JPH11133333A - 流体フィルムベアリングおよびクロススキャンならびにインスキャン誤差の能動補正を有するポリゴンスキャナ - Google Patents
流体フィルムベアリングおよびクロススキャンならびにインスキャン誤差の能動補正を有するポリゴンスキャナInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 作像および検査目的のために大きなフォーマ
ットの、高走査量、高解像度、単色および多色フラット
フィールド走査のためのフラットフィールド光学ポリゴ
ン走査システムを提供する。 【解決手段】 ポリゴンスキャナはモータに接続された
ホリゴン走査光学系、流体フィルムベアリング、および
窓付きエンクロージャを有している。繰り返しクロスス
キャン誤差成分がマッピングされそしてレーザ要素を直
接移動するような圧電アクチュエータを使用し、かつ光
ビームの仮想移動に影響を及ぼすように電子−光学装置
によって傾斜される光路にミラーを使用して能動的に補
正される。インスキャン誤差の繰り返し成分が同様に、
かつ独立して、マッピングされかつ線走査速度制御装置
において位相検出器の出力と合計することにより補正さ
れる。
ットの、高走査量、高解像度、単色および多色フラット
フィールド走査のためのフラットフィールド光学ポリゴ
ン走査システムを提供する。 【解決手段】 ポリゴンスキャナはモータに接続された
ホリゴン走査光学系、流体フィルムベアリング、および
窓付きエンクロージャを有している。繰り返しクロスス
キャン誤差成分がマッピングされそしてレーザ要素を直
接移動するような圧電アクチュエータを使用し、かつ光
ビームの仮想移動に影響を及ぼすように電子−光学装置
によって傾斜される光路にミラーを使用して能動的に補
正される。インスキャン誤差の繰り返し成分が同様に、
かつ独立して、マッピングされかつ線走査速度制御装置
において位相検出器の出力と合計することにより補正さ
れる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、高速度、高解像度
および大きなフォーマットにおいて走査線を発生させる
フラットフィールド（平面領域）光学走査装置に関す
る。特に、本発明は、繰り返し可能なおよび非繰り返し
可能なクロススキャンおよびインスキャン誤差の補正を
行う流体フィルムベアリングを有して、レーザビームの
走査されたエネルギが意図された表面に向けられるとき
関連の誤差が無視し得るレベルに減少されるポリゴンス
キャナを備えたフラットベツド走査装置に関する。
および大きなフォーマットにおいて走査線を発生させる
フラットフィールド（平面領域）光学走査装置に関す
る。特に、本発明は、繰り返し可能なおよび非繰り返し
可能なクロススキャンおよびインスキャン誤差の補正を
行う流体フィルムベアリングを有して、レーザビームの
走査されたエネルギが意図された表面に向けられるとき
関連の誤差が無視し得るレベルに減少されるポリゴンス
キャナを備えたフラットベツド走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査装置において、光源は、代表的に
は、連続波ガスレーザまたはレーザダイオードである。
これらの装置の１つによって発生されたレーザビームは
代表的にはコリメートまたは焦点合わせされるべきビー
ムを調整するレンズによってまず集められ、次いで走査
光学系によって向きを変えられ、かつ次いで作像表面上
に焦点合わせされる。調整光学系は、走査光学系の１部
分でも、または走査光学系の間に配置されてもよく、ビ
ームの焦点合わせ、または走査曲率の受動的な補正、ま
たは結像異常の光学要素を使用するベアリングクロスス
キャン揺動補正に影響を及ぼす。
は、連続波ガスレーザまたはレーザダイオードである。
これらの装置の１つによって発生されたレーザビームは
代表的にはコリメートまたは焦点合わせされるべきビー
ムを調整するレンズによってまず集められ、次いで走査
光学系によって向きを変えられ、かつ次いで作像表面上
に焦点合わせされる。調整光学系は、走査光学系の１部
分でも、または走査光学系の間に配置されてもよく、ビ
ームの焦点合わせ、または走査曲率の受動的な補正、ま
たは結像異常の光学要素を使用するベアリングクロスス
キャン揺動補正に影響を及ぼす。
【０００３】上記代替物のすべてにも拘わらず、向きを
変えられた光ビームは、走査線に直交する方向に作動し
ている別個の直線搬送機構と組み合わされるとき、一連
の小さなドツトまたはピクセルから形成される２次元画
像を発生する線に走査される。個々の画素（ピクセルま
たはドツト）はレーザ光源を変調することにより創出さ
れる。レーザダイオードは印加されるパワーを変化する
ことにより直接変調されることが可能である。連続波ガ
スレーザを音響−光学変調器のような外部手段の使用に
よって変調することができる。作像表面それ自体は光学
的設計形状および特別な走査装置の適用に依存して、平
らでも湾曲してても良い。代表的な円筒作像用途では、
例えば、柔軟な感光性材料は走査されたエネルギの湾曲
と半径が一致する円筒表面の内側または外側にまず装填
される。光学走査装置は次いでドラムの中心軸線に沿っ
て一定の速度で精密に作られたレールに沿って精密に動
かされる。円筒面に案内または付着された感光性材料は
光学走査装置の回転走査光学系によって反射された光ビ
ームによって走査（露光）される。
変えられた光ビームは、走査線に直交する方向に作動し
ている別個の直線搬送機構と組み合わされるとき、一連
の小さなドツトまたはピクセルから形成される２次元画
像を発生する線に走査される。個々の画素（ピクセルま
たはドツト）はレーザ光源を変調することにより創出さ
れる。レーザダイオードは印加されるパワーを変化する
ことにより直接変調されることが可能である。連続波ガ
スレーザを音響−光学変調器のような外部手段の使用に
よって変調することができる。作像表面それ自体は光学
的設計形状および特別な走査装置の適用に依存して、平
らでも湾曲してても良い。代表的な円筒作像用途では、
例えば、柔軟な感光性材料は走査されたエネルギの湾曲
と半径が一致する円筒表面の内側または外側にまず装填
される。光学走査装置は次いでドラムの中心軸線に沿っ
て一定の速度で精密に作られたレールに沿って精密に動
かされる。円筒面に案内または付着された感光性材料は
光学走査装置の回転走査光学系によって反射された光ビ
ームによって走査（露光）される。
【０００４】スキャナの操作によって生成される湾曲は
円筒装填面の湾曲によって補正されるので、円筒作像装
置は本来簡単である。加えて、運転サイクルまたは走査
効率は、円筒面の３６０度全部が利用されるならば１０
０％に近づけることができる。しかしながら、円筒作像
装置は、非常に顕著な制限を有している。走査されるべ
き（光に露光されるべき）表面は柔軟でなければならず
かつ表面の長さはドラムの長さによって制限される。円
筒表面は半径を非常に大きくかつ非常に長くすることが
できるが、実際問題として、コストおよび精度要因は、
円筒面の半径および長さが、それぞれ１８”および４
８”を超えるならば益々法外になる。一般に、円筒作像
形状の本来の簡単さを利用するために、１本の走査線の
みがスキャナの回転ごとに発生される。したがつて、ス
キャナは高い走査速度を達成するために高い速度割合で
回転しなければならない。高い速度割合においては、光
学面の雑音、気擦および偏向が益々問題を多くする。
円筒装填面の湾曲によって補正されるので、円筒作像装
置は本来簡単である。加えて、運転サイクルまたは走査
効率は、円筒面の３６０度全部が利用されるならば１０
０％に近づけることができる。しかしながら、円筒作像
装置は、非常に顕著な制限を有している。走査されるべ
き（光に露光されるべき）表面は柔軟でなければならず
かつ表面の長さはドラムの長さによって制限される。円
筒表面は半径を非常に大きくかつ非常に長くすることが
できるが、実際問題として、コストおよび精度要因は、
円筒面の半径および長さが、それぞれ１８”および４
８”を超えるならば益々法外になる。一般に、円筒作像
形状の本来の簡単さを利用するために、１本の走査線の
みがスキャナの回転ごとに発生される。したがつて、ス
キャナは高い走査速度を達成するために高い速度割合で
回転しなければならない。高い速度割合においては、光
学面の雑音、気擦および偏向が益々問題を多くする。
【０００５】円筒作像における回転可能な走査光学系
は、代表的には、単一のミラー、２以上のミラーからな
る構体、または１または２つの反射面を備えたガラスプ
リズムからなっている。クラマーのアメリカ合衆国特許
第４，７８６，１２６号は、回転毎に２本の走査線が発
生される設計を教示する。しかし、一般には、スキャナ
の回転毎に１本の走査線が発生される。回転可能な走査
光学系はボールベアリングまたは流体フィルムベアリン
グによって支持されるスピンドルに取り付けられる。流
体フィルムベアリングは摺動面を分離しかつ潤滑するた
めにガスまたは油を利用し、そして極端に加圧されても
よいし、または自己作用として言及される、その固有の
内部圧力を発生してもよい。流体フィルムベアリングは
回転精度、反復性、および高い回転速度に関してボール
ベアリングより優れている。
は、代表的には、単一のミラー、２以上のミラーからな
る構体、または１または２つの反射面を備えたガラスプ
リズムからなっている。クラマーのアメリカ合衆国特許
第４，７８６，１２６号は、回転毎に２本の走査線が発
生される設計を教示する。しかし、一般には、スキャナ
の回転毎に１本の走査線が発生される。回転可能な走査
光学系はボールベアリングまたは流体フィルムベアリン
グによって支持されるスピンドルに取り付けられる。流
体フィルムベアリングは摺動面を分離しかつ潤滑するた
めにガスまたは油を利用し、そして極端に加圧されても
よいし、または自己作用として言及される、その固有の
内部圧力を発生してもよい。流体フィルムベアリングは
回転精度、反復性、および高い回転速度に関してボール
ベアリングより優れている。
【０００６】理想的な円筒走査装置は、非常に高い走査
速度量、高解像度、および高い走査効率を可能にする。
一方、大寸法の再生媒体についてこれらの品質を維持す
る。例えば、スイーニー等のアメリカ合衆国特許第５，
６１０，７５１号を参照すると、この特許は、正確、高
速、低雑音で、潤滑が不要で、汚染保護された、長寿命
の走査モニタおよび光学系構体を確立するのに使用され
る球状窓付きハウジング内に封入された自己作用ガスベ
アリングを教示している。自己作用ガスベアリングは、
非常に優れた精度、高い回転速度、そして低い速度不安
状態が要求される高性能円筒作像用途に好適である。円
筒作像装置は、一般的に、回転毎に１本の走査線を利用
するので、隣接する走査線のレジストレーションにおけ
る精度および反復性は単にベアリングおよびモータ速度
制御装置の精度および反復性にのみ依存する。ガスフィ
ルムベアリングの使用することで円筒作像装置の主流を
成す技術となつた正確なプラツトホームを提供する。
速度量、高解像度、および高い走査効率を可能にする。
一方、大寸法の再生媒体についてこれらの品質を維持す
る。例えば、スイーニー等のアメリカ合衆国特許第５，
６１０，７５１号を参照すると、この特許は、正確、高
速、低雑音で、潤滑が不要で、汚染保護された、長寿命
の走査モニタおよび光学系構体を確立するのに使用され
る球状窓付きハウジング内に封入された自己作用ガスベ
アリングを教示している。自己作用ガスベアリングは、
非常に優れた精度、高い回転速度、そして低い速度不安
状態が要求される高性能円筒作像用途に好適である。円
筒作像装置は、一般的に、回転毎に１本の走査線を利用
するので、隣接する走査線のレジストレーションにおけ
る精度および反復性は単にベアリングおよびモータ速度
制御装置の精度および反復性にのみ依存する。ガスフィ
ルムベアリングの使用することで円筒作像装置の主流を
成す技術となつた正確なプラツトホームを提供する。
【０００７】要約すると、円筒作像装置は本来簡単であ
るが、それらが大きな円筒面と柔軟な再生材料とを両立
させなければならないので、フラットフィールド装置の
全般的な利用に不十分である。上述されたように、ま
た、走査速度が増加され、開口の大きさおよび解像度が
増加されかつ作像フォーマットの大きさが増加されるに
つれて、回転ごとに単一の走査線のスキャナを設計しか
つ作動するには問題が増大している。
るが、それらが大きな円筒面と柔軟な再生材料とを両立
させなければならないので、フラットフィールド装置の
全般的な利用に不十分である。上述されたように、ま
た、走査速度が増加され、開口の大きさおよび解像度が
増加されかつ作像フォーマットの大きさが増加されるに
つれて、回転ごとに単一の走査線のスキャナを設計しか
つ作動するには問題が増大している。
【０００８】代表的なフラットフィールド作像用途にお
いて、感光性材料は、例えば、キャプスタンローラまた
は他の直線コンベヤ手段によって一定速度で動かされ、
積み重ねられた材料の連続ロールまたは予め切断された
カセツトから供給されて、走査用の固定の光学装置に材
料を提供する。代わりに、感光性材料を固定し、光学装
置を並進運動させてもよい。フラットフィールド装置
は、作像されるべきまたは検査されるべき表面が長さを
限定される必要がなく、柔軟である必要もなく、従って
大きな速度で連続して送給され得るため円筒作像装置を
超える優れた全般的利用性を有している。堅い金属板材
料の作像および電子構成要素の検査にはフラットフィー
ルド走査装置の使用が必要である。
いて、感光性材料は、例えば、キャプスタンローラまた
は他の直線コンベヤ手段によって一定速度で動かされ、
積み重ねられた材料の連続ロールまたは予め切断された
カセツトから供給されて、走査用の固定の光学装置に材
料を提供する。代わりに、感光性材料を固定し、光学装
置を並進運動させてもよい。フラットフィールド装置
は、作像されるべきまたは検査されるべき表面が長さを
限定される必要がなく、柔軟である必要もなく、従って
大きな速度で連続して送給され得るため円筒作像装置を
超える優れた全般的利用性を有している。堅い金属板材
料の作像および電子構成要素の検査にはフラットフィー
ルド走査装置の使用が必要である。
【０００９】フラットフィールド作像に関する走査光学
系は、代表的には、共振または回転する単一面ミラー、
または２つまたはそれ以上のミラーからなる構体、また
は１または２つの反射面からなるガラスプリズムからな
る。また、中央回転軸線に対して対称な多重反射または
屈折面を有する回転ポリゴンまたはホロゴンを有するの
が一般的である。
系は、代表的には、共振または回転する単一面ミラー、
または２つまたはそれ以上のミラーからなる構体、また
は１または２つの反射面からなるガラスプリズムからな
る。また、中央回転軸線に対して対称な多重反射または
屈折面を有する回転ポリゴンまたはホロゴンを有するの
が一般的である。
【００１０】フラットフィールド装置は、ビームがアー
ク状に掃引されるときスキャナの回転によって発生され
る湾曲を平らにするために追加の調整光学系の使用を必
要とする。この補正は一般にはｆ−θ補正として知られ
ている。Ｆ−θ湾曲誤差は他の方法では、前述されたよ
うに曲率と一致する半径を有する円筒面上に作像するこ
とにより補正され得る。Ｆ−θ湾曲はまた、屈折（レン
ズ）または反射（ミラー）手段によって補正されてもよ
い。大きなフォーマット、高解像度用途のためのＦ−θ
調整光学系は代表的には、合計３６０度外でスキャナの
回転の２２．５度（光学走査角度の４５度）をはるかに
超える走査角度に関して適切に実行することができな
い。このことは、円筒のアプローチで達成され得る１０
０％までの走査効率に比して回転毎に１本の走査線のみ
を発生し得るフラットフィールド、回転、単一面走査光
学系に関してはおよそ１２％の有効な走査効率という結
果となる。代替的に、単一面共振スキャナの運転サイク
ルはレーザビームの変調において補正されねばならない
走査速度で大きな変動という対価を払って３０〜３５％
に改善される。この走査効率の損失は、レーザが変調さ
れねばならない量およびレーザの瞬間的なパワーの両方
が付与された走査量については円筒作像の場合に比して
著しく増加されねばならないので走査効率の劇的な減少
により、著しい欠点である。ポリゴンまたはホロゴンの
ごとき、多面装置が使用されるならば、各面はｆ−θ光
学系の２２．５度の受容角度を満たすことができ、かく
してフラットフィールド装置に関するポリゴンまたはホ
ロゴンスキャナの走査効率は８〜１２面が使用されるな
らば５０〜８０％程度に高くすることができる。しかし
ながら、ポリゴンまたはホロゴン両方のスキャナの場合
におけるように、有効な走査量を増倍するために走査光
学系での多重走査面の使用はこれらの型のスキャナに独
特の望ましくない副作用を発生する。多面ホログラフ回
転スキャナの使用は回転ポリゴンスキャナに比してクロ
ススキャン誤差および走査効率に関連して独特の利点を
有する。その主たる欠点は改良された波長安定性を有す
るレーザの条件である。かかる装置はまた、設計変更な
しには代わりの波長に使用されることができずかつ同時
多重カラー走査に全く適さない。
ク状に掃引されるときスキャナの回転によって発生され
る湾曲を平らにするために追加の調整光学系の使用を必
要とする。この補正は一般にはｆ−θ補正として知られ
ている。Ｆ−θ湾曲誤差は他の方法では、前述されたよ
うに曲率と一致する半径を有する円筒面上に作像するこ
とにより補正され得る。Ｆ−θ湾曲はまた、屈折（レン
ズ）または反射（ミラー）手段によって補正されてもよ
い。大きなフォーマット、高解像度用途のためのＦ−θ
調整光学系は代表的には、合計３６０度外でスキャナの
回転の２２．５度（光学走査角度の４５度）をはるかに
超える走査角度に関して適切に実行することができな
い。このことは、円筒のアプローチで達成され得る１０
０％までの走査効率に比して回転毎に１本の走査線のみ
を発生し得るフラットフィールド、回転、単一面走査光
学系に関してはおよそ１２％の有効な走査効率という結
果となる。代替的に、単一面共振スキャナの運転サイク
ルはレーザビームの変調において補正されねばならない
走査速度で大きな変動という対価を払って３０〜３５％
に改善される。この走査効率の損失は、レーザが変調さ
れねばならない量およびレーザの瞬間的なパワーの両方
が付与された走査量については円筒作像の場合に比して
著しく増加されねばならないので走査効率の劇的な減少
により、著しい欠点である。ポリゴンまたはホロゴンの
ごとき、多面装置が使用されるならば、各面はｆ−θ光
学系の２２．５度の受容角度を満たすことができ、かく
してフラットフィールド装置に関するポリゴンまたはホ
ロゴンスキャナの走査効率は８〜１２面が使用されるな
らば５０〜８０％程度に高くすることができる。しかし
ながら、ポリゴンまたはホロゴン両方のスキャナの場合
におけるように、有効な走査量を増倍するために走査光
学系での多重走査面の使用はこれらの型のスキャナに独
特の望ましくない副作用を発生する。多面ホログラフ回
転スキャナの使用は回転ポリゴンスキャナに比してクロ
ススキャン誤差および走査効率に関連して独特の利点を
有する。その主たる欠点は改良された波長安定性を有す
るレーザの条件である。かかる装置はまた、設計変更な
しには代わりの波長に使用されることができずかつ同時
多重カラー走査に全く適さない。
【００１１】一般に多面スキャナ、かつとくにポリゴン
スキャナ装置は、固有の限定を有しておりこの限定の中
で、走査された線を作るようにレーザエネルギを偏向す
るポリゴンの面の相対的な誤差について補正しなければ
ならない。走査の物体は、大きな作像フォーマットの場
合のように、スキャナから離れて動かされ、かつ解像度
が増加されるので、その回転軸線に関連してポリゴンの
面の非常に小さい誤差および回転速度の変動が顕著な誤
差を発生し得る。これらの誤差は一般にクロススキャン
およびインスキャン関連の誤差として知られている。
スキャナ装置は、固有の限定を有しておりこの限定の中
で、走査された線を作るようにレーザエネルギを偏向す
るポリゴンの面の相対的な誤差について補正しなければ
ならない。走査の物体は、大きな作像フォーマットの場
合のように、スキャナから離れて動かされ、かつ解像度
が増加されるので、その回転軸線に関連してポリゴンの
面の非常に小さい誤差および回転速度の変動が顕著な誤
差を発生し得る。これらの誤差は一般にクロススキャン
およびインスキャン関連の誤差として知られている。
【００１２】クロススキャン誤差を補正することができ
る結像異常補正光学系を使用することが知られている。
これらの光学系は作像フォーマットの大きさが増大する
につれて設計および製造が益々困難にかつ高価になる。
代表的には、結像異常クロススキャン補正のアプローチ
はコスト高でかつ１４”より大きい走査幅および２００
０ドツト／インチより大きい解像度に限定される性能で
ある。２６”程度の大きさのフラットフィールド装置幅
を有する結像異常補正を使用することが知られているけ
れども、かかる装置のコストは法外である。結像異常の
アプローチの追加の欠点は、多重の光波長の使用がとく
に同時に、制限されるということである。
る結像異常補正光学系を使用することが知られている。
これらの光学系は作像フォーマットの大きさが増大する
につれて設計および製造が益々困難にかつ高価になる。
代表的には、結像異常クロススキャン補正のアプローチ
はコスト高でかつ１４”より大きい走査幅および２００
０ドツト／インチより大きい解像度に限定される性能で
ある。２６”程度の大きさのフラットフィールド装置幅
を有する結像異常補正を使用することが知られているけ
れども、かかる装置のコストは法外である。結像異常の
アプローチの追加の欠点は、多重の光波長の使用がとく
に同時に、制限されるということである。
【００１３】結像異常のアプローチに対する良く知られ
た代替物は、能動クロススキャン補正のアプローチの使
用であるが、これは結像異常補正要素の必要を除去する
ことにより光学系の設計を著しく簡単化する。結像異常
補正要素は、非常に大きくかつ大きなフォーマット作動
のために非常に高価であり、多色である装置を有すると
いう目的を制限するものである。クロススキャン誤差に
加えて、インスキャン誤差成分がまた、円筒およびフラ
ットフィールド作像に関して同様に重要である。回転毎
に１本の走査線を発生する回転光学系に関して、インス
キャン誤差は回転速度の精度および反復性に単に起因す
る。有意な範囲で、精度は反復性と同程度に良好である
必要はない。作像装置に関して、同一位置で１本の走査
線から次の走査線へ繰り返す速度の小さな変動は人間の
目で分かる誤差を発生しない。回転ポリゴンのごとき多
面スキャナは各面が合計回転の１部分を示しかつ各部分
の周期がほぼ同一でなければならないのでより改良され
た速度制御の精度ならびに反復性を必要とする。他の方
法ではインスキャン関連の誤差が見易くなる。
た代替物は、能動クロススキャン補正のアプローチの使
用であるが、これは結像異常補正要素の必要を除去する
ことにより光学系の設計を著しく簡単化する。結像異常
補正要素は、非常に大きくかつ大きなフォーマット作動
のために非常に高価であり、多色である装置を有すると
いう目的を制限するものである。クロススキャン誤差に
加えて、インスキャン誤差成分がまた、円筒およびフラ
ットフィールド作像に関して同様に重要である。回転毎
に１本の走査線を発生する回転光学系に関して、インス
キャン誤差は回転速度の精度および反復性に単に起因す
る。有意な範囲で、精度は反復性と同程度に良好である
必要はない。作像装置に関して、同一位置で１本の走査
線から次の走査線へ繰り返す速度の小さな変動は人間の
目で分かる誤差を発生しない。回転ポリゴンのごとき多
面スキャナは各面が合計回転の１部分を示しかつ各部分
の周期がほぼ同一でなければならないのでより改良され
た速度制御の精度ならびに反復性を必要とする。他の方
法ではインスキャン関連の誤差が見易くなる。
【００１４】ポリゴンスキャナの使用において、受動ま
たは能動手段がクロススキャン誤差を補正するのに使用
されるにせよ、回転可能な走査光学系は一般にラジアル
および推力支持構成要素を通常含んでいるベアリング構
体によって支持される軸に取り付けられる。流体フィル
ムベアリングは非常に優れた精度、高い回転速度、およ
び低い速度不安状態が要求されるすべての型のスキャナ
に使用される。
たは能動手段がクロススキャン誤差を補正するのに使用
されるにせよ、回転可能な走査光学系は一般にラジアル
および推力支持構成要素を通常含んでいるベアリング構
体によって支持される軸に取り付けられる。流体フィル
ムベアリングは非常に優れた精度、高い回転速度、およ
び低い速度不安状態が要求されるすべての型のスキャナ
に使用される。
【００１５】一般に、光学走査機器および精密機器産業
における共通の専門用語の欠落に鑑みて、非繰り返しと
繰り返しの誤差源を識別するのが必須である。非繰り返
しおよび任意の誤差は分離および補正するのが難しい。
光学走査装置に関連する非繰り返し誤差の源は、しばし
ば、スキャナの回転軸線を定義する走査光学系を支持す
るベアリング中で回転光学系についての空気力学または
気擦作用または誤差によって発生される。
における共通の専門用語の欠落に鑑みて、非繰り返しと
繰り返しの誤差源を識別するのが必須である。非繰り返
しおよび任意の誤差は分離および補正するのが難しい。
光学走査装置に関連する非繰り返し誤差の源は、しばし
ば、スキャナの回転軸線を定義する走査光学系を支持す
るベアリング中で回転光学系についての空気力学または
気擦作用または誤差によって発生される。
【００１６】繰り返し誤差は周期的かつ予測可能なパタ
ーンの形において発生しかつ一般にはより測定され、か
つ多くの場合にフィードバック誤差補正を使用すること
に補正される。
ーンの形において発生しかつ一般にはより測定され、か
つ多くの場合にフィードバック誤差補正を使用すること
に補正される。
【００１７】フラットフィールド用途において、回転ポ
リゴン走査光学系が共振スキャナまたは単一面回転スキ
ャナの使用に比べて速度および効率に関してより大きい
潜在力を有することが良く知られている。ポリゴン走査
光学系は、その各回転に関して、「ｎ」数の面を有する
ポリゴン走査光学系が「ｎ」数の走査線を発生するため
優れており、これに反して、単一面回転走査光学系また
は共振スキャナに関しては、走査光学系の各回転につい
て、１本の走査線が発生される。したがつて、できるだ
け短い時間量において一定の作像面上に高解像度画像を
得るために、走査光学系の走査量を最大にするのが望ま
しい。より大きい走査量において作動する回転ポリゴン
スキャナに加えて、より大きな開口を使用することがで
き、かつポリゴン走査光学系の反射面は、単一面、回転
または共振スキャナに比べて遠心体力からの歪みを受け
にくい。
リゴン走査光学系が共振スキャナまたは単一面回転スキ
ャナの使用に比べて速度および効率に関してより大きい
潜在力を有することが良く知られている。ポリゴン走査
光学系は、その各回転に関して、「ｎ」数の面を有する
ポリゴン走査光学系が「ｎ」数の走査線を発生するため
優れており、これに反して、単一面回転走査光学系また
は共振スキャナに関しては、走査光学系の各回転につい
て、１本の走査線が発生される。したがつて、できるだ
け短い時間量において一定の作像面上に高解像度画像を
得るために、走査光学系の走査量を最大にするのが望ま
しい。より大きい走査量において作動する回転ポリゴン
スキャナに加えて、より大きな開口を使用することがで
き、かつポリゴン走査光学系の反射面は、単一面、回転
または共振スキャナに比べて遠心体力からの歪みを受け
にくい。
【００１８】しかしながら、ポリゴン走査光学系のこの
潜在力は、ポリゴン走査システムに独特である走査誤差
が走査装置全体の設計において満足させられないならば
実現されることができない。これに関して、ポリゴン光
学走査装置の画像生成品質および生産性はその精度およ
び装置のポリゴン走査光学系の走査量および走査効率に
それぞれ大きく依存することに注目するのが重要であ
る。精度はより高い解像度を達成するのに必要であり、
かつより高い走査量および効率が高解像度の画像を迅速
に発生するのに必要である。
潜在力は、ポリゴン走査システムに独特である走査誤差
が走査装置全体の設計において満足させられないならば
実現されることができない。これに関して、ポリゴン光
学走査装置の画像生成品質および生産性はその精度およ
び装置のポリゴン走査光学系の走査量および走査効率に
それぞれ大きく依存することに注目するのが重要であ
る。精度はより高い解像度を達成するのに必要であり、
かつより高い走査量および効率が高解像度の画像を迅速
に発生するのに必要である。
【００１９】ポリゴン走査システムに共通の１つの顕著
な走査誤差は「クロススキャン」誤差である。クロスス
キャン誤差は特に走査されている線に対して垂直の方向
での走査線の配置における誤差である。ポリゴンクロス
スキャン誤差現象は３つの別個の誤差源のうちの１また
はそれ以上によるものである。第１の誤差源はポリゴン
がそれに取り付けられるかまたは一体にされるモータ駆
動のベアリング構体の回転軸線の精度である。この型の
誤差は一般に、性質上非繰り返しである。第２の誤差源
はスピンドルの真の回転軸線およびポリゴンの仮想軸線
の平行位置関係である。この型の誤差は一般に、性質上
繰り返しである。仮想軸線は、ポリゴン面の各々の相対
角度に最適修正されたその軸線として定義される。第３
の誤差源は定義された最も適切な仮想軸線に対する各面
の相対的な角度誤差である。この誤差はまた性質上繰り
返しである。これらの誤差のすべてを合算すると複合ク
ロススキャン誤差となる。
な走査誤差は「クロススキャン」誤差である。クロスス
キャン誤差は特に走査されている線に対して垂直の方向
での走査線の配置における誤差である。ポリゴンクロス
スキャン誤差現象は３つの別個の誤差源のうちの１また
はそれ以上によるものである。第１の誤差源はポリゴン
がそれに取り付けられるかまたは一体にされるモータ駆
動のベアリング構体の回転軸線の精度である。この型の
誤差は一般に、性質上非繰り返しである。第２の誤差源
はスピンドルの真の回転軸線およびポリゴンの仮想軸線
の平行位置関係である。この型の誤差は一般に、性質上
繰り返しである。仮想軸線は、ポリゴン面の各々の相対
角度に最適修正されたその軸線として定義される。第３
の誤差源は定義された最も適切な仮想軸線に対する各面
の相対的な角度誤差である。この誤差はまた性質上繰り
返しである。これらの誤差のすべてを合算すると複合ク
ロススキャン誤差となる。
【００２０】円筒走査に比してフラットフィールド走査
について上記で注目した優れた利点のため、種々の誤差
補正スキームを備えたポリゴン走査光学装置を開発する
ことが従来技術の多くの努力の主題であつた。例えば、
テーラーのアメリカ合衆国特許第５，３６５，３６４号
は、全反射の設計によって可能とされる光の種々の作動
波長において使用に適する、高い走査効率を有する、多
面を備えた全反射のフラットフィールド作像装置の設計
を開示しかつ教示している。テーラーの装置は気擦によ
るベアリング動揺を減少するために空気力学的に滑らか
になつているように教示され、従って、改善された走査
効率によって可能にされる走査量の改善の可能性を有し
ている。
について上記で注目した優れた利点のため、種々の誤差
補正スキームを備えたポリゴン走査光学装置を開発する
ことが従来技術の多くの努力の主題であつた。例えば、
テーラーのアメリカ合衆国特許第５，３６５，３６４号
は、全反射の設計によって可能とされる光の種々の作動
波長において使用に適する、高い走査効率を有する、多
面を備えた全反射のフラットフィールド作像装置の設計
を開示しかつ教示している。テーラーの装置は気擦によ
るベアリング動揺を減少するために空気力学的に滑らか
になつているように教示され、従って、改善された走査
効率によって可能にされる走査量の改善の可能性を有し
ている。
【００２１】リー等のアメリカ合衆国特許第５，２８
１，８１２号は、閉ループ制御装置を利用して新規な圧
電素子駆動ミラーの実行によってリアルタイムでポリゴ
ンスキャナの繰り返しおよび非繰り返しクロススキャン
誤差を補正するｆ−θレンズを備えたフラットフィール
ド作像装置を開示しかつ教示している。リー等はフラッ
トフィールド文脈における単一面スキャナの制限、クロ
ススキャン補正に影響を及ぼすような音響−光学変調器
による問題、および結像異常クロススキャン補正の使用
についてのコストおよび実行制限を教示している。リー
等はまた、圧電アクチュエータによって高い周波数で駆
動されるミラーの実行において具体化されるばね質量装
置の自然周波数の基本的な制限を教示している。
１，８１２号は、閉ループ制御装置を利用して新規な圧
電素子駆動ミラーの実行によってリアルタイムでポリゴ
ンスキャナの繰り返しおよび非繰り返しクロススキャン
誤差を補正するｆ−θレンズを備えたフラットフィール
ド作像装置を開示しかつ教示している。リー等はフラッ
トフィールド文脈における単一面スキャナの制限、クロ
ススキャン補正に影響を及ぼすような音響−光学変調器
による問題、および結像異常クロススキャン補正の使用
についてのコストおよび実行制限を教示している。リー
等はまた、圧電アクチュエータによって高い周波数で駆
動されるミラーの実行において具体化されるばね質量装
置の自然周波数の基本的な制限を教示している。
【００２２】ベルマンのアメリカ合衆国特許第５，２４
７，１７４号は、閉ループ制御装置を利用するｆ−θレ
ンズを有して、圧電アクチュエータ上にガスレーザに連
結された光ファイバの端部を取り付け、かつレーザビー
ム源を動かすことによりポリゴンスキャナの誤差を補正
することによってリアルタイムでポリゴンスキャナの繰
り返しおよび非繰り返しクロススキャン誤差を補正する
フラットフィールド作像装置を開示しかつ教示してい
る。
７，１７４号は、閉ループ制御装置を利用するｆ−θレ
ンズを有して、圧電アクチュエータ上にガスレーザに連
結された光ファイバの端部を取り付け、かつレーザビー
ム源を動かすことによりポリゴンスキャナの誤差を補正
することによってリアルタイムでポリゴンスキャナの繰
り返しおよび非繰り返しクロススキャン誤差を補正する
フラットフィールド作像装置を開示しかつ教示してい
る。
【００２３】グリーニツヒ等のアメリカ合衆国特許第
４，４４１，１２６号は、レーザとポリゴン走査光学系
との間に置かれたレンズに接続された音響−光学変調器
を有するビーム偏向装置を開示しかつ教示している。グ
リーニツヒ等の引用は走査光学系の各面のビーム走査お
よび誤差値の位置を感知するためのセンサおよびブリッ
ジ回路を開示している。これらの値は平均化されかつ補
正信号および電圧調整は基準値に向かって平均値を駆動
するためにブリッジのバランスを調整するのに供給され
る。
４，４４１，１２６号は、レーザとポリゴン走査光学系
との間に置かれたレンズに接続された音響−光学変調器
を有するビーム偏向装置を開示しかつ教示している。グ
リーニツヒ等の引用は走査光学系の各面のビーム走査お
よび誤差値の位置を感知するためのセンサおよびブリッ
ジ回路を開示している。これらの値は平均化されかつ補
正信号および電圧調整は基準値に向かって平均値を駆動
するためにブリッジのバランスを調整するのに供給され
る。
【００２４】オオサカ等のアメリカ合衆国特許第４，０
５４，３６０号は、回転多面体ミラーの完全な平衡位置
関係の欠落と関連付けられる走査誤差を除去するための
改良された方法および装置を開示しかつ教示している。
オオサカ等は垂直に独立した光学パツチに沿って向けら
れかつ同一のミラー偏向点で入射に戻されて、反射され
たビームの水平走査による干渉なしに平行位置関係にお
ける誤差を除去する入射ビームの使用を教示している。
５４，３６０号は、回転多面体ミラーの完全な平衡位置
関係の欠落と関連付けられる走査誤差を除去するための
改良された方法および装置を開示しかつ教示している。
オオサカ等は垂直に独立した光学パツチに沿って向けら
れかつ同一のミラー偏向点で入射に戻されて、反射され
たビームの水平走査による干渉なしに平行位置関係にお
ける誤差を除去する入射ビームの使用を教示している。
【００２５】上述された従来の例は繰り返し誤差を減少
するために能動および受動手段を利用することによりポ
リゴン走査システム中の走査誤差の減少に焦点を合わせ
ているが、非繰り返し誤差を減少するのにポリゴン走査
光学系を回転するための流体フィルムベアリングの使用
を開示し、教示しまたは示唆していない。これらの装置
の精度は、代表的には顕著な非繰り返し誤差を含むベア
リング装置の精度によって制限される。代替的に、流体
フィルムベアリング、または特に、自己作用ガスベアリ
ングが繰り返し誤差を補正するための能動または受動手
段に関連して非繰り返し誤差を減少するのに利用される
ならば、その場合に、合成の誤差の顕著な減少が実現さ
れかつ装置精度が改善される。
するために能動および受動手段を利用することによりポ
リゴン走査システム中の走査誤差の減少に焦点を合わせ
ているが、非繰り返し誤差を減少するのにポリゴン走査
光学系を回転するための流体フィルムベアリングの使用
を開示し、教示しまたは示唆していない。これらの装置
の精度は、代表的には顕著な非繰り返し誤差を含むベア
リング装置の精度によって制限される。代替的に、流体
フィルムベアリング、または特に、自己作用ガスベアリ
ングが繰り返し誤差を補正するための能動または受動手
段に関連して非繰り返し誤差を減少するのに利用される
ならば、その場合に、合成の誤差の顕著な減少が実現さ
れかつ装置精度が改善される。
【００２６】そのうえ、流体フィルムベアリングによっ
てもたらされる固有の精度および反復性は、繰り返し走
査誤差の能動補正のために開ループ制御装置の使用を可
能にする。開ループ補正技術は、装置誤差の非繰り返し
成分が無視し得るレベルに減少されないならばポリゴン
走査用途に実用的でない。
てもたらされる固有の精度および反復性は、繰り返し走
査誤差の能動補正のために開ループ制御装置の使用を可
能にする。開ループ補正技術は、装置誤差の非繰り返し
成分が無視し得るレベルに減少されないならばポリゴン
走査用途に実用的でない。
【００２７】能動および受動誤差補正技術は従来技術に
おいて良く知られている。能動クロススキャン補正は、
誤差が装置の作動において連続して追跡され、あるいは
かつマッピングされ、そして設計において或る種の機構
が回転ポリゴンサブシステムの合成の誤差のそれに同等
なかつ反対の誤差を連続して実行することを意味してい
る。従来の技術はレーザ源と回転ポリゴンとの間の経路
における音響−光学変調器の使用を含んでいる。音響−
光学変調器は、各ポリゴン面が無視し得るクロススキャ
ン誤差を達成するのに必要である反対の角度に精密に再
びビームを向けるのに使用される。使用されてきた代替
のアプローチは圧電アクチュエータまたはボイスコイル
型のアクチュエータのような装置の使用によって装置内
のミラーを傾斜することである。圧電アクチュエータ、
ボイスコイル型アクチュエータ、および類似の傾向をも
つ他の型のアクチュエータは電子−機械アクチュエータ
として広く分類される。
おいて良く知られている。能動クロススキャン補正は、
誤差が装置の作動において連続して追跡され、あるいは
かつマッピングされ、そして設計において或る種の機構
が回転ポリゴンサブシステムの合成の誤差のそれに同等
なかつ反対の誤差を連続して実行することを意味してい
る。従来の技術はレーザ源と回転ポリゴンとの間の経路
における音響−光学変調器の使用を含んでいる。音響−
光学変調器は、各ポリゴン面が無視し得るクロススキャ
ン誤差を達成するのに必要である反対の角度に精密に再
びビームを向けるのに使用される。使用されてきた代替
のアプローチは圧電アクチュエータまたはボイスコイル
型のアクチュエータのような装置の使用によって装置内
のミラーを傾斜することである。圧電アクチュエータ、
ボイスコイル型アクチュエータ、および類似の傾向をも
つ他の型のアクチュエータは電子−機械アクチュエータ
として広く分類される。
【００２８】光学走査装置における第２の望ましくない
誤差源は「インスキャン」誤差から結果として生じる。
インスキャン誤差は特に走査線自体に平行な方向への走
査線の配置における誤差である。インスキャン誤差はま
た、ポリゴン走査光学系の速度変動が走査された媒体上
の配置誤差を結果として生じるのでクロススキャン誤差
が生じる。クロススキャン誤差と同様に、インスキャン
誤差はまた繰り返し可能なおよび非繰り返し可能な両方
の幾つかの成分の結果である。インスキャン誤差の第１
の源はベアリングの回転軸線の精度に関連付けられる。
ベアリングの回転軸線がポリゴン走査光学系の回転軸線
と完全に整列されてないならば、幾つかの繰り返し可能
な誤差が存在する。第２の誤差はベアリングの回転軸線
に対するポリゴン面の各々についての相対的な高さであ
る。ベアリングが、流体フィルムベアリングの場合のよ
うに、ほぼ完全な回転軸線を有しているならば、面高さ
誤差はポリゴンの製造およびベアリング軸線の調整で分
離される。面高さ誤差は結果として１本の走査された線
から次の線への長さの変動となる。誤差パターンはポリ
ゴンの各々の完全な回転により繰り返し可能である。面
高さ誤差はポリゴンの製造に適用される制御された製造
方法によって無視し得るレベルに減少され得る。この誤
差はまたスキャナの回転速度の小さな変動を誘起するこ
とにより補正されることができる。
誤差源は「インスキャン」誤差から結果として生じる。
インスキャン誤差は特に走査線自体に平行な方向への走
査線の配置における誤差である。インスキャン誤差はま
た、ポリゴン走査光学系の速度変動が走査された媒体上
の配置誤差を結果として生じるのでクロススキャン誤差
が生じる。クロススキャン誤差と同様に、インスキャン
誤差はまた繰り返し可能なおよび非繰り返し可能な両方
の幾つかの成分の結果である。インスキャン誤差の第１
の源はベアリングの回転軸線の精度に関連付けられる。
ベアリングの回転軸線がポリゴン走査光学系の回転軸線
と完全に整列されてないならば、幾つかの繰り返し可能
な誤差が存在する。第２の誤差はベアリングの回転軸線
に対するポリゴン面の各々についての相対的な高さであ
る。ベアリングが、流体フィルムベアリングの場合のよ
うに、ほぼ完全な回転軸線を有しているならば、面高さ
誤差はポリゴンの製造およびベアリング軸線の調整で分
離される。面高さ誤差は結果として１本の走査された線
から次の線への長さの変動となる。誤差パターンはポリ
ゴンの各々の完全な回転により繰り返し可能である。面
高さ誤差はポリゴンの製造に適用される制御された製造
方法によって無視し得るレベルに減少され得る。この誤
差はまたスキャナの回転速度の小さな変動を誘起するこ
とにより補正されることができる。
【００２９】インスキャン誤差に影響を及ぼす第３の誤
差はポリゴンの回転速度を制御する速度制御フィードバ
ック制御装置の精度に関する。ポリゴン走査システムの
インスキャン誤差の問題は高解像度、フラットフィール
ド作像装置に関して最も顕著である。これは、ポリゴン
から再生媒体への距離が大きい傾向がありかつスキャナ
の回転の１／１，０００，０００未満の増分速度誤差が
インスキャン関連の人為的結果を顕著に発生し得るため
である。単一面走査装置は速度輪郭がスキャナの１回転
から次の回転へ繰り返す限り非常に大きい速度変動を許
容し得る。１例として、代表的な単一面の、空気ベアリ
ング、回転スキャナは１０〜１５パーツパーミリオン
（parts per million ）／回転（ＰＰＭ／ｒｅｖ）程度
の増分速度誤差を有するが走査における関心の点で１．
０ＰＰＭ／ｒｅｖ未満の精度まで繰り返す。ポリゴンス
キャナは回転毎に多数の走査線を発生するので、増分速
度変動は許容され得ない。
差はポリゴンの回転速度を制御する速度制御フィードバ
ック制御装置の精度に関する。ポリゴン走査システムの
インスキャン誤差の問題は高解像度、フラットフィール
ド作像装置に関して最も顕著である。これは、ポリゴン
から再生媒体への距離が大きい傾向がありかつスキャナ
の回転の１／１，０００，０００未満の増分速度誤差が
インスキャン関連の人為的結果を顕著に発生し得るため
である。単一面走査装置は速度輪郭がスキャナの１回転
から次の回転へ繰り返す限り非常に大きい速度変動を許
容し得る。１例として、代表的な単一面の、空気ベアリ
ング、回転スキャナは１０〜１５パーツパーミリオン
（parts per million ）／回転（ＰＰＭ／ｒｅｖ）程度
の増分速度誤差を有するが走査における関心の点で１．
０ＰＰＭ／ｒｅｖ未満の精度まで繰り返す。ポリゴンス
キャナは回転毎に多数の走査線を発生するので、増分速
度変動は許容され得ない。
【００３０】「短期」および「長期」の誤差を識別する
のが重要である。「短期」の誤差は本書では回転スキャ
ナの数千回転までの回転の部分内に現れる誤差として定
義される。長期の誤差は回転スキャナの数千回転以上に
わたつて発生する誤差として定義されるか、そうでなけ
れば有意な時間周期または走査線数にわたつて定義され
る。短期および長期の誤差は両方とも形状において繰り
返しおよび非繰り返しにすることができる。非常に小さ
な短期の誤差は「バンデング（回転ムラ）」のごとき画
像偏差を発生することが知られている。一般に、より長
い時間周期にわたり拡散されるより大きな誤差は許容さ
れることができる。実際の許容誤差は、誤差空間周波
数、画像コントラスト、および全体の画像歪みを含む特
定の作像用途に独特の多数の要因に依存する。
のが重要である。「短期」の誤差は本書では回転スキャ
ナの数千回転までの回転の部分内に現れる誤差として定
義される。長期の誤差は回転スキャナの数千回転以上に
わたつて発生する誤差として定義されるか、そうでなけ
れば有意な時間周期または走査線数にわたつて定義され
る。短期および長期の誤差は両方とも形状において繰り
返しおよび非繰り返しにすることができる。非常に小さ
な短期の誤差は「バンデング（回転ムラ）」のごとき画
像偏差を発生することが知られている。一般に、より長
い時間周期にわたり拡散されるより大きな誤差は許容さ
れることができる。実際の許容誤差は、誤差空間周波
数、画像コントラスト、および全体の画像歪みを含む特
定の作像用途に独特の多数の要因に依存する。
【００３１】
【発明が解決すべき課題】総括において、従来技術は、
まだ、単独でまたはあらゆる組み合わせにおいて開示し
かつ教示しなければならないことがあり、そしてかかる
装置を著しい数の用途において実用的かつ使用可能にす
るコストで、大きなフォーマットの、フラットフィール
ド、高解像度、高速光学走査装置に対する重要な要求が
継続してある。特に、従来技術は不十分であり、かつ非
繰り返し走査誤差を減少するために流体フィルムベアリ
ングを備えたポリゴンスキャナを利用し、かつ繰り返し
可能な走査誤差の能動的補正用の開ループ制御装置を有
し、そして高解像度かつ高走査量で大きなフォーマット
を製造できるフラットフィールド走査装置に関する要求
が解決されないままである。
まだ、単独でまたはあらゆる組み合わせにおいて開示し
かつ教示しなければならないことがあり、そしてかかる
装置を著しい数の用途において実用的かつ使用可能にす
るコストで、大きなフォーマットの、フラットフィール
ド、高解像度、高速光学走査装置に対する重要な要求が
継続してある。特に、従来技術は不十分であり、かつ非
繰り返し走査誤差を減少するために流体フィルムベアリ
ングを備えたポリゴンスキャナを利用し、かつ繰り返し
可能な走査誤差の能動的補正用の開ループ制御装置を有
し、そして高解像度かつ高走査量で大きなフォーマット
を製造できるフラットフィールド走査装置に関する要求
が解決されないままである。
【００３２】開示される本発明の目的は、現行の円筒作
像装置の解像度に整合し、かかる装置のフォーマットの
大きさに整合し、かかる装置により可能な走査量を凌ぐ
ことができるフラットフィールド作像アプローチを提供
し、一方で円筒作像アプローチを超えるフラットフィー
ルド装置の優れた有用性を実現することにある。本発明
は、作像および検査目的のために大きなフォーマット
の、高走査量、高解像度、単色および多色フラットフィ
ールド走査のために特に開発されたフラットフィールド
光学ポリゴン走査システムに属する。
像装置の解像度に整合し、かかる装置のフォーマットの
大きさに整合し、かかる装置により可能な走査量を凌ぐ
ことができるフラットフィールド作像アプローチを提供
し、一方で円筒作像アプローチを超えるフラットフィー
ルド装置の優れた有用性を実現することにある。本発明
は、作像および検査目的のために大きなフォーマット
の、高走査量、高解像度、単色および多色フラットフィ
ールド走査のために特に開発されたフラットフィールド
光学ポリゴン走査システムに属する。
【００３３】
【課題を解決するための手段】特に、本発明は回転ポリ
ゴン走査光学系、回転ポリゴン走査光学系を回転可能に
支持する流体フィルムベアリング、および走査誤差補正
機構を有する多色ポリゴン走査システムに関する。特
に、流体フィルムベアリングは非常に低い非繰り返し誤
差を有する自己作動ガスベアリングである。本発明のス
キャナはさらに、回転ポリゴン走査光学系からの気擦に
よって誘起される非繰り返し誤差を減少するための窓に
嵌合された室、低い速度不安状態を有する流体フィルム
ベアリングの使用を前提とする位相ロツクループ制御装
置、反射多重スペクトルｆ−θ補正スキーム、ソリツド
ステートレーザ光源、およびレーザビームがポリゴンの
各面をアドレスするときレーザビームの角度に影響を及
ぼすようにレーザダイオードの位置を移動するためのク
ロススキャン補正機構を含んでいる。クロススキャン補
正機構は、高い自然周波数および非常に小さい慣性を有
して、装置が検討中の走査装置で識別される繰り返しク
ロススキャン誤差を能動的に補正する非常に高い速度で
作動され得る。
ゴン走査光学系、回転ポリゴン走査光学系を回転可能に
支持する流体フィルムベアリング、および走査誤差補正
機構を有する多色ポリゴン走査システムに関する。特
に、流体フィルムベアリングは非常に低い非繰り返し誤
差を有する自己作動ガスベアリングである。本発明のス
キャナはさらに、回転ポリゴン走査光学系からの気擦に
よって誘起される非繰り返し誤差を減少するための窓に
嵌合された室、低い速度不安状態を有する流体フィルム
ベアリングの使用を前提とする位相ロツクループ制御装
置、反射多重スペクトルｆ−θ補正スキーム、ソリツド
ステートレーザ光源、およびレーザビームがポリゴンの
各面をアドレスするときレーザビームの角度に影響を及
ぼすようにレーザダイオードの位置を移動するためのク
ロススキャン補正機構を含んでいる。クロススキャン補
正機構は、高い自然周波数および非常に小さい慣性を有
して、装置が検討中の走査装置で識別される繰り返しク
ロススキャン誤差を能動的に補正する非常に高い速度で
作動され得る。
【００３４】本発明は、また、回転ポリゴン走査光学系
用の流体フィルムベアリングを有するポリゴン走査シス
テムの繰り返し可能な誤差を識別し、かつ補正するため
の方法に関する。
用の流体フィルムベアリングを有するポリゴン走査シス
テムの繰り返し可能な誤差を識別し、かつ補正するため
の方法に関する。
【００３５】開示された本発明は、非繰り返しの短期の
誤差の源を系統的に減少することから生じる。短期の、
非繰り返し誤差の源がいつたん最小にされると、短期の
繰り返し誤差は幾つかの方法によって測定され、分離さ
れかつ減少する。短期の繰り返し誤差は「クロススキャ
ン」および「インスキャン」成分に分離される。
誤差の源を系統的に減少することから生じる。短期の、
非繰り返し誤差の源がいつたん最小にされると、短期の
繰り返し誤差は幾つかの方法によって測定され、分離さ
れかつ減少する。短期の繰り返し誤差は「クロススキャ
ン」および「インスキャン」成分に分離される。
【００３６】一般には流体フィルムベアリングであり、
特には自己作用ガスベアリング、ポリゴン走査光学系の
空気力学的流線形、気擦誘起誤差を最小にするために回
転ポリゴン走査光学系を取り囲んでいる窓付きエンクロ
ージャの使用により、クロススキャン誤差の非繰り返し
成分ば繰り返し可能な成分のみを残して事実上除去する
ことができる。繰り返し可能な成分は次いで測定され、
分離されそしてクロススキャン補正機構および開ループ
制御装置を使用する能動補正により減少することが可能
である。
特には自己作用ガスベアリング、ポリゴン走査光学系の
空気力学的流線形、気擦誘起誤差を最小にするために回
転ポリゴン走査光学系を取り囲んでいる窓付きエンクロ
ージャの使用により、クロススキャン誤差の非繰り返し
成分ば繰り返し可能な成分のみを残して事実上除去する
ことができる。繰り返し可能な成分は次いで測定され、
分離されそしてクロススキャン補正機構および開ループ
制御装置を使用する能動補正により減少することが可能
である。
【００３７】再生媒体上に走査線を発生するためのポリ
ゴンスキャナの使用に関して、繰り返し可能なかつ非繰
り返し可能なクロススキャン誤差は合成誤差の大きさに
正比例する画像解像度の減少を明示する。ベアリングの
精度が、流体フィルムベアリングの場合であるように、
最小の有意な誤差であり、そして空気乱流作用が最小に
されるならば、「バンデング」として知られる繰り返し
可能なクロススキャン誤差パターンが発生される。バン
デング現象は非常に望ましくなく、かつスキャナの各回
転周期により高度に繰り返し可能であるので、本発明は
バンデングを除去するためにクロススキャン誤差を測定
しかつ補正する。
ゴンスキャナの使用に関して、繰り返し可能なかつ非繰
り返し可能なクロススキャン誤差は合成誤差の大きさに
正比例する画像解像度の減少を明示する。ベアリングの
精度が、流体フィルムベアリングの場合であるように、
最小の有意な誤差であり、そして空気乱流作用が最小に
されるならば、「バンデング」として知られる繰り返し
可能なクロススキャン誤差パターンが発生される。バン
デング現象は非常に望ましくなく、かつスキャナの各回
転周期により高度に繰り返し可能であるので、本発明は
バンデングを除去するためにクロススキャン誤差を測定
しかつ補正する。
【００３８】圧電またはボイスコイルアクチュエータの
ごとき電子−機械装置、またはレーザ源の見かけの運動
に影響を及ぼす電子−光学装置を使用するポリゴンスキ
ャナ用の能動クロススキャン補正装置を上首尾に実行す
るために、本発明は回転軸線反復性を保証しかつ非繰り
返し誤差を最小にするために自己作用ガスベアリングを
使用する。
ごとき電子−機械装置、またはレーザ源の見かけの運動
に影響を及ぼす電子−光学装置を使用するポリゴンスキ
ャナ用の能動クロススキャン補正装置を上首尾に実行す
るために、本発明は回転軸線反復性を保証しかつ非繰り
返し誤差を最小にするために自己作用ガスベアリングを
使用する。
【００３９】クロススキャン誤差成分によるように、イ
ンスキャン誤差の非繰り返し誤差成分は、一般には流体
フィルムベアリング、特には自動ガスベアリング、ポリ
ゴン走査光学系の空気力学的流線形、および気擦誘起の
誤差を最小にするために回転ポリゴン走査光学系を取り
囲んでいる窓付きエンクロージャを有するポリゴンスキ
ャナを使用することによりほとんど無視できる。加え
て、光学エンコーダが高度に繰り返し可能な軸回転基準
を発生するように自己作用ガスベアリングの回転軸に設
けられる。繰り返し可能な光学エンコーダと組み合わさ
れた、自己作用のガスベアリングの低い摩擦、高い精度
は本発明のポリゴンスキャナにおいて独自の性能をもつ
優れた速度制御を提供する。
ンスキャン誤差の非繰り返し誤差成分は、一般には流体
フィルムベアリング、特には自動ガスベアリング、ポリ
ゴン走査光学系の空気力学的流線形、および気擦誘起の
誤差を最小にするために回転ポリゴン走査光学系を取り
囲んでいる窓付きエンクロージャを有するポリゴンスキ
ャナを使用することによりほとんど無視できる。加え
て、光学エンコーダが高度に繰り返し可能な軸回転基準
を発生するように自己作用ガスベアリングの回転軸に設
けられる。繰り返し可能な光学エンコーダと組み合わさ
れた、自己作用のガスベアリングの低い摩擦、高い精度
は本発明のポリゴンスキャナにおいて独自の性能をもつ
優れた速度制御を提供する。
【００４０】クロススキャン誤差成分によると同様に、
インスキャン誤差を補正するための必須の問題は、イン
スキャン誤差の非繰り返し可能な成分が、測定され、分
離されそして能動補正によって減少される、繰り返し可
能な成分のみを残して事実上除去されるということであ
る。この場合に、ポリゴンスキャナの優れた速度制御を
使用する。
インスキャン誤差を補正するための必須の問題は、イン
スキャン誤差の非繰り返し可能な成分が、測定され、分
離されそして能動補正によって減少される、繰り返し可
能な成分のみを残して事実上除去されるということであ
る。この場合に、ポリゴンスキャナの優れた速度制御を
使用する。
【００４１】インスキャン誤差を満足させることへの最
も基本的なアプローチは、作られる画像上で残留インス
キャン誤差が無視し得る作用を有するような程度に、ベ
アリング、ポリゴン走査光学系および速度制御装置を設
計することおよび製造することである。本発明はレーザ
サブシステムを変調するための電子制御装置からポリゴ
ン作像サブシステムの性能の切り離しを可能にする。こ
のアプローチは広範囲のアプリケーシヨンプラツトホー
ムとインターフエースすることができる独立型の製品と
してのポリゴン作像サブシステムの設計および製造を可
能にする。従って、ポリゴンスキャナの回転速度は十分
な精度に制御されて、インスキャン関連の人為的な結果
またはレーザの変調をスキャナの回転と能動的に同期さ
せる必要性を除去する。
も基本的なアプローチは、作られる画像上で残留インス
キャン誤差が無視し得る作用を有するような程度に、ベ
アリング、ポリゴン走査光学系および速度制御装置を設
計することおよび製造することである。本発明はレーザ
サブシステムを変調するための電子制御装置からポリゴ
ン作像サブシステムの性能の切り離しを可能にする。こ
のアプローチは広範囲のアプリケーシヨンプラツトホー
ムとインターフエースすることができる独立型の製品と
してのポリゴン作像サブシステムの設計および製造を可
能にする。従って、ポリゴンスキャナの回転速度は十分
な精度に制御されて、インスキャン関連の人為的な結果
またはレーザの変調をスキャナの回転と能動的に同期さ
せる必要性を除去する。
【００４２】ポリゴン走査サブシステムのための、流体
フィルムベアリング、または特には自己作用ガスベアリ
ング、ポリゴン面の繰り返しの相対的な傾斜誤差を補正
するための能動的なクロススキャン補正技術の使用、お
よび流体フィルムベアリングの使用によって可能にされ
る繰り返し可能なエンコーダを前提とするフィードバッ
ク制御装置の使用はポスト（後）走査調整光学系の設計
に大きな自由を与える。事実上、ポスト（後）走査調整
光学系は完全な回転ポリゴンが使用されているとして設
計される。以前に議論されたように、フラットフィール
ド作像に関してｆ−θ補正光学系は、反射された走査作
像領域の湾曲を平らにするのに使用される。本発明は、
反射ｆ−θ光学系を使用することでレーザ変調から切り
離されることができかつ色分散なしにレーザ波長の広い
範囲にわたつて作動され得るほぼ万能のフラットフィー
ルドライン作像機を結果として生じる設計を提供でき
る。広範囲の単一波長アプリケーシヨンのためのより自
在な使用に加えて、開示された装置はフルカラー同時作
像に良好に適する。開示された発明はまた、屈折ｆ−θ
光学系の使用にも同様に容易に順応する。
フィルムベアリング、または特には自己作用ガスベアリ
ング、ポリゴン面の繰り返しの相対的な傾斜誤差を補正
するための能動的なクロススキャン補正技術の使用、お
よび流体フィルムベアリングの使用によって可能にされ
る繰り返し可能なエンコーダを前提とするフィードバッ
ク制御装置の使用はポスト（後）走査調整光学系の設計
に大きな自由を与える。事実上、ポスト（後）走査調整
光学系は完全な回転ポリゴンが使用されているとして設
計される。以前に議論されたように、フラットフィール
ド作像に関してｆ−θ補正光学系は、反射された走査作
像領域の湾曲を平らにするのに使用される。本発明は、
反射ｆ−θ光学系を使用することでレーザ変調から切り
離されることができかつ色分散なしにレーザ波長の広い
範囲にわたつて作動され得るほぼ万能のフラットフィー
ルドライン作像機を結果として生じる設計を提供でき
る。広範囲の単一波長アプリケーシヨンのためのより自
在な使用に加えて、開示された装置はフルカラー同時作
像に良好に適する。開示された発明はまた、屈折ｆ−θ
光学系の使用にも同様に容易に順応する。
【００４３】圧電アクチュエータおよび電子−光学原理
に基礎を置いた技術のごとき他のビーム偏向技術が合理
的なコストにおいて利用可能でありポリゴンクロススキ
ャン誤差の補正に影響を及ぼす。開示された発明の必須
の特徴は、繰り返し残留誤差が正確に測定されかつ次い
で補正される程度に非繰り返し誤差を減少することであ
る。
に基礎を置いた技術のごとき他のビーム偏向技術が合理
的なコストにおいて利用可能でありポリゴンクロススキ
ャン誤差の補正に影響を及ぼす。開示された発明の必須
の特徴は、繰り返し残留誤差が正確に測定されかつ次い
で補正される程度に非繰り返し誤差を減少することであ
る。
【００４４】クロススキャンおよびインスキャン誤差を
補正するための本発明のエレクトロニクスは比較的簡単
で、容易に入手可能で、かつそれゆえ比較的安価であ
る。本発明はまた、比較的安価でありかつ比較的安価の
光学エンコーダと組み合わされる本発明の自己作用ガス
ベアリングとの使用にとくに良好に適する、回転速度制
御サブシステムを使用する。
補正するための本発明のエレクトロニクスは比較的簡単
で、容易に入手可能で、かつそれゆえ比較的安価であ
る。本発明はまた、比較的安価でありかつ比較的安価の
光学エンコーダと組み合わされる本発明の自己作用ガス
ベアリングとの使用にとくに良好に適する、回転速度制
御サブシステムを使用する。
【００４５】開示された発明は簡単で、大きな開口に適
合可能で、１４”より大きくかつ長さが無限の平らな幅
の作像および検査に良好に適し、１，０００Ｈｚ以上の
走査量が可能で、１，０００ｄｐｉより大きい解像度が
可能で、１面から次の面へほぼ同一の走査線を発生する
ためにレーザ変調から切り離され、そして、その反射設
計のため、カラー作像に良好に適する。上記に鑑みて、
多くの目的および利点が本発明によって達成される。
合可能で、１４”より大きくかつ長さが無限の平らな幅
の作像および検査に良好に適し、１，０００Ｈｚ以上の
走査量が可能で、１，０００ｄｐｉより大きい解像度が
可能で、１面から次の面へほぼ同一の走査線を発生する
ためにレーザ変調から切り離され、そして、その反射設
計のため、カラー作像に良好に適する。上記に鑑みて、
多くの目的および利点が本発明によって達成される。
【００４６】本発明は、空気力学的流線形と組み合わせ
て流体フィルムベアリング、特に、自己作用動ガスベア
リングの使用および気擦による非繰り返し動揺をさらに
最小にするための窓付き室の使用によって非繰り返しの
短期の誤差の影響を最小にすることができる。
て流体フィルムベアリング、特に、自己作用動ガスベア
リングの使用および気擦による非繰り返し動揺をさらに
最小にするための窓付き室の使用によって非繰り返しの
短期の誤差の影響を最小にすることができる。
【００４７】本発明はさらに、ポリゴン走査光学系の残
留繰り返し誤差および非繰り返し誤差成分を識別し、か
つ非繰り返し誤差を最小にして、こらを無視し得る量に
することができる。
留繰り返し誤差および非繰り返し誤差成分を識別し、か
つ非繰り返し誤差を最小にして、こらを無視し得る量に
することができる。
【００４８】本発明は、回転ポリゴン走査システムの作
動と関連付けられるクロススキャンおよびインスキャン
誤差の繰り返し残留誤差成分を補正するための手段を有
しているポリゴンスキャナを提供できる。
動と関連付けられるクロススキャンおよびインスキャン
誤差の繰り返し残留誤差成分を補正するための手段を有
しているポリゴンスキャナを提供できる。
【００４９】本発明は、繰り返しインスキャンおよびク
ロススキャン成分に個別に影響を及ぼすように電子制御
装置によって制御される正確な回転軸線を有するポリゴ
ンスキャナを提供できる。
ロススキャン成分に個別に影響を及ぼすように電子制御
装置によって制御される正確な回転軸線を有するポリゴ
ンスキャナを提供できる。
【００５０】本発明は、自己作用空気ベアリングスピン
ドルの回転軸線上で作動している光学エンコーダの反復
性に依存する速度フィードバック制御装置の使用によっ
て最小にされるインスキャン誤差を有する本発明による
ポリゴンスキャナを提供できる。
ドルの回転軸線上で作動している光学エンコーダの反復
性に依存する速度フィードバック制御装置の使用によっ
て最小にされるインスキャン誤差を有する本発明による
ポリゴンスキャナを提供できる。
【００５１】本発明は、メモリに記憶された繰り返し可
能な誤差輪郭からの情報によって作動される、ダイオー
ドレーザの仮想移動に影響を及ぼすような圧電アクチュ
エータまたはミラーの傾斜によるダイオードレーザの高
速移動によって最小にされるクロススキャン誤差を有す
るポリゴンスキャナを提供できる。さらに、ダイオード
レーザの現実のまたは仮想の移動は、ポリゴン走査光学
系の各面上の誤差に等しくかつ反対であるビームの角度
的軸を発生する。ガスレーザの使用に関してまたは同時
カラー作像の使用において、好適な実施態様は圧電アク
チュエータの使用ににより傾斜されるミラーである。レ
ーザダイオードを使用する単一波長アプリケーシヨンの
使用に関して、好適な実施態様はレーザダイオードを圧
電アクチュエータに直接取り付けることにある。ガスレ
ーザの使用に関してまたは多重レーザカラーの同時導入
の使用に関して、圧電傾斜ミラーの使用が好適である。
電子−光学装置はまた、上述したレーザ実行シナリオの
いずれかの条件を満足させ得る。
能な誤差輪郭からの情報によって作動される、ダイオー
ドレーザの仮想移動に影響を及ぼすような圧電アクチュ
エータまたはミラーの傾斜によるダイオードレーザの高
速移動によって最小にされるクロススキャン誤差を有す
るポリゴンスキャナを提供できる。さらに、ダイオード
レーザの現実のまたは仮想の移動は、ポリゴン走査光学
系の各面上の誤差に等しくかつ反対であるビームの角度
的軸を発生する。ガスレーザの使用に関してまたは同時
カラー作像の使用において、好適な実施態様は圧電アク
チュエータの使用ににより傾斜されるミラーである。レ
ーザダイオードを使用する単一波長アプリケーシヨンの
使用に関して、好適な実施態様はレーザダイオードを圧
電アクチュエータに直接取り付けることにある。ガスレ
ーザの使用に関してまたは多重レーザカラーの同時導入
の使用に関して、圧電傾斜ミラーの使用が好適である。
電子−光学装置はまた、上述したレーザ実行シナリオの
いずれかの条件を満足させ得る。
【００５２】本発明は、圧電アクチュエータによって、
ポリゴン走査光学装置の特定面に関する繰り返し可能な
誤差に等しい量に反対の方向に、ダイオードレーザの高
速移動を同期させることにより、連続して補正されるク
ロススキャン誤差輪郭を有するポリゴン走査システムを
提供することができる。
ポリゴン走査光学装置の特定面に関する繰り返し可能な
誤差に等しい量に反対の方向に、ダイオードレーザの高
速移動を同期させることにより、連続して補正されるク
ロススキャン誤差輪郭を有するポリゴン走査システムを
提供することができる。
【００５３】さらに、本発明は、長期のドリフトによっ
て発生された小さい繰り返し誤差を周期的に感知し、こ
れらの繰り返し誤差の電子マツプを作り、長期のドリフ
トに関して補正するための手段を設け、かつそれゆえ、
工場測定ポリゴン誤差輪郭を周期的に自己較正する、任
意の自己較正装置を提供できる。自己作用ガスベアリン
グの使用のため、補正は工場で確立された補正マツプに
合計される正弦波成分の位相および振幅に影響を及ぼす
ことのみによりなされ得る。自己作用ガスベアリングの
例外的な短期の反復性のため、正弦波位相および振幅補
正は高い更新速度で導入される必要はない。
て発生された小さい繰り返し誤差を周期的に感知し、こ
れらの繰り返し誤差の電子マツプを作り、長期のドリフ
トに関して補正するための手段を設け、かつそれゆえ、
工場測定ポリゴン誤差輪郭を周期的に自己較正する、任
意の自己較正装置を提供できる。自己作用ガスベアリン
グの使用のため、補正は工場で確立された補正マツプに
合計される正弦波成分の位相および振幅に影響を及ぼす
ことのみによりなされ得る。自己作用ガスベアリングの
例外的な短期の反復性のため、正弦波位相および振幅補
正は高い更新速度で導入される必要はない。
【００５４】本発明は、クロススキャン補正装置を除い
て作動する速度制御装置を提供できる。非繰り返し誤差
を無視し得るレベルに減少するためのガスベアリングお
よび他の手段の使用の直接の結果として、各走査周期の
測定によって構成されるような、繰り返し可能な合成誤
差輪郭が記録される。逆の誤差はインスキャン誤差を実
質上補正するように位相ロツク速度制御装置に合計され
ることができる。
て作動する速度制御装置を提供できる。非繰り返し誤差
を無視し得るレベルに減少するためのガスベアリングお
よび他の手段の使用の直接の結果として、各走査周期の
測定によって構成されるような、繰り返し可能な合成誤
差輪郭が記録される。逆の誤差はインスキャン誤差を実
質上補正するように位相ロツク速度制御装置に合計され
ることができる。
【００５５】本発明は、流体フィルムベアリングによっ
て回転可能に支持されるポリゴン走査システムおよび能
動補正を利用する、反射ｆ−θ補正光学系を有する大き
なフォーマット、高走査量、高解像度、フラットフィー
ルド作像、ポリゴン走査システムを提供することができ
る。
て回転可能に支持されるポリゴン走査システムおよび能
動補正を利用する、反射ｆ−θ補正光学系を有する大き
なフォーマット、高走査量、高解像度、フラットフィー
ルド作像、ポリゴン走査システムを提供することができ
る。
【００５６】本発明のは、自己作用ガスベアリング、回
転ポリゴン走査光学系を取り囲んでいる窓付きエンクロ
ージャ、および、より大きい走査効率を発生しながら共
振スキャナおよび単一面スキャナに比して特段に高い走
査量を実現するための能動誤差補正装置を有する回転ポ
リゴン走査光学系を提供することができる。
転ポリゴン走査光学系を取り囲んでいる窓付きエンクロ
ージャ、および、より大きい走査効率を発生しながら共
振スキャナおよび単一面スキャナに比して特段に高い走
査量を実現するための能動誤差補正装置を有する回転ポ
リゴン走査光学系を提供することができる。
【００５７】本発明のさらに他の目的は、以前に可能で
なかった比較的合理的なコストで製造されることができ
る装置において上述した目的を達成できる。
なかった比較的合理的なコストで製造されることができ
る装置において上述した目的を達成できる。
【００５８】本発明は、設計において変調器である走査
装置および走査されるべき物体を搬送するための手段お
よびレーザ素子自体を変調するためのコンピユータ化さ
れた手段との相互作用を図ることができ、主題の発明の
全般的な有用性が種々の産業において多数の異なる顧客
に役に立つように独立型の製品として最適化される。
装置および走査されるべき物体を搬送するための手段お
よびレーザ素子自体を変調するためのコンピユータ化さ
れた手段との相互作用を図ることができ、主題の発明の
全般的な有用性が種々の産業において多数の異なる顧客
に役に立つように独立型の製品として最適化される。
【００５９】本発明のこれらのおよび他の目的は次に簡
単に説明される添付図面に関連して取られる好適な実施
形態の装置の以下の詳細な説明から明らかとなる。
単に説明される添付図面に関連して取られる好適な実施
形態の装置の以下の詳細な説明から明らかとなる。
【００６０】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、開ループフラ
ットフィールドポリゴン走査システム１０が示されてい
る。開ループフラットフィールドポリゴン走査システム
は流体フィルムベアリング８８を有している回転ポリゴ
ン走査光学装置５０を含んでいる。走査装置１０は、ポ
リゴン走査光学装置５０に取り付けられかつその回転軸
線に精確に整列した光学エンコーダ５１の出力に位相ロ
ツクされた、線走査速度制御装置１００を含み、かつ電
動機５２および多面ポリゴンミラーまたは走査光学系５
４の回転速度を制御する出力を発生する。ポリゴンミラ
ー５４はそのまわりに配置された複数の面５６を有して
いる。ポリゴン走査システム１０はまたクロススキャン
誤差補正サブシステム１００からの走査位置データ出力
に応答する開ループクロススキャン誤差補正サブシステ
ム２００を含み、かつ圧電アクチュエータ６０を作動す
る出力信号を発生する。
ットフィールドポリゴン走査システム１０が示されてい
る。開ループフラットフィールドポリゴン走査システム
は流体フィルムベアリング８８を有している回転ポリゴ
ン走査光学装置５０を含んでいる。走査装置１０は、ポ
リゴン走査光学装置５０に取り付けられかつその回転軸
線に精確に整列した光学エンコーダ５１の出力に位相ロ
ツクされた、線走査速度制御装置１００を含み、かつ電
動機５２および多面ポリゴンミラーまたは走査光学系５
４の回転速度を制御する出力を発生する。ポリゴンミラ
ー５４はそのまわりに配置された複数の面５６を有して
いる。ポリゴン走査システム１０はまたクロススキャン
誤差補正サブシステム１００からの走査位置データ出力
に応答する開ループクロススキャン誤差補正サブシステ
ム２００を含み、かつ圧電アクチュエータ６０を作動す
る出力信号を発生する。
【００６１】圧電アクチュエータ６０に取り付けられた
レーザダイオード６２が窓６６を通って回転ポリゴン走
査光学系５４に向けられるレーザ光ビーム６４を発生す
る。レーザダイオード６２はポリゴン走査光学装置５０
の繰り返し可能な角度誤差を補正するために圧電アクチ
ュエータ６０によって並進させられる。レーザ調整光学
系６８がレーザダイオード６２と回転ポリゴン走査光学
系５４との間に配置される。回転多面ポリゴン走査光学
系５４の面５６から反射されたレーザ光ビームは走査さ
れるべき媒体７０に向けられる。
レーザダイオード６２が窓６６を通って回転ポリゴン走
査光学系５４に向けられるレーザ光ビーム６４を発生す
る。レーザダイオード６２はポリゴン走査光学装置５０
の繰り返し可能な角度誤差を補正するために圧電アクチ
ュエータ６０によって並進させられる。レーザ調整光学
系６８がレーザダイオード６２と回転ポリゴン走査光学
系５４との間に配置される。回転多面ポリゴン走査光学
系５４の面５６から反射されたレーザ光ビームは走査さ
れるべき媒体７０に向けられる。
【００６２】直線搬送機構７２が、矢印７６によって指
示されるレーザ光ビームの走査方向に対して直角の矢印
７４によって指示される方向に媒体７０を搬送する。屈
折または反射補正光学系２８がポリゴン走査光学系５４
と走査されている媒体７０との間に配置される。
示されるレーザ光ビームの走査方向に対して直角の矢印
７４によって指示される方向に媒体７０を搬送する。屈
折または反射補正光学系２８がポリゴン走査光学系５４
と走査されている媒体７０との間に配置される。
【００６３】線走査速度制御装置１００は、インデック
ス信号（回転毎に１）および光学エンコーダ５１からの
カウント信号（増分／回転）を受信しかつ走査位置信号
を発生する。走査位置信号は回転ポリゴン走査光学系５
４の回転位置とインスキャンおよびクロススキャン誤差
補正サブシステム２００を同期させるのに使用される。
この方法において、インスキャンおよびクロススキャン
誤差はポリゴン走査光学系５４の対応面にマッピングさ
れる。同期論理回路１０２の第２出力は、画像面におい
て実際のビーム速度誤差を最小にするための補正係数と
して使用される残留インスキャン速度誤差を記憶する固
定パターン誤差ＥＰＲＯＭ１０４によって受信される。
固定パターン誤差ＥＰＲＯＭは、多面ポリゴン走査光学
系のエンコーダディスクランアウトおよび面高さ変化に
よる残留インスキャン誤差についての情報を記憶する。
ス信号（回転毎に１）および光学エンコーダ５１からの
カウント信号（増分／回転）を受信しかつ走査位置信号
を発生する。走査位置信号は回転ポリゴン走査光学系５
４の回転位置とインスキャンおよびクロススキャン誤差
補正サブシステム２００を同期させるのに使用される。
この方法において、インスキャンおよびクロススキャン
誤差はポリゴン走査光学系５４の対応面にマッピングさ
れる。同期論理回路１０２の第２出力は、画像面におい
て実際のビーム速度誤差を最小にするための補正係数と
して使用される残留インスキャン速度誤差を記憶する固
定パターン誤差ＥＰＲＯＭ１０４によって受信される。
固定パターン誤差ＥＰＲＯＭは、多面ポリゴン走査光学
系のエンコーダディスクランアウトおよび面高さ変化に
よる残留インスキャン誤差についての情報を記憶する。
【００６４】基準発生器１０６は水晶発振器１０８の出
力周波数を分割することにより位相検出器１１０に必要
な周波数基準を供給する。ポリゴン走査光学系５４の速
度選択は各速度に関して適切な基準周波数を発生するの
に必要とされる分割係数の演算子選択によって実行され
る。基準発生器１０６の出力は安定でかつ事実上ジッタ
ーがない状態にしなければならない。位相検出器１１０
は同期論理回路１０２からの同期信号および光学エンコ
ーダ５１からのカウント信号を受信し、そして固定パタ
ーン誤差ＥＰＲＯＭ１０４の出力と合計されるアナログ
誤差電圧を、サーボ補償回路１１２に出力する。デジタ
ル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１１６は固定パターン誤
差ＥＰＲＯＭ１０４のデジタル出力を位相検出器１１０
からの出力と合計される以前のアナログ信号に変換す
る。サーボ補償回路１１２は速度位相ループを閉じかつ
装置の安定性を維持するために必要とされる必要な利得
を供給する。ＰＩＤ制御ループはこの点において実行さ
れ、ポリゴン走査光学系５４の回転量にわたつて緊密な
制御を維持するタイプＩＩ制御システムを形成する。モ
ータ速度はサーボ補償回路１１２からの出力に応答し
て、パルス幅変調器（ＰＷＭ）および整流回路１１４に
よって制御される。標準の３相ブラシレスＤＣモータ５
２が好適な実施形態でありかつ図１に示されるけれど
も、ヒステリシス同期または永久磁石ブラシ型ＤＣモー
タのような、適切な型のモータおよび電子ドライブ回路
であれば使用できる。
力周波数を分割することにより位相検出器１１０に必要
な周波数基準を供給する。ポリゴン走査光学系５４の速
度選択は各速度に関して適切な基準周波数を発生するの
に必要とされる分割係数の演算子選択によって実行され
る。基準発生器１０６の出力は安定でかつ事実上ジッタ
ーがない状態にしなければならない。位相検出器１１０
は同期論理回路１０２からの同期信号および光学エンコ
ーダ５１からのカウント信号を受信し、そして固定パタ
ーン誤差ＥＰＲＯＭ１０４の出力と合計されるアナログ
誤差電圧を、サーボ補償回路１１２に出力する。デジタ
ル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１１６は固定パターン誤
差ＥＰＲＯＭ１０４のデジタル出力を位相検出器１１０
からの出力と合計される以前のアナログ信号に変換す
る。サーボ補償回路１１２は速度位相ループを閉じかつ
装置の安定性を維持するために必要とされる必要な利得
を供給する。ＰＩＤ制御ループはこの点において実行さ
れ、ポリゴン走査光学系５４の回転量にわたつて緊密な
制御を維持するタイプＩＩ制御システムを形成する。モ
ータ速度はサーボ補償回路１１２からの出力に応答し
て、パルス幅変調器（ＰＷＭ）および整流回路１１４に
よって制御される。標準の３相ブラシレスＤＣモータ５
２が好適な実施形態でありかつ図１に示されるけれど
も、ヒステリシス同期または永久磁石ブラシ型ＤＣモー
タのような、適切な型のモータおよび電子ドライブ回路
であれば使用できる。
【００６５】クロススキャン誤差補正サブシステム２０
０は各面５６用のクロススキャン誤差補正情報を記憶す
る面誤差ＥＰＲＯＭ２０２からなる。該面誤差ＥＰＲＯ
Ｍ２０２は同期論理回路１０２から受信された走査位置
データによってアドレスされ、かつクロススキャン誤差
補正データを出力する。クロススキャン誤差補正データ
はデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器２０４および高
電圧増幅器２０６を介して圧電アクチュエータ６０に供
給される。該圧電アクチュエータ６０は、高電圧増幅器
２０６の出力を、機械的変位に変換し、ポリゴン角度誤
差をキャンセルするような方法でレーザダイオード６２
の位置を変調する。
０は各面５６用のクロススキャン誤差補正情報を記憶す
る面誤差ＥＰＲＯＭ２０２からなる。該面誤差ＥＰＲＯ
Ｍ２０２は同期論理回路１０２から受信された走査位置
データによってアドレスされ、かつクロススキャン誤差
補正データを出力する。クロススキャン誤差補正データ
はデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器２０４および高
電圧増幅器２０６を介して圧電アクチュエータ６０に供
給される。該圧電アクチュエータ６０は、高電圧増幅器
２０６の出力を、機械的変位に変換し、ポリゴン角度誤
差をキャンセルするような方法でレーザダイオード６２
の位置を変調する。
【００６６】使用前に、ポリゴン走査システム１０を較
正して、固定パターン誤差ＥＰＲＯＭ１０４および面誤
差ＥＰＲＯＭ２０２のそれぞれに記憶される繰り返し可
能なインスキャンおよびクロススキャン誤差を定義す
る。図７ないし図１０はこれらの誤差がそれによって測
定されかつ確認され得る手段を示す。
正して、固定パターン誤差ＥＰＲＯＭ１０４および面誤
差ＥＰＲＯＭ２０２のそれぞれに記憶される繰り返し可
能なインスキャンおよびクロススキャン誤差を定義す
る。図７ないし図１０はこれらの誤差がそれによって測
定されかつ確認され得る手段を示す。
【００６７】較正後、フラットフィールドポリゴン走査
システム１０の作動は以下の通りである。すなわち、ポ
リゴン走査システム５０が作動され、多面ポリゴン走査
光学系５４が線走査速度制御装置１００の制御下で所望
の速度で回転される。ポリゴン走査光学系５４の各面５
６は、１度に１つ、レーザダイオード６２によって発生
される光ビームを反射して、矢印７６によって指示され
る媒体の運動方向に対して直角の矢印７４によって指示
される方向に直線搬送機構７２上で媒体７０を走査す
る。固定パターン誤差ＥＰＲＯＭ１０４からの固定パタ
ーン誤差の補正は同期論理回路１０２からの走査位置デ
ータ出力によってアドレスされ、そしてインスキャン固
定パターン誤差を補正するためにサーボ補償回路１１２
に印加される。同様な方法において、面誤差ＥＰＲＯＭ
２０２は、同期論理回路１０２の走査位置データ出力に
よってアドレスされ、その結果、圧電アクチュエータ６
０に印加されて、媒体の走査のクロススキャン誤差を補
正するレーザダイオード６２を移動する。
システム１０の作動は以下の通りである。すなわち、ポ
リゴン走査システム５０が作動され、多面ポリゴン走査
光学系５４が線走査速度制御装置１００の制御下で所望
の速度で回転される。ポリゴン走査光学系５４の各面５
６は、１度に１つ、レーザダイオード６２によって発生
される光ビームを反射して、矢印７６によって指示され
る媒体の運動方向に対して直角の矢印７４によって指示
される方向に直線搬送機構７２上で媒体７０を走査す
る。固定パターン誤差ＥＰＲＯＭ１０４からの固定パタ
ーン誤差の補正は同期論理回路１０２からの走査位置デ
ータ出力によってアドレスされ、そしてインスキャン固
定パターン誤差を補正するためにサーボ補償回路１１２
に印加される。同様な方法において、面誤差ＥＰＲＯＭ
２０２は、同期論理回路１０２の走査位置データ出力に
よってアドレスされ、その結果、圧電アクチュエータ６
０に印加されて、媒体の走査のクロススキャン誤差を補
正するレーザダイオード６２を移動する。
【００６８】図２を参照すると、フラットフィールド走
査システム１０の任意の自己較正実施例が示されてい
る。この実施形態においてポリゴン走査光学装置５０、
圧電アクチュエータ６０、レーザダイオード６２、レン
ズ補正光学系６８、屈折または反射補正光学系２８、媒
体７０、直線搬送機構７２、および線走査速度制御装置
１００は図１に関連して議論されたのと同一である。ク
ロススキャン誤差補正３００は図１に示されたクロスス
キャン誤差補正とは異なる。自己較正実施形態におい
て、直線搬送機構７２は、周期的な、長期のクロススキ
ャン誤差情報を増幅器３１０を介してクロススキャン誤
差プロセッサ３０８に供給するクロススキャン誤差検出
器７８を含んでいる。クロススキャン誤差プロセッサ３
０８はまた同期論理回路１０２からの走査位置データを
受信し、かつクロススキャン補正更新計画を実行するの
に必要な補正アルゴリズムを含んでいる。クロススキャ
ン誤差プロセッサ３０８からの出力は、また同期論理回
路１０２からの走査位置データを受信する正弦波誤差Ｅ
ＰＲＯＭ３１２を駆動する。該正弦波誤差ＥＰＲＯＭ３
１２は３６０度の範囲にわたってマッピングされる正弦
波関数を含んでいる。正弦波関数の位相および振幅は独
立して調整可能であり、かつ走査誤差プロセッサ３０８
によって制御される。
査システム１０の任意の自己較正実施例が示されてい
る。この実施形態においてポリゴン走査光学装置５０、
圧電アクチュエータ６０、レーザダイオード６２、レン
ズ補正光学系６８、屈折または反射補正光学系２８、媒
体７０、直線搬送機構７２、および線走査速度制御装置
１００は図１に関連して議論されたのと同一である。ク
ロススキャン誤差補正３００は図１に示されたクロスス
キャン誤差補正とは異なる。自己較正実施形態におい
て、直線搬送機構７２は、周期的な、長期のクロススキ
ャン誤差情報を増幅器３１０を介してクロススキャン誤
差プロセッサ３０８に供給するクロススキャン誤差検出
器７８を含んでいる。クロススキャン誤差プロセッサ３
０８はまた同期論理回路１０２からの走査位置データを
受信し、かつクロススキャン補正更新計画を実行するの
に必要な補正アルゴリズムを含んでいる。クロススキャ
ン誤差プロセッサ３０８からの出力は、また同期論理回
路１０２からの走査位置データを受信する正弦波誤差Ｅ
ＰＲＯＭ３１２を駆動する。該正弦波誤差ＥＰＲＯＭ３
１２は３６０度の範囲にわたってマッピングされる正弦
波関数を含んでいる。正弦波関数の位相および振幅は独
立して調整可能であり、かつ走査誤差プロセッサ３０８
によって制御される。
【００６９】面誤差ＥＰＲＯＭ３０２およびデジタル／
アナログ変換器３０４は実質上図１に関連して議論され
た面誤差ＥＰＲＯＭ２０２およびデジタル／アナログ変
換器２０４と同一である。正弦波誤差ＥＰＲＯＭ３１２
の出力はデジタル変換器３１４によってアナログ信号に
変換され、かつデジタル／アナログ回路３０４の出力と
合計回路３１６によって合計される。増幅された信号は
次いで高電圧増幅器３０６を介して圧電アクチュエータ
６０に印加される。デジタル／アナログ変換器３１４の
出力の振幅は走査誤差プロセッサ３０８によって制御さ
れる。
アナログ変換器３０４は実質上図１に関連して議論され
た面誤差ＥＰＲＯＭ２０２およびデジタル／アナログ変
換器２０４と同一である。正弦波誤差ＥＰＲＯＭ３１２
の出力はデジタル変換器３１４によってアナログ信号に
変換され、かつデジタル／アナログ回路３０４の出力と
合計回路３１６によって合計される。増幅された信号は
次いで高電圧増幅器３０６を介して圧電アクチュエータ
６０に印加される。デジタル／アナログ変換器３１４の
出力の振幅は走査誤差プロセッサ３０８によって制御さ
れる。
【００７０】図３を参照すると、フラットフィールドポ
リゴン走査システム１０第１の実施形態が示されてい
る。走査システムはレーザ調整光学系６８、ポリゴン走
査光学装置５０および補正光学系２８を部分的に取り囲
んでいるハウジング１１からなる。圧電アクチュエータ
６０およびレーザダイオード６２はハウジング１１の一
端に取り付けられたレーザ支持体１２内に取り付けら
れ、そしてポリゴン走査光学装置５０は気擦の影響を減
少するために別個の室１４内でハウジング１１の反対端
に取り付けられる。レーザ調整光学系６８はレーザ支持
体１２からハウジング１１に延びる支持シリンダ１６に
取り付けられる。ｆ−θ補正ミラー２０がｆ−θフィー
ルド湾曲を補正し、かつ収束レーザ光を計画されたフラ
ットフィールド線画像７６に向ける。レーザ光は、レー
ザダイオード６２によって放出され、次いで調整光学系
６８に入射し、その調整光学系６８が該レーザ光を、窓
６６を介して回転ポリゴン走査光学系５４に向ける。該
レーザダイオード６２は開示された発明の部分ではない
別個の電子制御システムによって変調される。調整光学
系６８は回転ポリゴン走査光学系５４の面への提示のた
めにレーザ光を拡大し、コリメートしかつ焦点合わせを
する。
リゴン走査システム１０第１の実施形態が示されてい
る。走査システムはレーザ調整光学系６８、ポリゴン走
査光学装置５０および補正光学系２８を部分的に取り囲
んでいるハウジング１１からなる。圧電アクチュエータ
６０およびレーザダイオード６２はハウジング１１の一
端に取り付けられたレーザ支持体１２内に取り付けら
れ、そしてポリゴン走査光学装置５０は気擦の影響を減
少するために別個の室１４内でハウジング１１の反対端
に取り付けられる。レーザ調整光学系６８はレーザ支持
体１２からハウジング１１に延びる支持シリンダ１６に
取り付けられる。ｆ−θ補正ミラー２０がｆ−θフィー
ルド湾曲を補正し、かつ収束レーザ光を計画されたフラ
ットフィールド線画像７６に向ける。レーザ光は、レー
ザダイオード６２によって放出され、次いで調整光学系
６８に入射し、その調整光学系６８が該レーザ光を、窓
６６を介して回転ポリゴン走査光学系５４に向ける。該
レーザダイオード６２は開示された発明の部分ではない
別個の電子制御システムによって変調される。調整光学
系６８は回転ポリゴン走査光学系５４の面への提示のた
めにレーザ光を拡大し、コリメートしかつ焦点合わせを
する。
【００７１】回転ポリゴン走査光学系５４の軸線は、該
ポリゴン走査光学系の各面が調整されたレーザ光ビーム
が入射するように、かつレーザ光ビームを、ハウジング
１１に取り付けられた後方走査フラットミラー１８に向
けるように傾斜される。それにより、レーザ光ビームを
媒体７０で所望の走査線幅に拡大するように、ビームの
湾曲を平らにするのに役立つｆ−θ補正ミラー２０に反
射させる。ｆ−θ補正ミラー２０から反射された光は、
ハウジング１１に設けられた開口２４を通って媒体に反
射される。ハウジング１１内に取り付けられる第２のフ
ラットミラー２２に向けられる。埃カバー２６がハウジ
ング１１を取り囲みかつ光学キャビティへの埃および他
の汚染物質の侵入を制限する。
ポリゴン走査光学系の各面が調整されたレーザ光ビーム
が入射するように、かつレーザ光ビームを、ハウジング
１１に取り付けられた後方走査フラットミラー１８に向
けるように傾斜される。それにより、レーザ光ビームを
媒体７０で所望の走査線幅に拡大するように、ビームの
湾曲を平らにするのに役立つｆ−θ補正ミラー２０に反
射させる。ｆ−θ補正ミラー２０から反射された光は、
ハウジング１１に設けられた開口２４を通って媒体に反
射される。ハウジング１１内に取り付けられる第２のフ
ラットミラー２２に向けられる。埃カバー２６がハウジ
ング１１を取り囲みかつ光学キャビティへの埃および他
の汚染物質の侵入を制限する。
【００７２】レーザダイオード６２によって放出され
た、調整されたレーザ光が入射する回転ポリゴン走査光
学系５４の連続する隣接面は、媒体７０を横切って順次
走査されるような光を発生する。各面は互いに対して繰
り返し可能な誤差および回転ポリゴン走査光学系５４の
実際の回転軸線を有する。取り付けられたレーザダイオ
ード６２を備えた圧電アクチュエータ６０は調整された
光学系２８から出ている光の軌道が互いに平行に走査さ
れるように直線的にレーザダイオードを動かす。
た、調整されたレーザ光が入射する回転ポリゴン走査光
学系５４の連続する隣接面は、媒体７０を横切って順次
走査されるような光を発生する。各面は互いに対して繰
り返し可能な誤差および回転ポリゴン走査光学系５４の
実際の回転軸線を有する。取り付けられたレーザダイオ
ード６２を備えた圧電アクチュエータ６０は調整された
光学系２８から出ている光の軌道が互いに平行に走査さ
れるように直線的にレーザダイオードを動かす。
【００７３】ポリゴン光学装置５０は別個の室１４内で
ハウジング１１に固着された支持部材８０を有する。自
動ガスベアリング８８は回転ポリゴン走査光学系５４、
電気モータ５２、およびエンコーダ５１がそれに取り付
けられる回転可能なスピンドル９０を有している。エン
コーダはスピンドルの回転量の精確な情報ならびにその
精密な角度位置を供給するように高密度カウントトラッ
クおよびインデックストラックを有している。エンコー
ダによって供給されるカウントトラックおよびインデッ
クストラック情報は、エンコーダが自動ガスベアリング
８８のスピンドル９０に直接取り付けられるので、何度
も繰り返し可能である。エンコーダの誤差から結果とし
て生じる回転量および角度位置の繰り返し可能な誤差
は、ポリゴン走査システムの他の繰り返し可能な誤差が
補正されるのと同一の手段により補正される。
ハウジング１１に固着された支持部材８０を有する。自
動ガスベアリング８８は回転ポリゴン走査光学系５４、
電気モータ５２、およびエンコーダ５１がそれに取り付
けられる回転可能なスピンドル９０を有している。エン
コーダはスピンドルの回転量の精確な情報ならびにその
精密な角度位置を供給するように高密度カウントトラッ
クおよびインデックストラックを有している。エンコー
ダによって供給されるカウントトラックおよびインデッ
クストラック情報は、エンコーダが自動ガスベアリング
８８のスピンドル９０に直接取り付けられるので、何度
も繰り返し可能である。エンコーダの誤差から結果とし
て生じる回転量および角度位置の繰り返し可能な誤差
は、ポリゴン走査システムの他の繰り返し可能な誤差が
補正されるのと同一の手段により補正される。
【００７４】図４はレーザ光源によって放出された光ビ
ームを移動するための代替の実施形態を示す。この装置
において、レーザ光源４００はレーザダイオード、また
はガスレーザのような他のいずれの型のレーザ光源であ
つてもよい。レーザ光源４００はハウジング１１に取り
付け可能な支持体構造４０２に固定支持される。レーザ
調整光学系６８は図３に関連して記載されたようにハウ
ジング１１に延びる支持体構造４０２の筒状延長部４０
４に取り付けられる。電子−光学ビーム偏向装置４０６
がレーザ光源４００とレーザ調整光学系６８の中間に配
置される。電子−光学ビーム偏向装置４０６は、調整光
学系６８の光軸に対して光源の物理的移動と同一の方法
において機能的に作用する、当該技術において知られた
いずれの型であつてもよい。
ームを移動するための代替の実施形態を示す。この装置
において、レーザ光源４００はレーザダイオード、また
はガスレーザのような他のいずれの型のレーザ光源であ
つてもよい。レーザ光源４００はハウジング１１に取り
付け可能な支持体構造４０２に固定支持される。レーザ
調整光学系６８は図３に関連して記載されたようにハウ
ジング１１に延びる支持体構造４０２の筒状延長部４０
４に取り付けられる。電子−光学ビーム偏向装置４０６
がレーザ光源４００とレーザ調整光学系６８の中間に配
置される。電子−光学ビーム偏向装置４０６は、調整光
学系６８の光軸に対して光源の物理的移動と同一の方法
において機能的に作用する、当該技術において知られた
いずれの型であつてもよい。
【００７５】図５はレーザ光源によって放出された光ビ
ームを移動するための他の装置を示している。固定レー
ザ源を有しかつ圧電アクチュエータに取り付けられた１
またはそれ以上のレンズを使用することにより、クロス
スキャン誤差補正を実行することができる。１枚のレン
ズ（複数のレンズ）４１０に入るコリメートされた（無
限共役）ビームが画面４１２で焦点合わせされる。図５
に示されるように、圧電アクチュエータ４１４は次いで
レンズを移動し、レンズ４１０の移動と同一の移動を有
する焦点合わせされたビームの直接並進を結果として生
じる。移動された焦点から分散しているエネルギはビー
ム調整光学系６８によって収束され回転ポリゴン走査光
学系５４の面５６に付与されるときビームの角度的移動
を結果として生じ、かくして前に議論されたようにクロ
ススキャン誤差を補正する可能性を有している。
ームを移動するための他の装置を示している。固定レー
ザ源を有しかつ圧電アクチュエータに取り付けられた１
またはそれ以上のレンズを使用することにより、クロス
スキャン誤差補正を実行することができる。１枚のレン
ズ（複数のレンズ）４１０に入るコリメートされた（無
限共役）ビームが画面４１２で焦点合わせされる。図５
に示されるように、圧電アクチュエータ４１４は次いで
レンズを移動し、レンズ４１０の移動と同一の移動を有
する焦点合わせされたビームの直接並進を結果として生
じる。移動された焦点から分散しているエネルギはビー
ム調整光学系６８によって収束され回転ポリゴン走査光
学系５４の面５６に付与されるときビームの角度的移動
を結果として生じ、かくして前に議論されたようにクロ
ススキャン誤差を補正する可能性を有している。
【００７６】図６はレーザ光源によって放出された光ビ
ームを移動するためのさらに他の考え得る装置を示して
いる。固定焦点４２０が１枚のレンズ（複数のレンズ）
４１６の１つの有限共役点にあり、レンズに入射し、そ
して画面４１８においてレンズの他の側で焦点合わせさ
れる。圧電アクチュエータ４１８によるレンズ４１６の
並進は焦点合わせされた光ビームの並進を生じ、そして
さらに他のビーム調整光学系と組み合わせて、回転ポリ
ゴン走査光学系５４の面５６に付与されるビームの角度
的移動を結果として生じる。２つの有限共役焦点４２０
および４２２を備えた１枚のレンズ（複数枚のレンズ）
４１６の使用は、式（ｆ1 ＋ｆ2 ）／ｆ１に従って中継
された焦点の並進の倍率を増大する可能性を与える。
ームを移動するためのさらに他の考え得る装置を示して
いる。固定焦点４２０が１枚のレンズ（複数のレンズ）
４１６の１つの有限共役点にあり、レンズに入射し、そ
して画面４１８においてレンズの他の側で焦点合わせさ
れる。圧電アクチュエータ４１８によるレンズ４１６の
並進は焦点合わせされた光ビームの並進を生じ、そして
さらに他のビーム調整光学系と組み合わせて、回転ポリ
ゴン走査光学系５４の面５６に付与されるビームの角度
的移動を結果として生じる。２つの有限共役焦点４２０
および４２２を備えた１枚のレンズ（複数枚のレンズ）
４１６の使用は、式（ｆ1 ＋ｆ2 ）／ｆ１に従って中継
された焦点の並進の倍率を増大する可能性を与える。
【００７７】図７は、本発明による自動ガスベアリング
の軸に接続された８面ポリゴン走査光学系の８回転に関
するインスキャン誤差の非常に繰り返す性質を示してい
る。
の軸に接続された８面ポリゴン走査光学系の８回転に関
するインスキャン誤差の非常に繰り返す性質を示してい
る。
【００７８】図８は、非常に繰り返し可能なインスキャ
ン誤差に適切な補正を加えることにより達成される改良
を示している。
ン誤差に適切な補正を加えることにより達成される改良
を示している。
【００７９】図９は、ポリゴン走査光学系が本発明によ
る自動ガスベアリング上で回転されるときのポリゴン走
査光学系の数回転について、クロススキャン誤差の非常
に繰り返す性質を示している。
る自動ガスベアリング上で回転されるときのポリゴン走
査光学系の数回転について、クロススキャン誤差の非常
に繰り返す性質を示している。
【００８０】図１０は補正が実行された後のクロススキ
ャン誤差を示している。
ャン誤差を示している。
【００８１】ポリゴン光学装置５０は、これがシステム
の最終条件のクロススキャン誤差より１０〜２０倍優れ
た、繰り返し可能なクロススキャン誤差を発生するよう
に工夫されている。ポリゴン光学装置はまた、回転ポリ
ゴン走査光学系５４の短期の増分速度を、連続する回転
間の１回転の１／１，０００．０００以下に制御する速
度フィードバック制御システムを有している。インスキ
ャンおよびクロススキャン誤差の両方を補正する性能
は、自動ガスベアリング８８の使用、ポリゴン走査光学
系５４の空気力学的流線形に対する注意、および短期の
非繰り返しの誤差源が極くわずかとなるようにポリゴン
走査光学系５４用の別個の窓付きのエンクロージャを使
用することによって可能にされる。
の最終条件のクロススキャン誤差より１０〜２０倍優れ
た、繰り返し可能なクロススキャン誤差を発生するよう
に工夫されている。ポリゴン光学装置はまた、回転ポリ
ゴン走査光学系５４の短期の増分速度を、連続する回転
間の１回転の１／１，０００．０００以下に制御する速
度フィードバック制御システムを有している。インスキ
ャンおよびクロススキャン誤差の両方を補正する性能
は、自動ガスベアリング８８の使用、ポリゴン走査光学
系５４の空気力学的流線形に対する注意、および短期の
非繰り返しの誤差源が極くわずかとなるようにポリゴン
走査光学系５４用の別個の窓付きのエンクロージャを使
用することによって可能にされる。
【００８２】レーザビームは回転ポリゴン走査光学系５
４の連続する面に当たり、かつ実質上クロススキャンお
よびインスキャン軌道誤差なしに出る。走査されたレー
ザビームは次いで後方走査フラットミラー１８によって
反射される。そのミラー１８はレーザビームをｆ−θ補
正ミラー２０に向ける。ミラー２０は走査されたビーム
のｆ−θ湾曲を補正し、かつビームを第２のフラットミ
ラー２２に向ける。第２のフラットミラー２２は入射し
たビームを複製媒体または他の物体が走査される画面に
向ける。フラットミラー１８および２２は所望の画面に
レーザビームを圧縮しかつ位置決めするのに使用され、
本発明の基本的な作動原理に必須ではない。球面または
非球面の動力付きミラーを所定の画像解像度によってｆ
−θ補正ミラー２０に使用しても良い。ｆ−θ補正に影
響を及ぼすような動力付きのミラーの使用はほぼテレセ
ントリックな画像性能を結果として生じる。フラットミ
ラー、動力付きミラー等の多くの装置が、本発明から逸
脱することなく可能である。
４の連続する面に当たり、かつ実質上クロススキャンお
よびインスキャン軌道誤差なしに出る。走査されたレー
ザビームは次いで後方走査フラットミラー１８によって
反射される。そのミラー１８はレーザビームをｆ−θ補
正ミラー２０に向ける。ミラー２０は走査されたビーム
のｆ−θ湾曲を補正し、かつビームを第２のフラットミ
ラー２２に向ける。第２のフラットミラー２２は入射し
たビームを複製媒体または他の物体が走査される画面に
向ける。フラットミラー１８および２２は所望の画面に
レーザビームを圧縮しかつ位置決めするのに使用され、
本発明の基本的な作動原理に必須ではない。球面または
非球面の動力付きミラーを所定の画像解像度によってｆ
−θ補正ミラー２０に使用しても良い。ｆ−θ補正に影
響を及ぼすような動力付きのミラーの使用はほぼテレセ
ントリックな画像性能を結果として生じる。フラットミ
ラー、動力付きミラー等の多くの装置が、本発明から逸
脱することなく可能である。
【００８３】定速度で作動し、かつ開示された発明の１
部分ではない別個のコンベヤまたはキャプスタンローラ
機構７２が、開示されたポリゴン走査システム１０へ走
査されるべき媒体７０または他の物体を付与するのに必
要とされる。
部分ではない別個のコンベヤまたはキャプスタンローラ
機構７２が、開示されたポリゴン走査システム１０へ走
査されるべき媒体７０または他の物体を付与するのに必
要とされる。
【００８４】ダイオードレーザの光ファイバ結合は、ダ
イオードレーザそれ自体の発光素子の直接作像によって
考え得るより精密なガウスビームを発生するために一般
に適用される技術である。本発明の他の変形は、電子−
機械直線アクチュエータの端部上にファイバ結合レーザ
ダイオードの光ファイバの撚り線の端部を取り付けるこ
とにある。その場合、レーザダイオードからのレーザ光
源は、図３に示した実施形態において生じるレーザダイ
オードそれ自体に振動加速応力を加えずに、アクチュエ
ータと同様に正確な直線運動を行う。
イオードレーザそれ自体の発光素子の直接作像によって
考え得るより精密なガウスビームを発生するために一般
に適用される技術である。本発明の他の変形は、電子−
機械直線アクチュエータの端部上にファイバ結合レーザ
ダイオードの光ファイバの撚り線の端部を取り付けるこ
とにある。その場合、レーザダイオードからのレーザ光
源は、図３に示した実施形態において生じるレーザダイ
オードそれ自体に振動加速応力を加えずに、アクチュエ
ータと同様に正確な直線運動を行う。
【００８５】提案された発明の他の変形は、光ファイバ
撚り線に結合されるレーザ光源がガスレーザである場合
を除き、電子−機械アクチュエータの端部上への光ファ
イバ撚り線の端部の取り付けである。顕著なパワー伝
達、低慣性、高い周波数応答、および良好なビーム品質
が、開示された発明に関するファイバ結合レーザおよび
クロススキャン補正用手段の使用により実現される。
撚り線に結合されるレーザ光源がガスレーザである場合
を除き、電子−機械アクチュエータの端部上への光ファ
イバ撚り線の端部の取り付けである。顕著なパワー伝
達、低慣性、高い周波数応答、および良好なビーム品質
が、開示された発明に関するファイバ結合レーザおよび
クロススキャン補正用手段の使用により実現される。
【００８６】ビーム調整サブシステムの変形は、所望の
ビーム品質、焦点距離、およびこの種のシステムの代表
的な他の光学的パラメータを発生するために、レーザダ
イオードまたはガスレーザの光ファイバカップリング、
共通通路コリメーテイングレンズへの３つのレーザの光
ファイバカップリング、焦点合わせレンズまたは反射光
学要素を含むことができる。
ビーム品質、焦点距離、およびこの種のシステムの代表
的な他の光学的パラメータを発生するために、レーザダ
イオードまたはガスレーザの光ファイバカップリング、
共通通路コリメーテイングレンズへの３つのレーザの光
ファイバカップリング、焦点合わせレンズまたは反射光
学要素を含むことができる。
【００８７】本発明は、幾つかの代替の実施形態に関連
して好適な実施形態によって説明されたが、上記で開示
された発明の要素に対する変形および代替が本発明から
逸脱することなく採用され得ることが当該技術に熟練し
た者に明らかであろう。従って、本発明の範囲は特許請
求の範囲によってのみ制限されるべきである。
して好適な実施形態によって説明されたが、上記で開示
された発明の要素に対する変形および代替が本発明から
逸脱することなく採用され得ることが当該技術に熟練し
た者に明らかであろう。従って、本発明の範囲は特許請
求の範囲によってのみ制限されるべきである。
【図１】第１実施形態のフラットフィールド開ループポ
リゴン走査システムを示す概略斜視図である。
リゴン走査システムを示す概略斜視図である。
【図２】長期のドリフトを補正するための任意の自己較
正を備えたフラットフィールドポリゴン走査システムの
概略斜視図である。
正を備えたフラットフィールドポリゴン走査システムの
概略斜視図である。
【図３】フラットフィールドポリゴン走査システムの第
１実施形態を示す断面図である。
１実施形態を示す断面図である。
【図４】固定レーザダイオードおよび電子−光学装置の
代替の実施形態を示す断面図である。
代替の実施形態を示す断面図である。
【図５】コリメートされた固定光源を使用するレーザ光
運転の光学概略図である。
運転の光学概略図である。
【図６】分散する固定光源を使用するレーザ光源の光学
概略図である。
概略図である。
【図７】本発明による自動ガスベアリングに接続される
８個の面ポリゴン走査光学系の８回転の周期的な、イン
スキャン誤差の非常に繰り返す性質をグラフで示す図で
ある。
８個の面ポリゴン走査光学系の８回転の周期的な、イン
スキャン誤差の非常に繰り返す性質をグラフで示す図で
ある。
【図８】非常に繰り返し可能なインスキャン誤差輪郭を
正確に測定しかつ適切な補正に影響を及ぼすことにより
達成される改良をグラフで示す図である。
正確に測定しかつ適切な補正に影響を及ぼすことにより
達成される改良をグラフで示す図である。
【図９】ポリゴン走査光学系が本発明による自動空気ベ
アリング上で回転させられるときのポリゴン走査光学系
の８回転のクロススキャン誤差の非常に繰り返す性質を
グラフで示す図である。
アリング上で回転させられるときのポリゴン走査光学系
の８回転のクロススキャン誤差の非常に繰り返す性質を
グラフで示す図である。
【図１０】非常に繰り返し可能なクロススキャン誤差輪
郭を正確に測定しかつ適切な補正に影響を及ぼすことに
より達成される改良をグラフで示す図である。
郭を正確に測定しかつ適切な補正に影響を及ぼすことに
より達成される改良をグラフで示す図である。
１０ 開ループフラットフィールドポリゴン走査システ
ム（ポリゴンスキャナ） ２８ 屈折または反射補正光学系 ５０ 回転ポリゴン光学装置 ５１ 光学エンコーダ ５２ 電動機 ５４ 多面ポリゴン走査光学系（またはミラー） ５６ 面 ６０ 圧電アクチュエータ ６２ レーザダイオード ６６ 窓 ６８ レーザ調整光学系 ７０ 媒体 ７２ 直線搬送機構 ８８ 流体フィルムベアリング １００ 速度制御装置 ２００ クロススキャン誤差補正サブシステム ４１４ 圧電アクチュエータ
ム（ポリゴンスキャナ） ２８ 屈折または反射補正光学系 ５０ 回転ポリゴン光学装置 ５１ 光学エンコーダ ５２ 電動機 ５４ 多面ポリゴン走査光学系（またはミラー） ５６ 面 ６０ 圧電アクチュエータ ６２ レーザダイオード ６６ 窓 ６８ レーザ調整光学系 ７０ 媒体 ７２ 直線搬送機構 ８８ 流体フィルムベアリング １００ 速度制御装置 ２００ クロススキャン誤差補正サブシステム ４１４ 圧電アクチュエータ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１０月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エメリー・エルダリー アメリカ合衆国・48306・ミシガン州・オ ークランド タウンシップ・ディア スプ リングス ドライブ・3735 (72)発明者 エドワード・シイ・スミス アメリカ合衆国・48310・ミシガン州・ス ターリング ハイツ・オーククレスト・ 2230 (72)発明者 スティーブン・エフ・セーガン アメリカ合衆国・91024・カリフォルニア 州・シエラ マドレ・オーバーン アヴェ ニュ・707
Claims (9)
- 【請求項１】 フラットフィールド作像装置に使用す
る、ポリゴンスキャナにおいて、 （ａ）ｎ数の面を有するポリゴン走査光学系； （ｂ）前記ポリゴン走査光学系を回転可能に支持する流
体フィルムベアリングを有し、ポリゴン走査光学系を回
転する回転手段； （ｃ）ポリゴンスキャナ上の気擦の作用を減少するよう
に前記ポリゴン走査光学系を取り囲んでいる窓付きエン
クロージャ；および （ｄ）ポリゴンスキャナと関連付けられるクロススキャ
ン誤差の繰り返し誤差成分を能動的に補正するための手
段を有することを特徴とするポリゴンスキャナ。 - 【請求項２】 作像に使用するスキャナにおいて、 （ａ）少なくとも１つの反射面を有する走査光学系； （ｂ）前記走査光学系を回転可能に支持している流体フ
ィルムベアリングを有し、走査光学系を回転するための
手段； （ｃ）前記ポリゴンスキャナ上の気擦の作用を減少する
ために前記走査光学系を取り囲んでいる窓付きエンクロ
ージャ；および （ｄ）前記スキャナと関連付けられるクロススキャン誤
差の繰り返し誤差成分を能動的に補正するための手段を
有することを特徴とするポリゴンスキャナ。 - 【請求項３】 ポリゴンスキャナを使用する方法におい
て、 （ａ）レーザ光源からレーザ光を出し； （ｂ）レーザ光が作像面上のそれぞれの位置に反射され
るようにポリゴン走査光学系の面からレーザ光を反射さ
せ； （ｃ）レーザ光作像面上の意図された位置に比べて作像
面上のレーザ光の実際の位置を分析し； （ｄ）レーザ光の実際の位置と意図された位置との間の
差異を測定しかつその差異をクロススキャン誤差成分と
インスキャン誤差成分に分解し； （ｅ）クロススキャン誤差成分の繰り返し部分と非繰り
返し部分を測定し； （ｆ）クロススキャン誤差成分の繰り返し部分がクロス
スキャン成分の非繰り返し部分より著しく大きいことを
確認し； （ｇ）クロススキャン誤差成分の繰り返し部分をマツヒ
ピングし； （ｈ）レーザ光の実際の位置と意図された位置との間の
差異が小さくなるようにクロススキャン誤差成分の繰り
返し部分をずらすように能動的にポリゴンスキャナを補
正することを特徴とするポリゴンスキャナの使用方法。 - 【請求項４】 ポリゴンスキャナを補正する前記工程が
レーザ光源の位置を調整することを含むことを特徴とす
る請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 さらに、（ａ）インスキャン誤差成分の
繰り返し部分および非繰り返し部分を測定し； （ｂ）インスキャン誤差成分の繰り返し部分がインスキ
ャン成分の非繰り返し部分より大きいことを確認し； （ｃ）インスキャン誤差成分の繰り返し部分をマッピン
グし；そして （ｄ）レーザ光の実際の位置と意図された位置との間の
差異が小さくなるようにポリゴン走査光学系の回転速度
を調整することによりインスキャン誤差成分の繰り返し
部分をずらすように能動的にポリゴンスキャナを補正す
ることを特徴とする請求項３に記載の方法。 - 【請求項６】 さらに、（ａ）クロススキャン誤差の繰
り返し部分を測定し； （ｂ）クロススキャン誤差成分の繰り返し部分をマツヒ
ピングし； （ｃ）レーザ光の実際の位置と意図された位置との間の
差異が小さくなるようにポリゴン走査光学系の速度を調
整することによりクロススキャン誤差成分の繰り返し部
分をずらすように能動的にポリゴンスキャナを補正する
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項７】 フラットフィールド作像装置に使用する
ポリゴンスキャナにおいて、 （ａ）ｎ数の面を有するポリゴン走査光学系； （ｂ）前記ポリゴン走査光学系をその一端で回転可能に
支持する自己作用スベアリングを有し、ポリゴン走査光
学系を回転するための手段； （ｃ）前記ポリゴン走査光学系を取り囲んでいる窓付き
エンクロージャ； （ｄ）ポリゴンスキャナと関連付けられるクロススキャ
ン誤差の繰り返し誤差成分を能動的に補正するための手
段を有することを特徴とするポリゴンスキャナ。 - 【請求項８】 フラットフィールド作像装置に使用する
スキャナにおいて、 （ａ）少なくとも１つの反射面を有する走査光学系； （ｂ）前記走査光学系を回転可能に支持している流体フ
ィルムベアリングを含んでいる前記走査光学系を回転す
るための手段； （ｃ）前記走査光学系のクロススキャン誤差を補正する
ための手段を有することを特徴とするスキャナ。 - 【請求項９】 フラットフィールド作像装置において、 （ａ）レーザビームを発生するレーザダイオード； （ｂ）前記レーザダイオードによって発生されたレーザ
ビームを調整するための光学手段； （ｃ）レーザビームと整列される走査光学系およびレー
ザビームを調整するための光学手段を有するスキャナで
あって、そのスキャナがさらに遠位の端部が前記走査光
学系に接続される出力軸を有するモータを有し、前記ス
キャナがさらに前記モータの前記出力軸を回転可能に支
持する流体フィルムベアリングを有し、前記スキャナが
さらに前記回転走査光学系を取り囲んでいる、レーザビ
ームを貫通させかつ前記走査光学系から反射させる窓を
有するエンクロージャを有するスキャナ； （ｄ）前記走査光学系から反射されたレーザビームがｆ
−θ補正光学装置を通過するように前記スキャナと整列
される前記ｆ−θ補正光学装置； （ｅ）前記スキャナおよびレーザビームがその上で走査
されるｆ−θ補正光学装置に関連して位置決めされる直
線搬送機構を有することを特徴とするフラットフィール
ド作像装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US5107597P | 1997-06-27 | 1997-06-27 | |
| US60/051075 | 1998-06-19 | ||
| US09/100,634 US5999302A (en) | 1997-06-27 | 1998-06-19 | Polygon scanner having a fluid film bearing and active correction of cross-scan and in-scan errors |
| US09/100634 | 1998-06-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11133333A true JPH11133333A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=26729031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10181003A Pending JPH11133333A (ja) | 1997-06-27 | 1998-06-26 | 流体フィルムベアリングおよびクロススキャンならびにインスキャン誤差の能動補正を有するポリゴンスキャナ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5999302A (ja) |
| JP (1) | JPH11133333A (ja) |
| DE (1) | DE19828948A1 (ja) |
| GB (1) | GB2328039A (ja) |
| IL (1) | IL125112A0 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19946332C2 (de) * | 1999-09-28 | 2001-11-08 | Agfa Gevaert Ag | Verfahren und Vorrichtung zum digitalen Erfassen fotografischer Filme |
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| DE102009041995A1 (de) | 2009-09-18 | 2011-03-24 | Carl Zeiss Meditec Ag | Optische Ablenkeinheit für scannende, ophthalmologische Mess- und Therapiesysteme |
| DE102010032138A1 (de) | 2010-07-24 | 2012-01-26 | Carl Zeiss Meditec Ag | OCT-basiertes, ophthalmologisches Messsytem |
| EP3045257B1 (en) | 2015-01-13 | 2018-05-16 | Berner Fachhochschule Wissens- und Technologietransfer (WTT) | Method and apparatus for laser processing |
| JP6928414B2 (ja) | 2016-11-29 | 2021-09-01 | ブラックモア センサーズ アンド アナリティクス エルエルシー | 点群データセット内において物体を分類する方法およびシステム |
| JP6811862B2 (ja) | 2016-11-30 | 2021-01-13 | ブラックモア センサーズ アンド アナリティクス エルエルシー | 光学測距システムによる適応走査の方法およびシステム |
| KR102254466B1 (ko) | 2016-11-30 | 2021-05-20 | 블랙모어 센서스 앤드 애널리틱스, 엘엘씨 | 광학 거리 측정 시스템을 이용한 자동적인 실시간 적응형 스캐닝 방법과 시스템 |
| US11802965B2 (en) | 2016-11-30 | 2023-10-31 | Blackmore Sensors & Analytics Llc | Method and system for doppler detection and doppler correction of optical chirped range detection |
| US10422880B2 (en) | 2017-02-03 | 2019-09-24 | Blackmore Sensors and Analytics Inc. | Method and system for doppler detection and doppler correction of optical phase-encoded range detection |
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