電流により前記半導体レーザを制御する手段
   により半導体レーザ制御部を構成したことを特徴とする
   請求項３記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 マトリクスの副走査方向のサイズＮが２
   以上、主走査方向のマトリクスサイズＭが１以上であ
   り、マトリクス内の露光パターンは副走査方向の空間周
   波数が最も高くなるよう設定したことを特徴とすること
   を特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 １画素内で光強度を変化させ、かつ複数
   の画素からなるマトリクスを構成し、マトリクス単位で
   画像情報に応じて中間調画像を記録する画像形成装置に
   おいて、マトリクスの副走査方向のマトリクスサイズＭ
   が２以上、主走査方向のマトリクスサイズＮが１以上で
   あり、マトリクス内の露光パターンを副走査方向の空間
   周波数が最も高くなるよう設定し、かつ、記録光の変調
   パルスのデューティを１００％としないことを特徴とす
   る画像形成装置。
7. 【請求項７】 記録光源が半導体レーザであり、被駆動
   半導体レーザの光出力を受光部により検知し、この受光
   部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受
   光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記
   半導体レーザの順方向電流を制御する光電気負帰還ルー
   プと、前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等し
   くなるように前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
   性及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合
   係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前
   記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流
   に変換する変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ルー
   プの制御電流と前記変換手段により生成された電流との
   和又は差の電流により前記半導体レーザを制御する手段
   により半導体レーザ制御部を構成した前記請求項６記載
   の画像形成装置。
8. 【請求項８】 入力された画像情報のＭ×Ｎ個マトリク
   スの画素情報によりあらかじめ決められたＭ×Ｎ個のパ
   ターン画素情報に変換し、中間調を記録する画像形成装
   置において、Ｍ×Ｎ個のパターン内の各々の画素は記録
   光の変調パルスのデューティが１００％でない複数のパ
   ルス幅に設定されたパルス幅のうちの１つのパルス幅に
   選択され、かつ、露光光量を各画像情報に従って変化さ
   せることを特徴とする画像形成装置。
9. 【請求項９】 記録光源が半導体レーザであり、被駆動
   半導体レーザの光出力を受光部により検知し、この受光
   部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受
   光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記
   半導体レーザの順方向電流を制御する光電気負帰還ルー
   プと、前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等し
   くなるように前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
   性及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合
   係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前
   記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流
   に変換する変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ルー
   プの制御電流と前記変換手段により生成された電流との
   和又は差の電流により前記半導体レーザを制御する手段
   により半導体レーザ制御部を構成した前記請求項８記載
   の画像形成装置。