JPH04242218A - 光走査方法および光走査装置 - Google Patents
光走査方法および光走査装置Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
発明は光プリンターやデジタル複写機に利用できる。
的に偏向させ、偏向光束をfθレンズを含む結像光学系
により集光して被走査面上に光スポットを形成し、この
光スポットにより被走査面を光走査する方法は従来から
良く知られている。
走査装置では光走査のために偏向される偏向光束の偏向
角が比較的小さく、結像光学系に用いられるfθレンズ
のfθ特性を良好にすることが可能であった。このため
光走査において1画素を走査するのに必要な時間tは、
結像光学系の主走査方向に関する焦点距離をf、有効走
査幅をL、有効走査幅L内の画素数をN偏向光束の偏向
の角速度をωとして、 t≒L/(f・N・ω)
(1)なる関係式を満足するように定められて
いた。
スト化の要請が強く、結像光学系の広画角化・結像光学
系構成レンズ枚数の減少が必要となり、fθ特性の優れ
た結像光学系の実現が困難になってきている。結像光学
系のfθ特性が十分に良好でないと光走査における光ス
ポットの移動速さが走査位置に応じて異なり、光走査に
より書き込まれた画像が主走査方向において場所により
伸び縮みするとともに画像全体としても設計上の記録サ
イズと異なるという所謂倍率誤差が顕著になる。
、光走査における光スポット位置に応じて、1画素を走
査する時間tを変化させて光走査を行う方法が知られて
いるが(特開昭62−32769号公報)、その実現に
は複雑な回路装置を必要とするため光走査装置の低コス
ト化の要請になじまない。
て光走査装置の光学素子にプラスチック製のものを用い
ることが行われつつあるが、光走査装置がプラスチック
製の光学素子を含むと、温度変化に伴うプラスチック製
光学素子の特性変化が前述の倍率誤差をさらに増大させ
る。
に鑑みてなされたものであって、光走査装置における上
記倍率誤差を有効に軽減できる新規な光走査方法の提供
を目的とする。
査方法は、「レーザー光源装置からの光束を等角速度的
に偏向させ、偏向光束をfθレンズを含む結像光学系に
より集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光
スポットにより被走査面を光走査する」方法である。
。即ち設計上の有効走査幅をL、有効走査幅Lに記録さ
せる画素数をN、偏向光束の偏向の角速度をω、偏向角
θに於ける光スポットの走査速度をv(θ)とし、さら
に関係[L・ω=∫v(θ)dθ]を満足する積分[∫
v(θ)dθ]の上・下限を−ψ,+ψ、−ψ≦θ≦+
ψの範囲におけるv(θ)の最大値Vmax・最小値V
minの算術平均をV(=(Vmax+Vmin)/2
)とするとき、1画素あたりの記録に要する時間tをL
/(NV)と2ψ/(Nω)の間に設定してレーザー光
源の変調を行うのである。
。即ち設計上の有効走査幅をL、有効走査幅Lに記録さ
せる画素数をN、偏向光束の偏向の角速度をω、偏向角
θに於ける光スポットの走査速度をv(θ)とし、さら
に関係[L・ω=∫v(θ)dθ]を満足する積分[∫
v(θ)dθ]の上・下限を−ψ,+ψ、関係[l(φ
,n)・ω=∫v(θ)dθ;(積分は−{(ψ/n)
+φ}から{(ψ/n)+φ}まで取る。但し、2≦n
≦12の所望の数]により定義されるl(φ,n)の、
最大値lmax・最小値lminの算術平均をl(=(
lmax+lmin)/2)とするとき、1画素あたり
の記録に要する時間tを、 t≒(L・2ψ)/(Nnlω) に設定してレーザー光源の変調を行うのである。
と同様に「レーザー光源装置からの光束を等角速度的に
偏向させ、偏向光束をfθレンズを含む結像光学系によ
り集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光ス
ポットにより被走査面を光走査する方法」であるが、「
レーザー光源から被走査面に到る光路上に配備された光
学素子の内の少なくとも1つがプラスチックで形成され
ていること、上限・下限をそれぞれTmax,Tmin
とする環境温度範囲内において光走査が行われる」こと
が前提となる。
。即ち設計上の有効走査幅をL、有効走査幅Lに記録さ
せる画素数をN、偏向光束の偏向の角速度をω、偏向角
θに於ける光スポットの走査速度をv(θ)とし、さら
に平均環境温度T(=(Tmax+Tmin)/2)に
おいて関係[L・ω=∫v(θ)dθ]を満足する積分
[∫v(θ)dθ]の上・下限を−ψ(T),+ψ(T
)、−ψ(T)≦θ≦+ψ(T)の範囲において、環境
温度Tmaxのときのv(θ)の最大値Vmax(Tm
ax)・最小値Vmin(Tmax)と、環境温度Tm
inのときのv(θ)の最大値Vmax(Tmin)・
最小値Vmin(Tmin)の4値の内の最大値Vma
x・最小値Vminの算術平均をV(=(Vmax+V
min)/2)とするとき、1画素あたりの記録に要す
る時間tを、L/(NV)と2ψ(T)/(Nω)の間
に設定してレーザー光源の変調を行うのである。
。即ち設計上の有効走査幅をL、有効走査幅Lに記録さ
せる画素数をN、偏向光束の偏向の角速度をω、偏向角
θに於ける光スポットの走査速度をv(θ)とし、平均
環境温度T(=(Tmax+Tmin)/2)において
、関係[L・ω=∫v(θ)dθ]を満足する積分[∫
v(θ)dθ]の上・下限を−ψ(T),+ψ(T)、
関係[l(φ,n)・ω=∫v(θ)dθ;(積分は−
{(ψ(T)/n)+φ}から{(ψ(T)/n)+φ
}まで取る。但し、2≦n≦12の所望の数]により定
義されるl(φ,n)の、環境温度Tmaxのときの最
大値lmax(Tmax)・最小値lmin(Tmax
),環境温度Tminのときの最大値lmax(Tmi
n)・最小値lmin(Tmin)の4値の内の最大値
lmax・最小値lminの算術平均をl(=(lma
x+lmin)/2)とするとき、1画素あたりの記録
に要する時間tを、t≒{L・2ψ(T)}/(Nnl
ω)に設定してレーザー光源の変調を行うのである。
(Nω)の大小関係は一義的には定まらず、これらは前
者が後者より大きいことも小さいこともある。従って、
請求項1においてtがL/(NV)と2ψ/(Nω)の
間にあるとは、L/(NV)≦t≦2ψ/(Nω)もし
くはL/(NV)≧t≧2ψ/(Nω)を意味する。
)と2ψ(T)/(Nω)の間にあるとは、L/(NV
)≦t≦2ψ(T)/(Nω)もしくはL/(NV)≧
t≧2ψ(T)/(Nω)を意味する。
を示している。同図(a)において符号1で示すレーザ
ー光源装置は、例えば半導体レーザーとコリメートレン
ズにより構成され平行なレーザー光束を放射する。この
光束はシリンダーレンズ2により副走査対応方向に集光
されて回転多面鏡3の偏向反射面4上に主走査対応方向
に長い線像として結像する。偏向反射面4により反射さ
れた光束は、回転多面鏡3が回転軸3Aの回りに等速回
転すると、等角速度的にに偏向されて偏向光束となり、
レンズ5,6により構成される結像光学系により被走査
面7上に光スポットに形成され被走査面7を光走査する
。
れる結像光学系はアナモフィックなfθレンズである。
光学配置を副走査対応方向から見た状態を示している。 被走査面7において図の上下方向は主走査方向、図面に
直交する方向が副走査方向である。レーザー光源から被
走査面に到る光学配置を光軸に沿って展開して考えたと
き、この光路を展開光路と呼ぶ。この展開光路上の任意
の位置において、主走査方向に平行になる方向を主走査
対応方向、副走査方向と平行になる方向を副走査対応方
向と称するのである。
して計った偏向光束の偏向角を示している。偏向光束が
偏向角θをなすとき、被走査面7上に於ける光スポット
の走査速度を図のようにv(θ)とする。v(θ)は、
結像光学系が理想的なfθ特性を持っていれば定数であ
るが、一般には偏向角θの関数であって結像光学系のf
θ特性により定まる。また同図においてLは設計上の有
効走査幅である。
のにかかる時間をdtとすると、微小角dθの偏向に伴
う光スポットの変位dLはv(θ)dtとなる。一方に
おいてdθ/dt=ωは偏向光束の角速度であり、回転
多面鏡3の回転角速度の2倍であり装置設計上の定数で
ある。dθ/dt=ωを用いるとdt=(1/ω)dθ
であるから、v(θ)dt=v(θ)dθ/ωとなる。
域を図の如く−ψ〜+ψとすると、積分∫v(θ)dθ
を−ψ〜+ψの領域で実行したものはL・ωとなる。光
走査装置設計の順序から言うと、先ず設計上の有効走査
幅Lが定まり、結像光学系のfθ特性に応じて、L・ω
=∫v(θ)dθを与える積分の範囲として−ψ,+ψ
が定まることになる。
応じて変化するので、上記範囲−ψ〜+ψにおいてv(
θ)の最大値をVmax、最小値をVminとし、その
算術平均をVとすると、V=(Vmax+Vmin)/
2となる。
数をNとすると主走査方向における1画素の幅はL/N
である。そこで、請求項1の方法においては光走査を行
うにあたり、1画素あたりの記録に要する時間tの一方
の限界としてL/(NV)を用いるのである。こ251
画素の記録時間として、1画素の幅を光スポットが上述
の算術平均の速さで横切るのに必要な時間をtとして設
定する場合に相当する。この場合には実際にN画素を光
走査すると走査長さは厳密にはLにならない。光スポッ
トの速度がVより大きいと、書き込まれる画素の長さは
引き延ばされ、光スポットの速度がVより小さいと、書
き込まれる画素の長さは短縮される。しかしVは光スポ
ットの速度の最大値Vmax,最小値Vminの平均と
して設定されているため、画像の伸びと縮みがともに略
等しい割合で発生するので、記録画像全体としての倍率
誤差を小さく押さえることができ、上記最大値・最小値
近傍における記録画像の伸び縮みも平均の両側に振り分
けられて目立たなくなる。
るのに必要な偏向光束の偏向範囲を与えるから、2ψ/
Nは理想的な1画素に対応する偏向角に対応する。請求
項1の方法では前記tの他方の限界として2ψ/(Nω
)を用いる。この場合は、光走査による走査幅が正しく
設計上の有効走査幅Lを与えることになる。従って、t
を上記2つの限界の間に設定することにより任意の長さ
の倍率誤差を軽減することが可能になる。
/n)+φ}から{(ψ/n)+φ}まで行うことを考
えて見る。nは2≦n≦12の間の数であり、ψは先に
説明したものである。上記範囲の積分は偏向角φを中心
として、その前後の±ψ/nの範囲で積分を行うことに
外ならない。従って、積分の結果は偏向角φと数nの関
数になる。そこで、この積分の結果をl(φ,n)・ω
と書くのである。
ために、結像光学系のfθ特性が理想的であって、被走
査面7上における光スポットの走査速度v(θ)が偏向
角θによらず一定であるとすると、積分値l(φ,n)
はφによらずnのみの関数となり、その値はL/nとな
る。
像において、倍率誤差として影響を大きく感じる長さは
有効走査幅Lの1/2ないし1/12である。そこで倍
率誤差の影響を小さくしたい所望のn(1/2≦n≦1
/12)に対してl(φ,n)の最大値lmax・最小
値lminの算術平均をl(=(lmax+lmin)
/2)とすると、lは光走査の特性としてのL/nの長
さに対する倍率誤差の平均的な傾向を与えることになる
。
の記録に要する時間tを、 t≒(L・2ψ)/(Nnlω) に設定してレーザー光源の変調を行うのである。この式
は、t≒(2ψ/Nω)(L/ln)と書換えることが
できる。(2ψ/Nω)は、1画素に対応する偏向角を
偏向光束が偏向するのに要する時間である。また(L/
ln)は、もし結像光学系が理想的なfθ特性を持つな
らば1に等しい。倍率誤差の平均が縮小傾向ならばln
はLよりも小さく、(L/ln)は1より大きくなる。 従ってこのときtは理想的な光走査において1画素あた
りの記録に要する時間よりも大きく設定されることにな
り、これによって縮小傾向にある倍率誤差を補正するこ
とができる。
きは、tは理想的な光走査において1画素あたりの記録
に要する時間よりも小さく設定され、拡大傾向にある倍
率誤差が補正されることになる。
上に、プラスチック製の光学素子が配置された場合を考
えると、この場合にはプラスチック製の光学素子の特性
が温度により変化するため、上の説明における関係[L
・ω=∫v(θ)dθ]を満足する積分[∫v(θ)d
θ]の上・下限も温度に応じて変化する。しかし温度変
化に伴うプラスチック製光学素子の特性変化は単調な変
化であるから、光走査の行われる環境温度の上限・下限
をそれぞれTmax,Tminとするとき、平均環境温
度T(=(Tmax+Tmin)/2)において、関係
[L・ω=∫v(θ)dθ]を満足する積分[∫v(θ
)dθ]の上・下限を−ψ(T),+ψ(T)、−ψ(
T)≦θ≦+ψ(T)の範囲において、環境温度Tma
xのときのv(θ)の最大値Vmax(Tmax)・最
小値Vmin(Tmax)と、環境温度Tminのとき
のv(θ)の最大値Vmax(Tmin)・最小値Vm
in(Tmin)の4値の内の最大値Vmax・最小値
Vminの算術平均V(=(Vmax+Vmin)/2
)を用いて、1画素あたりの記録に要する時間tを、L
/(NV)と2ψ(T)/(Nω)の間に設定してレー
ザー光源の変調を行うことにより、上記環境温度範囲内
において有効に倍率誤差を軽減できることになる(請求
項3)。
プラスチック製の光学素子を用いる場合には、平均環境
温度T(=(Tmax+Tmin)/2)において、関
係[L・ω=∫v(θ)dθ]を満足する積分[∫v(
θ)dθ]の上・下限を−ψ(T),+ψ(T)、関係
[l(φ,n)・ω=∫v(θ)dθにより定義される
l(φ,n)の環境温度Tmaxでの最大値lmax(
Tmax)・最小値lmin(Tmax),環境温度T
minのときの最大値lmax(Tmin)・最小値l
min(Tmin)の4値の内の最大値lmax・最小
値lminの算術平均l(=(lmax+lmin)/
2)を用いて、1画素あたりの記録に要する時間tを、
t≒{L・2ψ(T)}/(Nnlω)に設定してレー
ザー光源の変調を行うことにより、上記環境温度範囲内
において有効に長さL/nの倍率誤差を軽減できること
になる(請求項4)。
光走査装置の場合を例にとって説明する。
ク製のものは使用されていない。アナモフィックなfθ
レンズである結像光学系を構成するレンズ5,6の諸元
は以下の通りである。回転多面鏡3の偏向反射面4の側
から数えて、第i番目のレンズ面の曲率半径を主走査対
応方向につき,iをサフィックスとしてRmi,副走査
方向につきRsi、第i番目と第i+1番目のレンズ面
の間の光軸上の面間隔をDi、第j番目のレンズの屈折
率をjをサフィックスとしてNjとする。
si Di
j Nj1 −198.81
−198.81 10.46 1
1.7122 2 ∞
108.82 20.233
∞ −108.82 12
.56 2 1.6750 4
−84.6 −21.66
偏向反射面4から第1番目のレンズ面まで
の光軸上の距離は14.85、第4番目のレンズ面から
被走査面7に到る光軸上の距離は206.83であり、
主走査対応方向の焦点距離fは184.43である。
による偏向光束の偏向角θに対する被走査面7上におけ
る光スポットの走査速度v(θ)を級数展開でv(θ)
=(a0+a1θ+a2θ2+a3θ3+a4θ4)・
ωと表してみると、係数a0ないしa4は、 a0=0.32189E+1,a1=0.5491
16E−14, a2=0.10729E−3,a3
=−0.10781E−16, a4=−0.116
16E−6 で与えられる。Eとそれに続く数字は10の羃乗を表す
。例えば、E−14は、1/(10)14を意味し、こ
の数値が、その前にある数値に乗ぜられる。
画素密度を400dpiとすると、N=3307であり
、関係L・ω=∫v(θ)dθを満足する積分範囲の上
下限はψ=±32.5度となる。−32.5≦θ≦+3
2.5の範囲でv(θ)の最大値は233546.4、
最小値は230587.2で、これらの算術平均Vは2
32066.8(mm/秒)となる。
−6(秒)、2ψ/Nω=0.27299E−6(秒)
となるから、tをこれらの値の間に設定すれば請求項1
の方法を実施できる。この場合において、従来の光走査
方法で行われているように時間tをt=L/(fωN)
で設定するとt=0.27400E−6(秒)となる。
値としてn=2と12の場合を考えてみると、lの値は
n=2に対してはl=104.94277mmとなり、
この場合のtはt=0.27314E−6(秒)となる
。またn=12に対してはl=17.50218mmと
なり、t=0.27296E−6(秒)となる。
置の他の例を示す。煩雑を避けるために、混同の慮がな
いと思われるものについては図1におけると同じ符号を
用いた、これらの図の(b)においてθは偏向角、±ψ
は関係[L・ω=∫v(θ)dθ]を満足する積分の上
下限である。
を構成するレンズ5A,6Aと長尺シリンダーレンズ8
もしくは長尺トロイダルレンズ9により構成されている
。
を提供できる。本発明は上記の如き構成となっているの
でfθ特性がさほど良好でない結像光学系を用いても、
また光学系の一部にプラスチック製の光学素子を用いた
場合も、倍率誤差を有効に軽減して光走査を行うことが
できる。
00dpiというように複数種類に切り替える場合は、
各画素密度ごとに、本発明の方法でtの設定を行えば良
い。
の図である。
である。
図である。
被走査面
Claims (4)
- 【請求項1】レーザー光源装置からの光束を等角速度的
に偏向させ、偏向光束をfθレンズを含む結像光学系に
より集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光
スポットにより被走査面を光走査する方法であって、設
計上の有効走査幅をL、この有効走査幅Lに記録させる
画素数をN、偏向光束の偏向の角速度をω、偏向角θに
於ける光スポットの走査速度をv(θ)、関係[L・ω
=∫v(θ)dθ]を満足する積分[∫v(θ)dθ]
の上・下限を−ψ,+ψ、 −ψ≦θ≦+ψの範囲におけるv(θ)の最大値Vma
x・最小値Vminの算術平均をV(=(Vmax+V
min)/2)とするとき、1画素あたりの記録に要す
る時間tを、L/(NV)と2ψ/(Nω)の間に設定
してレーザー光源の変調を行うことを特徴とする光走査
方法。 - 【請求項2】レーザー光源装置からの光束を等角速度的
に偏向させ、偏向光束をfθレンズを含む結像光学系に
より集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光
スポットにより被走査面を光走査する方法であって、設
計上の有効走査幅をL、この有効走査幅Lに記録させる
画素数をN、偏向光束の偏向の角速度をω、偏向角θに
於ける光スポットの走査速度をv(θ)、関係[L・ω
=∫v(θ)dθ]を満足する積分[∫v(θ)dθ]
の上・下限を−ψ,+ψ、 関係[l(φ,n)・ω=∫v(θ)dθ;(積分は−
{(ψ/n)+φ}から{(ψ/n)+φ}まで取る。 但し、2≦n≦12の所望の数]により定義されるl(
φ,n)の、最大値lmax・最小値lminの算術平
均をl(=(lmax+lmin)/2)とするとき、
1画素あたりの記録に要する時間tを、 t≒(L・2ψ)/(Nnlω)に設定してレーザー光
源の変調を行うことを特徴とする光走査方法。 - 【請求項3】レーザー光源装置からの光束を等角速度的
に偏向させ、偏向光束をfθレンズを含む結像光学系に
より集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光
スポットにより被走査面を光走査する方法であって、レ
ーザー光源から被走査面に到る光路上に配備された光学
素子の内の少なくとも1つがプラスチックで形成され、
上限・下限をそれぞれTmax,Tminとする環境温
度範囲内において光走査が行われ、設計上の有効走査幅
をL、この有効走査幅Lに記録させる画素数をN、偏向
光束の偏向の角速度をω、偏向角θに於ける光スポット
の走査速度をv(θ)、平均環境温度T(=(Tmax
+Tmin)/2)において、関係[L・ω=∫v(θ
)dθ]を満足する積分[∫v(θ)dθ]の上・下限
を−ψ(T),+ψ(T)、−ψ(T)≦θ≦+ψ(T
)の範囲において、環境温度Tmaxのときのv(θ)
の最大値Vmax(Tmax)・最小値Vmin(Tm
ax)と、環境温度Tminのときのv(θ)の最大値
Vmax(Tmin)・最小値Vmin(Tmin)の
4値の内の最大値Vmax・最小値Vminの算術平均
をV(=(Vmax+Vmin)/2)とするとき、1
画素あたりの記録に要する時間tを、L/(NV)と2
ψ(T)/(Nω)の間に設定してレーザー光源の変調
を行うことを特徴とする光走査方法。 - 【請求項4】レーザー光源装置からの光束を等角速度的
に偏向させ、偏向光束をfθレンズを含む結像光学系に
より集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光
スポットにより被走査面を光走査する方法であって、レ
ーザー光源から被走査面に到る光路上に配備された光学
素子の内の少なくとも1つがプラスチックで形成され、
上限・下限をそれぞれTmax,Tminとする環境温
度範囲内において光走査が行われ、設計上の有効走査幅
をL、この有効走査幅Lに記録させる画素数をN、偏向
光束の偏向の角速度をω、偏向角θに於ける光スポット
の走査速度をv(θ)、平均環境温度T(=(Tmax
+Tmin)/2)において、関係[L・ω=∫v(θ
)dθ]を満足する積分[∫v(θ)dθ]の上・下限
を−ψ(T),+ψ(T)、関係[l(φ,n)・ω=
∫v(θ)dθ;(積分は−{(ψ(T)/n)+φ}
から{(ψ(T)/n)+φ}まで取る。但し、2≦n
≦12の所望の数]により定義されるl(φ,n)の、
環境温度Tmaxでの最大値lmax(Tmax)・最
小値lmin(Tmax),環境温度Tminのときの
最大値lmax(Tmin)・最小値lmin(Tmi
n)の4値の内の最大値lmax・最小値lminの算
術平均をl(=(lmax+lmin)/2)とすると
き、 1画素あたりの記録に要する時間tを、t≒{L・2ψ
(T)}/(Nnlω)に設定してレーザー光源の変調
を行うことを特徴とする光走査方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3017163A JP2965364B2 (ja) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | 光走査方法および光走査装置 |
US07/821,172 US5179277A (en) | 1991-01-17 | 1992-01-16 | Methods for optically scanning a scanned face with an equi-angular scan velocity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3017163A JP2965364B2 (ja) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | 光走査方法および光走査装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04242218A true JPH04242218A (ja) | 1992-08-28 |
JP2965364B2 JP2965364B2 (ja) | 1999-10-18 |
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ID=11936297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
1992
- 1992-01-16 US US07/821,172 patent/US5179277A/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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