JPH02185454A

JPH02185454A - ビーム露光方法

Info

Publication number: JPH02185454A
Application number: JP1006588A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hattori; 豊服部
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1989-01-13
Publication date: 1990-07-19
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: US5057851A; JP2836083B2

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レーザビームを感光体に露光して画像を記録す
る画像記録装置に係り、詳しくは、画像信号が表す理想
濃度の再現画像が得られるようにレーザビームの光強度
を制御するビーム露光方法に関するものである。

従来の技術レーザビームを感光体に露光して画像を記録する画像記
録装置が、例えばレーザビームプリンタ等に用いられて
いる。これは、イメージリーグ等から供給される画像信
号が表す理想濃度の再現画像が得られるように、レーザ
ビームの光強度を連続的または段階的に変化させながら
、ラスタースキャン、すなわちＸ方向へレーザビームを
露光走査するとともに、その走査位置をＸ方向に直角な
Ｙ方向へ予め定められた一定の走査間隔で順次ずらして
露光走査することにより、画像信号に対応する画像を感
光体に記録するものである。

ここで、レーザビームの光強度分布は一般にガウス分布
であり、前記光強度はガウス分布の中心光強度を意味し
ているが、走査間隔が広過ぎると走査位置間における露
光強度が低下して再現画像の濃度が高くなる一方、走査
間隔が狭過ぎると走査位置間の露光強度が高くなって再
現画像の濃度が低くなる。このため、上記走査間隔は、
均一な光強度のレーザビームを露光した場合、換言すれ
ば前記Ｙ方向における濃度変化がない再現画像を得る場
合に、走査位置間においても走査位置上と略同じ露光強
度が得られるように、ガウス分布の半値幅と略等しい間
隔に設定される。第１０図は、走査間隔ｄを半値幅に設
定して光強度が等しいレーザビームを露光した場合のＹ
方向における露光゛強度（ＥＸＰ）および再現画像濃度
（Ｄ、）の分布を示したもので、２つの走査位置ＹＩ　
、　’Ｉｔの中間部においても走査位置Ｙ、、Ｙ、上と
略等しい露光強度１画像濃度が得られる。

発明が解決しようとする課題しかしながら、このような従来のビーム露光方法により
、前記Ｙ方向において濃度が変化している原稿を記録し
た場合、正確な階調再現や色再現を得られないことがあ
った。

すなわち、例えば第１１図に示されているように濃度（
Ｄｏ）がＹ方向において周期的に変化している原稿をイ
メージリーダ等によって読み取り、これを従来のレーザ
露光方法により感光体に記録して再現すると、その再現
画像濃度（Ｄ、）は第１２図に示されているようになり
、破線で示されている理想濃度に比較して濃淡のピーク
が小さくなってしまうのである。これは、第６図に示さ
れているように原稿濃度（Ｄｏ）が段階的に変化してい
るとともに中央の走査位置Ｙゎにおける濃度が両側の走
査位置Ｙ　ｎ−Ｉ　Ｉ　Ｙｌｌ＋１よりも低い場合には
、レーザビームの露光強度（Ｅ、Ｆ）および再現画像濃
度（Ｄ、）は第１３図に示されているようになり、走査
位置Ｙ、におけるレーザビームによる露光担当範囲、す
なわち走査位置Ｙ１を中心とする走査間隔と同じ幅の範
囲Ｅ７の平均濃度は、破線で示されてルする理想濃度よ
りも高くなる一方、第８図に示されているように原稿濃
度（Ｄ、）が段階的に変化しているとともに中央の走査
位置Ｙ７における濃度が両側の走査位置Ｙ　＋ｓ−１＋
　Ｙ１１４１よりも高い場合には、レーザビームの露光
強度（Ｅ訂）および再現画像濃度（Ｄ、）は第１４図に
示されているようになり、走査位置Ｙｎにおけるレーザ
ビームによる露光担当範囲Ｅ７の平均濃度は、破線で示
されている理想濃度よりも低くなることによるものであ
る。

なお、上記原稿濃度は画像信号が表す理想濃度に相当す
るものであり、再現画像濃度分布に示されている破線と
一致する。また、上記第８図の場合、走査位置Ｙ、、、
Ｙ、。１よりも更に外側では濃度が高くなっているため
、それ等の走査位置ＹＲ−１＊　Ｙｌｌ。１におけるレ
ーザビームによる露光担当範囲Ｅ　１１−１　＊　　Ｅ
＊＋１の平均濃度は理想濃度よりも高くなり、結局、走
査位置Ｙｆｉ、、、、Ｙ、、Ｙ、。

における再現画像濃度は平坦化されてしまう。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、走査方向と直角な方向において濃
度が変化している場合でも、画像信号が表す理想濃度と
略等しい階調再現１色再現が行われるようにすることに
ある。

課題を解決するための手段かかる目的を達成するために、本発明は、画像信号が表
す理想濃度の再現画像が得られるようにレーザビームの
光強度を制御しながらそのレーザビームを予め定められ
た一定の走査間隔で感光体に露光するビーム露光方法で
あって、前記レーザビームの走査方向と直角な方向にお
ける一走査位置を中心とする前記走査間隔と同じ範囲、
すなわちその一走査位置におけるレーザビームによる露
光担当範囲の再現画像の平均濃度が、その一走査位置に
おける前記画像信号が表す理想濃度と略−致するように
、その一走査位置におけるレーザビームの光強度を隣接
する走査位置におけるレーザビームの光強度に応じて補
正するようにしたことを特徴とする。

以下、図面に基づいて本発明方法を更に詳細に説明する
。

例えば、第１図に示されているように中心光強度がＩｏ
で光強度分布がガウス分布のレーザビームが存在する場
合、光強度が中心光強度■。の１／ｅ”ｃｅ：自然対数
）となるビーム直径を２Ｗ。

光軸に直角な方向における中心からの距離をρとすると
、その光強度分布Φ。は次式（１）で表され、中心（ρ
＝０）からρ＝ｒまでの強度積分Ａｎ。

ρ＝ｒからρ＝２ｒまでの強度積分Ｂ６はそれぞれ次式
（２）、　（３）で表される。

Φｏ＝　Ｔｏ　ｅｘｐ（２９”／Ｗ”）　　　　・・・
（１）次に、第２図に示されているように、中心光強度
が夏、（光強度分布Φ、）のレーザビームの隣に距離２
ｒだけ離れて中心光強度がＩ！（光強度分布Φ２）のレ
ーザビームが存在する場合、中心（ρ＝０）からρ＝ｒ
までの強度積分Ａｔは次式（４）で表される。また、こ
の範囲の平均光強度をＴ、とすると、（５）式から（６
）式が導かれる。

＝ＡＩ　　＋Ｂｚ　　　　　　　　　　　　　・　・　
・（４）Ｔ、ｒ　＝Ａｔ＝Ａ、＋Ｂ。

１、、Ｔａｒ　＝　ＩＩＡ６　　＋　ＩＪｏ　　　　　
　”　　’（６）一方、ρ＝ｒからρ＝２ｒすなわち光
強度分布Φ２の中心までの強度積分Ｂｔは次式（７）で
表され、この範囲の平均光強度を■２とすると、上記と
同様にして次式（８）が導かれる。

＝Ｂ、＋Ａｚ　　　　　　　　　　　　　・　・　・（
７）１ｏＴｚｒ＝　ＩｚＡｏ　＋Ｉ＋Ｂａ　　　　・・
・（８）そして、Ａ０≠Ｂ０とすると、上記（６）式お
よび（８）式から次式（９）およびａＯが導かれ、ｒ　
＝　０．６２７Ｗとするとｆｏｒ＝Ａｏ＋Ｂｏとなり、
次式（１０およびａのが得られる。

ここで、上述したのは互いに隣接する２本のレーザビー
ム相互の関係であるため、レーザビームプリンタ等にお
いて画像を記録する場合には、両側に隣接する走査位置
におけるレーザビームの光強度を考慮する必要があり、
一走査位置における画像信号が表す理想濃度に対応する
再現光強度、換言すれば再現画像濃度が理想濃度となる
光強度が１７で、両側に隣接する走査位置における画像
信号が表す理想濃度に対応する再現光強度がそれぞれｌ
１ｌ−１，Ｉｌｌ。１の場合、その一走査位置における
レーザビームの光強度Ｉ２を次式面に従って算出すれば
、平均濃度が理想濃度と略一致する再現画像が得られる
ようになるのである。なお、この場合の再現光強度■。

、　　Ｉｎ−１＋　　Ｉｌｌ＋１　＋光強度■２は何れ
もレーザビームの中心光強度を意味している。

したがって、平均光強度Ｔ、、Ｔ、を得るためには、中
心光強度１．、ト、をそれぞれ上記００式。

０り式に従って算出して設定すれば良いことになる。

・　・　・面なお、上記計算式面は、レーザビームの光強度分布がガ
ウス分布で、前記距離ｒが０．６２７Ｗ、レーザビーム
の離間距離すなわち走査間隔が２ｒ＝１　、２５４　Ｗ
の場合に成立するものであるが、ｒ＝０゜６２７Ｗはガ
ウス分布において光強度が中心光強度の半値となるｒの
値０．５８９Ｗと略等しく、走査間隔はガウス分布の半
値幅と略等しい間隔に設定されることとなる。

また、以上の説明ではレーザビームの光強度分布がガウ
ス分布の場合について説明したが、その他の光強度分布
を有するレーザビームを用いる場合にも本発明方法は適
用可能であり、定性的には隣接する走査位置におけるレ
ーザビームの光強度に比較して当該走査位置の光強度が
弱い場合には更に弱く、強い場合には更に強くすること
により、理想濃度に近い再現画像が得られるようになる
のである。

また、レーザビームの走査間隔は、前記０３）式を用い
て光強度を算出する場合にはガウス分布の半値幅と略同
じ間隔に設定する必要があるが、そうでない場合には、
少なくとも隣あったレーザビームの光強度分布の一部が
互いに重なり合うようになっておれば良い。

また、前記計算式面は両側に隣接する走査位置における
レーザビームの光強度を考慮して補正するようになって
いるが、例えば片側に隣接する走査位置におけるレーザ
ビームの既に補正された光強度に基づいて、次の走査位
置におけるレーザビームの光強度を順次補正するなど、
補正のやり方や計算式などは適宜定めることができる。

また、光強度の補正は必ずしも計算式による必要はなく
、再現光強度１．、Ｔ、−、，１，。１などを変数とし
て予め定められた図表などから光強度ｌ　Ｒ１１を求め
るようにすることも可能である。

また、レーザビームの光強度の補正は、必ずしも全ての
走査範囲において行う必要はなく、例えば前記Ｙ方向に
おいて光強度が局部的に大きくなる極大部や局部的に小
さくなる極小部を検出し、その極大部および極小部につ
いてのみ補正するようにしても差支えない。

実施例以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

先ず、第３図はレーザプリンタの要部を示す概略図であ
って、一方向に回転駆動される感光ドラム１０の周囲に
は光偏向装置１２、現像器１４、転写器１６、クリーナ
１８、コロナ帯、電器２ｏが順次配設されている。印刷
紙２２は案内ローラ２４に案内されることにより感光ド
ラム１ｏに接しつつそれと転写器１６との間を通過させ
られた後、定着器２６へ送られるように構成されている
。感光ドラム１０は感光体に相当するもので、導電性支
持体、光導電層、および絶縁層から基本的に構成されて
おり、その回転に伴って外周の感光面に残存しているト
ナーが前記クリーナ１８により清掃されたのち前記コロ
ナ帯電器２ｏにより一様に＋または−に帯電させられる
。そして、前記光偏向装置１２によりレーザビームが感
光面上の所望の範囲に走査させられると、レーザビーム
が照射された場所と照射されない場所との間の電位差に
よって感光面上に所望の形状の静電パターンが形成され
る。このように形成された静電パターンには前記現像器
１４からトナーが付着させられ、そのトナーのパターン
は前記転写器１６において印刷紙２２上へ転写される。

印刷紙２２上へ転写されたトナーのパターンは前記定着
器２６において定着されることにより、印刷紙２２上に
はレーザビームにより感光ドラム１０上に描かれたパタ
ーンが印刷される。

前記光偏向装置１２は、第４図に示すように構成され、
透光性を有する単一の基板から成る光偏向素子２８とそ
れに一体的に設けられた半導体レーザ素子３０とを備え
ている。上記光偏向素子２８は、音響光学効果や電気光
学効果などによって光導波路中を伝播するレーザビーム
を偏向させる光偏向部と、出射するレーザビームの焦点
を調節する光束補正部とを備えており、その光偏向部側
に前記半導体レーザ素子３０が一体的に取り付けられて
いる。上記音響光学効果は弾性波の伝播による物質の粗
密に対応じて現れる周期的な屈折率の高低によって回折
される現象である。また、電気光学効果は電界に応じて
結晶内に屈折率の局所的変化が生じ、この屈折率の変化
に従って光が屈折を受ける現象である。

光偏向素子２８によるレーザビームの偏向周期および半
導体レーザ素子３０からのレーザビームの発射（ＯＮ−
ＯＦＦ）は、通常コンピュータによって構成されるビー
ム制御回路３２によって制御されるようになっており、
これにより、図示しないメインコンピュータから供給さ
れる画像信号に従ってレーザビームのスイッチングおよ
び光強度の制御が行われ、その画像信号が表す所望の文
字、記号、画像などが印刷紙２２上に印刷されるのであ
る。

ここで、上記レーザビームの光強度分布はガウス分布で
、その走査間隔は、感光ドラムＩＯの回転速度およびレ
ーザビームの走査速度によりガウス分布の半値幅と略等
しい間隔、厳密には光強度が中心光強度の１／ｅ２とな
るビーム直径を２Ｗとしたとき、１．２５４Ｗで表され
る間隔に設定されている。また、レーザビームの光強度
は、画像信号が表す理想濃度に対応する再現光強度に基
づいて、露光担当範囲の平均濃度が理想濃度と一致する
ように、前記面式に従って隣接する走査位置を露光する
レーザビームの影響を考慮しながら決定される。

なお、再現画像の濃度はレーザビームの光強度によって
変化するが、光強度変化と濃度変化との対応関係は感光
体のセンシトメトリによって相違するため、上記再現光
強度は、再現画像の濃度が画像信号が表す理想濃度と一
致するように感光ドラムｌＯのセンシトメトリに応じて
求められるようになっている。すなわち、第５図は正規
現像におけるセンシトメトリの一例であり、第１象限に
示されている露光強度（Ｅ　ＸＰ）分布のレーザビーム
が露光されることにより、第４象限に示されている濃度
（ＤＰ）分布の再現画像が得られるが、これは、第２象
限の光減衰特性や第３象限のトナー付着濃度特性によっ
て変化するため、これを補正しながら理想濃度の再現画
像が得られるように再現光強度は決定されるのである。

そして、かかるレーザプリンタを用いて、例えば前記第
６図に示されている濃度分布の原稿をイメージリーグ等
により読み取り、その画像信号に従って感光ドラム１０
にレーザビームを露光して印刷紙２２に再現画像を印刷
すると、その露光強度（ＥＸＰ）および再現画像濃度（
Ｄ、）は第７図に示されているようになり、走査位置Ｙ
ｆｉにおけるレーザビームによる露光担当範囲Ｅ７の平
均濃度は、破線で示されている理想濃度と略等しくなる
。また、第８図に示されている濃度分布の原稿を用いた
場合には、レーザビームの露光強度（ＥＸＰ）および再
現画像濃度（Ｄ、）は第９図に示されているようになり
、走査位置Ｙ、ｌにおけるレーザビームによる露光担当
範囲Ｅ７の平均濃度は、破線で示されている理想濃度と
略等しくなる。したがって、走査方向と直角なＹ方向に
おいて濃度が変化している場合でも、画像信号が表す理
想濃度、すなわち原稿濃度と略等しい階調再現が行われ
、カラー原稿の場合には原稿と等しい色再現が行われる
こととなる。

なお、上述したのはあくまでも一興体例であり、本発明
方法はレーザプリンタ以外のレーザ記録装置や前記第３
図、第４図に示されている構成以外のレーザプリンタ等
にも同様に適用され得る一方、レーザビームの光強度の
決定に際しても本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変
更し得るなど、本発明は当業者の知識に基づいて種々の
変更、改良を加えた態様で実施することができる。

発明の効果以上詳述したように、本発明方法によれば、走査方向と
直角な方向において濃度が変化している場合でも、画像
信号が表す理想濃度と略等しい階調再現が行われ、カラ
ー原稿の場合には原稿と略埠しい色再現が行われるよう
になるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザビームの光強度分布の一例を示す図であ
る。第２図は２つのレーザビームが隣接して存在する場
合に相互に与え合う影響を説明するための図である。第
３図は本発明方法に従ってビーム露光が行われるレーザ
プリンタの一例の構成を説明する概略図である。第４図
は第３図のレーザプリンタの光偏向装置を簡単に示す要
部斜視図である。第５図は正規現像におけるセンシトメ
トリの一例を示す図である。第６図は原稿の濃度分布の
一例を示す図である。第７図は第６図の原稿を第３図の
レーザプリンタで記録、再現した場合の露光強度分布お
よび再現画像濃度分布を示す図である。第８図は原稿の
濃度分布の別の例を示す図である。第９図は第８図の原
稿を第３図のレーザプリンタで記録、再現した場合の露
光強度分布および再現画像濃度分布を示す図である。第
１０図は従来のビーム露光方法による露光強度分布およ
び再現画像濃度分布の一例を示す図である。第１１図は原稿の濃度分布の更に別の例を示す図である
。第１２図は第１１図の原稿を従来のビーム露光方法に
従って記録、再現した場合の再現画像濃度分布を示す図
である。第１３図は第６図の原稿を従来のビーム露光方
法に従って記録、再現した場合の露光強度分布および再
現画像濃度分布を示す図である。第１４図は第８図の原
稿を従来のビーム露光方法に従って記録、再現した場合
の露光強度分布および再現画像濃度分布を示す図である
。１０：感光ドラム（感光体）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）画像信号が表す理想濃度の再現画像が得られるよ
うにレーザビームの光強度を制御しながら該レーザビー
ムを予め定められた一定の走査間隔で感光体に露光する
ビーム露光方法であって、前記レーザビームの走査方向
と直角な方向における一走査位置を中心とする前記走査
間隔と同じ範囲の再現画像の平均濃度が、該一走査位置
における前記画像信号が表す理想濃度と略一致するよう
に、該一走査位置におけるレーザビームの光強度を隣接
する走査位置におけるレーザビームの光強度に応じて補
正するようにしたことを特徴とするビーム露光方法。
（２）前記レーザビームは、その光強度分布が略ガウス
分布となるものであり、前記走査間隔は、該ガウス分布
の半値幅と略等しい間隔に設定されており、前記一走査
位置におけるレーザビームの光強度Ｉ＿ｎ＾＊は、該一
走査位置における前記画像信号が表す理想濃度に対応す
る再現光強度をＩ＿ｎ、両側に隣接する走査位置におけ
る前記画像信号が表す理想濃度に対応する再現光強度を
それぞれＩ＿ｎ＿−＿１、Ｉ＿ｎ＿＋＿１としたとき、
次式Ｉ＿ｎ＾＊＝｛２ＩｎＡ＿０−（Ｉ＿ｎ＿−＿１＋
Ｉ＿ｎ＿＋＿１）Ｂ＿０｝／｛２（Ａ＿０−Ｂ＿０）｝
（但し、Ａ＿０、Ｂ＿０は定数）に従って求められるものである請求項１に記載のビーム
露光方法。