JPH0470635B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスリツト状の高輝度光源として半導
体レーザーダイオードアレイもしくは半導体レー
ザダイオードを使用し、中間調あるいは多階調画
像を記録できるようにした画像記録装置に関する
ものである。

従来より複写機あるいはノンインパクトプリン
タとして電子写真が数多く用いられているが、こ
れら従来の電子写真方式の画像記録装置は普通紙
に記録できる利点を有している反面、中間調画像
の記録性能が銀塩写真等の従来より中間調画像の
記録に用いられてきた手段に比べて著しく劣ると
いう欠点を持つている。このように電子写真方式
が、中間調画像の記録に適さないものは、主に次
の２つの原因によるものである。

(1) 入力像光の変化に応じ記録濃度が変化するダ
イナミツクレンジが狭い。

(2) コロナ帯電器による帯電ムラのため微弱光に
対する記録が不安定となる。

このため、電子写真方式の画像記録装置で中間
調画像を記録できるものは実用に供せられた例は
ない。この発明は、従来装置のかかる欠点に鑑み
て成されたものであり中間調画像の記録を安定に
行なえる様にした画像記録装置を提供することを
目的としている。

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は、この発明に使用する半導体レーザダ
イオードアレイ（以下LDAと称す）の一構造例
を示したものである。

図において、１はGaAs基板を、２ａ，２ｂは
取り出し電極を各々示す。また、GaAs基板１上
には各々の発光領域３１，３２…３ｎが直線上に
一列に配列されたｎ個のレーザ．ダイオード４
１，４２，…４ｎより構成されるLDA５が形成
されている。

次にこの様なLDA５により実現される中間調
の記録を第２図に示すモデル図によつて説明す
る。

第２図は電子写真感光体（図示せず）上に投影
されるLDA５からの光パターン（以下LDA光の
パターンという）を示す。

第３図は本発明に係る中間調表現方法の説明図
で、第８図Ａは通電時間との対応で単位画素毎の
面積変調を、第３図Ｂは対応する通電時間を示
す。また主走査方向をＸ方向、副走査方向をＹ方
向とする。この例では副走査方向とLDA５の長
軸方向が一致するように配置し、画素との関係を
副走査画素ピツチX_BはLDA５の長軸の長さに等
しく、また主走査画素ピツチX_AはLDA５の短軸
の幅の16倍に等しくなるように選んである。
LDA５からの照射光は、走査手段（図示せず）
により、電子写真感光体上を主走査方向（Ｘ方
向）に走査される。

第４図は電子写真感光体（図示せず）上に投影
されるLDA５を任意の角度傾斜（主走査方向に
対して15゜〜60゜）に配置した場合のLDA光のパタ
ーンを示す。第５図は本発明に係るLDA５を角
度傾斜に配置した場合の中間調表現方法の説明図
で、第５図Ａは通電時間との対応で単位画素毎の
面積変調を、第５図Ｂは対応する通電時間を示
す。

ここで、LDA等の光学素子の光学走査につい
て説明する。光学走査については、以下の（）
〜（）についてが従来よく知られており、（）
〜（）を一般的に光学走査と記載する。

() 光学素子がポリゴンミラーやガルバノミラ
ーの回転により主走査方向に走査される光学走
査。

() 感光体が副走査方向に移動する光学走査。

() 光学素子がホログラムの回転により主走査
方向に走査される光学走査。

今、電子写真感光体上の単位画素１つ分の領域
に対応する主走査画素ピツチX_Aを走査するに必
要な時間をＰとし、相対的な中間調記録を行う場
合について説明する。例えば第８図のイに示す様
に、主走査方向に走査しながらLDA５を構成す
るｎ個のレーザダイオード全部を同時にtp＝Ｐ／
16の時間だけ通電し残りの時間（Ｐ−Ｐ／16）は通 電を止めると、Ｐ／16は明るい部分、（Ｐ−Ｐ／16） は暗い部分となるので単安画素X_A×X_Bの１／16
の有効積を持つ相対的な中間調画素が得られる。
以下、tp＝Ｐ／８、Ｐ／２、Ｐの様に通電時間tp
を変化させると、通電時間tpに応じて段階的又は
連続的に単位画素X_A×X_B毎、面積を変調するこ
とができ、結果的に広範囲にわたり変化する相対
的な中間調画素を得ることができる。

この様に単位画素毎の面積変調をしたLDA光
を従来のカールソン法、TESI（静電転写）法、あ
るいは絶縁体層と光導電体層との複合層感光体を
使う方式等の電子写真感光体上に投影し電荷像に
変換する。

次にこの電荷像をトナー現像したのち、普通紙
にトナー転写し、加熱定着すると普通紙上に安定
した中間調画像の記録を得ることができる。な
お、個々の電子写真方式の具体的作像法について
は公知であり、かつ本発明の目的とするところで
はないので説明しなかつたが、レーザダイオード
アレイを光源とする限り、特定の電子写真方式あ
るいはその作像順序等を限定するものではない。

以上のように、この発明による電子写真式画像
記録装置では第２図で示したスリツト状の形状を
したLDAを光源として使い電子写真感光体上へ
照度を下げずにLDAに流すパルス状電流の通電
時間のみを変えて単位画素毎の面積変調を行い、
中間調画素を形成するようにしたので電子写真式
画像記録装置におけるダイナミツクレンジが狭い
という問題と微弱光におけるコロナ帯電器による
帯電班あるいは現像器による現像班等の発生とい
う問題を回避して、安定した中間調画像記録が行
えるようになつた。

なお、以上はスリツト状の高輝度光源として複
数個の半導体レーザダイオードを一例に並べたレ
ーザダイオードアレイを用いる場合について説明
したが発光部分がスリツト状の光源を形成するの
に十分な細長いレーザダイオードを用いても上記
と同様に電子写真式記録におけるダイナミツクレ
ンジの問題と微弱光における現像班の発生の問題
を解決でき、しかも構造が単独な多階調画像の記
録を行える画像記録装置を構成できる。なお、実
用上偏平の程度は長軸３に対し短軸１程度以上で
あればよいと見られる。

次に、記録画像の階調については上記、図に示
す実施例ではLDA５の長軸と短軸の比が16対１
の場合であるので17階調の記録画像を得ることが
できるが、長軸と短軸の比が50対１あるいはそれ
以上のものに増加させることも可能であるのでこ
の方式による記録画像の階調を50階調あるいはそ
れ以上にすることも可能であり、このようなもの
の使用によつて解像度が10本／mm以上で、かつ
A4サイズの記録時間が２秒あるいはそれ以下の
高速記録が可能となる。

以上はLDAを構成するレーザダイオード全部
を同時に通電する場合について説明したがLDA
を構成する各レーザダイオードを独立して発光さ
せるようにすると、発光させるレーザダイオード
の数を変えることにより、前記主走査方向の画像
巾の変調だけではなく副走査方向の画像巾の変調
を行なうことができ、レーザダイオードの数がｎ
の場合、階調表現能力はさらにｎ倍増加させるこ
とができる。これはたとえば、第２図において
LDAの一括通電制御では17階調しか階調表現で
きないのに対し、LDAを構成するレーザダイオ
ードの発光個数の制御まで行うとレーザダイオー
ドの数が16個であれば257階調の階調表現できる
ことになる。また、発光させるレーザダイオード
の位置と通電時間のタイミングの組合せにより
X_A×X_Bの単位画像中の微少画像の配列と形状を
制御でき、例えば網点あるいはいわゆるBayerタ
イプの画像配列を実現することができる。

尚、第２図のレーザダイオードアレイの光パタ
ーン図では、LDAの短軸の方向は副走査方向と
一致させた場合についてのみ示したが、第４図に
記載したように、LDAの短軸方向と主走査方向
とが一致しない範囲で任意の角度に設定してもよ
い。これによる効果としては特に、短軸方向と副
走査方向とが15゜〜60゜の範囲に選んだ時に自然な
階調性を持つ画像が得られた。

つまり、人間の眼は水平方向の解像性が最も高
く、垂直方向の解像度が水平方向に次ぐ解像性を
有している。プリンタのように点の集合で、文字
や画像を表現する場合には、文字のように線が接
がるものでは顕著でないが、この発明のように中
間調を有する画像を再現するものでは、点が離れ
て印字される。この際、点の並び方が直線感知さ
れると画質劣化の原因となる。このため点の並び
が見えず、平均的な濃度として感知されるように
画質劣化を少なくする必要がある。

この発明では、ドツトの並びができるだけ眼に
つかない方向にドツトを傾けることにより、画質
劣化の少ない画像を記録できるようにしたもので
ある。

プリンタの画質劣化に関し、画像電子学会が定
めた５段階の主観評価基準に基づき、画質劣化の
許容範囲として、副走査方向（垂直方向）に対し
て30゜以上の位置に発光領域を傾斜させた。

又、アレイ化されたダイオードは傾斜させるこ
とにより、副走査方向の長さを短くできるので、
実効的に副走査方向の解像度を上げることができ
る。

このため、主走査方向（水平方向）に対して
15゜以上の位置に発光領域を傾斜させた。

以上のことから、発光領域は主走査方向に対し
て15゜から60゜を有した方向に傾斜配列されてい
る。

以上詳述した様に本発明に係る画像記録装置は
複数の半導体レーザダイオードを配列して構成し
たLDAあるいは長軸と短軸の比が少なくとも
３；１の半導体レーザにり細長い照射領域を形成
し、それらの通電時間あるいはLDAを構成する
レーザダイオードの発光数及びその通電時間を変
えることにより画像変調を行うようにしたので、
特殊な記録紙を用いることなく普通紙に記録がで
きる電子写真方式記録において円滑に中間調ある
いは多階調画像の記録が行なえる効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像記録装置に使用する
半導体のレーザダイオードアレイの一実施例を示
す構造概念図、第２図は第１図のレーザダイオー
ドアレイの光パターン図、第３図は本発明による
中間調表現方法の説明図、第４図はレーザダイオ
ードアレイを任意の角度傾斜に配置した場合のレ
ーザダイオードアレイの光パターン図、第５図は
レーザダイオードアレイを任意の角度傾斜に配置
した場合の中間調表現方法の説明図である。 １…GaAs基板、２ａ，２ｂ…取出し電極、３
１，３２…３ｎ…発光領域、４１，４２…４ｎ…
レーザダイオード、５…LDA。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め帯電された電子写真感光体上を主走査お
   よび副走査方向に二次元的に光学走査して、所定
   の電荷潜像を形成し、この電荷潜像を現像した像
   を普通紙に転写して記録像を得るものにおいて、
   発光領域が前記主走査方向に対して15゜〜60゜の角
   度を有した方向に直線上に一列に配列された複数
   個の半導体レーザダイオードにより構成され、ス
   リツト状の照射領域を有するレーザダイオードア
   レイと、このレーザダイオードアレイからの照射
   光を前記電子写真感光体上で前記主走査方向に光
   学走査させる走査手段と、前記レーザダイオード
   アレイの各半導体レーザダイオードに、前記電子
   写真感光体上の各単位画素に対応する領域毎にそ
   の濃度に応じた時間だけ通電し発光させる制御手
   段とを備えたことを特徴とする画像記録装置。 ２ レーザダイオードアレイを構成する半導体レ
   ーザダイオードの発光数とその通電時間を変化さ
   せ、主走査方向と共に副走査方向の画素幅を変調
   して階調ある画像を形成するようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像記録装
   置。 ３ 予め帯電された電子写真感光体上を主走査お
   よび副走査方向に二次元的に光学走査して所定の
   電荷潜像を形成し、この電荷潜像を現像した像を
   普通紙に転写して記録像を得るものにおいて、ス
   リツト状の発光領域が前記主走査方向に対して
   15゜〜60゜の角度を有した方向に長軸をもち前記長
   軸と短軸の比が３：１以上の半導体レーザダイオ
   ードと、この半導体レーザダイオードからの照射
   光を前記電子写真感光体上で前記主走査方向に光
   学走査させる走査手段と、前記半導体レーザダイ
   オードに、前記電子写真感光体上の各単位画素に
   対応する領域毎にその濃度に応じた時間だけ通電
   し発光させる制御手段とを備えたことを特徴とす
   る画像記録装置。