DE3618032A1

DE3618032A1 - Lichtstrahl-abtastgeraet

Info

Publication number: DE3618032A1
Application number: DE19863618032
Authority: DE
Inventors: Takashi Shiraishi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1986-05-28
Publication date: 1987-01-08
Also published as: US4742363A; JPS61277261A

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtstrahl-Abtastgerät, bei dem ein Lichtstrahl eines Halbleiterlasers oder einer ähnlichen Lichtquelle durch Bildinformationen moduliert wird und eine Abbildung durch Abtasten eines fotoempfindlichen Körpers mit dem sich ergebenden Lichtstrahl gebildet wird.

Bei einem herkömmlichen Laserdrucker, der ein Lichtstrahl- Abtastgerät umfaßt, ist es nicht möglich, die Stärke der als Abbildung erscheinenden Linien zu ändern, da der Laserstrahlfleckdurchmesser festgelegt ist. Es ist eine Technik zum Hervorheben der Linienstärke vorgeschlagen worden durch Einsatz einer Steuereinrichtung, die eine Schattenmaske verwendet, jedoch ergeben sich bei dieser Technik eine Reihe von praktischen Schwierigkeiten, da das Vorsehen einer Schattenmaske eine komplizierte Steuerung bei Linien komplexer Formen und Buchstaben usw. bedingt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Bildspeicher extrem groß wird, wenn beabsichtigt ist, die Stärke der Linien durch Verwendung von Doppelpunktlinien oder einer Schattenmaske zu ändern bzw. zu variieren.

Die vorliegende Erfindung beabsichtigt die oben beschriebenen Nachteile bekannter Einrichtungen zu vermeiden. Die Aufgabe besteht darin, ein Lichtstrahl-Abtastgerät anzugeben, das erlaubt, die Stärke von Linien komplexer Formen durch einfache Steuerung zu ändern, und das keine großen Bildspeicherkapazitäten erfordert.

Diese Aufgabe wird durch die Ausführung gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Um die Aufgabe zu lösen, weist das Lichtstrahl-Abtastgerät gemäß der vorliegenden Erfindung eine Lichtquelle auf, die einen Lichtstrahl erzeugt, in der die Lichtenergieverteilung eine normale Verteilung aufweist, ferner eine erste Einrichtung, die eine Abtastung durch das durch die Lichtquelle erzeugte Licht in einer ersten Richtung bezogen auf einen fotoempfindlichen Körper bewirkt, eine zweite Einrichtung, die eine Abtastung des durch die Lichtquelle erzeugten Lichtstrahls in einer zweiten Richtung bewirkt, die senkrecht zur ersten Richtung verläuft, eine Abbildungseinrichtung, durch die eine durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Punkte erzeugte Abbildung auf dem fotoempfindlichen Körper gebildet wird infolge der Abtastung in der ersten und zweiten Richtung, sowie eine Steuereinrichtung für die Lichtquelle zur Verbindung mit der Lichtquelle und zum Einschalten der Lichtquelle, die den Strahlfleckdurchmesser ändert durch Änderung der Normalverteilung des Lichtstrahls der Lichtquelle.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 ein die Beziehung zwischen dem erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Abtastgerät und externen Einheiten zeigendes Blockdiagramm,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen das Lichtstrahl-Abtastgerät der vorliegenden Erfindung verwendenden Laserdrucker,

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht der relativen Anordnung von Abtasteinheit des Laserdruckers gemäß Fig. 2 und eines fotoempfindlichen Körpers,

Fig. 4 eine charakteristische Darstellung der Beziehung zwischen der Intensitätsverteilung eines Laserstrahls und Bildcharakteristiken,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Laserstrahlabtastung in Haupt- und Nebenabtastrichtungen,

Fig. 6 ein Blockdiagramm einer Lichtsteuereinheit des Lichtstrahl-Abtastegerätes der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit zur Steuerung der Abtastgeschwindigkeit in der Hauptabtastrichtung,

Fig. 8 ein Blockdiagramm einer Frequenzsteuereinheit zur variablen Steuerung der Frequenz der Informationssignale,

Fig. 9 ein Blockdiagramm, das die Beziehung zwischen den Steuereinheiten nach den Fig. 6 bis 8 und einem Hilfssystem zeigt,

Fig. 10 ein Blockdiagramm, das die Beziehungen zwischen den Steuereinheiten nach den Fig. 6 bis 8 und einer Umschalteinheit zeigt,

Fig. 11 eine schematische Darstellung von Beispielen einer Farbtonwiedergabe, bei der die Zahl der Punkte und der Durchmesser der Punkte variiert, und

Fig. 12 eine schematische Ansicht von Beispielen einer Farbtonwiedergabe einer Vielzahl von Punkten mit unterschiedlichen Durchmessern.

Die Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems zur Aufzeichnung von Informationen auf einem Aufzeichnungsmedium mit Hilfe eines Laserstrahls. Informationen von einem Hilfssystem (elektronischer Computer oder Wortprozessor etc.), das Informationen liefert, werden einer Datensteuereinrichtung 2 zugeführt, in der die vom Hilfssystem 1 zugeführte Information in Punktdaten umgewandelt und in einem Seitenspeicher gespeichert wird. Diese Punktbilddaten werden einem Drucksteuerteil 100 zugeführt, in dem ein Laserstrahl durch die eingegebenen Punktbilddaten moduliert wird. Der modulierte Laserstrahl tastet dann einen fotoempfindlichen Körper ab zur Bildung einer durch Punkte aufgebauten Abbildung, diese Abbildung wird entwickelt, und das entwickelte Bild wird auf Aufzeichnungspapier übertragen.

Die Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Aufbaus eines Laserdruckers, der ein Videointerface aufweist. Das Drucksteuerteil 100 gemäß Fig. 1 befindet sich in einem Druckerhauptteil 300. In einem zentralen Teil des Druckerhauptteiles 300 befindet sich eine fotoempfindliche Trommel 301, die eine Abbildung erzeugen kann, die aus Punkten besteht als Ergebnis der Laserstrahlabtastung, und die mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert durch einen Motor M, wie in der Fig. 3 dargestellt ist. Eine Lampe 302 zur Entfernung der Ladung der fotoempfindlichen Trommel 301 im Ausgangszustand befindet sich in einem oberen Abschnitt der Peripherie der fotoempfindlichen Trommel 301. Die Ladungsentfernungslampe 302 weist eine Vielzahl von roten Leuchtdioden (LEDs) auf. Es ist eine weitere Lampe 303 zur Ladungsentfernung vorhanden, die ähnlich durch mehrere rote Leuchtdioden gebildet wird und am rechten unteren Teil der Peripherie der fotoempfindlichen Trommel 301 angeordnet ist, um die Übertragung von auf der fotoempfindlichen Trommel 301 entwickelten Tonerabbildungen auf das Kopierpapier zu verbessern. An der oberen rechten Seite der Peripherie der fotoempfindlichen Trommel 301 befindet sich ein Hauptlader 304, um die fotoempfindliche Trommel 301 gleichmäßig auf ein bestimmtes Potential aufzuladen. An einem unteren Teil der Peripherie der fotoempfindlichen Trommel 301 befindet sich ein Transferlader 305 zur Übertragung eines auf der fotoempfindlichen Trommel 301 entwickelten Tonerbildes auf Kopierpapier und ferner ein Abstreiflader 306 zur Abtrennung von Kopierpapier von der fotoempfindlichen Trommel 301 nach der Übertragung. Rechter Hand der Peripherie der fotoempfindlichen Trommel 301 befindet sich eine Entwicklungseinheit 307 zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das als Ergebnis der Abtastung der fotoempfindlichen Trommel 301 durch einen Laserstrahl erzeugt worden ist. Die Entwicklungseinheit 307 weist eine Magnetwalze 308 auf, um ein Anhaften von Toner auf ein elektrostatisches latentes Bild auf der fotoempfindlichen Trommel 301 zu bewirken. Neben der Magnetwalze 308 befindet sich ein Prüfkopf 309, der mit dem an der Magnetwalze 308 anhaftenden Entwickler in Berührung steht und die spezifische Tonerdichte des Entwicklers mißt. Linker Hand der Peripherie der fotoempfindlichen Trommel 301 befindet sich ein in Berührung mit der fotoempfindlichen Trommel 301 befindliches Messer 310 zum Entfernen von Toner, der auf der fotoempfindlichen Trommel 301 nach der Übertragung eines Tonerbildes auf Kopierpapier verblieben ist.

Eine Laserabtasteinheit 311 befindet sich im oberen rechten Teil des Hauptteiles 300. Die Einheit 311 dient der Modulierung eines Laserstrahles mit Informationssignalen, die von einer Datensteuereinheit eingegeben werden, und bewirkt die Abtastung der fotoempfindlichen Trommel 301, um darauf ein elektrostatisches latentes Bild zu erzeugen, und weist einen oktaedrischen Polygonspiegel 312 auf, durch den ein Laserstrahl, der durch eine Lichtquelle bildende Laserdiode erzeugt wird, auf die fotoempfindliche Trommel 301 geführt wird, ferner einen Motor 313, der mit dem Polygonspiegel 312 gekoppelt ist und diesen mit hoher Geschwindigkeit dreht, sowie eine f·R-Linse zur Erzielung einer konstanten Laserstrahlabtastgeschwindigkeit auf der fotoempfindlichen Trommel 301. Ferner sind Reflexionsspiegel 315 und 316 vorgesehen, die so angeordnet sind, daß von der Line 314 kommendes Licht auf die fotoempfindliche Trommel 301 geführt wird.

Eine obere Kassette 317 für 500 Blatt Kopierpapier und eine untere Kassette 321 für 250 Blatt Kopierpapier sind herausnehmbar in einem unteren rechter Hand befindlichen Teil des Druckerhauptteiles 30 angeordnet. Eine Papierzuführwalze 318, die in Anlagekontakt mit dem in der Kassette 317 gespeicherten Papier liegt und dazu vorgesehen ist, dieses Papier zu entnehmen, ist der oberen Kassette 317 zugeordnet. Benachbart zur Zuführwalze 318 befindet sich ein Papierauslaufdetektor 319, der aus der oberen Kassette 317 auslaufendes Papier abtastet. Ein der oberen Kassette zugeordneter Größendetektor 320 zum Abtasten des Kassettentyps, der die Größe des gespeicherten Papiers angibt, ist im Bereich der Vorderkante der oberen Kassette 317 angeordnet. Die untere Kassette 321 ist ähnlich mit einer Papierzuführwalze 322, einem Papierauslaufdetektor 323 und einem Kassetten- Größendetektor 324 ausgestattet. Oberhalb der Kassette 317 befindet sich eine Einschubführung 325, über die Kopierpapier manuell zugeführt werden kann. Vor der Einschubführung 325 ist ein Schalter 326 angeordnet, um manuell eingeführtes Papier abzutasten. Vor dem Schalter 326 ist eine Papierzufuhrwalze 327 zur manuellen Zufuhr von Papier vorgesehen. Das Betätigungsorgan 328 eines manuellen Anschlagschalters zur Abtastung von durch die Zufuhrwalze 327 zugeführtem Papier ist vor der Zuführwalze 327 angeordnet.

Im Bereich der fotoempfindlichen Trommel 301 befinden sich Positionseinstellwalzen 329 zum Synchronisieren der Vorderkante des aus der oberen Kassette 317, der unteren Kassette 321 oder der manuellen Einschubführung 325 genommenen Papiers mit einem Tonerbild, das auf der fotoempfindlichen Trommel 301 entwickelt worden ist. Ein Tonerbild wird von der fotoempfindlichen Trommel 301 auf Kopierpapier durch den Transferlader 305 übertragen, das Papier wird dann von der Trommel 301 mit Hilfe des Abstreifladers 306 getrennt. Ein vorwärtsbewegtes Band 330 zum Weiterbewegen des abgetrennten Papiers befindet sich im Bereich der linken unteren Seite der Trommel 301. Im Bereich des Endteiles des Bandes 330 befindet sich eine Fixiereinheit 331. Ein auf dem vom Band 330 zugeführten Papier befindliches Tonerbild wird durch Wärme fixiert. Die Fixiereinheit 331 weist Fixierwalzen 323 mit einer darin angeordneten Heizlampe 333 auf und ein Thermistor 334 dient zur Abtastung der Oberflächentemperatur der Fixierrolle 332. Hinter der Fixiereinheit linker Hand des Innenraumes des Druckerhauptteiles 300 befinden sich Papierauswurfwalzen 335 und ein Papierauswurfschalter 336, der ausgeworfenes Papier abtastet. Ein Auffangbehälter 397 zur Aufnahme von durch die Walzen 335 ausgeworfenem Papier ist linker Hand auf der Außenseite des Hauptteiles 300 angeordnet.

Ein Kühlventilator 337 zum Kühlen des Innenraumes des Druckerhauptteiles 300 befindet sich linker Hand in einem oberen Teil innerhalb des Hauptteiles 300, und im Bodenbereich sind innerhalb des Druckerhauptteiles 300 ein Hochspannungstransformator 338 und eine Spannungsversorgungseinheit 339 angeordnet. Der Hochspannungstransformator 338 erzeugt eine Hochspannung, die den Ladern 304, 305 und 306 und der Entwicklungseinheit 307 zugeführt wird. Die Spannungsversorgungseinheit 339 erzeugt eine Gleichspannung zu Steuerzwecken. Im oberen Teil des Druckerhauptteiles 300 befindet sich linker Hand eine Leiterplatte 340 zur Steuerung des Betriebes des Druckerhauptteiles 300. Die fotoempfindliche Trommel 301 ist mit einem Temperatursensor 342 versehen, der nahe an der Trommel installiert ist und zur Abtastung der Temperatur der Trommel dient. Als Sensor 342 wird ein Thermistor mit einem sehr geringen thermischen Widerstand verwendet.

Die Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Umrisses von Teilen zur Erzeugung eines Abbildes auf der fotoempfindlichen Trommel 301 durch Laserstrahlabtastung. Von einem Halbleiterlaser 344 kommende Laserstrahlen werden durch eine Kollimatorlinse 343 parallel gemacht, und dieses parallele Licht fällt auf eine bestimmte Seite der acht Seiten des Polygonspiegels 312, der mit hoher Drehgeschwindigkeit in Richtung des Pfeiles durch den Abtastmotor 313 angetrieben wird. Die auf den Polygonspiegel 312 fallenden Laserstrahlen gehen dann durch die f.·R-Linse 314 und werden dann zum Abtasten eines Abtastbereiches 348 von links nach rechts (die Hauptabtastrichtung) verwendet. Ein Teil der Laserstrahlen im Strahlabtastbereich 348 wird auf einen Strahldetektor 346 durch einen Reflexionsspiegel 345 gelenkt, wodurch Laserstrahlen, mit denen die Abtastung erfolgt, jeweils einmal bei jeder horizontalen Abtastung einer Fläche des Polygonspiegels 312 abgetastet werden. Laserstrahlen innerhalb des Strahlabtastbereiches 348, die nicht auf den Reflexionsspiegel 345 fallen, werden auf die fotoempfindliche Trommel 301 gelenkt. Der von den Laserstrahlen abgetastete Teil der fotoempfindlichen Trommel 301 ist in der Fig. 3 durch die mit zwei Punkten versehene strichpunktierte Linie angezeigt. Das Bezugszeichen 304 bezeichnet den Hauptlader und das Bezugszeichen 347 Kopierpapier. Wie die Fig. 2 bei einem Drucker zeigt, werden Laserstrahlen, die die Linse 314 passiert haben, nicht direkt auf die fotoempfindliche Trommel 301 gelenkt, sondern über Spiegel 315 und 316. Die Fig. 3 zeigt aus Vereinfachungsgründen nicht die Reflexionsspiegel 315 und 316, sondern ist so ausgeführt, als würden die Laserstrahlen nach dem Passieren der Linse 314 direkt auf die fotoempfindliche Trommel 301 gelenkt.

Die Beziehung zwischen der Intensitätsverteilung der die fotoempfindliche Trommel 301 abtastenden Laserstrahlen und den Bildcharakteristika soll nachfolgend unter Bezug auf Fig. 4 beschrieben werden. In der Fig. 4 stellt I die räumliche Verteilung der Abtastbeleuchtungsenergie auf der fotoempfindlichen Trommel 301 dar, wie sie sich ergibt durch Abtastung der fotoempfindlichen Trommel 301 durch Laserstrahlen eines Halbleiterlasers, in dem die Lichtenergieverteilung eine Normalverteilung ist. II stellt die Fotocharakteristika der fotoempfindlichen Trommel 301 dar, III die Umkehrentwicklungscharakteristik (einschließlich der Übertragungs- und Fixierwirkungen), und IV gibt die Abbildungscharakteristika wieder. Die Abbildungscharakteristika IV werden erhalten durch Überlagerung der Fotocharakteristik II und der Umkehrentwicklungscharakteristik III auf der räumlichen Verteilung I des Abtastbeleuchtungslichtes.

Die Abtastbeleuchtungscharakteristik, die durch eine ausgezogene Linie in der Zeichnung dargestellt ist, ist eine für eine Laserausgangsleistung von 5 mW simulierte Charakteristik, während die durch die unterbrochene Linie dargestellte Abtastbeleuchtungscharakteristik eine durch eine Laserausgangsleistung von 8 mW simulierte Charakteristik ist. Wenn man die Bildcharakteristika vergleicht, die diesen Abtastbeleuchtungscharakteristika entsprechen, erkennt man, daß sich für die höhere Laserausgangsleistung eine dickere Linie ergibt. (Die Abzisse der Bildcharakteristik gibt den Abstand in der zur Hauptabtasteinrichtung senkrecht liegenden Nebenabtastrichtung an.) Mit anderen Worten, wenn man eine variable Steuerung der Laserenergie verwirklicht, kann man die Stärke der Linien und die Größe der Punkte variieren.

Es soll jetzt die Beziehung zwischen der Laserenergie und der Neigung bzw. Steigung Nebenabtastrichtung betrachtet werden.

Bei einer kontinuierlichen Abtastung mit Hilfe eines Laserstrahles von links nach rechts, wie in der Fig. 5 gezeigt ist, beträgt die Laserstrahlintensität I etwa worin η opt: der optische Koeffizient des Abtastsystemes
I _o: maximale Laserintensität
α, b: Gauss'sche Koeffizienten
X: Koordinate der Nebenabtastrichtung
Y: Koordinate der Hauptabtastrichtung

Die Laserstrahlleistung P 1 beträgt zu dieser Zeit

Wenn man die Geschwindigkeit in der Hauptabtastrichtung mit Vs, die Geschwindigkeit in der Nebenabtastrichtung mit Vp und die Abtastneigung oder Steigung mit P bezeichnet, ergibt sich

Die Energiedichte, der die fotoempfindliche Trommel ausgesetzt ist, ergibt sich aus der Summe der bei den verschiedenen Abtastungen erzeugten Energie, und die Energie der n-ten Abtastung beträgt

Da Yo und I sehr viel größer sind als der Laserfleckdurchmesser, kann der Bereich gemäß Gleichung 4 ersetzt werden durch ±∞.

Wenn man die Laserleistung als P 1 bezeichnet, so beträgt der Gesamtanteil des Beleuchtungslichtes aus sämtlichen Abtastungen worin

Der Extremfall ergibt sich hier, wenn der maximale Wert des Beleuchtungslichtanteiles X = nP beträgt und der minimale Beleuchtungslichtanteil X = P (n-1/2), wobei dieser minimale Beleuchtungslichtanteil sich wie folgt ergibt

In der Praxis werden bei Abbildungsgeräten die Bereiche α P 2.0 und β 2.0 verwendet, so daß sich näherungsweise folgendes ergibt:

Eth soll die Beleuchtungsenergie an der Stelle sein, wo die Grenze zwischen schwarz und weiß in der Abbildung in Fig. 4 erscheint. Wenn E(P/2) = Eth ist, ergibt sich die minimale Laserleistung Pmin zu dieser Zeit durch die Gleichung 8.

Die Verwendung dieser Definition für Pmin erlaubt, die Gleichung 5, die den gesamten Beleuchtungsanteil der Fläche eines gleichförmig abgetasteten fotoempfindlichen Körpers wiedergibt, wie folgt zu normalisieren:

Nachfolgend folgt eine Diskussion der Beziehung zwischen der Laserleistung und gedruckten Zeichen für verschiedene Situationen.

1,1 1-Punktlinie in der Hauptabtastrichtung (weiß mit normaler Entwicklung, schwarze Linien mit Umkehrentwicklung).

Da dies der Fall ist, wo n = 0 in Gleichung 10 ist, bilden die Plätze, wo die Grenze zwischen schwarz und weiß bilden.

1,2 1-Punktlinie in der Hauptabtastrichtung (schwarz mit normaler Entwicklung, weiße Linie mit Umkehrentwicklung).

Es ist lediglich notwendig, das Äquivalent von einer Abtastlinie von dem gesamten abgetasteten Ort zu subtrahieren. Die Plätze, wo bilden die Grenze zwischen schwarz und weiß.

Durch eine ähnliche Betrachtung kann man die Grenze zwischen schwarz und weiß durch die folgenden Formeln ermitteln:

2,1 1-Punktlinie in Nebenabtastrichtung (schwarz mit normaler Entwicklung, weiße Linie mit Umkehrentwicklung). Die Weite P auf einer Abtastlinie beträgt und die Weite P zwischen Abtastlinien beträgt worin 2,2 1-Punktlinie in Nebenabtastrichtung (weiß mit normaler Entwicklung, schwarze Linie mit Umkehrentwicklung). Breite P auf einer Abtastlinie Breite P zwischen Abtastlinien 3,1 1-Punkt (weiß mit normaler Entwicklung, schwarze Linien mit Umkehrentwicklung). Breite P auf einer Abtastlinie Breite P zwischen Abtastlinien 3,2 1-Punkt (schwarz mit normaler Entwicklung, weiße Linien mit Umkehrentwicklung). Breite P auf einer Abtastlinie Breite P zwischen Abtastlinien

Aus den Gleichungen 11-20 ist zu ersehen, daß die optimale Neigung bzw. Steigung für das klarste Bild durch Änderung der Laserstrahlleistung P 1 geändert werden kann (da α√πund Pmin Konstante sind). Aus der Gleichung 3 ergibt sich, daß die Neigung bzw. Steigung P durch Änderung der Laserstrahlhauptabtast-Geschwindigkeit Vs oder der Geschwindigkeit Vp in der Nebenabtastrichtung änderbar ist.

Die Berücksichtigung obiger Tatsachen macht folgendes klar.

1. Der Punkt bzw. Fleckdurchmesser kann durch Variieren der unteren Leistung P 1 verändert werden, und die Änderung des Punktdurchmessers ergibt eine Änderung der Stärke der in einem Bild erscheinenden Linien.

2. Wenn die Geschwindigkeit Vp in Nebenabtastrichtung (Rotationsgeschwindigkeit der fotoempfindlichen Trommel 301) konstant gehalten wird, kann die Neigung bzw. Steigung P durch Änderung der Geschwindigkeit Vs in der Hauptabtastrichtung geändert werden. Auf diese Weise kann man die Steigung P durch Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 313 ändern. Das heißt, die Punktdichte in Richtung der Nebenabtastung kann variiert werden, und sie wird größer, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 313 größer wird, und wird geringer, wenn die Rotationsgeschwindigkeit geringer wird. Im Gegensatz dazu wird die Punktdichte in der Hauptabtastrichtung geringer, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 313 größer wird, und wird größer, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 313 kleiner wird. Jedoch kann die Punktdichte in der Hauptabtastrichtung unabhängig eingestellt werden durch Veränderung der Bildsignalfrequenz. Speziell ergibt die Erhöhung der Bildsignalfrequenz eine größere Punktdichte, und die Verringerung der Frequenz ergibt eine geringere Punktdichte.

Aus den obigen Punkten 1. und 2. ergibt sich, daß es möglich ist, die Bildauflösung zu variieren. Wenn die Auflösung erhöht wird, d.h. wenn die Punktdichte erhöht wird, ist vorzugsweise der Punktdurchmesser entsprechend zu verringern. Umgekehrt, wenn die Auflösung verringert wird, d.h. wenn die Punktdichte geringer gemacht wird, muß der Punktdurchmesser größer gemacht werden. Eine Veränderung der Auflösung in der Hauptabtastrichtung kann bewirkt werden durch Änderung des Punktdurchmessers und der Bildsignalfrequenz, und eine Änderung der Auflösung in der Nebenabtastrichtung kann bewirkt werden durch Änderung des Punktdurchmessers und der Geschwindigkeit Vs in der Hauptabtastrichtung. Eine Änderung der Auflösung in der Haupt- und Nebenabtastrichtung kann bewirkt werden durch Veränderung des Punktdurchmessers, der Bildsignalfrequenz und der Geschwindigkeit Vs in der Hauptabtastrichtung.

Eine Laserenergie-Steuereinheit 209, die eine Steuereinheit für die Lichtquelle aufweist, um eine variable Steuerung des Laserstrahlpunktdurchmessers zu erzielen, soll nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 6 beschrieben werden. Die Steuereinheit 209 bewirkt eine veränderliche Steuerung der Laserleistung über den Strom, der in einem Halbleiterlaser 200 fließt. Es ist ein Lichtabtastteil 201 vorgesehen, das die Stärke des abgegebenen Strahles des Halbleiterlasers 200 überwacht mit Hilfe einer Fotodiode etc. und eine Spannung abgibt, die proportional ist zu der Ausgangsstrahlintensität. Eine Einstelleinheit 205 für die Lichtmenge ermöglicht die Einstellung einer Spannung, die zumindest ausreicht, ein volles Schwarz zu ergeben, wenn ein Punktdurchmesser-Steuersignal, das nachfolgend beschrieben wird, einem maximalen Durchmesser entspricht. Eine Teilspannung wird abgegeben aufgrund der Punktdurchmesser-Steuersignale, wobei die ausreichende Spannung als Referenz genommen wird. Eine Vergleichs- und Verstärkungseinheit 203 vergleicht die Spannung der Lichtabtasteinheit 201 und der Spannung der Einstelleinheit 205 und gibt ein analoges Spannungssignal ab, das der Spannung der Lichtmengen- Einstelleinheit 205 entspricht. Dieses Ausgangssignal dient dazu, den Lichtanteil des Halbleiterlasers 200 auf einem festgesetzten Wert zu stabilisieren. Die Ausgangsspannung der Vergleichs- und Verstärkungseinheit 203 wird einer Abtast- Halte-Einheit 204 (Sample-and-Hold-Einheit) zugeführt, in der sie in einem Haltekondensator (nicht dargestellt) gespeichert wird, wenn die Abtast-Halte-Einheit 204 ein Abtast-Halte-Signal empfängt. Wenn das Abtast-Halte-Signal abgeschaltet wird, wird die gespeicherte Spannung kontinuierlich über den Ausgang der Abtast-Halte-Einheit abgegeben. Eine Stromverstärkungseinheit 206 verstärkt den Strom proportional zur Ausgangsspannung der Abtast-Halte-Einheit 204. Eine Lasertreibereinheit 207 speist den Halbleiterlaser 200 in Abhängigkeit von Daten einer Bilddatenhalteeinheit 208 und vom Pegel von analogen Signalen, die von der Stromverstärkungseinheit 206 abgegeben werden. Auf diese Weise stellt die Lichtmengeneinstelleinheit 205 verschiedene Spannungen ein, indem eine Referenzspannung in Abhängigkeit von Punktdurchmesser-Steuersignalen geteilt wird, wodurch eine Variation des im Halbleiterlaser 200 fließenden Stromes ermöglicht wird. Die vom Halbleiterlaser 200 abgegebene Laserstrahlleistung ist so veränderbar, wodurch eine Änderung der Stärke der als Bild erscheinenden Linien ermöglicht wird. Da es auf diese Weise möglich ist, die Stärke der Linien zu ändern durch Änderung der wirklichen Punktdurchmesser selbst, besteht keine Notwendigkeit dafür, die Kapazität des Bildspeichers zu ändern, wie dies bei herkömmlichen Geräten des Fall ist.

Es folgt jetzt eine Beschreibung der Einrichtung zur Änderung der Geschwindigkeit Vs in der Hauptabtastrichtung, um die Punktdichte in der Nebenabtastrichtung zu ändern.

Die Geschwindigkeit Vs in der Hauptabtastrichtung kann beeinflußt werden durch Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 313. Die Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm einer Abtastgeschwindigkeit-Steuereinheit 219, über die eine Antriebssteuerung des Abtastmotors 312 erfolgt, der den Polygonspiegel 313 antreibt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 erfolgt die Nachlaufsynchronisations(PLL)-Steuerung des Abtastmotors 312 durch einen IC 214. Ein Schaltkreis 210 zur Erzeugung einer Referenzfrequenz ist mit dem PLL-Steuer-IC 214 verbunden und besteht aus einem Quarzoszillator 211 und einem programmierbaren Frequenzteilerkreis 212, durch den das Ausgangssignal des Quarzoszillators 211 in einem festlegbaren Frequenzteilerverhältnis teilbar ist. Das Frequenzteilungsverhältnis für den Frequenzteilungskreis 212 wird durch Abtastgeschwindigkeit- Steuersignale festgesetzt. Dem programmierbaren Frequenzteilungskreis 212 werden außerdem Laserstrahl- Horizontalsynchronisationssignale über einen bestimmten Eingangsanschluß (nicht gezeigt) zugeführt, um eine Horizontalsynchronisation zu bewirken. Eine Signalformungsstufe 230 bewirkt eine Signalformung der Ausgangssignale eines Frequenzgenerators (FG) des Abtastmotors 312. PLL-Steuer-IC 214 weist einen PLL-Steuerschaltkreis 215 und einen Geschwindigkeitssteuerschaltkreis 216 auf. Der PLL-Steuerschaltkreis 215 gibt eine Spannung ab, die proportional ist zur Phasendifferenz zwischen der oben erwähnten Referenzfrequenz und der Frequenz der Frequenzgeneratorimpulse (FG-Impulse), während der Geschwindigkeitssteuerschaltkreis 216 eine Spannung abgibt, die proportional ist zu der Frequenzdifferenz der Referenzfrequenz und der FG-Impulse. Die Ausgangssignale sowohl des PLL- Steuerschaltkreises 215 als auch das Geschwindigkeitssteuerschaltkreises 216 werden auf einen hohen Pegel gesetzt, wenn die FG-Impulse unterhalb des Verriegelungsbereiches liegen, und werden auf einen niedrigen Pegel gesetzt, wenn die FG- Impulse oberhalb des Verriegelungsbereiches liegen. Wenn die FG-Impulse innerhalb des Verriegelungsbereiches liegen, werden die Ausgangssignale des PLL-Steuerschaltkreises 215, die proportional sind zur Phasendifferenz, und die zur Frequenzdifferenz proportionalen Ausgangssignale des Geschwindigkeitssteuerschaltkreises 216 in einem festgesetzten Verhältnis addiert, und ein nicht dargestellter Differentialverstärkungsschaltkreis steuert und bewirkt eine Impulsbreitenmodulation der Potentialdifferenz. Ein Motortreiberkreis 217 legt der Impulsbreitenmodulation entsprechende Gleichspannung an die Wicklung des Abtastmotors 312, wodurch eine Antriebssteuerung des Abtastmotors 312 bewirkt wird.

Somit kann die Rotationsgeschwindigkeit des Abtastmotors 312 durch Einstellung des Frequenzteilungsverhältnisses im programmierbaren Frequenzteilerschaltkreis eingestellt werden, indem die Geschwindigkeitssteuersignale abgetastet und die Bezugsfrequenz geändert wird. Als Ergebnis wird die Hauptabtastgeschwindigkeit Vs des Laserstrahles geändert und, wie oben beschrieben, wird die Steigung bzw. Neigung P, dargestellt in Fig. 5, geändert, wodurch die Punktdichte in der Nebenabtastrichtung geändert wird, und auf diese Weise wird ermöglicht, außerdem die Auflösung in der Nebenabtastrichtung zu variieren. Das Variieren der Punktdichte in der Nebenabtastrichtung bedeutet außerdem, daß es möglich ist, die Bildverstärkung (die Verstärkung relativ zur Nebenabtastrichtung) zu variieren, und diese Steuerung ist wesentlich leichter möglich als durch herkömmliche Arbeitsweisen zur Vergrößerung und Reduzierung.

Nachfolgend folgt eine Beschreibung einer Einrichtung zur Änderung der Bildsignalfrequenz, um die Punktdichte in der Hauptabtastrichtung zu ändern. Die Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm einer Bildsignalfrequenz-Steuereinheit 220, die einen Quarzoszillator 221 und einen programmierbaren Frequenzteilerkreis 222 aufweist. Das Teilungsverhältnis für den programmierbaren Frequenzteilerkreis 222 wird durch Frequenzsteuersignale eingestellt. Horizontale Synchronisation kann erfolgen durch Eingabe horizontaler Synchronisationssignale als Setzeingangssignale für den programmierbaren Frequenzteilerkreis 222.

Auf diese Weise ist es möglich, das Teilungsverhältnis im programmierbaren Frequenzteilerkreis 222 auf Sollwerte einzustellen mit Hilfe von Frequenzsteuersignalen und die Bildsignalfrequenz zu variieren. Die Punktdichte in Hauptabtastrichtung des Laserstrahles kann groß gemacht werden durch Erhöhung der Bildsignalfrequenz und kann klein gemacht werden durch Erniedrigung der Bildsignalfrequenz, und es ist dadurch möglich, die Auflösung in der Hauptabtastrichtung zu variieren. Die Variation der Punktdichte in der Hauptabtastrichtung bedeutet außerdem, daß es möglich ist, die Bildverstärkung (die Verstärkung relativ zur Hauptabtastrichtung) zu variieren, und diese Steuerung ist wesentlich leichter möglich als mit herkömmlichen Mitteln zur Vergrößerung und Reduzierung.

Wie oben beschrieben, kann der Laserstrahl-Punktdurchmesser variiert werden durch Steuerung über die Laserenergiesteuereinheit 209. Die Punktdichte des Laserstrahles in der Nebenabtastrichtung kann variiert werden durch Steuerung der Abtastgeschwindigkeits-Steuereinheit 219. Die Punktdichte in der Hauptabtastrichtung des Laserstrahles kann variiert werden durch Steuerung der Bildsignalfrequenz-Steuereinheit 220. Mögliche Systeme zur Steuerung der Laserenergie-Steuereinheit 209, der Abtastgeschwindigkeits-Steuereinheit 219 und der Bildfrequenzsteuereinheit 220 sind zwei in den Fig. 9 und 10 gezeigte Systeme. Die Fig. 9 zeigt ein System, bei dem die Einheiten 209, 219 und 220 durch ein Hilfssystem 1 gesteuert werden, d.h. es handelt sich um ein System, bei dem die Punktdurchmesser- Steuersignale, die Abtastgeschwindigkeits-Steuersignale und die Frequenzsteuersignale vom Hilfssystem 1 abgegeben werden.

Die Fig. 10 zeigt ein System, bei dem eine variable Steuerung des Punktedurchmessers, der Abtastgeschwindigkeit und der Bildsignalfrequenz durch eine Umschalteinrichtung 230 erfolgt, die durch Schalter etc. gebildet werden, die im Laserdrucker angeordnet sind. Die Umschaltsteuerung durch die Umschalteinrichtung 230 ist vorteilhaft, wenn der Laserdrucker nicht mit dem Hilfssystem 1 verbunden ist, jedoch selbst eine Einrichtung zum Lesen eines Originaldokumentes aufweist.

Wenn die Abtastgeschwindigkeits-Steuerung und die Bildsignalfrequenz- Steuerung zusammen mit der Punktdurchmessersteuerung erfolgt beim Variieren der Auflösung, ist es möglich, die Punktdichte in der Haupt- und Nebenabtastrichtung zu ändern und außerdem eine entsprechende Änderung des Punktdurchmessers zu bewirken. Dies stellt die am meisten bevorzugte Methode dar, wobei es erforderlichenfalls möglich ist, die Auflösung zu variieren durch unabhängige Einstellung lediglich des Punktdurchmessers in der Hauptabtastrichtung oder lediglich des Punktdurchmessers in der Nebenabtastrichtung. Diese Steuerung trägt zur Variation der Auflösung bei, wenn Bilder gleicher Vergrößerung ausgegeben werden, und es ist außerdem von Vorteil, daß eine Änderung der Punktdichte in der Haupt- und Nebenabtastrichtung eine Änderung der Verstärkung der Bilder in Quer- und Längsrichtung ermöglicht.

Nachfolgend soll das durch die oben beschriebene Punktdurchmessersteuerung erzielbare Tonen (Farbabstufen) beschrieben werden unter Bezug auf die Fig. 11 und 12. Die Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer Farbtonwiedergabe mit mehrwertigen Feldern, bei der der Punktdurchmesser jedes Punktes innerhalb eines Bildelementes geändert ist. Die Steuerung kann bewirkt werden durch die Laserenergie-Steuereinheit 209. Schrittweise Änderungen der Größe des Punktdurchmessers auf diese Weise ermöglichen eine feinere Farbabstufung und die Erzeugung attraktiver, natürlicher Abbildungen sogar bei Bildern, Mustern oder Fotografien etc.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel einer Farbabstufungswiedergabe, bei der die Punktdurchmessersteuerung in einer herkömmlichen Zweibereichs-Farbtonwiedergabe bewirkt wird. Eine "Zweibereichs- Farbtonwiedergabe" ist eine Wiedergabe, bei der die Farbabstufung erfolgt durch Variieren der Zahl der Punkte in einem Bildelement, wie dies in der oberen Reihe der Fig. 12 gezeigt ist. Durch zusätzliche Punktdurchmessersteuerung wird der Farbabstufungsgrad erhöht und wie für den Fall nach Fig. 11 wird es möglich, attraktive, natürliche Abbildungen sogar bei Bildern, Mustern und Fotografien etc. zu erzeugen. Die Farbtonwiedergabe gemäß Fig. 12 wird erhalten durch Änderung der Zahl der Punkte und durch Veränderung des Durchmessers jedes Punktes innerhalb eines Bildelementes. Diese Steuerung kann auch erfolgen durch die Laserenergie-Steuereinheit 209.

Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die oben beschriebenen Ausführungsformen. Im Rahmen der Erfindung sind eine Vielzahl von Modifikationen möglich.

Claims

1. Lichtstrahl-Abtastgerät, bei dem Lichtstrahlen mit Bildinformationssignalen moduliert werden und die modulierten Lichtstrahlen auf einen fotoempfindlichen Körper abgestrahlt werden, gekennzeichnet durch

- eine Lichtquelle zur Erzeugung von Lichtstrahlen, in denen die Lichtenergieverteilung variierbar ist,
- eine erste Einrichtung zum Abtasten eines fotoempfindlichen Körpers in einer ersten Richtung mit Hilfe der durch die Lichtquelle erzeugten Lichtstrahlen,
- eine zweite Einrichtung zum Abtasten mit Hilfe der durch die Lichtquelle erzeugten Lichtstrahlen in einer zweiten Richtung, die senkrecht zur ersten Richtung verläuft,
- eine Abbildungsvorrichtung zum Erzeugen einer Abbildung, die erzeugt wird durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Punkte auf dem fotoempfindlichen Körper nach erfolgter Abtastung in der ersten und zweiten Richtung, und
- eine Steuereinrichtung für die Lichtquelle zum Ändern des Lichtstrahlpunktdurchmessers durch Änderung der Energieverteilung.

2. Lichtstrahl-Abtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung für die Lichtquelle folgende Bauteile umfaßt:

- Eine Lichtmengenabtasteinrichtung zur Abtastung der Lichtmenge eines durch die Lichtquelle erzeugten Lichtstrahles und zur Abgabe einer zu der abgetasteten Lichtmenge proportionalen Spannung,
- eine Lichtmengeneinstelleinrichtung zur Erzeugung einer Bezugsspannung,
- eine Vergleichs- und Verstärkungseinrichtung zum Vergleich der Ausgangsspannung der Lichtmengenabtasteinrichtung und der Bezugsausgangsspannung der Lichtmengeneinstelleinrichtung und zur Abgabe einer analogen, der Spannung der Lichtmengeneinstelleinrichtung entsprechenden Pegelspannung,
- eine Abtast-Halte-Einrichtung zum Speichern der Ausgangsspannung der Vergleichs- und Verstärkungseinrichtung und zur kontinuierlichen Abgabe der Haltespannung,
- eine Stromverstärkungseinrichtung zur Verstärkung des Stromes proportional zur Eingangsspannung der Abtast- Halte-Einrichtung und zum Ausgeben eines analogen Pegelstromes, und
- eine Lichtquellen-Treibereinrichtung zum Zünden der Lichtquelle durch Zufuhr eines Stromes von der Stromverstärkungseinrichtung in Abhängigkeit von Bildinformationssignalen.

3. Lichtstrahl-Abtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Halbleiterlaser ist.

4. Lichtstrahl-Abtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung folgende Bauteile aufweist:

- einen Drehspiegel zum Umlenken der durch die Lichtquelle erzeugten Lichtstrahlen auf den fotoempfindlichen Körper, und
- einen mit dem Drehspiegel gekoppelten Motor zum Drehantrieb dieses Spiegels.

5. Lichtstrahl-Abtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine Drehantriebseinrichtung aufweist, die mit dem fotoempfindlichen Körper in Wirkverbindung steht zum Drehen desselben in der zweiten Richtung.