JPH01144074A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電気光学式ラインプリンター等の画像形成装
置に関し、特に出力画素の位置を自由に設定可能な改良
型画像形成装置に関するものである。

［従来の技術及びその問題点］ 従来から１個別にアドレス可能な複数の電極を有し、ラ
インプリンター用のマルチゲート素子として使用できる
電気光学素子が知られている。光学的に透明な大部分の
電気光学素子は前記ゲート素子の電気光学素子として利
用できる。現在、もっとも有望な材料はＬ＋ＮｂＯ３と
ＬｉＴａＯ５であるが、ＰＬＺＴ等その外にも検討に値
するものがある。

光ゲートを制御するために電気光学素子には電極が密接
して結合されており、それらは第３図に示すように、一
般に素子の横幅方向に電極中心から中心までが等間隔で
分布している。

例えば、ラインプリンターにおいて高解像度の行印字が
要求される場合は、電極はおよそ１０ミクロンかそれ以
下で密に詰められている。幸いなことに、もし電極をシ
リコン集積回路等の独立した基板上に組み立てて電気光
学素子に圧接するか或は電界を電気光学素子のすぐそば
に近接接合させるために電気光学素子のすぐ近傍に保持
すれば、光ゲート用の電気的インターフェースをかなり
簡単化できる。マルチゲート素子を働かせるために電気
光学素子はその全幅にわたってシート状光線によって一
様に照明される。それに加えて像の各々の画素に対応す
るデータサンプルが順次対応するゲート電極に加えられ
、それにより電気光学素子内に画素イメージに対応した
電界パターンが局部的に発生させられる。電気光学素子
に任意の時間で電界が加えられると素子の屈折率に局部
的な変化が生じ、そこを通過する光束に位相変化を引き
起こす、その変化を一般的にはシュリーレン光学装置を
使って光束の位相変調を一連の対応する強度プロフィル
に変調し１通常、感光性記録媒体上に像を形成させる。

すなわち、マルチゲート素子にて位相変調された光束線
のゼロ次成分は前レンズにて集光され、遮蔽板によって
確実に阻止されるが、高次の回折成分は遮蔽板の周囲を
拡散して記録媒体上に焦点が合されるのである。

よってマルチゲート素子に加えられたデータパターンに
対応する像が感光性記録媒体上に結像され電子写真技術
によって紙等の転写部材にプリントアウトされる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述従来例では感光体上に記録される画
素はマルチゲート素子の光ゲートと１対１対応であるた
め、画素の中心を置くことができるのは予め定められた
一次元座標上の特定位置のみである。

一般的に光ゲート素子によって作られる画素の有効直径
αは感光体上の光強度の半値幅とすると画素間距離Ｘの
ほぼ１／２であるので画素間に強度空白部（第１７図に
おいて７０で示す。なお、７１は画素パターンである。

）を生じ、像が離散的になるという問題点がある。また
、画素間空白部７０を目たたなくするために画素密度を
高めようとすると、光ゲートの密度を高めなくてはなら
ず、光ゲート間の電界相互影響の増大、変調光相互干渉
、電極間リークなどの問題が発生する欠点があった。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、画素の
位置を自由に設定でき変化のある画素パターンが作成可
能で且つ画素密度を高めることができ、これにより精細
なイメージの表現が可能となる画像形成装置を提供する
ことにある。

以上のような目的は、光変調或いは光偏向の画素単位を
複数個並べたマルチアレイ素子からの光を結像光学系に
よって、画像形成部材上に形成する画像形成装置におい
て、 前記マルチアレイ素子を前記画素単位の配列方向に対し
て所定方向に移動せしめる移動手段を有していることを
特徴とする画像形成装置により達成される。

［作用１ 本発明によれば光変調素子（例えば、マルチゲート素子
）を例えば精密制御が可能な圧電素子を用いて、所定方
向に移動せしめることにより、像平面上の画素位置を自
由に移動させ、複数の独立の画素列を非干渉に結像させ
ることを可能にしたものである。それにより各種の画素
パターンが可能になりその延長として画素密度を上げ画
像濃度や画像精細度を増すことができる。

［実施例］ 以下１本発明に係る画像形成装置について、具体的な実
施例に基づき詳細に説明する。

第１図及び第２図はそれぞれ本発明に係る画像形成装置
の第１実施例を示す図である。

第１図は画像形成装置の平面図、第２図はそのｓ−ｓ′
断面図である。第１図及び第２図において、１２は光変
調器、２７は該光変調器１２に入射する入射光、３＋は
結像レンズ、３３は遮蔽板、１３は像形成部材である電
子写真感光体、４０．４１は光変調器１２を移動させる
移動装置である。不図示の光源からの光２７は、光変調
器１２に入射し、画素単位ごとに光変調を受は且つ移動
装置４０の動きと連係して所定画像を作成する。得られ
た画像は、結像レンズ系３１により、電子写真感光体璽
３上に結像される。

第３図は集積化回路上に実施された光変調素子（この場
合はＴＩＲ型の電気光学素子）の電極を示す拡大平面図
であり、第４図は素子１２と該素子移動袋１置４０．４
１の断面図である。第３図において、２１は素子基盤、
２２は素子の反射面、１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ，・−・
−はそれぞれ電極である。２７は不図示の光源からの光
、２８はマルチゲート素子１２からの反射光である。ま
た、第４図において、４０は光変調器１２を所定方向に
平行移動、垂直移動及び回転移動させる機構の回転支持
台であり、光変調器は回転支持台４１に固定され、図中
、Ｒ方向に回転移動されると共に、六方向及びＢ方向に
も平行移動される。

第５図は本発明の画像形成装置の模式的なブロック図で
ある。同図において、１２は光変調素子、５１は原デー
タを処理する差動エンコーダ、５２はマルチプレクサ、
５４は光変調器を移動させる素子移動袋ｖＬ５５を駆動
する素子移動回路。

５３は素子の移動と同期させて差動エンコータ５１、マ
ルチプレクサ５２を制御するコントローラである。また
、３１は光変調−子からの光を画像形成部材１３上に結
像する結像光学系である。

本実施例においては、画像データからの信号と同期させ
て、光変調素子１２を移動させることにより、画像形成
部材１３上に各種の画素パターンが可能になり画素密度
□を上げ画像濃度や画像精細度を増すことができる。

次に、光変調素子を移動させる方向及びなぜ、画素密度
を向上させることができるのか、詳細に説明する。

第６図は光変調器に入射する光と像形成部材上に形成さ
れる光スポットの関係を示す模式図である。同図におい
て、１２は光変調器、２７は該光変調器１２に入射する
入射光、１８は光変調器１２上に電界を発生させ画素単
位を作る電極、１００は像形成部材上１３に形成される
光スポットである。

本実施例においては、第６図に示すようにマルチゲート
素子をシート状入射光方向に対して垂直方向に微小回転
を伴いながら像平面（Ｘ方向）に平行に（第６図におい
て六方向）移動可能にする。微小変位の設定は、例えば
微小変位を正確にフントロール可能な圧電素子を用いて
駆動する。

なお、本実施例における電気光学素子１２は、ＴＩＲ型
（内面全反射型）を用いており入射光２７は第４図に示
したように、電気光学素子の低部内面で全反射され、ロ
スなく出力光２８として出力される。

この移動により像平面における画素は、行方向に変位す
る。画像形成装置は本来、感光体１３に複数の独立画素
列ごとに順次、露光させるのであるが、それら画素列中
のある１つの光ゲートに対応する画素を、一つのパター
ンの画素の中心間間隔Ｘよりも小さな距離だけ横ズレを
生じさせて結像させることができるのである。

これにより画素パターンは画素列によって内挿されるこ
とになる。画素を内挿するには画素位置を時間の関数と
して横方向にずらすことで可能であり、この内挿処置を
Ｎ個の画素列（Ｎ２２）ごとに繰返す。

ここで一つの画素の１回の横ずれの量ΔＸをΔｘ＝− と定めれば−様な平面画素パターンが得られる。

Ｎ目積ズレを行った後、画素をホームポジション（初期
位置）に戻すことも必要である０以上の組合せにより互
いに内挿された画素列のパターンが可能である。

前述したように画素なΔＸだけ横方向ズレを発生させる
ためには、第６図に示すように、電気光学素子自体をΔ
δだけ移動させればよい。ここで、 Δδ＝二　　δ：電極間距離 Ｎ である、すなわち光ゲートはΔδだけ横ズレし、シート
状入射光２７から次行の画素形成のための変調光２９Ａ
’　、２９Ｂ’を発生する。光路がずれた変調光２９Ａ
’　、２９Ｂ’はシュリーレン光学系により強度変調さ
れ、ΔＸだけ前画素１００Ａ、１００Ｂとはズした画素
１００Ａ′、ｔｏ。

Ｂ′を画像形成部材■３上に発生する。

第１６図は感光平面上における光強度分布と形成画素の
大きさを示した図である。

同図において、５０は画素形成のために光変調器１２に
て光変調された画素イメージの像形成部材＋３１の光強
度分布である。これらの情報は、一般に電子写真技術を
用いた画素形成される。このときの画素形成のしきい値
を第１６図に示すようにｒとすると１画素は１００Ａ、
１００Ｂ、１００Ｃとなる。

次に感光体１３上の像平面においてドラム回転方向（ｙ
方向）に画素をΔｙだけ移動する手段について説明する
。

第７図はその説明をするための本実施例の模式的な縦断
面図である。一般に入射光２７は縦断面においてくさび
型をしている。ＴＩＲ型電気光学素子内面で焦点を結ん
だ人力光は広がりをもちながら全反射され、次に結像レ
ンズ３１にて像平面へ焦点結像する。

ここで、初期状態の感光体１３上の画素中心をＰとする
と、Ｐは第７図に示すように電気光学素子上の反射点Ｑ
、結像レンズ３１の光軸上に存在する。ここでＰを通り
光軸に垂直な面をＴとし、微小変位Δｙだけ移動した画
素中心Ｐ″がＴ平面上に存在すると仮定する。Ｐ′にく
さび形断面をもつ光を集光させるためには電気光学素子
内面反射点Ｑ′はＴと平行でＱを通る平面Ｓ上に存在し
なければならない。従って電気光学素子への入射光２７
もＱ′にて焦点を結ぶように光路及び深度を修正するこ
とが必要である。

画素移動ｉＰＰ’　をΔｙとすると反射点移動量ＱＱ′
＝Δ２は、結像レンズの前後焦点距離がｆとして 氾１　ΔＺ 忍２　Δｙ と表される。

その他にＰ′へ焦点を結ぶためには素子の反射面２２の
傾きを変化させる機構も必要である。Ｓ平面上に反射点
Ｑ′を保ちながら反射面２２゛を微小回転させるには、
前記した例えば第４図に示すような回転支持台をもうけ
ることにより可能である。　以上、像平面Ｔ上において
ｘ、ｙ方向に画素移動させるためのマルチゲート素子位
置の条件について述べた。

実際の移動子は平行移動で数十ミクロン、回転変位でｌ
°以内であるがイメージ形成装置の光路が大きく（数１
０ｃｍ）誤差が拡大すること出力が画像パターンであっ
てバラツキがめだつことから、ゲート素子の位１η設定
においては、１１：、確さが要求される。このような微
小変位の設定を正確にコントロールできるものとして圧
電素子を用いることができる。これは圧電素子は加えら
れた電圧に比例して微小距離間において伸び縮みする。

ため簡１１１０つＩＦ確に変位の制御ができるからであ
る。

圧電素子をアクチエータとして用いる場合、２種類が考
えられる。１つは圧電率（圧電横変位）の異る２枚の板
をはり合せて電圧を印加したときの板の曲り変位を利用
するバイモルフ型、もう１つは単体では小さい変位（縦
変位）を何枚も１１７ねることによってそのトータルな
変位を大きくして利用する積層型である。どちらの方法
でも最大数１０ミクロンの変位を得ることができるため
、マルチゲート素子馴動に用いるには十分である。

次に、以り説明した手段によって可能となった画素の平
面パターンについて説明する。比較のため従来の一イメ
ージパターンを第１７図に示した。

行方向パターンは前記したようにマルチケート素子の変
位ΔδによってΔＸだけ横ずれが可能であってＮ回の挿
入が可能であり、列方向画像パターンはドラム１３が定
速度ＶＤで回転しているため、列データ同期信号間隔を
ｔとするとＶＤ　・したけずれることになり、列ピツチ
を発生する。

第８図は画素の横方向ズレのみを与えたものでＮ＝２の
場合である。第９図も横ズレのみでＮ＝３の場合である
。第１０．１１図は横ずれΔＸと、ピッチ方向ズレΔｙ
を同時に与えたものでＮ＝２の場合である。なお、第８
図〜第１０図において、＋００は第１列画素イメージ、
１０１は第２列画素イメージ、１０２は第３列画素イメ
ージ、ａは画素の有効直径、ΔＸは横方向ズレである。

画素の有効径ａが画素ピッチＸの１７２として、図に示
すように画素どうしが接するパターンにすると実質画素
密度が２倍となる。この様なパターンを形成するために
は列ピツチＶＯ−ｔがΔＸの１／２になる様にすればよ
い。第１Ｏ図は第１列と第２列で画素にずれがないもの
で、第１１図はｌ／４画素間距離だけずれを与えたもの
である。第１２．１３．１４図はそれぞれ画素の重ね合
せを考慮した場合の画素パターンである０画素径αとズ
レ量ΔＸ、Δｙを調節することによって実現が可能であ
る。

なお１本発明に用いる画像データは、画素パターンの密
度が高くなるにしたがって、従来の場合に比べて情報Ｉ
が多くなり、扱うデータ回路も必然的に複雑になるが、
高密度な画像表現が可能になる。

本発明は前記実施例に限らず種々の変形、応用が可能で
ある。

第１５図は本発明の第２の実施例に用いる透過型電気光
学素子の概略斜視図を示したものである。前記実施例は
ＴＩＲ型の電気光学素子であったが上記の説明は第１５
図に示す透過型電気光学素子１２′を用いたイメージ形
成装置においても同様に適応が可能である。

さらに、第１．第２実施の他にも電気光学素子上に複数
の電極をもうけることによって複数の光ゲートを作り光
変調をもちいて、画像イメージを形成する同様な装置に
ついても実現が可能であることは明白である。

また、前記実施例では、シート駄犬射光に対して垂直方
向すなわち電極ピッチ方向（Ｘ方向）及び／又は結像面
に対して垂直方向（Ｘ方向）に移動可能１こすることに
より画素の位置を変化させ、変化のある画素パターンを
作成したが、感光体ドラムを画素形成ごとに同期させス
テップ回転させることにより、電極ピッチ方向（Ｘ方向
）の移動だけで実施しても十分効果がある。

さらに、前記実施例においては、光変調器として、電気
光学素子を用いたが、微細な揺動ミラーを各画素ごとに
機械的に駆動することにより画像を形成する電気機械変
調素子、或いは液晶シャッター等の光偏向手段、或いは
光変調手段を用いることができることは明らかである。

そのような本発明が適用可能な電気機械変調素子を用い
た画像形成装置の例としては、特開昭６１−１６９８１
０〜特開昭６１−１６９８１３等がある。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、
光変調素子を所定方向に対して画像信号と同期させて移
動させることにより、画素の位置を自由に設定でき変化
のある画素パターンが作成可能である。しかも画素密度
を高めることができるのでより精細なイメージの表現が
可能である。

また、出力画素にて高密度を必要とする際、マルチゲー
ト素子上の光ゲート数を増すことなしに実現が可能であ
るから、ゲートピッチ間を狭めることによって発生する
相互干渉を引き起こさない明瞭な画像が安価で提供可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成装置の横手面図である。 第２図は第１図のｓ−ｓ′断面図である。 第３図は集積化回路上に実施されたマルチゲート素子の
電極を示す拡大平面図である。 第４図はマルチゲート素子を上下に移動させる際、入力
光焦点面Ｓが変化しないように素子傾きを制御する回転
支持台を示す図である。 第５図は本発明の画像形成装置の模式的なブロック図で
ある。 第６図は光変調器に入射する光と像形成部材上に形成さ
れる光スポットの関係を示す模式図である。 第７図は感光体上の像平面においてドラム回転方向（ｙ
方向）に画素をΔｙだけ移動する方法を説明をするため
の図である。 第８図及び第９図はマルチゲート素子の横方向移動のみ
によって形成される画素平面パターンである。 第１０図、第１１図は横及び上下移動を組合せ、各画素
が接する様にした画素パターンである。 第１２図、第１３図、第１４図は、画素の重ね合せを許
した場合に形成可能な画素パターンである。 第１５図は透過型電気光学素子の斜視図である。 第１６図は感光平面上における光強度分布と形成画素の
大きさを示した図である。 第１７閏は画素間に空白部が目立つ従来の画素パターン
である。 １２−・・マルチゲート素子 １３・・・画像形成部材（感光体） ３１・・・結像レンズ ２７・・・シート状入射光 ２８　・・・光ゲートにより位相変調された反射光５４
−・・素子移動回路 ５５・・・素子移動装置 １００　・・・第１列画素イメージ １０１　・・・第２列画素イメージ １０２−・・第３列画素イメージ 代理人　　弁理士　山　下　穣　平 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図 ○○○○○○ ○○○○○

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光変調或いは光偏向の画素単位を複数個並べたマ
   ルチアレイ素子からの光を結像光学系によって、画像形
   成部材上に形成する画像形成装置において、 前記マルチアレイ素子を前記画素単位の配列方向に対し
   て所定方向に移動せしめる移動手段を有していることを
   特徴とする画像形成装置。
2. （２）前記所定方向が前記画素単位の配列方向に対して
   平行方向であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の画像形成装置。
3. （３）前記所定方向が前記画素単位の配列方向に対して
   垂直方向であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の画像形成装置。
4. （４）前記光画素単位を所定方向に微小角だけ回転せし
   める回転手段も有していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の画像形成装置。
5. （５）前記移動及び回転を、圧電素子を用いて行うこと
   を特徴とする特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画
   像形成装置。