JPH044792B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ビームの走査により画像を記録す
るようにした画像記録装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an image recording device that records an image by scanning a light beam.

〔従来技術〕[Prior art]

この種の画像記録装置は、レーザ光源等の光源
から出射したビームを記録信号に応じて変調させ
て回転多面鏡（ポリゴンミラー）に入射させ、そ
の回転多面鏡の反射面により水平方向に走査（主
走査）して、記録媒体上に入射させ、記録するよ
うに構成されている。 This type of image recording device modulates a beam emitted from a light source such as a laser light source according to a recording signal, makes it incident on a rotating polygon mirror, and horizontally scans ( It is configured to perform main scanning) and make it incident on a recording medium to record.

ところで、走査手段としての回転多面鏡には、
その回転軸に対する各反射面の平行度の誤差、つ
まり倒れ角誤差があり、この誤差により主走査の
ピツチにムラが発生するとという問題がある。 By the way, the rotating polygon mirror used as a scanning means has
There is an error in the parallelism of each reflecting surface with respect to the rotation axis, that is, an inclination angle error, and this error causes a problem in that the pitch of the main scan becomes uneven.

そこで、倒れ角誤差をほとんど持たないような
高精度な回転多面鏡を使用すれば問題は解決され
るが、この場合は回転多面鏡に要求される性能が
非常に厳しく、許容されるピツチムラ及び倒れ角
は、２値画像を記録する場合はピツチムラを20μ
ｍに抑えるとすると、＝300mmで約７秒程度と
なり、コストを考慮するとほぼ限界である。ま
た、階調画像を記録する場合は、ピツチムラを
1μｍ以下に抑える必要があり、倒れ角誤差は0.5
秒以下となり、技術的にほぼ不可能である。 Therefore, the problem can be solved by using a high-precision rotating polygon mirror that has almost no tilt angle error, but in this case, the performance required of the rotating polygon mirror is very strict, and the permissible pitch unevenness and tilt angle error are very strict. When recording a binary image, the corners should have a pitch of 20 μm.
If we limit the time to 300mm, it will take about 7 seconds, which is almost the limit considering the cost. Also, when recording gradation images, remove pitch unevenness.
It is necessary to keep it below 1μm, and the tilt angle error is 0.5
This is less than a second, which is technically almost impossible.

また、別の方法として走査手段としてガルバノ
メータミラーを使用することも考えられるが、こ
れは１枚のミラーを往復回転運動させることによ
り走査を行うものであり、原理的に倒れ角誤差は
発生しないが、走査速度が回転多面鏡に比較して
遅く、走査角を回転多面鏡に比較して広くとるこ
とができず、更にジツタが大きく場合によつてエ
ンコーダを使用する必要がある。更にこのガルバ
ノメータミラーも倒れ角に類似したウオブルと呼
ばれる誤差を持つており、特に階調画像において
は、これが悪影響を及ぼす。 Another method is to use a galvanometer mirror as a scanning means, but this scan is performed by rotating a single mirror back and forth, and in principle there is no tilt angle error. The scanning speed is slower than that of a rotating polygon mirror, the scanning angle cannot be wider than that of a rotating polygon mirror, and the jitter is large, making it necessary to use an encoder in some cases. Furthermore, this galvanometer mirror also has an error called wobble similar to the angle of inclination, and this has a particularly bad effect on gradation images.

そこで、従来では、上記した倒れ角誤差を補正
するために、第１１図に示すように、集光手段と
してのθレンズ５１と記録媒体（図では感光体を
示した。）５２との間に長尺状のシリンドリカル
レンズ５３を主走査方向に配置し、更に記録媒体
５２に集光する光スポツトをほぼ円形状にするた
めに回転多面鏡５４のビーム入射側の光路にもシ
リンドリカルレンズ５５，５６を配置して光学系
を構成していた。５７はレーザ光源、５８，５９
はビームエキスバンダ、６０は超音波光変調器、
６１〜６３はミラーである。 Conventionally, in order to correct the above-mentioned inclination angle error, as shown in FIG. A long cylindrical lens 53 is arranged in the main scanning direction, and cylindrical lenses 55 and 56 are also arranged in the optical path on the beam incidence side of the rotating polygon mirror 54 in order to make the light spot focused on the recording medium 52 almost circular. were arranged to form an optical system. 57 is a laser light source, 58, 59
is a beam expander, 60 is an ultrasonic optical modulator,
61 to 63 are mirrors.

しかし、この第１１図に示した構成による補正
方法は、補正用光学系が高価であり、特に長尺タ
イプのシリンドリカルレンズは高価である。ま
た、この方法で補正される像面が第１２図に示す
ように湾曲（点線で示す。）しており、主走査面
の全てに亘つて完全に倒れ角補正を行うこうとは
できない。この像面湾曲の程度は、光学系によつ
て異なるものの、通常はその走査端で３〜４mm程
度、結像面６４との間で開きＸが生じ、階調画像
においては、この程度の湾曲であつても、倒れ角
誤差によるピツチムラとして視覚上認識される。
更に、この補正方法では、補正用シリンドリカル
レンズ５３が通常、結像面６４の比較的近傍に配
置されることが多く、このためビームが小さな径
でそのシリンドリカルレンズ５３に入射するの
で、そのレンズ５３上のホコリ等の影響を受け易
く、画質の劣化につながり、コスト低減のために
プラスチツクのレンズを使用するとこの影響は一
層顕著となつていた。また、シリンドリカルレン
ズの配置調整においても、回転多面鏡のビーム入
射側の光路のシリンドリカルレンズ５５，５６は
光軸を中心しとた回転調整が難しく、回転多面鏡
のビーム出射側のシリンドリカルレンズ５３も光
軸方向の調整が困難であつた。 However, in the correction method using the configuration shown in FIG. 11, the correction optical system is expensive, especially the long type cylindrical lens. Furthermore, the image plane corrected by this method is curved (indicated by a dotted line) as shown in FIG. 12, and it is not possible to completely correct the inclination angle over the entire main scanning plane. Although the degree of this field curvature differs depending on the optical system, there is usually an opening X of about 3 to 4 mm at the scanning end between it and the imaging plane 64, and in a gradation image, this degree of curvature Even if it is, it is visually recognized as pitch unevenness due to the tilt angle error.
Furthermore, in this correction method, the correction cylindrical lens 53 is usually placed relatively close to the imaging plane 64, and therefore the beam enters the cylindrical lens 53 with a small diameter, so that the lens 53 They are easily affected by dust on the lenses, leading to deterioration in image quality, and this effect becomes even more pronounced when plastic lenses are used to reduce costs. In addition, when adjusting the arrangement of the cylindrical lenses, it is difficult to adjust the rotation of the cylindrical lenses 55 and 56 on the optical path on the beam incidence side of the rotating polygon mirror around the optical axis, and it is difficult to adjust the rotation of the cylindrical lenses 55 and 56 on the beam exit side of the rotating polygon mirror. Adjustment of the optical axis direction was difficult.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、
その目的は、非常に簡単で安価に、倒れ角誤差に
よるピツチムラの目立たない良質な画像を記録す
ることができるようにした画像記録装置を提供す
ることである。 The present invention has been made in view of the above points, and
The purpose is to provide an image recording device that can record high-quality images with inconspicuous pitch unevenness due to tilt angle errors in a very simple and inexpensive manner.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

このために本発明は、記録信号に応じて強度を
変調された１本の光ビームをＮ個の反射面を有す
る回転多面鏡により偏向走査し、同時に前記走査
ビームと記録媒体とを走査方向と略直角な副走査
方向に相対的に移動することにより、前記記録媒
体に画像を記録する画像記録装置において、前記
回転多面鏡のＮ回転の偏向走査によつて、１つの
画素を記録するように構成している。 To this end, the present invention deflects and scans a single light beam whose intensity is modulated according to a recording signal using a rotating polygon mirror having N reflective surfaces, and simultaneously aligns the scanning beam with the recording medium in the scanning direction. The image recording device records an image on the recording medium by moving relatively in a substantially perpendicular sub-scanning direction, and one pixel is recorded by N rotations of deflection scanning of the rotating polygon mirror. It consists of

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について説明する。第１
図はその第一実施例の記録光学系を示すもので、
１はレーザ光源であり、この光源１から出射した
ビームは、ビームエキスパンダ２により然るべき
ビーム径に整形され、超音波光変調器（以下、
AOMと称する。）３に入射する。 Examples of the present invention will be described below. 1st
The figure shows the recording optical system of the first embodiment.
1 is a laser light source, and the beam emitted from this light source 1 is shaped into an appropriate beam diameter by a beam expander 2, and is then shaped into an appropriate beam diameter by an ultrasonic optical modulator (hereinafter referred to as
It is called AOM. )3.

このAOM３は、そこに入力される情報電気信
号に応じて入射光の強度を変調するもので、その
変調帯域△は、入射ビーム径によつて、次の式
により表される。 This AOM 3 modulates the intensity of incident light according to the information electrical signal input thereto, and its modulation band Δ is expressed by the following equation depending on the diameter of the incident beam.

△＝0.54×ｖ／ｄ …(1) ∴ ｖ：超音波の伝搬速度 ｄ：入射ビーム径 AOM３によつて変調を受けた光ビームは、次
のビームエキスパンダ４によつて平行光に変換さ
れる。ここで、ビームエキスパンダ２と４は、ビ
ーム拡大系を構成しており、レーザ光源１を出射
したビームは、この２個のレンズによつてビーム
径を拡大される。 △=0.54×v/d…(1) ∴ v: Ultrasonic propagation speed d: Incident beam diameter The light beam modulated by the AOM 3 is converted into parallel light by the next beam expander 4. Ru. Here, the beam expanders 2 and 4 constitute a beam expansion system, and the beam diameter of the beam emitted from the laser light source 1 is expanded by these two lenses.

そして、ビームエキスパンダ４から出射したビ
ームはミラー５で反射され、回転多面鏡（例えば
ポリゴンミラー）６に入射して水平方向（主走査
方向）に走査され、θレンズ７に入射する。この
θレンズ７は、入射角度に比例した位置にスポツ
トを結像させる作用をもつレンズで、これによ
り、回転多面鏡６の回転角度に比例した等速走査
を行うことができる。ここで、像高さｌは、 ｌ＝×θ …(2) ∴ ：焦点距離 θ：入射角度 となる。 The beam emitted from the beam expander 4 is reflected by a mirror 5, enters a rotating polygon mirror (for example, a polygon mirror) 6, is scanned in the horizontal direction (main scanning direction), and enters a θ lens 7. The θ lens 7 is a lens that has the function of forming an image of a spot at a position proportional to the angle of incidence, and thereby enables uniform speed scanning to be performed in proportion to the rotation angle of the rotating polygon mirror 6. Here, the image height l is l=×θ...(2) ∴: Focal length θ: Incident angle.

結像面８には、感光性のフイルム、ドラム状の
感光体等の記録媒体（本実施例では感光性フイル
ム）が設置され、この結像面８の記録媒体が第１
図における紙面と垂直方向に移動することによつ
て副走査が行われる。 A recording medium such as a photosensitive film or a drum-shaped photoreceptor (in this embodiment, a photosensitive film) is installed on the image forming surface 8, and the recording medium on the image forming surface 8 is placed on the first image forming surface 8.
Sub-scanning is performed by moving in a direction perpendicular to the plane of the drawing.

記録媒体の移動速度（副走査速度）は、従来で
は１回の主走査の間にその副走査方向の画素サイ
ズに相当する距離分だげ移動させる速度とされて
いたが、本実施例では回転多面鏡６が１回転する
間に副走査方向の画素サイズの分だけ移動するよ
うな速度に設定している。 Conventionally, the moving speed (sub-scanning speed) of the recording medium is the speed at which the recording medium is moved by a distance corresponding to the pixel size in the sub-scanning direction during one main scan, but in this embodiment, the rotation The speed is set so that the polygon mirror 6 moves by the pixel size in the sub-scanning direction during one rotation.

ここでいう副走査方向の画素サイズとは、 副走査方向の記録長さ／副走査方向の画素数 のことで、副走査方向の画素ピツチと等しい値と
なつている。 The pixel size in the sub-scanning direction here means recording length in the sub-scanning direction/number of pixels in the sub-scanning direction, and is equal to the pixel pitch in the sub-scanning direction.

ここで、回転多面鏡６の回転数をＰ（rpm）、反
射面数をｎ、副走査方向の画素サイズをＡ（mm）、
副走査速度をｖ（mm／sec）としたとき、従来で
は、副走査速度ｖが、 ｖ＝Ｐ／60・ｎ・Ａ …(3) と定められていたが、本実施例では、 ｖ＝Ｐ／60・Ａ …(4) としている。 Here, the rotation speed of the rotating polygon mirror 6 is P (rpm), the number of reflective surfaces is n, and the pixel size in the sub-scanning direction is A (mm).
Conventionally, when the sub-scanning speed is v (mm/sec), the sub-scanning speed v was defined as v=P/60・n・A (3), but in this embodiment, v= P/60・A...(4)

つまり、本実施例では、１つの画素に対応する
データによつて変調された光ビームを、回転多面
鏡が１回転する間、少しずつずらせた位置に複数
回重ねて照射するようにしている。本実施例にお
いて、記録媒体を照射する光スポツト径は、副走
査方向の画素ピツチにほぼ等しいか小さく、走査
ピツチよりも大きく選ばれている。第２図に一例
として、スポツト径（この例では、画素サイズの
半分＝走査ピツチ×４…となつている。）、副走査
方向の画素サイズ、主走査方向の画素サイズ、走
査ピツチの関係を図示した。 In other words, in this embodiment, a light beam modulated according to data corresponding to one pixel is irradiated onto slightly shifted positions multiple times while the rotating polygon mirror rotates once. In this embodiment, the diameter of the light spot irradiating the recording medium is selected to be approximately equal to or smaller than the pixel pitch in the sub-scanning direction, and larger than the scanning pitch. As an example, Fig. 2 shows the relationship among the spot diameter (in this example, half the pixel size = scanning pitch x 4...), the pixel size in the sub-scanning direction, the pixel size in the main scanning direction, and the scanning pitch. Illustrated.

第３図に回転多面鏡６の反射面を８面とし、８
回多重走査を行う場合の回路構成を示し、第４図
にその際のタイミングチヤートを示す。 In Fig. 3, the number of reflective surfaces of the rotating polygon mirror 6 is 8, and 8
The circuit configuration when multiplex scanning is performed is shown, and FIG. 4 shows a timing chart at that time.

第１図における結像面の主走査幅の最外側には
光検出器９が配置され、ここで情報の記録開始位
置を制御するための水平同期信号が検出され、同
期信号検出回路１０において増幅・波形整形され
た後に、タイミングゼネレータ１１に入力する。
このタイミングゼネレータ１１は、入力同期信号
に同期して画素（水平方向、即ち主走査方向）ク
ロツクを生成すると共に、予め定められた１画素
を構成するのに必要な走査回数に応じてデータ切
換回路１２，１３を切換制御する。 A photodetector 9 is arranged at the outermost side of the main scanning width of the image plane in FIG. - After the waveform is shaped, it is input to the timing generator 11.
This timing generator 11 generates a pixel (horizontal direction, that is, main scanning direction) clock in synchronization with an input synchronization signal, and also operates a data switching circuit according to the number of scans required to constitute one predetermined pixel. 12 and 13 are switched and controlled.

画素クロツクは、データ制御部１４、メモリを
内蔵する第一、第二のラインバツフア回路１６，
１７，及びサンプルホールド回路１８に入力し
て、データの読み出し、ラツチを行う。また、デ
ータ切換回路１２，１３は、１ライン分の多重走
査回数（本実施例では８回）ごとに切り換えられ
る。 The pixel clock includes a data control unit 14, first and second line buffer circuits 16 each having a built-in memory,
17, and a sample hold circuit 18 for data reading and latching. Further, the data switching circuits 12 and 13 are switched every number of multiple scans for one line (eight times in this embodiment).

データ切換回路１２と１３とは、常にラインバ
ツフア回路１６と１７の異なる側を選択してお
り、図示のように一方のラインバツフア回路１７
に蓄えられたデータを記録信号として送出してい
る際には、他方のラインバツフア回路１６にはデ
ータ制御部１４からルツクアツプテーブル回路１
５を介して送られたデータの書き込みが行われる
（第４図参照）。これにより、１画素を形成する複
数回の走査に際して、同じデータが供給されるこ
とになる。即ち、１ライン形成は、同じ画素デー
タ群（行）を用いて複数回の走査によつて行われ
る。 The data switching circuits 12 and 13 always select different sides of the line buffer circuits 16 and 17, and one line buffer circuit 17 is selected as shown in the figure.
When the data stored in the data controller 14 is sent out as a recording signal, the other line buffer circuit 16 receives data from the data controller 14 from the lookup table circuit 1.
Writing of the data sent via 5 is performed (see FIG. 4). As a result, the same data is supplied during multiple scans to form one pixel. That is, one line is formed by scanning a plurality of times using the same pixel data group (row).

ラインバツフア回路１７で読み取られたデータ
は、サンプルホールド回路１８を介してＤ／Ａ変
換回路１９に送られる。そして、Ｄ／Ａ変換回路
１９から出力するアナログ信号は、増幅器２０、
AOM駆動回路２１を経由してAOM３に送られ、
ここで前述したように光ビームの変調が行われ
る。 The data read by the line buffer circuit 17 is sent to the D/A conversion circuit 19 via the sample hold circuit 18. Then, the analog signal output from the D/A conversion circuit 19 is sent to an amplifier 20,
Sent to AOM3 via AOM drive circuit 21,
Here, the light beam is modulated as described above.

第５図ａは従来の記録装置により記録した画像
の副走査方向の濃度パターンを示すものである。
回転多面鏡の倒れ角誤差の影響により、走査ビー
ムの位置が副走査方向に変動し、これにより濃度
パタンーが周期的に変化し、ピツチムラの原因と
なつていることがわかる。このピツチムラは、回
転多面鏡の１回転おきに発生するもので、図示し
たものは４個の反射面をもつのもについてである
が、通常は0.3〜1.0mm程度の周期となり、視覚上
非常に目立ち易い。 FIG. 5a shows a density pattern in the sub-scanning direction of an image printed by a conventional printing apparatus.
It can be seen that the position of the scanning beam fluctuates in the sub-scanning direction due to the tilt angle error of the rotating polygon mirror, which causes the density pattern to change periodically, causing pitch unevenness. This pitch unevenness occurs every other rotation of the rotating polygon mirror, and although the one shown in the figure has four reflective surfaces, it usually has a period of about 0.3 to 1.0 mm, and is visually very noticeable. Easy to stand out.

第５図ｂは本実施例の装置により記録した画像
の副走査方向の濃度パターンを示すものである。
倒れ角誤差による濃度ムラの周期は、画素サイズ
と等しくなり、もはやピツチムラとは呼べなくな
つている。しかも、濃度ムラの周期は通常0.1mm
以下となり視覚上は全く問題が無くなる。 FIG. 5b shows the density pattern in the sub-scanning direction of an image recorded by the apparatus of this embodiment.
The period of density unevenness due to inclination angle error has become equal to the pixel size, and can no longer be called pitch unevenness. Moreover, the period of density unevenness is usually 0.1 mm.
The following results and there is no visual problem at all.

だだ、本実施例では、MTF（変調伝達関数）の
劣化の問題がある。この原因には、倒れ角の影響
による線の太りと多重走査によるエツジのボケの
２つが考えられる。第６図は１画素おきに白黒
（○、●）パターンを記録したときの濃度パター
ンのようすを示したものである。この図から明ら
かなように、同じスポツト径で照射されたときに
は、１画素に１走査を対応させた従来例による場
合（点線で示す。）と比較して、本実施例では明
らかに線の太りが生じる。 However, in this embodiment, there is a problem of deterioration of the MTF (modulation transfer function). There are two possible causes for this: thickening of the line due to the influence of the inclination angle and blurring of the edge due to multiple scanning. FIG. 6 shows the density pattern when black and white (○, ●) patterns are recorded every other pixel. As is clear from this figure, when irradiated with the same spot diameter, the lines in this example clearly become thicker compared to the conventional example in which one scan corresponds to one pixel (indicated by a dotted line). occurs.

しかし、スポツト径（副走査方向の径）を小さ
くすることによりこの線の太りはかなり減少させ
ることができ、スポツト径を小さくすると従来問
題となつていた走査線ごとの濃度ムラもほとんど
問題とならない。これは、副走査方向の画素サイ
ズに比較してスポツト径を小さくしても、依然と
して走査ピツチよりも充分大きいという関係が維
持できるからである。 However, by reducing the spot diameter (diameter in the sub-scanning direction), the thickening of this line can be significantly reduced, and by reducing the spot diameter, density unevenness between scanning lines, which was a problem in the past, almost no longer becomes a problem. . This is because even if the spot diameter is made smaller than the pixel size in the sub-scanning direction, the relationship that it is still sufficiently larger than the scanning pitch can be maintained.

以上の説明は主に階調画像を記録する場合を対
象としたものである（階調画像記録の方がはるか
に効果が大きい）が、２値画像においても以下の
ような利点を有する。第７図はその様子を示した
もので、ａは倒れ角誤差のない場合の文字ドツト
パターン、ｂは倒れ角誤差のある場合（最大で1/
２画素程度）のドツトパターン、ｃ，ｄは同様の
場合で多重走査によつて出力した文字ドツトパタ
ーンを示すものである。 Although the above description is mainly aimed at recording gradation images (gradation image recording has a much greater effect), binary images also have the following advantages. Figure 7 shows this situation, where a is a character dot pattern with no tilt angle error, and b is a character dot pattern with a tilt angle error (maximum 1/1).
c and d show character dot patterns output by multiple scanning in the same case.

第７図ｃは、多重走査中の副走査速度が、次の
画像データを記録するために移動する際の副走査
速度に比較し、極めて小さい場合（間欠搬送）を
示し、第７図ｄは連続的に副走査（即ち、記録媒
体の搬送速度）の場合を示している。 Fig. 7c shows a case where the sub-scanning speed during multiple scanning is extremely small compared to the sub-scanning speed when moving to record the next image data (intermittent conveyance), and Fig. 7d shows a case where the sub-scanning speed during multiple scanning is extremely small (intermittent conveyance). The case of continuous sub-scanning (that is, the conveyance speed of the recording medium) is shown.

第７図ｃ，ｄでは副走査方向にドツトが拡大さ
れているが、ｂに比較すれば、文字としての認識
がより容易であることがわかる。第７図ｄの連続
副走査の場合は、スポツト径の大きさとそのピツ
チの選び方如何によつては、隣の画素の走査線同
志がオーバーラツプすることもあり得る。 Although the dots are enlarged in the sub-scanning direction in FIGS. 7c and 7d, it can be seen that they are easier to recognize as characters when compared to FIG. 7b. In the case of the continuous sub-scanning shown in FIG. 7d, depending on the size of the spot diameter and how the pitch is selected, the scanning lines of adjacent pixels may overlap.

また、回転多面鏡には、ジツタと呼ばれるモー
タの回転ムラがあり、これは１回転おきの成分が
大きく、従来では第８図ｂにみられるようなジツ
タが観測されることが多かつたが、本実施例のよ
うに１回転で１画素を形成するようにすれば、第
８図ｃに示すように、このような影響も主走査方
向のボケとして吸収され、視覚上それほど大きな
障害とはならなくなる。 In addition, rotating polygon mirrors have uneven rotation of the motor called jitter, which has a large component every other revolution, and in the past, jitter as shown in Figure 8b was often observed. If one pixel is formed in one rotation as in this embodiment, such an effect will be absorbed as blur in the main scanning direction, as shown in FIG. It will stop happening.

なお、上記した実施例において、副走査（記録
媒体の搬送）は連続的に行われるようにしたが断
続的に行う、つまり副走査方向の１画素分の搬送
を行つた時点で止めてその位置で複数回走査して
多重記録し、その記録が完了した時点で再度１画
素分搬送させるということも可能である。 In the above-described embodiment, the sub-scanning (conveyance of the recording medium) is performed continuously, but it is performed intermittently, that is, it is stopped when the conveyance for one pixel in the sub-scanning direction has been carried out, and the position is It is also possible to scan multiple times and perform multiple recording, and then to transport one pixel again when the recording is completed.

また、以上の説明は、回転多面鏡の１回転分の
走査により１画素を形成することによつて、その
回転多面鏡の倒れ角誤差の影響が出ないようにし
たものであり、このように回転多面鏡の反射面の
数と多重走査回数との関係は、「面数＝回数」が
ベストで、このときに倒れ角誤差によるピツチム
ラは原理的に存在しなくなる。ただし、例えば８
面の回転多面鏡を用いて４回多重走査を行つた場
合でも、視覚上ではほとんど問題とならない。こ
れは、多重走査によりピツチムラの周期が細かく
なつたため（８回多重ではその1/2となる）であ
る。このように、１回転と１画素を対応させなく
ても倒れ角誤差によるピツチムラの周期が0.2mm
程度以下となるように構成すれば、ルーペ等で観
察する場合を除き、視覚上はほとんど問題なくな
る。倒れ角の周期が余り明確でないガルバノメー
タミラーについても同様である。 Furthermore, in the above explanation, one pixel is formed by scanning for one rotation of the rotating polygon mirror, thereby eliminating the influence of the tilt angle error of the rotating polygon mirror. The best relationship between the number of reflective surfaces of a rotating polygon mirror and the number of times of multiple scanning is "number of surfaces = number of times," and in this case, pitch unevenness due to inclination angle error does not exist in principle. However, for example, 8
Even when multiple scanning is performed four times using a rotating polygon mirror, there is almost no visual problem. This is because the period of pitch unevenness becomes finer due to multiple scanning (with 8 times multiplexing, it becomes 1/2). In this way, even if one rotation does not correspond to one pixel, the period of pitch unevenness due to tilt angle error can be reduced to 0.2 mm.
If the configuration is such that it is below this level, there will be almost no visual problem except when observing with a magnifying glass or the like. The same holds true for galvanometer mirrors whose period of inclination angle is not very clear.

第９図は第二実施例を示すもので、結像面８と
θレンズ７との間に長尺状のシリンドリカルレン
ズ２２を配置したものである。この位置は、厳密
には、回転多面鏡６の反射面と結像面８とが共役
となるような位置とレーザ光源１の発射口と結像
面８とが共役となるような位置との間である。 FIG. 9 shows a second embodiment, in which an elongated cylindrical lens 22 is disposed between the imaging plane 8 and the θ lens 7. Strictly speaking, this position is between the position where the reflecting surface of the rotating polygon mirror 6 and the imaging plane 8 are conjugate, and the position where the emission aperture of the laser light source 1 and the imaging plane 8 are conjugate. It is between.

レーザビームは、レーザの発射口付近、或いは
光路途中で微小角ながら光路を曲げられる傾向が
ある。これは、レーザ管の温度による伸縮の差
異、或いは風や熱対流によつて空気中の屈折率が
微小ながら変化することに起因するもので、わず
かなゆらぎでも画面を劣化させる。この影響はレ
ーザヘツドの違い、光学系の位置、或いは環境等
によつて程度の違いがあり、また回転多面鏡の倒
れ角ほど顕著ではないが不規則なピツチムラとな
り、階調画像においては視覚上大変見苦しいもの
となる。 The optical path of a laser beam tends to be bent by a small angle near the laser emission port or in the middle of the optical path. This is due to differences in the expansion and contraction of the laser tube due to temperature, or minute changes in the refractive index in the air due to wind or thermal convection, and even the slightest fluctuation causes the screen to deteriorate. The degree of this effect varies depending on the laser head, the position of the optical system, the environment, etc., and although it is not as noticeable as the tilt angle of a rotating polygon mirror, it results in irregular pitch unevenness, which is visually very noticeable in gradation images. It becomes unsightly.

回転多面鏡付近でビームが副走査方向に曲げら
れた場合、これは現象的には倒れ角誤差とほぼ等
価であり、上記した位置にシリンドリカルレンズ
２２を配置することによつてビームのゆらぎを補
正し、ゆらぎによるピツチムラのない良質な画像
を得ることができる。 When the beam is bent in the sub-scanning direction near the rotating polygon mirror, this phenomenon is almost equivalent to an inclination angle error, and the beam fluctuation can be corrected by placing the cylindrical lens 22 at the above-mentioned position. Therefore, it is possible to obtain high-quality images without unevenness due to fluctuation.

ただ、ゆらぎが生じる場所は、光路中の全て
（特に生じやすいのはレーザ出射口付近と回転多
面鏡付近である）であり、１個のシリンドリカル
レンズ２２によつてこれら全てを補正できるもの
ではない。 However, fluctuations occur everywhere in the optical path (particularly likely to occur near the laser exit aperture and around the rotating polygon mirror), and it is not possible to correct all of them with a single cylindrical lens 22. .

しかし、ビームのゆらぎの影響は、回転多面鏡
の倒れ角に比較して非常にわずかであり、仮に完
全に補正できなくても、視覚上は全く問題ない。
種々の位置で生じるゆらぎのうち、最も影響の大
きいものが補正されるような位置に上記したシリ
ンドリカルレンズ２２を配置すれば良い。このよ
うな位置にシリンドリカルレンズを配置したと
き、倒れ角誤差が完全に補正されないことは充分
考えられるが、前述の多重走査の作用により問題
はない。以上のことより、シリンドリカルレンズ
２２の位置調整精度が必要ないこともわかる。 However, the influence of beam fluctuation is very small compared to the tilt angle of the rotating polygon mirror, and even if it cannot be completely corrected, there will be no visual problem.
The above-mentioned cylindrical lens 22 may be placed at a position where the most influential fluctuation among the fluctuations occurring at various positions is corrected. When the cylindrical lens is placed in such a position, it is quite possible that the tilt angle error will not be completely corrected, but there is no problem due to the effect of the multiple scanning described above. From the above, it can be seen that the position adjustment accuracy of the cylindrical lens 22 is not required.

以上述べた現象は、副走査方向に関するもので
あつたが、同様な現象は主走査方向にも当然存在
する。これはジツタとして観測され、やはり画質
の劣化につながる。 Although the above-described phenomenon is related to the sub-scanning direction, a similar phenomenon naturally also exists in the main-scanning direction. This is observed as jitter, which also leads to deterioration of image quality.

回転多面鏡を使用した走査系では、主走査周波
数は200Hz以上に選ばれることが多く、このとき
有効走査幅を走査するのに要する時間は、有効走
査率を60％とすると、3Hz以下となる。これに対
して、ビームのゆらぎの周波数は20〜30Hz以下の
成分がほとんどである。従つて、走査開始位置で
正確に同期信号との同期がとれていれば、終端ま
での間に主走査方向にビームのゆらぎが生じたと
しても、その影響はほとんど考慮しなくて済む。 In scanning systems using rotating polygon mirrors, the main scanning frequency is often selected to be 200Hz or higher, and the time required to scan the effective scanning width is 3Hz or less, assuming an effective scanning rate of 60%. . On the other hand, most of the beam fluctuation frequencies are below 20 to 30 Hz. Therefore, if synchronization with the synchronization signal is achieved accurately at the scanning start position, even if the beam fluctuates in the main scanning direction until the end, there is almost no need to consider its influence.

また、完全ではないにしろ、ある程度の倒れ角
補正効果を持つため、前記実施例で問題となつて
いた倒れ角による線の太りも解消される。 Further, since it has a tilt angle correction effect to some extent, although not completely, the thickening of the line due to the tilt angle, which was a problem in the above embodiments, can be solved.

従来において問題となつていた長尺状のシリン
ドリカルレンズを使用することは、前述の実施例
に比較して劣るところであるが、画質的にはその
前述の実施例のものより優れており、画像記録装
置の目的や用途によつて使い分けられるべきもの
である。 Although the use of a long cylindrical lens, which has been a problem in the past, is inferior to the previous example, the image quality is superior to that of the previous example, and image recording is possible. They should be used depending on the purpose and use of the device.

ここで、この第９図に示した実施例の利点をま
とめると、ビームのゆらぎの影響をシリンドリ
カルレンズ２２によつて補正できる、倒れ角誤
差の補正もある程度行われるので走査線の太りが
生じない、副走査方向のスポツト径を小さくし
ても走査線ごとの濃度ムラが生じない、回転多
面鏡へのビームの入射側の光路のシリンドリカル
レンズを省くことができる、長尺状のシリンド
リカルレンズを使用するが位置調整の精度が要求
されない、倒れ角誤差のかなり大きな回転多面
鏡であつても使用可能である、等である。 Here, to summarize the advantages of the embodiment shown in FIG. 9, the influence of beam fluctuation can be corrected by the cylindrical lens 22, and since the tilt angle error is also corrected to some extent, the scanning line does not become thick. , a long cylindrical lens is used that does not cause density unevenness from scan line to scan line even if the spot diameter in the sub-scanning direction is small, and can omit the cylindrical lens in the optical path on the incident side of the beam to the rotating polygon mirror. However, precision in position adjustment is not required, and even a rotating polygon mirror with a fairly large inclination angle error can be used.

第１０図は第三実施例を示すもので、結像面８
とθレンズ７との間のシリンドリカルレンズ２２
に加えて、回転多面鏡６のビーム入射側の光路に
もシリンドリカルレンズ２３，２４を介挿させた
ものである。 FIG. 10 shows a third embodiment, in which the imaging plane 8
Cylindrical lens 22 between and θ lens 7
In addition, cylindrical lenses 23 and 24 are also inserted in the optical path on the beam incidence side of the rotating polygon mirror 6.

この実施例は、第二の実施例を更に改良したも
ので、シリンドリカルレンズ２３，２４を介挿す
ることにより、副走査方向のスポツト径を自由に
変えられるようにしたものである。光学系の構成
は第１１図に示した従来の例と同じとなるが、画
質が向上すること及び回転多面鏡６から出射する
側のシリンドリカルレンズ２２の位置調整が容易
となつた点が特徴がある。他については、第９図
に示した実施例とほぼ同様である。 This embodiment is a further improvement of the second embodiment, and by inserting cylindrical lenses 23 and 24, the spot diameter in the sub-scanning direction can be freely changed. The configuration of the optical system is the same as the conventional example shown in FIG. 11, but the features are that the image quality is improved and the position of the cylindrical lens 22 on the side where the light exits from the rotating polygon mirror 6 is easier to adjust. be. Other aspects are almost the same as the embodiment shown in FIG.

ここで、走査ピツチP_S、画素ピツチP_D、記録
媒体に照射されるレーザビームのスポツト径Ｓ及
び多重回数ｎの関係について説明しておく。本発
明は、複数回の走査によつて１個の画素を形成す
るようにしたものであり、主走査方向のピツチ
（＝画素サイズ）は副走査方向の画素サイズと等
しく選ばれており、走査ピツチの多重回数倍にな
つており、副走査を連続させる場合は、 ｎ×P_S＝P_D …(5) なる関係がある。また、スポツト径Ｓは画素ピツ
チP_Dと等しいか或いは小さく、走査ピツチP_Sよ
りも大きいことが望ましい、つまり、 P_D≒Ｓ＞P_S、或いはP_D＞Ｓ＞P_S …(6) なる関係か望ましい。 Here, the relationship among the scanning pitch P _S , the pixel pitch P _D , the spot diameter S of the laser beam irradiated onto the recording medium, and the number of times n of multiplexing will be explained. In the present invention, one pixel is formed by multiple scans, and the pitch (=pixel size) in the main scanning direction is selected to be equal to the pixel size in the sub-scanning direction. The number of times the pitch is multiplexed is multiplied by the number of times the pitch is multiplexed, and when the sub-scanning is continued, the following relationship holds: n×P _S =P _D (5). In addition, it is desirable that the spot diameter S is equal to or smaller than the pixel pitch P _D and larger than the scanning pitch P _S , that is, P _D ≒ S > P _S or P _D > S > P _S (6) Relationship or desirable.

さらに望ましくは、通常の画像を対象とする場
合は、 P_D≧Ｓ≧0.5P_D 程度、特に画像のエツジ部でのボケを抑える必要
のある場合は、 0.5P_D≧Ｓ≧2P_S＝２／ｎ・P_D …(7) なる関係において良好な画像が得られている。 More preferably, when the target is a normal image, P _D ≧S≧0.5P _D , and especially when it is necessary to suppress blurring at the edges of the image, 0.5P _D ≧S≧2P _S = 2 /n·P _D (7) A good image is obtained with the following relationship.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明は、多重走査を行つて１画
素を形成するようにしたので、回転多面鏡の倒れ
角誤差によるピツチムラを効果的に補正すること
が可能となり、簡単な構成で良質な画像を記録す
ることが可能となる。 As described above, since one pixel is formed by multiple scanning in the present invention, it is possible to effectively correct the pitch unevenness caused by the tilt angle error of the rotating polygon mirror, and it is possible to produce high-quality images with a simple configuration. It becomes possible to record.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の第一実施例の階調画像記録装
置の光学系を示す図、第２図は副走査方向の走査
説明図、第３図は同実施例の装置の回路ブロツク
図、第４図は同実施例の装置のタイミンクチヤー
ト、第５図は記録時の副走査方向の濃度パターン
特性図を示すもので、ａは従来の場合、ｂは第一
実施例による場合、第６図は１画素おきに白黒パ
ターンを記録した場合の濃度パターンを示す特性
図、第７図は文字ドツトパターンの記録結果を示
すもので、ａは倒れ角誤差のない正常な場合、ｂ
は倒れ角誤差のある場合、ｃ，ｄは本実施例の多
重走査による場合、第８図はジツタ説明図、第９
図は第二実施例の光学系を示す図、第１０図は第
三実施例の光学系を示す図、第１１図は従来の光
学系を示す図、第１２図は第１１図による倒れ角
誤差補正の説明図である。 １……レーザ光源、２，４……ビームエキスパ
ンダ、３……AOM、５……ミラー、６……回転
多面鏡、７……θレンズ、８……結像面（記録媒
体面）、９……光検出器、１０……同期信号検出
回路、１１……タイミングゼネレータ、１２，１
３……データ切換回路、１４……データ制御部、
１５……ルツクアツプテーブル、１６，１７……
ラインバツフア回路、１８……データ変換回路、
１９……サンプルホールド回路、２０……Ｄ／Ａ
変換回路、２１……増幅器、２２……AOM駆動
回路、２３〜２５……シリンドリカルレンズ。 FIG. 1 is a diagram showing an optical system of a gradation image recording apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of scanning in the sub-scanning direction, and FIG. 3 is a circuit block diagram of the apparatus according to the same embodiment. FIG. 4 is a timing chart of the apparatus of the same embodiment, and FIG. 5 is a density pattern characteristic diagram in the sub-scanning direction during recording, where a is the conventional case, b is the case according to the first embodiment, and The figure is a characteristic diagram showing the density pattern when a black and white pattern is recorded every other pixel, and Figure 7 shows the recording result of a character dot pattern, where a is a normal case with no tilt angle error, b
is when there is an inclination angle error, c and d are when due to multiple scanning of this embodiment, FIG. 8 is a jitter explanatory diagram, and FIG.
The figure shows the optical system of the second embodiment, Fig. 10 shows the optical system of the third embodiment, Fig. 11 shows the conventional optical system, and Fig. 12 shows the tilt angle according to Fig. 11. It is an explanatory diagram of error correction. 1... Laser light source, 2, 4... Beam expander, 3... AOM, 5... Mirror, 6... Rotating polygon mirror, 7... θ lens, 8... Imaging surface (recording medium surface), 9...Photodetector, 10...Synchronization signal detection circuit, 11...Timing generator, 12,1
3...Data switching circuit, 14...Data control section,
15... Look up table, 16, 17...
Line buffer circuit, 18...data conversion circuit,
19...Sample hold circuit, 20...D/A
Conversion circuit, 21...Amplifier, 22...AOM drive circuit, 23-25...Cylindrical lens.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 記録信号に応じて強度を変調された１本の光
ビームをＮ個の反射面を有する回転多面鏡により
偏向走査し、同時に前記走査ビームと記録媒体と
を走査方向と略直角な副走査方向に相対的に移動
することにより、前記記録媒体に画像を記録する
画像記録装置において、 前記回転多面鏡のＮ回転の偏向走査によつて、
１つの画素を記録するようにしたことを特徴とす
る画像記録装置。[Claims] 1. A single light beam whose intensity is modulated according to a recording signal is deflected and scanned by a rotating polygon mirror having N reflective surfaces, and at the same time, the scanning beam and the recording medium are aligned in the scanning direction. In an image recording device that records an image on the recording medium by relatively moving in a substantially perpendicular sub-scanning direction, by deflection scanning of the rotating polygon mirror N rotations,
An image recording device characterized in that it records one pixel.