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JP2834978B2 - スキャニングシステム - Google Patents

スキャニングシステム

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JP2834978B2
JP2834978B2 JP5191471A JP19147193A JP2834978B2 JP 2834978 B2 JP2834978 B2 JP 2834978B2 JP 5191471 A JP5191471 A JP 5191471A JP 19147193 A JP19147193 A JP 19147193A JP 2834978 B2 JP2834978 B2 JP 2834978B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ出力強度と、ミ
ラー反射率と、変調器効率と、システム形状寸法等に関
するエラーが個々に判定され、共通基準値に比例させ、
組み合わされ、改善したイメージ精度を提供する補正信
号を生成するスキャニングシステムに関する。
【０００２】なお、本明細書の記述は本件出願の優先権
の基礎たる米国特許出願第０７／９２２，６５３号（１
９９２年７月３１日出願）の明細書の記載に基づくもの
であって、当該米国特許出願の番号を参照することによ
って当該米国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の
一部分を構成するものとする。
【０００３】
【従来の技術】スキャニングシステムの分野では、特
に、価格競争のためコンポーネントの精度を落としたシ
ステムでは、そのコンポーネントのパフォーマンスが変
動するためエラーが生じる。例えば、スキャニングシス
テムのレーザはコンポーネントの経時変化か、あるい
は、電源の周波数特性により出力が変動する。あるい
は、例えば、ポリゴンミラーの反射率はファセットごと
に変動する。
【０００４】スキャニングシステムの変動は、エラーが
減少するか、あるいはイメージにエラーがなくなるよう
に補正する必要がある。他のアプローチとしては、露光
エラーのサムサンプリングを一般的にモニタするのに適
するセンサを用いて、イメージエラーを補正するものが
ある。このような従来の試みは、個々のコンポーネント
の変動をそれぞれ適正な方法でモニタし、個々の変動ま
たはエラーを組み合わせ、しかも、その組み合わされた
エラーを調整することにより、各コンポーネントにより
導入されたエラーを補正することは無視している。
【０００５】例えば、米国特許第4,400,740 号（発明
者：Traino他）には、露光ビームの強度をモニタし、そ
の強度の変動を補正するのに適したスキャニングシステ
ムが記述されている。しかし、米国特許第4,400,740 号
で教示される方法によれば、イメージプレーンにある光
受容体をレーザビームが露光する時間のうちの比較的長
い期間の間に、スキャニングビームを一瞬間インタセプ
トするのに適した単一のセンサを用いて、レーザビーム
の強度をモニタする。露光変動を制御するこれらの方法
は、ポリゴンファセットの反射率エラーか、あるいはレ
ーザビーム強度の低周波変動を補正するのには充分であ
るが、レーザビーム強度の高周波変動を補正するには適
合しない。
【０００６】別の例として米国特許第4,831,247 号（発
明者：Ishizaka）がある。この米国特許第4,831,247 号
の教示によれば、上記米国特許第4,400,740 号に記述さ
れたような単一の検知器を利用しているが、異なる制御
回路を用いて、ポリゴンファセット反射率エラーに起因
するイメージングビーム強度変動関数として、レーザビ
ームを変調させている。このようなアプローチは、上述
したように、レーザビーム強度を連続的にモニタするの
には適さず、そのため、レーザビーム強度の高周波変動
を補正するのにも適さない。この米国特許第4,831,247
号は、バイアスを連続的に掛けてポリゴンファセット反
射率の変動をモニタする方法を教示する。しかし、その
方法によれば、バイアスを連続的に掛けてポリゴンファ
セット反射率の変動を並行してモニタすることができな
い。さらに、その方法によれば、基準レーザビームの強
度の変動と、ポリゴンファセットの反射率の変動を区別
しない。このような補正方法によれば、基準レーザのレ
ーザ強度変動位相がイメージングレーザの強度変動とず
れる場合、露光のエラーが倍増する虞がある。
【０００７】Montagu, "Laser Beam Scanning", Gerald
F. Marshall Editor, published by Marcel Dekker, I
nc. (1985), at page 255-274 には、ガルバノメータ
と、共鳴ミラースキャニングシステムとを用いたとき
に、フラットフィールド(flat field)スキャニング位置
エラーを補正する電気的な手段が記述されている。他の
エラーの原因として、例えば、レーザ強度安定性エラー
等を挙げている。しかし、"Laser Beam Scanning"によ
れば、そのエラーを個々に検出し、エラー補償信号を合
成し、そのシステムのスキャニングエラーの幾つかをグ
ループで補償する電気的な手段は教示されていない。
【０００８】後程明らかになるが、連続的なエラーと離
散的なエラーを共にモニタし、個々にモニタされた連続
および離散的なエラーを組み合わせて連続的なシステム
エラー補正信号にし、その補正信号を印加し、そのシス
テムのエラーを補償するシステムを提供するのは利点が
あることを確信する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザと、該
レーザからのレーザビームをイメージデータ信号に基づ
き変調する音響光学変調器と、複数のファセットを有す
る回転ポリゴンであって、前記音響光学変調器により変
調されたレーザビームをイメージプレーンに向けて反射
させライン走査するための回転ポリゴンと、前記レーザ
ビーム強度変動を測定する強度変動測定手段と、前記回
転ポリゴンの各ファセットのファセット反射率変動を測
定する反射率変動測定手段と、該反射率変動測定手段に
より測定されたファセット反射率変動と、前記強度変動
測定手段により測定されたレーザビーム強度変動とに基
づき、レーザビーム強度変動とファセット反射率変動と
を補正する補正手段と、前記レーザビーム強度変動と前
記ファセット反射率変動に従って前記イメージデータ信
号を変調するイメージデータ信号変調手段とを有するス
キャニングシステムにおいて、前記各ファセットのラジ
アル突出エラー値を確立するラジアル突出エラー値確立
手段と、該ラジアル突出エラー値確立手段により確立さ
れたラジアル突出エラー値に比例するラジアル補正信号
を生成するラジアル補正信号生成手段と、該ラジアル補
正信号生成手段により生成されたラジアル補正信号に基
づき前記イメージデータ信号のピクセルレートを補正す
るピクセルレート補正手段とを備えたことを特徴とす
る。
【００１０】本発明は、ラジアル位置エラー補正値を確
立するラジアル位置エラー補正値確立手段と、前記ラジ
アル位置エラー補正値と前記ラジアル突出エラー値とを
合成し、ラジアル位置エラー補正値とラジアル突出エラ
ー値の和に比例するラジアル補正信号を生成する補正信
号生成手段と、該補正信号生成手段により生成されたラ
ジアル補正信号に従って、前記イメージデータ信号のピ
クセルレートを補正するピクセルレート補正手段とをさ
らに備えることができる。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】本発明の第１の態様はレーザスキャニング
システムに関する。このレーザスキャニングシステム
は、スキャニングシステムの少なくとも２つの要素で生
じる変動またはエラーを表す電気信号を生成する手段
と、共通基準に対する前記エラー信号をそれぞれ比例変
換またはスケーリング変換する手段と、スケーリング変
換されたエラーを合成し、全システムエラーを生成する
手段とを備えている。全システムエラー信号を用いて、
イメージ情報を変調し、システムエラーを補正し、この
ようなシステムエラーを実質的に減少させる。よって、
スキャニングシステムのイメージング品質が改善され
る。
【００２８】特に、本発明は、１）レーザビーム強度の
低周波および高周波変動またはエラーを検知してレーザ
ビームの強度を連続的にモニタし、レーザビーム強度を
表す電気信号を生成する手段と、２）ポリゴン反射鏡の
個々のファセット反射率変動またはエラーを表す電気信
号を生成する手段と、３）イメージング領域を反射レー
ザビームでスキャンすることにより生じるエラーを表す
電気信号を生成する手段とを含む。共通基準に対してこ
れらの電気信号を比例変換またはスケーリング変換する
手段を提供する。これら比例変換またはスケーリング変
換させた信号を合成することにより全エラー補正信号に
する手段を提供する。全エラー補正信号を用いてイメー
ジデータ信号を変調し、変調されたイメージ信号であっ
て、スキャニングシステムの変動を補償する信号を生成
する。変調イメージ信号を用いて音響光学変調器のよう
な変調器によりレーザビームを変調し、イメージごと
に、補正露光をイメージプレーンに供給する。
【００２９】また、本発明は、イメージの位置的なエラ
ーを生じるスキャナ形状寸法を補正する手段を含む。例
えば、２つのスキャナ形状寸法エラー補正が教示されて
いる。第１のエラーはラジアル形状寸法を用いてイメー
ジを生成することによるものである。このエラーはラジ
アル位置エラーと呼ばれる。第２のエラーはラジアル突
出エラーと呼ばれる。これらのエラーを補正する電気的
なラジアル補正信号を生成する手段が記述されている。
ラジアル形状寸法によるエラーを補正したイメージを、
そのラジアル補正信号により形成することができる。
【００３０】本発明の第２の態様はスキャニングシステ
ムのエラーを補正する方法に関する。本発明に係る第２
の態様は、レーザビームと、このレーザビームを変調す
るようにした音響光学変調器と、変調ビームをイメージ
プレーンに反射させるようにしたファセットを有する回
転ポリゴンと、ピクセルレートで駆動されるイメージデ
ータ信号とを有するスキャニングシステムであって、 ａ）強度が変動するレーザビームの強度を検出するステ
ップと、 ｂ）ポリゴンの各ファセットの反射率を測定し、ファセ
ット反射率変動を獲得するステップと、 ｃ）速度露光エラーを決定するステップと、 ｄ）検出された強度変動を共通基準に対して比例変換さ
せ、レーザビーム強度変動に比例する強度変動信号を生
成するステップと、 ｅ）ファセット反射率変動を前記共通基準に対して比例
変換させ、ファセット反射率変動に比例するファセット
反射率変動信号を生成するステップと、 ｆ）前記速度露光エラーを前記共通基準に対して比例変
換させ、速度露光エラーに比例する速度露光補正信号を
生成するステップと、 ｇ）前記強度変動信号と、前記ファセット反射率変動信
号と、前記速度露光補正信号とを合成し、エラー補正信
号を供給し、前記エラー補正信号により、前記レーザビ
ーム強度変動と、前記ファセット反射率変動と、前記速
度露光エラーを補正するステップと、 ｈ）前記エラー補正信号をイメージデータ信号に合成
し、変調イメージ信号を供給するステップと、 ｉ）前記ポリゴンの回転とともに、前記変調イメージ信
号に従って、前記音響光学変調器を制御し、イメージご
とに補正露光をイメージプレーンに供給するステップと
を備えたことを特徴とする。
【００３１】本発明に係る第２の態様は、さらに、 ｊ）ラジアル位置エラー補正値を決定するステップと、 ｋ）ラジアル突出エラー値を決定するステップと、 ｌ）前記ラジアル位置エラー補正値と、前記ラジアル突
出エラー値を合成し、前記ラジアル位置エラー補正値
と、前記ラジアル突出エラー値の和に比例するラジアル
補正信号を生成するステップと、 ｍ）前記イメージデータ信号のピクセルレートを前記ラ
ジアル補正信号に従って修正するステップとを備えたこ
とを特徴とする。
【００３２】本発明の第３の態様はスキャニングシステ
ムのエラーを補正する方法に関する。回転ポリゴンであ
って、変調ビームをイメージプレーン上に反射させるよ
うにしたファセットを有するポリゴンと、ピクセルレー
トで駆動されるイメージデータ信号とを有するスキャニ
ングシステムにおいて、 ａ）ラジアル突出エラー値を確立するステップと、 ｂ）前記ラジアル突出エラー値に比例するラジアル補正
信号を生成するステップと、 ｃ）前記イメージデータのピクセルレートを前記ラジア
ル補正信号に従って修正するステップとを備えたことを
特徴とする。
【００３３】一変形例では、ラジアル位置エラー補正値
をラジアル突出値と合成し、ピクセルレートを修正する
ためのラジアル補正信号を生成することができる。
【００３４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図において、同一符号は同一部分を示す。
スキャニングシステムには、高精度の出力または入力機
能を必要とするものがある。過去には、このような高精
度は、非常に高精度で、かつ、非常に一様なコンポーネ
ントと光学系を用いることにより、得られることが多か
った。これら過去の例では、高価なコンポーネントを用
いることになるので、スキャニングシステムの価格が高
騰した。本発明によれば、精度が低く、従って、コスト
が低いコンポーネントを用いることができる。しかし、
このようなコンポーネントに関わらず、スキャニングシ
ステムの精度を落とすことがない。本発明によれば、ス
キャナの機械的なコンポーネントや形状寸法の精度は、
電気的な手段により補償される。
【００３５】医療上、ハードコピーを得るため、イメー
ジごとに銀塩フィルムを露光するのに適するレーザラス
タスキャニングシステムのコンテキストで、本発明を記
述することができるが、本発明が他の出力装置、例え
ば、レーザプリンタと、レーザプロッタと、立体描画装
置と、レーザマシニングシステムに適用可能であること
は直ちに明らかになるであろう。本発明は、入力または
読取りスキャナの分野に適用可能であり、出力スキャニ
ング装置に含まれるエラーは、入力スキャニング装置に
含まれるエラーに等しいことは周知である。
【００３６】線形露光を行うことができるスキャニング
システムのコンテキストで、本発明を特に記述するが、
エリア露光を行うようにしたスキャニングシステムに適
用可能である。同様に、ポリゴンまたはラスタスキャニ
ングの使用に対する教示の多くは、ガルバノメータスキ
ャナと、共鳴(resonant)スキャナと、モータエンコーダ
スキャナと、ホログラフスキャナ等にも適用可能であろ
う。本発明は、連続階調または中間調システムのいずれ
かで、ハロゲン化銀と、フォトポリマと、光伝導体と、
他の感光剤とともに用いることができる。
【００３７】図１は本発明に係るスキャニングシステム
１００のブロック図を示す。このシステムはレーザ１０
２を備え、レーザ１０２の出力ビーム１０４は偏光され
ている。典型的には、レーザ１０２はヘリウムネオンレ
ーザであり、その出力ビーム１０４は波長が 632.8 nm
であり、パワーは約４ mW である。このレーザビームの
一部、例えば、４％がビームスプリッタ１０６により反
射され、反射ビーム１０４′となる。反射ビーム１０
４′はセンサ１０８、例えば、フォトダイオードを照射
する。センサ１０８は反射ビーム１０４′の強度を連続
的にモニタするのに適する。反射ビーム１０４′は出力
ビーム１０４と百分率比例するので、センサ１０８は、
実際上、ビーム１０４の強度をモニタするようになって
いる。ビームモニタリング回路１７０は、後程詳細を説
明するが、センサ１０８に信号線１７１により電気的に
接続されている。ビームモニタリング回路１７０はセン
サ１０８からの電気信号を正規化された読み出し信号に
変換するようになっている。その読み出し信号はビーム
１０４の強度（反射ビーム１０４′でモニタされた強
度）の変動に比例する。ビーム１０４の残りの部分はビ
ームスプリッタ１０６を介してビーム１１０として実質
的に導かれる。ビーム１１０はビーム１０４および１０
４′と百分率比例するので、ビームモニタリング回路１
７０で生成された電気信号も連続バイアス状態でビーム
１１０の強度に比例する。システムには、その他の合焦
光学系があった方が好ましい。その理由は当業者に公知
である。これらの光学系は本発明を理解する上で本質的
なものではないので図示していない。
【００３８】そして、ビーム１１０は音響光学変調器１
１２に導かれる。音響光学変調器１１２はビーム１１０
を変調して、１次変調ビーム１１４を生成するようにな
っている。そして、変調ビーム１１４は回転しているポ
リゴン１２０に導かれる。このポリゴン１２０はミラー
ファセット１２０ａ−ｆを有する。好ましい実施例で
は、ポリゴン１２０は２０個のファセットを有するが、
図には、６つのファセットを示す。そして、各ファセッ
ト１２０ａ−ｆにより、ビーム１１４は連続的に反射さ
れ、反射ビーム１１４′が生成される。ポリゴン１２０
は回転しているので、各ファセット１２０ａ−ｆからの
反射ビーム１１４′により、イメージプレーン１２４が
ラインスキャンされる。ポリゴン１２０の各ファセット
１２０ａ−ｆには、反射率の変動があり、ラジアル方向
に突出があり、スキャンされたビーム１１４′の相対的
な変動またはエラーが生じる角度に変動があることを指
摘することは、本発明を正確に理解する上で重要なこと
である。当業者に周知の角度変動は２種類ある。第１の
角度変動はピラミッドエラーとして知られているもので
ある。この好ましい実施例のシステムでは、ピラミッド
エラーは、ビーム１１４′を介して導くことにより実質
的に補正される。第２の角度変動は当業者がファセット
ツファセット(facet-to-facet)と呼んでいるものであ
り、スキャンセンサ１２６を始動する手段により補正さ
れるのが好ましい。
【００３９】ラジアル突出エラーはポリゴン１２０の中
心から各ファセット１２０ａ−ｆの面に至る距離が異な
るために生じるものである。このため、イメージプレー
ン上を横切るビーム１１４′の速度が変動する。センサ
１２６および１２８は、好ましくは、イメージプレーン
のすぐ外の２つの異なる点でスキャニングビーム１１
４′を交差させるようになっているので、各ファセット
１２０ａ−ｆに対して、センサ１２６および１２８から
の信号を利用して、ビーム１１４′の速度変動を測定す
ることができる。センサ１２６および１２８からの信号
は信号線１３０および１３２を介してそれぞれ参照テー
ブル１３４に送信される。ラジアル方向突出エラーに起
因する速度変動は、各ファセット１２０ａ−ｆに対し
て、センサ１２６および１２８を用いて測定される。そ
して、測定されたラジアル方向突出エラー値は、各ファ
セット１２０ａ−ｆに対して、参照テーブル回路１３４
にリストアップされる。参照テーブル１３４は、信号線
１３６を介して、イメージデータソース１３８に伝送さ
れ、イメージデータソース１３８から読み出されたイメ
ージデータのタイミングに応じて信号を供給するように
なっている。このタイミングはピクセルレートといわれ
ることが多い。このようなタイミングは、例えば、この
タイミングの開始時点で、センサ１２６によりスキャン
信号の開始が与えられ、このタイミングの終了時点で、
イメージデータソース１３８がそのデータの読み出しを
開始し、イメージプレーン１２４の適正な位置を露光す
るタイミングである。参照テーブル回路１３４は、イメ
ージプレーン１２４に書かれるラインごとに、ファセッ
ト１２０ａ−ｆのラジアル突出エラーと、ラジアル速度
エラーと、後程説明する他のエラーの関数に従って、読
み出されたイメージデータのピクセルレートを補正す
る。
【００４０】参照テーブル１３４からのピクセルレート
信号に基づき、イメージデータソース１３８は、D/A 変
換器１４２のデータ入力端子に結合された信号線１４０
を介してイメージデータ信号を適正なタイミングで読み
出す。
【００４１】そして、これらタイミングをとったイメー
ジデータ信号は、D/A 変換器１４２により、アナログイ
メージ信号に変換される。そのアナログイメージ信号
は、D/A 変換器１４２の基準入力端子に印加される信号
線１５６上の信号に従って変調される。D/A 変換の間、
イメージ信号は光度エラーを補正し、変調されたイメー
ジ信号を生成する。そして、変調されたイメージ信号は
信号線１４４を介して変調器ドライバ１４６に出力され
る。変調器ドライバ１４６はその変調されたイメージ信
号を補正し、振幅変調された無線周波信号にする。つい
で、この信号は信号線１４８を介して音響光学変調器１
１２に渡される。音響光学変調器１１２は変調されたビ
ーム１１４の変調を制御する。
【００４２】ビームモニタリング回路１７０はレーザ１
２０強度変動をモニタし、強度補正信号を信号線１５４
を介して変調信号生成器１５２に出力する。その強度補
正信号はレーザ出力ビーム１０４の正規化された変動に
比例する。参照テーブル１３４から信号線１５８および
１５９を介して得られるエラー補正信号は、変調信号生
成器１５２内のビームモニタリング回路１７０からの強
度補正信号と合成される。変調信号生成器１５２はエラ
ー補正信号を信号線１５６を介してD/A 変換器１４２の
基準ポートに出力する。D/A 変換器１４２の基準ポート
を利用してレーザビーム１０４と、記録ビーム１１４′
強度エラーを補正し、反射ビーム１１４′は、スキャナ
変動、例えば、レーザ強度変動と、ファセット反射率変
動と、速度露光エラーとを補償する記録強度を有するこ
とになる。
【００４３】ファセット１２０ａ−ｆ反射率エラーを事
前に特徴付け、正規化された反射率エラー情報を参照テ
ーブル１３４のリストに入力するのが好ましい。このよ
うにして、スキャン中、ファセット１２０ａ−ｆ反射率
エラーを信号線１５８を介して変調信号生成器１５２に
フィードバックすることができる。このようなシステム
の場合、信号を信号線１６４を介して参照テーブル１３
４に送信するため、少なくとも１つのエンコーダパルス
を出力するエンコーダ１６０を、ポリゴン１２０に取り
付けるのが好ましい。信号線１６４上のエンコーダ信号
と、例えば、信号線１３０上のスキャン開始信号を合成
することにより、ビーム１１４′を反射するための個々
のファセット１２０ａ−ｆを、参照テーブル１３４によ
り追跡することができる。このようにして、ファセット
１２０ａ−ｆにより現在反射されているビーム１１４′
に基づき、参照テーブル１３４は適正なファセット反射
率変動信号を変調信号生成器１５２に発行し、補正ピク
セルレートをイメージデータソース１３８に発行する。
従って、変調されたイメージ信号は音響光学変調器をポ
リゴンの回転に従って制御し、イメージプレーンに対し
イメージごとに補正露光を行う。
【００４４】図１ないし図４を説明する。図１ないし図
４から、本発明により取り扱われるスキャニング変動を
明確に理解することができる。図２はイメージプレーン
をビームでスキャンする際に含まれる種々のエラーの幾
つかの効果を示す。ただし、本発明により教示されるよ
うな補正は利用していない。図２には、システム１００
のラジアル方向露光エラーと、レーザ高周波強度変動
と、ファセット反射率エラーの補正されていないエラー
をプロットした。Ｙ軸はイメージプレーンをビームによ
り露光した単一のラインでの百分率エラーを示す。ただ
し、イメージデータ信号は一定でＯＮ状態であるとす
る。Ｘ軸はスキャン中心からの距離を示す。この場合、
図１に示すイメージプレーン１２４の中心にあるものと
する。図２に示す振動波形はレーザからオリジネートさ
れたものであり、この例の変動は１％の２０KHz 強度変
動である。この変動を次のようにして補正する場合、図
３に示すような露光エラーが生じる。すなわち、本発明
により教示されるように、図２に示すビームモニタリン
グ回路１７０からの正規化された強度エラー補正信号を
利用するとともに、その信号を変調する変調信号生成器
１５２によりD/A 変換器１４２の基準ポートに供給し、
ついで、D/A 変換器１４２から変調器１１２に供給して
強度変動を補正する。
【００４５】図３はモデル化されたスキャンシステムの
露光エラーを示す。この露光エラーは速度露光エラーと
ファセット反射率エラーのみを有する。Ｕ字形の曲線は
速度露光エラーの特性であり、イメージプレーンがフラ
ットフィールドである場合のスキャン半径の関数であ
る。このＵ字形曲線の中心はスキャンの中心であり、こ
の例では、２％だけオフセットされている。この２％の
オフセットはファセット反射率エラーの関数である。こ
のファセット反射率エラー関数は、典型的には、平均フ
ァセット反射率に対して約+/- ２％だけ変化させること
ができる。要するに、別のファセットは異なる反射率エ
ラーを有するかもしれない。そのため、図１に示す個々
のファセット反射ビーム１１８′の反射率エラーに従っ
て、このＵ字形の速度露光エラー曲線を上または下に移
動させることになる。ファセット反射率変動信号と、ビ
ームモニタリング回路１７０からの強度変動信号は合成
され、基準信号が補正され、変調信号生成器１５２を介
してD/A 変換器１４２に供給される場合、このＵ字形の
曲線によれば、スキャンの中心でのエラーは０％にな
る。図４はラジアルスキャンシステムを利用してフラッ
トプレーンを描画した場合の速度露光エラーを示す。
【００４６】速度によるエラーの出所は多いが、エラー
の大部分はスキャニングシステムの形状寸法に起因する
ものである。本発明では、ポリゴンの角速度の変動は当
業者に周知の方法を利用して補正されるものとする。ポ
リゴンと、フラットイメージプレーンを有するラスタス
キャニングシステムの場合、ラインをスキャンする間の
スキャン半径および角度の変化に起因する速度エラーが
生じる。このシステム形状寸法により、ビームラジアル
位置エラーと、速度露光エラーが共に生じる。さらに、
ポリゴンスキャンシステムでは、ビームはファセットの
異なる領域で反射されるので、エラーが生じる。ファセ
ットとビームの相対角が同一と仮定した場合、例えば、
ファセットの中心で反射されたビームは、そのビームが
指示する位置は、同一のファセットのエッジから反射さ
れたビームの指示する位置と異なることになる。あるい
は、例えば、ファセットがポリゴン中心からのラジアル
方向の突出が一様でなく、例えば、ポリゴンの回転軸が
偏心している場合のようにファセットの突出が一様でな
い場合、そのポリゴンによりイメージプレーンを横切る
時間が変動し、関連する位置および露光の精度が低下す
る。本発明は、電気的な手段によりスキャニングシステ
ムの形状寸法エラーをなくし補償するのに適している。
【００４７】図５を参照して、本発明で採用したこれら
のエラーをモニタし補償する手段をもっと完全に理解す
ることにする。図５に、図１に示す参照テーブル１３４
をより詳細に説明してある。図５では、（図１に示すセ
ンサ１２６および１２８により生成される）スキャン開
始信号およびスキャン終了信号は、信号線１３０および
１３２をそれぞれ介して、参照テーブル１３４に入力さ
れる。これらの信号はR-S フリップフロップ５０４に入
力される。フリップフロップ３０４は、スキャン開始信
号が受信されるハイレベルのディジタル信号を出力し、
スキャン終了信号が受信されるとローレベルのディジタ
ル信号を出力するようになっている。フリップフロップ
５０４の出力５０５は固定周波発振器５０６（および、
電圧制御発振器５６４）に共通のイネーブル信号として
入力される。フリップフロップ５０４の出力がハイレベ
ルになると、固定周波発振器５０６はその発振周波数で
パルス信号をカウンタ５１０に出力する。カウンタ５１
０は、そのパルス信号により、例えば、1-900 から連続
してカウントし、アドレス信号を信号線５１２上に出力
する。そのアドレス信号1-900 はRAM 参照テーブル５１
４および５５６の入力である。参照テーブル５１４は速
度露光補正に関係する値をリストアップした参照テーブ
ルである。好ましい実施例では、信号線５１２上の各ア
ドレス信号はファセットから反射されるビームの反射角
の一部を表す。各アドレスにより、参照テーブル５１４
からの信号出力値が生成される。参照テーブル５１４は
図４に示す速度露光エラーを補償するのに必要な速度露
光補正を表す。例えば、この好ましい実施例では、ファ
セットのビーム反射角が -13.5°ないし +13.5°であ
り、そのファセットからイメージプレーンに反射される
ビームを採用している。出力補正値は各アドレスごとに
計算される。各アドレスは0.03°のビーム反射角を表
す。補正のために用いられる好ましい式は、1/cos2φの
関数である。ただし、角度φは -13.5°ないし +13.5°
の角度を表し、そのステップは0.03°である。その時点
のアドレスコールに従って、出力速度露光補正値がD/A
変換器５１８に送信される。D/A 変換器５１８により、
参照テーブル５１４の速度露光補正値に比例する速度露
光補正電圧が生成される。速度露光補正電圧は、回路５
２２により、基準値Ｒに基づき比例変換させるか、ある
いはスケーリング変換され、速度露光補正信号が生成さ
れ、信号線１５９に出力される。速度露光補正信号は正
規化され、しかも、速度露光エラーがイメージプレーン
上で生じる露光エラーに比例する。例えば、図１に示す
変調器のD/A 変換器１４２に供給される正規化された基
準電圧が公称１ボルトであり、しかも、スキャン角度に
起因する速度で生じる露光エラーが最悪の場合６％であ
る場合は、信号線１５９上の速度露光補正信号は約−Δ
VEC ないし＋ΔVEC の値をとることになる。ただし、Δ
VEC は速度露光補正電圧であり、最大で0.03ボルトであ
る。固定周波発振器５０６からのパルス信号出力はカウ
ンタをドライブできるような周波数である。イメージプ
レーン上の実際のスキャン角に密接に関係させて、カウ
ンタ５１０はアドレス信号を参照テーブル５１４に出力
する。このようにして、テーブル５１４は、反射ビーム
のイメージテーブル上のスキャン角と同期させて、露光
補正値を出力する。好ましい実施例では、D/A 変換器５
１８の精度一杯に用いるのが有要である。従って、適正
な値の可変抵抗を用いて、回路５２２をインプリメント
することができる。
【００４８】第２のカウンタ５２８はポリゴンの個々の
ファセットを表すアドレス信号を供給するようになって
いる。第２のカウンタ５２８はポリゴンの次のファセッ
トを表すアドレスにインクリメントされる。エンコーダ
１６２から（図１に示す）信号線１６４を介して得られ
る信号は、第２のカウンタ５２８に供給され、第２のカ
ウンタ５２８がリセットされる。このようにして、第２
のカウンタ５２８はイメージプレーンをラインスキャン
するのに用いられる特定のファセットを追跡する。第２
のカウンタ５２８からの出力は参照テーブル５３２に供
給される。参照テーブル５３２は個々のファセットに関
する種々のエラー補正値を出力するようになっている。
例えば、テーブル５３２の出力１は反射率補正値を各フ
ァセットごとにリストアップする。これらの値はスキャ
ナが存命中は充分に変化しないので、これらの値は測定
され、スキャナのセットアップ中にリストアップされた
出力１に入れられる。出力１からの反射率補正値は、テ
ーブル５３２から信号線５３８を介してD/A 変換器５４
０に出力される。D/A 変換器５４０はファセット反射率
変動によるイメージプレーン上の露光エラーに比例する
アナログ電圧信号を生成する。
【００４９】D/A 変換器５４０からの出力は、回路５４
４により、同一の基準値Ｒに基づき、比例変換され、ス
ケーリング変換され、信号線１５８上の信号出力に比例
させ、ファセット反射率変動信号を生成する。例えば、
用いられている特定のポリゴンのファセット反射率変動
による露光エラーが４％である場合、信号線１５８上の
電圧信号が−ΔFRから＋ΔFRに変動することになる。Δ
FRはファセット反射率変動信号を表し、図１に示すD/A
変換器１４２への信号線１５６上の公称基準電圧が１ボ
ルトである場合、ファセット反射率変動信号ΔFRの最大
値は0.02ボルトである。再び、好ましい実施例を説明す
る。D/A 変換器５４０の精度一杯に使用することが有要
である。従って、回路５４４を適正な値の可変抵抗を用
いてインプリメントすることができる。
【００５０】D/A 変換器５１８からの比例変換するか、
あるいはスケーリング変換した出力であって、信号線１
５９上の信号（速度露光変動信号）と、D/A 変換器５４
０からの比例変換するか、あるいはスケーリング変換し
た出力であって、信号線１５８上の信号（ファセット反
射率変動信号）は、加え合わせ点５４５で、信号線１５
４上の強度補正信号と合成される。信号線１５４上の強
度補正信号は、後程詳細に説明するが、基準値Ｒに基づ
きスケーリング変換される。これらの信号を合成して、
全エラー補正信号を生成し、この全エラー補正信号は信
号線１５６を介してイメージデータD/A 変換器１４２の
基準入力端子に供給される。
【００５１】図５に示す参照テーブル５３２には、出力
２がリストアップされている。この例では、出力２はフ
ァセットラジアル突出エラーを補償するのに必要な補正
用の値を表す。このようなエラーの場合、スキャン開始
およびスキャン終了の間の時間はファセットごとに変化
する。例えば、イメージプレーンからファセットに至る
距離が平均的なファセットよりわずかに長い場合、イメ
ージプレーン上の反射スポット速度はわずかに速くな
る。イメージデータが平均ファセットスポットのレート
でイメージプレーンに記録される場合、スポット速度が
速いファセットで記録されたイメージは拡大され、しか
も、その露光速度がわずかに遅くなる。この種のエラー
は積算される。すなちわ、この種のエラーは、スキャン
の開始よりスキャンの終了で目立つようになる。ラジア
ル突出エラーを補償するため、テーブル５３２の出力２
のラジアル突出エラー値は、イメージデータの全体的な
ピクセルレートを補償するように確立される。例えば、
特定のファセットによるスポット速度がイメージプレー
ン上の平均スポット速度より１％だけ速い場合、この特
定ファセットに対する出力２ラジアル突出エラー値は、
全体的なピクセルレートを１％だけ増加させる値に対応
する。図５に示す例では、参照テーブル５３２からの出
力２は信号線５４６を介してD/A 変換器５４７に供給さ
れる。そして、そのD/A 変換器５４７はラジアル突出補
正信号を出力する。この信号はラジアル突出エラー値に
比例する。また、この信号は、加え合わせ点を介して供
給した後、電圧制御発振器５６４の出力周波数を補正す
る。
【００５２】既に説明したが、カウンタ１１０は連続的
にアドレス信号を生成し、そのアドレス信号を信号線５
１２を介して参照テーブル５５６に（同様に、参照テー
ブル５１４に）供給する。参照テーブル５５６はイメー
ジプレーンに記録されたイメージの離散的な部分に補正
値を供給する。イメージが例えばポリゴンミラーを用い
てスキャンされるが、特殊なスキャンレンズは利用され
ない場合、ラジアルエラーと、同様に、上述した速度露
光エラーが生じる。イメージデータが一定のピクセルレ
ートで記録される場合、そのイメージはスキャンの中心
から離れた位置で拡大される。その理由は、スキャンの
中心以外の領域上をスキャンするとき、スキャン半径
（ファセットからイメージプレーン上のスキャン点に至
る距離）が増加するからである。ピクセルレートがスキ
ャンの開始点および終了点で増加する場合、そのイメー
ジのスキャン半径拡大部分は効率的に圧縮されることに
なる。この圧縮により、スキャンラジアル位置エラーを
補償するようにすることができる。テーブル５５６に
は、ラジアル位置エラー補正値に対応する出力がスキャ
ニング角度の関数としてリストアップされている。好ま
しい実施例では、ラジアル位置エラー補正値は９００個
の値に分割される。分割された値はそれぞれそのスキャ
ンの分数角度を表す。例えば、この好ましい実施例で
は、全体的なスキャン角度は -13.5°から +13.5°まで
変化するが、出力ラジアル位置エラー補正値は0.03°ご
とに存在する。これらの値は1/cos2φの関数を用いて計
算される。例えば、出力φ１はスキャン開始位置、すな
わち、スキャン角度が -13.5°でのスキャンラジアル位
置エラー補正値を表すことになる。そのため、出力φ１
によりピクセルレート信号が約5.44％だけ増加すること
になる。スキャンの中心か、あるいは、スキャン角度０
°では、テーブル５６６からの出力ラジアル位置エラー
補正値がφ４５０になり、ピクセルレートはラジアル位
置エラーにより補正されない。
【００５３】テーブル５５６からのラジアル位置エラー
補正値はD/A コンバータ５６０でアナログ信号に変換さ
れる。そして、これらの信号は、ラジアル突出エラー補
償の結果生成された信号と回路５５０により加算され、
ラジアル補正信号が生成される。そして、そのラジアル
補正信号は電圧制御発振器５６４に印加される。その電
圧制御発振器５６４は図１に示す信号線１３６を介して
イメージデータソース１３８をドライブするようになっ
ているピクセルレートを生成する。
【００５４】参照テーブルでリストアップされた出力を
生成するのに用いられた種々の式と値が、設計選択の根
拠となることが多く、しかも、スキャンシステム形状寸
法ごとに変化するかもしれないことは、当然である。例
えば、イメージの中心はファセットからの反射角が０°
である位置に必ずしもある必要はない。すなわち、イメ
ージプレーンをオフセットすることができる。このよう
な場合、1/cos2φ補正はそのテーブルで補正され、その
オフセットを補正する。場合によっては、スキャンシス
テムの特定の設計者は実質的に等しい三角法、羃級数、
多項式を選択し、参照テーブルに補正値を生成すること
ができる。実際には、イメージを、例えば、フィルム上
に記録し、イメージ位置合わせ手段と、イメージ濃度を
測定する手段によりフィルムから作成される補正値を測
定することは非常に好ましい。さらに、少ない補正値を
テーブルで利用することができるか、あるいは、補正の
度合いと、システムで用いられる補正精度により、多い
補正値を利用することができるということは、当業者に
とって当然である。さらに、エラー補正信号を生成する
別の電子的な手段であるが、参照テーブルのようなもの
に依存しない手段を、当業者は考案することができるで
あろう。
【００５５】注意すべきことであるが、図１に示す変調
信号生成器１５２では、信号線１５４，１５８、および
１５９からのエラー信号は合成され、加算基準電圧が生
成される。この基準電圧は信号線１５６を介してD/A 変
換器１４２に供給される。エラー信号により、それぞれ
対応するエラーを補償するようになっている電圧値が比
例変換される。これらの値が加算されると、合成された
変調エラー信号が生成され、この変調エラー信号により
イメージデータ信号が乗算により変調される。そして、
変調により、変調イメージ信号が生成される。
【００５６】図１に示す回路１７０は検出されたビーム
強度を本質的に平均化し、その平均値を共通の基準値に
対して正規化し、検出された強度のエラーまたは変位を
上述した他のシステムの電気的な手段に出力する。図６
は図１に示す回路を詳細に示す。
【００５７】光強度センサ１０８から信号線１７１に出
力された信号は、ゲイン制御増幅器６７２に入力され
る。この信号を数学的にはL(λ + 1) と表すことができ
る。ただし、Ｌは公称ビーム強度に比例する信号であ
り、λはビーム強度のエラーまたは変動、例えば、レー
ザ電源からオリジネートされる高周波強度変動である。
ゲイン制御増幅器６７２の出力端子上の信号Ａであっ
て、式G[L(λ + 1)]に比例する信号を測定することがで
きる。ただし、Ｇは増幅器６７２に入力されるフィード
バックゲイン信号Ｃを表す。信号Ａは演算増幅器６７４
に入力され、演算増幅器６７４により、基準電圧Ｒの同
一の振幅と信号Ａとが加算される。基準電圧Ｒは速度露
光補正と、ファセット反射率変動信号とをスケーリング
変換するのに用いられる。演算増幅器６７４のポイント
Ｂでの出力は、G[L(λ + 1)] -R に比例する信号であ
る。そして、この信号は積分器６７６に入力され、積分
器６７６は時間に亘って、すなわち、λ--> 0 のとき、
信号の実質的な平均を取る。積分器６７６の出力端子上
の電圧Ｃは、増幅器６７２のゲインを
【００５８】
【数１】 Integral {G[L(λ + 1)] -R}dt ==> G*L - R = 0 のように制御する。
【００５９】今、ＧがR/L になると、演算増幅器６７４
の出力は
【００６０】
【数２】(R/L)*[L (λ + 1)] -R =R *λ となる。そのため、図１および図６に示す信号線１５４
上の信号は、基準電圧-Rに比例するレーザ強度出力の正
規化された変動を表す。この信号はレーザ強度変動信号
といわれる。
【００６１】別の信号を数学的に表すと、Ｒ＊ΔFRとな
る。ただし、ΔFRはポリゴンの平均ファセット反射率に
対するファセット反射率変動である。上述したように、
ファセット反射率変動値は、図５のテーブル５３２にリ
ストアップした出力１のようにテーブルにリストアップ
するのが好ましい。特定のファセットを用いてイメージ
プレーンをスキャンするとき、これらの値はアクセスさ
れる。そのため、信号線１５８上の信号は任意の特定の
スキャンの間、Ｒ＊ΔFRである。
【００６２】図１および図５に示す信号線１５９上の信
号は速度露光補正信号である。この信号はＲ＊ΔFRに比
例するようになっている。ただし、ΔVEC は速度露光補
正値であり、イメージプレーンの速度露光エラーに起因
するスキャニングシステムのエラーに比例する。
【００６３】信号線１５４，１５８，および１５９上の
個々の信号は、変調信号生成器１５２により加算され、
基準電圧が生成され、信号線１５６上に出力される。そ
の基準電圧は、R(1 - λ -ΔFR +ΔVEC ) に比例する。
この信号はエラー補正信号であり、D/A 変換器１４２に
入力される。D/A 変換器１４２により、エラー補正信号
はソース１３８からのイメージデータを増幅し、スキャ
ンシステム全体の個々のエラーを補償する。
【００６４】以上説明したように、当業者は本発明から
教示を得ることができ、本発明の範囲を逸脱することな
く、種々の修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例の概観を示すブロック
図である。
【図２】イメージプレーン上の露光エラーを、速度露光
エラーと、レーザ高周波強度変動、およびファセット反
射率エラーの関数として表す図である。
【図３】イメージプレーン上の露光エラーを、速度露光
エラーとファセット反射率エラーの関数として表す図で
ある。
【図４】イメージプレーン上の露光エラーを速度露光エ
ラーのみの関数として表す図である。
【図５】図１に示す参照テーブル１３４をより詳細に示
すブロック図である。
【図６】正規化エラー信号生成回路を示す略図である。
【符号の説明】
１００ スキャニングシステム １０２ レーザ １０４ レーザビーム １０４′反射ビーム １０６ ビームスプリッタ １０８ センサ １１０ ビーム １１４ 変調ビーム １１４′ 記録ビーム １１２ 変調器 １２０ ポリゴン １２０ａ−ｆ ファセット １２２ 円柱レンズ １２４ イメージプレーン １２６，１２８ センサ １３０，１３６，１４０ 信号線 １３４ 参照テーブル １３８ イメージデータソース １４２ D/A 変換器 １５２ 変調信号生成器 １５６ エラー補正信号 １７０ ビームモニタリング回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−282510（ＪＰ，Ａ) 米国特許4831247（ＵＳ，Ａ) 米国特許4400740（ＵＳ，Ａ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザと、 該レーザからのレーザビームをイメージデータ信号に基
    づき変調する音響光学変調器と、 複数のファセットを有する回転ポリゴンであって、前記
    音響光学変調器により変調されたレーザビームをイメー
    ジプレーンに向けて反射させライン走査するための回転
    ポリゴンと、 前記レーザビーム強度変動を測定する強度変動測定手段
    と、 前記回転ポリゴンの各ファセットのファセット反射率変
    動を測定する反射率変動測定手段と、 該反射率変動測定手段により測定されたファセット反射
    率変動と、前記強度変動測定手段により測定されたレー
    ザビーム強度変動とに基づき、レーザビーム強度変動と
    ファセット反射率変動とを補正する補正手段と、 前記レーザビーム強度変動と前記ファセット反射率変動
    に従って前記イメージデータ信号を変調するイメージデ
    ータ信号変調手段とを有するスキャニングシステムにお
    いて、 前記各ファセットのラジアル突出エラー値を確立するラ
    ジアル突出エラー値確立手段と、 該ラジアル突出エラー値確立手段により確立されたラジ
    アル突出エラー値に比例するラジアル補正信号を生成す
    るラジアル補正信号生成手段と、 該ラジアル補正信号生成手段により生成されたラジアル
    補正信号に基づき前記イメージデータ信号のピクセルレ
    ートを補正するピクセルレート補正手段とを備えたこと
    を特徴とするスキャニングシステム。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 ラジアル位置エラー補正値を確立するラジアル位置エラ
    ー補正値確立手段と、 前記ラジアル位置エラー補正値と前記ラジアル突出エラ
    ー値とを合成し、ラジアル位置エラー補正値とラジアル
    突出エラー値の和に比例するラジアル補正信号を生成す
    る補正信号生成手段と、 該補正信号生成手段により生成されたラジアル補正信号
    に従って、前記イメージデータ信号のピクセルレートを
    補正するピクセルレート補正手段とをさらに備えたこと
    を特徴とするスキャニングシステム。
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