JPS61126865A - Laser scanning type image forming device - Google Patents

Laser scanning type image forming device

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JPS61126865A
JPS61126865A JP59247279A JP24727984A JPS61126865A JP S61126865 A JPS61126865 A JP S61126865A JP 59247279 A JP59247279 A JP 59247279A JP 24727984 A JP24727984 A JP 24727984A JP S61126865 A JPS61126865 A JP S61126865A
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JP
Japan
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laser
laser light
wavelength
light
filter
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JP59247279A
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Japanese (ja)
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JPH0550908B2 (en
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Akiyoshi Hamada
浜田 明佳
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To elevate tone reproducibility of image by equipping an optical filter to intercept the light of lower wavelength side than that of oscillation laser light in laser oscillation threshold electric current in an optical path of laser light. CONSTITUTION:An interference filter 4 composed of the laminated layers of plural pieces of dielectric films is equipped in the optical path of laser light B0. The filter is a sharp cut type one whose transmittivity tau is suddenly changed on the near border of a certain wavelength lambda0 to intercept the light on the band side of low wavelength. The wavelength lambda0 is designed to be almost equal to wavelength of oscillation laser light in the oscillation threshold current Ith of laser light. Therefore, the output character of laser light passed through the filter 4 becomes linear over almost all the parts of output range of a semiconductor laser 1. Thus, as compared with the conventional one, modulation of strength of oscillation laser light can be performed, and image of higher tone reproducibility can be obtained in wider range.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーザを光源としたレーザビームプリ
ンタ等のレーザ走査型画像形成装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser scanning image forming apparatus such as a laser beam printer using a semiconductor laser as a light source.

さらに詳述すると、入力映像信号に応じた励起電流を半
導体レーザに与えて強度変調されたレーザ光を発振させ
ることにより得られる画像を濃度階調性のあるものにす
るレーザ光変調手段、並びに、このレーザ光を感光体上
に結像走査して画像を形成する光走査装置を備えたレー
ザ走査型画像形成装置に関する。
More specifically, a laser light modulation means provides an excitation current according to an input video signal to a semiconductor laser to oscillate intensity-modulated laser light, thereby making an image with density gradation characteristic; The present invention relates to a laser scanning type image forming apparatus including an optical scanning device that forms an image by scanning the laser beam onto a photoreceptor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体レーザは、小型、高効率、高速、安定であり、し
かも、レーザ光発振時に容易に直接変調できる大きな利
点があることから、近年レーザビームプリンタ等のレー
ザ走査型画像形成装置の光源として多用されている。 
従来から、上述したレーザ走査型画像形成装置において
は、半導体レーザに対する励起電流を入力映像信号に応
じて変化させることによって、発振レーザ光の強度を変
調している。 つまり、半導体レーザの電流−光出力特
性は第2図に示すようなものであり、レーザ発振しきい
値電流(Itあ)以上の電流に対してほぼリニアーな光
出力特性を示している。 従って、入力映像信号の濃淡
情報に基づいた励起電流を、(■い)〜(I、、、)の
範囲で半導体レーザ番ご与えることによって、濃淡に見
合った強度のレーザ光が得られ、このレーザ光を感光体
上に結像走査することによって、階調性のある画像が得
られるのである。
Semiconductor lasers are small, highly efficient, fast, and stable, and have the great advantage of being able to be easily directly modulated during laser beam oscillation, so in recent years they have been widely used as light sources for laser scanning image forming devices such as laser beam printers. ing.
Conventionally, in the above-described laser scanning image forming apparatus, the intensity of the oscillated laser light is modulated by changing the excitation current to the semiconductor laser according to the input video signal. In other words, the current-optical output characteristic of the semiconductor laser is as shown in FIG. 2, and exhibits an almost linear optical output characteristic for a current equal to or higher than the laser oscillation threshold current (Ita). Therefore, by applying an excitation current based on the gradation information of the input video signal to the semiconductor laser number in the range of (■i) to (I, , , ), laser light with an intensity commensurate with the gradation can be obtained. By scanning a laser beam onto a photoreceptor, an image with gradation can be obtained.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、第2図のグラフからも分かるように、半
導体レーザの出力特性は、しきい値電流(Iい)以下の
領域において大きく変化してリニアリティがなくなるた
め、上記従来構成によるものでは、階調性のある変調に
用いられる領域は、しきい値電流以上の範囲でしかなか
った。 つまり、光出力としては(Pい)と(P□X)
の範囲に限られるのである。 そして、この(pth)
とtp、、、)との比(P−x/Pzh)は、高出力の
半導体レーザにおいて30〜50程度であり、これは、
画像としての濃度比の1.5〜1.7程度に相当するも
のである。 従って画像としての階調再現性は必ずしも
高いとは言えないものであった。
However, as can be seen from the graph in Figure 2, the output characteristics of a semiconductor laser change greatly in the region below the threshold current (I) and lose linearity. The region used for sexual modulation was only the range above the threshold current. In other words, the optical output is (P) and (P□X)
It is limited to the range of And this (pth)
The ratio (P-x/Pzh) between tp and tp is about 30 to 50 in a high-power semiconductor laser, which
This corresponds to a density ratio of about 1.5 to 1.7 as an image. Therefore, the gradation reproducibility as an image cannot necessarily be said to be high.

本発明の目的は、上述の実情に鑑み、半導体レーザの特
性を有効に利用して画像の階調再現性を高めることにあ
る。
In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to improve the gradation reproducibility of images by effectively utilizing the characteristics of semiconductor lasers.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明によるレーザ走査型画像形成装置の特徴構成は、
人力映像信号に応じた励起電流を半導体レーザに与えて
強度変調されたレーザ光を発振させるレーザ光変調手段
と、このレーザ光を光走査装置により結像走査させてそ
の上に画像を形成する感光体との間のレーザ光の光路内
に、レーザ発振しきい値電流におぼろ発振レーザ光の波
長よりも低波長側の光を遮断する光学フィルタを設けた
ことにある。
The characteristic configuration of the laser scanning image forming apparatus according to the present invention is as follows:
A laser light modulator that applies an excitation current according to a human video signal to a semiconductor laser to oscillate intensity-modulated laser light, and a photosensitive device that scans the laser light to form an image using an optical scanning device to form an image thereon. This is because an optical filter is provided in the optical path of the laser beam between the body and the laser oscillation threshold current to block light having a wavelength lower than the wavelength of the dimly oscillated laser beam.

〔作 用〕[For production]

つまり、第3図のグラフから分かるように、半導体レー
ザから発振されるレーザ光のスペクトルは、入力励起電
流をパラメータとして変化する。 即ち、入力励起電流
が小さい場合は、そのスペクトルは第3図中の一点鎖線
及び破線で示すように、低波長帯域に偏るとともに比較
的ブロードであり、入力励起電流が大きくなるに従って
、第3図中の実線で示すように、そのスペクトルが長波
長′帯域に移動するとともにシャープになって行り一シ
かも、しきい値電流(Iい)を境としてスペクトルの帯
域及びシャープさが著しく変化する。
That is, as can be seen from the graph in FIG. 3, the spectrum of the laser light emitted from the semiconductor laser changes using the input excitation current as a parameter. That is, when the input excitation current is small, the spectrum is biased toward the low wavelength band and relatively broad, as shown by the dashed line and dashed line in FIG. As shown by the solid line in the middle, the spectrum becomes sharper as it moves to the longer wavelength band, but the band and sharpness of the spectrum change markedly when the threshold current (I) is reached. .

従って、上記の特性把握に基づいて、しきい値電流にお
ける発振レーザ光の波長よりも低波長側の光を光学フィ
ルタで遮断することによって、しきい値電流以下の励起
電流による発振レーザ光の出力を低下させ、実質的な出
力特性を、第4図に示すように、従来は発振レーザ光の
強度変調に用いることの出来なかった範囲をも含めて、
半導体レーザの全ての出力範囲においてほぼリニアーな
ものにすることができるのである。
Therefore, based on the above characteristics, by blocking light with a wavelength lower than the wavelength of the oscillated laser beam at the threshold current with an optical filter, the output of the oscillated laser beam with an excitation current below the threshold current is achieved. As shown in FIG.
This allows the semiconductor laser to be substantially linear over the entire output range.

〔実施例〕〔Example〕

以下に、図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below based on the drawings.

第1図は、レーザ走査型画像形成装置の一例としてのレ
ーザビームプリンタにおける光走査装置(S)の概略構
成を示している。 レーザ光変調手段(M)によって、
入力映像信号に応じた励起電流(I)を与えられた半導
体レーザ(1)からレーザ光(Bo)が発振される。 
ここに、半導体レーザ(1)は、第2図に示すような励
起電流(I)に対する光出力(P)特性と、第3図に示
すような励起電流(()をパラメータとする発振波長(
λ)特性を持ったものである。 レーザ光(Bo)は、
コリメータレンズ(2)によって平行光にされ、高速回
転するポリゴンミラー(3)の1つの鏡面で反射される
FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical scanning device (S) in a laser beam printer as an example of a laser scanning image forming device. By the laser light modulation means (M),
A laser beam (Bo) is oscillated from a semiconductor laser (1) to which an excitation current (I) corresponding to an input video signal is applied.
Here, the semiconductor laser (1) has optical output (P) characteristics with respect to excitation current (I) as shown in FIG. 2, and oscillation wavelength (with the excitation current (() as a parameter) as shown in FIG.
λ) characteristics. The laser beam (Bo) is
It is made into parallel light by a collimator lens (2) and reflected by one mirror surface of a polygon mirror (3) that rotates at high speed.

そして、このレーザ光(Bo)の光路内に、光学フィル
タの一例として、複数枚の誘電体薄膜を積層構成した干
渉フィルタ(4)を設けてある。
An interference filter (4), which is an example of an optical filter, is provided in the optical path of this laser beam (Bo), which is made up of a plurality of laminated dielectric thin films.

このフィルタ(4)は、第5図に実線で示すように、あ
る波長(λ。)近傍を境として透過率(τ)が急激に変
化して、低波長帯域側の光を遮断するシャープカットタ
イプのものであり、この波長(λ。)は、レーザ光発振
しきい値電流(Ith)における発振レーザ光の波長(
以下しきい値波長と称する)にほぼ等しく設定されてい
る。 従って、このフィルタ(4)を通過したレーザ光
の出力特性は、実質的に第4図に示すような、半導体レ
ーザ(1)の出力範囲のほぼ全域に亘ってリニアーなも
のとなる。
As shown by the solid line in Figure 5, this filter (4) has a sharp cut whose transmittance (τ) changes rapidly around a certain wavelength (λ) and blocks light in the low wavelength band. This wavelength (λ) is equal to the wavelength (λ) of the oscillated laser light at the laser oscillation threshold current (Ith).
(hereinafter referred to as the threshold wavelength). Therefore, the output characteristic of the laser light that has passed through this filter (4) becomes substantially linear over almost the entire output range of the semiconductor laser (1), as shown in FIG.

また、このフィルタ(4)は、第1図に示すように、レ
ーザ光の進行方向に対して、軸芯(P)周りで回動固定
自在に取付けられており、半導体レーザ個体間における
しきい値電流(■い)のバラツキを、このフィルタ(4
)をレーザ光に対して適宜角度に固定することによって
補正できるようにしである。 つまり、干渉フィルタの
特性として、光の入射角度が変われば、光透過帯域特性
が第5図に破線で示すように変化するから、遮断波長を
しきい値波長に対して常にほぼ等しく設定することがで
きるのである。
In addition, as shown in Fig. 1, this filter (4) is attached so as to be rotatable and fixed around an axis (P) with respect to the traveling direction of the laser beam, and is used to maintain the threshold between individual semiconductor lasers. This filter (4
) can be corrected by fixing it at an appropriate angle with respect to the laser beam. In other words, as a characteristic of an interference filter, if the incident angle of light changes, the optical transmission band characteristic changes as shown by the broken line in Figure 5, so the cutoff wavelength should always be set almost equal to the threshold wavelength. This is possible.

第1図に示すように、先に述べた、レーザ光(Bo)を
反射するポリゴンミラー(3)の回転で、鏡面のレーザ
光(Bo)に対する傾きが変化し、それに伴って、反射
後のレーザ光(BII)は、感光体の一例である感光体
ドラム(5)の長手方向に向かって走査される。 この
レーザ光(B、)は、fθレンズ(6)によって収束さ
れ、表面が一様に帯電された感光体ドラム(5)上に結
像してその位置の帯電電位を減少させる。 そして、上
記の動作の繰り返しによって感光体ドラム(5)上に静
電潜像が形成される。 図中(7)は、ドラム(5)の
回転方向に対して、各走査開始位置を揃えるためのレー
ザ光検出用光センサである。
As shown in Figure 1, the rotation of the polygon mirror (3) that reflects the laser beam (Bo) as described above changes the inclination of the mirror surface with respect to the laser beam (Bo), and accordingly, the The laser beam (BII) is scanned in the longitudinal direction of a photoreceptor drum (5), which is an example of a photoreceptor. This laser beam (B,) is focused by an fθ lens (6) and forms an image on the photosensitive drum (5) whose surface is uniformly charged, thereby reducing the charged potential at that position. By repeating the above operations, an electrostatic latent image is formed on the photoreceptor drum (5). In the figure, (7) is a laser beam detection optical sensor for aligning each scan start position with respect to the rotational direction of the drum (5).

その後、図示は省略するが、着色顔料であるトナーをこ
の静電潜像部分に選択付着させて現像し、出力用紙をト
ナー像面に接触させて紙面上にトナー像を転写し、この
紙を加熱することによってトナーを融解して紙に定着さ
せ、出力画像を得るのである。 従って、第4図に示さ
れるような、半導体レーザ(1)の実質的な出力特性に
おけるしきい値電流(I’い)から、発振レーザ光の最
高出力(P、、、)が得られる励起電流(1,、、)に
亘る範囲で、半導体レーザ(1)に対する励起電流(I
)を入力映像信号に応じて変化させることによって、感
光体ドラム(5)上で静電潜像を構成する各ドツトの露
光量を、広い範囲に亘ってリニアーに変化させ、入力映
像信号に対して階調再現性の高い出力画像が得られるの
である。
Thereafter, although not shown, toner, which is a colored pigment, is selectively attached to this electrostatic latent image area and developed, and the output paper is brought into contact with the toner image surface to transfer the toner image onto the paper surface. The heat melts the toner and fixes it on the paper, creating an output image. Therefore, as shown in FIG. 4, from the threshold current (I') in the substantial output characteristics of the semiconductor laser (1), the excitation that provides the maximum output (P, , ) of the oscillated laser light The excitation current (I
) in accordance with the input video signal, the exposure amount of each dot constituting the electrostatic latent image on the photoreceptor drum (5) is linearly varied over a wide range, and As a result, an output image with high gradation reproducibility can be obtained.

レーザ光(Bo)の光゛路内に設ける光学フィルタ(4
)としては、第5図に示すような特性を持つものに替え
て、例えば、第6図に示すような、逆の光透過帯域特性
を持ったものでもよい。
An optical filter (4) provided in the optical path of the laser beam (Bo)
) may have the opposite light transmission band characteristics as shown in FIG. 6, for example, instead of having the characteristics as shown in FIG.

つまり、この場合には、光学フィルタ(4)がレーザ光
の入射面において反射鏡として作用することとなり、透
過する低波長側領域の光は必要としないので光学フィル
タ(4)の作成時に片面を研磨しな(でもよいこととな
る。 また、分解能において干渉型フィルタに比して若
干低いものの、光フィルタやプリズム等を用いてもよく
、その型式は適宜変更自在である。
In other words, in this case, the optical filter (4) will act as a reflecting mirror on the incident surface of the laser beam, and since the light in the lower wavelength region to be transmitted is not required, one side is removed when creating the optical filter (4). It is not necessary to polish the filter. Also, although the resolution is slightly lower than that of an interference type filter, an optical filter, a prism, etc. may be used, and the type thereof can be changed as appropriate.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べて来たように、本発明によるレーザ走査型画像
形成装置は、レーザ光の光路に、レーザ光発振しきい値
電流における発振レーザ光の波長よりも低波長側の光を
遮断する光学フィルタを設けたものであり、そのことに
よって、単に、光学フィルタを設けるだけの簡単な改造
によって、半導体レーザの出力特性を、実質的にリニア
ーな範囲が拡張されたものとすることができるから、従
来に比べて、より広い範囲で発振レーザ光を強度変調で
きることとなり、より階調再現性の高い画像が得られる
ようになった。
As described above, the laser scanning image forming apparatus according to the present invention includes an optical filter in the optical path of the laser beam that blocks light having a wavelength lower than the wavelength of the oscillated laser beam at the laser beam oscillation threshold current. This makes it possible to extend the substantially linear range of the output characteristics of the semiconductor laser by simply modifying it by simply adding an optical filter. This makes it possible to modulate the intensity of the oscillated laser light over a wider range than before, making it possible to obtain images with higher gradation reproducibility.

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

図面は本発明に係るレーザ走査型画像形成装置の実施例
を示し、第1図は光走査装置の概略図、第2図は半導体
レーザの電流−出力特性を示すグラフ、第3図は半導体
レーザの発振スペクトルを示すグラフ、第4図は半導体
レーザの実質的な出力特性を示すグラフ、第5図は光学
フィルタの光透過帯域特性を示すグラフ、第6図は別の
光学フィルタの光透過帯域特性を示すグラフである。 (1)・・・・・・半導体レーザ、(4)・・・・・・
光学フィル夕、(5)・・・・・・感光体、(S)・・
・・・・光走査装置、(M)・・・・・・レーザ光変調
手段、(I)・旧・・励起電流、(Iい)・・・・・・
レーザ光発振しきい値電流。
The drawings show an embodiment of the laser scanning image forming apparatus according to the present invention, in which FIG. 1 is a schematic diagram of the optical scanning device, FIG. 2 is a graph showing the current-output characteristics of a semiconductor laser, and FIG. 3 is a graph showing the current-output characteristics of a semiconductor laser. Figure 4 is a graph showing the actual output characteristics of a semiconductor laser, Figure 5 is a graph showing the light transmission band characteristics of an optical filter, and Figure 6 is a graph showing the light transmission band of another optical filter. It is a graph showing characteristics. (1)... Semiconductor laser, (4)...
Optical filter, (5)...Photoreceptor, (S)...
...Optical scanning device, (M) ...Laser light modulation means, (I) - Old - Excitation current, (I) ...
Laser light oscillation threshold current.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 入力映像信号に応じた励起電流を半導体レーザに与えて
強度変調されたレーザ光を発振させるレーザ光変調手段
、並びに、このレーザ光を感光体上に結像走査して画像
を形成する光走査装置を備えたレーザ走査型画像形成装
置において、前記レーザ光の光路内に、レーザ光発振し
きい値電流における発振レーザ光の波長よりも低波長側
の光を遮断する光学フィルタを設けてあるレーザ走査型
画像形成装置。
A laser light modulator that applies an excitation current according to an input video signal to a semiconductor laser to oscillate intensity-modulated laser light, and an optical scanning device that scans the laser light to form an image on a photoreceptor. In the laser scanning image forming apparatus, an optical filter is provided in the optical path of the laser beam to block light having a wavelength lower than the wavelength of the oscillated laser beam at the laser beam oscillation threshold current. type image forming device.
JP59247279A 1984-11-22 1984-11-22 Laser scanning type image forming device Granted JPS61126865A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59247279A JPS61126865A (en) 1984-11-22 1984-11-22 Laser scanning type image forming device
US06/799,916 US4679057A (en) 1984-11-22 1985-11-20 Laser recording apparatus

Applications Claiming Priority (1)

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JP59247279A JPS61126865A (en) 1984-11-22 1984-11-22 Laser scanning type image forming device

Publications (2)

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JPS61126865A true JPS61126865A (en) 1986-06-14
JPH0550908B2 JPH0550908B2 (en) 1993-07-30

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