JPH05297302A - スポット位置制御装置 - Google Patents

スポット位置制御装置

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JPH05297302A
JPH05297302A JP4353078A JP35307892A JPH05297302A JP H05297302 A JPH05297302 A JP H05297302A JP 4353078 A JP4353078 A JP 4353078A JP 35307892 A JP35307892 A JP 35307892A JP H05297302 A JPH05297302 A JP H05297302A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高解像度で光ビームを偏向するスポット位置
制御装置を提供する。 【構成】 光源１４は、低速走査方向に間隔が近接しそ
れぞれアドレスされた光ビーム１６を発光する固体ダイ
オードレーザーのモノシリックアレイから構成される。
この光ビーム１６は球面レンズ１８及びシリンドリカル
レンズ２０を介して高速走査する走査装置（ポリゴン）
２４の反射面２６に照射され、この反射光が複合球面レ
ンズ２８及びトロイダルレンズ３０を介して画像平面３
２に照射される。この光源１４ではモノシリックアレイ
の何れか１つが発光するように制御され、画像平面３２
上には、光源１４の制御された発光部位に応じた低速走
査方向の位置のスポットが形成される。従って、各走査
毎に光源１４の発光部位が制御され、低速走査方向のス
ポット位置が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は概略的には光学走査装置
に関し、特に、ラスター出力走査システムにおける受光
要素上のレーザースポットのスポット位置制御を提供す
る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】広範囲にわたる光学出力装置に適用可能
であるが、本発明ではラスター出力走査（ＲＯＳ）装置
に特別な有用性を見いだしている。したがって、これよ
りラスター出力走査装置の観点より本発明の背景につい
て詳述する。これまでラスター出力走査は変調された光
情報をデジタル印刷等に用いられる印刷装置の受光体へ
分散させる有力な方法とされてきた。さらにラスター出
力走査は、ディスプレイへの書き込みや写真フィルムへ
の書き込みといった他の画像形成操作にいくつかの用途
があることがわかっている。ここでは説明のため、おそ
らくラスター出力走査が最も当たり前に用いられるデジ
タル印刷について考えてみる。公知のように、その走査
は従来、可動反射面により実現される。この可動反射面
は通常、鏡である１つまたはそれ以上のファセット
（面）を有する多面体ポリゴンである。通常はレーザー
光である強度変調光ビームが所定の角度で回転するポリ
ゴンに集中されると同時に、このポリゴンは軸線を中心
に回転する。この光ビームはファセットにより反射さ
れ、その後、感光記録媒体上の「スポット」に焦点を合
わせる。ポリゴンの回転によってスポットは高速走査
（すなわち、直線走査）方向に感光媒体を一直線に走査
することができる。一方、前記感光媒体は高速走査方向
に対して直交する低速走査方向に高速走査速度よりも相
対的に低速で進む。このように、ビームは記録媒体をラ
スター走査パターンで走査する。（ここでは例示するた
めラスター出力走査について説明しているが、本発明に
係る多くの走査および非走査システムの実施例が他にも
存在する。しかしながら、習慣として「走査」という言
葉は、必ずしもスポットを実際に走査する必要はないと
いう理解のもとに高速および低速方向について言及する
場合に用いられる。）光ビームは、シリアルデータスト
リームにしたがって前記シリアルデータストリームによ
り表される画像の個々の画素（ピクセル）が感光記録媒
体上で潜像を形成するために露光される速度で強度変調
される。続いて、前記潜像は用紙等の適当な受像媒体へ
転写される。
【０００３】高速方向および低速方向の各々におけるデ
ータは通常、サンプルされる。低速走査方向データのサ
ンプリング速度は多くの印刷装置で３００行／インチ以
上である。形式的な行間隔の１０％を上回る低速走査方
向の誤差は、ハーフトーンまたは連続トーン画像で知覚
できることが判明している。これは、画像平面上の低速
走査方向において高度なスポット位置制御が必要なこと
を示す。特に、多重スポットの位置制御が重要である場
合、多ビームや多重ラスター出力走査カラー印刷機のよ
うなものに高度なスポット位置制御が必要となる。さら
に、約６００スポット／インチ以上の高解像度印刷には
極めて精度の高いスポット位置決めが要求される。
【０００４】低速走査方向のスポット位置誤差は、ポリ
ゴンおよび／または感光媒体の動作欠陥、ファセットお
よび／または画像平面（例えば、感光媒体）の表面欠陥
等のさまざまな原因から生じる。これらの誤差はほとん
どの場合、受動または能動インライン光学系によりアド
レスされる。全走査線にわたって存在する位置誤差はほ
とんどの場合、その線に対する走査の開始または画像位
置を遅らせまたは進めることで補正される（この補正は
走査線間隔の整数倍に限定されるため、受動インライン
光学要素のみが必要となる）。受動光学系を用いたその
他の手法では極めて高品質な光学的かつ機械的要素を利
用する。これは必然的に全体的コストが高くなることを
意味し、システムの耐久性が限定されるおそれが出てく
る。受動光学補正のその他のサンプルは、ビームを低速
走査方向のファセット上へ焦点を合わせ第一シリンドリ
カルレンズを前ポリゴン光路に配置するとともに、ファ
セットを所要の画像平面上へ焦点を合わせる第二シリン
ドリカルレンズを後ポリゴン光路へ配置することにより
ふれ誤差および／またはファセット誤差（この走査誤差
は両方とも低速走査方向におけるものである）を有する
基本的にポリゴンラスター出力走査構造を収容する。同
様の機能を達成するため環状要素および凹面鏡も利用さ
れてきた。
【０００５】プロセス走査方向誤差を能動的に補正する
には、通常、閉ループおよび／またはメモリ内蔵補正シ
ステムを用いる。低速走査スポット位置検出器が、関連
処理装置とともに低速走査変位を示すことができる走査
線に配置される。内部に音波を発生させることにより屈
折率を変えることができるＡ−Ｏ要素が光路に配設され
る。分散角度（すなわち、入力ビーム角度に対する出力
ビーム角度）を変化させることによりこのＡ−Ｏ要素で
生成された音波が変化する。検出器および処理装置から
低速走査変位情報がＡ−Ｏ装置の音波生成部へ供給さ
れ、音波生成部は変位情報により走査線の低速走査方向
位置を制御することができる。さらに、ある周期的な変
位誤差に対する制御情報を事前に計測することができ、
回転するポリゴンの角運動と同期させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】現在、本技術分野では
低速走査方向においてさらに単純化され、極めて高解像
度の光学ビームの偏向を提供できるスポット位置制御装
置およびその方法が必要とされている。
【０００７】本技術分野で公知であるスポット位置制御
方法に関する欠点として、このようなシステムの製造が
複雑で、コストがかかり、しかも製造困難であることが
挙げられる。たとえば、高品質の光学系を利用するに
は、たいてい必要となる０．０２ｍｍ以下のスポット位
置を調整するのに十分な極めて精密な機械的制御を確実
とするため、高品質の光学要素だけでなくこれらの光学
の位置決めについて最高の制御が必要とされる。上述の
音響−光学的変調器でこのレベルのスポット位置制御を
達成するためには、音波を極めて正確に発生し、維持し
なければならない。この音響−光学的変調器は比較的高
価なもので、音波を生成し維持するため正確な高周波信
号ゼネレータと関連する電子工学とが必要となる。
【０００８】これまでの数多くのスポット位置制御方法
の欠点はさらに２つあり、それはこの方法が作動可能な
速度と精度である。たとえば、最も一般的なラスター出
力走査機構であるシリンドリカルレンズ、回転ミラー、
変換ルーフミラーの３種類は通常、低速なため運動特性
誤差や行間誤差に対する補正ができない。さらに回転ミ
ラーおよび変換ルーフミラーは大きすぎるため正確かつ
素早く動かすことが困難である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術の数
多くの問題点および欠点を解消する光学出力システムに
おいて低速走査方向のスポット位置または位置決めを制
御する新しい装置を提供する。スポット位置とは光ビー
ムが画像平面上に入射される場所であり、スポット位置
決めとは他のスポット位置（トーン、位置、色またはそ
の他のパラメータの制御に対してスポットを重ね書きす
る場合等）に対してその画像平面上に光ビームが入射さ
れる場所である。しかしながら、説明を簡単にするた
め、特に断りのない限りスポット位置の制御にはスポッ
ト位置決めの制御も含まれるものとする。通常、光源と
して近接して配列されたレーザーの直線状アレイを利用
することでスポット位置の制御が可能となる。各走査線
に対してアレイ中のレーザーをひとつだけ作動させると
ともに、作動させたレーザーを制御することでスポット
位置の制御が達成できる。
【００１０】本発明の一実施例は、特に、間隔が近接し
それぞれアドレスされた光ビームを発光する発光体の直
線状アレイから構成される光源であって、通常、固体ダ
イオードレーザーのモノリシックアレイから構成される
光源と、一方のレーザーを選択する手段と、光ビームを
データ信号にしたがって変調する手段と、光ビームをラ
スター方式で走査する手段と、走査された光ビームを受
け取る画像平面手段（例えば、受光要素、ディスプレイ
スクリーン、受光フィルム等）とを有するラスター出力
走査装置である。スポット位置誤差の存在および範囲の
確定手段および／または所定のスポット位置補正の適用
に必要なものも含まれる。
【００１１】操作中に光ビームが光源により生成され、
画像データ信号にしたがって変調される。光ビームは少
なくとも画像平面手段の表面部分を高速走査方向に垂直
な低速走査方向に走査されるだけでなく、少なくとも画
像平面手段の表面部分を高速走査方向へ走査される。低
速走査方向における光ビームの位置の誤差の存在および
範囲は、存在する場合には、高速走査方向に部分的な走
査またはすべての走査に対して決定される。このような
誤差の存在および範囲によってソースアレイ内のレーザ
ーをひとつ選択するとともに操作することにより低速走
査方向誤差の補正が行われる。従来技術の数多くの問題
点および制限がこれによって解消される。
【００１２】このような位置誤差を検出し修正する手段
の出力に応答しておよび／または記憶装置等に制御され
るプロセッサから出力された予め定められた補正情報に
応答して、アレイから選択されたレーザーを変えること
で行間低速方向の位置誤差を補正するため、本発明によ
り提供された画像平面上のスポット位置の制御を利用す
ることができる。
【００１３】さらに、必要となる最大の低速走査方向ス
ポット位置補正量は走査線間隔の半分と等しくなる。前
記スポット位置の制御と一またはそれ以上の走査線の遅
延または進めることとを組み合わせることで、より大量
の補正を実現することができる。
【００１４】本発明の範囲および従来技術の方法および
装置に関連する問題を処理する方法については、添付図
面とともになされる以下の記述からさらに詳細かつ直ち
に明らかとなる。なお、添付図面のそれぞれにおいて同
様の番号は同様の構成要素を示すものとする。
【００１５】
【実施例】本発明の第一実施例については、それぞれ走
査装置１０の低速走査平面図および高速走査平面図であ
る図１および３に示される。装置１０は、例えば電子写
真式印刷処理で利用される図２に図示されるような受光
ドラム１２に対して走査変調光学信号を出力することが
できる型のラスター出力走査装置である。または、装置
１０は走査変調光学信号をディスプレイ装置、受光装置
またはこのような走査変調光学信号を利用するその他の
アプリケーションへ出力することができる。
【００１６】装置１０は以下でさらに詳述するように可
干渉性の光１６の発散ビームを生成する光源１４を有す
る。ビーム１６の経路には、高速走査平面および低速走
査平面の双方においてパワーを有する球面レンズ１８
と、低速走査平面においてのみパワーを有するシリンド
リカルレンズ２０と、反射ファセット（面）２６（これ
は回転ホログラム、回転回折格子等でもよい）を少なく
ともひとつ有する回転ポリゴンとして示される走査装置
２４と、複合球面レンズ２８と、環状（トロイダル）レ
ンズ３０とが存在する。ビーム１６の経路は画像平面３
２で終わる。画像平面３２は上述の回転受光ドラム１２
上のライン（図２参照）でも、すりガラスまたはその他
の種類のディスプレイスクリーンの表面でも、感光フィ
ルム等（これらは図示しない）でもよい。
【００１７】球面レンズ１８は高速走査平面および低速
走査平面において分散ビーム１６をコリメートする。シ
リンドリカルレンズ２０は低速走査平面におけるビーム
１６の焦点を走査装置２４のファセット２６に合わせ
る。ビーム１６は高速走査平面に焦点が合っていないた
め、ファセット２６の全幅にわたって伸びるラインとし
てファセット２６に当たる。したがって、ファセット２
６は図３に図示されるように高速走査平面において完全
に照らされる。
【００１８】ビーム１６は、複合球面レンズ２８を通過
するようにファセット２６により反射される。ビームは
ファセット２６に収斂されるため、ファセット２６から
の反射ビーム１６は分散する。したがって、レンズ２８
および３０を用いて円形または楕円形断面に対する前記
ビームを画像平面３２へ再び焦点を合わせ、走査の非線
形性を修正する（ｆ−θ補正）。環状レンズ３０または
その同等物（シリンドリカルミラー等）はさらに本技術
分野で公知の面倒れ（スキャナ動作またはファセット誤
差）を補正する。
【００１９】したがって、図３の矢印Ａで示されるよう
に走査装置２４が時計回りに回転すれば、その回動する
ファセットのひとつから反射されたビームは、矢印Ｂで
示されるように画像平面３２を走査することになる。本
技術分野で公知のようにレイジング閾値未満からレイジ
ング閾値を上回るまでレーザー自身に流れる電流を変調
する等の方法でこのビームを変調することにより、一般
のアプリケーションの走査変調信号ビームが発生する。
画像平面３２が図２の回転受光ドラム１２上のラインを
含むと同時に、ドラム１２の回転およびビームの変調お
よび走査が適当に調整されれば、ラスター出力走査印刷
装置が実現できる。
【００２０】図１および図３に図示された実施例は本技
術分野で公知のレーザー走査システムの一実施例にすぎ
ない。その他の適当な光学システムも当業者にはすでに
公知である。さらに、完全なラスター出力走査システム
のレンズおよびその他の光学的および機械的構成要素の
詳細については、当業者にはすでに公知であるため説明
を明快にするため省略した。
【００２１】本発明によるスポット位置制御の基本は、
ビーム１６の光源となるダイオードレーザーのモノリシ
ックアレイである。図４によれば、光源１４はＮ個の直
線的に近接離間されて配設されたダイオードレーザー５
４ａ、５４ｂ等のモノリシックアレイ５０から構成さ
れ、これらのレーザーのいずれもビーム１６の光源とし
て利用されるために個々に選択可能である。アレイには
Ｎ個のダイオードレーザーが存在するが、走査装置２４
による各走査のために利用できるのは一度にたったひと
つのレーザーのみである。低速走査方向でスポット制御
を高めるため、図５に図示されるように受光表面上の各
レーザースポットの画像が高速走査方向に対して角度α
を成すようにレーザーアレイを傾けることができる。受
光表面上に所要のスポット位置を達成するため各走査ご
とにアレイ５０のレーザーをひとつ選択することにより
スポット位置の制御が達成される。
【００２２】図４によれば、個々のレーザー５４ａ、５
４ｂ等は埋め込みヘテロ構造型でよく、それぞれ基板５
８から構成される。ダイオードレーザー作用を提供する
とともに、内部で個々のダイオードレーザーの線形状の
アレイが形成される参照符号６０で示される複数の半導
体層が、基板５８上にエピタキシャルに生成（ｄｅｐｏ
ｓｉｔ）される。このアレイ内の各レーザー５４ａ、５
４ｂ等は、各レーザーへそれぞれカレントドライブ（電
流駆動）信号を提供するため基板電極６６とともに動作
する別個の電極６２ａ、６２ｂ等を有する。後述される
選択信号に応じて適当なレーザー接点６２ａ、６２ｂ等
に対して入力電流信号を出力ラインに切り換える切り換
え装置７０により選択された各走査ライン中に電流が流
れるのはアレイ中のたったひとつのレーザーのみであ
る。カレントドライブ信号は印刷されるデータのパルス
変調表示であり、この情報にしたがって変調されたあら
ゆるレーザーから出力光ビームを提供するためにレーザ
ーを駆動する。出力されたビームは共通平面から発光さ
れ、実際的な物理的分離は２乃至１０μｍ程度の低いも
ので、これについてはさらに後述する。
【００２３】スポット制御の全体範囲Ｅはアレイ中のレ
ーザーの数Ｎと、走査ポリゴンの同一ファセットごとの
受光表面上の各レーザーにより生成された走査間の有効
距離Ｄ（図５参照）とにより次のように決定される。
【００２４】
【数１】
【００２５】有効距離Ｄは所要の印刷品質によりセット
され、範囲Ｅはラスター走査の行間隔により決定され
る。スポットが配置されなければならない範囲Ｅは前記
行間隔のせいぜい±１／２である。これだけの制御を行
うとともに一またはそれ以上の走査線を遅延または進め
ることによりより多くの補正を実現することができる。
有効距離Ｄはひとつのレーザーからアレイ中で隣接する
レーザーへ移動することにより走査線を変位できる最小
距離であるため、Ｄは所要の印刷品質により必要となる
スポット位置精度Ａにより決定される。図５に図示され
るように、
【００２６】
【数２】
【００２７】である。ただし、ｄはアレイ中のレーザー
間の距離であり、αは高速走査方向におけるアレイと行
との間の傾斜角度である。したがって、アレイ中のレー
ザー数は行間隔を精度で除したものに等しい。いいかえ
れば、１／Ｎは、行間隔の分数として表された達成可能
な位置精度である。
【００２８】たとえば、低速走査方向に３００行／イン
チで印刷するシステムには、多くても±４２．３３μｍ
の範囲（これは行間隔の±１／２である）にわたるスポ
ット制御が必要となる。これだけの制御を行うとともに
一またはそれ以上の走査線を遅延または進めることでさ
らなる補正を実現することができる。いいかえれば、３
００行／インチプリンタに対して所要の位置の±４２．
３３μｍ内で任意に走査線が当たる位置に対してのみ補
正の必要が生じる。行間隔の位置精度を１０％にするに
は、位置決め誤差が±４．２３μｍしかない印刷システ
ムが必要となる。この程度のスポット制御を達成するに
は、４２．３３μｍ／４．２３μｍ＝レーザー間隔を
８．４７μｍ／ｃｏｓαとしたアレイ中に１０個のレー
ザーが必要となる。α＝０°であれば、不純物または当
業者に公知の他の技術で誘導不規則化を直接的に達成す
るレーザーは、８．４７μｍセンターでなければならな
い。所要の位置精度が±１．２５μｍであれば、Ｅ＝±
４２．３３μｍとなるには２．５μｍ／ｃｏｓαだけ離
間された３４個のレーザーが必要となる。α＝０°であ
れば、現在公知である製造技術の限界に接近した２．５
μｍセンターでなければならない。所要のレーザー間隔
は、ｃｏｓα＝２．５μｍ／５．０μｍにより求められ
たα＝６０°でレーザーアレイを傾斜させることで５．
０μｍまで大きくすることができ、あるいはα＝７５．
５°だけアレイを傾斜させることで１０μｍまで大きく
することができる。５．０μｍだけ離間された１００個
のレーザーアレイをα＝８０．３°だけ傾斜させること
で精度をさらに行間隔の１％まで高めることができる。
【００２９】本実施例の必要条件は、ラスター出力走査
光学の全体の倍率が１であって、そのため受光体表面で
の発光スポット間の有効間隔は大きくならないというこ
とである。電子写真式印刷装置ではアレイ中の各レーザ
ーにより発光されたスポットよりも大きなスポットサイ
ズが必要となる場合があるため、低速走査方向のスポッ
トサイズは光学倍率と無関係に拡大されなければならな
い。このような拡大を行うひとつの方法は、ラスター出
力走査のレンズ２８のＦナンバーを利用し、高速走査方
向のみならず低速走査方向におけるスポットサイズを制
御することである。この場合、回折限界レンズの最小の
スポットサイズは１．０６（Ｆ）（λ）である。ただ
し、ＦはレンズのＦナンバーであり、λは光の波長であ
る。また、イメージング光学ではアレイ中のレーザーを
分離させることはできないが、受光体上のイメージされ
たスポットの中心はそれにもかかわらず、アレイ５０が
ひとつのレーザー（例えば、５４ａ）から隣接するレー
ザー（例えば、５４ｂ）へ切り換えられた場合に有効な
レーザー間隔を設けることによって低速走査方向に動
く。２つの異なるレーザーが選択された場合のスポット
位置での差は、図１で示された実施例に対して図６に図
示される。図６では、アレイ５０からビーム７２ａおよ
び７２ｂが発光される。図示の都合上、２つのビームを
図面に示してあるが当業者であれば走査線ごとにビーム
が１本ずつ発光されることは自明である。一またはその
他のビームの発光によって図示されるように画像平面３
２上のスポット位置が変化する。
【００３０】図７および８はラスター出力走査光学系の
他の実施例を示す。ここでは、後ポリゴン光学系（ポリ
ゴンの後の光学系）７４のＦナンバーは低速走査方向お
よび高速走査方向の双方におけるスポットサイズを拡大
するために利用される。この場合、第一シリンドリカル
レンズ１１０を用いて高速走査方向の光学ビームをコリ
メートし、第二シリンドリカルレンズ１２０を用いて低
速走査方向の光学ビームをコリメートする。レンズ１１
０および１２０の焦点距離および位置は、後ポリゴン光
学系の開口を適当に満たすことで後ポリゴン光学のＦナ
ンバーにより決定されるサイズの焦点スポットを生成す
るように選択される。
【００３１】この発明の他の実施例（図示せず）では、
前ポリゴン光学系（ポリゴンの前の光学系）を用いて有
効レーザー間隔および低速走査方向におけるスポットサ
イズの双方を拡大する。この手法では、アレイ中の各レ
ーザーにより発光された低速走査スポットに関する拡大
された画像を形成することができるラスター出力走査光
学系が必要となる。この実施例のラスター出力走査光学
系は、レンズ１８および２０が低速走査方向の所要の倍
率を提供した図１および３に似ている。
【００３２】一例として、印刷システムについて考えて
みる。このシステムでは走査隣接線に用いられる光学強
度プロファイルは、各スポットの前記強度プロファイル
の半値全幅（ＦＷＨＭ）が行間の間隔に等しくなるよう
に重複しなければならない。式（２）より、Ｄ＝ｄｃｏ
ｓαである。Ｄを「精度」と定義すれば、スポット位置
の制御の「端数精度（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ａｃｃｕ
ｒａｃｙ）」Ｋは、
【００３３】
【数３】
【００３４】と書くことができる。ただし、Ｍは低速走
査方向の光学倍率であり、２Ｓは低速走査方向のレーザ
ーによって発光されたスポットサイズである。有効距離
およびスポットサイズの双方は同時に光学系により拡大
されるため行間隔の精度の比率は低速走査方向の光学倍
率とは無関係である。高速走査方向では、スポットサイ
ズはポリゴンファセットのサイズまたは高速走査方向の
後ポリゴン光学系のＦナンバーにより決めることができ
る。
【００３５】図５に示されるようにレーザーアレイ５０
を高速走査方向に対して傾斜させる場合、低速走査方向
の有効スポットサイズは各レーザーにより発光された楕
円形の強度分布の回転によって修正される。たとえば、
図９は、レーザー鏡で発光された強度プロファイルの半
値全幅（ＦＷＨＭ）の楕円の輪郭を示し、長軸＝２ｂお
よび短軸＝２ａは高速走査方向のラインに対して角度α
だけ回転されている。低速走査方向の有効スポットサイ
ズ２Ｓは、
【００３６】
【数４】
【００３７】で与えられる。ただし、（ｘS，ｙS）は２
Ｓを決める楕円上の点の座標である。点（ｘS，ｙS）
は、
【００３８】
【数５】
【００３９】と、
【００４０】
【数６】
【００４１】とから決まる。
【００４２】埋め込みヘテロ構造型等の低閾値レーザー
から構成されるダイオードレーザーアレイは、通常、レ
ーザーの活動領域に誘導光波をほぼ完全に閉じ込めるよ
う設計されている。したがって、半値全幅楕円の長軸
（図４の２ｂ）が通常、２乃至３μｍであるのに対し
て、半値全幅楕円の短軸（図４の２ａ）は通常、１乃至
２μｍである。長軸の幅は横方向の製造過程により決ま
るのに対して、短軸の幅はエピタキシャル層構造の導波
管により決まる。通常、ｂはａよりも大きいが、特別な
構造ではｂとａは等しい。
【００４３】プリンタの光学システムの必要条件をすべ
て満足するためには、レーザーがシステムごとに値ａお
よびｂを選択できれば便利である。標準的なレーザー設
計では、レーザーの活動領域の厚さまたは幅を大きくす
ることで、意図しない空間モードが生じる。したがっ
て、本発明の他の目的は、各出力ビームの半値全幅強度
プロファイルの長軸および／または短軸を、本発明に係
る印刷装置で用いられるアレイ中の個々のレーザーの間
隔とは無関係に選択可能とするレーザーアレイ構造を提
供することである。
【００４４】図１０によれば、この目的はアレイ構造８
０により達成される。この構造では、出力光ビームが、
活動領域８４ａ、８４ｂ等で生成された光に対して透明
な狭い出力導波管８２ａ、８２ｂ等を介してレーザーフ
ァセット８８で発光される。出力導波管８２ａ、８２ｂ
等の幅は透過光を完全に制限するために必要な臨界幅よ
りも狭い。したがって、各出力導波管の幅を狭くするこ
とで、各レーザーの出力ビーム幅２ｂはアレイ中のレー
ザー間隔とは無関係に印刷システムに適当な値まで大き
くできる。ある程度までは、ミラーに近い活動領域を部
分的に不規則化することにより半値全幅楕円形の短軸に
おいてビームサイズを同様に大きくすることができる。
【００４５】レーザースポットサイズと、アレイ中のレ
ーザー間隔と、高解像度印刷システムにおける光学倍率
とを適当に組み合わせた例が、表１、表２及び表３に示
される。ただし、位置決め精度は行間隔の１０％、すな
わちＫ＝０．１である。傾斜角度αは通常、レーザー間
隔ｄの各値すなわち、ｃｏｓα＝２Ｓ／１０ｄに対して
式（３）を満足させるようアレイを傾斜させることによ
り決まる。ａ＝ｂであるような円形レーザースポットの
制限的な場合に対して、有効スポットサイズ２Ｓは傾斜
角度にかかわらず２ｂに等しい。従って、傾斜角度はｄ
により設定される。２Ｓで除した行間隔により与えられ
る低速走査方向において必要な光学倍率も、傾斜角度に
無関係である。行間隔と、レーザー間隔と、傾斜角度
と、光学倍率とを適当に組み合わせた円形ビームを有す
るダイオードラスター出力走査の例を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】楕円形レーザースポットの場合、レーザー
アレイの回転によって低速走査方向のスポットの有効サ
イズを変更する。この場合、傾斜角度αは式（３）、
（４）、（５）及び（６）を同時に満足することにより
選択される。レーザースポットサイズが式（４）、
（５）及び（６）より求められ、２Ｓで除した行間隔に
より与えられる低速走査方向の光学倍率が各行間隔ごと
に決まる。この実施例でさまざまに選択されたパラメー
タを表２及び表３に示す。表２及び表３は、３００から
少なくとも１２００行／インチの行密度に対して、行走
査を行間隔の少なくとも０．１へ位置決めすることがで
きることを示す。他の実施例は当業者に明らかである。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】比率レーザー間隔ｄ対スポットサイズ２ｂ
が端数精度Ｋに等しい場合、本発明の特別なケースが生
じる。この状態では、α＝０に対して式（３）が満足さ
れると同時にアレイが傾斜してはならない。この条件を
満足するためには、図１０に図示されるアレイ構造８０
を用いて各レーザースポットの幅が拡大される。図１０
では、出力光ビームが、活動領域８４ａ、８４ｂ等で生
成された光に対して透明な狭い出力導波管８２ａ、８２
ｂ等を介して発光される。出力導波管８２ａ、８２ｂ等
の幅は透過光を完全に閉じ込めるのに必要な臨界幅より
も狭い。したがって、各出力導波管の幅を狭めることに
より、各レーザーの出力ビームはアレイ中のレーザー間
隔とは無関係にレーザー間隔の１／Ｋ倍の値まで広げる
ことができる。高解像度印刷システムのこの実施例に適
当なレーザースポットサイズと、レーザー間隔と、光学
倍率とを組み合わせたものが表４にまとめてある（位置
決め精度は０．１）。
【００５１】
【表４】
【００５２】これまで説明したのは、イメージされたス
ポットを画像平面上に形成するさいに制御する２つの異
なる方法、すなわち、後ポリゴン光学系のＦナンバーを
用いて低速走査スポットサイズを拡大する方法と、有効
な低速走査スポットサイズおよび有効なレーザー間隔を
同時に拡大する方法とを用いた実施例である。しかしな
がら、本発明の思想および範囲を逸脱せずにその他の拡
大方法を利用することができる。
【００５３】本発明の方法は、低速走査方向のスポット
を移動させて運動特性誤差等に対して適応するためにフ
ィードバック制御または格納されたデータからの制御の
いずれかまたは双方を利用することができる。フィード
バック制御の場合には、本技術分野で公知の方法および
装置を利用して実際のスポット位置、所要のスポット位
置、それらの間の差を決めることができ、さらにその差
に関する知識から波長調整に影響を与えて所要のスポッ
ト位置決めをおこなう適当な制御信号を生成することが
できる。たとえば、図１１の装置では、ドラム１２上の
タイミングマーク３５２を利用した同期ストローブおよ
びセンサー装置３５０を経由して受光体ドラム１２の回
転誤差を確定する単純な方法を示す。装置３５０は回転
誤差の存在および程度を確定可能にする処理と、入力デ
ータ信号をレーザードライバ３８０からレーザーアレイ
５０のひとつの発光要素へ方向づける切り換え装置７０
を制御する制御装置／決定回路３５４へ転送される誤差
の程度の確定に対する制御信号の生成とから構成され
る。
【００５４】格納データから制御する場合、スポット位
置補正は予め定められている。この方法は、受光体ドラ
ムの軸外し回転やディスプレイスクリーンの表面歪曲等
の再発誤差に対して実行可能である。プロセッサ制御記
憶装置３５６等から走査に対して作動するレーザーの選
択を制御する制御装置／決定回路３５４に予め定められ
た補正が行われる。プロセッサ制御記憶装置３５６の出
力は、ストローブおよびセンサ装置３５０またはその他
の適した同期装置と同期させることができ、前段で説明
したようなパッケージを確定するリアルタイム誤差とと
もに利用できる場合もあれば、利用できない場合もあ
る。
【００５５】図１２は低速走査方向誤差を補正するため
の本発明にかかる方法における動作の完全な一サイクル
を詳細に示す。周期誤差の補正に必要なすべての事前決
定はすでになされており、さらに補正データは（図１１
に図示される要素３５６のような）適当な記憶装置内に
すでに格納されているものとする。まず、（図示しな
い）手段を利用して現在の走査線が予め定められた補正
データがすでに格納された目的のひとつであるかどうか
を決める。これはステップ４００で示される。このよう
なデータが存在すれば、ステップ４０２に示されるよう
にレーザーアレイからひとつのレーザーへバイアス電流
を加えるため、データは切り換え装置７０（図４参照）
へ送られるレーザー選択信号へ変換される。所定の誤差
に対するこの予備補正がいったん行われるか、またはこ
のような所定の誤差データが存在しなければ、光ビーム
がステップ４０４で生成される。次に、ビームが画像平
面上に投射される位置はステップ４０６で決まる。低速
走査方向位置誤差がこの点で存在する場合には、その誤
差の程度が上述のストローブおよびセンサ装置３５０
（図１１参照）等の適当な決定装置により決定される。
アレイから異なるレーザーを選択することで「直ちに」
決定された誤差を補正するため、この誤差の程度はステ
ップ４０８で切り換え装置に送られる適当な電気選択信
号へ変換される。いったんこの誤差が補正されたか、ま
たはこのような誤差が存在しないことが確定されると、
ビームは走査可能であり、走査の開始はステップ４０９
で検出される。高速走査方向に対して傾斜したアレイに
とって、正確な変調タイミングを維持するためにレーザ
ーが最終的にアレイから選択された後に走査の開始が検
出されるという点が重要である。走査の開始が検出され
た後、ステップ４１０で走査線を書くためにビームは変
調される。ステップ４１１で走査の終了が検出される
と、ステップ４１２で次の走査線データが呼び出され、
走査は低速走査方向に処理し、処理はふたたびステップ
４００からはじまる。
【００５６】上述のスポット位置制御方法論および適当
な装置を、受光体ベルトまたはドラム、受光体移動手
段、受光体帯電手段、受光体上に潜像を形成する手段、
用紙へ潜像を転写する手段、受光体から潜像を消しか
つ、受光体を清掃する手段、用紙輸送手段、及び画像を
用紙上へ融合させる手段等を有する電子写真式印刷の適
当な装置と組み合わせることにより、完全な電子写真式
印刷エンジン（図示せず）を作ることができる。このプ
リンタ装置の構成および作用の詳細については本発明の
範囲外であるが、これらは当業者にはすでに公知であ
る。これまでの説明により、本発明が他の印刷装置のみ
ならず印刷過程の一部としてラスター出力走査を用いた
印刷装置の構成物に特に適したものであることが理解さ
れる。
【００５７】通常、本発明が関連する技術分野における
当業者にとって、本発明の思想および範囲を逸脱しない
限り本発明の構成に多くの変更を行い、さらに相当に異
なる実施例および装置を構成することができる。したが
って、前記の開示および説明は一例にすぎず、いかなる
意味においても限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常のラスター出力走査システムの光源として
近接配置されたダイオードレーザーの直線状アレイを示
す本発明の一実施例に係る装置の概略的な光学的構成の
側面または正面図である。
【図２】本発明の電子写真式印刷で通常利用することが
可能であるような図１の前記装置の画像平面での受光ド
ラムを示す。
【図３】通常のラスター出力走査システムの光源として
近接配置されたダイオードレーザーの直線状アレイを示
す図１の前記装置の前記概略的な光学的構成の上面図ま
たは平面図を示す。
【図４】数多くの選択可能なストライプから発光可能で
あるとともに、入力データ信号を選択されたレーザーへ
方向づけすることが可能な切り替え装置へ接続された固
体レーザーの一実施例を示す。
【図５】説明のために一度の走査中に受光表面上にイメ
ージされたいくつかの発光レーザースポットがとりうる
位置を示す概略図である。
【図６】図１に示された前記実施例に対して２つの異な
るレーザーが選択された場合の、スポット位置における
差を図示したものである。
【図７】通常のラスター出力走査システムの光源として
近接配置されたダイオードレーザーの直線状アレイを示
す、本発明の第二実施例に係る装置の概略的な光学的構
成の側面図または正面図である。
【図８】通常のラスター出力走査システムの光源として
近接配置されたダイオードレーザーの直線状アレイを示
す、図７の前記装置の概略的な光学的構成の上面図また
は平面図である。
【図９】説明のためにレーザーの発光平面で一レーザー
スポットに対して最大値の１／２の値での強度分布の輪
郭を示す。
【図１０】前記レーザー構造の能動層に沿って広いスポ
ットを得るために利用される固体レーザーアレイの一実
施例の上面図または平面図を示す。
【図１１】受光ドラム位置の誤差を検出するとともに誤
差の計測を前記受光ドラムに対するレーザー位置の調節
をする制御信号として切り替え要素へ送り返す手段を有
する、本発明の第一実施例として説明されたような装置
の概略的な光学的構成の側面図または正面図を簡略化し
た図を示す。
【図１２】直ちに低速走査方向の誤差を確定するととも
に修正し、さらに所定の低速走査方向のスポット位置誤
差を補正する本発明の一実施例のフロー図である。
【符号の説明】
１０ 走査装置 １２ 受光ドラム １４ 光源 １６ ビーム １８ 球面レンズ ２０ シリンドリカルレンズ ２６ 反射ファセット ２８ 複合球面レンズ ３０ 環状レンズ ３２ 画像平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４ Ａ 7251−5Ｃ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ビームが生成されるとともに画像平面
    手段上のスポットへその焦点が集められ、さらに前記画
    像平面手段を高速走査方向に走査するラスター走査光学
    出力装置において、前記画像平面手段上の高速走査方向
    に垂直な方向にスポット位置を制御するスポット位置制
    御装置であって、 それぞれ前記画像平面手段上の個別のスポットに対して
    焦点を合わせることができる光ビームを発光可能なタイ
    プであり、前記画像平面手段上に焦点を合わせることが
    できるスポット同士の全差は連続的な高速走査方向走査
    線同士の距離に等しくなる少なくとも２個の独立的にア
    ドレス可能な発光要素のアレイと、 一度にただひとつの要素のみが発光でき、さらに前記発
    光要素からの発光を制御することで前記高速走査方向に
    垂直な方向に前記画像平面手段上の前記スポット位置を
    制御するように、少なくとも２個の発光要素のそれぞれ
    の発光を独立的に制御する制御手段と、 を含むスポット位置制御装置。
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