JP3580328B2 - Optical recording device - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザ光を走査、変調することで光記録を行なうレーザビームプリンタなどの光記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光記録装置の光学系にダブプリズムを設け、このダブプリズムを回転させることによって副走査方向の光スポット配列ピッチを調整する技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来はダブプリズムの角度を、記録画像の解像度に対応した角度に予め設定した後は固定されていたので、１台の光記録装置で異なった解像度を持つ画像データを扱うことはできなかった。
【０００４】
本発明の目的は、記録画像の解像度に応じ、１台の光記録装置で異なった解像度をもつ画像を記録することが可能な光記録装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光記録装置では、多ビームからなるレーザ光を光学系を介して感光ドラムに結像スポット列として結像し、該結像スポット列を前記感光ドラム上で斜めに配置した光スポット列として走査することにより光記録を行なう光記録装置において、記録画像の解像度がα(dpi)からβ(dpi)に変更されたとき、前記光学系に配置されている焦点距離ｆ CYL のシリンダレンズを下式の条件を満足する焦点距離ｆ CYL ′のレンズに換え、前記感光ドラム上の副走査方向のスポット径および副走査方向の光スポット配列ピッチを ( α／β ) 倍に変換する構成を採用した。
ｆ CYL ′＝（α／β ) ｆ CYL
但し、
ｆ CYL は解像度がα (dpi) のときのシリンダレンズの焦点距離、
ｆ CYL ′は解像度がβ (dpi) のときのシリンダレンズの焦点距離とする。
【０００６】
【作用】
本発明によれば、一台の装置で異なった解像度を持つ画像を記録することが可能な光記録装置を実現することが可能となる。
【０００７】
【実施例】
以下、図面により本発明の実施例を説明する。図１および図２は本発明の光記録装置の光学系を示す概略構成図、図３は本発明の光記録装置光学系の部品配置位置を示す説明図である。図１と図２には、各々のビームの主光線のみが示してある。まず、レーザ光源１から出射したレーザ光１８は多ビーム発生素子２を照射し、これにより入射ビームが２本のビームに分岐される。分岐された光はレンズ３により各ビームの主光線が平行になり、ＡＯ変調器４（音響光学的変調器の略称）に入射する。ＡＯ変調器４ではコントローラ１４から送られてくる画像データ１５に応じて、それぞれのビームを独立して変調する。その後、ＡＯ変調器４を出射した各ビームの主光線は、レンズ５により収束され回転多面鏡９上で一致する。回転多面鏡９を反射した光は、回転多面鏡９、ｆθレンズ１０により感光ドラム１１上に結像され、複数のビームが同時に感光ドラム１１上を１６の方向に走査する。また、この光記録装置では回転多面鏡９の前にシリンダレンズ８が、また、レンズ５とシリンダレンズ８の間には、ダブプリズム７が配置されており、ダブプリズム７を回転することによって感光ドラム１１上に結像した光スポット列の斜め配置角度、すなわち副走査方向の光スポット配列ピッチを調整する。
【０００８】
図３は上段が本発明の光記録装置を構成する光学系のうち回転多面鏡９の回転面内からみた光学系、すなわち感光ドラム１１上で走査方向の光学系であり、下段がそれを垂直方向からみた光学系、すなわち副走査方向の光学系である。図３において、レンズ３の焦点距離をｆＬ１（ｍｍ）、レンズ５の焦点距離をｆＬ２（ｍｍ）とするとき、多ビーム発生素子２とレンズ３の間隔、およびレンズ３とＡＯ変調器４の間隔がｆＬ１、また、ＡＯ変調器４とレンズ５の間隔、およびレンズ５と回転多面鏡９の間隔がｆＬ２で配置されている。このように配置することによって、図３の走査方向の光学系では多ビーム発生素子２で分岐されたレーザ光の主光線はレンズ３出射後は平行となり、ＡＯ変調器４を通過後、レンズ５を照射する。その後、レンズ５を出射した各ビームの主光線は回転多面鏡９上で一致する。つぎに、図３で分岐された各々のレーザ光について説明する。レーザ光源１から出射した光は多ビーム発生素子２を透過後、レンズ３によりＡＯ変調器４上に絞られる。ＡＯ変調器４を出射した光はレンズ５により平行光となりダブプリズム７、シリンダレンズ８を透過後、回転多面鏡９を照射する。このとき、ＡＯ変調器４上に絞られたビームのスポット径をδ（μｍ）、ビーム間隔をｄ（ｍｍ）とすると、レンズ５出射後のビーム径Ｄは、
Ｄ＝４λｆＬ２／（πδ） （ｍｍ） ・・・ （１）
で与えられる。ここで、λは光の波長である。つぎに、副走査方向の光学系におけるレーザ光について説明する。副走査方向の光学系では、各ビームの主光線はレーザ光源１出射後から回転多面鏡９まで光軸と一致している。また、各ビームのビーム径についてもレンズ５を出射し、ビーム径Ｄ＝４λｆＬ２／（πδ）（ｍｍ）の平行光になるところまでは走査方向の光学系と同じであるが、レンズ５を出射した光はシリンダレンズ８により回転多面鏡９上に絞りこまれる。このときのスポット径をδ′（μｍ）とすると、
δ′＝（ｆＣＹＬ／ｆＬ２）δ （μｍ） ・・・ （２）
で表される。従って、回転多面鏡９の反射面には、図４のように横幅Ｄ（ｍｍ）、縦幅δ′（μｍ）の光スポットが形成される。つぎに、回転多面鏡９で反射した光はｆθレンズにより感光ドラム上に結像する。このとき、ｆθレンズの焦点距離をｆｆθとすると、感光ドラム上での結像スポット径は次式で表される。
【０００９】
ωｘ＝（ｆｆθ／ｆＬ２）δ （μｍ） ・・・ （３）
ωｙ＝ｍδ′＝ｍ（ｆＣＹＬ／ｆＬ２）δ （μｍ） ・・・ （４）
ここで、ωｘは走査方向の結像スポット径、ωｙは副走査方向の結像スポット径、またｍはｆθレンズの副走査方向の倍率である。さらに、感光ドラム上での結像スポットの間隔をｄ′とすると、
ｄ′＝ｄ（ｆｆθ／ｆＬ２） （ｍｍ） ・・・ （５）
で表される。また、副走査方向の光スポット配列ピッチｐ′は、
ｐ′＝ｍｐ （μｍ） ・・・ （６）
となる。ここで、ｐは図４に示すように回転多面鏡９上に絞りこまれた光スポットの副走査方向の間隔で、レンズ５とシリンダレンズ８の間に配置された光スポット列の斜め配置角度調整機構であるダブプリズム７の回転角が固定されているときには次式が成り立つ。
【００１０】
ｐ∝（ｆＣＹＬ／ｆＬ２） ・・・ （７）
また、ダブプリズム７の回転角φと感光ドラム上での結像スポットの傾き角Ψには次式が成り立つ。
【００１１】
Ψ＝２φ ・・・ （８）
また、ｆＬ２とｆＣＹＬが固定されている場合には、
ｐ∝ ｓｉｎ （φ） ・・・ （９）
が成り立つ。従って、本光学系において感光ドラム上のスポット径は、δ、ｆＬ２、ｆＣＹＬ、ｆｆθ、ｍによって、また走査線間隔ｐ′は、ｆＬ２、ｆＣＹＬ、φ、によって決定されることになる。しかし、以上説明したような光記録装置において、光学系を構成する各部品は記録画像の解像度に応じて設計され、レンズ配置位置、ダブプリズム回転角度等が調整され、固定されているため、記録画像の解像度が変わった場合には直ぐには対応できない。
【００１２】
（実施例１）
そこで、本発明の第１の実施例は、図１に示すようにコントローラ１４から送られてくる記録画像の解像度がα（ｄｐｉ）からβ（ｄｐｉ）に変更されたときに、制御回路１７を介し、解像度に応じて光記録装置の光学系に配置された光スポット列の斜め配置角度調整機構であるダブプリズム７の回転角度を（１０）式の条件を満足する回転角度にする。
ｓｉｎ （φ′）＝（α／β）ｓｉｎ （φ） ・・・ （１０）
但し、φは解像度がα（ｄｐｉ）のときのダブプリズム７の回転角度、φ′は解像度がβ（ｄｐｉ）のときのダブプリズム７の回転角度とする。
【００１３】
こうすることによって、（９）式より、解像度変更後の副走査方向の光スポット配列ピッチｐβは、
ｐβ＝（α／β）ｐα ・・・ （１１）
となることがわかる。ここで、ｐα、ｐβは夫々、解像度がα（ｄｐｉ）、β（ｄｐｉ）のときの副走査方向の光スポット配列ピッチである。よって、α（ｄｐｉ）の時と同一の光学系でβ（ｄｐｉ）の解像度を持つ画像を記録することができる。なお、本実施例では感光ドラム上のスポット径は変わらないので、解像度の変化が大きい場合には必要に応じて露光量を調節する必要がある。
【００１４】
（実施例２）
本発明の第２の実施例は、図２に示すようにコントローラ１４から送られてくる記録画像の解像度がα（ｄｐｉ）からβ（ｄｐｉ）に変更されたときに、制御回路１７を介し、解像度に応じて感光ドラム上で斜めに配置した光スポット列の斜め配置角度調整機構を調整することなく、少なくとも副走査方向のスポット径、および副走査方向の光スポット配列ピッチを（α／β）倍に変換するようにレンズ系を変化させる。具体的には、光学系に配置された焦点距離ｆＣＹＬのシリンダレンズ８を（１２）式の条件を満足するレンズに交換する。
ｆＣＹＬ′＝（α／β）ｆＣＹＬ ・・・ （１２）
但し、ｆＣＹＬは解像度がα（ｄｐｉ）のときのシリンダレンズ８の焦点距離、ｆＣＹＬ′は解像度がβ（ｄｐｉ）のときのシリンダレンズ８の焦点距離とする。
【００１５】
こうすることによって、実施例１と同様に（７）式よりｐβ＝（α／β）ｐαが得られる。また、この実施例では（４）式、（１２）式より、
ωｙ β＝（α／β）ωｙ α ・・・ （１３）
但し、ωｙ αは解像度がα（ｄｐｉ）のときの副走査方向の結像スポット径、ωｙ βは解像度がβ（ｄｐｉ）のときの副走査方向の結像スポット径とする。
となり、副走査方向の結像スポット径も（α／β）倍になる。
【００１６】
以上、本実施例では多ビーム発生素子２により分岐されるビーム本数は２本であったが、ビーム本数はこれに限るものではなく３本以上であってもよい。また、上記実施例において、光記録装置のプロセス速度が一定のままで解像度が換る際には、それに対応して回転多面鏡９の回転速度も制御される。例えば、記録画像の解像度がα（ｄｐｉ）からβ（ｄｐｉ）に変更される場合、回転多面鏡９の回転速度は（β／α）倍にする。反対に、回転多面鏡９の回転速度を一定のまま、解像度をα（ｄｐｉ）からβ（ｄｐｉ）に変更する場合、プロセス速度を（α／β）倍にする。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、一台の装置で異なった解像度を持つ画像を記録することが可能な光記録装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光記録装置の概略構成図である。
【図２】本発明の光記録装置の概略構成図である。
【図３】本発明の光記録装置の光学系の部品配置位置を示す説明図である。
【図４】光記録装置の回転多面鏡に結像した光スポット列を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・レーザ光源、２・・・多ビーム発生素子、３・・・レンズ、４・・・ＡＯ変調器、５・・・レンズ、７・・・ダブプリズム５、８・・・シリンダレンズ、８′・・・シリンダレンズ、９・・・回転多面鏡、１０・・・ｆθレンズ、１１・・・感光ドラム、１２・・・ビ−ムディテクタ、１４・・・コントロ−ラ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an optical recording device such as a laser beam printer that performs optical recording by scanning and modulating a laser beam.
[0002]
[Prior art]
There is known a technique in which a dove prism is provided in an optical system of an optical recording apparatus, and the pitch of a light spot array in a sub-scanning direction is adjusted by rotating the dove prism.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventionally, since the angle of the Dove prism is fixed after presetting it to an angle corresponding to the resolution of the recorded image, one optical recording apparatus cannot handle image data having different resolutions. Was.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical recording apparatus capable of recording images having different resolutions with one optical recording apparatus according to the resolution of a recorded image.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the optical recording apparatus of the present invention, a laser beam composed of multiple beams is formed as an image spot array on a photosensitive drum via an optical system, and the image spot array is formed on the photosensitive drum. In an optical recording apparatus that performs optical recording by scanning as a light spot array arranged obliquely in the optical system, when the resolution of a recorded image is changed from α (dpi) to β (dpi), The cylinder lens having the focal length f CYL is changed to a lens having the focal length f CYL ′ satisfying the following condition, and the spot diameter in the sub-scanning direction and the light spot array pitch in the sub-scanning direction on the photosensitive drum are set to ( α / β ) Double conversion was adopted.
f CYL '= (α / β ) f CYL
However,
f CYL is the focal length of the cylinder lens when the resolution is α (dpi) ,
f CYL ′ is the focal length of the cylinder lens when the resolution is β (dpi) .
[0006]
[Action]
According to the present invention, it is possible to realize an optical recording device capable of recording images having different resolutions with one device.
[0007]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are schematic structural views showing an optical system of the optical recording apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is an explanatory view showing a component arrangement position of the optical recording apparatus optical system according to the present invention. 1 and 2 show only the chief ray of each beam. First, the
[0008]
In FIG. 3, the upper part of the optical system constituting the optical recording apparatus of the present invention is an optical system viewed from within the rotation plane of the rotary polygon mirror 9, that is, the optical system in the scanning direction on the photosensitive drum 11, and the lower part is the one vertical The optical system is viewed from the direction, that is, the optical system in the sub-scanning direction. 3, when the focal length of the lens 3 is f L1 (mm) and the focal length of the lens 5 is f L2 (mm), the distance between the multi-beam generating element 2 and the lens 3 and the distance between the lens 3 and the AO modulator 4 interval f L1, also the spacing AO modulator 4 and the lens 5, and a lens 5 intervals of the rotary polygon mirror 9 is located in f L2. With this arrangement, in the optical system in the scanning direction in FIG. 3, the principal ray of the laser beam split by the multi-beam generating element 2 becomes parallel after exiting the lens 3, passes through the AO modulator 4, and passes through the lens 5. Is irradiated. After that, the principal ray of each beam emitted from the lens 5 coincides on the rotating polygon mirror 9. Next, each laser beam split in FIG. 3 will be described. The light emitted from the laser light source 1 passes through the multi-beam generating element 2 and is then focused on the AO modulator 4 by the lens 3. The light emitted from the AO modulator 4 is converted into parallel light by the lens 5, passes through the Dove prism 7 and the cylinder lens 8, and irradiates the rotating polygon mirror 9. At this time, assuming that the spot diameter of the beam focused on the AO modulator 4 is δ (μm) and the beam interval is d (mm), the beam diameter D after exiting the lens 5 is
D = 4λf L2 / (πδ) (mm) (1)
Given by Here, λ is the wavelength of light. Next, laser light in the optical system in the sub-scanning direction will be described. In the optical system in the sub-scanning direction, the principal ray of each beam coincides with the optical axis from the laser light source 1 emission to the rotary polygon mirror 9. Also, the beam diameter of each beam is emitted from the lens 5 and is the same as that of the optical system in the scanning direction up to the point where the beam becomes parallel light having a beam diameter D = 4λf L2 / (πδ) (mm). The emitted light is converged on a rotary polygon mirror 9 by a cylinder lens 8. If the spot diameter at this time is δ '(μm),
δ ′ = (f CYL / f L2 ) δ (μm) (2)
It is represented by Accordingly, a light spot having a width D (mm) and a width δ '(μm) is formed on the reflection surface of the rotary polygon mirror 9 as shown in FIG. Next, the light reflected by the rotating polygon mirror 9 forms an image on the photosensitive drum by the fθ lens. At this time, assuming that the focal length of the fθ lens is ffθ, the imaging spot diameter on the photosensitive drum is expressed by the following equation.
[0009]
ω x = (ffθ / f L2 ) δ (μm) (3)
ω y = mδ ′ = m (f CYL / f L2 ) δ (μm) (4)
Here, ω x is the imaging spot diameter in the scanning direction, ω y is the imaging spot diameter in the sub scanning direction, and m is the magnification of the fθ lens in the sub scanning direction. Further, assuming that the interval between the imaging spots on the photosensitive drum is d ',
d ′ = d (ffθ / f L2 ) (mm) (5)
It is represented by The light spot arrangement pitch p ′ in the sub-scanning direction is
p '= mp (μm) (6)
It becomes. Here, p is an interval in the sub-scanning direction of the light spot narrowed down on the rotating polygon mirror 9 as shown in FIG. 4, and an obliquely arranged angle of the light spot array arranged between the lens 5 and the cylinder lens 8. When the rotation angle of the Dove prism 7 serving as the adjustment mechanism is fixed, the following expression is established.
[0010]
p∝ (f CYL / f L2 ) (7)
In addition, the following equation is established between the rotation angle φ of the Dove prism 7 and the inclination angle の of the imaging spot on the photosensitive drum.
[0011]
Ψ = 2φ (8)
When f L2 and f CYL are fixed,
p∝sin (φ) (9)
Holds. Accordingly, in this optical system, the spot diameter on the photosensitive drum is determined by δ, f L2 , f CYL , ffθ, m, and the scanning line interval p ′ is determined by f L2 , f CYL , φ. . However, in the optical recording apparatus as described above, each component constituting the optical system is designed according to the resolution of the recorded image, and the lens arrangement position, the Dove prism rotation angle, and the like are adjusted and fixed, so that the recording is performed. If the resolution of the image changes, it cannot be handled immediately.
[0012]
(Example 1)
Therefore, in the first embodiment of the present invention, when the resolution of the recording image sent from the controller 14 is changed from α (dpi) to β (dpi) as shown in FIG. Then, the rotation angle of the Dove prism 7 which is an oblique arrangement angle adjustment mechanism of the light spot array arranged in the optical system of the optical recording apparatus is set to a rotation angle satisfying the condition of the expression (10) according to the resolution.
sin (φ ′) = (α / β) sin (φ) (10)
Here, φ is the rotation angle of the Dove prism 7 when the resolution is α (dpi), and φ ′ is the rotation angle of the Dove prism 7 when the resolution is β (dpi).
[0013]
By doing so, from equation (9), the light spot array pitch p β in the sub-scanning direction after changing the resolution is
p β = (α / β) p α (11)
It turns out that it becomes. Here, p α and p β are the light spot array pitches in the sub-scanning direction when the resolution is α (dpi) and β (dpi), respectively. Therefore, an image having a resolution of β (dpi) can be recorded with the same optical system as that for α (dpi). In the present embodiment, since the spot diameter on the photosensitive drum does not change, it is necessary to adjust the exposure amount as needed when the change in resolution is large.
[0014]
(Example 2)
In the second embodiment of the present invention, when the resolution of the recording image sent from the controller 14 is changed from α (dpi) to β (dpi) as shown in FIG. At least the spot diameter in the sub-scanning direction and the light spot array pitch in the sub-scanning direction can be adjusted (α / β) without adjusting the oblique arrangement angle adjustment mechanism of the light spot array obliquely arranged on the photosensitive drum according to the resolution. The lens system is changed so as to convert the magnification to double. Specifically, the cylinder lens 8 having the focal length f CYL arranged in the optical system is replaced with a lens satisfying the condition of the expression (12).
f CYL '= (α / β) f CYL (12)
Here, f CYL is the focal length of the cylinder lens 8 when the resolution is α (dpi), and f CYL ′ is the focal length of the cylinder lens 8 when the resolution is β (dpi).
[0015]
By doing so, p β = (α / β) p α is obtained from the equation (7) as in the first embodiment. In this embodiment, from equations (4) and (12),
ω y β = (α / β) ω y α (13)
Here, ω y α is the imaging spot diameter in the sub-scanning direction when the resolution is α (dpi), and ω y β is the imaging spot diameter in the sub-scanning direction when the resolution is β (dpi).
And the image spot diameter in the sub-scanning direction also becomes (α / β) times.
[0016]
As described above, in the present embodiment, the number of beams branched by the multi-beam generating element 2 is two, but the number of beams is not limited thereto, and may be three or more. Further, in the above embodiment, when the resolution is changed while the process speed of the optical recording apparatus is kept constant, the rotation speed of the rotary polygon mirror 9 is controlled correspondingly. For example, when the resolution of the recorded image is changed from α (dpi) to β (dpi), the rotation speed of the rotary polygon mirror 9 is set to (β / α) times. Conversely, when the resolution is changed from α (dpi) to β (dpi) while the rotation speed of the rotary polygon mirror 9 is kept constant, the process speed is increased by (α / β).
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize an optical recording device capable of recording images having different resolutions with one device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical recording apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical recording device of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing component arrangement positions of an optical system of the optical recording apparatus of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a light spot array imaged on a rotating polygon mirror of the optical recording apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light source, 2 ... Multi-beam generation element, 3 ... Lens, 4 ... AO modulator, 5 ... Lens, 7 ... Dove prism 5, 8 ... Cylinder lens , 8 ': cylinder lens, 9: rotating polygon mirror, 10: fθ lens, 11: photosensitive drum, 12: beam detector, 14: controller
Claims (2)
ｆ CYL ′＝（α／β ) ｆ CYL
但し、
ｆ CYL は解像度がα (dpi) のときのシリンダレンズの焦点距離、
ｆ CYL ′は解像度がβ (dpi) のときのシリンダレンズの焦点距離とする。 Optical recording is performed by forming a laser beam composed of multiple beams on a photosensitive drum as an image spot array via an optical system, and scanning the image spot row as an obliquely arranged light spot array on the photosensitive drum. When the resolution of a recorded image is changed from α (dpi) to β (dpi) in the optical recording apparatus, a cylinder lens having a focal length f CYL disposed in the optical system is set to a focal point satisfying the following condition. An optical recording apparatus , wherein a spot diameter in the sub-scanning direction and a light spot array pitch in the sub-scanning direction on the photosensitive drum are converted to ( α / β ) times, instead of a lens having a distance of f CYL ′ .
f CYL '= (α / β ) f CYL
However,
f CYL is the focal length of the cylinder lens when the resolution is α (dpi) ,
f CYL ′ is the focal length of the cylinder lens when the resolution is β (dpi) .
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