JPS6083968A - 露光方法 - 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 本発明は光エネル千−によって感光体上に記録を行なう
光学づリンク等の光学機器に用いられる露光方法に関す
る。

従来例の構成とその問題点 近年・光学機器の需要は増大を続りてＧする。例えばコ
シヒュータの主要な出力装置の１つであるづリンクをと
ってみても、騒音が大きく、画質・出力速度共に不十分
だった従来のインパクト方式プリンタから、これらの欠
点を全て除去した光書き込み型のノンインパクト方式の
プリンタへと、市場は移行し°ている。また、これらの
光学機器の中において、露光工程はその心臓部にあたり
最も重要な工程だと言っても過言ではない。

以下、図面を参照しながら従来の露光方法について光学
プリンタを例にとって説明する。

第１図は一般的に光学プリンタで使用される光シセ・ツ
タ素子の構造例を示す一部切欠斜視図である。第１図に
おいて、（１）は電気光学セう三・リクス、（２）は電
気光学セラミ・ソクスに電界を印加するための電極、＋
３）　（４）は互いに垂直な偏光軸を有する２枚の偏光
板を示し、Ａは光の入射方向を示す。

第１図において、電極（２）には各々記録信号に応じた
電位が与えられ、電気光学セうミックス（１）の所望の
部分に電界が印加される。この時、入方向からの入射光
は、電気光学セラミックス（１）内の電界が印加されて
いない部分では２枚の偏光板（３１（４）によってさえ
ぎられる。これに対して、電界が印加されている部分で
はその電界強度に応じた電気光学セうミックス（１）の
作用により、入射光は透過する。

隣り合う電極間に印加されるｉｉ７圧と光シセ・ツタ素
子の透過率との関係を第２図に示す。

従来、前記した構造の光シセ・ツタ素子を使用した光学
づリンクとしては、第３図に示す様な構成例（但し、一
部を切欠いて図示しである）がある。

第３図において、（５）は光源、（６）はｖｔｌ気光学
セラミックス、（７）は電気光学セラミ・リクス（６）
に亘Ｃ界を印加するための電極、（８）（９）は互いに
垂ｉｒｌな偏光軸を有する２枚の偏光板、αＯは（６）
〜（９）から構成される光シセ・ツタ素子、ｑ９は遮光
板、（１のは結像レンズ、（至）は感光体、（１４１は
感光体上の露光領域、（１９は感光体移動速度検出装置
、Ｑ（Ｓは速度信は処理装置、（１７）は光シャ・ツタ
素子制御装置、（Ｉ樽は印字信号発生装置である。

この様に構成された光学づリンクについてその動作を以
下に説明する。第３図において、まず、電気光学セラミ
・リクス（６）、電極（７）及び２枚の偏光板（８１（
９）から構成される光シｐ・ツタ素子００の近傍に。

光シセ・ツタ領域のＢ方向の長さを、Ｃで表わされるよ
うな開口幅に制限する遮光板（２）が設けられる。

光源（５）から発せられた光は光シセ・ツタ素子（１１
の電界が印加されている部分のみを透過し、さらに遮光
板Ｏ℃の開口部を通過した光のみが結像レンズ（２）に
よって感光体ｑａ上に結像倍率−１で結像され、Ｅで表
わされる直線からＦで表わされる直線までのＤ方向の幅
が遮光板αＪの開口幅と等しいＣであるスリツト状露光
領域α小の範囲において感光体（１３は露光される。ま
た、このスリツト状露光領域幅Ｃは、 Ｃ＝　ｋｏｐｏ（０＜ｋｏ≦１　’）　−・−・（１）
但し、ｐ（、：Ｄ方向の画素記録ヒ・リチ長さの範囲で
設定される。

感光体移動速度検出装置αυは感光体Ｑ′！ｊのＤ方向
の移動速度を検出し、その検出信号を速度信号処理装置
ｕｔｂに伝える。速度信号処理装置αＱは第４図（ａ）
に示される周期ｔ。のパルス電圧を発生し、光シ１２・
ツタ素子制御装置αηに伝える。ここで周期ｔ。は次式
によって定められる。

ｔｏ””　−−−−＋２） Ｏ 但し、■ｏ：感光体α］のＩ）方向の移動速度光シセ゛
ツタ素子制御装置αηは光シト・ツタ素子ｔｔｔｎの光
が透過する部分に電界が１−１」加される様に互いに隣
り合う電極（７）間に、第４図（ｂ）に示される様なｔ
ｏ−ｋｔｏ・・（３） 但し、ｋ’　＝　０　、１　、２　、　・なる時間、Ｖ
ｏなる電圧を、印字信号発生装置（坦から送られる印字
信号に応じて印加する。

一般に、電気光学セラミ・ソクスからなる光シ１）゛ツ
タ素子は極めて高速で動作し、１馬の矩形波に対しても
十分応答可能である１、これに対し、光学プリンタにお
いては、光シセ・ツタ素子に印加される矩形波の周波数
は１塁程度と低い。従って、第４図ｔｂ）の印加電圧の
波形に対する光シセ・ワタ素子００の示す透過率の波形
の遅れは、第４回軸）に示す様に無視できる。

この露光工程で得られた感光体りの露光分布を、最終的
に記録紙上のｒｆｉ像として得るためには、以下に説明
する様ないわゆるカールソ、７つ０セス〆がとられる。

まず、感光体ｕ３は露光工程以前にその表面を一様に帯
電され、露光工程において露光された部分のみ光量に応
じて電荷が消失し、表面に電荷の有無による電気的な画
像−静電潜像を形成する。次に感光体ｔ＋３の表面上の
電荷と同極性の電荷を持ったトナーと呼ばれる黒色の粉
末を感光体ｕｊ上に接触させる事によって、感光体Ｕ上
の窄′荷が消失した部分のみにトナーをイ」着させ、静
電潜像を粉体顕像に変換する。さらに、感光体０３上の
粉体顕像は電気的吸引力によって記録紙に転写され、最
後に、熱と圧力によってトナーが記録紙に溶融定着され
、最終画像となる。以上の全工程を経た後の記録紙上の
画像濃度と感光体上に与えられた露光量との関係は第５
図の様になる。

但し、露光量は次式で定義される。

Ｅ＝Ｌ−ｒ　・・・・・・・（４） 但し、Ｅ：露光ｆＪ、　（／ｕｘ−ｓｅｃ　）Ｌ：露光
照度（ｌｕｘ　） Ｔ：露光時間（ｓｅｃ　） 今、光シャ・ツタ素子αＯに、第４図ｔｂ）の最初の矩
形波を１つだけ印加するとする。この時感光体（至）上
には１画素分の露光が行なわれるが、そのＤ方向の露光
分布がどのようになるかを以下で説明する。第４図（Ｃ
）に示す様に露光中の光シセ・ツタ素子α０の透過率は
一定であり、また、光Ｊｌｉａ　ｆ５）の輝度と。

結像しンズ（２）のＦナシバーも定数であるので、これ
らの４者から決定される感光体（１：珪の露光照度しは
露光中一定である。即ち、 Ｌ＝Ｌ。＝一定　、・（５） 露光時間Ｔについては、（１）式の条件のもとでは以下
の様になる。第４図（ａ）の最初のｌ＼ルスが立し上が
る時間を１＝０とし、１＝０において、第３図の感光体
α］上の露光領域終端直線Ｆの位置をｘ＝０とし、同じ
く直線Ｅ上の位置をＸ＝Ｃとする。即ち、Ｘは感光体（
ｌｊ上の位置を表わす座標であり、Ｄと逆方向を座標の
正方向とする。。

この時、０≦ｘ　＜　Ｃにおいては、露光時間Ｔはｔ＝
０から各々の位置が直線Ｆを横切る瞬間までであり、下
式で表わされる。

Ｔ＝−（０≦ｘ＜Ｃ）　・・・・・・（６）但し、ｖｏ
：感光体ｕ３のＤ方向の移動速度また、１＝１ｏの時に
、直線Ｅから直線Ｆまでの間の露光領域に入っている感
光体α３上の位置、即ち、Ｖ’Ｑ　ｔｏ＜　ｘ　＜　ｖ
。ｔｏ＋ｃにおいては、露光時間Ｔは各々の位置が直線
Ｅを横切った瞬間からｔ−ｔｏまでであり、下式で表わ
される。

７・ｔ０＋Ｃ−ｘ　・・・・・・・（７）　− Ｏ （ＶＱ　ｔｏ＜’ｘ≦ｖ（、ｔ、＋Ｃ）また、Ｃ＜ｘ≦
ＶＯｔＯにおいては、露光時間Ｔは各々の位置が直線Ｅ
から直線Ｆまで移動する時間であり、下式で表わされる
。

（２）式を用いて、（６）〜（８）式のｔ。を消去する
と、以下の様になる。

ｐｏ　十Ｃ−Ｘ　（ｐｏ　＜　ｘ　＜　ｐｏ　＋　Ｃ）
　−−（１０゛ｒ−□ Ｏ ＋４１．（５）、（９）・〜Ｑｌ）式より、感光体（至
）上の感光体移動方向（Ｄ方向）の露光分布は、第６図
（ａ）に示す様な台形状の分布をとる。この露光分布は
、第５図におけるＥ。（画像濃度１．２を得るために必
要な露光と等しく即ち と設定する事によって第６図（１））に示す様な特性を
もつ画像として最終的に出力される。

第６図（ｂ）を見ると、本構成の光学プリンタでは、感
光体（至）の移動方向りに対して、遮光板ＯＤの開口幅
Ｃで表わされる幅にわたって、画像のだれが生じる串が
わかる。この画像のだれを小さくするには、開口幅Ｃを
小さくし、狭い露光幅で感光体を露光すればよい。とこ
ろが、これは同時に、−露光いて解くと、 であるから、光源と感光体がｌ１ｉｌ−であれはＣを小
さくすると、感光体移動速度Ｖｏが小さくなり、結局画
像の出力速度を小さくしなければならない。

そこで、一般には画像だれと画像出力速度との両者の条
件を考慮して、遮光板（１１）の開口幅Ｃは。

おおよそ次式の様にとる。

Ｃ−＝　０．４１）ｏ　・・・・・・・α菊この時の感
光体上の露光分布と、記録紙上の画像濃度分布は第６図
中のＣにα冶式を代入する事によって得られ、それらは
第７図（ａ）、（ｂ）に示されるようになる。

第７図（ｂｌから本構成の光学づリンダで画素を１つ分
記録した場合、感光体移動方向に着目すると、画素は画
素記録ピッチ長さの１．４倍に広がり、しかも両端に画
素記録ご・ソチ長さの０４倍の長さのだれ部分を持つこ
とになる。これは、結果としては極めてきれの悪い不満
足な画像であるが、画像出力速度を考慮すると、この程
度で妥協せざるを得ない。

以上で述べた様に、従来の露光方法を用いた光学プリン
タは、感光体の移動方向に着目すると画像の両端にだれ
部分を持つ、不満足な画像しか出力できないという欠点
を有していた。

発明の目的 本発明の目的は、感光体上の露光分布を制御する事を可
能とする露光方法を提供することであり、これにより、
例えば、高速・高品質画像出力の可能な光学つりｙりを
実現する事ができるものである。

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明の露光方法は、光が
照射される感光体を露光する際に、前記感光体上の小領
域を独立に露光する露光手段を用いて、前記感光体を前
記露出手段による前記感光体上での露光領域との間の相
対速度を変化させる横制御しており、これにより、前記
感光体上の露光分布の制御をする事が可能となるもので
ある。

実施例の説明 以下本発明の一実施例の露光方法について光学プリンタ
を例にとって図面を参照し／、（がら説明する。第８図
は本発明の一実施例における光学プリンタの構成を示す
一部切欠斜視図である。第８図において、０りは光源、
（至）は電気光学セう三ツクス、（ハ）は電極、（支）
（至）は互いに垂直な偏光軸を有する２枚の偏光板、＠
は（ホ）〜＠から構成される光シセ・ツタ素子、（２５
ａ　）　（２５ｂ　）は電歪効果を有する部材をバイモ
ルフ構造を持つように構成した遮光板、（２６ａ）〜（
２６ｄ）は遮光板の支持部材、（イ）は結像レンズ、（
至）は感光体、翰は感光体上の露光領域、（７）は感光
体移動速度検出装置、ｃ３Ｄは速度信号処理装置、（至
）は光シＰ・ツタ素子制御装置、Ｃ＋′２Ｊは遮光板制
御装置、図は印字信号発生装置である。

以上の様に構成された本実施例の露光方法を用いた光学
プリンタについて以下その動作を説明する。光シャ・ツ
タ素子（ハ）の近傍に、光シャ・ツタ領域のＧ方向の長
さを、Ｈで表わされるような開口幅に制限する２枚の遮
光板（２５ａ）（２５ｂ）が設けられる。

光源ａ１から発せられた光は光シＰ・ツタ素子−の電界
が印加されている部分のみを透過し、さらに、２枚の遮
光板（２５ａ）　（２５ｂ）によって作られた開口部を
通過した光のみが、結像しンズ轍によって感光体（ハ）
上に結像倍率＝１で結像され、Ｍで表わされる直線から
Ｎで表わされる直線までのに方向の幅が２枚の遮光板（
２５ａ）　（２５ｂ）が作る開口幅と等しい■（である
スリ１ソト状露光領域（イ）の内部にわたって感光体（
ハ）は露光される。また、このスリット状露光領域幅Ｈ
は Ｈ＝ｐ□　・・・・０９ 但しｐ、：に方向の画素記録じ・す子長さに設定される
。

第９図ｆａ）に示される周期ｔ１のパルス電圧を発生し
、遮光板制御装置０のと光シセ・ツタ素子制御装置（鋳
に伝える。ここで、周期ｔ１は次式によって定められる
。

ｔ、　−−２＋　、、、　、、、　、、、　（ｌｆ９ｌ 但し、ｖｌ：感光体（至）のに方向の移ｉｉｆ＃速度遮
光板制御装置６２は２枚の遮光板（２５ａ　’）　（２
５ｂ）にそれぞれ第９図（ｂ）に示される周期ｔ、の鋸
形の７１ｊ　ＥＥを印加する。但し図中において、 ０＜ｋ、≦１　・すη である。

２枚の遮光板（２５ａ　）　（２５ｂ）は例えはチタン
酸ジルコーＪ酸鉛のような電歪効果を持つ部材が′バイ
モルフ構造を持つように構成されており、第１０図に示
すように、印加電圧と先端の変位は比例関係を持つ。従
って、第９図＋ｂ）の印加電圧に対して、２枚の遮光板
（２５ａ’）（２５ｂ）の先端はどちらも第９図（ｃ）
のような変位をとる。さらに、その変位を時間で微分す
ることによって、２枚の遮光板（２５ａ　）　（２５ｂ
　）の先端の速度は両者共に第９図（ｄ）のように変化
する。

２枚の遮光板（２５ａ）　（２５ｂ）は同じ動作をする
ため、両者で作られる開口部も開口幅Ｈを保ったまま、
第９図（ｃ）　（ｄ）に示されるのと同じ動作をする。

同時に感光体（ハ）上のスリ・リド状露光領域（２）も
露光幅Ｈを保ちながら第９図（ｃ）　（ｄ）に示す動作
をする。即ち、スリ・リド状露光領域（ト）は周期１．
のうち初めのに、　ｔ。

なる時間は、感光体（ハ）の移動速度と等しいｖｌで移
動する。言い換えれば、この間の両者は相対的には静止
している。そして周期ｔ１のうち残りの（１−ｋｌ）ｔ
ｌの時間で、スリ・リド状露光領域（４）はもとの位置
に復帰する。

光シャ′リタ素子制御装置に）は、光シセ・・ツタ素子
（ハ）の光を透過する部分にα界が印加される様に、互
いに隣り合う電極ン珍問に、第９図（ｅ）に示される様
な、ｖ、）なる電圧をに、　ｔ、なる時間、印字信号発
生装置■から送られる印字信号に応じて印加する。

この時、従来例の構成とその問題点の構成の項で説明し
た通り、光シセ・ツタ素子（ハ）の透過率変化の印加電
圧に対する遅れは第９図（ｆ）に示す様に無視できる。

今、光シャ・ツタ素子（ハ）に第９図（ｅ）の最初の矩
形波を１つだけ印加するとする。この時感光体（至）上
には１画素分の露光が行なわれるが、そのｌ（方向の露
光分布がどのようになるかを以下で説明し、従来例と比
較する。

本実施例の溝底でも、感光体（ハ）上の露光照度は露光
中一定である。即ち、 Ｌ　＝　Ｌ、　＝一定　・・・・・（至）が成り立つ。

また、光シセ・ツタ素子（ハ）が光を透過しているに１
ｔ１なる時間は、感光体（ハ）とスリ・ソ１〜状露光領
域（２）は同じ速度で移動し、言い換えれば、相対的に
は静止しており、かつそれ以外の時間は露光は行なわれ
ない。従って露光時間Ｔについて下式が成り立つ。

Ｔ　”　ｋｌｔ、　（０＜ｘ＜Ｈ）　”’　・”ｌ窃こ
こで、Ｘは感光体（至）上の位置を示し、座標のとり方
は従来例の光学プリンタと同様とする。

ｕＱ式を（ｌ１式に代入して下式が得られる。

Ｔ＝に＋”　（０＜ｘ＜Ｈ）　−−−翰Ｖ、　−− （４１，＋］ｄ、＋■、（イ）式より、第１１図（ａｌ
に示すような感光体上の露光分布が得られる。

また、この露光分布を記録紙上の画像として得るには、
従来例と同様に第５図に示す特性を持つカールソンづロ
セスが用いられる。第５図の必要露光量Ｅｏを と設定する事により、第１１図（ｂ）に示すような記録
紙上の画像濃度分布が得られる。

すなわち、本構成の光学プリンタでは、第１１図（ａ）
　ｌこ示すような両端にタレのない露光分布が得られ、
従って第１１図（ｂ）に示すようなキレの良い画像が得
られる。

また、露光量を多くとるにはに、がｌに近づく様に、２
枚の遮光板（２５ａ）（２５ｂ）を駆１υｊずれば良い
。

本実施例で使用している電歪効果を有する部材は非常に
高速で動作する事が特徴である。例えば光学プリンタに
おける駆動周期はｔｌ　’＝　１ｍ５ｅｃ程度であるが
、この条件では に、　＝　０．９　−・　（支） を実現する事が十分可能である。さらに、その部材がバ
イモルフ構造を持つ様に１１９１成すると、低い駆動電
圧で大きな変位を得る：；４４ができる。

さて、（支）式を第１１図（ａｌの１（、に代入して、
従来例の第７図と比べて見ると、 Ｌｏ−Ｌｌ　・　・・（ハ） ｐｏ　＝　ｐ＋　−−−’Ｍ） ｖ（、＝＝　Ｖ、　・・（イ） の条件のもとでは本実施例の露光分布は辛しが良くなっ
たばかりでなく、露光量のピーク値も従来例の２倍以上
となっているのがわかる。露光域が２倍以上に上がれば
、例えば（媚光体移動速度を２倍以上にしてづリンクの
高速化を実現したり、あるいは画素記録ヒ・ソチ長さを
半分以下にして高分解能記録を行なうづリンクの実現が
可能となる。

このように本実施例によれば、感光体を常に一定速度で
移動させ、露光時のみ感光体上の露光領域を感光体移動
速度と等しい速度で移動させるという１両者間の相対速
度制御を行なっているので、十しが良く、かつ、ピーク
値の高い露光分布を感光体上に与える事ができ、その結
果、高速・高画質の画像を出力できる光学づリンクを実
現できた。

発明の効果 以上の説明から明らかな様に本発明の露光方法は、光が
照射される感光体を露光する際に、前記感光体上の小領
域を独立に露光する露光手段を用いて、前記感光体と前
記露光手段による前記感光体上での露光領域との間の相
対速度を変化させる横制御しているので、前記（σシ光
体上の露光分布の制御ができるという優れた効果が得ら
れ、これにより、例えば高ＷｊＭ質・高速画像出力の光
学プリシタの実現が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は光シャ・ツタ素子の一般的な４１４造を示す一
部切欠斜視図、第２図は光シト・ツタ素子の印加間圧と
透過率の関係を示す特性図、第３図は従来の露光方法を
用いた光学づりｙりの構成を示す斜視図、第４図は従来
の露光方法を用いた光学プリンタの各構成要素の動作の
関係を示す特性図、第５図はカールソンｊｏセスにおけ
る露光量と画伐濃度の関係を示す特性図、第６図及び第
７図は従来の露光方法を用いた光学づリンクにお＆Ｊる
感光体上の露光分布と記録紙上の画ａ’　ｎ＝　ｒ隻分
作を示す特性図“、第８図は本発明の一実施例の露光方
法を用いた光学プリンタの構成を示す一部切欠斜視図、
第９図は本発明の一実施例の露光方法を用いた光学プリ
ンタの各構成要素の動作の関係をボす特性図、第１０図
は電歪部材を有する部材かバイ上１１フフ構造を持つ様
に構成した遮光部材の印加定圧と変位の関係を示す特性
図、第１１図は本発明の一実施例の露光方法を用いた光
学づリンクにおける感光体上の露光分布と記録紙上の画
像ｕ度分布を示す特性図である。 ｕ９・・・光源、（ハ）・・・光シセ・ツタ素子、（２
５ａ　）　（２５ｂ　）・遮光板、（イ）・・・結像レ
ンズ、（至）−・・感光体、（至）・・・遮光板制御装
置 代理人　森　本　義　弘 第１図 Ａ 第２図 第３図 第４図 第５図 第す図 ０　み乙銀融の（立１ｉ 第７図 配企μ六Ｊ、の位１ 第３図 Ｈ ・第ｑ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光が照射される感光体を露光する際に、前記感光体
   上の小領域を独立に露光する露光手段を用いて、前記感
   光体とＩ）ｕ記露光手段による１１「記感光体上での露
   光領域との間の相対速度を変化させる様制御する小によ
   り、前記感光体上の露光分布を制御するようにした露光
   方法。 ２、（感光体と感光体上の露光領域を相対ＩＴｌに往復
   運動させ、前記往復運動の往路のみで感光体上に露光を
   行ない、かつ、＋ｊｉ記往復運動の往路に要する時間を
   前記往復部１ｉ＋＋の往路に要する時間よりも長くする
   事を′Ｌ！ｊ　徴とする特許請求の範囲第１項記載の露
   光方法。 ３、露光手段が露光を行なう時には、相対速度を略零に
   制御する事を特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の１肩先方法。 ４、感光体を等速度で動かし、かつ、感光体上での露光
   領域の速度を制御する巾を特徴とする特許請求の範囲第
   １項〜第３項のいずれか１つに記載の露光方法。 ５、　露光手段の１部として感光体にでの露光領域の面
   積を制限する遮光部材を利用し、かつ、前記感光体と前
   記遮光部材の開口部との間の相対速度を制御する事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１つ
   に記載の露光方法。