JP3124016B2

JP3124016B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3124016B2
Application number: JP02065858A
Authority: JP
Inventors: 弘二谷本; 和雄笹間
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 2001-01-15
Anticipated expiration: 2016-01-15
Also published as: US5187495A; JPH03266660A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えばレーザプリンタ、デジタル複写
機、ファクシミリ装置等に用いられる画像形成装置に関
する。

（従来の技術）従来、レーザプリンタ等の画像形成装置は、１ドット
記録にて中間調（ハーフトーン）記録は不可能なため、
文字、線図等の階調性がない画像は画像データを単純２
値化し、像形成し、また写真等の階調性を有する画像に
ついては、階調性を保持しつつ２値化する手法としての
組織的ディザ法や面積階調法等を用い像形成を行なって
いた。また最近では、レーザプリンタにおいては、レー
ザ駆動パルスのパルス幅を可変として細線の再現性を高
めたり、階調表現を可能とするパルス幅変調法が提案さ
れている（特願平１−79571号参照）。

しかし、このパルス幅変調法を用いても、文字、線図
等の画像と写真等の階調性を有する画像を高画質で再現
することは困難である。これは、画像書込みのためのレ
ーザ光のビーム径が十分に小さい場合は、パルス幅変調
を行なえば、微小な細線も再現可能である。しかし、階
調性を有する画像を再現する場合には、結局面積階調法
と同等の効果しか得られないという欠点がある。（勿
論、画素サイズが小さくなった分、高画質にはなる。）
また画像書込みのためのレーザ光のビーム径が、画素サ
イズと同程度の大きさであれば、パルス幅変調を行なう
ことにより、画像濃度をコントロールできるので、階調
性を有する写真等の画像を再現するのに適している。し
かしながら、文字、線図等の微小な細線を再現するに
は、画像濃度が低下するだけで適さないという欠点があ
る。

したがって、階調性のない画像、階調性を有する画像
をともに良好な画質で画像形成することができないとい
う欠点がある。

（発明が解決しようとする課題）この発明は、上記したように、階調性のない画像、階
調性を有する画像をともに良好な画質で画像形成するこ
とができないという欠点を除去しようとするもので、階
調性のない画像、階調性を有する画像をともに良好な画
質で画像形成することができる画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明の画像形成装置は、レーザ光を発生する発生
手段、この発生手段からのレーザ光を偏向する偏向手
段、この偏向手段により偏向されたレーザ光が走査され
る像担持体と、この像担持体の近傍に設けられ、上記偏
向手段のレーザ光走査により基準位置信号を出力する第
１の出力手段と、この第１の出力手段からの基準位置信
号に応じて上記像担持体上の１画素ごとに対応するクロ
ック信号を出力する第２の出力手段と、この第２の出力
手段のクロック信号の１周期の先頭部分に同期した微小
パルスを作成する作成手段と、この作成手段からの微小
パルスを順次遅延することにより、上記第２の出力手段
のクロック信号の１周期内に収まる位相のずれた基準パ
ルスを複数生成する第３の出力手段と、画像形成する画
像の状態に応じて、１画素ごとのデータに対応するパル
ス位置情報とパルス選択信号とを出力する第４の出力手
段と、この第４の出力手段からのパルス位置情報とパル
ス選択信号とにより立上げタイミング選択信号と立下げ
タイミング選択信号とを出力する第５の出力手段と、こ
の第５の出力手段からの立上げタイミング選択信号と立
下げタイミング選択信号に応じて、上記第３の出力手段
からの位相のずれた２つの基準パルスを選択する第１の
選択手段と、この第１の選択手段により選択された１つ
目の基準パルスが出力されてから選択された２つ目の基
準パルスが出力されるまでの間に対応し、実際に画像形
成する１画素内の位置と幅に対応する駆動パルスを生成
する駆動パルス生成手段と、この駆動パルス生成手段に
より生成された駆動パルスに応じて、上記発生手段を駆
動する駆動手段と、上記画像形成する画像の種類に応じ
て上記像担持体上を走査するレーザ光のビム形状を変更
するか否かを選択する第２の選択手段と、この第２の選
択手段の選択内容に応じて、上記発生手段から像担持体
へのレーザ光の光路長を変更することにより、上記像担
持体上に露光されるレーザ光のビーム形状を変更する変
更手段から構成されている。

（作用）この発明は、レーザ光を発生する発生手段からのレー
ザ光を偏向し、この偏向されたレーザ光が像担持体を走
査するものにおいて、上記像担持体の近傍に設けられる
第１の出力手段から上記レーザ光の走査により基準位置
信号を出力し、この基準位置信号に応じて上記像担持体
上の１画素ごとに対応するクロック信号を第２の出力手
段で出力し、このクロック信号の１周期の先頭部分に同
期した微小パルスを作成し、この作成された微小パルス
を順次遅延することにより、上記第２の出力手段のクロ
ック信号の１周期内に収まる位相のずれた基準パルスを
第３の出力手段により複数生成し、画像形成する画像の
状態に応じて、１画素ごとのデータに対応するパルス位
置情報とパルス選択信号とを第４の出力手段により出力
し、このパルス位置情報とパルス選択信号とにより立上
げタイミング選択信号と立下げタイミング選択信号とを
第５の出力手段により出力し、この立上げタイミング選
択信号と立下げタイミング選択信号に応じて、上記第３
の出力手段からの位相のずれた２つの基準パルスを選択
し、この選択された１つ目の基準パルスが出力されてか
ら選択された２つ目の基準パルスが出力されるまでの間
に対応し、実際に画像形成する１画素内の位置と幅に対
応する駆動パルスを生成し、この生成された駆動パルス
に応じて、上記発生手段を駆動し、上記画像形成する画
像の種類に応じて上記像担持体上を走査するレーザ光の
ビーム形状を変更するか否かを選択し、この選択内容に
応じて、上記発生手段から像担持体へのレーザ光の光路
長を変更することにより、上記像担持体上に露光される
レーザ光のビーム形状を変更するようにしたものであ
る。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。

第２図は、半導体レーザを用いた電子写真方式の画像
形成装置の内部構成を示す。この画像形成装置（レーザ
プリンタ）は、電子計算機、ワードプロセッサなどの外
部装置であるホストシステム（図示しない）とインター
フェース回路を介して結合された状態となっている。そ
して、ホストシステムよりプリント開始信号を受けると
画像記録動作を開始し、被転写材としての用紙に記録し
て出力せるようになっている。

この画像形成装置は、次のような構成となっている。

すなわち、図中１は装置本体であり、この装置本体１
内の中央部には主制御基板２が配置されている。そし
て、この主制御基板２の後方（図の状態において右側方
向）には画像を形成するための電子写真プロセスユニッ
ト３が配置されておりまた、前方下部には複数枚の機能
追加用制御基板４を複数枚収容する制御基板収容部５が
また、前方上部には排紙部６が形成された状態となって
いる。

前記機能追加用制御基板４は機能追加（例えば書体、
漢字等の種類を増設など）の程度に応じて最大３枚まで
装着できるようになっており、さらに、最下段に位置す
る機能追加用制御基板４の前端縁部に配設された３個所
のICカード用コネクタ16…に機能追加用ICカード17を挿
入することによりさらに機能を追加できるようになって
いる。また最下段に位置する機能追加用制御基板４の左
端面部には、２つのインターフェース・コネクタ（図示
しない）が配設された状態となっており、これらインタ
ーフェース・コネクタは装置本体１の左側面部に形成さ
れた開口部（図示しない）に対向するようになってい
る。

また、装置本体１内下部は、給紙カセット７を収容す
るカセット収容部８となっている。

前記排紙部６は、装置本体１の前部上面に形成された
凹所からなりその前端縁部には、排紙部６に折重ねた
り、図のように展開できる回動可能な排紙トレイ９が設
けられている。さらに、この排紙トレイ９の前端中央部
には、切欠部（図示しない）が形成されているととも
に、この切欠部に収容したり、図のように展開できる回
動可能なコ字状の補助排紙トレイ10が設けられている。
そして、排紙される用紙Ｐのサイズに応じて排紙部６の
大きさを調節できるようになっている。

さらに、この排紙部６の左側に位置する装置本体の左
枠部（図示しない）の上面には、表示用LED（図示しな
い）、２桁の状態表示用の７セグメント表示器（図示し
ない）、及びスイッチ（図示しない）を配置したコント
ロールパネル14が配置されているとともに、装置本体１
の後面側には、手差しトレイ15が装着された状態となっ
ている。

次に、帯電、露光、現像、転写、剥離、清掃、及び定
着等の電子写真プロセスを行なう前記電子写真プロセス
ユニット３について説明する。

ユニット収容部のほぼ中央部に位置して像担持体とし
てのドラム状態感光体20が配置されており、この感光体
20の周囲には、その回転方向に沿ってスコロトロンから
なる帯電チャージャ21、静電潜像形成手段としてのレー
ザ露光ユニット22の露光部22a、現像工程と清掃（クリ
ーニング）工程とを同時に行なう磁気ブラシ式の現像装
置23、スコロトロンからなる転写チャージャ24、メモリ
除去ブラシ25、及び前露光ランプ26が順次配設されてい
る。

また、装置本体１内には、給紙カセット７から給紙手
段27を介して給紙された用紙Ｐ及び手差しトレイ15から
手差し給紙された用紙Ｐを前記感光体20と転写チャージ
ャ24との間の画像転写部28を経て装置本体１の上面側に
設けられた排紙部６に導く用紙搬送路29が形成されてい
る。

また、この用紙搬送路29の画像転写部28の上流側に
は、搬送ローラ対30、アライニングローラ対31、及び搬
送ローラ対32が配置され、下流側には定着ユニット33及
び排紙ローラユニット34が配置されている。さらに、搬
送ローラ対32の配設位置の上方には、冷却ファンユニッ
ト35が配設された状態となっている。

なお、アライニングローラ対31の近傍にはアライニン
グスイッチ36が設けられているとともに画像転写部28の
近傍には搬送ガイド37が設けられている。

しかして、ホストシステムによりプリント開始信号を
受けるとドラム状感光体20が回転するとともに、感光体
20は帯電チャージャ21で帯電される。次にホストシステ
ムよりのドットイメージデータを受けて変調されたレー
ザ光ａをレーザ露光ユニット22を用いて上記感光体20上
に走査露光し、感光体20上に画像信号に対応した静電潜
像を形成する。この感光体20上の静電潜像は、現像装置
23の現像剤磁気ブラシ中のトナーによって現像され顕像
化される。

一方、このトナー像の形成動作に同期して給紙カセッ
ト７から取出されたり手差しトレイ15から手差し供給さ
れた用紙Ｐが、アライニングローラ対31を介して送り込
まれ、予め感光体20上に形成された上記トナー像が転写
チャージャ24の働きにより用紙Ｐに転写される。つい
で、用紙Ｐは用紙搬送路29を通過して定着ユニット33に
送り込まれ前記トナー像が用紙Ｐに溶融定着される。そ
して、この後、排紙ローラユニット34を介して排紙部６
に排出される。

なお、用紙Ｐ上にトナー像を転写した後、感光体20上
に残った残留トナーは、導電性ブラシからなるメモリ除
去ブラシ25により除去されてメモリ除去がなされる。

また、第２図および第３図に示すように、前記レーザ
露光ユニット22は、半導体レーザ発振器90（詳図しな
い）、ポリゴンミラー91とミラーモータ92からなるポリ
ゴンスキャナ93、ｆΘ用の第１レンズ94、ｆΘ用の第２
レンズ95、走査されたレーザ光ａを所定の位置へ走査す
るための反射ミラー96、97等から構成されている。

前記レーザ露光ユニット22は、第３図に示すように、
ソレノイド98に吸引される例えば鉄板のような磁性体99
が固定されており、ソレノイド98に電流を流すとレーザ
露光ユニット22がソレノイド98に吸引される（矢印方
向）。また、ソレノイド98への電流供給を停止すると、
スプリング100の作用により、レーザ露光ユニット22は
もとの位置に戻る。尚、図に示した斜線の部分は、本装
置の筐体であり、レーザ露光ユニット22は、この筐体に
沿って左右にスライドする。

このように、レーザ露光ユニット22が移動することに
より、半導体レーザ発振器90と感光体ドラム20までの光
路長は変化し、感光体ドラム20上でのレーザ光のビーム
形状すなわち光エネルギー分布は変化する。

第４図は、光路長が変化した場合の、感光体ドラム20
へレーザ光ａが照射する部分を上部から拡大して見た図
である。レーザ光ａは図に示すように、レーザ露光ユニ
ット22から徐々に細くなって感光体ドラム20を露光す
る。この図の上に示したレーザ光a1は最もレーザ光が細
くなっているポイントで感光体ドラム20を露光している
場合である。これは、第３図でソレノイド98に電流が流
れておらず、レーザ露光ユニット22が感光体ドラム20に
近い状態に相当する。

また、下に示すレーザ光a2は、第３図に示すソレノイ
ド98に電流が流れ、レーザ露光ユニット22が感光体ドラ
ム20から遠ざかった状態に相当する。尚、本装置の場
合、レーザ光が最も細くなった状態a1の主走査方向のビ
ームφ１は約10μｍであり、レーザ露光ユニット22をｄ
の距離（約3mm）感光体ドラム20から遠ざけたときのレ
ーザ光の主走査方向の径φは約50μｍである。

次に、この画形成装置の制御系統につき第５図に示す
ブロック図を参照して説明する。図において、401は外
部装置で、前述したインターフェース・コネクタを介し
て接続されるものである。この外部装置401としては、
電子計算機、ワードプロセッサ、画像処理装置などのホ
ストシステムが接続される。この外部装置401はインタ
ーフェース回路402を介してこの装置と電気的に接続さ
れる。

このインターフェース回路402のインターフェース信
号としては次のものが用意されている。つまり、IVCLK0
信号はこの装置から外部装置402に出力するクロック信
号であり、外部装置401は、このクロック信号に同期し
て８ビットの画像データIVDAT70〜00を出力する。IHSYN
0信号は水平同期信号で１走査分の画像データの転送に
先立ってこの装置から外部装置401に出力するものであ
る。IDAT71〜01信号は双方向性の８ビットデータバスの
信号で、このバスを介して外部装置401からのコマンド
（指令）を受取るとともに、この装置の状態を示すステ
ータスを外部装置401に出力する。IDSTA0信号は上記８
ビットデータバスのデータ転送の方向を定める信号、IS
TB0信号はコマンドをこの装置が受信するためのストロ
ーブ信号でいずれも外部装置401から出力される。IBSY0
信号はこの装置が外部装置401からのコマンドを処理中
であることを示すビジー信号である。IATN1信号は外部
装置401が早急に知るべき事態がこの装置に生じた時に
この装置が出力するアテンション信号である。IPRDY0信
号はこの装置がレディ状態にあることを示す信号であ
る。IPRIME0信号は外部装置401がこの装置に出力するリ
セット信号である。ISCLR1信号は、この装置の電源オン
時とオフ時にこの装置が外部装置401に対して出力する
クリア信号である。

このインターフェース回路402からこの装置内部に取
込まれた信号は、コントロール回路403及び画像信号処
理回路407に供給される。

上記コントロール回路403はマイクロコンピュータ及
びその周辺回路から構成されており、各種データの処理
及び各種の制御を行っている。このコントロール回路40
3の主な機能を列挙すると、以下の通りである。

（１）インターフェース回路402からの情報、つまり外
部装置401からのコマンドを解読し、その指示に従って
装置各部を制御する。また、そのコマンドに対応するス
テータスをインターフェース回路402を通して外部装置4
01に出力する。またIATN1信号、IPRDY0信号、ISCLR1信
号の出力制御を行う。

（２）コントロールパネル14の表示用LED（図示しな
い）や７セグメント表示器（図示しない）を駆動するデ
ィスプレイ回路404に対してその表示内容を出力する。

（３）各種ソレノイド98、405、…に対してそのオン、
オフの制御を行なう。

（４）各種スイッチ406、…からの情報を取り込み処理
する。

（５）画像信号処理回路407に対し、各種パラメータの
設定及び内部発生パターンデータの送出を行なう。

（６）ミラーモータ・レーザ駆動回路408に対し、ミラ
ーモータ92のオン・オフ制御及びレーザ発光のパワー設
定及びパワーモニタを行なう。

（７）トナー濃度センサ413及び414の発光ダイオードの
オン・オフを制御し、両センサ413、414からのトナー濃
度情報を処理する。

（８）高圧電源415に対する制御を行なう。つまり、帯
電チャージャ21に対する出力のオン・オフ制御及び出力
パワー設定、帯電グリッド410に対する出力のオン・オ
フ制御及び出力パワー設定、転写チャージャ24に対する
出力のオン・オフ制御及び出力パワー設定、転写グリッ
ド409に対する出力のオン・オフ制御及び出力パワー設
定、現像バイアスに対する出力のオン・オフ制御及び出
力パワー設定、メモリ除去ブラシ25に対する出力のオン
・オフ制御及び出力パワー設定を行なう。また、各出力
が正常に動作しているかのモニタも行なっている。

（９）メインモータ420のオン・オフ制御及び定常回転
を行なっているかのモニタを行なっている。

（10）ファンモータ421のオン・オフ制御を行なってい
る。

（11）前露光ランプ26のオン・オフ制御を行なってい
る。

（12）定着ユニット33のヒートローラ41の温度をモニタ
し、ヒータランプ40のオン・オフ制御を行なっている。
なお、ソレノイド98は、外部装置401からのコマンドに
より、文字、線図等の階調性がない画像の場合、オフ
し、写真等の階調性を有する画像の場合、オンするよう
になっている。

以上、簡単に説明したようにコントロール回路403は
この装置の指令部に相当する。

次に、インターフェース回路402、コントロール回路4
03、画像信号処理回路407、ミラーモータ・レーザ駆動
回路408、ミラーモータ92、半導体レーザ発振器90、フ
ォトダイオード411、感光体20の相互の関係を詳細に説
明する。

第５図に模式的に示したように、半導体レーザ発振器
90から発光したレーザ光は、ミラーモータ92により図示
矢印方向に回転されポリゴンミラー91により反射され、
感光体20上を左から右にスキャンする。なお、フォトダ
イオード411は感光体20の左に位置し、レーザ光ａは感
光体20をスキャンする前にこのフォトダイオード411上
をスキャンする。これによりBD1信号が発生しBD0信号の
基になる。

上記スキャンの際の各信号のタイミングチャートを第
６図に示す。図において、SMP0信号は画像領域外で半導
体レーザ発振器90を発光させ、発光パワーをモニタする
ためと、フォトダイオード411から基準信号BD1（BD0）
を得るためのレーザ駆動信号である。HSYN0信号はIHSYN
0信号の基になるものでBD0信号を基準につくられる。VC
LK0信号はIVCLK0信号の基になるもので画像領域に相当
する場所と長さに対応する分だけ出力される。VDAT70〜
00は外部装置からIVCLK0信号に同期して送られてくるIV
DAT70〜00と同等の画像データ信号である。LD0信号は８
ビット画像データをレーザ駆動信号に変換したものであ
る。この装置では、１画素あたり画像データは８ビット
のデータ量を有しており、第８図に示すように、レーザ
の発光時間（パルス幅）とその位置を指定できるように
なっている。IF0信号は実際のレーザ駆動信号で、SMP0
信号とLD0信号を合成したものである。

さらに画像信号処理回路407について第７図を参照し
て詳細に説明する。図中点線で囲まれた部分が画像信号
処理回路に相当する。図において、３ステートバッファ
601は、コントロール回路403からのEN1信号が低レベル
（以下、「Ｌベル」という。）の時のみインターフェー
ス回路402からの画像データのうち上位６ビット（VDAT7
0〜20）が画像データをパルス選択信号に変換するため
のRAMで構成される変換テーブル605に、下位２ビット
（VDAT10、VDAT00）がパルス位置情報としてパルス発生
回路611にそれぞれ供給される。同様に、３ステートバ
ッファ603は、コントロール回路403からのEN2信号がＬ
レベルの時のみコントロール回路403からの上位６ビッ
ト（TDAT70〜20）が変換テーブル605に、下位２ビット
（TDAT10、TDAT00）がパルス位置情報としてパルス発生
回路611にそれぞれ供給される。なお、EN1信号とEN2信
号は同時にＬレベルになることがないようにコントロー
ル回路403によって制御されている。変換テーブル605を
構成するRAMのアドレスは、下位の６ビット（A0〜A5）
に上述の画像データが、上位の７ビット（A8〜A12）に
はコントロール回路403からのデータが供給されるよう
になっている。また、コントロール回路403が出力するO
E信号及びWR信号は、変換テーブル605に供給される。こ
のOE信号は変換テーブル605に対するアウトプットイネ
ーブル信号でこのOE信号がＬレベルの時アドレスA0〜A1
2で指定されたテーブルの内容がパルス選択信号バス上
に出力される。また、WR信号は変換テーブル605に対す
るライト（書き込み）信号で、このWR信号にＬレベルの
パルスを与えることにより、パルス選択信号バス上のデ
ータが変換テーブル605に書き込まれる。また、８ビッ
トバストランシーバ609は、EN3信号がＬレベル、DIR信
号がＬレベルにされることによりパルス選択信号バス上
のデータがPDAT7〜０上に出力される。また、EN3信号が
Ｌレベル、DIR信号が高レベル（以下、「Ｈレベル」と
いう。）にされることにより、PDAT7〜０上のデータが
パルス選択信号バス上に出力される。すなわち、コント
ロール回路403は、EN1信号、EN2信号、OE信号、WR信号E
N3信号、DIR信号を制御することにより、変換テーブル6
05の内容を自由に読み出し、あるいは書き込むことがで
きるようになっている。

また、パルス発生回路611に対しても、パルス位置情
報としてインターフェース回路402から出力されるデー
タを使用するか、コントロール回路403から出力される
データを使用するかを選択できるようになっている。さ
らに、パルス選択信号として変換テーブル605から出力
されるデータを使用するか、コントロール回路403から
出力されるデータ（PDAT7〜０）を使用するかを選択で
きるようになっている。したがって、この装置は、この
装置自身で種々の印刷パターンを発生させることができ
る。なお、上記で用いられる画像データのフォーマット
は、第８図に示されるように定義されるものである。

次に、第９図及び第10図を参照して画像信号処理回路
407に設けられるタイミング回路612について詳細に説明
する。第９図はタイミング回路612のブロック図であ
る。このタイミング回路612では、ミラーモータ・レー
ザ駆動回路408からのBD0信号を基に画像データの転送ク
ロックVCLK0信号、水平同期信号であるHSYN0信号、非画
像領域でレーザを発光させるためのSMP0信号をつくり出
している。第10図はタイミング回路612の動作タイミン
グチャートである。

発振器802が出力する基本クロックは同期クロック発
生回路803内で４分周されて第10図に示すように、VCLK0
（IVCLK0）と同じ周波数になる。この際、Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄの４種類のタイミング信号が作られる。同期クロック
発生回路803にBD0信号が入力されると、このＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄのタイミング信号のうちの１つが同期クロックと
して選択される。すなわち、同期クロック発生回路803
は、BD0信号がＬレベルになってから最初にＬレベルか
らＨレベルに波形が変化したものを選択するような回路
になっている。したがって、第10図に示す例ではＡのタ
イミング信号が選択されている。なお、同期クロックの
１つ目のパルスがＡの波形と同期していないが、これは
回路構成上発生するもので、ここでは特に問題としな
い。

このように複数のタイミング信号からBD0信号と所定
の関係をもったタイミング信号を選択する目的は、感光
体20上に複数ラインのレーザ光を走査（スキャン）した
時に、そのライン間でのドットの主走査方向の位置ずれ
が生じるが、この位置ずれを減少させることである。こ
のようにして作られた同期クロックを基にタイマー806
とタイマー807とを用いてVCLK0信号を作る。第９図に示
すようにタイマー806及びタイマー807に予めコントロー
ル回路403から画像領域に応じたタイマー値（タイマー
値設定データ）をセットしておく。BD0信号でリセット
されたタイマー806及びタイマー807は、同期クロック発
生回路803が出力する同期クロックをカウントし、セッ
トされたカウント値に達するとその出力をＬレベルから
Ｈレベルに変化させる。第10図に示すように、まずタイ
マー806の出力がＨレベルになり、続いてタイマー807の
出力がＨレベルになる。そこで、第９図に示すように、
タイマー807の出力を反転した信号とタイマー806の出力
信号とをANDゲート805に入力することにより論理積をと
り、このANDゲート805の出力をNANDゲート801に入力す
ることにより、画像領域に応じた数のVCLK0信号が得ら
れる。また、HSYN0信号は、BD0信号がＨレベルからＬレ
ベルへ変化することによりＬレベルになり、同期クロッ
クのある一定のパルス数分（この実施例では４パルス）
だけＬレベルになる。また、SMP0信号はタイマー808の
出力によって作られる。タイマー808の動作は前述のタ
イマー806及びタイマー807と同様である。なお、同期ク
ロックはタイマー808の出力が同期クロック発生回路803
に供給されることにより停止する。また、SMP0信号、BD
0信号、HSYN0信号、及びVCLK0信号の各信号と感光体20
の位置との関係は、第６図で説明した通りである。

次に、第７図に示すパルス発生回路611の詳細につい
て、第１図の回路図を参照して説明する。タイミング回
路612から送られてくる画像データ転送クロックVCLKO
は、微小パルス作成回路901に入力され、VCLKOに同期し
た微小パルスＤINを作成する。微小パルスＤINは、遅延
回路902に入力され、順次遅延のかかった微小パルスD
0、D1、D3、…、D255が作成される。尚、これらの信号D
0〜D255は、VCLKOの１周期内に納まる。さらにこれらの
遅延のかかった微小パルスD0〜D255は、２つの選択回路
903と904に入力される。

一方、３ステートバッファ601あるいは603からのパル
ス位置情報と変換テーブル605あるいはバストランシー
バ609からのパルス選択信号（８ビット）は、デコード
回路905に入力され、ここでレーザ駆動パルスの幅とそ
のタイミングを決定する立上げタイミング選択信号と立
下げタイミング選択信号にデコードされる。また、レー
ザ駆動パルスを発生させる必要のない場合（白）あるい
は１画素分、レーザ光をずっと点灯させる場合（黒）は
それぞれ、レーザ強制オフ信号907あるいはレーザ強制
オン信号908をレーザ駆動パルス形成回路906に送出す
る。

なお、デコード回路905は例えばROMのようなメモリ
や、PALのような論理回路で構成される。

デコード回路905からの立上げタイミング選択信号と
立下げタイミング選択信号は、それぞれ選択回路903、9
04に入力され、前記微小パルスD0〜D255の中からそれぞ
れ１つを選択して、選択したパルスをそれぞれ、立上げ
タイミングおよび立下げタイミングとして用いる。第11
図および第12図を用いてタイミングについて説明する。
第11図は、画像データ転送クロックVCLKOと、ＤIN、D0
〜D255の関係を示したものである。図に示す様にD0〜D2
55はVCLKOの１周期の中に存在する。第12図はレーザ駆
動パルスの立上げタイミングとしてD2を、立下げタイミ
ングとしてD252を選択した場合の例である。図に示す様
にレーザ駆動パルスは、D2のタイミングで立上り、D252
のタイミングで立下がっている。

第13図の左の図は、レーザ光の光エネルギーが集中し
ている状態で、ある単位時間レーザ光を発光させた場合
のレーザ駆動パルス（LDO）信号と光エネルギー分布お
よび画像の関係を示したものである。図に示すように、
光エネルギーは、急峻な山なりの分布となっている。こ
のような山なりの光エネルギーの分布を考慮するのはむ
ずかしいので、右の図のように、簡単に光エネルギー分
布は方形波状に、また画像は長方形にモデル化して考え
ることにする。この際、コントロール回路403によりソ
レノイド98に電流が流れておらず、レーザ露光ユニット
22が感光体ドラム20に近い状態となっている。

第14図は、このようにモデル化したレーザ光で図に示
すようにパルス幅変調したレーザ駆動パルス（LDO）信
号を与えた時の光エネルギー分布と画像の様子を示した
ものである。この図より明らかなように、光エネルギー
が集中している状態で画像を形成すると、レーザ駆動パ
ルス（LDO）信号に忠実な、白黒はっきりした画像が与
えられる。なお、図中のＰは、１画素に相当する時間お
よび距離を表わし、レーザ光は左から右へ走査している
ものとしている。この結果、第18図（ａ）に示すような
表現したい画像に対して同図（ｃ）に示すような画像を
得ることができる。これにより、画素の境界部分がプリ
ントでき、また高速のD/Aコンバータを用意する必要が
ない。したがって、文字、線図等の階調性がない画像を
良好な画質でプリントすることができる。

一方、第15図は、レーザ光の光エネルギー分布が第13
図に比べてなだらかに広がった状態で、ある単位時間レ
ーザを発光させた場合のレーザ駆動パルス（LDO）信号
と光エネルギー分布および画像の関係を示したものであ
る。図に示すように、光エネルギーは、なだらかな山な
りの分布をしており、光エネルギーのトータルは、前述
の第13図に示す光エネルギーが集中している場合と同じ
である。画像は、第13図の場合と比べて、単位面積当た
りの光エネルギーが弱い分、低濃度である。この様子を
第13図と同じようにモデル化すると、右の図にように示
すように、光エネルギー分布は、横に長い方形波状に、
画像は正方形に近い形で近似して考えることができる。
この際、コントロール回路403によりソレノイド98に電
流が流れ、レーザ露光ユニット22が感光体ドラム20から
遠ざかった状態となっている。

第16図は、第15図に示したような、光エネルギーがあ
る程度分散したレーザ光を用いて、第14図で示したパル
ス幅変調したレーザ駆動パルス（LDO）信号と同じ信号
を与えた時の光エネルギー分布と画像の様子をモデル化
したものである。この図より解るように、光エネルギー
が分散している場合は、光エネルギーは、山状に分布
し、第14図では表われなかった中間的なエネルギーレベ
ルも、出力可能である。この様な光エネルギー分布で感
光体ドラム20を露光し、現像すると、ハーフトーン（中
間調）も表現可能である。第16図の画像は光エネルギー
の高い場所ほど、画像濃度も高いことを示している。

したがって、写真等の階調性を有する画像を良好な画
質でプリントすることができる。

上記したように、画像書込みのためのレーザ光のビー
ムの形状を記録する画像の種類に応じて変えることがで
きる。すなわち、画像書込みのためのレーザ光のビーム
形状を、文字、線図等の画像を記録する際は小さく、写
真等の階調性を有する画像を記録する際は、大きくする
ことにより、いかなる画像も高画質で再現することがで
きる。

［発明の効果］以上詳述したように、この発明によれば、階調性のな
い画像、階調性を有する画像をともに良好な画質で画像
形成することができる画像形成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第16図はこの発明の実施例を示すもので、第
１図はパルス発生回路の構成を示すブロック図、第２図
は画像形成装置の縦断側面図、第３図はレーザ露光ユニ
ットを説明するための図、第４図は光路長を変更した際
のレーザ光のビーム形状を説明するための図、第５図は
全体的な制御系統の構成を示すブロック図、第６図はレ
ーザ光によるスキャンを説明するためのタイミングチャ
ート、第７図は画像信号処理回路の構成を示すブロック
図、第８図は画像データの構成を説明するための説明
図、第９図はタイミング回路の構成を示すブロック図、
第10図はタイミング回路の動作を説明するためのタイミ
ングチャート、第11図は遅延回路から順次出力される微
分パルスを説明するためのタイミングチャート、第12図
は立上げタイミング選択信号と立下げタイミング選択信
号とレーザ駆動パルスを説明するためのタイミングチャ
ート、第13図から第16図はレーザ駆動パルスと光エネル
ギー分布と画像の関係を示す図であり、第17図は従来用
いられているアナログパターン信号を説明するための
図、第18図（ａ）は表現したい画像を示す図、第18図
（ｂ）は第17図に示すアナログパターン信号を用いて作
成された画像を示す図、第18図（ｃ）は立上げタイミン
グ選択信号と立下げタイミング選択信号とを用いて作成
された画像を示す図である。 20……感光体（像担持体）、21……帯電チャージャ、22
……レーザ露光ユニット、23……現像装置、90……半導
体レーザ発振器（発生手段）、91……ポリゴンミラー
（偏向手段）、92……ミラーモータ、93……ポリゴンス
キャナ、94……第１レンズ、95……第２レンズ、96、97
……反射ミラー、98……ソレノイド、99……磁性体、10
0……スプリング、401……外部装置、402……インター
フェース回路、403……コントロール回路、407……画像
信号処理回路、408……ミラーモータ・レーザ駆動回路
（駆動手段）、411……フォトダイオード（第１の出力
手段）、601……３ステートバッファ（第４の出力手
段）、603……３ステートバッファ（第４の出力手
段）、605……変換テーブル（第４の出力手段）、609…
…バストランシーバ（第４の出力手段）、611……パル
ス発生回路、612……タイミング回路（第２の出力手
段）、901……微小パルス作成回路（作成手段）、902…
…遅延回路（第３の出力手段）、903、904……選択回路
（第１の選択手段）、905……デコード回路（第５の出
力手段）、906……レーザ駆動パルス形成回路（駆動パ
ルス生成手段）、Ｐ……用紙。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−23014（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/44 B41J 2/52 G03G 15/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を発生する発生手段と、この発生手段からのレーザ光を偏向する偏向手段と、この偏向手段により偏向されたレーザ光が走査される像
担持体と、この像担持体の近傍に設けられ、上記偏向手段のレーザ
光走査により基準位置信号を出力する第１の出力手段
と、この第１の出力手段からの基準位置信号に応じて上記像
担持体上の１画素ごとに対応するクロック信号を出力す
る第２の出力手段と、この第２の出力手段のクロック信号の１周期の先頭部分
に同期した微小パルスを作成する作成手段と、この作成手段からの微小パルスを順次遅延することによ
り、上記第２の出力手段のクロック信号の１周期内に収
まる位相のずれた基準パルスを複数生成する第３の出力
手段と、画像形成する画像の状態に応じて、１画素ごとのデータ
に対応するパルス位置情報とパルス選択信号とを出力す
る第４の出力手段と、この第４の出力手段からのパルス位置情報とパルス選択
信号とにより立上げタイミング選択信号と立下げタイミ
ング選択信号とを出力する第５の出力手段と、この第５の出力手段からの立上げタイミング選択信号と
立下げタイミング選択信号に応じて、上記第３の出力手
段からの位相のずれた２つの基準パルスを選択する第１
の選択手段と、この第１の選択手段により選択された１つ目の基準パル
スが出力されてから選択された２つ目の基準パルスが出
力されるまでの間に対応し、実際に画像形成する１画素
内の位置と幅に対応する駆動パルスを生成する駆動パル
ス生成手段と、この駆動パルス生成手段により生成された駆動パルスに
応じて、上記発生手段を駆動する駆動手段と、上記画像形成する画像の種類に応じて上記像担持体上を
走査するレーザ光のビム形状を変更するか否かを選択す
る第２の選択手段と、この第２の選択手段の選択内容に応じて、上記発生手段
から像担持体へのレーザ光の光路長を変更することによ
り、上記像担持体上に露光されるレーザ光のビーム形状
を変更する変更手段と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。