DE3628915A1 - Laserstrahl-aufzeichnungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Laser-Aufzeichnungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 3 und insbesondere eine Laser-Aufzeichnungsvorrichtung die so aufgebaut ist, daß der Fleckradius eines Laserstrahls mittels eines einfachen Aufbaus verändert werden kann.

In der letzten Zeit wurde eine Laser-Aufzeichnungsvorrichtung (ein sogenannten Laser-Drucker), die ein Bild mittels eines Laserstrahls aufzeichnet, entwickelt und in die Praxis umgesetzt. Die Laser-Aufzeichnungsvorrichtung ist so aufgebaut, daß ein Laserstrahl durch ein eine Bildinformation wiedergebendes elektrisches Signal moduliert wird, und diese Bildinformation wird auf einen photo- oder lichtempfindlichen Bauteil durch den Laserstrahl gebildet und darauf als ein sichtbares Bild durch einen elektrophotographischen Prozeß o. dgl. aufgezeichnet.

Wenn eine Aufzeichnungsvergrößerung in einer derartigen Laser-Aufzeichnungsvorrichtung verändert wird, ist es wünschenswert, daß der Fleckradius eines Laserstrahls auf einem Aufzeichnungsmedium oder -träger entsprechend dieser Vergrößerung veränderlich ist.

Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau eines Abtastoptiksystems eines herkömmlichen Laser-Aufzeichnungsvorrichtung. Diese Laser-Aufzeichnungsvorrichtung hat eine Laserlichtquelle 1, wie beispielsweise einen Halbleiterlaser, eine Kollimatorlinse 2, um einen Strahl parallel zu machen und diesen in eine gewünschte Form zu bringen, einen Strahldehner 3, um den Radius des Strahls auszudehnen, einen Dreh-Vielflächenspiegel 4 zum Abtasten, welcher mit hoher Drehzahl umläuft, um den Strahl abzulenken, eine f ϑ-Linse 5, die ein Bild in einer Entfernung proportional zu einem Einfallwinkel ϑ bezüglich einer optischen Achse bildet, ein photoempfindliches Bauteil 6 als Aufzeichnungsmedium, auf dem ein elektrostatisches latentes Bild eines Bilds aufgezeichnet wird.

Zur Veränderung des Fleckradius eines Laserstrahls wurde bereits an eine Methode gedacht (vgl. JP-OS 17 716/1986), bei der der Strahldehner 3 beispielsweise aus zwei Sätzen von Linsensystemen 3 a, 3 b und 3 c, 3 d besteht, und diese Sätze von Linsensystemen werden für eine Verwendung entsprechend der Aufzeichnungsvergrößerung zur Zeit einer Auswahl durch eine Drehoperation umgeschaltet, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Eine Methode, bei der eine Variolinse (Zoomlinse) anstelle des Strahldehners 3 verwendet wird, wurde ebenfalls bereits entwickelt.

Beide dieser Methoden haben Probleme, die darin liegen, daß sie eine Steigerung in den Abmessungen eines Schaltmechanismus und der Vorrichtung selbst bedingen, daß der Radius eines Strahlflecks nicht fortlaufend oder kontinuierlich bei der Methode verwendet werden kann, in der der schaltbare Strahldehner verwendet wird, und daß ein Variolinsenmechanismus bei der Methode sehr aufwendig ist, bei der die Variolinse eingesetzt wird.

Außerdem ist die optische oder Lichtstärke eines Laserstrahls in einer Gauss-Verteilung gegeben, wie diese in Fig. 5 gezeigt ist, und die Verteilung der Stärke kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden, in welcher a eine Konstante ist:

< ^{xDer Radius eines Strahls zu einer gegebenen Zeit kann aus dem Wert von x zu der Zeit bestimmt werden, wenn die optische oder Lichtstärke I mit 1/e2 der Maximalstärke I ₀ angenommen wird, und daher beträgt ein Strahlradius D ₀ in diesem Fall D ₀ = 2 × 1/a. Dieser Wert ist unabhängig von der maximalen Lichtstärke I ₀ konstant. Wie jedoch aus der Fig. 6 zu ersehen ist, in der der Schwellenwert einer Lichtstärke, die für das Aufzeichnen eines Laserstrahls auf einem Aufzeichnungsmedium benötigt wird, mit α bezeichnet ist, ändert sich der Radius d eines aufgezeichneten Flecks tatsächlich entsprechend der Differenz in der Lichtstärke, selbst wenn der Radius des Strahls konstant ist. D. h., der Fleckradius d steigt (d1 ≦λτ d0) mit einer Steigerung in der Lichtstärke I (I ₁ ≦λτ I ₀) an. Ausgehend von diesen Überlegungen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der der Fleckradius eines Laserstrahls auf einem Aufzeichnungsmedium mit einem einfachen Aufbau verändert werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 3 erfindungsgemäß durch die in den jeweiligen kennzeichnenden Teilen enthaltenen Merkmale gelöst. Bei der vorliegenden Erfindung ist also eine Blende (Unterbrechungseinrichtung) in einem Optiksystem einer Laseraufzeichnungsvorrichtung vorgesehen, und die Sperrgröße der Blende ist entsprechend der Aufzeichnungsvergrößerung veränderlich ausgelegt. Außerdem wird zur Lösung dieser Aufgabe die Lichtstärke eines Laserstrahls entsprechend der Aufzeichnungsvergrößerung veränderlich ausgelegt. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 bis 3 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Laser- Aufzeichnungsvorrichtung, Fig. 4 eine schematische Darstellung mit dem Aufbau eines Abtastoptiksystems einer Laser-Aufzeichnungsvorrichtung, Fig. 7 eine Halbleiterlaser-Ansteuerschaltung der Laser-Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 5 eine Lichtstärkeverteilungskurve für die Beziehung zwischen dem Strahlradius eines Laserstrahls und dessen optischer oder Lichtstärke, und Fig. 6 eine Kurve, die die Veränderung eines Fleckradius entsprechend der Lichtstärke des Laserstrahls angibt. Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Laser-Aufzeichnungsvorrichtung zeigt, und in dieser Figur sind einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 4. Eine Blende 7 ist in einem Strahlengang zwischen der Kollimatorlinse 2 und einem Dreh- Vielflächenspiegel 4 vorgesehen. Sie besteht aus einer in einer herkömmlichen Kamera o. dgl. verwendeten optischen Blende, und die Sperrgröße hiervon wird entsprechend der Vergrößerung eines Bilds durch einen Vergrößerungswählhebel 8 festgelegt. Der Fleckradius d eines Laserstrahls kann durch die folgende Gleichung aus der Brennweite f der f ϑ-Linse und dem Radius D des auf die f ϑ-Linse einfallenden Strahls festgelegt werden, wobei λ die Wellenlänge bedeutet: d = 4λ f/πD Demgemäß kann der Fleckradius d des Laserstrahls auf einem Aufzeichnungsmedium verändert werden, indem die Sperrgröße der Blende 7 in Fig. 1 so verändert wird, daß sich der Radius D des auf die f ϑ-Linse einfallenden Strahls verändert. Im folgenden werden andere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert. In diesen Figuren sind einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 liegt eine Blende 7 im Strahlengang zwischen der Laserlichtquelle 1 und der Kollimatorlinse 2, während im Ausführungsbeispiel von Fig. 3 die Blende 7 zusammen mit der Kollimatorlinse 2 vorgesehen ist, wie dies in diesen Figuren gezeigt ist. In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Blende in einem Optiksystem vorgesehen, und der Fleckradius eines Laserstrahls wird verändert, indem die Sperrgröße der Blende verändert wird. Diese Blende kann allein oder zusammen mit der obigen Einrichtung zum Ändern der Lichtstärke vorgesehen werden. Dank dieser Anordnung der Blende im Optiksystem einer Laserabtastvorrichtung und dank des die Veränderung der Sperrgröße der Blende entsprechend der Aufzeichnungsvergrößerung ermöglichenden Aufbaus, wie oben beschrieben, ermöglicht die Erfindung den Vorteil, daß der Fleckradius eines Laserstrahls auf einem Aufzeichnungsmedium mit einem einfachen Aufbau verändert werden kann. Fig. 7 zeigt eine in der erfindungsgemäßen Laser-Aufzeichnungsvorrichtung verwendete Halbleiterlaser-Ansteuerschaltung. Durch Betätigung eines Vergrößerungswählhebels oder -stellers 10 wird der Widerstandswert R eines Stellwiderstands 11 verändert. Die Aufzeichnungsvergrößerung kann entweder in Stufen oder kontinuierlich bzw. in Folge vorgenommen werden, und der Widerstandswert R ist so ausgelegt, daß er mit einer Steigerung in der Aufzeichnungsvergrößerung zunimmt. Ein fester Widerstand 12 liegt in Reihe zu dem veränderlichen Widerstand 11, und ein Potential V _A an einem Knotenpunkt A wird entsprechend der gewählten Aufzeichnungsvergrößerung festgelegt. Ein durch einen Halbleiterlaser 13 fließender Ansteuerstrom wird durch einen zu diesem in Reihe liegenden Transistor 14 gesteuert. Das optische Ausgangssignal des Halbleiterlasers 13, d. h., die von diesem abgegebene Lichtmenge, wird durch eine Photodiode 15 erfaßt, und es tritt ein Spannungsabfall proportional zu dem durch die Photodiode 15 fließenden Strom durch das Vorhandensein eines Widerstands 16 auf, wodurch ein Potential an einem Knoten B bestimmt wird. Ein Vergleicher 17 vergleicht das Potential V _A am Knoten A mit dem Potential V _B am Knoten B und steuert den Transistor 14 entsprechend (V _B -V _A ) an, wenn V _B ≦λτ A _A vorliegt, und der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers 13 wird durch das Ausgangssignal dieses Vergleichers 17 gesteuert. Dabei ändert sich das Potential V _A am Knoten A gemäß der Aufzeichnungsvergrößerung, und das Potential V _A steigt an, wenn die Aufzeichnungsvergrößerung zunimmt. Da dabei die Ausgangsspannung des Vergleichers 17 abnimmt, nimmt der Kollektorstrom des Transistors 14 zu, und dadurch wächst der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers 13 an. Dies führt zu einer Steigerung der Lichtstärke und damit zu einer Vergrößerung des Fleckradius, wie dies aus Fig. 6 zu ersehen ist. Wenn die Aufzeichnungsvergrößerung dagegen verkleinert wird, nimmt der Wert V _A ab, die Ausgangsspannung des Vergleichers 17 steigt an, und der Kollektorstrom des Transistors 14 nimmt ab, um dadurch den Ansteuerstrom des Halbleiterlasers 13 zu vermindern. Dies führt zu einer Abnahme in der Lichtstärke, und dadurch wird der Fleckradius vermindert, wie dies aus Fig. 4 zu ersehen ist. Der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers 13 wird nacheinander bzw. kontinuierlich verändert, indem die Aufzeichnungsvergrößerung nacheinander bzw. kontinuierlich verändert wird, und entsprechend wird der Fleckradius des Strahls ebenfalls aufeinanderfolgend bzw. kontinuierlich verändert. In der in der Fig. 7 gezeigten Ansteuerschaltung wird eine automatische Rückkopplungssteuerung des Laserlichtausgangssignals ausgeführt und somit eine automatische Einstellfunktion der Lichtmenge vorgenommen. Nähere Erläuterungen hierzu sind jedoch für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich. Da die Vorrichtung so aufgebaut ist, daß die Lichtstärke eines Laserstrahls entsprechend der Aufzeichnungsvergrößerung verändert werden kann, kann in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung der Fleckradius des Laserstrahls durch eine wenig aufwendige und einfach gestaltete Schaltung ohne Zunahme in den Abmessungen der Vorrichtung und deren Bauteile verändert werden.}

Claims (5)

1. Laserstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, bei der ein Bild durch eine Laserstrahlabtastung aufgezeichnet wird, gekennzeichnet durch einen Blendeneinrichtung (7) in einer Optik und eine Einrichtung (8) zum Verändern der Sperrgröße der Blendeneinrichtung entsprechend einer Aufzeichnungsvergrösserung.

2. Laserstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendeneinrichtung (7) an einer Stelle vorgesehen ist, in der sie den Strahlradius eines auf eine Fokussierlinse (5) einfallenden Laserstrahls verändern kann.

3. Laserstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, bei der ein Bild durch Laserstrahlabtastung aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Verändern der Lichtstärke eines Laserstrahls entsprechend der Aufzeichnungsvergrößerung vorgesehen ist.

4. Laserstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl das von einem Halbleiterlaser ausgegebene Licht ist.

5. Laserstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungseinrichtung einen Ansteuerstrom des Halbleiterlasers entsprechend der Aufzeichnungsvergrößerung steuert.