DE69310301T2 - Rasterabtastvorrichtung für ein xerographisches Drucksystem mit Laserdioden, die in einer Reihe angeordnet sind, parallel zur Schnellabtastrichtung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft xerographische Mehrstation- Drucker, welche einen gemeinsamen Raster-Ausgabeabtaster benützen, und insbesondere Aufbauten einer in solchen gemeinsam genutzten Raster-Ausgabeabtast ern benützten Laserdioden-Anordnung.
• Lichtpunkt-Abtaster (oft als Raster-Ausgabeabtaster (raster output scanner ROS) bezeichnet) besitzen üblicherweise einen reflektiven Mehrf lächen-Polygonspiegel, der um seine zentrale Achse so gedreht wird, daß er wiederholt einen oder mehrere intensitätsmodulierte Lichtstrahlen über ein photoempfindliches Aufzeichnungsmedium in einer Zeilenabtastrichtung (auch als Schnellabtastrichtung bekannt) ablenkt, während das Aufzeichnungsmedium in einer dazu senkrechten oder "Verfahrens"-Richtung (auch als Langsam-Abtastrichtung bekannt) so vorgeschoben wird, daß die Strahlen das Auf zeichnungsmedium gemäß einem Raster-Abtastmuster überstreichen. Digital-Drucken wird durch serielle Intensitätsmodulierung jedes Lichtstrahles gemäß einem binären Musterstrom ausgeführt, wodurch das Auf zeichnungsmedium durch das durch die Muster dargestellte Bild während des Überstreichens belichtet wird. Drucker, bei denen verschiedene Strahlen gleichzeitig abgelenkt werden, werden als Mehrstrahl- Drucker bezeichnet. Sowohl ROS- wie auch Mehrstrahl-Drucker-Techniken sind in der US-PS 4 474 422 (Kitamura) dargestellt.
• In dem Kitamura-Patent sind mehrere Laser in Diagonalrichtung (siehe Fig. 10B der Kitamura-Patentschrift) so angeordnet, daß sie mehrere Zeilen über einen einzelnen Photorezeptor ablenken. Die Strahlen sind in der Quer-Abtastrichtung so gegeneinander versetzt, daß mehrere Zeilen gleichzeitig über den Photorezeptor aufgezeichnet werden können. Zusätzlich ist es ein Ziel des Kitamura-Patentes, die Veränderungen in der Schrittbreite zu verringern, indem die einzelnen Laser innerhalb der Laseranordnung mit engem Abstand in einer kompakten Struktur angesetzt werden.
• Hochgeschwindigkeitsverfahren-Farbausgabe-Terminals oder Mehrfarben-Hervorhebungs-Xerographiebild-Ausgabeterminals erfordern das gleichzeitige Drucken von mehreren unabhängig adressierbaren Rasterzeilen an getrennten Belichtungsstationen. Das wird mit Mehrstation-Drucken bezeichnet. Übliche Aufbauformen von Mehrstationverfahren-Farbdruckern benutzen eine Vielzahl von separaten ROS-Einheiten, üblicherweise vier unabhängige ROS- Einheiten, beispielsweise je eine für jede Systemsfarbe, wie in den US-PS 4 847 642 und 4 903 067 (Murayama u.a.) dargestellt ist.
• Zu den Problemen bei diesen Systemen gehören die hohen Kosten, die bedingt sind durch die Kosten der Mehrfach-ROS-Einheiten, die hohen Herstellkosten für nahezu identische Mehrfach-ROS-Einheiten und zugeordnete Optiken und die Schwierigkeit der Ausrichtung der Systemfarben.
• Eine teilweise Lösung für die Probleme der Mehrstation-Xerographiesysteme mit einzelnen ROS-Einheiten wird geoffenbart in US-PS 4 591 903 (Kawamura u.a.). US-PS 4 591 903 zeigt insbesondere mit Bezug auf Fig. 6 eine Aufzeichnungsvorrichtung (Drucker) mit mehreren Aufzeichnungsstationen und mehreren Linsensystemen, jedoch nur zwei Polygonspiegeln. Mit zwei Polygonspiegeln und nur einem zugeordneten Antriebsmotor werden die Kosten des Systems herabgesetzt. Jedoch können Unterschiede bei den Linsen, den Polygonen und den Spiegelflächen weiterhin Probleme bei der Farbausrichtung verursachen.
• Eine andere Vorgehensweise zum Überwinden der Probleme bei Mehrstationdruckern mit einzelnen ROS-Einheiten wird geoffenbart in US-PS 4 962 312 (Matuura). US-PS 4 962 312 zeigt ein Überdecken einer Vielzahl von Strahlen mit Benutzen eines optischen Strahl-Kombinierers, Ablenken der überdeckenden Strahlen mit Benutzen eines einzelnen Polygonspiegels, Trennen der abgelenkten Strahlen mit Benutzung eines optischen Filters (und Polarisators, falls mehr als zwei Strahlen benutzt werden) und Richten der abgelenkten Strahlen auf zugeordnete Photorezeptoren. Der Vorteil des Übereckens der Laserstrahlen ist eine bedeutsame Kostenreduzierung, da die ROS-Einheiten (d.h. die Polygonspiegel und die gesamten Optiken) bei allen Stationen gemeinsam benutzt werden.
• Jedoch fällt die tatsächliche Ausführung der in US-PS 4 962 312 beschriebenen Vorrichtung ziemlich kompliziert und teuer aus, speziell dann, wenn vier Systemfarben zu drucken sind. Die Verwendung von Optikstrahl-Kombinierern zum Überdecken von Strahlen in der Weise, daß sie gleiche optische Achsen besitzen, wird schwierig, teuer und zeitraubend. Es wird ebenfalls schwierig, Flecken gleicher Größe an jedem Photorezeptor zu erhalten, wegen der Schwierigkeit, gleiche optische Pfadlängen für jeden Strahl einzurichten. Es wird auch schwierig, sicherzustellen, daß die latenten Abbilder an den Photorezeptoren miteinander ausgerichtet sind. Jedes dieser Probleme hat mindestens teilweise Bezug auf die relativen Positionen der Laserquellen.
• EP-A-0 547 853 offenbart ein für das Ablenken von mehreren Laserstrahlen in einem Mehrstationen-Drucker geeignetes ROS- System. Ein sich drehender Polygonspiegel lenkt gleichzeitig eine Vielzahl von gebündelten Laserstrahlen ungleicher Wellenlängen ab, die ihre größten Divergenzwinkel parallel zueinander besitzen, und die darauffolgend durch eine Vielzahl von optischen Filtern getrennt und auf ihre zugeordneten Photorezeptoren gerichtet werden. Gleichartig dimensionierte Flecken werden an jedem Photorezeptor erhaltene indem für jeden Strahl eine gleichartige optische Pfadlänge eingerichtet wird. Das wird dadurch ermöglicht, daß alle Laser in einer integralen Einheit angeordnet werden. Jedoch sind die in EP-A-0 547 853 dargestellten Laserdioden in einer Linie in der Querabtastrichtung, d.h. parallel zur Drehachse des Polygonspiegels, angeordnet (siehe Fig. 2 der EP-A-0 547 853). In der Querabtastrichtung ausgerichtete Dioden müssen so angeordnet werden, daß sie in einer zur Polygonspiegel-Drehachse parallelen Richtung eng gepackt sind, um die Strahlcharakteristik-Abweichungen wie Fleckgröße, Energiegleichförmigkeit, Bogenlänge und Linearität zu minimalisieren. Das bedeutet, die Laserdioden sind in der zur Polygonspiegel-Drehachse parallelen Richtung (d.h. der Höhenrichtung des Polygonspiegels) so dicht wie möglich gehalten, so daß die Lichtstrahlen so gut wie möglich nahezu den gleichen Abschnitt des Polygonspiegels überstreichen. Da jedoch die Lichtstrahlen in der Höhenrichtung des Polygonspiegels Abstand voneinander haben, treffen die Strahlen nicht alle auf den gleichen Abschnitt jeder Polygonspiegelfläche auf und werden deswegen nicht gleichförmig reflektiert. Zusätzlich wird durch die enge Anordnung der Laserdioden ein Übersprechen eingeführt.
• EP-A-0 852 454 (Druckschrift D3) offenbart einen Rasterausgabe- Scanner mit einer Lichtquelle, die zwei kohärente Laserstrahlen emittiert. Die beiden Laserstrahlen werden durch ein kollimierendes optisches Element kollimiert und auch sonst konditioniert. Die beiden kollimierten Strahlen werden durch einen Doppel-Modulator unabhängig voneinander moduliert. Die beiden modulierten Strahlen werden rekollimiert, weiter konditioniert und durch ein optisches Element auf eine Drehfläche eines Mehrflächen-Polygonspiegeis fokussiert. Die reflektierten modulierten Strahlen werden durch ein f-Theta-Abbildungs- und Verzerrungskorrektur-Optikelement abgebildet und fokussiert und auf das Photorezeptorband an zwei getrennte Orte reflektiert. Der Rasterausgabe-Scanner nach D3 zeigt nicht auf, daß die Lichtstrahlen in einer Linie angeordnet sind, die senkrecht zu der Laufrichtung der Strahlen liegt, und daß die als Drehachse dienende Zentralachse des Polygonspiegels senkrecht zur Linie der Lichtstrahlen liegt. Der Inhalt von D3 ist Teil des Standes der Technik, wie er in den Art. 54(3),(4) EPÜ definiert wird.
• Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Mehrfachlaser-ROS-System zu schaffen, bei dem die Begrenzungen für den Laserdiodenabstand erleichtert werden können, wodurch die Herstellung erleichtert und die Kosten reduziert werden.
• Die vorliegende Erfindung schafft einen Rasterausgabe-Scanner, welcher umfaßt: Strahl-Erzeugermittel zum Erzeugen mehrerer Lichtstrahlen mit ungleichen Wellenlängen, die in einer Linie angeordnet sind, welche Linie senkrecht auf der Richtung steht, in welcher die mehreren Lichtstrahlen laufen; einen zur gleichzeitigen Ablenkung der mehreren Lichtstrahlen an einer Zentralachse drehbar angebrachten Polygonspiegel, der in einem Weg der mehreren in der Linie angeordneten Lichtstrahlen angebracht ist, welche Zentralachse so angeordnet ist, daß sie sich senkrecht zu der Linie der Lichtstrahlen erstreckt und jeder der mehreren Lichtstrahlen während der Ablenkung von dem Polygonspiegel separat bleibt; und optisches Separatormittel zum unterschiedlichen Durchlassen und Reflektieren der Lichtstrahlen auf einen unterschiedlichen optischen Weg für jeden Lichtstrahl.
• Die vorliegende Erfindung schafft auch einen Mehrstationen- Drucker, welcher umfaßt Strahlerzeugungsmittel zum Erzeugen von vier Lichtstrahlen mit ungleichen Wellenlängen, die in einer Linie angeordnet sind; einen an der Zentralachse drehbar angebrachten Polygonspiegel zum gleichzeitigen Ablenken der vier Lichtstrahlen auf einen ersten optischen Weg, wobei die Zentralachse so angeordnet ist, daß sie sich senkrecht zu der Linie der Lichtstrahlen erstreckt; optische Mittel zum Fokussieren der vier Lichtstrahlen auf den Polygonspiegel; Ablenklinsenmittel zum Fokussieren der durch den Polygonspiegel abgelenkten vier Lichtstrahlen und zum Korrigieren von Fehlern in den vier Lichtstrahlen; einen ersten optischen Separator, der an dem ersten optischen Weg angeordnet ist zum Richten eines ersten Lichtstrahles und eines zweiten Lichtstrahles auf einen unterschiedlichen zweiten optischen Weg und zum Richten eines dritten Lichtstrahles und eines vierten Lichtstrahles auf einen unterschiedlichen dritten optischen Weg; einen zweiten optischen Separator, der an dem zweiten optischen Weg angeordnet ist zum Richten des ersten Lichtstrahles auf einen unterschiedlichen vierten optischen Weg und zum Richten des zweiten Lichtstrahles auf einen unterschiedlichen fünften optischen Weg; einen dritten optischen Separator, der an dem dritten optischen Weg angeordnet ist zum Richten des dritten Lichtstrahles auf einen unterschiedlichen sechsten optischen Weg und zum Richten des vierten Lichtstrahles auf einen unterschiedlichen siebten optischen Weg; und erste, zweite, dritte und vierte Photorezeptoren zum jeweiligen Empfangen des ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Lichtstrahles. Das genannte Strahlerzeugungsmittel kann aus vier Laserdioden bestehen, die an einem einzigen Chip angeordnet sind. Alternativ kann das Strahlerzeugungsmittel aus vier jeweils eine einzelne Laserdiode enthaltenden Chips bestehen,. welche Chips integral aneinander angebracht sind.
• Nur beispielsweise werden Ausführungen der Erfindung mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleichartige Elemente beziehen und in denen:
• Fig. 1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines ROS- Systems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 2 eine Draufsicht ist, welche die Laserquellen, die Strahlbildungsoptiken, die sich drehenden Polygonspiegel und ein optisches Filterungsmittel darstellt;
• Fig. 3 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Einzelphotorezeptor-ROS-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 4 eine Vorderansicht von Mehrfachdioden zum Emittieren von Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge ist, die auf einem Einzelchip ausgebildet sind; und
• Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren mechanischen Tragestruktur für eine Anordnung von Dioden ist, die zum Emittieren von Lichtstrahlen mit ungleichen Wellenlängen befähigt sind.
• Das Anwenden des Konzeptes der Wellenlängentrennung der Lichtstrahlen wird die Ausrichtanforderung für die Laserdioden bei Mehrstation-Xerographie grundsätzlich gegenüber der Anforderung von Einzelstation-Xerographie geändert. Wenn Laserdioden in einem Einzelstrahl-ROS benutzt werden, um gleichzeitig mehrere Zeilen auf die gleiche Belichtungsstation zu schreiben, müssen sie in der Querabtastrichtung so weit Abstand voneinander haben, daß sie gleichzeitig an dem Photorezeptor unterschiedliche Zeilen überstreichen. Wenn die mehreren Dioden auf diese Weise angeordnet sind, müssen sie so eng wie möglich aneinander angeordnet werden, um Bogendifferenzen und die Anzahl von Zwischenschachtelzeilen zu minimalisieren. Diese Begrenzung gestaltet die Herstellung von Dibden ohne Übersprechgefahr schwierig. Bei Mehrfachdioden-Anordnungen, die für Einzelstation-Xerographie bestimmt sind, haben die Dioden typischerweise einen gegenseitigen Abstand von 10 µm.
• Dagegen können bei Mehrstation-Xerographie, wo die Strahlen auf unterschiedliche Photorezeptoren oder unterschiedliche Bildpositionen eines einzelnen Photorezeptors gerichtet werden, die Dioden in der Quer- oder Schnellabtastrichtung (d.h. senkrecht zur Drehachse des Polygonspiegels) zusammenfallend ausgerichtet werden. Es bleibt wichtig, daß der Versatz der Dioden in der Querabtastrichtung minimalisiert wird, wenn die Dioden in einer Zeile in der Querabtastrichtung angeordnet werden (d.h. innerhalb von 2 µm gegenseitigem Abstand in der Querabtastrichtung). Bei einem ROS-Aufbau, bei dem die Laserdioden längs einer Linie positioniert sind, die parallel zur Schnellabtastrichtung des ROS liegt, kann die Anforderung, die Laserdioden eng gepackt (typischerweise 10 µm) sein zu lassen, erleichtert werden. Bei typischen ROS-Auslegungen sind relativ große Abstände (> 200 um) zwischen den Dioden in der Schnellabtastrichtung möglich. Die Abstandsgröße in Schnellabtastrichtung der Dioden läßt die Strahlen von der jeweiligen Diode mit leicht unterschiedlichem Zuführungswinkel auf das Polygon auffallen. Der Zuführungswinkel wird definiert als der Winkel zwischen dem Vorpolygonstrahl und dem Nachpolygonstrahl in der Mitte der Ablenkung. Typische ROS-Auslegungen sind sehr unempfindlich für Änderungen des Zuführungswinkels. Die Auswirkung von relativ großen Änderungen der Zuführungswinkel auf die Abtastlinearität ist sehr gering, da der Strahl von jeder Diode den gleichen Abschnitt der Abtastlinse durchläuft, um an einem bestimmten Punkt längs der Abtastzeile auf zutreffen, unabhängig von dem Zuführungswinkel. Die Auswirkung von Änderungen des Zuführungswinkels auf die Fleckintensität und die Schnellabtast-Fleckbreite ist ebenfalls sehr gering, da diese Parameter sich sehr langsam ändernde Funktionen der Strahlgeometrie sind. Das ermöglicht das getrennte Anbringen von mehreren Laserdioden mit weit voneinander entfernten Wellenlängen in beguemem gegenseitigen Abstand, so daß die Herstellung vereinfacht wird.
• Es wird deshalb zu verstehen sein, daß die Abstandsbegrenzungen von Mehrdiodenanordnungen für Mehrstationen-Drucker erleichtert werden können durch Schaffen einer Aufbauform, bei der die Dioden längs einer Linie positioniert sind, die parallel zur Schnellabtastrichtung liegt, und bei der die Dioden in der Querabtastrichtung keinen Abstand voneinander haben.
• Bei einem System entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die ROS-Optik so ausgelegt, daß sie in der Schnellabtastrichtung so über-ablenkt, daß die Ablenkzeilenlänge, über welche sich alle Strahlen überdecken, die gewünschte Ablenkzeilenlänge ist. Das bedeutet, die ROS-Optik ist so ausgelegt, daß sie eine größere Ablenkzeilenlänge überdeckt, als sie bei Dioden benötigt würde, die in einer Zeile in der Querabtastrichtung angeordnet wären. Diese Über-Ablenkung ist notwendig, da jede Laserdiode einen Strahl emittiert, der mit etwas unterschiedlichem Auffallwinkel auf das Polygon auftrifft, so daß die Ablenkzeilen von verschiedenen Dioden in der Schnellablenkrichtung gegeneinander versetzt sind. Es ist zu verstehen, daß die den separaten Strahlen zugesendeten Zeitgeberdaten elektronisch so eingestellt werden, daß sie die unterschiedlichen Zuführwinkel der verschiedenen Strahlen in Rechnung stellen. Jede Anzahl von üblichen Vorkehrungen kann getroffen werden, um die Über-Ablenkung zu schaffen. Die Strahlen werden dann von dem Polygon weg reflektiert und treten durch die Ablenklinse hindurch. Die Strahlen werden dann durch Filter getrennt, welche die Lichtstrahlen aufgrund ihrer unterschiedlichen Wellenlängen differentiell durchlassen oder reflektieren.
• Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt die ROS-Optik einen Kollimator 72, eine Zylinderlinse 70, einen Polygonspiegel 24, Strahlteilerspiegel 32, 24, 46 und Reflexionsspiegel 36, 38, 40, 42, 48, 52, 54, 56. Die Laserstrahlen 101, 102, 103 und 104 mit jeweiligen durch Strahlerzeugermittel 74 erzeugten Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, λ&sub3; bzw.λ&sub4; treten durch den Kollimator 72 und die Zylinderlinse 70 hindurch, welche die Strahlen so auf einen optischen Weg richten, daß sie einen sich drehenden Polygonspiegel 24 mit mehreren Flächen 26 beleuchten. Wenn der Polygonspiegel sich um seine Achse 50 dreht, lenkt er die Strahlen gleichzeitig zu einer Ablenklinse 30 hin ab, welche die Strahlen fokussiert und Fehler wie den Polygonwinkelfehler und Wobbeln korrigiert. Zu Darstellungszwecken ist angenommen, daß die ROS-Ablenklinse ein toroidales Element zum Schaffen von Wobbelkorrektur enthält. Das System kann auch alternative Wobbelkorrekturmittel wie beispielsweise einen Zylinderspiegel nach einer sphärischen Ablenklinse, einen Zylinderspiegel nach einer zylindrischen Ablenklinse oder einen Zylinderspiegel nach einer sphärisch/zylindrischen Ablenklinse oder eine Zylinderlinse in großer Nähe zum Photorezeptor haben.
• In Fig. 1 werden die Strahlen von der Korrektur-Ablenklinse 30 längs eines ersten optischen Weges 28 zu einem ersten optischen Filter 32 gerichtet. Das erste optische Filter ist beispielsweise ein wellenlängen-selektiver Strahlseparator, der beispielsweise aus einer wellenlängen-selektiven Mehrlagenschicht besteht. Solche Separatoren sind gut bekannt und werden in Band 1 des 1965 von R. Kingslake herausgegebenen Buches "Applied Optics and Optical Engineering" diskutiert und beschrieben. Bei der dargestellten Ausführung, wo durch die Lichtquelle 74 vier Strahlen erzeugt werden, sind die Kenngrößen des ersten optischen Filters 32 so auszuwählen, daß die beiden Strahlen 103, 104 hindurchgelassen werden, während die restlichen zwei Strahlen 101, 102 reflektiert werden.
• Die durchgelassenen Strahlen 103, 104 werden dann durch ein weiteres Filter 34 der vorher beschriebenen Art getrennt, das einen der Strahlen, 103, reflektiert und den anderen Strahl, 104, durchläßt. Die reflektierten Strahlen 101, 102 werden in gleicher Weise durch das Filter 46 aufgrund ihrer Wellenlängen getrennt bzw. reflektiert. Die Filter werden so ausgewählt, daß sie eine für entsprechende Wellenlängen empfindliche Mehrlagenschicht besitzen (siehe z.B. die vorher wähnte EP-A- 0 547 853).
• Da der Mehrstationen-Drucker 2 für Vollfarben-Wiedergabe bestimmt ist, erzeugt jeder Laserstrahl an seinem zugeordneten Photorezeptor 58, 60, 62, 64 ein einer Systemfarbe entsprechendes Latentabbild, das auf ein (nicht gezeigtes) Aufzeichnungsmedium, wie beispielsweise einfaches Papier, übertragen wird. Die Photorezeptoren 58, 60, 62 und 64 können beispielsweise Bänder oder Walzen sein. Ein gleichartiger ROS-Aufbau ist auf eine Zweistationen-Ausgestaltung für Einfach-Farbhervorhebung und auf eine Dreistationen-Gestaltung für Mehrfach-Farbhervorhebung anwendbar, wie auch auf die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführung nach Fig. 1 für Vollfarben-Anwendungen mit Benutzung von vier Stationen.
• Da das in Fig. 1 dargestellte System gleichzeitig jeden Lichtstrahl bildet, durchlaufen läßt und ablenkt, und da jeder Strahl im wesentlichen vom gleichen räumlichen Ort stammt und alle Strahlen parallele optische Achsen besitzen, werden den Wellenlängen-selektiven optischen Filtern 32, 34 gleichartig dimensionierte Strahlen eingegeben. Damit verringert sich das Problem der Aufrechterhaltung gleichartiger optischer Weglängen für jeden Strahl auf das viel einfachere Problem der Aufrechterhaltung im wesentlichen gleicher optischer Weglängen von den optischen Filtern 32, 34 zu den Photorezeptoren 58, 60, 62, 64. Im wesentlichen gleiche Weglängen werden eingestellt durch richtiges Nachstellen der optischen Weglängen nach den optischen Filtern 32, 34 durch richtiges Positionieren der Spiegel 36, 38, 40, 42, 46, 48, 52, 54, 56. Ein Ausgleichen der optischen Weglängen ergibt gleichartig dimensionierte Flecken an jedem Photorezeptor 58, 60, 62, 64. Ein Ausgleichen der optischen Weglängen ist bedeutend leichter zu erreichen als das Einstellen der Positionen von räumlich getrennten Lasern an dem Eingang zur Sammeloptik, wie in der vorher beschriebenen US-PS 4 962 312 (Matuura) geoffenbart.
• Bei einer in Fig. 3 gezeigten weiteren Ausführung können Mehrfachstrahlen 28 benutzt werden, um unterschiedliche Abschnitte eines einzelnen Photorezeptors 120 zu belichten, wie z.B. ein photoempf indliches Band oder eine solche Walze. In einer Einzelphotorezeptoren-Ausführung mit Benutzung von beispielsweise zwei Lichtstrahlen 101, 102 werden die Strahlen 101, 102 mit unterschiedlichen Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2; von einer Fläche 26 des sich um seine Zentralachse 50 drehenden Polygons 24 weg reflektiert. Die Strahlen 101, 102 treten dann durch ein Korrektur-Ablenkoptik-System 30 hindurch. Die Strahlen 101, 102 werden dann durch wellenlängen-selektive Filter 32 des vorstehend beschriebenen Typs getrennt, das einen der Strahlen, 101, reflektiert und den anderen Strahl, 102, durchläßt. Die Strahlen 101, 102 werden dann durch Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 zu den zugehörigen Abschnitten oder Bildebenen des Photorezeptors 120 gerichtet. Die Latentabbilder an dem Photorezeptor werden dann zu einem Aufzeichnungsmedium, wie z.B. einfaches Papier (nicht dargestellt) übertragen.
• Die in Fig. 1 und 3 gezeigten Aufbauarten sind als Einzeldurchlauf-Mehrfarbdrucker bekannt, da ein Blatt an den mehreren Photorezeptoren der Fig. 1 oder an dem einzelnen Photorezeptor nach Fig. 3 vorbeitreten kann, und zwar jeweils einmal, um (normalerweise unterschiedliche Farben besitzende) daran abgeschiedene Mehrtoner-Muster zu erhalten.
• Da die Strahlen in einer zur Schnellabtastrichtung (d.h. der Richtung, in der sich das Polygon 24 dreht) parallelen Linie angeordnet sind, ist der Diodenabstand nicht den extremen Auslegungsbegrenzungen unterworfen, die den in Querabtastrichtung ausgerichteten Laserstrahlen zugeordnet sind. Da die Linie von durch die Laserdioden erzeugten Strahlen parallel zur Schnellabtastrichtung verläuft, werden die Diodeneigenschafts- Änderungen, die in den mit einer in der Querabtastrichtung angeordneten Diodenzeile Geräten vorhanden sind, wie z.B. unterschiedliche Bogen und Dioden-Ubersprechen beseitigt. Damit werden alle Vorteile, die mit einem Mehrschicht-Einzeloptik- Drucksystem verbunden sind, realisiert, während die Notwendigkeit, enger gepackte Laserdioden-Anordnungen herzustellen, vermieden wird.
• Bei für Einzelstation-Xerographie ausgelegten Diodenanordnungen (d.h. mit in der Querabtastrichtung angeordneter Diodenlinie) haben die Dioden typischerweise einen Abstand von 10 µm. In gleicher Weise sind bei einem Mehrschicht-Xerographie-Drucksystern, bei dem die Laserdioden in einer sich in der Querabtastrichtung erstreckenden Linie angeordnet sind, die Dioden eng aneinander gepackt, um die Kenngrößenveränderungen der Dioden zu reduzieren. Bei einem System nach der vorliegenden Erfindung kann diese Begrenzung des Diodenabstandes erleichtert werden. Der Diodenabstand kann beispielsweise auf 333 µm oder 0,33 mm erhöht werden. Der Abstand zwischen der ersten und der letzten Diode in einer Vierlaser-Anordnung (typischerweise für Farbdruckanwendung) beträgt dann 1 mm, bei einem Dioden-Zwischenabstand von 0,33 mm. Mit diesem Abstand muß eine typische Überfüll-Kollimator-Brennweite von 50 mm ein Gebiet von nur 0,57º überdecken. Ein Kollimator kann leicht für diesen kleinen Feldwinkel korrigiert werden. Der Auftreffwinkel bei diesem Beispiel des Strahls auf das Polygon unterscheidet sich von der ersten zur letzten Diode um 2,28º (4 x 0,57º). Da der Winkel sich bei Reflexion von dem Polygon weg verdoppelt, muß das System zur Überdeckung eines Ablenkwinkels ausgelegt werden, der um 4,56º größer als der bei einem Einzellaserdioden-System erforderliche Ablenkwinkel ist. Das kann in der Auslegung der Optik leicht erreicht werden, da 4,56º typischerweise nur ein kleiner Bruchteil des Gesamtablenkwinkels ist. Beispielsweise betragen typische Ablenkwinkel bei einem lsflächigen Polygon 24º.
• Die Laserdioden 3, 4, 6 und 8 können alle, wie in Fig. 4 gezeigt, an einem Einzelchip 80, oder gemäß Fig. 5 an separaten Chips hergestellt werden, die dann miteinander verbunden werden. Monolithische Mehrfachwellenlängen-Diodenlaser Anordnungen des in Fig. 4 gezeigten Typs können in der in EP-A- 0 364 259 geoffenbarten Weise aufgebaut sein. Vom Standpunkt der optischen Auslegung aus sollte der größere Divergenzwinkel der Dioden in der (in den Figuren durch den Pfeil X bezeichneten) Schnellabtastrichtung liegen. Das kann am besten mit den in Fig. 5 gezeigten getrennten Chips erreicht werden.
• Die Laser können wie in Fig. 5 gezeigt unter Benutzung der in US-PS 4 716 568 beschriebenen Verfahrensweisen zusammengebaut werden. Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführung wird ein Isoliermaterial wie beispielsweise BeO für die Abstandsteile 86 und die Befestigungsplatten 84 benutzt. Diese Abstandsteile können beispielsweise eine Dicke von 150 µm besitzen, während die Befestigungsplatten beispielsweise 100 µm dick sein können. So können vier Laser 3, 4, 6, 8 leicht innerhalb von 1 mm in der Schnellabtastrichtung zusammengebaut werden. Unter Benutzung von Ausrichtmarkierungen und mit Mikropositionierung während des Zusainmenbauvorganges sollte es möglich sein, die Chips innerhalb 2 µm einer Linie in der durch den Pfeil X gezeigten Schnellabtastrichtung einzusetzen. Wenn andererseits die Dioden an einem Einzelchip 80 unter Benutzung herkömmlicher Technologie wie in Fig. 4 hergestellt sind, wird der größere Divergenzwinkel 90 senkrecht zu der durch den Pfeil Y gezeigten Schnellabtastrichtung liegen. Die Gestaltung nach Fig. 4 arbeitet ebenfalls, erfordert jedoch einen Kollimator mit größerer Brennweite und größerem Durchmesser.
• Eine logische Erweiterung für die vorstehend beschriebenen Aufbauten ist die Herstellung mehrfacher Linien von beispielsweise 4 Diodenanordnungen an einem Einzelchip in einer zweidimensionalen Auslegung. Eine derartige gestufte Anordnung kann monolithisch hergestellt werden durch getrenntes Adressieren von Lasern, die auf ein genutetes Substrat aufgewachsen wurden, wie in US-PS 4 786 918 beschrieben. Anordnungen bis zur Größe 4 x 4 können erhalten werden durch Kombinieren von zwei gestuften Anordnungen. Alternativ können 4x4-Anordnungen erhalten werden, indem die separaten Einzellaser durch lineare monolithische Anordnungen von vier Dioden ersetzt werden, die an der gleichen Wellenlänge arbeiten. Unabhängiges Adressieren jedes Lasers in jeder monolithischen Anordnung wird bewirkt durch Mustern des Metalls an der Befestigungsplatte und dem Abstandsteil. Gleichzeitiges Schreiben von mehreren Linien, das auf diese Weise erreicht wird, kann zum Erhöhen der Geschwindigkeit des Systems ausgenützt werden. Das bedeutet, die Ausgangsstrahlen von jeder Diodenanordnung werden zu jeder jeweiligen Station gerichtet statt des Ausgangsstrahls von einer Einzeldiode von jeder Station, wie vorstehend beschrieben.
• Es wurde eine ROS-Aufbauform beschrieben, die es ermöglicht, mehrere Laserdioden mit durch großen Abstand getrennten Wellenlängen mit bequemer Entfernung voneinander anzubringen, da die Dioden in einer sich parallel zur Schnellabtastrichtung des ROS (d.h. senkrecht zur Drehachse des Polygonspiegels) erstreckenden Richtung angeordnet sind. Dieser erhöhte gegenseitige Abstand vereinfacht die Herstellung der Dioden, beseitigt das Übersprechen und beseitigt die Unverträglichkeiten bei den Lichtstrahlen zwischen Lichtstrahlen, die dann vorhanden sind, wenn eine Linie von Dioden voneinander in der Querabtastrichtung Abstand hat. Die Laserdioden können an einem Einzelchip aufgebaut sein oder Einzeldioden umfassen, die an einer mechanischen Struktur angebracht sind und so eng wie bequemerweise durchführbar aneinander positioniert sind, unter Benutzung von herkömmlichen Laserdioden-Herstellverfahren in einer Linie, die parallel zur Schnellabtastrichtung des ROS verläuft. Mehrere Linien von Mehrfachdioden-Anordnungen, an einem Einzelchip oder monolithisch hergestellt, können benutzt werden, um erhöhte System-Geschwindigkeit zu erreichen. Zusätzlich ist nur ein einziges optisches System erforderlich, wodurch sich eine sehr bedeutsame Kostenreduzierung gegenüber Systemen mit mehreren optischen Systemen ergibt.

Claims (8)

1. Raster-Ausgabeabtaster, welcher umfaßt:

Strahl-Erzeugermittel (74) zum Erzeugen mehrerer Lichtstrahlen mit ungleichen Wellenlängen, die in einer Linie angeordnet sind, welche Linie senkrecht auf der Richtung steht, in welcher die mehreren Lichtstrahlen laufen;

einen zur gleichzeitigen Ablenkung der mehreren Lichtstrahlen an einer Zentralachse (50) drehbar angebrachten Polygonspiegel (24), der in einem Weg der mehreren in der Linie angeordneten Lichtstrahlen angebracht ist, welche Zentralachse so angeordnet ist, daß sie sich senkrecht zu der Linie der Lichtstrahlen erstreckt und jeder der mehreren Lichtstrahlen während der Ablenkung von dem Polygonspiegel separat bleibt; und

optisches Separatormittel (32, 34, 46) zum unterschiedlichen Durchlassen und Reflektieren der Lichtstrahlen auf einen unterschiedlichen optischen Weg für jeden Lichtstrahl.

2. Rasterausgabe-Abtaster nach Anspruch 1, bei dem: das optische Separatormittel die Lichtstrahlen aufgrund ihrer Wellenlänge unterschiedlich durchläßt bzw. reflektiert.

3. Rasterausgabe-Abtaster nach Anspruch 1 oder 2, bei dem: die mehreren Lichtstrahlen gleichzeitig durch ein einzige Fläche (26) des Polygonspiegels abgelenkt werden.

4. Rasterausgabe-Abtaster nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher enthält:

optische Mittel (72, 74) zum Fokussieren der mehreren Lichtstrahlen auf den Polygonspiegel; und

Abtastlinsenmittel (30) zum Fokussieren der durch den Polygonspiegel abgelenkten mehreren Lichtstrahlen und zum Korrigieren von Fehlern bei den mehreren Lichtstrahlen.

5. Rasterausgabe-Abtaster nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Strahlerzeugungsmittel zum Erzeugen von vier Lichtstrahlen betreibbar ist und das optische Separatormittel umfaßt:

einen ersten optischen Separator (32), der an einem ersten optischen Weg angeordnet ist, um einen ersten Lichtstrahl (101) und einen zweiten Lichtstrahl (102) auf einen unterschiedlichen zweiten optischen Weg zu richten, und um einen dritten Lichtstrahl (103) und einen vierten Lichtstrahl (104) auf einen unterschiedlichen dritten optischen Weg zu richten;

einen zweiten optischen Separator (46), der an dem zweiten optischen Weg angeordnet ist, um den ersten Lichtstrahl auf einen unterschiedlichen vierten optischen Weg zu richten und den zweiten Lichtstrahl auf einen unterschiedlichen fünften optischen Weg zu richten;

einen dritten optischen Separator (34), der an dem dritten optischen Weg angeordnet ist, um den dritten Lichtstrahl auf einen unterschiedlichen sechsten optischen Weg zu richten und den vierten Lichtstrahl auf einen unterschiedlichen siebenten optischen Weg zu richten.

6. Rasterausgabe-Abtaster nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Strahlerzeugungsmittel umfaßt eine Vielzahl von an einem Einzelchip (80) angeordnete Laserdioden oder an einer Vielzahl integral aneinander angebrachter Chips angeordnete Laserdioden.

7. Drucker, der einen Rasterausgabe-Abtaster nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einen jeweiligen Photorezeptor (58, 60, 62, 64) zum Aufnehmen eines jeweiligen Lichtstrahls umfaßt.

8. Drucker, welcher einen Rasterausgabe-Abtaster nach einem der Ansprüche 1 bis 6, und

einen Photorezeptor zum Empfangen jedes der Lichtstrahlen an einer unterschiedlichen photorezeptiven Oberfläche desselben umfaßt.