JPH0985982A - レーザビームプリンタにおける露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な制御で露光光量を最適化し、きれいな
出力画像を得ることができるレーザビームプリンタにお
ける露光方法を提供する。 【解決手段】 レーザ光を感光媒体３３上に照射してト
ナー３４を付着させ、紙に転写するレーザビームプリン
タにおいて、印字しようとする１ドットの上下左右に隣
接するドット２８の個数に応じて、印字しようとする１
ドットの露光光量を変化させて印字するようにしたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用い回
転するポリゴンミラーによって感光媒体上を走査光で照
射し画像を形成するレーザビームプリンタなどの画像形
成装置に関する。本発明は特に高解像度の電子写真用高
ガンマ値感光体での利用に最適なレーザビームプリンタ
における露光方法である。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタの画像の露光にお
いて、従来は印字しようとする各ドットはすべて同一の
露光量で印字することが一般的であった。ごく一部のレ
ーザビームプリンタにおいては、位置情報によって露光
量を変化させ、形成する画像の濃度の均一性をはかった
ものがあった。この種の露光制御の目的は、印字する光
学系に起因する位置による光量のばらつきを補正するこ
とが目的であったり、また文字における斜線のガタツキ
をその画像エッジ部に対し露光量を変化させ目立たなく
させるのが目的であった。また、他の例では写真画像を
表現するために１ドットの光量を８ビット（２５６段
階）に変化させて、白から黒までを網点に依らずアナロ
グ的にドットの大きさを変化させることで表現するもの
があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は画像、特に印
刷製版に使用する様な写真画像を扱う場合に高ガンマ値
感光体と組み合わせたときに効果を発揮するものであ
る。一般に写真画像は網点に分解され印字されるが、網
点は点の集合体で構成される。特に写真画像濃度域を広
く取るときには網点を構成する点の大きさはより微細に
なる。また高ガンマ値感光体は微細な点の形成に適して
おり、印刷製版に使用されるような高精細の画像形成に
使われつつある。

【０００４】高ガンマ値感光体は感光特性上、光強度に
スレッショルド値（閾値）を持っていて、一般にガウス
分布を示す光源のビームスポットをスレッショルド値で
切った断面が潜像となり、電子写真方式の現像工程では
この潜像にトナーが付いて画像を形成する。図２は印字
光量と、あるスレショルド値で切った時のビームの大き
さの変化を模式的に説明したものである。スレショルド
値２１によりガウス分布状態のレーザビーム結像点１６
〜２０（１６が光量の多い場合で２０が光量の小さい場
合である）を切った場合、それに対応してスポット径が
２２〜２６まで変化することを示している。なお、スポ
ット径２２〜２６のなかの数字０〜４は、図３以後で説
明する印字光量値を示す。

【０００５】次に、印字される点の大きさによって画像
がどのように形成されるかを説明する。具体的には一般
に高精細の画像を形成するためにはトナーの飛び散りを
極力少なく、又、潜像を忠実に再生する必要からトナー
を感光体の上の潜像部に３層ほど付着させるようにする
ことが多い。図６に示したように、この状態で球状トナ
ー３４を用いた場合、ほぼ３層の俵積構造になる。な
お、図６の符号３２はトナーを転写するための紙であ
り、符号３３は感光体を示す。このことから、比較的大
きな点の集合の画像の周辺部では感光体上３３を底辺３
５として三層構造の上辺３６にかけて傾斜部を形成する
ことになりトナー画像は台形になる。微小な点において
は、この傾斜部によって三角錐の形状を形成することに
なる。孤立した点を形成するトナー像でも同様で、底面
３７では潜像の大きさとほぼ同じ大きさにトナーが付着
するが、上辺３８ではトナーは数個しか付着せず三角錐
の形状を形成することになる。

【０００６】次にこのように形成されたトナー画像を紙
に転写する場合において、前記トナー画像の台形部３５
と台形部３５′の間に微小点部３７がある図６のような
場合について説明する。この場合、紙は台形部上辺３
６，３６′に受け止められる形で圧接され、微小点部に
形成されたトナー画像の部分では円錐状の頂点付近３８
の数個（図６では１個）のトナーしか、紙に接触できな
い。特に台形部と微小点の距離が近い場合には紙のたわ
みもほとんどなくこの傾向が大きい。そのため微小点３
８では転写される像の大きさは底辺部と比較して小さく
なっていく。この現象は像の大きさが小さくなればなる
ほど顕著になり、より細かい網点や細線を表現しようと
するときに大きな障害になる。

【０００７】このような現象は、画像に対しトナーの大
きさが十分小さい場合には何ら問題はない。本発明のよ
うにトナーの大きさと表現したい画像の大きさが近接し
ている場合に初めて問題になる。経験的にはトナーの大
きさは画像の大きさの約１／８以下にすれば、この現象
は問題にならない。しかし印刷用プリンタでは１２００
ＤＰＩ以上の解像度が必要なので、最小ドットサイズは
約２０ミクロン以下となる。一方トナーの大きさは現在
最小のものでも６ミクロン程度である。よって、画像を
形成するトナーの数は３〜６個となり微小点の再現はで
きないことになる。

【０００８】次に図７（Ａ）のような十字線を印字した
場合を説明する。この場合は十字線の交差部４１が問題
で、このような所は、ドットが数多く隣接していて隣接
ドットの影響で交差部のドットが大きなドットとなって
しまい、図７（Ｃ）４１′のようにミズカキ状になる。
この結果、トナーの付着は図７（Ｂ）の断面形状のよう
になる。交差部４２は他の部分よりも多くトナーが付着
し、紙３２に転写しようとしたときに交差部４２が紙を
押し上げ、交差部の近傍ではトナーが紙に接触しない部
分４３が発生する。この結果、十字線は図７（Ｃ）に示
すように、とぎれとぎれになってしまう。このような画
像の場合もまた印字品質を悪化させてしまうことにな
る。

【０００９】以上説明したように、ドットが多く集まる
ところと少ないところが存在する画像を出力する際に、
形成するドットの多く集まるところは隣接するドットの
影響を受け、ドットの少ないところは逆に隣接ドットが
ないために見かけ上小さくなる。このような現象は、レ
ーザビームプリンタにおいて写真画像の劣化を発生させ
たり細線を切れ切れにしたりして出力画像を汚くする。

【００１０】本発明は、上述した事情に鑑みて為された
もので、簡単な制御で露光光量を最適化し、きれいな出
力画像を得ることができるレーザビームプリンタにおけ
る露光方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、レーザ
光を外部入力画像信号により１ドットごとに変調する場
合において、その変調信号を、印字しようとする１ドッ
トの、周囲に隣接するドットの数により、印字しようと
する１ドットの光量を変化させて、印字するようにした
レーザビームプリンタの露光方法によって達成される。

【００１２】すなわち、図４に示すように隣接ドットが
４個の場合（印字パターン５）、印字ドットの光量は隣
接ドットのない時に比べ約６０％とする。同様に３個の
場合（印字パターン４）は約７０％、２個の場合（印字
パターン３）は約８０％、１個の場合（印字パターン
２）は９０％、独立点の場合は１００％（印字パターン
１）とする。これにより、網点を形成するドットの多く
集まるところとドットの少ないところの画像濃度に対す
るバランスがとれ、写真画像をきれいに出力することが
できる。なお、符号２７は印字位置を、符号２８は印字
されたドットを、符号２９は印字光量値を、それぞれ示
す。

【００１３】本発明によれば、印字ドットに隣接するド
ットの数により印字光量の多い少ないを決めて露光光量
を出力することにより、出力画像濃度のバランスを良好
に保ち、きれいな写真出力或いは微細パターンの出力を
可能とすることができる。特に効果を発揮する印字物と
しては以下に３つの例があげられる。

【００１４】（１）文字における交点部のように、多く
のドットが集合している所はドットの重なりも多くトナ
ーが盛り上がり、転写のときに圧しつぶされると線が太
り見苦しくなる。さらにその交点部より発する１つの線
は交点の近くが細くなり切れることがあり、文字のデザ
インが損なわれる恐れが生じる。上述した露光方法によ
れば、このような文字のデザインが崩れることを防止す
ることができる。

【００１５】（２）非常に細い線を格子状に印字した場
合は、その交点では図７の十字線の印字物の所で説明し
たことと同じ現象が発生し、他の場所に比べ印字光量は
ほぼ２倍にも達する箇所が発生する。電子写真方式のプ
リンタでは、トナーにより画像部を構成するので、光量
の多い場所にはトナーが多く付き、少ない場所にはトナ
ーが少ない。このことにより、トナーの付着した感光体
上には凹凸が発生する。トナーを紙に転写する時には感
光体上の凹凸にそって紙と感光体の距離が決定される
が、トナーの多くついた場所で紙が規制され、その近傍
にあるトナーの少ない所（交点の近傍など）は、紙との
距離が離れ、紙に転写されない場合が多く、印字物の線
のかすれを生ずる。このような場合でも上述した露光方
法を用いれば、交点の箇所の印字光量を制限することが
でき、トナーを一様に分布させることができ、きれいな
格子線を引くことができる。

【００１６】（３）印刷用網点においては、特にハイラ
イト部及びシャドウ部のように網点を形成するドットが
非常に少ないか、あるいは非常に込み入っている部分に
ついて、本発明による露光方法を用いることにより、ド
ットゲインの良好な品質を得ることができる。

【００１７】

【実施例】本発明はレーザ光の制御を、印字ドットに隣
接するドットの数により変化させることにより行い、良
好な画像品質を得ようとするものであり、以下に実施例
について説明する。

【００１８】図１に本発明の一実施例の露光制御装置を
取付けたレーザビームプリンタを示す。レーザ光線を発
生することができるレーザダイオード１３を駆動する回
路１１に本発明の露光制御回路１２を取付ける。印字デ
ータ１４の信号によりレーザダイオード１３を点灯し、
そのレーザ光をコリメータレンズ６で集光し、レーザビ
ームの径をビームエキスパンダーレンズ５により所望の
大きさの光束に変換し、シリンドリカルレンズ４に入射
させ、ポリゴンミラー１に入射させる。

【００１９】ポリゴンミラー１は高速回転するモータ２
に固定されているので、モータの回転に伴いポリゴンミ
ラー１も高速に回転する。ポリゴンミラー１に入射した
レーザ光１５′〜１５″はポリゴンミラー１に反射され
て高速にスキャンニングされ、Ｆθレンズ３に入射し、
レンズ作用を受けて、ミラー７、トーリックレンズ８を
通過し感光体１０上に細い線状（スキャンビーム）に結
像される。また、Ｆθレンズ３を通過した光線１５は、
原点素子９に到達して印字の開始点を決める原点光とな
る。この実施例の場合の感光体は高ガンマ値感光体であ
る。

【００２０】本実施例ではレーザビームプリンタの送り
ピッチの約１．４倍の大きさになるようにスポット径を
設定している。なお、この１．４倍という値はレーザビ
ームプリンタの使用条件などで決まる値なので、１．４
倍でなければいけないということではない。従って、使
用状態に応じた違った値に設定しても勿論良い。

【００２１】スポット径を送りピッチの１．４倍に設定
すると、印字物上では斜め４５度の線ではドットとドッ
トが接するようになる。また、横線や縦線では、ドット
とドットが１．４倍畳重されて印字される。このような
状態を模式的に書いたのが、図３及び図５である。図５
は印字しようとするドットの上下左右にあるドットの数
により印字ドットの光量を変化させないで印字した場合
で、畳重されたドットの影響により印字ドットは大きく
なる部分があり形がくずれる。図３は本発明の一実施例
の光量制御を行って印字したものできれいに印字され
る。

【００２２】以下に図３及び図４について詳しく説明す
る。図３に模式的に書いた印字パターンを示す。各丸印
は印字ドットを示し、黒く塗った部分２８は印字されて
いることを示し、黒く塗っていない部分２７は印字され
ない点である。黒丸の中の数字２９は印字ドットに与え
られる光量の値を示す。各数字と光量の関係は以下の通
りである。なお、１ドットの大きさは印字ビッチに対し
てほぼ２^1/2倍（１．４倍）となっている。 ０：１００％の光量で印字されたもの １： ９０％の光量で印字されたもの ２： ８０％の光量で印字されたもの ３： ７０％の光量で印字されたもの ４： ６０％の光量で印字されたもの

【００２３】図４には上記０〜４に示した印字パターン
を示し、光量の値とドットの配置の関係を説明する。 印字パターン１ … 印字ドットが独立している場合印
字光量は１００％とする。 印字パターン２ … 印字ドットのとなりに１つのドッ
トがある場合は９０％とする。 印字パターン３ … 印字ドットのとなりに２つのドッ
トがある場合は８０％とする。 印字パターン４ … 印字ドットのとなりに３つのドッ
トがある場合は７０％とする。 印字パターン５ … 印字ドットのとなりに４つのドッ
トがある場合は６０％とする。

【００２４】図３に示したものはこのような露光光量に
従って印字したものであり、再現性が極めて良好であ
る。図５に示したものは本発明の露光方法を用いないで
印字した場合の印字状態を示している。（Ａ）は図３と
比較すると文字のデザインが変化するほどに崩れている
し、白１ドットの周りに黒ドットが隣接している部分は
白１ドットの部分のつぶれが大きく再現性が悪くなって
いる。（Ｂ）及び（Ｃ）は図４に示した印字パターン４
及び印字パターン５であるが、本発明の露光方法を用い
ない場合は、印字ドットの大きさにバラツキが出てきて
良好な印字とは言えない。

【００２５】本発明の露光量制御機構をもつ印字装置の
印字媒体に使われる高ガンマ値感光体の場合は印字ドッ
トの大きさが印字光量によって決められる場合が多い
が、その理由を以下に説明する。

【００２６】この種の印字装置における結像点でのレー
ザビームスポットは、ガウス分布となっているので、高
ガンマ値感光体上の印字ドットの大きさを決めるのは、
感光体の許容する光量に対するスレッショルド値であ
り、光量が多いとスレッショルド値は下がり、その結
果、スポットサイズは大きくなる。また、光量が少なく
なるとスレッショルド値は上がり、その結果、スポット
サイズは小さくなる。このことから印字ドットの大きさ
（スポットサイズ）は光量に大きく依存し、本発明の効
果を十分発揮することができる。

【００２７】図８には本発明の露光方法を達成するため
のレーザダイオード駆動回路を示す。この回路は画像デ
ータ３ライン分のラインバッファをもち、印字ドットと
隣接するドットの情報をＲＯＭ上のアドレスラインに送
る。ＲＯＭ上のデータラインからは８ビットの印字デー
タがＤ／Ａコンバータに出力され、レーザダイオードド
ライバ１１の印字光量に相当するアナログ値に変換さ
れ、レーザダイオードドライバを駆動する信号となって
出力される。このような回路構成によって、レーザ光の
強度を制御することができ、きれいな印字物を得ること
ができる。なお、ラインバッファの構成は印字ドットの
ラインバッファを中心としてその前後のラインのバッフ
ァを持つことで合計３ライン分となる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は高ガンマ値の感光媒体を用い、その上に画像を形成す
るレーザビームプリンタなどに最適な露光方法を提供す
る。本発明の露光方法は、比較的安価で制御の容易な方
法で、画像、特に印刷製版に使用するような写真画像を
扱う場合に効果を発揮するものである。特に、網点のド
ットゲインの再現性を良好にし、また、電子写真方式の
プリンタにおいては、細線の再現性を良好に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光方法を使用するレーザビームプリ
ンタの概略図である。

【図２】印字光量値、印字ドットの大きさとスレッショ
ルド値の関係を示した図である。

【図３】本発明の一実施例により文字“Ｚ”を印字した
場合の各ドットの露光光量値を示した図である。

【図４】本発明の概念を示す図であり、印字ドツトと隣
接ドットの関係を印字パターンとして示し、そのパター
ンと印字ドットの光量値の関係を示した図である。

【図５】印字ドットの露光光量を従来技術の露光方法と
した場合のドットの太りを示した図である。

【図６】感光体上のトナーの付着状態を示した図であ
る。

【図７】十字線を印字した場合の紙へのトナーの転写状
態を示した図である。

【図８】レーザダイオード駆動回路例を示した図であ
る。

【符号の説明】

１ ポリゴンミラー ２ ポリゴンモータ ３ Ｆθレンズ ４ シリンドリカルレンズ ５ エキスパンダーレンズ ６ コリメータレンズ ７ ミラー ８ トーリックレンズ ９ 原点検出 １０ 感光ドラム １１ レーザダイオードドライバー １２ レーザダイオード光量制御回路 １３ レーザダイオード １４ 印字データ １５ 原点検出光 １５′ 印字光（ＴＯＰ） １５″ 印字光（ＥＮＤ） １６ 印字光量変化ゼロの場合の光量分布 １７ 印字光量変化１の場合の光量分布 １８ 印字光量変化２の場合の光量分布 １９ 印字光量変化３の場合の光量分布 ２０ 印字光量変化４の場合の光量分布 ２１ シュレッショルドレベル ２２ 印字光量変化ゼロの場合の印字ドットサイズ ２３ 印字光量変化１の場合の印字ドットサイズ ２４ 印字光量変化２の場合の印字ドットサイズ ２５ 印字光量変化３の場合の印字ドットサイズ ２６ 印字光量変化４の場合の印字ドットサイズ ２７ 印字位置 ２８ 印字されたドット ２９ 印字光量値 ３０ 印字列 ３１ 印字行 ３２ 紙 ３３ 感光体 ３４ トナー ３５，３５′ トナー底部 ３６，３６′ トナー上部 ３７ 微小点底部 ３８ 微小点上部 ３９ 印字データ横線 ３９′ 印字された横線 ４０ 印字データ縦線 ４０′ 印字された縦線 ４１ 十字線交差部 ４１′ 印字された交差部 ４２ トナー盛り上がり部 ４３ トナー未転写部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅沼 良和 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 高橋 太郎 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 高島 正武 茨城県稲敷郡阿見町中央８丁目３番１号 三菱化学株式会社筑波研究所内 (72)発明者 中山 博文 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を感光媒体上に照射してトナー
   を付着させ、紙に転写するレーザビームプリンタにおい
   て、印字しようとする１ドットの上下左右に隣接するド
   ットの個数に応じて、前記印字しようとする１ドットの
   露光光量を変化させて印字するようにしたことを特徴と
   するレーザビームプリンタにおける露光方法。
2. 【請求項２】 前記印字しようとする１ドットと隣接す
   るドットの個数に応じて露光光量を変化させるようにし
   た露光方法であって、隣接するドットの個数が多くなる
   に従って前記露光の光量を少なくするようにしたことを
   特徴とする請求項１記載のレーザビームプリンタにおけ
   る露光方法。
3. 【請求項３】 前記感光媒体は高ガンマ値であることを
   特徴とする請求項１記載のレーザビームプリンタにおけ
   る露光方法。