(57)【要約】【課題】レーザプリンタ等においてプリント画像のバンディングを低減すること【解決手段】レーザスキャニングアセンブリ(16,26)は、レーザビーム(18)を生成し、複数のスキャンライン(702-710)を通じてレーザビームをスキャンして所望のドット(716-720)を形成する。各スキャンライン(702-710)は、隣接するスキャンラインにオーバラップするように配置され、各ドット(716-720)は、複数のセグメント(U/L)を含む。スキャニングアセンブリ(16,26)は、複数のスキャンライン(702-710)を通じてレーザビーム(18)をスキャンして、各ドット(716-720)の各セグメント(U/L)を完全に放電する。レーザスキャニングアセンブリ(16,26)は一般に、レーザプリンタ(10)の一部である。【選択図】図７
2006168366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビーム（18）を生成するように動作可能であり、且つ複数のオーバラップするスキャンライン（702〜710）を通じて前記レーザビーム（18）をスキャンして所望のドット（716〜720）を形成するように動作可能であるレーザスキャニングアセンブリ（16、26）であって、各ドットが、複数のセグメント（Ｕ／Ｌ）を含み、所望の量の電荷の一部が、各セグメントから、そのセグメントにオーバラップする前記複数のスキャンラインの各々によって除去される、レーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項２】
各ドット（716〜720）の前記複数のセグメント（Ｕ／Ｌ）が、前記対応するスキャンライン（702〜710）のオーバラップによって画定され、前記スキャニングアセンブリは、前記レーザビームがそのセグメントにオーバラップする対応する複数のスキャンラインを通じてスキャンされる際に、ドットの各セグメントを完全に放電するように前記レーザビーム（18）の強度を変調する、請求項１に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項３】
各ドット（716〜720）がＸ個の等しい水平セグメント（Ｕ／Ｌ）に分割され、連続するスキャンライン（702〜710）の前記オーバラップが（Ｘ−１）／Ｘに等しく、各セグメントが、そのセグメントを完全に放電するために前記レーザビーム（１８）のＸ回のスキャンを必要とし、各ドットを完全に形成するために必要なスキャンラインの総数が（２Ｘ−１）に等しい、請求項１に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項４】
Ｘが２に等しい、請求項３に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項５】
前記スキャニングアセンブリがスキャニングユニット（26）を含み、前記スキャニングユニットは、前記レーザビーム（18）が前記スキャニングユニット上に入射するように配置されるとともに、前記複数のスキャンライン（702〜710）を通じて前記レーザビームをスキャンするように回転軸を中心に回転するように動作可能である、請求項１に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項６】
可動感光体（12）及びコントローラ（10）をさらに含み、前記コントローラが、前記レーザビーム（18）をスキャンライン（702〜710）を通じて前記感光体上にスキャンして前記感光体の表面上に前記ドット（７１６〜７２０）を形成するように、前記スキャニングアセンブリを制御するように動作可能である、請求項１に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項７】
前記感光体（12）が回転ドラム（12）からなる、請求項６に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項８】
前記アセンブリがレーザダイオード（16）を含む、請求項６に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項９】
前記レーザビーム（18）を受光してそのレーザビームを前記感光体（12）上に反射するように配置された可動ミラー（26）をさらに含む、請求項８に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項１０】
レンズ（26）をさらに含み、前記レーザビームが、前記ミラー（26）から反射されて、前記レンズ（26）を通って進み、前記感光体（12）に入射する、請求項９に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項１１】
前記ミラー（26）が、回転ミラー（26）又は振動ミラー（26）である、請求項９に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項１２】
各スキャンライン（702〜710）が、第１の方向にスキャンされるか、又は双方向にスキャンされる、請求項６に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項１３】
隣接するスキャンライン（702〜710）の前記オーバラップが、実質的に一定であるか、又は可変である、請求項６に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項１４】
所与のスキャンライン（702〜710）をスキャンする前記レーザビーム（18）の強度が、前記隣接するスキャンラインとのオーバラップの量の関数として変調される、請求項６に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項１５】
隣接するスキャンライン（702〜710）のオーバラップの量が、前記感光体（12）の速度の変動による前記感光体上のギャップ（Ｇ、ＧＯ）を補償するのに十分である、請求項６に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項１６】
各放電領域（200）が対応するデータを有し、形成されている所与の放電領域に対して、前記レーザビーム（18）が、その領域のデータ及び隣接するスキャンラインの隣接する領域のデータの関数として変調される、請求項６に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項１７】
前記スキャニングアセンブリがプリンタ（10）に含まれる、請求項１に記載のレーザスキャニングアセンブリ（16、26）。
【請求項１８】
感光面（12）上の領域（200）を放電するように画像ビーム（18）をスキャンする方法であって、各放電領域が複数のセグメント（Ｕ／Ｌ）を含み、その方法が、
前記感光面（12）上に複数のスキャンライン（702〜710）を通じて前記画像ビーム（18）をスキャンし、各スキャンラインが、隣接するスキャンラインとオーバラップするように配置され、複数のスキャンラインが、各セグメントとオーバラップし、及び
各セグメントに対して、前記関連するスキャンラインを通じて前記画像ビームの各スキャンに応じてそのセグメントを部分的に放電することを含む、方法。
【請求項１９】
前記セグメント（Ｕ／Ｌ）の少なくともいくつかは、前記画像ビーム（18）がそのセグメントとオーバラップするすべてのスキャンライン（702〜710）を通じてスキャンされた後に完全に放電される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記セグメント（Ｕ／Ｌ）の少なくともいくつかは、前記画像ビーム（18）がそのセグメントとオーバラップするすべてのスキャンライン（702〜710）を通じてスキャンされた後に部分的に放電される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記画像ビーム（18）がレーザビームからなる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
各放電領域（200）がＸ個のセグメント（Ｕ／Ｌ）に分割され、連続するスキャンライン（702〜710）の前記オーバラップが（Ｘ−１）／Ｘに等しく、各セグメントが、そのセグメントを完全に放電するために前記画像ビーム（18）のＸ回のスキャンを必要とし、放電領域のすべてのセグメントを完全に放電するために必要なスキャンラインの総数が（２Ｘ−１）に等しい、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンタに関し、特にプリント画像のバンディングを低減することに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、一般に回転ドラム又はシリンダである可動感光体１２を含む典型的なレーザプリンタ１０を示す。このドラム１２は、光量子によって放電される高い光導電性材料から製作される。最初に、感光体ドラム１２には、帯電電極１４、一般に電流が流れているワイヤ又はローラにより全体的に正電荷が与えられる。ドラム１２が回転すると、プリンタ１０は、レーザユニット１６（レーザダイオード等）を用いてドラム１２の表面にわたってレーザビーム１８を照射して、特定の点を放電する。このようにして、レーザビーム１８は、プリントされるべきテキスト及び画像をドラム１２上に放電パターン（静電画像）として「描く」。レーザビーム１８が変調される場合、ドラム１２上における電荷の結果としての変化は、最終的に用紙２１上に堆積されるトナーの量を比例させるように変換される。
【０００３】
レーザビーム１８がドラム１２上に所望の静電パターンをスキャンした後、プリンタ１０は、トナーローラ２０を用いてドラム１２を正に帯電したトナー粉でコーティングする。トナーは、正電荷を有するため、レーザビームによってスキャンされたドラム１２の負の放電領域にくっつくが、トナーは、ドラムの正に帯電した「背景」にはくっつかない。ドラム１２は、トナーパターンがドラム１２に固着した状態で、その下を移動する用紙２１上をころがる。用紙２１がドラム１２の下を移動する前に、用紙がドラム１２からトナー粉を引き離すように、ドラム１２上の静電画像の負電荷より強い負電荷が用紙に与えられる。最後に、プリンタ１０は、一般に一対の加熱ローラである定着機構２４に用紙２１を通過させ、用紙２１が定着機構２４を通過する際、用紙上の自由なトナー粉が溶融し、用紙内の繊維とともに溶解して用紙上に永久的な画像を形成する。ドラム１２上のトナーが用紙２１に転写された後、ドラム表面は、ドラム１２の感光体表面全体を露光する明るい光を生成する放電ランプ２２を通過して、静電画像を消去する。次いで、ドラム表面は帯電電極１４を通過し、帯電電極１４は、プリントされるべき次の画像をレーザビーム１８がドラム上にスキャンすることを見越してドラム１２の表面に正電荷を再び付着する。
【０００４】
図２は、図１のプリンタ１０の機能的な平面図であり、スキャンするレーザビーム１８によって作成される負に放電された領域又はドットを表す、ドラム１２上の多数の暗い領域２００を示す。図３は、図１におけるレーザプリンタ１０の一部の斜視図を示し、矢印３００によって示されるようにドラム１２を横切る水平方向におけるレーザビーム１８のスキャニングをより詳しく示す。画像処理回路（図示せず）は、レーザビーム１８がドラム１２を横切って一度に１ライン水平方向３００にスキャンする際、レーザビーム１８を変調するようにレーザユニット１６を制御する。画像処理回路は、所与の水平ラインにプリントされるべきあらゆるドットに対してＯＮとなって光のパルスを放出し、ラインにドットがプリントされるべきでない場所ではＯＦＦとなるように、レーザユニット１６を制御する。
【０００５】
ドラム１２を横切ってレーザビーム１８をスキャンする際、実際にはレーザユニット１６自体はレーザビーム１８を移動させず、代わりに回転ミラー又は振動ミラー等の可動ミラー２６からレーザビーム１８が反射される。ミラー２６が移動すると、レーザビーム１８が一連のレンズ（図示せず）を通してドラム１２上へ反射される。これらのレンズは、ミラー２６とドラム１２に沿った点との間の距離が変化することによってもたらされる画像歪みを補償するように、光ビーム（レーザビーム）１８の特性を変化させる。
【０００６】
レーザプリンタ１０は、複数のページの用紙２１を高速でプリントするように設計されており、それは、ミラー２６が水平方向にビームをスキャンするために非常に高速で移動しなければならず、ドラム１２がドラム上に堆積されたトナーを用紙に転写するために高速で回転しなければならないことを意味する。その結果、このタイプの構造を有するレーザプリンタは、ドラム１２の回転速度の変動に対して極めて敏感であることが分かった。ドラム１２の速度におけるこれらの変動は、水平にスキャンするレーザビーム１８によって形成されるドット又は画素の水平スキャンライン間における間隔の増大又は低減として用紙２１上に現れ、用紙上に帯として視覚的に現れる。この望ましくない影響を「バンディング（縞模様）」と呼び、視覚的に顕著な帯を「バンディングアーティファクト」と呼ぶ。
【０００７】
ここで、図４〜図６を参照してバンディングについてより詳細に説明する。図４は、感光ドラム１２の回転速度が一定である場合に、図１のレーザプリンタ１０によって生成される理想的なスキャンラインパターン４００の図である。スキャンラインパターン４００は、レーザビーム１８がドラム１２の表面に沿ってスキャンする水平ラインのパターンである。図４の例では、レーザビーム１８は、各スキャンライン４０２〜４０６を生成する際に左から右へスキャンする。スキャンラインパターン４００において、レーザビーム１８が各ライン４０２〜４０６をスキャンする際、レーザビームは、各スキャンラインにおいて所望の放電領域又はドットを生成するようにＯＮ及びＯＦＦにされるか、又は変調される。図４のドット４０８〜４１２を含むドットの垂直な列は、レーザビーム１８がスキャンライン４０２〜４０６を横切る際にレーザビーム１８によって生成される放電された領域の一例である。スキャンラインパターン４００は、各スキャンライン４０２〜４０６が完全に他のスキャンラインに隣接して配置され、そのため所望のドットの垂直な列及びこのドットの垂直な列を含む対応するテキスト及び／又は画像をプリントするためにドット４０８〜４１２を連続したスキャンラインに形成することができるという点で理想的である。スキャンライン４０２の垂直中心点から垂直に延びてスキャンライン４０６の垂直中心点まで延びる図４に示された垂直ライン４１４については、図６を参照して以下でより詳細に論考する。
【０００８】
図５は、感光ドラム１２の回転速度の変動によってもたらされるバンディングを含む、レーザプリンタ１０によって生成されるスキャンラインパターン５００の図である。ドラム１２の回転が速すぎると、スキャンライン５０２とスキャンライン５０４との間に空間又はギャップＧが発生し、ドラム上のこのギャップにおいて現像又は電荷の除去が不十分になり、用紙２１上に明るい領域がもたらされる。図５の例では、ギャップＧは、図示されるようにスキャンライン５０２とスキャンライン５０４との間に発生する。このため、スキャンライン５０２〜５０６に形成されているドット５０８〜５１２を含むドットの垂直な列は、ギャップＧだけ下方にシフトされ、そのため、この垂直列の電荷はこのギャップにおいて除去されない。ドット５１０の頂部が、スキャンライン５０２のドット５０８の直下のギャップＧに形成されることが理想的であるが、ドラム１２の速度の上昇及び結果としてのギャップＧに起因して、この領域では放電がなされない。これにより、ライン５０２に形成されるすべてのドット５０８とライン５０４に形成されるドットとの間に明るい水平ライン即ち「帯」がもたらされる。ここで留意すべきは、ドラムの回転を駆動するモータ（図示せず）を制御する制御回路（同様に図示せず）の動作によって、ドラム１２の平均回転速度は正確である。その結果、ドラム１２の回転速度が上昇した後には必然的にドラムが減速する期間が続き、速度の上昇を相殺するため、所望の平均速度が実現される。ドラム１２のこの減速の結果として、いくつかのスキャンライン５０２〜５０６がオーバラップする可能性がある。これは、図５においてスキャンライン５０４及び５０６に関して示され、そこでは、ドラム１２が減速することに起因してスキャンライン５０６の頂部がスキャンライン５０４の底部にオーバラップするので、スキャンライン５０４の底部が点線として示されている。このオーバラップにより、望ましくないことに、領域５１３が２回スキャンされる、即ちスキャンライン５０４の時に１回スキャンされ、スキャンライン５０６の時に１回スキャンされる。ここで留意すべきは、スキャンライン５０６の時のこの領域のこの追加のスキャンが、この領域の放電に影響を与えないことである。その理由は、領域がスキャンライン５０４の時に完全に放電されており、そのためそれ以上除去される電荷がないためにスキャンライン５０６によって領域が影響を受けないからである。スキャンライン５０２の垂直中心点から垂直に延びてスキャンライン５０６の垂直中心点まで延びる、図５に示された垂直ライン５１４については、図６を参照して以下でより詳細に論考する。
【０００９】
図６は、図４及び図５のそれぞれのスキャンラインパターン４００及び５００におけるドットの垂直列におけるドットの放電の変動を示すグラフである。図４及び図５に示された垂直ライン４１４及び５１４は、図６における垂直軸を表し、スキャンライン番号、即ち垂直方向におけるスキャンラインの物理的な位置を表す。図６における垂直軸のスキャンライン番号１は、スキャンライン４０２及び５０２の中心点に対応する。図６のグラフにおける点線は、スキャンライン４０２〜４０６において連続的な垂直に位置合せされたドット４０８〜４１２が形成されている理想的なパターン４００に対応する。グラフにおける水平軸は、これらのドット４０８〜４１２の放電を表し、１は完全に放電されており、０はまったく放電されていないためドットが形成されない。このように、スキャンライン４０２〜４０６に形成されているドットの各々が、図６において点線で示されるように完全に１まで放電されることが理想的である。対照的に、バンディングが発生する場合、この垂直放電分布において、図５のドラム１２上におけるギャップＧに対応するギャップが存在する。グラフは、グラフにおいておよそライン番号１．５に対応するギャップＧにおいて、放電が０に降下していることを示しており、それは、放電がまったく行われていないことを意味する。そして、ギャップＧの後のスキャンライン５０４におけるドット５１０に起因して、ライン番号２の直前において放電が再び１まで上昇している。放電における不連続性は、放電が行われなかった場合、この領域においてドラム１２にトナーが引き寄せられないためにバンディングが発生する理由をグラフで示す。図６の例は、ドラム１２の放電が完全に線形であり、且つレーザビーム１８が完全に均一であると仮定されていることに留意しなければならない。実際の放電パターンは、ドラム１２上の領域の非線形な放電に起因して、及び一般にガウス強度分布であるレーザビーム１８の不均一な強度プロファイルに起因して、異なる。本明細書で論考される例はすべて、例を簡略化するとともに、オーバラップするスキャンラインの概念をこれらの理想的な動作条件下でより容易に説明することを可能にするように、放電が完全であり、且つレーザビーム１８が完全に均一であることが仮定される。
【００１０】
ドラム１２の回転速度の変動、及び結果としてのバンディングの本質的な原因は、ドラムを駆動するギアのギアノイズによる。ギアノイズは、ギア上の歯の不完全な間隔、ギアの歯の撓みの差異、及びギアの力の伝達における他の本質的な変動からもたらされる。また、可動ミラー２６の表面の不完全性、並びにレーザユニット１６及びミラー２６のドラム１２に対する振動も、バンディングの一因となる可能性がある。従って、バンディングを低減するための既存の試みは、ギアノイズを低減し、且つドラム１２をより一定の速度で回転させようとしてプリンタ１０の機械的部品を改善することに向けられてきた。しかしながら、これらの手法は、プリンタ１０の機械的部品に対して、ひいてはプリンタの全体的なコストに対して、著しく高い費用を加算する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
レーザプリンタのコストに悪影響を及ぼすことなく、レーザプリンタのバンディングを低減することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様によれば、レーザスキャニングアセンブリは、レーザビームを生成し、複数のスキャンラインを通じてレーザビームをスキャンして所望のドットを形成する。各スキャンラインは、隣接するスキャンラインにオーバラップするように配置され、各ドットは、複数のセグメントを含む。スキャニングアセンブリは、複数のスキャンラインを通じてレーザビームをスキャンして、各ドットの各セグメントを完全に放電する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、各ドットを形成するために必要な複数回のスキャンにより、ドットがバンディングの影響をより受けにくくなる。その理由は、所与のドットを完全に放電するために複数のパスが必要であるからである。その結果、回転ドラムの速度の変動が発生する場合、所与のドットのセグメントは少なくとも部分的に放電され、少なくとも対応するプリント画像が人に見える限りでは、任意のバンディングの影響は低減されるか、又は除去される。従って、レーザプリンタのコストに悪影響を及ぼすことなく、レーザプリンタのバンディングを低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の説明は、当業者が本発明を実施し使用することを可能にするために提示される。好ましい実施形態に対するさまざまな変更は、当業者には容易に明らかとなろう。また、本明細書における一般的な原理は、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の思想及び範囲から逸脱することなく他の実施形態及び応用形態に適用され得る。従って、本発明は、図示された実施形態に限定されることは意図されておらず、本明細書で開示される原理及び特徴に一貫する最も広い範囲を与えられるように意図されている。
【００１５】
図７は、本発明の第１の実施形態によるレーザプリンタによって生成される、理想的なオーバラップするスキャンラインパターン７００の図である。スキャンラインパターン７００は、多数のスキャンライン７０２〜７１０を含み、スキャンライン７０４はスキャンライン７０２及び７０６とオーバラップし、スキャンライン７０８はスキャンライン７０６及び７１０とオーバラップする。スキャンライン７０２〜７１０は、レーザビームが回転ドラム７１４の感光面７１２上を横切るスキャンラインを表す。図７の例では、表面７１２は、矢印７１３によって示される方向に移動し、レーザビームは、図１〜図３に関連して前述したようにビームが回転ミラーによって反射される場合と同様に、各スキャンライン７０２〜７１０を生成する際に、左から右にスキャンする。スキャンラインパターン７００において、オーバラップするスキャンライン７０４及び７０８は、先に図４及び図５に関連して論考したような従来のオーバラップしないスキャンラインパターン４００とは対照的である。以下でより詳細に説明するように、スキャンライン７０２〜７１０のオーバラップにより、表面７１２上の結果としての放電領域又はドットは、ドラム７１４の速度における変動の影響をより受けにくくなり、それによりバンディングが低減される。
【００１６】
ここで、スキャンラインパターン７００による放電ドットの形成について、一例としてより詳細に説明する。図７において、ドットの垂直列はドット７１６〜７２０を含み、各ドットは、スキャンライン７０６のドット７１８に関して示されるように、「Ｕ」で示された上半体と「Ｌ」で示された下半体とを有する。図７の実施形態では、ドット７１８は、半体Ｕ及びＬの各々を２回スキャンすることによって形成される。ドット７１８を形成する際、レーザビームは、まずオーバラップするスキャンライン７０４をスキャンし、ドット７１８の上半体Ｕの１回目のスキャンを行ってこの領域から電荷の第１の部分を除去する。その後、レーザビームはスキャンライン７０６をスキャンし、ドット７１８の上半体Ｕの２回目のスキャンを行ってこの領域から電荷の第２の部分を除去し、その領域をその所望の状態まで放電する。また、ライン７０６のスキャニングは、ドット７１８の下半体Ｌの１回目のスキャンも行ってこの領域から電荷の第１の部分を除去する。最後に、レーザビームはオーバラップするスキャンライン７０８をスキャンすることにより、ドット７１８の下半体Ｌの２回目のスキャンを行ってこの領域から電荷の第２の部分を除去し、その領域をその所望の状態まで放電する。このように、パターン７００にドット７１８を形成するためにレーザビームの３回のスキャンが必要であり、レーザビームの２回のパスが上半体Ｕ及び下半体Ｌの各々を形成する。
【００１７】
オーバラップするスキャンラインパターン７００により、当然ながら、各スキャンライン７０２〜７１０を横切るレーザビームの変調は、適切な量の電荷を除去するように修正されなければならない。図７の実施形態では、レーザの強度は、図４の従来のオーバラップしないスキャンパターンにおけるものの半分である。このように、形成されているドットの垂直列におけるドット７１８並びに他のドット７１６及び７２０の各半体Ｕ及びＬに対して、１回目のスキャンにおいて所望の電荷の半分を除去し、２回目のスキャンにおいて残りの半分を除去する。また、ここで留意すべきは、図７に示される理想的なスキャンラインパターンでは、ドット７１８の形成中に、そのドットの真上及び真下の半分のスキャンラインにおいても完全な電荷の半分が除去されることである。言い換えれば、スキャンライン７０４の時に、レーザは、ドット７１８の上半体Ｕにおける電荷の半分を除去するだけでなく、ドット７１６の下半体における電荷の半分も除去する。これは、ドット７１８の真下にあるドット７２０の上半体にもあてはまり、スキャンライン７０８のスキャニング中にその電荷の半分が除去される。バンディングが発生する可能性のある場合である、連続したドット７１６〜７２０の垂直列が形成されている場合、これらの余分な領域は、実際にはこのさらなる電荷を除去することによりバンディングを低減するのに役立つ。図７に示された、スキャンライン７０２の垂直中心点から垂直に延びてスキャンライン７１０の垂直中心点まで延びる垂直ライン７２２については、以下で図９を参照してより詳細に論考する。
【００１８】
ここで留意すべきは、図７のスキャンラインパターン７００は、前と同じように、ドラム７１４の表面７１２上の領域の放電が完全に線形であり、レーザビームの強度プロファイルが完全に均一であると仮定されている。従来のレーザプリンタに関して上述したように、実際の放電パターンは、ドラム７１４の表面７１２上の領域の放電が非線形であることに起因して、及びレーザビームの強度プロファイルが不均一である（一般に、ガウス）であることに起因して、異なる。実際のレーザプリンタの動作に関する物理的性質及び微妙な差異の詳細は、当業者には理解されよう。従って、本明細書では、本発明の発明的態様をより明確に例示するために、放電が完全に線形であり、且つレーザビームの強度プロファイルが完全に均一である場合の理想的な動作のみを論考し例示する。
【００１９】
ドットの垂直列において所与のドットが最後のドットである場合、当業者には理解されるように、レーザビームは所望の放電終了点を形成するために異なるように変調される。例えば、ドット７１６が白色ドットであると仮定する場合、これは、ドット７１８がドットの垂直列における最後のドットであることを意味する。レーザ変調が異なること、表面７１２の放電が非線形であること、及びレーザビームの強度プロファイルが不均一であることは、スキャンライン７０４の時にドット７１６の下半体に対して、上述したように所望の量の電荷の半分が実際に除去されないことを意味する。これは、レーザがオンである時間が短いこと、レーザビームのガウス強度プロファイルという性質、及び表面７１２の放電が非線形であることが結合して、電荷の大部分をドット７１６の下半体からではなくスキャンライン７０６の頂部から（即ち、ドット７１８の上半体Ｕから）除去するためである。これにより、トナーが、スキャンライン７０６においてドット７１８の上半体Ｕに引き寄せられ、スキャンライン７０４の結果として、ドット７１８上のドット７１６の下半体には非常にわずかなトナーしか引き寄せられないこととなる。
【００２０】
スキャンライン７０２〜７１０が実質的にオーバラップすることにより、感光面７１２上に生成される放電ドット７１６〜７２０は、感光ドラム７１４の速度のわずかな変動に対してより影響を受けにくくなり、その結果、バンディングがより少なくなる。ここで、この理由を、図８を参照してより詳細に説明する。図８は、多数のスキャンライン８０２〜８１０を含むオーバラップするスキャンラインパターン８００の効果を示す図である。この図は、ドラム８１４上の感光面８１２の回転速度が変化する例を示し、その変化は、ドラムを駆動するギアの不完全性、ギアを駆動するモータの回転速度の変動、又は他の要因によってもたらされる可能性がある。表面８１２は、矢印８１３によって示される方向に移動し、レーザビームは、各スキャンライン８０２〜８１０を生成する際に左から右にスキャンする。これは、上述したようにレーザビームが回転ミラーから反射される場合である。
【００２１】
スキャンライン８０２〜８１０は、ドラム８１４の回転速度の一時的な上昇からもたらされる、表面８１２上のスキャンラインである。図８の例では、レーザビームがスキャンライン８０２及び８０４を横切った後、ドラム８１４の速度が上がる。このドラム８１４の速度の上昇により、図５に関連して上述したものと同様に、スキャンライン８０２とスキャンライン８０６との間にギャップＧが生じる。オーバラップするスキャンラインパターン８００により、レーザビームは、スキャンライン８０４の時にギャップＧを横切る。その結果、ドット８１８が理想的に形成されるべきであるギャップＧから電荷の第１の部分が除去される。ドット８１８は、図７のドット７１８と同様にスキャンライン８０６に形成されるドットであることが意図されているが、ギャップＧに起因して、ドット８１８の形成が非常に異なる。ギャップＧの高さは、図８では単に一例として、スキャンライン８０２〜８１０の高さの半分より少ない。
【００２２】
ドット８１８の形成において、レーザビームは、オーバラップするスキャンライン８０４を横切る際にドットの上半体Ｕをスキャンする。従って、レーザビームの各パスが、図８の実施形態において所望の量の電荷の半分を除去するものと仮定されているので、スキャンライン８０４の時に上半体Ｕから所望の量の電荷の半分が除去される。次に、ドラム８１４の速度が上がった後、レーザビームはスキャンライン８０６を横切る。その結果、スキャンライン８０２の底部とスキャンライン８０６との間にギャップＧが存在する。図８のギャップＧの高さは、図５におけるギャップＧの高さＧと等しいものと仮定する。図８におけるこのギャップＧは、スキャンライン８０６がスキャンライン８０６の理想的な位置からこのギャップの高さだけオフセットしていることを意味する。従って、レーザビームがスキャンライン８０６を横切る際、ドット８１８の上半体Ｕの一部のみがドット８１８の下半体Ｌのすべてとともにスキャンされる。この時点で、スキャンライン８０４及び８０６により、ドット８１８の上半体Ｕから完全な電荷を除去すべきであるが、完全な電荷は、ビームがスキャンライン８０６の時に横切った上半体Ｕの一部からしか除去されない。上半体Ｕの残りは、完全な電荷の半分が除去される。理想的には完全な電荷が除去されるべきである際にギャップＧにおいて上半体Ｕから完全な電荷の半分しか除去されていないが、電荷の半分が除去されることは、図５の従来のスキャンラインパターン５００の場合のように電荷がまったく除去されない場合に比べて優れている。
【００２３】
次に、レーザビームは、オーバラップするスキャンライン８０８を横切る。図８の例は、スキャンライン８０４とスキャンライン８０８との間のさらなるギャップＧＯを含み、そのギャップＧＯは、スキャンパターン８００を生成するレーザプリンタ（図示せず）の機械コンポーネント及び電気コンポーネント（図示せず）によって発生する場合もあればそうでない場合もある。ギャップＧＯによって、レーザビームが、スキャンライン８０６を横切った直後にスキャンライン８０８を横切る際に、ドット８１８の下半体Ｌの一部のみがスキャンされる。その結果、下半体Ｌの完全な電荷は、スキャンライン８０６及び８０８によってスキャンされる部分においてのみ除去される。下半体の高さから追加のギャップＧＯの高さを引いたものに等しい下半体Ｌの残りは、スキャンライン８０６の時に１回だけスキャンされ、従って、完全な電荷の半分が除去される。前と同じように、この時点でドット８１６の下半体Ｌの全体が完全に放電されていることが理想的であるが、ドラム８１４の速度の変動によってもたらされるギャップＧＯ及びＧにも関わらず、少なくとも下半体の一部が完全に放電されている。図８に示された、スキャンライン８０２の垂直中心点から垂直に延びてスキャンライン８１０の垂直中心点まで延びる垂直ライン８２２については、以下で図９を参照してより詳細に論考する。
【００２４】
図７に関連して論考したように、図８の例において仮定されている理想的な条件、即ち表面８１２上の領域の放電が完全であり、レーザビームの強度プロファイルが完全に均一であるという条件の下で、ドット８１８の上と下の領域は、それぞれスキャンライン８０４及び８０８により完全な電荷の半分が除去される。バンディングが発生する可能性のある場合である、連続したドット８１６〜８１８の垂直列が形成されている場合、これらの余分な領域は、実際には、この追加の電荷を除去することによりバンディングを低減するのに役立つ。例えば、図８の例では、スキャンライン８０８は、ドット８１８の底部からこのスキャンラインの底部までの領域において完全な電荷の半分を除去する。レーザビームがスキャンライン８１０を横切る時、必要に応じてこれらの領域から完全な電荷が除去される。ここで留意すべきは、図８において、スキャンライン８０６の下縁は、点鎖線として示される。これは、ドラム８１４がその所望の回転速度まで戻るように減速することに起因して、スキャンライン８１０がスキャンライン８０６の下部分にオーバラップするため起こる。このため、スキャンライン８１０の頂部は、スキャンライン８０６の底部の上にあり、スキャンライン８０６の底部は、点鎖線として表されている。もう一度、ドラム８１４の平均回転速度が、ドラムの回転を駆動するモータ（図示せず）を制御する制御回路（同様に図示せず）の動作により正確であることを想起されたい。その結果、ドラム８１４の回転速度の上昇後、必然的に、ドラムが減速する期間が続き、速度の上昇が相殺されることにより平均速度が実現される。このドラム８１４の減速の結果として、スキャンライン８０６及び８１０がオーバラップする。
【００２５】
オーバラップするスキャンラインパターン８００により、ドラム８１４の回転速度の変動によってもたらされるバンディングが低減する。これは、表面８１２上に各所望のドット８１６を形成するために、レーザビームの複数のパスが必要であるためである。その結果、これらの複数のパスのうちのいくつかが、ドラム８１４の速度の変動のために発生しない場合、パスの他のものは、望ましいほどではないが所望のドット８１６〜８２０を依然として放電する。
【００２６】
図９は、図７及び図８のスキャンラインパターンにおけるドットの垂直列におけるドットの放電の変動を示すグラフである。グラフは、図７及び図８それぞれのスキャンラインパターン７００及び８００に対するスキャンラインの各々におけるドット７１６〜７２０及び８１６〜８２０の放電の変動を示す。図７及び図８に示された垂直ライン７２２及び８２２は、図９における垂直軸を表し、スキャンライン番号、即ち垂直方向におけるスキャンラインの物理的位置を表す。図９の垂直軸におけるスキャンライン番号１は、スキャンライン７０２及び８０２の中心点に対応する。図９のグラフにおける点線は、連続的な垂直に位置合せされたドット７１６〜７２０がスキャンライン７０２〜７１０に形成されている理想的なパターン７００に対応する。グラフの水平軸は、ドットの放電を表し、１は完全に放電されており、０はまったく放電されていないためドットが形成されない。
【００２７】
スキャンライン７０２〜７１０又は８０２〜８１０において形成されているドットの各々が、グラフにおいて点線によって示されるように完全に１まで放電されていることが理想的である。このため、点線は、理想的なオーバラップするスキャンラインパターン７００を表す。一方、バンディングが発生する場合、この放電分布において、ドラム８１４上のギャップに対応するギャップが存在する。このため、実線は、スキャンラインパターン８００の電荷分布を表す。オーバラップするスキャンライン８０２〜８１０により、理想的には完全に１まで放電されているべきである領域は、少なくとも部分的に１／２まで放電される。これは、オーバラップするスキャンライン８０２〜８１０はそれぞれ、ドラム８１４上の同じ領域をスキャンし、それらスキャンはまとめて所望のドットを形成するためである。グラフの最初の左方向の低下は、ギャップＧからもたらされ、第２の低下は、ギャップＧＯからもたらされる。ここで留意すべきは、たとえこれらが低下であり、領域が望みどおりに完全に１まで放電されていないことを意味するとしても、これらのギャップがともにスキャンライン８０２〜８１０のうちの１つの時にスキャンされるため、低下は１／２までしかない。その結果、少なくとも一部のトナーがギャップに引き寄せられ、トナーの連続的な垂直分布が提供され、ドット８１６〜８２０の垂直列においてバンディングが視覚的に現れることが低減される。
【００２８】
図１０は、スキャンラインパターン８００からもたらされるドット８１６〜８２０の垂直列におけるさまざまな放電及び帯電領域を示す、図８の感光ドラム８１４の表面の図である。この図は、図９のグラフに示されたものを別の態様で示すのに過ぎない。ハッチングを施された領域は、完全に１まで放電されたドットの垂直列の領域を表し、白色領域は、１度しかスキャンされていないため１／２まで放電された領域を表す。図の左にスキャンライン番号を示す。頂部から開始して、スキャンライン８０２及び８０４により、一番上の完全に放電された領域がもたらされる。次に、ギャップＧが現れ、これは、スキャンライン８０４の時にしかスキャンされず、そのため１／２まで放電される。次に、スキャンライン８０４及び８０６の時にスキャンされた小さい完全に放電された領域が現れ、この領域の下には、スキャンライン８０６の時にギャップＧＯにおいて１／２まで放電された別の領域がある。次に、スキャンライン８０６及び８０８の時に形成された２つの完全に放電された領域が現れる。これらの領域の下の方は、スキャンライン８１０の時にもスキャンされており、そのため、この領域は、スキャン「８０６＋８０８＋８１０」の時に放電されているものとして示される。この領域の下は、ライン８０８及び８１０のスキャンの時に形成された別の完全に放電された領域である。ドラム８１４の減速は、上述したようにスキャンライン８０６及び８１０のオーバラップによって反映される。図１０の例では、ドット８１６〜８２０の垂直列が、ドット８１６の上及びドット８２０の下に延在するものと仮定されている。ドットの垂直列において所与のドットが最後のドットである場合、当業者には理解されるように、レーザビームは、所望の放電終了点を生じるために異なるように変調される。
【００２９】
前と同じように、図７〜図１０のすべてが、回転ドラムの表面の領域の放電が完全に線形であると仮定し、またレーザビームの強度プロファイルが完全に均一であると仮定するということに留意すべきである。実際の放電パターンは、ドラムの表面の領域の放電が非線形であることに起因して、及びレーザビームの強度プロファイルが非線形、一般にガウスであることに起因して、異なる。このように表面７１２の放電が非線形であり、レーザビームの強度プロファイルが不均一である結果、これらの理想的な例において論考したように、電荷の除去の論考の一部が実際には発生しない可能性がある。例えば、ドット８１６が白色ドットである、即ちドット８１８がドットの垂直列の最後のドットであることを意味する場合、図７においてスキャンライン７０２から所望の量の電荷の半分が実際には除去されないということを想起されたい。同様に、図１０の理想的な例において、ドラムの表面の放電が非線形でありレーザビームの強度プロファイルが不均一であることに起因して、上述したように特定のスキャンラインが実際には正確に領域を放電しない可能性がある。これらの理想的な例は、単に、本発明の発明的態様をより明確に例示するため、且つ当業者には理解されるであろうこれらの非線形性及び不均一性からもたらされる物理的性質及び実際の動作の比較的複雑で詳細な論考によって、これらの発明的態様を不明瞭にしないために利用される。
【００３０】
上記図面のすべてにおいて、ドラムの感光面は、いわゆる垂直方向に移動しており、スキャンラインパターンは、レーザビームが水平方向にスキャンされる際に生成されている。その結果、各パターンにおけるスキャンラインは、実際には、ドラムの感光面を横切って完全に水平方向には生成されない。代りに、レーザビームが表面を横切ってスキャンする際にドラムが回転しているため、各スキャンラインはわずかに傾斜する。図７及び図８のスキャンラインパターン７００及び８００の上記例において、感光面が上方に移動する場合、各スキャンラインは、実際には表面を横切って左から右へわずかに下方に傾斜する。下方に傾斜するが、スキャンラインはすべて、表面を横切って左から右へ同じ水平方向にスキャンされ、従って、各ラインがスキャンされる際に隣接するラインのオーバラップの量が実質的に一定のままであるように互いに平行である。当業者には理解されるように、図１の回転ミラー２６の回転軸は、スキャンラインのこの傾斜を補償するように調整され得る。
【００３１】
ここで留意すべきは、パターン７００及び８００等のスキャンラインパターンを生成するレーザプリンタでは、感光ドラムを横切ってレーザビームがスキャンされる速度を調整しなければならないことである。一実施形態では、ドラムの回転速度を減速し、レーザビームの水平スキャン速度を、従来のレーザプリンタと同じままにする。この実施形態では、レーザビームのパワーは、各スキャンで所望の量の電荷を除去するために低減される。例えば、或る領域を完全に放電するためにレーザビームの２回のスキャンが必要である場合、レーザビームのパワーは、それに応じて各スキャンで必要な量の電荷を除去するように調整される。別の実施形態では、ドラムの回転速度を従来のレーザプリンタと同じままにして、レーザビームのスキャン速度を上昇させる。スキャン速度の上昇は、スキャンラインのオーバラップによって決まり、又は言い換えれば、スキャン速度は、或る領域を完全に放電するためにレーザビームが必要とするスキャンの回数によって決まる。スキャンの数が多いほど、必要なスキャン速度が高速になる。
【００３２】
上述した実施形態では、単一スキャンライン（又はレーザビームの単一パス）は、感光面の所望の領域を完全に放電しない。感光体の表面上の領域を完全に放電するためには、オーバラップするスキャンラインが必要である。係る実施形態では、各スキャンラインは、スキャンラインの高さの少なくとも５０％だけ、先行のスキャンラインにオーバラップし、そのため感光体表面の各領域は、レーザによって理想的に２回スキャンされることが保証される。図７及び図８の例示的な実施形態は、或る領域を完全に放電するために２回のスキャンを含むが、他の実施形態はそれより多くのスキャンを含む。レーザビームが感光体表面を横切ってスキャンする際に、スキャンラインのオーバラップの量が実質的に一定である状況では、レーザビームの変調は、上述したように比較的単純であり、隣接するスキャンラインのオーバラップの量に従って変調を調整する必要はない。
【００３３】
また、本発明の別の実施形態に従って、解像度を２倍にすることに類似したパルス変調技術を使用することができる。解像度を２倍にする場合、異なる位置にレーザビームのスキャンがあったかのように作用する新たな電荷を形成することができるような態様で、レーザビームの異なるスキャンにおいて部分的な電荷を互いに隣接して配置するようにレーザビームを変調する。例えば、２つのスキャンラインの間で電荷が引き寄せられるようにレーザビームを変調し、このようにプリンタの解像度を２倍にする。この技術を、大幅にオーバラップするスキャンと組み合わせることにより、個々の電荷が回転ドラムの感光面上に非常に正確に配置されることを可能にすることができる。
【００３４】
図１の回転ミラー２６の代りに振動ミラーを含むレーザプリンタにおいて、本発明の他の実施形態を利用することができる。１つの係る実施形態では、振動ミラーは、両水平方向に、即ちドラムを横切って左から右へ、且つ右から左へを意味する「双方向」に、感光ドラムをスキャンする。レーザビームの速度は、振動ミラーとともに水平方向に変化するので、連続するスキャンラインのオーバラップの量もまた、レーザビームの水平位置の関数として変化する。また、レーザビームは、ドラムを横切って両方向にスキャンされるので、連続するスキャンラインは互いに対して平行ではない。連続するスキャンラインが平行でない結果、スキャンラインが所与の方向に進行するにつれて、連続するスキャンラインのオーバラップの量が変化する。これらの実施形態では、レーザビームの変調は、レーザビームの水平位置及びスキャン方向の関数として所望の量の電荷を除去するように修正される。
【００３５】
隣接するスキャンラインのオーバラップの量は、本発明の異なる実施形態において、オーバラップの量に応じて各ドットを形成するために必要なレーザビームの複数回のパスの回数で変化する。オーバラップの量が異なると、各ドットが分割されるセグメントの数、及び各ドットを形成するために必要なスキャンラインの数が変化する。Ｘが、各ドットが分割される等しい水平セグメントの数に対応する整数であり、且つ連続したスキャンラインのオーバラップの量によって定義されるものと仮定する。連続したスキャンライン間に１／２のオーバラップがある場合、各セグメントを完全に放電するために、ドット毎に２つのセグメント（Ｘ＝２）と、２回のスキャンとがある。上述した例に対応するこの状況では、個々のドットを完全に形成するために３つのスキャンラインが必要である。別の例では、ドット毎に３つのセグメント（Ｘ＝３）があるように連続したスキャンライン間に２／３のオーバラップがあるものとし、各セグメントはドット又は画素の１／３であると仮定する。この例では、各セグメントを放電するために３つのスキャンラインが必要であり、個々のドットを完全に形成するために５つのスキャンラインが必要である。一般に、個々のドットがＸ個の等しい水平セグメントに分割される場合、連続したスキャンラインのオーバラップは（Ｘ−１）／Ｘに等しく、各セグメントは、そのセグメントを完全に放電するためにＸ回のスキャンを必要とする。各ドットを完全に形成するために必要なスキャンラインの総数は、（２Ｘ−１）に等しい。ここで留意すべきは、Ｘは、上記例では整数であると仮定され、任意のオーバラップのより一般的な状況は、一般化するのがはるかにより困難な状況であることである。また、オーバラップが０からちょうど１／２未満までである場合、各ドットの或る部分又はセグメントを２回以上スキャンすることができないことにも留意されたい。オーバラップ値が１／２と２／３との間である場合、２回スキャンされるセグメントもあれば、３回スキャンされるセグメントもある。これは実施可能であるが、所与のスキャンライン内のセグメントのすべてを同じ回数スキャンすることが理想的である。
【００３６】
本発明の実施形態に従って各ドットを形成するために必要な複数回のスキャンにより、ドットがバンディングの影響をより受けにくくなる。その理由は、所与のドットを完全に放電するために複数のパスが必要であるからである。その結果、回転ドラムの速度の変動が発生する場合、所与のドットのセグメントは少なくとも部分的に放電され、少なくとも対応するプリント画像が人に見える限りでは、任意のバンディングの影響は低減されるか、又は除去される。
【００３７】
上述したことから、本明細書において本発明の特定の実施形態を例示のために説明してきたが、本発明の思想及び範囲から逸脱することなくさまざまな変更を行うことができるということは理解されよう。例えば、感光ドラムを放電するために利用されるビームが、レーザビームとして説明されたが、特定の応用形態に適している場合には他の光発生源を同様に使用することができる。従って、レーザビームという用語は、レーザによって生成される光のビームに限定されず、代わりに所与のプリンタの用途において適切な手段によって生成される適切な電磁ビームである画像ビームとして広く解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来のレーザプリンタの主なコンポーネントを示す断面図である。
【図２】レーザプリンタの動作中の感光体ドラム、レーザビーム、トナーローラ、用紙、及び定着機構の動作をより詳しく示す、図１の従来のレーザプリンタの平面図である。
【図３】レーザプリンタの動作中のドラムを横切る水平方向のレーザビームのスキャニングをより詳しく示す、図１の従来のレーザプリンタのさまざまなコンポーネントの斜視図である。
【図４】感光ドラムの回転速度が一定である場合に、図１のレーザプリンタによって生成されるスキャンラインパターンの図である。
【図５】感光ドラムの回転速度の変動によってもたらされるバンディングを含む、図１のレーザプリンタによって生成されるスキャンラインパターンの図である。
【図６】図４及び図５のスキャンラインパターンに対するスキャンラインの各々におけるドットの放電の変動を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施形態によるレーザプリンタによって生成される理想的なオーバラップするスキャンラインパターンの図である。
【図８】感光ドラムの回転速度が変化する際の本発明の一実施形態によるオーバラップするスキャンラインパターンの影響を示す図である。
【図９】図７及び図８のスキャンラインパターンにおけるドットの放電の変動を示すグラフである。
【図１０】図８のスキャンラインパターンからもたらされるさまざまな放電及び帯電領域を示す、図８の感光ドラムの表面の図である。
【符号の説明】
【００３９】
10  レーザプリンタ
12  感光体ドラム
16  レーザユニット
18  レーザビーム
26  ミラー
702-710、802-810  スキャンライン
716-720、816-820  ドット
【図１】
2006168366.tif 000003
【図２】
2006168366.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006168366.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2006168366.tif 000011
【図１０】
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