DE3413644A1

DE3413644A1 - Lichtunterbrechungsstop fuer einen elektro-optischen zeilendrucker

Info

Publication number: DE3413644A1
Application number: DE19843413644
Authority: DE
Inventors: Sidney Wood Webster N.Y. Marshall; Kowk-Leung Yip
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1984-04-11
Publication date: 1984-10-11
Anticipated expiration: 2004-04-12
Also published as: US4724467A; JPS59206819A; GB2140648A; GB8407657D0; DE3413644C2; JPH055672B2; GB2140648B

Description

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Beschreibung

Lichtunterbrechungsstop für einen elektro-optischen Zeilendrucker

Die Erfindung betrifft einen elektro-optischen Zeilendrucker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und bezieht sich speziell auf einen verbesserten Strahlunterbrecher zur Unterdrückung von ungewünschten Zwischenbildeinstreuungen am Ausgang eines solchen Druckers.

Es hat sich herausgestellt, daß ein elektro-optisches Element mit einer Vielzahl von individuell ansteuerbaren Elektroden als vielkanaliger Lichtmodulator bei Zeilendruckern Verwendung finden kann. Dies ist zum Beispiel aus der am 4. August 1981 auf eine Anmeldung von R.A.Sprague et al. erteilten amerikanischen Patentschrift 4,282,904 bekannt. Ebenso geht dies aus einem Artikel in der Zeitschrift "Electronic Design", 19. Juli 1979, SS. 31 - 32, mit der Überschrift "Light Gates Give Data Recorder Improved Hardcopy Resolution" hervor, sowie aus den Artikeln "Polarizing Filters Plot Analog Waveforms" , "Machine Design",Band 51, Nr. 17, 26. Juli 1979, S. 62, und "Date Recorder Eliminates Problem of Linearity", in "Design News", 4. Februar 1980, S. 56 - 57-

Bekanntlicherweise kann fast jedes optisch durchsichtige elektro-optische Material als elektro-optisches Element eines Lichtmodulators verwendet werden. Als vielversprechendste Materialien erscheinen zur Zeit LiNbO-, und LiTaO^, aber es gibt auch andere Materialien, die Beachtung verdienen, wozu BSN, KDP, ΚΟ_χΡ, Ba₂NaNb₅O₁₅ und PLZT gehören. Zur Steuerung des Lichtmodulators sind die Elektroden nahe an dem elektrooptischen Element angeordnet und in der Breite auf diesem Element verteilt, üblicherweise in gleichbleibenden Abständen.

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In gewissen Fällen, wie z.B. bei hochauflösenden Zeilendrukkern, sind die Elektroden sehr dicht angeordnet, wobei der Abstand 10 Mikrons oder sogar noch weniger betragen kann. Glücklicherweise wurde herausgefunden, daß diese elektrische Zwischenschicht für solch einen Lichtmodulator deutlich vereinfacht wird, wenn die Elektroden auf ein separates Substrat, wie z.B. einem integrierten Silikonkreis, aufgebracht sind, und entweder durch Pressen oder auf andere Weise dicht an das elektro-optische Element angedrückt werden, um aus nächster Nähe elektrische Felder auf das elektro-optische Element wirken zu lassen. Dies ist z.B. aus der amerikanischen Patentanmeldung Nr. 187,936 vom 17. September 1980 von W.D. Turner mit dem Titel "Proximity Coupled Electro-Optic Devices" und der US-Anmeldung von R.A. Sprague et al. vom 17. September 198O mit der Nr. 188,171 und dem Titel "Integrated Electronics for Proximity Coupled Electro-Optic Devices" bekannt.

Bei der Anwendung eines vielkanaligen Lichtmodulators wird das elektro-optische Element mehr oder weniger gleichmäßig entlang seiner vollen Breite durch einen flächenartigen, gebündelten Lichtstrahl ausgeleuchtet. Zusätzlich werden aufeinander folgende Datensätze, von denen jeder ein Bildelement für eine entsprechende Bildzeile des Bildes repräsentiert, der Reihe nach an die Elektroden angelegt, wodurch der Reihe nach bestimmte elektrische Feldmuster entsprechend den Bildelementen für die aufeinanderfolgenden Zeilen des Bildes erzeugt werden. Diese örtlichen Felder, die an jedem gegebenen Punkt zu einer Zeit existieren, werden in das elektro-optische Element eingestreut, und bewirken dabei örtliche Veränderungen des Brechungsindexes dieses optischen Elements, so daß die Phasenfront des Lichtstrahles in Übereinstimmung mit den Bildelementen oder "Pixeln" einer bestimmten Bildzeile entsprechend räumlich moduliert wird.

üblicherweise werden sogenannte zentrale Lichtfelderbildoptiken verwendet, um die Phasenfrontmodulationen des Lichtstrahls in

eine Serie von entsprechenden Intensitätsprofilen umzuwandeln, so daß die Lichtmodulationen auf ein mehr oder weniger übliches, photoempfindliches Aufzeichnungsmedium abgebildet werden können. Zu diesem Zweck werden die Beugungskomponenten nullter Ordnung des modulierten Lichtstrahls auf den Mittelpunkt im Zentrum der Linsenweite einer Abbildungslinse fokussiert, die ihrerseits den Lichtmodulator auf das Aufzeichnungsmedium abbildet. Mit anderen Worten kann man sagen, daß die Komponenten nullter Ordnung als die eigentlichen Abbidlungsstrahlen gebündelt werden, wobei sichergestellt sein muß, daß jeweils im wesentlichen dieselben Lichtbeiträge von jedem der von verschiedenen Elektroden beaufschlagten Bereiche des elektrooptischen Elementes eingefangen werden (typischerweise überbrücktjede solche Region ein entsprechendes Elektrodenpaar) und daß mehr oder weniger gleichförmige Abbildungsbedingungen im wesentlichen über die volle Breite des Lichtmodulators aufrechterhalten werden. Bei Abbildung mit einem zentralen Dunkelfeld blockt ein Stop die Komponenten nullter Ordnung des modulierten Strahles ab, die Beugungskomponenten höherer Ordnung dagegen umgehen den Stop und werden auf das Aufzeichnungsmedium fokussiert. Umgekehrt, bei Abbildungen mit einem zentralen Helligkeitsfeld, werden die BeugunKskomponenten höherer Ordnung von dem Stop abgeblockt, und die Komponente nullter Ordnung auf das Aufzeichnungsmedium fokussiert wird. Ungeachtet dessen, ob ein zentrales Dunkelfeld oder ein zentrales Helligkeitsfeld bei der Abbildung verwendet wird, wird das Aufzeichnungsmedium einer Serie von Bildzeilen ausgesetzt, deren Intensitätsprofil die einzelnen Bildelemente aufeinanderfolgender Zeilen wiedergeben.

Bei einem üblichen zentralen Dunkelfeld - Schlierenabbildungssystem hat der Stop gewöhnlicherweise ein rechteckiges, räumliches Profil. Es wurde nun nach sorgfältigen Studien und Analysen herausgefunden, daß der Stop dafür verantwortlich ist, daß ungewünschte Zwischenbildeinstreuungen bei Bildern auftauchen, die mit elektro-optischen Zeilendruckern der oben beschriebenen Art hergestellt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und einen Zeilendrucker anzugeben, bei dem Zwischenbildeinstreuungen stärker unterdrückt

werden können, als dies bisher der Fall ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß diesen Merkmalen der vorliegenden Erfindung hat der Stop der Schlierenabbildungsoptik, die in einem elektro-optischen Zeilendrucker zur Abbildung eines Vielkanal-Lichtmodulators auf eine fotoempfindliche Aufzeichnungsfläche verwendet wird, glatt zulaufende Seiten, um die ; Bildeinstreuungen zwischen den einzelnen Bildelementen des Bildes zu reduzieren. Dies hat zur Folge, daß die Durchlässigkeit der Abbildungsöffnung relativ langsam und mehr oder weniger kontinuierlich entlang der Ecken des Stops abfällt, so daß die Beugungen in höhere Winkel des Stops reduziert werden und die störenden Neben keulen der kohärenten Streuungs amplitude des Abbildungssystems unterdrückt werden. Der Stop kann z.B. vorzugsweise ein Profil in der Art eines Parallelogramms haben, um entweder die Beugungsstrahlen nullter Ordnung oder die Beugungsstrahlen höherer Ordnung des phasenfrontmodulierten Lichtstrahls auszulöschen, der von dem Lichtmodulator so angetrieben wird, daß das Intensitätsprofil des verbleibenden oder nicht unterdrückten Lichtes der geforderten Bildcharakteristik entspricht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher dargestellt und erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines elektro-optischen Zeilendruckers, mit einer Schlierenabbildungsoptik gemäß der Erfindung

Fig. 2 eine schematische Ansicht von unten auf den elektro-optischen Zeilendrucker, wie er in Fig. 1 dargestellt ist;

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Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht eines TIR-Lichttnodulators für den elektro-optischen Zeilendrucker der Fig. 1 und 2;

Fig. ^ eine vergrößerte Schnittdarstellung in Ansicht von unten eines TIR-Lichtmodulators, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, wobei ein typisches Raster der individuell ansteuerbaren Elektroden gezeigt ist;

Fig. 5 eine vergrößerte Detaildarstellung eines rechtekkigen Strahlstopers für einen elektro-optischen Zeilendrucker gem. den Fig. 1 und 2;

Fig. 6a

bis 6d Diagramme, auf denen die Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofile des Strahlstops, der in Fig. gezeigt ist, dargestellt sind und mehr wünschenswerte, dreieckige, cosinus- und Gaußsche Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofile;

Fig. 7a

bis 7d Diagramme zur Veranschaulichung der Wirkung eines rechteckigen, eines dreieckigen, eines cosinus- und eines Gaußschen Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofiles der Fig. 6a bis 6d auf einer Testbildzeile, in der zwei aufeinanderfolgende Bildelemente ausgeschaltet und die übrigen Bildelemente angeschaltet sind ;

Fig. 8a

und 8b zeigen einen Strahlstop, der ein verbessertes Gaußsches Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofil verwirklichen läßt, wie es in Fig. 6d dargestellt ist, mit einem Gaußschen Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofil, das zur Verdeutlichung darauf überlagert ist;

Fig. 9 zeigt einen Strahlstop, wie er in Fig. δ gezeigt ist, mit durchgehend glatten Seiten, um die Herstellbarkeit zu vereinfachen;

Fig. 10a

und 10b Darstellungen eines weiteren Strahlstops, der ein verbessertes, dreieckiges Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofil ermöglicht, wie es in Fig. 6b dargestellt ist, wobei das dreieckige Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofil zur Verdeutlichung darauf überlagert dargestellt ist und

Fig. 11a

und 11b Darstellungen eines weiteren Strahlstops, der ein verbessertes cosinus-Lichtamplitudendurehlässigkeitsprofil, wie es in Fig, 6c dargestellt ist, ermöglicht, wobei das cosinusförmige Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofil zur Verdeutlichung darauf überlagert dargestellt ist.

Während im folgenden nun die Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wird, ist deshalb nicht beabsichtigt, die Erfindung auf diese Ausführungsformen zu beschränken. Es ist im Gegenteil dazu beabsichtigt, Schutz für alle abgeänderten, alternativen und äquivalenten Ausführungsformen zu beanspruchen, soweit sie innerhalb des Erfindungsgedankens liegen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

In den Fig. 1 und 2 ist ein elektro-optischer Zeilendrucker 11 dargestellt, der einen vielkanaligen Lichtmodulator 12 umfaßt, um ein photoempfindliches Aufzeichnungsmedium 13 einer bestimmten Bildkonfiguration auszusetzen. Das Aufzeichnungsredium 13 ist als eine mit einem photoempfindlichen Überzug versehene xerographische Trommel 10 dargestellt, die in nicht näher gezeigter Weise in Richtung des Pfeiles 15 angetrieben ist. Es versteht sich, daß auch andere xerographische oder

nichtxerographische Aufzeichnungsmedien verwendet werden können, wie zum Beispiel mit einem photoempfindlichen Bildüberzug versehene xerographische Bänder oder Platten, aber auch ein photoempfindlicher Film oder ein photoempfindlich überzogenes Papier sowohl als Gewebe als auch in der Form eines geschnittenen Papierstoffes. Ganz allgemein kann das Aufzeichnungsmedium 13 als photoempfindliches Medium bezeichnet werden, welches einer Bildkonfiguration ausgesetzt werd, während es entweder in Richtung oder quer zur Richtung des Lichtmodulators 12 bewegt wird.

Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, umfaßt der Lichtmodulator 12 ein elektro-optisches Element 17 und eine Vielzahl von individuell ansteuerbaren Elektroden 18a bis I8i, die in Fig. 3 im gesamten mit 18 bezeichnet sind und die über die volle Breite des elektro-optischen Elementes 17 verteilt angeordnet sind. Typischerweise besitzen die Elektroden 18a bis I8i

eine Breite von 1 bis 30 Mikrons und sind in mehr oder weniger gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet, um zwischen \ sich jeweils einen Zwischenraum von 1-30 Mikrons herzustellen. Um eine innere Totalreflektion zu erreichen, wird als elektrooptisches Element 17 ein y-geschnittener Kristall, z.B. LiNbO-, verwendet, der eine optisch polierte Eingangsfläche 21 auf der einen Seite und eine optisch polierte Ausgangsfläche 23 auf der gegenüberliegenden Seite aufweist sowie eine optisch polierte Zwischenreflektionsfläche 23. Die Elektroden 18a bis I8i sind in der reflektierenden Fläche 23 des elektro-opti- i sehen Elementes 17 oder zumindest sehr dicht daran angeordnet, so daß begrenzte elektrische Felder in das elektrooptische Element eingekoppelt werden können, wie weiter unten noch beschrieben werden wird.

Anhand der Figuren 1 - H soll kurz die grundsätzliche Arbeitsweise des Lichtmodulators 12 beschrieben werden. Daraus kann ersehen werden, daß ein flächenartig gebündelter Lichtstrahl 2M aus einer geeigneten Quelle, z.B. einem nicht näher gezeigten Laser, durch die Eintrittsfläche 21 des elektro-optischen Elementes mit einem streifenden Einfallswinkel

gegenüber der reflektierenden Fläche 23 eintritt. Der Lichtstrahl 2-M leuchtet im wesentlichen die volle Breite des elektro-optischen Elementes 17 aus und wird durch nicht näher gezeigte Mittel keilförmig in die Nähe der Längsmittellinie der reflektierenden Fläche 23 fokussiert, wobei er dort intern total reflektiert wird, um dann durch die Austrittsfläche 22 des elektro-optischen Elements 17 auszutreten. Auf seinem Weg durch das elektro-optische Element 17 wird der Lichtstrahl 24 entsprechend den unterschiedlich auf die Elektroden 18a bis I8e eingegebenen Datensätze räumlich phasenfrontmoduliert.

Diese differentielle Eincodierung ist sehr ausführlich in der US-Patentanmeldung vom 17. September 198Ο mit der Nr. 187 916 und dem Titel "Differential incoding for Fringe Field Responsive Eletro-Optic Line Printers" beschrieben, auf die hierdurch Bezug genommen wird. Insoweit genügt es daher, festzuhalten, daß jeder differentiell codierte Datensatz, - anders als das erste Muster für jede Bildzeile - eine Größe hat, die sich von dem zuvor differentiell eingegebenen Datensatz unterscheidet und zu der Größe eines entsprechend eingegebenen Datenmusters paßt,welches dasdazugehörige Bildelement des gewünschten Bildes repräsentiert. Das erste Muster einer jeden Bildzeile ist auf ein gemeinsames Referenzpotential bezogen, z.B. Erdpotential. Diese differentiell codierten Datenmuster werden den Elektroden I8a bis I8e Zeile für Zeile eingegeben, wobei alle Bildelemente für jede vorhandene Zeile des Bildes genau durch von Elektrode zu Elektrode erzeugte Spannungsabfälle, die durch die differentiell eingegebenen Datenmuster für jede einzelne Zeile erzeugt werden, repräsentiert wird. Natürlich könnten die Elektroden 18a bis I8e mit geerdeten Elektroden verbunden sein, wobei dann die differentielle Eincodierung nicht bi lötigt werden würde (was nicht gezeigt ist).

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In jedem Falle erzeugen die Spannungsabfälle zwischen den Elektroden 18a bis I8i örtliche elektrische Ausstrahlungsfelder, die in den Wechselwirkungsbereich 29 des elektro-optischen Elementes 17 eindringen und dabei über die Breite der Wechselwirkungsregion 29 örtliche Veränderungen des farechungsindexes des elektro-optischen Elementes 17 hervorrufen. Folglich wird der Lichtstrahl 24 beim Durchdringen der Wechselwirkungsregion 29 nach und nach räumlich phasenfrontmoduliert, entsprechend den eingegebenen Datenmustern für die aufeinanderfolgenden Zeilen des gewünschten Bildes. Wie einzusehen ist, bringt die Phasenfrontmodulation des Lichtstrahls 24 ein entsprechendes Beugungsmuster mit sich. Das Licht der Phasenfrontregion des Lichtstrahls 24 ist in Beugungsstrahlen nullter Ordnung konzentriert, während das Licht von den anderen oder den phasenändernden Bereichen in einen Teil des Spektrums von Beugungskomponenten höherer Ordnung gestreut wird. Die Größe dieser Beugungserscheinungen ist unabhängig von dem Vorzeichen des Phasenwechsels, das bedeutet, daß der Zeilendrucker 11 unabhängig von der Polarität des elektrischen Feldes ist, welches in das elektro-optische Element eingekoppelt wird. Wie dargestellt ist, erstrecken sich die Elektroden 18a bis I8i im wesentlichen parallel zueinander und verlaufen mit einer gewissen Länge entlang der optischen Achse des elektro-optischen Elementes 17, so daß der Lichtmodulator 12 im "normal einfallenden Betrieb" arbeitet. Die Elektroden I8a bis I8i könnten aber auch natürlich im sogenannten Bragg-Winkel relativ zur optischen Achse des elektro-optischen Elementes 17 liegen, wooei dann der Lichtmodulator 12 im sogenannten "Bragg-Betrieb" arbeiten würde. Zurückkommend auf die Figuren 1 und 2, wird, um das Aufzeichnungsmedium 31 einem Bildmuster auszusetzen, eine geeignete Schlierendunkelfeld-Abbildungsoptik 31 verwandt. Die Abbildungsoptik 31 ^^st zwischen dem Lichtmodulator 12 und dem Aufzeichnungsmedium 13 optisch ausgerichtet, um die räumliche Phasenfrontmodulation des Lichtstrahls 24 in ein entsprechend moduliertes Intensitätsprofil umzuwandeln und um die entsprechende Größe zu erhalten, die für ein Bild einer gewünschen Breite erforderlich ist. Um diese Umwandlung zu

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bewerkstelliger·, enthält die Abbildungsoptik 31 in typischer Weise eine Feldlinse 3*1, um die Beugungskomponenten 32 nullter Ordnung des phasenfrontmodulierten Strahls 27 auf einen zentralen Strahlstopper 55 (vgl. Fig. 2 und 5) zu fokussieren sowie eine Abbildungslinse 36, um die Beugungskomponenten höherer Ordnung zu sammeln, so daß sie auf das Aufzeichnungsmedium 13 fallen, welches die Bildebene für den Lichtmodulator 12 darstellt.

Der Strahlstopper 55 enthält ein mit öffnungen versehenes Plattenelement 50, welches aus einem geeigneten lichtundurchdringlichen bzw. lichtundurchlässigen Material wie z.B. Metall gebildet ist. Außerdem besitzt das Plattenelement 50 zwei aneinander angrenzende allgemein rechtwinklige Öffnungen 52, 53-Der stegartige Mittelbereich der Platte 50 trennt die öffnungen 52, 53 und bildet einen rechtwinkligen Stop 55, um die Beugungskomponenten 32 nullter Ordnung abzublocken, wobei die sich gegenüber liegenden Seiten des Stegs innere, vertikale Kanten 58 und 59 der öffnungen 52, 53 darstellen.

Der Strahlstopper 55 ist mehr oder weniger zentral innerhalb der Öffnung der Abbildungsoptik 31 angeordnet. Tatsächlich sitzt er effektiv in der Fourier transformierten Ebene (mit anderen Worten, in der rückwärtigen Fokus-Ebene) der Abbildungsoptik 31. Wie dargestellt, ist die Feldlinse 3¹J zwichen dem Lichtmodulator 12 und dem Strahlstoper 55 optisch ausgerichtet, so daß im wesentlich alle Komponenten 32 der nullten Ordnung des Lichtstrahls 24 vom Strahlstoper 55 abgeblockt werden. Die Beugungskomponenten höherer Ordnung können um den Strahlstoper 55 gestreut werden und passieren die öffnungen 52 und 53 und werden dabei durch die Abbildungslinse 36 so gesammelt, daß sie auf das Aufzeichnungsmedium 13 fokussiert werden. Andererseits ist es natürlich auch möglich, den Umwai Ilungsprozeß mit einer Schlierenhelligkeits-Feldabbildungsoptik durchzuführen. In diesem Falle wurden die Beugungslinien nullter Ordnung auf das Aufzeichnungsmedium 13 fokussiert und die Komponenten höherer Ordnung wurden vom Strahlstoper 55

abgehalten werden.

Kurz zusammenfassend ergibt sich aus dem Vorstehenden, daß jedes benachbarte Elektrodenpaar, wie z.B. 18a und 18b (vgl. Fig. 4) mit dem elektro-optischen Element 17 und mit der Schlierenabbildung oder Ausgangsoptik 31 zusammenarbeitet, um einen örtlichen Modulator darzustellen, der ein Bildelement auf einer einzigen, räumlich festgelegten Stelle entlang jeder Bildzeile schafft, wie dies in Fig. 2 durch die gestrichelten Linien 41 angedeutet ist. Entsprechend legt daher die Anzahl der Elektroden 18a bis I8i die Anzahl der Bildelemente fest, die pro Bildzeile gedruckt werden können.

Normalerweise gibt es scharfe Sprungstellen im Durchlässigkeitsprofil über die Breite der Abbildungsöffnung des Schlierenabbildungssystems gesehen (entlang der Modulationsachse des Zeilendruckers 11), was aus der Verwendung eines Stops mit einem räumlich rechteckigen Profil folgt. Intuitiv würde man annehmen, daß ein solcher Stop geeignet ausgebildet ist, um selektiv die Beugungskomponenten nullter Ordnung des phasenfrontmodulierten Lichtstrahls (vgl. Fig. 1 und 2) abzublocken, während er höhere Ordnungsbeugungskomponenten durchläßt, aber die Erfahrung und sorgfältige Analysen haben gezeigt, daß ein rechteckiger Stop in relativ hohem Maße ungewünschte Zwischenbildeinstreuungen hervorruft. Das Wesen und das Ausmaß solcher Bildeinstreuungen ist in Fig. 7a dargestellt, welches ein idealisiertes Intensitätsprofil für ein Zeilensegment darstellt, welches sämtliche Bildelemente (oder Pixel) durchgelassen hat, mit Ausnahme von den beiden zentral angeordneten Bildelementen, die ausgeschaltet bzw. abgeblockt sind. Wie zu erkennen ist, sind die Intensitäten der durchgelassenen (angeschalteten) Bildelemente (mit 60 bezeichnet) von Bildeinstreuungen der abgeblockten Bildelemente überlagert, was zur Folge hat, daß die Bildelemente 16 unterschiedliche und ungleiche Intensitäten haben. Außerdem haben die Bildelemente, die unmittelbar an die ausgeschalteten Bildelemente (mit Nr. 60' bezeichnet) eine

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wesentlich verminderte Intensität, überraschenderweise wurde herausgefunden, daß diese Bildeinstreuungen durch Beugung an dem rechteckigen Stop 55 hervorgerufen werden.

In Fig. 6a bis 6d sind verschiedene Lichtamplituden-Durchlässigkeitsprofile dargestellt. In Fig. 6a ist ein rechteckiges Stopprofil, in Fig. 6b ein dreieckiges Profil, in Fig. 6c ein cosinusprofil und in 6d ein Gaußprofil gezeigt. Jedes Stop-Durchlässigkeitsprofil (mit TA bezeichnet) hat dieselbe Halbbreite W (W = 2 a) und dieselbe Öffnungsbreite A (d.h. A = 2 b) in der Stopebene. Die Auswirkungen dieser Stopprofile auf ein Flächenbild (beim Lichtempfänger 13), bei dem zwei benachbarte Bildelemente in einer Bildzeile ausgeschaltet sind, ist in den entsprechenden Figuren 7a - 7d dargestellt, wobei die Intensitätskurve der Bildelemente mit der zentralen Dunkelgrundmethode gemessen wurde. Wie aus den Figuren 7a - 7d zu sehen ist, liefert das rechteckige Stopprofil (7a) die schlechteste Bildqualität, was daran erkannt werden kann, daß die Intensität der Bildelemente 60 stark unterschiedlich ist und die Intensitäten der Bildelemente 60', welche dem ausgeschalteten Bildelementpaar benachbart sind, wesentlich vermindert sind.

Das Gauß-Stopprofil (7d) zeigt wesentliche Verbesserungen sowohl hinsichtlich der Gleichförmigkeit der Bildelementintensitäten als auch hinsichtlich eines wesentlichen Anstiegs der Bildelementintensität der Elemente 60', die dem ausgeschalteten Bildelementenpaar benachbart sind. In ähnlicher Weise zeigen die rechteckigen und cosinus-Stopprofile (Fig. 7b und 7c) ähnlich entscheidende Verbesserungen gegenüber dem rechteckigen Stopprofil. Im ganzen gesehen, sieht es so aus, als ob ein

dreieckiges Stopprofil einem cosinus- oder Gauß-Stopprofil leicht überlegen wäre.

In rig. 8a und 8b ist ein Gauß-Stopprofil TA aufgetragen, und die entsprechende Intensitätsdurchlässigkeitsfunktion (TI)

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durch Quadrierung des Stopprofiles TA erhalten. Angenommen, daß eine abgeschnittene Gauß'sche Lichtintensität-Verteilungskurve gewünscht ist, die auf die Stopfläche in der querverlaufenden Aufzeichnungsrichtung (y) auftreffen soll, ist die Geometrie des Strahlstopers durch Normalisierung der x-Koordinate auf die halbe Breite des TA und der y-Koordinate auf die Hälfte des Radiusses der Lichtverteilung in y-Richtung festgelegt, von der angenommen werden kann, daß sie dieselbe Breite wie die Halbbreite des Durchlässigkeitsprofils TA hat. Der daraus folgende Strahlstoper 70 für die Komponenten nullter prdnung enthält demnach eine Platte 74, die öffnungen 52, 53 aufweist, wobei die inneren Seiten 71 und 72 der Platte mit einer leichten Krümmung bei 73 in Richtung auf die Mittellinie hin verlaufend ausgebildet sind.

Im Prinzip sollte die Breite des Stops 70 (W = 2a) so schmal wie möglich sein (aber so lang, daß er breit genug ist, um die Beugungskomponenten nullter Ordnung auszuschalten), um eine große Strahlenausbeute und eine gute Bildqualität zu erhalten. Um die Zwischenbildeinstreuungen weiter zu reduzieren, kann die Öffnungsbreite (A = 2b) schmäler gemacht werden, um die höherfrequentigen Komponenten, die den Stop passieren, auszufiltern und dadurch einige der Interferenzen höherer Ordnungen zwischen den Beugungskomponenten zu eliminieren. Die Öffnungsbreite A kann bis zu einem solchen Maß verringert werden, daß es nur den Strahlen erster und zweiter Ordnung möglich ist, die Platte 74 zu durchsetzen.

Unter Bezug auf Fig. 9 und der Verwendung von der oben beschriebenen Öffnungsverringerung sowie einer Gauß'sehen Stopfunktion kann der Stop 70 durch ein Parallelogram gebildet werden, wobei die Seiten 71 und 72 parallel zueinander verlaufen. Die große Einfachheit und die leichte Herstellung der Platte 74 mit dem Stop 70 sowie der verbesserte Systemaufbau machen diese Stopkonfiguration sehr erstrebenswert.

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Bei den Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 10a und 10b und 11a und 11b dargestellt sind, sind die vorstehenden Ergebnisse zur Konstruktion von Stops 80 und 85 herangezogen worden, die dreieckige und cosinusartige Lichtprofile erzeugen, wie das in den Fig. 6b und 6c dargestellt ist. Die Stops 80 bzw. 85 sind im Prinzip dem Stop 70 ähnlich, sie variieren jedoch in der Stopbreite W und in der Form und im Winkel der Stöpselten 81, 82 bzw. 86 und 87.

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Claims

GRÜNECKER. KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER^:.

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PATENTANWÄLTE

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

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DR. K SCHUMANN, opl-phts

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DR H. MEYER-PLATH. ι

8OOO MÜNCHEN 22 MAXIMILIANSTRASSE 58

Xerox Corporation Xerox Square

Rochester, New York 14 644

USA

11. April 1984 P 18' 570 - 40/st

Lichtunterbrechungsstop für einen
elektro-optischen Zeilendrucker

Patentansprüche

Elektro-optischer Drucker mit einem vielkanaligen Lichtmodulator zum periodischen Modulieren einer Phasenfront eines flächenartig gebündelten Lichtstrahls in Abhängigkeit
von Bildelementen für aufeinanderfolgende Bildzeilen, wobei der modulierte Strahl Beugungsstrahlen nullter und höherer Ordnung umfaßt, mit einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsrr^dium und mit einer Schlierenabbildungsoptik, die optisch

zwischen dem Lichtmodulator und dem Aufzeichnungsmedium ausgerichtet ist, um das Aufzeichnungsmedium den aufeinanderfolgenden Bildzeilen auszusetzen, wobei die Schlierenoptik eine Öffnung mit einem Strahlstop umfaßt, der so ausgebildet ist, daß er im wesentlichen je nach Wahl entweder die Beugungsstrahlen nullter Ordnung oder die Beugungsstrahlen höherer Ordnung des modulierten Lichtstrahls abschwächt, während er die anderen Beugungsstrahlen nur relativ gering schwächt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildstop ein lichtundurchlässiges Element (50, 74) mit einem Paar von räumlich axial ausgerichteten schlitzartigen Öffnungen (52, 53, 54, 55) umfaßt, durch die die anderen Beugungsstrahlen hindurch treten, um auf das Aufzeichnungsmedium (13) zu treffen und daß ein Bereich des lichtundurchlässigen Elements (50, 74), welcher zwischen diesem Öffnungspaar (52, 53; 54, 55) liegt, einen Strahlstop (55, 70, 80, 85) bildet, und den einen Strahl (Beugungsstrahl nullter Ordnung) im wesentlichen auslöscht, und daß die Seiten (58, 59; 71, 72; 81, 82; 86, 87) des Strahlstops (55, 70, 80, 85) die innenliegenden Grenzwände jeweils einer der Öffnungen des Öffnungspaares (52, 53; 54, 55) bilden und daß diese Strahlstopseiten (71, 72; 81, 82; 86, 87) in einander sich ergänzender Beziehung leicht spitz zulaufend ausgebildet sind.
2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlstopseiten (71, 72) parallel zu einander verlaufen, so daß der Strahlstop (70) im wesentlichen die Form eines Parallelograms besitzt.

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3. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlstop (80) so ausgebildet ist, daß er ein dreieckiges Lichtdurchlässigkeitsprofil erzeugt.
4. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Strahlstop (85) so ausgebildet ist, daß er ein cosinusartiges Lichtdurchlässigkeitsprofil erzeugt.
5. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Strahlstop (70) so ausgebildet ist, daß er ein gaußförmiges Lichtdurchlässigkeitsprofil erzeugt.