DE10030733A1 - Optisches Mehrstrahl-Abtastsystem - Google Patents
Optisches Mehrstrahl-AbtastsystemInfo
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Abstract
Ein optisches Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) hat eine Lichtquelleneinheit (100), das mehrere Lichtstrahlen (L) aussendet. Die Lichtstrahlen (L) treffen auf einen Polygonspiegel (320) und werden an diesem so umgelenkt, daß sie eine Abtastung in einem vorbestimmten Abtastbereich bewirken. Der Abtaststrahl trifft auf ein fTHETA-Linsensystem (400 bis 600). Das fTHETA-Linsensystem (400 bis 600) enthält mehrere Linsen. Es ist mindestens eine Linse (500) vorgesehen, durch die alle Lichtstrahlen (L) treten. Diese Linse (500) ist als Einzelelement ausgebildet, das aus einem einzigen Material besteht. Weiterhin trägt diese Linse (500) hauptsächlich zur Bündelung der Lichtstrahlen (L) in der Hauptabtastrichtung bei.
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 eine Laser
diode, die mit Bilddaten angesteuert wird. Der von der Laserdiode ausgesendete
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 vorbestimmten
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 Strahlpunkt zu
erzeugen, der sich entlang der Rotationsachse der Fotoleitertrommel, d. h. entlang
einer Hauptabtastrichtung bewegt. Da die Laserdiode mit den Bilddaten ange
steuert wird, wird die Oberfläche der Fotoleitertrommel entsprechend diesen Bild
daten belichtet. Während der Lichtstrahl die Oberfläche der Fotoleitertrommel
abtastet, rotiert diese, d. h. es erfolgt eine Hilfsabtastung. Auf diese Weise wird
auf der lichtelektrischen Oberfläche der Fotoleitertrommel ein zweidimensionales
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 das so erzeugte,
aus vier Farbkomponenten bestehende Farbbild auf den Aufzeichnungsträger
übertragen und dort fixiert.
In dem eben erläuterten Mehrstrahl-Laserdrucker treten, da für die Farbkompo
nenten mehrere fθ-Linsen eingesetzt werden, folgende Probleme auf.
Zunächst können sich die optischen Eigenschaften der auf die verschiedenen
Farbkomponenten bezogenen fθ-Linsen von Linse zu Linse verändern, wenn
Temperaturunterschiede auftreten. In diesem Fall treten in den Positionen auf den
Fotoleitertrommeln, auf denen die von den fθ-Linsen ausgesendeten Lichtstrahlen
auftreffen, in Abtastrichtung Fehler, d. h. Verschiebungen auf, wodurch das er
zeugte Farbbild eine Farbverschiebung enthalten kann.
Zum zweiten ist der Aufbau eines solchen Abtastsystems vergleichsweise kompli
ziert, da für die verschiedenen Farbkomponenten mehrere fθ-Linsen vorgesehen
sein müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes optisches Mehrstrahl-Abtastsystem
bereitzustellen, das einen vereinfachten Aufbau hat und Farbverschiebungen
verhindert.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das Mehrstrahl-Abtastsystem mit den
Merkmalen des Anspruchs 1.
Da alle Lichtstrahlen durch mindestens eine gemeinsame Linse treten, ist der
Aufbau des erfindungsgemäßen Abtastsystems vereinfacht. Selbst wenn sich die
optischen Eigenschaften der Linse, durch die alle Laserstrahlen treten, verän
dern, kann eine Farbverschiebung gut unterdrückt werden, da diese Änderung
alle Laserstrahlen gleich beeinflußt.
Vorzugsweise trägt diese gemeinsame Linse hauptsächlich zur Bündelung der
Lichtstrahlen in der Hauptabtastrichtung bei. So kann die Farbverschiebung effi
zient unterdrückt werden.
Bei der vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 werden alle
Lichtstrahlen gemäß dem Horizontalsynchronsignal angesteuert, das auf Grund
lage eines einzigen Lichtstrahls erzeugt worden ist. Sowohl der optische als auch
der elektrische Aufbau des Abtastsystems kann so vereinfacht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Mehrstrahl-Laserdrucker mit
den Merkmalen des Anspruchs 13 vorgesehen. Bei diesem Laserdrucker treten
alle an den Reflexionsflächen des Polygonspiegels reflektierten Lichtstrahlen
durch mindestens eine gemeinsame, in dem fθ-Linsensystem vorgesehene Linse,
die als Einzelelement ausgebildet ist und aus einem einzigen Material besteht.
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.
Das Gehäuse 110 hat eine an der oberen Fläche 10A der Bodenplatte 10 befe
stigte 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 der Wand 114 so gehalten, daß ihre vor
deren Enden, d. h. ihre strahlaussendenden Enden senkrecht zur Wand 114 an
geordnet und die von den Laserdioden 120A bis 120D ausgesendeten Laser
strahlen parallel zueinander sind.
An den hinteren Enden der Laserdioden 120A bis 120D vorgesehene Leitungen
sind an eine Schaltkarte 121 angeschlossen, die von außen an der Wand 114
gehalten ist. Auf diese Weise werden von der Lasertreiberschaltung ausgege
bene Treibersignale den Laserdioden 120A bis 120D zugeführt.
Die Kollimatorlinseneinheiten 130A bis 130D sind an der Linsenhaltereinheit 118
gehalten und vor den entsprechenden Laserdioden 120A bis 120D angeordnet.
Die Kollimatorlinseneinheiten 130A bis 130D enthalten Kollimatorlinsen 130A1 bis
130D1, die für eine Kollimation in der von den Laserdioden 120A bis 120D aus
gesendeten Laserstrahlen sorgen, und Schlitze 130A2 bis 130D2, die vor den
Kollimatorlinsen 130A1 bis 130D1 angeordnet sind.
Die optischen Achsen der Kollimatorlinsen 130A1 bis 130D1 und die Mittelachsen
der Schlitze 130A2 bis 130D2 sind im wesentlichen in Koinzidenz mit den Zentral
strahlen der Laserstrahlen L angeordnet.
Wie in Fig. 5 gezeigt, sind die Kollimatorlinsen 130A1 und 130D1 so angeordnet,
daß ihre optischen Achsen entlang derselben, in Richtung der Z-Achse verlau
fenden Linie ausgerichtet, jedoch in Richtung der Z-Achse voneinander beab
standet sind. Die Kollimatorlinsen 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 be
finden 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 voneinander 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. Alte 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 120B 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.
Selbst wenn sich die optischen Eigenschaften der zweiten fθ-Linse 500 in Abhän
gigkeit der Temperatur ändern, werden bei dem eben erläuterten Aufbau, da die
zweite fθ-Linse 500 ein aus einem einzigen Material gefertigtes Einzelelement ist,
alle Laserstrahlen in gleicher Weise durch die Änderung der optischen Eigen
schaften beeinflußt, so daß die auf den entsprechenden Fotoleitertrommeln er
zeugten Bilder in Hauptabtastrichtung nicht gegeneinander verschoben sind.
Es tritt also in dem Farbbild, das ein das Mehrstrahl-Abtastsystem gemäß dem
eben erläuterten Ausführungsbeispiel einsetzender Drucker erzeugt, keine
Farbverschiebung auf. Da die zweite fθ-Linse ein aus einem einzigen Material be
stehendes Einzelelement ist, ist der Aufbau des Abtastsystems vereinfacht.
Bei einem herkömmlichen Mehrstrahl-Abtastsystem hat ein Polygonspiegel meh
rere Reflexionsflächen, die entlang der Richtung angeordnet sind, in der die meh
reren Laserstrahlen zueinander ausgerichtet sind. Bei einem solchen Aufbau
stimmen Fertigungsfehler, Kippfehler oder dergleichen der Reflexionsfläche für
die verschiedenen Laserstrahlen nicht vollständig miteinander überein. Bei dem
herkömmlichen System sollte deshalb für jeden Laserstrahl ein Horizontalsignal-
Erfassungssensor vorgesehen sein. In diesem Fall sind also mehrere Lichtemp
fangssensoren erforderlich, die wiederum vergleichsweise viel Raum für deren
Unterbringung erfordern. Sowohl die Herstellungskosten als auch die Größe des
Systems nehmen so zu. Da weiterhin die Sensoren individuell eingestellt werden
sollen, nimmt auch die für eine solche Einstellung benötigte Arbeitszeit zu.
Dagegen werden bei dem eben erläuterten Ausführungsbeispiel die verschiede
nen Laserstrahlen für jede Hauptabtastung durch eine einzige Reflexionsfläche
322 umgelenkt. Weiterhin trifft nur einer der von dem Polygonspiegel 320 umge
lenkten Laserstrahlen auf den Erfassungssensor 820, der für das Synchronsignal
vorgesehen ist. Da die Laserstrahlen bei jeder Hauptabtastung durch eine einzige
Reflexionsfläche 322 umgelenkt werden, kann die Beziehung der Strahlpunkte,
die von den verschiedenen umgelenkten Laserstrahlen auf den Fotoleitertrom
meln erzeugt werden, im Hinblick auf ihre Position als identisch betrachtet wer
den. Es können so auf Grundlage des Lichtempfangssignals, das nur auf einen
Laserstrahl bezogen ist, die Startpositionen für die Bilderzeugung auf den jewei
ligen Fotoleitertrommeln synchronisiert werden.
Da nur ein Sensor und nur eine Synchronsignal-Erfassungseinheit ausreichen,
können sowohl die Fertigungskosten als auch die Abmessungen des Abtastsy
stems verringert werden. Auch kann der Zeitaufwand reduziert werden. Alternativ
ist es natürlich ebenso möglich, wie bei dem herkömmlichen System mehrere
Sensoren und Erfassungseinheiten vorzusehen.
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 (13)
1. Optisches Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) mit
einer Lichtquelleneinheit (100), die mehrere, parallel zueinander verlaufende Lichtstrahlen (L) aussendet,
einem Polygonspiegel (320) mit mehreren, parallel zur Drehrichtung des Polygonspiegels angeordneten Reflexionsflächen (322), welche die von der Lichtquelleneinheit (100) auf den Polygonspiegel (322) ausgesendeten Lichtstrahlen (L) reflektieren, und
ein mehrere Linsen enthaltendes fθ-Linsensystem (400 bis 600), durch das die an den Reflexionsflächen (322) des Polygonspiegels (322) reflektierten Lichtstrahlen (L) treten und auf ihnen zugeordnete Abtastflächen (20A bis 20D) treffen,
wobei in dem fθ-Linsensystem (400 bis 600) mindestens eine Linse (500) vorgesehen ist, die ein aus einem einheitlichen Material gefertigtes Einzel element ist und durch die alle an den Reflexionsflächen (322) des Polygon spiegels (320) reflektierten Lichtstrahlen (L) treten.
einer Lichtquelleneinheit (100), die mehrere, parallel zueinander verlaufende Lichtstrahlen (L) aussendet,
einem Polygonspiegel (320) mit mehreren, parallel zur Drehrichtung des Polygonspiegels angeordneten Reflexionsflächen (322), welche die von der Lichtquelleneinheit (100) auf den Polygonspiegel (322) ausgesendeten Lichtstrahlen (L) reflektieren, und
ein mehrere Linsen enthaltendes fθ-Linsensystem (400 bis 600), durch das die an den Reflexionsflächen (322) des Polygonspiegels (322) reflektierten Lichtstrahlen (L) treten und auf ihnen zugeordnete Abtastflächen (20A bis 20D) treffen,
wobei in dem fθ-Linsensystem (400 bis 600) mindestens eine Linse (500) vorgesehen ist, die ein aus einem einheitlichen Material gefertigtes Einzel element ist und durch die alle an den Reflexionsflächen (322) des Polygon spiegels (320) reflektierten Lichtstrahlen (L) treten.
2. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Linse (500), durch die alle Lichtstrahlen (L) treten, hauptsäch
lich zur Bündelung der Lichtstrahlen in einer Hauptabtastrichtung beiträgt.
3. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das fθ-Linsensystem (400 bis 600) eine erste Linse (400),
eine zweite Linse (500) und mindestens eine dritte Linse (600) enthält, die
so angeordnet sind, daß die Lichtstrahlen (L) zunächst durch die erste (400),
dann durch die zweite (500) und schließlich durch die dritte Linse (600) tre
ten, und daß die zweite Linse (500) diejenige Linse ist, durch die alle Licht
strahlen (L) treten.
4. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die zweite Linse (500) die durch sie tretenden Lichtstrahlen (L) in
der Hauptabtastrichtung bündelt.
5. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die erste Linse (400) die durch sie tretenden Lichtstrahlen (L) in ei
ner Hilfsabtastrichtung bündelt.
6. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die dritte Linse (600) für jeden der Lichtstrahlen (L) vorgesehen ist
und die durch sie tretenden Lichtstrahlen (L) hauptsächlich in der Hilfsab
tastrichtung bündelt.
7. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß mehrere dritte Linsen (600A bis 600D) vorgesehen sind, die jeweils
einem der Lichtstrahlen (L) zugeordnet und der entsprechenden Abtastflä
che zugewandt sind.
8. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reflexionsfläche (322) des Poly
gonspiegels (320) eine Einzelreflexionsfläche ist, die alle Lichtstrahlen (L)
reflektiert.
9. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß
ein mit einem Lichtempfangselement (820) versehenes Synchronisationssy stem (800) zum Erzeugen eines Horizontalsynchronsignals vorgesehen ist, die Lichtquelleneinheit (100) mehrere Lichtquellen (120A bis 120D) enthält, die jeweils einen Lichtstrahl (L) aussenden, und
einer der von dem Polygonspiegel (320) umgelenkten Lichtstrahlen (L) auf das Lichtempfangselement (820) gerichtet wird, wobei die Lichtquellen (120A bis 120D) in Abhängigkeit des von dem Synchronisationssystem (800) ausgegeben Horizontalsynchronsignals angesteuert werden.
ein mit einem Lichtempfangselement (820) versehenes Synchronisationssy stem (800) zum Erzeugen eines Horizontalsynchronsignals vorgesehen ist, die Lichtquelleneinheit (100) mehrere Lichtquellen (120A bis 120D) enthält, die jeweils einen Lichtstrahl (L) aussenden, und
einer der von dem Polygonspiegel (320) umgelenkten Lichtstrahlen (L) auf das Lichtempfangselement (820) gerichtet wird, wobei die Lichtquellen (120A bis 120D) in Abhängigkeit des von dem Synchronisationssystem (800) ausgegeben Horizontalsynchronsignals angesteuert werden.
10. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelleneinheit (100) zur Er
zeugung von vier Farbbildern unterschiedlicher Farbe vier Lichtstrahlen (L)
aussendet.
11. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß die vier Farben Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz sind.
12. Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastflächen durch mehrere, zur
Erzeugung verschiedener Farbbilder bestimmte Fotoleitertrommeln (20A bis
20D) gegeben sind, deren Drehachsen in Hauptabtastrichtung verlaufen,
parallel zueinander ausgerichtet und in einer zur Hauptabtastrichtung senk
rechten Hilfsabtastrichtung voneinander beabstandet sind.
13. Mehrstrahl-Laserdrucker, der in einem elektrofotografischen Abbildungspro
zeß ein aus mehreren Farbkomponenten bestehendes Bild erzeugt und ein
optisches Mehrstrahl-Abtastsystem (1000) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche enthält.
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