JP2001075040A - レーザ走査システム - Google Patents
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/44—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using single radiation source per colour, e.g. lighting beams or shutter arrangements
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/1225—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths comprising photonic band-gap structures or photonic lattices
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高画質、高速化、低消費電力、小型化、かつ低
騒音で、ポリゴンモータのような動的機構を用いること
なく、レーザビームが走査対象上を水平走査する。 【解決手段】波長可変レーザ４は、波長制御電流Ｉｔに
従って波長が制御されたレーザを発する。電界吸収型変
調器２は、変調電流Ｉ１によってレーザの振幅を制御す
る。レーザはさらにコリメータレンズ３を経て、フォト
ニック結晶１に入射する。フォトニック結晶１は、入力
光の波長変化に応じて伝播角度が変化する特性を有する
もので、波長可変レーザ４が連続的に出力レーザの波長
を変えるときに、その出射角度を連続的に変化させ、感
光体ドラム面１１上を走査する。ＰＳＤ７は、光位置検
出センサで、回折格子５において発生する一次回折光を
入力する。ＰＳＤ７の検出結果に基づいて、レーザの波
長を制御する。また、その他制御用センサとして、走査
スタート位置／終了位置センサ９，１０等を用いて高精
度の制御を行う。
騒音で、ポリゴンモータのような動的機構を用いること
なく、レーザビームが走査対象上を水平走査する。 【解決手段】波長可変レーザ４は、波長制御電流Ｉｔに
従って波長が制御されたレーザを発する。電界吸収型変
調器２は、変調電流Ｉ１によってレーザの振幅を制御す
る。レーザはさらにコリメータレンズ３を経て、フォト
ニック結晶１に入射する。フォトニック結晶１は、入力
光の波長変化に応じて伝播角度が変化する特性を有する
もので、波長可変レーザ４が連続的に出力レーザの波長
を変えるときに、その出射角度を連続的に変化させ、感
光体ドラム面１１上を走査する。ＰＳＤ７は、光位置検
出センサで、回折格子５において発生する一次回折光を
入力する。ＰＳＤ７の検出結果に基づいて、レーザの波
長を制御する。また、その他制御用センサとして、走査
スタート位置／終了位置センサ９，１０等を用いて高精
度の制御を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ走査システ
ム、より詳細には高画質・高速化・低消費電力・小型化
・低騒音に適したカールソンプロセス方式の画像記録用
レーザ走査システムに関する。
ム、より詳細には高画質・高速化・低消費電力・小型化
・低騒音に適したカールソンプロセス方式の画像記録用
レーザ走査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザ走査システムの一方式とし
て、ポリゴンモータ方式がある。このポリゴンモータ方
式は、高画質・高速化プリンティングを実現するものと
して今後も主流になっていくと思われる。ただし、小型
化・低消費電力化・騒音の減少等の課題がある。高速化
の方向としてはマルチビーム方式が検討されている（参
考文献：第２４回光学シンポジウム講演予稿集ｐ１７−
ｐ１８，１９９９年）。
て、ポリゴンモータ方式がある。このポリゴンモータ方
式は、高画質・高速化プリンティングを実現するものと
して今後も主流になっていくと思われる。ただし、小型
化・低消費電力化・騒音の減少等の課題がある。高速化
の方向としてはマルチビーム方式が検討されている（参
考文献：第２４回光学シンポジウム講演予稿集ｐ１７−
ｐ１８，１９９９年）。
【０００３】また、従来のレーザ走査システムの他の方
式として、ＬＥＤアレイ方式がある。この方式は、小型
化を図る狙いで商品化された。現在は本命の方式になり
きれてないが、今後、理想的な最終目標の方式として継
続的に研究されていくはずである。現在の課題は、高画
質化と低価格化の同時達成である。本方式では、ＬＥＤ
アレイにおける複数のＬＥＤの特性を揃え、かつ全ての
ＬＥＤの欠陥を零としなければならないが、これを歩留
まりよく達成するためにはまだ大きな壁がある（参考文
献：沖電気研究開発 第１７３号、Ｖｏｌ．６４，Ｎｏ
１，ｐ．３１−ｐ．３８（１９９７年１月））。
式として、ＬＥＤアレイ方式がある。この方式は、小型
化を図る狙いで商品化された。現在は本命の方式になり
きれてないが、今後、理想的な最終目標の方式として継
続的に研究されていくはずである。現在の課題は、高画
質化と低価格化の同時達成である。本方式では、ＬＥＤ
アレイにおける複数のＬＥＤの特性を揃え、かつ全ての
ＬＥＤの欠陥を零としなければならないが、これを歩留
まりよく達成するためにはまだ大きな壁がある（参考文
献：沖電気研究開発 第１７３号、Ｖｏｌ．６４，Ｎｏ
１，ｐ．３１−ｐ．３８（１９９７年１月））。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、高画質、高速化、低消
費電力、小型化、かつ低騒音で、ポリゴンモータのよう
な動的機構を用いることなく、レーザビームが感光体上
を水平走査する機能を有するレーザ走査システムを提供
することを目的とするものである。
き実情に鑑みてなされたもので、高画質、高速化、低消
費電力、小型化、かつ低騒音で、ポリゴンモータのよう
な動的機構を用いることなく、レーザビームが感光体上
を水平走査する機能を有するレーザ走査システムを提供
することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、可変
波長レーザを発生するレーザ発生手段と、入力光の波長
の変化に応じて伝播角が変化する−または複数個のフォ
トニック結晶体とを有し、前記レーザ発生手段より連続
的に波長が変化するレーザを出射させ、該レーザを前記
フォトニック結晶体に入射させることにより、該フォト
ニック結晶体を出射する出射光の角度を連続的に変化さ
せて走査対象上をレーザにより走査することを特徴とし
たものである。
波長レーザを発生するレーザ発生手段と、入力光の波長
の変化に応じて伝播角が変化する−または複数個のフォ
トニック結晶体とを有し、前記レーザ発生手段より連続
的に波長が変化するレーザを出射させ、該レーザを前記
フォトニック結晶体に入射させることにより、該フォト
ニック結晶体を出射する出射光の角度を連続的に変化さ
せて走査対象上をレーザにより走査することを特徴とし
たものである。
【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載のレー
ザ走査システムおいて、前記可変波長レーザとして可変
波長ＤＢＲ−ＤＣ−ＰＢＨ半導体レーザを用いたことを
特徴としたものである。
ザ走査システムおいて、前記可変波長レーザとして可変
波長ＤＢＲ−ＤＣ−ＰＢＨ半導体レーザを用いたことを
特徴としたものである。
【０００７】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載のレーザ走査システムにおいて、レーザの振幅を変調
する電界吸収型変調器をさらに有することを特徴とした
ものである。
載のレーザ走査システムにおいて、レーザの振幅を変調
する電界吸収型変調器をさらに有することを特徴とした
ものである。
【０００８】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれか１に記載のレーザ走査システムにおいて、１また
は複数の光位置センサをさらに有し、該光位置センサに
よる検出結果に基づいて、フィードバック制御により該
レーザ発生手段にて発生させるレーザの波長を補正する
ことを特徴としたものである。
ずれか１に記載のレーザ走査システムにおいて、１また
は複数の光位置センサをさらに有し、該光位置センサに
よる検出結果に基づいて、フィードバック制御により該
レーザ発生手段にて発生させるレーザの波長を補正する
ことを特徴としたものである。
【０００９】請求項５の発明は、請求項１ないし３のい
ずれか１に記載のレーザ走査システムにおいて、レーザ
の波長を検出する波長検出手段をさらに有し、該波長検
出手段の検出結果に基づいてフィードバック制御により
前記レーザ発生手段にて発生させるレーザの波長を補正
することを特徴としたものである。
ずれか１に記載のレーザ走査システムにおいて、レーザ
の波長を検出する波長検出手段をさらに有し、該波長検
出手段の検出結果に基づいてフィードバック制御により
前記レーザ発生手段にて発生させるレーザの波長を補正
することを特徴としたものである。
【００１０】請求項６の発明は、請求項４または５に記
載のレーザ走査システムにおいて、レーザ走査域内の所
定位置におけるレーザ走査のスタート位置を検知するス
タート位置センサと該レーザ走査の終端位置を検知する
終端位置センサとを有し、前記スタート位置センサ及び
前記終端位置センサによる検知結果に基づいて、前記レ
ーザ発生手段にて発生させるレーザの波長を補正するこ
とを特徴としたものである。
載のレーザ走査システムにおいて、レーザ走査域内の所
定位置におけるレーザ走査のスタート位置を検知するス
タート位置センサと該レーザ走査の終端位置を検知する
終端位置センサとを有し、前記スタート位置センサ及び
前記終端位置センサによる検知結果に基づいて、前記レ
ーザ発生手段にて発生させるレーザの波長を補正するこ
とを特徴としたものである。
【００１１】請求項７の発明は、請求項５に記載のレー
ザ走査システムにおいて、レーザ走査域内に１つ以上の
光位置センサを有し、該光位置センサの検出結果に基づ
いて、前記レーザ発生手段で発生させるレーザの波長を
補正することを特徴としたものである。
ザ走査システムにおいて、レーザ走査域内に１つ以上の
光位置センサを有し、該光位置センサの検出結果に基づ
いて、前記レーザ発生手段で発生させるレーザの波長を
補正することを特徴としたものである。
【００１２】請求項８の発明は、請求項１ないし７のい
ずれか１に記載のレーザ走査システムにおいて、走査す
るレーザは、往復走査により目的の機能を実現するよう
に制御されることを特徴としたものである。
ずれか１に記載のレーザ走査システムにおいて、走査す
るレーザは、往復走査により目的の機能を実現するよう
に制御されることを特徴としたものである。
【００１３】請求項９の発明は、請求項４に記載のレー
ザ走査システムにおいて、所定のレーザ走査を行うため
の基準走査時間とレーザ駆動電流との関係をフィードフ
ォワードする、及び／またはレーザ走査誤差を前記レー
ザ発生手段にフィードバックするとき該誤差に応じたレ
ーザ波長の補正の適正化を行う非線型回路をさらに有す
ることを特徴としたものである。
ザ走査システムにおいて、所定のレーザ走査を行うため
の基準走査時間とレーザ駆動電流との関係をフィードフ
ォワードする、及び／またはレーザ走査誤差を前記レー
ザ発生手段にフィードバックするとき該誤差に応じたレ
ーザ波長の補正の適正化を行う非線型回路をさらに有す
ることを特徴としたものである。
【００１４】請求項１０の発明は、請求項１ないし９の
いずれか１に記載のレーザ走査システムにおいて、連続
的に走査しているときに走査時間、走査のスタート位
置、または走査の終端位置の検出に誤差が検出されたと
き、次の走査だけで補正せずに、１ラインずつ緩やかに
補正することを特徴としたものである。
いずれか１に記載のレーザ走査システムにおいて、連続
的に走査しているときに走査時間、走査のスタート位
置、または走査の終端位置の検出に誤差が検出されたと
き、次の走査だけで補正せずに、１ラインずつ緩やかに
補正することを特徴としたものである。
【００１５】請求項１１の発明は、請求項５に記載のレ
ーザ走査システムにおいて、前記波長検出手段に、フォ
トニック結晶を用いたことを特徴としたものである。
ーザ走査システムにおいて、前記波長検出手段に、フォ
トニック結晶を用いたことを特徴としたものである。
【００１６】請求項１２の発明は、可変波長レーザ以外
の手段による小さい光ビーム角度可変手段を用いて、レ
ーザビームのフォトニック結晶への入射角を変え、前記
フォトニック結晶体を出射する出射光の拡大された伝播
角を変化させて、走査対象上をレーザにより走査するこ
とを特徴としたものである。
の手段による小さい光ビーム角度可変手段を用いて、レ
ーザビームのフォトニック結晶への入射角を変え、前記
フォトニック結晶体を出射する出射光の拡大された伝播
角を変化させて、走査対象上をレーザにより走査するこ
とを特徴としたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明によるレーザ走査システム
は、可変周波数レーザとフォトニック結晶素子を使用す
るものである。図３に示すように、フォトニック結晶１
は、入力するレーザ波長を１％変化させると６０度の伝
播角の差が生じるという特性を有するものである。具体
的には、１μｍから０.９９μｍの波長の変化（１０ｎ
ｍの変化）で光路の角度が５０度変化するという報告が
ある（参考文献：ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ Ｎｏ．４，ｐ．
１６７（１９９９年）、第２４回光学シンポジウム講演
予稿集ｐ４９−ｐ５０，１９９９年）。
は、可変周波数レーザとフォトニック結晶素子を使用す
るものである。図３に示すように、フォトニック結晶１
は、入力するレーザ波長を１％変化させると６０度の伝
播角の差が生じるという特性を有するものである。具体
的には、１μｍから０.９９μｍの波長の変化（１０ｎ
ｍの変化）で光路の角度が５０度変化するという報告が
ある（参考文献：ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ Ｎｏ．４，ｐ．
１６７（１９９９年）、第２４回光学シンポジウム講演
予稿集ｐ４９−ｐ５０，１９９９年）。
【００１８】次に使用レーザと波長変化手段について述
べる。赤外（８５２ｎｍ近傍）の可変波長の分布ブラッ
グ型（ＤＢＲ）半導体レーザを使用し、ＤＢＲ領域に電
流注入することにより波長を変化させる。応用物理；ｖ
ｏｌ．５９，Ｎｏ．９，ｐ．６（１９９０）に述べられ
ているように、最も大きな屈折率変化を用いると波長変
化量はほぼ１％になる。波長を連続可変するためには、
波長可変ＤＢＲ−ＤＣ−ＰＢＨ半導体レーザ（活性領
域，位相制御領域，ＤＢＲ領域からなる）を用いる。こ
の半導体レーザにおける連続可変範囲として、４.４ｎ
ｍ（光出力１ｍＷ）が得られている。
べる。赤外（８５２ｎｍ近傍）の可変波長の分布ブラッ
グ型（ＤＢＲ）半導体レーザを使用し、ＤＢＲ領域に電
流注入することにより波長を変化させる。応用物理；ｖ
ｏｌ．５９，Ｎｏ．９，ｐ．６（１９９０）に述べられ
ているように、最も大きな屈折率変化を用いると波長変
化量はほぼ１％になる。波長を連続可変するためには、
波長可変ＤＢＲ−ＤＣ−ＰＢＨ半導体レーザ（活性領
域，位相制御領域，ＤＢＲ領域からなる）を用いる。こ
の半導体レーザにおける連続可変範囲として、４.４ｎ
ｍ（光出力１ｍＷ）が得られている。
【００１９】光出力フォトニック結晶では、８５２ｎｍ
レーザを用いると波長変化量１％で８.５ｎｍ波長が変
化するので、角度は４２.５度振れることになる。また
上記の４.４ｎｍの波長変化量ではさらに角度が小さく
なる。これは、機器の小型化にとっては不十分な値であ
る。ただしフォトニック結晶は入力角が変化すると入力
角度に応じて伝播角変化するので（文献：第２４回光学
シンポジウム講演予稿集ｐ４９−ｐ５０，１９９９
年）、フォトニック結晶を２段にして光を通過させれば
伝播角を広げることができる。
レーザを用いると波長変化量１％で８.５ｎｍ波長が変
化するので、角度は４２.５度振れることになる。また
上記の４.４ｎｍの波長変化量ではさらに角度が小さく
なる。これは、機器の小型化にとっては不十分な値であ
る。ただしフォトニック結晶は入力角が変化すると入力
角度に応じて伝播角変化するので（文献：第２４回光学
シンポジウム講演予稿集ｐ４９−ｐ５０，１９９９
年）、フォトニック結晶を２段にして光を通過させれば
伝播角を広げることができる。
【００２０】従来から光ビームの角度を変える方式とし
て超音波周波数を制御するＡＯ変更器があるが、可変角
度が小さい。この出力にフォトニック結晶を設置すれ
ば、走査角度を拡大でき、大きな範囲の走査対象上にレ
ーザを走査することができる。この場合はＡＯ偏向器の
周波数を適切に制御すればよい。
て超音波周波数を制御するＡＯ変更器があるが、可変角
度が小さい。この出力にフォトニック結晶を設置すれ
ば、走査角度を拡大でき、大きな範囲の走査対象上にレ
ーザを走査することができる。この場合はＡＯ偏向器の
周波数を適切に制御すればよい。
【００２１】また温度による波長変動の課題も解決する
必要があるが、波長変動による位置誤差を補正するため
にはフィードバック制御を行えばよい。レーザ直接変調
方式は、変調時の波長変動（チャーピング）が起きる。
従って、電界吸収型変調器集積光源がこの対策に有効で
ある（文献：ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ Ｎｏ５，ｐ１３６−
ｐ１３７（１９９９））。
必要があるが、波長変動による位置誤差を補正するため
にはフィードバック制御を行えばよい。レーザ直接変調
方式は、変調時の波長変動（チャーピング）が起きる。
従って、電界吸収型変調器集積光源がこの対策に有効で
ある（文献：ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ Ｎｏ５，ｐ１３６−
ｐ１３７（１９９９））。
【００２２】レーザ波長の検出と制御法は、本方式の根
幹になる。まずレーザ波長を安定的に制御するために
は、レーザ波長を連続的に検知してフィードバックする
方法をとらなければならない。光フィードバックによる
半導体レーザの波長ロックについて研究されている（参
考文献：Ｏｐｔ．Ｒｅｖｉｅｗ，１，（１９９４）２２
７-２２９）。本願の本式では、波長をスウィープさせ
る。
幹になる。まずレーザ波長を安定的に制御するために
は、レーザ波長を連続的に検知してフィードバックする
方法をとらなければならない。光フィードバックによる
半導体レーザの波長ロックについて研究されている（参
考文献：Ｏｐｔ．Ｒｅｖｉｅｗ，１，（１９９４）２２
７-２２９）。本願の本式では、波長をスウィープさせ
る。
【００２３】波長の変動は、回折格子で検出できる。回
折格子に光を通過させると、波長によって出射角度が変
化する。従って回折格子からの出射光を２分割フォトデ
ィテクタで検出すればよい。あるいは、回折格子の変わ
りにフォトニック結晶を使えばより高感度に波長変化を
検出できる。ただしこのときに、２分割フォトダイオー
ドの検出面積が大きくなると周波数帯域が狭くなるの
で、フォトニック結晶を通過する光路が短くなるよう
に、小型のフォトニック結晶を使えばよい。構成によっ
ては２分割フォトダイオードの代わりにＰＳＤ（Positi
on Sensitive Detector）を好適に用いることができ
る。このとき、どこで光の波長を検出するかという課題
が生じるが、これは電界吸収型変調器の前で光をミラー
あるいは回折格子等で分割してこれを検出する構成をと
るのがよい。この構成であれば光が変調されて振幅が振
れることを軽減することができる。
折格子に光を通過させると、波長によって出射角度が変
化する。従って回折格子からの出射光を２分割フォトデ
ィテクタで検出すればよい。あるいは、回折格子の変わ
りにフォトニック結晶を使えばより高感度に波長変化を
検出できる。ただしこのときに、２分割フォトダイオー
ドの検出面積が大きくなると周波数帯域が狭くなるの
で、フォトニック結晶を通過する光路が短くなるよう
に、小型のフォトニック結晶を使えばよい。構成によっ
ては２分割フォトダイオードの代わりにＰＳＤ（Positi
on Sensitive Detector）を好適に用いることができ
る。このとき、どこで光の波長を検出するかという課題
が生じるが、これは電界吸収型変調器の前で光をミラー
あるいは回折格子等で分割してこれを検出する構成をと
るのがよい。この構成であれば光が変調されて振幅が振
れることを軽減することができる。
【００２４】図１において、感光体ドラム面１１で等速
にビームを走査するための波長と時間との関係を以下に
求める。フォトニック結晶１の内部では光が大きく曲が
るので仮想的な点光源位置ｐが定義できる。 ｘ＝Ｌ×ｔａｎθ （１） 感光体面を線速一定ｖでレーザを走査しようとするとｘ
は以下のごとくに表現できる。 ｘ＝ｖ×ｔ （２） そして、 ｖ／Ｌ＝τ （３） とおくと、（１）式と（２）式より、次式が得られる。 θ＝ａｒｃｔａｎ（τｔ） （４）
にビームを走査するための波長と時間との関係を以下に
求める。フォトニック結晶１の内部では光が大きく曲が
るので仮想的な点光源位置ｐが定義できる。 ｘ＝Ｌ×ｔａｎθ （１） 感光体面を線速一定ｖでレーザを走査しようとするとｘ
は以下のごとくに表現できる。 ｘ＝ｖ×ｔ （２） そして、 ｖ／Ｌ＝τ （３） とおくと、（１）式と（２）式より、次式が得られる。 θ＝ａｒｃｔａｎ（τｔ） （４）
【００２５】レーザ波長をλとすると、波長λとθの関
係は、フォトニック結晶の性質より、近似式として以下
のように表すことができる。 θ＝ｆ（λ）≒ｋλ （５） （４）式と（５）式より、 λ＝１／ｋ×ａｒｃｔａｎ（τｔ） （６）
係は、フォトニック結晶の性質より、近似式として以下
のように表すことができる。 θ＝ｆ（λ）≒ｋλ （５） （４）式と（５）式より、 λ＝１／ｋ×ａｒｃｔａｎ（τｔ） （６）
【００２６】（６）式より、感光体ドラム面１１上で等
速にビームを走査するための波長と時間との関係におい
て、波長λは、時間ｔに対してλ＝１／ｋ・arctan（τ
ｔ）の非線型の関係になっている。この関係に従う基準
信号と検出波長とを比較し、この差分に応じてレーザ波
長を補正する電流を流せばよい。
速にビームを走査するための波長と時間との関係におい
て、波長λは、時間ｔに対してλ＝１／ｋ・arctan（τ
ｔ）の非線型の関係になっている。この関係に従う基準
信号と検出波長とを比較し、この差分に応じてレーザ波
長を補正する電流を流せばよい。
【００２７】レーザの発振波長を変えるために波長制御
領域（位相制御領域とＤＢＲ領域）に注入する電流（波
長制御領域電流）Ｉｔと波長の関係は、図４に示すよう
に完全に線型ではないが、以下のように近似できる。 λ＝λ０−Ｃ・Ｉｔ 但しλ０とＣは定数 （７） 従って注入する電流Ｉｔは、以下のようになる。 Ｉｔ＝１／Ｃ｛λ０−１／ｋ×ａｒｃｔａｎ（τｔ）｝ （８）
領域（位相制御領域とＤＢＲ領域）に注入する電流（波
長制御領域電流）Ｉｔと波長の関係は、図４に示すよう
に完全に線型ではないが、以下のように近似できる。 λ＝λ０−Ｃ・Ｉｔ 但しλ０とＣは定数 （７） 従って注入する電流Ｉｔは、以下のようになる。 Ｉｔ＝１／Ｃ｛λ０−１／ｋ×ａｒｃｔａｎ（τｔ）｝ （８）
【００２８】注入電流Ｉｔを（８）式に従って流せば、
ほぼ感光体ドラム面１１上でレーザはほぼ等速に走査さ
れる。しかしながら、（８）式に従って正確に制御する
ことは困難であるとともに、（７）式は近似式であり、
すでに誤差が含まれている。レーザの走査を等速に制御
するために、フォトニック結晶の出力を回折格子に入射
させて１次回折光を生成し、これをＰＳＤ等の光位置
（ポジション）センサで検出し、補正する。このときに
センサの位置の取り付け誤差と分解能の不十分さとによ
り高精度な制御ができない。従ってさらに感光体の両サ
イドに位置検出器を設けて補正する。あるいは感光体の
両サイドの位置を検出すれば良いので、全体のレイアウ
トとの関係で適当な位置に設定すればよい。この方式の
利点は、光位置センサ前の非線型等の誤差が吸収できる
ことである。
ほぼ感光体ドラム面１１上でレーザはほぼ等速に走査さ
れる。しかしながら、（８）式に従って正確に制御する
ことは困難であるとともに、（７）式は近似式であり、
すでに誤差が含まれている。レーザの走査を等速に制御
するために、フォトニック結晶の出力を回折格子に入射
させて１次回折光を生成し、これをＰＳＤ等の光位置
（ポジション）センサで検出し、補正する。このときに
センサの位置の取り付け誤差と分解能の不十分さとによ
り高精度な制御ができない。従ってさらに感光体の両サ
イドに位置検出器を設けて補正する。あるいは感光体の
両サイドの位置を検出すれば良いので、全体のレイアウ
トとの関係で適当な位置に設定すればよい。この方式の
利点は、光位置センサ前の非線型等の誤差が吸収できる
ことである。
【００２９】また、レーザ波長を検出できるようにした
場合は（６）式に従って基準信号λを生成して検出波長
と比較し、この差に応じて波長制御領域電流Ｉｔを制御
するが、フォトニック結晶の波長対伝播角の誤差を補正
する必要がある。基準信号の補正によって非線型が補正
されるが、さらに取り付け等の誤差があるので、これ
は、同様に感光体の両サイドに位置検出器を設けて補正
する。以上、レーザビーム制御法について概要を説明し
たが、より高精度のレーザ走査は、上記の各手段を組み
合わせることにより達成できる。
場合は（６）式に従って基準信号λを生成して検出波長
と比較し、この差に応じて波長制御領域電流Ｉｔを制御
するが、フォトニック結晶の波長対伝播角の誤差を補正
する必要がある。基準信号の補正によって非線型が補正
されるが、さらに取り付け等の誤差があるので、これ
は、同様に感光体の両サイドに位置検出器を設けて補正
する。以上、レーザビーム制御法について概要を説明し
たが、より高精度のレーザ走査は、上記の各手段を組み
合わせることにより達成できる。
【００３０】次に、ＰＳＤを使ってレーザビーム位置を
検出し、検出結果に基づいてレーザ走査の補正を行う方
式について概説する。この方式は、記録情報に従ってレ
ーザを変調するとき、感光体に記録しないタイミングで
も必ず感光体の感度が許される範囲でレーザを出射して
おく必要がある。ＰＳＤは、低コストで高帯域における
高Ｓ／Ｎ比を満たすことは困難である。見かけ上必要な
Ｓ／Ｎ比を向上させるにはセンサを複数個シリアルに並
べるという方法があるが、この場合構成が複雑になる。
検出し、検出結果に基づいてレーザ走査の補正を行う方
式について概説する。この方式は、記録情報に従ってレ
ーザを変調するとき、感光体に記録しないタイミングで
も必ず感光体の感度が許される範囲でレーザを出射して
おく必要がある。ＰＳＤは、低コストで高帯域における
高Ｓ／Ｎ比を満たすことは困難である。見かけ上必要な
Ｓ／Ｎ比を向上させるにはセンサを複数個シリアルに並
べるという方法があるが、この場合構成が複雑になる。
【００３１】Ｓ／Ｎが低くても機能を実現できるように
するために、感光体の両端に設置したセンサ出力で補完
するようにする。つまり両端のセンサ間のビーム走査時
間から、そのずれを計測して補正する。初期設定のため
の補正はすぐに実行してもよいが、感光体ドラムへの画
像形成中は、誤差があったときに１ラインごとに徐々に
補正して正常な値に戻すような制御を行なう。急激に補
正を実行するとライン間の画像に乱れが生じてしまうた
めである。
するために、感光体の両端に設置したセンサ出力で補完
するようにする。つまり両端のセンサ間のビーム走査時
間から、そのずれを計測して補正する。初期設定のため
の補正はすぐに実行してもよいが、感光体ドラムへの画
像形成中は、誤差があったときに１ラインごとに徐々に
補正して正常な値に戻すような制御を行なう。急激に補
正を実行するとライン間の画像に乱れが生じてしまうた
めである。
【００３２】レーザを走査するときは（８）式に従って
電流Ｉｔを流せば良い。これは制御系で言うフィードフ
ォワード制御部で、フィードバック系の必要ゲインを下
げることができる。言い方を変えれば同じゲインのフィ
ードバック制御部の精度を向上させることができる。レ
ーザ走査位置はＰＳＤで検出できる。ＰＳＤの出力と等
速にレーザを走査するための目標信号とを比較し、その
誤差分に応じたレーザ波長制御補正電流ΔＩｔを付加す
る。
電流Ｉｔを流せば良い。これは制御系で言うフィードフ
ォワード制御部で、フィードバック系の必要ゲインを下
げることができる。言い方を変えれば同じゲインのフィ
ードバック制御部の精度を向上させることができる。レ
ーザ走査位置はＰＳＤで検出できる。ＰＳＤの出力と等
速にレーザを走査するための目標信号とを比較し、その
誤差分に応じたレーザ波長制御補正電流ΔＩｔを付加す
る。
【００３３】位置誤差Δｘ検出時のレーザ波長制御補正
電流ΔＩｔを求める。まず（２）式と（８）式より、微
分ｄＩｔ／ｄｘを求める。 ｄＩｔ／ｄｘ＝−Ｌ／｛ｋＣ（Ｌ2＋ｘ2）｝ （９） （９）式より以下の式が求まる。 ΔＩｔ＝−Ｌ／［ｋＣ｛（Ｌ2＋（ｖｔ）2｝］Δｘ （１０） 誤差Δｘが生じたときの位置ｘ＝ｖｔに相当する以下の
係数β（ｔ）を求める。 β（ｔ）＝−Ｌ／［ｋＣ｛（Ｌ2＋（ｖｔ）2｝］ （１１）
電流ΔＩｔを求める。まず（２）式と（８）式より、微
分ｄＩｔ／ｄｘを求める。 ｄＩｔ／ｄｘ＝−Ｌ／｛ｋＣ（Ｌ2＋ｘ2）｝ （９） （９）式より以下の式が求まる。 ΔＩｔ＝−Ｌ／［ｋＣ｛（Ｌ2＋（ｖｔ）2｝］Δｘ （１０） 誤差Δｘが生じたときの位置ｘ＝ｖｔに相当する以下の
係数β（ｔ）を求める。 β（ｔ）＝−Ｌ／［ｋＣ｛（Ｌ2＋（ｖｔ）2｝］ （１１）
【００３４】上記のβ（ｔ）に位置誤差Δｘを乗ずれ
ば、レーザの補正波長制御電流ΔＩｔが求まることにな
る。このように係数β（ｔ）を求めてΔｘに対して補正
波長制御電流ΔＩｔを求めるのは、制御系のゲイン変動
を避けるためである。このような演算を行うことによっ
てフィードバック制御系を走査位置に関係なく安定にで
きる。つまり、どこの走査位置でもゲインを高く安定に
制御できることになる。そして、レーザの波長制御電流
Ｉｔを流すとき、波長変化を滑らかにするために、フィ
ルタ等で構成するスムージング回路を付加する。
ば、レーザの補正波長制御電流ΔＩｔが求まることにな
る。このように係数β（ｔ）を求めてΔｘに対して補正
波長制御電流ΔＩｔを求めるのは、制御系のゲイン変動
を避けるためである。このような演算を行うことによっ
てフィードバック制御系を走査位置に関係なく安定にで
きる。つまり、どこの走査位置でもゲインを高く安定に
制御できることになる。そして、レーザの波長制御電流
Ｉｔを流すとき、波長変化を滑らかにするために、フィ
ルタ等で構成するスムージング回路を付加する。
【００３５】１ラインを走査した後、次のラインを走査
するときは、レーザ波長が急激に変化することになる。
次のラインを走査するとき、スタート位置に相当する波
長になるまでは、レーザビームはリターン方向に動いて
いるので、レーザ出射光量を、感光体が反応するレベル
以下とする。そして、波長がスタート位置に相当する長
さになってから走査を開始する。つまり波長が変換され
るまでの待ち時間が必要になる。この待ち時間の削減と
レーザ光量の制御をなくすために、往復走査を行うよう
にすればよい。さらにより高速化のためには、本システ
ムを複数個使ってマルチビーム方式を実現すればよい。
するときは、レーザ波長が急激に変化することになる。
次のラインを走査するとき、スタート位置に相当する波
長になるまでは、レーザビームはリターン方向に動いて
いるので、レーザ出射光量を、感光体が反応するレベル
以下とする。そして、波長がスタート位置に相当する長
さになってから走査を開始する。つまり波長が変換され
るまでの待ち時間が必要になる。この待ち時間の削減と
レーザ光量の制御をなくすために、往復走査を行うよう
にすればよい。さらにより高速化のためには、本システ
ムを複数個使ってマルチビーム方式を実現すればよい。
【００３６】波長λを検出してフィードバックするに
は、（６）式に対応して形成した基準信号と検出波長信
号と比較する。（７）式より波長と波長制御電流Ｉｔと
はほぼ線型の関係にある。従って、誤差に対応した電流
Ｉｔを流せばよい。この方式においても、上記と同様に
感光体の両端にセンサを設け、１ラインの走査時間に誤
差があるときは、基準信号を補正する。そしてフォトニ
ック結晶による非線型性を補正するために、センサを感
光体両端だけでなく、途中に複数個設けて補正する。
は、（６）式に対応して形成した基準信号と検出波長信
号と比較する。（７）式より波長と波長制御電流Ｉｔと
はほぼ線型の関係にある。従って、誤差に対応した電流
Ｉｔを流せばよい。この方式においても、上記と同様に
感光体の両端にセンサを設け、１ラインの走査時間に誤
差があるときは、基準信号を補正する。そしてフォトニ
ック結晶による非線型性を補正するために、センサを感
光体両端だけでなく、途中に複数個設けて補正する。
【００３７】すなわち各センサでのレーザ走査検出時間
の基準時間からのずれを検出して、走査基準時間を補正
する。つまり（６）式に相当する基準時間カーブを前記
複数個のセンサ出力によって補正する。これら複数個の
センサへ入射するビームは、フォトニック結晶からのビ
ーム出力直後に回折格子を設け、図１における紙面上下
にサイドビーム（１次回折光）を発生させてその一方を
使って検出するようにすればよい。ここでレーザ走査の
垂直方向における前記複数個のセンサの設置位置は、１
次回折光の回折角が波長によって変化することを考慮し
て決定する。
の基準時間からのずれを検出して、走査基準時間を補正
する。つまり（６）式に相当する基準時間カーブを前記
複数個のセンサ出力によって補正する。これら複数個の
センサへ入射するビームは、フォトニック結晶からのビ
ーム出力直後に回折格子を設け、図１における紙面上下
にサイドビーム（１次回折光）を発生させてその一方を
使って検出するようにすればよい。ここでレーザ走査の
垂直方向における前記複数個のセンサの設置位置は、１
次回折光の回折角が波長によって変化することを考慮し
て決定する。
【００３８】上記の説明において、（５）式と（７）式
は線型化して表現したが、実際は非線型性を有している
ので、実施するときは基準信号あるいは補正係数を実験
によって求めて補正する。
は線型化して表現したが、実際は非線型性を有している
ので、実施するときは基準信号あるいは補正係数を実験
によって求めて補正する。
【００３９】［具体的な実施例の説明］図２は本発明に
よるレーザ走査システムの一実施例の構成及び制御系を
説明するための概略図で、図中、１はフォトニック結
晶、２は電界吸収型変調器、３はコリメータレンズ、４
は波長可変レーザ、５は回折格子、６は非球面レンズ、
７はＰＳＤ（Position Sensitive Detector）、７ａ，
７ｂは第１及び第２の電極、７ｃは共通電極、８はビー
ム位置計測回路、９はスタート位置センサ、１０は終端
位置センサ、１１は感光体ドラム面、１２は１ライン時
間計測回路、１３はコントローラ、１４は非線型化回
路、１５はレーザ波長制御基準電流発生回路、１６はス
ムージング回路＋ＬＤドライバ回路、Ｉ１は変調電流、
Ｉ２は活性領域電流、Ｉｔは波長制御領域電流である。
よるレーザ走査システムの一実施例の構成及び制御系を
説明するための概略図で、図中、１はフォトニック結
晶、２は電界吸収型変調器、３はコリメータレンズ、４
は波長可変レーザ、５は回折格子、６は非球面レンズ、
７はＰＳＤ（Position Sensitive Detector）、７ａ，
７ｂは第１及び第２の電極、７ｃは共通電極、８はビー
ム位置計測回路、９はスタート位置センサ、１０は終端
位置センサ、１１は感光体ドラム面、１２は１ライン時
間計測回路、１３はコントローラ、１４は非線型化回
路、１５はレーザ波長制御基準電流発生回路、１６はス
ムージング回路＋ＬＤドライバ回路、Ｉ１は変調電流、
Ｉ２は活性領域電流、Ｉｔは波長制御領域電流である。
【００４０】図２のシステムは、ＰＳＤ７を使ってレー
ザビーム位置を検出し、レーザを走査するものである。
波長可変レーザ４としては、活性領域、波長制御領域
（つまり位相制御領域とＤＢＲ領域）からなる波長可変
ＤＢＲ−ＤＣ−ＰＢＨ半導体レーザを用い、その出力側
に電界吸収型変調器２を構成する。活性領域電流Ｉ
２は、出射レーザパワーを設定し、波長制御領域電流Ｉ
ｔはレーザ波長を決定する。また変調電流Ｉ１によって
出力レーザの振幅の大きさを制御し、感光体表面に画像
を形成する（実際は、感光体表面にチャージされている
静電荷をレーザ光によって制御する。
ザビーム位置を検出し、レーザを走査するものである。
波長可変レーザ４としては、活性領域、波長制御領域
（つまり位相制御領域とＤＢＲ領域）からなる波長可変
ＤＢＲ−ＤＣ−ＰＢＨ半導体レーザを用い、その出力側
に電界吸収型変調器２を構成する。活性領域電流Ｉ
２は、出射レーザパワーを設定し、波長制御領域電流Ｉ
ｔはレーザ波長を決定する。また変調電流Ｉ１によって
出力レーザの振幅の大きさを制御し、感光体表面に画像
を形成する（実際は、感光体表面にチャージされている
静電荷をレーザ光によって制御する。
【００４１】レーザの照射量が大きくなれば、静電荷の
逃げ量が大きくなるという現象を利用して画像形成す
る。時間ｔ（実際はクロック）に同期して出てくる画像
データに応じて前記変調電流Ｉ１を流す。電界吸収型変
調器２の出射側には、コリメータレンズ３を配し、レー
ザビームが広がるのを押さえて平行光に変える。そして
レーザ光は、フォトニック結晶１に入射し、波長に応じ
て伝播角が変化する。フォトニック結晶１を出射したレ
ーザは、回折格子５に入射する。
逃げ量が大きくなるという現象を利用して画像形成す
る。時間ｔ（実際はクロック）に同期して出てくる画像
データに応じて前記変調電流Ｉ１を流す。電界吸収型変
調器２の出射側には、コリメータレンズ３を配し、レー
ザビームが広がるのを押さえて平行光に変える。そして
レーザ光は、フォトニック結晶１に入射し、波長に応じ
て伝播角が変化する。フォトニック結晶１を出射したレ
ーザは、回折格子５に入射する。
【００４２】回折格子５をレーザ光が通過すると、図２
における紙面上下にサイドビーム（１次回折光）が発生
し、その一方を１次元ＰＳＤ７に入力させる。０次回折
光は直進し、感光体ドラム面１１へ入射する。ＰＳＤ７
と回折格子５との間には、非球面レンズ６が設けられ、
０次回折光のレーザ走査幅Ｓｍに対応した位置を検出す
るため、ＰＳＤ７の位置検出部に上記の１次回折光が入
射できるようにする。０次回折光レーザ走査方向に対す
るＰＳＤ７の設置角度は、１次回折光の回折角が波長に
よって変わることを考慮して決める。１次元ＰＳＤ７
は、第１の電極７ａから光の入射位置までの距離を
ｘ’、電極間距離（第１の電極７ａと第２の電極７ｂの
間の距離）をｍ、第１の電極７ａと第２の電極７ｂによ
り取り出される電流をそれぞれＩａ、Ｉｂとすると、ビ
ーム位置計測回路によって｛（Ｉａ−Ｉｂ）／（Ｉａ＋
Ｉｂ）｝の演算をすると、（１−２ｘ’／ｍ）＝〈ｘ〉
に比例した信号が得られる。この実施例ではビーム位置
計測回路によって〈ｘ〉が得られる。
における紙面上下にサイドビーム（１次回折光）が発生
し、その一方を１次元ＰＳＤ７に入力させる。０次回折
光は直進し、感光体ドラム面１１へ入射する。ＰＳＤ７
と回折格子５との間には、非球面レンズ６が設けられ、
０次回折光のレーザ走査幅Ｓｍに対応した位置を検出す
るため、ＰＳＤ７の位置検出部に上記の１次回折光が入
射できるようにする。０次回折光レーザ走査方向に対す
るＰＳＤ７の設置角度は、１次回折光の回折角が波長に
よって変わることを考慮して決める。１次元ＰＳＤ７
は、第１の電極７ａから光の入射位置までの距離を
ｘ’、電極間距離（第１の電極７ａと第２の電極７ｂの
間の距離）をｍ、第１の電極７ａと第２の電極７ｂによ
り取り出される電流をそれぞれＩａ、Ｉｂとすると、ビ
ーム位置計測回路によって｛（Ｉａ−Ｉｂ）／（Ｉａ＋
Ｉｂ）｝の演算をすると、（１−２ｘ’／ｍ）＝〈ｘ〉
に比例した信号が得られる。この実施例ではビーム位置
計測回路によって〈ｘ〉が得られる。
【００４３】感光体ドラム面１１に、等速ｖでビームを
走査させるために、走査位置を示す検出信号〈ｘ〉と、
比較する基準信号ｒ（ｔ）＝Ｓｏ−κＳ×ｔ（Ｓ，Ｓ
ｏ：定数、κ：補正係数）とを発生させる。ここでＳは
Ｓ＝ｖ・ｍ／Ｓｍとなる関係式に従って決める。κは最
初はκ＝１として基準信号ｒ（ｔ）を発生させる。Ｓｏ
も初期はＳｏ＝１である。この基準信号ｒ（ｔ）と検出
信号〈ｘ〉とを比較し、誤差Δεに従ってレーザ波長λ
を変えてレーザビーム位置ｘを正規の位置に制御する。
ただし位置誤差Δｘが発生したとき（１０）、（１１）
式に従った補正レーザ駆動電流ΔＩｔを流せば、安定に
位置誤差を補正できる。
走査させるために、走査位置を示す検出信号〈ｘ〉と、
比較する基準信号ｒ（ｔ）＝Ｓｏ−κＳ×ｔ（Ｓ，Ｓ
ｏ：定数、κ：補正係数）とを発生させる。ここでＳは
Ｓ＝ｖ・ｍ／Ｓｍとなる関係式に従って決める。κは最
初はκ＝１として基準信号ｒ（ｔ）を発生させる。Ｓｏ
も初期はＳｏ＝１である。この基準信号ｒ（ｔ）と検出
信号〈ｘ〉とを比較し、誤差Δεに従ってレーザ波長λ
を変えてレーザビーム位置ｘを正規の位置に制御する。
ただし位置誤差Δｘが発生したとき（１０）、（１１）
式に従った補正レーザ駆動電流ΔＩｔを流せば、安定に
位置誤差を補正できる。
【００４４】位置誤差Δｘと前記誤差Δεとの関係は、
Δｘ＝−Ｓｍ／２×Δεとなるので、補正レーザ駆動電
流ΔＩｔは、次のようになる。 ΔＩｔ＝Ｓｍ・Ｌ／［｛２ｋＣ｛Ｌ2 ＋（ｖｔ）2｝］Δε （１２） 誤差Δεが生じると、非線型化回路１４では、走査位置
に相当する時間ｔでの値Ｉｎ＝Ｓｍ・Ｌ／［｛２ｋＣ
｛Ｌ2 ＋（ｖｔ）2｝］を導出し、これにΔεを乗じて
補正電流ΔＩｔを出力する。上記のフィードバック制御
系において、位置誤差分を補正するような構成をとって
いるのは、レーザ波長制御基準電流発生回路１５によっ
てフィードフォワード制御しているからである。つまり
（８）式に従ったレーザ波長制御基準電流Ｉｔを発生し
ている。言い換えるとレーザ波長制御基準電流発生回路
１５でレーザの走査位置を制御し、この制御誤差を前記
フィードバック系で制御している。
Δｘ＝−Ｓｍ／２×Δεとなるので、補正レーザ駆動電
流ΔＩｔは、次のようになる。 ΔＩｔ＝Ｓｍ・Ｌ／［｛２ｋＣ｛Ｌ2 ＋（ｖｔ）2｝］Δε （１２） 誤差Δεが生じると、非線型化回路１４では、走査位置
に相当する時間ｔでの値Ｉｎ＝Ｓｍ・Ｌ／［｛２ｋＣ
｛Ｌ2 ＋（ｖｔ）2｝］を導出し、これにΔεを乗じて
補正電流ΔＩｔを出力する。上記のフィードバック制御
系において、位置誤差分を補正するような構成をとって
いるのは、レーザ波長制御基準電流発生回路１５によっ
てフィードフォワード制御しているからである。つまり
（８）式に従ったレーザ波長制御基準電流Ｉｔを発生し
ている。言い換えるとレーザ波長制御基準電流発生回路
１５でレーザの走査位置を制御し、この制御誤差を前記
フィードバック系で制御している。
【００４５】以上のように制御しても各種ばらつきがあ
るので、レーザビームのスタート位置と走査時間がばら
つく。これを補正するためにスタート位置センサ９と終
端位置センサ１０とを設ける。これらはレーザ走査の開
始位置とエンド位置をそれぞれ検知するものである。
るので、レーザビームのスタート位置と走査時間がばら
つく。これを補正するためにスタート位置センサ９と終
端位置センサ１０とを設ける。これらはレーザ走査の開
始位置とエンド位置をそれぞれ検知するものである。
【００４６】レーザのスタート位置を定めるため、まず
理想値の定数Ｓｏを設定し、前記レーザ波長制御基準電
流発生回路１５の出力と非線型回路１４の値をｔ＝０に
対応させる。このときスタート位置センサ９の出力をコ
ントローラ１３が検出して、スタート位置よりレーザビ
ームが終端位置と反対方向にずれているときは、定数Ｓ
ｏの値を徐々に下げてレーザビームをスタート位置に合
わせる。コントローラ１３は、スタート位置よりレーザ
ビームが終端位置と反対方向にずれているときは、スタ
ート位置センサ９の出力にレーザ検出出力が現れていな
いので、レーザビームの位置がわかる。
理想値の定数Ｓｏを設定し、前記レーザ波長制御基準電
流発生回路１５の出力と非線型回路１４の値をｔ＝０に
対応させる。このときスタート位置センサ９の出力をコ
ントローラ１３が検出して、スタート位置よりレーザビ
ームが終端位置と反対方向にずれているときは、定数Ｓ
ｏの値を徐々に下げてレーザビームをスタート位置に合
わせる。コントローラ１３は、スタート位置よりレーザ
ビームが終端位置と反対方向にずれているときは、スタ
ート位置センサ９の出力にレーザ検出出力が現れていな
いので、レーザビームの位置がわかる。
【００４７】つまり上記のセンサは、初期位置の終端方
向にレーザがずれた場合、信号として検出できるように
構成される。そして最初の設定Ｓｏ値で、各種ばらつき
があっても必ず初期のビーム位置がスタート位置の終端
方向と反対側にずれるようにしている。さらにＰＳＤ７
の取り付け位置は、上述したようなビームがスタート位
置からずれた場合でも検出できるようにしている。
向にレーザがずれた場合、信号として検出できるように
構成される。そして最初の設定Ｓｏ値で、各種ばらつき
があっても必ず初期のビーム位置がスタート位置の終端
方向と反対側にずれるようにしている。さらにＰＳＤ７
の取り付け位置は、上述したようなビームがスタート位
置からずれた場合でも検出できるようにしている。
【００４８】スタート位置を設定するためのＳｏが決定
されると、次は走査時間の補正を行う。補正係数κ＝１
として先に決定されたＳｏを使ってレーザを走査する。
この時、１ライン時間計測回路１２によって計測された
値を目標の走査時間と比較する。このとき計測された時
間が目標の時間より遅い場合は、κの値を大きくし、速
い場合はκの値を小さくする。このようにして走査時間
を目標の値に設定する。
されると、次は走査時間の補正を行う。補正係数κ＝１
として先に決定されたＳｏを使ってレーザを走査する。
この時、１ライン時間計測回路１２によって計測された
値を目標の走査時間と比較する。このとき計測された時
間が目標の時間より遅い場合は、κの値を大きくし、速
い場合はκの値を小さくする。このようにして走査時間
を目標の値に設定する。
【００４９】ＰＳＤ７のレーザビーム検出幅について
は、注意が必要である。種々のばらつきがあっても、終
端位置センサ１０で検出される位置のレーザは少なくと
も検出できるように設定されている。連続走査していく
ときスタート位置のずれ、あるいは走査時間がずれてい
るときは、Ｓｏあるいはκの値を変えて補正すればよい
ことになる。連続走査中に上記のずれが生じた場合は、
画像のみだれがでないように１ラインごと緩やかに補正
していく。
は、注意が必要である。種々のばらつきがあっても、終
端位置センサ１０で検出される位置のレーザは少なくと
も検出できるように設定されている。連続走査していく
ときスタート位置のずれ、あるいは走査時間がずれてい
るときは、Ｓｏあるいはκの値を変えて補正すればよい
ことになる。連続走査中に上記のずれが生じた場合は、
画像のみだれがでないように１ラインごと緩やかに補正
していく。
【００５０】また高速化のためには往復走査すればよ
い。これは基準信号ｒ（ｔ）を１ライン走査時間Ｔとす
るとｒ（Ｔ−ｔ）として発生させればリターン側の走査
となる。同様にＩｎとＩｔの発生もｔをＴ−ｔとした値
を使えばよい。
い。これは基準信号ｒ（ｔ）を１ライン走査時間Ｔとす
るとｒ（Ｔ−ｔ）として発生させればリターン側の走査
となる。同様にＩｎとＩｔの発生もｔをＴ−ｔとした値
を使えばよい。
【００５１】図２では、制御系の不要な帯域を除くた
め、安定化のため、あるいは制御系の定常誤差を減じる
ために用いるフィルタを図示していないが、これらの目
的のためのフィルタは、非線型化回路１４の後に配す
る。また感光体面でレーザビームを結像させるために付
加する光学系も図示していないが、これは適当な位置に
シリンドリカルレンズ等を付加することによって実現す
る。
め、安定化のため、あるいは制御系の定常誤差を減じる
ために用いるフィルタを図示していないが、これらの目
的のためのフィルタは、非線型化回路１４の後に配す
る。また感光体面でレーザビームを結像させるために付
加する光学系も図示していないが、これは適当な位置に
シリンドリカルレンズ等を付加することによって実現す
る。
【００５２】本発明では、フォトニック結晶の伝播角の
拡大特性を使っているが、同様な特性を持つ素子であれ
ば、本発明と同様な効果が出せることは自明である。ま
た波長可変レーザの波長が長波長（１μｍ以上）で感光
体の感度と合わないときは波長変換手段（ＳＨＧ等）を
通してフォトニック結晶へレーザを入射すればよい。
拡大特性を使っているが、同様な特性を持つ素子であれ
ば、本発明と同様な効果が出せることは自明である。ま
た波長可変レーザの波長が長波長（１μｍ以上）で感光
体の感度と合わないときは波長変換手段（ＳＨＧ等）を
通してフォトニック結晶へレーザを入射すればよい。
【００５３】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、ポリゴンモー
タ機構がないので、低消費電力・小型化・低騒音での高
速化が可能となり、かつ１ビームによる記録方式なので
高画質化が可能になる。また複数個のフォトニック結晶
を組み合わせることによって伝播角を大きく取ることが
できる。
タ機構がないので、低消費電力・小型化・低騒音での高
速化が可能となり、かつ１ビームによる記録方式なので
高画質化が可能になる。また複数個のフォトニック結晶
を組み合わせることによって伝播角を大きく取ることが
できる。
【００５４】請求項２の発明によれば、連続的に波長を
可変することが可能となる。請求項３の発明によれば、
レーザ直接変調方式における、変調時の波長変動（チャ
ーピング）を抑制することができる。
可変することが可能となる。請求項３の発明によれば、
レーザ直接変調方式における、変調時の波長変動（チャ
ーピング）を抑制することができる。
【００５５】請求項４の発明によれば、レーザ波長と走
査位置との関係は非線型性を有しているが、走査位置と
線型関係にあるＰＳＤ等の位置センサを用いることによ
り、制御系の基準信号として高精度の実現し易い線型な
基準信号を使うことができる。
査位置との関係は非線型性を有しているが、走査位置と
線型関係にあるＰＳＤ等の位置センサを用いることによ
り、制御系の基準信号として高精度の実現し易い線型な
基準信号を使うことができる。
【００５６】請求項５の発明によれば、基準信号として
時間と波長との関係を用い、直接波長検出信号と比較す
るので、安定な制御系を構成できる。
時間と波長との関係を用い、直接波長検出信号と比較す
るので、安定な制御系を構成できる。
【００５７】請求項６の発明によれば、スタートセンサ
によりレーザの走査開始位置を正確に制御でき、かつス
タート位置センサと終端位置センサ間の走査時間を計測
することによって正規の走査時間に設定することができ
る。
によりレーザの走査開始位置を正確に制御でき、かつス
タート位置センサと終端位置センサ間の走査時間を計測
することによって正規の走査時間に設定することができ
る。
【００５８】請求項７の発明によれば、複数のセンサを
レーザ走査域の規定の位置に設けることにより、途中の
光学系あるいは制御系の非線型誤差を補正できる。つま
りこれらセンサ位置での出力の基準時間からのずれを計
測すれば、前記時間と波長との関係を示す基準信号を補
正できる。
レーザ走査域の規定の位置に設けることにより、途中の
光学系あるいは制御系の非線型誤差を補正できる。つま
りこれらセンサ位置での出力の基準時間からのずれを計
測すれば、前記時間と波長との関係を示す基準信号を補
正できる。
【００５９】請求項８の発明によれば、より高速で目的
の作業（記録）を実行することができる。請求項９の発
明によれば、高精度で安定な制御系を実現できる。請求
項１０の発明によれば、高画質の実現が可能となる。請
求項１１の発明によれば、検出感度の高い波長検出が可
能となる。請求項１２の発明によれば、従来のビームの
走査角度が小さい手段を使って大きな走査幅を得ること
ができる。
の作業（記録）を実行することができる。請求項９の発
明によれば、高精度で安定な制御系を実現できる。請求
項１０の発明によれば、高画質の実現が可能となる。請
求項１１の発明によれば、検出感度の高い波長検出が可
能となる。請求項１２の発明によれば、従来のビームの
走査角度が小さい手段を使って大きな走査幅を得ること
ができる。
【図１】 本発明において、感光体ドラムに等速にビー
ムを走査するための波長と時間の関係について説明する
ための図である。
ムを走査するための波長と時間の関係について説明する
ための図である。
【図２】 本発明によるレーザ走査システムの一実施例
の構成及び制御系を説明するための概略図である。
の構成及び制御系を説明するための概略図である。
【図３】 本発明に適用するフォトニック結晶の機能を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図４】 本発明に適用する波長可変ＤＢＲ−ＤＣ−Ｐ
ＢＨレーザの連続波長可変特性を示すグラフである。
ＢＨレーザの連続波長可変特性を示すグラフである。
１…フォトニック結晶、２…電界吸収型変調器、３…コ
リメータレンズ、４…波長可変レーザ、５…回折格子、
６…非球面レンズ、７…ＰＳＤ（Position Sensitive D
etector）、７ａ，７ｂ…第１及び第２の電極、８…ビ
ーム位置計測回路、９…スタート位置センサ、１０…終
端位置センサ、１１…感光体ドラム面、１２…１ライン
時間計測回路、１３…コントローラ、１４…非線型化回
路、１５…レーザ波長制御基準電流発生回路、１６…ス
ムージング回路＋ＬＤドライバ回路、Ｉ１…変調電流、
Ｉ２…活性領域電流、Ｉｔ…波長制御領域電流。
リメータレンズ、４…波長可変レーザ、５…回折格子、
６…非球面レンズ、７…ＰＳＤ（Position Sensitive D
etector）、７ａ，７ｂ…第１及び第２の電極、８…ビ
ーム位置計測回路、９…スタート位置センサ、１０…終
端位置センサ、１１…感光体ドラム面、１２…１ライン
時間計測回路、１３…コントローラ、１４…非線型化回
路、１５…レーザ波長制御基準電流発生回路、１６…ス
ムージング回路＋ＬＤドライバ回路、Ｉ１…変調電流、
Ｉ２…活性領域電流、Ｉｔ…波長制御領域電流。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C362 AA03 AA04 AA06 AA53 AA54 AA59 AA61 BA26 BA83 BB29 BB30 BB33 BB34 BB37 DA06 DA17 DA23 EA24 2H045 AA01 BA22 BA24 CA82 CA88 CA98 DA41 5F072 AB13 HH02 HH04 HH05 JJ01 JJ05 JJ08 KK07 YY15 5F073 AA65 AB02 BA07 EA02 EA12 GA02 GA13
Claims (12)
- 【請求項１】 可変波長レーザを発生するレーザ発生手
段と、入力光の波長の変化に応じて伝播角が変化する−
または複数個のフォトニック結晶体とを有し、前記レー
ザ発生手段より連続的に波長が変化するレーザを出射さ
せ、該レーザを前記フォトニック結晶体に入射させるこ
とにより、該フォトニック結晶体を出射する出射光の角
度を連続的に変化させて走査対象上をレーザにより走査
することを特徴とするレーザ走査システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載のレーザ走査システムお
いて、前記可変波長レーザとして可変波長ＤＢＲ−ＤＣ
−ＰＢＨ半導体レーザを用いたことを特徴とするレーザ
走査システム。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のレーザ走査シ
ステムにおいて、レーザの振幅を変調する電界吸収型変
調器をさらに有することを特徴とするレーザ走査システ
ム。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１に記載の
レーザ走査システムにおいて、１または複数の光位置セ
ンサをさらに有し、該光位置センサによる検出結果に基
づいて、フィードバック制御により該レーザ発生手段に
て発生させるレーザの波長を補正することを特徴とする
レーザ走査システム。 - 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれか１に記載の
レーザ走査システムにおいて、レーザの波長を検出する
波長検出手段をさらに有し、該波長検出手段の検出結果
に基づいてフィードバック制御により前記レーザ発生手
段にて発生させるレーザの波長を補正することを特徴と
するレーザ走査システム。 - 【請求項６】 請求項４または５に記載のレーザ走査シ
ステムにおいて、レーザ走査域内の所定位置におけるレ
ーザ走査のスタート位置を検知するスタート位置センサ
と該レーザ走査の終端位置を検知する終端位置センサと
を有し、前記スタート位置センサ及び前記終端位置セン
サによる検知結果に基づいて、前記レーザ発生手段にて
発生させるレーザの波長を補正することを特徴とするレ
ーザ走査システム。 - 【請求項７】 請求項５に記載のレーザ走査システムに
おいて、レーザ走査域内に１つ以上の光位置センサを有
し、該光位置センサの検出結果に基づいて、前記レーザ
発生手段で発生させるレーザの波長を補正することを特
徴とするレーザ走査システム。 - 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか１に記載の
レーザ走査システムにおいて、走査するレーザは、往復
走査により目的の機能を実現するように制御されること
を特徴とするレーザ走査システム。 - 【請求項９】 請求項４に記載のレーザ走査システムに
おいて、所定のレーザ走査を行うための基準走査時間と
レーザ駆動電流との関係をフィードフォワードする、及
び／またはレーザ走査誤差を前記レーザ発生手段にフィ
ードバックするとき該誤差に応じたレーザ波長の補正の
適正化を行う非線型回路をさらに有することを特徴とす
るレーザ走査システム。 - 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか１に記載
のレーザ走査システムにおいて、連続的に走査している
ときに走査時間、走査のスタート位置、または走査の終
端位置の検出に誤差が検出されたとき、次の走査だけで
補正せずに、１ラインずつ緩やかに補正することを特徴
とするレーザ走査システム。 - 【請求項１１】 請求項５に記載のレーザ走査システム
において、前記波長検出手段に、フォトニック結晶を用
いたことを特徴とするレーザ走査システム。 - 【請求項１２】 第１の光ビーム出射角度可変手段を有
し、該光ビーム出射角度可変手段からの光を受けるフォ
トニック結晶を−あるいは複数備え、該フォトニック結
晶の出力光により走査対象上を走査することを特徴とす
るレーザ走査システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24887799A JP2001075040A (ja) | 1999-09-02 | 1999-09-02 | レーザ走査システム |
| US09/648,732 US6448997B1 (en) | 1999-09-02 | 2000-08-25 | Laser beam scanning system and method using a photonic crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24887799A JP2001075040A (ja) | 1999-09-02 | 1999-09-02 | レーザ走査システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001075040A true JP2001075040A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17184769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24887799A Pending JP2001075040A (ja) | 1999-09-02 | 1999-09-02 | レーザ走査システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6448997B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001075040A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1248123A2 (en) * | 2001-04-06 | 2002-10-09 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Photonic crystal for wavelength multiplexing |
| WO2003005119A2 (de) * | 2001-07-06 | 2003-01-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Ablenkeinrichtung und verfahren zur ablenkung elektromagnetischer wellen und optisches element hierfür, sowie verfahren zur herstellung photonischer strukturen |
| EP1320156A1 (en) * | 2001-12-13 | 2003-06-18 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Control loop apparatus and method therefor |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002071982A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光素子、光偏向素子、光合波素子及び走査装置 |
| TW574588B (en) * | 2001-03-22 | 2004-02-01 | Matsushita Electric Works Ltd | Light-beam deflecting device with photonic crystal, optical switch using the same, and light-beam deflecting method |
| DE60321501D1 (de) * | 2002-03-14 | 2008-07-24 | Ricoh Kk | Farbbildformungsapparat mit Vermeidung von geschwindigkeitsbedingten Pixelgrössenveränderungen |
| JP4128382B2 (ja) * | 2002-03-25 | 2008-07-30 | 富士フイルム株式会社 | 光偏向素子 |
| US20040067163A1 (en) * | 2002-07-08 | 2004-04-08 | William Marsh Rice University | Chemical sensor based on the optical superprism effect in photonic crystals |
| JP3677506B2 (ja) * | 2002-08-07 | 2005-08-03 | 株式会社リコー | ベルト駆動制御方法及びその装置、ベルト装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ、プログラム並びに記録媒体 |
| US6940637B2 (en) * | 2002-09-09 | 2005-09-06 | Battelle Memorial Institute | Multi-barrier photonic heterostructures |
| US6934441B2 (en) * | 2003-09-09 | 2005-08-23 | Battelle Memorial Institute | Wavelength separation devices incorporating multi-barrier photonic heterostructures |
| JP2004109706A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Ricoh Co Ltd | ベルト駆動装置・転写駆動システム・画像形成装置 |
| AU2003264952A1 (en) * | 2002-10-01 | 2004-04-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical deflector based on photonic bandgap structure |
| WO2006055602A2 (en) * | 2004-11-16 | 2006-05-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Light-emitting photonic device |
| CN102472892B (zh) * | 2010-04-28 | 2014-07-09 | 松下电器产业株式会社 | 扫描型图像显示装置 |
| CN106169688B (zh) * | 2016-08-03 | 2018-11-09 | 华中科技大学 | 基于调谐激光器的高速、大角度光束扫描方法及装置 |
| CN112368627B (zh) | 2018-07-12 | 2022-07-29 | 深圳源光科技有限公司 | 光扫描仪 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5204694A (en) * | 1991-07-29 | 1993-04-20 | Xerox Corporation | Ros printer incorporating a variable wavelength laser |
| US5461412A (en) * | 1993-07-23 | 1995-10-24 | Xerox Corporation | Method and apparatus for actively correcting curvature in the scan of an optical output device |
| US5825793A (en) * | 1995-06-05 | 1998-10-20 | Hitachi Metals, Ltd. | Laser and laser applied units |
| FR2737942B1 (fr) * | 1995-08-18 | 1997-11-07 | Delorme Franck | Composant d'emission laser accordable en longueur d'onde par variation d'absorption |
| DE69733670T2 (de) * | 1996-03-27 | 2006-04-20 | British Telecommunications P.L.C. | Optischer demultiplexer mit einem beugungsgitter |
-
1999
- 1999-09-02 JP JP24887799A patent/JP2001075040A/ja active Pending
-
2000
- 2000-08-25 US US09/648,732 patent/US6448997B1/en not_active Expired - Lifetime
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| WO2003005119A2 (de) * | 2001-07-06 | 2003-01-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Ablenkeinrichtung und verfahren zur ablenkung elektromagnetischer wellen und optisches element hierfür, sowie verfahren zur herstellung photonischer strukturen |
| WO2003005119A3 (de) * | 2001-07-06 | 2003-04-24 | Fraunhofer Ges Forschung | Ablenkeinrichtung und verfahren zur ablenkung elektromagnetischer wellen und optisches element hierfür, sowie verfahren zur herstellung photonischer strukturen |
| EP1320156A1 (en) * | 2001-12-13 | 2003-06-18 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Control loop apparatus and method therefor |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6448997B1 (en) | 2002-09-10 |
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