JPS6156316A - レ−ザプリンタ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ光源から出射された光ビームスポット
を感光体上で水平走査させ、記録すべき画像をドツト（
画素）の集合で表示、記録するようにしたレーザプリン
タに関するものである。

（従来の技術） 従来、このようなレーザプリンタにおいては、感光体上
を１本の光ビームで走査するのが一般的であるが、記録
速度を早（するために、複数の光ビームを同時に走査さ
せるようにしたマルチビーム形のレーザプリンタも実用
化されている。

第９図は従来のマルチビーム形のレーザプリンタの一例
を示す構成図である。図に示すレーザプリンタは、一度
に４本の光ビームを走査するように構成したものである
。すなわち、）Ｉｃ−Ｈｅレーザのようなレーザ光源１
から出射された光ビームは、ミラー２．〜２．およびビ
ームスプリッタ３．〜３．により輝度の等しい４本のビ
ームに分割され、集束レンズ４．〜４４を介して変ｙ！
ＩＪ器５．〜５．に導かれる。変１ＪＩＩ器５．〜５．
は記録すべき画像情報に応じて光ビームのオンオフを制
御するもので、変調器５．〜５４を介した光ビームはポ
リゴンミラー６で反射され、光路調節部７を介して感光
ドラム８上に投影され、レーザビームスポットとして感
光ドラム８上を水平に走査（主走査）する。また、感光
ドラム８はレーザビームスポットの水平走査方向とは直
角な方向に回転〔これを副走査という〕しており、感光
ドラム８上に画像情報に対応した静電潜像がドツトの集
合で形成される。この静電潜像は、図示していないが、
現像工程、転写工程を経て、記録紙上に記録画像として
得られる。

ここで、感光ドラム８上に得られるレーザビームスポッ
トの間隔は画像の分解能に応じて決められており、変調
器５．〜５４を含む光学系は、このレーザビームスポッ
トが所定の間隔で、しかも主走査方向に対して垂直に並
ぶように位置決めされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、図に示すようなそれぞれ異なる光軸を有
する複数本の光ビームを感光ドラム８上に正確に投影す
るためには、変調器５．〜５４などの位置決めに高い精
度が必要とされる。また、これらの位置ｉＪ１整を機械
的な加工により行なおうとした場合にも、上記と同様に
、非常に高い加工精度が要求されてしまう。

さらに、ポリゴンミラー６に対する各光ビームの入射角
に差があった場合には、感光ドラム８上に投影されるレ
ーザビームスポットの走査線が一律に直線とはならず、
非直線誤差を生じてしまう。

図示の装置は、光路長を長（とることにより、光ビーム
間における入射角の差を少なくシ、非直線誤差を軽減す
るようにしたものであるが、装置を小型化するために光
路長を短かくした場合には、変調器５．〜５４の小型化
などにも限りがあり、各光ビームを近接させ、非直線誤
差を少なくすることができなくなってしまう。

また、このような構成のレーザプリンタにおいて、集束
レンズ４．〜４．はレーザビームスポットが例えば感光
ドラム８の中心点Ｐｃで結像するように（スポット径が
最小となるように）各光ビームを集束させるが、この場
合、結像点は光ビームの走査とともに破線ＱＰのように
移動し、感光ドラム８の両端部付近ではその感光面から
外れ、解像度が低下してしまう。

このような欠点をなくすためには、ポリゴンミラー６と
感光ドラム８との間に結像レンズ等の光学系を設置すれ
ばよいが、このレンズ等の光学系は高価であり、しかも
、構成が複雑となってしまう。

本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、光路
長を短かくした場合にも、走査線の非直線誤差が大きく
なってしまうことがなく、複数のレーザビームスポット
を一定の間隔で走査させることができるとともに、゛解
像度が高く、鮮明な画像を得ることのできるレーザプリ
ンタを簡単な構成により実現することを目的としたもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のレーザプリンタは、それぞれ独立したレーザ光
源より出射された複数の光ビームを、ハーフミラ−や偏
光プリズムなどの光合成素子を使用して一方向の光ビー
ムに合成し、各光ビームの光軸を感光ドラム上に投影す
るレーザビームスポットの間隔程度に近接させたうえで
、ポリゴンミラーに入射させるようにしたものである。

また、本発明のレーザプリンタは、各レーザ光源からポ
リゴンミラーに入射するレーザビームスポットの形状を
楕円形状とするとともに、この各レーザビームスポット
を楕円の長軸方向が主走査方向と直角になるように配列
し、レーザ光源の点灯時間あるいは光出力をレーザビー
ムスポットの走査位置に関連してひとつのドツトに相当
する時間の範囲内において制御するようにしたものであ
る。

〔作　用〕

このように、複数の光ビームをハーフミラ−や偏光プリ
ズムなどの光合成素子を使用して合成するようにすると
、それぞれの光ビームの光軸を感光ドラム上のレーザビ
ームスポットの間隔程度にまで接近させることができ、
走査線における非直線誤差を小さくすることができる。

また、レーザビームスポットの形状を楕円形とし、その
露光時間を走査位置に応じて制御するようにすると、惑
光ドラム上に形成されるドツトの形状をどの走査位置に
おいても円形とすることができ、解像度が高く、鮮明な
画像を得ることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明のレーザプリンタの一実施例を示す構成
図である。図において、前記第９図と同様のものは同一
符号を付して示す。１□〜１４は例えば半導体レーザの
如きレーザ光源、９．．９．はハーフミラ−１１０は偏
光プリズム、１１はλ／２板である。レーザ光源１．か
ら出射された光ビームＢ１は集束レンズ４．により所望
の光束径に集束された後、ハーフミラ−９１に入射する
。一方、レーザ光Ｒ１３から出射された光ビームＢ２は
集束レンズ４．により所望の光束径に集束された後、ハ
ーフミラ−９，に入射する。ここで、ハーフミラ−９，
は、その入射角に応じて光ビームＢｌ　、　Ｂ２を透過
または反射する？　　　　　ものであるので、この場合
には光ビームＢ１がハーフミラ−９１を透過し、２つの
光ビームＢｌ　、　Ｂ２はハーフミラ−９、により光軸
の接近した一方向の光ビームに合成される。同様に、レ
ーザ光源１．　、１．から出射された光ビーム８３　、
８４もハーフミラ−９，により光軸の接近した一方向の
光ビームに合成される。

また、ハーフミラ−９，によって合成された光ビーム（
Ｂｌ　、　Ｂ２）はミラー２．を介して偏光プリズム１
０に入射し、ハーフミラ−９，によって合成された光ビ
ーム（Ｂ３．Ｂ４）はλ／２板１１を介して偏光プリズ
ム１０に入射している。偏光プリズム１０は入射する光
ビームをその偏光方向に応じて透過または反射するもの
であるので、ここでも、一方の光ビームＢ３．Ｂ４が偏
光プリズム１０を透過し、４つの光ビーム８１〜Ｂ４は
一方向の光ビームに合成される。

ここで、ハーフミラ−９３の後に配置されたλ／２板１
１は、光ビームＢ３　、　Ｂ４における偏光方向をその
レーザビームスポットの楕円方向を変えることなく回転
させ、偏光プリズム１０を透過させるためのものである
。図中に光ビーム８１〜Ｂ４における楕円　　　　　　
！の向きと、その偏光方向を示す。

このようにして合成された光ビーム８１〜Ｂ４はポリゴ
ンミラー６により反射され、感光ドラム８上に投影され
る。この時、ハーフミラ−９，、９，および偏光プリズ
ム１０により合成された４つの光ビーム８１〜Ｂ４の光
軸は所望のレーザビームスポットの間隔程度に接近して
おり、レーザビームスポットはその楕円の長軸が主走査
方向に対して垂直となるように一列に並んでいる。

このため、ポリゴンミラー６に対する各光ビーム８１〜
Ｂ４の入射角に差がな（なり、各レーザビームスポット
の走査線に非直線誤差を生じてしまうことがなくなる。

また、一般に半導体レーザにより出射される光ビームは
、その接合面に平行な方向と垂直な方向とでビームの放
射角が異なるために、遠視野像が楕円となる。このため
、レーザ光源１．〜１４の配置方向を変えるだけで、レ
ーザビームスポットにおける楕円の向きを揃えることが
できる。なお、楕円の向きを揃えたまま、偏光プリズム
１０を使用して光ビーム８１〜Ｂ４を合成するためには
、前記したように、λ／２板１１が必要となる。

次に、レーザビームスポットを楕円形とし、各レーザ光
源１．〜１．の点灯時間または光出力を制御した場合に
おける動作について説明する。

第２図は本発明のレーザプリンタにおける制御系の一例
を示す構成図である。図においては、レーザ光源１．の
みを例示する。レーザ光源１．から出射された光ビーム
Ｂ１はハーフミラ−９１およびミラー２．を介してポリ
ゴンミラー６に入射し、感光ドラム８上に投影される。

１２はレーザ光源１□の光源駆動回路で、レーザ光ａ１
．を例えば記録すべき画像情報に応じてオンオフする。

１３はバッファメモリで、ここには１ラスタ分あるいは
１枚分の画像情報がドツトの集合で順次記憶される。１
４はバッファメモリ１３の読み出しアドレスを指定する
カウンタ、１５はその出力がカウンタ１４に印加されて
いるクロック発振器である。１６はレーザ光源１．の点
灯時間または光出力を制御する点灯時間制御回路で、こ
こからの出力は光源駆動回路１２に印加されている。１
７はタイミング制御回路で、光ビームの走査位置検出手
段１８からのタイミング信号が印加され、駆動モータ１
９および２０を介してポリゴンミラー６と感光ドラム８
の回転動作を制御している。

第３図はレーザ光源１．から出射された光ビームＢ１の
スポット形状を説明するための説明図である。

レーザ光源１．から出射された光ビームＢ１の結像され
たスポット形状は第３図〔イ〕に示すように、その結像
位置において楕円形となっている。また、この光ビーム
Ｂ１において、楕円スポットの長軸径ｈ（矢印Ｘ方向）
の焦点深度は、第３図（ロ）に示すように深くなってお
り、楕円スポットの短軸径ｗｏ（矢印Ｘ方向）の焦点深
度は、第３図（ノリに示すように浅くなっている。本発
明の装置においては、このようなスポット形状の光ビー
ムを用い、このスポットの長軸が主走査方向に対して垂
直となるように投影する。なお、レーザ光源から出射さ
れる光ビームのスポット形状が所望の楕円形でない場合
には、レーザ光源の後に例えばシリンドリカルレンズと
集束レンズとよりなるスポット形状設定光学系が挿入さ
れる。

第４図は前記第１図および第２図における光ビーム８１
〜Ｂ４の走査状態を示す平面図である。２二では、レー
ザ光源１．〜１４からの光ビーム８１〜８４の結像位置
（実線ｑて示す）が２つの点Ｐ、　、　Ｐ、で感光ドラ
ム８の表面と一致する場合を示している。

第５図は第４図に示すような光学系において、レーザビ
ームスポットを単純に走査させた場合に感光ドラム８上
に得られるスポット形状を示したものである。この場合
、感光ドラム８上の点Ｐ、。

Ｐｌでは、結像位置が合致するので、スポット形状は楕
円となり、中心部Ｐｃ点付近および両端部Ｐ、。

２４点付近では、結像位置から外れるので、スポット形
状は円形に近くなる。したがって、本発明においては、
Ｐ、、Ｐ、点付近でレーザ光源１１〜１．の点灯時間ｔ
αを制御することによって、Ｐ、、Ｐ、点付近を含め、
感光ドラム８上のどの位置でもほぼ円形のスポット形状
を得ることができるようにしている。

第６図は感光ドラム８上のＰ、　、　Ｐ、点付近におい
て、１つのドツトに相当する走査スポットの形状を示し
たものである。本発明においては、主走査方向（矢印Ｘ
方向）のスポット径（短軸径）　ｗａに対して、レーザ
光源１．〜１．の点灯時間（会込み時間）ｔαを点灯時
間制御回路１６からの信号Ｓαに応じて制御することに
より、走査スポットの形状が、図に示すように、Ｑｏ＋
ｗｏとなるように制御している。ここで、Ｑｏは１つの
ドツトに対応した走査長さであり、楕円スポットの長軸
径りに対して、Ｑｏ＋ｗｏｍｈとなるように制御すれば
、走査スポットの形状をＰ、　、　Ｐ、点付近において
もほぼ円形とすることができる。

第７図は前記第２図に示す装置の動作を説明するための
動作波形図である。図において、（イ）はクロック発振
器１５からのクロック信号、（ロ）はバッファメモリ１
３から出力される書込み信号の一例である。ここでは、
露光は°Ｉ　Ｉ　１１、非露光は“０″°の信号で表わ
されている。また、（ハ）は点灯時間制御回路１６から
の制御信号Ｓαで、ここでは、クロック信号の周期に対
応したパルス幅信号が使用されており、このパルス幅α
は感光ドラム８上の走査位置に関連して変化するように
なっている。、光源駆動回路１２はバッファメモリ１３
からの書込み信号と、点灯時間制御回路１６からの制御
信号Ｓαとを受け、両信号に応じてレーザ光ｆｉｌ。

〜１４を駆動するとともに、その点灯時間ｔαを制御す
る。（ニ）はこの時のレーザ光源１□〜１．の駆動信号
であり、制御信号Ｓαのパルス幅αによって点灯時間ｔ
αが制御され、１つのドツトに相当する時間範囲Ｔ内に
おいて変化している。

第８図は感光ドラム８上のレーザビームスポットの走査
位置とレーザ光源１．〜１４の点灯時間ｔαとの関係を
示した図である。点灯時間制御回路１６はＲＯＭなどに
予め記憶させた点灯時間制御データから走査位置に関連
した信号を発生し、図に示すように、点灯時間ｔαをＰ
、　、　Ｐ、点付近で最も長く、Ｐ　＊　、　Ｐ　ｃ　
−Ｐ　４点付近で最も短くなるように制御する。

このように、光ビーム８１〜Ｂ４のスポット形状を楕円
とするとともに、レーザ光源１．〜１４の点灯時間を１
つのドツトに相当する時間の範囲内において、走査位置
に関連して制御するようにすると、感光ドラム８上に得
られるレーザビームスポットの形状をどの走査位置にお
いてもほぼ円形とすることができ、解像度が高く、鮮明
な画像を得ることのできるレーザプリンタを実現するこ
とができる。

なお、上記の説明においては、光ビームを合成する光合
成素子としてハーフミラ−および偏光プリズムを例示し
たが、光合成素子はこれらのものに限られるものではな
く、入射する光ビームを反射または透過し、複数の光ビ
ームを光軸の近接した一方向の光ビームに合成する光合
成素子であれば、どのようなものであってもよい。また
、第１図の笑施例においては、′ハーフミラーと偏光プ
リズムとを併用しているが、これは光ビームのパワーロ
スを出来るだけ少なくするためのものであり、光合成素
子を挿入する位置およびその種類は任意に選ぶことがで
きるものである。ちなみに、光路中にハーフミラ−が−
設入ることによるロスは、概ね１／２である。これに対
し、偏光プリズムのみを使用した場合には、ロスは非常
に小さくなるが、装置が高価となってしまう、、、！ら
に、上記の説明では、４本の光ビームを合成する場合を
例示したが、合成する光ビームの数は４本に限られるも
のではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のレーザプリンタでは、そ
れぞれ独立したレーザ光源より出射された複数の光ビー
ムを、ハーフミラ−や偏光プリズムなどの光合成素子を
使用して合成し、各光ビームの光軸を感光ドラム上に投
影するレーザビームスポットの間隔程度に近接させたう
えて、ポリゴンミラーに入射させるとともに、各レーザ
光源からポリゴンミラーに入射するレーザビームスポッ
トの形状を楕円形状として、この各レーザビームスポッ
トを楕円の長軸方向が主走査方向と直角になるように配
列し、さらに、レーザ光源の点灯時間あるいは光出力を
レーザビームスポットの走査位置に関連してひとつのド
ツトに相当する時間の範囲内において制御するようにし
ているので、走　　　　　イ査線における非直線誤差を
小さくすることができるとともに、感光ドラム上を走査
するレーザビームスポットの形状をその走査位置にかか
わらず常に円形とすることができ、光路長を短かくした
場合にも、走査線の非直線誤差が大きくなってしまうこ
とがなく、複数のレーザビームスポットを一定の間隔で
走査させることができるとともに、解像度が高く、鮮明
な画像を得ることのできるレーザプリンタを簡単な構成
に゛より実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザプリンタの一実施例を示す構成
図、第２図は本発明のレーザプリンタにおける制御系の
一例を示すブロック図、第３図は第２図の装置における
。レーザビームスポットの形状説明図、第４図は第２図
の装置における光学系の配置を示す平面図、Ｐ！４５図
は走査スポットの感光ドラム上での形状を説明する説明
図、第ε図は第２図の装置における走査スポットの感光
ドラム上での形状を説明する説明図、第７図は第２図の
装置における動作波形図、第８図はレーザビームスポッ
トの走査位置とレーザ光源の点灯時間との関係を示す説
明図、第９図は従来のマルチビーム形のレーザプリンタ
の一例を示す構成図である。 １．１．〜１．・・・レーザ光源、２、〜２．・・・ミ
ラー、３１〜３１・・・ビームスプリッタ、４１〜４４
・・・集束レンズ、５１〜５４・・・変調器、６・・・
ポリゴンミラー、７・・・光路調節＠［；、８・・・感
光ドラム、９．　、９．・・・ハーフミラ−１１０・・
・偏光プリズム、１１・・・λ／２板、１２・・・光源
駆動回路、１３・・・バッファメモリ、１４・・・カウ
ンタ、１５・・・クロック発振器、１６・・・点灯時間
制御回路、１７・・・タイミング制御回路、１８・・・
走査位置検出手段、１９　、２０・・・駆動モータ。 第１図 手 第２図 第３図 （イ） Ｗ＾ 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 感光体上を複数の光ビームにより同時に走査するように
   したレーザプリンタ、において、それぞれ楕円形のスポ
   ット形状を有する光ビームを出射する複数のレーザ光源
   と、入射する光ビームを反射または透過して前記複数の
   光ビームを光軸の近接した一方向の光ビームに合成する
   光合成素子と、この光合成素子により合成された光ビー
   ムを反射し感光体上に投影するポリゴンミラーとを具備
   し、前記複数のレーザ光源の点灯時間または光出力を前
   記感光体上を走査するレーザビームスポットの走査位置
   に関連して１つのドットに相当する時間の範囲内で制御
   することを特徴とするレーザプリンタ。