DE19703594A1 - Abtastvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abtastvorrichtung für einen La­ serstrahldrucker o. ä., insbesondere eine Abtastvorrichtung, bei der die Laserleistung überwacht wird.

In einem Laserstrahldrucker bestimmt die Energie eines Strahlpunktes auf einer Fotoleitertrommel die Dichte des dar­ auf erzeugten elektrostatischen latenten Bildes. Die Strah­ lungsleistung muß daher auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden, um eine beständige Dichte der erzeugten Bilder zu ge­ währleisten.

In Laserstrahldruckern wird die von einem Laser abgegebene Strahlung mit einem halbdurchlässigen Spiegel in einen Steu­ erstrahl und einen Hauptstrahl aufgeteilt. Die Intensität des Hauptstrahls wird dann durch Erfassen der Intensität des Steuerstrahls gesteuert.

Die Durchlässigkeit oder Reflexionsfähigkeit eines halbdurch­ lässigen Spiegels ist jedoch polarisationsabhängig. Daher än­ dert sich das Verhältnis der Intensität des Hauptstrahls zur Intensität des Steuerstrahls bei Verwendung eines halbdurch­ lässigen Spiegels entsprechend dem Polarisationszustand der einfallenden Strahlung.

Durch diese Änderung gegenüber einem vorbestimmten Zustand wird die Steuerung der Intensität des Hauptstrahls mit dem Steuerstrahl beeinträchtigt.

Dieses Problem tritt besonders bei einer Abtastvorrichtung mit Lichtwellenleitern auf, da bei ihnen die Strahlungsüber­ tragung zu einer Polarisationsänderung führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Abtastvorrichtung anzuge­ ben, in der der Hauptstrahl mit dem Steuerstrahl genau ge­ steuert werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer optischen Abtastvorrichtung,

Fig. 2 die Draufsicht der Abtastvorrichtung nach Fig. 1 in Hauptabtastrichtung,

Fig. 3 den Querschnitt der Abtastvorrichtung nach Fig. 1 in Nebenabtastrichtung,

Fig. 4 den optischen Aufbau der Abtastvorrichtung nach Fig. 1 in Hauptabtastrichtung,

Fig. 5 eine beispielsweise Anordnung von Lichtwellenlei­ tern,

Fig. 6 eine beispielsweise Anordnung der Strahlpunkte auf einer Fotoleitertrommel,

Fig. 7 die Vorderansicht eines Strahlteilers als erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 eine grafische Darstellung der mit dem Strahlteiler nach Fig. 7 erzeugten Strahlungsverteilung,

Fig. 9 einen mit dem Strahlteiler nach Fig. 7 erzeugten Strahlpunkt,

Fig. 10 die Vorderansicht eines Strahlteilers als zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 11 einen mit dem Strahlteiler nach Fig. 10 erzeugten Strahlpunkt,

Fig. 12 die Vorderansicht eines Strahlteilers als drittes Ausführungsbeispiel, und

Fig. 13 einen mit dem Strahlteiler nach Fig. 12 erzeugten Strahlpunkt.

Nachstehend wird als Abtastvorrichtung eine optische Mehr­ strahl-Abtastvorrichtung beschrieben, die eine Abtastbewegung mehrerer Laserstrahlen über einen vorbestimmten Winkel durch­ führt, wobei acht Abtastzeilen pro Abtastbewegung auf einer Fläche erzeugt werden, zum Beispiel auf der Oberfläche eines fotoleitenden Elements. Unter dem Begriff "Licht" ist im fol­ genden ein Strahlungsspektrum zu verstehen, das im sichtbaren und im unsichtbaren Bereich liegt.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, enthält die Abtastvorrich­ tung eine Lichtübertragungseinheit 100, einen Polygonspiegel 180 und ein fθ-Linsensystem 190 (Abtastoptik). Im Betrieb werden acht Laserstrahlen von der Lichtübertragungseinheit 100 abgestrahlt, vom Polygonspiegel abgelenkt (abtastend) und durch das fθ-Linsensystem 190 geleitet, um acht Abtastzeilen auf einer fotoleitenden Oberfläche zu erzeugen, zum Beispiel auf einer Fotoleitertrommel 210.

In dieser Beschreibung ist eine "Hauptabtastrichtung" als ei­ ne Richtung definiert, in welcher ein Laserstrahl eine Ab­ tastbewegung über die Oberfläche eines fotoleitenden Elements ausführt, und eine "Nebenabtastrichtung" ist eine Richtung, in welcher das fotoleitende Element bewegt oder gedreht wird, um es für eine folgende Hauptabtastbewegung zu positionieren. Die Hauptabtastrichtung und die Nebenabtastrichtung sind senkrecht zueinander, und beide sind senkrecht zur optischen Achse der die Laserstrahlen übertragenden Linsen. Da ein La­ serstrahl gewöhnlich mehrere Male bei der Übertragung von der Lichtquelle zu einem fotoleitenden Element reflektiert oder "gefaltet" wird, sind die Hauptabtastrichtung und die Neben­ abtastrichtung nicht absolut, sondern bezogen auf die opti­ sche Achse an einem speziellen Punkt des optischen Weges.

In dieser Beschreibung ist in der Fig. 1 bis 4 ein XYZ-Koor­ dinatensystem definiert. Die X-Achse ist eine Achse parallel zur optischen Achse des fθ-Linsensystem 190, und die Y- und die Z-Achsen liegen rechtwinklig zueinander in der Ebene senkrecht zur X-Achse. Die Y-Achse liegt parallel zur Hauptabtastrichtung, und die Z-Achse liegt parallel zur Ne­ benabtastrichtung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält die Abtastvorrichtung weiter­ hin ein offenes Gehäuse 1. Im Betriebszustand ist die obere Öffnung des Gehäuses 1 durch einen Gehäusedeckel 2 verschlos­ sen.

Wie in Fig. 4 gezeigt, enthält die Lichtübertragungseinheit 100 acht Halbleiterlaser 101 bis 108, acht Laserblöcke 310a bis 310h (jeder auf einem Träger 300 befestigt), die jeweils einem der Laser 101 bis 108 zugeordnet sind, acht optische Lichtwellenleiter (z. B. Lichtleitfaserbündel) 121 bis 128 aus Hartglas (Silikaglas), die jeweils einem der Laser 101 bis 108 zugeordnet sind, und einen Lichtwellenleiter-Ausricht­ block 130. Jeder Laser 101 bis 108 ist in dem zugehörigen La­ serblock 310a bis 310h so befestigt, daß sein Laserstrahl in den jeweils zugehörigen Lichtwellenleiter 121 bis 138 ein­ tritt. Außerdem werden die Eintrittsendabschnitte der opti­ schen Lichtwellenleiter 121 bis 128 von Lichtwellenleiter- Halteelementen 319a bis 319h an den jeweiligen Laserblöcken 310a bis 310h festgehalten. Der Lichtwellenleiter-Ausricht­ block 130 hält die Austrittsendabschnitte der optischen Lichtwellenleiter 121 bis 128 zum Ausrichten derart, daß acht Punktlichtquellen auf einer Geraden erzeugt werden.

Ein vom Lichtwellenleiter-Ausrichtblock 130 abgestrahltes di­ vergierendes Lichtbündel wird mit Hilfe einer Sammellinse 140 gebündelt, die durch einen zylindrischen Sammellinsentubus 340 gehalten wird, und durch eine Blende 142 hindurchgerich­ tet. Die Blende 142 hat eine rechteckige Durchtrittsöffnung, die in der Hauptabtastrichtung länger ist und in der Hauptab­ tastrichtung und der Nebenabtastrichtung das aus der Sammel­ linse 140 austretende Lichtbündel begrenzt.

Das durch die Blende 142 hindurchtretende Lichtbündel wird auf einen Strahlteiler 144 gerichtet. Der Strahlteiler 144 teilt die Strahlung in einen Steuerstrahl und in einen Haupt­ strahl, der reflektiert wird. Die Durchlässigkeit des Strahl­ teilers 144 (d. h. die Menge des als Steuerstrahl hindurchge­ lassenen Lichtes) beträgt zum Beispiel zwischen 5 und 10 Pro­ zent.

Der Steuerstrahl wird in ein automatisches Leistungssteue­ rungs-Sensorsystem (ALS-Sensorsystem) 150 gerichtet. Dieses enthält eine Sammellinse 151 zum Bündeln des Steuerstrahls einen ALS-Lichtsensor 155.

Der ALS-Lichtsensor 155 erfaßt die Lichtenergie des Steuer­ strahls, und sein Ausgangssignal wird für eine Regelung der Ausgangsleistung der Halbleiterlaser 101 bis 108 genutzt.

Der am Strahlteiler 144 reflektierte Hauptstrahl tritt durch ein dynamisches Prisma 160 hindurch. Das dynamische Prisma 160 ist in Richtung einer zur optischen Achse rechtwinkligen Achse drehbar gelagert, um die Lage des Auftreffpunktes in der Nebenabtastrichtung auf der Bildebene zu steuern. Das dy­ namische Prisma 160 ist vorzugsweise ein Keilprisma, das um die Hauptabtastrichtung drehbar gelagert ist, um den Haupt­ strahl in Richtung der Nebenabtastrichtung abzulenken. Das dynamische Prisma 160 berichtigt Änderungen der Lage der Bildpunkte (in der Nebenabtastrichtung) auf der Abtastebene, welche durch Neigungsfehler der reflektierenden Flächen des Polygonspiegels 180 und/oder durch eine ungleichmäßige Dre­ hung der Fotoleitertrommel 210 entstehen (vgl. Fig. 3 und die später folgenden Erläuterungen).

Der durch das dynamische Prisma 160 hindurchtretende Haupt­ strahl bildet mit Hilfe einer Zylinderlinse 170 ein lineares Bild in der Umgebung der Spiegeloberfläche des Polygonspie­ gels 180. Die Zylinderlinse 170 hat nur in der Nebenabta­ strichtung eine positive Brechkraft. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, wird die Zylinderlinse 170 durch einen zylindrischen Linsentubus 361 gehalten und besteht aus zwei Linsen 171, 173 mit positiver bzw. negativer Brechkraft in der Nebenabta­ strichtung.

Der Polygonspiegel 180 wird, wie in Fig. 3 gezeigt, durch ei­ nen Spiegelmotor 371 angetrieben (befestigt im Gehäuse 1) und rotiert im Uhrzeigersinn in der Darstellung der Fig. 2 (dargestellt durch einen Pfeil). Außerdem ist der Poly­ gonspiegel 180, wie in Fig. 1 gezeigt, von der Umgebung durch eine haubenartige Polygonabdeckung 373 getrennt, um Drehge­ räusche zu dämpfen und um Beschädigungen der Spiegeloberflä­ che durch Staub oder Schmutz in der Luft zu vermeiden.

Eine Lichtweg-Durchtrittsöffnung 373e befindet sich an der Seite der Polygonabdeckung 373, und ein Abdeckglas 375 ist in die Lichtweg-Durchtrittsöffnung 373e eingepaßt. Der durch die Zylinderlinse 170 hindurchtretende Hauptstrahl tritt in die Polygonabdeckung 373 durch das Abdeckglas 375 ein, wird durch den Polygonspiegel 180 abgelenkt und nach außen gerichtet, wobei er wieder durch das Abdeckglas 375 hindurchtritt. Auf der Oberseite des Polygonspiegels 180 ist weiterhin ein Kenn­ zeichen M befestigt oder einmarkiert, und ein Sensorblock 376 an der Oberseite der Polygonabdeckung 373 enthält einen Sen­ sor zum Erfassen des Kennzeichens M.

Ein Polygonspiegel kann Flächenfehler (Formfehler) auf den reflektierenden Flächen haben, die während der Herstellung entstanden sind. Diese Herstellungsfehler sind meist für die verschiedenen reflektierenden Flächen unterschiedlich (d. h. für die Seiten des Polygonspiegels). Um diese Flächenfehler auszugleichen, kann der Fehlerbetrag jeder Fläche des Poly­ gonspiegels 180 gemessen und in einem Speicher (nicht darge­ stellt) während der Herstellung der Abtastvorrichtung gespei­ chert werden. Durch Unterscheiden, welche Reflexionsfläche des Polygonspiegels 180 gerade für die Abtastbewegung verwen­ det wird, zum Beispiel mit dem Ausgangssignal des Sensors im Sensorblock 376, kann zumindest die Strahlposition und die Strahlintensität abhängig von dem Fehlerbetrag korrigiert werden, welcher jeder reflektierenden Fläche des Polygonspie­ gels 180 eigen ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt, tritt der am den Polygonspiegel 180 reflektierte Hauptstrahl durch das fθ-Linsensystem 190 hin­ durch (ein optisches System zur Bilderzeugung) und wird an einem Faltungsspiegel 200 zur Fotoleitertrommel 210 reflek­ tiert, wobei acht Strahlpunkte entstehen. Die Strahlpunkte führen eine Abtastbewegung gemäß der Drehung des Polygonspie­ gel 180 aus, wobei acht Abtastzeilen pro Abtastbewegung auf der Fotoleitertrommel 210 entstehen. Die Fotoleitertrommel 210 wird angetrieben und rotiert in der Richtung eines Pfei­ les R synchron mit der Abtastbewegung der Strahlpunkte, um ein elektrostatisches latentes Bild auf der Fotoleitertrommel 210 zu erzeugen. Das latente Bild wird dann mit Hilfe eines bekannten elektrofotographischen Verfahrens entwickelt und auf ein Papierblatt (nicht dargestellt) übertragen.

Das fθ-Linsensystem 190 enthält eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Linse 191, 193, 194, 197, die in die­ ser Reihenfolge von der dem Polygonspiegel 180 zugewandten Seite zu der dem Faltungsspiegel 200 zugewandten Seite nega­ tive, positive, positive und negative Brechkraft sowohl in der Hauptabtastrichtung als auch in der Nebenabtastrichtung haben. Sie sind auf einem Linsenträger 380 angeordnet. Ihre Kombination in dem fθ-Linsensystem 190 bewirkt, daß der Lichtstrahl, der als Bild eine lineare Form in der Nebenabta­ strichtung auf dem Polygonspiegel 180 hatte, auf der Fotolei­ tertrommel 210 als Bild eine elliptische Form hat.

Die erste Linse 191 des fθ-Linsensystem 190 ist eine negative Linse mit einer konkaven sphärischen Oberfläche auf der dem Polygonspiegel 180 zugewandten Seite und einer zylindrischen Oberfläche mit negativer Brechkraft nur in der Nebenabta­ strichtung auf der dem Faltungsspiegel 200 zugewandten Seite. Die Oberflächen der Linse sind so entworfen, daß die erste Linse 191 eine vergleichsweise große negative (d. h. größere negative) Brechkraft in der Nebenabtastrichtung und eine ver­ gleichsweise geringe negative Brechkraft in der Hauptabta­ strichtung hat.

Die zweite Linse 193 des fθ-Linsensystem 190 ist eine menis­ kusförmige torische Linse mit einer konvexen sphärischen Oberfläche auf der dem Polygonspiegel 180 zugewandten Seite und einer konvexen torischen Oberfläche auf der dem Faltungsspiegel 200 zugewandten Seite. Die Oberflächen der Linse sind so gestaltet, daß die zweite Linse 193 eine vergleichsweise große positive (d. h. größere positive) Brechkraft in der Ne­ benabtastrichtung und eine vergleichsweise kleine positive Brechkraft in der Hauptabtastrichtung hat.

Die dritte Linse 195 ist eine positive Meniskuslinse mit zwei sphärischen Oberflächen.

Die vierte Linse 197 ist eine negative Meniskuslinse mit zwei sphärischen Oberflächen.

Der durch das fθ-Linsensystem 190 übertragene Hauptlichtfluß wird durch ein Synchronisations-Sensorsystem 220 bei jeder Abtastbewegung erfaßt (d. h. für jede Fläche des Polygonspie­ gels 180). Das Synchronisations-Sensorsystem 220 ist im opti­ schen Weg zwischen der vierten Linse 197 des fθ-Linsensystems 190 und dem Faltungsspiegel 200 angeordnet. Das Synchronisa­ tions-Sensorsystem 220 enthält einen ersten, einen zweiten und einen dritten Spiegel 221, 223, 225 und einen Synchroni­ sations-Lichtsensor 230, der die an den Spiegeln 221, 223, 225 reflektierte Strahlen empfängt. Der erste Spiegel 221 ist im optischen Weg vom Polygonspiegel 180 zum Faltungsspiegel 200 an einem Rand des Hauptabtastbereichs angeordnet, jedoch außerhalb des vorgegebenen Bilderzeugungsbereichs (nicht dar­ gestellt). Der zweite und der dritte Spiegel 223 und 225 sind außerhalb des optischen Weges auf der dem ersten Spiegel 221 abgewandten Seite angeordnet. Der Synchronisations-Lichtsen­ sor 230 ist in einer Position angeordnet, die der Position auf der Oberfläche der Fotoleitertrommel 210 optisch äquiva­ lent ist, auf der die Abtastung erfolgt. Somit werden die acht Lichtstrahlen bei jeder Hauptabtastbewegung nacheinander am ersten, zweiten und dritten Spiegel 221, 223, 225 reflek­ tiert und treffen auf den Synchronisations-Lichtsensor 230. Ein Ausgangssignal oder Ausgangssignale des Synchronisations- Lichtsensors 230 werden dann zur Synchronisation der Übertra­ gung der Bilddaten für eine Abtastbewegung von einer Steuer­ schaltung (nicht dargestellt) zum Ansteuern der Halbleiterla­ ser 101 bis 108 mit den Bilddaten verwendet.

Eine Abbildungsöffnung 11 im Gehäuse 1 ermöglicht, den am Faltungsspiegel 200 reflektierten Hauptstrahl (einschließlich der acht einzelnen Lichtstrahlen) zur Fotoleitertrommel 210 zu übertragen. Ein Abdeckglas 201 ist an der Abbildungsöff­ nung 11 befestigt.

Eine Inspektionsöffnung 12 ist hinter dem Faltungsspiegel 200 angeordnet. Diese wird beim Einstellen der optischen Elemente verwendet, nachdem (ausschließlich des Faltungsspiegels 200) sie montiert sind. Wie in Fig. 3 gezeigt ist die Inspektions­ öffnung 12 durch eine Abdeckplatte 13 beim normalen Gebrauch abgedeckt.

Wie Fig. 5 zeigt, sind die Lichtwellenleiter 121 bis 128 in dem Ausrichtblock 130 so angeordnet, daß ihre Achsen auf ei­ ner geraden Linie liegen. Der Ausrichtblock 130 ist an einem (nicht dargestellten) Halter befestigt und so schräg ge­ stellt, daß die gerade Linie, auf der die Achsen der Licht­ wellenleiter 121 bis 128 liegen, einen vorbestimmten Winkel γ 1 gegenüber der Hauptabtastrichtung hat. Mit diesem Winkel γ1 bilden die Strahlpunkte auf der Fotoleitertrommel 210 eine Anordnung, in der sie in Hauptabtastrichtung und in Nebenab­ tastrichtung einen vorbestimmten Abstand zueinander haben.

Fig. 6 zeigt die Anordnung der Strahlpunkte auf der Fotolei­ tertrommel 210. Wenn die Lichtwellenleiter 121 bis 128 (entsprechend Objektpunkten) wie in Fig. 5 gezeigt angeordnet sind, liegen die Strahlpunkte mit ihren Mitten auf einer ge­ raden Linie, die einen vorbestimmten Winkel γ2 gegenüber der Hauptabtastrichtung hat. Auf diese Weise sind die Mitten der Strahlpunkte mit einem vorbestimmten Abstand in Nebenabta­ strichtung angeordnet, so daß die Abtastzeilen in Hauptabta­ strichtung einander leicht überlappen können.

Der Strahlteiler 144 wird nun an Hand der Fig. 7 bis 13 be­ schrieben.

Wie Fig. 7 zeigt, hat der Strahlteiler 144 einen reflektie­ renden Bereich 144a, in dem die Strahlung aus dem optischen System 100 (Laserquelle) reflektiert wird, und einen durch­ lässigen Bereich 144b, durch den die Strahlung hindurchtritt. Wie noch beschrieben wird, sollte die Reflexionsfähigkeit des reflexionsfähigen Bereichs 144a und die Durchlässigkeit des durchlässigen Bereichs 144b größer als etwa 90% sein. In diesem Beispiel ist der reflektierende Bereich 144a als rechteckiger Spiegel ausgebildet, und der durchlässige Be­ reich 144b als Öffnung, durch die die Strahlung hindurch­ tritt. Somit ist die Reflexionsfähigkeit des reflexionsfähi­ gen Bereichs 144a fast 100% und die Durchlässigkeit des durchlässigen Bereichs 144b gleich 100%. Der durchlässige Bereich 144b hat in der Mitte des Strahlteilers 144 eine kreisrunde Öffnung, die von dem reflexionsfähigen Bereich 144a umgeben ist.

In Fig. 7 ist die vertikale Richtung die Nebenabtastrichtung (Z-Richtung), die horizontale Richtung die Hauptabtastrich­ tung (Y′-Richtung unterschiedlich zur Y-Achse, da der Strahl­ teiler 144 mit dieser einen Winkel einschließt).

Die von den acht Punktquellen (Fig. 5) an den Austrittsend­ flächen 121b bis 128b der Lichtwellenleiter 121 bis 128 abge­ gebene Strahlung erhält etwa Rechteckform, wenn sie durch die Öffnung 142 (Fig. 4) hindurchtritt. Diese Strahlung überdeckt im wesentlichen einen einzelnen Rechteckbereich auf dem Strahlteiler 144. In Fig. 7 ist dieser Bereich mit L bezeich­ net.

Der auf den reflektierenden Bereich 144a fallende Strahlungs­ anteil wird zu dem Polygonspiegel 180 als Hauptstrahl reflek­ tiert. Der andere, auf den durchlässigen Bereich 144b fallen­ de Strahlungsanteil gelangt auf das Sensorsystem 150 der au­ tomatischen Leistungssteuerung (ALS) als Steuerstrahl. Das Sensorsystem 150 erfaßt die Strahlungsmenge und erzeugt Si­ gnale zum Steuern der Halbleiterlaser 101 bis 108. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Fläche des durchlässigen Bereichs 144b so bestimmt, daß 5% der Intensität der insgesamt auf­ treffenden Strahlung zu dem Sensorsystem 150 als Steuerstrahl übertragen werden.

Wie Fig. 4 zeigt, wird die auf das Sensorsystem 150 fallende Strahlung mit der Sammellinse 151 konvergiert und dann von dem ALS-Sensor 155 aufgenommen.

Während des Betriebs gibt jeder Halbleiterlaser 101 bis 108 separat eine Strahlung am Beginn einer jeden Hauptabtastung ab, bevor der jeweils erzeugte Strahlpunkt den Abbildungsbe­ reich erreicht. Somit wird ein Teil der Strahlung sequentiell dem ALS-Sensorsystem 150 zugeführt.

Das Ausgangssignal des ALS-Sensorsystems 150 wird einer (nicht dargestellten) ALS-Signalerzeugungsschaltung zuge­ führt. Diese erzeugt ein ALS-Signal, das einer jeden Laser­ steuerschaltung (nicht dargestellt) der Halbleiterlaser 101 bis 108 zugeführt wird. Beispielsweise wird das ALS-Signal bei Aufnahme der Strahlung des ersten Halbleiterlasers 101 mit dem ALS-Sensorsystem 150 einer ersten Steuerschaltung (nicht dargestellt) zugeführt, die den ersten Halbleiterlaser 101 steuert. Das ALS-Signal wird in jeder Steuerschaltung zum Einstellen der Verstärkung auf einen Standardwert des Aus­ gangssignals des jeweiligen Halbleiterlasers benutzt.

Wenn die Strahlpunkte in den Abbildungsbereich gelangen, steuert jede Steuerschaltung ihren Halbleiterlaser 101 bis 108 entsprechend einem Abbildungssignal mit einer Treiber­ spannung, die durch das ALS-Signal eingestellt wird. Diese Einrichtung erlaubt somit eine Leistungssteuerung der Halb­ leiterlaser 101 bis 108 derart, daß ein Standard-Intensitäts­ wert der Strahlpunkte auf der Oberfläche der Fotoleitertrom­ mel 210 beibehalten wird.

Da der durchlässige Bereich 144b in dem reflektierenden Be­ reich 144a des Strahlteilers 144 als eine Öffnung ausgebildet ist, bleibt das Verteilungsverhältnis des Hauptstrahls und des Steuerstrahls durch Polarisation unbeeinflußt. Das Aus­ gangssignal des ALS-Sensors 155 kann daher genau der Ge­ samtstrahlungsmenge entsprechen, und die Intensität des Hauptstrahls kann durch das Ausgangssignal des ALS-Sensors 155 genau gesteuert werden.

Die Form des durchlässigen Bereichs 144b erzeugt eine Beugung der an dem reflektierenden Bereich 144a reflektierten Strah­ lung, wodurch die Intensitätsverteilung des den Strahlpunkt auf der Abbildungsfläche erzeugenden Strahls geändert wird.

Fig. 8 zeigt die Verteilung in Hauptabtastrichtung (Y-Rich­ tung) auf der Abbildungsfläche ohne den durchlässigen Bereich 144b (strichpunktierte Linie) und mit durchlässigem Bereich 144b (durchgezogene Linie). Die gestrichelte Linie E in Fig. 8 gibt die Intensitätsschwelle zur Erzeugung eines latenten Bildes auf der Fotoleitertrommel 210 an. Wie Fig. 8 zeigt, tritt bei vorhandenem durchlässigen Bereich 144b eine Beugung mit einem Hauptabschnitt auf, der schmaler als bei Fehlen des durchlässigen Bereichs 144b ist, ferner treten Nebenbereiche auf, deren Intensität geringer als die Intensitätsschwelle E ist. Somit ist die Größe W1 des Strahlpunktes bei vorhandenem durchlässigen Bereich 144b kleiner als die Größe W0 bei Feh­ len des durchlässigen Bereichs 144b.

Wird der Strahlteiler 144 in einer Abtastvorrichtung ohne Än­ derung der f-Zahl des optischen Systems verwendet, so wird die Strahlpunktgröße durch die Beugung verringert. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ist jedoch die f-Zahl des Systems erhöht, um die Verkleinerung des Strahlpunktes durch Beugung zu kompensieren.

Fig. 9 zeigt die Form des gemäß Fig. 8 erzeugten Strahlpunk­ tes. Allgemein ist der auf der Bildfläche erzeugte Strahl­ punkt elliptisch mit der größeren Abmessung in Nebenabta­ strichtung, wie Fig. 9 zeigt. Eine solche Form ergibt sich durch Einstellen einer kleineren f-Zahl in Hauptabtastrich­ tung als in Nebenabtastrichtung. Nimmt die f-Zahl ab, so wird der Strahlpunkt kleiner und die Schärfentiefe größer. Insbe­ sondere ergibt sich die f-Zahl durch Teilen der Brennweite f durch den Blendendurchmesser D (f-Zahl = f/D). Somit ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Größe der Öffnung 142 in Hauptabtastrichtung größer als diejenige in Nebenabtastrich­ tung, damit der vorstehend beschriebene elliptische Strahl­ punkt erzeugt wird.

Um dieselbe Strahlpunktgröße W0 bei Verwenden des Strahltei­ lers 144 (d. h. bei Beugung) zu erhalten, wird die f-Zahl des optischen Systems größer als bei fehlendem Strahlteiler 144 bemessen (d. h. in einem System, in dem keine derartige Beu­ gung erzeugt wird). Die Öffnung 142 wird also kleiner als bei fehlendem Strahlteiler 144 bemessen (d. h. in einem System, bei dem keine derartige Beugung auftritt).

Durch die vorstehend beschriebene Einstellung wird die Schär­ fentiefe des Abtastsystems erhöht, während eine geeignete Strahlpunktgröße beibehalten wird. Mit Zunahme der Schärfen­ tiefe verringert sich die Änderung der Strahlpunktgröße ab­ hängig von der Position der Bildfläche in Strahlungsrichtung. Somit ändert sich die Strahlpunktgröße unwesentlich, wenn ei­ ne gewisse Krümmung des Feldes des fθ-Linsensystems 190 in Haupt- und in Nebenabtastrichtung auftritt oder wenn eine ge­ wisse Verlagerung der Fotoleitertrommel 210 längs der opti­ schen Achse auftritt.

Nachstehend wird an Hand der Fig. 10 und 11 ein weiteres Aus­ führungsbeispiel einer Abtastvorrichtung beschrieben. Hierbei ist der Strahlteiler 144 des ersten Ausführungsbeispiels durch einen Strahlteiler 244 ersetzt, und alle übrigen Ele­ mente entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels auch hinsichtlich ihrer Anordnung.

Wie Fig. 10 zeigt, besteht der Strahlteiler 244 aus einem re­ flektierenden Bereich 244a, der z. B. ein rechteckiger Spiegel ist, und einem durchlässigen Bereich, der in diesem Beispiel ein Schlitz 244b in Hauptabtastrichtung (Y′-Richtung) in der Mitte des Bereichs 244a ist. Wie bei dem ersten Ausführungs­ beispiel ist der Schlitz 244b so bemessen, daß 1/20 der Strahlungsmenge als Steuerstrahl durchgelassen wird.

Fig. 11 zeigt die Form eines Strahlpunktes auf der Bildflä­ che, wenn der Strahlteiler 244 vorgesehen ist. Wie Fig. 11 zeigt, wird eine Beugung nur in Nebenabtastrichtung erzeugt. Ist hier die f-Zahl dieselbe wie bei fehlender Beugung, so ist der Strahlpunkt in Nebenabtastrichtung durch die Beugung kleiner. Jedoch ist hier in Nebenabtastrichtung eine größere f-Zahl vorgesehen, um die Verkleinerung des Strahlpunktes durch Beugung auszugleichen. Wie zuvor ergibt sich auch hier eine größere Schärfentiefe in Nebenabtastrichtung.

Bei einer Abtastvorrichtung mit einer Zylinderlinse zwischen einer Lichtquelle und einem Polygonspiegel ist die Brechkraft der fθ-Linsensystem in Nebenabtastrichtung größer als in Hauptabtastrichtung, und somit kann die Feldkrümmung in Ne­ benabtastrichtung größer als in Hauptabtastrichtung sein. Der Vorteil größerer Schärfentiefe in Nebenabtastrichtung ist bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel also besonders ausgeprägt.

Außerdem kann der Strahlteiler 244 leichter als der Strahl­ teiler 144 hergestellt werden. Beispielsweise kann der Strahlteiler 244 durch Anordnung zweier Spiegel mit Abstand zueinander hergestellt werden, so daß der Schlitz 244b nicht unbedingt im reflexionsfähigen Bereich 244a besonders gefer­ tigt werden muß.

Nachstehend wird an Hand der Fig. 12 und 13 eine weitere Ab­ tastvorrichtung erläutert. Hierbei ist der Strahlteiler 144 des ersten Ausführungsbeispiels durch einen Strahlteiler 344 ersetzt, alle anderen Teile stimmen mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels auch hinsichtlich ihrer Anordnung über­ ein.

Wie Fig. 12 zeigt, besteht der Strahlteiler 344 aus einem re­ flektierenden Bereich 344a, der z. B. ein rechteckiger Spiegel ist, und einem durchlässigen Bereich, der ein Schlitz 344b in Nebenabtastrichtung (Z-Richtung) in der Mitte des reflektie­ renden Bereichs 344a ist. Wie bei dem ersten Ausführungsbei­ spiel ist der Schlitz 344b so bemessen, daß 1/20 der Strah­ lungsmenge als Steuerstrahl durchgelassen wird.

Fig. 13 zeigt die Form eines mit dem Strahlteiler 344 auf ei­ ner Bildfläche erzeugten Strahlpunktes. Wie Fig. 13 zeigt, wird die Beugung nur in Hauptabtastrichtung erzeugt. Ist hier die f-Zahl dieselbe wie bei fehlender Beugung, so würde der Strahlpunkt in Hauptabtastrichtung durch Beugung verkleinert. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist jedoch die f-Zahl in Hauptabtastrichtung größer, um die Verkleinerung des Strahlpunktes auszugleichen. Wie zuvor ergibt sich eine grö­ ßere Schärfentiefe in Hauptabtastrichtung. Da die f-Zahl in Hauptabtastrichtung kleiner gewählt wird, um einen kleinen Strahlpunkt zu erreichen, ist die Schärfentiefe in Hauptabta­ strichtung im allgemeinen größer als in Nebenabtastrichtung. Wird die Fotoleitertrommel 210 längs der optischen Achse ver­ lagert, so ändert sich die Strahlpunktgröße in Hauptabta­ strichtung mehr als in Nebenabtastrichtung. Somit ist eine Verlagerung der Fotoleitertrommel durch die Schärfentiefe in Hauptabtastrichtung begrenzt. Bei dem dritten Ausführungsbei­ spiel wird die Schärfentiefe in Hauptabtastrichtung größer, so daß die zulässige Verlagerung der Fotoleitertrommel 210 in Richtung der optischen Achse größer ist.

Der Strahlteiler 344 des dritten Ausführungsbeispiels kann gleichfalls leichter als der Strahlteiler 144 des ersten Aus­ führungsbeispiels hergestellt werden, da die Anordnung zweier Spiegel mit Abstand zueinander den Schlitz 344b bildet, so daß dieser nicht in dem reflektierenden Bereich 344a beson­ ders gefertigt werden muß.

Wie oben beschrieben, ist die Abtastvorrichtung so aufgebaut, daß die Strahlung mit einem Strahlteiler aufgeteilt werden kann und ein nicht durch Polarisation beeinträchtigter Anteil einem ALS-Sensorsystem zugeführt wird. Auf diese Weise kann die Strahlungsmenge zur Leistungssteuerung genau erfaßt wer­ den.

Der Strahlteiler hat eine Öffnung oder einen Schlitz, durch den der Strahl für das ALS-Sensorsystem hindurchtritt. Ein ähnlicher Effekt kann auch erzeugt werden, wenn die Durchläs­ sigkeit des durchlässigen Bereichs und die Reflexionsfähig­ keit des reflektierenden Bereichs größer als etwa 90% sind. Somit kann als durchlässiger Bereich eine Glasplatte verwen­ det werden.

Die Abtastvorrichtung ermöglicht eine größere Schärfentiefe auf der Bildfläche durch ein Loch oder einen Schlitz in dem Strahlteiler.

Claims (13)

1. Abtastvorrichtung mit einer Strahlenquelle, einem Abtast- Ablenkelement zum abtastenden Ablenken der Strahlung und zum Erzeugen eines Strahlpunktes auf einer Bildfläche, gekennzeichnet durch einen Strahlteiler zwischen der Lichtquelle und der Abtast-Ablenkvorrichtung mit einem reflektierenden Bereich, in dem die Strahlung reflektiert wird, und einem gegenüber dem reflektierenden Bereich ab­ gegrenzten durchlässigen Bereich, durch den die Strahlung hindurchtritt, wobei der reflektierte oder durchgelassene Strahlungsanteil ein mit der Abtast-Ablenkvorrichtung ab­ zulenkender Strahl und der andere Strahlungsanteil ein Steuerstrahl ist, und durch einen Sensor zum Erfassen der Intensität des Steuerstrahls.

2. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Reflexionsfähigkeit des reflektierenden Be­ reichs und die Durchlässigkeit des durchlässigen Bereichs größer als 90% sind.

3. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Steuerung zum Steuern der Leistung der Strah­ lungsquelle abhängig von der Intensität des Steuer­ strahls.

4. Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der reflektierte Strah­ lungsanteil der Hauptstrahl und der durchgelassene Strah­ lungsanteil der Steuerstrahl ist.

5. Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der durchlässige Bereich eine Öffnung ist.

6. Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der durchlässige Bereich in der Mitte des Strahlteilers angeordnet und von dem re­ flektierenden Bereich umgeben ist.

7. Abtastvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der durchlässige Bereich kreisrund ist.

8. Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der durchlässige Bereich recht­ eckig mit der längeren Seite in Hauptabtastrichtung ist.

9. Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der durchlässige Bereich recht­ eckig mit der längeren Seite in Nebenabtastrichtung ist.

10. Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch einen Wellenleiter zum Übertra­ gen der Strahlung von der Strahlungsquelle zum Strahltei­ ler.

11. Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle aus mehreren Lasern besteht, die mehrere Strahlpunkte erzeu­ gen.

12. Abtastvorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch mehrere Wellenleiter zum Übertragen der von den Lasern erzeugten Strahlungen zu dem Strahlteiler.

13. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch eine Abtastoptik zum Konvergie­ ren der mit der Abtast-Ablenkvorrichtung abgelenkten Strahlung.