DE60018141T2

DE60018141T2 - Optisches Abtastgerät und bilderzeugende Vorrichtung

Info

Publication number: DE60018141T2
Application number: DE60018141T
Authority: DE
Inventors: Hidemi Takayama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: JP2001201708A; US6501586B1; DE60018141D1; JP3673709B2; EP1099974A2; EP1099974B1; EP1099974A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung, insbesondere das Verhindern eines Aufleuchtens (flare) eines Abtastspiegels in der optischen Abtastvorrichtung von Druckern, mit denen unter Einsatz von Laserlicht ein Bild erzeugt wird.
Stand der Technik
8 ist das Diagramm des Strahlenganges einer herkömmlichen optischen Abtastvorrichtung. Vorhanden sind eine Lasereinheit 91, eine Zylinderlinse 92, ein Abtastspiegel 93, eine sphärische Linse 94, eine torische Linse 95 und eine photoempfindliche Trommel 96. Von der Lasereinheit 91 emittiertes paralleles Laserlicht wird mit Hilfe der Zylinderlinse 92 nur in der Nebenabtastrichtung gebündelt, um auf eine Oberfläche des Abtastspiegels 23 aufzutreffen, welcher sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Das von dem Abtastspiegel 93 reflektierte Licht läuft durch die sphärische Linse 94 und die torische Linse 95, um eine Fθ-Korrektur zu erfahren, so daß das konvergierende Licht die Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 96 abtastet. Diese dreht sich synchron mit einem Treibersignal für den Halbleiterlaser mit konstanter Drehzahl, und das Abtastlicht bildet auf der photoempfindlichen Trommel 96 ein elektrostatisches latentes Bild. Von diesem elektrostatischen latenten Bild wird dann im elektrophotographischen Verfahren ein Bild auf einem Papierbogen erzeugt.
In jüngerer Zeit besteht zunehmender Bedarf an einer stärkeren Definition eines Bildes sowie an einer höheren Ausgabegeschwindigkeit, so daß demzufolge zunehmender Bedarf an einer Steigerung der Breite des Polygonspiegels besteht, das ist eine Steigerung der Größe des Polygonspiegels, um das optische Fθ-System heller zu machen. Außerdem soll der Polygonspiegel mit höherer Geschwindigkeit drehen. Andererseits besteht eine Beschränkung der Leistungsfähigkeit des Motors zum Drehen des Polygonspiegels, wenn dessen Größe bei noch höherer Geschwindigkeit zunimmt, so daß auch die Kosten für den Polygonspiegel und den Motor größer werden.
Unter diesen Umständen wird der Abtastwirkungsgrad des Polygonspiegels dadurch gesteigert, daß er mit einem Strahl angestrahlt wird, der eine größere Breite in der Hauptabtastrichtung aufweist (ein optisches Überfeldsystem darstellt), wie dies zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 6-143677 dargestellt ist. Der Abtastwirkungsgrad des Polygonspiegels läßt sich mit Hilfe dieser Methode steigern, es ergibt sich dabei allerdings das Problem, daß abhängig von den Bildhöhen die Fleckgrößen ungleichmäßig sind. Ein wirksames Verfahren um diese Ungleichmäßigkeit abzumildern, besteht darin, daß der Strahl dazu gebracht wird, auf dem Polygonspiegel aus einer Ebene heraus aufzutreffen, die durch die Drehachse des Polygons und die optische Achse der fθ-Linse gebildet wird. Dies kann die Ungleichmäßigkeit des Laserflecks minimieren, verglichen mit dem Fall des Auftreffens aus anderen Stellen, und der Fleck wird in bezug auf die Bildhöhen symmetrisch.
Wenn allerdings die Breite des aufzeichnenden Strahls größer gemacht wird als die Breite der reflektierenden Facetten des Polygons, so ergibt sich das Problem, daß reflektiertes Licht von einer benachbarten Facette als Aufleuchten in der Bildebene in Erscheinung tritt, was das Bild in seiner Qualität beeinträchtigt.
Es sind verschiedene Vorgehensweisen zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen worden, darunter Polarisatoren (EP-A-0 606 031), das Ausrichten der optischen Achse von vor dem Polygonspiegel und hinter dem Polygonspiegel liegenden optischen Komponenten (EP-A-0 601 800), oder eine Lichtabschirmung in Form einer Seitenwand im optischen Weg vor der fθ-Linse ( JP 09 197315 ). Alle diese Maßnahmen haben jedoch Nachteile, so zum Beispiel verringerte Lichtstärke, Rückstrahlung zur Lichtquelle oder Verengung des Abtastbereichs.
Ein Ziel der Erfindung ist es daher, genügend viele Strahlen im der Erzeugung eines Bilds zugeordneten Bereich des Polygonspiegels zu halten und reflektiertes Licht von nicht dem Bild zugeordneten Oberflächen wirksam abzuhalten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Dieses Ziel wird erreicht durch die optische Abtastvorrichtung nach dem Anspruch 1 und die Bilderzeugungsvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4. Anspruch 2 bezieht sich auf Weiterentwicklungen.
In der nachfolgenden Beschreibung ist die erste Ausführungsform nicht Bestandteil der beanspruchten Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm eines optischen Wegs in Hauptabtastrichtung der optischen Abtastvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
2 ist ein Diagramm eines optischen Wegs in Nebenabtastrichtung der optischen Abtastvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist eine Wicklung der optischen Wege in der Hauptabtastrichtung der optischen Abtastvorrichtung der ersten Ausführungsform;
4 ist eine Abwicklung der optischen Wege in Nebenabtastrichtung der optischen Abtastvorrichtung der ersten Ausführungsform;
5 ist eine vergrößerte Ansicht der optischen Wege in der Hauptabtastrichtung nahe dem Abtastspiegel der optischen Abtastvorrichtung der ersten Ausführungsform;
6 ist eine graphische Darstellung, welche den Bereich zur Plazierung des distalen Endes des Abschirmelements in der optischen Abtastvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt;
7 ist eine vergrößerte Ansicht der optischen Wege nahe dem Abschirmelement in der optischen Abtastvorrichtung der zweiten Ausführungsform;
8 ist ein Diagramm des optischen Wegs in der herkömmlichen optischen Abtastvorrichtung;
9 ist eine vergrößerte Ansicht der optischen Wege in der Hauptabtastrichtung bei der optischen Abtastvorrichtung in der ersten Ausführungsform;
10 ist eine vergrößerte Ansicht der optischen Wege in Hauptabtastrichtung in dem optischen Abtastgerät der ersten Ausführungsform;
11 ist eine graphische Darstellung, die den Bereich zur Plazierung des distalen Endes des Abschirmelements in der optischen Abtastvorrichtung der zweiten Ausführungsform darstellt; und
12 ist ein schematisches Diagramm einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.
(Erste Ausführungsform]
1 ist ein Diagramm eines optischen Wegs in Hauptabtastrichtung der optischen Abtastvorrichtung der ersten Ausführungsform.
2 ist ein Diagramm des optischen Wegs in Nebenabtastrichtung der optischen Abtastvorrichtung der ersten Ausführungsform.
In den 1 und 2 erkennt man eine Laserlichtquelle 1, eine Kollimatorlinse 2, eine Blende 3, eine Zylinderlinse 4, eine fθ-Linse 5, einen Abtastspiegel 6, einen zylindrischen Spiegel 7 und die Bildebene 8 in Form einer photoempfindlichen Trommel oder dergleichen.
Das von der Laserlichtquelle 1 emittierte Laserlicht wird von der Kollimatorlinse 2 zu einem nahezu parallelen Lichtstrahlbündel umgewandelt, und der Strahl wird von der Blende 7 eingeschränkt. Der Strahl wird nur in Nebenabtastrichtung von der Zylinderlinse 4 gebündelt und gelangt dann durch die fθ-Linse 5, um auf eine Linie in der Nähe einer reflektierenden Facette des Abtastspiegels gebündelt zu werden. Der Abtastspiegel 6 dreht sich mit konstanter Geschwindigkeit, um das Laserlicht abzulenken.
Das auf diese Weise abgelenkte Laserlicht wird erneut auf die fθ-Linse 5 gelenkt, die die Fθ-Kennlinie aufweist, und hierdurch wird das Strahlenbündel in Hauptabtastrichtung konvergiert. Das aus der fθ-Linse austretende Licht wird von dem zylindrischen Spiegel, der Brechkraft in Nebenabtastrichtung besitzt, in Nebenabtastrichtung konvergiert und bildet auf der Bildebene 8 einen Fleck.
3 ist eine Abwicklung von Strahlen in der Hauptabtastrichtung in der optischen Abtastvorrichtung der ersten Ausführungsform. 21 bezeichnet die Laserlichtquelle, 22 die Kollimatorlinse, 23 die Blende, 24 die Zylinderlinse, 25 die fθ-Linse, 26 die reflektierende Facette des Abtastspiegels, 27 den zylindrischen Spiegel und 28 die Bildebene, beispielsweise in Form der photoempfindlichen Trommel oder dergleichen.
Das von der Lichtquelle 21 emittierte Laserlicht wird von der Kollimatorlinse 22 zu einem nahezu parallelen Lichtstrahlbündel konvergiert, und das Strahlenbündel wird von dem Anschlag 23 eingeschnürt, so daß es durch die Zylinderlinse 24 läuft, die keine Brechkraft in Hauptabtastrichtung besitzt, um dann in die fθ-Linse 25 einzutreten. Die fθ-Linse 25 besitzt Brechkraft in Hauptabtastrichtung, um den Lichtstrahl zu einem Strahlenbündel umzuwandeln, der dem parallelen Licht näherkommt. Das aus der fθ-Linse 25 austretende Licht trifft auf die reflektierende Facette 26 des Polygonspiegels, um teilweise abgelenkt reflektiert zu werden. Das von dem Polygonspiegel reflektierte Licht trifft erneut auf die fθ-Linse 25 auf, um in Hauptabtastrichtung konvergiert zu werden. Die fθ-Linse 25 korrigiert die Fθ-Kennlinie abhängig von den Ablenkwinkeln auf der jeweiligen Facette des Polygonspiegels. Weiterhin wird das von der fθ-Linse kommende Licht durch den zylindrischen Spiegel, der in Hauptabtastrichtung keine Wirkung hat, reflektiert, um in der Bildebene 28 einen Fleck zu bilden. Da sich der Polygonspiegel 26 in Pfeilrichtung R in 1 dreht, fährt der Fleck auf der Bildebene 8 in der Oberfläche in Richtung des Pfeils S in 1 .
4 ist eine Abwicklung der Strahlen in Nebenabtastrichtung der optischen Abtastvorrichtung der ersten Ausführungsform. Der von der Lichtquelle 21 emittierte Laserlichtstrahl wird von der Kollimatorlinse 22 zu einem nahezu parallelen Lichtstrahlbündel konvergiert, und das Strahlenbündel wird von der Blende 23 eingeschränkt. Da das von der Blende 27 festgelegte Strahlenbündel wird von der Zylinderlinse 24, die Brechkraft in Nebenabtastrichtung aufweist, in der Nebenabtastrichtung konvergiert, läuft durch die in Nebenabtastrichtung nur geringe Brechkraft aufweisende fθ-Linse und wird anschließend als lineares Bild in Richtung der Hauptabtastrichtung auf der reflektierenden Facette 26 des Polygonspiegels fokussiert. Das von der reflektierenden Facette 26 des Polygonspiegels reflektierte Licht trifft auf die fθ-Linse 25. Die fθ-Linse 25 besitzt nur geringe Brechkraft in der Nebenabtastrichtung, und das Licht gelangt durch die fθ-Linse 25, um dann auf den zylindrischen Spiegel 27 aufzutreffen, der keine Wirkung in Nebenabtastrichtung entfaltet. Das auf den zylindrischen Spiegel 27 auftreffende Licht wird in der Nebenabtastrichtung konvergiert, um in der Bildebene 28 den Fleck zu erzeugen. Da der Polygonspiegel 26 und die Bildebene 28 in optisch konjugierter Lagebeziehung zueinander stehen, ist das optische System ein Kipplagen-Korrektursystem, bei dem es keine Abweichung der Bildlage in Nebenabtastrichtung gegenüber einer Verkippung der Polygonfacette gibt.
5 ist eine vergrößerte Ansicht in Hauptabtastrichtung in der Nähe des Abtastspiegels innerhalb der optischen Abtastvorrichtung der ersten Ausführungsform. Bezugszeichen 31 bedeutet einen ersten Strahl, der auf das den Abtastspiegel bildenden Polygon auftrifft, 32 ist eine reflektierende Facette des Polygons, 33 das Polygons selbst, 34 ein Abschirmungselement zum Absperren eines Störlichts (eines dritten Strahls), 35 ein von der reflektierenden Facette 32 reflektierender Strahl, der dann in die fθ-Linse eintritt. Der zweite Strahl 35, angedeutet durch Schraffierung innerhalb des zu der reflektierenden Facette 32 von dem optischen Eingangssystem geführten Strahls, trifft auf die fθ-Linse wird von dem nicht dargestellten zylindrischen Spiegel reflektiert, um in der Bildebene den Fleck zu erzeugen. Da der auf das Polygon 33 auftreffende Strahl größer ist als die Breite der Polygonfacetten (ein optisches Überfeldsystem), existiert der dritte Strahl 37, der von einer benachbarten Facette 36 reflektiert wird. Dieser Strahl 37 beeinflußt abträglich das Bild, wenn er die Bildebene erreicht.
Um unerwünschtes reflektiertes Licht abzufangen, umgibt das Abschirmelement 34 die Peripherie des Polygonspiegels 33, um unerwünschtes Nebenlicht zu sperren. Das Abfangen des unerwünschten Nebenlichts ohne gleichzeitiges Abfangen des zur Bilderzeugung dienenden Strahls läßt sich gemäß Darstellung dadurch erreichen, daß man das Abschirmelement in dem durch folgende Gleichung begrenzten Bereich plaziert.
[Gleichung 3] αx + β ≤ |y| ≤ α'x + β' α = tan2θ0 β = (sec2θ0) × (acosθ0 – 2ϕsinθ0)/2 α' = tan2θ1 β' = (–sec2θ1) × (acosθ1 – 2ϕsinθ1)/2 θ0 = y0/2f θ1 = 2π/n – θ0 α = ϕtan(π/n)
Hier liegt der Ursprung in der Mitte der Drehachse des Polygonspiegels, die x-Koordinatenachse entspricht der optischen Achse des ersten Strahls der einfallenden Strahlung, die positive Richtung der x-Achse entspricht der Richtung, in der das von dem Polygonspiegel reflektierte Licht verläuft, und die y-Koordinatenachse verläuft in Richtung der Hauptabtastrichtung. Weiterhin bedeutet n die Anzahl der Polygonfacetten, f die Brennweite der fθ-Linse, y₀ die maximale Bildhöhe in Hauptabtastrichtung (der äußerste Strahl des zweiten Strahlbündels), und ϕ den Durchmesser des Polygon-Inkreises.
6 ist eine graphische Darstellung, die den Plazierungsbereich für das distale Ende des Abschirmelements veranschaulicht. In dieser graphischen Darstellung betragen beispielsweise f = 318 mm, |y₀| = 150 mm, ϕ = 26 mm und n = 12. Das Störlicht, welches negativen Einfluß auf das Bild haben kann, läßt sich in wirksamer Weise dadurch sperren, daß man das distale Ende des Abschirmelements irgendwo in dem schraffierten Bereich in 6 plaziert, um das von der optischen Achse entfernte Licht abzufangen.
9 ist ein anschauliches Diagramm, welches ein weiteres Abschirmverfahren der Ausführungsform 1 erläutern soll. 91 bezeichnet in 9 den ersten auf den Polygonspiegel auftreffenden Strahl, 92 eine reflektierende Facette des Polygonspiegels, 93 den Polygonspiegel selbst, 94 Störlicht als drittes Strahlenbündel, das von einer Facette reflektiert wird, die derjenigen Facette benachbart ist, die die zur Bilderzeugung gehörigen Strahlen reflektiert, und 95 das reflektierte Strahlenbündel des zweiten Strahls, bei dem es sich um das von der Polygonspiegelfacette 92 reflektierte Strahlenbündel handelt, welches durch die fθ-Linse 96 läuft und anschließend auf die photoempfindliche Trommel oder dergleichen, auftrifft, um dort ein Bild zu erzeugen. 96 bezeichnet die fθ-Linse, 97 ein Positionierelement (Lageelement) der fθ-Linse.
Das Positionierelement (Lageelement) 97 der fθ-Linse mit der Abschirmfunktion wird in dem Bereich angeordnet, der die obige Gleichung 3 erfüllt.
Wie in 9 zu sehen ist, läßt sich das Störlicht, welches von der Facette reflektiert wird, die der reflektierenden Facette benachbart ist, die das zur Bilderzeugung in dem Polygon 93 gehörige Strahlenbündel 95 reflektiert, perfekt abgehalten werden, indem das opake Linsenpositionierelement 97 derart geformt wird, daß es das Störlicht daran hindert, die Trommeloberfläche zu erreichen, während gleichzeitig nicht das zur Bilderzeugung gehörige Licht abgefangen wird. Dabei handelt es sich bei dem Positionierelement 97 vorzugsweise um ein Element aus opakem Material, welches kein reflektiertes Licht erzeugt. Normalerweise ist zur Verarbeitung eines optischen Kastens das Material Harz, beispielsweise opakes Polycarbonat oder dergleichen, oder aber Metall wie zum Beispiel Aluminium oder dergleichen, in jedem Fall ist es wünschenswert, an dem Material ein geflocktes Flachstück anzubringen oder das Material mit einem Antireflexionsfilm zu überziehen, um dadurch zu verhindern, daß das Störlicht durch Mehrfachreflexion auf die photoempfindliche Trommel gelangt.
10 ist eine anschauliche Darstellung eines weiteren Abschirmverfahrens nach der Ausführungsform 1 der Erfindung. In 10 bezeichnet 11 den ersten auf den Polygonspiegel auftreffenden Strahl, 12 eine reflektierende Facette des Polygonspiegels, 13 den Polygonspiegel selbst, 18 das Störlicht als dritter Strahl, der von der Facette reflektiert wird, die derjenigen Facette benachbart ist, die die zur Bilderzeugung dienenden Strahlen reflektiert, und 15 bezeichnet den reflektierten Strahl des zweiten Strahls, der von der Polygonspiegelfacette 12 reflektiert wird, durch die fθ-Linse 16 gelangt und dann auf die photoempfindliche Trommel oder dergleichen auftrifft, um dort ein Bild zu erzeugen.
Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Abschirmfilm zum Sperren des unerwünschten Störlichts ohne Einsatz eines zusätzlichen Elements, hergestellt durch Ausbilden einer aufgerauhten Oberfläche zum Abschirmen in der Oberfläche der Linse, oder durch Anbringen eines ölschwarzen Anstrichs zur Abschirmung auf der Oberfläche.
Der Abschirmungsfilm 17 wird auf den unwirksamen Bildbereich in der Peripherie der fθ-Linse 16 und in dem Bereich angebracht, der die obige Gleichung 3 erfüllt.
10 zeigt die Behandlung zum Abschirmen auf der Eingangsseite der Linse, den gleichen Effekt kann man aber auch dadurch erzielen, daß man den Abschirmungsfilm auf der Austrittsseite der Linse anbringt. Wenn allerdings die Dimensionsgenauigkeit in Richtung der optischen Achse der Linse von Bedeutung ist, so wird der Film zweckmäßiger Weise auf der Seite plaziert, die bei der Positionierung der Linse keine Rolle spielt.
Das Abschirmungselement wurde bei der vorliegenden Ausführungsform benachbart zu der Linse plaziert, der gleiche Effekt läßt sich aber auch erreichen, wenn man einen Teil des optischen Kastens in einer solchen Form ausbildet, daß das Licht im optischen Weg des Störlichts abgefangen wird, oder wenn man einen Deckel des optischen Kastens in einer Form gestaltet, die den optischen Weg des Störlichts durchbricht. Das erfindungsgemäße Abschirmungselement kann auch einstöckig mit dem optischen Kasten ausgebildet werden.
(Zweite Ausführungsform)
7 ist das Diagramm eines optischen Wegs in Hauptabtastrichtung, um die Lage des Abschirmungselements in der erfindungsgemäßen optischen Abtastvorrichtung zu erläutern. 51 bezeichnet den ersten auf den Polygonspiegel auftreffenden Strahl, 52 eine reflektierende Facette des Polygonspiegels, 53 den Polygonspiegel selbst, 54 das Störlicht (den dritten Strahl), reflektiert von einer Facette neben derjenigen Facette, die die Strahlen zur Bilderzeugung reflektiert, 55 den zweiten Strahl des reflektierten Lichts, reflektiert von der Polygonspiegelfacette 52, der in die fθ-Linse eintritt, anschließend von dem zylindrischen Spiegel oder dergleichen reflektiert wird, um anschließend auf die photoempfindliche Trommel oder dergleichen aufzutreffen und dort ein Bild zu erzeugen, 56 die fθ-Linse und 57 das Abschirmungselement zum Sperren von unerwünschtem Störlicht.
Von dem dem Polygonspiegel 52 durch das optische System geleiteten Licht wird der durch Schraffierung kenntlich gemachte Strahl 55 auf die fθ-Linse gelenkt und wird von dem nicht dargestellten zylindrischen Spiegel reflektiert, um auf der Bildebene einen Fleck zu bilden und so die Bildebene bei Drehung des Polygonspiegels abzutasten. Da der auf den Polygonspiegel 53 auftreffende Strahl größer ist als die Breite der Polygonfacetten (ein optisches Überfeldsystem) gibt es einen von der benachbarten Facette reflektierten Strahl 54, der in abträglicher Weise das Bild beeinflußt, wenn er auf die Bildebene gelangt. Deshalb wird das unerwünschte Störlicht dadurch gesperrt, daß das Abschirmelement 57 in einen vorbestimmten Bereich zwischen der fθ-Linse und der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel plaziert wird, um das unerwünschte reflektierte Licht abzufangen, wie dies in 7 dargestellt ist.
Es wird möglich, das unerwünschte Fremdlicht abzufangen, ohne den Strahl abzufangen, der zur Bilderzeugung dient, wenn das Abschirmelement sich in dem Bereich befindet, der durch folgende Gleichung definiert ist.
[Gleichung 4] αx + β ≤ |y| ≤ α'x + β' α = 2(2fθ0cos2θ0 + ϕsinθ0 – x1sin2θ0)/(cosθ0 + 2fcos2θ0) β = 2fθ0 – [2(f + x1)(2fθ0cos2θ0 + ϕsinθ0 – x1sin2θ0)/(cosθ0 + 2fcos2θ0)] α' = 2(2fθ1cos2θ1 + ϕsinθ1 – x1sin2θ0)/(–cosθ1 + 2fcos2θ1) β' = 2fθ1 + [2(f + x1)( 2fθ1cos2θ1 + ϕsinθ1 – x1sin2θ1)/(cosθ1 – 2fcos2θ1)] θ0 = y0/2f θ1 = 2π/n – θ0 a = ϕtan(π/n)
Der Ursprung wird hier in die Mitte der Drehachse des Polygons gelegt, die x-Koordinatenachse entspricht der optischen Achse der einfallenden Strahlen, die positive Richtung der x-Achse entspricht der Richtung, in der das reflektierte Licht von dem Polygon läuft, und die y-Koordinatenachse verläuft in Hauptabtastrichtung. Weiterhin bedeutet n die Anzahl von Polygonfacetten, f die Brennweite der fθ-Linse, y₀ eine maximale Bildhöhe in Hauptabtastrichtung, ϕ den Durchmesser des Inkreises an dem Polygonspiegel, und x₁ die Lage der hinteren Hauptebene der fθ-Linse.
11 ist eine graphische Darstellung, die den Bereich veranschaulicht, in welchem das distale Ende des Abschirmungselements anzuordnen ist. In diesem Graphen gelten zum Beispiel f = 318 mm, y = 150 mm, ϕ = 26 mm, n = 12 und x₁ = 80 mm. Das Störlicht, welches möglicherweise das Bild abträglich beeinflußt, läßt sich in effizienter Weise sperren, indem man das Licht entfernt von der optischen Achse mit der Spitze des Abschirmungselements abfängt, die sich irgendwo in dem in 11 schraffierten Bereich befindet.
Dies ermöglicht, daß das Abschirmungselement das von der der zur Bilderzeugung dienenden Facette benachbarten Facette reflektierte Licht abgefangen und damit verhindert wird, daß das reflektierte Licht zu dem das Bild abträglich beeinflussenden Störlicht wird.
12 ist eine Querschnittansicht des Hauptteils entlang der Nebenabtastrichtung, um eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung zu veranschaulichen. In 12 bedeutet 104 die Bilderzeugungsvorrichtung. Diese Bilderzeugungsvorrichtung 104 ermöglicht die Eingabe von Codedaten Dc von einem externen Gerät 117, beispielsweise einem Personal-Computer oder dergleichen. Die Codedaten Dc werden umgewandelt in Bilddaten (Punktdaten) Di mit Hilfe einer Druckersteuerung 111 innerhalb des Geräts. Diese Bilddaten Di werden einer optischen Abtasteinrichtung 100 zugeführt, die den Aufbau hat, wie er in Verbindung mit der Ausführungsform 1 oder 2 erläutert wurde. Diese optische Abtasteinheit 100 liefert einen optischen Strahl 103, der nach Maßgabe der Bilddaten Di moduliert ist, und dieser Lichtstrahl 103 tastet eine photoempfindliche Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 101 in Hauptabtastrichtung ab.
Die photoempfindliche Trommel 101 wird als elektrostatischer Latentbildträger (photoempfindlicher Körper) von einem Motor 115 im Uhrzeigersinn gedreht. Mit ihrer Drehung bewegt sich die photoempfindliche Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 111 in der Nebenabtastrichtung rechtwinklig zur Hauptabtastrichtung, relativ zu dem Lichtstrahl 103. Oberhalb der photoempfindlichen Trommel 101 befindet sich eine Ladewalze 102, die die Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 101 gleichmäßig auflöst, wobei sie die Oberfläche berührt. Anschließend wird die von der Ladewalze 102 aufgeladene Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 101 durch Abtastung mit der optischen Abtasteinheit 100 mit dem Lichtstrahl 103 belichtet.
Wie oben beschrieben, wird der Lichtstrahl 103 nach Maßgabe der Bilddaten Di moduliert, und auf der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 101 wird durch die Bestrahlung mit diesem Lichtstrahl 103 ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt. Dieses elektrostatische latente Bild wird zu einem Tonerbild mit Hilfe einer Entwicklungseinheit 107 entwickelt, die so angeordnet ist, daß sie die photoempfindliche Trommel 101 in Stromabwärts-Drehrichtung der Trommel 101 gegenüber der Bestrahlungsstelle mit dem Lichtstrahl 103 berührt.
Das von der Entwicklungseinheit 107 entwickelte Tonerbild wird auf einen ein Transfermedium bildenden Bogen 112 übertragen mit Hilfe einer Transferwalze 108, die der photoempfindlichen Trommel 101 unterhalb von dieser gegenüberliegt. In einer Bogenkassette 109 vor der photoempfindlichen Trommel 101 (auf der rechten Seite in 12) sind Bögen 112 aufgenommen, allerdings kann die Bogenzufuhr auch von Hand erfolgen. An einem Ende der Bogenkassette 109 befindet sich eine Bogenzuführwalze 110, die jeden einzelnen Bogen 112 in der Kassette 109 in den Transportweg einbringt.
Der Bogen 112, auf den das noch nicht fixierte Tonerbild transferiert wurde, wie oben ausgeführt ist, wird dann weiter zu einer Fixiereinheit transportiert, die sich hinter der photoempfindlichen Trommel 101 befindet (das heißt auf der linken Seite in 12). Die Fixiereinheit besteht aus einer Fixierwalze 113 mit einer (nicht gezeigten) Fixierheizung in ihrem Inneren, und einer Andruckwalze 114 in Druckkontakt mit der Fixierwalze 113, um den Bogen 112, der von dem Transferteil zugeführt wird, unter gleichzeitigem Anpressen zu erhitzen, was in den Spalt zwischen der Fixierwalze 113 und der Andrückwalze 114 geschieht, so daß das nicht fixierte Tonerbild an dem Bogen 112 fixiert wird. Bogenaustragwalzen 116 befinden sich weiter hinten hinter der Fixierwalze 113, um den fixierten Bogen 112 aus der Bilderzeugungsvorrichtung herauszutransportieren.
Wenngleich in 12 nicht dargestellt, führt die Drucksteuerung 112 auch eine Steuerung jedes Abschnitts der Bilderzeugungsvorrichtung einschließlich des Motors 115, außerdem eine Steuerung des Polygonmotors etc. in der oben beschriebenen optischen Abtasteinheit durch, zusätzlich zu der Umwandlung der Daten, wie sie oben angesprochen wurde.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung wird zum wirksamen Abfangen des von derjenigen Fläche reflektierten Lichts, die nicht zur Bilderzeugung gehört, während gleichzeitig die Strahlen in dem zur Bilderzeugung gehörenden Bereich des Polygonspiegels erhalten bleiben, der Spitzenbereich des Abschirmelements in einem gewissen Bereich positioniert, der sich bestimmt durch den Innendurchmesser des Polygons und die Brennweite der fθ-Linse, wodurch Störlicht wirksam abgehalten wird. Dies ermöglicht die Erzeugung eines guten Bilds ohne Störung.

Claims

Optische Abtastvorrichtung, umfassend: einen drehenden Abtastspiegel (53) mit einer Drehachse und mit mehreren reflektierenden Facetten (52) zum ablenkenden Reflektieren eines von einer Laserlichtquelle emittierten Lichtstrahls, wobei derjenige Teil des Lichtstrahls, der von der Lichtquelle kommt und auf den Abtastspiegel auftrifft, als erster Strahl (51) bezeichnet wird; und eine fθ-Linse (56) zum Fokussieren des von einer reflektierenden Facette des Abtastspiegels ablenkend reflektierten Strahls zu einer Fleckform auf einer Bildebene, wobei dieser Teil des Strahls als zweiter Strahl (55) bezeichnet wird; wobei eine Breite in einer Hauptabtastrichtung des ersten Strahls (51) breiter ist als eine Breite der reflektierenden Facetten (52) des Abtastspiegels (53) in der Hauptabtastrichtung, wobei die optische Abtastvorrichtung ein Abschirmelement (57) zum Abfangen eines dritten Strahls (54) aufweist, welcher definiert ist durch die Reflexion des Lichtstrahls an einer reflektierenden Facette benachbart zu derjenigen reflektierenden Facette (52), die den zweiten Strahl (55) ablenkend reflektiert, und der erste Strahl (51) in einer Ebene liegt, die durch eine Drehachse des Abtastspiegels und die optische Achse der fθ-Linse definiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement (57) in dem Bereich zwischen der fθ-Linse (56) und der durch folgende Gleichung begrenzten Bildebene gelegen ist: αx + β ≤ |y| ≤ α'x + β', α = 2(2fθ0cos2θ0 + ϕsinθ0 – x1sin2θ0)/(cosθ0 + 2fcos2θ0) β = 2fθ0 – [2(f + x1)(2fθ0cos2θ0 + ϕsinθ0 – x1sin2θ0)/(cosθ0 + 2fcos2θ0)] α' = 2(2fθ1cos2θ1 + ϕsinθ1 – x1sin2θ0)/(–cosθ1 + 2fcos2θ1) β' = 2fθ1 + [2(f + x1)(2fθ1cos2θ1 + ϕsinθ1 – x1sin2θ1)/(cosθ1 – 2fcos2θ1)] θ0 = y0/2f θ1 = 2π/n – θ0 a = ϕtan(π/n),wobei der Ursprung des x, y-Koordinatensystems auf der Mitte der Drehachse des Abtastspiegels liegt, die x-Koordinatenachse rechtwinklig zur Drehachse und normal zu der Bildebene verläuft, und die y-Koordinatenachse entlang der Hauptabtastrichtung verläuft, n die Anzahl von Facetten des Abtastspiegels ist, f die Brennweite der fθ-Linse ist, y₀ eine maximale Bildhöhe in Hauptabtastrichtung, ϕ ein Durchmesser eines Inkreises an dem Abtastspiegel ist und x₁ eine Stelle auf der hinteren Hauptebene der fθ-Linse ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste Strahl (31, 51, 91, 11) durch die fθ-Linse (25, 56, 96, 16) läuft, um auf den Abtastspiegel aufzutreffen.
Bilderzeugungsvorrichtung, umfassend die optische Abtastvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, einen photoempfindlichen Körper (101), der auf einer abzutastenden Fläche platziert ist, eine Entwicklungseinheit (107) zum Entwickeln eines auf dem photoempfindlichen Körper mit dem durch die optische Abtastvorrichtung abtastend geführten Strahl (103) gebildeten elektrostatischen, latenten Bilds zu einem Tonerbild, eine Transfereinheit zum Übertragen des entwickelten Tonerbilds auf ein Transfermedium (112), und eine Fixiereinheit (113, 114) zum Fixieren des übertragenen Tonerbilds an dem Transfermedium.
Bilderzeugungsvorrichtung mit einer optischen Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, und einer Druckersteuerung (111) zum Umwandeln von seitens einer externen Vorrichtung (117) gelieferten Codedaten in ein Bildsignal und zum Liefern des Bildsignals an die optische Abtastvorrichtung (100).