JP2577112B2 - ラスタ入力走査装置 - Google Patents
ラスタ入力走査装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ラスタ走査装置、より詳細にはオーバーフ
ィル型多面体設計で一様に照明される反射面を持つ回転
多面体を使用したラスタ走査装置に関するものである。
ィル型多面体設計で一様に照明される反射面を持つ回転
多面体を使用したラスタ走査装置に関するものである。
発明が解決しようとする課題 従来の多くのラスタ出力スキャナ（ROS）は回転軸に
平行な平坦反射面を持つ回転多面体を使用している。典
型的な走査装置では、ヘリウムネオンレーザーなどの光
源から放出された光ビームが、多面体前方の調整光学装
置を通過し、入力電気信号に従って変調され、回転多面
体の面に当てられる。多面体の高速回転（一般に、３〜
15krpm）により、ビームは多面体後方の調整レンズを通
して走査され、感光性像形成面において全走査幅を横切
ってレーザースポットを形成する。従来のROS装置の場
合、多面体前方の調整光学装置は、一般に、回転多面体
に向けられたビームが回転多面体の面の一部分のみを照
明するアンダーフィル型設計で組み入れられる。ビーム
が各面および隣接する面の小部分を完全に照明するオー
バーフィル型設計は、ある程度使用されているが、広く
受け入れられていない。２つの設計を比較すると、オー
バーフィル型設計では、像形成面に一定サイズのスポッ
トを生じさせるのに必要な面の大きさが非常に小さく、
同一直径の多面体により多くの面を設けることが可能で
ある。これは、多面体を比較的低い回転速度で動作させ
ることが可能であり、より小さいパワー（そしてより安
価な）のモーター駆動装置を使用できることを意味す
る。しかし、この長所は、これまで、２つの要因すなわ
ち回転多面体の入射ビームに対する出射ビームの光量の
比が低いことと、多面体の面における照明が一様でない
ことによって相殺された。回転多面体の入射ビームに対
する出射ビームの光量の比の低さ（一般に、10％〜15
％）を許すためには、より高パワーのレーザーダイオー
ドが必要である。非一様照明の問題は第１図を参照して
説明する。第１図は、オーバーフィル型設計の場合の照
明プロフィルを示す。レーザー光源から得たビーム２は
ガウススポット形状を有しており、回転多面体６の１つ
以上の面４を照明するため拡大される。出力媒体（図示
せず）を横切ってレーザースポットを走査するため、多
面体６が矢印の方向に回転するにつれて、出力媒体から
反射される光の量が変化する。この理由は、回転多面体
の面がガウス照明プロフィルの異なる部分をサンプリン
グし、多面体の有効面積が変化するからである。
平行な平坦反射面を持つ回転多面体を使用している。典
型的な走査装置では、ヘリウムネオンレーザーなどの光
源から放出された光ビームが、多面体前方の調整光学装
置を通過し、入力電気信号に従って変調され、回転多面
体の面に当てられる。多面体の高速回転（一般に、３〜
15krpm）により、ビームは多面体後方の調整レンズを通
して走査され、感光性像形成面において全走査幅を横切
ってレーザースポットを形成する。従来のROS装置の場
合、多面体前方の調整光学装置は、一般に、回転多面体
に向けられたビームが回転多面体の面の一部分のみを照
明するアンダーフィル型設計で組み入れられる。ビーム
が各面および隣接する面の小部分を完全に照明するオー
バーフィル型設計は、ある程度使用されているが、広く
受け入れられていない。２つの設計を比較すると、オー
バーフィル型設計では、像形成面に一定サイズのスポッ
トを生じさせるのに必要な面の大きさが非常に小さく、
同一直径の多面体により多くの面を設けることが可能で
ある。これは、多面体を比較的低い回転速度で動作させ
ることが可能であり、より小さいパワー（そしてより安
価な）のモーター駆動装置を使用できることを意味す
る。しかし、この長所は、これまで、２つの要因すなわ
ち回転多面体の入射ビームに対する出射ビームの光量の
比が低いことと、多面体の面における照明が一様でない
ことによって相殺された。回転多面体の入射ビームに対
する出射ビームの光量の比の低さ（一般に、10％〜15
％）を許すためには、より高パワーのレーザーダイオー
ドが必要である。非一様照明の問題は第１図を参照して
説明する。第１図は、オーバーフィル型設計の場合の照
明プロフィルを示す。レーザー光源から得たビーム２は
ガウススポット形状を有しており、回転多面体６の１つ
以上の面４を照明するため拡大される。出力媒体（図示
せず）を横切ってレーザースポットを走査するため、多
面体６が矢印の方向に回転するにつれて、出力媒体から
反射される光の量が変化する。この理由は、回転多面体
の面がガウス照明プロフィルの異なる部分をサンプリン
グし、多面体の有効面積が変化するからである。
２つの多面体構造の長所と短所を比較すると、アンダ
ーフィル型設計は、回転多面体の入射ビームに対する出
射ビームの光量の比が比較的高い（50％）ことから、よ
り好ましいとされてきた。しかし、非一様照明の問題を
解決することができれば、回転速度がより低いオーバー
フィル型設計のほうが望ましい。
ーフィル型設計は、回転多面体の入射ビームに対する出
射ビームの光量の比が比較的高い（50％）ことから、よ
り好ましいとされてきた。しかし、非一様照明の問題を
解決することができれば、回転速度がより低いオーバー
フィル型設計のほうが望ましい。
課題を解決するための手段 本発明では、第１の特徴として、オーバーフィル型モ
ードで動作する多面体の面を一様にスポット照明するた
め、非球面レンズ系を有する多面体前方の調整光学装置
が設けられている。２つの球面レンズを使用してガウス
入力から平坦な一様強度プロフィルを作り出すことは、
よく知られている。米国特許第4,492,435号明細書の第
３図に、全内部反射式変調器へ送る平行化された光ビー
ムを作り出すレンズ系58が記載されている。しかし、こ
の形式のレンズ系は、収差が大きい（10波長以上）の
で、回転多面体の面に対する一様プロフィル入力を作り
出すには適さない。
ードで動作する多面体の面を一様にスポット照明するた
め、非球面レンズ系を有する多面体前方の調整光学装置
が設けられている。２つの球面レンズを使用してガウス
入力から平坦な一様強度プロフィルを作り出すことは、
よく知られている。米国特許第4,492,435号明細書の第
３図に、全内部反射式変調器へ送る平行化された光ビー
ムを作り出すレンズ系58が記載されている。しかし、こ
の形式のレンズ系は、収差が大きい（10波長以上）の
で、回転多面体の面に対する一様プロフィル入力を作り
出すには適さない。
本発明では、もう１つの特徴として、ビームが走査の
中央では真正面から当たり走査の端ではある角度で当た
るので、回転多面体の面における有効面積が変化して起
きる照明の減少を補償するため、回転多面体の各面にお
けるスポット照明をエッジの所で強めている。より詳細
に述べると、本発明は、オーバーフィル型多面体設計を
用いて、感光体に行イメージを形成するラスタ入力走査
装置を提供する。
中央では真正面から当たり走査の端ではある角度で当た
るので、回転多面体の面における有効面積が変化して起
きる照明の減少を補償するため、回転多面体の各面にお
けるスポット照明をエッジの所で強めている。より詳細
に述べると、本発明は、オーバーフィル型多面体設計を
用いて、感光体に行イメージを形成するラスタ入力走査
装置を提供する。
本発明によるラスタ入力走査装置は、放射エネルギー
ビームを放出する手段と、電気信号に応答して前記放射
エネルギービームを変調する手段と、 変調されたビームを拡大する手段と、前記変調された
ビームの光学路内に配置され、前記感光体を横切ってス
ポットを走査するように構成された少なくとも１個の反
射面を有する多面体と、前記変調手段と前記多面体の間
に配置された非球面レンズ系とを備え前記非球面レンズ
系は、変調された出力ビームを、前記反斜射がビームを
通過して回転するとき反射面をオーバーフィルするほぼ
平坦な一様強度プロフィルを持つビームに変換するよう
に構成されている。
ビームを放出する手段と、電気信号に応答して前記放射
エネルギービームを変調する手段と、 変調されたビームを拡大する手段と、前記変調された
ビームの光学路内に配置され、前記感光体を横切ってス
ポットを走査するように構成された少なくとも１個の反
射面を有する多面体と、前記変調手段と前記多面体の間
に配置された非球面レンズ系とを備え前記非球面レンズ
系は、変調された出力ビームを、前記反斜射がビームを
通過して回転するとき反射面をオーバーフィルするほぼ
平坦な一様強度プロフィルを持つビームに変換するよう
に構成されている。
実施例 第２図は、本発明に従って、オーバーフィル型多面体
設計を使用し、多面体の各面において平坦な照明プロフ
ィルを生じさせる多面体前方レンズを組み入れた形式の
ROS装置10を示す。図示のように、好ましい実施例であ
るレーザーダイオード12は、15mWの出力パワー定格を有
し、大強度の平行化された放射を発生する源の役目を果
たす。レーザーダイオード12は自己変調形であり、その
出力ビームはビデオ信号に含まれた情報に応じて変調さ
れる。変調されたビームは２個のレンズビーム拡大器1
4,16によって拡大される。拡大されたビーム18は第１図
に示したガウス強度プロフィルを有し、開口板20で形成
された直線状開口すなわちスリット20′を通過する。次
に、ビーム18は後で詳しく説明する非球面レンズ系22を
通過する。非球面レンズ系22は、平行化されたシート状
の非一様ガウスプロフィルのビーム18を、回転多面体32
の面30の幅を横切るように向けられる平行化された一様
強度ビーム24に変換する。ビーム24は回転多面体の各面
をオーバーフィルする。レンズ系22は、半径R1の非球面
26を持つ第１の凹レンズ要素25と、半径R3の非球面28を
持つ第２の凸レンズ要素27から成っている。レンズ系22
の設計パラメータを次ページの表に示す。
設計を使用し、多面体の各面において平坦な照明プロフ
ィルを生じさせる多面体前方レンズを組み入れた形式の
ROS装置10を示す。図示のように、好ましい実施例であ
るレーザーダイオード12は、15mWの出力パワー定格を有
し、大強度の平行化された放射を発生する源の役目を果
たす。レーザーダイオード12は自己変調形であり、その
出力ビームはビデオ信号に含まれた情報に応じて変調さ
れる。変調されたビームは２個のレンズビーム拡大器1
4,16によって拡大される。拡大されたビーム18は第１図
に示したガウス強度プロフィルを有し、開口板20で形成
された直線状開口すなわちスリット20′を通過する。次
に、ビーム18は後で詳しく説明する非球面レンズ系22を
通過する。非球面レンズ系22は、平行化されたシート状
の非一様ガウスプロフィルのビーム18を、回転多面体32
の面30の幅を横切るように向けられる平行化された一様
強度ビーム24に変換する。ビーム24は回転多面体の各面
をオーバーフィルする。レンズ系22は、半径R1の非球面
26を持つ第１の凹レンズ要素25と、半径R3の非球面28を
持つ第２の凸レンズ要素27から成っている。レンズ系22
の設計パラメータを次ページの表に示す。
表 （１） 非球面26のsag＝y2/2r＋ay4＋by6＋cy8＋dy10
である。ここで、 ｒ＝上記の表面半径 ｙ＝表面の半径（光学軸からの距離） ａ＝0.2032042×10-3 ｂ＝0.1329066×10-5 ｃ＝0.7549788×10-8 ｄ＝0.2691677×10-10 （２） 非球面28の係数 ａ＝−0.6987304×10-6 ｂ＝−0.6055378×10-9 ｃ＝ 0.1130183×10-11 ｄ＝−0.1036257×10-14 回転多面体の面30は当たった光を反射する鏡面であ
る。矢印で示した方向に回転する多面体32により、光ビ
ーム36は各面30で反射され、一連の多面体後方レンズ
（図示しないが、この分野では通常のレンズ）を通過す
る。前記一連のレンズは、ビーム36を、感光性像形成面
上に全走査幅を横切って像形成する。ビーム36が走査の
中央では真正面から当たり走査の端ではある角度で当た
るので、多面体での有効面積の変化に起因する照明の減
少を除いて、ビーム36は一様な強度で像形成面46に当た
る。第３図は、多面体の面30aの走査位置の中央におけ
る照明プロフィル34を示す。個々の装置に関する設計細
部やROS要求事項により、像形成面に現れるわずかなエ
ッジの非一様性は許容されるかも知れないが、本発明の
もう１つの特徴として、上記のエッジの照明減少効果を
補償するため、レンズ要素25,27の非球面26,28をさらに
修正し、ガウスプロフィルを、少し湾曲したピーク付き
エッジを持つプロフィルに変換し、第４図のような照明
プロフィル34′を作ることができる。この結果、多面体
の面が回転して像形成面を横切るようにスポットを走査
するとき、エッジの照明減少効果は補償され、像形成面
へ反射される光の量は一定に保たれる。
である。ここで、 ｒ＝上記の表面半径 ｙ＝表面の半径（光学軸からの距離） ａ＝0.2032042×10-3 ｂ＝0.1329066×10-5 ｃ＝0.7549788×10-8 ｄ＝0.2691677×10-10 （２） 非球面28の係数 ａ＝−0.6987304×10-6 ｂ＝−0.6055378×10-9 ｃ＝ 0.1130183×10-11 ｄ＝−0.1036257×10-14 回転多面体の面30は当たった光を反射する鏡面であ
る。矢印で示した方向に回転する多面体32により、光ビ
ーム36は各面30で反射され、一連の多面体後方レンズ
（図示しないが、この分野では通常のレンズ）を通過す
る。前記一連のレンズは、ビーム36を、感光性像形成面
上に全走査幅を横切って像形成する。ビーム36が走査の
中央では真正面から当たり走査の端ではある角度で当た
るので、多面体での有効面積の変化に起因する照明の減
少を除いて、ビーム36は一様な強度で像形成面46に当た
る。第３図は、多面体の面30aの走査位置の中央におけ
る照明プロフィル34を示す。個々の装置に関する設計細
部やROS要求事項により、像形成面に現れるわずかなエ
ッジの非一様性は許容されるかも知れないが、本発明の
もう１つの特徴として、上記のエッジの照明減少効果を
補償するため、レンズ要素25,27の非球面26,28をさらに
修正し、ガウスプロフィルを、少し湾曲したピーク付き
エッジを持つプロフィルに変換し、第４図のような照明
プロフィル34′を作ることができる。この結果、多面体
の面が回転して像形成面を横切るようにスポットを走査
するとき、エッジの照明減少効果は補償され、像形成面
へ反射される光の量は一定に保たれる。
第１図は、従来のオーバーフィル型多面体設計における
照明プロフィルを示す図、 第２図は、本発明の非球面レンズの好ましい実施例を組
み入れた、オーバーフィル型設計で動作する多面体ROS
装置の底面図、 第３図は、第２図に示した照明されたオーバーフィル型
多面体の面の平坦な照明プロフィルを示す図、 第４図は、エッジプロフィルを強めた平坦な中央プロフ
ィルを持つ照明プロフィルを示す図である。 符号の説明 ２……光ビーム、 ４……面、 ６……回転多面体、 10……ROS装置、 12……レーザーダイオード、 14,16……レンズビーム拡大器、 18……拡大された光ビーム、 20……開口板、 20′……スリット、 22……非球面レンズ系、 24……平行化された均一強度の光ビーム、 25……凹レンズ要素、 26……非球面、 27……凸レンズ要素、 28……非球面、 30、30a……面、 32……回転多面体、 34,34′……照明プロフィル、 36……光ビーム、46……感光性像形成面。
照明プロフィルを示す図、 第２図は、本発明の非球面レンズの好ましい実施例を組
み入れた、オーバーフィル型設計で動作する多面体ROS
装置の底面図、 第３図は、第２図に示した照明されたオーバーフィル型
多面体の面の平坦な照明プロフィルを示す図、 第４図は、エッジプロフィルを強めた平坦な中央プロフ
ィルを持つ照明プロフィルを示す図である。 符号の説明 ２……光ビーム、 ４……面、 ６……回転多面体、 10……ROS装置、 12……レーザーダイオード、 14,16……レンズビーム拡大器、 18……拡大された光ビーム、 20……開口板、 20′……スリット、 22……非球面レンズ系、 24……平行化された均一強度の光ビーム、 25……凹レンズ要素、 26……非球面、 27……凸レンズ要素、 28……非球面、 30、30a……面、 32……回転多面体、 34,34′……照明プロフィル、 36……光ビーム、46……感光性像形成面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−84518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−188115（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】オーバーフィル型多面鏡設計を用いて、感
光体上に行イメージを形成するラスタ入力走査装置であ
って、 放射エネルギービームを放射する手段、 電気信号に応答して前記放射エネルギービームを変調す
る手段、 変調されたビームを拡大する手段、 前記変調されたビームの光学路内に配置され、前記感光
体を横切ってスポットを走査するように構成された少な
くとも１個の反射面を有する多面体、および 前記変調手段と前記多面体の間に配置された非球面レン
ズ系、 から成り、 前記非球面レンズ系は、変調された出力ビームを、前記
反射面が前記ビームを通過して回転するとき反射面をオ
ーバーフィルするほぼ平坦な一様強度プロフィルを持つ
ビームに変換するように構成されており、 前記非球面レンズ系は、第一の負のレンズと第二の正の
レンズとを有しており、これらのレンズは１個の非球面
状の表面と１個のほぼ平面状の表面とを有していること
を特徴とするラスタ入力走査装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US359604 | 1989-06-01 | ||
| US07/359,604 US4941721A (en) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | Raster scanning system utilizing overfilled polygon facet design |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0380214A JPH0380214A (ja) | 1991-04-05 |
| JP2577112B2 true JP2577112B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=23414541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2138150A Expired - Fee Related JP2577112B2 (ja) | 1989-06-01 | 1990-05-28 | ラスタ入力走査装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4941721A (ja) |
| EP (1) | EP0400954A3 (ja) |
| JP (1) | JP2577112B2 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5278691A (en) * | 1992-06-24 | 1994-01-11 | Eastman Kodak Company | Symmetrical overfilled polygon laser scanner |
| US5489936A (en) * | 1992-11-03 | 1996-02-06 | Xerox Corporation | Fast scan spot correction in a polygon ROS using PWM |
| US5276544A (en) * | 1992-11-27 | 1994-01-04 | Xerox Corporation | Two element optical system for focus error correction in laser scanning systems |
| US5331468A (en) * | 1992-11-27 | 1994-07-19 | Eastman Kodak Company | Intensity redistribution for exposure correction in an overfilled symmetrical laser printer |
| US5270849A (en) * | 1992-12-10 | 1993-12-14 | Xerox Corporation | Prevention of stray light reflections in a raster output scanner (ROS) using an overfilled polygon design |
| US5377036A (en) * | 1992-12-10 | 1994-12-27 | Xerox Corporation | Suppression of stray light reflections in a raster output scanner (ROS) using an overfilled polygon design |
| US5367400A (en) * | 1992-12-14 | 1994-11-22 | Xerox Corporation | Optimal filling of a polygon facet by beam reprofiling |
| US5315427A (en) * | 1992-12-14 | 1994-05-24 | Xerox Corporation | Pair of binary diffraction optics for use in overfilled raster output scanning systems |
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| US5381259A (en) * | 1993-10-14 | 1995-01-10 | Xerox Corporation | Raster output scanner (ROS) using an overfilled polygon design with minimized optical path length |
| US5539441A (en) * | 1993-11-09 | 1996-07-23 | Xerox Corporation | Jitter reduction in an overfilled raster output polygon scanner system |
| US5479583A (en) * | 1994-05-02 | 1995-12-26 | Xerox Corporation | Means to achieve a square intensity profile at an image plane by intensity and phase profiling |
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| US6542304B2 (en) | 1999-05-17 | 2003-04-01 | Toolz, Ltd. | Laser beam device with apertured reflective element |
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| CN102109678B (zh) * | 2009-12-24 | 2013-05-15 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 一种激光扩束装置及演示系统 |
| CN102109679B (zh) * | 2009-12-24 | 2013-10-23 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 一种扩束装置及激光演示系统 |
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