JPH03206478A - Laser scanning type image forming device - Google Patents

Laser scanning type image forming device

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Publication number
JPH03206478A
JPH03206478A JP2001012A JP101290A JPH03206478A JP H03206478 A JPH03206478 A JP H03206478A JP 2001012 A JP2001012 A JP 2001012A JP 101290 A JP101290 A JP 101290A JP H03206478 A JPH03206478 A JP H03206478A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
sub
cross
deflection
spot
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001012A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masumi Sato
佐藤 眞澄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH03206478A publication Critical patent/JPH03206478A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a high-definition image, that is, a high-resolution and high- gradation image without causing a clock frequency band to be higher by providing a sub deflecting element, a sub deflecting element control means, a beam cross section modulation means and a laser output control means. CONSTITUTION:The sub deflecting element 4 controlled by the sub deflecting element control means 5 deflects a laser beam in accordance with image data, and the beam cross section modulation means 6 cross-sectionally modulates the shape of the cross section of the laser beam or the light quantity distribution thereof in accordance with the deflection quantity. Therefore, the light quantity and the spread of a spot formed by the laser beam on a photosensitive body are changed by the diffraction of the light. Meanwhile, the laser output control means 2 controls the output light quantity of a laser light source 1 to keep the peak illuminance in the illuminance distribution of the spot nearly constant, so that the spread of the spot, that is, a dot size is changed in accordance with the image data and the image is recorded on the photosensitive body. Thus, the high-definition image, that is, the high-resolution and high-gradation image is formed without causing the clock frequency band to be higher.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーザ走査型画像形成装置、特に多階調画像
を形成することができるレーザ走査型画像形成装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser scanning image forming apparatus, and particularly to a laser scanning image forming apparatus capable of forming a multi-tone image.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

パーソナルコンピュータ,EWS (エンジニアリング
・ワークステーション),文書作或装置,デジタル複写
機,高速ファクシミリ等のOA機器の外部あるいは内蔵
出力装置として画像形成装置がある. 上記のようなOA機器すなわちホストマシンの処理速度
の向上と高画質画像の要求とに応じた画像形威装置とし
て、プリント速度と解像度に優れたレーザ走査型画像形
成装置例えばレーザプリンタ(レーザビームプリンタと
もいう)の使用が増大している。
Image forming devices are external or built-in output devices for office automation equipment such as personal computers, EWS (engineering workstations), document processing devices, digital copying machines, and high-speed facsimiles. Laser scanning type image forming devices with excellent printing speed and resolution, such as laser printers (laser beam printers), are used as image forming devices that meet the demands for improved processing speed and high quality images of OA equipment, that is, host machines, as described above. ) is increasingly being used.

このようなレーザプリンタは、ただ単に文字や線画(2
階調画像)を形成するだけでなく、その高解像性を利用
した面積階調法等によって写真,絵画等の多階調画像の
形成にも使用されている.すなわち、従来のレーザプリ
ンタはその画素密度(DPI;1インチ当りの画素数)
に応じてドット径(レーザビームによるスポット径)が
決められていたため、多階調を表現する場合には面積r
!調法、例えば画像をNXN個の画素からなる小マトリ
クス領域に分割し、各領域内の画素の階調データの和ま
たは平均値に応じた数のドットをまとめてプリントする
方法がとられ、その実用手段としてデイザマトリクス法
等が使用されていた.しかしながら、面積階調法はデジ
タル多階調表現であるため、マトリクス領域に含まれる
画素の数以上の多階調表現は不可能である. 例えば、マトリクス領域のサイズが4X4個であれば表
現し得る階調は工6(4ビット)階調にとどまり、8×
8個または16X16個であればそれぞれ64(6ビッ
ト)階調または256(8ビット)階調まで表現するこ
とが出来る.説明図のような線画を主として階調を補助
にするものは4ビットWtrI4でも十分な場合がある
が、階調を主とする絵や写真では少くとも6ビット階調
が必要であり、写真の良質な表現には7ビット以上の階
調が必要であるともいわれている。
This type of laser printer simply prints characters and line drawings (2
In addition to forming gradation images), it is also used to form multi-gradation images such as photographs and paintings using area gradation methods that take advantage of its high resolution. In other words, conventional laser printers have a high pixel density (DPI; number of pixels per inch).
Since the dot diameter (spot diameter by laser beam) was determined according to
! For example, an image is divided into small matrix regions each consisting of NXN pixels, and a number of dots corresponding to the sum or average value of the gradation data of the pixels in each region are printed together. The dither matrix method was used as a practical means. However, since the area gradation method is a digital multi-gradation expression, it is impossible to express the number of gradations greater than the number of pixels included in the matrix area. For example, if the size of the matrix area is 4×4, the gradation that can be expressed is limited to 6 (4 bit) gradations, and 8×
If there are 8 or 16x16, each can express up to 64 (6 bits) or 256 (8 bits) gradations. 4-bit WtrI4 may be sufficient for line drawings that mainly use gradation as shown in the illustrations, but for pictures and photographs that mainly use gradation, at least 6-bit gradation is required. It is said that gradation of 7 bits or more is necessary for high-quality expression.

したがって,ビット数が多く階調変化が滑らかな高階調
画像を表現するためにはマトリクスのサイズが大きくな
るから,それだけ解像度が低下するという相反する条件
が存在することになる。
Therefore, in order to express a high-gradation image with a large number of bits and smooth gradation changes, the size of the matrix becomes large, but there is a contradictory condition in which the resolution decreases accordingly.

一般に、新聞の写真は68〜75dpi,5〜6ビット
階調といわれているが、例えば最大画素密度480dP
iでプリント出来る高解像プリンタであっても、4ビッ
ト,6ビット,8ビットの階調を表現したい場合には、
その実効画素密度がそれぞれl 2 0dpi, 6 
0dpi, 3 0dpiに低下してしまうという問題
があった. そのために、例えば画素毎に画像データ(が多階調であ
るからそ)の階調データに応じてレーザのオン時間を変
化させるPWM (パルス幅変調または時間幅変調)、
あるいはレーザ光源の出力を変化させるPAM (パル
ス振幅変調)等、エドットの単位でドットの長さあるい
は面積を可変にすることで解像度の低下を招くことなく
多階調表現を行なう方法が提案されていた。
Generally, newspaper photographs are said to have 68-75 dpi and 5-6 bit gradation, but for example, the maximum pixel density is 480 dP.
Even if you have a high-resolution printer that can print with i, if you want to express 4-bit, 6-bit, or 8-bit gradation,
The effective pixel density is l 2 0 dpi, 6
There was a problem that the image quality dropped to 0dpi and 30dpi. For this purpose, for example, PWM (Pulse Width Modulation or Time Width Modulation) is used to change the on-time of the laser according to the gradation data of the image data (because it has multiple gradations) for each pixel.
Alternatively, methods such as PAM (Pulse Amplitude Modulation), which changes the output of a laser light source, have been proposed in which the length or area of dots is varied in units of edots, thereby achieving multi-tone expression without reducing resolution. Ta.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら.PWMは階調数の増大に比例して高い周
波数のクロツクを必要とするから、電気的に処理する素
子を選別使用したり回路パターンを工夫しても他回路へ
のノイズ混入が避けられず、更に,レーザスポットの主
走査方向の幅を階調数の増大に略反比例して小さくしな
ければならないから、途中における(主走査方向の)ビ
ーム径が太くなって光学系の収差をより厳しく補正する
必要がある等の光学的な問題がある。
however. PWM requires a high-frequency clock in proportion to the increase in the number of gradations, so even if you selectively use electrical processing elements or devise circuit patterns, noise intrusion into other circuits cannot be avoided. Furthermore, since the width of the laser spot in the main scanning direction must be reduced in approximately inverse proportion to the increase in the number of gradations, the beam diameter in the middle (in the main scanning direction) becomes thicker, making it necessary to more strictly correct aberrations in the optical system. There are optical problems such as the need to

また、PAMではアナログ処理のため、光出力の制御や
環境条件の変動に対する感光体特性の安定化に注意する
必要があることはいうまでもないが、レーザ光源の出力
変化に対するドットサイズ(面積)の変化すなわち階調
表現の幅が余り大きくとれない等の問題があった。
In addition, since PAM uses analog processing, it goes without saying that it is necessary to pay attention to controlling the optical output and stabilizing the photoreceptor characteristics against changes in environmental conditions. There were problems such as the change in the gradation, that is, the range of gradation expression could not be made very large.

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、クロ
ツク周波数の高城化を招くことなく、高画質の画像すな
わち高解像、高階調画像が得られることを目的とする. 〔課題を解決するための手段〕 この発明は、上記の目的を達或するため,画像データに
応じてレーザ光源から出力される光量変調されたレーザ
ビームをメイン偏向器により主走査方向に偏向し、相対
的に副走査方向に移動する感光体上をスポットとして走
査することにより画像を形成するレーザ走査型画像形戒
装置において、スポットが走査する感光体面の光学的共
軛位置またはその近傍に配置してレーザビームをドット
単位で高速偏向するサブ偏向素子と.そのサブ偏向素子
によるレーザビームの偏向量を画像データに応じて制御
するサブ偏向素子制御手段と、感光体面の光学的共軛位
置から離れて配置しサブ偏向素子により偏向されたレー
ザビームの断面の形状またはその光量分布をその偏向量
に応じて断面変調するビーム断面変調手段と、そのビー
ム断面変調手段により断面変調されたレーザビームが感
光体上に形戊するスポットの照度分布のピーク照度が略
一定になるようにレーザ光源の出力光量を制御するレー
ザ出力制御手段とを設けたものである.そのビーム断面
変調手段を、サブ偏向素子によるレーザビームの偏向量
に応じてその断面の一部を遮光する遮光板により構成し
てもよい.また、ビーム断面変調手段を、その配置され
た位置におけるレーザビームの有効径内でその透過率ま
たは反射率が変化するような主としてサブ偏向方向の分
布特性を有する光学フィルタまたはレフレクタにより構
成してもよい. 〔作 用〕 このように構或することにより,サブ偏向素子制御手段
により制御されたサブ偏向素子が画像データに応じてレ
ーザビームを偏向し,ビーム断面変調手段はその偏向量
に応じてレーザビーム断面の形状またはその光量分布を
断面変調するから、光の回折によってそのレーザビーム
が感光体上に形成するスポットの光量とその拡がりが変
化する.一方、レーザ出力制御手段がレーザ光源の出力
光量を制御してスポットの照度分布のピーク照度を略一
定に保つから、結果的にスポットの拡がり即ちドットサ
イズが画像データに応じて変化し感光体上に記録される
. また、サブ偏向素子は感光体面の光学的共軛位置または
その近傍に配置されているから、レーザビームが偏向さ
れてもそれによってスポットの位置が変ることはない。
This invention has been made in view of the above-mentioned points, and it is an object of the present invention to obtain a high-quality image, that is, a high-resolution, high-gradation image without increasing the clock frequency. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention deflects a laser beam whose light intensity is modulated and is output from a laser light source according to image data in the main scanning direction using a main deflector. In a laser scanning image forming device that forms an image by scanning a photoreceptor as a spot, which moves relatively in the sub-scanning direction, the spot is placed at or near an optical intersection position of the photoreceptor surface scanned by the spot. and a sub-deflection element that deflects the laser beam dot by dot at high speed. A sub-deflection element control means for controlling the amount of deflection of the laser beam by the sub-deflection element according to image data; A beam cross-section modulating means cross-sectionally modulates the shape or its light intensity distribution according to the amount of deflection, and the peak illuminance of the illuminance distribution of the spot formed on the photoreceptor by the laser beam cross-sectionally modulated by the beam cross-section modulating means is approximately The device is equipped with a laser output control means that controls the output light amount of the laser light source so that it remains constant. The beam cross-section modulating means may be constituted by a light-shielding plate that blocks part of the cross-section according to the amount of deflection of the laser beam by the sub-deflection element. Alternatively, the beam cross-section modulating means may be constituted by an optical filter or a reflector having a distribution characteristic mainly in the sub-deflection direction such that the transmittance or reflectance changes within the effective diameter of the laser beam at the position where the beam cross-section modulating means is disposed. good. [Operation] With this structure, the sub-deflection element controlled by the sub-deflection element control means deflects the laser beam according to the image data, and the beam cross-section modulation means deflects the laser beam according to the amount of deflection. Since the shape of the cross section or its light intensity distribution is cross-sectionally modulated, the light intensity and spread of the spot formed by the laser beam on the photoreceptor change due to light diffraction. On the other hand, since the laser output control means controls the output light amount of the laser light source to keep the peak illuminance of the spot illuminance distribution approximately constant, as a result, the spread of the spot, that is, the dot size changes according to the image data, and the photoreceptor is is recorded in Further, since the sub-deflection element is arranged at or near the optically concentric position of the photoreceptor surface, the spot position does not change even if the laser beam is deflected.

なお、ビーム断面変調手段を遮光板あるいはフィルタま
たはレフレクタにより構成しても、光の回折によるスポ
ットの光量と拡がりが変化する作用は同様である。
Note that even if the beam cross-section modulating means is constituted by a light shielding plate, a filter, or a reflector, the effect of changing the light amount and spread of the spot due to light diffraction remains the same.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して具体的に説明
する. なお,この明細書の中で使用する「光量」 「照度」等
の用語は、例えばレーザ光源がレーザダイオードであれ
ば不可視の赤外光を出力するので,「エレルギ量」 「
単位面積当りの照射エネルギ密度」等の意味を含むもの
とする。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. Note that terms such as "amount of light" and "illuminance" used in this specification are replaced by "amount of energy" and "illuminance" because, for example, if the laser light source is a laser diode, it outputs invisible infrared light.
It shall include meanings such as "irradiation energy density per unit area".

第2図は、この発明の一実施例を示すレーザプリンクの
内部機構の概略構或図である.このレーザプリンタによ
れば、上下2段の給紙カセット10a,10bのいずれ
か、例えば上段の給紙カセット10a上の用紙スタック
11aから給紙口ーラ12によって用紙11が給送され
、その用紙11はレジストローラ対13によってタイミ
ングをとられた後、感光体ドラム15の転写位置へ搬送
される. メインモータ14により矢示方向に回転駆動される感光
体ドラム15は、帯電チャージャ1日によってその表面
が帯電され,書込ユニット2日からの変調されたスポッ
トで走査されて表面に静電潜像が形威される. この潜像は、現像ユニット17によってトナーを付着さ
れ可視像化される. このトナー像は、レジストローラ対13により搬送され
てきた用紙11上に転写チャージャ18の作用により転
写され、転写された用紙は感光体ドラム15から分離さ
れ、搬送ベルト1日によって定着ユニット20に送られ
、その加圧口ーラ20aによって定着ローラ20bに圧
接され、その圧力と定着口ーラ20bの温度とによって
定着される。
FIG. 2 is a schematic diagram of the internal mechanism of a laser link showing an embodiment of the present invention. According to this laser printer, paper 11 is fed by the paper feed slot roller 12 from one of the upper and lower paper feed cassettes 10a and 10b, for example, the paper stack 11a on the upper paper feed cassette 10a, and the paper 11 is timed by a pair of registration rollers 13 and then conveyed to the transfer position of the photosensitive drum 15. The surface of the photoreceptor drum 15, which is rotationally driven in the direction of the arrow by the main motor 14, is charged by the charger 1 and scanned with a modulated spot from the writing unit 2, forming an electrostatic latent image on the surface. is expressed. This latent image is made into a visible image by applying toner by the developing unit 17. This toner image is transferred onto the paper 11 conveyed by the pair of registration rollers 13 by the action of the transfer charger 18, and the transferred paper is separated from the photosensitive drum 15 and sent to the fixing unit 20 by the conveyor belt. The toner is pressed against the fixing roller 20b by the pressure roller 20a, and fixed by the pressure and the temperature of the fixing roller 20b.

定着ユニット20を出た用紙は、排紙ローラ21によっ
てプリンタの側面に設けられた排紙トレー22へ排出さ
れる. 感光体ドラム15に残留しているトナーは、クリーニン
グユニット23によって除去されて回収される. また、プリンタ内の上方には、それぞれコントローラお
よびエンジンドライバを構或するプリント回路基板24
が搭載されている。
The paper that has left the fixing unit 20 is discharged by a paper discharge roller 21 to a paper discharge tray 22 provided on the side of the printer. The toner remaining on the photosensitive drum 15 is removed and collected by the cleaning unit 23. Further, at the upper part of the printer, there are printed circuit boards 24 that respectively constitute a controller and an engine driver.
is installed.

第3図は、このレーザプリンタの制御部の一例を示すブ
ロック図である. コントローラ30は、メインのマイクロコンピュータ(
以下rMPtJ」という)31と、そのMPU51が必
要とするプログラム,定数データ,文字フォント等を格
納したROM32と、一時的なデータやドットパターン
等をメモリするRAM33と、コマンドやデータの入出
力を制御するI/034と、そのI/034を介しMP
tJ31と接続される操作パネル35と、内部インタフ
ェース(I/F) 3Bとから構或され、互にデータバ
ス,アドレスバス等で接続されている.また、プリント
命令や文字データ,画像データを出力するホストマシン
ろ8も、I/034を介してMPU5 iに接続される
. エンジンドライバ40は、サブのマイクロコンピュータ
(以下r(::PUJという)41と、そのCPU41
が必要とするプログラム,定数データを格納したROM
42と、一時的なデータをメモリするRAM43と、デ
ータの入出力を制御するI/044とから構或され、互
にデータバス,アドレスパス等で接続されている. I/044は、コントローラ3口の内部インタフェース
3Bに接続され、コントローラ30からビデオ信号や操
作パネル35上の各種スイッチの状態を入力したり、画
像クロツクやペーパーエンド等のステータス信号をコン
トローラ30へ出力する。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the control section of this laser printer. The controller 30 is a main microcomputer (
rMPtJ") 31, a ROM 32 that stores programs, constant data, character fonts, etc. required by the MPU 51, a RAM 33 that stores temporary data, dot patterns, etc., and controls input/output of commands and data. MP via the I/034
It consists of an operation panel 35 connected to the tJ31 and an internal interface (I/F) 3B, which are connected to each other via a data bus, an address bus, etc. Further, a host machine 8 that outputs print commands, character data, and image data is also connected to the MPU 5 i via the I/034. The engine driver 40 includes a sub microcomputer (hereinafter referred to as r (::PUJ) 41 and its CPU 41
ROM that stores the programs and constant data required by
42, a RAM 43 for storing temporary data, and an I/044 for controlling data input/output, and are connected to each other by a data bus, an address path, etc. The I/044 is connected to the internal interface 3B of the three controllers, and inputs video signals from the controller 30 and the status of various switches on the operation panel 35, and outputs status signals such as image clock and paper end to the controller 30. do.

また,この工/044は、それぞれ印字手段であるプリ
ンタエンジン45を構或する書込ユニット2日その他の
シーケンス機器群46と、同期センサを含む各種のセン
サ類47とも接続されている。
Further, this machine/044 is also connected to a writing unit 2 and other sequence equipment groups 46 each comprising a printer engine 45 serving as a printing means, and various sensors 47 including a synchronization sensor.

コントローラ30は、ホストマシン38からプリント命
令や文字コード,画像データを受信して、それらのコー
ド,データを編集し、文字コードならばRoM32に記
憶している文字フォントによって画像書込みに必要なド
ットパターンに変換し,それらの文字および画像(以下
まとめて「画像」という)のドットパターンをRAM3
3内のVRAM(ビデオRAM)領域にメモリして置く
The controller 30 receives print commands, character codes, and image data from the host machine 38, edits those codes and data, and in the case of character codes, creates dot patterns necessary for image writing using the character font stored in the RoM 32. , and store the dot patterns of those characters and images (hereinafter collectively referred to as "images") in RAM3.
It is stored in memory in the VRAM (video RAM) area of 3.

多階調画像データの場合は、ドットパターンのlドット
が数ビットから構威され,各ドット(画素)毎にその階
調データがVRAM領域にメモリされる. エンジンドライバ40からレディ信号と共に画像クロツ
クが入力すると,コントローラ30はVRAM領域内に
メモリされていたドットパターンを画像クロツクに同期
したビデオ信号として、シリアルまたはパラレルに内部
インタフェース36を介してエンジンドライバ40に出
力する。
In the case of multi-tone image data, one dot of the dot pattern is composed of several bits, and the tone data for each dot (pixel) is stored in the VRAM area. When the image clock is input together with the ready signal from the engine driver 40, the controller 30 sends the dot pattern stored in the VRAM area to the engine driver 40 via the internal interface 36 serially or in parallel as a video signal synchronized with the image clock. Output.

エンジンドライバ40は、コントローラ30からのデー
タにより、プリンタエンジン45の書込ユニット26お
よびシーケンス機器群46を制御したり、画像書込みに
必要なビデオ信号をコントローラ30から入力して書込
ユニット26に出力すると共に、同期センサその他のセ
ンサ類47からエンジン各部の状態を示す信号を入力し
て処理したり、必要な情報やエラー信号をコントローラ
30へ出力する. 第4図は、書込ユニット26の一例を示す要部斜視図で
ある. この書込ユニット26は、LD(レーザダイオード)ユ
ニット50と、第1シリンダレンズ3,サブ偏向素子4
,第lミラー5′5,ビーム断面変調手段6,第2シリ
ンダレンズ7と、ディスク型モータ54とそれにより矢
示A方向に回転酩動されるポリゴンミラ−55とからな
りメイン偏向器8である回転偏向器と,fθレンズ56
,第2ミラー57,第3シリンダレンズ58とから構威
されている. そのLDユニット50は、内部にレーザダイオード(以
下rLDJという)と,このLDから射出される発散性
ビームを平行光ビームにするコリメータレンズと、ビー
ムの太さを規制するアパーチャとを一体に組込んだもの
である. 第1シリンダレンズ3はLDユニット50から射出され
た平行光ビームの或る方向或分をサブ偏向素子4上に結
像する作用を有し、この第4図に示した例では第1,第
2,第3のシリンダレンズ3,7.58はすべてビーム
の副走査方向の成分のみを処理し,主走査方向或分はシ
リンダレンズの影響を受けない. サブ偏向素子4は画像データに応じて入射するビームを
副走査方向に偏向する. 偏向されたビームは第1ミラー53で反射し、ビーム断
面変調手段6によりその偏向量に応じて断面変調されて
第2シリンダレンズ7に入射する.第2シリンダレンズ
7は、入射したビームの副走査方向或分をポリゴンミラ
−55の反射面55aに結像させる. ポリゴンミラ−55により反射され主走査方向に繰返し
偏向されるビームは、fθレンズ56により平行であっ
たその主走査方向或分が矢示B方向に回転する感光体ド
ラム15の面上に結像するように屈折された後、第2ミ
ラー57で反射され、第3シリンダレンズ58を透過し
て感光体ドラム15に到達する. 第3シリンダレンズ58は、透過するビームの副走査方
向或分を感光体ドラム15上に結像するから、ビームは
スポットに結像して感光体ドラム15の主走査線15a
上を矢示C方向に主走査する. 第lシリンダレンズ3によりサブ偏向素子4上に結ばれ
たビームの副走査方向威分は、第2シリンダレンズ7に
より再びポリゴンミラ−55の反射面55a上に結ばれ
、さらにfeレンズ56,第3シリンダレンズ58によ
り感光体ドラム15の主走査IIA15a上に三たび結
像されているから、サブ偏向素子4とメイン偏光器8(
の反射面55a)と感光体ドラム15(の主走査面)と
は互に光学的共軛位置にある. 多階調画像でない2値画像の文字,線図等の通常プリン
トモードの時は、サブ偏向素子4による偏向量は、ビー
ムがビーム断面変調手段6の影響を受けないような位置
を通るように固定され,LDユニットからは2値画像デ
ータによりオンオフされたレーザビームが出力されて画
像を形成する. 第1図は、この発明による多階調画像形威の原理を説明
するための基本的構成図であり、メイン偏向器8,fθ
レンズ56等主走査関係と光軸方向を変えるミラー関係
の部分を省略している。
The engine driver 40 controls the writing unit 26 and sequence equipment group 46 of the printer engine 45 using data from the controller 30, and inputs video signals necessary for image writing from the controller 30 and outputs them to the writing unit 26. At the same time, it inputs and processes signals indicating the status of each part of the engine from the synchronous sensor and other sensors 47, and outputs necessary information and error signals to the controller 30. FIG. 4 is a perspective view of essential parts of an example of the writing unit 26. This writing unit 26 includes an LD (laser diode) unit 50, a first cylinder lens 3, and a sub-deflection element 4.
, a first mirror 5'5, a beam cross-section modulating means 6, a second cylinder lens 7, a disk-type motor 54, and a polygon mirror 55 which is rotated in the direction of arrow A by the main deflector 8. A rotating deflector and an fθ lens 56
, a second mirror 57, and a third cylinder lens 58. The LD unit 50 incorporates therein a laser diode (hereinafter referred to as rLDJ), a collimator lens that converts the diverging beam emitted from the LD into a parallel light beam, and an aperture that regulates the beam thickness. That's what it is. The first cylinder lens 3 has the function of imaging a certain portion of the parallel light beam emitted from the LD unit 50 in a certain direction onto the sub-deflection element 4, and in the example shown in FIG. 2. The third cylinder lens 3, 7.58 processes only the component of the beam in the sub-scanning direction, and the main scanning direction is not affected by the cylinder lens. The sub-deflection element 4 deflects the incident beam in the sub-scanning direction according to image data. The deflected beam is reflected by the first mirror 53, cross-sectionally modulated by the beam cross-section modulating means 6 according to the amount of deflection, and enters the second cylinder lens 7. The second cylinder lens 7 forms an image of a certain portion of the incident beam in the sub-scanning direction on the reflective surface 55a of the polygon mirror 55. The beam reflected by the polygon mirror 55 and repeatedly deflected in the main scanning direction forms an image on the surface of the photoreceptor drum 15, which is parallel to the main scanning direction by an fθ lens 56 and rotates in the direction of arrow B. After being refracted as shown in FIG. Since the third cylinder lens 58 images a certain portion of the transmitted beam in the sub-scanning direction on the photoreceptor drum 15, the beam is imaged into a spot and the main scanning line 15a of the photoreceptor drum 15.
Main scan the top in the direction of arrow C. The sub-scanning direction of the beam focused on the sub-deflection element 4 by the first cylinder lens 3 is again focused on the reflective surface 55a of the polygon mirror 55 by the second cylinder lens 7, and then Since the image is formed three times on the main scanning IIA 15a of the photoreceptor drum 15 by the three-cylinder lens 58, the sub-deflection element 4 and the main polarizer 8 (
The reflective surface 55a) of the photoreceptor drum 15 (main scanning surface of the photoreceptor drum 15) are at optically coextensive positions with each other. In the normal print mode for characters, line drawings, etc. of binary images that are not multi-gradation images, the amount of deflection by the sub-deflection element 4 is such that the beam passes through a position where it is not affected by the beam cross-section modulation means 6. It is fixed, and the LD unit outputs a laser beam that is turned on and off according to binary image data to form an image. FIG. 1 is a basic configuration diagram for explaining the principle of multi-gradation image formation according to the present invention, in which the main deflector 8, fθ
Main scanning-related parts such as the lens 56 and mirror-related parts that change the optical axis direction are omitted.

また、第1図は光軸を含むサブ偏向素子4による偏向面
を示し、光学系はビームの紙面と平行な成分について考
えており、ビームの紙面と直交する成分は最終的にスポ
ット結像面に結像すればよいのでその光学系も省略して
いる. レーザ光源である図示しないレーザダイオード(以下r
LDJという)を含み平行ビームを出力するLDユニッ
ト50は、レーザ出力制御手段であるLDドライバ2に
制御され、画像データ(階調データと同じ)に応じた光
量のビームを出力する. LDユニット50から出力された平行ビームは、第1シ
リンダレンズ3の焦点にあるサブ偏向素子4に結像され
た後、第2シリンダレンズ7により再びスポット結像面
9に結像される. すなわち,サブ偏向素子4とスポット結像面9とは、第
2シリンダレンズ7により光学的共軛位置にあり、した
がって、スポット結像面9は第4図に示した感光体ドラ
ム15の面に相当する.サブ偏向素子4は、サブ偏向素
子制御手段であるサブ偏向ドライバ5により、画像デー
タに応じてビームの偏向量が制御される. サブ偏向素子4は、後述する例えば音響光学素子,光電
偏向素子等により構威されている.サブ偏向素子4によ
り偏向されたビームは,次にその偏向量に応じて、同じ
く後述する例えば遮光板,光学フィルタ,レフレクタ等
から構威されるビーム断面変調手段6により,そのビー
ム断面の形状あるいは光量分布が変化(これを「断面変
調』という)される. 断面変調されたビームは、第2シリンダレンズ7により
スポット結像面9上にスポットとして結像されるが、ビ
ーム断面が断面変調により変化した形状あるいは光量分
布すなわちビーム断面の状態に応じたスポット全光量の
減少と、同じくビーム断面の状態に応じた光の回折によ
る拡がりの変化とが発生する. ここで、スポットの照度分布はガウス分布曲線に極めて
よく近似しているから,スポットの「拡がり」をピーク
照度の点を中心として、照度がピーク照度に対して一定
の割合例えば50%,25%あるいはe−” = 1 
3 . 5%以上の領域と定義すれば、断面変調によっ
て拡がりは増大するが、その照度の絶対値は減少するこ
とになる. 感光体面すなわちスポット結像面9の光学的共軛位置に
あるサブ偏向素子4でスポットに結像したビームは再び
拡がり始め、光学的共軛位置から離れて配置されたビー
ム断面変調手段6においてはその断面が或る拡がりをも
つが、断面変調を受ける前の断面では、その光量分布も
またガウス分布によく近似したものである. したがって,偏向量に応じてシフトしたビーム断面の光
量分布に、光学フィルタ(レフレクタ)の透過(反射)
率の分布特性あるいは遮光板のエッジの位置を重ねるこ
とにより,偏向量に応じた断面変調後のビーム断面の(
形状を含めた)光量分布が得られる. つぎに,そのようにして得られたビーム断面の光量分布
をフーリエ変換することにより、スポット結像面9上の
スポットの照度分布が計算され、そのピーク照度および
拡がりが求められるから、偏向量に応じてピーク照度を
一定にするためにLDユニット5口の出力をどれだけ上
げればよいかが分る. 入力値に対するサブ偏向素子4の偏向量は、サブ偏向素
子の構或により異なるが予め分っているから.最終的に
画像データに対する最適のスポットを得るための偏向量
を決めて、サブ偏向ドライバ5により制御することが出
来る. したがって.LDユニット50の出力も画像データに応
じてLDドライバ2によりピーク光量を略一定に制御す
ることが出来る. 第5図は、サブ偏向素子4として音響光学素子4aを、
ビーム断面変調手段6として遮光板6aをそれぞれ使用
し、ビームを副走査方向に偏向するようにした第l実施
例を示す概略構威図である.この第5図では、主走査方
向が紙面に直交することになるので、メイン偏向器8は
反射面を代表する直線で示し、それより右側は反射後の
部分を示したものである. 既に知られているように、透明媒質内に一方から超音波
を入力し、反対面からの反射波と干渉して発生した定在
波の節と腹における屈折率の差により,超音波の波長の
1/2のピッチの解析格子が生或される. 音響光学素子4aはこの回折格子をビームの偏向に利用
するものであり,回折格子に光が入射するとそのまま直
進する0次光の両側にそれぞれ1次,2次・・・・・・
と−1次,−2次・・・・・・の回折光がそれぞれ異な
る偏向角で発生し、高次光ほど偏向角が大きくなるが光
量が急激に弱くなるので、通常は正負いづれか一方の1
次光が使用されている.その偏向角は,超音波の波長に
反比例すなわち周波数に比例しているから,周波数を変
えることにより偏向角を制御出来る. したがって、0次および他の高次光の混入を防ぐために
、当初から基準の(断面変調しない)光軸を曲げて置く
,すなわち通常の2値画像形成時にも或る周波数fOの
格子をつくっておき、多階調画像形成時には超音波の周
波数をfOからシフトして偏向量を制御する必要がある
. サ・ブ偏向ドライバ5aは、画像データに応じ、音響光
学素子4aに対して上記のような制御を行なう。
In addition, Figure 1 shows the deflection surface by the sub-deflection element 4 including the optical axis.The optical system is considered to have a component parallel to the plane of the paper of the beam, and a component of the beam perpendicular to the plane of the paper is ultimately focused on the spot imaging plane. The optical system is also omitted since it is sufficient to focus the image on the image. A laser diode (not shown), which is a laser light source (hereinafter referred to as r
The LD unit 50, which outputs a parallel beam, is controlled by the LD driver 2, which is a laser output control means, and outputs a beam with an amount of light according to image data (same as gradation data). The parallel beam output from the LD unit 50 is imaged on the sub-deflection element 4 at the focal point of the first cylinder lens 3, and then imaged again on the spot imaging plane 9 by the second cylinder lens 7. That is, the sub-deflection element 4 and the spot imaging surface 9 are located at an optically common position due to the second cylinder lens 7, and therefore the spot imaging surface 9 is aligned with the surface of the photoreceptor drum 15 shown in FIG. Equivalent to. The amount of beam deflection of the sub-deflection element 4 is controlled in accordance with image data by a sub-deflection driver 5, which is a sub-deflection element control means. The sub-deflection element 4 is composed of, for example, an acousto-optic element, a photoelectric deflection element, etc., which will be described later. The beam deflected by the sub-deflection element 4 is then modified according to the amount of deflection by the beam cross-section modulating means 6, which also includes a light shielding plate, an optical filter, a reflector, etc., which will be described later. The light intensity distribution is changed (this is called "cross-sectional modulation").The cross-sectionally modulated beam is imaged as a spot on the spot imaging surface 9 by the second cylinder lens 7, but the beam cross-section is changed due to the cross-sectional modulation. The total light intensity of the spot decreases depending on the changed shape or light intensity distribution, that is, the state of the beam cross section, and the spread changes due to light diffraction, which also depends on the state of the beam cross section.Here, the illuminance distribution of the spot is Gaussian. Since it closely approximates the distribution curve, the "spreading" of the spot can be calculated by setting the illuminance at a certain percentage of the peak illuminance, for example 50%, 25%, or e-" = 1, with the spot's "spread" as the center.
3. If defined as an area of 5% or more, the spread will increase due to cross-sectional modulation, but the absolute value of the illuminance will decrease. The beam focused on the spot by the sub-deflection element 4 located at the optical intersection position of the photoreceptor surface, that is, the spot imaging surface 9, begins to spread again, and at the beam cross-section modulating means 6 located away from the optical intersection position, Although the cross section has a certain extent, the light intensity distribution in the cross section before undergoing cross-sectional modulation also closely approximates a Gaussian distribution. Therefore, the transmission (reflection) of the optical filter (reflector) is reflected in the light intensity distribution of the beam cross section shifted according to the amount of deflection.
(
The light intensity distribution (including shape) can be obtained. Next, by Fourier transforming the light intensity distribution of the beam cross section obtained in this way, the illuminance distribution of the spot on the spot imaging plane 9 is calculated, and its peak illuminance and spread are determined, so the amount of deflection can be calculated. Accordingly, you can see how much the output of the five LD units should be increased in order to keep the peak illumination constant. The amount of deflection of the sub-deflection element 4 relative to the input value varies depending on the structure of the sub-deflection element, but is known in advance. Finally, the amount of deflection to obtain the optimum spot for the image data can be determined and controlled by the sub-deflection driver 5. therefore. The output of the LD unit 50 can also be controlled to a substantially constant peak light amount by the LD driver 2 according to the image data. FIG. 5 shows an acousto-optic element 4a as a sub-deflection element 4,
FIG. 3 is a schematic structural diagram showing a first embodiment in which a light shielding plate 6a is used as the beam cross-section modulating means 6 to deflect the beam in the sub-scanning direction. In FIG. 5, since the main scanning direction is perpendicular to the plane of the paper, the main deflector 8 is shown as a straight line representing the reflecting surface, and the area to the right shows the portion after reflection. As is already known, when ultrasonic waves are input into a transparent medium from one side and interfere with the reflected waves from the opposite side, the difference in refractive index between the nodes and antinodes of the standing waves causes the wavelength of the ultrasonic waves to change. An analytical grid with a pitch of 1/2 is created. The acousto-optic element 4a uses this diffraction grating to deflect a beam, and when light is incident on the diffraction grating, the 0th order light travels straight, and the 1st and 2nd orders are placed on both sides of the 0th order light, respectively.
Diffracted light of -1st order, -2nd order, etc. is generated at different deflection angles, and the higher the order, the larger the deflection angle, but the light intensity decreases rapidly.
Second light is used. The deflection angle is inversely proportional to the wavelength of the ultrasound, that is, proportional to the frequency, so the deflection angle can be controlled by changing the frequency. Therefore, in order to prevent the mixing of zero-order and other higher-order light, the reference optical axis (without cross-sectional modulation) is bent from the beginning, that is, a grating with a certain frequency fO is created even during normal binary image formation. When forming multi-tone images, it is necessary to control the amount of deflection by shifting the ultrasound frequency from fO. The sub-deflection driver 5a performs the above-described control on the acousto-optic element 4a according to image data.

第5図に示した第1実施例は、LDユニット50,LD
ドライバ2と、音響光学素子4 a tサブ偏向ドライ
バ5aと,画像データを入力しLDドライバ2とサブ偏
向ドライバ5aとが制御し易い形の変換データに変換し
てそれぞれに出刀するデータ変換回路Boa (この作
用については後述)と、断面変調手段6である遮光板6
aと,それぞれ副走査方向にパワーをもつ第1,第2の
シリンダレンズ3a,7aと、メイン偏向器8,fθレ
ンズ58aおよび感光体ドラム15とがら構成されてい
る。
The first embodiment shown in FIG.
A driver 2, an acousto-optic element 4a, a sub-deflection driver 5a, and a data conversion circuit that inputs image data and converts it into conversion data in a form that is easy to control by the LD driver 2 and sub-deflection driver 5a. Boa (this effect will be described later) and a light shielding plate 6 which is the cross-sectional modulation means 6.
a, first and second cylinder lenses 3a and 7a each having power in the sub-scanning direction, a main deflector 8, an fθ lens 58a, and a photosensitive drum 15.

LDユニット50は、レーザ光源であるレーザダイオー
ド1と、レーザダイオード1から出力される発散ビーム
を平行光ビームにするコリメータレンズ51と、平行光
になったレーザビームの太さを含み断面形状を規制する
アパーチャ52とから構成され、アパーチャ52により
規制された平行光ビームを出力する. アパーチャ52は通常は円または方形の窓を有している
が、断面変調に適するように変形の窓にする場合もある
. 第lシリンダレンズ3aは平行光ビームの副走査方向成
分を音響光学素子4a上に結像する.音響光学素子4a
で曲げられたビームは、断面無変調時には破線で示した
ように拡がりながら第2シリンダレンズ7aに入射し,
第2シリンダレンズ7aによりメイン偏向器8に再び結
像される。
The LD unit 50 includes a laser diode 1 that is a laser light source, a collimator lens 51 that converts a diverging beam outputted from the laser diode 1 into a parallel light beam, and a cross-sectional shape including the thickness of the laser beam that has become the parallel light. The aperture 52 outputs a parallel light beam regulated by the aperture 52. The aperture 52 typically has a circular or square window, but may have a modified window to suit cross-sectional modulation. The l-th cylinder lens 3a images the sub-scanning direction component of the parallel light beam onto the acousto-optic element 4a. Acousto-optic element 4a
When the beam is bent by , it enters the second cylinder lens 7a while expanding as shown by the broken line when the cross section is not modulated.
The second cylinder lens 7a forms an image on the main deflector 8 again.

遮光板6aは音響光学素子4aと第2シリンダレンズ7
aとの間にあって、この破線で示したビームの近傍で,
ビームにかからないような位置に設けられている. メイン偏光器8により主走査方向に偏向されたビームは
、fθレンズ58aにより主走査方向或分も副走査方向
威分も共に感光体ドラム15上に結像され、スポットと
なって主走査される.多階調画像形成時に,画像データ
に応じて周波数をfOから高い方にシフトしてゆくとビ
ームの偏向量が増大してゆくから、ビームは実線で示し
たように上方へ偏向し,その一部が遮光板6aにより遮
ぎられ,断面変調された残りの部分が第2シリンダレン
ズ7aによりメイン偏光器8に結像し、fθレンズ56
aによって感光体ドラム15上に再結像する. 第6図は断面変調による各部断面における照度分布の変
化の一例を示す線図であり、それぞれ縦軸には照度,横
軸にはビームまたはスポットの中心を原点としたサブ偏
向方向の座標をとって示している. 第6図(a)は、断面変調前のレーザビームの照度分布
を、ビーム中心のピーク照度を1にノーマライズして示
した線図である。
The light shielding plate 6a includes the acousto-optic element 4a and the second cylinder lens 7.
In the vicinity of the beam shown by this broken line,
It is installed in a position that does not cover the beam. The beam deflected in the main scanning direction by the main polarizer 8 is imaged on the photoreceptor drum 15 in both the main scanning direction and the sub-scanning direction by the fθ lens 58a, and is scanned as a spot in the main scanning direction. .. When forming a multi-tone image, as the frequency is shifted higher than fO according to the image data, the amount of beam deflection increases, so the beam is deflected upward as shown by the solid line. part is blocked by the light shielding plate 6a, and the remaining part whose cross section is modulated is imaged on the main polarizer 8 by the second cylinder lens 7a, and the fθ lens 56
The image is re-formed on the photoreceptor drum 15 by a. Figure 6 is a diagram showing an example of the change in illuminance distribution in each section due to cross-sectional modulation, with the vertical axis representing the illuminance and the horizontal axis representing the coordinates in the sub-deflection direction with the origin at the center of the beam or spot. It shows. FIG. 6(a) is a diagram showing the illuminance distribution of the laser beam before cross-sectional modulation, with the peak illuminance at the beam center normalized to 1.

既に説明したように、レーザビームの照度分布はガウス
分布と見倣すことが出来るから,ノーマライズした照度
yはビーム中心からの距離をXとすれば次式で表わされ
る。
As already explained, since the illuminance distribution of the laser beam can be regarded as a Gaussian distribution, the normalized illuminance y is expressed by the following equation, where X is the distance from the beam center.

y=axp (−2x”/w”) ここで、x=wの時にy=e″すなわち0.l35にな
り、Wは一般にレーザビームの有効半径と定義されてい
る定数である.したがって、Wが大きければビーム有効
径あるいはスポット径も大きい。
y=axp (-2x"/w") Here, when x=w, y=e", or 0.l35, and W is a constant that is generally defined as the effective radius of the laser beam. Therefore, W If is large, the beam effective diameter or spot diameter is also large.

第6図(a)において,偏向量が大きくビームの中心か
ら右側が遮光された状態をA,偏向量が小さく断面変調
されない状態をEとし、その中間のW/4,W/2,W
から右側が遮光された状態をそれぞれB,C,Dとする
. 第6図(b)は、断面変調直後の照度分布を示した線図
であり、スポットのピーク照度が揃うようにレーザ光源
の出力を光量変調した場合の相対照度を縦軸しごとって
いる。
In Fig. 6(a), A is a state where the amount of deflection is large and the right side of the beam is blocked from the center of the beam, and E is a state where the amount of deflection is small and there is no cross-sectional modulation, and the intermediate states are W/4, W/2, W
The states in which the right side is shaded are B, C, and D, respectively. FIG. 6(b) is a diagram showing the illuminance distribution immediately after cross-sectional modulation, and the vertical axis represents the relative illuminance when the output of the laser light source is modulated in light quantity so that the peak illuminance of the spot is uniform.

例えば、ビーム断面の1/2が遮光されたAは、断面無
変調のEに比べて出力が4倍になっている.第6図(c
)は、断面変調されたビームによるスポットの照度分布
を示した線図であり,A乃至Eの照度分布はそれぞれ同
図(b)に示した照度分布をフーリエ変換して得られた
結果である.この結果から明かにように、光量変調によ
りピーク照度が等しく,断面変調により拡がりの異なっ
たスポットが得られる. これらのスポットの照度分布もまたガウス分布になって
いて、ピーク照度の揃った即ちノーマライズされたこと
により,どのレベルでスライスしてもA乃至DのEに対
するスポット径の比は変化しないから、環境条件その他
により感光体の感度(濃度/照度)の変化により画像全
体の濃度が変っても,階調自体は影響を受けない. ピーク照度を一定に揃える効果はこの点にあるが、実用
上は画像データによってピーク照度が多少変動しても実
害は認められないから,ピーク照度は略一定に保たれれ
ばよい. 第7図は、断面変調によるスポットの変化の一例を示す
説明図であり、無変調のEから深い変調がかかったAま
で、変調が深まるにつれてスポット径が増大し、レーザ
ダイオードの出力が大きくなる傾向を示している. 一般に、このようにして得られた画像の階調と画像デー
タが示す階調との直線性を保つために、画像データと偏
向量との関係、および偏向量と出力変調との関係あるい
は画像データと出力変調との関係は必ずしもリニアには
ならない。
For example, A, in which 1/2 of the beam cross section is blocked, has four times the output compared to E, in which the cross section is not modulated. Figure 6 (c
) is a diagram showing the illuminance distribution of a spot due to a cross-sectionally modulated beam, and the illuminance distributions A to E are the results obtained by Fourier transforming the illuminance distribution shown in (b) of the same figure. .. It is clear from these results that spots with equal peak illuminance can be obtained by light intensity modulation, and spots with different spreads can be obtained by cross-sectional modulation. The illuminance distribution of these spots is also a Gaussian distribution, and since the peak illuminances are aligned, that is, normalized, the ratio of the spot diameters of A to D to E does not change no matter what level you slice. Even if the overall density of the image changes due to changes in the sensitivity (density/illuminance) of the photoreceptor due to conditions or other factors, the gradation itself is not affected. This is the effect of keeping the peak illuminance constant, but in practice, even if the peak illuminance varies slightly depending on the image data, no actual harm will be observed, so it is sufficient to keep the peak illuminance approximately constant. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of spot change due to cross-sectional modulation, from E with no modulation to A with deep modulation, as the modulation deepens, the spot diameter increases and the output of the laser diode increases. It shows a trend. In general, in order to maintain linearity between the gradation of the image obtained in this way and the gradation indicated by the image data, the relationship between the image data and the amount of deflection, the relationship between the amount of deflection and output modulation, or the relationship between the image data The relationship between and output modulation is not necessarily linear.

したがって、LDドライバ2およびサブ偏向ドライバ5
aがそれぞれレーザダイオード1および音響光学素子5
aを制御し易いように、画像データをそのまま入力する
代りに、画像データを変換した変換データを入力する方
がよい場合がある。
Therefore, the LD driver 2 and the sub-deflection driver 5
a is a laser diode 1 and an acousto-optic element 5, respectively.
In order to easily control a, it may be better to input converted data obtained by converting the image data instead of inputting the image data as is.

データ変換回路60aはそのために設けられた回路であ
り,例えばダイオードマトリクス等で構或することによ
り、画像データを任意な変換データに変換して、それぞ
れLDドライバ2およびサブ偏向ドライバ5aに出力す
る. また、偏向量と出力変調量との関係を調整したり、変調
された断面の形状を整えるため、遮光板6aのエッジは
必ずしも第8図(a)に示すような直線であるとは限ら
ず、同図(b)に示すようにカーブを持たせてもよい.
このカーブを持った遮光板6aの場合は、その遮光板6
aの代りに例えば円型に構成した第2シリンダレンズ7
aの鏡枠を使用してもよい. 第9図は、サブ偏向素子4として光電偏向素子4bを、
ビーム断面変調手段6として光学フィルタ(以下『フィ
ルタ』という)6bをそれぞれ使用し、ビームを主走査
方向に偏向するようにした第2実施例を示す概略構戒図
であり、副走査方向が紙面と直交することになる. 既に知られているように、電場内に置かれた例えばPL
ZTセラミックスなど電場の強さに応じて屈折率が変化
する透明媒体がある. この透明媒体をプリズムとして、屈折率が近似する通常
の光学ガラスのプリズムと組合せた直方体を構成し、光
の進向方向と直角に電圧をかけることにより、電圧に応
じて光を偏向することが出来る. この場合は、無偏向の時に電圧をかける必要がなく、光
軸も一直線になるが、電場方向の偏光或分とそれに直交
する偏光成分とでは偏向角が異なる性質があるから,図
示しないポラライザと組合せて何れか偏向角(の絶対値
)の大きい偏光成分のみを利用する。
The data conversion circuit 60a is a circuit provided for this purpose, and is configured with a diode matrix, for example, to convert image data into arbitrary conversion data and output the converted data to the LD driver 2 and sub-deflection driver 5a, respectively. In addition, in order to adjust the relationship between the amount of deflection and the amount of output modulation, and to adjust the shape of the modulated cross section, the edge of the light shielding plate 6a is not necessarily a straight line as shown in FIG. 8(a). , it is also possible to have a curve as shown in the same figure (b).
In the case of the light shielding plate 6a having this curve, the light shielding plate 6
For example, a second cylinder lens 7 configured in a circular shape instead of a
You may also use the mirror frame in a. FIG. 9 shows a photoelectric deflection element 4b as a sub-deflection element 4,
This is a schematic diagram showing a second embodiment in which optical filters (hereinafter referred to as "filters") 6b are used as the beam cross-section modulating means 6 to deflect the beam in the main scanning direction, and the sub-scanning direction is on the paper surface. It will be orthogonal to As is already known, for example, PL placed in an electric field
There are transparent media such as ZT ceramics whose refractive index changes depending on the strength of the electric field. This transparent medium is used as a prism to form a rectangular parallelepiped in combination with an ordinary optical glass prism with a similar refractive index, and by applying a voltage at right angles to the direction in which the light travels, it is possible to deflect the light according to the voltage. It can be done. In this case, there is no need to apply a voltage when there is no polarization, and the optical axis is in a straight line. However, since the polarization angle in the direction of the electric field and the polarization component orthogonal to it are different, a polarizer (not shown) In combination, only the polarized light components with a larger deflection angle (absolute value) are used.

第9図に示した第2実施例は、LDユニット5Q,LD
ドライバ2と、光電偏向素子4b,サブ偏向ドライバ5
bと、データ変換回路60bと、断面変調手段6である
フィルタ6bと、それぞれ主走査方向にパワーをもつ第
1,第2のシリンダタレンズ3b,7bと、メイン偏向
器8,fθレンズ58bおよび感光体ドラム15とから
構成されている. この場合、光電偏向素子4bによる偏向方向が主走査方
向であるため,第2シリンダレンズ7bは光電偏向素子
4bから発散光として射出されるビームを、メイン偏向
器8に結像せずに、平行または平行に近いビームに変え
る点が第l実施例と異なる. また、ビームの副走査方向の威分は図示しないシリンダ
レンズ等によりメイン偏向器8上に結像される. したがって、fθレンズ58bも第l実施例のfθレン
ズ5B&とは異なったものになっている。
The second embodiment shown in FIG. 9 has an LD unit 5Q, an LD
Driver 2, photoelectric deflection element 4b, and sub-deflection driver 5
b, a data conversion circuit 60b, a filter 6b which is the cross-sectional modulation means 6, first and second cylinder lenses 3b and 7b each having power in the main scanning direction, a main deflector 8, an fθ lens 58b and It consists of a photoreceptor drum 15. In this case, since the deflection direction by the photoelectric deflection element 4b is the main scanning direction, the second cylinder lens 7b does not focus the beam emitted from the photoelectric deflection element 4b as a diverging light onto the main deflector 8, but instead parallelizes the beam. Another difference from the first embodiment is that the beams are changed to nearly parallel beams. Further, the intensity of the beam in the sub-scanning direction is imaged onto the main deflector 8 by a cylinder lens or the like (not shown). Therefore, the f.theta. lens 58b is also different from the f.theta. lens 5B& of the first embodiment.

さらに、サブ偏向素子4の特性のちがいに応じてサブ偏
向ドライバ5bと,従ってデータ変換回路60bとは、
それぞれサブ偏向ドライバ5a,データ変換回路60a
と目的は同じであるが,それぞれ異なる特性を有するこ
とは勿論である。
Furthermore, depending on the difference in the characteristics of the sub-deflection element 4, the sub-deflection driver 5b, and therefore the data conversion circuit 60b,
Sub-deflection driver 5a and data conversion circuit 60a, respectively
Although the purpose is the same, it goes without saying that each has different characteristics.

以上のもの及び後述するフィルタ6b以外のものは、同
一符号を付したものは同一部分,添字のみ異なる符号を
付したものは同等部分であり、説明を省略する。
Components other than the above and the filter 6b to be described later, those with the same reference numerals are the same parts, and the ones with different suffixes are equivalent parts, and their explanation will be omitted.

フィルタ6bは、そこに入射するビームの有効径内でそ
の透過率が変化する、即ち無変調の透明部分および殆ん
どビームを透過しない部分を除いて、ビームの有効径の
両端では比較的大幅に透過率が変るような分布特性を有
するフィルタである.レフレクタは反射によって光軸方
向が変る以外は、透過率を反射率に置き換えればフィル
タと同等であるから、説明を省略する。
The filter 6b has a transmittance that changes within the effective diameter of the beam incident thereon, i.e., except for the non-modulated transparent part and the part that hardly transmits the beam, the transmittance changes relatively significantly at both ends of the effective diameter of the beam. This is a filter with distribution characteristics such that the transmittance changes. The reflector is equivalent to a filter if the transmittance is replaced by the reflectance, except that the optical axis direction changes due to reflection, so a description thereof will be omitted.

第10図はフィルタ6bの透過率分布特性の一例を示す
線図であり、横軸に主走査方向の座標、縦軸に透過率を
とっている。
FIG. 10 is a diagram showing an example of the transmittance distribution characteristics of the filter 6b, with the horizontal axis representing the coordinate in the main scanning direction and the vertical axis representing the transmittance.

同図に示したフィルタ6bは、横軸原点から左側は透明
部分であり、右側はガウス分布曲線の片側と一致する透
過率特性を有する。
The filter 6b shown in the figure has a transparent portion on the left side from the origin of the horizontal axis, and has transmittance characteristics that match one side of a Gaussian distribution curve on the right side.

第11図は断面変調による各部断面における照度分布の
変化を示す線図であり、同図(a),(b)はそれぞれ
第6図(b),(C)に対応し,断面変調前の照度分布
は第6図(a)と同等であるから省略する. ただし、第6図(a)に示したA乃至Eに相当する点は
、第10図において入射するビーム中心位置を示すA乃
至F点であり、Fが無変調の場合の位置である. 第11図(a)においてF以外のビーム中心が原点0か
らずれているように見えるが,フィルタによる断面変調
でピーク照度がビーム中心からずれた為であり、第6図
(b)と同様にビーム中心は原点にある.また、スポッ
トにおけるピーク照度が一定になるように光量変調され
た照度分布である点も同様である. 第11図(b)に示したスポットの照度分布も、第am
l(c)と同様に断面変調が深くなるほどスポットのサ
イズが増大する. また、第1実施例と異なりビームの偏向方向の威分がメ
イン偏向器8に結像していないが,光電偏向素子4bと
感光体ドラム15とは,第2シリンダレンズ7bとfθ
レンズ56bとにより光学的共軛位置にあるから、光電
偏向素子4bによりビームが偏向されてもスポットの位
置は変らない。
Figure 11 is a diagram showing changes in illuminance distribution in each cross section due to cross-sectional modulation, and (a) and (b) in the same figure correspond to Figures 6 (b) and (C), respectively, and The illuminance distribution is the same as that in Figure 6(a), so it is omitted. However, the points corresponding to A to E shown in FIG. 6(a) are points A to F indicating the center position of the incident beam in FIG. 10, and F is the position when no modulation is performed. In Fig. 11(a), the beam centers other than F appear to be shifted from the origin 0, but this is because the peak illuminance has shifted from the beam center due to cross-sectional modulation by the filter, and the same as in Fig. 6(b). The beam center is at the origin. Also, the illuminance distribution is modulated in light amount so that the peak illuminance at the spot is constant. The illuminance distribution of the spot shown in FIG. 11(b) is also
Similar to l(c), the spot size increases as the cross-sectional modulation becomes deeper. Further, unlike the first embodiment, the intensity of the beam deflection direction is not imaged on the main deflector 8, but the photoelectric deflection element 4b and the photosensitive drum 15 are connected to the second cylinder lens 7b and fθ
Since the spot is in an optically coextensive position with the lens 56b, the spot position does not change even if the beam is deflected by the photoelectric deflection element 4b.

以上説明したように、この発明によれば,ドット単位で
高速偏向するサブ偏向素子を感光体面と光学的共軛位置
またはその近傍に配置して,画像データ(階調データ)
に応じてビームを偏向し、その偏向されたビームを遮光
板またはフィルタ,レフレクタ等のビーム断面変調手段
により断面変調することによりスポットの拡がり(ガウ
ス分布におけるW)を変える。
As explained above, according to the present invention, a sub-deflection element that deflects at high speed in units of dots is arranged at or near a position optically coextensive with the photoreceptor surface, and image data (gradation data) is
The spread of the spot (W in Gaussian distribution) is changed by deflecting the beam in accordance with the beam and modulating the cross section of the deflected beam using a beam cross-section modulating means such as a light shielding plate, filter, or reflector.

したがって、面積階調法のように高階調画像になるほど
解像力が低下することがなく、PWMのように本来の画
像クロツクより高い周波数の信号を取扱う必要がない. さらに、この断面変調による光量低下はスポットのピー
ク照度が略一定になるようにレーザ出力制御手段が制御
しているから、スポットは常にピーク照度でノーマライ
ズされた状態になっている.したがって、PAMのよう
に環境条件の変動等による影響を受けることがなく、ド
ットサイズの変化すなわち階調表現の幅をさらに大きく
とることが出来る。
Therefore, unlike the area gradation method, the resolution does not deteriorate as the gradation image becomes higher, and unlike PWM, there is no need to handle a signal with a higher frequency than the original image clock. Furthermore, since the laser output control means controls the decrease in light intensity due to this cross-sectional modulation so that the peak illuminance of the spot is approximately constant, the spot is always normalized to the peak illuminance. Therefore, unlike PAM, it is not affected by changes in environmental conditions, and the dot size change, that is, the range of gradation expression can be made wider.

また、以上この発明をレーザプリンタに実施した例につ
いて説明したが、この発明はレーザプリンタに限定され
るものではなく、デジタル複写機,高速ファクシミリ等
のOA機器に内蔵されたレーザ走査型画像形成装置に適
用し得ることはいうまでもない, さらに.感光体は電子写真法の例えばOPC(有機感光
体)のみならず、例えば印刷製版に使用される写真フイ
ルムのような銀塩感光体であってもよい。
Further, although an example in which the present invention is applied to a laser printer has been described above, the present invention is not limited to laser printers, and can be applied to laser scanning image forming apparatuses built into office automation equipment such as digital copying machines and high-speed facsimiles. Needless to say, it can be applied to . The photoreceptor may be not only an OPC (organic photoreceptor) used in electrophotography, but also a silver salt photoreceptor such as a photographic film used in printing plate making.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、この発明によるレーザ走査型画像
形戒装置は、クロツク周波数の高城化を招くことなく、
高画質の画像すなわち高解像,高階調画像を形成するこ
とが出来る.
As explained above, the laser scanning image type control device according to the present invention does not cause an increase in the clock frequency.
It is possible to form high-quality images, that is, high-resolution, high-gradation images.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明による多階調画像形戒の原理を説明す
るための基本的構成図, 第2図はこの発明の一実施例を示すレーザプリンタの内
部機構の概略構或図, 第3図は同じくその制御部の一例を示すブロック図、 第4図は同じくその書込ユニットの要部斜視図、第5図
は同じくその断面変調部分の第1実施例を示す概略構威
図、 第6図は同じくその第l実施例の各部断面の照度分布の
一例を示す線図、 第7図は同じくそのスポットの変化の一例を示す説明図
、 第8図は同じくその遮光板のエッジの形状例を示す平面
図、 第9図は同じくその断面変調部分の第2実施例を示す概
略構或図、 第10図は同じくその第2実施例の光学フィルタの透過
率分布特性の一例を示す線図、 第11図は同じくその各部断面の照度分布の一例を示す
線図である。 1・・・レーザダイオード(LD;レーザ光源)2・・
・LDドライバ(レーザ出力制御手段)5, 3at 
3b・・・第lシリンダレンズ4・・・サブ偏向素子 4a・・・音響光学素子   4b・・・光電偏向素子
s,5at 5b・・・サブ偏向ドライバ(サブ偏向素
子制御手段) 6・・・ビーム断面変調手段 6a・・・遮光板      6b・・・光学フィルタ
7.7at 7b・・・第2シリンダレンズ8・・・メ
イン偏向器 9・・・スポット結像面(感光体面) 15・・・感光体ドラム   26・・・書込ユニット
30・・・コントローラ   38・・・ホストマシン
50・・・LDユニット   55・・・ポリゴンミラ
ー5 B . 5 6 a , 5 6 b−fθレン
ズBoa,60b・・・データ変換回路 第3図 3B 第4 図 第6 図 第7 図 無変調 ー−べ断面変調ト呻最大変調 最小 ーベ光量変調声呻 最大 第8 図 (Q) (b) 密 9 @◆−− 匪 瑞 0 匪 題 O
FIG. 1 is a basic configuration diagram for explaining the principle of multi-gradation image formation according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of the internal structure of a laser printer showing an embodiment of the present invention, and FIG. Figure 4 is a block diagram showing an example of the control section; Figure 4 is a perspective view of the main parts of the writing unit; Figure 5 is a schematic diagram showing the first embodiment of the cross-sectional modulation section; Figure 6 is a line diagram showing an example of the illuminance distribution in each section of the first embodiment, Figure 7 is an explanatory diagram showing an example of the change in the spot, and Figure 8 is the shape of the edge of the light shielding plate. FIG. 9 is a schematic diagram showing a second embodiment of the cross-sectional modulation portion; FIG. 10 is a line showing an example of transmittance distribution characteristics of an optical filter according to the second embodiment. FIG. 11 is a diagram showing an example of the illuminance distribution in each section of the same. 1... Laser diode (LD; laser light source) 2...
・LD driver (laser output control means) 5, 3at
3b... Lth cylinder lens 4... Sub-deflection element 4a... Acousto-optic element 4b... Photoelectric deflection element s, 5at 5b... Sub-deflection driver (sub-deflection element control means) 6... Beam cross-section modulating means 6a...light shielding plate 6b...optical filter 7.7at 7b...second cylinder lens 8...main deflector 9...spot imaging surface (photoreceptor surface) 15... Photosensitive drum 26...Writing unit 30...Controller 38...Host machine 50...LD unit 55...Polygon mirror 5B. 5 6 a, 5 6 b-fθ lens Boa, 60b...Data conversion circuit Fig. 3 3B Fig. 4 Fig. 6 Fig. 7 Maximum Figure 8 (Q) (b) Dense 9 @◆-- 匪瑞0 匪目O

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 画像データに応じてレーザ光源から出力される光量
変調されたレーザビームをメイン偏向器により主走査方
向に偏向し、相対的に副走査方向に移動する感光体上を
スポットとして走査することにより画像を形成するレー
ザ走査型画像形成装置において、 前記スポットが走査する感光体面の光学的共軛位置また
はその近傍に配置して、前記レーザビームをドット単位
で高速偏向するサブ偏向素子と、そのサブ偏向素子によ
るレーザビームの偏向量を画像データに応じて制御する
サブ偏向素子制御手段と、 前記感光体面の光学的共軛位置から離れて配置し、前記
サブ偏向素子により偏向されたレーザビームの断面の形
状またはその光量分布をその偏向量に応じて断面変調す
るビーム断面変調手段と、そのビーム断面変調手段によ
り断面変調されたレーザビームが前記感光体上に形成す
るスポットの照度分布のピーク照度が略一定になるよう
に、前記レーザ光源の出力光量を制御するレーザ出力制
御手段とを設けたことを特徴とするレーザ走査型面像形
成装置。 2 請求項1記載のレーザ走査型画像形成装置において
、前記ビーム断面変調手段を、前記サブ偏向素子による
レーザビームの偏向量に応じてその断面の一部を遮光す
る遮光板により構成したことを特徴とするレーザ走査型
画像形成装置。 3 請求項1記載のレーザ走査型画像形成装置において
、前記ビーム断面変調手段を、その配置された位置にお
ける前記レーザビームの有効径内でその透過率または反
射率が変化するような主としてサブ偏向方向の分布特性
を有する光学フィルタまたはレフレクタにより構成した
ことを特徴とするレーザ走査型画像形成装置。
[Claims] 1. A laser beam whose light intensity is modulated and is output from a laser light source according to image data is deflected in the main scanning direction by a main deflector, and is spotted on a photoreceptor that moves relatively in the sub-scanning direction. In a laser scanning image forming apparatus that forms an image by scanning as a sub-deflector, the sub-deflector is disposed at or near an optically concentric position of the photoreceptor surface scanned by the spot and deflects the laser beam dot by dot at high speed. a sub-deflection element control means for controlling the amount of deflection of the laser beam by the sub-deflection element in accordance with image data; a beam cross-section modulating means for cross-sectionally modulating the cross-sectional shape of the laser beam or its light intensity distribution in accordance with the amount of deflection; and illuminance of a spot formed on the photoreceptor by the laser beam cross-sectionally modulated by the beam cross-section modulating means. 1. A laser scanning surface image forming apparatus, comprising: a laser output control means for controlling an output light amount of the laser light source so that the peak illuminance of the distribution is substantially constant. 2. The laser scanning image forming apparatus according to claim 1, wherein the beam cross-section modulating means is constituted by a light-shielding plate that blocks part of the cross-section of the laser beam according to the amount of deflection of the laser beam by the sub-deflection element. A laser scanning image forming device. 3. The laser scanning image forming apparatus according to claim 1, wherein the beam cross-section modulating means is arranged mainly in a sub-deflection direction such that its transmittance or reflectance changes within an effective diameter of the laser beam at a position where the beam cross-section modulating means is disposed. 1. A laser scanning image forming apparatus comprising an optical filter or a reflector having distribution characteristics.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6607129B1 (en) 1999-05-25 2003-08-19 Canon Kabushiki Kaisha Optical scanner and image forming apparatus
US6793137B2 (en) 1999-05-25 2004-09-21 Canon Kabushiki Kaisha Optical scanner and image forming apparatus

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