DE2846066A1

DE2846066A1 - Lichtstrahlabtasteinrichtung

Info

Publication number: DE2846066A1
Application number: DE19782846066
Authority: DE
Inventors: Hideaki Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1977-10-24
Filing date: 1978-10-23
Publication date: 1979-04-26
Also published as: JPS6053855B2; DE2846066C2; US4214154A; JPS5460944A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtstrahlabtasteinrichtung, mit der eine Verzerrung bei einem mittels eines Lichtstrahls aufgezeichneten verhindert wird.

Bei Aufzeichnungsgeräten wie Laserstrahldruckern, Faksimiledrucken und dergleichen, bei welchen herkömmliche Lichtstrahlabtasteinrichtungen verwendet werden, wird der Drehwinkel der Abtasteinrichtung bzw. einer Ablenkvorrichtung im Hinblick auf ihren Antriebswirkungsgrad und die Erzielung eines schnellen Antriebs üblicherweise zeitlich sinusförmig mit einer vorbestimmten Frequenz verändert.

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Zum Vermeiden einer Verzerrung bei einem mittels eines Lichtstrahls aufgezeichneten Bild ist es auch notwendig, daß der maximale Drehwinkel der Ablenkvorrichtung bei allen

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Abtastlinien konstant ist. Dies wurde herkömmlich auf die nachstehend anhand der Fig. 1 erläuterte Weise erzielt; die Fig. 1 zeigt schematisch einen Sinusoszillator 1, der ein Signal einer Schwingfrequenz der Ablenkvorrichtung erzeugt und der durch einen bekannten Oszillator wie einen LC-Oszillator, einen RC-Oszillator, einen Quarz-Oszillator oder einen Generator mit Frequenzsynthese gebildet ist, eine automatische Regelschaltung 2, die beispielsweise ein Dämpfungsglied mit einer Kombination aus einer Lampe und einer CdS-Fotozelle oder ein Dämpfungsglied mit einem Feldeffekttransistor aufweist, einen Leistungsverstärker - 3, eine Ablenk-Antriebsvorrichtung 5 mit einem Eingangsanschluß 4, einen Spiegel 6 zum Reflektieren des Lichtstrahls und einen Anschluß 7 zur Abgabe einer Information über den Drehwinkel der Ablenkvorrichtung.

Das Ausgangssignal des Sinusoszillators 1 läuft über die Regelschaltung 2, wird durch den Leistungsverstärker 3 verstärkt und betreibt über den Eingangsanschluß 4 die Ablenk-Antriebsvorrichtung 5. In der Antriebsvorrichtung 5 ist koaxial zu einer Drehwelle des Spiegels 6 ein Generator angebracht, der aus einer Spule und einem Magnetkreis gebildet ist und der eine der Drehwinkelgeschwindigkeit des Spiegels 6 entsprechende Spannung erzeugt, die über den Ausgangsanschluß 7 an die Regelschaltung 2 angelegt wird. Die Regelschaltung 2 bewirkt eine Verringerung oder Steigerung ihres Ausgangssignals jeweils dann, wenn der Drehwinkel des Spiegels 6 übermäßig groß bzw. klein ist; dadurch wird der Drehwinkel der Ablenkvorrichtung konstant gehalten. Bei diesem Verfahren enthält jedoch aufgrund der Anwendung des Generatorprinzips zur Messung des Drehausmaßes, nach welchem die Ausgangsspannung V des Generators mit dem Magnetfluß 0 in der Spule den Zusammenhang gemäß der Gleichung

V d0/dt (1)

hat, die Ausgangsspannung V die Information über die Dreh-

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winkelgeschwindigkeit des Spiegels 6, aber keine Information über den Drehwinkel des Spiegels. Ferner kann die Stabilität der an der Spule induzierten Spannung kaum gewährleistet werden, da Änderungen des Magnetflusses des Magneten des Generators oder der Lage des Magneten in Bezug auf die Spule möglich sind, wobei diese Änderungen zeit- oder temperaturabhängig sind. Das vorstehend erläuterte herkömmliche Verfahren ist folglich zum Einhalten eines genauen Drehwinkels unzureichend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtstrahlabtasteinrichtung zu schaffen, bei der die Verzerrung eines mittels eines Lichtstrahls aufgezeichneten Bilds verhindert ist.

Dabei soll bei der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung der maximale Drehwinkel einer Ablenkvorrichtung konstant gehalten werden, die eine Abtastbewegung des Lichtstrahls herbeiführt.

Ferner soll bei der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung mit Hilfe eines Strahlermittlungssignals die Lage für den Beginn einer Informationsaufzeichnung festgelegt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Blockdarstellung

eines Beispiels einer herkömmlichen Lichtstrahlabtasteinrichtung.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Lichtstrahl-

abtasteinrichtung.

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Fig. 3 ist ein Schaltbild einer in Fig. 2 gezeigten Steuerschaltung.

Fig. 4 zeigt Zeitdiagramrae unterschiedlicher Signa-Ie, die an Punkten der in Fig. 2 und 3 ge

zeigten Einrichtung auftreten.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Licht-Strahlabtasteinrichtung.

Die Lichtstrahlabtasteinrichtung ist eine Einrichtung zum Abtasten mittels eines Lichtstrahls, der von einem Lichtstrahlgenerator wie beispielsweise einem Laser erzeugt ist; die Einrichtung weist als Merkmal mindestens eine Lichtstrahldetektorvorrichtung auf, die an einer Abtastlinie oder -zeile des Lichtstrahls angebracht ist, um so im Ansprechen auf das Ausgangssignal der Detektorvorrichtung eine Abtast- bzw. Ablenkvorrichtung zu steuern.

Nachstehend wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Lichtstrahlabtasteinrichtung erläutert. Die Fig. 2 zeigt einen Sinusoszillator 8, eine Regelschaltung 9, einen Leistungsverstärker 10, eine Antriebseinrichtung 11 für die Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung, einen Spiegel 12 (der Ablenkvorrichtung) , einen Lichtstrahlengenerator bzw. eine Lichtstrahlenquelle (Lichtstrahlerzeugungsvorrichtung) 13 wie einen Halbleiterlaser, einen Lichtstrahl 14 und eine fotoempfindliche Trommel 15, auf der eine Bildaufzeichnung mittels des Lichtstrahls 14 vorgenommen wird; in der Fig. 2 sind ferner PO ein annähernd mittlerer Ort der Trommel 15 bzw. eine annähernd mittlere Lage an der Trommel 15, P1 und P2 Extremorte, an denen der von der Lichtstrahlquelle 13 abgegebene Lichtstrahl 14 bei maximalem Drehwinkel des Spiegels 12 die Oberfläche der Trommel 15 tref-

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fen würde, wobei der Lichtstrahl 14 den Abstand bzw. die Länge zwischen den Orten P1 und P 2 abtasten bzw. überstreichen kann, P3 einen Ort, der die auf die Troininel 15 projizierte Lage einer Lichtstrahldetektorvorrichtung 16 darstellt, und P4 und P5 Randlagen oder Randorte der Bildaufzeichnung auf der Trommel 15; ferner zeigt die Fig. 2 eine erste Steuervorrichtung bzw. Steuerschaltung 17, die das Ausgangssignal der Lichtstrahldetektorvorrichtung 16 so verarbeitet, daß sie ein Signal zur Steuerung der Regelschaltung 9 sowie ein (nachstehend als "Strahlerfassungssignal" bezeichnetes) Impulssignal erzeugt, welches angibt, daß nach einer vorbestimmten Zeit der Lichtstrahl 14 an dem Aufzeichnungsbeginn-Randort P4 eintreffen wird; weiterhin zeigt die Fig. 2 einen Ausgangsanschluß 18 zur Abgäbe des Strahlerfassungssignals an ein externes Gerät wie beispielsweise einen Rechner.

Das Ausgangssignal des Sinusoszillators 8 betreibt über die Regelschaltung 9 und den Leistungsverstärker 10 die Ablenk-Antriebseinrichtung 11. Der von der Lichtstrahlquelle 13 abgegebene Lichtstrahl 14 wird mittels des Spiegels 12 reflektiert und ändert seine Richtung entsprechend der Drehung des Spiegels 12. Die Lichtstrahl-Detektorvorrichtung 16 erzeugt ein Impulssignal, wenn der Lichtstrahl 14 den Ort P3 durchläuft. Das Impulssignal wird mittels der ersten Steuervorrichtung bzw. Steuerschaltung 17 verarbeitet, die ein Signal zur Steuerung der Regelschaltung 9 abgibt. Ferner wird das aus dem Ausgangsanschluß 18 abgegebene Strahlerfassungssignal über das externe Gerät 19 (als zweite Steuervorrichtung) zur Steuerung der Modulation des von der Lichtstrahlquelle 13 abgegebenen Lichtstrahls 14 verwendet, um dadurch die Bildaufzeichnung von dem Randort P4 an einzuleiten.

Nachstehend wird das Hauptmerkmal der Abtasteinrichtung ausführlich erläutert, gemäß dem eine genaue

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Steuerung des Drehwinkels aufgrund eines Signals aus der Lichtstrahl-Detektorvorrichtung 16 erzielt wird.

Die Fig. 3, die ein Beispiel der Steuerschaltung darstellt, zeigt einen Eingangsanschluß 31 der Steuerschaltung 17, UND-Glieder 32, 34 und 36, monostabile Kippstufen 33 und 35, ein Tiefpaßfilter 37 aus einem Widerstand 38 und einem Kondensator 39, einen Strahlerfassungssignal-Ausgangsanschluß 40 und einen Regelschaltungs-Steuersignal-Ausgangsanschluß 41. Die Fig. 4 zeigt Zeitdiagramme, die Signalkurvenformen darstellen, welche an unterschiedlichen Punkten in der Einrichtung nach Fig. 2 und 3 auftreten; in Fig. 4 stellt bei allen Diagrammen die Abszisse die Zeit dar, während die Ordinate im Diagramm 4-a den Drehwinkel θ des Spiegels 12 und in den Diagrammen 4-b bis 4-i den Spannungspegel darstellt. In dem Diagramm 4-a entsprechen Winkel Θ1, Θ2, Θ3, Θ4 und Θ5 jeweils den Orten P1, P2, P3, P4 bzw. P5 an der Trommel 15. In normalem Zustand dreht der Spiegel 12 zwischen den Winkeln Θ1 und Θ2 entsprechend der Licht-Strahlabtastung der Linie von P1 bis P2 an der Trommel 15, wobei der Lichtstrahl mittels der Detektorvorrichtung 16 bei dem Winkel Θ3 erfaßt wird und die Bildaufzeichnung während der Drehung in einer Richtung zwischen den Winkeln Θ4 und Θ5 erfolgt. D.h., während eines Dreh- bzw. Schwenk-Zyklus T wird nur eine Zeitdauer T1 für die Aufzeichnung verwendet. Während der Drehung des Spiegels 12 in Gegenrichtung zur Aufzeichnungs-Richtung erfaßt die Detektorvorrichtung 15 den Lichtstrahl 14 bei dessen Durchlauf durch den Ort P3 und führt dem Eingangsanschluß 31 einen Impuls A zu. Nach Ablauf einer Zeitdauer't durchläuft der Lichtstrahl 14 erneut den Ort P3 und wird mittels der Detektorvorrichtung 16 zum Anlegen eines Impulses B an den Eingangsanschluß 31 erfaßt, wie es in dem Diagramm 4-b gezeigt ist. Die monostabile Kippstufe 33 wird geschaltet, wenn das Ausgangssignal des UND-Glieds 32 gemäß der Dar-

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stellung bei 4-c auf niedrigen Pegel wechselt, d.h., wenn der Impuls A eingegeben wird, und erzeugt an seinem Ausgangsanschluß Q1 Impulse mit einer Dauer TM1. Die Ausgangssignale an den Ausgangsanschlüssen Q1 und Q1 der Kippstufe 33 sind jeweils in den Diagrammen 4-d und 4-e gezeigt. Das Signal nach 4-e ist ein Inversionssignal des Signals nach 4-d; das Ausgangssignal gemäß 4-d aus dem Ausgangsanschluß Qi und das Ausgangssignal gemäß 4-b werden, dem UND-Glied 34 zugeführt, dessen Ausgangs signal in dein Diagramm 4-f dargestellt ist. Das Ausgangssignal gemäß 4-f wird der monostabilen Kippstufe 35 zugeführt, die somit getriggert bzw. geschaltet wird, wenn das Signal gemäß 4-f auf niedrigen Pegel wechselt, d.h., wenn der Impuls B eingegeben wird; damit erzeugt die Kippstufe an ihrem Ausgangsanschluß Q2 Impulssignale mit einer Dauer von TM2. Die Ausgangssignale der Ausgangsanschlüsse Q2 und Q2 der Kippstufe 35 sind jeweils im Diagramm 4-g bzw. 4-h gezeigt; das Signal gemäß 4-g wird als Strahlerfassungssignal am Ausgangsanschluß 40 ausgegeben und in eine (nicht gezeigte) AufzeichnungsSteuerschaltung eingegeben, welche ihrerseits nach einer Zeitdauer T2 ein Aufzeichnungsstartsignal abgibt. Andererseits wird das Ausgangssignal gemäß 4—h zusammen mit dem Ausgangssignal gemäß 4-d aus dem Ausgangsanschluß Q1 der monostabilen Kippstufe 33 dem UND-Glied 36 zugeführt, welches seinerseits ein Ausgangssignal gemäß 4-i abgibt. Das Signal gemäß 4-d nimmt hohen Pegel zu einem Zeitpunkt t11 an, an welchem der Impuls A in den Eingangsanschluß 31 eingegeben wird, während das Signal gemäß 4-h im Ansprechen auf den in den Eingangsanschluß 31 eingegebenen Impuls B zu einem Zeitpunkt t12 niedrigen Pegel annimmt. Das Signal gemäß 4-i wird folglich zum Zeitpunkt t11 auf hohen Pegel und zum Zeitpunkt t12 auf niedrigen Pegel umgesetzt, so daß es nur während der Dauer 'Z^ auf hohem Pegel verbleibt. Die aus den Signalen gemäß 4-i gebildete Impulsfolge kann daher als eine Art impulsmoduliertes Signal angesehen werden, bei dem die Wiederkehr-

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periode bzw. der WiederkehrZyklus T konstant bleibt, die Impulsdauer f sich jedoch entsprechend einer Änderung des maximalen Drehwinkels der Ablenkvorrichtung ändert. Damit das Signal gemäß 4-i aus deraritgen Impulsen zusammengesetzt werden kann, sollten zwischen den Größen TM1 , ΤΜ2, ?T und T die folgenden Beziehungen bestehen:

0 <-£ -C TM1 ■< TM2 + ¹K < T (2)

da die Dauer TM1 langer als die Dauer ti sein muß, um das Triggern bzw. Schalten der Kippstufe 33 mittels des Impulses B zu unterbinden, die Dauer TM2 langer als die Dauer TM1 - l" sein muß, um zu verhindern, daß das Signal gemäß 4-f, das zum Zeitpunkt t13 niedrigen Pegel annimmt, die Kippstufe 35 schaltet, und die Dauer TM2 + ^r kürzer als die Dauer T gewählt werden muß, um eine Störung bei der Verarbeitung der Impulse A und B bei dem nachfolgenden Zyklus zu vermeiden.

Da die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters 37 ausreichend länger als die Zyklusdauer T gewählt wird,wird das SignaJ gemäß 4-i durch das Filter geglättet und über den AusgangssanSchluß 41 zur Steuerung der Regelschaltung 9 abgegeben. Falls sich beispielsweise der Drehwinkel des Spiegels 12 gemäß der Darstellung durch die gestrichelte Linie bei 4-a ändert, ändert sich die Impulsdauer des Signals gemäß 4-i von ~ auf einen größeren Wert "^ , so daß die durch das Tiefpaßfilter 37 geglättete und der Regelschaltung 9 zugeführte Spannung höher als normal wird, wobei die Regelschaltung die Spannungsänderung in der Weise erfaßt, daß sie die Schwingamplitude .des Spiegels verringert. Auf die vorstehend beschriebene Weise ist es bei der Abtasteinrichtung möglich, den maximalen Drehwinkel des Spiegels im wesentlichen konstant zu halten und das Informations-AufZeichnungsstartsignal zu steuern.

In der Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel

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der Abtasteinrichtung gezeigt, wobei die Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen tragen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in der Ablenkvorrichtung ein dem anhand der Fig. 1 beschriebenen Generator gleichartiger Generator eingegliedert, wobei das Lageverhältnis zwischen Magnet und Spule des Generators so eingestellt ist, daß das Ausgangssignal des Generators gleichphasig mit demjenigen der Ablenkvorrichtungs-Antriebsschaltung ist. Ferner ist gemäß der Darstellung in Fig. 5 das Ausgangssignal des in der Antriebseinrichtung 11 angebrachten (nicht gezeigten) Generators über einen Ausgangsanschluß 11b zu der Regelschaltung 9 rückgekoppelt. Auf diese Weise wird eine Selbstschwingung in einer Schleife aus der Regelschaltung 9, dem Leistungsverstärker 10, der Antriebseinrichtung 11 und dem Generator erzeugt, so daß ohne Verwendung einer weiteren Sinusoszillatorschaltung die Wirkung erzielt werden kann, wie sie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert wurde.

Wie im Vorstehenden ausführlich erläutert ist, ermöglicht es die Lichtstrahlabtasteinrichtung, den maximalen Drehwinkel der Ablenkvorrichtung im wesentlichen konstant zu halten und zugleich im Ansprechen auf das Strahlerfassungssignal den Informationsaufzeichnungs-Anfangsort festzulegen.

Mit der Erfindung ist eine Lichtstrahlabtasteinrichtung zur Abtastung mit einem Lichtstrahl aus einer Lichtstrahlerzeugungseinheit wie einem Laser geschaffen, die mit mindestens einem Lichtstrahldetektor an einer Abtastungslinie des Lichtstrahls ausgestattet ist, um so die Ankunft des Lichtstrahls zu erfassen, der mittels einer Ablenkvorrichtung in Abtast-Bewegung gehalten ist. Das Ausgangssignal erregt bzw. schaltet eine erste Steuerschaltung zur Steuerung der Ablenkvorrichtung, wodurch der maximale

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Drehwinkel der Ablenkvorrichtung auf einem annähernd konstanten Wert gehalten wird. Ein von der ersten Steuerschaltung abgegebenes Strahlerfassungssignal wird zur Festlegung des Startorts der Bildaufzeichnung verwendet.

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Claims

Patentansprüche

1 Λ Lichtstrahlabtasteinrichtung, gekennzeichnet durch eine Lichtstrahlerζeugungsvorrichtung (13) zur Erzeugung eines Lichtstrahls (10), eine Ablenkvorrichtung (11, 12) zum Ablenken der Richtung des von der Lichtstrahlerzeugungsvorrichtung abgegebenen Lichtstrahls, mindestens eine Lichtstrahldetektorvorrichtung (16), die auf einer durch die mittels der Ablenkvorrichtung herbeigeführte Lichtstrahlabtastung gebildeten Abtastlinie angebracht ist, und eine erste Steuervorrichtung (17), die entsprechend einem Ausgangssignal der Lichtstrahldetektorvorrichtung die Abtastungslänge mittels des Lichtstrahls steuert.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuervorrichtung (17) den maximalen Drehwinkel der Ablenkvorrichtung (11, 12) auf einen im wesentlichen konstanten Wert steuert.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Steuervorrichtung (19), die entsprechend einem

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Ausgangssignal der ersten Steuervorrichtung (17) die Anfangslage bei einer Bildaufzeichnung steuert.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die erste Steuervorrichtung (17) den maximalen Drehwinkel der Ablenkvorrichtung (11, 12) auf einen im wesentlichen konstanten Wert steuert und die zweite Steuervorrichtung (19) die Modulation des Lichtstrahls (14) steuert.
5. Lichtstrahlabtasteinrichtung, gekennzeichnet durch eine Ablenkvorrichtung (11, 12) zum periodischen Ändern der Richtung eines Lichtstrahls (14), mindestens eine Lichtstrahldetektorvorrichtung (16), die auf einer durch Ablenkung des Lichtstrahls mittels der Ablenkvorrichtung gebildeten Abtastlinie angebracht ist, und eine erste Steuervorrichtung (17), die entsprechend einem Zeitintervall zwischen zwei von der Lichtstrahldetektorvorrichtung erzeugten Signalen den Drehwinkel der Ablenkvorrichtung steuert.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuervorrichtung (17) in der Weise steuert, daß das Zeitintervall zwischen den beiden Signalen umgekehrt proportional zum Drehwinkel der Ablenkvorrichtung (11, 12) ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zweite Steuervorrichtung (19), die entsprechend einem Ausgangssignal der ersten Steuervorrichtung (17) die Anfangslage bei einer Bildaufzeichnung steuert.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuervorrichtung (17) in der Weise steuert, daß das Zeitintervall zwischen den beiden Signalen

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umgekehrt proportional zu dem Drehwinkel der Ablenkvorrichtung (11, 12) ist, und die zweite Steuervorrichtung (19) die Modulation des Lichtstrahls (14) steuert.
9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung (11, 12) einen Spiegel (12) aufweist, der den Lichtstrahl (14) reflektiert.

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