DE3102186C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufzeichnungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechen­ des Aufzeichnungsgerät ist in der DE-OS 29 17 163 beschrie­ ben. Der zur Erzeugung des Aufzeichnungsstrahls eingesetzte Halbleiterlaser besitzt gegenüber einem Gaslaser die Vortei­ le, daß er verhältnismäßig kompakt aufbaubar und zudem re­ lativ billig ist. Bei dem bekannten Aufzeichnungsgerät wird angestrebt, den dem Halbleiterlaser anhaftenden Astigmatis­ mus durch eine entsprechende Optik zu korrigieren.

Auch auf dem Gebiet der optischen Kommunikation ist die Verwendung eines Halbleiterlaserelements als Lichtquelle bekannt. Bei derartigen Anwendungsfällen wird gewöhnlich, um eine konstante optische Ausgangsleistung des Halbleiterla­ sers zu erhalten, ein automatisches Leistungssteuerverfahren eingesetzt.

Fig. 1 zeigt den Vorgang einer derartigen automati­ schen Leistungsregelung, bei der die optische Ausgangslei­ stung eines Halbleiterlaserelements 1 mittels eines Photo­ detektors 2 gemessen wird, dessen Ausgangsignal nach Ver­ stärkung durch einen Verstärker 3 zu einer Laser-Treiber­ schaltung 4 derart zurückgeführt wird, daß sie das Aus­ gangssignal des Photodetektors 2 konstant hält. Eine derar­ tige Regelung dient zur Kompensation von Änderungen des Aus­ gangssignals des Halbleiterlaserelements, welche von Ände­ rungen der Umgebungsbedingungen oder der Alterung des Elements herrühren.

Bei der Verwendung eines Halbleiterlaserelements in einem Aufzeichnungsgerät, das ein elektrostatisches Auf­ zeichnungsverfahren verwendet, tritt jedoch eine Wellenlän­ genabhängigkeit des fotoempfindlichen Elements auf, welches beispielsweise aus Cadmiumselenid oder Selen besteht.

Insbesondere im nahen Infrarotgebiet (etwa 800 nm) be­ sitzen übliche fotoempfindliche Elemente relativ geringe Empfindlichkeit und sind deshalb häufig sensibilisiert. Die Empfindlichkeitskurve verläuft nach der Sensibilisierung im Wellenlängenbereich des Halbleiterlasers jedoch nicht flach, sondern zeigt eine gewisse Wellenlängenabhängigkeit, wie sie in Fig. 2(a) gezeigt ist, und besitzt bei längeren Wellen­ längen niedrigere Werte.

Das herkömmliche Leistungsregelungsverfahren ist nicht in der Lage, befriedigende Bildqualität bei Wellenlängen­ fluktuationen während des Betriebs des Halbleiterlaserele­ ments sicherzustellen.

Beispielsweise zeigt die Ausgangswellenlänge eines ge­ wöhnlichen Halbleiterlaserelements eine Fluktuation von 0,25 bis 0,3 nm pro Grad, so daß eine maximale Änderung von 9 nm bei einer Temperaturänderung von 30°C auftritt. Folglich wird die erzielbare Bildqualität beeinträchtigt, da sich die Empfindlichkeit des fotoempfindlichen Materials wellenlän­ genabhängig verändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aufzeich­ nungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der­ art auszugestalten, daß eine umgebungseinflußabhängige, ins­ besondere thermische Wellenlängendrift des verwendeten Halb­ leiterlaserelements die Aufzeichnungsqualität des Aufzeich­ nungsgeräts nicht merklich reduziert.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.

Dem Effekt, daß eine Temperaturdrift des Halbleiter­ laserelements zu Veränderungen der Helligkeit der Bildpunkte aufgrund der nicht flach verlaufenden Spektralcharakteristik führen könnte, wird erfindungsgemäß dadurch entgegengewirkt, daß ein Filter eingesetzt wird, dessen Kennliniengradient im Wellenlängenbereich des vom Halbleiterlaserelement ausge­ sandten Laserstrahls entgegengesetzt zur Empfindlichkeits- Kennlinie des Aufzeichnungsmaterials verläuft.

Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsgerät erlaubt bei äußerst einfachem Aufbau eine Aufzeichnung mit stabiler und guter Qualität.

Vorteilhafte Augestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die CH-PS 4 97 019 betrifft ein Aufzeichnungsgerät, das nicht mit einem Halbleiterlaser, sondern mit einem Gaslaser arbeitet. Bei dem bekannten Aufzeichnungsgerät wird ein op­ tisches Filter eingesetzt, das dazu dient, die Lichtintensi­ tät des Laserstrahls über dessen Querschnittsfläche zu ver­ gleichmäßigen. Hierzu ist das Filter so ausgelegt, daß seine Durchlässigkeit in Abhängigkeit vom radialen Abstand von der optischen Filter-Achse unterschiedlich ist.

In "Technische Optik", G. Schröder, 2. Auflage, Vogel- Verlag, 1974, S. 103 bis 106, sind allgemein die Grundlagen der technischen Optik beschrieben, wobei auch die Möglich­ keit der Winkeleinstellung des Filters bezüglich des Strah­ lengangs diskutiert ist.

Die Literaturstelle "Die physikalischen und chemischen Grundlagen der Fotographie", Dr. Graewe, F. Dümmlers Verlag, 1961, S. 96 bis 103, bezieht sich auf die theoretischen und praktischen Aspekte der Fotographie, wobei unter anderem an­ gegeben ist, daß man durch Gelbfilter die erhöhte Wirksam­ keit des blauen Lichts bei orthochromatischem Material dämp­ fen kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Leistungs- Regelschaltung für ein Halbleiterlaserelement,

Fig. 2 die Wellenlängenabhängigkeit der Empfindlich­ keit des photoempfindlichen Elements (Materials),

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Aufzeich­ nungsgeräts,

Fig. 4A und 4B einen Querschnitt und eine perspekti­ vische Ansicht eines Ausführungs­ beispiels der Lichtquelle,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Filters, und

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel der Lichtquelle.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein aus einer Halbleiterlasereinheit 4-1, die mit einem Halbleiterlaserelement versehen ist, austre­ tender Strahl mittels eines Kollimationsobjektivs 5 kolli­ miert, anschließend durch ein Filter 9 ge­ filtert, dann durch einen Dreh-Polygonspiegel 6 abgelenkt und schließlich durch ein Abbildungsobjektiv 7 fokussiert wird, um eine Abtastbewegung auf einer photoempfindlichen Trommel 8 zu erzielen. Ein Bildmuster wird auf der Trommel 8 durch Strommodu­ lation des Halbleiterlaserelements ent­ sprechend dem Vorlagen-Bildmustersignal gebildet.

Die photoempfindliche Trommel 8 wird zur Durchfüh­ rung eines elektrophotographischen Prozesses eingesetzt und besteht aus einem photo­ empfindlichen Material, wie es in der US-PS 40 59 833 beschrieben ist. Die Trommel wird gleich­ förmig durch einen nicht dargestellten Lader geladen und mittels eines Laserstrahls zur Bildung eines der Spur des Laserstrahls entsprechenden Ladungsbildes abgetastet. Das Ladungsbild bzw. das latente Bild wird durch Toner- Ablagerung in einer Entwicklungseinheit DE entwickelt und das erhaltene sichtbare Bild auf ein Übertragungsblatt PE übertragen und in einer nicht dargestellten Fixierein­ heit fixiert, um ein Übertragungsblatt mit dem gewünsch­ ten Bildmuster zu erzielen.

Die Bildung des Bildmusters und der Ein-Aus-Steue­ rung des Halbleiterlasers sind bereits bekannt und bei­ spielsweise in der vorstehend erwähnten US-PS 40 59 833 beschrieben.

Das Filter 9 ist mit einer spektralen Transmission T( λ) versehen, wie sie in Fig. 2(b) gezeigt und allge­ mein gegeben ist durch die Gleichung:

T( λ) = const. × ¹/ _{A( λ)}

Hierbei ist A( λ) die spektrale Empfindlichkeitsvertei­ lung des photoempfindlichen Materials. Die spektrale Transmission muß zwar nicht exakt die obige Relation er­ füllen, aber sie sollte es, damit selbst bei Änderungen der Wellenlänge des Laserstrahls keine we­ sentlichen Änderungen der Bildmuster, die auf dem Übertra­ gungsblatt PE gebildet werden, auftreten.

Folglich besitzt das Filter 9, wenn sich die Wellenlänge des Halbleiterlasers aufgrund der Alterung des Laserelements oder eine Änderung der Umgebungsbedin­ gungen von p auf n (Å) ändert, wodurch ein Empfindlich­ keitsverlust des photoempfindlichen Materials, wie in Fig. 2(a) eintritt, eine entsprechend vergrößerte Transmission, wie in Fig. 2(b) gezeigt ist, wodurch sich ein im wesentlichen kompensiertes Bildmuster auf dem photoempfindlichen Material ergibt.

Wenn sich andererseits die Wellenlänge des Halblei­ terlasers von p auf m (Å) ändert, bei welcher die Empfind­ lichkeit des photoempfindlichen Materials, wie in Fig. 2(a) gezeigt ist, erhöht ist, besitzt das Filter 9 eine entsprechend erniedrigte Transmission, wie dies in Fig. 2(b) gezeigt ist, wodurch sich wiederum ein im wesent­ lichen kompensiertes Bildmuster auf dem photoempfindlichen Material ergibt.

Auf diese Weise bleibt die erhaltene Bilddichte selbst dann konstant, wenn sich die Wellenlänge des Halblei­ terlasers aufgrund der Alterung des Laserelements oder einer Änderung der Umgebungstemperaturen ändert. Wenn der tatsächlich auftretende Wellenlängenbereich begrenzt ist, beispielsweise auf den Bereich zwischen m und n in Fig. 2, kann die Systemtransmission so ausgelegt werden, daß sie bei der Wellenlänge n gleich 100% ist. In einem derartigen Fall kann die spektrale Transmission des Fil­ ters auf 100% bei der Wellenlänge m normalisiert wer­ den. Auf diese Weise ist eine Kompensation leicht erziel­ bar, ohne daß der Laser, wie in Fig. 2(c) gezeigt ist, stark belastet wird.

Das Filter kann durch ein optisch absorbierendes Filter gebildet sein. Wenn jedoch die gewünschte spektra­ le Transmission bei kommerziell erhältlichen Filtern nicht verfügbar ist, ist es möglich, die spektrale Transmission bei Vielschicht-Filtern gezielt festzulegen, beispiels­ weisen dadurch, daß abwechselnd MgF₃- und ZrO₂-Schichten einer optischen Dicke von 235,8 nm auf BK7-Glas abgeschie­ den werden.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Filter 9-1 auch als Fensterglas eines Gehäuses P der Halbleiterlasereinheit dient, in der ein Halblei­ terlaserelement 10 durch eine Halterung 11 getragen wird. Die Fig. 4A und 4B zeigen eine Außenansicht bzw. einen Querschnitt. Auf diese Weise kann die Lichtquelle kompakt und einfach realisiert werden.

Das Filter 9 bzw. 9-1 kann ersetzt werden, wenn irgendwelche Fluktuationen der Charakteristik des verwendeten photoempfindlichen Materials auftreten oder wenn eine genauere Kompensation gewünscht wird; eine Kompensation ohne Ersatz des Filters ist auch da­ durch möglich, daß das Filter mit einem Winkel-Einstell­ mechanismus versehen wird.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierfür, bei dem das in Fig. 3 gezeigte Filter 9 durch ein Filter 9-2 ersetzt ist, das durch eine drehbare Halterung 13, wie ein Gelenk getragen wird, und dessen Winkellage in bezug auf den Laserstrahl mittels einer Justierschraube 12 ein­ stellbar ist. Im allgemeinen verschiebt sich die spektrale Trans­ mission eines optischen bzw. dielektrischen Filters etwas entsprechend dem Einfallswinkel des Lichtstrahls aufgrund der sich ergebenden Änderung des Lichtwegs im Filter. Es ist deshalb möglich, eine genaue Lichtsteuerung mit einem einzigen Filter zu erzielen, wenn der Filterwinkel entsprechend der Fluktuation in der Charakteristik des photoempfindlichen Materials ein­ gestellt wird.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Filterwinkel-Einstellmechanismus in der Halbleiterlaser­ einheit vorgesehen ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbei­ spiel ist die Winkellage eines Gehäuses PA mit dem Filter 9-1 in bezug auf eine Basis B einstellbar, auf der die Halterung 11 angebracht ist. Genauer gesagt ist ein aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Gummi, aufgebautes Abdichtteil 13-1 derart an der Basis B ange­ bracht, daß es sich in engem Kontakt mit der Innenfläche des Gehäuses PA befindet. Eine Schraube 12-1 ist in die Basis B derart eingeschraubt, daß sie mit einem Flansch PA-1 des Gehäuses PA in Eingriff steht. Auf diese Weise ist die Winkellage des Filters 9-1 durch Drehen der Schraube 12-1 einstellbar, während der abgedichtete Zustand des Gehäu­ ses PA aufrechterhalten wird.

Das beschriebene Aufzeichnungsgerät ermöglicht somit eine Bildaufzeichnung guter Qualität auf einem photo­ empfindlichen Material mit wellenlängenabhängiger Empfindlichkeit mit einem Laserstrahl eines Halbleiter­ laserelements.

Claims (7)

1. Aufzeichnungsgerät mit einem Halbleiterlaserelement zum Aussenden eines Laserstrahls, der durch eine Ablenk­ einrichtung zu einem den abgelenkten Laserstrahl empfangen­ den fotoempfindlichen Material ablenkbar ist, gekennzeich­ net durch ein in dem optischen Weg des Laserstrahls zwi­ schen dem Halbleiterlaserelement (1; 10) und dem foto­ empfindlichen Material (8) angeordnetes Filter (9; 9-1; 9-2), dessen Gradient der Transmissionsfaktor-/Wellen­ länge-Kennlinie im Wellenlängenbereich des vom Halbleiter­ laserelement (1; 10) ausgesandten Laserstrahls entgegen­ gesetzt zur Empfindlichkeits-/Wellenlänge-Kennlinie des fotoempfindlichen Materials (8) verläuft.

2. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Transmissionsfaktor des Filters (9; 9-1; 9-2) mit zunehmender Wellenlänge größer wird.

3. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (9; 9-1; 9-2) zwischen dem Halbleiterlaserelement (1; 10) und der Ablenkein­ richtung (6) angeordnet ist.

4. Aufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (9-1) an einem Fenster eines das Halbleiterlaserelement (10) einschließenden Gehäuses (PA) angebracht ist.

5. Aufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (9; 9-1; 9-2) mehrere aufgedampfte Schichten umfaßt.

6. Aufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einstelleinrichtung (12-1) zum Einstellen des Winkels des Filters (9-1) be­ züglich des Laserstrahls.

7. Aufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Erfassungseinrichtung (2) zum Erfassen des vom Halbleiterlaserelement (1) aus­ gesandten Laserstrahls und durch eine Steuereinrichtung (3) zum Steuern einer Laser-Treibereinrichtung (4) für die Konstanthaltung der Ausgangsgröße der Erfassungsein­ richtung (2).