JPH0511209A - 光走査記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被走査面を光ビームのスポット径と光量を変
えて異なった記録密度で走査し、画像情報を良好に記録
することができる光走査記録装置を得ること。 【構成】 光源手段１からの画像情報に基づいて光変調
を受けて出射した光ビームを回動可能な光偏向器５を介
して偏向させた後、走査レンズ系６７により被走査面８
上に導光して主走査方向の光走査を行うと共に、該被走
査面を主走査方向と直交する副走査方向に変位させて副
走査方向の光走査を行うことにより画像情報の記録を行
う際、副走査方向の光走査密度の変更を該被走査面に入
射する光ビームのスポット径と光量を独立に制御して行
ったこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光走査記録装置に関し、
特に感光体や静電記録体等の像担持体である被走査面上
を光変調した光束で走査することにより画像形成するよ
うにした例えば電子写真プロセスを有するレーザービー
ムプリンタやカラーレーザービームプリンタ、マルチカ
ラーレーザービームプリンタ等の装置に好適な光走査記
録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の光走査記録装置にお
いては、例えば特公昭６２−３６２１０号公報等に記録
されているように光源手段から光変調された光束を回転
多面鏡の反射面で偏向反射させた後、走査レンズ系を介
して小さなスポット径として被走査面上に導光して光走
査している。

【０００３】一般に画像情報の種類に応じて被走査面上
に形成される光ビームの最適なスポット径の大きさはそ
れぞれ異なっている。例えば画素密度の大きい画像情報
を形成する場合には小さなスポット径の光ビームで被走
査面上を光走査することが良い。

【０００４】又、２値画像と多値画像を形成する場合に
おいてもそれぞれの画像情報に応じた最適なスポット径
の光ビームで被走査面上を光走査することが良好なる画
像情報を得る為に必要となっている。この為、光ビーム
のスポット径をその画像情報の種類によって容易に変更
することのできる光走査記録装置が望まれている。

【０００５】従来の光走査記録装置においては例えば半
導体レーザの発振波長λが一定の場合には結像光学系
（走査レンズ系）のＦＮｏを変えて光ビームのスポット
径を変えていた。

【０００６】又、特開平２−１９６２０９号公報では光
源手段からの光ビームをコリメーターレンズで平行光束
とし、該平行光束の径を絞り部材を用いて変えて、これ
により被走査面上に入射する光ビームのスポット径を変
えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に光ビームのスポ
ットが形成される感光体上への記録密度は通常、光走査
記録装置の機種によって２４０，３００，４００，６０
０ｄｐｉ等と異なっている。そしてそれぞれの記録密度
において印字の品質（解像力、一様な黒）を保つ為には
感光体上でスポット径や光量の適値が存在する。

【０００８】尚、最近では１つの機種によって、その都
度最適な記録密度を有するように記録密度を変化させる
ことができるようなものもある。

【０００９】従って、印字品質を確保する為にはそれぞ
れの記録密度においてスポット径の異なった光走査記録
装置を使用したり、又印字品質の劣化を犠牲にして装置
の共有化を行なっていた。

【００１０】図４は被走査面である感光体上での光ビー
ムの走査方向とスポット径の関係を示した説明図であ
る。同図では例えば３００ｄｐｉの記録密度では走査方
向のスポット径のピッチＤ＝０．０８４７ｍｍとなる。
ここで副走査方向のスポット径Ｙがあまり大きいと解像
力の劣化を生ずる。又スポット径Ｙがあまりにも小さい
と同図の破線のスポット径のように副走査方向に上下の
スポットで隙間が生じてしまう。この為、ベタ黒等の出
力時に全面黒にならないといった問題点が生じてくる。

【００１１】従って特に副走査方向の書き込み密度が１
つの装置の中で変化するようなものに関しては大きな問
題点となる。このように副走査方向の書き込み密度（記
録密度）の変化により最適なスポット径や感光体面上で
の必要な光量が変化してくる。この為従来の光走査記録
装置では種々な記録密度において最適なスポット径と最
適な光量で画像記録することができなかった。

【００１２】本発明は１つの装置において副走査方向の
記録密度が種々と変化しても記録密度に応じて最適なス
ポット径と最適な光量で感光体面に画像情報を高画質で
又ハーフトーン等の場合も良好に記録することできる光
走査記録装置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の光走査記録装
置、光源手段からの画像情報に基づいて光変調を受けて
出射した光ビームを回動可能な光偏向器を介して偏向さ
せた後、走査レンズ系により被走査面上に導光して主走
査方向の光走査を行うと共に、該被走査面を主走査方向
と直交する副走査方向に変位させて副走査方向の光走査
を行うことにより画像情報の記録を行う際、副走査方向
の光走査密度の変更を該被走査面に入射する光ビームの
スポット径と光量を独立に制御して行ったことを特徴と
している。

【００１４】この他本発明では、前記被走査面の副走査
方向の移動速度は一定であり、該被走査面の副走査方向
の光走査密度を低くするときは光ビームの光量を強くな
るように変化させ、このときの光量の変化比率をＰ、副
走査方向の１インチ当りの記録密度をＤＰＩとしたとき Ｐ＝９００／（ＤＰＩ＋６００） となるようにしたことや、前記被走査面に入射する光ビ
ームのスポット径は副走査方向のみ変化し、記録密度が
高くなるに従いスポット径を小さくしたことや、前記被
走査面上の光ビームのスポット径を絞り部材により通過
光束の光束径を変えて行い、光ビームの光量をフィルタ
ー部材により透過率を変えて行っていることや、前記被
走査面に入射する光ビームの光量を前記光源手段から出
射する光ビームの１画素当りの点灯時間を制御して変え
ていること等を特徴としている。

【００１５】

【実施例】図１、図２は各々本発明の実施例１の主走査
断面とそれと垂直で光軸を含む副走査断面の要部概略図
である。

【００１６】図１、図２において１は半導体レーザー等
からなる光源部（光源手段）であり、該光源部１から画
像情報に基づき光変調し出射した光束（光ビーム）はコ
リメーターレンズ２により略平行光とし、開口絞り３に
よってその断面の大きさを整えている。９は調整部材で
あり、後述する感光体面への画像情報の記録密度を変え
るときに用いるものである。

【００１７】調整部材９は図３に示すように複数の開口
部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを設けた絞り部材９ａと複数
の光学的フィルターＧ１，Ｇ２，Ｇ３を設けたフィルタ
ー部材９ｂとを有しており、開口絞り３からの光束（光
ビーム）の副走査方向のスポット径と透過光量を変化さ
せて射出している。

【００１８】調整部材９からの光束はシリンドリカルレ
ンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４は副走査断
面に関しては屈折力を持ち主走査断面に関しては屈折力
を持っていない。この為シリンドリカルレンズ４を通過
した光束は主走査断面では平行光で、副走査断面ではほ
ぼ線状に結像されて光偏向器としての回転多面鏡５に入
射する。回転多面鏡５はモーター（不図示）により矢印
５ｂの方向に等速で高速回転しており、回転多面鏡５の
反射面５ａの点Ｐに入射した該光束は偏向反射されて主
走査断面において偏向走査され、走査レンズ系６７に入
射する。

【００１９】走査レンズ系６７は主走査断面と副走査断
面において屈折力の異なるトーリック面を有する第１レ
ンズ６と球面レンズよりなる第２レンズ７の２つのレン
ズより成っている。走査レンズ系６７により回転多面鏡
５で偏向反射した光束を集光すると共に走査直線性（ｆ
θ特性）を補正している。

【００２０】走査レンズ系６７を通過した光束は被走査
面である感光体ドラム８面上に結像されてその面上を略
等速度直線運動で光走査する。このとき感光体ドラム８
を副走査方向に所定量ずつ回転させ、これにより画像情
報によって光変調した光ビームで順次感光体ドラム８面
上を２次元的に光走査し、画像情報を形成している。

【００２１】尚、図２においてＰは回転多面鏡５の反射
面の反射位置を示しており、副走査断面における光束は
上述したようにシリンドリカルレンズ４を介し略この反
射位置Ｐに集光している。

【００２２】ここで反射位置Ｐと感光体ドラム８は光学
的にほぼ共役な関係に設定しているので、例えば反射面
５ａが副走査断面において回転軸１１に対して平行でな
く倒れても（即ち面倒れがあっても）光束は感光体ドラ
ム８上の同一走査線上に結像する。このようにして所謂
回転多面鏡５の反射面の面倒れ補正系を構成している。

【００２３】本実施例の光走査記録装置は外部からの信
号により感光面への画像情報の記録密度が変化できるよ
うに構成している。

【００２４】本実施例において感光体ドラム８の回転速
度が一定の状態において回転多面鏡５を回転させるモー
ターの回転数を変化させることと、画像情報に基づいた
信号を出す時間のクロックの周波数を変化させることに
より記録密度を変化させている。例えば感光体ドラム８
の表面速度が５０ｍｍ／ｓのとき、６面体（何面体であ
っても良い。）の回転多面鏡５を使用している為に６０
０ｄｐｉの記録密度の場合にはモーターの回転数は１１
８１１ｒｐｍとなる。又記録密度の変更は４００ｄｐ
ｉ，３００ｄｐｉでそれぞれモーターの回転数を７８７
４ｒｐｍ，５９０５．５ｒｐｍとしている。又画像転送
するクロックは主走査方向及び副走査方向とも同じだけ
記録密度が変化する場合は２乗に比例することより、６
００ｄｐｉを１としたとき、４００ｄｐｉは０．４４４
倍、３００ｄｐｉは０．２５倍とすればよい。この記録
密度の変更時に図１の調整部材９は記録密度が上記のよ
うな方法で変更した場合でも感光体ドラム８面のスポッ
ト径及び光量がそれぞれの記録密度で常に最適になるよ
うに設定している。

【００２５】次に図３に示す調整部材９を用いて、この
ときの光ビームのスポット径と光量の調整方法について
説明する。

【００２６】図３において９ａは絞り部材であり、３つ
の開口部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを有している。このう
ち開口部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは各々記録密度６００
ｄｐｉ，４００ｄｐｉ，３００ｄｐｉに対応している。
絞り部材９ａは記録密度に応じて図１の矢印の方向に平
行移動し、所定の開口部が光路中に位置するようにして
いる。

【００２７】図３においてＳ１は主走査方向の開口寸法
を示し、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は副走査方向の開口寸法を示
している。

【００２８】本実施例ではＦ１：Ｆ２：Ｆ３＝６：４：
３の寸法比にし、感光体ドラム面上の副走査方向のスポ
ット径の比率を記録密度６００ｄｐｉ，４００ｄｐｉ，
３００ｄｐｉで３：４：６としている。即ち副走査方向
の記録密度が高ければスポット径が小さくなり、高画質
に適したものとし、記録密度が低くなるとスポット径を
大きくして走査線間でも均一度の高い露光を達成してい
る。

【００２９】本実施例において主走査方向のスポット径
を一定としたのは主走査方向は連続にスポットが走って
いる為に記録密度の高い方にスポット径の適値を合わす
ことにより、記録密度が低くなっても画質への影響を少
なくする為である。

【００３０】図３の絞り部材９ａを使って副走査方向の
スポット径を変化させるとそれぞれ開口部３１Ａ，３１
Ｂ，３１Ｃの開口の面積に応じて感光体ドラム面上の光
量も大幅に変化する。又記録密度が変化しても感光体ド
ラム面の光量を常に一定にするのが必ずしも良いとは限
らない。例えば線幅の再現性等を考慮した場合、記録密
度が高いほど光量を落とした方が良い場合もある。

【００３１】そこで本実施例ではフィルター部材９ｂの
各光学的フィルターＧ１，Ｇ２，Ｇ３の透過率の制御を
絞り部材９ａとは独立に制御している。具体的には開口
部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの開口を通過する光量比が
０．７５：０．９：１になるように光学的フィルターＧ
１，Ｇ２，Ｇ３の透過率を設定している。これにより副
走査方向のスポット径及び絶対光量を記録密度の変化に
影響されずに常に最適な状態に保っている。感光体ドラ
ム面上での光量と副走査方向の記録密度の関係は光量の
変化比率をＰとし、記録密度をＤＰＩ（１インチ当りの
走査線の密度）としたとき Ｐ＝９００／（ＤＰＩ＋６００） となるようにしている。

【００３２】記録密度３００ｄｐｉ，４００ｄｐｉ，４
８０ｄｐｉ，６００ｄｐｉのときは光量比として、だい
たい１：０．９：０．８３：０．７５の関係が良い。こ
れより大幅にずれると種々な問題が生じてくる。例えば
光量が多すぎると、線が太り解像力の劣化を招き、逆に
光量が少なすぎるとベタ黒の濃度ムラ等が発生してく
る。本実施例ではおおよそ前出の式で光量を調整するこ
とにより各記録密度でバランスの良い画像を得ている。

【００３３】図５、図６は各々本発明の実施例２の主走
査断面とそれと垂直で光軸を含む副走査断面の要部概略
図である。本実施例において図１の実施例１と同一要素
には同符番を付している。

【００３４】本実施例では感光体ドラム面上での光ビー
ムのスポット径又は／及び光量を実施例１では断続的に
変化させているのに対して連続的に変化させている点を
特長としている。

【００３５】図５、図６において５１ａは副走査断面内
においてのみ負の屈折力を有するシリンドリカルレン
ズ、５１ｂは副走査断面内においてのみ正の屈折力を有
するシリンドリカルレンズである。

【００３６】シリンドリカルレンズ５１ａ，５１ｂは各
々光軸上移動可能となっており、これにより変倍系を構
成している。シリンドリカルレンズ５１ａ，５１ｂを光
軸上移動させることにより開口絞り３からの光束を集光
し回転多面鏡５の反射面５ａに集光する焦線の寸法を連
続的に変化させて結ばせている。

【００３７】これにより副走査方向の開口数を変化さ
せ、副走査方向のスポット径を連続的に独立に変化させ
ている。又光量に関してはピークのパワーを制御するこ
とが考えられるが、ピークのパワーを上げすぎたり、低
すぎたりすると光源としてのレーザーの特性上、制御が
難しい。この為に本実施例では１画素当りのレーザーの
点灯時間を制御して行なっている。

【００３８】図７は本実施例においてレーザーの点灯時
間を制御して光量を調整したときの説明図である。１画
素のＯＮと１画素のＯＦＦの繰り返しにおいて例えば３
００ｄｐｉの画素密度に関しては１画素走査する時間だ
けレーザーが点灯している。これに対して６００ｄｐｉ
では１画素走査する時間に対して光を点灯する時間を短
くすることにより実質的な光量を連続的に変化させてい
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を構
成することにより、１つの装置において副走査方向の記
録密度が種々と変化しても記録密度に応じて最適なスポ
ット径と最適な光量で感光体面に画像情報を高画質で又
ハーフトーン等の場合も良好に記録することができる光
走査記録装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の主走査断面内の要部概略
図

【図２】 本発明の実施例１の副走査断面内の要部概略
図

【図３】 図１の調整部材９の説明図

【図４】 被走査面上の光ビームのスポット径の説明図

【図５】 本発明の実施例２の主走査断面内の要部概略
図

【図６】 本発明の実施例２の副走査断面内の要部概略
図

【図７】 記録密度に対するレーザからの点灯時間を示
す説明図

【符号の説明】

１ 光源部 ２ コリメーターレンズ ３ 開口絞り ４ シリンドリカルレンズ ５ 光偏向器 ６ トーリックレンズ ７ 球面レンズ ８ 被走査面（感光体ドラム） ９ 調整部材 ９ａ 絞り部材 ９ｂ フィルター部材 ５１ａ，５１ｂ シリンドリカルレンズ ６７ 走査レンズ系

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段からの画像情報に基づいて光変
   調を受けて出射した光ビームを回動可能な光偏向器を介
   して偏向させた後、走査レンズ系により被走査面上に導
   光して主走査方向の光走査を行うと共に、該被走査面を
   主走査方向と直交する副走査方向に変位させて副走査方
   向の光走査を行うことにより画像情報の記録を行う際、
   副走査方向の光走査密度の変更を該被走査面に入射する
   光ビームのスポット径と光量を独立に制御して行ったこ
   とを特徴とする光走査記録装置。
2. 【請求項２】 前記被走査面の副走査方向の移動速度は
   一定であり、該被走査面の副走査方向の光走査密度を低
   くするときは光ビームの光量を強くなるように変化さ
   せ、このときの光量の変化比率をＰ、副走査方向の１イ
   ンチ当りの記録密度をＤＰＩとしたとき Ｐ＝９００／（ＤＰＩ＋６００） となるようにしたことを特徴とする請求項１の光走査記
   録装置。
3. 【請求項３】 前記被走査面に入射する光ビームのスポ
   ット径は副走査方向のみ変化し、記録密度が高くなるに
   従いスポット径を小さくしたことを特徴とする請求項１
   の光走査記録装置。
4. 【請求項４】 前記被走査面上の光ビームのスポット径
   を絞り部材により通過光束の光束径を変えて行い、光ビ
   ームの光量をフィルター部材により透過率を変えて行っ
   ていることを特徴とする請求項１の光走査記録装置。
5. 【請求項５】 前記被走査面に入射する光ビームの光量
   を前記光源手段から出射する光ビームの１画素当りの点
   灯時間を制御して変えていることを特徴とする請求項１
   の光走査記録装置。