JPH0272972A - 画像形成装置 - 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、例えばレーザビームプリンタなどのようにレ
ーザ光により像を形成する画像形成装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ −Ｍに、レーザビームプリンタは画像信号に対応して変
調されたレーザ光を感光体に照射して、その画像信号に
対応する静電潜像を感光体上に形成し、その静電潜像を
現像して記録紙などに転写することにより像形成を行っ
ている。このような装置におけるレーザビームの発光量
（以下、レーザパワーとよぶ）は、感光体の特性によっ
て決定されている。また、１画素当たりの照射時間（画
素クロックの１周期に相当）は、通常１インチ当りのド
ツト数（ｄｐｉ）であられされる記録密度と記録スピー
ド、それにレーザの主走査方向の最大画像幅によって一
義的に定められている。ここで、例えば記録密度を３０
０ｄｐ　ｉ、副走査方向への記録紙の搬送速度（プロセ
ススピード）を５０ｍｍ／ｓｅｃ、主走査方向の最大画
像幅を２１０ｍｍ　（Ａ４縦送り）とすると、画素クロ
ックは約１．７ＭＨｚ　（１クロック周期は約５５０ｎ
ｓｅｃ）となる。

次に半導体レーザの駆動法について説明する。

半導体レーザを駆動する駆動電流はレーザの発光量、即
ちレーザパワーに基づいて決定され、レーザのオン、オ
フは先に述べたように画像信号によって決定される。こ
のレーザのオン時に、−気に目標とする駆動電流まで立
ち上げてしまうと、第１０図破線で示すようにオーバシ
ュートが発生してしまう、これにより、レーザの立上が
り時に強く点灯してしまい、画像に影響を与えるばかり
でなく、レーザそのものを破壊したり、レーザの寿命を
縮めてしまうおそれがある。

そこで従来は、レーザオン時に一気に最大電流を流さな
いようにし、第１０図の実線で示されたようにオーバシ
ュートの発生を防止している。この場合、レーザの駆動
電流が最大となるまでは約２０ｎｓｅｃを要している。

しかしながら、前述した記録密度３００ｄｐ　ｉ、プロ
セススピード５０　ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃで主走査方
向の最大画像幅２１０ｍｍの場合では、例え１画素当り
レーザ光の立上がりが２０ｎｓｅｃ遅れたとしても、１
画素のフル点灯時間５５０ｎｓｅｃの約４％が出力され
ないだけであるため、画像形成上あまり大きな影響が生
じていなかった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら近年、このようなプリンタに画像データを
出力するホストコンピュータなどの性能が向上し、より
高速、より高密度な画像記録を行うプリンタが求められ
てきている。特に前述したレーザビームプリンタで、例
えば６００ｄｐｉ。

８００ｄｐｉなどといった密度で画像を記録するとき、
その画素クロックは記録密度が３００ｄｐｉのときに比
べて２倍、８／３倍となる。そしてこれが主走査方向と
副走査方向の両方に対して実施されるため２乗で効いて
くることになり、それぞれ４倍、６４／９（約７）倍と
なる。つまり、１画素の記録に要する時間は、３００ｄ
ｐ　ｉに比ベロ００ｄｐｉでは１／４倍、８００ｄｐｉ
で９／６４倍になる。このような場合、前述したレーザ
の立上がり時における２０ｎｓｅｃの遅れが非常に問題
になる。即ち、例えば６００ｄｐｉのｌ画素分の記録時
間は１３８ｎｓｅｃであるが、２０ｎｓｅｃの遅れはこ
の時間の約１５％にもなり、さらに８００ｄｐ　ｉの場
合に至っては、約２６％にもなってしまう。

このように記録密度が上り１画素の記録時間が短くなる
と、前述したレーザ光の立上がりの遅れにより１画素が
十分に露光できなくなり、１ドツトの再生が非常に不鮮
明になる。また、主走査方向の１ドツトの横線はレーザ
が点灯しつ放しになるので影響はないが、副走査方向の
１ドツトの直線（縦線）は、各主走査線の１ドツトを縦
につなぎ合わせた形で形成されるので細くなってしまう
。

また、従来このような２値プリンタを用いて、ハーフト
ーンや写真画等を再現する場合には、８×８や４×４の
デイザマトリックスを用いてデイザ処理を行って階調性
を表現していた。ところがこの手法によると、階調数を
上げて行くと、解像度が落ちてしまうという欠点が従来
より知られている。すなわち８×８のデイザマトリック
スを組んだ場合８Ｘ８＝６４階調が表現できるわけであ
るが、８ドツト×８ドツトの大面積で１つの濃度を表わ
す（面積階調）ために、例えば３００ｄｐｉの画素密度
をもっていたとしても、その解像は３００／８（ｄｐｉ
）＝３７．５（ｄｐｆ）の解像度しか得られなくなって
しまっていた。

そこで最近では、解像を落とさずに階調を表現すること
が求められてきている。すなわち、１画素をオン／オフ
させて２値で表現するだけでなく、１画素で階調を表わ
すことができる、いわゆる多値プリンタが求められてい
る。この多値を実現する手段として、現在広く知られて
いるものにパルス幅変調がある。これは、１画素当りの
レーザ駆動時間なＴ　ｎ５ｅｃとしたとき、例えば、０
．３Ｔｎｓｅｃや０．７Ｔｎ　ｓｅｃだけレーザを駆動
させることにより階調を表現するものである。つまり、
レーザオフ、０．３Ｔオン　０．７ＴオンそしてＴオン
というように、１画素を４階調で表わすことができる。

この方法によれば、解像を落とすことなく、例えば１６
６階調２５６階調を表現することができる。

このようなプリンタに出力される多値データは通常、画
像データのビット数を増やし、例えば４ビツトの信号に
よりＯ〜１５までのデータを送信することができる。こ
のような多値データに従って、レーザドライバがレーザ
なオンする時間を決定し、多値データに対応したパルス
でレーザをオンさせるようになっている。これは、例え
ば多値データが“７°のときは、７／１５Ｔｎｓｅｃだ
けオンさせることにより階調データが得られる。このよ
うにして、通信による信号の減衰やノイズに影響を受け
ずに、正確な多値画像データを伝送して再生することが
できる。このようにパルス幅変調は、解像を落とさずに
階調を表現するものとして非常に有効な方法である。

ところがここで再び課題となってくるのが、先に述べた
レーザの立上り時間である。例えば先に述べた３００ｄ
ｐ　ｉで４ビツトの多値データを入力し、“０“から“
１５”までの画像信号に応じてレーザなオンさせる場合
を考えると、画像データがｌ”ならば５５０　／　ｌ　
５　（＝３６．６ｎｓｅｃ）オンされることになるが、
前述したように２０ｎｓｅＣのレーザ駆動の立ち上がり
時間があるため、所望のレーザオン時間に対し、４６％
程度しかレーザがオンできなくなってしまう。

この関係を示したのが第１１図である。ここでは横軸が
多値画像データの濃度値を示し、４ビツトの場合で０−
１５までで示されている。これに対し縦軸は、１ドツト
当りのレーザオン時間がＴのときを１００％としたとき
、レーザの点灯時間を割合で示している。この図におい
て実線で示したのが、入力信号に対する点灯時間の理想
的な割合を示す線で、点線はレーザドライバの立上り時
間が２０ｎｓｅｃのときの、実際のレーザ点灯の割合を
示している。このように実際の装置では、画像データに
対するレーザの点灯時間は理想値よりかなりずれている
ため、良好な再生画像を得ることができなかった。

またさらに、わずかではあるがレーザドライバの個体差
（Ｃ，Ｒのバラツキ）やレーザ自体のＩ−Ｌ特性のバラ
ツキによってもレーザ光の立ち上がり時間が異なり、特
に多値画像を再生する場合などにはその影響が顕著にな
り、各プリンタ毎に再生された画像濃度が異なってしま
うといった問題がある。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、レーザオ
ン時の遅延時間に応じてレーザオフ時間を遅延させるこ
とにより、像形成されるドツトの細りを無くし、またパ
ルス幅変調された中間調画像も良好に再生できる画像形
成装置を提供することを目的とする。

また、レーザなオフするときの遅延時間を、レーザ駆動
回路の遅延時間や、あるいはレーザの発光量に対応して
遅延させることにより、最適な画像を再生できるように
した画像形成装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は以下
の様な構成からなる。即ち、 画像信号により変調されたレーザ光で感光体上を走査し
てハードコピーを作成する画像形成装置であって、レー
ザの駆動電流の立上がりを所定時間遅延させる電流遅延
手段と、前記所定時間に対応しでレーザ光の立下がり時
間を遅延させる遅延手段とを備える。

また他の請求項の発明は、 画像信号により変調されたレーザ光で感光体上を走査し
てハードコピーを作成する画像形成装置であって、レー
ザの駆動電流の立上がりを所定時間遅延させる電流遅延
手段と、それぞれが異なる種々の遅延時間を有する複数
の遅延回路と、前記所定時間あるいはレーザ駆動回路の
遅延時間に対応して前記遅延回路を選択し、レーザ光の
立下がり時間を遅延させる遅延手段とを備える。

［作用］ 以上の構成において、電流遅延手段によりレーザ駆動電
流の立上がりを所定時間遅延させ、その所定時間に対応
してレーザ光の立下がり時間を遅延させるように動作す
る。

また他の請求項の構成によれば、電流遅延手段によりレ
ーザの駆動電流の立上がりを所定時間遅延させる。その
所定時間あるいはレーザ駆動回路の遅延時間に対応して
、それぞれが異なる種々の遅延時間を有する複数の遅延
回路の１つを選択し、レーザ光の立下がり時間を遅延さ
せるようにしている。

また更に他に請求項によれば、信号発生手段は所定周期
の画像信号を出力し、検出手段によりレーザ光の強度を
検出する。これにより、遅延手段はその所定周期の画像
信号に対応して、検出手段で検出されたレーザ光量が所
定の光・量になるように遅延回路の１つを選択するよう
に動作している。

［第１の実施例コ 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。

［レーザビームプリンタの説明 （第１図、第２図）］ 第１図は第１の実施例のレーザビームプリンタの概略構
成を示すブロック図である。

図中、１００はホストコンピュータなどの外部機器より
記録する画像データを入力する入力部、１０１は入力し
た画像データを頁単位で格納するページメモリである。

１０２はページメモリ１０１より読出されたデジタル画
像データをアナログ画像データに変換するＤ／Ａ変換器
である。１０３は三角波などの基準クロック信号を発生
する基準信号発生器、１０４は基準信号とアナログ画像
信号とを比較することにより、パルス幅変調された画像
信号をレーザトライバ１１０に出力する比較器である。

レーザドライバ１１０はパルス幅変調された画像信号１
１１を入力してレーザ１０８を駆動しており、ここでは
、画像信号１１１をＯＲ回路１０６を通してドライバ回
路１０７に出力するとともに、一方では画像信号１１１
は遅延回路１０５に入力されており、この遅延回路１０
５により、前述したレーザ光の立上がり時における遅れ
に相当する分だけ遅延させてＯＲ回路１０６に出力して
いる。ドライバ回路１０７はレーザ１０８の駆動電流の
立上がりを所定時間遅延させ、ＯＲ回路１０６より出力
される信号に従ってレーザｌＯ８を駆動する。

このときの各信号のタイミングを示したのが第２図で、
ここでは記録密度が８００ｄｐ　ｉで、プロセススピー
ドが５０　ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ、そして主走査方向
の最大画像幅が２１０ｎｍの場合で示している。

第２図に示すように、いま画像信号１１１が１ドツト毎
にオン・オフを繰返す信号であるとすると、ドライバ回
路１０７の立上りの遅れ時間２０１が２０ｎｓｅｃであ
る場合、従来のレーザドライバによれば、レーザ光１１
３は破線で示すように２０ｎｓｅｃだけオン時間が減少
することになる。そこで、第１図の遅延回路１０５によ
りレーザ駆動信号１１２のオフの遅延時間２０２を立上
り時間２０１の分、即ち、ここでは２０ｎｓｅｃだけ遅
延させることによって、レーザ光１１３は実線で示すよ
うに、画像信号１１１に比べてオンとオフの比率が同じ
になり、ドツトが正確に記録され、例えば縦紬の細りが
無く１ドツトの再現性が良好になる。

このようにして半導体レーザ１０８が駆動され、このレ
ーザ１０８より出力されたレーザ光１１３は、像形成部
１０９により感光体上を走査して図示しない感光体上に
静電潜像を形成し、電子写真プロセスによりハードコピ
ー化される。

［第２の実施例　（第３図）］ 次に、多値画像データの場合について説明する。

先に述べた記録密度が３００ｄｐｉで、プロセススピー
ド５０ｍｍ／ｓｅｃ、有効画像幅２１０ｍｍの場合で、
４ビツトの多値画像データ（０から１５まで）を入力し
た場合で説明する。このときも、前述の場合と同様に、
レーザのオフタイミングを２０ｎｓｅｃ遅延させること
により、第３図に示すように、画像信号とレーザの発光
時間を対応させることができる。

［第３の実施例　（第４図）］ 前述した第１と第２の実施例に示す場合において、レー
ザ駆動信号１１２に対するレーザ光１１３の遅延時間は
、それほどばらつくものではないが、それでも多少のバ
ラツキはでてくる。

このバラツキは通常は問題にならないレベルであるが、
画像データの画素密度が高くなったり階調数が増大した
ような場合、例えば１２００ｄｐｉや、パルス幅変調で
２５６階調を表現する場合などには、これらのバラツキ
の影響がでてくる。

このバラツキは主に、ドライバ回路１０７のコンデンサ
や抵抗などの公差によるものが殆どである。

そこで第４図は他の実施例の遅延回路４１の構成を示す
ブロック図で、それぞれ異なる遅延時間を有するｎ個の
遅延素子（４４−１〜４４−ｎ）を備えている。４２．
４３はそれぞれ所望の遅延素子を選択するセレクタで、
ドライバ回路１０７の遅延時間などに対応して、それら
遅延素子の１つを選択することにより、ドライバ回路１
０７による装置の固体差が無くなり、安定した再生画像
が得られる。

［第４の実施例　（第５図〜第８図）］第５図は本発明
の他の実施例のレーザビームプリンタの概略構成を示す
ブロック図で、第１図と共通する部分は同一記号で示し
、それらの説明を省略する。

図中、４１は第４図に示された遅延回路で、それぞれ異
なる遅延時間を有する複数の・遅延素子を含んでおり、
制御部５３よりの選択信号５４により所望の遅延時間を
選択できるように構成されている。５２はレーザ１０８
の裏面発光部に取り付けられたフォトセンサ、５１はレ
ーザ１０８を駆動するトライバ回路で、制御部５３から
の制御信号により、その出力光量を調整できるように構
成されている。

まず、はじめにレーザ１０８のパワー設定を行う、これ
は第６図に示すように、レーザ１０８自体の温度の影響
により、レーザの駆動電流とレーザの発光量の関係（、
Ｉ−Ｌ特性）が変化することが知られている。従って、
一定電流値でレーザ１０８を駆動すると、回路やレーザ
なとの昇温などにより、レーザの発光量が変化してしま
い、再生された画像濃度に違いが生じてしまう。

そこで、従来よりこれを補正して、一定のレーザ発光量
を得るために用いられているのがＡＰＣ（オート・パワ
ー・コントロール）である。これは第５図に示したよう
にして、レーザ１０８の裏面発光部にフォトセンサ５２
を取付け、画像形成前にレーザ１０８を固定電流で発光
させるるこのとき、フォトセンサ５２によってレーザ１
０８の発光量を読取り、所定の値（感光体の特性により
定められた光量）になるようにフィードバック制御し、
制御信号５５によりレーザ１０８の駆動電流を制御する
。

次に、パルスジェネレータ５６と切換用スイッチ５８を
設け、信号５７によりスイッチ５８を切換久、パルスジ
ェネレータ５６より出力される画像クロック周期のパル
ス信号なレーザドライバ５０に出力する。このパルス信
号は、１ドツト毎のオン／オフ信号であり、画像信号と
してレーザドライバ５０に入力される。このときのパル
ス信号、レーザ駆動電流及びレーザ光の関係を第７図に
示す。

このときフォトセンサ５２でレーザ１０８の発光量をモ
ニタし、この平均光量が所定の値となるように、遅延回
路４１の遅延素子を選択してレーザ１０８をオフする時
の遅延時間を変化させる。

この時の目標値としては、おおむね、フル点灯時の５０
％とすることが好ましいが、レーザのスポットの形状等
に応じて、例えば約５５％、６０％などとしても良い。

このようにして、遅延時間を調整した後のパルス信号に
対するレーザ駆動電流、レーザ光の関係を第８図に示す
。

このようにレーザ１０８をオフするタイミングを遅らせ
ることにより、レーザ１０Ｂのオンとオフの割合が５０
％となり、１ドツトが所定時間だけ確実にオンできるよ
うになり、１ドツトの再現性が向上し、例えば縦線の細
りも解消することができる。

［第５の実施例　（第９図）〕 次に多値の場合について述べる。先に述べた記録密度が
３００ｄｐｉで、プロセススピード５０ｍｍ／ｓｅｃ、
有効画像幅２１０ｍｍで、４ビツトの多値画像データを
入力するプリンタの場合で説明する。まずはじめに、第
１の実施例と同様にＡＰＣで、レーザパワーを決定する
。次に、パルスジェネレータ５６により画像濃度“１０
”に相当する信号、即ちＩＯＴ／１５時間オン、５Ｔ／
１５時間オフを繰り返すパルス信号（ただし、ここでＴ
は１画素のオン時間）を入力する。

そして、このときのレーザ１０８の発光量をセンサ５２
によりモニタし、遅延回路４１によりフルオン時の２／
３の光量になるように、レーザ１０８をオフするときの
遅延時間を選択する。このときのパルス信号、レーザ駆
動電流、レーザ光の状態を第９図に示す。なお、レーザ
駆動電流をオフさせるときの遅延時間は、４ビツトの画
像データの”１“から“１５”の全てに適用させること
により、多値画像データに適合した発光量を得ることが
できる。

なお、この実施例では三角波によりパルス幅変調した２
値化号に対する処理として説明したがこれに限定される
ものでなく、たとえば三角波以外にカウンタの出力値な
どによりパルス幅変調された２値画像データや、デイザ
法などにより作成された高密度の２値化号などによりレ
ーザな駆動する場合にも適用できる。

以上説明したようにこの実施例によれば、レーザ駆動の
立上がり時の遅延時間に応じてレーザなオフさせる時間
を遅延させることにより、像形成されるドツトの細りゃ
不完全さを無くして、良質な画像を再生できる効果があ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、レーザオン時の遅
延時間に応じてレーザオフ時間を遅延さ。

せることにより、像形成されるドツトの細りを無くし、
またパルス幅変調された中間調画像も良好に再生できる
効果がある。

また、レーザなオフするときの遅延時間を、レーザ駆動
回路の遅延時間や、あるいはレーザの発光量に対応して
遅延させることにより、最適な画像を再生できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のレーザビームプリンタの概略構成を示
すブロック図、 第２図は第１の実施例における画像信号とレーザ駆動電
流及びレーザ光のタイミングを示す図、第３図は第２の
実施例における画像信号とレーザ駆動電流及びレーザ光
のタイミングを示す図、第４図は遅延回路の他の構成を
示す図、第５図は他の実施例のレーザビームプリンタの
概略構成を示すブロック図、 第６図はレーザのＩ−Ｌ特性を示す図、第７図〜第９図
はパルス信号とレーザの駆動信号及びレーザ光との関係
を示す図、 第１０図はレーザ駆動電流を示す図、そして第１１図は
画像信号とレーザの点灯時間の関係を示す図である。 図中、４１，１．０５・・・遅延回路、４２，４３゜５
８・・・切換スイッチ、４４−１〜４４−ｎ・・・遅延
素子、５０，１１０・・・レーザドライバ、５１，１０
７・・・ドライバ回路、５２・・・フォトセンサ、５３
・・・制御部、５４・・・選択信号、５５・・・制御信
号、５６・・・パルスジエネエレータ、１００・・・入
力部、１０１・・・ページメモリ、１０２・・・Ｄ／Ａ
変換器、１０３・・・基準信号発生器、１０４・・・比
較器、１０７・・・ドライバ回路、１０８・・・半導体
レーザ、１０９・・・像形成部、１１１・・・画像信号
、１１２・・・レーザ駆動電流、１１３・・・レーザ光
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像信号により変調されたレーザ光で感光体上を
   走査してハードコピーを作成する画像形成装置であつて
   、 レーザの駆動電流の立上がりを所定時間遅延させる電流
   遅延手段と、前記所定時間に対応してレーザ光の立下が
   り時間を遅延させる遅延手段とを備えることを特徴とす
   る画像形成装置
2. （２）画像信号により変調されたレーザ光で感光体上を
   走査してハードコピーを作成する画像形成装置であつて
   、 レーザの駆動電流の立上がりを所定時間遅延させる電流
   遅延手段と、それぞれが異なる種々の遅延時間を有する
   複数の遅延回路と、前記所定時間あるいはレーザ駆動回
   路の遅延時間に対応して前記遅延回路の１つを選択し、
   レーザ光の立下がり時間を遅延させる遅延手段とを備え
   ることを特徴とする画像形成装置。
3. （３）所定周期の画像信号を出力する信号発生手段と、
   レーザ光の強度を検出する検出手段とを更に含み、前記
   遅延手段は前記所定周期の画像信号に対応し、前記検出
   手段で検出されたレーザ光量が所定の光量になるように
   前記遅延回路の１つを選択するようにしたことを特徴と
   する請求項第２項に記載の画像形成装置。