JPH03144519A - ビーム変調装置 - Google Patents

ビーム変調装置

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JPH03144519A
JPH03144519A JP2276130A JP27613090A JPH03144519A JP H03144519 A JPH03144519 A JP H03144519A JP 2276130 A JP2276130 A JP 2276130A JP 27613090 A JP27613090 A JP 27613090A JP H03144519 A JPH03144519 A JP H03144519A
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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】 本発明は、ラスタ出力スキャナにおいて１本のレーザ・
ビームから２つの走査ビームを生成する装置である。本
発明は１本のレーザ・ビームを個別に変調、偏光された
２本のレーザ・ビームに分離することを開示する。これ
ら２本のビームは、次に、まとめられ、電子写真プレー
トのような感光面を露光するのに使用される。これらの
ビームが走査線間の１つまたはそれ以上のスペースに等
しい距離までまとめられる場合、本発明を用いて２本の
走査線を１本のビームから生成し、したがって、回転多
角形の１つの小面から２回の走査を行うことができる。
走査用レーザ光源と回転多角形を用いる電子プリンタが
光導電体上に入射するビームを発生するのは普通である
。このレーザ・ビームが光導電体に入射すると、周知の
要領で、ドラムを放電させ、光導電体の表面上にプリン
トしようとしている情報の形で電荷パターンを残す。次
に、ドラムがトナーで現像され、このトナーが出力用紙
に転写される。
ここで考察すべき問題は走査速度である。多角形をもっ
と速く回転させるのが安易な解決策であるが、軸受の寿
命で多角形の回転速度の上限が定まる。従来用いられて
きた１つの改善策は、２本のビームで走査を行うことで
あり、これにより、ｌ多角形小面あたり２回の走査を行
うことができる。その−例が普通に譲渡された米国特許
第４、６８６．５４２号ｒＨｉｇｈ　５ｐｅｅｄ、　Ｈ
ｉｇｈ　Ｒｅ５ｏｌｕｔｉｏｎＲａｓｔｅｒ　０ｕｔｐ
ｕｔ　５ｃａｎｎｅｒＪに開示されている。単一の環ビ
ームは２本のビームに分離され、これらのビームは個別
に変調され、１多角形出面あたり２回のラスタ出力走査
を行うように使用される。この配置での問題は、感光体
平面のところで走査線間に成る最短距離を維持しなけれ
ばならず、すなわち、ビームが互いに干渉してむらを発
生するということである。このことは、装置を２本の連
続走査線を生成するのに用いている場合、出力部での１
インチあたりの走査線の数を制限する。あるいは、２本
のビームを用いて非連続走査線を生成することによって
１インチあたりの密度が高い走査線を生成することもで
きる。すなわち、生成した２本毎の走査線を１本、２本
またはそれ以上の本数の走査線分だけ分離する。もちろ
ん、この場合、デイスプレィ情報は正しいシーケンスで
送らなければならない。以下に説明する本発明は１小面
あたり２本の非干渉性で密接したビームを生成する方法
を提供する。
本発明は、互いに直角に偏光された２本のビームに環ビ
ームを分離することによってこの問題を解決する。それ
故、変調後、ビームを感光体平面でまとめたとき、光学
的干渉がまったくない。
ビームは互いに非常に接近してまとめられ、高密度の連
続走査線を生成することができる。
本発明の最も基本的な形態は、単一の入力ビームを２本
のビームに分離し、これら２本のビームを所定の距離離
し、９０度偏光させるビーム・スプリッタと、これら２
本のビームをほとんど混線なしに変調する音響光学（Ａ
１０）モジュレータと、ビームをまとめて１本の走査線
とするビーム再結合装置との組み合わせである。小面ト
ラッキングもモジュレータにおいて行われる。すなわち
、ビームは現行の小面の円弧を通して揺動するときにこ
の小面をたどる。最後に、２本のビームを１本の走査線
に最終的にまとめるとき、その時点では９０度隔たるよ
うに偏光されているので、これら２本のビーム間にはま
ったく干渉がない。
まだ残っている問題の１つは、この構成配置では、一方
のビームがより長い距離移動し、したがって、両方のビ
ームが同じ位置に合焦しないということである。この状
況では、複屈折式ウェスト位置コンペンセータを用いて
ウェスト部を再度まとめることができる。あるいは、モ
ジュレータとビーム再結合装置の間に半波長プレートを
設けても良い。この場合、一方のビームがビーム・スプ
リッタにおいてわきへそらされ、他方のビームが再結合
装置においてわきへそらされる。したがって、両方のビ
ームは同じ平面に合焦することになる。
上記の実施例のすべては、偏光不感式モジュレータを必
要とする。偏光感応式モジュレータを用いる場合、シス
テムはスプリッタとモジュレータの間に一方のビームの
ための１つの半波長プレートを必要とし、また、モジュ
レータと再結合装置の間に他方のビームのための別の半
波長プレートを必要とすることになる。この構成では、
これらのビームはモジュレータのところで同じ偏光状態
を持つことになる。
以下、本発明をより充分に理解して貰うために、図面に
関連して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の最も基本的な実施例を示している。単
一のビーム２０が偏光式ビーム・スプリッタ２１に入射
する。このビーム・スプリッタは方解石または金紅石の
ような大きな複屈折率を持つ材料で作っである。このビ
ーム・スプリッタ２１を用いて、入射ビームと結晶軸と
のなす平面に関して４５度偏光された偏光レーザ２０か
らの１本の入力ビームを、Ａ１０またはブラッグ・セル
式モジュレータ２２の２つの電極間の距離に等しい最終
出射分離距離をもって２本の直角偏光されたビームに分
割する。
Ａ１０モジユレータ２２は２つの機能、すなわち、両方
のビームについて同等の小面トラッキングを行う機能と
、これらのビームを個別に変調する機能とを有する。ビ
ームは、ドライバへのデータ流入力に従ってオン、オフ
され、現行の多角形小面をたどりながらプリンタ光導電
性面に到達する。最後に、ビームはビーム再結合装置２
３によってまとめられていくつかの強度レベルを持つ１
本の走査線を形成する。
この配置での１つの問題は、上方のビーム２４が下方ビ
ーム２５より長い（または、結晶およびその配向に応じ
て、短い）経路を移動するということである。したがっ
て、上方ビームのウェスト部は下方ビーム２５のウェス
ト部の左（右）に生じることになる。このウェスト部と
いうのはビームの最も細い部分のことである。このウェ
スト部変化は、第２図に示すように、ウェスト・コンペ
ンセータ２６によって補正され得る。ウェスト・コンペ
ンセータ２６は、偏光機能と異なった光速透過率を有し
、したがって、一方のビームのウェスト部を他方のビー
ムに対して変位させることになる。したがって、両方の
ビームは同じ平面で最小のスポットに合焦することにな
る。
ウェスト部変位を補正しなくて良い実施例が第３図に示
しである。ここでは、Ａ１０モジユレータ２２とビーム
再結合装置２３の間に４分の１波長プレート２７が設け
である。その結果、両方のビーム経路が等しい距離とな
る。
上記実施例のすべてに、偏光不感式Ａ１０セルを用いて
、任意の偏光状態のビームを変調するのに同じパワー量
を使用できるようにすることが好ましいという問題があ
る。このセル材料はシステムで必要とされる光学波長あ
るいは搬送波周波数について常に利用できるわけではな
い。第４図に示す実施例は、Ａ１０セル２２に入射する
前に両方のビームの偏光状態を均等にする。したがって
、偏光感応式媒質を使用できる。偏光状態の均等化は、
下方ビーム２５のＡ１０セル２２に入る前の経路に半波
長プレート２８を挿入し、上方ビーム２４のＡ１０セル
２２の後の経路に第２の半波長プレート２９を挿入する
ことによって可能である。したがって、ビームはＡ１０
セルを通過しながら同じ偏光状態を有する。半波長プレ
ート２８．２９の材料は、たとえば、６３２８オングス
トロームの光に対して設計された結晶石英であり得る。
第９図に示すように、ビーム４０は、再結合装置２３を
出射すると、システム中心線４１に対して平行でかつそ
の上方に変位しているが、出力ビームが入力と一致して
いると光学系では便利である。そこで、サジタル・プレ
ート４２が設けである。このプレートはグレードＡの入
念な焼きなましを行った光学ガラスの矩形片であり、ビ
ーム４０を中心線４１に向かって下方に向けるのに必要
な角度まで調節される。
このシステムでは、モジュレータがビームを回折させな
いときには、ビームはオフである。回折−次ビームが中
心線４６に正確に沿って送られるときには、ビームはオ
ンである。これらの関係が第１０図に示してあり、この
図は第９図の構成要素の頂面図であり、共線くさび４５
を示している。この共線くさびは入念な焼きなましを行
ったグレードＡの光学ガラスのほぼ矩形の部片であり、
１つの面が１度または数置だけ矩形の形からはずれてお
り、ビーム４３がモジュレータによって偏向されないと
きに、図示のように下向きに傾くように調節される。正
しい調節が行われたときには、モジュレータからの０次
ビーム４４は中心線４６と一致することになる。
１ 第１〜４図のＡ１０セル２２が第５．６図により詳しく
示しである。このユニットの主な部分は音響光学手段３
６であり、これに圧電式音響トランスジューサ３４が取
り付けである。このセルは２つのアース３７と、２つの
ｒｆ３５真空蒸着金電極とを有する。電極とアースの間
にはワイヤ３３によって２つのｒｆ信号が送られて２つ
の音響フィールド３８を形成し、これらの音響フィール
ドがビームを変調し、小面トラッキングを与える。セル
の前方にはレンズ（図示せず）が設けてあってビームを
第６図に示すガウス・スポットの形に合焦するようにな
っており、それにより、ビーム全体が音響フィールド内
に入る。ワイヤは金電極に超音波溶接してあり、エポキ
シのビードで補強されている。電極間の距離は、電極幅
の少なくとも数倍であって、個別の変調のために各光学
ビームに対して非干渉音響フィールドを与えるものでな
ければならない。音響光学手段は種々の光学グレード　
ガラス、すなわち、ＴｅＯ□、ＬｉＮｂ０．、ＰｂＭｏ
Ｏ４，ＧａＰ等の単結晶のうちの１つで２ あって良い。−次ビームは出力スキャナの残部への出力
として使用されるビームであり、その結果、モジュレー
タに加えられるフィールドがある場合には、ビームはオ
ンとなる。音響フィールドがまったくない場合には、ビ
ームはオフである。
加えて、印加されたｒｆの周波数が変えられて偏向角を
変える。これが小面トラッキングを達成する。
第１図のビーム・スプリッタは、偏光式ビーム・スプリ
ッタであり、これは、好ましくは、方解石または金紅石
のような大きな複屈折率を持つ。このユニットは、結晶
軸に対して４５度で入射する１本の入射ビームを、第７
図に示すように、ブラッグ・セル上の２つの電極間の距
離に等しい最終出射分離距離を持つ２つの直角偏光され
たビームに分割するのに用いる。
このビーム・スプリッタに対して４５度に入力ビームの
偏光角を設定すると、ビームの水平方向、垂直方向に偏
光した成分に等しいエネルギを与える効果を奏する。２
つの出力ビームのエネルギがこうして等しくなり、これ
が所望の状態である。円偏光した光も同じ効果を奏する
。
非偏光源を使用する場合でも同じ結果を得ることができ
る。残念ながら、いわゆる「非偏光レーザ」は本当に非
偏光ではなくて、いくぶんランダムあるいは「非制御の
」偏光特性を有する直角偏光ビームを発生する。このよ
うなレーザを使用するにあたっての問題は、直角偏光成
分の強度が一定の比率を保てず、普通「偏光ノイズ」と
呼ばれるものに変化する。このタイプのレーザは、ビー
ム・スプリッタに対して４５度で２つの偏光成分を整合
させることによってなお使用し得る。２つの出力ビーム
の各々は、したがって、偏光ノイズの等しい成分を含む
ことになり、これは消滅する傾向がある。しかしながら
、レーザの設計において特殊な予防手段を設けることな
く、２つの直角成分の角度を経時的に変化させ、ノイズ
消滅効果を開始さセルことができる。偏光ノイズおよび
偏光角は偏光レーザでは良好な安定性を持つから、この
ようなレーザが現在のところ好ましい。
ＦＩ レーザ偏光角の適正な整合状態を得るために、レーザを
そのマウント内で回転させる手段を設けることができる
。しかしながら、レーザ回転軸がビーム軸線と同軸でな
いかぎり、レーザを回転さぜるとビームの不整合を招く
ことになる。偏光角を整合させるもっと満足できる方法
は、ビーム・スプリッタ２１に先行して、レーザ・ビー
ムに半波長または全波長線形リターダ３０を導入するこ
とである。半波長リターダの回転は２倍の率で偏光角の
回転を生じさせることになる。すなわち、リターダが２
度回転すると、偏光角が４度回転することになる。全波
長リターダは同じ率で回転を生じさせる。意図は感光体
のところで２つのビームの強度を精密に平衡させるべく
調節を行うことにあるので、他のリターダの組み合わせ
、たとえば、液晶偏光ローテータを用いて楕円偏光ビー
ムの回転を生じさせ、より微細な調節を行うことができ
る。
別の考察は、入射角が多角形の回転と共に変化するとき
に、水平方向、垂直方向に偏光された光について異なっ
た要領で変化する反射性を多角形が持っているというこ
とである。したがって、２本のビームの強度の比率は走
査線に沿って変化することになる。もしこの変化が許容
できないならば、そのときは、４分の１波長リターダ３
１を２本のビーム内でビーム再結合装置２３の後に設置
し、その軸線をビーム再結合装置の軸線に対して４５度
の角度としても良い。これは２本の線形で直角に偏光さ
れたビームを時計方向および反時計方向に円偏光された
ビームに変換するように作用する。多角形の回転も両方
のビームに同様に作用し、強度比率は走査を通じて一定
に留まることになる。半波長リターダも、その軸線をビ
ーム再結合装置軸線に対して２２．５度にすることによ
って同様の結果を与えることができる。この配置は両方
のビームの偏光角を４５度回転させることになり、ここ
でも再び、両方のビームが多角形によって同様の要領で
影響を受けることになる。
第１図のビーム再結合装置２３は、２本のビームが変調
、偏向させられた後直ちに使用される。
このビーム再結合装置はビーム・スプリッタ２１と同じ
構造を持つが、位置は逆である。したがって、２本のビ
ームは一緒にされ、２本の個別の走査線が形成される。
ビーム再結合装置はビーム・スプリッタ２１よりもやや
短くなっており、２本のビームがユニットを出射したと
き、走査光学装置によって結像した後、感光体のところ
で１本の走査線に等しい短い距離隔たる。これは第８図
に示しである。走査線間の距離は、ビームに対する再結
合装置の角度を調節することによって、図示のように調
節することができる。
本発明を成る特殊な実施例について説明してきたが、当
業者にとって、発明の真の精神、範囲から逸脱すること
なく種々の変更をなし、その構成要素を均等物で置き換
え得ることは明らかであろう。さらに、発明の本質的な
教示から逸脱することなく多くの修正もなし得る。
【図面の簡単な説明】
第１図はモジュレータの一実施例の全体概略図である。 第２図はウェスト・コンペンセータを有する実施例を示
す。 第３図は等しいビーム経路長さを有する実施例を示す。 第４図は２つの半波長プレートを使用する実施例を示す
。 第５図は音響光学セルの図である。 第６図はＡ１０セルの概略図である。 第７図はビーム・スプリッタの概略図である。 第８図はビーム再結合装置の概略図である。 第９図はモジュレータの側面図である。 第１０図はモジュレータの頂面図である。 図面において、２０・・・単一ビーム、２１・・・偏光
式ビーム・スプリッタ、２２・・・Ａ１０またはブラッ
グ・セル・モジュレータ、２３・・・ビーム再結合装置
、２４・・・上方ビーム、２５・・・下方ビーム、２６
・・・ウェスト・コンペンセータ、２７・・・４分の１
波長プレート、２８．２９・・・半波長プレート、３６
・・・音響光学手段、３８・・・音響フィールド、　９ ４０・・・ビーム、４１・・・システム中心線、４２・
・・サジタル・プレート、４３・・・ビーム、４４・・
・−次ビーム、４５・・・共線くさび、４６・・・中心
線　０

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）、１本の原ビームを第１の距離だけ隔たった第１
    、第２の平行なビームに分割し、これら第１、第２の平
    行ビームを９０度隔たるように変更するスプリッタと、 各平行ビームを個別に変調するモジュレータと、 これらの平行ビームをまとめて互いに第２の距離内にあ
    るようにする再結合装置とを包含するラスタ出力スキャ
    ナ。
  2. （２）、請求項１記載のスキャナにおいて、前記第２距
    離が走査線間の距離であることを特徴とするスキャナ。
  3. （３）、請求項１記載のスキャナにおいて、さらに、他
    方の平行ビームに対して最短距離を移動した平行ビーム
    の透過率を低下させて両平行ビームのウェスト部を同じ
    点に持って行くウェスト・コンペンセータを包含するこ
    とを特徴とするスキャナ。
  4. （４）、請求項１記載のスキャナにおいて、さらに、前
    記スプリッタと前記再結合装置の間に半波長プレートを
    設け、両平行ビームがここを通過してその移動距離を等
    しくしなければならないようにしたことを特徴とするス
    キャナ。
  5. （５）、請求項１記載のスキャナにおいて、さらに、一
    方の平行ビームが移動しなければならない第１の半波長
    プレートをスプリッタとモジュレータの間に設け、他方
    の平行ビームが移動しなければならない第２の半波長プ
    レートをモジュレータと再結合装置の間に設け、両平行
    ビームがモジュレータを通過するときに同じ方向に偏光
    されるようにしたことを特徴とするスキャナ。
  6. （６）、請求項１記載のスキャナにおいて、さらに、前
    記原ビームの角度を調節する共線くさびを設けたことを
    特徴とするスキャナ。
  7. （７）、請求項１記載のスキャナにおいて、前記スキャ
    ナが光学中心線を有し、さらに、この光学中心線からの
    前記出力ビームの距離を調節するサジタル・プレートを
    包含することを特徴とするスキャナ。
  8. （８）、請求項１記載のスキャナにおいて、前記再結合
    装置がその出力部のところで前記両平行ビーム間の距離
    を調節すべく回転させられるようになっていることを特
    徴とするスキャナ。
  9. （９）、請求項１記載のスキャナにおいて、さらに、前
    記スプリッタと交差する前のビーム偏光角を調節して前
    記スプリッタから出力した２つのビーム間のパワー比を
    調節する調節手段を設けたことを特徴とするスキャナ。
  10. （１０）、請求項９記載のスキャナにおいて、前記調節
    手段が回転させることによって調節され、ビーム偏光角
    を回転させる線形リターダであることを特徴とするスキ
    ャナ。
  11. （１１）、請求項１記載のスキャナにおいて、さらに、
    前記再結合装置から出た後のビームを円偏光する手段を
    包含することを特徴とするスキャナ。
  12. （１２）、請求項１１記載のスキャナにおいて、前記円
    偏光手段が４分の１波長リターダを包含することを特徴
    とするスキャナ。
  13. （１３）、請求項１記載のスキャナにおいて、さらに、
    前記再結合装置から出た後にビームの偏光角を４５度回
    転させる回転手段を包含することを特徴とするスキャナ
    。
  14. （１４）、請求項１３記載のスキャナにおいて、前記回
    転手段が半波長リターダを包含することを特徴とするス
    キャナ。
JP2276130A 1989-10-13 1990-10-15 ビーム変調装置 Expired - Fee Related JP2636960B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/421,226 US5251057A (en) 1989-10-13 1989-10-13 Multiple beam optical modulation system
US421226 1989-10-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03144519A true JPH03144519A (ja) 1991-06-19
JP2636960B2 JP2636960B2 (ja) 1997-08-06

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ID=23669689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2276130A Expired - Fee Related JP2636960B2 (ja) 1989-10-13 1990-10-15 ビーム変調装置

Country Status (4)

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US (1) US5251057A (ja)
EP (1) EP0422957B1 (ja)
JP (1) JP2636960B2 (ja)
DE (1) DE69028753T2 (ja)

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