DE3641038A1 - Abbildungssystem mit lichtstrahlabtastung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Abbildungssystem mit Lichtstrahlabtastung
und betrifft insbesondere ein Laserstrahl-Abtastsystem,
das in verschiedenen Aufzeichnungseinrichtungen, wie
Druckern, Kopier- und Faksimilegeräten, verwendbar ist.
Ein übliches, herkömmliches Laserstrahl-Abtastsystem, das in
verschiedenen Aufzeichnungsgeräten verwendbar ist, ist schematisch
in Fig. 27 dargestellt. Das zum Abbilden vorgesehene
Laserstrahl-Abtastsystem weist einen Halbleiterlaser 201 auf,
von welchem ein Laserstrahl 202, welcher mit einem zugeführten
Bildsignal moduliert ist, abgegeben wird. Der abgegebene
Laserstrahl durchläuft eine Kollimatorlinse 203 und eine zylindrische
Linse 204 und trifft auf einen Polygonalspiegel
205 auf, welcher mit einer Anzahl reflektierender, in der Umfangsrichtung
angeordneter Flächen versehen ist und welcher
sich mit hoher Geschwindigkeit dreht. Folglich wird der Laserstrahl
durch den rotierenden Polygonalspiegel 205 wiederholt
über einen vorherbestimmten Winkel abgelenkt, welcher
durch die Größe der reflektierenden Flächen festgelegt ist.
Der von dem Polygonalspiegel 205 reflektierte Laserstrahl
durchläuft eine f R-Linse 206, und nachdem er von einem reflektierenden
Spiegel 207 reflektiert worden ist, durchläuft der
Laserstrahl eine Zylinderlinse 208 und wird auf einer Abbildungsfläche
209, wie einer photoempfindlichen Oberfläche, fokussiert.
Da der Laserstrahl durch die Rotation des Polygonalspiegels
205 über einen vorherbestimmten Winkel abgelenkt wird, bewegt
sich der auf der Abbildungsfläche 209 fokussierte Laserstrahl
entlang einer Abtastzeile 210. Die Richtung dieser
Abtastzeile 210 wird oft als optische oder Hauptabtastrichtung
bezeichnet. Die Abbildungsfläche 209 wird normalerweise
in einer zu der Abtastzeile 210 senkrechten Richtung bewegt,
und diese Bewegungsrichtung der Abbildungsfläche 209 wird
oft als eine Hilfsabtastrichtung bezeichnet. Der Laserstrahl
hat die f R-Linse 208 durchlaufen, bevor er auf der Abbildungsfläche
210 fokussiert wird, wodurch der Laserstrahl entlang
der Abtastzeile 210 mit konstanter Geschwindigkeit linear
bewegt wird.
Ein einen Synchronlauf feststellender Spiegel 211 ist normalerweise
so angeordnet, daß er den Laserstrahl erhält,
welcher zu dem Startende 210 a der Abtastzeile 210 gerichtet
ist. Folglich wird der von dem Spiegel 210 reflektierte Laserstrahl
auf ein lichtempfangendes Element 213 einer den
Synchronlauf feststellenden Einrichtung 212 gerichtet, welche
ein horizontales Synchronisiersignal erzeugt.
Ein derartiges Laserstrahl-Abtastsystem kann in vorteilhafterweise
bei verschiedenen Abbildungsgeräten angewendet werden.
Jedoch gibt es noch verschiedene Gesichtspunkte, die
im Hinblick auf größere Anwendungsmöglichkeiten noch verbessert
werden müssen.
Gemäß der Erfindung soll daher ein Abbildungssystem mit
Lichtstrahlabtastung und insbesondere ein Laserstrahl-Abtastsystem
geschaffen werden, bei welchem keine f R-Linse vorgesehen
sein muß und mit welchem eine Abbildungsfläche im wesentlichen
mit konstanter Geschwindigkeit entlang einer geraden
Linie abgetastet werden kann, ohne daß eine f R-Linse
und eine elektrische Korrektur vorzusehen ist. Darüberhinaus
soll durch die Erfindung, ein Laserstrahl-Abtastsystem
geschaffen werden, bei welchem die Lichtintensität eines von
einem Halbleiterlaser abgegebenen Laserstrahls infolge von
Änderungen in den Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise
Temperatur und Alterung, nicht nachteilig beeinflußt wird.
Schließlich soll durch die Erfindung ein Laserstrahl-Abtastsystem
geschaffen werden, das bei einer hohen Leistung einfach
im Aufbau und obendrein preiswert ist. Gemäß der Erfindung
ist dies bei einem Abbildungssystem mit Laserstrahlabtastung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen
im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung, wie Fig. 1a und 1b zu verbinden
sind;
Fig. 1a und 1b, wenn sie so, wie in Fig. 1 dargestellt, verbunden
sind, ein Blockdiagramm eines Laserstrahlabtastsystems
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung mit einer Anzahl Lasereinheiten,
um gleichzeitig ein Abtasten mit einer
Anzahl Laserstrahlen durchzuführen;
Fig. 2a eine schematische Darstellung, in welcher die
Anordnung einer Anzahl Lasereinheiten des in
Fig. 1 dargestellten Systems bezüglich der
Haupt- und Hilfsabtastrichtungen wiedergegeben
ist;
Fig. 2b eine schematische Darstellung von Laserstrahlen,
die von den Lasereinheiten abgegeben
worden sind, welche so, wie in Fig. 2a, angeordnet
sind;
Fig. 3 ein Zeitdiagramm eines Bildabtasttaktes, welcher
an eine entsprechende Einheit der Lasereinheiten
anzulegen ist;
Fig. 4 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise
des in Fig. 1 dargestellten Systems;
Fig. 5a eine schematische Draufsicht auf einen Polygonalspiegel
für ein Laserstrahl-Abtastsystem
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5b eine schematische Seitenansicht des in Fig. 5a
dargestellten Polygonalspiegels;
Fig. 6 bis 9 schematische Darstellungen, anhand welchen der
Aufbau und die Wirkungsweise des in Fig. 5a
und 5b dargestellten Polygonalspiegels verständlich
wird;
Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Laserstrahl-Abtaststeuersystems,
das mit einem Schema versehen
ist, um die Laserstrahl-Abtastcharakteristik
eines Laserstrahls konstant beizubehalten, wobei
das System entsprechend einer Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 11 ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung
zum Steuern der Frequenz eines Bildtaktsignals;
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Laserstrahl-
Abtastsystems, bei welchem das Laserstrahl-
Abtaststeuersystem der Fig. 1 in vorteilhafter
Weise anwendbar ist;
Fig. 13a und 13b Graphen, anhand welcher die Schwierigkeit
erläutert wird, welche mittels des in Fig. 10
und 11 dargestellten Systems zu lösen ist;
Fig. 14 einen Graphen zur Erläuterung der Arbeitsweise
des in Fig. 10 und 11 dargestellten Systems;
Fig. 15 einen Graphen zur Erläuterung der Arbeitsweise
der in Fig. 11 dargestellten Schaltung;
Fig. 16 eine schematische Darstellung eines Laserdruckers
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 17 eine schematische Darstellung des Laserstrahl-
Abtastsystems, das in dem Laserdrucker der
Fig. 16 vorgesehen ist, wenn in der Richtung
gesehen wird, welche durch den in Fig. 16 wiedergegebenen
Pfeil II angezeigt ist;
Fig. 18 ein Blockdiagramm einer in dem Laserdrucker
der Fig. 16 vorgesehenen Steuerschaltung;
Fig. 19 vergrößert eine schematische Darstellung eines
photoempfindlichen Bandes und einiger in
dessen Nähe angeordneter Elemente in dem Laserdrucker
der Fig. 16;
Fig. 20 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise
des Laserdruckers der Fig. 16;
Fig. 21 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise
einer abgewandelten Ausführungsform;
Fig. 22 einen Graphen, anhand welchem erläutert wird,
wie die Laserabgabeleistung modifiziert
werden kann;
Fig. 23 eine schematische Darstellung einer ein Synchronisiersignal
erzeugenden Schaltung in einem
Laserstrahl-Abtastsystem gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 24 eine perspektivische Darstellung eines lichtaufnehmenden
Elements, das in der das Synchronisiersignal
erzeugenden Einrichtung der Fig. 22
vorgesehen ist;
Fig. 25 eine schematische Darstellung einer ein Synchronisiersignal
erzeugenden Einrichtung in
einem Laserstrahl-Abtastsystem gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 26 eine schematische Darstellung, anhand welcher
die Funktion jeder der in Fig. 22 und 24 dargestellten,
ein Synchronisiersignal erzeugenden
Einrichtung erläutert wird, und
Fig. 27 eine schematische Darstellung eines üblichen,
herkömmlichen Laserstrahl-Abtastsystems, wie
es in Abbildungsgeräten, wie einem Laserdrucker
und Faksimilegeräten, verwendet wird.
In Fig. 1a und 1b ist in Blockform ein Laserstrahl-Abtaststeuersystem
für ein gleichzeitiges Abtasten mit Hilfe von
Laserstrahlen dargestellt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist es so ausgelegt, daß eine Bildinformation
an eine Anzahl Laserstrahlen emittierender Einrichtungen
entsprechend einem Bildabtast-Taktsignal angelegt
wird, welche entsprechend einem Laserstrahl erzeugt
wird, welcher unter der Anzahl Laserstrahlen zuerst von einem
Photosensor empfangen wird.
Wie in Fig. 1a und 1b dargestellt, weist das Laserstrahl-
Abtaststeuersystem eine Halbleiterlaseranordnung LD auf,
welche eine Anzahl (in der dargestellten Ausführungsform m)
Laserdioden LD 1 bis LD m enthält, die in Form einer Einzelanordnung
angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Laseranordnung
LD so angeordnet, daß deren Anordnungsrichtung einen Winkel
R mit der Hauptabtastrichtung festlegt, wie in Fig. 2a dargestellt
ist. Wie vorstehend festgelegt, ist die Hauptabtastrichtung
die optische Abtastrichtung, entlang welcher
die von den Laserdioden LD 1 bis LD m abgegebenen Laserstrahlen
auf einer Abbildungsfläche abgetastet werden. Bei einer solchen
Anordnung werden Lichtpunkte zur selben Zeit durch die
Laserstrahlen erzeugt, welche von den entsprechenden Laserdioden
LD 1 bis LD m abgegeben worden sind, wie in Fig. 2B
dargestellt ist. Die auf der Abbildungsfläche auf diese
Weise erzeugten Lichtpunkte sind nicht bezüglich der Hauptabtastrichtung
ausgerichtet, sondern sie legen infolge der
schräggeneigten Anordnung der Laserdioden LD den Winkel R
bezüglich der Hauptabtastrichtung fest.
Ein Synchronisiersensor FS entspricht dem in Fig. 27 dargestellten
Element 212, und ist folglich außerhalb des Bildabtastbereiches
für den Laserstrahl für jede dieser Dioden
LD 1 bis LD m angeordnet. Beispielsweise weist der Sensor FS
einen Photosensor, um den Laserstrahl von der Laserdiode LD 1
an erster Stelle unter der Vielzahl Laserdioden LD 1 bis LD m
aufzunehmen, und eine Schaltung auf, um ein Ausgangssignal
von diesem Photosensor in vorherbestimmter Weise zu verarbeiten.
Ebenso ist in dem System der Fig. 1a und 1b eine Phasensynchronisierschaltung
PS vorgesehen, welche bei Empfang
eines Ausgangssignal von dem Synchronisiersensor FS, welcher
dem Laserstrahl entspricht, welcher an erster Stelle von dem
Sensor FS empfangen worden ist, ein Taktsignal CK 0 erzeugt
und ergibt Folglich ist das Taktsignal CK 0 mit dem Laserstrahl
synchronisiert, welcher an erster Stelle von dem Sensor
FS empfangen worden ist. Die Phasensynchronisierschaltung
PS führt eine Phasenanpassung innerhalb eines Zeitabschnitts
von 1/N eines einzigen Taktes durch, wobei N gleich
oder größer als 2 ist.
Bei Empfang des Taktsignal DK 0 von der Phasensynchronisierschaltung
PS gibt eine Verzögerungsschaltung TC Bildabtast-
Taktsignale CK 1 bis CK m ab, welche den entsprechenden Laserdioden
LD 1 bis LD m der Halbleiterlaseranordnung LD entsprechen.
Ferner ist in dem Steuersystem der Fig. 1a und 1b ein
Speicher ME vorgesehen, welcher aufzuzeichnende Bildinformation
(Daten) speichert, und von welchem Daten mit der Adresse,
welche durch einen Zeilenmanagement-Adressenzähler RA
und einen Spaltenma nagement-Adressenzähler CA bestimmt worden
ist, über Ausgangsanschlüsse Q 1 bis Q m abgegeben werden.
Der Zähler CA erneuert seine festgelegte Adresse jedesmal
dann, wenn das Taktsignal CK 0 von der Phasensynchronisierschaltung
PS eingegeben wird. Ferner ist eine Steuerschaltung
CC vorgesehen, welche entsprechend einem Ausgangssignal von
dem Synchronisiersensor FS und dem Taktsignal CK 0 von der
Phasensynchronisierschaltung PS ein Steuersignal L 1 an den
Zähler CA und ein weiteres Steuersignal L 2 an den Zähler RA
liefert. Die Steuersignale L 1 und L 2 sind zu dem Zeitpunkt erforderlich,
an welchem die Bildinformation durch das Taktsignal
CK 0 übertragen wird. Das von der Steuerschaltung CC
abgegebene Steuersignal L 1 ist ein Signal, das dazu verwendet
wird, einen Datengültigkeitsbereich in einer Zeile zu
bestimmen, während das Steuersignal L 2 zum Übergehen auf eine
neue Zeile oder für einen Wagenrücklauf dient.
Eine Halteschaltung LC hat Eingangsanschlüsse D 1 bis D m ,
welche mit den Ausgangsanschlüssen Q 1 bis Q m des Speichers
ME verbunden sind; es werden Daten von den Ausgangsanschlüssen
Q 1 bis Q m der Halteschaltung LC in Verbindung mit dem
Taktsignal CK 0 von der Phasensynchronisierschaltung PS abgegeben.
Folglich dient die Halteschaltung LC als eine Pufferschaltung,
welche die Aufgabe hat, die Daten, welche aus
dem Speicher ME durch das Taktsignal CK 0 ausgelesen worden
sind, wieder mit dem Taktsignal CK 0 zu synchronisieren. Wenn
folglich keine Phasenverschiebung zwischen den Ausgängen der
Ausgangsanschlüsse Q 1 bis Q m des Speichers ME vorkommt, bis
diese Ausgänge die entsprechenden Schieberegister SL 1 bis
SL m erreichen, kann diese Halteschaltung weggelassen werden.
Die Schieberegister SL 1 bis SL m empfangen Ausgangsdaten von
den Anschlüssen der Halteschaltung LC und geben die Daten
entsprechend den jeweiligen von der Verzögerungsschaltung TC
gelieferten Taktsignalen CK 1 bis CK m ab. Folglich legen
diese Schieberegister SL eine Korrekturschaltung fest, um
die Phasendifferenz jedes Laserstrahls zu korrigieren, welcher
von den jeweiligen Laserdioden LD 1 bis LD m der Laseranordnung
LD abgegeben worden ist.
Ferner ist eine Videosteuerschaltung VC vorgesehen, welche
Daten von den Schieberegisters SL 1 bis SL m und Information
von dem Synchronisiersensor FS erhält und ein Videosignal
abgibt, wobei das Taktsignal CK 0 von der Phasensynchronisierschaltung
PS als Steuertaktsignal dient. Das Videosignal
von der Videosteuerschaltung VC enthält auch ein Synchronisier-
Modulationssignal, welches hoch wird, wenn ein Ausgang
von dem Synchronisiersensor FS erhalten wird. Dieses Synchronisier-
Modulationssignal kann nicht an die Laserdioden
LD 2 bis LD m angelegt werden, da es nur an die Laserdiode LD 1
anzulegen ist, dessen Laserstrahl unter den Laserdioden der
Laseranordnung LD zuerst auf den Synchronisersensor FS auftritt.
Eine Anzahl Ansteuerschaltungen DR 1 bis DR m ist vorgesehen,
um Ausgangsdaten von der Videosteuerschaltung VC
zu erhalten, und sie aktivieren die entsprechenden Laserdioden
LD 1 bis LD m der Halbleiterlaseranordnung LD entsprechend
den von der Videosteuerschaltung VC erhaltenen Ausgangsdaten.
Nunmehr wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen
Steuerschaltung anhand der Fig. 3 und 4 im einzelnen erläutert.
Wenn der Synchronisiersensor FS den Lichtstrahl von
der Laserdiode LD 1 der Halbleiterlaseranordnung LD erhält,
liefert er ein Ausgangssignal, welches dann der Phasensynchronisierschaltung
PS zugeführt wird, welche ihrerseits das
Taktsignal CK 0 als Ausgangssignal abgibt. Das Taktsignal CK 0
wird dann dem Spaltenmanagemant-Adressenzähler CA und auch
der Steuerschaltung CC zugeführt, wodurch die Bildinformation
an der festgelegten Adresse aus dem Speicher ME ausgelesen
und dann in der Halteschaltung LC gehalten wird. Andererseits
gibt entsprechend dem Taktsignal CK 0 der Phasensynchronisierschaltung
PS die Verzögerungsschaltung TC Bildabtast-Taktsignale
CK 1 bis CK m ab, welche den jeweiligen Laserdioden LD 1
bis LD m der Halbleiterlaseranordnung LD entsprechen, wie beispilsweise in Fig. 3 dargestellt ist. In Fig. 3 ist mit tdk
(k = 1-m) ein Verzögerungszeitabschnitt eines Bildabtast-
Taktsignals CKk (mit k = 1 bis m) von dem Taktsignal CK 0
angegeben. Es gibt jedoch keine Vorschriften bezüglich der
Größenbeziehung zwischen Verzögerungszeitabschnitten td 1
bis tdm.
Folglich werden die Bildabtast-Taktsignale CK 1 bis CK m von
der Verzögerungsschaltung TC in die jeweiligen Schieberegister
SL 1 bis SL m als Schiebetakte eingegeben; folglich wird
sequentiell die Bildinformation von der Halteschaltung LC
von den jeweiligen Schieberegistern SL 1 bis SL m abgegeben.
Da zu dieser Zeit jedes der Bildabtast-Taktsignale CK 1 bis
CK m von der Verzögerungsschaltung TC eine Zeitverzögerung
hat, welche der Phasendifferenz jedes der Lichtstrahlen von
den Laserdioden LD 1 bis LD m der Laseranordnung LD in der
Hauptabtastrichtung entspricht, wird die Phasendifferenz jedes
der Lichtstrahlen von den Laserdioden LD 1 bis LD m korrigiert.
Entsprechend der Bildinformation, welche über diese
Schieberegister SL 1 bis SL m transferiert worden ist und entsprechend
einem Ausgang von dem Synchronisiersensor FS gibt
die Videosteuerschaltung VC ein Videosignal ab, welches dann
an die Ansteuerschaltungen DR 1 bis DR m angelegt wird, um dadurch
die Laserdioden LD 1 bis LD m der Laseranordnung LD entsprechend
dem Videosignal zu aktivieren.
In Fig. 4 ist das Zeitdiagramm für den Fall dargestellt, bei
welchem der von der Laserdiode der Anordnung LD abgegebene
Laserstrahl auf den Synchronisiersensor FS auftrifft. In
Fig. 4 ist mit TDk (k = 1-m) eine Zeitverzögerung von der Zeit
an bezeichnet, wenn die jeweiligen Daten (die Bildinformation)
aus dem Speicher ME ausgelesen worden sind, bis zu dem
Zeitpunkt, an welchem die entsprechende Diode der Laserdioden
LD 1 bis LD m durch die entsprechende Bildinformation aktiviert
ist. Zwischen den Zeitverzögerungen TD 1 bis TDm
gilt jedoch die Beziehung, daß TDm größer als TDm-1 ist,
welches wiederum größer als TDm-2 ist, . . . ., welches wiederum
größer als TD 2 ist, das wiederum größer als TD 1 ist.
Aluf diese Weise kann entsprechend dem erfindungsgemäßen
Aufzeichnungssystem mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau,
da Bildinformation, welche einer Vielzahl von Lichtstrahlen
entspricht, mittels des Bildabtasttaktes ausgelesen wird,
welcher dem Lichtstrahl entspricht, welcher unter der Vielzahl
Lichtstrahlen zuerst auf den Photosensor des Synchronisiersensors
FS auftrifft, der Aufbau der Korrekturschaltung
zum Korrigieren der Phasendifferenzen zwischen der Anzahl
Lichtstrahlen vereinfacht werden. Das heißt, nur ein Taktsignal
(das Taktsignal CK 0 in der dargestellten Ausführungsform)
ist erforderlich, um die jeweiligen Daten (Bildinformation),
welche jedem der Anzahl Lichtstrahlen entsprechen, aus
dem Speicher ME auszulesen, so daß nur eine Art Adressenzähler
erforderlich ist, wodurch der Speicheraufbau vereinfacht
wird. Da außerdem die Phasendifferenz zwischen dem
Lichtstrahl durch die Taktsignale (CK 0 bis CK m ) festgelegt
wird, welche den jeweiligen Lichtstrahlen entsprechen, kann
die Phasenkorrektur mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden,
wodurch dann ein Ausdruck hoher Güte erhalten wird. In
dem Fall jedoch, daß nur eine Datenauslesezeile vorliegt,
hat ein Taktsignale eine Frequenz, welche gleich oder größer
als das N-fache der Bildabtast-Taktfrequenz ist, (wobei N die
Anzahl der Lichtstrahlen ist). Andererseits kann gemäß der
Erfindung die Frequenz des Auslese-Taktsignals jeder Bildinformation
(Daten) gleich derjenigen des Bildabtast-Taktsignals
eingestellt werden, was äußerst vorteilhaft ist.
Wie vorsltehend erwähnt, ist ein Abtastsystem mit einem Polygonalspiegel
als eine den Lichtstrahl ablenkende Einheit bekannt.
Da in einer solchen Einheit die Ablenkung eines Lichtstrahls
bei gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit durchgeführt
wird, wird normalerweise eine f R-Linse verwendet, um
die Abtastgeschwindigkeit des Lichtstrahls entlang einer ebenen
Abtastfläche konstant zu machen. Da jedoch eine f R-Linse
ziemlich teuer ist, sollte eine konstante Abtastung an einer
ebenen Oberfläche durchgeführt werden, ohne daß eine f R-Linse
zu verwenden ist. Zu diesem Zweck ist vorgeschlagen worden,
die Taktperiode einer Bildabtastung elektrisch zu korrigieren.
Wenn jedoch die ablenkende Fläche des Polygonalspiegels
eben ist, gibt es eine Zunahme in der Bildoberflächenkrümmung,
so daß auf einer Abtastzeile keine stetige Strahlform
erhalten werden kann. Um eine solche Bildflächenkrümmung
zu korrigieren, ist daher vorgeschlagen worden, die
Facette des Polygonalspiegels durch eine zylindrische oder
sphärische Fläche zu ersehen, wie in der japanischen Patentanmeldung
Nr. 59-2 74 324 beschrieben ist. Es ist jedoch wünschenswert,
die Abtastgeschwindigkeit eines Lichtstrahles auf
einer ebenen Abtastfläche ohne die vorstehend beschriebene
elektrische Korrektur sowie ohne Verwenden der f R-Linse
konstant zu machen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
ist daher auf eine den Lichtstrahl nach dem Objektiv
(post objective type light beam) ablenkende Einheit gerichtet,
bei welcher ein Lichtstrahl im wesentlichen mit konstanter
Geschwindigkeit auf einer ebenen Abtastfläche abtasten
kann, ohne daß eine f R-Linse und/oder die elektrische
Korrektur angewendet wird, welche in der vorerwähnten
japanischen Patentanmeldung beschrieben ist.
Gemäß der Erfindung ist daher eine den Lichtstrahl ablenkende
Einheit vorgesehen, welche einen Polygonalspiegel und
eine Einrichtung zum Drehen dieses Spiegels aufweist. Diese
Einrichtung weist vorzugsweise einen Motor oder irgendeine
andere ähnliche Antriebseinrichtung auf. Der Polygonalspiegel
hat eine Anzahl reflektierender an seinem Umfang angeordneter
Facettenflächen, die jeweils eine gewölbte Oberfläche
haben. Die gewölbte Oberfläche kann eine zylindrische
oder eine sphärische Fläche sein und hat einen Krümmungsradius
R, welcher durch die folgende Gleichung festgelegt
ist, in welcher mit A der Radius einen größten Kreises bezeichnet
ist, welcher in dem Polygonalspiegel beschrieben
werden kann, mit alpha der Drehwinkel des Polygonalspiegels
und mit 2R der Ablenkwinkel eines abzulenkenden Strahles bezeichnet
sind:
Auf jeder Facettenfläche des Polygonalspiegels ist eine korrigierende
Transparentschicht ausgebildet. Vorzugsweise ist
ein dünner Antireflexbelag auf der korrigierenden Transparentschicht
ausgebildet. Die korrigierende Transparentschicht
hat eine Dicke, welche sich als Funktion des Rotationswinkels
alpha des Polygonspiegels ändert. Die Dicke der korrigierenden
Transparentschicht ist so festgelegt, daß die Abtastgeschwindigkeit
eines Lichtstrahls entlang einer ebenen Abtastfläche
im wesentlichen so konstant wie möglich wird.
In Fig. 5a und 5b ist schematisch ein Polygonalspiegel dargestellt,
welcher in einem Lichtstrahl-Abtastsystem gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung verwendbar ist. Wie dargestellt,
weist ein Polygonalspiegel 1 eine Anzahl reflektierender
Facettenflächen 1 B auf, welche in der Umfangsrichtung
angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform hat
die Facettenfläche 1 b eine gewölbte Oberfläche, welche einen
Teil eines Zylinders festlegt. Der Einfachheit halber soll
die Facettenfläche 1 B eine zylindrische Oberfläche haben,
was bedeutet, daß die Facettenfläche 1 B eine gewölbte Oberfläche
hat, welche einen Teil eines Zylinders festlegt. Auf
jeder Facettenfläche 1 B ist eine korrigierende Transparentschicht
1 A ausgebildet. In Fig. 5B ist mit dem Bezugszeichen
A der Radius des größten Kreises bezeichnet, welcher in den
Polygonalspiegel 1 einschreibbar ist und die Facettenflächen
1 B berührt. Außerdem ist mit dem Bezugszeichen L ein einfallender
Lichtstrahl bezeichnet, welcher durch den Polygonalspiegel
1 reflektiert wird.
Wie in Fig. 5a und 5b dargestellt, trifft der einfallende
Lichtstrahl L auf den Polygonalspiegel 1 in einer Richtung
auf, welche senkrecht zu der Drehachse des Polygonalspiegels
1 ist. In einer tatsächlich ausgeführten Anordnung wird die
Richtung des einfallenden Lichtstrahls so eingestellt, daß
sie bezüglich der zu der Drehachse des Polygonalspiegels 1
senkrechten Richtung etwas schräg geneigt ist. Aus diesem
Grund würde, wenn ein reflektierter Lichtstrahl direkt auf
einer ebenen Abtastfläche abgetastet wird, die sich ergebende
Abtastlinie keine grade Linie sein. Diese Schwierigkeit
kann jedoch ohne weiteres mit Hilfe einer korrigierenden
Zylinderlinse gelöst werden. In der folgenden Beschreibung
ist hinsichtlich des neuen Polygonalspiegels der Kürze
und Einfachheit halber angenommen, daß der einfallende Lichtstrahl
L auf den rotierendenPolygonalspiegel 1 in einer zu
der rotierenden Achse dieses Spiegels 1 senkrechten Richtung
auftrifft.
In Fig. 6 ist dargestellt, daß der Lichtstrahl L auf einen
rotierenden Polygonalspiegel 1 auftrifft, welcher den Lichtstrahl
L über einen vorherbestimmten, durch die Größe der
Facettenfläche festgelegten Winkel ablenkt. Der abgelenkte
Lichtstrahl tastet geradlinig auf einer ebenen Abtastfläche
S ab, welche in einem Abstand L 0 von dem Reflexionspunkt
auf der Facettenfläche des Polygonalspiegels 1 festgelegt
ist.
In Fig. 6 ist der Zustand dargestellt, bei welchem sich der
Polygonalspiegel 1 im Uhrzeigersinn über einen Winkel alpha
gegenüber dem in Fig. 5a dargestellten Zustand gedreht hat.
In Fig. 6 ist mit dem Bezugszeichen O der Drehmittelpunkt
des Polygonalspiegels 1 mit dem Bezugszeichen R der Krümmungsradius
der Facettenfläche 1 B bezeichnet. Ferner ist mit dem
Bezugszeichen d die Dicke der auf der Facettenfläche 1 B ausgebildeten,
korrigierenden Transparentschicht 1 a bezeichnet.
Wie im einzelnen später noch beschrieben wird, ändert sich
diese Dicke d entlang der Facettenfläche 1 B als Funktion des
Drehwinkels alpha.
Wie in Fig. 6 dargestellt, wird der einfallende Lichtstrahl
L durch die Facetten-(Spiegel-)Fläche 1 B reflektiert, um dadurch
ein abgelenkter Lichtstrahl LS zu werden. Die einfallenden
und abgelenkten Lichtstrahlen L und LS legen zwischen
sich einen Winkel 2R fest. Wie oben aufgezeigt, gibt die folgende
Beziehung zwischen dem Drehwinkel alpha, dem abgelenkten
Winkel 2R, dem Krümmungsradius R und dem Radius eines
größten, in dem Polygonalspiegel A einschreibbaren Kreises:
Mit Hilfe der Facettenfläche 1 B, welche eine solche gewölbte
Oberfläche hat, kann die Abtastgeschwindigkeit in einem gewissen
Umfang konstant gemacht werden. Da es jedoch das
Hauptziel ist, eine Bildoberflächenkrümmung zu korrigieren,
ist es notwendig, die Taktzeitperiode einer Bildabtastung
elektrisch zu modifizieren, um die Streuung eines Punkt-zu-
Punkt-Abstandes infolge einer Verzerrung der Abtastgeschwindigkeit
in einem zulässigen Bereich zu halten. Da jedoch gemäß
der Erfindung die transparente Schicht 1 A mit einer
ganz bestimmten Dicke auf der Facettenfläche 1 B ausgebildet
ist, kann die Verzerrung der Abtastgeschwindigkeit in einem
zulässigen Bereich gehalten werden, ohne daß irgendeine
elektrische Korrektur anzuwenden ist.
Für den Fall, daß die Facettenfläche 1 B des Polygonalspiegels
1 eben ist, ändert sich die Abtastgeschwindigkeit an der Abtastfläche
S als Funktion einer Bildhöhe oder einer Lichtpunktstelle
des reflektierten Lichtstrahls auf der Abtastfläche
S, was durch die Kurve 5-1 in dem Graphen der Fig. 9
dargestellt ist. In dem Fall jedoch, daß die Facettenfläche
1 B des Polygonalspiegels 1 gewölbt ist, wie durch die vorstehende
Gl. (1) angegeben ist, wird die Abtastgeschwindigkeit
an der Abtastfläche S so, wie durch eine in Fig. 9 dargestellte
Kurve 5-2 angegeben ist, so daß sich eine geringe
Änderung in der Abtastgeschwindigkeit als Funktion der Bildhöhe
ergibt. Mit anderen Worten, die Abtastgeschwindigkeit
kann in vorteilhafter Weise im wesentlichen konstant gemacht
werden, indem eine Facettenfläche1 B mit einer gewölbten Oberfläche
verwendet wird, welche durch die Gl. (1) aufgezeigt
ist.
In Fig. 8 entspricht ein Bezugszeichen 2 der Facetten- oder
reflektierenden Fläche 1 B des Polygonalspiegels 1, und eine
transparente Schicht 3 mit einer Dicke d und einem Brechungsindex
n ist auf der Facettenfläche 2 ausgebildet. Ein Lichtstrahl
trifft auf diese Fläche 2 unter einem Einfallswinkel
R auf. Da die Schicht 3 einen Brechungsindex n hat, läßt
sich der tatsächliche Einfallsinkel R′ des einfallenden
Lichtstrahls bezügliche der Fläche 2 durch folgende Gleichung
ausdrücken:
Wenn keine solche Schicht 3 vorgesehen würde, würde der
Lichtstrahl so reflektiert, wie durch die gestrichelte Linie
angezeigt ist. Durch das Aufbringen der Schicht 3 wird jedoch
der Lichtstrahl so reflektiert, wie durch die ausgezogenen
Linien dargestellt ist, wobei die Lage des reflektierten
Lichtstrahls durch das Aufbringen der Schicht 3 um einen
Abstand Δ in horizontaler Richtung verschoben ist. Die Größe
von Δ kann folgendermaßen ausgedrückt werden:
Δ = d (tan R - tan R′).
Wenn die vorstehende Erläuterung bei der Erfindung angewendet
wird, da die transparente Schicht 1 A eine Dicke d (alpha)
hat und die Abtastfläche S ist infolge des Vorhandenseins
der transparenten Schicht 1 A senkrecht zu dem einfallenden
Lichtstrahl L liegt, die Lage des abtastenden Lichtstrahls
auf der abzutastenden Oberfläche zu der Einfallseite oder
dem Mittelteil des Abtastbereichs um einen Wert delta H (R)
im Vergleich zu dem Fall ohne eine transparente Schicht 1 A
verschoben.
Δ H(R) = d (alpha) (tan R - tan R′)
(cos R + sin R ′ tan 2R) (3)
(cos R + sin R ′ tan 2R) (3)
Wie ohne weiteres aus Fig. 7 zu ersehen ist, hat die Bildhöhe
H (R) des abgelenkten Lichtstrahl oder die Lichtpunktlage
des abgelenkten Lichtstrahl auf der abzutastenden Fläche S
die folgende Beziehung bezüglich des abgelenkten Winkels
2R:
H (R) = L 0 tan 2R
Somit gibt der Wert H (R) - Δ H (R) die Bildhöhe an,
welche durch die transparente Schicht 1 A korrigiert worden
ist. Der spezielle Ausdruck von Δ H (R) ist in der vorstehenden
Gl. (3) dargestellt, und kann mit Hilfe der Gl.
(2) weiter modifiziert werden, wie nachstehend angegeben
ist:
Da außerdem die Gl. (1) zwischen dem Drehwinkel alpha des
Polygonalspiegels 1 und dem Einfallswinkel R gilt, kann
H (R) und Δ H (R) als Funktion von alpha ausgedrückt werden.
Folglich kann es als H (alpha) und Δ H (alpha) ausgedrückt
werden. Im Ergebnis kann H (alpha) - Δ H(alpha) eine Beziehung
zwischen dem Drehwinkel alpha des Polygonalspiegels
1 und der Höhe H des reflektierten Lichtstrahls schaffen.
Wenn es folglich so gesetzt wird, um der folgenden Bedingung
zu genügen,
dann wird die Bildhöhe des abgelenkten Lichtstrahls proportional
zu dem Drehwinkel alpha des Polygonalspiegels 1, so
daß die optische Abtastung auf der Abtastfläche S genau mit
konstanter Geschwindigkeit eingestellt werden kann. Die Parameter
in der Gl. (4) enthalten d (alpha) L 0 und den Reflexionsindex
n. Die Größe von L 0 kann als ein Konstruktionsparameter
und der Brechungsindex n kann durch eine entsprechende
Auswahl eines Materials für die transparente Schicht 3
festgelegt werden. Folglich wird die Gl. (4) nichts als eine
Differentialgleichung, welche die Dicke d (alpha) der transparenten
Schicht 1 A festlegt, um so eine konstangte Abtastgeschwindigkeit
an der Abtastfläche S zu erhalten. Wenn folglich
die transparente Schicht 1 A auf der Facettenfläche 1 B
des Polygonalspiegels 1 entsprechend d (alpha) ausgebildet
wird, was durch Lösen der Differentialgleichung erhalten
wird, die sich aus der Gl. (4) ergibt, dann kann der Polygonalspiegel
1 eine konstante Abtastgeschwindigkeit an der
Abtastfläche S erhalten, ohne daß eine f R-Linse verwendet
wird. Im allgemeinen ergeben sich jedoch Schwierigkeiten,
wenn versucht wird, die transparente Schicht 1 A auf der
Facettenfläche 1 B des Polygonalspiegels 1 entsprechend d
(alpha), das durch Lösen der Gl. (4) erhalten worden ist, da
die Form der Oberfläche einer solchen transparenten Schicht
nicht-sphärisch und nicht-zylindrisch ist und das Ausbilden
einer derartig gewölbten Schicht im allgemeinen schwierig
ist. Es ist jedoch herausgefunden worden, daß die Oberfläche
der transparenten Schicht 1 a auf der Facettenfläche 1 B annähernd
durch eine sphärische oder zylindrische Fläche ausgebildet
werden kann. Mit anderen Worten, die Abtastgeschwindigkeit
an der Abtastfläche S kann im wesentlichen konstant
gemacht werden, selbst wenn die transparente Schicht 1 A auf
der Facettenfläche 1 B eine sphärische oder zylindrische Form
hat. Der Krümmungsradius einer solchen sphärischen oder zylindrischen
Fläche der transparenten Schicht 1 A ist wesentlich
größer als der Krümmungsradius der Facettenfläche 1 B
des Polygonalspiegels 1, so daß die Abtastgeschwindigkeit an
der Abtastfläche S im wesentlich konstant gemacht werden
kann, selbst wenn die transparente Schicht 1 A auf der Facettenfläche
1 B eine ebene Fläche hat. In diesem Fall sollte
jedoch der Brechungsindex n der transparenten Schicht 1 A entsprechend
gewählt werden. Außerdem sollte vorzugsweise ein
Antireflexbelag auf der Oberfläche der transparenten Schicht
1 a vorgesehen werden, um dadurch zu verhindern, daß der Lichtstrahl
an der Oberfläche der transparenten Schicht 1 A reflektiert
wird.
Nunmehr wird ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung beschrieben,
welcher sich auf ein Verfahren und ein System
zum Steuern der Intensität eines Lichtstrahls in einem Lichtabtastsystem
bezieht. Wie vorstehend beschrieben, ist ein
Lichtabtastsystem mit einem rotierenden Deflektor, wie beispielsweise
einemPolygonalspiegel oder einem Hologramm-
Scanner, um einen Lichtstrahl wiederholt über einen vorherbestimmten
Winkel abzulenken, um eine optische Abtastung an
einer Abtastfläche durchzuführen, bekannt. Da ein solcher rotierender
Deflektor im allgemeinen einen Lichtstrahl mit
gleicher Winkelgeschwindigkeit ablenkt, wird normalerweise
eine f R-Linse verwendet, um so die Abtastgeschwindigkeit an
der Abtastfläche konstant zu machen. Da jedoch eine solche
f R-Linse verhältnismäßig teuer ist, ist es vorteilhaft wenn
eine solche f R-Linse weggelassen werden kann.
In Fig. 12 ist schematisch ein Lichtstrahl-Abtastsystem dargestellt,
mit welchem eine optische Abtastung ohne Verwenden
einer f R-Linse durchgeführt werden kann und bei welchem dieser
Gesichtspunkt der Erfindung in vorteilhafter Weise angewendet
werden kann. Wie dargestellt, trifft ein Lichtstrahl,
welcher eine Linsenanordnung 80 durchlaufen hat, auf einen
Polygonalspiegel 82 auf, und der Lichtstrahl, der durch eine
der Facettenflächen des Polygonalspiegels 82 reflektiert
worden ist, trifft auf eine photoempfindliche Trommel 84
auf, wodurch der Lichtstrahl aufgrund der fokussierenden Wirkung
der Linsenanordnung 80 auf der photoempfindlichen Trommel
80 fokussiert ist. Wenn sich der Polygonalspiegel 82 mit
konstanter Geschwindigkeit im Uhrzeigersinn dreht, wie durch
den Pfeil angezeigt ist, wird der Lichtstrahl in Fig. 12 allmählich
von links nach rechts abgelenkt, wodurch dann die
photoempfindliche Trommel 84 parallel zu ihrer Drehachse von
links nach rechts abgetastet wird. Ein Photodetektor 86 ist
neben dem linken Ende der Trommel 84 angeordnet, welcher den
Lichtstrahl aufnimmt, bevor ein Abtasten durchgeführt wird,
um so den Abtastbeginn zu synchronisieren. Wenn sich der Polygonalspiegel
82 dreht, bewegt sich der von der Linsenanordnung
80 kommende Lichtstrahl von einer Facettenfläche zur
nächsten, so daß die optische Abtastung wiederholt über der
Breite der Trommel 84 durchgeführt wird.
Wenn bei einer optischen Abtastung ein Zeitabschnitt, welcher
zum Lesen der Information eines Bildelements zugeteilt
ist, mit T bezeichnet wird, dann wird ein Takt mit einer Frequenz
fk, welche durch 1/T gegeben ist, als ein Bildabtasttakt
bezeichnet.
In einem Abtastsystem, bei welchem keine f R-Linse verwendet
ist, ist die Abtastgeschwindigkeit eines Lichtstrahl an einer
abzutastenden Fläche nicht konstant, so daß, wenn die
Frequenz fk des Bildabtasttaktes konstant gehalten wird, eine
Verzerrung in einer aufgezeichneten Information erzeugt
wird. Um eine solche Informationsverzerrung zu beseitigen,
muß die Frequenz fk entsprechend den Änderungen in der Abtastgeschwindigkeit
an der abzutastenden Fläche geändert
werden, d. h. die Frequenz fk des Bildabtasttaktes muß auf
einen hohen Wert, wenn die Abtastgeschwindigkeit hoch ist,
und auf einen niedrigen Wert eingestellt werden, wenn die
Abtastgeschwindigkeit niedrig ist. Auf diese Weise können
durch ein unterschiedliches Einstellen der Frequenz fk des
Bildabtasttaktes entsprechend dem Wert der Abtastgeschwindigkeit
Verzerrungen in einer aufgezeichneten Information in
vorteilhafter Weise verringert werden. Wie vorstehend ausgeführt,
ist die Frequenz fk umgekehrt proportional der Periode
T, welche dem Aufzeichnen eines einzelnen Bildelements zugeteilt
ist. Folglich entspricht ein Ändern der Frequenz fk
einer Änderung der Zeit T. Wenn unter diesen Umständen die
Intensität eines Lichtstrahls während des Abtastens konstant
ist, ergibt sich eine Differenz in der Lichtenergiemente,
welche zum Aufzeichneneines einzelnen Bildelements verwendet
worden ist, zwischen einer Stelle, an welcher die Abtastgeschwindigkeit
hoch ist (eine kurze Zeit T vorliegt) und
einer Stelle, an welcher die Abtastgeschwindigkeit niedrig
ist (eine lange Zeit T vorliegt). Dies bedeutet, daß die Belichtungsmenge
pro Bildelement sich in Abhängigkeit von der
Abtastgeschwindigkeit ändert, was wiederum eine Veränderung
des Bildschwärzungsgrades in dem sich ergebenen aufgezeichneten
Bild in Abhängigkeit von der Abtastgeschwindigkeit hervorrufen
würde.
Um hiermit fertigzuwerden, braucht nur der Lichtintensitätspegel
eines Lichtstrahls bei einer optischen Abtastung entsprechend
der Abtaststelle verändert zu werden. Wenn beispielsweise
die Lichtintensität P eines Lichtstrahls bei einer
optischen Abtastung als Funktion der Abtaststelle so geändert
wird, daß sie in der Mitte niedrig und an den Enden eines
Abtastbereichs hoch ist, wie in Fig. 13 dargestellt ist,
kann der Bildschwärzungsgrad eines aufgezeichneten Bildes
konstant gehalten werden.
Als eine Licht- oder Strahlquelle in einem solchen optischen
Abtastsystem wird im allgemeinen ein Halbleiterlaser verwendet.
Da in einem Halbleiterlaser die Lichtintensität eines
abgegebenen Strahls durch den Arbeitsstrom verändert werden
kann, kann ein Bildinformationssysignal unmittelbar in ein
Lichtsignal umgesetzt werden, indem der Arbeitsstrom mit dem
Bildinformationssignal moduliert wird. Auf der Kennlinie
zwischen dem Betriebsstrom und der Lichtintensität von
emittiertem Licht eines Halbleiterlasers nimmt der sogenannte
differentielle Mengenwirkungsgrad (differential quantum
efficiency), d. h. die durchschnittliche Anstiegsrate der
Lichtintensität pro Einheit Arbeitsstrom infolge eines Temperaturanstiegs
in einem Halbleiter und infolge einer Verschlechterung,
beispielsweise durch Alterung, ab. Aus diesem
Grund können sich die folgenden Schwierigkeiten ergeben,
wenn ein Halbleiterlaser als Lichtquelle eines optischen Abtastsystems
verwendet wird.
Beispielsweise soll nunmehr die Lichtintensität P eines
Lichtstrahls der an dem jeweiligen Ende eines Lichtabtastbereichs
abtastet, auf eine Bezugsintensität P 0 eingestellt
werden, und die Lichtintensität P soll im Maximum während
des Abtastens über eine Größe Δ P 0 geändert werden wie in
Fig. 13a dargestellt ist. In Fig. 13b ist ein Graph dargestellt,
welcher eine Kennlinie zwischen einem Arbeitsstrom
Iop und einer Lichtintensität P eines Halbleiterlasers wiedergibt.
In Fig. 13b zeigt eine gerade Linie 4-1 eine Kennlinie
unter normalen Betriebsbedingungen und eine gerade
Linie 4-2 eine Kennlinie zum Zeitpunkt eines Temperaturanstiegs
oder einer Verschlechterung. Der vorstehend erwähnte
differentielle Mengenwirkungsgrad ist nichts als die Steigung
jeder dieser Kennlinien (oder der geraden Linien in dem
dargestellten Beispiel). Diese Kennlinie wird nachstehend
als I-P-Charakteristik bezeichnet.
Wenn nunmehr die Lichtintensität P zwischen einem Maximalwert
von P 0 und einem Minimalwert von P 0 - Δ P 0 während
einer Abtastung verändert wird, während ein Halbleiterlaser
sich in einem normalen Betriebszustand befindet, wird der
Arbeitsstrom für die Bezugslichtintensität P 0 bei Iop(a)
und für die Lichtintensität (P 0 - Δ P 0) bei (Iop(a) - Δ
Iop(a)) eingestellt. Üblicherweise wurde der Wert von Δ
Iop(a) konstant eingestellt, und der Arbeitsstrom Iop wurde
gesteuert, um die Bezugslichtintensität P 0 zu erhalten. Obwohl
sich bei einem solchen Steuerverfahren keine Schwierigkeit
ergibt, solange die I-P-Charakteristik eines Halbleiterlasers
im normalen Betriebsbereich liegt, kann eine geeignete
Lichtintensitätsteuerung nicht durchgeführt werden, wenn
sich die I-P-Charakteristik infolge eines Temperaturanstiegs
und/oder einer Verschlechterung beispielsweise infolge einer
Alterung, ändert.
Nunmehr soll sich die I-P-Charakteristik eines Halbleiterlasers
von der in Fig. 13b dargestellten Geraden 4-1 (Normalzustand)
zu der ebenfalls in Fig. 13b dargestellten Geraden
4-2 (Temperaturanstieg und/Verschlechterung geändert haben.
In diesem Fall ändert sich der Betriebsstrom, welcher der
Bezugslichtintensität P 0 entspricht, automatisch als Ergebnis
eines Steuervorgangs auf Iop(b). Für die Kennlinie 4-2
ist jedoch ein Betriebsstrom von Δ Iop(b) erforderlich,
um die Lichtintensität P um einen Wert Δ P 0 zu verändern.
Wenn jedoch, wie oben angezeigt, der Wert von Δ Iop(a)
festgelegt ist, ist die maximale Änderung der Lichtintensität
für die Kennlinie 4-2 auf Δ P 1 begrenzt, und folglich
kann der gewünschte Änderungswert Δ P 0 nicht erhalten werden.
Durch die Erfindung sollen die vorstehend beschriebenen Nachteile
beseitigt werden und es soll ein neues Lichtintensitäts-
Steuerverfahren und -system geschaffen werden, mit welchem
der richtige Lichtintensitätspegel eines Abtastlichtstrahls
zu jedem Zeitpunkt erhalten werden kann, selbst wenn
die I-P-Kennlinie eines Halbleiterlasers sich beispielsweise
infolge einer Temperaturänderung und/oder einer Verschlechterung,
wie einer Alterung ändert.
Anhand von Fig. 14 wird der Grundgedanke dieses Gesichtspunktes
der Erfindung beschrieben. In dem in Fig. 14 dargestellten
Graphen geben Gerade 4-1 und 4-2 I-P-Kennlinien
eines Halbleiterlasers ähnlich dem Graphen in Fig. 13b wieder.
Die Gerade 4-1 zeigt eine I-P-Kennlinie unter normalen
Betriebsbedingungen, während die Gerade 4-2 eine I-P-Kennlinie
zum Zeitpunkt eines Temperaturanstiegs und/oder einer
Verschlechterung, wie beispielsweise einer Alterung, zeigt.
Die differentiellen Quantenausbeute (quantum efficiencies)
für diese Kennlinien 4-1 und 4-2 sind mit y(a) bzw. y(b) bezeichnet.
Hierbei sind P 1(a) und P 1(b) die Werte von Geraden
4-1 bzw. 4-2, wenn der Arbeitsstrom Iop null ist, und P 1(a)
ist im wesentlichen P 1(b). Dagegen zeigt P 0 den Bezugswert
der Lichtintensität eines von einem Halbleiterlaser abgegebenen
Laserlichtstrahls an. Dieser Bezugswert P 0 wird durch
ein Bezugswertsignal einer Ausgangsintensitäts-Steuerschaltung
eingestellt, was später noch erläutert wird. Folglich
wird der Arbeitsstrom Iop automatisch durch das Bezugswertsignal
entsprechend der I-P-Kennlinie eingestellt, und er
wird automatisch auf Iop(a), wenn die I-P-Kennlinie der Geraden
4-1 entspricht, und auf Iop(b) eingestellt, wenn die
I-P-Kennlinie der Geraden 4-2 entspricht.
Mit Hilfe der in Fig. 14 festgelegten Nomenklatur können die
I-P-Kennlinien 4-1 und 4-2 so, wie nachstehend angegeben,
ausgedrückt werden:
P 0 = Iop(a) · Y(a) + P 1(a),6(5a)
P 0 = Iop(b) · Y(b) + P 1(b),6(5b)
Als nächtes wird ein Korrekturspannungswert Vc beschrieben,
welcher von einer Bildabtasttakt-Frequenzsteuerschaltung
erhalten wird. Dieser Korrekturspannungswert Vc entspricht
der Frequenz eines Bildabtasttaktes, dessen Frequenz sich
entsprechend der Abtastgeschwindigkeit ändert. Folglich ist
der Korrekturspannungswert Vc eine Funktion der Abtastgeschwindigkeit
v, so daß er als Vc(v) ausgedrückt werden kann.
Dieser Korrekturspannungswert Vc(v) wird unabhängig von der
I-P-Kennlinie eines Halbleiterlasers erzeugt. Folglich würden
Schwankungen in der I-P-Charakteristik eines Halbleiterlasers
den Korrekturspannungswert Vc(v) in keiner Weise beeinflussen.
Nunmehr soll der Fall untersucht werden, daß die Lichtintensität
eines Halbleiterlasers unter normalen Betriebsbedingungen
entsprechend der Kennlinie 4-1 für die Abtastgeschwindigkeit
v auf P(a) eingestellt wird und die I-P-Charakteristik
zu der Geraden 4-2 verschoben worden ist, wodurch die Lichtintensität
zu P(b) verschoben wird. Der Arbeitsstrom, welcher
diesen Werten P(a) und P(b) entspricht, ist mit Iop(a) bzw.
Iop(b) ebenfalls bezeichnet. Unter diesen Umständen gilt die
folgende Beziehung:
P(a) = Iop(a) · Y(a) + P 1(a),6(6a)
P(b) = Iop(b) · Y(b) + P 1(b),6(6b)
Der Korrekturspannungswert Vc(v) dient dazu, eine Lichtintensität
eines Halbleiterlasers zu dem Zeitpunkt zu erzeugen,
wenn die Abtastgeschwindigkeit v ist; dieser Korrekturspannungswert
Vc wird in Form einer Multiplikation mit dem Bezugswertsignal
verarbeitet. Da das Bezugswertsignal ein Signal
ist, um die Bezugslichtintensität P 0 zu erzeugen, wenn
diese als V 0(a) für die Kennlinie 4-1 und als V 0(b) für die
Kennlinie 4-2 gesetzt ist, gilt die folgende Beziehung:
V 0(a) : V 0(b) = Iop(a) : Iop(b)
Wenn dann V 0(a) und V 0(b) mit Vc(v) in Form einer Multiplikation
verarbeitet werden, ergibt sich die folgende Beziehung:
V 0(a) · Vc(v) : V 0(b) · Vc(v) = Iop(a) : Iop(b)-
Da jedoch Vc(v) nicht von der I-P-Kennlinie abhängt, ergibt
sich die folgende Gleichung:
V 0(a) : V 0(b) = V 0(a) · Vc(v) : V 0(b) -· Vc(v)
Schließlich wird somit das folgende Ergebnis erhalten:
Iop(a) : Iop(b) = Iop(a) : Iop(b) (7)
Durch Einsetzen der Gl. (7) in die Gl.′en (5) und durch Anwenden
der Beziehung P 1(a), die im wesentlichen gleich P 1(b)
ist, ergibt sich schließlich:
P(a) = P(b). (8)
Wenn folglich die Abtastgeschwindigkeit ein beliebiger Wert
v innerhalb eines vorgeschriebenen Geschwindigkeitsbereichs
ist, bleibt, wenn selbst wenn die I-P-Kennlinie schwankt, die
Lichtintensität eines Laserlichtstrahl von einem Halbleiterlaser
im wesentlichen unverändert.
Nunmehr wird eine spezielle Ausführungsform der Erfindung
anhand von Fig. 10 im einzelnen beschrieben. Eine in Fig. 10
dargestellte Schaltung legt eine Ausgangsintensität-
Steuerschaltung außer eine Bildabtast-Taktfrequenz-Steuerschaltung
38 fest. Zuerst wird anhand von Fig. 10 ein Einstellen
der Lichtintensität eines Halbleiterlasers auf einem
Bezugswert und das Erzeugen eines Bezugswertsignals beschrieben.
Ein von einem Halbleiterlaser 10 abgegebene Laserlichtstrahl
wird von einem Photosensor 14 aufgenommen, welcher dann einen
Strom proportional zu der Intensität des aufgenommenen
Lichts abgibt. Der abgegbebene Strom wird mittels eines
Verstärkers 16 in eine Spannung umgewandelt, und diese Spannung
V M wird an einen Vergleicher 18 angelegt, in welchem sie
mit einer Bezugsspannung Vref verglichen wird. Die Ausgangsspannung
des Vergleichers 18 wird in Abhängigkeit von dem
Vergleichsergebnis zwischen V M und Vref hoch oder niedrig,
und diese Ausgangsspannung wird an einen Auf-/Abwärtszähler
20 angelegt, um dessen Zählmode zu steuern. Wenn beispielsweise
V M kleiner Vref ist, d. h. die Ausgangsintensität des
Halbleiterlasers 10 nicht den Bezugspegel erreicht, wird das
Ausgangssignal des Vergleichers 10 niedrig, so daß der Zähler
20 auf Aufwärtszählen eingestellt wird, und somit als
ein Aufwärtszähler dient; wenn dagegen V M größer als Vref
ist, dann wird der Zähler 20 auf Abwärtszählen eingestellt,
so daß er als Abwärtszähler dient.
Eine eine Flanke feststellende Schaltung 32 stellt eine Anstiegsflanke
eines Bild-(frame)Synchronisiersignals FSYNC
fest, und das festgestellte Signal läuft über ein ODER-Glied
34 und wird mit dem Bild-Synchronisiersignal FSYNC in einem
UND-Glied 30 addiert. Ein Flip-Flop 28 wird durch ein Ausgangssignal
von dem UND-Glied 30 gesetzt, um ein Ausgangssignal
zu Beginneines Bereitschaftsmode zu erzeugen; dieses
Ausgangssignal wird zu einem nicht-abtastenden Signaleines
UND-Glieds 26 addiert. Der Zähler 20 wird durch das Ausgangssignal
von dem UND-Glied 26 aus seinem abgeschalteten Zustand
freigegeben und zählt Taktimpulse von einer Taktimpulse erzeugenden
Schaltung 24 aufwärts oder abwärts. Ein Zählausgang
von dem Zähler 20 wird mittels eines D/A-Umsetzers 40
in einen Analogwert umgesetzt, welcher dann an eine Halbleiterlaser-
Ansteuerschaltung 12 angelegt wird, welche ihrerseits
den Halbleiterlaser 10 entsprechend einem Modulationssignal
ansteuert, wodurch ein Arbeitsstrom entsprechend dem
Ausgangssignal von dem D/A-Umsetzer 40 verändert wird. Wenn
der Zählwert des Zählers 20 folglich allmählich zunimmt (oder
abnimmt), nimmt die Intensität eines von dem Halbleiterlaser
10 abgegebenen Lichtstrahls allmählich zu (oder ab) und folglich
nimmt die an den Vergleicher 18 angelegte Spannung V M
allmählich zu (oder ab).
Wenn sich die Spannung V M allmählich ändert und ihre jeweilige
Amplitudenbeziehung bezüglich der Bezugsspannung Vref umgekehrt
wird, wird auch das Ausgangssignal von dem Vergleicher
18 von seinem niedrigen auf einen hohen Pegel (oder von
einem hohen auf einen niedrigen Pegel) invertiert. Zu diesem
Zeitpunkt fühlt eine andere die Flanke feststellende Schaltung
22 eine ansteigende (oder fallende) Flanke des Ausgangssignals
des Vergleichers 18 und bewirkt, daß das Flip-Flop
28 dadurch zurückgesetzt wird, so daß der Zähler in seinen
abgeschalteten bzw. gesperrten Zustand zurückgebracht wird.
Folglich hält der Zähler 20 den Zählstand zurück, wenn das
Ausgangssignal des Vergleichers 18 invertiert worden ist, so
daß die Größe des Ansteuerstroms für den Halbleiterlaser 10
so erhalten bleibt, wie sie ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die
Spannung V M gleich der Bezugsspannung Vref, so daß die Ausgangsintensität
des Halbleiterlasers 10 auf einem Bezugswert
eingestellt ist, welcher über die Bezugsspannung Vref eingestellt
wird. Auf diese Weise schafft mit Hilfe der Intensität
eines Lichtstrahls, welcher von dem auf einem Bezugswert
eingestellten Halbleiterlaser 10 abgegeben worden ist, ein
digitaler Signalausgang von dem Zähler 20 ein Bezugswertsignal.
Andererseits kann die Schaltung so aufgebaut sein, daß die
die Flanke feststellende Schaltung 22 den Zähler 20 in seinen
abgeschalteten Zustand nur dann bringt, wenn das Ausgangssignal
des Vergleichers 18 von einem niedrigen auf einen
hohen Pegel invertiert wird. Bei einer solchen Ausführung
bleibt die Arbeitsweise dieselbe, wie oben beschrieben,
wenn der Ausgangspegel des Vergleichers 18 von einem niedrigen
auf einen hohen Pegel invertiert wird; der Betrieb folgt
jedoch wie nachstehend beschrieben wird, wenn der Ausgangspegel
von einem hohen auf einen niedrigen Pegel übergeht.
Das heißt, wenn der Ausgangspegel von dem hohen auf den niedrigen
Pegel invertiert wird, wirkt der Zähler 20 als ein
Aufwärtszähler dessen gesperrter Zustand freigegeben ist.
Der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers 10 nimmt dann zu, und
wenn der Ausgang von dem Vergleicher 18 von seinem niedrigen
auf einen hohen Pegel invertiert wird, stellt die Schaltung
22 dessen Anstiegsflanke fest, um den Zähler 20 dann unwirksam
zu machen, um dadurch dessen augenblicklichen Zählwert
zurückzuhalten.
Der Zähler 20 dient auch als ein Abwärtszähler wenn das
Ausgangssignal von dem Vergleicher 18 auf niedrigem Pegel
liegt, und als ein Aufwärtszähler wenn dessen Ausgang auf
hohem Pegel liegt; somit ist dann der Zählstand des Zählers
20 umgekehrt proportional zu dem Ansteuerstrom des Halbleiterlasers
10. Eine ein Steuerzeitsignal erzeugende Schaltung
36 arbeitet in einem Bereitschaftsmode mit Hilfe des Bild-
Synchronisiersignals FSYNC und liefert ein zeitliches Steuersignal
von bestimmter Frequenz an das ODER-Glied 34, um
dadurch eine Energieeinstellung des Halbleiterlasers 10 auf
eine vorherbestimmte Frequenz durchzuführen.
Beim Abtasten eines photoempfindlichen Teils endet das nichtabtastende
Signal, um das UND-Glied 26 zu schließen, so daß
der Zähler 20 unwirksam gemacht wird, wodurch dann der Halbleiterlaser
10 im Falle eines Abtastens in einem Bereitsschaftszustand
nicht angesteuert wird, und die Energieeinstellung
des Halbleiterlasers 10 wird beendet, wenn sie noch
nicht abgeschlossen ist. Die Energieeinstellung wird dann
während des Nicht-Abtastungsmodes wieder aufgenommen. Wenn
die Lichtintensität eines von dem Halbleiterlaser 10 abgegebenen
Laserstrahls auf einem Bezugswert eingestellt wird,
wird das Bezugswertsignal von dem Zähler 20 erhalten. Obwohl
dieses Bezugswertsignal möglicherweise jedesmal dann
schwankt, wenn eine Energieeinstellung durchgeführt wird,
ändert es ich nicht, bis die nächste Energieeinstellung
einmal ausgeführt ist.
Als nächstes wird nunmehr die Erzeugung eines Korrektursignals
beschrieben. In Fig. 11 ist im einzelnen ein Beispiel
der in Fig. 10 dargestellten Bildabtast-Taktfrequenz-Steuerschaltung
38 wiedergegeben. In dieser Schaltung 38 legt eine
Phasenfühlschaltung 58, ein Tiefpaßfilter 60, ein spannungsgesteuerter
Oszillator 62 und ein Frequenzteiler 64 eine
phasenstarre Schaltung, die nachstehend auch als PPL-Schaltung
bezeichnet wird, fest. Ein von einem Oszillator 54 abgegebener
Bezugstakt mit der Frequenz f 0 wird an den Frequenzteiler
56 angelegt, welcher einen Positionssteuertakt
mit einer Frequenz f 0/N abgibt, welche ihrerseits in eine
Steuerschaltung 16 und auch in die Phasenfühlschaltung 58
der PPL-Schaltung eingegeben wird. Die Phasenfühlschaltung
58 vergleicht das Positionssteuersignal mit dem von dem Frequenzteiler
64 gelieferten Takt und legt eine Phasendifferenz
als impulsförmiges Signal an das Tiefpaßfilter 60 an. Wenn
die Information dieser Phasendifferenz über das Tiefpaßfilter
60 an den spannungsgesteuerten Oszillator 62 geliefert
wird, gibt er (62) einen Takt mit einer Frequenz ab, welche
auf eine Ausgangsspannung von dem Tiefpaßfilter 60 anspricht.
Dieser Takt wird dann der Bildabtasttakt, welcher an den Frequenzteiler
64 angelegt wird, welcher dann den Takt an die
Phasenfühlschaltung 58 abgibt, in welcher die Phase des Taktes
mit der Phase des Positionssteuertaktes verglichen wird.
Der Frequenzteiler 64 hat einen festgelegten Teilungswert M;
Wenn die Phasendifferenz zwischen dem Takt, welcher von dem
Frequenzteiler 64 an die Phasenfühlschaltung 58 angelegt
worden ist und wenn der Positionssteuertakt mit der Frequenz
f 0/N unverändert bleibt, wird die Frequenz fk des Bildabtasttaktes
von dem spannungsgesteuerten Oszillator 62 auf
fk = f 0(M/N) festgelegt. Wenn unter dieser Voraussetzung der
Teilungsfaktor des Frequenzteilers 56 von N auf N 1 geschaltet
wird, wird die Frequenz des Positionssteuertaktes
f 0(1/N 1), und die Frequenz fk des Bildabtasttaktes ändert
sich kontinuierlich und gleichbleibend von f 0(M/N) auf
f 0(M/N 1). Folglich wird durch schrittweises Schalten des
Teilungswerts des Frequenzteilers 56 der Bildabtasttakt erhalten,
dessen Frequenz sich kontinuierlich ändert.
Die Steuerschaltung 50 gibt einen Takt CK ab, damit ein voreingestellter
Wert des Teilungsfaktors in dem Frequenzteiler
56 von dem Auf-/Abwärtszähler 52 aus abgegeben wird, ein
Signal EN zum Freigeben des abgeschalteten Zustands und ein
Signal U/D zum Einstellen entweder eines Aufwärts- oder eines
Abwärtszählmodes eingestellt wird. Ein von dem Photodetektor
86 (siehe Fig. 12) erhaltenes Synchronisiersignal
wird an die Steuerschaltung 50 und auch an den Frequenzteiler
56 angelegt. Das Umschalten auf Aufwärts- oder Abwärtszählen
wird so durchgeführt, daß das Signal U/D erzeugt
wird, um von dem Aufwärts-(oder Abwärts-)Zählmode auf den
Abwärts-(oder Aufwärts-)Zählmode in der Nähe der Extremwerte
der Abtastgeschwindigkeit umzuschalten. wenn der Takt CK
eingegeben wird, erneuert der Zähler 52 seinen voreingestellten
Wert, um dadurch den Teilungsfaktor des Frequenzteilers
56 zu schalten. Das Schaltintervall Δ N bleibt unverändert.
Der Abtastbereich, in welchem eine optische Abtastung durchgeführt
wird, ist vorher in eine Anzahl Blöcke BL 1, BL 2, . . .,
BLi, . . .BLK eingeteilt, und Werte Mi und ni (i = 1-K) werden
für jeden Block BLi (i = 1-K) festgelegt. In dem i-ten Block
BLi gibt jedesmal dann, wenn der Positionssteuertakt in die
Steuerschaltung 50 durch Mi Impulse eingegeben worden ist,
die Steuerschaltung 50 den Takt CK ab, wodurch der Teilungsfaktor
des Frequenzteilers 56 um den Wert Δ N geändert wird.
In dem Block BLi findet die Erzeugung des Taktes CK über
eine Anzahl ni Mal statt. Folglich entspricht der Block BLi
einer Anzahl Mi × ni der Positionssteuertakte. Während der
Block BLi optisch abgetastet wird, wird die Teilungsfrequenz
um ni × Δ N geändert. Die Werte der Anzahl an Blöcken K, Mi
und ni werden empirisch oder theoretisch entsprechend Ausführungsbedingungen
eines gewünschten Lichtabtastsystems so
durchgeführt, daß die Frequenz fk des Bildabtasttaktes, welcher
von dem spannungsgesteuerten Oszillator 22 erzeugt worden
ist, sich den idealen Frequenzänderungen hinreichend annähert,
welche mit Änderungen in der Abtastgeschwindigkeit
verbunden sind.
Ein spezielles Beispiel ist in Fig. 15 dargestellt, in dem
Graphen der Fig. 15 gibt eine stetig verlaufende Kurven einen
idealen Bildabtasttakt fk 0 wieder, wobei ein in der japanischen
patentanmeldung Nr. 59-2 74 324 vorgeschlagener
Polygonalspiegel verwendet ist. Bei diesem Polygonalspiegel
gilt zwischen dessen Drehwinkel alpha und Ablenkwinkel R des
Lichtstrahls die Beziehung sin R = (1 - (A/R) sin alpha), wobei
A und R Konstante sind, welche durch die Form des Polygonalspiegels
festgelegt sind. Die stufenförmige Kurve gibt
die Frequenz fk 1 = (M/N) · f 0 wieder. Eine schrittweise Änderung
wird erhalten, da der Teilungsfaktor ebenfalls schrittweise
geändert wird. Die Zahlen 5, 6, 10 und 16 unter der
Kurve fk 1 entsprechen den Größen M 1, M 2, M 3 bzw. M 4, wobei
die rechte Seite der Fig. 15 die Abtaststartseite ist. Wie
aus dem Graphen zu ersehen, gilt, daß n 1 = 6, n 2 = 9, n 3 = 3 und
und n 4 = 5 ist. Der Graph der Fig. 15 zeigt nur die Hälfte eines
symmetrischen Musters, und aufgrund der Symmetrie gilt,
daß die Anzahl Blöcke K = 7, M 5 = 10, n 5 = 3, M 6 = 6, n 6 = 9,
M 7 = 5 und n 7 = 6 ist. Das Schaltintervall Δ N des Teilungsfaktors
N ist gleich eins. Wenn der Teilungsfaktor
schrittweise weitergeschaltet wird, ändert sich der Bildabtasttakt
kontinuierlich, und ist in ausreichender Weise der
Frequenzänderung fk 1 angenähert. Im übrigen ist der Teilungsfaktor
N an jedem Ende des Abtastbereichs 69 und in der Mitte
89.
In Fig. 11 durchläuft das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters
60 einen Verstärker 65, wodurch es die Korrekturspannung
wird, welche sich entsprechend den Änderungen in der Abtastgeschwindigkeit
kontinuierlich ändert. Wie in Fig. 10 dargestellt,
wird diese Korrekturspannung an den D/A-Umsetzer 40
angelegt, welche mit dem Bezugssignal multipliziert wird,
welches an den A/D-Umsetzer 40 von dem Zähler 20 aus angelegt
wird. Folglich wird ein Signal, das einem Produkt zwischen
dem Bezugssignal und der Korrekturspannung entspricht,
von dem D/A-Umsetzer 40 abgegeben, und dieses Ausgangssignal
wird an die Halbleiterlaser-Ansteuerschaltung 13 angelegt.
Anhand von Fig. 16 bis 22 wird noch eine weitere Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Es ist ein Laserdrucker mit
einem Laserstrahl-Abtastsystem vorgesehen, welches eine längere
Lebensdauer bei einer den Laserstrahl abgebenden Einrichtung,
wie beispielsweise einer Laserdiode aufweist und
ein gedrucktes Bild ausgezeichneter Güte erzeugt. Hierbei ist
eine Einrichtung zum Ändern der Laserleistung eines Laserstrahls
vorgesehen, wobei der Pegel der Laserleistung erniedrigt
wird, solange der Laserstrahl außerhalb eines vorherbestimmten
Abbildungsbereichs einer Abbildungsfläche, beispielsweise
eines photoempfindlichen Teils, abtastet. Das
heißt, ein Laserdrucker weist üblicherweise ein photoempfindliches
Teil als Abbildungsteil auf, um darauf ein Bild zu
erzeugen; das photoempfindliche Teil enthält üblicherweise
einen vorherbestimmten Abbildungsbereich, in welchem ein
Bild erzeugt wird, und einen abbildungsfreien Bereich, welcher
außerhalb des Abbildungsbereichs liegt. Ein von einer
entsprechenden Quelle abgegebener Laserstrahl tastet das
photoempfindliche Teil mit den Abbildungs- und Abbildungsfreien
Bereichen quer ab. Folglich ist der Laserstrahlpegel,
während der abbildungsfreie Bereich abgetastet wird, niedrig
im Vergleich zu der Zeit, während welcher der Abbildungsbereich
abgetastet wird.
In Fig. 16 ist eine elektrophotographische Einrichtung oder
ein Laserdrucker mit einem Laserstrahl-Abtastsystem dargestellt.
Der Laserdrucker weist ein photoempfindliches Teil
in Form eines Endlosbandes 103 auf, das sich über ein Rollenpaar
101 und 102 erstreckt, von welchem zumindest eines
angetrieben und dadurch gedreht wird; hierdurch wird dann
das photoempfindliche Band 103 in der durch einenPfeil A angezeigten
Richtung bewegt. Die Außenfläche des photoempfindlichen
Bandes 103 legt eine Abbildungsfläche fest, welche
einen Abbildungsbereich und einen abbildungsfreien Bereich
aufweist, obwohl dies im einzelnen nicht dargestellt ist.
Der Abbildungsbereich ist ein Bereich, in welchem ein gewünschtes
Bild zu erzeugen ist, während der abbildungsfreie
Bereich ein Bereich ist, auf welchem kein Bild zu erzeugen
ist. Eine Koronaladeeinrichtung 104 ist in der Nähe des photoempfindlichen
Bandes 103 angeordnet, so daß die Abbildungsfläche,
und zwar deren Abbildungs- und abbildungsfreien Bereiche,
gleichförmig mit einer vorherbestimmten Polarität
geladen wird, wenn das Band 103 im Uhrzeigersinn bewegt wird.
Der geladene Abbildungsbereich wird dann mit einer Laserstrahl-
Belichtungseinrichtung 105 bildmäßig belichtet, so
daß die gleichfrömige Ladung entsprechend einem Lichtbildmuster
selektiv ausgebreitet wird, um dadurch ein elektrostatisch
latentes Bild auf dem Abbildungsbereich des Bandes
103 auszubilden. Dieses latente Bild wird dann mittels einer
Entwicklungseinrichtung 106 entwickelt, und daß entwickelte
Bild wird auf dem band 103 weiter befördert, bis es zu einer
Stelle kommt, an welcher eine Bildübertragungseinrichtung
107 in Form einer Koronaladeeinrichtung angeordnet ist.
Ein sogenanntes Transferblatt wird dann in einen Spalt zwischen
der Übertragungseinrichtung 107 und dem Band 103 befördert,
wobei es von einer der Blattzuführablagen 108 als
deren oberstes Blatt zugeführt worden ist, um mit dem Band
103 in Kontakt gebracht zu werden, wobei dann das entwickelte
Bild auf dem Band 103 an das Blatt übertragen wird. Dieses
Blatt wird dann von dem Blatt 103 getrennt und an einer
Fixiereinrichtung 110 mit einem Paar Heizrollen 109 a und
109 b vorbeibefördert, so daß das übertragene Bild dauerhaft
auf dem Blatt fixiert wird. Das Blatt wird dann entlang einer
in dem Gehäuse des Druckers festgelegten, gekrümmten
Förderbahn 111 transportiert, um dann auf eine Blattablage
112 ausgetragen zu werden. Mittels einer Entladeeinrichtung
113 wird Restladung von dem Band 103 entfernt und mittels
einer Reinigungseinrichtung 114 wird das Band 103 gereinigt,
bevor es für einen weiteren elektrophotographischen Abbildungszyklus
zur Verfügung steht. Außerdem sind noch eine
Energieversorgung 115, ein Ventilator 116 und ein Steuerschaltungsbereich
117 vorgesehen.
In Fig. 17 ist der Gesamtaufbau der Laserstrahl-Belichtungseinrichtung
105 dargestellt, wenn sie in der durch einen
Pfeil II in Fig. 16 angezeigten Richtung betrachtet wird.
Es ist eine Laserdioden-(LD-)Einheit 118, ein Polygonalspiegel
119, welcher sich mit der entsprechenden Geschwindigkeit
dreht und einen von der LD-Einheit 118 abgegebenen Laserstrahl
wiederholt über einen vorherbestimmten Winkel ablenkt,
ein reflektierender Spiegel 102, um den von dem Polygonalspiegel
119 abgelenkten Laserstrahl zu dem photoempfindlichen
Teil 103 (Fig. 16) zu leiten, und eine f R-
linse 121 vorgesehen, welche zwischen den Spiegeln 119 und
120 angeordnet ist. Wenn der Polygonalspiegel 119 in Fig. 17
entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der Laserstrahl
von der linken Seite des Polygonalspiegels 119 zu
dessen rechter Seite abgelenkt. Folglich wird dann in Fig. 16
der Laserstrahl in der Richtung abgelenkt, die von dem
Betrachter her gesehen senkrecht zu der Zeichenebene verläuft.
Folglich wird das photoempfindliche Teil 103 optisch
in einer zu der Transportrichtung senkrechten Richtung d. h.
in Richtung A in Fig. 16, welche oft auch als die Hilfsabtastrichtung
bezeichnet wird) abgetastet. Diese optische
Abtastrichtung wird oft als die Hauptabtastrichtung bezeichnet.
Während sich das Band 103 in der Hilfsabtastrichtung
A bewegt, wird wiederholt die optische Abtastung in der
Hauptabtastrichtung durchgeführt, so daß ein elektrostatisches
latentes bild auf dem Band 103 erzeugt wird.
In Fig. 18 ist in Blockform ein Steuersystem des vorstehend
beschriebenen Laserdruckers dargestellt. Ein Bildsignal, welches
bildinformation, wie Buchstaben und Zeichen, enthält,
wird von einem Host-Computer 122 an eine Bildsteuereinheit
123 übertragen, in welcher das empfangene Bildsignal in ein
entsprechendes Punktmuster umgesetzt wird, welches dann einer
druckerfolgesteuereinheit (PSC) 124 zugeführt wird.
Gleichzeitig wird ein Druckstartsignal, welches den Beginn
eines Druckvorgangs anzeigt, an die Steuereinheit (PSC) 124
angelegt. Bei Empfang dieses Druckstartsignals aktiviert
die Steuereinheit (PSC) 124 einen Hauptmotor 125, durch
welchen das photoempfindliche Teil 103 (Fig. 16) und andere
damit zusammenhängende Elemente angetrieben werden. Der
Hauptmotor 125 ist in der Lage, Impulse zu erzeugen, und die
von dem Motor 125 während des Betriebs erzeugten Impulse
werden von einem Zähler in der Steuereinheit (PSC) 124 gezählt.
Wie in Fig. 19 dargestellt, ist ein Sensor 126 zum Feststellen
einer Marke M, welche an einer vorherbestimmten Stelle
auf dem photoempfindlichen Band 103 vorgesehen ist, in der
Nähe der Koronaladeeinrichtung 104 angeordnet. Wenn folglich
das photoempfindliche Band 103, welches durch den Hauptmotor
125 angetrieben und dadurch bewegt wird, einen Umlaufzyklus
beendet, wird ein Fühlimpuls P 1 erzeugt, wie in Fig. 20 dargestellt
ist. Die elektrophotographischen Verfahrensschritte,
wie Laden, Bildbelichten und Entwickeln, werden in einer vorherbestimmten
zeitlichen Reihenfolge entsprechend den von
dem Hauptmotor 125 gelieferten Zeitsteuerimpulsen durchgeführt,
wobei der Fühlimpuls P 1 als ein Bezugsimpuls verwendet
wird. In der dargestellten Ausführungsform wird nach einem
vorherbestimmten Zeitabschnitt, gerechnet von dem Fühlimpuls
P 1 an, und zum Zeitpunkt t 1 in dem Zeitsteuerdiagramm
der Fig. 20 die Koronaladeeinrichtung 104 angeschaltet, um
eine Ladung durchzuführen. In Fig. 19 ist der Zustand zu diesem
Zeitpunkt dargestellt, und folglich ist der Teil S des
photoempfindlichen Bandes 103, welcher der Koronaladeeinrichtung
104 gegenüberliegt in einer Druckstartposition festgelegt.
Wenn nach dem Ladebeginn eine Zeit t 1 verstrichen
ist, erreicht die Druckstartposition S eine Belichtungsposition
EX, in welcher eine Bildbelichtung mittels der Laserbelichtungseinrichtung
105 durchgeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt
(t 2 in Fig. 20) wird die Laserleistung der Laserdiode
auf einen wert F 1 erhöht, welcher für eine Bildbelichtung
erforderlich ist, wie in Fig. 21 dargestellt ist, wodurch
dann der Bildbelichtungsschritt eingeleitet ist. Die Koronaladeeinrichtung
104 wird abgeschaltet, nachdem das photoempfindliche
Band 103 über eine Länge geladen worden ist,
welche einem gültigen Bildbereich entspricht. In der dargestellten
Ausführungsform ist, wie in Fig. 19 dargestellt,
ein Bereich zwischen der Druckstartposition S und einer
Druckendposition E, welche bezüglich der Bewegungsrichtung
des Bandes 103 in einer Länge l von der Druckstartposition
S getrennt ist, als der gültige Abbildungsbereich festgelegt.
Nach einem Beginn des Ladevorgangs unter den beschriebenen
Bedingungen wird zu der Zeit, wenn die Druckendposition
E sich an der Koronaladeeinrichtung 104 vorbeibewegt
hat (d. h. zur Zeit t 3 in Fig. 20) die Koronaladeeinrichtung
104 abgeschaltet. Nach einer Zeit t a bewegt sich die Druckendposition
E an der Belichtungsstelle EX vorbei, so daß
die Laserleistung auf den Minimalwert F 3 verringert wird,
und gleichzeitig die Bildbelichtung beendet wird.
In Verbindung mit den vorstehend beschriebenen Lade- und
Bildbelichtungsschritte werden die verschiedenen anderen
Schritte, welche vorstehend in Verbindung mit Fig. 16 beschrieben
worden sind, in entsprechender Weise durchgeführt.
Das Vorwärtszählen durch die Steuereinheit (PSC) 124 wird
jeweils dann gelöscht, wenn der Fühlimpuls P 1 erzeugt wird,
d. h. jedesmal dann, wenn das Band 105 einen Umlauf beendet
hat.
Wie vorstehend ausgeführt, wird gemäß dieser Ausführungsform
der Erfindung die Laserenergie eines von der Laserdiode
LD abgegebenen Strahls auf einen erforderlichen Pegel F 1 erhöht,
solange sich der Abbildungsbereich oder der zulässige
Abbildungsteil des Bandes 103, welcher zwischen der Druckstartposition
S und der Druckendposition E auf dem photoempfindlichen
Band 103 festgelegt ist, in der Bildbelichtungsposition
EX angeordnet ist, solange der abbildungsfreie Bereich
des Bandes 103 in der Position EX angeordnet ist,
wird die Laserleistung auf einem niedrigen Pegel F 3 gehalten.
Im allgemeinen ist die Lebensdauer einer einen Laserstrahl
abgebenden Einrichtung, wie einer Laserdiode, durch die Größe
eines zugeführten Ansteuerstroms festgelegt. Da ein verhältnismäßig
großer Strom der Laserdiode nur zugeführt wird,
wenn es erforderlich ist, hat dadurch die Laserdiode eine
maximale Lebensdauer.
Eine Einrichtung zum Ändern der Laserleistung einer Laserdiode
ist gemäß der Erfindung nicht auf irgendeine spezielle
Ausführubngsform beschränkt. Beispielsweise kann, wie in
Fig. 18 dargestellt, ein D/A-Umsetzer 128 und eine LD-Ansteuereinheit
129 zum Ansteuern der Laserdiode LD verwendet
werden, und die Leistung eines Laserstrahls von der Laserdiode
LD kann durch eine die LD-Leistung feststellenden
Schaltung 127 gesteuert werden. Wenn bei dieser Ausführung
ein Eingangssignal an dem D/A-Umsetzer 128 allmählich von
OOH aus erhöht wird, steigt die Laserleistung eines von der
Laserdiode LD abgegebenen Laserstrahls allmählich an, wie
durch eine Gerade Q in dem Graphen der Fig. 22 dargestellt
ist. Wenn die gefühlte Leistung einen vorherbestimmten Bezugswert
überschreitet, welche vorher in der Schaltung 127
eingestellt wird, ändert sich der Ausgangswert der Schaltung
127 von "L" auf "H", wobei dann bei Anliegen dieses Signals
H die Laserleistung, welche einen vorherbestimmten, geforderten
Pegel, beispielsweise den Pegel F 1 erreicht hat, um
eine Bildbelichtung durchzuführen, bekannt sein kann.
Wenn daher eine große Lichtmenge entsprechend dem Abbildungsbereich
erforderlich ist, wird der Eingang an dem D/A-Umsetzer
128 erhöht, bis der Ausgang an der Schaltung 127 "H"
wird. Wenn dagegen eine minimale Lichtmenge bei dem abbildungsfreien
bereich aufrechtzuerhalten ist, ist der Eingang
an dem D/A-Umsetzer 128 auf einen Pegel begrenzt, bei welchem
der Ausgang der Schaltung 127 nicht "H" wird. Andererseits
wird der Bitwert des Eingangssignals an dem D/A-Umsetzers
128 zu dem Zeitpunkt, an welchem die Schaltung 127
"H" wird, d. h. wenn der Laserleistungspegel den Bezugswert
überschreitet, vorher in einem Speicher gespeichert, wobei
dann die Laserdiode LD durch diesen gespeicherten Bitwert
entsprechend dem Abbildungsbereich angesteuert wird,
und die Laserdiode LD durch einen eingegebenen Bitwert angesteuert
wird, welcher dann entsprechend dem bildfreien Bereich
einem niedrigeren Laserleistungspegel entspricht.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf den Fall, daß
die Laserleistung bei dem abbildungsfreien Bereich des photoempfindlichen
Teils in der Hilfsabtastrichtung, d. h. der
Transportrichtung des photoempfindlichen Teils 103, erniedrigt
wird. Die Laserleistung kann erforderlich 14689 00070 552 001000280000000200012000285911457800040 0002003641038 00004 14570enfalls jedoch
auch in der Hauptabtastrichtung gesteuert werden und
eine weitere Ausführungsform um die Laserleistung in der
Hauptabtastrichtung zu steuern, wird nachstehend beschrieben.
Wie vorstehend ausgeführt, wird eine Bildbelichtung in der
Hauptabtastrichtung durch Drehen des Polygonalspiegels 119
durchgeführt. In diesem Fall wird eine Bildbelichtung in dem
Abbildungsbereich des photoempfindlichen Teils 103 durchgeführt,
während der durch den Polygonalspiegel 119 abgelenkte
Laserstrahl sich über eine vorherbestimmte Breite W des reflektierenden
Spiegel 120 bewegt. Wenn folglich der Laserstrahl
auerhalb der Breite W des reflektierenden Spiegels
120 gerichtet ist, trifft dieser Laserstrahl nicht auf den
Abbildungsbereich des photoempfindlichen Teils 103, sondern
auf den abbildungsfreien Bereich oder außerhalb des photoempfindlichen
teils 103 auf. Wie vorstehend beschrieben, ist
das Beibehalten der Laserleistung auf einem hohen Wert, wenn
der Laserstrahl außerhalb des Abbildungsbereichs ausgerichtet
ist, aus verschiedenen Gründen, wie beispielsweise wegen
des Energieverbrauchs und im Hinblick auf die Lebensdauer
der Laserdiode, nachteilig. Folglich wird die Laserleistung
vorzugsweise so gesteuert, daß sie auf einem hohen Pegel F 1
nur dann gehalten ist, wenn der Laserstrahl innerhalb der
Breite W des Abbildungsbereichs ausgerichtet ist, während
die Laserleistung auf einen niedrigeren Wert abgesenkt oder
die Laserdiode sogar abgeschaltet wird, wenn der Laserstrahl
außerhalb der Breite W des Abbildungsbereichs ausgerichtet
ist. Der Zeitpunkt, bei welchem die Laserleistung in diesem
Fall zu ändern ist, kann ohne weiteres mittels der Steuereinheit
(PSC) 124 bestimmt werden, welche für den Drucksteuervorgang
basierend auf dem Zeitsteuerimpuls verantwortlich
ist.
Jedoch kann es durchaus den Fall geben, daß eine besondere
Vorsicht angebracht ist, wenn die Laserleistung abgeschaltet
wird, wenn der Laserstrahl außerhalb des Abbildungsbereichs
in der Hauptabtastrichtung ausgerichtet wird. Dies
ist der Fall, welcher bei einer Laserbelichtungseinrichtung
derart angewendet wird, bei welchem wie in Fig. 17 dargestellt,
ein die Synchronisation feststellender Spiegel 130
an einer Stelle in dem abbildungsfreien Bereich angeordnet
ist, und der von dem Polygonalspiegel 119 abgelenkte Laserstrahl
durch diesen Spiegel 130 so reflektiert wird, daß er
von einem Synchronisiersensor 131 empfangen wird. Ein Ausgangssignal
von dem Sensor 131 wird an eine in Fig. 18 dargestellte
Phasensynchronisierschaltung 132 angelegt, welche
einen Startbefehl an die LD-Ansteuereinheit 129 liefert, um
den Abbildungsbereich des photoempfindlichen Teils 103, dessen
Drehbewegung durch die Steuereinheit (PSC) 124 gesteuert
wird, synchron zu dem Laserstrahl zu steuern. Wenn bei dieser
Art Laserbelichtungseinrichtung der Laserstrahl abgeschaltet
würde, wenn er auf den abbildungsfreien Bereich
ausgerichtet ist, kann die vorstehend beschriebene Synchronisierung
nicht durchgeführt werden. Aus diesem Grund wird
bei der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform die Laserleistung
auf einen Pegel F 1 eingestellt, welcher für eine
Bildbelichtung während eines Zeitabschnitts erforderlich
ist, in welcher der Laserstrahl auf den Abbildungsbereich
gerichtet ist, welcher die vorherbestimmte Breite W des
Spiegels 120 festgelegt ist, und die Laserleistung auf einen
niedrigeren Pegel F 2 während eines Zeitabschnitts T heruntergesetzt
wird, bei welchem der Laserstrahl auf den abbildungsfreien
Bereich gerichtet ist. Dieser Zeitabschnitt T wird so
festgelegt, daß der während dieses Zeitabschnitts T abgegebene
Laserstrahl auf den Spiegel 130 auftrifft, und folglich
dessen zeitliche Steuerung vorher in der Phasensynchronisierschaltung
132 eingestellt ist. Wenn der Laserstrahl durch
den Synchronisiersensor 131 festgestellt wird, wird das die
Synchronisierung feststellende Signal P 2 zu diesem Zeitpunkt
erzeugt, und die Laserdiode LD wird entsprechend diesem Signal
abgeschaltet.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Pegel
F 2 des die Synchronisierung feststellenden Laserstrahls
aus den nachstehend angeführten Gründen niedriger als der
Lichtpegel F 1 des Bildbelichtungs-Laserstrahls eingestellt.
Das heißt, wenn der von dem Laserstrahl 119 abgelenkte Laserstrahl
immer den Lichtpegel F 1 haben müßte, würde der abgelenkte
Laserstrahl, wenn der abbildungsfreie Bereich abgetastet
wird, auf andere Elemente als den Spiegel 120 auftreffen,
wodurch es zu difusen Reflexion oder zu einer Lichtstreuung
kommen würde. Dieses gestreute Licht könnte dann
über den Spiegel 120 auf das photoempfindliche Teil 103
(Fig. 16) geleitet werden, so daß das gestreute Licht auch
auf den Abbildungsbereich auftreffen könnte. Hierdurch könnten
dann unerwünschte Bilder, wie weiße Streifen erzeugt und
beispielsweise einem gewünschten Bild überlagert werden.
Wenn jedoch der Lichtpegel F 2 wie in der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform auf einem niedrigen Pegel gehalten
wird, kann die Wirkung solchen gestreuten Lichts wesentlich
gemindert werden. Aus diesem Grund wird der Lichtpegel F 2
des fühlendenLaserstrahls vorzugsweise auf einen Minimalwert
eingestellt, welcher dann mittels des Synchronfühlers 131
festgestellt werden kann.
Anhand von Fig. 23 bis 26 wird noch eine weitere Ausführungsform
der Erfindung beschrieben, welche sich sich auf das
Synchronisiersignal erzeugende Photodetektoreinrichtung in
einem Laserstrahl-Abtastsystem bezieht, um ein Bild mittels
eines Laserstrahls zu erzeugen. Wie eingangs unter Bezugnahme
auf Fig. 27 beschrieben ist, weist das übliche herkömmliche
Laserstrahl-Abtastsystem die eine Synchronisierung
feststellende Einrichtung 212 mit dem lichtaufnehmenden Element
213 auf, welche ein horizontales Synchronisiersignal
bei Feststellen des Laserstrahls durch das lichtaufnehmende
Element 213 erzeugt. Da jedoch in diesem Fall die lichtaufnehmende
Oberfläche des lichtaufnehmenden Elements 213 reflektierend
ausgebildet ist, wird der auf das lichtaufnehmende
Element 213 auftreffende Laserstrahl zum Teil reflektiert.
Wenn folglich die lichtaufnehmende Oberfläche senkrecht zu
der Richtung des einfallenden Strahls ausgerichtet sein würde,
würde der reflektierte Laserstrahl denselben Weg wie der
einfallende Laserstrahl zurückverfolgen, und würde folglich
durch den Spiegel 211 und dann durch die f R-Linse 206 reflektiert
werden, und so auf die photoempfindliche Oberfläche
209 ausgerichtet werden. Wegen der Toleranzen beim Montierenden
des lichtempfangenden Elements kann der reflektierte
Strahl in einer Richtung fortschreiten, welche zu
dem Spiegel 211 führt, wie durch die gestrichelte Linie angezeigt
ist. In diesem Fall würde der reflektierte Strahl
auf die photoempfindliche Oberfläche 209 auftreffen, wenn
er auf den Spiegel 207 auftrifft. Dies ist unerwünscht, da
ein derartiger reflektierter Laserstrahl unerwünschte weiße
Streifen auf dem sich ergebenden Bild hervorrufen würde, so
daß die Qualität eines solchen Bildes verschlechtert würde.
Durcheine weitere Ausführungsform der Erfindung werden die
vorstehend beschriebenen Nachteile gelöst und es ist eine
eine Synchronisierung feststellende Photodetektoreinrichtung
geschaffen, welche im Aufbau einfach ist und verhindern kann,
daß der reflektierte Strahl von dem lichtaufnehmenden
Element unerwünschte Bilder, wie weiße streifen erzeugt.
Hierzu ist gemäß der Erfindung die lichtaufnehmende Oberfläche
eines lichtaufnehmenden Elements in einem Photodetektor
unter einem vorherbestimmten Winkel bezüglich einer Ebene
angeordnet, welche senkrecht zu dem einfallenden Laserstrahl
ist, so daß der reflektierte Laserstrahl weder direkt noch
indirekt durch eine Reflexion an einem reflektierenden
Spiegel auf eine Abbildungsfläche auftreffen kann.
In Fig. 23 ist eine ein Synchronisiersignal erzeugende Photodetektoreinrichtung
9 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Die weidergegebene Photodetektoreinrichtung
eignet sich für das in Fig. 27 dargestellte Laserstrahl-
Abtastsystem. In Fig. 23 weist die Einrichtung ein
photoaufnehmendes Element 230 auf, das mit seiner Rückseite
fest an einer Halterungsfläche 215 angebracht ist, welche im
Inneren eines zylindrischen Tragteils 214 festgelegt ist.
Ein Zwischenring 216 ist fest an der Vorderseite des Tragteils
214 angebracht, und eine Zylinderlinse 217 ist am vorderen
Ende des Zwischenringe 216 befestigt. Wie in Fig. 24 dargestellt,
sind zwei Anschlüsse 213 a an der Rückseite des lichtaufnehmenden
Elements 213 ausgebildet. Nachdem das lichtaufnehmende
Element 213 fest an dem Tragteil 214 angebracht
ist, werden die beiden Anschlüsse 213 a mit einer gedruckten
Schaltungsplatte 218 verlötet.
Wie in Fig. 23 dargestellt, ist in dieser Ausführungsform
die Halterungsfläche 215 für das lichtaufnehmende Element
als eine schräge Fläche festgelegt, welche unter einem vorherbestimmten
Winkel bezüglich einer Ebene geneigt ist, welche
senkrecht zu der Einfallsrichtung des Laserstrahls 202 a
ist. Folglich ist die lichtaufnehmende Oberfläche des lichtaufnehmenden
Elements 213, welche mit seiner Rückseite an
der schrägen Fläche angebracht ist, ebenfalls zu der Ebene
geneigt, welche senkrecht zu dem einfallenden Laserstrahl
202 a verläuft. Folglich verläuft der reflektierte Laserstrahl
von der lichtaufnehmenden Oberfläche aus in einer Richtung
unter einem vorher bestimmten Winkel bezüglich des einfallenden
Laserstrahls 202 a, wie durch die gestrichelte Linie in
Fig. 23 angezeigt ist. Das Tragteil 214 ist so angeordnet,
daß der reflektierte Laserstrahl 219 nicht auf einen der
Spiegel 211 oder 207 auftrifft. Andererseits kann, wie in
Fig. 25 dargestellt ist, das lichtaufnehmende Element 213
in dem Halteteil 214 so vorgesehen werden, daß es senkrecht
bezüglich der Längsachse des zylindrischen tragteils 214
verläuft; in diesem Fall muß das Halteteil 214 mit seiner
Längsachse geneigt bezüglich des einfallenden Laserstrahls
202 a angeordnet werden. Wenn bei einer weiteren Ausführungsform
das lichtaufnehmende Element 213 unmittelbar an der gedruckten
Schaltungsplatte 218 angebracht ist, ohne daß das
Halteteil 216 vorgesehen ist, braucht das lichtaufnehmende
Element 213 an der gedruckten Schaltungsplatte 218 nur so angeordnet
werden, daß seine lichtaufnehmende Fläche bezüglich
der Ebene geneigt ist, welche zu dem einfallenden Lichtstrahl
senkrecht ist.
Da jedoch der zur Feststellung einer Synchronisation vorgesehene
Spiegel 211 hinsichtlich seiner Fläche klein ist und
die Breite des Spiegels 207 in der Richtung senkrecht zu der
Abtastrichtung klein ist, braucht das lichtaufnehmende Element
213 nur etwas geneigt unter einem Winkel R bezüglich
der Fläche angebracht zu werden, welche senkrecht zu dem
einfallenden Lichtstrahl 202 a ist, wie in Fig. 26 dargestellt
ist, wobei sogar die Toleranzen bezüglich des Anbringungswinkels
des lichtaufnehmenden Elements 213 berücksichtigt
sind, um zu verhindern, daß der reflektierte Laserstrahl
auf diese Spiegel 207 und 211 auftrifft. Die ein
horizontales Synchronisiersignal erzeugende Photodetektoreinrichtung
ist nur erforderlich, um das Vorhandensein eines
reflektierten Strahls von dem Spiegel 211 festzustellen, und
ist nicht erforderlich, um den Lichtwertpegel festzustellen,
so daß sich keine besonderen Schwierigkeiten ergeben, selbst
wenn er bezüglich des einfallenden Lichtswegs, wie oben beschrieben,
geneigt angebracht ist. Empirisch ist festgestellt
worden, daß nichts falsches festgestellt wird, selbst wenn
die lichtaufnehmende Oberfläche unter 45° eingestellt wurde.
Folglich wird die Fühlfunktion nicht nachteilig beeinflußt,
selbst wenn die lichtaufnehmende Oberfläche geneigt eingestellt
ist, um dadurch zu verhindern, daß der reflektierte
laserstrahl auf die Spiegel 211 oder 207 auftrifft.
Bei dem in Fig. 25 dargestellten Aufbau gelangt der reflektierte
Laserstrahl 219, welcher von dem lichtaufnehmenden
Element 213 reflektiert wird, auf eine Ebene, welche durch
Abtasten des von dem Polygonalspiegel abgelenkten Laserstrahls
festgelegt ist. Die sogenannte Vorwärtsrichtung des
reflektierten Laserstrahls sollte jedoch nicht nur auf diese
Richtung beschränkt werden; der reflektierte Laserstrahl kann
sich auch in einer Ebene ausbreiten, welche bezüglich der
Ebene geneigt ist, welche durch den Abtastlaserstrahl festgelegt
ist. Mit anderen Worten, das lichtaufnehmende Element
213 kann auch so angebracht werden, daß es in einer der beiden
X- oder Y-Achsen gedreht ist, wie in Fig. 24 dargestellt
ist. In Fig. 24 ist die Y-Achse eine horizontale Achse, und
die X-Achse verläuft zu der Y-Achse senkrecht; die lichtaufnehmende
Oberfläche des lichtaufnehmenden Elements 213 liegt
dann in einer Ebene, welche durch die X- und Y-Achsen festgelegt
ist.
Claims (31)
1. Abbildungssystem mit Lichtstrahl-Abtastung, gekennzeichnet
durch eine Lichtquelle zum Abgeben einer Anzahl
Lichtstrahlen in Form einer Anordnung, welche bezüglich
einer vorherbestimmten Abtastrichtung geneigt ist;
durch eine Einrichtung, um mit der Anzahl Lichtstrahlen in
einem vorherbestimmten Winkel in der vorherbestimmten Abtastrichtung
abzutasten;
eine Einrichtung, um Bildinformation an die Lichtquelle zu
liefern, damit die Anzahl Lichtstrahlen entsprechend der
Bildinformation moduliert wird;
eine Fühleinrichtung, die angeordnet ist, um zumindest einen
der Anzahl Lichtstrahlen festzustellen, um so ein horizontales
Synchronisiersignal zu erzeugen und
eine Steuereinrichtung, welche auf einen ersten Laserstrahl
unter der Anzahl Laserstrahlen anspricht, welche durch die
Fühleinrichtung festgestellt worden sind, um das Zuführen
der Bildinformation, welche der Anzahl Lichtstrahlen entspricht,
an der Lichtquelle zu steuern.
2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine Speichereinrichtung, um die Bildinformation
zeitweilig zu speichern, wobei die Bildinformation, wenn
sie aus der Speichereinrichtung ausgelesen ist, der Lichtquelle
in Verbindung mit einem vorherbestimmten, durch die
Steuereinrichtung gelieferten Taktsignal zugeführt wird.
3. System nach anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Speichereinrichtung einen Speicher zum Speichern
der Bildinformation und eine Anzahl Schieberegister
aufweist, welche entsprechend geschaltet sind, um die aus
dem Speicher ausgelesene Bildinformation aufzunehmen, und
daß das System eine Verzögerungseinrichtung aufweist, um
das Taktsignal, das an jedes der Anzahl Schieberegister anzulegen
ist, um eine vorherbestimmte Zeitspanne zu verzögern.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtquelle eine Anzahl Laserdioden aufweist,
die in Form einer einzigen Anordnung bezüglich der
vorherbestimmten Abtastrichtung geneigt, angeordnet sind.
5. Lichtstrahl-Abtastsystem, gekennzeichnet
durch
eine Einrichtung zum Erzeugen eines Lichtstrahls;
einen rotierenden Polygonalspiegel, um den Lichtstrahl
jeweils über einen vorherbestimmten Winkel abzulenken;
eine Einrichtung, um den Polygonalspiegel in einer vorherbestimmten
Richtung zu drehen, wobei
der Polygonalspiegel eine Anzahl reflektierender Oberflächen
hat, welche in Umfangsrichtung bezüglich einer rotierenden
Achse des Polygonalspiegels angeordnet sind, wobei
jede der reflektierenden Oberflächen durch eine gewölbte
Fläche mit einem vorherbestimmten Krümmungsradius festgelegt
ist, damit der von dem Polygonalspiegelabgelenkte
Lichtstrahl ohne Zuhilfenahme einer f R-Linse auf einer Abtastfläche
abzutasten ist.
6. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet
durch eine transparent Schicht, die auf jeder der reflektierenden
Oberflächen des Polygonalspiegels ausgebildet ist.
7. System nach anspruch 5, gekennzeichnet
durch eine Steuereinrichtung zum Steuern der Intensität des
Lichtstrahls, wobei die Lichtstrahlintensität durch die
Steuereinrichtung verändert wird.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Intensität des Lichtstrahls in der Abtastrichtung
verändert wird.
9. Lichtstrahl-Ablenkeinrichtung für ein Lichtstrahl-Abtastsystem,
gekennzeichnet durch
eine Lichtquelle zum Abgeben eines Lichtstrahls, welcher
durch Lichtinformation modulierbar ist;
einen rotierenden Polygonalspiegel, um den Lichtstrahl
über einen vorherbestimmten Winkel abzulenken, wobei der
Polygonalspiegel eine Anzahl reflektierender Flächen hat,
die an seinem Umfang bezüglich einer Rotationsachse des
Polygonalspiegels angeordnet sind;
eine Einrichtung, um den Polygonalspiegel in einer vorherbestimmten
Richtung zu drehen, wobei jede der reflektierenden
Oberflächen durch eine gewölbte Oberfläche mit einem
Krümmungsradius (R) festgelegt ist, welcher der folgenden
Beziehung bezüglich eines Drehwinkels (D) des Polygonalspiegels
und eines Ablenkwinkels (2R) des abgelenkten Lichtstrahls
genügt:
wobei A der Radius des größten in den Polygonalspiegel einschreibbaren
Kreises ist, und
eine transparente Schicht, welche auf jeder der reflektierenden
Oberfläche des Polygonalspiegels ausgebildet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet
durch einen auf der transparenten Schicht ausgebildeten
Antireflexbelag.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die gewölbte Oberfläche eine Zylinderfläche
ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die gewölbte Fläche eines sphärische
Fläche ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die transparente Schicht eine Dicke
hat, welche sich in vorherbestimmter Weise als Funktion
des Drehwinkels (D) des Polygonalspiegels ändert.
14. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die transparente Schicht eine Außenfläche
mit einer vorherbestimmten Form hat.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenfläche eine zylindrische
Fläche ist.
16. Einrichtung nach anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenfläche eine sphärische Fläche
ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenfläche eine im wesentlichen
ebene Fläche ist.
18. Laserstrahl-Abtastsystem, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung zum Abgeben eines Laserstrahls, welcher
mittels eines Bildsignals modulierbar ist;
eine Ablenkeinrichtung, um den Laserstrahl über einen vorherbestimmten
Winkel wiederholt auf eine Abtastfläche abzulenken;
eine erste Einrichtung, um ein erstes Signal festzulegen,
um dadurch einen Intensitätspegel des abgegebenen Laserstrahls
festzulegen und um den festgestellten Intensitätspegel
mit einem vorherbestimmten Bezugspegel zu vergleichen;
eine zweite Einrichtung zum Erzeugen eines Bildabtast-
Tastsignals, dessen Frequenz sich als Funktion einer Abtastgeschwindigkeit
des Laserstrahls auf der Abtastfläche
ändert, und eines zweiten Signals, welches der Frequenz
des Bildabtasttaktes in einer vorherbestimmten Weise entspricht,
und
eine dritte Einrichtung zum Erzeugen eines dritten Signals
entsprechend den ersten und zweiten Signalen, wobei
das dritte Signal an die den Laserstrahl abgebende Einrichtung
als dessen Ansteuersignal angelegt wird.
19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Einrichtung einen Photodetektor
zum Aufnehmen eines von der emittierenden Einrichtung
abgegebenen Laserstrahls, um ein analoges Fühlsignal
zu erzeugen, eine Vergleichseinrichtung, um das analoge
Fühlsignal mit dem vorherbestimmten Bezugssignal zu vergleichen,
um ein analoges Differenzsignal zu erzeugen, und
einen Zähler aufweist, um das analoge Differenzsignal zu
empfangen, um es in digitale Daten umzusetzen, welchen den
ersten Signalen entsprechen.
20. System nach Anspruch 18, gekennzeichnet
durch eine Aktivierungseinrichtung, um die erste Einrichtung
bei einer vorherbestimmten Frequenz zu aktivieren.
21. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Einrichtung einen D/A-Umsetzer
aufweist, welcher das erste und das zweite Signal
erhält, wobei der D/A-Umsetzer das dritte Signal abgibt,
welches einem Produkt zwischen dem ersten und zweiten Signal
entspricht.
22. Abbildungssystem mit einer Lichtstrahlabtastung,
gekennzeichnet durch
eine Abbildungseinrichtung mit einem Abbildungsbereich
und einem abbildungsfreien Bereich, welche angetrieben
entlang einer ersten vorherbestimmten Richtung bewegbar
ist;
eine Ladeeinrichtung, um die Abbildungseinrichtung gleichförmig
mit einer vorherbestimmten Polarität zu laden,
eine Abtasteinrichtung, um die Abbildungseinrichtung mit
einem mit Bildinformation modulierten Lichtstrahl wiederholt
in einer zweiten Richtung abzutasten, welche zu der
ersten vorherbestimmten Richtung senkrecht verläuft, um
dadurch die gleichförmige Ladung selektiv zu verteilen,
um ein elektrostatisches, latentes Bild auf der Abbildungseinrichtung
zu erzeugen,
und eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Intensitätspegels
des Lichtstrahls, so daß der Lichtstrahl einen
ersten Intensitätspegel hat, solange der Abbildungsbereich
der Abbildungseinrichtung abgetastet wird und einen zweiten
Intensitätspegel hat, der sich von dem ersten Intensitätspegel
unterscheidet, solange der abbildungsfreie Bereich
der Abbildungseinrichtung abgetastet wird.
23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Intensitätspegel höher als
der zweite Intensitätspegel ist.
24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Intensitätspegel einem
Nullpegel entspricht.
25. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung den Intensitätspegel
des Lichtstrahls in der ersten vorherbestimmten Richtung
steuert.
26. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung den Intensitätspegel
des Lichtstrahls in der zweiten vorherbestimmten Richtung
steuert.
27. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abtasteinrichtung eine Lichtquelle
zum Abgeben des Lichtstrahls, eine Ablenkeinrichtung,
um den Lichtstrahl über einen vorherbestimmten Winkel
in der zweiten Richtung wiederholt abzulenken, und eine
Fokussiereinrichtung aufweist, um den abgelenkten Lichtstrahl
auf die Abbildungseinrichtung zu fokussieren.
28. system nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtquelle ein Halbleiterlaser
ist.
29. Lichtstrahl-Abtastsystem, gekennzeichnet
durch
eine Lichtquelle zum Abgeben eines Lichtstrahls;
eine Ablenkeinrichtung, um den Lichtstrahl über einen
vorherbestimmten Ablenkwinkel wiederholt abzulenken;
eine Fokussiereinrichtung, um den abgelenkten Lichtstrahl
auf einer Abtastoberfläche mit einer bilderzeugenden Fläche
zu fokussieren; eine reflektierende Einrichtung, welche
an einem Ende des Ablenkwinkels angeordnet ist, um den von
der Ablenkeinrichtung abgelenkten Lichtstrahl in einer vorherbestimmten
Richtung zu reflektieren, und
eine lichtaufnehmende Einrichtung zum Aufnehmen des von
der reflektierenden Einrichtung reflektierten Lichtstrahls,
wobei die lichtaufnehmende Einrichtung eine lichtaufnehmende
Fläche zum aufnehmen des reflektierten Lichtstrahls
aufweist, und die lichtaufnehmende Fläche so ausgerichtet
ist, daß der Lichtstrahl, wenn er von der lichtaufnehmenden
Fläche reflektiert worden ist, nicht auf die bilderzeugende
Fläche auftrifft.
30. System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet,
daß die lichtaufnehmende Oberfläche unter einem vorherbestimmten
Winkel bezüglich eines Einfallswinkels des
reflektierten, auf die lichtaufnehmende Fläche auftreffenden
Lichtstrahls geneigt ist.
31. System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet,
daß die reflektierende Einrichtung an einem Startende
des Reflexionswinkels angeordnet ist, an welchem die
Ablenkung des Lichtstrahls beginnt.
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