DE2724181A1 - Zweidimensionales laserabtastgeraet - Google Patents

Description

Xerox Corporation, Rochester, N.Y./USA Zweidimensionales Laserabtastgerät

Die Erfindung betrifft ein Abtastsystem mit fliegendem Lichtfleck.

Laserabtasttechniken zum Beschriften eines für den Laserstrahl empfindlichen Mediums sind bereits Stand der Technik. Im allgemeinen wird der Laserstrahl intensitätsmoduliert in Übereinstimmung mit auf einem Aufzeichnungsmedium aufzudruckenden Informationen, wobei der modulierte Laserstrahl auf eine rotierende Ablenkeinrichtung bzw. einen rotierenden Reflektor gerichtet wird, beispielsweise ein Polygon mit einer Vielzahl von Facetten. Die rotierende Ablenkeinrichtung bewirkt wiederum, daß der modulierte Laserstrahl sequenzartig über ein empfindliches Medium geführt wird, das von der Ablenkeinrichtung beabstandet ist. Die in dem intensitätsmodulierten Laserstrahl enthaltene Information kann direkt auf das Medium aufgeschrieben werden, wenn das Medium für den Laserstrahl empfindlich ist; bei einer anderen Ausführungsart kann der Laserstrahl eine aufgeladene isolierende Oberfläche entsprechend der Intensität des Strahls selektiv entladen. Bei dieser anderen AusfUhrungsart entspricht das Ausmaß der Ladungsabführung der in dem Laserstrahl enthaltenen Information. Die Stellen des Mediums, die nicht von dem Laserstrahl entladen wurden, werden anschliessend entwickelt, beispielsweise durch eine herkömmliche xerographische Technik.

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Die heutigen, nach dem xerographischen Verfahren arbeitenden Kopiergeräte enthalten eine Platte, auf die das zu reproduzierende Dokument gelegt wird, wobei diese Platte flach oder gekrümmt ist. Das Dokument wird im allgemeinen mit Flutlicht beleuchtet, und die entstehenden Reflektieren werden über eine Kopierlinse auf ein aufgeladenes photoleitendes Medium abgebildet, um das Medium in Übereinstimmung mit dem Bild des Dokuments zu entladen. Die derzeit im Handel erhältlichen Kopiergeräte sind nicht eingerichtet für den Einsatz von Laserabtasttechniken zum Abtasten eines auf die Platte des Kopiergerätes gelegten Dokuments; es wäre jedoch von Vorteil, falls derartige Kopiergeräte so modifiziert werden könnten, daß sie die zuvor beschriebene Laserabtast- oder -ablenktechnik enthalten. In dem modifizierten Kopiergerät wäre ein System erforderlich, das unter anderem zweidimensional Abtastung bzw. Ablenkung ermöglicht.

In der US-PS 3 752 558 ist ein Flachfeld-Ablenksystem beschrieben, bei dem ein Riemenradsystem mit einem einzigen Motor zum Einsatz gelangt, um einen Reflektor mit der halben Geschwindigkeit eines davon beabstandeten Reflektors so zu bewegen, daß der optische Abstand zwischen der Detektorstation und dem Dokument über den Ablenkvorgang konstant bleibt. In diesem patentierten System wird jedoch keine Laserabtastung verwendet, sondern eine flutlichtartige Beleuchtung zur Beleuchtung eines Dokuments, wobei zu betonen ist, daß einer derartigen Belichtungstechnik Grenzen gesetzt sind. Die Verwendung eines Laserlichtflusses zur Beleuchtung ergibt bedeutende radiometrische Vorteile gegenüber herkömmlichen Weißlicht-Beleuchtungssystemen. Die besonderen Anforderungen bzw. Schwierigkeiten, die bei Verwendung eines Laserabtastsystems auftreten, sind nicht vorhanden, wenn eine flutlichtartige Beleuchtung verwendet wird. Wenn beispielsweise ein zweidimensionales Laserabtast- oder -ablenksystem verwendet wird, so ist es erforderlich, daß die Abtastung des Dokumentes direkt synchron zur Bewegung des abtastenden

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Laserstrahls erfolgt. Der Einsatz eines Laserabtastsystems macht es ferner erforderlich, daß eine Kompensation vorgesehen ist, damit Änderungen in der Wegstrecke des Laserstrahls an der Platte möglichst klein gehalten werden. Wenn die Abtast- oder Ablenkeinrichtung von dem Laserstrahl nicht unter einem geeigneten Einfallswinkel beleuchtet wird, so wird zusätzlich der Strahl unsymmetrisch von der Abtast- oder Ablenkeinrichtung reflektiert, was zu unsymmetrischen Ablenkungen in einer der Abtastrichtungen auf jeder Seite der Mitte der Abtastlinie führt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Flachfeld-Abtast- oder Ablenksystem zu schaffen, das imstande ist, kleine Änderungen der Bilddichte bei hohen Geschwindigkeiten zu ermitteln. Es soll also ein Ablenk- oder Abtastsystem mit fliegendem Lichtfleck geschaffen werden, das in der Lage ist, den Laserfleck über ein ortsfestes Dokument zu lenken bzw. dieses damit abzutasten. Dabei soll eine Synchronisierung zwischen dem abtastenden bzw. abgelenkten Laserstrahl und der Bewegung einer fokussierenden Zylinderlinse in einer ersten Richtung ermöglicht werden, wozu bei einer ersten Ausfuhrungsform ein einzelner Motor verwendet werden soll, der sowohl einen Spiegel, der den auftreffenden Laserstrahl reflektiert, als auch die Zylinderlinse antreibt, und bei einer zweiten Ausführungsform eine elektronische Verriegelung oder Zwangskopplung des Spiegels und der Zylinderlinse, von denen jede unabhängig angetrieben wird. Bei dem zweidimensionalen Flachfeld-Abtastsystem soll eine unsymmetrische Abtastung in der einen Abtastrichtung minimal gehalten werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Ablenk- bzw. Abtastsystem mit fliegendem Lichtfleck gelöst, das gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Strahls aus kohärentem Licht, ein allgemein ebenes Dokumentträgerelement, eine drehbare Polygon-Ablenkeinrichtung, die zwischen der

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lichterzeugenden Einrichtung und einem drehbaren Spiegel und im Weg des Strahls zur Ablenkung des Strahls auf den drehbaren Spiegel angeordnet ist, einen angrenzend an den drehbaren Spiegel angeordneten feststehenden Spiegel, eine Linseneinrichtung, die zwischen dem drehbaren Spiegel und dem feststehenden Spiegel angeordnet ist, durch die der von dem drehbaren Spiegel reflektierte Strahl auf den feststehenden Spiegel durch die Linseneinrichtung hindurch gerichtet wird, eine bewegliche Zylinderlinse» die in einer ersten Richtung bewegbar ist und angrenzend an das Dokumentträgereleinent angeordnet ist, wobei der feststehende Spiegel den Strahl durch die Zylinderlinse hindurch auf das Dokumentträgerelement richtet, wobei die Zylinderlinse sich in einer Richtung erstreckt, durch die der Strahl über ein Dokument,das auf das Dokumentträgerelement gelegt ist, in einer zweiten Richtung und senkrecht zu der ersten Richtung zum Abtasten abgelenkt wird, und eine Einrichtung zur Steuerung der Drehung des drehbaren Spiegels und der Bewegung der Zylinderlinse derart, daß das von dem drehbaren Spiegel reflektierte Licht stets auf die Zylinderlinse auffällt, während diese sich in der ersten Richtung bewegt, wodurch das Dokument vollständig abgetastet wird.

Durch die Erfindung wird also ein System für zweidimensionale Laserabtastung eines Dokuments geschaffen, das auf einer Platte liegt, wobei das System imstande ist, geringe Änderungen der Bilddichte bei hohen Geschwindigkeiten zu ermitteln und eine genaue Synchronisierung zwischen der Dokumentabtastung und der Bewegung des abtastenden Laserstrahls zu schaffen, wobei sowohl Änderungen der Wegstrecke des Laserstrahls an der Platte als auch unsymmetrische Ablenkungen der Abtastlinie möglichst gering gehalten werden. Insbesondere wird dabei ein intensitätsmodulierter Laserstrahl auf eine rotierende Ablenkeinrichtung mit einer Hehrzahl von !Facetten gelenkt, welche den Strahl über die Oberfläche eines beweglichen Spiegels in einer ersten Ablenkrichtung ablenkt. Der Riegel ist so bewegbar, daß der Strahl in einer zweiten Ablenkrichtung abgelenkt wird. Das von dem beweg-

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lichen Spiegel reflektierte Licht wird durch eine Fokussierlinse auf eine bewegbare Zylinderlinse gelenkt, die angrenzend an die Platte angeordnet ist und in einer Richtung entsprechend der zweiten Ablenkrichtung bewegbar ist, wodurch die zweidimensionale Abtastung des Dokuments ermöglicht wird. Bei einer Ausführungsform werden der bewegliche Spiegel und die bewegliche Zylinderlinse von einem einzelnen Motor angetrieben und derart miteinander gekoppelt, daß ihre Bewegung mechanisch zwangsgekoppelt bzw. verriegelt ist, wodurch eine perfekte Spurführung des abgelenkten Laserstrahls innerhalb der durchlässigen Öffnung der Zylinderlinse gegeben ist. Bei einer zweiten Ausführungsform können der bewegliche Spiegel und die bewegliche Zylinderlinse unabhängig voneinander angetrieben und elektronisch verriegelt bzw. zwangsgekoppelt werden. Durch geeignete Fokussierung des Laserstrahls derart, daß die sagittale oder pfeilrechte Brennebene zwischen dem beweglichen Spiegel und der rotierenden ^lenkeinrichtung liegt, wird ein Kompromiß zwischen sagittaler Bewegungskompensation aufgrund von Qramidenfehlern der Ablenkfassetten und zwischen sagittalen Winkeländerungen des beweglichen Spiegels erreicht. Die bewegliche Ablenkeinrichtung kann auch in vorbestimmter Heise geschwenkt werden, wodurch unsymmetrische Abtastlinearität in der ersten Abtastrichtung auf jeder Seite des Mittelpunktes der Abtastlinie so gering wie möglich gehalten wird. Der genannte Kompromiß wird dadurch erreicht, daß der auftreffende Laserstrahl derart fokussiert wird, daß der sagittale Brennpunkt des Laserstrahls in einer von der Ablenkeinrichtung beabstandeten Ebene liegt.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen zweidimensionalen Laserabtast- bzw. -ablenksystems;

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Flg. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen zweldimenslonalen Laserabtast- bzw. -ablenksystems;

Flg. 3 eine schematische optische Darstellung entlang der Y-Richtung, wobei die Laserstrahlwegstrecke in verschiedenen Linsenstellungen dargestellt ist;

Fig. 4(a), Skizzen zur Erläuterung, wie die unsymmetrische und^'sib) Abtastlinearität in der Y-Abtastrichtung möglichst klein gemacht wird; und

Fig. 6(a) graphische Darstellungen der Ergebnisse bei der ^XXXi * ' Kompensierung hinsichtlich unsymmetrischer Abtastlinearität.

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen zweidimensionalen Dokumentabtast- bzw. -ablenksystems gezeigt ist. Lichtquellen 10 und 12 ergeben jeweils Originalstrahlen 14 und 16, die bei dem Abtastsystem verwendet werden. Die Lichtquellen 10 und 12 sind vorzugsweise Laser, die kollimlerte Strahlen aus monochromatischem

Licht erzeugen, wobei der Laser 10 einen Helium-Kadmiumlaser ent-

o hält, der blaues Laserlicht mit einer Wellenlänge von 4416A

(441,6 mn) erzeugt, und der Laser 12 einen Helium-Neonlaser ent-

o hält, der rotes Laserlicht mit einer Wellenlänge von 6328A (632,8 nm) erzeugt. Durch die Verwendung der zwei Laserstrahlen wird gewährleistet, daß die Dokumentabtast- bzw. -ablenkeinrichtung nicht unempfindlich bei den Wellenlängen der Laser 10, 12 ist, und folglich ist das System geeignet zur Detektion eines Laserlichtflusses, der von vielfarbigen Dokumenten reflektiert wird. Der Lichtstrahl 14 fällt auf einen Spiegel 18, der den Lichtstrahl zu einem Strahlteiler 20 lenkt. Der Lichtstrahl 16 trifft ebenfalls auf den Strahlteiler 20 auf, welcher unter einem solchen Winkel angeordnet ist, daß der Lichtfluß im Strahl 14

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als kombinierter Strahl 22 reflektiert wird. Der Strahl 22 trifft auf einen Spiegel 24 auf, der den Strahl nach oben zu einer achromatischen, astigmatisehen und anamorphot!sehen Linse 26 reflektiert. Die Linse bzw. Linsengruppe 26 bewirkt, daß der Laserstrahl an zwei getrennten Stellen fokussiert wird, die in Fig. 1 als tangentialer Brennpunkt (TFP) 28 und - über Spiegel als sagittaler Brennpunkt (SFP) 32 bezeichnet sind. Der sagittale Brennpunkt 32, der in der Figur eingezeichnet ist, liegt nahe an oder auf der Oberfläche einer rotierenden Ablenkeinrichtung 34. Die rotierende Ablenkeinrichtung 34, als Polygon mit einer Mehrzahl von reflektierenden Fassetten 35 gezeigt, wird von einem Motor 36 über eine Antriebswelle 38 angetrieben. Wie im einzelnen später erläutert wird, sind Punkte in der TFP- und SFP-Ebene der Bildung eines Abtastflecks zugeordnet und steuern in Verbindung mit Linseneinheiten 40 und 42 die Fleckenintensitätsprofile jeweils in Y- und X-Richtung.

Die Ablenkeinrichtung 34 dreht sich in Richtung eines Pfeiles 37, wodurch der darauf auftreffende Laserfleck am beweglichen Spiegel 44 in Y-Richtung abgelenkt wird. Der Abtaststrahl wird optisch über die Linseneinheit 40 verarbeitet, und der Ausgangsstrahl 46 fällt auf einem Spiegel 48. Das vom Spiegel 48 reflektierte Licht wird zu einer Linseneinheit 42 gerichtet, die eine Zylinderlinse 50 enthält. Die Zylinderlinse 50 erzeugt eine Abtastlinie 52 in der Y-Richtung an der Dokumentplatte 54. Ein in der Zeichnung nichtdargestelltes Dokument 55, das abgetastet werden soll, wird mit der Vorderseite nach unten auf die Oberseite der lichtdurchlässigen Platte 54 gelegt. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel treibt ein einzelner Motor 56 ein Seil 58 an, das um Zahnräder 60 und 72 herumgewickelt ist. Das Seil 58 ist an einer Welle 63 befestigt, die an der mit 64 bezeichneten Stelle an die Zylinderlinse 50 angekoppelt ist, und bewirkt, daß die Zylinderlinse 50 in X-Richtung derart angetrieben wird, daß das vollständige Dokument überquert wird. Das Seil 58 ist ferner um eine Achse oder Welle 66 herumgewickelt, die wirkungsmäßig mit einem rotierenden Zahnradnocken 68 gekoppelt ist. Der Zahnrad-

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nocken 68 ist wiederum über eine Welle 70 mit Spiegel 44 gekop pelt, wobei die Welle 70 den Spiegel 44 in Richtung eines Pfeiles 71 dreht, so daß die Abtastbewegung in X-Richtung erzeugt wird. Bei einer in der Praxis erprobten Ausfuhrungsform der Er findung beträgt der Abstand, über den gut ausgebildete Flecken intensitätsprofile in der X-Richtung beibehalten wurden, etwa 29,21 cm (11,5 Zoll), während die Länge der abgetasteten Zeile in Y-Richtung aufgrund der rotierenden Ablenkeinrichtung 34, über die gut ausgebildete Fleckenintensitätsprofile beibehalten wurden, etwa 36,83 cm (14,5 Zoll) beträgt. Die Bewegung der Zylinderlinse 5O in X-Richtung und der Durchmesser der Welle 66 sind so gewählt, daß die Winkelbewegung des Spiegels 44 bewirkt, daß der abgelenkte bzw. abtastende Laserfleck genau der sich bewegenden Zylinderlinse 5O folgt.

Die zweidimensionale erfindungsgemäße Abtast- oder Ablenkein richtung für eine flache Platte ergibt bei dieser Ausführungs- form eine mechanisch verriegelte oder zwangsgekoppelte Bewegung von Abtastzylinderlinse 50 und gedrehtem Spiegel 44, was eine praktisch perfekte Spurtreue des abtastenden Laserstrahls inner halb der durchlässigen Öffnung der Zylinderlinse 50 ergibt. Wie in der Zeichnung gestrichelt angedeutet, ist Linse 5O in der X-Richtung der Abtastbewegung beweglich. Dies ergibt eine Verbesserung gegenüber bekannten Systemen, bei denen getrennte Antriebsarten verwendet werden, um sowohl den Spiegel 44 als auch die Zylinderlinse 50 linear abzulenken, da sowohl der Antrieb des Spiegele 44 als auch derjenige der Zylinderlinse 50 mit einem einzelnen Motor 56 das Abtastsystem vereinfacht und eine konstante Synchronisierung gewährleistet.

Wenn ein Dokument 55 mit der Vorderseite nach unten auf die Platte 54 gelegt wird, so wird es von den zweifarbigen Laserstrahlflecken 22 abgetastet, wobei das Dokument den auftreffenden StrahlungsfluB entsprechend der Information des abgetasteten Dokuments reflektiert. Ein Teil des reflektierten Flusses wird von

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verschiedenen Photomultiplierröhren (dargestellt als einzelne Photomultiplier- oder Sekundärelektronenvervielfacherröhre 72), die unter der Platte 54 angeordnet sind, erfaßt. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand von der Zylinderlinse 50 und der Dokumentplatte 54 etwa 25,4 cm (10 Zoll). Dadurch können die Photomultiplierröhren 72 in einem solchen Abstand angeordnet werden, daß sie einen relativ konstanten Betrag des Strahlungsflusses aufnehmen, gleich wo der Fleck auf der Platte 54 liegt. Die Photomultiplier oder Sekundärelektronenvervielfacher setzen die Änderungen in der Intensität des reflektierten Laserstrahls in elektrische Informationssignale um, die zur Speicherung zu einem Puffer oder zu einer Aufzeichnungsvorrichtung übertragen werden können, um eine Kopie des abgetasteten Dokuments zu erzeugen. Ein Dokument mit 27,94 cm (11 Zoll) mal 35,56 cm (14 Zoll) wird typischerweise in etwa 0,8 Sekunden abgetastet. Die Zylinderlinse 50 "fliegt" zurück in ihre ursprüngliche Stellung (angrenzend an eines der Enden der Platte 54) in etwa 0,2 Sekunden, wodurch die effektive Dokumentabtastgeschwindigkeit etwa eine Seite pro Sekunde beträgt. Das "Zurückfliegen" der Zylinderlinse 50 in ihre ursprüngliche Stellung wird durch eine Federeinrichtung oder einen anderen Rückführungsmechanismus bewirkt, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Wie bereits ausgeführt wurde, wird die Linseneinheit 26 so ausgewählt, daß der Laserstrahl 22 an zwei verschiedenen Punkten in verschiedenen Ebenen fokussiert wird. Insbesondere wird der Laserstrahl 22 in der sagittalen Ebene (parallel zur Achse der Ablenkeinrichtung) an den Polygon-Facetten fokussiert, wobei die Strahlbreite in Richtung der Abtastung vorzugsweise ungefähr gleich der Breite von zwei Facetten 35 ist. Die Vergrößerungsebene der Zylinderlinse 50 liegt in der Tangentialebene (Y) und bewirkt gemeinsam mit der Linse 40 eine Fokussierung des Strahls in der sagittalen Ebene mit einer Brennpunkttiefe, die auf der Oberseite der Platte 54 liegt, auf der das Dokument 55 ruht. Die Linseneinheit 26 bewirkt gemeinsam mit der Linse 40 eine Fokus-

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Al·

sierung des Strahls 22 In der Tangentialebene Innerhalb einer Brennpunkttiefe, die ebenfalls auf der Oberseite der Platte 54, auf der das Dokument 55 ruht, liegt, Die Linse 26 ist aus wenigstens zwei getrennten Komponenten zusammengesetzt, von denen eine für die tangentiale Fokussierung des einfallenden Strahls sorgt und die andere den sagittalen Strahlenbrennpunkt erzeugt. Durch Änderung der Auslegung der sagittalen Komponente kann der sagittale Brennpunkt an eine gewünschte Stelle bewegt werden. Eine Linse, die als Linseneinheit 26 verwendet werden kann, ist in der US-Patentschrift Nr. 3 946 150 beschrieben, wobei die Lehre, die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung in diesem Zusammenhang erforderlich ist, unter Bezugnahme auf diese Druckschrift in die vorliegende Offenbarung einbezogen wird.

Im Betrieb werden die Laser 10 und 12 erregt, und der resultierende kombinierte Strahl 22 wird (in der sagittalen Brennebene) auf den Facetten 35 der Ablenkeinrichtung fokussiert. Der Strahl tastet den Spiegel 44 in Y-Richtung ab, und Linse 40, Spiegel und Zylinderlinse 42 bewirken, daß der fokussierte Laserstrahl einer Abtastzeile 52 in Y-Richtung auf der Platte 54 (und Dokument 55) folgt. Zur Erzeugung der Abtastung in X-Richtung wird der Motor 56 erregt, wodurch gleichzeitig der Spiegel 44 in Richtung des Pfeiles 71 gedreht und die Zylinderlinse 50 synchron dazu in Richtung des Pfeiles 73 bewegt wird. Die gestrichelt eingezeichneten Zylinderlinsen stellen die verschiedenen Stellungen der Linse 50 in X-Richtung dar, während die Abtastung des Dokuments aus einer Anfangsstellung (rechte Seite der Platte 54) in eine Stellung fortschreitet, wo das Dokument 55 vollständig abgetastet ist. Der von der Oberfläche eines Dokuments 55 reflektierte Lichtfluß wird von den Photomultiplierröhren 72 ermittelt, wobei deren Ausgangssignal entweder gespeichert oder zum Reproduzieren einer Kopie des abgetasteten Dokuments verwendet wird.

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Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen zweidimensionalen Laserabtastsystems. Das gezeigte System ist im wesentlichen das in Fig. 1 gezeigte, wobei der Unterschied in der Art und Weise liegt, wie der bewegliche Spiegel 44 und die Zylinderlinse 50 angetrieben werden. Es ist zu beachten, daß die mit denselben Bezugszeichen bezeichneten Elemente in beiden Figuren identisch sind. Statt des in Fig. 1 gezeigten mechanisch zwangsgekoppelten Antriebssystems werden Spiegel 44 und Zylinderlinse 50 unabhängig voneinander angetrieben und elektronisch verriegelt oder zwangsgekoppelt. Ein sich wiederholendes, mit der Zeit änderndes Signal, beispielsweise das dargestellte sägezahnförmige Wellensignal 90, wird gleichzeitig an die Eingänge von Verstärkern 92 und 94 mit einstellbarer Verstärkung angelegt. Der Ausgang des Verstärkers 92 ist an den Motor 56 angekoppelt, und der Ausgang des Verstärkers 94 ist über eine Leitung 96 an einen Antriebsmotor 98 angelegt, der an der Welle 70 befestigt ist, wobei die Welle 70 den Spiegel 44 in Drehung versetzt. Die Verstärkungen der Verstärker 92 und 94 sind so einstellbar, daß die erforderliche Synchronisierung zwischen Spiegel 44 und Zylinderlinse 50 erzielt wird.

Im Betrieb wird das Signal 90 gleichzeitig an Motor 56 und Motor 98 über die Verstärker 92 und 94 angelegt, wobei der Rampenteil des Signals bewirkt, daß die Motoren 56 und 98 das Antriebszahnrad 60 bzw. den Spiegel 44 in Richtung des Pfeiles 100 bzw. 102 drehen. Das Zahnrad 60 treibt das Seil 58 an, das wiederum die Zylinderlinse 50 in Bewegung versetzt, wie bereits erläutert wurde, während der Antriebsmotor 98 den Spiegel 44 in der beschriebenen Weise antreibt. Im wesentlichen werden Spiegel 44 und Zylinderlinse 50 getrennt angetrieben, im Gegensatz zu der mechanischen Verriegelung bei der Ausführungsform nach Fig. 1, wobei hier die Verriegelung oder Zwangskopplung elektronisch erfolgt durch gleichzeitige Erregung der Motoren 56 und 98. Der Rücklaufteil des Signals 90 ermöglicht es, daß Spiegel 44 und Zylinderlinse 50 in ihre ursprünglichen Stellungen zurückkehren können. 709882/0697

Flg. 3 zeigt eine schematische optische Darstellung, wie sie längs der Y-Rlchtung betrachtet aussieht. Die Zylinderlinse 50 1st in drei verschiedenen Stellungen a, b, c gezeigt, die jeweils den Stellungen 1, 2, 3 des Spiegels 44 entsprechen. Hie aus der Figur zu ersehen ist, wird die X-Richtung der Abtastung erreicht durch gleichzeitige Bewegung des Spiegels 44 und der Zylinderlinse 50, wobei die Ablenkeinrichtung 34 die Y-Abtastrichtung erzeugt, also die zur Ebene des Papiers senkrechte Richtung. Von besonderer Bedeutung ist die Laserstrahl-Hegstrecke an der Zylinderlinse 50, betrachtet aus Z-Richtung, wie in dem oberen Ausschnitt gezeigt ist. Auf der Achse, in Stellung b, ist die Y-Ablenkung des Strahls an der Zylinderlinse 50 im wesentlichen gradlinig. Henn der Spiegel 44 geschwenkt wird und den Laserstrahl zum Rand des Feldes hin ablenkt, so wird die Y-Richtung der Abtastung zunehmend gekrümmt (Änderung gegenüber einer linearen Abtastung), wie dies in dem unteren und in dem oberen Ausschnitt gezeigt ist, bis die Durchbiegung eine maximale Abweichung am Rand des Feldes erreicht. In Übereinstimmung mit der Lehre der Erfindung kann durch Anordnung des sagittalen Brennpunktes zwischen dem Spiegel 44 und den Facetten 35 der Ablenkeinrichtung, vorzugsweise auf halbem Hege dazwischen, der Durchbiegungseffekt an der Platte 54 in Y-Richtung wesentlich herabgesetzt werden. Es ist zu beachten, daß die Durchbiegung verursacht wird durch Fehlausrichtung oder andere Fehler in der Geometrie des optischen Systems und durch Schwenken des Spiegels 44, wenn die X-Abtastung durchgeführt wird. Durch Wählen des Brennpunktes der Zylinderlinse 50 zwischen Spiegel 44 und Ablenkeinrichtung 34 kompensiert die Zylinderlinse 50 die den Fehler verursachende Durchbiegung. Im Ergebnis ergibt sich ein Kompromiß zwischen der Konpensation der sagittalen Bewegung aufgrund von Pyramidenwinkel fehlern der Spiegelfacetten der Ablenkeinrichtung und den sagittalen Änderungen des Spiegels 44. Hie bereits erwähnt wurde* wird der sagittale Brennpunkt durch geeignete Wahl der Linse 26 in eine gewünschte Ebene gelegt.

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Fig. 4A, eine Draufsicht eines Teiles des optischen Systems nach Fig. 1 und Fig. 2, und Fig. 4B, eine Ansicht in die Hinterseite der Linseneinheit 40, zeigen, wie die Ablenkeinrichtung 34 mit Laserlicht flutlichtartig beleuchtet wird, das von dem tangentialen Brennpunkt 28 herrührt. Bei dieser Anordnung fällt der Laserstrahl 22 auf die Ablenkeinrichtung 34 mit einem recht großen Einfallswinkel i, der typischerweise 30° beträgt. Diese geometrische Anordnung ermöglicht, daß der Laserstrahl 22 ein Auftreffen auf dem Spiegel 44 verfehlt, während er wenigstens zwei Facetten der Ablenkeinrichtung 34 flutlichtartig beleuchtet.

Aufgrund von optischen geometrischen Betrachtungen wie Facettenfehlausrichtungen der Ablenkeinrichtung usw. bewirkt dieser relativ große Einfallswinkel, der auftritt, wenn die Ablenkeinrichtung 34 gemäß der Anordnung in Fig. 1 ausgerichtet wird, unsymmetrische Winkelablenkungen des Laserstrahls 22.

Die unsymmetrische Winkelablenkung des Laserstrahls 22 mittels der Ablenkeinrichtung 34 verursacht unsymmetrische Ablenkungen in der Y-Abtastrichtung auf jeder Seite des Mittelpunktes der Abtastzeile auf der Platte 54. Um eine symmetrische Abtastung zu erreichen, wird die Ablenkeinrichtung 34 so geschwenkt, wie dies in den Figuren 5A und 5B gezeigt ist (wobei Fig. 5A eine Draufsicht eines Teiles des optischen Systems nach Fig. 1 und ist und Fig. 5B eine Ansicht in die Rückseite der Linseneinheit 40 darstellt), wodurch die Eigenschaft der unsymmetrischen Abtastlinearität überwunden wird. Eine derartige Anordnung erzeugt eine tangentiale lineare Ablenkung, die auf beiden Seiten der optischen Achse der Zylinderlinse 50 symmetrisch ist.

Fig. 6(a) und 6(b) zeigen anhand von graphischen Darstellungen, wie die unsymmetrische Abtastlinearität, die bei den in den Figuren 4A und 4B gezeigten Anordnungen entsteht (Fig. 6(a)), kompensiert wird durch Verwendung der in den Figuren 5A und 5B gezeigten Anordnung (Fig. 6 (b)). Die Abszissen der graphischen

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Darstellungen geben die Lage des Laserstrahls relativ zur optischen Achse des Systems wieder, und die Ordinaten geben die Abweichung von der Linearität an.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben; es leuchtet jedoch ein, daß für den Fachmann verschiedene Abwandlungen auf der Hand liegen und insbesondere eine große Zahl von Änderungen der Ausführungsbeispiele vorgenommen werden kann, um den Anforderungen einer besonderen Situation oder eines besonderen Werkstoffes gerecht zu werden, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

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Leerseite

Claims (9)

Patentansprüehe

1. Abtast- bzw. Ablenksystem mit fliegendem Lichtfleck, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (10, 12) zur Erzeugung eines Strahls aus kohärentem Licht,

ein allgemein ebenes Dokumentträgerelement (54), eine drehbare Polygon-Ablenkeinrichtung (34), die zwischen der lichterzeugenden Einrichtung (10, 12) und einem drehbaren Spiegel (44) und im Weg des Strahls zur Ablenkung des Strahls auf den drehbaren Spiegel (44) angeordnet ist, einen angrenzend an den drehbaren Spiegel (44) angeordneten feststehenden Spiegel (48),

eine Linseneinrichtung (40), die zwischen dem drehbaren Spiegel (44) und dem feststehenden Spiegel (48) angeordnet ist, durch die der von dem drehbaren Spiegel (44) reflektierte Strahl auf den feststehenden Spiegel durch die Linseneinrichtung hindurch gerichtet wird,

eine bewegliche Zylinderlinse (50), die in einer ersten Richtung bewegbar ist und angrenzend an das Dokumentträgerelement (54) angeordnet ist, wobei der feststehende Spiegel (48) den Strahl durch die Zylinderlinse (50) hindurch auf das Dokumentträgere lement (54) richtet, wobei die Zylinderlinse (50) sich in einer Richtung erstreckt, durch die der Strahl über ein Dokument ,das auf das Dokumentträgerelement (54) gelegt ist, in einer zweiten Richtung und senkrecht zu der ersten Richtung zum Abtasten abgelenkt wird, und

eine Einrichtung zur Steuerung der Drehung des drehbaren Spiegels (44) und der Bewegung der Zylinderlinse (50) derart, daß das von dem drehbaren Spiegel (44) reflektierte Licht stets auf die Zylinderlinse (50) auffällt, während diese sich in der ersten Richtung bewegt, wodurch das Dokument vollständig abgetastet

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ORIGINAL INSPECTED

2. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Strahlerzeugungseinrichtung (10, 12) Lasereinrichtungen enthält.

3. Abtastsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasereinrichtung einen ersten (10) und einen zweiten (12) Laser enthält, wobei der erste Laser (10) einen Ausgangsstrahl mit einer ersten Wellenlänge und der zweite Laser einen Ausgangsstrahl mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt, wobei die erste Wellenlänge verschieden von der zweiten Wellenlänge ist.

4. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Motor (56) umfaßt, der ein Antriebselement (58) antreibt, und daß das Antriebselement

(58) an den drehbaren Spiegel (44) und die Zylinderlinse (50) angekoppelt ist.

5. Abtastsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (58) eine Seilanordnung enthält.

6. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Verstärker enthält, dessen Ausgang an eine erste und eine zweite Treibereinrichtung angekoppelt ist, wobei die erste Treibereinrichtung an den drehbaren Spiegel (44) angekoppelt ist und die zweite Treibereinrichtung an die Zylinderlinse (50) angekoppelt ist.

7. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen der Strahlerzeugungseinrichtung (10, 12) und dem drehbaren Spiegel (44) auf dem Weg des Strahls angeordnete Linseneinheit (26) vorgesehen ist, die den darauf auftreffenden Strahl in zwei verschiedenen Brennpunkten (SFP, TFP) fokussiert.

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8. Abtastsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Brennpunkte (SFP) zwischen der rotierenden Polygon-Ablenkeinrichtung (34) und dem drehbaren Spiegel (44) angeordnet ist.

9. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Polygon-Ablenkeinrichtung (34)

um einen vorbestimmten Winkel geschwenkt ist, um unsymmetrische Abtastlinien-Linearitäten auf beiden Seiten der optischen Achse der Zylinderlinse (50) möglichst klein zu machen.

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