DE69030985T2 - Optische Abtastausrüstung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Abtastausrüstung, wie eine Bilderzeugungsausrüstung, zum Abtasten eines Aufzeichnungselements, wie einem photoempfindlichen Element, durch einen von einem Laser oder dergleichen kommenden fliegenden Punkt, insbesondere auf eine optische Abtastausrüstung mit stabilem Punktdurchmesser.
• Patent Abstracts of Japan, Vol 7, No 76, (E-167) (1221), 30. März 1983, und JP-A-58 005 078, 12. Januar 1983, beschreiben eine optische Abtastausrüstung mit einer Quelle für einen Lichtstrahl, optischen Mätteln zum Ablenken und Fokussieren des Lichtstrahls auf eine vorbestimmten Ebene und ersten Erfassungsmitteln zum Erfassen des Lichtstrahls an einer ersten Position auf der vorbestimmten Ebene.
• Bei konventionellen Laserstrahldruckern, die elektronische Photosensitivierer oder Silbersalzphotosensitivierer verwenden, war es üblich, daß der Zustand der Bildung eines strahlpunktbilds auf den photosensitiven Element bewacht wird, indem der Strahl zu der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung über einen reflektierenden Spiegel geführt wird, der an einem Abschnitt der Laserabtastzeile angeordnet ist, und auf der Basis einer solchen Überwachung wird der Zustand der Bildung des Strahlpunktbilds auf dem photosensitiven Element eingestellt (z.B. JP-A-61275868)
• Es gab auch einen Typ, bei dem ein reflektierender Spiegel außerhalb des photosensitiven Elements auf der Laserstrahlabtastzeile plaziert ist und somit der Zustand der Bildung des Strahlpunktbilds auf die gleiche Weise überwacht wird.
• Bei diesen herkömmlichen Geräten wird jedoch der Zustand der Bildung des Strahlpunktbilds auf den photosensitiven Element nicht durch direktes Erfassen des Strahls von dem photosensitiven Element überwacht, sondern durch ein sozusagen indirektes mimetisches Verfahren.
• Andererseits ist in den letzten Jahren mit der schnellen Verbreitung des Desk Top Publishing eine höhere Bildqualität von der Laserstrahlaufzeichnung gefordert. Es war bei dem vorgenannten herkömmlichen Verfahren jedoch bekannt, daß eine bestimmte Grenze für die Steigerung der Auflösung besteht, die ungefähr 400 dpi (Punkte pro Inch) bis 600 dpi beträgt, und daß ein anderes Verfahren der Überwachung für erforderlich gehalten wird, um eine Auflösung von beispielsweise 1200 dpi oder 2500 dpi in Antwort auf eine solche Anforderung höherer Bildqualität zu erreichen.
• Folglich ist es zur Lösung des vorgenannten Problems die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Abtastausrüstung zu schaffen, die so aufgebaut ist, daß der Zustand der Fokussierung des Punkts auf dem beleuchteten Element, wie einem photosensitiven Element direkt erfaßt wird, und ein entsprechendes Verfahren zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Ausrüstung durch eine Ausrüstung erreicht, die die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale hat, und hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren gelöst, daß die in Anspruch 12 aufgeführten Maßnahmen beinhaltet.
• Die Erfindung wird durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Merkmale weiterentwickelt.
• Im Fall der vorgenannten optischen Abtastausrüstung ist die Punkterfassungseinrichtung zur Überwachung des Punkts des auf dem beleuchteten Element z.B. photosensitives Element, zu fokussierenden Abtaststrahls vorgesehen und folglich wird der Zustand der Fokussierung des Punkts auf dem beleuchteten Element direkt und mit Sicherheit erfaßt und folglich kann der Zustand der Fokussierung präzise gesteuert werden.
• Fig. 1 ist eine Übersichtszeichnung eines Ausführungsbeispiels der optischen Abtastausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2 ist eine Zeichnung zur Erläuterung des Prinzips eines solchen Ausführungsbeispiels.
• Fig. 3A ist ein Blockdiagramm des Steuerschaltkreises und Fig. 3B ist ein Zeitabstimmungsdiagramm.
• Fig. 4 ist eine Übersichtszeichnung eines anderen Ausführungsbeispiels der optischen Abtastausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 5 ist eine Zeichnung zur Erläuterung der Daten, die in die Bildaufnahmeeinrichtung gelangen.
• Fig. 6 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens der Korrektur der Neigung der Bildebene.
• Fig. 7 ist eine Zeichnung zur Erläuterung der Daten, die nach der Korrektur der Neigung der Bildebene in die Bildaufnahmeeinrichtung gelangen.
• Fig. 8 ist eine Zeichnung zur Erläuterung des Verfahrens zur Fokussierung.
• Fig. 9 ist eine Zeichnung zur Erläuterung der daten, die nach dem Fokussieren in die Bildaufnahmeeinrichtung gelangen.
• Fig. 10 ist eine Zeichnung zur Erläuterung eines anderen Ausführungsbeispiels der optischen Abtastausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 11 ist eine Zeichnung zur Erläuterung der Daten, die in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 7 in die Bildaufnahmeeinrichtung gelangen.
• Fig. 12 ist eine Zeichnung zur Erläuterung eines anderen Ausführungsbeispiels der optischen Abtastausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
• Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der optischen Abtastausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur ist 1 die Lichtquelle, z.B. ein Halbleiterlaser, 2 ist das Fokuspositionssteuersysten mit einer Kollimatorlinse, 3 ist der drehbare Polygonspiegel, 4 ist der Antriebsmotor des Polygonspiegels, 5 ist das Abtastlinsensystem, 6 ist die Trommel zum Halten der photosensitiven Schicht, 7 ist die blattförmige Silbersalz-Photosensitivschicht, 7b ist die reflektierende Schicht, die längs der Peripherie der blattförmigen photosensitiven Schicht vorgesehen ist, 8 ist der Punktdetektor, der eine eindimensionale Bildaufnahmeeinrichtung, z.B. eine CCD, MOS, etc., verwendet, 9 ist die Bilderzeugungslinse zur Erzeugung des Bilds des abtastenden Lichts 10, das von der reflektierenden Schicht 7b auf den Punktdetektor 8 zurückgeworfen wird, und 11 ist der Steuerschaltkreis, der Steuersignale erzeugt, um das Fokuspositionssteuersystem 2 in Antwort auf das Ausgangssignal des Punktdetektors 8 zu steuern. 7a ist der Bilderzeugungsbereich (nutzbarer Bereich) der photosensitiven Schicht. Bilderzeugungsbereich bedeutet den Bereich, in dem ein Bild durch Modulation des Halbleiterlasers, die Lichtquelle, in Antwort auf das Bildsignal erzeugt wird. Folglich ist die reflektierende Schicht 7b außerhalb des Bilderzeugungsbereichs oder des nutzbaren Bereichs.
• Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausrüstung wird das abtastende Licht 10 durch die reflektierende Schicht 7b zurückgeworfen und das reflektierte Licht erreicht den Punktdetektor 8. Der Detektor 8 erfaßt den Zustand der Fokussierung des abtastenden Lichts 10 und das Ausgangssignal eines solchen Detektors 8 wird an den Steuerschaltkreis 11 zur Berechnung, Messung, etc., des Zustands der Fokussierung übergeben. Auf der Basis des Ergebnisses solcher Berechnungen und Messungen gibt der Steuerschaltkreis 11 Steuersignale an das Fokussierungspositionssteuersystem 2 ab.
• Das Steuersystem 2 bewegt die Kollimatorlinse in Richtung der optischen Achse und die Fokussierposition des abtastenden Lichts 10 bewegt sich proportional zur Mengenänderung der Photosensitivschicht 7. Natürlich kann das Steuersystem von einen Typ sein, der die Lichtquelle, z.B. einen Laser mittels piezoelektrischer Einrichtung verschiebt.
• Durch Wiederholen der Erfassung und Berechnung des Fokussierungszustands des abtastenden Lichts 10 und Bewegung der Fokussierposition kann der Fokussierzustand des abtastenden Lichts 10 auf der Photosensitivschicht für jedes Abtasten optimiert werden.
• Wie in Fig. 1 gezeigt ist, bezieht sich die Erfindung auf die optische Abtastausrüstung zum Abtasten des beleuchteten Elements durch den von der Lichtquelle über das optische System kommenden Lichtstrahl, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie mit der Punkterfassungseinrichtung zum Erfassen des Fokussierzustands des Lichtstrahls auf den beleuchteten Element versehen ist, indem der Lichtstrahl von dem Abschnitt außerhalb des nutzbaren Bereichs des beleuchteten Elements empfangen wird, und daß die Steuereinrichtung zur Steuerung des Fokussierzustands des genannten Lichtstrahls in Antwort auf das Ausgangssignal der genannten Erfassungseinrichtung vorgesehen ist.
• Ein Beispiel der Signalverarbeitung, die durch die in Fig. 1 gezeigte Ausrüstung ausgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 und Fig. 3A und 3B erläutert.
• Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird das abtastende Licht 10 von der reflektierenden Schicht 7b zurückgeworfen und das zurückgeworfene Licht erreicht den Punktdetektor 8 und somit ändert sich sein Ausgang, während sich die Zeit der Erzeugung des Ausgangs des Punktdetektors 8 ändert, wenn die Photosensitivschicht 7 der Trommel 6 in Richtung der optischen Achse (senkrechte Richtung in Fig. 2) reflektiert oder wenn das abtastende Licht 10 sich in Richtung der Lichtachse infolge äußerer Störungen verschiebt. Unter Nutzung dieses Phänomens wird der Fokussierzustand des abtastenden Lichts 10 auf der Photosensitivschicht direkt erfaßt und, auf der Basis eines solchen Erfassungssignals, wird der Fokussierzustand optimiert.
• Nun soll angenommen werden, daß die Position der photosensitiven Schicht 7 sich in Richtung der optischen Achse von A nach B, wie in Fig. 2 gezeigt ist, verschiebt. Dann verändert die mit der Photosensitivschicht 7 einstückig ausgebildete reflektierende Schicht 7b ebenfalls ihre Position auf gleiche Weise und bewegt sich von der Position A (Fokussierposition) zur Position B.
• Die reflektierende Schicht 7b hat ein höheres Reflektionsverhältnis als die Photosensitivschicht 7 (es kann gering sein, aber das 5 zu N verbessert sich, wenn die Differenz größer ist) und das von der reflektierenden Schicht 7b zurückgeworfene Licht wird auf der lichtempfangenden Fläche des Detektors 8 durch die Bilderzeugungslinse 9 fokussiert, folglich ändert sich der Ausgang des Detektors 8 ebenfalls von A' zu B', wie in Fig. 2 gezeigt ist, wenn sich die Position der reflektierenden Schicht 7b wie zuvor beschrieben von A nach B verändert. In diesem Fall wird die Erzeugung des Ausgangs beschleunigt. Dadurch wird die Auslenkung der Photosensitivschicht erfaßt, indem das abtastende Licht direkt empfangen wird.
• Wie in dem Blockdiagramm von Fig. 3A gezeigt ist, wird der Ausgang des Detektors 8 in den Steuerschaltkreis aufgegeben und dort verarbeitet. Das heißt, der Ausgang des Detektors 8 wird auf einen angemessenen Pegel durch den Binärschaltkreis 110 der Steuereinheit 11 binär umgewandelt, der aus dem binären Schaltkreis 110, MPU 111, ROM 112 und RAM 113 besteht, und folglich werden binär umgewandelte Daten in die MPU 111 eingegeben.
• Hier wird in die MPU 111 ebenso der Ausgang eines Abtaststrahlpositionssensors 20, der in Fig. 1 nicht gezeigt ist, (der das abtastende Licht 10 an einer angemessenen Stelle empfängt und ein Strahlerfassungssignal herausgibt, d.h. ein BD-Signal zur Bestimmung des Zeitpunkts zur Positionsbestimmung des Bilds auf der Photosensitivschicht 7 in Glanzrichtung) eingegeben und der Abtaststrahlpositionssensor 20 erfaßt das abtastende Licht 10 zu einem Zeitpunkt früher als der Detektor 8 und folglich wird die Anstiegs- und Abfallzeit des Ausgangs des Punktdetektors 8 bezüglich des Ausgangs des Abtaststrahlpositionssensors 20 gemessen, der als Bezugsgröße verwendet wird.
• Wie in dem Zeitabstimmungsdiagramm gemäß Fig. 3B gezeigt ist, wird, wenn der Anstiegszeitpunkt und der Abfallzeitpunkt des Ausgangs des Binärschaltkreises 110, d.h. der Ausgang des Detektors 8, der auf dem Ausgang des Abtaststrahlpositionsdetektors 20 an einer Position B basiert, mit TBR und TBF bezeichnet werden, die Mitte der Zeit des Ausgangs des Binärschaltkreises 110 als (TBR + TBF)/2 unter Verwendung des Speicherinhalts von ROM 112 berechnet und ebenso wird für die Position A diese entsprechend als (TAR + TBF)/2 berechnet und im RAM 113 gespeichert.
• Der Betrag der Positionsänderung ΔZ der photosensitiven Schicht 7 wird als ΔZ = KΔT (K: proportionale Konstante) auf der Basis von T = [(TAR + TAF)/² - (TBR + TBF)/2] ausgedrückt und folglich wird die Fokussierungsposition des abtastendem Lichts oder der Zustand der Fokussierung auf der Photosensitivschicht derart gesteuert, daß ΔZ, welches in das Fokussierpositionssteuersystem eingegeben wird, Null werden soll.
• Das Steuersystem 2 ist das System, das beispielsweise die Kollimatorlinse in Richtung der optischen Achse bewegt und damit die Fokussierungsposition des abtastenden Lichts 10 proportional zu dem Abweichungsbetrag der Photosensitivschicht 7 bewegt. Natürlich kann das Steuersystem von einem solchen Typ sein, daß die Lichtquelle, z.B. ein Laser, durch eine piezoelektrische Einrichtung verschoben wird.
• Durch Wiederholen der Erfassung und Berechnung des Fokussierungszustands des abtastenden Lichts 10 und Bewegung der Fokussierposition wird der Zustand der Fokussierung des abtastenden Lichts 10 auf der Photosensitivschicht 7 für jedes Abtasten optimiert.
• Wie zuvor beschrieben wurde, erfaßt die Punkterfassungseinrichtung, die den Zustand der Fokussierung auf den beleuchteten Element erfaßt, den Zeitpunkt der Anderung der Menge des empfangenen Lichtstrahls, wenn sich der Lichtstrahl zwischen dem nutzbaren Bereich und einem Bereich außerhalb des nutzbaren Bereichs bewegt. In Antwort auf das Ausgangssignal, das von den vorgenannten Punkterfassungseinrichtungen herausgegeben wird, steuert die Steuereinrichtung, die den Zustand der Fokussierung des Lichtstrahls steuert, den Zustand der Fokussierung des Lichtstrahls derart, daß die Anderung zum vorgenannten Zeitpunkt der Anderung Null wird.
• In dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ist ein Zustand gezeigt, indem die Silbersalz-Photosensitivschicht 7 um die Trommel 6 gewickelt ist, aber es kann auch so aufgebaut sein, daß 6 eine elektronische photosensitive Trommel ist, und 7 ein elektronisches photosensitives Element ist und 7b ein spiegelnder Abschnitt ist.
• Wie zuvor beschrieben wurde, wird, gemäß der vorliegenden Erfindung, der abtastende Strahl auf dem beleuchteten Element, z.B. photosensitives Element, direkt überwacht und unter Verwendung des erfaßten Signals wird der Zustand der Fokussierung des Strahlpunkts auf dem beleuchteten Element gesteuert, und im Fall einer Bilderzeugungseinrichtung, die eine solche optische Abtastausrüstung aufweist, wird stets ein stabiles hoch aufgelöstes Bild erhalten.
• Die optische Abtastausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit der Punkterfassungseinrichtung versehen, die den Zustand der Fokussierung des abtastenden Strahls auf dem beleuchteten Element erfaßt, indem der abtastende Strahl, der von außerhalb des nutzbaren Bereichs des beleuchteüen Elements, z.B. photosensitives Element, (beispielsweise der Bilderzeugungsbereich der Bilderzeugungsvorrichtung) empfangen wird und hat eine Steuereinrichtung, die den Zustand der Fokussierung des vorgenannten Lichtstrahls in Antwort auf den Ausgang des Signals von der Erfassungseinrichtung steuert.
• Der Abschnitt außerhalb des nutzbaren Bereichs kann so ausgebildet sein, daß er einen Reflektionskennwert hat, der von dem des nutzbaren Bereichs angemessen abweicht, so daß die Punkterfassungseinrichtung den Zeitpunkt der Bewegung des abtastenden Strahls zwischen dem nutzbaren Bereich und außerhalb des nutzbaren Bereichs erfaßt.
• Die Steuereinrichtung kann so aufgebaut sein, daß sie den Zustand der Fokussierung des Lichtstrahls derart steuert, daß die Anderung der Menge des empfangenen Lichtstrahls, die von der Punkterfassungseinrichtung erfaßt wird, wenn sich der Strahl zwischen dem nutzbaren Bereich und außerhalb des nutzbaren Bereichs bewegt, Null wird.
• Mit der schnellen Verbreitung des Desk Top Publishing in den letzten Jahren wird eine noch höhere Auflösung als 1200 dpi oder 2500 dpi angestrebt und für eine solche Auflösung sollte der Punktdurchmesser etwa 25 um betragen und die Feldtiefe sollte etwa 0,2 mm betragen und, wenn dies so ist, kann das herkömmliche Verfahren der Überwachung, die eine Überwachung lediglich an einem Punkt der Abtastzeile durch ein indirektes mimetisches Verfahren überwacht, die Störungen der Punktform auf der Oberfläche des photosensitiven Elements nicht ausgleichen, die durch Defokussierung infolge von Temperatur und Feuchtigkeit, Defokussierung infolge von einer Neigung der richtigen Bildebene gegenüber der Ebene des photosensitiven Elements, Krümmung des Felds der Abtastlinse, etc., hervorgerufen wird.
• Angesichts des obigen Problems ist mit der vorliegenden Erfindung ein nachfolgend erläutertes praktisches Beispiel mit der optischen Abtastausrüstung geschaffen, die einen Aufbau hat einen hoch präzisen Punkt zu erzeugen, indem die Korrektur der Fokussierung, die Korrektur der Neigung der richtigen Bildebene gegenüber der Bildebene des beleuchteten Elements, Korrektur der Punktgröße etc. ermäglicht ist.
• Der optischen Abtastausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung, die die vorliegende Aufgabe löst, wird das beleuchtete Element von dem Lichtstrahl abgetastet, der von der Lichtquelle abgegeben wird, und der Zustand der Fokussierung des Punkts des abtastenden Lichtstrahls, der auf dem beleuchteten Element gebildet wird, wird mindestens an zwei Punkten überwacht und von der Lichterfassungseinrichtung erfaßt.
• Lichterfassungseinrichtungen können einfach oder mehrfach in Übereinstimmung mit der Anzahl der Überwachungspunkte vorgesehen sein.
• In Anwort auf das Ausgangssignal der Erfassungseinrichtung steuert die Ausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung die Fokussierung des abtastenden Lichtstrahls oder des fliegenden Punkts und steuert die Stellung des fliegenden Punkts, d.h. die Stellung der richtigen Bildebene, indem die optische Abtastausrüstung oder das beleuchtete Element in Richtung der Tiefe vorwärts oder rückwärts bewegt werden.
• Mit der erfindungsgemäßen optischen Abtastausrüstung mit dem vorgenannten Aufbau wird der Punkt auf dem beleuchteten Element nicht durch ein indirektes mimetisches Verfahren an einem Punkt erfaßt, wie dies bei der herkömmlichen Ausrüstung geschieht, sondern der Zustand der Fokussierung des Punktes auf dem beleuchteten Element wird direkt an einer Vielzahl von Punkten überwacht und folglich wird nicht nur die Fokussierung des Punkts gesteuert, sondern ebenso wird die genaue Übereinstimmung der richtigen Bildebene und der Ebene des beleuchteten Elements erreicht, und die Auflösung übersteigt die herkömmliche Grenze von etwa 400 dpi bis 600 dpi und ermöglicht eine Einstellung der Punktform mit einer hohen Genauigkett von 1200 dpi oder 2500 dpi.
• Wenn die Überwachung einer Mehrzahl von Punkten durch eine Erfassungseinrichtung ausgeführt wird, kann der Aufbau des Systems vereinfacht werden.
• Fig. 4 zeigt den Aufbau des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen optischen Abtastausrüstung. In der Figur ist 31 die Lasereinheit mit einem Halbleiterlaser, 32 ist die Kollimatorlinse zur Fokussierung des von der Lasereinheit 31 kommenden Lichtstrahls, 33 ist die Betätigungseinrichtung zur Bewegung der Kollimatorlinse 32 zu und von der Richtung der optischen Achse, 34 ist der Polygonspiegel, der zur Rotation mit hoher Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils 35 durch den nicht in der Zeichnung gezeigten Motor veranlaßt wird, und 36 ist eine f θ-Linse, für die bei Bedarf eine torische Linse etc. verwendet wird.
• Hier kann die Betätigungseinrichtung 33 aus verschiedenen Typen von Einrichtungen gebildet sein, wie z.B. die Kombination einer Schwingspule, eines Wendelrotationsmotors, einer von einer piezoelektrischen Einrichtung angetriebenen Blattfeder oder solche, die für den Aufnehmer von CD-Spielern oder für optische Aufnehmer in optomagnetischen Aufzeichnungseinrichtungen etc. verwendet werden, und die Elemente 31, 32, 33, 34 und 36 sind an einem Rahmen 37 befestigt, wobei der Rahmen 37 ausgelegt ist, in Richtung des Pfeils 39, um den Drehpunkt 38 (Auslenkungsmitte des Lichtstrahls durch den Polygonspiegel 34) zu drehen.
• 40 ist ein Abschnitt des festen Rahmens, der mit dem Hauptkörperrahmen eine Einheit bildet, 41 ist der an dem Abschnitt 40 des Rahmens befestigte Pulsmotor, 42 ist die Welle, die sich entsprechend der Drehrichtung des Pulsmotors 41 hin und her bewegt, wobei die Welle 42 den Rahmen 37 in der Drehrichtung 39a drückt. 43 ist eine Spannschraubenfeder, die den Rahmen 37 in der Drehrichtung 39b zieht, während die Drehung des Rahmens 37 in der Richtung 39 durch die Drehung des Pulsmotors 41 bewekstelligt wird.
• 44 ist der Strahldetektor, der aus einer Photodiode besteht, und 45 ist der hoch gebogene Spiegel, der optisch den Anfang eines Laserabtastens erfaßt, und somit die Zeitabstimmung des Schreibens des Bildes bestimmt. 46 ist das photosensitive Element, das aus einem elektronischen photosensitiven Element gebildet ist, das in der Form einer Trommel ausgebildet ist, oder ist ein silbersalzphotosensitives Element, das in der Form einer Trommel gerollt ist, etc.
• Nachfolgend wird der Erfassungsmechanismus erläutert, der den Zustand der Fokussierung des Punkts des abtastenden Lichtstrahls auf dem photosensitiven Element 46 erfaßt.
• Mit diesen Erfassungsmechanismus wird das von dem Punkt an der Seite des Anfangsendes des Bildschreibens kommende reflektierte Licht durch die Linse 47 parallel gerichtet zu der Bilderzeugungslinse 49 durch den aufgebogenen Spiegel 48 geführt und das punktförmige Bild wird auf der zweidimensionalen Bilderzeugungseinrichtung 50 ausgebildet. Ferner wird das von dem Punkt an der Seite des Abschlußendes des Bildschreibens kommende reflektierte Licht durch die Linse 51 parallel gerichtet, von dem Halbspiegel 52 reflektiert, zu der Bilderzeugungslinse 49 geführt und das punktförmige Bild wird auf der zweidimensionalen Bilderzeugungseinrichtung 50 gebildet.
• Unter Bezugnahme auf den zuvor beschriebenen Aufbau wird die Arbeitsweise des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert. In Fig. 4 ist der Neigungszustand der richtigen Bildebene 53 gegenüber der Ebene des photosensitiven Elements 46, der durch Temperatur, Feuchtigkeit oder Veränderung im Lauf der Zeit, etc. bedingt ist, gezeigt. Am Bildanfangsende 54 fokussiert der abtastende Strahl einwandfrei und bildet ein genaues Punktbild, aber am Abschlußende 55 des Bildes wird das gute Bild an einem Punkt weiter innerhalb der Ebene des photosensitiven Elements 46 gebildet und ein defokussiertes Bild wird auf dem photosensitiven Element 46 abgebildet.
• Unter diesen Bedingungen sollen die in die Bilderzeugungseinrichtung 50 gelangenen Daten sein, wie in Fig. gezeigt ist. In dieser Figur bezeichnet 56 das in den Strahldetektor 44 eintretende Signal, und in jedem Abtasten wird das Signal 57 unmittelbar bevor der Abtaststrahl des Bildanfangsende 54 erreicht, erfaßt. 58 bezeichnet das Zählwerk zum Abtasten des von der Bilderzeugungseinrichtung 50 kommenden Signals und der Triggerimpuls 59 am Anfangsende des Schreibens wird bestimmt durch die Verzögerungszeit T&sub1; vom Anstiegspunkt des Signals 57 des Strahldetektors 44. Diese Verzögerung T&sub1; wird unkonditioniert durch die Position des aufgebogenen Spiegels 45, die Position der Bilderzeugungslinse 47 und die Abtastgeschwindigkeit bei der Konstruktion des Geräts bestimmt.
• Auf die gleiche Weise wird der Triggerimpuls 60 auf der Seite des Abschlußendes des Schreibens durch die Verzögerungszeit T&sub2; bestimmt, die durch die Position des aufgebogenen Spiegels 45, die Position der Bilderzeugungslinse 51 und die Abtastgeschwindigkeit bei der Konstruktion des Geräts unkonditioniert bestimmt wird.
• Wie zuvor beschrieben wurde, wird die Punktform 61 am Anfangsende des Schreibens erfaßt, indem das Signal der Bilderzeugungseinrichtung 50 durch den Triggerimpuls 59 zur Zeit T&sub1; nach der Ausgabe des Signals 57 des Strahldetektors 57 gelesen wird, und die Punktform 62 am Schreibende 55 wird erfaßt, indem das Signal der Bilderzeugungseinrichtung 50 durch den Triggerimpuls 60 zur Zeit T&sub2; nach dem Signal 57 des Strahldetektors 44 gelesen wird.
• Wie zuvor beschrieben, ist die bevorzugte Form des fliegenden Punkts auf dem photosensitiven Element 46 von vornherein bekannt, und folglich ist es möglich zu wissen, daß die Punktform 61 mit der bevorzugten Form übereinstimmt und die Punktform 62 defokussiert ist.
• Aus dem Ergebnis einer solchen Erfassung ist es bekannt, daß die Ebene 53 des guten Bildes, in Fig. 4 gezeigt, geneigt ist. Auf der Basis der Ergebnisse einer solchen Erfassung ist unter Bezugnahme auf Fig. 6 ein Beispiel des Verfahrens zur Korrektur der Neigung der richtigen Bildebene 53 erläutert. In diesem Fall wird durch die Entscheidung, daß die vorgenannte Neigung durch Drehung des Rahmens 37 korrigiert werden kann, die Welle 42 des Pulsmotors 41 zurückgezogen und der Rahmen 37 dreht sich in Richtung des Pfeils 39b. Durch einen solchen Mechanismus wird die richtige Bildebene 53 wie in Fig. 6 gezeigt ist, parallel zur Ebene des photosensitiven Elements 46 ausgerichtet.
• Auch hier tastet der Lichtstrahl ab und der Zustand der Fokussierung des Punkts zu einer solchen Zeit wird durch die Bilderzeugungseinrichtung 50 erfaßt. Fig. 7 zeigt die Daten einer solchen Bilderzeugung. Hier sind die Punktform 61 am Anfangsende 54 und die Punktform 62 am Abschlußende 55 beide größer als die ideale Form, d.h. sie sind defokussiert, aber, weil sie identische Form haben, ist es bekannt, daß die richtige Bildebene 53 zur Ebene des photosensitiven Elements 46 parallel ist.
• Folglich ist es als angemessen zu sehen, daß die Kollimatorlinse 32 in Richtung der optischen Achse auf der Basis solcher Resultate bewegt wird, um die Fokussierung zu bewerkstelligen. Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines solchen Fokussierverfahrens. Hier wird die Betätigungseinrichtung 33 angetrieben und die Kollimatorlinse wird auf der Basis der Daten der Bilderzeugungseinrichtung 50 hin und her bewegt, und somit werden die richtige Bildebene 53 und die Ebene des photosensitiven Elements 46 im gesamten Abtastbereich in Übereinstimmung gebracht und eine korrekte Fokussierung wird erhalten. In anderen Worten, eine korrekte Fokussierung wird erhalten, wenn der Lichtstrahl abtastet und der Zustand der Fokussierung des Punkts durch die Bilderzeugungseinrichtung 50 erfaßt wird, und wenn, auf der Basis der Bilderzeugungsdaten gemäß Fig. 9 die Kollimatorlinse 32 wie in Fig. 8 gezeigt ist hin und her bewegt wird, so daß die Punktform 61 am Anfangsende und die Punktform 62 am Abschlußende bevorzugte Auslegungswerte erreichen. Als Verfahren zur Bewerkstelligung eines solchen fokussierten Zustands, kann das Fokussierverfahren einer Autofokuskamera etc. verwendet werden.
• Bei dem oben beschriebenen Beispiel ist es möglich, die Punktform an einer Vielzahl von Punkten mit einer Erfassungseinrichtung zu überwachen, die Neigung der Bildebene und die Fokussierung etc. zu korrigieren und den bevorzugten Punkt für den gesamten Abtastbereich zu erhalten.
• Fig. 10 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Im Falle dieses Ausführungsbeispiels ist die Stütztrommel 63 des photosensitiven Elements aus einem transparenten Element, wie Glas, gebildet und innerhalb der Stütztrommel 63 sind die Kollimatorlinse 47, der aufgebogene Spiegel 48, die Bilderzeugungslinse 49, die Bilderzeugungseinrichtung 50, die Kollimatorlinse 51 und der Halbspiegel 52 angeordnet und in dem ferner die dritte Kollimatorlinse 64 und der dritte aufgebogene Spiegel (Halbspiegel) 65 vorgesehen sind, wird die Punktform an drei Stellen gemessen.
• Fig. 11 zeigt die Bilderzeugungsdaten der Bilderzeugungseinrichtung 50. In dem die Punktform 66 am Mittenabschnitt zusätzlich zu den Punktformen 61 und 62 an beiden Enden bekannt ist, ist es möglich, eine Korrektur auf der Basis solcher Erfassungsresultate vorzunehmen, die die Krümmung des Felds und Ablenkung berücksichtigt.
• Somit ist es möglich, die Steuerung des Fokussierzustands des Punkts mit höherer Genauigkeit auszuführen. Die Korrektur der Feldkrümmung und Ablenkung kann vorgenommen werden, indem die f θ-Linse etc. gesteuert werden.
• Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird nur eine Bilderzeugungseinrichtung verwendet, um die Erfassung an einer Vielzahl von Punkten auszuführen, aber die Bilderzeugungseinrichtung kann, wie in Fig. 12 gezeigt ist, mehrfach entsprechend der Anzahl von Erfassungspunkten vorgesehen werden.
• In Fig. 12 ist 117 die Bilderzeugungslinse zur Abbildung des Bildes des vom Anfangsende 54 kommenden Lichts auf der Bilderzeugungseinrichtung 118, während 119 die Bilderzeugungslinse zur Erzeugung des Bilds des von dem Abschlußende 55 kommenden Lichts auf der Bilderzeugungseinrichtung 120 ist. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 ist die Bilderzeugungseinrichtung mehrfach vorgesehen und folglich ist der Aufbau komplizierter als das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 aber andererseits benötigt es keine Spiegel 48, 52, etc.
• Andere Merkmale und Eigenschaften entsprechen im wesentlichen dem des Ausführungsbeispiels in Fig. 4. Entsprechend kann das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 so ausgebildet sein, daß eine Bilderzeugungseinrichtung entsprechend jedem Überwachungspunkt vorgesehen ist. In den vorgenannten Ausführungsbeispielen kann die Einstellung des Fokussierzustands des Punkts durch die Wirkung des Erfassungsmechanismus intermittierend vorgenommen werden, indem ein entsprechendes Intervall vorgesehen wird, oder kann vorgenommen werden, wenn der Anstieg der Temperatur über einen bestimmten Pegel durch einen vorzusehenden Temperatursensor etc. erfaßt wird.
• Das Verfahren zur Ausführung der Steuerung der richtigen Bildebene, Fokussierung und Krümmung des Felds, etc., das auf den Ergebnissen der Erfassung des Erfassungsmechanismus basiert und oben erläutert wurde, ist nur ein Beispiel und andere wohlbekannte Verfahren können verwendet werden.
• Wie oben erläutert wurde, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die optische Abtastausrüstung zum Abtasten des beleuchteten Elements durch den von der Lichtquelle kommenden Lichtstrahl, die gekennzeichnet ist durch eine Erfassungseinrichtung zur Überwachung und Erfassung des Zustands der Fokussierung des Punkts des abtastenden Lichtstrahls auf dem beleuchteten Element an zumindest zwei Punkten. Die vorgenannten Erfassungseinrichtungen können einzeln oder in einer Mehrzahl entsprechend der Anzahl von Überwachungspunkten vorgesehen sein. Mit der vorgenannten Ausrüstung wird die Fokussierung des Punkts des Abtaststrahls auf der Basis des Ausgangs der vorgenannten Erfassungseinrichtungen gesteuert. Mit der vorgenannten Ausrüstung wird die Stellung der richtigen Bildebene des Abtaststrahls gegenüber der Ebene des beleuchteten Elements auf der Basis des Ausgangs der Erfassungseinrichtungen gesteuert. Mit der vorgenannten Ausrüstung kann, wenn die Überwachung an mindestens drei Punkten vorgenommen wird, die Feldkrümmung des beleuchteten Elements und die Ablenkung auf der Basis des Ausgangs der Erfassungseinrichtungen korrigiert werden. Bei der vorgenannten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird der Zustand des Punkts auf dem beleuchteten Element, wie einem photosensitiven Element, an mehr als zwei Punkten überwacht, wobei die Neigung der Bildebene, die Fokussierung, etc. genau korrigiert werden und somit wird die richtige Bildebene akkurat mit der Ebene des beleuchteten Elements in Übereinstimmung gebracht. Folglich ist es möglich, ein Bild mit hoher Dichte zu erzeugen, das mit herkömmlichen Verfahren nicht erzielt werden kann. Die optische Abtastausrüstung des vorgenannten Aufbaus ist mit den Punkterfassungseinrichtungen zur Erfassung des Punkts des abtastenden Lichts, der auf dem beleuchteten Element, wie dem photosensitiven Element selbst, versehen und folglich wird der Zustand der Fokussierung des Punkts auf dem bleuchteten Element direkt und sicher erfaßt und folglich kann der Zustand der Fokussierung sehr genau gesteuert werden. Eine optische Abtastausrüstung hat Einrichtungen zur Erfassung des Abtaststrahlpunkts an mehr als zwei Punkten der abzutastenden Oberfläche und Einrichtungen zur Ermöglichung der direkten Überwachung des Fokussierungszustands des Strahlpunkts und gestattet somit eine extrem genaue Steuerung des Fokussierungszustands und die Bildung eines extrem hoch dichten Bildes, das mit herkömmlichen Verfahren nicht erzielt werden kann.

Claims (12)

1. Optische Abtastausrüstung, mit (a) einer Quelle (1) für einen Lichtstrahl, (b) optischen Mitteln (2, 3) zum Ablenken und Fokussieren des Lichtstrahls auf eine vorbestimmte Ebene (6, 7), (c) ersten Erfassungsmitteln (20) zum Erfassen des Lichtstrahls an einer ersten Position auf der vorbestimmten Ebene, gekennzeichnet durch (d) zweite Erfassungsmittel (8) zum Erfassen des Lichtstrahls an einer zweiten Position abweichend von der ersten Position auf der vorbestimmten Ebene, und (e) Steuermitteln (11) zum Steuern des Fokus des Lichtstrahls gemäß einem Signal von den ersten Erfassungsmitteln und einem Signal von dem zweiten Erfassungsmittel.

2. Optische Abtastausrüstung nach Anspruch 1, mit einem photosensitiven Element, auf dem die Ebene angeordnet ist.

3. Optischeabtastausrüstung nach Anspruch 2, wobei die ersten und zweiten Erfassungsmittel den Lichtstrahl in einem Nicht-Bildbereich des photosensitiven Elements erfassen.

4. Optische Abtastausrüstung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das photosensitive Element ein Lichtempfangsmittel ist.

5. Optische Abtastausrüstung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optischen Mittel einen bewegbaren Kollimator (2) zur Parallelrichtung des Lichtstrahls aufweisen, und wobei die Steuermittel den Fokus durch Bewegung des Kollimators steuert.

6. Optische Abtastausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit Mitteln (41) zum Schwenken der Ablenkmittel, wobei die Steuermittel den Fokus durch Verschwenken der Verschwenkmittel steuern.

7. Optische Abtastausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuermittel den Fokus des Lichtstrahls durch die optischen Mittel in Antwort auf eine Änderung der Zeit der Erzeugung der Signale von den ersten und zweiten Erfassungsnitteln steuert.

8. Optische Abtastausrüstung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten und zweiten Erfassungsmittel eine Veränderung des Zustands des Lichtstrahls zwischen einem nutzbaren Bereich der vorbestimmten Ebene und einem Bereich außerhalb des nutzbaren Bereichs der vorbestimmten Ebene erfassen.

9. Optische Abtastausrüstung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungsmittel eine Veränderung der Lichtmenge des Lichtstrahls erfassen.

10. Optische Abtastausrüstung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Rahmen (37) zur Aufnahme der Quelle und der optischen Mittel, wobei das Steuermittel eine Position des Rahmens entsprechend einem Signal von dem ersten Erfassungsmittel und einem Signal von dem zweiten Erfassungsmittel steuert.

11. Laserstrahldrucker mit einer optischen Abtastausrüstung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

12. Verfahren zum Einstellen eines Lichtstrahls in einer optischen Ausrüstung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten Führen und Fokussieren eines abgelenkten Lichtstrahls auf eine vorbestimmte Ebene;

Erfassen des Lichtstrahls an einer ersten Position und einer zweiten Position abweichend von der ersten Position der vorbestimmten Ebene; und

Steuern des Fokus des Lichtstrahls auf der Basis der Erfassung in dem Erfassungsschritt.