-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft ein optisches Mehrstrahl-Abtastsystem und eine
Bilderzeugungsvorrichtung, die von dem System Gebrauch macht, insbesondere
betrifft sie ein optisches Mehrstrahl-Abtastsystem, geeignet für eine Bilderzeugungsvorrichtung,
beispielsweise einen Laserdrucker (LBP = laser beam Printer) oder
ein digitales Kopiergerät,
mit dem ein Bild hoher Auflösung
und hoher Qualität
sowie ohne Druckpositionsfehler in der Hauptabtastrichtung erzeugbar
ist, indem als Bestandteil einer Synchronisations-Detektoreinrichtung
ein Spaltelement passend plaziert wird.
-
Stand der Technik
-
Als
Verfahren für
eine optische Hochgeschwindigkeitsabtastung ist ein Verfahren (ein
optisches Mehrstrahl-Abtastsystem) zum gleichzeitigen Abtasten einer
Abtastfläche
mit mehreren Lichtbündeln
und zum Erzeugen von Abtastzeilen in vorbestimmten Intervallen auf
der Abtastfläche
unter Verwendung einer Mehrstrahl-Lichtquelle (einer Mehrfachlaser-Lichtquelle)
als Laserlichtquelle bekannt. Als Laserlichtquellen, die in einem
derartigen optischen Mehrstrahl-Abtastsystem
eingesetzt werden können,
sind zum Beispiel die folgenden Lichtquellen verfügbar:
- (1) eine Lichtquelle mit mehreren Emissionspunkten
(Lichtemissionsabschnitten) auf einem Chip;
- (2) eine Lichtquelle, in der mehrere Laseremissionselemente
dazu dienen, optische Pfade mit Hilfe eines Strahlteilers zu kombinieren;
und
- (3) eine Lichtquelle zum Auftrennen eines Lichtstrahlenbündels in
mehrere Lichtbündel
unter Verwendung eines Strahlteilers und zum unabhängigen Treiben
von Modulatoren, die für
die jeweiligen aufgeteilten Lichtbündel vorgesehen sind.
-
5 zeigt
schematisch den Hauptteil eines herkömmlichen optischen Mehrstrahl-Abtastsystems,
welches auf einem Chip zwei Lichtemissionspunkte besitzt. Nach 5 werden
mehrere Lichtstrahlenbündel,
die abhängig
von Bildinformation optisch moduliert und von einem Mehrstrahl-Halbleiterlaser 51 als
Mehrlaser-Quelle emittiert werden, von einer Kollimatorlinse 52 in
im wesentlichen parallele oder konvergente Lichtbündel umgewandelt,
um auf eine Zylinderlinse 53 aufzutreffen. Von den auf
die Zylinderlinse 53 auftreffenden Lichtbündeln (nachstehend
auch „Lichtstrahlen" genannt) treten
die Lichtbündel
ohne jegliche Änderung
im Hauptabtastquerschnitt aus, konvergieren hingegen im Nebenabtastquerschnitt,
um zu im wesentlichen linearen Bildern (gemeint sind linienförmige Bilder,
die sich in der Hauptabtastrichtung erstrecken) auf der Ablenkfläche (der
Reflexionsfläche) 54a eines
optischen Ablenkers 54 aufzutreffen. Die mehreren von der
Ablenkfläche 54a des
optischen Ablenkers 54 reflektierten/abgelenkten Lichtstrahlen
werden auf der Abtastfläche 56 von
einem optischen Abbildungssystem 55 (einem fθ-Linsensystem)
mit einer ersten und einer zweiten fθ-Linse 55a bzw. 55b,
die unterschiedliche Brechkräfte
in einem Nebenabtastquerschnitt besitzen, zu Punkten, das sind hier
punktförmige
Flecke, geformt. Durch Drehen des optischen Ablenkers 54 in
Pfeilrichtung A tasten die Lichtstrahlen die Abtastfläche 56 in
Pfeilrichtung B (der Hauptabtastrichtung) mit konstanter Geschwindigkeit
ab. Man beachte, daß 5 nur
einen einzigen Lichtstrahl zeigt.
-
In
diesem optischen Mehrstrahl-Abtastsystem ist, um die Schreibposition
eines Bildes exakt zu steuern, im allgemeinen eine Synchronisations-Detektoreinrichtung
unmittelbar vor der Stelle angeordnet, an der ein Bildsignal geschrieben
wird.
-
Nach 5 befindet
sich an einer Stelle, die der Oberfläche 56 der photoempfindlichen
Trommel entspricht, ein Spaltelement (ein BD-Spalt) 83.
Ein optischer Sensor 84 (BD-Sensor) dient als Synchronisations-Detektorelement.
Der BD-Spalt 83, der BD-Sensor 84 und dergleichen
sind sämtlich
Elemente einer Synchronisations-Detektoreinrichtung 91.
-
Nach 5 wird
die zeitliche Lage an der Abtast-Startposition einer Bildaufzeichnung
auf der photoempfindlichen Trommeloberfläche 56 unter Verwendung
eines Ausgangssignals von dem BD-Sensor 84 eingestellt.
-
6 ist
eine Schnittansicht, die den Hauptteil des in 5 gezeigten
BD-Spalts 83 zeigt,
wenn dieser von der Seite des einfallenden Lichtstrahls her betrachtet
wird. Nach 6 besitzt der BD-Spalt 83 einen
ersten und einen zweiten Randbereich 83a und 83b.
Der erste und der zweite Randbereich 83a und 83b verlaufen
parallel zu der Z-Achse in dem in 6 dargestellten
Koordinatensystem. Ein erster und ein zweiter Laserspot 11 und 12 mehrerer
Lichtstrahlen (BD-Lichtstrahlen) zur Synchronisations-Detektierung
sind auf der Oberfläche
des BD-Spalts 83 gebildet. Wenn sich der optische Ablenker 54 in
Pfeilrichtung A in 5 dreht, werden der erste und
der zweite Laserspot 11 und 12 abtastend in den
Richtungen gemäß den Pfeilen
A3 bzw. A4 in 6 geführt.
-
Wie
in 6 zu sehen ist, sind der erste und der zweite
Laserspot 11 und 12 voneinander um eine vorbestimmte
Distanz in der Hauptabtastrichtung (Y-Achsen-Richtung) und der Nebenabtastrichtung (Z-Achsen-Richtung)
beabstandet. Wenn der Abstand in der Hauptabtastrichtung L' beträgt, werden der
erste und der zweite Laserspot 11 und 12 auf der Abtastfläche 26 abtastend
geführt,
während
sie jeweils voneinander um die Distanz L' gleichzeitig in Hauptabtastrichtung
beabstandet sind.
-
Ein
Abtast-Startpunkt 61 (eine Stelle, an der das Schreiben
des Bilds beginnt) von mehreren Lichtstrahlen A1 für die Bilderzeugung
auf der Abtastfläche 56 wird
folgendermaßen
bestimmt:
Angenommen, das Erfassen von BD entspricht dem Zeitpunkt,
zu dem der BD-Lichtstrahl
B3 den BD-Sensor 84 oberhalb der Abtastfläche 56 auf
der stromaufwärtigen
Seite der Hauptabtastrichtung trifft. Diese BD-Erfassung erfolgt
unabhängig
für jeden Lichtstrahl,
und das Schreiben eines Bilds beginnt mit einer vorbestimmten zeitlichen
Verzögerung
nach der BD-Erfassung.
-
Um
den Zeitpunkt, zu dem der BD-Lichtstrahl B3 den BD-Sensor 84 trifft,
exakter zu bestimmen, wird der BD-Spalt 83 vor dem BD-Sensor 84 angeordnet.
Wie oben beschrieben wurde, besteht der BD-Spalt 83 aus
einem ersten und einem zweiten Randteil 83a und 83b.
Eine Entfernung L zwischen dem ersten und dem zweiten Randteil 83a und 83b in der
Hauptabtastrichtung wird so eingerichtet, daß er kleiner ist als der Abstand
L' zwischen dem
ersten und dem zweiten Laserspot 11 und 12 in
der Hauptabtastrichtung. Eine solche Einstellung verhindert, daß der erste
und der zweite Laserspot 11 und 12 gleichzeitig
auf den BD-Sensor 84 auftreffen. Durch Führen des
ersten und des zweiten Laserspots 11 und 12 lassen
sich erste und zweite Detektorsignale unabhängig voneinander am BD-Sensor 84 erhalten.
Die zeitliche Lage der BD-Erfassung wird dann spezifiziert durch
die Zeit, zu der ein vorbestimmter Abschnittspegel an der Vorderflanke
oder der hinteren Flanke des Detektorsignals erreicht wird.
-
Da
der erste und der zweite Randteil 83a und 83b parallel
zur Z-Achse in dem Koordinatensystem nach 6 verlaufen,
laufen die jeweiligen Lichtstrahlen über die gleiche Entfernung
von den BD-Erfassungspositionen zu den Positionen, an denen das Schreiben
eines Bilds beginnt, mit gleicher Zeitverzögerung. Dies ermöglicht eine
Reduzierung der Schwankungen der Positionen, an denen das Schreiben
eines Bilds beginnt, für
die einzelnen Lichtstrahlen.
-
In
diesem optischen Mehrstrahl-Abtastsystem befindet sich ein (nicht
gezeigtes) photoempfindliches Bauelement als Aufzeichnungsmedium
auf der Abtastfläche 56 und
wird von der Lasermodulation belichtet, angesteuert von der Bildinformation.
Das resultierende Bild wird dann mit Hilfe eines elektrophotographischen
Prozesses sichtbar gemacht. Auf diese Weise läßt sich eine Bilderzeugungsvorrichtung
implementieren, zum Beispiel ein Laserdrucker oder ein digitales
Kopiergerät.
-
Wenn
der Abstand von dem BD-Sensor zu der Startposition zum Schreiben
eines Bilds sich abhängig
von der Bemessungsgenauigkeit der Bauteile sowie der Brennweite
des optischen Bauteils ändert, läßt sich
die Verzögerungszeit
nach der BD-Detektierung bis hin zu der Schreib-Startposition mit
Hilfe eines bekannten Verfahrens einstellen, beispielsweise durch
Verschieben zumindest einiger der Elemente der Synchronisations-Detektoreinrichtung,
in einer Richtung rechtwinklig zu der optischen Achse.
-
Das
herkömmliche
optische Mehrstrahl-Abtastsystem, welches oben erläutert wurde,
weist folgende Probleme auf:
- (1) Wenn ein Rücklaufspiegel
in den optischen Weg zur Synchronisations-Detektierung eingefügt wird, um den optischen Weg
im Hauptabtastquerschnitt und im Nebenabtastquerschnitt zu knicken und
dadurch das optische Mehrstrahl-Abtastsystem
kompakter zu gestalten, kommt es in der Hauptabtastrichtung zu Jitter.
Insbesondere dann, wenn der optische Weg in dem optischen Mehrstrahl-Abtastsystem geknickt
wird, wird die Ebene, die durch den zur Synchronisations- Detektierung über den
BD-Spalt 83 geführten
Lichtstrahl gebildet wird, in bezug auf den ersten und den zweiten
Randteil 83a und 83b geneigt. Aus diesem Grund
wird jeder Lichtstrahl schräg über die Spaltöffnung 83c geführt. Als
Folge davon unterscheiden sich die Zeitintervalle, in denen mehrere Lichtstrahlen über die
Spaltöffnung 83c geführt werden,
von den Zeitintervallen, in denen mehrere Lichtstrahlen über die
Abtastfläche
geführt
werden, was zu einem Fehler führt,
der ein korrektes Synchronisationssignal ausschließt.
-
Wenn
außerdem
der Lichtstrahl schräg
auf die Spaltöffnung 83c fällt, laufen
die einzelnen Lichtstrahlen über
unterschiedliche Strecken von den BD-Erfassungspositionen zu den Schreib-Startpositionen.
Wenn diese Vorrichtung betrieben wird, während die Verzögerungszeiten
zwischen der BD-Erfassung und den Schreib-Startpositionen unverändert bleiben,
verschieben sich die Schreib-Startpositionen gegeneinander
innerhalb eines Zyklus der Anzahl von Lichtstrahlen. Im Ergebnis
erscheint in einem Bild Jitter in der Hauptabtastrichtung, wobei
eine gerade Linie in der Nebenabtastrichtung zackig wird.
-
Um
dies zu vermeiden, kann die Vorrichtung mit unterschiedlichen Zeitverzögerungen
betrieben werden, die zwischen dem Erfassen der BD und den Schreib-Startpositionen
für die
einzelnen Lichtstrahlen eingestellt werden. Allerdings macht es
dieses Verfahren erforderlich, für
jeden Lichtstrahl eine unabhängige
Verzögerungsschaltung
vorzusehen, was die Komplexität
der gesamten Vorrichtung ebenso wie die Kosten erhöht.
-
Die
US-A-5 969 347 zeigt
ein optisches Kaskaden-Abtastsystem mit einem Paar optischer Laser-Abtastsysteme,
die entlang der Hauptabtastrichtung angeordnet sind und so gesteuert
werden, daß sie
synchronisiert arbeiten.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Ein
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines für Hochgeschwindigkeitsdruckbetrieb
geeigneten optischen Mehrstrahl-Abtastsystems,
in welchem ein Spaltelement als ein Element einer Synchronisationsdetektoreinrichtung
zum Steuern der zeitlichen Lage an einer Abtaststartposition auf
einer Abtastfläche
in eine passende Richtung eingestellt ist, um Jitter in der Hauptabtastrichtung
zu vermeiden und eine Verbesserung der Bildqualität zu erreichen, ohne
daß irgendeine
komplizierte Anordnung des optischen Wegs erforderlich ist. Außerdem soll
eine Bilderzeugungsvorrichtung unter Verwendung dieses optischen
Mehrstrahlabtastsystems geschaffen werden.
-
Erreicht
werden diese Ziele durch eine optische Mehrstrahl-Abtastvorrichtung
nach Anspruch 1 und durch die Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch
6 und 9. Die übrigen
Ansprüche
beziehen sich auf Weiterbildungen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Hauptabtast-Schnittansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung;
-
2 ist
eine Hauptabtast-Schnittansicht eines Bereichs um einen BD-Sensor
der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
-
3 ist
eine Nebenabtast-Schnittansicht des Teils um den BD-Sensor in der
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
-
4 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils um einen BD-Spaltbereich der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
-
5 ist
eine Hauptabtast-Schnittansicht eines herkömmlichen optischen Mehrstrahl-Abtastsystems;
-
6 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils in der Nähe
eines BD-Spaltbereichs im Stand der Technik;
-
7 ist
eine Ansicht eines Beispiels für
die Ausgestaltung einer Mehrstrahl-Lichtquelle gemäß der Erfindung;
-
8 ist
eine Ansicht eines weiteren Beispiels der Anordnung einer Mehrstrahl-Lichtquelle gemäß der Erfindung;
und
-
9 ist
eine Ansicht einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
(Erste Ausführungsform)
-
1 ist
eine Schnittansicht (ein Hauptabtastquerschnitt) der ersten Ausführungsform
in der Hauptabtastrichtung, in der ein optisches Mehrstrahl-Abtastsystem gemäß der Erfindung
bei einer Bilderzeugungsvorrichtung wie zum Beispiel einem Laserdrucker
oder einem digitalen Kopiergerät
eingesetzt ist. 2 ist eine Hautabtast-Schnittansicht eines
einen BD-Sensor umgebenden Bereichs in 1. 3 ist
ein Nebenabtast-Querschnitt des den BD-Sensor nach 1 umgebenden
Bereichs.
-
Man
beachte, daß im
vorliegenden Zusammenhang eine Richtung, in der ein Lichtstrahl
von einem optischen Ablenker oder Deflektor reflektiert/abgelenkt
wird (Ablenk-Abtastung) als eine Hauptabtastrichtung definiert ist,
und daß eine
Richtung rechtwinklig zu der optischen Achse eines optischen Abtastsystems
und zu der Hauptabtastrichtung als Nebenabtastrichtung definiert
ist.
-
Nach 1 wird
eine Lichtquelleneinrichtung 1 gebildet durch einen monolithischen
Mehrstrahl-Halbleiterlaser mit zwei Lichtquellen A und B, die auf
einem Chip mit Abstand voneinander in der Hauptabtastrichtung und
der Nebenabtastrichtung angeordnet sind, wie aus 7 hervorgeht.
Eine Kollimatorlinse 2 wandelt von dem Mehrstrahl-Halbleiterlaser 1 emittierte
Lichtstrahlen um in im wesentlichen parallele Lichtstrahlen oder
konvergierende Lichtstrahlen. Eine zylindrische Linse (Zylinderlinse) 3 besitzt
eine vorbestimmte Brechkraft ausschließlich in der Nebenabtastrichtung.
Man beachte, daß die Kollimatorlinse 2,
die Zylinderlinse 3 und dergleichen ein Element einer optischen
Eintrittseinrichtung 14 bilden. Eine Aperturblende kann
sich innerhalb der optischen Eintrittseinrichtung 14 befinden.
-
Ein
als Ablenkeinrichtung fungierender optischer Deflektor 4 wird
zum Beispiel durch einen Polygonspiegel (einen mehrflächigen Drehspiegel)
gebildet, der mit gleichförmiger
Drehzahl in Pfeilrichtung A in 1 von einer
(nicht gezeigten) Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Polygonmotor,
angetrieben wird.
-
Eine
optische Abtasteinrichtung (ein optisches Abbildungssystem) 5 besitzt
eine fθ-Charakteristik
und eine Funktion zum Korrigieren einer Neigung der Ablenkfläche. Die
optische Abtasteinrichtung 5 besitzt eine erste und eine
zweite fθ-Linse 5a, 5b und
hat die Aufgabe, basierend auf Bildinformation einen Lichtstrahl
zu bilden, der von dem optischen Deflektor 4 reflektiert/abgelenkt
wird, um auf einer photoempfindlichen Trommeloberfläche 6 als
abgetasteter Fläche
ein Bild zu erzeugen. Die erste und die zweite fθ-Linse 5a bzw. 5b werden
gebildet durch Verzerrungslinsen mit unterschiedlichen Brechkräften im
Nebenabtastquerschnitt.
-
Die
photoempfindliche Trommelfläche
(die Fläche
des Aufzeichnungsträgers) 6 dient
als Abtastfläche
(abgetastete Fläche).
-
Eine
Reflexionseinrichtung 7 wird gebildet durch einen Umkehrspiegel
(im folgenden auch als „BD-Spiegel" bezeichnet), der
einen Synchronisations-Detektorlichtstrahl
(auch als „BD-Lichtstrahl" bezeichnet) B1 zur
Einstellung der zeitlichen Lage einer Abtast-Startposition auf der
photoempfindlichen Trommeloberfläche 6 auf
ein Synchronisations-Detektorelement 10 (dieses wird unten
noch beschrieben) unter vorbestimmten Winkeln im Hauptabtast- und
im Nebenabtastquerschnitt reflektiert.
-
Ein
Spaltelement (im folgenden auch als „BD-Spalt" bezeichnet) 8 besitzt eine
Spaltöffnung 8c sowie
einen erste und einen zweiten Kantenteil 8a und 8b in
linearer Form, wobei ein BD-Lichtstrahl B2 über den BD-Spiegel 7 wandert.
Das Spaltelement 8 befindet sich an einer Stelle äquivalent
der photoempfindlichen Trommeloberfläche 6, so daß mehrere BD-Lichtstrahlen 2,
die über
die Ebene der Spaltöffnung 8c gegangen
sind, die Spaltöffnung 8c nahezu vertikal
abtasten.
-
Eine
Abbildungslinse 9 (im folgenden auch als „BD-Linse" bezeichnet), die
als Abbildungseinrichtung fungiert, hat die Aufgabe, den BD-Spiegel 7 und
das Synchronisations-Detektorelement 10 im wesentlichen
konjugiert zueinander anzuordnen. Die Abbildungslinse 9 korrigiert
einen optischen Flächenneigungswinkel
in dem BD-Spiegel 7, um Schwankungen in den auf den BD-Sensor 10 auftreffenden Lichtstrahlen
zu reduzieren.
-
Bei
dieser Ausführungsform
justiert das Synchronisations-Detektorelement 10 (im folgenden auch
als „BD-Sensor" gezeichnet) die
zeitliche Lage einer Abtast-Startposition
der Bildaufzeichnung auf der photoempfindlichen Trommel 6 unter
Verwendung eines Schreibpositions-Synchronisationssignals (BD-Signals),
welches durch Nachweisen eines Ausgangssignals des BD-Sensors 10 gewonnen wird.
-
Der
BD-Spiegel 7, das Spaltelement 8, die BD-Linse 9,
der BD-Sensor 10 und dergleichen bilden jeweils ein Element
der Synchronisations-Detektoreinrichtung (der Detektoreinrichtung) 21.
Die Synchronisations-Detektoreinrichtung 21 steuert bei
dieser Ausführungsform
die zeitliche Lage einer Abtast-Startposition auf der photoempfindlichen
Trommeloberfläche 6 für jeden
mehrerer Lichtstrahlen, die von dem Mehrstrahl-Halbleiterlaser 1 emittiert
werden (wobei der Start des Bild-Schreibens
eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Detektieren durch die Detektoreinrichtung
erfolgt). Man beachte, daß die Synchronisations-Detektoreinrichtung 21 die
zeitliche Lage einer Abtast-Startposition für mindestens einen einer Mehrzahl
von Lichtstrahlen steuern kann.
-
Bei
dieser Ausführungsform
werden mehrere Lichtstrahlen optisch abhängig von der Bildinformation
moduliert und von dem Mehrstrahl-Halbleiterlaser 1 emittiert,
um von der Kollimatorlinse 2 im wesentlichen zu parallelen
Lichtstrahlen oder konvergenten Lichtstrahlen umgewandelt zu werden
und auf die Zylinderlinse 3 aufzutreffen. Von den auf die
Zylinderlinse 3 auftreffenden Lichtstrahlen gelangen Lichtstrahlen
im Hauptabtastquerschnitt unverändert
aus der Linse heraus. Die Lichtstrahlen werden in einem Nebenabtastquerschnitt
konvergiert zu im wesentlichen linearen Bildern (linienförmigen Bildern,
die langgestreckt in Hauptabtastrichtung verlaufen) auf einer Ablenkfläche 4a des
optischen Ablenkers 4. Die mehreren Lichtstrahlen, die
von der Ablenkfläche 4a des optischen
Ablenkers 4 reflektiert/abgelenkt werden, werden von der
optischen Abtasteinrichtung 5 zu Spots auf der photoempfindlichen
Trommeloberfläche 6 geformt.
Durch Drehen des optischen Ablenkers 4 in Pfeilrichtung
A werden die Lichtstrahlen abtastend über die photoempfindliche Trommeloberfläche 6 in
Pfeilrichtung B (der Hauptabtastrichtung) mit vorbestimmter Geschwindigkeit
geführt.
Bei diesem Vorgang wird ein Bild auf der als Aufzeichnungsträger fungierenden
photoempfindlichen Trommeloberfläche 6 aufgezeichnet.
-
Bevor
die photoempfindliche Trommeloberfläche 6 optisch abgetastet
wird, wird hier zur Einstellung der zeitlichen Lage einer Abtast-Startposition auf
der photoempfindlichen Trommeloberfläche 6 ein Teil der
(BE-)Lichtstrahlen, die von dem optischen Ablenker 4 reflektiert/abgelenkt
werden, von dem BD-Spiegel 7 reflektiert, um abtastend
auf die Fläche des
BD-Spalts 8 aufzutreffen, und sie werden über den
BD-Spalt 8 und durch die BD-Linse 9 auf den BD-Sensor 10 geleitet.
Unter Verwendung des durch Detektieren eines Ausgangssignals vom
BD-Sensor 10 erhaltenen
BD-Signals wird die zeitliche Lage einer Abtast-Startposition für die Bildaufzeichnung
auf der photoempfindlichen Trommeloberfläche 6 eingestellt.
Man beachte, daß 1 nur
einen einzigen Lichtstrahl zeigt.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird der von dem optischen Ablenker 4 reflektierte/abgelenkte BD-Lichtstrahl
B1 von dem BD-Spiegel 7 unter vorbestimmten Winkeln im
Hauptabtastquerschnitt (X-Y-Querschnitt) und Nebenabtastquerschnitt (X-Z-Querschnitt)
abgelenkt und verläuft
als BD-Lichtstrahl B2 zu dem BD-Sensor 10, wie in den 1 und 3 gezeigt
ist. Wenn zu dieser Zeit der optische Weg im Hauptabtastquerschnitt
und im Nebenabtastquerschnitt geknickt ist, kommt es zu Jitter in
der Hauptabtastrichtung, wie oben ausgeführt wurde.
-
Aus
diesem Grund befindet sich nach 4 der BD-Spalt 8 an
einer solchen Stelle, daß die
mehreren BD-Lichtstrahlen B2, die die Ebene der Spaltöffnung 8c überstreichen,
an einer Stelle, in der sie die rechteckige Spaltöffnung 8c im
wesentlichen vertikal überstreichen,
um dadurch Jitter zu vermeiden, der innerhalb eines Zyklus der mehreren
Lichtstrahlen in der Hauptabtastrichtung auftritt. Dies ermöglicht die
Zunahme der Geschwindigkeit und eine Verbesserung der Bildqualität.
-
4 ist
eine Schnittansicht, die den Hauptteil des BD-Spalts 8 bei
Betrachtung von der Einfallseite der BD-Lichtstrahlen B2 her veranschaulicht. Nach 4 ist
ein Koordinatensystem Y'Z' ein lokales Koordinatensystem
auf dem BD-Spalt 8, wobei die Z'-Achse erhalten wird durch paralleles
Verschieben der in 1 gezeigten Z-Achse, und das
Koordinatensystem Y' parallel
zu einer X-Y-Ebene in 2 verläuft.
-
In
dieser Ausführungsform
ist, wie oben ausgeführt
wurde, der BD-Spalt 8 derart gelegen, daß die mehreren
BD-Lichtstrahlen B2, die über
die Ebene der Spaltöffnung 8c hinwegstreichen,
während der
erste Kantenteil 8a parallel zu dem zweiten Kantenteil 8b verläuft, im
wesentlichen vertikal über
die Spaltöffnung 8c verlaufen.
Darüber
hinaus ist der BD-Spalt 8 so gelegen, daß er nicht
parallel zu der Z'-Achse
in dem in 4 gezeigten Koordinatensystem
verläuft,
und die Längsrichtung
(die Längsrichtung
der Spaltöffnung 8c)
der Spaltöffnung 8c des BD-Spalts 8 verläuft nicht-parallel
zu der Richtung einer Drehachse 13 des optischen Ablenkers 4.
Das heißt:
der BD-Spalt 8 ist derart gelegen, daß die mehreren BD-Lichtstrahlen
B2, die über
die Ebene der Spaltöffnung 8c abtastend
hinweggeführt
werden, den ersten und den zweiten Kantenteil 8a und 8b der Spaltöffnung 8c vertikal
queren.
-
Der
erste und der zweite Laserspot 11 und 12 der mehreren
BD-Lichtstrahlen B2 werden auf der Ebene der Spaltöffnung 8c gebildet.
Wenn der optische Ablenker 4 sich in 1 in
Pfeilrichtung A dreht, verlaufen der erste und der zweite Laserspot 11 und 12 in
die Pfeilrichtungen A1 bzw. A2 in 4. Eine Ebene,
die die Richtungen gemäß den Pfeilen
A1 und A2 beinhaltet, stimmt überein
mit der Ebene, die durch die mehreren BD-Lichtstrahlen B2 gebildet wird,
welche die Ebene der Schlitzöffnung 8c überstreichen.
-
Wie
in 4 gezeigt ist, sind der erste und der zweite Laserspot 11 und 12 voneinander
um eine vorbestimmte Distanz in der Abtastrichtung (der Richtung
der Pfeile A1 und A2) und einer dazu rechtwinkligen Richtung beabstandet.
Wenn der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Laserspot 11 und 12 in
der Abtastrichtung mit L' bezeichnet
wird, tasten der erste und der zweite Laserspot 11 und 12 die
photoempfindliche Trommeloberfläche 6 ab,
während
sie ständig
voneinander um den Abstand L' in der
Abtastrichtung beabstandet sind.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird ein Abtast-Startpunkt 22 (Schreib-Startposition) einer
Mehrzahl von Bilderzeugungs-Lichtstrahlen A1 auf der photoempfindlichen
Trommeloberfläche 6 folgendermaßen bestimmt:
Angenommen, die BD-Detektierung entspräche dem zeitlichen Ablauf,
mit dem der BD-Lichtstrahl B2 auf den BD-Sensor 10 fällt. Diese BD-Detektierung
erfolgt unabhängig
für jeden
Lichtstrahl, und der Schreibvorgang des Bilds beginnt nach einer
vorbestimmten Zeitverzögerung
im Anschluß an
die BD-Detektierung.
-
Um
bei dieser Ausführungsform
den Zeitpunkt, zu dem der BD-Lichtstrahl B2 auf den BD-Sensor 10 fällt, exakter
festzustellen, wird der BD-Spalt 8 vor dem BD-Sensor 10 plaziert.
Wie in 4 gezeigt ist, wird der BD-Spalt 8 gebildet
durch den ersten und den zweiten Kantenteil 8a und 8b.
Der Abstand L zwischen dem ersten und dem zweiten Kantenteil 8a und 8b in
der Hauptabtastrichtung ist so eingestellt, daß er kleiner ist als der Abstand
L' zwischen dem ersten
und dem zweiten Laserspot 11 und 12 in der Hauptabtastrichtung.
Eine solche Einstellung verhindert, daß der erste und der zweite
Laserspot 11 und 12 gleichzeitig auf den BD-Sensor 10 auftreffen. Durch
abtastendes Bewegen des ersten und des zweiten Laserspots 11 und 12 können daher
das erste und das zweite Detektorsignal unabhängig von dem BD-Sensor 10 gewonnen
werden. Der Zeitpunkt der BD-Detektierung
wird dann spezifiziert durch die Zeit, zu der ein vorbestimmter
Abschnittspegel in der Vorderflanke oder der Rückflanke eines Detektorsignals
erreicht wird.
-
Da
sich gemäß obiger
Beschreibung der BD-Spalt 8 mit dem ersten und dem zweiten
Kantenteil 8a und 8b an einer solchen Stelle befindet,
daß die
mehreren BD-Lichtstrahlen B2, die über die Ebene der Spaltöffnung 8c fahren,
die Spaltöffnung 8c im wesentlichen
vertikal überstreichen,
laufen die einzelnen BD-Lichtstrahlen
B2 über
die gleiche Distanz von der Stelle der BD-Detektierung bis zu den Schreib-Startpositionen
mit gleicher Zeitverzögerung.
Dies ermöglicht
es, die Schwankungen der Schreib-Startpositionen für die einzelnen
Lichtstrahlen zu verringern. Darüber
hinaus besteht bei dieser Ausführungsform
keine Notwendigkeit, Verzögerungsschaltungen
mit unterschiedlichen Verzögerungszeiten
für die
einzelnen Lichtstrahlen vorzusehen, so daß sich die Schaltungsausgestaltung
vereinfacht, was wiederum zu einer Kostensenkung führt.
-
Wenn
der Abstand zwischen dem BD-Sensor und einer Schreib-Startposition
für ein
Bild sich abhängig
von der Bemessungsgenauigkeit der Komponenten und der Brennweite
eines optischen Bauteils ändert,
so läßt sich
die Verzögerungszeit
zwischen der BD-Detektierung bis hin zu der Schreib-Startposition
mit Hilfe eines bekannten Verfahrens einstellen, zum Beispiel durch
Verschieben von mindestens einigen der Elemente, die die Synchronisations-Detektoreinrichtung
bilden, in eine Richtung rechtwinklig zu der optischen Achse, wie
es oben beschrieben wurde.
-
Bei
dieser Ausführungsform
dienen Kunststofflinsen als sämtliche
oder einige der Elemente des fθ-Linsensystems 5,
der Kollimatorlinse 2, der Zylinderlinse 3 und
dergleichen, die das optische Mehrstrahl-Abtastsystem bilden. Dies
macht es möglich,
eine Leistungsverbesserung aufgrund der Ausbildung asphärischer
Flächen
ebenso zu erreichen wie eine Kostensenkung.
-
Bei
dieser Ausführungsform
werden der erste und der zweite Kantenteil 8a und 8b derart
gebildet, daß die
mehreren BD-Lichtstrahlen B2, die über die Ebene der Spaltöffnung 8c geführt werden,
die beiden Kantenteile vertikal queren. Allerdings reicht es auch
aus, wenn die BD-Lichtstrahlen B2 nur einen der Kantenteile vertikal
queren. Das heißt:
man kann ähnliche
Effekte erzielen wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform
auch dann, wenn der erste und der zweite Kantenteil 8a und 8b nicht
parallel zueinander verlaufen.
-
Der
Grund, aus dem die mehreren BD-Lichtstrahlen 62, die durch
die Ebene der Spaltöffnung 8c laufen,
nur einen Kantenteil vertikal kreuzen müssen, besteht darin, daß die BD-Detektierung
entweder an dem ersten Kantenteil 8a auf der Eintrittsseite
der Spaltöffnung 8c für den BD-Lichtstrahl
B2 oder an dem zweiten Kantenteil 8b auf der Austrittsseite
der Spaltöffnung 8c für den BD-Lichtstrahl
B2 erfolgen kann.
-
Bei
der ersten Ausführungsform
beträgt
die Anzahl von Emissionspunkten (Lichtquellen) zwei. Die Erfindung
ist allerdings nicht auf die Anzahl zwei beschränkt, sie kann auch angewendet
werden, wenn drei oder mehr Strahlen verwendet werden.
-
Bei
der ersten Ausführungsform
wird ein monolithischer Mehrstrahl-Halbleiterlaser verwendet. Allerdings
ist die Erfindung nicht auf einen monolithischen Laser beschränkt. Die
Erfindung kann auch angewendet werden bei einem Hybrid-Gerät, bei dem
eine Mehrstrahl-Lichtquelle dadurch gebildet wird, daß mehrere
Laserelemente, die jeweils einen Einzelstrahl oder mehrere Strahlen
aussenden, zusammengestellt werden und die optischen Wege mit Hilfe
eines optischen Strahlkombiniersystems, beispielsweise einem Polarisations-Strahlteiler,
kombiniert werden.
-
Im
Rahmen der Erfindung werden mehrere BD-Lichtstrahlen von dem BD-Spiegel 7 unter
einem vorbestimmten Winkel im Nebenabtastquerschnitt reflektiert,
um die Oberfläche
des BD-Spalts 8 abtastend zu überstreichen. Der „vorbestimmte
Winkel" bedeutet
den Winkel, über
den der Lichtstrahl im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn
in bezug auf einen Hauptabtastquerschnitt gedreht wird, eingeschlossen
ein linienförmiges
Bild, welches in der Hauptabtastrichtung gestreckt ist und auf der
Ablenkfläche 4a des
optischen Ablenkers 4 nach 3 gebildet
wird, wobei eine Neigung von den BD-Lichtstrahlen B1 und B2 aufgrund
des BD-Spiegels 7 in einem Nebenabtastquerschnitt definiert
wird. Die Synchronisations-Detektoreinrichtung 21 befindet
sich deshalb oberhalb oder unterhalb des Hauptabtastquerschnitts
einschließlich
des linienförmigen
Bilds, welches sich in der Hauptabtastrichtung erstreckt.
-
Bei
dieser Ausführungsform
dient der BD-Spiegel 7 zur Schaffung einer kompakten Struktur.
Dieser Effekt ist besonders wirksam in eine Ausgestaltung, bei der
die Synchronisations-Detektoreinrichtung 21 sich oberhalb
oder unterhalb des tθ-Linsensystems 5 befindet.
-
Bei
der ersten Ausführungsform
sind die beiden Emissionspunkte (Lichtquellen) voneinander in der
Hauptabtastrichtung und in der Nebenabtastrichtung beabstandet.
Allerdings kann die Erfindung auch bei einer Ausgestaltung angewendet
werden, bei der zwei Emissionspunkte (Lichtquellen) nur in der Nebenabtastrichtung
voneinander beabstandet sind, wie dies in 8 gezeigt
ist. In diesem Fall sind vorzugsweise BD-Sensoren entsprechend der
Anzahl der BD-Lichtstrahlen
vorgesehen. Beispielsweise ist ein BD-Sensor vorzugsweise für jeden
der beiden BD-Lichtstrahlen vorhanden, und vorzugsweise befinden
sich insgesamt zwei BD-Sensoren in dem optischen Mehrstrahl-Abtastsystem.
Darüber
hinaus kann die Erfindung auf eine Ausgestaltung angewendet werden,
bei der zwei Emissionspunkte (Lichtquellen) voneinander nur in der
Hauptabtastrichtung beabstandet sind.
-
9 ist
eine Schnittansicht des Hauptteils einer Bilderzeugungsvorrichtung
nach einer Ausführungsform
der Erfindung. Nach 9 empfängt eine Bilderzeugungsvorrichtung 104 Code-Daten
Dc von einem externen Gerät 117,
zum Beispiel einem Personal-Computer. Diese Code-Daten Dc werden
von einer in der Vorrichtung befindlichen Druckersteuerung 111 in
Bilddaten (Punktdaten) Di umgewandelt, und diese Bilddaten werden
in eine optische Abtasteinheit 100 eingegeben, deren Ausgestaltung
so ist, wie sie für
jede der ersten bis dritten Ausführungsform
erläutert
wurde. Ein durch die Bilddaten Di modulierter Lichtstrahl 103 verläßt die optische
Abtasteinrichtung 100, und mit dem Lichtstrahl 103 wird
die photoempfindliche Oberfläche
einer photoempfindlichen Trommel 101 in der Hauptabtastrichtung
abgetastet.
-
Die
photoempfindliche Trommel 101, die einen elektrostatischen
Latentbild-Träger
(ein photoempfindliches Element) bildet, wird von einem Motor 115 im
Uhrzeigersinn gedreht. Bei dieser Drehung bewegt sich die photoempfindliche
Fläche
der photoempfindlichen Trommel 101 gegenüber dem
Lichtstrahl 103 in der Nebenabtastrichtung rechtwinklig zur
Hauptabtastrichtung. Eine Aufladewalze 102 zum gleichförmigen Aufladen
der Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel 101 befindet sich oberhalb der
Trommel 101, so daß die
Oberfläche
der Aufladewalze 102 in Berührung mit der Trommel 101 steht. Die
Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel 101 wird durch die Aufladewalze 102 aufgeladen
und mit dem Lichtstrahl 103 bestrahlt, der abtastend von
der optischen Abtasteinheit 100 geführt wird.
-
Wie
oben erläutert
wurde, ist der Lichtstrahl 103 auf der Grundlage der Bilddaten
Di moduliert. Durch Bestrahlen der Oberfläche der photoempfindlichen
Trommel 101 mit dem Lichtstrahl 103 wird auf der
Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel 101 ein elektrostatisches,
latentes Bild erzeugt. Dieses elektrostatische latente Bild wird
als Tonerbild mit Hilfe einer Entwicklereinheit 107, die
sich stromabwärts von
der Bestrahlungsstelle mit dem Lichtstrahl 103 in Drehrichtung
der Trommel 101 in Berührung
mit dieser befindet, entwickelt.
-
Das
von der Entwicklereinheit 107 entwickelte Tonerbild wird
von einer Transferwalze 108, die sich unterhalb der photoempfindlichen
Trommel 101, dieser gegenüberliegend, befindet, auf einen
als Transfermedium fungierenden Papierbogen 112 übertragen,
der in einer Papierkassette 109 vor der photoempfindlichen
Trommel 101 (rechts in 9) aufgenommen
ist. Ein Papierbogen kann allerdings auch von Hand zugeführt werden.
Eine Transportwalze 100 befindet sich am Endbereich der
Papierkassette 109, um den Papierbogen 112 aus
der Papierkassette 109 auf einem Transportweg zu transportieren.
-
Der
Papierbogen 112 mit dem darauf befindlichen, nicht fixierten
Tonerbild wird weitertransportiert zu einer sich hinter der photoempfindlichen Trommel 101 (links
in 9) befindlichen Fixiereinheit, bestehend aus einer
Fixierwalze 113 mit einer (nicht gezeigten) Fixierheizung,
und einer Andruckwalze 114, die gegen die Fixierwalze 113 gepreßt wird.
Die Fixiereinheit fixiert das unfixierte Tonerbild auf dem Papierbogen 112,
der von der Transfereinheit transportiert wurde, durch Erhitzen
des Papierbogens 112 bei gleichzeitigem Pressen des Bogens zwischen
der Fixierwalze 113 und dem Anpreßteil der Druckwalze 114.
Darüber
hinaus befindet sich hinter der Fixierwalze 113 eine Papieraustragwalze 116 zum
Austragen des mit dem fixierten Bild ausgestatteten Papierbogens 112 aus
der Bilderzeugungsvorrichtung hinaus.
-
Obschon
in 9 nicht gezeigt, steuert die Druckersteuerung 11 die
einzelnen Bauteile in der Bilderzeugungsvorrichtung, eingeschlossen
der Motor 115 und der Polygonspiegelmotor in der optischen Abtasteinheit
(die weiter unten noch beschrieben wird), außerdem führt sie die oben beschriebene
Datenumwandlung durch.
-
Die
Erfindung läßt sich
auch anwenden bei einer Farbbild-Erzeugungsvorrichtung vom Tandemtyp
mit mehreren photoempfindlichen Trommeln.
-
Wie
oben erläutert
wurde, schafft die Erfindung ein optisches Mehrstrahl-Abtastsystem, das sich
für einen
Hochgeschwindigkeitsdruckvorgang eignet, und in welchem ein Spaltelement
ein Element einer Synchronisations- Detektoreinrichtung zum Steuern des
Zeitpunkts einer Abtast-Startposition auf einer Abtastfläche in einer
passenden Richtung so eingestellt ist, daß die jeweiligen Lichtstrahlen
die gleiche Distanz von den Stellen der BD-Detektierung bis hin
zu den Schreib-Startpositionen mit gleicher Verzögerungszeit durchlaufen. Hierdurch
wird Jitter in der Hauptabtastrichtung verhindert, der in einem Zyklus
der Anzahl der Lichtstrahlen auftritt. Außerdem erreicht man eine gesteigerte
Betriebsgeschwindigkeit ebenso wie eine Verbesserung der Bildqualität. Ferner
wird eine Bilderzeugungsvorrichtung unter Einsatz eines solchen
optischen Mehrstrahl-Abtastsystems geschaffen.