JPH05232414A - Laser recording device - Google Patents

Laser recording device

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Publication number
JPH05232414A
JPH05232414A JP4069448A JP6944892A JPH05232414A JP H05232414 A JPH05232414 A JP H05232414A JP 4069448 A JP4069448 A JP 4069448A JP 6944892 A JP6944892 A JP 6944892A JP H05232414 A JPH05232414 A JP H05232414A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
light
variable aperture
aperture element
semiconductor laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP4069448A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Imagawa
進 今河
Takashi Shibakuchi
孝 芝口
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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Priority to JP4069448A priority Critical patent/JPH05232414A/en
Publication of JPH05232414A publication Critical patent/JPH05232414A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain an image of high quality whose jag is reduced. CONSTITUTION:The laser beam emitted by a semiconductor laser 1 is collimated by a collimator lens 2 into a parallel beam, which is made incident on a variable aperture element. The projection beam from the variable aperture element can have its projection beam diameter and subscanning-directional center position selected. The projection laser beam is reflected by a rotary mirror 3 and imaged as a fine spot on a photosensitive body 5 through an image forming lens 4. A lens 7 which is arranged between the image forming lens 5 and photosensitive body 5 is a cylinder or toroidal lens which makes the incidence surface 8a of the variable aperture element and the photosensitive body surface conjugate in the subscanning direction. Electrodes of the variable aperture element are applied with a voltage according to screen information are selected to vary the subscanning-directional beam diameter on the photosensitive surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、レーザ記録装置に関する。例え
ば、ディジタル複写機,ディジタルカラー複写機,レー
ザプリンタ,レーザファックス等に適用されるものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser recording device. For example, it is applied to a digital copying machine, a digital color copying machine, a laser printer, a laser fax, and the like.

【0002】[0002]

【従来技術】電子写真技術とレーザ走査技術とを組み合
わせたレーザプリンタは、普通紙が使用でき、高速で高
品質な画像が得られるので、急速にコンピュータの出力
装置又はディジタル複写機として普及してきている。図
19は、従来のレーザ走査光学系を示す図で、図中、5
1は半導体レーザ(LD)、52はコリメートレンズ、
53は回転多面鏡(ポリゴンスキャナ)、54は結像レ
ンズ(fθレンズ)、55は感光体、56は受光素子
(同期検知素子)である。画像信号に応じて変調された
光源である半導体レーザ51から出射したレーザビーム
は、コリメートレンズ52で平行ビームとされ、回転多
面鏡53で反射され、結像レンズ54で感光体上に微小
スポットとして結像される。該微小スポットが回転多面
鏡53と感光体55の回転により感光体55を走査露光
し、画像の静電潜像を形成する。走査線上の走査開始側
の画像範囲外に置かれた受光素子56は、主走査方向の
画像書き込み開始位置を制御するためのものである。
2. Description of the Related Art A laser printer combining electrophotographic technology and laser scanning technology can use plain paper and can obtain high-speed and high-quality images. Therefore, it has rapidly spread to computer output devices or digital copying machines. There is. FIG. 19 is a diagram showing a conventional laser scanning optical system.
1 is a semiconductor laser (LD), 52 is a collimating lens,
Reference numeral 53 is a rotary polygon mirror (polygon scanner), 54 is an imaging lens (fθ lens), 55 is a photoconductor, and 56 is a light receiving element (synchronous detection element). A laser beam emitted from a semiconductor laser 51, which is a light source modulated in accordance with an image signal, is collimated by a collimator lens 52 into a parallel beam, reflected by a rotary polygon mirror 53, and formed as a minute spot on a photoconductor by an imaging lens 54. It is imaged. The minute spot scans and exposes the photoconductor 55 by the rotation of the rotary polygon mirror 53 and the photoconductor 55, and forms an electrostatic latent image of an image. The light receiving element 56 placed outside the image area on the scanning start side on the scanning line is for controlling the image writing start position in the main scanning direction.

【0003】この種の画像出力装置において、画像をデ
ィジタル的に再現する場合、例えば斜め線を記録する
際、通常の記録方法では図7に示すように1ドット分の
段差(ジャギー)が発生し、滑らかな直線にはならな
い。このジャギーを低減するためには記録密度をあげる
ことが必要となる。しかし、高密度化を実現するために
は光源であるレーザの変調クロックの高周波数となる感
光体上でのビーム径の小径化を行わなければならない、
偏向器である回転多面鏡の回転数が上がり、通常のボー
ルベアリングではなく、非接触の空気軸受等を使用しな
ければならず、非常にコストがあがってしまう。
In this type of image output apparatus, when an image is digitally reproduced, for example, when an oblique line is recorded, a normal recording method causes a step (jaggy) for one dot as shown in FIG. , It doesn't become a smooth straight line. To reduce this jaggy, it is necessary to increase the recording density. However, in order to achieve high density, it is necessary to reduce the beam diameter on the photoconductor, which has a high frequency of the modulation clock of the laser as the light source,
The rotation speed of the rotary polygon mirror, which is a deflector, increases, and a non-contact air bearing or the like must be used instead of a normal ball bearing, resulting in a very high cost.

【0004】例えば、特開昭62−275214号公報
に提案されている「記録光学系」では、感光体上の副走
査方向のビーム径を可変とすることでジャギーの低減を
可能としている。この場合の斜め線のドット配列は図8
のようになり、ある程度のジャギーの低減は可能である
が、ドットを記録する位置をドット間で相対的に変えら
れず、一定の位置となるため、有効なジャギーの低減は
できない。
For example, in the "recording optical system" proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-275214, it is possible to reduce jaggies by making the beam diameter in the sub-scanning direction on the photosensitive member variable. The dot arrangement of the diagonal lines in this case is shown in FIG.
As described above, it is possible to reduce the jaggies to some extent, but it is not possible to relatively change the dot recording position between the dots and the positions are constant, so it is not possible to effectively reduce the jaggies.

【0005】また、特開平3−75725号公報に提案
されている「可変アパーチャ素子」は、電気光学結晶に
溝を形成し、該溝により仕切られたマイクロアパーチャ
エレメントに電極をつけて偏光子と検光子間に置き、電
圧を印加して光のオン、オフを行うものである。また、
特開平3−75716号公報に提案されている「レーザ
記録装置」は、複数のアパーチャエレメントを有して入
射レーザビームに対するアパーチャ量が可変制御される
アパーチャ素子を用いることにより、ドット径を可変に
したものである。
The "variable aperture element" proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-75725 has a groove formed in an electro-optic crystal, and an electrode is attached to a microaperture element partitioned by the groove to form a polarizer. It is placed between analyzers and a voltage is applied to turn the light on and off. Also,
The "laser recording device" proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-75716 makes the dot diameter variable by using an aperture element which has a plurality of aperture elements and whose aperture amount for an incident laser beam is variably controlled. It was done.

【0006】[0006]

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、ジャギー(線のギザギザ)を低減した高品位な
画像を提供すること、また、副走査方向にドット位置を
可変とすることで、回転多面鏡の反射面の回転軸に対す
る倒れによる記録媒体上での走査ピッチムラに起因する
濃度ムラの低減、中間調画像表現の高精細化が可能とな
り、画面上での表現パターンの多様化,高品質化が容易
となるようにしたレーザ記録装置を提供することを目的
としてなされたものである。
An object of the present invention is to provide a high-quality image in which jaggies (jagged lines) are reduced, and to make the dot position variable in the sub-scanning direction. With this, it is possible to reduce density unevenness caused by uneven scanning pitch on the recording medium due to tilting of the reflecting surface of the rotary polygon mirror with respect to the rotation axis, and to realize high-definition halftone image expression, and diversify expression patterns on the screen. The purpose of the present invention is to provide a laser recording device that can be easily improved in quality.

【0007】[0007]

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
画像信号に応じて変調されるレーザ光源と、該レーザ光
源からのレーザビームを入射する可変アパーチャ素子
と、該可変アパーチャ素子からの出射ビームを偏向走査
するための回転多面鏡等の偏向素子と、該偏向素子によ
る偏向レーザビームを記録媒体上に微小スポットとして
結像する結像光学系と、前記偏向素子による偏向レーザ
ビームの走査方向と直交方向に移動する記録媒体からな
り、前記可変アパーチャ素子は、開口量が入射レーザビ
ームの副走査方向(偏向レーザビームの走査方向と直交
方向)に可変可能な一次元可変アパーチャ素子であり、
可変アパーチャ素子面と記録媒体面が結像の共役関係と
なっているレーザ記録装置において、前記可変アパーチ
ャ素子が、前記入射レーザビームの副走査方向の光軸に
対し、非対称に開口量が可変可能な一次元可変アパーチ
ャ素子であること、更には、(2)前記可変アパーチャ
素子が、副走査方向に複数個配列した電気光学効果を用
いた光マイクロシャッタアレイであり、個々の光マイク
ロシャッタが独立に駆動できること、或いは、(3)光
源が半導体レーザであり、該半導体レーザの光出力を受
光部により検知し、該受光部から得られる前記半導体レ
ーザの光出力に比例した受光信号と発光レベル指令信号
とが等しくなるように、前記半導体レーザの順方向電流
を制御する光・電気負帰還ループと、前記受光信号と前
記発光レベル指令信号とが等しくなるように、前記半導
体レーザの光出力・順方向電流特性及び前記受光部と前
記半導体レーザの光出力との結合係数、前記受光部の光
入力・受光信号特性に基づいて前記発光レベル指令信号
を前記半導体レーザの順方向電流に変換する変換手段
と、前記光・電気負帰還ループの制御電流と前記変換手
段により生成された電流との和又は差の電流により前記
半導体レーザを制御する半導体レーザ制御部とから成る
ことを特徴としたものである。以下、本発明の実施例
(請求項1)に基づいて説明する。
In order to achieve the above object, the present invention provides (1)
A laser light source that is modulated according to an image signal, a variable aperture element that receives a laser beam from the laser light source, and a deflection element such as a rotating polygon mirror for deflecting and scanning an outgoing beam from the variable aperture element, The variable aperture element includes an imaging optical system that forms a deflection laser beam by the deflection element on the recording medium as a minute spot, and a recording medium that moves in a direction orthogonal to the scanning direction of the deflection laser beam by the deflection element. A one-dimensional variable aperture element whose aperture amount can be changed in the sub-scanning direction of the incident laser beam (direction orthogonal to the scanning direction of the deflected laser beam),
In a laser recording device in which the surface of the variable aperture element and the surface of the recording medium are in a conjugate relationship of image formation, the variable aperture element can change the aperture amount asymmetrically with respect to the optical axis of the incident laser beam in the sub-scanning direction. 1D variable aperture element, and (2) the variable aperture element is an optical microshutter array using the electro-optical effect in which a plurality of variable aperture elements are arranged in the sub-scanning direction, and each optical microshutter is independent. Or (3) the light source is a semiconductor laser, the light output of the semiconductor laser is detected by a light receiving section, and a light receiving signal and a light emission level command proportional to the light output of the semiconductor laser obtained from the light receiving section are provided. An optical / electrical negative feedback loop for controlling the forward current of the semiconductor laser so that the signal becomes equal to the signal, the received light signal and the emission level command The light output / forward current characteristics of the semiconductor laser, the coupling coefficient between the light receiving section and the light output of the semiconductor laser, and the light input / light receiving signal characteristics of the light receiving section so that The semiconductor laser is controlled by a conversion means for converting a level command signal into a forward current of the semiconductor laser, and a current which is the sum or difference of the control current of the optical / electrical negative feedback loop and the current generated by the conversion means. And a semiconductor laser control unit that operates. Hereinafter, an explanation will be given based on an embodiment (claim 1) of the present invention.

【0008】まず、可変アパーチャ素子について説明す
る。図2は、可変アパーチャ素子を示す図で、電気光学
効果を利用した場合を示す図である。図中、9は可変ア
パーチャ素子の入射面、10は電気光学結晶、11は共
通透明電極、12a〜12eは複数の透明電極、13は
偏光子、14は検光子である。LiNbO3,KH2
4,LiTaO3,PLZTなどの電気光学結晶10の一
方の面に共通透明電極11を、もう一方の面に絶縁され
た多数の透明電極12a〜12eが隣接して設けられて
いる。レーザビームは直線偏向したものか、あるいは偏
光子13などにより直線偏光としたものを使用して電極
面に入射させる。出射側には検光子(アナライザ)14
を配して電極間に電圧が印加されない場合、レーザビー
ムが出射しないような構成となっている。このような構
成で各電極に選択的に電圧を印加すると、電気光学効果
により入射レーザビームのうち電圧印加部のみの偏光方
向が回転して検光子14で遮断される。
First, the variable aperture element will be described. FIG. 2 is a diagram showing a variable aperture element, and is a diagram showing a case where an electro-optical effect is used. In the figure, 9 is the incident surface of the variable aperture element, 10 is an electro-optic crystal, 11 is a common transparent electrode, 12a to 12e are a plurality of transparent electrodes, 13 is a polarizer, and 14 is an analyzer. LiNbO 3 , KH 2 P
A common transparent electrode 11 is provided on one surface of an electro-optic crystal 10 such as O 4 , LiTaO 3 , and PLZT, and a large number of insulated transparent electrodes 12 a to 12 e are provided adjacent to the other surface. The laser beam, which is linearly polarized or linearly polarized by the polarizer 13 or the like, is used to enter the electrode surface. Analyzer 14 on the output side
Is arranged so that no laser beam is emitted when no voltage is applied between the electrodes. When a voltage is selectively applied to each electrode with such a configuration, the polarization direction of only the voltage application portion of the incident laser beam is rotated by the electro-optical effect, and is blocked by the analyzer 14.

【0009】例えば、電極12a,12eに電圧を印加
すれば、図3に示すように入射ビームD1に対してD2
ビームが透過する。また、電極12a,12bに電圧を
印加すれば、図4に示すように入射ビームD1に対して
光軸(ビーム中心)のずれたD3のビームが透過する。
ただし、容易に分かるように、電極12a〜12eの配
列と直交方向のレーザビーム径や光軸は変化を受けな
い。このように、可変アパーチャ素子は各電極に選択的
に電圧を印加することにより、出射ビームのビーム径の
可変やビーム中心を移動することが可能である。
For example, when a voltage is applied to the electrodes 12a and 12e, the beam of D 2 is transmitted with respect to the incident beam D 1 as shown in FIG. Further, by applying a voltage electrode 12a, to 12b, the beam offset D 3 of the optical axis with respect to the incident beam D 1, as shown in FIG. 4 (beam center) is transmitted.
However, as can be easily understood, the laser beam diameter and the optical axis in the direction orthogonal to the arrangement of the electrodes 12a to 12e are not changed. In this way, the variable aperture element can change the beam diameter of the emitted beam or move the beam center by selectively applying a voltage to each electrode.

【0010】図1は、本発明によるレーザ記録装置の一
実施例を説明するための構成図で、可変アパーチャ素子
をレーザ走査光学系に配したものである。図中、1は半
導体レーザ(LD)、2はコリメートレンズ、3は回転
多面鏡(ポリゴンスキャナ)、4は結像レンズ(fθレ
ンズ)、5は感光体、6は受光素子(同期検知素子)、
7はレンズ、8は可変アパーチャ素子、8aは可変アパ
ーチャ素子の入射面である。
FIG. 1 is a block diagram for explaining an embodiment of a laser recording apparatus according to the present invention, in which a variable aperture element is arranged in a laser scanning optical system. In the figure, 1 is a semiconductor laser (LD), 2 is a collimator lens, 3 is a rotary polygon mirror (polygon scanner), 4 is an imaging lens (fθ lens), 5 is a photoconductor, and 6 is a light receiving element (synchronous detection element). ,
Reference numeral 7 is a lens, 8 is a variable aperture element, and 8a is an incident surface of the variable aperture element.

【0011】画像信号に応じて変調された光源である半
導体レーザ1から出射したレーザビームは、コリメート
レンズ2で平行ビームとなり、可変アパーチャ素子8に
入射する。この可変アパーチャ素子8からの出射ビーム
は、先に述べたように、出射ビーム径や出射ビームの副
走査方向の中心位置が選択できる。出射レーザビームは
回転多面鏡3で反射され、結像レンズ4で感光体5上に
微小スポットとして結像される。ここで、結像レンズ4
と感光体5の間に配されたレンズ7は、可変アパーチャ
素子の入射面8aと感光体面を副走査方向に共役とする
ような(可変アパーチャ素子の入射面8aを感光体面に
副走査方向にかぎって結像するような)シリンダもしく
はトロイダルレンズである。
A laser beam emitted from a semiconductor laser 1 which is a light source modulated in accordance with an image signal is collimated by a collimator lens 2 and enters a variable aperture element 8. As described above, the output beam from the variable aperture element 8 can be selected in the output beam diameter and the center position of the output beam in the sub-scanning direction. The emitted laser beam is reflected by the rotary polygonal mirror 3 and is imaged as a minute spot on the photoconductor 5 by the imaging lens 4. Here, the imaging lens 4
The lens 7 disposed between the photosensitive member 5 and the photoconductor 5 conjugates the incident surface 8a of the variable aperture element and the photosensitive member surface in the sub-scanning direction (the incident surface 8a of the variable aperture element is set to the photosensitive member surface in the sub-scanning direction). It is a cylinder or toroidal lens (as long as it forms an image).

【0012】このように、可変アパーチャ素子の入射面
8aと感光体面を副走査方向に共役とすることで、図3
に示すように電極12a,12eに電圧を印加すれば、
感光体面上でのビームは、図5に示すように電圧を印加
しない場合(図5に破線で示す)に比べて副走査方向の
レーザビーム径は減少する。画像情報に応じて電圧を印
加する電極を選択することで、感光体面上での副走査方
向のビーム径を可変できるため、1ドット用で複数の階
調を選択することが可能となる。また、図4に示すよう
に電極12a,12bに電圧を印加すれば、感光体面上
でのビームは、図6に示すように電圧を印加しない場合
(図6に破線で示す)に比べて副走査方向のビーム中心
がずれることになる。
As described above, by making the incident surface 8a of the variable aperture element and the photosensitive member surface conjugate with each other in the sub-scanning direction, FIG.
If a voltage is applied to the electrodes 12a and 12e as shown in,
The beam on the surface of the photoconductor has a smaller laser beam diameter in the sub-scanning direction than in the case where no voltage is applied (shown by the broken line in FIG. 5) as shown in FIG. By selecting the electrode to which the voltage is applied according to the image information, the beam diameter in the sub-scanning direction on the surface of the photoconductor can be changed, so that it is possible to select a plurality of gradations for one dot. Further, when a voltage is applied to the electrodes 12a and 12b as shown in FIG. 4, the beam on the surface of the photosensitive member is more subordinate than that when no voltage is applied (shown by a broken line in FIG. 6) as shown in FIG. The beam center in the scanning direction will shift.

【0013】このように、画像情報に応じて電圧を印加
する電極を選択することで、感光体面上でのビーム中心
をずらすことができるため、副走査方向の記録ピッチが
固定されず、図9のように斜線を記録することが可能と
なり、ジャギーを低減することが可能である。同様に、
回転多面鏡の各反射面の法線の副走査方向バラツキ(反
射面倒れ)による走査線間のピッチの変動を補正し、濃
度ムラを低減することも可能である。以上、電極が5個
の場合について説明したが、本発明は、この個数に限定
されるものではない。
As described above, by selecting the electrode to which the voltage is applied according to the image information, the center of the beam on the surface of the photosensitive member can be shifted, so that the recording pitch in the sub-scanning direction is not fixed, and FIG. It is possible to record diagonal lines as shown in FIG. 6 and reduce jaggies. Similarly,
It is also possible to correct the fluctuation of the pitch between the scanning lines due to the variation of the normal line of each reflecting surface of the rotary polygon mirror in the sub-scanning direction (reflecting surface tilt) to reduce the density unevenness. Although the case where the number of electrodes is 5 has been described above, the present invention is not limited to this number.

【0014】次に、請求項2記載の発明について説明す
る。図10は、副走査方向(偏向レーザビームの走査方
向と直交方向)に複数個配列した電気光学効果を用いた
光マイクロシャッタアレイを示す図で、図中、20は光
マイクロシャッタアレイ、21は電気光学結晶、22は
溝、23a,23bは凹部、24a〜24gは光透過領
域である。なお、図中のハッチング部は、分離された電
極を示している。両面が光学研磨されたPLZT電気光
学結晶21に凹部23a,23bをダイシングソーで形
成し、該凹部23a,23bの間に光透過領域24a〜
24gを残しておく。次に、該凹部に電極膜をスパッタ
法により形成し、凹部23a,23bと直交する方向に
溝22を堀って、電極膜を分離する。このような工程に
より、光をオン、オフする複数個のシャッタ(ここでは
7個)が形成される。以下にその動作について説明す
る。
Next, the invention according to claim 2 will be described. FIG. 10 is a diagram showing an optical micro-shutter array using a plurality of electro-optical effects arranged in the sub-scanning direction (direction orthogonal to the scanning direction of the deflected laser beam), in which 20 is an optical micro-shutter array and 21 is an optical micro-shutter array. Electro-optic crystal, 22 is a groove, 23a and 23b are recesses, and 24a to 24g are light transmitting regions. The hatched portions in the figure show separated electrodes. Recesses 23a and 23b are formed in the PLZT electro-optic crystal 21 whose both surfaces are optically polished by a dicing saw, and the light transmitting regions 24a to 23b are formed between the recesses 23a and 23b.
Leave 24g. Next, an electrode film is formed in the recess by sputtering, and the groove 22 is dug in the direction orthogonal to the recesses 23a and 23b to separate the electrode film. Through these steps, a plurality of shutters (here, seven) for turning on and off the light are formed. The operation will be described below.

【0015】図11は、光マイクロシャッタアレイの動
作を説明するための図で、28は偏向子、29は検光子
で、お互いに偏光方向が直交するよう配置され、光マイ
クロシャッタに印加する電界方向と45°の角度で設置
してある。30は出射光の一例を示したものである。1
個のマイクロシャッタにおいて、入射光の強度をIi,
出射光の強度をI0とすると、 I0 = Ii sin2(Г/2) …(1) ただし、Г=π・t・n0 3・Rc・E2/λ λ:波長,t:光マイク ロシャッタの厚さ,n0
屈折率, E:電界強度,Rc:二次電気光学定数。
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the optical micro-shutter array, in which 28 is a deflector and 29 is an analyzer, which are arranged so that their polarization directions are orthogonal to each other, and are applied to the optical micro-shutter. It is installed at an angle of 45 ° with the direction. 30 shows an example of emitted light. 1
In each of the micro shutters, the intensity of the incident light is Ii,
When the intensity of the emitted light is I 0 , I 0 = Ii sin 2 (Γ / 2) (1) where Γ = π · t · n 0 3 · Rc · E 2 / λ λ: wavelength, t: light Micro shutter thickness, n 0 :
Refractive index, E: electric field strength, Rc: secondary electro-optic constant.

【0016】(1)式は位相差Гがmπ(mは奇数)の
ときI0が最大となり、光マイクロシャッタが開いた状
態となる。位相差Гがm′π(m′は偶数)のときI0
最小となり、光マイクロシャッタが閉じた状態となる。
光のオン、オフ領域(光マイクロシャッタ)24a〜2
4gに各々独立に電圧を印加することで、任意のシャッ
タを開閉することができる。したがって、請求項1記載
の発明において説明したのと同様に出射ビームのビーム
径の可変やビーム中心を移動することが可能である。ま
た、図1の可変アパーチャ素子8の位置にこの光マイク
ロシャッタアレイ20を設置することで、感光体面上に
おいて副走査方向のビーム径の可変およびビーム中心を
ずらすことが可能となる。
In the equation (1), I 0 is maximum when the phase difference Γ is mπ (m is an odd number), and the optical micro shutter is in an open state. When the phase difference Γ is m'π (m 'is an even number), I 0 becomes the minimum and the optical micro shutter is closed.
Light on / off area (optical micro shutter) 24a-2
An arbitrary shutter can be opened and closed by independently applying a voltage to 4 g. Therefore, it is possible to change the beam diameter of the outgoing beam and move the beam center in the same manner as described in the first aspect of the invention. Further, by disposing the optical micro-shutter array 20 at the position of the variable aperture element 8 in FIG. 1, it becomes possible to change the beam diameter in the sub-scanning direction and shift the beam center on the photoconductor surface.

【0017】図12は、光のオン、オフ領域24a〜2
4gの全てがONの状態での感光体面上における副走査
方向の光強度分布、図13は24c,24d,27eが
オンの状態での感光体面上における副走査方向の光強度
分布、図14は、24d,24e,24f,24gがオ
ンの状態での感光体面上における副走査方向の光強度分
布を示したものである。
FIG. 12 shows light on / off regions 24a-2.
Light intensity distribution in the sub-scanning direction on the photoconductor surface when all 4g are ON, FIG. 13 is a light intensity distribution in the sub-scanning direction on the photoconductor surface when 24c, 24d, and 27e are on, FIG. , 24d, 24e, 24f, and 24g are on, the light intensity distribution in the sub-scanning direction on the photoconductor surface is shown.

【0018】図15(a),(b)は、光マイクロシャ
ッタアレイの他の実施例を示す図で、図中、31a,3
1bはシリンダレンズ、32はビームウェスト位置、3
3はビーム位置で、その他、図11と同じ作用をする部
分は同一の符号を付してある。主走査方向に曲率を持つ
2枚のシリンダレンズ31a,31bが設けられてお
り、光のオン、オフ領域(光マイクロシャッタ)24a
〜24gは、入射ビームのシリンダレンズ31aによる
ビームウェスト位置(最もビームが絞られている位置)
32に配されている。入射ビームは、シリンダレンズ3
1aにより、光マイクロシャッタ面上でのレーザビーム
が図15(b)の破線33で示すように、アレイの配列
方向に縦長に収束される。したがって、シリンダレンズ
を用いない場合(図15(b)に一点鎖線32で示す)に
比べて光の利用効率が向上する。また、光マイクロシャ
ッタの主走査方向サイズが小さくできるため、高速化が
可能である等の利点を有する。以上、光マイクロシャッ
タが7個のアレイについて説明したが、本発明は、この
個数に限定されるものではない。
FIGS. 15A and 15B are views showing another embodiment of the optical micro-shutter array, in which 31a and 3a are shown.
1b is a cylinder lens, 32 is a beam waist position, 3
Reference numeral 3 denotes a beam position, and other parts having the same functions as those in FIG. 11 are designated by the same reference numerals. Two cylinder lenses 31a and 31b having a curvature in the main scanning direction are provided, and a light on / off region (optical micro shutter) 24a is provided.
˜24 g is the beam waist position of the incident beam by the cylinder lens 31 a (the position where the beam is most narrowed)
32. The incident beam is the cylinder lens 3
By 1a, the laser beam on the optical micro-shutter surface is vertically elongated in the array direction, as indicated by the broken line 33 in FIG. Therefore, the light utilization efficiency is improved as compared with the case where the cylinder lens is not used (shown by the one-dot chain line 32 in FIG. 15B). Further, since the size of the optical micro-shutter in the main scanning direction can be reduced, there is an advantage that the speed can be increased. The array having seven optical micro shutters has been described above, but the present invention is not limited to this number.

【0019】次に、請求項3記載の発明について説明す
る。図16は、半導体レーザ制御回路の構成図で、図
中、40は被駆動半導体レーザ(図1の1に相当)、4
1は比較増幅器、42は電流変換器、43は受光素子で
ある。発光レベル指令信号は、比較増幅器41及び電流
変換器42に入力され、被駆動半導体レーザ40の光出
力の1部が受光素子43によりモニターされる。比較増
幅器41と半導体レーザ40と受光素子43は光・電気
負帰還ループを形成し、比較増幅器41は受光素子43
に誘起された光起電流(半導体レーザ40の光出力に比
例する)に比例する受光信号と発光レベル指令信号とを
比較して、その結果により半導体レーザ40の順方向電
流を受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるよう
に制御する。また、電流変換器42は前記受光信号と発
光レベル指令信号とが等しくなるように、発光レベルに
したがって予め設定された電流(半導体レーザの光出力
・順方向電流特性、受光素子と半導体レーザとの結合係
数及び受光素子の光入力・受光信号特性に基づいて予め
設定された電流)を出力する。この電流変換器42の出
力電流と比較増幅器41とにより出力される制御電流と
の和の電流が半導体レーザ40の順方向電流となる。
Next, the invention according to claim 3 will be described. FIG. 16 is a block diagram of a semiconductor laser control circuit, in which 40 is a driven semiconductor laser (corresponding to 1 in FIG. 1), 4
Reference numeral 1 is a comparison amplifier, 42 is a current converter, and 43 is a light receiving element. The emission level command signal is input to the comparison amplifier 41 and the current converter 42, and a part of the optical output of the driven semiconductor laser 40 is monitored by the light receiving element 43. The comparison amplifier 41, the semiconductor laser 40, and the light receiving element 43 form an optical / electrical negative feedback loop.
The received light signal proportional to the photocurrent (proportional to the optical output of the semiconductor laser 40) induced in the laser and the light emission level command signal are compared, and the forward current of the semiconductor laser 40 is compared with the light received signal and the light emission level according to the result. Control so that it becomes equal to the command signal. Further, the current converter 42 sets a current (light output / forward current characteristic of the semiconductor laser, a light receiving element and a semiconductor laser) preset according to the light emission level so that the light reception signal and the light emission level command signal become equal to each other. It outputs a preset current based on the coupling coefficient and the light input / light receiving signal characteristics of the light receiving element. The sum of the output current of the current converter 42 and the control current output by the comparison amplifier 41 is the forward current of the semiconductor laser 40.

【0020】ここで、前記光・電気負帰還ループの開ル
ープでの交叉周波数をf0とし、ゲインを10000とした
場合、半導体レーザ40の光出力Poutのステップ応答
特性は次のように近似できる。 Pout = PL+(PS−PL)exp(−2πf0t) PL:t=∞における光出力 PS:電流変換器42により設定された光量 光・電気負帰還ループの開ループでのDCゲインを1000
0としているので、設定誤差の許容範囲を0.1%以下と
した場合には、PLは設定した光量に等しいと考えられ
る。したがって、仮に電流変換器42により設定された
光量PSがPLに等しければ、瞬時に半導体レーザ40
の光出力がPLに等しくなる。また、外乱等によりPS
が5%変動したとしても、f0=40MHz程度であれ
ば、10ns.後には、半導体レーザ40の光出力は設定
値に対する誤差が0.4%以下になる。このようにして
実現される高速・高精度・高分解能な半導体レーザ制御
回路を用いることにより、露光光量を精度良く高速に制
御できる。
When the crossover frequency in the open loop of the optical / electrical negative feedback loop is f0 and the gain is 10,000, the step response characteristic of the optical output Pout of the semiconductor laser 40 can be approximated as follows. Pout = PL + (PS−PL) exp (−2πf0t) PL: Optical output at t = ∞ PS: Light intensity set by current converter 42 DC gain in open loop of optical / electrical negative feedback loop is 1000
Since 0 is set, PL is considered to be equal to the set light amount when the allowable range of the setting error is 0.1% or less. Therefore, if the light quantity PS set by the current converter 42 is equal to PL, the semiconductor laser 40 is instantaneously released.
Light output of PL becomes equal to PL. Also, due to disturbances, PS
Even if the value fluctuates by 5%, if f0 = 40 MHz, the error of the optical output of the semiconductor laser 40 with respect to the set value becomes 0.4% or less after 10 ns. By using the high-speed, high-precision, and high-resolution semiconductor laser control circuit realized in this way, the exposure light amount can be controlled accurately and at high speed.

【0021】したがって、可変アパーチャ素子で開口量
を可変した場合に発生する光量変動(図5,図6に破線
で示した電圧を印加しない場合に比べて、開口量を可変
した場合に全光量低下する)を補正し、常に同じ光量で
ドットを記録することができる。例えば、図17のよう
に斜線を記録することも可能となる。また、光量を高精
度に制御できるので、可変アパーチャ素子のみの場合に
比べ、記録されるドットの大きさを決めて細かく制御で
き、中間調画像表現の高精細化が可能となる。以上、請
求項1〜3記載の発明について説明したが、半導体レー
ザのパルス幅変調を組み合わせることにより、図18に
示すように、主走査方向のドッドサイズの可変も可能と
なり、主走査方向のジャギーの低減や中間調画像表現の
高精細化が可能となる。
Therefore, the fluctuation of the light quantity which occurs when the opening amount is changed by the variable aperture element (compared to the case where the voltage shown by the broken line in FIGS. 5 and 6 is not applied, the total light quantity is lowered when the opening amount is changed. Yes) can be corrected, and dots can always be recorded with the same light amount. For example, diagonal lines can be recorded as shown in FIG. Further, since the light quantity can be controlled with high precision, the size of the dots to be recorded can be determined and finely controlled, as compared with the case where only the variable aperture element is used, and the halftone image expression can be made highly precise. Although the inventions described in claims 1 to 3 have been described above, by combining the pulse width modulation of the semiconductor laser, it is possible to change the dod size in the main scanning direction as shown in FIG. It is possible to reduce the amount of noise and improve the definition of halftone images.

【0022】[0022]

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 (1)請求項1記載のレーザ記録装置は、画像情報に応
じて電圧を印加する電極を選択することで、感光体面上
での副走査方向のビーム径を可変できるため、1ドット
内で複数の階調を選択することが可能であり、かつ感光
体上での副走査方向のレーザビームの中心を選択するこ
とができるので、副走査方向の記録ピッチが固定され
ず、ジャギーの低減された高品位な画像出力が可能なレ
ーザ記録装置を提供できる。 (2)請求項2記載のレーザ記録装置は、画像情報に応
じて電圧を印加する電極を選択することで、感光体面上
での副走査方向のビーム径を可変できるため、1ドット
内で複数の階調を選択することが可能であり、かつ感光
体上での副走査方向のレーザビームの中心を選択するこ
とができるので、副走査方向の記録ピッチが固定され
ず、ジャギーの低減された高品位な画像出力が可能であ
る。加えて、光マイクロシャッタアレイを用いているた
め、個々の電気光学効果素子が微小なものとなり、静電
容量が小さくなるので、低電圧駆動および高速化が可能
なレーザ記録装置を提供できる。 (3)請求項3記載のレーザ記録装置は、画像情報に応
じて電圧を印加する電極を選択することで、感光体面上
での副走査方向のビーム径を可変できるため、1ドット
内で複数の階調を選択することが可能であり、かつ感光
体上での副走査方向のレーザビームの中心を選択するこ
とができるので、副走査方向の記録ピッチが固定され
ず、ジャギーの低減された高品位な画像出力が可能であ
る。加えて、光量を高精度に制御できるので、可変アパ
ーチャ素子のみの場合に比べ、記録されるドットの大き
さを決めて細かく制御でき、高精細な中間調画像出力が
可能なレーザ記録装置を提供できる。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects. (1) In the laser recording apparatus according to the first aspect, the beam diameter in the sub-scanning direction on the photoconductor surface can be changed by selecting the electrode to which the voltage is applied according to the image information. Since the gradation of can be selected and the center of the laser beam in the sub-scanning direction on the photoconductor can be selected, the recording pitch in the sub-scanning direction is not fixed and jaggies are reduced. A laser recording device capable of high-quality image output can be provided. (2) In the laser recording apparatus according to the second aspect, the beam diameter in the sub-scanning direction on the photoconductor surface can be changed by selecting the electrode to which the voltage is applied according to the image information. Since the gradation of can be selected and the center of the laser beam in the sub-scanning direction on the photoconductor can be selected, the recording pitch in the sub-scanning direction is not fixed and jaggies are reduced. High-quality image output is possible. In addition, since the optical micro-shutter array is used, each electro-optical effect element becomes minute and the electrostatic capacity becomes small, so that it is possible to provide a laser recording device capable of low voltage driving and high speed. (3) In the laser recording apparatus according to the third aspect, the beam diameter in the sub-scanning direction on the photoconductor surface can be changed by selecting the electrode to which the voltage is applied according to the image information. Since the gradation of can be selected and the center of the laser beam in the sub-scanning direction on the photoconductor can be selected, the recording pitch in the sub-scanning direction is not fixed and jaggies are reduced. High-quality image output is possible. In addition, since the amount of light can be controlled with high accuracy, the size of the dots to be recorded can be determined and controlled more finely than in the case of using only the variable aperture element, and a laser recording device capable of outputting high-definition halftone images is provided. it can.

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

【図1】 本発明によるレーザ記録装置の一実施例を説
明するための構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of a laser recording apparatus according to the present invention.

【図2】 可変アパーチャ素子を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a variable aperture element.

【図3】 可変アパーチャ素子における入射ビームと出
射ビームの様子を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing states of an incident beam and an outgoing beam in a variable aperture element.

【図4】 可変アパーチャ素子における入射ビームと出
射ビームの様子を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing states of an incident beam and an outgoing beam in a variable aperture element.

【図5】 感光体面上でのビームの光強度分布を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a light intensity distribution of a beam on a surface of a photoconductor.

【図6】 感光体面上でのビームの光強度分布を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a light intensity distribution of a beam on a surface of a photoconductor.

【図7】 ドット記録を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing dot recording.

【図8】 ドット記録を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing dot recording.

【図9】 ドット記録を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing dot recording.

【図10】 光マイクロシャッタアレイを示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing an optical micro shutter array.

【図11】 光マイクロシャッタアレイの動作を説明す
るための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the optical micro shutter array.

【図12】 感光体面上における副走査方向の光強度分
布を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a light intensity distribution in the sub-scanning direction on the surface of the photoconductor.

【図13】 感光体面上における副走査方向の光強度分
布を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a light intensity distribution in the sub-scanning direction on the photoconductor surface.

【図14】 感光体面上における副走査方向の光強度分
布を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a light intensity distribution in the sub-scanning direction on the surface of the photoconductor.

【図15】 光マイクロシャッタアレイの他の実施例を
示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing another embodiment of the optical micro shutter array.

【図16】 半導体レーザ制御回路の構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram of a semiconductor laser control circuit.

【図17】 ドット記録を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing dot recording.

【図18】 ドット記録を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing dot recording.

【図19】 従来のレーザ走査光学系を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a conventional laser scanning optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体レーザ(LD)、2…コリメートレンズ、3
…回転多面鏡(ポリゴンスキャナ)、4…結像レンズ
(fθレンズ)、5…感光体、6…受光素子(同期検知
素子)、7…レンズ、8…可変アパーチャ素子、8a…
可変アパーチャ素子の入射面。
1 ... Semiconductor laser (LD), 2 ... Collimating lens, 3
... rotary polygon mirror (polygon scanner), 4 imaging lens (fθ lens), 5 photoconductor, 6 light receiving element (synchronous detection element), 7 lens, 8 variable aperture element, 8a
Incident surface of variable aperture element.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像信号に応じて変調されるレーザ光源
と、該レーザ光源からのレーザビームを入射する可変ア
パーチャ素子と、該可変アパーチャ素子からの出射ビー
ムを偏向走査するための回転多面鏡等の偏向素子と、該
偏向素子による偏向レーザビームを記録媒体上に微小ス
ポットとして結像する結像光学系と、前記偏向素子によ
る偏向レーザビームの走査方向と直交方向に移動する記
録媒体からなり、前記可変アパーチャ素子は、開口量が
入射レーザビームの副走査方向に可変可能な一次元可変
アパーチャ素子であり、該可変アパーチャ素子面と記録
媒体面が結像の共役関係となっているレーザ記録装置に
おいて、前記可変アパーチャ素子が、前記入射レーザビ
ームの副走査方向の光軸に対し、非対称に開口量が可変
可能な一次元可変アパーチャ素子であることを特徴とす
るレーザ記録装置。
1. A laser light source that is modulated according to an image signal, a variable aperture element that receives a laser beam from the laser light source, a rotary polygon mirror for deflecting and scanning an outgoing beam from the variable aperture element, and the like. A deflecting element, an imaging optical system for forming a deflected laser beam by the deflecting element as a minute spot on a recording medium, and a recording medium moving in a direction orthogonal to the scanning direction of the deflected laser beam by the deflecting element. The variable aperture element is a one-dimensional variable aperture element whose opening amount is variable in the sub-scanning direction of the incident laser beam, and the laser recording device in which the variable aperture element surface and the recording medium surface have a conjugate relationship of image formation. In the above, the variable aperture element is a one-dimensional variable aperture element capable of asymmetrically changing the aperture amount with respect to the optical axis of the incident laser beam in the sub scanning direction. A laser recording device characterized by being a aperture element.
【請求項2】 前記可変アパーチャ素子が、副走査方向
に複数個配列した電気光学効果を用いた光マイクロシャ
ッタアレイであり、個々の光マイクロシャッタが独立に
駆動できることを特徴とした請求項1記載のレーザ記録
装置。
2. The variable aperture element is an optical micro shutter array using a plurality of electro-optical effects arranged in the sub-scanning direction, and each optical micro shutter can be independently driven. Laser recorder.
【請求項3】 光源が半導体レーザであり、該半導体レ
ーザの光出力を受光部により検知し、該受光部から得ら
れる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信号と発
光レベル指令信号とが等しくなるように、前記半導体レ
ーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ループと、
前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等しくなる
ように、前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性及
び前記受光部と前記半導体レーザの光出力との結合係
数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前記
発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流に
変換する変換手段と、前記光・電気負帰還ループの制御
電流と前記変換手段により生成された電流との和又は差
の電流により前記半導体レーザを制御する半導体レーザ
制御部とから成ることを特徴とするレーザ記録装置。
3. The light source is a semiconductor laser, and a light receiving portion which detects the light output of the semiconductor laser by a light receiving portion and is proportional to the light output of the semiconductor laser obtained from the light receiving portion is equal to a light emission level command signal. So that an optical / electrical negative feedback loop for controlling the forward current of the semiconductor laser,
The light output / forward current characteristics of the semiconductor laser, the coupling coefficient between the light receiving unit and the light output of the semiconductor laser, the light input of the light receiving unit, so that the light receiving signal and the light emission level command signal become equal. A conversion unit that converts the emission level command signal into a forward current of the semiconductor laser based on a light reception signal characteristic, and a sum or difference of a control current of the optical / electrical negative feedback loop and a current generated by the conversion unit. And a semiconductor laser control unit that controls the semiconductor laser according to the current of 1.
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