DE3414528C2

DE3414528C2 -

Info

Publication number: DE3414528C2
Application number: DE3414528A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Kawasaki Kanagawa Jp Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-04-18
Filing date: 1984-04-17
Publication date: 1991-04-11
Also published as: GB2142153B; DE3414528A1; FR2544572A1; GB2142153A; GB8410067D0; FR2544572B1; JPS59193415A; US4630070A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solches Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät ist - mit Ausnahme des Gehäuses - bekannt durch die DE-OS 30 21 985. Im Falle dieses bekannten Laserstrahl-Aufzeichnungsgerätes dient die planparallele Platte als Strahlteiler, der einen Strahlanteil des Laserstrahls ablenkt zu einem Detektor, der die Intensität des Laserstrahls erfaßt. Die planparallele Platte ist daher unter einem Winkel von ungefähr 45° bezüglich der Achse des Strahlenganges angeordnet. Ein ähnliches Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät ist durch die US-PS 42 72 151 bekannt. In diesem bekannten Fall hat die im Strahlengang angeordnete planparallele Platte eine solche vorgegebene Neigung zur Achse des Strahlenganges, daß dadurch eine Astigmatismuskorrektur erfolgt.

Zum internen Stand der Technik der Patentinhaberin gehört ein Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Dieses Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät - im folgenden kurz als Laserstrahldrucker oder nur Drucker bezeichnet - umfaßt ein fotoempfindliches Element 1, das die Form einer Trommel hat und in der durch den Pfeil angezeigten Richtung drehbar ist. Um die fotoempfindliche Trommel 1 herum sind angeordnet ein Lader 2 zur einheitlichen Ladung der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 1 sowie eine Entwicklereinrichtung 3 zur Entwicklung eines Bildes auf der Trommel 1. Der Drucker umfaßt ferner eine Papierzuführkassette 4, Steuerwalzen 6, einen Bildübertragungslader 7, eine Bildfixiereinrichtung 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 Laserstrahloszillator 11, d. h. eine Vorrichtung zur Erzeugung eines in Abhängigkeit von einer aufzuzeichnenden Bildinformation modulierten Laserstrahls L, einen Polygonspiegel 12 als Ablenkvorrichtung zur Ablenkung des modulierten Laserstrahls L, um mit diesem die fotoempfindliche Trommel 1 in Richtung der Drehachse abzutasten, einen Antriebsmotor 13 zur Drehung des Polygonspiegels mit konstanter Drehzahl, eine f · R- Linse 14 zur Abbildung des abgelenkten Laserstrahls L auf die Fläche der Trommel 1, sowie einen Reflektionsspiegel 17 zur Knickung des optischen Weges.

Das Gehäuse 10 ist mit einer Öffnung versehen, die teilweise der fotoempfindlichen 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 Laserstrahlsystems innerhalb des Gehäuses 10 vor Verunreinigungen dient.

Ferner ist ein Filter 16 im optischen Weg des Laserstrahls L angeordnet, um die Lichtmenge steuern zu können.

Im Betrieb tastet der in Abhängigkeit von der aufzuzeichnenden Bildinformation modulierte Laserstrahl L das fotoempfindliche Element, d. h. die Trommel 1 an ihrer Oberfläche ab, die durch den Lader 2 einheitlich geladen worden ist. Durch diese Abtastung wird ein elektrostatisches Muster auf der fotoempfindlichen Trommel 1 erzeugt. Das elektrostatische Muster wird dann durch die Entwicklereinrichtung 3 wahrnehmbar gemacht. Das visualisierte Bild wird dann durch den Übertragungslader 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 Übertragungsmaterial wird dann ausgegeben. Andererseits wird der auf der fotoempfindlichen Trommel 1 zurückgebliebene restliche Entwickler von dieser durch die Reinigungseinrichtung 9 entfernt, so daß die Trommel für die nächste Bilderzeugung zur Verfügung steht.

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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät dahingehend weiterzubilden, daß bei hoher Betriebssicherheit und Störunanfälligkeit zugleich gute Abbildungsqualität erreicht ist, insbesondere unerwünschte Streifenmuster vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Laserstrahl- Aufzeichnungsgerät gemäß Patentanspruch 1 gelöst, d. h. im wesentlichen dadurch, daß die Platte als Staubschutzplatte am Laserstrahl-Austritt des Gehäuses angeordnet ist und daß sie bezüglich des einfallenden Laserstrahls eine bestimmte Neigung hat. Durch das Abschließen des Gehäuses mittels der Staubschutzplatte am Laserstrahl-Austritt ist - wie schon bei dem zum firmeninternen Stand der Technik bei der Patentinhaberin gehörenden Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät - dafür gesorgt, daß die Vorrichtung zur Erzeugung des modulierten Laserstrahls und die Ablenkvorrichtung innerhalb des Gehäuses vor Verschmutzungen geschützt sind, so daß die Betriebszuverlässigkeit erhöht ist. Durch die bestimmte Neigung der Staubschutzplatte ist unerwünschten Streifenmustern vorgebeugt, die ansonsten auftreten können.

Es ist nämlich gefunden worden, daß bei dem vorstehend beschriebenen Laserstrahldrucker die Ursache der störenden Streifen die Interferenz des Laserstrahls ist, die in der planparallelen Platte 15, die im optischen Weg angeordnet ist, stattfindet. Diese Ursache soll ausführlich anhand von Fig. 2 erläutert werden; die planparallele Platte 15, die für den Laserstrahl L durchlässig ist, ist so dargestellt, wie man die Staubschutzglasplatte 15 in der Richtung gemäß Pfeil A in Fig. 1 sieht. Der Laserstrahl L, der durch den Polygonspiegel 12 (in dieser Figur nicht dargestellt) abgelenkt wurde, wird durch die planparallele Platte 15 auf die fotoempfindliche Trommel 1 übertragen. Der Laserstrahl L bewegt sich abtastend. In Fig. 2 ist der Laserstrahl LA für eine bestimmte Position in seinem abtastenden Winkelbereich gezeigt, wobei die Laserstrahlen LB und LC in dieser Reihenfolge in nachfolgenden Positionen dargestellt sind. Die Laserstrahlen LA, LB und LC werden von der Platte 15 als Strahlanteile LA1, LB1 und LC1 durchgelassen, während zusätzlich ein Teil eines jeden Laserstrahls LA, LB und LC an den gegenüberliegenden Flächen der Platte 15 reflektiert wird und dann erst austritt, wie durch die Strahlanteile LA2, LB2 und LC2 dargestellt ist. Die Strahlanteile LA1, LB1 und LC₁ interferieren mit den Strahlanteilen LA2, LB2 und LC2 aufgrund der dazwischen herrschenden optischen Weglängendifferenz.

Wenn diese optische Weglängendifferenz z. B. zwischen dem transmittierten Strahlanteil LB1 und dem reflektierten Strahlanteil LB2 m · λ beträgt (m ist eine Konstante, und λ ist die Wellenlänge des Laserstrahls), erfolgt eine Verstärkung. Wenn andererseits die optische Weglängendifferenz (2m+1/2) · λ beträgt, erfolgt eine Schwächung oder Löschung.

Wenn sich der Laserstrahl von der durch den Laserstrahl LA gezeigten Position in die Position des Laserstrahls LC bewegt, interferieren die transmittierten Strahlanteile und die reflektierten Strahlanteile miteinander wiederholt im Sinne einer Verstärkung oder Löschung und bilden dadurch ein Streifenmuster auf der fotoempfindlichen Trommel 1. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Neigung der als Staubschutzplatte dienenden planparallelen Platte ist nun eine solche Interferenz vermieden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den übrigen Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Laserstrahl- Aufzeichnungsgerät gemäß internem Stand der Technik,

Fig. 2 Transmissions- und Reflexionsvorgänge bei dem Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät gemäß Fig. 1,

Fig. 3 in einer Fig. 1 ähnlichen Darstellung einen Ausschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laserstrahl-Aufzeichnungsgerätes,

Fig. 4 eine schematische Darstellung von Reflexions- und Transmissionsvorgängen bei dem Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels.

Das Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät gemäß Fig. 3 hat grundsätzlich den Aufbau, wie er für Fig. 1 bereits erläutert worden ist. Auf diese Erläuterung wird im folgenden Bezug genommen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 verläuft jedoch die optische Achse des Strahlenganges bzw. der einfallende Laserstrahl L im Gehäuse 10 nicht senkrecht zu den Oberflächen der Staubschutzplatte 15. Anders ausgedrückt: Das Lot auf die Oberflächen der Staubschutzplatte 15, durch die der Laserstrahl hindurchtritt, ist bezüglich einer Ebene geneigt, die durch den Weg des von dem Polygonspiegel 12 (in Fig. 3 nicht gezeigt) abgelenkten Laserstrahls L definiert ist.

Diese Neigung wird nachstehend anhand von Fig. 4 ausführlich erläutert, wobei die Staubschutzplatte 15 gemäß Fig. 3 in demselben Querschnitt in vergrößertem Maßstab dargestellt ist. Die Grenz- bzw. Oberflächen 15a und 15b der Staubschutzplatte sind parallel zueiander.

Es sei angenommen, daß der Laserstrahl Li unter dem Einfallswinkel R (dies ist der zwischen dem Laserstrahl Li und der Normalen C der Oberflächen gebildete Winkel) auf die Staubschutzplatte 15 auftrifft. Daraus folgt die Beziehung

sin R = n · sin R′ (1)

worin n der Brechungsindex des Glases und R′ der Brechungswinkel ist.

Der Laserstrahl tritt in Richtung der photoempfindlichen Trommel 1 unter einem Winkel R bezüglich der Normalen C aus der Platte 15 aus, wobei der austretende Strahlanteil mit Li₁ bezeichnet ist. Ein Strahlanteil Li₂ wird teilweise an der unteren Oberfläche 15b der Platte 15 reflektiert und dann nochmals an ihrer oberen Oberfläche 15a reflektiert, wonach er aus der Platte 15 austritt. Der Reflexionswinkel beträgt hierbei R′.

Der Abstand ΔS zwischen den Strahlanteilen Li₁ und Li₂, gemessen auf der Fläche der photoempfindlichen Trommel 1, ergibt sich zu

ΔS = 2 t (tan R′ · cos R) (2)

wobei t die Dicke der Platte 15 ist.

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

Unter der Annahme, daß R ausreichend klein ist, kann gesetzt werden sin R = R und 1-sin²R = 1, so daß sich für den Abstand ΔS ergibt

ΔS = 2 tR/n (3)

Es tritt dann keine Interferenz auf, wenn der Abstand ΔS größer als der Durchmesser Φ des Laserstrahls auf der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel ist, d. h. wenn gilt Φ<ΔS (= 2 tR/n). Somit ergibt sich als Bedingung dafür, daß keine Interferenz vorhanden ist:

R < nΦ/2 t (4)

Beispiel

Falls die Dicke t der Staubschutzplatte 2 mm, ihr Brechungsindex n=1,5 und der Laserstrahldurchmesser Φ=100 µ auf der Fläche der photoempfindlichen Trommel 1 beträgt, ergibt sich für den Winkel R, bei dem eine Interferenz vollständig vermieden ist, gleich oder größer 2,2°.

Es wurde experimentell herausgefunden, daß, falls die Staubschutzplatte 15 oder mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen ist, eine Neigung von 0,8°, die kleiner als im Fall ohne Beschichtung ist, bereits eine vollständige Ausschaltung der Interferenz ergibt. Man rechnet dies der Tatsache zu, daß die Antireflexionsbeschichtung den effektiven Durchmesser des reflektierten Strahlanteils verringert. Die Interferenz läßt sich somit verhindern und dadurch ein scharfes Bild hoher Qualität schaffen, indem die Oberflächen der planparallelen Staubschutzplatte 15 bezüglich der Ebene geneigt sind, die senkrecht zu einer vom Weg des Laserstrahls gebildeten Ebene ist.

Vorzugsweise ist auch das Filter 16 bezüglich des einfallenden Laserstrahls geneigt (s. Fig. 3).

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Staubschutzplatte 15, gesehen in Richtung A gemäß Fig. 1, dargestellt ist. Hierbei ist die Neigungsrichtung der planparallelen Platte unterschiedlich zu der in den Fig. 3 und 4 gezeigten. Die Oberflächen sind so geneigt, daß der Einfallswinkel R über die Abtastablenkung des Laserstrahls (LA-LB-LC) nicht null ist, und ferner sind sie auch bezüglich der Erzeugenden der photoempfindlichen Trommel 1 geneigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfüllt der Winkel R zwischen den Oberflächen und der Erzeugenden der photoempfindlichen Trommel 1 die Gleichung (4), so daß sich die gleichen Vorteile wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ergeben.

Claims

1. Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät, mit
einem photoempfindlichen Element,
einer Vorrichtung zur Erzeugung eines in Abhängigkeit von einer aufzuzeichnenden Bildinformation modulierten Laserstrahls,
einer Ablenkvorrichtung zur zeilenweisen Bewegung des Laserstrahls über das photoempfindliche Element,
einer transparenten, planparallelen Platte, die im Strahlengang angeordnet ist,
und einem Gehäuse, innerhalb dessen die Vorrichtung zur Erzeugung des modulierten Laserstrahls und die Ablenkvorrichtung angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die planparallele Platte (15) optisch direkt vor dem photoempfindlichen Element (1) als Staubschutzplatte am Laserstrahl-Austritt des Gehäuses (10) angeordnet ist,
daß die planparallele Platte (15) bezüglich des einfallenden Laserstrahls derart gering geneigt ist, daß unter allen Einfallswinkeln des Laserstrahls auf die planparallele Platte (15) der von dem transmittierten Strahlanteil (L_i1; L_B1) auf dem photoempfindlichen Element (1) erzeugte Bildpunkt einerseits und von demjenigen Strahlanteil (L_i2; L_B2), der nach innerer Reflexion an beiden Grenzflächen (15a, 15b) der planparallelen Platte (15) aus dieser austritt, auf dem photoempfindlichen Element (1) erzeugte Bildpunkt andererseits nahe beieinanderliegend sich nicht überlappen.

2. Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die planparallele Platte (15) parallel zur Zeilenrichtung verläuft.

3. Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei das photoempfindliche Element die Form einer Trommel hat, dadurch gekennzeichnet, daß die planparallele Platte (15) bezüglich der Erzeugenden der Trommel (1) geneigt ist.

4. Laserstrahl-Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die planparallele Platte (15) eine Anti-Reflexionsbeschichtung aufweist.