DE3414528A1

DE3414528A1 - Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3414528A1
Application number: DE19843414528
Authority: DE
Inventors: Yasushi Kawasaki Kanagawa Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-04-18
Filing date: 1984-04-17
Publication date: 1984-10-18
Also published as: DE3414528C2; FR2544572B1; JPS59193415A; GB2142153B; FR2544572A1; GB8410067D0; GB2142153A; US4630070A

Description

Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung, wie z.B. einen Laserstrahldrucker, bei der ein'photoempfindliches Element mittels eines Laserstrahls, der in Abhängigkeit von einer aufzuzeichnenden Bi Id.information moduliert ist, abgetastet wird.

Ein herkömmlicher LäserstrahIdrucker soll zunächst anhand von Figur 1 beschrieben werden.

Dieser Laserstrahldrucker umfaßt ein photoempfindliches Element 1, das die Form einer Trommel hat und in der durch den Pfeil angezeigten Richtung drehbar ist. Um

Dresdner Bank (Munchon) KIo. 393" 144
FM

Bayer Voromsb.uik (Mrnr;hen) KIo 5DH'i4i

PoülsctK-'t.k (Munchi'Mi KIi) 0/0 4Ί Wi'

- 5 - DE 3859

die photoempfindLi ehe Trommel. 1 herum sind angeordnet ein Laser 2 zur einheitlichen Ladung der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 1 sowie eine Entwicklereinrichtung 3 zur Entwicklung eines Bildes auf der Trommel 1. Der Drucker -umfaßt ferner eine Papierzuführkassette 4, Registrations- bzw. Steuerwalzen 6, einen Bi I dübe rt ragungs lade r 7 , eine Bi I df i χ i e re i nr i c h t unci 8 sowie eine Reinigungsvorrichtung 9.

Der Laserstrahldrucker ist mit einem Gehäuse 10 versehen, in dem ein optisches System für einen Laserstrahl L untergebracht ist. Das Gehäuse 10 enthält einen Laserstrah losz i I I ato r 11,der einen in Abhängigkeit von äußeren BiIdsigha len modulierten bzw. abgestimmten Laserstrahl L

erzeugt, einen Polygonspiegel 12 zur Ablenkung des modulierten Laserstrahls L, um mit diesem die photoempfindliche Trommel 1 in Richtung der Drehachse abzutasten, einen Antriebsmotor 13 zur Drehung des Polygonspiegels mit konstanter Drehzahl, eine f»9-Linse 14 zur Abbil-

^^u dung des abgelenkten Laserstrahls L auf die Fläche der Trommel 1, sowie einen Ref I e ktionsspiegel 17 zur Ablenkung bzw. Knickung des optischen Wegs.

Das Gehäuse 10 ist mit einer öffnung versehen, die teil- ° weise der photoempfindlichen Trommel 1 gegenüberliegt und einen Austritt des Laserstrahls L gestattet. Diese öffnung ist mittels einer transparenten planparallelen Platte 15, wie z.B. einer Glasplatte, verschlossen, die als Staubschutzplatte zum Schutz des optischen Laser-Strahlsystems innerhalb des Gehäuses 10 vor Verunreinigungen dient.

Ferner kann ein Filter 16 im optischen Weg des Laserstrahls L angeordnet sein, wenn z.B. die Lichtmenge gesteuert werden soll.

34U528

- 6 - DE 3859

Im Betrieb tastet der in Abhängigkeit von den externen Bi LdinformationssignaLen modulierte Laserstrahl L das photoempfindliche Element, d.h. die Trommel 1 an ihrer

Oberfläche ab, die durch den Lader 2 einheitlich geladen 5

worden ist. Durch diese. Abtastung wird ein elektrostatisches Muster auf der photoempfindLichen Trommel 1 in Abhängigkeit von den Bildsignalen erzeugt. Das elektrostatische Muster wird dann durch die Entwicklereinrichtung 3 visualisiert bzw. wahrnehmbar gemacht. Das visualisierte Bild wird dann durch den übertragungs lader 7 auf ein Übertragungsmaterial aufgebracht, das von der Zuführkassette 4 zugeführt wird. Das ein sichtbares Bild aufweisende Übertragungsmaterial wird zur Fixiereinrichtung 8 gebracht, von welcher das Bild fixiert wird. Das über-

tragungsmaten'al wird dann ausgegeben. Andererseits wird der auf der photoempfindlichen Trommel 1 zurückgebliebene restliche Entwickler von dieser durch die Reinigungseinrichtung 9 entfernt, so daß die Trommel für die nächste

Bilderzeugung zur Verfügung steht. 20

Es hat sich herausgestellt, daß die von der oben beschriebenen Vorrichtung erzeugten Bilder manchmal unbeabsichtigte bzw. unerwünschte Streifenmuster haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung zu schaffen, deren erzeugte Bilder von höchster Qualität klar und scharf sind und die insbesondere keine unerwünschten Streifenmuster aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wurde anhand intensiver Untersuchungen bezüglich des Problems der Streifenerzeugung herausge-35

34U528

- 7 - DE 3859

funden, daß die Ursache dieser Streifen die Interferenz des Laserstrahls ist, die in der ρ Lanpara LLeL en Platte einheitlicher Dicke, wie z.B. der Glasplatte 15 und dem

Filter 16, die im optischen Weg angeordnet sind, statt-5

findet. Die erfindungsg'emäß anhand der Untersuchungen herausgefundene Ursache soll ausführlich anhand von Figur 2 erläutert werden; die planparallele Platte 15 (bzw. 16), die für den Laserstrahl L durchlässig ist, ist so dargestellt, wie man die Staubschutzglasplatte 15 (bzw. den Filter 16) in der Richtung gemäß Pfeil A (bzw. Pfeil B) in Figur 1 sieht. Der Laserstrahl L, der durch den Polygonspiegel 12 (in dieser Figur nicht dargestellt) abgelenkt wurde, wird durch die planparallele

Platte 15 (oder 16) auf die photoempfindliche Trommel 1 15

übertragen. Der Laserstrahl L bewegt sich abtastend.

In Figur 3 ist der Laserstrahl LA für eine bestimmte Position in seinem abtastenden Winkelbereich gezeigt, wobei die Laserstrahlen LB und LC in dieser Reihenfο Ige in

nachfolgenden Positionen dargestellt sind. Die Lichtstrah-20

len LA, LB und LC werden durch die Platte 15 (oder 16) als Lichtstra'hlen LA1, LB1 und LC1 übertragen, während zusätzlich ein Teil eines jeden Lichtstrahls LA, LB und LC an den gegenüberliegenden Flächen der Platte 15 (oder

16) reflektiert und dann durch diese übertragen wird, 25

wie durch die Bezugszeichen LA2, LB2 und LC2 dargestellt ist. Die Strahlen LA1 , LB1 und Ld interferieren mit den Lichtstrahlen LA2, LB2 und LC2 aufgrund der dazwischen herrschenden optischen Weglängendifferenz.

Wenn diese optische Weg Iängendifferenz z.B. zwischen dem ·

übertragenen Strahl LB1 und dem reflektierten Strahl LB2 m-2- beträgt (m ist eine Konstante, und A- ist die Wellenlänge des Laserstrahls), werden diese Strahlen verstärkt. Wenn andererseits die optische Weg Iängendi ffe~ renz (2m + 1/2)·Λ beträgt, werden sie kompensiert bzw.

, .. _u

ge los c ht.

- 8 - DE 3859

Wenn sich der Laserstrahl von der durch den Strahl LA gezeigten Position in die Position des Strahls LC bewegt, werden der übertragene Strahl und der reflektierte Strahl wiederholt verstärkt und kompensiert bzw. ausgelöscht und bilden dadurch ein Streifenmuster auf der photoempfindlichen Trommel 1.

Erfindungsgemäß ist nun die planparallele Platte bzw. deren Oberfläche so angeordnet,' daß der Einfallswinkel auf dieser über den gesamten Abtastbewegungsbereich des Laserstrahls nicht 0 ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand schematise her Zeichnungen ausführlich erläutert. ' Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Laserstrahldruckers,

Fig. 2 das erfindungsgemäß ergründete Verhalten

des Laserst rahl s,

Fig. 3 den Teil des Laserstrahldruckers, der für die Erfindung entscheidend ist,

Fig. 4 in einer erläuternden Darstellung das Grundprinzip der Erfindung, und

QQ Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispie I. der

Erfindung.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt des Gehäuses 10 und seinen inneren Aufbau gemäß einer erfindungsgemäßen cc Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung. Der optische Weg

34U528

- 9 - DE 3859

des Laserstrahls L ist im Gehäuse 10 nicht senkrecht

zu den strahlenübertragenden Flächen des Staubschutzglases 15 (eine planparallele Platte) bzw. des Filters 16 (eine weitere planparallele Platte). Anders ausgedrückt: Die strahlenübertragenden Flächen des Staubschutzglases 15 und des Filters 16 sind bezüglich einer Ebene geneigt, die durch den Weg des von dem Polygonspiegel 12 (in Fig. 3 nicht gezeigt) abgelenkten Laser-IQ Strahls L gebildet wird.

Diese Neigung wird nachstehend anhand von Figur 4 ausführlich erläutert, wobei das Staubschutzglas 15 (bzw. der Filter 16) gemäß Figur 3 im selben Querschnitt in vergrößertem Maßstab dargestellt ist. Die strahlübertragenden Flächen 15a und 15b der Staubschutzglasplatte (ebenso wie die strahlübertragenden Flächen 16a und 16b) sind parallel zueinander.

r,Q Es sei angenomnen, daß der Laserstrahl Li unter dem Einfallswinkel 9 (dies ist der zwischen dem Laserstrahl und der N or malen der Fläche gebildete Winkel) auf die Staubschutzglasplatte 15 auftrifft. Daraus folgt die Beziehung

2g sin9= n.sinB¹ (1)

worin η der Brechungsindex des Glases und B¹ der Brec hungswi nke I ist.

Der Strahl Li tritt in Richtung der photoempfindlichen „_n Trommel 1 unter einem Winkel θ bezüglich der Normalen C aus der Glasplatte 15 aus, wobei der austretende Strahl mit Li₁ bezeichnet ist. Der Strahl Li wird teilweise an der unteren Fläche 15b der Platte 15 reflektiert und dann nochmals an ihrer oberen Fläche 15a _QP- reflektiert, wonach er aus der Glasplatte 15 als Strahl

¹⁰ DE 3859

Lip austritt. Der Reflexionswinkel beträgt hierbei Θ¹.

Der Abstand As zwischen den Laserstrahlen Li und Li,, gemessen auf der Fläche der photoempfindlichen Trommel 1, ergibt sich zu

ÄS = 2t (tanO '- cosG) (2) .

Aus den Gleichungen (1) und (2) folgt:

I p"¹' / 7 '

/\s = 2t· sinBTi-sin B/(n"V1-sin 0).

Unter der Annahme, daß 0 ausreichend klein ist, kann gesetzt werden sinB = 0 und 1-sin 0 = 1, so daß sich für den Abstand Δ S ergibt

AS. = 2tB/n (3) .

Es tritt dann keine Interferenz auf, wenn der Abstand AS größer als der Durchmesser φ des Laserstrahls auf der Oberfläche der photoempfindIichen Trommel ist, d.h. wenn gilt f ^ AS (= 2t8/n). Somit ergibt sich als Bedingung dafür, -daß keine Interferenz vorhanden ist:

θ > n0/2t (4)

Beispiel: Falls die Dicke t des Staubschutzglases 2 mm, ihr Brechungsindex η = 1,5 und der Laserstrahldurchmesser φ - 100/J auf der Fläche der photoempfindlichen Trommel 1 beträgt, ergibt sich für den Winkel 0, bei dem eine Interferenz vollständig vermieden ist, gleich oder größer 2,2 .
30

Es W-U rde experimentell herausgefunden, dal?, falls das Staubschutzglas 15 oder der Filter 16 mit einer Antiref lekt ionsbeschichtung versehen ist, eine Neigung von 0,8°, die kleiner als im Fall ohne Beschichtung ist,

34U528

- 11 - DE 3859

bereits eine voLLständige Ausschaltung der Interferenz ergibt. Man rechnet dies der Tatsache zu, daß die AntirefLektionsbeschichtung die Menge des refLektierten Strahls verringert, so daß dessen effektiver Durchmesser verklei-

nert ist. Die Interferenz läßt sich somit verhindern und dadurch ein scharfes Bild hoher Qualität schaffen, indem die strahlübertragenden Flächen der planparallelen Platte, wie z.B. der Staubschutzglasplatte 15 und des Filters 16, bezüglich der Ebene geneigt werden, die senkt-echt

zu einer vom Weg des Laserstrahls gebildeten Ebene ist.

Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Staubschutzglasplatte 15 gesehen in Richtung A gemäß Figur 1, bzw. der Filter 16 gesehen

in Richtung B gemäß Figur 1 dargestellt ist. Hierbei ist die Neigungsrichtung der planparallelen Platte unterschiedlich zu der in den Figuren 3 und 4 gezeigten, ftie strahLübertragendeη Flächen sind so geneigt, daß der Einfallswinkel über die Abtastablenkung des Strahls

(LA-LB-LC ) nicht null is"t, und ferner sind sie auch bezüglich der Erzeugenden der photoempfindlichen Trommel 1 geneigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfüllt der Winkel θ zwischen der strahlübertragenden Fläche und der Erzeugenden der photoempfindlichen Trommel 1 die

Gleichung (4), so daß sich die gleichen Vorteile wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ergeben.

Die Erfindung wurde zwar anhand spezifischer Ausführungsbeispiele beschrieben, es ist jedoch offensichtlich,

daß verschiedenste konstruktive Abänderungen vorgenommen werden können, ohne die erfindungsgemäße Idee bzw. das erfindungsgemäß herausgefundene Grundprinzip zu verlassen.

34H528

- 12 - DE 3859

Offenbart ist eine Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einer planparallel. en Platte, wie z.B. einer Staubschutzglasplatte oder einem Lichtregelungsfilter, die im optischen Weg -des Laserstrahls angeordnet ist. Die strahlübertragenden Flächen der planparallelen Platte sind so geneigt, daß der Einfallswinkel des Laserstrahls über seine gesamte Abtastbewegung bzw. seinen gesamten Abtastbereich hinweg nicht Null ist. 10

Claims

J4 I4ÜZÖ

■f" ' D \£ {** Patentanwälte und f·

llEDTKE - DUHLING - IVrNNE " WtUPF Vertreter beim EPA If·

_n λ G Dipl.-lng. H.Tiedtke I

KtLLMANN - IJIRAMS " OTRUIF Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-lng. R. Kinne Dipl.-lng. R Grupe Dipl.-lng. B. Pellmann Dipl.-lng. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20240 8000 München 2

Tel.: 0 89-5396 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: O 89-537377 cable: Germaniapatent Münche

17. April 1984 DE 3859

Patentansprüche

. Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung, gekennzeichnet durch ein photoempfindLiches ELement (1), eine Einrichtung (11) zur Erzeugung eines in Abhängigkeit von einer auszuzeichnenden Bi Ldinformation modulierten Laserstrahls (L), eine Einrichtung (12) zur Bewegung des Laserstrahls für die Abtastung des photoempfindlichen Elements mit diesem, wobei das photoempfindliche Element dem Laserstrahl ausgesetzt ist, und durch eine ρLanparaI le Ie Platte (15, 16) die im optischen Weg des Laserstrahls angeordnet ist, für diesen durchlässig ist und die eine Fläche hat, auf die der Laserstrahl über seinen gesamten Abtastbereich hinweg nicht senkrecht auftrifft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der ρ lanparallelen P I at te (15, 16) bezüglich einer Ebene geneigt ist, die senkrecht zu einer Ebene ist, die durch die Abtastbewegung des Laserstrahls (L) gebildet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß gilt

B>n-jo/2t,

34H528

- 2 - DE 3859

wobei θ der Winke L zwischen der FLäche der pLanparaLLeLen Platte und der zu der Ebene senkrechten Ebene ist, die durch die Abtastbewegung des Laserstrahls gebildet wird, wobei t die Dicke der ρ LanparaI IeI en Platte, η ihre Brechzahl und φ der Durchmesser des Laserstrahls (L) in einer Brennebene (1) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche bezüglich einer Erzeugenden des photoempfindlichen Elements (1), das die Form einer Trommel hat, geneigt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß gilt

θ > η· φ /2t, wobei θ der Winkel zwischen der

Fläche und der Erzeugenden des photoempfindlichen Elements (1) ist, wobei t die Dicke der planparallelen Platte, η ihre Brechzahl und φ der Durchmesser des Laserstrahls (L) in einer Brennebene (1) ist. 20
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10) zur Aufnahme der Einrichtung (11) zur Erzeugung des Laserstrahls (L) und der Abtasteinrichtung (12), wobei die planparallele Platte (15) eine Staubschutzglasplatte ist, die am Austritt aus dem Gehäuse für dessen Schutz gegen Verunreinigungen vorgesehen ist.
7'. Vorrichtung nach einem der vorangehenden An-Sprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10)· zur Aufaahme der den Laserstrahl (L) erzeugenden Einrichtung (11) und der Abtasteinrichtung (12), wobei die planparallele Platte ein optischer Filter (16) ist, der im optischen Weg angeordnet ist. 35

- 3 - DE 3859
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der pLanparaLLeLen PLatte (15, 16) eine Antireflektionsbeschichtung hat.