JPH04103262A - 画像形成装置及び方法 - 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】 １嵐光災 本発明は、画像形成装置及び方法、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。

災米１生 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ドツト多
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外
部変動要因に対し比較的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２０Ｍ＆の場合、１ドツ
トで表現する階調数を２５６階調とろうとすると約Ｑ　
、　２　ｎｓ、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（不飽和領域）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２０
Ｍ−において２５６階調を実現することができる。

しかしながら、半導体レーザの光強度を変化させる方式
により、電子写真プロセスにより５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、記録媒体（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、ドツ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ドツトにより階調表現を行う場合よりも、複数個
のドツ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。

従来、上記５の欠点を補う方法として、マトリクス多階
調記録を行う画像形成装置において、マトリクスの大き
さを原画像の情報における空間周波数が高いときは小さ
く、空間周波数が低いときは大きくなるように変化させ
る方法（特開昭５７−１５９１７３号公報）が提案され
ているが、空間周波数を検出してマトリクスのスイッチ
ングを行うという具体的な実現方法については提案され
ていない。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
ツト以下の微小ドツ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。

且−一五 本発明は、上述のごとき実情に基づいてなされたもので
、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及び方法を提供
するものである。

豆−一双 本発明は、上記目的を達成するために、（１）複数のパ
ルス幅に設定され、画像情報に基づいて各パルス幅を選
択した上で露光光量を各画素情報にしたがって各画素ご
とに変化させ、画像情報における特定したある画素濃度
に基づいてパルス幅の選択・切り替えを行なう第１の手
段と、複数の画素からなるマトリクスを構成し、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
るマトリクス単位で、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に設定する第
２の手段と、前記入力されたＫ×Ｌ個の画素情報の微分
係数に応じて、前記第１の手段と前記第２の手段とを選
択する第３の手段とにより構成したこと、或いは、（２
）記録する最小画素に対する露光時間が１００％ではな
いパルス幅に設定され、画像情報に基づいて各パルス幅
を選択した上で露光光量を各画素情報にしたがい変化さ
せ、画像情報における特定したある画素濃度に基づいて
パルス幅の選択・切り替えを行なう第１の手段と、複数
の画素からなるマトリクスを構成し、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以上であるマトリク
ス単位で、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に設定する第２の手段と
、前記入力されたＫ×Ｌ個の画素情報の微分係数に応じ
て、前記第１の手段と前記第２の手段とを選択する第３
の手段とにより構成したことを特徴とするものであり、
更には、（３）上記（１）又は（２）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て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
明の実施例に基づいて説明する。

第１図は、請求項第１項及び第４項における第１の手段
を説明するための図で１図中、Ａ１１Ａ２１Ａ３．Ａ、
はパルス幅、Ｂ工、Ｂ２．Ｂ３．Ｂ、はそれぞれのパル
ス幅における光強度変調範囲で、図示のように、パルス
幅は画素ビットに対する％で示され、第１図において、
八〇は２５％、Ａ２は５０％、Ａ、は７５％、Ａ４は１
００％の場合を示している。而して、請求項第１項及び
第４項の発明においては、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過方式を、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
づいて行うことにより構成される。

第２図及び第３図は、請求項第２項及び第５項における
第１の手段を説明するための図で、第２図中、Ａ１はパ
／ｌ／Ｘ幅が２５％、Ａ２は５０％、Ａ３は７５％の場
合を示し、Ｂ□〜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、請求項第２項及び第
５項の発明においては、露光時間が１００％でない複数
のパルス幅Ａ工〜Ａ３に対し各々のパルス幅において光
強度を変調する光書過方式を、入力される画像データの
各画素濃度に従って組み合せると共に、各パルス幅の切
り替えを特定さ麹た画像濃度に基づいて行なう。

第３図は、デユーティ１００％における光出力波形（ａ
）図と、デユーティく１００％における光出力波形（ｂ
）図との関係を示す図で、図中、１０はレーザビームで
ある。通常、光記録のパルス幅Ｔ。は、 Ｔ、＝ｄ／ｖ （ただしｄ：画素ピッチエ１／記録密度、Ｖ：記録光走
査速度である。） で与えられるが、請求項第２項及び第５項の発明ではパ
ルス幅Ｔ＜Ｔ、として記録を行なう。

第４図は、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〉（ルス幅変調（曲線Ｅ）によ
る場合の１ドツ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ツト再現性が向上することが分
る。

しかしながら、例えば、デユーティ２５％の場合、露光
エネルギーを上げても濃度が上がらなくなる。そこで、
たとえば、相対濃度が０．６のところでデユーティ２５
％のパルス幅から５０％のパルス幅へ切り替えれば、パ
ルス幅変調を単独で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。而して、請求項１及び４に記載
の発明においては、更に、濃度が０．８で７５％のパル
ス幅に切り替え、濃度が１．１のときに１００％のパル
ス幅に切り替えれ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。更に、請求項２及び５に記載の発明においては、
濃度が０．８で７５％のパルス幅に切り替えても、パル
ス幅変調を単独で行なった場合やパルス幅デユーティ１
００％で強度変調を行なった場合よりも、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。

さらに、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１０ｎｓ、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
より検知することができるので、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、第５図に示すように、５０％のパルス幅から７５％
のパルス幅へ低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
の濃度と異なる画素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
ルス幅を選択し切り換えるのを、感光体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、第６図に示したγ特性曲線において、■は濃度
変動が小さい領域、■は濃度変動が大きい領域、■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。

第７図は、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工はパワー変調、曲線Ａ２はパワー
変調（デユーティ５０％）、曲線Ａ、はパワー変調（デ
ユーティ２５％）を示し、曲線Ｂはパルス幅変調を示す
が、この図から、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（請求項第１項及び第４項）、更に
は、前記有効性とパルス幅デユーティが１００％でない
方の優位性（請求項第２項及び第５項）が分り。

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事がわ
かる。

以上には、パルス幅が５０％、７５％の場合についてし
か説明してないが、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にとって
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ドツト詞下の微小ドツトは忠実に再現
されずノイジーな画像となっていまう、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ている
。

第８図及び第９図は、請求項第１．２項及び第４．５項
における第２の手段を説明するための図で、パルス幅変
調及び光強度変調（パワー変調）を用いた場合の本発明
における光出力波形の倒を示す図で、共に（、）図はマ
トリクスの構成図、（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、マトリクス構成は第８図の場合が主
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）を示し、第
９図の場合が主走査方向が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）を示す。

第９図（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、記録媒体上での副走査方向の露光エネルギー分布は
第１０図に示すようになる。このような場合、露光ビー
ムがガウス分布で裾広がす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。第８図（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。

第１１図は、従来例（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
体の送り速度変動などによって露光ムラΔＥが発生し濃
度ムラとなってしまう。

第１２図は、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、曲線Ａは１×１光強度変調、曲線ＢはＩＸ１パ
ルス輻変調、曲線Ｃは１ｘ２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２×４．１×２の場合につ
いて説明したが、２×２、ＩＸ４の場合についても第１
３図、第１４図の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し、副走査方向のマトリクスサイズ
が２以上ならば本発明の効果が得られる。そして、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。

以上が第１の手段および第２の手段に対する事柄である
が、特に、第２の手段においては、確かに低濃度部分だ
け、もしくは高濃度部分だけにおける画像の滑らかさは
向上するが、低濃度部と高濃度部の境界においてもマト
リクスで書き込むため、境界部における解像度が低下し
てしまうという不具合が生じる。そこで、濃度変化が少
ないところでは上述したマトリクスによる擬似中間調表
現を用い、濃度が大きく変化するところでは１ドツトの
みの多階調表現を用いるように切り替えを行なうば、よ
り高解像度で高品位画像を得ることができる。

ここで、前記第１の手段と第２の手段の切り替えを、第
３の手段により、Ｋ×Ｌ個の入力画素情報の微分係数に
応じて行う。第１５図は、このようにして構成された切
り替え手段の一実施例を示す図で、図中、１１はマトリ
クスパターン発生部（ＭＸＮドツトパターン）、１２は
パルス幅設定及び発生強度設定（ＩＸＩ）、１３は微分
係数算出部、１４はディジタルコンパレータで、この切
り替え手段として微分係数を用いている理由は、微分係
数は、すなわち、濃度変化の大きさであるので画像濃度
変化部分を常時検出する事が可能となり、濃度が大きく
変化する部分、つまり、微分係数が大きい部分では１ド
ツト多階調表現を行い、濃度があまり変化しない領域、
つまり、微分係数が小さい領域では、マトリクスによる
擬似中間調表現を行うことができる。

第１７図は、上記微分係数算出部１３における微分係数
算出の具体例を示す図で、まず、第１６図（ａ）、（ｂ
）に示すような２Ｘ２、または３×３の画素情報を考え
る。今、注目する画素を（ｉ。

ｊ）、画素濃度をＡ４２４、微分係数をｆ（ｉｙｊ）と
する。まず、２×２の画素情報により微分係数を算出す
る一例としては、微分係数ｆ（ｘ＋　ｊ）をｉ。

ｊ方向の微分係数の２乗和の平均板、つまりｆ　（ｌ　
ｓ　ｊ）＝　［：（Ａｓ−□ｙＪ　Ａｌ２，１）２＋（
Ａ１１ｊＡ１１　Ａｊ−□）２］１／２とする方法があ
る。また、第１６図（ｂ）に示すような３Ｘ３の画素情
報において微分係数を算出する例として、第１７図（ａ
）、（ｂ）に示すような二次微分の空間フィルタを考え
る。これらのフィルタを第１６図（ｂ）の画素情報にか
けて総和をとる事により微分係数ｆＤ＋　Ｊ）を算出す
ることができる。ここで、微分係数を算出するマトリク
スと擬似中間調表現を行うマトリクスのすイズが同一で
ある必要はない。また、微分係数を検出する領域を上記
例では２Ｘ２または３Ｘ３のマトリクスとしたが、どの
ような領域を設定しても良いし、さらに、微分係数を簡
単に検出する手段は、ここにのべた以外にも多数存在し
、それらの手段を用いても有効であることは勿論である
。

第１５図は、前述の第１の手段と第２の手段の切り替え
を行う第３の手段の具体例を示す図で、まず、先に微分
係数算出部１３で算呂したｆ　（ｉ。

ｊ）の値の絶対値をディジタルコンパレータ１４に入力
して−ｆ　（ｉｔ　Ｊ）の値とある基準値との大小を判
断し、その８力で先に述べた第１の手段と第２の手段の
切り替えを行う。ここで、この基準値の設定の一例とし
ては、ｆ（ｉｙ　Ｊ）の値の絶対値が０〜１００である
場合を考え、基準値を５０に設定する。そして、ｆ　（
ｍｙ　Ｊ）の値の絶対値がＯ〜５０であればマトリクス
による擬似中間調表現を行い、ｆ　（ｉｔ　ｊ）の値の
絶対値が５１〜１００であれば１ドツトで多階調表現を
行う。ここでは基準値を微分係数の最大値の絶対値の半
分としたが、この設定には微分係数算出の方法や他の種
々の要因も関与するため、状況に応じてどのように設定
してもよい。さらに、切り替えを行なう際、擬似中間調
表現を行うマトリクス内のある１ドツトが１ドツト多階
調表現をしなければならない場合が起こりうるが、この
場合は、マトリクス内のどの１ドツトでも１ドツト多階
調表現が必要ならば、このマトリクス内のドツトすべて
を１ドツト多階調表現とする、等の方法で切り替えを行
なえば良い。

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
ツ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の具体的構成を提供できる。

第１８図は、半導体レーザ制御部（請求項第３項及び第
６項）の動作を説明するための図で５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の光出力の一部
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てその結果により
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８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。

ここで、前記光・電気負帰還ループの開ループの交叉周
波数をｆｏとしＤＣゲインを１ｏｏｏｏ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　（−２
πｆｌｌｔ）ＰＬ：ｔ＝ω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１ｏｏｏｏ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、かりに電流変換器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ｆ。＝４０ＭＩ（ｚ程度であれば、Ｉ
ｏｎｓ、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、ドツト再現性が良く、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及び方法の具
体的構成を提供できる。

羞−一来 以上の説明から明らかなように、請求項第１項及び第４
項の記載の発明によると、感光体γ特性曲線において濃
度反転が発生しにくいような濃度領域にある画素につい
てのみパルスの切り替えを行なって、複数のパルス幅に
設定させる光強度変調と、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
質の劣化を少なくするために、低濃度部において副走査
方向の隣接ビーム（ドツト）の重なりが少なくなるよう
なマトリクスによる擬似中間調表現方法を用い、また１
画像情報に基づいて、容易に１ドツト多階調表現方法と
マトリクスによる擬似中間調表現方法とを切り替えるこ
とができる具体的手段を有しているので、感光体の速度
変動、レーザ走査位置変動の影響を受けに＜＜、また、
露光エネルギーの制御精度が良く、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実
現でき、解像度が向上した高品位画像が得られる画像形
成装置及び方法を提供できる。

また、請求項第２項及び第５項に記載の発明によると、
感光体γ特性曲線において濃度反転が発生しにくいよう
な濃度領域にある画素についてのみ、デユーティが１０
０％より小さいパルス幅の切り換えを行ないながら、複
数のパルス幅に設定させた光強度変調を行い、かつ、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を少なくするために
、低濃度部において副走査方向の隣接ビーム（ドツト）
の重なりが少なくなるようなマトリクスによる擬似中間
調表現方法を用いまた、画像情報に基づいて、容易に１
ドツト多階調表現方法とマトリクスによる擬似中間調表
現方法とを切り替えることができる具体的手段を有して
いるので、感光体の速度変動、レーザ走査位置変動の影
響を受けにくく、また、露光エネルギーの制御精度が良
く、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実現でき、解像度が向上した高品
位画像が得られる画像形成装置及び方法を提供できる。

更に、請求項第３項及び第６項に記載の発明によると、
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
度が高く、また、感光体γ特性曲線において濃度反転が
発生しにくいような濃度領域にある画素についてのみパ
ルスの切り替えを行なって、複数のパルス幅に設定させ
る光強度変調と、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
を少なくするために、低濃度部において副走査方向の隣
接ビーム（ドツト）の重なりが少なくなるようなマトリ
クスによる擬似中間調表現方法を用い、また、画像情報
に基づいて、容易に１ドツト多階調表現方法とマトリク
スによる擬似中間調表現方法とを切り替えることができ
る具体的手段を有しているので、感光体の速度変動、レ
ーザ走査位置変動の影響を受けにくく、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、濃
度反転や濃度ムラのない解像度が向上した高品位画像が
得られる画像形成装置及び方法が実現でき、更には、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、また、感光体γ特性曲線において濃度反転が発
生しにくいような濃度領域にある画素についてのみ、そ
のデユーティが１００％より小さいパルス幅の切り換え
を行ないながら、複数のパルス幅に設定させた光強度変
調を行い、かつ、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
を少なくするために、低濃度部において副走査方向の隣
接ビーム（ドツト）の重なりが少なくなるようなマトリ
クスによる擬似中間調表現方法を用い、また、画像情報
に基づいて、容易に１ドツト多階調表現方法とマトリク
スによる擬似中間調表現方法とを切り替えることができ
る具体的手段を有しているので、感光体の速度変動、レ
ーザ走査位置変動の影響を受けにくく、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、濃
度反転や濃度ムラのない解像度が向上した高品位画像が
得られる画像形成装置及び方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、請求項第１項及び第４項に記載の発明の第一
の手段を説明するための図、第２図は、請求項第２項及
び第５項に記載の発明の第一の手段を説明するための図
、第３図は、光書き込みにおける光源の光出力波形を示
す図、第４図は、パワー変調及びパルス幅変調における
１ドツトビクセルの相対濃度と不飽和濃度領域との関係
を示す図、第５図は、パルス幅を変えた時の現像バイア
スの変化を示す図、第６図は、感光体のγ特性曲線図、
第７図は、画像濃度と濃度ムラの例を示す図、第８図及
び第９図は、パルス幅変調及び光強度変調を用いた場合
の光出力波形の例を示す図、第１０図は、本発明による
記録媒体上での副走査方向の露光エネルギー分布を示す
図、第１１図は、従来技術における中間調レベルの露光
量分布を示す図、第１２図は、画像濃度と濃度ムラの関
係を示す図、第１３図及び第１４図は、それぞれ本発明
が適用されるマトリクス構成の他の例を示す図、第１５
図乃至１７図は、本発明を乾式電子写真に適用した場合
の一例を説明するための図、第１８図は、半導体レーザ
制御部の一例を示す図である。 １・・・比較増幅器、２・・・電流変換器、３・・・半
導体レーザ、４・・・受光素子、１１・・・マトリクス
パターン発生部、１２・・・パルス幅設定及び光強度設
定部、１３・・・微分係数算呂部、１４・・・ディジタ
ルコンパレータ。 第１図 第３図 第２図 第４図 第 図 ５メ　　　　　　πＳ 第 図 オブテイカルテ）シティ０Ｄ （ａ） 第８図 （ｂ） （Ｃ） 主走査方向→ 時間− 時間− （ａ） 第９図 （ｂ） （Ｃ） 主走査方向→ 時間− 時間→ 第 図 １ｊｌＷイ象シ１圏）１ミ］ 第 図 ｉ１１走査方向 第 図 面素工　画素■　画素■ ａり走査方向 第 図 第 図 第 １４図 第 図 ｊ ！４ 第１６Σ （ａ） 第 図 （ａ） （ｂ） 第 Σ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のパルス幅に設定され、画像情報に基づいて各
   パルス幅を選択した上で露光光量を各画素情報にしたが
   って各画素ごとに変化させ、画像情報における特定した
   ある画素濃度に基づいてパルス幅の選択・切り替えを行
   なう第１の手段と、複数の画素からなるマトリクスを構
   成し、マトリクスの副走査方向のサイズＭが２以上、主
   走査方向のマトリクスサイズＮが１以上であるマトリク
   ス単位で、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に設定する第２の手段と
   、前記入力されたＫ×Ｌ個の画素情報の微分係数に応じ
   て、前記第１の手段と前記第２の手段とを選択する第３
   の手段とにより構成したことを特徴とする画像形成装置
   。 ２、記録する最小画素に対する露光時間が １００％ではないパルス幅に設定され、画像情報に基づ
   いて各パルス幅を選択した上で露光光量を各画素情報に
   したがって変化させ、画像情報における特定したある画
   素濃度に基づいてパルス幅の選択・切り替えを行なう第
   １の手段と、複数の画素からなるマトリクスを構成し、
   マトリクスの副走査方向のサイズＭが２以上、主走査方
   向のマトリクスサイズＮが１以上であるマトリクス単位
   で、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に設定する第２の手段と、前記
   入力されたＫ×Ｌ個の画素情報の微分係数に応じて、前
   記第１の手段と前記第２の手段とを選択する第３の手段
   とにより構成したことを特徴とする画像形成装置。 ３、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１又は
   ２記載の画像形成装置。 ４、複数のパルス幅に設定され、画像情報に基づいて各
   パルス幅を選択した上で露光光量を各画素情報にしたが
   って各画素ごとに変化させ、画像情報における特定した
   ある画素濃度に基づいてパルス幅の選択・切り替えを行
   なう第１の手段と、複数の画素からなるマトリクスを構
   成し、マトリクスの副走査方向のサイズＭが２以上、主
   走査方向のマトリクスサイズＮが１以上であるマトリク
   ス単位で、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に設定する第２の手段と
   、前記入力されたＫ×Ｌ個の画素情報の微分係数に応じ
   て、前記第１の手段と前記第２の手段とを選択する第３
   の手段とにより構成したことを特徴とする画像形成方法
   。 ５、記録する最小画素に対する露光時間が １００％ではないパルス幅に設定され、画像情報に基づ
   いて各パルス幅を選択した上で露光光量を各画素情報に
   したがって変化させ、画像情報における特定したある画
   素濃度に基づいてパルス幅の選択・切り替えを行なう第
   １の手段と、複数の画素からなるマトリクスを構成し、
   マトリクスの副走査方向のサイズＭが２以上、主走査方
   向のマトリクスサイズＮが１以上であるマトリクス単位
   で、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に設定する第２の手段と、前記
   入力されたＫ×Ｌ個の画素情報の微分係数に応じて、前
   記第１の手段と前記第２の手段とを選択する第３の手段
   とにより構成したことを特徴とする画像形成方法。 ６、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４又は
   ５記載の画像形成方法。