JPS6177030A - ラスタ出力スキヤナの像形成ビームの強さ制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 はスキャナの像形成ビームの強さを制御するための装置
Ｊ３よび方法に関する。

〈従来の技術〉 ラスタ出カス−４＝　Ｖすでは、レーザから通例導出さ
れるスキャナの像形成ビームの強さを、乾式複写装置の
フォトレセプタを通例有する記録部材において正確に制
御することが非常に重要である。

もし、用いられる特定の記録部材の固有の露光レベルを
保−［づべきであるならば、また、もし、走査線の方向
における強さの変動および走査線間での強さの変動、レ
ーデ出力パワの強さの変シＪ、また様々な光学的構成部
分の透過率、反射率およびスループット効率の変動を補
償すべきであるならば、像形成ビームの強さに関する制
御が重大である。この目的のために一般に用いられる幾
つかの制御技術としては、スキＶす光学装置へ中性濃度
フィルタを付加するもの、レーザを偏光感知変調器に対
し調整可能にすべくレーザ管アッセンブリ全体を回転可
能にするもの、変調器に与えられる無線周波数駆動パワ
を、給電電圧を変化させるかまたは変調器に入力される
像形成信号の振幅を変化させることによって調整するも
の、およびレーザ給電を調整するものがある。

しかしながら中性温度フィルタの付加およびレーザ管ア
ッセンブリの調整は手細工で実現できるのみなのでそれ
らの望ましさは制限される。他方、変調器駆動パワとレ
ーザ給電の調整は手細工または自動的にの両方で実現可
能であり、通例後者はレーずビームの強さに応答するも
のなので、それらの制御技術を幾分か余計に望ましいも
のとする。

それにもかかわらず、各々にはある欠点が付随している
。特に中性濃度フィルタの付加はフレア光やビーム収差
を誘発させる。レーザ管アッセンブリの調整を許すこと
はレーデビームの指向誤差をもたらすので各々の調整に
続いて次に光学的構成部分の再度の整列を必要とする。

また変調器またはレーザパワの調整は自動的に行なうこ
とができるけれども、レーザ給電の調整は今日のスキャ
ナの大半を占める気体型レーザについては非実用的であ
ることが公知であり、一方変調器駆動バワの調整は複雑
で高価な電子回路を必要とする。

〈発明の要約〉 本発明は、ラスタ出力スキャナにおいて、記録部材に像
形、成するための偏光ビーム、像信号入力に応答してビ
ームを変調するための変調手段、記録部材を横切ってビ
ーム走査するための走査手段、および変調器手段の回折
効果を制御しまた記録部材にＪ３Ｇプるビームの強さを
制御するためにビームの偏光をビーム路にまたがって回
転させるための手段を関係することにより、上述の問題
を正すことを探究する。

本発明はさらにラスタ出力スキャナのフォトレセプタ上
に像を占り像形成ビームの強さを制御するための方法を
ｌ促供り−るｂのであって、その段階（よ像形成ビーム
として用いるための強さの大きい輻射である直１！ｉｔ
偏光ソースビームを与える段階、像信号の内容に従って
フォトレセプタ上に像を書くた、めの像形成ビームを作
成すべく像信号入力に従ってソースビームを変調する段
階、像をフォトレセプタ上に書くために、フォトレセプ
タを横切って繰り返し像形成ビームを走査しつつ、フォ
トレセプタを像形成ビームが走査される方向に実質的に
垂直な方向に前進させる段階、フォトレセプタを横切っ
て像形成ビームが走査される際に像形成ビームの強さを
監視する段階、および像形成ビームの強さについて検出
された変化に応答してソースビームの偏光面を回転させ
ることによって、実質的に一定な強さの像形成ビームを
保証すべく前記ソースご一ムが変調される所の回折効果
を変化ざセる段階から成る。

〈実施例〉 第１図を参照すると、本発明により強さ制御装置８を組
み入れた例証的なラスタ出力スキャナ即ちＲＯ３が全体
として番号５で示されている。

ＲＯ３５はレーザ１０のような適当な強さの大きい輻射
光源を含み、その出力ビーム１２がゼロ次および１次の
ビーム１８．１９を提供すべく、音曹光学変調器１４の
Ｊ：うな適当な変調装置により１ｍ　（；”ｉ　５Ｊｉ
ｌＱ　１５からの像信号入力に従って変調される。ぜ日
次のビーム１８が適当なストップ２０に突き当てられる
一方、ビーム１９は像形成ビームを構成し、適当なレン
ズ手段２２によってここでは回転多角面の形である走査
素子の鏡面即ら切子面２３上に焦点１合される。多面体
２４は乾式複写再生装置のあらかじめ帯電させられたフ
ォトレセプタ２６のような記録部材を横切って像形成ビ
ーム１９を走査し、帯電したフォトレセプタを一行ずつ
露光して（ｔ！信号源１５からの像信号入力を表わす静
電潜像を生成する。多面体２４がビーム１９を高速走査
で、１１らフォトレセプタ２６を横切るＸ方向に走査す
る間にフォトレセプタは相伴って低速走査で、叩らＹ方
向に適当な速度で移動させられる。像形成レンズ２８が
像形成ビーム１９を７オトレ１ピブタ２６上に焦点正合
する。

像信号＃Ｑ　１５　ｃ、ｃ通信チャネル、メモリ、ラス
タ入カスキャナ等のような何らかの適当な像信号源から
成る。像信号はビクセルク旨ツク１６の刻時信号出力φ
によって像信号源１５から１度に１行ずつ刻時出力され
、クロック１６は（図には示されていない）適当な走査
開始（ＳＯ３）センサ手段および走査終了（ＥＯ３）セ
ンサ手段によるごとくにして各々の走査線の開始および
終了に応答してトリガがオンオフされる。

像形成ビーム１９によりフォトレセプタ２６上に生成さ
れる静Ｔ１潜ｔｌｌは、（図には示されていない）現餉
部で適当なトナーにより現像され、現像された像は、（
図には示されていない）転写部で複写用紙のような適当
な複写基板に転写される。

その後複写用紙が（図には示されていない）溶解部で定
着即ち溶解処理にされ、完成した用紙は放電させられて
（図には示されていない）分類機のような出力Ｓ置に送
られる。現像された卯の転写に続いてフォトレセプタ２
６が（図には示されていない）清浄部で清浄にされ、像
形成に備えて（図には示されていない）帯電部で均一に
帯電させられる。

高速および高分解能スキ１７すまたはそのいずれかの設
Ｓ１におい又は、偏光レーザを偏光感度が高い広（１）
酸度調器と共に用いるのが望ましい。第２図に示される
ように、変調器１４のような変調器の回折効果はブラッ
グ（Ｂｒａａｇ）面に対する偏光角度の方向（φ）の関
数であって、φ−〇°において最大の回ＩＪｒｇｌ果が
生じまたφ＝９０°において最小の回折効果が生じる。

最大回折効果と最大回折効果の比は約３．７：１である
。後に出て来るように、強さ制御１１１Ａ置８は回折効
果を制御すべく偏光角度の回転を可能にする。

好ましい実施例では、強さ制御装置８が第３図に示され
る型のねじれネマチック液晶３０を有する。液晶３ｏは
整列層３３の間にはさまれた相対的に薄いネマチック液
晶層３２を有する。誘電性障壁３５が整列層３３と透明
電極層３８の間にはさまれ、外部ガラス基板４１が電極
層３８をおおっている。

液晶３０の機能が第４ａ図と第４ｂ図に示されている。

外部電場がない場合（Ｖ＝Ｏ）、ねじれ角度（２つのデ
ィレクタ整列ｎ１と［）２の間の角度）と正の誘電体非
等方性（Ｅ〆＞Ｅ土）を有するネマチック液晶は、もし
偏光面が液晶層表面に、／＼、 おいてディレクタ整列（ｎｌ）に平行であるかまたは直
交し、ならびに（ｎ　　−ｎｏ）を屈折率の非等方性、
ｐをセルのねじれに伴なうピッチ、およびλる偏光の波
長として（ｎ　　−ｎ　　）Ｄ＞＞λＯ であるならば、そこに入射する直線偏光ビームの品光面
（Ｄ＞を液晶セル３０のねじれ角度を通して回転させる
。従って第４ａ図で示される９０’のねじれは９０°の
回転をもたらす。

らし液晶しきいｌ１ｎ（Ｖｏ）より数ボルト高い交番電
圧■。がセルに印加されると（第４ｂ図）、分子配向バ
タンの向き（ｎ）が再整列させられて印加される場に平
行に、叩らセルの壁に垂直になる。これがセルの回転パ
ワを消失さけ、従って入射光の鵬光面の回転がなくなる
。

第５図は代表的なねじれネマチック液晶について入（ト
）する直線偏光の回転角度が印１ノロ電圧に依存する関
係を示している。中間電圧■ （Ｖ　　＜Ｖ＜Ｖｏ＞を液晶に印加することによつて、
光の偏光を０゛から９０°まで連続的に回転させるとが
できるのがわかる。

ねじれネマチック液晶のしきい値電圧は次の式によって
与えれる。

ｍ−でＥ　とＥ　は誘電率の平行成分と垂直成分Ｌ１　
　〆　　Ｌ であり、ｋｋｋ　　は各々スプレィ １１°　２２−　３３ （ｓｐｌａｙ　）　、ねじれ、および曲げの弾性係数で
あり、またφ。はねじれ角度である。従って、（ｋ　　
−２に２．、）＜Ｏであればしきい値電圧を非常に小さ
く、即ら３■ないし１０Ｖにすることができ、またこの
型の液晶に必要な動作電圧が非常に小さく、即ら３Ｖな
いし１０Ｖであることがわかる。

第６図を参照すると、ビーム１２の偏光面をビームが変
調器１４に到達する前に強さ制御装＠８の液晶３０によ
って調整する一例が描かれている。

そこでは入射ビームの偏光面りを角度Ｏ°と仮定してい
る。あらかじめ定められた外部電場Ｖを液晶３０に印加
するとビーム１２の偏光が角度θだけ回転させられる結
果、変調器１４０回折効果が変化する。

さて第１図を参照すると、強さ制御装置８の液晶３０は
変調器１４の上流の点でビーム１２の路を横切って配；
４されている。液晶３０のねじれ角度をａ、ＩＩ　１２
ｕ　？ｌるために可変交流電圧源５０が外部電場Ｖを与
え、電圧源５０はビームが多面体２４ににってフォトレ
はブク２６を横切って走査する際、像形成ビーム１つの
強さに応答してフィードバックループ５２を通じて制御
される。ビームの強さを測定りるために、ビームが高速
走査で叩ちＸ方向に走査づる際のビーム走査路１９内に
フォトセル５４のような適当な検出器が置かれる。フォ
トセル５４の信号出力は液晶３０に印加される外部電場
■を制御し、従って液晶３０によりビーム１２に賦課さ
れる偏光回転を制御Ｉすべく、ループ５２を通じＣ電圧
源５０の制御入力に送られる。

第７図に示される実施例では、同様の番号が同様の部品
を指しＣおり、強さ制御装置８がビーム１２の偏光面を
回転させまた変調器１４の回折効果を制御すべく電気光
学物質の磁気（即ちファラデー）効果に頼−）でいる。

その目的のために磁気セル６０がねじれネマチック液晶
３０の代わりに代用されている３、磁気セル６ｏはあら
かじめ定められた巻数の線６３を有する電磁コイル６２
をまね’）ＬＣｒ￥　ウｍｍ性ｊｊ　５ス（Ｄ　Ｖ”　
　Ａ　１−３　ｉ　）のような適当なｌａ磁気光学物質
ら成る芯６１を有する。コイル６２に結合された直流電
圧源６５がヒル６０のねじれ角度の回転を制御するため
の外部電場１−１を与え、電圧源６５の制御入力はフィ
ードバックループ５２を通じてビーム強さ検出フォトセ
ル５４に結合される。

偏光ビーム１２はセル６０の磁気光学物質６１を通じて
、…気光学物質６１のコイル６２により設定される磁場
１１に平行な方向に送られ、ビーム１２の偏光面が回転
させられる。コイル６２が働かないところで（まビーム
１２の偏光面は不変に留まる。

］！Ｉ！解されるように、いかなる磁気光学物質の回転
ｍＯら以下の式に従って場（磁界）の強さＨと光がその
物質を通って移動する距離りに比例する。

θ−（Ｖｅ）（１−ｌ）（Ｌ）、ここでＶｅはその物質
のヴエルデ（Ｖｅｒｄａｔ　）定数である。

（ヴエルデ定数は単位路当り、単位場の強さ当たりの回
転として定義される。） 一般に、ヴエルデ定数ｖｅの符号は反磁性体では正であ
り、また常磁性体、強磁性体では負である。磁気光学物
質６１が正のヴエルデ常数を有する場合には、ビームの
偏光面の回転はコイル６２内の電流の流れと同じ方向に
なるが、−力負のヴ１ルデ常数をイ１する磁気光学物質
はビームの偏光面をコイル６２内の電流の流れと反対の
方向に回転させる。コイル６２により生じる磁場は電流
とコイル６２の１ｔｉ位長さ当たりの線６３の巻数とに
比例する。

ヴエルデ定数が高くまた対象とする波長での吸収係数が
低い…気光学材料が選ばれる。例えば、前述の常磁性ガ
ラスは高濃度のジスブロシウムイＡンをアルミナケイ酸
場内に溶かずことによって作成できるもので、−，２７
２ｍ１ｎ　１０８−ｃｍのヴエルデ定数を有しまた室温
で、６３２８μｍの波長に・１５いて、００８ａｎ−’
の吸収係数を有する。

の中の２Ｌ−ンブメークのＤｙ３＋−Ａｊ！−３ｉガラ
スが要求される。反磁性鉛ケイ酸塩光学ガラス、ビスマ
ス鉄ガーネツ１〜薄膜等の他の磁気光学材料し考えるこ
とができる。

本光明を例示した構造に関して記述したが、それは上述
の詳細に限定されるしのではなく、本特ム′［請求の範
囲に帰するような修正や変更を包含することが企図され
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本梵明による強さの制御を組み入れたラスタ出
力スギャナを例示する概略図、第２図は代表的な変調器
の回折効果をそこに入射り“るビームの偏光角度に対し
てプロットしたグラフ図、第３図はねじれネマチック液
晶の内部構造を例示する断面図、第４ａ図および第４ｂ
図は第３図に示される地じれネマチック液晶を分子のね
じれ整列状態と非ねじれ整列状態とに置いた場合の等角
図、第５図は入射ビームの偏光面上でねじ粍ネマチック
液晶に賦課される回転角度を印加電圧に対してプロット
したグラフ図、第６図はねじれネマチック液晶、入射ビ
ーム、およびスキャナ内のビーム変調器の間の機能的関
係をＩｌｌ’ｉいた概略表示図、第７図はスキャナにお
（〕るビームの強さに応答して入射ビームの偏光面の回
転角度を制御すべく磁気光学セルが代用されている代替
的実施例を例示する概略図である。 符号の説明 ５・・・ラスタ出力スキャナ、 ８・・・強さ制御２１１装置、 １０・・・レーザ、 １４・・・変調器　、 １５・・・像信号源　、 １つ・・・像形成ビーム、 ３ｏ・・・ねじれネマチック液晶、 ５０・・・交流電圧源、 ５２・・・フィードバックループ、 ５４・・・フＡ１−セル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録部材を走査するための偏光ビーム、像信号入
   力に応答して該ビームを変調する変調手段、および該記
   録部材をビームで横切つて走査する走査手段を用いるラ
   スタ出力スキャナにおいて、前記変調手段の回折効果を
   制御したまた前記記録部材におけるビームの強さを制御
   すべく前記ビームの路にまたがつて前記走査ビームの偏
   光面を回転させるビーム偏光回転手段を有することを特
   徴とするラスタ出力スキャナ。
2. （２）スキャナの記録部材上に像を作成すべく走査ビー
   ムの強さを制御するために、ラスタ出力スキャナ内の偏
   光感知変調器の回折効果を制御する手段であつて、前記
   変調器が前記走査ビームを作成するために像信号入力に
   応答して直線偏光ビームを変調し、 ａ）前記直線偏光ビームの路内に前記変調器の上流にさ
   しはさまれたねじれネマチツク液晶、ｂ）前記液晶を横
   切る外部電場を生じさせる発電手段であつて、前記ビー
   ムが前記液晶を通過する際に前記液晶が前記発電手段に
   より生じる電場の強さに比例する角度で前記ビームの偏
   光を回転させるのに用いられるようにする発電手段、 ｃ）前記走査ビームの強さを監視するための強さ検出手
   段、 ｄ）前記発電手段によつて生じる前記電場の強さを前記
   強さ検出手段の出力に応答して制御することによつて、
   変調器の回折効果と走査ビームの強さを制御すべく前記
   液晶による前記ビームの漏光回転を制御する制御手段を
   結合して有することを特徴とするラスタ出力スキャナ内
   回折効果制御手段。
3. （３）ラスタ出力スキャナのフォトレセプタ上に像を書
   くために像形成ビームの強さを制御する方法であつて、 ａ）前記像形成ビームとして用いるために強さの大きい
   輻射から成る直線偏光ビームを与える段階、ｂ）像信号
   の内容に従つて前記フォトレセプタ上に像を書くために
   前記像形成ビームを作成すべく前記像信号入力に従つて
   前記ソースビームを変調する段階、 ｃ）前記像を前記フォトレセプタ上に書くために、前記
   像形成ビームで前記フォトレセプタを横切つて繰り返し
   走査しつつ、前記フォトレセプタを前記像形成ビームが
   走査する方向に実質的に垂直な方向に前進させる段階、 ｄ）前記像形成ビームが前記フォトレセプタを横切つて
   走査する際に前記像形成ビームの強さを監視する段階、 ｅ）前記像形成ビームの強さにおいて検出される変化に
   応答して前記ソースビームの偏光面を回転させることに
   よつて、像形成ビームの実質的に一定な強さを保証すべ
   く前記ソースビームが変調される所の回折効果を変化さ
   せる段階を含むことを特徴とするラスタ出力スキャナの
   像形成ビームの強さ制御方法。