DE4024463A1 - Einrichtung zum feststellen einer laserstrahl-abtastposition - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Feststellen einer Laserstrahl-Abtastposition gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft insbesondere eine Einrichtung zum Feststellen einer Laserstrahl-Abtastposition, um einen Druckzeitpunkt entsprechend einem Ausgangssignal eines Strahl­ detektors zu bestimmen, welcher auf dem Durchgang eines La­ serstrahls anspricht.

Ein Laserstrahldrucker, welcher heute in großem Umfang benutzt wird, hat einen Photodetektor, wie eine Photodiode, um eine Schreibstartposition in der Hauptabtastrichtung zu bestimmen, und er bestimmt sie mit Hilfe einer positiv ver­ laufenden Flanke des Ausgangssignals des Photodetektors als Bezugsgröße. Die Schwierigkeit bei einem solchen Drucker be­ steht darin, daß, wenn die Laserleistung geändert wird, was oft mit Absicht getan wird, um Änderungen in Prozeß­ bedingungen auszugleichen, die Schreibstartposition ver­ schoben wird. Um diese Schwierigkeit auszuschließen, ist eine Methode vorgeschlagen worden, bei welcher die Pulsbrei­ te eines Ausgangsimpulses eines Photodetektors gezählt wird und eine Schreibstartposition auf der Basis des Zählergeb­ nisses bestimmt wird, wie in der japanischen Patentanmel­ dung Nr. 25 363/1986 beschrieben ist. Andererseits kann die Intensität eines Laserstrahls festgestellt werden und an eine Wellenform-Bildungsschaltung rückgekoppelt werden, wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2 33 614/1985 beschrie­ ben ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß Impulse, welche eine Schreibstartposition anzeigen, entsprechend einer fest gestellten Intensität eines Laserstrahls erzeugt werden, wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. 49 962/ 1983 dargestellt und beschrieben ist. Jedoch kann bei der zuerst erwähnten Methode, bei welcher die lmpulsbreite ge­ zählt wird, keine zufriedenstellende Genauigkeit erhalten werden, wenn nicht ein Zähltakt eine Frequenz hat, welche hoch genug ist, um bezüglich der Schreibfehler in einem zu­ lässigen Bereich zu liegen. Die an zweiter Stelle erwähnte Methode mit einer Intensitäts-Rückkopplung hat den Nach­ teil, daß eine zusätzliche Zeitspanne benötigt wird, um die Intensität eines Laserstrahls festzustellen, und daß die Schaltung kompliziert wird. Die an dritter Stelle er­ wähnte Methode, bei welcher Impulse erzeugt werden, wird stark von einer integrierenden Schaltung beeinflußt und ist im Aufbau ebenfalls kompliziert.

Bei einem Laserdrucker, einem Digitalkopierer oder einer ähnlichen Bildaufzeichnungseinrichtung, die mit einer strahl­ förmigen Lichtquelle arbeiten, ist es in der Praxis allge­ mein üblich, Bilderzeugungsbedingungen auf einer Gerätety­ pen-Basis zum Verschiffungszeitpunkt zu fixieren. Die Bild­ erzeugungsbedingungen schließen Bilderzeugungsgeschwindig­ keiten und Vergrößerungs-Änderungsverhältnisse ein (welche die Type betreffen, bei welcher eine Vergrößerung durch Än­ dern der Frequenz eines Videotaktes geändert wird). Es wird jedoch oft gewünscht, unter demselben Gerätetyp Bilderzeu­ gungsbedingungen zu ändern, um die Anzahl an Aufzeichnungen zu ändern, oder um die Videofrequenz oder die Strahlabtast­ geschwindigkeit zu ändern, um dadurch die Vergrößerung zu ändern. In einem solchen Fall ist eine Korrektur erforder­ lich, da sich beispielsweise die Empfindlichkeit eines pho­ toleitfähigen Elements infolge von Alterung ändert, obwohl die Bilderzeugungsbedingungen festgelegt sein können. Unter den verschiedenen Bilderzeugungsbedingungen kann die Inten­ sität eines Abtaststrahls wirksam kompensiert werden.

Um eine Schreibstartposition genau zu bestimmen, ist es üblich gewesen, einen Strahldetektor an einer Abtastzeile vorzusehen. Das Ausgangssignal des Strahldetektors wird verstärkt und wellengeformt, um als ein Synchronisierimpuls zu dienen, so daß die Schreibstartposition auf der Basis des Synchronisierimpulses bestimmt wird. Jedoch wird durch eine Änderung in der Laserleistung ein Fehler bezüglich der Schreibstartposition eingebracht. Die Verschiebung der Schreibstartposition fällt nicht auf, solange ein Bild monochromatisch ist. Bei einer Bildaufzeichnungseinrich­ tung, welche mit einer Anzahl Strahlen arbeitet und daher eine Anzahl Strahldetektoren hat, kommt es bei jedem der Strahlen zu einem Fehler in der Schreibstartposition. Ins­ besondere wenn eine Anzahl Farben aufeinandergedruckt wer­ den, um ein zusammengesetztes Farbbild zu erzeugen, wird die Bildqualität infolge einer Farbdifferenz in kritischer Weise herabgesetzt.

Gemäß der Erfindung soll daher eine Einrichtung zum Fest­ stellen einer Laserstrahl-Abtastposition geschaffen werden, mit welcher hochqualitative Bilder ohne irgendwelche Schreib­ startpositions-Fehler sicher und zuverlässig erzeugt werden können. Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Einrichtung zum Feststellen einer Laserstrahl-Abtastposition nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 4 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des jeweiligen Anspruchs erreicht. Vor­ teilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der auf einen der beiden Ansprüche unmittelbar oder mittelbar rückbezo­ genen Unteransprüche.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeich­ nungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Einrichtung zum Fest­ stellen einer Laserstrahl-Abtastposition gemäß der Erfindung;

Fig. 2 schematisch ein Blockdiagramm eines Laserdruckers, in welchem die Erfindung anwendbar ist;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer spezifischen Ausführung einer in dem Drucker der Fig. 2 vorgesehenen Steuereinheit;

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Schaltung, welche variabel ein Bezugssignal entsprechend von extern hergelei­ teten Ausgangsstrahldaten setzt;

Fig. 5 schematisch ein Blockdiagramm einer spezifischen Ausführung einer Strahlausgang-Einstelleinrichtung;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Laser­ strahldruckers;

Fig. 7 ein Diagramm, das eine spezifische Ausführung einer Einrichtung zum Feststellen einer Laser­ strahl-Abtastposition wiedergibt;

Fig. 8 ein der Fig. 7 zugeordnetes Zeitdiagramm;

Fig. 9 einen Graphen, in welchem eine spezielle Bezie­ hung zwischen der Intensität eines Laserstrahls und der Impulsbreite wiedergegeben ist;

Fig. 10 und 11 schematische Ansichten einer speziellen Ausführung eines Farbdruckers;

Fig. 12 eine Ansicht einer weiteren speziellen Ausfüh­ rung eines Farbdruckers;

Fig. 13 schematisch ein Blockdiagramm einer spezifischen Ausführung einer Druckstartzeitpunkt-Änderungs­ einrichtung;

Fig. 14 schematisch ein Blockdiagramm einer weiteren Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 15 ein Diagramm, in welchem eine spezielle Ausfüh­ rung einer Strahlfeststelleinrichtung in der Ausführungsform der Fig. 14 wiedergegeben ist;

Fig. 16 ein der Fig. 8 entsprechendes Zeitdiagramm, welches der Fig. 15 zugeordnet ist;

Fig. 17 ein Blockdiagramm, das schematisch noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 18 ein Blockdiagramm einer speziellen Ausführung einer Druckzeitpunkt-Änderungseinrichtung;

Fig. 19 ein Blockdiagramm noch einer weiteren Ausfüh­ rungsform der Erfindung;

Fig. 20 ein Blockdiagramm einer speziellen Ausführung einer Strahlfeststelleinrichtung in der Aus­ führungsform der Fig. 19, und

Fig. 21 ein den Fig. 8 und 16 entsprechendes Zeitdia­ gramm, welches der Fig. 20 zugeordnet ist.

In Fig. 1 ist eine Fühl- oder Feststelleinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, welche einen Halbleiterlaser 1, eine Strahlfühleinrichtung 2, eine Druckstartzeitpunkt- Änderungseinrichtung 3, einen Oszillator 4, einen Auf-/Ab­ wärtszähler 5, einen Digital-Analog-(DA-)Umsetzer 6, eine Strahlausgang-Einstelleinrichtung 7, eine Laseransteuerein­ heit 8, einen Photodetektor 9, eine Flankenfühlschaltung 10, einen Verstärker 11, einen Vergleicher 12, D-Flip-Flops 13 und 14, ein NOR-Glied 15 und ein JK-Flip-Flop 16 auf­ weist. Zum besseren Verständnis der dargestellten Ausfüh­ rungsform wird ein spezielles System zum Steuern des Laser­ strahlausgangs und ein spezielles Verfahren zum Ändern einer Laserleistung beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine spezielle Ausführung eines Laserdruckers, bei welchem die Erfindung anwendbar ist. In Fig. 2 wird ein Laserstrahl, welcher von einem Halbleiter-Laser 1 ab­ gegeben wird, durch eine Kollimatorlinse 17 gebündelt, durch eine optische Abtasteinheit 18 abgelenkt, welche durch einen rotierenden Polygonalspiegel gebildet ist, und dann durch eine f-R-Linsenanordnung 20 auf der geladenen Oberfläche eines photoleitfähigen Elements 21 fokussiert. Wenn die Abtasteinheit 18 gedreht wird, tastet der Licht­ fleck auf dem photoleitfähigen Element 21 durch ein Hin- und Hergehen das Element 21 in der Hauptabtastrichtung ab, wie durch einen Pfeil x angezeigt ist. Gleichzeitig wird das photoleitfähige Element 21 gedreht, um dadurch eine Unterabtastung zu bewirken. Ein Photodetektor 22 ist au­ ßerhalb eines vorherbestimmten Informations-Schreibbereichs angeordnet, wie in der axialen Richtung des photoleitfä­ higen Elements 21 zu sehen ist. Durch Feststellen des durch die Abtasteinheit 18 abgelenkten Laserstrahls erzeugt der Photodetektor 22 ein Synchronisiersignal, d.h. ein Zeilen­ synchronisiersignal LSYNC. Eine Signalverarbeitungsschal­ tung 23 legt ein Informationssignal oder Videodaten an eine Laseransteuereinheit 8 zu ganz bestimmten Zeitpunkten ent­ sprechend den Synchronisiersignalen an, welche von dem Pho­ todektor 22 aus zugeführt worden sind.

Die Laseransteuereinheit 8 steuert den Laser 1 entsprechend dem Informationssignal von der Signalverarbeitungsschaltung 23 an. Folglich tastet ein durch das Informationssignal modulierter Laserstrahl das photoleitfähige Element 21 ab, um darauf elektrostatisch ein latentes Bild zu erzeugen. Das latente Bild wird mittels einer nicht dargestellten Entwicklungseinheit entwickelt, und dann durch eine eben­ falls nicht dargestellte Bildübertragungseinheit an ein Blatt Papier oder ein ähnliches Medium übertragen.

Ein Laserstrahl, der nach rückwärts von dem Laser 1 ab­ gegeben wird, trifft auf einen Photodetektor 9 auf und da­ durch wird seine Intensität festgestellt. Eine Steuerein­ heit 19 steuert die Laseransteuereinheit entsprechend einem Ausgangssignal von dem Photodetektor 9 in entsprechender Weise, um den Ausgangsstrahl des Lasers 1 konstant zu hal­ ten. Ein Feststellen der Intensität des nach rückwärts ab­ gegebenen Laserstrahls mit Hilfe des Photodetektors 9 ist vorteilhaft gegenüber einem Steuern eines Teils eines Strahls, welcher nach vorwärts auf einen Photodetektor auftrifft, da dadurch die Intensität des tatsächlich verfügbaren Strahls geringer wird.

Fig. 3 zeigt eine spezielle Ausführung der Steuerschaltung 19. Wenn ein Zeitsignals T₁ zum Starten eines Abgabe-Steuer­ vorgangs eintrifft, wird ein JK-Flip-Flop 16 gelöscht, wo­ durch dessen Ausgang auf einen niedrigen Pegel oder "L" geschaltet wird, und wodurch dann ein Auf-/Abwärts-Zähler 5 freigegeben wird. Der Ausgang eines Vergleichers 12 wird durch ein D-Flip-Flop 13 entsprechend einem von einem Oszilla­ tor 4 zugeführten Takt gehalten. Der Ausgang des D-Flip- Flops 13 wird seinerseits als ein Zählsignal an den Zäh­ ler 5 angelegt, wodurch der Zählbetrieb des Zählers 5 ge­ steuert wird. Gleichzeitig wird der Ausgang des D-Flip- Flops 13 durch ein D-Flip-Flop 14 entsprechend dem Takt von dem Oszillator 4 gehalten. Ein nicht-invertierender Ausgang des D-Flip-Flops 13 und der invertierende Ausgang des D- Flip-Flops 14 werden an einem NOR-Glied 14 verknüpft. Das JK-Flip-Flop 16 wird durch einen Ausgang des NOR-Glieds 15 eingestellt.

Das Ausgangssignal des Photodetektors 9, welches die Inten­ sität des auffallenden Strahls darstellt, wird mittels ei­ nes Verstärkers 11 verstärkt und dann durch den Vergleicher 12 mit einer Bezugsspannung Vref verglichen. Basierend auf dem Vergleichsergebnis erzeugt der Vergleicher 12 ein Sig­ nal mit hohem oder niedrigem Pegel. Wenn nunmehr das Aus­ gangssignal des Vergleichers 12 auf einem hohen Pegel liegt, d. h. das Ausgangssignal des Lasers 1 höher als die Bezugs­ spannung Vref ist, dann wird der durch das Zeitsignal T₁ freigegebene Zähler 5 durch das auf hohem Pegel liegende Ausgangssignal des D-Flip-Flops 13 in einen Abwärtszähl­ mode gebracht. Das Ausgangssignal des Zählers 5 wird dann durch einen DA-Umsetzer 6 in ein analoges Signal umgewan­ delt, so daß der Strom, welcher von der Laseransteuerein­ heit 8 dem Laser 1 zuzuführen ist, entsprechend dem analo­ gen Signal geändert wird. In diesem Fall wird daher der Treiberstrom zum Ansteuern des Lasers 1 verringert, wo­ durch die Ausgangsspannung des Verstärkers 11 erniedrigt wird. Bei dem Schalten des Ausgangs des Vergleichers 12 von einem hohen auf einen niedrigen Pegel, geht der Aus­ gang des D-Flip-Flops 13 auf niedrig, wodurch dann das NOR-Glied 19 ein Ausgangssignal mit hohem Pegel erzeugt. Folglich wird das JK-Flip-Flop 16 gesetzt, um zu verhin­ dern, daß der Auf-Abwärts-Zähler 5 arbeitet.

Nunmehr soll der Zähler 5 durch das Zeitsignal T₁ freigege­ ben werden, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 12 einen niedrigen Pegel hat, d. h. wenn der Ausgangswert des Lasers niedriger als die Bezugsspannung Vref ist. Durch den niedrigpegeligen Ausgang des D-Flip-Flops 13 wird dann der Zähler 5 in einen Aufwärtszählmode gebracht. Der Ausgang des Zählers 5 wird dann durch den DA-Umsetzer 6 in ein analoges Signal umgesetzt, und der Strom, welcher von der Laseransteuereinheit 8 dem Laser 1 zuzuführen ist, wird ent­ sprechend dem analogen Signal geändert. In diesem Fall wird daher der Lasertreiberstrom und folglich die Ausgangsspan­ nung des Verstärkers 11 erhöht. Sobald der Ausgang des Verstärkers 12 hoch geht, geht auch der Ausgang des D-Flip- Flops 13 hoch mit dem Ergebnis, daß der Zähler 5 in dem Abwärtszählmode betreibbar ist. Da in diesem Fall der Aus­ gang des NOR-Glieds 15 auf einem niedrigen Pegel verbleibt und das JK-Flip-Flop 16 nicht eingestellt wird, bleibt der Zähler 5 in dem freigegebenen Zustand. Insbesondere wird der Zähler 5 nicht gesperrt, wenn der Ausgang des Lasers 1 über die Bezugsspannung Vref angestiegen ist, und wird nicht gesperrt, wenn er unter den Bezugspegel Vref ver­ ringert wird. Hierdurch wird dann mit Erfolg der Laser­ treiberstrom konstant gehalten.

Umgekehrt kann eine Anordnung so ausgelegt sein, daß der Auf-/Abwärtszähler 5 nicht gesperrt wird, wenn der Aus­ gang des Lasers 1 unter die Bezugsspannung Vref abgenommen hat, und nicht gesperrt wird, wenn er über die Bezugsspan­ nung Vref hinaus angestiegen ist. Auch in diesem Fall wird der Lasertreiberstrom mit Erfolg konstant gehalten. lns­ besondere spielen in Fig. 3 die Schaltungselemente, welche von einer strichpunktierten Linie 10 umgeben sind, die Rolle einer Flankenfühlschaltung, welche den Auf Abwärts-Zähler 5 durch Feststellen der Änderung des Ausgangssignals des Ver­ gleichers 12 freigibt oder nicht freigibt. Wie vorstehend ausgeführt, wird der Ausgangsstrahl des Lasers 1 entsprechend gesteuert, damit die Ausgangsspannung des Verstärkers 11 mit der Bezugsspannung Vref als einem Bezugswert konstant gehalten wird. (Der Ausgangsstrahl ist somit immer konstant gehalten).

Eine derartige Ausgangssteuereinrichtung mit einem Zähler und einem DA-Umsetzer ist beispielsweise in den japani­ schen Patentanmeldungen Nr. 1 71 863/1985, 1 74 786/1986 und 1 74 787/1986 beschrieben.

Die vorstehend beschriebene Strahlabgabe-Steuereinrichtung hat den Photodetektor 22 und den Vergleicher 12, um den Ausgangswert des Photodetektors 22 und das Bezugssignal Vref zu vergleichen, und steuert die Strahlabgabe entspre­ chend dem Ausgangswert des Vergleichers 12. Mit dieser Art Steuereinrichtung steht die folgende Prozedur zum Ändern der Laserleistung zur Verfügung. Kurz gesagt, die Prozedur, welche noch beschrieben wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das an den Vergleicher 12 angelegte Bezugssignal Vref auf der Basis von extern hergeleiteten Strahlabgabedaten veränderlich ist.

Fig. 4 zeigt eine spezielle Schaltungsanordnung zum Durch­ führen der vorstehend skizzierten Prozedur. In den verschie­ denen Figuren sind ähnliche bzw. einander entsprechende Ele­ mente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher der Einfachheit halber nicht mehr beschrieben. Der Ausgangsstrahl des Lasers 1 ist der Ausgangsstrahl, welcher anliegt, wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 11 mit dem Bezugssignal Vref übereinstimmt, wie vorher bereits ausge­ führt ist. Daher bewirkt in der speziellen Anordnung, welche vorher anhand von Fig. 3 beschrieben worden ist, ein Anstei­ gen in dem Bezugssignal Vref ein Ansteigen des Ausgangsstrahls des Lasers 1, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers 11 mit dem Bezugssignal Vref ansteigt. Umgekehrt bewirkt eine Abnahme in dem Bezugssignal Vref ein Abnehmen des Ausgangs­ strahls des Lasers 1, so daß der Ausgang des Verstärkers 11 mit dem Bezugssignal Vref abnimmt. Obwohl die extern her­ geleiteten Ausgangsstrahldaten, (die beispielsweise von einer Steuereinheit in einem Drucker oder von einem Bildpro­ zessor zugeführt worden sind) entweder analog oder digital sein können, sind digitale Daten leichter zu behandeln als analoge Daten. Beispielsweise sind digitale Daten weniger empfindlich bezüglich Rauschen und können leichter behan­ delt und gehalten werden als analoge Daten. Bei digitalen Daten ist entweder ein paralleler oder ein serieller Eingang einer Anzahl Bits anwendbar. Die Ausgangsstrahldaten werden durch eine Ausgangsstrahl-Einstelleinrichtung 7 gehalten (oder können nicht in dem Fall gehalten werden, daß der Ausgangsstrahl immer geändert wird), um ein ihm zugeordnetes Bezugssignal Vref einzustellen. Dieses Bezugssignal Vref wird an den Vergleicher 12 angelegt.

Fig. 5 zeigt eine spezielle Ausführung der Ausgangsstrahl- Einstelleinrichtung 7. Wie dargestellt, werden n Bit-Aus­ gangsstrahldaten PDATA an eine Halteschaltung 24 von außen her syhnchron mit einem Abtastsignal STRB an eine Halte­ schaltung 25 angelegt und durch diese gehalten. Die Daten PDATA werden von der Halteschaltung 24 einem DA-Umsetzer 25 zugeführt. Der DA-Umsetzer 25 soll ein Stromabgabetyp, wie HA 17008 sein; n ist "8". Der DA-Umsetzer 25 liefert einen Strom i über einen Ausgangsanschluß I₀ gemäß dem Ausgangssignal der Halteschaltung 24. Wenn der Vergleicher 12 als ein Universal-Spannungsvergleicher ausgeführt ist, wie beispielsweise LM311, erzeugt ein Verstärker 24 ein Be­ zugssignals Vref=ir auf der Basis eines Widerstands r.

Außerdem ist der Ausgangswert i des DA-Umsetzers 25, wenn die Daten PDATA den Maximalwert haben, durch einen Wider­ stand VR zu ändern. Durch eine entsprechende Wahl des Widerstands VR kann das Bezugssignal Vref auf einen ge­ wünschten veränderlichen Bereich begrenzt werden. Anderer­ seits kann die Ausgangsstrahl-Einstelleinrichtung 7 nur durch Halteglied 24 ausgeführt sein, wenn der Vergleicher 12 ein digitaler Vergleicher ist. Wenn die Ausgangsstrahl­ daten in Form eines analogen Signals vorliegen, kann die in Fig. 5 dargestellte Ausgangsstrahl-Einstelleinrichtung 7 durch eine analoge Abtast- und Halteschaltung ersetzt werden, welche an sich üblich ist.

In Fig. 6 ist schematisch ein Laserdrucker dargestellt, anhand welchem ein Verfahren zum Einstellen der Schreib­ startposition eines Laserdruckers beschrieben wird. Um die Schreibstartposition überall in den Zeilen (der Hauptab­ tastrichtung) konstant zu halten, ist es in der Praxis üblich, eine PIN-Photodiode oder eine ähnliche Strahlfühl­ einrichtung 27 zu benutzen. ln einer Vorabtaststufe, welche einer Bildaufzeichnung vorausgeht, erzeugt die Strahlfühl- bzw. -Feststelleinrichtung 27 ein Signal beim Fühlen bzw. Feststellen des Eintreffens eines Laserstrahls an einer ganz bestimmten Stelle. Nachdem die Strahlfühleinrichtung 27 ein solches Ausgangssignal erzeugt hat, beginnt der La­ serstrahl nach Verstreichen einer vorherbestimmten Zeit­ spanne (die in Form eines Videotaktes gezählt wird) ein Bild auf der photoleitfähigen Trommel 32 aufzuzeichnen. In Fig. 6 lenkt ein Spiegel den Laserstrahl in Richtung der Strahlfühleinrichtung 27.

In dem in Fig. 6 dargestellten Laserdrucker wird ein Laser­ strahl von einem Laser 30 durch einen rotierenden Polygo­ nalspiegel 31 oder beispielsweise einen Galvano-Spiegel auf eine Linse 28 gelenkt und wird dann durch die Linse 28 auf eine photoleitfähige Trommel 32 fokussiert, um die Trommel 32 in deren axialen Richtung abzutasten. Der Laser­ strahl ist dann durch ein Signal moduliert worden, welches Text und/oder grafische Daten darstellt. Während ein solcher Laserstrahl wiederholt dieselbe Zeile auf der Oberfläche der Trommel 32 in deren Axialrichtung abtastet, wird die Trommel 32 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit gedreht. Folglich werden Text- und/oder grafische Daten auf der Ober­ fläche der Trommel 32 auf einer Raster-Abtastbasis ausgebil­ det. Eine Voraussetzung hierfür ist, daß der Zeitpunkt zum Starten einer Abtastung immer genau festgestellt wird, da die Modulation durch Fühlen bzw. Feststellen eines solchen Zeitpunkts bei jeder Abtastung bewirkt wird. Mit herkömm­ lichen Verfahren kann jedoch der Abtaststartzeitpunkt nicht genau festgestellt werden, wenn sich die lntensität des Laserstrahls ändert, so daß Bilder in aufeinanderfolgenden Abtastzeilen voneinander abweichen. Vor kurzem ist ein Ver­ fahren vorgeschlagen worden, bei welchem ein monostabiler Multivibrator verwendet wird, um die Fehler in dem Abtast­ startzeitpunkt auszugleichen, welche Änderungen in der In­ tensität des Laserstrahls zuzuschreiben sind. Selbst mit einer solchen Maßnahme können die Fehler nicht genau aus­ geglichen werden, da die Maximalspannung des Ausgangs eines Photodetektors in der lmpulsbreiten-Einstellperiode nicht immer dieselbe ist, d. h. sich wahrscheinlich mit den Auftreffbedingungen des Laserstrahls auf einem Photodetek­ tor ändert.

In Fig. 7 ist eine der herkömmlichen Einrichtungen zum Be­ stellen der Abtastposition eines Laserstrahls dargestellt. In Fig. 7 sind eine PIN-Photodiode 34, ein Signalverstär­ kungsabschnitt 33 und ein Wellenformungsabschnitt 35 darge­ stellt. Die PIN-Photodiode 34 wandelt die Intensität eines auftreffenden Laserstrahls in ein elektrisches Signal um. Der Signalverstärkungsabschnitt 33 verstärkt das Ausgangs­ signal der Photodiode 34, während der Wellenformungsab­ schnitt 35 die Wellenform des verstärkten Signals formt. Der Druckstartzeitpunkt wird auf der Basis eines Ausgangs­ signals eines Zählers festgesetzt, welcher ein Zählen ent­ sprechend einer positiv oder negativ verlaufenden Flanke des Ausgangssignals der Wellenformungsschaltung 35 startet, obwohl dies hier nicht im einzelnen dargestellt oder be­ schrieben ist.

Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm, in welchem Signale wiedergegeben sind, welche an in Fig. 7 dargestellten Punkten A und B an­ liegen. In Fig. 8 ist mit a die Schwellenwertspannung des Wellenformungsabschnitts 35 bezeichnet. Insbesondere wenn der Laserstrahl nicht stark ist, ändern sich die Signale an den Punkten A und B, wie in einem Teil 1 angezeigt ist; wenn der Laserstrahl kräftig ist, ändern sich die Signale, wie in einem Teil 2 angezeigt ist. Wie dargestellt, haben die Signale A und B jeweils eine größere Impulsbreite in dem Teil 2 als in dem Teil 1.

Ein Graph in Fig. 9 zeigt eine spezifische Beziehung zwi­ schen der Intensität eines Laserstrahls und der Impulsbreite. Das in Fig. 8 dargestellte Signal B soll eine Impulsbreite t₁ und t₂ haben; die Mitte des Laserstrahls geht dann durch die Mitte der PIN-Photodiode 34 zu einem Zeitpunkt t₁/2 oder t₂/2 hindurch. Die Zeiten t₁/2 und t₂/2 stimmen miteinander überein, wie experimentell überprüft wurde. Wenn sich folg­ lich die Intensität des Laserstrahls ändert, wird die Im­ pulsbreite größer, wie durch t₂ von B in dem Teil 2 darge­ stellt ist, d. h. t₂=Δt+t₁+Δt. Der Zähler soll nun mit dem Zählen an der positiven Flanke des Signals B be­ ginnen. Wenn dann der Laserstrahl intensiv ist (B, 2), liegt der Druckstartzeitpunkt um Δt früher als wenn der Laserstrahl nicht stark ist (B, 1).

Wie vorstehend ausgeführt, würde ein Ändern der Laserlei­ stung entsprechend einer Änderung in den Prozeßbedingungen für den Ausgleichsvorgang die Schreibstartposition etwas verschieben. Das Verschieben des Schreibstartzeitpunkts hat einen kritischen Einfluß auf die Bildqualität, wenn dies in einem Laser-Farbdrucker vorkommt, wie nachstehend be­ schrieben wird.

Fig. 10 und 11 sind schematische Ansichten eines Farbdruc­ kers. Im allgemeinen trennt ein Farbdrucker, welcher ein Vollfarbenbild abgeben kann, ein Bild in eine gelbe (Y), eine magentarote (M) und eine zyanblaue (C) Komponente, erhält Signale, welche die einzelnen Farbkomponenten dar­ stellen, über ein entsprechendes Interface, erzeugt mono­ chromatische Y-, M- und C-Bilder entsprechend diesen Sig­ nalen und legt sie dann nacheinander an, um ein Vollfar­ benbild zu erzeugen. Ein derartiger Farbdrucker ist außer mit gelb (Y), magentarot (M) und zyanblau (C) auch mit schwarz (Bk) betreibbar. Es ist beabsichtigt, schwarz abzu­ geben, was einem Schwarzdrucker entspricht, welcher in der Druckindustrie üblich ist. Da eine Farbe, welche durch die drei Farben Y, M und C wiedergegeben worden ist, schwarz (Bk) enthält, was den Äquivalenten von Y, M und C ent­ spricht, kann dieselbe Farbe durch schwarz (Bk) und zwei der Farben Y, M und C gebildet werden.

Ein Entfernen der Äquivalente von Y, M und C, was schwarz (Bk) entspricht, wird im allgemeinen als ein Unterfarb- (undercolor)Entfernen (UCR) bezeichnet, und das ersetzte Schwarz (Bk) ist ein Schwarzdrucker. In einem Laser-Farb­ drucker steigert ein UCR-Entfernen nicht nur die Farb-Re­ produzierbarkeit, sondern verringert auch den Tonerverbrauch, die Dicke eines wiedergegebenen Bildes und die Belastung, insbesondere hinsichtlich einer Fixierung. Im allgemeinen wird folglich ein Tonerbild viermal erzeugt und viermal übertragen.

In Fig. 10 und 11 wird ein modulierter Laserstrahl von einem Laser 57Bk abgegeben und durch einen rotierenden Polygonal­ spiegel 58Bk weitergeleitet, welcher durch einen Motor 54Bk in Drehbewegung versetzt wird. Der Strahl von dem Spiegel 58Bk tastet über eine Fokussierlinse 53Bk eine vorherbe­ stimmte Stelle auf der photoleitfähigen Trommel 43Bk ab. Dies wird Hauptabtasten bezeichnet. Wenn sich der Polygonal­ spiegel 58Bk dreht, tastet der Laserstrahl wiederholt eine Zeile auf der Trommel 43Bk in derselben Richtung ab. Gleich­ zeitig wird die Trommel 43Bk in einer durch einen Pfeil angezeigten Richtung gedreht und der Laserstrahl tastet die Trommel 43Bk in der Umfangsrichtung oder in einer Unterab­ tastrichtung ab. Auf diese Weise tastet der Laserstrahl die Trommel 43Bk durch Raster-Abtasten ab. Die Trommel 43Bk ist vorher durch einen Koronaentlader 42Bk geladen worden. Im Ergebnis wird dann, wenn der modulierte Laserstrahl die Trommel 43Bk abtastet, die Ladung auf der Trommel 43Bk verteilt, wenn sie einer vorherbestimmten optischen Energie ausgesetzt wird. Folg­ lich wird ein latentes Bild elektrostatisch auf der Trommel 43Bk erzeugt. Eine Entwicklungseinheit 37Bk entwickelt das latente Bild, indem geladener Toner auf den belichteten Teil der Trommel 43Bk aufgebracht wird. Das sich ergebende Tonerbild wird auf ein Aufzeichnungsmedium, wie beispiels­ weise ein Blatt Papier übertragen. Die vorstehend beschrie­ bene Prozedur wird auch mit photoleitfähigen Trommeln 43Y, 43M und 43C durchgeführt.

Ein Blatt Papier wird von einer Ablage 40 mittels einer Zu­ führrolle 49 zugeführt und durch ein Band 48 in einer in Fig. 8 durch einen Pfeil angezeigten Richtung transportiert. Das Band 48 besteht beispielsweise aus Mylar und wird durch einige Rollen in Drehung versetzt. Die Stellen, an welchen die einzelnen Trommeln das Band 48 berühren, sind die Bild­ übertragungspositionen. Transferlader 44Bk, 44Y, 44M und 44C sind an den Bildübertragungsstellen angeordnet, um die einzelnen Tonerbilder nacheinander auf das Blatt Papier zu übertragen. Das Blatt Papier, welches das so übereinander angeordnete, zusammengesetzte Tonerbild trägt, wird mittels einer Klaue 53 von dem Band 48 getrennt und in eine Fixier­ einheit 46 befördert, in welcher das Tonerbild durch Wärme fixiert wird. Danach wird das Blatt Papier durch eine Rolle 47 auf eine Ablage 51 ausgetragen.

Andererseits kann eine Anordnung vorgesehen werden, um eine Anzahl Laserstrahlen nur durch einen oder zwei Ablenkeinhei­ ten abzulenken. Insbesondere Fig. 12 zeigt eine derartige Anordnung, welche photoleitfähige Trommeln 60C, 60M, 60Y und 60Bk, eine einzige Ablenkeinheit 61 und ein Transportband 42 aufweist.

Mit der Erfindung sollen Bilder zuverlässig und stabil ohne irgendeinen Fehler in der Schreibstartposition wiedergegeben werden, selbst wenn sich die Laserleistung ändert.

In Fig. 1 weist die dort dargestellte Ausführungsform gemäß der Erfindung zusätzlich zu den verschiedenen, in Fig. 4 dargestellten Schaltungselementen eine Strahlfühl- oder -feststelleinrichtung 2 auf. In der dargestellten Ausfüh­ rungsform wirkt die Druckstartzeitpunkt-Änderungseinrichtung 3 auf das Ausgangssignal der Strahlfühleinrichtung 2 ent­ sprechend dem Bezugssignal Vref, um dadurch die Schreibstart­ position zu ändern. Die Strahlfühleinrichtung 2 kann so aus­ geführt sein, wie in Fig. 7 dargestellt ist.

In Fig. 13 ist eine spezielle Ausführung der Druckstartzeit­ punkt-Änderungseinrichtung 3 dargestellt, welche das Aus­ gangssignal der Strahlfühleinrichtung 2 verzögert. Insbeson­ dere verzögert eine Verzögerungseinheit 64 das Ausgangssignal der Strahlfühleinrichtung 2, um eine Anzahl Zeitsteuersig­ nale a, b, c, usw. zu erzeugen. Diese Zeitsteuersignale wer­ den an einen Datenselektor 65 angelegt. Dementsprechend wählt der Datenselektor 65 eines der Zeitsteuersignale durch Wähldaten A, B, C, usw. aus und legt sie über einen Ausgangs­ anschluß Y an die Laseransteuereinheit 8 an. Die Laseran­ steuereinheit 8 bestimmt den Schreibstartzeitpunkt auf der Basis eines solchen Eingangssignals. Die Wähldaten A, B, C, usw., welche an den Datenselektor 65 angelegt worden sind, werden beispielsweise dadurch erzeugt, daß das Bezugssignal durch einen Analog-Digital-(AD-)Umsetzer 66 in digitale Da­ ten umgewandelt werden und die Adressen eines ROM-Speichers 67 mit Hilfe der digitalen Daten behandelt werden. Der ROM- Speicher 67 ist nicht wesentlich, sondern ermöglicht eine andere Beziehung als eine lineare Eingang-Ausgangs-Beziehung, die zwischen dem Bezugssignal Vref und dem Verzögerungswert erforderlichenfalls einzustellen ist. Ein Element zum Sperren und Halten der Ausgangsdaten des AD-Umsetzers 66 kann erfor­ derlichenfalls zwischen dem AD-Umsetzer 66 und dem Datense­ lektor 65 vorgesehen sein.

In Fig. 14 ist eine alternative Ausführungsform der Erfin­ dung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird das Bezugs­ signal Vref unmittelbar an die Strahlfühleinrichtung angelegt, um den Schreibstartzeitpunkt einzustellen. Hierbei sind wie­ der ähnliche oder entsprechende Komponenten mit den glei­ chen Bezugszeichen bezeichnet, und werden daher nicht noch einmal beschrieben.

In Fig. 15 ist eine spezielle Ausführung der Strahlfühlein­ richtung 2 wiedergegeben, welche in der Ausführungsform der Fig. 14 vorgesehen ist. Die Schaltung der Fig. 15 ent­ spricht im wesentlichen derjenigen der Fig. 7, außer daß ein Schwellenwert Vcomp, welcher an den positiven Eingang des Verstärkers 33 angelegt wird, entsprechend dem Bezugs­ signal Vref veränderlich ist. Ein Spannungs-Spannungs-(SS-) Umsetzer 68 dient, obwohl es nicht wesentlich ist, dazu, zwi­ schen der Bezugsspannung Vref und dem Schwellenwert Vcomp eine funktionelle Beziehung einzustellen:
Vcomp=f(Vref).

Fig. 16 ist eine der Fig. 8 ähnliches Zeitdiagramm, anhand welcher die Arbeitsweise der in Fig. 15 dargestellten Schal­ tung erläutert wird. Insbesondere ist die Bezugsspannung Vref für den Fall, daß die Laserleistung schwach ist (1, Fig. 16) bis zu dem Fall unterschiedlich, daß sie stark ist (2, Fig. 16). Der Schwellenwert wird geändert, wie durch Vcomp und V′comp bezüglich der Bezugsspannung Vref darge­ stellt ist. Hierdurch können Zeitsteuersignal mit derselben Impulsbreite unabhängig von der Laserleistung erzeugt werden.

In Fig. 17 ist eine weitere alternative Ausführungsform ge­ mäß der Erfindung dargestellt, welche im Aufbau im wesent­ lichen der Ausführungsform der Fig. 1 entspricht. In diesen Figuren sind daher auch die gleichen oder einander entspre­ chenden Elementen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht noch einmal beschrieben. In dieser speziellen Ausführungsform werden extern hergeleitete Daten PDATA an die Druckstartzeitpunkt-Änderungseinrichtung 3 angelegt. Dementsprechend wirkt die Änderungseinrichtung auf das Aus­ gangssignal der Strahlfühleinrichtung 2, um dadurch den Schreibstartzeitpunkt zu ändern. Die Strahlfühleinrichtung 2 kann die in Fig. 7 wiedergegebene Ausführung haben.

In Fig. 18 ist ein spezieller Aufbau der Druckstartzeit­ punkt-Änderungseinrichtung 3 dargestellt, welche das Aus­ gangssignal der Strahlfühleinrichtung 2 verzögert. Insbeson­ dere verzögert die Verzögerungseinheit 64 das Ausgangssig­ nal der Strahlfühleinrichtung 2, um eine Anzahl Zeitsteuer­ signale a, b, c, usw. zu erzeugen. Diese Zeitsteuersignale werden dem Datenselektor 65 angelegt. Dementsprechend wählt der Datenselektor 65 eines der Zeitsteuersignale durch Aus­ wähldaten A, B, C, usw. aus und legt sie über einen Ausgangs­ anschluß Y an die Laseransteuereinheit 8 an. Die Laseran­ steuereinheit bestimmt den Schreibstartzeitpunkt auf der Basis eines derartigen Eingangssignals. Obwohl die Auswähl­ daten A, B, C, usw. mit den extern hergeleiteten Daten PDATA ausgeführt werden können, ist ein Behandeln der ROM-Adres­ sen entsprechend den Daten PDATA, um die Auswähldaten zu erzeugen, für universelle Anwendungen leichter durchführbar, und zwar deswegen, da der ROM-Speicher eine andere Bezie­ hung zuläßt als eine lineare Eingang-Ausgang-Beziehung in­ dem zwischen den Daten PDATA erforderlichenfalls eine ge­ wisse Verzögerung eingestellt wird. An der Eingangs- oder der Ausgangsseite des ROM-Speichers kann ein Element zum Sperren und Halten der Daten PDATA vorgesehen sein.

In Fig. 19 ist noch eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in welcher die von außen zuge­ führten Daten PDATA direkt der Strahlfühleinrichtung 2 zuge­ führt werden, um den Bildabgabezeitpunkt einzustellen.

Fig. 20 zeigt eine spezielle Ausführung der Strahlfühlein­ richtung 2 in der Ausführungsform der Fig. 19. Die Schal­ tung der Fig. 20 entspricht im wesentlichen derjenigen der Fig. 7, außer daß ein Schwellenwert Vcomp, welcher an den positiven Eingang des Verstärkers 33 angelegt ist, mit Hilfe der Daten PDATA veränderlich ist. Insbesondere wan­ delt ein DA-Umsetzer 69 die von außen zugeführten Daten PDATA (Digitaldaten) in Analogdaten, d. h. Vcomp, um. Auf den DA-Umsetzer 69 kann auch ein ROM-Speicher folgen, um wie in der Anordnung der Fig. 18 eine generelle Anwendung zu fördern.

Fig. 21 ist eine der Fig. 8 ähnliche Darstellung, anhand welcher die Arbeitsweise der in Fig. 20 wiedergegebenen Schaltung erläutert wird. Insbesondere unterscheiden sich die extern hergeleiteten Leistungsdaten PDATA für den Fall, daß die Laserleistung schwach ist (1, Fig. 21) bezüglich des Falls, bei welchem sie stark ist (2, Fig. 21). Der Schwel­ lenwert wird geändert, was durch Vcomp und V′comp in Ver­ bindung mit den Daten PDATA dargestellt ist. Hierdurch können Zeitsteuersignale mit derselben Impulsbreite unabhängig von der Laserleistung erzeugt werden. Somit wird gemäß der Er­ findung der Druckstartzeitpunkt entsprechend einem Bezugs­ signal geändert, so daß die Schreibstartposition ohne Be­ rücksichtigung der Änderung der Intensität eines Laser­ strahls genau bestimmt wird. Folglich kann eine Einrichtung zum Feststellen einer Laserstrahl-Abtastposition durchge­ führt werden, welche ein zuverlässiges Herstellen hochqua­ litativer Bilder gewährleistet. Ferner wird gemäß der Er­ findung der Druckstartzeitpunkt entsprechend Daten geändert, welche von außen zugeführt werden. Auf diese Weise kann ebenfalls mit Erfolg die Schreibstartposition trotz der Änderungen in der Intensität des Laserstrahls genau bestimmt werden.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Feststellen einer Laserstrahl-Abtast­ position, mit einer Strahlfühleinrichtung zum Feststellen eines Durchgangs eines Laserstrahls, und zum Bestimmen eines Druckstartzeitpunkts entsprechend einem Ausgangssignal der Strahlfühleinrichtung, gekennzeichnet durch
einen Photodetektor zum Feststellen eines Ausgangs des Laserstrahls;
einen Vergleicher, um ein Ausgangssignal des Photodetektors mit einem Bezugssignal zu vergleichen, welches entsprechend extern hergeleiteter Daten veränderlich ist;
eine Ausgangssteuereinrichtung, zum Steuern eines Ausgangs des Laserstrahls entsprechend einem Ausgangssignal des Ver­ gleichers, und
eine Druckstartzeitpunkt-Änderungseinrichtung, um einen Druckstartzeitpunkt entsprechend dem Bezugssignal zu ändern.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckstartzeitpunkt-Änderungsein­ richtung das Ausgangssignal der Strahlfühleinrichtung ent­ sprechend dem Bezugssignal verzögert.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausgangssignal der Strahlfühlein­ richtung durch eine veränderliche Größe verzögert wird.

4. Einrichtung zum Feststellen einer Laserstrahl-Abtast­ position, mit einer Strahlfühl- bzw. -feststelleinrichtung zum Feststellen eines Durchgangs eines Laserstrahls und zum Bestimmen eines Druckstartzeitpunkts entsprechend einem Aus­ gangssignal der Strahlfühl- bzw. feststelleinrichtung, gekennzeichnet durch
eine Ausgangssteuereinrichtung zum Steuern eines Ausgangs des Laserstrahls entsprechend extern hergeleiteter Daten, und,
eine Druckstartzeitpunkt-Änderungseinrichtung, um einen Druckstartzeitpunkt entsprechend den extern hergeleiteten Daten zu ändern.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckstartzeitpunkt-Änderungsein­ richtung des Ausgangssignals der Strahlfühleinrichtung ent­ sprechend den extern hergeleiteten Daten verzögert.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausgangssignal der Strahlfühlein­ richtung durch eine veränderliche Größe verzögert wird.