JPH0497372A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は画像形成装置に関し、特に発振波長か異なる複
数のレーザを用い、該複数のレーザから画像情報に適し
たビームスポット径（以下「スポット径」と略す）か得
られるレーザを選択して、該レーザからの光ビームを利
用して被走査面を光走査するようにした例えばレーザー
ビームプリンタ（ＬＢＰ）等の装置に好適な画像形成装
置に関するものである。

（従来の技術） 従来よりレーザービームプリンタ等の画像形成装置にお
いては、例えば第１１図に示すような装置か用いられて
いる。同図においてレーザ光源手段としての半導体レー
ザ１０１からの光変調された光ビームをコリメーターレ
ンズ１０２て集光して回転多面鏡等の光偏向器１０３に
入射させてしする。そして光偏向器１０３により周期的
に偏向させた光ビームをｆ−θレンズ等の結像光学系１
０４によって被走査面１０５上に導光し、該被走査面１
０５上に所定の大きさのビームスポット径を形成してい
る。モして該光偏向器１０３を不図示の駆動手段により
回動させることにより、該ビームスポットて該被走査面
上を光走査している。

このような画像形成装置において用いられる半導体レー
ザは小型で長寿命で直接画像情報に応して光変調が可能
であり、しかもレーザ発振のＯＮ１０　Ｆ　Ｆか容易で
ある等の特長を有している。

般に被走査面上における光ビームのスポット径ｄ。は結
像光学系のＦナンバー（ＦＮｏ）とレーザの発振波長λ
との積に比例する。即ち、スポット径ｄ。の大きさは次
式にて表わすことかできる。

ｄ、）ＯＺＦＮｏＸ人　　　　　　・・・・・・・・（
１）一般に画像情報の種類に揖して被走査面上に形成さ
れる光ビームの最適なスポット径の大きさはそれぞれ異
なっている。例えば画素密度の大きい画像情報を形成す
る場合には小さなスポット径の光ビームで被走査面上を
光走査することが良い。

又、２値画像と多値画像を形成す゛る場合においてもそ
れぞれの画像情報に応じた最適なスポット径の光ビーム
で被走査面上を光走査することか良好なる画像情報を得
る為に必要となっている。この為、光ビームのスポット
径をその画像情報の種類によって容易に変更することの
できる画像形成装置が望まれている。

従来の画像形成装置においては例えば半導体レーザの発
振波長λか一定の場合には結像光学系のＦＮｏを変えて
光ビームの光束径を変えたり、コリメート光学系をズー
ム化する等をして変化させ、これによってスポット径ｄ
。の大きさを変更させていた。

（発明か解決しようとする問題点） 従来の画像形成装置においては被走査面上において最適
なスポット径を得る為に前述のように結像光学系のＦナ
ンバーを変えたり液晶等を用いて行っていた。この為に
装置全体か複雑化かつ大型化になり易く、又迅速に行う
のが難しい等の問題点かあった。

特に同−画像内で異なる画像情報の種類が混在する場合
、例えば２値画像と多値画像の形成を目的とする場合に
は機械的な手段ではスポット径の変更を高速に行うのが
難しく、又液晶等の手段を用いた場合でも光ど一ムのス
ポット径の変更とレーザ光量の変更を同時に行なわなけ
ればならない為、双方を結反良く制御することは大変難
しかった。

本発明は互いに発振波長の異なる複数個のレーザをレー
ザ光源手段として用い画像情報の種類に応じた大きさの
スポット径が得られる波長の光を発振するレーザを適切
に選択して用いることにより、最適なスポット径の光ビ
ームで被走査面上を光走査することかでき高画質の画像
形成か可能な画像形成装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の画像形成装置は、レーザ光源手段からの光変調
を受けた光ビームを光学系を介して画像形成面に導光し
て画像形成を行う画像形成装置において、該レーザ光源
手段は発振波長が異なる複数個のレーザを有しているこ
とを特徴としている。

又、本発明の画像形成装置は、レーザ光源手段からの画
像情報に揖じて光変調された光ビームを光走査系を介し
て被走査面上に導光し、画像形成を行う画像形成装置に
おいて、該レーザ光源手段は発振波長の異なる複数個の
レーザを有しており、該複数個のレーザからの光ビーム
を選択することにより、該被走査面上に形成される該光
ビームのビームスポット径を調整していることを特徴と
している。

（実施例） 第１図は本発明の画像形成装置の第１実施例の要部概略
図である。

本実施例の画像形成装置は形成する（目的とする）画像
情報の画素密度の変化に対応したスポット径て被走査面
上を走査するようにしている。

図中、１はレーザ光源手段てあり、互いに発振波長か異
なる複数のレーザ、例えば複数の半導体レーザを有して
いる。本実施例においてはレーザ光源手段１は第２図に
示すように発振波長λ１の光ビームを発する半導体レー
ザ１ａと発振波長＾２　（＾１〉＾２）の光ビームを発
する半導体レーザ１ｂの２つから構成されている。この
２つの半導体レーザｌａ、ｌｂは主走査断面内に配置さ
れている。

２はコリメーターレンズであり、レーザー光源手段１か
ら発振される複数の光ビームを平行光束としている。

３は回転多面鏡等より成る光偏向器であり、不図示の駆
動手段により回転軸３ａを中心に矢印六方向に一定速度
で回転している。

４はｆ−θレンズ等の結像光学系であり、光偏向器３か
らの複数の光ビームを集光し被走査面５上に導光してい
る。このとき被走査面５上には形成する画像情報の画素
密度に応した大きさのスポット径が形成されるようにし
ている。５は被走査面である。

本実施例において各々の半導体レーザＩａ。

１ｂは第２図に示すようにチップとしては各々独立して
設けられており、各々画像情報に応じた光変調が可能と
なっている。

又、各々の半導体レーザー１ａ、Ｉｂは同一支持体２０
に形成されており、更に１つのパッケージの中に封入さ
れて構成されている。半導体レーザｌａ、ｌｂのそれぞ
れの発光点は被走査面５上の主走査面（第１図の紙面内
）に沿って１列にして取り付けられている。各々の半導
体レーザｌａ、ｌｂからの光ビームは目的とする画像情
報の画素密度に応じて選択される。

尚、本実施例において光偏向器の而倒れ補正を行う為に
コリメーターレンズ２と光偏向器３との間にシリンダレ
ンズを配したり、又はビーム整形等の光学的作用を有す
る光学系を光路中に配して構成しても良い。

本実施例においてはその構成上レーザ光源手段１から発
光される複数の光ビームは共に同一のコリメーターレン
ズ２に入射し略平行光束とされ光偏向器３０反射面に入
射する。そして該光偏向器３の反射面によって反射され
た各々の光ビームは結像光学系４によって被走査面５上
にそれぞれ導光される。このとき被走査面５上に形成す
る画像情報の画素密度に応じた適正なるスポットか得ら
れる波長の光ビームを選択し、これにより被走査面５上
に画像情報を順次形成（Ｍき込み）している。

第３図は本実施例において波長の異なる光ビムを用いた
ときの、例えば前述の半導体レーザＩａ、ｌｂを用いた
ときの被走査面上における光ビームのスポット径の大き
さの相違を示す説明図である。

同図において３１は波長人、の光ビーム（半導体レーザ
ｌａ）で形成されたスポット径を示しており、又３２は
波長人、（入、〉人、）の光ヒ゛−ム（半導体レーザｌ
ｂ）で形成されたスポット径を各々示している。

同図に示すように波長人、の光ビームを発振する半導体
レーザ１ａを用いたときに形成されるスポット径３１は
波長人、の光ビームを発振する半導体レーザ１ｂを用い
たときに形成されるスポット径３２に比へて前述の（１
）式に基ついて大きくなっている。

本実施例において各半導体レーザｌａ、ｌｂから発振さ
れる各々の光ビームの光束径は同一のコリメーターレン
ズを通過するので略等しく、又結像光学系全体の有効Ｆ
ナンバーは共に等しいとみなせる。この為被走査面上に
形成される各々の光ビームのスポット系ｄ０の大きさは
前記（１）式に示したように波長人に比例してそれぞれ
異なってくる。

具体的な数値例を示すと画像情報の画素密度が例えば４
００　ｄ　ｐ　ｉ　（ｄｏｔ／１ｎｃｈ）及び３００ｄ
ｐ　ｉの２通りであったとすると被走査面上で最適なス
ポット径を得る為には画素密度か４００ｄｐ　ｉのとき
は約６５μｍ、画素密度か３００ｄｐ　ｉのときは約８
５μｍで形成すること力）必要とされる。

ここで例えば半導体レーザ１ａとして発振波要人、＝６
７０ｎｍのレーザを用いて画素密度が４００ｄｐ　ｉの
画像形成用に最適な約６５μｍのスポット径を形成させ
たとする。このとき半導体レーザ１ｂに発振波要人、＝
８３０ｎｍのレーザを用いると被走査面上で形成される
スポット径は約８０μｍとなる。これは概ね画素密度３
００ｄｐｉの画像形成用に適した最適なスポット径とな
る。

従って本実施例においては画素密度４００ｄｐｉの画像
を形成する場合は半導体レーザー１ａからの光変調され
た光ビームを用いて画像形成を行い、又画素密度３００
ｄｐ　ｉの画像を形成する場合は半導体レーザ１ｂから
の光変調された光ビームを用いて画像形成を行えば良い
。これにより画像の画素密度が４００ｄｐｉ及び３００
ｄｐｉ共に良好なる画像情報を形成（書き込み）するこ
とかできる。

第４、第５図は各々本実施例による画素密度３００ｄｐ
　ｉと画素密度４００ｄｐｉの各々の画像情報を印字し
たときの出力結果を示す説明図である。

第４図は発振波要人、の半導体レーザ１ａを用いて画素
密度３００ｄｐｉの画像を印字したときの出力結果を示
しており、又第５図は発振波要人、の半導体レーザ１ｂ
を用いて画素密度４００ｄｐｉの画像を印字したときの
出力結果を示している。両図に示すように各画像でどち
らも最適なスポット径となっているので印字結果は共に
良好となっている。

このように本実施例においては形成する画像情報の画素
密度に応じて発振させる半導体レーザを適切に切り換え
て用いたり、又は機械的な手段で用いる波長の光ビーム
を選択することにより、最適なスポット径の光ど一ムで
被走査面上を光走査することができるので第４．第５図
に示すように各画像どちらにおいても良好なる出力画像
を得ることかできる。

尚、各半導体レーザｌａ、Ｉｂの発光タイミングは前述
したように半導体レーザｌａ、ｌｂの発光点か共に主走
査面内にある為それぞれの半導体レーザｌａ、Ｉｂから
の光ビームを走査領域外に置かれた単一の受光素子、例
えば水平同期をとる為のＢＤセンサー等に入射させれば
各々独立に発光を検知可能とすることができる。

次に本発明の画像形成装置の第２実施例として具体的に
画像情報を形成する場合を次に示す。

本実施例では画像として形成する文字フォント中に大き
さの異なる複数のドツト（スポット径）を混在させて印
字することにより印字品質を向上させることを目的とし
ている。

例えば第６図に示すように文字「イ」のフォントを印字
した場合、従来の単一スポット径（通常のスポット径）
のみの印字では第７図（第６図に示した文字「イ」の一
部分Ａの拡大説明図）に示すように文字の先端等が角ぼ
る形の印字となって出力され、その為高品質の文字が得
られなかつた。

これに対して本実施例においては、発振波長か互いに異
なる複数の半導体レーザな切り換えることにより被走査
面上における光ビームのスポット径の大きさを文字情報
に応じてそれぞれ同一走査中に変更させている。これに
より第８図の文字「イ」の部分拡大説明図に示すように
文字フォントの先端部や斜線部分において通常スポット
径より小さいスポット径を同一走査中に混在させて印字
することができる。又文字フォントを構成しているドツ
ト数（スポット数）が第７図に示した通常のドツト数と
同じてあってもドツト径の大きさを文字の形状に応じて
小さくして文字フォントを形成し、これにより前記第６
図に示した文字「イ」のフォントの先端部を鋭く、又斜
面部をなめらかにして高品質の文字を印字している。又
これは文字フォントの一部分だけに限らず例えば小文字
等を印字する場合にはフォント全体を小さなドツトとな
るようにして形成すれば文字の品質な更に高めることか
できる。

このように本実施例においては波長の異なる光ビームを
発振する複数の半導体レーザのうちから種々の文字情報
（画像情報）に応した波長の光ビームを発振する半導体
レーザを適切に切り換えることにより、文字フォント中
に大きさの異なるドツト（スポット）を混在させて印字
することかできるようにし、これにより印字品質を向上
させている。

又、本実施例のように１つの文字フォント中に通常ドツ
トと小ドツトを混在させた場合、該フォントの情報を記
憶する記憶容量は通常ドツトのみの情報を記憶する記憶
容量に比へて極端に大きくなることはなく、比較的小さ
な記憶容量の中で印字品質を向上させることができる。

又、画像として形成される文字フォントのフォント情報
が文字フォントを形成している各ドツトのドツト径の情
報を合わせもつこともできる。

更に本実施例に右いては１回の書き込み（光走査）中に
ドツト径の変更が可能なので印字速度を落すことなく高
品質の出力画像を高速で得ることかできる。

次に本発明の画像形成装置の第３実施例を以下に示す。

本実施例では同−画像内で文字画像（２値画像）と多階
調画像か混在しているとき、良好なる出力画像を得るこ
とを目的としている。

一般に多階調画像を印字する場合においては被走査面上
において光ビームのスポット径を小さくして形成すれば
階調が正確に表現できて品質の良い出力画像が得られる
。

方、文字画像（２値画像）を印字する場合では逆に光ビ
ームのスポット径が小さすぎると文字を構成する線が細
くなりすぎて品質の良い出力画像が得られなくなってく
る。従って単一のスポット径しか得られない従来の画像
形成装置においては例えば多階調画像を重視したスポッ
ト径を用いた場合、文字画像が全体的に細くなってしま
い、反逆に文字画像を重視したスポット径を用いた場合
は階調が充分表現できなくなりでしまう等の問題点かあ
った。

そこで本実施例においては発振波長が異なる複数の半導
体レーザのうち文字画像を印字する場合には通常スポッ
ト径より大きいスポット径（大スポット径）を形成する
ことのできる半導体レーザな用い、又多階調画像を印字
する場合には通常スポット径より小さいスポット径（小
スポット径）を形成することのできる半導体レーザを用
いて画像形成を行っている。これにより文字画像と多階
画像が同−画像内で混在する場合においても共に良好な
る印字品質の出力画像を得ている。

第９図は本実施例による文字画像と多階調画像を混在さ
せた場合の画像とスポット径の対応を示した説明図であ
る。

特に本実施例においては１回の走査中に発光させる半導
体レーザを画像の種類に応じて適切に切り換えて１走査
中でスポット径の変更を行い、これにより印字速度を落
とすことなく良好なる印字品質の出力画像を高速で得て
いる。

又、文字画像を印字する場合には、該文字画像中に小ス
ポットを混在させ、又多階調画像を印字する場合には、
該多階調画像中に大スポットを混在させて、これにより
高品位の出力画像を得るようにしている。又本実施例に
おいては必要に応して各々の半導体レーザの光変調方式
を変更するようにしても良く例えば２値信号や多値信号
（多階調信号）を採用しても良く、これによれば出力画
像の画質を更に向上させることかできる。

尚、各実施例においては波長の異なる半導体レーザを２
個用いてレーザ光１手段を構成した場合を示したが波長
の異なる３個以上の半導体レーザよりレーザ光源手段を
構成すれば更に良好なる画像形成が可能となる。

又、各実施例においては複数の半導体レーザな同一支持
体より構成した例にフいて示したか第１０図に示すよう
に複数のハーフミラ−１１ａ、ｌｌｂを用いて各々半導
体レーザ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを別々の支持体より構
成し、該各々の半導体レーザ１０ａ、１０ｂ。

１０ｃから発振される光ビームの光軸が一致するように
構成しても本発明は前述の実施例と同様に適用すること
かできる。尚、同図において半導体レーザ１０ａ、１０
ｂ、１０ｃとハーフミラ−１１ａ、ｌｌｂの各要素でレ
ーザ光源手段を構成しており、該各々の半導体レーザ１
０ａ。

１０ｂ、１０ｃからの光ビームが不図示の被走査面上の
主走査方向に沿って形成されるように構成している。

（発明の効果） 本発明によれば前述したように発振波長か異なる複数個
のレーザをレーザ光源手段として用いることにより、該
レーザごとに異なる大きさの光ビームのスポット径を被
走査面上に形成し、これにより種々の画像情報に広して
最適なスポット径で画像形成することができ、印字速度
を落とすことなく高品質の出力画像を高速で容易に得る
ことかできる画像形成装置を達成することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成装置の第１実施例の要部概略
図、第２図は第１図に示したレーザ光源手段の外観図、
第３図は第１実施例による各半導体レーザの発振波長ご
とのスポット径の相違を示す説明図、第４．第５図は各
々本発明の第２実施例による画素密度３００ｄｐ　ｉ及
び４００ｄｐ　ｉの画像を出力したときの説明図、第６
図は文字「イ」のフォントを印字したときの説明図、第
７図は従来の画像形成装置で活字を印字したときの拡大
説明図、第８図は本発明の第２実施例による活字を印字
したときの拡大説明図、第９図は本発明の第３実施例に
よる文字画像と多階調画像を混在させたときの画像とス
ポット径の対応を示す説明図、第１０図はハーフミラ−
を用いて半導体レーザを支持する支持体を複数個にした
ときの支持体周辺の要部概略図、第１１図は従来の画像
形成装置の要部概略図である。 図中、１はレーザ光源手段、２はコリメーターレンズ、
３は光偏向路、４は結像光学系、５は被走査面、ｌａ、
ｌｂは半導体レーザ、２ｏは支持体である。 た１ スー２ 男４を 男５２ 第９回 多階調画像域 文字画像域

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光源手段からの光変調を受けた光ビームを
   光学系を介して画像形成面に導光して画像形成を行う画
   像形成装置において、該レーザ光源手段は発振波長が異
   なる複数個のレーザを有していることを特徴とする画像
   形成装置。
2. （２）レーザ光源手段からの画像情報に応じて光変調さ
   れた光ビームを光走査系を介して被走査面上に導光し、
   画像形成を行う画像形成装置において、該レーザ光源手
   段は発振波長の異なる複数個のレーザを有しており、該
   複数個のレーザからの光ビームを選択することにより、
   該被走査面上に形成される該光ビームのビームスポット
   径を調整していることを特徴とする画像形成装置。
3. （３）前記レーザ光源手段は被走査面上に形成する画像
   の画素密度又は被走査面上に導光する光ビームのビーム
   スポット径に応じて、前記複数個のレーザのうちから１
   つのレーザを選択し発振させていることを特徴とする請
   求項２記載の画像形成装置。
4. （４）前記複数個のレーザは主走査断面内に配置されて
   いることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. （５）被走査面上に形成する画像の画素密度又は被走査
   面上に導光する光ビームのビームスポット径に応じて、
   前記複数個のレーザのうちから１つのレーザからの光ビ
   ームを選択して被走査面上に導光していることを特徴と
   する請求項２記載の画像形成装置。
6. （６）前記レーザ光源手段は被走査面に形成する画像情
   報の画素密度に応じて前記複数のレーザのうちから１つ
   を選択して発振させていることを特徴とする請求項２記
   載の画像形成装置。
7. （７）前記レーザ光源手段は１回の走査において画像情
   報に応じて前記複数のレーザのうち少なくとも２つのレ
   ーザから発振される光ビームを用いていることを特徴と
   する請求項２記載の画像形成装置。
8. （８）前記レーザ光源手段は前記複数のレーザからの光
   ビームが被走査面上の主走査方向に沿って形成されるよ
   うに構成されていることを特徴とする請求項２記載の画
   像形成装置。