JPH04323953A - 画像形成装置 - 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】本発明はビーム光を露光源とする
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デスクトツプ型のプリンタ市場の
発展が目ざましく、特に電子写真方式のレーザビームプ
リンタはその高画質と高速性のために急速に普及しつつ
ある。技術の進歩に伴い小型化、低価格化もすすみパー
ソナルユースの製品も数多く登場しつつある。そして、
プリンタの性能は文字フオントの滑らかな表現とグラフ
イツク画像の多階調な表現といつた要求を満たすために
、解像度、階調性のより高いものが必要になりつつある
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来製
品ではデジタル画像を表現する場合、画素配置が基盤目
状のマトリクス配置となつているために斜線の再現に関
して、いわゆるジヤギーと呼ばれるギザつきが発生する
ことは避けられない。解像度をある程度高めても文字フ
オントの斜め線の部分やグラフイツク画像においてはこ
のギザつきが目立ち、みかけ上の画像品位を低下させて
いるという欠点があつた。

【０００４】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、文字フオントやグラフイツクの斜線の表現性を著し
く高めると同時に階調再現性をも高め、高解像度、高階
調な画像を得ることができる画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像形成装置は、以下のような構成からな
る。即ち、ビーム光を露光源とする画像形成装置であつ
て、画像データを入力する入力手段と、前記ビーム光を
発光する発光手段と、前記ビーム光が照射されて形成さ
れるビームスポツトに対応して潜像が形成される感光手
段と、前記発光手段から発光されるビーム光が前記感光
手段を走査するよう変換する変換手段と、前記ビーム光
の主走査方向への偏向時に、副走査方向へ前記ビームス
ポツトを微小幅だけ偏向させるビーム光偏向手段と、前
記入力手段により入力された画像データに基づいて前記
ビーム光偏向手段を制御する制御手段とを備えることを
特徴とする画像形成装置を備える。

【０００６】

【作用】以上の構成により、本発明はビーム光偏向手段
を用いて画像信号と同期させてビーム光の主走査方向へ
の偏向時に副走査方向へ微小距離だけビーム光を偏向制
御するよう動作する。

【０００７】

【実施例】以下添付図面を参照して本発明の好適な実施
例を詳細に説明する。

【０００８】図１は本発明の代表的な実施例である画像
形成装置の構成を示すブロツク図である。図１に示すよ
うな画像形成装置において、レーザスキヤナ１に内蔵さ
れたレーザ光源から発生したレーザ光は主走査方向に偏
向されるとともに、ｆ／θレンズ２により光学的な種々
の補正を経た後、感光体ドラム５上に焦点を結び、感光
体を露光し、静電潜像を形成する。また、レーザの光路
上には光偏向器３を配置している。本実施例においては
、光偏向器３として電気光学素子（ＥＯＤ）を採用して
いる。レーザスキヤナ１が主走査方向の走査を行なうの
に対して、この光偏向器３の作用は図１に示すように、
副走査方向にレーザスポツトを微小距離、例えば半ドツ
トないし１ドツト分程度変位させることである。

【０００９】このような副走査方向にレーザビームを微
小偏向させることにより、レーザビームによつて露光さ
れるレーザスポツトのドツト配列は図２（ｂ）に示すよ
うになる。この図を図２（ａ）に示す従来例に従つたレ
ーザ偏向によるドツト配置と比較すると、従来方式では
ドツト１０は単純に基板目状に配置されているのに対し
、本実施例のドツト配置は、副走査方向への微小偏向を
追加することによりドツト１０´で示されるドツト配置
が可能となる。つまり隣接するドツト間隔をより緻密と
なるので、得られる画像品質もこれに供なつて高密度と
なる。

【００１０】このことを文字パターン“Ｋ”及び十字状
パターンを具体例として示したものが図３である。ここ
で、図３（ａ）〜（ｃ）が文字パターン“Ｋ”に関する
ものであり、図３（ｄ）と図３（ｅ）が十字状パターン
に関するものである。まず、図３（ａ）〜（ｃ）による
と、図３（ａ）に示す従来例に従つた文字パターン“Ｋ
”に比べて図３（ｂ）に示す文字パターン“Ｋ”が、よ
り豊かに文字フオントを表現している。また、図３（ａ
）に示す従来例を単純に倍密度表現した図３（ｃ）と図
３（ｂ）とを比較しても、斜め線がより滑らかになり、
印字品位が向上していることは明らかである。次に、図
３（ｄ）に示す従来例に従つた十字状パターンのグラフ
イツク像と、本実施例に従う副走査方向への微小偏向を
施した図３（ｅ）に示す十字状パターンのグラフイツク
像を比較しても原画の再現性が向上していることは明ら
かである。

【００１１】さて、副走査方向へのレーザビームの微小
偏向によるドツト配置の制御は以下のように行われる。

【００１２】原理的にこの制御は、１画素１ビツトの画
像データ１ラインについて考える場合、基準点から数え
て奇数番目の画素（以下、ｏｄｄという）と偶数番目の
画素（以下、ｅｖｅｎという）とに対してＥＯＤの電極
に互いに反する極性の電圧を印加するように制御するも
のである。図４は、図１に示したコントローラ４による
副走査方向への偏向制御のタイミングチヤートである。 ここで、画像信号のＯＮはビツトオンを、ＯＦＦはビツ
トオフを意味する。また、副走査方向偏向制御信号（以
下、偏向制御信号という）のＯＮはＥＯＤの片側（以下
、Ａ側という）の電極に正電圧を印加することを、ＯＦ
ＦはＥＯＤのＡ側の電極に負電圧を印加することを意味
する。本実施例では、画像信号の１画素単位に偏向制御
信号が同期して副走査方向に対して、１画素ごとに繰り
返しレーザ光を偏向する。

【００１３】偏向制御によるレーザ光の偏向を図示した
ものが図５（ａ）と図５（ｂ）である。図５（ａ）は副
走査方向上側に、図５（ｂ）は副走査方向下側にそれぞ
れレーザビーム７が中心線からｄθだけ偏向された様子
を示す。図５（ａ）において、ＥＯＤ３は電極１３のＡ
側に正電圧が、Ｂ側に負電圧が印加されている。一方、
図５（ｂ）では電極１３のＡ側に負電圧が、Ｂ側に正電
圧が印加されている。このように、電極に与えられる印
加電圧の極性によつて副走査方向２方向へレーザ光は偏
向される。

【００１４】次に、副走査方向へのレーザ光の偏向制御
に伴う焦点位置の変動の制御について説明する。一般に
、レーザ光の焦点深度は深いもの（１ｍｍ程度）である
ため、感光体の僅かの変位（１０μｍ程度）で画質が大
幅に変化するものではないが、本実施例では図１に示し
たような円筒ドラム形状の感光体５を用いているため、
レーザ光の副走査方向の変位によつて焦点位置が感光体
表面から外れ、レーザ光によつて形成されるドツトサイ
ズがレーザ偏向の方向により異なることも考えられる。 つまり、副走査方向上側に偏向したレーザ光によつて形
成されるドツトサイズと、副走査方向下側に偏向したレ
ーザ光によつて形成されるドツトサイズが必ずしも等し
くはなくなる。これを防ぐために、図６（ａ）に示した
ようにレーザスキヤナ１に内蔵したレーザ光源と副走査
方向上側に偏向したレーザ光によつて形成されるドツト
位置との距離ｌ１　が、同じレーザ光源と副走査方向下
側に偏向したレーザ光によつて形成されるドツト位置と
の距離ｌ２　に等しくなるように、レーザ光源を配置す
る。これにより光偏向による焦点位置の変動を防ぐこと
ができドツトサイズが均一となる。なお、図６（ａ）に
おいて、５′は感光体ドラム基板である。

【００１５】しかし、より精密なドツトサイズ均一化の
ため以下に述べる２つの制御を行う。

【００１６】最初の制御は、γ補正を用いてレーザ発光
強度を変える制御である。図７はγ補正によるレーザ発
光強度制御を行うドットサイズ調整部２０の構成を示す
ブロツク図である。このドットサイズ調整部２０はコン
トローラ４に組み込まれている。図８（ｂ）は副走査方
向の両側へのレーザ光の偏向度合いの違いによるドット
サイズの違いを示す図である。この図はドットサイズの
違いを説明するため誇張して示しているが、実際は記録
されるドットの大きさはｅｖｅｎ画素のドツトとｏｄｄ
画素のドツトで若干変動する程度である。ここで、ｏｄ
ｄ画素が副走査方向の上側に偏向し、ｅｖｅｎ画素が副
走査方向の下側に偏向するものとすると、入力された画
像信号１ラインから２ラインの画像が形成されると考え
てよい。従つて、画像形成がなされるドツト配列に関し
て、ある基準ラインから数えてｏｄｄ画素が奇数番ライ
ンを形成し、ｅｖｅｎ画素が偶数番ラインを形成すると
考えてよい。図８（ｂ）には、ｏｄｄ画素から形成され
た奇数番ラインのドツトサイズに比べて、ｅｖｅｎ画素
から形成された偶数番ラインのドツトサイズが小さい例
が示されている。

【００１７】このようなドツトサイズ変動に対して、ド
ットサイズ調整部２０のバツフア１１に画像信号を格納
した後、奇数番ラインのドツトに対してスイツチングゲ
ート２１は画像信号をγ補正部１２に伝送する。これに
続いてγ補正部１２はレーザ発光強度を強くしてドツト
サイズをいくぶん大きくするようなγ補正を行う。これ
に対して、偶数番ラインのドツトに対してスイツチング
ゲート２１は画像信号をγ補正部１２′に伝送する。さ
らに続いてγ補正部１２′はレーザ発光強度を弱くして
ドツトサイズをいくぶん小さくするようなγ補正を行う
。このようにしてドツトサイズの均等化した例を図８（
ａ）に示す。ただ、実際的には偶数もしくは奇数いづれ
かのラインを基準にして、いづれか一方にγ補正を行い
レーザ発光強度を変えるようにレーザ光源の駆動を制御
すればドットサイズはほぼ等しくなる。

【００１８】γ補正によるドットサイズ調整範囲はそれ
ほど広くないため、より広い範囲でドットサイズ調整を
行うため第２の制御を行う。第２の制御は、ＰＷＭによ
るレーザ発光時間の制御である。図９はレーザ発光時間
制御部２５の構成を示すブロツク図である。このレーザ
発光時間制御部２５もまた、コントローラ４に組み込ま
れている。図９において、レーザ発光時間制御部２５は
、三角波発生器２６、画像信号の振幅を制御するオペア
ンプ２７及びコンパレータ２８から構成されている。

【００１９】図１０に示すように、このようなレーザ発
光時間制御部２５において、ｏｄｄ画素の画像信号がオ
ペアンプ２７に入力した場合には高レベル出力（Ｖｏｄ
ｄ　）となるように、また、ｅｖｅｎ画素の画像信号が
オペアンプ２７に入力した場合には低レベル出力（Ｖｅ
ｖｅｎ）となるように、オペアンプ２７は出力制御する
。一方、三角波発生器２６は一定周期の三角波信号を出
力する。これら２つの出力がコンパレータ２８に入力さ
れると、図１０に示すように、ｏｄｄ画素の画像信号に
対しては短い発光時間（ｔｏｄｄ　）となるようなレー
ザ発光時間制御信号が出力される。これに対して、ｅｖ
ｅｎ画素の画像信号に対しては長い発光時間（ｔｅｖｅ
ｎ）となるようなレーザ発光時間制御信号が出力される
。このようにオペアンプ２７の出力をｏｄｄ画素及びｅ
ｖｅｎ画素各々に対して制御することにより、レーザ発
光時間は制御される。また、レーザ発光時間はドツトサ
イズに対応するので、結果としてｏｄｄ画素とｅｖｅｎ
画素各々のドットサイズは調整される。　　従つて、ド
ツトサイズが小さい場合はオペアンプ２７の出力を下げ
、画像信号の１ドツトに対応するレーザ発光時間を長め
にすることでｏｄｄ画素とｅｖｅｎ画素のドツトの大き
さを同等にすることができる。

【００２０】以上説明したようにレーザ発光強度とレー
ザ発光時間を制御することによつて、一層ドットサイズ
の均一な高品質の画像を得ることが可能である。

【００２１】なお本実施例では、レーザスキヤナ１をド
ラム外側に配置した場合について説明したが、図６（ｂ
）に示すように、レーザスキヤナ１をドラム内部に配置
し、レーザスキヤナを感光体ドラムの曲率中心に置くこ
とによりｌ１，ｌ２　を等しくすることも可能である。

【００２２】また本実施例では、図１に示すように、レ
ーザスキヤナ１の前面に光偏向器３であるＥＯＤを配置
することにより、前述のようなライン毎にハーフドツト
ずつドツト配列をずらした制御を行う例について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではない。レーザ
光源の直後にＥＯＤを配置しても同様の作用を得ること
ができる。

【００２３】さらにまた、本実施例では、光偏向器３に
ＥＯＤを採用した場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではない。例えば、音響光学素子（
ＡＯＤ）を用いることも可能である。

【００２４】

【他の実施例】ここではドツトサイズの調整を多階調画
像形成に利用できる画像形成装置について説明する。な
お本実施例において、前述の実施例において説明した画
像形成装置を用いるので、特に断りのない限り同じ図面
参照番号や記号を用い説明は省略する。

【００２５】図１１は画像形成装置のコントローラ４に
組み込まれて使用される本実施例の特徴であるドツトサ
イズ制御部３０の構成を示したブロツク図である。本実
施例のドツトサイズ制御部３０は前述の実施例で説明し
たドットサイズ調整部２０にモードセレクタ１３、ノー
マルピツチ制御部１４、ハーフドツト倍密制御部、ＲＯ
Ｍ１８〜１９及びデータ選択ゲート２２が付加された構
成となつている。ＲＯＭ１８〜１９には、それぞれ異な
るｒ補正用レーザ発光強度制御テーブルが格納されてい
る。

【００２６】このような構成のドツトサイズ制御部３０
において、例えば、図１２（ａ）に示すようなデイザパ
ターンのような多階調の画像信号が入力されたとき、モ
ードセレクタ１３の切り替えに従つて異なる画像形成を
行う。

【００２７】まず、モードセレクタ１３がノーマルピツ
チモードを選択すると、モードセレクタ１３は偏向制御
オフ信号を光偏向器３へ発信し副走査方向への偏向制御
を行わないよう制御するとともに、データ選択ゲート２
２に制御信号を発信する。これを受けて、データ選択ゲ
ート２２はバツフア１１を経由して入力される画像信号
を常時ノーマルピツチ制御部１４に転送する。このとき
、ハーフドツト倍密度制御部１６への画像信号の転送は
行われない。続いてノーマルピツチ制御部１４は、入力
画像信号をγ補正部１５でＲＯＭ１８に格納されたレー
ザ発光強度制御テーブルに基づきγ補正して出力するよ
う制御する。その結果、図１２（ｂ）に示すようなドツ
ト配列の画像が形成される。このような画像をノーマル
画素配置画像という。

【００２８】次に、モードセレクタ１３がハーフドツト
倍密モードを選択すると、上述のノーマル画素配置画像
の形成を行うことに加えて、モードセレクタ１３は偏向
制御オン信号を光偏向器３へ発信し副走査方向への偏向
制御を行うよう制御するとともに、データ選択ゲート２
２に制御信号を発信する。これを受けて、データ選択ゲ
ート２２はノーマルピツチ制御部１４に転送する画像信
号データと同じラインの同じ画素の画像信号データをハ
ーフドツト倍密度制御部１６にも転送する。続いてハー
フドツト倍密制御部１６は偏向制御オン信号を発信し、
転送された画像信号データに基づいてＲＯＭ１９に格納
されたレーザ発光強度制御テーブルに基づきγ補正部１
７でγ補正してハーフドツトサイズのドットを出力する
よう制御する。この結果、ドツトサイズ制御部３０から
は同じライン同じ画素の画像信号に対して通常サイズの
ドツトとハーフドツトサイズのドットとの両方を出力さ
せる信号が出力される。さらにこのとき、ハーフドツト
倍密制御部１６は、レーザスキヤナ１に対してレーザ光
発光頻度制御信号を発信し、ノーマルピツチモードと比
較して２倍の発光頻度となるように制御する。このモー
ドのときは、副走査方向への偏向制御が行われるので、
例えば、副走査方向の上側へレーザ光が偏向したときは
通常サイズのドツトが形成され、副走査方向の下側へレ
ーザ光が偏向したときはハーフドツトサイズのドットが
形成される。このようにして、モード切換により図１２
（ｃ）に示すようなノーマル画素配置の場合と比較して
倍のドツト密度をもつたドツト配列の画像が形成される
。

【００２９】このように本実施例によれば、同じ画素の
画像データについてドツトの大きさを変えて、かつ倍の
ドツト密度で画像を形成することができるので、画像の
階調性等の表現力を高めることができる。

【００３０】さらに、隣接する画素データを利用するこ
とによって、ビーム光偏向とビーム光強度を制御するこ
とが可能となる。図１３は、画像形成装置のコントロー
ラ４に組み込まれるドット生成コントローラ４０の構成
を示すブロック図である。図１３に示すように、ドット
生成コントローラ４０は、画像データ３ライン分を格納
するラインメモリ４１、３ドット×３ドットの画像デー
タを格納するバッファ４２、ノーマルピッチコントロー
ラ４３、図１４（ａ）〜（ｄ）に示されるような特別な
ドットパターンを識別して小さいサイズのドットを生成
するパターン認識部４４、特別なドットパターンを格納
するＲＯＭ４５、γ修正回路４６、そして、合成画像デ
ータジェネレータ４７で構成される。

【００３１】このように構成されたドット生成コントロ
ーラ４０において、ドットパターン形成は入力データに
従って実行される。まず、バッファ４２は、ラインメモ
リ４１から一度に３ドット（行）×３ドット（列）の画
像データを受信する。これに応じて、バッファ４２は、
その画像データをノーマルピッチコントローラ４３とパ
ターン認識部４４の両方に転送する。次に、ノーマルピ
ッチコントローラ４３は、入力データが合成画像データ
ジェネレータ４７に出力されるように制御を実行する。 これに対して、パターン認識部４４は入力画像データが
ＲＯＭ４５に格納された特別なドットパターンと比較さ
れるように制御を行う。ここで、もし、入力画像データ
がＲＯＭ４５に格納されている特別なドットパターンと
同じパターンであると判断されたなら、パターン認識部
４４は、さらに、図１４（ａ）〜（ｄ）の斜線が施され
た円で示されるような小さいサイズのドットを出力する
よう制御し、続いてγ修正回路４６でγ修正を行い、合
成画像データジェネレータ４７に出力する。しかし、そ
の入力データに特別なドットパターンが識別されなかっ
たなら、パターン認識部４４は、これ以上の制御を実行
せずに処理を終了する。最後に、合成画像データジェネ
レータ４７は、ノーマルピッチコントローラ４３からの
出力データとパターン認識部４４からの出力データとを
合成しγ修正された画像信号を出力する。この結果、ド
ット生成コントローラ４０は、入力画像データに特別な
ドットパターンのいづれか１つを含む場合に、図１４（
ａ）〜（ｄ）に示されるような入力データを変形した画
像データを出力する。

【００３２】このように、ドット生成コントローラ４０
によって、ノーマルな画素配列の倍密度のドットアレイ
を部分的に有する画像が形成され、この結果、画像パタ
ーンのエッジ部がスムーズに表現されることになる。

【００３３】さらに、主走査方向及び、もしくは副走査
方向に関して隣り合う画像データの平均値などを利用し
て、ハーフドツトサイズのドツト形成を行つたり、また
、そのドツトサイズを何通りにも変えて表現することも
可能なので、より精密な画像の階調表現が可能となる。

【００３４】以上いくつかの実施例について説明したが
、本発明はこれにとどまるものではない。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、例
えば、音響光学素子あるいは電気光学素子などを採用し
たビーム光偏向手段を用いて画像信号と同期させてビー
ム光の主走査方向への偏向時に副走査方向へ微小距離だ
けビーム光を偏向制御することにより、隣接する主走査
ライン間の領域が走査可能となり、さらに画素の副走査
方向密度が増加するように画像形成がなされるので斜め
線のジヤギーが目立たなくなり文字フオントはより精密
な表現ができる効果がある。また、例えば、グラフイツ
ク画像等の斜め線にも良い再現性を持たせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施例である画像形成装置の
構成を示すブロツク図である。

【図２】従来の格子状画素配列と副走査方向への微小偏
向制御による画素配列を示す図である。

【図３】文字パターン“Ｋ”及び十字状図形パターンを
具体例とした画素配列を示す図である。

【図４】画像信号及び副走査方向偏向制御信号のタイミ
ングチヤートを示す図である。

【図５】ＥＯＤによるレーザ光の副走査方向へ偏向原理
を示す図である。

【図６】感光体ドラムとレーザ光源との位置関係を示す
図である。

【図７】γ補正によるレーザ発光強度制御を行うドット
サイズ調整部の構成を示すブロツク図である。

【図８】γ補正によるドットサイズ調整の具体例を示す
図である。

【図９】レーザ発光時間制御部の構成を示すブロツク図
である。

【図１０】レーザ発光時間制御信号のタイミングチヤー
トを示す図である。

【図１１】他の実施例によるドツトサイズ制御部の構成
を示したブロツク図である。

【図１２】多階調画像の画素配列の具体例を示す図であ
る。

【図１３】ドット生成コントローラの構成を示したブロ
ツク図である。

【図１４】ドット生成コントローラによって生成される
ドットパターンの典型例を示す図である。

【符号の説明】

１　　レーザスキヤナ ２　　ｆ／θレンズ ３　　光偏向器 ４　　コントローラ ５　　感光体ドラム

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ビーム光を露光源とする画像形成装置
   であつて、画像データを入力する入力手段と、前記ビー
   ム光を発光する発光手段と、前記ビーム光が照射されて
   形成されるビームスポツトに対応して潜像が形成される
   感光手段と、前記発光手段から発光されるビーム光が前
   記感光手段を走査するよう変換する変換手段と、前記ビ
   ーム光の主走査方向への偏向時に、副走査方向へ前記ビ
   ームスポツトを微小幅だけ偏向させるビーム光偏向手段
   と、前記入力手段により入力された画像データに基づい
   て前記ビーム光偏向手段を制御する制御手段とを備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】　　前記発光手段はレーザ光発光手段を有
   することを特徴とする請求項第１項記載の画像形成装置
   。
3. 【請求項３】　　前記ビーム光偏向手段によつて副走査
   方向に偏向する前記ビームスポツトの微小幅はほぼ１画
   素あるいはそれ以下であることを特徴とする請求項第１
   項記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】　　前記制御手段は入力された画像データ
   に応じて前記発光手段を制御することをさらに特徴とす
   る請求項第１項記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】　　前記ビーム光偏向手段は電気光学素子
   もしくは音響光学素子を有することを特徴とする請求項
   第１項記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】　　前記制御手段は画像データを入力する
   入力手段と、前記画像データに基づいてビーム光の発光
   強度を制御するビーム光発光強度制御手段を有すること
   を特徴とする請求項第１項記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】　　前記制御手段は前記画像データは所定
   のパターンと一致することを識別する識別手段を備えた
   ことを特徴とする請求項第１項記載の画像形成装置。