DE19632089C2

DE19632089C2 - Laserlichtbündel-Abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE19632089C2
Application number: DE19632089A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Akatsu; Susumu Saito; Keiji Kataoka; Shuho Yokokawa; Koji Doi; Masahiro Mizuno
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2016-08-09
Also published as: DE19632089A1; JPH09109458A; US5995130A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserlichtbündel-Abtastvorrichtung, die beispielsweise in Laserdrucker und -kopierer verwendet wird und insbesondere eine elektrofotografische Vorrichtung mit einer Funktion zum Schalten oder Wechseln ihrer Auflösung (Bildpunktdichte).

Eine elektrographische Vorrichtung mit einer Funktion zum Schalten ihrer Auflö sung (Bildpunktdichte) ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 60-169820 A, der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 6-11657 A und der US 5,006,705 offenbart.

Die japanische Patentanmeldung der Offenlegungsnummer JP 60-169820 A offenbart eine Technologie, bei der eine Bündelteilung einer Mehrzahl von Laser lichtbündeln und ein Durchmesser des Laserlichtbündels durch Einstellen einer in einem optischen System vorgesehenen Zoomlinse eingestellt werden, um ein Bild mit einer gewünschten Auflösung zu bilden.

Die japanische Patentanmeldung der Offenlegungsnummer JP 6-11657 A offen bart eine Technologie, bei der eine Bilderzeugungsposition eingestellt wird oder eine Teilung von Laserlichtbündeln, die von einer Mehrzahl von Lichtquellen emittiert werden, durch Bewegen einer Linse in die Richtung der optischen Achse eingestellt wird.

US 5,006,705 offenbart eine Technologie, bei der eine Teilung zwischen zwei Laserlichtbündeln in Abhängigkeit von einer gewünschten Punktdichte variiert wird.

Die oben angegebenen konventionellen Technologien weisen die folgenden Nachteile auf.

Die Konstruktionen sind komplex, die die Zoomlinse für das Einstellen der Bün delteilung und des Bündeldurchmessers in dem Fall der japanischen Patentanmel dung der Offenlegungsnummer JP 60-169820 A benötigt wird, und da ein Lin senbewegungsmechanismus zur Bewegung der Linse in die Richtung der opti schen Achse in dem Fall der japanischen Patentanmeldung der Offenlegungs nummer JP 6-11657 A benötigt wird. Ferner besteht in dem Fall der US 5,006,705 eine Begrenzung in einem Änderungsbereich der Punktdichte, da der Laserlichtbündeldurchmesser konstant ist, und deshalb die Konstruktion nicht geeignet ist, um die Bildpunktdichte über einen weiten Bereich zu ändern.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserlichtbündel- Abtastvorrichtung zu schaffen, die die Bildpunktdichte unter Verwendung einer einfachen Konstruktion schalten oder wechseln kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserlichtbündel- Abtastvorrichtung zu schaffen, die den Laserlichtdurchmesser und die Laserlicht bündelteilung genau schalten beziehungsweise einstellen kann, sogar dann, wenn eine Mehrzahl von Laserlichtbündeln verwendet wird.

Diese Aufgaben werden durch eine Laserlichtbündel-Abtastvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert. In diesen ist:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, die die Konstruktion einer ersten Ausführungs form einer Laserlichtbündel-Abtastvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Konstruktion, die das Prinzip der vorlie genden Erfindung erläutert,

Fig. 3 eine Seitenschnittansicht eines Lichtwegs, die das Prinzip der vorliegenden Erfindung erläutert,

Fig. 4 eine Grundrissschnittansicht eines Lichtwegs, die das Prinzip der vorlie genden Erfindung erläutert,

Fig. 5 eine Ansicht, die das Merkmal eines Laserlichtbündels erläutert,

Fig. 6 eine Ansicht, die das Merkmal eines Laserlichtbündels erläutert, wenn die Brennweite verändert wird,

Fig. 7 eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Linseneinheit aus der optischen Achse in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung herausbewegt wird,

Fig. 8 eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Linseneinheit auf eine optische Achse in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Er findung eingestellt wird,

Fig. 9 eine Ansicht, die die Linsenkonstruktion der ersten Ausführungsform ge mäß der vorliegenden Erfindung erläutert,

Fig. 10 eine Ansicht, die ein Beispiel der ersten Ausführungsform gemäß der vor liegenden Erfindung erläutert,

Fig. 11 eine schematische Ansicht, die die Konstruktion einer zweiten Ausfüh rungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 12 eine schematische Ansicht, die die Konstruktion einer dritten Ausfüh rungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 13 eine Ansicht, die die Linsenkonstruktion der dritten Ausführungsform ge mäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 14 eine schematische Ansicht, die die Konstruktion einer vierten Ausfüh rungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 15 eine Ansicht, die die Linsenkonstruktion der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert,

Fig. 16 eine Ansicht, die ein Beispiel der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert,

Fig. 17 eine Ansicht, die einen Linsenbewegungsmechanismus einer Linseneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert,

Fig. 18 eine Ansicht, die einen Linsenbewegungsmechanismus einer Linseneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert,

Fig. 19 eine Ansicht, die einen Linsenbewegungsmechanismus einer Linseneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert,

Fig. 20 eine Ansicht, die einen Linsenbewegungsmechanismus gemäß der vorlie genden Erfindung erläutert,

Fig. 21 eine Ansicht, die einen Linsenbewegungsmechanismus einer Linseneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert,

Fig. 22 eine Ansicht, die einen Linsenbewegungsmechanismus einer Linseneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert,

Fig. 23 eine Ansicht, die einen Linsenbewegungsmechanismus einer Linseneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, und

Fig. 24 ein Blockdiagramm, das die interne Konstruktion der Steuereinheit der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Zunächst wird das Prinzip der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 nachstehend beschrieben. Fig. 2 zeigt eine Laserlichtbündel- Abtastvorrichtung, die vier Laserlichtbündel verwendet. Dies zeigt lediglich ein Beispiel, und die Anzahl der verwendeten Laserlichtbündel kann eins oder mehr als vier betragen.

Ein von einer Lichtquelle 1, wie beispielsweise einem lasererzeugten Laserlicht bündel wird von einem Mehrfachlaserlichtbündel-Erzeugungselement 2, wie bei spielsweise einem Beugungsgitter in vier Laserlichtbündel gespalten, und dann werden die vier Laserlichtbündel einem Modulator 4 mit Modulationselementen entsprechend jedem der Laserlichtbündel durch eine Kondensorlinse 3 zugeführt.

Die von dem Modulator 4 modulierten und abgegebenen Laserlichtbündel werden von einem optischen System 5 zu parallelen Laserlichtbündeln gebildet, dann von einem Drehelement 6, wie beispielsweise einem Daubresse-Prisma, in einem gege benen Umfang gedreht, so dass die vier Laserlichtbündel eine richtige Bündelbe abstandung auf einem photoempfindlichen Körper aufweisen.

Danach werden die Laserlichtbündel durch eine Zylinderlinse 8 geschickt und die Laserlichtbündel werden jeweils nur in einer Unterabtastrichtung auf einen Rota tionspolygonspiegel 9 konvergiert, die konvergierten Laserlichtbündel werden von dem Rotationspolygonspiegel 9 ablenkend abgetastet und dann bilden die abgetasteten Laserlichtbündel ein Bild auf dem photoempfindlichen Körper 11 durch eine Fθ-Linse 10.

Die vier Laserlichtbündel sind zu der Abtastrichtung diagonal angeordnet und werden zusammen über den photoempfindlichen Körper getastet. Hier wird eine Berechnung des Laserlichtdurchmessers und der Teilung des Laserlichtbündels auf dem photoempfindlichen Körper 11 durchgeführt, wenn die Brennweite des optischen Systems 5 geändert wird. Fig. 3 ist eine Seitenschnittansicht eines ein zelnen Laserlichtbündels unter den vier Laserlichtbündeln in Fig. 2. Fig. 4 ist eine Grundrißansicht des einzelnen Laserlichtbündels.

Zunächst wird der Laserlichtdurchmesser berechnet. Der Laserlichtdurchmesser an der Position des Modulators 4 wird in der Unterabtastrichtung als α und in der Abtastrichtung als β angenommen. Es wird ferner angenommen, dass das optische System 5, die Zylinderlinse 8 und die Fθ-Linse 10 so eingestellt sind, dass der Laserlichtdurchmesser in der Unterabtastrichtung auf dem photoempfindlichen Körper 11 α wird, das heißt, dass die Vergrößerung 1 (eins) beträgt. Ferner wird angenommen, dass die Brennweite des optischen Systems 5 und die Brennweite der Fθ-Linse 10 auf dem photoempfindlichen Körper 11 so bestimmt sind, dass der Laserlichtdurchmesser in der Abtastrichtung β wird.

Hier soll die Brennweite des optischen Systems 5 g sein und das Konvertierungs verhältnis der Bildpunktdichte h sein. Wenn die Brennweite des optischen Sy stems 5 auf g × h geändert wird, wird der Laserlichtdurchmesser in der Unterabta strichtung α/h und der Laserlichtdurchmesser in der Abtastrichtung wird β/h.

Nachfolgend wird die Bündelteilung berechnet. Die Bündelteilung soll an einem Ort des Modulators 4R sein. Wenn die Vergrößerung als 1 gleich wie bei der obi gen Berechnung des Laserlichtdurchmessers angenommen wird, wird die Teilung auf dem photoempfindlichen Körper 11 ebenfalls R. Dieses Merkmal ist in Fig. 5 dargestellt. Fig. 5 erläutert das Merkmal der Laserlichtbündel, wenn eine Mehr zahl von Laserlichtbündeln unter einem Winkel θ zu der Abtastrichtung angeord net sind und zusammen getastet werden. Hier, wenn die Brennweite des optischen Systems von g auf g × h geändert wird, wird die Laserlichtbündelteilung auf dem photoempfindlichen Körper 11 R/h. Dieses Merkmal ist in Fig. 6 dargestellt.

Das Vorstehende kann wie folgt zusammengefaßt werden. Fig. 5 zeigt das Merk mal der Laserlichtbündel, bei dem die Teilung eingestellt ist, um P entsprechend der Bildpunktdichte einer Abtastteilung P zu sein. Wenn die Laserlichtbündel un ter einem Winkel θ unter Verwendung des Drehelements 6, wie bei spielsweise Daubresse-Prismen diagonal angeordnet sind, ist die Beziehung P = Rsinθ erfüllt, so dass die Laserlichtbündel bei einer gegebenen Teilung P ange ordnet sind. Wenn die Brennweite des optischen Systems von g zu g × h geändert wird, ändert sich die Laserlichtbündelteilung auf dem photoempfindlichen Körper 11, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Das heißt, dass sowohl der Laserlichtdurchmes ser als auch die Teilung um das 1/h-fache vergrößert werden. In diesem Moment wird auch die Teilungsdistanz von Abtastlinien zwischen der Mehrzahl der Laser lichtbündel um das 1/h-fache vergrößert, sogar wenn der Winkel θ nicht geändert wird.

Wenn die Drehgeschwindigkeit des photoempfindlichen Körpers konstant gehal ten wird und die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationspolygonspiegels 9 um das h-fache erhöht wird, kann die Bildpunktdichte geändert werden, so dass die Abtastlinienteilung einheitlich (h-fach) über der gesamten Druckoberfläche wird. Ferner kann durch Ändern der Modulationsfrequenz auf das h²-fache die Druck punktdicht geändert werden.

Obgleich das Vorstehende zum Zwecke der einfacheren Verständlichkeit der Er läuterung für den Fall beschrieben wurde, in dem der Laserlichtdurchmesser und die Teilung an der Position des Modulators auf den gleichen Werten auf dem photoempfindlichen Körper 11 aufrechterhalten werden, das heißt in dem Fall der Vergrößerung von 1, kann die vorstehend erwähnte Beziehung sogar in einem Fall einer unterschiedlichen Vergrößerung erfüllt sein. Ferner ist es mög lich, verschiedene Bildpunktdichten durch Ausstattung des optischen Systems mit vielen Änderungsstufen zu verändern.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrie ben.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Laserlichtbündel-Abtastvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Die Laserlichtbündel-Abtastvorrichtung der Fig. 1 druckt ein Bild unter Verwendung von vier Laserlichtbündeln.

Das Bezugszeichen 1 in Fig. 1 ist eine Lichtquelle, die ein Laserlichtbündel er zeugt. Ein von einer Lichtquelle 1 erzeugtes Laserlichtbündel wird von einem Mehrfachbündel-Erzeugungselement 2, wie beispielsweise einem Beugungsgitter in vier Laserlichtbündel aufgespalten. Die Mehrzahl der Laserlichtbündel werden einem Modulator 4, wie beispielsweise einem AO-Modulator, durch eine Kon densorlinse 3 zugeführt. Jedes der in der Modulator 4 modulierten Laserlichtbün del wird durch Linsen 12, 13, die eine Linseneinheit 14 zusammenstellen, eine feststehende Linse 5, einen Spiegel 7, ein aus Daubresse-Prismen zusammenge setztes Drehelement 6, und einer Zylinderlinse 8 hindurchgeschickt und dann in einem nur in einer Unterabtastrichtung konvergierten Zustand auf einen Rotati onspolygonspiegel 9 geführt. Die geführten Laserlichtbündel werden durch den Rotationspolygonspiegel 9 ablenkungsmäßig abgetastet und dann werden die abgetasteten Laser lichtbündel durch eine Fθ-Linse 10 auf dem photoempfindlichen Körper 11 fokus siert. Die vier Laserlichtbündel sind in der Abtastrichtung diagonal angeordnet und überstreichen den photoempfindlichen Körper gemeinsam beziehungsweise tasten diesen gemeinsam ab.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Modulator 4 mit einem Modulatorschaltkreis 16 ver bunden, der die Modulationstaktfrequenz des Modulators 4 schaltet, und die Lin seneinheit 14 ist mit einem Linseneinheits-Antriebsmechanismus 17 verbunden, der die gesamte Linseneinheit 14 von der optischen Achse weg- bzw. zu ihr hin bewegt, und ein Antriebsmotor 15 zum Rotieren des Rotationspolygonspiegels 9 ist mit einem Rotationspolygonspiegelantrieb 18 verbunden, der die Rotationsge schwindigkeit des Rotationspolygonspiegels 9 schalten kann. Der Modulations schaltkreis 16, der Linsenbewegungsmechanismus 17 und der Rotationspolygon spiegelantrieb 18 werden durch eine Steuerung 19 gesteuert, um eine vorgegebene Beziehung entsprechend dem Schalten (der Wahl) der Bildpunktdichte aufrecht zuerhalten.

Bei der Konstruktion der Fig. 1 wird die Beziehung zwischen einem Fall, in dem die Linsen 12, 13 der Linseneinheit 14 nicht in der Position vor der feststehenden Linse 5 eingestellt ist, das heißt die Linseneinheit 14 von der optischen Achse weg bewegt ist, und einen Fall, in dem die Linsen 12, 13 in der Position vor der fest stehenden Linse 5 eingestellt sind, das heißt die Linseneinheit 14 zu der optischen Achse hin bewegt ist, unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und die Fig. 8 beschrieben. Fig. 8 zeigt einen Zustand, in dem die Linse 12 mit einer Brennweite a und die Linse 13 mit einer Brennweite b zwischen den Modulator 4 und die feststehende Linse 5 mit einer Brennweite g eingestellt ist, um die Bildpunktdichte zu verän dern. Die in der Figur angegebene Distanz ist eine Distanz zwischen Positionen von Linsenhauptpunkten. Hier wird ein Fall beschrieben, in dem die Bildpunkt dichte geändert wird, beispielsweise von D Punkte/Inches (dpi: dots per inch) auf h × D (dpi). Hierfür wird das optische System durch Hinzufügen der Linsen 12, 13 in der Position vor der feststehenden Linse 5 gebildet, so dass die Bündelbreite des durch die feststehende Linse 5 hindurchgetretenen Lichts h × L wird.

Die Laserlichtbündelbreite an der Position der Linse 13 soll y, wie in Fig. 8 ge zeigt, sein. Der Wert y kann als Gleichung (1) aus h, d und g erhalten werden.

y = hL - hLd/g

Der Laserlichtbündeldurchmesser an der Position der Linse 12 wird, wie in Fig. 9 gezeigt, als cL/g erhalten.

Da die Brennweite der Linse 12a ist und das Licht an der Position des Modulators 4 auf einen Punkt B von Fig. 9 durch die Linse 12 fokussiert wird, erfüllt eine Distanz X zwischen der Linse 12 und dem Punkt B die Beziehung der Gleichung (2).

a² = (c - a) × (X - a) (2)

Durch Umschreiben dieser Gleichung kann Gleichung (3) abgeleitet werden.

X = ca/(c - a) (3)

Aus den obigen Ergebnissen kann die Anordnung des optischen Systems, wie in Fig. 9 gezeigt, ausgedrückt werden.

Der Wert y in Fig. 9 kann als Gleichung (4) unter Verwendung von a, c, g und d ausgedrückt werden.

y = L × (c - a) × {ca/(c - a) - g + d + c}/ag (4)

Da die Brennweite der Linse 13b ist, kann die Gleichung (5) erfüllt werden.

b² = (g - d + b) × {ca/(c - a) - g + d + c + b} (5)

Von Gleichung (1) und Gleichung (4) kann Gleichung (6) erhalten werden.

a = c × (c + d - g)/{(1 - h) × (d - g)} (6)

Als ein Ergebnis kann eine Änderung der Bildpunktdichte durch Auswahl der Brennweiten a und b und der Linseanordnungspositionen c und d, die Gleichung (5) und Gleichung (6) für gegebene Werte g und h erfüllen, durchgeführt werden.

In einem Fall, in dem die Bildpunktdichte verändert wird, wird ein Schalten oder Wählen der Bildpunktdichte durch Einstellen der Linseneinheit 14 auf eine vorbe stimmte Position zwischen dem Modulator 4 und der feststehenden Linse 5 und durch Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Rotationspolygonspiegels und der Modulationsfrequenz des Modulators entsprechend einem Signal von der Steuerung 19 durchgeführt, um die Brennweite durch Kombination mit der fest stehenden Linse 5 zu ändern.

Hier wird das Schalten der Rotationsgeschwindigkeit des Rotationspolygonspie gels und der Modulationsfrequenz des Modulators beschrieben.

Soll eine Bildpunktdichte vor einer Änderung D1 sein, eine Bildpunktdichte nach einer Änderung D2 sein, ein Änderungsverhältnis der Bildpunktdichte N sein, eine Modulationstaktfrequenz vor einer Änderung S1 sein, eine Modulationstakt frequenz nach einer Änderung S2 sein, eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotati onspolygonspiegels vor einer Änderung M1 sein, und eine Rotationsgeschwindig keit des Polygonspiegels nach einer Änderung M2 sein, sind Gleichung (7), Glei chung (8) und Gleichung (9) erfüllt.

N = D2/D1 (7)

S2 = S1 × (D12/D1)² = S1 × N² (8)

M2 = M1 × (D2/D1) = M1 × N² (9)

Ein Schalten der Bildpunktdichte in der obigen Konstruktion wird im einzelnen numerisch diskutiert. In einem Fall, in dem die Bildpunktdichte von 600 dpi auf 480 dpi, wie in Fig. 10 gezeigt, geschaltet wird, sind Gleichung (5) und Gleichung (6) erfüllt, wenn h = 480/600, g = 472,95 mm, a = 134,06 mm, b = -124,13 mm und d = 63,71 mm. Der Rotationspolygonspiegel wird mit dem 480/600-fachen rotiert, das heißt 0,8-mal so schnell wie die Geschwindigkeit in einem Fall der Bildpunktdichte von 600 dpi. Das optische System in einem Fall, in dem die Lin sen 12, 13 nicht auf die optische Achse gesetzt sind, entspricht der Bildpunkt dichte 600 dpi, und das optische System in einem Fall, in dem die Linsen 12, 13 auf die optische Achse gesetzt sind, entspricht der Druckpunktdichte 480 dpi.

Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationspolygonspiegels bei 600 dpi als 19800 UpM angenommen wird, beträgt die Rotationsgeschwindigkeit bei 480 dpi das 480/600-fache davon, das heißt 15840 UpM. Ähnlich, wenn die Modulations frequenz des Modulators bei 600 dpi 38,6 MHz beträgt, wird die Modulationsfre quenz bei 480 dpi (480/600)²-fach, das heißt 24,7 MHz. In Fig. 10 gibt das Zei chen fl eine Brennweite an.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden un ter Bezugnahme auf Fig. 11 beschreiben. Eine Brennweite eines ersten Linsensy stems 20 soll g betragen. Die Bildpunktdichte wird von D (dpi) auf h × D (dpi) geschaltet. Das obige Schalten kann durchgeführt werden, indem das erste Lin sensystem 20 von der optischen Achse wegbewegt wird, und ein zweites Linsen system 21 mit einer Brennweite g × h and eine Position g × h entfernt von dem Modulator 4 eingestellt wird.

Die folgende Diskussion betrifft einen Fall, in dem die Bildpunktdichte von 600 dpi auf 480 dpi in der zweiten Ausführungsform geschaltet wird. Da h = 480/600 und unter der Annahme, dass g = 472,95 mm wird die Brennweite a des ersten Linsensystems 20 472,95 × 480/600 = 378,36 mm. Wenn dieses Linsensystem auf eine Position 378,36 mm entfernt von dem Modulator 4 eingestellt wird, kann ein optisches System für 480 dpi erhalten werden.

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben. Wenn nur die feststehende Linse 5 verwen det wird, beträgt die Bildpunktdichte D (dpi) genauso wie in der ersten Ausfüh rungsform. Wenn die Bildpunktdichte auf h × D (dpi) geschaltet wird, wird eine Linse 22 zwischen den Modulator 4 und die feststehende Linse 5 gesetzt, und eine Linse 23 wird an eine hintere Position der feststehenden Linse 5 gesetzt. Eine Hin- und Herbewegung der Linsen 22 und 23 auf die optische Achse bzw. von dieser weg wird durchgeführt, indem eine einzelne Linseneinheit 24, die die bei den Linsen 22 und 23 trägt, angetrieben wird. Ein Beispiel einer Kombination der Anordnung und der Brennweiten ist in Fig. 13 gezeigt.

Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 14 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird die Bildpunktdichte durch einen Linsenbewegungsmechanismus zur Positionierung der optischen Achse der Linsen 25 und 26 an der hinteren Position der feststehen den Linse 5 geändert. Wenn die an eine Linseneinheit 27 angebrachten Linsen 25 und 26 nicht auf die optische Achse gesetzt sind, beträgt die Bildpunktdichte D (dpi). Wenn die an die Linseneinheit 27 angebrachten Linsen 25 und 26 auf die optische Achse gesetzt sind, beträgt die Bildpunktdichte h × D (dpi).

Anordnung und Brennweiten der Linsen 25 und 26 werden unter Bezugnahme auf Fig. 15 und Fig. 16 im einzelnen beschrieben. Wenn die Anordnung und die Brennweiten, wie in Fig. 15 gezeigt, bestimmt werden, ist Gleichung (10) erfüllt.

d = b - bL/h (10)

Die Brennweite a der Linse 25 kann ausgedrückt werden als d - b. Es ist erforder lich, die Linsen 25 und 26 so anzuordnen, um die obigen Beziehungen zu erfüllen.

Eine Berechnung wird für einen Fall durchgeführt, in dem die Brennweite der feststehenden Linse 4 472,95 mm beträgt und die Druckpunktdichte von 600 dpi auf 480 dpi geändert wird. In diesem Fall beträgt h 480/600. Wenn die Brenn weite b der Linse 26 als -100 mm angenommen wird, beträgt d = 25 mm aus der Gleichung (10). Demzufolge gilt a = 25 + 100 = 125 mm.

Obwohl die vorstehenden Ausführungsformen auf der Basis erläutert wurden, dass die Mehrzahl der Laserlichtbündel unter Anordnung der Bündel diagonal zu der Abtastrichtung auf dem photoempfindlichen Körper abgetastet werden, kön nen die gleichen Ergebnisse in einem Fall erhalten werden, in dem die Mehrzahl der Laserlichtbündel unter Anordnung der Bündel senkrecht zu der Abtastrichtung abgetastet werden.

Die folgende Beschreibung ist im einzelnen auf Ausführungsformen des Linsen bewegungsmechanismus für die Linseneinheit oder das Linsensystem gerichtet, die bei der ersten Ausführungsform zu der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden.

Beispielsweise können die folgenden vier Typen für den Linsenbewegungsme chanismus der ersten Ausführungsform, der dritten Ausführungsform und der vierten Ausführungsform in Betracht gezogen werden.

Die Konstruktion eines ersten Typs besteht, wie in Fig. 17 gezeigt, darin, dass eine die Linsen 28 und 29 tragende Linseneinheit 30 um einen Tragkörper 33 als ei nem Gelenkpunkt durch eine exzentrische Nocke 32, die an einer Drehwelle eines Motors 31 vorgesehen ist, gedreht wird und somit die Linsen 28, 29 von/zu der optischen Achse weg- und hinbewegt werden. Der Motor 31 wird von einem Ausgangssignal einer Steuerung 19 angetrieben.

Die Linsen 28, 29 entsprechen den Linsen 12, 13 der Fig. 1 in der ersten Ausfüh rungsform, entsprechen den Linsen 22, 23 der Fig. 12 in der dritten Ausführungsform und entsprechen den Linsen 25, 26 der Fig. 14 in der vierten Ausführungs form. Die Linseneinheit 30 entspricht der Linseneinheit 14 der Fig. 1 in der ersten Ausführungsform, entspricht der Linse 24 der Fig. 12 in der dritten Ausführungs form und entspricht der Linseneinheit 27 der Fig. 14 in der vierten Ausführungs form.

Die Konstruktion eines zweiten Typs besteht, wie in Fig. 18 gezeigt, darin, dass ein an einer Drehwelle eines Motors 31 vorgesehenes Zahnrad oder Getriebe 34 mit einer in einer Linseneinheit 30 vorgesehenen Verzahnung oder Zahnstange in Eingriff steht, und dass die Linsen 28, 29 zu der optischen Achse durch Gleiten der Linseneinheit weg- und hinbewegt werden.

Die Konstruktion eines dritten Typs besteht, wie in Fig. 19 gezeigt, darin, dass eine Linseneinheit 30 in der horizontalen Richtung drehbar angeordnet ist, indem die Linseneinheit 30 an einer Drehwelle eines Motors 31 befestigt ist. Wenn die Linsen 28, 29 auf die optische Achse gesetzt sind, ist die Mittellinie der Linsen 28, 29 in einer Position festgelegt, in er die optische Achse verläuft, wie dies in Fig. 19 gezeigt ist. Wenn die Linsen 28, 29 aus der optischen Achse entfernt wer den, wird die Linseneinheit 30 gedreht, beispielsweise um 90° unter Verwendung des Motors 31.

Die Konstruktion eines vierten Typs besteht, wie in Fig. 20 gezeigt, darin, dass eine Linseneinheit 30 an einer Drehwelle eines Motors 31 befestigt ist. Wenn die Linsen 28, 29 auf die optische Achse gesetzt sind, ist die Mittellinie der Linsen 28, 29 an einer Position festgelegt, wo die optische Achse hindurchläuft, wie dies in Fig. 20 gezeigt ist. Wenn die Linsen 28, 29 aus der optischen Achse entfernt werden, wird die Linseneinheit 30 unter Verwendung des Motors 31 gedreht und an einer Position festgelegt, and der die optische Achse nicht existiert.

Die folgenden drei Typen können für den Linsenbewegungsmechanismus der zweiten Ausführungsform in Betracht gezogen werden.

Die Konstruktion eines ersten Typs besteht, wie in Fig. 21 gezeigt, darin, dass eine die Linsen tragende Linseneinheit 37 um einen Tragkörper 33 als einem Gelenkpunkt durch eine an einer Drehwelle eines Motors 31 vorgesehene exzentrische Nocke 32 gedreht wird. Infolgedessen, wenn eine der Linsen 35, 36 auf die optische Achse gesetzt wird, wird die andere von der optischen Achse ent fernt.

Die Linsen 35, 36 entsprechen den Linsen 20, 21 der Fig. 11 in der zweiten Aus führungsform.

Die Konstruktion eines zweiten Typs besteht, wie in Fig. 22 gezeigt, darin, dass ein an einer Drehwelle eines Motors 31 vorgesehenes Zahnrad oder Getriebe 34 mit einer in einer Linseneinheit 37 vorgesehenen Verzahnung oder Zahnstange in Eingriff steht, und infolgedessen, wenn eine der Linsen 35, 36 auf die optische Achse gesetzt wird, die andere durch Gleiten der Linseneinheit durch Drehung des Zahnrades 34 von der optischen Achse entfernt wird.

Die Konstruktion eines dritten Typs besteht, wie in Fig. 23 gezeigt, darin, dass eine Linseneinheit 37 an einer Drehwelle eines Motors 31 befestigt ist. Infolge dessen, wenn eine der Linsen 35, 36 auf die optische Achse gesetzt wird, wird die andere von der optischen Achse entfernt.

Obwohl in den voranstehenden Erläuterungen beschrieben ist, dass ein Schalten der Linsen durch einen einzelnen Motor durchgeführt wird, ist es möglich, die Konstruktion mit mehreren Motoren auszubilden.

Im folgenden wird die Beschreibung auf die interne Konstruktion der in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigten Steuerung 19 unter Be zugnahme auf die Fig. 24 gerichtet.

Ein Zentralrechner 40 enthält einen Bildpunktdichte-Erzeugungsschaltkreis 41 und einen Druckdatensignal-Erzeugungsschaltkreis 42. Die Steuerung 19 enthält einen Rotationspolygonspiegel-Referenztakterzeugungsschaltkreis 43, einen Da tenmodulations-Referenztakterzeugungsschaltkreis 44 und Teilverhältnis- Wechselschaltkreise 45, 46 zum Teilen des Rotationspolygonspiegel- Referenztakterzeugungsschaltkreises 43 beziehungsweise des Datenmodulations- Referenztakterzeugungsschaltkreises 44.

Ein von dem Rotationspolygon-Referenztakterzeugungsschaltkreis 43 erzeugtes Taktsignal schaltet oder wechselt das Teilverhältnis entsprechend einem Bild punktdichtesignal unter Verwendung des Teilverhältnis-Wechselschaltkreises 45, um ein Rotationspolygonspiegel-Antriebstaktsignal zu erzeugen, das für die Bild punktdichte geeignet ist. Das Signal wird zu dem Rotationspolygonspiegelantrieb 18 übertragen.

Ein von dem Datenmodulations-Referenztakterzeugungsschaltkreis 44 erzeugtes Taktsignal schaltet das Teilverhältnis entsprechend einem Bildpunktdichtesignal unter Verwendung des Teilverhältnis-Wechselschaltkreises 46, um ein Datenmo dulations-Taktsignal zu erzeugen, das für die Bildpunktdichte geeignet ist. Das Signal wird zu einem Modulationsschaltkreis 16 übertragen. Gleichzeitig wird ein Druckdatensignal von dem Zentralrechner 40 ebenfalls zu dem Modulations schaltkreis 16 übertragen. Das Bildpunktdichtesignal von dem Zentralrechner 40 wird ebenfalls zu dem Linseneinheits-Antriebsmechanismus 17 übertragen.

Das heißt, dass die Steuerung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Teilverhältnis in mehreren Schritten geändert wird, um zwei oder mehrere Arten von den Rota tionspolygonspiegel-Antriebstaktsignalen und den Datenmodulations- Taktsignalen zu erzeugen.

Die gleiche Steuerung kann von einer Konstruktion durchgeführt werden, bei der vier oder mehr Referenztakterzeugungsschaltkreise und vier oder mehr Teilerschaltkreise in der Steuerung 19 vorgesehen sind oder durch eine Konstruktion, bei der eine Mehrzahl von Steuerungen vorgesehen ist, die lediglich ein einzelnes Taktsignal erzeugen können.

Wie voranstehend beschrieben wurde, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Laserlichtbündel-Abtastvorrichtung zu schaffen, die die Bildpunkt dichte unter Verwendung einer einfachen Konstruktion schalten oder wechseln kann. Ferner ist es nach der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich, eine La serlichtbündel-Abtastvorrichtung zu schaffen, die den Laserlichtdurchmesser und die Bündelteilung genau schalten oder wechseln kann, sogar dann, wenn eine Mehrzahl von Laserlichtbündeln verwendet werden.

Claims

1. Laserlichtbündel-Abtastvorrichtung, welche eine steuerbare Bildpunkt dichte vorsieht, umfassend:
einen Modulator (4) zum Modulieren einer Vielzahl von Laserlichtstrahlen mit einer schaltbaren Modulationsfrequenz;
einen Rotationspolygonspiegel (9) zum ablenkenden Abtasten der Laser lichtstrahlen, welche durch den Modulator hindurchgetreten sind, wobei der Rotationsspiegel mit einem Polygonspiegelantrieb (15, 18) verbunden ist, der eine schaltbare Rotationsgeschwindigkeit aufweist,
eine Linse (5; 20), die im Strahlengang zwischen dem Modulator (4) und dem Rotationspolygonspiegel (9) angeordnet ist und eine erste Brennweite (g) aufweist,
eine Linseneinheit (14) mit einer oder mehreren Linsen (12, 13; 21; 22, 23; 25, 26), wobei die Linseneinheit (14) mit einem Linseneinheits- Antriebsmechanismus (17) auf die optische Achse des Strahlenganges hin- und von dieser wegbewegt werden kann zwischen den Modulator (4) und den Rotationspolygonspiegel (9), und
ein Steuermittel (19) zum Schalten der Modulationsfrequenz des Modula tors (4) und der Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegelantriebs (18) sowie zum Steuern der Bewegung der Linseneinheit (14) über den Linsen einheits-Antriebsmechanismus (17),
wobei die Steuerung der Bildpunktdichte von einer ersten Bildpunktdichte (D1) zu einer zweiten Bildpunktdichte (D2) dadurch erreicht wird,
dass das Steuermittel (19) die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspie gelantriebs (18) von einer ersten Rotationsgeschwindigkeit (M1) auf eine zweite Rotationsgeschwindigkeit (M2) ändern kann, wobei das Verhältnis (M2/M1) von der zweiten Rotationsgeschwindigkeit (M2) zu der ersten Rotationsgeschwindigkeit (M1) gleich dem Verhältnis (D2/D1) von der zweiten Bildpunktdichte (D2) zu der ersten Bildpunktdichte (D1) ist,
dass das Steuermittel (19) die Modulationsfrequenz von einer ersten Mo dulationsfrequenz (S1) auf eine zweite Modulationsfrequenz (S2) ändern kann, wobei das Verhältnis (S2/S1) von der zweiten Modulationsfrequenz (S2) zu der ersten Modulationsfrequenz (S1) gleich dem Quadrat des Ver hältnisses ((D2/D1)²) der zweiten Bildpunktdichte (D2) zu der ersten Bild punktdichte (D1) ist, und dass
das Steuermittel (19) den Linseneinheits-Antriebsmechanismus (17) zur Bewegung der Linseneinheit (14) derart betätigen kann, dass diese von ei ner von der optischen Achse entfernten Position auf die optische Achse des Strahlenganges hinbewegt wird.

2. Laserlichtbündel-Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Linse (5), die im Strahlengang zwischen dem Modulator (4) und dem Rotationspolygonspiegel (9) angeordnet ist und eine erste Brennweite (g) aufweist, feststehend ist und zusammen mit der auf der op tischen Achse hinbewegten Linseneinheit (14) eine gemeinsame Brenn weite (g × h) aufweist, die gleich ist der ersten Brennweite (g) multipliziert mit dem Verhältnis (D2/D1) von der zweiten Bildpunktdichte (D2) zu der ersten Bildpunktdichte (D1).

3. Laserlichtbündel-Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Linse (20), die im Strahlengang zwischen dem Modula tor (4) und dem Rotationspolygonspiegel (9) angeordnet ist und eine erste Brennweite (g) aufweist, zur Umschaltung der Bildpunktdichte von der ersten Bildpunktdichte (D1) zu der zweiten Bildpunktdichte (D2) durch Steue rung des Steuermittels (19) von der optischen Achse weg bewegt werden kann, und dass die Linseneinheit (14) eine Brennweite (g × h) aufweist, die gleich ist der ersten Brennweite (g) multipliziert mit dem Verhältnis (D2/D1) von der zweiten Bildpunktdichte (D2) zu der ersten Bildpunkt dichte (D1).

4. Laserlichtbündel-Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umschaltung der Bildpunktdichte von der zweiten Bildpunktdichte (D2) zu der ersten Bild punktdichte (D1) das Steuermittel (19) die Modulationsfrequenz des Mo dulators (4) und der Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegelantriebs (17) sowie die Stellung der Linseneinheit (14) und/oder der Linse (20) wieder in ihren ursprünglichen Zustand versetzen kann.