JPH03235972A - Laser scanning type image forming device - Google Patents

Laser scanning type image forming device

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Publication number
JPH03235972A
JPH03235972A JP2031856A JP3185690A JPH03235972A JP H03235972 A JPH03235972 A JP H03235972A JP 2031856 A JP2031856 A JP 2031856A JP 3185690 A JP3185690 A JP 3185690A JP H03235972 A JPH03235972 A JP H03235972A
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JP
Japan
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sub
laser
laser beam
image
spot
Prior art date
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Pending
Application number
JP2031856A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masumi Sato
佐藤 眞澄
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH03235972A publication Critical patent/JPH03235972A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
  • Fax Reproducing Arrangements (AREA)
  • Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
  • Laser Beam Printer (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form a high-resolution, high-gradation image without causing an increase in clock frequency by deflecting a beam by a subordinate deflecting element according to image data and making it incident selectively on plural beam selection varying means, and controlling the quantity of the laser beam. CONSTITUTION:The subordinate deflecting element 1 which is controlled by a subordinate deflecting element control means 2 deflects the laser beam according to the image data to select one of the beam section varying means 31 - 3n, which vary the sectional shape of the laser beam, thereby varying the light quantity of and spread of a spot formed on a photosensitive body 5 with the laser beam by light diffraction. A light quantity control means, on the other hand, controls the light quantity of the laser beam to hold the peak illuminance of the illuminance distribution of the spot nearly constant, and the spread, i.e. dot size of the spot varies according to the image data eventually to obtain a record on the photosensitive body 5. Consequently, the high-resolution, high- gradation image can be obtained without causing the clock frequency to increase.

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)2文書作成装置。
Personal computer, EWS (Engineering Workstation) 2 document creation devices.

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。
2. Description of the Related Art Image forming apparatuses are used as external or built-in output devices for office automation equipment such as digital copying machines and high-speed facsimile machines.

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成装置とし
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。
As image forming apparatuses that meet the demands for improved processing speed of OA equipment, that is, host machines, and for high-quality images, such as laser scanning image forming apparatuses with excellent printing speed and resolution, such as laser printers (also known as laser beam printers) ) 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。
This type of laser printer simply prints characters and line drawings (2
In addition to forming gradation images (gradation images), photographs are taken using area gradation methods that take advantage of its high resolution.

絵画等の多階調画像の形成にも使用されている。It is also used to form multi-gradation images such as paintings.

すなわち、従来のレーザプリンタはその画素密度(DP
I;1インチ当りの画素数)に応じてドツト径(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階調法、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ツ
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。
That is, conventional laser printers have a high pixel density (DP
Since the dot diameter (spot diameter by a laser beam) was determined according to the number of pixels per inch (I; number of pixels per inch), when expressing multiple gradations, the area gradation method was used, for example, to convert the image to NXN.
A method is used in which the dots are divided into small matrix regions each consisting of 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 at once. etc. were used.

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。
However, since the area gradation method is a digital multi-gradation expression, it is impossible to express the number of gradations in a number greater than the number of pixels included in the matrix area.

例えば、マトリクス領域のサイズが4×4個であれば表
現し得る階調は16(4ビツト)階調にとどまり、8X
8個または16X16個であればそれぞれ64(6ビツ
ト)階調または256 (8ビツト)階調まで表現する
ことが出来る。
For example, if the size of the matrix area is 4 x 4, the number of gradations that can be expressed is limited to 16 (4 bits), and 8
If there are 8 or 16×16, it is possible to express up to 64 (6 bits) or 256 (8 bits) gradations, respectively.

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ドツト階調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ドツト階調が必要であり、写真
の良質な表現には7ドツト以上の階調が必要であるとも
いわれている。
4-dot gradation may be sufficient for illustrations that mainly use line drawings to assist with gradation, but for paintings and photographs that primarily use gradation, at least 6-dot gradation is required. It is said that a gradation of 7 dots 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, so there is a contradictory condition that the resolution decreases accordingly.

一般に、新聞の写真は68〜75dpi、5〜6ドツト
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ビツ
ト、6ビツト、8ビツ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120dpi、 60dp
i、 30dpiに低下してしまうという問題があった
Generally, newspaper photographs are said to have a resolution of 68 to 75 dpi and 5 to 6 dots, 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 120dpi and 60dp, respectively.
There was a problem that the resolution dropped to 30 dpi.

そのために、例えば画素毎に画像データ(が多3− 4− 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、1ドツトの単位でドツトの長さあ
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。
For this purpose, for example, PWM (Pulse Width Modulation or Time Width Modulation), which changes the laser on time according to the gradation data of the image data (multiple 3-4 gradations) for each pixel, or laser PAM (
A method such as pulse amplitude modulation (pulse amplitude modulation) has been proposed in which the length or area of a dot is varied in units of one dot, thereby achieving multi-gradation expression without causing a decrease in resolution.

〔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
波数帯域を必要とするから、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 higher frequency band 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, which further reduces aberrations in the optical system. There are optical problems that require severe correction.

また、PAMではスポット径が感光体の閾値によりアナ
ログ的に決められるため、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
ドツトサイズ(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, in PAM, the spot diameter is determined in an analog manner by the threshold value of the photoreceptor, so it goes without saying that care must be taken to control the light output and stabilize the photoreceptor characteristics against fluctuations in environmental conditions. There is a problem that the dot size (area) changes in response to changes in the output of the light source, that is, the range of gradation expression cannot be made very large.

この発明は上記の点に鎌みてなされたものであり、クロ
ック周波数の高域化を招くことなく、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。
The present invention has been made in consideration of the above points, and an object thereof is to obtain a high-quality image, that is, a high-resolution, high-gradation image without increasing the clock frequency.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明は、上記の目的を達成するため、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成
装置において。
In order to achieve the above object, the present invention deflects a laser beam whose light intensity is modulated output from a laser light source according to image data in the main scanning direction using a main deflector, and relatively moves it in the sub-scanning direction. In a laser scanning image forming apparatus that forms an image by scanning a photoreceptor as a spot.

レーザビームの光路中に並列に配置されそれぞれ感光体
上のスポット径が異なるようにレーザビームの断面の形
状を変更する複数のビーム断面変更手段と、レーザビー
ムをドツト単位で高速偏向するサブ偏向素子と、そのサ
ブ偏向素子によるし−ザビームの偏向量を画像データに
応じて複数のビーム断面変更手段のうちいずれかを選択
するように制御するサブ偏向素子制御手段と、そのビー
ム断面変更手段により感光体上に形成されるスポットの
照度分布のピーク照度が略一定になるように、レーザビ
ームの光量を制御する光量制御手段とを設けたものであ
る。
A plurality of beam cross-section changing means arranged in parallel in the optical path of the laser beam and changing the shape of the cross-section of the laser beam so that the spot diameters on the photoreceptor are different, 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 beam by the sub-deflection element so as to select one of a plurality of beam cross-section changing means according to image data; A light amount control means is provided for controlling the light amount of the laser beam so that the peak illuminance of the illuminance distribution of the spot formed on the body is substantially constant.

〔作 用〕[For production]

このように構成することにより、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レこ応じて
レーザビームを偏向して複数のビーム断面変更手段のう
ちいずれかを選択し、その選択されたビーム断面変調手
段がレーザビーム断面の形状を変更するから、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。
With this configuration, the sub-deflection element controlled by the sub-deflection element control means deflects the laser beam according to the image data, selects one of the plurality of beam cross-section changing means, and selects one of the plural beam cross-section changing means. Since the beam cross-section modulating means changes the shape of the cross-section of the laser beam, the light intensity and spread of the spot formed by the laser beam on the photoreceptor change due to light diffraction.

一方、光量制御手段がレーザビームの光量を制御してス
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ツ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。
On the other hand, since the light amount control means controls the light amount of the laser beam 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 is recorded on the photoreceptor. Ru.

〔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。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

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。
Note that terms such as "amount of light" and "illuminance" used in this specification refer to terms such as "amount of light" 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タの
内部機構の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of the internal mechanism of a laser printer showing an embodiment of the present invention.

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から給紙ローラ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131;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。
According to this laser printer, a paper 11 is fed by a paper feed roller 12 from a paper stack 11a on one of the upper and lower paper feed cassettes 10a and 10b, for example, the upper paper feed cassette 10a. Registration roller pair 131: After timing is determined, the registration roller pair 131 is conveyed to the transfer position of the photosensitive drum 15.

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7− よってその表面が帯電され、書込ユニット26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成さ
れる。
The surface of the photosensitive drum 15, which is rotationally driven in the direction of the arrow by the main motor 14, is charged by a charging charger, and is scanned with a modulated spot from the writing unit 26 to generate an electrostatic charge on the surface. A latent image is formed.

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。
This latent image is visualized by applying toner by the developing unit 17.

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19によって定着ユニット20にこ送ら
れ、その加圧ローラ20aによって定着ローラ20bに
圧接され、その圧力と定着ローラ20bの温度とによっ
て定着される。
This toner image is transferred onto the paper 11 transported by the registration roller pair 13 by the action of the transfer charger 18, and the transferred paper is separated from the photosensitive drum 15 and transported to the fixing unit 20 by the transport belt 19. is pressed against the fixing roller 20b by the pressure roller 20a, and is 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。
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.

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。
Toner remaining on the photosensitive drum 15 is removed and collected by the cleaning unit 23.

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成するプリント回路基板24
が搭載されている。
Also, at the upper part of the printer, there are printed circuit boards 24 that constitute a controller and an engine driver, respectively.
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。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a control section of this laser printer.

コントローラ30は、メインのマイクロコンピュータ(
以下rMPUJ という)31と、そのMPU31が必
要とするプログラム、定数データ。
The controller 30 is a main microcomputer (
(hereinafter referred to as rMPUJ) 31, and the programs and constant data required by the MPU 31.

文字フォント等を格納したROM’!;2と、−時的な
データやドツトパターン等をメモリするRAM33と、
コマンドやデータの人出力を制御するI1034と、そ
のI1034を介しMPU31と接続される操作パネル
35と、内部インタフェース(1/F)3Bとから構成
され、互にデータバス、アドレスバス等で接続されてい
る。
ROM' that stores character fonts, etc. ;2; - a RAM 33 for storing temporal data, dot patterns, etc.;
It consists of an I1034 that controls human output of commands and data, an operation panel 35 connected to the MPU 31 via the I1034, and an internal interface (1/F) 3B, which are connected to each other via a data bus, an address bus, etc. ing.

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38も、I1034を介してMPU31
に接続される。
In addition, the host machine 38 that outputs print commands, character data, and image data is also connected to the MPU 31 via I1034.
connected to.

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「CPU」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ROM42
と、−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l1044とから構成され、互にデ
ータバス、アドレスバス等で接続されている。
The engine driver 40 includes a sub microcomputer (hereinafter referred to as "CPU") 41 and a ROM 42 that stores programs and constant data required by the CPU 41.
, a RAM 43 for storing temporal data, and an I1044 for controlling data input/output, and are connected to each other by a data bus, an address bus, etc.

l1044は、コントローラ30の内部インタフェース
36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
像クロッ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。
The l1044 is connected to the internal interface 36 of the controller 30, and inputs video signals from the controller 30 and the states of various switches on the operation panel 35, and outputs status signals such as image clock and paper end to the controller 30.

また、このl1044は、それぞれ印字手段であるプリ
ンタエンジン45を構成する書込ユニット26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。
The l1044 is also connected to the writing unit 26 and other sequence equipment groups 46 that constitute the printer engine 45, each of which is a printing means, and to various sensors 47 including a synchronization sensor.

コントローラ60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ROM3;2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
ドツ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)のドツトパターンをRAM
”iES内のVRAM(ビデオRAM)領域にメモリし
て置く。
The controller 60 receives print commands, character codes, and image data from the host machine 38, edits those codes and data, and if it is a character code, uses the character font stored in the ROM 3; Convert the dot patterns of those characters and images (hereinafter collectively referred to as "images") to RAM.
``Memory is stored in the VRAM (video RAM) area within iES.

多N調画像データの場合は、ドツトパターンの1ドツト
が数ビットから構成され、各ドツト(画素)毎にその階
調データがVRAM領域にメモリされる。
In the case of multi-N 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.

エンジンドライバ40からレディ信号と共に画像クロッ
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ツトパターンを画像クロックに同期
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。
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2B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1l− =12− 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。
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 2B. At the same time, it inputs signals indicating the status of each part of the engine from the synchronous sensor and other sensors 47 and processes them, and outputs necessary information and error signals to the controller 30.

第1図は、この発明による多階調画像形成の原理を説明
するための基本的構成図であり、メイン偏向器以降の主
走査関係と、光軸方向を変えるミラー、プリズム関係の
部分とを省略している。
FIG. 1 is a basic configuration diagram for explaining the principle of multi-gradation image formation according to the present invention, and shows the main scanning relationship after the main deflector, and the parts related to the mirror and prism that change the optical axis direction. It is omitted.

また、第1図は光軸を含むサブ偏向素子1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、及び光量
制御手段も省略している。
In addition, Figure 1 shows the deflection surface by the sub-deflection element 1 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 and light amount control means are also omitted since it is sufficient to form an image.

図示しないレーザ光源から入射したレーザビーム(以下
単に「ビーム」ともいう)は、サブ偏向素子1により偏
向される。
A laser beam (hereinafter also simply referred to as "beam") incident from a laser light source (not shown) is deflected by the sub-deflection element 1.

その偏向角は各ドツトの画像データ(階調データ)に応
じてサブ偏向素子制御手段2からサブ偏向素子1に出力
される信号により制御されているから、偏向されたビー
ムは、複数のビーム断面偏向手段3i (i=1〜n)
のうち、その画像データに対応する例えばビーム断面変
更手段31に選択的に入射する。
Since the deflection angle is controlled by a signal output from the sub-deflection element control means 2 to the sub-deflection element 1 according to the image data (gradation data) of each dot, the deflected beam is divided into a plurality of beam cross sections. Deflection means 3i (i=1 to n)
Of these, the beam is selectively incident on, for example, the beam cross-section changing means 31 corresponding to the image data.

そのビーム断面変更手段31により断面を変更されたビ
ームは、結像レンズ4によって結像面(最終的には感光
体ドラム15の表面と同一または共軛である)S上の1
点に結像され、スポットを形成する。
The beam whose cross section has been changed by the beam cross section changing means 31 is passed through the imaging lens 4 to a point on the imaging surface S (which is ultimately the same as or co-curved with the surface of the photoreceptor drum 15).
It is imaged into a point, forming a spot.

例えば、ビーム径φ、波長λのレーザビームが焦点距離
fの結像レンズ4により結像面S上に形成されるスポッ
トの径をωとすると、スポット径ωは φ で与えられる。ここでkはビーム断面の形状を含む光強
度分布によって決定される定数である。
For example, if the diameter of a spot formed by a laser beam having a beam diameter φ and a wavelength λ on the imaging plane S by the imaging lens 4 having a focal length f is ω, then the spot diameter ω is given by φ. Here, k is a constant determined by the light intensity distribution including the shape of the beam cross section.

式(1)から明らかなように、スポット径ωを変えるた
めには結像レンズ4に入射するビーム径φを可変にすれ
ばよく、φを大きくとればωが小さくなり、逆にφを小
さくすればωは大きくなる。
As is clear from equation (1), in order to change the spot diameter ω, it is sufficient to make the beam diameter φ incident on the imaging lens 4 variable; if φ is made large, ω becomes small; Then ω becomes larger.

したがって、ビーム断面変更手段による断面の変更は、
例えば円形、方形、楕円形、矩形等の開孔を有する絞り
によるビーム径の制限(縮小)、あるいは第4図(A)
、(B)にそれぞれ示すビームエキスパンダ、プリズム
によるビーム径の拡大や縮小などがある。
Therefore, changing the cross section by the beam cross section changing means is as follows:
For example, limiting (reducing) the beam diameter by using an aperture with a circular, square, oval, or rectangular aperture, or as shown in Figure 4 (A).
, (B) respectively show beam expanders and prisms to enlarge or reduce the beam diameter.

第4図(A)に示したビームエキスパンダ6は、それぞ
れ絶対値の異なる焦点距離fl + f2をもつ2個の
レンズLt + L2を互に光軸を一致させ、その焦点
距離の和に等しい間隔d (=f1+fz )で配置し
てなり、その先軸に沿ってビーム径φ1の平行ビームが
レンズL1に入射すると、レンズL2からビーム径φ2
の平行ビームが射出される。
The beam expander 6 shown in FIG. 4(A) aligns two lenses Lt + L2, each having a focal length fl + f2 with a different absolute value, with their optical axes equal to the sum of their focal lengths. They are arranged at an interval d (=f1+fz), and when a parallel beam with a beam diameter φ1 enters the lens L1 along its tip axis, the beam diameter φ2
A parallel beam of is emitted.

この時、そのビーム径の比は φ1/φ2 =ft /fz     ・・・・・・(
2)で与えられる。ここで焦点距離の短かい方のレンズ
は負のレンズであってもよく、その時は式(2)の右辺
はlft/fzlになる。
At this time, the ratio of the beam diameter is φ1/φ2 = ft / fz (
2) is given by Here, the lens with the shorter focal length may be a negative lens, in which case the right side of equation (2) becomes lft/fzl.

したがって、ビーム径の比は焦点距離の比になるから、
焦点距離(の絶対値)の短かいレンズ側から入射するビ
ームはビーム径が拡大され、逆方向に入射すれば縮小さ
れる。
Therefore, since the ratio of beam diameter is the ratio of focal length,
A beam that enters from the lens side with a short focal length (absolute value) has its beam diameter expanded, and a beam that enters in the opposite direction is reduced in diameter.

第4図(B)に示したプリズムセット7は、例えば屈折
率Nのガラスを用いた頂角の等しい2個のプリズムP1
+P2を互に頂角の向きを逆に組合せて構成される。
The prism set 7 shown in FIG. 4(B) includes, for example, two prisms P1 made of glass with a refractive index N and having the same apex angle.
+P2 are constructed by combining the directions of the apex angles in opposite directions.

入射側のプリズムP1にビーム径φ1の平行ビームが入
射角θ1で入射した時に、射出側のプリズムP2を傾け
てビーム径φ2の射出ビームが入射ビームと平行になる
ようにセットした場合、プリズムP2に入射する入射角
が02であれば、そのビーム径の比は で与えられ、θ2はθ1の従属変数であるから、入射側
のプリズムP1に入射する入射角θ1によって、射出ビ
ームのビーム径φ2は拡大9等倍。
When a parallel beam with a beam diameter φ1 is incident on the incident side prism P1 at an incident angle θ1, and the exit side prism P2 is tilted so that the output beam with a beam diameter φ2 is parallel to the incident beam, the prism P2 If the incident angle of incidence on the prism P1 is 02, the ratio of the beam diameter is given by θ2 is a dependent variable of θ1. is magnified 9 times.

縮小と連続して任意に設定することができる。Can be set arbitrarily in succession with reduction.

単にビーム径を変える目的ならば、1個のプリズムでも
入射角によって連続的な拡大、縮小が可能であるが、偏
角すなわち光軸の大幅な偏向を供15− 16− い、その偏角がビーム径の比に応じて変化するから、ビ
ーム光軸を平行あるいは僅かな偏向に保つためには第4
図(B)に示したように少くとも2個のプリズムをセッ
トにする必要がある。
If the purpose is simply to change the beam diameter, it is possible to continuously expand or contract with a single prism depending on the angle of incidence, but this requires a large deflection of the optical axis. Since it changes according to the ratio of beam diameters, in order to keep the beam optical axes parallel or slightly deflected, the fourth
As shown in Figure (B), it is necessary to set at least two prisms.

ただし、プリズムによる方法はビームの紙面に平行な成
分は変化するが、紙面と直交する成分は変化しない。一
方、ビームエキスパンダによる方法はビームのすべての
方向の成分が同じ比で変化するから、目的に応じて使い
分けることができる。
However, in the method using a prism, the component of the beam parallel to the plane of the paper changes, but the component perpendicular to the plane of the paper does not change. On the other hand, in the method using a beam expander, components in all directions of the beam change at the same ratio, so it can be used depending on the purpose.

第5図は書込ユニット2日の一例を示す要部斜視図であ
り、第6図はそのビーム断面変更部分の第1実施例を示
すサブ偏向面に沿った概略構成図である。
FIG. 5 is a perspective view of the main parts of an example of the writing unit 2, and FIG. 6 is a schematic configuration diagram along the sub-deflection plane showing the first embodiment of the beam section changing portion.

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51゜サブ偏向素子
IA、第1ミラー52.絞り板53゜第2シリンダレン
ズ4Aと、ディスク型モータ54とそれにより矢示A方
向に回転駆動されるポリゴンミラー55とからなりメイ
ン偏向器である回転偏向器8と、fθレンズ56.第2
ミラー57、第3シリンダレンズ58とから構成されて
いる。
The writing unit 26 includes an LD (laser diode) unit 50, a first cylinder lens 51.degree. sub-deflection element IA, a first mirror 52. A diaphragm plate 53°, a second cylinder lens 4A, a rotary deflector 8 which is a main deflector consisting of a disk type motor 54 and a polygon mirror 55 which is rotationally driven in the direction of arrow A, and an fθ lens 56. Second
It is composed of a mirror 57 and a third cylinder lens 58.

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。
The LD unit 50 integrally incorporates 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 thickness of the beam. It is something.

第1シリンダレンズ51はLDユニット50から射出さ
れた平行光ビームの副走査方向成分をサブ偏向素子4上
に結像する作用を有し、この第5図に示した例では他に
第2.第3のシリンダレンズ4A、58もまたビームの
副走査方向の成分のみを処理し、主走査方向成分はシリ
ンダレンズの影響を受けない。
The first cylinder lens 51 has the function of focusing the sub-scanning direction component of the parallel light beam emitted from the LD unit 50 onto the sub-deflection element 4, and in the example shown in FIG. The third cylinder lenses 4A and 58 also process only the sub-scanning direction component of the beam, and the main-scanning direction component is not affected by the cylinder lens.

サブ偏向素子1A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。
The sub-deflection element 1A deflects the incident beam in the sub-scanning direction according to image data.

絞り板53には、その副走査方向に一列に配列されたビ
ーム断面変更手段3でありそれぞれ異なる径を有する複
数の孔591,592・旧・・59nが設けられている
The diaphragm plate 53 is provided with a plurality of holes 591, 592, .

偏向されたビームは次第にビーム径を拡げながら第1ミ
ラー52で反射し、絞り板53の複数の孔59i (i
=z〜n)のうちその偏向量に応じた孔を通過してビー
ム径が決定された後、第2シリンダレンズ4Aに入射す
る。
The deflected beam is reflected by the first mirror 52 while gradually expanding the beam diameter, and is reflected by the plurality of holes 59i (i
=z to n), the beam passes through a hole corresponding to the amount of deflection, and after the beam diameter is determined, the beam enters the second cylinder lens 4A.

第2シリンダレンズ4Aは、入射したビームの副走査方
向成分をポリゴンミラー55の反射面55a上の一点に
結像させる。
The second cylinder lens 4A images the sub-scanning direction component of the incident beam onto one point on the reflective surface 55a of the polygon mirror 55.

ポリゴンミラー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
たその主走査方向成分が矢示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
て感光体トラム15に到達する。
The beam reflected by the polygon mirror 55 and repeatedly deflected in the main scanning direction is deflected by the fθ lens 56 so that its parallel main scanning direction component forms an image on the surface of the photoreceptor drum 15 rotating in the direction of arrow B. After being refracted, the light is reflected by the second mirror 57, passes through the third cylinder lens 58, and reaches the photoconductor tram 15.

第3シリンダレンズ58は、透過するビームの副走査方
向成分を感光体ドラム15上に結像するから、ビームは
絞り板53の孔59iで規制されたビーム径に応じた径
のスポットに結像して感光体ドラム15の主走査線15
a上を矢示C方向に主走査する。
Since the third cylinder lens 58 forms an image of the sub-scanning direction component of the transmitted beam on the photoreceptor drum 15, the beam is imaged into a spot with a diameter corresponding to the beam diameter regulated by the hole 59i of the aperture plate 53. The main scanning line 15 of the photoreceptor drum 15
A is main scanned in the direction of arrow C.

第1シリンダレンズ51によりサブ偏向素子1A上に結
ばれたビームの副走査方向成分は、結像レンズ4(第1
図)に対応する第2シリンダレンズ4Aにより再び結像
面5に対応するポリゴンミラー55の反射面55a上に
結ばれ、さらにfθレンズ56.第3シリンダレンズ5
8により感光体ドラム15の主走査線15a上に三たび
結像されているから、サブ偏向素子IAと回転偏光器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。
The sub-scanning direction component of the beam focused on the sub-deflection element 1A by the first cylinder lens 51 is transmitted through the imaging lens 4 (first
The second cylinder lens 4A corresponding to FIG. Third cylinder lens 5
Since the image is formed three times on the main scanning line 15a of the photoreceptor drum 15 by 8, the sub-deflection element IA and the rotating polarizer 8
(reflecting surface 55a of) and (main scanning surface of) photoreceptor drum 15
and are in optical conjugate position with each other.

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1Aによる偏向量は、ビ
ームが絞られないような絞り板53上の最大径の孔例え
ば591を通るように固定され、LDユニット50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。
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 1A is determined by using the hole 591 with the largest diameter on the aperture plate 53 so that the beam is not narrowed down. The LD unit 50 outputs a laser beam that is turned on and off according to binary image data to form an image.

多階調画像の場合は、ビームが各画素毎にその階調デー
タに応じて偏向され、絞り板53のそれ19− 一2〇− ぞれ対応する孔59i (i=x〜n)でビーム径を規
制されるから、感光体15上にそれぞれ階調データに応
じた径のスポットを形成する。
In the case of a multi-gradation image, the beam is deflected for each pixel according to its gradation data, and the beam is deflected at each corresponding hole 59i (i=x to n) of the aperture plate 53. Since the diameter is regulated, spots with diameters corresponding to the gradation data are formed on the photoreceptor 15.

しかしながら、径の大きいスポットは、小さい孔59i
を通過することにより透過光量の減少を招き、その上さ
らに比較的広い面積中に分散するから、径の小さいスポ
ットに比べてその照度が低くなる。
However, the spot with a large diameter has a small hole 59i.
This causes a decrease in the amount of transmitted light, and furthermore, since the light is dispersed over a relatively wide area, its illumination intensity is lower than that of a spot with a small diameter.

したがって、スポットサイズに応じたドツト(静電潜像
)を形成する為には、スポットサイズに無関係にその照
度例えばピーク照度を略一定にする必要がある。
Therefore, in order to form a dot (electrostatic latent image) corresponding to the spot size, it is necessary to keep the illuminance, for example, the peak illuminance, approximately constant regardless of the spot size.

この第1実施例においては、そのための光量制御手段と
して、第6図に示したように、絞り板53の各孔59i
の後にそれぞれ孔の径に対応して透過率の異なる(光学
)フィルタF 1 r F 2・・・Fnを設け、スポ
ットの照度を略一定に保っている。
In this first embodiment, each hole 59i of the diaphragm plate 53 is provided as a light amount control means for this purpose, as shown in FIG.
After that, (optical) filters F 1 r F 2 . . . Fn having different transmittances corresponding to the diameters of the holes are provided to keep the illuminance of the spot substantially constant.

第7図は、電気信号に応じてビームの偏向角を高速で制
御するサブ偏向素子1の例を示す説明図であり、同図(
A)は音響光学素子61、同図(B)は電気光学素子6
3のそれぞれ一例を示す。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the sub-deflection element 1 that controls the deflection angle of a beam at high speed according to an electric signal.
A) shows the acousto-optic element 61, and (B) shows the electro-optic element 6.
An example of each of 3 is shown below.

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のピッチの回折格子が生成される。
As is already known, when ultrasonic waves are input into a transparent medium from one side and interfere with 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. A 1/2 pitch diffraction grating is generated.

第7図(A)に示した音響光学素子61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、高次回折光は
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。
The acousto-optic element 61 shown in FIG. 7(A) utilizes this diffraction grating for beam deflection.
Diffracted light of the second order, second order, etc., and -1st order, -2nd order, etc. are generated at different deflection angles, and the deflection angle of the higher-order diffracted light becomes larger, but the amount of light increases rapidly. Usually, either the positive or negative primary light is used.

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。
Since the deflection angle is inversely proportional to the wavelength of the ultrasonic wave, that is, proportional to the frequency, the deflection angle can be controlled by changing the frequency.

したがって、0次および他の高次回折光の混入を防ぐた
めに、当初から基準の光軸を曲げて置く、すなわち通常
の2値画像形成時にも成る周波数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。
Therefore, in order to prevent the mixing of zero-order and other higher-order diffraction lights, the reference optical axis is bent from the beginning, that is, a grating with a frequency fo that is also used when forming a normal binary image is created, and a multi-tone image is created. During formation, it is necessary to control the amount of deflection by shifting the frequency of the ultrasonic waves from fo.

サブ偏向素子制御手段2であるサブ偏向ドライバ62は
、画像データに応じ、音響光学素子61に対して上記の
ような制御を行なう。
The sub-deflection driver 62, which is the sub-deflection element control means 2, performs the above-described control on the acousto-optic element 61 according to image data.

また、JJAP(日本応用物理学会誌)VOL。Also, JJAP (Journal of the Japanese Society of Applied Physics) VOL.

24 (1985)P、281〜283の掲載論文ある
いは特開平1−187535号公報で知られているよう
に、電場内に置かれた例えばPLZT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。
24 (1985) P, 281-283 or JP-A-1-187535, the refractive index of PLZT ceramics placed in an electric field changes depending on the strength of the electric field. There is a transparent medium.

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するか
、第7図(B)に示したようにその透明媒体プリズムの
一対面に三角形の電極対64を設けて電気光学素子63
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。
This transparent medium can be used as a prism to form a rectangular parallelepiped in combination with an ordinary optical glass prism with a similar refractive index, or a triangular electrode pair can be formed on one side of the transparent medium prism as shown in FIG. 7(B). 64 is provided to connect the electro-optical element 63
By applying a voltage perpendicular to the direction in which the light travels, the light can be deflected according to the voltage.

この場合、無偏向の時に電圧をかける必要がなく、光軸
を略−直線にすることも出来るが、電場方向の偏光成分
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、ポラライザ65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。
In this case, there is no need to apply a voltage when there is no polarization, and the optical axis can be made approximately straight, but since the polarization angle in the direction of the electric field and the polarization component orthogonal to it are different, the polarizer In combination with 65, only the polarized light component with the larger (absolute value) of the deflection angle is used.

サブ偏向素子ドライバ66は、画像データに応じた直流
電圧を電極対64に印加する。
The sub-deflection element driver 66 applies a DC voltage to the electrode pair 64 according to the image data.

すなわち、サブ偏向素子制御手段2であるサブ偏向素子
ドライバ62.64は、それぞれ画像データ(階調デー
タ)に応じて、ビームが図示しない下流にある複数のビ
ーム断面変更手段3i (i=1〜n)の何れかに選択
的に入射するように、それぞれ音響光学素子61.電気
光学素子63に制御信号を出力する。
That is, the sub-deflection element drivers 62 and 64, which are the sub-deflection element control means 2, adjust the beam to a plurality of downstream beam cross-section changing means 3i (i=1 to n) so that the light is selectively incident on any one of the acousto-optic elements 61 . A control signal is output to the electro-optical element 63.

第8図及び第9図は、それぞれビーム断面変更に関係す
る部分の第2及び第3実施例を示すサブ偏向面に沿った
概略構成図であり、第1実施例を示した第6図に対応す
る。
8 and 9 are schematic configuration diagrams along the sub-deflection plane showing the second and third embodiments of the portions related to changing the beam cross section, respectively, and FIG. 6 showing the first embodiment handle.

第8図に示した第2実施例は、サブ偏向素子13− 24− 及びサブ偏向素子制御手段2として音響光学素子61及
びサブ偏向素子ドライバ62を、光量制御手段としてL
Dドライバ70を、ビーム断面変更手段3として互に倍
率の異なる結像レンズ711゜712.713をそれぞ
れ使用している。
The second embodiment shown in FIG. 8 includes an acousto-optic element 61 and a sub-deflection element driver 62 as the sub-deflection element 13-24- and the sub-deflection element control means 2, and L as the light amount control means.
The D driver 70 uses imaging lenses 711, 712, and 713 having mutually different magnifications as the beam cross section changing means 3.

LDユニット50は、画像データに応じて形成されるス
ポットのサイズが変化しても、その照度が略一定になる
ように制御するLDドライバ70によって、そのビーム
出力を制御されている。
The beam output of the LD unit 50 is controlled by an LD driver 70, which controls the illuminance to be substantially constant even if the size of a spot formed according to image data changes.

LDユニット50から出力される平行ビームは第1シリ
ンダレンズ51により音響光学素子61に結像され、音
響光学素子61から画像データに応じて偏向を受けた発
散ビームとして射出される。
The parallel beam output from the LD unit 50 is imaged onto the acousto-optic element 61 by the first cylinder lens 51, and is emitted from the acousto-optic element 61 as a diverging beam that is deflected according to image data.

音響光学素子61とポリゴンミラー55の反射面55a
との間には、それぞれ異なる倍率で音響光学素子61上
の結像を反射面55a上に再結像するための、各々2点
鎖線で示したような共軸のレンズの一部で構成される結
像レンズ71i(i=1〜3)が配設されているから、
サブ偏向によりビームがどのレンズを通過しても反射面
55a上の1点に結像し、第8図に示した例では、最も
反射面55aに近い結像レンズ711によるスポットの
サイズが最小で、最も遠い結像レンズ713によるサイ
ズが最大になる。
The acousto-optic element 61 and the reflective surface 55a of the polygon mirror 55
In between, there are parts of coaxial lenses as shown by two-dot chain lines for re-forming the image on the acousto-optic element 61 onto the reflecting surface 55a at different magnifications. Since the imaging lens 71i (i=1 to 3) is disposed,
Due to sub-deflection, no matter which lens the beam passes through, it forms an image on one point on the reflecting surface 55a, and in the example shown in FIG. 8, the spot size formed by the imaging lens 711 closest to the reflecting surface 55a is the smallest. , the size of the farthest imaging lens 713 is maximized.

その効果は、第4図(A)に示したビームエキスパンダ
6と同様に、ビーム断面は一様に拡大、縮小される。
The effect is that the beam cross section is uniformly expanded or contracted, similar to the beam expander 6 shown in FIG. 4(A).

この結像レンズ71による方式は、幾何光学による物点
(音響光学素子61)と像点(反射面55a)との間隔
が一定である場合の各結像レンズ71iの結像倍率の差
によるスポットサイズの変化と考えることも出来るが、
物理光学による回折像として考えると、各結像レンズ7
1iと像点と距離が有効焦点距離fであり、入射ビーム
径φは拡散ビームが各結像レンズ71iに入射した時の
径であって物点から各結像レンズ71iまでの距離に比
例するから、式(1)により求められたωであり、ビー
ム断面変更によるスポットサイズの変化となっている。
This method using the imaging lens 71 is based on the difference in the imaging magnification of each imaging lens 71i when the distance between the object point (acousto-optic element 61) and the image point (reflection surface 55a) by geometric optics is constant. Although it can be thought of as a change in size,
When considered as a diffraction image by physical optics, each imaging lens 7
The distance between 1i and the image point is the effective focal length f, and the incident beam diameter φ is the diameter when the diffused beam enters each imaging lens 71i, and is proportional to the distance from the object point to each imaging lens 71i. Therefore, ω is determined by equation (1), and is a change in spot size due to a change in beam cross section.

第9図に示した第3実施例が、第2実施例(第8図)と
異なる点は、ビーム断面変更手段3として結像レンズ7
1iに代えて第4図(B)に示したプリズムセット7を
使用したことと、第1シリンダレンズ51を痩して、平
行ビームのままビーム断面を変更した後、第2シリンダ
レンズ4Bにより反射面55a上に結像させたことであ
る。
The third embodiment shown in FIG. 9 differs from the second embodiment (FIG. 8) in that an imaging lens 7 is used as the beam cross section changing means 3.
The prism set 7 shown in FIG. 4(B) was used instead of 1i, and the first cylinder lens 51 was thinned to change the beam cross section while remaining a parallel beam, and then reflected by the second cylinder lens 4B. This is because the image is formed on the surface 55a.

音響光学素子61によるサブ偏向角が最も小さい場合の
ビームは、第1のプリズムセットであるプリズム72a
、72bを通りビーム径を縮小された後、第2シリンダ
レンズ4Bに入射する。
The beam when the sub-deflection angle by the acousto-optic element 61 is the smallest is the prism 72a which is the first prism set.
, 72b, the beam diameter is reduced, and then enters the second cylinder lens 4B.

サブ偏向角が最も大きい場合のビームは、第2のプリズ
ムセットであるプリズム73a、7ESbを通りビーム
径を拡大された後、第2シリンダレンズ4Bに入射する
The beam with the largest sub-deflection angle passes through prisms 73a and 7ESb, which are the second prism set, and has its beam diameter expanded, and then enters the second cylinder lens 4B.

サブ偏向角がその中間である場合のビームは、プリズム
を通らずにそのまま第2シリンダレンズ4Bに入射する
A beam whose sub-deflection angle is in the middle is directly incident on the second cylinder lens 4B without passing through the prism.

上記何れのパスを通ったビームも、第2シリンダレンズ
4Bに入射する時の光軸は互に平行になるように調整さ
れているから、第2シリンダレンズ4Bによりポリゴン
ミラー55の反射面55a上の同一点に結像する。
The beams that have passed through any of the above paths are adjusted so that their optical axes are parallel to each other when they enter the second cylinder lens 4B. imaged at the same point.

以上、サブ偏向素子1として音響光学素子61と電気光
字素63の2例について説明したが、この発明はこれに
限定されるものでなく、Ionsのオーダーで高速偏向
可能な素子であればよい。
Although two examples of the acousto-optic element 61 and the electro-optic element 63 have been described above as the sub-deflection element 1, the present invention is not limited thereto, and any element capable of high-speed deflection on the order of Ions may be used. .

また、ビーム断面変更手段3として、ビームエキスパン
ダ6とプリズムセット7.72.7”Sと孔59と結像
レンズ71の例について説明したが、屈折率の分布を制
御したビーム収束性ロフドレンズ等やその組合せにより
構成することも出来る。
In addition, as the beam cross section changing means 3, an example of the beam expander 6, prism set 7.72.7"S, hole 59, and imaging lens 71 has been explained, but a beam convergence rhofd lens with controlled refractive index distribution etc. It is also possible to configure it by a combination thereof.

さらに、複数のビーム断面変更手段3を一列に配設した
例について説明したが、例えば2組のサブ偏向素子を互
にサブ偏向面を直交して使用し、複数のビーム断面変更
手段3を2次元配置することにより、表現し得る階調数
とその範囲を大幅に増すことが出来る。
Furthermore, although an example has been described in which a plurality of beam cross-section changing means 3 are arranged in a row, for example, two sets of sub-deflection elements are used with their sub-deflection surfaces orthogonal to each other, and a plurality of beam cross-section changing means 3 are arranged in a row. By dimensional arrangement, the number and range of tones that can be expressed can be greatly increased.

以上説明したように、この発明によれば、ドツト単位で
高速偏向するサブ偏向素子によって、画像データ(階調
データ)に応じてビームを偏向し、27− 28− 複数のビーム断面変更手段に選択的に入射させることに
より断面を変更してスポットの拡がりを変える。
As explained above, according to the present invention, the beam is deflected according to the image data (gradation data) by the sub-deflection element that deflects the beam at high speed in units of dots, and the beam cross-section changing means is selected from a plurality of beam cross-section changing means. By making it incident on a target, the cross section is changed and the spread of the spot is changed.

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
像クロックより高い周波数の信号を取扱う必要がない。
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.

さらに、この断面変更あるいはスポットサイズの変化に
よる光量低下は、スポットのピーク照度が略一定になる
ように光量制御手段がレーザビームの光量を制御してい
るから、スポットは常にピーク照度で略ノーマライズさ
れた状態になっている。
Furthermore, the decrease in light intensity due to this change in cross section or spot size can be avoided because the light intensity control means controls the light intensity of the laser beam so that the peak illuminance of the spot is approximately constant, so the spot is always approximately normalized to the peak illuminance. It is in a state of

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、ドツ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 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。
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 a laser printer, but can also be applied to a digital copying machine.

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。
Needless to say, the present invention can be applied to laser scanning image forming apparatuses built into office automation equipment such as high-speed facsimiles.

さらに、感光体は電子写真法の例えば0PC(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ィ
ルムのような銀塩感光体であってもよい。
Further, 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
形成装置は、クロック周波数の高域化を招くことなく、
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 forming apparatus according to the present invention can operate without increasing the clock frequency.
A high-quality image, that is, a high-resolution, high-gradation image can be formed.

【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成の原理を説明す
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
部機構の概略構成図、 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図は同じくそのビーム断面変更手段の例を示す説明
図、 第5図は同じくその書込ユニットの要部斜視図、第6図
は同じくその断面変更部分の第1実施例を示す概略構成
図、 第7図は同じくそのサブ偏向素子の例を示す説明図、 第8図及び第9図は同じくその断面変更部分のそれぞれ
第2及び第3実施例を示す概略構成図である。 1・・・サブ偏向素子 2 ・サブ偏向素子制御手段 3・・・ビーム断面変更手段 4・・・結像レンズ 4A、4B・・・第2シリンダレンズ 6・・ビームエキスパンダ(ビーム断面変更手段)7.
72.73・・プリズムセット (ビーム断面変更手段) 8・・・回転偏向器(メイン偏向器) 15・・感光体トラム    26・・・書込ユニット
50・・LDユニット(レーザ光源) 51・・・第1シリンダレンズ 5:5・・・絞り板5
日・・・孔(ビーム断面変更手段) 61・・音響光学素子(サブ偏向素子)6i2.68・
・・サブ偏向素子ドライバ(サブ偏向素子制御手段) 63・・・電気光学素子(サブ偏向素子)70・・・L
Dドライバ(光量制御手段)71・・・結像レンズ(ビ
ーム断面変更手段)F・・・フィルタ(光量制御手段)
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 configuration diagram of the internal mechanism of a laser printer showing an embodiment of the present invention, and FIG. Similarly, FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the beam cross section changing means, FIG. 5 is a perspective view of the main part of the writing unit, and FIG. 6 is a cross section thereof. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the sub-deflection element, and FIGS. 8 and 9 are respectively the second and third embodiments of the changed section. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example. 1... Sub deflection element 2 - Sub deflection element control means 3... Beam cross section changing means 4... Imaging lenses 4A, 4B... Second cylinder lens 6... Beam expander (beam cross section changing means )7.
72.73... Prism set (beam cross section changing means) 8... Rotating deflector (main deflector) 15... Photosensitive tram 26... Writing unit 50... LD unit (laser light source) 51...・First cylinder lens 5:5...Aperture plate 5
Day... Hole (beam cross section changing means) 61... Acousto-optic element (sub-deflection element) 6i2.68...
...Sub deflection element driver (sub deflection element control means) 63...Electro-optical element (sub deflection element) 70...L
D driver (light amount control means) 71...imaging lens (beam cross section changing means) F...filter (light amount control means)

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、 前記レーザビームの光路中に並列に配置され、それぞれ
前記感光体上のスポット径が異なるように前記レーザビ
ームの断面の形状を変更する複数のビーム断面変更手段
と、 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
データに応じて前記複数のビーム断面変更手段のうちい
ずれかを選択するように制御するサブ偏向素子制御手段
と、 そのビーム断面変更手段により前記感光体上に形成され
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、前記レーザビームの光量を制御する光量制御手段と
を設け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, the laser beams are arranged in parallel in the optical path of the laser beams, and the shape of the cross section of the laser beams is changed so that the spot diameters on the photoreceptor are different. a sub-deflection element that deflects the laser beam in dot units at high speed; and a sub-deflection element that deflects the laser beam by the sub-deflection element according to image data among the plurality of beam cross-section change means. a sub-deflection element control means for controlling to select one of them; and a beam cross-section changing means for controlling the light intensity of the laser beam so that the peak illuminance of the illuminance distribution of the spot formed on the photoreceptor is approximately constant. What is claimed is: 1. A laser scanning image forming apparatus, comprising: a light amount control means for controlling the amount of light.
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