DE19655166C2 - Optische Scanvorrichtung bzw. Abtastvorrichtung - Google Patents

Abstract

Bei einer Mehrfachstrahl-Abtastvorrichtung des Lichtquellensystems zum Zusammenstellen des Lichtstrahls, der von mehreren Laserdioden abgestrahlt wird und um diesen davon abzustrahlen, wird der so zusammengestellte Lichtstrahl drehend um die optischen Achsen eingestellt bzw. justiert, ohne irgendwelche komplizierten Einstellmechanismen einzusetzen, wodurch die Teilung bzw. der Abstand der Abtastzeilen leicht eingestellt werden kann. DOLLAR A Der Lichtquellenabschnitt ist aufgebaut, indem im wesentlichen mehrere Laserdioden, Kollimatorlinsen, die jeweils die Lichtstrahlen der Laserdioden in parallele Lichtströme bzw. -strahlen umsetzen, und ein Strahlzusammensetzungsmedium zum Überlagern dieser Lichtstrahlen und zum Abstrahlen von diesen davon im wesentlichen gemeinsam zusammengestellt bzw. angeordnet werden. Mehrere Lichtstrahlen werden wiederholt zu der gleichen Zeit bzw. Zeitpunkt abgetastet. DOLLAR A Die jeweiligen Lichtströme bzw. -strahlen werden bei einem Intervall eines vorbestimmten Winkels zumindest in der Hauptabtastrichtung bzw. Scanrichtung abgestrahlt. Die so zusammengestellten Lichtstrahlen können drehend um die optische Achse eingestellt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Scannervorrichtung bzw. Abtastvorrich­ tung, die in einem System zum Einschreiben bzw. Auslesen einer digitalen Kopiervorrich­ tung, einem Laserdrucker, usw., eingesetzt wird, und betrifft insbesondere eine Scanvor­ richtung nach Anspruch 1, die eine verbesserte Aufzeichnungsgeschwindigkeit durch Mehr­ fachstrahl-Scannen bzw. -Abtasten erzielt, sowie ein entsprechendes Verfahren nach An­ spruch 10 und die Verwendung einer Scanvorrichtung zum Einstellen eines Zeilenabstands.

Bei einem Verfahren zum Erhöhen der Aufzeichnungsgeschwindigkeit beim optischen Ab­ tasten bzw. Scannen, das bei dem Einschreibsystem eingesetzt wird, wird die Drehge­ schwindigkeit eines Drehspiegels mit mehreren Oberflächen bzw. eines Polygonspiegels, der als Ablenkmedium eingesetzt wird, erhöht. Jedoch sind bei diesem Verfahren verschie­ dene Probleme zu lösen; nämlich die Dauerhaftigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit des Mo­ tors, die Materialeigenschaften des Spiegels mit mehreren Oberflächen usw. und es gibt eine Beschränkung hinsichtlich der Aufzeichnungsgeschwindigkeit, die erzielt werden kann. Um die Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels mit mehreren Oberflächen bzw. Polygon­ spiegels zu verringern, ohne die Aufzeichnungsgeschwindigkeit zu erniedrigen, wird der Abtastbetrieb bzw. der Scan-Betrieb gleichzeitig mit mehreren Laserlichtstrahlen durchge­ führt.

Die japanische Patentoffenlegungsschrift JP 60032019 A offenbart ein Lichtquellen­ system als Mehrstrahlscan- bzw. Mehrstrahlenabtastvorrichtung die mehrere Laserdioden enthält, die Lichtstrahlen abgeben. Andererseits schlägt die japanische Patentoffenlegungs­ schrift JP 2054211 A ein anderes Lichtquellensystem vor, das eine Laserdiodenanord­ nung einsetzt, das mehrere Licht abstrahlende Quellen umfasst.

Die Einstellung des Scanzeilenabstandes bzw. der Scanzeilenteilung wird bei dem ersteren Verfahren durch Ändern der Neigung der optischen Achse in der Unterabtastrichtung und durch Ändern der Neigung der Lichtquellen um die optische Achse in dem letzteren Verfah­ ren durchgeführt. Ferner ist die Besonderheit in dem ersteren Fall, da die Laserdiode einge­ setzt wird, vorhanden, dass die Wellenlänge und der Ausgang frei ausgewählt werden kön­ nen und dadurch der Einsatzbereich erweitert werden kann.

Ferner schlägt die japanische Patentanmeldung JP 5216800 A ein anderes Verfahren zum Lösen des Problems einer Strahlteilungsveränderung bzw. Strahlabstandsveränderung auf Grund von Veränderungen in der Umgebung bzw. Umwelt vor.

Im Allgemeinen kann man in der herkömmlichen Mehrstrahlscanvorrichtung auf Grund von Abweichungen bei dem Aufbau und mechanischen Bearbeiten der optischen Bestandteile keinen vorbestimmten Scanzeilenabstand erhalten, wenn der Lichtquellenabschnitt auf bzw. an dem Rahmen der Vorrichtung aufgebaut ist, weshalb es absolut notwendig ist, eine Ein­ stellung durchzuführen, um den gewünschten Scanzeilenabstand zu erzielen. Die vorlie­ gende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der Nachteile des Standes der Technik ge­ macht.

JP 0 707 24 07 AA offenbart eine Lichtquelle mit zwei Laserdioden, die zwei parallele Lichtstrahlen emittieren, wobei ein Lichtstrahl die optische Achse der Lichtquelle festlegt. Die beiden Laserstrahlen werden kollimiert und mit Hilfe eines Strahlüberlagerungsmittels überlagert, so dass die beiden Laserstrahlen parallel zueinander, d. h. mit festem Strahlabstand, und parallel zur optischen Achse aus der Lichtquelle austreten. Das Strahlüberlagerungsmittel wird mit Hilfe von Schrauben festgezogen, so dass die optischen Achsen in einer Unterabtastrichtung ausgerichtet sind. Die Lichtquelle wird eingestellt und an einem Gehäuse befestigt. Der Abstand zwischen den jeweiligen Lichtstrahlen ist fest. Die Lichtquelle wird im wesentlichen integral eingegossen, und zwar in einer solchen Art und Weise, dass diese ungehindert in das Gehäuse eines optischen Scanners eingebaut und aus diesem ausgebaut werden kann.

US 5,245,462 A offenbart eine Scanvorrichtung mit zwei Laserstrahlen, die über einen Poly­ gonspiegel zum Einschreiben über eine fotoleitfähige Trommel gescannt werden. Zwei Laserdioden sind symmetrisch zu der optischen Achse des Systems angeordnet und werden auch symmetrisch zu dieser abgebildet. Der Abstand zwischen den Laserstrahlen kann bei diesem System nicht aktiv eingestellt werden. Durch Verwendung einer bestimmten Winkel­ beziehung ist es möglich, den Einfluss von Umgebungsänderungen auf den Scanzeilenab­ stand möglichst gering zu halten.

EP 0 526 846 A2 offenbart eine Mehrstrahl-Scanvorrichtung, bei der zwei Laserstrahlen mit Hilfe eines Polygonspiegels auf eine fotoleitfähige Trommel abgebildet werden. Auch bei diesem System verlaufen die Strahlengänge symmetrisch zur optischen Achse des Systems. Die optische Abbildung ist so gestaltet, dass beide Lichtstrahlen scharf abgebildet werden.

Die gattungsbildende DE 31 37 031 A1 offenbart einen Lichtquellenabschnitt, der eine Mehrzahl von Laserdioden umfasst. Die emittierten Lichtstrahlen werden mit Hilfe von Linsen auf einen Polygonspiegel abgebildet, der die Lichtstrahlen über eine photoleitende Walze scannt. Die Lichtstrahlen treten parallel aus dem Lichtquellenabschnitt aus, nicht jedoch unter vorbestimmten jeweils unterschiedlichen Winkeln. Ferner ist kein Strahlüberlagerungsmittel im Sinne dieser Anmeldung offenbart, das zur Überlagerung von Lichtstrahlen dient. Offenbart ist lediglich ein afokales Varioobjektiv, durch das die Winkelvergrößerung des jeweiligen Lichtstrahls auf einen gewählten Wert geändert wird. Die Lichtstrahlen werden somit individuell abgebildet, nicht jedoch überlagert.

EP 0 601 485 A2 offenbart einen Lichtquellenabschnitt mit einer Mehrzahl von Laserdioden, deren emittierte Lichtstrahlen sich parallel zueinander ausbilden. Der Lichtquellenabschnitt wird jedoch nicht gedreht. GB 2 069 176 A offenbart einen vergleichbaren Aufbau des Lichtquellenabschnitts.

US 4,892,371 offenbart einen Lichtquellenabschnitt, der ortsfest gehalten wird. Ein Faltungsspiegel wird verstellt, um den Austrittswinkel und den Parallelabstand zwischen Lichtstrahlen, die von dem Quellenabschnitt emittiert werden, frei einzustellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Mehrstrahl-Scan- Vorrichtung dahingehend weiter zu bilden, dass der Scanzeilenabstand geeignet eingestellt werden kann. Ferner soll ein Verfahren zum Variieren des Abstands von Lichtstrahlen bei einer solchen Mehrstrahlscanvorrichtung in einer Unterabtasteinrichtung geschaffen werden. Schließlich soll eine Verwendung einer solchen Mehrstrahlscanvorrichtung zum Einstellen eines Zeilenabstands geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mehrstrahlscanvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1, durch ein Verfahren nach Anspruch 10 sowie durch eine bevorzugte Verwendung nach Anspruch 19. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Mehrstrahl-Scanvorrichtung zum gleichzeitigen Scannen einer An­ zahl von Lichtstrahlen umfasst einen Lichtquellenabschnitt, der mehrere Laserdioden, eine Kollimatorlinseneinrichtung, um jeweils die Lichtstrahlen, die von den Laserdioden abge­ strahlt werden, in jeweilige parallele Lichtstrahlen bzw. Lichtstrahlflüsse zu wandeln, und ein Strahlüberlagerungsmittel umfasst, um die Lichtstrahlen bzw. Lichtstrahlströme zu überlagern. Der Lichtquellenabschnitt ist so aufgebaut, dass die jeweiligen Lichtströme, die von dem Strahlüberlagerungsmittel abgestrahlt werden, unter jeweiligen vorbestimmten unterschiedlichen Winkeln wenigstens in der Hauptabtastrichtung abgestrahlt werden. Zu­ sätzlich können die zuvor aufgezeigten überlagerten Lichtstrahlen durch Drehen des Licht­ quellenabschnitts um die optische Achse eingestellt werden. Auf diese Weise wird die Tei­ lung bzw. der Abstand in der Unterabtastrichtung der jeweiligen optischen Achse durch Drehen des Lichtquellenabschnitts um die optische Achse eingestellt, der so aufgebaut ist, um den jeweiligen Lichtstrom von dem Strahlüberlagerungsmittel unter einem vorbestimm­ ten Winkel abzustrahlen.

Ferner ist eine Irisblende enthalten, die einen runden bzw. kreisförmigen oder zirkularen Schlitz bzw. Spalt auf dem optischen Weg zwischen jeder Laserdiode und dem Strahlüberla­ gerungsmittel und ein Strahlformgebungsmedium hat, das dem Strahlüberlagerungsmittel nachgeordnet ist, um die abgestrahlten Lichtströme bzw. -strahlen mit einer Form zu versehen, um einen vorbestimmten Lichtstrahlenstromdurchmesser zumindest in der Unter­ abtastrichtung auszubilden. Somit werden die jeweiligen Lichtstrahlen durch eine runde bzw. kreisförmige Irisblende ausgeformt und ein vorbestimmter Lichtstromdurchmesser wird beibehalten, wenn der Lichtstrahl durch das Strahlformgebungsmedium hindurchgeht, wenn der Lichtstrahlabstand durch Drehen der Lichtquelleneinheit eingestellt wird. Folglich kann ein vorbestimmter Lichtpunktdurchmesser bzw. Spotdurchmesser auf der abzutasten­ den Oberfläche erhalten werden.

Bevorzugt wird das Strahlformgebungsmedium gemeinsam zusammen mit der Lichtquellen­ einheit getragen und das Strahlformgebungsmedium wird durch Drehen um deren optische Achse relativ zum Lichtquellenabschnitt bewegt. Da das Strahlformgebungsmedium ge­ meinsam mit dem Lichtquellenabschnitt getragen wird bzw. abgestützt ist und das Strahl­ formgebungsmedium durch Drehen um deren optische Achse relativ zu der Lichtquellen­ einheit gedreht wird, reicht es aus, nur die Lichtquelleneinheit durch Drehen der Lichtstrah­ len zum Zeitpunkt des Änderns des Lichtpunktdurchmessers zu ändern.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Lichtquellenabschnitt eine Laserdiodenanordnung, die mehrere Lichtquellen aufweist, die in einer Anordnung auf­ gebaut sind, und die Kollimatorlinse wandelt von der Laserdiodenanordnung abgestrahlte Lichtstrahlen in jeweilige parallele Lichtstrahlströme.

Bei dieser Ausführungsform ist die Lichtquellenabschnitt um eine optische Achse der Licht­ strahlströme der Laserdiodenanordnung drehbar und die mehreren Lichtstrahlströme werden gleichzeitig und wiederholt gescannt bzw. abgetastet, und das Strahlformgebungsmedium wird gemeinsam zusammen mit dem Lichtquellenabschnitt abgestützt und wird durch Drehen um die optische Achse relativ zum Lichtquellenabschnitt bewegt. Bei dieser Ausfüh­ rungsform reicht es aus, nur den Lichtquellenabschnitt durch Verdrehen zum Zeitpunkt der Änderung des Lichtpunktdurchmessers zu ändern, da das Strahlformgebungsmedium ge­ meinsam mit dem Lichtquellenabschnitt abgestützt ist und das Strahlformgebungsmedium durch Verdrehen um die optische Achse relativ zu dem Lichtquellenabschnitt bewegt wer­ den kann. Da das Strahlformgebungsmedium durch Verdrehen um die optische Achse rela­ tiv zum Lichtquellenabschnitt bewegt werden kann, wenn die oben aufgezeigte Drehverstel­ lung vorgenommen wird, folgt das Strahlformgebungsmedium nicht der zuvor genannten Drehverstellung, und deshalb wird die Position des Lichtstromes nach dem Hindurchtreten durch das Strahlformgebungsmedium immer gleich gehalten, so dass eine vorbestimmte Form des Strahlpunktes auf der abzutastenden Aufzeichnungsoberfläche erzielt werden kann.

Bevorzugt umfasst das Strahlformgebungsmedium eine rechtwinklige Öffnung, die gemein­ sam mit dem Vorrichtungsrahmen ausgebildet ist, so dass es ausreicht, nur den Lichtquel­ lenabschnitt zu tauschen bzw. zu wechseln, wenn der Strahlpunktdurchmesser geändert wird.

Erfindungsgemäß wird eine Steuereinrichtung zur veränderlichen Steuerung der Lichtinten­ sität zur Verfügung gestellt, um die Lichtintensität, die von der Laserdiodenanordnung in Übereinstimmung mit einem Einbauwinkel zum Zeitpunkt abgestrahlt wird, der Drehver­ stellung des Lichtquellenabschnitts zu steuern, so dass sich die Belichtungsintensität nicht ändert. Die Steuereinrichtung enthält ein Lichtintensitätserfassungsmittel, um die Änderung der Lichtintensität der jeweiligen Lichtstrahlströme von der Öffnung zu der Oberfläche, die abzutasten ist, zu erfassen, um die erfasste Lichtintensitätsänderung zu steuern und um da­ bei die so gesteuerte Lichtintensitätsänderung in ein Verhältnis zur Intensität der Lichtstrahlen zu setzen, die abzustrahlen sind, so dass sich die Belichtungsintensität selbst für den Fall der Drehverstellung des Lichtstrahls und der automatischen Einstellung des Scanzeilenabstands nicht ändert.

Ferner enthält die Steuereinrichtung zur veränderlichen Änderung der Lichtintensität ein Be­ rechnungsmittel für die Lichtintensitätsänderung, um den veränderlichen Wert der abge­ strahlten Lichtintensität in Entsprechung zu dem Einbauwinkel des Lichtquellenabschnitts zu berechnen, so dass sich die Belichtungsintensität selbst für den Fall des automatischen Ab­ gleichs des Scanzeilenabstands nicht ändert. Nachfolgend wird die Erfindung in beispiel­ hafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen

Fig. 1a eine perspektivische Explosionsdarstellung ist, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mehrstrahlscanvorrichtung zeigt;

Fig. 1b eine erklärende Darstellung ist, die einen vergrößerten Querschnitt des Strahl­ überlagerungsmittels nach Fig. 1a, mit den Strahlengängen der jeweiligen Lichtstrahlen, die von den auch in Fig. 1a gezeigten Laserdioden abgestrahlt werden, zeigt;

Fig. 1c eine Darstellung ist, die die Lichtstrahlen vor und nach dem Durchtritt durch die Lambda/2-Platte nach Fig. 1a zeigt;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Öffnung ist, die in Fig. 1 ge­ zeigt ist;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht ist, die den Aufbau einer Ausführungsform der Mehrstrahlscanvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine erklärende Darstellung ist, die das System der Mehrstrahlscanvor­ richtung und ein Beispiel für die erste Steuervorrichtung gemäß einer Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform der zweiten Steuervorrich­ tung der Mehrstrahlscanvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 6a eine Kurve ist, die das Verhältnis zwischen dem Drehwinkel θ und dem Ab­ stand P zwischen den Strahlpunkten bzw. Strahlleuchtflecken auf dem foto­ empfindlichen Abschnitt nach Fig. 4 zeigt;

Fig. 6b eine schematische Darstellung ist, die zeigt, wie sich die Änderung des Ein­ bauwinkels θ auf den Abstand auswirkt;

Fig. 6c eine Kurve ist, die das Verhältnis zwischen dem Einbauwinkel des Lichtquel­ lenabschnitts und der Intensität der Lichtstrahlen zeigt, die von dem Licht­ quellenabschnitt der erfindungsgemäßen Mehrstrahlscanvorrichtung abge­ strahlt werden.

Bezugnehmend auf die Darstellungen, in denen sich gleiche Bezugsziffern stets auf die glei­ chen oder entsprechende Teile beziehen, wird ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Mehr­ strahlscanvorrichtung, die zwei Laserdioden einsetzt, unter Bezug auf Fig. 1a beschrieben.

Fig. 1a zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Mehrstrahl­ scanvorrichtung. Wie in Fig. 1a gezeigt, sind die Laserdioden 11 und 12 jeweils an den Trägern 13 und 14 befestigt und an der hinteren Oberfläche des Grundkörpers 15 mit Hilfe der Schrauben 18 und 19 angebracht, um so mit den optischen Achsen von Kollimatorlinsen 16 und 17 zusammenzufallen. Die Kollimatorlinsen 16 und 17 sind in den Spiegelzylinder aufgenommen und befinden sich im Eingriff mit fest bzw. dichtend eingreifenden Löchern 15a und 15b des Grundkörpers 15, der jeweils die Positionsverstellung der Laserdioden 11 und 12 vornimmt, und sind an den Löchern 15a, 15b mittels eines Verbindungs- bzw. Klebemittels und/oder dergleichen befestigt. Die Kollimatorlinsen 16 und 17 wandeln die jeweiligen Lichtströme der Laserdioden 11 und 12 in parallele Lichtströme. Die Lichtstrahlen, die von den Kollimatorlinsen 16 und 17 abgestrahlt werden, werden durch jeweilige runde bzw. kreisförmige Schlitze oder Spalte der Irisblende 20 für die jeweiligen Lichtstrahlen formgestaltet und werden mit Hilfe eines Strahlüberlagerungsmittels 21 über­ lagert. Darüber hinaus kann der Spiegelzylinder der Kollimatorlinsen 16 und 17 gemein­ schaftlich als Irisblende verwendet werden, auch wenn die Irisblende 20 in der vorliegenden Ausführungsform getrennt vorgesehen ist.

Als Nächstes wird das Strahlüberlagerungsmittel 21 im Hinblick auf die Fig. 1a und 1b be­ schrieben. Die Laserdioden 11 und 12 sind nebeneinander auf einer gemeinsamen Ebene mit deren p-n-Kontaktoberflächen angeordnet. Die Polarisation eines Strahls (Strahl der Laser­ diode 11) wird mit Hilfe des Lambda/2-Plättchens bzw. Halbwellenlängenplättchens 22 um 90° Grad gedreht, das auf der Einfallsoberfläche des Strahlüberlagerungsmittels 21 ange­ ordnet ist. Der Strahl trifft dann auf die Polaritätsstrahlteileroberfläche 21b des Strahlüber­ lagerungsmittels 21 auf. Fig. 1c zeigt die jeweiligen Wellenlängenformen der Lichtstrahlen, bevor und nachdem diese durch die Lambda/2-Platte gelaufen sind. Ferner wird der Strahl der Laserdiode 12 intern auf der geneigten Oberfläche 21a des Strahlüberlagerungsmittels 21 und auch auf der Polarisationsstrahlteileroberfläche 21b des Strahlüberlagerungsmittels 21 reflektiert. Der reflektierte Strahl wird mit dem Strahl der Laserdiode 11 nahe der als Bezug dienenden optischen Achse der Laserdiode 11 überlagert. Optische Achsen, die in Bezug zu den jeweiligen Laserdioden 11 und 12 stehen, sind so eingestellt, dass sie mitein­ ander den Winkel θ einschließen, wie dies an der Ausgangsseite des Strahlüberlagerungs­ mittels 21 gezeigt ist, d. h., um den geringen Winkel θ in der Hauptabtast- bzw. Scanrich­ tung divergierend. Der Winkel wird z. B. durch Verrücken der Laserdiode 12 relativ zur Kollimatorlinse 17 eingestellt, um eine Exzentrizität in dem von dem Kollimator abge­ strahlten Strahl zu erzeugen. Die aus dem Strahlüberlagerungsmittel austretenden Strahlen sind parallel.

Das Strahlüberlagerungsmittel 21 und die Irisblende 20 werden bei einer vorbestimmten Stelle auf der Rückseite des Flanschabschnitts 23 getragen und sind an dem Grundkörper 15 mit Schrauben 24 und 25 befestigt. Die jeweiligen Abschnitte in dem optischen Weg von den Laserdioden 11 und 12 zu dem Flanschabschnitt 23 sind gemeinsam auf dem Substrat 26 befestigt, auf dem die Treiberschaltungen der Laserdioden 11 und 12 vorgesehen sind, wobei diese Abschnitte als Lichtquelle dienen. Der Lichtquellenabschnitt kann mittels eines (nicht gezeigten) Drehmechanismus um die optische Achse der Laserdiode 11 gedreht wer­ den.

Eine Öffnung bzw. Blende 27 ist drehbeweglich in dem Zylinderabschnitt 23a des Flansch­ abschnitts 23 gelagert, wie auch in der vergrößerten perspektivischen Ansicht nach Fig. 2 gezeigt wird. Die Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die eine Anordnung der in Fig. 1a gezeigten Mehrstrahlscanvorrichtung zeigt. Die Öffnung 27 ist mit einschnappenden Krallen bzw. Klauen 27b und 27c versehen, die in einer Nut bzw. Rille getragen sind, die an dem äußeren Umfang des zylindrischen Abschnitts 23a des Flanschabschnitts 23 ausgebildet ist, so dass die Öffnung 27 sich um den Flanschabschnitt 23 drehen kann. Die Öffnung bzw. Blende 27 ist in der Rille bzw. Nut 28a des Vorrichtungsrahmens 28 angeordnet und ist an diesem befestigt und umgibt die optische Achse.

In dem oben beschriebenen Aufbau wird der Flanschabschnitt 23 geringfügig um den Win­ kel θ um den zylindrischen Abschnitt 23a gedreht, und der Lichtquellenabschnitt 10 wird auf der Basis der inneren Bezugsumfangsoberfläche der Blende 27 gedreht und eingestellt, um eine gewünschte Lichtintensität zu erhalten. Als Ergebnis der Drehung θ wird der Ab­ stand in der Unterabtastrichtung der jeweiligen Lichtstrahlen eingestellt, und ferner wird der Lichtstrahl durch die Öffnung 27 formgestaltet, um die gewünschte Abmessung und Form des Lichtstromes zu erzielen.

Fig. 6a zeigt, wie sich der Abstand p in Abhängigkeit vom Drehwinkel θ des Lichtquellen­ abschnitts 10 ändert. Fig. 6b ist eine Kurve, die das Verhältnis zwischen dem Drehwinkel θ und dem Abstand p darstellt.

Δθ = arcsin((Po - P)/L),

wobei Po der ideale Wert des Abstands ist, P der gemessene Wert des Abstands ist, und L der Abstand zwischen den Strahlflecken der Laserdioden 11, 12, wie in Fig. 6a gezeigt, ist.

Der Lichtquellenabschnitt ist an dem Rahmen 28 der Vorrichtung mit Schrauben bei der­ jenigen Drehstellung befestigt, wo ein vorbestimmter Scanzeilenabstand in der Unterabtast­ richtung erhalten wird. Auf diese Weise wird eine aufwändige Einstellung der optischen Achse vermieden. Wenn der Lichtstrahl durch Drehen des Lichtquellenabschnitts eingestellt wird, wird nur die Position der Öffnung 27 ungeachtet der Drehbewegung der Lichtquelle konstant gehalten, wodurch die parallele Orientierung des Lichtstromes relativ zur Scanner­ linse nach dem Hindurchtreten durch die Öffnung 27 beibehalten wird. Auf diese Weise kann mau einen vorbestimmten Strahlfleckdurchmesser auf der abzutastenden Oberfläche erzielen.

Darüber hinaus ist es ausreichend, nur den Lichtquellenabschnitt durch Verdrehen zu än­ dern, da die rechtwinklige Öffnung 27 gemeinsam mit dem Lichtquellenabschnitt getragen wird. Folglich ist es möglich, den Strahlpunktdurchmesser nur durch Einstellen des Licht­ quellenabschnitts zu ändern. Folglich können die Justierungsarbeiten vereinfacht werden.

Obwohl die Öffnung 27 als Strahlformgebungsmedium eingesetzt wird, können in der vor­ liegenden Ausführungsform auch andere Komponenten, wie etwa ein Prisma, ein Strahlver­ dichter oder vergleichbare Komponenten., die die gleiche Funktion haben, anstelle der Öff­ nung 27 eingesetzt werden.

In der oben aufgezeigten Ausführungsform werden zwei Laserdioden eingesetzt. Jedoch können stattdessen mehrere Lichtemissionsquellen verwendet werden, die als eine Anord­ nung vorgesehen sind.

Als Nächstes wird ein Beispiel einer Betriebssteuerung der erfindungsgemäßen Mehrstrahl­ scanvorrichtung beschrieben. Die Fig. 4 zeigt ein System, das eine Mehrstrahlscanvorrich­ tung und ein Beispiel einer ersten Steuervorrichtung umfasst. In Fig. 4 ist der Lichtquellen­ abschnitt 10 im jeweiligen optischen Weg von den Laserdioden 11 und 12 zu dem Flansch­ abschnitt 23 angeordnet, wie in Fig. 1 gezeigt. Die jeweiligen Strahlen, die von dem Licht­ quellenabschnitt 10 abgestrahlt werden, verlaufen weiter zu einem Polarisationsmedium, das eine Zylinderlinse 30 umfasst sowie einen Polygonspiegel 31. Die Lichtstrahlen werden wiederholt in der Hauptabtastrichtung durch Drehen des obigen Polygonspiegels 31 abgelenkt. Die von dem Polygonspiegel 31 reflektierten Lichtstrahlen werden darüber hinaus als Lichtpunkte bzw. Lichtspots auf die vorbestimmte Abtast- /Aufzeichnungsoberfläche unter Verwendung der Scanlinse bzw. des Scanobjektivs abgebildet, das eine fθ-Linse 32 und eine Trochoiden-Linse 33 bzw. einer teilweise berlinerkuchen- oder doughnutförmigen Linse 33 umfasst, (Troidal-Linse bzw. -Objektiv 33). Zu diesem Zeitpunkt werden die jeweiligen Strahlen in der Unterabtastrichtung um einen Abstand p abgelenkt und auf diese Weise werden gleichzeitig zwei Scanzeilen gezeichnet.

Der Fotosensor 34, der als Lichtintensitätserfassungsmittel verwendet wird, ist an einer Stelle nahe der abzutastenden Oberfläche angeordnet und erfasst die Intensität des Abtast­ strahls in einem Randbereich bzw. Grenzbereich, der nicht zu beschreiben ist. Der Betriebs­ abschnitt 35a empfängt die erfassten Intensitätsdaten und eine berechnete Intensitätsab­ weichung, die von einem Anfangswert relativ zu einem vorbestimmten Normwert abweicht. Der Laserdiodensteuerabschnitt 36a steuert das Ausgangssignal der Laserdiodentreiberschal­ tung, um die obige Abweichung zu verringern.

Der oben aufgezeigte Fotosensor 34 und der Laserdiodensteuerabschnitt 36a führen die Operation der Lichtintensitätsänderungssteuerung durch. Der Drehantriebsabschnitt 37 um­ fasst z. B. einen Schrittmotor usw., der den Lichtquellenabschnitt 10 dreht, und erzeugt ge­ mäß dessen Drehung einen Codierungspuls. Ein Drehveränderungserfassungsabschnitt 38 umfasst z. B. einen Drehcodierer. Der Steuerabschnitt 39a empfängt die codierten Daten und der Drehantriebsabschnitt 37 veranlasst den Lichtquellenabschnitt 10 dazu, sich in eine ge­ wünschte Stellung zu drehen. Die gewünschte Stellung kann von einer Betriebsperson von Hand durch Eingabe eines zweckmäßigen Codes bestimmt werden. Alternativ kann die ge­ wünschte Position automatisch bestimmt werden, indem die Positionen der Lichtstrahlpunk­ te erfasst werden und dabei der Abstand der Lichtstrahlen auf dem fotoempfindlichen Ab­ schnitt gemessen wird und dann der erforderliche Winkel θ auf der Grundlage des gemesse­ nen Abstands P und des gewünschten Abstands Po unter Verwendung der oben beschriebe­ nen Beziehung bestimmt wird. Der Abstand P kann mittels eines CCD-Sensors (nicht ge­ zeigt) gemessen werden, der am Rand des fotoleitfähigen Abschnitts vorgesehen ist. Folg­ lich ändert sich die Belichtungsintensität selbst im Fall einer Drehverstellung des Licht­ strahls nicht. Der Scanzeilenabstand wird automatisch abgeglichen.

Die Fig. 5 zeigt ein zweites Beispiel der Steuervorrichtung der Mehrstrahl-Scanvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. In Fig. 5 veranlasst der Steuerabschnitt 39b den Licht­ quellenabschnitt 10 dazu, sich in eine gewünschte Stellung zu drehen, und empfängt gleich­ zeitig die Daten von dem Dreherfassungsabschnitt 38 und gibt die Winkeldaten des Licht­ quellenabschnitts 10 an den Betätigungsabschnitt 35b weiter, wie in dem Fall des Steuerbe­ triebs nach Fig. 4.

Fig. 6 ist eine Kurve, die das Verhältnis zwischen dem Einbauwinkel θ des Lichtquellenab­ schnitts 10 und der Intensität der abgestrahlten Lichtstrahlen auf der abzutastenden Ober­ fläche zeigt, d. h., der Intensität der durch die Blende 27 hindurchtretenden Lichtstrahlen. Da die in die Blende 27 eintretenden Lichtstrahlen eine vorgegebene Strahlform haben, be­ vor sie die Öffnung 27 passieren, und da die Öffnung im Verhältnis zu der Drehung des Lichtquellenabschnitts 10 stationär ist, kann die Lichtintensität, die aus der Blende 27 aus­ tritt, entweder durch Drehen des Lichtquellenabschnitts 10 oder durch Verstellen der Blende 27 geändert werden.

Nach Fig. 5 wird der zuvor gemessene Wert, der durch den Sensor 34 gemessen wird, in dem Betätigungsabschnitt 35b gespeichert. Der Betätigungsabschnitt 35b berechnet die Ab­ weichung des Einbauwinkels vom Normeinbauwinkel und berechnet ferner die Abweichung der Lichtintensität. Der Betätigungsabschnitt 35b steuert den Laserdiodensteuerabschnitt 36b, um die Änderung der Lichtintensität zu kompensieren. Der Steuerabschnitt 36b der La­ serdiode steuert das Ausgangssignal der Laserdiodentreiberschaltung, wie dies auch der Fall ist für den Laserdiodensteuerabschnitt 36a. Folglich ändert sich die Belichtungsintensität selbst im Falle einer automatischen Kompensation des Abtastzeilenabstands nicht.

Es ergeben sich die im Folgenden aufgeführten Vorteile, insbesondere aus den funktionellen Wirkungen der Erfindung.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird der Lichtquellenab­ schnitt um die optische Achse gedreht und eingestellt und auf diese Weise der Abstand der jeweiligen optischen Achsen in der Unterabtastrichtung vorgegeben. Folglich wird die Ein­ stellung des Scanzeilenabstandes sehr vereinfacht.

Ferner wird gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung der Lichtfluss­ durchmesser des Lichtstrahls, der durch ein Strahlformgebungsmedium hindurchgeht, beim Drehen des Lichtquellenabschnittes und beim Dreheinstellen des Lichtstrahls auf einem vorbestimmten Wert gehalten, da die jeweiligen Lichtstrahlen durch die runde bzw. kreisförmige Irisblende geformt werden. Dadurch kann ein vorbestimmter Strahlpunkt bzw. Spot auf der abzutastenden Oberfläche erzielt werden.

Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es beim Ändern des Strahlpunktdurchmessers ausreichend, nur den Lichtquellenabschnitt durch Dreheinstellen der Lichtstrahlen zu ändern, da das Strahlformgebungsmedium zusammen mit dem Licht­ quellenabschnitt getragen wird. Das Strahlformgebungsmedium kann durch Drehen um die optische Achse relativ zum Lichtquellenabschnitt bewegt werden. Folglich kann der Durch­ messer des Strahlpunktes bzw. Spots nur durch Ändern der Lichtquelle geändert werden, wodurch die Montage und die Handhabung bzw. Wartung der Vorrichtung sehr verbessert werden können.

Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung reicht es aus, nur den Lichtquellenabschnitt mittels Drehverstellung des Lichtstrahls zu ändern, da das Strahlform­ gebungsmedium zusammen mit dem Lichtquellenabschnitt getragen wird, und das Strahl­ formgebungsmedium kann durch Drehen um die optische Achse relativ zum Lichtquellenab­ schnitt bewegt werden.

Gemäß einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das Strahlformge­ bungsmedium eine rechtwinklige Öffnung auf. Deshalb reicht es aus, zum Ändern des Strahlpunktdurchmessers nur den Lichtquellenabschnitt auszutauschen. Darüber hinaus ist die Stabilität der Anordnung zu bevorzugen und die Vorrichtung kann eine geringe Größe haben, da die Anzahl der für das Strahlformgebungsmedium eingesetzten Teile gering ist und der Einfluss auf die optischen Achsen gering ist.

Gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist einer Steuereinrichtung zur veränderlichen Steuerung der Lichtintensität vorgesehen, um die Intensität der Licht­ strahlen, die von den Laserdioden entsprechend dem Einbauwinkel des Lichtquellenab­ schnitts abgestrahlt werden, variabel zu steuern. Deshalb ändert sich die Belichtungsintensi­ tät beim Drehverstellen des Lichtstrahls nicht und man kann eine gleich bleibende genaue Bildintensität erzielen.

Gemäß einem siebten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ändert sich die Belich­ tungsintensität nicht, und zwar selbst für den Fall der Drehverstellung des Lichtstrahls und des automatischen Abgleichs des Scanzeilenabstands. Somit kann ein stabiles Bild erzielt werden, da die Steuereinrichtung für die Lichtintensität mit einem Lichtintensitätserfas­ sungsmedium versehen ist, um die Lichtintensitätsänderung der jeweiligen Strahlen an der abzutastenden Oberfläche zu erfassen.

Gemäß einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ändert sich bei dem sechs­ ten Gesichtspunkt der Erfindung die Belichtungsintensität nicht. Somit kann selbst für den Fall des automatischen Abgleichs des Scanzeilenabstands ein stabiles und zu bevorzugendes Bild erzielt werden, weil die Steuereinrichtung für die Lichtintensität mit einem Berech­ nungsmittel für die Lichtintensitätsänderung versehen ist, um Änderungen der Intensität der abgestrahlten Lichtstrahlen gemäß dem Einbauwinkel des Lichtquellenabschnitts zu berech­ nen.

Offensichtlich sind im Lichte der obigen technischen Lehren zahlreiche (zusätzliche) Modi­ fikationen und Änderungen der vorliegenden Erfindung in greifbarer Nähe. Es ist deshalb verständlich, dass es im Schutzbereich der beigeschlossenen Ansprüche liegt, wenn die Er­ findung, anders als in der Beschreibung dargelegt, in die Tat umgesetzt wird.

Die oben dargestellten Erfindungsgesichtspunkte können miteinander kombiniert werden, wobei sich weitere Ausführungsformen mit entsprechenden aus den Kombinationen ent­ stehenden Vorteilen bereitstellen lassen.

Claims (19)

1. Mehrstrahlscanvorrichtung, umfassend einen Lichtquellenabschnitt (10), der eine optische Achse festlegt, eine Mehrzahl von Laserdioden (11, 12), eine Kollimatorlinse­ neinrichtung (16, 17), um Lichtstrahlen, die von den Laserdioden (11, 12) abgestrahlt werden, jeweils in parallele Lichtströme zu wandeln, sowie ein Strahlüberlagerungsmit­ tel (21), um die Lichtströme zu überlagern, wobei der Lichtquellenabschnitt (10) um die optische Achse drehbar ist, um den Abstand der Lichtstrahlen in einer Unterabtastrich­ tung zu ändern, dadurch gekennzeichnet, dass

• a) der Lichtquellenabschnitt die Mehrzahl von Laserdioden (11, 12) und die Kolli­ matorlinseneinrichtung (16, 17) umfasst,
• b) der Lichtquellenabschnitt (10) so aufgebaut ist, dass die jeweiligen Lichtstrahlen unter vorbestimmten jeweils unterschiedlichen Winkeln von dem Strahlüberlage­ rungsmittel (21) austreten, und
• c) die Mehrstrahlscanvorrichtung außerdem ein Strahlformgebungsmittel (27) um­ fasst, um die überlagerten Lichtstrahlen zu formen, so dass der von dem Strahl­ formgebungsmittel (27) ausgehende Lichtstrom einen vorbestimmten Lichtstrahl- Stromdurchmesser zumindest in einer Unterabtastrichtung beibehält, wenn der Lichtquellenabschnitt verdreht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlformge­ bungsmittel (27) so ausgelegt ist, dass seine Stellung beim Drehen des Lichtquellenab­ schnitts (10) gleich gehalten wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Licht­ quellenabschnitt außerdem eine kreisförmige Irisblendeneinrichtung (20) umfasst, die eine kreisförmige Öffnung auf jedem optischen Weg von der Laserdiode (11, 12) zu dem Strahlüberlagerungsmittel (21) vorgibt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass das Strahlformgebungsmittel (27) dem Strahlüberlagerungsmittel (21) nachge­ ordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass das Strahlformgebungsmittel (27) gemeinsam mit dem Lichtquellenabschnitt (11 bis 21) getragen wird und das Strahlformgebungsmittel (27) um die optische Achse rela­ tiv zum Lichtquellenabschnitt (10) drehbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Laserdioden (11, 12) in einer Laserdiodenanordnung angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahl­ formgebungsmittel einen Rahmen (28) mit einer rechteckförmigen Öffnung aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Steuereinrichtung (36a), um die Intensität der von den Laserdioden (11, 12) abge­ strahlten Lichtstrahlen gemäß einem Winkel, auf den der Lichtquellenabschnitt durch Verdrehen eingestellt wird, veränderlich zu steuern, wobei die Steuereinrichtung (36a) ein Lichtintensitätserfassungsmittel (34) aufweist, um die Änderung der Lichtintensität der jeweiligen Strahlen von dem Strahlformgebungsmittel (27) zu einer abzuscannenden Oberfläche zu erfassen, um die Intensität der abgestrahlten Lichtstrahlen auf der Grundlage der erfassten Lichtintensitätsänderung zu steuern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Steuereinrichtung (36a) zur veränderli­ chen Steuerung der Lichtintensität ein Lichtintensitätsänderungsberechnungsmittel auf­ weist, um einen sich ändernden Wert der abgestrahlten Lichtintensität in Abhängigkeit von dem Einbauwinkel der Lichtquelle (11, 12) zu berechnen.

10. Verfahren zum Variieren des Abstands von Lichtstrahlen bei einer Mehrstrahls­ canvorrichtung in einer Unterabtastrichtung, bei welchem Verfahren die Lichtstrahlen in einem Lichtquellenabschnitt (10) mittels einer Mehrzahl von Laserdioden (11, 12) er­ zeugt werden, mit Hilfe einer Kollimatorlinseneinrichtung (16, 17) kollimiert werden und mit einem Strahlüberlagerungsmittel (21) überlagert werden, dadurch gekennzeich­ net, dass

• a) die Lichtstrahlen unter vorbestimmten jeweils unterschiedlichen Winkeln von dem Strahlüberlagerungsmittel (21) austreten,
• b) der Abstand der Lichtstrahlen in der Unterabtastrichtung durch Drehen des Licht­ quellenabschnitts (10), welcher die Mehrzahl von Laserdioden und die Kollima­ torlinseneinrichtung umfasst, um die optische Achse geändert wird, und
• c) die Lichtstrahlen mittels eines Strahlformgebungsmittels (27) geformt werden, um einen vorbestimmten Lichtstrahl-Stromdurchmesser zumindest in der Unterabtast­ richtung beizubehalten, wenn der Lichtquellenabschnitt verdreht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Stellung des Strahlformgebungsmittels (27) beim Drehen des Lichtquellenabschnitts (10) gleich gehalten wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Lichtstrahlen außerdem mittels einer kreisförmigen Irisblendeneinrichtung (20) auf jedem optischen Weg von der La­ serdiode (11, 12) zu dem Strahlüberlagerungsmittel (21) geformt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Strahlformung mit Hilfe des Strahlformgebungsmittels dem Strahlüberlagerungsmittel (21) nachgeordnet erfolgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem das gemeinsam mit dem Lichtquellenabschnitt (10) getragene Strahlformgebungsmittel (27) relativ zu dem Licht­ quellenabschnitt (10) um die optische Achse gedreht wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem die Lichtstrahlen von einer die Laserdioden (11, 12) umfassenden Laserdiodenanordnung abgestrahlt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Intensität der abgestrahlten Licht­ strahlen durch Drehen des Lichtquellenabschnitts (10) veränderbar gesteuert wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, bei dem eine Änderung der Lichtintensität der jeweiligen Lichtstrahlen von der Blende zur abzutas­ tenden Oberfläche detektiert wird und die Intensität der abgestrahlten Lichtstrahlen auf Grundlage der detektierten Lichtintensitätsänderung gesteuert wird, wobei zum Steuern der Lichtintensität ein sich ändernder Wert für die abgestrahlte Lichtintensität auf den Einbauwinkel des Lichtquellenabschnitts (10) bezogen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Intensität der abgestrahlten Licht­ strahlen durch Drehen des Lichtquellenabschnitts (10) veränderbar gesteuert wird.

19. Verwendung einer Mehrstrahlscanvorrichtung zum Einstellen eines Zeilenab­ stands, wozu eine Mehrstrahlscanvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 10 bis 18 verwendet wird.