(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラスタ出力スキャナ(ROS)画像形成システムにおいて、
赤外波長領域で二つのコヒーレント光ビームを生成するために副走査方向にオフセットされた一対のレーザダイオードからなる光源であって、前記二つのビームが光路に沿って出力される光源を有し、
感光性画像面を有し、
ポリゴンミラーのファセットに指向した前記光ビームを感光性画像面全体を高速走査方向及び副走査方向に走査するための前記光源と前記感光性画像面との間の前記光路に介在する回転可能なマルチファセットポリゴンミラーであって、前記回転ポリゴンミラーに指向した前記光ビームが、各ファセットの照射をオーバーフィルするポリゴンミラーを有し、
前記ポリゴンミラーから反射した前記光ビームを前記感光性画像面で前記高速走査方向及び副走査方向に焦点合わせするポリゴン後光学系であって、前記ポリゴンミラー後光学系が、前記ポリゴンミラーと前記感光性画像面との間に配置され、前記感光性画像面上における前記光ビームの走査の線形性を制御する二つのシリンドリカルレンズを有するｆθレンズグループと、前記ｆθレンズグループと前記感光性画像面との間に配置され、前記感光性画像面上で前記走査線の走査に沿って前記光ビームのウォブル補正を行うシリンドリカルミラーと、前記ｆθレンズグループとウォブル補正用前記シリンドリカルミラーとの間の光路に配置された折り返しミラーと、前記折り返しミラーと前記感光性画像面との間の光路に配置され、前記ラスタ出力スキャナ画像形成システムの汚染を防ぐ出口ウィンドウとを含むポリゴン後光学系を有し、
ポリゴンミラー前光学系であって、前記ポリゴンミラー前光学系が、前記光源と前記ポリゴンミラーとの間の光路に配置された非球面コリメータレンズと、前記コリメータレンズと前記ポリゴンミラーとの間の光路に配置されたアパーチュアと、を含み、前記コリメータレンズが前記アパーチュアを通る前記光ビームの光学スループットを最大化するように移動可能であり、さらに前記ポリゴンミラー前光学系が、前記アパーチュアと前記ポリゴンミラーとの間の光路に配置された四つのレンズを有するシリンドリカルレンズグループを含み、前記シリンドリカルレンズグループは副走査方向のみにパワーを有し、前記コリメータレンズ及び前記シリンドリカルレンズグループが、前記ポリゴンミラーの各ファセットでビームの走査方向のコリメートを維持しつつ前記ポリゴンミラーの各ファセットで副走査方向に前記光ビームを焦点合わせし、前記シリンドリカルレンズグループの第１のレンズ及び第２のレンズが前記二つの光ビームの接線方向の焦点補正のために前記光路で一緒に移動可能であり、前記シリンドリカルレンズグループの第３のレンズが、前記二つの光ビームのサジタル焦点補正及び前記二つの光ビームのビーム分離補償のために回転可能であり、前記シリンドリカルレンズグループの第４のレンズが前記二つの光ビームのサジタル焦点補正及び前記二つの光ビームのビーム分離補償のために回転可能であり、前記ポリゴン前光学系が、前記シリンドリカルレンズグループと前記ポリゴンミラーとの間の光路に配置された二つの折り返しミラーと、前記折り返しミラーと前記ポリゴンミラーとの間の光路に配置され、前記ポリゴンミラーの汚染及び乱れを防ぐ走査ウィンドウと、をさらに含むポリゴンミラー前光学系とを有する、ラスタ出力スキャナ画像形成システムであって、前記光ビームが、前記二つの織り返しミラーと前記走査ウィンドウとの間の光路に配置された前記ｆθレンズグループを透過する、
ラスタ出力スキャナ画像形成システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラスタ走査システムに関し、より詳細には、オーバーフィルド回転ポリゴンミラーファセット、シリンドリカル走査光学素子、及び独立して移動可能なレンズを有する、デュアル赤外ビーム、ダブルパスラスタ走査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの従来技術のラスタ出力スキャナ(ROS)は、ポリゴンの回転軸に平行な平坦な反射面、即ちファセットを有する回転ポリゴンを利用する。一般的なシステムでは、ビームはダイオードレーザのようなコヒーレント光源から放射される。光は、ポリゴン前調節光学系(pre-polygon conditioning optics)を通過し、入力信号にしたがって変調され、回転ポリゴン面に向けられる。一般的に３〜15krpmの範囲のポリゴンの高速回転は、ポリゴン後調節レンズ(post-polygon conditioning lens)を介してビームを走査させ、感光性画像面の処理幅全体にわたってレーザスポットを画像状に形成させる。
【０００３】
これらの従来技術のROSシステムでは、ポリゴン前調節光学系は通常アンダーフィルドファセットデザインに含まれ、例えば回転ポリゴンに向けられた光ビームは、各回転ファセットの一部分のみを照射する。
【０００４】
オーバーフィルドファセットデザインでは、光ビームは各ファセット及び隣接するファセットの小部分を完全に照射する。オーバーフィルドデザインでは、画像媒体で所与のスポットサイズを生成するために必要なファセットサイズについての必要条件は大きく緩和されるため、より多くのファセットが同じ直径のポリゴンに収容可能となる。これによって、走査システムは所与のポリゴンモーターで一秒当たりより多くの走査線を形成することが可能となるか、或いはより低電力でより低価格のポリゴンモーター駆動装置の使用が可能となる。オーバーフィルドデザインは幾つかの欠点がある。アンダーフィルドデザインのスループット効率５０％と比較して、スループット効率が比較的低く（２０％）、画像形成ファセットの照射はアンダーフィルドデザインほど均一ではない。低効率を許容するためには、高出力のレーザダイオードが必要になる。
【０００５】
ROSシステムにおいて走査するために光学的に整形され、使用されるコヒーレントレーザビームを生成するためにレーザダイオードを使用することは、走査技術において周知である。個々のビームがビデオ信号によって独立に変調されるマルチビームを形成するために複数のレーザダイオードを使用し、マルチビームが変調ビームとして記録面を走査することも公知である。これらのマルチビームを適用するために、近接配置したレーザダイオードのアレイを使用する利点が分かっている。近接配置したダイオードによってマルチビーム処理が可能になり、持続波、単一ビームガス又はレーザダイオードを用いるシステムと比較してデータスループットが向上する。一般的には、マルチビームシステムのレーザダイオードは、ダイオードを駆動、即ち変調する別個の電源によって個々にアドレス可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、オーバーフィルド回転ポリゴンミラーファセット及びシリンドリカル走査光学素子を有するデュアル赤外ビーム、ダブルパスラスタ走査システムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、デュアル赤外ビームラスタ走査システムは、回転ポリゴンミラー上のオーバーフィルドファセット及び二シリンドリカルレンズ素子ｆθレンズグループを透過したダブルパスを有する。このラスタ走査システムは、ポリゴン前光学系に非球面コリメータレンズ、アパーチュア及び四レンズ素子シリンドリカルレンズグループを有し、ポリゴンミラー後光学系に二シリンドリカルレンズ素子ｆθレンズグループ及びシリンドリカルウォブル補正ミラーを有する。
【０００８】
四レンズ素子シリンドリカルレンズグループの最初の二つのレンズは、デュアルビームの接線方向の焦点最適化補正のために一緒に移動することができる。四レンズ素子シリンドリカルレンズグループの第３及び第４のレンズは、デュアルビームのサジタル焦点補正及びビーム分離補償の最適化のために独立して回転することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、ラスタ出力走査(ROS)システム１０が本発明の実施の形態として例示されている。好適な光学系１０のデザイン仕様は、12.2インチ(310mm)の走査線にわたって１インチ当たり600ピクセルの解像度を必要とする。
【００１０】
一対のレーザダイオード１２及び１４は、780nmの赤外波長領域で一対の変調光ビーム１６及び１８を射出する。デュアルダイオードは約25μｍ離間しており、副走査方向(cross scan direction)にオフセットするように光学系中において配列している。
【００１１】
光ビーム１６及び１８は、レーザダイオード１２及び１４の平坦なFK5ショットガラスウィンドウ２０を透過する。デュアルビーム１６及び１８は次に平凸非球面SF8ショットレンズ２２によってコリメートされる。
【００１２】
非球面コリメートレンズ２２を一旦透過すると、デュアルビームはアパーチュア又は矩形絞り２４を通過し、ここで各ビームの強度の一部が減衰する。アパーチュア２４はＦナンバーを制御し、デュアルビームによって形成されたスポットサイズを制御する。矩形の長軸は主走査面方向にあり、矩形の短軸は副走査面方向にある。コリメータレンズはデュアルビームの光路を横方向に移動可能であり、アパーチュアを通る最大光学スループットが可能となる。
【００１３】
光ビーム１６及び１８は次に四素子シリンドリカルレンズグループ２６によって焦点が合わされる。シリンドリカルレンズグループ２６は、第１の凹平BK7ショットレンズ２８、第２の平凸BK7ショットレンズ３０、第３のシリンドリカル平凸BK7ショットレンズ３２、及び第４のシリンドリカル平凸BK7ショットレンズ３４からなる。
【００１４】
シリンドリカルレンズグループ２６の焦点距離及び位置によって、回転ポリゴンミラー３８のオーバーフィルドファセット３６の副走査面方向のデュアルビームの焦点が合わされる。デュアルビームは、ファセット３６の主走査方向にはシリンドリカルレンズグループ２６によってコリメートされたままである。
【００１５】
四レンズ素子シリンドリカルレンズグループ２６の最初の二つのレンズ２８及び３０は、デュアルビームの接線方向の焦点最適化補正のために光路に沿って横方向に一緒に移動することができる。四レンズ素子シリンドリカルレンズグループ２６の第３のレンズ３２は、デュアルビームのサジタル焦点補正及びビーム分離補償の最適化ために独立して回転することができる。四レンズ素子シリンドリカルレンズグループ２６の第４のレンズ３４は、デュアルビームのサジタル焦点補正及びビーム分離補償の最適化ために独立して回転することができる。
【００１６】
シリンドリカルレンズグループ２６によって副走査面方向に焦点が合わされると、デュアルビームは第１の折り返しミラー４０の平面で反射し、次に第２の折り返しミラー４２の平面でファセット３６の方向に反射される。
【００１７】
二回の反射後、デュアルビームは二素子ｆθレンズグループ４４を透過する。ｆθレンズグループは第１のシリンドリカル凹平F2ショット走査レンズ４６及び第２のシリンドリカル平凸SF10ショット走査レンズ４８からなる。第２の折り返しミラー４２で反射された後、デュアルビームは凸側から第２のｆθ走査レンズ４８を透過し、続いて平らな側から第１のｆθ走査レンズ４６を透過する。
【００１８】
次に、デュアルビームは平らなBK7ショットガラスウィンドウ５０を透過して回転ポリゴンミラー３８のファセット３６をオーバーフィルする。ウィンドウ５０は、回転ポリゴンミラーが原因の乱気流及び異物による汚染がROSシステム１０の他の光学素子に及ぼす影響を取り除く役目を果たす。
【００１９】
デュアルビーム１６及び１８はオーバーフィルドファセット３６によって反射される。ポリゴンファセット面の回転によってデュアルビームが受光体面５２を横切って走査する。
【００２０】
デュアルビーム１６及び１８は再び平らなウィンドウ５０を透過し、次に再びｆθレンズグループ４４を反対方向にダブルパスで透過する。
【００２１】
光ビーム１６及び１８は、第１のシリンドリカル凹平F2ショット走査レンズ４６及び第２のシリンドリカル平凸SF10ショット走査レンズ４８を順に透過する際に、二素子ｆθレンズグループ４４によって焦点が合わされ、線形化される。
【００２２】
ポリゴン後ｆθレンズグループ４４は、ポリゴンミラー３８の回転と受光体面５２での走査ビーム１６及び１８の走査方向への偏向との間に線形関係を与えるように設計されている。受光体５２は処理方向に移動する。ｆθレンズグループの主な機能は、ポリゴンの回転の単位角当たりの均一なスポット変位に関して走査の線形性を制御することである。
【００２３】
ｆθレンズグループ４４の後、デュアルビーム１６及び１８は、平らなBK7ショットガラス出口ウィンドウ５８を透過する前に、第３の折り返しミラー５４の平面によって反射され、次にシリンドリカルウォブル補正ミラー５６によって反射される。出口ウィンドウ５８はゼログラフィックエンジンの他の部分からROSシステム１０を分離し、インク、グリス、汚れ及び他の異物がROS光学素子に入らないようにする。
【００２４】
出口ウィンドウ５８を透過した後、デュアルビーム１６及び１８は受光体５２の表面に当たって二つのスポットを形成する。回転ポリゴンミラー３８によって受光体表面５２を横切って走査されると、二つのスポットは各々少なくとも12インチ（即ち、少なくともページ幅）の走査線を生成する。
【００２５】
ｆθ走査レンズグループ４４及びシリンドリカルウォブル補正ミラー５６は、コリメートされ反射された光ビーム１６及び１８を受光体面５２の画像平面上に高速走査方向に焦点を合わせ、ファセット３６上で副走査方向に焦点合わせされた光を受光体面５２の画像平面上に再結像する。ミラー５６はデュアルビームのウォブル補正又は動作補償光学系を提供する。
【００２６】
本発明の赤外レーザダイオードは、受光体表面の画像面で10erg/cm2のエネルギー密度を提供する。このエネルギー密度は、600ドット／インチの解像度で１分当たり100ページの性能のために必要とされる。
【００２７】
本発明のROSのオーバーフィルドファセットによって、より多くのファセットを有するより小型のポリゴンミラー、ダイオードパワーを最大限に利用するためのより高いデューティーサイクル及びより低いジッターの実現が可能となる。
【００２８】
ダブルパスROSと結合されたデュアルレーザダイオードのサジタルオフセットによって、受光体におけるより均一な接線方向のスポットサイズが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって形成されたデュアル赤外ビーム、ダブルパスラスタ走査システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１０    ラスタ出力走査システム
１２、１４    レーザダイオード
１６、１８    デュアルビーム
２６    シリンドリカルレンズグループ
３６    ファセット
３８    ポリゴン回転ミラー
４０、４２、５４    折り返しミラー
４４    二素子ｆθレンズグループ
５２    受光体面
５８    出口ウィンドウ
【図１】
0004391648.tif 000002