JPH04356075A - 画像記録装置 - 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、レーザ走査光学系を用
いて画像記録を行う画像記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】記録信号によって変調された１本のレー
ザビームによって、感光体上を光走査して該感光体上に
記録信号にもとづく情報を記録する画像記録装置は良く
知られている。上記装置の走査手段としては、モータに
よって等速回転する多面鏡（ポリゴンミラー）によりレ
ーザビームを反射させｆーθレンズを透過させて感光体
上を微小なスポットに絞られた形で走査するドット露光
を行う技術手段が知られている。

【０００３】また像形成手段としてはモータによって等
速回転する感光体ドラムで、ドラム軸と前記のレーザビ
ームの走査方向とを平行に設置して主走査を行い、感光
体ドラムの回転が副走査となって、前記の走査とともに
予め一様帯電した感光体ドラム周面上に画像の潜像を形
成することが知られている。

【０００４】かかる画像記録装置では、感光体ドラム上
のビームスポットによる潜像が反転現像されて形成され
るトナー像のドット径が画素径を決定することになる。 また中間調画像を再現するための手法としてディザ法や
濃度パターン法が多く使用されている。一般に高解像プ
リンタや複写機等の高解像の画像を扱う場合にはディザ
法が多く用いられる。しかし、上記ディザ法では大きい
サイズの閾値マトリックスを使用するため複雑な回路を
必要とする欠点があった。

【０００５】上記欠点を避ける方法として、アナログビ
デオ信号の記録周期と等しい周期を有する三角波の参照
信号とから比較回路によってパルス幅変調信号を得て、
このパルス幅変調信号によって半導レーザを駆動し、半
導体レーザより発するレーザビームを感光体上に入射さ
せて潜像を形成すると潜像の走査方向の長さが上記パル
ス幅によって変化し多値化した微少な長方形の潜像を得
ることができる。この潜像を現像して得られる点状のト
ナー像は、印刷におけるスクリーンを用いた網かけによ
って得られる網点と同様に階調性のある中間調画像を形
成することができる。以後上記点状のトナー像を網点と
いうことにする。

【０００６】また、通常の感光体に対してかかるドット
状の像露光を行うと、感光体上に光照射したときの表面
電位の変化すなわちガンマ特性が傾斜しているので、ド
ット部分での電位は環境等によって不安定となり、反転
現像によってドット部分に付着するトナーも不安定で、
形成される画像についても鮮鋭度に欠けたボケた状態と
なる問題点を有していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、前記網点を用いてより画質の高い画像をレーザ走
査光学系によって得ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、感光体上に
参照信号により変調した画像信号に基づいてレーザ走査
光学系を用いて画像記録を行う画像記録装置において、
単位画素を同一画像データから成る複数の異なる参照信
号を有する画像信号の組により主走査方向の像露光を行
うことを特徴とする画像記録装置によって達成される。 なお、前記組となった主走査のうち中央の主走査の記録
幅が大なるように変調された画像信号を用い、前記レー
ザ走査光学系はレーザアレイを用いた走査光学系である
こと、また前記感光体は感光体の電位低下が露光初期に
おいては小さく、露光中期においては大きいことを特徴
とする高γ感光体であることが好ましい態様として挙げ
られる。

【０００９】

【実施例】図１は上記画像記録装置の光学系構成図の一
例を示したものである。図１において、ページメモリ或
はコンピュータ等からの画像データである画像濃度信号
によって変調した変調信号で複数の半導体レーザからな
る半導体レーザアレイ１１を発振させ、出射したレーザ
光をコリメータレンズ１２で平行光として複数のレーザ
ビームとする。このレーザビームを一定の速度で回転す
る回転多面鏡であるポリゴンミラー１４で偏向させ、ｆ
ーθレンズ１５及びシリンドリカルレンズ１３，トロイ
ダルレンズ１６によって、一様帯電した感光体である感
光体ドラム３０周面上に微少なスポット（以下これをビ
ームスポットという）に絞って走査し像露光する。ここ
でｆ−θレンズ１５は等速の光走査を行うための補正レ
ンズであり、シリンドリカルレンズ１３及びトロイダル
レンズ１６はポリゴンミラー１４の面倒れによるスポッ
ト位置の変動を補正するレンズである。また１７はレー
ザビームを反射する走査ミラー、１８はインデックス用
ミラー、１９はインデックスセンサである。インデック
スセンサ１９からのインデックス信号によって所定速度
で回転するポリゴンミラー１４の面位置を検知し、主走
査方向の周期を検知している。これにより上記複数のビ
ームスポットは感光体ドラム３０上をドラム軸に平行な
スポット軌跡Ｌに沿って走査する。

【００１０】半導体レーザアレイ１１は、ｎｂ個（実施
例ではｎｂ＝５について説明する）の半導体レーザ（１
１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ　）が基板上に
一列に等間隔で配列されたもので、ＧａＡｌＡｓ等の素
子を正確な間隔をもってアレイとしたものである。この
一列に半導体レーザを配列した半導体レーザアレイ１１
はポリゴンミラー１４の軸に平行な面内に傾斜して配置
されている。図２は傾斜して配置された半導体レーザア
レイ１１によって感光体ドラム３０周面上に記録される
ビームスポットの記録跡を示したもので、それぞれの半
導体レーザの発光によるビームスポットＳａ，Ｓｂ，Ｓ
ｃ，Ｓｄ，Ｓｅはいずれも直径ｄの円形スポット形状を
していて、走査方向とは直角にビームスポット中心はｄ
の間隔をもって互いに僅かに重なるか又はすき間がない
ように走査がなされる。

【００１１】半導体レーザは上下及び左右方向に数度な
いし十数度の拡がりをもって発光しているので、コリメ
ータレンズ１２は半導体レーザアレイ１１に近接して配
置し、シリンドリカルレンズ１３、トロイダルレンズ１
６と共働して感光体ドラム３０上に図２に示したように
スポット状に結像するようなレンズ構成となっている。

【００１２】本実施例の半導体レーザアレイ１１によっ
て記録されるビームスポットＳａ〜Ｓｅは図２に示すよ
うに走査方向にａの間隔をもって傾斜しているので、ス
ポットの感光体ドラム３０上の走査速度をＶとするとき
、半導体レーザ１１ａ　は４ａ／Ｖｓｅｃ、半導体レー
ザ１１ｂ　は３ａ／Ｖｓｅｃ、半導体レーザ１１ｃ　は
２ａ／Ｖｓｅｃ、半導体レーザ１１ｄ　はａ／Ｖｓｅｃ
宛走査を遅延させたタイミングをとることによって結像
位置に基づくズレを補正し、ビームスポットＳａ〜Ｓｅ
は走査方向に対して垂直に揃って記録される。

【００１３】一方、感光体ドラム３０も図示しない駆動
手段によって矢示方向に等速で回転しているのでこれが
副走査となり、上記ビームスポット５ａ〜５ｅは感光体
ドラム３０上の画像領域の像露光を行う。半導体レーザ
アレイ１１は後述する図３に示す画像情報に従って作動
する変調手段及びレーザドライバによって発光制御がな
され、上記ビームスポット５ａ〜５ｅが１組となって１
画素を形成するようになっていて、感光体ドラム３０上
には画像の静電潜像が形成される。この静電潜像は図示
しない現像器によって反転現像されて図５に示すような
可視のトナー像である網点となり、図示しない転写紙に
転写され、この転写紙は感光体ドラム３０より分離され
図示しない定着器に搬送され定着されて装置外に排出さ
れる。一方感光体ドラム３０上に残留したトナーは図示
しないクリーニング装置によって除去クリーニングされ
て次の画像記録に待機する。

【００１４】なお、本発明装置の感光体ドラム３０の感
光体には、にじみのない良好な画像が得られるように高
γ感光体が用いられている。この感光体は、図７に示す
ように感光体ドラム３０の導電性支持体３０Ａ　上に感
光層３０Ａ　、中間層３０Ｂ　を形成してなる高γ感光
体である。感光層３０Ａ　の厚さは、５〜１００　μｍ
程度であり、好ましくは１０〜５０μｍである。感光体
ドラム３０はアルミニュウム製のドラム状導電性支持体
３０Ｃ　を用い、この支持体３０Ｃ　上にエチレンー酢
酸ビニル共重合体からなる厚さ０．１　μｍの中間層３
０Ｂ　を形成し、この中間層３０Ｂ　上に膜厚３５μｍ
の感光層３０Ａ　を設けて構成される。

【００１５】導電性支持体３０Ｃ　としては、アルミニ
ュウム、スチール、銅等のドラムが用いられるが、その
他、紙プラスチックフィルム上に金属層をラミネート又
は蒸着したベルト状のもの、或は電鋳法によって作られ
るニッケルベルト等の金属ベルトであっもよい。また、
中間層３０Ｂ　は、感光体として±５００　〜２０００
Ｖの高電圧に耐え、例えば正帯電の場合はエレクトロン
の導電性支持体３０Ｃ　からの注入を阻止し、なだれ現
象による優れた光減衰特性が得られるよう、ホール移動
性を有するのが望ましく、そのため中間層３０Ｂ　に例
えば本出願人が先に提案した特願昭６１−１８８９７５
　号明細書に記載された正帯電型の電荷輸送物質を１０
重量％以下添加するのが好ましい。

【００１６】中間層３０Ｂ　としては、通常、電子写真
用の感光層に使用される例えば下記樹脂を用いることが
できる。

【００１７】（１）ポリビニルアルコール（ポバール）
等のビニル系ポリマー （２）ポリビニルアミン等の含窒素ビニルポリマー（３
）ポリエチレンオキサイド等のポリエーテル系ポリマー （４）ポリアクリル酸及びその塩等のアクリル酸系ポリ
マー （５）ポリメタアクリル酸及びその塩等のメタアクリル
酸系ポリマー （６）メチルセルローズ等のエーテル繊維素系ポリマー
（７）ポリエチレンイミン等のポリエチレンイミン系ポ
リマー （８）ポリアラニン等のポリアミノ酸類（９）スターチ
アセテート、アミンスターチ等の澱粉及びその誘導体 （１０）ポリアミドである可溶性ナイロン等の水とアル
コールとの混合溶剤に可溶なポリマー 感光層３０Ａ　は基本的には電荷輸送物質を併用せずに
光導電性顔料よりなる０．１〜１μｍ径のフタロシアニ
ン微粒子と、酸化防止剤とをバインダー樹脂の溶剤に混
合分散して塗布液を調整し、この塗布液を中間層３０Ｂ
　上に塗布して乾燥し、必要により熱処理して形成され
る。

【００１８】また、光導電性材料と電荷輸送物質とを併
用する場合には、光導電性顔料と当該光導電性顔料の１
／５以下、好ましくは１／１０００〜１／１０（重量比
）の少量の電荷輸送物質とよりなる光導電性材料と、酸
化防止剤とをバインダー樹脂中に分散させて感光層３０
Ａ　を構成する。

【００１９】カラートナー像を感光体１上に重ね合わせ
てカラー画像を形成する場合は、レーザ走査光学系１０
からのレーザビームがカラートナー像によって遮蔽され
ないように長波長側に分光感度を有する感光体が必要で
あり、赤外線透過性のトナーを用いる。

【００２０】図８は高γ感光体の特性を示すグラフであ
る。図において、Ｖ１　は帯電電位（Ｖ）、Ｖ０　は露
光前の初期電位（Ｖ）、Ｌ１　は初期電位Ｖ０　が４／
５に減衰するのに要するレーザビームの照射光量（μＪ
／ｃｍ２　）、Ｌ２　は初期電位Ｖ０　が１／５に減衰
するのに要するレーザビームの照射光量（μＪ／ｃｍ２
　）を表す。

【００２１】Ｌ２　／Ｌ１　の好ましい範囲は１．０　
＜　Ｌ２／Ｌ１　≦　１．５ で、この実施例ではＶ１　＝１０００Ｖ、Ｖ０　＝９５
０　Ｖ、Ｌ２　／Ｌ１　＝　１．２である。また、露光
部の感光体電位は１０Ｖである。

【００２２】光減衰曲線が初期電位Ｖ０　を１／２にま
で減衰させた露光中期に相当する位置での光感度をＥ１
／２　とし、初期電位Ｖ０　を９／１０まで減衰させた
露光初期に相当する位置での光感度をＥ９／１０とした
とき、（Ｅ１／２　）／（Ｅ９／１０）≧　２好ましく
は、　　　　（Ｅ１／２　）／（Ｅ９／１０）≧　５の
関係を与える光導電性半導体が選ばれる。なを、ここで
は、光感度は微少光量に対する電位低下量の絶対値で定
義される。

【００２３】この感光体の光減衰曲線は、図８に示すよ
うな光感度である電位特性の微分係数の絶対値が少光量
時に小さく、光量の増大と共に急峻に減衰する。具体的
には光減衰曲線が図８に示すように露光初期においては
、若干の期間Ｌ１　の間、感度特性が悪くてほぼ横這い
の光減衰特性を示すが、露光の中期Ｌ１　からＬ２　に
かけては、一転して超高感度となってほぼ直線的に下降
する超高γとなる。この感光体は具体的には＋５００　
〜＋２０００Ｖの高帯電下におけるなだれ現象を利用し
て高γ特性を得るものと考えられる。つまり、露光初期
において光導電性顔料の表面に発生したキャリヤはこの
顔料と被覆樹脂との界面層に有効にトラップされて光減
衰が確実に抑制され、その結果、露光の中期において極
めて急激ななだれ現象が生じると解される。かかる電位
特性を有しているので、感光体上にレーザビームを照射
してビーム径や画素幅が変化しても鮮鋭なトナー画像が
得られる。またかかる高ガンマ特性を有した感光体上に
付着したトナー像の上から帯電、露光現像の工程を多数
回にわたり繰り返しトナー像を重ね合わせてカラー画像
を形成する場合にも潜像が安定して形成される。すなわ
ち、ディジタル信号に基づいてビームをトナー像の上か
ら照射するとしてもフリンジのない高いドット状の静電
潜像が形成され、その結果、鮮鋭度の高いトナー像を得
ることができる。

【００２４】図３は本発明装置の画像データ処理回路の
１実施例を示すブロック図である。入力端子２１に入力
する画像データメモリ等からのディジタルの画像データ
である画像濃度信号は、Ｄ／Ａ変換回路２によって画素
毎にアナログ信号に変換される。装置本体のＣＰＵ２０
はクロック信号発生器２２及び図１のインデックスセン
サ１９からの信号を受けてタイミング信号を三角波発生
器３ａ〜３ｅ及びＤ／Ａ変換器２に送出する。これによ
って合成器４ａ〜４ｅの一方の端子には１つ１つの画素
のアナログ画像濃度信号が、また同時に他方の端子には
三角波発生器３ａ〜３ｅにおいて発生された後述するそ
れぞれＤＣ成分の異なる三角波状アナログの変調信号で
ある参照信号が入力される。合成器４ａ〜４ｅでは上記
アナログ変換された画像濃度信号と上記三角波状の参照
信号とを合成しスライサー５ａ〜５ｅに送出する。スラ
イサー５ａ〜５ｅにおいては所定のスライスレベルでス
ライスし、画像濃度信号の黒レベルに対応して変調され
たパルス幅変調信号を出力する。このパルス幅変調信号
によってレーザドライバ９ａ〜９ｅは半導体レーザアレ
イ１１の半導体レーザ１１ａ〜１１ｅを駆動して発光さ
せる。入力端子２１には図示されないＣＣＤセンサやビ
デオカメラからのディジタルビデオ信号が入力されても
よい。ここで三角波発生器３ａから半導体レーザ１１ａ
に至りビームスポットＳａを発生する系列をａ系列、三
角波発生器３ｂから半導体レーザ１１ｂに至りビームス
ポットＳｂを発生する系列をｂ系列、（以下ｃ，ｄ，ｅ
系列同様）ということにする。

【００２５】図４は図３の三角波発生器３ａ〜３ｅ及び
合成器４ａ〜４ｅにおける信号波形を示す図である。図
４（ａ）は三角波発生器３ａ〜３ｅで発生される参照信
号を、図４（ｂ）は合成器４ａ〜４ｅにおける合成信号
を示し、それぞれ上から第１列はａ及びｅ系列を、第２
列はｂ及びｄ系列を、第３列はｃ系列を示す。三角波形
の参照信号は、ａ，ｅ系列よりｂ，ｄ系列、さらにｃ系
列になるほどＤＣ成分を大きくしてある。この参照信号
に画像濃度信号Ｇが加わると図４（ｂ）の実線で示す合
成信号となる。画像濃度信号Ｇのレベルは反転現像をす
るこの実施例では、図に示すように黒（濃度大）レベル
は高く、白レベルは低くとられている。この合成信号は
黒レベルの高い程ＤＣ成分が高く、スライサー５ａ〜５
ｅにおいて所定のスライスレベルＳでスライスされて基
線の上にハッチングを施して示した部分の長さに相当す
る幅を有するパルス幅変調信号が出力される。このパル
ス幅変調信号は遅延回路６ａ〜６ｅに入力され、ａ系列
では４ａ／Ｖｓｅｃ、ｂ系列では３ａ／Ｖｓｅｃ、ｃ系
列では２ａ／Ｖｓｅｃ、ｄ系列ではａ／Ｖｓｅｃだけ遅
延されたのち、レーザドライバ９ａ〜９ｅに入力され、
パルス幅変調信号のパルス幅に応じて半導体レーザ１１
ａ〜１１ｅはＯＮ／ＯＦＦされる。この結果ｃ系列が最
大記録幅を持つ５つのビームスポットＳａ〜Ｓｅによる
単位画素１ライン分の潜像が感光体ドラム３０上に形成
される。この潜像のレーザ光強度が閾値以上であった部
分は現像によってトナー像となり、図５に示す形状をし
た網点が形成される。図５（ａ）は画像濃度小なる部分
の網点形状、図５（ｂ）は画像の濃度なる部分の網点形
状やや大、図５（ｃ）は画像濃度がさらに大なる部分の
網点形状を示す。この場合１ライン毎に変調信号の位相
を半波長ずつずらすと面積率５０％のとき市松模様の理
想的な形状をした網点が形成され高γ感光体の使用と相
まって優れた解像力と階調性を有する画像を記録するこ
とができる。このような網点形成方法によると上記三角
形状の変調信号を１ラインごとの位相ずらし量を変化さ
せることによって、印刷におけるスクリーンの角度を変
更するのと同様な効果を得ることができる。すなわちレ
ーザスポットＳａ〜Ｓｅの遅延タイミングを適当にとっ
てスポット形状を僅かに傾けることによって、トーンジ
ャンプのない階調性に富んだ画像を得ることができる。 なお、前記三角波形の参照信号は系列毎にＤＣ成分を変
更したものを用いたが、ＤＣ成分は一定で振幅を変更し
たものを使用してもよい。また、半導体レーザアレイ１
１の代わりに単一の半導体レーザ１個を用い、１走査毎
にａ〜ｅ系列用の参照信号を順次用い５走査のビームス
ポットによって画像１ラインを形成するようにしてもよ
い。さらに本実施例では５走査で１ラインとした例を示
したがこれに限らず、他の複数の走査で１ラインを形成
するようにしてもよいことはいうまでもない。

【００２６】図６は画像データ処理回路の他の実施例を
示すブロック図である。

【００２７】本実施例においては、図３に示す画像処理
回路と三角波発生器３、合成器４、バッファメモリ７ａ
〜７ｅ及びスライサー５ａ〜５ｅのスライスレベルが異
なり他は同様であるので、同じ部分の説明は省略する。 入力端子２１に入力した画像データである画像濃度信号
をＤ／Ａ変換器２により変換したアナログの画像濃度信
号と、単一の参照信号を発する三角波発生器３からの参
照信号を合成器４によって合成し、これを５系列のバッ
ファメモリ７ａ〜７ｅを経てスライサー５ａ〜５ｅに入
力する。スライサー５ａ〜５ｅではｃ系列が最大のパル
ス幅となるようそれぞれ異なるスライスレベルを有して
スライスする。これによって得られたパルス幅変調信号
は遅延回路６ａ〜６ｄを経たのちレーザドライバ９ａ〜
９ｅに入力され半導体レーザアレイ１１の半導体レーザ
１１ａ〜１１ｅを駆動発光するので、図３に示した画像
処理回路と同様に図５に示す網点を得るこができる。こ
の場合も前記と同様に単一バッファメモリと単一スライ
サーを用いて１走査毎にスライスレベルを変更してもよ
く、また単一系列の画像処理回路と１個の半導体レーザ
を用いて１走査毎にスライスレベルを変更して図５に示
す網点を得るようにすることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像記録装
置は、感光体上に複数のレーザスポットを用いて１ライ
ンの像露光を行い理想的な網点形成を行い、高γ感光体
の使用と相まって優れた解像力と階調性を有する品質良
好な画像が得られることになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像記録装置のレーザ走査光学系の一
実施例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す回路の各部の信号波形を示す図であ
る。

【図３】本発明装置の画像データ処理回路の一実施例を
示すブロック図である。

【図４】図３の三角波発生器と合成器における波形を示
す図である。

【図５】本発明装置によって得られる網点模様を示す図
である。

【図６】本発明装置の画像データ処理回路の他の実施例
を示すブロック図である。

【図７】高γ感光体の具体的構成を示す断面図である。

【図８】高γ感光体の特性を示すグラフである。

【符号の説明】

２…Ｄ／Ａ変換回路 ３，３ａ〜３ｅ…三角波発生回路 ４，４ａ〜４ｅ…比較回路 ５ａ〜５ｅ…スライサー ６ａ〜６ｄ…遅延回路 ７ａ〜７ｅ…バッファメモリ ９ａ〜９ｅ…レーザドライバ １１…半導体レーザアレイ １４…ポリゴンミラー １５…ｆ−θレンズ １７…走査ミラー ３０…感光体ドラム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　感光体上に参照信号により変調した画
   像信号に基づいてレーザ走査光学系を用いて画像記録を
   行う画像記録装置において、単位画素を同一画像データ
   から成る複数の異なる参照信号を有する画像信号の組に
   より主走査方向の像露光を行うことを特徴とする画像記
   録装置。
2. 【請求項２】　　前記組となった主走査のうち中央の主
   走査の記録幅が大なるように変調された画像信号を用い
   ることを特徴とする請求項１の画像記録装置。
3. 【請求項３】　　前記レーザ走査光学系はレーザアレイ
   を用いた走査光学系であることを特徴とする請求項１の
   画像記録装置。
4. 【請求項４】　　前記感光体は高γ感光体であることを
   特徴とする請求項１の画像記録装置。