JPH1035008A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH1035008A
JPH1035008A JP19088696A JP19088696A JPH1035008A JP H1035008 A JPH1035008 A JP H1035008A JP 19088696 A JP19088696 A JP 19088696A JP 19088696 A JP19088696 A JP 19088696A JP H1035008 A JPH1035008 A JP H1035008A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
image
semiconductor laser
image forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP19088696A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuaki Ueki
伸明 植木
Hiroki Otoma
広己 乙間
Akemi Murakami
朱実 村上
Yasuji Seko
保次 瀬古
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的な走査駆動系を必要とすることなく、
安定で高画質の中間調画像を得ることのできる画像形成
装置を提供する。 【解決手段】 本発明では、複数の光ビームを取り出す
ことができるように構成された半導体レーザで1画素を
構成し、これらの光ビームの内任意の数の光ビームを取
り出すことができるように構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型画像形成装
置に係り、特に、レーザプリンタ、レーザビーム複写機
など、感光体面上を露光走査して画像を形成する装置に
使用され、特に1画素単位で露光領域の面積を可変に
し、階調記録を可能にする走査型画像形成装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】階調表現のなされた画像情報をディザ法
により処理し、複数のレーザ発生源からのレーザ光を感
光体面上にビームスポットとして集光することにより結
像光学系とを具備し、1画素を複数のスポットにより形
成するビーム記録を行う複写装置が提案されている(特
開昭63ー173074号)。この装置では、図11に
示すように複数の半導体レーザ素子を1列に配列したレ
ーザ発生源101と、このレーザ発生源から放射された
複数のレーザ光を集光レンズ102により平行ビームと
して、回転多面鏡103とfθレンズ104により感光
体105上に結像させ、露光走査を行う。また、レーザ
光の一部を反射鏡106を用いて光検出器107へ導
き、露光走査のための画像書き出しタイミングを決定す
る。
【0003】このように構成された従来の走査型画像形
成装置では、複数のビームを用いて1画素の濃度を変
え、階調表現を行うから、点灯時間を変える方式(パル
ス幅変調方式)と組み合わせることで、記録スピードを
早くしても階調数をあげると共に、解像度を向上させる
ことができるとしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な走査型画像形成装置では、複数のビームスポットを1
画素内に閉じこめるという要請から、レーザアレイの出
射点間隔に応じて結像光学系の集光倍率を一意的に決め
る必要がある。ところがこの場合集光倍率を、画素の大
きさに合わせてあらかじめ調整しておかなければならな
い。これら3者の組み合わせによっては画素内に隙間が
出来たり、適用可能な画素密度に限界が生じたりする恐
れがある。またレーザ素子や光学系は熱、振動などによ
って経時的変化を生じるから、初期設定が半永久的に保
持される保証はない。
【0005】このように従来型の走査型画像形成装置は
初期設定のマージンが小さく手間がかかることに加え、
経時的な変化によっても画質の低下が懸念され、装置実
現の大きな障害となっていた。
【0006】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、安定で高画質の中間調画像を得ることのできる画像
形成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、複数
の光ビームを取り出すことができるように構成された半
導体レーザで1画素を構成し、これらの光ビームの内任
意の数の光ビームを取り出すことができるように構成
し、階調表現を可能にしたことを特徴とする。
【0008】すなわち本発明の第1の特徴は、複数の光
ビームを独立して出力することができるように構成され
た半導体レーザ素子と、画像情報に応じて前記半導体レ
ーザ素子から選択的に出力された複数の光ビームによっ
て1画素を構成するように、感光体の画像形成面まで導
く光学手段とを具備し、前記画像情報に応じて、感光体
面上に静電潜像を形成するようにしたことにある。
【0009】本発明の第2の特徴は、複数の光ビームを
独立して出力することができるように構成された半導体
レーザ素子を多数個アレイ状に配列してなる光源部と、
画像情報に応じて前記半導体レーザ素子から選択的に出
力された複数の光ビームによって1画素を構成するよう
に、感光体の画像形成面まで導く光学手段とを具備し、
前記画像情報に応じて、感光体面上に静電潜像を形成す
るようにしたことにある。
【0010】上記構成によれば、画素幅に対応した光ス
ポットによって1画素単位で感光体面上の露光領域の面
積を変化させることが容易に可能となり、これによって
安定して高画質の階調表現を行うことが可能となる。
【0011】なお前記構成によれば、複数の光ビームの
中心間距離が最大でも1画素の幅より大きくならないよ
うに構成され、画像データに応じて前記複数本の光ビー
ムの内、任意の数の光ビームを選択することにより、露
光領域の面積を可変にすることができ、階調表現を良好
に行うようにしている。
【0012】又、複数の半導体レーザ素子をアレイ状に
配列して光源を形成し、感光体幅分の露光領域を形成す
ることができるようにすれば、副走査方向での機械的走
査が不要となり、容易に高精度の中間調画像を形成する
ことが可能となる。又この光源は1枚の基板上に一体的
に形成され一方の電極のみを分割電極として形成するよ
うにすれば、小型で製造が容易でかつ信頼性の高い光源
を得ることが可能となる。さらにまた、複数のビームス
ポットを1画素内に導く際、元々の光源の光スポット間
隔を画素幅に合わせ、等倍率の結像光学系を用いて実現
することができ、スポット系や結像光学系の集光倍率
を、画素の大きさに合わせて調整する初期設定の手間を
大幅に簡略化することが可能となる。また機械的な走査
駆動系を用いなくてもよいため、振動などに起因する経
時的な光学系の変化に対しても、影響を受けにくく安定
で再現性の高い階調表現を行うことが可能となる。
【0013】なお、このような半導体レーザ素子を走査
光学系の光源として用い、半導体レーザ素子の光を走査
することにより、感光体上に静電潜像を順次形成してい
くようにしてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参
照しつつ説明する。
【0015】図1は本発明の第1の実施例の画像形成装
置に用いられる分割ストライプ型半導体レーザ装置を示
す断面説明図である。
【0016】この分割ストライプ型半導体レーザ装置
は、n型ガリウムヒ素(GaAs)基板1上に形成され
たn型のAl0.6Ga0.4Asからなる下部クラッド層2
と、この下部クラッド層2上に形成されたアンドープの
Al0.11Ga0.89量子井戸層とアンドープのAl0.3
0.7As障壁層とからなる量子井戸活性層3と、p型
のAl0.6Ga0.4Asからなる上部クラッド層4と、p
型GaAsコンタクト層5が順次積層せしめられ、発光
個所を限定するためにプロトン注入により高抵抗領域6
が部分的に形成されている。そしてプロトン注入を施さ
なかった個所の下方の活性領域が発光部となる。また各
々の発光部の上方には、活性層に電流を注入するために
複数に分割形成されたCr/Auの2層構造からなるp
側電極7が形成され、裏面にはAu−Ge/Auの2層
構造からなるn側電極8が形成されている。
【0017】ここでは、3つの発光点で1画素を形成す
るように構成されており、1画素の幅は装置に要求され
る画素密度によって決り、例えば画素密度1200dp
iではこの幅が21.17μmとなり、従って3つの発
光点間隔は約7μmとする必要がある。
【0018】次に、このレーザ装置の動作について説明
する。この装置では図2に示すように3つの分割電極7
A,7B,7Cに対応する発光点を選択することによ
り、露光領域の面積を変化させることが可能となり、4
階調を得ることができるものである。この発光点の選択
とそれによって得られる発光パターンとの関係を表1に
示す。
【0019】この電極に一定の電圧を印加することによ
って対応するレーザを駆動することができる。
【0020】 ここでON/しきい値電流以上,OFF/しきい値電流
以下 この図にあるパターン1からパターン3に加えていずれ
のレーザも駆動させない場合を加えて4通りの発光パタ
ーンを得ることができる。
【0021】この光を結像光学系を用いて感光体面上に
導入することで露光領域の面積を変化させることが可能
となり、画像形成において4階調を得ることができるこ
とになる。
【0022】実際の感光ドラム24面上での露光の状態
を図3に示す。画素区画28には前述した4つのパター
ンでレーザスポット27が照射され、露光がなされる。
なおこの画素区画28は仮想的なものである。
【0023】次にこの分割ストライプ型半導体レーザ装
置の製造工程について説明する。
【0024】まず、図4に示すように、有機金属気相成
長(MOCVD)法により、n型ガリウムヒ素(GaA
s)(100)基板1上に、n型のAl0.6Ga0.4As
からなる下部クラッド層2と、アンドープのAl0.11
0.89量子井戸層とアンドープのAl0.3Ga0.7As障
壁層とからなる量子井戸活性層3と、 p型のAl0.6
0.4Asからなる上部クラッド層4と、 p型GaAs
コンタクト層5とを順次積層する。そして基板を成長室
から取出し、レジストを塗布しフォトリソグラフィ技術
により、図5に示すように、レジストマスク9を形成す
る。そしてこのレジストマスク9を介してプロトン注入
を行いp型の上部クラッド層4半ばまで到達するように
高抵抗領域6を形成する。この後再びフォトレジスト1
0を塗布し、一旦有機系溶剤の一種であるモノクロロベ
ンゼン中に基板を浸すことにより、レジスト10の表面
の一部を硬化せしめ、図6に示すように硬化部分11を
形成する。
【0025】そしてこの後図7に示すように、フォトリ
ソグラフィを行いレジストパターンを形成することによ
り硬化部分がエッチングされにくく、表面に傘状の部分
12を有するレジストパターン10が得られる。
【0026】この後、図8に示すように、この上層に電
子ビーム蒸着法により、Cr/Auからなるp側電極7
を形成する。
【0027】そしてリフトオフによりレジストパターン
10を除去し図9に示すように表面に分割電極7A、7
B、7Cを形成する。さらに、裏面には一体的にAu−
Ge/Auからなるn側電極8を形成する。
【0028】このようにして得られたレーザ基板をへき
開してキャビティを形成しヒートシンクモジュールなど
にダイボンディングすれば、端面発光タイプの分割スト
ライプ型半導体レーザ素子を得ることができる。
【0029】このようにして形成された分割ストライプ
型半導体レーザ装置を用いた走査型画像形成装置につい
て説明する。この装置は図10(a)および(b)にそれぞれ
側面図および平面図を示すように、前述した半導体レー
ザ素子21の出射端の先にレーザビーム25のスポット
径を制御するスリット22を配設し、結像レンズ23を
介してレーザビーム25を感光体ドラム24に導くよう
に構成されている。
【0030】この装置では半導体レーザ素子21は感光
体ドラム24の横幅の長さに相当する発光領域を有する
から、結像レンズ23の倍率は等倍でよい。また、端面
発光型レーザを用いた場合、感光体ドラム面での光スポ
ット形状は主走査方向が長手方向となる楕円になり、階
調を表現するのに必ずしも適当出ないから、スリット2
2をつかって副走査方向に長手方向を有する楕円に変換
しておくとよい。
【0031】感光体ドラムの有効幅を297mmとすれ
ば,1200dpiの画素密度で1画素に対して3スポ
ットを対応させて書き込みを行う場合、素子全体のスポ
ット数は必ずしもすべてのスポットを同時に光らせる必
要はないから、例えば1画素のための3スポットの駆動
を走査方向へ順次移動させていくようにしてもよい。な
お、前記実施例では各半導体層は有機金属気相成長法で
形成したが、これに限定されることなく分子線エピタキ
シー(MBE)法などによっても良い。
【0032】また、前記実施例では、量子井戸活性層を
構成する材料としてGaAs/AlGaAs系半導体を
用いたが、これに限定されることなく、例えば量子井戸
活性層にGaInP/AlGaInP系半導体を用いる
ことも可能である。画像形成のために用いられるレーザ
の波長は感光体ドラムの波長特性によって決まり、通常
は880nm以下の波長の光が用いられる。 また、本
発明の第2の実施例として、図1に示したような半導体
レーザ素子または半導体レーザ素子アレイを走査光学系
の光源として用い、図11に示した構成で用いることが
可能である事はいうまでもない。
【0033】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、高解像度で高品質の画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の分割ストライプ型半導体レーザ
装置を示す図
【図2】同半導体レーザ装置の動作例を示す図
【図3】同半導体レーザ装置を用いて1画素を形成する
ための方法を示す説明図
【図4】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図5】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図6】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図7】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図8】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図9】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図10】本発明実施例の分割ストライプ型半導体レー
ザ装置を用いた画像形成装置を示す説明図
【図11】画像形成装置を示す図
【符号の説明】
1 n型ガリウムひ素(GaAs)基板 2 n型下部クラッド層 3 量子井戸活性層 4 p型上部クラッド層 5 p型GaAsコンタクト層 6 高抵抗領域 7 p側電極 8 n側電極 9 レジストマスク 10 レジストマスク 11 硬化部分 12 レジストの傘部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬古 保次 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の光ビームを独立して出力すること
    ができるように構成された半導体レーザ素子と、 画像情報に応じて前記半導体レーザ素子から選択的に出
    力された複数の光ビームによって1画素を構成するよう
    に、感光体の画像形成面まで導く光学手段とを具備し、 前記画像情報に応じて、感光体面上に静電潜像を形成す
    るようにしたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 複数の光ビームを独立して出力すること
    ができるように構成された半導体レーザ素子を多数個ア
    レイ状に配列してなる光源部と、 画像情報に応じて前記半導体レーザ素子から選択的に出
    力された複数の光ビームによって1画素を構成するよう
    に、感光体の画像形成面まで導く光学手段とを具備し、 前記画像情報に応じて、感光体面上に静電潜像を形成す
    るようにしたことを特徴とする画像形成装置。
JP19088696A 1996-07-19 1996-07-19 画像形成装置 Pending JPH1035008A (ja)

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JP19088696A JPH1035008A (ja) 1996-07-19 1996-07-19 画像形成装置

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JP19088696A JPH1035008A (ja) 1996-07-19 1996-07-19 画像形成装置

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JP19088696A Pending JPH1035008A (ja) 1996-07-19 1996-07-19 画像形成装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7742067B2 (en) 2007-05-14 2010-06-22 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus having a exposure control unit capable of changing an exposure ratio between a first exposure ratio and a second exposure ratio different from the first exposure ratio when a first exposure unit or second exposure unit exposes an image carrier on the basis of image data for forming an image with a certain density

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7742067B2 (en) 2007-05-14 2010-06-22 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus having a exposure control unit capable of changing an exposure ratio between a first exposure ratio and a second exposure ratio different from the first exposure ratio when a first exposure unit or second exposure unit exposes an image carrier on the basis of image data for forming an image with a certain density

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040713