JPS6155309B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光通信、さらに具体的には極端にパワ
ーが変動するビームで光印刷を行うための装置に
関する。

光通信は多くの応用で長所を有するものであ
り、高品質の同期光印刷システムのフイードバツ
クを与えるのに必要とされている。この様な印刷
システムは印刷さるべきデータによつて変調さ
れ、静電的に帯電された光電導体を選択的に放電
し潜像電荷を形成する様にラスタ・パターンで走
査するレーザ光を使用する。潜像にはトナーが付
着され、次いで紙のシートに転写され、紙に定着
される。

印刷にあたつては走査方向を横切る印刷部分が
自然的に連続する様に隣接する走査線が正確に整
列される事が重要である。どのような不整列も非
常に目立ちそして印刷速度が低下する。

光ビームの走査移動は通常回転鏡によつて行わ
れ、ビームのデータ変調は正確なゲート装置で制
御される。２つの装置は各走査にわたつて正確に
同期されなくてはならない。

この様な印刷機は米国特許第3835249号に説明
されている。この印刷機では、同期は正確に印刷
データをゲートするシフト・レジスタにビーム位
置を示すフイードバツク信号を供給する事によつ
て達成される。フイードバツクは変調されたレー
ザ書込みビームがビーム分離器を使用しつつ走査
する時に、このビームから得られる。具体的には
音響光学変調器が印刷データに応答して、レー
ザ・ビームを偏向させる。偏向及び非偏向ビーム
は共に回転鏡によつて走査運動が与えられ、ビー
ム分離鏡に指向される。ビームの１部（約75％）
は鏡を通して、ナイフ・エツジ・スリツトに指向
され、ここで通常（非偏向）ビームは阻止され、
偏向ビームが光導電体上の電荷を消去する。ビー
ムの反射部分（約25％）は光学的な位置を表わす
格子システムを通過して変調されそして光検出器
に位置のフイードバツク信号を与える。

類似のシステムはアイ・ビー・エム社の6670情
報分配器で使用され、ここではビーム分離鏡は音
響光学変調器の前に置かれたくさび状プリズムで
置換されている。この配列体は1980年１月刊ア
イ・ビー・エムTechnical Disclosure Bulletin、
Vol、22、No.8B中のD.Grant及びD.Stafford著の
論文“Laser、 Printhead”に説明されてい
る。プリズムはレーザ・ビームの約60％をブラツ
グ角で変調器に指向し、印刷データに従つて選択
的に偏向し、ビームの約20％を異なる角度で変調
器に指向し、選択的に偏向されない様にする。上
述の如く、書込みビームは走査後ナイフ・エツジ
によつて阻止されるか、伝導電体上の電荷を消去
する。分離されたビームは走査を行い、同期シス
テムで使用されるが、この分離されたビームはブ
ラツグ角でないので、変調器の選択的偏向動作に
よつては影響されない。

これ等のシステムの両方の場合に、レーザ・ビ
ームの１部のみが究極的に書込みビームとなり、
プリズム・システムでは60％がビーム分離システ
ムでは75％が書込みビームとなる。従つてレーザ
のパワー、コスト及びパワー消費はすべて書込み
ビーム単独のみに必要とされるよりも大きい。

〔本発明の概要〕

本発明は、光ビーム路に配設された光変調器の
変調動作によつて光ビームの一部の光路をＯ次経
路から偏向経路へ変更する光ビーム偏向系におい
て、Ｏ次経路に沿つて進むＯ次光ビームを使用し
て情報を（例えば同期信号）を伝送する光ビーム
通信装置を提供することを目的とする。

ここで、光変調器とは、変調動作によつて光ビ
ームの一部の光路をＯ次経路から偏向経路へ変更
できるものなら何でもよく、動作原理は音響光学
的効果、電気光学的効果等何でもよい。

上記目的を達成するために、本発明は、光変調
器の変調動作によるＯ次光ビームのパワー変動と
区別がつくようにＯ次光ビームを変調することに
よりＯ次光ビームに所要情報を含ませるものであ
る。

本発明によれば、従来使用されていなかつたＯ
次光ビームを使用して情報（例えば同期信号）を
伝送できるので、１次光ビームの一部を当該情報
伝送用に割当てる必要はない。従つて、例えば光
印刷機に必要なパワーを低減できる。

〔本発明の説明〕

第１図は本発明に従つて構成された光学的位置
フイードバツク通信システムを有する像発生兼制
御素子を備えた電子写真頁印刷機１０を示してい
る。第１図を簡単に説明すると、頁印刷機１０は
受像光導電体表面部材１２を有する電子写真ドラ
ム１１を含む。ドラム１１及び表面１２は帯電ス
テーシヨン１３、露光ステーシヨン１４、現像ス
テーシヨン１５、転写ステーシヨン１６及びクリ
ーニングステーシヨン１７を通過する様に回転さ
れる。帯電ステーシヨン１３は光導電体の表面部
材１２に均一な電荷を与える。露光ステーシヨン
１４において、この均一な電荷は、ドラム１１の
回転軸１１ａに平行に延びる経路２２を通るスポ
ツト２１を表面１２に形成する光ビーム２０によ
つて選択的に消散される。スポツト２１によつて
選択的に露光された帯電領域が頁２４の静電潜像
である。潜像２３は次いで現像ステーシヨン１５
へ回転され、ここで色トナーが像に与えられ、電
荷領域のみに付着される。選択的放電は２値（オ
ン／オフ）ビーム２０及びスポツト２１による事
が好ましく、これによつて電子写真の放電された
背景領域２４及び帯電された像領域２５より成る
潜像２３が発生される。潜像２３は次いで現像ス
テーシヨン１５に回転され、ここで色トナーが像
に付着され、帯電領域のみに付着される。現像さ
れたトナー像はステーシヨン１６の静電力によつ
てシート３０に転写される。転写されたトナー像
を有するシート３０は定着ステーシヨン３２に通
過され、熱もしくは他の適切な手段でトナーがシ
ートに定着され、永久像が形成される。シート３
０は次いで出口ポケツト即ちトレイ３３に供給さ
れる。光導電体表面１２上に残されるトナーは、
転写ステーシヨン１６を離れる時、ステーシヨン
１６で除去され、そして次の印刷動作に対して光
導電体表面はステーシヨン１３で再帯電される。
印刷機１０の如き電子写真印刷機の詳細は周知で
あるので本発明に係る光学的通信フイードバツク
印刷機について説明する。種々の電子写真の印刷
機の機能を遂行させるためには多くの技法が存在
する事を理解されたい。

２値光ビーム２０はレーザ・ビーム３７を光学
経路に沿つて変調器３８に投射する連続モード・
レーザ３６の如き高エネルギ・コヒーレント光源
によつて発生される事が好ましい。

以下さらに詳細に説明される如く、変調器３８
は０次経路３９もしくは偏向経路４０に沿つてレ
ーザ・ビームを選択的に通過させる。ビームは１
以上の鏡４１及びレンズ・システム４２を介して
多面走査鏡４３へ指向される。多面走査鏡４３は
モータ４４によつて回転され、ビーム２０を線形
走査経路２２に沿つて移動させる。両ビームはレ
ンズ４５を介して鏡兼ナイフ・エツジ組立体４６
へ投射される。０次経路３９に沿つて進行した光
は鏡兼ナイフ・エツジ組立体４６によつて位置フ
イードバツク装置に反射される。選択的偏向経路
４０に沿つて指向された光は組立体４６によつて
遮ぎられず、経路２０に沿つてドラム１１の光導
電体の表面１２に進行し、スポツト２１を形成
し、その個所の光導電体を放電する。例えば、印
刷ドツト密度、即ち経路２２に沿う画素、即ちペ
ルは2.54cm当り240個即ち１cm当り94.5個であり
得る。印刷されるデータは絵画もしくはテキス
ト・データのいずれでもよい。テキスト・データ
は印刷されるべき頁テキスト・データをデータ処
理装置５１に供給する磁気カードもしくはテープ
読取装置５０から供給され得る。この様にして、
テキスト・データがアセンブルされ、頁メモリ５
２中に記憶される。印刷されるべきテキスト文字
及び記号、さらに文字間に挿入されるべきスペー
スは、頁メモリ５２中の個々のメモリ・アドレス
中に記憶される。これらのメモリ・アドレスは頁
上の書込み行及び書込み行中の文字の位置に対応
する。例えば１つの字を定める多重ビツト・デー
タ語は特定の走査線の組及びその中の特定の文字
の位置で同定されるアドレスで頁メモリ５２中に
記憶される。一度テキストが頁メモリ５２中にア
センブルされると、文字発生器５３は頁テキスト
を発生する様に変調器３８に必要な２進ドツト・
パターン制御を与える。

メモリ５２、文字発生器５３、及びデータ・プ
ロセツサ５１の詳細はこの分野で周知であり、そ
の例は米国特許第3898627号に示されている。こ
の様な機能を遂行するためには種々の技法が存在
する事を理解されたい。

本発明にとつて重要な部分は位置フイードバツ
ク通信を与えるために経路６０に沿う様に鏡４６
によつて反射された時の０次のビーム３９の使用
である。ビーム３９は、ビーム６０として回転鏡
４３によつて走査され、光学的格子６１を通して
楕円鏡６２上に投射される。楕円鏡６２は、鏡６
２の１焦点に位置付けられた光検出器６３に光を
反射する。ビームを反射させる回転鏡４３の面は
鏡６２の他方の焦点に置かれる。システムの幾何
光学的構造は格子６１が露光ステーシヨン１４と
幾何光学的に等価である様に選択される。光検出
器６３は、従つて０次経路３９から偏向経路４０
への選択的偏向、及び格子６１によつて与えられ
る変調動作の両者によつて変調された電気的信号
を線６４上に生じる。この信号は受信器６５に供
給され解読されて、文字発生器５３から変調器３
８への２進データの供給を制御するためのゲート
信号即ち読取りクロツク信号を発生する。

従来、０次ビームはフイードバツクの目的には
使用されなかつた。例えば、第２図は従来のシス
テムを示し、ここでレーザ７０は０次の経路７２
から選択的偏向経路７３に向う様に変調器７１に
よつて選択的に偏向されるビームを生じ、両ビー
ムは回転走査鏡７４によつて走査された。ビーム
分離鏡７５はビームが鏡７４によつて走査移動さ
れる時に両経路７２及び７３に沿うレーザ・ビー
ムの１部を遮ぎり、この部分を１cm当り約47本の
不透明線の線密度を有するフイードバツク光格子
システム７６を通る様に偏向した。０次経路７２
を横切り、ビーム分離器７５を介して連続する光
はドラムの表面１２に達しない様にナイフ・エツ
ジ７７によつて遮断される。もしビームが偏向経
路７３に沿つて放出された場合にはこのビームは
ビーム分離器７５を通り、光導電体表面１２に衝
突する。第２図中のビーム分離器７５はレーザ・
ビーム７２及び７３の略25％を分離して配列体７
６にフイードバツクし、レーザのパワーの略75％
が光導電体表面１２の選択的放電のために残され
る。

第３図は第２図のビーム分離器７５の必要を避
けた従来の互換例システムを示している。レーザ
８０は小さな角、例えば15分の角度で分離された
非平行な前面及び裏面８４及び８３を有するくさ
び状プリズム８２に単一の連続ビーム８１を与え
る。プリズム８２はくさび状をなしているため、
２つのわずかに分離したビーム８５及び８６を発
生する。両ビームは変調器８７に異なつた角度で
指向される。ビーム８６は書込みビームで、ブラ
ツグ角で変調器８７に入射され、一方検出器ビー
ム８５は異なる角で入射される。従つて、変調器
８７を制御する像データはビーム８６のみを選択
的に偏向させ、ビーム８５を偏向させない。ビー
ム８６は変調器８７によつて０次経路８８から選
択的偏向経路８９に選択的に偏向される。ビーム
８５は変調器８７の付勢の変化には影響されず、
従つて一定に保持され、ビーム位置フイードバツ
ク・システムで使用される。プリズム８２は原レ
ーザ・ビーム８１の略60％のパワーを有する書込
みビーム８６、原パワーの略20％を有する検出器
ビーム８５及び原パワーの略20％を有する他の散
乱ビーム９０に分離される。従つて、レーザ・パ
ワーの60％だけが書込み変調用に使用されてい
る。変調器８７も又100％の効率のものでなく、
従つてビーム８９の究極的書込みパワーはレーザ
８０の原出力の60％以下となる。

第１図及び第４図に示された本発明ではフイー
ドバツク検出のために０次ビーム３９のみを使用
し、書込みに１次ビーム４０のみを使用する。ビ
ーム分離装置が使用される必要がないので、従来
のシステムでは得られない低コスト及び低パワ
ー・レーザ３６の使用が可能になる。入来レー
ザ・ビーム３７の90％乃至95％が、入力１０１に
接続された音響源３８を有する変調器３８によつ
て偏向され、１次の書込みビーム４０となる。究
極的にレーザ・パワーのより大きな割合を光導電
体の書込み即ち消去に使用する事ができるので、
著しい効率の改善がなされる。本発明は入力１０
１（第１図）に供給される駆動電流を減少出来る
という追加の利点を有する。

上述の如く、０次のビームは回転鏡組立体４３
の各面を介して水平に走査し、鏡兼ナイフ・エツ
ジ組立体４６によつて反射され、経路６０に沿つ
てフイードバツク格子組立体４７に反射される。
格子６１はビーム６０が回転鏡組立体４３の各面
を介して水平に走査される時にビーム６０を変調
し、変調された０次ビーム１２０を生じる。光学
的感知器６３によつて感知されたビーム１２０の
振幅が第６図に示されている。格子６１は、音響
光学変調器３８によるレーザ・ビーム３７の選択
的偏向によつて発生される変調よりも十分高い周
波数でビーム６０を変調するのに十分な数の線よ
り成る。例えば、もし音響光学変調器３８の最大
変調周波数が、ドラム１１の表面１２上の走査線
２２に沿つて６ペルである場合には、格子６１は
２ペル当り１本の線を有さなければならない。こ
れにより２つの変調周波数の比は適切な３：１と
なる。

光学的感知器６３によつて受取られた変調ビー
ムは第５図の波形１２１によつて表示されてい
る。低周波パルス１２２は１次の書込みビームが
オフの時の０次ビームのパワー中のサージを示
す。１次の書込みビームがオンの時、０次ビーム
は著しく低い振幅となるが低振幅波形１２３によ
つて図示された如く、０にならない。たとえ変調
器３８がその最高の効率で動作していても、入力
レーザ・パワーの５％乃至10％が０次ビーム中に
保持される。

第６図に示された曲線から、変調器３８は最大
の偏光効率のパワー・レベルよりも若干低いパワ
ー・レベルで動作し得る事を理解し得る。特に変
調器３８をピーク値の10％下に偏光効率レベルで
動作させ、変調器をその効率曲線の相対的に急な
部分に置く事によつて、大量のパワーが節約され
る。この事はレーザ・パワーの変化を補償させる
ためにトランスジユーサに至る入力１０１に印加
されるパワーを変化させる様に駆動装置を調節可
能とする。

従つて、１次の書込みビームがオンである時に
０次のビーム・パワーは略18％となる。１次の書
込みビームがオフである時には０次ビームは導入
レーザ・パワーの略96％のレベル１２２にジヤン
プする。格子６１による変調は低周波の主なるパ
ワー変化１２２及び１２３上でより高い周波数の
撹乱又は変動となる。

光検出器６３によつて与えられる信号１２１は
線６４を介し受信器６５に供給される。受信器６
５は格子の高周波の変動１２４を検出し、他方信
号１２１の低周波パワー変化１２２及び１２３を
実質的に無視する様に配列されている。従つて各
パルス１２４が検出される毎に、格子６１の１本
の格子線が存在する事が示される。これ等の格子
線は格子に沿うビーム６０の瞬間的位置を示し、
走査線２２に沿うビーム２０及びスポツト２１の
位置のフイードバツクより成る。レーザ・ビーム
３７の変調によつて像の画素の発生と同期させる
ために、受信器６５によつて検出されるパルス１
２４は像発生器５３の駆動装置によつて線１０１
に与えられる個々の２進ビツトのゲート動作を制
御するのに使用される。従つてこの帰還は、回転
鏡４３の一様な回転速度及び回転鏡４３の各面の
平坦度から見てレンズ４２から表面１２迄のわず
かな光学距離の差から生じ得る非線形性による書
込みビームの線２２に沿う瞬間的並進移動にかか
わらず、文字発生とドラム１１上の表面１２上の
書込みスポツト２１の瞬間位置の同期を達成す
る。

第７図は受信器６５の回路の概略図である。特
に、参照電圧回路１３０及び１３１は他の回路を
動作するための参照電圧Ｖ_REFを与える。

光検出器６３を流れる電流は前置差動増幅器１
３２の異なる入力に結合された抵抗器Ｒ１の両端
で感知される。前置増幅器１３２は低周波信号上
に重畳された高周波格子信号より成る光検出器６
３の電流を出力１３３における増幅された電圧信
号へ変換する。この電圧信号は２つの低域通過フ
イルタ１３４ａ及び１３４ｂ並びに帯域通過フイ
ルタ１３５へ供給される。帯域通過フイルタ１３
５は所望の高周波信号のみを差動増幅器１３７の
入力１３６へ通過させる。低域通過フイルタ１３
４ａ及び１３４ｂは可変閾値ゲート回路１３９に
結合される。低域通過フイルタ１３４ａは大きな
時定数を有し、入力信号の平均値を通過出来る様
にし、閾値を確立する。低域フイルタ１３４ｂは
小さな時定数を有し、入力信号の低周波部分を通
過出来る様にする。低域通過フイルタ１３４ｂか
らの出力信号が低域通過フイルタ１３４ａからの
出力信号、即ち閾値より大きい時は、ゲート回路
１３９は増幅された帯域通過信号を平方回路１４
０に通過させる。

ゲート回路１３９は差動増幅器からの電流を閾
値に関連する低周波数信号の極性に依存して出力
段へ切換えるか、出力段から切離す様に指向す
る。これによつて帯域通過フイルタ及び雑音性機
械環境に関連するリンギング及び雑音が除去され
る。平方回路１４０は出力端子１４１に受信信号
を供給する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つて構成された光フイード
バツク通信システムを使用した光印刷機の概略図
である。第２図は従来技法の光フイードバツク配
列体の概略図である。第３図は他の従来技法の光
フイードバツク配列体を示す図である。第４図は
本発明に従う音響光学変調器を示す図である。第
５図は光フイードバツク感知器の出力電圧と時間
の関係を示した図表である。第６図は音響光学変
調器の効率を示すグラフである。第７図は第６図
の受信器の回路図である。 １０……電子写真頁印刷機、１１……ドラム、
１２……光導電体表面部材、１３……帯電ステー
シヨン、１４……露光ステーシヨン、１５……現
像ステーシヨン、１６……転写ステーシヨン、１
７……クリーニング・ステーシヨン、３２……定
着ステーシヨン、３３……出口ポケツト、３６…
…連続モード・レーザ、３８……変調器、４１…
…鏡、４３……回転鏡、４６……鏡兼ナイフ・エ
ツジ組立体、４７……位置フイードバツク回路、
５０……磁気カードもしくはテープ読取装置、５
１……データ処理装置、５２……頁メモリ、５３
……文字発生器、６１……格子、６２……楕円
鏡、６３……光検出器、６５……受信器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光ビーム路に配設された光変調器の変調動作
   によつて光ビームの一部の光路をＯ次経路から偏
   向経路に変更する光ビーム偏向系において、前記
   Ｏ次経路に沿つて進むＯ次光ビームを使用して情
   報を伝送する光ビーム通信装置であつて、 前記Ｏ次光ビームに所要の情報を含ませるため
   に、前記光変調器の変調動作による前記Ｏ次光ビ
   ームのパワー変動と区別がつくように前記Ｏ次光
   ビームを変調する変調手段と、 前記パワー変動を検出することなく前記変調手
   段による変調を検出するために前記変調されたＯ
   次光ビームに応働する受信手段と、 を具備する光ビーム通信装置。