JPH04373356A - レーザ記録装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドット径を可変可能な
レーザプリンタ、デジタル複写機等のレーザ記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高品質印字の可能なレーザ記録装
置にあっては、さらなる高性能化のため、画素毎のドッ
ト径可変による多値階調記録を可能とすることが提案さ
れている。

【０００３】例えば、特開昭６１−６６４６７号公報に
示されるように、半導体レーザのパワーを増減させるこ
とにより、レーザビームのスポット径を変化させるよう
にしたものがある。即ち、半導体レーザの駆動電流を大
きくすると半導体レーザの光出力が増加するが、このと
き感光体上の光ビームスポットの光強度分布がガウス分
布となっているので、感光体の顕像化される光量の閾値
により記録されるスポット像の径が決まるとすると光出
力の増加に従いビームスポット径が拡大されるというも
のである。

【０００４】また、特開昭５６−７１３７４号公報に示
されるように、中間調を含む原画像からの入力画信号を
パルス幅変調した信号により複数レベルの光学的濃度を
発生させることが可能な記録手段を制御して、原画像の
有する情報を再生させるようにしたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、半導体レー
ザのパワーを可変させてビームスポット径を可変させる
方法では、ビーム径（ドット径）の変化量が少なく、例
えばビーム径を２倍にするためには通常の駆動電流より
も極めて大きな駆動電流を必要とし、半導体レーザを劣
化させる一因ともなる。

【０００６】また、半導体レーザをパルス幅変調させて
駆動させる方式の場合、ドット径の可変が主走査方向の
みであり、副走査方向には可変できない欠点を持つ。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明では
、レーザ光源と、複数の電気光学変調素子と各電気光学
変調素子を駆動させる駆動回路とを有して入射レーザビ
ームに対する変調量が可変制御される電気光学変調素子
アレイと、前記レーザ光源からのレーザビームを前記電
気光学変調素子アレイに入射させる入射光学素子と、前
記電気光学変調素子アレイからの出射レーザビームを偏
向走査させる光偏向器と、偏向されたレーザビームによ
るドットを被走査媒体上に結像させる結像光学素子とに
より構成した。

【０００８】このとき、請求項２記載の発明では、電気
光学変調素子アレイのアレイ方向を副走査方向とすると
ともに、レーザ光源をパルス幅変調駆動させる駆動源を
設け、電気光学変調素子アレイにより副走査方向のドッ
ト径を可変させ、レーザ光源のパルス幅変調駆動により
主走査方向のドット径を可変させるようにした。

【０００９】また、請求項３記載の発明では、電気光学
変調素子アレイのアレイ方向を副走査方向とするととも
に、レーザ光源を駆動させるパワー可変の駆動源を設け
、電気光学変調素子アレイにより副走査方向のドット径
を可変させ、レーザ光源のパワー可変により主・副走査
方向のドット径を可変させるようにした。

【００１０】

【作用】被走査媒体上に結像される１画素毎のドット径
は、電気光学変調素子アレイの変調量に応じて可変され
る。よって、電気光学変調素子アレイにおいて各電気光
学変調素子を開閉制御して変調量を可変させればよく、
応答速度の速いドット径可変が可能となる。また、電気
光学変調素子により変調量の変化量を大きくすることも
でき、ドット径を大きく可変させることができ、効果的
な多値階調記録が可能となる。

【００１１】このとき、請求項２記載の発明によれば、
１ドット毎に、電気光学変調素子アレイの変調により副
走査方向のドット径、レーザ光源のパルス幅変調駆動に
より主走査方向のドット径を、各々独立して可変できる
ため、より効果的な多値階調記録が可能となる。

【００１２】また、請求項３記載の発明によれば、１ド
ット毎に、電気光学変調素子アレイの変調により副走査
方向のドット径、レーザ光源のパワー変調駆動により主
・副走査方向のドット径を、各々独立して可変できるた
め、より効果的な多値階調記録が可能となる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明する
。本実施例は、ドット径の可変な電気光学変調素子アレ
イを用いることを特徴とするものであり、この電気光学
変調素子アレイ１の構造例を図１（ｂ）及び図２に示す
。まず、図１（ｂ）に示すように電気光学媒体２がセラ
ミック基板３上に接着剤（図示せず）により貼付固定さ
れている。ここに、電気光学媒体２は例えばＰＬＺＴ等
の電気光学結晶によるもので、その片面を研磨し、研磨
面にアルミニウムからなる共通電極４を真空蒸着により
形成し（図２参照）、この電極形成面側をセラミック基
板３（ガラス基板でもよい）上に接着剤で固定する。つ
いで、電気光学媒体２の他方の片面を研磨し、媒体２の
厚さを１００μｍ程度に薄くする。このような研磨後、
アルミニウム電極膜を研磨面上に全面的に真空蒸着によ
り形成し、電極膜を含めてダイヤモンドカッタを用いて
複数の溝５を加工形成する。これにより、溝５により仕
切られた個別電極６が形成され、個別電極６毎に電気光
学変調素子７が形成されて変調素子としてアレイ化され
る。例えば、溝幅５０μｍ、溝深さ５０μｍ、個別電極
幅５０μｍといったサイズで構成される。これらの個別
電極６は各々ボンディングワイヤ８によりセラミック基
板３上の取出し端子９にボンディングされ、この取出し
端子９を介して駆動回路１０（図１（ａ）参照）に接続
されている。また、共通電極４はセラミック基板３に形
成した穴１１を通して電極リード１２が取出されている
。 なお、電気光学媒体２の入射端面２ａ、出射端面２ｂは
予め光学研磨されているものとする。

【００１４】このような電気光学変調素子アレイ１は例
えば図１（ａ）に示すように、偏光子１３と検光子１４
とを入射・出射側に組合せて用いられる。また、レーザ
光源から出射されたレーザビームは電気光学変調素子ア
レイ１前後においてレンズ１５，１６を通過する。これ
により、レンズ１５で収束された平行レーザビームは電
気光学変調素子アレイ１の入射端面２ａに入射する。入
射したレーザビームは個別電極６に印加された電圧によ
り変調を受け、レンズ１６、検光子１４を通して出射す
る。

【００１５】ここに、このような電気光学変調素子アレ
イ１の動作原理を図３を参照して説明する。今、入射光
の強度をＩｉ　、出射光の強度をＩｏ　とし、１つの電
気光学変調素子７内で考えると、 　　Ｉｏ　＝　Ｉｉ　ｓｉｎ２Γ／２　　　　　　　　
　　……………………（１） なる関係が成立する。ただし、位相差Γは　　Γ　＝（
π／λ）・ｔ・ｎ０３・Ｒｃ・Ｅ２　　　　…………（
２） で示される。ここに、λ：レーザビームの波長、ｔ：電
気光学変調素子７の厚さ（光路長）、ｎ０：屈折率、Ｅ
：電界強度、Ｒｃ：ＰＬＺＴの二次電気光学定数である
。

【００１６】（１）式によれば、位相差Γがｍπ（ｍは
奇数）の時にＩｏ　が最大となり（即ち、電気光学変調
素子７が透過状態となる）、位相差Γがｍ′π（ｍ′は
偶数）の時にＩｏ　が最小となる（即ち、電気光学変調
素子７が光遮断状態となる）。

【００１７】よって、複数の電気光学変調素子７につい
て各々の個別電極６を介して個別に電圧印加を制御する
ことにより、任意の電気光学変調素子７を独立に変調制
御することができる。図３は中心４個の電気光学変調素
子７が光透過状態にあり、残りの４個の電気光学変調素
子７が光遮断状態にある出力パターン例を示す。よって
、レーザ記録装置においては１画素内でドット径を可変
させ得ることが判る。

【００１８】しかして、ドット径可変のレーザプリンタ
としては、図４に示すように構成される。まず、画素情
報に応じて変調駆動されるレーザ光源として半導体レー
ザ２０が設けられている。この半導体レーザ２０から出
射されるレーザビーム光路上に前記電気光学変調素子ア
レイ１が配設されるが、両者間には半導体レーザ２０か
らの出射光を平行光とさせるカップリングレンズ２１及
び電気光学変調素子アレイ１上にレーザビームを主走査
方向（ｘ方向）に絞り込んで入射させる入射光学素子と
してのシリンダレンズ２２が介在されている。ここに、
電気光学変調素子アレイ１はアレイ方向が副走査方向に
並ぶように配設される。また、電気光学変調素子アレイ
１に入射するレーザビームの偏光方向は主走査方向に対
し４５°となるように半導体レーザ２０は配設される。

【００１９】また、電気光学変調素子アレイ１の出射側
には、レーザビームを再び平行ビームとさせるシリンダ
レンズ２３と、検光子２４と、レーザビームを副走査方
向に絞るシリンダレンズ２５とが設けられている。さら
に、レーザビームを主走査方向に偏向走査させるための
偏向器なるポリゴンミラー２６が設けられている。ポリ
ゴンミラー２６の出射側には偏向されたレーザビームを
被走査媒体（例えば感光体）２７面上に結像させる結像
光学素子としてのトロイダルｆθレンズ２８が設けられ
ている。

【００２０】なお、本実施例では、電気光学変調素子ア
レイ１による回折パターンを生ずるため、被走査媒体２
７とトロイダルｆθレンズ２８との間には空間フィルタ
２９が配設され、高次回折光をカットするようにしてい
る。

【００２１】このような構成によれば、電気光学変調素
子アレイ１のＮ個の電気光学変調素子７が連続して光透
過状態にあるとき、被走査媒体２７面での副走査方向の
ビーム径ｄは１／（Ｎ・Ｌ）（ただし、Ｌは電気光学変
調素子７間の距離）に比例することになり、このＮを増
加させればビーム径は小さくなり、Ｎを減少させればビ
ーム径が大きくなり、ドット径が可変されるものとなる
。

【００２２】図５は、このドット径可変の様子の一例を
示すものである。即ち、画素情報に応じて半導体レーザ
２０を駆動制御すると同時に、画素情報の濃淡に応じて
電気光学変調素子アレイ１における変調量（開かれる電
気光学変調素子７の数）を可変制御することにより、図
示のように副走査方向にドット径が可変された多値階調
記録が可能となる。

【００２３】この場合、電気光学変調素子アレイ１によ
る副走査方向のドット径変化だけでなく、半導体レーザ
２０を図６に示すようにパルス幅変調駆動させるように
すれば、主走査方向にもドット径の可変されたより高度
な多値階調記録が可能となる。　　さらに、図５に示す
駆動方式において、半導体レーザ２０を多値情報に応じ
て光強度変調駆動させ、光源自体で主・副走査方向にド
ット径を可変させ得る状態で、上記の電気光学変調素子
アレイ１変調による副走査方向のドット径可変を組合せ
るようにしてもよい。これにより、より高度な多値階調
記録が可能となる。

【００２４】なお、電気光学変調素子アレイ１としては
、図１（ｂ）及び図２に示したものに限らず、例えば図
７ないし図９に示すようなものであってもよい。

【００２５】図７の電気光学変調素子アレイ１は、ＰＬ
ＺＴ電気光学結晶による電気光学媒体３１を１００μｍ
の厚さに研磨した後、一方の面に図８（ａ）に示すよう
な短冊状の複数個の個別電極３２を形成するとともに、
他方の面には図８（ｂ）に示すような個別電極３２に対
応する櫛歯状の共通電極３３を形成したものである。こ
れらの電極３２，３３はアルミニウム製とされている。 よって、各電極３２，３３対向部分に電気光学変調素子
３４が形成されることになる。このような電気光学媒体
３１は共通電極３３側にてセラミック基板３５上に貼付
固定され、個別電極３２側は各々個別にワイヤボンディ
ング３６によりセラミック基板３５上のボンディングパ
ッド３７にボンディングされ、共通電極３３側はセラミ
ック基板３５に形成された穴３８を通して共通電極リー
ド３９が引出されている。このような電気光学変調素子
アレイ１構成によっても、各電気光学変調素子３４毎の
光のオン・オフ動作が確保されるが、特に、図示例によ
れば、極めて簡単な構造であり、作製が容易となる利点
もある。

【００２６】図９は、図１等に示した電気光学変調素子
アレイ１構成において、共通電極４用の共通電極リード
１２をセラミック基板３の穴１１を通して取出す代りに
、セラミック基板３上に形成した半田バンプ４０により
共通電極４をセラミック基板３上の共通取出し電極４１
に接続し、接着剤４２により固定したものである。これ
によれば、セラミック基板３に穴１１を形成する必要が
なく、半田バンプ４０を用いればよいため、作製容易に
して、電気的接続も容易なものとなる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、上述したように、レーザ光源
、入射光学素子、光偏向器、結像光学素子とともに、複
数の電気光学変調素子と各電気光学変調素子を駆動させ
る駆動回路とを有して入射レーザビームに対する変調量
が可変制御される電気光学変調素子アレイを用いて構成
したので、被走査媒体上に結像される１画素毎のドット
径を、電気光学変調素子アレイの変調量に応じて可変で
きるものであり、よって、電気光学変調素子アレイにお
いて各電気光学変調素子を開閉制御して変調量を可変さ
せればよく、応答速度の速いドット径可変が可能で、か
つ、複数の電気光学変調素子により透過量の変化量を大
きくすることもでき、ドット径を大きく可変させること
ができ、効果的な多値階調記録が可能なものである。

【００２８】このとき、請求項２記載の発明によれば、
１ドット毎に、電気光学変調素子アレイの変調により副
走査方向のドット径、レーザ光源のパルス幅変調駆動に
より主走査方向のドット径を、各々独立して可変できる
ため、より効果的な多値階調記録を行わせることができ
る。

【００２９】同様に、請求項３記載の発明によれば、１
ドット毎に、電気光学変調素子アレイの変調により副走
査方向のドット径を可変するのに加え、レーザ光源のパ
ワー変調駆動により主・副走査方向のドット径を可変で
きるため、より効果的な多値階調記録を行わせることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、（ａ）は基本
構成図、（ｂ）は電気光学変調素子アレイの斜視図であ
る。

【図２】電気光学変調素子アレイの断面構造図である。

【図３】動作原理を示す模式図である。

【図４】レーザプリンタの光学系の概略を示し、（ａ）
は正面図、（ｂ）はその平面図である。

【図５】可変ドット径の例を示す説明図である。

【図６】可変ドット径の変形例を示す説明図である。

【図７】電気光学変調素子アレイの変形例を示す断面構
造図である。

【図８】電極形状を示す平面図である。

【図９】電気光学変調素子アレイの変形例を示す断面構
造図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　電気光学変調素子アレイ７，３
４　　　　電気光学変調素子 １０　　　　　　　　駆動回路 ２０　　　　　　　　レーザ光源 ２２　　　　　　　　入射光学素子 ２６　　　　　　　　偏向器 ２７　　　　　　　　被走査媒体 ２８　　　　　　　　結像光学素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザ光源と、複数の電気光学変調素
   子と各電気光学変調素子を駆動させる駆動回路とを有し
   て入射レーザビームに対する変調量が可変制御される電
   気光学変調素子アレイと、前記レーザ光源からのレーザ
   ビームを前記電気光学変調素子アレイに入射させる入射
   光学素子と、前記電気光学変調素子アレイからの出射レ
   ーザビームを偏向走査させる光偏向器と、偏向されたレ
   ーザビームによるドットを被走査媒体上に結像させる結
   像光学素子とよりなることを特徴とするレーザ記録装置
   。
2. 【請求項２】　　電気光学変調素子アレイのアレイ方向
   を副走査方向とするとともに、レーザ光源をパルス幅変
   調駆動させる駆動源を設け、電気光学変調素子アレイに
   より副走査方向のドット径を可変させ、レーザ光源のパ
   ルス幅変調駆動により主走査方向のドット径を可変させ
   るようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーザ記
   録装置。
3. 【請求項３】　　電気光学変調素子アレイのアレイ方向
   を副走査方向とするとともに、レーザ光源を駆動させる
   パワー可変の駆動源を設け、電気光学変調素子アレイに
   より副走査方向のドット径を可変させ、レーザ光源のパ
   ワー可変により主・副走査方向のドット径を可変させる
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーザ記録
   装置。