JPH04138265A

JPH04138265A - 光プリンタヘッド

Info

Publication number: JPH04138265A
Application number: JP2260770A
Authority: JP
Inventors: Shunji Murano; 俊次村野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1990-09-29
Filing date: 1990-09-29
Publication date: 1992-05-12
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2819356B2

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】［発明の利用分野］この発明は発光ダイオードを用いた光プリンタ特に理想
濃度特性の実現に関する。

ヘッドに関し、［従来技術］光プリンタヘッドでは、理想濃度特性の実現が難しいと
いう問題がある。理想濃度特性とは第１図の鎖線の特性
であり、印画率ａと印画濃度ＯＤとが比例し、べた黒、
白あるいは孤立ドツトと、中間調とを印画率σに比例し
正確に表示できる濃度特性である。印画濃度ＯＤは一般
に次式で定まり、変数として用い得るものは発光ダイオ
ードに加えるエネルギーＥである。

ＯＤ＝に−ｆ（ａ）・Ｅ−Ａ　　　　（１）ＯＤ：　印
画濃度。

Ｋ：　　比例定数。

ｆ（σ）：現像曲線。

Ｅ：　　工坏ルギーＡ：　　発光ダイオードの面積ここに現像曲線ｆ（ａ）は印画率ａの効果を示す関数で
あり、印画率σがある値を越えたところから急激に立ち
上がり、ａが１００％に近付くと飽和に近付く特性をも
っている。現像曲線ｆ（σ）が直線でないため印画濃度
は印画率に比例せず、中間に変曲点が生じる。エネルギ
ーＥは１回の発光当たりに発光ダイオードに加えるエネ
ルギーで、近似的に加える電圧と電圧のパルス幅の積で
定まる。

第１図に、エネルギーＥを高エネルギー、中間エネルギ
ー、低エネルギーの３種に変えた際の結果を示す。低エ
ネルギーでは高印画率領域での濃度か低く、全黒（べた
黒）の表示ができない。中間エネルギーでは中間領域の
印画濃度が高すぎ、ドツトとドツトとが重なりつぶれて
見える。また孤立ドツト（低印画率）での印画濃度が低
すぎる。

高エネルギーでは孤立ドツトの表示はできるが、中間領
域の濃度が高すぎ字形等の輪郭がくずれ、αが１００％
に達する前にべだ黒領域に達し高濃度領域の印画が不正
確である。いずれの特性でも、理想濃度特性を近似する
ことは困難である。

［発明の課題］この発明の課題は、べた黒領域、中間領域、孤立ドツト
領域のいずれの領域をも、適確な濃度で印画し得る光プ
リンタヘッドを提供することにある。これは理想濃度特
性を近似し得る光プリンタヘッドを提供することである
。

［発明の構成］この発明は、発光ダイオードからの光をレンズアレイを
介して感光ドラムに照射するようにした光プリンタヘッ
ドにおいて、低印画率領域、中間印画率領域、高印画率領域の少なく
とも３種類の印画率領域に対応して、下記関係式の異な
るエネルギー量を選択して発光ダイオードに加え、印画
率に応じた所望の印画濃度を得るようにしたことを特徴
とする。

低印画率領域ｌ二加えるエネルギーｌ：　Ｅ。

高印画率領域に加えるユ不ルギー量：Ｅ２高印画率領域
に加えるエネルギー量：　Ｅ。

Ｅ　ｘ　＜　Ｅ　ｉ　＜　Ｅ　＋このことは、例えば第１図において低印画率領域を高エ
ネルギー曲線Ｌ１で近似し、中間領域を低エネルギー曲
線り、で近似し、高印画率領域を中間エネルギー曲線Ｌ
２で近似することを意味する。Ａ−Ｂは高エネルギー曲
線Ｌ１から低エネルギー曲線Ｌ３への変化部を、Ｃ−＋
Ｄは低エネルギー曲線り、かも中間エネルギー曲線Ｌ２
への変化部を示す。このようにすれば、理想濃度特性を
近似した印画特性が得られ、孤立ドツト領域と中間領域
とべた黒領域とを、正確に表現できる。

エネルギーＥの変化には、発光ダイオードに加える電圧
を変化させることと、電圧パルスの幅を変えることの２
つが可能であるが、電圧を一定にしパルス幅を変える方
が容易である。

［実施例Ｊ第１図は印画率σと印画濃度ＯＤの関係を示すもので、
低印画率領域（０≦ａ≦２０％）では中間エネルギー曲
線Ｌ２よりも１０〜３０％エネルギーの高い高エネルギ
ー曲線Ｌ１を用い、高印画率領域では中間エネルギー曲
線Ｌ２よりも１０〜３０％エネルギーの低い低エネルギ
ー曲線り、を用いる。そして高印画率領域（８０≦α≦
ｌＯＯ％）では、中間エネルギー曲線り、を用いる。こ
のように３本のエネルギー曲線Ｌ１〜Ｌ、を用い、理想
濃度特性を近似する。

第２図にエネルギーＥの変更回路を示す。図において、
２は印画データの発生部で、４は印画率の判定部である
。印画率判定部４では、印画データ発生部２で発生させ
た印画データを元に印画率ａを判定し、印画率ａに応じ
３種の印画時間を指定する。６は発光ダイオードの制御
部で、印画ブタ発生部２のデータで発光ダイオードのオ
ン／オフを定め、印画率判定部４から指定された印画時
間に応じて発光ダイオードのオン時間を定める。

８は発光ダイオードのアレイで、発光ダイオード制御部
６の信号で制御する。

第３図、第４図に、印画率ａの算出に用いるマスクの例
を示す。第３図のマスクは平面型のマスクで、マスクの
中心の点に対する印画率を周囲のドツトの発光（値ｌ）
、非発光（値０）とマスクに記載した重み（１〜３）と
の積の和で定める。

マスクの重みは総数で３６、周囲のドツトが発光であれ
ばこれにマスクの重みを乗算して加算し、非発光であれ
ば加算しない。加算値が３６で印画率σが１００％であ
る。第４図は左右のドツトのみを考慮した直線型のマス
クで、中心のドツトから２ドツト離れた点には重み１を
与え、隣接した両側のドツトには重み２を与える。加算
値が６で印画率１００％である。印画率ａの算出方法は
任意で、より広い範囲を考慮したものや、より狭い範囲
、例えば前後左右の４ドツトのみ、あるいは左右の２ド
ツトのみを考慮したものでも良い。

第５図〜第７図に、印画率αの意味を示す。第５図のよ
うに全ての発光ダイオードがオンした場合が印画率１０
０％、第６図のように半数がオンするものが印画率５０
％、第７図のように１個の発光ダイオードのみが孤立し
てオンするのが孤立ドツトである。

印画濃度は発光ダイオードアレイの配列ピッチと密接な
関係があるため、以下に配列ピッチの影響を示す。第１
図の特性を実現するには、各エネルギー曲線を理想濃度
特性に近付けておく必要がある。中間エネルギー曲線Ｌ
２か理想濃度特性から離れていると、エネルギーＥの修
正で理想濃度特性を近似するのが困難となる。発明者は
この条件が、配列ピッチ（発光ダイオードの輻Ｗが発光
ダイオードの繰り返し周期Ｐに占める割合）で５０〜７
０％、発光ダイオードの長さしがＰの６０〜８０％であ
ることを見出した。配列ピッチが４０％では印画率が１
００％でも、プリンタヘッドからの光の濃淡むもが強く
、感光ドラムの表面電位には発光ダイオードの配置に応
じたむらが残る。

この結果、全黒領域の印画が難しい。一方配列ピッチが
８０％では、印画率が１００％に達する前に感光ドラム
の表面電位は全黒領域に近い値に一様に低下してしまい
、高濃度領域の正しい表現ができない。配列ピッチが５
０〜７０％で、べた黒領域を正しく表現できると共に、
印画率１００％未満でのべた黒の発生を防止し得る。し
かし配列ピッチが５０〜７０％では、中間領域の濃度が
高すぎ、また低印画率での濃度は低すぎる。そこで第１
図のように、中間領域ではエネルギーＥを低下させて印
画濃度を低下させ、低印画率領域ではエネルギーＥを増
加させて印画濃度を高めるのである。

第８図に、光プリンタヘッドの構造を示す。図において
、０２は感光ドラム、１２はレンズアレイで例えば日本
板硝子株式会社製のセルフォックレンズアレイ（商品名
）を用いる。８は発光ダイオードアレイで、多数の発光
ダイオードアレイを直線状に配置したもの、１４はハウ
ジングである。

レンズアレイ１２と発光ダイオードアレイ８との間隔と
レンズアレイ１２と感光ドラム０２との間隔を１：ｌで
共にＴｃとすることにより、感光ドラム０２に正確な像
が得られる。

第９図に、発光ダイオードアレイ８の配列ピッチの影響
を示す。第１０図に、図に示したｗ、ｐ。

Ｌの意味を示す。第１０図は発光ダイオードアレイ８の
配置を示し、１６は個別の発光ダイオードを示し、その
幅がＷ、長さがり１発光ダイオード１６の繰り返し周期
がＰ１発光ダイオードの間隔がｔである。

第９図に戻り、配列ピッチ（Ｗ／Ｐ）の影響を示す。ピ
ンチが４０％ではべた黒等の高印画率領域での濃度が低
く、べた黒を表現できない。これは図のように印画率が
１００％でも濃度が飽和していないためである。ピッチ
が６０％では高印画率領域を正しく表現できるが、中間
領域での濃度が高すぎ、また低印画率領域の濃度が低す
ぎる。

ピッチが８０％では低印画率領域を正しく表現できるが
、中間領域の濃度が高すぎ、高印画率領域の濃度は極端
Ｉ：高すぎ、印画率が１００％に達する前に印画濃度が
飽和する。印画では高印画率、中間印画率、低印画率の
３つの領域をバランスよく表現する必要があり、実施例
では最もバランスの取れた配列ピッチ６０％を用いた。

配列ピッチの好ましい範囲は５０〜７０％である。

これ以外に、配列ピッチを大きくし過ぎると間隔ｔが小
さくなり過ぎ、アレイ８とアレイ８との隙間を取れない
との問題がある。第１０図において、発光ダイオード１
６間の間隔ｔはアレイ８とアレイ８の変わり目でも一定
であり、ｔが小さすぎると発光ダイオードアレイ８の隙
間が極端に小さくなり、発光ダイオードアレイ８の組み
付けができなくなる。このことからも８０％以上のピッ
チは好ましくない。

次に、感光ドラム０２に正方形の像を結像させるための
条件は、ＬをＷ／Ｐよりやや大きくし、Ｗ／Ｐが０．５
〜０．７ではＬを０．６〜０．８Ｐとすることである。

発明者はこれらのことを、日本板硝子株式会社製のセル
フォックレンズで、開口角的２０°のＴＣ１８を元に、
実験的に確認した。

３００ドツト／インチの発光ダイオードアレイの場合、
Ｗ、Ｐ、Ｌ等はＰが８４．６μｍ、Ｗが４２〜６０μｍ
で最適値が５０μｍ、ｔが４２〜２５μｍで最適値が３
５μｍＳＬが５０〜６８μｍで最適値が６０μｍとなる
。

第１１図Ａ−Ｄに配列ピンチ（Ｗ／Ｐ）が６０％での印
画率と感光ドラム０２の表面電位との関係を、第１２図
にピッチが４０％での関係を示す。

図の発光出力は感光ドラム０２へのレンズアレイ１２を
通過した光の強度分布を示し、表面電位は感光ドラム０
２の表面電位である。これらの図はピッチを定めるだめ
の実験結果を示すもので、エネルギーＥは印画率によら
ず一定としＩ；。

ピッチが６０％では印画率１００％で発光出力の分布は
発光ダイオードの隙間で最大値の約４０％、これに対す
る感光ドラムの表面電位は一様となり、印画率１００％
の全黒を表現できる（＠１１図Ａ、Ｂ）。ピッチが４０
％では印画率１００％でも表面電位は一様とならず、発
光ダイオードの配列に応じｔ；変動が生ずる（第１２図
Ａ、Ｂ）。

表面電位の低下が不完全な部分が残ると（第１２図Ｂ）
、印画は一様とならず濃度の低い部分が残る。これがピ
ッチが４０％ではべた黒を表現できない理由である。こ
こでは発光ダイオードアレイ８の配列ピッチの条件を示
したが、これは元々のエネルギー曲線を理想濃度特性に
近付け、理想濃度特性の近似を容易にするためであり、
これに限るものではない。

［発明の効果〕この発明では理想濃度特性に沿った印画を可能にし、孤
立ドツト、中間領域、高濃度領域の３つの領域を適確に
表現することを可能＋７−Ｊ−Ｘ

【図面の簡単な説明】

第１図は印画率と印画角度との関例の特性図、第２図は実施例のプロ・ンク図、第３図、
第４図はそれぞれ実施例に用いる印画率判定用のマスク
を示す図、第５図は印画率１００％を示す説明図、第６
図は印画率５０％を示す説明図、第７図は孤立ドツトを
示す説明図である。第８図は実施例の光プリンタヘッドの構造を示す断面図
、第９図は発光ダイオードアレイの配列ピッチと印画濃
度との関係を示す特性図、第１０図は配列ピッチの意味
を示すための発光ダイオードアレイの平面図、第１１図
Ａ−Ｄは配列ピ・ンチ６０％での印画率と発光出力及び
感光ドラムの表面電位との関係を示す特性図、第１２図
Ａ−Ｄは配列ピッチ４０％での特性図である。図において、８　発光ダイオードアレイ、１２　レンズアレイ、１６　発光ダイオード。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発光ダイオードからの光をレンズアレイを介して
感光ドラムに照射するようにした光プリンタヘッドにお
いて、低印画率領域、中間印画率領域、高印画率領域の少なく
とも３種類の印画率領域に対応して、下記関係式の異な
るエネルギー量を選択して発光ダイオードに加え、印画
率に応じた所望の印画濃度を得るようにしたことを特徴
とする、光プリンタヘッド。低印画率領域に加えるエネルギー量：Ｅ＿１中印画率領
域に加えるエネルギー量：Ｅ＿２高印画率領域に加える
エネルギー量：Ｅ＿３Ｅ＿２＜Ｅ＿３＜Ｅ＿１