JPS6259508B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は、コンピユータ、ワードプロセツサ、
フアクシミリ等からの文字、図形等の画像信号を
半導体レーザーの照射光を利用して高速に再生記
録する記録装置に関するものである。

＜従来技術＞ 最近走査光源として半導体レーザーを用いた記
録装置が実用化されつつあり、第１図にその記録
装置の構成の一例を示す。

第１図において、１は記録を行なうための画像
信号、２は上記画像信号１を処理して半導体レー
ザー３及びモータ４を駆動する信号処理回路であ
る。５は上記半導体レーザー３からの放射光を集
光してモータ４によつて回転駆動される回転多面
鏡６に照射光７を入射させ、その面８からの反射
光７′が感光体ドラム９上に結像するように設け
られた光学レンズである。該光学レンズ５は半導
体レーザー３から放出された比較的放射角の広い
放射光を有効に利用するため、開口数即ちNA
（Numerical Aperture）が大きいことが望まし
い。

又、スポツトの形状を整形する目的で、上記光
学レンズ５にはシリンドリカルレンズ又はプリズ
ム等を含んだ非軸対称な構成になつている。又、
他の異なる手段として半導体レーザー３からの放
射光をコリメータレンズ、エキスパンダレンズを
通した後偏向系を介し、その後に結像レンズを置
き、感光体ドラム９上に光点を結ばせる方法等が
採用されている。

１０はレーザービームの検出器で多面鏡６の面
８からの反射光７′はまずこの検出器１０を走査
してビームが定位置に来たことを検出し、レーザ
ー素子３への入力信号のスタートタイミングを制
御している。結像点１１は検出器１０を走査した
後感光体ドラム１１上のライン１２を画像信号１
により変調した光ビームで矢印ａ方向に走査す
る。感光体ドラム９は、あらかじめ一般の複写機
と同様に、例えばチヤージヤー等の帯電器により
数百ボルトに帯電されており、光ビーム７′の照
射により電荷が消失し、照射光に応じた電荷像が
形成される。その後帯電有色粒子（トナー）を作
用させ、光が照射した点のみにトナーが付着する
様、反転現像法によつて現像される。なお感光体
ドラム９は光導電性に限定されるものではなく銀
塩系又は他の感光体媒体が用いられることもあ
る。

画像信号に応じて変調された光ビームが感光体
ドラム９の有効範囲を走査した後、信号処理回路
２は半導体レーザー３が一定量の光ビームを放射
する様な信号電圧を半導体レーザー３に印加す
る。この場合の半導体レーザー３の放射光量は光
ビーム７′がドラム９上を走査して記録を行う時
の光量と同じであつても良いが必ずしも同じ値に
する必要はない。感光体ドラム９の有効範囲を走
査した後、一定量の光ビームを照射されつつ回転
多面鏡６は回転を続けるから、光ビーム７は回転
多面鏡の次の面を照射し、その反射光７′は再び
位置検出器１０を照射し、再び、前回の走査と同
様の動作が行なわれ、感光体ドラム９上に走査線
１２を画く。この間感光体ドラム９は一定速度で
回転しているため、感光体ドラム９上には一定間
隔の走査線による記録画が画かれる。なお図には
示されていないが感光体ドラム９と並行にシリン
ドリカルレンズを設置し、走査線１２が走査方向
と垂直な方向に揺らぐのを防止する手段が併用さ
れることもある。

感光体ドラム９面を走行するスポツトの形状は
半導体レーザー、レンズ等の構造によつて定まる
が、単に小さければ良いのではなく、適度な大き
さが必要である。感光体ドラム９に走査線によつ
て記録を行う場合、垂直方向即ち主走査方向に垂
直な方向のスポツト径dvが走査線間隔Wvに比べ
て極度に小さい場合には、記録画に走査線が現
れ、テレビジヨンにおけるラスター状の稿によつ
て記録画が画かれてしまう。この様な記録画は解
像度は良いが、見易い記録画とは言えない。又、
これとは逆に、スポツト径が走査線間隔Wvより
大き過ぎる場合には稿状記録を見えなくなるが、
垂直方向の解像度が低下する。本発明者の実験の
結果走査線間隔をWvとした場合、スポツトの径
をほぼ1.5Wvに選定することにより、ラスター状
の稿が消え、画質もほとんど低下しないことが判
明した。従つて走査線密度を10本／mmとした場合
には走査線間隔Wvは100μｍとなりスポツト径の
垂直方向の最適値はほぼ100×1.5＝150μｍとな
る。但しスポツトの直径はビームの強度がe^-2
（0.1353……）になる点を示すものである。

以上は走査方向に垂直な方向のスポツト径につ
いて述べたが、走査方向のスポツト径dHについ
ては異なつて来る。走査線１２の光ビームの変調
は信号処理回路２によつて半導体レーザー３より
規定の光量の光ビームが発する様に該半導体レー
ザー３に電圧を印加することによつて行なわれ
る。

第２図ａは走査により記録されるべき一走査線
上の画素の例で、画素S₁，S₂，S₃……より成つて
おり、斜線をほどこした画素S₂，S₄，S₅，S₉，
S₁₀，S₁₁……等が記録される画素を示している。
又、白のままの画素S₁，S₃，S₆，S₇……は記録さ
れない画素を示している。

この様な記録を行う場合、従来は半導体レーザ
ー３からの照射光が第２図ｂの様に発光する様な
電圧が半導体レーザー３に印加されていた。第２
図ａ及びｂにおいて、WHは画素間距離であり、
一画素を走査するのに要する時間をtc、感光体ド
ラム９上の光ビームの走査速度をｖとすればWH
＝ｖ・tcとなる。なおここでtcはクロツクパルス
の周期でもあり、tcを基準時間として画像信号が
レーザー素子３に送り込まれる。

第３図はこの様な方法でレーザー３を駆動した
時のスポツト光の走査方向の直径dHが変化した
場合、感光体ドラム９上の光エネルギーがどの様
に変化するかを示すものである。第３図におい
て、ａはdH≪WHの場合で斜線をほどこした幅
dHの部分が光ビームの走査方向の直径である。
同図においては長方形に画かれているが、垂直方
向の形状はここでは特に意味を持たない。dHの
直径を持つたスポツトは走査方向に第４図に示し
た様なエネルギー分布をしているので走査線上の
エネルギー分布はおぼ第３図ｄの様に肩とすそが
やや丸みを帯びてはいるが、幅がほぼWHで理想
形に近い矩形分布の記録が行なわれる。第３図ｂ
はdHがやや大きくなりdH≒WHの場合で、感光
体ドラム９上のエネルギー分布は第３図ｅの様に
なる。更にdHが大きくなり、dH＞WHの場合に
はｆの様になり、幅が増大するばかりでなく、エ
ネルギー分布のピーク値も低くなつてしまう。な
お第３図のｄ，ｅ，ｆの形状は異なるが面積は同
一である。

第３図は一画素のみが記録される場合であるが
第２図ｃ，ｄ，ｅはそれぞれdH≪WH，dH≒
WH，dH＞WHの場合における一走査線上のエネ
ルギー分布を示すもので、第２図ａの記録をする
為に第２図ｂの様な信号電圧をレーザー３に印加
した場合の状態を示すものである。第２図ｃ〜ｅ
において点線で示されているラインはエネルギー
ETのレベルで記録に必要な限界値でこれにより
高い部分でのみ記録が可能である。

dH≪WHの場合のエネルギー分布であるなら
ば第２ｃに示す如く、記録画素がどの様に配列さ
れていても、ほぼ忠実な記録が行なわれる。

dH≒WHの場合には第３図ｄに示す様に、記
録される画素が狭くなる。特に記録すべき画素が
S₂，S₂₄の様に一つだけの場合には、特にその傾
向が進み、S₂，S₂₄ではエネルギーレベルETより
も低くなり、一点だけの記録が行なわれなくなる
だけでなく、二点以上の記録においても記録幅が
細くなる問題点がある。

以上の説明からも判る様に走査方向のスポツト
幅dHはdH≪WHになることが望ましい。

一般にレーザー光を使用して記録する場合、
Wv＝WHにすることが多く、この場合には前述
した様に10本／mmの記録密度の場合にはWv＝
WH＝100μｍとなり垂直方向のビーム最適値は
dV＝150μｍであつた。しかし上述した様にdH
≪WHであることが理想であり、WHが100μｍの
場合にはdH≪100μｍとなり、dVよりかなり小
さい値になつてしまう。即ち理想的なスポツトの
形状の走査方向を短軸とした極度な長円形が望ま
しい形状となる。

一般に半導体レーザーの発光点は、レーザーの
接合面に水平な方向を長軸とした長円形になつて
おり、軸対称レンズを使用して結像させる場合に
は、長円形のスポツトに結像する。したがつて半
導体レーザーを使用したプリンターに於てはレー
ザーの接合面がスポツトの走査方向に対し、垂直
になる様に配置することが望ましく、この様に配
置することにより、dV／dH≒1.5程度にすること
が出来る。しかしdVを150μｍとしてもdH＝100
μｍ程度となり、dH＝WHに近い値になつてし
まう。これを補う手段として、レンズ５として従
来はシリンドリカルレンズまたはプリズムを含む
レンズ系が採用されており、水平垂直方向の倍率
を変えて、dHを小さくするように配置されてい
るが、従来の装置によれば光学系が複雑であり、
レンズ枚数が増加して空気−ガラスの境界面にお
ける光の反射が増加し等価的に光の透過率が低下
する。またレンズの倍率を下げる為にはレンズの
焦点距離を長くする必要があり、焦点距離を長く
すれば開口数NAが小さくなり、一層光の利用率
が悪くなり、半導体レーザーの出力を上げねばな
らない。しかし、半導体レーザーの出力を増加さ
せるのは容易ではなく、記録速度を犠性にしなけ
ればならない。又、更に光学系の構造が複雑にな
る為に光学系のコストが上昇する問題があつた。

＜発明の目的＞ 本発明は上記諸点に鑑みて成されたもので、開
口数の大きい構造の簡単なレンズ系で集光集束の
可能な、即ちレンズ５（第１図）として軸対称の
最も基本的なレンズ系を用いて鮮明且つ解像度の
優れた画像の得られる記録装置を提供することを
目的とし、この目的を達成するため本発明の記録
装置は駆動手段により、単独画素の記録時に発光
強度を増加させるよう半導体レーザーの発光源を
発光駆動するように構成されている。

＜実施例＞ 以下本発明を実施例について詳細に説明する。

第５図は本発明の記録装置に用いられる駆動手
段の一実施例のブロツク構成図であり、第２図ａ
に示す画素S₂，S₂₄の様に記録される画素が一点
のみで、その前後の画素が記録されない場合に、
その画素のみ半導体レーザーの出力を上げるよう
にしたものである。

第５図に於て画像信号１は例えばシフトレジス
タ１３の入力端子１４に入力され、該シフトレジ
スタ１３のパラレル出力Aout，Bout，Coutがそ
れぞれ導出され、Bout出力が抵抗１５を介して
トランジスタ１６のベースに印加され、該トラン
ジスタ１６のエミツタは抵抗１７を介して接地さ
れ、コレクタは半導体レーザー３のカソードに接
続され、該半導体レーザー３のアノードは正電源
VLに接続されている。又、Aout出力、Bout出力
のインバータ１８の出力及びCoutの出力のそれ
ぞれ入力されるノアゲート１９の出力は抵抗２０
を介してトランジスタ２１のベースに印加され、
該トランジスタ２１のエミツタは抵抗２２を介し
て接地され、コレクタは半導体レーザー３のカソ
ードに接続されるように構成されている。

上記の如き構成に於て、画像信号１はシフトレ
ジスタ１３に順次入力され、パラレル出力Bout
によつてトランジスタ１６が駆動されレーザー３
に電流I₁が流れる。又、記録すべき画素の前後の
画素信号はCout及びAoutとして取り出され、前
後の画素信号が“０”でBoutの画素信号が
“１”の場合にはノアゲート１９の出力によつて
トランジスタ２１が駆動され、レーザー３に電流
I₁＋I₂が流れる。このようにして、２点以上連続
して記録するのに必要なレーザー出力を得るのに
電流I₁、一点のみの場合に必要なレーザーの出力
を得るのに必要なレーザー電流をI₁＋I₂になるよ
うに設定することにより、簡単な構成でdV／dH
≒1.5程度であつてもdH≪WH即ちdH≪dVの場合
に近い画質を得ることが出来る。

従つて、軸対称な簡易なレンズを使用し、半導
体レーザーの接合面に平行な発光点の長軸方向が
走査方向に垂直な方向に来る様に配置してdV／
dH≒1.5程度のスポツト光によつて、dH≪dVの
場合と同様な画質を上記した信号処理により得る
ことが出来る。

＜効 果＞ 以上の如く本発明によれば、極めて簡単な回路
を付加するのみで、開口数の大きい軸対称の簡易
構造のレンズを用いて、単独画素が、連続する画
素と同様に、明瞭な記録を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体レーザー記録装置の構成例を示
すブロツク図、第２図は本発明の説明に供する信
号波形図、第３図は画素の記録状態及びレーザー
エネルギーの分布を示す図、第４図はスポツト光
のエネルギー分布図、第５図は本発明装置に用い
られる駆動手段の一実施例を示すブロツク図であ
る。 １……画像信号、３……半導体レーザー等発光
源、tc……クロツクパルス周期、７……照射光、
７′……反射光。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザーからの照射光を記録媒体上に
   結像、走査して情報を記録する記録装置におい
   て、 連続する第１、第２並びに第３の画素信号が入
   力されるレジスタと、 前記レジスタに入力された第２の画素信号が
   “１”のとき駆動する第１のトランジスタと、 前記レジスタに入力された第２の画素信号が
   “１”で、且つ、第１及び第３の画素信号が
   “０”のとき駆動する第２のトランジスタと、 前記第１のトランジスタが駆動したとき前記半
   導体レーザーに第１の電流を流すと共に、前記第
   ２のトランジスタが駆動したとき第２の電流を流
   す回路とを設けたことを特徴とする記録装置。