JP2001075040A - レーザ走査システム - Google Patents

レーザ走査システム

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JP2001075040A JP24887799A JP24887799A JP2001075040A JP 2001075040 A JP2001075040 A JP 2001075040A JP 24887799 A JP24887799 A JP 24887799A JP 24887799 A JP24887799 A JP 24887799A JP 2001075040 A JP2001075040 A JP 2001075040A
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wavelength
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scanning
laser scanning
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Hiroshi Koide
博 小出
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Ricoh Co Ltd
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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I
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I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

【発明の詳細な説明】
【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。
【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)。
【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))。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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)。
【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。
【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。
【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。
【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))。
【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。
【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。
【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)
【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)
【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。
【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)
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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)
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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、Iは変調電流、
は活性領域電流、I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
は、出射レーザパワーを設定し、波長制御領域電流I
はレーザ波長を決定する。また変調電流I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I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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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、I…変調電流、
…活性領域電流、I…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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
  10. 【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。
  11. 【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。
  12. 【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。
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