JPH03241367A

JPH03241367A - 光書き込み方法

Info

Publication number: JPH03241367A
Application number: JP2037172A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahashi; 浩高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1991-10-28

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〕本発明はレーザプリンタ、デジタル複写機などの画像形
成装置に通用される光書き込み方法に関する。

〔従来の技術〕

第８図は一般的なレーザ書き込み装置が適用されている
レーザプリンタと原稿読み取り装置からなるデジタル複
写機を示している。

同図において、読み取り原稿を載置するためのコンタク
トガラス１１は、光＃１２によって照明され、読み取り
原稿の画像面からの反射光は、ミラー１３，１４．１５
およびレンズ１６を介してＣＣＤイメージセンサ１７の
受光面に結像される。

また光源１２およびミラー１３は、コンタクトガラス１
１の下面をコンタクトガラス１１と平行に移動する走行
体１８に搭載されている。主走査はＣＣＤイメージセン
サ１７の固体走査によって行われる。原稿画像はＣＣＤ
イメージセンサ１７によって１次元的に読み取られ、光
学系が移動する（副走査）ことで原稿全面が走査される
。

この例では読み取りの密度は、主、副走査共に１６画素
／　ｍ　ｍに設定され、Ａ３判（２９７ｍｍＸ　４２０
　ｍｍ）の原稿まで読み取り可能になっている。

次にデジタル複写機を構成するレーザプリンタ装置につ
いて簡単に説明する。

原稿読み取り装置とレーザプリンタとは一体構造の場合
と、構造は別々で電気的にのみ接続される場合とがある
。レーザプリンタには、レーザ書き込み系、画像再生系
、給紙系等が備わっている。

レーザ書き込み系は第９図、第１０図に示すように、レ
ーザ出力ユニツ１−１９、結像レンズ２０、ミラー２１
を備えている。レーザ出カニニット１９の内部には、レ
ーザ光源であるレーザダイオードおよびモータによって
高速で定速回転する多角形ミラー（ポリゴンミラー）が
備わっている。レーザ書き込み系から出力されるレーザ
光は、画像再生系に備わった感光体ドラム２２に照射さ
れる。

第８図に示すように感光体ドラム２２の周囲には、帯電
チャージャ２３、イレーザ２４、現像ユニット２５、転
写チャージャ２６、分離チャージャ２７、分離爪２８、
クリーニングユニット２９等が備わっている。尚、感光
体ドラム２２の一端近傍のレーザ光を照射される位置に
、主走査同期信号（Ｍ　Ｓ　Ｙ　Ｎ　Ｃ）を発生ずビー
ムセンサ３０が配置されている（第１０図）。

像再生のプロセスを簡単に説明すると、感光体ドラム２
２の表面は帯電チャージャ２３によって一様に高電位に
帯電する。その面にレーザ光が照射されると、照射され
た部分は電位が低下する。

レーザ光は記録画素の黒／白に応してオン／オフ制御さ
れるので、レーザ光の照射によって、感光体面に記録画
像に対応する電位分布、即ち静電潜像が形成される。静
電潜像が形成された部分が現像ユニット２５を通ると、
その電位の高低に応してトナーが付着し、静電潜像を可
視化したトナー像が形成される。トナー像が形成された
部分に、所定のタイミングで記録シートが送り込まれ、
トナー像に重なる。このトナー像が転写チャージャ２６
によって記録シートに転写された後、記録シートは分離
チャージャ２７によって感光体ドラム２２から分離され
る。分離された記録シートは、搬送ヘルド３１によって
搬送され、ヒータを内蔵した定着ユニット３２によって
熱定着された後、排紙トレイ　（図示せず）に排出され
る。

この装置では、給紙系は２系統になっている。

一方の給紙系には、給紙カセット３３が備わっており、
もう一方の給紙系には、給紙カセット３４が備わってい
る。給紙カセット３３内の記録シートは、給紙コロ３５
によって給紙される。給紙カセット３４内の記録シート
は給紙コロ３６によって給紙される。給紙された記録シ
ートは、レジストローラ３７に当接した状態で一旦停止
し、記録プロセスの進行に同期したタイミングで、感光
体ドラム２２に送り込まれる。尚、図示しないが、各給
紙系には、カセットのシートサイズを検知するサイズセ
ンサが備わっている。

第１１図に従来例の２値書き込み方式のレーザプリンタ
の書き込み制御回路を示す。

一般に定電流源３を用い、書き込み２値データによりＬ
Ｄ（レーザダイオード）ｌに流れる順方向電流をスイッ
チング回路７で切り換え、ＬＤＩをオン、オフする。Ｌ
ＤＩのオン時、−様帯電された感光体を露光し、記録シ
ート上に黒部を形成する。ここで、発光光量の制御は、
ＬＤＩのＩ−Ｌ（順方向電流−光出力）特性より、ＬＤ
ＩＯ順方向電流を制御して行う。

ＬＤＩの発光時の光量制御は、ＬＤＩに内蔵されている
ＰＤ（フォトダイオード）２により、その光量をモニタ
して行う。主走査ｌラインまたは１ページ書き込み間の
非画像形成時に、ＬＤＩを発光させ、電流−電圧変換回
路４によりＰＤ２の電流出力を電圧値に変換し、Ａ／Ｄ
コンバータ５でデジタル値に変換し、コントローラへ発
光出力信号として送出する。一方、コントローラは、そ
の発光レヘルと規定レヘルとの違いを演算して内部カウ
ンタを増減して、そのデジタルデータを出力する。その
値をデジタル／アナログ変換器６によってＤ／Ａ変換し
、そのアナログレベルで定電流源３の電流値を決定する
。さらに、その電流値による発光量をＰＤ２でモニタす
る。以上のループを内部カウンタの増減とともに繰り返
し、目標値と一敗すると内部カウンタを停止し、定電流
源３の電流値が固定され、その順方向電流でＬＤＩを点
灯し、感光体を露光して作像する。

一般に、ＬＤは温度によりＩ−Ｌ特性が大きく変化する
ため、主走査１ラインまたはページ書き込み間で上記Ａ
　Ｐ　Ｃ（Ａｕｔｏ　　Ｐｏｗｅｒ　　Ｃｏｎｔｒｏｌ
）を実施し、発光光量を一定に保つようにしている。

第１２図に第１１図に示す２値変調回路における主走査
方向の連続画素データに対する発光光量と、そのときの
感光体の表面電位の関係を示す。

ここで、感光体の表面電位は光ビーム主走査方向のビー
ム露光の中央部の電位を示し、露光前に約−７００■に
均一帯電されている。

この図に示すごとく、発光光量は画素データにほぼ忠実
に応答し、画素データがＬＯＷレヘルのときにＬＤＩは
発光する。発光光量に対し、４０Ｑｄｐｉ（ドツト／イ
ンチ）の画素密度でビーム径が主走査方向４０μｍ、副
走査方向８０μｍで走査すると、主走査方向の走査によ
る露光エネルギは、露光光量の積分値で表され、露光に
よる感光体の表面電位は図示のように分布し、−１００
〜−６００■程度の中間電位領域も発生する。ビーム径
を主走査方向に短くすることにより、表面電位の分布は
発光光量の分布に近づくが、露光エネルギは露光パワー
と露光時間の積となるためにもビーム径を細らせるには
限度があり、やはり、オン／オフの境目では中間電位領
域が発生する。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１３図は画像濃度ＩＤのＴ特性図であって、この図に
示すごとく発光光量、つまり露光エネルギが中間領域で
はＴ特性のカーブも急峻で、露光エネルギの微少な差に
より濃度変動が発生しやすい。さらに、機械振動や書き
込みビームの位置ムラ等により、この中間露光領域（中
間電位領域）では濃度ムラ、つまりバンディングが発生
しやすくなる。

以上のように画素データにより発光光量を変調した場合
、感光体上の表面電位は画素データ通りにはならず、中
間電位領域が多く発生し、濃度ムラを起こし易いとい問
題があった。

本発明の目的は、画素データに忠実な画像をプリントし
、さらに画像の濃度再現の安定性を図ることができる光
書き込み方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、画像データによりレーザ光を変調する光書
き込み方法において、画像データ信号と、レーザ露光さ
れた感光体の表面電位の分布がほぼ等しくなるようにレ
ーザ光を変調することにより達成される。

また、画像データ信号の微分値を、この画像データ信号
に加算および減算することによっても達成される。

〔作用〕

連続の画像データの微分値を加減算したデータでレーザ
ダイオードを発光させることにより、画像データ信号と
レーザ露光された感光体の表面電位の分布をほぼ等しく
する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るアナログ変調方式のブ
ロック図であって、発光レベル指令信号は、第１の電流
変換手段４０および第２の電流変換手段４１へ入力され
る。第１の電流変換手段４０では発光レベル指令信号は
、その強弱に応して発光レベル指令信号電流（出力電流
）Ｉｓに変換される。第１の電流変換手段４０の出力電
流Ｉｓは、ＬＤＩの受光素子４２に発生する光出力Ｐ。

に比例する光起電流ＩＬとの差の入力端子Ｉｓ　−■、
となって、電流増幅器４３へ人力される。

電流増幅器４３は、入力端子１ｓ−１（、をＡ倍した出
力電流Ａ（Ｉｓ　　　Ｉｔ）を出力する。

一方、第２の電流変換手段４１により発光レベル指令信
号は設定光量Ｐｓを発光させる出力電流りに変換される
。この出力電流■１と、前記電流増幅器４３の出力電流
Ａ（Ｉｓ　　　ＩＬ）との和電流１＋　＋Ａ　（Ｉｓ　
　　ＩＬ　）はＬＤＩの順方向電流となる。

このようにして、ＬＤｌは順方向電流ＩＩ　＋Ａ（Ｉｓ
　　　ＴＬ）により決まる光出力Ｐ０を得る。

すなわち、下記関係式が成立する。

Ｐｏ　＝Ｐ　（ｒ＋　＋Ａ　（Ｉｓ　　　ＩＬ　）　）
Ｐ：ＬＤｌの光出力−順方向電流特性を表す関数ここで、Ｉ１はＩｓ〜■、となるように設定されている
ので、下記のように近似できる。

ＰＰｏ　　−ｐ　　（ｒ＋　　）　　＋　　Ｃ）　　Ｉｓ
１＋　　・Ａ（１，−ＩＬ　）コＩ＝Ｐｓ　　＋η　・　Ａ　・　（Ｉｓ　　　　ＩＬ）受
光素子の放射感度Ｓ、ＬＤＩとの結合効率をαとおくと
、ｌ＋ηαＳＡ　　　　　　１＋ηαＳＡとなる。

光電気負期間ループの交叉周波数をｆｏとおくと、上記
光出力Ｐ０のステップ応答は下記のように近似的に表す
ことができる。

ｐｏ＝ｌｓ　／αＳ＋　（Ｐｓ　−Ｉｓ　／α５）−（
−２πｒｏｔ）第２の変換手段４１により設定されるＰ
ｓはＩｓ／αＳに等しくなるように設定されているが、
例えばドウループ特性によりＰｓが５％変動した場合、
ｆ　ｏ　＝　４０　ＭＨｚであったとしても、Ｐｏの誤
差が０．４％以下になるのに要する時間は約１０ｎＳ程
度となる。

また、光出力Ｐ０を変化させた直後から設定された時間
τ。までの全光量（光出力の積分値Ｓ　Ｐｏｕｔ　）誤
差が０．４％以下となるための前記交叉周波数ｆ０は、
τ。＝５０ｎｓとした場合ｆ０≧４０ＭＨｚであればよ
く、この程度の交叉周波数ならば容易に実現できる。

以上述べたように本方式により、高速・高精度・高分解
能半導体レーザ制御方式が提供できる。

本方式を用いＬＤＩをパワー変調することにより、発光
指令信号に２５６通りのアナログ信号を人力し、レーザ
プリンタにおいて、１ドツト２５６階調の画像出力が実
現される。

第２図は本発明の他の実施例に係る２値書き込み方式の
変調回路のブロック図であって、ＬＤＩのオン時の発光
レベル信号により、定電流＃３ａによりＬＤＩの順方向
電流を制御する。一方、ＬＤｌのオフ時にも感光体を露
光しないレベルの発光光量を定電流源３ｂにより、ＬＤ
ＩＯ順方向電流を常時流すようにしている。従ってＬＤ
Ｉのオン時の発光光量Ｌ　ＭＡＸは、ＬＭＡＸ　　−η　（Ｉｚ＋Ｉａ　　　　Ｉい）で表さ
れる。

但し、ここでηはＬＤＩの微分量子効率、Ｉ２は定電流
源３ａにより、ＬＤＩに加えられる順方向電流、■、は
定電流源３ｂによるＬＤＩのオフセット電流、１ｔｈは
ＬＤＩが発光を開始するしきい値電流である。

２値の画素信号に基づき、遅延回路４４により画素デー
タを遅延させる。この遅延回路４４は、デイレイライン
またはゲートの組み合わせにより構成される。一方、画
素信号を微分回路４５を使って微分値を取り、前記信号
に電流値で加え合わせる。また、画素信号を遅延回路４
６で遅延し、その信号を反転回路４７で反転する。そし
て微分回路４５と同様の微分回路４８を用い、この微分
回路４８の出力を反転し、遅延したものと同等の電流値
をＬＤＩの順方向電流として加える。遅延回路４４およ
び４７の遅延時間は、１ドツトビクセル書き込み時間の
数分の１程度とし、微分回路４５および４８の時定数も
同様に設定する。

第３図は第２図に示すブロックの具体的構成の要部を示
す構成図であって、微分回路４５．４８はコンデンサを
用い、変調データの高周波成分によりトランジスタ５０
．５１を介してＬＤＩＯ順方向電流を増減させる。画像
データの反転回路４７、遅延回路４４．４６にはゲー）
５２．５３を用い、１ドツト書き込み時間８０ｎｓｅｃ
に対し、５〜１Ｑｎｓｅｃの遅延時間に設定する。第３
図の実施例の他にも微分回路４５．４８と電流ドライブ
回路５０．５１を逆順に構成したり、他の素子で構成し
ても、同様の効果が遠戚されるのは明らかである。

第５図は第２図に示す回路のＬＤＩの発光光量と感光体
の表面電位との関係を示す説明図である。

本実施例の書き込み方式によれば、第１２図に示す従来
例と異なり、この図に示すごとく、発生光量は画素デー
タにその微分値を増減して発光光量を制御する方式によ
り、変調のエツジ部を強調し、表面電位として２値に近
い、濃度が安定な領域を多く使用することができる。こ
れにより、画素データに近い状態の表面電位分布となる
ために、電子写真方式のプリンタにおいて安定したドツ
ト再現が得られ、濃度変動が低減される。

第４図はＬＤＩのアナログ変調方式の他の実施例を示す
ブロック図であって、画像信号は、書き込み濃度に応し
たアナログ信号を遅延回路５５により数ｎ５ｅｃ遅延す
る。一方、画像信号を微分回路５６を用いて微分し、そ
の値を前記信号より差し引く。これにより、信号変調時
、変調直前の信号は人力画像信号が変調する方向とは逆
方向へ変調信号が変化する。次に微分信号を遅延回路５
７により遅延させ、上記信号へ加え合わせる。これによ
り変調直後の信号波形は、オーバーシュート、アンダー
シュートした形状となる。以上によりアナログ画像デー
タに対する発光指令信号、つまり発光光量は第６図、第
７図に示すようになる。

第６図は第１図に示したＬＤＩのアナログ変調回路によ
るアナログ画素データに対するＬＤＩの発光光量と、そ
の主走査ビーム露光中央部の感光体の表面電位分布を示
している。この表面電位に基づき第１３図に示すレーザ
プリンタの濃度特性により画像濃度が変調され、階調表
現が実現する。

本発明の変調方式をＬＤＩのアナログ変調方式に応用し
、第４図の変換回路をアナログ画像信号伝送中に用い、
その出力を第１図に示す発光指令信号に人力した場合、
第７図に示すようにＬＤＩの発光光量が変換され、その
時の表面電位分布は図示するようになり、画像データに
近い電位分布を形成する。

以上により前述の２値記録方式の場合と同様に、画像の
デジタル処理や変換を用いずに画素データに忠実なプリ
ントが実現され、濃度変動の少ない安定したプリントが
実現され、画像データに忠実な画像再現が行われる。

本発明の実施例は、ＬＤｌの変調ドライブ部、およびア
ナログデータ人力部において発光光量を制御する方式で
あるが、画像データ処理部において画像処理（データ変
換）を施し、デジタル画素データを変換する方式でも実
施できることは無論である。但し後者の場合、画素周波
数の数倍の高速でデータ変換する必要が生しる。

さらに、第１図に示すＬＤｌの高速アナログ変調方式を
用いれば、第７図に示す発光光量波形と同様の発光指令
信号を人力することにより、発光光量は発光指令信号に
忠実に応答するため、画像データと発光光量との差であ
る本発明の変調制御量を自由にコントロールでき、プリ
ンタシステムに合致した光書き込み制御が実現される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、請求項■記載の発明によれば、レ
ーザ露光された感光体の表面電位の分布を画像データ信
号と等しくなるようレーザ光を変調することにより、画
像データに忠実な電子写真画像が再現される。

また、上記に加え、画像データ信号の微分値を画像デー
タに加算および減算することにより、画像データに忠実
な電子写真画像を再現し、画像濃度変動を防止し、安定
にプリントすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るアナログ変調方式のブ
ロック図、第２図は本発明の他の実施例に係る２値書き
込み方式の変調回路のブロック図、第３図は第２図に示
すブロックの具体的構成の一例を示す要部回路図、第４
図はアナログ変調方式の他の実施例のブロック図、第５
図は第２図に示す回路のＬＤの発光光量と感光体の表面
電位との関係を示す説明図、第６図、第７図は第１図、
第４図に示す回路のＬＤの発光光量と感光体の表面電位
との関係を示す説明図、第８図はデジタル複写機の構成
図、第９図はレーザ書き込み系の平面図、第１０図は同
装置の概念図、第１１図は従来例の２値書き込み方式の
変調回路図、第１２図は第１１図に示す回路のＬＤの発
光光量と感光体の表面電位との関係を示す説明図、第１
３図は画像濃度ｒＤの特性図である。１　・Ｌ　Ｄ、３ａ、３ｂ・・一定電流源、４０．４１
・・・電流変換手段、４２・・・受光素子、４３・・・
電流増幅器、４４．４６・・・遅延回路、４５．４８・
・・微分回路、４６・・・遅延回路、４７・・・反転回
路、５０゜５１・・・トランジスタ、５５゜７・・・遅延回路、６・・・微分回路。第図第４図第図第、５図第６図第図第１Ｏ図１９第１／図！コ）ＦＤ−ラよ°）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）画像データによりレーザ光を変調する光書き込み
方法において、画像データ信号と、レーザ露光された感
光体の表面電位の分布がほぼ等しくなるようにレーザ光
を変調するようにしたことを特徴とする光書き込み方法
。
（２）請求項１記載において、上記画像データ信号の微
分値を、この画像データ信号に加算および減算すること
を特徴とする光書き込み方法。