JPH0516428A - 光書き込み装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像階調が露光部を構成している素子のばら
つきや経年変化等による影響を受けにくく安定してお
り、かつ、製造コストが安価な光書き込み装置を得る。 【構成】 １画素の露光に要する時間を６分割し、この
６個の時間区間を等しく２つのグループに分ける。グル
ープ１に属する時間区間では光シャッタ素子が駆動電圧
Ｖｉ＝「１」で駆動し、グループ２に属する時間区間で
は光シャッタ素子が駆動電圧Ｖｉ＝「８」で駆動する。
さらに、グループ１及びグループ２内の時間区間に対し
て光シャッタ素子の露光時間を設定する制御信号ＣＬが
「Ｈ」レベルになる時間長を「１」、「２」、「４」と
変化させている。従って、各時間区間での駆動電圧Ｖｉ
（即ち、露光強度）と制御信号ＣＬ（即ち、露光時間）
との組み合わせによって６４階調に変更することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタやファクシミ
リ等の画像形成装置に組み込まれて使用される光書き込
み装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と課題】従来、この種の光書き込み装置と
しては、特開平１−２７２４６９号公報記載のものが知
られている。この光書き込み装置は１画素分の露光を行
う時間を時分割し、それぞれの時間区間に対して異なる
所定の露光強度を設定し、露光部を画像情報に基づいて
各時間区間毎に選択的にオン、オフさせ、１画素分の露
光を行う時間内での累積露光量が画像情報の階調に対応
するようにしたものである。しかし、この光書き込み装
置は露光部を構成している素子の露光強度が急激に変化
する領域を利用するため素子のばらつきや経年変化等に
よる影響を受け易く、安定した階調が得られないという
問題があった。

【０００３】これとは別に、特開昭６３−２７２５６８
号公報記載の光書き込み装置が知られている。この光書
き込み装置は１画素分の露光を行う時間を時分割し、そ
れぞれの時間区間に対して異なる所定の露光時間を設定
し、露光部を画像情報に基づいて各時間区間毎に選択的
にオン、オフさせ、１画素分の露光を行う時間内での累
積露光量が画像情報の階調に対応するようにしたもので
ある。この光書き込み装置は露光部を構成している素子
の露光強度が飽和した領域を利用するため安定した階調
が得られる。しかし、この方法で高速かつ多階調の光書
き込み装置を製造するには、素子や素子を駆動する回路
等に高速性が要求されるため製造コストがアップすると
いう新たな問題が生じた。

【０００４】そこで、本発明の課題は、画像階調が露光
部を構成している素子のばらつきや経年変化等による影
響を受けにくく安定しており、かつ製造コストが安価な
光書き込み装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る光書き込み装置は、変調手段が、１画
素分の露光を行う時間を複数の時間区間に分割し、前記
分割された時間区間を少なくとも２つにグループ分けし
て各グループ毎に露光部の露光強度を異ならせると共
に、前記各グループに属する時間区間毎に前記露光部の
露光時間を異ならせる変更手段を備え、かつ、前記１画
素分の露光を行う時間内での累積露光量が画像情報の階
調に対応するように、前記変更手段により前記露光部の
露光強度及び露光時間を異ならせた前記時間区間毎に画
像情報に基づいて前記露光部を選択的にオン、オフさせ
る変調制御手段を備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】以上の構成において、変更手段が各時間区間毎
に露光部の露光強度と露光時間の組み合わせを異ならせ
る。さらに、１画素分の露光を行う時間内での累積露光
量が画像情報の階調に対応するように、変調制御手段に
よって前記時間区間毎に画像情報に基づいて前記露光部
を選択的にオン、オフさせる。従って、露光強度のみを
異ならせて変調していた従来の場合と比較して、露光強
度の設定値の種類を少なくしても、従来と同じ階調数が
得られる。その結果、露光部を構成している素子が、露
光強度が急激に変化する領域（即ち、素子のばらつきや
経年変化等による影響を受け易い領域）を利用しなくて
すむ。

【０００７】また、露光時間のみを異ならせて変調して
いた従来の場合と比較して、露光時間を極めて短時間に
設定しなくてすみ、露光部を構成している素子が高速素
子でなければならないという必要性がなくなる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明に係る光書き込み装置の一実施
例について添付図面を参照して説明する。本実施例は光
書き込み装置を光プリンタに組み込んだ例である。 ［光プリンタの全体構成及び動作、図１参照］光プリン
タ２０の略中央部には感光体ドラム１が図中矢印ａ方向
に回転可能に支持されており、その周囲にはイレーサラ
ンプ２、帯電チャージャ３、光書き込み装置の一部を構
成している画像書き込みヘッド４、現像装置６、転写チ
ャージャ７、分離チャージャ８及びクリーニング装置９
が順次配設されている。感光体ドラム１は表面に感光体
層を設けたもので、この感光体層は前記イレーサランプ
２及び帯電チャージャ３を通過することにより均一に帯
電され、画像書き込みヘッド４から画像露光を受け、そ
の表面に静電潜像が形成される。画像書き込みヘッド４
はホストコンピュータ１６から光書き込み装置の変調手
段１８を介して出力された画像情報に基づいて駆動され
る。

【０００９】記録紙Ｐは、光プリンタ２０の下部に設け
られた自動給紙トレイ１０又は光プリンタ２０の図中右
側に設けられた手差し給紙トレイ１１によって光プリン
タ２０内に給送され、感光体ドラム１の表面に形成され
る像と同期をとって転写チャージャ７でトナー像の転写
を受け、分離チャージャ８によって感光体ドラム１の表
面から分離されて定着装置１３へ送り込まれ、像定着さ
れて排紙トレイ１５上に排出される。転写後の感光体ド
ラム１は、クリーニング装置９、イレーサランプ２によ
ってその表面に残留するトナー及び電荷を除去され、次
の複写工程に備える。

【００１０】［光書き込み装置の詳細な説明、図２〜図
６参照］図２に示すように光書き込み装置は画像書き込
みヘッド４と変調手段１８とで構成されている。画像書
き込みヘッド４は光シャッタアレイと称されるもので、
例えば、ガラス基板上にＰＬＺＴからなる光シャッタ素
子４１及びそのドライバ回路３３を配置したものであ
る。露光部である光シャッタ素子４１は列状に配設され
ている。各光シャッタ素子４１は光源からの光を断続す
るものであって、画像情報に基づいて所定の駆動電圧を
印加されるとオンし、光源からの光を透過させる。この
ときの透過光の露光強度は駆動電圧値に応じて異なった
ものになる。各光シャッタ素子４１の一方は共通電極４
２を介して接地され、他方は個別電極４４を介して光シ
ャッタ素子４１を個々に駆動するドライバ回路３３に接
続している。

【００１１】変調手段１８は、概略、シフトレジスタ３
０、ラッチ回路３１、ＣＰＵ３６及びビットマップメモ
リ３７で構成されている。ホストコンピュータ１６から
ＣＰＵ３６に入力される画像情報は、ＣＰＵ３６によっ
て付設のビットマップメモリ３７にストアされている。
ＣＰＵ３６からのクロック信号ＣＬＫを受けたシフトレ
ジスタ３０が、ビットマップメモリ３７内の画像情報を
ＣＰＵ３６を介して１ビット毎に順次読み込む。１走査
分の画像情報がシフトレジスタ３０に読み込まれると、
ＣＰＵ３６からラッチパルスＬＳがラッチ回路３１に発
信される。ラッチパルスＬＳを受けたラッチ回路３１は
シフトレジスタ３０に読み込まれた１走査分の画像情報
をラッチして、ドライバ回路３３に出力する。なお、シ
フトレジスタ３０及びラッチ回路３１は、光シャッタ素
子４１が設けられたガラス基板上に配置される。また、
ビットマップメモリ３７としては１ページ分の画像情報
を蓄えるページメモリが用いられるが、これに限らず１
ないし数ライン分の画像情報を蓄えるバッファメモリで
あってもよい。

【００１２】ドライバ回路３３には、ＣＰＵ３６から光
シャッタ素子４１の駆動電圧Ｖｉが印加され、かつ、光
シャッタ素子４１の露光時間を設定する制御信号ＣＬが
発信される。ドライバ回路３３において、前記１走査分
の画像情報と制御信号ＣＬに基づいて光シャッタ素子４
１毎に駆動電圧Ｖｉを印加するかどうかが選択される。
駆動電圧Ｖｉを印加された光シャッタ素子４１はオンし
て、光源からの光は光シャッタ素子４１を透過して駆動
電圧Ｖｉに応じた露光強度で感光体ドラム１上を露光す
る。駆動電圧Ｖｉを印加されなかった光シャッタ素子４
１はオフの状態であり、光源からの光は光シャッタ素子
４１によって遮られる。

【００１３】図３は光書き込み装置のタイミングチャー
トである。この光書き込み装置は、１ライン（１画素）
の露光に要する時間を６分割し、１ライン（１画素）毎
に各光シャッタ素子４１を６回動作させている。すなわ
ち、各光シャッタ素子４１はオン、オフの選択を６回す
ることによって１ライン（１画素）分の累積露光量が画
像情報の階調に対応するようになっている。１ライン
（１画素）分の画像情報のために、ビットマップメモリ
３７内では６走査分のメモリ領域が確保されている。

【００１４】１ライン（１画素）を６分割して得られる
６個の時間区間は等しく２つのグループに分けられ、グ
ループ１に属する時間区間では光シャッタ素子４１が駆
動電圧Ｖｉ＝「１」で駆動し、グループ２に属する時間
区間では光シャッタ素子４１が駆動電圧Ｖｉ＝「８」で
駆動する。ここで駆動電圧Ｖｉの数字「１」、「８」は
光シャッタ素子４１の露光強度に比例している。すなわ
ち、駆動電圧Ｖｉが「８」で動作したときの光シャッタ
素子４１の露光強度は、駆動電圧Ｖｉが「１」で動作し
たときの光シャッタ素子４１の露光強度の８倍であるこ
とを意味している。

【００１５】さらに、グループ１及びグループ２内の時
間区間に対して光シャッタ素子４１の露光時間を設定す
る制御信号ＣＬが最も短いものを「１」にし、順次
「２」、「４」と変化させている。ここに、数字
「１」、「２」、「４」の大きさは光シャッタ素子４１
の露光時間に比例している。従って、各時間区間での駆
動電圧Ｖｉと制御信号ＣＬとの組み合わせによって、 １：２：４：８：１６：３２ の比の露光光量が出力され（図４参照）、「１」から
「６３」までの６３段階と、光シャッタ素子４１が露光
しなかった１段階とで１画素に対して露光光量を６４段
階に変更することができる。

【００１６】この光書き込み装置を使用して、５０ｃｍ
／ｓの書き込み速度で、解像度が４００ｄｐｉ、階調が
６４の画像を実現すると、制御信号ＣＬ「１」が３．９
７μｓに相当し、これは光シャッタ素子４１の最小応答
時間約１μｓを越える値であり、特に、光シャッタ素子
４１に高速素子を使用しなくてもよくなる。しかも、駆
動電圧Ｖｉが「８」のときに露光強度がピーク値になる
ようにすれば、光書き込み装置は光シャッタ素子４１の
特性が飽和している領域を利用できることになる。一
方、駆動電圧Ｖｉが「１」のときは、光書き込み装置は
光シャッタ素子４１の特性が急激に変化する手前の領域
を利用できる。従って、光書き込み装置は、光シャッタ
素子４１のばらつきや経年変化等による影響を受けない
ので、安定した階調が得られる。

【００１７】図５は６４段階の階調を有する画像情報
を、濃度の高いものほど数字が大きくなるように数値化
して示したものである。図６は図３に示すタイミングで
各光シャッタ素子４１に対する駆動電圧Ｖｉと制御信号
ＣＬを変化させた場合に、図５に示す画像情報をビット
マップメモリ３７にストアさせておく記録データであ
る。この記録データは「１」の部分において対応する光
シャッタ素子４１に駆動電圧が印加され、光源からの光
が光シャッタ素子４１を透過して感光体ドラム１上を露
光するものである。

【００１８】一般的には１画素の形成に要する時間を分
割する数をｎ、露光強度の段数をｍとすると、光シャッ
タ素子４１の露光時間は、 ２^(Tp-1)／２^(n/m)-1 ［Ｔｐ＝１，２，…，ｎ／ｍ（順不同の整数）］ を１サイクルとして繰り返し、光シャッタ素子４１の露
光強度は、 ２^(n/m)x(Ti-1) ［Ｔｉ＝１，２，…，ｍ（Ｔｐに連動した整数）］ を１サイクルとして繰り返すことにより露光を行う（但
し、ｍ≠１，ｎ）。例えば、１画素の形成に要する時間
を分割する数をｎ＝６、露光強度の段数をｍ＝２とする
と、光シャッタ素子４１の露光強度は、 ２^(6/2)x(1-1)＝１ （Ｔｉ＝１の場合） ２^(6/2)x(2-1)＝８ （Ｔｉ＝２の場合） の２段階に設定される。そして、光シャッタ素子４１の
露光時間は、 ２^(1-1)／２^(6/2)-1＝１／４ （Ｔｐ＝１の場合） ２^(2-1)／２^(6/2)-1＝１／２ （Ｔｐ＝２の場合） ２^(3-1)／２^(6/2)-1＝１ （Ｔｐ＝３の場合） の３種類に設定される。従って、露光強度と露光時間の
組み合わせにより、 １：２：４：８：１６：３２ の比の露光光量が出力され、６４段階の階調表示が可能
となる。

【００１９】この結果、露光強度をピーク光量値とピー
ク光量値の１／８の値の２段階に設定すれば、その値は
露光強度が急激に変化する領域を避けて設定できるので
光疲労等の影響を受けにくい光書き込み装置が得られ
る。また、１画素の形成に要する時間を分割する数をｎ
＝８、露光強度の段数をｍ＝２とすると、光シャッタ素
子４１の露光強度は、 ２^(8/2)x(1-1)＝１ （Ｔｉ＝１の場合） ２^(8/2)x(2-1)＝１６ （Ｔｉ＝２の場合） の２段階に設定される。そして、光シャッタ素子４１の
露光時間は、 ２^(1-1)／２^(8/2)-1＝１／８ （Ｔｐ＝１の場合） ２^(2-1)／２^(8/2)-1＝１／４ （Ｔｐ＝２の場合） ２^(3-1)／２^(8/2)-1＝１／２ （Ｔｐ＝３の場合） ２^(4-1)／２^(8/2)-1＝１ （Ｔｐ＝４の場合） の４種類に設定される。従って、露光強度と露光時間の
組み合わせにより、 １：２：４：８：１６：３２：６４：１２８ の比の露光光量が出力され、２５６段階の階調表示が可
能となる。

【００２０】また、１画素の形成に要する時間を６つに
時分割して（ｎ＝６）、露光強度を３段階に設定（ｍ＝
３）すると、光シャッタ素子４１の露光強度は、 ２^(6/3)x(1-1)＝１ （Ｔｉ＝１の場合） ２^(6/3)x(2-1)＝４ （Ｔｉ＝２の場合） ２^(6/3)x(3-1)＝１６ （Ｔｉ＝３の場合） の３段階に設定される。そして、露光時間は、 ２^(1-1)／２^(6/3)-1＝１／２ （Ｔｐ＝１の場合） ２^(1-1)／２^(6/3)-1＝１ （Ｔｐ＝２の場合） の２種類に設定される。従って、露光強度と露光時間の
組み合わせにより、 １：２：４：８：１６：３２ の比の露光光量が出力され、６４段階の階調表示が可能
となる。

【００２１】ところで、以上の実施例は露光強度及び露
光時間に比例して、露光量が変化するものとして説明し
たが、これに限定されるものではなく、露光強度及び露
光時間を変化させたときの露光量が等比級数（２ⁿ）で
変化するものであればよい。［他の実施例］本発明に係
る光書き込み装置は前記実施例に限定するものではな
く、その要旨の範囲内で種々に変形することができる。

【００２２】光シャッタ素子は、液晶を利用したもので
あってもよい。あるいは、ＬＥＤ素子を利用したもので
あってもよい。この場合、ＬＥＤが発光したときが露光
状態であり、ＬＥＤが発光しないときは非露光状態であ
る。発光強度はＬＥＤの駆動電流を変更することによっ
て変更する。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、露光時間と露光強度の両者を異ならせて変調す
るので、従来のように露光時間又は露光強度のみを異な
らせて変調していたときと比較して露光強度が安定して
おり、かつ、露光時間を比較的長時間に設定することが
できる。従って、画像階調が露光部を構成している素子
のばらつきや経年変化等による影響を受けにくく安定し
ており、かつ、製造コストが安価な光書き込み装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光書き込み装置の一実施例を組み
込んだ光プリンタの全体構成図。

【図２】光書き込み装置の回路ブロック図。

【図３】光書き込み装置のタイミングチャート。

【図４】光書き込み装置のタイムチャート。

【図５】画像情報を数値化した概略図。

【図６】ビットマップメモリ内の図５に示した画像情報
データの概略図。

【符号の説明】

１…感光体ドラム ４…画像書き込みヘッド １８…変調手段 ３６…ＣＰＵ ４１…光シャッタ素子（露光部） ＣＬ…制御信号 Ｖｉ…駆動電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北野 博久 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社 内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 感光体を１画素単位で露光する複数の露
   光部を列状に配設し、該露光部を画像情報に基づいて選
   択的にオン、オフさせる変調手段を設けた光書き込み装
   置において、 前記変調手段が、１画素分の露光を行う時間を複数の時
   間区間に分割し、前記分割された時間区間を少なくとも
   ２つにグループ分けして各グループ毎に前記露光部の露
   光強度を異ならせると共に、前記各グループに属する時
   間区間毎に前記露光部の露光時間を異ならせる変更手段
   を備え、かつ、前記１画素分の露光を行う時間内での累
   積露光量が画像情報の階調に対応するように、前記変更
   手段により前記露光部の露光強度及び露光時間を異なら
   せた前記時間区間毎に画像情報に基づいて前記露光部を
   選択的にオン、オフさせる変調制御手段を備えたことを
   特徴とする光書き込み装置。