JPS6285273A - 光書き込み装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
光書き込み装置に関する。

「従来の技術」 第９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
む従来の光書き込み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
の周面には、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１０図および第１１図に示
した。第１０図は光書き込みヘッドの横断面図、第１１
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、アノード電極バ゛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＠壁１
２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ｆ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１、　　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５９−４
９１４８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
光体上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１２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、同図す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。同図すの像中の黒
ドツト（トナーが付着した画素）２１は、この光書き込
み装置が正転現像方式の場合、発光素子１５が点燈する
ことにより得られ、反転現像方式の場合、発光素子１５
が清澄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
り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バタン法においては、ま
ず記録すべき画像を、例えば２Ｘ２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２１１ｉ
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
の数および位置間係の組合せによって、マ）　ＩＪ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）　ＩＪクスによって、６４階
調の濃度表現が可能である。一般に、中間調の画像の高
画質化を図るためにはこの捏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、この画素マトリクスが実質
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ドＩＪ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１２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階調の濃度蓑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）　ＩＪ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１２図で説明したよう
に発光素子１５０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、各螢光体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５゜
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、□　　光
書き込みヘッドを改良することによって、画素マ）　Ｉ
Ｊ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、解像度の向トを図った光書き込み装置を提供するこ
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」 本発明の光書き込み装置は、発光素子を２列置上平行に
それぞれ等間隔に配置しかつこの列方向と直行する方向
から見て隣接した上記発光素子の全部または一部が他の
発光素子列の発光素子と互いに一定幅ずつ重なり合うよ
う配置した光書き込みヘッドと、この光書き込みヘッド
に対向配置され上記列に直交する方向に相対移動する感
光体と、発光素子の面積以下の黒ドツトが現像されるよ
うに上記各発光素子を選択的に発光させる書き込み制御
回路から成ることを特徴とするものである。

なお、好ましくは、発光素子を４列平行にそれぞれ等ピ
ッチＰで配置し、列方向と直行する方向から見て隣接し
た発光素子の重なり合う幅りを０．１５Ｐ以上０．２５
Ｐ以下の範囲に選定するとよい。

「作用」 このように、２列以上に発光素子を配置し、列方向と直
行する方向から見て発光素子の幅より狭い間隔で配置さ
れた２つの発光素子を同時点燈すると、感光体上に光の
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。正転現像方式の場合、この領域にトナーが付着
し黒ドツトが現像される。この黒ドツトはこのように十
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」 （ブロックの説明） 第１図は本発明の光書き込み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には４列の発光素子１
５がそれぞれその幅Ｗと等しい間隔りをおいて等間隔に
配列されている。これらの発光素子１５はいずれも縦横
ともに幅Ｗの正方形とされている。また、この列の間隔
ＳもＷと等しく選定されている。

この実施例では、感光体は矢印４方向に相対移動される
。ここで、発光素子の列方向とは矢印２６方向をいうも
のとする。また、第１列の発光素子１５１　と第２列の
発光素子１５□とはちょうど発光素子１５の幅Ｗだけ列
方向にずれた位置関係となっている。第３列の発光素子
１５．と第４列の発光素子１５．も同様の位置関係とな
っている。そして、第２列の発光素子１５□と第３列の
発光素子１５３　とは、一対ずつ、列方向と直行する方
向から見てＷの２分の１（図中りと表示）だけ重なり合
うように配置されている。

これらの発光素子には、書き込み制御回路２７が接続さ
れている。この書き込み制御回路２７は、発光素子１５
を載せた図示しないアノード電極に電圧を印加して、発
光素子１５を選択的に発光させる。

（以下余白） （静電潜像の書き込み） ここで、この光書き込み装置が第１図のハツチング２８
で示したような、ちょうど発光素子１５゛の半分の幅の
静電潜像を書き込む動作を説明する。

この動作の説明に必要な発光素子１５にのみＨ１〜Ｈ５
の記号を付した。

第２図はその静電潜像の拡大図で、ハツチング部分２８
は正転現象された後黒ドツトとなる部分である。他の破
線で囲まれた部分はその枠内に記号Ｈ１〜Ｈ５で示した
発光素子１５の光を受けて除電された部分である。

このように中央のハツチング部分２８は、Ｈ５の記号を
付した発光素子によって１画素の２分の１に相当する部
分のみが除電され、その後に残されてできたものである
。

第３図はＨｌからＨ５までの発光素子の発光のタイミン
グチャートで、書き込み制御回路２７はこのように各発
光素子を制御する。すなわち、Ｈｌの発光素子は中央部
で清澄（図中オフと記した）し、そのかわりにＨ５の発
光素子が中央部で点燈（図中オンと記した）する。Ｈ２
、Ｈ３の発光素子はこの間連続して点燈する。Ｈ４の発
光素子はこのハツチング部分２８にのみ光を照射する場
合に用いられるから、この場合は点燈しない。

各発光素子はこのようにしてクロック信号ＣＫに同期し
て点滅を繰り返し静電潜像を形成していく。

なお、液晶シャックを用いた光書き込み装置の場合、上
記発光素子の配置とはシャッタの配置のことをいい、そ
の点燈、清澄とはシャッタの開閉のことをいうものとす
る。

第２図のように３Ｘ３の画素マトリクスで中間調表現を
行おうとすれば、従来法では全部で９階調とることがで
きる。ところが、本発明のように１画素の２分の１の面
積の黒ドツトが形成できるようになると、その３倍、５
倍等の面積のパタンも記録することができるので、３×
３の画素マトリクスで１８８階調濃度表現を行うことが
できる。

なお、この黒ドツトの幅は、実用上は１画素の幅の２分
の１から３分の１程度が適当であり、発光素子の配列ピ
ッチ（Ｗ＋Ｌ）をＰとすると発光素子の重なり合う幅Ｄ
（第１図）は、はぼ下式の関係を満足することが好まし
い。

０．１５Ｐ≦Ｄ≦０．２５Ｐ 第４図には本発明の光書き込みヘッドの他の実施例を示
す。この実施例の発光素子１５では、第１列１５１　と
第２列１５２および第３列１５３と第４列１５４　との
関係は第１図のものと異なるところはないが、第２列１
５２と第３列１５３の関係が相違している。すなわち、
第２列と第３列とはその重なり幅りが発光素子１５の幅
Ｗの３分の１に選定されている。これらの点燈のタイミ
ング等は第１図のものとほぼ同様であり、より具体的な
説明は省略する。これによって、１画素の３分の１の面
積の黒ドツトの記録が可能となる。

第５図には、本発明の実施に適する光書き込みヘッドの
平面図を示し、第６図にその横断面図を示す。

この光書き込みヘッドは、４列平行に発光素子１５が配
列されており、これと交鎖するようにアノード電極３１
が設けられている。そして、アノード電極１本にそれぞ
れ４個ずつ発光素子１５が設けられた構成となっている
。各発光素子１５の配置は第１図に示したものと同様で
ある。

カソード１６とアノード３１の間には、所定の幅のスリ
ットを有するグリッド３３．〜３３４が、それぞれその
直下の発光素子１５の周辺部を覆うように、低融点ガラ
ス等からなる支持壁３５に支持されている。このグリブ
トは、金属板をエツチングして４つを一体化したものを
作成し、低融点ガラスのペーストを用いて発光素子上方
の所定位置に貼り付け、これを焼成して固定し、その後
にそれぞれ切り離して完成させる。

図において、１本のアノード３１上に載せられた４個の
発光素子１５は、アノード電極３１に正電圧を印加する
ことにより一斉に発光しようとするが、４本のグリッド
３３．〜３３４のうち３本に適当なバイアス電圧を印加
して、残りの１本のグリッドの直下の発光素子のみを発
光させるようにする。例えばアノード電極３１へ選択的
に電圧を印加しながらグリッド３３、〜３３４へのバイ
アス電圧の印加を順に切り換えていく。この切り換えの
タイミングを感光体の相対移動速度と同期させれば、４
列の発光素子が順に感光体上の同一直線上に静電潜像を
書き込むことになる。

第７図はこのような光書き込みヘッドを制御するための
書き込み制御回路の実施例を示すブロック図である。

ラインバッファ４１に格納された静電潜像書き込みのた
めの一列分の信号から、第１図および第２図で説明した
ように、発光素子１５を点燈するための４群の信号を作
成し、これをそれぞれ別々の遅延時間を有する遅延回路
（ＤＬ＞４２に入力。

する。その出力信号が各列ごとに設けられた駆動回路（
ＳＷ）４３に並列入力し、アノード電極への正電圧印加
用の信号として用いられる。グリッド３３．〜３３４へ
のバイアス電圧は一定周期で′　　順に各グリッドに印
加される。これは前に説明したとおりである。

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
ドツ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ツトを記録
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）　ＩＪクスで
濃度バタンを表現すると、第８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、これらはバ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」 本発明の光書き込み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」 以上説明した本発明の光書き込み装置は、発光素子を上
述のように複数列配置して、これらを選択的に発光させ
ることによって、その発光素子の面積以下の黒ドツトの
記録を可能にした。

これによって、中間調の記録を行う場合に画素マトリク
スの低濃度の領域における濃度表現を細分化することを
可能とし、画質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光書き込み装置の実施例を示す光書き
込みヘッド要部の拡大部分を含むブロック図、第２図は
その光書き込みヘッドにより書き込まれる静電潜像の平
面図、第３図は発光素子の点燈制御のタイミングチャー
ト、第４図は発光素子の配列の他の実施例を示す平面図
、第５図は本発明の実施に適する光書き込みヘッドの要
部平面図、第６図はその横断面図、第７図は本発明の光
書き込み装置の要部のブロック図、第８図はこれにより
得られた画素マトリクスの例を示すバタン構成図、第９
図は本発明の実施に適する光書き込み装置の側面図、第
１０図はその光書き込みヘッドの横断面図、第１１図は
その部分平面図、第１２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。 出　　願　　人 富士ゼロックス株式会社 代　　理　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発光素子を２列以上平行にそれぞれ等間隔に配置し
   かつこの列方向と直行する方向から見て隣接した前記発
   光素子の全部または一部が他の発光素子列の発光素子と
   互いに一定幅ずつ重なり合うよう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
   直交する方向に相対移動する感光体と、発光素子の面積
   以下の黒ドットが現像されるように前記各発光素子を選
   択的に発光させる書き込み制御回路から成ることを特徴
   とする光書き込み装置。 ２、発光素子を４列平行にそれぞれ等ピッチＰで配置し
   、列方向と直行する方向から見て隣接した発光素子の重
   なり合う幅Ｄを０．１５Ｐ以上０．２５Ｐ以下の範囲に
   選定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   光書き込み装置。