JPH04194813A - 画素密度変換光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、画素密度変換光学装置に関し、さらに詳しく
は、レーザプリンタやレーザ複写機等におけるレーザ書
き込み装置の書き込み密度変換装置の構造に関する。

（従来の技術） 周知のように、レーザープリンタ等の光プリンターやデ
ジタル複写機等のレーザー複写機そして、レーザーファ
クシミリあるいはレーザー製版機等のレーザー光走査系
にあっては、例えば、レーザーダイオード等により構成
されているレーザー光源からの略平行な光束をシリンド
リカルレンズにより主走査対応方向に長い線像として結
像させ、偏向反射面を持つ回転多面鏡を介して偏向させ
、この偏向光束を結像光学系により被走査面上に結像さ
せる構造が用いられている。

ところで、上述した走査光学系においては、偏向面での
「面倒れ」により結像位置がずれてしまう問題があり、
この面倒れを補正するために、上述した光学系では、シ
リンドリカルレンズによりレーザー光源からの略平行な
光束を回転多面鏡の偏向反射面の近傍に主走査対応方向
に長い線像として結像させるとともに、偏向反射面によ
る偏向の起点と被走査面とを結像光学系により副走査方
向に関して幾何光学的に共役な関係を設定している。

しかし、このような結像光学系の構成では、主走査方向
の光パワー′に比へて副走査方向での光パワーが強いア
ナモフィックな光学系となり、主走査方向での像面湾曲
を補正した場合、副走査方向では強い像面湾曲が発生し
やすいという現象があった。

特に、上述した副走査方向の像面湾曲は、被走査面を走
査するレーザービームの副走査方向でのビームスポット
径が結像位置により変動する原因となり、主走査方向に
おけるビームスポットと副走査方向でのビームスポット
径が不均一になり、高密度光走査を行う際のレーザー光
からの高エネルギーが得られなくなる虞れがある。

そこで、このような副走査方向の像面彎曲を、結像光学
系の性能により補正しようとすることが従来から種々な
されているが、高密度化の要請を満足するのは結像光学
系の設計上非常に困難であるのが現状である。

このような現状に鑑み、シリントリ力ルレンズによる線
像の結像位置を光走査に同期して変位させ副走査方向の
像面彎曲を補正する方法が提案されている。

すなわち、この方法は、レーザ光源からのレーザ出射光
学系に設けであるシリンドリカルレンズによる線像の結
像位置を偏向光束による光走査に同期して副走査方向の
像面湾曲を補正するように変化させる像面湾曲補正手段
と、光スポットのスポット径を規定する開口絞りと、そ
の開口絞りを光走査密度の高低に応じて切り換える開口
絞り制御手段とを備え、上記像面湾曲補正手段の作動・
不作動によって開口絞りが切り換えられ、ビームスポッ
ト径を変換するようになっている（例えば、本願出願人
の出願に係る特願平１−２０００７７号）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した提案方法においては、ビームス
ポット径を変換するために開口絞りのアパーチャ径を変
化させるようになっているために、書き込み密度が変更
される毎に光量が変化してししまうことがある。また、
光源であるレーザダイオードの発散角にバラツキが生じ
ることで光源のレーザーパワーの設定によっては、光量
、換言すれば、高密度光走査に必要な入力エネルギーが
足りなくなる虞れがあった。

また、上述した方法も含め、従来のレーザー光走査系に
おいては、このレーザー光による光情報の書き込みを行
うような場合、固有の書き込み密度で書き込むことしか
できなかったために、例えば、太線のみで構成された原
稿を情報として書き込むようなとき、あるいは早く出力
したいときなどには出力までの時間がかなりかかつてし
まい、書き込み処理速度が遅いという現象があった。

そこで、本発明の目的は上述した従来のレーザー光走査
光学系を用いた書き込み装置における問題に鑑み、結像
位置での書き込み用レーザー光の密度を選択できるよう
にして書き込み時間の設定等を含む書き込み操作を使用
者の設定する条件に合わせることのできる画素密度変換
装置を得ることにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明は、レーザー光源装置
と、このレーザー光源装置からの略平行な光束のビーム
径を規制する開口絞りと、この開口絞りを通過した略平
行な光束を主走査対応方向に長い線像として結像させる
ためのシリンドリカルレンズと、上記線像の結像位置の
近傍に偏向反射面を持つ回転多面鏡と、この回転多面鏡
と被走査面との間に配備され、上記偏向反射面による偏
向起点と被走査面とを副走査方向に関して幾何光学的に
略共役な関係とするとともに上記偏向反射面による偏向
光束を上記被走査面上に光スポットとして結像光学系と
、上記光スポットのスポット径を副走査方向において切
り換えるスポット切り換え手段を備え、上記スポット切
り換え手段は上記シリンドリカルレンズを交換する構造
とされていることを特徴としている。

また、本発明は、レーザー光源装置と、このレーザー光
源装置からの略平行な光束のビーム径を規制する開口絞
りと、この開口絞りを通過した略平行な光束を主走査対
応方向に長い線像として結像させるためのシリンドリカ
ルレンズと、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を
持つ回転多面鏡と、この回転多面鏡と被走査面との間に
配備され、上記偏向反射面による偏向起点と被走査面と
を副走査方向に関して幾何光学的に略共役な関係とする
とともに上記偏向反射面による偏向光束を上記被走査面
上に光スポットとして結像光学系と、上記光スポットの
スポット径を副走査方向において切り換えるスポット切
り換え手段を備え、上記スポット切り換え手段は、上記
開口絞りの大きさを変更して主走査方向でのスポット径
を異ならせるようにする構造とされ、かつ、この開口絞
りの変更にあわせてレーザー光源の発光出力を切り換え
るようにしたことを特徴としている。

さらに、本発明は、レーザー光源装置と、このレーザー
光源装置からの略平行な光束のビーム径を規制する開口
絞りと、この開口絞りを通過した略平行な光束を主走査
対応方向に長い線像として結像させるためのシリンドリ
カルレンズと、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面
を持つ回転多面鏡と、この回転多面鏡と被走査面との間
に配備され、上記偏向反射面による偏向起点と被走査面
とを副走査方向に関して幾何光学的に略共役な関係とす
るとともに上記偏向反射面による偏向光束を上記被走査
面上に光スポットとして結像光学系と、上記光スポット
のスポット径を副走査方向において切り換えるスポット
切り換え手段を備え、上記スポット切り換え手段は、上
記開口絞りの大きさを変更して副走査方向のスポット径
を異ならせるようにする構造とされ、かつ、この開口絞
りの大きさの変更にあわせてレーザー光源の発光出力を
切り換えるようにしたことを特徴としている。

そして、本発明は、レーザー光源装置と、このレーザー
光源装置からの略平行な光束のビーム径を規制する開口
絞りと、この開口絞りを通過した略平行な光束を主走査
対応方向に長い線像として結像させるためのシリンドリ
カルレンズと、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面
を持つ回転多面鏡と、この回転多面鏡と被走査面との間
に配備され、上記偏向反射面による偏向起点と被走査面
とを副走査方向に関して幾何光学的に略共役な関係とす
るとともに上記偏向反射面による偏向光束を上記被走査
面上に光スポットとして結像光学系と、上記光スポット
のスポット径を副走査方向において切り換えるスポット
切り換え手段を備え、上記スポット切り換え手段は、上
記開口絞りの大きさを変更して主・副番走査方向でのス
ポット径を切り換えるようにする構造とされ、これら各
開口絞りの大きさの変更にあわせてレーザー光源の発光
出力を切り換えるようにしたことを特徴としている。

（作　用） 本発明によれば、開口絞りを選択変更若しくはシリンド
リカルレンズを選択変更することで、ビームスポット径
を変化させて書き込み密度が変更され、この選択変更は
使用者により行われる。

従って、使用者は、原稿情報の状態に応じて書き込み密
度を設定して、例えば、早く書き込みをできるようにし
て出力時間を短縮させることができる。

（実　施　例） 以下、第１図乃至第３図において１本発明実施例の詳細
を説明する。

第１図は、本発明実施例による画素密度変換光学装置を
適用する光走査装置の要部を概略的に示した模式図であ
る。

上述した光走査装置は、レーザーダイオードおよびコリ
メートレンズで構成しである集光光学系を主要部とする
レーザー光源装置１を備えており、この装置ｔ１では、
レーザーダイオードから出射されたレーザー光を略平行
な光束にして放射するようになっている。

また、レーザー光源装ｆｆ１ｌからの平行光束は、関口
絞り２を介してスポット径を規制された後、線状結像系
を成すシリンドリカルレンズ３により偏向器を成す回転
多面鏡４の回転反射面４Ａの近傍に、主走査対応方向に
長い線像Ｌ１として結像される。

上述した回転反射面４Ａにより反射された光束は。

回転多面１４が回転軸４Ｂの回りに回転すると偏向光束
となって第２の結像光学系に入射する。

第２の結像光学系はｆ・θレンズ５．６により構成され
ており、そして、このｆ・θレンズ５．６は被走査媒体
７と回転多面鏡４との間に位置しており、被走査媒体７
とに結像スポットを形成して被走査面を走査する。

上述した被走査面で結像スポットを走査するｆ・θレン
ズ５．６は、シリンドリカルレンズ２により得られる偏
向走査方向（以下、主走査方向という）に合成焦点路ｍ
ｆ＋Ｍを有し、また、偏向直交方向（以下、副走査方向
という）に偏向反射面４Ａと被走査媒体７とを略共役な
関係を設定し、その結像横倍率β、を有するものである
。

いま、上述した光走査装置におけるレーザー光源装置１
の開口絞り２の主走査方向の径を２の。。

副走査方向の径を２ωＣ）、そして、被走査媒体７の主
走査方向でのビームスポット径を２ωｓ２および副走査
方向でのビームスポット径を２ω、５とすると、 ω３８＝λｆ１Ｍ／πωｃＭ ωｓｓ”β５・（λｆ　ｃｙ／πωｃｓ）但し、λ：光
源の波長、 ｆ　ｃｙ　ニジリントリカルレンズ２の焦点距離、の関
係が成立する。

このため、本実施例では、開口絞りの径あるいはシリン
ドリカルレンズの焦点距離を変えることで被走査媒体上
でのビームスポットの径を変えて書き込み密度を変化さ
せることができる。

従って、書き込み密度を変える方法としては、開口絞り
を固定しておいて焦点距離の異なるシリンドリカルレン
ズ２を選択すること、そして、シリンドリカルレンズの
焦点距離を固定しておいて開口絞りの径を変えることが
ある。

そして、上述した方法のうち、開口絞りの径を変える方
法においては、 （１）主走査方向の径のみを変える。

（ｉｉ）副走査方向の径のみを変える′、（ｕｌ）主・
副面走査方向の径を変える、の３型式の手段が採れる。

以下、結像光学系の具体的なデータを挙げる。

なお、上述した主走査方向での合成焦点距離（ＬＭ）は
、ｆ、、＝１００に規格化しであることを前置きしてお
く。

Ｇ α＝６０°、ωｔｏｙ”　０．００６９　ｆ　ａＭ、　
（１１Ｃ５”Ｏ，ｏｏｎ　ｆ　１Ｍ　　　　　　　　２
　’但し、ｒ、〜ｒ７：主走査対応方向の曲率半径（副
走査方向から見た曲率半径） ｒ工′〜　、；二側走査対応方向の曲率半径（主走査方
向から見た曲率半径） ｄｌ、ｄ４、ｄ５：レンズの中心肉厚 ｄ２：第１結像系〜偏向面の距離 ｄ、：偏向面〜第１ｆθレンズの距離 ｄ、：ｆθレンズ間の距離 ｎｏ、ｎ２、ｎ３：レンズの屈折率 ｆ１３：副走査方向のｆθレンズの合成焦点距離 θバ偏向角 α：偏向器への入射ビームとレン ズ光軸とがなす角度 である。

一方、上述した光学系に対して、シリンドリカルレンズ
２の切り換えにより画素密度切り換えを行う場合には、
例えば、高密度、中密度そして低密度の３段階を設定す
る場合には１次の通りの設定をする。

低密度書込みの時　ＡＬ＝１８．９０８　　Ｂ、＝３６
．２３９中密度書込みの時　Ａ、＝１５．５０５　　Ｂ
、１＝２９．５８１高密度書込みの時　Ａ、＝１１．５
３４　　Ｂ、＝２１．８１３そして、このようなシリン
ドリカルレンズ２は、第２図に示す構造とされている。

すなわち、第２図において、第１図に示したシリンドリ
カルレンズ３が配置されている箇所には、レーザー光源
装置１からのレーザービームの光軸上に対して進退可能
なシリンドリカルレンズ３Ａ、３Ｂ、３Ｃがそれぞれ配
置してあり、これらシリンドリカルレンズは、光走査装
置内に設けである支持部に嵌合した摺動可能な支持プレ
ート２０上に固定してあり、図示しない駆動機構により
選択されたシリンドリカルレンズがレーザービームの光
軸上に進出するようになっている。従って、これら各シ
リンドリカルレンズのいずれかを選択することで３種類
の画素密度を設定することができる。

また、上述したシリンドリカルレンズを選択して画素密
度を切り換えることにより、副走査対応方向での画素密
度が変換されたときには、これに対応して被走査媒体の
線速を書く画素密素に対応して切り換える必要があるの
で、この処理を行われること勿論である。

次に、前述した開口絞りの系を変えることで画素密度を
切り換える場合を説明する。

すなわち、この場合には、シリンドリカルレンズ２を、
例えば、高密度書込み用に限定した上で、レーザー光源
装置１からの平行光束のスポット径の規制を複数種類に
規制するための開口を用意する。そして、これら各開口
絞りを切り換え駆動機構により交換するようにする。

但し、この場合には、開口絞りの径が変わる二とでレー
ザー光源装置１からの光の利用率が変わってしまうので
、この切り換えに併せて光源からの発光出力を切り換え
ることが・必要になる。

そして、この開口絞りの径を変える場合には、前述した
ように、（１）主走査方向での径のみを変える場合、（
ｉｉ）副走査方向での径のみを変える場合そして、（ｉ
ｉｉ）主、副両走査方向での径のみを変える場合があり
、これら各場合については次のような利点が得られる。

（Ｔ）感光体等の被走査媒体の線速を一定に保てるので
、媒体の回転ムラを抑えた画素密度切り換えを可能にす
ることができる。

（ＩＩ）（１）とは逆に、感光体の線速か画素密度切り
換えと共に変化し、低密度書き込みを行うようなときに
は出力のスピードを早くすることができる。

（ＩＩＩ）主・副走査方向ともビーム径を自由に設定す
ることができるので、書き込み用の画素密度を任意↓こ
設定する二とができる。但し、この場合は、可変とは異
なる。

第３図は、レーザービームが被走査媒体とを走査すると
きの１ビツト毎のビームの状態を示しており、（Ｉ）に
示す状態を基本状態として示しである。

すなわち、第３図（［）において符号ａは、副走査対応
方向でのビーム径を、そして符号すは主走査対応方向で
のビーム径をそれぞれ示している。

第３図（１１）は、副走査対応方向でのビームスポット
径のみを変換した場合を示しており、この場合には、ａ
≠ａ′、ｂ＝ｂ　′である。

つまり、被走査媒体の移動方向において、レーザービー
ムの書き込み位置が変わるため、被走査媒体である感光
体の線速か上昇し、出力を早くすることができる。

一方、第３図（ＩＩＩ）には、主走査対応方向でのビー
ムスポット径のみを変換した場合が示されており、この
場合には、ａ＝ａ′、ｂ≠ｂ′である。

また、第３図（Ｉｔ／）には、主・副両走査方向でのビ
ームスポット径を変換した場合が示されており。

この場合には、ａ≠ａ′、ｂ≠ｂ′である。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、レーザー光源の光の利用率を変
えることなく結像光学系での光学部材を選択切り換えで
きる構造とするだけで書き込み密度を変えることが可能
になる。

また、本発明によれば、被走査媒体の線速を変えること
なく書き込み密度を切り換えることができるようにした
ので、例えば、被走査媒体を回転可能な感光体とした場
合１回転ムラによる画像の劣化を小さめに抑えることが
できる。

さらに本発明によれば、出力スピードを書き込み密度の
切り換えにより変化させる構造としであるので、早く出
力したい場合に特に有効である。

また、本発明によれば、主・副走査方向とも書き込み密
度を自由に選択することができる。

従って、本発明によれば、使用者に意図に応じて、書き
込み速度を切り換えられ、さらには、これに応じて、書
き込み密度も切り換えられるので、書き込み時間の設定
等を含む書き込み操作を使用者の設定する条件に合わせ
ることのでき、高速書き込み等、至便な処理が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例による画素密度変換光学装置を適
用する光走査装置の要部構成を示す模式図、第２図は本
発明実施例による画素密度変換光学装置の要部構造を示
す斜視図、第３図は本発明実施例による画素密度変換光
学装置における開口絞りの径を変換した場合の作用を説
明するためのビームスポットの状態を説明するための図
である。 １・・・レーザー光源装置、２・・・開口絞り、３・・
・シリンドリカルレンズ、　３Ａ、３Ｂ、３Ｃ・・・複
数のシリンドリカルレンズ、４・・・回転多面鏡、４Ａ
・・・偏向反射面、５，６・・・第２結像光学系を成す
ｆθレンズ、７・・・被走査媒体、２０・・・支持プレ
ート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー光源装置と、このレーザー光源装置からの
   略平行な光束のビーム径を規制する開口絞りと、この開
   口絞りを通過した略平行な光束を主走査対応方向に長い
   線像として結像させるためのシリンドリカルレンズと、
   上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を持つ回転多面
   鏡と、この回転多面鏡と被走査面との間に配備され、上
   記偏向反射面による偏向起点と被走査面とを副走査方向
   に関して幾何光学的に略共役な関係とするとともに上記
   偏向反射面による偏向光束を上記被走査面上に光スポッ
   トとして結像光学系と、上記光スポットのスポット径を
   副走査方向において切り換えるスポット切り換え手段を
   備え、上記スポット切り換え手段は上記シリンドリカル
   レンズを交換する構造とされていることを特徴とする画
   素密度変換光学装置。 ２、レーザー光源装置と、このレーザー光源装置からの
   略平行な光束のビーム径を規制する開口絞りと、この開
   口絞りを通過した略平行な光束を主走査対応方向に長い
   線像として結像させるためのシリンドリカルレンズと、
   上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を持つ回転多面
   鏡と、この回転多面鏡と被走査面との間に配備され、上
   記偏向反射面による偏向起点と被走査面とを副走査方向
   に関して幾何光学的に略共役な関係とするとともに上記
   偏向反射面による偏向光束を上記被走査面上に光スポッ
   トとして結像光学系と、上記光スポットのスポット径を
   副走査方向において切り換えるスポット切り換え手段を
   備え、上記スポット切り換え手段は、上記開口絞りの大
   きさを変更して主走査方向でのスポット径を異ならせる
   ようにする構造とされ、かつ、この開口絞りの変更にあ
   わせてレーザー光源の発光出力を切り換えるようにした
   ことを特徴とする画素密度変換光学装置。 ３、レーザー光源装置と、このレーザー光源装置からの
   略平行な光束のビーム径を規制する開口絞りと、この開
   口絞りを通過した略平行な光束を主走査対応方向に長い
   線像として結像させるためのシリンドリカルレンズと、
   上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を持つ回転多面
   鏡と、この回転多面鏡と被走査面との間に配備され、上
   記偏向反射面による偏向起点と被走査面とを副走査方向
   に関して幾何光学的に略共役な関係とするとともに上記
   偏向反射面による偏向光束を上記被走査面上に光スポッ
   トとして結像光学系と、上記光スポットのスポット径を
   副走査方向において切り換えるスポット切り換え手段を
   備え、上記スポット切り換え手段は、上記開口絞りの大
   きさを変更して副走査方向のスポット径を異ならせるよ
   うにする構造とされ、かつ、この開口絞りの大きさの変
   更にあわせてレーザー光源の発光出力を切り換えるよう
   にしたことを特徴とする画素密度変換光学装置。 ４、レーザー光源装置と、このレーザー光源装置からの
   略平行な光束のビーム径を規制する開口絞りと、この開
   口絞りを通過した略平行な光束を主走査対応方向に長い
   線像として結像させるためのシリンドリカルレンズと、
   上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を持つ回転多面
   鏡と、この回転多面鏡と被走査面との間に配備され、上
   記偏向反射面による偏向起点と被走査面とを副走査方向
   に関して幾何光学的に略共役な関係とするとともに上記
   偏向反射面による偏向光束を上記被走査面上に光スポッ
   トとして結像光学系と、上記光スポットのスポット径を
   副走査方向において切り換えるスポット切り換え手段を
   備え、上記スポット切り換え手段は、上記開口絞りの大
   きさを変更して主・副各走査方向でのスポット径を切り
   換えるようにする構造とされ、これら各開口絞りの大き
   さの変更にあわせてレーザー光源の発光出力を切り換え
   るようにしたことを特徴とする画素密度変換光学装置。