JPH07174995A - ラスター走査装置 - Google Patents

ラスター走査装置

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JPH07174995A
JPH07174995A JP6229879A JP22987994A JPH07174995A JP H07174995 A JPH07174995 A JP H07174995A JP 6229879 A JP6229879 A JP 6229879A JP 22987994 A JP22987994 A JP 22987994A JP H07174995 A JPH07174995 A JP H07174995A
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diodes
light beams
diode
light beam
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James M Wilson
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 走査線の揺れを減少させること。 【構成】 1本の走査線を形成するために感光体平面上
で部分的に重畳する2本の経路を走査する2本の光ビー
ムを用いることによって、揺れ(wobble)を減少
させる。この2本の光ビームは、1本の光ビームと同様
な効果を奏するものである。各光ビームまたは双方の光
ビームの強度を修正することにより、感光体上での結果
としての走査線の位置を変更することができ、このため
に、その揺れを十分に減少させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】〔発明の概要〕この発明の目的は、1本の
走査線を形成するために感光体平面上で部分的に重畳す
る2本の経路を走査する2本の光ビームを用いることに
よって、揺れ(wobble)を減少させることにあ
る。この2本の光ビームは、1本の光ビームと同様な効
果を奏するものである。各光ビームまたは双方の光ビー
ムの強度を修正することにより、感光体上での結果とし
ての走査線の位置を変更することができ、このために、
その揺れを十分に減少させることができる。
【0002】この発明の別の目的は、ラスター・スキャ
ナーにおける走査線のたわみを減少させることにある。
走査線のたわみを減少させるためには、1本の走査線を
走査するために多数本の光ビームが用いられる。各画素
に対して予め規定された修正データに依存して、一つの
ダイオードまたは各ダイオードに対して適当な強度を有
する2個のオフセット・ダイオードのいずれかが選択さ
れることになる。これにより、ラスター・スキャナー
は、走査線のたわみを十分に減少させることができる。
【0003】〔好適な実施例の説明〕図1を参照する
と、従来のラスター走査装置で用いられているものは、
光源12,コリメータ14,プレ・ポリゴン光学系1
6,走査要素としての多面型の回転式ポリゴン・ミラー
18,ポスト・ポリゴン光学系20および感光性媒体2
2である。レーザ源であることができる光源12は光ビ
ーム24を生成させ、コリメータ14およびプレ・ポリ
ゴン光学系16を通してポリゴン18にそれを伝送す
る。回転式ポリゴンは複数の面26を有しており、その
各々は平面状のミラーである。回転式ポリゴン・ミラー
18の面26は光ビーム24を反射し、また、その反射
光24が、ラインを走査する回転式ポリゴン・ミラー1
8の回転中心の近傍の軸の周囲で回転されるようにもさ
れる。この反射された光ビームは、ラスター入力スキャ
ナーとしての画像形成システムの入力端部において書類
を走査するために用いることができ、または、画像形成
システムの出力部における静電写真ドラムのような写真
フィルムまたは感光性媒体22上に衝突するように用い
ることができる。
【0004】ここで図2を参照すると、この発明のラス
ター走査装置30が示されている。ラスター走査装置3
0に含まれているレーザ光源32には、2本の光ビーム
38および40を発するための2個のダイオード34お
よび36が備えられている。この2本の光ビームは、コ
リメートされるべきコリメート・レンズ42を通過して
からアパーチャー44を通過する。2本の光ビームは、
アパーチャー44により所望の口径にクリップされる。
2本のクリップされた光ビームは、ポリゴンの面46に
衝突する。簡略化のために、ポリゴンの面46はライン
として示されており、また、このポリゴンから反射され
た光ビームは展開されて連続した光ビームとして示され
ている。F−シータ・レンズ48は面46によって反射
された2本の光ビームを受け入れ、感光体50上にそれ
らを結像する。
【0005】図2に示されているものは、ダイオード3
4および36の中央から発して、感光体平面50上のス
ポットSaおよびSbの中央部52および54に結像す
る光線の経路だけである。しかしながら、ここで注意さ
れるべきことは、2個のダイオード34,36および2
本の光ビーム38,40はそれぞれに有限の直径を有し
ており、そのために、2本の光ビーム38,40が感光
体平面50上で結像したときには、それらにより2個の
スポットSa,Sbが生成されることである。ここで観
察され得るように、2本の光ビーム38,40は、感光
体平面50上で2個の重畳したスポットSa,Sbがそ
れらによって生成されるような態様で用いられる。
【0006】この発明を理解するためには、2本の光ビ
ームの組み合わせ、および、それらのガウス分布を通し
て結果として生じるスポット上での各光ビームまたは双
方の光ビームの強度変動の効果を調べることが必要であ
る。
【0007】ここで図3を参照すると、図2の拡大され
た部分が示されており、2本の光ビーム38および40
の各々が、他方のビームが存在しないときのスポットを
それぞれ個別に発生するようにされている。光ビーム3
8および40が個別に感光体平面50に衝突すると、そ
れらはそれぞれにスポットSaおよびSbを個別に発生
させる。2本の光ビームが重畳すると、それらは実質的
に1本の光ビームになるが、以降はこれは”合成光ビー
ム”と呼ばれることになる。また、この合成光ビームが
平面に衝突したときには、以降は”合成スポット”と呼
ばれる一つのスポットが発生される。この合成スポット
Srのサイズは、それぞれにその最大の強度における単
一のビーム38または40によって発生されるスポット
SaおよびSbのサイズに実質的に等しい。
【0008】これも図3に示されているものは、それぞ
れに2本の光ビーム38および40に対応する2個のガ
ウス分布60および62であり、合成ビームのガウス分
布70とともに示されている。2本の光ビーム38およ
び40が、ガウス分布60のピーク66とガウス分布6
2のピーク68との間の距離64がその最大の強度にお
ける単一の光ビームの半値全幅(FWHM:Full
Width HalfMax)を2で除算したもの(F
WHM/2)に等しいときには、合成光ビームは実質的
にガウス分布70を有することになる。ここで、半値全
幅とは、半分の最大強度におけるガウス分布の幅(以降
は、”FWHM”として参照される)のことである。2
本の光ビームのガウス分布の2個のピーク間の距離は、
これからは”スポット間隔”と呼ばれることになる。
【0009】2本の光ビーム38および40の強度が等
しく維持されているときには、その合成スポットSr
は、この2本の光ビーム38および40のそれぞれの2
本の中心光線65と67との間の中間点において中心を
有することになる。しかしながら、2本の光ビームの強
度が異なるときには、合成スポットSrの中心は、より
大きい強度を有する光ビームの中心光線により近接する
ことになる。合成スポットの中心とより大きい強度を有
する光ビームの中心光線との間は、2本の光ビームの2
個の強度の間の差に依存している。
【0010】単一のビームに対してここで注意されるべ
きことは、その効果的なスポットのサイズがFWHMに
等しいことである。また、2本の光ビームのピーク間の
距離が最大の強度を有する単一のビームのFWHM/2
に等しいという態様でこの2本の光ビームが組み合わさ
れるときには、その合成光ビームは、最大の強度を有す
る単一の光ビームのスポット・サイズ(FWHM)に等
しいスポット・サイズを有することになる。2本の光ビ
ームを組み合わせる際にこれも注意されるべきことは、
この2本の光ビームの強度の和が単一の光ビームの最大
の強度に等しく維持されるべきことである。
【0011】ここで図4ないし図8を参照すると、異な
る強度を有する図2および図3の2本の光ビーム38お
よび40を組み合わせることについての異なる例が示さ
れている。図4ないし図8の全てにおいて、水平軸は光
ビームの位置を表しており、また、垂直軸は光ビームの
強度を表している。また、図4ないし図8の全てにおい
て、ガウス分布60,62および70は、それぞれに、
光ビーム38,光ビーム40および合成光ビームに対応
している。図4において、光ビーム38はその最大強度
の50%を有しており、また、光ビーム40はその最大
強度の50%を有している。この場合において、合成ス
ポットSrの中心Cは、光ビーム38および40のそれ
ぞれの2本の中心光線65と67との間の中間点にあ
る。
【0012】ここで図5を参照すると、光ビーム38は
その最大強度の75%を有しており、また、光ビーム4
0はその最大強度の25%を有している。この場合にお
いて、合成光ビームは、個別の光ビーム38および40
の強度よりも大きい強度を有することになる。また、合
成スポットSrが有する中心Cは、より大きい強度を有
する光ビーム38の中心光線65側により近接すること
になる。図4と図5とを比較することによって観察でき
ることは、2本の組み合わされた光ビーム38および4
0の強度を変化させることにより、その合成スポット
は、より大きい強度を有する光ビーム38に対してより
近接した位置に移動されることである。
【0013】図6において、光ビーム38のガウス分布
60はフル強度を有するものとして示されており、ま
た、光ビーム40のガウス分布62は、光ビームがオフ
にされていることを意味するゼロ強度を有するものとし
て示されている。この場合において、1本のビーム38
だけがオンにされていることから、その合成光ビームの
ガウス分布70は光ビーム38のガウス分布60と同じ
になる。また、光ビーム38によって発生されるスポッ
トSaは合成スポットSrに当たるものである。
【0014】ここで図7を参照すると、光ビーム38は
その最大強度の25%を有しており、また、光ビーム4
0はその最大強度の75%を有している。この場合にお
いて、合成光ビームは、個別の光ビーム38および40
の強度よりも大きい強度を有することになる。また、合
成スポットSrが有する中心Cは、より大きい強度を有
する光ビーム40の中心光線67側により近接すること
になる。図4と図7とを比較することによって観察でき
ることは、2本の組み合わされた光ビーム38および4
0(図3)の強度を変化させることにより、その合成ス
ポットは、より大きい強度を有する光ビーム40に対し
てより近接した位置に移動されることである。
【0015】最後に図8を参照すると、光ビーム40は
フル強度を有しており、また、光ビーム38は光ビーム
がオフにされていることを意味するゼロ強度を有してい
る。この場合において、1本のビーム40だけがオンに
されていることから、その合成光ビームのガウス分布7
0は光ビーム40のガウス分布62と同じになる。ま
た、光ビーム40によって発生されるスポットSbは合
成スポットSrに当たるものである。
【0016】上記された全ての例において、合成スポッ
トSrのサイズは、(SaまたはSb(FWHM)のよ
うな)その最大強度における単一の光ビームによって発
生されるスポットのサイズに実質的に等しい。また、こ
こで注意されるべきことは、合成光ビームのガウス分布
上におけるスポット・サイズが0.5ライン上に示され
ているが、ここでは、最大の強度を有する単一の光ビー
ムのスポット・サイズが示されている、ということであ
る。
【0017】2本の光ビームを組み合わせることの概念
は、ラスター・スキャナー・システムにおける揺れを修
正するために用いることができる。感光体上において部
分的に重畳する2個の経路を走査するために2本の光ビ
ームを用いることにより、そして、この2本の光ビーム
の強度を調節することにより、合成の走査線は揺れを十
分に減少させるために移動することができる。
【0018】この発明の実施例において注意されるべき
ことは、ビームは組み合わされるものではなく、ある一
本のビームは常に他の一方のビームに追従するというこ
とである。しかしながら、2本の光ビームは部分的に互
いに重畳して走査するものであり、このために、感光体
平面上での結果は2本の光ビームがあたかも2本の光ビ
ームが組み合わされて1本のラインを走査するようにさ
れる。
【0019】ここでも注意されるべきことは、2本のビ
ームの間のスポット間隔がFWHM/2であるような態
様で2本の光ビームが組み合わされたときに、達成でき
る最大の揺れの修正が1/2画素であることである。部
分的に揺れを修正する揺れ修正光学系を備えたラスター
・スキャナーは、部分的に修正された揺れを更に修正す
るためにデュアル・ビーム式のレーザ・ダイオードを用
いることができる。
【0020】ここで注意されるべきことは、揺れの修正
における1/2画素の制限は、2個のダイオードだけを
用いることに基づいていることである。しかしながら、
1/2画素よりも大きい揺れの修正が必要とされるとき
には、より多くの光ビームを発生させるためにより多く
のダイオードを用いることが可能であり、2個の部分的
に重畳する経路を走査する2本の光ビームを発生させる
ために、任意の所与の走査線に対して1個のダイオード
または2個だけのダイオードのいずれかがオンにされ
る。マルチ・ダイオードの設計および動作については更
に論議される。
【0021】2本の光ビームを組み合わせるためには、
レーザ光源上の異なる位置にあるダイオードについて調
べることが必要である。ここで図9,図10および図1
1を参照すると、2個のダイオードD1およびD2を有
するレーザ光源80の正面図、感光体平面82上に2個
のスポットS1およびS2を発生させるレーザ光源80
の斜視図、および、感光体平面82の正面図がそれぞれ
に示されている。ここで注意されるべきことは、簡略化
のために、ダイオードD1およびD2と感光体平面82
との間の光学的要素が示されていないことである。観察
できるように、2個のダイオードD1およびD2は垂直
軸84上に配置されている。この配列において、2個の
ダイオードD1およびD2は2本の光ビーム86および
88を発生させ、また、この2本の光ビーム86および
88は感光体平面82上に2個のスポットS1およびS
2を発生させる。ここで図11を参照して観察できるこ
とは、2個のスポットが互いに重畳することなく2個の
異なる経路89および92を走査することである。従っ
て、2個の経路89および92は重畳しないために、図
9および図10に示されている2個のダイオードD1お
よびD2は、2本の光ビームを組み合わせるのに適当な
位置にはない。
【0022】ここで図12,図13および図14を参照
すると、これらはそれぞれに図9,図10および図11
と同様であるが、ダイオードの位置が異なるようにされ
ている。図12および図13においては、ダイオードD
1およびD2が、これも走査の方向にある水平軸90上
に並んで配置されている。この配列において、ダイオー
ドD1およびD2は感光体平面82上で2個のスポット
S1およびS2を発生させる。ここで観察できるよう
に、スポットS2はスポットS1に追従しており、ま
た、双方のスポットは経路89を走査している。2個の
スポットS1およびS2は同じ経路を走査しているため
に、図12および図13に示されている2個のダイオー
ドの位置は、2本の光ビームを組み合わせるのに適当な
位置ではない。
【0023】ここで図15,図16および図17を参照
すると、これらはそれぞれに図9,図10および図11
と同様であるが、ダイオードの位置が異なるようにされ
ている。図15および図16においては、2個のダイオ
ードD1およびD2の中心が走査の方向90に対してあ
る角度でライン91上に配置されているような態様で、
このダイオードD1およびD2が互いにオフセットの位
置に配置されている。ライン91の位置は、2個のダイ
オードD1とD2との間で必要とされる間隔、および、
2個の発生されたスポットS1とS2との間で必要とさ
れる重畳の大きさに依存するものである。この発明にお
いては、2個のダイオードD1とD2との間の垂直距離
であるダイオード・ピッチ93は、実質的にガウス分布
の強度をもって合成スポットが与えられるダイオードに
おいてFWHM/2であるように選択される。
【0024】ダイオードにおいてFWHM/2と指定す
ることの理由は、感光体平面におけるスポットのFWH
M/2よりも小さいものとしてそれを区別することにあ
る。ここでも注意されることは、ダイオードにおける光
ビームのFWHM/2(以降はダイオード・サイズとし
て参照される)が、ダイオードそれ自体よりも小さいと
いうことである。
【0025】ここで図17を参照すると観察できるよう
に、スポットS1は経路94を走査し、また、スポット
S2は経路96を走査しながらスポットS1に追従して
いる。これも観察できることは、2個の経路94および
96が、経路98上で互いに重畳していることである。
2個のスポットS1およびS2が互いに部分的に重畳し
ているために、図15のダイオード配列は2本の光ビー
ムを組み合わせるのには適当なものである。
【0026】2本の光ビームを組み合わせることの目的
は、走査線上の一つの画素に適用される一つの合成スポ
ットを生成させることにある。従って、2本の光ビーム
は同じ画素情報を受け入れるべきであり、また、一つの
走査線を発生させるための、頂部経路からの各画素が底
部からの対応する画素と重畳して一つの画素の効果を持
たせるような態様で、それらは経路上でこの画素情報を
適用すべきである。
【0027】図15のダイオード配列においては、ある
一つのスポットが他方のスポットに追従していることか
ら、スポットS1およびS2の双方が、同じ開始点から
の2個の経路に対して画素情報の適用を開始させること
が必要である。
【0028】ここで図18を参照すると、図17の拡大
された図が示されているが、簡略化のために、図17の
2個の経路96および94は2本の点線96および94
で示されており、また、スポット間の間隔はより小さい
間隔として示されている。図15および図18を参照す
ると、位置100は、先頭のスポットS1が経路上で画
素情報を適用する位置である。経路96からの画素を経
路94と整列させるために、周知の任意の手段による遅
れがダイオードD2のドライバに対して適用される。
【0029】ダイオードD2上での遅れのために、この
ダイオードD2の光ビーム上での画素情報の変調が遅ら
される。この手順により、ダイオードD1の光ビーム上
での画素情報の変調が第1に開始され、スポットS1は
位置100からの画素情報の適用が開始されて動作が進
行される。遅れdの後でスポットS2が位置100に到
達し、このダイオードD2の光ビーム上での画素情報の
変調が始まる。このために、スポットS2も位置100
において経路上での画素情報の適用がなされる。この態
様において、スポットS1が走査104の端部に到達し
たときには、ダイオードD1の光ビーム上での画素情報
の変調がオフにされ、スポットS2は走査104の端部
に到達する(遅れdに等しい時間遅れ)まで動作を進行
する。そして、これに次いで、ダイオードD2の光ビー
ム上での画素情報の変調がオフにされる。
【0030】遅れdの大きさは、2個のダイオードD1
およびD2の中心間の距離に依存しているが、この距離
は、その製造パラメータによって設定されたダイオード
D1およびD2の間の必要な間隔に依存している。2個
のダイオードD1およびD2から発生されたスポットS
1およびS2の双方が同じ開始点100から画素情報の
適用を開始し、それらの双方が同じ終止点104におい
てこの画素情報の適用を終止するような態様で、このダ
イオードD2は適当な遅れだけ遅らされる。
【0031】ここで図19を参照すると、互いに部分的
に重畳している2個の経路を走査する2個のスポットS
1およびS2を有する感光体平面が示されている。簡略
化の目的のために、スポットS1が走査する経路はこの
スポットS1の中心を通過する点線110で示されてお
り、また、スポットS2が走査する経路はこのスポット
S2の中心を通過する点線112で示されている。ただ
し、2個のスポットS1およびS2が組み合わされたと
きには、その合成スポットは仮想ライン114で示され
る経路またはラインを走査する。2個のスポットをこの
態様にすることにより、2個のスポットS1およびS2
を発生させる2本の光ビーム86および88(図16)
は合成スポットを動かすように変調することができるた
めに、2個のスポットの中心間の範囲(スポット間隔1
16)で走査線114を動かす。
【0032】先に記述されたように、2個のスポットを
組み合わせることにより、1/2画素の範囲内で揺れを
修正することができる。典型的にはラスター・スキャナ
ーにおいて、その揺れは1/2画素よりは大きいもので
ある。このような揺れを修正するためには、マルチ・ダ
イオードが必要とされ、任意の所与の時間においてそれ
らの中の一つのダイオードまたは2個だけのダイオード
のいずれかがオンにされることになる。
【0033】ここで図20,図21および図22を参照
すると、それぞれに、マルチ・ダイオード式のレーザ光
源118の配列、感光体平面82上で5個のスポットS
1,S2,S3,S4およびS5を発生させる5個のダ
イオードD1,D2,D3,D4およびD5を有する光
源118の斜視図、および、感光体平面82の正面図が
示されている。ここで注意されるべきことは、レーザ光
源118と感光体平面82との間の光学的要素が簡略化
のために示されていないことである。
【0034】ここで図20を参照すると、D1,D2,
D3,D4およびD5は、全てのダイオードの中心がラ
イン91上にあり、走査90の方向にある角度にされて
いる態様で、互いにオフセットの位置に配置されてい
る。再び図15の配列におけるように、ライン91の位
置は、ダイオードの中心間で必要とされる間隔、およ
び、スポット間の重畳の大きさに依存している。この配
列においては、揺れの大きさに依存して、1個または2
個の隣接したダイオードがラインを走査するために選択
される。
【0035】図20および図22を参照すると、スポッ
トが互いに追従していることから、全ての走査線の開始
点を同期化することも必要である。位置100(図2
2)はスポットS1に対する走査の開始点であるが、全
ての走査線に対する走査の開始点であると考えられる。
全てのスポットS1,S2,S3,S4およびS5を同
じ開始点100から起動させるためには、ダイオードD
2,D3,D4およびD5(図20)は、それぞれに、
d1,d2,d3およびd4(図22)だけ遅らされる
べきである。これらの遅れにより、いずれかの隣接する
2個のダイオードの選択によって、位置100(図2
2)において起動する走査線が発生される。
【0036】例えば、ダイオードD2およびD3(図2
0)を選択することにより、先行のダイオードD2のド
ライバは遅れd1(図22)を受け入れ、後続のダイオ
ードD3のドライバは遅れd2(図22)を受け入れ
て、位置100(図22)における開始点より2個の経
路を走査する2個のスポットが、このダイオードD2お
よびD3の双方によって発生される。同じ態様におい
て、ダイオードD4およびD5(図20)が選択された
ときには、先行のダイオードD4のドライバは遅れd3
(図22)を受け入れ、後続のダイオードD5のドライ
バは遅れd4(図22)を受け入れることから、ダイオ
ードD4およびD5の双方により、位置100(図2
2)における開始点より2個の経路を走査する2個のス
ポットが発生される。
【0037】ここで図23を参照すると、マルチ・ダイ
オード式のレーザ光源121の拡大図が示されている。
この配列においては、ダイオードは千鳥状に配列されて
おり、図15の実施例において用いられた遅れの数に比
べて、より少ない遅れの数を必要とする配列を提供する
ようにされている。ダイオードD1,D2およびD3は
走査90の方向に対してある角度をなすライン135上
に配置されており、ダイオードD4,D5およびD6は
ライン137上に配置されており、そして、ダイオード
D7,D8およびD9はライン139上に配置されてい
る。ライン137および139はライン135に平行し
ている。
【0038】必要とされるコラムの数はダイオードの間
隔124(2個のダイオードの中心間の距離)に依存し
ている。その製造技術による要求に依存して、ダイオー
ドの間隔124にはある程度の制限がある。
【0039】図23に戻って参照すると、その製造技術
による要求のために、コラム84上の2個のダイオード
D1とD4との間の間隔124は大きくされている。従
って、この2個のダイオードでは、2個の部分的に重畳
する経路を走査する2個のスポットを生成させることは
できない。コラム130および132上のダイオード
は、コラム84上のダイオード間のギャップを埋めるた
めに付加されている。
【0040】この配列において、経路133上で互いに
追従するダイオードは、その走査の方向に関して互いに
オフセット状態にされている。また、経路133上で互
いに追従するダイオードだけが、2個の部分的に重畳す
る経路を走査する2個のスポットを生成させるために選
択されることができる。例えば、D1およびD2,D2
およびD3またはD3およびD4が、指示されたダイオ
ード・ペアとして選択されることができる。
【0041】図23のダイオード配列により、図24に
示されたスポットS1,S2,S3,S4,S5,S
6,S7,S8およびS9が発生される。全てのスポッ
トS1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8お
よびS9を同じ起動位置100から起動させるために
は、コラム130上のダイオードはd1だけ遅らすべき
であり、また、コラム132上のダイオードはd2だけ
遅らすべきである。
【0042】この配列を設計するためには、垂直軸84
上の2個のダイオードD1とD4との間の距離124で
あるダイオード分離が第1に規定されねばならない。こ
の距離124は、該当の技術によって規定されるダイオ
ード間で必要な距離である。次に、経路133上で互い
に追従するいずれか2個のダイオードの中心間の垂直距
離であるダイオード・ピッチ126が規定されねばなら
ない。このピッチ126は、2個の部分的に重畳する経
路を走査する2個のスポットの生成を許容するダイオー
ドにおける光ビームのFWHM/2に等しい。
【0043】最後に、必要とされるコラムの数が規定さ
れねばならない。この必要とされるコラムの数は、ダイ
オード・ピッチによって除されるダイオード間隔に等し
い。例えば図23において、ダイオード分離が3.0ミ
クロンであり、ダイオード・ピッチが1.0ミクロンで
あるときには、経路133上で互いに追従する2個毎の
ダイオードに部分的に重畳された経路を走査させるため
に、3/1=1により、3個のコラムが必要とされる。
【0044】従って、図23においては、ダイオードD
1,D4およびD7の第1のコラム(垂直軸84)の外
に、ダイオードのコラムが更に2個必要とされる。2個
の部分的に重畳するスポットを発生させるいずれか2個
の隣接したコラム上での2個毎のダイオード間のダイオ
ード分離は、必要なダイオード分離124に等しくなけ
ればならない、というような態様において、コラム8
4,130および132は互いに間隔をおかれねばなら
ない。
【0045】この発明の異なるダイオードの配列におい
て注意されるべきことは、走査線の正しい位置に対比さ
れた揺れの大きさに依存して、ある一つのダイオードの
位置が揺れを修正するのに十分であり得ることである。
当該ケースにおいて、当該一つのダイオードは揺れを減
少するために選択されることになる。
【0046】ここでも注意されるべきことは、この発明
の異なるダイオードの配列は、システムのために必要と
される任意の数のダイオードをもって設計できることで
ある。
【0047】ここで更に注意されるべきことは、この発
明の好適な実施例においては、垂直共振器表面放射レー
ザ(VCSEL:vertical cavity s
urface emitting laser)または
その他の放射レーザ・アレイが用いられることである。
VCSELアレイを用いることの利点は、このVCSE
Lアレイ上の各ダイオードによって発生された光ビーム
が実質的にコリメートされるために、楕円状のスポット
が発生されるエッジ放射ダイオード・アレイに比べて、
円形状のスポットが生成されることである。ただし、代
替的なものとしては、光ビームを組み合わせるためにエ
ッジ放射ダイオード・アレイも使用することができ、ま
た、スポットの形状については実質的に円形状をなすよ
うに周知の方法で修正することができる。
【0048】最後に注意されるべきことは、この発明の
好適な実施例において、そのスポット間隔が、実質的な
ガウス分布による合成スポットを発生させる、その最大
強度の単一の光ビームのFWHM/2でなければならな
いことである。しかしながら、異なる用途に対しては、
ガウス分布以外の強度分布による合成スポットが生成さ
れる、異なるスポット間隔を用いることができる。
【0049】前述された実施例には、2本の光ビームを
組み合わせるための異なるダイオード配列が開示されて
いる。しかしながら、揺れの修正をするためには、走査
線の正しい位置と比較するために、ダイオード配列によ
って発生されたスポットの位置を検出することが必要で
ある。このスポットの位置が一度検出されると、該当の
走査線に対して指定されたダイオード・ペアであるよう
に、適当なダイオード・ペアを選択することが可能にさ
れる。また、ダイオードの位置および走査線の位置に基
づき、指定されたダイオード・ペアによって発生された
2本の光ビームの強度が修正可能にされて、この2本の
光ビームと走査線との間の精細な整列を達成するように
される。
【0050】走査線と比較されるスポットの位置を検出
するために、位置検出手段を用いることができる。ここ
で図25を参照すると、位置検出手段140が示されて
いる。この位置検出手段140は2個の要素142およ
び144を備えている。この2個の要素142および1
44は、それぞれに、以下の関係による三角形状の、台
形状の、または任意の他の形状を有している。この2個
の要素は基準軸146上にあるような態様で互いに隣接
して配置されており、双方の要素の幅は等しいものであ
る。要素142のエッジ141は、要素144のエッジ
143に平行にされている。そのために、各要素はスポ
ットによって走査されるそのエッジ間の距離をさせるも
のであり、ある一つの要素上のこのような距離は、基準
軸を除いて、他方の要素上の対応する距離とは異なって
いる。要素142のエッジ145は要素144のエッジ
147と隣接し、そして間隔をとっており、これらのエ
ッジは互いに平行している。また、2個の要素142お
よび144を分離しているエッジ145および147
は、走査検出手段の起動としてスポットによるエッジの
交差をも用いるために、走査の方向152に対して直交
していなければならない。この交差は、基準軸146に
関するスポットの位置には係わりなく、走査の方向にお
ける一定の基準点である。
【0051】基準軸146に関するスポットの位置を検
出するために、プリント下の用紙のエッジ直前に位置検
出手段140が配置され、任意のダイオード設計のダイ
オードD1からのスポットS1が基準軸146上の位置
検出手段140を交差して配列される。ただし、中間ス
ポットS3の位置が走査線152の正しい位置である。
検出手段140にスポットS1を伝送する理由は、この
スポットS1が検出手段140に到達する始めのスポッ
トだからである。ここで注意されるべきことは、スポッ
トS1が検出手段140を交差すると、残りのダイオー
ドがオフにされることである。
【0052】また、走査位置の起動を検出するために
は、2個の要素142と144との間の間隔が走査の起
動と符合しているというような態様で、位置検出手段1
40がプリント下の用紙エッジの直前に配置されること
になる。
【0053】その動作において、スポットS1が基準軸
146の上部で位置検出手段140と交差したとする
と、それはより狭いエリアにおいて第1の要素142と
交差し、より広いエリアにおいて第2の要素144と交
差する。従って、第1の要素ではより短い距離が計測さ
れ、第2の要素ではより長い距離が計測される。これと
は対照的に、スポットS1が基準軸146の下部で位置
検出手段140と交差したとすると、それはより広いエ
リアにおいて第1の要素142と交差し、より狭いエリ
アにおいて第2の要素144と交差する。従って、第1
の要素ではより長い距離が計測され、第2の要素ではよ
り短い距離が計測される。そして、スポットS1が基準
軸146上で位置検出手段140と交差したとすると、
2個の要素142および144では等しい距離が計測さ
れる。2個の要素142および144からの距離を比較
することにより、基準軸146に関するスポットS1の
距離、従って、走査線152の正しい位置に関するもの
が検出される。
【0054】この配列によれば、スポットS1が基準軸
146上で位置検出手段140と交差したときには、中
間スポットの位置が走査線の正しい位置であり、このた
めに、この中間スポットがラインを走査するために選択
されるべきである。例えば、図25に示されている例に
おいては5個のスポットS1,S2,S3,S4および
S5があり、スポットS1が基準軸146上で位置検出
手段と交差したとすれば、中間スポットであるスポット
S3の位置が走査の正しい位置であり、このために、ス
ポットS3を発生させるダイオードD3(図示されな
い)が、指示されたダイオードであるように選択される
べきである。
【0055】しかしながら、スポットS1が基準軸14
6の下部で位置検出手段と交差したとすると、その意味
することは中間スポットが走査線の下部にあるというこ
とであり、このために、当該走査線上に揺れが存するこ
とになる。基準軸146のどのくらい下部でスポットS
1が位置検出手段と交差したかに依存して、中間スポッ
トおよびこの中間スポットの上部のスポットを含むスポ
ットのグループ(S3,S4およびS5)からの2個の
スポット、または、中間スポットの上部のスポットのグ
ループ(S4およびS5)からの1個のスポットが、該
当のラインを走査する指示された複数または単数のスポ
ットであるように選択されることになる。また、それら
複数または単数のスポットを発生させる複数または単数
のダイオードが、指示された複数または単数のダイオー
ドであることになる。更に、走査線の位置と比較される
2個のスポットの位置に依存して、この2個のスポット
と走査線との間の精細な整列を達成するように、2個の
スポットの強度が修正される。
【0056】同じ態様において、スポットS1が基準軸
146の上部で位置検出手段と交差したとすると、その
意味することは中間スポットが走査線の上部にあるとい
うことであり、このために、当該走査線上に揺れが存す
ることになる。基準軸146のどのくらい上部でスポッ
トS1が位置検出手段と交差したかに依存して、中間ス
ポットおよびこの中間スポットの下部のスポットを含む
スポットのグループ(S3,S2およびS1)からの2
個のスポット、または、中間スポットの下部のスポット
のグループ(S2およびS1)からの1個のスポット
が、該当のラインを走査する指示された複数または単数
のスポットであるように選択されることになる。また、
それら複数または単数のスポットを発生させる複数また
は単数のダイオードが、指示された複数または単数のダ
イオードであることになる。更に、走査線の位置と比較
される2個のスポットの位置に依存して、この2個のス
ポットと走査線との間の精細な整列を達成するように、
2個のスポットの強度が修正される。
【0057】偶数個のスポットを有するシステムにおい
て注意されるべきことは、それぞれにその最大強度の5
0%である2本の中間的な光ビームの組み合わせからの
合成スポットの位置は、走査線の正しい位置であること
である。
【0058】スポットS1の位置が一度検出されると、
ルックアップ・テーブルのような異なるアプローチの使
用が可能にされて、該当の走査線に対して必要な調節を
施すために、適当なダイオードのセット、および、各ダ
イオードに対する適当な強度および適当な遅れを選択す
るようにされる。これらの選択により、その正しい位置
においてラインが走査されることになる。
【0059】ここで図26および図27を参照すると、
異なる走査線上での揺れを修正するために用いられる、
この発明の一つのダイオード配列(図20)に対する制
御回路図が示されている。図26および図27に示され
た回路は周知の手段で設計されるものである。適当なダ
イオードおよび適当な強度の選択に先立って、ダイオー
ドD1(図示されない)がオンにされ、このダイオード
D1によって発生されたスポットS1は位置検出手段1
40に伝送される。スポットS1がこの位置検出手段の
各要素の交差を始めると、この要素は電圧を発生させ、
光ビームによって発生されたスポットが完全にこの要素
の上にあるときには、この要素は最大の電圧Vmを発生
させる。要素142によって発生された電圧は、比較器
C1によってVm/2(これは、スポットが要素上の途
中であるときに、この要素によって発生される電圧を表
すものである)に等しい基準電圧と比較されている。
【0060】ここで図25,図26および図27を参照
すると、スポットS1が要素142の交差を始めるとこ
の要素142は電圧を発生させ、この電圧がVm/2に
達すると比較器C1がスイッチされてアップ・ダウン・
カウンタ160をオンにする。また、要素142が発生
する信号は、比較器C3を通してアップ・ダウン・カウ
ンタ160に信号を伝送し、このアップ・ダウン・カウ
ンタ160にカウント・アップを始めさせる。アップ・
ダウン・カウンタ160がカウント・アップをしている
間に、要素142のエッジ141からエッジ145(図
25)まで光ビーム(スポットS1)によって移動され
る距離が計測される。
【0061】スポットS1が要素142から出始める
と、この要素142によって発生された電圧が減少を始
め、スポットS1が要素142から出て行くのにつれ
て、空間150および要素144の交差が始まる。この
ために、要素142によって発生された電圧は減少を始
め、要素144によって発生された電圧は増大を始め
る。その結果として、比較器C1はオフにスイッチさ
れ、Vm/2に等しい基準レベルを有する比較器C2は
オンにされて、アップ・ダウン・カウンタ160がオン
状態に維持される。
【0062】また、スポットS1が空間150と交差す
ると、(要素142によって発生された電圧を要素14
4によって発生された電圧と比較する)比較器C3がス
イッチされる。比較器C3がスイッチされると、走査の
開始が指示される。C3によって発生された走査開始信
号は、アップ・ダウン・カウンタ160がカウント・ダ
ウンを始めることを合図するためにも用いられる。アッ
プ・ダウン・カウンタ160がカウント・ダウンをして
いる間に、要素144のエッジ147からエッジ143
まで光ビーム(スポットS1)によって移動される距離
が計測される。アップ・ダウン・カウンタ160は、ス
ポットS1が要素144を出たときにカウントを停止す
る。
【0063】基準軸146(図25)と対比されたスポ
ットS1の位置に依存して、スポットS1は要素144
のエリアよりも狭いまたは広いエリアにおいて光学的要
素142と交差することができる。これにより、スポッ
トS1が各要素と交差している間に異なるカウントをす
るようになる。
【0064】スポットS1が基準軸146上で要素14
2および144と交差したとすると、この2個の要素に
対するカウントは同じになる。従って、要素142に対
してはカウント・アップし、要素144に対してはカウ
ント・ダウンするアップ・ダウン・カウンタ160は、
スポットS1が要素144を出たときにはゼロ・カウン
トになる。
【0065】しかしながら、スポットS1が基準軸14
6の上部または下部において要素142および144と
交差したときに、光ビームが要素144を出たときに
は、アップ・ダウン・カウンタ160にカウントが残る
ことになる。
【0066】アップ・ダウン・カウンタ160からの結
果としてのカウントは、2個のプログラマブル・ロジッ
ク・アレイ(PLA)162および164に伝送され
る。そのカウントに依存して、PLA162は適当な強
度を与え、また、PLA164は適当な選択を与える。
【0067】デジタル・アナログ変換器166は、選択
された一つのダイオードに対するデジタル強度信号を、
選択されたダイオードに依存してアナログ信号I1また
はI2に変換し、または、2個の選択されたオフセット
・ダイオードに対する2個のデジタル強度信号を、2個
のアナログ信号I1およびI2に変換して、2本の光ビ
ームの各々に対するものが発生されることになる。電流
増幅器168により電流信号I1が増幅され、電流増幅
器170により電流信号I2が増幅される。
【0068】PLA164からのダイオードの選択に依
存して、スイッチQ10ないしQ17により適当なダイ
オードD1ないしD5がオンにされ、変調スイッチQ1
8ないしQ22が活性化される。スイッチQ18ないし
Q22は、ダイオードD1ないしD5によって発生され
た光ビーム上に画素情報を変調するためのものである。
遅れd1,d2,d3およびd4は、変調に先立ち、各
ダイオードの画素情報に適当な遅れを加えるためのもの
である。
【0069】ここで注意されるべきことは、この発明の
異なる実施例では異なる遅れが必要になることである。
各実施例に対して必要とされる遅れに依存して、回路の
変調部位は該当する特定の実施例に対して必要とされる
遅れを付与するように修正される。
【0070】ここでも注意されるべきことは、図26お
よび図27に示されている回路は、異なる数のダイオー
ドにより多くの異なるやり方で設計できることである。
【0071】この発明の種々の実施例において開示され
た任意のダイオード設計と共同するこの発明の位置検出
手段によれば、走査装置の揺れを修正することができる
システムが提供される。
【0072】この発明で開示された実施例はいかなる範
囲のいかなる揺れでも修正することができるために、従
来の揺れ修正用の光学的手段はもはや必要とされない。
従来の揺れ修正用の光学的手段はは、典型的には、円筒
状のレンズを必要とする光学的な要素でしかない。この
ために、従来の揺れ修正用の光学的手段を排除すること
により、揺れを修正するためにラスター・スキャナー内
で用いられている円筒状のレンズは排除されることにな
る。
【0073】ラスター走査装置でも、走査線のたわみを
修正するために、この発明の異なる実施例を用いること
ができる。ここで図28を参照すると、走査線のたわみ
を修正するため、組み立ての間に、直線状の走査線17
6に関してたわみのある走査線174上の各画素(即
ち、画素P3またはP4)の位置が計測されて、各画素
から計測されたデータに基づいて必要な修正が規定さ
れ、これに次いで該当の修正データがメモリに蓄積され
ることになる。修正データが一度蓄積されると、光ビー
ム上での画素の変調が必要とされる度に、当該画素に対
する修正データが検索され、当該画素に対して必要とさ
れる修正に基づいて、適当な強度を有する単一のダイオ
ードまたは適当なダイオードのペアが選択される。この
アプローチにより、走査線のたわみは十分に減少され
る。
【0074】ここで図29を参照すると、走査線のたわ
みを修正するために用いられる、この発明の一つのダイ
オード配列(図20)に対する制御回路図が示されてい
る。位置検出手段140は走査の開始を指示するために
用いられる。スポットS1が要素144に対して要素1
42を交差すると、比較器C3は走査の開始を付与する
状態を変更する。走査の開始が一度合図されると、カウ
ンタ180がカウントを始めて、画素情報が走査線に対
して加えられるべき位置までカウントされる。画素情報
が走査線に対して加えられるべき位置を越えたものは、
いかなるカウントでも画素・カウントと呼ばれる。カウ
ンタ180からのカウントはROM182に伝送され
る。
【0075】各画素のたわみの計測からの修正データに
基づき、ROM182は、各画素に対して適当な強度お
よびダイオード選択を与えるようにプログラムされてい
る。カウンタ180は画素・カウントを指示し、また、
画素・カウントはROM182をアドレスしてダイオー
ド選択および強度値を送出させる。
【0076】ROM182の出力は、デジタル・アナロ
グ変換器DAC1,DAC2,DAC3,DAC4およ
びDAC5に伝送される。ROM 182からの値を受
け入れるように選択されたDACだけがデジタル強度値
をアナログ強度値に変換する。選択されたDACからの
アナログ強度値により、対応する電圧コントローラの電
流源186,188,190,192および194が活
性化される。活性化された電圧コントローラの電流源
は、対応するレーザ・ダイオードD1,D2,D3,D
4およびD5に適当な電流を与えて、所要の強度の光ビ
ームを放出させる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 先行技術のラスター出力スキャナーの平面図
である。
【図2】 この発明のラスター走査装置の断面図であ
る。
【図3】 ガウス分布で感光体に衝突したときの図2の
2本の光ビーム、および、その結果としての光ビームの
ガウス分布を示す図である。
【図4】 最大強度の50%における図3の2本の光ビ
ーム38および40のガウス分布、および、その結果と
しての光ビームのガウス分布を示す図である。
【図5】 最大強度の75%における図3の光ビーム3
8のガウス分布、および、最大強度の25%における図
3の光ビーム40のガウス分布を、その結果としての光
ビームのガウス分布とともに示す図である。
【図6】 最大強度の100%における図3の単一の光
ビーム38のガウス分布を示す図である。
【図7】 最大強度の25%における図3の光ビーム3
8のガウス分布、および、最大強度の75%における図
3の光ビーム40のガウス分布を、その結果としての光
ビームのガウス分布とともに示す図である。
【図8】 最大強度の100%における図3の単一の光
ビーム40のガウス分布を示す図である。
【図9】 垂直のダイオード配列によるレーザ光源の正
面図である。
【図10】 感光体平面上に2個のスポットを発生させ
る図9の光源の斜視図である。
【図11】 図10の感光体平面の正面図である。
【図12】 水平のダイオード配列によるレーザ光源の
正面図である。
【図13】 感光体平面上に2個のスポットを発生させ
る図12の光源の斜視図である。
【図14】 図13の感光体平面の正面図である。
【図15】 オフセット・ダイオードの配列によるレー
ザ光源の正面図である。
【図16】 感光体平面上に2個のスポットを発生させ
る図15の光源の斜視図である。
【図17】 図16の感光体平面の正面図である。
【図18】 図17の2個のスポットS1およびS2が
2本の部分的に重畳する経路を走査するために同期化が
可能にされるやり方を示す図であって、この2個のスポ
ットは、同じ位置から経路上での画素情報の印加を開始
し、また、同じ位置において経路上での画素情報の印加
を停止するときの図である。
【図19】 1本の走査線を形成するための、2本の部
分的に重畳する経路を走査する2個のスポットS1およ
びS2を備えた感光体平面を示す図である。
【図20】 多数のオフセット・ダイオードの配列によ
るレーザ光源の正面図である。
【図21】 感光体平面上に複数のスポットを発生させ
る図20の光源の斜視図である。
【図22】 図21の感光体平面の正面図である。
【図23】 オフセット・ダイオードの配列による別の
マルチ・ダイオードのレーザ光源の正面図である。
【図24】 図23のダイオード配列により感光体平面
上に発生されたスポットを示す図である。
【図25】 基準軸に関するスポットの位置を検出する
位置検出手段を示す図である。
【図26】 異なる走査線上での揺れを修正するために
用いられる、図20のダイオード配列に対する制御回路
図の第1の部分である。
【図27】 異なる走査線上での揺れを修正するために
用いられる、図20のダイオード配列に対する制御回路
図の第1の部分である。
【図28】 直線状の走査線と対比される、たわんだ走
査線の画素の変位を示す図である。
【図29】 走査線のたわみを修正するために用いられ
る、図20のダイオード配列に対する制御回路図であ
る。
【符号の説明】
30…ラスター走査装置、32…レーザ光源、38,4
0…光ビーム、34,36…ダイオード、42…コリメ
ート・レンズ、44…アパーチャー、46…(ポリゴン
の)面46、48…F−シータ・レンズ、50…感光体
手段、Sa,Sb…スポット

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の光ビームを発するための複数のダイ
    オードを備えているレーザ光源、 媒体、 前記複数の光ビームを前記媒体上で走査するために、前
    記レーザ光源からの前記複数の光ビームの経路内に配置
    されている走査手段、 前記複数のダイオードの一つを選択するための、また
    は、オフセット・ダイオードの前記複数の組み合わせの
    一つを選択するための制御手段、 前記複数のものの前記選択された一つ、または、オフセ
    ット・ダイオードの前記選択された組み合わせに対して
    画素情報の列を供給するための手段が含まれており、 前記複数のダイオードは、互いにオフセットされており
    走査の方向に対して或る角度で一線に配列された少なく
    とも2個のダイオードの複数の組み合わせであるような
    態様で配列されており、 各組み合わせのダイオードからの複数の光ビームは、該
    複数の光ビームの同時走査の間に走査の方向に沿って互
    いに間隔をおかれており、前記媒体上に走査線を形成す
    る部分的に重畳された経路を走査するように配列されて
    おり、 前記画素情報の列を供給する手段は、オフセット・ダイ
    オードの前記選択された組み合わせからの光ビームの各
    一つは同じ画素位置においてオンであり、または、走査
    線に沿う同じ画素位置においてオフであるような態様で
    調子が合わされるものであるラスター走査装置。
JP6229879A 1993-10-01 1994-09-26 ラスター走査装置 Pending JPH07174995A (ja)

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