JPH04230778A

JPH04230778A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH04230778A
Application number: JP3135780A
Authority: JP
Inventors: Susumu Imagawa; 今河　進; Yoshinobu Takeyama; 佳伸竹山; Hidetoshi Ema; 秀利江間; Hitoshi Hattori; 仁服部; Masaaki Ishida; 雅章石田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1991-05-09
Publication date: 1992-08-19

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】

【技術分野】本発明は、画像形成装置、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。

【０００２】

【従来技術】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ドッ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。

【０００３】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２０ＭＨｚの場合、１ドッ
トで表現する階調数を２５６階調とろうとすると約０．
２ｎｓ．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。

【０００４】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２０Ｍ
Ｈｚにおいて２５６階調を実現することができる。

【０００５】しかしながら、半導体レーザの光調度を変
化させる方式により、電子写真プロセスにより、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．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、ドッ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。

【０００６】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、特に、上記パルス幅変調方式における問題点を
解決し、また、光強度変調における問題点を解決するこ
とによりレーザ走査技術と電子写真技術とを組み合わせ
たレーザプリンタにより高品位画像を提供する画像形成
装置を提供することを目的としてなされたものである。

【０００７】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
画像情報に応じて露光量を変化させて記録を行う画像記
録装置において、記録光の変調パルスのデューティを１
００％としないことを特徴としたものであり、更には、
（２）前記（１）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、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・受光信号特性
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り、或いは、（３）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１画素
ごとに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、１００％のパルス幅には設定しないことを特
徴としたものであり、更には、（４）前記（３）におい
て、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・受光信号特性に
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り、或いは、（５）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１画素ご
とに選択し、露光光量を各画像情報にしたがって変化さ
せることを特徴としたものであり、更には、（６）前記
（５）において、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
光信号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り、或いは、（７）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
いてパルス幅の切り替えを行なうことを特徴としたもの
であり、更には、（８）前記（７）において、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・受光信号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
のであり、或いは、（９）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
素情報に従って変化させ、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切り替えを行なうこと
を特徴としたものであり、更には、（１０）前記（９）
において、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
号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
に基いて説明する。

【０００８】図２は、レーザビームＡと該レーザビーム
Ａの主走査方向への速度Ｖとの関係を示す図、図３は、
該レーザビームの光出力波形を示す図で、図３（ａ）は
、変調パルスのデューティを１００％とした場合の図、
図３（ｂ）は、変調パルスのデューティを１００％とし
ない場合（本発明の場合）の図である。すなわち、通常
、記録光のパルス幅Ｔ０は、Ｔ０＝ｄ／Ｖ（ただし、ｄ：画素ピッチ＝１／記録密度Ｖ：走査速度
）で与えられるが、本発明ではパルス幅Ｔ＜Ｔ０として記
録を行うものである。

【０００９】図４は、電子写真記録における露光量と画
像濃度の関係を示す図で、Ｉは不飽和濃度領域、ＩＩは
飽和濃度領域で、図示のように、画像濃度は露光量Ｅ０
までは露光量に応じて濃度が増加していく不飽和領域（
Ｉ）を有し、Ｅ０以上では濃度が飽和する飽和領域（Ｉ
Ｉ）を有する。

【００１０】図５は、パルス幅を５０，１００％にした
場合の、１ドッ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グラフ
の一例を示す図で、曲線ＡはＰＭ（デューティ＝１００
％）の場合、曲線ＢはＰＭ（デューティ＝５０％）の場
合を示す。このグラフにおいて、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（図６におけ
る（ｂ））が急峻でありドット再現性が向上する。

【００１１】図１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
変動のグラフを示す図で、曲線ＡはＰＭ（デューティ＝
１００％）の場合、曲線ＢはＰＭ（デューティ＝５０％
）の場合を示す。このグラフからもパルス間を短くした
（すなわち、デューティを１００％以下とした）光強度
変調の有効性が明瞭に示されている。以上述べた説明で
は、パルス幅が５０％の場合と、１００％の場合につい
てしか説明していないが、このパルス幅をＴ０以下の異
なる値をとっても同様な効果が得られる。上述のように
、本発明によると、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、ドット再現性
が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を提供できる。

【００１２】図７は、本発明の他の実施例の動作原理を
説明するための図で、本発明においては、図７（ａ）〜
（ｎ）に示すように、複数のパルス幅１，２…Ｎに対し
、各々のパルス幅において光強度を変調する（光強度変
調部をＡ１，Ｂ２，Ｃ３…Ｎｎにて示す）光書込方式を
入力される画像データに従って組み合わせることになり
構成される。

【００１３】図８は、パルス幅を２５％（Ａ），５０％
（Ｂ），７５％（Ｃ），１００％（Ｄ）のパワー変調及
びパルス幅変調（Ｅ）による場合の１ドットピクセルの
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グラフの一例を示す図で、このグラ
フにおいて、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ット再現性が向上
する。しかしながら、例えば、２５％（曲線Ａ）の場合
、露光エネルギーを上げても濃度があがらなくなる。そ
こで、例えば、２５％のパルス幅（曲線Ａ）から５０％
のパルス幅（曲線Ｂ）へ相対濃度が０．６のところで切
り替えればパルス幅変調を行った場合（曲線Ｅ）より不
飽和濃度領域が少ない部分に設定できる。更に、７５％
のパルス幅（曲線Ｃ）に濃度が０．８で切り替え、濃度
が１．１のとき１００％のパルス幅（曲線Ｄ）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。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２０Ｍ
Ｈｚ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。

【００１４】図９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
変動のグラフを示す図で、曲線Ａ１はパワー変調、曲線
Ａ２はデューティ５０％のパワー変調、曲線Ａ３はデュ
ーティ２５％のパワー変調、曲線Ｂはパルス幅変調を示
す。このグラフからも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が明瞭に示されている。以上述
べた説明では、パルス幅が２５％，５０％，７５％，１
００％の場合についてしか説明していなかったが、この
パルス幅に更に異なる値をとっても同様な効果が得られ
る。

【００１５】一方、図８において示されているように、
パルス幅を１００％に設定しなくとも画像濃度を最大濃
度にすることができる。また、選択すべきパルス幅が多
ければ多いほどそれを実現するための構成が複雑になり
コストの上昇を招く。このため、最大濃度が画像濃度と
して出力することができる最小のパルス幅までを出力す
るようにしておけば、コスト的に最も有利することがで
きる。以上に述べたように、本発明によると、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、ドット再現性が良く、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を提供でき
る。

【００１６】図１０は、本発明の他の実施例の動作原理
を説明するための図で、図中、Ａ１はパルス幅が２５％
、Ａ２は５０％、Ａ３は７５％、Ａ４は１００％の場合
を示し、Ｂ１〜Ｂ４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、本発明においては、
複数のパルス幅Ａ１〜Ａ４に対し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なう事に
より構成される。

【００１７】前述の図８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パルス幅変調（
曲線Ｅ）による場合の１ドッ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
を示すが、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
ット再現性が向上することが分る。しかしながら、例え
ば、デューティ２５％の場合、露光エネルギを上げても
濃度が上がらなくなる。そこで、たとえば、デューティ
２５％のパルス幅から５０％のパルス幅へ相対濃度が０
．６のところで切り換えれば、パルス幅変調を行った場
合より不飽和濃度領域が少ない部分に設定できる。さら
に、７５％のパルス幅に濃度が０．８のところで切り換
え、濃度が１．１の時に１００％のパルス幅に切り換え
て記録を行えば、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。光源として用いられる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１０ｎｓｅｃ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。

【００１８】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、図１１に示すように、５０％のパル
ス幅から７５％のパルス幅へ、変動の大きい濃度領域の
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像濃度
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て切り
換えるのは、感光体の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、図１２に示したγ特性曲線において、Ｉは濃度変動
が小さい領域、ＩＩは濃度変動が大きい領域、ＩＩＩ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（Ｉ）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（ＩＩＩ）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。

【００１９】前述のように、図９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が、この図にも、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が示され
ており、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
ることがわかる。以上には、パルス幅が５０，７０％に
ついてしか説明していないが、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
値とすることによっても同様な効果が得られる。以上に
説明したように、本発明によると、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
、ドッ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を提供できる。

【００２０】図１３は、本発明の他の実施例の動作原理
を説明するための図で、図中、Ａ１はパルス幅が２５％
、Ａ２は５０％、Ａ３は７５％の場合を示し、Ｂ１〜Ｂ
３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、本発明においては、露光時間が１００％
でない複数のパルス幅Ａ１〜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込方式を、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像濃度に基づいて行
なう事により構成される。前述の図２は、従来技術（デ
ューティ１００％）における光出力波形（ａ）図と、本
発明（デューティ＜１００％）における光出力波形（ｂ
）図との関係を示す図で、通常、光記録のパルスＴ０は
、Ｔ０＝ｄ／ｖ（ただしｄ：画素ピッチ＝１／記録密度、Ｖ：記録光走
査速度である。）で与えられるが、本発明ではパルス幅
Ｔ＜Ｔ０として記録を行なうことを特徴とするものであ
る。また、図３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パルス幅変調（曲線Ｅ）
による場合の１ドッ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、ドット再
現性が向上することが分る。

【００２１】しかしながら、例えば、デューティ２５％
の場合、露光エネルギ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のところでデュ
ーティ２５％のパルス幅から５０％のパルス幅へ切り換
えれば、パルス幅変調を単独で行った場合や、パルス幅
デューティ１００％で強度変調を単独で行った場合より
も、不飽和濃度領域が少ない部分に設定できる。さらに
、７５％のパルス幅に濃度が０．８のところで切り換え
、濃度が１．１の時に１００％のパルス幅に切り換えて
記録を行えば、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、光源として用いられる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１０ｎｓｅｃ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。

【００２２】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、図８に示したように、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像濃度を形成し易
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て切り換えるのを
、感光体の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、図１２
に示したγ特性曲線において、Ｉは濃度変動が小さい領
域、ＩＩは濃度変動が大きい領域、ＩＩＩ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２０
０Ｖ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。

【００２３】前述のように図９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Ａ１はパワー
変調、曲線Ａ２はパワー変調（デューティ５０％）、曲
線Ａ３はパワー変調（デューティ２５％）を示し、曲線
Ｂはパルス幅変調を示すが、この図にも、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が示されて
いる。以上には、パルス幅が２５％、５０％、７５％、
１００％についてしか説明していないが、このパルス幅
を更に異なる値とすることによっても同様な効果が得ら
れる。

【００２４】一方、図１１に示されているように、パル
ス幅を１００％に設定しなくとも画像濃度は最大濃度に
することができる。また、選択すべきパルス幅が多けれ
ば多いほどそれを実現するための構成が複雑になりコス
トの上昇を招く。このため、最大濃度が画像濃度として
出力することができる最小のパルス幅までを出力するよ
うにしておけば、コスト的にも最も有利にすることがで
きる。以上に説明したように、本発明によると、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、ドット再現性が良く、更に、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を提供でき
る。

【００２５】図１４は、本発明の実施に使用して好適な
半導体レーザ制御部の一例を説明するための図（但し、
パルス幅を複数種類有する場合に関しては、既に説明し
ているので省略する）で、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１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、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
出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。

【００２６】ここで、前記光・電気負帰還ループの開ル
ープでの交叉周波数をｆ０としＤＣゲインを１００００
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（−２πｆ０ｔ
）（ただし、ＰＬ：ｔ＝∞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１００００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Ｐ
Ｌは設定した光量に等しいと考えられる。

【００２７】したがって、仮に電流変換器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ｆ０＝４０ＭＨｚ程度であ
れば、１０ｎｓ．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、ドッ
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を提供できる。

【００２８】

【効果】請求項１記載の画像形成装置によると、デュー
ティ１００％以下のパルス幅に設定された光強度変調を
行っているので、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るので、高品位画像
を得ることができる画像形成装置を提供できる。請求項
２記載の画像形成装置によると、高速・個性度・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、デ
ューティ１００％以下のパルス幅に設定された光強度変
調を行っているので、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、かつ、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るので、高品位
画像を得ることができる画像形成装置を提供できる。請
求項３記載の画像形成装置によると、複数のパルス幅に
設定された光強度変調を行っているので、また、最大濃
度が得られるパルス幅までしか使用しないのでコスト的
に有利で感光体の速度変動、レーザ走査位置の影響を受
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るので、高品位画像を得ることが
できる画像形成装置を提供できる。請求項４記載の画像
形成装置によると、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、複数のパルス幅に
設定された光強度変調を行っ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る
ので高品位画像を得ることができる画像形成装置を提供
できる。請求項５記載の画像形成装置によると、複数の
パルス幅に設定された光強度変調を行っているので、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
を実現できるので、高品位画像を得ることができる画像
形成装置を提供できる。請求項６記載の画像形成装置に
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、複数のパルス幅に設定された
光強度変調を行っ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るので、高品
位画像を得ることができる画像形成装置を提供できる。請求項７記載の画像形成装置によると、感光体の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って
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るので、高品位画像が得
られる画像形成装置を提供できる。請求項８記載の画像
形成装置によると、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、感光体の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幅の切り換えを行ないなが
ら、複数のパルス幅に設定された光強度変調を行なって
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
い高品位画像が得られる画像形成装置を提供できる。請
求項９記載の画像形成装置によると、感光体の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、そのデューティが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っているので、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なるレーザプリ
ンタを実現して高品位画像を得ることができ、また、最
大濃度が得られるパルス幅までしか使用しないのでコス
ト的に有効である画像形成装置を提供できる。請求項１
０記載の画像形成装置によると、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
光体の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、そのデューティが
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れた光強度変調を行なってい
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るので高品位画像を得ること
のできる画像形成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　画像濃度と濃度ムラの関係を示す図である
。

【図２】　　レーザビームと主走査方向の走査速度Ｖと
の関係を示す図である。

【図３】　　光出力波形の従来技術（ａ）と本発明（ｂ
）との関係を示す図である。

【図４】　　画像濃度と露光量との関係を示す図である
。

【図５】　　相対濃度と不飽和濃度比との関係を示す図
である。

【図６】　　走査方向における感光体電位を示す図であ
る。

【図７】　　本発明の他の実施例の動作原理を説明する
ための図で、各パルス幅において光強度を変調する光書
込方式の一例を説明するための図である。

【図８】　　ドットピクセルの相対濃度と不飽和領域と
の関係を示す図である。

【図９】　　画像濃度と濃度ムラとの関係を示す図であ
る。

【図１０】　　本発明の他の実施例の動作原理を説明す
るための図である。

【図１１】　　パルス幅を変えた時の現像バイアスの変
化を示す図である。

【図１２】　　感光体のγ特性曲線図である。

【図１３】　　本発明の他の実施例の動作原理を説明す
るための図である。

【図１４】　　レーザ制御部の一例を説明するための図
である。

【符号の説明】

１…比較増幅器、２…電流変換器、３…半導体レーザ、
４…受光素子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　画像情報に応じて露光量を変化させて
記録を行う画像記録装置において、記録光の変調パルス
のデューティを１００％としないことを特徴とする画像
形成装置。
【請求項２】　　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・受光信号特性に基づいて
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
る請求項第１項に記載の画像形成装置。
【請求項３】　　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１画素ごとに選択した上で露光
光量を各画素情報にしたがって変化させ、１００％のパ
ルス幅には設定しないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】　　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
光信号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
成した請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】　　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１画素ごとに選択し、露光光量
を各画像情報にしたがって変化させることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項６】　　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
光信号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第５項に記載の画像形成
装置。
【請求項７】　　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切り替えを行なうこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】　　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
光信号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７記載の画像形成装置。
【請求項９】　　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
従って変化させ、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切り替えを行なうことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項１０】　　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
・受光信号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９記載の画像形成装
置。