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Die
Erfindung betrifft eine Lichtstrahlabtastvorrichtung zum Abtasten
und Belichten einer einzelnen fotoempfindlichen Trommel gleichzeitig
mit Laserstrahlen, um ein elektrostatisches latentes Bild auf der
Trommel zu bilden, und eine Bildbildungsvorrichtung, beispielsweise
eine digitale Kopiermaschine oder ein Laserdrucker, die die Lichtstrahlabtastvorrichtung
verwendet.
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In
den vergangenen Jahren sind digitale Kopiermaschinen entwickelt
worden, die Bilder durch Laserstrahlabtasten und Belichten und eine
elektronische Fotografieverarbeitung bilden.
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Um
die Bildbildungsgeschwindigkeit zu beschleunigen, sind ebenfalls
digitale Mehrstrahlkopiermaschinen entwickelt worden. Bei diesem
Typ von Kopiermaschine werden mehrere Laserstrahlen erzeugt und dazu
veranlasst, gleichzeitig in Einheiten von mehr als einer Zeile abzutasten.
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Die
digitale Mehrstrahlkopiermaschine enthält eine optische Strahlabtastvorrichtung.
Die optische Strahlabtastvorrichtung enthält Halbleiterlaseroszillatoren
zum Erzeugen von Laserstrahlen, einen multiplanaren drehenden Spiegel,
beispielsweise einen Polygonspiegel, zum Reflektieren der Laserstrahlen
von den Laseroszillatoren in Richtung fotoempfindliche Trommel,
und zum Veranlassen jedes Laserstrahls die Trommel abzutasten, und
eine optische Einheit, die hauptsächlich aus einer Kollimatorlinse
und einer f-θ Linse
gebildet ist.
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Mit
dem Aufbau der herkömmlichen
optischen Systemeinheit ist es jedoch sehr schwierig, die Positionsbeziehung
zwischen den Lichtstrahlen auf der fotoempfindlichen Trommel (einer
Oberfläche,
die abzutasten ist) ideal einzustellen. Um dies zu realisieren,
ist eine sehr hohe Genauigkeit der Komponententeile und der Montage
erforderlich, was einen Anstieg der Herstellungskosten der Vorrichtung
zur Folge hat.
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Selbst
wenn die Vorrichtung in der idealen Positionsbeziehung aufgebaut
worden ist, zerstören
Umgebungsänderungen,
enthaltend Temperaturänderungen
und Feuchtigkeitsänderungen,
leichte Formänderungen
der Linsen mit der Zeit, oder leichte Änderungen der Positionsbeziehung
zwischen den Komponententeilen die Positionsbeziehung zwischen den
Lichtstrahlen, wodurch es unmöglich
wird, ein qualitativ hochwertiges Bild zu bilden. Folglich, um das
idea le optische System zu realisieren, sind ein Aufbau und Komponententeile
notwendig, die gegenüber
derartigen Änderungen
unempfindlich sind.
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Die
Bedingungen zur Gewinnung eines qualitativ hochwertigen Bildes unter
Verwendung eines optischen Mehrstrahlsystems sind folgende:
- (1) Die optische Leistung jedes Strahls auf
der fotoempfindlichen Trommel muss gleich sein.
- (2) Die Lichtstrahlen müssen
eine spezifische Positionsbeziehung haben (die Verlaufspositionen
der Lichtstrahlen müssen
eine spezifische Positionsbeziehung in der Nebenabtastrichtung aufweisen).
- (3) Die Belichtungszeitgebung zum Bilden eines Bildes in der
Hauptabtastrichtung muss gemäß der Positionsbeziehung
zwischen den Lichtstrahlen gesteuert werden.
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Von
diesen Bedingungen ist es am Wichtigsten die Bedingung (1) zu erfüllen. Der
Grund liegt darin, dass, wenn die optische Energie auf der fotoempfindlichen
Trommel nicht gleich ist, die Positionen nicht in einem wahren Sinne
korrekt eingestellt werden, selbst wenn die Bedingung (2) und die
Bedingung (3) korrekt erfüllt
sind. Die Genauigkeit der Steuerung bei der Bedingung (2) und der
Bedingung (3) hängt
nämlich
von der Energie jedes Lichtstrahls ab.
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Folglich
muss jeder Lichtstrahl, der die fotoempfindliche Trommel abtastet,
also jeder Lichtstrahl, der von jedem der Laseroszillatoren ausgesendet
wird, die gleiche Energie haben, nachdem er durch ein optisches Mittel
mit einem anderen kombiniert worden ist, beispielsweise durch einen
Halbspiegel.
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Die
EP-A-0710005 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Lichtstrahlabtastvorrichtung,
die in der Lage ist, die Energie eines Lichtstrahls an einer Oberfläche, die
abzutasten ist, auf einen gewünschten Wert
zu steuern, den Verlauf der Position des Lichtstrahls auf der Oberfläche und
die Belichtungszeitgebung geeignet für eine hohe Genauigkeit konstant
zu steuern, und folglich immer eine hohe Bildqualität sicherzustellen,
und einer Bildbildungsvorrichtung, die die optische Strahlabtastvorrichtung
verwendet.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer
Lichtstrahlabtastvorrichtung, die in der Lage ist, die Energie jedes
Lichtstrahls an einer Oberfläche,
die abzutasten ist, auf einen gewünschten Wert zu steuern, indem
mehr als ein Lichtstrahl verwendet wird, um die Verlaufsposition
jedes Lichtstrahls auf eine ideale Position und die Belichtungszeitgebung
jedes Lichtstrahls mit hoher Genauigkeit konstant zu steuern, selbst
wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Lichtstrahl auf der Oberfläche dazu
veranlasst wird, mehr als einer Auflösung zu entsprechen, und folglich
immer eine hohe Bildqualität
sicherzustellen, und einer Bildbildungsvorrichtung, die die Lichtstrahlabtastvorrichtung
verwendet.
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Um
die oben genannten Aufgaben zu erreichen, wird gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Lichtstrahlabtastvorrichtung
geschaffen, enthaltend: mehrere Lichtstrahlerzeugungsmittel zum
Erzeugen eines Lichtstrahls; mehrere optische Mittel, die zu jedem
der mehreren Lichtstrahlerzeugungsmittel jeweils vorgesehen sind,
zum Kombinieren der mehreren Lichtstrahlen; ein einzelnes Abtastmittel
zum Reflektieren der Lichtstrahlen, die durch das Kombinierungsmittel
kombiniert worden sind, auf eine Oberfläche, die abzutasten ist, und
zum Veranlassen der Lichtstrahlen die Oberfläche in einer Hauptabtastrichtung
abzutasten; ein Lichtstrahlleistungserfassungsmittel zum Verwenden
eines ersten lichtempfangenden Elements, um die Leistung jedes der
Lichtstrahlen zu erfassen, die durch das Abtastmittel veranlasst
worden sind, die Oberfläche
abzutasten; und ein Lichtstrahlleistungssteuerungsmittel zum Steuern
jedes der mehreren Lichtstrahlerzeugungsmittel basierend auf dem
Ergebnis der Erfassung an dem Lichtstrahlleistungserfassungsmittel,
so dass die Differenz zwischen der Leistung eines der Lichtstrahlen,
der die Oberfläche
abtastet, und der Leistung jedes der verbleibenden drei kleiner
oder gleich einem spezifischen Wert sein kann.
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Mit
der Abtastvorrichtung, die Lichtstrahlen verwendet, um die fotoempfindliche
Trommel abzutasten, wird die Leistung jedes Lichtstrahls auf der
Oberfläche,
die abzutasten ist, oder der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel
auf einen gewünschten
Wert gesteuert.
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Ein
Synchronisierungstakt wird erzeugt nach einer Verzögerung,
wenn jeder Lichtstrahl über
einen Lichtstrahldetektor verläuft.
Der Abstand zwischen jedem Lichtempfangselement wird auf ein integrales
Vielfaches der Länge
eines Punkts eingestellt, der durch einen Lichtstrahl auf der fotoempfindlichen
Trommel in der Hauptabtastrichtung gebildet wird. In Synchronisation
mit den Synchronisationstakten werden Pixeltakte und Bilddaten für Laseroszillatoren
angewendet, um ein Bild auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel
zu erzeugen. Der Synchronisationstakterzeugungsbetrieb wird durchgeführt, nachdem
die Lichtstrahlen gesteuert worden sind, um im Wesentlichen die
gleiche Leistung zu haben.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtstrahlabtastvorrichtung
geschaffen, enthaltend: mehrere Lichtstrahlerzeugungsmittel, um
jeweils Lichtstrahlen zu erzeugen; ein Abtastmittel zum Reflektieren
der Lichtstrahlen, die an den mehreren Lichtstrahlerzeugungsmitteln
erzeugt worden sind, auf eine Oberfläche, die abzutasten ist, und
zum Veranlassen der Lichtstrahlen die Oberfläche in der Hauptabtastrichtung
abzutasten; ein erstes Lichtstrahlpositionserfassungsmittel zum
Verwenden von lichtempfangenden Elementen, die linear in Abständen angeordnet
sind, die einer ersten Auflösung
in der Nebenabtastrichtung entsprechen, senkrecht zu der Hauptabtastrichtung,
um die Lichtstrahlen zu erfassen, die von dem Abtastmittel veranlasst
worden sind, die Oberfläche
abzutasten; ein zweites Lichtstrahlpositionserfassungsmittel zum
Verwenden von lichtempfangenden Elementen, die linear mit Abständen angeordnet
sind, die einer zweiten Auflösung
entsprechen, die von der ersten Auflösung in der Nebenabtastrichtung
verschieden ist, um die Lichtstrahlen zu erfassen, die durch das
Abtastmittel veranlasst worden sind, die Oberfläche abzutasten; und ein Lichtstrahlverlaufspositionssteuermittel
zum Steuern der Lichtstrahlen, die von dem Abtastmittel zum Abtasten
veranlasst worden sind, basierend auf den Ergebnissen des Erfassens
an dem ersten und zweiten Lichtstrahlpositionserfassungsmittel,
so dass jede der Verlaufspositionen der Lichtstrahlen auf der Oberfläche eine
geeignete Position werden kann gemäß der ersten oder zweiten Auflösung.
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Mit
der Abtastvorrichtung, die Lichtstrahlen verwendet, um die abzutastende
Oberfläche
abzutasten, werden die Lichtstrahlen auf der abzutastenden Oberfläche konstant
mit hoher Genauigkeit gesteuert, selbst wenn mehr als eine Auflösung verwendet
wird, um so zwischen ihnen eine ideale Positionsbeziehung zu haben.
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Diese
Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise
alle erforderlichen Merkmale, so dass die Erfindung auch eine Unterkombination
dieser beschriebenen Merkmale sein kann.
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Die
Erfindung kann durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten Zeichnungen
besser verstanden werden. Es zeigen:
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1 einen
schematischen Aufbau einer digitalen Kopiervorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 den
Aufbau der optischen Systemeinheit und den Ort der fotoempfindlichen
Trommel;
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3 einen
schematischen Aufbau der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung;
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4 schematisch
den Aufbau des wichtigen Teils der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung
gemäß 3;
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5 ein
Blockdiagramm des Steuersystems zum hauptsächlichen Steuern des optischen
Systems;
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6 ein
Diagramm zum Erklären
der Abhängigkeit
der Genauigkeit der Bildbildung in der Hauptabtastrichtung von der
Leistung eines Lichtstrahls;
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7 ein
Blockdiagramm zum Erklären
der Verlaufspositionssteuerung eines Lichtstrahls durch Verwendung
der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung gemäß 3;
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8 ein
Schaltungsdiagramm eines konkreten Beispiels einer Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung;
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9 ein
Diagramm zum Erklären
von Abweichungen der Leistung jedes Lichtstrahls in der Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung;
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10 ein
Flussdiagramm zum Erklären
eines ersten Beispiels der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine;
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11 ein
Flussdiagramm zum Erklären
eines ersten Beispiels der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine;
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12 ein
Flussdiagramm zum Erklären
eines zweiten Beispiels der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine;
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13 ein
Flussdiagramm zum Erklären
eines zweiten Beispiels der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine;
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14 bildhaft
den Aufbau der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung entsprechend zwei
Typen von Auflösung;
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15 schematisch
den Aufbau des wichtigen Teils der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung
gemäß 23;
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16A und 16B Diagramme
zum Erklären
der Neigung der Richtung der Lichtstrahlabtastung zu der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung;
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17 ein
Blockdiagramm zum Erklären
der Verlaufspositionssteuerung eines Lichtstrahls durch Verwendung
der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung gemäß 14; und
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18 ein
Flussdiagramm zum kurzen Erklären
des Betriebs des Drackerabschnitts, wenn die Energieversorgung eingeschaltet
worden ist, in der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung gemäß 14.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erklärt.
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1 zeigt
den Aufbau einer digitalen Kopiervorrichtung, die eine Bildbildungsvorrichtung
ist, für
die eine Lichtstrahlabtastvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die digitale Kopiermaschine enthält eine Scannereinheit 1,
die als ein Bildlesemittel dient, und eine Druckereinheit 2,
die als Bildbildungsmittel dient. Die Scannereinheit 1 enthält einen
ersten Wagen und einen zweiten Wagen; die in Richtung des Pfeils
bewegbar sind, eine Bildbildungslinse 5 und ein fotoelektrisches
Wandlungselement 6.
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In 1 ist
ein Dokument O auf einem Dokumententisch 7 aus transparentem
Glas platziert, mit der bedruckten Seite nach unten. Die Platzierungsreferenz
des Dokuments ist an dem rechten Ende in der Mitte der Querseite
des Dokumententisches 7. Eine Dokumentenhalteabdeckung 8,
die geöffnet
und geschlossen werden kann, drückt
das Dokument O gegen den Dokumententisch 7.
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Eine
Lichtquelle 9 beleuchtet das Dokument 9. Das von
dem Dokument reflektierte Licht verläuft durch Spiegel 10, 11, 12 und
eine Bildbildungslinse 5 und wird auf der lichtempfangenden
Oberfläche
eines fotoelektrischen Wandlungselements gesammelt. Der erste Schlitten 3,
auf dem die Lichtquelle 9 und der Spiegel 10 montiert
sind, und der zweite Schlitten 4, auf dem die Spiegel 11, 12 montiert
sind, bewegen sich mit einer relativen Geschwindigkeit im Verhältnis von
2:1. Ein Schlittenantriebsmotor (nicht gezeigt) bewegt den ersten Schlitten 3 und
den zweiten Schlitten 4 von rechts nach links in Synchronisation
mit einem Lesezeitgebungssignal.
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In
dieser Weise wird das Bild des Dokuments O auf dem Dokumententisch 7 Zeile
für Zeile
durch die Scannereinheit 1 gelesen. Die Ausgabe der Scannereinheit 1 wird
durch eine Bildverarbeitungseinheit (nicht gezeigt) in ein 8-Bit
digitales Signal gewandelt, welches die Bildgradation angibt.
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Die
Druckereinheit 2 enthält
eine optische Systemeinheit 13 und eine Bildbildungseinheit 14 unter
Verwendung eines elektronischen Fotografiesystems, das in der Lage
ist, ein Bild auf einem Blatt Papier P zu bilden, welches als ein
Medium dient, auf welchem ein Bild zu bilden ist. Speziell wird
das Bildsignal, das von dem Dokument O durch die Scannereinheit 1 gelesen
worden ist, an der Bildverarbeitungseinheit verarbeitet (nicht gezeigt)
und dann in Laserstrahlen (im Folgenden als Lichtstrahlen bezeichnet)
durch Halbleiterlaseroszillatoren gewandelt. Das optische System
des Ausführungsbeispiels
verwendet ein optisches Mehrstahlsystem, welches mehr als einen
Halbleiterlaseroszillator verwendet.
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Der
Aufbau der optischen Systemeinheit 13 wird später im Einzelnen
erklärt.
Die Halbleiteroszillatoren, die in der Einheit vorgesehen sind,
geben Licht gemäß dem Lasermodulationssignal,
das von der Bildverarbeitungseinheit (nicht gezeigt) ausgegeben
wird, aus. Die Lichtstrahlen von den Halbleiterlaseroszillatoren
werden durch einen Polygonspiegel reflektiert und an die Umgebung
der Einheit in Form von Abtastlicht ausgegeben.
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Die
Lichtstrahlen von der optischen Systemeinheit 13 bilden
einen Spot mit der notwendigen Auflösung am Punkt X, die Belichtungsposition
auf einer fotoempfindlichen Trommel 15, die als ein Bildrückhalteelement
dient. Sie tasten die fotoempfindliche Trommel 15 in der
Hauptabtastrichtung ab (im Folgenden als Richtung der Abtastung
bezeichnet). Dies bildet ein elektrostatisches latentes Bild entsprechend
dem Bildsignal auf der fotoempfindlichen Trommel 15.
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Um
die fotoempfindliche Trommel 15 herum sind ein Elektrifizierungslader 16 zum
Elektrifizieren der Oberfläche
der Trommel, eine Entwicklungseinheit 17, ein Transferlader 18,
ein Abschällader 19 und
ein Reiniger 20 bereitgestellt. Die fotoempfindliche Trommel 15 wird
durch einen Antriebsmotor (nicht gezeigt) mit einer bestimmten Drehzahl
rotiert. Sie wird durch den Elektrifizierungslader 16,
der zu der Oberfläche
der Trommel weist, elektrifiziert. Mehr als ein Lichtstrahl (oder
abtastender Lichtstrahl) bildet einen Spot am Punkt X, die Belichtungsposition
auf der elektrifizierten fotoempfindlichen Trommel 15.
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Das
elektrostatische latente Bild, das auf der fotoempfindlichen Trommel 15 gebildet
ist, wird mit Toner (oder Entwickler) von der Entwicklungseinheit 17 entwickelt.
Das Tonerbild, das auf der fotoempfindlichen Trommel 15 gebildet
worden ist, wird auf das Blatt P übertragen, das mit einer geeigneten
Zeitgebung durch das Papierzuführungssystem
zugeführt
wird.
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In
dem Papierzuführungssystem
werden Blätter
von Papier P in einer Papierzuführungskassette 21 nacheinander
herausgenommen durch eine Versorgungsrolle 22 und eine
Separationsrolle 23. Das Blatt P wird an eine Resistrolle 24 gesendet,
die das Blatt mit einer bestimmten Zeitgebung an die Übertragungsposition
befördert.
Auf der Stromabwärtsseite
des Transferladers 18 sind ein Blatttransportmechanismus 25,
eine Fixierungseinheit 26 und Lieferrollen 27 zur
Ausgabe des Blatts P, auf welchem ein Bild gebildet worden ist, bereitgestellt.
Mit dieser Anordnung fixiert die Fixierungseinheit 26 das
Tonerbild auf dem Blatt, auf das das Tonerbild übertragen worden ist. Anschließend wird
das Blatt über
die Lieferrollen 27 in eine Ablage 28 für ausgelieferte
Blätter
ausgegeben.
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Nachdem
das Bild von der fotoempfindlichen Trommel 15 auf das Blatt
P übertragen
worden ist, wird der verbleibende Toner auf der Oberfläche der
Trommel durch den Reiniger 20 entfernt, der die Trommel
in den Anfangszustand zurückbringt.
In diesem Zustand wartet die Trommel, um das nächste Bild zu bilden.
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Die
Wiederholung der oben genannten Prozesse bewirkt den kontinuierlichen
Betrieb des Bildens von Bildern.
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Wie
oben beschrieben, wird das Dokument O auf dem Dokumententisch 7 an
der Scannereinheit 1 gelesen. Die gelesenen Daten werden
einer Reihe von Prozessen unterworfen und dann auf das Blatt P in
der Form eines Tonerbildes aufgezeichnet.
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Eine
Erklärung
der optischen Systemeinheit 13 wird gegeben.
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2 zeigt
den Aufbau der optischen Systemeinheit 13 und den Ort der
fotoempfindlichen Trommel 15. Die optische Systemeinheit 13 enthält beispielsweise
Halbleiterlaseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d,
die als vier Lichtstrahlerzeugungsmittel dienen. Die Halbleiterlaseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d scannen
die fotoempfindliche Trommel 15 gleichzeitig, wodurch ein
Bild mit hoher Geschwindigkeit gebildet werden kann, ohne die Anzahl
der Umdrehungen des Polygonspiegels zu erhöhen.
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Speziell
wird der Laseroszillator 31a durch einen Lasertreiber 32a angetrieben.
Der Lichtstrahl, der ausgegeben wird, verläuft durch eine Kollimatorlinse
(nicht gezeigt) und trifft auf einen Galvanospiegel 33a, der
als ein Änderungsmittel
für den
optischen Weg dient. Der Lichtstrahl, der von dem Galvanospiegel 33a reflektiert
wird, verläuft
durch einen Halbspiegel 34a und einen Halbspiegel 34b und
trifft auf einen Polygonspiegel 35, der als ein multiplanarer
Rotationsspiegel dient.
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Der
Polygonspiegel 35 wird mit konstanter Geschwindigkeit durch
einen Polygonmotor 36 gedreht, der durch einen Polygonmotortreiber 37 angetrieben
wird. Dies veranlasst das von dem Polygonspiegel 35 reflektierte
Licht 35 zum Abtasten in einer konstanten Richtung mit
einer Winkelgeschwindigkeit, die durch die Anzahl der Umdrehungen
des Polygonspiegels 36 bestimmt wird. Der Lichtstrahl,
der zu und von dem Polygonspiegel 35 wandert, verläuft durch
eine f-θ Linse
(nicht gezeigt). Die f-θ Charakteristik
der Linse erlaubt es dem Lichtstrahl, die lichtempfangende Oberfläche einer
Lichtstrahlerfassungseinheit 38 und die Oberfläche der
fotoempfindlichen Trommel 15 mit einer konstanten Geschwindigkeit
abzutasten. Die Lichterfassungseinheit 38 dient als ein
Lichtstrahlpositionserfassungsmittel, Lichtstrahlverlaufszeitgebungserfassungsmittel
und Lichtstrahlleistungserfassungsmittel.
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Der
Laseroszillator 31b wird durch einen Lasertreiber 32b angetrieben.
Der Lichtstrahl, der ausgegeben wird, verläuft durch eine Kollimatorlinse
(nicht gezeigt) und wird von einem Galvanospiegel 33b reflektiert und
dann durch den Halbspiegel 34a reflektiert. Das reflektierte
Licht von dem Halbspiegel 34a verläuft durch den Halbspiegel 34b und
trifft auf den Polygonspiegel 35. Der optische Weg, durch
den der Strahl nach dem Polygonspiegel 35 verläuft, ist
der gleiche, wie für
den Laseroszillator 31a. Der Lichtstrahl verläuft durch
die f-θ Linse
(nicht gezeigt) und tastet die lichtempfangende Oberfläche der
Lichtstrahlerfassungseinheit 38 und die Oberfläche der
fotoempfindlichen Trommel 15 mit konstanter Geschwindigkeit
ab.
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Der
Laseroszillator 31c wird durch einen Lasertreiber 32c angetrieben.
Der Lichtstrahl, der ausgegeben wird, verläuft durch eine Kollimatorlinse
(nicht gezeigt) und wird durch einen Galvanospiegel 33c reflektiert.
Das reflektierte Licht verläuft
durch einen Halbspiegel 34c, wird durch den Halbspiegel 34b reflektiert
und trifft auf den Polygonspiegel 35. Der optische Weg,
durch welchen der Strahl nach dem Polygonspiegel 35 verläuft, ist
der gleiche, wie für
den Laseroszillator 31a oder 31b. Der Lichtstrahl
verläuft
durch die f-θ Linse
(nicht gezeigt) und tastet die lichtempfangende Oberfläche der
Lichtstrahlerfassungseinheit 38 und die Oberfläche der
fotoempfindlichen Trommel 15 mit konstanter Geschwindigkeit
ab.
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Der
Laseroszillator 31d wird durch einen Lasertreiber 32d angetrieben.
Der Lichtstrahl, der ausgegeben wird, verläuft durch eine Kollimatorlinse
(nicht gezeigt) und wird durch einen Galvanospiegel 33d reflektiert.
Das reflektierte Licht wird weiter durch den Halbspiegel 34c reflektiert
und dann durch den Halbspiegel 34b und trifft auf den Polygonspiegel 35.
Der optische Weg, durch welchen der Strahl nach dem Polygonspiegel 35 verläuft, ist
der gleiche, wie für
den Laseroszillator 31a, 31b oder 31c.
Der Lichtstrahl verläuft
durch die f-θ Linse
(nicht gezeigt) und tastet die lichtempfangende Oberfläche der
Lichtstrahlerfassungseinheit 38 und die Oberfläche der
fotoempfindlichen Trommel 15 mit konstanter Geschwindigkeit
ab.
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Jeder
der Lasertreiber 32a bis 32d enthält eine
automatische Leistungssteuerungs(APC)-Schaltung. Diese veranlassen die Laseroszillatoren 31a bis 31d jeweils
zur Aussendung von Licht konstant bei dem Lichtaussendungsenergiepegel,
der durch eine Hauptsteuereinheit (CPU) 51 eingestellt
worden ist, wie später
beschrieben wird.
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Die
Lichtstrahlen von den separaten Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d werden
an den Halbspiegeln 34a, 34b, 34c kombiniert,
um vier Lichtstrahlen zu bilden, die zu dem Polygonspiegel 35 verlaufen.
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Dadurch
können
die vier Lichtstrahlen die fotoempfindliche Trommel 15 gleichzeitig
abtasten. Als Ergebnis, wenn die Umdrehungszahl des Polygonspiegels 35 gleich
ist, ermöglicht
die Verwendung der vier Lichtstrahlen das Aufzeichnen eines Bildes
mit einer Geschwindigkeit viermal größer als erreicht werden kann, wenn
ein einzelner Lichtstrahl gemäß dem Stand
der Technik verwendet wird.
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Die
Galvanospiegel 33a, 33b, 33c, 33d dienen
zum Einstellen (oder Steuern) der Positionsbeziehung zwischen den
Lichtstrahlen in der Nebenabtastrichtung (oder in der Richtung senkrecht
zu der Hauptabtastrichtung). Galvanospiegelantriebsschaltungen 39a, 39b, 39c, 39d sind
mit den Galvanospiegeln 33a, 33b, 33c, 33d jeweils
verbunden.
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Die
Lichtstrahlerfassungseinheit 38 dient zum Erfassen der
Verlaufsposition, der Verlaufszeitgebung und der Leistung jedes
der vier Lichtstrahlen. Sie ist nahe einem Ende der fotoempfindlichen
Trommel 15 in einer derartigen Weise bereitgestellt, dass
die lichtempfangende Oberfläche
der Einheit 38 eine Verlängerung der Oberfläche der
fotoempfindlichen Trommel 15 darstellt. Die Steuerung der
Galvanospiegel 33a, 33b, 33c, 33d entsprechend
den jeweiligen Lichtstrahlen (oder eine Bildbildungspositionssteuerung
in der Nebenabtastrichtung), eine Steuerung der Lichtaussendeleistung
(oder Intensität)
der Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d und
eine Steuerung der Lichtaussendezeitgebung (oder Bildbildungspositionssteuerung
in der Hauptabtastrichtung) werden basierend auf dem Erfassungssignal
von der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 durchgeführt. Eine
Lichtstrahlerfassungsverarbeitungsschaltung 40 ist mit
der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 verbunden, um die Signale
zur Durchführung
der oben genannten Steuerungen zu erzeugen.
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Eine
Erklärung
der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 wird gegeben.
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3 verdeutlicht
bildhaft den Aufbau der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 bezüglich der
Richtung, in welcher die Lichtstrahlen abtasten. Die vier Lichtstrahlen
a bis d von den vier Halblei terlaseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d tasten
die Oberfläche,
die abzutasten ist, ab, wenn sich der Polygonspiegel 35 dreht,
indem sie über
die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 von links nach rechts
verlaufen.
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Die
Lichtstrahlerfassungseinheit 38 enthält zwei längliche Sensormuster S1, S2,
die als ein erster Lichterfassungsabschnitt dienen, sieben Sensormuster
SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, die sandwichartig zwischen den zwei
Sensormustern S1, S2 liegen und als ein zweiter und ein dritter
Lichterfassungsabschnitt dienen, ein Sensormuster SH, welches neben
dem Sensormuster S1 bereitgestellt ist (oder unmittelbar rechts
von dem Sensormuster S1) und als ein vierter Lichterfassungsabschnitt
dient, und ein Haltesubstrat 38a zum integrierten Halten
der Sensormuster S1, S2, SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH. Die Sensormuster
S1, S2, SA bis SG, SH sind beispielsweise durch Fotodioden gebildet.
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Das
Sensormuster S1 ist ein Muster, welches den Verlauf eines Lichtstrahls
erfasst und ein Zurücksetzsignal
(oder ein Integrationsstartsignal) für einen später erklärten Integrator erzeugt. Das
Sensormuster S2 ist ein Muster, welches den Verlauf eines Lichtstrahls
erfasst und ein Umwandlungsstartsignal für einen später erklärten A/D-Wandler erzeugt. Jedes
der Sensormuster SA bis SG ist ein Muster, welches den Verlauf eines Lichtstrahls
erfasst. Das Sensormuster SH ist ein Muster zum Erfassen der Leistung
eines Lichtstrahls.
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Wie
in 3 gezeigt, sind die Sensormuster S1, S2 in der
Nebenabtastrichtung länglich
gebildet, so dass die Lichtstrahlen a bis d, die von dem Polygonspiegel 35 abgelenkt
werden, immer diese queren, unabhängig von den Positionen der
Galvanospiegel 33a bis 33d. In dem Ausführungsbeispiel
sind die Breite W1 des Musters S1 und die Breite W3 des Musters
in der Hauptabtastrichtung beispielsweise 200 μm, wohingegen die Länge L1 von
diesen in der Nebenabtastrichtung 2000 μm beträgt.
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Die
Sensormuster SA bis SG sind derart angeordnet, dass sie aufeinander
in der Nebenabtastrichtung gestapelt sind zwischen den Sensormustern
S1 und S2, wie in 3 gezeigt. Die Länge, entlang
welcher sie angeordnet sind, ist L1, die gleiche Länge, wie
die der Sensormuster S1, S2. Die Breite W2 von jedem der Sensormuster
SA bis SG beträgt
beispielsweise 600 μm.
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Wie
man in der Figur sieht, hat das Sensormuster SH eine Länge von
L1, die gleiche Länge,
wie die der Sensormuster S1, S2 und ist ausreichend groß. Wenn
ein Lichtstrahl die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 kreuzt,
kreuzt er immer das Sensormuster SH.
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4 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
der Form der Sensormuster SA bis SG in der Lichtstrahlerfassungseinheit 38.
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Jedes
der Sensormuster SB bis SF hat die Form eines Rechtecks von beispielsweise
32,3 μm × 600 μm. Ein sehr
kleiner Spalt G von ungefähr
10 μm ist
zwischen diesen in der Nebenabtastrichtung gebildet. Entsprechend
ist der Abstand zwischen den Spalten 42,3 μm. Der Spalt zwischen den Sensormustern
SA und SB und der zwischen den Sensormustern SF und SG ist ebenfalls
auf ungefähr
10 μm gesetzt.
Die Breite der Sensormuster SA, SG ist größer als die der Sensormuster
SB bis SF.
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Einzelheiten
der Steuerung unter Verwendung der Ausgabe der Lichtstrahlerfassungseinheit 38,
die wie oben beschrieben aufgebaut ist, werden später erklärt. Die
Spalte, die mit einem Abstand von 42,3 μm gebildet ist, dienen als ein
Ziel, um die Verlaufsposition jedes der Lichtstrahlen a, b, c und
d zu steuern, so dass sie in bestimmten Abständen beabstandet sind (42,3 μm in diesem
Ausführungsbeispiel).
Speziell dient der Spalt G (B–C),
der durch die Sensormuster SB und SC gebildet wird, als das Ziel
für die
Verlaufsposition des Lichtstrahls a; der Spalt G (C–D), der
durch die Sensormuster SC und SB gebildet ist, dient als das Ziel
für die Verlaufsposition
des Lichtstrahls b; der Spalt G (D–E), der durch die Sensormuster
SD und SE gebildet wird, dient als das Ziel für die Verlaufsposition des
Lichtstrahls c; und der Spalt G (B–C), der durch die Sensormuster SE
und SF gebildet wird, dient als das Ziel für die Verlaufsposition des
Lichtstrahls d.
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Eine
Erklärung
des Steuerungssystems wird gegeben.
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5 zeigt
das Steuerungssystem zur hauptsächlichen
Steuerung des optischen Mehrstrahlsystems. Das Bezugszeichen 51 kennzeichnet
eine Hauptsteuereinheit 51, die beispielsweise aus einer
CPU gebildet ist und die gesamte Steuerung überwacht. Mit der Hauptsteuereinheit 51 sind
ein Speicher 52, ein Steuerungsfeld 53, eine externe
Schnittstelle (I/F) 54, die Lasertreiber 32a, 32b, 32c, 32d,
der Polygonspiegelmotortreiber 37, die Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a, 39b, 39c, 39d,
die Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 40,
eine Synchronschaltung 55 und eine Bilddatenschnittstelle
(I/F) 56 verbunden.
-
Die
Bilddaten-I/F 56 ist mit der Synchronschaltung 55 verbunden.
Die Bildverarbeitungseinheit 57 und der Seitenspeicher 58 sind
mit der Bilddaten-I/F 56 verbunden. Die Scannereinheit 1 ist
mit der Bildverarbeitungseinheit 57 verbunden. Eine externe
Schnittstelle (I/F) 59 ist mit dem Seitenspeicher 58 verbunden.
-
Der
Fluss der Bilddaten bei der Bildung eines Bildes wird kurz erklärt.
-
Wie
vorher erklärt,
wird in einem Kopierbetrieb das Bild des Dokuments O, welches auf
den Dokumententisch 7 gelegt ist, durch die Scannereinheit 1 gelesen,
und das Lesesignal an die Bildverarbeitungseinheit 57 gesendet.
Die Bildverarbeitungseinheit 57 unterwirft das Bildsignal
von der Scannereinheit 1 einer bekannten Shading-Korrektur,
verschiedenen Filterprozessen, einer Graustufenverarbeitung und
Gammakorrektur.
-
Die
Bilddaten von der Bildverarbeitungseinheit 57 werden an
die Bilddaten-I/F 56 gesendet. Die Bilddaten-I/F 56 verteilt
die Bilddaten an die vier Lasertreiber 32a, 32b, 32c und 32d.
-
Die
Synchronschaltung 55 erzeugt einen Takt, der mit der Zeitgebung
synchronisiert ist, mit der jeder Lichtstrahl über die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 verläuft, und
sendet die Bilddaten von der Bilddaten-I/F 56 an die Lasertreiber 32a, 32b, 32c und 32d als
ein lasermoduliertes Signal in Synchronisation mit dem Takt.
-
Das
Transferieren der Bilddaten in Synchronisation mit dem Abtasten
jedes Lichtstrahls erlaubt das synchrone Bilden eines Bildes (an
einer geeigneten Position) in der Hauptabtastrichtung.
-
Die
Synchronschaltung 55 enthält einen Abtasttimer und eine
Logikschaltung. Der Abtasttimer betreibt die APC-Schaltung, um die
Leistung jedes Lichtstrahls zu steuern und zwingt die Laseroszillatoren 31a, 32b, 31c, 31d zum
Ausgeben eines Lichts in Nichtbildbereiche. Die Lo gikschaltung veranlasst
die Laseroszillatoren 31a, 32b, 31c, 31d für die entsprechenden
Lichtstrahlen Licht unabhängig
auszusenden, um die Lichtaussendezeitgebung jedes Lichtstrahls oder
den Bildbildungsstartpunkt einzustellen.
-
Die
Auswirkung von Änderungen
der Leistung eines Lichtstrahls auf die Genauigkeit der Bildbildung in
der Hauptabtastrichtung wird hier erklärt.
-
In
dem Ausführungsbeispiel
wird die Lichtaussendezeitgebung (oder der Bildbildungsstartpunkt)
für jeden
Laseroszillator, um ein Bild zu bilden, basierend auf der Zeitgebung
gesteuert, mit welcher jeder Lichtstrahl über die Sensormuster S1 oder
S2 verläuft.
Speziell ist in 5 das Ausgangssignal der Sensormuster
S1 oder S2 der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 wellenförmig an
der Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 40.
Das geformte Signal wird an die Synchronschaltung 55 als
ein Synchronisierungssignal in der Hauptabtastrichtung geliefert.
Basierend auf dem Synchronisierungssignal werden die Bilddaten an
die jeweiligen Lasertreiber 32a bis 32d gesendet
mit der Verlaufszeitgebung jedes Strahls, wo das korrekte Bild gebildet wird.
-
Wenn
ein Bild gebildet wird unter Verwendung der Mehrstrahlkopiermaschine,
muss die Lichtaussendezeitgebung für jeden Lichtstrahl mit hoher
Genauigkeit gesteuert werden, um die Bildbildungspositionen für die individuellen
Lichtstrahlen in der Hauptabtastrichtung auszurichten. Die Steuerung
der Lichtaussendezeitgebung ist im Einzelnen in der US Patentanmeldung
mit der Nr. 08/867,655 (
US 5,995,246 )
offenbart, eingereicht von Komiya, et al., Seite 28, Zeile 14 bis
Seite 66, Zeile 13 und
5 bis
28B.
Eine Erklärung
der Steuerung wird hier nicht gegeben.
-
6 zeigt
ein Diagramm, das dabei hilft die Abhängigkeit der Genauigkeit der
Bildbildung in der Hauptabtastrichtung von der Leistung eines Lichtstrahls
zu erklären. 6 zeigt
Sensormusterausgangssignale und Synchronsignale, die durch Wellenformformen
der Ausgangssignale erzeugt werden, in einem Fall, bei dem die Leistung
eines Lichtstrahls in drei Stufen variiert (A, B und C). Das Sensormusterausgangssignal (analoges
Signal) A wird gewonnen, wenn die Leistung des Lichtstrahls gering
ist, und hat den niedrigsten Peak von den drei Ausgangssignalen.
Die Binarisierung (oder Wellenform-Formung) des Sensormusterausgangssignals
A mit einem Schwellenwertpegel TH in der Figur erzeugt ein kleines
Pulssignal (oder Synchronsignal für A).
-
Im
Gegensatz dazu wird das Sensormusterausgangssignal C gewonnen, wenn
die Leistung des Lichtstrahls hoch ist, und hat den größten Peak
von den drei Ausgangssignalen. Die Binarisierung des Sensormusterausgangssignals
C mit dem Schwellenwert TH in der Figur erzeugt das größte Pulssignal
(oder Synchronsignal für
C).
-
Das
Sensormusterausgangssignal B und dessen Synchronsignal werden gewonnen,
wenn die Leistung des Lichtstrahls zwischen denen der Sensormusterausgangssignale
A und C liegt.
-
Wenn
die Laserlichtaussendezeitgebung für die Bildbildung beispielsweise
auf den Flanken (oder die steigende oder fallende) der drei Synchronsignale
A, B und C basiert, verschieben sich die Bilder in der Hauptabtastrichtung
auf den Zeilen, für
welche die Lichtstrahlen in der Leistung abweichen. Dies liegt daran, dass
die Phasen der Flanken der Synchronsignale voneinander abweichen,
wie in 6 gezeigt.
-
Wie
oben erklärt,
um ein Bild ohne Verschiebung in der Hauptabtastrichtung mittels
des optischen Mehrstrahlsystems zu bilden, müssen die individuellen Lichtstrahlen
mit der gleichen Leistung die Sensormuster (oder die fotoempfindliche
Trommel) abtasten zum Erzeugen von Synchronsignalen.
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In 5 ist
das Steuerfeld 53 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zum
Starten eines Kopiervorgangs oder zum Einstellen der Anzahl an Blättern von
Papier.
-
Die
digitale Kopiermaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel
kann nicht nur zum Kopieren verwendet werden, sondern auch zum Bilden
eines Bildes aus Bilddaten, die extern über die externe I/F 59 geliefert
werden, die mit dem Seitenspeicher 58 verbunden ist. Die
Bilddaten, die von der externen I/F 59 geliefert werden, werden
vorübergehend
in dem Seitenspeicher 58 gespeichert und dann an die Synchronschaltung 55 über die Bilddaten-I/F 56 gesendet.
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Wenn
die digitale Kopiermaschine extern über ein Netzwerk gesteuert
wird, dient die externe Kommunikations-I/F 54 als Steuerfeld 53.
-
Die
Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a, 39b, 39c und 39d sind
Schaltungen zum Antreiben der Galvanospiegel 33a, 33b, 33c und 33d gemäß den spezifizierten
Werten von der Hauptsteuereinheit 51. Folglich kann die
Hauptsteuereinheit 51 die Winkel der Galvanospiegel 33a, 33b und 33c und 33d frei über die
Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a, 39b, 39c und 39d steuern.
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Der
Polygonmotortreiber 37 ist ein Antrieb zum Antreiben des
Polygonmotors 36 zur Drehung des Polygonspiegels 35,
der die vier Lichtstrahlen ablenkt. Die Hauptsteuereinheit 51 weist
den Polygonmotortreiber 37 an, eine Drehzahländerung
zu starten und zu stoppen. Das Ändern
der Umdrehungszahl wird bewirkt, wenn dies erforderlich ist, wenn
die Anzahl der Umdrehungen kleiner wird als eine bestimmte Anzahl
von Umdrehungen bei der Bestimmung der Verlaufsposition eines Lichtstrahls
mit der Lichtstrahlerfassungseinheit 38.
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Die
Lasertreiber 32a, 32b, 32c, 32d senden
nicht nur Laserlicht gemäß dem Lasermodulationssignal (Bildsignal)
von der Bildverarbeitungseinheit aus, sondern zwingen auch die Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d Licht
auszusenden gemäß dem erzwungenen
Lichtaussendesignal von der Hauptsteuereinheit 51, unabhängig von
den Bilddaten.
-
Die
Hauptsteuereinheit 51 setzt die Leistung, die durch jeden
der Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d in
den entsprechenden Lasertreibern 32a, 32b, 32c, 32d erzeugt
wird. Die Einstellung der Lichtaussendeleistung wird geändert gemäß Änderungen
in Verarbeitungsbedingungen oder dem Erfassen der Verlaufsposition des
Lichtstrahls.
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Der
Speicher 52 dient zum Speichern der notwendigen Daten zur
Steuerung. Er speichert beispielsweise die gesteuerten Variablen
für die
Galvanospiegel 33a, 33b, 33c, 33d,
die Charakteristik einer Schaltung zum Erfassen der Verlaufsposition
eines Lichtstrahls (oder den Offsetwert eines Verstärkers),
und die Reihenfolge, in der die Lichtstrahlen ankommen. Dies erlaubt
der optischen Systemeinheit 13 in den Bildbildungsmodus
gebracht zu werden, unmittelbar nachdem die Energieversorgung eingeschaltet
worden ist.
-
Eine
detaillierte Erklärung
der Lichtstrahlverlaufs(oder Abtast)-Positionssteuerung wird gegeben.
-
7 zeigt
ein Diagramm, das dabei hilft, die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung
zu erklären,
wenn die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 gemäß 3 verwendet
wird. Die Positionen, die sich auf die Lichtstrahlsteuerung in dem
Blockdiagramm gemäß 5 beziehen,
sind im Einzelnen extrahiert und dargestellt.
-
Wie
vorher erklärt,
geben die Sensormuster S1, S2 der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 Pulssignale aus,
die angeben, dass Lichtstrahlen vorbei verlaufen sind. Die Sensormuster
SA bis SG und SH geben unabhängige
Signale gemäß den Verlaufspositionen
der Lichtstrahlen aus.
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Die
Ausgangssignale der Sensormuster SA, SG, SH werden in die Verstärker 61, 62, 99 (im
Folgenden als Verstärker
A, G, H bezeichnet) jeweils eingegeben.
-
Der
Verstärkungsfaktor
jedes der Verstärker
A, G, H wird durch die Hauptsteuereinheit 41, die eine CPU
enthält,
eingestellt.
-
Die
Ausgangssignale der Sensormuster SB bis SF werden in Differenzverstärker 63 bis 66 eingegeben (im
Folgenden als Differentialverstärker
B–C, C–D, D–E, E–F bezeichnet),
um die Differenz zwischen den benachbarten Ausgangssignalen von
den Sensormustern SB–SF
jeweils zu verstärken.
Der Differenzverstärker B-C
verstärkt
die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SB,
SC; der Differenzverstärker C-D
verstärkt
die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SC,
SD; der Differenzverstärker
D–E verstärkt die
Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SD, SE;
und der Differenzverstärker
E–F verstärkt die
Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SE, SF.
-
Die
Ausgangssignale von den Verstärkern
A bis E–F
und H werden in eine Auswahlschaltung (oder einen analogen Schalter) 41 eingegeben.
Gemäß einem
Sensorauswahlsignal von der Hauptsteuereinheit (CPU) 51 wählt die
Auswahlschaltung 41 ein an einen Integrator 42 auszu gebendes
Signal aus. Das Ausgangssignal des Verstärkers, das durch die Auswahlschaltung 41 ausgewählt worden
ist, wird in dem Integrator 42 integriert.
-
Das
Pulssignal von dem Sensormuster S1 wird ebenfalls in den Integrator 42 eingegeben.
Das Pulssignal von dem Sensormuster S1 wird als ein Zurücksetzsignal
verwendet, welches den Integrator 42 zurücksetzt
und gleichzeitig einen neuen Integrationsvorgang startet. Die Funktionen
des Integrators 42 liegen darin, Rauschen zu entfernen
und die Auswirkung der Neigung, mit der die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 installiert worden
ist, zu eliminieren, wie später
im Einzelnen beschrieben wird.
-
Das
Ausgangssignal des Integrators 42 wird in einen A/D-Wandler 43 eingegeben.
Das Pulssignal von dem Sensormuster S2 wird auch in den A/D-Wandler 43 eingegeben.
Wenn das Signal von dem Sensormuster S2 als ein Umwandlungsstartsignal
empfangen wird, startet der A/D-Wandler 43 eine Analog-zu-Digital
Umwandlung. Die A/D-Wandlung wird mit der Zeitgebung gestartet,
mit der ein Lichtstrahl über
das Sensormuster S2 verläuft.
-
Wie
oben beschrieben, setzt das Pulssignal von dem Sensormuster S1,
unmittelbar bevor die Lichtstrahlen über die Sensormuster SA–SG verlaufen,
den Integrator 42 zurück
und startet gleichzeitig die Integration. Als Ergebnis, während die
Lichtstrahlen über
die Sensormuster SA bis SG verlaufen, integriert der Integrator 42 die
Signale, die die Verlaufpositionen der Lichtstrahlen angeben.
-
Unmittelbar
nachdem die Lichtstrahlen über
die Sensormuster SA bis SG verlaufen sind, löst dann das Pulssignal von
dem Sensormuster 2 den A/D-Wandler 43 aus, um
das Ergebnis der Integration an dem Integrator 42 A/D zu
wandeln. Dies ermöglicht,
dass das Erfassungssignal mit weniger Rauschen, von welchem die
Auswirkung der geneigten Installation der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 entfernt
worden sind, in ein digitales Signal umgewandelt werden kann, bei
der Lichtstrahlverlaufspositionserfassung.
-
Darüber hinaus
wird der Laseroszillator, dessen Lichtstrahlleistung zu messen ist,
gezwungen Licht auszusenden. Der Polygonspiegel 35 veranlasst
den Lichtstrahl zu und über
die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 zu verlaufen. Das elektrische
Signal von dem Sensormuster SH wird durch den Verstärker H verstärkt. Das verstärkte Signal
wird durch den Integrator 42 integriert mit der Zeitgebung
der Pulssignale von den Sensormustern S1, S2. Das integrierte Signal
wird A/D-gewandelt durch den A/D-Wandler 43. Das konvertierte
Signal wird an die Hauptsteuereinheit 51 geliefert. Dies
ermöglicht
es der Hauptsteuereinheit 51 die Leistung des Lichtstrahls
auf der fotoempfindlichen Trommel 15 zu erfassen.
-
Nach
der A/D-Wandlung gibt der A/D-Wandler 43 ein Unterbrechungssignal
INT, das das Ende des Prozesses angibt, an die Hauptsteuereinheit 51 aus.
-
Die
Verstärker
A bis E–F
und H, die Auswahlschaltung 41, der Integrator 42 und
der A/D-Wandler 43 bilden die Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 40.
-
In
dieser Weise werden das Lichtstrahlleistungserfassungssignal und
das Lichtstrahlpositionserfassungssignal, die in digitale Signale
umgewandelt worden sind, in die Hauptsteuereinheit 51 als
absolute oder relative Lichtstrahlleistungsinformation und Lichtstrahlpositionsinformation über die
fotoempfindliche Trommel 15 eingegeben. Die Hauptsteuereinheit 51 bestimmt
die Leistungs- und Verlaufsposition des Lichtstrahls auf der fotoempfindlichen
Trommel 15.
-
Basierend
auf dem absoluten oder relativen Lichtstrahlleistungserfassungssignal
und Lichtstrahlpositionserfassungssignal auf der fotoempfindlichen
Trommel 15 setzt die Hauptsteuereinheit 51 die
Lichtaussendeleistung für
jeden der Laseroszillatoren 31a bis 31d und berechnet
die gesteuerte Variable für
jeden der Galvanospiegel 33a bis 33d. Die Ergebnisse
der Berechnung werden in dem Speicher 52 gespeichert, wenn
dies erforderlich sein sollte. Die Hauptsteuereinheit 51 sendet
die Ergebnisse der Berechnung an die Lasertreiber 32a bis 32d und
an die Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a bis 39d.
-
Die
Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a bis 39d enthalten
Speicher 44a bis 44d zum Speichern der Ergebnisse
der Berechnung. Sobald die Hauptsteuereinheit 51 die Daten
in die Speicher geschrieben hat, bleiben die Werte unverändert bis
die Daten aktualisiert werden.
-
Die
Datenstücke,
die in den Speichern 44a bis 44d gespeichert sind,
werden durch D/A-Wandler 45a bis 45d in
analoge Signale (oder Spannungen) umgewandelt, die dann in die Trei ber 46a bis 46d eingegeben werden,
um die Galvanospiegel 33a bis 33d anzusteuern.
Die Treiber 46a bis 46d treiben die Galvanospiegel 33a bis 33d gemäß den analogen
Signalen von den D/A-Wandlern 45a bis 45d an.
-
Gemäß dem Ausführungsbeispiel,
da nur eines der verstärkten
Ausgangssignale der Sensormuster SA bis SG durch die Auswahlschaltung 41 ausgewählt, integriert
und A/D-gewandelt wird, können
die Ausgangssignale der Sensormuster SA bis SG nicht gleichzeitig
in die Hauptsteuereinheit eingegeben werden.
-
Wenn
der Verlauf eines Lichtstrahls unbekannt ist, ist es entsprechend
notwendig, die Verlaufsposition des Lichtstrahls zu bestimmen, indem
die Auswahlschaltung 41 sequenziell geschaltet wird, und
die Ausgangssignale von allen Sensormustern SA bis SG der Reihe
nach in die Hauptsteuereinheit 51 eingegeben werden.
-
Sobald
bestimmt worden ist, wo der Lichtstrahl verläuft, kann die Position, an
der der Lichtstrahl verlaufen wird, geschätzt werden, so dass die Ausgangssignale
aller Sensormuster nicht immer in die Hauptsteuereinheit 51 eingegeben
werden müssen,
wie später
im Einzelnen erklärt
wird.
-
8 zeigt
ein Beispiel des Aufbaus des Integrators 42 bezüglich der
Sensormuster SB, SC in der Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 40.
In 8 sind die Ströme,
die durch die Sensormuster (oder Fotodioden) SB, SC fließen, Strom-Spannungs
gewandelt durch Widerstände
RP1, RL1, RP2, RL2. Die gewandelten Signale werden durch Operationsverstärker A1,
A2 verstärkt,
die als Spannungsfolgerschaltungen arbeiten. Die verstärkten Signale
werden an einen Differenzverstärker 63 gesendet.
Der Differenzverstärker 63 ist
aus Widerständen
R1 bis R4 gebildet und aus einem Operationsverstärker A3 gebildet.
-
Die
Ausgabe des Operationsverstärkers 73 wird
an den Integrator 42 über
einen analogen Schalter SW1 gesendet, der die Auswahlschaltung 41 bildet.
Der Integrator besteht aus einem Operationsverstärker A4, einem Integrationswiderstand
R5, einem Integrationskondensator C, einem Integratorzurücksetz-Analogschalter
SW7, und einem Schutzwiderstand R6. Das Ausgangssignal des Integrators 42 wird
an den A/D-Wandler 43 gesendet, der den analogen Wert in
einen digitalen Wert umwandelt. Nach der A/D-Umwandlung sendet der
A/D-Wandler 43 ein Umwandlungssendesignal an die Hauptsteuereinheit 51.
Bei Empfang des Umwandlungssendesignals liest die Hauptsteuereinheit 51 die
Lichtstrahlpositionsinformation, die in den digitalen Wert umgewandelt
ist.
-
Der
Aufbau des Integrators 42, der zu den Sensormustern SD,
SE, SF gehört,
ist im Grunde der gleiche, wie der des Integrators 42,
der zu den Sensormustern SB, SC gehört. Folglich wird eine Erklärung weggelassen.
-
Ein
detaillierter Betrieb der in
7 gezeigten
Schaltung, die Beziehung zwischen der Ausgabe der Lichtstrahlerfassungseinheit
38,
den Ausgangssignalen der Differenzverstärker
63 bis
66 und
des Ausgangssignals des Integrators
42 bezüglich der
Strahlverlaufsposition, die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung,
eine Skizzierung des Betriebs der Druckereinheit, wenn die Energieversorgung
eingeschaltet worden ist, und die Verlaufspositionssteuerung der
Lichtstrahlen a, b, c und d sind im Einzelnen in der US Patentanmeldung 08/970,801
(
US 5,929,891 ), die
zu der vorliegenden Erfindung gehört, beschrieben, eingereicht
von Komiya, et al., Seite 45, Zeile 20 bis Seite 73, Zeile 11 und
8 bis
15.
Folglich werden sie hier nicht erklärt.
-
Die
Lichtstrahlverlaufspositionssteuerungsroutine, die in der Anmeldung
08/970,801 (
US 5,929,891 ) beschrieben
worden ist, wird wiederholt ausgeführt, bis die Strahlen in dem
Bereich von ± 1 μm bezüglich den idealen
Verlaufspositionen verlaufen.
-
Die
Auswirkung der Abweichungen in der Leistung jedes Lichtstrahls auf
die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung wird erklärt.
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9 zeigt
die Beziehung zwischen der Lichtstrahlverlaufsposition und dem Ausgangssignal
(oder dem integrierten und A/D-gewandelten Wert) des Differenzverstärkers, wenn
die Leistung des Lichtstrahls auf der fotoempfindlichen Trommel 15 (oder
der Lichtstrahlerfassungseinheit 38) sich geändert hat.
-
In
9 zeigt
die Kurve B die gleiche Ausgangscharakteristik, wie die jedes der
Verstärker
B–C, C–D, D–E und E–F, wie
in
9 der US Patentanmeldung 08/970,801 (
US 5,929,891 ) gezeigt. Wenn der Lichtstrahl sich
von dem Zielverlaufspunkt weiter wegbewegt, ändert sich das Ausgangssignal
allmählich
von 000H zu 7FFH oder von FFFH zu 800H. Wenn der Lichtstrahl noch
weiter von dem Zielverlaufspunkt wegwandert, ändert sich das Ausgangssignal
allmählich
von 7FFH zu 000H oder von 800H zu FFH. Diese Charakteristik macht es
einfach die Lichtstrahlverlaufsposition dazu zu veranlassen, dem
Ausgangssignal des Differenzverstärkers zu entsprechen, was zur
Steuerung hilfreich ist.
-
Im
Gegensatz dazu ändert
sich das Ausgangssignal des Differenzverstärkers signifikant bei der Charakteristik
gemäß der Kurve
C für einen
Lichtstrahl hoher Leistung, selbst wenn die Verlaufsposition des
Lichtstrahls sich nur leicht vom Zielpunkt verschoben hat. Wenn
die Lichtstrahlverlaufsposition um mehr als einen bestimmten Wert
sich verschoben hat, wird das Ausgangssignal des Differenzverstärkers auf
7FFH oder 800H fixiert. Der Ausgangswert des Differenzverstärkers bleibt
dann unverändert,
bis sich die Lichtstrahlverlaufsposition stark geändert hat.
Wenn der Integralwert des Verstärkers
B–C in
dem Bereich von A00H bis FA0H eingestellt hat, wie in dem Schritt
749 in
15 der
US Patentanmeldung 08/970,801 (
US
5,929,891 ), verursacht eine zu große Strahlleistung eine Verschiebung
der Strahlverlaufsposition, die mit hoher Genauigkeit einzustellen
ist, weit entfernt von dem zulässigen
Fehler. In diesem Fall ist die Strahlpositionseinstellung schwierig und
zeitintensiv.
-
Wenn
die Leistung des Lichtstrahls gering ist, ergibt dies die Charakteristik
der Kurve A. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers hat
eine kleine Änderung
für die Änderung
der Lichtstrahlverlaufsposition, was ein schlechtes Signal-zu-Rausch-Verhältnis zur
Folge hat. Speziell, wenn der Integralwert des Verstärkers B–C in dem
Bereich von A00H bis FA0H eingestellt ist in Schritt S49 in
15 der
US Patentanmeldung 08/970,801 (
US
5,929,891 ), verursacht eine zu geringe Strahlleistung eine
Verschiebung in der Strahlverlaufsposition, die einzustellen ist,
mit schlechter Genauigkeit weit über
dem zulässigen
Fehler.
-
Für die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung
muss zumindest die Leistung jedes Lichtstrahls gleich sein. Es ist
wünschenswert,
dass der Lichtstrahl eine Leistung hat, die die Charakteristik der
Kurve B in 9 zur Folge hat. In dem Graphen
gemäß 9 erlaubt
beispielsweise das Einstellen des Verstärkungsfaktors des Differenzverstärkers auf
einen geeigneten Wert, dass sich die Charakteristik der Kurve A
in die der Kurve B ändert
oder die Charakteristik der Kurve C in die der Kurve B.
-
Ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine in den Schritten S3 und
S12 in
12 der US Patentanmeldung 08/970,801
(
US 5,929,891 ) wird
unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme gemäß den
29 und
20 beschrieben.
-
Die
Hauptsteuereinheit 51 setzt den Verstärkungsfaktor des Verstärkers H
auf einen bestimmten Wert (S231). Mit jedem Lichtstrahl, der über das
Sensormuster SH verläuft,
wenn das Ausgangssignal des Verstärkers H an dem Integrator 42 integriert
und an dem A/D-Wandler 43 A/D-gewandelt wird, verhindert
die Verwendung des spezifischen Werts, dass der resultierende Wert
gesättigt
wird und erlaubt eine Änderung
des Werts proportional zu der Leistung des Lichtstrahls.
-
Als
nächstes
schaltet die Hauptsteuereinheit 51 den Polygonmotor 36 ein,
wodurch der Polygonspiegel 35 mit einer bestimmten Drehzahl
dreht (S232). Die Hauptsteuereinheit 51 zwingt dann den
Laseroszillator 31a dazu Licht mit einem spezifischen Wert,
der in dem Speicher 52 gespeichert ist, auszusenden (S233).
Danach veranlasst der Polygonspiegel 35 den Lichtstrahl
a, das Abtasten zu beginnen.
-
In
einer Bildbildungsvorrichtung, die eine elektronische Fotografieverarbeitung
verwendet, muss im Allgemeinen die Leistung des Lichtstrahls geändert werden,
in Abhängigkeit
von der Umgebung, in der die Bildbildungsvorrichtung installiert
ist, oder in Abhängigkeit
von ihren Verwendungsbedingungen (einschließlich Alterung). Der Speicher 52 speichert
Daten über
die entsprechende Leistung jedes Lichtstrahls unter derartigen verschiedenen
Bedingungen.
-
Die
Hauptsteuereinheit 51 steuert dann den Galvanospiegel 33a,
so dass der Lichtstrahl a über
das Sensormuster SH verlaufen kann (S234). Der Lichtstrahl a muss
durch fast das Zentrum des Sensormusters SH verlaufen, so dass keine
Streuung von dem Sensormuster SH erfolgt. Wenn der Strahl a von
dem Sensormuster SH abweicht, hat die erfasste Leistung einen kleineren
Wert. Da das Sensormuster SH, das zur Lichtstrahlleistungssteuerung
verwendet wird, eine ausreichende Größe aufweist, wie in 3 beschrieben,
ist es unmöglich,
dass ein derartiges Problem auftritt.
-
Wenn
der Lichtstrahl a eingestellt ist, so dass er fast durch das Zentrum
des Sensormusters SH in der Anfangseinstellung zum Zeitpunkt des
Einschaltens der Energieversorgung verläuft, kann der Prozess in Schritt
S234 weggelassen werden.
-
Wenn
der Lichtstrahl s startet über
das Sensormuster SH zu verlaufen, dann gibt der A/D-Wandler 43 einen
Wert proportional zu der Leistung des Strahls a an die Hauptsteuereinheit 51.
Die Hauptsteuereinheit 51 speichert den Wert (vorzugsweise
den Durchschnittswert eines integralen Vielfachen der Anzahl an
Flächen des
Polygonspiegels 35) in dem Speicher 52 als die
optische Leistung Pa des Lichtstrahls a auf der fotoempfindlichen
Trommel 15 (S235) und schaltet den Laseroszillator 31a aus
(S236).
-
Als
nächstes
zwingt die Hauptsteuereinheit 51 den Laseroszillator 31b das
Licht auszusenden (S237) und steuert den Galvanospiegel 33b wie
für den
Laserstrahl a, wodurch der Lichtstrahl b veranlasst wird, über das
Sensormuster SH zu verlaufen (S238). In diesem Fall, wenn der Lichtstrahl
b eingestellt ist, so dass er durch fast das Zentrum des Sensormusters
SH in der Anfangseinstellung verläuft, kann ebenfalls der Prozess gemäß Schritt
S238 weggelassen werden.
-
Der
A/D-Wandler 43 gibt dann einen Wert proportional zu der
Leistung des Strahls b auf der fotoempfindlichen Trommel 15 an
die Hauptsteuereinheit 51. Die Hauptsteuereinheit 51 bestimmt
den Wert als optische Leistung Pb und vergleicht ihn mit der optischen
Leistung Pa des Lichtstrahls a auf der fotoempfindlichen Trommel 15,
der in dem Speicher 52 gespeichert ist (Schritt S239).
In dem Fall des Lichtstrahls b ist es wünschenswert, dass der Ausgangswert
des A/D-Wandlers 43 so oft wie möglich als ein integrales Vielfaches
der Anzahl an Flächen
des Polygonspiegels 35 genommen wird, und der Durchschnittswert
der Ausgangssignalwerte kann als Pb bestimmt werden.
-
Als
ein Ergebnis des Vergleichs der optischen Leistung Pa des Strahls
a mit der optischen Leistung Pb des Strahls b auf der fotoempfindlichen
Trommel 15, wenn die Differenz kleiner oder gleich einem
spezifischen Wert (ΔP)
(vorzugsweise „0") ist, gibt es kein
Problem bezüglich
der Bildqualität.
Wenn die Differenz größer als
der Wert ist, tritt ein Bildqualitätsproblem auf und eine Korrektur
ist notwendig.
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Als
ein Ergebnis des Vergleichs der optischen Leistung Pb mit der optischen
Leistung Pa, wenn Pb größer als
Pa ist, und wenn die Differenz zwischen diesen größer als ΔP ist (S240,
S241), ermöglicht
beispielsweise eine Reduzierung des Lichtaussendeleistungseinstellungswerts
für den
Lasertreiber 32b, dass die optische Leistung des Lichtstrahls
b auf der fotoempfindlichen Trommel 15 reduziert wird (S242).
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Umgekehrt,
als Ergebnis des Vergleichs der optischen Leistung Pb mit der optischen
Leistung Pa, wenn Pa größer als
Pb ist und die Differenz zwischen diesen größer als ΔP ist (S240, S241), ermöglicht die Erhöhung des
Lichtaussendeleistungseinstellungswerts für den Lasertreiber 32b eine
Erhöhung
der optischen Leistung des Lichtstrahls b auf der fotoempfindlichen
Trommel 15 (S243).
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Nach
einer Korrektur der optischen Leistung des Strahls b auf der fotoempfindlichen
Trommel 15, speichert die Hauptsteuereinheit 51 den
Lichtaussendeleistungseinstellungswert zu diesem Zeitpunkt in dem
Speicher 52 als Wert für
den Laseroszillator 31b. Dann wird die Steuerung zurück zu Schritt
S239 gegeben, die optische Leistung des Strahls b auf der fotoempfindlichen
Trommel 15 erneut erfasst, Pb mit Pa verglichen, und die
Korrektur wiederholt, bis die Differenz zwischen diesen gleich oder
kleiner ΔP
wird.
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In
dieser Weise kann die Differenz zwischen der Leistung des Strahls
a und die des Strahls b gleich oder kleiner als der spezifische
Wert (ΔP)
gemacht werden.
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In ähnlicher
Weise werden die Lichtstrahlen c und d in einer ähnlichen Art und Weise gemäß den Schritten
S245 bis S264 verarbeitet, wodurch es möglich wird, die Differenz in
der optischen Leistung zwischen den Lichtstrahlen a, b, c und d
auf der fotoempfindlichen Trommel 15 gleich oder kleiner
als den spezifischen Wert zu machen (ΔP).
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Obwohl
in dem Ausführungsbeispiel
der Lichtstrahl a als Referenz verwendet worden ist, kann der Lichtstrahl
b, c oder d als Referenz verwendet werden. Es ist wünschenswert,
dass der spezifische Wert (ΔP) auf
1 Prozent oder weniger der Referenz (der Wert von Pa) eingestellt
werden sollte.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine gemäß den Schritten S3 und S12
in 14 wird unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme,
wie in den 21 und 22 gezeigt,
beschrieben.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine ist gleich dem des ersten Ausführungsbeispiels,
mit der Ausnahme der Art und Weise der Bestimmung einer Referenz
für die
Steuerung der Leistung eines Lichtstrahls. In dem ersten Ausführungsbeispiel
wurde die Steuerungsreferenz für
die Lichtstrahlleistung basierend auf dem Lichtstrahl a bestimmt,
und die jeweiligen Lichtstrahlen wurden gezwungen, fast die gleiche
optische Leistung zu haben. Im Gegensatz dazu wird in dem zweiten
Ausführungsbeispiel
die Leistung jedes Lichtstrahls basierend auf einem vorbestimmten
Referenzwert Pref gesteuert. Der Referenzwert Pref ist ein vorbestimmter
Wert, der verhindert, dass ein Strahlleistungssignal in der Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 14 gesättigt wird,
und maximiert den dynamischen Bereich der Schaltung 40,
wie durch die Kurve B in den 7 oder 18 gezeigt.
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Die
Empfindlichkeit des Sensormusters SH wird vorher korrigiert, so
dass es gleich sein kann für
jede Bildbildungsvorrichtung. Die Empfindlichkeit des Sensormusters
SH wird vorher korrigiert, so dass sie gleich für jede Bildbildungsvorrichtung
sein kann. Dies erlaubt eine Steuerung der Leistung jedes Lichtstrahls
basierend auf einer absoluten Referenz. Beispielsweise ist die Empfindlichkeit
des Sensormusters SH im Voraus eingestellt (oder korrigiert), so
dass das Ausgangssignal des Verstärkers H einen Wert von 100H
haben kann, wenn ein Lichtstrahl mit einer optischen Leistung äquivalent
zu 100 μW über das
Sensormuster SH mit einer bestimmten Abtastgeschwindigkeit verläuft, einen
Wert von 200H für
einen Lichtstrahl mit einer optischen Leistung äquivalent zu 200 μW, und einen
Wert von 300H für
einen Lichtstrahl mit einer optischen Leistung äquivalent zu 300 μW. Der vorher
eingestellte Verstärkungsfaktor
des Verstärkers
H erlaubt die Verwendung des Sensormusters SH als ein Typ eines
Messinstruments. Ein derartiger Aufbau der Bildbildungsvorrichtung
verhindert eine optische Leistung von einer Vorrichtung zu einer
anderen, und ermöglicht
eine Steuerung der Lichtstrahlleistung auf der fotoempfindlichen
Trommel 15.
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Wie
oben beschrieben, mit dem Ausführungsbeispiel,
ermöglicht
die Verwendung der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 mit
dem oben genannten Sensormuster auf der gleichen Ebene oder auf
einer Verlängerung der
Oberfläche
der fotoempfindlichen Trommel 15 nicht nur die Steuerung
der Differenz in der Leistung zwischen dem jeweiligen Lichtstrahl
auf der fotoempfindlichen Trommel 15 auf einen bestimmten
Wert oder kleiner, sondern auch die Steuerung des absoluten Werts
der Strahlleistung.
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Darüber hinaus
wird eine gesteuerte Variable zur Steuerung der jeweiligen Lichtstrahlen,
so dass ihre relativen Positionen die optimalen Positionen einnehmen
können,
berechnet, indem die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 verwendet
wird. Gemäß der berechneten
gesteuerten Variablen werden die Galvanospiegel gesteuert, die die
relativen Positionen der individuellen Lichtstrahlen auf der Oberfläche der
fotoempfindlichen Trommel 15 ändern. Entsprechend erfordert
der Aufbau des optischen Systems weder eine bestimmte Genauigkeit noch
eine spezielle Einstellung. Darüber
hinaus, selbst wenn das optische System sich aufgrund von Umgebungsänderungen
oder aufgrund von Alterung geändert
hat, können
die Positionen der individuellen Lichtstrahlen auf der Oberfläche der
fotoempfindlichen Trommel 15 kontrolliert werden, so dass
sie konstant eine optimale Positionsbeziehung haben. Folglich kann
eine hohe Bildqualität
immer sichergestellt werden.
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Darüber hinaus
ist das Sensormuster SH zur Erfassung der Lichtstrahlleistung in
der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 ausreichend lang in
Nebenabtastrichtung, es ist nicht notwendig, den Lichtstrahl, der
auf die korrekte Abtastposition kontrolliert ist, zu einer anderen
Abtastposition zu bewegen (beispielsweise den Strahl auf das Sensormuster
SA oder SG zu bewegen), jedes Mal, wenn die Strahlleistung eingestellt
wird. Dies ermöglicht
eine Beschleunigung der Kopiergeschwindigkeit.
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Die
Lichtstrahlerfassungseinheit 38 mit mehr als einer Auflösung (beispielsweise
zwei Typen von Auflösung)
wird erklärt.
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14 zeigt
bildhaft den Aufbau der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 mit
zwei Typen von Auflösung und
der Richtung, in der die Lichtstrahlen abtasten. Die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 gemäß 14 unterscheidet
sich von der gemäß 3 dadurch,
dass die Sensormuster in 14 derart
bereitgestellt sind, dass sie den zwei Typen von Auflösung entsprechen,
wohingegen die Sensormuster gemäß 3 zur
Erfassung von Verlaufspositionen der Lichtstrahlen für nur eine
Auflösung
bereitgestellt sind. Die übrige
Konfiguration gemäß 14 ist
gleich der gemäß 3.
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Speziell
sind die Sensormuster SB1 bis SF1 Lichtstrahlverlaufspositionserfassungssensormuster
für eine
erste Auflösung
(beispielsweise 600dpi). Wie in
15 gezeigt,
haben sie die gleiche Form (den gleichen Bereich) und sind mit Abständen von
ungefähr
42,3 μm
(25,4 mm
600)
angeordnet. Wenn die Verlaufspositionen der Lichtstrahlen a bis
d derart gesteuert sind, dass jeder Strahl durch jeden Spalt G zwischen
benachbarten Sensormustern verlaufen kann, scannen die Lichtstrahlen
die Trommel
15 mit Abständen
von 42,3 μm.
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Spezieller
werden die Lichtstrahlen wie folgt gesteuert:
Der Lichtstrahl
a wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den
Sensormustern SB1 und SC1 verläuft.
Der
Lichtstrahl b wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen
den Sensormustern SC1 und SD1 verläuft.
Der Lichtstrahl c
wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den Sensormustern
SD1 und SE1 verläuft.
Der
Lichtstrahl d wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen
den Sensormustern SE1 und SF1 verläuft.
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Da
die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung erklärt worden ist, wird sie hier
nicht beschrieben.
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Darüber hinaus
sind die Sensormuster SB2 bis SF2 Lichtstrahlverlaufspositionserfassungssensormuster
für eine
zweite Auflösung
(beispielsweise 400dpi). Wie in
15 gezeigt,
haben sie die gleiche Form (des gleichen Bereichs) und sind mit
Abständen
von ungefähr
63,5 μm
(25,4 mm
400)
angeordnet. Wenn die Verlaufspositionen der Lichtstrahlen a bis
d gesteuert werden, so dass jeder Strahl durch jeden Spalt G zwischen
benachbarten Sensormustern verlaufen kann, scannen die Lichtstrahlen
die Trommel
15 mit Abständen von
63,5 μm.
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Spezieller
werden die Lichtstrahlen wie folgt gesteuert:
Der Lichtstrahl
a wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den
Sensormustern SB2 und SC2 verläuft.
Der
Lichtstrahl b wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen
den Sensormustern SC2 und SD2 verläuft.
Der Lichtstrahl c
wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den Sensormustern
SD2 und SE2 verläuft.
Der
Lichtstrahl d wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen
den Sensormustern SE2 und SF2 verläuft.
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Da
die Grundoperation der Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung gleich
ist, wie in dem Fall 600dpi, wird sie hier nicht erklärt.
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Die 16A und 16B zeigen
die Beziehung zwischen den Sensormustern SB1 bis SF1, SB2 bis SF2
und den Abtastpositionen der Lichtstrahlen a bis d, wenn die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 mit
einer Neigung zur Richtung installiert ist, in welcher die Lichtstrahlen
abtasten. 16A bezieht sich auf die erste
Auflösung
(600dpi) und die 16B bezieht sich auf die zweite
Auflösung
(400dpi). In den 16A und 16B ist
die Abtastrichtung jedes der Lichtstrahlen a bis d dargestellt,
als wären
sie bezüglich
der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 geneigt.
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Beispielsweise
wird angenommen, dass eine relative Neigung eines Sensormusters
zu einem Lichtstrahl 5 Grad beträgt.
Die erste Auflösung
ergibt Tabelle 1, wo der Abstand zwischen dem Lichtstrahl a und dem
Lichtstrahl b nur um ungefähr
0,5 μm abnimmt.
Die zweite Auflösung
ergibt Tabelle 2, wo der Abstand zwischen dem Lichtstrahl a und
dem Lichtstrahl b um nur ungefähr
0,7 μm abnimmt.
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-
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Wie
oben beschrieben, selbst wenn die Lichtstrahlverlaufspositionserfassungssensormuster
für mehr als
eine Auflösung
verwendet werden, ermöglicht
die Anordnung der Sensormuster linear in der Nebenabtastrichtung
der Lichtstrahlen den Aufbau einer Lichtstrahlerfassungseinheit 38 mit
einer ausreichenden Toleranz für
geneigte Installation, verglichen mit dem herkömmlichen Äquivalent, wie in 5B gezeigt.
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17 zeigt
ein Diagramm, das dabei hilft, die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung
zu erklären, wenn
die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 gemäß 14 verwendet
wird. 17 unterscheidet sich von 7 dadurch,
dass die Differenzverstärker
bereitgestellt sind, um den Sensormustern SB1 bis SF1, SB2 bis SF2
in dem Aufbau der Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 40 zu
entsprechen, und dass das Auflösungsänderungssignal
zu dem Sensorauswahlsignal hinzuaddiert wird. Der übrige Aufbau
ist grundsätzlich der
gleiche, wie der in 7, so dass eine Erklärung hier
weggelassen wird.
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In
der Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung verstärkt ein
Differenzverstärker 631 die Differenz
zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SB1 und SC1, ein
Differenzverstärker 641 verstärkt die
Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SC1 und
SD1, ein Differenzverstärker 651 verstärkt die
Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SD1 und
SE1, und ein Differenzverstärker 661 verstärkt die
Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SE1 und
SF1. Darüber
hinaus verstärkt
ein Differenzverstärker 632 die
Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster S82 und
SC2, ein Differenzverstärker 642 verstärkt die
Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SC2 und
SD2, ein Differenzverstärker 652 verstärkt die
Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SD2 und
SE2 und ein Differenzverstärker 662 verstärkt die
Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SE2 und
SF2.
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Die
Ausgangssignale der Verstärker 631, 641, 651, 661, 632, 642, 652, 662 werden
in die Auswahlschaltung (analoge Schaltung) 41 eingegeben.
In Antwort auf das Sensorauswahlsignal von der Hauptsteuereinheit
(CPU) 51 wählt
die Auswahlschaltung 41 ein Signal, das in den Integrator
einzugeben ist, aus.
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Speziell,
wenn die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung mit der ersten Auflösung (600dpi)
erfolgt, wählt
die Auswahlschaltung 41 einen der folgenden Differentialverstärker aus,
und die Verlaufspositionssteuerung des entsprechenden Lichtstrahls
wird durchgeführt:
Differenzverstärker 631:
Lichtstrahl a
Differenzverstärker 641: Lichtstrahl
b
Differenzverstärker 651:
Lichtstrahl c
Differenzverstärker 661: Lichtstrahl
d
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Wenn
die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung ähnlich durchgeführt wird
mit der zweiten Auflösung (400dpi),
wählt die
Auswahlschaltung 41 einen der folgenden Differenzverstärker, und
die Verlaufspositionssteuerung des entsprechenden Lichtstrahls wird
durchgeführt:
Differenzverstärker 632:
Lichtstrahl a
Differenzverstärker 642: Lichtstrahl
b
Differenzverstärker 652:
Lichtstrahl c
Differenzverstärker 662: Lichtstrahl
d
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18 zeigt
ein Flussdiagramm, das dabei hilft, den Betrieb der Druckereinheit 2 zum
Zeitpunkt des Einschaltens der Energieversorgung zu erklären, wenn
die Lichtstrahlerfassungsein heit 38 gemäß 14 verwendet
wird. Das Flussdiagramm gemäß 18 unterscheidet
sich von dem gemäß 14 dadurch,
dass ein Prozess in S17 oder eine Auflösungsauswahlroutine zwischen
dem Schritt S2 und dem Schritt S3 eingefügt ist. Da der Rest gleich
ist, wie gemäß 14,
erfolgt keine Erklärung.
In der Auflösungsauswahlroutine
(S17), wird die Anzahl des Polygonmotors 36 gemäß der ausgewählten Auflösung, die
Leistung des Lichtstrahls zum Zeitpunkt der Bildbildung, und die
Auswahlschaltung 41 gesetzt. Speziell erfolgt die Einstellung
folgendermaßen:
- Mit der ersten Auflösung
(600dpi),
die Anzahl der Umdrehungen des Polygonmotors 36:
REV1 (Abtastgeschwindigkeit: VS)
Leistung des Lichtstrahls
(Lichtaussendeleistung: POW1
Auswahlschaltung 41 (in
der Lichtstrahlpositionssteuerung): Differenzverstärker 631 (Lichtstrahl
a):
Differenzverstärker 641 (Lichtstrahl
b)
Differenzverstärker 651 (Lichtstrahl
c)
Differenzverstärker 661 (Lichtstrahl
d)
- Mit der zweiten Auflösung
(400dpi)
Anzahl der Umdrehungen des Polygonmotors 36:
REV2 (Abtastgeschwindigkeit: VS)
Leistung des Lichtstrahls
(Lichtaussendeleistung): POW2
Auswahlschaltung 41 (in
Lichtstrahlpositionssteuerung): Differenzverstärker 631 (Lichtstrahl
a):
Differenzverstärker 642 (Lichtstrahl
b)
Differenzverstärker 652 (Lichtstrahl
c)
Differenzverstärker 662 (Lichtstrahl
d)
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Wie
oben beschrieben, sind gemäß der vorliegenden
Erfindung Sensormuster in einer Lichtstrahlpositionserfassungseinheit
zum Erfassen der Positionen von Lichtstrahlen, die die Oberfläche der
fotoempfindlichen Trommel abtasten, linear in der Nebenabtastrichtung
der Lichtstrahlen in Abständen
entsprechend mehr als einer Auflösung
angeordnet. Dies ermöglicht
es, eine Lichtstrahlpositionserfassungseinheit mit ausreichender
Toleranz für
eine geneigte Installation zu bilden.
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Folglich
ermöglicht
die genaue Erfassung der Lichtstrahlabtastpositionen eine konstante
Steuerung der Lichtstrahlen auf ideale Positionen auf der Oberfläche der
fotoempfindlichen Trommel mit mehr als einer Auflösung. Dies
ermöglicht
immer die Sicherstellung einer hohen Bildqualität.
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Darüber hinaus,
nachdem die Leistung jedes Lichtstrahls, der die Oberfläche der
fotoempfindlichen Trommel abgetastet hat, erfasst worden ist, und
eine Leistungssteuerung derart durchgeführt worden ist, dass die erfassten
Werte in einem bestimmten Bereich liegen können, werden die Verlaufspositionssteuerung
der Lichtstrahlen auf der Oberfläche
der fotoempfindlichen Trommel und eine Synchronisierungssteuerung
in der Hauptabtastrichtung durchgeführt. Dies ermöglicht es,
dass die Lichtstrahlen im Wesentlichen auf ideale Positionen auf
der Oberfläche
der fotoempfindlichen Trommel gesteuert werden können. Dies sichert immer eine hohe
Bildqualität.
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Mit
anderen Worten, wenn mehr als ein Lichtstrahl verwendet wird, erfordert
der Aufbau des optischen Systems weder eine spezielle Genauigkeit
noch eine spezielle Einstellung. Selbst wenn das optische System sich
aufgrund von Umgebungsänderung
oder aufgrund von Alterung geändert
hat, können
die Positionen der individuellen Lichtstrahlen auf der Oberfläche der
fotoempfindlichen Trommel derart gesteuert werden, dass sie konstant
eine optimale Positionsbeziehung haben. Folglich ist es möglich, konstant
qualitativ hochwertige Bilder zu erhalten, ohne verschobene Punkte
in der Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung.
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Obwohl
in den Ausführungsbeispielen
der Fall, bei dem ein optisches Mehrstrahlsystem für eine digitale
Kopiermaschine verwendet worden ist, erklärt wurde, ist die vorliegende
Erfindung nicht darauf beschränkt.
Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung für eine digitale Kopiermaschine
verwendet werden, die ein optisches Einzellichtstrahlsystem verwendet
oder für
Bildbildungsvorrichtungen, beispielsweise Drucker, die andere als
digitale Kopiermaschinen sind.