DE3613917A1

DE3613917A1 - Laserdrucker

Info

Publication number: DE3613917A1
Application number: DE19863613917
Authority: DE
Inventors: Akira Musashimurayama Tokio/Tokyo Arimoto; Takeshi Mito Ibaraki Mochizuki; Susumu Hachioji Tokio/Tokyo Saito
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1985-04-24
Filing date: 1986-04-24
Publication date: 1986-10-30
Also published as: DE3613917C2; JPH0694215B2; JPS61245174A; US4725855A

Description

1. HITACHI, LTD., Tokyo

2. HITACHI KOKI CO., LTD., Tokyo

Japan

Laserdrucker

Die Erfindung betrifft einen Laserdrucker, mit dessen Hilfe qualitativ hochwertige Zeichen und Bilder unter Abtastung mit Laserstrahlen gedruckt werden können. L/ Bei herkömmlichen Laserdruckern deren Druckgeschwindigkeit mittel oder gering ist, wird üblicherweise ein einziger, mit einer Laserdiode erzeugter Laserstrahl verwendet. Andererseits sind Drucker, die mit besonders hoher Druckgeschwindigkeit arbeiten, gegenwärtig so ausgebildet, daß ein einziger Gaslaserstrahl ungeteilt eingesetzt wird, oder daß dieser einzige Gaslaserstrahl mittels akustischoptischer Ablenkung in mehrere Laserstrahlen aufgeteilt wird, wobei sowohl der Frequenzbandbereich eines Modulators als auch die Drehzahl, mit der ein polygonaler Rotationsspiegel rotiert, durch gleichzeitiges Abtasten mit mehreren Laserstrahlen reduziert werden.

In jedem Falle ist es jedoch, sofern die obengenannten Gaslaser verwendet werden, unmöglich, den hohen Stromverbrauch zu umgehen und die Vorrichtung zu miniaturisieren.

Unter diesen Umständen rückte kürzlich die Einführung eines Halbleiterlasers in den Brennpunkt des Interesses, der eine direkte Modulation selbst ausführen kann. Jedoch weist diese Art von Halbleiterlasern insofern Nachteile auf, als ihre Wellenlänge das 1,5- bis 2-fache derjenigen von Gaslasern beträgt, weshalb die polygonalen Rotationsspiegel groß sein müssen, und es aufgrund der verminderten lichtelektrischen Leitfähigkeit, die mit der Langwelligkeit des obigen Halbleiterlasers in Verbindung steht, ziemlich kompliziert war, einen Laserdrucker zu konstruieren, in dem nur ein einziger Laserstrahl verwendet wird.

Bei dieser Sachlage werden große Erwartungen in ein Verfahren gesetzt, bei dem mit mehreren Halbleiterlaserstrahlen parallel abgetastet wird. Einige Mittel zur Verwirklichung eines derartigen Verfahrens sind in den US-Patentanmeldungen 680497, 804940 und in den DE-OSen 3445751 und 3543472 angegeben. Unter der Voraussetzung, daß dann gedruckt wird, wenn zwischen mehreren Halbleiterlaserstrahlen Abstände erfaßt werden, ist eine derartige präzise Erfassung jedoch praktisch undurchführbar.

/\ Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter

Vermeidung der oben beschriebenen Probleme einen Laserdrucker vorzusehen, der es ermöglicht, zwischen mehreren Laserstrahlen Abstände exakt zu erfassen und die gewünschten Abstände zu steuern.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

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Der erfindungsgemäße Laserdrucker ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeiteinstellung vorgesehen ist, bei der die Abstände zwischen der vorgenannten Anzahl von Laserstrahlen erfaßt werden.

S Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen

näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1: den Aufbau eines Aüsführungsbeispiels für einen Laserdrucker gemäß der Erfindung, bei dem mehrere Laserstrahlen zur Steuerung der Abstände zwisdhen diesen verwendet werden;

Fig. 2: die Zeiteinstellung, bei der die Positionen der Laserstrahlen gemäß der vorliegenden Erfindung nachgewiesen werden, und

Fig. 3: den Aufbau eines Photodetektors zur Erfassung der Abstände zwischen den mehreren Laserstrahlen gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Laserdrucker gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei Halbleiterlaser verwendet sind.

Die von zwei Lasern 11, 12 jeweils emittierten Laserstrahlen gehen durch ein Syntheseprisma 5, in dem die beiden Laserstrahlen in der gleichen Richtung in einem derartigen Abstand vereinigt werden, daß sie leicht voneinander abweichen. Unmittelbar danach werden die Strahlen auf einen polygonalen Rotationsspiegel 8 gerichtet und dann zu einer FG-Linse 7 umgelenkt, die als Abtastlinse dient. Auf einer photoleitenden Trommel 8 werden die beiden Laserstrahlen auf einen vorgegebenen Abstand eingestellt, wobei es gleich-

zeitig erforderlich ist, diesen Abstand unverändert aufrechtzuerhalten. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist zu diesem Zweck eine Vorrichtung vorgesehen, in der der Abstand zwischen den beiden Laserstrahlen mit Hilfe eines geteilten Photodetektors 13 erfaßt wird, wofür das teilweise aus dem zur Synthetisierung des Strahls vorgesehenen Prisma 5 ausgetretene Licht herangezogen und der oben angegebene Abstand mit Hilfe des erzeugten Signals gesteuert wird.

Laserdrucker mit Halbleiterlasern weisen jedoch den Nachteil auf, daß der Laser selbst während eines Druckzeitraums modulieren kann, so daß das modulierte Licht in den geteilten Photodetektor 13 eintritt. Dadurch verändert sich die Intensität der Laserstrahlen, und es ist schwierig, ihre Position zu erfassen. Daher ist die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgeführt, daß die Erfassung während einer Austastzeit durchgeführt wird, in der nicht gedruckt wird; die Abstände zwischen den Laserstrahlen werden aufgrund der auf diese Weise erfaßten Ergebnisse gesteuert, wobei dieser Status während der Druckzeit aufrechterhalten wird. Bei einem herkömmlichen polygonalen Rotationsspiegel mit η Spiegelflächen ergibt sich der Winkel, bei dem theoretisch eine Abtastung mit dem Lichtstrahl möglich ist, zu

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In Anbetracht dessen, daß das auf den polygonalen Rotationsspiegel fallende Licht normalerweise eine spezifizierte Helligkeit aufweist, ist geläufig, daß der tatsächliche

Winkel, unter dem eine Lichtabtastung am polygonalen Rotationsspiegel erfolgt, nur 60 bis 70% des oben angegebenen theoretischen Wertes erreicht.

Demgemäß wird für das Drucken ein Zeitraum von 60 bis 70%, wie oben angegeben, vorgesehen, während ein Zeitraum von 30 bis 40% als abtastfreie Zeit festgelegt wird. Diese abtastfreie Zeit wird allgemein als sehr nachteilig angesehen, da die Laserstrahlen in dieser Zeit effektiv nicht genutzt werden können. Die vorliegende Erfindung ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet, daß mit ihr die Position erfaßt wird, indem die beiden Laserstrahlen wahren!dieser Austastzeit in den EIN-Zustand eingestellt werden. Fig. 2(a) zeigt das Timing bezüglich der Modulierung der Halbleiterlaser 11,12 in Fig. 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der

Erfindung. Es ist nämlich in dem Falle, daß die Positionssteuerung unter Bezug auf die beiden jeweils von den Halbleiterlasern 11,12 emittierten Laserstrahlen unter Verwendung eines während der Austastzeit erfaßten Signals (im folgenden als Abstandsfehlersignal· bezeichnet) durchgeführt wird, wie oben erwähnt, nicht einfach, das Abstandsfehlersignal für die Druckzeit zu gewinnen. Hierfür wird das sogenannte Abtast-Halte-Verfahren herangezogen, bei dem die obengenannte Positionssteuerung durchgeführt wird, indem das nur für die Austastzeit gewonnene Abstandsfehlersignal verwendet und ein entsprechender Zustand eingestellt wird, der während der Druckzeit beibehalten wird.

Die Austastzeit 9 kann wie folgt erfaßt werden: Aus

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Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Photodetektor 3 außerhalb einer Druckstart-Position auf der Abtastlinie für den Laserstrahl angeordnet ist, wobei der Photodetektor 3 zur Einstellung des Startzeitpunktes, an dem mit dem Laserstrahl abgetastet wird, vorgesehen ist. Im einzelnen wird der Zeitpunkt, an dem der abtastende Laserstrahl über den Photodetektor 3 hinweggeht, als StartZeitpunkt für die Abtastung vorgegeben. Diese Zeitpunkte im Timing sind in den Fig. 2(a), 2(b) durch die Bezugsziffer 120 bezeichnet. Fig. 2(b) zeigt dabei das Timing des vom Photodetektor 3 emittierten Ausgangssignals. Die Dauer T eines Abtastzeitraums 10, in dem die Abtastung bezüglich einer vorgegebenen, vom Punkt 120 aus gemessenen Dauer durchgeführt wird, wird als

T= ^L

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bezeichnet, wobei L die Druckbreite eines polygonalen Rotationsspiegels, η seine Drehzahl und f die Brennweite der verwendeten FG-Linse 7 ist. Nach Ablauf der Dauer T folgt die Austastzeit 9. In diesem Zeitraum wird der Laserstrahl weiterhin bei Gleichstrombetrieb erzeugt. Die Austastzeit 9 ist entsprechend der Zeitraum, bis der Laserstrahl in der nächsten Abtasteinstellung wieder auf den Photodetektor 3 fällt. Der geteilte Photodetektor 13 erfaßt den Abstandsfehler für die Austastzeit. Der Aufbau eines derartigen Photodetektors, der in der US-Patentanmeldung 680497 sowie der DE-Patentanmeldung P 3445751.8 beschrieben ist, ist in Fig. 3 schematisch dargestellt.

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Er besteht aus zwei Paaren geteilter Detektoren 141, 142 und 143, 144 und ist so ausgebildet, daß die Position der betreffenden Laserstrahlen durch Differenzbewegung erfaßt wird.

Gemäß Fig. 3 ist unter der Voraussetzung, daß die Laserstrahlen auf die Detektoren 151, 152 so eingestellt sind, daß sie ungeteilt zu den getrennten Detektoren 141,142 und 143,144 gelangen, die oben erwähnte Differenzausgangsgröße gleich Null. Wenn aber die Laserstrahlen so eingestellt sind, daß sie asymmetrisch auf die Detektoren auftreffen, tritt ein Differenzsignal auf, das die Differenzausgangsgröße entsprechend den Positionen der Laserstrahlen anzeigt. Es sind daher Steuereinrichtungen 61,62 vorgesehen, die zum Beispiel aus einer Einrichtung zur Verstärkungseinstellung oder ähnlichem bestehen und die Funktion haben, eine negative Rückkopplung zur Steuerung der Stellglieder 21,22 zu bewirken. Mit diesem Aufbau bleibt das Differenzsignal gleich Null/ wobei dieses Signal mit Hilfe von Differenzeinrichtungen 41, 42 (zum Beispiel eines Differenzverstärkers oder ähnlichem) wie in Fig. 1 gezeigt, gewonnen wird.

Die Kopplungslinsen 1,2 werden durch eine Bewegung der Stellglieder 21,22 in der Weise bewegt, daß die Linsenoberflächen senkrecht zu den optischen Achsen sind, wobei zwei von den Laserstrahlen bestrahlte Lichtflecke so eingestellt werden, daß keine Positionsabweichung auftritt.

Mit Hilfe des Signals (s. Fig. 2(b)), das erzeugt

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wird, wenn der in Fig. 1 gezeigte abtastende Laserstrahl über den Photodetektor 3 hinweggeht, führt die in derselben Figur gezeigte Steuereinrichtung 60 Steuervorgänge bezüglich des EIN- und AUS-Zustands des Laserstrahls, der Abtast-und Halte-Verarbeitung, der Erfassung des Abstandsfehlersignals und des Timings für die verschiedenen Operationen, wie im Fall der Stellglieder 21,22 durch, wodurch das oben erläuterte Differenzsignal gleich Null wird.

Wie aus der Beschreibung klar hervorgeht, werden durch die Erfindungskonzeption folgende vorteilhafte Wirkungen erzielt:

Die Ausgangsleistung der verwendeten Laser wird durch die Positionssteuerung der Laserstrahlen verringert. Es ist darüberhinaus möglich, Hochgeschwindigkeitslaserdrucker zu verwirklichen, bei denen die Lichtmodulationsfrequenz der Laser in wirksamer Weise verringert werden kann.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

mit einer Strahlungsquelle zur Erzeugung mehrerer Laserstrahlen,

einer optischen Vorrichtung zur Ablenkung der Laserstrahlen zur Abtastung,

einer photoleitenden Trommel zum Drucken, die gleichzeitig und parallel durch die betreffende spezielle Bestrahlung mit den polarisierten Laserstrahlen abgetastet wird,

einem Detektor zur optischen Erfassung einer Abweichung der Abstände zwischen den mehreren Laserstrahlen, der hierzu einen Teil der Laserstrahlen verwendet, und

Stellgliedern zur Einstellung von durch die Laserstrahlen bestrahlten Punkten in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Detektors,

dadurch gekennzeichnet, daß

eine Steuereinrichtung (60) vorgesehen ist, die Steueroperationen so durchführt, daß die Erfassung einer Positionsabweichung hinsichtlich der Abstände zwischen den Laserstrahlen nur während einer dem Laserdrucker zugeordneten Austastzeit erfolgt.
0235 (Ref 5278)-01/SF
2. Laserdrucker gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuereinrichtung (60) so ausgebildet ist, daß sie das Timing zur Erfassung der Austastzeit (9) mittels des Ausgangssignals eines Photodetektors (3) zur Erfassung eines in der Nähe der Druck-Startposition auf der Abtastlinie für den Laserstrahl auf der photoleitenden Trommel zum Drucken vorgesehenen Abtast-Startpunkts durchführt.
3. Laserdrucker gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

als Strahlungsquellen mehrere Halbleiterlaser (11,12) vorgesehen sind.