JPH04223423A - 光走査装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビームスポツトを走査し
て画像を形成するビーム走査型画像形成装置、特に副走
査の画素密度可変なビーム走査型画像形成装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置としてビームスポツトで記
録面を走査する例えばレーザビームプリンタ（以下ＬＢ
Ｐ）が実用化され広く用いられている。ＬＢＰは画像信
号によって出力変調されるレーザ光を回転多面鏡（以下
ポリゴン）に導き、これによって偏向されたレーザ光を
結像レンズによって感光体上に結像させることにより、
前記レーザ光で感光体上を走査するものである。ポリゴ
ンの回転による走査（主走査）は一次元であるが、これ
と直交する方向（副走査）に感光体を移動あるいは回転
させることにより、二次元の露光分布を形成させること
が出来る。感光体上の露光分布は主に周知の電子写真プ
ロセスによって紙等の出力媒体上に可視化されプリンタ
としての機能を果たす。

【０００３】ＬＢＰの特長は主、副両方向の画素密度の
変更が容易であるということである。例えば主走査方向
の画素密度は走査速度に対する画像信号の転送速度を変
化させることによって変化させることが出来る。即ち転
送速度を速めれば１画素当りの走査長は短くなり高密度
な画像形成が行なえ、逆に遅くすれば画素密度は低下す
る。

【０００４】又副走査方向の画素密度に関しては、ポリ
ゴンの回転速度と感光面の移動速度の比、すなわち１走
査における感光面移動量を変化させることによってこれ
を変更することが一般に行なわれている。これによって
同一プリンタエンジンで主、副それぞれの方向で画素密
度の可変な出力画像を得ることが出来る。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上記
従来例では特に副走査方向の画素密度変更に関して以下
の様な欠点があった。

【０００６】（１）感光面の移動速度を変化させること
は電子写真プロセスの条件を変化させることになり、画
質の低下をまねき、又、感光面の露光時間も変化する為
レーザ光源の発光パワーを密度に応じて大きく変化させ
ることが必要となる。

【０００７】（２）ポリゴン回転速度を変化させること
は、広い範囲の複数の回転数について安定な制御が必要
であり、ポリゴン回転制御が困難となり、主走査印字速
度の変化を引き起こし易く、いわゆるジツタが生じる。

【０００８】（３）（１）、（２）のどちらの場合も同
一画像中で画素密度の変更は困難である。

【０００９】（４）飛び込し走査、例えば副走査方向の
走査線密度６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓｐｅｒ　　ｉｎｃｈ
）のプリンタにおいて１回の主走査画像露光毎に１回の
画像露光を伴わない走査（以下ヌルスキヤン）を行なえ
ば、出力結果は３００ｄｐｉとなるが、この場合この密
度変化により、感光体平均露光量は２倍の差が生じる為
、レーザ光源の発光パワーを大きく変化させる必要があ
る。通常半導体レーザは発散光を射出するがこの発散角
は同一製品でも大きくばらつく。この為同一のコリメー
タレンズを用いてこの光をコリメートした場合、レンズ
開口内に取り込める光量の、実発光量に対する比は、た
とえば３〜４倍の範囲で個体毎にばらつく。故にコリメ
ートされたビームの強度を一定とする為にはレーザの実
発光量はやはり３〜４倍の範囲をもたなければならず、
さらに画素密度変化に応じて実発光量を変化させるのは
レーザの特性上不可能なことが多い。

【００１０】本発明の目的は、上記技術的課題を解決し
た光走査装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれば
、いわゆるヌルスキヤンを用いた副走査画素密度切換と
ともに主走査１画素中の光ビーム変調期間の比率（以下
デユーテイ）を切換る手段を設けることにより、前述諸
問題を解決する。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例における走査光
学系を表す図であり、図２はその制御回路のブロツク図
である。

【００１３】図１において、１は光源であるところの半
導体レーザ素子、２は半導体レーザからの発散光を平行
光にする為のコリメータレンズ、３はシリンドリカルレ
ンズ、５は平行光となったレーザビームを偏向させる為
の回転多面鏡（以下ポリゴン）、６はポリゴン５を矢印
Ａ方向に一定回転数で回転させるポリゴンモータ、７ａ
、７ｂはポリゴン５によって反射、偏向させられたレー
ザビームを感光体ドラム８上にスポツトとして結像させ
、等速走査させる為のｆθレンズ系、８は感光体ドラム
であり、矢印Ｂ方向に一定回転数で回転している。９は
感光ドラム８の走査線開始端側に設けられ、走査レーザ
ビームを検知し走査開始信号（ＢＤ信号）を得るビーム
デイテクタである。

【００１４】上記構成において、半導体レーザ１からの
発散光はコリメータレンズ２によって略平行なレーザビ
ームとなりシリンドリカルレンズ３を通過した後ポリゴ
ン５に入射する。ポリゴン面によって反射偏向したビー
ムはｆθレンズ系７ａ、７ｂに入射する。

【００１５】ｆθレンズ系７ａ、７ｂは、走査面内（以
下、主走査方向）及び副走査方向で異なる結像特性を持
ち、これはトーリツク面やシリンドリカル面などを使用
することによって実現される。

【００１６】このｆθレンズ系７ａ、７ｂは、主走査方
向においては、前述ポリゴン５によって変調される平行
レーザビームを感光体ドラム８の面上にスポツト状に結
像させ、等速走査させるいわゆるｆθ特性を有し、副走
査方向においては、ポリゴン５の反射面近傍に前述シリ
ンドリカルレンズに依って集光されているレーザビーム
を感光体ドラム８の面上に結像させ、反射面の倒れによ
る走査線の副走査方向の偏位を緩和する、いわゆる倒れ
補正機能を有する。

【００１７】走査されるレーザビームは、各走査ごとに
、先ずビームデイテクタ９上を通過しＢＤ信号を発生さ
せ、このＢＤ信号によってタイミング制御される画像信
号制御回路（後述）によって明滅する。又この時、感光
体ドラム８は矢印Ｂ方向に回転しており、これにより感
光体面上に画像信号に対応した２次元露光分布が形成さ
れる。

【００１８】この露光分布は周知の電子写真プロセス等
によって紙等の出力媒体上に記録される。

【００１９】図２は本実施例における制御回路のブロツ
ク図の一例である。同図において、２０１は画像メモリ
であり、解像度、画像サイズ、及び階調に応じたサイズ
のＲＡＭで構成される。例えば解像度３００ｄｐｉ／６
００ｄｐｉ切換可能なＡ４サイズ出力の２値プリンタに
適用したとすると画像メモリ２０１の容量は数１のよう
になる。

【００２０】

【外】

これは解像度６００ｄｐｉでの全データ数であり、解像
度３００ｄｐｉしか用いない場合はその１／４の１ＭＢ
ｙｔｅのサイズがあればよい。

【００２１】２０２はＣＰＵでありインタフエース（Ｉ
／Ｆ）１１を介してホストコンピユータからのコードデ
ータ等を受け取る。またこのＣＰＵ２０２は　　解像度
選択信号ＤＰＩ、Ｈｓｙｎｃ信号、クロツク信号Ｃｌ２
等に応じて画像メモリ２０１より画像データを読み込み
、ＯＲ回路１７を介してＶｉｄｅｏ信号に変換した後レ
ーザドライバ２０４に出力する。

【００２２】レーザドライバ２０４はＶｉｄｅｏ信号に
応じて半導体レーザ１を明滅させる。又ＣＰＵ２０２は
電子写真プロセス各要素ドライバ２０５に動作の開始、
終了等の指示を与える。

【００２３】図３は３００ｄｐｉ出力時のタイミングを
表すタイミングチヤートである。３００ｄｐｉ出力時に
おいてはＣＰＵ２０２は、６００ｄｐｉの基本クロツク
信号Ｃｌを分周器１５により１／２分周して３００ｄｐ
ｉ相当の周期を持つクロツク信号Ｃｌ２を作り、画像メ
モリ２０１より取り込んだデータを、このクロツク信号
Ｃｌ２に同期してビデオ信号Ｖｉｄｅｏとしてレーザド
ライバ２０４に出力する。本実施例においてはポリゴン
５の回転数は副走査方向の解像度によって変化せず、高
解像力すなわち６００ｄｐｉ相当の一定回転数で固定さ
れている。そこで３００ｄｐｉ出力時には１走査毎にヌ
ルスキヤンを行なう。図４はこの様にして得られる感光
体上の２次元印字パターンの模式図である。同図におい
ては走査線６本分の領域を示しており、黒丸は画像デー
タを印字すべき場所、円は印字によって露光される領域
を示している。３００ｄｐｉの画像印字においては、図
示される６本の走査線ｌ１〜ｌ６のうち奇数番に対応す
る走査線ｌ１、ｌ３、ｌ５において、主走査方向に３０
０ｄｐｉの画像データを印字し、偶数番に対応する走査
線ｌ２、ｌ４、ｌ６については印字を行なわない。

【００２４】すなわち図２においてＣＰＵ２０２はホス
トコンピユータからのコマンド又は図示しないキー入力
部からの信号に基ずいて発生される解像度切換信号ＤＰ
Ｉに基ずいて３００／６００ｄｐｉ切換信号を発生する
。分周器１４はこの切換信号に基ずいてＢＤ信号を分周
する。この分周器１４は例えばトグル型フリツプフロツ
プ、セレクタ、波形整形回路等から構成され、３００ｄ
ｐｉ時には、１つおきのＢＤ信号のパルスに対してＨｓ
ｙｎｃ信号をＣＰＵ２０２に導出する。これによって一
走査毎にヌルスキヤンが行なわれる。また６００ｄｐｉ
時には各ＢＤ信号のパルスをＨｓｙｎｃ信号としてＣＰ
Ｕ２０２に導出する。

【００２５】また３００ｄｐｉ時にはデユーテイ５０％
のクロツクを発生するクロツク発生器２０３からのクロ
ツク信号Ｃｌ（図３（１））は分周器１５によって１／
２分周されたクロツク信号Ｃｌ（図３（２））に同期し
て画像信号が出力される。なお３００／６００ｄｐｉ切
換信号は３００ｄｐｉに対応してＨｉｇｈレベルである
ものとし、３００ｄｐｉ時にはＯＲ回路１６からは常に
Ｈｉｇｈレベルが出力されるものである。したがってＣ
ＰＵ２０２から出力された画像データ（図３（３））は
、ＡＮＤ回路１７を介してデユーテイを換えられること
なくＶｉｄｅｏ信号（図３（４））としてレーザドライ
バ２０４に出力される。

【００２６】図５は６００ｄｐｉ印字を行なう場合のタ
イミングチヤートを示したものであり、この場合ＣＰＵ
２０２は基本クロツクＣｌに同期してビデオ信号Ｖｉｄ
ｅｏをレーザドライバ２０４に出力する。ただし３００
ｄｐｉ出力において１つの画像データに対応するビデオ
信号は３００ｄｐｉ１画素対応の時間だけ有効であった
（デユーテイ１００％）のに対し、６００ｄｐｉ出力時
においてはビデオ信号が有効となる時間Ｄは６００ｄｐ
ｉ１画素に対応する時間の半分になるデユーテイ５０％
様制御される。６００ｄｐｉ出力における２次元露光パ
ターンの模式図を図６に示す。図４同様６本の走査線ｌ
１〜ｌ６領域について示してあるが、６００ｄｐｉ時に
はすべての走査線について印字を行ない、そのかわり一
走査中の露光部分の面積の和は３００ｄｐｉ時に比して
半分になっている。この様にして６００ｄｐｉ出力時に
は副走査方向の印字密度が倍になり、露光密度が倍にな
るが、走査方向での露光面積を半分にすることにより、
単位面積あたりの平均露光量は３００ｄｐｉ出力時と同
一となる。

【００２７】すなわち図２において分周器１４はＢＤ信
号の各パルスをＨｓｙｎｃ信号としてＣＰＵ２０２に導
出することにより、すべての走査線について画像データ
（図５（３））を出力する。このとき分周器１５はクロ
ツク発生器２０３からのクロツク信号Ｃｌ（図５（１）
）をクロツク信号Ｃｌ２（図５（２））としてそのまま
出力し、このクロツク信号Ｃｌ２に同期して画像データ
が出力される。６００ｄｐｉ時には３００／６００ｄｐ
ｉ切換信号はＬｏｗレベルであり、ＯＲ回路１６からは
クロツク信号Ｃｌ２と同一波形の信号が導出される。し
たがってＡＮＤ回路１７からは図５（４）に示されるデ
ユーテイ５０％のＶｉｄｅｏ信号が出力されることにな
る。 （他の実施例）前述実施例では、画素密度の切換は主副
両方向において行なったがこれは副走査のみの密度変更
においても同様に実施可能である。図７は第１の実施例
において主走査３００ｄｐｉ、副走査６００ｄｐｉを実
現した場合の露光パターンの模式図である。副走査の画
素密度が倍になる為、主走査のデユーテイを図６と同様
５０％として露光量を調整している。

【００２８】この場合には、図２において分周器１４に
は６００ｄｐｉの切換信号を与え、分周器１５及びＯＲ
回路１６には３００ｄｐｉの切換信号を与えるようにす
ればよい。

【００２９】ただしこの時、主走査にて無印字部分が広
くなるが走査ビームスポツトの主走査方向の大きさを主
走査印字ピツチと同等かそれ以上とすることにより出力
画像上にこれが表われない様にすることが出来る。図７
においては印字ピツチは３００ｄｐｉすなわち約８４．
７μｍであるので主走査のスポツト径（１／ｅ２　直径
）が８５μ以上であれば、主走査画素間の無印字部分は
解像されず出力には影響しない。又、第１の実施例には
副走査画素密度を３００、６００ｄｐｉの整数比で切り
換えることを示したが、ポリゴン回転数を変更可能であ
ればより広い幅の密度に対応可能である。

【００３０】現在一般に使用されているプリンタの画素
密度は２４０、３００、４００、６００ｄｐｉであるが
、各密度に対し、レーザ光の強度を変化させずにこれら
に対応するにはポリゴン回転数を密度の比に応じて変化
させる必要がある。図８に副走査画素密度と回転数の関
係を示した。例えば２４０ｄｐｉ〜６００ｄｐｉすべて
に対応するものを提供するには６００／２４０＝２．５
倍の回転数の範囲ａ〜ｂにおいて安定な回転を行なう様
、ポリゴンモータを制御することが必要であり、モータ
、制御回路ともに大きな負担となる。しかしながら本提
案に従い、例えば、副走査２４０ｄｐｉ出力時副走査４
８０ｄｐｉ出力相当図８ｐ′でポリゴンを回転させ、副
走査３００ｄｐｉ出力時は同じく副走査６００ｄｐｉ出
力相当同図Ｑ′でポリゴンを回転させ、各々の場合にお
いて１走査毎にヌルスキヤンを行ない且つデユーテイを
変化させて各解像力毎に光量を制御する事により、ポリ
ゴン回転数の制御は６００／４００＝１．５倍の範囲ａ
′〜ｂで行なえば良い事となる。

【００３１】又、これまでの説明においては密度とデユ
ーテイは完全に反比例する様に説明したが、これは本発
明をなんら制限するものではない。例えば静電写真プロ
セスにおいては画素密度の変更に応じて感光体の必要露
光量が変化する場合がある。この場合は設定デユーテイ
の多少の変更によって対処すれば良い。又は、密度、デ
ユーテイの反比例の関係を保ちつつレーザ光源の強度の
多少の変更によっても良い。

【００３２】また、本発明においては、同一ポリゴン回
転数であっても異なった解像度で印字できる為、同一画
像中において異なった解像度での印字を行なうことも可
能である。図９はこのことを示した印字例であり、図９
左部は走査方向と平行な辺を持つ矩形、図９右部は走査
方向に対し４５°傾いた辺を有する矩形を同じ画素密度
で印字した場合を示している。図９左部では斜線部分が
ない為、低い解像度で印字を行なっても画質に悪影響を
与えないが、右部では斜線部が多く、画素ピツチが粗い
と斜線部分が階段状のギザギザになり、画質が劣下する
。そこで同図中央部に示す様に、画素ピツチを半分にし
、高密度な印字を行なえば高品質な出力が得られる。 ただし、全てのデータを高い画素密度で用意することは
メモリの容量の増大を招来し、不経済である。そこで上
述の如く、必要に応じて１頁の画像の中途で画素密度を
切り換えれば、少ないメモリで高品質な出力を得ること
ができる。

【００３３】さらに、例えば３００ｄｐｉ相当のメモリ
を持ち、通常の３００ｄｐｉの印字の他に補間等の処理
を行なうことにより、６００ｄｐｉの印字を行なうよう
にしてもよい。

【００３４】また上述した実施例は、２値の画像信号に
基ずいて印字を行なう場合であったが多値の画像信号に
基ずいて印字を行なう場合にも本発明を実施することが
できる。例えば多値の画像信号に基ずいてレーザビーム
をＰＷＭ（パルス幅変調）して階調度表現を行なう場合
には３００ｄｐｉのときに０〜１００％のデユーテイ比
の範囲でＰＷＭし、６００ｄｐｉのときに０〜５０％の
デユーテイ比の範囲でＰＷＭする。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した様にヌルスキヤンを用いた
副走査画素密度切換とともにデユーテイを切り換えるこ
とにより、多種の副走査画素密度を１つのプリンタ装置
で出現しかつポリゴン回転数切換、レーザ光量切換共に
不要あるいは可変範囲をせまくできる。

【００３６】又、同一ポリゴン回転数においても副走査
画素密度を変化可能となる為、同一出力画像中に異なる
画素密度パターンを混在させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される光走査装置の走査光学系を
表す斜視図である。

【図２】本発明の第１実施例の制御回路のブロツク図で
ある。

【図３】第１実施例における３００ｄｐｉ出力時の各信
号のタイミングチヤートである。

【図４】第１実施例における３００ｄｐｉ出力時の印字
パターンを表す図である。

【図５】第１実施例における６００ｄｐｉ出力時の各信
号のタイミングチヤートである。

【図６】第１実施例における６００ｄｐｉ出力時の印字
パターンを表す図である。

【図７】第１実施例において副走査方向の解像度を６０
０ｄｐｉとした場合の印字パターンを表す図である。

【図８】本発明の他の実施例において、副走査画素密度
とポリゴンン回転数の関係を説明する為のグラフである
。

【図９】主走査方向の中途で解像度を変化させた場合の
印字パターンを表す図である。

【符号の説明】

１　　半導体レーザ ５　　ポリゴン（回転多面鏡） ８　　感光体ドラム ９　　ＢＤセンサ ２０１　　画像メモリ ２０２　　ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光ビームを発生する光源と、該光ビー
   ムで所定被走査面上を主走査方向に走査するための主走
   査手段と、画像信号に応じて前記光ビームを変調し、且
   つ主走査１画素における該変調期間の比率を可変とする
   変調制御手段と、前記被走査面上を副走査方向に走査す
   るための副走査手段とを有し、画像信号に応じて変調を
   受けた光ビームによる各主走査間に、１本又は複数本の
   被変調主走査を行なって副走査画素密度を変化可能であ
   り、同一階調度の画像信号に対する前記変調期間の比率
   を、副走査画素密度に応じて変化させることを特徴とす
   る光走査装置、