JPH05232392A - 電子光学制御装置を使用した光学出力装置におけるスポット位置制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）のような光学式
出力装置における低速又はプロセス走査方向でのスポッ
ト符合又はスポット位置の制御方法は所定の波長におい
て加えられる電気的バイアスの関数として角分散が異な
る電子光学素子２２を画像経路に装着することによって
容易にすることができる。分散の制御がＲＯＳの高速も
しくは線走査方向と垂直であるように電子光学素子を配
向し、それに加えられる電気的バイアスを変更すること
によって、低速走査方向での分散が変化する。電子光学
素子に加えられるバイアスは位置誤差を検出し、定量化
するための装置の出力に応答して、及び（又は）プロセ
ッサ１０８により制御される記憶装置１１０等から出力
される所定の修整情報に応答することができる。 【効果】単一又は多重ビームの光学式出力装置用のスポ
ット位置を確定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の背景〕本発明は一般に光学式出力
装置に関し、特に光ビームの光路内に配置された電子光
学素子の屈折率、回折率等を変更することによって達成
される、受光素子に光ビームが衝突するスポット（単数
又は複数）の位置もしくはスポットの符合を制御する方
法に関する。

【０００２】本発明は広範な光学式出力装置に応用でき
るが、ラスタ出力走査装置（ＲＯＳ）において特に有用
である。従って、本発明の背景としてＲＯＳ装置に関し
て以下の詳細と説明を開始する。ＲＯＳは例えばディジ
タル式印字で使用される印字装置内の受光装置上に変調
された光情報を伝達する手段として主流になってきてお
り、ディスプレー、写真フィルム等への書き込みのよう
な別の画像形成処理においても一定の用途があることが
発見されている。説明上の理由から、ＲＯＳの最も一般
的な用途としてディジタル式印字を想起することにす
る。公知のように、この場合の走査の側面は従来、代表
的には単一又は複数の面が鏡である多面の多角形である
可動反射表面によって行われる。多角形は軸を中心に回
転され、一方、代表的にはレーザ光線である輝度変調さ
れた光ビームが所定の角度を以て回転多角形上に集中さ
れる。光ビームは一つの面で反射され、その後、感光記
録媒体上の“スポット”へと集束される。多角形の回転
によって、スポットは感光媒体に亘って直線的に高速走
査（すなわち線形走査）方向に走査するようにされる。
一方では感光媒体が高速走査の速度よりも比較的遅く、
高速走査方向と直交する低速走査方向に前進せしめられ
る。このようにして、ビームはラスタ走査パターンで記
録媒体を走査する。光ビームはデータ流によって表され
る画像の個々の画素（“ピクセル”）が感光媒体上で露
出されて潜像を形成するように一定速度で直列データ流
に従って輝度変調される。前記の潜像はその後、用紙の
ような適宜の画像受理媒体へと転写される。

【０００３】説明上の理由からここでの説明はＲＯＳ装
置に関して行われるが、以下の説明から本発明には他の
多くの走査及び非走査システムの実施例があることが明
白であろう。しかし、便宜上、スポットの実際の走査が
絶対的に必要ではないことを理解した上で、高速及び低
速走査方向（すなわち、高速及び低速走査面での運動又
は位置）に言及する場合には“走査”という用語を使用
する。

【０００４】一般に高速及び低速走査方向のそれぞれの
データが標本抽出される。低速走査方向のデータの標本
抽出速度は多くのプリンタではインチ当たり３００線又
はそれ以上に相当する。低速走査方向での誤差は、ハー
フトーン又は連続的なトーン画像では目標線間隔の１％
程度の少なさでも識別されることが判明している。この
ことは、特に多重スポットの位置制御が重要である多重
ビーム及び多重ＲＯＳカラー・スリンタのような用途に
おいては、低速走査方向での高度なスポット位置の制御
が必要であることを意味している。その上、インチ当た
り６００スポット又はそれ以上の高解像度の印字には極
めて正確なスポットの位置決めが必要である。

【０００５】低速走査方向でのスポット位置の誤差は多
くの原因により発生するが、その中には多角形及び感光
媒体の双方又は一方の運動の欠陥や、面及び画像面（例
えば感光媒体）の双方又は一方の表面の欠陥が含まれ
る。これらの誤差は受動的又は能動的インライン光学に
よって処理されるのが最も一般的である。走査線全体に
亘って広がる位置誤差は最も一般的には走査の開始を一
本の線又は複数の線だけ遅らせるか、早めることによっ
て補整される。（この修正は走査線の間隔の整数倍数に
限定される。）受動的光学を利用した別の方法は極めて
高性能の光学的、機械的素子を使用することである。こ
のことは必然的に総コストが高くなり、システムの耐久
性が制限される可能性があることを意味する。受動的な
光学式修正の更に別の例は、多角形の前の光路内に低速
走査方向のビームを面上に集束する第１円筒状レンズを
配置し、多角形の後の光路内に所望の画像面上に面を集
束する第２円筒状レンズを配置することによって、ラン
アウト（はみ出し）及び面誤差の双方又は一方（双方と
も低速走査方向での走査誤差である）を有する基本多角
形ＲＯＳ構造を適応させるシステムである。同じ機能を
達成するために環状素子及びおう面鏡も従来使用されて
きた。

【０００６】プロセス走査方向の誤差を能動的に補償す
る方法には通常、閉ループ及び／又はメモリ送り補償シ
ステムが含まれる。閉ループ音響光学式（Ａ−Ｏ）補償
システムでは、低速走査スポット位置検出器が走査線内
に配置され、これは関連する処理装置と共に低速走査の
変位を定量化することができる。Ａ−Ｏ素子は、音波を
内部に付与することによって屈折率を変更できる光路内
に配置される。Ａ−Ｏ素子内で発生される音波の変化に
は分散角（すなわち、入力ビームに対する出力ビームの
角度）が付随する。検出器と処理装置からの低速走査の
変位はＡ−Ｏ素子の音波発生部に伝送され、そこでＡ−
０素子は変位情報に応答して走査線の低速走査方向での
位置を制御することができる。更に、一定の周期的変位
誤差用の制御情報は回転する多角形の角運動に先立っ
て、且つ同期して測定できる。

【０００７】現在、スポット位置制御の分野において、
低速走査方向での光ビームを連続的に、極めて高い解像
度で偏向させる改良された装置及び方法が必要とされて
いる。

【０００８】公知であるスポット制御機構の短所にはこ
のようなシステムの複雑さ、コスト及び（又は）製造の
困難さが含まれる。例えば、高性能の光学装置を使用す
るには極めて高性能の光学素子が必要であるばかりでは
なく、多くの場合に必要であるように０．０２ｍｍ又は
それ以下のスポット位置を調整するのに充分である極め
て精密な機械的制御を達成するためには、これらの光学
装置の位置決めを最大限に制御することが必要である。
前述の音響光学式のモジュレータによってこのレベルの
スポット位置制御を達成するためには、音波は高い精度
で発生され、維持されなければならない。このような音
響光学式のモジュレータは比較的高価であり、音波を発
生し、維持するためには関連の精密な高周波信号発生器
と、関連の電子部品が必要になる。

【０００９】従来のスポット位置制御機構の更に２つの
欠点はその動作速度と精度である。例えば、最も一般的
な３つのＲＯＳ機構、すなわち円筒状レンズと、回転式
鏡と、移動ルーフ・ミラーは一般に運動特性誤差又は線
相互間の誤差を補整する速度が遅すぎ、同時に回転式鏡
と移動ルーフ・ミラーとは大型であり、ひいては精密且
つ迅速に移動させることが困難である。

【００１０】〔発明の概要〕本発明の課題は光学出力シ
ステムにおいて、低速走査方向でのスポット位置もしく
は符合を制御するための、従来の形式のシステムの多く
の問題点と短所を克服する新規の方法を提供することで
ある。スポット位置とは光ビームが画像面装置上に入射
する位置であり、スポット符合とは別のスポット位置に
対して前記画像面上に光ビームが入射する位置のことで
ある。（例えばトーン、位置、カラー又はその他のパラ
メタの制御のためにスポットを重ねる場合）しかし、説
明を簡明にするため、別途に述べない限りはスポット位
置の制御に関して言及した場合にはスポット符合の制御
も含めることにする。基本的に、スポット位置の制御
は、そこに加えられるバイアスの関数として所定の波長
について角分散が変化する電子光学素子を画像経路内に
装着することによって行われる。スポット位置の制御は
電子光学素子に加えられる電気的バイアスを制御するこ
とによって達成される。スポット位置制御は単一のスポ
ットの場合も、別のスポットに対して各スポットの位置
が維持される多重スポットの場合も達成できる。本発明
を実施した光学式出力装置の出力パラメタに応じて、ス
ポット位置制御はピクセル準拠でも達成可能である。

【００１１】本発明の方法の一実施例は光ビームを発す
る光源、代表的にはレーザ光源と、データ信号に従って
光ビームを変調する装置と、光ビームをラスタ方式で走
査する装置と、走査された光ビームを受光するための、
（例えば受光素子、ディスプレー・スクリーン、受光フ
ィルム等のような）画像面装置とを備えている。前述の
ＲＯＳ装置は、光ビームが画像面装置上に入射するポイ
ントで光ビームの低速走査面の位置を制御するための、
光源と画像面装置との間の光路内に配置され電子光学式
装置を備えている。更に、スポット位置の誤差の存在と
範囲を判定し、及び（又は）所定のスポット位置修整を
加える必要があるかどうかを判定する装置を備えてもよ
い。

【００１２】動作に際しては、光ビームは画像データ信
号に応答して変調される光源によって発生される。光ビ
ームは高速走査面内の画像面装置の表面の少なくとも一
部に亘って走査され、且つ、高速走査面に対して垂直な
低速走査面内の画像面装置の表面の少なくとも一部に亘
って走査される。低速走査面内の光ビームの位置に誤差
がある場合は、その存在と範囲は高速走査面内の走査の
一部又は全体について判定され、任意の低速走査面内の
誤差の修整は、かかる誤差の存在と範囲の判定に応答し
て、電子光学素子の電気的状態（もしくは光学的特性）
を変更することによって、光ビームが通過する電子光学
素子の光学特性を、特に屈折率を変更することによって
行われる。

【００１３】本発明によって行われる画像面装置上のス
ポット位置の制御は線相互間の低速走査面の位置誤差を
検出し、定量化する装置の出力に応答して、及び（又
は）プロセッサにより制御された記憶装置等から出力さ
れる所定の修整情報に応答して、電子光学素子に加えら
れるバイアスを変更することによって前記の位置誤差を
修整するためにも利用できる。

【００１４】更に、必要である最大限の低速走査面のス
ポット位置修整量は走査線の高さの半分に等しい。それ
以上の修整量は前述のスポット位置制御と、一本又はそ
れ以上の走査線分を遅らせるか、早めることの組合せに
よって実現することができる。

【００１５】本発明の範囲と、従来の方法と装置の問題
点を処理する方法は添付図面を参照した本発明の以下の
詳細な説明によって明らかにされよう。

【００１６】〔図面の簡単な説明〕図１は、ＲＯＳシス
テムの光源と回転多角形走査素子との間に配置された電
子光学素子を示した、本発明の一実施例に従って機能す
る装置の基本的光学構造の側面図もしくは立面図であ
る。

【００１７】図２は、本発明の電子写真式印字の用途に
使用できるような図１に示した装置の画像面での受光ド
ラムである。

【００１８】図３は、ＲＯＳシステムの光源と回転多角
形走査素子との間に配置された電子光学素子を示した、
図１の装置の基本的光学構造の上面図もしくは平面図で
ある。

【００１９】図４は、ＲＯＳシステムの多重ビーム光源
と回転多角形走査素子との間に配置された電子光学素子
を示した、本発明の別の実施例の基本的光学構造の側面
図もしくは立面図である。

【００２０】図５は、ＲＯＳシステムにおいて制御可能
なスポット符合を可能にするために本発明で使用できる
電子光学素子の詳細な図面である。

【００２１】図６及び図７は、本発明によってプロセス
走査方向において行われるスポット位置の制御の性質と
範囲を説明するためのＲＯＳシステムの概略図である。

【００２２】図８は、感光ドラムの位置誤差を検出し、
検出された誤差と所定の修整データを電子光学素子から
発するレーザ・ビームの位置を調整するための制御信号
として再度電子光学素子に送る装置を示した、本発明の
第１の実施例に従った装置の基本的光学構造の側面図も
しくは立面図である。

【００２３】図９は、低速走査方向での誤差を進行中に
判定し、且つ修整し、又、所定の低速走査方向でのスポ
ット位置誤差を補償するための本発明の方法の一実施例
のフローチャートである。

【００２４】図１０は、本発明の非走査式実施例の側面
図もしくは立面図である。

【００２５】概して、上述の図面のそれぞれにおいて
は、同じ符号は同様の要素を表すものとして用いられ
る。

【００２６】〔詳細な説明〕図１及び図３を参照して本
発明の第１の実施例を詳細に説明する。図１及び図３は
走査装置１０の低速走査面と高速走査面とをそれぞれ示
している。走査装置１０は例えば電子写真式印字工程で
使用される図２に示すような受光ドラム１２に対して、
走査され、変調された出力信号を出力することができる
形式のラスタ出力走査装置である。あるいは、装置１０
はこのような走査され、変調された光信号を用いるディ
スプレー装置、写真装置又はその他の用例に走査され、
変調された光信号を出力することができる。

【００２７】装置１０にはコヒーレントな光線１６の発
散ビームを生成する固体レーザ、又はレーザの配列のよ
うな光源１４を備えている。ビーム１６光路内には高速
走査面だけで機能する第１円筒状レンズ１８と、低速走
査面だけで機能する第１円筒状レンズ２０と、後に詳述
する電子光学素子２２と、高速走査面だけで機能する第
３円筒状レンズ２４と、少なくとも一つの反射面２８を
有する回転式多角形として図示され（しかし、回転式ホ
ログラム、回転式回折格子等でもよい）走査素子２６
と、高速及び低速走査面の双方で機能する球面レンズ３
０と、環状レンズ３２とが配設されている。ビーム１６
の光路は画像面３４で終端しており、この平面は前述の
回転式受光ドラム１２（図２）上の線や、すりガラス又
はその他の種類のディスプレー・スクリーンや、感光性
フィルムの表面でよい。

【００２８】装置１０の高速走査面を示した図３を参照
すると、光源１４によって発された光線１６の発散ビー
ムが円筒状レンズ２０を経て、第１円筒状レンズ１８に
よって電子光学素子２２の入口アパーチャへと集束され
ている。電子光学素子２２は高速走査面では極めて狭い
ので、一次元の光導波管のように作用する。（図４と以
下の付随説明を参照）電子光学素子２２は走査方向では
一次元の光導波管のように作用するので、その入口アパ
ーチャで集束される光線はこれを伝播し、出口アパーチ
ャを出る際には分散する。次に光線が走査素子２６の面
２８に到達する前に、円筒状レンズ２４が光線を走査面
に照準合わせする。

【００２９】電子光学素子２２は図１及び図３の装置で
はプリズムとして示されている。しかし、電子光学素子
２２は後述する多様な素子及び材料成分の一つでよい。

【００３０】ビームの変調は例えばレーザ励起しきい値
の下から上までレーザ自体に印加された電流を変調する
ことによって、光源の出力を直接変調することによって
も利便に達成できるが、この分野では公知であるよう
に、例えば電子光学又は音響光学式モジュレータ、ＴＩ
Ｒモジュレータ等のような多くの種類の任意のモジュレ
ータの一つでよいモジュレータ（図示せず）にビームを
投射することもできる。

【００３１】次にビームは公知の多様な走査素子の一つ
でよく、最も代表的には少なくとも一つの鏡面２８を有
する回転式多角形でよい走査素子２６に入射する。走査
用のその他の適宜の素子としては回転式ホログラムや回
転式回折格子等がある。図３に最も明解に示すように、
鏡面（単数又は複数）の回転によってビームは偏向せし
められ、それによって画像面３４に亘って走査せしめら
れる。

【００３２】走査素子２６によって適宜に偏向された
（すなわち反射された）ビーム１６は分散し、ビームを
画像面３４上に円形又は楕円形の断面として集束させ、
且つ走査の非直線性を修整（ｆ−θ修整）するためにレ
ンズ３０及び３２が使用される。環状レンズ３２又はこ
れと同等の機能を有する素子（例えば円筒状鏡）が動揺
（スキャナの運動又は面の誤差）を修整する。画像面３
４はすりガラスや、観察用スクリーンや感光材料（フィ
ルム、静電受光素子等）や、その他の画像面観察用、又
は受理用の媒体でよい。図２は画像面３４を電子写真式
印字等の印字の用途で使用される回転式受光ドラム１２
上の線として図示している。

【００３３】このように、多角形２０が図３に示すよう
に時計回り方向に回転すると、その可動面の一つから反
射するビームは矢印で示すように画像面３４に亘って走
査せしめられる。そこでビームを制御可能に変調するこ
とができれば、走査され、変調された汎用の単一ビーム
が生ずる。画像面３４が図２の回転式受光ドラム１２上
の線であり、又、ドラム１２の回転と、ビームの変調及
び走査が適正に整合されている場合は、ＲＯＳプリンタ
を実現することができる。

【００３４】複数のスポットについて同期的なスポット
位置制御が可能な本発明の実施例が図４に示されてい
る。走査装置５０は別個の固体レーザ、又はコヒーレン
ト光線の分散ビームを発生するモノリシック多重ビーム
固体レーザのような複数個の光源５２ａ，５２ｂを備え
ている。ビームの波長はスポットの位置決めプロセス中
にビーム相互の位置が変化しないように、ほぼ同一であ
るか、数ｎｍだけ離れている。高速走査面の場合に見ら
れるように、ビーム１６ａ，１６ｂは第１円筒状レンズ
１８と、第２円筒状レンズ２０と、電子光学素子２２
と、第３円筒状レンズ２４とを通過し、面２８で反射さ
れ、前述したように画像面３４に衝突する前に球面レン
ズ３０と環状レンズ３２とを通過する。ビームの変調は
例えばレーザのしきいの下から上までレーザ自体に印加
された電流を変調することによって、光源の出力を直接
変調することによっても利便に達成できるが、例えば電
子光学又は音響光学式モジュレータ、ＴＩＲモジュレー
タ等のような多くの種類の任意のモジュレータの一つで
よいモジュレータ（図示せず）にビームを投射すること
もできる。前述の実施例と同様に、画像面３４はすりガ
ラスや、観察用スクリーンや感光材料（フィルム、静電
受光素子等）や、その他の画像面観察用、又は受理用の
媒体でよい。

【００３５】図１及び図３の実施例と図４の実施例の構
造と動作は同様であるので、本発明の残りの説明は簡明
にするために単一ビームの実施例（図１及び図３に示
す）に関して説明する。しかし、この説明はこの分野の
専門家には理解されるように多重ビームの装置にも同様
に応用できるものである。更に、ＲＯＳシステム全体の
レンズやその他の光学的、機械的部品の詳細の多くは公
知であるので簡明化のために省略する。

【００３６】以下の説明のため、電子光学素子２２は各
図に示すように二等辺三角形のプリズムの形態をとるも
のと想定している。（素子２２の材料成分については後
に詳述する。）更に、電子光学素子２２はプリズムの形
態をとっている場合にはそれが完全に照明されている場
合に（すなわち、完全に光で満たされている場合に）最
適な結果が達成されることが理解されよう。その理由は
プリブムの解像力がプリズムの高さの下限を設定する光
ビームの幅に反比例するからである。しかし、入力電力
を最小限にするため、プリズムは出来るだけ小さくする
ことが望ましい。従ってプリズムを完全に照明すること
がその能動領域を最大限に活用することになる。しか
し、電子光学素子２２は回折格子、薄膜フィルム又は適
宜の別の素子の形態をとることができることが理解され
よう。

【００３７】電子光学素子２２によって本発明の基本を
形成するスポット位置の制御が容易になる。この制御は
素子２２の屈折率が容易に、迅速に且つ精確に変化し得
るという素子２２の側面に基づいている。特に、その屈
折率が素子に対して電気的バイアスをかけると変化する
種類の素子が存在する。例えば、半導体ＡｌＧａＡｓは
この分野でよく報告されているように前記の特徴を呈す
る。図１及び図３に示した実施例では、電子光学素子２
２は以下の説明のためにＡｌＧａＡｓであるものと想定
され、図５により詳細に図示されたプリズムとして示さ
れている。しかし、素子２２はリチウム・ニオベート、
液晶等の別の適宜の材料から成ることができる。

【００３８】図５に示す素子２２はｎ−Ａｌ_y Ｇａ
_(1-Y) Ａｓクラディング層６２を溶着した基板６０を備
えており、ここにｙは例えば公知のＭＯＣＶＤ方式によ
って、代表的には０．４０となろう。Ａｌ_x Ｇａ_(1-x)
Ａｓ（ここにｙ＞ｘ、ｘは０．２とする）の導波管のコ
ア６４が次に層６２上に溶着される。（勿論、それが適
切である場合は導波管のコアは多重量子の井筒構造でも
よいであろう。）導波管のコア６４は動作時の波長で透
明であるように広い帯域ギャップを有するように選択さ
れる。次にｐ−Ａｌ_z Ｇａ_(1-z) Ａｓクラディング層６
６（ここにｚ＞ｘ、ｚは一般にｙに等しい）が層６４上
に溶着される。次に構造体は公知の方法で基板までエッ
チング処理され、エッチングされた面６８が形成され
る。次に構造体の３面がへき開されてへき開面７０，７
２及び７４が形成される。次に金属製の電気接点７６と
７８が層６６の上部と基板６０の下部にそれぞれ取付け
られる。次に反射防止（ＡＲ）被覆層８０と８２が面６
８と７４にそれぞれ取付けられる。それによって接点７
６と７８との間にかけられたバイアスの関数としてそこ
に入射した光線を選択的に回折する機能を果たすプリズ
ムが形成される。回折光線の光路は図５にＬの符号を付
した太線の矢印によって図示されている。

【００３９】図６及び図７は本発明に基づいて低速走査
面で行われるスポット位置制御の性質と範囲を説明する
ための概略図である。説明を簡略にするため、説明に必
要な素子だけを図示してある。

【００４０】代表的な光線９０で示すような光源１４か
らの光ビームは電子光学素子２２により屈折すると角偏
位εを示す。この屈折の範囲は素子２２の屈折率の関数
として変化する。すなわち、素子２２の屈折率が△ｎの
量だけ変化すると、角偏位△εも対応して変化する。最
小限の偏位の際には△εは下記の数式（１）によって得
られる。 △ε＝△ｎ（ｂ／ｄ） （１） ここにｂはプリズムの底であり、ｄは出力ビームの幅で
ある。

【００４１】屈折率の変化に応じてプリズムの解像力を
算出する際に、一つのスポットを確定するのに必要な角
発散はλ／ｄであり、ここにλは光線の波長である。次
に屈折率を△ｎだけ変化させることによって２つのスポ
ットを解像するに、 △ε＝λ／ｄ （２） 上記の数式から下記の数式が得られる。 △ｎ＝λ／ｂ （３） 以上のように、必要な屈折率の変化はプリズムの底を増
大することにより達成することができる。例えば、７８
０ｎｍで動作するレーザと、ｂ＝１ｍｍのプリズムの場
合は△ｎ＝０．７８×１０^-3であり、これはＡｌＧａＡ
ｓの前提に含まれる数値である。

【００４２】ＡｌＧａＡｓプリズムの屈折率の変化の適
量を生ずる物理的な原理は一次又は二次の電子光学作
用、又は自由担体注入の何れの方法でもよい。一次電子
光学作用の場合は、△ｎ＝０．２×１０^-3の値はＧａＡ
ｓの周知の電子光学係数（１．６×１０^-10 ｃｍ／Ｖ）
と２μｍの層に亘って落下された１５ボルトから算出さ
れる値と一致する。この値を用いると、２つの解像可能
なスポットの場合はプリズムの底は３．９ｍｍでなけれ
ばならない。

【００４３】自由担体プリズムの場合は前述の一次電子
光学作用よりも大幅に強い屈折率の変化を誘発する。従
って、プリズムに適切に順方向バイアスをかけることに
よって、担体は導波管のコア６４（図５）へと注入する
ことができる。自由担体によって誘発される屈折率の変
化は凡そ次のとおりである。 △ｎ＝（−1.14×10^-21 ）×Ｎ （４） ここにＮは担体の密度である。従って７８０ｎｍで動作
する底が１ｍｍのプリズムには下記のＮの値が必要であ
る。 Ｎ＝λ／（ｂ×1.14×10^-21 ）＝ 6.8×10¹⁷／ｃｍ³ （５） このレベルの担体注入はビームの減衰又は付加的な自然
放出をそれほど誘発しない。

【００４４】プリズムの角度αは出力ビームの幅ｄと、
プリズムの底ｂによって下記の数式から決定される。 sin²α／２＝ｂ² ／（４ｄ² ＋ｂ² ｎ² ） （６） 所定数の解像されたスポットに必要な屈折率の変化はλ
とｂによってのみ左右されるので、ｂの値を固定し、ビ
ーム幅とプリズム角度の妥協値を見出す。表１はｎ＝
３．５８、プリズム底ｂ＝１ｍｍとした場合のＡｌ_0.2
Ｇａ_0.3 Ａｓ導波管コアの可能値を示している。

【００４５】

【表１】

【００４６】導波管コア６４は光波がそれを通過して伝
搬することができ、同時にこの伝搬を少なくとも一次元
では一つの波長の大きさに限定する種類のものである。
光波はクラディング層の低い方の屈折率によって導波管
内に限定されているので、光波は発散することなく導波
管の長手方向に伝搬する。光波の光域が薄い導波管のコ
アに限定されていることは、光波が受ける屈折率の変化
が光波の伝搬速度に最大の作用を及ぼすので、本発明の
走査装置で利用される電子光学作用を利用する際に有利
である。更に、一般に屈折率の適切な変化をもたらすの
に必要な電界は極めて高い。導波管のコア内の電界は印
加電圧をコア層の物理的厚さで割った値として生成され
るので、前述の構造で使用されるような薄いコアによっ
て高い電界が得られ、ひいては屈折率の大きな変化が得
られる。前述のとおり、△ｎ＝０．２×１０^-3の値を得
るにはＧａＡｓ内で７５ＫＶ／ｃｍ（１５ボルト／２μ
ｍ）が必要である。光波を２μｍではなく１μｍに限定
することができれば、半分の電圧（７．５ボルト）で同
じ△ｎ（０．２×１０^-3）を得ることができるか、又は
同じ電圧（１５ボルト）で△ｎを２倍（０．４×１
０^-3）にすることができる。

【００４７】本発明の方法は後述するように運動特性の
誤差等に適応するためにスポットをプロセス走査方向に
移動するため、“オン・ザ・フライ”（進行中）修整用
の帰還制御又は記憶されたデータによる制御、又はその
両方を利用することができる。しかし、最初にこれらの
誤差を検出しなければならない。図８の機構１００はド
ラム１０２上のタイミング・マーク１０６を利用した同
期ストローブ及びセンサ機構を用いて受光ドラム１０２
の回転誤差を判定する簡単な方法を示している。機構１
００では回転誤差の存在と範囲を判定可能にする処理
と、電子光学素子２２に加えられたバイアスを制御する
制御装置１０８に伝送される誤差の範囲の判定に応答し
て、制御信号を生成する動作が行われる。

【００４８】電子光学素子２２用のバイアスは電源（図
示せず）によって加えられる。２５ボルト又はそれ未満
の動作電圧が必要であろう。担体注入素子の場合は、動
作電圧は５ボルト未満であり、１ｍｍの底を有するプリ
ズム用の動作電流は材料の担体寿命に応じて１アンペア
未満であろう。

【００４９】前述したことに加えて、スポット位置は所
定の修整データによって制御することができる。この修
整データは受光ドラムの軸外れ回転やディスプレー・ス
クリーンの表面の歪み等の特定の再発性誤差に適してお
り、又、電子光学素子２２に加えられるバイアスを制御
する装置に、プロセッサに制御された記憶装置１１０等
によってこの所定の修整データを供給することに適して
いる。プロセッサに制御された記憶装置６６の出力はス
トローブ及びセンサ装置６０又はその他の適宜の同期化
装置によって同期化することができよう。

【００５０】図９は低速走査方向の誤差を修整するため
の本発明の方法の動作の一周期全体を示している。再発
性誤差の必要な修整が予め決定され、修整データが適宜
の記憶装置（図示せず）に記憶されているものと想定し
てある。動作の開始には現在の走査線がそのために所定
の修整データが記憶されている走査線であるかどうかを
判定する装置（図示せず）が使用される。これは段階２
００で示されている。このようなデータが存在する場合
は、データはバイアス信号に変換され、この信号は段階
２０２で示すように、所定のスポット位置の誤差を修整
するために電子光学素子に供給される。所定の誤差の修
整が行われると、又はこのような所定の誤差データが存
在しない場合は、光ビームが段階２０４で発生される。
次にビームが画像面上に入射する位置が段階２０６で決
定される。（あるいは、選択的なスポットの位置決めに
よって修整可能な受光器内の運動又は位置の誤差が判定
される。）この時点で低速走査方向での位置誤差がある
場合は、この誤差の範囲が例えば前述のストローブ及び
センサ機構等の適宜の判定装置によって判定される。こ
の誤差の範囲は判定された誤差を進行中に修整するた
め、段階２０８で電子光学素子へと通信される電気的バ
イアス信号へと変換される。この誤差の修整が行われる
と、又はこのような誤差がない場合は、ビームは次に段
階２１０で走査線を書き込むために走査され、変調され
る。走査の終了が検出されると、段階２１２で次の走査
線が呼び出され、走査は低速走査方向で進行され、処理
段階が段階２００で再開される。

【００５１】本発明を実施した光学式出力装置の動作パ
ラメタに応じて、スポット位置制御はピクセル準拠で達
成可能であることが明白であろう。例えば、毎分６０ペ
ージの出力と、インチ当たり６００×６００スポットの
解像度と、１４インチの走査という代表的な動作パラメ
タを有する比較的高性能のレーザ電子写真式印字装置を
想定してみる。この装置の場合、代表的なピクセル露出
時間は１６ナノ秒である。本発明の電子光学素子の材料
と形状を適切に選択することによって、１６ナノ秒又は
それ以上の開閉速度が可能であり、ひいては線の間のピ
クセル準拠のスポット位置修整が容易になる。

【００５２】例えば受光ベルト又はドラムと、受光器を
移動する装置と、受光器に充電する装置と、受光器上に
潜像を形成する装置と、潜像を用紙に転写する装置と、
受光器から潜像を消去し、受光器を清掃する装置と、用
紙給送装置と、用紙上に画像を融解する装置とを備えた
電子写真式印字のための適宜の装置と、前述のスポット
位置制御方式を組み合わせることによって、完全な電子
写真式印字機関と、これを動作する改良された方法とを
得ることができる。プリンタの構造と動作の詳細につい
ては基本的に本発明の範囲を超えているが、この分野で
は公知である。しかし、前述の説明から、本発明は印字
プロセスの一部としてＲＯＳを使用した印字の用途及び
その他の印字の用途に利用するのに特に適していること
が理解されよう。

【００５３】前述の説明では走査素子（例えば図１の２
６）は少なくとも一つの反射面（例えば図１の２８）を
有する回転式多面体であるものと想定している。しか
し、本発明の特定の実施例では走査素子の必要がない。
例えば、図１０に示した実施例３００では、画像面に亘
ってビームを走査するのではなく、光源３０２からの線
幅のビームがピクセル毎にモジュレータ３０４によって
変調され、適宜の光学素子３０８によって画像面３０６
に投射される。この実施例の基本構造は８７年１月２０
日付けのバーナムらの米国特許明細書第４，６３８，３
３４号に記載され、説明されているので、モジュレータ
及び関連素子の動作は本発明の範囲外である。しかし、
モジュレータ及び関連素子に加えて、図１０の実施例は
画像面上の低速走査方向での（スポット位置とは対照的
な）線位置制御を容易にするために前述の電子光学半導
体プリズムのような適宜の装置３１０を備えている。

【００５４】これまでは２つの異なる変調方法、すなわ
ち光源の直接的な変調と、全内部反射とゼロ・ストップ
を利用した変調を利用した実施例を説明してきた。しか
し、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、他の変
調方法も利用することができる。例えば、ビーム１６の
別の変調方法では電子光学式、又は音響光学式モジュレ
ータ等のようなモジュレータ（図示せず）上に、又はこ
れを通してビームが投射される。光路に沿ったモジュレ
ータの配置は専門家には明白であるようにモジュレータ
の種類や走査装置１０の構造によって左右される。

【００５５】一般に、本発明が関連する分野の専門家に
は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく構造上の
多くの変更及び異なる用途と実施例が可能であろう。例
えば、本発明は単一ビームＲＯＳにおいてスポット位置
を制御するために、又は、包括的に多重ビームＲＯＳに
おいてスポット位置を制御するために良好に、且つほと
んど変更なしで動作する。更に、前述の電子光学素子の
ような純然たる透過性の構造体ではなく、反射体又は透
過／反射体を使用することによって、本発明を組み入れ
たＲＯＳ装置の光学素子を折り畳み、それによって装置
を小型化することが可能である。更に、本発明の装置と
方法は有利な結果を達成するためにスポット位置のその
他の制御装置及び（又は）制御方法と組み合わせること
ができる。例えば、個々のスポット上では弓形修整を行
い、一方多重レーザ配列から発される全てのスポットは
運動特性誤差を修整するために本発明によって選択的に
位置決めすることができる。このように、本明細書の開
示内容と説明は例示のためであるに過ぎず、如何なる意
味でも限定的なものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＲＯＳシステムの光源と回転多角形走査素子
との間に配置された電子光学素子を示した、本発明の一
実施例に従って機能する装置の基本的光学構造の側面図
もしくは立面図である。

【図２】 本発明の電子写真式印字の用途に使用できる
ような図１に示した装置の画像面での受光ドラムであ
る。

【図３】 ＲＯＳシステムの光源と回転多角形走査素子
との間に配置された電子光学素子を示した、図１の装置
の基本的光学構造の上面図もしくは平面図である。

【図４】 ＲＯＳシステムの多重ビーム光源と回転多角
形走査素子との間に配置された電子光学素子を示した、
本発明の別の実施例の基本的光学構造の側面図もしくは
立面図である。

【図５】 ＲＯＳシステムにおいて制御可能なスポット
符合を可能にするために本発明で使用できる電子光学素
子の詳細な図面である。

【図６】 本発明によってプロセス走査方向において行
われるスポット位置の制御の性質と範囲を説明するため
のＲＯＳシステムの概略図である。

【図７】 本発明によってプロセス走査方向において行
われるスポット位置の制御の性質と範囲を説明するため
のＲＯＳシステムの概略図である。

【図８】 感光ドラムの位置誤差を検出し、検出された
誤差と所定の修整データを電子光学素子から発するレー
ザ・ビームの位置を調整するための制御信号として再度
電子光学素子に送る装置を示した、本発明の第１の実施
例に従った装置の基本的光学構造の側面図もしくは立面
図である。

【図９】 低速走査方向での誤差を進行中に判定し、且
つ修整し、又、所定の低速走査方向でのスポット位置誤
差を補償するための本発明の方法の一実施例のフローチ
ャートである。

【図１０】 本発明の非走査式実施例の側面図もしくは
立面図である。

【符号の説明】

１０ 走査装置、１２ 感光ドラム、１４ 光源、１６
光ビーム、１８ 第１円筒状レンズ、２０ 第２円筒
状レンズ、２２ 電子光学素子、２４ 第３円筒状レン
ズ、２６ 走査素子、２８ 反射面、３０ 球形レン
ズ、３２ 環状レンズ、３４ 画像面、５０ 走査装
置、５２ａ，５２ｂ 多重光源、６０ 基板、６２ ク
ラディング層、６４ 導波管コア、６６ クラディング
層、６８ エッチング面、７０，７２，７４ へき開
面、７６，７８ 電気接点、８０，８２反射防止被覆
層、９０ 光線、１００ 機構、１０２ 受光ドラム、
１０４ ストローブ及びセンサ機構、１０６ タイミン
グ・マーク、１０８ 制御装置 １１０ 記憶装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・エル・パオリ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94022 ロスアルトス サイプレスドライ ブ 420

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学式出力システムで光ビームが画像面
   にスポットとして集束される低速走査方向の位置を制御
   する方法において、 電子光学素子によって偏向されるように光ビームを方向
   づける段階と、 スポットの低速走査方向での位置制御を達成するため光
   ビームが低速走査方向で偏向される量が変化するように
   電子光学素子に電気的バイアスを加える段階とから成る
   ことを特徴とする方法。