DE19703606C2

DE19703606C2 - Mehrstrahl-Abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE19703606C2
Application number: DE19703606A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Minakuchi; Masahiro Oono; Mitsunori Iima; Hiroshi Kanazawa
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2017-02-01
Also published as: DE19703606A1; US5841566A; IL120117A0; IL120117A; JPH09211352A

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrstrahl-Abtastvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie z. B. aus US 5 208 456 bekannt ist.

Eine Mehrstrahl-Abtastvorrichtung erzeugt mehrere Abtastzei len pro Abtastbewegung durch Abgabe mehrerer Strahlen von einer Strahlungsquelleneinheit. Hierzu enthält die Strah lungsquelleneinheit einen monolithischen mehrstrahligen Halb leiterlaser oder mehrere Einstrahl-Halbleiterlaser oder auch sonstige Strahlungsquellen.

Da die Anzahl der abstrahlenden Punkte des mehrstrahligen Halbleiterlasers auf zwei oder drei begrenzt ist, muß die Strahlungsquelleneinheit mehrere Einstrahl-Halbleiterlaser haben, um vier oder mehr Abtastzeilen pro Abtastbewegung zu erzeugen.

Da ein Abtastsystem jedoch im allgemeinen nicht bezüglich der chromatischen Aberration korrigiert ist, kann die Länge der Abtastzeilen in einer Abtastbewegung aufgrund der lateralen chromatischen Aberration variieren, die auftritt, wenn die Wellenlänge der einzelnen Laser bzw. sonstiger Strah lungsquellen unterschiedlich ist.

Eine unterschiedliche Länge der Abtastzeilen beeinträchtigt die Bilderzeugungsleistung insbesondere bei hoher Auflösung. Obwohl der Einfluß der lateralen chromatischen Aberration durch optische Korrektur der chromatischen Aberration des Abtastsy stems verringert werden kann (siehe z. B. US 5 270 851), ist es schwierig, die chromati sche Aberration zu korrigieren und gleichzeitig andere Aber rationen wie zum Beispiel die Bildfeldwölbung zu verringern und die Anzahl der verwendeten Linsen zu begrenzen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Mehrstrahl- Abtastvorrichtung anzugeben, in welcher die Einflüsse der la teralen chromatischen Aberration verringert sind, um eine ge naue Bilderzeugung auch bei hoher Auflösung zu erzielen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Mehr strahl-Abtastvorrichtung dadurch charakterisiert, daß für ei nen Wellenlängenfehler Δλ (Einheit: nm) des jeweiligen Elements, bezogen auf eine für alle Elemente vorgegebene Referenzwellenlänge, folgende Beziehung gilt:

|Δλ| < 7,6 . 10³/(α . D),

wobei D die Auflösung der optischen Abtastvorrichtung von 500 bis 2000 dpi und α die Änderung der lateralen chromatischen Aberration (Einheit: µm) pro nm Wel lenlängenänderung am Rand des Bildbereiches ist.

Die Größe α wird auch als ein Abstand zwischen zwei Strahl punkten definiert, die am Rand des Bildbereichs liegen, ei nem ersten Strahlpunkt, welcher durch einen Lichtstrahl mit der Referenzwellenlänge erzeugt wird, und einem zweiten Strahlpunkt, welcher durch einen Lichtstrahl mit einer von der Referenzwellenlänge um 1 nm abweichenden Wellenlänge er zeugt wird.

Wenn die Auflösung weniger als 500 dpi beträgt, kann die Län genänderung der Abtastzeilen aufgrund der lateralen chromati schen Aberration vernachlässigt werden, da die Längenänderung bezogen auf den Durchmesser des Strahlpunktes klein ist. Das bedeutet, daß die Längenänderung die Bilderzeugungsleistung nicht beeinflußt.

Wenn die Auflösung größer als 2000 dpi ist, kann der Einfluß der Längenänderung der Abtastzeilen auch nicht unter Einhal tung der Bedingung (1) eingehalten werden, da das Verhältnis der Längenänderung zu dem Durchmesser des Strahlpunktes zu groß ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Ansicht einer optischen Abtastvor richtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die optische Abtastvorrichtung gemäß Fig. 1 in der Hauptabtastrichtung,

Fig. 3 eine Schnittansicht der optischen Abtastvorrichtung gemäß Fig. 1 in der Nebenabtastrichtung,

Fig. 4 den optischen Aufbau der optischen Abtastvorrich tung gemäß Fig. 1 in der Hauptabtastrichtung,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung, welche die Details eines Laserblocks der optischen Abtastvorrichtung gemäß Fig. 1 zeigt,

Fig. 6 eine Vorderansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Beziehung zwi schen der Eintrittsrichtung der Lichtstrahlen in einen Laserblock und dem Winkel an der Eintritts endfläche eines optischen Lichtwellenleiters,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Elemente von einem Licht wellenleiter-Trägerelement zu einem Lichtwellen leiter-Ausrichtblock,

Fig. 9 eine Explosionsansicht des Lichtwellenleiter-Aus richtblocks,

Fig. 10 eine vergrößerte Vorderansicht des Lichtwellenlei ter-Ausrichtblocks,

Fig. 11 ein Schema der Anordnung der Lichtwellenleiter, und

Fig. 12 ein Schema der Anordnung der Strahlauftreffpunkte auf einer Fotoleitertrommel.

Das erläuterte Ausführungsbeispiel betrifft eine optische Mehrstrahl-Abtastvorrichtung, die eine Abtastbewegung mehre rer Laserstrahlen über einen vorgegebenen Winkel durchführt, wobei acht Abtastzeilen pro Abtastbewegung auf einer Oberfläche erzeugt werden, zum Beispiel auf der Oberfläche eines fotoleitenden Elementes. Unter dem Begriff "Licht" ist im folgenden 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 Laserstrahl gewöhnlich mehrere Male bei der Übertragung von der Lichtquelle zu einem fotoleitenden Element reflektiert wird, sind die Hauptabtastrichtung und die Nebenabtastrichtung bezogen auf die Richtung der optischen Achse an einem 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 ver schlossen.

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-Aus richtblock 130. Jeder Laser 101 bis 108 ist in dem zugehöri gen Laserblock 310a bis 310h so befestigt, daß sein Laser strahl in den jeweils zugehörigen Lichtwellenleiter 121 bis 138 eintritt. Außerdem werden die Eintrittsendabschnitte der optischen Lichtwellenleiter 121 bis 128 von Lichtwellenlei ter-Halteelementen 319a bis 319h an den jeweiligen Laser blöcken 310a bis 310h festgehalten. Der Lichtwellenleiter- Ausrichtblock 130 hält die Austrittsendabschnitte der opti schen 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 Hauptabtastrichtung und der Nebenabtastrichtung das aus der Sammellinse 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 Strahlteilers 144 (d. h. die Menge des als Steuerstrahl hin durchgelassenen Lichtes) beträgt zum Beispiel zwischen 5 und 10 Prozent als Mittelwert des S-polarisierten Lichtes und des P-polarisierten Lichtes.

Der Steuerstrahl wird in ein automatisches Leistungssteue rungs-Sensorsystem (ALS-Sensorsystem) 150 gerichtet. Dieses enthält eine Sammellinse 151 zum Bündeln des Steuerstrahls, einen Polarisationsstrahlteiler 153, der den Steuerstrahl in zwei linear polarisierte Komponenten aufteilt, die ortogonal zueinander sind, einen ersten ALS-Lichtsensor 155 und einen zweiten ALS-Lichtsensor 157.

Der erste und der zweite ALS-Lichtsensor 155 und 157 erfassen die Lichtenergie der entsprechenden linearen Polarisations komponente, und die Ausgangssignale der Lichtsensoren 155 und 157 werden 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 dynamische Prisma 160 ist vorzugsweise ein Keilprisma, das um die Hauptabtastrichtung drehbar gelagert ist, um den Hauptstrahl 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 Drehung 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 Neben abtastrichtung eine positive Brechkraft. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, wird die Zylinderlinse 170 durch einen zylin drischen Linsentubus 361 gehalten und besteht aus zwei Linsen 171, 173 mit positiver bzw. negativer Brechkraft in der Nebenabtastrichtung.

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 Kennzeichen M befestigt oder einmarkiert, und ein Sensorblock 376 an der Oberseite der Polygonabdeckung 373 enthält einen Sensor 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 ge speichert werden. Durch Unterscheiden, welche Reflexions fläche des Polygonspiegels 180 gerade für die Abtastbewegung verwendet wird, zum Beispiel mit dem Ausgangssignal des Sen sors im Sensorblock 376, kann zumindest die Strahlposition und die Strahlintensität abhängig von dem Fehlerbetrag korri giert werden, welcher jeder reflektierenden Fläche des Poly gonspiegels 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 Poly gonspiegel 180 aus, wobei acht Abtastzeilen pro Abtastbewe gung auf der Fotoleitertrommel 210 entstehen. Die Fotoleiter trommel 210 wird angetrieben und rotiert in der Richtung ei nes Pfeiles R synchron mit der Abtastbewegung der Strahl punkte, um ein elektrostatisches latentes Bild auf der Foto leitertrommel 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 dieser Reihenfolge von der dem Polygonspiegel 180 zugewandten Seite zu der dem Faltungsspiegel 200 zugewandten Seite negative, positive, positive und negative Brechkraft sowohl in der Hauptabtastrichtung als auch in der Nebenabtastrich tung 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 Nebenab tastrichtung auf dem Polygonspiegel 180 hatte, auf der Foto leitertrommel 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 Nebenab tastrichtung 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 vergleichsweise geringe negative Brechkraft in der Hauptabtastrichtung 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 Fal tungsspiegel 200 zugewandten Seite. Die Oberflächen der Linse sind so gestaltet, daß die zweite Linse 193 eine ver gleichsweise große positive (d. h. größere positive) Brech kraft in der Nebenabtastrichtung 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 Synchronisations-Sensorsystem 220 enthält einen ersten, einen zweiten und einen dritten Spiegel 221, 223, 225 und einen Synchronisations-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 Bilderzeugungs bereichs (nicht dargestellt). 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-Lichtsensor 230 ist in einer Position ange ordnet, die der Position auf der Oberfläche der Fotoleiter trommel 210 optisch äquivalent ist, auf der die Abtastung erfolgt. Somit werden die acht Lichtstrahlen bei jeder Hauptabtastbewegung nacheinander am ersten, zweiten und drit ten Spiegel 221, 223, 225 reflektiert und treffen auf den Synchronisations-Lichtsensor 230. Ein Ausgangssignal oder Ausgangssignale des Synchronisations-Lichtsensors 230 werden dann zur Synchronisation der Übertragung der Bilddaten für eine Abtastbewegung von einer Steuerschaltung (nicht darge stellt) zum Ansteuern der Halbleiterlaser 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 Abbildungs öffnung 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 In spektionsöffnung 12 durch eine Abdeckplatte 13 beim normalen Gebrauch abgedeckt.

Das Abtastsystem wird nun genauer unter Bezug auf die Fig. 5 bis 12 erläutert.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die den detaillierten Aufbau des Laserblocks 310a zeigt, und Fig. 6 ist eine Vorderansicht des in Fig. 5 gezeigten Laserblocks entlang der Linie VI-VI Fig. 5. Sämtliche Laserblöcke 310a bis 310h haben den glei chen Aufbau, und eine Beschreibung wird nur für den Laser block 310a als repräsentatives Beispiel gegeben. Der Laser block 310a enthält ein Halbleiterlaser-Halteelement 311a zum Befestigen des Halbleiterlasers 101, ein Koppellinsen-Halte element 313a zum Befestigen der Koppellinse 111, und ein Lichtwellenleiter-Halteelement 315a zum Halten eines Licht wellenleiter-Halteelements 319a. Wie in Fig. 6 gezeigt, sind das Halbleiterlaser-Halteelement 311a und das Koppellinsen- Halteelement 313a im wesentlichen zylindrisch, und das Licht wellenleiter-Halteelement 315a ist als Zylinder geformt, wobei im wesentlichen ein Viertel des Zylinders wegge schnitten ist (entlang der Richtung der optischen Achse ge sehen) und wobei die entstehenden Oberflächen zwei zueinander rechtwinklige Wände bilden.

Das Halbleiterlaser-Halteelement 311a und das Lichtwellen leiter-Halteelement 315a sind mit Schrauben auf einander ab gewandten Seiten des Koppellinsen-Halteelements 313a befe stigt. Das Halbleiterlaser-Halteelement 311a ist auch am Träger 300 angeschraubt. Demzufolge sind die drei Elemente 311a, 313a und 315a am Träger 300 als Block befestigt. Wei terhin ist das Lichtwellenleiter-Halteelement 319a mit einem metallenen Haltewinkel 317a in der Ecke der Wandflächen des Lichtwellenleiter-Halteelements 315a befestigt.

Der vom Halbleiterlaser 101 abgestrahlte divergente Licht strahl wird durch die Koppellinse 111 gebündelt und in den Lichtwellenleiter 121 gerichtet. Der Lichtwellenleiter 121 ist in ein entlang der Mittelachse des Lichtwellenleiter-Hal teelements 319a verlaufendes Durchgangsloch gesteckt und mit einem Klebstoff am Lichtwellenleiter-Halteelement 319a befe stigt.

Vorzugsweise wird, wie in Fig. 5 gezeigt, die Ein trittsendfläche des Lichtwellenleiters 121 schräg zur ein fallenden optischen Achse abgeschnitten. Weiterhin ist das Lichtwellenleiter-Halteelement 319a selbst, (d. h. die Mittel achse desselben) zur einfallenden optischen Achse so geneigt, daß ein an der Eintrittsendfläche gebrochener Lichtstrahl parallel zur Mittelachse des optischen Lichtwellenleiters 121 gerichtet ist.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist der an der Eintrittsendfläche re flektierte Lichtstrahl von der Eintrittsrichtung weggerich tet, d. h. weg vom Halbleiterlaser 101, da die Eintrittsend fläche des optischen Lichtwellenleiters 121 so geneigt ist, daß sie nicht rechtwinklig zur optischen Achse der Koppel linse 111 liegt.

Würde der reflektierte Lichtstrahl zum Halbleiterlaser 101 zurückkehren, so würde seine Schwingung instabil, und die der Oszillationsmode könnte von einem Monomode zu einem Multimode wechseln, so daß die Breite des Oszillationswellenlän genbandes vergrößert würde. Daher kann dann das Zurückkehren des Lichtes zum Halbleiterlaser 101 eine Veränderung des ge wünschten Durchmessers des Laserauftreffpunkts aufgrund der longitudinalen chromatischen Aberration des fθ-Linsensystem 190 und eine Veränderung der Länge der Abtastzeilen aufgrund der lateralen chromatischen Aberration des fθ-Linsensystems 190 zur Folge haben. Diese Veränderung verringert die Abbil dungsschärfe und die Auflösung. Beim Verwenden des erläuter ten Aufbaus zum Verhindern der Rückkehr des Laserstrahls zum Halbleiterlaser 101 wird der Halbleiterlaser 101 hinsichtlich der abgestrahlten Wellenlänge stabiler.

Wie genauer in Fig. 7 gezeigt, wird ein Einfallswinkel θ1 durch die optische Achse L1 der Koppellinse 111 und eine Nor male L2 zur Eintrittsendfläche 121a des optischen Lichtwel lenleiters 121 gebildet, θ2 ist ein zwischen der optischen Achse L1 der Koppellinse 111 und der Mittelachse L3 des opti schen Lichtwellenleiters 121 gebildeter Winkel, weiterhin ist θ3 ein Brechungswinkel, der aus der Mittelachse L3 des opti schen Lichtwellenleiters 121 und der Normalen L2 zur Ein trittsendfläche 121a gebildet wird. Außerdem ist n als der Kernbrechungsindex des Lichtwellenleiters 121 festgelegt. Wenn der Winkel θ1 vorgegeben wird, dann sind die verblei benden Winkel θ2 und θ3 gemäß den folgenden zwei Formeln festgelegt:

Die Eintrittsendfläche 121a des Lichtwellenleiters 121 wird vorzugsweise geschliffen, wenn sie am Lichtwellenleiter-Hal teelement 319a befestigt ist. Demgemäß wird die Eintritts endfläche 121a des Lichtwellenleiters 121 mit der Endfläche an der Eintrittsseite des Lichtwellenleiter-Halteelements 319a in einer Ebene ausgerichtet, und die Oberflächen werden gemeinsam geschliffen.

Außerdem ist die Austrittsendfläche 121b des Lichtwellen leiters 121 unter einem Winkel θ4 zu einer Ebene abgeschnit ten, die zur Mittelachse L3 des Lichtwellenleiters 121 rechtwinklig ist. Durch diesen Aufbau wird erreicht, daß, obwohl ein Teil des Lichtes im Innern an der Austrittsend fläche 121b des Lichtwellenleiters 121 reflektiert wird, das reflektierte Licht nicht die Bedingung für Totalreflektion erfüllt, nicht vollständig innerhalb des optischen Lichtwel lenleiters 121 übertragen wird und somit gedämpft ist, bevor es zur dem Halbleiterlaser 101 zugewandten Seite zurückkehrt. Somit wird wiederum kein zurückkehrendes Licht zum Halb leiterlaser 101 gesendet, und der Lichtabstrahlungsmode des Halbleiterlasers 101 bleibt stabil.

Die Austrittsendflächen der Lichtwellenleiter 121 bis 128 werden mit Hilfe eines Lichtwellenleiter-Ausrichtblocks 130 ausgerichtet, wie in Fig. 8 gezeigt. Die Mittelachsen der op tischen Lichtwellenleiter 121 bis 128 werden in einer geraden Reihe angeordnet. Fig. 9 ist eine Explosionsansicht des Lichtwellenleiter-Ausrichtblocks 130. Wie in Fig. 9 gezeigt, ist in einem Sockel 131 ein Ausrichtabschnitt 133 zum Aus richten der Austrittsendabschnitte der Lichtwellenleiter 121 bis 128 ausgebildet, und eine Anpreßplatte 139 drückt die Lichtwellenleiter 121 bis 128 auf den Sockel 131. Ein Füh rungsabschnitt 135 ist auf der dem Ausrichtabschnitt 133 abgewandten Blockeingangsseite des Sockels 131 als eine Auf lagelücke zwischen der Anpreßplatte 139 und dem Sockel 131 ausgebildet. Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, hat der Aus richtabschnitt 133 acht parallele V-förmige Aussparungen 137, die den Lichtwellenleitern 121 bis 128 zugeordnet sind. Die Tiefe jeder V-förmigen Aussparung 137 gewährleistet, daß jeder optische Lichtwellenleiter 121 bis 128 etwas über den Ausrichtabschnitt 133 hinausragt und mit der Anpreßplatte 139 angedrückt werden kann.

Vorzugsweise werden der Sockel 131 des Lichtwellenleiter-Aus richtblocks 130 aus einem Material mit einer geringeren Härte als die Lichtwellenleiter 121 bis 128, zum Beispiel Plastik, und die Anpreßplatte 139 aus einem Material mit einer größe ren Härte als der Sockel 131 hergestellt, zum Beispiel Glas. Bei der Montage wird jeder Lichtwellenleiter 121 bis 128 in die entsprechende Aussparung 137 gelegt, ein Klebstoff hinzu gefügt, und die Lichtwellenleiter werden dann durch die An preßplatte 139 fest angepreßt. Bei diesem Verfahren werden die Lichtwellenleiter 121 bis 128 in die Aussparungen 137 ge preßt, und diese verformen sich so stark wie notwendig um die Lichtwellenleiter 121 bis 128 herum. Die Lichtwellenleiter 121 bis 128 und der Lichtwellenleiter-Ausrichtblock 130 sind somit durch den Klebstoff zwischen dem Sockel 131 und der Anpreßplatte 139 dauerhaft befestigt. Bei diesem Verfahren kann die Anpreßplatte 139 eine flache Oberfläche haben, die als Referenzebene dient, gegen die die Lichtwellenleiter ge preßt werden. Da es leichter ist, eine extrem maßhaltige fla che Oberfläche als eine extrem maßhaltige Aussparung herzu stellen, erlauben die härtere Anpreßplatte 139 und die wei cheren Aussparungen 137 des Sockels 131, daß die Maßhaltig keit der V-förmigen Aussparungen 137 einen weiteren Bereich von Entwurfskenngrößen (Toleranzen) hat, während die Maßhal tigkeit der Ausrichtung der Lichtwellenleiter 121 bis 128 erhalten bleibt.

Wie in Fig. 11 gezeigt, sind die im Lichtwellenleiter-Aus richtblock 130 befestigten Austrittsendflächen der Lichtwel lenleiter 121 bis 128 so angeordnet, daß ihre Mittelachsen in einer geraden Reihe liegen. Der Lichtwellenleiter-Ausricht block 130 ist durch einen Halter (nicht dargestellt) gehalten und diagonal angebracht, so daß die die Mittelachsen der Lichtwellenleiter 121 bis 128 verbindende Gerade einen vor gegebenen Winkel γ1 zu der Hauptabtastrichtung hat. Bei dem vorgegebenen Winkel γ1 bilden die Strahlpunkte auf der Foto leitertrommel 210 eine Reihe, in der sie zueinander einen vorgegebenen Abstand in der Hauptabtastrichtung und in der Nebenabtastrichtung haben.

Fig. 12 zeigt die auf der Fotoleitertrommel 210 entstehende Reihe aus Strahlpunkten. Wenn die Lichtwellenleiter 121 bis 128 (entsprechend Objektpunkten) in der in Fig. 11 gezeigten Art aufgereiht sind, bilden die Strahlpunkte mit ihren Mit telpunkten eine Gerade, die einen vorgegebenen Winkel γ2 zu der Hauptabtastrichtung hat. Auf diese Art haben die Mittel punkte der Strahlpunkte in der Nebenabtastrichtung einen vorgegebenen Abstand zueinander, so daß sich in der Hauptab tastrichtung gebildete Abtastzeilen etwas überlappen können. Im vorliegenden Mehrstrahl-Abtastsystem sind die Halbleiter laser 101 bis 108 so ausgewählt, daß die Wellenlänge des von den Halbleiterlasern 101 bis 108 abgestrahlten Lichts, wie unten beschrieben, in einem vorgegebenen Bereich liegt.

Der Wellenlängenfehler Δλ (Einheit, nm) eines jeden Halblei terlasers 101 bis 108 bezüglich einer für alle Halbleiterlaser vorgegebenen Refe renzwellenlänge liegt in dem durch die folgende Formel (3) festgelegten Bereich:

|Δλ| < 7,6 . 10³/(α . D) (3),

wobei D eine Auflösung der Abtastvorrichtung (Einheit: Bildpunkte pro Inch (25,4 mm), dpi ist, und α die Änderung der lateralen chromatischen Aberration (Einheit: µm) pro nm Wellenlängenän derung am Rand des Abtastbereiches ist. Der Abtastbereich be stimmt ein Gebiet, in dem ein Bild erzeugt wird.

Die Größe α wird auch bestimmt als ein Abstand zwischen zwei Strahlpunkten am Rand des Abtastbereichs, wobei ein er ster Strahlpunkt durch einen Lichtstrahl mit der Refe renzwellenlänge und ein zweiter Strahlpunkt durch einen Lichtstrahl mit einer von der Referenzwellenlänge um 1 nm ab weichenden Wellenlänge gebildet wird.

Die Bedingung (3) ergibt sich aus der folgenden Formel (4):

|Δλ| . α . 10³ < 0,3 . (25,4/D) . 10⁶ (4),

in welcher der Ausdruck (25,4/D) . 10⁶ der Durch messer eines Bildpunktes ist (Einheit: nm).

Die Formeln (3) und (4) stellen den Zusammenhang her, daß beim Auftreten von lateraler chromatischer Aberration im op tischen Bilderzeugungssystem ein Wellenlängenfehler Δλ gegen über der Referenzwellenlänge in einem Bereich liegt, in wel chem die Abweichung der Lage des Strahlauftreffpunktes auf grund der lateralen chromatischen Aberration ±30% des Durch messers eines Bildpunktes (Pixel) nicht übersteigt.

Die obige Bedingung ist für eine optische Abtastvorrichtung mit einer Auflösung von 500 dpi bis 2000 dpi sinnvoll.

Wenn die Auflösung kleiner als 500 dpi ist, kann die Änderung der Abtastzeilenlänge aufgrund der lateralen chromatischen Aberration vernachlässigt werden, da das Verhältnis der Ände rung zum Durchmesser des Auftreffpunktes klein ist. D. h. die Änderung beeinflußt die Bilderzeugungsleistung, d. h. z. B. die Abbildungsqualität, nur vernachlässigbar.

Wenn die Auflösung größer als 2000 dpi ist, kann der Einfluß der Änderung der Abtastzeilenlänge auch nicht verringert wer den, wenn die Bedingung (1) erfüllt ist, da die Änderung, be zogen auf den Durchmesser des Auftreffpunktes, zu groß ist.

In der Abtastvorrichtung des Ausführungsbeispiels hat ein spezielles Beispiel die folgenden Kenngrößen: die Brennweite der Sammellinse 140 beträgt 100 mm, die Brennweite der Zylin derlinse 170 in der Nebenabtastrichtung beträgt 116 mm, die Brennweite des fθ-Linsensystems 190 beträgt in der Hauptab tastrichtung 330 mm, und die Größe α ist gleich 4,2.

In diesem speziellen Fall kann die Formel (3) wie folgt ge schrieben werden:

|Δλ| < 1,8 . 10³/D.

Beträgt weiterhin die Auflösung etwa 800 dpi, so ergibt sich der zulässige Wellenlängenfehler Δλ, bezogen auf die Refe renzwellenlänge, in diesem Beispiel zu ±2,25 nm.

Auf diese Art wird die Lageabweichung eines Bildpunktes (an den Enden einer Abtastzeile) auf der fotoleitenden Trommel auf einen Wert im Bereich von ±30% des Bildpunktdurchmessers herabgesetzt, auch wenn chromatische Aberration im fθ-Lin sensystem auftritt und wenn der Wellenlängenfehler Δλ in dem Bereich von ±2,25 nm liegt. Dabei bleibt die Ausrichtung je der Abtastzeile an den Enden einer Hauptabtastbewegung genau, d. h. die Enden der Hauptabtastzeilen liegen auf einer Geraden parallel zur Nebenabtastrichtung.

Claims

1. Mehrstrahl-Abtastvorrichtung für die Bilderzeugung, in der eine von mehreren Elementen abgegebene Strahlung an einer Ablenkeinheit (180, 200) so abgelenkt wird, daß in einem Bildbereich mehrere Abtastzeilen pro Abtastbewegung durch ein Abtastlinsensystem (190) erzeugt werden, in dem insbesondere chromatische Aberration auftritt, dadurch gekennzeichnet,
daß für einen Wellenlängenfehler Δλ (Einheit: nm) des jeweiligen Elements, bezogen auf eine für alle Elemente vorgegebene Referenzwellenlänge, folgende Beziehung gilt:
|Δλ| < 7,6 . 10³/(α . D),
wobei D eine Auflösung der optischen Abtastvorrichtung von 500 bis 2000 dpi und α die Änderung der lateralen chromatischen Aberration (Einheit: µm) pro nm Wellenlängenänderung am Rand des Bildbereiches ist.

2. Mehrstrahl-Abtastvorrichtung für die Bilderzeugung, in der eine von mehreren Elementen abgegebene Strahlung an einer Ablenkeinheit (180, 200) so abgelenkt wird, daß in einem Bildbereich mehrere Abtastzeilen pro Abtastbewegung durch ein Abtastlinsensystem (190) erzeugt werden, in dem insbesondere chromatische Aberration auftritt, dadurch gekennzeichnet,
daß für einen Wellenlängenfehler Δλ (Einheit: nm) des jeweiligen Elements, bezögen auf eine für alle Elemente vorgegebene Referenzwellenlänge, folgende Beziehung gilt:
|Δλ| < 1,8 . 10³/D,
wobei D eine Auflösung der optischen Abtastvorrichtung von 500 bis 2000 dpi ist.

3. Mehrstrahl-Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabstrahlenden Elemente einstrahlige Halbleiterlaser (101 bis 108) enthalten.