JPH0714648B2 - 光記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、感光体上に照射する光を制御してこれに静電
潜像を書き込むことのできる光書き込みヘッドを有する
光記録装置に関する。

「従来の技術」 第４図は、発光素子を列状に配置した光書き込みヘッド
１を有し、これによって感光体２上に静電潜像を書き込
む従来の光記録装置の側面図である。

感光ドラム３の外周面には感光体２が層状に形成されて
いる。この感光ドラム３は矢印４方向に回転するよう図
示しない駆動装置に連結されている。この感光ドラム３
の週面には、感光体２の表面をクリーニングするクリー
ナ６、感光体２を帯電させるチャージコロトロン７、感
光体２に静電潜像を書き込む光書き込みヘッド１と集光
レンズ10、現像器８、およびトナーを記録用紙11に転写
する転写コロトロン９が配置されている。

従来の光書き込みヘッドを第５図および第６図に示し
た。第５図は光書き込みヘッドの横断面図、第６図はそ
の部分平面図である。

図において、透明な隔壁12を有する内部を真空にした密
封ケース13内には、アノード電極パタン14が形成され、
その一端の上面に螢光体が塗布されている。この螢光体
を発光素子15と呼ぶものとする。透明隔壁12の直下には
フィラメントからなるカソード16が設けられている。

このカソード16がここを流れる電流によって加熱される
と、ここから熱電子が飛び出す。カソード16を接地して
アノード電極14に正電圧が印加されると、この熱電子が
発光素子15に衝突してこれを発光させる。第６図に示す
ように、アノード電極14は等間隔に平行に千鳥状に引き
出されている。

多数のアノード電極14の相互間は電気的に絶縁されてお
り、アノード電極１個１個について所定の正電圧を選択
的に印加する回路を設ければ、これによって発光素子15
が発光し、第４図に示した感光体２に静電潜像の書き込
みを行うことができる。

このような光書き込みヘッドは、例えば特開昭59−4914
8号公報、特開昭59−46740号公報に記載されている。

同様の原理で感光体上に静電潜像を書き込む光書き込み
ヘッドとして、この他に、多数のLEDを列状に配置した
もの、光源と感光体の間に多数の液晶シャッタを列状に
並べたもの等が知られている。

このように列状に配置された多数の発光素子を用いて感
光体状に静電潜像を書き込むと、発光素子１個が１回点
燈することによって静電潜像の１画素分が書き込まれる
ことになる。

従って、第７図ａのように、列状に配置された発光素子
15によって、感光体上に静電潜像が書き込まれて現像さ
れると、同図ｂのように感光体にトナーが選択的に付着
する。この例では、感光体面に発光素子15の像が等倍で
結像するものとして作図した。同図ｂの像中の黒ドット
（トナーが付着した画素）21は、この光書き込み装置が
正転現象方式の場合、発光素子15が消燈することにより
得られ、反転現象方式の場合、発光素子15が消燈するこ
とによって得られる。

光書き込みヘッドは、このような発光素子15によって感
光体上に１列ずつ静電潜像を形成していく。画素を縦横
に密に配列させるために、発光素子が発光して１列分の
静電潜像の書き込みが終わると、感光体が１画素の幅Ｄ
に相当する量だけ矢印22方向に相対移動し、その後、次
の１列分の静電潜像の書き込みが行われるよう書き込み
のタイミングが制御される。

「発明が解決しようとする問題点」 ここで、このような光書き込みヘッドによって中間調の
静電潜像を書き込む場合を考える。中間調の表現法とし
てよく知られているディザ法やパタン法においては、ま
ず記録すべき画像を、例えば２×２個の画素を一組とす
る画素マトリクスに分解する。

各画素は白または黒のいずれか一方のいわゆる２値の表
現しかすることができない。しかし、この画素マトリク
スを構成する各画素のそれぞれの２値の表現と、その数
および位置関係の組合せによって、マトリクス全体のみ
かけ上の濃度表現を多値化することができる。

例えば８×８個の画素マトリクスによって、64階調の濃
度表現が可能である。一般に、中間長の画像の高画質化
を図るためにはこの程度の階調数が必要とされている。

ところが、このように一定数の画素マトリクスを一単位
として扱う画像においては、この画像マトリクスが実質
的な１画素ということになる。

従って、多階調を得るようにして画素マトリクスを多数
の画素で構成すると、画像の解像度が低下してしまう。
例えば第７図に示した光書き込みヘッドで、発光素子の
配列密度が300SPI（１インチあたりのスポット数）の場
合、64階調の濃度表現を行おうとすれば、実質的な解像
度は１インチ（25.4ミリメートル）あたり38線程度まで
低下してしまう。

人間の視覚は画像の濃度に対して対数函数的に反応す
る。すなわち低濃度領域では濃度表現を細いステップで
設ける必要があるが、高濃度領域では比較的大幅なステ
ップであってもさしつかえない。

この低濃度領域でのステップを細かくとるために、１画
素の面積が画素マトリクスの面積に比べて十分小さいこ
とが要求される。

従来の方法では１画素の面積は第７図で説明したように
発光素子15の面積で決定されてしまった。この面積を一
定以下にすると光エネルギが不足して感光体に静電潜像
を書き込むことができなくなる。すなわち、書き込み速
度を実用的な範囲に設定すると、画素の小面積化にも限
界がある。しかも、各発光素子15を載せているアノード
電極14はそれぞれ１本ずつ電気的に分離されていなけれ
ばならない。隣接するアノード電極間の電気的絶縁を保
持するために必要最低限の間隔が必要で、これも画素の
高密度化を妨げていた。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、従来構造
の光書き込みヘッドを用いて、画素マトリクスの低濃度
領域における濃度表現の細分化を可能にした光記録装置
を提供することを目的とするものである。

「問題点を解決するための手段」 本発明では、（イ）所定の間隔を置いて発光素子を列状
に配置した光書き込みヘッドと、（ロ）この光書き込み
ヘッドに対向配置され前記した列に直交する方向として
の副走査方向に所定の副走査速度で相対移動する感光体
と、（ハ）この感光体上に形成された静電潜像の光書き
込みヘッドにより露光されなかった部位に対してほぼ均
一の濃度で現像剤を付着させ露光された部位に対しては
現像剤を付着させない正転現像方式現像器と、（ニ）光
書き込みヘッドにより感光体の副走査方向に等間隔で画
素が形成されるようにこの光書き込みヘッドの書き込み
タイミングを制御すると共に、低濃度を再現する領域で
は、該当する発光素子を点燈状態から所定時間消燈して
再び点燈状態に戻す際に、副走査方向における当該画素
の直前あるいは直後の画素におけるこの発光素子の点燈
時間を副走査方向の画素間の間隔で点燈により露光され
た部分と消燈により露光されなかった部分ならびに点燈
により露光された部分を形成するのに要する発光素子の
点燈時間より長くなるように制御して光書き込みヘッド
により露光されない部分に対して正転現像方式現像器に
より現像された画素の副走査方向の長さを画素間の間隔
以下にして細かいステップでの階調表現を行う書き込み
制御回路とを光記録装置に具備させる。

「作用」 このように、正転現像方式現像器により現像された画素
の副走査方向の長さを画素間の間隔以下にするときに
は、該当する発光素子を点燈状態から所定時間消燈して
再び点燈状態に戻す際に、副走査方向における当該画素
の直前あるいは直後の画素におけるこの発光素子の点燈
時間を副走査方向の画素間の間隔で点燈により露光され
た部分と消燈により露光されなかった部分ならびに点燈
により露光された部分を形成するのに要する発光素子の
点燈時間より長くなるように制御することで、感光体が
相対移動している間に発光素子を短時間だけ消燈するよ
うに制御すると、感光体上の光の照射を受けなかったき
わめて幅の狭い領域が形成される。この領域は発光素子
の面積以下の面積を持つよう制御される。本発明では正
転現像方式の現像器を使用しているので、この領域にト
ナーが付着し黒ドットが現像される。この黒ドットはこ
のように十分小さな面積とすることができ、これを組み
合わせれば、低濃度領域での濃度のステップを細かくと
ることができ、少数の画素で構成された画素マトリクス
によっても多階調の表現が可能となり、記録画像の実質
的な画素を小さくすることができる。

「実施例」 第１図は本発明の光記録装置の実施例を示すブロック図
である。

図において、光書き込みヘッド１に設けられた各発光素
子15はアノード電極14に選択的に印加される正電圧信号
により点燈するよう構成されている。この各アノード電
極14はプルアップ抵抗31を介して直流電源に接続されて
いる。スイッチング用の電解効果トランジスタ32は、ア
ノード電極14に一端を接続し、他端を接地している。電
解効果トランジスタがオフのときはアノード電極14に電
源電圧が加わり発光素子15が発光する。電界効果トラン
ジスタがオンのときはアノード電極が接地されるため発
光素子15は消燈する。

書き込み制御回路33は各電界効果トランジスタをオンオ
フさせるための信号を一定のタイミングで送り出す。感
光体は矢印34の方向に定速で相対移動させられる。これ
には、ドラム外周に形成した感光体の場合ドラムを回転
させ、ベルト式の場合ベルトを定速で移動させる。ま
た、感光体を静止させて光書き込みヘッドを移動させて
もよい。

第１図の実施例では、ここに図示された発光素子15のう
ち書き込み制御回路33の３つの出力端子ｂ、ｃ、ｄを通
じて制御されるもののみに着目して説明を行う。これら
の発光素子15に15b、15c、15dと記号を付す。図におい
て、発光素子15cは、１画素分消燈され（区間Ｉ）、次
に１画素分点燈された後（区間II）、区間IIIにおいて
第２図に示すような点燈制御がなされる。

第２図において、ａに書き込み制御回路33の動作の基準
となるクロック信号を図示した。

この図では、９クロックサイクルの間に３画素分の幅の
記録が行われるものとして、感光体は矢印34の方向に相
対移動する。

発光素子15bと発光素子15dとは、第２図ｂ、ｄに示した
ように、この９クロックサイクルの間点燈し続ける。こ
れに対して発光素子15cは、はじめと終わりの２クロッ
クサイクルのみ点燈してその中間部分は消燈する。これ
によって、図のハッチングで示した領域は光の照射を受
けず、電荷が残留する。これを正転現像すればこの領域
36にトナーが付着する。発光素子15cの消燈時間を長く
すればこの領域の面積は拡大し、短くすればその面積を
縮小することができる。この例では領域36の幅を１画素
分の幅の３分の１の大きさと３分の２の大きさ、等倍の
ものと３種類選択することができる。

このようにして、１画素分の３分の１の面積の黒ドット
を最小単位として記録することが可能となる。

同図ａのクロックの周波数を増せばより小面積の黒ドッ
トの記録が可能である。しかし、発光素子の光学像を感
光体上に結像させるために使用される集束性のレンズの
制度等を考慮すれば、実際には１画素分４クロックサイ
クル以下であることが好ましい。

反転現像方式の場合、発光素子の面積を一定以下にする
ことができない関係上、この発光素子の面積以下の黒ド
ットを得ることはできない。しかし、正転現像方式を用
いて、本発明のようにして除電する領域を調整するよう
にすれば、発光素子の面積より小さい黒ドットを記録す
ることができるのである。

例えばこの方式により４×４個の画素マトリクスで濃度
パタンを表現すると、第３図ａ〜ｆに示すように低濃度
領域で細かいステップでの階調表現が可能となる。高濃
度領域ではステップ幅が大きくてさしつかえないことか
らこのような制御は行われない（同図ｇ、ｈ）。なお、
これらはパタンの例示であって、実際上はこれらをこの
とおりこの順に並べて使用するわけではない。これによ
って64階調に相当する表現が可能となり、解像度も１イ
ンチあたり75線という高解像度を得ることができる。

「変形例」 本発明の光記録装置は以上の実施例に限定されない。

光書き込みヘッドとして、液晶シャッタ、プラズマ発光
素子、LEDアレイを用いた構造のものを使用してもさし
つかえない。

「発明の効果」 本発明では、従来構造の光書き込みヘッドを用いて、こ
れによる点燈時間を制御し正転現像方式現像器で現像を
行うことで、１つの発光素子が本来記録する１画素分の
黒ドットよりも副走査方向における長さが短くなった黒
ドットを記録できることになった。これにより、中間調
の記録を行う場合に低濃度領域で画素マトリックスを増
加することなく実質的にこれを増加したと同様に濃度表
現を細かく設定することができ、画質を向上させること
ができるばかりでなく、高解像度の記録を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光記録装置の実施例を示すブロック
図、第２図はその静電潜像の書き込み動作を説明するタ
イミングチャート、第３図はこれにより得られた画素マ
トリクスの例を示すパターン構造図、第４図は本発明の
実施に適する光記録装置の側面図、第５図はその光書き
込みヘッドの横断面図、第６図はその部分平面図、第７
図はこれによって感光体上に書き込まれる静電潜像の説
明図である。 １……光書き込みヘッド、 ２……感光体、 15……発光素子、 33……書き込み制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の間隔を置いて発光素子を列状に配置
   した光書き込みヘッドと、 この光書き込みヘッドに対向配置され前記列に直交する
   方向としての副走査方向に所定の副走査速度で相対移動
   する感光体と、 この感光体上に形成された静電潜像の前記光書き込みヘ
   ッドにより露光されなかった部位に対してほぼ均一の濃
   度で現像剤を付着させ露光された部位に対しては現像剤
   を付着させない正転現像方式現像器と、 前記光書き込みヘッドにより前記感光体の副走査方向に
   等間隔で画素が形成されるようにこの光書き込みヘッド
   の書き込みタイミングを制御すると共に、低濃度を再現
   する領域では、該当する発光素子を点燈状態から所定時
   間消燈して再び点燈状態に戻す際に、副走査方向におけ
   る当該画素の直前あるいは直後の画素におけるこの発光
   素子の点燈時間を副走査方向の画素間の間隔で点燈によ
   り露光された部分と消燈により露光されなかった部分な
   らびに点燈により露光された部分を形成するのに要する
   発光素子の点燈時間より長くなるように制御して光書き
   込みヘッドにより露光されない部分に対して前記正転現
   像方式現像器により現像された画素の副走査方向の長さ
   を前記画素間の間隔以下にして細かいステップでの階調
   表面を行う書き込み制御回路 とを具備することを特徴とする光記録装置。