JPH08142399A - Jitter component removing apparatus - Google Patents

Jitter component removing apparatus

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JPH08142399A
JPH08142399A JP30266594A JP30266594A JPH08142399A JP H08142399 A JPH08142399 A JP H08142399A JP 30266594 A JP30266594 A JP 30266594A JP 30266594 A JP30266594 A JP 30266594A JP H08142399 A JPH08142399 A JP H08142399A
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JP
Japan
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image
jitter
optical
optical system
polygon mirror
Prior art date
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Application number
JP30266594A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Shinohara
浩一郎 篠原
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To prevent the image quality deterioration such as banding due to jitter by placing an optical fiber for removing spatial frequency components generated by the interference of a jitter component and the carrier frequency component of an image signal in a scanning optical system. CONSTITUTION: A semiconductor laser light source 1 is so placed as to coincide with the focal point of a first optical system 3 at an object side, and the image forming surface of a laser beam LB emitted from the source 1 coincides with the focal point of a second optical system 5 at the image side. An optical shut- off member 7 as an optical spatial frequency filter is arranged at the position of the system 5 corresponding to the focal point of the object side at the image side focal point of the system 3. The member 7 is so formed as to remove the interference frequency component occurring from the interference between the jitter component generated due to the rotation unevenness of a rotary polygon mirror 4 and the carrier frequency component of the modulation signal of the image signal. Thus, the image of high quality having no banding due to jitter can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、画像信号に応じてレ
ーザービームを変調し、この変調されたレーザービーム
を回転多面鏡によって感光体上に走査露光することによ
り画像の形成を行うレーザープリンタやデジタル複写機
等の画像形成装置に使用され、回転多面鏡の回転ムラに
より発生するジッタ成分を除去するためのジッタ成分除
去装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser printer for forming an image by modulating a laser beam according to an image signal and scanning and exposing the modulated laser beam onto a photosensitive member by a rotating polygon mirror. The present invention relates to a jitter component removing device used in an image forming apparatus such as a digital copying machine and for removing a jitter component generated due to uneven rotation of a rotary polygon mirror.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のレーザービームを回転多
面鏡によって感光体ドラム上に走査露光することにより
画像の形成を行うレーザープリンタやデジタル複写機等
の画像形成装置においては、主として2値の画像信号に
基づいて文字画像の形成が行われていた。上記レーザー
プリンタやデジタル複写機等の画像形成装置では、回転
多面鏡や感光体ドラム等の回転変動によって文字画像の
画質劣化が発生する。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a laser printer or a digital copying machine which forms an image by scanning and exposing a laser beam of this kind on a photosensitive drum by a rotary polygon mirror, a binary image is mainly used. A character image is formed based on the image signal. In the image forming apparatus such as the laser printer or the digital copying machine, the image quality of the character image is deteriorated due to the rotation fluctuation of the rotating polygon mirror, the photosensitive drum, or the like.

【0003】そこで、このようなデジタル画像における
文字画像の画質劣化を改善するため、文字のエッジ部の
ギザツキ(Raggedness )やかすれ(Blur )に注目し
て画質との関係を研究したものとしては、”An Analy
sis of Edge Raggednessand Blur ”Journal of
Applied Photographic Engineering,Vol.7,No.6
(1981):p148-151 に開示されているものがある。
Therefore, in order to improve the deterioration of the image quality of a character image in such a digital image, the relationship between the image quality and the image quality is studied by paying attention to the raggedness and blur of the edge portion of the character. "An Analy
sis of Edge Raggedness and Blur "Journal of
Applied Photographic Engineering, Vol.7, No.6
(1981): p148-151.

【0004】また、文字画像をプリントするレーザープ
リンタにおいて、感光体ドラムの回転変動による画質の
劣化を防止する研究としては、第2回ノンインパクトプ
リンテイング技術シンポジウム論文集1−1(198
5)に開示されているように、感光体ドラムに回転変動
がある場合でも画質上問題の生じないビーム径及びレー
ザー強度の条件を求めたものがある。
In a laser printer for printing a character image, as a research for preventing the deterioration of the image quality due to the rotation fluctuation of the photosensitive drum, the second non-impact printing technology symposium proceedings 1-1 (198).
As disclosed in 5), there is a method in which the conditions of the beam diameter and the laser intensity that do not cause a problem in image quality are obtained even when the rotation of the photosensitive drum changes.

【0005】これらの研究や技術開発によって、レーザ
ープリンタやデジタル複写機等の画像形成装置では、感
光体ドラムの回転変動等による文字画像の画質劣化の防
止が図られている。
Through these researches and technical developments, in image forming apparatuses such as laser printers and digital copying machines, it is possible to prevent deterioration of the image quality of character images due to fluctuations in rotation of the photosensitive drum.

【0006】しかし、近年、上記レーザービームを回転
多面鏡によって感光体ドラム上に走査露光することによ
り画像の形成を行うレーザープリンタやデジタル複写機
等の画像形成装置では、オフィスにおける文書処理の多
様化等に伴って、文字画像のみではなく写真画像などの
中間調画像の形成を可能とすることが要求されてきてい
る。上記レーザープリンタやデジタル複写機等の画像形
成装置において中間調画像を再現するには、例えば、特
開昭53−19201号公報等に開示されているよう
に、二値化回路によって参照信号と画像信号との比較を
行い、この比較結果に応じてレーザービームの出力をオ
ンオフする方法が、基本的な技術として採用されてい
る。
However, in recent years, in an image forming apparatus such as a laser printer or a digital copying machine which forms an image by scanning and exposing the above-mentioned laser beam onto a photosensitive drum by a rotary polygon mirror, diversification of document processing in an office. Accordingly, it has been required to form not only a character image but also a halftone image such as a photographic image. In order to reproduce a halftone image in the image forming apparatus such as the laser printer or the digital copying machine, for example, as disclosed in JP-A-53-19201, a reference signal and an image are generated by a binarizing circuit. A method of performing comparison with a signal and turning on / off the output of a laser beam according to the comparison result is adopted as a basic technique.

【0007】この特開昭53−19201号公報に係る
画像信号変換装置は、画像を表す電気的なアナログ入力
信号を対応するドットパターンの形式の出力信号に変換
する装置であって、(イ)異なる周波数を有する第1と
第2の信号の関数である時間的に変化する関数を発生す
る装置と、(ロ)前記ドットパターンを形成する各ドッ
トの発生期間中一連の連続的な走査として前記アナログ
信号を受け入れる装置と、(ハ)前記発生装置と前記受
け入れ装置とに結合して、前記連続的な走査と前記関数
とを比較して前記関数が前記連続的な走査と異なるとき
差信号を発生する装置と、(ニ)前記差信号に応答して
前記ドットパターンの形で出力信号を生じる装置と、か
ら構成したものである。
The image signal conversion device according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-19201 is a device for converting an electrical analog input signal representing an image into an output signal in the form of a corresponding dot pattern. A device for generating a time-varying function which is a function of the first and second signals having different frequencies; and (b) said as a series of continuous scans during the generation of each dot forming said dot pattern. A device for receiving an analog signal, and (c) coupled to the generator and the receiver to compare the continuous scan with the function and generate a difference signal when the function differs from the continuous scan. And a device for generating an output signal in the form of the dot pattern in response to the difference signal.

【0008】ところで、上記の如く構成される画像信号
変換装置等によって得られる画像信号に基づいてレーザ
ービームの出力をオンオフし、このレーザービームを回
転多面鏡を用いて感光体ドラム上に走査露光することに
より中間調画像を形成する画像形成装置においては、回
転多面鏡の回転周期に同期したウオブルと呼ばれる回転
多面鏡の回転に直交する方向(副走査方向)、つまり感
光体ドラムの回転方向に沿った変動が現れやすい。この
回転多面鏡の副走査方向の変動は、視覚的にはバンデイ
ング(帯状)ノイズと呼ばれる副走査方向に沿った帯状
の濃度ムラとなって現れ、特に濃度変化の小さな画像信
号が連続して入力されたときに画像の品質を著しく劣化
させるため対策が必要とされていた。
On the other hand, the output of the laser beam is turned on and off based on the image signal obtained by the image signal converting device constructed as described above, and this laser beam is scanned and exposed on the photosensitive drum by using the rotating polygon mirror. Thus, in an image forming apparatus that forms a halftone image, a direction (sub-scanning direction) orthogonal to the rotation of a rotary polygon mirror called a wobble that is synchronized with the rotation period of the rotary polygon mirror, that is, along the rotation direction of the photosensitive drum. Fluctuations are likely to appear. The fluctuation in the sub-scanning direction of the rotary polygon mirror appears visually as band-shaped density unevenness along the sub-scanning direction called banding (band-shaped) noise, and image signals with particularly small density changes are continuously input. Therefore, it is necessary to take measures to significantly deteriorate the quality of the image.

【0009】そこで、かかるウオブルと呼ばれる回転多
面鏡の副走査方向の変動に起因したバンデイングノイズ
の発生防止に寄与し得る研究としては、例えば、第3回
ノンインパクトプリンテイング技術シンポジウム論文集
(1986)p133に開示されているように、回転多
面鏡の副走査方向における位置ずれとバンデイングの関
係を明らかにして変動の範囲を規定することにより、対
策の評価尺度を明確にする試みが既に提案されている。
[0009] Therefore, as a study that can contribute to the prevention of banding noise caused by fluctuations in the sub-scanning direction of a rotary polygon mirror called such a wobble, for example, the 3rd Non-Impact Printing Technology Symposium Proceedings (1986) ) As disclosed in p133, an attempt has been already made to clarify the evaluation scale of the countermeasure by clarifying the relationship between the displacement of the rotary polygon mirror in the sub-scanning direction and the banding and defining the range of fluctuation. ing.

【0010】また、このような回転多面鏡の副走査方向
の位置ズレによるバンデイングノイズの対策としては、
特開昭63−177190号公報等に開示されているよ
うに、回転多面鏡と感光体ドラムの表面である像面を副
走査方向においてのみ光学的に共役な関係となるように
配置することにより、回転多面鏡の反射面の面倒れの影
響を排除するなどの試みがなされており、回転多面鏡の
副走査方向の変動によるバンデイングノイズの低減に効
果を奏している。
Further, as a countermeasure against banding noise caused by such positional deviation of the rotary polygon mirror in the sub-scanning direction,
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-177190, the rotary polygon mirror and the image surface, which is the surface of the photosensitive drum, are arranged so as to have an optically conjugate relationship only in the sub-scanning direction. Attempts have been made to eliminate the influence of the tilting of the reflecting surface of the rotary polygon mirror, which is effective in reducing banding noise due to fluctuations in the sub-scanning direction of the rotary polygon mirror.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の場合には、次のような問題点を有している。す
なわち、上記回転多面鏡によってレーザービームを走査
することにより中間調画像を形成する画像形成装置にお
いて、固有に発生するいま1つの画質上の問題点として
は、回転多面鏡の回転方向に沿った回転ムラあるいは回
転多面鏡の鏡面の加工精度、回転多面鏡の駆動系に発生
する振動等により発生するジッタと呼ばれる回転多面鏡
の回転方向(主走査方向)に沿った露光位置ズレの発生
が挙げられる。このジッタによる画質劣化は、文字や細
線画像に対する線の揺らぎなどの画質劣化だけではな
く、ジッタの周波数に対応した副走査方向の空間周波数
の画像ムラとして、図7に示すようなバンデイングノイ
ズが出現するという問題点があった。このジッタによる
バンデイングノイズは、文字や細線画像に対する以上に
中間調画像の画質の官能値の劣化をもたらすにもかから
わず、従来は理論的な裏付けや考察がなされておらず、
有効な対策も評価の方法も提案されていないのが現状で
ある。
However, the above-mentioned prior art has the following problems. That is, in the image forming apparatus that forms a halftone image by scanning the laser beam with the rotary polygon mirror, another problem inherent in image quality is that the rotary polygon mirror rotates along the rotation direction. The unevenness or the processing accuracy of the mirror surface of the rotary polygon mirror, the occurrence of exposure position shift along the rotation direction (main scanning direction) of the rotary polygon mirror called jitter, which is caused by the vibration generated in the drive system of the rotary polygon mirror, etc. . The image quality deterioration due to this jitter is not only the image quality deterioration such as line fluctuations for characters and thin line images, but also banding noise as shown in FIG. 7 as image unevenness in the spatial frequency in the sub-scanning direction corresponding to the frequency of the jitter. There was a problem that it appeared. Although banding noise due to this jitter causes deterioration of the sensory value of the image quality of the halftone image more than that for characters and thin line images, it has not been theoretically supported or considered in the past.
At present, neither effective measures nor evaluation methods have been proposed.

【0012】また、前述したウオブルによるバンデイン
グと当該ジッタによるバンデイングは、どちらも回転多
面鏡の副走査方向に発生するものであり、画質劣化の発
生する方向が同一方向であるため、視覚的には見分けが
つかないことから分離が難しく、特に視覚特性を考慮し
た測定方法では、評価することができないものである。
さらに、多くの場合ジッタによるバンデイングの空間周
波数は、画像信号の持つ空間周波数領域に含まれるた
め、画像信号と分離したジッタによるバンデイングのみ
の除去が困難であるという実情もある。
Further, both the banding due to the wobble and the banding due to the jitter described above occur in the sub-scanning direction of the rotary polygon mirror, and the directions in which the image quality deterioration occurs are the same, so visually. It is difficult to separate because it is indistinguishable, and in particular, it cannot be evaluated by a measuring method considering visual characteristics.
Further, in many cases, the banding spatial frequency due to the jitter is included in the spatial frequency region of the image signal, and therefore it is difficult to remove only the banding due to the jitter separated from the image signal.

【0013】そのため、従来は、専ら経験に頼って「ジ
ッタを15μm〜20μm程度に押さえればバンデイン
グは目立たない」等の理論的裏付けのない議論に基づい
て、ジッタを15μm〜20μm程度に押さえる努力が
行われてきた。そのため、回転多面鏡の回転の不必要な
高精度化による大幅なコスト増や、バンデイング対策と
して光学系や現像系等の空間周波数応答性を劣化させる
結果を招き、粒状性や階調性、更には画像を形成する系
としての空間周波数応答性などの重要な画質項目の悪化
を新たに招来するという問題点があった。
Therefore, conventionally, an effort to suppress the jitter to about 15 μm to 20 μm has been made based on an argument without theoretical support such as “If the jitter is suppressed to about 15 μm to 20 μm, the banding is not conspicuous”, relying solely on experience. Has been done. Therefore, a drastic increase in cost due to unnecessary high precision rotation of the rotary polygon mirror, and a result of deteriorating the spatial frequency response of the optical system, the developing system, etc. as a countermeasure against banding, resulting in graininess and gradation Has a problem in that important image quality items such as spatial frequency response as an image forming system are newly deteriorated.

【0014】さらに説明すると、例えば、ジッタの発生
を抑制するため回転多面鏡の駆動部分にPLL制御等の
フィードバック制御を採用した場合には、回転多面鏡の
回転数を考慮すればフィードバックの周期を極短くする
必要があるが、数千〜数万rpmの回転数をもつ回転多
面鏡の回転特性を考慮すれば制御の効果が殆ど望めない
のが実情である。また、回転多面鏡の駆動制御にフィー
ドフォワードによる制御を導入した場合でも、ジッタの
発生を抑制するためには短時間に大きなエネルギーを回
転多面鏡に対して印加する必要があり、コストの増大の
みならず、制御信号の急激な変動に伴う画像信号への干
渉や消費電力の増大など様々な2次的な問題点が新たに
生じ、ジッタの抑制に対する有効な技術とはなり得ない
ものであった。
To further explain, for example, when feedback control such as PLL control is adopted in the driving portion of the rotary polygon mirror in order to suppress the occurrence of jitter, the feedback cycle will be taken into consideration when the rotational speed of the rotary polygon mirror is taken into consideration. Although it is necessary to make it extremely short, the effect of control can hardly be expected in consideration of the rotational characteristics of the rotary polygon mirror having a rotational speed of several thousand to several tens of thousands rpm. Even if feedforward control is introduced in the drive control of the rotary polygon mirror, it is necessary to apply a large amount of energy to the rotary polygon mirror in a short time in order to suppress the occurrence of jitter, which only increases the cost. However, various secondary problems such as interference with the image signal and increase in power consumption due to abrupt changes in the control signal are newly generated, and it cannot be an effective technique for suppressing the jitter. It was

【0015】一方、ジッタを抑制するため画像信号に対
して電気的な制御をかけた場合には、画像信号に対する
制御信号の干渉が新たに画質劣化を引き起こすととも
に、ジッタの抑制効果が十分ではないか又は過剰補正に
よって新たな画質の劣化を引き起こすなどの様々な問題
点が新たに発生する。
On the other hand, when electrical control is applied to the image signal in order to suppress the jitter, interference of the control signal with the image signal causes a new image quality deterioration and the effect of suppressing the jitter is not sufficient. Alternatively, various problems such as causing new deterioration of image quality due to overcorrection newly occur.

【0016】さらに、光学的にバンデイングの空間周波
数帯域を遮断するようなフィルター特性をもたせる技術
としては、米国特許第4,884,083号に係るもの
が既に提案されている。しかし、この技術の場合には、
前記のウオブルによるバンデイング抑制は可能となる
が、遮断領域が画像信号の空間周波数領域と干渉してし
まい、画像のボケや階調性の劣化を新たに引き起こすと
いう問題点が生じる。
Further, as a technique for optically providing a filter characteristic for blocking a banding spatial frequency band, a technique according to US Pat. No. 4,884,083 has already been proposed. But in the case of this technology,
Although the banding can be suppressed by the wobble, there is a problem in that the cutoff region interferes with the spatial frequency region of the image signal, which causes blurring of the image and deterioration of gradation.

【0017】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、コストアップや構成の複雑化を招くことなく、
低コストかつ簡単な構成でジッタによるバンデイング等
の画質劣化を防止可能なジッタ成分除去装置を提供する
ことにある。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the object thereof is to avoid an increase in cost and complication of the structure.
An object of the present invention is to provide a jitter component removing apparatus which can prevent image quality deterioration such as banding due to jitter with a low cost and a simple configuration.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明は、ジッタによ
って発生するバンデイングノイズは、空間周波数領域に
おけるジッタ成分と画像信号の搬送周波数成分の干渉に
よって引き起こされるという事実に基づき、ジッタ成分
と画像信号の搬送周波数成分の干渉によって発生する空
間周波数成分を除去するための光学的フィルターを走査
光学系中に配置することにより、ジッタによるバンデイ
ング等の画質劣化を防止可能としたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the fact that banding noise caused by jitter is caused by interference between a jitter component in the spatial frequency domain and a carrier frequency component of the image signal. By arranging an optical filter for removing the spatial frequency component generated by the interference of the carrier frequency component in the scanning optical system, it is possible to prevent the image quality deterioration such as banding due to the jitter.

【0019】すなわち、この発明の請求項第1項に係る
ジッタ成分除去装置は、画像信号により変調されたレー
ザービームを回転多面鏡によって感光体上に走査露光す
るレーザービーム走査光学系において、前記回転多面鏡
の回転ムラにより発生するジッタ成分と前記変調信号の
搬送周波数成分との干渉から出現する干渉周波数成分を
除去するための光学的空間周波数フィルターを、感光体
上にレーザービームを結像する光学系の物体側の焦点近
傍に配置するように構成したものである。
That is, in the jitter component removing apparatus according to the first aspect of the present invention, in the laser beam scanning optical system for scanning and exposing the laser beam modulated by the image signal on the photosensitive member by the rotating polygon mirror, the rotation is performed. An optical spatial frequency filter for removing an interference frequency component appearing from interference between a jitter component generated by uneven rotation of a polygon mirror and a carrier frequency component of the modulation signal is formed by an optical image forming laser beam on a photoconductor. It is configured so as to be arranged near the focus on the object side of the system.

【0020】[0020]

【作用】多くの場合、画像情報の存在する空間周波数領
域は、モアレ防止とサンプリング理論から、画像の変調
信号の搬送周波数即ちスクリーン周波数成分よりも低い
か又は同等に設定されている。
In many cases, the spatial frequency domain in which the image information exists is set to be lower than or equal to the carrier frequency of the modulated signal of the image, that is, the screen frequency component from the viewpoint of moire prevention and sampling theory.

【0021】ここで、ジッタが発生した場合には、スク
リーン周波数成分の副走査方向に拡がった周波数成分が
出現する。この周波数成分は、画像情報の存在する空間
周波数領域の外側にあるため、これを光学的空間周波数
フィルターを用いて光学的に遮蔽することによって、空
間周波数応答性を劣化させずにジッタの影響を取り除く
あるいは大きく減ずることが可能となる。
Here, when the jitter occurs, a frequency component spread in the sub-scanning direction of the screen frequency component appears. Since this frequency component is outside the spatial frequency region where the image information exists, by optically shielding it with an optical spatial frequency filter, the influence of jitter can be prevented without deteriorating the spatial frequency response. It can be removed or greatly reduced.

【0022】このように、この発明では、画像処理では
取り除くことの出来ないジッタによるバンデイングを取
り除くことが可能となる。また、遮断される空間周波数
領域は、画像信号の空間周波数領域の外側に存在するた
め、画質劣化の要因をもたない。さらに、遮断は光学的
に行われるため、電気的・機械的なフィードバックの必
要がなく、低コストでかつ信頼性が高い等の効果を有す
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to remove banding due to jitter, which cannot be removed by image processing. Further, since the spatial frequency domain to be cut off exists outside the spatial frequency domain of the image signal, there is no factor of image quality deterioration. Further, since the blocking is performed optically, there is no need for electrical / mechanical feedback, and there are effects such as low cost and high reliability.

【0023】[0023]

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments.

【0024】図1はこの発明に係るジッタ成分除去装置
を適用したレーザープリンタの一実施例を示すものであ
る。
FIG. 1 shows an embodiment of a laser printer to which the jitter component removing apparatus according to the present invention is applied.

【0025】図1において、1は半導体レーザー光源で
あり、この半導体レーザー光源1は、画像信号発生装置
2から出力される画像信号に応じて変調されたレーザー
ビームLBを出射するものである。上記画像信号発生装
置2では、画像濃度に応じたパルス幅を有する画像信号
を発生するようになっており、万線スクリーンや網点等
のスクリーン構造によって中間調の画像を形成するよう
になっている。上記半導体レーザー光源1から出射され
たレーザービームLBは、コリメータレンズ等からなる
第1の光学系3によって平行光に変換されて回転多面鏡
4に導かれ、この回転多面鏡4の鏡面4aによって反射
される。上記回転多面鏡4は、図示しない駆動モータに
よって矢印方向に沿って高速で回転駆動されるようにな
っており、当該回転多面鏡4の鏡面4aによって反射さ
れたレーザービームLBは、所定の走査速度で主走査方
向に沿って偏向走査される。上記回転多面鏡4によって
偏向走査されたレーザービームLBは、f−θレンズ等
からなる第2の光学系5を介して、感光体ドラム6上に
主走査方向に沿ってスポット像として結像される。上記
感光体ドラム6は、副走査方向に沿って所定の回転速度
で回転し、この感光体ドラム6上には、画像情報に応じ
た静電潜像が形成される。そして、このレーザープリン
タでは、感光体ドラム6上に形成された静電潜像を現像
することによって画像の形成が行われるようになってい
る。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor laser light source, and this semiconductor laser light source 1 emits a laser beam LB modulated according to an image signal output from an image signal generator 2. The image signal generator 2 is adapted to generate an image signal having a pulse width according to the image density, and to form a halftone image by a screen structure such as a parallel line screen or halftone dots. There is. The laser beam LB emitted from the semiconductor laser light source 1 is converted into parallel light by a first optical system 3 including a collimator lens and guided to a rotary polygon mirror 4 and reflected by a mirror surface 4 a of the rotary polygon mirror 4. To be done. The rotary polygon mirror 4 is driven to rotate at a high speed in the arrow direction by a drive motor (not shown), and the laser beam LB reflected by the mirror surface 4a of the rotary polygon mirror 4 has a predetermined scanning speed. The scanning is deflected along the main scanning direction. The laser beam LB deflected and scanned by the rotary polygon mirror 4 is focused on the photosensitive drum 6 as a spot image along the main scanning direction via the second optical system 5 including an f-θ lens. It The photoconductor drum 6 rotates at a predetermined rotation speed in the sub-scanning direction, and an electrostatic latent image corresponding to image information is formed on the photoconductor drum 6. In this laser printer, an image is formed by developing the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 6.

【0026】なお、上記実施例では図示していないが、
回転多面鏡4の面倒れ補正のため後述する光学的遮蔽部
材と回転多面鏡4との間に、当該回転多面鏡の鏡面を焦
点にもつ副走査方向にのみ光学的パワーを有するシリン
ドリカルレンズ等の光学部材を挿入し、さらに、第二の
光学系5をアナモルフィック化して、回転多面鏡4の鏡
面4aと感光体ドラム6の表面である像面を副走査方向
に共役な配置するように構成しても良い。
Although not shown in the above embodiment,
In order to correct the surface tilt of the rotary polygon mirror 4, a cylindrical lens or the like having an optical power only in the sub-scanning direction having a mirror surface of the rotary polygon mirror as a focal point is provided between an optical shielding member described later and the rotary polygon mirror 4. An optical member is inserted, and further, the second optical system 5 is anamorphicized so that the mirror surface 4a of the rotary polygon mirror 4 and the image surface, which is the surface of the photosensitive drum 6, are arranged to be conjugate with each other in the sub-scanning direction. It may be configured.

【0027】ところで、この実施例では、回転多面鏡の
回転ムラにより発生するジッタ成分と前記画像信号の変
調信号の搬送周波数成分との干渉から出現する干渉周波
数成分を除去するための光学的空間周波数フィルター
を、感光体上にレーザービームを結像する光学系の物体
側の焦点近傍に配置するように構成されている。
By the way, in this embodiment, the optical spatial frequency for removing the interference frequency component appearing from the interference between the jitter component generated by the uneven rotation of the rotary polygon mirror and the carrier frequency component of the modulation signal of the image signal. The filter is arranged near the focus on the object side of the optical system that forms the laser beam on the photoconductor.

【0028】すなわち、この実施例では、図1に示すよ
うに、光学的空間周波数フィルターとしての光学的遮断
部材7が、第1の光学系3の像側焦点であってしかも第
2の光学系5の物体側焦点に相当する位置に配置されて
いる。なお、上記光学的遮断部材7は、必ずしも第1の
光学系3の像側焦点及び第2の光学系5の物体側焦点に
正確に一致している必要はなく、第1の光学系3の像側
焦点及び第2の光学系5の物体側焦点の近傍に配置され
ていれば、同様の作用・効果を奏する。上記光学的遮断
部材7は、後述するように、回転多面鏡4の回転ムラに
より発生するジッタ成分と、画像信号の変調信号の搬送
周波数成分との干渉から出現する干渉周波数成分を除去
するように構成されている。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the optical blocking member 7 as an optical spatial frequency filter is the image-side focal point of the first optical system 3 and the second optical system. 5 is located at a position corresponding to the object-side focal point. It should be noted that the optical blocking member 7 does not necessarily have to be exactly aligned with the image-side focus of the first optical system 3 and the object-side focus of the second optical system 5, and the optical blocking member 7 of the first optical system 3 is not necessarily required. If it is arranged in the vicinity of the image-side focus and the object-side focus of the second optical system 5, the same operation / effect can be obtained. As will be described later, the optical blocking member 7 is configured to remove an interference frequency component that appears due to the interference between the jitter component generated by the uneven rotation of the rotary polygon mirror 4 and the carrier frequency component of the modulation signal of the image signal. It is configured.

【0029】図2はこの実施例に係るジッタ成分除去装
置を適用したレーザープリンタの光学系の部分を模式的
に表したものである。
FIG. 2 schematically shows an optical system portion of a laser printer to which the jitter component removing apparatus according to this embodiment is applied.

【0030】上記半導体レーザー光源1は、図2に示す
ように、第1の光学系3の物体側焦点に略一致するよう
に配置されている。一方、上記半導体レーザー光源1か
ら出射されたレーザービームLBの結像面は、第2の光
学系5の像側焦点に概略一致している。いま、上述した
ように、光学的遮断部材7が第1の光学系3の像側焦点
に配置されており、しかもこの光学的遮断部材7が第2
の光学系5の物体側焦点に配置されている場合には、フ
ーリエ結像論(光学技術ハンドブック増補版p145-157
(1975) 辻内順平)によれば、この光学的遮断部材7上
には、半導体レーザー光源1の射出点の光振幅分布をフ
ーリエ変換したスペクトルが現れ、感光体ドラム6の表
面である結像面における光振幅分布は、一般に瞳関数と
よばれる光学的遮断部材7を通過した光振幅分布の逆フ
ーリエ変換スペクトルに一致するという性質を持ってい
ることが知られている。このとき、光学的遮断部材7が
第1の光学系3の像側焦点及び第2の光学系5の物体側
焦点に厳密に一致していない場合であっても、この発明
の効果に与える影響は少ないため、以後は一致している
ものとして説明を進める。
As shown in FIG. 2, the semiconductor laser light source 1 is arranged so as to substantially coincide with the object-side focal point of the first optical system 3. On the other hand, the image plane of the laser beam LB emitted from the semiconductor laser light source 1 is substantially coincident with the image side focus of the second optical system 5. Now, as described above, the optical blocking member 7 is arranged at the image-side focal point of the first optical system 3, and the optical blocking member 7 is the second focal point.
If it is placed at the object-side focal point of the optical system 5, the Fourier imaging theory (Optical Technology Handbook, Supplement p145-157
(1975, Junpei Tsujiuchi), a spectrum obtained by Fourier-transforming the light amplitude distribution at the emission point of the semiconductor laser light source 1 appears on the optical blocking member 7, and the image plane which is the surface of the photoconductor drum 6 appears. It is known that the light amplitude distribution in (3) has the property that it generally matches the inverse Fourier transform spectrum of the light amplitude distribution passing through the optical blocking member 7, which is called a pupil function. At this time, even if the optical blocking member 7 does not exactly match the image-side focus of the first optical system 3 and the object-side focus of the second optical system 5, the effect on the effect of the present invention Since it is small, the description will proceed assuming that they match.

【0031】ここで、瞳関数とは、物体面に置いた点光
源によって結像系の射出瞳上に生ずる複素振幅分布をい
い、レンズの振幅透過率をt(ξ、ζ)、波面収差をW
(ξ、ζ)とすると、瞳関数f(ξ、ζ)は f(ξ、ζ)=t(ξ、ζ)exp{ikW(ξ、ζ)} (ξ2 +ζ2 ≦ρ2 ) =0 (ξ2 +ζ2 >ρ2 ) (1) で表される。ここで、ρは射出瞳の半径、kは位相定数
である。
Here, the pupil function means a complex amplitude distribution generated on the exit pupil of the image forming system by a point light source placed on the object plane, the amplitude transmittance of the lens is t (ξ, ζ), and the wavefront aberration is W
Assuming that (ξ, ζ), the pupil function f (ξ, ζ) is f (ξ, ζ) = t (ξ, ζ) exp {ikW (ξ, ζ)} (ξ 2 + ζ 2 ≦ ρ 2 ) = 0 (Ξ 2 + ζ 2 > ρ 2 ) It is expressed by (1). Here, ρ is the radius of the exit pupil, and k is the phase constant.

【0032】上記半導体レーザー光源1から出射された
レーザービームLBの結像面である感光体ドラム6上に
おける光強度分布(Point Spread Fun
ction:PSF)は、前述の結像面での光振幅分布
のパワー即ち光振幅分布の絶対値の二乗に一致してい
る。ここで、PSFは、点物体に対する光学系の像の強
度分布であり、像面位置及び波長の関数であって、波動
光学的には瞳関数にフラウンホーファーの回析積分を行
い、点像の複素振幅分布を求め、これの絶対値の二乗を
とることによって得られるものである。
A light intensity distribution (Point Spread Fun) on the photoconductor drum 6 which is an image forming surface of the laser beam LB emitted from the semiconductor laser light source 1.
ction: PSF) is equal to the power of the light amplitude distribution on the above-mentioned image plane, that is, the square of the absolute value of the light amplitude distribution. Here, PSF is an intensity distribution of an image of an optical system with respect to a point object, is a function of an image plane position and a wavelength, and in terms of wave optics, a pupil function is subjected to Fraunhofer diffraction integration to obtain a point image. It is obtained by calculating the complex amplitude distribution and then taking the square of the absolute value of the distribution.

【0033】ところで、上記半導体レーザー光源1に画
像信号発生装置2から入力される画像信号は、時間的に
変化する時系列な信号であるため、感光体ドラム6の表
面からなる像面上で異なる位置に照射されるレーザービ
ームLBは、異なる時刻に半導体レーザー光源1から出
射されたものであって互いに干渉しない。したがって、
半導体レーザー光源1から画像信号に応じて出射される
レーザービームLBを感光体ドラム6に走査露光する光
学系は、インコヒーレント(非干渉性)の光学系からな
る結像システムであると考えられる。そのため、上記感
光体ドラム6の表面からなる像面上に結像されるレーザ
ービームLBの実際のエネルギー分布は、インコヒーレ
ント(非干渉性)光学系の結像状態を考察することによ
って求めることができ、各瞬間毎のPSFの積分、即
ち、PSFと入力する画像信号の合成積(Convol
ution)となることが知られている。
By the way, since the image signal input from the image signal generator 2 to the semiconductor laser light source 1 is a time-series signal which changes with time, it differs on the image plane composed of the surface of the photosensitive drum 6. The laser beams LB emitted to the positions are emitted from the semiconductor laser light source 1 at different times and do not interfere with each other. Therefore,
The optical system that scans and exposes the laser beam LB emitted from the semiconductor laser light source 1 according to the image signal on the photosensitive drum 6 is considered to be an imaging system including an incoherent (non-coherent) optical system. Therefore, the actual energy distribution of the laser beam LB imaged on the image plane composed of the surface of the photoconductor drum 6 can be obtained by considering the image formation state of the incoherent (incoherent) optical system. Yes, the integration of the PSF at each instant, that is, the composite product of the PSF and the input image signal (Convol
It is known that the

【0034】すなわち、この合成積(Convolut
ion)h(x)は、レーザービームLBのPSFをg
(x)、入力する画像信号をf(x)とすると、次の積
分式で表される。 h(x)=∫g(x’)f(x−x’)dx’ =∫g(x−x’)f(x’)dx’ (3) なお、積分は−∞〜+∞に渡ってとるものとする。
That is, this composite product (Convolut
ion) h (x) is the PSF of the laser beam LB g
(X), where the input image signal is f (x), it is expressed by the following integral formula. h (x) = ∫g (x ′) f (x−x ′) dx ′ = ∫g (x−x ′) f (x ′) dx ′ (3) The integral extends from −∞ to + ∞. Shall be taken.

【0035】また、この積分演算は、記号*を用いて次
のように表すこともできる。 h(x)=g(x)*f(x) (4) ここで、h(x)、g(x)、f(x)はフーリエ変換
可能な関数とし、これらの関数h(x)、g(x)、f
(x)をフーリエ変換したものをH(μ)、G(μ)、
F(μ)とすれば、 H(μ)=G(μ)F(μ) (5) と表すことができる。上記積分演算は、物理的には、あ
る信号列f(x)が線形フィルター(インパルス応答:
g(x))を通過した場合の出力信号列(h(x))に
対応したものとなる。つまり、光学系の結像システムに
おいては、線形フィルタリングとしてその特性を記述す
ることができる。半導体レーザー光源1から画像信号に
応じて出射されるレーザービームLBを感光体ドラム6
に走査露光する光学系は、上述したように、インコヒー
レント(非干渉性)な光学系であって、アイソプラナテ
イズム(軸対称光学系の軸の近くでの結像が軸上のもの
と等しいこと)を満足する、すなわちシフトインバリア
ントな結像系であり、その点像分布関数をh(x、y)
とすれば、強度分布がo(x、y)の物体のその結像系
による像の強度分布i(x、y)は、物体関数o(x、
y)と点像分布関数h(x、y)の合成積(Convo
lution)として、 i(x、y)=∫∫o(x’、y’)h(x−x’、y−y’) ×dx’dy’ (6) で表される。なお、積分は−∞〜+∞に渡ってとるもの
とする。
This integral calculation can also be expressed as follows using the symbol *. h (x) = g (x) * f (x) (4) Here, h (x), g (x), and f (x) are Fourier transformable functions, and these functions h (x), g (x), f
Fourier transform of (x) is H (μ), G (μ),
If it is F (μ), it can be expressed as H (μ) = G (μ) F (μ) (5). In the integration calculation, physically, a certain signal sequence f (x) is linearly filtered (impulse response:
It corresponds to the output signal string (h (x)) when passing through g (x). That is, in an optical imaging system, its characteristics can be described as linear filtering. A laser beam LB emitted from the semiconductor laser light source 1 according to an image signal is applied to the photosensitive drum 6
As described above, the optical system that scans and exposes the light is an incoherent (incoherent) optical system, and the isoplanatism (imaging near the axis of the axisymmetric optical system is on-axis). Equality), that is, a shift-invariant imaging system, and its point spread function is h (x, y)
Then, the intensity distribution i (x, y) of the image of the object whose intensity distribution is o (x, y) by the imaging system is the object function o (x,
y) and the point spread function h (x, y) composite product (Convo
i) (x, y) = ∫∫o (x ′, y ′) h (x−x ′, y−y ′) × dx′dy ′ (6). Note that the integration is taken over -∞ to + ∞.

【0036】このように、光学系による結像を取り扱う
場合には、物体と像の振幅分布または強度分布の間の関
係として論じられる以外に、前述したように、それぞれ
の空間的フーリエスペクトルの間の関係として論ずるフ
ーリエ結像論(光学技術ハンドブック増補版p145-157
(1975) 辻内順平)を適用することができる。このフー
リエ結像論においては、物体面から像面への結像を、物
体のフーリエスペクトルが、光学系によってどのような
像のフーリエスペクトルへと伝達されていくかを調べる
ことになる。
As described above, when the imaging by the optical system is dealt with, the relation between the spatial Fourier spectra of each object is, as described above, except that the relationship between the object and the amplitude distribution or the intensity distribution of the image is discussed. Fourier imaging theory discussed as a relationship between
(1975) Junpei Tsujiuchi) can be applied. In this Fourier imaging theory, the image formation from the object plane to the image plane is to be investigated by what kind of image Fourier spectrum of the object the Fourier spectrum of the object is transmitted to.

【0037】インコヒーレント(非干渉性)な光学系で
あって、アイソプラナテイズム(軸対称光学系の軸の近
くでの結像が軸上のものと等しいこと)を満足する、す
なわちシフトインバリアントな結像系であり、物体の幾
何的像の強度分布をo(x、y)、実際の像の強度分布
をi(x、y)、点像強度分布をh(x、y)とすれ
ば、これらの間には、(1)式の合成積(Convol
ution)の関係が成り立つ。これらの関数のフーリ
エ変換をそれぞれ零周波数(Nx =0、Ny =0)のス
ペクトルで正規化すると、 O(Nx 、Ny )=〔∫∫o(x’、y’) ×exp{−2πi(Nx x’+Ny y’)}dx’dy’〕 /∫∫o(x’、y’)dx’dy’ (7) I(Nx 、Ny )=〔∫∫i(x’、y’) ×exp{−2πi(Nx x’+Ny y’)}dx’dy’〕 /∫∫i(x’、y’)dx’dy’ (8) H(Nx 、Ny )=〔∫∫h(x’、y’) ×exp{−2πi(Nx x’+Ny y’)}dx’dy’〕 /∫∫h(x’、y’)dx’dy’ (9) と表すことができる。
An incoherent optical system that satisfies isoplanatism (image formation near the axis of an axially symmetric optical system is equal to that on the axis), that is, shift-in. It is a variant imaging system, where the intensity distribution of the geometrical image of the object is o (x, y), the intensity distribution of the actual image is i (x, y), and the point image intensity distribution is h (x, y). Then, between these, the composite product (Convol
relationship) is established. When the Fourier transforms of these functions are each normalized by the spectrum of zero frequency (N x = 0, N y = 0), O (N x , N y ) = [∫∫o (x ′, y ′) × exp {-2πi (N x x '+ N y y')} dx'dy ' ] / ∫∫o (x', y ' ) dx'dy' (7) I (N x, N y) = [∫∫i (X ', y') x exp {-2πi (N x x '+ N y y')} dx'dy '] / ∫∫i (x', y ') dx'dy' (8) H (N x , N y) = [∫∫h (x ', y') × exp {-2πi (N x x '+ N y y')} dx'dy ' ] / ∫∫h (x', y ' ) dx' It can be expressed as dy ′ (9).

【0038】インコヒーレントな光学系の場合、フーリ
エスペクトルを正規化するのに用いたこれらの分母の積
分値は、それぞれの像の全光量を表しており、像に構造
のない(Nx =Ny =0)バックグラウンドのフーリエ
スペクトル、すなわち像の直流成分に相当する。したが
って、各式の分子にある像の構造のフーリエスペクトル
も、この直流成分のバックグラウンドに対する比を問題
にすればよいことになる。いま、合成積(Convol
ution)の関係にある(6)式の結像式の両辺をフ
ーリエ変換して、上記(7)〜(9)式を代入すると、 I(Nx 、Ny )=H(Nx 、Ny )O(Nx 、Ny ) (10) が得られる。これがインコヒーレントな光学系の物体の
フーリエスペクトルの像への伝達を表す式であり、H
(Nx 、Ny )はインコヒーレント光学系の空間周波数
伝達関数(OTF)と呼ばれている。
In the case of an incoherent optical system, the integral value of these denominators used to normalize the Fourier spectrum represents the total amount of light in each image, and the image has no structure (N x = N y = 0) corresponds to the Fourier spectrum of the background, that is, the DC component of the image. Therefore, in the Fourier spectrum of the image structure in the numerator of each equation, the ratio of the DC component to the background may be taken into consideration. Now, the composite product (Convol
If both sides of the imaging equation of the equation (6), which are in the relationship of (1) are substituted by the above equations (7) to (9), I (N x , N y ) = H (N x , N y ) O (N x , N y ) (10) is obtained. This is an expression representing the transfer of the Fourier spectrum of the object of the incoherent optical system to the image, and H
(N x , N y ) is called the spatial frequency transfer function (OTF) of the incoherent optical system.

【0039】したがって、半導体レーザー光源1から画
像信号に応じて出射されるレーザービームLBを感光体
ドラム6に走査露光する光学系においては、半導体レー
ザー光源1を物体とすると、この半導体レーザー光源1
は、図2に示すように、第1の光学系3の物体側焦点に
略一致するように配置されているとともに、光学的遮断
部材7は、第1の光学系3の像側焦点に配置されてい
る。そのため、この光学的遮断部材7上には、半導体レ
ーザー光源1の射出点の光振幅分布をフーリエ変換した
スペクトルが現れる。この半導体レーザー光源1は、中
間調の画像を形成するため、例えば200dpiの解像
度を持つ万線構造のスクリーンによって変調される。そ
のため、回転多面鏡4の回転変動等に起因するジッタが
ない理想的な状態においては、図3に示すように、光学
的遮断部材7上に半導体レーザー光源1の射出点の光振
幅分布をフーリエ変換したスペクトル10、11が現れ
る。
Therefore, in the optical system that scans and exposes the laser beam LB emitted from the semiconductor laser light source 1 according to the image signal onto the photosensitive drum 6, when the semiconductor laser light source 1 is an object, this semiconductor laser light source 1
Are arranged so as to substantially match the object-side focus of the first optical system 3, and the optical blocking member 7 is arranged at the image-side focus of the first optical system 3, as shown in FIG. Has been done. Therefore, a spectrum obtained by Fourier transforming the light amplitude distribution at the emission point of the semiconductor laser light source 1 appears on the optical blocking member 7. The semiconductor laser light source 1 is modulated by a screen having a parallel line structure having a resolution of, for example, 200 dpi to form a halftone image. Therefore, in an ideal state in which there is no jitter due to the rotation fluctuation of the rotary polygon mirror 4, as shown in FIG. 3, the optical amplitude distribution at the emission point of the semiconductor laser light source 1 is Fourier-transformed on the optical blocking member 7. The converted spectra 10 and 11 appear.

【0040】しかし、回転多面鏡4の回転変動等に起因
するジッタが存在する状態においては、図4に示すよう
に、光学的遮断部材7上に半導体レーザー光源1の射出
点の光振幅分布をフーリエ変換したスペクトル10、1
1以外にも、回転多面鏡の回転ムラにより発生するジッ
タ成分と画像信号の変調信号の搬送周波数成分(200
dpiの解像度)との干渉から、ジッタにより発生する
空間周波数成分12が出現する。
However, in the presence of the jitter due to the rotational fluctuation of the rotary polygon mirror 4, etc., the optical amplitude distribution at the emission point of the semiconductor laser light source 1 is set on the optical blocking member 7 as shown in FIG. Fourier transformed spectra 10, 1
In addition to 1, the jitter component generated by the uneven rotation of the rotary polygon mirror and the carrier frequency component of the modulation signal of the image signal (200
From the interference with the (dpi resolution), the spatial frequency component 12 generated by the jitter appears.

【0041】そこで、この実施例では、フィードフォワ
ード的な考え方に基づいて、回転多面鏡4の回転変動等
に起因するジッタが存在する状態において現れる空間周
波数成分を光学的な空間周波数フィルターによって遮断
すべく、上記光学的遮断部材7上に、図5に示すよう
に、半導体レーザー光源1の正規の光振幅分布をフーリ
エ変換したスペクトルを透過し、かつジッタにより発生
する空間周波数成分を除去するようなパターン7aを形
成するようになっている。上記光学的遮断部材7として
は、例えば、透明なガラス板上にジッタにより発生する
空間周波数成分を除去する部分を十字形状に黒色に着色
したものが用いられる。
In view of this, in this embodiment, based on the feedforward concept, the spatial frequency component appearing in the presence of jitter due to the rotational fluctuation of the rotary polygon mirror 4 is blocked by an optical spatial frequency filter. Therefore, as shown in FIG. 5, a spectrum obtained by Fourier-transforming the regular light amplitude distribution of the semiconductor laser light source 1 is transmitted through the optical blocking member 7, and the spatial frequency component generated by the jitter is removed. The pattern 7a is formed. As the optical blocking member 7, for example, a transparent glass plate in which a portion for removing a spatial frequency component generated by jitter is colored black in a cross shape is used.

【0042】図6及び図7は上記の関係を具体的に図示
したものである。
FIG. 6 and FIG. 7 concretely show the above relationship.

【0043】図6(a)は半導体レーザー光源から出射
されるレーザービームLBを変調する画像信号を示すも
のであり、この画像信号は、一定の周期でオンオフを繰
り返すものである。図6(b)は像面上での静止状態に
おけるレーザービームの光強度分布を示すものである。
図7(a)は図6(a)に示す画像信号により変調され
て像面上に照射されるレーザービームLBのエネルギー
分布を示すものであり、図6(a)と図6(b)の合成
積(Convolution)で表されるものである。
FIG. 6A shows an image signal for modulating the laser beam LB emitted from the semiconductor laser light source, and this image signal is repeatedly turned on and off at a constant cycle. FIG. 6B shows the light intensity distribution of the laser beam in a stationary state on the image plane.
FIG. 7A shows the energy distribution of the laser beam LB which is modulated by the image signal shown in FIG. 6A and is irradiated onto the image plane. It is represented by a composite product (Convolution).

【0044】また、図7(b)は図7(a)のフーリエ
変換像、即ち空間周波数分布を表している。尚、ここで
はスクリーンとして副走査方向に同じパターンを繰り返
す、所謂万線スクリーンを用いているが、どのようなス
クリーン形態においても同様の議論が可能である。
FIG. 7B shows the Fourier transform image of FIG. 7A, that is, the spatial frequency distribution. Although a so-called parallel line screen in which the same pattern is repeated in the sub-scanning direction is used as the screen here, the same discussion can be made in any screen form.

【0045】図7(b)において、13は画像情報O
(Nx 、Ny )のDC成分(Nx =N y 0)で平均強度
を表すスペクトルであり、座標(0、0)に現れる。1
4はスクリーンの基本スペクトル(x1 、0)(−
1 、0)であって、x1 は例えば万線スクリーンの解
像度が200dpiであれば、8dot/mmに相当す
る値となる。15は副走査方向の画素ピッチ(0、
2 )(0、−y2 )を表している。16はスクリーン
の高調波成分(2×x1 、0)、(−2×x1 、0)、
(3×x1 、0)、(−3×x1 、0)………、点線1
7で囲まれた領域は画像情報の存在する空間周波数領域
を示している。
In FIG. 7B, 13 is the image information O.
(Nx, Ny) DC component (Nx= N y0) mean strength
Which appears at coordinates (0,0). 1
4 is the basic spectrum of the screen (x1, 0) (-
x1, 0) and x1Is a line screen solution
If the image resolution is 200 dpi, it corresponds to 8 dot / mm.
Value. 15 is a pixel pitch (0,
y2) (0, -y2) Is represented. 16 is a screen
Harmonic component of (2 × x1, 0), (-2 × x1, 0),
(3 × x1, 0), (-3 × x1, 0) ………, dotted line 1
The area surrounded by 7 is the spatial frequency area where the image information exists.
Is shown.

【0046】図8及び図9はジッタのある状態を図6及
び図7と同様に表したものである。図9(b)と図7
(b)の空間周波数分布の比較を行うと、図9(b)に
は、上述したように、ジッタにより図7(b)に存在し
ないスペクトル18が現れることが示されている。すな
わち、図9(b)には、スクリーンの基本スペクトル
(x1 、0)(−x1 、0)と同じx座標の位置に、y
方向に沿って複数の空間周波数成分が現れていることが
わかる。このスクリーンの基本スペクトルと同じx座標
の位置にy方向に沿って発生する複数の空間周波数成分
が、ジッタによって発生するものである。
FIGS. 8 and 9 show the state with jitter as in FIGS. 6 and 7. FIG. 9B and FIG.
When the spatial frequency distributions of (b) are compared, it is shown in FIG. 9 (b) that the spectrum 18 which does not exist in FIG. 7 (b) appears due to the jitter as described above. That is, in FIG. 9 (b), a basic spectrum (x 1, 0) of the screen - the (x 1, 0) and the position of the same x-coordinate, y
It can be seen that a plurality of spatial frequency components appear along the direction. A plurality of spatial frequency components generated along the y direction at the same x-coordinate position as the basic spectrum of this screen are generated by the jitter.

【0047】これより、スペクトルはジッタとスクリー
ンの干渉によって生じるもので、「ジッタという横波を
スクリーンによって変調した」ものと考えることができ
る。この場合には、スペクトル13をスクリーンのスペ
クトル2の側帯波とみなすことができる。また、スペク
トルは画像信号の空間周波数領域の外側に現れており、
画像信号の空間周波数領域と共通の領域を持っていな
い。
From this, the spectrum is generated by the interference between the jitter and the screen, and can be considered as "the transverse wave called jitter is modulated by the screen". In this case, the spectrum 13 can be regarded as the sideband of the spectrum 2 of the screen. Also, the spectrum appears outside the spatial frequency domain of the image signal,
It does not have a region in common with the spatial frequency region of the image signal.

【0048】そこで、図2の7の位置にスペクトル13
を遮断し、かつ、空間周波数領域とスクリーンのスペク
トルを遮断しない光学的遮断部材7を配置することによ
り、ジッタによるバンデイングを除去することを可能と
したものである。
Therefore, the spectrum 13 is located at the position 7 in FIG.
The banding due to the jitter can be eliminated by disposing the optical blocking member 7 that blocks the optical frequency band and the spectrum of the screen and the spectrum of the screen.

【0049】図10及び図11は図8及び図9のジッタ
を持つシステムに前記の光学的遮断部材を挿入した状態
を示している。図10(a)はジッタの重畳した像面上
の入力信号分布であり、図8(a)と同一のものであ
る。図10(b)は前記光学的遮断部材を挿入した場合
の像面上での静止状態におけるレーザービームの光強度
分布、図11(a)は像面上での実際のエネルギー分
布、図11(b)は像面上エネルギーの空間周波数分布
をそれぞれ表している。図9(b)と比較してジッタの
影響が除去されていることが分かる。
FIGS. 10 and 11 show a state in which the optical blocking member is inserted into the system having jitter shown in FIGS. 8 and 9. FIG. 10A shows the input signal distribution on the image plane where the jitter is superimposed, which is the same as FIG. 8A. FIG. 10B is a light intensity distribution of the laser beam in a stationary state on the image plane when the optical blocking member is inserted, and FIG. 11A is an actual energy distribution on the image plane. b) represents the spatial frequency distribution of energy on the image plane. It can be seen that the influence of jitter is eliminated as compared with FIG.

【0050】次に、上記光学的遮断部材7の形状を規定
するパラメータについて説明する。一般的に、各種のパ
ラメータが以下の通りであるとする。 第2の光学系5の焦点距離 ……f(mm) 半導体レーザー光源1のレーザービームの波長 ……λ(nm) 像面上のスクリーンピッチ ……d(μm) 像面上の画素ピッチ ……p(μm) 回転多面鏡4の鏡面4aの数 ……n
Next, parameters that define the shape of the optical blocking member 7 will be described. Generally, it is assumed that various parameters are as follows. Focal length of the second optical system ...... f (mm) Wavelength of the laser beam of the semiconductor laser light source 1 ... λ (nm) Screen pitch on the image plane ...... d (μm) Pixel pitch on the image plane ...... p (μm) Number of mirror surfaces 4a of the rotary polygon mirror 4 ... N

【0051】ここで多くの場合、第2の光学系5には、
回転多面鏡4の角速度を像面上での走査速度に線型変換
する必要からf・θ特性とよばれる負の歪曲収差をもた
せてある。すなわち、第2の光学系5に入射する光線が
光軸となす角をθ(rad)とした場合、像面上の像高
hは、 h=f・θ で表されるが、像面上のビーム径が数十μmの範囲では
ビームの絞りこみ角度は非常に小さく(F/No換算で
数十) tanθ=θ=sinθ と見なして差し支えない。
In many cases, the second optical system 5 includes
Since it is necessary to linearly convert the angular velocity of the rotary polygon mirror 4 into the scanning velocity on the image plane, a negative distortion aberration called an f · θ characteristic is provided. That is, when the angle formed by the light beam incident on the second optical system 5 and the optical axis is θ (rad), the image height h on the image plane is represented by h = f · θ, but on the image plane When the beam diameter is in the range of several tens of μm, the beam narrowing angle is very small (several tens in terms of F / No) tan θ = θ = sin θ.

【0052】この場合、Dμm周期の正弦波像は、光学
フーリエ変換面上では光軸から f×λ/D×10-3 (mm) の位置にスペクトルとして現れる(文献、”Visio
n and Visual Perception”、
John Wiley and Sons Inc.
N.Y.(1965)参照)ので、図12に表示される
ようなスペクトル分布を持つ、即ちスクリーンピッチの
スペクトル位置(x1 ,y1 )は √(x1 2 +y1 2 )=f×λ/d×10-3 (mm) となる。また、画素ピッチのスペクトル位置(x2 ,y
2 )は x2 =0 y2 =±f×λ/p×10-3 (mm) となる。
In this case, the sine wave image having a period of D μm appears as a spectrum at a position of f × λ / D × 10 −3 (mm) from the optical axis on the optical Fourier transform plane (reference, “Visio”).
n and Visual Perception ”,
John Wiley and Sons Inc.
N. Y. (See (1965)), the spectral distribution as shown in FIG. 12, that is, the spectral position (x 1 , y 1 ) of the screen pitch is √ (x 1 2 + y 1 2 ) = F × λ / d × 10 −3 (mm). In addition, the spectral position of the pixel pitch (x 2 , y
2 ) becomes x 2 = 0 y 2 = ± f × λ / p × 10 −3 (mm).

【0053】このとき、ジッタによるスペクトルの位置
(x,y)は、kを0<k<nの整数として、 x3 =x1 (mm) y3 =±k/n×y1 (mm) の位置にあらわれる。また、画像信号のスペクトル領域
は、 {(x4 ,y4 ):√(x3 2 +y3 2 )≦1/2×√(x2 2 +y2 2 )} で表されるので、図9に斜線で表された領域7a、即
ち、 「{(x3 ,y3 )}を含み{(x4 ,y4 )}を含ま
ない領域」 を遮蔽することによって、ジッタ成分を除去することが
できる。
At this time, the position (x, y) of the spectrum due to the jitter is x 3 = x 1 (mm) y 3 = ± k / n × y 1 (mm), where k is an integer of 0 <k <n Appears in the position. The spectral region of the image signal is {(x 4 , y 4 ): √ (x 3 2 + y 3 2 ) ≦ 1/2 × √ (x 2 2 + y 2 2 )}, The shaded area 7a in FIG. 9, that is, "area including {(x 3 , y 3 )} and not including {(x 4 , y 4 )}" is shielded. As a result, the jitter component can be removed.

【0054】更により具体的に、上記光学的遮断部材7
の形状を規定するパラメータについて説明する。
More specifically, the optical blocking member 7 described above.
The parameters that define the shape will be described.

【0055】いま、レーザー走査光学系の各種パラメー
タが 第2の光学系5の焦点距離f =320(mm) 半導体レーザー光源1のレーザービームの波長λ =780(nm) 像面上のスクリーンピッチd =84(μm) 像面上の画素ピッチp =42(μm) 回転多面鏡4の鏡面4aの数n =8面 のシステムにおいて、(x1 ,y1 )、(x2
2 )、(x3 ,y3 )、(x4 ,y4 )は、それぞれ
図13のように表される。
Now, various parameters of the laser scanning optical system are the focal length f of the second optical system 5 = 320 (mm), the wavelength of the laser beam of the semiconductor laser light source 1 λ = 780 (nm), and the screen pitch d on the image plane. = 84 (μm) Pixel pitch on image plane p = 42 (μm) Number of mirror surfaces 4a of rotary polygon mirror 4 n = 8 In a system of (x 1 , y 1 ), (x 2 ,
y 2 ), (x 3 , y 3 ), and (x 4 , y 4 ) are represented as shown in FIG. 13, respectively.

【0056】したがって、これらの座標で与えられる領
域を遮蔽する光学的遮蔽部材を作成することによって、
ジッタによる画質の劣化を防止することが可能となる。
Therefore, by creating an optical shield member that shields the area given by these coordinates,
It is possible to prevent deterioration of image quality due to jitter.

【0057】[0057]

【発明の効果】この発明は、以上の構成及び作用よりな
るもので、回転多面鏡の回転ムラ・振動・加工精度等に
起因するジッタ成分を、画質に影響を与えることなく除
去することができるため、ジッタによるバンデイングの
ない高画質な画像を得ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION The present invention has the above-described structure and operation, and can eliminate the jitter component caused by the uneven rotation, vibration, processing accuracy, etc. of the rotary polygon mirror without affecting the image quality. Therefore, a high-quality image without banding due to jitter can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1はこの発明に係るジッタ成分除去装置を
適用したレーザープリンタの一実施例を示す斜視構成図
である。
FIG. 1 is a perspective configuration diagram showing an embodiment of a laser printer to which a jitter component removing device according to the present invention is applied.

【図2】 図2は図1の光学系を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the optical system of FIG.

【図3】 図3は空間周波数分布を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a spatial frequency distribution.

【図4】 図4は空間周波数分布を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a spatial frequency distribution.

【図5】 図5は光学的遮断部材を示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing an optical blocking member.

【図6】 図6(a)(b)はジッタのない状態をそれ
ぞれ示す説明図である。
6 (a) and 6 (b) are explanatory views respectively showing a state where there is no jitter.

【図7】 図7(a)(b)はジッタのない状態をそれ
ぞれ示す説明図である。
7 (a) and 7 (b) are explanatory views respectively showing a state where there is no jitter.

【図8】 図8(a)(b)はジッタのある状態をそれ
ぞれ示す説明図である。
FIG. 8A and FIG. 8B are explanatory diagrams respectively showing states with jitter.

【図9】 図9(a)(b)はジッタのある状態をそれ
ぞれ示す説明図である。
9 (a) and 9 (b) are explanatory views respectively showing states with jitter.

【図10】 図10(a)(b)はジッタの影響を防止
する状態をそれぞれ示す説明図である。
10 (a) and 10 (b) are explanatory views showing states in which the influence of jitter is prevented.

【図11】 図11(a)(b)はジッタの影響を防止
する状態をそれぞれ示す説明図である。
11A and 11B are explanatory diagrams showing states in which the influence of jitter is prevented.

【図12】 図12は光学的遮断部材の設計値を示す説
明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing design values of the optical blocking member.

【図13】 図13は光学的遮断部材の設計値を示す図
表である。
FIG. 13 is a table showing design values of the optical blocking member.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体レーザー光源、3 第1の光学系、4 回転
多面鏡、5 第2の光学系、6 感光体ドラム、7 光
学的遮断部材。
1 semiconductor laser light source, 3 first optical system, 4 rotating polygon mirror, 5 second optical system, 6 photosensitive drum, 7 optical blocking member.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像信号により変調されたレーザービー
ムを回転多面鏡によって感光体上に走査露光するレーザ
ービーム走査光学系において、前記回転多面鏡の回転ム
ラにより発生するジッタ成分と前記変調信号の搬送周波
数成分との干渉から出現する干渉周波数成分を除去する
ための光学的空間周波数フィルターを、感光体上にレー
ザービームを結像する光学系の物体側の焦点近傍に配置
したことを特徴とするジッタ成分除去装置。
1. A laser beam scanning optical system for scanning and exposing a laser beam modulated by an image signal onto a photoconductor by a rotary polygon mirror, and carrying a jitter component and the modulation signal generated by uneven rotation of the rotary polygon mirror. Jitter characterized by arranging an optical spatial frequency filter for removing an interference frequency component appearing due to interference with a frequency component in the vicinity of a focus on the object side of an optical system for forming a laser beam on a photoconductor. Component removal device.
JP30266594A 1994-11-14 1994-11-14 Jitter component removing apparatus Pending JPH08142399A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006017494A (en) * 2004-06-30 2006-01-19 Nikon Corp Microscope observation method, microscope device, and image processing device

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