JP3705629B2 - 回転多角形式画像形成装置における光線変調制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多面回転多角形式走査器を活用した画像形成装置、特に、回転多角形部材から感光部材に反射され、その感光部材に静電潜在画像（潜像）を作る露出光線を変調する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転多角形式画像形成装置の典型的な従来の技術が、図１（ａ）に示されている。回転多角形部材２０がモーター式多角形組立部（アセンブリ：いわゆる組上り品をいう。以下同じ）２４内に装着され、回転多角形部材２０の反射面２２に導かれる露出光線を光源が発生する。多角形部材２０の回転に伴い、露出光線が、一組の投射レンズ４２、４４を通り感光部材５０を合焦線上に横切って走査するように、面２２から反射される。この反射された露出光線が、感光部材５０上に静電潜在画像を焼き付ける。多角形部材２０の回転に伴い、個々の光を発するように露出光線を変調し、この光が感光部材５０上に個々の画素または点からなる線を焼き付ける。
【０００３】
画像形成装置は、感光部材５０上に同一の画素が均等の間隔で配列された線を焼き付けることができるものであることが望ましい。しかしながら、投射レンズ装置に内在する幾何学的特性や製造の際に起こりうる誤差による多角形部材の面の不完全さ等の理由で、同一の画素を均等な間隔で配列することは困難な問題となっている。
【０００４】
合焦された露出光線が、感光部材５０を横切って走査する速度は、スポット速度と呼ばれている。ほとんどの回転多角形式画像形成装置では、光源が固定され、感光部材５０が平であり、多角形部材２０が一定の角速度で回転している。装置の幾何学的構成に起因する内在的非線形性を修正する何らかの方策を講じなければ、感光部材５０を横切って走査する露出光線のスポット速度が異なってしまう。走査線の端に近づくにつれスポット速度が比較的大となり、走査線の中央部では比較的小となる。スポット速度が異なる場合、均等な間隔で配列された画素からなる線を焼き付けるため、露出光線（適切な時間にオン・オフされる）の変調の割合を調節することが必要となる。露出光線の変調を制御し、画素を形成させるパルス列信号は、画素クロック信号と呼ばれている。もし画素クロック信号の周波数が一定であれば、形成される画素の間隔は、感光部材５０の端部で比較的長く、中央部で比較的短くなる。
【０００５】
もし、走査線上でのスポット速度の変化を修正するため画素クロック信号の周波数が調節されれば、走査線中央部の画素が、端部の画素よりも長い時間照らされることになる。その結果、感光部材５０の中央付近に画素が形成される場合、感光部材５０が時間に比例して、より多量の光を受けることになり、追加の露光により中央部の画素の露出領域のサイズが幾らか大きくなる（ブルームする）。この現象は、露出スマイル誤差とよばれている。
【０００６】
感光部材５０上に、均等な大きさの画素を等間隔で配列した走査線を焼き付けるため、上記誤差を無くするいろいろな方法が従来講じられてきた。その中で最も広く使われてきた方法では、レンズ４２、４４内に、装置の幾何学的特性に起因する内在的非線形性を補修するように精密に製造された光学的歪曲を有する、一般に「Ｆ−Ｔｈｅｔａデザイン」とよばれる一組の投射レンズを使用している。
【０００７】
露出光線が、Ｆ−Ｔｈｅｔａレンズの光軸部を介して走査する時、比較的まっすぐな線で通過する。しかしながら、露出光線が、Ｆ−Ｔｈｅｔａレンズの光軸から離れた部分を介して走査する際、装置の軸部に近づくように光路が歪められる。Ｆ−Ｔｈｅｔａレンズの光軸から離れるほど、感光部材の中央部に対する曲がりが顕著になっている。
【０００８】
走査器には、Ｆ−Ｔｈｅｔａデザインレンズが設けられ、多角形部材が一定の角速度で回転する場合、スポット速度は、全走査線上で比較的一定となってる。図１（ａ）に示されているように、レンズ４２、４４は補修されたＦ−Ｔｈｅｔａデザインの一組のレンズで、走査線上にスポット位置を走査角そのものに一次比例するように形成する。Ｆ−Ｔｈｅｔａ走査レンズにより、多角面から反射された露出光線は感光部材５０上で合焦され、その表面上を通常直線で、一定したスポット速度で走査していく。
【０００９】
補修された一組のＦ−Ｔｈｅｔａレンズ４２、４４を利用する装置においては、一定周波数の画素クロック信号は、感光部材上に等間隔で配置された画素を焼き付けるようにしている。残念なことに、性能目標を達成するため、通常、レンズのデザインが多角形部材と一組のＦ−Ｔｈｅｔａレンズ部４２、４４との間に余分の間隔を要求し、全体的投射距離をより長くしている。従って、物理的構成部品が大きくなり、ハードウェア費が高くなっている。
【００１０】
この内在する幾何学的問題を修正するため可変周波数画素クロック信号を使っている装置では、画素クロック信号の周波数が、瞬間スポット速度に比例するように変化させられている。すなわち、走査線の端部の周波数が、中央部のそれよりも高くなっている。このような装置では、画素クロック信号の周波数を、露出光線が感光部材を横切って走査する際のその露出光線の位置に合わせ、１つ１つの画素が正しく位置されるようにする手段が必要とされる。通常この問題は、感光部材の端部に走査開始と走査終了のセンサを取付けることによって解決されている。このセンサが、走査光線の感光部材に入る時点と出る時点を判別し、それから光線の中間位置を割り出すことができるようになっている。
【００１１】
上述したように、画素を走査線上に、等間隔で焼き付けるように可変周波数変調装置を設計することは可能であるが、スマイル誤差修正に対応することも重要なことである。このスマイル誤差修正は通常、１画素あたりの光露出量が一定となるように、光線強度または露出デューティ周期を、画素クロック信号の周波数に比例するように変調することによって達成されている。画素クロック周波数と光線強度を光線位置の関数として正確に変調する回路を用意することは、装置を複雑にすると同時に高価にしている。
【００１２】
上記の誤差修正手段に加え、今日の高度な走査器デザインは、多角形部材の回転速度の変化を最小限に押さえるため、フィードバックサーボループを有している。またある走査器には、多角形部材の反射面における小さな曲率変化に起因する走査線タイミングずれを修正するための校正表が用意されている。
【００１３】
上記の問題を解決するもう一つの方法としては、精密なスポット位置制御用に精密な回折格子と第二の不変調レーザービーム、すなわちパイロット光線を採用する方法がある。このような装置では、パイロット光線が、主要画像結像光線と同一の光学系で走査されるが、光学目盛、すなわち透明と不透明の要素が交互に組み合わされた校正回折格子に衝突するように設計されている。光検知器が回折格子に対し反対側に配置され、パイロット光線が回折格子を通過した後に検知される。パイロット光線が精密回折格子を横切って走査する際に、光線が等間隔で配置された不透明領域で妨害されると光検知器に届くことがない。光検知器が出力する信号は、主要露出光線に対し所望の幾何学的修正を行なう“歪み以前”の画素クロック信号を決定する。この装置が綿密に設計されると、２光線内のあらゆる原因で生じる歪みが相殺し、等間隔で配置された画素から成る直線が、感光部材上に焼き付けられる。
【００１４】
パイロット光線と光学系回折格子を有する画像形成装置は、上述のもう一つの装置よりもかなり高価で複雑になっている。さらに、上記方法では取り扱われていない走査線震え（ウォブル）、それ、反り等のその他の幾何学的誤差が、走査装置内に残留する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように従来技術により等間隔で均一のサイズを持つ画素が配列する直線を焼きつけるようにした場合、装置の大型化、複雑化や費用増加等の問題がある。
【００１６】
従って、本発明の目的は、上記問題に対応し、等間隔で均一のサイズを持つ画素が配列する直線を焼き付けるため、回転多角形式画像形成装置の露出光線の変調を制御する経済的で、簡単な方法を提供することである。
【００１７】
本発明のもう一つの目的は、感光部材上に画素が等間隔で配列する直線を焼き付けるため、特別な、修正レンズを必要としないコンパクトな回転多角形式走査機構を提供することである。
【００１８】
本発明のさらにもう一つの目的は、幾何学的誤差、面誤差、走査反り、スマイル誤差、多角形震え誤差、走査線タイミングずれを修正するため、回転多角形式画像形成装置の露出光線の変調と合焦方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転多角形型画像構成装置用の変調信号発生器は、モーター式多角形組立部に装着され、軸の周りに回転する多面回転多角形部材と、前記多角形部材と前記モーター式多角形組立部の一つの回転表面部分に複数のデータトラックとして形成され、情報の少なくとも一部を符号化して記憶する制御マークと、前記回転表面部分に近接して配置され、前記多角形部材の回転に伴い、前記制御マークを読み取る読み取り手段と、前記読み取り手段に接続され、前記複数のデータトラックの制御マークから読み取られた情報に基づいて変調信号を発生する変調信号発生器とから成り、その変調信号が画像形成装置の露出光線を変調するのに使われ、変調された光線が感光部材に静電気的潜在画像を形成するとともに、前記制御マークの中の一つのデータトラックの情報は画素クロックデータを含み、この制御マークは、露出光線がポリンゴンミラーの２つの面から同時に反射する走査周期の部分については形成されず、この期間に対応して別データトラックに別のデータについての制御マークが形成されていることを特徴とする。
【００２０】
上記発明によれば、前述の目的さらにその他の目的は、多角形部材の回転表面またはモーター式多角形組立部に制御マークを形成し、多角形部材が回転する際にその制御マーク読み取り器で読み、その制御マークから読まれたデータに基づいて露出光線を変調、合焦、さらに偏向させることによって達成される。この制御マークには下記等を含ませることができる。
【００２１】
（１）露出光線の変調タイミングを制御する画素クロック情報
（２）異なった多角形面の異なったスポット速度および異なった反射率を修正するため、露出光線の強度を変調するのに使う強度情報およびスマイル誤差修正情報
（３）多角形部材の回転速度を制御するためのモーター制御情報
（４）多角形部材および光学系の幾何学的構成の種々不完全さを修正するための面誤差情報
制御マークは、多角形部材の回転に伴い、隣接する読み取り器が便利に読むことができるように、多角形部材またはモーター式多角形組立部の回転表面上に、例えば連続データトラックとして形成されるのがよい。本発明による制御マークを有する走査装置は、感光部材上に等間隔で均等サイズの画素を配置した直線を焼き付けるため、特別に設計された修正レンズ、特別光線変調回路、または第二パイロット光線および精密回折格子を必要としない。さらに、多角形部材の回転速度を綿密に制御する必要もなく、走査開始・終了検知器とそれに付随する電子機器を設ける必要もない。従って、本発明による画像形成装置は、簡単で、経済的である一方、種々の多角形製造誤差、走査器幾何学的誤差、光学系直線ずれ誤差等を修正する能力を備えている。
【００２２】
本発明では図１（ｂ）に示されているように、特別に設計された一組のＦ−Ｔｈｅｔａ投射レンズの代わりに、単一の簡易合焦レンズ４０を用いてもよい。簡易合焦レンズ４０は、歪を取り込む必要がないので、多角形部材２０に近付けて取付けることができる。さらに、感光部材５０上の端部を横切って走査する際、露出光線がＦ−Ｔｈｅｔａレンズによって感光部材の中央部方向に曲げられることがないので、走査器の幾何学的構成では、多角形部材２０により近い距離に、同一サイズの走査線を焼き付けるのが可能になる。上述の要因により、走査装置が、物理的により簡単に構成されると同時に、より経済的なレンズの使用が可能になる。さらに、簡易合焦レンズ４０を多角形部材２０に近付けて取付けることができるので、比較的小さなレンズアパチャーで、露出光線の流量をすべて最大走査角で通過させることができる。その結果、感光部材上で露出光線を画素直線として合焦するために使われるレンズの直径は、図１（ａ）〜１（ｂ）に示されているように、紙面に垂線方向に比較的小さくすることができ、このとき感光部材の端部で走査により画素が焼き付けられる際にぼかしによる露出損の発生が無い。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以後、特定の実施形態を参照に、本発明を詳細に説明する。これらの実施形態は説明の便宜上使用されるもので、本発明を限定するものではない。
【００２４】
図２（ａ）は、多角形部材２０の上表面部分３３に、円状の環を形成する一連の同軸制御マーク３２を有する多面回転多角形部材２０を示している。多角形部材２０の回転に伴い制御マーク３２を読み取る読み取り器３０が、制御マーク３２を有する表面部分３３上に配置される。制御マーク３２から読み取られた情報は、光源３５を制御する変調器４１に供給される。光源３５が、感光部材上に画素から成る直線を焼き付けるため、多角形部材２０の面２２で反射され、投射光学系で合焦される変調露出光線を供給する。
【００２５】
図２（ｂ）は、制御マーク３２の一点鎖線で示した一部の拡大図であり、図２（ｃ）は、制御マーク３２の一点鎖線で示した一部をさらに拡大したものである。制御マークは、複数のデータトラック３２、３６、３８、３９を有することもできる。それぞれのデータトラックは、画像形成装置の露出光線の変調等の調節をするため、異なる種類の情報を提供したり、周期的に多角形部材２０の回転と同期して実行されなければならない関連電気システムを制御することができる。
【００２６】
制御マーク３２は、読み取り器３０の放射状配置条件を緩和するため、細長いバーまたは穴に形成することができる。制御マーク３２が、細長いバーとして多角形部材の放射方向と平行に形成されると、装置は、多角形部材２０上の制御マーク３２の位置に対する読み取り器３０の放射方向ずれに比較的鈍感に動作する。
【００２７】
図２（ｃ）が示しているように、データトラック３４は、モーター制御用のデータから成っている。モーター制御トラック３４は、多角形部材２０の上表面３３に沿って、連続的に広がるように等間隔に配置された制御マークから成っている。モーター制御データトラックは、多角形部材２０の回転速度を正確に感知することにより、多角形部材２０を駆動するモーターを調節して、一定の回転速度を維持したり、最適の加速および減速スピードプロフィールを供給する。データトラック３４の制御マークの間隔を小さくすることによって、高解像増加式回転エンコーダからの出力と同等の出力信号を発生するようにしてもよい。あるいは逆に、マークの間隔を長くして、典型的なブラシ無しＤＣモーターのホール効果出力の代わりとなる信号を発生するようにすることもできる。
【００２８】
データトラック３６は、誤差修正情報から成っている。誤差修正データトラック３６は、走査線に沿った光線の強度を変調することによって、スマイル露出誤差を修正したり、多角形部材２０の個々の面２２の反射率の小さな相違を修正したりするのに使われる。
【００２９】
データトラック３８は、多角形部材の個々の面に、修正された画素クロック信号を発生するために使われるデータから成っている。画素クロック信号データトラックは、走査線沿いに各画素の正確なタイミングに関する情報を提供する一方、感光部材上に等間隔に配置された画素を焼き付けるように、走査装置の露出光線を正確なインクリメントで変調する。
【００３０】
図２（ｂ）からよく解かるように、画素クロックデータトラック３８のそれぞれの連続セグメントは、面が形成する個々の走査線に関連している。多角形部材２０が回転すると、それぞれの面が露出光線を反射し、投射レンズを通して感光部材上に走査線を形成する。
【００３１】
図２（ｃ）からよく解かるように、画素クロックデータトラック３８の連続したセグメントの間に見られる周期的隙間は、露出光線が多角形部材２０の二つの面２２から同時に反射するため分光し、使用不能となる走査周期の部分を表している。走査周期の“過走査”部分または“フライバック”時間（ビデオラスタ専門用語に因む）と呼ばれるこの使用不能期間中は、分光したコンポーネントのどちらにも十分な、露出が行なわれない。しかし、この期間をデータトラック３９の制御のもとに、レーザー校正等のオフライン機能に利用することは可能である。
【００３２】
図２（ｃ）から解かるように、画素クロックデータトラック３８の個々の制御マークの間の間隔は、それぞれの連続セグメントの始めと終わりで小さくなっている。この事実は、走査線沿いに画素を等間隔に焼き付けるため、各走査線の始めと終わり（すなわち感光部材の端部）で露出光線をより早く変調しなければならないことに対応している。画素クロック制御マークの間隔を可変にすることにより、走査機構に内在する幾何学的非線形性を修正するために周波数可変の画素クロック信号を提供する簡単な方法が実現する。その結果、装置の光学的および電子的要求事項が簡素化され、装置関連経費が削減される。
【００３３】
データトラック３２は、製造および組立過程またはそれ以後随時に、多角形部材またはモーター式多角形組立部２４の回転表面部に形成することができる。もし、データトラック３２が、モーター式多角形組立部２４が出来上がった後に形成される場合は、製造および整列誤差を考慮してマークを形成することができる。このような装置においては、個々の面２２の面誤差を、誤差修正データトラック３２に符号化し、それぞれの面２２のユニークな面誤差を、適切な変調と補正機構によって修正することができる。面誤差には、面２２の反射率が異なっているものと、面の表面の不完全さに起因するものが有り、それは光学機構の組み合わせや、露出光線の強度を変えることによって修正できる。
【００３４】
データトラック３９は、指標、校正、タイミングシーケンスを含むごく一般的な「ハウスキーピング的」データトラックであってもよく、そして多角形部材２０の面２２一つ一つに関する面円錐誤差を含む、走査毎ベースで使われるデータでもよい。このトラックのデータは、ある所定のフォーマットで配列されるバイナリーコード化されたデジタルワードとして記憶されるのが一番望ましい。もし、データトラック３９が例えば面誤差情報を含む場合、測定された面円錐角誤差を表すそれぞれの特定の面のデータ列は、走査直前に、データトラック３９から解読することができる。円錐角誤差は、わずか８ビットのバイナリーデジタルワードで±５ｍｉｌを符号化できるように、０．１ミクロン走査線変位の単位で記憶される。通常、個々の面に割り当てられたスペース内のトラック３９には、このようなビットを数千記憶できる余地があるので、トラック３９に設けられたスペース内に、それぞれが複数の機能を表す多くのデータのワードを十分符号化することができる。またこれにより、多角形部材２０の各面２２のユニークな誤差が、走査中にリアルタイムで処理できるようになる。
【００３５】
例えば、ある面の円錐誤差を表す符号化された８ビットバイナリーワードは、光学的に複屈折する要素に基づいて、デジタル光線偏向装置を制御するようにすることができる。あるいは、解読されたワードが、多角形面円錐誤差に起因する変位を相殺するため、適切な量だけ走査器の光路を偏向する圧電ミラーを駆動するデジタル/ アナログ変換器の出力電圧を制御するようにすることができる。さらに必要と有れば、同じような偏向機構を設けて、走査中に光路を差別的に偏向することによって、走査線を再方向づけしたり、そらしたり、変位させることもできる。
【００３６】
関連技術に馴染みの有る技術者は、任意のトラック上の符号化されたデータユニットの長さが８ビットに制限されるものでなく、自由なサイズのワード、ビット群、または列にフォーマットされ、それぞれが表す機能を任意の順で配列することが可能であることを理解している。従って、例えば実際の円錐角を、１６ビットデータワード中で各面のデータシーケンスの中の１１番目の符号項目として、先端タイミングずれ等の同じ面の他のパラメータを表す９ビットデータワードの直後に配置することができる。前述の例において、±５ｍｉｌの走査線変位範囲を、８ビットワードの代わりに１６ビットバイナリーコードで表すことにより、記憶されたデータの解像度を８ビット分、すなわち２５６倍強化し、走査線変位基本測定単位を０．００３８ミクロンに低下することができる。
【００３７】
関連技術に馴染みの有る技術者はまた、特定の目的で追加のデータトラックを設けることができることを理解できる。電子的に選択可能で、互いに交換可能の３つの異なった印刷解像度、例えばインチ当たり６００、７５０、１１２５画素を実現することが望まれる場合、第５、第６のデータトラックを設けることができる。この場合、３つの異なった画素クロックデータトラックが存在し、走査装置が適切なデータトラックを選んで画素クロック信号とする。それぞれのデータトラックの詳細を独自に仕立てることができるので、それぞれのトラックが、異なる解像度だけでなく、異なるマージンや長さの走査線を作るように仕立てることもできる。それは、国内外の異なった標準紙面サイズを扱う電子印刷装置には、有益な特長である。
【００３８】
一実施形態では、制御マーク３２が、多角形部材２０の周辺表面部３３の反射率と異なった反射率を有している。周辺表面部３３の反射率の方が、制御マーク３２の反射率より高いかもしれないし、制御マーク３２の反射率の方が、多角形部材２０の周辺表面部３３の反射率よりも高いかもしれない。このようなシステムでは、制御マークを有する多角形部材の一部から反射される相対的光強度を感知する光学読み取り器で制御マークを読み取らせることができる。
【００３９】
もう一つの実施形態では、制御マークが、直線または円状の異なった光学偏光性を持つ細長い領域でできている。このようなシステムおいては、制御マークを、異なった偏光領域から戻ってくる光の相対的強度を分析したり、または制御マークを有する多角形部材の表面の一部で、偏光された入射光線に分量された光学回転量を測ったりする光学読み取り器で読むことができる。
【００４０】
さらにもう一つの実施形態では、制御マークが多角形部材の表面部に磁気的に符号化された情報から成っている。このような場合は、磁気読み取り器を用いて、多角形部材の制御マークを読むようにすることができる。
【００４１】
図１５は、異なった反射率を利用する多角形部材の表面部を示し、層３７は、多角形部材の下層部材質である。多角形部材の材質３７の上に、低反射率すなわち光吸収性の層３５が形成されている。さらにその低反射率の層３５の上に、高度の反射率を有する層３１が形成されている。その高反射率の層３１の一部を、レーザービーム１７６で取り除くことにより制御マークが形成される。従って、制御マークを囲む周辺表面部３１が高度の反射率を持つのに対し、制御マーク自体は、周辺表面部より低い反射率を持つことになる。これは、普通のコンパクトディスクにオーディオ、ビデオ、またはコンピュータアプリケーションのデータを記録するため形成するマークと同様である。
【００４２】
上述された低反射率の制御マーク３２が、本発明の画像形成装置に使用されると、制御マークを読み取る光学読み取り器３０は比較的簡単な構造を有するものとすることができる。光学読み取り器３０は、一般のコンパクトディスクシステムに使われる光学読み取り器と同じような様態で動作する。普通のコンパクトディスク装置では、マークがコンパクトディスク表面上に螺旋状に形成されており、光学読み取り器が、ディスクの回転に伴い、螺旋状のマークを追跡するように設計されている。しかし、本発明では、制御マークが、多角形部材の回転軸と同軸の円状の環に形成されている。コンパクトディスク装置と異なり本発明においては、マークの螺旋状パターンを広域にわたって追跡する必要がないので、本発明の光学読み取り器には、複雑な追跡機構が必要とされない。
【００４３】
多角形部材２０を作る場合、通常上表面３３が機械で極端に平に仕上げられるので、事実上振れが皆無となる。多角形部材２０が回転するに伴って、上表面は、上表面３３の垂線方向より数ミクロン以上外れることはない。従って、制御マーク３２が上表面３３に形成される場合、コンパクトディスク装置で回転する薄い重合コンパクトディスクに通常みられる、比較的大きな振れを追跡するのに必要な複雑なダイナミック合焦機構が必要とされない。螺旋状データの追跡の必要がなく、振れがほとんど皆無なので、多角形部材の光学読み取り器は、コンパクトディスクのそれに比べ、丈夫で経済的に製造することができる。
【００４４】
本発明による光学読み取り器３０は、制御マークを有する多角形部材２０の表面部分３３上に合焦された光線の列を発生する。制御マーク間の多角形部材の表面の一部を光線が照らすと、光束が反射して光学読み取り器３０に戻され、光検知器を照らす。入射光線が制御マークに当たると、制御マークの低反射率により、光が吸収・散乱され、光学読み取り器３０に反射される光束がほとんど無くなる。多角形部材２０が回転し、制御マークが光学読み取り器３０の下を通過すると、光学読み取り器３０が発生する光線が、制御マーク３２の間の表面３３の反射部分から鏡的に反射されるか、あるいは光線がはるかに反射率の低い制御マーク３２によって、吸収または分散される。
【００４５】
図２（ａ）〜２（ｃ）に示されたシステムでは、光学読み取り器３０が、制御マーク３２上にあざやかに合焦するよう、光学読み取り器３０と多角形部材２０の表面３３との間に特定の分離距離（矢印２１の方向）が保たれなけらばならない。もし、分離距離が短かすぎたり長すぎたりすると、光学読み取り器３０が、制御マーク３２に対して焦点外れとなり、光学読み取り器３０の供給する画素クロックおよび修正情報が不良となる。
【００４６】
制御マークが多角形部材２０の上表面３３に形成され、光学読み取り器３０が走査装置にしっかりと固定されると、多角形部材２０の回転軸に沿った（矢印２１で示されている）、多角形部材２０の軸方向の動きにより、固定された光学読み取り器３０と制御マーク３２の間の分離距離が変化し、それにより、光学読み取り器３０が制御マーク３２に対する焦点を失う。
【００４７】
この回転多角形部材２０の軸方向の動きによる焦点外れの問題を解決する簡単な方法は、制御マークを多角形部材２０の回転軸と同軸の回転多角形部材２０の円筒状表面に設けることである。制御マーク３２が回転軸と同軸の円筒状表面に設けられた多角形部材が図３および４に示されている。
【００４８】
図３に示されたシステムでは、制御マーク３２が回転多角形部材２０の円筒状外端に形成されている。制御マーク３２が、多角形部材２０の面２２の直下（または直上）に形成され、光学読み取り器３０が、制御マーク３２に隣接して設置されている。矢印２１で表された多角形部材２０の軸方向の変位は、光学読み取り器３０と制御マーク３２との間の分離距離を変えることがない。従って、制御マーク３２に対する光学読み取り器の合焦状態は多角形部材２０の軸方向の移動によって影響されることはない。さらに、図２（ｃ）に示されているように、もし制御マークが長くて細いマークとして形成され、制御マークの長さ方向が、軸方向と平行に設定されるなら、多角形部材２０の、矢印２１が示す軸方向の小さな変位により、光学読み取り器３０が制御マーク３２から外れることはない。
【００４９】
図４は、回転軸と同軸の円筒状表面に制御マークを持つ、回転多角形部材２０の代用実施形態を示すものである。この実施形態では、制御マーク３２が、多角形部材２０の上（または下）表面３３に形成される溝部の側壁に形成されている。上述されているように、多角形部材２０の、矢印２１で示された軸方向の動きは、光学読み取り器３０と制御マーク３２との間の分離距離を変えることがなく、光学読み取り器３０が、細長く薄い制御マーク３２から外れることがない。
【００５０】
制御マークはまた、モーター式多角形組立部の回転表面部分に形成することもできる。モーター式多角形組立部の回転表面部分は、多角形部材の回転軸に対し垂直な方向に設定してもよいし、回転軸と同軸の円筒状表面に設定してもよい。
【００５１】
本発明の使用に適している、一般的光学読み取り器の個々の要素が図５（ｂ）に示されている。本実施形態では、光学読み取り器が、制御マーク３２の４つの異なるデータトラックを同時に照らし読みだすように作られている。光学読み取り器の基本要素には、光源６０、視準レンズ６１、光学回折格子６２、第一レンズ６４、円筒形レンズ６６、第二レンズ６５、さらに検知器ユニット８２に装着された複数の光検知器８４等が含まれる。
【００５２】
光線７０は、光源６０により発生し、多角形部材の表面６８にある制御マーク３２に導かれる。光線７０が、回折格子６２を通過すると、光束が４つの発散する光路７２に分光し、それぞれが第一レンズ要素６４を通過し、４つのデータトラック３２の中央部に集光される。４つの光線７２のそれぞれが、共通の円筒形レンズ６６を通過し、データトラック３２を有する多角形部材２０の表面部分６８上で、放射方向に方向設定された細い線上に合焦する光線７４を形成する。
【００５３】
細く合焦する光線７４が制御マーク間の多角形部材の表面部分６８にあたると、光線７４が、表面６８で鏡的に反射され、光路７６に入る。光線７４が、多角形部材の表面部分６８の制御マーク３２にあたると、光線７４が制御マーク３２で吸収または分散され、光路７６に反射される光の強度が極度に弱められる。
【００５４】
反射された光線７６は、円筒レンズ組立部６６と、検知器組立部８２に装着された光検知器８４上に反射された光線を合焦する第二レンズ要素６５とを通過して逆戻りする。
【００５５】
図５（ａ）は、図５（ｂ）に示された組立部の左側面図を示している。図５（ａ）は、視準レンズ６１、第一レンズ６４、円筒レンズ６６を通過する光線７０、７２および７４の合焦状態を示している。
【００５６】
図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示された組立部の右側面図を示し、図５（ｃ）は、反射された光線７６、７８および８０が、検知器組立部８２の光検知器８４に合焦されている様子を図解している。
【００５７】
図５（ｂ）では、多角形部材２０の回転により、制御マーク３２を持つ表面部分６８が、図５（ａ）および５（ｃ）の矢印６３が示す紙面の法線方向（紙面から飛び出る方向）に動く。本実施形態では、図５（ｂ）に示されたデータトラック３２の間隔と幅を、通常のコンパクトディスクの相当する寸法に比べはるかに大きくすることができる。それは、本実施形態では、ぎっしりと圧縮された、連続する螺旋データトラックが必要でないからである。さらに、関連技術に馴染みの有る技術者は、放射方向のずれに対する感度を低下するだけでなく、制御マーク３２が幅広いトラックに、大きな間隔で配列されると、制御マークを、低い開口数を持つレンズ６４および６５を使用する照度および光集光学部材で感知することができることを理解する。比較的低い開口数を持つレンズは、図５（ｂ）に示されているように、入光路および出光路を簡単に分離できるようにする。
【００５８】
制御マーク３２を、表面部分６８上に、多角形部材２０の面の回転角に対し、正確に配置することは非常に重要なことである。走査線に沿って露出画素を正確に配置するため、制御マーク３２から導かれるデータ率ができるだけ高くならなければならない。図５（ａ），５（ｂ），および５（ｃ）の構造にある円筒レンズ６６は、光路セグメント７４と７６に高い開口数を提供し、従って、それにより多角形部材の表面部分６８の移動方向における高光学解像度を提供することによって、上記の要求を満たす。
【００５９】
本発明による光学読み取り器は、簡易成形された、良質の光学透明プラスチック筐体に装着することができる。二つの筐体からなる光学読み取り器の第一実施形態が図６（ａ）〜６（ｂ）に示されている。一つの筐体からなる光学読み取り器の第二実施形態が図７（ａ）〜７（ｂ）に示されている。
【００６０】
図６（ａ）〜６（ｂ）に示されている第一実施形態では、筐体が第一筐部９０と第二筐部９２から成っている。光源６０が、第一筐部９０に装着され、光源６０が発生する光線が、視準レンズ６１で調節され、第二筐部９２の底部に形成された円筒レンズ６６の方に導かれる。第一筐部９０の出口窓部に形成される伝導型光学回折格子６２が、光源６０により発生された光線を複数の光線に分光する。第二筐部９２にある、第一レンズ６４と円筒レンズ６６は、複数の光線を、制御マークを持つ回転表面部分に合焦する。
【００６１】
光線は制御マーク間の表面部分から鏡的に反射され、反射された光線は、円筒レンズ６６、第二筐部９２に形成された第二レンズ６５を通過して逆戻りし、検知組立部８２に装着された光検知器を照らす。光学読み取り器の左側面図が、図６（ａ）に示されている。
【００６２】
第一筐部９０は、第一筐部９０が第二筐部９２に機械的に整列するようにピンまたは溝形ジョイントで第二筐部９２に結合されている。第一筐部９０の凸部９４が、第二筐部９６の対応するように設けられた凹部９６にあてはめられる。それにより、光源６０と検知器組立部８２が、第二筐部９２に含まれている光学部材と整列する。
【００６３】
図７（ａ）と図７（ｂ）は、一つの筐体から成る光学読み取り器のもう一つの実施形態である。この実施形態では、筐体が、一つの良質の光学透明プラスチック筐体として成形されている。筐体９８に装着された、光源６０と調節視準レンズ６１が、筐体の底部に導かれる光線を発生する。筐体９８の底部にある反射型光学回折格子６２が、光線を反射し、その光線を複数の光線に分光する。複数の反射した光線が、筐部９８上部の第一凹鏡１００まで進み、そこで筐部９８の底部に形成された円筒レンズ６６の方向に反射される。凹鏡１００と円筒レンズ６６が、複数の光線を制御マークをもつ回転表面部分上に合焦する。
【００６４】
光線は、制御マーク間の表面部分から鏡的に反射され、反射された光束が円筒レンズ６６を通って、筐体９８の上部にある第二凹鏡１０１に向けて逆戻りする。複数の光線は、第二凹鏡１０１と、筐体９８の底部にある光路折り返し板鏡１０３によって反射される。筐体９８の底部にある折り返し板鏡１０３によって反射された複数の光線は、検知器組立部８２に投射され、検知器組立部８２内の光ダイオードを照らす。図７（ａ）は、光学読み取り器の横断面図である。
【００６５】
この一つの筐体の実施形態では、光学回折格子６２、折り返し鏡１０３、凹型反射鏡１００と１０１のそれぞれの露出されている外表面は、全内部反射機構を使って反射率を高めることができる。あるいは、それが幾何学的に不可能な場合は、金やアルミニュウムの粒を蒔き散らす化学または真空デポジット技術を使って、それぞれの表面の反射率を高め、光束スループットを最大にすると同時に、光学信号を強めることができる。
【００６６】
上述のこれらの読み取り器表面部分で光学系列の一部とならない表面をさらに、光学業界で一般に知られている不透明材料や防止塗料を利用して処理し、それた光を遮断することができる。上記の読み取り器の実施形態では、光源６０と検知器組立部８２が光学要素と整列するように調節して、光源６０または検知器組立部８２を筐部に装着することができる。また、筐部が光学質のプラスチックで作られている場合は、レンズ、回折格子、鏡を筐部の一部として一緒に成形してもよい。光学回折格子６２が供給する分光機能の代わりに、セグメント化されたプリズム要素や多面鏡表面を光学読み取り器組立部の一部に統合し、使用することもできる。
【００６７】
上述のように、多角形部材の回転が多角形部材を軸移動させ、多角形部材の回転軸のまわりがぐらつきを発生させることがある。多角形部材のぐらつきは、走査された露出画像に悪影響を与えるので、回転多角形組立部は、ぐらつきを最小限に食い止めるように作られている。一方、接線方向に走査される装置では、多角形部材の軸方向の変位は、露出光線の光路に対する影響がないので、光学性能が低下することがない。従って、多くの回転多角形組立部は、操作中にある程度の軸移動が許されるように設計されている。また、製造公差により、多角形部材の表面すべてが、同一の高精密度に作られる必要はない。ということは、多角形部材が、軸方向に固定されたとしても、一つ以上の表面が、多角形部材の上に固定された光学読み取り器に対し正しく動作しなくてもよいということである。
【００６８】
読み取り器と、制御マークを有する表面との分離距離を、あらかじめ定義された範囲内に保ち、光学読み取り器が絶えず制御マークに合焦するようにすることは非常に重要である。分離距離を一定に保つことは、制御マークを有する多角形の表面部分の熱変位および振れが十分に小さいものであるかぎり、制御マークを持つ表面部分と読み取り器の両方を、十分固定して配置することにより達成できる。あるいは、１）多角形部材を軸方向に固定し、読み取り器が制御マークをもつ表面部分を追跡するようにする、または２）読み取り器を固定して多角形部材が光学読み取り器を追跡するようにする、いずれかの方法を採用して、正しい分離距離を維持することができる。
【００６９】
通常、玉軸受上に装着された多角形部材を回転させると、回転中に良く規定された軸位置を保つことができる。このような型の多角形部材組立部では、製造過程で読み取り器の位置を調節するか、あるいは、空気軸受によって配置されるフローティング読み取り器を採用することによって、制御マークをもつ表面部分と読み取り器間の分離距離を十分一定に保つことができる。空気軸受により、読み取り器が、制御マークをもつ表面部分を追跡し、熱などによる変化に起因する変位や、多角形部材の表面の振動に起因する多角形部材の振れを修正できるようにする。
【００７０】
空気軸受に装着されたフローティング読み取り器の実施形態が図８に示されている。読み取り器３０には、フローティング要素１１２が、柔軟性ダイアフラム１１０に装着されている。フローティング要素１１２は、多角形部材２０の回転に伴い、多角部材２０の表面３３の上であって、あらかじめ定義された分離距離で、薄い空気クッションの上を滑走するように作られている。このような読み取り器は、磁気読み取りヘッドが、回転する磁気的に符号化されたディスクに非常に接近した位置で（接触せずに）移動するコンピュータディスクドライブによく使用されている。図９は、同じ装置を異なった角度からみた図である。
【００７１】
しかしながら、ある多角形部材組立部は、回転中、軸方向に比較的自由に動く、空気軸受に装着された回転多角形部材を採用している。このような型の多角形部材組立部は、読み取り器と多角形部材の間に十分に一定した分離距離を保つために他の手段を必要とする。
【００７２】
空気軸受に装着された回転多角形部材の一実施形態が図１０の部分図に示されている。この組立部は、ベース１３０、固定スピンドル１２０、またスピンドル１２０を囲む綿密にはめ込まれたスリーブ１２６から成っている。回転多角形部材２０がスリーブ１２６に装着されている。スピンドル１２０内に螺旋形溝１２１が形成され、スピンドル１２０を囲んで綿密にはめ込まれたスリーブ１２６が回転すると、溝１２１によって軸沿いに空気を押し込むようになっている。スピンドル１２０沿いに押し込まれた空気は、開放された組立部の底から入り、組立部の上部にある、換気孔１２４から外にでる。押し込まれた空気は、スピンドル１２０をスリーブ１２６の真中に位置させるクッションの働きをし、回転組立部の重量を支え、それにより回転中、多角形部材を比較的固定された軸位置に維持する。組立部の上部は、スピンドルの上部１２２と回転多角形組立部の上部１２３から成り、スラスト空気軸受の作用をする。回転多角形組立部の上部１２３にある換気孔１２４は、端部空間の空圧を調節し、多角形部材を比較的固定された軸方向位置に維持する。
【００７３】
固定された読み取り器と、軸振れがほとんど皆無の十分に平らな表面部分に形成された制御マークを有する多角形組立部では、多角形部材を十分固定された軸位置に維持し、読み取り器と多角形部材の間に十分一定の分離距離を維持するためには、図１０の組立部の上部に示された自動調節スラスト軸受があれば十分である。
【００７４】
あるいは、十分一定した分離距離を維持するため、回転中の多角形部材の軸位置を定義する目的でダイナミック型空気軸受を設けてもよい。図１３は、多角形部材２０の軸方向位置を制御し、固定された読み取り器３０と多角形部材２０の上表面３３の間に比較的一定した距離を維持するダイナミック空気軸受輪止め（シュー）を導入した固定読み取り器３０を示している。実際の動作では、小さな外部からの軸方向力が多角形部材２０にかかり、それが、空気軸受輪止め１４５に押しつけられる。多角形部材２０の回転により、空気クッションが空気軸受輪止め１４５と多角形部材２０の上表面３３の間に形成される。空気クッションが、多角形部材２０の上表面３３に、外部から及ぼされた軸方向力を相殺する軸方向力を発生させ、比較的固定された軸動作位置が確立され、読み取り器３０と、多角部材２０の上表面３３との間に一定の分離距離が設けられる。
【００７５】
上述された空気軸受に係わって使用される回転多角形部材の軸位置を制御するもう一つの方法が図１１に示されている。本実施形態では、回転スリーブ１２６のＣ型延長部１４３に隣接して、円形位置決め磁石１４１が装着されている。ダイナミック空気軸受輪止め１４５を導入した固定読み取りヘッド３０が、モーター筐体に装着されている。Ｃ型延長部１４３は、Ｃ型延長部１４３が中央位置決め磁石１４１をまたぐ状態でバランスを保つ回転スリーブに、磁束線が軸方向力を及ぼすように設計されている。組立部は、中央位置決め磁石１４１が、空気軸受輪止め１４５からの空気クッションにより多角形部材２０の上表面３３にかけられた下向きの力に対抗して、わずかの上向き力を多角形部材に及ぼすように設定することができる。そうすることによって、一定の分離距離が保たれる。
【００７６】
さらに、回転多角形組立部に位置決めコイルを導入し、多角形部材の軸位置を制御するようにしてもよい。図１１をさらに参照すると、このような型の多角形組立部には、回転スリーブ１２６に形成された突起環またはリップ１４４に隣接して、位置決めコイル１４０が装着されている。位置決めコイル１４０に、電流が印加され、磁界が作られ、その磁界の強度は、位置決めコイルに印加される電流の大きさによって変えることができる。位置決めコイル１４０が作る磁界束が、リップを位置決めコイル１４０の中央部に動かす傾向のある回転スリーブ１２６のリップ１４４上に軸方向力をかける。この軸方向力は、位置決めコイル１４０に印加される電流のレベルを変えることによって調節される。
【００７７】
位置決めコイル１４０は、回転スリーブ１２６の突起リップ１４４の通常の軸位置よりやや高めになるように、組立部に装着してもよい。位置決めコイル１４０に電流を印加することにより、突起リップ１４４が位置決めコイル１４０のＣ型部分の中央に引き寄せられる際に、回転スリーブ１２６に僅かな上向き力がかけられる。
【００７８】
もう一つの方法として、一つの位置決めコイル１４０を、突起リップ１４４の通常の軸方向位置よりやや高めに装着し、もう一つの位置決めコイル１４０を、突起リップ１４４の通常の軸位置よりやや低めに装着する方法が考えられる。突起リップは異なったリップでもよいし、同一のリップに二つの別々の位置決めコイルを用意し、一方を共通の突起リップ１４４の通常の軸位置よりやや高めに装着し、他方をやや低めに装着するようにしてもよい。この組立部では、回転スリーブ１２６に上向きまたは下向き力を選んでかけるために、二つの位置決めコイルの一方を選んで位置決め電流を印加してもよいし、あるいは、両方のコイルに違った量の電流を印加してもよい。
【００７９】
多角形部材の軸位置を制御するため、中央位置決め磁石１４１と位置決めコイル１４０を幾つかの手法で併用することができる。固定空気軸受輪止めと磁気的につりさげられた多角形組立部を組み合わせて使用する場合、位置決めコイルを使って、十分な回転動作速度が得られた後のみに、多角形部材が空気軸受に係合するようにする。また、位置決めコイルは、低速度のため磨耗度が高くならないように、シャットダウンする前に多角形部材が空気軸受を放すようにしてもよい。
【００８０】
もう一つの態様では、空気軸受輪止めを必要とせず、位置決めコイルを使って多角形部材に上向きまたは下向き力をかける能力が、回転組立部の軸方向位置を電子フィードバックループによって制御するのを可能にする。この態様では、回転多角形部材が、読み取り器の合焦状態、および制御マークを持つ表面部分の位置に依存する位置決めコイルの供する軸方向力によって動作中に再度位置決めされる。
【００８１】
多角形部材に対する光学読み取り器の位置を調節するもう一つの機構が図１２に示されている。この機構では、読み取り器３０が、曲げ可能ちょうつがい組立部１５０に装着されている。曲げ可能ちょうつがい１５０は、読み取り器３０の位置を細かに調節できるようになっている。曲げ可能ちょうつがい組立部１５０の調節ねじ１５２を回すことによって、読み取り器３０は、極めて小さな変位で上方および下方に調節される。一旦多角形部材と読み取り器が回転多角形組立部に装着されると、曲げ可能ちょうつがい組立部１５０を使って、読み取り器３０と、制御マークを持つ表面部分との間の分離距離を精密に調節することができる。
【００８２】
内蔵された回転多角形部材の表面部分に制御マークを形成するマーキング道具が図１４に示されている。基本走査装置を組み立てた後で、マーキング道具を使って多角形部材２０上に制御マークを形成することができる。この基本走査装置には、露出光線発生器１６０、光線視準要素１６２、光線投射レンズ要素１６４が含まれている。図１４のマーキング道具を使って、多角形部材２０上に、最終画像形成装置の光検知部材を露出するのに使われる光線と同じ光線１６３に対応して制御マークが形成される。
【００８３】
露出光線発生器１６０から発生する未変調の光は、光線調節光学部材１６２で視準され、回転多角形部材２０の面２２から反射される。反射された光線１６３は、投射レンズ１６４で合焦され、校正された光学目盛または格子１６６上に未変調走査線を形成する。格子１６６は、透明と不透明の要素が交互に精密な間隔で配置されてできたパターンから成っている。多角形部材２０が回転すると、レンズ要素１６４によって精密格子１６６の表面に投射された合焦光線１６３が、矢印１６５で示されているように、格子表面を長さ方向に横切って走査する。精密格子１６６に等間隔で配置された不透明領域により遮られた合焦光線１６３からの光束は光検知器１６８に到達できないようになっている。一方、格子１６６の透明部分にぶつかる合焦光線からの光束は、格子１６６を通過して光検知器１６８を照らしだす。
【００８４】
光線が格子１６６上の不透明領域で遮られる度に、必ず光検知器１６８に入る光束の強度が瞬間的に低下する。入射光束の周期的振幅変調に対する光検知器１６８の応答を、マーキングレーザー組立部１７０に適用されるマーキング信号に使うことができる。走査光学系の幾何学的構造により、合焦光線１６３は格子１６６の端部を、回折格子１６６の中央部を走査するより速い表面速度で走査するので、光線１６３が光検知器１６８に変調される周波数が変化する。従って、マーキングレーザー組立部１７０に供給されるマーキング信号は可変の周波数を有することになる。走査線発生のための最終設定において、多角形光学列のすべての影響要素を採用することにより、光学要素の製造および組立整列誤差、幾何学的構造誤差に起因する非線形性、さらに走査線沿いの画素位置に影響するその他すべての要因が補償される。
【００８５】
従来の技術に精通している技術者は、直接光検知器１６８の出力を使って、光線１６３が格子１６６の不透明要素によって遮られる度に、必ず一つの制御マークが回転多角形部材２０の表面３３に形成されるようにする１対１のマーキング信号を発生させることができることを理解している。あるいは、直進電子パルス操作回路を使って、格子１６６で光線１６３がＮ回遮られる度に一つのマークを形成するようにしてもよい。ここでＮは任意の正の整数を表す。また、位相保持ループ等を使って、格子１６６が光線１６３を遮る度に回転多角形部材２０の表面３３に等間隔に配置されたＭのマークを作る比例パルス列を発生させてもよい。ここでＭは、整数または整数比を表す。従って、回転多角形部材２０の表面３３に作られるマークは、必ずしも、光検知器１６８の出力から発生するパルスと１対１の関係を持つ必要がない。ということは、回転多角形画像装置の範囲を校正するのに、特定のマーキング装置の解像度一つ一つに別個の精密格子１６６を用意する必要がなく、同じマーキング道具を使用できるということである。
【００８６】
従来の技術に精通している技術者はまた、上述のパルス乗法・除法手法を、回転多角形２０から読み取られた制御マークに基づいた画素クロック信号を発生させるのに同様に適用することができることも理解している。これにより、走査装置が、制御マークの間隔に対しＮまたはＭの関係を持つ領域の各種画素画像解像度を発生させることができるようにする。
【００８７】
マーキングレーザー組立部１７０は、光検知器１６８からの信号に応じて、変調されたマーキングレーザービームを発生する。光線をマーキングするレーザービームは、ステアリング鏡１７２によって方向付けされ、制御マーク形成のため多角形部材２０の表面部分３３にレーザー威力を集中させる合焦レンズ１７４を通過する。合焦レンズ１７４には、合焦レンズ列の一部として、図５（ｂ）, ５（ｃ）, ６（ｂ）に示されている第二レンズ６５や光学読み取り器の円筒レンズ６６、あるいは図７（ｂ）に示されていてそれに匹敵する反射凹鏡１０１と光路折り込み鏡１０３が含まれるようにしてもよい。どちらの場合でも、読み取り器は、多角形組立部に装着され、光検知列が一時的に取り除かれる。マーキング光線は、読み取り器の出力ポートから多角形部材の表面に合焦するように、読み取り器組立部の光学部材によって導かれる。
【００８８】
図１５を参照に上述されたように、マーキングレーザービームは、反射率の高い層３１を局部的に取り除いたり、その他の手法で修正して、光を弱め、より反射率の低い層３５を露出することで、制御マークを形成する。さらに、薄くて細長い形の制御マークを形成するようにレーザービームを構成し、合焦させることができる。
【００８９】
もし、多角形部材が一定の角速度で回転するように作られると、光検知器１６８がマーキングレーザー組立部１７０に供給する可変周波数マーキング信号とパルス操作ネットワークが、多角形部材の表面に異なった間隔で、制御マークを形成する。上述のように、まさにこの異なった間隔が、不均等の画素間隔をもつ走査線を通常作り出す幾何学的また整列要因を補償する。これにより、制御マークの読み取り器が、可変周波数画素クロック信号を発生し、等間隔の画素を持つ走査線を焼き付けるのを可能にする。
【００９０】
受信する光線１６３の強度も検知するように光検知器１６８を設計することもできる。強度情報を使って強度修正信号を発生させることができる。その信号は、適切に符号化され、マーキングレーザー組立部１７０にも供給される。そこで、マーキングレーザー組立部１７０が、強度修正信号をステアリング鏡１７２の再方向設定操作と組み合わせて使用し、多角形部材２０の上表面３３の適切な放射位置で強度を制御したマークのトラックを形成する。
【００９１】
光検知器１６８は、多角形部材２０の面２２の不完全さに起因する焦点位置誤差、走査線変位、またはぐらつき等を検知する光検知器の列から構成することもできる。さらに光検知器１６８が、符号化された多角形円錐角と焦点誤差信号をマーキングレーザー組立部１７０に供給し、それとステアリング鏡１７２を組み合わせて、多角形部材２０上の多角形円錐誤差変位と焦点誤差を修正する適切な制御マークを形成する。
【００９２】
従来の技術に精通する技術者には、回転表面部分の制御マークが多角形部材２０の反射面２２に対し、固定関係にあるので、本発明に従って用意された多角形型画像形成装置において感光部材上に焼き付けられた画素の名目上の位置および間隔が、多角形部材の実際の回転速度に無関係であることが明白である。その結果、図１４に示された上述のマーキングまたは校正処理を、画像形成装置に意図された動作速度と異なる速度で実行してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 回転多角形式画像形成装置の基本要素を示す図である。
【図２】 本発明に係る制御マークと制御マークを読むための光学読み取り器を有する回転多角形部材を示す図である。
【図３】 多角形部材の回転軸と同軸の円筒形表面に位置する制御マークを有する回転多角形部材の一部を示す図である。
【図４】 多角形部材の回転軸と同軸の表面に位置する制御マークを有する回転多角形部材のもう一つの実施形態を示す図である。
【図５】 回転多角形部材上で、制御マークを読み取るために使われる、本発明の光学読み取り器の基本要素を示す図である。
【図６】 本発明による２筐体の光学読み取り器の断面図である。
【図７】 本発明による１筐体の光学読み取り器の断面図である。
【図８】 回転多角形部材および空気軸受に装着されたフローティング光学読み取り器の一部を示す図である。
【図９】 回転多角形部材および空気軸受に装着されたフローティング光学読み取り器の一部を示す図である。
【図１０】 多角形部材が空気軸受に装着された回転多角形部材組立部の断面図である。
【図１１】 中央位置決め磁石とダイナミック位置決めコイルを含む回転多角形部材組立部の断面図である。
【図１２】 折り畳み式ちょうつがい接合で装着された光学読み取り器を示す図である。
【図１３】 固定された光学読み取り器と、軸方向位置が空気軸受で制御されるフローティング回転多角形部材を示す図である。
【図１４】 回転多角形部材上に制御マークを形成するのに使われる装置を示す図である。
【図１５】 回転多角形部材の多層表面を示す断面図である。
【符号の説明】
２０ 多角形部材、２２ 反射面、２４ モーター式多角形組立部、３０ 読み取り器、３２ 制御マーク、３５ 光源、４０，４２，４４ レンズ、４１ 変調器、５０ 感光部材。
【発明の属する技術分野】
本発明は、多面回転多角形式走査器を活用した画像形成装置、特に、回転多角形部材から感光部材に反射され、その感光部材に静電潜在画像（潜像）を作る露出光線を変調する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転多角形式画像形成装置の典型的な従来の技術が、図１（ａ）に示されている。回転多角形部材２０がモーター式多角形組立部（アセンブリ：いわゆる組上り品をいう。以下同じ）２４内に装着され、回転多角形部材２０の反射面２２に導かれる露出光線を光源が発生する。多角形部材２０の回転に伴い、露出光線が、一組の投射レンズ４２、４４を通り感光部材５０を合焦線上に横切って走査するように、面２２から反射される。この反射された露出光線が、感光部材５０上に静電潜在画像を焼き付ける。多角形部材２０の回転に伴い、個々の光を発するように露出光線を変調し、この光が感光部材５０上に個々の画素または点からなる線を焼き付ける。
【０００３】
画像形成装置は、感光部材５０上に同一の画素が均等の間隔で配列された線を焼き付けることができるものであることが望ましい。しかしながら、投射レンズ装置に内在する幾何学的特性や製造の際に起こりうる誤差による多角形部材の面の不完全さ等の理由で、同一の画素を均等な間隔で配列することは困難な問題となっている。
【０００４】
合焦された露出光線が、感光部材５０を横切って走査する速度は、スポット速度と呼ばれている。ほとんどの回転多角形式画像形成装置では、光源が固定され、感光部材５０が平であり、多角形部材２０が一定の角速度で回転している。装置の幾何学的構成に起因する内在的非線形性を修正する何らかの方策を講じなければ、感光部材５０を横切って走査する露出光線のスポット速度が異なってしまう。走査線の端に近づくにつれスポット速度が比較的大となり、走査線の中央部では比較的小となる。スポット速度が異なる場合、均等な間隔で配列された画素からなる線を焼き付けるため、露出光線（適切な時間にオン・オフされる）の変調の割合を調節することが必要となる。露出光線の変調を制御し、画素を形成させるパルス列信号は、画素クロック信号と呼ばれている。もし画素クロック信号の周波数が一定であれば、形成される画素の間隔は、感光部材５０の端部で比較的長く、中央部で比較的短くなる。
【０００５】
もし、走査線上でのスポット速度の変化を修正するため画素クロック信号の周波数が調節されれば、走査線中央部の画素が、端部の画素よりも長い時間照らされることになる。その結果、感光部材５０の中央付近に画素が形成される場合、感光部材５０が時間に比例して、より多量の光を受けることになり、追加の露光により中央部の画素の露出領域のサイズが幾らか大きくなる（ブルームする）。この現象は、露出スマイル誤差とよばれている。
【０００６】
感光部材５０上に、均等な大きさの画素を等間隔で配列した走査線を焼き付けるため、上記誤差を無くするいろいろな方法が従来講じられてきた。その中で最も広く使われてきた方法では、レンズ４２、４４内に、装置の幾何学的特性に起因する内在的非線形性を補修するように精密に製造された光学的歪曲を有する、一般に「Ｆ−Ｔｈｅｔａデザイン」とよばれる一組の投射レンズを使用している。
【０００７】
露出光線が、Ｆ−Ｔｈｅｔａレンズの光軸部を介して走査する時、比較的まっすぐな線で通過する。しかしながら、露出光線が、Ｆ−Ｔｈｅｔａレンズの光軸から離れた部分を介して走査する際、装置の軸部に近づくように光路が歪められる。Ｆ−Ｔｈｅｔａレンズの光軸から離れるほど、感光部材の中央部に対する曲がりが顕著になっている。
【０００８】
走査器には、Ｆ−Ｔｈｅｔａデザインレンズが設けられ、多角形部材が一定の角速度で回転する場合、スポット速度は、全走査線上で比較的一定となってる。図１（ａ）に示されているように、レンズ４２、４４は補修されたＦ−Ｔｈｅｔａデザインの一組のレンズで、走査線上にスポット位置を走査角そのものに一次比例するように形成する。Ｆ−Ｔｈｅｔａ走査レンズにより、多角面から反射された露出光線は感光部材５０上で合焦され、その表面上を通常直線で、一定したスポット速度で走査していく。
【０００９】
補修された一組のＦ−Ｔｈｅｔａレンズ４２、４４を利用する装置においては、一定周波数の画素クロック信号は、感光部材上に等間隔で配置された画素を焼き付けるようにしている。残念なことに、性能目標を達成するため、通常、レンズのデザインが多角形部材と一組のＦ−Ｔｈｅｔａレンズ部４２、４４との間に余分の間隔を要求し、全体的投射距離をより長くしている。従って、物理的構成部品が大きくなり、ハードウェア費が高くなっている。
【００１０】
この内在する幾何学的問題を修正するため可変周波数画素クロック信号を使っている装置では、画素クロック信号の周波数が、瞬間スポット速度に比例するように変化させられている。すなわち、走査線の端部の周波数が、中央部のそれよりも高くなっている。このような装置では、画素クロック信号の周波数を、露出光線が感光部材を横切って走査する際のその露出光線の位置に合わせ、１つ１つの画素が正しく位置されるようにする手段が必要とされる。通常この問題は、感光部材の端部に走査開始と走査終了のセンサを取付けることによって解決されている。このセンサが、走査光線の感光部材に入る時点と出る時点を判別し、それから光線の中間位置を割り出すことができるようになっている。
【００１１】
上述したように、画素を走査線上に、等間隔で焼き付けるように可変周波数変調装置を設計することは可能であるが、スマイル誤差修正に対応することも重要なことである。このスマイル誤差修正は通常、１画素あたりの光露出量が一定となるように、光線強度または露出デューティ周期を、画素クロック信号の周波数に比例するように変調することによって達成されている。画素クロック周波数と光線強度を光線位置の関数として正確に変調する回路を用意することは、装置を複雑にすると同時に高価にしている。
【００１２】
上記の誤差修正手段に加え、今日の高度な走査器デザインは、多角形部材の回転速度の変化を最小限に押さえるため、フィードバックサーボループを有している。またある走査器には、多角形部材の反射面における小さな曲率変化に起因する走査線タイミングずれを修正するための校正表が用意されている。
【００１３】
上記の問題を解決するもう一つの方法としては、精密なスポット位置制御用に精密な回折格子と第二の不変調レーザービーム、すなわちパイロット光線を採用する方法がある。このような装置では、パイロット光線が、主要画像結像光線と同一の光学系で走査されるが、光学目盛、すなわち透明と不透明の要素が交互に組み合わされた校正回折格子に衝突するように設計されている。光検知器が回折格子に対し反対側に配置され、パイロット光線が回折格子を通過した後に検知される。パイロット光線が精密回折格子を横切って走査する際に、光線が等間隔で配置された不透明領域で妨害されると光検知器に届くことがない。光検知器が出力する信号は、主要露出光線に対し所望の幾何学的修正を行なう“歪み以前”の画素クロック信号を決定する。この装置が綿密に設計されると、２光線内のあらゆる原因で生じる歪みが相殺し、等間隔で配置された画素から成る直線が、感光部材上に焼き付けられる。
【００１４】
パイロット光線と光学系回折格子を有する画像形成装置は、上述のもう一つの装置よりもかなり高価で複雑になっている。さらに、上記方法では取り扱われていない走査線震え（ウォブル）、それ、反り等のその他の幾何学的誤差が、走査装置内に残留する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように従来技術により等間隔で均一のサイズを持つ画素が配列する直線を焼きつけるようにした場合、装置の大型化、複雑化や費用増加等の問題がある。
【００１６】
従って、本発明の目的は、上記問題に対応し、等間隔で均一のサイズを持つ画素が配列する直線を焼き付けるため、回転多角形式画像形成装置の露出光線の変調を制御する経済的で、簡単な方法を提供することである。
【００１７】
本発明のもう一つの目的は、感光部材上に画素が等間隔で配列する直線を焼き付けるため、特別な、修正レンズを必要としないコンパクトな回転多角形式走査機構を提供することである。
【００１８】
本発明のさらにもう一つの目的は、幾何学的誤差、面誤差、走査反り、スマイル誤差、多角形震え誤差、走査線タイミングずれを修正するため、回転多角形式画像形成装置の露出光線の変調と合焦方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転多角形型画像構成装置用の変調信号発生器は、モーター式多角形組立部に装着され、軸の周りに回転する多面回転多角形部材と、前記多角形部材と前記モーター式多角形組立部の一つの回転表面部分に複数のデータトラックとして形成され、情報の少なくとも一部を符号化して記憶する制御マークと、前記回転表面部分に近接して配置され、前記多角形部材の回転に伴い、前記制御マークを読み取る読み取り手段と、前記読み取り手段に接続され、前記複数のデータトラックの制御マークから読み取られた情報に基づいて変調信号を発生する変調信号発生器とから成り、その変調信号が画像形成装置の露出光線を変調するのに使われ、変調された光線が感光部材に静電気的潜在画像を形成するとともに、前記制御マークの中の一つのデータトラックの情報は画素クロックデータを含み、この制御マークは、露出光線がポリンゴンミラーの２つの面から同時に反射する走査周期の部分については形成されず、この期間に対応して別データトラックに別のデータについての制御マークが形成されていることを特徴とする。
【００２０】
上記発明によれば、前述の目的さらにその他の目的は、多角形部材の回転表面またはモーター式多角形組立部に制御マークを形成し、多角形部材が回転する際にその制御マーク読み取り器で読み、その制御マークから読まれたデータに基づいて露出光線を変調、合焦、さらに偏向させることによって達成される。この制御マークには下記等を含ませることができる。
【００２１】
（１）露出光線の変調タイミングを制御する画素クロック情報
（２）異なった多角形面の異なったスポット速度および異なった反射率を修正するため、露出光線の強度を変調するのに使う強度情報およびスマイル誤差修正情報
（３）多角形部材の回転速度を制御するためのモーター制御情報
（４）多角形部材および光学系の幾何学的構成の種々不完全さを修正するための面誤差情報
制御マークは、多角形部材の回転に伴い、隣接する読み取り器が便利に読むことができるように、多角形部材またはモーター式多角形組立部の回転表面上に、例えば連続データトラックとして形成されるのがよい。本発明による制御マークを有する走査装置は、感光部材上に等間隔で均等サイズの画素を配置した直線を焼き付けるため、特別に設計された修正レンズ、特別光線変調回路、または第二パイロット光線および精密回折格子を必要としない。さらに、多角形部材の回転速度を綿密に制御する必要もなく、走査開始・終了検知器とそれに付随する電子機器を設ける必要もない。従って、本発明による画像形成装置は、簡単で、経済的である一方、種々の多角形製造誤差、走査器幾何学的誤差、光学系直線ずれ誤差等を修正する能力を備えている。
【００２２】
本発明では図１（ｂ）に示されているように、特別に設計された一組のＦ−Ｔｈｅｔａ投射レンズの代わりに、単一の簡易合焦レンズ４０を用いてもよい。簡易合焦レンズ４０は、歪を取り込む必要がないので、多角形部材２０に近付けて取付けることができる。さらに、感光部材５０上の端部を横切って走査する際、露出光線がＦ−Ｔｈｅｔａレンズによって感光部材の中央部方向に曲げられることがないので、走査器の幾何学的構成では、多角形部材２０により近い距離に、同一サイズの走査線を焼き付けるのが可能になる。上述の要因により、走査装置が、物理的により簡単に構成されると同時に、より経済的なレンズの使用が可能になる。さらに、簡易合焦レンズ４０を多角形部材２０に近付けて取付けることができるので、比較的小さなレンズアパチャーで、露出光線の流量をすべて最大走査角で通過させることができる。その結果、感光部材上で露出光線を画素直線として合焦するために使われるレンズの直径は、図１（ａ）〜１（ｂ）に示されているように、紙面に垂線方向に比較的小さくすることができ、このとき感光部材の端部で走査により画素が焼き付けられる際にぼかしによる露出損の発生が無い。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以後、特定の実施形態を参照に、本発明を詳細に説明する。これらの実施形態は説明の便宜上使用されるもので、本発明を限定するものではない。
【００２４】
図２（ａ）は、多角形部材２０の上表面部分３３に、円状の環を形成する一連の同軸制御マーク３２を有する多面回転多角形部材２０を示している。多角形部材２０の回転に伴い制御マーク３２を読み取る読み取り器３０が、制御マーク３２を有する表面部分３３上に配置される。制御マーク３２から読み取られた情報は、光源３５を制御する変調器４１に供給される。光源３５が、感光部材上に画素から成る直線を焼き付けるため、多角形部材２０の面２２で反射され、投射光学系で合焦される変調露出光線を供給する。
【００２５】
図２（ｂ）は、制御マーク３２の一点鎖線で示した一部の拡大図であり、図２（ｃ）は、制御マーク３２の一点鎖線で示した一部をさらに拡大したものである。制御マークは、複数のデータトラック３２、３６、３８、３９を有することもできる。それぞれのデータトラックは、画像形成装置の露出光線の変調等の調節をするため、異なる種類の情報を提供したり、周期的に多角形部材２０の回転と同期して実行されなければならない関連電気システムを制御することができる。
【００２６】
制御マーク３２は、読み取り器３０の放射状配置条件を緩和するため、細長いバーまたは穴に形成することができる。制御マーク３２が、細長いバーとして多角形部材の放射方向と平行に形成されると、装置は、多角形部材２０上の制御マーク３２の位置に対する読み取り器３０の放射方向ずれに比較的鈍感に動作する。
【００２７】
図２（ｃ）が示しているように、データトラック３４は、モーター制御用のデータから成っている。モーター制御トラック３４は、多角形部材２０の上表面３３に沿って、連続的に広がるように等間隔に配置された制御マークから成っている。モーター制御データトラックは、多角形部材２０の回転速度を正確に感知することにより、多角形部材２０を駆動するモーターを調節して、一定の回転速度を維持したり、最適の加速および減速スピードプロフィールを供給する。データトラック３４の制御マークの間隔を小さくすることによって、高解像増加式回転エンコーダからの出力と同等の出力信号を発生するようにしてもよい。あるいは逆に、マークの間隔を長くして、典型的なブラシ無しＤＣモーターのホール効果出力の代わりとなる信号を発生するようにすることもできる。
【００２８】
データトラック３６は、誤差修正情報から成っている。誤差修正データトラック３６は、走査線に沿った光線の強度を変調することによって、スマイル露出誤差を修正したり、多角形部材２０の個々の面２２の反射率の小さな相違を修正したりするのに使われる。
【００２９】
データトラック３８は、多角形部材の個々の面に、修正された画素クロック信号を発生するために使われるデータから成っている。画素クロック信号データトラックは、走査線沿いに各画素の正確なタイミングに関する情報を提供する一方、感光部材上に等間隔に配置された画素を焼き付けるように、走査装置の露出光線を正確なインクリメントで変調する。
【００３０】
図２（ｂ）からよく解かるように、画素クロックデータトラック３８のそれぞれの連続セグメントは、面が形成する個々の走査線に関連している。多角形部材２０が回転すると、それぞれの面が露出光線を反射し、投射レンズを通して感光部材上に走査線を形成する。
【００３１】
図２（ｃ）からよく解かるように、画素クロックデータトラック３８の連続したセグメントの間に見られる周期的隙間は、露出光線が多角形部材２０の二つの面２２から同時に反射するため分光し、使用不能となる走査周期の部分を表している。走査周期の“過走査”部分または“フライバック”時間（ビデオラスタ専門用語に因む）と呼ばれるこの使用不能期間中は、分光したコンポーネントのどちらにも十分な、露出が行なわれない。しかし、この期間をデータトラック３９の制御のもとに、レーザー校正等のオフライン機能に利用することは可能である。
【００３２】
図２（ｃ）から解かるように、画素クロックデータトラック３８の個々の制御マークの間の間隔は、それぞれの連続セグメントの始めと終わりで小さくなっている。この事実は、走査線沿いに画素を等間隔に焼き付けるため、各走査線の始めと終わり（すなわち感光部材の端部）で露出光線をより早く変調しなければならないことに対応している。画素クロック制御マークの間隔を可変にすることにより、走査機構に内在する幾何学的非線形性を修正するために周波数可変の画素クロック信号を提供する簡単な方法が実現する。その結果、装置の光学的および電子的要求事項が簡素化され、装置関連経費が削減される。
【００３３】
データトラック３２は、製造および組立過程またはそれ以後随時に、多角形部材またはモーター式多角形組立部２４の回転表面部に形成することができる。もし、データトラック３２が、モーター式多角形組立部２４が出来上がった後に形成される場合は、製造および整列誤差を考慮してマークを形成することができる。このような装置においては、個々の面２２の面誤差を、誤差修正データトラック３２に符号化し、それぞれの面２２のユニークな面誤差を、適切な変調と補正機構によって修正することができる。面誤差には、面２２の反射率が異なっているものと、面の表面の不完全さに起因するものが有り、それは光学機構の組み合わせや、露出光線の強度を変えることによって修正できる。
【００３４】
データトラック３９は、指標、校正、タイミングシーケンスを含むごく一般的な「ハウスキーピング的」データトラックであってもよく、そして多角形部材２０の面２２一つ一つに関する面円錐誤差を含む、走査毎ベースで使われるデータでもよい。このトラックのデータは、ある所定のフォーマットで配列されるバイナリーコード化されたデジタルワードとして記憶されるのが一番望ましい。もし、データトラック３９が例えば面誤差情報を含む場合、測定された面円錐角誤差を表すそれぞれの特定の面のデータ列は、走査直前に、データトラック３９から解読することができる。円錐角誤差は、わずか８ビットのバイナリーデジタルワードで±５ｍｉｌを符号化できるように、０．１ミクロン走査線変位の単位で記憶される。通常、個々の面に割り当てられたスペース内のトラック３９には、このようなビットを数千記憶できる余地があるので、トラック３９に設けられたスペース内に、それぞれが複数の機能を表す多くのデータのワードを十分符号化することができる。またこれにより、多角形部材２０の各面２２のユニークな誤差が、走査中にリアルタイムで処理できるようになる。
【００３５】
例えば、ある面の円錐誤差を表す符号化された８ビットバイナリーワードは、光学的に複屈折する要素に基づいて、デジタル光線偏向装置を制御するようにすることができる。あるいは、解読されたワードが、多角形面円錐誤差に起因する変位を相殺するため、適切な量だけ走査器の光路を偏向する圧電ミラーを駆動するデジタル/ アナログ変換器の出力電圧を制御するようにすることができる。さらに必要と有れば、同じような偏向機構を設けて、走査中に光路を差別的に偏向することによって、走査線を再方向づけしたり、そらしたり、変位させることもできる。
【００３６】
関連技術に馴染みの有る技術者は、任意のトラック上の符号化されたデータユニットの長さが８ビットに制限されるものでなく、自由なサイズのワード、ビット群、または列にフォーマットされ、それぞれが表す機能を任意の順で配列することが可能であることを理解している。従って、例えば実際の円錐角を、１６ビットデータワード中で各面のデータシーケンスの中の１１番目の符号項目として、先端タイミングずれ等の同じ面の他のパラメータを表す９ビットデータワードの直後に配置することができる。前述の例において、±５ｍｉｌの走査線変位範囲を、８ビットワードの代わりに１６ビットバイナリーコードで表すことにより、記憶されたデータの解像度を８ビット分、すなわち２５６倍強化し、走査線変位基本測定単位を０．００３８ミクロンに低下することができる。
【００３７】
関連技術に馴染みの有る技術者はまた、特定の目的で追加のデータトラックを設けることができることを理解できる。電子的に選択可能で、互いに交換可能の３つの異なった印刷解像度、例えばインチ当たり６００、７５０、１１２５画素を実現することが望まれる場合、第５、第６のデータトラックを設けることができる。この場合、３つの異なった画素クロックデータトラックが存在し、走査装置が適切なデータトラックを選んで画素クロック信号とする。それぞれのデータトラックの詳細を独自に仕立てることができるので、それぞれのトラックが、異なる解像度だけでなく、異なるマージンや長さの走査線を作るように仕立てることもできる。それは、国内外の異なった標準紙面サイズを扱う電子印刷装置には、有益な特長である。
【００３８】
一実施形態では、制御マーク３２が、多角形部材２０の周辺表面部３３の反射率と異なった反射率を有している。周辺表面部３３の反射率の方が、制御マーク３２の反射率より高いかもしれないし、制御マーク３２の反射率の方が、多角形部材２０の周辺表面部３３の反射率よりも高いかもしれない。このようなシステムでは、制御マークを有する多角形部材の一部から反射される相対的光強度を感知する光学読み取り器で制御マークを読み取らせることができる。
【００３９】
もう一つの実施形態では、制御マークが、直線または円状の異なった光学偏光性を持つ細長い領域でできている。このようなシステムおいては、制御マークを、異なった偏光領域から戻ってくる光の相対的強度を分析したり、または制御マークを有する多角形部材の表面の一部で、偏光された入射光線に分量された光学回転量を測ったりする光学読み取り器で読むことができる。
【００４０】
さらにもう一つの実施形態では、制御マークが多角形部材の表面部に磁気的に符号化された情報から成っている。このような場合は、磁気読み取り器を用いて、多角形部材の制御マークを読むようにすることができる。
【００４１】
図１５は、異なった反射率を利用する多角形部材の表面部を示し、層３７は、多角形部材の下層部材質である。多角形部材の材質３７の上に、低反射率すなわち光吸収性の層３５が形成されている。さらにその低反射率の層３５の上に、高度の反射率を有する層３１が形成されている。その高反射率の層３１の一部を、レーザービーム１７６で取り除くことにより制御マークが形成される。従って、制御マークを囲む周辺表面部３１が高度の反射率を持つのに対し、制御マーク自体は、周辺表面部より低い反射率を持つことになる。これは、普通のコンパクトディスクにオーディオ、ビデオ、またはコンピュータアプリケーションのデータを記録するため形成するマークと同様である。
【００４２】
上述された低反射率の制御マーク３２が、本発明の画像形成装置に使用されると、制御マークを読み取る光学読み取り器３０は比較的簡単な構造を有するものとすることができる。光学読み取り器３０は、一般のコンパクトディスクシステムに使われる光学読み取り器と同じような様態で動作する。普通のコンパクトディスク装置では、マークがコンパクトディスク表面上に螺旋状に形成されており、光学読み取り器が、ディスクの回転に伴い、螺旋状のマークを追跡するように設計されている。しかし、本発明では、制御マークが、多角形部材の回転軸と同軸の円状の環に形成されている。コンパクトディスク装置と異なり本発明においては、マークの螺旋状パターンを広域にわたって追跡する必要がないので、本発明の光学読み取り器には、複雑な追跡機構が必要とされない。
【００４３】
多角形部材２０を作る場合、通常上表面３３が機械で極端に平に仕上げられるので、事実上振れが皆無となる。多角形部材２０が回転するに伴って、上表面は、上表面３３の垂線方向より数ミクロン以上外れることはない。従って、制御マーク３２が上表面３３に形成される場合、コンパクトディスク装置で回転する薄い重合コンパクトディスクに通常みられる、比較的大きな振れを追跡するのに必要な複雑なダイナミック合焦機構が必要とされない。螺旋状データの追跡の必要がなく、振れがほとんど皆無なので、多角形部材の光学読み取り器は、コンパクトディスクのそれに比べ、丈夫で経済的に製造することができる。
【００４４】
本発明による光学読み取り器３０は、制御マークを有する多角形部材２０の表面部分３３上に合焦された光線の列を発生する。制御マーク間の多角形部材の表面の一部を光線が照らすと、光束が反射して光学読み取り器３０に戻され、光検知器を照らす。入射光線が制御マークに当たると、制御マークの低反射率により、光が吸収・散乱され、光学読み取り器３０に反射される光束がほとんど無くなる。多角形部材２０が回転し、制御マークが光学読み取り器３０の下を通過すると、光学読み取り器３０が発生する光線が、制御マーク３２の間の表面３３の反射部分から鏡的に反射されるか、あるいは光線がはるかに反射率の低い制御マーク３２によって、吸収または分散される。
【００４５】
図２（ａ）〜２（ｃ）に示されたシステムでは、光学読み取り器３０が、制御マーク３２上にあざやかに合焦するよう、光学読み取り器３０と多角形部材２０の表面３３との間に特定の分離距離（矢印２１の方向）が保たれなけらばならない。もし、分離距離が短かすぎたり長すぎたりすると、光学読み取り器３０が、制御マーク３２に対して焦点外れとなり、光学読み取り器３０の供給する画素クロックおよび修正情報が不良となる。
【００４６】
制御マークが多角形部材２０の上表面３３に形成され、光学読み取り器３０が走査装置にしっかりと固定されると、多角形部材２０の回転軸に沿った（矢印２１で示されている）、多角形部材２０の軸方向の動きにより、固定された光学読み取り器３０と制御マーク３２の間の分離距離が変化し、それにより、光学読み取り器３０が制御マーク３２に対する焦点を失う。
【００４７】
この回転多角形部材２０の軸方向の動きによる焦点外れの問題を解決する簡単な方法は、制御マークを多角形部材２０の回転軸と同軸の回転多角形部材２０の円筒状表面に設けることである。制御マーク３２が回転軸と同軸の円筒状表面に設けられた多角形部材が図３および４に示されている。
【００４８】
図３に示されたシステムでは、制御マーク３２が回転多角形部材２０の円筒状外端に形成されている。制御マーク３２が、多角形部材２０の面２２の直下（または直上）に形成され、光学読み取り器３０が、制御マーク３２に隣接して設置されている。矢印２１で表された多角形部材２０の軸方向の変位は、光学読み取り器３０と制御マーク３２との間の分離距離を変えることがない。従って、制御マーク３２に対する光学読み取り器の合焦状態は多角形部材２０の軸方向の移動によって影響されることはない。さらに、図２（ｃ）に示されているように、もし制御マークが長くて細いマークとして形成され、制御マークの長さ方向が、軸方向と平行に設定されるなら、多角形部材２０の、矢印２１が示す軸方向の小さな変位により、光学読み取り器３０が制御マーク３２から外れることはない。
【００４９】
図４は、回転軸と同軸の円筒状表面に制御マークを持つ、回転多角形部材２０の代用実施形態を示すものである。この実施形態では、制御マーク３２が、多角形部材２０の上（または下）表面３３に形成される溝部の側壁に形成されている。上述されているように、多角形部材２０の、矢印２１で示された軸方向の動きは、光学読み取り器３０と制御マーク３２との間の分離距離を変えることがなく、光学読み取り器３０が、細長く薄い制御マーク３２から外れることがない。
【００５０】
制御マークはまた、モーター式多角形組立部の回転表面部分に形成することもできる。モーター式多角形組立部の回転表面部分は、多角形部材の回転軸に対し垂直な方向に設定してもよいし、回転軸と同軸の円筒状表面に設定してもよい。
【００５１】
本発明の使用に適している、一般的光学読み取り器の個々の要素が図５（ｂ）に示されている。本実施形態では、光学読み取り器が、制御マーク３２の４つの異なるデータトラックを同時に照らし読みだすように作られている。光学読み取り器の基本要素には、光源６０、視準レンズ６１、光学回折格子６２、第一レンズ６４、円筒形レンズ６６、第二レンズ６５、さらに検知器ユニット８２に装着された複数の光検知器８４等が含まれる。
【００５２】
光線７０は、光源６０により発生し、多角形部材の表面６８にある制御マーク３２に導かれる。光線７０が、回折格子６２を通過すると、光束が４つの発散する光路７２に分光し、それぞれが第一レンズ要素６４を通過し、４つのデータトラック３２の中央部に集光される。４つの光線７２のそれぞれが、共通の円筒形レンズ６６を通過し、データトラック３２を有する多角形部材２０の表面部分６８上で、放射方向に方向設定された細い線上に合焦する光線７４を形成する。
【００５３】
細く合焦する光線７４が制御マーク間の多角形部材の表面部分６８にあたると、光線７４が、表面６８で鏡的に反射され、光路７６に入る。光線７４が、多角形部材の表面部分６８の制御マーク３２にあたると、光線７４が制御マーク３２で吸収または分散され、光路７６に反射される光の強度が極度に弱められる。
【００５４】
反射された光線７６は、円筒レンズ組立部６６と、検知器組立部８２に装着された光検知器８４上に反射された光線を合焦する第二レンズ要素６５とを通過して逆戻りする。
【００５５】
図５（ａ）は、図５（ｂ）に示された組立部の左側面図を示している。図５（ａ）は、視準レンズ６１、第一レンズ６４、円筒レンズ６６を通過する光線７０、７２および７４の合焦状態を示している。
【００５６】
図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示された組立部の右側面図を示し、図５（ｃ）は、反射された光線７６、７８および８０が、検知器組立部８２の光検知器８４に合焦されている様子を図解している。
【００５７】
図５（ｂ）では、多角形部材２０の回転により、制御マーク３２を持つ表面部分６８が、図５（ａ）および５（ｃ）の矢印６３が示す紙面の法線方向（紙面から飛び出る方向）に動く。本実施形態では、図５（ｂ）に示されたデータトラック３２の間隔と幅を、通常のコンパクトディスクの相当する寸法に比べはるかに大きくすることができる。それは、本実施形態では、ぎっしりと圧縮された、連続する螺旋データトラックが必要でないからである。さらに、関連技術に馴染みの有る技術者は、放射方向のずれに対する感度を低下するだけでなく、制御マーク３２が幅広いトラックに、大きな間隔で配列されると、制御マークを、低い開口数を持つレンズ６４および６５を使用する照度および光集光学部材で感知することができることを理解する。比較的低い開口数を持つレンズは、図５（ｂ）に示されているように、入光路および出光路を簡単に分離できるようにする。
【００５８】
制御マーク３２を、表面部分６８上に、多角形部材２０の面の回転角に対し、正確に配置することは非常に重要なことである。走査線に沿って露出画素を正確に配置するため、制御マーク３２から導かれるデータ率ができるだけ高くならなければならない。図５（ａ），５（ｂ），および５（ｃ）の構造にある円筒レンズ６６は、光路セグメント７４と７６に高い開口数を提供し、従って、それにより多角形部材の表面部分６８の移動方向における高光学解像度を提供することによって、上記の要求を満たす。
【００５９】
本発明による光学読み取り器は、簡易成形された、良質の光学透明プラスチック筐体に装着することができる。二つの筐体からなる光学読み取り器の第一実施形態が図６（ａ）〜６（ｂ）に示されている。一つの筐体からなる光学読み取り器の第二実施形態が図７（ａ）〜７（ｂ）に示されている。
【００６０】
図６（ａ）〜６（ｂ）に示されている第一実施形態では、筐体が第一筐部９０と第二筐部９２から成っている。光源６０が、第一筐部９０に装着され、光源６０が発生する光線が、視準レンズ６１で調節され、第二筐部９２の底部に形成された円筒レンズ６６の方に導かれる。第一筐部９０の出口窓部に形成される伝導型光学回折格子６２が、光源６０により発生された光線を複数の光線に分光する。第二筐部９２にある、第一レンズ６４と円筒レンズ６６は、複数の光線を、制御マークを持つ回転表面部分に合焦する。
【００６１】
光線は制御マーク間の表面部分から鏡的に反射され、反射された光線は、円筒レンズ６６、第二筐部９２に形成された第二レンズ６５を通過して逆戻りし、検知組立部８２に装着された光検知器を照らす。光学読み取り器の左側面図が、図６（ａ）に示されている。
【００６２】
第一筐部９０は、第一筐部９０が第二筐部９２に機械的に整列するようにピンまたは溝形ジョイントで第二筐部９２に結合されている。第一筐部９０の凸部９４が、第二筐部９６の対応するように設けられた凹部９６にあてはめられる。それにより、光源６０と検知器組立部８２が、第二筐部９２に含まれている光学部材と整列する。
【００６３】
図７（ａ）と図７（ｂ）は、一つの筐体から成る光学読み取り器のもう一つの実施形態である。この実施形態では、筐体が、一つの良質の光学透明プラスチック筐体として成形されている。筐体９８に装着された、光源６０と調節視準レンズ６１が、筐体の底部に導かれる光線を発生する。筐体９８の底部にある反射型光学回折格子６２が、光線を反射し、その光線を複数の光線に分光する。複数の反射した光線が、筐部９８上部の第一凹鏡１００まで進み、そこで筐部９８の底部に形成された円筒レンズ６６の方向に反射される。凹鏡１００と円筒レンズ６６が、複数の光線を制御マークをもつ回転表面部分上に合焦する。
【００６４】
光線は、制御マーク間の表面部分から鏡的に反射され、反射された光束が円筒レンズ６６を通って、筐体９８の上部にある第二凹鏡１０１に向けて逆戻りする。複数の光線は、第二凹鏡１０１と、筐体９８の底部にある光路折り返し板鏡１０３によって反射される。筐体９８の底部にある折り返し板鏡１０３によって反射された複数の光線は、検知器組立部８２に投射され、検知器組立部８２内の光ダイオードを照らす。図７（ａ）は、光学読み取り器の横断面図である。
【００６５】
この一つの筐体の実施形態では、光学回折格子６２、折り返し鏡１０３、凹型反射鏡１００と１０１のそれぞれの露出されている外表面は、全内部反射機構を使って反射率を高めることができる。あるいは、それが幾何学的に不可能な場合は、金やアルミニュウムの粒を蒔き散らす化学または真空デポジット技術を使って、それぞれの表面の反射率を高め、光束スループットを最大にすると同時に、光学信号を強めることができる。
【００６６】
上述のこれらの読み取り器表面部分で光学系列の一部とならない表面をさらに、光学業界で一般に知られている不透明材料や防止塗料を利用して処理し、それた光を遮断することができる。上記の読み取り器の実施形態では、光源６０と検知器組立部８２が光学要素と整列するように調節して、光源６０または検知器組立部８２を筐部に装着することができる。また、筐部が光学質のプラスチックで作られている場合は、レンズ、回折格子、鏡を筐部の一部として一緒に成形してもよい。光学回折格子６２が供給する分光機能の代わりに、セグメント化されたプリズム要素や多面鏡表面を光学読み取り器組立部の一部に統合し、使用することもできる。
【００６７】
上述のように、多角形部材の回転が多角形部材を軸移動させ、多角形部材の回転軸のまわりがぐらつきを発生させることがある。多角形部材のぐらつきは、走査された露出画像に悪影響を与えるので、回転多角形組立部は、ぐらつきを最小限に食い止めるように作られている。一方、接線方向に走査される装置では、多角形部材の軸方向の変位は、露出光線の光路に対する影響がないので、光学性能が低下することがない。従って、多くの回転多角形組立部は、操作中にある程度の軸移動が許されるように設計されている。また、製造公差により、多角形部材の表面すべてが、同一の高精密度に作られる必要はない。ということは、多角形部材が、軸方向に固定されたとしても、一つ以上の表面が、多角形部材の上に固定された光学読み取り器に対し正しく動作しなくてもよいということである。
【００６８】
読み取り器と、制御マークを有する表面との分離距離を、あらかじめ定義された範囲内に保ち、光学読み取り器が絶えず制御マークに合焦するようにすることは非常に重要である。分離距離を一定に保つことは、制御マークを有する多角形の表面部分の熱変位および振れが十分に小さいものであるかぎり、制御マークを持つ表面部分と読み取り器の両方を、十分固定して配置することにより達成できる。あるいは、１）多角形部材を軸方向に固定し、読み取り器が制御マークをもつ表面部分を追跡するようにする、または２）読み取り器を固定して多角形部材が光学読み取り器を追跡するようにする、いずれかの方法を採用して、正しい分離距離を維持することができる。
【００６９】
通常、玉軸受上に装着された多角形部材を回転させると、回転中に良く規定された軸位置を保つことができる。このような型の多角形部材組立部では、製造過程で読み取り器の位置を調節するか、あるいは、空気軸受によって配置されるフローティング読み取り器を採用することによって、制御マークをもつ表面部分と読み取り器間の分離距離を十分一定に保つことができる。空気軸受により、読み取り器が、制御マークをもつ表面部分を追跡し、熱などによる変化に起因する変位や、多角形部材の表面の振動に起因する多角形部材の振れを修正できるようにする。
【００７０】
空気軸受に装着されたフローティング読み取り器の実施形態が図８に示されている。読み取り器３０には、フローティング要素１１２が、柔軟性ダイアフラム１１０に装着されている。フローティング要素１１２は、多角形部材２０の回転に伴い、多角部材２０の表面３３の上であって、あらかじめ定義された分離距離で、薄い空気クッションの上を滑走するように作られている。このような読み取り器は、磁気読み取りヘッドが、回転する磁気的に符号化されたディスクに非常に接近した位置で（接触せずに）移動するコンピュータディスクドライブによく使用されている。図９は、同じ装置を異なった角度からみた図である。
【００７１】
しかしながら、ある多角形部材組立部は、回転中、軸方向に比較的自由に動く、空気軸受に装着された回転多角形部材を採用している。このような型の多角形部材組立部は、読み取り器と多角形部材の間に十分に一定した分離距離を保つために他の手段を必要とする。
【００７２】
空気軸受に装着された回転多角形部材の一実施形態が図１０の部分図に示されている。この組立部は、ベース１３０、固定スピンドル１２０、またスピンドル１２０を囲む綿密にはめ込まれたスリーブ１２６から成っている。回転多角形部材２０がスリーブ１２６に装着されている。スピンドル１２０内に螺旋形溝１２１が形成され、スピンドル１２０を囲んで綿密にはめ込まれたスリーブ１２６が回転すると、溝１２１によって軸沿いに空気を押し込むようになっている。スピンドル１２０沿いに押し込まれた空気は、開放された組立部の底から入り、組立部の上部にある、換気孔１２４から外にでる。押し込まれた空気は、スピンドル１２０をスリーブ１２６の真中に位置させるクッションの働きをし、回転組立部の重量を支え、それにより回転中、多角形部材を比較的固定された軸位置に維持する。組立部の上部は、スピンドルの上部１２２と回転多角形組立部の上部１２３から成り、スラスト空気軸受の作用をする。回転多角形組立部の上部１２３にある換気孔１２４は、端部空間の空圧を調節し、多角形部材を比較的固定された軸方向位置に維持する。
【００７３】
固定された読み取り器と、軸振れがほとんど皆無の十分に平らな表面部分に形成された制御マークを有する多角形組立部では、多角形部材を十分固定された軸位置に維持し、読み取り器と多角形部材の間に十分一定の分離距離を維持するためには、図１０の組立部の上部に示された自動調節スラスト軸受があれば十分である。
【００７４】
あるいは、十分一定した分離距離を維持するため、回転中の多角形部材の軸位置を定義する目的でダイナミック型空気軸受を設けてもよい。図１３は、多角形部材２０の軸方向位置を制御し、固定された読み取り器３０と多角形部材２０の上表面３３の間に比較的一定した距離を維持するダイナミック空気軸受輪止め（シュー）を導入した固定読み取り器３０を示している。実際の動作では、小さな外部からの軸方向力が多角形部材２０にかかり、それが、空気軸受輪止め１４５に押しつけられる。多角形部材２０の回転により、空気クッションが空気軸受輪止め１４５と多角形部材２０の上表面３３の間に形成される。空気クッションが、多角形部材２０の上表面３３に、外部から及ぼされた軸方向力を相殺する軸方向力を発生させ、比較的固定された軸動作位置が確立され、読み取り器３０と、多角部材２０の上表面３３との間に一定の分離距離が設けられる。
【００７５】
上述された空気軸受に係わって使用される回転多角形部材の軸位置を制御するもう一つの方法が図１１に示されている。本実施形態では、回転スリーブ１２６のＣ型延長部１４３に隣接して、円形位置決め磁石１４１が装着されている。ダイナミック空気軸受輪止め１４５を導入した固定読み取りヘッド３０が、モーター筐体に装着されている。Ｃ型延長部１４３は、Ｃ型延長部１４３が中央位置決め磁石１４１をまたぐ状態でバランスを保つ回転スリーブに、磁束線が軸方向力を及ぼすように設計されている。組立部は、中央位置決め磁石１４１が、空気軸受輪止め１４５からの空気クッションにより多角形部材２０の上表面３３にかけられた下向きの力に対抗して、わずかの上向き力を多角形部材に及ぼすように設定することができる。そうすることによって、一定の分離距離が保たれる。
【００７６】
さらに、回転多角形組立部に位置決めコイルを導入し、多角形部材の軸位置を制御するようにしてもよい。図１１をさらに参照すると、このような型の多角形組立部には、回転スリーブ１２６に形成された突起環またはリップ１４４に隣接して、位置決めコイル１４０が装着されている。位置決めコイル１４０に、電流が印加され、磁界が作られ、その磁界の強度は、位置決めコイルに印加される電流の大きさによって変えることができる。位置決めコイル１４０が作る磁界束が、リップを位置決めコイル１４０の中央部に動かす傾向のある回転スリーブ１２６のリップ１４４上に軸方向力をかける。この軸方向力は、位置決めコイル１４０に印加される電流のレベルを変えることによって調節される。
【００７７】
位置決めコイル１４０は、回転スリーブ１２６の突起リップ１４４の通常の軸位置よりやや高めになるように、組立部に装着してもよい。位置決めコイル１４０に電流を印加することにより、突起リップ１４４が位置決めコイル１４０のＣ型部分の中央に引き寄せられる際に、回転スリーブ１２６に僅かな上向き力がかけられる。
【００７８】
もう一つの方法として、一つの位置決めコイル１４０を、突起リップ１４４の通常の軸方向位置よりやや高めに装着し、もう一つの位置決めコイル１４０を、突起リップ１４４の通常の軸位置よりやや低めに装着する方法が考えられる。突起リップは異なったリップでもよいし、同一のリップに二つの別々の位置決めコイルを用意し、一方を共通の突起リップ１４４の通常の軸位置よりやや高めに装着し、他方をやや低めに装着するようにしてもよい。この組立部では、回転スリーブ１２６に上向きまたは下向き力を選んでかけるために、二つの位置決めコイルの一方を選んで位置決め電流を印加してもよいし、あるいは、両方のコイルに違った量の電流を印加してもよい。
【００７９】
多角形部材の軸位置を制御するため、中央位置決め磁石１４１と位置決めコイル１４０を幾つかの手法で併用することができる。固定空気軸受輪止めと磁気的につりさげられた多角形組立部を組み合わせて使用する場合、位置決めコイルを使って、十分な回転動作速度が得られた後のみに、多角形部材が空気軸受に係合するようにする。また、位置決めコイルは、低速度のため磨耗度が高くならないように、シャットダウンする前に多角形部材が空気軸受を放すようにしてもよい。
【００８０】
もう一つの態様では、空気軸受輪止めを必要とせず、位置決めコイルを使って多角形部材に上向きまたは下向き力をかける能力が、回転組立部の軸方向位置を電子フィードバックループによって制御するのを可能にする。この態様では、回転多角形部材が、読み取り器の合焦状態、および制御マークを持つ表面部分の位置に依存する位置決めコイルの供する軸方向力によって動作中に再度位置決めされる。
【００８１】
多角形部材に対する光学読み取り器の位置を調節するもう一つの機構が図１２に示されている。この機構では、読み取り器３０が、曲げ可能ちょうつがい組立部１５０に装着されている。曲げ可能ちょうつがい１５０は、読み取り器３０の位置を細かに調節できるようになっている。曲げ可能ちょうつがい組立部１５０の調節ねじ１５２を回すことによって、読み取り器３０は、極めて小さな変位で上方および下方に調節される。一旦多角形部材と読み取り器が回転多角形組立部に装着されると、曲げ可能ちょうつがい組立部１５０を使って、読み取り器３０と、制御マークを持つ表面部分との間の分離距離を精密に調節することができる。
【００８２】
内蔵された回転多角形部材の表面部分に制御マークを形成するマーキング道具が図１４に示されている。基本走査装置を組み立てた後で、マーキング道具を使って多角形部材２０上に制御マークを形成することができる。この基本走査装置には、露出光線発生器１６０、光線視準要素１６２、光線投射レンズ要素１６４が含まれている。図１４のマーキング道具を使って、多角形部材２０上に、最終画像形成装置の光検知部材を露出するのに使われる光線と同じ光線１６３に対応して制御マークが形成される。
【００８３】
露出光線発生器１６０から発生する未変調の光は、光線調節光学部材１６２で視準され、回転多角形部材２０の面２２から反射される。反射された光線１６３は、投射レンズ１６４で合焦され、校正された光学目盛または格子１６６上に未変調走査線を形成する。格子１６６は、透明と不透明の要素が交互に精密な間隔で配置されてできたパターンから成っている。多角形部材２０が回転すると、レンズ要素１６４によって精密格子１６６の表面に投射された合焦光線１６３が、矢印１６５で示されているように、格子表面を長さ方向に横切って走査する。精密格子１６６に等間隔で配置された不透明領域により遮られた合焦光線１６３からの光束は光検知器１６８に到達できないようになっている。一方、格子１６６の透明部分にぶつかる合焦光線からの光束は、格子１６６を通過して光検知器１６８を照らしだす。
【００８４】
光線が格子１６６上の不透明領域で遮られる度に、必ず光検知器１６８に入る光束の強度が瞬間的に低下する。入射光束の周期的振幅変調に対する光検知器１６８の応答を、マーキングレーザー組立部１７０に適用されるマーキング信号に使うことができる。走査光学系の幾何学的構造により、合焦光線１６３は格子１６６の端部を、回折格子１６６の中央部を走査するより速い表面速度で走査するので、光線１６３が光検知器１６８に変調される周波数が変化する。従って、マーキングレーザー組立部１７０に供給されるマーキング信号は可変の周波数を有することになる。走査線発生のための最終設定において、多角形光学列のすべての影響要素を採用することにより、光学要素の製造および組立整列誤差、幾何学的構造誤差に起因する非線形性、さらに走査線沿いの画素位置に影響するその他すべての要因が補償される。
【００８５】
従来の技術に精通している技術者は、直接光検知器１６８の出力を使って、光線１６３が格子１６６の不透明要素によって遮られる度に、必ず一つの制御マークが回転多角形部材２０の表面３３に形成されるようにする１対１のマーキング信号を発生させることができることを理解している。あるいは、直進電子パルス操作回路を使って、格子１６６で光線１６３がＮ回遮られる度に一つのマークを形成するようにしてもよい。ここでＮは任意の正の整数を表す。また、位相保持ループ等を使って、格子１６６が光線１６３を遮る度に回転多角形部材２０の表面３３に等間隔に配置されたＭのマークを作る比例パルス列を発生させてもよい。ここでＭは、整数または整数比を表す。従って、回転多角形部材２０の表面３３に作られるマークは、必ずしも、光検知器１６８の出力から発生するパルスと１対１の関係を持つ必要がない。ということは、回転多角形画像装置の範囲を校正するのに、特定のマーキング装置の解像度一つ一つに別個の精密格子１６６を用意する必要がなく、同じマーキング道具を使用できるということである。
【００８６】
従来の技術に精通している技術者はまた、上述のパルス乗法・除法手法を、回転多角形２０から読み取られた制御マークに基づいた画素クロック信号を発生させるのに同様に適用することができることも理解している。これにより、走査装置が、制御マークの間隔に対しＮまたはＭの関係を持つ領域の各種画素画像解像度を発生させることができるようにする。
【００８７】
マーキングレーザー組立部１７０は、光検知器１６８からの信号に応じて、変調されたマーキングレーザービームを発生する。光線をマーキングするレーザービームは、ステアリング鏡１７２によって方向付けされ、制御マーク形成のため多角形部材２０の表面部分３３にレーザー威力を集中させる合焦レンズ１７４を通過する。合焦レンズ１７４には、合焦レンズ列の一部として、図５（ｂ）, ５（ｃ）, ６（ｂ）に示されている第二レンズ６５や光学読み取り器の円筒レンズ６６、あるいは図７（ｂ）に示されていてそれに匹敵する反射凹鏡１０１と光路折り込み鏡１０３が含まれるようにしてもよい。どちらの場合でも、読み取り器は、多角形組立部に装着され、光検知列が一時的に取り除かれる。マーキング光線は、読み取り器の出力ポートから多角形部材の表面に合焦するように、読み取り器組立部の光学部材によって導かれる。
【００８８】
図１５を参照に上述されたように、マーキングレーザービームは、反射率の高い層３１を局部的に取り除いたり、その他の手法で修正して、光を弱め、より反射率の低い層３５を露出することで、制御マークを形成する。さらに、薄くて細長い形の制御マークを形成するようにレーザービームを構成し、合焦させることができる。
【００８９】
もし、多角形部材が一定の角速度で回転するように作られると、光検知器１６８がマーキングレーザー組立部１７０に供給する可変周波数マーキング信号とパルス操作ネットワークが、多角形部材の表面に異なった間隔で、制御マークを形成する。上述のように、まさにこの異なった間隔が、不均等の画素間隔をもつ走査線を通常作り出す幾何学的また整列要因を補償する。これにより、制御マークの読み取り器が、可変周波数画素クロック信号を発生し、等間隔の画素を持つ走査線を焼き付けるのを可能にする。
【００９０】
受信する光線１６３の強度も検知するように光検知器１６８を設計することもできる。強度情報を使って強度修正信号を発生させることができる。その信号は、適切に符号化され、マーキングレーザー組立部１７０にも供給される。そこで、マーキングレーザー組立部１７０が、強度修正信号をステアリング鏡１７２の再方向設定操作と組み合わせて使用し、多角形部材２０の上表面３３の適切な放射位置で強度を制御したマークのトラックを形成する。
【００９１】
光検知器１６８は、多角形部材２０の面２２の不完全さに起因する焦点位置誤差、走査線変位、またはぐらつき等を検知する光検知器の列から構成することもできる。さらに光検知器１６８が、符号化された多角形円錐角と焦点誤差信号をマーキングレーザー組立部１７０に供給し、それとステアリング鏡１７２を組み合わせて、多角形部材２０上の多角形円錐誤差変位と焦点誤差を修正する適切な制御マークを形成する。
【００９２】
従来の技術に精通する技術者には、回転表面部分の制御マークが多角形部材２０の反射面２２に対し、固定関係にあるので、本発明に従って用意された多角形型画像形成装置において感光部材上に焼き付けられた画素の名目上の位置および間隔が、多角形部材の実際の回転速度に無関係であることが明白である。その結果、図１４に示された上述のマーキングまたは校正処理を、画像形成装置に意図された動作速度と異なる速度で実行してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 回転多角形式画像形成装置の基本要素を示す図である。
【図２】 本発明に係る制御マークと制御マークを読むための光学読み取り器を有する回転多角形部材を示す図である。
【図３】 多角形部材の回転軸と同軸の円筒形表面に位置する制御マークを有する回転多角形部材の一部を示す図である。
【図４】 多角形部材の回転軸と同軸の表面に位置する制御マークを有する回転多角形部材のもう一つの実施形態を示す図である。
【図５】 回転多角形部材上で、制御マークを読み取るために使われる、本発明の光学読み取り器の基本要素を示す図である。
【図６】 本発明による２筐体の光学読み取り器の断面図である。
【図７】 本発明による１筐体の光学読み取り器の断面図である。
【図８】 回転多角形部材および空気軸受に装着されたフローティング光学読み取り器の一部を示す図である。
【図９】 回転多角形部材および空気軸受に装着されたフローティング光学読み取り器の一部を示す図である。
【図１０】 多角形部材が空気軸受に装着された回転多角形部材組立部の断面図である。
【図１１】 中央位置決め磁石とダイナミック位置決めコイルを含む回転多角形部材組立部の断面図である。
【図１２】 折り畳み式ちょうつがい接合で装着された光学読み取り器を示す図である。
【図１３】 固定された光学読み取り器と、軸方向位置が空気軸受で制御されるフローティング回転多角形部材を示す図である。
【図１４】 回転多角形部材上に制御マークを形成するのに使われる装置を示す図である。
【図１５】 回転多角形部材の多層表面を示す断面図である。
【符号の説明】
２０ 多角形部材、２２ 反射面、２４ モーター式多角形組立部、３０ 読み取り器、３２ 制御マーク、３５ 光源、４０，４２，４４ レンズ、４１ 変調器、５０ 感光部材。
Claims (1)
- モーター式多角形組立部に装着され、軸の周りに回転する多面回転多角形部材と、
前記多角形部材と前記モーター式多角形組立部の一つの回転表面部分に複数のデータトラックとして形成され、情報の少なくとも一部を符号化して記憶する制御マークと、
前記回転表面部分に近接して配置され、前記多角形部材の回転に伴い、前記制御マークを読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段に接続され、前記複数のデータトラックの制御マークから読み取られた情報に基づいて変調信号を発生する変調信号発生器とから成り、
その変調信号が画像形成装置の露出光線を変調するのに使われ、変調された光線が感光部材に静電気的潜在画像を形成するとともに、
前記制御マークの中の一つのデータトラックの情報は画素クロックデータを含み、この制御マークは、露出光線がポリンゴンミラーの２つの面から同時に反射する走査周期の部分については形成されず、この期間に対応して別データトラックに別のデータについての制御マークが形成されていることを特徴とする回転多角形型画像構成装置用の変調信号発生器。
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