JP3691087B2 - ３レベル露光のパルス式像形成パルス巾変調ラスタ出力スキャナ用の非対称空間フィルタ手段 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、感光性の面における像のように記録媒体に３レベル露光を形成するためのパルス式像形成、非小面追跡型のパルス巾変調のラスタ出力走査（ＲＯＳ）システムに係り、より詳細には、このＲＯＳシステムにおける非対称の空間フィルタ手段に係る。
【０００２】
【従来の技術】
３レベルのハイライトカラー像形成においては、従来のゼログラフィとは異なり、電荷保持面に３つの電荷レベルが形成される。強く荷電された（即ち、露光されない）領域は、１つのカラーのトナーで現像され、そしてより完全に放電された領域も現像されるが、異なるカラーのトナーで現像される。従って、電荷保持面は、３つの露光レベル、即ちゼロ露光、中間露光及び完全露光を含み、これらは、３つの電荷レベルに対応する。これら３つのレベルは、例えば、黒、白、及び単一カラーをプリントするように現像することができる。
【０００３】
３レベル露光の像形成を得るための公知技術は多数ある。従来のフライング・スポットスキャナは、ＲＯＳユニットを使用して、一度に１ピクセルづつ感光面に露光像を「書き込む」。高い空間解像度を得るために、パルス像形成スキャナを使用することができる。高い空間解像度を得ることのできる好ましい技術は、フライング・スポットスキャナと同様の光学素子（回転多角形、レーザ光源、多角形前及び多角形後の光学系）を使用することであるが、所与の時間に多数のピクセルを照射するＡ／Ｏ変調器を伴うことにより、コヒレントな像形成応答をもつスキャナが得られる。この形式の走査システムでは、ビデオデータに基づいてＡ／Ｏ変調器の駆動レベルを制御することにより像面における露光レベル（１つ又は複数）を制御することができる。３レベルシステムでは、２つの駆動レベルが使用され、その１つは、白の露光に対するものであり、そして第２の高い駆動レベルは、ＤＡＤ又はカラー露光に対するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスコホニーのスキャナにおいては、多角形の小面自体が空間的フィルタとして機能する。しかしながら、３レベルのゼログラフィシステムは非常にパワーに敏感であり、従って、ラスタ出力スキャナ内の空間フィルタは、単なる多角形小面以上に敏感なものにしなければならない。
【０００５】
又、多角形小面は、その多角形小面がスピンしている間に走査の空間フィルタ動作を開始しそして終了するという問題を生じる。静的な空間フィルタが好ましい。空間フィルタとしての多角形小面は、可変で調整可能なフィルタを与えるものではない。又、空間フィルタとしての多角形小面は、反射されるべき周波数帯域を調整できるものでもない。又、空間フィルタとしての多角形小面は、フレアを修正するものでもない。
【０００６】
オーバーシュートは、３レベルゼログラフィシステムの状態においては、中間レベル（全てオンの白）より高い不所望なパワー強度である。ハイライトカラーの３レベルゼログラフィシステムにおいては、黒はオフレベル、白は中間レベルそしてカラーは最大レベルである。
【０００７】
オーバーシュートはプリント欠陥を生じることがある。オーバーシュート又は不所望な過度のパワー強度がかなり激しいときには、プリントに不所望なカラーのトナーが収集されて、ページに現れることになる。
【０００８】
パルス式の像形成システムにおいては、ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）により形成されるピクセルのコントラストがオーバーシュートに直接関連付けされる。パルス式像形成のＲＯＳでは、コントラストが空間フィルタにより制御される。空間フィルタは、ある空間周波数は通過できるが幾つかの不所望な周波数は阻止できるようにすることによりコントラストを制御する。
【０００９】
本発明の目的は、オーバーシュートを制御しそして正確な強度レベルを維持するように３レベル露光を形成するためのパルス式像形成パルス巾変調ラスタ出力スキャナにおける非多角形小面の空間フィルタを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
より詳細には、本発明は、記録媒体上でオーバーシュートすることなく３レベル露光を形成するための空間フィルタを組み込んだパルス式像形成非小面追跡型のパルス巾変調ラスタ出力スキャナであって、
放射エネルギーのコヒレントな収束ビームを発生する手段と、
像ビットマップビデオデータ流を複合アナログビデオ像データ流に変換するための制御回路手段と、
同時に送られてくる上記アナログ像ビデオデータ流に応答して上記ビームを変調して、変調された光学出力を与えるための音響−光学変調器と、
上記変調された光学出力のフーリエ変換を実行する光学手段と、
上記フーリエ変換された変調された光学出力の所定の周波数を制限して、フィルタされた光学出力を発生するための非対称の空間フィルタ手段と、
上記記録媒体と上記放射エネルギー源との間に介在された回転可能な走査素子とを備え、該走査素子は、上記フィルタされた光学出力をさえ切るための複数の小面であって、上記記録媒体の面を横切って上記出力を繰り返し走査して３レベル露光を形成する複数の小面を有するラスタ出力スキャナに係る。
【００１１】
音響振幅を制御することによって中間露光レベルを得るのではなく、空間フィルタ動作に関連したパルス像形成システムのパルス巾変調を用いることによって中間露光が形成される。しかしながら、パルス巾変調を伴うパルス式像形成スキャナを使用すると、像の質に問題が生じる。多角形前の光学系における個別の非対称フィルタは、ＲＯＳのパワー強度のオーバーシュートを修正する。
【００１２】
【実施例】
図１を参照し、ハイライトカラー像形成システムのための３レベル露光のパルス巾変調、非小面追型、パルス式像形成のラスタ出力スキャナ８０を説明する。このラスタ出力スキャナ８０は、スコホニーのスキャナ構造を使用している。
【００１３】
光源８２は、スキャナ８０のための最初の光ビーム８４を発生する。光源８２は、好ましくは、ヘリウム・カドミウムレーザ又はヘリウム・ネオンレーザのようなレーザであって、単色光のコリメートされたビーム８４を発生する。この単色光のビームは、円柱状レンズ８８及び球面レンズ９０のビーム拡張レンズ系８６により変調器９２に収束される。
【００１４】
変調器９２は、音響−光学ブラッグセルであるか又はより一般的に音響−光学変調器と称されるものである。この音響−光学変調器９２は、制御回路９４によってこの変調器９２に送られる電気的なビデオ信号に含まれた情報に基づいて光ビーム８４を変調するのに用いられる。
【００１５】
ビーム８４は、変調器の制御回路９４からのビデオ信号のパルスシーケンスの個々のビットによって変調される。制御回路９４は、像ビットマップビデオデータ流を、複数のピクセル周期より成るアナログビデオデータ流へと変換する。
【００１６】
ビデオデータ流の最も簡単で且つ最も高速なビデオパルスシーケンスは、図２に示す１ビットオン／１ビットオフである。パルス９６は、全パルス巾を形成するのにパルスシーケンスの全巾９８をとる。パルスシーケンスの全巾９８をとらない図３のパルス１００（これも１ビットオン／１ビットオフパターンである）は、部分パルス巾又はパルス巾変調される。部分パルスは、パルスシーケンスの全巾９８の０％から１００％までのいかなるパーセントであってもよいが、１５％ないし７０％が好ましく、そして図３には５０％が示されている。
【００１７】
「オン」ピクセルのストリングの露光レベルを減少するためにパルス巾変調が適用されるときには、変調器を通過する平均光レベルは、パルス流のデューティサイクルに比例する。しかしながら、側波帯エネルギーは小面を越えて通過しないので、平均光レベルは更に減少され、実際の減少は、音波へと通過される高い高調波の含有量に基づく。実際には、５０％デューティサイクルのパルス巾変調は、約２５％の露光レベルを生じることが予想される。
【００１８】
ビデオビットパルスシーケンスは、変調器９２において、個々の音響パルスのシーケンスに変換され、これが次いで光ビーム８４を変調する。
【００１９】
コリメートされた光ビーム８４は、変調器９２によって変調される。制御回路９４によって変調器９２にビデオ信号が送られないと、非回折のゼロ次出力ビーム１０２が発生されるだけである。この非回折ビーム１０２は、記録媒体の走査線に沿って均一なゼロ露光をプリントするようにビームストッパ１０４によって吸収される。
【００２０】
典型的に、制御回路９４によって変調器９２にビデオ信号を印加すると、２つの重要な出力ビーム、即ち一次の変調されたビーム１０６と、ビームストッパ１０４によって吸収されるゼロ次の非回折の非変調ビーム１０２とが発生される。変調ビーム１０６は、ビデオビット信号パルスによって定められた空間プロファイルと、変調器に加えられたビデオ信号の振幅の関数である空間強度とを有している。パルス巾変調されたパルス巾縮小ビデオ信号は、空間的に狭い光学パルスとなる。
【００２１】
変調器９２からの変調されたビーム１０６は、アナモルフィックレンズ系１０８によって再コリメートされる。このアナモルフィックレンズ系１０８は、球面レンズ１１０と、円柱状レンズ１１２と、球面レンズ１１４とで構成される。このアナモルフィックレンズ系１０８は、又、変調ビーム１０６の高速走査面部分に対してフーリエ変換を行って、フーリエ変換された変調ビーム１１６を形成する。
【００２２】
図２の全パルス巾ビームは、アナモルフィックレンズ系によって再コリメートされそしてフーリエ変換された後に、図４に示すように、フーリエ平面に強度プロファイル１１８を形成する。この強度プロファイル１１８は、単一の中央ローブ１２０と、２つの側部ローブ１２２とを有している。
【００２３】
側部ローブ１２２と中央ローブ１２０の間隔１２４は、式（ｆ0 Ｗ ＥＦＬ）によって説明され、但し、ｆ0 はビデオパターンの空間周波数であり、Ｗは光の波長であり、そしてＥＦＬはアナモルフィックレンズ系１０８の有効焦点距離である。
【００２４】
図３の部分パルス巾ビーム又はパルス巾変調ビームは、アナモルフィックレンズ系によって再コリメートされそしてフーリエ変換された後に、図４の強度プロファイル１１８に類似した図５の強度プロファイル１２６を形成する。図３の部分パルス１００は、図２の全パルス９６の部分巾に過ぎない。
【００２５】
又、図５の強度プロファイル１２６も、単一の中央ローブ１２８と、２つの側部ローブ１３０とを有している。しかしながら、図５において、側部ローブ１３０と中央ローブ１２８との間隔１３２は、式（ｆ0 Ｗ ＥＦＬ）を用いると、図４の間隔１２４の２倍の大きさである。部分パルス１００の空間周波数は、１ビットオン／１ビットオフのパルスパターンにおいて全パルス９６の２倍である。前記したように、部分パルス１００は、全パルス９６の５０％であり、従って、１ビットオン／１ビットオフのパターンの周波数は２倍である。
【００２６】
フーリエ変換された変調ビーム１６は、次いで、空間周波数バンドパスフィルタ１３６によってフィルタされる。この空間フィルタ１３６は、簡単なスロットフィルタであって、図７に示すように部分パルス巾変調ビームの強度プロファイル１２６の遠く離間された側部ローブ１３０は阻止するが、図６に示すように全パルス巾ビームの至近離間された側部ローブ１２２をこのフィルタ１３６に通過できるようにする。
【００２７】
スロットの限定されたサイズは、感光体へと反射される上方周波数を制限するフーリエ平面空間周波数バンドパスフィルタとして働く。図７において、１オン／１オフパターンに関連した周波数は光学システムに通過され、これにより、その周波数をプリントできるようにすることが明らかである。図６は、均一な中間露光をプリントする回折パターンを示している。パルス巾変調のビデオパターンは各ピクセルごとにオン及びオフに切り換えられ、オン時間は所望の露光レベルに対応する。このパターンの周波数は、１オン／１オフパターンの２倍であり、従って、それに関連した回折ローブは空間フィルタにより阻止される。光学信号のこの空間周波数フィルタ動作は、均一な中間レベル出力を生じる。
【００２８】
従って、全パルス巾ビームの強度プロファイル１１８は、記録媒体の走査線に沿って均一な全露光をプリントするように中央ローブ及び２つの側部ローブから全強度となる。部分パルス巾変調されたビームの空間的にフィルタされた強度プロファイル１２６は、全巾パルスビームと同じパターン（この例では１ビットオン／１ビットオフ）を低い部分強度でプリントするように中央ローブしか含まない。部分パルス巾変調されたビームの空間的にフィルタされた強度プロファイル１２６は、記録媒体の走査線に沿って均一な中間露光をプリントする。この中間露光レベルは、パルス巾縮小されたビデオ信号から得られ、これらビデオ信号は変調器を出て空間的に狭い光学パルスとなって空間フィルタによってフィルタされ、記録媒体に低い均一露光を生じさせる。
【００２９】
空間フィルタ１３６は光学路において静止している。というのは、ラスタ出力スキャナ８０が非小面追跡型でありそしてビーム１１６が回転多角形ミラー小面を追跡するように移動しないからである。空間フィルタ１３６からの変調され、コリメートされ、フーリエ変換され、フィルタされたビーム１３８は、回転多角形ミラー１４２の小面１４０からこれら多角形小面の回転による走査角を介して反射される。
【００３０】
反射されたビーム１３８は、高速走査平面においてビームをビームを収束するための負の円筒状レンズ１４６及び正の円筒状レンズ１４８より成るｆ−θレンズ系１４４に通される。次いで、ビームは、低速走査平面におけるウォブルを補正するための円柱状レンズ１５２及び円柱状ミラー１５４より成るウォブル補正系１５０に通される。
【００３１】
ｆ−θレンズ系１４４ウォブル補正系１５０は、これにより得られたビーム１５６を、ビームの空間強度プロファイルを感知する記録媒体１６２の表面に沿って走査線１６０に沿った点１５８に収束する。図示したように、媒体１６２は、矢印１６４の方向に回転されてＹ方向走査を与えるゼログラフィドラムであるのが好ましい。この記録媒体は、感光体の光感知媒体である。
【００３２】
前記のように、アナモルフォックレンズ系１０８によるフーリエ変換及び空間フィルタ１３６によるその後のフィルタ動作は、記録媒体１６２に全露光、中間露光又はゼロ露光のいずれかでビーム１５６の空間強度を均一に露光させる。中間露光レベルは、パルス巾縮小されたビデオ信号から得られ、これらビデオ信号は変調器を出て空間的に狭い光学パルスとなって空間フィルタによってフィルタされ、記録媒体１６２に低い均一露光を生じさせる。ゼロ露光レベルは、非変調ビームから得られ、これは変調器から出てビームストッパにより阻止される。
【００３３】
この形態では、音響−光学変調器からの音響−光学ビデオ流の像が記録媒体に像形成される。像形成光学系は、１組のアナモルフィックの多角形前光学系と、ｆ−θの多角形後走査光学系とで構成される。回転多角形は、１組の走査光学系の後方の焦点面と、多角形前光学系の前方の焦点面とに配置される。
【００３４】
回転多角形は、音響−光学ビデオパターンの光学像を、像速度に加えてある速度で記録媒体の走査線にわたってスイープさせる。記録媒体の表面における音響像の運動は、もし補正されなければ光学像を不明瞭にするが、多角形前及び多角形後の光学系の倍率で音響速度及び走査速度のバランスをとることにより打ち消され、記録媒体上に静止したままの音響像を生じる。
【００３５】
図８に示す白のパルス巾変調された信号シーケンス１６６は、単一の中央ローブ１７０と、２つの側部ローブ１７２及び１７４とをもつフーリエ変換変調強度プロファイル１６８を有している。対称的な空間周波数バンドパスフィルタ１７６は、強度プロファイル１６８の２つの側部ローブ１７２及び１７４を阻止するが、中央ローブ１７０はフィルタ１７６を通過できるようにする。フーリエ変換変調強度プロファイル１６８の中央ローブ１７０は、３レベルのゼログラフィシステムにおいて中間露光即ち白の露光１７８を形成する。
【００３６】
図９に示す１白１黒のパルス巾変調信号シーケンス１８０は、単一の中央ローブ１８４と、２つの至近離間された側部ローブ１８６及び１８８と、２つの更に離間された側部ローブ１９０及び１９２とをもつフーリエ変換変調強度プロファイル１８２を有している。対称的空間周波数バンドパスフィルタ１７６は、強度プロファイル１８２の２つの遠く離間された側部ローブ１９０及び１９２は阻止するが、中央ローブ１８４と２つの至近離間された側部ローブ１８６及び１８８はこのフィルタ１７６を通過できるようにする。フーリエ変換変調強度プロファイル１８２の中央ローブ１８４と、２つの至近離間された側部ローブ１８６及び１８８は、３レベルゼログラフィシステムにおいて中間露光即ち白の露光を中心とするが全露光即ちカラーレベル露光へ向かうオーバーシュート１９６をもつ正弦波状の露光１９４を発生する。
【００３７】
図１０及び１１の非対称空間周波数バンドパスフィルタ１９８は、３レベルゼログラフィシステムにおいてオーバーシュートを減少する。
【００３８】
図１０に示す白のパルス巾変調された信号シーケンス２０２は、単一の中央ローブ２０４と２つの側部ローブ２０６及び２０８とをもつフーリエ変換変調強度プロファイル２０２を有している。この強度プロファイルは、空間周波数バンドパスフィルタ１９８内に対称的にセンタリングされていない。強度プロファイル２０２の中央ローブ２０４は、空間周波数バンドパスフィルタ１９８内にセンタリングされていない。むしろ、空間周波数バンドパスフィルタ１９８は、フーリエ変換変調強度プロファイル２０２に対して非対称である。
【００３９】
しかしながら、この非対称空間周波数バンドパスフィルタ１９８は、強度プロファイル２０２の２つの側部ローブ２０６及び２０８は阻止するが、中央ローブ２０４はこのフィルタ１９８を通過できるようにする。フーリエ変換変調強度プロファイル２０２の中央ローブ２０４は、３レベルゼログラフィシステムにおいて中間露光即ち白の露光２１０を発生する。
【００４０】
図１１に示す１白１黒のパルス巾変調された信号シーケンス２１２は、単一の中央ローブ２１６と、２つの至近離間された側部ローブ２１８及び２２０と、２つの更に離間された側部ローブ２２２及び２２４とをもつフーリエ変換変調強度プロファイル２１４を有している。この強度プロファイル２１４は、空間周波数パスフィルタ１９８内に対称的にセンタリングされていない。強度プロファイル２０２の中央ローブ２１６は、空間周波数バンドパスフィルタ１９８内にセンタリングされていない。むしろ、空間周波数バンドパスフィルタ１９８は、フーリエ変換変調強度プロファイル２１４に対して非対称である。
【００４１】
この非対称空間周波数バンドパスフィルタ１９８は、強度プロファイル２１４の２つの遠く離間された側部ローブ２２２及び２２４と至近離間された側部ローブの１つ２１８は阻止するが、中央ローブ２１６と至近離間された側部ローブの１つ２２０はこのフィルタ１９８を通過できるようにする。フーリエ変換変調強度プロファイル２１４の中央ローブ２１６及び一方の至近離間された側部ローブ２２０は、３レベルゼログラフィシステムにおいて中間露光即ち白の露光を中心とするが全露光即ちカラーレベル露光に向かってオーバーシュートしない正弦波状の露光２２６を発生する。
【００４２】
この非対称の周波数バンドパス空間フィルタは、３レベルゼログラフィシステムの中間即ち白レベルに関するオーバーシュートを相当に減少する。このオーバーシュートの減少は、信号の必要な変調周波数を排除することなく側部ローブの一方を除去することにより送信される全エネルギーを減少することによって達成される。
【００４３】
図１の空間フィルタ１３６は、液晶空間周波数バンドパスフィルタでよい。この空間フィルタ１３６は、アナモルフィックレンズ系１０８と、ｆ−θレンズ系１４４との間の光学路に沿ってどこにでも配置することができる。重要なファクタは、フィルタされるべきビームをフーリエ変換しそして高速走査平面においてコリメートしなければならないことである。多角形小面から反射した後のビームは、走査角を通して移動する。それ故、多角形ミラーとｆ−θレンズ系との間に配置された空間フィルタは、ビームと同期して移動しなければならない。スロットフィルタは、物理的に移動することもできるし、或いは固定の液晶フィルタにおいてアパーチャ像を移動することもできる。
【００４４】
１ビットオン／１ビットオフのパルスパターンは、例示として使用した。ビデオ駆動信号からの他のビットパルスパターンを使用してパルス式像形成を行うこともできる。他のビットパルスパターンは、フーリエ変換後に異なる空間強度プロファイルを有するが、これらプロファイルもローブのパターンで構成される。部分巾パルスを形成するためのパルス巾変調は、フーリエ変換後に遠く離間された側部ローブを有する。これら離間されたローブのあるものは、空間フィルタにより阻止され、記録媒体の走査線に沿って部分強度即ち中間露光を生じさせる。厳密なビットパルスパターンは、露光のパターンにのみ影響する。厳密なビットパルスパターンは、全露光レベルであるか中間露光レベルであるかに係わりなく露光レベルの均一性には影響しない。
【００４５】
変調器は、非小面追跡スキャナ構造において非小面追跡型であるから、像形成ビームが変調器でロールオフすることはない。変調器のキャリア周波数が、変調パルスで不都合なビートを生じることのない周波数である１０５ＭＨｚに一定に保たれる場合には、光学的なパワー変動が軽減される。非小面追跡構造を考慮して全ての関連空間情報を感光体へ通過させるに充分なほど多角形のサイズが増加される。
【図面の簡単な説明】
【図１】３レベル露光のためのパルス式像形成パルス巾変調のラスタ出力スキャナを示す概略図である。
【図２】全巾パルスに対する１ビットオン／１ビットオフのビデオパルスシーケンスを示す図である。
【図３】部分巾パルスに対する１ビットオン／１ビットオフのビデオパルスシーケンスを示す図である。
【図４】図２の全巾パルスのフーリエ変換の強度プロファイルを示す図である。
【図５】図３の部分巾パルスのフーリエ変換の強度プロファイルを示す図である。
【図６】空間フィルタを経てフィルタされた後の図４の全巾パルスの強度プロファイルを示す図である。
【図７】空間フィルタを経てフィルタされた後の図５の部分巾パルスの強度プロファイルを示す図である。
【図８】白のパルス巾信号シーケンス、対応するフーリエ変換、対称的空間フィルタの作用、及びそれにより生じるフィルタされた露光を示す概略図である。
【図９】白のパルス巾信号シーケンス、対応するフーリエ変換、非対称空間フィルタの作用、及びそれにより生じるフィルタされた露光を示す概略図である。
【図１０】１白１黒のパルス巾信号シーケンス、対応するフーリエ変換、対称的空間フィルタの作用、及びそれにより生じるフィルタされた露光を示す概略図である。
【図１１】１白１黒のパルス巾信号シーケンス、対応するフーリエ変換、非対称空間フィルタの作用、及びそれにより生じるフィルタされた露光を示す概略図である。
【符号の説明】
８０ ラスタ出力スキャナ
８２ 光源
８４ 光ビーム
８６ ビーム拡張レンズ系
８８ 円柱状レンズ
９０ 球面レンズ
９２ 変調器
９４ 制御回路
１０２ 非回折ゼロ次出力ビーム
１０４ ビームストッパ
１０６ 一次変調ビーム
１０８ アナモルフィックレンズ系
１１６ フーリエ変換された変調ビーム
１３６ 空間周波数バンドパスフィルタ
１３８ フィルタされたビーム
１４０ 小面
１４２ 回転多角形ミラー
１４４ ｆ−θレンズ系
１５０ ウォブル補正系
１６０ 走査線
１６２ 記録媒体
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、感光性の面における像のように記録媒体に３レベル露光を形成するためのパルス式像形成、非小面追跡型のパルス巾変調のラスタ出力走査（ＲＯＳ）システムに係り、より詳細には、このＲＯＳシステムにおける非対称の空間フィルタ手段に係る。
【０００２】
【従来の技術】
３レベルのハイライトカラー像形成においては、従来のゼログラフィとは異なり、電荷保持面に３つの電荷レベルが形成される。強く荷電された（即ち、露光されない）領域は、１つのカラーのトナーで現像され、そしてより完全に放電された領域も現像されるが、異なるカラーのトナーで現像される。従って、電荷保持面は、３つの露光レベル、即ちゼロ露光、中間露光及び完全露光を含み、これらは、３つの電荷レベルに対応する。これら３つのレベルは、例えば、黒、白、及び単一カラーをプリントするように現像することができる。
【０００３】
３レベル露光の像形成を得るための公知技術は多数ある。従来のフライング・スポットスキャナは、ＲＯＳユニットを使用して、一度に１ピクセルづつ感光面に露光像を「書き込む」。高い空間解像度を得るために、パルス像形成スキャナを使用することができる。高い空間解像度を得ることのできる好ましい技術は、フライング・スポットスキャナと同様の光学素子（回転多角形、レーザ光源、多角形前及び多角形後の光学系）を使用することであるが、所与の時間に多数のピクセルを照射するＡ／Ｏ変調器を伴うことにより、コヒレントな像形成応答をもつスキャナが得られる。この形式の走査システムでは、ビデオデータに基づいてＡ／Ｏ変調器の駆動レベルを制御することにより像面における露光レベル（１つ又は複数）を制御することができる。３レベルシステムでは、２つの駆動レベルが使用され、その１つは、白の露光に対するものであり、そして第２の高い駆動レベルは、ＤＡＤ又はカラー露光に対するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスコホニーのスキャナにおいては、多角形の小面自体が空間的フィルタとして機能する。しかしながら、３レベルのゼログラフィシステムは非常にパワーに敏感であり、従って、ラスタ出力スキャナ内の空間フィルタは、単なる多角形小面以上に敏感なものにしなければならない。
【０００５】
又、多角形小面は、その多角形小面がスピンしている間に走査の空間フィルタ動作を開始しそして終了するという問題を生じる。静的な空間フィルタが好ましい。空間フィルタとしての多角形小面は、可変で調整可能なフィルタを与えるものではない。又、空間フィルタとしての多角形小面は、反射されるべき周波数帯域を調整できるものでもない。又、空間フィルタとしての多角形小面は、フレアを修正するものでもない。
【０００６】
オーバーシュートは、３レベルゼログラフィシステムの状態においては、中間レベル（全てオンの白）より高い不所望なパワー強度である。ハイライトカラーの３レベルゼログラフィシステムにおいては、黒はオフレベル、白は中間レベルそしてカラーは最大レベルである。
【０００７】
オーバーシュートはプリント欠陥を生じることがある。オーバーシュート又は不所望な過度のパワー強度がかなり激しいときには、プリントに不所望なカラーのトナーが収集されて、ページに現れることになる。
【０００８】
パルス式の像形成システムにおいては、ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）により形成されるピクセルのコントラストがオーバーシュートに直接関連付けされる。パルス式像形成のＲＯＳでは、コントラストが空間フィルタにより制御される。空間フィルタは、ある空間周波数は通過できるが幾つかの不所望な周波数は阻止できるようにすることによりコントラストを制御する。
【０００９】
本発明の目的は、オーバーシュートを制御しそして正確な強度レベルを維持するように３レベル露光を形成するためのパルス式像形成パルス巾変調ラスタ出力スキャナにおける非多角形小面の空間フィルタを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
より詳細には、本発明は、記録媒体上でオーバーシュートすることなく３レベル露光を形成するための空間フィルタを組み込んだパルス式像形成非小面追跡型のパルス巾変調ラスタ出力スキャナであって、
放射エネルギーのコヒレントな収束ビームを発生する手段と、
像ビットマップビデオデータ流を複合アナログビデオ像データ流に変換するための制御回路手段と、
同時に送られてくる上記アナログ像ビデオデータ流に応答して上記ビームを変調して、変調された光学出力を与えるための音響−光学変調器と、
上記変調された光学出力のフーリエ変換を実行する光学手段と、
上記フーリエ変換された変調された光学出力の所定の周波数を制限して、フィルタされた光学出力を発生するための非対称の空間フィルタ手段と、
上記記録媒体と上記放射エネルギー源との間に介在された回転可能な走査素子とを備え、該走査素子は、上記フィルタされた光学出力をさえ切るための複数の小面であって、上記記録媒体の面を横切って上記出力を繰り返し走査して３レベル露光を形成する複数の小面を有するラスタ出力スキャナに係る。
【００１１】
音響振幅を制御することによって中間露光レベルを得るのではなく、空間フィルタ動作に関連したパルス像形成システムのパルス巾変調を用いることによって中間露光が形成される。しかしながら、パルス巾変調を伴うパルス式像形成スキャナを使用すると、像の質に問題が生じる。多角形前の光学系における個別の非対称フィルタは、ＲＯＳのパワー強度のオーバーシュートを修正する。
【００１２】
【実施例】
図１を参照し、ハイライトカラー像形成システムのための３レベル露光のパルス巾変調、非小面追型、パルス式像形成のラスタ出力スキャナ８０を説明する。このラスタ出力スキャナ８０は、スコホニーのスキャナ構造を使用している。
【００１３】
光源８２は、スキャナ８０のための最初の光ビーム８４を発生する。光源８２は、好ましくは、ヘリウム・カドミウムレーザ又はヘリウム・ネオンレーザのようなレーザであって、単色光のコリメートされたビーム８４を発生する。この単色光のビームは、円柱状レンズ８８及び球面レンズ９０のビーム拡張レンズ系８６により変調器９２に収束される。
【００１４】
変調器９２は、音響−光学ブラッグセルであるか又はより一般的に音響−光学変調器と称されるものである。この音響−光学変調器９２は、制御回路９４によってこの変調器９２に送られる電気的なビデオ信号に含まれた情報に基づいて光ビーム８４を変調するのに用いられる。
【００１５】
ビーム８４は、変調器の制御回路９４からのビデオ信号のパルスシーケンスの個々のビットによって変調される。制御回路９４は、像ビットマップビデオデータ流を、複数のピクセル周期より成るアナログビデオデータ流へと変換する。
【００１６】
ビデオデータ流の最も簡単で且つ最も高速なビデオパルスシーケンスは、図２に示す１ビットオン／１ビットオフである。パルス９６は、全パルス巾を形成するのにパルスシーケンスの全巾９８をとる。パルスシーケンスの全巾９８をとらない図３のパルス１００（これも１ビットオン／１ビットオフパターンである）は、部分パルス巾又はパルス巾変調される。部分パルスは、パルスシーケンスの全巾９８の０％から１００％までのいかなるパーセントであってもよいが、１５％ないし７０％が好ましく、そして図３には５０％が示されている。
【００１７】
「オン」ピクセルのストリングの露光レベルを減少するためにパルス巾変調が適用されるときには、変調器を通過する平均光レベルは、パルス流のデューティサイクルに比例する。しかしながら、側波帯エネルギーは小面を越えて通過しないので、平均光レベルは更に減少され、実際の減少は、音波へと通過される高い高調波の含有量に基づく。実際には、５０％デューティサイクルのパルス巾変調は、約２５％の露光レベルを生じることが予想される。
【００１８】
ビデオビットパルスシーケンスは、変調器９２において、個々の音響パルスのシーケンスに変換され、これが次いで光ビーム８４を変調する。
【００１９】
コリメートされた光ビーム８４は、変調器９２によって変調される。制御回路９４によって変調器９２にビデオ信号が送られないと、非回折のゼロ次出力ビーム１０２が発生されるだけである。この非回折ビーム１０２は、記録媒体の走査線に沿って均一なゼロ露光をプリントするようにビームストッパ１０４によって吸収される。
【００２０】
典型的に、制御回路９４によって変調器９２にビデオ信号を印加すると、２つの重要な出力ビーム、即ち一次の変調されたビーム１０６と、ビームストッパ１０４によって吸収されるゼロ次の非回折の非変調ビーム１０２とが発生される。変調ビーム１０６は、ビデオビット信号パルスによって定められた空間プロファイルと、変調器に加えられたビデオ信号の振幅の関数である空間強度とを有している。パルス巾変調されたパルス巾縮小ビデオ信号は、空間的に狭い光学パルスとなる。
【００２１】
変調器９２からの変調されたビーム１０６は、アナモルフィックレンズ系１０８によって再コリメートされる。このアナモルフィックレンズ系１０８は、球面レンズ１１０と、円柱状レンズ１１２と、球面レンズ１１４とで構成される。このアナモルフィックレンズ系１０８は、又、変調ビーム１０６の高速走査面部分に対してフーリエ変換を行って、フーリエ変換された変調ビーム１１６を形成する。
【００２２】
図２の全パルス巾ビームは、アナモルフィックレンズ系によって再コリメートされそしてフーリエ変換された後に、図４に示すように、フーリエ平面に強度プロファイル１１８を形成する。この強度プロファイル１１８は、単一の中央ローブ１２０と、２つの側部ローブ１２２とを有している。
【００２３】
側部ローブ１２２と中央ローブ１２０の間隔１２４は、式（ｆ0 Ｗ ＥＦＬ）によって説明され、但し、ｆ0 はビデオパターンの空間周波数であり、Ｗは光の波長であり、そしてＥＦＬはアナモルフィックレンズ系１０８の有効焦点距離である。
【００２４】
図３の部分パルス巾ビーム又はパルス巾変調ビームは、アナモルフィックレンズ系によって再コリメートされそしてフーリエ変換された後に、図４の強度プロファイル１１８に類似した図５の強度プロファイル１２６を形成する。図３の部分パルス１００は、図２の全パルス９６の部分巾に過ぎない。
【００２５】
又、図５の強度プロファイル１２６も、単一の中央ローブ１２８と、２つの側部ローブ１３０とを有している。しかしながら、図５において、側部ローブ１３０と中央ローブ１２８との間隔１３２は、式（ｆ0 Ｗ ＥＦＬ）を用いると、図４の間隔１２４の２倍の大きさである。部分パルス１００の空間周波数は、１ビットオン／１ビットオフのパルスパターンにおいて全パルス９６の２倍である。前記したように、部分パルス１００は、全パルス９６の５０％であり、従って、１ビットオン／１ビットオフのパターンの周波数は２倍である。
【００２６】
フーリエ変換された変調ビーム１６は、次いで、空間周波数バンドパスフィルタ１３６によってフィルタされる。この空間フィルタ１３６は、簡単なスロットフィルタであって、図７に示すように部分パルス巾変調ビームの強度プロファイル１２６の遠く離間された側部ローブ１３０は阻止するが、図６に示すように全パルス巾ビームの至近離間された側部ローブ１２２をこのフィルタ１３６に通過できるようにする。
【００２７】
スロットの限定されたサイズは、感光体へと反射される上方周波数を制限するフーリエ平面空間周波数バンドパスフィルタとして働く。図７において、１オン／１オフパターンに関連した周波数は光学システムに通過され、これにより、その周波数をプリントできるようにすることが明らかである。図６は、均一な中間露光をプリントする回折パターンを示している。パルス巾変調のビデオパターンは各ピクセルごとにオン及びオフに切り換えられ、オン時間は所望の露光レベルに対応する。このパターンの周波数は、１オン／１オフパターンの２倍であり、従って、それに関連した回折ローブは空間フィルタにより阻止される。光学信号のこの空間周波数フィルタ動作は、均一な中間レベル出力を生じる。
【００２８】
従って、全パルス巾ビームの強度プロファイル１１８は、記録媒体の走査線に沿って均一な全露光をプリントするように中央ローブ及び２つの側部ローブから全強度となる。部分パルス巾変調されたビームの空間的にフィルタされた強度プロファイル１２６は、全巾パルスビームと同じパターン（この例では１ビットオン／１ビットオフ）を低い部分強度でプリントするように中央ローブしか含まない。部分パルス巾変調されたビームの空間的にフィルタされた強度プロファイル１２６は、記録媒体の走査線に沿って均一な中間露光をプリントする。この中間露光レベルは、パルス巾縮小されたビデオ信号から得られ、これらビデオ信号は変調器を出て空間的に狭い光学パルスとなって空間フィルタによってフィルタされ、記録媒体に低い均一露光を生じさせる。
【００２９】
空間フィルタ１３６は光学路において静止している。というのは、ラスタ出力スキャナ８０が非小面追跡型でありそしてビーム１１６が回転多角形ミラー小面を追跡するように移動しないからである。空間フィルタ１３６からの変調され、コリメートされ、フーリエ変換され、フィルタされたビーム１３８は、回転多角形ミラー１４２の小面１４０からこれら多角形小面の回転による走査角を介して反射される。
【００３０】
反射されたビーム１３８は、高速走査平面においてビームをビームを収束するための負の円筒状レンズ１４６及び正の円筒状レンズ１４８より成るｆ−θレンズ系１４４に通される。次いで、ビームは、低速走査平面におけるウォブルを補正するための円柱状レンズ１５２及び円柱状ミラー１５４より成るウォブル補正系１５０に通される。
【００３１】
ｆ−θレンズ系１４４ウォブル補正系１５０は、これにより得られたビーム１５６を、ビームの空間強度プロファイルを感知する記録媒体１６２の表面に沿って走査線１６０に沿った点１５８に収束する。図示したように、媒体１６２は、矢印１６４の方向に回転されてＹ方向走査を与えるゼログラフィドラムであるのが好ましい。この記録媒体は、感光体の光感知媒体である。
【００３２】
前記のように、アナモルフォックレンズ系１０８によるフーリエ変換及び空間フィルタ１３６によるその後のフィルタ動作は、記録媒体１６２に全露光、中間露光又はゼロ露光のいずれかでビーム１５６の空間強度を均一に露光させる。中間露光レベルは、パルス巾縮小されたビデオ信号から得られ、これらビデオ信号は変調器を出て空間的に狭い光学パルスとなって空間フィルタによってフィルタされ、記録媒体１６２に低い均一露光を生じさせる。ゼロ露光レベルは、非変調ビームから得られ、これは変調器から出てビームストッパにより阻止される。
【００３３】
この形態では、音響−光学変調器からの音響−光学ビデオ流の像が記録媒体に像形成される。像形成光学系は、１組のアナモルフィックの多角形前光学系と、ｆ−θの多角形後走査光学系とで構成される。回転多角形は、１組の走査光学系の後方の焦点面と、多角形前光学系の前方の焦点面とに配置される。
【００３４】
回転多角形は、音響−光学ビデオパターンの光学像を、像速度に加えてある速度で記録媒体の走査線にわたってスイープさせる。記録媒体の表面における音響像の運動は、もし補正されなければ光学像を不明瞭にするが、多角形前及び多角形後の光学系の倍率で音響速度及び走査速度のバランスをとることにより打ち消され、記録媒体上に静止したままの音響像を生じる。
【００３５】
図８に示す白のパルス巾変調された信号シーケンス１６６は、単一の中央ローブ１７０と、２つの側部ローブ１７２及び１７４とをもつフーリエ変換変調強度プロファイル１６８を有している。対称的な空間周波数バンドパスフィルタ１７６は、強度プロファイル１６８の２つの側部ローブ１７２及び１７４を阻止するが、中央ローブ１７０はフィルタ１７６を通過できるようにする。フーリエ変換変調強度プロファイル１６８の中央ローブ１７０は、３レベルのゼログラフィシステムにおいて中間露光即ち白の露光１７８を形成する。
【００３６】
図９に示す１白１黒のパルス巾変調信号シーケンス１８０は、単一の中央ローブ１８４と、２つの至近離間された側部ローブ１８６及び１８８と、２つの更に離間された側部ローブ１９０及び１９２とをもつフーリエ変換変調強度プロファイル１８２を有している。対称的空間周波数バンドパスフィルタ１７６は、強度プロファイル１８２の２つの遠く離間された側部ローブ１９０及び１９２は阻止するが、中央ローブ１８４と２つの至近離間された側部ローブ１８６及び１８８はこのフィルタ１７６を通過できるようにする。フーリエ変換変調強度プロファイル１８２の中央ローブ１８４と、２つの至近離間された側部ローブ１８６及び１８８は、３レベルゼログラフィシステムにおいて中間露光即ち白の露光を中心とするが全露光即ちカラーレベル露光へ向かうオーバーシュート１９６をもつ正弦波状の露光１９４を発生する。
【００３７】
図１０及び１１の非対称空間周波数バンドパスフィルタ１９８は、３レベルゼログラフィシステムにおいてオーバーシュートを減少する。
【００３８】
図１０に示す白のパルス巾変調された信号シーケンス２０２は、単一の中央ローブ２０４と２つの側部ローブ２０６及び２０８とをもつフーリエ変換変調強度プロファイル２０２を有している。この強度プロファイルは、空間周波数バンドパスフィルタ１９８内に対称的にセンタリングされていない。強度プロファイル２０２の中央ローブ２０４は、空間周波数バンドパスフィルタ１９８内にセンタリングされていない。むしろ、空間周波数バンドパスフィルタ１９８は、フーリエ変換変調強度プロファイル２０２に対して非対称である。
【００３９】
しかしながら、この非対称空間周波数バンドパスフィルタ１９８は、強度プロファイル２０２の２つの側部ローブ２０６及び２０８は阻止するが、中央ローブ２０４はこのフィルタ１９８を通過できるようにする。フーリエ変換変調強度プロファイル２０２の中央ローブ２０４は、３レベルゼログラフィシステムにおいて中間露光即ち白の露光２１０を発生する。
【００４０】
図１１に示す１白１黒のパルス巾変調された信号シーケンス２１２は、単一の中央ローブ２１６と、２つの至近離間された側部ローブ２１８及び２２０と、２つの更に離間された側部ローブ２２２及び２２４とをもつフーリエ変換変調強度プロファイル２１４を有している。この強度プロファイル２１４は、空間周波数パスフィルタ１９８内に対称的にセンタリングされていない。強度プロファイル２０２の中央ローブ２１６は、空間周波数バンドパスフィルタ１９８内にセンタリングされていない。むしろ、空間周波数バンドパスフィルタ１９８は、フーリエ変換変調強度プロファイル２１４に対して非対称である。
【００４１】
この非対称空間周波数バンドパスフィルタ１９８は、強度プロファイル２１４の２つの遠く離間された側部ローブ２２２及び２２４と至近離間された側部ローブの１つ２１８は阻止するが、中央ローブ２１６と至近離間された側部ローブの１つ２２０はこのフィルタ１９８を通過できるようにする。フーリエ変換変調強度プロファイル２１４の中央ローブ２１６及び一方の至近離間された側部ローブ２２０は、３レベルゼログラフィシステムにおいて中間露光即ち白の露光を中心とするが全露光即ちカラーレベル露光に向かってオーバーシュートしない正弦波状の露光２２６を発生する。
【００４２】
この非対称の周波数バンドパス空間フィルタは、３レベルゼログラフィシステムの中間即ち白レベルに関するオーバーシュートを相当に減少する。このオーバーシュートの減少は、信号の必要な変調周波数を排除することなく側部ローブの一方を除去することにより送信される全エネルギーを減少することによって達成される。
【００４３】
図１の空間フィルタ１３６は、液晶空間周波数バンドパスフィルタでよい。この空間フィルタ１３６は、アナモルフィックレンズ系１０８と、ｆ−θレンズ系１４４との間の光学路に沿ってどこにでも配置することができる。重要なファクタは、フィルタされるべきビームをフーリエ変換しそして高速走査平面においてコリメートしなければならないことである。多角形小面から反射した後のビームは、走査角を通して移動する。それ故、多角形ミラーとｆ−θレンズ系との間に配置された空間フィルタは、ビームと同期して移動しなければならない。スロットフィルタは、物理的に移動することもできるし、或いは固定の液晶フィルタにおいてアパーチャ像を移動することもできる。
【００４４】
１ビットオン／１ビットオフのパルスパターンは、例示として使用した。ビデオ駆動信号からの他のビットパルスパターンを使用してパルス式像形成を行うこともできる。他のビットパルスパターンは、フーリエ変換後に異なる空間強度プロファイルを有するが、これらプロファイルもローブのパターンで構成される。部分巾パルスを形成するためのパルス巾変調は、フーリエ変換後に遠く離間された側部ローブを有する。これら離間されたローブのあるものは、空間フィルタにより阻止され、記録媒体の走査線に沿って部分強度即ち中間露光を生じさせる。厳密なビットパルスパターンは、露光のパターンにのみ影響する。厳密なビットパルスパターンは、全露光レベルであるか中間露光レベルであるかに係わりなく露光レベルの均一性には影響しない。
【００４５】
変調器は、非小面追跡スキャナ構造において非小面追跡型であるから、像形成ビームが変調器でロールオフすることはない。変調器のキャリア周波数が、変調パルスで不都合なビートを生じることのない周波数である１０５ＭＨｚに一定に保たれる場合には、光学的なパワー変動が軽減される。非小面追跡構造を考慮して全ての関連空間情報を感光体へ通過させるに充分なほど多角形のサイズが増加される。
【図面の簡単な説明】
【図１】３レベル露光のためのパルス式像形成パルス巾変調のラスタ出力スキャナを示す概略図である。
【図２】全巾パルスに対する１ビットオン／１ビットオフのビデオパルスシーケンスを示す図である。
【図３】部分巾パルスに対する１ビットオン／１ビットオフのビデオパルスシーケンスを示す図である。
【図４】図２の全巾パルスのフーリエ変換の強度プロファイルを示す図である。
【図５】図３の部分巾パルスのフーリエ変換の強度プロファイルを示す図である。
【図６】空間フィルタを経てフィルタされた後の図４の全巾パルスの強度プロファイルを示す図である。
【図７】空間フィルタを経てフィルタされた後の図５の部分巾パルスの強度プロファイルを示す図である。
【図８】白のパルス巾信号シーケンス、対応するフーリエ変換、対称的空間フィルタの作用、及びそれにより生じるフィルタされた露光を示す概略図である。
【図９】白のパルス巾信号シーケンス、対応するフーリエ変換、非対称空間フィルタの作用、及びそれにより生じるフィルタされた露光を示す概略図である。
【図１０】１白１黒のパルス巾信号シーケンス、対応するフーリエ変換、対称的空間フィルタの作用、及びそれにより生じるフィルタされた露光を示す概略図である。
【図１１】１白１黒のパルス巾信号シーケンス、対応するフーリエ変換、非対称空間フィルタの作用、及びそれにより生じるフィルタされた露光を示す概略図である。
【符号の説明】
８０ ラスタ出力スキャナ
８２ 光源
８４ 光ビーム
８６ ビーム拡張レンズ系
８８ 円柱状レンズ
９０ 球面レンズ
９２ 変調器
９４ 制御回路
１０２ 非回折ゼロ次出力ビーム
１０４ ビームストッパ
１０６ 一次変調ビーム
１０８ アナモルフィックレンズ系
１１６ フーリエ変換された変調ビーム
１３６ 空間周波数バンドパスフィルタ
１３８ フィルタされたビーム
１４０ 小面
１４２ 回転多角形ミラー
１４４ ｆ−θレンズ系
１５０ ウォブル補正系
１６０ 走査線
１６２ 記録媒体
Claims (1)
- 記録媒体上でオーバーシュートすることなく３レベル露光を形成するためのパルス式像形成非小面追跡型のパルス巾変調ラスタ出力スキャナにおいて、
放射エネルギーのコヒレントな収束ビームを発生する手段と、
像ビットマップビデオデータ流を複合アナログビデオ像データ流に変換するための制御回路手段と、
同時に送られてくる上記アナログ像ビデオデータ流に応答して上記ビームを変調して、変調された光学出力を与えるための音響−光学変調器と、
上記変調された光学出力のフーリエ変換を実行する光学手段と、
上記フーリエ変換された変調された光学出力の所定の周波数を制限して、フィルタされた光学出力を発生するための非対称空間フィルタ手段と、
上記記録媒体と上記放射エネルギー源との間に介在された回転可能な走査素子とを備え、該走査素子は、上記フィルタされた光学出力をさえ切るための複数の小面であって、上記記録媒体の面を横切って上記出力を繰り返し走査して３レベル露光を形成する複数の小面を有することを特徴とするラスタ出力スキャナ。
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