JPH10109440A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高画質および高密度の画像記録を高速で実現
することができ、光量のバラツキや変動による画質劣化
を防ぐこと。 【解決手段】 画素密度に応じて配置された半導体レー
ザ素子２ａから出射された各レーザビーム３を集光点４
ａに集光させ、集光点４ａに配置した結像レンズ系５に
よって感光体ドラム７上に結像するようにした。また、
所定のタイミングで、半導体レーザ素子２ａから出射さ
れた各レーザビーム３の光量を個別に検出し、この検出
結果に基づいて各半導体レーザ素子２ａの駆動条件を制
御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザアレイを備
えた画像記録装置に関し、特に、高画質および高密度の
画像記録を高速で実現することができ、且つ、各半導体
レーザ素子の光量のバラツキや変動による画質劣化を防
いだ画像記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真方式による光プリンタや
ディジタル複写機等の画像記録装置では、画質の向上が
要求され、記録画像の高精度化、すなわち高密度化等を
達成するための技術開発が進んでいる。

【０００３】従来の画像記録装置として、ポリゴンミラ
ーを有したレーザビーム走査装置を用いたものが知られ
ている。この画像記録装置は、レーザ光源から画像信号
に応じて変調されたレーザビームを出射し、このレーザ
ビームをポリゴンミラーで主走査方向に走査して副走査
方向に回転する感光体ドラムを露光し、感光体ドラム上
に静電潜像を形成し、この静電潜像に基づいて画像記録
を実現している。

【０００４】しかし、レーザビーム走査装置を用いた画
像記録装置によると、ポリゴンミラーの回転速度の高速
化の制約により、記録速度の高速化に限界がある。ま
た、ポリゴンミラーを回転させるモータの騒音や信頼性
の点で問題を生じている。

【０００５】そこで、記録速度の高速化を図るため、ポ
リゴンミラーを使用しないで記録画像のパターンに応じ
て駆動されることにより複数の光ビームを出射するアレ
イ状光源を使用した画像記録装置が検討されている。

【０００６】このポリゴンミラーを使用しない従来の画
像記録装置として、ＬＥＤアレイや蛍光表示管、液晶シ
ャッターアレイ等のイメージバーを用いたものが提案さ
れているが、これらは光量の少ない点から高速化に限界
があり、更に、高解像度のための微小スポットの形成や
スポットの集積化が困難である。

【０００７】そこで、そのような問題に対処してなされ
た従来の画像記録装置として、例えば、特開昭６４−４
２６６７号公報に示されるものがある。この画像記録装
置は、半導体レーザ素子をアレイ状に配列して成るレー
ザアレイを感光体ドラムに近接配置して感光体ドラムを
直接露光する構成を有している。この画像記録装置によ
ると、レーザアレイを高速で駆動し、感光体ドラムをレ
ーザアレイの駆動速度に応じた回転速度で駆動すること
によって高速の画像記録が行える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の画像記
録装置によると、レーザアレイを感光体ドラムに直接対
面させて配置しているので、レーザアレイから出射され
るレーザビームの結像度が十分でないことから、例え
ば、昨今要求されている１２００ｄｐｉといった高密度
の画像記録を高画質で行うことができない。一方、レー
ザアレイと感光体ドラムの間にセルフォックレンズアレ
イを配置して結像度を上げようとしても、各レンズ素子
が画素密度の高密度化に伴ってレンズ口径が小さくなる
ので、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅ
ｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が低下して記録密度が低下す
る。

【０００９】また、レーザアレイの各半導体レーザ素子
間に光量のバラツキがあるため、画質を劣化させるとい
う問題を生ずる。また、レーザアレイの使用条件の違い
やレーザアレイの各半導体レーザ素子の雰囲気温度が変
化したり、各半導体レーザ素子の経時的な特性が変化す
ると、光量が変動して画質を劣化させるという問題を生
ずる。

【００１０】従って、本発明の目的は、高画質及び高密
度の画像記録を高速で実現することができる画像記録装
置を提供することである。

【００１１】本発明の他の目的は、光量のバラツキや変
動による画質劣化を防ぐことができる画像記録装置を提
供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、上記の目的を達成するため、複数の半導体レーザ素
子を少なくとも主走査方向にアレイ状に配列したレーザ
アレイと、前記複数の半導体レーザ素子から出射される
各レーザビームによって露光され、前記レーザアレイと
相対的に副走査方向に移動することによって画像信号に
応じた静電潜像が形成される感光体とを備えた画像記録
装置において、前記複数の半導体レーザ素子から出射さ
れる前記各レーザビームを共通の集光点に集光する集光
手段と、前記集光点、或いはその近傍に配置され、前記
各レーザビームを前記感光体上に結像させる結像手段
と、前記各レーザビームの光量を個別に検出する光検出
手段と、前記光検出手段が検出した前記各レーザビーム
の光量に基づいて前記複数の半導体レーザ素子の駆動条
件を制御する制御手段とを備えた画像記録装置を提供す
るものである。上記構成によれば、レーザアレイを用い
ることで、ビーム光量が多くなるので、画像記録の高速
化が可能となり、高密度化のためのスポットの集積化が
可能となる。また、画素密度に応じて配置された半導体
レーザ素子から出射された各レーザビームを集光点に集
光させ、集光点あるいはその近傍に配置した結像レンズ
系によって感光体上に結像するようにしたので、レーザ
ビームのビーム径に対して十分大きな口径を有した結像
レンズ径を使用することが可能になり、ＭＴＦおよび焦
点深度を画素密度に応じた値にすることができる。その
結果、高画質および画素密度の高い画像を高速で記録す
ることが可能となる。また、所定のタイミングで、各レ
ーザビームの光量を個別に検出し、この検出結果に基づ
いて各半導体レーザ素子の駆動条件を制御することで、
各レーザビームの光量のバラツキや変動を少なくして画
質劣化を防ぐことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態に係る画像記録装置の構成を示す斜視図である。
なお、同図において、Ｘは光軸方向、Ｙは主走査方向、
Ｚは副走査方向をそれぞれ示す。この画像記録装置１Ａ
は、ｎ×ｍ個の面発光半導体レーザ素子（以下「レーザ
素子」と略す。）２ａをアレイ状に配置し、各レーザ素
子２ａからレーザビーム３を同時に独立して出射可能な
半導体レーザアレイ２と、各レーザ素子２ａから出射さ
れた複数のレーザビーム３を結像レンズ系５の主点であ
る集光点４ａを集光させるフィールドレンズ等の集光レ
ンズ系４と、個々のレーザビーム３を発散光から収束光
に変換して感光体ドラム７上に集光させ、かつレーザ素
子２ａの発光パターンを所望の倍率にて投影させる結像
レンズ系５と、主走査方向Ｙおよび副走査方向Ｚの投影
倍率を変えるアフォーカルレンズ６と、レーザビーム３
によって露光されることにより静電潜像を形成する感光
体ドラム７と、各レーザビーム３の光量を個別に検出す
る光量検出ユニット１０Ａとを備えている。

【００１４】また、この画像記録装置１Ａは、感光体ド
ラム７の周囲に、帯電器、現像器、転写器等を設け、転
写器の前段には給紙部、転写部の後段には定着器、排紙
部等を設けている。これらの各ユニットは、説明上図示
を省略する。

【００１５】結像レンズ系５は、例えば、オルソメタレ
ンズ群、クセノタール系レンズ、あるいはダブルガウス
系レンズが適用される。なお、結像レンズ系５は、集光
点４ａ近傍に配置されてもよい。

【００１６】感光体ドラム７は、例えば、３００ｍｍの
長さを有し、図示しない支持ローラによって回転可能に
支持され、レーザビーム３の結像点５ａが感光体面７ａ
と一致するように位置決めされている。

【００１７】光量検出ユニット１０Ａは、主走査方向Ｙ
に平行に配置されたガイドレール１００と、ガイドレー
ル１００に沿って主走査方向Ｙに移動する支持台１０１
と、支持台１０１に支持され、各レーザビーム３の光量
を個別に検出する光検出器１０２と、主走査方向Ｙに互
いに離間して配置された一対のプーリ１０３Ａ、１０３
Ｂと、プーリ１０３Ａを回動させるパルスモータ、ＤＣ
サーボモータ等のモータ１０４と、一対のプーリ１０３
Ａ、１０３Ｂ間に張架されたベルト１０５と、支持台１
０１とベルト１０５とを連結する連結部材１０６とを備
えている。

【００１８】光検出器１０２は、集光レンズ系４、結像
レンズ系５およびアフォーカルレンズ６を通過し、感光
体ドラム７に照射される直前の各レーザビーム３の光量
を検出できるよう配置される。

【００１９】図２はレーザアレイ２の要部正面図であ
る。レーザアレイ２は、主走査方向Ｙに沿って所定の間
隔で設けられたｎ本のＹ方向基線Ｎと、Ｙ方向基線Ｎに
対して角度θを有した所定の間隔で設けられたｍ本のθ
方向基線Ｍとの各交点にｎ×ｍ個の開口径Ｄのレーザ素
子２ａを形成している。例えば、長さ３００ｍｍの感光
体ドラムに６００ｄｐｉの解像度で画像記録を行う場
合、レーザアレイ２のスポット数は７２００個となり、
３インチウェハを用いた場合、ｎを６以上、ｍを１２０
０以下、θ方向基線Ｍの間隔を４０μｍとすると、主走
査方向Ｙの全長は５０ｍｍ以下となる。また、スポット
間隔を更に狭くすることが可能である場合は、ｎを６以
下にしても良い。また、更に高解像度の１２００ｄｐｉ
で画像記録を行う場合も、主走査方向Ｙの全長が５０ｍ
ｍ以下となるようにレーザ素子２ａを主走査方向Ｙと副
走査方向Ｚに配列させるのが良い。また、４インチウェ
ハを用いる場合には、主走査方向の全長が７０ｍｍ以下
となるようにレーザ素子２ａを配列させることが望まし
い。

【００２０】図３は光検出器１０２の受光面を示す図で
ある。光検出器１０２は、副走査方向Ｚの全てのレーザ
ビーム３が入射するように構成された矩形状（円形状）
の単一の光検出素子１０２ａを備えている。レーザアレ
イ２は、主走査方向Ｙおよび副走査方向Ｚに２次元状に
配列されているが、副走査方向Ｚの長さが主走査方向Ｙ
に比べて十分短いため、このように構成しても支障なく
レーザビーム３の光量を個別に検出することができる。

【００２１】図４はこの装置１Ａの制御系の主要部を示
すブロック図である。この装置１Ａは、装置１Ａ全体の
制御を行うＣＰＵ２０を有し、ＣＰＵ２０のバス２０ａ
に、ＣＰＵ２０のプログラム（テストモード用のプログ
ラム、画像記録モード用のプログラム等）を記憶するＲ
ＯＭ２１と、各種の情報を記憶するＲＡＭ２２と、Ａ／
Ｄ変換器２３を介して光検出器１０２から出力される検
出値をラッチするラッチ回路２４と、モータ１０４を駆
動するモータ駆動回路２５と、基本クロックを出力する
クロック発生回路２６と、Ｄ／Ａ変換器２７を介して接
続され、レーザアレイ２を駆動する駆動信号を出力する
レーザ駆動回路２８と、補正データメモリ２９と、画像
信号を記憶した画像メモリ２０と、画像メモリ２０から
画像信号を読み出し、その画像信号を処理して記録パタ
ーンに応じた記録信号を出力する信号処理回路３１とを
接続している。

【００２２】ＲＡＭ２２には、各レーザ素子２ａ毎に所
定の光量の基準値が予め記憶されている。この基準値
は、各レーザ素子２ａについて同一のものであってもよ
く、装置１Ａ各部の特性等に応じて異なるものであって
もよい。

【００２３】補正データメモリ２９には、各レーザ素子
２ａの駆動電流値の情報が補正データとして予め記憶さ
れている。

【００２４】ＣＰＵ２０は、オペレータによって本装置
１Ａの電源が投入された際、テストモードを実行し、オ
ペレータの記録操作によって画像記録モードを実行する
ようになっている。

【００２５】次に、本装置１Ａの動作を図５を参照して
説明する。図５は光検出器１０２のホームポジションを
示す概略図である。(1) テストモードオペレータが、本
装置１Ａの電源を投入すると、ＣＰＵ２０に装置起動信
号が入力される。ＣＰＵ２０は、その装置起動信号に基
づき、ＲＯＭ２１に記憶されているテストモード用のプ
ログラムに従い、以下に説明する如くテストモードを実
行する。光検出器１０２は、図５に示すように、レーザ
ビーム３ａ、３ｂ、３ｃの外側に位置するホームポジシ
ョンで待機している。ＣＰＵ２０は、補正データメモリ
２９に予め記憶されている補正データをＤ／Ａ変換器２
７に出力する。Ｄ／Ａ変換器２７は、補正データメモリ
２９からの補正データをデジタルからアナログに変換し
てレーザ駆動回路２８に出力する。レーザ駆動回路２８
は、Ｄ／Ａ変換器２７の出力に基づき、クロック発生回
路２６から出力される基本クロックに同期してレーザア
レイ２の各レーザ素子２ａを順次駆動し、各レーザ素子
２ａは順次発光してレーザビーム３を順次出射する。

【００２６】一方、ＣＰＵ２０は、各レーザ素子２ａの
順次発光に同期するよう光検出器１０２を主走査方向Ｙ
へ移動させる。すなわち、ＣＰＵ２０は、モータ駆動回
路２５を制御してモータ１０４を駆動させる。モータ１
０４の駆動によりプーリ１０３Ａが回転すると、ベルト
１０５が走行し、連結部材１０６が支持台１０１をガイ
ドレール１００に沿って移動させる。光検出器１０２
は、図４に示すホームポジションから主走査方向Ｙに沿
って矢印の方向に移動し、各レーザ素子２ａからのレー
ザビーム３の光量を個別に検出する。Ａ／Ｄ変換器２３
は、光検出器１０２からの光量の検出値をアナログから
デジタルに変換し、ラッチ回路２４に出力する。ラッチ
回路２４は、クロック発生回路２６から出力される基本
クロックに同期して光検出器１０２からの検出値を順次
ラッチしてＣＰＵ２０に出力する。ＣＰＵ２０は、光検
出器１０２の位置に対応してラッチ回路２４の出力値
（検出値）をＲＡＭ２２に記憶する。なお、主走査方向
Ｙの同一の位置でレーザ素子２ａが副走査方向Ｚに複数
存在する場合は、主走査方向Ｙの同一の位置における各
レーザ素子２ａを順次駆動して各レーザビーム３の光量
を検出してもよい。

【００２７】ＣＰＵ２０は、各レーザ素子２ａ毎にＲＡ
Ｍ２２が記憶する光量の検出値と基準値とを比較し、検
出値が基準値となるような駆動電流値を演算して求め、
その値を補正データとして補正データメモリ２９に記憶
する。ＣＰＵ２０は、全てのレーザ素子２ａについて光
量検出が終了すると、モータ駆動回路２５を制御して光
検出器１０２を図４に示すホームポジションに戻し、次
回の検出動作に備える。このようにして、テストモード
が終了する。

【００２８】(2) 画像記録モード 上記テストモードが終了し、オペレータが、記録操作を
行うと、ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２１に記憶されている画
像記録モード用のプログラムに従い、以下に説明する如
く画像記録モードを実行する。この画像記録モードで
は、光検出器１０２は図５に示すホームポジションに待
機している。信号処理回路３１は、画像メモリ３０から
画像信号を読み出し、その画像信号を処理して記録パタ
ーンに応じた記録信号をＤ／Ａ変換器２７に出力する。
これと同時に、ＣＰＵ２０は、補正データメモリ２９に
記憶されているテストモード後の補正データをＤ／Ａ変
換器２７に出力する。Ｄ／Ａ変換器２７は、信号処理回
路３１からの記録信号および補正データメモリ２９から
の補正データをデジタルからアナログに変換してレーザ
駆動回路２８に出力する。レーザ駆動回路２８は、ＣＰ
Ｕ２０の制御の下に、Ｄ／Ａ変換器２７を介して入力し
た記録信号および補正データに基づいてレーザアレイ２
の各レーザ素子２ａを、例えば同時に駆動する。レーザ
アレイ２の各レーザ素子２ａからはレーザビーム３が出
射される。各レーザ素子２ａから出射されたレーザビー
ム３は、集光レンズ系４によって集光点４ａに集光さ
れ、結像レンズ系５によってアフォーカルレンズ６を介
して感光体面７ａ上に上記テストモードで設定された基
準値の所定の光量で結像される。感光体ドラム７は、レ
ーザビーム３によって露光されることにより静電潜像を
形成する。その後、静電潜像は、現像器によってトナー
現像され、そのトナー像が転写器によって給紙部から給
紙された記録用紙に転写され、更に定着器によって定着
された後、記録用紙は排紙部への送られる。

【００２９】次に、本装置１Ａの効果を説明する。 (1) レーザアレイ２を用いることで、ビーム光量が多く
なるので、画像記録の高速化が可能となり、高密度化の
ためのスポットの集積化が可能となる。また、画素密度
に応じて配置された半導体レーザ素子２ａから出射され
た各レーザビーム３を集光点４ａに集光させ、集光点４
ａあるいはその近傍に配置した結像レンズ系５によんて
感光体ドラム７上に結像するようにしたので、レーザビ
ーム３のビーム径に対して十分大きな口径を有した結像
レンズ系５を使用することが可能になり、ＭＴＦおよび
焦点深度を画素密度に応じた値にすることが可能とな
る。 (2) 本装置１Ａの起動時に、半導体レーザ素子２ａから
出射された各レーザビーム３の光量を個別に検出し、こ
の検出結果に基づいて各半導体レーザ素子２ａの駆動条
件を制御することで、光量変動の主要因が長時間の経時
変化によるものである場合に、各レーザビーム３の光量
のバラツキや変動を少なくして画質劣化を抑制すること
が可能となる。 (3) 光学素子（集光レンズ系４、結像レンズ系５、アフ
ォーカルレンズ６）の後段で光量の検出を行っているの
で、光学素子４、５、６の熱膨張による光量変動を補正
することができる。 (4) 感光体ドラム７上とほぼ等価な位置で光量を検出す
るため、各レーザ素子２ａから出射されたレーザビーム
３の光路の違いによって生じる光学素子４、５、６のけ
られも含めた全体の光量を検出できるため、感光体ドラ
ム７上に実際の画像を形成するレーザの光量の補正が可
能となり、精度の高い光量補正を行うことができる。 (5) １つの光検出素子１０２ａを使用することにより、
複数の光検出素子を使用するのに比べ、光量検出のため
の光検出素子の感度のバラツキによる光量検出値の狂い
が生じることがなく、全ての半導体レーザ素子２ａの光
量は同一の光検出素子１０２ａからの出力で制御される
ため、極めて安定した制御を行うことができる。 (6) 光検出器１０２は、レーザビーム３の光量を検出し
ているので、強度を検出するのと異なり、単一の受光素
子で済むことから、構成を簡素化することができる。 (7) 光検出素子１０２ａは、副走査方向Ｚの全てのレー
ザビーム３が入射するように構成されているので、光検
出器１０２を副走査方向Ｚに移動させることなく、主走
査方向Ｙにのみ移動させる構成を採用することができ、
移動機構の簡素化を図ることができる。

【００３０】図６は本発明の第２の実施の形態に係る画
像記録装置の構成を示す斜視図である。この画像記録装
置１Ｂは、第１の実施の形態に係る画像記録装置１Ａと
は、光量検出ユニット１０Ｂが異なるものであり、他は
第１の実施の形態と同様に構成されている。なお、この
図において第１の実施の形態と同一の部分には同一の引
用数字、符号を付したので重複する説明は省略する。

【００３１】この光量検出ユニット１０Ｂは、例えば、
集光点４ａを通る軸線を中心とする軸１１０と、軸１１
０に対して回動可能に支持された軸受１１１と、軸受１
１１に接合されたアーム１１２と、アーム１１２の先端
に立設された支持台１１３と、支持台１１３に配置され
た光検出器１０２と、アーム１１２を回動させる図示し
ないモータとを備えている。

【００３２】光学素子４、５、６から出射されるレーザ
ビーム３の角度が各レーザ素子２ａ毎に異なるため、直
線的に光検出器１０２を移動させた場合、光検出器１０
２の受光面での反射率が変わり、実際の光量と検出され
る光量が異なる。特に入射角度が大きい場合は、検出誤
差の要因となるが、この第２の実施の形態によれば、レ
ーザビーム３が光検出器１０２に直角に入射するため、
精度の高い光量検出を行うことができる。

【００３３】図７は本発明の第３の実施の形態に係る画
像記録装置の構成を示す斜視図である。この画像記録装
置１Ｃは、第１の実施の形態に係る画像記録装置１Ａと
同一の光量検出ユニット１０Ａをレーザアレイ２と集光
レンズ系４との間に配置したものであり、他は第１の実
施の形態と同様に構成されている。なお、この図におい
て第１の実施の形態と同一の部分には同一の引用数字、
符号を付したので重複する説明は省略する。

【００３４】本装置のように拡大投影型の場合、光学素
子４、５、６の後方の感光体ドラム７の近傍では、レー
ザビーム３の像は広がっており、ここで光量を検出する
と、光検出器１０２を広い範囲で移動させなければなら
ず、装置が大型化する。従って、この第３の実施の形態
のように、レーザアレイ２側で光量を検出すれば、光検
出器１０２の移動範囲は狭くて済むため、装置を小型化
にすることができる。

【００３５】図８は本発明の第４の実施の形態を示す図
である。この第４の実施の形態では、光検出器１０２
は、主走査方向Ｙに並べて配置された２つの光検出素子
１０２ａ、１０２ｂを備え、その２つの光検出素子１０
２ａ、１０２ｂの間隔を光検出器１０２が横切るレーザ
ビーム３の光路の幅の半分としたものである。これによ
り、２つのレーザ素子２ａの光量を同時に検出すること
ができ、光量補正の高速化が図れる。

【００３６】次に、本発明の第５の実施の形態を説明す
る。この第５の実施の形態では、ＣＰＵ２０は、テスト
モードを画像記録期間外に定期的に実行するようにした
ものである。この第５の実施の形態によれば、レーザア
レイ２近傍の温度等のように光量変動の主要因が短い周
期によるものの場合、画像作製期間外に定期的に光量補
正を行うことにより、常に一定の光量が保たれ、画像の
劣化を防止することが可能となる。

【００３７】次に、本発明の第６の実施の形態を説明す
る。この第６の実施の形態では、レーザアレイ２に基準
のレーザ素子２ａ、あるいはレーザアレイ２の近傍に基
準の光源を設け、光量補正を行う際、この基準のレーザ
素子２ａ、あるいは基準の光源の光量と同じになるよう
に補正するものである。これにより、レーザビーム３の
光量のバラツキをより抑えることができる。

【００３８】図９の(a),(b) は、本発明の第７の実施の
形態に係る画像記録装置の構成を示す斜視図であり、
(a) は画像記録モード時の状態を、(b) はテストモード
時の状態をそれぞれ示す。

【００３９】この画像記録装置１Ｄは、第１の実施の形
態に係る画像記録装置１Ａとは、光量検出ユニット１０
Ｃと、アフォーカル系が異なるものであり、他は第１の
実施の形態と同様に構成されている。なお、この図にお
いて第１の実施の形態と同一の部分には同一の引用数
字、符号を付したので重複する説明は省略する。

【００４０】光量検出ユニット１０Ｃは、副走査方向Ｚ
に平行に配置されたガイドレール１２０と、ガイドレー
ル１２０に沿って副走査方向Ｚに移動する支持部材１２
１と、支持部材１２１に支持され、各レーザビーム３の
光量を個別に検出する光検出器１０２と、副走査方向Ｚ
に互いに離間して配置された一対のプーリ１２２Ａ、１
２２Ｂと、プーリ１２２Ａを回動させるモータ１２３
と、一対のプーリ１２２Ａ、１２２Ｂ間に張架されたベ
ルト１２４と、支持部材１２１とベルト１２４を連結す
る連結部材１２５を備えている。

【００４１】光検出器１０２は、副走査方向Ｚに移動す
るように構成され、画像記録モードの時、各レーザビー
ム３の光路から外れた位置に配置され、テストモードの
時、受光面に全てのレーザビーム３が照射される位置に
配置される。

【００４２】アフォーカル系は、レーザビーム３を副走
査方向に拡散させるアナモフィックレンズ８と、レーザ
ビーム３を副走査方向に収束させる感光体面７ａ上に結
像させるシリンドリカルミラー９から構成されている。

【００４３】図１０は光検出器１０２の受光面を示す図
である。光検出器１０２は、テストモードの配置位置に
おける全てのレーザビーム３の照射領域より大なる受光
領域の単一の光検出素子１０２Ａを備えており、レーザ
アレイ２から順次出射されるレーザビーム３の光量を同
一位置で個別に検出できるようになっている。

【００４４】この第７の実施の形態によれば、光検出器
１０２が同一位置でレーザアレイ２の各レーザ素子２ａ
の光量を個別に検出するようになっているため、光検出
器１０２を各レーザ素子２ａの出射タイミングに合わせ
て主走査方向に移動させる必要がなく、光検出器１０２
の移動機構の構成を簡素化することができる。

【００４５】次に、本発明の第８の実施の形態を説明す
る。この第８の実施の形態では、レーザアレイ２と集光
レンズ系４の間に第７の実施の形態と同一の光量検出ユ
ニット１０Ｃを配置したものである。この第８の実施の
形態によると、光検出器１０２の形状や位置が光学系に
依存しないため、光学系が変わった場合でも大きな設計
変更なしに対応ができるという利点がある。

【００４６】次に、本発明の第９の実施の形態を説明す
る。この第９の実施の形態では、集光レンズ系４と結像
レンズ５の間に第７の実施の形態と同一の光量検出ユニ
ット１０Ｃを配置したものである。この第９の実施の形
態によると、光検出器１０２の形状や位置が殆ど光学系
に依存しないため、結像レンズ系５やアフォーカル系が
変わった場合でも大きな設計変更なしに対応ができると
いう利点がある。

【００４７】次に、本発明の第１０の実施の形態を説明
する。この第１０の実施の形態では、シリンドリカルミ
ラー９と感光体ドラム７の間に第７の実施の形態と同一
の光量検出ユニット１０Ｃを配置したものである。この
第１０の実施の形態によると、全ての光学系の影響を含
んだ状態で感光体面７ａとほぼ等価な光量検出が可能
で、最も精度の高い光量補正を行うことができる。

【００４８】図１１は本発明の第１１の実施の形態の画
像記録装置に係る結像レンズ系５を示す側面図である。
この実施の形態では、第７の実施の形態の画像記録装置
１Ｄにおいて、結像レンズ系５を第１から第４のレンズ
５Ａ〜５Ｄより成るクセノタール型レンズと、第２のレ
ンズ５Ｂと第３のレンズ５Ｃの間に配置された絞り３２
より構成し、図示を省略しているが、絞り３２と第３の
レンズ５Ｃの間に第７の実施の形態と同一の光量検出ユ
ニット１０Ｃを配置したものである。

【００４９】この第１１の実施の形態では、レーザビー
ム３が集光される位置に光検出器１０２が配置されるた
め、光検出器１０２を小型化できるという利点がある。
また、光検出素子１０２ａの同じ位置に全てのレーザビ
ーム３が照射されるため、光検出素子１０２ａの面内に
よって異なる感度のバラツキの影響をなくすことができ
る。

【００５０】なお、第７の実施の形態から第１１の実施
の形態において、光検出器１０２の配置位置によっては
単一の光検出素子１０２ａで全てのレーザビーム３の照
射領域をカバーできない場合がある。このような場合に
は、図１２の(a) に示すような２つの光検出素子１０２
Ａを有する光検出器１０２で検出したり、図１２の(b)
に示すような３つ以上の光検出素子１０２Ａを有する光
検出器１０２で検出しても良い。

【００５１】図１３の(a),(b) は本発明の第１２の実施
の形態に係る画像記録装置の構成を示す斜視図であり、
(a) は画像記録モードを、(b) はテストモードをそれぞ
れ示す。この画像記録装置１Ｅは、第７の実施の形態に
係る画像記録装置１Ｄとは、光量検出ユニット１０Ｄが
異なるものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成
されている。尚、この図において、第７の実施の形態と
同一の部分には、同一の引用数字、符号を付したので重
複する説明は省略する。

【００５２】光量検出ユニット１０Ｄは、各レーザビー
ム３の光路から外れた位置に配置された光検出器１０２
と、結像レンズ系５とアナモフィックレンズ８の間に配
置され、画像記録モードのとき各レーザビーム３の光路
の外側に位置し、テストモードのとき各レーザビーム３
の光路に位置して、各レーザビーム３を光検出器１０２
に導く反射ミラー１３０と、画像記録モード時と試験モ
ード時に反射ミラー１３０を変位させる可動機構部（後
述）より構成されている。

【００５３】図１４は、可動機構部を示す図である。可
動機構部は、反射ミラー１３０に設けられた主走査方向
Ｙに平行なシャフト１３１と、シャフト１３１を回転自
在に軸支した軸受１３２と、反射ミラー１３０のレーザ
アレイ２と反対側の端部に形成された突起１３３と、駆
動信号に基づいて図示しないプランジャーを突出させ
て、突起１３３を押圧することにより、反射ミラー１３
０をシャフト１３１を中心に矢印方向に回転させるソレ
ノイド１３４と、シャフト１３１の外周部に巻回される
と共に一端が反射ミラー１３０に、他端が軸受１３２に
固定され、反射ミラー１３０を矢印と反対方向に付勢す
るスプリング１３５より構成されている。

【００５４】この実施の形態では、テストモードでは、
ソレノイド１３４がオンして、プランジャーを突出する
ことにより反射ミラー１３０の突起１３３を押圧し、反
射ミラー１３０をシャフト１３１を中心に矢印方向に回
転させ、結像レンズ系５を通過した全てのレーザビーム
３が光検出器１２に入射するようにする。一方、画像記
録モードでは、ソレノイド１３４がオフになり、プラン
ジャーによる反射ミラー１３０の突起１３３の押圧が解
かれる。このため、スプリング１３５の弾性力によって
反射ミラー１３０がシャフト３２を中心に矢印と反対方
向に回転し、反射ミラー１３０が各レーザビーム３の光
路の外側に位置する。テストモードと画像記録モードの
他の動作は、第７の実施の形態と同一なので説明を省略
する。この実施の形態でも、第７の実施の形態と同様な
効果を得ることができる。

【００５５】なお、反射ミラー１３０を集光レンズ系４
と結像レンズ系５の間に配置した場合、レーザビーム３
は集光レンズ系４の焦点距離の位置で全レーザビームが
集光される。従って、集光レンズ系４の焦点距離の位置
に光検出器１０２を配置することにより、光検出器１０
２を小型化にすることができ、且つ、光検出器１０２の
光検出素子１０２ａの面内によって異なる感度のバラツ
キの影響もなくすことができる。

【００５６】また、第１２の形態においても、反射ミラ
ー１３０をレーザアレイ２と集光レンズ系４の間、アナ
モフィックレンズ８とシリンドリカルミラー９の間、シ
リンドリカルミラー９と感光体ドラム７の間に配置して
も良い。この場合、各レーザビーム３を特定の位置に集
光するような曲率を有する反射ミラーを用いることによ
り、レーザビーム３を集光させ、光検出器１０２の小型
化や、感度のバラツキの低減を図るようにしても良い。

【００５７】図１５の(a),(b) は、本発明の第１３の実
施の形態に係る画像記録装置の構成を示す斜視図であ
り、(a) は画像記録モードを、(b) はテストモードをそ
れぞれ示す。この画像記録装置１Ｆは、第１２の実施の
形態の画像記録装置１Ｅにおいて反射ミラー１３０と光
検出器１０２の間に集光レンズ１３６を配置したもので
あり、他は第１２の実施の形態と同様に構成されてい
る。尚、この図において、第１２の実施の形態と同一の
部分には、同一の引用数字、符号を付したので重複する
説明は省略する。

【００５８】この実施の形態では、反射ミラー１３０で
反射した各レーザビーム３を集光レンズ１３６によって
光検出器１０２上に集光させるようになっているため、
光検出器１０２を小型化することができる。また、光検
出器１０２の光検出素子１０２ａ上の同一位置に全ての
レーザビーム３が照射されるため、光検出素子１０２ａ
の面内によって異なる感度のバラツキの影響をなくすこ
とができる。

【００５９】尚、第１２、及び第１３の実施の形態で
は、光量検出時に反射ミラー１３０を変位させたが、反
射ミラーとして入射した光の一部を反射し、残りを透過
させる平行平面板のミラーを用いた場合には、それを光
路内に固定しても良い。

【００６０】また、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず、種々な実施の形態が可能である。例えば、感光体
はベルト状であってもよい。また、レーザアレイと感光
体とが相対的に副走査方向Ｚに移動する構成なら、レー
ザアレイのみを移動してもよく、レーザアレイおよび感
光体が移動してもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像記録
装置によると、画素密度に応じて配置された半導体レー
ザ素子から出射された各レーザビームを集光点に集光さ
せ、集光点、或いはその近傍に配置した結像レンズ系に
よって感光体上に結像するようにしたので、レーザビー
ムのビーム径に対して十分な大きな口径を有した結像レ
ンズ径を使用することが可能になり、ＭＴＦ及び焦点深
度を画素密度に応じて値にすることができる。その結
果、高画質及び高密度の画像記録を高速で実現すること
ができる。

【００６２】また、所定のタイミングで各レーザビーム
の光量を個別に検出し、この検出結果に基づいて複数の
半導体レーザ素子の駆動条件を制御することで、各レー
ザビームの光量のバラツキや変動を少なくして画質劣化
を防ぐことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像記録装置
の構成を示す斜視図。

【図２】第１の実施の形態に係るレーザアレイの要部正
面図。

【図３】第１の実施の形態に係る光検出器の受光面を示
す説明図。

【図４】第１の実施の形態に係る制御系の主要部を示す
ブロック図。

【図５】第１の実施の形態に係る光検出器のホームポジ
ションを示す概略図。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る画像記録装置
の構成を示す斜視図。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る画像記録装置
の構成を示す斜視図。

【図８】本発明の第４の実施の形態に係る画像記録装置
の構成を示す斜視図。

【図９】本発明の第７の実施の形態に係る画像記録装置
の構成を示す斜視図。

【図１０】第７の実施の形態に係る光検出器の受光面を
示す説明図。

【図１１】本発明の第１１の実施の形態の画像記録装置
に係る結像レンズ系５を示す側面図。

【図１２】本発明に係る光検出器の応用例を示す説明
図。

【図１３】本発明の第１２の実施の形態に係る画像記録
装置の構成を示す斜視図。

【図１４】第１２の実施の形態に係る可動機構部を示す
説明図。

【図１５】本発明の第１３の実施の形態に係る画像記録
装置の構成を示す斜視図。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｆ 画像記録装置 ２ 半導体レーザアレイ ２ａ 半導体レーザ素子 ３、３ａ〜３ｃ レーザビーム ４ 集光レンズ系 ４ａ 集光点 ５ 結像レンズ系 ５Ａ 第１のレンズ ５Ｂ 第２のレンズ ５Ｃ 第３のレンズ ５Ｄ 第４のレンズ ６ アフォーカルレンズ ７ 感光体ドラム ７ａ 感光体面 ８ アナモフィックレンズ ９ シリンドリカルミラー １０Ａ〜１０Ｅ 光量検出ユニット ２０ ＣＰＵ ２０ａ バス ２１ ＲＯＭ ２２ ＲＡＭ ２３ Ａ／Ｄ変換器 ２４ ラッチ回路 ２５ モータ駆動回路 ２６ クロック発生回路 ２７ Ｄ／Ａ変換器 ２８ レーザ駆動回路 ２９ 補正データメモリ ３０ 画像メモリ ３１ 信号処理回路 ３２ 絞り １００ ガイドレール １０１ 支持台 １０２ 光検出器 １０２ａ 光検出素子 １０３Ａ、１０３Ｂ プーリ １０４ モータ １０５ ベルト １０６ 連結部材 １１０ 軸 １１１ 軸受 １１２ アーム １１３ 支持台 １２０ ガイドレール １２１ 支持台 １２２Ａ、１２２Ｂ プーリ １２３ モータ １２４ ベルト １２５ 連結部材 １３０ 反射ミラー １３１ シャフト １３２ 軸受 １３３ 突起 １３４ ソレノイド １３５ スプリング Ｄ 開口径 Ｍ θ方向基線 Ｎ Ｙ方向基線 Ｗ レーザアレイの幅 Ｘ 光軸方向 Ｙ 主走査方向 Ｚ 副走査方向 θ 角度

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体レーザ素子を少なくとも主
   走査方向にアレイ状に配列したレーザアレイと、前記複
   数の半導体レーザ素子から出射される各レーザビームに
   よって露光され、前記レーザアレイと相対的に副走査方
   向に移動することによって画像信号に応じた静電潜像が
   形成される感光体とを備えた画像記録装置において、 前記複数の半導体レーザ素子から出射される前記各レー
   ザビームを共通の集光点に集光する集光手段と、 前記集光点、或いはその近傍に配置され、前記各レーザ
   ビームを前記感光体上に結像させる結像手段と、 前記各レーザビームの光量を個別に検出する光検出手段
   と、 前記光検出手段が検出した前記各レーザビームの光量に
   基づいて前記複数の半導体レーザ素子の駆動条件を制御
   する制御手段とを備えていることを特徴とする画像記録
   装置。
2. 【請求項２】 前記光検出手段は、前記複数の半導体レ
   ーザ素子から出射される少なくとも１つのレーザビーム
   の照射領域より大なる受光領域を有する光検出素子を備
   え、前記光検出素子を前記主走査方向に移動させること
   で前記各レーザビームの光量を検出する構成の請求項１
   記載の画像記録装置。
3. 【請求項３】 前記光検出手段は、前記複数の半導体レ
   ーザ素子から出射される少なくとも１つのレーザビーム
   の照射領域より大なる受光領域を有する光検出素子を備
   え、前記光検出素子を前記各レーザビームに直交するよ
   うに円弧で移動させることで前記各レーザビームの光量
   を検出する構成の請求項１記載の画像記録装置。
4. 【請求項４】 前記光検出手段は、前記複数の半導体レ
   ーザ素子から出射される複数のレーザビームの照射領域
   より大なる受光領域を有する光検出素子を備え、前記複
   数の半導体レーザ素子から前記各レーザビームを個別に
   出射させることで前記各レーザビームの光量を検出する
   構成の請求項１記載の画像記録装置。
5. 【請求項５】 前記光検出手段は、前記複数の半導体レ
   ーザ素子から出射される複数のレーザビームの照射領域
   より大なる反射領域を有する反射ミラーと、前記反射ミ
   ラーによって反射させられた前記複数のレーザビームの
   照射領域より大なる受光領域を有する光検出素子を備
   え、前記複数の半導体レーザ素子から前記各レーザビー
   ムを個別に出射させることで前記各レーザビームの光量
   を検出する構成の請求項１記載の画像記録装置。
6. 【請求項６】 前記光検出素子は、前記反射ミラーによ
   って反射させられた前記レーザビームを集光レンズを介
   して所定の受光位置で受光する構成の請求項５記載の画
   像記録装置。
7. 【請求項７】 前記反射ミラーは、所定の曲率の反射面
   を有し、 前記光検出素子は、前記反射ミラーによって反射させら
   れた前記複数のレーザビームを所定の受光位置で受光す
   る構成の請求項５記載の画像記録装置。
8. 【請求項８】 前記光検出手段は、前記複数の半導体レ
   ーザ素子から出射される複数のレーザビームの照射領域
   より大なる透過反射領域を有し、前記照射領域が前記透
   過反射領域に入るように配置されたハーフミラーと、前
   記ハーフミラーによって反射させられた前記複数のレー
   ザビームの照射領域より大なる受光領域を有する光検出
   素子を備え、前記複数の半導体レーザ素子から前記各レ
   ーザビームを個別に出射させることで前記各レーザビー
   ムの光量を検出する構成の請求項１記載の画像記録装
   置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、装置起動信号の入力に
   基づいて、前記駆動条件の制御を行う構成の請求項１記
   載の画像記録装置。
10. 【請求項１０】 前記制御手段は、画像記録期間外に定
    期的に、前記駆動条件の制御を行う構成の請求項１記載
    の画像記録装置。
11. 【請求項１１】 前記レーザアレイは、基準の半導体レ
    ーザ素子を備え、 前記光検出素子は、前記基準の半導体レーザ素子から出
    射されるレーザビームの光量を検出し、 前記制御手段は、前記光検出手段による光量検出に基づ
    いて他の前記半導体レーザ素子の前記駆動条件を制御す
    る構成の請求項１記載の画像記録装置。
12. 【請求項１２】 前記制御手段は、各半導体レーザ素子
    毎に光量の基準値を記憶するメモリを備え、前記光検出
    手段が検出した前記光量と前記メモリが記憶する基準値
    とを比較し、この比較結果に基づいて前記駆動条件を制
    御する構成の請求項１記載の画像記録装置。
13. 【請求項１３】 前記光検出手段は、単一の光検出素子
    により前記光量を検出する構成の請求項１記載の画像記
    録装置。
14. 【請求項１４】 前記光検出手段は、主走査方向の検出
    移動距離に応じた間隔を有して主走査方向に配列された
    複数の光検出素子により前記光量を検出する構成の請求
    項１記載の画像記録装置。
15. 【請求項１５】 前記光検出素子は、前記結像手段を通
    過し、前記感光体に照射される直前で前記各レーザビー
    ムの前記光量を検出する構成の請求項２、３、或いは４
    記載の画像記録装置。
16. 【請求項１６】 前記光検出手段は、前記複数の半導体
    レーザ素子から出射され、前記集光手段に入射する前で
    前記各レーザビームの前記光量を検出する構成の請求項
    １記載の画像記録装置。
17. 【請求項１７】 前記光検出手段は、前記複数の半導体
    レーザ素子から出射され、前記集光手段で集光される集
    光点で前記各レーザビームの前記光量を検出する構成の
    請求項１記載の画像記録装置。
18. 【請求項１８】 前記集光手段は、フィールドレンズで
    ある構成の請求項１記載の画像記録装置。
19. 【請求項１９】 前記結像手段は、オルソメタレンズ
    群、クセノタール系レンズ、あるいはダブルガウス系レ
    ンズである構成の請求項１記載の画像記録装置。
20. 【請求項２０】 前記レーザアレイは、複数の半導体レ
    ーザ素子が主走査方向に平行な複数ラインに配列された
    構成の請求項１記載の画像記録装置。