JPH04502375A - レーザプリンタ - 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】 ヒコ この発明はレーザプリンタに、更に詳細には、写真フィルム上にカラー画像を記 憶するように構成されたそのようなプリンタに関係している。

レーザプリンタは写真術及びグラフィックアートにおいてフィルムのような受容 媒体上にプリントを行うために使用される。そのようなプリンタは、カラー画像 化のために使用されるときには、一般に原色のそれぞれに対して別個のチャネル を備えている０例えば、米国特許第４７２８９６５号においては、三つの光学的 チャネルを備えたレーザプリンタが開示されており、各チャネルは所定の波長の 強力なコヒーレント（可干渉性）光のビームを投射する気体レーザを備えている 。各チャネルにおける光ビームの強度は音響光学的変調器によって原色の一つに 対する画像情報を表す電気信号に従って変調される。光の三つのビームはビーム 組合せ器によって組み合わされ、そして組合せ光ビームは回転多角形（多面鏡） によって受容媒体上へと走査される。

近年、レーザプリンタにおいて気体レーザの代わりにダイオードレーザを使用す る試みが行われてきた。ダイオードレーザの使用はプリンタの原価を低減し且つ プリンタの大きさ及び複雑さにおける思い切った低減を可能にする。ダイオード レーザは単に駆動電流を変調することによって数百Ｍ）Ｉｚのような高い周波数 で直接変調されることができる。更に、ダイオードレーザの低い真性雑音は気体 レーザプリンタにおける雑音消去のために使用される高帯域幅サーボ制御器を除 去することを可能にする。しかしながら、グラフィックアートのためのプリンタ においてダイオードレーザを使用する際に解決されなければならない問題がある 。

問題の一つは利用可能なガリウム・アルミニウム・ひ素ダイオードレーザが赤外 線の光を放出することである。その結果として、赤外線に怒しる特別の記録材料 が使用されなければならず、又多レーザシステムにおけるダイオードレーザはレ ーザ間の最も広い可能なスペクトル離隔を得るように注意深ぐ選択されなければ ならない。

又、カラーシステムのためにダイオードレーザビームを組み合わせること、及び 組合せビームを制御して高品質の連続色調画像を得ることに関連した光学的問題 がある。ビームの制御を一層困難にしている要因の一つは光学系がより小形のダ イオードレーザプリンタにおける比較的小さい空間に閉じ込められなければなら ないことである。光学系は、ビームを多角形上に集束させて小面すい角誤差を制 御するように配列されなければならず、又光学系によって引き起こされる収差が 極端に大きくならないようにビームの大きさを制御しなければならない。

ダイオードレーザプリンタにおいて多ビームを組み合わせ且つ制御するという上 述の問題を克服することがこの発明の目的である。

この発明の−Ｂ様に従って、各光学的ヘッドが他のレーザとは異なった波光の光 ビームを放出するように構成されたレーザを有していて、レーザの少なくとも若 干のものがダイオードレーザである、複数の光学的ヘッド、レーザのそれぞれか らの光ビームを情報信号に従って変調するための装置、ビームをクロス走査方向 において重ね合せ平面において集束させるための装置、集束装置からのビームを 受けるための且つビームを組み合わせて重ね合せ平面を通過する組合せ光ビーム を形成するための装置、重ね合せ平面からの組合せビームを走査装置に中継する ための装置、組合せビームを受容媒体上へ走査するための装置、クロス走査方向 において受容媒体と走査装置との間に相対的運動をもたらすための装置、並びに 変調装置、走査装置、及び相対的運動をもたらすための装置を互いに時間法めさ れた関係において制御するための装！、を備えたレーザプリンタが準備されてる 。

この発明の一実施例においては、レーザプリンタは概して線形の配列において取 り付けられた三つのダイオードレーザを備えている。レーザのそれぞれは異なっ た波長の光を放出し、そして各レーザビームは原色の一つを表す画像信号に従っ て変調される。レーザビームのそれぞれは、ビームを重ね合せ平面において集束 させる円柱レンズを通過させられ、そして円柱レンズを通過した後、ビームは二 つのグイクロイック（二色性）板によって重ね合わされて組合せビームを形成す る。＆Ｉ合せビームは二つの円柱ミラー及び一つのフラット（平板）ミラーによ って重ね合せ平面から多角形（多面鏡）へ中継される０組合せビームは多角形か らｆ−０色補正走査レンズへ反射される。多角形と受容媒体との間に配置された 円柱ミラーは多角形小面をクロス走査方向において受容媒体上へ結像させるのに 役立つ。

既知のレーザプリンタに比べてのこの発明の主要な利点は、プリンタの大きさ及 び複雑さが相当に低減され且つ信較性が改善されたことである。ダイオードレー ザは単に駆動を流を変調することによって数百朋２のような高い周波数で直接変 調されることができ、従って外部の音響光学的変調器及び関連の光学系は必要と されない、開示されたプリンタにおけるレーザビームは最適の性能を与える方法 で集束させら娠組み合わされ、そして中継される。

この発明の実施例は今度は例として添付の諸図面を参照して説明されるが、この 諸図面中、 図１はこの発明のレーザプリンタの透明図であり、図２はこのプリンタの上部平 面図であり、又図３はこの発明のプリンタにおける電子的素子の構成図である。

図１に言及すると、この発明に従って構成されたダイオードレーザプリンタ１０ が示されている。プリンタ１０は１４．１５及び１６で示された三つの光学的ヘ ッドを備えている。光学的ヘッド１４〜１６は概して線形の配列において配置さ れている。光学的ヘッド１４〜１６からのビームはグイクロイック（二色板）板 １８及び２０によって組み合わされる。板１８及び２０からの組合せビームは光 軸２２に沿って中継光学系３日に進む。

中継光学系３８からの組合せビームは回転可能な多角形（多面鏡）４３に進み、 この多角形はビームをｆ−θレンズ４２へ導り、レンズ４２から、ビームはフラ ット（平板）ミラー４３に進み、これはビームを円柱ミラー４５へ導く０円柱ミ ラー４５はビームを受容媒体４６上へ導く、受容媒体４６は、例えばドラム４９ 、又はスプロケット（図示されていない）によって、媒体を横切るビームの移動 との時間的関係において進められるように適応させられている。

プリンタ１０は光に怒じる任意の媒体上でプリントを行うために使用されること ができる。しかしながら、この発明の好適な利用法はフィルム／を予約映画ポス トプロダクションシステムにおいてである。このようなシステムにおいては、デ ィジタル化画像は赤外線怒光性３５１ｍフィルム上にシネ（映画）形式でプリン トされる。この応用においては、プリンタ１０はフィルム上に非常に高い解像度 、例えば３５００画素毎画素子、を生成することができる。

光学的ヘッド１４〜１６のそれぞれは、トーマスＥ、イエイテス（Ｔｈｏｍａｓ 　Ｅ。

Ｙａｔｅｓ　）の名義で、１９９０年８月１４日発行された。「非熱中性子化光 学的ヘッド（Ａｔｈｅｒｍａｌｉｚｅｄ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｈｅａｄ）　Ｊとい う名称の、この出願の譲受人に譲渡された米国特許第４９４８２２１号に開示さ れたように構成されることができる。

この特許に開示されたように、各光学的ヘッドは、ダイオードレーザ、コリメー タレンズ、熱電冷却器、及び所定の温度範囲にわたってレーザとコリメータレン ズとの間に一定の距離を維持するための取付部を備えている。

良好な色調及び色再現を達成するために、プリンタ１０におけるダイオードレー ザは最も広い可能なスペクトル離隔及びダイナミックレンジを持たなければなら ない。光学的ヘッド１４におけるレーザは８１０ｎｅ　（５ｍＷ）で放出を行う ものであり、シャープ社（Ｓｈａｒｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能 な製品番号ＬＴＯ１０ＭＦでよい、光学的へ７ド１５におけるレーザは８７０ｎ ｅ　（２０ｍＷ）で放出を行い、ヒタチ社（Ｈ４ｔａｃｈｉ　Ｃｏｒｐｏｒａｔ ｉｏｎ　）によって製造された製品番号８３１２Ｅでよい。

光学的ヘッド１６におけるレーザは７５０ｎｍ　（５ｍＷ）で放出を行い、例え ば、シャープ社（Ｓｈａｒｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｔｏｎ　）によって製造された 製品番号ＬＴＯ３０？ＩＦでよい。

より短い波長を持ったダイオードレーザが現在入手可能であるけれども、そのダ イナミックレンジ、すなわちレーザ光発生しきい値におけるパワーに対する最大 パワーの比、が連続色調プリンティングのために不十分であることが判明してい る。

光学的ヘッド１４．１５及び１６からのビームはそれぞれチャネルａ、ｂ及びＣ を通過するが、チャネルのそれぞれには光学的ヘッドとビームを組み合わせるグ イクロイック板１８及び２０との間に概して類僚の光学的素子がある。光学的ヘ ッド１４からのビームは、開口板２３ａ、第１直線偏光子２５ａ、二分の一波長 板２６ａ、シャフタ２７ａ、第２直線偏光子２８ａ、凹面円柱レンズ２９ａ、凸 面円柱レンズ３０ａ、及びフラットミラー３１ａを通過する。直線偏光子２５ａ 及び２８ａの機能はダイオードレーザからの自然放出をフィルタしてこれにより プリンタ１０のダイナミックレンジを増大することである。偏光子２５ａ及び２ ８ａは二分の一波長板２６ａと共に、カラーバランス及び露光量が露光面におい て使用されている記録媒体４６に対して適当な値に調整されることを可能にする ０円柱レンズ２９ａ及び３０ａは、ビームの進行方向において板１８及び２０の 後に配置された重ね合せ平面３２（図２）においてビームを集束させるように機 能する０円柱レンズ２９ａは、例えば１９．６６７−の曲率半径を有すればよく 、又円柱レンズ３０ａは、３２．３０１１の曲率半径を有すればよい、チャネル ａにおける光学的素子はチャネルＣにおける光学的素子と同じである。チャネル ｂにおける光学的素子はチャネルａにおける素子と同じであるが、但し円柱レン ズ２９ａの曲率半径は、例えば３７．６３　ｒｒｒｍでよい。

チャネルａ、ｂ及びＣにおける三つのビームは二つのわずかにくさび形のダイク ロイック板１８及び２０を用いて重ね合わされる０図１に示されたように、板１ ８及び２０は、それぞれ板１８及び２０に対する垂線が光軸２２に対して両方共 ３０°の角度になり、且つ板１８及び２０がそれぞれ光軸２２と６０°の角度を 形成するように配置されている。板１８及び２０は互いに６０°の角度にある。

光学的ヘッド１４からのビームは３０°の入射角で板１日に入射し、そして光学 的ヘッド１５からのビームと組み合わされる。光学的ヘッド１６からのビームは ３０°の入射角度で板２０に入射し、そしてヘッド１４及び１６からのビームに 重ね合わされて、光軸２２に沿って光学的中継器３８へ導かれる組合せビームを 形成する。

光学的中継器３８の使用は、プリンタ１０の大きさを増大することを必要としな いで且つ円柱レンズ２９及び３０において極端に大きいビームを使用することを 必要としないで多角形４０上に組合せビームを集束させるための手段を与えるの で、この発明の重要な特徴である。多角形、例えば多角形４０が走査装置として 使用されたときには、小面すい角誤差を補正することが必要である。この誤差を 補正するために、多角形は画像面に対して光学的に共役にされる０画像における ビームの大きさは小さいので、クロス走査方向におけるスポットの大きさは共役 の結果として小さい、走査方向においては、ビームの大きさは比較的大きく、且 つコリメートされ、又はほとんどコリメートされている。それゆえ、多角形４０ に近接するときの組合せビームは走査方向においてコリメートされ且つクロス走 査方向において多角形４０の近傍で集束させられる。ビームをクロス走査方向に おいて集束させるために、二つの円柱レンズ（２９ａ〜２９ｃ及び３０ａ〜３０ Ｃ）が各チャネルにおいて使用されている。これらのレンズから多角形４０まで の距離は、ビーム組合せ光学系、板１８及び２０のための空間を与えるために、 且つ多角系４０、ダイクロイック板１８及び２０、並びにｆ−１３レンズ４２の 好都合な配置を可能にするために十分大きくなければならない、この大きい距離 を与えることは、各チャネルにおける円柱レンズ（２９ａ〜２９ｃ及び３０ａ〜 ３０Ｃ）においてクロス走査方向における大きいビームを必要とし、これはこれ らのレンズにおいて大きい収差が引き起こされる結果になる。この発明による、 この問題に対する解決策は、組合せビームをビーム組合せ光学系、板１８及び２ ０のすぐ後に配置された重ね合せ平面３２においてクロス走査方向に集束させ、 これにより集束スポットから円柱レンズまでの距離をできるだけ短くし、次に光 学的中継器３８を用いて小さい集束ビームをクロス走査方向において多角形４０ に送ることである。

中継器３８は、色補正されなければならず、図１及び２に示されたように、円柱 ミラー５０及び５２並びにフラットミラー５４からなっている。ミラー５０及び ５２はクロス走査方向においてパワー（倍率）を持っており、且つミラー５０及 び５２の軸は、図２に示されたように図面の平面である走査平面又は経線平面に ある０円柱ミラー５０及び５２のそれぞれは凹面円柱ミラーであって、５７．１ ｍの曲率半径を持っている０図１及び２から明らかなことであるが、ミラー５０ 及び５２は一つの連続的円柱ミラー（図示されていない）によって置き換えられ 得るであろう、走査方向においては、中継器３８に導かれたビームは比較的大き く、コリメートされ、そして影響されないで中継器を伝搬する。クロス走査方向 においては、円柱ミラー５０はビームを再コリメートし、且つ円柱ミラー５２は ビームを多角形４０上に集束させる。

多角形４０は、例えば１８の小面４１を有することができ、８６９０ｒｐ−の速 さで回転させられることができる。多角形４０はダイヤモンド加工小面４１を備 えており、自己注入式空気軸受け（図示されていない）上で回転し、且つ位相ロ ック式サーボシステムによつて制御される。プリンタ１０のために適当な多角形 ・駆動モータ組合せはコバル社（Ｃｏｐａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｔｄ、）によ って製造されたモデル番号ＺＳ−００９である。

高品質の連続色調画像化のために、好ましくない帯状のアーティファクト、例え ば多角形４０における動揺角又はすい角誤差に起因するそれ、は可視レベルより 下に低減されなければならない、一般に画素配置における変化は可視アーティフ ァクトを回避するために画素間隔の１０００分の１未満に保たれなければならな い、この発明においては、円柱ミラー４５が走査器平面をクロス走査方向におい て画像面上へ結像させる０倍率は、多角形が回転するときにこれの小面の残留平 面外れ運動が走査の終わりにおいて過剰のスポット誤配置を生じないように選択 される。この発明において使用され得る円柱ミラーは３７．６３３ｍｍの曲率半 径を持っている。

プリンタ１０のための制御システム８９はｒｇＪ３に示されている。制御システ ム８９は画像走査器から又は画像記憶媒体（図示していない）から受信した画像 データを記憶するためのフレーム記憶装置９０を備えている。フレーム記憶装置 ９０に記憶されたデータは、例えば、各便が画素に対する赤、緑、又は青の入力 を表している、各画素に対する三つの８ビツト値からなっている。マトリックス （行列）乗算回路９２は所望の色補正を行うために３×３マトリツクスによって ８ビツト赤、緑及び前値を乗算する。

回路９２からの出力はＲＡＭ探索表９１に加えられへこの探索表は線形化、校正 、記録材料の三つの色層の感光度曲線の不整合の補償、及び多角形４０の小面間 反射率変化の補正、のための必要な基準化を行う、探索表９１のための更新値は 中央処理装置９３によって供給されることができる。探索表９１からのディジタ ル出力はディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器９４に供給さ娠そしてＤ／Ａ変 換器からの出力は９７で示されたダイオードレーザのための電圧−電流駆動器９ ６を駆動する。ダイオードレーザ９７のための熱電冷却器（図示されていない） は熱電冷却器サーボ９９によって制御される。

プリンタ１０の動作中のデータの流れを管理し且つプリンタのタイミングを制御 するために制御・タイミング論理回路１００が準備されている０回路１００はド ラムサーボ１１２、多角形サーボ１１０、フィルム位置センサ１１１、及びビー ム位置、又は線開始、センサ１０２からのタイミング信号を受け取る。これらの タイミング信号は、信号器１０４から入力を受けるドラムサーボ１１２からの１ 回転ごとに一つのパルス、符号器１０６から入力を受けるサーボ１１０からの１ 小面ごとに一つのパルス、符号器１１５から入力を受けるフィルム位置センサ１ １１からの１フレームごとに一つのパルス、及びレーザビームがビーム位置セン サ１０２における光検出器１３２を横切るときに発生される線開始パルスを含ん でいる。これらの信号の受信時に、画素クロックが開始されてデータはデータ回 路によりクロックされる。又回路１００には線長制御のための線当り画素計数器 及び探索表９１のアドレス指定を制御するための小面計数器が含まれてし）る。

受容媒体４６は、例えば、ハロゲン化銀擬僚怒光性カラーフィルム又はカラーベ ーパでよい、そのような一つの媒体は、１９８６年１０月２８日に付与された米 国特許第４６１．９８９２号に開示されている。この発明に使用されたダイオー ドレーザは最も広い可能なスペクトル離隔を得るように選択された。しかじな力 （ら、ダイオードレーザの波長離隔は比較的小さく、７５０〜８７０ｎｗである ので、カラーペーパは、突抜け（パンチスルー）を伴わないで良好な色分解及び 再現を与えるために、狭いスペクトル応答だけでなく、十分な感度差をも持たな けれ【ｆならない、偽色彩システムが使用されているので、所与の画像色素色を 形成する層は層（上部、中間、又は下部）のいずれでもよく、三つの波長の任意 のものによって露光させられることができる。

、、−、報、＾、、＝、、Ｎ、　ＰＣＴ／１１５９ｏｌｏ５６３４国際調査報告

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．名光学的ヘッドが、他のレーザとは異なった波光の光ビームを放出するよう に構成されたレーザを含んでいて、前記のレーザの少なくとも若干のものがダイ オードレーザ（９７）である、複数の光学的ヘッド（１４〜１６）、前記のレー ザ（９７）のそれぞれからの光ビームを情報信号に従って変調するための装置（ ９５）、 前記のビームをクロス走査方向において重ね合せ平面（３２）において集束させ るための装置（２９ａ、３０ａ、２９ｈ、３０ｂ、２９ｃ、３０ｃ）、前記の集 束装置から前記のビームを受けるための且つ前記のビームを組み合わせて前記の 重ね合せ平面（３２）を通過する組合せ光ビームを形成するための装置（３１８ 、３１ｂ、１８、２０）、 前記の組合せビームを前記の重ね合せ平面（３２）から走査装置（４０）へ中継 するための装置（３８）、 前記の組合せビームを受容媒体（４６）上へと走査するための装置（４０）、ク ロス走査方向において前記の受容媒体と前記の走査装置との間に相対的運動をも たらすための装置（４９）、並びに前記の変調装置、前記の走査装置、及び相対 的運動をもたらすための前記の装置を互いに対する時間的関係において制御する ための装置（８９）、を備えているレーザプリンタ。
2. ２．前記の中継装置（３８）が、前記の組合せビームをクロス走査方向において 前記の走査装置上に集束させるための装置（５０、５２、５４）を含んでいる、 請求項１に記載のプリンタ。
3. ３．前記の中継装置が円柱ミラー装置（５０、５２）及びフラットミラー（５４ ）を備えている、請求項２に記載のプリンタ。
4. ４．前記の円柱ミラー装置が第１及び第２の円柱ミラー（５０、５２）を含んで おり、且つフラットミラー（５４）が前記の円柱ミラー（５０、５２）間に配置 されている、請求項３に記載のプリンタ。
5. ５．前記の円柱ミラー（５０、５２）が、前記のビームが前記の走査装置によっ て走査される平面内に前記の円柱ミラーの軸があるように、配置されている、請 求項４に記載のプリンタ。
6. ６．前記の第１円柱ミラー（５０）が前記の組合せビームをコリメートし、且つ 前記の第２円柱ミラー（５２）が前記の組合せビームをクロス走査方向において 前記の走査装置上に集束させる、請求項５に記載のプリンタ。
7. ７．前記の走査装置と前記の受容媒体（４６）との間に第３の円柱ミラー（４５ ）が配置されている、請求項６に記載のプリンタ。
8. ８．前記の走査装置が回転可能な多角形（４０）である、請求項１に記載のプリ ンタ。
9. ９．前記のプリンタが三つの光学的ヘッド（１４〜１６）を含んでおり、且つ前 記の光学的ヘッドのそれぞれがダイオードレーザ（９７）を含んでいる、請求項 １に記載のプリンタ。
10. １０．前記のダイオードレーザ（９７）の一つが約７５０ｎｍで放出を行い、前 記のレーザ（９７）のもう一つが約８１０ｎｍで放出を行い、且つ他のレーザ（ ９７）が約８７０ｎｍで放出を行う、請求項９に記載のプリンタ。
11. １１．前記の光学的ヘッド（１４〜１６）のそれぞれが非熱中性子化光学的ヘッ ドである、請求項９に記載のプリンタ。
12. １２．前記の受容媒体（４６）が赤外線感光性媒体である、請求項１に記載のプ リンタ。
13. １３．前記の受容媒体（４６）がハロゲン化銀偽似感光性カラー媒体である、請 求項１に記載のプリンタ。
14. １４．前記の変調装置が、前記のダイオードレーザ（９７）のそれぞれに情報信 号を供給するための駆動器（９６）を含んでおり、且つレーザのそれぞれへの情 報信号が原色の一つに対する情報を含んでいる、請求項１に記載のプリンタ。
15. １５．前記の受容媒体（４６）が回転可能なドラム（４９）上に支持されている 、請求項１に記載のプリンタ。