JPH05176145A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定した高品位な中間調像を提供する画像記
録装置を実現する。 【構成】 入力された画像情報に基づいて記録光源の発
光時間（発光パルス幅）、光強度の両方を選択し、中間
調画像を記録する。光強度は１画素に対応する発光パル
ス幅Ｔを分割して得られる分割パルス（△Ｔ₁，△Ｔ
₂…）内でそれぞれ光強度の低い順にＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，…
Ｐｍで選択可能であり、かつ、画像情報における濃度の
上昇もしくは下降に応じてのパルス幅及び光強度の選択
は、最大光強度Ｐｍで記録された分割パルスに隣接した
分割パルス内で光強度をＰｍまで上げていくよう順次設
定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、画像記録装置、より詳細には、
中間調記録をおこなうレーザプリンタにおけるレーザ多
値変調方式に関し、例えば、ディジタル複写機、ディジ
タルカラー複写機、レーザプリンタ、レーザファックス
等に応用可能なものである。

【０００２】

【従来技術】電子写真技術とレーザ走査技術とを組み合
わせたレーザプリンタは普通紙が使用でき、かつ、高速
で高品質な画像が得られるためで急速にコンピュータの
出力装置、又はディジタル複写機として普及してきてい
る。このようなもとで更なる高品位画像を得るために
は、１ドット多値記録方式により解像度と階調性とを両
立させる記録方式が有効な方法である。多値記録方式に
は大きく分けて半導体レーザの光強度変調方式とパルス
幅変調方式があり、パルス幅変調方式においては２値記
録に近いことから比較的外部変動要因に対して安定な記
録が行えるが、しかしながら、レーザ走査速度の上昇
（書込み画素クロックの上昇）に伴いパルス幅を変化さ
せる時間刻みが非常に短くなるという問題点がある。例
えば、画素クロックが２０MHzの場合１ドットで表現す
る階調数を２５６階調とろうとすると、約０.２ns.の時
間刻みが要求され、精度・コストの観点から非常に問題
となる。

【０００３】図８は、レーザ走査光学系を示す図で、光
源である画像信号に応じて変調された半導体レーザ（以
下ＬＤと記す）１１から出射したレーザビームはレンズ
１２を介して回転多面鏡（ポリゴンスキャナ）１３で反
射され、結像レンズ（ｆθレンズ）１４で感光体１５上
に微小スポットとして結像される。この微小スポットが
回転多面鏡１３と感光体１５の回転により感光体を走査
露光して画像の静電潜像を形成する。走査線上の走査開
始側の画像範囲外に置かれた受光素子（同期検知素子）
１６は主走査方向の画像書き込み開始位置を制御するた
めのものである。この種の画像記録装置において中間調
を有する画像をディジタル的（２値記録）に再現するた
めには複数の画素からなる一定のサイズのしきい値マト
リクスと画像の濃淡を比較し、濃淡をドットの面積（マ
トリクス内の記録画素数）に変換する擬似中間調再現方
式（面積階調法）が一般に用いられる。しかし、マトリ
クスを用いた擬似中間調再現方式（面積階調法）では中
間調を再現するために複数の画素を用いるため解像力の
低下が問題となる。このようなもとで更なる高品位画像
を得るためには、１ドット多値記録方式により解像度と
階調性とを両立させる記録方式が有効な方法である。多
値記録方式には大きく分けて半導体レーザの光強度変調
方式とパルス幅変調方式があり、パルス幅変調方式は、
２値記録に近いことから比較的外部変動要因に対し安定
な記録が行えるが、しかしながら、レーザ走査速度の上
昇（書込み画素クロックの上昇）に伴いパルス幅を変化
させる時間刻みが非常に短くなる。例えば画素クロック
が２０MHzの場合、１ドットで表現する階調数を２５６
階調とろうとすると、約０.２ns.の時間刻みが要求さ
れ、精度・コストの観点から非常に問題となる。

【０００４】図９は電子写真記録における露光量と画像
濃度の関係を示す図で、図示のように、画像濃度は、露
光量Ｅ₀までは露光量に応じて濃度が増加していく不飽
和濃度領域Ｉ、Ｅ₀以上では濃度が飽和する飽和領域II
を有する。半導体レーザの光強度を変調させる方式にお
いては感光体の中間露光領域（不飽和領域）を使用する
ため、露光エネルギー制御精度が要求されるが、この技
術は高速に光・電気負帰還ループを形成することにより
実現される。この制御技術により容易に画素クロック２
０MHzにおいて２５６階調を実現することができる。し
かしながら、半導体レーザの光強度を変化させる方式に
より、電子写真プロセスにより、画像形成を行った場
合、次に述べるような問題点が生じる。 １．記録媒体（感光体）の速度変動による濃度変動があ
る。 ２．ポリゴンの面倒れによる濃度変動がある。 ３．感光体表面電位が低濃度部において急峻な分布にな
らないためドットの再現が低下する。

【０００５】図１０（ａ）,（ｂ）及び図１１（ａ）,
（ｃ）に同一濃度となるようパルス幅変調、光強度変調
で記録した場合の露光エネルギ分布を示す。（４００dp
i,露光ビーム径主走査４０μm，副走査８０μm） 上記の１，２，３の問題点は以下のような理由による。 パルス幅変調は飽和領域が多く面積階調法的であるのに
比べて光強度変調は非飽和領域が多く、走査線ピッチの
変動による隣接走査線間での露光エネルギの重なり方の
変化によって濃度変動が発生しやすい。

【０００６】上述の光強度変調とパルス幅変調の欠点を
改善するために、本出願人は、先に、光強度変調とパル
ス幅変調を組み合せた中間調再現方式に関して提案した
（特願平２−１２８８６３号）。この本出願人が先に提
案した中間調再現方式は、記録画像の濃度をいくつかの
範囲に区分し、区分された濃度範囲内においては一定の
変調パルス幅を選択し、その一定の変調パルス幅内で光
強度変調を行って濃度範囲内の画像濃度を記録するもの
である。

【０００７】図１２は、本出願人が先に提案した上記中
間調再現方式の一例を説明するための光出力波例を示す
図で、地肌部からデューティ２５％の変調パルスで光強
度変調により（光強度を上げて）濃度が０.６まで記録
し（図（ａ））、５０％のパルス幅へ切り換え光強度変
調により光強度をかえて濃度が０.８まで記録する（図
（ｂ））。さらに７５％のパルス幅で同様に濃度が１.
２まで（図（ｃ））、それ以上の濃度域に対しては１０
０％デューティのパルス幅（図（ｄ））で同様に記録を
行うものである。しかし、上記方式においては、デュー
ティの切り替わるところでの光出力波形が大きく変化す
るので、濃度ジャンプが発生しやすく、連続した濃度が
得にくい、デューティの大きな（濃度の高い）画像部で
は通常の光強度変調と同様に中間露光領域（不飽和領
域）が多くなるので上記１，２の如き濃度変動が発生し
やすいという欠点を有する。

【０００８】

【目的】本発明は、上述のごとき事情に基づいてなされ
たものであり、特に、安定した高品位な中間調像を提供
する画像記録装置を実現することを目的としてなされた
ものである。

【０００９】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
入力された画像情報に基づいて記録光源の発光時間（発
光パルス幅）及び光強度の両方を選択し、中間調画像を
記録する画像記録装置において、光強度は１画素に対応
する発光パルス幅Ｔを分割して得られる分割パルス（Δ
Ｔ₁,ΔＴ₂…）内でそれぞれｍ値の複数値（光強度の低
い順にＰ₁,Ｐ₂,Ｐ₃,…Ｐｍ）で選択可能であり、かつ、
画像情報における濃度の上昇もしくは下降に応じてのパ
ルス幅及び光強度の選択は、最大光強度Ｐｍで記録され
た分割パルスに隣接した分割パルス内で光強度をＰｍま
で上げていくよう順次設定されていること、或いは、
（２）前記（１）において、記録光源が半導体レーザで
あり、被駆動半導体レーザの光出力を受光部により検知
し該受光部から得られる前記半導体レーザの光出力に比
例した受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるよ
うに前記半導体レーザの順方向電流を制御する光電気負
帰還ループと、前記受光信号と前記発光レベル指令信号
とが等しくなるように前記半導体レーザの光出力・順方
向電流特性及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力
との結合係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基
づいて前記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順
方向電流に変換する変換手段とを有し、前記光・電気負
帰還ループの制御電流と前記変換手段により生成された
電流との和又は差の電流により前記半導体レーザを制御
する手段により半導体レーザ制御部を構成したこと、或
いは、（３）入力された画像情報に基づいて記録光源の
発光時間（発光パルス幅）及び光強度の両方を選択し、
光強度は１画素に対応する発光パルス幅Ｔを分割して得
られる分割パルス（△Ｔ₁，△Ｔ₂…△Ｔ_n）内でそれぞ
れｍ値の複数値（光強度の低い順にＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，…
Ｐｍ）で選択可能であり、かつ画像情報における濃度の
上昇もしくは下降に応じてのパルス幅及び光強度の選択
は、最大光強度Ｐｍで記録された分割パルスに隣接した
分割パルス内で光強度をＰｍまで上げていくよう順次設
定されｍ×ｎ値の多値出力が可能であり、記録光源から
の光ビームを回転多面鏡等の偏向器によって偏向走査
し、偏向器による走査方向と垂直方向に移動する記録媒
体を露光する画像記録装置において、画素ピッチをｄ、
記録媒体上の主走査方向の露光ビーム径（強度のピーク
にたいし１／ｅ²での直径）をｗとしたとき、中間調を
表現する１画素に対応する発光パルス幅の分割数ｎを ｗ＜ｄ／２ のときは ｎ≧１６ ｄ／２≦ｗ≦２ｄ／３ のときは ｎ≧８ ２ｄ／３＜ｗ≦ｄ のときは ｎ≧４ ｗ＞ｄ のときは ｎ≧２ なる関係としたこと、或いは、（４）上記（３）におい
て、記録光源が半導体レーザであり、被駆動半導体レー
ザの光出力を受光部により検知してこの受光部から得ら
れる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信号と発
光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導体レー
ザの順方向電流を制御する光電気負帰還ループと、前記
受光信号と前記発光レベル指令信号とが等しくなるよう
に前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性及び前記
受光部と前記半導体レーザの光出力との結合係数、前記
受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前記発光レベ
ル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流に変換する
変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ループの制御電
流と前記変換手段により生成された電流との和又は差の
電流により前記半導体レーザを制御する手段により半導
体レーザ制御部を構成したこと、或いは、（５）入力さ
れた画像情報に基づいて記録光源の発光時間（発光パル
ス幅）及び光強度の両方を選択し、中間調画像を記録す
る画像記録装置において、光強度は１画素に対応する発
光パルス幅Ｔを分割して得られる分割パルス（△Ｔ₁，
△Ｔ₂…）内でそれぞれｍ値の複数値（光強度の低い順
にＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，…Ｐｍ）で選択可能であり、かつ画
像情報における濃度の上昇もしくは下降に応じてのパル
ス幅及び光強度の選択は、最大光強度Ｐｍで記録された
分割パルスに隣接した両側の分割パルスの光強度をＰｍ
まで上げていくよう順次設定したこと、或いは、（６）
上記（５）において、記録光源が半導体レーザであり、
被駆動半導体レーザの光出力を受光部により検知してこ
の受光部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例
した受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるよう
に前記半導体レーザの順方向電流を制御する光電気負帰
還ループと、前記受光信号と前記発光レベル指令信号と
が等しくなるように前記半導体レーザの光出力・順方向
電流特性及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力と
の結合係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づ
いて前記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方
向電流に変換する変換手段とを有し、前記光・電気負帰
還ループの制御電流と前記変換手段により生成された電
流との和又は差の電流により前記半導体レーザを制御す
る手段により半導体レーザ制御部を構成したことを特徴
としたものである。以下、本発明の実施例に基いて説明
する。

【００１０】図１は、本発明による画像記録装置の一実
施例を説明するための光出力波形図で、本発明では、中
間調を表現する１画素に対応する変調パルス幅Ｔを分割
した分割パルス内で光強度変調して記録をおこなう。図
１の実施例で１画素に対応する変調パルス幅Ｔを４分割
し（ΔＴ₁,ΔＴ₂,ΔＴ₃,ΔＴ₄）、光強度変調は４値
（Ｐ₁,Ｐ₂,Ｐ₃,Ｐ₄)とし１７値の多値（多値レベル０〜
１６）の記録を行う場合である。画像情報に含まれる濃
度情報に応じて分割されたパルスと光強度を選択するが
多値レベル(階調)０は露光を行わない、すなわち地肌レ
ベルである。多値レベル１〜４では分割パルスΔＴ₁で
光強度をＰ₁,Ｐ₂,Ｐ₃,Ｐ₄と変化させる。多値レベル５
〜８では多値レベル４までで選択したΔＴ₁に隣接した
ΔＴ₂で光強度をＰ₁,Ｐ₂,Ｐ₃,Ｐ₄と変化させる。多値レ
ベル９〜１２では多値レベル８までで選択されたΔＴ₁,
ΔＴ₂に隣接したΔＴ₃で光強度をＰ₁,Ｐ₂,Ｐ₃,Ｐ₄と変
化させる。多値レベル１３〜１６は同様にΔＴ₄を光強
度Ｐ₁,Ｐ₂,Ｐ₃,Ｐ₄と変化させていく。

【００１１】本実施例ではΔＴ₁,ΔＴ₂,ΔＴ₃,ΔＴ₄の
順で分割パルスを選択しているが、ΔＴ₂,ΔＴ₃,ΔＴ₁,
ΔＴ₄の順、ΔＴ₃,ΔＴ₂,ΔＴ₄,ΔＴ₁の順など、ある分
割パルスが最大の光強度（実施例においてはＰ₄）で記
録された次に隣接の分割パルスが露光記録されていけば
よく上記実施例に述べた順に限るものではない。また、
実際の画像記録においては上記多値レベル（露光エネル
ギ）と出力画像濃度はリニアではないため、すべての多
値レベルを記録に使用せず、選択して用い、入力される
画像情報に含まれる濃度信号と出力画像の濃度の関係
（一般にγ補正と呼ぶ）を補正する場合がある。以上、
説明を簡略化するため、上記実施例においてはパルス幅
４値、光強度４値の１７値の多値レベルを出力する場合
について述べたが、パルス幅の数、光強度の数はこれに
限定するものではない。

【００１２】本発明を用いることにより画素クロック１
／Ｔ＝２０MHzの記録系において２５６階調を得るため
には、光強度を３２値とれば変調パルスの最小値は約３
nsecとなり、パルス幅変調のみで２５６階調とる場合の
最小パルス幅約０.２nsecに比べてパルス幅の設定数が
少ないためパルス幅設定精度が向上しかつコストの点で
非常に有利となる。

【００１３】図１０（ｂ）及び図１１（ｃ）に本方式
（パルス幅８値）で露光した場合の感光体における露光
エネルギ分布を示す。従来のパルス幅変調の場合の露光
エネルギ分布（図１０（ａ）及び図１１（ａ））とほぼ
同様の露光エネルギ分布をもち非飽和領域の少ないこと
がわかる。また、露光エネルギ分布が急峻であるから、
感光体の電位分布も急峻となり１ドットの再現性も向上
することがわかる。しかしながらこの方式においてパル
ス幅の数を少なくしていくと、露光エネルギ分布は光強
度変調による分布（図１０（ｃ））に近づき非飽和領域
が増えていく。記録密度４００dpi（画素ピッチ６３.５
μm）で主走査方向のビーム径（強度のピークにたいし
１／ｅ²での直径）４０μmの場合パルス幅８値まではパ
ルス幅変調のみの場合の露光エネルギ分布（図１０
（ａ））とほぼ同様の露光エネルギ分布をもち非飽和領
域の少ないが（図１０（ｂ））、パルス幅２値とすると
非飽和領域が増え（図１０（ｄ））、感光体の速度変動
（またはレーザ走査位置の変動）による濃度変動が発生
しやすくなる。

【００１４】図２は、感光体の速度変動(またはレーザ
走査位置の変動)により発生する濃度変動のグラフを示
す図で、曲線Ａはパルス幅変調、曲線Ｂは光強度変調、
曲線Ｃは本発明による変調方式を示し、このグラフから
も本方式が従来のパルス変調と同等の特性を示し、パワ
ー変調に比べて濃度変動が発生しにくいことがわかる。

【００１５】図４は、パルス幅２,４,８値のときの感光
体の速度変動（またはレーザ走査位置の変動）により発
生する濃度変動のグラフを示す図でこのグラフからも８
値以上のパルス幅をもてば従来のパルス変調（曲線Ａ）
と同等の特性を示し、パワー変調（曲線Ｂ）に比べて濃
度変動が発生しにくいことがわかる。この傾向は主走査
方向のビーム径が小さいほど著しく、同じ条件で主走査
方向のビーム径（強度のピークにたいし１／ｅ²での直
径）８０μmの場合は、パルス幅２値としても非飽和領
域はパルス幅変調の場合と差が無く、感光体の速度変動
（またはレーザ走査位置の変動）による濃度変動の発生
しやすさに差はない。したがって画素ピッチをｄ、記録
媒体上の主走査方向の露光ビーム径（強度のピークにた
いし１／ｅ²での直径）をｗとしたとき、中間調を表現
する１画素に対応する発光パルス幅の分割数ｎ（パルス
幅の数）を ｗ＜ｄ／２ のときは ｎ≧１６ ｄ／２≦ｗ≦２ｄ／３ のときは ｎ≧８ …（１）式 ２ｄ／３＜ｗ≦ｄ のときは ｎ≧４ ｗ＞ｄ のときは ｎ≧２ とすることにより感光体における露光エネルギ分布は従
来のパルス幅変調の場合の露光エネルギ分布（図１０
（ａ））とほぼ同様の露光エネルギ分布をもち非飽和領
域は少なくなる。例えば、画素ピッチ６３.５μm（４０
０dpi）で主走査方向のビーム径（強度のピークにたい
し１／ｅ²での直径）４０μmの記録装置において２５６
値の多値レベルが欲しいのであれば、パルス幅は（１）
式より８値以上（８値であれば光強度変調３２値、１６
値であれば光強度変調１６値、３２値であれば光強度変
調８値、等）とすればよい。

【００１６】図５は、本発明の請求項５に記載した発明
の第１の実施例を説明するための光出力波形を示す図
で、この発明は中間調を表現する１画素に対応する変調
パルス幅Ｔを分割した分割パルス内で光強度を変調して
記録をおこなうものである。この実施例は、１画素に対
応する変調パルス幅Ｔを５分割し（△Ｔ₁，△Ｔ₂，△Ｔ
₃，△Ｔ₄，△Ｔ₅）、光強度変調は４値（Ｐ₁，Ｐ₂，
Ｐ₃，Ｐ₄）とし２１値の多値（多値レベル０〜２０）の
記録を行うものである。画像情報に含まれる濃度情報に
応じて分割されたパルスと光強度を選択するが多値レベ
ル（階調）０は露光を行わない、すなわち地肌レベルで
ある。多値レベル１〜４では分割パルス△Ｔ₃で光強度
をＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄と変化させる（図（ａ））。多値
レベル５〜１２では多値レベル４までで選択した△Ｔ₃
に隣接した△Ｔ₂と△Ｔ₄で光強度を交互にＰ₁，Ｐ₂，Ｐ
₃，Ｐ₄と変化させる（図（ｂ））。多値レベル１３〜２
０では多値レベル１２までで選択された△Ｔ₂，△Ｔ₃，
△Ｔ₄に隣接した△Ｔ₁，△Ｔ₅で光強度を交互にＰ₁，Ｐ
₂，Ｐ₃，Ｐ₄と変化させる（図（ｃ））。このような多
値レベルの取り方によって記録される画素の中心はほと
んど移動しない。

【００１７】上記実施例においては、説明を簡略化する
ためにパルス幅５値、光強度４値の２１値の多値レベル
を出力する場合について述べたが、パルス幅の数、光強
度の数はこれに限定するものではない。例えば、パルス
幅４値、光強度４値の１６値の多値レベルを出力する場
合について図６に示す。パルス数が４値で画素の中心に
パルスがないため５値に比べて画素の中心の移動量は大
きいが図に示した従来技術に比べれば少なくなってい
る。

【００１８】図７は、本発明の請求項５に記載した発明
の第２の実施例を説明するための光出力波形を示す図
で、１画素に対応するパルス幅を８分割し（△Ｔ₁，△
Ｔ₂，△Ｔ₃，△Ｔ₄，△Ｔ₅，△Ｔ₆，△Ｔ₇，△Ｔ₈）、
光強度４値（Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄）を選択し１７値の多
値レベルを発生する場合である。多値レベル１〜４では
分割パルス△Ｔ₄，△Ｔ₅の光強度を同時にＰ₁，Ｐ₂，Ｐ
₃，Ｐ₄と変化させる（図（ａ））。多値レベル５〜８で
は多値レベル４までで選択した△Ｔ₄，△Ｔ₅に隣接した
△Ｔ₃と△Ｔ₆で光強度を同時にＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄と変
化させる（図（ｂ））。多値レベル９〜１２では△
Ｔ₂，△Ｔ₇で光強度を同時にＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄と変化
させ（図（ｃ））、多値レベル１３〜１６では△Ｔ₁，
△Ｔ₈で光強度を同時にＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄と変化させ
る（図（ｄ））。

【００１９】上記実施例においては説明を簡略化するた
めにパルス幅８値、光強度４値で１６値の多値レベルを
出力する場合について述べたが、パルス幅の数、光強度
の数はこれに限定するものではない。また、実際の画像
記録においては上記多値レベル（露光エネルギ）と出力
画像濃度はリニアではないため、すべての多値レベルを
記録に使用せず、選択して用い、入力される画像情報に
含まれる濃度信号と出力画像の濃度の関係（一般にγ補
正と呼ぶ）を補正する場合がある。上述のごとき発明を
用いる事により画素クロック１／Ｔ＝２０MHzの記録系
において２５６階調を得るためには、光強度を３２値と
れば変調パルスの最小値は約３nsec（実施例２では約
１.５nsec）となり、パルス幅変調のみで２５６階調と
る場合の最小パルス幅約０.２nsecに比べてパルス幅の
設定数が少ないためパルス幅設定精度が向上しかつコス
トの点で非常に有利となる。

【００２０】図１１（ｃ）に、実施例１の方式（パルス
幅８値）で露光した場合の感光体における露光エネルギ
分布を示すが、同図から従来のパルス幅変調の場合の露
光エネルギ分布（図１１（ａ））とほぼ同様の露光エネ
ルギ分布をもち非飽和領域の少ないことがわかる。ま
た、露光エネルギ分布が急峻であるから、感光体の電位
分布も急峻となり１ドットの再現性も向上することがわ
かる。以上の実施例は、イメージライティングプロセス
（光のあたった部分が画像となる、Ｎ／Ｐプロセスとも
いう）の場合について説明したが、バックライティング
プロセス（光のあたらなかった部分が画像となる、Ｐ／
Ｐプロセスともいう）に対して同様である。ただし、実
施例とは反対に画像情報の濃度レベルの下降に伴ってパ
ルス幅，パワーを増加させていくような露光となる。

【００２１】次に半導体レーザ制御部を図３に示す方法
により実現した場合（請求項２,４,６）についての動作
を説明する。発光レベル指令信号は比較増幅器１及び電
流変換器２に入力され、被駆動半導体レーザ３の光出力
の１部が受光素子４によりモニターされる。比較増幅器
１と半導体レーザ３、受光素子４は光・電気負帰還ルー
プを形成し、比較増幅器１は受光素子４に誘起された光
起電流（半導体レーザ３の光出力に比例する）に比例す
る受光信号と発光レベル指令信号とを比較してその結果
により半導体レーザ３の順方向電流を受光信号と発光レ
ベル指令信号とが等しくなるように制御する。また電流
変換器２は前記受光信号と発光レベル指令信号とが等し
くなるように発光レベル指令信号にしたがって予め設定
された電流（半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性
及び受光素子４と半導体レーザ３との結合係数、受光素
子３の光入力・受光信号特性に基づいて予め設定された
電流）を出力する。この電流変換器２の出力電流と、比
較増幅器１より出力される制御電流との和の電流が半導
体レーザ３の順方向電流となる。 ここで、前記光・電気負帰還ループの開ループでの交叉
周波数をｆｏとしＤＣゲインを１００００とした場合、
半導体レーザ３の光出力Ｐｏｕｔのステップ応答特性は
次のように近似できる。

【００２２】 Ｐｏｕｔ＝ＰＬ＋(ＰＳ−ＰＬ)ｅｘｐ(−２πｆｏｔ) ＰＬ：ｔ＝∞における光出力 ＰＳ：電流変換器２により設定された光量 光・電気負帰還ループに開ループでのＤＣゲインを１０
０００としているので、設定誤差の許容範囲を０.１％
以下とした場合にはＰＬは設定した光量に等しいと考え
られる。したがって、仮に電流変換器２により設定され
た光量ＰＳがＰＬに等しければ、瞬時に半導体レーザ３
の光出力がＰＬに等しくなる。また、外乱等によりＰＳ
が５％変動したとしてもｆｏ＝４０MHz程度であれば、
１０ns.後には半導体レーザ３の光出力は設定値に対す
る誤差が０.４％以下になる。このようにして実現され
る高速・高精度・高分解能半導体レーザ制御回路を用い
ることによりパルス幅が短くなっても露光光量を精度良
く制御できるので感光体の速度変動、又はレーザ走査位
置の変動の影響を受けにくく、かつドット再現性が良
く、更に露光エネルギー制御精度の良いレーザプリンタ
を構成できるので高品位画像を得ることが可能な画像記
録装置を提供できる。

【００２３】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 （１）請求項１記載の画像記録装置によると、画像情報
における濃度の上昇に応じてのパルス幅及び光強度の選
択を、最大光強度で記録された分割パルスに隣接した分
割パルス内で光強度を最大光強度まで上げていくよう順
次設定してあるため、感光体の速度変動、レーザ走査位
置変動を原因として発生する濃度ムラによる画像品質の
劣化が少く、感光体に形成されるポテンシャル井戸が急
峻になり、ドットの再現性が向上し、高品位な中間調画
像を得ることができる画像記録装置を提供できる。 （２）請求項２記載の画像記録装置によると、高速・高
精度・高分解能半導体レーザ制御回路により半導体レー
ザを制御しているので、露光エネルギーの制御精度が高
いため高速で高品位な画像記録装置を提供できる。 （３）請求項３記載の画像記録装置によると、画像情報
における濃度の上昇に応じてのパルス幅及び光強度の選
択を、最大光強度で記録された分割パルスに隣接した分
割パルス内で光強度を最大光強度まで上げていくよう順
次設定してあり、かつ感光体に形成されるポテンシャル
井戸が急峻となるようパルス分割数を設定しているた
め、感光体の速度変動、レーザ走査位置変動を原因とし
て発生する濃度ムラによる画像品質の劣化が少く、感光
体に形成されるポテンシャル井戸が急峻になりドットの
再現性が向上し、高品位な中間調画像を得ることができ
る画像記録装置を提供できる。 （４）請求項４記載の画像記録装置によると、請求項３
に記載の画像記録装置において、高速・高精度・高分解
能半導体レーザ制御回路により半導体レーザを制御して
いるので露光エネルギーの制御精度が高く、最低限の分
割パルス数で多くの多値レベルの光出力が可能であるた
め、分割パルスを発生させる回路が簡略化でき、かつ高
速で高品位な中間調画像を出力する画像記録装置を提供
できる。 （５）請求項５記載の画像記録装置によると、画像情報
における濃度の上昇に応じてのパルス幅及び光強度の選
択を、最大光強度で記録された分割パルスに隣接した分
割パルス内で光強度を最大光強度まで上げていくよう、
かつ画素の中心が濃度によって大きく移動しないよう順
次設定してあるため、感光体の速度変動、レーザ走査位
置変動を原因として発生する濃度ムラによる画像品質の
劣化が少く、感光体に形成されるポテンシャル井戸が急
峻になりドットの再現性が向上し、高品位な中間調画像
を得ることができる画像記録装置を提供できる。 （６）請求項６記載の画像記録装置によると、請求項５
に記載の画像記録装置において、高速・高精度・高分解
能半導体レーザ制御回路により半導体レーザを制御して
いるので露光エネルギーの制御精度が高いため高速で高
品位な画像記録装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による画像形成装置の一実施例を説明
するための光出力波形図である。

【図２】 感光体の速度変動により発生する濃度変動を
示すグラフである。

【図３】 半導体制御部の動作説明をするための図であ
る。

【図４】 感光体の速度変動により発生する濃度変動を
示すグラフである。

【図５】 請求項５に記載した発明の一実施例を説明す
るための光出力波形を示す図である。

【図６】 請求項５に記載した発明の変形実施例を説明
するための光出力波形図である。

【図７】 請求項５に記載した発明の他の実施例を説明
するための光出力波形図である。

【図８】 本発明の画像記録装置に用いるレーザ走査光
学系の一例を示す図である。

【図９】 電子写真記録における露光量と画像濃度の関
係を示す図である。

【図１０】 請求項３に記載した発明におけるパルス幅
変調、光強度変調で記録した場合の露光エネルギー分布
を示す図である。

【図１１】 感光体における露光エネルギ分布を示す図
である。

【図１２】 従来技術の一例を説明するための光出力波
形例を示す図である。

【符号の説明】

１…比較増幅器、２…電流変換器、３…半導体レーザ、
４…受光素子。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された画像情報に基づいて記録光源
   の発光時間（発光パルス幅）及び光強度の両方を選択
   し、中間調画像を記録する画像記録装置において、光強
   度は１画素に対応する発光パルス幅Ｔを分割して得られ
   る分割パルス（ΔＴ₁,ΔＴ₂…）内でそれぞれｍ値の複
   数値（光強度の低い順にＰ₁,Ｐ₂,Ｐ₃,…Ｐｍ）で選択可
   能であり、かつ、画像情報における濃度の上昇もしくは
   下降に応じてのパルス幅及び光強度の選択は、最大光強
   度Ｐｍで記録された分割パルスに隣接した分割パルス内
   で光強度をＰｍまで上げていくよう順次設定されている
   ことを特徴とする画像記録装置。
2. 【請求項２】 記録光源が半導体レーザであり、被駆動
   半導体レーザの光出力を受光部により検知し該受光部か
   ら得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信
   号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導
   体レーザの順方向電流を制御する光電気負帰還ループ
   と、前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等しく
   なるように前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性
   及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合係
   数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前記
   発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流に
   変換する変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ループ
   の制御電流と前記変換手段により生成された電流との和
   又は差の電流により前記半導体レーザを制御する手段に
   より半導体レーザ制御部を構成したことを特徴とする請
   求項１記載の画像記録装置。
3. 【請求項３】 入力された画像情報に基づいて記録光源
   の発光時間（発光パルス幅）及び光強度の両方を選択
   し、光強度は１画素に対応する発光パルス幅Ｔを分割し
   て得られる分割パルス（△Ｔ₁，△Ｔ₂…△Ｔ_n）内でそ
   れぞれｍ値の複数値（光強度の低い順にＰ₁，Ｐ₂，
   Ｐ₃，…Ｐｍ）で選択可能であり、かつ、画像情報にお
   ける濃度の上昇もしくは下降に応じてのパルス幅及び光
   強度の選択は、最大光強度Ｐｍで記録された分割パルス
   に隣接した分割パルス内で光強度をＰｍまで上げていく
   よう順次設定されｍ×ｎ値の多値出力が可能であり、記
   録光源からの光ビームを回転多面鏡等の偏向器によって
   偏向走査し、偏向器による走査方向と垂直方向に移動す
   る記録媒体を露光する画像記録装置において、画素ピッ
   チをｄ、記録媒体上の主走査方向の露光ビーム径（強度
   のピークにたいし１／ｅ²での直径）をｗとしたとき、
   中間調を表現する１画素に対応する発光パルス幅の分割
   数ｎを ｗ＜ｄ／２ のときは ｎ≧１６ ｄ／２≦ｗ≦２ｄ／３ のときは ｎ≧８ ２ｄ／３＜ｗ≦ｄ のときは ｎ≧４ ｗ＞ｄ のときは ｎ≧２ なる関係としたことを特徴とする画像記録装置。
4. 【請求項４】 記録光源が半導体レーザであり、被駆動
   半導体レーザの光出力を受光部により検知し、この受光
   部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受
   光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記
   半導体レーザの順方向電流を制御する光電気負帰還ルー
   プと、前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等し
   くなるように前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
   性及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合
   係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前
   記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流
   に変換する変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ルー
   プの制御電流と前記変換手段により生成された電流との
   和又は差の電流により前記半導体レーザを制御する手段
   により半導体レーザ制御部を構成したことを特徴とする
   請求項３記載の画像記録装置。
5. 【請求項５】 入力された画像情報に基づいて記録光源
   の発光時間（発光パルス幅）及び光強度の両方を選択
   し、中間調画像を記録する画像記録装置において、光強
   度は１画素に対応する発光パルス幅Ｔを分割して得られ
   る分割パルス（△Ｔ₁，△Ｔ₂…）内でそれぞれｍ値の複
   数値（光強度の低い順にＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，…Ｐｍ）で選
   択可能であり、かつ画像情報における濃度の上昇もしく
   は下降に応じてのパルス幅及び光強度の選択は、最大光
   強度Ｐｍで記録された分割パルスに隣接した両側の分割
   パルスの光強度をＰｍまで上げていくよう順次設定され
   たことを特徴とする画像記録装置。
6. 【請求項６】 記録光源が半導体レーザであり、被駆動
   半導体レーザの光出力を受光部により検知してこの受光
   部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受
   光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記
   半導体レーザの順方向電流を制御する光電気負帰還ルー
   プと、前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等し
   くなるように前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
   性及び前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合
   係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前
   記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流
   に変換する変換手段とを有し、前記光・電気負帰還ルー
   プの制御電流と前記変換手段により生成された電流との
   和又は差の電流により前記半導体レーザを制御する手段
   により半導体レーザ制御部を構成したことを特徴とする
   請求項５記載の画像記録装置。