JPH02136815A - 振動対策を施したｒｏｓ型印刷機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ラスター出力スキャナー（ＲＯ８）を用いて
、移動中のフォトレセプタの表面上に像を形成する形式
の電子複写機もしくは印刷機に関し、より詳細には、フ
ォトレセプタ内の機械的振動に起因する像形成走査ライ
ン内のエラーを補償するため光通路に沿って設けられた
空間フィルターに関する。

〔従来の技術〕

走査照明機構（移動照明源、反射器、投影レンズ）を用
いて、移動するフォトレセプタ上に像を投影する原画複
写方式においては、光学系を構成する各種部品の機械的
振動のために予期しない露光ストロボが起こり得ること
が知られている。

フォトレセプタの機械的振動は非光学レンズ像形成系に
おいても問題となるものである。イメージ・バーを用い
てフォトレセプタ表面に印刷を行う印刷機の例として米
国特許箱４，４７７，１７５号と米国特許箱４，３８９
，６５９号がある。前者ではイメージ・バーは個々に活
性化された複数の照明要素（Ｌ　Ｅ　Ｄ）を備えており
、後者ではイメージ・バーは個々に活性化された複数の
電子光学電極を備えている。ラスター出力走査（ＲＯ８
）光学機構を用いている印刷機の例としては米国特許箱
３．８６７，５７１号がある。この特許では、レーザー
光線が像データ入力と、回転正多角形から反射してフォ
トレセプタ表面に走査ラインを形成する像とにしたがっ
て変調される。この形式の印刷機構では、フォトレセプ
タの振動はグレー領域における周期的な変調、すなわち
バンディングとして知られる現象を起こす原因となり得
る。ラスターにより形成された像に周期的な露光変調を
与えると、光学レンズ走査型複写機の機械的振動のため
に露光ストロボのディジタル・アナログが生じる。

その結果として得られる複写は、ベタ黒領域の露光の場
合にハーフトーンが一様でなくなり、ライン巾に変動を
生じたものとなる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、機械的振動の影響を受けているフォトレセプ
タの表面にラスター出力スキャナー装置により転送され
た像における周期的露光変調を補償するための機構に関
する。より詳細には、本発明に係るレーザー印刷機構は
高強度の光ビームを発生するビーム発生手段と、この高
強度の光に感応する可動記録媒体と、ビーム発生手段と
記録媒体との間に挿入され記録媒体に近接して配置され
た円筒形レンズを含有する複数の光学要素を備え、記録
媒体表面の一点に前記ビームを結像させる光学手段と、
ビーム発生手段とスキャナー装置との間に位置し、電子
信号の情報内容にしたがって光ビームを変調する変調手
段と、この変調手段と結合しており、変調された光ビー
ムをスキャナー装置上の所定の位置に偏向させる偏向手
段と、記録媒体上に投射した反射光が連続的なトレース
でもっていずれかの方向に、記録媒体上を走査されるよ
うに多面多角形を回転させる手段と、円筒形レンズの第
一フーリエ平面に配置された振幅伝達空間フィルターと
からなり、前記スキャナー装置はビーム発生手段と記録
媒体との間で変調された光ビームの通路上に位置する多
面多角形を備え、記録媒体上に投射されたビームを反射
させる反射面を有するものである。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るレーザー印刷機構の光学部および
記録部を単純化して示した図である。

光源ｌは本印刷機構用の光ビームを発する。光源ｌは単
色光２からなる平行ビームを発するものであり、ヘリウ
ム−カドミウム系またはヘリウム−ネオン系レーザーの
ようなレーザーであることが好ましい。単色光ビームは
球面レンズ３によって変調器４に集中され、光ビーム２
はビデオ信号入力内の情報に従って変調される。

変調器４はビデオ情報を該変調器４の出力部において変
調光ビーム６に変換する。変調器４は適当なものであれ
ばいかなる変調器でもよく、あるいは変調器／偏向器で
もよい。この変調器４　（代表的には音響−光学変調器
である）によってビデオ信号内の情報が変調光ビーム６
により表される。

光ビーム６は投射光６を平行化する球面レンズ７に投射
する。平行化された光のレンズ７からの出力ビーノ・８
は、次いで円筒レンズ９に向けられる。円筒レンズ９は
ビーム・エネルギーを走査方向すなわち接線方向に拡散
Ｉ〜、ビームを像形成レンズ１１に向ける。本実施例中
の像形成レンズ１１は二重Ｉノンズであり、凸レンズ１
３と結合（７た両凹レンズからなる。像形成レンズ１１
が媒体２［ｊの表面−１−にレーザービームスポット１
４の像を形成することができれば、他のレンズの組合わ
せを用いることもできる。像形成レンズ１１はビーム１
５をつくりだし、このビーム１５が走査多角形１′７の
連続した複数の面１６に当たり、それらを照らす。

好適な実施例においては、多角形１　’７の回転可能な
軸は光ビーム６が進む平面と直交］−でいる。

多角形１７の而１６は照面１６に当たる照明光を”４へ
て反射させるため鏡面とな−っている。多角形１７が回
転すると、光ビームは面に反射１．２、走査角度を介し
てフライング・スポット走査装置に向かう１、あるいは
、フライング・スポット走査装置の代わりに他の適当な
装置、例えばリニア回折グレーティングを備えたホ「１
グラフイースキヤチーを用いることもできる。

媒体２５は充電領域（図示せず）を通って連続的に回転
するセログラフィートラム（表面の一部のみ図示）を用
いても良い。この媒体２５は、コロナ放電装置と、円筒
レンズ２０を通過して回転多角形１７から来たビームが
矢印Ｙの方向にドラム上のスキャン幅Ｗを横断する露光
領域と、現像領域と、コピーシートがドラムと接触しつ
一つ辿過し、静電放電を受けて、現像みれた像をドラム
からコピーシートへ転写する転写領域（図示せず）とか
らなる。

スキャン幅Ｗ内の位置に応（−２で先の強さが変調され
または変化させられることにより、スキャニング・スポ
ットの情報内容が表わされるので、有用な像か形成され
る１、スポットが充電された表面を横断すると、スポラ
ｉ・はその光の密度に応じて静電電荷を消散させる１、
このようにつ（られｔ−静電電荷パターンは現像領域に
おいて現像され、次いで二重ビーシー　１・に転写され
る。現像された像はドラｌ、２５の機械的振動のために
前述した望ましくない問題、すなわちベタ黒領域の非一
様性、ライ：２成長、ハ・−７トーンバンデイング等の
問題を示すことがある。本発明の最終的な実施例におい
てはこれらの望ましくない問題は、多角形１７の１ｆｆ
ｌｉのうちの−っの、またはその付近のフーリエ変換平
面内に振幅伝達〕、イルター・１０を設けることにより
減少させることができる。このフィルターは振動空間周
波数ｆ、において像形成機構の周波数応答性を低下させ
る機能をイ■する。

第；２図を参照すると、光＠界振幅ｇ　（Ｘ）は、本の
ラスクーラ１′ンを走査する間にドラム２５の表面に投
射する低速走査方向（Ｘ）内に存在する。

それは多角形性光学素子■、２のフーリエ平面に進入す
る電界振幅ｂ（ｘ′）の関数である。機構の中には、こ
の平面は多角形の而の付近にあるものもある。世界伝播
に伝速関数手法を用いると、ツー丁−変換ル面から出た
電界振幅は１１（Ｘ’）とＴ（Ｘ’　）、“−の漬Ｃあ
り、こ、−でＴ（：＜’）は多角形の面の振幅反射率ま
たはフーリエ１２面し、内１．Ｊもしくはその付近に設
けられたフィルター４０の振幅透過率となり得る。多角
形性光学素子２０に起因するエネルギ劣化を無視すれば
、ドラノ、２５の表面における電界振幅は次式のように
書ける。

ここで、λは光の波長、Ｆは多角形性光学素子の焦点距
離、Ｋは複素数定数である。

ｆ’＝ｘ’／λＦ　とすれば、 ｇ（λ］＝Ｋ（λＦ）！、ｌ　屓へＦｆ）Ｔ（入Ｆｆ４
ｅｘｐ　し２ｒＸＸｆ’ｌ、ｄｆ２　　−＋− ＝　Ｋ（λＦ’Ｊ　　　ｈ　ＣＸ／）、Ｆ）”　Ｔ（Ｘ
／ｋＦ５となる１、ここで、（１七）はくりこみコンポ
リ、−一ション、ティルダ（〜）はツーリボ変換された
関数を表す。フォトレセプタはＩ　ｇ（ｘ）　ｇ”ＣＸ
＞１．に比例する密度Ｉに応答する。しノーか−）で、 Ｉ（１）−ｃｇ（１）ｇｌ（η ここでｇ命はｇ　（ｘ）の共役複素数、Ｃは定数である
。

ラスターライン露光分布Ｅｌ（Ｘ）は高速走査方向Ｙの
密度を積分することにより得られる。積分により新たに
定数が生じ、またＥｌ（ｘ）　＝　ｃ’　［ｇ（ｘ）１
２．となる。

このラスターライン露光分布Ｅｌ（Ｘ）は光導電体上の
位置に写される。光導電体の速度を一定とし、多角形の
振れもしくはピラミッドエラーをなくすため、走査ライ
ンは一定の間隔Δで隔てられ、模写関数ｒ。（Ｘ）は次
式のようになる。

ここで、δはデイラックのデルタ関数である。もし、フ
ォトレセプタ振動に単一の周波数またはｎ個の周波数が
存在すれば、模写関数はそれぞれ（５）式、（６）式の
ようになる。

の振動周波数に起因する最大ラスター空間エラーである
。−船釣には、フォトレセプタ上の露光分布Ｅ　（ｘ）
は次式のようになる。

Ｅ（１）“′しくＱ”（Ｘ’）ｌ　”　ｒα）（７）機
構内に振動が生じると、その振動空間周波数における露
光の変調が起こる。しかしながら、関数Ｔ（ｘ’　）　
、ｈ（ｘ’　）として適当な関数を選ぶことにより、露
光変調は減少もしくは消滅させることができる。この目
的を達成するため、露光分布の周波数スペクトラムは周
波数±ｆｓｋにおいて低下しなければならない。Ｅ　（
ｘ）をフーリエ変換することにより周波数スペクトラム
が得られる。

＝　Ｃ′〔λｎ２１に＋２　（（ｈ＜λＦ／、ｌ’？”
（λＦｆ）Ｉ十仏五−Ｔツｆ、由・７］１）ｒｃｎ＝Σ
ニー、６トー６−Σ”−”ｋ”””ｓｋ””ｋ”Ｉ　　
（６）　　　　積ｈ　Ｔノ自ｍ　＜　リコミ’：Ｊ　”
／ホ！Ｊ　ユウ’／　ヨンハ本ここでｆ＋には振動の空
間周波数であり、ε、はそ　　機構の非標準化ＭＴＦと
等価である。もし、ｆ３＝±ｆ　＋ｋにおいてこの項が
０であれば、その周波数における露光変調は消滅する。

以上の分析に基づき、透過フィルター４０が備える透過
プロフィールは、振動による非一様性を完全には消滅さ
せないが、本機構の解像力を大きく劣下させることなく
、制御できる程度にまで緩和させることができる。第一
の例として、例えば、高速走査方向と平行に隔置された
複数の不透明ラインを備えた透明背景からなるフィルタ
ーは周波数ｆ、においてバンディングを完全に消滅させ
ることができる。このフィルターを関数的に記述すると
、 しかしながら、このフィルターの問題はｆ８以外の周波
数は減衰し、次式のようになることである。

びげ、　（２ｎ　＋　１））　＝　０）−ｒ、以外の周
波数の減衰（および解像力の損失）を最小にするため、
フィルターのバーを少なくすることができる。ｌ；’＝
５００ｍｍ、λ＝０．６３２８　Ｘ　Ｉ　Ｏ−”ｍ　ｍ
　、、ｈ（ｘ’）　＝　ｘｅｘｐ［−２１１ｘ’２／（
λＦｂ）２］　　。

ｂ＝２２．３７、ｆ、＝１ｃｙ／ｍｍとして特定の場合
の試験を行った。次式（１０）により与えられ、かつ第
３図に示す、二つの不透明バーのみを有するフィルター
はＩｃｙ／ｍｍにおいて露光バンディングの２０％の減
衰を示した。

ビームのＸ方向における露光プロフィールは次式（＋１
）により与えられ、第４図に示されている。

また、計算によれば、４本バーのフィルターは解像力を
劣下させることなく露光ストロボを約４８％減衰させる
ことも半ｌ明した。単一ライン露光分布を第５図に示す
。注意すべきことはフィルター内のバーの数が増加する
と減衰要因は増加するが、単一ライン露光分布（これは
不良変調を減少させる）におけるサイドバンドの高さも
同様に増加するということである。これらのサイドバン
ドの高さが高くなってくると、ザ・イドバンドは像を劣
下させ始める。

所望の減衰を可能にするフィルターの種類は、不透明バ
ーがその装置および実施の単純性のために好適であるが
、この不透明バーに限定されるものではない。より複雑
なフィルターを用いればより理想的な露光分布を得るこ
とができる。これらのフィルターの形式はポログラフィ
ー型または誘！！’；！であり、これらは波頭の位相を
優先的に変化させ、効ｗ的に負の透過値をつ（り出す。

連続的に変化する中性密度のフィルターまたは既述の全
ての形式の−７，イルターを組み合わせたフィルターを
用いることもできろう 本発明の第二の側面によれば、空間フィルタ・−はより
一般的なし・−ザーＲＯ８，すなわち数組の光学素子が
対象絵素（−）のラスター走査像を形成（２、この月象
絵素０は高速走査方向ｙにおいて連続的に走査され、低
速走査方向Ｘにおいて模写されるようなＬ／−ザーＲＯ
８用とし２ても用いるこ古ができる。低速走査方向にお
いては、対象物の分布０（ｘ）は通常、変調器４（第１
図参照）の出口平面におけるガウス・１ノーザービーム
プロフイールである。前述のように、ｒ（ｘ）は振動の
ために一様でない間隔を有しており、このため非一様な
ベタ黒領域、ハーフト−ンにおけるハンプ、ｆング、ラ
イン幅の変化等の印刷にの問題の原因となる。。

ＲＯ３光学機構は多数の「出口部Ｊ　（ｅｘｉｔ　ｐｕ
ｐｉｌ）平面を有しており、この「出「」瞳」は、ライ
トシー・ンが像形成要素を残（７て、像を形成するため
に回折するときに通過しなければならない開ＬＪ＠表し
ている。どの平面においても「出［］瞳［の形状は光線
Ｉ・レーシングにより決定することもできる。

本光学機構の干渉性散乱関数は［出口部ｊのフーリエ変
換であり、これには振幅伝達関数Ｔ（ｘ’　）が含まれ
ることもある４３本発明の第一の態様ではフィルターは
多角形柱光学素子のソーリエ平面内で作動するようにさ
れていたか、本発明の本態様においては、補正フィルタ
ー・を任低の平面内に設けることができる。このように
、低速走査ライン拡散関数（２（ｘ）は次式で与えられ
る。

こ、二で、Ｋは高速４≧青方向におりる「出口部」につ
いて積分し、たことに、１、り生じる定数であり、ｄは
「瞳」平面から像までの距離、〒は「瞳−１における空
間フィルタ〜・のフーリエ変換である。対象の電界振幅
が０（ｘ）−ｔ″゛あれば、像振幅は次のくりこみ’Ｘ
Ｉンボリュウジョ：、／により与えられる。

ニこて、Ｍは倍率、Ｑ（−ｘ／Ｍ）は幾何学的に拡大３
゛５れだ対象物の像である。−本のヨスターラ、インの
像露光は次式’−ｃ、　！″１′えらねる。

こ、７で（：は走査スポット速度に反比例する定数であ
る。Ｅｌｌ　Ｉｊｉｌｌの背景領域における像平面露光
は、振動に起因するｉα〕化し、たラスター間隔を含む
かもし。

れない関数ｒ　（ｘ）を介し、てＥｌ（Ｘ）の模写によ
り得られる。（１、たかって、背景露光総計は次式で与
えられる。

Ｅ（Ｘ’）＝Ｅ（Ｘ’ｌ°−（Ｘｌ（１６）Ｅ　（Ｘ）
のフーリエ変換は振動１ご起因Ｊる露光に」−９ける変
調を示（７ている。したが−）て、明らかに、公称ラス
クー周波数における露光には変調が存在するが、この変
調は−ｔ５）に大きな１ノ・−・ザースポットを用いる
ことにより低い値に抑えられ、ラスクー周波数は目の４
：＆応用波数の範囲よりも大きい。一方、振動に起因す
る模写関数の変調は、もし空間周波数が目の感５度（約
Ｉ　ＣＹ　／　ｎ１ｒｎ　）のピークに近ければ問題と
なる、二とがある。’Ｆ＜、’）内の振動周波数（ｆ、
）−は、その周波数において’ｉｇ＋（ｆ）が０でない
限りは、露光内においては明白である。１式（１５）か
ら、この状態は次式と等価である、−とかわかる。

もしこの状態が満足されれば、振動周波数は露光分布に
は現れない。式（１３）から、必要な状態は次式が成り
立つときに得られることがわかる。

式（１９）はＴ（−人山ｆｓ）またはδ（ＭｆＳ）の一
方が０であるときに成り立つように見える。しかしなが
ら、式（１９）はくりこみコンポリュウション式であり
、Ｔ（−λｄｉ７ｓ）またはＯ（Ｍｆ）が振動周波数ｆ
８においてのみＯであっても式（１９）は０とならない
。実際には、振動変調は次式の特性を備えた「出口瞳」
内にフィルターを用いることにより消滅させることがで
きる。

Ｔ（Ｘ’）　＝　Ｏａｔａｌｌ　Ｘ’　＝±ｎ（λｄ、
ｆ）：　ｎ＝　１．２．、、、　　　　　ノしかしなが
ら、このフィルターでは他の多数の（所望の）空間周波
数が減衰する。より実際的なフィルター関数は次式で与
えられる。

これは周波数ｆ３における不良変調を減少させるが、消
滅はさせない。

ここで述べた空間フィルターによる解決策は前述のもの
、すなわち多角形柱レンズの第一フーリエ平面内にフィ
ルターを設けるＲＯ８機構に応用したものよりも一般的
である。本応用例によれば、フィルターは低速走査光学
素子の「出口瞳Ｊ内の平面に設けられ、フィルターの空
間長さは光学素子の形状に合わせて適宜選択される。

【図面の簡単な説明】

第１図は多角形柱レンズの第一フーリエ平面に配置され
た補償フィルターを用いた印刷機構の上方から見た概略
的な平面図、第２図は第１図の機構を単純化して展開し
た概略図、第３図は２本の非伝導性バーを備えた空間フ
ィルターの伝達機能を示す線図、第４図は第３図のフィ
ルターの露光プロフィールをプロットした線図、第５図
は４本の非伝導性バーを備えた空間フィルターの露光プ
ロフィールをプロットした線図である。 〔符号の説明〕 ｌ・・・光源 ３・・・球面レンズ ６・・・変調光ビーム ８・・・光出力ビーム １１・・・像形成レンズ １３・・・凸レンズ １４・・・レーザービームスボッ １５・・・ビーム １７・・・走査多角形 ト ２・・・単色光 ４・・・変調器 ７・・・球面レンズ ９・・・円筒形レンズ ２・・・両凹レンズ １６・・・面 ２５・・・媒体 電子ビデオ流 １−一÷ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高強度の光のビームを発生するビーム発生手段と、この
   高強度の光に感応する可動記録媒体と、前記ビーム発生
   手段と前記記録媒体との間に挿入され前記記録媒体に近
   接して配置された円筒形レンズを含有する複数の光学要
   素を備え、前記記録媒体表面の一点に前記ビームを結像
   させる光学手段と、前記ビーム発生手段とスキャナー装
   置との間に位置し、電子信号の情報内容にしたがって光
   ビームを変調する変調手段と、この変調手段と結合して
   おり、変調された光ビームを前記スキャナー装置上の所
   定の位置に偏向させる偏向手段と、前記記録媒体上に投
   射した反射光が連続的なトレースでもっていずれかの方
   向に前記記録媒体上を走査されるように多面多角形を回
   転させる手段と、前記円筒形レンズの第一フーリエ平面
   に配置された振幅伝達空間フィルターとからなり、 前記スキャナー装置は前記ビーム発生手段と前記記録媒
   体との間で変調された光ビームの通路上に位置する多面
   多角形を備える、前記記録媒体上に投射されたビームを
   反射させる反射面を有することを特徴とするレーザー印
   刷機。