JPH0669205B2

JPH0669205B2 - レ−ザビ−ム記録装置

Info

Publication number: JPH0669205B2
Application number: JP60248245A
Authority: JP
Inventors: 隆内藤
Original assignee: 松下電送株式会社
Priority date: 1985-11-06
Filing date: 1985-11-06
Publication date: 1994-08-31
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: JPS62108671A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、半導体レーザを光源にし、画像信号に応じ、
走査ビームを点滅することによって記録媒体上に結像し
画情報を記録するレーザビーム記録装置に関する。

従来の技術従来、レーザビーム記録装置として第７図に示す装置が
提案されている。第７図において、１は感光体ドラム、
２は半導体レーザ、３はコリメータレンズ、４は回転多
面鏡、５はｆθレンズ、６は反射鏡、７は受光素子であ
り、それぞれ光学的に配置されている。回転多面鏡４は
矢印S₁方向に一定速度で回転駆動される。また、感光体
ドラム１も矢印S₃方向に一定速度で回転駆動される。

半導体レーザ２で発するレーザビームＬは電気信号によ
り変調され、コリメータレンズ３により平行光にされ、
回転多面鏡４により感光体ドラム１の軸方向S₂に偏光さ
れ、ｆθレンズ５を介して感光体ドラム１に結像される発明が解決しようとする問題点しかし、受光素子７が反射鏡６を介して光ビームを受け
ることにより、光ビーム走査同期信号を発生し、この同
期信号により、半導体レーザ２の画像信号の変調開始の
タイミングを一致させている。

ところで、コリメータレンズの焦点深度は極めて浅く、
通常その値は±３μｍ〜±４μｍである。このため、半
導体レーザ２とコリメータレンズ３の間隙Ｄの距離は高
精度に設定されなければならない。

しかし、半導体レーザ２、コリメータレンズ３のそれぞ
れの保持部材は半導体レーザの発する熱または周囲温度
等により熱膨張（または熱収縮）を起こし、間隙Ｄの距
離が変化してしまう。この結果、走査ビームの焦点位置
がずれ、走査結像スポット径が変化するが、かかる場合
に定常状態における同等の補正画像信号に基づく結像を
行なうと、結像長さが増し画像の劣化を生ずるという問
題があった。

この問題に対して、半導体レーザ２とコリメータレンズ
３の位置関係に応じて、適当な値の熱膨張係数を有する
保持部材を使用することにより、温度変化にかかわらず
間隙Ｄの距離を一定に保つことが考えられる。しかしな
がら、半導体レーザ２、コリメータレンズ３それぞれの
保持部材の形状は複雑であり、単に材質の熱膨張係数か
ら保持部材を選定しても、温度変化に対して間隙Ｄの距
離を一定に保たせる保持部材を製作することは難しい。
又、たとえ前記条件に合致した保持部材を製作しえたと
しても、半導体レーザ、コリメータレンズの種類が変わ
るごとに、保持部材の材質・寸法などを変える必要があ
り、非常に不便であり、又、コスト高になるという問題
を生じる。本発明は、半導体レーザとコリメータレンズ
間の距離が変化しても、半導体レーザの点灯時間を制御
することにより安定した画像を記録することのできるレ
ーザビーム記録装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明は、半導体レーザと、この半導体レーザに対応し
て設けたコリメータレンズとを有するレーザプリンタで
あって、半導体レーザの近傍に設けられて半導体レーザ
とコリメータレンズとの距離変動を検出する手段と、半
導体レーザの近傍にあって、最小の画素に相当する時間
内において、距離変動に基づいて半導体レーザの点灯時
間を制御する手段とを備えたものである。

作用したがって、本発明は半導体レーザの近傍に設けられて
半導体レーザとコリメータレンズとの距離変動を検出す
る手段によって半導体レーザの点灯時間を制御するよう
にしたため、半導体レーザとコリメータレンズとの距離
に変化を生じても、レーザ光の点灯時間を補正すること
により、レーザ光１ドットに相当する走査幅が一定とな
り、したがって、一定の線幅が得られ安定した記録画像
が得られる。

実施例以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明す
る。第１図は本発明の一実施例によるレーザビームプリ
ンタの主要部の概略構成を示すブロック図であり、第７
図と同一部分、同一部材については同一の番号を付して
ある。第１図において、１は感光体ドラム、２は半導体
レーザ、３はコリメータレンズ、４は回転多面鏡、５は
ｆθレンズ、６は反射鏡、７は受光素子、８は半導体レ
ーザユニット、９はサーミスタ、10は温度検出回路、11
は点灯時間制御回路、12は同期信号発生回路、13はレー
ザ駆動回路、101は温度検出手段、102は制御手段であ
る。

半導体レーザ２、コリメータレンズ３、回転多面鏡４、
ｆθレンズ５、感光体ドラム１、反射鏡６、受光素子７
はそれぞれ光学的に配置されている。半導体レーザ２と
コリメータレンズ３は半導体レーザユニット８に内蔵
し、間隙Ｄを有して設置してある。温度検出手段101は
距離変動を検出する手段であり、半導体レーザユニット
８に内蔵され、半導体レーザ２とコリメータレンズ３の
中間位置近傍に設置されたサーミスタ９と、サーミスタ
９の信号を入力する温度検出回路10とから構成されてい
る。制御手段102は半導体レーザの点灯時間を制御する
手段であり、点灯時間制御回路11と、レーザ駆動回路13
と、同期信号発生回路12とから構成される。回転多面鏡
４は矢印S₁方向に一定速度で回転駆動される。また感光
体ドラム１も一定速度で回転駆動される。

半導体レーザ２で発する出力ビームＬは電気信号により
変調され、コリメータレンズ３により平行光にされ、回
転多面鏡４により感光体ドラム１の軸方向S₂に偏光さ
れ、ｆθレンズ５を介して感光体ドラム１に結像され
る。

サーミスタ９は次の関係式で示されるように、間隙Ａの
変動量を温度変化として検出する。

ｌ＝lo（１＋tk） lo:定常温度における間隙距離 t:温度変化 l:温度変化ｔ℃のときの間隙距離 k:保持部材等の熱膨張係数 ∴Δｌ＝ｌ−lo＝lo・ｔ・ｋ Δl:温度変化ｔ℃のときの変化分 ∴ｔ＝Δｌ／（lo・ｋ）サーミスタ９の温度変化検出値は温度検出回路10に入力
され、定常温度との差分を差分信号50として点灯時間制
御回路11へ入力する。

ここで、本発明に関わる半導体レーザの特性について、
第２図、第３図、第４図を基に説明する。

第２図（ａ）は、半導体レーザの出力波形を示す図であ
り、発光面2aより発せされたレーザ光14の拡り方を示
す。第２図（ｂ）は同図（ａ）に示すレーザ光14の光軸
15に対する垂直拡り角θ_Ｖ、水平拡り角θ_Ｈをパラメー
タにしたときのレーザ強度分布を示す。16は垂直方向拡
り角θ_Ｖに対するレーザ光強度、17は水平方向拡り角θ
_Ｈに対するレーザ光強度である。このように、半導体レ
ーザ２の出力波形は大小２種類の拡り角θ_V,θ_Ｈを有す
る楕円形状となるため、レーザ光がコリメータレンズ
３、ｆθレンズ５を通過した後の感光ドラム１上の結像
スポットの形状も楕円形となる。

第３図は、結像スポット径を横軸とし、光走査ビームの
強度を示す図である。曲線19は間隙Ｄの距離について、
半導体レーザ２の発振点がコリメータレンズ３の焦点深
度に入るように調整されているときの、結像スポットの
強度特性を示す。感光体上に記録画像を得るための感光
しきい値18よりレーザ光強度が大きい部分は結像スポッ
ト径Ａとして表わせる。曲線20は、半導体レーザユニッ
ト８の温度変化により間隙Ｄの距離が所定量変化した場
合の結像スポットの強度特性を示す。この時、結像スポ
ット径はＢで表わされ結像スポット径Ａよりも大きくな
る。

第４図は、結像スポット径と、半導体レーザ２とコリメ
ータレンズ３の間隙Ｄとの関係を示す図である。loは定
常状態における半導体レーダ２とコリメータレンズ３間
の距離を表わし、この時、最小スポット径φｏが得られ
る。

次に、第１図、第３図、第５図、第６図を基に動作を説
明する。第５図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は半導
体レーザユニット８が定常温度時の本発明の一実施例を
各部の動作を示す波形図、第６図（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）は半導体レーザユニットの温度変化時の
本発明の一実施例の各部の動作を示す波形図である。

半導体レーザユニット８の内部が定常温度の時の動作は
次のようになる。半導体レーザ２で発するレーザビーム
Ｌはコリメータレンズ３、回転多面鏡４、ｆθレンズ５
を介して発光体ドラム１を照射し、結像する。この時、
結像スポットにおけるレーザ光の強度分布は第５図
（ａ）に示される。この強度分布は第４図の曲線18に対
応する。点灯時間制御回路11には、画情報入力部14より
第５図（ｃ）に示す画情報信号52と、差分信号51とが入
力し、第５図（ｂ）に示すビーム走査同期信号54に同期
し、第５図（ｄ）に示す補正画像信号53がレーザ駆動回
路13へ入力され、半導体レーザ２をON−OFF制御してい
る。補正画像信号53のパルス幅は画像１ドットに相当す
る時間内で自動的に制御される。又、この時、定常温度
であるため、差分信号51は０であり補正画像信号53は画
像信号52と同等となる。このため、レーザ光を時間Ｔ走
査した時、結像スポットの強度分布において感光きい値
18以上の光強度の有する結像長さは、第５図（ｅ）に示
す長さＮとなる。この場合、最も鮮明な画像が得られる
ようにあらかじめ設定される。

半導体レーザユニット８の内部温度に変化があった時は
次のように動作する。半導体レーザ２から発せられたレ
ーザビームＬはコリメータレンズ３、回転多面鏡４、ｆ
θレンズ５を介して発光体ドラム１を照射し、結像す
る。この時、結像スポットにおけるレーザ光の強度分布
は第６図（ａ）に示される。この強度分布は第３図の曲
線19に対応する。点灯時間制御回路11には、画情報入力
部14より第６図（ｃ）に示す画情報信号52と、差分信号
51とが入力し、第６図（ｂ）に示すビーム走査同期信号
54に同期し、第６図（ｄ）に示す補正画像信号53がレー
ザ駆動回路13へ入力され、半導体レーザ２をON−OFF制
御している。補正画像信号53のパルス幅は画像１ドット
に相当する時間内で自動的に制御される。この時、結像
スポット径は定常温度時にくらべ大きくなるため、レー
ザ光の点灯時間は信号幅Ｐの時間に短縮される。この結
果、結像スポットの強度分布において感光しきい値18以
上の光強度を有する結像長さは、第６図（ｅ）に示す長
さＭとなる。この場合、あらかじめ定常温度状態を基準
として設定してあるため、結像長さＭはＮと等しくな
る。言い替えれば、この時、最も鮮明な画像が得られる
ことを意味する。

なお、本実施例では説明しなかったが、半導体レーザと
コリメータレンズとの距離の変化を両者近傍の温度変化
として検出する方法を示したが、直接距離変化を検出す
ることによっても本発明と同様の効果を得ることができ
る。

発明の効果以上説明したように、本発明によれば、半導体レーザと
コリメータレンズとの距離変動に基づいて半導体レーザ
の点灯時間を制御するようにしたため、半導体レーザと
コリメータレンズとの距離に変化を生じても、レーザ光
の点灯時間を補正することにより、レーザ光１ドットに
相当する走査幅が一定となるため、一定の線幅が得ら
れ、安定した画像を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すレーザビーム記録装置
の概略構成図、第２図は半導体レーザの出力特性図、第
３図は温度変化による結像スポットの強度分布図、第４
図は半導体レーザとコリメータレンズ間の距離と結像ス
ポット径の関係を示す特性図、第５図、第６図は第１図
に示すレーザビーム記録装置の動作波形図である。第７
図は従来のレーザビーム記録装置の概略構成図である。２……半導体レーザ、３……コリメータレンズ、８……
半導体レーザユニット、９……サーミスタ、10……温度
検出回路、11……点灯時間制御回路、12……同期信号発
生回路、13……レーザ駆動回路、101……温度検出手段
（距離変動を検出する手段）、102……制御回路（点灯
時間を制御する手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画情報に応じたレーザ光を照射する半導体
レーザと、この半導体レーザと光学的に設置され、前記
レーザ光を集光する集光レンズと、前記半導体レーザと
前記集光レンズとを所定距離を有して固定する保持手段
と、前記所定距離の変動を検出する検出手段と、前記所
定距離の変動を検出した場合、前記所定距離と変動した
距離との差分の増加に応じて前記半導体レーザの点灯時
間を短縮する制御手段とを具備するレーザビーム記録装
置。