DE10030732A1 - Optisches Mehrstrahl-Abtastsystem - Google Patents

Abstract

Ein optisches Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) enthält mehrere Laserdioden (120A bis 120D), die jeweils einen Laserstrahl (L) aussenden. Die Laserdioden (120A bis 120D) sind jeweils in einem Gehäuse (122) untergebracht. Die Gehäuse (122) sind an einer Halteeinheit (170) gehalten. Über die Gehäuse (122) und die Halteeinheit (170) findet ein Austausch der von den Laserdioden (120A bis 120D) erzeugten Wärme statt.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Mehrstrahl-Abtastsystem, bei dem mehrere Lichtstrahlen, die von mehreren Lichtquellen ausgesendet werden, so umgelenkt werden, daß sie auf einer Abtastfläche wie einer Umfangsfläche einer Fotoleiter­ trommel eine Abtastung bewirken.

Ein optisches Abtastsystem, das in einem zur Erzeugung von Monochrombildern, d. h. Schwarz-Weiß-Bildern bestimmten Drucker verwendet wird, hat z. B. eine La­ serdiode, die mit Bilddaten angesteuert wird. Der von der Laserdiode ausgesen­ dete Laserstrahl wird mittels einer Kollimatorlinse einer Kollimation unterworfen und anschließend auf ein Umlenkelement, z. B. einen Polygonspiegel gerichtet. Der Laserstrahl, der auf die Reflexionsflächen des rotierenden Polygonspiegels trifft, wird dabei so umgelenkt, daß er eine Abtastung innerhalb eines vorbe­ stimmten Winkelbereichs bewirkt. Der abtastende Laserstrahl trifft auf eine fθ- Linse, wird dabei gebrochen und gebündelt, und fällt dann auf eine gleichmäßig geladene fotoelektrische Oberfläche einer Fotoleitertrommel, um so einen Strahl­ punkt zu erzeugen, der sich entlang der Rotationsachse der Fotoleitertrommel, d. h. entlang einer Hauptabtastrichtung bewegt. Da die Laserdiode mit den Bild­ daten angesteuert wird, wird die Oberfläche der Fotoleitertrommel entsprechend diesen Bilddaten belichtet. Während der Lichtstrahl die Oberfläche der Fotoleiter­ trommel abtastet, rotiert diese, d. h. es erfolgt eine Hilfsabtastung. Auf diese Weise wird auf der lichtelektrischen Oberfläche der Fotoleitertrommel ein zwei­ dimensionales latentes Bild erzeugt.

Dann wird auf das latente Bild Toner aufgebracht, um so ein entwickeltes Bild zu erzeugen, das auf einen Aufzeichnungsträger übertragen und dort fixiert wird.

In jüngerer Vergangenheit wurden Farblaserdrucker entwickelt, die in der Lage sind, ein Farbbild zu erzeugen. In einem solchen Farblaserdrucker, der im folgen­ den als Mehrstrahl-Laserdrucker bezeichnet wird, sind üblicherweise mehrere La­ serdioden vorgesehen. Außerdem ist eine entsprechende Anzahl an fθ-Linsen sowie eine entsprechende Anzahl an Fotoleitertrommeln vorgesehen, um Bilder der entsprechenden Farbkomponente, d. h. der Gelb-, Magenta-, Cyan- und Schwarz-Komponente zu erzeugen. Wie vorstehend erläutert, wird die Belichtung und die Entwicklung für jede Farbkomponente durchgeführt, und die so erzeugten vier Farbbilder werden auf den Aufzeichnungsträger übertragen und dort als Farbbild fixiert.

Bei dem Mehrstrahl-Laserdrucker mit dem eben erläuterten Aufbau senden die Laserdioden Laserstrahlen aus, die alle die gleiche Wellenlänge haben.

Die Laserdioden sind an Halteelementen gehalten. Für jede Laserdiode ist dabei ein entsprechendes Halteelement vorgesehen.

Bei dem eben erläuterten Mehrstrahl-Abtastsystem ergibt sich folgendes Problem: Die Laserdioden enthalten jeweils ein Lichtaussendeelement, das angesteuert wird, einen Laserstrahl auszusenden, sowie ein Gehäuse zur Unterbringung die­ ses Lichtaussendeelementes. Wird nun das Lichtaussendeelement zum Zwecke der Laserabstrahlung angesteuert, so erzeugt es Wärme. Das Lichtaussendeele­ ment hat dabei die Eigenschaft, daß die Wellenlänge des ausgesendeten Laser­ strahls mit Anstieg der Temperatur des Lichtaussendeelementes ansteigt und mit Abnahme dieser Temperatur kleiner wird.

Werden nun die verschiedenen Laserdioden während unterschiedlicher Zeitdau­ ern und mit unterschiedlicher Zeitsteuerung, d. h. mit unterschiedlichem Timing angesteuert, so können die Laserdioden wegen des oben dargestellten Zusam­ menhangs unterschiedliche Temperaturen annehmen. Aus diesem Grund können sich dann die von den verschiedenen Laserdioden ausgesendeten Laserstrahlen in ihrer Wellenlänge voneinander unterscheiden.

Eine fθ-Linse, auf die mehrere Laserstrahlen treffen, zeigt für Laserstrahlen mit gleicher Wellenlänge die gleiche optische Charakteristik. Haben dagegen die auf die fθ-Linse treffenden Laserstrahlen unterschiedliche Wellenlängen, so ist auch die optische Charakteristik für die jeweiligen Laserstrahlen unterschiedlich. Ge­ langen Laserstrahlen mit unterschiedlicher Wellenlänge auf die fθ-Linse, so tref­ fen sie deshalb, nachdem sie durch die fθ-Linse getreten sind, bezüglich der Hauptabtastrichtung an unterschiedlichen Stellen auf die Fotoleitertrommel. In diesem Fall erfährt das auf dem Aufzeichnungsträger erzeugte Farbbild eine Farbverschiebung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Mehrstrahl-Abtastsystem anzugeben, das Positionsabweichungen der Laserstrahlen in der Hauptabtastrichtung vermei­ det, die infolge der Temperaturunterschiede der Laserdioden auftreten.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das optische Mehrstrahl-Abtastsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Da die von den einzelnen Laserdioden erzeugte Wärme wechselseitig ausge­ tauscht wird, haben alle Laserdioden im wesentlichen die gleiche Temperatur. Eine durch eine Temperaturdifferenz verursachte Verschiebung des Abtaststrahls in Abtastrichtung kann so vermieden werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Mehrstrahl-Laserdrucker mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgesehen. Da bei diesem Mehrstrahl-Laser­ drucker die von den einzelnen Laserdioden erzeugte Wärme wechselseitig ab­ geleitet und damit so nivelliert wird, daß alle Laserdioden im wesentlichen die­ selbe Temperatur haben, kann eine durch die Temperaturdifferenz verursachte Verschiebung des Abtaststrahls in Abtastrichtung vermieden werden.

Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der folgenden Beschreibung.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zei­ gen:

Fig. 1 die Draufsicht auf ein Mehrstrahl-Abtastsystem gemäß einem Aus­ führungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 den Schnitt durch das Mehrstrahl-Abtastsystem entlang der in Fig. 1 gezeigten Linie A-A,

Fig. 3 die Draufsicht auf eine Lichtquelleneinheit des Mehrstrahl-Abtastsy­ stems,

Fig. 4 die Lichtquelleneinheit in der in Fig. 3 gezeigten Blickrichtung B, und

Fig. 5 die Lichtquelleneinheit in der in Fig. 3 gezeigten Blickrichtung C.

Bei dem im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel wird das erfindungsge­ mäße Mehrstrahl-Abtastsystem auf einen Farbdrucker angewendet, der in einem elektrofotografischen Abbildungsprozeß ein Farbbild erzeugt.

Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht den Aufbau eines optischen Mehrstrahl-Abtastsy­ stems 1000. Fig. 2 zeigt den Querschnitt des Mehrstrahl-Abtastsystems 1000 entlang der in Fig. 1 gezeigten Linie A-A. Fig. 4 zeigt in der in Fig. 3 dargestellten Blickrichtung B eine Lichtquelleneinheit 100, die in dem Mehrstrahl-Abtastsystem verwendet wird. Fig. 5 zeigt die Lichtquelleneinheit 100 in der in Fig. 3 darge­ stellten Blickrichtung C.

Das Mehrstrahl-Abtastsystem 1000 hat ein Gehäuse 1. Fig. 1 zeigt die Anordnung verschiedener Elemente, die an einer oberen Fläche 10A der Bodenplatte 10 des Gehäuses 1 vorgesehen sind. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind an der oberen Fläche 10A der Bodenplatte 10 die Lichtquelleneinheit 100, eine Zylinderlinseneinheit 200, eine Polygonspiegeleinheit 300, eine erste fθ-Linse 400, eine zweite fθ-Linse 500 und dritte fθ-Linsengruppen 600A bis 600D sowie eine Spiegeleinheit 700 und eine zum Erfassen eines Horizontalsynchronsignals bestimmte Erfassungs­ einheit 800 vorgesehen. In Fig. 1 sind zwei Koordinatensysteme eingezeichnet, nämlich ein XYZ-Koordinatensystem und ein X'Y'Z-Koordinatensystem. In dem XYZ-Koordinatensystem ist die Y-Achse parallel zu den optischen Achsen der fθ- Linsen 400, 500, 600A bis 600D, die X-Achse parallel zur oberen Fläche 10A und senkrecht zur Y-Achse, und die Z-Achse senkrecht zur X-Achse und zur Y-Achse. In dem X'Y'Z-Koordinatensystem ist die X'-Achse parallel zu einem Strahlengang, der von der Lichtquelleneinheit 100 zu der Polygonspiegeleinheit 300 führt, und die Y'-Achse senkrecht sowohl zur Z- als auch zur X'-Achse.

Wie in Fig. 2 gezeigt, verläuft die Bodenplatte 10 im Betrieb des Mehrstrahl-Ab­ tastsystems horizontal, d. h. parallel zur X-Y-Ebene, und vier Fotoleitertrommeln 20A bis 20D sind in vorbestimmten Abständen zueinander in Richtung der Y- Achse angeordnet, wobei zudem ein vorbestimmter Abstand gegenüber der unte­ ren Fläche 10B der Bodenplatte 10 eingehalten ist. Die Rotationsachsen der Fotoleitertrommeln 20A bis 20D verlaufen in Richtung der X-Achse und sind par­ allel zueinander.

Die vier Fotoleitertrommeln 20A bis 20D dienen der Erzeugung von Bildern, die Gelb-, Magenta-, Cyan- bzw. Schwarz-Komponenten sind. Die an den Fotoleiter­ trommeln 20A bis 20D erzeugten latenten Bilder werden also mit Gelb-, Magenta-, Cyan- bzw. Schwarz-Toner entwickelt, worauf die so entwickelten Bilder auf einen Aufzeichnungsträger übertragen werden.

Das optische Mehrstrahl-Abtastsystem 1000 arbeitet in nachfolgend beschriebe­ ner Weise.

Vier Laserstrahlen L, die aus der Lichtquelleneinheit 100 ausgesendet werden, treten durch eine zylindrische Linse 230 und werden auf die Polygonspiegelein­ heit 300 gerichtet. Die vier Laserstrahlen L werden von der Polygonspiegeleinheit 300 so umgelenkt, da sie in der Hauptabtastrichtung eine Abtastung innerhalb ei­ nes vorbestimmten Winkelbereichs bewirken.

Die Laserstrahlen L treten durch die erste fθ-Linse 400 und durch die zweite fθ- Linse 500. Dann werden die vier Laserstrahlen L auf die dritten fθ-Linsen 600A bis 600D gerichtet und treten durch diese hindurch, worauf sie auf die jeweiligen Fotoleitertrommeln 200A bis 200D treffen. Die von den vier Laserstrahlen L er­ zeugten Strahlpunkte bewirken eine Abtastung auf den Fotoleitertrommeln 20A bis 20D.

Die von der Polygonspiegeleinheit 300 umgelenkten Laserstrahlen L werden auf einen Lichtempfangssensor 820 einer Signalerzeugungseinheit 800 gerichtet, die der Erzeugung eines Horizontalsynchronsignals dient. Auf Grundlage des Aus­ gangssignals des Lichtempfangssensors 820 wird die Zeitsteuerung, d. h. das Ti­ ming der Bilderzeugung auf den Fotoleitertrommeln 20A bis 20D in Hauptabtast­ richtung eingestellt.

Die Hauptabtastrichtung ist parallel zu den Rotationsachsen der Fotoleitertrom­ meln 20A bis 20D, d. h. der X-Achse, während als Hilfsabtastrichtung eine Rich­ tung festgelegt ist, die senkrecht zur Hauptabtastrichtung verläuft.

Im folgenden wird der Aufbau der jeweiligen Einheiten beschrieben.

Wie in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt, hat die Lichtquelleneinheit 100 unter anderem ein Gehäuse 110, vier Laserdioden 120A bis 120D, vier Kollimatorlinsen 130A bis 130D, zwei Prismen 150A und 150B sowie eine Lasertreiberschaltung.

Die Laserdioden 120A bis 120D haben jeweils ein zylindrisches Gehäuse 122, in dem ein nicht dargestelltes Lichtaussendeelement untergebracht ist. An dem hin­ teren, d. h. in Fig. 3 dem rechten Ende des Gehäuses 122 ist ein Flansch 124 ausgebildet. Von der Unterseite 126, d. h. in Fig. 3 der rechten Seite, erstrecken sich Leitungen 128 nach außen.

Das Gehäuse 122 hat an seiner Unterseite 126 und seiner Oberseite 125, d. h. in Fig. 6 an seinem linken Ende, nicht dargestellte Fensterabschnitte, durch die die von dem Lichtaussendeelement ausgesendeten Laserstrahlen austreten.

In dem erläuterten Ausführungsbeispiel senden die Laserdioden 120A bis 120D, wenn sie dieselbe Temperatur haben, Laserstrahlen derselben Wellenlänge aus.

Das Gehäuse 110 hat eine an der oberen Fläche 10A der Bodenplatte 10 befe­ stigte, rechteckige Basis 112, eine an der Kante der Basis 112 ansteigende Wand 114, einen Sockel 116 an der der Wand 114 gegenüberliegenden Seite sowie eine dem Sockel 116 zugewandte Linsenhaltereinheit 118.

Die Laserdioden 120A bis 120D sind an einer an der Wand 114 ausgebildeten Halteeinheit 170 gehalten. Die Basis 112, die Wand 114 und die Halteeinheit 170 sind als Einzelelement, d. h. einstückig ausgebildet. Das Einzelelement ist dabei aus einem einzigen, d. h. einem einheitlichen Material gefertigt, das eine ausge­ zeichnete Wärmeleitfähigkeit hat. Als ein solches Material kann beispielsweise ein Metall verwendet werden.

Die Halteeinheit 170 setzt sich aus der Wand 114 sowie Löchern 114A bis 114D zusammen. Die Löcher 114A bis 114D sind an der Wand 114 in Richtung deren Dicke ausgebildete Durchgangslöcher, in denen jeweils eine der Laserdioden 120A bis 120D untergebracht ist.

Die zur Unterbringung der Laserdioden 120A bis 120D bestimmten Löcher 114A bis 114D haben Abschnitte 114A1 bis 114D1 verringerten Durchmessers, die sich jeweils in Richtung der Lochachse erstrecken, und an diese Abschnitte an­ schließende Abschnitte stärkeren Durchmessers 114A2 bis 114D2, die sich ebenfalls jeweils in Richtung der Lochachse erstrecken. Außerdem ist in den Lö­ chern 114A bis 114D jeweils an der Stelle, an der der Abschnitt 114A1 bis 114D1 verringerten Durchmessers mit dem Abschnitt 114A2 bis 114D2 stärkeren Durch­ messers verbunden ist, eine Stufe 115 vorgesehen.

Die Abschnitte 114A2 bis 114D2 stärkeren Durchmessers sind so ausgebildet, daß ihr Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Flansches 124 der entsprechenden Laserdiode 120A bis 120D ist, so daß der je­ weilige Flansch 124 in den ihm zugeordneten Abschnitt 114A2 bis 114D2 ein­ setzbar ist. Die Abschnitte 114A1 bis 114D1 verringerten Durchmessers sind so bemessen, daß ihr Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des entsprechenden Flansches 124 und größer als der Außendurchmesser des Ge­ häuses 122 der entsprechenden Laserdiode 120A bis 120D ist. Die Laserdioden 120A bis 120D sind jeweils in das ihnen zugeordnete Loch 124A bis 124D so ein­ gesetzt, daß das obere Ende 125 nach vorne, d. h. in Fig. 3 nach links orientiert ist. Die Flansche 124 befinden sich mit den entsprechenden Stufen 115 über ein Plattenelement 160 und die Schaltkarte 112 in Preßkontakt und sind so fixiert, daß der Preßkontakt aufrecht erhalten bleibt.

Bei diesem Aufbau sind die Gehäuse 122 der Laserdioden 120A bis 120D durch die Halteeinheit 170 so gehalten, daß die Wärme der Gehäuse 122 wechselseitig abgeleitet wird.

Das Plattenelement 160 ist lösbar an der Außenfläche 114E der Wand 114 ange­ bracht. An dem Plattenelement 160 sind Durchgangsbohrungen vorgesehen, durch die die Leitungen 128 der Laserdioden 120A bis 120D geführt sind.

An der Außenseite des Plattenelementes 160 ist die Schaltkarte 121 gehalten. Das Plattenelement 160 befindet sich also zwischen der Wand 114 und der Schaltkarte 121. Letztere ist über die Leitungen 128 mit den Laserdioden 120A bis 120D verbunden. Über die Schaltkarte 121 und die Leitungen 128 übermittelt die nicht dargestellte Laserdioden-Treiberschaltung Treibersignale an die Laser­ dioden 120A bis 120D.

Da die Leitungen 128 der Laserdioden 120A bis 120D mit der Schaltkarte 121 verbunden sind, sind die Laserdioden 120A bis 120D fest an der Schaltkarte 121 gehalten.

Werden die Laserdioden 120A bis 120D in die für ihre Unterbringung bestimmten Löcher 114A bis 114D eingesetzt, und werden die Flansche 124 in Preßkontakt mit den Stufen 115 gebracht, so ist die Orientierung der Laserdioden 120A bis 120D eingestellt, d. h. die Laserdioden 120A bis 120D sind so ausgerichtet, daß die Zentralstrahlen der von ihnen ausgesendeten Laserstrahlen senkrecht zur Fläche der Wand 114 und parallel zueinander verlaufen.

Vor den Laserdioden 120A bis 120D sind Linsenhaltereinheiten 118 vorgesehen, die jeweils einer der Laserdioden 120A bis 120D zugeordnet sind.

Die Linsenhaltereinheiten 118 sind einstückig mit der Basis 112 und der Wand 114 ausgebildet. Die Kollimatorlinseneinheiten 130A bis 130D sind an den Lin­ senhaltereinheiten 118 gehalten und vor den entsprechenden Laserdioden 120A bis 120D angeordnet.

Die Kollimatorlinseneinheiten 130A bis 130D enthalten Kollimatorlinsen 130A1 bis 130D1, die zur Kollimation der von den Laserdioden 120A bis 120D ausgesen­ deten Laserstrahlen bestimmt sind, Schlitze 130A2 bis 130D2, die vor den Kolli­ matorlinsen 130A1 bis 130D1 angeordnet sind, sowie Linsenfassungen 130A3 bis 130D3 zum Halten der Kollimatorlinsen 130A1 bis 130D1.

Die Linsenhaltereinheiten 118 halten jeweils die Linsenfassung 130A3 bis 130D3 so, daß die optische Achse der entsprechenden Kollimatorlinse 130A1 bis 130D1 und die Zentralachse des entsprechenden Schlitzes 130A2 bis 130D2 so ange­ ordnet sind, daß sie im wesentlichen mit dem Zentralstrahl des entsprechenden Laserstrahls L zusammenfallen.

Die Linsenfassungen 130A3 bis 130D3 halten die Kollimatorlinsen 130A1 bis 130D1 so, daß letztere zum Zwecke der Scharfeinstellung in Richtung ihrer opti­ schen Achsen bewegbar sind.

Wie in Fig. 5 gezeigt, sind die Kollimatorlinsen 130A1 und 130D1 so angeordnet, daß ihre optischen Achsen in einer zur X-Z-Ebene parallelen Ebene ausgerichtet, jedoch in Richtung der Z-Achse voneinander beabstandet sind. Die Kollimatorlin­ sen 130B1 und 130C1 sind so ausgerichtet, daß sich ihre optischen Achsen in Richtung der Y'-Achse bezüglich den optischen Achsen der Kollimatorlinsen 130A1 und 130D1 auf entgegengesetzten Seiten befinden und in Richtung der Z- Achse voneinander beabstandet sind. Die optischen Achsen der Kollimatorlinsen 130A1 bis 130D1 sind in Richtung der Z-Achse um einen Wert t jeweils voneinan­ der beabstandet.

Das Prisma 150A ist auf dem Sockel 116 und das Prisma 150B an dem Prisma 150A angebracht.

Der von der Kollimatorlinse 130B1 ausgesendete Laserstrahl wird an Reflexions­ flächen 150A1 und 150A2 mit jeweils 90° reflektiert, so daß der von der Kolli­ matorlinse 130B1 ausgesendete Laserstrahl in einem Strahlengang verläuft, der sich in einer die optischen Achsen der Kollimatorlinsen 130A1 und 130D1 ent­ haltenen Ebene befindet.

In ähnlicher Weise wird der von der Kollimatorlinse 130C1 ausgesendete Laser­ strahl an Reflexionsflächen 150B1 und 150B2 mit jeweils 90° reflektiert, so daß der von der Kollimatorlinse 130C1 ausgesendete Laserstrahl in einem Strahlen­ gang verläuft, der sich in einer die optischen Achsen der Kollimatorlinsen 130A1 und 130D1 enthaltenden Ebene befindet.

Die von den Kollimatorlinsen 130A1 bis 130D1 ausgesendeten Laserstrahlen sind so in Richtung der Z-Achse um jeweils den Wert t voneinander beabstandet und parallel zueinander. Die Lichtquelleneinheit 100 sendet also vier Laserstrahlen aus, die in Richtung der Z-Achse ausgerichtet und parallel zueinander sind.

Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Zylinderlinseneinheit 200 eine an der oberen Fläche 10A der Bodenplatte 10 befestigte Basis 210, einen von der Basis 210 nach oben, d. h. in Richtung der Z-Achse abstehenden Linsenhalter 220 sowie eine von dem Linsenhalter 220 gehaltene Zylinderlinse 230.

Die Zylinderlinse 230 hat eine Lichtempfangsfläche 230A, auf welche die von der Lichtquelleneinheit 100 ausgesendeten Laserstrahlen L treffen, und eine Licht­ austrittsfläche 230B, aus der die Laserstrahlen L austreten.

Die Lichtempfangsfläche 230A ist eine ebene Fläche, die senkrecht zu den auf­ treffenden Laserstrahlen L ausgerichtet ist. Die Lichtaustrittsfläche 230B ist so ausgebildet, daß vier Zylinderlinsen, deren Erzeugenden horizontal, d. h. in Rich­ tung der Y'-Achse verlaufen, in Richtung der Z-Achse mit einem sich wiederho­ lenden Abstand t ausgerichtet sind. Mit diesem Aufbau treffen die vier Laser­ strahlen L, die voneinander um den Wert t beabstandet sind, unter einem rechten Winkel auf die Lichtempfangsfläche 230A und treten aus den vier Zylinderlinsen­ flächen aus, die an der Lichtaustrittsfläche 230B ausgebildet sind.

Da die Laserstrahlen L durch die Zylinderlinsenflächen, die in Richtung der Z- Achse Brechkraft haben, treten, wird jeder dieser Strahlen nur in Richtung der Z- Achse gebündelt, um ein Linienbild zu erzeugen. Die Brechkraft der Zylinderlin­ senflächen ist so bemessen, daß die in Richtung der Y'-Achse langgestreckten Linienbilder im wesentlichen an Reflexionsflächen 322 des Polygonspiegels 320 erzeugt werden.

Die Polygonspiegeleinheit 300 enthält eine an der oberen Fläche 10A der Boden­ platte 10 befestigte Motoreinheit 310 und einen Polygonspiegel 320, der an einer in Richtung der Z-Achse verlaufenden Spindelwelle der Motoreinheit 310 befestigt ist.

In Blickrichtung der Z-Achse ist der Polygonspiegel 320 ein gleichseitiges Sechs­ eck, dessen Seitenflächen die Reflexionsflächen 322 bilden. Die Reflexionsflä­ chen 322 sind senkrecht zur horizontalen Ebene, d. h. zur X-Y-Ebene ausgerich­ tet.

Jede Reflexionsfläche 322 ist eine einzelne ebene Fläche, auf welche die vier La­ serstrahlen, die von der Lichtquelleneinheit 100 ausgesendet worden und durch die Zylinderlinse 230 getreten sind, gleichzeitig treffen.

Der Motor 310 wird von einer nicht dargestellten Treiberschaltung so angesteuert, daß er mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Fig. 1 entgegen dem Uhrzei­ gersinn dreht. Mit der Rotation des Polygonspiegels 310 vollziehen die Laser­ strahlen L in Fig. 1 eine Abtastung von rechts nach links.

Die erste fθ-Linse 400, die zweite fθ-Linse 500 und die dritten fθ-Linsen 600A bis 600D bilden ein fθ-Linsensystem, das jeden der vier Laserstrahlen L auf die ent­ sprechende Fotoleitertrommel 200A bis 200D bündelt.

Die von dem Polygonspiegel 320 umgelenkten vier Laserstrahlen L treffen auf die erste fθ-Linse 400, die an der oberen Fläche 10A der Bodenplatte 10 befestigt ist. Die fθ-Linse 400 ist ein Einzelelement, das aus einem einzigen Material gefertigt ist.

Die erste fθ-Linse 400 hat eine Lichtempfangsfläche 410, auf die die Laserstrah­ len L treffen, und eine Lichtaustrittsfläche 420.

Die Lichtaustrittsfläche 420 hat entsprechend den vier Laserstrahlen L vier in Richtung der Z-Achse ausgerichtete optische Achsen, die parallel zueinander und um den Wert t voneinander beabstandet sind.

Folglich treten die vier Laserstrahlen L, die auf die Lichtempfangsflächen 410 treffen, in Richtung der Z-Achse aneinander ausgerichtet aus der Lichtaustrittsflä­ che 420 aus. Die austretenden Lichtstrahlen sind parallel zueinander und um den Wert t voneinander beabstandet.

Die erste fθ-Linse 400 bündelt den eintretenden Laserstrahl hauptsächlich in Richtung der Z-Achse, d. h. in Richtung der Hilfsabtastung. Dies bedeutet, daß die Brechkraft der ersten fθ-Linse 400 in horizontaler Richtung, d. h. in Richtung der X-Achse, kleiner ist als in vertikaler Richtung, d. h. in Richtung der Z-Achse.

Die zweite fθ-Linse 500 hat eine Lichtempfangsfläche 500A und eine Licht­ austrittsfläche 500B. Die zweite fθ-Linse 500 ist mit einem nicht dargestellten Halteelement an der oberen Fläche 10A der Bodenplatte 10 befestigt.

Die zweite fθ-Linse 500 ist ein Einzelelement, das aus einem einzigen Material besteht. Alle Laserstrahlen L treten durch die zweite fθ-Linse 500.

Die zweite fθ-Linse 500 bündelt die Laserstrahlen lediglich in Richtung der Hauptabtastung, d. h. in Richtung der X-Achse, und hat keine Brechkraft in verti­ kaler Richtung, d. h. in Richtung der Hilfsabtastung.

Die Spiegeleinheit 700 ist so aufgebaut, daß sie die aus der zweiten fθ-Linse 500 austretenden vier Laserstrahlen selektiv auf die dritten fθ-Linsen 600A bis 600D richtet.

Die Spiegeleinheit 700 hat eine erste bis vierte Spiegelgruppe 710, 720, 730 und 740.

Die erste Spiegelgruppe 710 enthält einen Spiegel 712, der den von der Laser­ diode 120A ausgesendeten Laserstrahl L auf die Fotoleitertrommel 20A richtet.

Die zweite Spiegelgruppe 720 enthält Spiegel 722 und 724, die den von der La­ serdiode 120B ausgesendeten Laserstrahl L auf die Fotoleitertrommel 20B rich­ ten.

Die dritte Spiegelgruppe 730 enthält Spiegel 732, 734 und 736, die den von der Laserdiode 120C ausgesendeten Laserstrahl L auf die Fotoleitertrommel 20C richten.

Die vierte Spiegelgruppe 740 enthält Spiegel 742, 744 und 746, die den von der Laserdiode 120D ausgesendeten Laserstrahl L auf die Fotoleitertrommel 20D richten.

Die Spiegel 712, 722, 724, 732, 734, 736, 742, 744 und 746 sind in Richtung der Hauptabtastung langgestreckt und mit nicht dargestellten Halteelementen an der oberen Fläche 10A der Bodenplatte 10 befestigt.

Die dritten fθ-Linsen 600A bis 600D sind über Halterungen 610A bis 610D an der oberen Fläche 10A der Bodenplatte 10 befestigt. Jede der fθ-Linsen 600A bis 600D hat eine Brechkraft, die hauptsächlich dazu bestimmt ist, den auftreffenden Laserstrahl in Richtung der Hilfsabtastung zu bündeln. Die fθ-Linsen 600A bis 600D haben auch Brechkraft in Richtung der Hauptabtastung, die jedoch kleiner ist als die Brechkraft in Richtung der Hilfsabtastung.

An der Bodenplatte 10 sind unterhalb der Halterungen 610A bis 610D diesen zu­ geordnete Öffnungen 12A bis 12D angeordnet, die sich in Richtung der Hauptabtastung erstrecken und unter denen sich die Fotoleitertrommeln 20A bis 20D befinden.

Die dritten fθ-Linsen 600A bis 600D haben jeweils Lichtempfangsflächen 600A1 bis 600D1 und eine Lichtaustrittsfläche 600A2 bis 600D2.

Im folgenden wird die räumliche Anordnung der ersten bis vierten Spiegelgruppe 710 bis 740 zueinander und gegenüber den dritten fθ-Linsen 600A bis 600D be­ schrieben.

Der Spiegel 712 der ersten Spiegelgruppe 710 reflektiert den aus der zweiten fθ- Linse 500 austretenden Laserstrahl in Blickrichtung der X-Achse um 90° nach unten, um so den Laserstrahl in Blickrichtung der X-Achse in einem rechten Win­ kel auf die Lichtempfangsfläche 600A1 der Linse 600A zu richten.

Der Spiegel 722 der zweiten Spiegelgruppe 720 reflektiert, in Richtung der X- Achse betrachtet, den aus der zweiten fθ-Linse 500 austretenden Laserstrahl um 45° nach oben, um ihn so auf den Spiegel 724 zu richten. Der Spiegel 724 reflek­ tiert den auf ihn treffenden Laserstrahl, in Richtung der X-Achse betrachtet, um 45° nach unten, so daß der Laserstrahl, in Richtung der X-Achse betrachtet, in ei­ nem rechten Winkel auf die Lichtempfangsfläche 600B1 der Linse 600B trifft.

Der Spiegel 732 der dritten Linsengruppe 730 reflektiert den aus der zweiten fθ- Linse 500 austretenden Laserstrahl schräg nach unten, um ihn so auf den Spiegel 734 zu richten. Der Spiegel 734 reflektiert dann den Laserstrahl schräg nach oben und richtet ihn so auf den Spiegel 736. Der Spiegel 736 reflektiert den auf ihn treffenden Laserstrahl vertikal nach unten, so daß dieser, in Richtung der X- Achse betrachtet, in einem rechten Winkel auf die Lichtempfangsfläche 600C1 der Linse 600C trifft.

Der Spiegel 742 der vierten Spiegelgruppe 740 reflektiert den aus der zweiten fθ- Linse 500 austretenden Laserstrahl, in Richtung der X-Achse betrachtet, um 90° nach oben und richtet ihn so auf den Spiegel 744. Der Spiegel 744 reflektiert den auf ihn treffenden Laserstrahl in horizontaler Richtung und richtet ihn so auf den Spiegel 746. Der Spiegel 746 reflektiert dann den Laserstrahl, in Richtung der X- Achse betrachtet, vertikal nach unten, so daß der Laserstrahl, in Richtung der X- Achse betrachtet, in einem rechten Winkel auf die Lichtempfangsfläche 600D1 der Linse 600D trifft.

In dem erläuterten Ausführungsbeispiel dienen die erste fθ-Linse und die dritten fθ-Linsen hauptsächlich dazu, den Laserstrahl in Richtung der Hilfsabtastung zu bündeln, während die zweite fθ-Linse hauptsächlich dazu bestimmt ist, den La­ serstrahl in Richtung der Hauptabtastung zu bündeln.

Bei dem eben erläuterten Aufbau wird das Linienbild an den Reflexionsflächen 322 des Polygonspiegels 320 erzeugt und dort reflektiert, tritt durch die erste, die zweite und die dritten fθ-Linsen und wird dabei gebündelt, so daß auf jeder Foto­ leitertrommel 20A bis 20D ein Strahlpunkt erzeugt wird.

Die zur Erfassung des Horizontsynchronsignals bestimmte Erfassungseinheit 800 enthält einen Einzelspiegel 810, einen einzelnen Lichtempfangssensor 820 und eine Steuerschaltung. Wie weiter unten erläutert wird, ist für die vier Laser­ strahlen L nur die eine Erfassungseinheit 800 vorgesehen.

Der Spiegel 810 ist - entlang der Hauptabtastrichtung - im Strahlengang strom- d. h. lichtaufwärts angeordnet, und zwar außerhalb des Bereichs, der zur Bilder­ zeugung beiträgt. Der Spiegel 810 ist so angeordnet, daß er nur einen der Laser­ strahlen L reflektiert und so auf den Lichtempfangssensor 820 auftreffen läßt. Der Spiegel 810 ist über ein Befestigungselement 812 an der oberen Fläche 10A der Bodenplatte 10 befestigt.

Der Lichtempfangssensor 820 ist über ein Befestigungselement 822 so an der oberen Fläche 10A angebracht, daß er den an dem Spiegel 810 reflektierten La­ serstrahl empfängt.

Eine nicht dargestellte Steuerschaltung steuert die Laserdioden 120A bis 120D in Abhängigkeit des von dem Lichtempfangssensor 820 ausgegebenen Lichtemp­ fangssignals an, wobei eine Zeitsteuerung, d. h. ein Timing des Beginns der Bild­ erzeugung erfolgt, d. h. die Zeitpunkte miteinander synchronisiert werden, zu de­ nen die Bilderzeugung für jede Linie beginnt. Die Steuerschaltung steuert eine Laserdioden-Treiberschaltung in der Lichtquelleneinheit 100 an, wodurch die La­ serdioden 120A bis 120D betrieben werden.

Im folgenden wird die Funktionsweise des wie eben erläuterten aufgebauten Mehrstrahl-Abtastsystems erläutert.

Die von den Laserdioden 120A bis 120D ausgesendeten Laserstrahlen werden zueinander ausgerichtet und treten aus der Lichtquelleneinheit 100 aus, worauf sie auf die Zylinderlinse 230 treffen. Jeder der Laserstahlen L wird durch die Zy­ linderlinse 230 in Hilfsabtastrichtung gebündelt und erreicht die Reflexionsflächen 322 des mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Polygonspiegels 320.

Die von den Reflexionsflächen 322 umgelenkten Laserstrahlen L treffen als Ab­ taststrahlen auf die erste fθ-Linse 400. Die Laserstrahlen L werden durch die er­ ste fθ-Linse hauptsächlich in Hilfsabtastrichtung gebündelt und treffen dann auf die zweite fθ-Linse 500.

Die Laserstahlen L treffen auf die zweite fθ-Linse 500, die ein aus einem einzigen Material gefertigtes Einzelelement ist, und werden in Hauptabtastrichtung gebün­ delt, worauf sie aus der zweiten fθ-Linse 500 austreten.

Von den Laserstrahlen L wird ein von der Laserdiode 120A ausgesendeter Laser­ strahl von der ersten Spiegelgruppe 710 auf die fθ-Linse 600A gerichtet, die den Laserstrahl in Hilfsabtastrichtung bündelt und ihn auf die der Gelb-Komponente entsprechende Fotoleitertrommel 20A treffen läßt, um so einen in Hauptabtast­ richtung voranschreitenden Strahlpunkt zu erzeugen.

Der von der Laserdiode 1208 ausgesendete Laserstrahl wird von der zweiten Spiegelgruppe 720 auf die fθ-Linse 600B gerichtet, die den Laserstrahl in Hilfs­ abtastrichtung bündelt, worauf dieser auf die der Magenta-Komponente entspre­ chende Fotoleitertrommel 20B trifft und so einen in Hauptabtastrichtung voran­ schreitenden Strahlpunkt erzeugt.

Der von der Laserdiode 120C ausgesendete Laserstrahl wird von der dritten Spiegelgruppe auf die fθ-Linse 600C gerichtet, die den Laserstrahl in Hilfsabtast­ richtung bündelt, worauf dieser auf die der Cyan-Komponente zugeordnete Foto­ leitertrommel 20C trifft und so einen in Hauptabtastrichtung voranschreitenden Strahlpunkt erzeugt.

Der von der Laserdiode 120D ausgesendete Laserstrahl wird von der vierten Spiegelgruppe auf die fθ-Linse 600D gerichtet, die den Laserstrahl in Hilfsabtast­ richtung bündelt, worauf dieser auf die der Schwarz-Komponente zugeordnete Fotoleitertrommel 20D trifft und so einen in Hauptabtastrichtung voranschreiten­ den Strahlpunkt erzeugt.

Einer der durch die zweite fθ-Linse 500 tretenden Laserstrahlen L wird an dem Spiegel 810 reflektiert und auf den Lichtempfangssensor 820 gerichtet. Auf Grundlage des von dem Lichtempfangssensor 820 ausgegebenen Lichtemp­ fangssignals steuert die Steuerung das Treibersignal der Laserdioden 120A bis 120D so an, daß die Zeitpunkte der Bilderzeugung auf jeder Fotoleitertrommel synchronisiert sind. So wird das Timing der Bilderzeugung synchronisiert.

Werden die Laserdioden 120A bis 120D mit unterschiedlicher Zeitsteuerung, d. h. unterschiedlichem Timing und/oder während unterschiedlich lang betrieben, so erzeugen sie auch unterschiedlich viel Wärme.

Die Halteeinheit 170 ist so konstruiert, daß sie die Gehäuse der Laserdioden 120A bis 120D in der Weise hält, daß die von den Laserdioden 120A bis 120D erzeugte Wärme durch die Halteeinheit 170 wechselseitig abgeleitet, d. h. mitein­ ander ausgetauscht wird.

Die von den Laserdioden 120A bis 120D erzeugte Wärme wird also jeweils von dem Gehäuse 122 zu der Stufe 115 des entsprechenden, für die Unterbringung der Laserdiode bestimmten Loches 114A bis 114D und dann zur Wand 114 ge­ leitet. Da die Wand 114 ein aus einem einzigen, d. h. einem einheitlichen Material gefertigtes einstückiges Element ist und eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, wird die von den Laserdioden 120A bis 120D zu der Wand 114 geleitete Wärme zwischen den Laserdioden 120A bis 120D ausgetauscht, so daß sich schließlich die Wärme gleichmäßig in der Wand 114 verteilt. Infolgedessen haben die Ge­ häuse aller Laserdioden 120A bis 120D dieselbe Temperatur. Daraus folgt, daß auch ihre Lichtaussendeelemente im wesentlichen dieselbe Temperatur haben.

Da die Laserdioden 120A bis 120D im wesentlichen dieselbe Temperatur haben, haben auch die von ihnen ausgesendeten Laserstrahlen im wesentlichen dieselbe Wellenlänge. Deshalb tritt in Hauptabtastrichtung keine Verschiebung zwischen den aus der zweiten fθ-Linse 500 austretenden Laserstrahlen auf. So kann eine Farbverschiebung in dem Bild effizient vermieden werden.

Bei dem eben erläuterten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl an Laserstrahlen gleich vier. Diese Anzahl ist jedoch nur beispielhaft gewählt und schränkt die Er­ findung nicht auf den beschriebenen Aufbau ein. So kann der Aufbau des Abtast­ systems entsprechend der Anzahl der Laserstrahlen modifiziert werden, wenn beispielsweise drei Laserstrahlen vorgesehen sind, nämlich für eine Gelb-, eine Magenta- und eine Cyan-Komponente.

Claims (14)

1. Optisches Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) mit mehreren Laserdioden (120), die jeweils in einem Gehäuse (122) unterge­ bracht sind und einen Laserstrahl (L) aussenden, und einer Halteeinheit (170), an der die Gehäuse (122) der Laserdioden (120) gehalten sind und die so ausgebildet ist, daß sie im Zusammenwirken mit den Gehäusen (122) der Laserdioden (120) für einen wechselseitigen Aus­ tausch der von den Laserdioden (120) erzeugten Wärme sorgt.

2. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Halteeinheit (170) ein einstückig ausgebildetes Element ist, dessen Material eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat.

3. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Laserdioden (120) so ausgebildet sind, daß sie bei der gleichen Temperatur jeweils einen Laserstrahl der gleichen Wellenlänge aussenden.

4. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch
einen mit mehreren Reflexionsflächen (322) versehenen Polygonspiegel (320), der die auf ihn treffenden Laserstrahlen (L) umlenkt und so eine Abta­ stung in einem vorbestimmten Winkelbereich bewirkt, und
einer Optik (400 bis 600), welche die von dem Polygonspiegel (320) auf sie umgelenkten Laserstrahlen auf Abtastflächen (20) bündelt, die jeweils einem Laserstrahl (L) zugeordnet sind.

5. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Optik (400 bis 600) die Laserstrahlen (L) zumindest in einer zur Abtastung parallelen Richtung bündelt.

6. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Optik (400 bis 600) ein fθ-Linsensystem enthält, die eine erste Linse (400), eine zweite Linse (500) und mindestens eine dritte Linse (600) enthält, wobei die Laserstrahlen (L) erst durch die erste, dann durch die zweite und schließlich durch die dritte Linse treten.

7. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweite Linse (500) die durch sie tretenden Laserstrahlen (L) in Hauptabtastrichtung bündelt.

8. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die erste Linse (400) die durch sie tretenden Laserstrahlen (L) hauptsächlich in Hilfsabtastrichtung bündelt.

9. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die dritte Linse (600) für jeden der Laserstrahlen (L) bestimmt ist und die Laserstrahlen (L) hauptsächlich in Hilfsabtastrichtung bündelt.

10. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere dritte Linsen (600A bis 600D) vorgesehen sind, die jeweils einem der Laserstrahlen (L) zugeordnet und der entspre­ chenden Abtastfläche (20A bis 20D) zugewandt sind.

11. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß vier Laserdioden (120A bis 120D) vor­ gesehen sind, die jeweils einen Laserstrahl (L) vorbestimmter Farbe aus­ senden, wobei die Farben der Laserstrahlen (L) voneinander verschieden sind.

12. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die vier verschiedenen Farben Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz sind.

13. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach einem der Ansprüche 4 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abtastflächen durch mehrere, zur Erzeu­ gung verschiedener Farbbilder bestimmte Fotoleitertrommeln (20A bis 20D) gegeben sind, deren Drehachsen in Hauptabtastrichtung verlaufen, parallel zueinander ausgerichtet und in der zur Hauptabtastrichtung senkrechten Hilfsabtastrichtung voneinander beabstandet sind.

14. Mehrstrahl-Laserdrucker, der in einem elektrofotografischen Abbildungspro­ zeß ein aus mehreren Farbkomponenten bestehendes Bild erzeugt und ein optisches Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) enthält, das versehen ist mit mehreren Laserdioden (120), die jeweils in einem Gehäuse (122) unterge­ bracht sind und einen Laserstrahl (L) aussenden,
einer Halteeinheit (170), an der die Gehäuse (122) der Laserdioden (120) gehalten sind und die so ausgebildet ist, daß sie im Zusammenwirken mit den Gehäusen (122) der Laserdioden (120) für einen wechselseitigen Aus­ tausch der von den Laserdioden (120) erzeugten Wärme sorgt,
einen mit mehreren Reflexionsflächen (322) versehenen Polygonspiegel (320), der die auf ihn treffenden Laserstrahlen (L) umlenkt und so eine Abta­ stung in einem vorbestimmten Winkelbereich bewirkt, und
einer Optik (400 bis 600), welche die von dem Polygonspiegel (320) auf sie umgelenkten Laserstrahlen auf Abtastflächen (20) bündelt, die jeweils einem Laserstrahl (L) zugeordnet sind.