JPS6313467A - レ−ザ走査型画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用骨〕 本発明は、光源として半導体レーザを用いた、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。

さらに詳述すると、入力画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ビームを発振
させることにより、得られる画像を濃度階調性のあるも
のにするレーザビーム変調手段、並びに、このレーザビ
ームを感光体上に結像走査して画像を形成する照射光学
系を備えたレーザ走査型画像形成装置に関する。

なお、本明細書において、レーザ走査型画像形成装置は
、記録紙上に可視像を記録するレーザビームプリンタや
、マイクロフィルム上にマイクロイメージを写し込むレ
ーザ００Ｍシステム、或いは、銀塩フィルム上にＣＴ両
画像写し込むレーザイメージヤ等を包含するものである
。

従って、上述した感光体はレーザビームプリンタで用い
られる光導電層を有する感光体ドラムや感光体シート、
或いは、レーザ００Ｍシステムやレーザイメージヤで用
いられる銀塩感光材料を塗布したフィルム等を含むもの
である。

〔従来の技術〕

半導体レーザは、小型で効率が高く、作動が高速で行え
るとともに安定しており、しかも、レーザビームの発振
時に容易に直接変調できる大きな利点がある、二とから
、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
ニこ対する励起電流を入力画像信号に応じて変化させる
ことによって、発振レーザビームの強度を変調している
。

半導体レーザの励起電流−光出力特性は第２図に示すよ
うなものであり、レーザ発振闇値電流（Ｉい）以上の励
起電′／Ｘ（Ｉ）に対して、はぼリニアーな光出力特性
を示している。また、闇値電流（＋ｔｈ）以下の領域に
おいては、励起電流の変化量Ｇこ比して発振レーザビー
ムの強度の変化量が著しく小さくなる。

そして、レーザ発振が行われている状態で画像形成を行
わせるべく、闇値電流（Ｉい）以上の範囲で、人力画像
信号の濃淡情報に基づいた励起電２’Ｒ（Ｉ）を半導体
レーザに与えることによって、イ′居淡に見合った強度
のレーザビームを得、このレーザビームを感光体上に結
像走査することによって、階調性のある画像を得るよう
に構成していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述した従来構成による場合には、次のような
問題があった。

つまり、第２図に示すように、半導体レーザには常に励
起電流を与えておく必要があるので、半導体レーザから
の出力（Ｐ）は、ゼロになることはなく、常に闇値電流
（■ｔｈ）が与えられたときの出力（Ｐい）以上となっ
ている。

それ由、例えば、銀塩フィルムを露光することによって
画像を写し込むレーザイメージヤやＣ０Ｍシステムにお
いては、半導体レーザからの出力（Ｐ）が大きいほど記
録画像の濃度は濃くなるが、従来構成では、画像の存在
しない地肌部分に対応する部分での半導体レーザの出力
（Ｐ）が完全にゼロにはならないので、感光体としての
銀塩フィルムの画像部以外のフィルム面が若干感光され
、地肌部分においてカブリが生じる虞れがあった。

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、励起電流の変化領域を大きくする
ことなく、発振レーザビームの出力が小さいときに感光
体に到達するエネルギー量を少なくすることにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明によるレーザ走査型画像形成装置の特徴構成は、
レーザビーム変調手段により入力画像信号に応じた励起
電流で強度変調された半導体レーザからのレーザビーム
を感光体に結像走査する照射光学系に、半導体レーザの
接合面に平行な方向の前記レーザビームの偏光成分のみ
を通過させるように偏光性光学素子を介装したことにあ
る。

〔作　用］ つまり、第３図のグラフに示すように、半導体レーザか
ら発振されるレーザビームの偏光比（半導体レーザの接
合面に平行な方向の偏光成分／半導体レーザの接合面に
直交する方向の偏光成分）は、光出力に応じて変化する
。即ら、光出力が大きい場合、発振されるレーザビーム
において、半導体の接合面に平行な方向の偏光成分（以
下、平行偏光成分と略称する）が、半導体の接合面に直
交する方向の偏光成分（以下、直交偏光成分と略称する
）よりも多く存在する。

そして、光出力が小さくなるに従って、次第に平行偏光
成分の占める割合が小さくなって行（。

従って、上記の特性把握に基づいて、発振レーザビーム
の伝搬径路に、偏光性光学素子を介装して平行偏光成分
のみを透過させることによって、出力が小さいときの発
振レーザビームの透過率を低下させ、感光体上での実質
的な到達工１ルギーの変化領域を、従来より低い方に拡
げることができるのである。

〔実施例〕 以下、図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。なお
、本実施例においては、レーザビームによって露光され
る感光体として銀塩フィルムを用いたものを示す。

第１図は、本発明によるレーザ走査型画像形成機工の一
例である、ＣＴ再画像記録用のレーザイメージヤの照射
光学系（Ｉｓ）の概略構成を示している。

（１）は半導体レーザで、レーザビーム変調手段（１）
によって画像情報に応じた励起電流で直接変調されたレ
ーザビーム（Ｂ）が、この半導体レーザ（１）から発振
される。このレーザビーム（Ｂ）は、コリメータレンズ
（２）によって平行光にされた後、ミラー（３）により
折り返され、高速回転するポリゴンミラー（４）のある
反射面（４ａ）で反射される。

このポリゴンミラー（４）の回転で、レーザビーム（［
１）に対するその反射面（４ａ）の傾きが変化し、それ
に伴って、反射後のレーザビーム（Ｂ）は、偏向されて
感光体の一例であるフィルム（８）の幅方向（図中Ａ方
向）に向かって走査される（この方向が主走査方向であ
る）。

ポリゴンミラー（４）により反射された後のレーザビー
ム（Ｂ）は、ｆθレンズ（５）によって収束され、ミラ
ー（６）により反射された後、ウィンドウガラス（７）
を透過し、フィルム（８）上に結像する。

即ち、半導体レーザ（１）、コリメータレンズ（２）、
ミラー（３）、ポリゴンミラー（４）、ｆθレンズ（５
）、ミラー（６）、及び、ウィンドウガラス（７）等か
ら、画像情報に応じて強度変調されたレーザビーム（Ｂ
）をフィルム（８）上に結像して走査する照射光学系（
ＩＳ）が構成されている。

この照射光学系（Ｉｓ）は、ユニ・ノド化され、ひとつ
の光学モジュールとして、レーザビームプリンタの本体
に対して着脱自在に構成されている。そして、前述した
ウィンドウガラス（７）は、ユニット化された照射光学
系（ＩＳ）の内部への埃の侵入を防止するように設けら
れたものである。

フィルム（８）は、一対の小径ローラ（１２）とひとつ
の大径ローラ（１３）の間に挟持され、その長手方向（
図中ａ方向）に一定速度で搬送される（この方向が副走
査方向である）。そして、一対の小径ローラ（１２）の
間に、前述した照射光学系（Ｉｓ）からのレーザビーム
（Ｂ）が導かれ、フィルム（８）の搬送に伴うこのレー
ザビーム（Ｂ）の走゛査の繰返しによって、フィルム（
８）上に画像が形成されるように構成されている。

その後、図示は省略するが、フィルム（８）は現像装置
によって現像され、レーザビームによって露光された部
分が画像部、そして、露光されなかった部分が非画像部
となって、出力画像を得るのである。

なお、図中（９ａ）はフィルム（８）上での画像形成開
始位置を副走査方向に揃えるためのレーザビーム検知用
光センサであり、（９ｂ）はミラーである。

フィルム（８）上での画像の形成にあたっては、先ず、
図中Ａ方向に走査されるレーザビーム（Ｂ）がミラー（
９ｂ）で反射されてレーザビーム検知用光センサ（９ａ
）に到達することにより、このレーザビーム検知用光セ
ンサ（９ａ）から露光開始信号（ＳＯＳ）が出力される
。この露光開始信号（ＳＯＳ）はレーザビーム変調手段
（Ｍ）に人力され、この露光開始信号（ＳＯ３）を受け
て、このレーザビーム変調手段（Ｍ）から、半導体レー
ザ（１）への画像情報に応じた励起電流の出力が開始さ
れる。

そして、半導体レーザ（１）からのレーザビームＣＢ）
の、前述した照射光学系（Ｉｓ）を用いての結像走査に
よって、フィルム（８）上に画像情報に応じた画像の形
成が開始されるのである。

このレーザビームプリンタに光源として用いられる半導
体レーザ（１）は、第２図に示すような励起電流（１）
に対する光出力（Ｐ）特性を持ったものである。

そして、この半導体レーザ（１）からの光がレーザ発振
している状態で画像形成に与かることとなるように、レ
ーザビーム変調手段（′Ａ）から半導体レーザ（１）に
与えられる励起電流（Ｉ）を、闇値電流（■い）以上の
領域で変化させるように構成されている。しかし、闇値
電流（Ｉい）が与えられたときの光出力（Ｐ）　Ｓ：：
完全にゼロでｉヨないので、フィルム（８）が若干感光
され、これが現像されることで非画像部での地力ブリと
なり、記録画像の画質低下を来す虞れがある。

そこで、半導体レーザ（１）からのレーザビーム（Ｂ）
をフィルム（８）に結像して走査する照射光学系（Ｉｓ
）に、偏光性光学素子の一例として、偏光ビームスプリ
ッタ（１０）を設けである。この偏光ビームスプリッタ
（１０）は、ｐ偏光成分（反射面に直交する面内で振動
する成分）の透過率がほぼ［１００％］で、一方、Ｓ偏
光成分（反射面に平行な面内で振動する成分）の透過率
がほぼ［０％コである。

そして、この偏光ビームスプリッタ（１０）を、そのｐ
偏光成分方向、即ち、反射面に直交する面に沿った方向
が、半導体レーザ（１）の接合面（１ａ）に平行な方向
になるように、半導体レーザ（１）に対して配置してあ
る。

即ち、半導体レーザ（１）から発振されるレーザビーム
（Ｂ）は、接合面（１ａ）に平行な方向の偏光成分（平
行偏光成分）、及び、接合面（１ａ）に直交する方向の
偏光成分（直交偏光成分）を持っているが、第３図に示
すように、光出力（Ｐ）が小さくなるに従って、直交偏
光成分に対する平行偏光成分で表される偏光比が次第に
小さくなる特性を有している。

従って、上述のように偏光ビームスブリック（１０）を
配置することで、この偏光ビームスプリッタ（１０）に
よるレーザビームの透過率（Ｔ）は、実質的に第、４図
に示すような、半導体レーザ（１）からの光出力（Ｐ）
が小さい領域で低下するものとなるのである。

そして、フィルム（８）の表面に実際に到達するエネル
ギー量（Ｅ）は、第５図のグラフにおいて、図中破線で
示す偏光ビームスプリフタ（１０）を介装しない場合の
到達エネルギーｆｉ（Ｅ）に比して、図中実線で示すよ
うに光出力（Ｐ）の小さな領域において少なくなる。換
言すれば、フィルム（８）の受は取るエネルギー！　（
Ｅ）の変化領域が、より少ない方に拡がることとなるの
である。

その結果、閾値電流（Ｉい）におけるフィルム（８）に
対する露光量が少なくなり、例えば、このレーザイメー
ジヤのように、レーザビームによるフィルム露光部が出
力画像において画像部として表れる場合には地力ブリを
少なくできる。

また、同じ領域内での励起電流の変化によって、得られ
る記録画像における階調のダイナミックレンジをより大
きなものにできる。

偏光性光学素子の一例である偏光ビームスプリッタ（１
０）は、先の実施例で説明した、ｐ偏光成分の透過率が
ほぼ［１００％］でＳ偏光成分の透過率がほぼ［０％コ
の特性を有するものに替えて、それらｐ偏光成分の透過
率がそれ以外の値を持ったものでもよ（、要するに、一
方向の偏光成分の透過率がほぼ［０％］で、それと直交
する方向の偏光成分を透過するものであればよい。

また、偏光性光学素子としては、上述した偏光ビームス
プリッタ（１０）の他、偏光フィルタや偏光プリズム、
或いは、ガラスやプラスチック等の光学材料をレーザビ
ーム（Ｂ）がブルースター角で入射するように配置した
ものであってもよい。

さらに、先の実施例のように、偏光性光学素子として偏
光ビームスプリッタ（１０）を用いる場合には、その構
成を利用して、レーザビーム（Ｂ）の低出力時における
フィルム（８）への到達エネルギーの低減をさらに効率
的に行うことができる。次にその一例を説明する。

第６図に示すものは、第１図で説明したレーザビームプ
リンタの照射光学系（ＩＳ）とほぼ同し構成を有してい
る。同一部品に同一番号を付すが説明は省略する。

この実施例で用いられている偏光ビームスプーリツタ（
１０）は、半導体レーザ（１）に対する位置関係におい
て第１図に示す構成と同一であるが、ｐ偏光成分の透過
率が［５０％］でＳ偏光成分の透過率がｂよぼ［０％］
の特性を有している。

そして、この偏光ビームスプリッタ（１０）で分離され
たＳ偏光成分を、光センサ（１１）に渾くように構成し
てある。この光センサ（１１）による受光量情報は、レ
ーザビーム変調手段（Ｍ）に入力されており、この受光
量情報に応じて、半導体レーザ（１）に対する励起電流
を変化させるフィ−ドパツク制御を行っている。

レーザビームの出力が小さいときほど、偏光ビームスプ
リッタ（１０）によるＳ偏光成分の反射率が大きくなり
、光センサ（１１）に入力されるＳ偏光成分の割合が多
くなる。従って、このようなフィードバック制御を行わ
ない場合に比して、倍の効率となる。

本発明は、先の実施例で説明したフィルム（８）上にＣ
Ｔ両画像記録するレーザイメージヤの他、記録紙上に可
視像を記録するレーザビームプリンタや、マイクロフィ
ルム上にマイクロイメージを写し込むレーザＣ０Ｍシス
テム等の、半導体レーザからのレーザビームを用いて記
録を行う装置に適用することができ、それらをレーザ走
査型画像形成装置と称する。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によるレーザ走査型画像
形成装置は、半導体レーザからのレーザビームが、その
出力の小さいときほど、半導体レーザの接合面に平行な
方向の偏光成分の割合が小さくなる特性を利用して、照
射光学系に介装した偏光性光学素子によって半導体レー
ザの接合面に平行な方向のレーザビームの偏光成分のみ
を透過し、一方、半導体レーザの接合面に直交する方向
のレーザビームの偏光成分を遮光することで、同じ領域
での励起電流の変化に対して感光体上での到達エネルギ
ーの変化領域を従来より低い方に拡げるものであるから
、闇値電流近傍の励起電流に対する感光体の露光量を従
来より小さくでき、地力プリ等の問題を解決できるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

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図はレーザビームプリンタの概略構成図、
第２図は半導体レーザの励起電流に対する光出力の関係
を示すグラフ、第３図はレーザビームの出力に対する偏
光比の関係を示すグラフ、第４図はレーザビームの出力
に対する偏光ビームスプリフタによる透過率の関係を示
すグラフ、第５図はレーザビームの出力に対する感光体
ドラムの表面における到達エネルギーの関係を示すグラ
フ、第６図は別の実施例を示す第１図に相当する概略構
成図である。 （１）・・・・・・半導体レーザ、（１ａ）・・・・・
・接合面、（８）・・・・・・感光体、（１０）・・・
・・・偏光性光学素子、（Ｂ）・・・・・・レーザビー
ム、（Ｍ）・・・・・・レーザビーム変調手段、（ＩＳ
）・・・・・・照射光学系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力画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ビームを発振させるレーザビーム
   変調手段、並びに、このレーザビームを感光体上に結像
   して走査する照射光学系を備えたレーザ走査型画像形成
   装置において、前記照射光学系に、半導体レーザの接合
   面に平行な方向の前記レーザビームの偏光成分のみを通
   過させるように偏光性光学素子を介装してあるレーザ走
   査型画像形成装置。