JPH07174996A - ラスター出力スキャナーイメージシステム - Google Patents

ラスター出力スキャナーイメージシステム

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JPH07174996A
JPH07174996A JP6240925A JP24092594A JPH07174996A JP H07174996 A JPH07174996 A JP H07174996A JP 6240925 A JP6240925 A JP 6240925A JP 24092594 A JP24092594 A JP 24092594A JP H07174996 A JPH07174996 A JP H07174996A
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JP
Japan
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polygon
scanning direction
sub
optical path
lens
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Application number
JP6240925A
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English (en)
Inventor
James J Appel
ジェイ アッペル ジェームズ
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Xerox Corp
Original Assignee
Xerox Corp
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Application filed by Xerox Corp filed Critical Xerox Corp
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Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/113Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors
    • H04N1/1135Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors for the main-scan only
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/124Details of the optical system between the light source and the polygonal mirror

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オーバーフィルされたラスター出力スキャニ
ング(ROS)システムにおいて、総光学経路長を最小
にするシステムを得ること。 【構成】 副走査方向におけるレーザーダイオード12
とコリメーターレンズ14の間に、単一の円筒形レンズ
40を配置することによって、ポリゴン24面上に変調
されたレーザービームの焦点を合わせることによって、
総光学経路長を最小にする。円筒形レンズ40とコリメ
ーターレンズ14の組み合わされた副走査倍率が、要求
される高い倍率で副走査方向の焦点合わせを可能にす
る。この設計は、ポリゴン前方の光学経路L’を短縮
し、従来技術のシステムにおいて要求された2素子円筒
形レンズ組立体の必要性をなくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オーバーフィルされる
ポリゴン面構造において用いられるラスター出力スキャ
ニング(ROS)システムに関し、特に、ポリゴン前方
の光学経路長を最小にする構造のための改良された光学
システムに関する。
【0002】
【従来の技術】ラスター出力スキャナーと一体化するデ
ジタルプリンターは、感光性媒体の表面上に変調された
走査線を形成するためのスキャニング素子として回転ポ
リゴンを用いる。代表的なシステムにおいて、入力ビデ
オ信号に従って変調されるビームは、ヘリウムネオンも
しくはダイオードレーザーのような光源から放出され
る。その変調光は、ポリゴン前方(ビームの経路に対し
て)に備わっている光学装置を通って、回転ポリゴンの
面上に向けられる。ポリゴンは3から30krpmの範
囲で回転し、ポリゴン後方(ビームの経路に対して)の
光学装置を通ってビームを走査し、処理方向に動く感光
性媒体の幅を全面的に横切る走査線としてのレーザース
ポットのイメージを造る。従来のROSシステムにおい
て、代表的な2つのスキャニングモードがある。第1の
モードにおいて、ポリゴン前方に備わっている光学装置
が、アンダーフィルされた設計を備え;例えば、代表的
におおよそ3つの要素によって、レーザーからの光が、
ダイオードレーザーの場合視準されるか、もしくはガス
レーザーの場合発散されるのであり、そしてビーム幅よ
り広いイメージポリゴン表面上に主(早い)走査方向に
おいて正確なビーム幅が視準される。アンダーフィルさ
れた設計は、高いスループット効果及びイメージ面の均
一な照射のため、一般的に好まれてきた。
【0003】第2のモードは、光ビームが主走査方向に
おいて、その方向における3つ程度の要素によってイメ
ージポリゴン面上に、あるビーム幅に視準され(レーザ
ーダイオード)もしくは発散され(ガスレーザー)、そ
のイメージポリゴン面がそのビーム幅よりも小さいオー
バーフィルされた設計である。オーバーフィルされた設
計において、イメージ媒体における任意のスポットサイ
ズを生成するために必要とされる面サイズの要求は大幅
に減少され、より多数の面が、同じ直径のポリゴン上に
構成されることを可能にする。このことは、引き続い
て、走査システムが任意のポリゴンモーターで1秒当た
りの走査線の数が増加することを許容し、もしくは代替
的に、走査システムがパワーが少なく且つ安価なポリゴ
ンモーター駆動装置を使用することを許容する。オーバ
ーフィルされた設計は、従来は完全に解決されなかった
複数の不利点を有している。スループット効果は、50
%の効果を示すアンダーフィルされた設計と比較すると
低く(20%)、また、イメージ面の照射はアンダーフ
ィルされた設計より均一ではない。しかしながら、この
照射の問題は、米国特許番号4,941,721 において開示さ
れた技術によって処理されてきた。
【0004】オーバーフィルされた設計は、上記の不利
な点に加えて、オーバーフィルされたポリゴンROS設
計が、多数のフォルドミラー及び振動の感度及び調整誤
差に依存するROSハウジングの全長の大きさに制約を
うける比較的長い光学経路を必要とするという更なる不
利な点を有する。長い光学経路の主要因は、オーバーフ
ィルされた設計において、ポリゴン面上にスポットのイ
メージを造るために要求される倍率を得るために、比較
的長いポリゴン前方の経路が要求されることである。こ
のことは、図1の従来技術の設計を参照することによっ
て明示される。図1を参照すると、オーバーフィルされ
るポリゴン面設計を有する従来技術のROSシステム8
が示されている。レーザーダイオード12は高い強度を
有する偏光された放射源として有用である。レーザーダ
イオード12は自己変調し、光出力ビームは電子サブシ
ステム(ESS)10からのビデオ信号において包含さ
れる情報に適合して変調される。変調ビームはコリメー
タ組立体14によって視準される。視準された光束は走
査方向においてある幅を有しており、その幅は面24A
及び24Bをオーバーフィルする。光線22a及び22
bはこのオーバーフィルされたイメージビームを表す。
【0005】光線22a及び22bは円筒形レンズ組立
体20を通過する。レンズ組立体20は2素子望遠レン
ズである。ダイオード12、コリメータ14及びレンズ
組立体20は、ポリゴン前方の光学装置を形成する。円
筒形レンズ組立体は、垂直軸もしくは走査軸におけるビ
ームの視準を維持しているかぎりポリゴンの副(交差す
る)走査軸におけるある要求された倍率で、ポリゴン面
に合焦されたビームを生成する。合焦され、視準された
光ビームは、ポリゴンモーター26によって回転されて
いるポリゴン24の面24A、24Bに交差するように
入射する。面24Aはイメージ面としての例証的な目的
のために示されており、面24Bは隣接する面である。
ポリゴンが回転するとき、面24Aから反射される光
は、ポリゴン後方のfΘレンズ組立体30を通過して走
査される。ポリゴン後方のfΘレンズ組立体30は、ポ
リゴン24の回転と感光受容体32の表面で走査方向に
おいて走査されるビームの屈折との間の線型的な関係を
与えるように設計される。感光受容体32は処理方向に
移動する。ポリゴン後方のfΘレンズ組立体30は、主
走査方向において、視準され反射された光をイメージ平
面上に合焦させるつもしくはそれ以上の素子から成り、
また副走査方向において面上に合焦された光をイメージ
平面上に、ワブル補正を与えるために再イメージする。
【0006】円筒形ミラーは、ポリゴン後方のfΘレン
ズ組立体もしくは環状面の表面のあとに続いてもよく、
ワブル補正を与えるためにポリゴン後方のfΘレンズ組
立体の中に含まれてもよい。ポリゴン24からの反射光
線は、感光受容体32の速い(走査)方向及び遅い
(副)走査方向の両方において、トロイダル状表面を備
えるポリゴン後方のfΘレンズ組立体によって、もしく
はポリゴン後方のfΘレンズ組立体及び円筒形ミラーに
よって、合焦される。従来技術のこのタイプのシステム
は、米国特許番号 4,941,721に開示されており、レーザ
ー12及びポリゴン24間の光学経路長(ポリゴン前方
の経路長L)は、合焦させるのに200mm以上要求さ
れるビームによって強要され、ROSのコスト及び複雑
さが増加する。例として、感光受容体において600ス
ポット/インチ(spi)の解像度、及び42μmの副
走査スポットサイズ(FWHM)、代表的なレーザーダ
イオード12に対して、ダイオードから感光受容体の副
走査倍率はおおよそ6倍にしなければならず、一方面か
ら感光受容体の経路は同じ副走査平面において約0.3
倍に減少して作動するように設計されなければならな
い。
【0007】従って、ポリゴン前方の経路は、副走査平
面において約18倍の比較的大きい倍率で作動しなけれ
ばばらない。この18倍の倍率において、円筒形レンズ
組立体20の焦点距離は、コリメーター組立体14の焦
点距離のおおよそ18倍にしなければならない。次にオ
ーバーフィルされたシステムにおいて、コリメーターの
焦点距離は、ポリゴン面をオーバーフィルするように主
走査平面において十分なビームの拡散を許容するため
に、従来技術の基準である40mmという比較的大きい
要求によって制限される。40mmのコリメーターの焦
点距離及び18倍のダイオードから面への交差倍率の要
求を具備するならば、ポリゴン前方の円筒形組立体の焦
点距離は720mmになるであろう。仮に単一の円筒形
素子が用いられたとするならば、これらの制約がポリゴ
ン前方の経路長を約760mm以上にするであろう。こ
の長いポリゴン前方の経路は、そのようなROSを静電
写真装置に組み入れるのを困難にし、且つそのようなR
OSを振動に敏感なものにする。2素子望遠円筒形レン
ズ組立体20を使用することは、総経路長を215mm
におとしめるが、第2の円筒形レンズ素子の付加的な費
用を増加する。
【0008】
【発明の概要】高価で複雑な2素子望遠タイプのレンズ
の必要性を除去しながら、光学経路長を減らすことが望
ましい。この目的は本発明に従って、副走査平面のみに
おける倍率を有し、レーザーダイオード及び視準レンズ
の間に位置付けられた単一の円筒形レンズを用いること
によって実現される。この位置において、円筒形レンズ
はかなり短い焦点距離を有することが可能である。視準
レンズの副走査倍率に結合される円筒形レンズの倍率
が、より高価な2つの素子望遠円筒形レンズ対、もしく
は長いポリゴン前方の経路長を要求することなしに、副
走査平面において要求される比較的高いダイオードから
面への倍率を提供する。より詳細には、ラスター出力ス
キャナー(ROS)イメージシステムは、以下のものを
含む:光学経路に沿って、干渉性の光ビーム出力を生成
するための光源、感光性イメージ平面、回転可能な多面
体ポリゴンであって、光学経路における光源と感光性イ
メージ平面の間に置かれ、主走査方向及び副走査方向に
おいて感光性イメージ平面を横切って前記ポリゴンの面
上に向けられた光ビームを走査し、前記光ビームは、回
転ポリゴンに向けられ、各面及び隣接した面の一部を完
全に照射する前記回転可能な多面体のポリゴン、前記主
走査方向及び副走査方向においてポリゴンから反射され
た光ビームの焦点を合わせるためのポリゴン後方にある
光学システム、及び光学経路において前記光源と前記ポ
リゴンの間に位置付けされたコリメーターレンズ、及び
前記光源と前記コリメーターレンズの間に位置付けられ
た円筒形レンズを有するポリゴン前方にある光学システ
ムであって、前記円筒形レンズが副走査方向においての
みの倍率を有しており、前記円筒形レンズ及びコリメー
ターレンズが走査方向におけるビームの視準を維持して
いるかぎり、ポリゴン表面で副走査方向において焦点を
あわされたビームを生成する前記光学システム。
【0009】
【実施例】図2は、図1(上面図、副走査方向透視図)
の従来技術のスキャニングシステムが、コリメーターレ
ンズ14とダイオード12の間に円筒形レンズ40を導
入することによって改良されたシステムを示し、結果と
してポリゴン前方の光学経路長が約10%ほど短縮され
ている。レンズ40は、好ましい実施例において、7.
4mmの焦点距離、および円筒形もしくは副走査平面の
みにおける倍率を有する非円筒形のどちらでもよい表面
形状を有する。コリメーターレンズ14は30mmの直
径、40mmの焦点距離、対称的な回転非球面レンズを
有する。レンズ40の倍率は、副走査平面において要求
される18倍の倍率で、ビーム22a、22bを面24
a、24bにイメージするために、コリメーターレンズ
14の倍率に組み合わされる。コリメーターレンズ14
は走査平面において光を視準し、面に要求された30m
m直径の早いビームを生成する。ダイオードから面への
距離L’は(m+1)×f=19×fであり、fは円筒
形レンズとコリメーターレンズ14との組合せによる副
走査平面における焦点距離である。f=10.66mm
に対して、ダイオードから面への距離L’は192mm
となり、図1の実施例よりも約10%ほど短い。加え
て、レンズ40が図1の望遠設計において要求された2
素子の代わりに単一の素子であるため、オーバーフィル
されたシステムの光学構成要素のコストが減少される。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術のオーバーフィルされたポリゴンRO
S設計の上面(副走査方向の)透視図である。
【図2】ダイオードレーザーとコリメーターの間のポリ
ゴン前方の光学システムにおいて配置された本発明の円
筒形レンズを備えた図1の設計。
【符号の説明】
12 レーザーダイオード 14 コリメーター組立体 20 レンズ組立体 22a,22b ビーム 24 ポリゴン 30 fΘレンズ組立体 40 円筒形レンズ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ラスター出力スキャナー(ROS)イメー
    ジシステムであって:光学経路に沿って、干渉性の光ビ
    ーム出力を生成するための光源、 感光性イメージ平面、 回転可能な多面体ポリゴンであって、光学経路における
    光源と感光性イメージ平面の間に置かれ、主走査方向及
    び副走査方向において感光性イメージ平面を横切って前
    記ポリゴンの面上に向けられた光ビームを走査し、前記
    光ビームは、前記ポリゴンに向けられ、各面及び隣接し
    た面の一部を完全に照射する前記回転可能な多面体のポ
    リゴン、 前記主走査方向及び副走査方向においてポリゴンから反
    射された光ビームの焦点を合わせるためのポリゴン後方
    にある光学システム、及び光学経路において前記光源と
    前記ポリゴンの間に位置付けされたコリメーターレン
    ズ、及び前記光源と前記コリメーターレンズの間に位置
    付けられた円筒形レンズを有するポリゴン前方にある光
    学システムであって、前記円筒形レンズが副走査方向に
    おいてのみの倍率を有しており、前記円筒形レンズ及び
    コリメーターレンズが走査方向におけるビームの視準を
    維持しているかぎり、ポリゴン表面で副走査方向におい
    て合焦されたビームを生成する前記光学システムを有す
    ることを特徴とするラスター出力スキャナーイメージシ
    ステム。
JP6240925A 1993-10-14 1994-10-05 ラスター出力スキャナーイメージシステム Ceased JPH07174996A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/136068 1993-10-14
US08/136,068 US5381259A (en) 1993-10-14 1993-10-14 Raster output scanner (ROS) using an overfilled polygon design with minimized optical path length

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07174996A true JPH07174996A (ja) 1995-07-14

Family

ID=22471130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6240925A Ceased JPH07174996A (ja) 1993-10-14 1994-10-05 ラスター出力スキャナーイメージシステム

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US (1) US5381259A (ja)
JP (1) JPH07174996A (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
US5381259A (en) 1995-01-10

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