DE69736021T2

DE69736021T2 - Vielstrahl-Belichtungseinheit

Info

Publication number: DE69736021T2
Application number: DE69736021T
Authority: DE
Inventors: Takashi Shiraishi.; Masao Yamaguchi; Yasuyuki Fukutome
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1997-01-07
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2017-01-08
Also published as: DE69725479D1; US6337757B1; US6219167B1; JP3222052B2; US6104519A; US6055084A; US6084699A; EP1318427A3; DE69725479T2; EP0784221B1; CN1154338C; EP1318427B1; CN1162771A; US6452709B1; JPH09189872A; EP0784221A1; US6201625B1; US6061162A; EP1318427A2; DE69736021D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrstrahllaserbelichtung, die geeignet ist für eine Bildausbildungsvorrichtung, beispielsweise für ein Farbdruckergerät, ein Hochgeschwindigkeitskopiergerät und ein Farbkopiergerät, die jeweils eine Mehrzahl von Trommeln aufweisen. Die US 5 181 137 offenbart eine optische Belichtungseinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Bildausbildungsvorrichtung, beispielsweise ein Farbdrucker, ein Farbkopiergerät oder dergleichen, die jeweils eine Mehrzahl von Trommeln aufweisen, verwenden beispielsweise eine Mehrzahl von Bildausbildungseinheiten zum Bilden von Bildern entsprechend farbgetrennten Farbkomponenten, und eine Laserbelichtungseinheit zur Lieferung einer Mehrzahl von Bilddaten, also einer Mehrzahl von Laserstrahlen in Einheiten von Farbkomponenten, an diese Bildausbildungseinheiten. Als Laserbelichtungseinheit sind beispielsweise mehrere Laserbelichtungseinheiten angeordnet, oder es ist eine Mehrstrahllaserbelichtungseinheit angeordnet, die eine Mehrzahl von Laserstrahlen erzeugen kann.
Die Mehrstrahllaserbelichtung hat ein Halbleiterlaserelement, welches als Lichtquelle dient, eine erste Linsengruppe zur Fokussierung der Strahlgröße des Laserstrahls, der von dem Laserelement ausgesendet wird, auf eine vorbestimmte Größe, eine Lichtablenkungseinheit zur kontinuierlichen Reflektierung des Laserstrahls, der von der ersten Linsengruppe fokussiert worden ist, in eine Richtung senkrecht zu der Zuführungsrichtung eines Aufzeichnungsmediums, eine zweite Linsengruppe zum Abbilden des Laserstrahls, der von der Lichtablenkungseinheit abgelenkt worden ist, an eine vorbestimmte Position des Aufzeichnungsmediums, und dergleichen. Die Richtung, in die der Laserstrahl von der Lichtablenkungseinheit abgelenkt wird, wird als Hauptabtastrichtung bezeichnet, und die Richtung, in die das Aufzeichnungsmedium gedreht wird, also die Richtung senkrecht zu der Hauptabtastrichtung, wird als Nebenabtastrichtung bezeichnet.
Als eine Lichtabtasteinheit gemäß diesem Typ, beispielsweise in Abhängigkeit von der Bildausbildungsvorrichtung, für die die Lichtabtasteinheit verwendet wird, sind eine Mehrzahl von Lichtabtasteinheiten entsprechend den Bildausbildungseinheiten angeordnet, oder eine Mehrstrahllichtabtasteinheit ist angeordnet, die eine Mehrzahl von Laserstrahlen erzeugen kann.
Wenn Bildinformation auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden kann, welches beispielsweise N-Laserstrahlen verwendet, können die Drehgeschwindigkeit eines Drehspiegels und die Bildfrequenz auf 1/N reduziert werden.
Durch Anordnen von M-Gruppen von Lichtquellen, die N-Laserstrahlen aufweisen, entsprechend der Anzahl von farbgetrennten Farbkomponenten, kann eine kompakte Lichtabtasteinheit geschaffen werden, die für eine Bildausbildungsvorrichtung geeignet ist, die ein Farbbild bilden kann.
Um jedoch M-Gruppen von Laserstrahlen an die Lichtablenkungseinheit zu lenken, in einem Zustand, bei dem sie als einzelner Laserstrahl betrachtet werden können, müssen die M-Gruppen von Laserstrahlen auf der Lichtquellenseite der Lichtablenkungseinheit synthesiert werden. In diesem Fall muss ein ausreichend großer Abstand zwischen der Lichtablenkungseinheit und der Lichtquelle sichergestellt werden, oder die Laserstrahlen, die auf die Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit einfallen, müssen einfallen, um in Richtung senkrecht zur Drehrichtung der Reflexionsoberfläche voneinander getrennt zu sein, also in Nebenabtastrichtung.
Wenn ein großer Abstand zwischen der Lichtquelle und der Lichtablenkungseinheit sichergestellt wird, wird die Lichtabtasteinheit groß. Wenn dagegen die Laserstrahlen auf die Reflexionsoberfläche einfallen, um voneinander in Nebenabtastrichtung getrennt zu sein, können die Abbildungseigenschaften verschlechtert werden, oder Krümmungsdifferenzen in der Abtastrichtung in Einheiten von M-Gruppen von Laserstrahlen, Abweichungen der Strahlquerschnittsgröße auf der Bildoberfläche bei Brechungsindexänderungen des Linsenmaterials, die durch Umgebungsänderungen in Einheiten von M-Gruppen von Laserstrahlen erzeugt wird, und dergleichen können zunehmen.
Wenn der Abstand zwischen der Endlinsenoberfläche und der Bildoberfläche zunimmt zur Erzielung einer Größenreduktion der Lichtabtasteinheit, nehmen die Krümmungsdifferenzen in der Abtastrichtung in Einheiten von M-Gruppen von Laserstrahlen zu. In diesem Fall kann das Krümmungsausmaß reduziert werden, indem der Abstand zwischen der Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit und der Endlinsenoberfläche erhöht wird, jedoch nimmt die Größe der Lichtabtasteinheit zu. Wenn dagegen der Abstand zwischen der Reflexionsoberfläche und der Endlinsenoberfläche zunimmt, muss die Ansteuerfrequenz bei der Ansteuerung des Laserelements jeder Lichtquelle, also die Bildfrequenz angehoben werden, da der effektive Abtastwinkel abnimmt. Als Konsequenz erhöhen sich die Kosten bezüglich Rauschmessungen und Frequenzeigenschaften der Ansteuereinheit.
Bei der Optimierung der Linsendurchlasspositionen der M-Gruppen von Laserstrahlen, die in Nebenabtastrichtung getrennt sind, um gleichmäßige optische Eigenschaften zu erhalten, die diesen Laserstrahlen geben werden, können darüber hinaus die Laserstrahlen, die durch Positionen verlaufen, die in Nebenabtastrichtung von der optischen Achse des Systems der Lichtabtasteinheit versetzt sind, ein Koma erleiden, das verschieden ist von den verbleibenden Laserstrahlen.
Wenn jede der M-Gruppen von Laserstrahlen N-Laserstrahlen aufweist, werden eine Mehrzahl von Halbspiegel als halbtransparente Spiegel verwendet, um die N-Laserstrahlen zu synthesieren, so dass sie im wesentlichen als ein einzelner Laserstrahl betrachtet werden können. In diesem Fall, wenn die Laserstrahlen durch eine unterschiedliche Anzahl von Halbspiegeln verlaufen, nehmen die Lichtmengendifferenz, die sphärische Aberrationsdifferenz, die Komadifferenz und dergleichen zwischen den Laserstrahlen zu, was unterschiedliche Strahlgrößen zur Folge hat.
Wenn darüber hinaus jede der M-Gruppen von Laserstrahlen N-Laserstrahlen aufweist, da jede Gruppe von Laserstrahlen eine Breite in Nebenabtastrichtung aufweist, kann die Neigung in Hauptabtastrichtung zwischen der Belichtungsstartposition und -endposition der Laserstrahlen, die in einem einzelnen Abtastvorgang abtasten, bis zu einem sichtbaren Pegel erhöht werden.
Da darüber hinaus jede der M-Gruppen von Laserstrahlen N-Laserstrahlen aufweist, kann die optische Energie auf der Bildoberfläche aufgrund der Phasendifferenz oder aufgrund von Wellenlängenabweichungen der Laserstrahlen variieren, wenn Lichtintensitäten aller Laserstrahlen, die die Bildoberfläche erreicht haben, synthesiert werden. Wenn Abweichungen der optischen Energie aufgrund der Phasendifferenz oder aufgrund der Wellenlängenabweichungen ein vorbestimmtes Ausmaß überschreiten, kann das Bild lokal verloren gehen, oder eine Tonerlieferung an einen nichtbelichteten Bereich kann verloren gehen, wenn eine derartige Einheit in der Bildausbildungsvorrichtung angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Die Erfindung kann durch die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verstanden. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Bildausbildungsvorrichtung, die eine Mehrstrahllaserbelichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet;
2 eine schematische Draufsicht, die das Layout von optischen Elementen einer Lichtabtasteinheit zeigt, die in der in 1 gezeigten Bildausbildungsvorrichtung angeordnet ist;
3 eine Teilquerschnittsansicht eines optischen Vorablenkungssystems der in 2 gezeigten Lichtabtasteinheit entlang der optischen Achse des Systems zwischen einer ersten Lichtquelle und einer Lichtablenkungseinheit;
4 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem effektiven Bildwinkel des Strahls, der Breite der effektiven Bildregion, des Abstandes zwischen dem Reflexionspunkt und der Bildoberfläche und der optischen Leistungsfähigkeit der Vorrichtung zeigt;
5 eine Teilquerschnittsansicht in Nebenabtastrichtung der Lichtabtasteinheit in 2, um die Zustände der ersten bis vierten Laserstrahlen zu zeigen, die sich in Richtung der Lichtablenkungseinheit ausbreiten;
6 eine schematische Querschnittsansicht der optischen Abtasteinheit, wie in 2 gezeigt, geschnitten an einer Position, bei der der Ablenkungswinkel der Lichtablenkungseinheit gleich 0° ist;
7A und 7B schematische Draufsichten, die Layoutzustände der optischen Elemente des optischen Vorablenkungssystems der Lichtabtasteinheit, wie in 2 gezeigt, zeigt;
8A und 8B jeweils eine Draufsicht und eine Seitenansicht, die die Lasersynthesespiegeleinheit der in 2 gezeigten Lichtabtasteinheit darstellen;
9A und 9B schematische Ansichten, die die Region kennzeichnen, wo photoempfindliche Trommeln, die in der Bildausbildungsvorrichtung angeordnet sind, angeordnet werden können, wenn die in 2 gezeigte Lichtabtasteinheit verwendet wird;
10A und 10B schematische Ansichten, die das Verfahren zeigt zum Definieren der Montageregionen der prozessbezogenen Elemente, die in der in 2 gezeigten Abtasteinheit verwendet werden;
11 einen Graphen, der durch graphisches Darstellen des Bereichs erhalten wird, der der kleinere der Regionen S₁ und S₂ ist, die beide in 10 gezeigt sind, wenn ζ = 1,4, L₂ = 175, λ = 0,00068 und ω₀ = 0,025;
12 einen Graphen, der durch graphisches Darstellen des Werts erhalten wird, den die Gleichung (a-14) ausgibt, wenn λ = 0,00063;
13 einen Graphen, der den Wert graphisch darstellt, den die Gleichung (a-14) ausgibt, wenn λ = 0,0008 ist, der als praktischer Wert angesehen wird;
14A und 14B schematische Ansichten, die die Positionsbeziehung darstellen, die die Laserstrahlen auf der Bildoberfläche haben, wenn die in 2 gezeigte Abtasteinheit verwendet wird;
15 eine perspektivische schematische Ansicht eines Spiegels für eine horizontale Synchronisationsdetektion in der in 2 gezeigten Lichtabtasteinheit;
16 eine perspektivische schematische Ansicht, die den Einstellungsmechanismus eines Ausgangsspiegels in der in 2 gezeigten Lichtabtasteinheit zeigt;
17A bis 17C schematische Ansichten, die die Strahlpositionen der Laserstrahlen verdeutlichen, die auf die photoempfindliche Trommel von der Lichtabtasteinheit gestrahlt wird;
18A und 18B Graphen zur Erklärung der Beziehung zwischen der Phasendifferenz und der Intensitätsverteilung der Laserstrahlen, die auf photoempfindliche Trommel strahlen;
19A und 19B Graphen, die Normalisierungsergebnisse der Intensitätsverteilungen, wie in den 18A und 18B gezeigt, mit Durchschnittsbelichtungsenergie zeigen;
20A und 20B Graphen, die die Beziehung zeigen zwischen der Phasendifferenz und der Intensitätsverteilung der Laserstrahlen, die auf die photoempfindliche Trommel durch die Lichtabtasteinheit strahlen, die in den entsprechenden Darstellungen unter den gleichen Bedingungen, wie in den 18A und 18B, gezeigt ist;
21A und 21B Graphen, die Normalisierungsergebnisse der in den 20A und 20B gezeigten Intensitätsverteilungen zeigen, durch Durchschnittsbelichtungsenergie, indem das gleiche Verfahren verwendet wird, wie in den 19A und 19B;
22 einen Graphen, der ein Einstellungsbeispiel der Elemente der Lichtabtasteinheit zeigt, die den Einfluss der Phasendifferenz zwischen benachbarten Laserstrahlen beseitigen kann, bei Verwendung einer Gruppe von Laserstrahlen, die mindestens zwei Laserstrahlen kombinieren; und
23 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit der in 1 gezeigten Bildausbildungsvorrichtung.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird im Folgenden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
1 zeigt eine Frontquerschnittsansicht einer Farbbildausbildungsvorrichtung vom Typ mit vier Trommeln. Da eine Mehrfarblaserstrahldruckervorrichtung vier unterschiedliche Bilddaten verwendet, die farbgetrennt sind in Einheiten von Farbkomponenten von Gelb = Y, Magenta = M, Cyan = C und Schwarz = B, und vier Sätze von verschiedenen Einheiten zur Erzeugung von Bildern in Einheiten von Farbkomponenten entsprechend Y, M, C und B, werden die Bilddaten in Einheiten von Farbkomponenten und die entsprechenden Einheiten gekennzeichnet, indem Y, M, C und B den entsprechenden Bezugsziffern angehängt werden.
Eine Bildausbildungsvorrichtung 100 hat eine erste bis vierte Bildausbildungseinheit 50Y, 50M, 50C und 50B zur Bildung von Bildern in Einheiten von farbgetrennten Farbkomponenten, also Y = Gelb, M = Magenta, C = Cyan und B = Schwarz.
Die entsprechenden Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B) sind in Reihe unterhalb der Lichtabtasteinheit 1 in der Reihenfolge 50Y, 50M, 50C und 50B entsprechend den Austrittspositionen der Laserstrahlen L (Y, M, C und B) angeordnet, entsprechend den jeweiligen Farbkomponentenbildern über dritte Spiegel 37Y, 37M und 37C und einen ersten Spiegel 33B der Lichtabtasteinheit 1.
Ein Beförderungsgurt 52 zur Beförderung von Bildern, die von den Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B) gebildet worden sind, ist unterhalb der Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B) angeordnet.
Der Beförderungsgurt 52 ist endlos zwischen einer Gurtantriebsrolle 56, die in Richtung eines Pfeils mittels eines Motors (nicht gezeigt) gedreht wird, und einer Spannrolle 54 angeordnet, und wird in Drehrichtung der Gurtantriebsrolle 56 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gedreht.
Die Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B) haben jeweils photoempfindliche Körper 58Y, 58M, 58C und 58B, die jeweils eine zylindrische Trommelform aufweisen und in Richtung eines Pfeils drehbar sind, und auf denen ein elektrostatisches latentes Bild entsprechend einem Bild gebildet wird.
Um die photoempfindlichen Körper 58 (Y, M, C und B) herum sind entlang der Drehrichtung jedes der photoempfindlichen Körper Lader 60Y, 60M, 60C und 60B angeordnet zum Geben vorbestimmter Potentiale an Oberflächen der photoempfindlichen Körper 58 (Y, M, C und B); Entwicklungseinheiten 62Y, 62M, 62C und 62B zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, welches auf der Oberfläche jedes photoempfindlichen Körpers gebildet ist, mit entsprechenden Farbtonern; Übertragungseinheiten 64Y, 64M, 64C und 64B, die den photoempfindlichen Körpern gegenüberliegen, während der Beförderungsgurt 52 zwischen jedem der photoempfindlichen Körper und sich selbst eingeführt ist, und Übertragungstonerbilder auf den photo empfindlichen Körpern auf den Beförderungsgurt 52 überträgt oder auf ein Aufzeichnungsmedium, welches über den Beförderungsgurt 52 befördert wird; Reiniger 66Y, 66M, 66C und 66B zum Entfernen von Resttoner auf den photoempfindlichen Körpern nachdem die Übertragungseinheiten 64 (Y, M, C und B) Tonerbilder übertragen; und Ladungsbeseitiger (Entladelampen) 68Y, 68M, 68C und 68B zum Beseitigen von Restpotentialen auf den photoempfindlichen Körpern 58, nachdem die Übertragungseinheit 64 (Y, M, C und B) Tonerbilder übertragen haben.
Zu beachten ist, dass jeder der Laserstrahlen LY, LM, LC und LB, die durch die Spiegel 37Y, 37M, 37C und 33B der Lichtabtasteinheit 1 gelenkt werden, in N_i-Strahlen in Nebenabtastrichtung über dem entsprechenden photoempfindlichen Körper aufgesplittet werden, und die N_i-Strahlen werden zwischen die Lader 60 (Y, M, C und B) und die Entwicklungseinheiten 62 (Y, M, C und B) gestrahlt, wie später unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 beschrieben wird. In diesem Beispiel wird jeder der Laserstrahlen LY, LM und LC in zwei Strahlen (N₁ = N₂ = N₃ = 2) aufgesplittet und der Laserstrahl LB wird in vier Strahlen (N₄ = 4) aufgesplittet.
Eine Papierkassette 70 ist unterhalb des Beförderungsgurts 52 angeordnet. Die Papierkassette 70 speichert Aufzeichnungsmedien, also Papierblätter P, auf die jeweils Bilder zu übertragen sind, die von den Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B) gebildet werden.
Eine Aufnahmerolle 72 ist an einem Endbereich der Papierkassette 70 und an der Seite in der Umgebung der Spannrolle 54 angeordnet. Die Aufnahmerolle 72 nimmt Papierblätter P auf, die in der Papierkassette 70 gespeichert sind, nacheinander von dem Obersten angefangen, und hat einen Halbkreisabschnitt.
Registrierungsrollen 74 sind zwischen der Aufnahmerolle 72 und der Spannrolle 54 angeordnet. Die Registrierungsrollen 74 richten das Führungsende eines Papierblatts P, das aus der Kassette 70 aufgenommen worden ist, mit dem Führungsende eines Tonerbildes aus, welches auf dem photoempfindlichen Körper 58B gebildet worden ist, durch die Bildausbildungseinheit 50B.
Eine Aufspannrolle 76 ist zwischen den Registrierungsrollen 74 und der Bildausbildungseinheit 50Y und in der Umgebung der Gurtantriebsrolle 56 angeordnet, also im wesentlichen auf der äußeren Umfangsfläche der Spannrolle 54, um den Beförderungsgurt 52 sandwichartig einzuschließen. Die Aufspannrolle 76 liefert eine vorbestimmte elektrostatische Aufspannungskraft an ein Papierblatt P, das mit einer vorbestimmten Zeitgebung über die Registrierungsrollen 74 be fördert wird. Zu beachten ist, dass die Achse der Aufspannungsrolle 76 parallel zu der der Spannrolle 54 ist.
Registrierungssensoren 78 und 80 zum Detektieren der Position eines Bildes, das auf dem Beförderungsgurt 52 gebildet ist, oder einem blattähnlichen Übertragungsmedium T, welches von dem Beförderungsgurt befördert wird, sind in der Umgebung der Gurtantriebsrolle 56 angeordnet, also im wesentlichen auf der äußeren Umfangsfläche der Gurtantriebsrolle 56, um den Beförderungsgurt 52 sandwichartig dazwischen einzuschließen, um so voneinander mit einem vorbestimmten Abstand in Axialrichtung der Gurtantriebsrolle 56 getrennt zu sein (da 1 eine Frontansicht ist, ist nur der Rücksensor 80 dargestellt).
Ein Beförderungsgurtreiniger 82 zum Entfernen von Toner, der auf den Beförderungsgurt 52 aufgebracht ist, oder von Papierstaub der Papierblätter P, ist auf dem Beförderungsgurt 52 an einer Position angeordnet, die der äußeren Umfangsfläche der Gurtantriebsrolle 56 entspricht.
Eine Fixierungseinheit 84 zum Fixieren von Tonerbildern, die auf ein Papierblatt P übertragen worden sind, ist in einer Richtung angeordnet, in die das Papierblatt P, welches über den Beförderungsgurt 52 befördert wird, von der Spannrolle 56 freigegeben wird und wird weiter befördert.
2 zeigt eine schematische Draufsicht der Mehrstrahllichtabtasteinheit, die in der in 1 gezeigten Bildausbildungsvorrichtung verwendet wird.
Wie in 1 gezeigt, hat die Mehrstrahllichtabtasteinheit 1 eine Lichtablenkungseinheit 5 zum Ablenken eines Laserstrahls, der von einem Laserelement ausgesendet wird, welches als Lichtquelle dient, in Richtung Bildoberfläche, die an einer vorbestimmten Position angeordnet ist, also vorbestimmten Positionen auf den photoempfindlichen Trommeln 58 (Y, M, C und B) der ersten bis vierten Bildausbildungseinheit 50, wie in 1 gezeigt, mit einer vorbestimmten linearen Geschwindigkeit. Zu beachten ist, dass die Richtung, in welcher der Laserstrahl durch jede Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 abgelenkt wird, als eine Hauptabtastrichtung im Folgenden bezeichnet wird.
Die Lichtablenkungseinheit 5 hat einen Polygonspiegelhauptkörper 5a, auf welchem eine Mehrzahl von (beispielsweise 8) ebenen Reflexionsspiegeln (Oberflächen) in einem Polygonmuster angeordnet sind, und einen Motor (nicht gezeigt) zur Rotation des Polygonspiegelhauptkörpers 5a mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Hauptabtastrichtung.
Der Polygonspiegelhauptkörper 5a ist beispielsweise aus Aluminium gebildet.
Jede Reflexionsoberfläche des Polygonspiegelhauptkörpers 5a ist gebildet durch Schneiden eines Materials entlang einer Ebene, die die Drehrichtung des Polygonspiegelhauptkörpers 5a aufweist, also eine Ebene senkrecht zu der Hauptabtastrichtung, also in Nebenabtastrichtung, und Aufbringen einer Oberflächenschutzschicht, beispielsweise S_iO₂, auf die Schnittfläche.
Das optische Nachablenkungssystem 21 ist zwischen der Lichtablenkungseinheit 5 und der Bildoberfläche angeordnet. Das optische Nachablenkungssystem 21 gibt vorbestimmte optische Eigenschaften an einen Laserstrahl, der in vorbestimmter Richtung von jeder Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 abgelenkt wird.
Das optische Nachablenkungssystem 21 weist zwei, also eine erste und eine zweite Linse 30a und 30b auf und lenkt einen Laserstrahl, der in der vorbestimmten Richtung von jeder Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 reflektiert worden ist, an die vorbestimmte Position jeder photoempfindlichen Trommel 58 (Y, M, C und B).
Ein Horizontalsynchronisationsdetektor 23 ist an der Position der zweiten Bildausbildungslinse 30b des optischen Nachablenkungssystems 21 angeordnet, also an einer Position, die einer vorbestimmten Position entspricht, vor einer Position, die der Schreibstartposition entspricht, auf jeder der photoempfindlichen Trommeln 58, eines Bildes jedes Laserstrahls L (Y, M, C und B), die von der zweiten Bildausbildungslinse 30b zu der photoempfindlichen Trommel 58 in Drehrichtung der Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 ausgegeben werden.
Ein Horizontalsynchronisationsdetektionsspiegel 25 ist zwischen das optische Nachablenkungssystem 21 und den Horizontalsynchronisationsdetektor 23 eingeführt. Der Spiegel 25 reflektiert einige Lichtkomponenten der Laserstrahlen L (Y, M, C und B), die durch mindestens eine Linse (30a oder 30b) verlaufen sind, die in dem optischen Nachablenkungssystem 21 enthalten sind, und erhalten werden durch Synthese von 4 × 2 Strahlen in Richtung Horizontalsynchronisationsdetektor 23 in unterschiedlichen Richtungen, in beiden, der Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung.
Ein optisches Vorablenkungssystem zwischen dem Laserelement, welches als Lichtquelle dient, und der Lichtablenkungseinheit 5, wird im Folgenden im einzelnen beschrieben.
Die Lichtabtasteinheit 1 hat gelbe, magentafarbene und cyanfarbene Lichtquellen 3Y, 3M und 3C, die jeweils zwei, also ein erstes und ein zweites Laserelement (N₁ = N₂ = N₃ = 2) aufweisen, die N_i erfüllen (i ist ein positiv ganzzahliger Wert), und eine vierte Lichtquelle 3B, die vier, also ein erstes bis viertes Laserelement aufweist, (N₄ = 4), die N_i erfüllen (i ist ein positiv ganzzahliger Wert). Zu beachten ist, dass die Anzahl M (M ist positiv ganzzahlig) der Strahlgruppenlichtquellen gleich vier ist.
Die erste Lichtquelle 3Y hat ein erstes und ein zweites gelbes Laserelement 3Ya und 3Yb zum Aussenden von Laserstrahlen, die Y entsprechen, also einem gelben Bild. Diese Laserelemente 3Ya und 3Yb sind angeordnet, um in der Lage zu sein, einen vorbestimmten Abstand in der Nebenabtastrichtung einzustellen, zwischen Laserstrahlen LYa und LYb, die dadurch auf jede Reflexionsoberfläche des Polygonspiegelhauptkörpers 5a der Lichtablenkungseinheit 5 ausgesendet werden.
Die zweite Lichtquelle 3M hat ein erstes und ein zweites Magentalaserelement 3Ma und 3Mb zum Aussenden von Laserstrahlen, die M entsprechen, also einem Magentabild. Zu beachten ist, dass diese Laserelemente 3Ma und 3Mb ebenfalls angeordnet sind, um in der Lage zu sein, einen vorbestimmten Abstand in Nebenabtastrichtung zwischen Laserstrahlen LMa und LMb einzustellen, die dadurch auf jede Reflexionsoberfläche des Polygonspiegelhauptkörpers 5a der Lichtablenkungseinheit 5 ausgesendet werden.
Die dritte Lichtquelle 3C hat ein erstes und zweites Cyanlaserelement 3Ca und 3Cb zum Aussenden von Laserstrahlen entsprechend C, also einem Cyanbild. Zu beachten ist, dass diese Lichtquelle 3C ebenfalls angeordnet ist, um eine Einstellung eines vorbestimmten Abstandes in Nebenabtastrichtung zwischen Laserstrahlen LCa und LCb zu erlauben, die durch ihre Laser auf jede Reflexionsoberfläche des Polygonspiegelhauptkörpers 5a der Lichtablenkungseinheit 5 ausgesendet werden.
Die vierte Lichtquelle 3B hat ein erstes, zweites, drittes und viertes Schwarzlaserelement 3Ba, 3Bb, 3Bc und 3Bd, entsprechend B, also einem Schwarzbild. Zu beachten ist, dass die Lichtquel le 3B vier Laser aufweist und angeordnet ist, um einen vorbestimmten Abstand in Nebenabtastrichtung zwischen benachbarten Laserelementen Lba, LBb, LBc und LBd einstellen zu können, die von ihren Lasern auf jede Reflexionsoberfläche des Polygonspiegelhauptkörpers 5a der Lichtablenkungseinheit 5 ausgesendet werden, wie in der ersten bis dritten Lichtquelle 3Y, 3M und 3C.
Mit dieser Anordnung fallen M-Sätze (M = 4) von N_i-Laserstrahlen, also Laserstrahlen LYa, LYb, LMa, LMb, LCa, LCb, LBa, LBb, LBc und LBd, die mit dem vorbestimmten Abstand in Nebenabtastrichtung auf jeder Reflexionsoberfläche getrennt sind, auf die Reflexionsoberfläche des Polygonspiegelhauptkörpers 5a der Lichtablenkungseinheit 5.
Vier (M)-Sätze der optischen Vorablenkungssysteme 7 (Y, M, C und B) sind zwischen den Laserelementen 3Ya, 3Yb, 3Ma, 3Mb, 3Ca, 3Cb, 3Ba, 3Bb, 3Bc und 3Bd angeordnet, also den vier Lichtquellen 3Y, 3M, 3C und 3B, und der Lichtablenkungseinheit 5. Jedes optische Vorablenkungssystem 7 stellt mit einer vorbestimmten Form die Strahlquerschnittsform jedes der 2 + 2 + 2 + 4 Laserstrahlen ein, also insgesamt 10 Laserstrahlen LYa, LYb, LMa, LMb, LCa, LCb, LBa, LBb, LBc und LBd, die von diesen Lichtquellen ausgesendet werden.
Finite Linsen 9Ya und 9Yb, um den Laserelementen 3Ya und 3Yb eine vorbestimmte Konvergenz zu geben, und Stoppelemente 10Ya und 10Yb zum Einstellen der Strahlquerschnittsformen der Laserstrahlen, die durch die entsprechenden finiten Linsen verlaufen, auf eine vorbestimmte Form, sind jeweils zwischen dem ersten und zweiten Gelblaserelement 3Ya und 3Yb angeordnet, und der Lichtablenkungseinheit 5. Zu beachten ist, dass die finiten Linsen 9Ya und 9Yb optische Eigenschaften aufweisen müssen, die komplementär sind zu denen, die Bildausbildungslinsengruppen zu geben sind, die in dem optischen Nachablenkungssystem verwendet werden (welches später beschrieben wird), und Kollimatorlinsen sein können, jeweils zur Umwandlung eines Laserstrahls in paralleles Licht in Abhängigkeit von den optischen Eigenschaften der Bildausbildungslinsengruppe.
Ein Halbspiegel 12Y als ein semitransparenter Spiegel ist an der Kreuzungsposition der Laserstrahlen LYa und LYb angeordnet, die durch die Stoppelemente 10Ya und 10Yb verlaufen. Der Halbspiegel 12Y überlagert die Laserstrahlen LYb und LYa in einen Laserstrahl, der im Wesentlichen als ein einzelner Laserstrahl LY betrachtet werden kann, bei Betrachtung von der Nebenabtastrichtung aus. Die Oberfläche, der Oberfläche gegenüberliegend, die den Laserstrahl LYa empfängt, des Halbspiegels 12Y empfängt den Laserstrahl LYb, der von dem Laserstrahl LYa separiert ist, mit einem vorbestimmten Strahlintervall in Nebenabtastrichtung. Zu beachten ist, dass der Halbspiegel 12Y unter einem vorbestimmten Winkel derart angeordnet ist, dass die Laserstrahlen LYa und LYB, die aufeinander in einen Laserstrahl überlagert sind, der im wesentlichen als ein einzelner Laserstrahl LY betrachtet werden kann, wenn er von der Nebenabtastrichtung aus betrachtet wird, auf den Polygonspiegelhauptkörper 5a der Lichtablenkungseinheit 5 einfallen können.
Eine Zylinderlinse 11Y und eine Lasersynthesespiegeleinheit 13 sind zwischen dem Halbspiegel 12Y und der Lichtablenkungseinheit 5 angeordnet. Die Zylinderlinse 11Y konvergiert weiter den Laserstrahl LY, der durch den Halbspiegel 12Y nur in Nebenabtastrichtung überlagert wurde. Die Lasersynthesespiegeleinheit 13 hat eine Mehrzahl von Reflexionsoberflächen zur Führung des Laserstrahls LY, der durch die Zylinderlinse verläuft, zu der Lichtablenkungseinheit 5 im wesentlichen als ein Bündel von Lichtstrahlen, wie später im einzelnen unter Bezugnahme auf die 8A und 8B beschrieben wird.
Die Lasersynthesespiegeleinheit 13 lenkt ebenfalls andere Laserstrahlen, die im Folgenden beschrieben werden, im wesentlichen als ein Bündel von Lichtstrahlen zu der Lichtablenkungseinheit 5. Wie in 2 zu erkennen ist, verlaufen der erste und zweite Gelblaserstrahl LYa und LYb, die von der ersten Lichtquelle 3Y ausgesendet werden, durch die Lasersynthesespiegeleinheit 13, wie in den 8A und 8B gezeigt, und werden an die Lichtablenkungseinheit 5 gelenkt.
Finite Linsen 9Ma und 9Mb und Stoppelemente 10Ma und 10Mb, die jeweils dem ersten und zweiten Magentalaserelement 3Ma und 3Mb entsprechen, ein Halbspiegel 12M und eine Zylinderlinse 11M sind zwischen den Laserelementen 3Ma und 3Mb angeordnet, und der Lasersynthesespiegeleinheit 13.
In ähnlicher Weise sind finite Linsen 9Ca und 9Cb und Stoppelemente 10Ca und 10Cb, die dem ersten und zweiten Cyanlaserelement 3Ca und 3Cb jeweils entsprechen, ein Halbspiegel 12C und eine Zylinderlinse 11C zwischen den Laserelementen 3Ca und 3Cb und der Lasersynthesespiegeleinheit 13 angeordnet.
Ferner sind erste bis vierte finite Linsen 9Ba, 9Bb, 9Be und 9Bd, die optische Eigenschaften geben können, ähnlich wie die oben genannten Lichtquellen, erste bis vierte Stoppelemente 10Ba, 10Bb, 10Bc und 10Bd, Halbspiegel 12B₁ , 12B₂ , 12B₃ und eine Zylinderlinse 11B zwischen dem ersten, zweiten, dritten und vierten Schwarzlaserelement 3Ba, 3Bb, 3Bc und 3Bd und der Lasersynthesespiegeleinheit 13 eingeführt.
Zu beachten ist, dass die Lichtquellen 3 (Y, M, C und B), die optischen Vorablenkungssysteme 7 (Y, M, C und B) und die Lasersynthesespiegeleinheit 13 integral durch ein Halteelement (nicht gezeigt) gehalten werden, welches beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
Die optischen Eigenschaften der Linsen und Halbspiegel, die in den optischen Vorablenkungssystemen verwendet werden, werden im Folgenden im einzelnen beschrieben.
Jede der finiten Linsen 9 (Y, M, C und B) a, 9 (Y, M, C und B) b, 9Bc, und 9Bd hat eine einzelne Linse, die erhalten wird, indem eine asphärische UV-Einstellungsoberflächenlinse aus Plastik (nicht gezeigt) auf die Oberfläche einer asphärischen oder sphärischen Oberflächenglaslinse geklebt wird.
Um sämtliche Ausgangswerte der Laserelemente in den jeweiligen Strahlgruppen auf identische Werte einzustellen, und eine identische Lichtintensität auf der Oberfläche zu erhalten, werden die Reflexions/Durchlass-Verhältnisse der Halbspiegel 12 (Y, M und C) und des Halbspiegels 12B₁ jeweils auf 1:1 eingestellt. Im Gegensatz dazu werden die Reflexion/Durchlass-Verhältnisse der Halbspiegel 12B₂ und 12B₃ jeweils auf 2:1 und 3:1 eingestellt.
Da jede der ersten bis dritten Lichtquellen 3Y, 3M und 3C zwei Laser (N₁ = N₂ = N₃ = 2) aufweist, ergibt sich die erforderliche Gesamtanzahl von Halbspiegeln 12 (Y, M und C) durch N_i–1, und jeder Halbspiegel muss 50% jeder Lichtmenge der Laserstrahlen von zwei Lichtquellen synthesieren. Das Verhältnis von Reflexion zu Durchlass ist folglich auf 1:1 eingestellt, und wenn die Laserstrahlen durch die Halbspiegel 12 (Y, M und C) verlaufen sind, werden die Lichtintensitäten der Laserstrahlen LYa, LYb, LMa, LMb, LCa und LCb, die von den Laserelementen 3Ya, 3Yb, 3Ma, 3Mb, 3Ca und 3Cb ausgesendet werden, gesteuert, um im wesentlichen gleich zueinander zu sein.
Andererseits hat der Halbspiegel 12B₁ , der die Laserstrahlen LBa und LBb von den ersten und zweiten Laserelementen 3Ba und 3Bb synthesiert, die gleiche Reflexion und den gleichen Durchlass, wie die Halbspiegel 12 (Y, M und C), da er 50% jeder Lichtmengen der Laserstrahlen von zwei Lichtquellen synthesiert. Im Gegensatz dazu, da der Halbspiegel 12B₂ den Laserstrahl LBa synthesiert, der bereits von dem Halbspiegel 12B₁ mit dem Laserstrahl LBc von dem dritten Schwarzlaserelement 3Bc synthesiert worden ist, können die Lichtintensitäten der Laserstrahlen LBa, LBb, LBc gleich eingestellt werden, wenn das Verhältnis von Reflexion zu Durchlass auf 2:1 eingestellt ist. Da der Halbspiegel 12B₃ den Laserstrahl LBc, der bereits von dem Halbspiegel 12B₂ mit dem Laserstrahl LBd von dem vierten Schwarzlaserelement 3Bd synthesiert worden ist, synthesiert, können in ähnlicher Weise die Lichtintensitäten der Laserstrahlen LBa, LBb, LBc und LBd, die von den Laserelementen 3Ba, 3Bb, 3Bc, 3Bd ausgesendet werden, gleich zueinander eingestellt werden, indem das Verhältnis von Reflexion zu Durchlass auf 3:1 eingestellt wird, wenn die Laserstrahlen durch den Halbspiegel 12B₃ verlaufen sind.
Die Lichtintensitäten der Laserstrahlen LBa, LBb, LBc und LBd, die in die Hybridzylinderlinse 11B eintreten, reduzieren sich auf ungefähr 25%, verglichen mit denen, wenn sie von den Laserelementen 3Ba, 3Bb, 3Bc und 3Bd ausgesendet werden.
Im Gegensatz dazu werden die Lichtintensitäten der Laserstrahlen LYa, LYb, LMa, LMb, LCa und LCb, die in die Hybridlinsen 11 (Y, M und C) über die Halbspiegel 12 (Y, M und C) eintreten, gehalten, um 50% zu sein, verglichen mit denjenigen, wenn sie von den Laserelementen 3Ya, 3Yb, 3Ma, 3Mb, 3Ca und 3Cb ausgesendet werden.
In dem in 2 gezeigten Beispiel, wenn die Nennausgangsleistungen der Laserelemente 3Ya, 3Yb, 3Ma, 3Mb, 3Ca und 3Cb auf 10 Milliwatt eingestellt sind (im folgenden abgekürzt mit mW) und die Nennausgangsleistungen der Laserelemente 3Ba, 3Bb, 3Bc und 3Bd auf 20 mW gesetzt sind, kann eine unterschiedliche Anzahl von Laserstrahlen für verschiedene Farben eingestellt sein, um im wesentlichen gleiche Lichtintensitäten an der Bildposition aufzuweisen.
Wie bekannt, variiert die optimale Lichtintensität eines Laserstrahls auf der Bildoberfläche mit Änderungen der Eigenschaften von Toner, der in den Entwicklungseinheiten 62 (Y, M, C und B) verwendet wird und/oder Fehlern der Eigenschaften der individuellen photoempfindlichen Trommeln 58 (Y, M, C und B), die in den Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B) verwendet werden. Andererseits wird von Toner, der jeweiligen Farbkomponenten entspricht, oft gefordert, unterschiedliche Lichtintensitäten zu verwenden und Strahlgrößen infolge von Eigenschaften ihrer Farbmittel, Übertragungsverfahren und dergleichen. Die Lichtintensitäten und Strahlgrößen in der Bildausbildungseinheit, die einer Farbkomponente entspricht, müssen im Wesentlichen gleichförmig sein.
Die Lichtintensitäten der Laserstrahlgruppen LY, LM, LC und LB müssen speziell nicht gleichförmig sein zwischen den Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B), sondern die N_i-Strahlen in jeder Strahlgruppe müssen gleichmäßige Lichtintensitäten und Strahlgrößen auf der Bildoberfläche aufweisen.
Wenn beispielsweise die gelben Laserstrahlen LYa und LYb gleiche Lichtintensitäten aufweisen, die Strahlgröße des Strahls LYa jedoch kleiner ist als die des Strahls LYb, wird die Breite des latenten Bildes, welches auf die photoempfindliche Trommel 58Y durch den gelben Laserstrahl LYa geschrieben wird, kleiner, als die eines latenten Bildes, welches auf die photoempfindliche Trommel 58Y durch den gelben Laserstrahl LYb geschrieben worden ist. Wenn beispielsweise Zeilen in der Hauptabtastrichtung an jeder dritten Zeilenposition zu schreiben sind, variiert die Dicke der Zeilen, was ein ungleichmäßiges Bild zur Folge hat.
In dieser Weise wird von den gelben Laserstrahlen LYa und LYb, den Magentalaserstrahlen LMa und LMb, den Cyanlaserstrahlen LCa und LCb und den Schwarzlaserstrahlen LBa, LBb, LBc und LBd gefordert, dass sie gleiche Lichtintensitäten und gleichmäßige Strahlgrößen auf der Bildoberfläche aufweisen.
Aus diesen Gründen sind in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung die Nennausgangsleistungen der Laserelemente 3Ya und 3Yb, die die Laserstrahlen LYa und LYb aussenden, die in Hauptabtastrichtung durch den Halbspiegel 12Y synthesiert sind, auf 10 mW eingestellt. Die Nennausgangsleistungen der Laserelemente 3Ma und 3Mb, die die Laserstrahlen LMa und LMb aussenden, die in Hauptabtastrichtung durch den Halbspiegel 12M synthesiert sind, sind ebenfalls auf 10 mW eingestellt. In ähnlicher Weise sind die Nennausgangsleistungen der Laserelemente 3Ca und 3Cb, die die Laserstrahlen LCa und LCb aussenden, die in Hauptabtastrichtung durch den Halbspiegel 12C synthesiert sind, auf 10 mW eingestellt. Zu beachten ist, dass die Nennausgangsleistungen der Laserelemente 3Ba, 3Bb, 3Bc und 3Bd, die die Laserstrahlen LBa, LBb, LBc und LBd aussenden, die durch die Halbspiegel 12B₁ , 12B₂ und 12B₃ synthesiert sind, auf 20 mW eingestellt sind.
Die Strahlgrößen der Halbleiterlaser in den Lasergruppen, also die Strahlgrößen auf der Bildoberfläche der Laserstrahlen LYa und LYb, LMa und LMb, und LCa und LCa in den Strahlgruppen können einfach gleichmäßig gebildet werden, indem identische finite Linsen und Stoppelemente verwendet werden.
In der in 2 gezeigten optischen Vorrichtung, wenn die Verhältnisse von Reflexion zu Durchlass aller Halbspiegel 12B₁ , 12B₂ und 12B₃ auf 1:1 eingestellt sind, um gleichmäßige Lichtintensitäten auf der Bildoberfläche zu erhalten, müssen die Nennausgangsleistungen der Laserelemente 3Ba, 3Bb, 3Bc und 3Bd jeweils auf 40 mW, 40 mW, 20 mW und 10 mW eingestellt werden. In diesem Fall variieren die Strahlgrößen auf der Bildoberfläche aufgrund der oben genannten Strahlwinkeldifferenzen der Laserstrahlen.
In diesem Fall ist es einfach, auf ein Verfahren zu treffen zur Verwendung von Laserelementen, die identische Nennleistungen aufweisen, also 40 mW wie die Laserelemente 3Ba, 3Bb, 3Bc und 3Bd, und zur Steuerung der tatsächlich verwendeten Ausgangsleistung auf 40 mW, 40 mW, 20 mW und 10 mW. Mit diesem Verfahren sind jedoch die Laserelemente 3Bc und 3Bd offensichtlich überspezifiziert, was eine Kostenerhöhung zur Folge hat.
Die Anzahl der Halbelemente 12, die für jeden der Laserstrahlen LY, LM, LC und LB vorbereitet sind, beträgt N_i–1 (1 für Gelb, Magenta und Cyan, und 3 für Schwarz) der Anzahl N von Strahlen, die jeweils jeden der M-Sätze von Lichtquellen bilden. Die Anzahl der Zeitpunkte des Verlaufens durch den Halbspiegel 12 ist begrenzt auf ein Maximum unabhängig von den Laserstrahlen.
Mit anderen Worten, werden die Laserstrahlen LYb, LMa, LCb und LBa lediglich von den Halbspiegeln 12 reflektiert (Anzahl des Hindurchverlaufens = 0), und die verbleibenden Laserstrahlen verlaufen nur einmal durch die Halbspiegel 12.
Wie oben beschrieben, können durch Minimieren der Anzahl von Zeitpunkten des Hindurchverlaufens der Laserstrahlen über die Halbspiegel 12 und der Unterschiede in der Anzahl an Zeitpunkten des Hindurchverlaufens zwischen Strahlen, Abweichungen der Fokuslänge oder des Einflusses von sphärischer Aberration, als Probleme, die entstehen, wenn Licht, welches ein anderes ist als paralleles Licht, das durch eine parallele Ebeneplatte hindurchverläuft, reduziert werden. Wenn jeder der Laserstrahlen LYb, LMa, LCb und LBa, die nicht durch irgendeinen Halbspiegel 12 verlaufen, durch ebene parallele Platten mit einem Brechungsindex gleich dem der Halbspiegel 12 hindurchverlaufen, können Abweichungen der optischen Eigenschaften, die durch die Differenzen in der Anzahl von Zeitpunkten des Hindurchverlaufens zwischen Strahlen reduziert werden.

Die Tabellen 1 bis 3 fassen im Folgenden optische numerische Wertdaten des optischen Vorablenkungssystems 7 zusammen. Tabelle 1 Linsendaten des optischen Vorablenkungssystems (Winkeleinheit: rad, Längeneinheit: mm)

Effektiver Feldwinkel ∅:	1,01237
Radius der eingeschriebenen Schaltung der Reflexionsfläche der Lichtablenkungseinheit:	33
Separationswinkel:	0,6981317
Zentrum der Rotation der Reflexionsfläche der Lichtablenkungseinheit:	(26,28; 20,02)

Für Magenta

Dezentrierung des Hauptstrahleinfalls auf die LMa-Zylinderlinse	–1,124
Neigung des Hauptstrahleinfalls auf die LMa-Zylinderlinse	–0,0177
Dezentrierung des Hauptstrahleinfalls auf die LMb-Zylinderlinse	–1,099
Neigung des Strahleinfalls auf die LMb-Zylinderlinse	–0,0174
Offset der optischen Achse des Systems des optischen LM Vorablenkungssystems auf der Reflexionsoberfläche von der optischen Achse des Systems des optischen Nachablenkungssystems	0,294
Neigung der optischen Achse des Systems des optischen LM Vorablenkungssystems auf der Reflexionsoberfläche von der optischen Achse des Systems des optischen Nachablenkungssystems	0,016

Tabelle 2 Für Cyan

Dezentrierung des Hauptstrahleinfalls auf die LCa-Zylinderlinse	1,571
Neigung des Hauptstrahleinfalls auf die LCa-Zylinderlinse	–0,0134
Dezentrierung des Hauptstrahleinfalls auf die LCb-Zylinderlinse	1,509
Neigung des Hauptstrahleinfalls auf die LCb-Zylinderlinse	–0,0136
Offset der optischen Achse des Systems des LC optischen Vorablenkungssystems auf der Reflexionsoberfläche von der optischen Achse des Systems des optischen Nachablenkungssystems	1,793
Neigung der optischen Achse des Systems des LC optischen Vorablenkungssystems auf der Reflexionsoberfläche von der optischen Achse des Systems des optischen Nachablenkungssystems	0,014

Tabelle 3 Für Gelb, Schwarz

Dezentrierung des Hauptstrahleinfalls auf die LYa-Zylinderlinse	–2,831
Neigung des Hauptstrahleinfalls auf die LYa-Zylinderlinse	–1,695D-005
Dezentrierung des Hauptstrahleinfalls auf die LYb-Zylinderlinse	–2,766
Neigung des Hauptstrahleinfalls auf die LYb-Zylinderlinse	–1,661D-004
Offset der optischen Achse des Systems des LY optischen Vorablenkungssystems auf der Reflexionsoberfläche von der optischen Achse des Systems des optischen Nachablenkungssystems	–1,884
Neigung der optischen Achse des Systems des LY optischen Vorablenkungssystems auf der Reflexionsoberfläche von der optischen Achse des Systems des optischen Nachablenkungssystems	4,850D-044
Dezentrierung des Hauptstrahleinfalls auf die LBa-Zylinderlinse	2,831
Neigung des Hauptstrahleinfalls auf die LBa-Zylinderlinse	1,695D-005
Dezentrierung des Hauptstrahleinfalls auf die LBb-Zylinderlinse	2,766

(Fortsetzung)

Neigung des Hauptstrahleinfalls auf die LBb-Zylinderlinse	–1,661D-004
Dezentrierung des Hauptstrahleinfalls auf die LBc-Zylinderlinse	2,701
Neigung des Hauptstrahleinfalls auf die LBc-Zylinderlinse	–3,153D-004
Dezentrierung des Hauptstrahleinfalls auf die LBd-Zylinderlinse	2,636
Neigung des Hauptstrahleinfalls auf die LBd-Zylinderlinse	–4,644D-004
Offset der optischen Achse des Systems des LB optischen Vorablenkungssystems auf der Reflexionsoberfläche von der optischen Achse des Systems des optischen Nachablenkungssystems	1,884
Neigung der optischen Achse des Systems des LB optischen Vorablenkungssystems auf der Reflexionsoberfläche von der optischen Achse des Systems des optischen Nachablenkungssystems	–4,850D-044

Wie aus den Tabellen 1 bis 3 ersichtlich, verwenden die finiten Linsen 9 und die zylindrischen Linsen 11, die alleine den jeweiligen Farbkomponenten entsprechen, identische Linsen unabhängig von den Farbkomponenten. Zu beachten ist, dass das optische Vorablenkungssystem 7Y, welches der Y (Gelb)-Bildausbildungseinheit 58Y entspricht, und das optische Vorablenkungssystem 7B, welches der B (Schwarz)-Bildausbildungseinheit 58B entspricht, die jeweils auf der stromaufwärtsliegendsten und stromabwärtsliegendsten Seite in Drehrichtung des Beförderungsgurts 52 angeordnet sind, der als ein Transportgurt dient, im wesentlichen die gleichen Linsenlayouts aufweisen (die symmetrisch um die optische Achse des Systems liegen).
Andererseits, hat jedes optische Vorablenkungssystem 7M, welches M (Magenta) entspricht und das optische Vorablenkungssystem 7C, welches C (Cyan) entspricht, einen größeren Abstand zwischen der finiten Focuslinse 9 und der Zylinderlinse 11, verglichen mit den optischen Vorablenkungssystemen 7Y und 7B.
Andererseits ist ein maximaler Abstand zwischen den zylindrischen Linsen 11 und der Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 in Zusammenhang mit den Laserstrahlen an den zwei Enden eingestellt, also den Laserstrahlen LY und LB. Wie man in 2 erkennen kann, kann dies Begrenzungen (der Montagefläche) eliminieren, die in Zusammenhang stehen mit Layouts der Laserelemente 3 (Y, M, C und B) a und 3 (Y, M, C und B) b, und dem dritten und vierten Schwarzlaserelement 3Bc und Bd und den entsprechenden finiten Linsen 9 (Y, M, C und B) a, und 9 (Y, M, C und B) b, und finiten Linsen 9BC und 9Bd, die jeweils eine Mehrzahl von Lichtquellen bilden, unter Verwendung einer Mehrzahl von Lasern.
Die Funktionen des optischen Vorablenkungssystems, welches Auswirkungen auf die Laserstrahlen hat, die sich von den Lichtquellen zu der Lichtablenkungseinheit ausbreiten, werden im Folgenden unter Bezugaufnahme auf 3 erklärt.
Zu beachten ist, dass die Linsen und die Halbspiegel, die zwischen den Lichtquellen und der Lichtablenkungseinheit angeordnet sind, im Wesentlichen die gleichen Wirkungen haben. Der Laserstrahl LYa, der sich von dem ersten Gelblaserelement 3Ya zu dem Polygonspiegelhauptkörper 5a der Lichtablenkungseinheit 5 ausbreitet, wird im Folgenden als ein Beispiel beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, wird dem Laserstrahl LYa, der von dem ersten Gelblaserelement 3Ya ausgesendet wird, eine vorbestimmte Konvergenz durch die finite Linse 9Ya gegeben, und er verläuft dann durch das Stoppelement 10Ya, so dass eine Strahlquerschnittsform auf eine vorbestimmte Form eingestellt wird.
Der Laserstrahl LY (LYa + LYb), der in einen im wesentlichen einzelnen Laserstrahl synthesiert wird, durch den Halbspiegel 12Y, um mit einem vorbestimmten Abstand in Nebenabtastrichtung von dem Laserstrahl LYb getrennt zu sein (nicht in 3 gezeigt), der von dem zweiten Gelblaserelement 3Yb (im folgenden beschrieben) kommt, verläuft durch eine Nichtreflexionsregion der Lasersynthesespiegeleinheit 13 (die später unter Bezugnahme auf die 8A und 8B zu beschreiben ist), und wird mit den verbleibenden drei Gruppen von Laserstrahlen LM, LC und LB synthesiert, bei einer Betrachtung von der Nebenabtastrichtung aus. Der synthesierte Laserstrahl wird an die Lichtablenkungseinheit 5 geleitet.
Die Zylinderlinse 11Y ist integriert ausgebildet, durch Kleben der Ausgangsfläche einer ersten zylindrischen Linse 17Y und der Eingangsfläche einer zweiten zylindrischen Linse 19Y, oder durch Pressen dieser von einer vorbestimmten Richtung aus in Richtung eines Positionierungselements (nicht gezeigt). Die Oberfläche, die Luft kontaktiert, also die Einfallsfläche der Linse 17Y wird in eine zylindrische Fläche gebildet, und erhält eine im Wesentlichen gleiche Krümmung in Nebenabtastrichtung. Die erste zylindrische Linse 17Y ist aus Plastik gebildet, beispielsweise PMMA (Polymethylmethacrylat). Die zweite zylindrische Linse 19Y ist aus Glas gebildet, beispielsweise TaSF21.
Zu beachten ist, dass die zylindrischen Linsen 17Y und 19Y über einen Positionierungsmechanismus (nicht gezeigt) fixiert sind, der mit einem Halteelement 15 integriert ausgebildet ist, um mit einem genauen Abstand von der finiten Linse 9Ya oder 9Yb getrennt zu sein.
Der Laserstrahl LYa dringt in die zylindrische Linse 11Y ein, um dezentriert zu werden und um von der optischen Achse der Linse 11Y geneigt zu werden, um Koma zu beseitigen, welches erzeugt wird, wenn der Laserstrahl LYa durch die erste und zweite Bildausbildungslinse 30a und 30b hindurchverläuft (wie durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie, die sich von der Einfalloberfläche der zylindrischen Linse erstreckt, die durch 17Ya in 3 gekennzeichnet ist).
Der Laserstrahl LYb (nicht gezeigt) tritt in die zylindrische Linse 11Y ein, um mit dem Laserstrahl LYa bezüglich der optischen Achse der Linse 11Y asymmetrisch zu sein. Zu beachten ist, dass der Laserstrahl LYb in die zylindrische Linse 11Y eindringt, um den Laserstrahl LYa im Wesentlichen zu überlappen, wenn er unter der gleichen Bedingung dargestellt ist, wie in 3 gezeigt.

Die Tabellen 4 und 5A, 5B, 5C und 5D fassen im Folgenden optische numerische Wertdaten des optischen Nachablenkungssystems zusammen, welches mit den in den Tabellen 1 bis 3 gezeigten optischen Nachablenkungssystemen in Kombination verwendet wird.

Neigung von LM-Einfallabdeckglas	0,267636366395237
Neigung von LC-Einfallabdeckglas	–0,392835532361101
Neigung von LY-Einfallabdeckglas	0,727422457105662
Neigung von LB-Einfallabdeckglas	–0,727422457105662

Durch Verwendung des in den oben genannten Tabellen 4 und 5 gezeigten optischen Nachablenkungssystems kann die Positionsabweichung des Strahls auf der Bildoberfläche auf 4 μm reduziert werden, selbst wenn der Maximalwert der Oberflächenneigung jeder Reflexionsoberfläche der Lichtablenkeinheit als 1'' angenommen wird.
Speziell hat das in Tabelle 4 gezeigte optische Nachablenkungssystem eine 1/48 × Oberflächenneigungskorrekturfunktion bezüglich der Oberflächenneigung jeder Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5. Wenn das optische Nachablenkungssystem keine Oberflächenneigungskorrekturfunktion aufweist, muss die Neigung jeder Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 um ungefähr 2' reduziert werden, um die Oberflächenneigung zwischen den Reflexionsoberflächen der Lichtablenkungseinheit 5 auf einen Grad zu reduzieren, bei dem Bildschwankungen nicht sichtbar sind. Als Konsequenz wird der Polygonspiegelhauptkörper 5a sehr teuer.
Der effektive Feldwinkel Φ eines Strahls, der von der Lichtablenkeinheit 5 abgelenkt wird, ist 1,01237 Radiant (im folgenden mit rad abgekürzt), die effektive Bildregionbreite W einschließlich der Horizontalsynchronisationssignaldetektionsregion beträgt 320 Millimeter (im folgenden mm abgekürzt), und der Abstand LT zwischen dem Reflexionspunkt auf jeder Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 und der Bildoberfläche beträgt 329,797 mm. Durch Optimieren des effektiven Strahlfeldwinkels Φ, der effektiven Bildregionbreite W und des Abstandes LT zwischen dem Reflexionspunkt und der Bildoberfläche, um: 1,01237 = Φ > W/LT = 0,97zu erfüllen,kann eine Verschlechterung der Bildeigenschaften, der Krümmung der Abtastzeilen und dergleichen, was für mehrere Strahlen erforderlich ist, aufgrund Umgebungsänderungen verhindert werden kann, und die Laseransteuerfrequenz zum Antreiben der Laserelemente, die in den Lichtquellen verwendet werden, kann reduziert werden.
Die Größe der Lichtabtasteinheit kann folglich ebenfalls reduziert werden. Selbst wenn Plastiklinsen in dem optischen Nachablenkungssystem verwendet werden, kann eine optische Einheit, die weniger Farbfehlerfassung bezüglich Änderungen in der Temperatur und Feuchtigkeit aufweist, geschaffen werden.
Zu beachten ist, dass Φ > W/LT als Ergebnis von Simulationen erhalten wird, indem der effektive Feldwinkel Φ und W/LT verwendet wird (die effektive Bildregionbreite/der Abstand zwischen dem Reflexionspunkt und der Bildoberfläche) als Variablen eines Optimierungsdesigns. In der Region Φ < W/LT wird die Krümmung der Abtastzeilen und die Verschlechterung von Bildeigenschaften groß bezüglich Änderungen der Temperaturen und der Feuchtigkeit. Die Herstellungstoleranz wird ebenfalls strenger. Andererseits wird in der Region Φ > 1,2(W/LT) die Krümmung der Abtastzeile bezüglich der Änderung der Temperatur und der Feuchtigkeit groß.
Aus Sicht des Vorangegangenen wird der effektive Strahlfeldwinkel Φ aus dem Bereich 1,2(W/LT) > Φ > W/LT ausgewählt. Zu beachten ist, dass eine Evaluierungsfunktion, wie in 4 gezeigt, zur Evaluierung des effektiven Strahlfeldwinkels für Φ verwendet wird.
Wie in 4 gezeigt, wird die Evaluierungsfunktion als Ganzes nahe Φ = 1 klein, jedoch auch klein nahe Φ = 1,1(W/LT).
Fig. zeigt die Laserstrahlen LY, LM und LC (LY hat LYa und LYb, LM besteht aus LMa und LMb, und LC hat LCA und LCb), die sich von Reflexionsoberflächen 13Y, 13M und 13C in der Lasersynthesespiegeleinheit in eine Richtung ausbreiten (also die Nebenabtastrichtung) senkrecht zu der Drehachse jeder Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 zu der Lichtablenkungseinheit 5 in den optischen Vorablenkungssystemen 7 (Y, M, C und B), wie in 3 und in Tabellen 1 bis 3 gezeigt.
Wie man in 5 sehen kann, werden die Laserstrahlen LY, LM, LC und LB zu der Lichtablenkungseinheit 5 gelenkt, um mit unterschiedlichen Intervallen in eine Richtung parallel zur Drehachse der Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 getrennt zu werden. Die Laserstrahlen LM und LC werden zu jeder Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 gelenkt, um asymmetrisch zueinander zu sein, um dazwischen eine Ebene senkrecht zu der Drehachse der Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 sandwichartig einzuschließen und das Zentrum aufzuweisen, in Nebenabtastrichtung der Reflexionsoberfläche, also eine Ebene mit der optischen Achse des Systems der Lichtabtasteinheit 1. Zu beachten ist, dass die Abstände zwischen zwei benachbarten Laserstrahlen LY, LM, LC und LB auf jeder Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 gleich 2,26 mm sind (zwischen LY und LM), 1,71 mm (zwischen LM und LC) und 1,45 mm (zwischen LC und LB).
6 zeigt den Zustand, bei dem die optischen Elemente, die zwischen der Lichtablenkungseinheit 5 in der Lichtabtasteinheit 1 für jede photoempfindliche Trommel 58 angeordnet sind, also die Bildoberfläche, an einer Stelle betrachtet werden, bei der der Ablenkungswinkel der Lichtablenkungseinheit 50° beträgt und von der Nebenabtastrichtung aus.
Wie in 6 gezeigt, sind erste Spiegel (Y, M, C und B) zur Krümmung des optischen Weges von insgesamt 10 (= 2 + 2 + 2 + 4) Laserstrahlen L (Y, M, C und B), die durch die Bildausbildungslinse 30b zu der Bildoberfläche verlaufen, und zweite und dritte Spiegel 35Y, 35M, 35C, 37Y, 37M und 37C zur weiteren Krümmung der optischen Wege der Lichtstrahlen LY, LM und LC, die von den ersten Spiegeln 33Y, 33M und 33C gekrümmt worden sind, zwischen der zweiten Bildausbildungslinse 30b des optischen Nachablenkungssystems 30 und der Bildoberfläche angeordnet. Wie man in 6 erkennen kann, wird der Laserstrahl LB, der einem B (Schwarz)-Bild entspricht, durch den ersten Spiegel 33B zurückgegeben, und dann zu der Bildoberfläche gelenkt, ohne durch irgendeinen anderen der Spiegel zu verlaufen.
Die ersten und zweiten Bildausbildungslinsen 30a und 30b, die ersten Spiegel 33 (Y, M, C und B), und die zweiten Spiegel 35Y, 35M und 35C sind beispielsweise durch einen Kleber an einer Mehrzahl von Fixierungselementen (nicht gezeigt) fixiert, die durch integrales Bilden auf einer Zwischenbasis 1a der Lichtabtasteinheit 1 gebildet sind.
Die dritten Spiegel 37Y, 37M und 37C sind angeordnet, um in mindestens eine Richtung bewegbar zu sein, die in Zusammenhang steht mit einer Richtung senkrecht zu der Spiegeloberfläche über Fixierungsrippen und einen Neigungseinstellungsmechanismus (wie später unter Bezugnahme auf 16 beschrieben wird).
Staubschutzglasplatten 39 (Y, M, C und B) zum Schützen des Inneren der Lichtabtasteinheit 1 vor Staub sind zwischen den dritten Spiegeln 37Y, 37M und 37C und dem ersten Spiegel 33B und der Bildoberfläche und an Positionen angeordnet, an denen die 10 (= 2 + 2 + 2 + 4) Laserstrahlen L (Y, M, C und B), die von den Spiegeln 33B, 37Y, 37M und 37C reflektiert werden, die Lichtabtasteinheit 1 verlassen.
Die optischen Eigenschaften zwischen den Zylinderlinsen und dem optischen Nachablenkungssystem werden im Folgenden im Einzelnen beschrieben.
Da das optische Nachablenkungssystem 30, also die Zwei, die erste und zweite Bildausbildungslinse 30a und 30b aus Plastik sind, beispielsweise PMMA, ändert sich der Brechungsindex n dieser Linsen von 1,4876 auf 1,4798, wenn sich die Umgebungstemperatur von 0°C auf 50°C ändert. In diesem Fall variiert die Abbildungsoberfläche, wo der Laserstrahl, der durch die erste und zweite Bildausbildungslinse 30a und 30b verläuft, tatsächlich fokussiert ist, also die Abbildungsposition in Nebenabtastrichtung, um ungefähr ±4 mm.
Im Gegensatz dazu, durch Aufbauen von Linsen, die aus dem gleichen Material gebildet sind, wie diejenigen, die in dem optischen Nachablenkungssystem 30 in dem optischen Vorablenkungssystem 7 in 3 verwendet werden, während ihre Krümmungen optimiert werden, können Abweichungen in der Abbildungsoberfläche, die durch Änderung im Brechungsindex n aufgrund der Änderung der Temperatur erzeugt werden, auf ungefähr ±0,5 mm reduziert werden. Verglichen mit einem herkömmlichen optischen System, bei dem die optischen Vorablenkungssysteme 7 aus Glaslinsen gebildet sind, und das optische Nachablenkungssystem 30 aus Plastiklinsen, kann die chromatische Aberration in Nebenabtastrichtung, die durch Änderungen im Brechungsindex erzeugt werden, die durch Änderungen der Temperatur verursacht werden, der Linsen in dem optischen Nachablenkungssystem 30 korrigiert werden.
Das Korrekturmaß der chromatischen Aberration, die korrigiert werden kann, ist jedoch proportional zur Eigenschaft einer Plastikzylinderlinse. Da der korrigierbare Betrag der chromatischen Aberration gemäß der Differenz bestimmt wird zwischen der Einfallsoberflächenkrümmung und der Ausgangsoberflächenkrümmung der Plastikzylinderlinse kann die Krümmung einer Glaszylinderlinse spezifiziert werden, wenn die Einfallsoberfläche der Plastikzylinderlinse als eine flache Oberfläche angenommen wird. Als Ergebnis kann die Brennweite der Zylinderlinse bestimmt werden, wenn das Material, das in der Glaszylinderlinse verwendet wird, bestimmt ist.
Wenn die optischen Eigenschaften des optischen Nachablenkungssystems folglich bestimmt sind, kann die minimale Strahlgröße in Nebenabtastrichtung nur durch die Brennweite der Zylinderlinse eingestellt werden. In diesem Fall kann ein ausreichend großer Freiheitsgrad im Design nicht sichergestellt werden, und die Zielstrahlgröße und die Achromatisierung können nicht gleichzeitig realisiert werden.
Als ein anderes Verfahren kann die Brennweite der Zylinderlinse eingestellt werden, indem die Brennweite der Glaszylinderlinse eingestellt wird durch Änderung des Brechungsindex bei Änderung eines Glasmaterials. Einige Glasmaterialien sind jedoch nicht immer geeignet für Schleifen, Lagerung oder Transport, und der Grad an Freiheit verringert sich unweigerlich.
Als ein noch anderes Verfahren können Krümmungen beiden Oberflächen, der Eintrittsoberfläche und der Austrittsoberfläche der Glaszylinderlinse gegeben werden, so dass die Eigenschaften der Plastikzylinderlinse und der Glaszylinderlinse durch unabhängige Funktionen definiert werden.
Bei dem oben genannten Verfahren der Verwendung eines Krümmens der zwei Oberflächen der Plastikzylinderlinse, die durch Formung gebildet wird und durch Definieren der Eigenschaften der Plastikzylinderlinse und der Zylinderlinse durch unabhängige Funktionen können die Kosten minimiert werden. Gemäß diesem Verfahren kann ein hochgenaues Herstellen und Formen einfach sichergestellt werden.
Die 7A und 7B zeigen die Beziehung zwischen dem ersten bis vierten synthesierten Laserstrahl L (Y, M, C und B), die zwischen der Lichtablenkungseinheit 5, wie in 6 gezeigt und der Bildoberfläche verlaufen, und die optische Achse des Systems, in Nebenabtastrichtung der Lichtabtasteinheit 1.
Wie in den 7A und 7B gezeigt, kreuzen der erste bis vierte synthesierte Laserstrahl L (Y, M, C und B), die von jeder Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 reflektiert werden, die optische Achse des Systems in Nebenabtastrichtung zwischen der ersten und zweiten Bildausbildungslinse 30a und 30b, und werden an die Bildoberfläche gelenkt.
Die 8A und 8B zeigen die Lasersynthesespiegeleinheit 13, die die ersten bis vierten synthesierten Laserstrahlen LY, LM, LC und LB als ein Bündel von Laserstrahlen an jede Reflexionsoberfläche der Lichtablenkeinheit 5 lenken.
Die Lasersynthesespiegeleinheit 13 ist durch den ersten bis dritten Spiegel 13M, 13C und 13B gebildet, die entsprechend der Anzahl von Farbkomponenten angeordnet sind (die Anzahl von farbgetrennten Farben) – "1", erste bis dritte Spiegelhalteelemente 13α, 13β und 13γ, und eine Basis 13a zum Abstützen dieser Halteelemente 13α, 13β und 13γ. Zu beachten ist, dass die Basis 13a und die Haltelemente 13α, 13β und 13γ integriert gebildet werden, indem ein Material mit kleinem thermischem Expansionskoeffizienten verwendet wird, beispielsweise eine Aluminiumlegierung.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Laserstrahl LY von der Lichtquelle 3Y, also von dem ersten und zweiten Gelblaserelement 3Ya und 3Yb direkt an jede Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 gelenkt, wie bereits oben beschrieben wurde. In diesem Fall verläuft der Laserstrahl LY durch die Basisseite 13a der optischen Achse des Systems der Lichtabtasteinheit 1, also zwischen dem Spiegel 13M, der an dem ersten Halteelement 13α fixiert ist, und der Basis 13a.
Die Lichtintensitäten (Lichtmengen) der Laserstrahlen LM, LC und LB, die von den Spiegeln 13M, 13C und 13B der Synthesespiegeleinheit 13 reflektiert werden, wie in den 8A und 8B gezeigt, werden dann an die Lichtablenkungseinheit 5 gelenkt, und der Laserstrahl LY, der direkt an die Lichtablenkungseinheit 5 gelenkt wird, wird im Folgenden untersucht.
Mit der Lasersynthesespiegeleinheit 13 werden die Laserstrahlen LM, LC und LB durch die normalen Spiegel (13M, 13C und 13B) in eine Region zurückgegeben, in der die Laserstrahlen LM, LC und LB in Nebenabtastrichtung getrennt sind, bevor sie auf jede Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 einfallen. Die Lichtmengen der Laserstrahlen L (M, C und B), die von den Reflexionsoberflächen (13M, 13C und 13B) reflektiert und dann zu dem Polygonhauptkörper 5a gelenkt werden, können auf ungefähr 90% oder mehr von denen gehalten werden, die von den Zylinderlinsen 11 ausgegeben werden. Da nicht nur die Ausgangsleistungen von den Laserelementen reduziert werden können, sondern da auch keine Aberrationen erzeugt werden durch geneigte ebene-parallele Platten, können Aberrationen von Licht, welches die Bildoberfläche erreicht, gleichförmig korrigiert werden. Die Strahlgröße jedes Laserstrahls kann folglich reduziert werden, und somit kann eine hochdefinierte Aufzeichnung realisiert werden. Zu beachten ist, dass die Laserstrahlen, die von den Laserelementen 3Ya und 3Yb, die Y (Gelb) entsprechen, ausgegeben werden, direkt an jede Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit 5 gelenkt werden, ohne von irgendeinem Spiegel in der Synthesespiegeleinheit 13 reflektiert zu werden. Folglich können nicht nur die Ausgangsleistungseigenschaften der Laser reduziert werden, sondern auch Fehler der Einfallswinkel aufgrund von Reflexion durch die Spiegel (13M, 13C und 13B; derartige Fehler können in anderen Laserstrahlen erzeugt werden, die von der Synthesespiegeleinheit reflektiert werden) entfernt werden.
Die Beziehung zwischen den Laserstrahlen L (Y, M, C und B), die von jeder Reflexionsoberfläche der Lichtablenkungseinheit reflektiert werden, die Neigungen der Laserstrahlen LY, LM, LC und LB, die von der Lichtabtasteinheit 1 über das optische Nachablenkungssystem 30 ausgegeben werden, und die Spiegel 33B, 33Y, 37M und 37C werden im folgenden unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 erklärt.
Wie bereits oben beschrieben wurde, werden die Laserstrahlen LY, LM, LC und LB, die von dem Polygonspiegelhauptkörper 5a der Lichtablenkungseinheit 5 reflektiert werden und denen vorbestimmte Aberrationseigenschaften durch die erste und zweite Bildausbildungslinse 30a und 30b gegeben werden, in einer vorbestimmten Richtung über die ersten Spiegel 33Y, 33M, 33C und 33B zurückgegeben.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Laserstrahl LB von dem ersten Spiegel 33B reflektiert, und dann über die Staubschutzglasplatte an die photoempfindliche Trommel 58B gelenkt. Im Gegensatz dazu werden die verbleibenden Laserstrahlen LY, LM und LC durch die zweiten Spiegel 35Y, 35M und 35C geführt, von den zweiten Spiegeln 35Y, 35M und 35C zu den dritten Spiegeln 37Y, 37M und 37C reflektiert und dann von den dritten Spiegeln 37Y, 37M und 37C reflektiert. Anschließend werden diese Laserstrahlen auf entsprechende photoempfindliche Trommeln abgebildet, um mit fast gleichen Intervallen über die Staubschutzglasplatten 39Y, 39M und 39C getrennt zu werden. In diesem Fall wird der Laserstrahl LB, der über dem ersten Spiegel 33B ausgegeben wird, und der Laserstrahl LC benachbart zu dem Laserstrahl LB ebenfalls auf die photoempfindlichen Trommeln 58B und 58C abgebildet, um mit fast gleichen Abständen getrennt zu sein.
Nachdem der Laserstrahl LB von jeder Reflexionsoberfläche des Polygonspiegelhauptkörpers 5a reflektiert worden ist, wird er durch nur den Spiegel 33B reflektiert und dann von der Lichtabtasteinheit 1 zu der photoempfindlichen Trommel 58B ausgegeben.
Wenn eine Mehrzahl von Spiegeln entlang des optischen Weges vorhanden sind, wird der Laserstrahl LB effektiv als Referenzlichtstrahlen verwendet bei der relativen Korrektur der verbleibenden Laserstrahlen L (Y, M und C) in Verbindung mit Abweichungen in verschiedenen Aber rationseigenschaften, der Krümmung und dergleichen, die zunehmen (multipliziert werden), wenn sich die Anzahl der Spiegel erhöht.
Wenn eine Mehrzahl von Spiegeln in dem optischen Weg vorhanden ist, wird die Anzahl der Spiegel, die für jeden der Laserstrahlen LY, LM, LC und LB verwendet wird, vorzugsweise auf einen ungeraden oder geraden Wert eingestellt. Wie in 5 gezeigt, ist die Anzahl an Spiegeln in dem optischen Nachablenkungssystem, das in Verbindung mit dem Laserstrahl LB ist, eins (ungerader Wert) mit Ausnahme für den Polygonspiegelhauptkörper 5a der Lichtablenkungseinheit 5, und die Anzahl an Spiegeln in dem optischen Nachablenkungssystem, welches mit jedem der Laserstrahlen LC, LM und LY in Zusammenhang steht, ist drei (ungerader Wert) mit Ausnahme für den Polygonspiegelhauptkörper 5a der Lichtablenkungseinheit 5. Unter der Annahme, dass der zweite Spiegel 35 in Zusammenhang mit einem der Laserstrahlen LC, LM und LY weggelassen wird, wird die Richtung der Krümmung, die durch Neigungen der Linsen und dergleichen verursacht wird, eines Laserstrahls, der sich entlang des optischen Wegs ausbreitet, in welchem der zweite Spiegel 35 weggelassen ist (die Anzahl der Spiegel ist ein gerader Wert) entgegengesetzt zu der der Krümmung, die durch die Neigungen der Linsen und dergleichen der anderen Laserstrahlen verursacht wird (ihre optischen Wege umfassen gerade Anzahlen an Spiegel), wodurch Farbfehlerfassungen erzeugt werden, die ein ernsthaftes Problem bei der Reproduzierung einer vorbestimmten Farbe darstellen.
Wenn eine vorbestimmte Farbe produziert wird durch Überlagerung von 10 (= 2 + 2 + 2 + 4) Laserstrahlen LY, LM, LC und LB ist die Anzahl an Spiegeln, die in den optischen Wegen der Laserstrahlen LY. LM, LC und LB in dem optischen Nachablenkungssystem 30 eingeführt sind, im Wesentlichen standardisiert, um gerade oder ungerade Werte aufzuweisen.
Die 9A und 9B zeigen die Beziehung zwischen dem Abstand L₁, zwischen der optischen Achse des Systems des optischen Nachablenkungssystems und einer Abtastzeile an einem Ende, dem Abstand L_M zwischen der optischen Achse des Systems des optischen Nachablenkungssystems und einer Abtastzeile an dem anderen Ende, und dem Abstand ΔL_MAX in Richtung parallel zur optischen Achse des Systems zwischen den Endabtastzeilen.
Die maximalen Werte dieser Werte (L₁, L_M und ΔL_MAX) sind entsprechend dem Abstand L₀ zwischen der Endlinsenoberfläche und der Bildoberfläche und gemäß den Intervallen zwischen be nachbarten Strahlen, die mit M = 4 Gruppen gekennzeichnet sind, eingestellt. Wenn jedoch die maximalen Werte vorzugsweise basierend auf dem Abstand L₀ zwischen der Endlinsenoberfläche und der Bildoberfläche eingestellt sind, werden die Anforderungen an das optische System strenger und Abweichungen in verschiedenen Eigenschaften, beispielsweise in den Abbildungseigenschaften, der Krümmung der Abtastzeilen und dergleichen aufgrund von Umgebungsänderungen können Werte erreichen, die nicht ignoriert werden können.
Dieses Problem vor Augen, als ein Ergebnis der Wiederholung des Entwerfens vieler Lichtabtasteinheiten und der Montage optischer Elemente, wurden Bedingungen bestätigt, bei denen eine hohe optische Leistungsfähigkeit der Lichtabtasteinheiten aufrechterhalten werden kann, und bei denen erforderliche Abstände zwischen benachbarten photoempfindlichen Trommeln und erforderliche Abstände zwischen der Lichtabtasteinheit und den photoempfindlichen Trommeln sichergestellt werden können. Die hohe optische Leistungsfähigkeit der Lichtabtasteinheit kann beibehalten werden, und erforderliche Intervalle zwischen benachbarten photoempfindlichen Trommeln und erforderliche Abstände zwischen der Lichtabtasteinheit und den photoempfindlichen Trommeln können bei den Bedingungen sichergestellt werden, bei denen folgende Beziehungen eingehalten werden können zwischen oben genannten Abständen L₁, L_M und ΔL_MAX: (ΔLMAX + LM + L1)/1,8 > L0 L0 > (ΔLMAX + LM + L1)/2
Ein Laserstrahl, der durch die Endlinse verläuft (die zweite Bildausbildungslinse 30b) kann speziell einem angenähert werden, der in Richtung parallel zu einer Linie ausgegeben wird, die die optischen Achsen der zwei Linsen 30a und 30b des optischen Nachablenkungssystems 30 verbindet, wie in den 10A und 10B gezeigt.
Andererseits werden Reflexionen eines Strahls, der an einer Position nahe der Linsenseite durch den ersten und zweiten Spiegel getrennt ist, durch eine einzelne Reflexion genähert, und (x, y) = (0, 0) sei dieser Reflexionspunkt. Darüber hinaus wird angenommen, dass die photoempfindliche Trommel auf der Seite über der optischen Achse lokalisiert ist (also oberhalb der Ebene der Zeichnung gemäß den 10A und 10B) (folglich unterscheidet sich das hier verwendete Koordinatensystem von dem der anderen Zeichnungen).
Darüber hinaus sei (x₁, y₁) der Reflexionspunkt des dritten Spiegels, (x₂, y₂) die Koordinatenposition der Bildoberfläche und (x₃, y₃) die Koordinatenposition der Bildoberfläche des Strahls, der nur durch einen Spiegel verläuft.
Um das montierbare Ausmaß der prozessbezogenen Elemente zu maximieren, wenn y₁ positiv ist, muss nur ein Bereich S₁, der begrenzt ist durch (x₃, y₃), (x₂, y₂), (x₁, y₁) und (x₃, y₁) maximiert werden, wie in 10A gezeigt. Andererseits, wenn y₁ negativ ist, muss nur ein Bereich S₂, der begrenzt ist durch (x₃, y₃), (x₂, y₂), (x₁, 0) und (x₃, 0) maximiert werden.
Es sei Ψ der Winkel des Strahls, der von dem zweiten Spiegel reflektiert wird, und die optische Achse des optischen Nachablenkungssystems bildet, und L₁ der Abstand zwischen den Reflexionspunkten von dem zweiten und dritten Spiegel. Um den Bereich S₁ oder S₂ zu maximieren, werden y₁ und x₁ jeweils wie folgt beschrieben: y1 = L1*Sin[Ψ] (a-1) x1 = L1*Cos[Ψ] (a-2)wobei * die komplex konjungierte Zahl ist.
L₂ sei die optische Weglänge von dem Reflexionspunkt des zweiten Spiegels zu der Bildoberfläche, und (x₂, y₂) die Koordinatenposition der Bildoberfläche durch Näherung, dass der Strahl der von dem dritten Spiegel reflektiert wird, sich in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse des optischen Nachablenkungssystems ausbreitet (in einem derartigen Fall ist S₁ oder S₂ maximiert). Dann ergibt sich: x2 = x1 (a-3) y2 = y1 + L2 – L1 (a-4)
Andererseits, wenn y₄ der Abstand zwischen einem Strahl, der an einer Position nahe der Linsenseite getrennt ist, und einem Strahl, der letztendlich durch den ersten Spiegel getrennt ist, ist, dann gelten folgende Beziehungen: x3 = –(L2 – y4 – y2) (a-5) y3 = y2 (a-6)
Folglich sind S₁ und S₂ jeweils gegeben durch: S1 = (y2 – y1)·(x2 – x3) (a-7) S2 = y2(x2 – x3) (a-8)
Da y₄ eingestellt ist, um ein Abstand zu sein, der es drei Strahlen erlaubt an Positionen getrennt zu werden, wo die Strahlen sich nicht überlappen, wenn die Separationspunkte bei gleichen Intervallen bezüglich den Bildoberflächen der entsprechenden Strahlen lokalisiert sind, sind die optischen Wegelängen von den Bildoberflächen und den entsprechenden Separationspunkten jeweils gegeben durch L₂, (L₂ – (x₂ – x₃)/3/2), und 2(L₂ – (x₂ – x₃)/3/2).
Andererseits, wenn ω₀ den Strahlradius auf der Bildoberfläche repräsentiert, wird der Konvergenzwinkel des Strahls ausgedrückt mit λ/(πω). Wenn ξ einen Koeffizienten darstellt, der den Einfluss der Beugung aufweist durch die Stoppelemente des optischen Vorablenkungssystems, ist y₄ definiert durch: y4 = ξ2λ/π/ω0(L2 + (L2 – (x2 – x3)/3/2) + 2(L2 – (x2 – x3)/3/2)) (a-9)
Zu beachten ist, dass ξ normalerweise auf 1,4 eingestellt ist, um die Strahlgröße ω₀ auf der Bildoberfläche zu erhalten. Andererseits, ist ξ definiert, um ungefähr 2,8 zu sein, um den Einfluss der Beugung von Nachbarstrahlen zu entfernen, in Verbindung mit besonders dem ersten Spiegel (Separationsspiegel).
Die Lösung der Gleichung (a-9) für y₄ ergibt: y4 = –((ξL1λ – 6ξL2λ + ξL1λCos[Ψ] – ξL1λSin[Ψ])/(–(ξλ) + πω0)) (a-10)
Zu beachten ist, wie in 11 gezeigt, werden Daten durch Ersetzen der Gleichung (a-10) und der Formeln (a-1) bis (a-6) in den Formeln (a-7) und (a-8) erhalten, und durch graphisches Darstellen des kleineren Werts der Werte S₁ und S₂ auf der Ordinate. In 11, bei Bedingungen von ξ = 1,4, L₂ = 175, λ = 0,00068 und ω₀ = 0,025, stellt die Abszisse Ψ innerhalb des Bereichs von –π bis +π dar, und die Achse in Richtung der Tiefe stellt L₁ innerhalb des Bereichs von 0 bis 175 grafisch dar.
Wie aus 11 ersichtlich, ist eine Bedingung, dass der der kleinere Wert der Werte S₁ und S₂ maximal ist: Ψ = 0 (a-11)
Berechnung einer Lösung, die 0 ergibt, durch Differenzieren von S₁ nach L₁, man erhält: L1 = –((6ξL2λ + πL2ω0 + πL2ω0Cos[Ψ] – πL2ω0Sin[Ψ])/(–2πω0 – 2πω0Cos[Ψ] + 2πω0Sin[Ψ])) (a-12)
In der Praxis ist der numerische Wert, der durch Addieren des Abstandes zwischen der Endlinsenoberfläche und dem ersten Spiegel erhalten wird mit L₂ gleich L₀. Es sei angenommen, dass L₂ = L₀ durch Näherung ist, dann kann die Lösung umgeschrieben werden als: (ΔLMAX + LM + L1)/L0 ≈ ((2y2 + x1 – x3)/L2 (a-13)
Folglich ergibt eine Einsetzen der Formel (a-11) in die Formel (a-13): (ΔLMAX + LM + L1)/L0 ≈ ((ξλ – 2πω0)(3ξλ – πω0)/(πω0(–(ξλ) + πω0)) (a-14)
12 zeigt den Wert der Formel (a-14), während die Abszisse ξ innerhalb des Bereichs von 1,4142 bis 2,8 darstellt und die Achse in Tiefenrichtung ω₀ innerhalb des Bereichs von 0,02 bis 0,06 bezüglich λ = 0,00063, als ein gegenwärtig praktikable Kombination der Bereiche. In ähnlicher Weise zeigt 13 den Wert der Formel (a-14), während die Abszisse ξ innerhalb des Bereichs von 1,4142 bis 2,8 darstellt und die Achse in Tiefenrichtung ω₀ innerhalb des Bereichs von 0,02 bis 0,06 bezüglich λ = 0,0008 darstellt.
In den 12 und 13 erkennt man, dass hohe optische Leistungsfähigkeit der Lichtabtasteinheit aufrechterhalten werden kann, und vorgeschriebene Abstände zwischen den benachbarten photoempfindlichen Trommeln und vorgeschriebene Abstände zwischen der Lichtabtasteinheit und den photoempfindlichen Trommeln können sichergestellt werden, also das montierbare Ausmaß der prozessbezogenen Elemente wird maximiert bezüglich S₁, bei den Bedingungen, die folgende Beziehungen aufrechterhalten: (ΔLMAX + LM + L1)/1,8 > L0 L0 > (ΔLMAX + LM + L1)/2
In der oben gegebenen Beschreibung ist angenommen, dass die Abstände zwischen benachbarten photoempfindlichen Trommeln konstant sind. Wenn beispielsweise der Durchmesser der photoempfindlichen Trommel, an die ein Strahl, der nur einmal zurückzugeben ist, um ΔD größer ist, als der der anderen photoempfindlichen Trommeln, können die Übertragungspositionen bei vorbestimmten Höhen aufrechterhalten werden, indem L_M um ΔD reduziert und ΔL_MAX um ΔD erhöht wird.
Aus diesem Grund bleibt der Wert (ΔL_MAX + L_M + L₁) der gleiche, selbst wenn die Durchmesser der photoempfindlichen Trommeln nicht gleichförmig sind. Folglich gilt die Formel (a-15) auch für eine Bildausbildungsvorrichtung, bei der die Abstände zwischen benachbarten photoempfindlichen Trommeln und die Durchmesser der photoempfindlichen Trommeln nicht gleichförmig eingestellt sind.
Um diese Bedingungen zu verifizieren, wenn die oben genannten Bedingungen für die in den 2 bis 9B und in den 14A bis 16 gezeigte Lichtabtasteinheit verwendet wird, da: (ΔLMAX + LM + L1)/1,8 = 187,25 mm L0 = 175 mm (ΔLMAX + LM + L1)/2 = 168,527ist es offensichtlich, dass die oben genannten Bedingungen erfüllt sind.
Die Größe des gesamten optischen Nachablenkungssystems und der Linsen, die darin verwendet werden, kann entsprechend ausgewählt werden, und die Differenzen im Krümmungserzeugungsausmaß der M-Strahlgruppen aufgrund von Umgebungsänderungen kann unterdrückt werden. Zum gleichen Zeitpunkt kann die Größe der Lichtabtasteinheit davor bewahrt werden unerwünscht groß zu werden. Da der Feldwinkel vergrößert werden kann, verglichen mit einer Lichtabtasteinheit, die fast die gleiche Größe aufweist, kann eine geringere Bildfrequenz eingestellt werden.
Die 14A und 14B zeigen schematische Ansichten, die die Positionsbeziehungen der Laserstrahlen zeigen, die an die Bildoberfläche gelenkt werden.
14A zeigt die Laserstrahlen LM und LC, die jeweils durch Synthesieren von zwei Laserstrahlen erhalten werden, und 14B zeigt ein Beispiel des Laserstrahls LB, der durch Synthesieren von vier Laserstrahlen erhalten wird. In 14A und 14B entspricht der schraffierte Bereich einer Region, in der die Lichtintensitäten des Laserstrahls gleich oder größer als 1/e² werden. Zu beachten ist, dass die Querschnittsform des Strahls eingestellt ist, so dass der 1/e² Durchmesser in Hauptabtastrichtung ungefähr das 0,8 bis 1,2-fache des Abstandes (pitch) zwischen benachbarten Strahlen wird, und der 1/e² Abstand in Nebenabtastrichtung ungefähr das 1,2 bis 1,6-fache des Abstandes ist. Die benachbarten Strahlen (vier Strahlen für LB) sind eingestellt, um benachbarte Abtastzeilen auf der Bildoberfläche abzutasten, und sind in Abtastrichtung um den 1/e² Durchmesser oder mehr versetzt, um die 1/e² Durchmesser vor einer Überlagerung aufeinander zu bewahren.
Wenn ein Bild belichtet wird, indem ein Laserstrahl verwendet wird, der durch Synthese von zwei oder mehreren Laserstrahlen erhalten wird, wenn der 1/e² Durchmesser der Laserstrahlen, bei denen die Lichtintensitäten der entsprechenden Laserstrahlen 1/e² oder größer wird, sich überlappen, kann die Strahlform aufgrund der Interferenz zwischen den Strahlen geändert werden. Wie in den 14A und 14B gezeigt, können Änderungen der Strahlenform aufgrund der Interferenz zwischen den Strahlen verhindert werden, indem die Strahlabstände und die Positionen in der Abtastrichtung leicht verschoben werden.
15 zeigt im Einzelnen den horizontalen Synchronisationsspiegel.
Wie in 15 gezeigt, hat der Horizontalsynchronisationsspiegel 25 eine erste bis vierte Spiegeloberfläche 25Y, 25M, 25C und 25B, die gebildet sind, um unterschiedliche Winkel in Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung aufzuweisen, und einen Spiegelblock 25a zum integrierten Halten dieser Spiegeloberflächen 25 (Y, M, C und B), um die synthesierten Laserstrahlen LY, LM, LC und LB zu dem Horizontalsynchronisationsdetektor 33 zu unterschiedlichen Zeitgebungen in Hauptabtastrichtung zu reflektieren, und um im wesentlichen die gleichen Höhen auf dem Horizontalsynchronisationsdetektor 23 in Nebenabtastrichtung zu liefern.
Der Spiegelblock 25a wird gebildet, indem beispielsweise Glas enthaltendes PC (Polykarbonat) verwendet wird. Andererseits werden die Spiegel 25 (Y, M, C und B) gebildet, indem ein Metall, beispielsweise Aluminium an entsprechenden Positionen des Blocks 25a, der bei vorbestimmten Winkeln gebildet ist, aufgebracht wird.
Mit dieser Anordnung können die Laserstrahlen LY, LM, LC und LB, die von der Lichtablenkungseinheit 5 abgelenkt werden, an identische Detektionspositionen auf dem einzelnen Detektor 23 einfallen. Wenn beispielsweise eine Mehrzahl von Detektoren angeordnet sind, können auch die Horizontalsynchronisationssignale davor bewahrt werden aufgrund von Abweichungen in der Empfindlichkeit oder aufgrund von Positionsabweichungen der Detektoren verschoben zu werden. Der Horizontalsynchronisationsdetektor 23 empfängt die Laserstrahlgruppen LY, LM, LC und LB bei insgesamt vier Zeitpunkten pro Zeile in Hauptabtastrichtung, und kann Horizontalsynchronisationssignale N_i mal (zweimal für LY, LM und LC, jeweils, und viermal für LB) für jeden Strahl erhalten, was überflüssig ist zu erwähnen. Der Spiegelblock 25a kann von der Form separiert sein, ohne dass eine irgendeine Hinterschneidung notwendig ist, da die Spiegeloberflächen der Form integriert entworfen sind, um durch Schleifen eines Blocks gebildet zu werden.
16 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht, die den Abstützmechanismus der dritten Spiegel 37Y, 37M und 37C zeigt.
Wie in 16 gezeigt, werden die dritten Spiegel 37 (Y, M und C) an vorbestimmten Positionen der Zwischenbasis 1a der Lichtabtasteinheit 1 durch Fixierungsbereiche 41 (Y, M und C) gehalten, die integriert mit der Zwischenbasis 1a ausgebildet sind, und Spiegelpressblattfedern 43 (Y, M und C), die den Fixierungsbereichen 41 (Y, M und C) jeweils gegenüberliegen, um die entsprechenden Spiegel dazwischenliegend sandwichartig einzuschließen.
Ein Paar von Fixierungsbereichen 41 (Y, M oder C) ist auf zwei Endbereichen jedes Spiegels 37 gebildet (Y, M oder C).
Zwei Vorsprünge 45 (Y, M oder C) zum Halten des Spiegels 37 (Y, M oder C) an zwei Punkten sind an einem Fixierungsbereich 41 (Y, M oder C) gebildet. Eine Einstellschraube 47 zur bewegbaren Abstützung des Spiegels, der durch die Vorsprünge 45 (Y, M oder C) gehalten wird, in vertikaler Richtung oder entlang der optischen Achse, ist auf dem anderen Fixierungsbereich 41 (Y, M oder C) angeordnet.
Wie in 16 gezeigt, da die Spiegel 37 (Y, M und C) in Richtung senkrecht zur Spiegeloberfläche sich bewegen oder in Richtung der optischen Achse, um die Vorsprünge 45 (Y, M und C) als Stützpunkte zu haben, wenn ihre Einstellschrauben 47 (Y, M und C) in eine vorbestimmte Richtung sich bewegen, wird die Neigung in Hauptabtastrichtung, also die Krümmung korrigiert.
Die 17A bis 17C zeigen schematische Ansichten, die den Belichtungszustand der Laserstrahlen auf der Bildoberfläche zeigen, also den Zustand, bei dem ein latentes Bild auf der photoempfindlichen Trommel gebildet wird. Zu beachten ist, dass eine Beschreibung unter Bezugnahme auf die 17A bis 17C erfolgt, wobei als ein Beispiel Schwarzlaserstrahlen verwendet werden, also die vier Laserstrahlen, die von der Lichtquelle 3B ausgesendet werden.
Wie in den 17A bis 17C gezeigt, entsprechen Regionen, die mit durchgezogenen Linien gekennzeichnet, denjenigen, die einer Bildgeneration durch eine bestimmte Reflexionsoberfläche des Polygonspiegelhauptkörpers 5a der Lichtablenkungseinheit 5 unterworfen wurden (also Regionen, die Laserstrahlen für die Bildausbildung ablenken), und die zentrale Region entspricht der effektiven Bildregion. Andere Regionen entsprechen den nicht effektiven Regionen zur Ablenkung von Laserstrahlen, die nicht zu irgendeiner Bilderzeugung beitragen. Zu beachten ist, dass Bereiche, die mit abwechselnd langen und kurzen gestrichelten Linien gekennzeichnet sind, Regionen entsprechen, die einer Bilderzeugung durch die nächste Reflexionsoberfläche des Polygonspiegelhauptkörpers 5a unterworfen werden.
17A zeigt den Winkel der Abtastzeile und der Rotationsrichtung der photoempfindlichen Trommel, also dem Neigungsausmaß k der Abtastzeile in Bezug auf die Nebenabtastrichtung, wenn p den Zwischenstrahlabstand (Strahlabstand) darstellt und k die Anzahl an Reflexionsoberflächen des Polygonspiegelhauptkörpers 5a, wenn (N-4) Laserstrahlen, die von einer bestimmten Reflexionsoberfläche des Polygonspiegelhauptkörpers 5a der Lichtablenkungseinheit 5 abgelenkt werden, abgebildet werden, um eine vorbestimmte Bildoberfläche mit gleicher Geschwindigkeit abzutasten.
Zu beachten ist, dass die Neigung δ erhalten wird durch: δ = tan–1[(N × p × k × ϕ)/4(4 × π × W)] wobei N die Anzahl der Laserstrahlen ist, ϕ der effektive Feldwinkel und W die effektive Bildregionbreite. Die Neigung δ ist verzögert (–) in Bezug auf die Rotationsrichtung der photoempfindlichen Trommel.
Die 17B zeigt ein Beispiel zum Korrigieren der Neigung δ, die von der 17A erhalten wird, zeigt also, dass die Abtastzeile parallel zur Rotationsrichtung der photoempfindlichen Trommel wird (also die Abtastzeile wird parallel zur Achse der photoempfindlichen Trommel) indem eine bestimmte Neigung δ zwischen der Abtastzeile und der Rotationsrichtung der photoempfindlichen Trommel eingestellt wird, also die Nebenabtastrichtung. In diesem Fall ist die Neigung δ auf den Winkel, wie in 17A gezeigt, abgestimmt. Zu beachten ist, dass die Neigung δ voreilt (+) in Bezug auf die Rotationsrichtung der photoempfindlichen Trommel, was überflüssig ist zu erwähnen. Die Neigung δ ist ebenfalls der gesamten Lichtabtasteinheit oder zumindest allen optischen Elementen gegeben, die an der Führung der Lichtstrahlen teilhaben, die von der Lichtablenkungseinheit reflektiert werden, zu den photoempfindlichen Trommeln (wenn die Lichtabtasteinheit 1 in der Bildausbildungsvorrichtung 100 angeordnet ist, die Achsen die Lichtablenkungseinheit 5 und die photoempfindlichen Trommeln 58 (Y, M, C und B) mit δ Neigung in Bezug auf die der photoempfindlichen Trommeln 58 verbinden). Um einen optimalen Neigungswinkel δ_i in Bezug auf die entsprechenden Strahlgruppen einzustellen, können die jeweiligen Strahlgruppen um δ_i – δ in Bezug auf die Spiegel 35 und 37 in Hauptabtastrichtung geneigt werden.
17C zeigt die Schreibstartpositionen der vier Strahlen der Abtastzeilen, die korrigiert sind, und parallel zu der Rotationsrichtung der photoempfindlichen Trommel zu werden, durch das in 17B gezeigte Verfahren. Wie in 17C gezeigt, können die Schreibstartpositionen verbessert werden, um senkrecht zu der Drehrichtung der photoempfindlichen Trommel zu sein, indem die Horizontalsynchronisationsreferenzpositionen der vier Laserstrahlen durch den Winkel δ in Bezug auf die Abtastzeilen geneigt werden.
v sei die Prozessgeschwindigkeit (mm/s) und Np die Umdrehungsgeschwindigkeit (rpm) des Rotationspolygonspiegelhauptkörpers 5a der Lichtablenkungseinheit 5. Die Bewegungsdistanz der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel während der Belichtungszeit des Laserstrahls durch eine Reflexionsoberfläche des Rotationspolygonspiegelhauptkörpers 5a beträgt 60v/(NpN) = Q(mm). Q ist eine Funktion der Prozessgeschwindigkeit, und die Neigung δ der Abtastzeile wird wie folgt beschrieben: δ = tan–1[(Ni × p × k × ϕ)/4(4 × π × W)] = tan–1(Ni × 60vϕ/(4πWNp)) = tan–1(15Niv(ϕ/πWNp))und ist eine Funktion der Prozessgeschwindigkeit.
Wenn jede der M-Gruppen der Laserstrahlen N-Strahlen aufweist, wie oben beschrieben, ist die gesamte Lichtabtasteinheit oder alle optischen Elemente, die an der Führung des Laserstrahls, der von der Lichtablenkungseinheit reflektiert wird, zur Führung an die photoempfindlichen Trommeln beteiligt sind, geneigt in eine Richtung entgegengesetzt zu der Neigung, die bei der Führung der N_i-Strahlen auf die photoempfindlichen Trommeln erzeugt wird, wodurch die Neigung der Abtastzeile korrigiert wird. Mit dieser Korrektur kann eine Neigung der horizontalen Zeile des Ausgangsbildes verhindert werden, selbst wenn die Anzahl N der Strahlen pro Gruppe zunimmt.
Die Phasendifferenz zwischen N_i-Laserstrahlen wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 18A und 18B bis 22 erklärt. In der folgenden Beschreibung wird beispielhaft ein Fall von zwei Strahlen erklärt, das gleiche gilt jedoch für drei oder mehrere Strahlen.
18A zeigt die Intensitätsverteilung, wenn die Phasendifferenz zwischen benachbarten Strahlen 0° beträgt, und 18B zeigt die Intensitätsverteilung, wenn die Phasendifferenz 180° beträgt. In der folgenden Beschreibung sei βp der e^–2 Durchmesser in Hauptabtastrichtung des Strahls (p ist der Strahlabstand), αp der e^–2 Durchmesser in Nebenabtastrichtung des Strahls, ζ die halbe Belichtungsmenge jeder photoempfindlicher Trommel/Durchschnittsbelichtungsenergie, und η die Intensität eines Strahls relativ zu der Spitzenwertintensität des anderen Strahls am Mittelpunkt einer Linie, die die Zentren der zwei benachbarten Strahlen verbindet. In der folgenden Beschreibung sind α = 1,2, β = 0,8, ζ = 0,25, η = 0,211 und p = 0,042 mm. Zu beachten ist, dass die oben genannten Bedingungen anzeigen, dass die Strahlmittelposition um 0,042 mm in Nebenabtastrichtung und um 0,0096 mm in Hauptabtastrichtung verschoben ist.
Wie man aus den 18A und 18B erkennen kann, wenn N_i Laserelemente einer Lichtquelle, die N_i-Strahlen aufweist, pro Gruppe gleichzeitig N_i-Laserstrahlen aussenden, ändert sich die Intensitätsverteilung der Laserstrahlen, die die photoempfindlichen Trommeln erreichen, als Ergebnis des Einflusses einer Interferenz aufgrund der Phasendifferenz. Wie in 18A gezeigt, wenn die Phasendifferenz 0° beträgt, nimmt die Intensitätsverteilung zwischen zwei Strahlen zu, um das Belichtungsausmaß zu verbessern; wenn die Phasendifferenz 180° beträgt (18B), wird das Tal der Intensitätsverteilung zwischen den zwei Strahlen gebildet.
Die 19A und 19B zeigen Graphen, die durch Normalisierung der Intensitätsverteilungen auf der photoempfindlichen Trommel erhalten werden, wie in den 18A und 18B gezeigt, durch Durchschnittsbelichtungsenergie, also die erhalten werden durch Teilen des Integrationsergebnisses in y-Richtung der Intensitätsverteilung für nur einen Strahl durch p. Zu beachten ist, dass 19A der Phasendifferenz = 0° entspricht, und 19B der Phasendifferenz = 180° entspricht, wie in den 18A und 18B.
19A zeigt, dass eine Lichtintensität größer als 0,25, was die halbe Abklingmenge anzeigt, die eine Energiemenge anzeigt, die notwendig ist zur Reduzierung um 50% der Ladung, die an die photoempfindliche Trommel 58 durch einen Lader 60 angelegt wird, sichergestellt werden kann (in diesem Graphen, da die durchschnittliche Belichtungsenergie einheitlich ist, ist die halbe Abklingmenge = halbe Abklingmenge/Durchschnittsbelichtungsenergie × durchschnittliche Belichtungsenergie = ζ × durchschnittliche Belichtungsenergie).
Im Gegensatz dazu zeigt 19B, dass eine Lichtintensität, die die halbe Belichtungsmenge erfüllt, nicht in dem Tal der Intensitätsverteilung erhalten werden kann.
Dies bedeutet, dass selbst ein nicht belichteter Bereich als latentes Bild in dem Tal der Intensitätsverteilung entwickelt wird, welches gebildet wird, wenn die Phasendifferenz zwischen den zwei Strahlen 180° beträgt, im Falle einer normalen Entwicklung im Gegensatz zu der zentralen Bereiche der jeweiligen Strahlen. Andererseits, im Falle einer umgekehrten Entwicklung, wird selbst ein belichteter Bereich nicht entwickelt, also ein Bildauslassen tritt auf. Zu beachten ist, dass die Phasendifferenz zwischen den zwei Strahlen variiert, wenn Zeit verstreicht, wenn die Wellenlängen der Laserstrahlen, die je von den Laserelementen ausgesendet werden, nicht haargenau die gleichen sind.
Die 20A und 20B zeigen die Berechnungsergebnisse der Intensitätsverteilungen, wie in den 18A und 18B für eine bestimmte Gruppe von Laserstrahlen (zwei Strahlen) zu der Lichtabtasteinheit 1, wie in den 2 bis 12 gezeigt, gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es sei angenommen, dass α. β, ζ, η und p jeweils eingestellt sind auf α = 1,2, β = 0,8, ζ = 0,25, η = 0,135 und p = 0,042 mm. Zu beachten ist, dass die oben genannten Bedingungen anzeigen, dass die Strahlmittelposition um 0,042 mm in Nebenabtastrichtung verschoben ist, und um 0,0187 mm in Hauptabtastrichtung. Die Phasendifferenzen in den 20A und 20B sind jeweils 0° und 180°.
Wie aus den 20A und 20B offensichtlich zu erkennen, wenn die Phasendifferenz 0° beträgt (20A), nimmt die Intensitätsverteilung zwischen zwei Strahlen zu, um die Belichtungsmenge zu erhöhen; wenn die Phasendifferenz 180° beträgt (20B), wird das Tal der Intensitätsverteilung zwischen den zwei Strahlen gebildet.
Die 21A und 21B zeigen Normalisierungsergebnisse der Intensitätsverteilungen, wie in den 20A und 20B gezeigt, mit der durchschnittlichen Belichtungsenergie wie in den 18A und 18B gezeigt. Zu beachten ist, dass 21A der Phasendifferenz = 0° entspricht, und 21B der Phasendifferenz = 180°, wie in den 18A und 18B gezeigt.
Wie man in den 21A und 21B erkennen kann, kann in der Lichtabtasteinheit, wie in den 2 bis 9B gezeigt, gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, eine Lichtintensität größer als 0,25, was die normalisierte halbe Belichtungsmenge anzeigt, sichergestellt werden, unabhängig von der Phasendifferenz (0° oder 180°) zwischen benachbarten Strahlen.
Eine Bedingung, die eine Lichtintensität liefern kann, größer als die halbe Belichtungsmenge der photoempfindlichen Trommel, selbst wenn die Phasendifferenz zwischen den zwei Strahlen 180° beträgt, wird im Folgenden beschrieben.
Wie bereits oben beschrieben, wenn p das Strahlintervall in Nebenabtastrichtung darstellt, stellt βp den e^–2 Durchmesser dar, in Hauptabtastrichtung des Strahls, αp den e^–2-Durchmesser in Nebenabtastrichtung des Strahls, ζ die halbe Belichtungsmenge des photoempfindlichen Körpers/Durchschnittsbelichtungsenergie, und η die Intensität eines Strahls relativ zu dem Spitzenintensitätswert des anderen Strahls am Mittelpunkt einer Linie, die die Zentren der zwei benachbarten Strahlen verbindet, es sei angenommen, dass z die Nebenabtastrichtung darstellt, y die Hauptabtastrichtung, ein Strahl an einer Koordinatenposition lokalisiert ist (y, z) = (0, 0), und der andere Strahl an einer Koordinatenposition (y, z) = (δy, p).
Die relative Intensität η am Mittelpunkt der Linie, die die Zentren der zwei benachbarten Strahlen verbindet, ist gegeben durch: η = exp–χ (c-1)
Zu diesem Zeitpunkt ist χ beschrieben durch:
Im Gegensatz dazu wird δy, welches die relative Intensität η im Mittelpunkt der Linie angibt, die die Zentren der zwei benachbarten Strahlen verbindet, durch Lösung der Gleichungen (c-1) und (c-2) für δy berechnet:
für χ = –0,51n(η)
Folglich haben die elektrischen Verteilungen der Strahlen, die jeweils den e^–2 Durchmesser von βp in Hauptabtastrichtung und e^–2 Durchmesser αp in Nebenabtastrichtung aufweisen, und die Spitzenintensitäten an den Koordinatenpositionen (y, z) = (0, 0) aufweisen und (δy, p), jeweils definiert durch:
Zu beachten ist, dass r_z und r_y in den Formeln (c-4) und (c-5) jeweils gegeben sind durch: rz = αp/2 (c-6) ry = βp/2 (c-7)
Folglich wird die durchschnittliche Intensität, die zur Normalisierung der Intensitätsverteilung notwendig ist, berechnet.
Wenn die Formel (c-5) in Hauptabtastrichtung integriert wird, also in y-Richtung, erhält man:
wobei * die komplex konjugierte Zahl ist.
Anschließend wird die Formel (c-8) in Nebenabtastrichtung integriert, also in z-Richtung, und das Integrationsergebnis wird durch den Strahlabstand p geteilt, um die durchschnittliche Intensität zu erhalten.
Wenn der erste und der zweite Laserstrahl eingeschaltet werden, ist die Energie, die an einer bestimmten Stelle empfangen wird, proportional zu einem Wert, der durch Integrieren der Intensität in Hauptabtastrichtung erhalten wird, also in y-Richtung, da die Strahlen in Hauptabtastrichtung gescannt werden.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Energie größer als die halbe Belichtungsmenge der photoempfindlichen Trommel ist, an eine bestimmte Stelle angelegt wird, die der kleinsten Energie entspricht, kann ein Bildauslassen oder eine Tonerlieferung an einen nicht belichteten Bereich verhindert werden, selbst wenn die Phasendifferenz zwischen den Laserstrahlen der zwei Laser 180° beträgt. Da die Position der Stelle, die der kleinsten Energie entspricht, eine Koordinatenposition ist, in z-Richtung des Mittelpunkts der Linie, die Zentren der zwei benachbarten Strahlen verbindet, kann sie berechnet werden durch: z = p/2 (c-10)
Das elektrische Feld an der Position, die durch die Formel (c-10) berechnet wird, ist gegeben durch e₁ – e₂. Zu beachten ist, dass der Wert, der durch Normalisieren des Integrals der Lichtintensität in Hauptabtastrichtung erhalten wird, also in y-Richtung, durch die durchschnittliche Belichtungsenergie gegeben ist durch:
In Formel (c-11), da e₁ – e₂ eine reale Zahl ist, kann sie aus den Formeln (c-4) und (c-5) durch (e₁ – e₂)* × (e₁ – e₂) = (e₁ – e₂)²) genähert werden.
Der numerische Wert, der durch die Formel (c-11) gegeben ist, wird größer als die halbe Belichtungsmenge der photoempfindlichen Trommel/Durchschnittsbelichtungsenergie, wie beschrieben durch: i2 ≥ ζ (c-12)
Das Einsetzen der Formel (c-11) in der Formel (c-12) ergibt:
Durch Einstellen von η, um die Formel (c-13) zu erfüllen, muss die Phasendifferenz zwischen benachbarten Laserstrahlen nicht in Betracht gezogen werden, bei der Verwendung einer Gruppe von Laserstrahlen, die durch Synthesieren von zwei oder mehreren Laserstrahlen erhalten werden.
In der Lichtabtastvorrichtung, wie in den 2 bis 12 gezeigt, gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wird η < 0,155354 aus der Formel (c-13) abgeleitet.
In den Beispielen, die in den 20A, 20B, 21A und 21B gezeigt sind, η = 0,135, während in den Beispielen, die in den 18A, 18B, 19A und 19B gezeigt sind, η = 0,211. Folglich wird bestätigt, dass die Formel (c-13) gültig ist.
22 zeigt einen Graphen, der den Wertbereich zeigt, den η als Grenzwert annehmen kann, in Bezug auf einige normal verwendete Werte α und ζ. Wenn die jeweiligen Elemente der Lichtabtasteinheit derart eingestellt sind, dass η in den Bereich unterhalb des gestrichelten Bereichs in 22 fällt, muss die Phasendifferenz zwischen benachbarten Laserstrahlen nicht länger berücksichtigt werden.
Der Betrieb der Bildausbildungsvorrichtung 100 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 23 beschrieben.
Wenn ein Bildausbildungsstartsignal von einem Bedienfeld oder einem Hostcomputer (nicht gezeigt) geliefert wird, starten die Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B) einen Aufwärmbetrieb unter der Steuerung einer Hauptsteuereinheit 101, und der Polygonspiegelhauptkörper 5a der Lichtablenkungseinheit 5 in der Lichtabtasteinheit 1 wird mit einer vorbestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit unter der Steuerung einer Bildsteuerung CPU 111 gedreht.
Anschließend empfängt ein RAM 102 Bilddaten, die zu drucken sind, die von einer externen Speichervorrichtung geliefert werden, von dem Host-Computer oder einem Scanner (Bildlesevorrichtung) unter der Steuerung der Hauptsteuereinheit 101. Einige oder alle Daten der Bilddaten, die in dem RAM 102 gespeichert sind, werden unter der Steuerung der Bildsteuerung CPU 111 in einer Bildsteuerungseinheit 110 in Bildspeichern 114 (Y, M, C und B) gespeichert.
Unter der Steuerung durch die Hauptsteuerungseinheit 101 wird die Aufnahmerolle 72 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vorgespannt, beispielsweise in Bezug auf ein Vertikalsynchronisationssignal von einer Zeitgebungssteuerung 113, um ein Blatt Papier P aus der Papierkassette 70 aufzunehmen. Die Zeitgebung der Aufnahme des Papierblatts P wird durch die Registrierungsrollen 74 auf Y, M, C und B Tonerbildern eingestellt, die von der Bildausbildungsoperation der Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B) geliefert werden, und das Papierblatt P wird auf dem Beförderungsgurt 52 durch die Spannrolle 76 gespannt. Das Papierblatt P wird dann zu den Bildausbildungseinheiten 50 geführt, durch Drehung des Beförderungsgurts 52.
Parallel oder simultan mit der Papierzuführung und der Beförderungsoperation des Papierblatts P werden Laserantriebseinheiten 116 (Y, M, C und B) vorgespannt, basierend auf einem Taktsignal CLK, welches von einer Zeitgebungseinstelleinheit (Taktschaltung) 118 ausgegeben wird, und Bilddaten DAT, die in dem RAM 102 gehalten sind, werden an die Lichtquellen 3 (Y, M, C und B) geliefert, unter der Steuerung der Datensteuerungen 115 (Y, M, C und B). Mit dieser Steuerung werden Laserstrahlen für eine Zeile auf die entsprechenden photoempfindlichen Trommeln 58 (Y, M, C und B) in den Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B) gestrahlt, in Bezug auf eine vorbestimmte Position der effektiven Druckbreite in Hauptabtastrichtung.
Um die Intensitäten der Laserstrahlen L (Y, M, C und B) zu ändern, die von den Lichtquellen 3 ausgegeben werden, werden Bilddaten an die Laserantriebseinheiten 116 (Y, M, C und B) übertragen, unter der Steuerung der Datensteuerungen 115 (Y, M, C und B), wodurch Bilder, die frei von irgendwelchen Abweichungen auf den photoempfindlichen Trommeln 58 (Y, M, C und B) gebildet werden, der Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B) bei einem Abtasten der Laserstrahlen.
Die ersten bis vierten Laserstrahlen L (Y, M, C und B), die auf den entsprechenden photoempfindlichen Trommeln 58 (Y, M, C und B) der ersten bis vierten Bildausbildungseinheiten 50 (Y, M, C und B) abgebildet sind, bilden die elektrostatischen latenten Bilder, entsprechend den Bilddaten auf den entsprechenden photoempfindlichen Trommeln 58 (Y, M, C und B), indem die Potentiale der photoempfindlichen Trommeln 58 (Y, M, C und B) geändert werden, die jeweils auf ein vorbestimmtes Potential geladen werden, basierend auf den Bilddaten.
Die elektrostatischen latenten Bilder werden mit Toner entwickelt, welches entsprechende Farben aufweist, durch die Entwicklungseinheiten 62 (Y, M, C und B), und werden in Tonerbilder konvertiert.
Die Tonerbilder werden in Richtung des Papierblatts P befördert, welches durch den Beförderungsgurt 52 bei Drehung der entsprechenden photoempfindlichen Trommeln 58 (Y, M, C und B) befördert wird, und zu vorbestimmten Zeitgebungen auf das Papierblatt P auf dem Beförderungsgurt 52 durch die Übertragungseinheit 64 übertragen.
In dieser Weise werden vier Farbtonerbilder, die sich genau überlappen, auf dem Papierblatt P gebildet. Nachdem die Tonerbilder auf das Papierblatt P übertragen worden sind, wird der Resttoner auf den photoempfindlichen Trommeln 58 (Y, M, C und B) durch Reiniger 66 (Y, M, C und B) entfernt, und die Restpotentiale auf den photoempfindlichen Trommeln 58 (Y, M, C und B) werden durch Ladungsentfernungslampen 68 (Y, M, C und B) entfernt. Die photoempfindlichen Trommeln werden in der nachfolgenden Bildausbildung verwendet.
Das Papierblatt P, das elektrostatisch die vier Farbtonerbilder hält, wird bei Rotation des Beförderungsgurts 52 befördert, und wird von dem Beförderungsgurt 52 getrennt durch die Krümmung der Gurtantriebsrolle 56 und der geradeaus Bewegungseigenschaft des Papierblatts P. Das Papierblatt P wird dann an die Fixiereinheit 84 geliefert. Auf dem Papierblatt P, das an die Fixiereinheit 84 geführt wird, werden die entsprechenden Farbtoner durch die Fixiereinheit 84 geschmolzen, um die Tonerbilder als Farbbilder zu fixieren. Anschließend wird das Papierblatt P auf einer Ausgabeablage (nicht gezeigt) ausgegeben.
Andererseits, nachdem das Papierblatt P an die Fixiereinheit 84 geliefert wurde, wird der Beförderungsgurt 52 weiter gedreht und unerwünschter Resttoner auf der Oberfläche wird durch den Gurtreiniger 82 entfernt. Anschließend wird der Gurt 52 verwendet zur Beförderung des nächsten Papierblatts P, welches von der Kassette 70 zugeführt wird.
Wie oben beschrieben, fallen M-Strahlgruppen auf die Reflexionsoberfläche eines Ablenkungsmittels derart, dass der Abstand zwischen benachbarten Strahlgruppen monoton zunimmt von einem Ende, und eine Strahlgruppe an einem Ende, mit dem kleinsten Abstand zwischen benachbarten Strahlgruppen fällt ein, um die Strahlen zu kreuzen, die von der Ablenkungseinheit abgelenkt werden. Mit dieser Anordnung können Abweichungen in Abbildungseigenschaften zwischen Strahlgruppen und eine Krümmung der Abtastzeile zwischen benachbarten Strahlgruppen eliminiert werden. Folglich kann die Bildqualität vor einer Verschlechterung bewahrt werden. Zu beachten ist, dass die Größe der Lichtabtasteinheit ebenfalls reduziert werden kann.
Gemäß der Lichtabtasteinheit des bevorzugten Ausführungsbeispiels sei L₁ der Abstand zwischen der optischen Achse des Systems eines zweiten optischen Mittels und einer Abtastzeile an einem Ende, L_M der Abstand zwischen der optischen Achse des Systems des zweiten optischen Mittels und einer Abtastzeile am anderen Ende, und ΔL_MAX der Abstand in Richtung parallel zu der optischen Achse des Systems zwischen den Endabtastzeilen. Der Abstand L₀ zwischen der Endlinsenoberfläche und der Bildoberfläche ist eingestellt, um in den Bereich (ΔL_MAX + L_M + L₁)/1,8 > L₀ > (ΔL_MAX + L_ML₁)/2 zu fallen. In diesem Fall kann die Krümmung der Abtastzeilen zwischen benachbarten Strahlgruppen eliminiert werden. Zu beachten ist, dass die Größen der Linsen und der Lichtabtasteinheit ebenfalls davor bewahrt werden, unerwünscht zuzunehmen.
Gemäß der Lichtabtasteinheit der Erfindung sei darüber hinaus L_t der Abstand zwischen dem Reflexionspunkt auf dem Ablenkungsmittel und der Bildoberfläche, und W die effektive Bildregionbreite einschließlich einer Region, wo ein Horizontalsynchronisationssignal detektiert wird. Der effektive Feldwinkel ϕ eines Strahls, der durch das Ablenkungsmittel abzulenken ist, wird dann in den Bereich ϕ > W/L_t eingestellt. In dieser Weise kann eine Verschlechterung der Abbildungseigenschaften und eine Zunahme des Grads der Krümmung der Abtastzeilen aufgrund von Umgehungsänderungen verhindert werden. Folglich kann jede Linse eine billige Plastiklinse verwenden, und die Kosten der Lichtabtasteinheit können reduziert werden.
Gemäß der Lichtabtasteinheit des bevorzugten Ausführungsbeispiels, da die Einfallswinkel und Positionen auf M-Sätze von optischen Elementen mit positiver Eigenschaft nur in Nebenabtastrichtung asymmetrisch eingestellt sind, bezüglich den optischen Achsen der optischen Elemente, kann der Einfluss von Koma, welches in Laserstrahlen erzeugt wird, die durch Positionen verlaufen, die mit einem bestimmten Abstand von der optischen Achse des Systems in Nebenabtastrichtung getrennt sind, eliminiert werden. Mit dieser Anordnung kann eine Verschlechterung der Auflösung der Bilder verhindert werden.
Gemäß der Lichtabtasteinheit des bevorzugten Ausführungsbeispiels, da die Anzahl an Zeitpunkten, zu denen die Strahlen durch die halbtransparenten Spiegel verlaufen, 1 oder 0 ist, treten Abweichungen in verschiedenen Aberrationen zwischen Strahlgruppen, die erzeugt werden, wenn konvergente Laserstrahlen auf eine parallele Ebenenplatte einfallen, kaum auf, und eine Verschlechterung der Bildqualität kann verhindert werden.
Gemäß der Lichtabtasteinheit des bevorzugten Ausführungsbeispiels sei darüber hinaus p der Abtastabstand in Nebenabtastrichtung, und k sei die Anzahl der Rotationspolygonspiegeloberflächen. Da die Abtastzeile geneigt ist um: δ = tan–1(Ni × p × k × ϕ/(4 × π × W)) von einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung eines Bildträgers, kann die Abtastzeile vor einer Neigung bezüglich der Achse der photoempfindlichen Trommel, also Nebenabtastrichtung, bewahrt werden.
Gemäß der Lichtabtasteinheit des bevorzugten Ausführungsbeispiels sei darüber hinaus p der Strahlabstand in Nebenabtastrichtung, β der e^–2 Durchmesser in Hauptabtastrichtung des Strahls/p, α der e^–2 Durchmesser in Nebenabtastrichtung des Strahls/p, ζ die halbe Belichtungsmenge des photoempfindlichen Körpers/Durchschnittsbelichtungsenergie, und η die Intensität eines Strahls relativ zu der Spitzenintensität des anderen Strahls am Mittelpunkt einer Linie, die die Zentren zweier Nachbarstrahlen verbindet. Die folgenden Beziehungen gelten:
Folglich kann eine Bildauslassung oder ein Tonerhaften an einem nicht belichteten Bereich aufgrund des Einflusses von Interferenz bei der Bestrahlung von N_i-Laserstrahlen auf an Nachbarpositionen auf der Bildoberfläche verhindert werden. Da der Einfluss der Phasendifferenz zwischen benachbarten N_i-Laserstrahlen nicht berücksichtigt werden muss, können die Kosten der Einheit reduziert werden.
Gemäß der Lichtabtasteinheit des bevorzugten Ausführungsbeispiels, da M-Sätze von optischen Elementen, die eine positive Eigenschaft aufweisen, nur in Nebenabtastrichtung gebildet sind durch eine einseitige Zylinderlinse bestehend aus Glas und eine doppelseitige Zylinderlinse, im wesentlichen aus äquivalentem Material eines optischen Nachablenkungssystemlinse, kann der Freiheitsgrad bezüglich der Materialien, die als eine Glaslinse verwendet werden können, erhöht werden. Folglich können die Kosten der Lichtabtasteinheit reduziert werden.
Gemäß der Lichtabtasteinheit des bevorzugten Ausführungsbeispiels, da die Anzahl an Reflexionen des Synthesemittels zur Synthese von Strahlen, die durch M-Linsen verlaufen, die mit M = 1 bis M = j gekennzeichnet sind und an der Seite nahe der Lichtquellen lokalisiert sind, optimiert ist, können die Ausgangsleistungen von den Lichtquellen für M fast gleich zueinander eingestellt werden. Folglich können die Kosten der Laserelemente, der Laserantriebseinheiten und des Synthesemittels reduziert werden.

Claims

Optische Belichtungseinrichtung, enthaltend Lichtquellen (3), die in M Sätzen von N Lichtquellen angeordnet sind, wobei N und M positiv ganzzahlig sind, wobei die Lichtquellen angeordnet sind, um Lichtstrahlen auszusenden, ein erstes Linsenmittel (9) zum Umwandeln der von jeder der Lichtquellen ausgesendeten Lichtstrahlen in konvergentes Licht oder paralleles Licht, wobei das Linsenmittel eine Finite-Linse oder Kollimatorlinse in einer Zahl entsprechend der Summe von N₁ bis N_M aufweist, ein zweites Linsenmittel (11), das eine Linseneigenschaft aufweist, die mit einer ersten Richtung in Zusammenhang steht, um die von jedem ersten Linsenmittel ausgegebenen Lichtstrahlen nur in die erste Richtung zu konvergieren, wobei M Sätze des zweiten Linsenmittels bereitgestellt sind, ein Ablenkungsmittel (5) zum Ablenken der von dem zweiten Linsenmittel ausgesendeten Lichtstrahlen in eine zweite Richtung senkrecht zu der ersten Richtung, wobei das Ablenkungsmittel eine Reflexionsfläche aufweist, die um eine Rotationsachse, die sich in eine Richtung erstreckt parallel zu der ersten Richtung, als Zentrum der Rotation drehbar ist, ein einzelnes Abbildungsmittel (30), das mindestens eine Linse (30a, 30b) aufweist, und ausgelegt ist zum Abbilden jedes der Lichtstrahlen, die mit einer gleichen Geschwindigkeit durch das Ablenkungsmittel (5) abgelenkt worden sind, an einer vorbestimmten Position, die derart gebildet ist, dass jeder der Lichtstrahlen durch jede der Linsen (30a, 30b) verläuft, und Reflexionsspiegel (33, 35, 37) zum Reflektieren der Lichtstrahlen auf fotoempfindliche Trommeln (58Y–B), dadurch gekennzeichnet, dass ein effektiver Feldwinkel ϕ eines Strahls, der durch das Ablenkungsmittel abgelenkt worden ist ϕ > W/Lt erfüllt, wobei L_t der Abstand zwischen einem Reflexionspunkt auf dem Ablenkungsmittel und einer Bildoberfläche ist, und W die effektive Bildregionbreite ist, die eine Region enthält, wo ein horizontales Synchronisationssignal detektiert wird.
Optische Belichtungseinheit nach Anspruch 1, wobei die M Strahlgruppen, die von den Lichtstrahlen herresultieren, die von den M Sätzen von N Lichtquellen ausgesendet worden sind, auf die Reflexionsfläche des Ablenkungsmittels fallen, so dass die Abstände zwischen benachbarten Strahlgruppen von einem Ende aus monoton zunehmen, und eine Strahlgruppe an dem Ende mit dem kleinsten Abstand zwischen den benachbarten Strahlgruppen einfällt, um die Strahlen der anderen von dem Ablenkungsmittel abgelenkten Strahlgruppen zu kreuzen.
Optische Belichtungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Abstand L₀ zwischen einer Endlinsenfläche des Abbildungsmittels und einer Bildfläche in einer Lichtabtasteinheit zum Strahlen von M Strahlgruppen auf M Bildträger (58B, C, M, Y) in den Bereich fällt, der definiert ist durch (ΔLMAX + LM + L1)/1,8 > L0 L0 > (ΔLMAX + LM + L1)/2,wobei L₁ der Abstand zwischen einer optischen Achse des Abbildungsmittels und einer Abtastzeile an einem Ende ist, L_M der Abstand zwischen der optischen Achse des Abbildungsmittels und einer Abtastzeile an dem anderen Ende ist, und ΔL_MAX der Abstand in einer Richtung parallel zur optischen Achse des Abbildungsmittels ist, zwischen den Abtastzeilen an den zwei Enden.
Optische Belichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das zweiten Linsenmittel M Sätze von optischen Elementen aufweist, die nur in einer Nebenabtastrichtung ein positives Vermögen haben, ein Einfallwinkel eines Strahls auf die optischen Elemente eine vorbestimmte Neigung aufweist, und eine Position des Strahls von einer optischen Achse jedes der optischen Elemente dezentriert ist.
Optische Belichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Abtastzeile von einer Richtung senkrecht zu einer Bewegungsrichtung eines Bildträgers um einen Winkel δ = tan–1(Ni × p × k × ϕ/(4 × π × W))geneigt ist, wobei p der Abtastabstand in einer Nebenabtastrichtung ist, und k die Anzahl der Drehpolygonspiegelflächen ist.
Optische Belichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Abbildungsmittel (30) eine Linse (30a, 30b) aufweist, die eine Funktion zum Abbilden der von dem Ablenkungsmittel, das abzutasten ist, reflektierten N_i Strahlen auf eine vorbestimmte Bildfläche mit gleicher Geschwindigkeit, und zum Korrigieren einer Oberflächenneigung des Ablenkungsmittels aufweist, und die Einheit ausgelegt ist, um
zu erfüllen, wobei p der Strahlabstand in einer Nebenabtastrichtung ist, β der e^–2 Durchmesser in Hauptabtastrichtung des durch p geteilten Strahls ist, α der e^–2 Durchmesser in der Nebenabtastrichtung des durch p geteilten Strahls ist, ζ die halbe Belichtungsmenge eines fotoempfindlichen Körpers geteilt durch die durchschnittliche Belichtungsmenge ist, und η die Intensität eines Strahls relativ zu der Spitzenintensität des anderen Strahls an dem Mittelpunkt einer Linie ist, die die Zentren zweier benachbarten Strahlen verbindet.
Optische Belichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zweite Linsenmittel (11) M Sätze von optischen Elementen aufweist, die nur in einer Nebenabtastrichtung ein positives Vermögen haben, und eine einseitig zylindrische Linse bestehend aus Glas und eine doppelseitig zylindrische Linse aus einem Material, das im Wesentlichen gleich einem Material einer Linse des Abbildungsmittels ist, aufweisen.