JPS5942849B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は画像の中間調を表現する画像記録装置に関する
もので、更に詳細に記せば、記録情報により光ビーム、
電子ビーム等を変調、偏向制御して記録媒体上を走査し
て情報を記録するビーム走査型記録装置に於いて、画像
情報を記録すべく、画像の濃度情報に応じて、少くとも
記録ビームの拡りを増減させ、必要な場合にはビームの
強度をも変化させる事によつて画像の中間調を表現出来
る様にするハーフ・トーン記録装置に関するものである
。

画像の調子を再現するのに銀塩等の記録材料を用いる写
真技術に於ては連続的調子再現が可能であるが、しかし
記録材料の種類にあつては露光量変化に対する濃度の変
化を示す露光量対濃度特性曲線が線型である領域が狭い
ものがあり、この様な記録材料を用いると画像の濃度変
化に対して、線型に濃度が追従出来ない為、画像の中間
調の欠けた質の悪い画像が再現される欠点を有する。

これを克服するために、単に露光量を増減させて記録す
るのみでは、画像の微妙な中間調を出すには充分ではな
い。この様な記録材料の例としては、電子写真記録材料
静電写真記録材料等を挙げる事が出来る。

これらの記録材料を用いた複写機が市場に出ているが、
それらの装置で中間調を再現しようとする場合にはオリ
ジナル原稿を網点にしたものを用いるのが最も効果のあ
る方法である事は周知の通りである。又、複写機に限ら
ず、一般の印刷分野でも連続階調をもつた写真等を印刷
する場合網点方式を用いて中間調を表現している。本発
明の目的は、光ビームや電子ビームを用いた走査型記録
又は表示装置に於いて、網点を作る方式を採用し中間調
の再現を行い得る改良された記録装置を提供するにある
。

本発明の他の目的は、電子写真記録材料や静電写真材料
の例にみる様な露光量対濃度特性曲線に於ける線形領域
の範囲の狭い、又はその様に処理される記録媒体を用い
てビーム走査記録を行う装置に於いて、記録媒体に当る
ビームの拡がりを制御して網点を作成し、中間調を表現
することが可能な記録装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、網点を作成するのに記録すべ
き画像の強度信号に応じて光束に収差を導入し波面を乱
す事と、記録又は表示媒体に当る光量を調節する事との
組合せを用いて実現するハーフ・トーン記録装置を提供
するにある。

本発明の更に他の目的は、記録媒体又は表示媒体に当る
ビームの拡がりを画像の強度信号によつて制御する為、
２つ以上のレンズ群よりなる望遠鏡タイプの光学系を用
い、２つのレンズ群の中間に前記信号により光路長を変
化する素子を配して光束に収差を導入するハーフ・トー
ン記録装置を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、記録すべき画像の強度信号に
応じて光束に収差を起こさせるために、電気光学効果を
利用した素子を用いる中間調記録装置を提供するにある
。

本発明の更に他の目的は、記録すべき画像の強度信号に
応じて光束に収差を起こさせるために、音響光学効果を
利用した素子を用いる中間調記録装置を提供するにある
。

本発明の更に他の目的は、画像の中間調を再現記録する
ために、球面収差を利用して記録媒体上に入射するビー
ムの径を変化させる画像記録装置を提供するにある。

本発明の更に他の目的、並びに特徴とする処は、以下図
面を参照して述べる本発明の詳細な説明によつて明らか
となるであろう。

以下、ビームとしてレーザビームを取りあげ、このビー
ムを用いて電子写真記録材料を走査する装置に於いて、
網点を用い、画像の中間調を再現する本発明に係る実施
例を図面を参照し乍ら詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る記録装置の１実施態様の概略を
示す斜視図である。

これを参照して、本発明に係る装置のアウトラインを先
ず説明する。第１図に於いて、レーザ発振器１０１より
発振されたレーザビームは、反射ミラー１０２を介して
変調器１０３の入力開口に導かれる。反射ミラー１０２
は、装置のスペースを小さくすべく光路を屈曲させる為
に挿入されるもので、必要なければ除去されるものであ
る。変調器１０３には、公知の音響光学効果を利用した
音響光学変調素子又は、電気光学効果を利用した電気光
学素子が用いられる。

変調器１０３に於いて、レーザビームは変調器１０３へ
の入力信号に従つて、強弱の変調を受ける。

又、レーザ発振器１０１が、半導体レーザの場合、或い
はガスレーザ等に於いても電流変調が可能な型或いは、
変調素子を発振光路中に組み込んだ型の内部変調器のレ
ーザを使用するにあたつては、変調器１０３は省略され
直接スポツトサイズ制御装置１０４に導かれる。変調器
１０３からのレーザビームは、スポツトサイズ制？装置
１０４により記録材上でのスポツトサイズを決められる
べく制御される。スポツトサイズ制御装置１０４は、後
に詳細に説明するが、例えば画像の強度信号に応じて、
収差を与えたり、光束の１部を部分的に位相をづらした
りする等の機能を持つもので記録材料上での光束の大き
さを制御するものである。更に理解を助ける為に１例を
もつて説明すれば、スポツトサイズ制御装置１０４はい
わゆる平行ビームの径を拡げるビームエクスパンダ一を
使つて実現出来るものである。第２図Ａに示す様に望遠
鏡タイプのビームエクスパンダ一の場合、入射側レンズ
２０１群の丁度焦点面近くに電界により屈折率の変化す
る光学結晶等２０３例えばＫＤＰ（Ｋ［−１２Ｐ０４）
，ＡＤＰ（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）等を配置し光学結晶２０
３に電界がかかつていない時には入射側レンズ２０１の
焦点の位置に出射側レンズ２０２の焦点が来る様光軸を
合せて配置する。

従つて光学結晶２０３に電界がかかつていない時は、入
射光２０４が平面波の時は通常のビームエクスパンダ一
として作用し、実線の様に出射光平面波２０５を得る。
方光学結晶２０３に電界をかけると、結晶２０３内での
光路長が変化して入射レンズ２０１の焦点面と出射レン
ズの焦点面は同一でなくなる。この詳細を第２図Ｂに示
す。その結果入射光２０４として平面波を入れた時出射
光２０５は図中破線で示されるように球面波となる。即
ち平面波に対して収差を与えられた波面となる。然るに
、出射光２０５はスポツトサイズ制御装置１０４（第１
図参照）の出力光となり後の光学系に向うわけであるが
、この後の光学系では平面波が来た時に記録媒体面で最
小径になる様にしておけば光学結晶２０３に電界がかか
つた時は球面波が入力する事になり記録媒体面では、い
わゆるぼけとなり、ビームの径は大きくなる。

この様にして記録媒体面上でのビーム径は結晶２０３内
での光路長の変化量即ち電界の強さによりコントロール
する事が出来る訳である。以上は本発明の１実施例であ
りスポツトサイズ制御装置自体についての詳細な説明は
又後で行うが、本実施例ではこのビームエクスパンダ一
・タイプのスポツトサイズ制御装置１０４を使う例を用
いて、後の光学系の説明を続ける。

スポツトサイズ制御装置１０４の出力光レーザビームは
Ｆｉｇｌに示されるように、鏡面を１個ないし複数個有
する多面体回転鏡１０５に入射される。

勿論この代りに、公知のガルバノ・ミラー等の走査手段
が使用可能である。多面体回転鏡１０５は高精度の軸受
（例えば、空気軸受）に支えられた軸に取り付けられ、
定速回転（例えば、ヒステリシスシンクロナスモータ、
ＤＣサーボモータ）のモータ１０６により駆動される多
面体回転鏡１０５により、水平に掃引されるレーザビー
ム１１２はｆ−θ特性を有する結像レンズ１０７により
、感光ドラム１０８上にスポツトとして結像される。一
般の結像レンズでは光線の入射角θの時、像面上での結
像する位置ｒについて、ｒ−ｆ・Ｔａｎθ−（１）（ｆ
：結像レンズの焦点距離）なる関係があり、本実施例の
様に、一定の多面体回転鏡１０５により、反射されるレ
ーザビーム１１２は結像レンズ１０７への入射角が、時
間と共に一次関数的に変化する。従つて、像面たる感光
ドラム１０８上での結像されたスポツト位置の移動速度
は、非直線的に変化し一定ではない。即ち、入射角が大
きくなる点で移動速度が増加する。従つて一定時間間隔
でレーザビームを０Ｎにして、スポツト列を感光ドラム
１０８におくと、それらの間隔は両端が中央部に比較し
て広くなる。この現象を避ける為（結像レンズ１０７は
、＼−′ なる特性を有すべく設計される。

この様な結像レンズ７をｆ−θレンズと称する。

更に平行光を結像レンズでスポツト状に結像させる場合
、そのスポツト最小径Ｄｍｉｎは、λ：用いられる光の
波長 Ａ：結像レンズの入射開口 （ビーム径が開口より小さければビームの拡り）で与え
られる。

但しεは１に近いコンスタントで、例えば入射開口より
ビーム径が小さいレーザ光に対しては、ε−１．２７で
ある。Ｆ，λが一定の場合Ａを大きくすればより小さい
スポツト径Ｄｍｉｎが得られる。先に述べたビームエキ
スパンダー１０４は、この効果を与える為に用いられる
。以上はｆ−θレンズに収差の無い波面が入射した場合
の議論である。収差を有する波面がｆ−θレンズに入射
した場合は記録媒体上でのビーム径は、ノ となる。

但しＫは光の波数であり、ｆはｆ−θレンズの焦点距離
であり、Ａはレーザビームの拡り、σは後述のビーム・
エキスパンダーの収差係数である。後述する収差項σが
零である時（３）式と一致する。但しε一一である。ビ
ーム検出器１１８は、π小さな入射スリツトと、応答時
間の速い光電変換素子（例えば、ＰＩＮダイオード）か
ら成る。

ビーム検出器１１８は、掃引されるレーザビーム１１２
の位置を検出し、この検出信号をもつて、感光ドラム上
に所望の光情報を与える為の変調器１０３への入力信号
のスタートのタイミングを決定する。これにより、多面
体回転鏡１０５の各反射面の分割精度の誤差及び、回転
ムラによる水平方向の信号の同期ずれを、大巾に軽減で
き、質の良い画像が得られると共に、多面体回転鏡１０
５及び駆動モーター１０６に要求される精度の許容範囲
が大きくなり、より安価に製作できるものである。上記
の如く、偏向、変調、スポツトサイズ制御装置１０４で
デイフオーカス制御されたレーザビーム１１２は、感光
ドラム１０８に照射され、電子写真処理プロセスにより
顕像化された後、普通紙に転写、定着され、ハードコピ
ーとして出力される。

次に記録部１１９について第３図をも参照しつつ説明す
る。

本実施例に適用される電子写真プロセスの１例として本
出願人の特公昭４２−２３９１０号公報等に記載の如く
、導電性支持体、光導電性層及び絶縁を基本構成体とす
る感光ドラム１０８の絶縁層表面を、第１のコロナ帯電
器１０９によりあらかじめ正又は負に一様に帯電し、光
導電性層と絶縁層の界面もしくは、光導電性層内部に前
記帯電極性と逆極性の電荷を捕獲せしめ、次に前記被帯
電絶縁層表面に前記レーザビーム１１２を照射すると同
時に、交流コロナ放電器１１０による交流コロナ放電を
当て、前記レーザビーム１１２の明暗のパターンに従つ
て生ずる表面電位の差によるパターンを前記絶縁層表面
上に形成し、前記絶縁層表面全面を一様に露光し、コン
トラストの高い静電像を前記絶縁層表面上に形成し、更
には前記静電像を荷電着色粒子を主体とする現像剤にて
現像装置１１３により現像して可視化した後、紙等の転
写材１１１に前記可視像を内部もしくは外部電界を利用
して転写し、次に赤外線ランプ、熱板等による定着手段
１１５によつて転写像を定着して電子写真プリント像を
得、一方転写が行われた後前記絶縁層表面をクリーニン
グ装置１１６によりクリーニングして残存する荷電粒子
を除去し、前記感光ドラム１０８を繰り返し使用するも
のである。

尚、１１４は転写用コロナ放電器、１１７は液体現像剤
を用いる場合の現像液絞り用のポストコロナ放電器であ
り、各図における同一番号は同一部材を示すものである
。

上述の電子写真プロセスに於いて、交流コロナ放電器を
用いる場合、交流の周波数Ｆ。

を、感光ドラムの周速ｖに対してＦ。≧ｖとするのが好
まｐしい。

但し、ｐは感光体の静電容量、交流除電領域の幅、現像
の条件等で定まる定数である。更に、他の電子写真プロ
セスの例として、上述のプロセスに於ける第一次の帯電
工程の後に、交流コロナ放電を当てて前記絶縁層表面の
電荷を減衰せしめ、次いで、情報信号としての前記レー
ザ光を入射させ、レーザ光の明暗に従つた静電像を前記
絶縁層表面に形成し、その後該静電像を現像する過程以
後は上述のプロセスと同じように行うことも可能である
。又、上述のいずれのプロセスに於いても、第２次のス
テツプとして、交流放電を当てる代りに、１次ステツプ
の帯電極性とは逆極性の第２のコロナ放電を当て、他は
同様なステツプを施すことも可能である。

以上に述べたレーザビーム走査型記録系の例に於いて、
スポツトサイズ制御装置により記録媒体上でのビーム径
を変える事によつて、中間調を表わす方法につき以下詳
細に説明する。

記録媒体上に結像されるレーザビームは、記録媒体の露
光量対濃度特性曲線に応じて、該媒体上に濃度分布を形
成する。

露光量対濃度特性曲線の露光量の変化に対する濃度変化
が線型である領域が狭いか又はその様に処理される記録
媒体によるレーザビームの濃度分布への変換を第４図に
示す。４０２は該露光量対濃度特性曲線である。

記録媒体上に結像されたレーザビームは近似的にガウス
分布４０１をしていて、それが濃度Ｄ１を持つ半径Ｒ。
の円４０４に変換される。記録材料の上記露光量対濃度
特性曲線の線型領域が狭いといつても少しはあるので、
半径Ｒ。の円４０４の周辺はＤＯ（５Ｄ１の中間の濃度
を持つ。数式的に少し詳しく議論する。記録媒体上のレ
ーザビームエネネルギ一はガウス分布即ち、０ｖｖ０ で近似出来る。

但し１１ｏ１は全エネルギー、Ｗ８はビームの拡りを示
す。記録媒体の濃度が露光量ＥＴの前後でＤ。からＤ１
に変わるとすれば、濃度Ｄ１の円４０４の径はとなる。

但しＴは露光時間である。そこで、レーザ・ビームのビ
ーム径ＷＳｌその全エネルギー１１０ぃ露光時間を考え
る事によつて濃度Ｄ１の円の径を増減出来る。

この事を利用して画像の中間調を表わす事を議論する。
或る微小領域（その面積をＢ１濃度をＤ。

とする）を考え、その内に濃度Ｄ１の領域（その面積を
Ｃとする）を作成すれば、その微小領域の平均濃度は、
ＤｌＣ となり、ＤＯ−０とすると、これは一となる。

ｐ例えば第５図に示す様に微小領域を正方形、濃度Ｄ１
の領域を円にすれば平均濃度は（但し２ｒ０≦Ｌ）で与
えられる。

さすれば、ＲＯ２対平均濃度は第６図の様になる。最大
濃度がＤ１πでなくＴＤｌである。

最大濃度をＤ，にする為には途中の光路上にビーム形状
を正方形に変換する光学系例えばシリンドリカル．レン
ズを用いれば良い。以下では、その様な光学系を用いな
い系に対して議論を進めるが、用いる場合も同様な議論
が出来る。

（８）式によりＲ。

を変化する事により中間調を表わす事が可能である。次
にＲ。

を変化させる具体的方法について１例を下記に示す。例
えば第２図Ａ，Ｂの形式のビームエキスパンダーに於い
て、第１レンズ群２０１と第２レンズ群２０２の間の各
レンズ群の共通焦点近辺に厚さｌの電気光学素子ＫＤＰ
，ＡＤＰ等を置く。

レンズ群２０１と２０２の間の光学的距離は１１＋１２
＋ｎ（ト）ｌ…ｆ１＋Ｆ２＋△（ト）である。但し、ｎ
（Ｅ）は結晶の屈折率が印加電圧Ｅによつて変化する事
を示す（電気光学効果）。この様な光学系にレーザ光（
ガウス．ビームで近似出来る）が入射した時射出レーザ
光は に比例する。

但し」皐＼易？′ ？晶 である。

この様に射出レーザビームは収差項ＫＯｒ２を持つてい
る。このビームを前述のｆ−θレンズに入射させると収
差が無い場合に比してビーム径は拡がる。拡がり量につ
いてはｆ−θレンズの説明の所で既に述べた。この様に
してエキスパンダー１０４に内蔵された電気光学素子に
加圧する電圧を制御する事によつてエキスパンダーより
の射出光に可変な収差を与え、記録媒体上の結像ビーム
径を変える事が出来る。

その時にビーム径が増大する事等によつてビームのピー
ク．パワーが減少するので、第１図の光変調器１０３の
変調レベルを変化させてピーク．パワーを増加する様に
する。第７図は記録媒体上のビームのエネルギー分布を
示す。

ビーム径が分布７０１から分布７０２の様に拡る為にピ
ーク値が低下する事を示す。第８図は細く絞つたビーム
分布８０３′の時にピーク値を低下させて分布８０３と
し、分布８０４に示す様に同じピーク値を持つ様にした
例を示す。但しこの場合分布８０４で感光体は充分飽和
し、必要な最大スポツト径が得られているものとする。
この事は例えばレーザ．ビームのエネルギー分布を示す
式（５）でを一定にする事である。

そして、記録媒体上のビーム径は（４）式で与えられる
から（５）式のＷｓはである。よつて平均濃度は（６）
，（８）式を使用してで与えられる。レーザのピーク．
パワーを一定にすれば濃度はに比例する。

収差を与える事によつて濃度が変化する事を示す式であ
る。第９図に収差σＡ２に対するビーム径Ｄｍｉｎの変
化を示す。

ｆ：ｆ−θレンズの焦点距離 λ：使用波長 Ｋ：使用波数 Ａ：ｆ−θレンズに入射するビーム径 σ：収差係数 式１０及び第９図かられずかな収差を与えるのみで、ビ
ーム径Ｄｍｌｎが変化する事が分る。

これによりわずか収差を与える事によつて濃度を大きく
変える事が出来る。これは濃度Ｄ１の円の径を増減する
のにレーザ・ビームの全エネルギーを変化させるのみの
方法よりも有効な手段である事を示している。これは濃
度を表わす（１０）式に於いて濃度がビーム径に関する
項Ｄ２ｍｉｎに比例するかそれともレーザ・ビームの全
エネルギー１，０１に関係する項１０ｇ１１０１゜１に
比例するかの２πＤ２ｍｌｎＥＴ違いであり、強度１１
０１のみを変える場合には、濃度Ｄ１のビーム径が対数
的にしか変化しない為に、変化率が悪い。

従つて濃度のダイナミツクレンジが大きくとれない。従
つて本発明は、ビーム径Ｄ２ｍｌｎを変えるのに収差係
数σを変化させその場合に画像の記録が行えるように１
０１をも必要に応じて変える事により、ダイナミツクレ
ンジを大きくとつて記録する方法を提供するものである
。以上スポツトサイズ制御装置の１例として球面収差を
与える方法、特に望遠鏡タイプの光学系の中に電気光学
素子を組み込んで実現する方法について述べたが、スポ
ツトサイズ制御方法は、この１方法に限定されるもので
はなく、光束の１部に位相差を与えて部分的に収差を作
り拡がりを制御する方法等によつてもスポツトサイズを
制御出来．る事は勿論である。

他のスポツトサイズ制御方法の例を第１０図に示す。

第１０図Ａ，Ｂは光路中に光束に対して部分的収差を与
える目的で、電気光学効果を持つ物質１００４を配する
方式である。 二電気光学効果を持つ物
質としては、ニトロベンゼンや二硫化炭素の液体でカー
効果（Ｋｅｒｒｃｆｆｅｃｔ）を持つものと、ＫＤＰ（
ＫＨ２ＰＯ４），ＡＤＰ（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４），ＬｌＮ
ｂＯ３やＬｌＴａＯ３等の様にポツケルス効果（ＰＯｃ
ｋｅｌｓｅｆｆｅｃｔ）こを持つもの等があり、この場
合いずれでも使用可能である。今これをＫＤＰとすると
、ＫＤＰ結晶にかける印加電圧を下げる為に第１０図Ａ
，Ｂの構成をとる。平面波１００１はシリンドリカルレ
ンズ１００２５と１００３により１方向の圧縮を受け、
光束の断面が長方形の形１００ＶでＫＤＰｌＯＯ４に入
射する。

ＫＤＰｌＯＯ４には第１０図Ｂに示す様に光束を横切つ
て不規則な電界を付加する様に電極 ４１００５が配
されている。

このＫＤＰｌＯＯ４に電圧が印加されていない時は、平
面度良く研磨されたＫＤＰｌＯＯ４の端面から入射した
平面波は何ら収差を形成する事なく他方の端面から出射
し、然る後シリンドリカルレンズ１００６，１００７に
より再び平面波となる。然るに電極１００５に電圧を印
加した時は、電極の不規則性により、ＫＤＰ結晶１００
４内に屈折率のむらを生じいわゆる脈理を作つた様な効
果を得る。これによりＫＤＰに入射した光束の波面に位
相差が導入され、シリンドリカルレンズ１００６と１０
０７から出た光束は平面波でなく収差を持つた波面とな
る。これから後は望遠鏡タイプの例と同じく収差を持つ
た波面は後の光学系でビームが拡がり、記録媒体上で大
きいスポツトを形成する。他の１つの例は第１０図Ａの
例が透過型であるのに対し、同じ効果を反射型で得る方
法である。

これを第１０図Ｃ，Ｄに示す。反射型であるというだけ
で、後は第１０図Ａ，Ｂ図と同じである。

入射光束１０２１はＫＤＰｌＯ２２の電極１０２４の貼
つてある面１０２３で全反射する様に入射光１０２１の
入射角を設定してある。電極１０２４はＫＤＰｌＯ２２
の１面１０２３上に不規則な形に配してあり、電圧が印
加されていない時は結晶内の屈折率は一様で、入射光１
０２１は波面をみだされないまま出力光１０２５となつ
て出る。然るに電極１０２４に電圧が印加されている時
は、正電極と負電極との間の部分には電界により屈折率
が変化して全反射の面で波面に乱れを付加する。

従つて出力光１０２５は波面が乱れ平面波ではなくなり
、後の光学系を通ると感光体上で拡がりの大きいスポツ
トを形成する。上述の２例共、波面の乱れの量は、部分
的屈折率の変化の関数であり、屈折率の変化は印加電圧
の関数であるから電極の形状、配置を工夫する事により
、印加電圧と感光体上でのスポツトサイズを一義的に関
係づけ制御する事が可能である。

スポツトサイズ制御方法の更に他の１つの例を第１０図
Ｅに示す。これは第２図Ａ，Ｂに示した望遠鏡タイプの
光学系を使う方法を反射型で行う方法である。入射光１
０３１は入射光学系１０３２により電歪素子１０３３の
上につけられた反射面１０３４の近傍で収束される。反
射された光は出力光学系１０３５により平面波に直され
、出射光１０３６となる様に最初入射光学系１０３２と
出射光学系１０３５との距離１１＋１２が各々の焦点距
離の和Ｆ１＋Ｆ２に等しくなる様に設定しておく。今、
電歪素子１０３３に電圧を印加すると、印加電圧に応じ
て１０３７の方向に変形しく光路上の変形量△ｌ）、光
学パスが変つて１１＋１２＋△ｌとなる。これにより、
第２図Ａ，Ｂの例と同様にして、出射ｋンズ１０３５か
らの出射光はコリメ ！ートされない光束となり収差が
与えられる事になる。この方法でも前記の方法と同じく
、収差の量は△ｌの関数で、△ｌは印加電圧の関数とな
るから印加電圧を変化させる事により収差の度合いを制
御出来る事になる。従つて印加電圧により感光体上での
スポツトのサイズを制御出来る訳である。

スポツトサイズ制御方法の更に他の１つの実施例を第１
１図Ａ，Ｂを参照して説明する。

この実施例は、収差を利用してスポツトサイズを太くす
１る点は先述の実施例と同じであるが、屈折率が変化す
る素子として音響光学効果を有する素子を用いる点に相
違を来たしている。斯かる素子を含む光学装置の詳細を
第１１図Ａに示し、同Ｂにその中の音響光学効果素子の
拡大〉図を示した。

両図において入射側レンズ群（図は単一レンズにて示し
てある）１２０１の丁度焦点面近くに音響光学効果素子
１２０３を配置する。この素子に所定の周波数を有する
基準の超音波が伝搬する時、０次光１２０５に対し、２
θ１のブラ 二ツグ（Ｂｒａｇｇ）角をへだてて１次光
１２０６が反射される。一般にブラック角θＢは、で表
わされる。

但し、λ：光の波長；Ａ：超音波の波長 ｖ：超音波の速度、ＦＢ：超音波の周波数今この基準の
超音波が上記素子１２０３中を伝搬する時、１次光に関
して、入射側レンズ群１２０１の焦点の位置に出射側レ
ンズ群１２０２の焦点が来る様に該出射側レンズ群の光
軸を合わせて配置する。

従つて、素子１２０３に基準の周波数の超音波が伝搬し
ている時には、Ｏ次光１２０５は遮蔽板１２０８で遮断
され、１次光１２０６のみが出射，側レンズ１２０２を
コリメートされた状態で、通過し、平面波として出射さ
れ球面収差は生じない。

次いでこのコリメートされた状態のビームはビーム・エ
キスパンダ１０４′の入力開口に導かれ、その中心を通
つてビーム径が太くされ、以後、スキヤナ一１０５，ｆ
−θレンズ１０７を経て感光体１０８に入射する様各要
素の光軸が設定されている。次に、音響光学効果素子１
２０３に、上記の基準周波数とは異なる、例えばより大
なる周波数を有する超音波が伝搬すると、その１次光１
２０６′は図示の破線の如くにより大きなブラック角θ
２で反射する。

このビームは出射側レンズ１２０２を通過して光軸に平
行なビームとなるが、光軸からは第１１図Ａに示した通
りｄ１だけ隔たつている。この様に光軸から距離ｄだけ
隔たつたビームが次にビーム・エキスパンダー１０４′
に入射するとその入射高ｄに応じて、該ビーム・エキス
パンダーを構成するレンズは球面収差を起こす。これら
の両者の関係を第１１図Ｃに例示した。即ちブラック角
θＢに応じてビームエキスパンダー１０４′以後の光学
系に入射するビームの光軸からの入射高が変化し、球面
収差の量も変化するから、ブラック角、即ち素子１２０
３への超音波の周波数を変化させることにより球面収差
の量即ち、記録媒体上でのビームのスポツト径の大きさ
を制御することができる。上記は、素子１２０３にある
角度で入射するビームについてそのＢｒａｇｇ反射角の
変化を説明したが、素子に対して垂直に入射してくるビ
ームについても従来ラマン・ナス（Ｒａｍａｎ−Ｎａｔ
ｈ）回折現象により上記と同様にビームの出射角が素子
を伝搬する超音波の周波数によりコントロールできるこ
とが知られている。

以上の例の場合、第１図に示した変調器１０３が変調器
兼偏向器として働くことにより実現される。

以上はスポツトサイズ制御装置の例について説明した。

スポツトサイズ制御の具体的方法は他にも多数あり、こ
こで述べた実施例に限定されるものではない。次に以上
の実施例に於いて説明したスポツトサイズ制御装置を制
御する電気信号系について説明する。

電気信号系統図を第１２図Ａに示す。１１０１はビデイ
オ信号発生器であり、具体的には各種撮像管を使つたカ
メラやビデイオデイスク、ビデイオテープやストレージ
チユーブ等と同等のビデイオ信号をプリンタ部に提供す
る装置であり、コンピユータからの直接、間接的信号も
含む。

ビデイオ信号発生器１１０１から出た画像強度信号は、
変調制御回路１１０２及びスポツトサイズ制御回路１１
０３に印加される。

変調制御回路１１０２は入力の画像強度信号に応じて光
変調器１１０５をドライブする信号に変換する回路や画
像のリニアリテイを保つ為のγ補正用の回路等を含むも
のである。同様にスポツトサイズ制御回路１１０３はス
ポツトサイズ制御装置１１０６をドライブしたり、スポ
ツトサイズによりγ補正する為の回路等を含むものであ
る。変調制御回路１１０２から出た信号は、光変調器１
１０５に印加され画像信号の強度に応じて光変調の光量
を制御する。

スポツトサイズ制御回路１１０３から出た信号は、先に
説明した１０４の如きスポツトサイズ制御装置１１０６
に印加され、画像信号の強度に応じてスポツトサイズ制
御装置１１０６からの出射光の収差の量を制御する。

一方、レーザ光線１１０４から出た光は、変調器１１０
５に入射し画像信号の強度に応じて光変調を受け、スポ
ツトサイズ制御装置１１０６に入射する。そしてここで
もやはり画像信号の強度に応じて収差を付加され走査光
学系１１０７に入射する。本実施例では１１０７はポリ
ゴンスキヤナ一である。ポリゴンスキヤナ一１１０７か
らの光は結像レンズ１１０８を通つて感光ドラム１１０
９土に結像する。第１１図Ａ，Ｂに示した音響光学効果
素子を使用する場合、この素子は光変調器１０３（第１
図 Ｊ参照）と兼用できるので、この場合のプロツク図
は、第１２図Ｂの様に変形される。即ち、ビデオ・シグ
ナル発生器からの信号（情報信号一振幅変調信号と、強
度信号一超音波の周波数信号）により、変調制御回路１
１０７で、光ご変調と偏向を同時に変調器１１０５′で
行うべく制御される。

この偏向によりビーム・スポツトの径を変え収差を起こ
させること前述の通りである。収差を与えない時に記録
媒体上でより細少なスポツトサイズを得る為には、光路
にビームエクス ４パンタを配してアパチヤ一を大きく
取る事が必要である事は言う迄もない。以上に述べた如
く、画像の強度信号に応じて、レーザ光の強度変調を必
要に応じて行いながら光束波面に収差を導入する事によ
り記録又は表示媒体上でのスポツトのサイズを制御して
画像の中間調を表わすことができる。

記録や表示媒体及び収差を導入してスポツトサイズを制
御する装置については本明細書に述べた例に限定される
ものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像記録装置の概要を示す視視図
、第２図Ａは、本発明に適用されるビーム・スポツトサ
イズ制御装置としてのビームエキスパンダの１実施例の
説明図であり、第２図Ｂはその部分拡大図、第３図は本
発明に適用可能なプリンター部の概要を示す正面図、第
４図は使用記録媒体上の露光量と像濃度との関係を示す
特性図であつて、露光量と空間、像濃度と空間との関係
をも合わせ表示したグラフ、第５図は、像の微小領域を
正方形、濃度Ｄ１の領域を円により示した説明図、第６
図は、濃度Ｄ１の円領域の半径をＲ。 とした場合、ＲＯ２対平均濃度のグラフ、第７図、８図
は記録媒体上のビームのエネルギー分布図、第９図は、
収差に対する最小ビーム径Ｄｍｉｎの変化を示す図、第
１０図Ａ−Ｅは、スポツトサイズ制御の方法の他の３例
を示す図、同図Ａは第１例の正面図、Ｂはその平面図、
Ｃは第２例の正面図、Ｄはその平面図、Ｅは第３例の正
面図である。第１１図Ａは、スポツトサイズを制御する
更に他の実施例の説明図で、Ｂはその部分拡大図、Ｃは
入射ビームの光軸からの入射高に対する球面収差の特性
を示すグラフ、第１２図Ａは本発明に係る装置における
スポツト．サイズを制御するための電気信号系統を示す
プロツク図であり、同図Ｂはその変形例のプロツク図で
ある。１０１・・・・・・ビーム発生器；１０８・・・
・・・記録媒体；２０３，１００４，１０２２，１０３
３，１２０３・・・・・・スポツト・サイズを制御する
手段；１０５・・・・・・走査させる手段；１０７・−
・・・・結像させる手段，１１０１・・・・・・信号発
生器；１１０３・・・・・・網点用記録ビームを形成す
る手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 網点記録用ビームで記録媒体を走査し、かつその際
   記録媒体に入射するビームのスポットサイズを画像情報
   の強度信号に対応して制御することによりハーフトーン
   を再現可能な画像記録装置にして、上記ビームのスポッ
   トサイズを制御する手段が、レンズと、上記強度信号に
   対応してこのレンズへのビームの入射高を制御すること
   により、この入射高に応じて上記レンズ出射後のビーム
   の球面収差を変化させるビーム入射高制御手段と、を備
   えている画像記録装置。 ２ 前記ビーム入射高制御手段は、入射側レンズと、出
   射側レンズと、この入射側、出射側レンズの間に配置さ
   れ、前記強度信号に対応した超音波が印加される音響光
   学素子と、を備え、上記出射側レンズは音響光学素子か
   らのビームをコリメートする特許請求の範囲第１項記載
   の画像記録装置。 ３ 前記記録媒体は電子写真感光体である特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の画像記録装置。