DE69624873T2

DE69624873T2 - Bilderzeugungsgerät und -verfahren

Info

Publication number: DE69624873T2
Application number: DE69624873T
Authority: DE
Inventors: James G. Bearss; Kent D. Vincent
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1995-07-21
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2016-07-17
Also published as: DE69624873D1; EP0755147A3; JPH0936497A; US5745152A; EP0755147B1; EP0755147A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bilderzeugende Vorrichtung, z. B. auf laserbasierte Bildabtastvorrichtungen, die eine Mehrzahl von Lasern aufweisen.
Diese Anmeldung bezieht sich auf die mitanhängige europäische Anmeldung EP-A-0,710,005.
Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Laserstrahlabtasteinheit. Die Laserstrahlabtasteinheit 2 umfaßt ein Vertikalresonatoroberflächenemissionslaserarray 4 (VCSEL- Array), das eine Mehrzahl von lichtemittierenden Lasern 6 aufweist, die auf demselben zweidimensional angeordnet sind. Die Intensität der Laserstrahlen, die durch die Laser 6 erzeugt werden, wird einzeln durch eine Steuerungseinheit 8 gesteuert. Die Laserstrahlen, die von den Lasern 6 emittiert werden, werden durch eine Kollimatorlinse 10 parallel gerichtet, um Laserstrahlen mit einem vorbestimmten Strahldurchmesser zu erzeugen. Die Laserstrahlen treffen dann auf eine Fläche eines rotierenden Polygonspiegels 12 und werden durch eine Objektivlinse 14 und auf ein bildtragendes Bauglied 16 gerichtet. Die Laserstrahlen, die das bildtragende Bauglied 16 treffen, bilden Punkte 18 entlang der Abtastlinien 20, die durch Drehen des Polygonspiegels 12 erzeugt werden. Details über die Laserstrahlabtasteinheit, die in Fig. 1 gezeigt ist, werden ferner in der EP-A-0,544,002 beschrieben.
Das US-Patent 5,073,041 offenbart ein Array von Vertikalresonatoroberflächenemissionslasern mit einem Array von Fresnel-Mikrolinsen, die direkt auf der planaren Ausgabeoberfläche des Laserarrays hergestellt sind. Die Mikrolinsen fokussieren die Ausgangsstrahlen, um Beugungseffekte der Strahlen zu verhindern.
Der IEEE Industry Applications Society Annual Meeting Conference Report, Teil II, Seiten 1621-1625, 18. Oktober 1987 zeigt, daß die Druckqualität mit dem Verhältnis der Laserpunktgröße zu der Abtastneigung variiert.
Das US-Patent 5,208,605 offenbart einen Druckkopf für einen thermischen Tintenstrahldrucker, bei dem der Druckkopf zwei Düsenarrays aufweist. Ein erstes Düsenarray liefert einen Niedrigauflösungsdruck zum Konzeptdrucken und ein zweites Düsenarray liefert einen Hochauflösungsdruck für Korrespondenzqualitätsdrucken.
Üblicherweise wird jedes abgebildete Pixel auf dem bildtragenden Bauglied 16 mit einem Laserstrahl von einem einzelnen Laser 6 freigelegt. Ferner sind die Aperturen aller Laser 6 innerhalb des Laserarrays 4 alle entworfen, um gleich zu sein, und jeder Laser 6 innerhalb des Laserarrays 4 weist eine feste, einheitliche Beabstandung von benachbarten Lasern auf. Ein Problem bei dem herkömmlichen Lösungsansatz zum Bilderzeugen oder Drucken ist, daß eine Halbtongebung auf entweder einen Punkt oder keinen Punkt bei jedem Pixel beschränkt ist. Ein herkömmliches Bilderzeugen oder Drucken kann eine hohe Auflösung und eine verbesserte Halbtongebung erreichen, durch Erhöhen der Anzahl von Lasern innerhalb von 2,54 cm (einem Quadratzoll) des Laserarrays.
Die vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte Bilderzeugungsvorrichtung.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine bilderzeugende Vorrichtung gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen ist es möglich, die Auflösung und die Halbtongebung zu verbessern, ohne die Anzahl von Lasern zu erhöhen.
Allgemein ausgedrückt ermöglichen die bevorzugten Ausführungsbeispiele, daß ein bilderzeugendes System Bilder mit einer verbesserten Auflösung und Halbtongebung erzeugt, durch Bereitstellen von Lasermustern mit Aperturen unterschiedlicher Größe innerhalb eines Arrays von Lasern.
Die bevorzugte Vorrichtung weist ein bildtragendes Bauglied auf, das photoempfindliche Charakteristika aufweist, ein Array von Vertikalresonatoroberflächenemissionslasern zum Erzeugen von Lichtstrahlen und ein Abtastsystem, das angeordnet ist, um die Lichtstrahlen von dem Array der Vertikalresonatoroberflächenemissionslaser zu verwenden, um eine Mehrzahl von Abtastlinien an der Oberfläche des bildtragenden Bauglieds zu erzeugen. Die Laser des Arrays weisen eine Mehrzahl von unterschiedlichen Aperturgrößen auf, einschließlich einer ersten Aperturgröße und einer zweiten Aperturgröße, die kleiner als die erste Aperturgröße. Die Laser mit der ersten Aperturgröße erzeugen Punkte auf dem bildtragenden Bauglied, die wiederum Punkte einer ersten Größe auf einem Druckmedium erzeugen, und die Laser mit der zweiten Aperturgröße erzeugen Punkte auf dem bildtragenden Bauglied, die wiederum Punkte einer zweiten Größe auf dem Druckmedium erzeugen, wobei die erste Größe größer ist als die zweite Größe.
Die bilderzeugende Vorrichtung ist vorzugsweise in der Lage, unter Verwendung mehrerer Punktgrößen zu drucken oder abzutasten.
Eine Punktgröße größer als die, die durch einen der Laser einzeln erzeugt wird, wird durch Verwenden von zwei oder mehr Lasern nacheinander erreichbar. Die Laser sind vorzugsweise innerhalb des Arrays angeordnet, um eine auswählbare Druckauflösung zu ermöglichen.
Wenn das zu druckende Bild ein Dokument ist, weist die Vorrichtung vorzugsweise eine Steuerung auf, die zwischen dem ersten und dem zweiten Satz von Lasern innerhalb des Dokuments auswählen kann.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Drucken gemäß Anspruch 8 bereitgestellt.
Das bevorzugte Verfahren zum Drucken von Punkten einer gesteuerten Größe auf ein Druckmedium verwendet eine Laserbasierte bilderzeugende Vorrichtung, die ein bildtragendes Bauglied und ein Laserarray aufweist, die hergestellt sind, um eine Mehrzahl von unterschiedlichen Aperturgrößen aufzuweisen, und empfängt zuerst Bildinformationen, die ein Bild anzeigen, das auf das Druckmedium gedruckt werden soll, wählt dann einen Satz der Laser zum Drucken aus den Lasern des Laserarrays basierend auf der Aperturgröße aus, tastet den Satz der Laser gemäß den Bildinformationen ab, um das Bild auf das bildtragende Bauglied abzutasten und überträgt schließlich das Bild von dem bildtragenden Bauglied auf das Druckmedium.
Vorzugsweise erzeugen Lichtstrahlen von den Lasern eine Mehrzahl von Abtastlinien über die Oberfläche des bildtragenden Baugliedes, wobei die Benutzer des Laserarrays in Spalten im wesentlichen senkrecht zu einer Abtastrichtung über die Laser angeordnet sind. Das Verfahren umfaßt vorzugsweise den Schritt des Auswählens des Lasers oder der Laser für eine derartige Verwendung, daß ein Drucken mit unterschiedlicher Auflösung innerhalb des Dokuments auftreten kann.
Vorzugsweise wählt der Auswahlschritt den Satz der Laser innerhalb einer Seite eines Dokuments aus, wodurch das Drucken mit unterschiedlicher Auflösung innerhalb der Seite des Dokuments auftreten kann.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Drucken von Punkten einer gesteuerten Größe auf ein Druckmedium unter Verwendung einer laserbasierten bilderzeugenden Vorrichtung bereitgestellt, die ein bildtragendes Bauglied und ein Laserarray aufweist, wobei die Laser des Laserarrays hergestellt sind, um eine Mehrzahl von unterschiedlichen Aperturgrößen aufzuweisen, wobei die Lichtstrahlen von dem Laser eine Mehrzahl von Abtastlinien über die Oberfläche des bildtragenden Bauglieds erzeugen und die Laser des Laserarrays in Spalten senkrecht zu einer Abtastrichtung über die Laser angeordnet sind, und wobei innerhalb jeder Spalte zumindest ein Laser vorliegt, der eine erste Aperturgröße und zumindest eine Apertur mit einer zweiten Aperturgröße aufweist, wobei die erste Aperturgröße größer ist als die zweite Aperturgröße, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: (a) Empfangen von Bildinformationen, die ein Bild anzeigen, das auf das Druckmedium gedruckt werden soll; (b) für jede Abtastlinie, Bestimmen, ob einer oder mehrere der Laser, die einer bestimmten Abtastlinie zugeordnet sind, basierend auf der Punktgröße getrieben werden sollten, die durch die Bildinformationen angefordert werden; (c) für jede Abtastlinie, Treiben der Laser, die in (b) bestimmt wurden, um das Bild auf das bildtragende Bauglied abzutasten; und (d) Übertragen des Bildes von dem bildtragenden Bauglied auf das Druckmedium.
Vorteilhafterweise treibt der Antriebsschritt (b) sequentiell eine Mehrzahl von Lasern, um ein gegebenes Pixel auf einer gegebenen Abtastlinie und dadurch Punkte mit einer unterschiedlichen Grauskala zu erzeugen. Wenn die Bildinformationen eine Punktgröße oder Grauskala größer als die anfordern, die individuell durch einen der Laser erzeugt wird, bestimmt der Bestimmungsschritt (b) vorzugsweise, daß zwei oder mehr der Laser sequentiell bei Schritt (c) getrieben werden sollten.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ausschließlich beispielsweise Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen Laserstrahlabtastvorrichtung;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines optischen Systems zur Verwendung in einer Laserstrahlabtastvorrichtung;
Fig. 3 ein Diagramm einer Dünnfilmkonstruktion eines Vertikalresonatoroberflächenemissionslasers;
Fig. 4 ein Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des ersten Lasermusters; und
Fig. 5 ein Diagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des Lasermusters.
Anfänglich werden die Details der Operation des optischen Systems, das mit einer Laserstrahlabtasteinheit verwendet wird, beschrieben. Nachfolgend werden zwei bevorzugte Lasermuster beschrieben.
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm eines optischen Systems zur Verwendung in einer Laserstrahlabtasteinheit. Das optische System umfaßt den Kollimator 10, den Laser 6 und die Objektivlinse 14, die alle im Hinblick auf Fig. 1 beschrieben wurden. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erzeugt das optische System einen Fleck 18 mit einem Durchmesser d auf dem bildtragenden Bauglied 16. Das optische System umfaßt ferner eine Apertur 22 mit einem Durchmesser a. Die Apertur des Lasers 6 kann verwendet werden, um die Intensität des Laserstrahls zu steuern, der auf das bildtragende Bauglied 16 trifft. Die Verwendung von Lasern mit unterschiedlichen Aperturgrößen beeinflußt die Fleckgröße des Laserstrahls jedoch nicht, der auf das bildtragende Bauglied 16 abgebildet wird. Die Fleckgröße wird durch die Scanneroptik bestimmt und hängt nicht von der Apertur des Lasers 6 ab. Diese Beziehung wird durch die folgende Gleichung dargestellt,
d = K 8 &sub2;/a
wobei a der Aperturstopdurchmesser der Kollimatorlinse 10 ist, &sub2; die Schwarzbrennweite der f-2 Objektivlinse 14 ist, K eine Konstante ungefähr gleich 2,4 ist und 8 die Wellenlänge des Lasers 6 ist. Es wird darauf hingewiesen, daß aus der Gleichung (1) der Aperstopdurchmesser a den Durchmesser d des Flecks beeinflußt, aber die Apertur des Lasers den Durchmesser d des Flecks nicht beeinflußt.
Die Lichtenergie, die durch die Kollimatorlinse 10 mit einem Aperturstop gekoppelt ist, hängt von dem Dispersionswinkel N des Lasers 6 und dem Durchmesser der Apertur des Lasers 6 ab. Im allgemeinen, wenn der Durchmesser der Apertur des Lasers 6 verringert wird, verringert sich die Energie, die durch den Laser 6 emittiert wird mit dem Aperturbereich und weniger Licht wird durch die Optik gekoppelt, wenn sich der Dispersionswinkel N mit einem sinkenden Aperturdurchmesser erhöht. Somit erzeugen zwei Laser mit unterschiedlichen Aperturdurchmessern aber anderweitig identischen Strukturen, die durch eine gleiche Spannung in einem gleichen Satz von Optiken mit Leistung versorgt werden, fokussierte Laserstrahlen von identischer Fleckgrößer aber unterschiedlichen Intensitäten. Aufgrund der Photoempfindlichkeitscharakteristika des bildtragenden Bauglieds 16 (z. B. Photoleiter), erzeugen diese Flecken unterschiedlicher Intensitäten wiederum Druckpunkte mit unterschiedlichen Durchmessern. Ferner ist die abgebildete Neigung x&sub2;, die aus einem Array von Lasern mit einer Neigung x&sub1; resultiert, auf die Vergrößerung der Optik bezogen. Genauer gesagt wird diese Beziehung durch die nachfolgende Gleichung wiedergegeben
x&sub2; = ( &sub2;/ &sub1;) x&sub1;
wobei &sub1; die Brennweite der Kollimatorlinse 10 ist.
Fig. 3 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer Dünnfilmkonstruktion eines Vertikalresonatoroberflächenemissionslasers (VSCEL = vertical cavity surface emitting laser) 32. Der Vertikalresonatoroberflächenemissionslaser 32 ist entworfen, um Licht mit einer Wellenlänge von 8/m zu emittieren, wobei der Modus m eine ganze Zahl ist. Der Laser 32 weist eine aktive (Photonenerzeugungs-) Region 80 auf, die auf jeder Seite durch Bragg-Reflektoren 84 und 86 bedeckt ist. Die Bragg-Reflektoren 84 und 86 bestehen aus Schichten 85 und 87 aus p-dotiertem bzw. n-dotiertem Material, um einen P-N-Übergang über die aktive Region 80 zu bilden. Die Bragg-Reflektoren 84 und 86 sind eine periodische Struktur aus dünnen Halbleiter- oder dielektrischen Filmen mit alternierenden Brechungsindizes. Jede der Schichten 85 und 87 weist eine optische Dicke von 8/4 auf. Die aktive Region 80 ist zentral auf einem optischen Hohlraum 82 mit einer optischen Dicke 8 aufgebracht. Der Hohlraum 82 ist aus einem Material mit relativ hohem oder niedrigem Brechungsindex im Vergleich zu den angrenzenden Schichten der Bragg- Reflektoren 84 und 86 aufgebaut.
Licht, das durch die aktive Region 80 erzeugt wird, wird durch die verschiedenen Schichten 85 und 87 der Bragg- Reflektoren 84 und 86 reflektiert, so daß ein Großteils des Lichts zurück in den Hohlraum 82 reflektiert wird. Die Welleninterferenz innerhalb der Schichten reduziert das Licht auf stehende Wellen der Wellenlänge 8/m. Durch Bezeichnen der Bragg-Reflektoren 84 und 86, um etwas weniger als vollständig reflektiv zu sein, wird kohärentes Licht C der Wellenlänge 8/m senkrecht zu der Ebene der optischen Schichten emittiert. Durch eine ordnungsgemäße Auswahl von Schichtenmaterialien und Dicken kann die Emission des Lasers auf einen einzelnen Longitudinalmode reduziert werden.
Die Gesamtstruktur für den Laser 32 wird auf ein Substrat 88 aufgebracht. Metallelektroden 90 und 92 werden ferner über das Substrat 88 und den Bragg-Reflektor 84 aufgebracht. Die Elektroden 90 und 92 werden verwendet, um den Laser elektrisch zu stimulieren.
Der Laser 32, der in Fig. 3 gezeigt ist, wird durch Vorwärtsvorspannen der Elektrode 92 im Hinblick auf die Elektrode 90 aktiviert. Dieses Vorwärtsvorspannen wird durch eine Vorwärtsvorspanneinheit 92 erreicht, die in Fig. 3 dargestellt ist. Üblicherweise ist die Vorwärtsvorspanneinheit 92 eine Gleichspannungsquelle, wobei ihr positives Potential mit der Elektrode 92 und ihr negatives Potential mit der Elektrode 90 verbunden ist.
Eine exemplarische VCSEL-Struktur besteht aus 30,5 Paaren von alternierenden AlGaAs- und AlAs-Schichten, die epitaxial durch eine Molekularstrahlepitaxie auf einem N-Typ-GaAs- Wafer wachsen, um den inneren Bragg-Reflektor 86 zu bilden. Die aktive Schicht 80 wird als nächstes aufgebracht und weist 3 bis 5 Quantenmulden aus entweder AlGaAs oder GaAs auf. Als nächstes bilden 20 Paare aus AlGaAs- und AlAs- Schichten den äußeren Bragg-Reflektor 84. Die abwechselnden AlGaAs- und AlAs-Schichten sind in einem Gradierten- Kurzperioden-Supergitter aufgebaut, um den elektrischen Widerstand und den Bandversatz über die Schichtschnittstellen zu reduzieren, wie in der Technik bekannt ist. Eine Region 93 des Bragg-Reflektors 84 direkt unter dem metallisierten Abschnitt der Elektrode 92 wird mit Protonen beschossen, um den Strom zu beschränken, und auf ähnliche Weise die Photonenerzeugung auf die Region der Apertur des Lasers 32 zu beschränken. Die Elektrode 92 ist eine ringförmige metallisierte Kontaktelektrode vom p-Typ, die auf dem äußeren Bragg-Reflektor 84 aufgebracht ist, und die Elektrode 90 ist eine metallisierte n-Typ-Kontaktelektroder die an der Hinterseite des n-Typ-GaAs-Substrats 88 plaziert ist.
Es bestehen viele andere Wege, um einen Vertikalresonatoroberflächenemissionslaser aufzubauen, und somit sind die verwendeten VCSELs nicht auf die bestimmte Struktur beschränkt, die in Fig. 3 gezeigt ist. Bestimmte zusätzliche Lösungsansätze sind in dem US-Patent US-A-5 491 712 mit dem Titel "INTEGRATION OF PHOTODIODE WITH SURFACE EMITTING LASER" beschrieben.
Die Erfindung bezieht sich auf Muster oder Anordnungen von Lasern, die abweichende Durchmesser aufweisen, die nützlich zum Bereitstellen einer Grauskala (Halbton) und Auflösungsverbesserung sind. Obwohl zahlreiche Ausführungsbeispiele des allgemeinen Konzepts möglich sind, werden nachfolgend zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lasermusters ist in Fig. 4 dargestellt. Genauer gesagt stellt Fig. 4 ein versetzt angeordnetes VCSEL-Array 120 dar, das auf einem Substrat 121 hergestellt ist. Das versetzt angeordnete Array 120 verwendet ein sich wiederholendes Muster von ersten und zweiten Lasern (d. h. Laserdioden) 122 bzw. 124 auf jeder Abtastzeile. Der erste und der zweite Laser 122 und 124 weisen Aperturen 126 bzw. 128 auf. Die Aperturen 126 und 128 sind in ihrem Durchmesser unterschiedlich. Die Apertur 126 des ersten Lasers 122 (die größere Apertur) könnte z. B. 15 um und die Apertur 128 des zweiten Lasers 124 (die kleinere Apertur) könnte 10 um sein. Eine Abtastrichtung 130 ist ferner in Fig. 4 gezeigt. Somit weist das VCSEL- Array 120 mehrere Laser 122 und 124 für jedes Pixel oder jeden Fleck einer Abtastlinie auf. Für das in Fig. 4 gezeigte Beispiel liegt ein Paar von Lasern 122 und 124 für jede Abtastlinie vor.
In Betrieb kann ein gegebenes Pixel oder ein Fleck innerhalb einer Abtastzeilenbelichtung des Photoleiters durch einen oder beide (nacheinanderfolgend) der zwei Laser 122 und 124 beleuchtet werden, um mehrere Graupegel pro Pixel zu erzeugen. Folglich ist das System in der Lage, eine Halbtongebung durch Bereitstellen mehrerer Laser pro Abtastzeile zu erreichen, wobei jeder der mehreren Laser verfügbar ist, um jedes Pixel zu belichten. Die Laser 122 und 124 sind vorzugsweise physikalisch entlang der Abtastzeile durch eine ganzzahlige Anzahl von projizierten Pixelspalten getrennt, um das Takten der Laserpulse zu erleichtern, um jedes abgebildete Pixel ordnungsgemäß zu positionieren.
Das versetzte Anordnen der alternierenden Spalten der Laser, das in Fig. 4 gezeigt ist, ist aus verschiedenen Gründen wünschenswert. Erstens ist es ohne das versetzte Anordnen schwierig, die VCSELs nahe genug beieinander zu positionieren, um angrenzende Lichtflecken zu produzieren, da die Aperturen 126 und 128 kleiner sind als die äußere Grenze des VCSEL, die durch die Elektroden 132 bzw. 134 gesetzt wird. Zweitens erhöht das versetzte Anordnen die räumliche Trennung der VCSELs, die das Nebensprechen und die Interferenz zwischen benachbarten VCSELs verringert. Somit können die VCSELs durch Ausrichten der VCSELs in einem versetzt angeordneten Muster von Spalten räumlich getrennt sein, und die Lichtstrahlen, die auf einen Photoleiter auftreffen, erscheinen als ein angrenzendes Array von Lichtflecken, die die Breite des Photoleiters überstreichen.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel erzeugt das versetzt angeordnete VCSEL-Array 120 eine Abtastung von acht benachbarten Pixelzeilen, wobei jedes Pixel vier adressierbare Graupegel aufweist. Die vier adressierbaren Graupegel sind: keine Belichtung, Belichtung durch Laser 122, Belichtung durch Laser 124 und Belichtung durch beide Laser 122 und 124 nacheinander. Somit wird jeder Laser entweder vollständig ein oder vollständig aus mit Leistung versorgt. Es kann jedoch sogar eine größere Anzahl von Graupegeln pro Pixel realisiert werden, durch weiteres Steuern der Laserintensität der einzelnen VCSELs, wie in der mitanhängigen und gemeinsam zugewiesenen europäischen Patentanmeldung EP-A-0,710,005 beschrieben ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lasermusters ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Konfiguration ist ein VCSEL- Array 134 auf einem Substrat gemustert, um auswählbare oder kombinierbare Auflösungen zu ermöglichen. In diesem Fall werden zwei Laser 136 und 138 auf einem gemeinsamen Substrat 140 gebildet und durch einen ersten ausgewählten Zwischenraum p1 getrennt. Die zwei Laser 136 und 138 weisen eine Apertur 142 des gleichen Durchmessers auf. Ferner werden die Laser 144-150 auf dem gemeinsamen Substrat 140 hintereinander durch einen zweiten ausgewählten Zwischenraum p2 getrennt. Bei diesem bestimmten Ausführungsbeispiel ist der zweite ausgewählte Zwischenraum p2 die Hälfte des Zwischenraums des ersten ausgewählten Zwischenraums p1. Die Laser 144-150 weisen ferner eine Apertur 152 auf, die die Hälfte des Durchmessers der Apertur 142 der Laser 136 und 138 ist. Eine Abtastrichtung 154 ist ferner in Fig. 5 gezeigt.
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind dies mehrere Lasersätze, wobei jeder Satz eine unterschiedliche Aperturgröße aufweist. Wenn eine reguläre Auflösung für einen Abschnitt eines Dokuments ausreichend ist, dann wird der Lasersatz, der die Laser 136 und 138 umfaßt, verwendet. Wenn andererseits eine höhere Auflösung erwünscht ist, dann wird der Lasersatz, der die Laser 144-150 umfaßt, verwendet. Somit bestehen bei diesem Ausführungsbeispiel zwei mögliche Lasersätze, die verwendet werden können, um ein Bild abzutasten oder zu drucken.
Dieses Muster oder die Anordnung des VCSEL-Arrays 134 ermöglicht, daß die Laser 144-150 mit zweimal der Auflösung adressiert werden, mit der die Laser 136 und 138 adressiert werden können. Bei einer gemeinsamen Optik, obwohl alle belichteten Pixel, die auf dem Photoleiter erzeugt werden, die gleiche Größe aufweisen, werden die Fleckbilder, die durch die Laser 144-150 erzeugt werden, von einer geringeren Intensität sein als die Fleckbilder, die durch die Laser 136 und 138 erzeugt werden. Wenn das Bild jedoch auf dem Photoleiter belichtet wird (von dem Photoleiter auf das Druckmedium übertragen wird), wird der Laserfleck mit geringerer Intensität einen Entladungsbereich mit geringerem Durchmesser erzeugen als der Laserfleck mit der höheren Intensität, aufgrund der Schwellenphotoempfindlichkeitscharakteristika des Photoleiters. Bei einer sorgfältigen Anpassung des Photoleiters, des Laseraperturdurchmessers und der Laserantriebsspannung können die gedruckten Punkte, die durch die Laser 144-150 erzeugt werden, mit der Hälfte des Durchmessers jener hergestellt werden, die durch die Laser 136 und 138 hergestellt werden.
Ein primärer Vorteil einer derartigen Anordnung der Laser ist die Fähigkeit, die Datenübertragungs- und Rasterbildverarbeitungszeit sowie die Komplexität zu reduzieren. Wenn keine hohe Auflösung benötigt wird, werden die Laser 136 und 138 verwendet, da dieselben schneller abtasten oder drucken können. Alternativ dazu, wenn eine hohe Auflösung benötigt wird, werden die Laser 144-150 verwendet, da dieselben mit einer höheren Auflösung abtasten oder drucken können als es die Laser 136 und 138 tun. Das Zurück- und Vorwärts-Schalten zwischen den Lasersätzen kann innerhalb eines Dokuments durchgeführt werden. Folglich, in dem Fall des Druckens eines Dokuments, kann eine optimale Druckauflösung für jedes Segment des Dokuments ausgewählt werden, wo eine einzelne Auflösung anderweitig, für das gesamte Dokument auferlegt werden würde. Zum Beispiel nimmt das Auge über 1200 dpi (Punkte pro Zoll) nicht als eine bedeutende Erhöhung der Textqualität wahr. Vollgrauskalabilder werden jedoch am besten mit 2400 dpi im Binärpixelmodus erzeugt. Das zweite Ausführungsbeispiel würde ermöglichen, daß jedes Segment innerhalb eines Dokuments mit dessen Verfahrensgeschwindigkeit und qualitätsoptimierter Auflösung gedruckt wird. Im Hinblick auf eine gegebene Seite eines Dokuments, die sowohl Text als auch ein digitalisiertes Bild enthält, das abgetastet oder gedruckt werden soll, könnte der Text z. B. in einer regulären Auflösung gedruckt werden, und das digitalisierte Bild, das auf einem Abschnitt der Seite erscheint, könnte mit einer höheren Auflösung gedruckt werden. Unter normalen Umständen wird bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ein gegebenes Pixel einer Abtastzeile durch einen Laser abgebildet.
Fachleute auf dem Gebiet werden jedoch erkennen, daß zahlreiche andere Ausführungsbeispiele möglich sind. Das erste und das zweite Ausführungsbeispiel könnte sogar kombiniert werden, so daß die Auflösung zuerst verwendet werden würde, um einen Lasersatz auszuwählen und dann könnten die mehreren Laser verwendet werden, um einzelne Graupegel zu liefern.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein Muster von Laserdioden über eine Photoleiteroberfläche abgetastet. Aufgrund des versetzten Anordnens der Laser muß die Taktsequenz für einen gegebenen Laser mit der Bewegung des Photoleiters gesteuert werden, um die korrekte Plazierung der Pixel auf dem Photoleiter sicherzustellen. Der Datenstrom, der jeden Laser treibt, muß verwaltet werden, so daß die Spalten der Pixel, die bei dem Abtasten erzeugt werden korrekt ausgerichtet sind und die richtigen Pixelwerte für das Bild aufweisen, das gedruckt wird. Die Spaltenausrichtung wird einfach durch einfaches Trennen der Laserdiodenspalten durch ganzzahlige Pixelbeabstandungen erreicht. Allgemein übliche elektronische Verzögerungsleitungen können verwendet werden, um jedes Pixel, das dessen Spalte von der am weitesten oben liegenden Spalte in dem Muster trennt, zu plazieren. Das Muster der Laserdiode wird somit bei einer Taktfrequenz gleich der Pixelrate des Abtastens abgefeuert. Fachleute auf dem Gebiet sind in der Lage, eine herkömmliche Lasersteuerung zu modifizieren, um die Lasermuster zu ermöglichen.

Claims

1. Eine bilderzeugende Vorrichtung, die ein Array (120) von Vertikalresonatoroberflächenemissionslasern aufweist, das erste Laser (122), die eine erste Aperturgröße aufweisen, und zweite Laser (124) aufweist, die eine zweite Aperturgröße aufweisen, wobei sich die erste Aperturgröße von der zweiten Aperturgröße unterscheidet, wobei die bilderzeugende Vorrichtung in der Lage ist, eine Mehrzahl von Punktgrößen auf einem Druckmedium zu erzeugen.

2. Bilderzeugende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ein bildtragendes Bauglied (16) zum Bilden eines Bildes auf demselben, wobei das bildtragende Bauglied photoempfindliche Charakteristika aufweist, und ein Abtastsystem (12) umfaßt, das angeordnet ist, um die Lichtstrahlen von dem Array (120) von Vertikalresonatoroberflächenemissionslasern zu verwenden, um eine Mehrzahl von Abtastlinien auf der Oberfläche des bildtragenden Bauglieds zu erzeugen, wobei die Laser (122) mit der ersten Aperturgröße wirksam sind, um Flecken auf dem bildtragenden Bauglied zu erzeugen, das wiederum Punkte einer ersten Größe auf einem Druckmedium erzeugt, und wobei die Laser (124) mit der zweiten Aperturgröße wirksam sind, um Flecken auf dem bildtragenden Bauglied zu erzeugen, das wiederum Punkte einer zweiten Größe auf dem Druckmedium erzeugt, wobei die erste Größe größer ist als die zweite Größe.

3. Bilderzeugende Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Laser des Arrays (120) von Lasern in Spalten im wesentlichen senkrecht zu einer Abtastrichtung angeordnet sind, wobei jeder Laser in einer Spalte einer der Abtastlinien entspricht, wobei benachbarte Spalten der Laser versetzt angeordnet sind.

4. Bilderzeugende Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der Laser in benachbarten Spalten, die die erste Aperturgröße aufweisen, um einen vorbestimmten Zwischenraum versetzt sind, und bei der Laser in benachbarten Spalten, die die zweite Aperturgröße aufweisen, um einen Zwischenraum versetzt sind, der geringer ist als der vorbestimmte Zwischenraum.

5. Bilderzeugende Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der jede einer Mehrzahl von Abtastlinien, die durch das Abtastsystem verwendet werden, zumindest einer der Laser der ersten Aperturgröße und zumindest einer der Laser der zweiten Aperturgröße zugeordnet ist.

6. Bilderzeugende Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Laser des Arrays (120) von Lasern in Spalten im wesentlichen senkrecht zu einer Abtastrichtung über den Abtastlinien angeordnet sind, wobei jede der Spalten einen ersten Satz von Lasern mit der ersten Aperturgröße, die eine erste Auflösung liefert, und einen zweiten Satz von Lasern mit der zweiten Aperturgröße, der eine zweite Auflösung liefert, umfaßt.

7. Bilderzeugende Vorrichtung gemäß Anspruch 6, die eine Steuerung zum Auswählen des ersten Satzes von Lasern aufweist, wenn das Bild unter Verwendung der ersten Auflösung gedruckt werden soll, und zum Auswählen des zweiten Satzes der Laser, wenn das Bild unter Verwendung der zweiten Auflösung gedruckt werden soll.

8. Ein Verfahren zum Drucken von Punkten einer gesteuerten Größe auf ein Druckmedium (16) unter Verwendung einer Laser-basierten, bilderzeugenden Vorrichtung, die ein bildtragendes Bauglied und ein Array (120) von Lasern aufweist, die eine Mehrzahl von unterschiedlichen Aperturgrößen aufweisen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

(a) Empfangen von Bildinformationen, die ein Bild anzeigen, das auf das Druckmedium (16) gedruckt werden soll;

(b) Auswählen eines Satzes von Lasern (122, 124) zum Drucken von dem Array (120) von Lasern basierend auf der Aperturgröße;

(c) Abtasten des Satzes von Lasern gemäß den Bildinformationen, um das Bild auf das bildtragende Bauglied abzutasten; und

(d) Übertragen des Bildes von dem bildtragenden Bauglied auf das Druckmedium.

9. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem jeder einer Mehrzahl von Scanlinien mindestens einer der Laser mit einer ersten Aperturgröße und mindestens einer der Laser mit einer zweiten Aperturgröße zugeordnet ist, und bei dem der Auswahlschritt (b) den Satz von Lasern basierend auf einer gewünschten Auflösung oder Grauskala für das gedruckte Bild auswählt.

10. Ein Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem, wenn ein Pixel innerhalb des Bildes mit einer größeren Grauskala gedruckt werden soll, als durch die einzelnen Laser auf der zugeordneten Abtastlinie erhältlich ist, das Abtasten eine Mehrzahl der Laser auf der zugeordneten Abtastlinie aufeinanderfolgend treibt.