DE2647875A1

DE2647875A1 - Bildaufzeichnungsgeraet

Info

Publication number: DE2647875A1
Application number: DE19762647875
Authority: DE
Inventors: Takashi Kitamura; Koichi Masegi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1975-10-24
Filing date: 1976-10-22
Publication date: 1977-05-05
Also published as: US4198154A; JPS5252634A; JPS5932770B2; DE2647875C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildaufzeichnungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Darstellung von Halbtonwerten eines Bildes und bezieht sich insbesondere auf ein Aufzeichnungsgerät mit einer Darstellmöglichkeit für Halbtonwerte, der mit Strahlabtastung arbeitenden Art, bei welchem ein Lichtstrahl, ein Elektronenstrahl oder dergl. von der Aufzeichnungsinformation moduliert und abgelenkt wird und ein Aufzeichnungsmedium oder einen Aufzeichnungsträger abtastet, um auf diese Weise Informationen auf dem Aufzeichnungsmedium bzw. dem Aufzeichnungsträger aufzuzeichnen, wobei zumindest die Ausdehnung oder Ausbreitung des Aufzeichnungsstrahles entsprechend der Dichteninformation

709818/0765

Pe/13

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

ORJGJNAL

- «" - B 7726

oder dem Schwärzungsgrad des Bildes vergrößert oder verkleinert wird, und falls erforderlich, auch die Intensität des Strahles geändert wird, um dadurch die Darstellung von Halbtönen/ Halbtonwerten oder Grautönen des Bildes zu ermöglichen.

Auf dem Gebiet der Fotografie ist bei Verwendung eines Aufzeichnungsmaterials wie Silbersalz oder dergl. zur Darstellung der Tönungen eines Bildes eine kontinuierliche Tönungsabstufung oder Tönungsdarstellung möglich, während im übrigen in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Aufzeichnungsmaterials die Belichtungs/Dichtekennlinie oder

- I

Belichtungs/Schwärzungskennlinie, die die Änderung der Dichte oder Schwärzung in Abhängigkeit von der Belichtung angibt, einen engen linearen Bereich aufweist und daher sich bei Verwendung eines derartigen Aufzeichnungsmaterials der Nachteil ergibt, daß die erhaltene Bildwiedergabe keine Halbtöne oder Grautöne aufweist und somit qualitativ minderwertig ist, da die Dichte bzw. Schwärzung des Materials der Änderung der Dichte bzw. Schwärzung des Bildes nicht linear folgen kann. Zur Beseitigung dieses Nachteils kann bei der Aufzeichnung die Belichtung einfach erhöht oder verringert werden, jedoch reicht diese Maßnahme nicht dazu aus, die zarten Halbtonwerte des Bildes wiederzugeben.

Die bei der Elektrofotografie bzw. der elektronischen oder elektrostatischen Fotografie verwendeten Aufzeichnungsmaterialien können als Beispiele für derartige Aufzeichnungsmaterialien aufgeführt werden. Kopiergeräte, die mit diesen Aufzeichnungsmaterialien arbeiten, sind im Handel erhältlich, wobei jedoch bekannt ist, daß zur Wiedergabe von Halbtönen mittels dieser Geräte die Verwendung eines aus Rasterpunkten bestehenden Bildoriginals am wirksamsten ist. Diese Maßnahme beschränkt sich nicht auf Kopiergeräte, sondern auch im üblichen Bereich des Drückens bzw. der Drucktechnik wird eine Halbton-Wiedergabe oder Halbton-Darstellung dadurch

709818/0765

- fr - ■ B 7726

erzielt, daß ein Rasterpunktsystem verwendet wird, wenn Fotografien oder dergl. mit kontinuierlichen Tönungen gedruckt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Bildaufzeichnungs-oder Wiedergabegerät des einen Lichtstrahl oder Elektronenstrahl verwendenden Abtasttyps zu schaffen, das bei Verwendung des Rasterpunktsystems eine leistungsfähige Wiedergabe von Halbtönen oder Grautönen ermöglicht. Hierbei soll unter Verwendung eines Aufzeichnungsmediums oder eines Aufzeichnungsträgers, dessen Belichtungs/Dichtekennlinie bzw. Belichtungs/Schwärzungskennlinie einen den für die Elektrofotografie bzw. elektronische oder elektrostatische Fotografie verwendeten Aufzeichnungsmaterialien eigenen engen linearen Bereich aufweist, oder das derart behandelt ist, daß es.eine solche Kennlinie aufweist, ein Bildaufzeichnungsgerät geschaffen werden, bei dem die Ausdehnung oder Ausbreitung des auf das Aufzeichnungsmedium oder den Aufzeichnungsträger auftreffenden Strahles zur Bildung von Rasterpunkten und Darstellung von Halbtönen oder Grautönen gesteuert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird somit ein Bildaufzeichnungsgerät mit Halbtondarstellung oder Halbtonwiedergabe geschaffen, bei dem die Bildung von Rasterpunkten erzielt wird, indem der Schritt des Einf tihrens einer Aberration in den Strahl entsprechend dem Intensitätssignal des aufzuzeichnenden Bildes und der Schritt des Einstellens der auf das Aufzeichnungs-oder Wiedergabemedium auftreffenden Lichtmenge in vorteilhafter Weise vereinigt werden. Hierbei wird ein aus

709818/0765

- *- B 7726

zwei oder mehr Linsengruppen bestehendes teleskopartiges optisches System zur Steuerung der Ausdehnung oder Ausbreitung des auf das Aufzeichnungs-oder Wiedergabemedium auftreffenden Strahles entsprechend dem Intensitätssignal des Bildes verwendet, wobei ein Bauelement, das die Länge des optischen Weges mittels dieses Signals ändert, zwischen den Linsengruppen angeordnet ist und dem Strahl eine Aberration erteilt.

Vorteilhafterweise kann bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bildaufzeichnungsgerät zur Darstellung von Halbtönen sowohl ein Bauelement zur Erzielung einer Aberration des Strahles entsprechend dem Intensitätssignal des aufzuzeichnenden Bildes verwendet werden, das den elektro-optisehen Effekt ausnutzt, als auch ein Bauelement, das den akustischoptischen Effekt ausnutzt. Hierbei wird der Durchmesser des auf das Aufzeichnungsmedium oder den Aufzeichnungsträger auftreffenden Strahles durch Ausnutzung von sphärischer Aberration geändert und dadurch die Halbtöne oder Grautöne des Bildes dargestellt bzw. aufgezeichnet.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Bildaufzeichnungsgerätes in perspektivischer Sicht,

Fig. 2 A eine Ausführungsform der Strahlendehneinrichtung, die die erfindungsgemäß verwendbare Steuereinrichtung zur Steuerung der Strahlenpunktgröße darstellt,

Fig. 2 B einen Teil der Einrichtung gemäß Fig. 2A in vergrößerter Darstellung,

709818/0765

- * - B 7726

Fig. 3 eine Vorderansicht, die den erfindungsgemäß verwendbaren Druckerteil schematisch veranschaulicht,

Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Belichtung und der Bilddichte oder Bildschwärzung auf einem Aufzeichnungsmedium sowie die Beziehungen zwischen der Belichtung und dem Abstand sowie zwischen der Bilddichte oder Bildschwärzung und dem Abstand veranschaulicht,

Fig. 5 eine Darstellung, die einen winzigen Bereich des Bildes in Form eines Rechteckes und den Bereich der Schwärzungsdichte D. in Form eines Kreises veranschaulicht,

Fig. 6 ein Schaubild, in welchem die durchschnittliche Dichte oder Schwärzung über dem Wert r_Q aufgetragen ist, wobei r_Q der Radius des kreisförmigen Bereiches der Schwärzungsdichte D₁ ist,

Fig. 7 und 8 Energieverteilungen des Strahles auf dem Aufzeichnungsmedium oder Aufzeichnungsträger ,

F'ig. 9 ein Schaubild, das die Änderung des minimalen Strahldurchmessers für die Aberration veranschaulicht , ;"·

Fig. 10 A bis 10 E drei weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Punktgrößensteuerung , wobei die Fig. 10 A und 10 B eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels sind, die

709818/0765

- * - B 7726

Fig. 10 C und 10 D gleiche Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels sind und die Fig. 10 E eine Vorderansicht eines dritten Ausführungsbeispiels darstellt,

Fig. 11 A ein weiteres Ausführungsbeispiel der Punktgrößensteuerung ,

Fig. 11 B eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Punktgrößensteuerung gemäß Fig. 11 A,

Fig. 11 C ein Schaubild mit der Kennlinie der sphärischen Aberration für die Einfallshöhe von der optischen Achse des auftreffenden Strahles,

Fig. 12 A ein Blockschaltbild des elektrischen Signalsystems zur Steuerung der Punktgrößen-Steuereinrichtung , und

Fig. 12 B ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des elektrischen Signalsystems.

Für die folgende Beschreibung sei beispielhaft angenommen, daß ein Laserstrahl als Abtaststrahl Verwendung findet, so daß die folgende Beschreibung im wesentlichen auf ein Gerät gerichtet ist, das einen Laserstrahl zur Abtastung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials verwendet, und zwar insbesondere unter Bezugnahme auf einige Ausführungsformen der Erfindung, bei denen Rasterpunkte zur Darstellung von Halbtönen eines Bildoriginals Verwendet werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1, in der in perspektivischer Ansicht schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bildaufzeichnungsgeräts dargestellt ist, soll die Erfindung zunächst umrissen werden.

709818/0765

-Ψ¹- Β 7726

AO

Gemäß Fig. 1 wird der von einem Laseroszillator 101 abgegebene Laserstrahl über den Spiegel 102 auf die Eingangsöffnung eines Modulators 103 gerichtet. Der Spiegel 102, der zur Umlenkung des Strahlenganges zwecks Verringerung des von dem Gerät in Anspruch genommenen Raumes dient, kann entfallen, wenn dies nicht erforderlich ist.

Der Modulator 103 kann ein bekanntes akustisch-optisches Modulationselement sein, das den akustisch-optischen Effekt ausnutzt, oder aber ein bekanntes elektro-optisches Bauelement, das den elektro-optischen Effekt ausnutzt.

In dem Modulator 103 wird der Laserstrahl entsprechend dem Eingangssignal des Modulators stark oder schwach moduliert. Wenn für den Laseroszillator 101 ein Halbleiterlaser verwendet wird oder sogar ein Gaslaser bzw. ein Laser derjenigen Art, bei der eine Strommodulation möglich ist, oder aber ein Laser mit interner Modulation derjenigen Art, die in dem Strahlengang des in Schwingungen versetzten Strahles ein Modulationselement aufweist, so kann der Modulator 103 entfallen, und der Laserstrahl kann direkt einer Punktgrößen-Steuereinrichtung 104 zugeführt werden. Der von dem Modulator 103 abgegebene Laserstrahl wird von der Punktgrößensteuereinrichtung 104 derart gesteuert, daß die Punktgröße des Strahles auf einem Aufzeichnungsmedium oder Aufzeichnungsträger bestimmt werden kann. Wie im folgenden noch näher beschrieben wird, wird mittels der Funktionen der Punktgrößensteuereinrichtung 104 dem Strahl entsprechend dem Intensitätssignal des Bildes eine Aberration erteilt und ein Teil des Strahles teilweise aus der Phase gebracht sowie die Größe des Strahlenpunktes auf dem Aufzeichnungsmedium bzw. dem Aufzeichnungsträger gesteuert. Als Beispiel zur Erleichterung des Verständnisses läßt sich anführen, daß die Punktgrößen-Steuereinrichtung 1Ο4 realisiert werden kann, indem ein sog. Strahlendehner zur Ausdehnung bzw. Erweiterung des Durchmessers eines parallelen Strahles verwendet wird.

709818/0765

- «·- B 7726

AA

Im Falle der Verwendung eines Strahlendehners des Teleskoptyps, wie :,er in Fig. 2 A dargestellt ist, ist ein optischer Kristall 203 z.B. aus Kaliumphosphat (KH₂PO₄) oder Ammoniumphosphat (NH₄H₂PO₄), dessen Brechungskoeffizient oder Brechungsindex durch ein elektrisches Feld veränderbar ist, direkt in oder an der Brennebene einer eingangsseitigen Linsengruppe 201 angeordnet, wobei die optischen Achsen derart ausgerichtet sind, daß bei Nichtanliegen eines elektrischen Feldes der Brennpunkt einer ausgangsseitigen Linsengruppe 202 im Brennpunkt der eingangsseitigen Linsengruppe 201 liegt. Wenn kein elektrisches Feld an dem optischen Kristall 203 anliegt und der einfallende Strahl 204 eine ebene Welle ist, wirkt der optische Kristall somit als üblicher Strahlendehner, so daß ein Strahl in Form einer ebenen Welle 205 austritt, wie dies in Fig. 2A durch ausgezogene Linien dargestellt.ist. Wird dagegen ein elektrisches Feld an den optischen Kristall 203 angelegt, so verändert sich die Länge des Lichtweges in dem Kristall 203 derart, daß die Brennebene der eingangsseitigen Linsengruppe 201 und die Brennebene der ausgangsseitigen Linsengruppe 202 nicht mehr zur sammenfallen. Dies ist in Fig. 2 B detailliert dargestellt. Wenn somit eine ebene Welle als auftreffender Strahl 204 einfällt, nimmt demzufolge der austretende Strahl 205* die Form einer sphärischen Welle oder Raumwelle an, wie dies in Fig. 2B durch gestrichelte Linien veranschaulicht ist. Das . heißt, daß der austretende Strahl anstelle einer ebenen Welle eine Wellenfront darstellt, der eine Aberration erteilt worden ist.'

Der austretende Strahl 205, der den Ausgangsstrahl der Punktgrößen-Steuereinrichtung 104 darstellt (siehe Fig.l), wird sodann einem nachfolgenden optischen System zugeführt, und, wenn dieses nachfolgende optische System derart aufgebaut ist, daß bei Einfallen einer ebenen Welle der Punkt auf dem Aufzeichnungsmedium oder Aufzeichnungsträger seinen Mini-

709818/0765

- > - B 7726

maldurchmesser einnimmt, wird eine sphärische Welle dem Eingang Zugeführt _f wenn ein elektrisches Feld an den optischen Kristall 203 angelegt worden ist, so daß ein sog. Halo oder Lichthof auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums gebildet wird, was bedeutet, daß der Durchmesser des Strahles vergrößert wird. Auf diese Weise kann der Strahldurchmesser auf dem Aufzeichnungsmedium bzw. dem Aufzeichnungsträger durch den Änderungsbetrag der Länge des Lichtweges innerhalb des Kristalls 203, d.h. durch die Intensität des an den Kristall angelegten elektrischen Feldes gesteuert werden.

Im weiteren Verlauf der Beschreibung erfolgt eine noch detailliertere Beschreibung der Punktgrößen-Steuereinrichtung selbst, während zunächst das nachfolgende optische System der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung unte.r Bezugnahme auf eine Ausführungsform beschrieben werden soll, bei der die vorausgehend erläuterte Punktgrößen-Steuereinrichtung 104 des Strahlendehnertyps Verwendung findet.

Der von der Punktgrößen-Steuereinrichtung 104 abgegebene Ausgangslaserstrahl trifft auf einen polygonalen drehbaren Spiegel 105 auf, der eine oder mehrere Spiegeloberflächen aufweist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Natürlich kann ein solcher polygonaler drehbarer Spiegel durch eine bekannte Abtasteinrichtung, wie z.B. durch einen Galvanospiegel oder dergl., ersetzt werden. Der polygonale drehbare Spiegel 105 ist auf einer Welle befestigt, die von einem hodhgenauen Präzisionslager (wie etwa einem pneumatischen Lager) gehalten und gelagert wird und von einem Motor 106 (wie einem Hysterese-Synchronmotor oder einem Gleichstrom-Servomotor) mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben wird. Der von dem polygonalen drehbaren Spiegel 105 horizontal abgelenkte bzw. geschwenkte Laserstrahl 112 wird mittels einer Sammel-oder Fokussierlinse 107, die eine f-ö -Kennlinie aufweist, als Punkt auf eine lichtempfindliche Trommel 108 gerichtet. Bei üblichen

18/07Θ5

Fokussier-oder Sammellinsen ist die Position f, in der das Bild in der Bildebene abgebildet wird, bei einem Einfallwinkel Θ des Lichtes durch die Beziehung

r = f - tan Θ (1) ,

bestimmt, wobei f die Brennweite der Sammellinse ist. Der von dem bei dieser Ausführungsform der Erfindung vorgesehenen polygonalen drehbaren Spiegel 105 reflektierte Laserstrahl 112 trifft somit unter einem Einfallwinkel auf die Sammellinse 107, der sich zeitabhängig in Form einer linearen Funktion ändert. Die Bewegungsgeschwindigkeit des auf der die Bildebene darstellenden lichtempfindlichen Trommel 108 ausgebildeten Punktes ändert sich daher nicht linear und ist nicht konstant. Anders ausgedrückt, die Bewegungsgeschwindigkeit des Punktes erhöht sich an demjenigen Punkt, bei dem der Einfallwinkel größer wird. Wenn der Laserstrahl während eines vorgegebenen Zeitintervalles weiter geschwenkt worden ist, so daß eine Folge von Punkten auf der lichtempfindlichen Trommel 108 ausgebildet ist, ist daher der Abstand oder Zwischenraum zwischen diesen Punkten an den einander gegenüberliegenden Enden der Punktfolge größer als im Mittelabschaitt oder Mittelteil. Um diese Erscheinung zu vermeiden, ist die Sammellinse 107 derart ausgeführt, daß eine Kennlinie erhalten wird, die durch die Beziehung

r - f . Θ (2)

gegeben ist. Eine derartige Fokussler-oder Sammellinse 107 wird im folgenden als f-Θ-Linse bezeichnet. Wenn ein paralleler Strahl als Punkt durch eine Sammellinse gebündelt oder fokussiert wird, ist ferner der minimale Punktdurchmesser d. gegeben durch:

min

709818/0765

- Mr - B 7726

wobei f die Brennweite der Sammellinse, A die Wellenlänge des verwendeten Lichtes und A die Eingangsapertur der Sammellinse ist (wenn der Strahldurchmesser kleiner als die Apertur ist, ist A die Ausdehnung des Strahles). Es ist jedoch zu beachten, daß £ eine Konstante ist, deren Wert annähernd 1 beträgt und zum Beispiel für einen Laserstrahl, dessen Durchmesser kleiner als die Eingangsapertur ist, £ = 1,27 beträgt. Wenn f und Λ konstant sind, läßt sich ein kleinerer Punktdurchmesser d_mi erhalten, indem der Wert A vergrößert wird. Der vorausgehend beschriebene Strahlendehner 104 dient zur Erzielung eines solchen Effektes.

Vorausgehend würde derjenige Fall diskutiert, bei dem eine Wellenfront ohne jede Aberration auf die f-©-Linse auf trifft. Wenn eine Wellenfront mit einer gewissen Aberration auf die f-9-Linse auftrifft, gilt für den Strahldurchmesser auf dem Aufzeichnungsmedium:

^t4»'

wobei K die Wellenzahl des Lichtes, f die Brennweite der f-©-Linse, A die Ausdehnung des Laserstrahls und C der Aberrationskoeffizient des noch näher zu beschreibenden Strahlendehners sind. Wenn der zu beschreibende Aberrationskoeffizient 0 ist, entspricht Gleichung (4) Gleichung (3), vorausgesetzt, daß €. * y/T ist. Ein Strahlendetektor 118 ist vorgesehen, der einen schmalen Einlaßschlitz aufweist und ein schnell ansprechendes fotoelektrisches Wandlerelement (z.B. eine PIN-Diode) aufweist. Der Strahlendetektor 118 erfaßt die Stellung des abgelenkten bzw. geschwenkten Laserstrahls und gibt ein Erfassungssignal ab, das die zeitliche Steuerung der Abgabe des Eingangssignals an den Modulator 103 zum Aufbringen einer gewünschten Lichtinformation auf die lichtempfindliche Trommel festlegt. Hierdurch können der Fehler in der Teilungsgenauigkeit einer jeden reflektierenden Oberfläche des polygonalen drehbaren Spiegels 105 und die von

709818/0765

- Vt - B 7726

45·

Unregelmäßigkeiten dec Drehbewegung des drehbaren Spiegels herrührende Fehlsynchronisation der Signale in horizontaler Richtung in hohem Maße verringert werden, so dafi eine gute Qualität bei der Abbildung des Bildes erzielt wird und außerdem die für den polygonalen drehbaren Spiegel 105 und den Antriebsmotor 106 erforderlichen Genauigkeitstoleranzen vergrößert werden können, wodurch sich die Herstellungskosten senken lassen.

Der abgelenkte, modulierte und von der Punktgrößen-Steuereinrichtung 104 defokussierungsgesteuerte Laserstrahl 112 wird auf die lichtempfindliche Trommel 108 geworfen, um auf dieser ein latentes Bild auszubilden, das sodann mittels eines elektrofotografischen Verfahrens zu einem sichtbaren Bild entwickelt, auf glattes Papier bzw. sog. Planopapier übertragen und fixiert und schließlich als sog. Hartkopie ausgegeben wird.

Ein Aufzeichnungsabschnitt 110 soll im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert werden.

Ein Beispiel für das elektrofotografische Verfahren, das erfindungsgemäß anwendbar ist, läßt sich z.B. der US-Patentschrift 3 666 363 entnehmen, bei welchem Verfahren die Isolierschicht der lichtempfindlichen Trommel 108, die grundsätzlich eine elektrisch leitfähige Unterlage oder Gegenelektrode , eine fotoelektrisch leitfähige Schicht und eine Isolierschicht aufweist, von einer ersten Korona-Aufladeeinrichtung 109 gleichmäßig positiv oder negativ voraufgeladen wird, die Ladung mit der zu der Voraufladung entgegengesetzten Polarität in dem Zwischenraum zwischen der fotoelektrisch leitfähigen Schicht und der Isolierschicht oder innerhalb der fotoelektrisch leitfähigen Schicht eingefangen wird, wonach der Laserstrahl 112 auf die aufgeladene Oberfläche der Isolierschicht gerichtet wird, während mittels einer Wechselstrom-KDronaaufladeeinrichtung no eine Wechselstrom-

709818/0765

B 7726

Ah

Koronaentladung auf die gleiche Oberfläche gerichtet wird, so daß ein sich aus der Oberflächenpotentialdifferenz entsprechend der Hell-Dunkel-Vorlage des Laserstrahls 112 ergebendes Ladungsbild auf der isolierenden Oberflächenschicht ausgebildet wird, worauf die gesamte Oberfläche der isolierenden Schicht zur Ausbildung eines elektrostatischen latenten Bildes mit hohem Kontrast auf der isolierenden Oberflächenschicht gleichmäßig belichtet wird, das elektrostatische Bild sodann mittels einer Entwicklungseinrichtung 113 und mit Hilfe eines im wesentlichen aus aufgeladenen Tonerpartikeln bestehenden Entwicklers zu einem sichtbaren Bild entwickelt wird, woraufhin das sichtbare Bild durch Verwendung eines internen oder externen Feldes auf einen Aufzeichnungsträger wie z.B. Papier oder dergl. übertragen wird und sodann das übertragene Bild mittels einer Fixiereinrichtung 115, die aus einer Infrarotlampe oder einer erwärmten Platte besteht, fixiert wird, wodurch ein elektrofotografisch gedrucktes Bild erhalten wird. Nach der Bildübertragung wird die Oberfläche der Isolierschicht von einer Reinigungseinrichtung 116 gereinigt, um sämtliche restlichen aufgeladenen Partikel von der Schicht zu entfernen, so daß die lichtempfindliche Trommel erneut für eine Wiederverwendung zur Verfügung steht.

In Fig. 3 bezeichnen die Bezugszahl 114 eine BiIdübertragungs-Koronaentladeeinrichtung und die Bezugszahl 117 eine Stab-Koronaentladeeinrichtung zum Anpressen der Entwicklerflüssigkeit, wenn der Entwickler in flüssiger Form verwendet wird. In den Fig. 1 und 3 bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Bauteile.

Wird bei dem vorstehend beschriebenen elektrofotografischen Verfahren eine WechselstroBi'-Koronaentladungseinrichtung verwendet, so soll die Frequenz f_Q der Wechselspannung vorzugsweise eine derartige Relation zu der ümfangs-

709818/0765

B 7726

geschwindigkeit V der lichtempfindlichen Trommel aufweisen, daß f_Q^ g- gilt, wobei P eine Konstante ist, die von solchen Faktoren wie der elektrostatischen Kapazität des lichtempfindlichen Mediums, der Breite der Wechselstrom-Entladungsfläche und den Entwicklungsbedingungen bestimmt wird.

Als weiteres mögliches Beispiel hinsichtlich des anwendbaren elektrofotografischen Verfahrens sei erwähnt, daß es möglich ist, die Wechselstrom-Koronaentladung auf die Oberfläche der Isolierschicht nach dem ersten Aufladungsschritt aufzubringen, um auf diese Weise die Ladung auf der Oberfläche der Isolierschicht abzuschwächen, und dann den Laserstrahl als Informationssignal auf die Oberfläche der Isolierschicht zu richten, um darauf ein der Hell-Dunkel-Vorlage des Laserstrahls entsprechendes elektrostatisches Bild auszubilden, woraufhin der Entwicklungsschritt und der darauffolgende Verfahrensschritt in der gleichen Weise ausgeführt werden, wie dies bereits vorausgehend beschrieben ist.

Bei beiden vorstehend erläuterten Verfahrensarten kann beim zweiten Verfahrensschritt anstelle der Wechselstromentladung eine zweite Koronaentladung vorgenommen werden, deren Polarität zu der Polarität der im ersten Verfahrensschritt erfolgten Aufladung entgegengesetzt ist, während die anderen .Verfahrensschritte den bereits vorstehend erläuterten Verfahrensschritten entsprechen können.

Für das vorausgehend erläuterte Ausführungsbeispiel eines Aufzeichnungssystems des mit einem Laserstrahl arbeitenden Abtasttyps, soll im folgenden die Darstellung von Halbtönen durch Änderung des Strahldurchmessers auf dem Aufzeichnungsmedium oder Aufzeichnungsträger mit Hilfe der Punktgrößensteuereinrichtung detailliert beschrieben werden.

709818/0765

B 7726

Der auf das Aufzeichnungsmedium oder den Aufzeichnungsträger gerichtete und fokussierte Laserstrahl bewirkt eine Dichten-oder Schwärzungsverteilung auf dem lichtempfindlichen Medium entsprechend der Belichtungs/Dichtekennlinie bzw. Belichtungs/Schwärzungskennlinie des Aufzeichnungsmediums. Fig. 4 veranschaulicht die Umsetzung des Laserstrahls in die Dichte-oder Schwärzungsverteilung, die sich bei einem Aufzeichnungsmedium ergibt, dessen Belichtungs/ Schwärzungskennlinie einen engen linearen Bereich aufweist, in dem die Änderung der Schwärzung in Abhängigkeit von der Belichtung linear verläuft, oder bei einem Aufzeichnungsmedium, das derart behandelt worden ist, daß es eine solche Kennlinie aufweist. Mit der Bezugszahl 402 ist die Belichtungs/Schwärzungskennlinie bezeichnet. Der auf das Aufzeichnungsmedium oder den Aufzeichnungsträger gerichtete Laserstrahl, weist annähernd eine Gauß'sche Verteilung 401 auf, die in einen Kreis 404 mit dem Radius r_Q und der Dichte oder Schwärzung D, umgesetzt wird. Obwohl der lineare Bereich der Belichtungs/Schwärzungskennlinle des Aufzeichnungsmediums eng ist, weist das Aufzeichnungsmedium irgendeinen linearen Bereich bei einer beliebigen Rate oder einem beliebigen Betrag auf, so daß die Kreisfläche des Kreises 404 mit dem Radius r_Q eine mittlere Dichte oder Schwärzung zwischen den Werten D_Q und D. aufweist. Im folgenden soll dies ein wenig genauer mathematisch erläutert werden.

Die Energie des Laserstrahls auf dem Aufzeichnungsmedium kann'der Gauß'sehen Verteilung angenähert werden, d.h., der folgenden Gleichung:

^{2 x}tot ^2(x + y²)

Kx,y) = ijp. e~ ο ... .(5)

709818/0765

B 7726 j

wobei I_{t t} die Gesamtenergie bezeichnet, und w_g die Ausdehnung des Strahles. Wird nun angenommen, daß die Dichte oder Schwärzung des Aufzeichnungsmediums sich von dem Wert D_Q auf den Wert D₁ vor und nach der Belichtung Έ^ ändert, so gilt für den Durchmesser des Kreises 404 mit der Dichte oder Schwärzung D₁:

wobei T die Belichtungszeit bezeichnet,

Der Durchmesser des Kreises mit der Dichte oder Schwärzung P₁ kann daher vergrößert oder verkleinert werden, indem der Strahldurchmesser W₃ des Laserstrahls, seine Gesamtenergie I_{t t} und die Belichtungszeit als veränderbare Größen in die Betrachtung einbezogen werden. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache soll die Darstellung von Halbtönen eines Bildes im folgenden erläutert werden.

Es sei ein bestimmter winziger Bereich betrachtet (der die Fläche B und die Dichte oder Schwärzung D_Q aufweisen soll), mit dem zusammen ein Bereich der Dichte oder Schwärzung D. (dessen Fläche C sein soll) vorbereitet werden soll. Die mittlere Dichte oder Schwärzung dieses winzigen Bereiches ist dann:

DC + (B - C)D₀

D₁-C

Wenn D_Q=0 ist, nimmt dieser Ausdruck somit den Wert-g— an. Wenn z.B. der winzige Bereich ein Quadrat ist und der Bereich der Dichte oder Schwärzung D₁ ein Kreis, wie dies in Fig.5

709818/0765

- *?■ - B 7726

dargestellt ist, ist die mittlere Dichte oder Schwärzung gegeben durch:

L²

Wenn dies der Fall ist, ergibt sich beim Auftragen der mitt-

2 leren Dichte oder Schwärzung über r das Schaubild gemäß Fig. 6, wobei die maximale Dichte oder Schwärzung nicht den Wert D-, sondern den Wert η- D^ aufweist. Damit sich für die maximale Dichte oder Schwärzung D₁ ergibt, kann ein optisches System zur Umwandlung der Form des Strahles in ein Quadrat, z.B. eine zylindrische Linse, in der Mitte des Lichtweges oder Strahlenganges angeordnet werden.

Im folgenden soll ein System erläutert werden, bei dem nicht ein derartiges optisches System Verwendung findet, jedoch trifft die gleiche Diskussion ^auch auf den umgekehrten Fall zu.

Aus der vorausgehend erläuterten Gleichung 8 ergibt sich, daß die Halbtöne durch Veränderung des Wertes r_Q dargestellt werden können.

Im Folgenden soll ein spezifisches Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Veränderung des Wertes r_Q erläutert werden.

Bei dem Strahlendehner des in den Fig. 2A und 2B dargestellten Typs ist z.B. ein elektro-optisches Bauelement, etwa aus Kaliumphosphat oder Ammoniumphosphat, das eine Dicke 1 aufweist, in der Nähe des gemeinsamen Brennpunktes der

709818/0765

B 7726

ersten Linsengruppe 101 und der zweiten Linsengruppe 202 zwischen diesen Linsengruppen angeordnet. Der optische Abstand zwischen den Linsengruppen 201 und 202 beträgt 1. + I₂ + η (E) χ 1 s f_χ + f₂ + Δ (E), wobei der Ausdruck η (E) anzeigt, daß der Brechungsindex oder Brechungskoeffizient des Kristalles sich bei Anlegen einer Spannung E ändert (elektro-optischer Effekt).

Wenn ein Laserstrahl (der annähernd als Gauß¹scher Strahl bzw. als Strahl mit einer Gauß-Verteilung angesehen werden kann), der durch den Ausdruck:

O <

r~ . Kor'

e" 2 ⁺ ^X 2R
w

repräsentiert wird, auf ein derartiges optisches System auftrifft, ist der austretende Laserstrahl proportional dem Ausdruck:

2 ,., 2
r _{+ ±} K°r _σ 2

w '=Mw M=

S S f

=M²R

σ =

2f(f

Der austretende Laserstrahl weist somit einen Aberrationsterm KCTr auf. Wenn dieser Strahl auf die vorausgehend erläuterte f-9-Linse fällt, wird der Strahldurchmesser im Vergleich zu demjenigen Fall, bei dem keine Aberration vorliegt, gedehnt. Das Ausmaß der Dehnung ist bereits in Verbindung mit der ί-θ-Linse vorausgehend beschrieben worden.

709818/0765

B 7726

Durch eine solche entsprechende Steuerung der an das innerhalb des Strahlendehners 104 angeordnete elektro-optische Bauelement angelegten Spannung ist es möglich, dem aus dem Strahlendehner austretenden Strahl eine variable Aberration zu erteilen und auf diese Weise den Durchmesser des auf das Aufzeichnungsmedium gerichteten Strahls zu variieren. Hierbei wird die Spitzenleistung des Strahles aufgrund der Vergrößerung des Strahldurchmessers verringert, so daß der Modulationspegel des Modulators 103 geändert werden muß, um die Spitzenleistung wieder zu erhöhen.

In Fig. 7 ist die Energieverteilung des Strahles auf dem Aufzeichnungsmedium veranschaulicht. Es ist ersichtlich, daß der Spitzenwert abfällt, da der Strahldurchmesser von einer Verteilung 701 auf eine Verteilung 7O2 verbreitert bzw. ausgedehnt wird. In Fig. 8 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem, wenn eine verengte Strahlverteilung 803' vorliegt, der Spitzenwert verringert wird, um eine Verteilung 803 zu erhalten, die den gleichen Spitzenwert aufweist wie eine Verteilung 804. Es ist ersichtlich, daß in diesem Falle das lichtempfindliche Medium bei der Verteilung 804 in ausreichendem Maße gesättigt ist, so daß ein erforderlicher maximaler Punktdurchmesser gebildet bzw. erhalten wird. Dies bedeutet z.B., daß der Ausdruck in Gleichung 5, der

die Energieverteilung des Laserstrahls bezeichnet, konstant gehalten wird. Da der Strahldurchmesser auf dem Aufzeichnungsmedium durch Gleichung 4 gegeben ist, ergibt sich für den Wert w_ in Gleichung 5:

² ». ■ If V * * "² °^{2 A}' ...-(9)

demzufolge ergibt sich die mittlere Dickte oder Schwärzung unter Verwendung der Gleichungen 6 und 8 wie folgt:

πθ /8f\2 , . _V2. 2 Λ, _ tot* " ,._. ~ö" ^kT^ ( 1 + K ff A ) · log ———jr-—— - ο . .(10)

7098 18/0765

B 7726

Wenn die Spitzenleistung des Laserstrahls konstant gehalten wird, ist die Dichte proportional zu:

O² ( 1 ₊ K² tf² A⁴) . Ain

Diese Gleichung zeigt, daß die Dichte bzw. Schwärzung bei Einführen oder Auftreten einer Aberration verändert wird.

In Fig. 9 ist die Änderung des Strahldurchmessers ^dmin ^{für eine} ^tercation (7Ά² aufgetragen. In diesem Schaubild bezeichnen f die Brennweite der f-6-Linse, λ die verwendete Wellenlänge, K'die verwendete Wellenzahl, A den Strahldurchmesser des auf die f-Q-Linse fallenden Strahles und <T den Aberationskoeffizienten. Aus Gleichung 10 sowie Fig. 9 1st ersichtlich, daß der Strahldurchmesser d . verändert wird, indem dem Strahl einfach eine leichte Aberration erteilt wird. Dies wiederum bedeutet, daß die Dichte oder Schwärzung in großem Maße durch Erteilung einer geringen Aberration geändert werden kann. Dies zeigt, daß das beschriebene Verfahren zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Durchmessers des Kreises mit der Dichte oder Schwärzung D₁ wesentlich wirksamer ist als das Verfahren, bei dem lediglich die Gesamtenergie des Laserstrahls verändert wird. Dies hängt einfach davon ab, welchem Term der die Dichte oder Schwärzung bezeichnenden Gleichung 10 die Dichte oder Schwärzung proportional 1st, dem auf den Strahldurchmesser bezogenen Term d _.,_ oder dem Term

' I . T

log χ ₉

der sich auf die Gesamtenergie I_tot des Laserstrahls bezieht. Wenn die Intensität I_tQt allein geändert wird, wird der Strahldurchmesser mit der Dichte oder Schwärzung D₁ lediglich logarithmisch geändert und das Änderungsmaß wird gering sein, was zu dem Ergebnis führt, daß ein großer dynamischer

709818/0765

B 7726

fr

Änderungsbereich der Dichte oder Schwärzung nicht erhalten werden kann. Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren oder eine Aufzeichnungsweise vorgeschlagen, bei der ein großer dynamischer Bereich der Dichte oder Schwärzung gewährleistet ist, indem der AberrationskoeffizientC zur Änderung des Strahldurchmessers d . geändert wird und außerdem, falls erforderlich, auch der Wert I_tot verändert wird, um die Aufzeichnung eines Bildes zu ermöglichen.

Zur beispielhaften Erläuterung der Punktgrößen-Steuereinrichtung ist bisher der Vorgang zur Erzielung einer sphärischen Aberration beschrieben worden, und zwar insbesondere eine Maßnahme zur Erzielung dieser Aberration durch Anordnung eines elektro-optischen Bauelementes in dem teleskopartigen optischen System, jedoch sind das Verfahren bzw. die Maßnahmen zur Steuerung der Punktgröße nicht auf das vorausgehend beschriebene Verfahren bzw. die vorausgehend beschriebenen Maßnahmen beschränkt, sondern die Punktgröße kann natürlich auch mittels eines Verfahrens gesteuert werden, bei dem bewirkt wird, daß zumindest ein Teil des Laserstrahls eine Phasendifferenz aufweist, wodurch teilweise eine Aberration erzeugt und dadurch die Punktgröße gesteuert wird.

Weitere Beispiele der Maßnahmen zur Steuerung der Punktgröße sind in Fig. 10 veranschaulicht. Das Verfahren bzw. die Maßnahmen gemäß den Fig. 1OA und 1OB beziehen sich auf diejenige Art, bei der ein Material oder eine Substanz 1004, mit dessen Hilfe der elektro-optische Effekt erzielbar ist, in dem Lichtweg oder Strahlengang angeordnet wird, um dem Strahl teilweise eine Aberration . zu erteilen. Stoffe, mit deren Hilfe sich der elektro-optische Effekt erzielen läßt, umfassen Flüssigkeiten, die den Kerr-Effekt aufweisen, wie z.B. Nitrobenzol oder Schwefelkohlenstoff bzw. Kohlenstoff^disulfid, sowie diejenigen Stoffe, die den Pockels-Effekt aufweisen, wie z.B. Kaliumphosphat (K^PO₄), Ammoniumphosphat

709818/0765

- B 7726

(NH₄H₂PO₄), LiNbO₃, LiTaO₃ oder dergleichen, und jeder dieser Stoffe ist erfindungsgemäß verwendbar. Wenn Kaliumphosphat (KDP) als Substanz oder Stoff 1004 verwendet wird, dienen die Anordnungen gemäß den Fig. 1OA und 1OB zur Verringerung der an dem Kaliumphosphat-Kristall anliegenden Spannung.

Eine ebene Welle 1001 wird mittels zylindrischer Linsen 1002 und 1003 einer einseitigen Komprimierung unterworfen und gelangt in den Kaliumphosphatkristall 1004 als Strahl mit einer rechteckig ausgebildeten Querschnittsform 1001'. Wie in Fig. 1OB dargestellt ist, sind Elektroden 1005 an dem Kaliumphosphatkristall 1004 angebracht, über die der Strahl einem unregelmäßigen elektrischen Feld ausgesetzt wird. Wenn keine Spannung an dem Kaliumphosphatkristall 1004 anliegt, tritt die durch eine Endfläche des Kaliumphosphatkristalles 1004 eingefallene ebene Welle in gut geglättetem Zustand aus der anderen Endfläche ohne jede Aberration aus, woraufhin sie wiederum mittels zylindrischer Linsen 1006 und 1007 zu einer ebenen Welle geformt wird. Liegt jedoch eine Spannung an den Elektroden 1005 an, so bewirkt die Unregelmäßigkeit dieser Elektroden, daß eine Uregelmäßigkeit des Brechungsindexes oder Brechungskooffizienten in dem Kaliumphosphatkristall 1004 auftritt, wodurch eine Wirkung erzielt wird, die ähnlich der sog. Schlierenbildung ist. Hierdurch wird der Wellenfront des in den Kaliumphosphatkristall eindringenden Strahls eine Phasendifferenz erteilt, so daß der aus den zylindrischen Linsen 1006 und 1007 austretende Strahl anstatt in Form einer ebenen Welle in Form einer Wellenfront mit einer Aberration austritt. Hierauf wird der Strahl der mit einer Aberration austretenden Wellenfront wie im Falle des teleskopartigen optischen Systems durch ein nachfolgend angeordnetes optisches System gedehnt bzw. erweitert und bildet einen großen Punkt auf dem Aufzeichnungsmedium.

709818/0765

- B 7726

Im Gegensatz zu der in Fig. 1OA dargestellten Transmissionsanordnung stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel eine Reflektionsanordnung dar, mittels der sich jedoch die gleiche Leistung wie mit der Transmissionsanordnung erzielen läßt. Die auf dem Reflektionsprinzip basierende Anordnung ist in den Fig. IOC und IOD dargestellt.

Diese alternative Ausfuhrungsform entspricht den Ausführungsformen gemäß den Fig.1OA und 1OB mit lediglich der Ausnahme, daß sie auf dem Reflektionsprinzip basiert. Der Einfallwinkel des einfallenden Strahls 1021 ist derart eingestellt, daß an der Oberfläche 1023 des Kaliumphosphatkristalls 1022, an dem Elektroden 1024 befestigt sind, eine Totalreflektion erfolgt. Die Elektroden 1024 sind unregelmäßig auf der Oberfläche 1023 des Kaliumphosphatkristalls 1022 angeordnet, und wenn keine Spannung an sie angelegt ist, weist der Kristall einen gleichmäßigen Brechungsindex auf, so daß der auftreffende Strahl 1021 als ein Ausgangsstrahl 1025 austritt, dessen Wellenfront ungestört verläuft. Wird jedoch eine Spannung an die Elektroden 1024 angelegt, so ändert sich der Brechungsindex oder Brechungskoeffizient in dem Kristall an der Stelle zwischen der positiven und der negativen Elektrode aufgrund des elektrischen Feldes, so daß die Wellenfront in der Ebene der Totalreflektion gestört wird. Der Ausgangsstrahl 1025 weist somit eine gestörte Wellenfront auf, und stellt nicht länger eine ebene Welle dar, so daß er nach Hindurchtreten durch ein nachfolgend angeordnetes optisches System einen stark verbreiterten Punkt auf dem lichtempfindlichen Medium bildet. Bei beiden vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Betrag der Störung der Wellenfront eine Funktion der Änderung des partiellen Brechungsindexes, und da die Änderung des Brechungsindexes eine Funktion der angelegten Spannung ist, ist es möglich, primär die angelegte Spannung und die Punktgröße auf dem lichtempfindlichen Medium in eine gegenseitige Wechselbeziehung zueinander zu setzen und aufeinander abzustimmen,

709818/0765

B 7726

und die Steuerung der Bunktgröße durch entsprechende Formgebung und Anordnung der Elektroden vorzunehmen.

In Fig. 10 E ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens bzw. einer Anordnung zur Steuerung der Punktgröße dargestellt. Hierbei wird eine auf dem Reflektionsprinzip basierende Steuerung unter Verwendung des teleskopartigen optischen Systems gemäß den Fig. 2A und 2B durchgeführt. Der einfallende Strahl 1031 wird durch ein optisches Eingangssystem 1032 geführt und in der Nähe einer reflektierenden Oberfläche 1034 fokussiert bzw. gebündelt, die auf der Oberseite eines elektrisch deformierbaren Bauelementes 1033 vorgesehen ist. Der reflektierte Strahl wird mittels eines optischen Ausgangssystems 1035 in eine ebene Welle umgewandelt und ergibt sodann einen Ausgangsstrahl 1036. Zu diesem Zweck ist der Abstand I₁+ I₂ zwischen dem optischen Eingangssystem 1032 und dem optischen Ausgangssystem 1035 zunächst derart eingestellt und vorgegeben, daß er gleich der Summe der Brennweiten der beiden optischen Systeme ist, d.h., daß er dem Betrag F. + F_ entspricht.

Bei Anlegen einer Spannung an das elektrisch deformierbare Element 1033 wird das elektrisch deformierbare Element in Richtung des Pfeils 1037 entsprechend der anliegenden Spannung verformt (der Betrag der Änderung des Lichtweges oder Strahlenganges ist Δ.1) , so daß sich die Länge des Lichtweges bzw. Strahlenganges um Λ 1 auf den Wert I₁ + + Δ 1 ändert. Aufgrund dieser Tatsache ist der aus der Ausgangslinse 1035 austretende Strahl ein nicht kOllimierter bzw. nicht parallel verlaufender Strahl, dem eine Aberration gleichermaßen erteilt worden ist, wie dies bereits in Verbindung mit den Fig. 2A und 2B vorausgehend beschrieben wurde. Hierbei ist der Betrag der Aberration wiederum eine Funktion des Wertes Δ 1, und da der Wert Λ 1 eine Funktion der anliegenden Spannung ist, läßt sich der Betrag der Aberation durch Änderung der angelegten Spannung steuern. Auf diese

709818/0765

B 7726

Weise kann die Punktgröße auf dem lichtempfindlichen Medium durch die angelegte Spannung gesteuert werden»

Im folgenden soll ein weiteres Ausführungsbeispiel der Punktgrößensteuerung unter Bezugnahme auf die Fig.HA und HB erläutert werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist insofern gleich dem vorausgehend beschriebenen Ausführungsbeispiel als die Punktgröße durch Ausnutzung einer Aberration vergrößert wird, unterscheidet sich jedoch von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dahingehend, daß ein Bauelement, welches den akustisch-optischen Effekt ausnutzt, als Bauelement mit einem variablen Brechungsindex oder Brechungskoeffizienten Verwendung findet.

In Fig. HA sind die Einzelheiten einer optischen Einrichtung, mit einem derartigen Bauelement wiedergegeben, während in Fig.HB das den akustisch-optischen Effekt ausnutzende Bauelement vergrößert dargestellt ist. Das den akustisch-optischen Effekt ausnutzende Bauelement 1203 ist direkt nahe der bzw. in der Brennebene einer Eingangslinsengruppe 1201 angeordnet (die in der Fig. als einzelne Linse dargestellt ist). Wenn eine Ultraschall-Normalwelle mit einer vorgegebenen Frequenz dieses Bauelement durchläuft, bzw. sich in diesem Bauelement ausbreitet, wird ein Hauptstrahl 1206 unter einem Bragg'sehen Winkel von 2 Θ bezogen auf einen Null-Grad-Strahl 1205 reflektiert. Der Bragg'sehe Winkel ö_ läßt sich allgemein ausdrücken durch:

D' '

wobei λ die Wellenlänge des Lichtes,-A. die Wellenlänge der Ultraschallwelle, ν die Geschwindigkeit der Ultraschallwelle und f_ß die Frequenz der Ultraschallwelle sind.

Die optischen Achsen der Ausgangslinsengruppe 1202 sind derart ausgerichtet, daß der Brennpunkt der Ausgangs-

.709818/0765

- 2-β- - B 7726

linsengruppe bezogen auf den Hauptstrahl an der Stelle des Brennpunktes der Eingangslinsengruppe 1201 liegt, wenn die Ultraschall-Normalwelle das Bauelement 1201 durchläuft bzw. in diesem fortschreitet.

Wenn somit die Ultraschall-Normalwelle das Bauelement 1203 durchläuft bzw. in diesem fortschreitet, wird der Null-Grad-Strahl 1205 von einer Abschirmungsplatte 1208 abgefangen, während allein der Hauptstrahl 1206 in kollimiertem bzw. parallel verlaufendem Zustand durch die Ausgangslinsengruppe 1202 geführt wird und als ebene Welle austritt, die keine sphärische Aberration aufweist. Anschließend wird der Strahl in kollimiertem Zustand auf die Eingangsöffnung des Strahlendehners 104' gerichtet und durchläuft dessen Mitte, wobei der Strahldurchmesser eine Expansion erfährt, woraufhin der Strahl durch den Abtaster 105 und die f-ö Linse 107 tritt und auf das lichtempfindliche Medium 108 fällt. Die optischen Achsen der jeweiligen Bauelemente sind derart eingestellt und ausgerichtet, daß sich dieser Strahlengang ergibt.

Wenn eine von der Ultraschall-Normalwelle abweichende Ultraschallwelle, z.B. eine Ultraschallwelle mit einer höheren Frequenz als die Frequenz der Ultraschall-Normalwelle, durch das den akustisch-optischen Effekt ausnutzende Bauelement 1203 geführt wird bzw. in diesem fortschreitet, wird der Hauptstrahl 12O6¹ unter einem größeren Bragg'sehen Winkel Θ ₂ reflektiert, wie dies durch eine gestrichelte Linie 1206' in Fig. 11 bezeichnet ist. Dieser Strahl durchläuft die Ausgangslinsengruppe 1202 und ergibt einen Strahl, der zwar parallel zu der optischen Achse verläuft, jedoch zu dieser einen Abstand d' aufweist, wie es Fig. HA zu entnehmen ist. Wenn ein derartiger Strahl mit einem Abstand d¹ zu der optischen Achse in den Strahiendehner 104* eintritt, erzeugen die Linsen des Strahlendehners eine sphärische Aberration entsprechend der Eintrittshöhe oder Einfallshöhe d".

709818/0765

T B 7726

Diese Beziehung ist in Fig. HC veranschaulicht. Dem SChaubild gemäß Fig. HC ist zu entnehmen, daß entsprechend dem Bragg'sehen Winkel Θ die Eintrittshöhe oder Einfallhöhe zu der optischen Achse des in das auf den Strahlendehner folgende optische System eintretenden Strahles geändert wird, wobei der Betrag der sphärischen Aberration ebenfalls geändert wird, so daß der Betrag der sphärischen Aberration und dementsprechend der Strahlenpunktdurchmesser auf dem Aufzeichnungsmedium gesteuert werden kann, indem der Bragg'sehe Winkel oder die Frequenz der in das Bauelement 1203 eintretenden Ultraschallwelle geändert werden.

Vorstehend wurde die Änderung des Bragg'sehen Winkels in bezug auf einen Strahl beschrieben, der in das Bauelement 1203 unter einem bestimmten Winkel eintritt, jedoch ist es hinsichtlich eines senkrecht hierzu in das Bauelement 1203 eintretenden Strahles ebenfalls durch das Raman-Nath-Beugungsphänomen bekannt, daß der Austrittswinkel eines derartigen Strahles mittels der Frequenz der durch das Bauelement 1203 fortschreitenden Ultraschallwelle gesteuert werden kann. Bei jedem der vorausgehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wirkt der in Fig. 1 dargestellte Modulator 103 auch als Reflektor oder Ablenkeinheit, wodurch die beabsichtigte Wirkung erzielt wird.

Es sei erwähnt, daß die Punktgrößensteuerung nicht auf die vorausgehend beschriebenen Ausführungsbeispiele einer Punktgrößen-Steuereinrichtung beschränkt ist, sondern daß im Rahmen der Erfindung weitere Maßnahmen und Modifikationen möglich sind. :

Nachstehend soll nun ein elektrisches Signalsystem zur Steuerung der verschiedenen Ausführungsformen der Punktgrößen-Steuereinrichtung beschrieben werden. In Fig. 12A ist ein Blockschaltbild des elektrischen Signalsystems dargestellt. Mit der Bezugszahl 1101 ist ein Video-Signal-

709818/0765

B 7726

generator bezeichnet, der im einzelnen ein Gerät zur Versorgung einer Druckereinheit mit Videosignalen sein kann, welche denjenigen Signalen entsprechen, die von einer Kamera bei Verwendung verschiedener Bildaufnahmeröhren, einer Videoplatte, einem Videoband, einer Speicherröhre oder dergl. abgegeben werden, wobei diese Signale auch direkte oder indirekte Signale von einem Rechner umfassen. Das von dem Videosignalgenerator 1101 abgegebene Bildintensitätssignal oder Bildhelligkeitssignal wird einer Modulationssteuerschaltung 1102 sowie einer Punktgrößensteuerschaltung 1103 zugeführt. Die Modulationssteuerschaltung 1102 weist Schaltungen wie eine Schaltung zur Umsetzung des BiIdintensitäts-oder Bildhelligkeits-Eingangssignals in ein Treibersignal für einen Modulator 1105 sowie eine /"-Korrekturschaltung zur Einhaltung oder Aufrechterhaltung der Linearität des Bildes auf. In ähnlicher Weise weist die Punktgrößen-Steuerschaltung 1103 Schaltungen wie eine Schaltung zum Antrieb der Punktgrößen-Steuereinrichtung 1106 und eine Schaltung zur Durchführung einer /"-Korrektur über die Punktgröße auf.

Das von der Modulationssteuerschaltung 1102 abgegebene Signal wird dem Modulator 1105 zugeführt, wodurch die Menge des modulierten Lichtes entsprechend der Intensität des Bildsignals gesteuert wird.

Das von der Punktgrößen-Steuerschaltung 1103 abgegebene Signal wird der Punktgrößen-Steuereinrichtung zugeführt, die der vorausgehend mit der Bezugszahl 104 bezeichneten Punktgrößen-Steuereinrichtung entspricht, wodurch der Betrag der Aberration des aus der Punktgrößen-Steuereinrichtung 1106 austretenden Lichtes entsprechend der Intensität des Bildsignals gesteuert wird. Andererseits tritt der von dem Laseroszillator 1104 abgegebene Strahl in den Modulator 1105 ein und wird dort entsprechend der Intensität des Videosignals moduliert, woraufhin er der Punktgrößen-Steuerein-

^09818/0765

* B 7726

richtung 1106 zugeführt wird. Dort wird dem Strahl eine Aberration wiederum entsprechend der Intensität des Bildsignals erteilt, woraufhin er einem optischen Abtastsystem 1107 zugeführt wird. Beider vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist das Abtastsystem 1107 ein Polygon-Abtaster. Der von dem Polygon-Abtaster 1107 ausgehende Strahl durchläuft eine Sammellinse 1108, wodurch er gebündelt und auf eine lichtempfindliche Trommel 1109 gerichtet wird.

Wenn das den akustisch-optischen Effekt ausnutzende Bauelement gemäß den Fig. HA und HB verwendet wird, das außerdem als Modulator 103 (siehe Fig.l) wirkt, ist eine Änderung des Blockschaltbildes gemäß Fig. 12A erforderlich, die durch Fig.l2B wiedergegeben wird. Im einzelnen erfolgt die Steuerung durch die Modulationssteuerschaltung 1102¹, so daß die Modulation und Ablenkung des Strahles in dem Modulator 1105· durch die von dem Videosignalgenerator 1101 abgegebenen Signale (einem Informationssignal , d.h., einem Amplitudenmodulationssignal, sowie einem Intensitätsoder Helligkeitssignal, d.h., dem Frequenzsignal der Ultraschallwelle} gesteuert bzw. durchgeführt wird. Mittels dieser Ablenkung wird der Durchmesser des Strahlenpunktes zur Erzielung einer Aberration verändert, wie bereits vorausgehend beschrieben.

Zur Erzielung einer geringeren Punktgröße auf dem Aufzeichnungsmedium für den Fall, daß dem Strahl keine Aberration erteilt wird, ist es natürlich erforderlich, einen Strahlendehner in dem Strahlengang oder Lichtweg anzuordnen, um auf diese Weise eine große Apertur zu gewährleisten.

Es ist somit ersichtlich, daß die Intensitäts-oder Helligkeitsmodulation des Laserstrahls entsprechend dem Bildintensitätssignal oder Bildhelligkeitssignal erfolgt, während der Wellenfront des Strahls eine Aberration erteilt wird, so daß die Größe des Punktes auf dem Aufzeichnungs-

709818/0765

- 3β- - B 7726

as

oder Wiedergabemedium zur Darstellung von Halbtönen des Bildes gesteuert werden kann. Es sei erwähnt, daß das Aufzeichnungs-oder Wiedergabemedium und die Einrichtung zur Bildung der Aberration zwecks Steuerung der Punktgröße nicht auf die vorausgehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sind, sondern daß im Rahmen der Erfindung weitere Modifikationen möglich sind»

Erfindungsgemäß wird somit ein vorteilhaftes Bildaufzeichnungsgerät vorgeschlagen, mit dessen Hilfe Halbtöne eines Bildes dargestellt bzw. wiedergegeben werden können. Das erfindungsgemäße Bildaufzeichnungsgerät ist mit einer Einrichtung zur Änderung der Punktgröße eines Aufzeichnungsstrahles auf einem Aufzeichnungsmedium entsprechend der Dichteinformation oder Schwärzungs-oder Helligkeitsinformation des aufzuzeichnenden Bildes versehen, so daß die Halbtöne des Bildes unter Verwendung eines Rasterpunktsystems dargestellt bzw. wiedergegeben werden können.Diese Einrichtung bewirkt bei dem verwendeten optischen System das Auftreten einer Aberration , wodurch die Größe des auf das Aufzeichnungsmedium auftreffenden Strahlpunktes geändert wird, wobei, falls erforderlich, die Lichtmenge des Strahles zur Bildung von Punkten mit unterschiedlichen Durchmessern eingestellt, angepaßt oder reguliert wird. Somit ist es ohne eine relative Erhöhung der Leistung des Strahles möglich, Strahlpunkte mit unterschiedlichen Durchmessern auf dem Aufzeichnungsmedium auszubilden und auf diese Weise eine Darstellung oder Wiedergabe eines Halbtöne aufweisenden Bildes zu erzielen.

709818/0765

Claims

B 7726

Patentansprüche

Aufzeichnungsgerät, bei dem die Aufzeichnung unter Verwendung eines Aufzeichnungsmediums, dessen Schwärzungsänderungskennlinie in Abhängigkeit von der Belichtung einen engen linearen Bereich aufweist oder das zur Erzielung einer derartigen Kennlinie behandelt worden ist, und durch Richten eines Abtaststrahles auf das Aufzeichnungsmedium erfolgt, gekennzeichnet durch eine Strahlpunkt-Steuereinrichtung (203;1004; 1022;1033;1203) zur Steuerung der Ausdehnung des auf das Aufzeichnungsmedium (108) auftreffenden Strahles und Änderung des Durchmessers des Strahlpunktes auf dem Aufzeichnungsmedium, wobei der Durchmesser des Strahlpunktes zur Bildung von Rasterpunkten und damit zur Darstellung eines Bildes mit einer Halbtondichte geändert wird, wenn das aufzuzeichnende Bild rasterartig aufgezeichnet wird.
2. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Strahlgenerator (101) zur Erzeugung eines Lichtstrahls, durch eine Einrichtung (105) zum Richten des Lichtstrahls zur Abtastung auf das Aufzeichnungsmedium, und durch ein optisches System (107) zur Bündelung des Lichtstrahles auf dem Aufzeichnungsmedium.
3. Aufzeichnungsgerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (109) zum Aufbringen einer sensibilisierenden Ladung auf das Aufzeichnungsmedium, durch eine Einrichtung (110) zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem Aufzeichnungsmedium entsprechend dem Auftreffen des Strahles auf das Aufzeichnungsmedium, und durch eine Einrichtung (113) zur Entwicklung des latenten Bildes.

709818/0765

B 7726
4. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine-.Einrichtung (114) zur übertragung des entwickelten Bildes auf ein weiteres Medium und durch eine Einrichtung (116) zur Säuberung des Aufzeichnungsmediums nach erfolgter Bildübertragung zum Herstellen der Wiederverwendbarkeit des Aufzeichnungsmediums.
5. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4_r dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpunktsteuereinrichtung ein. elektro-optisches Element (203) oder ein akustisch-optisches Element (1203) zur'Änderung des optischen Brechungskoeffizienten des Strahles und Erzielung einer Aberration des Strahles aufweist, denen ein der Intensität oder Helligkeit des aufzuzeichnenden Bildes entr sprechendes Signal zugeführt wird.
6. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Lichtmengen-Steuereinrichtung (1102, 1105) zur Einstellung der Lichtmenge des auf das Aufzeichnungsmedium auftreffenden Strahles gemäß dem der Intensität oder Helligkeit des aufzuzeichnenden Bildes entsprechenden Signal sowie in funktionsbezogener Abhängigkeit zu der von der Strahlpunkt-Steuereinrichtung vorgenommenen Änderung des Strahldurchmessers.
7. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (118) zur Erfassung der Position, an der der Strahl auf das Aufzeichnungsmedium auftrifft.
8. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Strahlmodulator (103), der entsprechend dem von der Strahlposition-Erfassungseinrichtung abgegebenen Signal angetrieben wird.

709818/0765

- 34 - B 7726
9. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, , dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlgenerator ein Halbleiteroszillator ist.

709818/0765