JPS6367073A - レ−ザ光変調方式 - 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、電子写真方式を用いたレーザビームプリンタ
におけるレーザ光変調方式に関するものである。

［従来の技術］ レーザビームを画像信号に応じてＯＮ１０　Ｆ　Ｆさせ
、電子写真方式を用いて像形成を行うレーザビームプリ
ンタにおいて、記録すべき画像とレーザ光のＯＮ１０　
Ｆ　Ｆの対応として、従来より２つの方式が提案されて
いる。

１つは画像を形成する黒画素に相当する箇所でレーザ光
をＯＮＬ、画像を形成しない白画素に相当する箇所では
レーザ光をＯＦＦする、いわゆるイメージスキャン方式
（ネガ現像方式）である。

他の１つはこの逆で、黒画素に相当する所でレーザ光を
０ＦＦＬ、白画素に相当する所でレーザ光をＯＮする、
いわゆるバックグラウンドスキャン方式（ポジ現像方式
）である。

なお、イメージスキャン方式とバックグラウンドスキャ
ン方式では、その現像過程において、静電潜像を顕像化
する場合に使用するトナーの帯電極性が逆になっている
。

第１０図は従来一般に利用されているレーザビームプリ
ンタの像形成部の原理図である。

第１０図において、レーザ光源２１には画像信号が入力
され、この信号に従ってレーザ光のＯＮ１０　Ｆ　Ｆ制
御が行われる。レーザ光源２１で発光されたレーザ光は
、コリメータレンズ２０を通過することにより、平行光
となり所定のビーム径に絞られた後、一定速度で回転す
る回転多面体ミラー２２に入射され、感光体１２の感光
面」二を走査される。なお、回転多面体ミラー２２より
の反射光は、補正光学系２３（一般にはｆθレンズが使
用される）で光路補正が行なわれた後、感光体１２面上
に結像される。レーザ光は回転多面体ミラー２２の回転
に従い、感光体１２面上を図の矢印Ｈｓの方向へミラー
１面に付き１回走査される。同時に、不図示の帯電器に
より一様に帯電された感光体１２は、一定速度で図中矢
印２６で示される円周方向に回転しているので、結果的
にレーザ光の２次元の面走査が行なわれ、感光体１２上
にはレーザ光のＯＮ１０　Ｆ　Ｆに従った静電潜像が形
成される。

また、走査光の一部は、感光体１２のレーザ光の感光面
走査に先立つ所定到達位置に配設された折り返しミラー
２４で反射されてフォトセンサ２５に入射され、ここて
光電変換される。この検出信号は水平同期信号として用
いられる。

このようにして感光体１２上に形成された静電潜像は、
その後、公知の電子写真法により、現像、記録用紙上へ
の転写が行なわれ、画像記録が行われる。

近年ではこのようなレーザビームプリンタを用いて出力
する画像は、文書画像がほとんどであり、一般的な文書
画像では、黒画素に比べて白画素の数が圧倒的に多いの
が特徴である。

イメージスキャン方式では、黒画素を形成する時にのみ
レーザな点灯させるので、文書画像の出力に於いては、
累積のレーザ光点灯時間が短くなり、累積点灯時間寿命
が短い半導体レーザをレーザ光源として用いた場合は、
バックグラウンドスキャン方式に比べて有利である。一
方、黒画素が連続した、いわゆるベタ黒の画像を再現す
る場合、回転多面体ミラーの各面の面角度精度や機械的
振動などにより各走査ライン間の間隔が微妙に変化し、
感光体走行方向に縞状の模様が現われて画像として好ま
しくない。

他方、バックグラウンド方式では、このような場合黒画
素の部分はレーザを点灯しないので、均一な黒の再現が
できる。

また、１画素幅程度の細線を再現する場合においても、
イメージスキャン方式とバックグラウンドスキャン方式
においては相違がでる。これは感光体上に結像されるレ
ーザ光のスポットのエネルギーが２次元ガウス分布と見
なせること、及び、そのようなスポットで形成された感
光体上の潜像と現像特性に起因する。

以下、方式毎の細線の再現について、第３図（Ａ）、（
Ｂ）及び第４図（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。

第３図（Ａ）、（Ｂ）はイメージスキャン方式における
細線形成の場合で、第３図（Ａ）は１ライン幅の黒細線
を形成しようとした場合を、第３図（Ｂ）は１ライン幅
の白線を形成しようとした例を示している。図の１つの
円が１画素に対応しており、○（白丸）はレーザを点灯
せず、・（斜線で示す黒丸）はレーザを点灯する。そし
て、感光体上に形成される静電潜像はレーザスポットの
エネルギー分布が図の１及び２に示すようにガウス分布
を示すので、裾広がりになり周辺部にもエネルギーが波
及してしまい、電子写真の現像特性から、現像後のレー
ザ照射部における黒画素部分は１画素分より広くなる。

ここで、Ｐ、、Ｐ２は静電潜像の現像スレッシュホール
ドレベルを示す。このように、黒細線は太くなり、白細
線は逆に細くなってしまう。即ち、黒細線の幅℃１は１
画素幅より太くなり、白細線の幅℃２は１画素幅より細
くなる。

このため、小さなサイズの漢字のような複雑な文字を記
録しようとすると、前述した黒細線の太り、及び、白細
線の細りにより、つぶれた文字となって好ましくない。

特に、走査光学系の精度上の制限等によるベタ黒のムラ
を防ぐために、隣接する黒画素がオーバーラツプするよ
うにビームのスポット径を大きくしたり、現像のスレッ
シュホールドレベルを低く設定する場合は、益々この傾
向が進み、顕著な場合には１画素の白細線はつぶれて再
現できなくなることがある。

一方、バックグラウンドスキャン方式の場合には、イメ
ージスキャン方式のときとはレーザの点灯／非点灯が逆
になり、第４図（Ａ）のようにレーザ非点灯で黒細線を
再現しようとした場合には、黒細線が細り、第４図（Ｂ
）のようにレーザ点灯で白細線を再現しようとした場合
には、白細線は太りぎみに再現される。即ち、黒細線の
幅ｆｌ、は１画素幅より細くなり、白細線の幅ｆ１２は
１画素幅より太くなる。従って、小サイズの’ａ　雑な
文字は、かすれぎみに再現されることになり、レーザ光
のスポット径や現像特性によっては、１ライン幅の黒細
線が全く再現できなくなる事かある。

［発明が解決しようとする問題点３ 以上説明したように、従来技術によるイメージスキャン
方式では、黒細線が太り、白細線が細って再現され、結
果的に再現像はつぶれる傾向を示し、又バックグラウン
ドスキャン方式では逆に黒細線が細り、白細線が太って
再現され、結果的に再現像はかすれる傾向を示すという
欠点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は前述した問題点を除去することを目的として成
されたもので、前述の問題点を解決する一手段として本
実施例は以下の構成を備える。

即ち、レーザ光の照射量に対応して記録される注目画素
の太り又は細りを検出する検出手段と、該検出手段の検
出結果によりレーザ光の発光強度を制御する制御手段と
を備える。

［作用］ 以上の構成において、制御手段は注目画素の太り又は細
りを防止するよう発光強度を制御するので、適正な幅を
持つ細線を記録できる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る一実施例の、黒細線、白細線を検
知するための検知回路を示すブロック図である。図にお
いて、ラインバッファ３１．３２及び３３は１主走査分
の画素データを蓄える容量を備えており、この３つのラ
インバッファ３１〜３３で副走査方向に連続した３主走
査分の画素を蓄えるように構成されている。ラッチ３４
〜４２は、ラインバッファ３１〜３３よりの出力される
３画素分の画素データを保持するもので、注目画素（本
例ではラッチＸ３Ｂに保持の画素）の周囲の８個の画素
を判別してエンコーダ４３よりのエンコード出力信号Ｓ
によりレーザ光の変調を行うための回路である。

即ち、画像信号Ｖｉｄｅｏを、直列に接続された３つの
ラインバッファ３１．３２及び３３に、画素単位に出力
される画像クロックφＣに同期させて格納し、３ライン
分遅延させる。そして、この各ラインバッファからの出
力は、画像クロックφＣに同期して、各ラインバッファ
毎の３つのラッチ（３４〜３６）、（３７〜３９）、（
４０〜４２）でラッチする。各ラッチＡＮＨからの出力
は、ラッチＸ３８を注目画素とした場合、第５図に示す
ようにＸを取り囲む隣接画素のデータであり、各隣接画
素のデータのレベルがそれぞれが判別できる。なお、Ｓ
５図に示す矢印Ｈｓはレーザビームの走査方向を示す。

この注目画素Ｘ及びその隣接画素Ａ−Ｈの９つの画素デ
ータ出力をエンコーダ４３に入力し、イメージスキャン
方式ではこれらの値が第６図（ａ）〜（ｄ）に示したよ
うな条件に当てはまる時には、この注目画素は黒細線の
一部であると判定して、黒細線の太りを防ぐために、レ
ーザ光量を落とすため、エンコーダ４３の出力Ｓを１″
′とする。第６図において、各升目は第５図のＡ〜Ｈ及
びＸに対応し、第１図のラッチＡ３４〜ラツチＨ４２の
保持画素データに対応する。図の斜線部分が黒画素を示
している。これは後述する第７図〜第９図においても同
様である。

一方、バックグラウンドスキャン方式では、これらの値
が第６図（ａ）〜（ｄ）に示したような条件に当てはま
る時には、この注目画素は白細線の一部であると判定し
て、白細線の太りを防ぐために、レーザ光量を落とす信
号としてエンコーダ４３の出力Ｓを“１゛とする。

イメージスキャン方式では、白細線の細りを直接レーザ
光量を制御することでは防ぐことができないので、白細
線に隣接する黒画素を細らせることで、白細線の細りを
防ぐ方法を取る。従って、各ラッチＡ−Ｈの出力が第７
図（ａ）〜（ｈ）の条件に当てはまる場合には、注目画
素Ｘは白細線に隣接する黒画素と判定して、エンコーダ
４３の出力Ｓを１°゛としてレーザ光量を落とすよう制
御する。

一方、バックグラウンドスキャン方式では、逆に黒細線
の細りを直接レーザ光量を制御することで防ぐことがで
きないので、黒細線に隣接する白画素を細らせることで
黒細線の細りを防ぐ。この場合は、第９図（ａ）〜（ｈ
）の条件に各ラッチＡ−Ｈの出力が当てはまる場合は、
注目画素Ｘは黒細線に隣接する白画素と判定して、エン
コーダ４３の出力Ｓを１′°としてレーザ光量を落とす
よう制御する。

エンコーダ回路４３よりの出力Ｓと、ラッチＸ３８より
の出力Ｘにより発光制御されるレーザの変調回路の詳細
を第２図に示す。

第２図において、ラッチＸ３８よりの注目画素の出力信
号Ｘは、バッファ１を介した後ターミネータ用抵抗２，
３で電圧レベルを補償してベース抵抗４を介してスイッ
チング用トランジスタ６に入力される。出力信号Ｘが″
１°°　（イメージスキャン方式では黒、バックグラウ
ンド方式では白）の時はトランジスタ６が°’ＯＮ”ｌ
、、出力信号Ｘが０°“　（イメージスキャン方式では
白、バックグラウンド方式では黒）の時はトランジスタ
６は“”ＯＦＦ”となる。トランジスタ６がＯＮすると
、トランジスタ１０で構成した定電流源の電流■がレー
ザダイオード５に流れて、レーザが点灯する。また、Ｘ
が°゛０”°の時は、トランジスタ６はＯＦＦするので
、レーザダイオード５は点灯しない。トランジスタ６が
ＯＦＦした時には、電流ＩはダイオードＤ１を経由して
流れる。レーザダイオード５の光量はレーザダイオード
５に流れる電流値■によって決まる。

電流値Ｉはトランジスタ１０のベースの電位によって決
まるので、この電位を変えれば電流値を制御することが
できる。トランジスタ１０のベース電位は■や、■−間
を抵抗分割して得られる電圧値ＶＩ＋がオペアンプ１１
により構成されるボルテージフォロアーによりインピー
ダンス変換されトランジスタ１０に与えられる。

木実施例では、トランジスタ１０のベース電圧である■
８は３つの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で分割して得られてい
る。即ち、 Ｖ、＝Ｖ−＋　（Ｖや−Ｖ−）（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１
＋Ｒ２＋Ｒ３） で決まる電流値Ｉでレーザが点灯する。

今、トランジスタ１０のエミッタ抵抗をＲ４、ベース・
エミッタ電圧をＶＢＥとすると、Ｉ　＝（ＶＲＶＢＥ　
　Ｖ−）　／Ｒ４で表わすことができる。抵抗Ｒ２には
、並列にアナログスイッチ１５が接続されており、この
アナログスイッチ１５はコントロール信号Ｓが１°′で
ＯＮ、”Ｏ”でＯＦＦとなる。コントロール信号Ｓが°
″１”の時、アナログスイッチ１５がＯＮとなり、抵抗
Ｒ２の両端がショートするので、電源値ＶＲは Ｖ−＋　（Ｖ、−Ｖ−）Ｒ３／　（Ｒｔ　＋Ｒ３）とな
り、その結果、電流値Ｉが小さくなり、レーザダイオー
ド５の光量が落ちる。従って、このアナログスイ・ンチ
１５のコントロール信号として、第１図のエンコーダ４
３の出力Ｓを使用すれば、注目画素Ｘがイメージスキャ
ン方式では黒細線、バックグランド方式では白細線の一
部又はイメージスキャン方式に於ける、白細線の、或い
はバックグラウンド方式に於ける黒細線の隣接画素であ
るレーザの光量を落とすことができる。

以上説明したように本実施例によれば、イメージスキャ
ン方式では黒細線が、又、バックグラウンド方式では白
細線が太る傾向にあるので、注目画素Ｘがこの細線に相
当すると判断される時には注目画素を形成するレーザ光
量を低減し、所望の細線を得ることができる。

一方、イメージスキャン方式では白細線が、又、バック
グラウンド方式では黒細線が細る傾向にあるので、この
時には注目画素を間接的に形成する（Ｘに隣接する画素
を形成する）レーザ光量を低減するようにレーザダイオ
ード５の発光光量を決定する電流値工を制御する。即ち
、レーザ光が照射されることにより得られる細線は太る
傾向にあるので、このレーザ光量を減らすことにより線
幅を最適化し、レーザ光が照射されないことにより得ら
れる細線は逆に細る傾向にあるので、この時には細線を
形成する周囲の画素のレーザ光量を減らす事により線幅
を最適化するものである。

前述の実施例では、レーザ光が照射されることにより得
られる細線の太りを防ぐレーザ光量と、レーザ光が照射
されないことにより得られる細線の細りを防ぐための隣
接する画素の光量低減量を同じにしたが、各条件に於い
て別のコントロール信号を発生させることにより、レー
ザ光量の制御を２段階に設定しても良い。

又、本実施例では細線の検出に３×３のマトリクスを用
いたが、このサイズを大きくすることでより精密な検出
をすることができる。

更に、本実施例では、１画素の線幅を細線として検出し
たが、プリンタの解像度に応じて検出する線幅を２画素
幅、３画素幅と変えて、同様の処理を施すこともできる
。

以上説明したように、本実施例によれば１．細線を検出
することによりレーザ光強度を制御し、細線幅を常に最
適化することが可能になり、イメージスキャン方式やバ
ックグラウンド方式に於ける画像再現性を著しく向上さ
せることができる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、注目画素の太り、
又は細りを検出し、この検出結果によりレーザの発光強
度を制御し、注目画素を最適面積で記録することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の細線の検知回路のブロ
ック図、 第２図は本実施例のレーザ変調回路の一例を示す回路図
、 第３図はイメージスキャン方式に於ける細線の再現の説
明図、 第４図はバックグラウンドスキャン方式に於りる細線の
再現の説明図、 第５図は注目画素及び注目画素の隣接画素のマトリクス
を示す図、 第６図はイメージスキャン方式に於ける黒細線の検知条
件を示す図、 第７図はイメージスキャン方式に於ける白細線の検知条
件を示す図、 第８図はバックグラウンド方式に於ける白細線の検知条
件を示す図、 第９図はバックグラウンド方式に於ける黒細線の検知条
件を示す図、 第１０図はレーザプリンタの像形成回路の原理図である
。 図中、５・・・レーザダイオード、６，１ｏ・・・トラ
ンジスタ、１１・・・オペアンプ、１２・・・感光体、
１５・・・アナログスイッチ、２１・・・レーザ光源、
２２・・・回転多面体ミラー、３４〜４２・・・ラッチ
、４３・・・エンコーダ、Ｘ・・・注目画素（信号）、
ｓ・・・エンコーダ出力（光量制御信号）である。 第５図 （リ　　　　　　（ｄ） 第６図 （ｏ）　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　（Ｃ）
（６）　　　　　　　（６）　　　　　　　（ｆ）第７
図 Ｈ５ （ｏ）　　　　　　　　　　　（ｂ） 第８図 （０）　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　（Ｃ）（
ｄ　）　　　　　　　　　（ｅ　）　、　　　　　　　
　（ｆ　）第９図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザビームプリンタにおけるレーザ光変調方式
   であつて、レーザ光の照射量に対応して記録される注目
   画素の太り又は細りを検出する検出手段と、該検出手段
   の検出結果によりレーザ光の発光強度を制御する制御手
   段とを備え、該制御手段は注目画素の太り又は細りを防
   止するよう発光強度を制御することを特徴とするレーザ
   光変調方式。
2. （２）レーザ光によつて記録される注目画素の太り又は
   細りを検出する検出要素として、注目画素及び該画素に
   隣接する画素を用いることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のレーザ光変調方式。
3. （３）レーザ光による記録方式がイメージスキャン方式
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレ
   ーザ光変調方式。
4. （４）レーザ光による記録方式がバックグラウンド方式
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレ
   ーザ光変調方式。