JPH0468821B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光ビーム発生器からの光ビームの強
度を光強度制御手段によつて制御し、強度が制御
された光ビームで感光部材を走査露光することに
より階調画像を記録する階調画像記録装置に関す
る。

（従来技術） 近年、コンピユータの小形化、低価格化、高性
能化に伴い、画像をコンピユータで処理すること
が盛んに行われるようになつてきている。特に、
画像信号をデイジタルデータに変換して取り扱う
ことにより、階調処理、空間周波数処理及び網か
ら処理等がソフトウエアの変更で容易に行えるよ
うになつてきている。第１図はこの種の画像処理
システムの一構成例を示す図である。原稿１に記
録されている情報は、画像読取装置２によつてサ
ンプリングと量子化が行われデイジタル信号に変
換された後、画像処理装置３に送られる。該画像
処理装置は、磁気テープや磁気デイスク等で構成
される記憶装置４が接続され、該記憶装置には前
記デイジタル信号の階調処理等が行われた画像デ
ータが記憶される他、他の各種データが記憶され
る。又、画像処理装置３には、各種制御指令を与
えるターミナル５が接続されている。該ターミナ
ルは、キーボードと入力情報の確認や各種データ
を表示する表示部とから構成される。表示部とし
ては、例えば螢光表示管、LED或いは液晶等が
用いられる。画像処理装置３で処理された画像デ
ータは、必要に応じて画像記録装置６で記録紙７
にハードコピーすることができ、或いはCRT等
の画像表示装置８上に表示させることもできるよ
うになつている。

このようなシステムにおいては、制御の中心と
なる画像処理装置３の果たす役割は大きいが、そ
れにも増して画像読取装置２と画像記録装置６の
安定性と精度がこのシステム全体の性能を左右す
る。

画像記録装置には、種々の方式があるが、光ビ
ーム特にレーザを用いる記録装置はその高速性と
精度において比肩するものが無い。しかしなが
ら、従来のレーザ記録装置は、画像を白黒２値で
表現することが多く、網点表示はその代表的なも
のである。この種の装置で、階調性を十分もたせ
ようとすると、網の再現性を高くする必要があ
り、このためレーザビームを十分細く絞ることに
なり、高速性を損つていた。又、精度の安定性も
厳しく要求されるため、いきおい高価な装置にな
らざるを得なかつた。

そこで、レーザビームの感光部材への照射時間
を制御して感光部材への光量を調節して階調を再
現する方法が提案されている。しかし、この方法
では照射時間を高速に制御しなければならず、制
御し得る階調レベル数も低くならざるを得なかつ
た。この分解能の悪さを克服するため、複数の光
強度の異なるレーザを設けて、各レーザごとに照
射時間を制御する方法が考えられ、この方法によ
り、制御し得る階調レベル数は増加した。しか
し、この方法では、光強度の調整が各レーザごと
に必要となるので、安定性を維持することは困難
である。又、各レーザ光の光強度を一定に保つこ
とが必要であり、そのための制御機構も備えなけ
ればならず高価な装置にならざるを得ないことは
前述の場合と同様であつた。

（発明の目的） 本発明は、このような点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、レーザ光源の光強度を制御せ
ず、しかも常に適切な階調性を表現できるような
露光量を感光体に与えて正確な階調画像を得るこ
とができる階調記録装置を実現することにある。

（発明の構成） この目的を達成する本発明は、階調レベルを再
現するのに必要な露光量を指示する必要露光量指
示手段と、光ビームの強度を検出する光電変換器
と、該光電変換器の出力を積分する積分器と、該
積分器の出力を前記必要露光量指示手段の出力と
比較する比較器とを具備し、該比較器の出力信号
によつて前記光強度制御手段を制御して光ビーム
の強度を調整するようにしたことを特徴とするも
のである。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。図において、レーザ１０から発せられたレー
ザビームは、音響光学変調素子１１に入つてその
ビーム強度が調整された後、ハーフミラー１２に
入り、ここでレーザビームの一部は反射して第１
の光検出器１３に入り、残りは透過して回転多面
鏡１４に入射する構成になつている。上記回転多
面鏡１４は、矢印の向きに一定速度で回転してお
り、その回転トルクはこれに直結したモータ１５
から与えられている。回転多面鏡１４に入射した
レーザビームは、図に示すように反射方向が変化
し、いわゆる走査（偏向）が行われる。この偏向
ビームは、続く結像レンズ１６を経て感光体１７
上に結像するようになつている。結像レンズ１６
には、ｆ・θ特性をもつものが主に使用される。

感光体１７の一方の側面に配された第２の光検
出器１８は、走査ビームを受けると電気信号を発
生するもので、その出力は、増幅器１９で増幅さ
れた後、波形整形回路２０でパルス信号に変換さ
れ、同期検出信号として制御回路２１に入力され
る。一方、画像処理装置（第１図参照）を経てつ
くられた諧調信号は、必要露光量指示手段２２に
入力される。制御回路２１より出力されるラツチ
信号は、階調信号を必要露光量指示手段２２の内
部に取り込む、タイミングを定めるものである。
この必要露光量指示手段２２からは、レーザビー
ムの強度を制御する強度制御信号Vaと、必要露
光量信号Vbを発生する。Va信号は音響光学変調
素子（以下AOMと略す）１１は駆動するAOM
制御回路２３に入力され、Vb信号は比較器２４
の一方の入力端子に入力されている。

第１の光検出器１３の出力は、増幅器２５で増
幅された後、積分器２６に入力する。この積分器
２６には、制御回路２１からリセツト信号が入力
するようになつている。又、その出力は、バツフ
ア２７を介して、前記比較器２４の他方の入力端
子に入つている。そして、比較器２４の出力は制
御回路２１に入力されている。又、制御回路２１
からは、AOM制御回路２３にAOMのオン信号
が出力されている。尚、光検出器１３，１８とし
ては、例えばフオトダイオードやフオトマルチプ
ライヤが用いられ、波形整形回路２０としては、
例えばシユミツト回路が用いられる。

このように構成された装置の動作は次の通りで
ある。

レーザ１０で発せられたレーザビームは、
AOM１１に入つてそのビーム強度が調整され
る。AOMは、第３図に示すような回折光強度特
性をもつており、印加電圧（交流）によつてその
強度が変化する。AOM１１を通過したレーザビ
ームは、ハーフミラー１２を経た後、回転多面鏡
１４で偏向を受け、結像レンズ１６を通つて感光
体１７上に到達する。この走査ビームが光検出器
１８を照射すると、該検出器はパルス状の信号を
発生する。このパルス状信号は、増幅器１４で適
当な振幅まで増幅された後波形整形回路２０で波
形整形される。第４図は各部の動作波形を示すタ
イミングチヤートであり、図中のａが波形整形回
路２０の出力であり、該パルス出力は同期検出信
号として制御回路２１に入力する。

制御回路２１は、この同期検出信号を受けると
第４図ｅに示すようにAOMオン信号を一定時間
だけオフする。AOM制御回路２３は、AOMオ
ン信号がオフされると、AOM１１への出力（第
４図ｆ）を０にしてレーザビームの光が回折光と
して出射しないように遮断する。これにより、走
査線上でのレーザビームはほとんど無くなる。第
４図ｇはレーザビーム強度を示し、AOM１１の
駆動信号（第４図ｆ）が０になるとその強度も０
になつていることを示す。AOM１１を閉じてか
ら一定時間経過後、必要露光量指示手段２２に入
力される第１画素の階調信号が制御回路２１から
出力されるラツチ信号により、その内部に取り込
まれる。

必要露光量指示手段２２は、第１画素の入力階
調信号を取り込んだ後、該階調信号に応じた必要
露光量信号Vb及び強度制御信号Vaを出力する。
Va，Vbは、それぞれAOM制御回路２３と比較
器２４に入力される。第４図ｄは必要露光量信号
Vbの波形を示し、Vb₁は第１画素の必要露光量
を示している。又、Va，Vbが出力されると同時
に、制御回路２１は、第４図ｅに示すような
AOMオン信号を発生する。AOM制御回路２３
は、該AOMオン信号を受けて、Vb₁に応じた第
４図ｆのイに示すような駆動信号をAOM１１に
印加する。この強度制御信号に応じた強さのレー
ザビームが、第４図ｇのロに示すようにAOM１
１から出力される。

出力されたレーザビームは、偏向器１４に入射
する前に、その一部がハーフミラー１２で反射し
て光検出器１３に入る。本装置は高速動作を行う
ので、この光検出器１３としては、例えばフオト
マルやピンフオトダイオード等の高速応答可能な
ものを用いる。このことは、前記した第２の光検
出器１８についても同様である。光検出器１３の
出力は、増幅器２５で増幅された後、積分器２６
に入つて積分される。光検出器１３の出力は、光
強度に比例するから、その出力を積分した積分器
２６の出力（第４図ｃ）もレーザビーム強度に比
例する。積分動作を制御するために、制御回路２
１から第４図ｂに示すようなリセツト信号が入力
されている。

増幅器２７で増幅された積分出力と、入力階調
信号に応じた必要露光量信号Vbとが比較器２４
で比較される。積分器２６は、その出力が第１画
素の必要露光量Vb₁に達するまで、光検出信号を
積分する。そして、積分出力がVb₁に達した時点
で比較器２４は一致信号を出力する。制御回路２
１は、この一致信号を受けるとAOMオン信号の
出力を止め、AOM１１での回折は生じなくな
り、AOM１１からはレーザビームが出力されな
くなり、光検出器１３の出力は０になる。従つ
て、積分器の出力は第４図ｃのハに示すように一
定値にホールドされる。本実施例では、レーザ１
０の出力光の強度が変動してその強度が小さくな
つた場合、積分器２６の積分出力が必要露光量
Vb₁に一致するまでの時間も長くなる。従つて、
レーザビームが感光体１７上を照射している時間
も長くなるので、感光体１７上に照射される露光
量は、出力光の強度が変動しても変わらない。逆
に、レーザ１０の出力光が強くなつたときには、
感光体１７への照射時間は短くなり、この場合も
露光量は変わらない。このようにして、階調を再
現するために必要な露光量を、レーザビームの出
力強度が変動しても一定に保つことができるの
で、正確な階調画像を得ることができる。

第５図は、光強度と積分器出力との関係を説明
するための図である。図中、ａは光強度をｂは積
分器出力を示している。又、イは光強度が大きい
場合をロは小さい場合をそれぞれ示している。図
より明らかなように、積分器出力が必要露光量
Vb₁に達するまでに要する時間Δtは、光強度が小
さい場合の方が長くなる。この結果、露光量（図
ａの斜線部）は、光強度が大きい場合も小さい場
合も等しくなる。以上のようにして、第１番目の
画素の処理が終了すると、制御回路２１はリセツ
ト信号を発生して積分器２６をリセツトして初期
状態に戻し、次の画素の階調制御動作を開始す
る。このような操作を繰り返して、全ての画素の
階調制御を行い、感光体１７上にはレーザの光強
度の変動の影響を受けない正確な画像が再現され
ることになる。

第６図は、必要露光量指示手段２２の具体的構
成の一例を示す電気回路図である。入力階調信号
は、画像処理装置３（第１図参照）内のバツフア
メモリ（図示せず）に格納されており、格納され
たデータは１画素毎に読み出されて第１のメモリ
３０及び第２のメモリ３１に共通に入力する。第
１のメモリ３０には、入力階調信号の濃度を露光
量に変換する変換データが格納されており、入力
された階調信号に応じて必要な露光量データが出
力されるようになつている。第２のメモリ３１に
は、入力階調信号を受けて必要な露光量をAOM
１１で制御するためのAOMの特性に合わせたデ
ータが書き込まれており、入力された階調信号に
応じて必要な光強度制御データが出力されるよう
になつている。第７図は、入力階調信号と第１、
第２のメモリの出力との関係を示す図である。第
１象限は感光体の特性曲線を示し、縦軸に記録濃
度Ｄ、横軸に露光量の対数（logE）を示す。第
４象限は露光量の対数軸をリニアな軸に変換する
曲線を示す。第３象限はAOM制御電圧とそのと
き制御される回折光強度を示す。入力階調信号は
記録濃度Ｄに対応しており、記録濃度が定まる
と、曲線f₁上の点を下に延ばして曲線f₂と交わつ
た点が第１のメモリの必要露光量を示す変換デー
タとなり、その点を左に延ばして曲線f₃と交わつ
た点が第２のメモリのAOM制御電圧を示す変換
データとなつている。

第１及び第２のメモリ３０，３１の出力データ
は制御回路２１（第２図参照）から出力されるラ
ツチ信号により１画素分毎にラツチ回路３２，３
３にラツチされる。各ラツチ回路の出力は、それ
ぞれＤ／Ａ変換器３４，３５でアナログ電圧に変
換された後、増幅器３６，３７で増幅され、必要
露光量信号Vb、強度制御信号Vaとして出力され
る。入力階調信号のビツト数は例えば８ビツト、
メモリ３０，３１で変換後の出力は10ビツト程度
である。

上述の説明では、レーザビーム変調器として
AOMを用いたがEOMでもよく、レーザ１０
（第２図参照）として半導体レーザを用いれば電
流を制御することによつて光強度を制御すること
ができるのでAOM（又はEOM）は不要となる。
又、偏向器として回転多面鏡１４を用いている
が、代わりにガルバノミラーのような振動型偏向
器を用いるようにしてもよい。又、第２図に示す
実施例では偏向器を用いて平面走査を行つたがド
ラム走査を行つてもよい。更に、階調記録するの
に光ビームの強度を制御しているが、低速走査が
可能な場合は、強度制御信号は一定値でもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明では、感光体へ照
射する光量の変化を検出し、その積分値が入力階
調信号に応じて定められた必要露光量と等しくな
るように、レーザビームの強度を光強度制御手段
によつて制御しているため、光量が変化しても常
に等しい露光量を感光体に与えることができ、正
確な階調画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の画像処理システムの一構成例を
示す説明図、第２図は本発明の一実施例を示す構
成図、第３図はAOMの回折光強度特性を示す説
明図、第４図は各部の動作波形を示す波形図、第
５図は光強度と積分器出力との関係を示す説明
図、第６図は必要露光量指示手段の具体的構成例
を示す電気回路図、第７図な入力階調信号とメモ
リ出力との関係を示す説明図である。 １……原稿、２……画像読取装置、３……画像
処理装置、４……記憶装置、５……ターミナル、
６……画像記録装置、７……記録紙、８……画像
表示装置、１０……レーザ、１１……AOM、１
２……ハーフミラー、１３，１８……光検出器、
１４……回転多面鏡、１５……モータ、１６……
結像レンズ、１７……感光体、１９，２５……増
幅器、２０……波形整形回路、２１……制御回
路、２２……必要露光量指示手段、２３……
AOM制御回路、２４……比較器、２６……積分
器、２７……バツフア、３０，３１……メモリ、
３２，３３……ラツチ、３４，３５……Ｄ／Ａ変
換器、３６，３７……増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光ビーム発生器からの光ビームの強度を光強
   度制御手段によつて制御し、強度が制御された光
   ビームで感光部材を走査露光することにより階調
   画像を記録する階調画像記録装置において、階調
   レベルを再現するのに必要な露光量を指示する必
   要露光量指示手段と、光ビームの強度を検出する
   光電変換器と、該光電変換器の出力を積分する積
   分器と、該積分器の出力を前記必要露光量指示手
   段の出力と比較する比較器とを具備し、該比較器
   の出力信号によつて前記光強度制御手段を制御し
   て光ビームの強度を調整するようにしたことを特
   徴とする階調記録装置。 ２ 前記光強度制御手段として音響光学変調素子
   又は電気光学変調素子と、該変調素子の通過光を
   受けて偏向する光偏向器を用いたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の階調記録装置。