JPH02226221A - 多値画像形成装置 - 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） 本発明は多値画像形成装置に関し、更に詳しくは、高品
質な画像を安定して再現するための多値画像形成装置に
関する。

（発明の背景） プリンタ等の画像形成装置において、二値のデイザ法や
濃度パターンを使用して画像を再現することが知られて
いる。しかし、いずれの場合も小さいサイズの閾値マト
リクスではドツトサイズによる十分な階調が得られず、
大きいサイズの閾値マトリクスを用いなければならない
。この結果、解像力の低下が原因で高品位出力を得るこ
とができない。

（発明が解決しようとする課題） ところで、以上のような欠点を解決するものとして、半
導体レーザに輝度変調をかけ、多値を再現する方法があ
る。ここで、多値とは三値以上を意味する。

しかし、半導体レーザの特性や、電子写真プロセスの特
性に不安定な部分があり、これにより安定した多値画像
を得ることが困難である。

また、レーザ光をパルス幅変調（ＰＷＭ）する（レーザ
光源を高速で点滅させる）ことにより中間調を再現する
方法もある。このような方法として、ガスレーザからの
レーザ光をＡＯＭ　（音響光字素子）で点滅させる方法
と、半導体レーザを直接高速スイッチングする方法とが
ある。

そして、パルス幅信号の生成については、特開昭８２−
３９９７２号公報に記載されている。これは、多値の画
像信号を三角波と比較することにより、パルス幅変調の
信号を作成し、レーザ光をパルス幅変調することにより
多値を再現するものである。

この様な構成では、多値の画像信号と三角波とをコンパ
レータで比較することによりパルス幅変調用の信号を生
成しているため、画像信号の各画素のタイミングと三角
波のタイミング（位相）とが完全に同期が取れている必
要がある。このため、タイミング信号発生回路がクロッ
クを発生して、Ｄ／Ａ変換器とタイミング信号発生回路
とに供給する必要がある。

従って、この様な装置では、画像信号と三角波との同期
が厳密に要求され、回路が複雑になるといった欠点があ
る。

本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、簡単な構成で、安定して、高品質
な画像を再現することの可能な多値画像形成装置を実現
することにある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決する本発明は、多値の像信号に応じて変
調されたレーザ光で感光ドラム上に書き込みを行うこと
により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像してトナ
ー像を形成し、このトナー像により多値画像記録を行う
多値画像記録装置であって、画像信号に応じてレーザ光
を偏向させる光偏向手段と、この光偏向手段で偏向され
たレーザ光束の通過を制限する光束制限手段とを有する
ことを特徴とするものである。

（作用） 本発明の多値画像形成装置において、レーザ光源からの
レーザ光は多値の画像信号に応じて光偏向手段により偏
向される。偏向されたレーザ光は光束制限手段によりビ
ーム径が制限される。これにより、感光体ドラム上には
多値の画像信号の濃度に応じた露光が行われ、原画像に
忠実なトナー像が得られる。

（実施例） 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示す構成図であ
る。図において、１はレーザ光を発生する半導体レーザ
、２は半導体レーザ１からの拡がり角を持ったレーザ光
を平行光にするためのコリメータレンズ、３は多値の画
像信号によりレーザ光の光束の出射方向を偏向させる音
響光学変調器（以下ＡＯＭという）、４はレーザ光のビ
ーム径に略等しい穴を有する光束制限板、５は半導体レ
ーザ１からのレーザビームを主走査方向に偏向する走査
光にするためのポリゴンミラー、６はポリゴンミラー５
からの走査光を感光ドラム８上に収束させると共に、走
査速度を一定にするための補正レンズである。７は走査
光を感光ドラム８に導くためのミラーである。

第２図は第１図に示した多値画像記録装置を側面方向か
ら見た構成を示す側面図である。尚、この第２図ではポ
リゴンミラー５を省略しである。

以下、第１図及び第２図を参照して本実施例の動作を説
明する。

半導体レーザ１からは連続したレーザ光が発生している
。このレーザ光は拡がり角を有しているため、コリメー
タレンズ２て平行光にする。コリメータレンズ２からの
平行光はＡＯＭＢに入射する。このＡＯＭＢには多値の
画像信号が印加されており、画像信号の強度に応じてレ
ーザ光を偏向させる。

例えば、４値の画像信号（自レベルが電圧値最大、黒レ
ベルは電圧値最小）をＡＯＭＢに印加し、白の画素のと
きはレーザ光を偏向させ、黒の画素のときはレーザ光を
偏向させないようにする。従って、白の画素のときはレ
ーザ光が偏向しており、光束制限板４を通過する光量が
減少する。このため、感光ドラム８に達するレーザ光の
光量も減少する。また、黒の画素のときはレーザ光が偏
向しておらず、光束制限板４を通過する光量は減少しな
い。このため、感光ドラム８にはレーザ光の全光量が入
射する。従って、感光ドラム８上での各画素のトナー面
積が原画像の濃度に応じて変化する。従って、このトナ
ー面積の変化で濃度変化を表現する。このようにして、
各画素毎に光束制限板４を通過する光量を変化させて、
ポリゴンミラー５による主走査、感光ドラム８の回転に
よる副走査を行うことで、感光ドラム８上には原稿画像
に応じた静電潜像が形成される。そして、この静電潜像
を反転現像により現像すると、多値の画像信号の濃度に
応じたトナー像が形成されることになる。

第３図は光束制限板４での光束の通過の様子を示す説明
図である。この光束制限板４にはレーザ光と略同−径の
穴があけられており、ＡＯＭＢで偏向しないレーザ光は
そのまま通過するように配置されている。第３図ＡはＡ
ＯＭＢでの偏向が行われない場合の様子であり、光束制
限板４の穴Ｈとレーザ光のビームＬＢが完全に一致して
いる様子を示している。すなわち、斜線の部分が通過し
た光束である。第３図Ｂ〜第３図りの順に偏向を大きく
した場合を示している。従って、通過する光量（斜線部
分）は徐々に減少している。尚、偏向の方向は主走査方
向と垂直な方向にすると、感光ドラム８上での走査線が
連続し、良好な画像が得られる。

尚、多値の画像信号のレベル（原稿の濃度レベル）と各
画素のトナーの面積（再現された画像濃度レベル）とが
１対１に対応するように、ＡＯＭＢの変調入力の前段に
補正回路を挿入すると、良好な結果が得られる。

以上のように、本発明ではＡＯＭＢと光束制限板４とで
各画素の濃度に応じてレーザビームを絞り、感光ドラム
８上でのトナーの付着面積を変化させている。このよう
にして階調を表現しているので、輝度変調に比較すると
、半導体レーザの特性や電子写真プロセスの特性に影響
されることが少なく、安定した中間調が得られる。また
、パルス幅変調方式と比較すると、回路構成が極めて簡
単になる。

次に、第４図を参照して本発明の多値画像形成装置が適
用されるカラー複写機の概要について説明する。この図
において、２１は原稿画像の赤成分をを画像信号に変換
するＲ−ＣＣＤ、２２は原稿画像の緑成分を画像信号に
変換するＧ−ＣＣＤ。

２３は原稿画像の青成分を画像信号に変換するＢＣＣＤ
、２４はＲ−ＣＣＤ　２．１で読み取られた赤の画像信
号を８ビツトのディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換
器、２５はＧ−ＣＣＤ２２で読み取られた緑の画像信号
を８ビツトのディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器
、２６はＢ−ＣＣＤ２３で読み取られた青の画像信号を
８ビツトのディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器で
ある。

２７は赤の８ビツトデイジタルデータを６ビツトデイジ
タルデータに変換する濃度変換部、２８は緑の８ビツト
デイジタルデータを６ビツトデイジタルデータに変換す
る濃度変換部、２つは青の８ビツトデイジタルデータを
６ビツトデイジタルデータに変換する濃度変換部である
。３０はカラーコード（各画素が白／黒／有彩色のいず
れであるかを示す２ビツトのコード、例えば白：００．
黒＝１１、有彩色＝１０）処理１色再現（Ｒ，Ｇ、　Ｂ
（読取り色）→Ｙ、　Ｍ、　Ｃ，Ｋ　（記録色））を行
う色再現テーブルである。この色再現テーブル３０から
は２ビツトのカラーコード並びにＹ、Ｍ。

Ｃ，Ｋ各６ビツトの濃度データが出力される。そして、
この色再現テーブル３０は、カラーコード及びＹ、　Ｍ
、　　Ｃ，Ｋの濃度データを発生するＬＵＴ（ルックア
ップテーブル）から構成されている。

３１はカラーゴースト補正を行うためのカラーゴースト
補正部、３２は濃度信号にフィルタ処理。

変倍処理、網掛は処理等の各種画像処理を行う画像処理
部である。３３は６ビツトの濃度信号を多値（３値以上
）化する多値化部、３４はＹ、　Ｍ。

Ｃ，にの各色のトナー像を順次重ね合わせることにより
カラー画像を形成するための第１図に示した多値画像形
成装置である。

以下、この第４図により動作説明を行う。原稿画像は画
像読取り部で読み取られる。すなわち、原稿の画像情報
（光学像）はダイクロイックミラーにおいて赤Ｒの色分
解像、緑Ｇの色分解像、青Ｂの色分解像に分離される。

これらの色分解像はＣ０Ｄ２１，２２．２３に供給され
て、それぞれＲ，Ｇ、Ｂのアナログ信号に変換される。

このアナログ信号は１画素毎にそれぞれＡ／Ｄ変換器２
４．２５．２６で所定ビット数、この例では８ビツトの
ディジタルデータに変換される。このＡ／Ｄ変換が行わ
れる際に、標準白色板の撮像データに基づいてシェーデ
ィング補正も併せて行われる。

シェーディング補正されたＲ、　Ｇ、　　Ｂそれぞれの
８ビツトデータは、濃度変換部２７，２８．２９に供給
される。濃度変換部２７，２８．’２９ては、カラーバ
ランスやγの補正が行われると共に、各色ごとに、人間
の視覚特性に合わせて８ビットのデータが６ビツトの濃
度データに変換される。

そして、Ｒ，Ｇ、　　Ｂの濃度変換部２７，２８゜２９
の出力データは色再現テーブル３０に印加される。この
色再現テーブル３０では、Ｒ，Ｇ、　　Ｂのそれぞれの
データの濃度レベルにより、各画素が白／黒／有彩色の
いずれのカラー領域に属するかを示すカラーコード（２
ビツトデータ、例えば白＝００．黒：　ｔｉ、有彩色：
ｌＯ）が作成される。

また、色再現テーブル１０では、色修正（Ｒ。

Ｇ、Ｂ−＋Ｙ、Ｍ、Ｃ，ＩＯを色分離用のＬＵＴ（ＲＯ
Ｍで構成されたルックアップテーブル）により行い、Ｙ
、　Ｍ、　　Ｃ，Ｋ各６ビツトの濃度データを作成して
いる。

この後、カラーゴースト補正部３１でカラーゴーストの
検出、除去が行われる。これは、色分離時に特に黒文字
の周辺で不要な色ゴースト（カラーゴースト）が発生す
るからである。カラーゴースト補正は、Ｉ×７のウィン
ドウによりカラーゴーストか否かを検知し、カラーゴー
ストが検知された画素のカラーコードを正しい色のカラ
ーコードに変換するようにする。このカラーゴースト補
正を主走査方向及び副走査方向に行う。

そして、画像処理部３２でフィルタ処理（ＭＴＦ補正、
平滑化処理）、変倍処理、網かけ処理等の各種画像処理
が行われる。

この後、多値画像形成装置３４での画像形成に適するよ
うに多値化部３３で多値の画像信号に変換される。そし
て、この多値の画像信号により、多値画像形成装置３４
で画像形成が行われる。この多値画像形成装置３４では
、Ｙ、　Ｍ、　　Ｃ，Ｋの各トナー像が感光体ドラム上
で順次重ねられ、この後転写紙に転写されることで画像
形成が行われる。

次に、本発明の多値画像形成装置が適用されるカラー複
写機の各部の機械的構成並びに動作を第５図を参照して
説明する。尚、このカラー複写機の現像はカラー乾式現
像方式が使用される。この例では２成分非接触現像で且
つ反転現像が採用される。つまり、従来のカラー画像形
成で使用される転写ドラムは使用せず、画像を形成する
電子写真感光体ドラム上で重ね合わせを行う。また、以
下の例では、装置の小型化を図るため、画像形成用のＯ
ＰＣ感光体（ドラム）上に、イエロー、マゼンタ、シア
ン及びブラックの４色像をドラム４回転で現像し、現像
後転写を１回行って、普通紙等の記録紙に転写するよう
にしている。

カラー複写機の装置のコピー釦をオンすることによって
原稿読み取り部Ａが駆動される。そして、原稿台１２８
の原稿１０１が光学系により光走査される。

この光学系は、ハロゲンランプ等の光源１２９゜１３０
及び反射ミラー１３１が設けられたキャリッジ１Ｂ２．
Ｖミラー１３３及び１３３′が設けられた可動ミラーユ
ニット１３４で構成される。

キャリッジ１３２及び可動ユニット１３４はステッピン
グモーター１３５により、スライドレール１３６上をそ
れぞれ所定の速度及び方向に走行せしめられる。

光源１２９，１３０により原稿１０１を照射して得られ
た光学情報（画像情報）が反射ミラー１３１、ミラー１
３３，１３３’を介して、光学情報変換ユニット１３７
に導かれる。

プラテンガラス１２８の左端部裏面側には標準白色板１
３８が設けられている。これは、標準白色板１３８を光
走査することにより画像信号を白色信号に正規化するた
めである。

光学情報変換ユニット１３７はレンズ１３９、プリズム
１４０．２つのダイクロイックミラー１０２．１０３及
び赤の色分解像が撮像されるＣＣＤ１０４と、緑色の色
分解像が撮像されるＣＣＤ１０５と、青色の色分解像が
撮像されるＣＣＤ１０６とにより構成される。

光学系により得られる光信号はレンズ１３９により集約
され、上述したプリズム１４０内に設けられたダイクロ
イックミラー１０２により青色光学情報と、黄色光学情
報に色分解される。更に、ダイクロイックミラー１０３
により黄色光学情報が赤色光学情報と緑色光学情報に色
分解される。

このようにしてカラー光学像はプリズム１４０により赤
Ｒ１緑Ｇ、青Ｂの３色光学情報に分解される。

それぞれの色分解像は各ＣＣＤの受光面で結像されるこ
とにより、電気信号に変換された画像信号が得られる。

画像信号は信号処理系で信号処理された後、各色信号が
書き込み部Ｂへと出力される。

信号処理系は、Ａ／Ｄ変換器の他１色再現テーブル、カ
ラーゴースト補正部、Ｄ／Ａ変換器、振動波形発生回路
、加算増幅器、レーザ駆動回路などの各種信号処理回路
を含む。

書き込み部Ｂは偏向器１４１を有している。この偏向器
１４１としては、ガルバノミラ−や回転多面鏡等の他、
水晶等を使用した光偏向子からなる偏向器を使用しても
よい。色信号により変調されたレーザビームはこの偏向
器１４１によって偏向走査される。

偏向走査が開始されると、レーザビームインデックスセ
ンサー（図示せず）によりビーム走査が検出されて、第
１の色信号（例えばイエロー信号）によるビーム変調が
開始される。変調されたビームは帯電器１５４によって
、−様な帯電が付与された像形成体（感光体ドラム）１
４２上を走査するようになされる。

ここで、レーザビームによる主走査と、像形成体１４２
の回転による副走査とにより、像形成体１４２上には第
１の色信号に対応する静電潜像が形成されることになる
。

この静電潜像は、イエロートナーを収容する現機器１４
３によって現像され、イエロートナー像が形成される。

尚、この現像器には高電圧源からの所定の現像バイアス
電圧が印加されている。

現像器１４３のトナー補給はシステムコントロール用の
ＣＰＵ　（図示せず）からの指令信号に基づいて、トナ
ー補給手段（図示せず）が制御されることにより、必要
時トナーが補給されることになる。上述のイエロートナ
ー像はクリーニングブレード１４７ａの圧着が解除され
た状態で回転され、第１の色信号の場合と同様にして第
２の色信号（例えばマゼンタ信号に基づき静電潜像が形
成される。そして、マゼンタトナーを収容する現像器１
４４を使用することによって、これが現像されてマゼン
タトナー像が形成される。

現像器１４４には高圧電源から所定の現像バイアス電圧
が印加されるは言うまでもない。

同様にして、第３の色信号（シアン信号）に基づき静電
潜像が形成され、シアントナーを収容する現像器１４５
によりシアントナー像が形成される。又、第４の色信号
（黒信号）に基づき静電溝像が形成され、黒トナーが充
填された現像器１４６により、前回と同様にして現像さ
れる。

従って、像形成体１４２上には多色トナー像が重ねて形
成されたことになる。

尚、ここでは４色の多色トナー像の形成について説明し
たが、２色又は単色トナー像を形成することができるは
言うまでもない。

現像処理としては、上述したように、高圧電源からの交
流及び直流バイアス電圧が印加された状態において、像
形成体１４２に向けて各トナーを飛翔させて現像するよ
うにした、いわゆる２成分非接触現像の例を示した。

現像器１４４，１４５，１４６へのトナー補給は、上述
と同様にＣＰＵからの指令信号に基づき、所定量のトナ
ー量が補給される。

一方、給紙装置１４８から送り出しロール１４９及びタ
イミングロール１５０を介して送給された記録紙Ｐは像
形成体１４２の回転とタイミングを合わせられた状態で
、像形成体１４２の表面上に搬送される。そして、高圧
電源から高圧電圧が印加された転写極１５１により、多
色トナー像が記録紙Ｐ上に転写され、且つ分離極１５２
により分離される。

分離された記録紙Ｐは定着装置１５３へと搬送されるこ
とにより定着処理がなされてカラー画像が得られる。

転写終了した像形成体１４２はクリーニング装置１４７
により清掃され、次の像形成プロセスに備える。

クリーニング装置１４７においては、クリーニングブレ
ード１４７ａにより清掃されたトナーの回収をしやすく
するため、金属ロール１４７ｂに所定の直流電圧が印加
される。この金属ロール１４７ｂが像形成体１４２の表
面に非接触状態に配置される。クリーニングブレード１
４７ａはクリニング終了後、圧着を解除されるが、解除
時、取り残される不要トナーを解除するため、更に補助
ローラ１４７Ｃが設けられ、この補助ローラ１４７ｃを
像形成体１４２と反対方向に回転、圧着することにより
、不要トナーが十分に清掃、除去される。

尚、本発明の多値画像形成装置をカラー複写機に適用す
る例について説明を行ったが、本発明の多値画像形成装
置はこれ以外の各種の機器に使用できることはいうまで
もない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明では、ＡＯＭと光束
制限板とで各画素、の濃度に応じてレーザビームを絞り
、感光体ドラム上でのトナーの付着面積を変化させて、
中間階調を表現するようにした。このため、簡単な構成
で、高品質な画像を安定して再現することの可能な多値
画像形成装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す構成図、第２図
は本発明の一実施例を側面から示した側面図、第３図は
レーザ光の光束が制限される様子を示す説明図、第４図
はカラー複写機の全体の電気的構成を示す構成図、第５
図はカラー複写機の全体の機械的構成を示す構成図であ
る。 １・・・半導体レーザ ３・・・ＡＯＭ ５・・・ポリゴンミラー ７・・・ミラー ２・・・コリメータレンズ ４・・・光束制限板 ６・・・補正レンズ ８・・・感光体ドラム ２、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多値の画像信号に応じて変調されたレーザ光で感光体ド
   ラム上に書き込みを行うことにより静電潜像を形成し、
   この静電潜像を現像してトナー像を形成し、このトナー
   像により多値画像記録を行う多値画像形成装置であって
   、 画像信号に応じてレーザ光を偏向させる光偏向手段と、 この光偏向手段で偏向されたレーザ光束の通過を制限す
   る光束制限手段とを有することを特徴とする多値画像形
   成装置。