JPH04248762A - 画像記録装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ走査光学系を用
いて画像記録を行う画像記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】記録信号によって変調された１本のレー
ザビームによって、像形成体上を走査して該像形成体上
に記録信号にもとづく情報を記録する画像記録装置は良
く知られている。

【０００３】図３は上記画像記録装置の光学系構成図の
一例を示したものである。図３において、ページメモリ
等からの画像濃度データによって変調した変調信号で半
導体レーザ１１を発振させ、出射したレーザ光をコリメ
ータレンズ１２で平行光としたレーザビームを一定の速
度で回転する回転多面鏡であるポリゴンミラー１４で偏
向させ、ｆ−θレンズ１５及びシリンドリカルレンズ１
３，トロイダルレンズ１６によって、一様帯電した像形
成体である感光体ドラム３０周面上に微少なスポット（
以下これをビームスポットという）に絞って走査する。 ここでｆ−θレンズ１５は等速の光走査を行うための補
正レンズであり、シリンドリカルレンズ１３及びトロイ
ダルレンズ１６はポリゴンミラー１４の面倒れによるス
ポット位置の変動を補正するレンズである。また１７は
レーザビームを反射する走査ミラー、１８はインデック
ス用ミラー、１９はインデックスセンサである。インデ
ックスセンサ１９からのインデックス信号によって所定
速度で回転するポリゴンミラー１４の面位置を検知し、
主走査方向の検知した周期によってディジタル画像濃度
信号による光走査を行っている。これにより上記ビーム
スポットは感光体ドラム３０上をドラム軸に平行なスポ
ット軌跡Ｌに沿って走査する。 一方、感光体ドラム３０も図示しない駆動手段によって
矢示方向に等速で回転しているのでこれが副走査となり
、上記ビームスポットは感光体ドラム３０上の画像領域
を互いに僅か重なり合いながら像露光を行う。半導体レ
ーザ１１は画像情報に従って作動する変調手段及びレー
ザドライバによって発光制御がなされ、感光体ドラム３
０上には画像の静電潜像が形成される。この静電潜像は
図示しない現像器によって現像されて可視のトナー像と
なり、図示しない転写紙に転写され、この転写紙は感光
体ドラム３０より分離され図示しない定着器に搬送され
定着されて装置外に排出される。一方感光体ドラム３０
上に残留したトナーは図示しないクリーニング装置によ
って除去クリーニングされて次の画像記録に待機する。

【０００４】かかる画像記録装置では、感光体ドラム３
０上のビームスポットによる潜像が現像されて形成され
るトナー像のドット径が画素径を決定することになる。 また中間調画像を再現するための２値化手法としてディ
ザ法や濃度パターン法が多く使用されている。一般に高
解像プリンタや複写機等の高解像の画像を扱う場合には
ディザ法が多く用いられる。しかし、上記ディザ法では
大きいサイズの閾値マトリックスを必要とするため複雑
な回路を必要とする欠点があった。この欠点を避ける方
法として、アナログビデオ信号の記録周期と等しい周期
を有する三角波の参照信号とから比較回路によってパル
ス幅変調信号を得る方法が行われている。上記比較回路
によるパルス幅変調信号を得る方法は、高解像で階調性
に優れた記録画像を得ることができる。しかし、画像記
録密度即ち記録周期を変更すると、画質が低下するとい
う問題点があった。

【０００５】画像記録密度を大にして前記ビームスポッ
ト径が小になると、次に説明する理由によって形成され
るトナードット径が小さくなり画像特性が変化し階調性
を悪くするという問題点があった。図４は反転現像が行
われる像形成体上のビームスポットのスポット径及び強
度分布と、そのビームスポットによる潜像が現像されて
形成されるトナー像のドット径の関係を示す図である。 半導体レーザの発光は、短い周期で発光させた場合、そ
の周波数特性により発光輝度の立ち上がり立ち下がりに
若干時間を要するため、短周期の場合は発光輝度が長周
期の場合に比べ低くなる。従って、図４に示すように半
導体レーザの発光出力が大きい場合あるいは一定であっ
ても発光時間が長い場合は強度分布Ｄ１、発光出力が小
さいあるいは発光時間が短い場合は強度分布Ｄ２となり
、最大強度もｐ１，ｐ２となる。ところがトナー像はレ
ーザスポットの強度が一定の閾値Ｓ以上でなければ形成
されないので、スポット径Ｄ１の場合のトナー像のドッ
ト径はｄ１で、強度分布Ｄ２の場合のドット径はｄ２と
なり、発光時間が短い短周期の場合に得られるトナー像
のドット径は小になる。通常の感光体に対してかかるド
ットによる像露光を行うと、感光体上に光照射したとき
の表面電位の変化すなわちガンマ特性が傾斜しているの
で、小径ドットについてはドット形状がコピー環境条件
等によって極めて不安定で、反転現像によって小径ドッ
ト部分に付着するトナーも不安定で形成される画像につ
いても鮮鋭度に欠けたボケた状態となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、前記画像強度密度を変更した場合に、トナー像の
ドット径変化による階調性の悪化による画像品質の低下
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、感光体上にレ
ーザ走査光学系を用いて画像記録を行う画像記録装置に
おいて、該記録の密度変更に伴い、画像濃度信号を変調
する参照信号の周期を記録密度と同期して変更し、また
前記参照信号周期の変更に伴い、前記参照信号の振幅を
変更することを主要な特徴とする。この際使用する好ま
しい感光体は高γ感光体であって、これによって画像密
度を変更したときに起こる画像品質の低下を防止すると
いう目的を簡単な構成によって特別な部品を増加するこ
となく実現した。

【０００８】

【実施例】図１は本発明装置の画像処理回路の１実施例
を示すブロック図であって、１は画像データをＡ／Ｄ変
換して画素の濃度情報を持った所定ビットを有するディ
ジタルビデオ信号を格納した画像データメモリ、２はＤ
／Ａ変換回路、３は三角波状の参照信号を発生する三角
波発生回路、４は比較回路、５は水平同期信号発生回路
、６は基準クロック発生回路、７はタイミング信号発生
回路、８は画像の階調性を補正するγ補正回路、９はレ
ーザドライバ、１０はレーザ走査光学系、２０は画像記
録装置本体にあって画像形成プロセスを各モードに適合
するよう制御する制御部である。画像データメモリ１の
部分は図示されないＣＣＤセンサやビデオカメラからの
ディジタルビデオ信号が入力されてもよい。

【０００９】なお、本発明装置の像形成体である感光体
ドラム３０の感光体には、にじみのない良好な画像が得
られるように高γ感光体が用いられている。この感光体
は、図６に示すように感光体ドラム３０の導電性支持体
３０Ａ上に感光層３０Ａ　、中間層３０Ｂを形成してな
る高γ感光体である。感光層３０Ａ　の厚さは、５〜１
００　μｍ程度であり、好ましくは１０〜５０μｍであ
る。感光体ドラム３０はアルミニュウム製のドラム状導
電性支持体３０Ｃ　を用い、この支持体３０Ｃ　上にエ
チレンー酢酸ビニル共重合体からなる厚さ０．１μｍの
中間層３０Ｂ　を形成し、この中間層３０Ｂ　上に膜厚
３５μｍの感光層３０Ａ　を設けて構成される。

【００１０】導電性支持体３０Ｃ　としては、アルミニ
ュウム、スチール、銅等のドラムが用いられるが、その
他、紙プラスチックフィルム上に金属層をラミネート又
は蒸着したベルト状のもの、或は電鋳法によって作られ
るニッケルベルト等の金属ベルトであっもよい。また、
中間層３０Ｂ　は、感光体として±５００〜２０００Ｖ
の高電圧に耐え、例えば正帯電の場合はエレクトロンの
導電性支持体３０Ｃ　からの注入を阻止し、なだれ現象
による優れた光減衰特性が得られるよう、ホール移動性
を有するのが望ましく、そのため中間層３０Ｂ　に例え
ば本出願人が先に提案した特願昭６１−１８８９７５　
号明細書に記載された正帯電型の電荷輸送物質を１０重
量％以下添加するのが好ましい。

【００１１】中間層３０Ｂ　としては、通常、電子写真
用の感光層に使用される例えば下記樹脂を用いることが
できる。

【００１２】（１）ポリビニルアルコール（ポバール）
等のビニル系ポリマー （２）ポリビニルアミン等の含窒素ビニルポリマー（３
）ポリエチレンオキサイド等のポリエーテル系ポリマー （４）ポリアクリル酸及びその塩等のアクリル酸系ポリ
マー （５）ポリメタアクリル酸及びその塩等のメタアクリル
酸系ポリマー （６）メチルセルローズ等のエーテル繊維素系ポリマー
（７）ポリエチレンイミン等のポリエチレンイミン系ポ
リマー （８）ポリアラニン等のポリアミノ酸類（９）スターチ
アセテート、アミンスターチ等の澱粉及びその誘導体 （１０）ポリアミドである可溶性ナイロン等の水とアル
コールとの混合溶剤に可溶なポリマー 感光層３０Ａ　は基本的には電荷輸送物質を併用せずに
光導電性顔料よりなる０．１〜１μｍ径のフタロシアニ
ン微粒子と、酸化防止剤とをバインダー樹脂の溶剤に混
合分散して塗布液を調整し、この塗布液を中間層３０Ｂ
　上に塗布して乾燥し、必要により熱処理して形成され
る。

【００１３】また、光導電性材料と電荷輸送物質とを併
用する場合には、光導電性顔料と当該光導電性顔料の１
／５以下、好ましくは１／１０００〜１／１０（重量比
）の少量の電荷輸送物質とよりなる光導電性材料と、酸
化防止剤とをバインダー樹脂中に分散させて感光層３０
Ａ　を構成する。

【００１４】カラートナー像を感光体１上に重ね合わせ
てカラー画像を形成する場合は、レーザ走査光学系１０
からのレーザビーム先に付着したカラートナー像によっ
て遮蔽されないように長波長側に分光感度を有する感光
体が必要であり、またトナーについても赤外線透過性の
トナーを用いる。

【００１５】図５は高γ感光体の特性を示すグラフであ
る。図において、Ｖ１　は帯電電位（Ｖ）、Ｖ０　は露
光前の初期電位（Ｖ）、Ｌ１　は初期電位Ｖ０　が４／
５に減衰するのに要するレーザビームの照射光量（μＪ
／ｃｍ２　）、Ｌ２　は初期電位Ｖ０　が１／５に減衰
するのに要するレーザビームの照射光量（μＪ／ｃｍ２
　）を表す。

【００１６】Ｌ２　／Ｌ１　の好ましい範囲は１．０　
＜　Ｌ２／Ｌ１　≦　１．５ で、この実施例ではＶ１　＝１０００Ｖ、Ｖ０　＝９５
０　Ｖ、Ｌ２　／Ｌ１　＝　１．２である。また、露光
部の感光体電位は１０Ｖである。

【００１７】光減衰曲線が初期電位Ｖ０　を１／２にま
で減衰させた露光中期に相当する位置での光感度をＥ１
／２　とし、初期電位Ｖ０　を９／１０まで減衰させた
露光初期に相当する位置での光感度をＥ９／１０とした
とき、（Ｅ１　／２　）／（Ｅ９　／１０）≧　２好ま
しくは、　　　　（Ｅ１　／２　）／（Ｅ９　／１０）
≧　５の関係を与える光導電性半導体が選ばれる。なお
、ここで光感度は微少光量に対する電位低下量の絶対値
で定義される。

【００１８】この感光体の光減衰曲線は、図５に示すよ
うな光感度である電位特性の微分係数の絶対値が少光量
時に小さく、光量の増大と共に急峻に減衰する。具体的
には光減衰曲線が図５に示すように露光初期においては
、若干の期間Ｌ１　の間、感度特性が悪くてほぼ横這い
の光減衰特性を示すが、露光の中期Ｌ１　からＬ２　に
かけては、一転して超高感度となってほぼ直線的に下降
する超高γとなる。この感光体は具体的には＋５００　
〜＋２０００Ｖの高帯電下におけるなだれ現象を利用し
て高γ特性を得るものと考えられる。つまり、露光初期
において光導電性顔料の表面に発生したキャリヤはこの
顔料と被覆樹脂との界面層に有効にトラップされて光減
衰が確実に抑制され、その結果、露光の中期において極
めて急激ななだれ現象が生じると解される。

【００１９】本実施例の画像記録装置について、上記の
感光体が優れた高ガンマ特性を有しているので、ビーム
径や画素幅が変化しても良好なトナー画像を得ることが
できる。また、高ガンマ特性を有した感光体上に付着し
たトナー像の上から帯電、露光現像の工程を多数回にわ
たり繰り返しトナー像を重ね合わせて形成する場合にも
潜像が安定して形成される。すなわち、ディジタル信号
ら基づいてビームをトナー像の上から照射するとしても
フリンジのない高鮮鋭度の高いドット状の静電潜像が形
成され、その結果、鮮鋭度の高いトナー像を得ることが
できる。

【００２０】次に図１に示す回路によってパルス幅変調
信号が得られる過程について説明する。画像データメモ
リ１からの画像濃度信号はγ補正回路８によりγ補正さ
れたのち、Ｄ／Ａ変換回路２によって画素毎にアナログ
信号に変換され、タイミング信号発生回路７からのタイ
ミング信号によって１つ１つの画素の画像濃度信号が順
次比較回路４の一方の端子に入力される。同時に三角波
発生回路３からは制御部２０の指令を受けて指定された
画像記録密度に対応した周期と振幅を持った三角波のア
ナログの参照信号が発生され比較回路４の他の端子に入
力する。また水平同期信号発生回路５から各ライン毎に
発生する水平同期信号に同期して、基準クロック発生回
路６からの基準クロックはタイミング信号発生回路７に
よって高画像記録密度の場合は例えば４分の１周期に、
低画像記録密度の場合は例えば６分の１周期にカウント
ダウンされて、ディジタルビデオ信号の転送クロック及
びＤ／Ａ変換回路２のラッチタイミングに使用される。 比較回路４ではアナログ変換されたアナログビデオ信号
のレベルと三角波の参照信号とが比較され、画像濃度信
号によって変調されたパルス幅変調信号が出力される。 このパルス幅変調信号はレーザドライバ９を経て図３に
示す画像形成装置のレーザ走査光学系１０の半導体レー
ザ１１に出力される。この結果パルス幅に応じて半導体
レーザ１１はＯＮ／ＯＦＦされ、感光体ドラム３０上に
中間調の画像が形成される。このようにして得られる中
間調の画像について、高γ感光体を用いたときは潜像は
特にシャープに形成されることが認められる。

【００２１】図２は図１の回路の各部の信号波形を示す
図である。図２（Ａ）は記録密度大なる場合の波形、図
２（Ｂ）は記録密度小なる場合の波形である。図の（ａ
）は基準クロック発生回路６の基準クロック、（ｂ）は
上記基準クロックをタイミング信号発生回路７でカウン
トダウンして得られる画素クロック、（ｃ）はディジタ
ルビデオ信号、（ｄ）はＤ／Ａ変換回路２によって変換
され画素クロックに同期して出力されたアナログビデオ
信号を示すものである。この信号のレベルはこの実施例
のように反転現像が行われる場合は、図に示すように上
方に行くほど白く、下に行くほど黒く（濃度大に）なる
ものとする。（ｅ）は比較回路４におけるアナログビデ
オ信号（破線）と三角波状の参照信号を示すもので、比
較回路４でアナログビデオ信号は参照信号と比較され（
ｆ）に示すパルス幅変調信号に変換される。タイミング
信号発生回路７及び三角波発生回路３は、図示しない操
作部の指令に従って行われる制御部２０の制御によって
、画像記録密度に同期したタイミング信号と画素クロッ
クを出力する。このパルス幅変調信号に応じて半導体レ
ーザが変調それ高γ感光体上に照射される。この時、図
４に示したビーム径の広がりがあった場合に対しても鮮
鋭な電位潜像を形成することができる。この為に従来の
感光体にみられる様に潜像が広がって形成され画像が不
鮮明になったり不安定になったりすることがない。しか
しながら参照波の周期を短くする変更を行った場合ビー
ム径の拡がりがあるために幅の狭いパルス幅変調信号時
に対応するレーザビーム径は強度が弱く光量Ｌ１に達し
ない場合が生じ易くなる。

【００２２】それ故、画像記録密度が大なる場合におい
ては、■参照波の振幅を大とし、低濃度部に対する部分
にも十分なレーザビーム強度を確保する様にする。

【００２３】■γ補正回路８を記録密度に対応して切換
える構成とし、画像データの低濃度部を高濃度部方向へ
と強調する（γを高く補正する）べく設定する。

【００２４】■レーザドライバーの発光出力を記録密度
に対応して切り換える構成とし、この場合レーザ強度を
大きく設定する。以上の様に画像記録密度が大なる場合
と、画像記録密度が小なる場合は上記の変更をするよう
になっているので、画像記録密度を大に変更した場合に
起こるトナー像のドット径が小さい場合におこる不安定
性を防止している。

【００２５】本発明者らは画像記録密度を変更する際、
上記のような参照波の周期とともに参照波の振幅γ変換
やレーザ強度を変化させることによって、画像記録密度
の粗密に関係なく優れた解像力と階調性が得られること
を確認した。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像記録装
置は、画像記録密度に応じて、参照信号の周期を記録周
期と同じにし、また高γ感光体の使用と相まって、画像
記録密度を変更しても、優れた解像力と階調性を有する
品質の画像が得られることになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の画像処理回路の一実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】図１に示す回路の各部の信号波形を示す図であ
る。

【図３】レーザ走査光学系の一実施例を示す斜視図であ
る。

【図４】反転現像の場合のビームスポット径とトナード
ット径との関係を説明する図である。

【図５】高γ感光体の特性を示すグラフである。

【図６】高γ感光体の具体的構成例を示す断面図である
。

【符号の説明】

１　　画像データメモリ ２　　Ｄ／Ａ変換回路 ３　　三角波発生回路 ４　　比較回路 ７　　タイミング信号発生回路 ９　　レーザドライバ １０　　レーザ走査光学系 １１　　半導体レーザ １４　　ポリゴンミラー １５　　ｆ−θレンズ ２０　　制御部 ３０　　感光体ドラム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　感光体上にレーザ走査光学系を用いて
   画像記録を行う画像記録装置において、該記録の密度変
   更に伴い、画像濃度信号を変調する参照信号の周期を記
   録密度と同期して変更することを特徴とする画像記録装
   置。
2. 【請求項２】　　前記感光体には高γ感光体を用いるこ
   とを特徴とする請求項１の画像記録装置。
3. 【請求項３】　　前記参照信号周期の変更に伴い、前記
   参照信号の振幅、γ変換、あるいはレーザ強度を変更す
   ることを特徴とする請求項１又は２の画像記録装置。