JPH1170698A - プリンタシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 普通紙を使用でき、製造コストを下げること
ができ、小型のシステムにすることができるプリンタシ
ステムを提供することを目的とする。 【解決手段】 （ａ）それぞれが異なる波長の光ビーム
１２，１４，１６を発生する少なくとも二つの光源２
２、２４、２６と、（ｂ）変調光ビーム１２，１４，１
６を供給するために、各光ビーム１２，１４，１６を画
像データにより変調する少なくとも二つの変調装置３
２、３４、３６と、（ｃ）変調光ビーム１２，１４，１
６を光ビーム４２に結合するビーム結合装置４０と、
（ｄ）光ビーム４２をページ，ライン方向に、異なる離
接運動とウエストとを持つ成形光ビーム４２に成形する
一組のビーム成形光学系５２と、（ｅ）偏向ビームを供
給するために、成形光ビーム４２を偏向する光偏向装置
と、（ｆ）偏向光ビームの焦点を画像面上に結ばせるｆ
−θレンズ７０とを備えるプリンタシステム１０とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラープリンタに
関し、特に異なる波長で光ビームを発生する複数のレー
ザ源を使用するカラープリンタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】レ
ーザプリンタは、フィルムまたは紙のような感光媒体上
に印刷する写真技術およびグラフィック技術で使用され
る。前記プリンタが、カラー画像作成のために使用され
る場合には、通常、それぞれが異なる波長の光ビームを
供給する三つの異なる光源を含んでいる。これらの光源
からの光ビームは、それぞれ、三つの別々の組のビーム
形成光学系（各光ビームに対して１組）により成形さ
れ、その後で三つの同軸成分から、一本の光ビームに結
合される。その後、光ビームは、反射する複数のファセ
ット（facet；反射面）を有する回転多面鏡により、あ
る角度の範囲にわたって走査される。ｆ−θレンズは、
前記多面鏡と感光媒体との間の光学経路内に設置され
る。一本の光ビームは、多面鏡およびｆ−θレンズに入
射すると、通常、三つの各波長に視準される。前記プリ
ンタは、米国特許第４，８２１，１１３号公報に開示さ
れている。このプリンタは、各光ビームに対して、別々
の組のビーム成形光学系を有しているばかりでなく、赤
外線（Ｉ．Ｒ．）領域においても動作する。

【０００３】前記プリンタは赤外線領域で動作するの
で、従来の画像を印刷するためのハロゲン化銀をベース
とする印画紙を使用することはできない。前記プリンタ
は、その代わりに、対応する特定の波長（すなわち、７
８０ｎｍ，８３０ｎｍおよび８８０ｎｍ）に感光する
「疑似感光性」紙を使用しなければならない。より詳細
に説明すると、従来の印画紙は、可視光線に感光するよ
うに設計されていて、最終的画像で黄色、マゼンタおよ
びシアンの色素層を形成する青、緑および赤の感光層を
含んでいる。赤外線領域で動作し、レーザで描くレーザ
プリンタの場合には、その専用の写真媒体に、赤、緑お
よび青の感光層の代わりに、三つの異なる赤外線の波長
に感光する複数の層を含む、特殊な「疑似感光性」紙を
使用しなければならない。「疑似感光性」紙を開発、生
産および流通させるには高いコストがかかる。

【０００４】米国特許第５，１１１，３２５号公報およ
び米国特許第５，０１８，８０５号公報は、それぞれ７
５０ｎｍ，８１０ｎｍおよび８７０ｎｍの波長（赤外線
領域）の光ビームで動作するカラープリンタを開示して
いる。前記プリンタも、また三組のビーム成形光学系を
使用している。より詳細に説明すると、米国特許第５，
１１１，３２５号公報に開示されているｆ−θレンズ
は、その離接運動（vergences）が、相互に別々に制御
される三つの光ビームで動作する。本明細書中では、
「離接運動」という用語は、ｆ−θレンズへ入力した光
ビームが、視準するか、収束するか、拡散するかを示す
ために使用される。視準した光ビームの離接運動はゼロ
であり、拡散する光ビームは負の離接運動を持ち、収束
する光ビームは正の離接運動を持つ。「離接運動」の概
念については、前記米国特許第５，１１１，３２５号公
報の、コラム４、第４６行〜第６２行目に詳細に記載さ
れている。軸方向の色は、焦点に関する現象であるの
で、ｆ−θレンズ自体の収差ばかりでなく、ｆ−θレン
ズへの入力ビームの離接運動によっても起こる。米国特
許第５，１１１，３２５号公報および米国特許第５，０
１８，８０５号公報に開示されているプリンタの場合に
は、三つの各光ビームの必要な離接運動は、各カラーチ
ャンネルに位置している、ビーム成形光学系のそれ自身
の組により制御される。それ故、このプリンタは、少な
くとも三組の独立したビーム成形光学系を必要とする。
これら三組のビーム成形光学系により、三つの光ビーム
の離接運動を別々に制御することができ、軸方向の色の
修正に関連する問題は非常に軽減されるが、装置が複雑
になり、製造および組立コストが高くなっている。

【０００５】米国特許第４，７２８，９６５号公報は、
それぞれが可視波長の光ビーム（それぞれ赤、緑、青）
を供給する三つの光源を有するカラープリンタを開示し
ている。このプリンタの場合は、印画紙を使用すること
ができる。しかし、このプリンタも、三組のビーム成形
光学系（各チャンネルに１組）を有している。

【０００６】米国特許第５，４７５，４１５号公報は、
複数の光源を有するサーマルプリンタを開示している。
このタイプのプリンタの場合には、すべての光ビームは
同じ波長を有している。前記複数の光源は、プリンタの
処理能力を向上するために使用される。すべての光ビー
ムが同じ特性（波長および拡散）を持っているので、こ
れら光ビームを一組のビーム成形光学系により成形する
ことができる。しかし、このような構成は、色収差のた
めに、異なる波長および異なる離接運動を持つ光ビーム
を使用するカラープリンタには適していない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のプリンタシステ
ムは、（ｉ）それぞれが異なる波長の光ビームを発生す
る、少なくとも二つの光源２２，２４，２６と、（ｉ
ｉ）それぞれが、前記光ビームを画像データにより変調
し、それと共に少なくとも二つの変調された光ビームを
供給する、各光ビームに対して一つずつの少なくとも二
つの変調装置３２，３４，３６と、（ｉｉｉ）前記変調
された光ビームを異なる波長の少なくとも二つの同軸成
分を有する、一本の光ビームに結合する結合装置４０
と、（ｉｖ）前記一本の光ビームを成形ビームに成形す
る一組のビーム成形光学系５２と、（ｖ）成形光ビーム
を偏向し、よって偏向光ビームを供給する光偏向装置６
０と、（ｖｉ）（ａ）前記偏向光ビームを遮断し、かつ
（ｂ）偏向光ビームの焦点を感光媒体１００上に結ばせ
るｆ−θレンズ７０とを備える装置である。

【０００８】

【発明の実施の形態】

＜プリンタシステム＞以下の説明および本明細書全体を
通して、「ページ方向」という用語は、走査方向を横切
る方向を意味する。前記方向は、多面鏡または他の偏向
装置の回転により生じた走査線に直角な方向のことであ
る。「ライン方向」という用語は、多面鏡または他の偏
向装置の回転により生じた走査線の方向を意味する。こ
れらの方向は、光学素子の局所座標系との関連で理解し
なければならない。前記座標系は、屈曲ミラー（fold m
irrors）により傾けることができる。プリンタシステム
の光学軸はＺ軸であり、ページ方向はＸ方向であり、ラ
イン方向はＹ方向である。

【０００９】図１に示すプリンタシステム１０全体は、
（ａ）現在走査中の少なくとも一本の走査線の各画素に
対応し、それぞれが対応する感光媒体上に正しい色を発
生するために、三つの波長の中の一つにおいて必要とさ
れる輝度を表す、三つの数値を備えるデジタル画像記憶
装置と、（ｂ）それぞれが異なる波長の光ビームを発生
する三つのレーザ源と、（ｃ）三つの変調した光ビーム
を供給するために、三つの各光ビームの輝度を個々に変
調するための手段と、（ｄ）三つの変調した光ビームを
一本のビームに結合するための手段と、（ｅ）ページ方
向およびライン方向に、異なる離接運動とウエストを有
する、成形された光ビームを発生するように、前記一本
の光ビームを成形するための一組の高度色消しビーム成
形光学系と、（ｆ）成形されたビームを反射する複数の
ファセットを有する回転多面鏡のような偏向装置と、
（ｇ）一次および二次軸方向の色に対して修正される
が、横方向の色に対しては修正されないｆ−θレンズ
と、（ｈ）三つすべての波長において、同時にプリンタ
システムのピラミッド誤差（pyramid error）を修正す
るために、ｆ−θレンズと共に使用される結合用円筒形
ミラーと、（ｉ）前記偏向装置の運動により生じた走査
線に垂直な方向に、対応する感光媒体を支持し、移動さ
せる手段とを含んでいる。対応する感光媒体は、前記レ
ーザ源が発生する波長の光ビームに感光する従来の印画
紙である。本発明の一実施形態によれば、感光媒体は、
平面材料、すなわち、一枚の感光材料である。

【００１０】ｆ−θレンズの横方向の色は、前記デジタ
ル画像記憶装置から数値を読取り、その数値を処理装置
で処理し、対応する光ビームを三つの異なるデータ速度
で、三つの変調装置により変調することにより修正され
る。デジタル画像記憶装置の画素データは、変調装置を
制御することにより、三つのレーザのビームの輝度を制
御する。異なるカラースポット（図２）の分離は、三つ
の異なるデータ速度でデータをデジタル画像記憶装置か
ら変調装置制御回路へ移動することにより補償される。

【００１１】より詳細に説明すると、図１のプリンタシ
ステム１０は、複数の光源２２、２４および２６を含ん
でいる。前記光源２２，２４および２６は、赤、緑およ
び青の波長の光ビーム１２，１４および１６をそれぞれ
放射するレーザ源である。これらの光ビーム１２、１４
および１６は、複数の音響−光学変調装置へ伝送され
る。この実施形態の場合には、音響−光学変調装置３
２，３４および３６は、光ビームを画像情報により変調
するための光変調手段として使用される。音響−光学変
調装置は周知の装置である。しかし、前記光変調手段
は、前記装置に限定されない。光ビームを変調するに
は、他の手段も使用することができる。

【００１２】これら各音響−光学変調装置３２、３４お
よび３６は、供給された画像データに従ってその輝度を
変えることにより、変調装置に対応する光ビームを変調
する。これについては、本明細書の「横方向の色修正」
のところでさらに詳細に説明する。三つの光ビームすべ
ては、同時に変調される。

【００１３】図３および図４は、レーザ源から変調装置
への光ビーム１２，１４および１６を結合するための二
つの好適な実施形態である。図３は、レーザ光ビーム１
２が、変調装置のところでビームウエストを形成するた
めに、単色集束レンズ３１を介して変調装置３２に放射
されている様子を示している。光ビーム１４および１６
に対しても類似の装置が使用されている。図４は、代わ
りに、光ファイバコネクタ２３，２５，２７を介して、
光ビーム１２，１４および１６が一本のモードファイバ
に結合されていることを示している。光ファイバコネク
タは、第一の集束レンズ２３ａ，２５ａ，２７ａ、ファ
イバ２３ｂ，２５ｂ，２７ｂ、およびファイバに結合さ
れる光の量を最大にするために、レーザビーム１２に対
して、ファイバの位置を正確に決め、その位置を維持す
るために機械的に移動することができるファイバホルダ
２３ｃ，２５ｃおよび２７ｃを備えている。ファイバ２
３ｂ，２５ｂ，２７ｂの端部で形成されたビームウエス
トは、変調装置３２，３４，３６のところで、適当なビ
ームウエストを形成するために、第二のレンズ２３ｄ，
２５ｄ，２７ｄにより再度画像化される。より詳細に説
明すると、ファイバ２３ｂ，２５ｂ，２７ｂは、ビーム
を円形にし、その後、円形のビームウエストが、変調装
置３２，３４，３６のところで形成される。

【００１４】変調された光ビームは、従来の光ファイバ
マルチプレクサ４０（図１に示す）のような光学的結合
装置により、一本の光ビーム４２に結合される。光ファ
イバマルチプレクサ４０は、変調装置からの光ビームを
光ファイバマルチプレクサ４０の入力ファイバ４０ａ，
４０ｂ，４０ｃに結合するために、（光ファイバコネク
タ２３，２５，２７類似の）適当なファイバコネクタを
具備している。光ファイバマルチプレクサ４０は、ビー
ム結合ファイバ４０ｄの出力端部において、三色それぞ
れに異なるサイズのビームウエストを形成する（図６参
照）。これらのビームウエストは同一平面上にある。あ
る実施形態の場合には、そのｅｘｐ（−２）の倍率レベ
ルにおけるこれらのウエストの半径は、λ＝５３２ｎｍ
（緑色Ｇ）において０．００１８９ｍｍ、λ＝４５７．
９ｎｍ（青色Ｂ）において０．００１７２ｍｍ、λ＝６
８５ｎｍ（赤色Ｒ）において０．００２３７ｍｍであ
る。ビーム結合ファイバ４０ｄの出力端部で形成され
た、ビームウエストの形は円形である。

【００１５】（赤、青および緑の成分の）結合ビーム
は、（ファイバの出力端部における）マルチプレクサ４
０から、（三つの成分に共通な）光学的軸４１に沿って
伝播する一本の光ビーム４２として出力され、最初、高
度色消し集束レンズ５０に放射され、その後で一組のビ
ーム成形光学系５２（図１）に放射されている。集束レ
ンズ５０は、ファイバの出力端部４０ｄのところで形成
された丸いビームウエスト（赤Ｒ、緑Ｇおよび青Ｂ）を
第二の組のもっと大きなビームウエストに再び画像化す
る。よって、三つの結合した光ビームの拡散が小さくな
る。拡散が小さくなるので、ビーム成形光学系５２に余
裕ができる。集束レンズ５０は高度色消しレンズであっ
て、三つの比較的大きなサイズの（すなわち、画像化さ
れた）丸いビームウエストを確実に共通の平面に位置さ
せる。集束レンズ５０により形成された、三つの比較的
大きなサイズのビームウエストは、ビーム成形光学系５
２への入力となる合成ビームウエストを含んでいる。

【００１６】ビーム成形光学系５２は、二つの円筒形ミ
ラー５４および５６を含んでいる。第一の円筒形ミラー
５４は、ページ方向だけに倍率を持つ。第二の円筒形ミ
ラー５６は、ライン方向だけに倍率を持つ。本発明の一
実施形態の場合には、第一の円筒形ミラー５４は、ｘ−
ｚ面に−１１９．１４６ｍｍの凹状半径を有し、一本の
光ビームを６度だけ偏向させるために、ｘ−ｚ面で傾斜
している。円筒形ミラー５６は、ｙ−ｚ面に−２６１．
７４７ｍｍの凹状半径を有し、円筒形のミラー５４に入
射する前にそれが持っていた方向に、光ビームの方向を
戻すために、ｙ−ｚ面で傾斜している。円筒形ミラー５
４は、ページ方向に、三つの各波長に対して一つずつ、
三つの（本質的には同一平面の）ウエストＷ₁を形成す
るように一本の光ビーム４２を形成する。これら三つウ
エストは、多面鏡のファセット６１上またはその付近の
平面５７に位置している。（図１および図７参照。）円
筒形ミラー５６は、またライン方向に、三つの各波長に
対して一つずつ、三つの同一平面のウエストを形成する
ように一本の光ビーム４２を形成する。これら三つのウ
エストＷ₂は、ｆ−θレンズ７０の第一の頂点Ｖ₁の後ろ
約１メートルのところの平面７３（図８）に位置してい
る（図５参照）。三つの各波長に対するこれらのウエス
トのサイズおよび位置については、本明細書の「ビーム
成形」および「ピラミッド誤差修正」のところで説明す
る。本実施の形態のプリンタシステムは、本明細書の
「ビーム成形」および「ピラミッド誤差修正」で説明す
るところで、ウエストを形成する任意のビーム成形光学
系と共に使用するのに便利なものである。

【００１７】すでに説明したように、成形光学系５２に
よって成形された後で、一本の光ビーム４２は、多面鏡
のファセット６１に放射されている。このファセット６
１は、面５７上またはその付近に位置している。本発明
においては、回転多面鏡偏向装置を使用することができ
るが、偏向装置が、プリンタシステムが要求する高速で
十分な量だけ、一本の光ビームを偏向することができる
のであれば、他の偏向装置または走査手段も使用するこ
とができる。

【００１８】走査線の中心（本明細書では、０°多面鏡
回転と呼ぶ）においては、一本の光ビームの多面鏡のフ
ァセット６１に対する入射角度は、３０度である。多面
鏡のファセット６１に入射する光ビーム４２、および多
面鏡のファセット６１から反射された光ビーム４２は、
多面鏡の回転軸６３の方向に直角な平面を形成する。す
なわち、入射角は、ページ方向に成分を有していない。

【００１９】多面鏡のファセット６１から反射した場
合、反射した光ビーム４２は、多面鏡の回転軸６３に垂
直な面で走査が行われている場合には、ｆ−θレンズ７
０に入射する。すでに説明したように、この一本の光ビ
ーム４２（同様に、ｆ−θレンズのところで説明した入
力ビームと呼ぶ）は、４５８ｎｍ，５３２ｎｍおよび６
８５ｎｍの透視波長（perspective wavelength）を持つ
三つのコーヒレントな同軸レーザ光ビームを含み、光フ
ァイバマルチプレクサ４０、集束レンズ５０およびビー
ム成形光学系５４および５６によって決まるビーム特性
を有している。図５に示したｆ−θレンズ７０は、一次
および二次軸方向の色収差を修正するための手段を含ん
でいる。ｆ−θレンズ７０自身は、横方向の色に対して
修正されない。それ故、赤、青および緑のスポットは、
図２に概略的に示すように分離している。プリンタシス
テム全体１０は、後で説明するように三つの異なるデー
タ速度で、三つの光ビームを変調することにより、横方
向の色に対して修正される。ｆ−θレンズ７０は、（リ
ニア電子修正を行った後の）残りの横方向の色誤差が無
視できるまで修正される。ｆ−θレンズ７０について
は、本明細書の「Ｆ−θレンズ」のところで詳細に説明
する。

【００２０】ｆ−θレンズ７０を通過した後、偏向され
た光ビーム４２は、感光媒体１００に入射する前に、結
合用円筒形ミラー８０で反射する。（図９，図１１，図
１２参照）。円筒形のミラー８０は、Ｘ−Ｚ面（ページ
方向）だけに光学的倍率を有している（図１３）。円筒
形ミラー８０は、多面鏡のファセットのピラミッド誤差
を修正する。これについては、本明細書の「ビーム成
形」および「ピラミッド誤差修正」のところで詳細に説
明する。平屈曲ミラー８４は、画像面９９を必要なとこ
ろに位置づけるために、ｆ−θレンズ７０と円筒形ミラ
ー８０、または円筒形ミラー８０と画像面９９との間に
設置することができる。この場合、（少なくともライン
走査方向において）前記ミラー８４は、感光媒体１００
と一致している。前記屈曲ミラーは、プリンタシステム
の性能に影響を与えない。本発明の実施形態の場合に
は、画像面９９は平面であることが好ましい。

【００２１】すでに説明したように、光ファイバマルチ
プレクサ４０は、ファイバ４０ｄの出力端部で、三色そ
れぞれに異なるサイズのビームウエストを形成する。ｆ
−θレンズ７０は、光ビームが、共通の高度色消し集束
レンズおよび共通の高度色消しビーム成形光学系５２を
通過した後、光ビーム４２と協動するように設計されて
いるので、画像面９９の三つのスポットのサイズは、三
つの波長により異なる。画像面９９の前記スポットは、
（光ファイバマルチプレクサ４０の）ビーム結合ファイ
バ４０ｄの出力端部に位置する三つのウエストと同じ相
対的なサイズを維持する。波長によりスポットのサイズ
が変化しても、知覚画像の品質は有意な影響を受けな
い。

【００２２】実際の実施形態の場合には、ｅｘｐ（−
２）の倍率レベルで、画像面９９上にプリンタシステム
１０が形成したスポットの半径は、λ＝５３２ｎｍの場
合は、０．０３５ｍｍ、λ＝４５７．９ｎｍの場合は、
０．０３２ｍｍ、およびλ＝６８５ｎｍの場合は、０．
０４４ｍｍである。すでに説明したように、ｆ−θレン
ズ７０の画像面９９は、感光媒体１００の位置と一致す
る。この実施形態の場合に、感光媒体１００は従来の印
画紙である。この印画紙は支持体１００’上に設置され
ており、この支持体は前記印画紙を予め定めた方向に移
動させる。走査線の１２インチの長さにわたって、感光
媒体１００上にこのサイズのスポットを書き込んだ場合
には、印刷した画像を普通の距離から眺めた場合、十分
な解像度が得られる。これらのスポット（赤、青および
緑）は、瞬間的に光ビームで描いた画像である。これら
のスポットは連続して描かれ、それらの位置は多面鏡が
回転するにつれて変化する。ページ上の各画素は、各色
に対して一つずつ、スポット三つまで受け入れる。

【００２３】＜ビーム成形＞前節で説明したように、ビ
ーム成形光学系５２の円筒形ミラー５４および５６は、
三つすべての色を含む一本の光ビーム４２を多面鏡のフ
ァセット６１に放射し、一本の光ビーム４２をライン方
向およびページ方向の両方に収束させる（図７および図
８に示す）。「ビーム成形光学系」という用語は、ライ
ン方向およびページ方向に別々に光ビームを成形するビ
ーム成形光学系を意味する。プリンタシステム１０のこ
の実施形態の場合には、一本の光ビーム４２は、Ｘ−Ｚ
方向、すなわち、ページ方向で、多面鏡のファセット６
１の近くの一点に収束し（図６参照）、Ｙ−Ｚ方向、す
なわち、ライン方向のｆ−θレンズ７０の、最も手前の
頂点Ｖ₁の約１メートル後ろの一点に向かって収束する
（図８参照）。それ故、ビーム成形光学系５２は、スポ
ットのサイズを調整し、ページ方向およびライン方向
に、異なる量だけ一本の光ビーム４２を収束する。ペー
ジ方向のこのビーム収束（図７参照）は、ライン方向の
ビーム収束（図８参照）と比較すると遥かに速い。この
装置を使用すれば、ｆ−θレンズ７０、および他の多面
鏡の後ろに置かれた光学系の修正を非常にうまく行える
ことが分かる。

【００２４】より詳細に説明すると、本発明の一実施形
態の場合には、集束レンズ５０およびビーム成形光学系
５２は、成形された光ビームを発生する。この成形され
た光ビームは、下記のウエストを発生するようにして収
束する。すなわち、１）ｆ−θレンズ７０の、第一の頂
点Ｖ₁の２２．９０４ｍｍ前に位置している平面に、緑
のページ方向のウエストＷ₁（すなわち、このビームウ
エストは、多面鏡のファセット６１とｆ−θレンズとの
間に位置している）と、２）ｆ−θレンズ７０の、第一
の頂点Ｖ₁の９９５．７ｍｍ後ろに緑のライン方向のウ
エストＷ₂（ライン方向のビームウエストは、ｆ−θレ
ンズ７０と画像面９９との間に位置している）とであ
る。前記ウエストのサイズは、画像面上の必要なスポッ
トのサイズに従って、ビーム成形光学系により調整する
ことができる。例えば、ライン方向の緑のウエストのｅ
ｘｐ（−２）倍率半径は、０．１１４ｍｍにすることが
でき、ページ方向の緑のウエストのｅｘｐ（−２）倍率
半径は、０．０３９６ｍｍにすることができる。

【００２５】同様に、集束レンズ５０およびビーム成形
光学系５２は、成形した光ビーム４２を発生し、この光
ビームは、１）ｆ−θレンズ７０の第一の頂点Ｖ₁の２
２．８９３ｍｍ前に位置する平面上に、青のページ方向
のウエストＷ₁と、２）ｆ−θレンズ７０の第一の頂点
の９９５．８ｍｍ後ろに位置する平面上に、青のライン
方向のウエストＷ₂とを発生するような方法で収束す
る。例えば、ライン方向の青のウエストのｅｘｐ（−
２）倍率半径を、０．１０４ｍｍにすることができ、ペ
ージ方向の青のウエストのｅｘｐ（−２）倍率半径を
０．０３６ｍｍにすることができる。

【００２６】同様に、集束レンズ５０およびビーム成形
光学系５２は、成形した光ビームを発生し、この光ビー
ムは、１）ｆ−θレンズ７０の、第一の頂点Ｖ₁の２
２．７９０ｍｍ前に位置する平面上に、赤のページ方向
のウエストＷ₁と、２）ｆ−θレンズの、第一の頂点の
９９５．９ｍｍ後ろに位置する平面上に、赤のライン方
向のウエストＷ₂とを発生するような方法で収束する。
例えば、ライン方向の赤のウエストのｅｘｐ（−２）倍
率半径を、０．１４４ｍｍにすることができ、ページ方
向の赤のウエストのｅｘｐ（−２）倍率半径を０．０４
９５ｍｍにすることができる。

【００２７】＜多面鏡＞実施形態のｆ−θレンズ７０
は、種々の回転多面鏡と協動するように構成されること
が好ましい。そのため、開示内容が本明細書に含まれ
る、Michael Harrigan氏、Badhri Narayan氏、およびDr
ew Summers氏による、１９９６年１２月１６日付で付与
された米国特許出願第０８／７７１，３６７号明細書に
開示されているタイプの二重フォーマット・プリオブジ
ェクティブスキャナ（dual format pre-objective scan
ner）と共に使用することに特に適している。ｆ−θレ
ンズは、３２．８５ｍｍおよび４０．７０９ｍｍの間に
内接する半径を有する、１０面の多面鏡と共に使用する
ことに特に適している。これら多面鏡は、画像面９９上
に１２インチの長さの走査線を描くために、＋／−１
３．５度回転する。

【００２８】ｆ−θレンズ７０は、また３８．６６ｍｍ
および４４ｍｍの間に内接半径を有する、２４面の多面
鏡と共に良好に動作する。これら多面鏡は、画像面９９
上に５インチの長さの走査線を描くために、＋／−５．
６２５度回転する。

【００２９】＜Ｆ−θレンズ＞レンズ７０は、図９〜図
１２に示すように、プリンタシステム１０の光学経路内
に配置されている。

【００３０】図５に示すように、ｆ−θレンズ７０の光
学軸Ｏ．Ａ．は、本明細書中ではＺ方向と呼ぶ方向に延
びている。多面鏡が（ライン走査のために）回転する
と、光ビーム４２は、Ｙ−Ｚ子午線を通って走査する。
（図１４〜図１６参照）。クロス走査（ページ方向走査
とも呼ぶ）は、Ｘ方向に行われる。

【００３１】本明細書中のｆ−θレンズ７０は、レーザ
プリンタシステム１０で使用することに特に適してい
る。ｆ−θレンズ７０には横方向の色があるために、プ
リンタシステム１０は、同時に、画像面９９上に三つの
空間的に間隔を置いた走査スポットを形成する。前記三
つの各スポットは、三つのレーザ波長の一つのエネルギ
ーを含む。この間隔は、本明細書の「横方向の色修正」
のところで説明する方法により補償される。要するに、
ｆ−θレンズ７０の横方向の色を補償するために、三つ
の光ビーム変調が行われるデータ速度が、リニアに調整
される時、スポットが感光媒体上で適切に重ねられる。

【００３２】理想的には、デジタル画像記憶装置とレー
ザ変調装置制御回路との間で、データを移動するため
に、三つの異なるデータ速度を使用することにより、誤
差が残らないように、横方向の色を完全に修正する必要
がある。理想的には、スポットは（多面鏡が均一な角速
度で回転するに連れて）均一な速度で直線上を移動しな
ければならないし、またこれらのスポットがライン上を
移動するとき、そのサイズおよび形が有意に変化しては
ならない。必要な場合には、スポットが走査線を横切っ
て移動するとき、データ速度を調整することにより、ス
ポットの速度の変動を補償することができる。スポット
はほぼ円形をしていなければならないし、そのエネルギ
ーはほぼガウス状に分布していなければならない。ｅｘ
ｐ（−２）レベルでの点の直径は、感光媒体上で十分な
解像度を得るために、約６０〜１０５μｍ（緑の光線の
場合）でなければならない。画像の上に細かい字のテキ
ストを印刷する場合には、もっと小さいサイズが必要に
なる。前記スポットの直径は、６４〜８８μｍであるこ
とが好ましい。

【００３３】本発明の好適な実施形態のｆ−θ走査レン
ズ７０のもう一つの要件は、妥当なコストで容易に製造
ができることである。そのためには、レンズは、比較的
安価なガラス上に、球形の面を有するものでなければな
らない。

【００３４】ｆ−θレンズ７０は、前記要件をすべて満
足する。図５および図９は、本発明に従って組立てられ
るｆ−θレンズ７０を示している。本発明のこの実施形
態の場合には、ｆ−θレンズは、光学軸に沿って配置さ
れた四つのレンズ素子を含んでいる。前記四つの素子と
は、負の光学的倍率の第一のレンズ素子７２と、正の光
学的倍率の第二のレンズ光学的情報７４と、負の光学的
倍率の第三のレンズ素子７６と、正の光学的倍率の第四
のレンズ素子７８である。

【００３５】前記レンズ素子は、下記の関係を満してい
る。 −１．６＜ｆ₁／ｆ＜−０．９； ０．３８＜ｆ₂／ｆ＜０．５； −０．６５＜ｆ₃／ｆ＜−０．５０； ０．７３＜ｆ₄／ｆ＜０．９， 但し、ｆ₁は第一のレンズ素子の焦点距離であり、ｆ₂は
第二のレンズ素子の焦点距離であり、ｆ₃は第三のレン
ズ素子の焦点距離であり、ｆ₄は第四のレンズ素子の焦
点距離であり、ｆはｆ−θレンズ７０の焦点距離であ
る。レンズ素子７２は、多面鏡側に向かって凹状になっ
ているメニスカス負の素子である。レンズ素子７４は、
メニスカス正のレンズ素子で、また多面鏡側面の方向に
凹状になっている。レンズ素子７６は、メニスカス負の
レンズ素子で、画像面９９の方向に凹状になっている。
レンズ素子７８は、メニスカス正のレンズ素子であり、
また画像面９９の方向に凹状になっている。例示として
のｆ−θレンズ７０の場合には、前記レンズ素子は、シ
ョットガラス（Schott flass）から作られていて、レン
ズ素子７２は、ＰＫ−５１Ａタイプであり、レンズ素子
７４はＬＡＫ−２１ガラスであり、レンズ素子７６はＳ
ＦＬ−５６ガラスであり、レンズ素子７８はＦ−２タイ
プのガラスである。ｆ−θレンズ７０は高度色消しレン
ズである。すなわち、ｆ−θレンズは、４５８ｎｍ、５
３２ｎｍおよび６８５ｎｍの波長の、一次および二次軸
方向の色の両方を修正する。この実施形態の場合には、
第一のレンズ素子７２は下記式を満足する一つのレンズ
素子である。

【００３６】Ｖｄ₁＞６５および Ｐ_g,F;1＞０．５３ 但し、Ｖｄ₁は第一のレンズ素子材料のＶ数であり、Ｐ
_g,F;1は相対的部分分散である。

【００３７】表１に、レンズ７０の素子の詳細を示す。

【００３８】この表において、曲率半径（ｒ１〜ｒ８）
およびレンズ素子の厚さの単位はミリメートルである。

【００３９】

【表１】

【００４０】下記表２〜表４は、３２．８５ｍｍの内接
半径を持つ１０面多面鏡と共に使用した場合の、ｆ−θ
レンズに対する緑、赤および青の光線で達成したｆ−θ
コンプライアンスおよび相対点速度を示す。

【００４１】Ｆ−シータコンプライアンスおよび瞬間点
速度データ

【表２】

【００４２】

【表３】

【００４３】

【表４】

【００４４】必要な場合には、デジタル画像記憶装置
（「横方向の色修正」にて記載する）で、データがレー
ザ変調装置を制御する回路へ移動する速度を調整するこ
とにより、スポット速度の変動を補償することができ
る。各変調装置に対する調整量は同じである。

【００４５】下記の表５は、多面鏡が回転し、スポット
が走査線を横切って移動するにつれて、スポットがどの
ように大きくなるかを示している。このデータは、３
２．８５ｍｍの内接半径を有する１０面多面鏡に対する
ものである。±１３．５度の多面鏡の回転は、画像面９
９上の約±６インチの走査位置に対応する。

【００４６】対象面上の下記の１／ｅ²ウエストの半径
を使用する、非点収差ガウスビーム軌跡から計算した画
像面上の１／ｅ²スポットのサイズ（ｍｍ）： λ＝532，ω＝0.00189；λ＝457.9，ω＝0.00172；λ＝
685，ω＝0.00237 この計算にはビーム切捨て（beam truncation）の影響
は含まれていない。

【００４７】

【表５】 但し、ωｙ＝ライン方向の１／ｅ²スポット半径、およ
びωｘ＝ページ方向の１／ｅ²スポット半径。

【００４８】＜ピラミッド誤差修正＞回転多面鏡偏向装
置を使用する走査システムは、バンディングとして知ら
れる画像欠陥を生じる。この画像欠陥は、ほとんど何も
表示されていない画像領域で、すなわち白い壁または雲
のない空のような部分で、もっとも容易に見ることがで
きる。望まない画像の一部である、色の薄い帯状部分と
色の濃い帯状部分が前記領域に現れる。これらの帯状部
分は、繰り返し現れる走査線の非均一の間隔によるもの
である。バンディングは、正しい位置から少し傾いてい
る多面鏡上の一つのファセット、または複数のファセッ
トによるものである。それ故、正しい位置からずれてい
る多面鏡のファセットが回ってくる度に、光ビームは、
正規の光ビーム面、すなわち、ピラミッド誤差のない回
転光ビームにより形成された光ビーム面から少し移動す
る。ｆ−θレンズを通過した後、このずれた光ビーム
は、画像面上の少し違った位置に当たり、「クロス走
査」誤差と呼ばれる誤差を生じる。何故なら、前記位置
の誤差は、走査線に垂直な方向に起こるからである。
「正しい」多面鏡を使用した場合、すなわち、多面鏡の
回転軸に対して測定した、多面鏡のファセット上のピラ
ミッド角誤差が＋／−１０アークセカンド以下である多
面鏡を使用する場合には、バンディングを含まない画像
を作るために、ｆ−θレンズは、プリンタシステムの他
の光学的素子と共に機能しなければならない。

【００４９】本発明の一実施形態の場合には、ピラミッ
ド誤差は、多面鏡のファセット６１をページ子午線面
（Ｘ−Ｚ面）の画像面９９と、共役関係に維持すること
により修正される。（本明細書においては、共役点は、
ガウス光学を適用することができる範囲内で、一方から
のすべての光線が他方の上に画像化されるような、任意
の点のペアであると定義している。）前記共役関係は、
ｆ−θレンズ７０と共に作動する円筒形ミラー８０を共
役関係にすることにより達成される。それ故、多面鏡の
ファセット６１上、および感光媒体１００上の両方に、
焦点（ビームウエスト）があり、それにより、多面鏡の
ファセットは感光媒体１００と共役関係になる。その結
果、多面鏡のファセット６１が、Ｘ−Ｚ面から少し傾い
た場合、すなわち、「対象」点の周囲においては、プリ
ンタシステム１０を通る光線の経路は、図に示す経路と
は少し違ってくるが、光線はすべて同じ「画像」点に到
達し、クロス走査誤差はゼロである。

【００５０】上記の共役状態の下では、ビーム成形光学
系は、いくつかの要件を満たさなければならない。ペー
ジ方向の多面鏡のファセット６１と画像面９９との共役
関係は、ページ方向において、（各波長の）ビームウエ
ストは、両方の位置（すなわち、多面鏡のファセット６
１上またはその付近、および画像面９９上またはその付
近）に、（またはそれに隣接して）位置していることを
意味する。それ故、ビーム成形光学系５２は、多面鏡の
ファセット６１上またはその付近に、ページ方向にビー
ムウエストＷ₁を形成しなければならない。このこと
は、「ビーム成形」のところで説明し、図７に示す構成
により達成することができる。ページ方向のビームウエ
ストが、多面鏡のファセット６１から、１ｆ／１００よ
り近い場所に位置していることが好ましい。（ｆは、ｆ
−θレンズの焦点距離である。）

【００５１】ライン方向の（一本の光ビーム４２の）収
束の程度は、均一ではない。この実施形態の場合には、
ビーム成形光学系５２は、ｆ−θレンズ７０の後焦点の
後ろにビームウエストを形成するために、ライン方向に
一本の光ビーム４２を収束する。ある距離でのライン方
向のビームウエストＷ₂は、少なくとも、ｆ−θレンズ
７０の第一の頂点Ｖ₁の、少なくとも１／３ｆのところ
に位置することが好ましい。プリンタシステム１０にお
いては、ｆ−θレンズの後焦点とウエスト位置との間の
距離は、ｆ−θレンズ７０の焦点距離にほぼ等しい。よ
り詳細に説明すると、ｆ−θレンズ７０は、４２６．４
ｍｍの焦点距離を持ち、ビーム成形光学系５２により形
成されたライン方向のウエストは、後焦点の後ろ４８
８．９ｍｍのところに位置している。この装置は、ｆ−
θレンズおよび他の多面鏡より後ろの光学系の修正に優
れていて、その上小型のシステムにすることができると
いうことが分かっている。

【００５２】共役関係にある円筒形ミラー８０（図１３
参照）は、ｆ−θレンズ７０と感光媒体１００との間に
位置している。すでに説明したように、前記ミラーは、
Ｘ−Ｚ面において、多面鏡のファセット６１を画像面９
９と共役関係にすることにより、多面鏡のファセットの
ピラミッド誤差を修正する。この円筒形ミラー８０は、
１９０．５００ｍｍの（ページ方向の）凹状半径を有
し、ｆ−θレンズの最後の頂点の後、１５３．０５３ｍ
ｍのところに位置している。円筒形ミラー８０は７度傾
斜していて、一本の光ビーム４２を１４度ずらす。画像
面９９は、円筒形ミラー８０の後ろの１６２．９６ｍｍ
のところに位置しているが、この距離は、偏向した光ビ
ームに沿って測定してものである。すでに説明したよう
に、種々の平屈曲ミラー８４をその性能に影響を与えず
に、走査システムに設置することができる。

【００５３】図１４，図１５，図１６は、それぞれ、多
面鏡の回転角度が＋１３．５度および−１３．５度の場
合の、感光媒体１００（画像面９９上に位置する）上の
光ビーム４２の位置を示す。これは、それぞれ、＋２７
度、０度および−２７度の走査角度を表す。

【００５４】より詳細に説明すると、表６には、（波長
５３２ｎｍ、４５７ｎｍおよび６８５ｎｍの）光ビーム
の、主要な（中央の）光線に対して計算した、クロス走
査画像の変位が表示されている。前記クロス走査の変位
が、許容範囲内で比較的少ないことが分かるだろう。

【００５５】表６は、多面鏡のファセット上の、１０ア
ークセカンドのピラミッド誤差によるクロス走査の変位
を示している。

【００５６】

【表６】

【００５７】＜軸方向の色収差＞任意のレンズシステム
の色収差には二種類ある。すなわち、軸方向の色と横方
向の色である。軸方向の色は、異なる波長の光の焦点を
レンズシステムの後面から異なる距離のところに結ばせ
る。軸方向の色は、焦点に関連する現象であるので、レ
ンズシステム自身の収差ばかりでなく、レンズシステム
に対する、入力光ビームの離接運動によっても起こる。

【００５８】Chih-Li Chuang氏およびSanwal Sarraf氏
による「USING OPTICAL FIBER MULTIPLEXER TO COMBINE
LIGHT BEAMS IN A LASER PRINTER」という名称の、１
９９７年９月９日付で付与された米国特許第５，６６
６，４４７号公報は、三色のレーザプリンタで使用する
三つのビームを結合する光ファイバマルチプレクサを開
示している。光ファイバマルチプレクサにより結合され
た後、一本の光ビーム４２は、焦点光学系、ビーム成形
光学系、多面鏡、ｆ−θレンズ、円筒形の共役ミラー、
およびオプションとしての平屈曲ミラーを備えた共通の
光学系を通り画像面に達する。

【００５９】プリンタシステム１０においては、ビーム
成形光学系５２が三つの（結合した）光ビームに共通し
ているため、緑、青および赤の光ビームのライン方向の
離接運動は、別々に調整することができない。このこと
により、この光学システムの軸方向の色の修正がさらに
難しくなる。プリンタシステム１０の場合、三つの光ビ
ームが、本質的に同じ離接運動を持っている場合には、
軸方向の色を修正しなければならない。図１７のＯＰＤ
曲線に示すように、このことはｆ−θレンズ７０ですで
に行われている。前記ＯＰＤ曲線は、ライン走査の中央
におけるｆ−θレンズの性能に対応する。ｆ−θレンズ
７０の構成は、本出願の「Ｆ−θレンズ」のところに記
載している。

【００６０】ページ方向の前記光学システムの軸方向の
色は、ピラミッド誤差によるカラーバンディングを防止
するために、多面鏡のファセットと画像面との間で修正
しなければならない。このような修正を行わない場合に
は、ピラミッド誤差は一つの色だけで修正される。プリ
ンタシステム１０の場合には、軸方向の色は、両方の子
午線により修正される。この場合、すべての素子は球形
をしていて、接着した高価な円筒形のダブレットを使用
する必要がなく、ピラミッド誤差は共役円筒形ミラー８
０により修正される。

【００６１】＜横方向の色修正＞すでに説明したよう
に、ｆ−θレンズ７０の横方向の色収差は修正されな
い。横方向の色は、指定の画像面の、異なる波長または
色を持つ焦点を結んだ点の画像の高さの変動である（図
２参照）。

【００６２】例えば、カラー写真で使用する通常の写真
対物レンズの場合には、横方向の色は、通常、Ｙ’（λ
₁＝４８６．１ｎｍの場合）−Ｙ’（λ₂＝６５６．３ｎ
ｍの場合）で測定される。この数値は、青の点の画像と
赤の点の画像との間での、λ＝５４６．１ｎｍの場合の
ガウス焦点面の、画像の高さの差である。軸方向の色に
対する横方向の色は、レンズの視野から外れた光学軸か
ら離れたところで起こる。通常、軸方向の画像点から遠
ざかれば遠ざかるほど、横方向の色は濃くなる。それ
故、最も濃い横方向の色は、多くの場合、レンズの視野
の縁部で見られる。プリンタシステム１０においては、
横方向の色は、感光媒体上の走査線に沿った赤、青およ
び緑の点の分離の形で現れる（図２）。

【００６３】プリンタシステム１０の横方向の色は、三
つの異なるデータ速度で三つの光ビームを変調すること
によって修正される。このことを理解するには、下記の
仮想例を考えてみるとよい。ｆ−θレンズの横方向の色
が、一定量の多面鏡の回転に対して、緑の光ビームが、
１００画素の高さのところで画像面と交差し、一方赤の
光ビームが、１０１画素の高さのところで画像面と交差
し、青の光ビームが、９９画素の高さのところで画像面
と交差すると仮定しよう（図１８参照）。例えば、プリ
ンタが、１インチ当たり５１２ドットで印刷をしている
場合には、青のスポットと緑のスポットとは間隔ｄ₁＝
１／５１２インチだけ離間され、赤のスポットと緑のス
ポットとは間隔ｄ₂＝１／５１２インチだけ離間されて
いる。本発明の一実施形態の場合には、デジタル画像記
憶装置から、レーザ変調装置を制御する回路へのデータ
の移動速度は、図１の三つのデータクロックＣ₁〜Ｃ₃に
より決められている。第一のクロックは、緑のチャンネ
ルのデータ速度を制御し、第二のクロックは青チャンネ
ルのデータ速度を制御し、第三のクロックは、赤チャン
ネルのデータ速度を制御する。これら三つのクロック
が、同じ速度で作動した場合には、任意の瞬間に、三つ
のレーザの輝度は、同じ画素に対して必要な緑、青およ
び赤の輝度値に対応する。ｆ−θレンズでの横方向の色
により、画像面９９上に生じるスポットの間隔（ｄ₁，
ｄ₂）のため、感光媒体上に記録される画像は、１００
画素の高さの画像位置で、カラーフリンジングを起こ
す。より詳細に説明すると、赤と緑の間の二つの画素、
緑と赤との間の一つの画素、および緑と青との間の一つ
の画素のカラーフリンジングが起こる。

【００６４】青のデータクロックが、緑のクロック周波
数ｆ_Gの９９％である、周波数（すなわち、データ速
度）ｆ_Bで動作し、赤のクロックが、緑のクロック周波
数の１０１％である、周波数ｆ_Rで動作していると仮定
しよう。一定の量だけ多面鏡が回転すると、緑の光ビー
ムは、１００画素の高さのところで画像面と交差し、光
ビームの変調は、１００番目の画素を露出するのに適当
なものになる。同様に、多面鏡が上記と同じだけ回転す
ると、赤の光ビームは、依然として１０１画素の高さの
ところで、画像面と交差している。しかし、赤のクロッ
クは、緑のクロックの周波数の１０１％で動作している
ので、赤の光ビームは正しくデータにより変調され、１
０１番目の画素は正しく感光される。同様に、青の光ビ
ームは、９９画素の高さのところに留まるが、青のレー
ザ光線は、データにより変調され、９９番目の画素が正
しく感光される。すなわち、任意の時点（または任意の
多面鏡の回転位置）で、レーザプリンタ５は、三つのカ
ラービームを形成することができるが、三つのカラー点
のそれぞれに含まれる画像情報は異なっている。すなわ
ち、前記情報は異なる画素に対応する。それ故、同じ時
点Ｔ₁に、画素９８は赤のビームＲを受け取り、Ｔ₁＋Δ
の時点で、画素９８は緑のビームＧを受け取り、Ｔ₁＋
２Δの時点で、画素９８は青のビームＢを受け取る（図
１９）。このようにして、プリンタが、ライン走査の中
心以外の場所で動作しているときには、例え時間が異な
っても、各画素は、赤、緑および青の画像により変調さ
れた光を受け取る。それ故、１００番目の画素のところ
には、カラーフリンジングは起こらない。それ故、プリ
ンタシステム１０においては、データ速度ｆ_B、ｆ_Gおよ
びｆ_Rは同じではない。より詳細に説明すると、データ
速度は、ｆ_B＝ｋ₁ｘｆ_G、ｆ_R＝ｋ₂ｘｆ_Gである。この場
合、ｋ₁およびｋ₂は、ライン走査中のスポット間隔を補
償するために選択した定数である。

【００６５】任意のレーザプリンタシステムにおいて
は、感光媒体上の各ラインに対する特定のスタート位置
を決定するために検出手順が行われる。プリンタシステ
ム１０においては、前記検出手順は、初期始動パルスを
発生するために、「分割」（二重）検出装置および（変
調されていない）赤の光ビームを使用して行われる。よ
り詳細に説明すると、前記分割検出装置は、光ビームの
存在を検出し、（ラインのスタートに対する）その位置
から三つの各光ビームの変調をスタートさせるために必
要な時間的遅れを決定し、その結果、ライン走査のスタ
ート時に、適切な画素が、適切なデータ情報を含む光ビ
ームにより感光される。

【００６６】１００画素の画像の高さに対してよい結果
を生じた同じクロック速度が、他の画像高さで、カラー
フリンジングを起こすという潜在的問題が依然として残
っている。しかし、プリンタシステム１０の場合には、
これら残りの横方向のカラー誤差は、ｆ−θレンズ７０
で修正される。その結果、全走査線上の（横方向の色収
差による）最も悪い残留誤差は、緑の画素のサイズの２
０％以下になる。表５および表７にそれを示す。表５
は、走査線を横切る点のサイズを示す。表７は、光ビー
ムがこの表の一番下に示す速度で変調される場合の、横
方向に残留する色を示す。これら両方の表は、３２．８
５ｍｍの内接半径を有する１０面の多面鏡についてのも
のである。他の１０面多面鏡のサイズに対する結果も類
似している。２４面多面鏡についての結果は遥かによ
い。

【００６７】１．００１１：１．００００：０．９９９
４６の割合に調整された、駆動エレクトロニクスの、
赤、緑および青の画素クロックを有する、赤色、緑色お
よび青色のライン方向の画像位置（ミリメートル単位）
の違い

【００６８】

【表７】 緑λ＝５３２ｎｍ；青λ＝４５７．９ｎｍ；赤λ＝６８
５ｎｍ

【００６９】本発明のｆ−θレンズを内蔵することがで
きるタイプのレーザプリンタの場合には、システムパラ
メータは、下記のように設定することができる。

【００７０】波長：５３２ｎｍ、４５７．９ｎｍおよび
６８５ｎｍ 走査長さ：１２インチ 多面鏡使用率：０．７５ 多面鏡内接半径：３２．８５−４０．７０９ 多面鏡のファセット数：１０ 全走査角度：５４度（光学軸に対して＋／−２７度；多
面鏡回転の＋／−１３．５度） 多面鏡のファセットに対する光ビームの入射角度：ｆ−
θレンズの光学軸から６０度（多面鏡のファセットに対
して３０度で入射） ｅｘｐ（−２）倍率点での必要なガウスビーム半径：λ
＝５３２ｎｍおいて、０．０３５ｍｍ

【００７１】本発明のｆ−θレンズ７０を内蔵すること
ができるタイプのレーザプリンタの場合には、システム
パラメータは下記のように設定することができる。

【００７２】波長：５３２ｎｍ、４５７．９ｎｍおよび
６８５ｎｍ 走査長さ：５インチ 多面鏡使用率：０．７５ 多面鏡内接半径：３８．６６−４４．００ 多面鏡のファセット数：２４ 全走査角度：２２．５度（光学軸に対して＋／−１１．
２５度；多面鏡回転の＋／−５．６２５度） 多面鏡のファセットに対する光ビームの入射角度：ｆ−
θレンズの光学軸から６０度（多面鏡のファセットに対
して３０度で入射） ｅｘｐ（−２）倍率点での必要なガウスビーム半径：λ
＝５３２ｎｍにおいて、０．０５１ｍｍ

【００７３】すでに説明したように、ｆ−θレンズ７０
自身は、横方向の色に対して修正されない。スキャナで
横方向の色を修正するには、１．０００：０．９９９４
６：１．００１１の割合で、レーザを変調する緑、青お
よび赤のクロックを動作させる必要がある。

【００７４】本明細書の「軸方向の色収差」のところで
説明したように、ｆ−θ走査レンズ７０は、それ自身
で、一次および二次軸方向の色を修正する。ビーム成形
光学系５２が、三つの光ビームに対して共通になってい
るため、前記修正はこのタイプのスキャナの要件であ
る。Ｘ−Ｚ方向においては、ｆ−θレンズは、多面鏡の
ファセットを（三つの全ての波長において）画像面と共
役状態にするが、そうするためには、Ｘ−Ｚ方向にのみ
倍率を持つ補助円筒形ミラーを使用する必要がある。
「対象物」が多面鏡のファセットであると仮定した場合
には、ｆ−θレンズ７０に対する、Ｘ−Ｚ方向の軸方向
の色はゼロである。軸方向の色は、また円筒形ミラーに
対してもゼロであり、そのため、三つのすべての波長に
おいて共役関係が維持される。

【００７５】本発明のプリンタシステムの利点は、従来
技術の特殊紙の代わりに、普通の印画紙を使用してカラ
ー印刷ができるということである。

【００７６】上記プリンタシステムのもう一つの利点
は、ただ一組のビーム成形光学系のみを有しているとい
うことである。それ故、本発明のプリンタシステムは、
従来技術のカラープリンタよりも安いコストで製造する
ことができる。

【００７７】本発明のプリンタシステムのさらにもう一
つの利点は、光ファイバ・マルチプレクサにより結合さ
れた、緑、青および赤の光ビームで動作するように構成
されていることである。そのため、コストを有意に低減
することができ、プリンタシステムを小型にすることが
できる。

【００７８】例えば、４５８ｎｍ、５３２ｎｍまたは６
８５ｎｍ以外の波長で、赤、緑および青の光ビームを発
生するタイプのレーザ源も同様に使用することができ
る。波長を変更すると、対応するデータ速度の間の比率
が変化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ｆ−θレンズを含むプリンタシステムの一実
施形態の概略図である。

【図２】 感光媒体の表面上の走査線に沿う色分離の概
略図である。

【図３】 どの様な方法で１つの光ビームが、図１のプ
リンタシステムの変調装置の一つへ放射するかを示す概
略図である。

【図４】 どの様な方法で光ビームをファイバに結合
し、図１のプリンタシステムの変調装置に放射すること
ができるのかを示す概略図である。

【図５】 図１のｆ−θレンズのレンズ素子装置を示す
平面図である。

【図６】 ビーム結合ファイバの出力端部で形成され
た、合成ビームウエストの概略図である。

【図７】 Ｘ−Ｚ面に位置する一組のウエストＷ₁を有
する光ビームを示す概略図である。

【図８】 Ｙ−Ｚ面に位置する一組のウエストＷ₂を有
する光ビームを示す概略図である。

【図９】 平らなミラーおよび円筒形ミラーとが結合し
た、図５のｆ−θレンズと、ｆ−θレンズを通り、感光
媒体に入射する偏向光ビームを示す、概略正面図であ
る。

【図１０】 図５のｆ−θレンズと、多面鏡の前に置か
れたビーム成形および焦点光学系と、多面鏡の後に置か
れた円筒形のミラー、および対応する画像面のＸ−Ｚ平
面側からの斜視図である。

【図１１】 図５のｆ−θレンズと、多面鏡の前に置か
れたビーム成形および焦点光学系と、多面鏡の後に置か
れた円筒形のミラー、および対応する画像面のＸ−Ｙ平
面側からの斜視図である。

【図１２】 図５のｆ−θレンズと、多面鏡の前に置か
れたビーム成形および焦点光学系と、多面鏡の後に置か
れた円筒形のミラー、および対応する画像面のＹ−Ｚ平
面での平面図である。

【図１３】 多面鏡の後に置かれた円筒形のミラーの一
実施形態を示す図である。

【図１４】 多面鏡が０度回転した場合の、偏向光ビー
ム４２の経路を示す図であって、図９のｆ−θレンズ、
平面ミラーおよび円筒形ミラーの平面図である。

【図１５】 図１４において多面鏡が−１３．５度回転
した場合の、偏向光ビーム４２の経路を示す図である。

【図１６】 図１４において多面鏡が＋１３．５度回転
した場合の、偏向光ビーム４２の経路を示す図である。

【図１７】 三つのすべての波長での走査線の中心にお
ける、光学経路の差を示す収差曲線を示す図である。

【図１８】 ある時点Ｔ₁において、別のカラービーム
が、どのようにして画素と交差するのかを示す概略図で
ある。

【図１９】 異なる時点で、赤、緑および青の光ビーム
を受け取る感光媒体上のいくつかの画素を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１０ プリンタシステム １２，１４，１６ 光ビーム ２２，２４，２６ 光源 ３２，３４，３６ 変調装置 ４０ 結合装置 ５２ ビーム成形光学系 ６０ 光偏向装置 ７０ ｆ−θレンズ １００ 感光媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０２５，２７３ (32)優先日 1998年２月18日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０２５，６９４ (32)優先日 1998年２月18日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (72)発明者 マイケル・イー・ハリガン アメリカ合衆国・ニューヨーク・14580・ ウェブスター・チャンピオン・アヴェニ ュ・174

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリンタシステム１０であって、 （ｉ）それぞれが異なる波長の光ビームを発生する、少
   なくとも二つの光源２２，２４，２６と、 （ｉｉ）それぞれが、前記光ビームを画像データにより
   変調し、それと共に少なくとも二つの変調された光ビー
   ムを供給する、各光ビームに対して一つずつの、少なく
   とも二つの変調装置３２，３４，３６と、 （ｉｉｉ）前記変調された光ビームを異なる波長の少な
   くとも二つの同軸成分を有する、一本の光ビームに結合
   する結合装置４０と、 （ｉｖ）前記一本の光ビームを成形ビームに成形する一
   組のビーム成形光学系５２と、 （ｖ）前記成形光ビームを偏向し、よって偏向光ビーム
   を供給する光偏向装置６０と、 （ｖｉ）（ａ）前記偏向光ビームを遮断し、かつ（ｂ）
   偏向光ビームの焦点を感光媒体１００上に結ばせるｆ−
   θレンズ７０とを備えることを特徴とするプリンタシス
   テム。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプリンタシステムにおい
   て、異なる波長の三つの光ビーム１２，１４，１６を発
   生し、該三つの光ビームを変調するための三つの変調装
   置３２，３４，３６を備えた三つの光源２２，２４，２
   ６を有し、前記結合装置４０と組み合わされたビーム成
   形光学系５２が、三つの同軸成分を有する一本の光ビー
   ムを発生することを特徴とするプリンタシステム。