JPH0440070A - 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】 １４分見 本発明は、レーザ光を利用して画像を記録する画像記録
装置に関し、より詳細には、濃度ムラを低減し、副走査
方向のマトリクスサイズを小さく設定できて、高解像度
で高品位な中間調画像を記録できる画像記録装置に関す
る。例えば、レーザプリンタ、ディジタル複写機、ディ
ジタルカラー複写機などに適用できるものである。

災米荻生 電子写真技術とレーザ走査技術とを組み合わせたレーザ
プリンタは、普通紙が使用でき、高速で高品質な画像が
得られ、しかも作動音も小さいので急速にコンピュータ
の出力装置、又はディジタル複写機として普及してきて
いる。一般的なレーザプリンタは、回転多面鏡によって
レーザビームを反射し、レーザビームの主走査方向と直
角方向である副走査方向に駆動されるドラム状の感光体
を露光走査し、静電潜像を形成する。そして、この静電
潜像をトナーで現像後、用紙に転写定着して出力画像を
得ている。

この種の画像記録装置により中間調の画像をディジタル
的に再現するためには複数の画素からなる一定サイズの
しきい値マトリクスと画像の濃淡を比較し、濃淡をドツ
トの面積、すなわちマトリクス内の記録画素数に変換す
る面積階調法である擬似中間再現方式が一般に用いられ
ている。

例えば、画像の１画素あるいは一定領域内の複数の画素
の濃淡を、中心から外側に向って漸次その値が増加する
しきい値を有するしきい値マトリクスと比較し、しきい
値マトリクスのしきい値より高い濃度部分を黒として出
力するようにしている。したがって、画像の濃淡は面積
の大小として再現される。なお、以下の説明においては
、１画素を複数のドツトで再現する場合を例にしである
。

第９図は、４Ｘ４のしきい値マトリクスの一例を示すも
のであり、このしきい値マトリクスと６面の回転多面鏡
を用い、擬似中間調法により１２階調目の濃度を有する
画像を模式的に表現したものが第１０図である。第１０
図において、横軸はレーザ光を走査する主走査方向であ
り、縦軸は感光体を移動する副走査方向を示し、左端に
書かれた数字１〜６は、レーザ光の走査を行う回転多面
鏡のミラー面の番号を示している。レーザ光は、回転多
面体のミラー面１〜６により反射され、感光体上に結像
する６回転多面鏡が正六面体の剛体で、軸倒れもなく等
速回転する場合は、図示のように均一な濃度密度の中間
調画像となるが、回転多面鏡のミラー面の倒れ現象が生
ずると、すなわちウォブルが発生すると網点Ｐは十字形
のパターンの副走査方向の長さに変動が生じる。そのた
め画像を目視した場合には、副走査方向における濃度ム
ラ（バンチング）となり画質を著しく劣化させることに
なる。

これを解決するために、例えば特開昭６３−２３７０２
２号公報のものが提案されている。この公報のものは、
回転多面鏡のミラー反射面の面数を副走査方向のしきい
値マトリクスサイズまたは繰返し周期の整数倍とするこ
とにより、回転多面体のミラー反射面の倒れによって発
生する走査位置誤差１回転多面鏡の回転ムラ（ジター）
、およびウォブルを低減するものである。すなわち、し
きい値マトリクスの副走査方向のサイズと回転多面鏡の
ミラー反射面の面数を等しくしたものであるから、各マ
トリクスは走査ピッチムラによる影響を同様に受けるの
でドツト面積のばらつきがなくバンディングの発生はな
くなる。しかしながら、しきい値マトリクスの副走査方
向のサイズは回転多面鏡の面数に制限されるため、例え
ば、記録密度が４００ＤＰＩ　（Ｄｏｔ　ｐｅｒ　Ｉｎ
ｃｈ）で８面の回転多面鏡の光学系においては ４００／８　＝５０ＤＰＩ　　（０，５０８ｍ鳳ピッチ
）の副走査方向画素密度で中間調再現を行うため、粗い
（解像力の低い）画像になってしまうという問題点があ
った。

ｌ−一五 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
安定した、解像力の高い、濃度ムシのない高品位な中間
調画像を提供する画像記録装置を提供することを目的と
してなされたものである。

ｌ−一双 本発明は、上記目的を達成するために、（１）画像信号
をしきい値マトリクスと比較し、該比較出力によりレー
ザ光を変調し、変調されたレーザ光を回転多面鏡により
走査して中間調を再現する画像記録装置において、前記
レーザ光走査方向と直交する副走査方向におけるしきい
値マトリクスのサイズを１回転多面鏡のミラー面数の１
／２の数とし、かつ回転多面鏡の回転位置を検知する検
出手段を有すること、或いは、（２）画像信号をしきい
値マトリクスと比較し、該比較出力によりレーザ光を変
調し、変調されたレーザ光を回転多面鏡により走査して
中間調を再現する画像記録装置において、前記レーザ光
走査方向と直交する副走査方向におけるしきい値マトリ
クスのサイズを、回転多面鏡のミラー面数の１／Ｎ（Ｎ
：２以上の整数でミラー面数の約数）とし、かつ回転多
面鏡の記録に使用する反射面をＮ−１面おきとすること
、更には、（３）前記（２）において、複数の副走査方
向のマトリクスサイズの異なるしきい値マトリクスを有
し、外部信号によりしきい値マトリクスを選択し、かつ
Ｎ（Ｎ：２以上の整数でミラー面数の約数）を切り替え
る切換手段を有すること、或いは、（４）画像信号をし
きい値マトリクスと比較し、該比較出力によりレーザ光
を変調し、変調されたレーザ光を回転多面鏡により走査
して中間調を再現する画像記録装置において、前記しき
い値マトリクスの副走査方向のサイズを回転多面鏡ミラ
ー面数の１／２Ｎ　（Ｎ：　２以上の整数でミラー面数
の約数）、回転多面鏡の反射面のうち記録に使用する反
射面はＮ−１面おきとし、かつ回転多面鏡の回転位置を
検出する検出手段を有すること、更には、（５）前記（
４）において。

複数の副走査方向のマトリクスサイズの異なるしきい値
マトリクスを有し、外部信号によりしきい値マトリクス
を選択し、かつＮ（Ｎ：２以上の整数）を切り替える切
換手段を有することを特徴とするものである。以下、本
発明の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明による画像記録装置の一実施例を説明
するための構成図で、図中、１は画像信号に応じて変調
されたレーザ光を出射する変調機能を有する半導体レー
ザ（ＬＤ）、２はレンズ、３は回転多面鏡（ポリゴンス
キャナ）、３ａは回転多面鏡３のミラー反射面、４は結
像レンズ（ｆθ）。

５は感光体、６は回転位置センサ、７は受光素子（同期
検知素子）である。すなわち、回転多面鏡の回転位置を
検出する回転位置センサ６を備え、走査中のレーザビー
ムを反射しているミラーを特定できるようにしたレーザ
光学系である。

半導体レーザ（ＬＤ）より画像信号に応じて変調された
レーザ光はレンズ２を介して回転多面鏡（ポリゴンスキ
ャナ）３のミラー反射面３ａで反射され、結像レンズ（
ｆθレンズ）４により感光体５上に微小スポットとして
結像される。この微小スポットが、回転多面鏡３の回転
により主走査方向に移動し、感光体５が矢印Ｂの副走査
方向に回転して移動することにより感光体５を露光し、
画像の静電潜像を形成する。主走査を開始する場合、微
小スポットを画像書き込み開始位置に定めるという制御
をする必要がある。受光素子（同期検知素子）７は、走
査線上の走査開始例の画像範囲の外部に設置され、画像
書き込み開始位置を制御するための同期信号を出力する
ものである。

第２図は、レーザ走査光学系に用いられる回転多面鏡の
斜視図で、３１はポリゴンミラー、３２はスキャナモー
タである。ポリゴンミラー３１は。

外周面を軸平行な面で正確に等分割したポリゴンミラー
反射面（以下、ミラー反射面と呼ぶ）３ａを有し、スキ
ャナモータ３２とは、該スキャナモータ３２のポリゴン
取付面３Ｃにおいてポリゴンミラー基準面３ｂと面接合
により固着される。このように構成された回転多面ｌ１
１３のミラー反射面３ａは、理想的には回転軸に平行な
面であるが、実際は工作（加工）誤差に伴う面倒れが存
在する・この面倒れはミラー反射面３ａのポリゴンミラ
ー基準面３ｂに対する直角度のバラツキとスキャナモー
タ３２のポリゴン取付面３ｃのスラスト方向の振れによ
り発生するもので、ポリゴンミラー３１の加工時のポリ
ゴンミラー３１内径の中心軸と加工軸とのクリアランス
による面倒れとか、ロータの旋盤加工時のチャッキング
における傾き等が要因となっている。このようなミラー
反射面３ａの倒れは１回転を周期とする正弦波状の変動
となる。

回転多面鏡３を８面のミラー反射面３ａとしたときの反
射面の倒れの一例を第５図に示す。第５図は、基準面〇
−Ｘに対してのミラー反射面３ａの倒れの大きさを移動
する反射面の順に示したもので、図示した例では基準面
Ｏ−Ｘに関して第１゜２．３．４面と第５．６，７．８
面とは各々対称関係にあるので、第１．２，３．４面で
１つのしきい値マトリクス、第５．６，７．８面で次の
しきい値マトリクスを構成して擬似中間調を再現するこ
とにより、回転多面ｔ／Ａ３の各ミラー反射面３ａの回
転軸に対して、１回転周期とした面倒れによって生ずる
主走査線のピッチムラをキャンセルすることができる。

しかし、例えば第６図に示すように、第１面、第５面が
基準面ｏ−ｘ上にあり、第２．３．４面と、第６．７．
８面とが基準面Ｏ−Ｘに関して対称位置にあるときは、
主走査線のピッチムラを完全にキャンセルすることは不
可能であるが、第１．２，３．４面で１つのしきい値マ
トリクス、第５．６，７．８面で次のしきい値マトリク
スを構成すれば、第３．４，５．６面で１つのしきい値
マトリクス、第７．８，１゜２面で次のしきい値マトリ
クスを構成する場合に比較して主走査線のピッチムラを
低減できる。

第７図は、しきい値マトリクスを示す図で、ミラー反射
面３ａの面番と、各々のミラー反射面と対応するしきい
値マトリクス１，２の関係を示す図である。この関係の
示すように、マトリクスの副走査方向におけるサイズは
、回転多面鏡３のミラー面数の１７２となっている。こ
のようにミラー反射面３ａの面番と対応するしきい値マ
トリクス１又は２は、その対応関係において基準となる
面番、例えば第１面を検知する必要がある。回転位置セ
ンサ６は、回転多面鏡３の回転位置を検知するものでポ
リゴンミラー３１上に付けられたマークを検出する反射
型光センサ等の位置検出センサである。尚、回転位置セ
ンサ６は、反射走査中の反射面が何かを検出するもので
あるから、前記反射型光センサに限らず、例えばモータ
側に取り付けるものでもよい。

第３図は、本発明による画像記録装置の信号系をあられ
すブロック図で、図中、１１は２値化回路、１２はしき
い値マトリクス、１３は半導体レーザ（ＬＤ）変調回路
、１４は半導体レーザ（ＬＤ）、１５は面選択回路であ
る。画像信号は２値化回路１１において、前記しきい値
マトリクス１２のしきい値と比較され、２値化される。

２値化回路１１の出力は、レーザ変調回路１３により入
力された２値化信号に基づいて半導体レーザ（ＬＤ）１
４をＯＮ１０　Ｆ　Ｆ制御する。このとき、回転位置セ
ンサ６からの回転多面鏡位置信号（ポリゴン位置信号）
と、同期検知素子７からの同期信号とから面選択信号を
面選択回路１５より出力し、該面選択信号により、しき
い値マトリクスの書き出しに用いられるミラー反射面３
ａが選択される。本発明においては、ミラー反射面３ａ
は、主走査線のピッチムラを低減するしきい値マトリク
ス構成となるように選択される。なお、ミラー反射面３
ａの倒れは、前述したように工作（加工）誤差によるも
ので、製品個々について異なるものであるから、面倒れ
の値は予め測定されている。

第４図は、第３図のブロック図に対応するタイミングチ
ャートである。Ａは、回転多面鏡３ａの１回転毎に発信
する位置検出信号、Ｂは、回転位置センサ６の位置信号
に基づいて面選択されたミラー反射面の面番毎に発信さ
れる同期信号、Ｃは、同期信号により主走査を開始し、
しきい値マトリクスと比較されて出力する半導体レーザ
（ＬＤ）変調信号で、このＣの画信号は請求項１の実施
例に対応するものである。ミラー反射面の第１〜４面は
しきい値マトリクス１と、第５〜８面はしきい値マトリ
クス２と各々画像信号と比較した場合を示しである。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

これは、中間調記録時に回転多面鏡の一回転でしきい値
マトリクスを構成するようにしたもので、例えば、８面
の回転多面鏡で４Ｘ４のしきい値マトリクスで中間調を
再現する場合は、回転多面鏡を１面おきに使用し、第７
図の面番号の右端の数字に示すように回転多面鏡の１．
３，５．７面で常にしきい値マトリクスを構成する。Ｎ
を２以上の整数でミラー反射面３ａの面数の約数とした
場合、しきい値マトリクスのサイズを回転多面鏡３のミ
ラー反射面３ａの面数の１／Ｎとし、記録に使用する回
転多面鏡３のミラー反射面３ａをＮ−１面おきにするも
のである。このことによりすべてのしきい値マトリクス
は、同様の主走査線ピッチムラの影響を受けることとな
り、バンディングのない高品位の中間画像が得られる。

なお、しきい値マトリクスを使用しない２値画像記録時
はバンディングが発生しにくいので、すべての回転多面
鏡３のミラー反射面３ａを走査に用いてもよい。

第４図におけるタイミングチャートＤは、前述したよう
に、ミラー反射面を一面おきの第１，３゜５．７面とし
、各々をしきい値マトリクス１に対応させたときのもの
である。以上は本発明の請求項２に対応するものである
。

次に、本発明の更に他の実施例について説明する。通常
、デジタル複写機では、複写原稿に応じてしきい値マト
リクスのサイズを切り替えることが行われている。即ち
、文字と写真の入った原稿に対しては、小さなしきい値
マトリクスで高分解能を得るが、写真だけの原稿に対し
ては大きなしきい値マトリクスにより階調数を増すこと
が行われている。本発明では複数サイズのしきい値マト
リクスを持ち、そのしきい値マトリクスの副走査のサイ
ズに応じて回転多面鏡を一回転で１つのマトリクスを形
成するように、回転多面鏡の使用面を選択することを含
むものである。これによりすべてのしきい値マトリクス
は、同様の走査線ピッチムラの影響を受けるためバンデ
ィングのない高品位な中間調画像を実現できる。例えば
、８面の回転多面鏡３で４Ｘ４，２Ｘ２の２つのしきい
値マトリクスを持つ場合、４×４のときは１面おきの反
射面で記録し、２×２のときは、第８図の面番号の左端
に示すように反射面を３面おきに回転多面鏡３の反射面
、例えば、第１面と第５面を用いる。すなわち、複数の
副走査方向のマトリクスサイズの異なるしきい値マトリ
クスを外部信号により選択してミラー反射面３ａの面数
のＮ（Ｎ：２以上の整数でミラー面数の約数）を切る替
える切換手段を有するものである。これによって、全て
のしきい値マトリクスは、同様の走査線ピッチムラの影
響を受けるためバンディングのない高品位な中間調画像
を実現できる。この場合も、しきい値マトリクスを使用
しない２値画像記録時は、バンディングが発生しにくい
ので、すべての回転多面鏡のミラー反射面を走査に用い
てもよい。

次に、本発明の更に他の実施例について説明する。これ
は、第１図に示すように回転多面鏡の回転位置センサを
有し、回転多面鏡の使用反射面を選択するものである。

例えば、８面の回転多面鏡３で２×２のしきい値マトリ
クスを持ち、第６図に示すような面倒れ特性を有する場
合、ミラー反射面第２，４面で１つのしきい値マトリク
スを形成し、第６，８面で次のしきい値マトリクスを形
成するように、しきい値マトリクスの書き出しに用いら
れる反射面が、走査線のピッチムラを低減するしきい値
マトリクス構成となるような面を選択し、かつ第８図の
面番号の右端に示すように１面おきの回転多面鏡３のミ
ラー反射面３ａを用いる。すなわち、しきい値マトリク
スの副走査方向のサイズを回転ミラー面数の１／２Ｎ　
（Ｎ：　２以上の整数でミラー面数の約数）、回転多面
鏡の反射面のうち記録に使用する反射面をＮ−１面おき
として、回転多面鏡の回転位置を検出する検出手段を有
するものである。

次に、本発明の更に他の実施例について説明する。これ
は、第１図に示すように回転多面鏡の回転位置センサを
有し、複数のサイズのしきい値マトリクスを持ち、その
しきい値マトリクスの副走査のサイズに応じて、回転多
面鏡の使用反射面を選択するものである。例えば、８面
の回転多面鏡３で４Ｘ４，２Ｘ２の２つのしきい値マト
リクスを持ち、第６図に示すような面倒れ特性を有する
場合、ミラー反射面の第１．２，３．４面で１つのマト
リクスを形成し、第２．４，６．８面で次のしきい値マ
トリクスを形成するようにし、２×２のしきい値マトリ
クスの場合はミラー反射面の第２面と第４面で１つのマ
トリクスを形成し、第６面と第８面で次のマトリクスを
形成するようにすることもできる。この場合は第８図の
面番号の右端に示すような一面おきの回転多面鏡の反射
面を用いる。

以上の説明においては８面の回転多面鏡、４×４や２×
２のしきい値マトリクスを用いた例について説明したが
他の面数やマトリクスサイズに対しても適用可能である
。

夏−一来 以上の説明から明らかなように、本発明によると以下の
ような効果がある。

（１）反射面倒れによるレーザ走査位置変動に基づく画
素サイズの変動が低減するように、しきい値マトリクス
に対して所定の回転多面鏡の反射面を用いるため、濃度
ムラが低減でき、かつ副走査方向のしきい値マトリクス
サイズを小さく設定することができるため高解像で高品
位な中間調画像を得ることができる。

（２）副走査方向のマトリクスサイズを小さくしても、
しきい値マトリクスサイズを回転多面鏡の一回転で記録
するように回転多面鏡の反射面を選択して用いるため、
反射面倒れによるレーザ走査位置変動に基づく画素サイ
ズの変動がキャンセルされ、濃度ムラのない高解像で高
品位な中間調画像を得ることができる。

（３）複数のしきい値マトリクスを持つので各種画像に
対して適切なマトリクスサイズが選択でき、かつ、しき
い値マトリクスを回転多面鏡の一回転で記録するように
回転多面鏡の反射面を選択して用いるため、反射面倒れ
によるレーザ走査位置変動に基づく画素サイズの変動が
キャンセルされ、濃度ムラのない画像品質の劣化の少い
高品位な中間調画像を得ることができる。

（４）反射面倒れによるレーザ走査位置変動に基づく画
素サイズが低減でき、かつ、副走査方向のしきい値マト
リクスサイズを小さく設定でき、濃度ムラの少ない高解
像で高品位な中間調画像を得ることができる。

（５）複数のしきい値マトリクスを持つので各種画像に
対して適切なマトリクスサイズが選択でき、かつ、反射
面倒れによるレーザ走査位置変動に基づく画像サイズの
変動が低減するよう、しきい値マトリクスに対して所定
の回転多面鏡の反射面を用いるため、濃度ムラを低減で
き、副走査方向のしきい値マトリクスサイズを小さく設
定できるので濃度ムラの少ない高解像で高品位な中間調
画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による画像記録装置の一実施例を説明
するための構成図、第２図は、回転多面鏡の斜視図、第
３図は、第１図の回路ブロック図。 第４図は、第３図に示す回路のタイミングチャート、第
５図、第６図は、ポリゴンミラー反射面の面倒れを説明
するための図、第７図は１本発明によるしきい値マトリ
クスを示す図、第８図は、本発明による他のしきい値マ
トリクスを示す図、第９図は、従来のしきい値マトリク
スを示す図、第１０図は、中間調画像を模式的に示した
図である。 １・・・半導体レーザ（ＬＤ）、２・・・レンズ、３・
・・回転多面鏡、３ａ・・・ミラー反射面、４・・・結
像レンズ、５・・・感光体、６・・・回転位置センサ、
７・・・受光素子。 第１図 特許出願人　　株式会社　リ　コ 第 図 第 図 第 図 第 図 第１０図 主走査方向

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像信号をしきい値マトリクスと比較し、該比較出
   力によりレーザ光を変調し、変調されたレーザ光を回転
   多面鏡により走査して中間調を再現する画像記録装置に
   おいて、前記レーザ光走査方向と直交する副走査方向に
   おけるしきい値マトリクスのサイズを、回転多面鏡のミ
   ラー面数の１／２の数とし、かつ回転多面鏡の回転位置
   を検知する検出手段を有することを特徴とする画像記録
   装置。 ２、画像信号をしきい値マトリクスと比較し、該比較出
   力によりレーザ光を変調し、変調されたレーザ光を回転
   多面鏡により走査して中間調を再現する画像記録装置に
   おいて、前記レーザ光走査方向と直交する副走査方向に
   おけるしきい値マトリクスのサイズを、回転多面鏡のミ
   ラー面数の１／Ｎ（Ｎ：２以上の整数でミラー面数の約
   数）とし、かつ回転多面鏡の反射面のうち記録に使用す
   る反射面をＮ−１面おきとすることを特徴とする画像記
   録装置。