DE60130694T2

DE60130694T2 - Optische Abtastvorrichtung und Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE60130694T2
Application number: DE60130694T
Authority: DE
Inventors: Manabu Ohta-ku Kato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2021-01-26
Also published as: US6816293B2; DE60130694D1; US6643043B2; US20010035943A1; EP1122579B1; EP1122579A2; US20030202230A1; EP1122579A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung und ein Bilderzeugungsgerät, insbesondere betrifft sie ein kompaktes Bilderzeugungsgerät, welches sich für einen hochauflösenden Druck durch beispielsweise einen elektrophotographischen Farbprozess eignet, beispielsweise in Form eines Laserdruckers (LBP) oder eines digitalen Farbkopiergeräts, in welchem eine durch Wellenlängenschwankung einer Lichtquelleneinrichtung hervorgerufene Schwankung der Bildlage, eine durch Umwelteinflüsse hervorgerufene Aberrationsschwankung und dergleichen in jeder optischen Abtastvorrichtung kompensiert werden mit Hilfe einer Kompensationseinrichtung in einem Farb-Bilderzeugungsgerät, welches mehrere optische Abtastvorrichtungen enthält, um dadurch eine Abweichung der Bildlage insbesondere in Hauptabtastrichtung zu unterdrücken, eine Farb-Fehlausrichtung zu verringern, und eine Bilddichte-Ungleichmäßigkeit mit geringem Kostenaufwand und einer einfachen baulichen Ausgestaltung zu vermindern.
Einschlägiger Stand der Technik
Üblicherweise wird in einer optischen Abtastvorrichtung, die in einem Bilderzeugungsgerät wie beispielsweise einem Laserdrucker oder einem digitalen Kopiergerät verwendet wird, ein von einer Lichtquelleneinrichtung abhängig von einem Bildsignal emittiertes und moduliertes Lichtbündel periodisch mit Hilfe eines optischen Ablenkers abgelenkt, der beispielsweise aus einem drehenden mehrflächigen Spiegel (Polygonspiegel) gebildet wird, um von einer Abbildungsoptik (einem optischen Abtastsystem) mit fθ-Charakteristik auf der Oberfläche eines photoempfindlichen Aufzeichnungsmediums (einer photoempfindlichen Trommel) zu einem Fleck gebündelt zu werden. Diese Fläche wird zur Aufzeichnung eines Bilds optisch abgetastet.
24 ist eine schematische Ansicht des Hauptteils einer herkömmlichen optischen Abtastvorrichtung.
In 24 wird ein von einer Lichtquelleneinrichtung 91 emittiertes, divergentes Lichtbündel mit Hilfe einer Kollimatorlinse 92 zu einem nahezu kollimierten Lichtbündel umgewandelt. Das Lichtbündel wird von einer Blende 93 begrenzt und tritt in eine Zylinderlinse 94 ein, die ausschließlich in der Nebenabtastrichtung eine vorbestimmte Brechkraft besitzt. Von dem nahezu kollimierten Lichtbündel, welches in die Zylinderlinse 94 eintritt, treten Lichtkomponenten in der Hauptabtastebene direkt als nahezu kollimiertes Lichtbündel aus. In der Nebenabtastebene werden Lichtkomponenten zur Bildung eines nahezu linienförmigen Bilds auf einer Ablenkfläche (Reflexionsfläche) 95a eines durch einen drehenden mehrflächigen Spiegel (Polygonspiegel) gebildeten optischen Ablenkers 95 gebündelt.
Das von der Ablenkfläche 95a des optischen Ablenkers 95 abgelenkte und reflektierte Lichtbündel wird über eine Abbildungsoptik (fθ-Linse) 96 mit fθ-Charakteristik auf eine als abzutastende Fläche fungierende photoempfindliche Trommeloberfläche 98 geleitet. Durch Drehen des optischen Ablenkers 95 in Pfeilrichtung A tastet das Lichtbündel die photoempfindliche Trommeloberfläche 98 in Pfeilrichtung B ab, um Bildinformation aufzuzeichnen.
25 ist eine schematische Ansicht, welche den Hauptteil eines herkömmlichen Farbbilderzeugungsgeräts zeigt. In 25 verwendet das Farbbilderzeugungsgerät gleichzeitig eine Mehrzahl optischer Abtastvorrichtungen 111 bis 114 ähnlich der oben beschriebenen Vorrichtung, um Teile einer Bildinformation einzelner Farben auf zugehörige photoempfindliche Trommeln 121 bis 124 aufzuzeichnen und dadurch ein Farbbild zu erzeugen. In diesem Farbbilderzeugungsgerät ist es wichtig, nicht nur eine Bildlagen-Abweichung zu vermindern, die sich durch Jitter einer einzelnen Farbe darstellt, sondern auch Abtastlinien-Abweichungen (im folgenden als „Fehlausrichtung" bezeichnet) zwischen einzelnen Farben zu verringern und Bilddichte-Ungleichmäßigkeiten zwischen Farben zu reduzieren, um mehrere Abtastzeilen miteinander zum Fluchten zu bringen und ein Bild zu erzeugen. Zu diesem Zweck muss die optische Abtastvorrichtung folgende Bedingungen erfüllen:

(1) Die Abbildungsstellen-Schwankung (Fleckstellen-Schwankung) in der Hauptabtastrichtung wird einhergehend mit der Wellenlängenschwankung eines von einem als Lichtquelle fungierenden Halbleiterlaser emittierten Strahlbündels (im folgenden einfach als „Wellenlängenfluktuation des Halbleiterlasers" bezeichnet) kompensiert.
(2) Eine Fokusschwankung in der Nebenabtastrichtung wird einhergehend mit Schwankungen der Umgebung, beispielsweise in Form einer maßgeblichen Temperaturerhöhung, kompensiert (eine Fokusschwankung in der Hauptabtastrichtung ist an sich gering und stellt in zahlreichen Fällen kein Problem dar).
(3) Eine Abbildungsstellen-Schwankung in der Hauptabtastrichtung in Verbindung mit Schwankungen der Umgebungsverhältnisse, beispielsweise einer Temperaturerhöhung, ist gering.
(4) Eine Abbildungsstellen-Abweichung in der Hauptabtastrichtung, hervorgerufen durch eine Wellenlängenschwankung (nicht begleitet von einer Schwankung in den Umgebungsbedingungen) ist gering.

Das Bilderzeugungsgerät erfordert nicht nur eine stabile optische Leistungsfähigkeit in einer optischen Abtastvorrichtung (einer einzelnen Farbe), sondern außerdem eine Ausgestaltung, die eine Fehlausrichtung oder eine Farbungleichmäßigkeit zwischen den Farben auch dann verhindern kann, wenn die Lichtquellen-Wellenlänge (die Wellenlänge eines von der Lichtquelle emittierten Lichtbündels), eine Anfangswellenlänge oder eine Einsatzumgebung (insbesondere Umgebungstemperatur) der optischen Abtastvorrichtung Schwankungen unterworfen sind, oder auch nur dann, wenn die Lichtquellen-Wellenlängen, die Anfangswellenlängen oder die Einsatzumgebungen mehrerer optischer Abtastvorrichtungen voneinander abweichen.
Wenn außerdem ein solches Farbbilderzeugungsgerät von einer Lichtquelle Gebrauch macht, die mehrere Lichtemissionsbereiche aufweist, repräsentiert durch Mehrstrahllaser (zum Beispiel Mehrfach-Halbleiterlaser), kommt es zu Jitter aufgrund mehrerer Lichtbündel (Abtastintervall-Schwankung in Hauptabtastrichtung auf der photoempfindlichen Trommeloberfläche), bedingt durch den Wellenlängenunterschied zwischen den Lichtemissionsbereichen, was die Bildqualität deutlich verschlechtert. Um dies zu vermeiden, werden (1) das Kompensieren der Fleckpositionsabweichung und (4) die Kompensation einer Fleck-Abbildungspositions-Abweichung ohne gleichzeitige Schwankung der Umgebungsbedingungen von größerer Bedeutung.
Eine solche optische Abtastvorrichtung macht üblicherweise Gebrauch von Glaslinsen oder einem Glasspiegel, die kaum Kennlinienschwankungen unterworfen sind, welche auf Schwankungen in den Umgebungsbedingungen zurückzuführen wären. Allerdings verbleibt eine Aberrations-Schwankung aufgrund der Wellenlängenfluktuation eines Halbleiterlasers, wobei eine weitgehende Aberrations-Korrektur durch eine asphärische Fläche nicht vorgenommen werden kann und die Kosten beträchtlich sind. Folglich entstand ein Bedarf an einer Kompensation einer Wellenlängenschwankung, an Schwankungen der Umgebungsbedingungen oder dergleichen bei einer optischen Abtastvorrichtung, die von Kunststoffen Gebrauch macht.
Die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 3-231 218 zeigt eine optische Abtastvorrichtung, bei der eine Abtastoptik gebildet wird durch eine sphärische Glaslinse und eine torische Kunststofflinse. In dieser Druckschrift beträgt eine Abbildungspositions-Abweichung in der Hauptabtastrichtung, die durch eine Wellenlängenschwankung von 5 nm hervorgerufen wird, 64,6 μm, und eine Fokusabweichung in der Nebenabtastrichtung bei einer um 25°C erhöhten Temperatur beträgt +1,7 mm. Beispielsweise erleidet ein Farbbilderzeugungsgerät, welches von mehreren derartigen optischen Abtastvorrichtungen Gebrauch macht, an einer Fehlausrichtung oder Bildungleichmäßigkeit zwischen den einzelnen Farben.
Die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 7-128603 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Glaslinse und ein Glas-Zylinderspiegel als Abtastoptik einer optischen Abtastvorrichtung in einem Farbbilderzeugungsgerät verwendet werden. In dieser Druckschrift bestehen sämtliche optischen Abtastsysteme aus Glas. Eine durch die Wellenlängenschwankung eines Halbleiterlasers hervorgerufene Aberrationsschwankung bleibt bestehen. Die Aberrationskorrektur mit Hilfe einer asphärischen Fläche ist nicht möglich, so dass der optische Weg lang ist. Darüber hinaus sind die Kosten hoch.
Die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 10-232347 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Abtastoptik durch zwei torische Linsen gebildet wird. In dieser Druckschrift bestehen sämtliche optischen Abtastsysteme aus Kunststoff, was vorteilhaft ist für die Korrektur der Aberration. Allerdings nimmt die Laserwellenlänge bei höherer Temperatur zu. Wenn der Brechungsindex der Abtastoptik abnimmt, schwankt die Laserwellenlänge in einer Richtung, in der die Brennweite der Abtastlinse größer wird. Im Ergebnis kommt es zu einer starken Abweichung der Abbildungsposition in der Hauptabtastrichtung.
Die EP 0 827 004 zeigt ein Beispiel, bei dem die optische Abtastvorrichtung ein optisches System aus Kunststoffmaterial enthält und außerdem einen Brechungsteil und einen Beugungsteil aufweist, wobei Änderungen der Fokuslage in der Hauptabtastrichtung aufgrund einer Temperaturänderung korrigiert werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer kompakten optischen Abtastvorrichtung und eines Farbbilderzeugungsgerätes, welche sich für einen hochauflösenden Druck eignen, wobei eine Abbildungspositions-Schwankung aufgrund der Wellenlängenfluktuation einer Lichtquelleneinrichtung, eine Aberrationsschwankung bei Änderungen der Umgebungseinflüsse und dergleichen in jeder optischen Abtastvorrichtung kompensiert werden mit Hilfe einer Kompensationseinrichtung (eines dritten optischen Elements) in einem Farbbilderzeugungsgerät mit mehreren optischen Abtastvorrichtungen, um dadurch eine Abbildungspositionsabweichung insbesondere in der Hauptabtastrichtung zu unterdrücken, und eine Farbfehlausrichtung sowie eine Bilddichten-Ungleichmäßigkeit bei geringem Kostenaufwand und einem einfachen Aufbau zu reduzieren.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer optischen Abtastvorrichtung und eines Farbbilderzeugungsgeräts, welche sich für einen hochauflösenden Druck eignen, wobei eine Aberrationsschwankung, einhergehend mit einer Schwankung der Umgebungsbedingungen jeder optischen Abtastvorrichtung, sowie eine Aberrationsschwankung ohne gleichzeitige Schwankung der Umgebungsbedingungen in einem Farbbilderzeugungsgerät mit mehreren optischen Abtastvorrichtungen unterdrückt werden, um dadurch die Farbfehlausrichtung und die Bilddichte-Ungleichmäßigkeit bei geringem Kostenaufwand mit einer einfachen Anordnung zu reduzieren.
Erreicht werden diese Ziele durch eine optische Abtastvorrichtung nach dem Anspruch 1 und durch ein Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 7 und 8. Die übrigen Ansprüche beziehen sich auf Weiterentwicklungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht des Hauptteils eines Farbbilderzeugungsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine schematische Ansicht des Hauptteils einer optischen Abtastvorrichtung nach 1 und eines dazugehörigen Bildträgers;
3 ist eine Schnittansicht des Hauptteils eines in 2 gezeigten optischen Systems in der Hauptabtastrichtung;
4 ist eine graphische Darstellung einer Abbildungspositions-Schwankung in der Hauptabtastrichtung, hervorgerufen durch eine Wellenlängenschwankung bei der ersten Ausführungsform der Erfindung;
5 ist eine graphische Darstellung einer Abbildungspositions-Schwankung in der Hauptabtastrichtung, hervorgerufen durch eine Wellenlängenschwankung bei der ersten Ausführungsform der Erfindung;
6 ist eine Schnittansicht des Hauptteils des optischen Systems der optischen Abtastvorrichtung, die ein Farbbilderzeugungsgerät bildet, betrachtet in der Hauptabtastrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
7 ist eine graphische Darstellung einer Abbildungspositions-Schwankung in Hauptabtastrichtung, hervorgerufen durch eine Wellenlängenschwankung bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
8 ist eine graphische Darstellung einer Abbildungspositions-Schwankung in der Hauptabtastrichtung, hervorgerufen durch eine Wellenlängenschwankung bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
9 ist eine Schnittansicht des Hauptteils des optischen Systems einer ein Farbbilderzeugungsgerät bildenden optischen Abtastvorrichtung in der Hauptabtastrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;
10 ist eine graphische Darstellung einer Abbildungspositions-Schwankung in der Hauptabtastrichtung, hervorgerufen durch eine Wellenlängenschwankung bei der dritten Ausführungsform der Erfindung;
11 ist eine graphische Darstellung einer Abbildungspositions-Schwankung in der Hauptabtastrichtung, hervorgerufen durch eine Wellenlängenschwankung bei der dritten Ausführungsform der Erfindung;
12 ist eine Schnittansicht des Hauptteils des optischen Systems einer ein Farbbilderzeugungsgerät bildenden optischen Abtastvorrichtung in der Hauptabtastrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung;
13 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositions-Schwankung des am weitesten von der Achse entfernten Lichtbündels, verursacht durch eine Temperaturerhöhung bei der vierten Ausführungsform der Erfindung;
14 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositions-Abweichung für das von der Achse am weitesten entfernte Lichtbündel bei einer Wellenlängenschwankung, die nicht von einer Temperaturerhöhung begleitet wird, bezogen auf die vierte Ausführungsform der Erfindung;
15 ist eine graphische Darstellung einer Abbildungspositions-Schwankung in der Hauptabtastrichtung, hervorgerufen durch eine Wellenlängenschwankung bei der vierten Ausführungsform der Erfindung;
16 ist eine Schnittansicht des Hauptteils des optischen Systems einer ein Farbbilderzeugungsgerät bildenden optischen Abtastvorrichtung in der Hauptabtastrichtung, bezogen auf die fünfte Ausführungsform der Erfindung;
17 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositions-Abweichung des von der Achse am weitesten entfernten Lichtbündels, hervorgerufen durch eine Temperaturerhöhung bei der fünften Ausführungsform der Erfindung;
18 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositions-Abweichung für das von der Achse am weitesten entfernte Lichtbündel bei einer Wellenlängenschwankung, die nicht von einer Temperaturerhöhung begleitet wird, bezogen auf die fünfte Ausführungsform der Erfindung;
19 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositions-Schwankung in der Hauptabtastrichtung, hervorgerufen durch eine Wellenlängenabweichung bei der fünften Ausführungsform der Erfindung;
20 ist eine Schnittansicht des Hauptteils des optischen Abtastsystems einer ein Farbbilderzeugungsgerät bildenden optischen Abtastvorrichtung in der Hauptabtastrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
21 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositions-Abweichung des von der Achse am weitesten entfernten Lichtbündels, hervorgerufen durch eine Temperaturerhöhung bei der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
22 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositions-Abweichung des von der Achse am weitesten entfernten Lichtbündels bei einer Wellenlängenschwankung ohne damit einhergehende Temperaturerhöhung bei der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
23 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositions-Schwankung in der Hauptabtastrichtung, hervorgerufen durch eine Wellenlängenschwankung bei der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
24 ist eine Schnittansicht des Hauptteils einer herkömmlichen optischen Abtastvorrichtung in der Hauptabtastrichtung;
25 ist eine schematische Ansicht des Hauptteils eines herkömmlichen Farbbilderzeugungsgeräts; und
26 ist eine schematische Ansicht eines Bilderzeugungsgeräts gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Erste Ausführungsform]
1 ist eine schematische Ansicht des Hauptteils eines Farbbilderzeugungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
In 1 sind entlang einem Förderband 41 optische Abtastvorrichtungen 11, 12, 13 und 14, photoempfindliche Trommeln 21, 22, 23 und 24 als Bildträger und Entwicklungseinheiten 31, 32, 33 und 34 angeordnet. In dem Farbbilderzeugungsgerät der ersten Ausführungsform, welches im folgenden beschrieben wird, entsprechen die vier optischen Abtastvorrichtungen (11, 12, 13 und 14), in denen eine Abbildungspositions-Schwankung aufgrund der Wellenlängenfluktuation eines von einer Lichtquelle emittierten Lichtbündels (im folgenden einfach als „Wellenlängenfluktuation der Lichtquelle" bezeichnet) oder eine Aberrationsschwankung aufgrund einer Schwankung in den Umgebungsbedingungen (Temperaturschwankung) hervorgerufen werden, den vier Farben C (Cyan), M (Magenta), Y (Gelb) und B (Schwarz), und sie dienen zum Aufzeichnen von Bildsignalen (Bildinformation) auf den Oberflächen der photoempfindlichen Trommeln 21, 22, 23 und 24 in paralleler Weise, um dadurch mit hoher Geschwindigkeit ein Farbbild zu drucken.
Ein Verfahren zum annäherungsweisen Korrigieren der durch die Wellenlängenfluktuation einer Lichtquelle hervorgerufenen Bildpositionsschwankung oder einer durch Fluktuation in den Umgebungsbedingungen hervorgerufenen Aberrationsschwankung, welches ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung darstellt, wird in Verbindung mit einem optischen Element nachfolgend beschrieben.
2 ist eine schematische Ansicht des Hauptteils einer optischen Abtastvorrichtung und eines zugehörigen Bildträgers, 3 ist eine Schnittansicht (eine Hauptabtast-Schnittansicht), die den Hauptteil der in 2 gezeigten Optik in der Hauptabtastrichtung veranschaulicht.
In den 2 und 3 wird eine Lichtquelleneinrichtung (Laserquelle) 1 durch beispielsweise einen Halbleiterlaser gebildet. Eine als erstes optisches Element fungierende Kollimatorlinse 2 wandelt ein von der Lichtquelleneinrichtung 1 emittiertes divergentes Lichtbündel um in ein nahezu kollimiertes Lichtbündel. Eine Aperturblende 3 begrenzt ein durchgehendes Strahlbündel (Lichtmenge). Eine zylindrische Linse (Zylinderlinse) 4 besitzt als zweites optisches Element eine vorbestimmte Brechkraft nur in Nebenabtastrichtung und formt das durch die Aperturblende 3 gelangte Lichtbündel zu einem nahezu linienförmigen Bild auf einer Ablenkfläche (Reflexionsfläche) 5a eines optischen Ablenkers 5 ab (wird weiter unten beschrieben).
Der optische Ablenken 5, der als Ablenkelement fungiert, wird beispielsweise durch einen Polygonspiegel (einen drehenden mehrflächigen Spiegel) gebildet und von einer (nicht gezeigten) Antriebseinrichtung wie beispielsweise einem Motor mit vorbestimmter Geschwindigkeit in Pfeilrichtung A in 2 gedreht.
Ein optisches Abtastelement 6 als drittes optisches Element (Kompensationseinrichtung) mit fθ-Charakteristik besitzt ein Brechungselement 61 und ein Beugungselement 62. Das Brechungselement 61 wird gebildet aus einer einzelnen torischen Kunststofflinse mit verschiedenen Brechkräften in Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung. Zwei Linsenflächen 61a und 61b der torischen Linse 61 in Hauptabtastrichtung sind asphärisch.
Das Beugungselement 62 wird gebildet aus einem länglichen zusammengesetzten optischen Element mit unterschiedlichen Beugungskräften in Haupt- und Nebenabtastrichtung. Eine eintrittsseitige Fläche 62a des zusammengesetzten optischen Elements 62 bildet eine asphärische Fläche mit vorbestimmter Beugungskraft in ausschließlich der Hauptabtastrichtung (die Oberfläche in Nebenabtastrichtung ist flach), wohingegen die austrittsseitige Oberfläche 62b eine Beugungsfläche mit einem Beugungsgitter 81 ist, die einer flachen Oberfläche hinzugefügt ist. Die Gitterform des Beugungsgitters 81 hat vorzugsweise die Gestalt eines Fresnel-Gitters in Form eines sägezahnähnlichen Beugungsgitters durch geschnittene Oberflächenelemente, oder hat die Form eines abgestuften Beugungsgitters, welches durch Photoätzen gebildet ist. Das zusammengesetzte optische Element 62 dieser Ausführungsform besteht aus Kunststoff, hergestellt durch Spritzguss. Die gleichen Effekte lassen sich auch dadurch erreichen, dass man ein Beugungsgitter durch einen Abdruck eines Glassubstrats herstellt.
Bei der ersten Ausführungsform ist die torische Linse 61 auf der Seite des Polygonspiegels 5 bezüglich des Mittelpunkts zwischen der Drehwelle des Polygonspiegels 5 und einer abzutastenden Fläche 8 angeordnet, und das zusammengesetzte optische Element 62 befindet sich auf der Seite der Fläche 8. Jedes optische Element besitzt verschiedene Beugungskräfte in Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung, wie oben erläutert wurde. Diese optischen Elemente bilden ein abgelenktes Lichtbündel, welches von dem Polygonspiegel 5 kommt und auf der Fläche 8 ein Bild erzeugt, wobei der Flächen-Abwinklungsfehler der Ablenkfläche des Polygonspiegels korrigiert wird. Die abzutastende Fläche 8 ist die Oberfläche einer photoempfindlichen Trommel.
Das Farbbilderzeugungsgerät dieser Ausführungsform bildet latente Bilder auf den Oberflächen der jeweiligen photoempfindlichen Trommeln 21, 22, 23 und 24 mit Hilfe der vier optischen Abtastvorrichtungen 11, 12, 13 bzw. 14 unter Verwendung von Lichtbündeln, die auf modulierten Signalen beruhen. Beispielsweise erzeugt die Farbbilderzeugungsvorrichtung latente Bilder der Farben C (Cyan), M (Magenta), Y (Gelb) und B (Schwarz) auf den Oberflächen der jeweiligen photoempfindlichen Trommeln 21, 22, 23 und 24, und es kommt zu einem Mehrfachtransfer der latenten Bilder auf einen Aufzeichnungsträger, um ein einziges Vollfarbenbild zu erstellen.
In der optischen Abtastvorrichtung dieser Ausführungsform wird ein von dem Halbleiterlaser 1 emittiertes divergentes Lichtbündel von der Kollimatorlinse 2 zu einem nahezu kollimierten Lichtbündel umgewandelt. Das Lichtbündel (die Lichtmenge) wird durch die Aperturblende beschränkt und tritt in die Zylinderlinse 4 ein. Von dem nahezu kollimierten Lichtbündel, das in die Zylinderlinse 4 eintritt, treten Lichtkomponenten in dem Hauptabtastquerschnitt direkt als nahezu kollimiertes Lichtbündel aus. In der Nebenabtastrichtung werden Lichtkomponenten gebündelt, um ein nahezu lineares Bild (längliches Linienbild in Hauptabtastrichtung) auf der Ablenkfläche 5a des optischen Ablenkers 5 zu bilden. Das von der Ablenkfläche 5a des optischen Ablenkers 5 abgelenkte Lichtbündel wird über die torische Linse 61 und das zusammengesetzte optische Element 62 auf die photoempfindliche Trommeloberfläche 8 geleitet. Durch Drehen des optischen Ablenkers 5 in Pfeilrichtung A tastet das Lichtbündel die photoempfindliche Trommeloberfläche 8 in Pfeilrichtung B (Hauptabtastrichtung) ab. Wie oben beschrieben, werden auf den Oberflächen der entsprechenden photoempfindlichen Trommeln 21, 22, 23 und 24 latentes Bilder der Farben C (Cyan), M (Magenta), Y (Gelb) und B (Schwarz) erzeugt, und es erfolgt eine mehrfache Übertragung auf einen Aufzeichnungsträger, um ein Vollfarbbild zu erzeugen.
Die torische Linse 61 und das zusammengesetzte optische Element 62, die das dritte optische Element (optisches Abtastelement) 6 der optischen Abtastvorrichtung der ersten Ausführungsform bilden, besitzen folgende Formen.
Der Schnittpunkt zwischen der brechenden Fläche und der optischen Achse wird als Ursprung definiert. Die x-Achse wird auf die Richtung der optischen Achse gelegt, die y-Achse verläuft entlang einer Achse rechtwinklig zur optischen Achse im Hauptabtastquerschnitt, und die z-Achse verläuft rechtwinklig zu der optischen Achse in Nebenabtastrichtung.
Die meridionale Richtung entsprechend der Hauptabtastrichtung ist nun gegeben durch die Beziehung
(wobei R der Krümmungsradius ist und K, B₄, B₆, B₈ und B₁₀ asphärische Koeffizienten sind.)
Die sagittale Richtung entsprechend der Nebenabtastrichtung (die Richtung, die die optische Achse enthält und rechtwinklig zur Hauptabtastrichtung verläuft) ist gegeben durch
für r' = r₀(1 + D₂Y² + D₄Y⁴ + D₆Y⁶ + D₈Y⁸ + D₁₀Y¹⁰)
(wobei r₀ der sagittale Krümmungsradius auf der optischen Achse ist und D₂, D₄, D₆, D₈ und D₁₀ asphärische Komponenten sind).
Die beugende Fläche, deren Hauptabtastrichtung dargestellt wird durch eine Funktion bis hin zur sechsten Ordnung, und deren Nebenabtastrichtung dargestellt wird durch eine Phasenfunktion zweiter Ordnung, die sich abhängig von der Stelle in der Hauptabtastrichtung ändert, wird dargestellt durch ϕ = mλ = b2Y2 + b4Y4 + b6Y6 + (d0 + d1Y + d2Y2 + d3Y3 + d4Y4)Z2 (wobei ϕ die Phasenfunktion, m die Ordnung der Beugung, λ die verwendete Wellenlänge, Y die Höhe gegenüber der optischen Achse der Linse ist, b₂, b₄, b₆, d₀, d₁, d₂, d₃ und d₄ Phasenkoeffizienten sind, und Beugungslicht der ersten Ordnung für die erste bis sechste Ausführungsform verwendet werden.) Bei dieser Ausführungsform lässt sich das Brechungs-Layout der torischen Linse 21, die aus Kunststoff gefertigt ist (Polyolefinmaterial, beziehbar von Zeonex), bzw. das Beugungs-Layout des zusammengesetzten optischen Elements 82 in passender Weise so eingestellt werden, dass sowohl eine Abbildungspositions-Schwankung aufgrund der Wellenlängenfluktuation der Lichtquelle in der Hauptabtastrichtung als auch eine Fokusschwankung, verursacht durch Umgebungseinflüsse (insbesondere eine Temperaturerhöhung) der Vorrichtung in Nebenabtastrichtung kompensiert werden.
Insbesondere wird bei der ersten Ausführungsform die chromatische Aberration (im folgenden: „Farbfehler") der Vergrößerung des optischen Abtastsystems in der Hauptabtastrichtung kompensiert durch das Brechungselement (den Brechungsabschnitt) 61 mit einer positiven Dispersion, und das Beugungselement (den Beugungsabschnitt) 62 mit einer negativen Dispersion (chromatische Kompensation der Vergrößerung). Wenn φLm die Brechkraft des Brechungselements 61 in Hauptabtastrichtung ist, νL die Abbe-Zahl des Materials des Brechungselements 61 ist, ϕDm die Beugungskraft des Beugungselements 62 in Hauptabtastrichtung ist und νD die Abbe-Zahl des Materials des Beugungselements 62 ist, so erfüllt das Layout der Brech-/Beugungskraft vorzugsweise die Beziehung ϕLm/νL + ϕDm/νD = 0
Die Abbe-Zahl besitzt einen beschränkten Wertebereich. Die Abbe-Zahl beträgt 20 ≤ νL ≤ 70 als Verteilungsbereich eines allgemeinen Kunststoffs oder Glasmaterials für das Brechungselement 61, und beträgt νD = –3,45 für das Beugungselement 82 unabhängig von dessen Material. Das Brechkraft-/Beugungskraft-Verhältnis des Brechungselements 62 und des Beugungselements 62 in Hauptabtastrichtung erfüllt vorzugsweise folgende Bedingung: 5,8 ≤ ϕLm/ϕDm ≤ 20 (1)
Die Bedingung (1) bezieht sich auf das Verhältnis der Brech-/Beugungskräfte des Brechungselements 61 und des Beugungselements 62 in Hauptabtastrichtung als Bestandteil des optischen Abtastelements 6. Die Brech-/Beugungskraft, welche die Bedingung (1) nicht erfüllt, ist deshalb unerwünscht, weil es mit ihr schwierig wird, eine Bildpositions-Schwankung in Hauptabtastrichtung auf der abzutastenden Fläche 8 zu korrigieren, die ihre Ursache in der Wellenlängenschwankung des Halbleiterlasers 1 hat.
In der Nebenabtastrichtung wird die Schwankung des Brechungsindex' des optischen Elements, die durch Fluktuation der Umgebungsbedingungen (insbesondere durch eine Temperaturerhöhung) der Vorrichtung hervorgerufen wird, durch die Wellenlängenschwankung des Halbleiterlasers 1 kompensiert, hervorgerufen durch die gleiche Schwankung in den Umgebungsbedingungen, so dass die Fokus-Bewegung aufgehoben wird (Temperaturkompensation). Die Brechungsindex-Schwankung dn/dt und die Wellenlängenschwankung dλ/dt pro Temperatureinheit werden folgendermaßen eingestellt: dn/dt = –1,0 E–4/°C dλ/dt = 0,255 nm/°C
Betrachtet man den Brechungsindex des Materials des Brechungselements 61 und den möglichen Wert für die Abbe-Zahl, so wird das Brechungsindex-Layout folgendermaßen eingerichtet: 1,0 ≤ ϕLs/ϕDs ≤ 2,6 (2)wobei

ϕLs:: Brechkraft des Brechungselements in der Nebenabtastrichtung
ϕDs:: Beugungskraft des Beugungselements in der Nebenabtastrichtung

Die Bedingung (2) bezieht sich auf das Brech-/Beugungskraftverhältnis zwischen Brechungselement 61 und Beugungselement 62 in der Nebenabtastrichtung als Bestandteile des optischen Abtastelements 6. Ein Brechungs-/Beugungs-Layout, welches die Bedingung (2) nicht erfüllt, ist deshalb unerwünscht, weil es dann schwierig wird, eine Fokusschwankung in der Nebenabtastrichtung in Verbindung mit Schwankungen in den Umgebungsbedingungen der optischen Abtastvorrichtung zu korrigieren.
Die Tabelle 1 zeigt das optische Layout für die erste Ausführungsform, asphärische Koeffizienten der torischen Linse 61 und asphärische Koeffizienten sowie Phasenterme des zusammengesetzten optischen Elements 62.
Die Brechungs-/Beugungsverhältnisse des Brechungselements 61 und des Beugungselements 62 der ersten Ausführungsform betragen: Hauptabtastrichtung: ϕLm/ϕDm = 14,7 Nebenabtastrichtung: ϕLs/ϕDs = 2,5.
Diese Brech-/Beugungsverhältnisse erfüllen die Bedingungen (1) und (2).
4 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositions-Schwankung in Hauptabtastrichtung, verursacht durch die Wellenlängenschwankung des Halbleiterlasers 1 der ersten Ausführungsform. 4 zeigt eine Differenz (5 nm) gegenüber der Anfangswellenlänge des Halbleiterlasers 1.
5 ist eine graphische Darstellung, welche die Parallaxen-Aberration (Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung) vor und nach einer umgebungsbedingten Fluktuation bei der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die ausgezogene Linie stellt eine Kennlinie (Entwurfswert) vor der Fluktuation aufgrund von Umgebungseinflüssen dar, die gestrichelte Linie entspricht einer Kennlinie (effektiver Wert) für den Fall, dass die Temperatur um 25°C erhöht ist.
Im allgemeinen muss in einer Vorrichtung, die ein Farbbild dadurch erzeugt, dass sie Teile von Bildinformation einzelner Farben auf mehrere photoempfindliche Trommeln mit Hilfe optischer Abtastvorrichtungen aufzeichnet, eine Abbildungspositions-Abweichung in der Hauptabtastrichtung, die durch Wellenlängenfluktuation eines Halbleiterlasers verursacht wird, auf 50 μm oder weniger unterdrückt werden, und Fokusabweichungen in der Hauptabtastrichtung und der Nebenabtastrichtung, die durch Umwelteinflüsse (Temperaturschwankungen) des Geräts hervorgerufen werden, müssen auf ±1,0 mm oder weniger gedrückt werden, damit eine Fehlausrichtung zwischen den Farben ebenso wenig sichtbar erkennbar wird wie eine Ungleichmäßigkeit der Bilddichte zwischen den einzelnen Farben.
Aus 4 ist entnehmbar, dass eine durch eine Wellenlängendifferenz von +5 nm hervorgerufene Bildpositions-Abweichung 41 μm bei der ersten Ausführungsform beträgt und einer Pixelabweichung (Positionsabweichung) entspricht, die innerhalb von etwa einem Pixel in einem Drucker beispielsweise mit einer Auflösung von 600 dpi unterdrückt wird. Die anfängliche Wellenlängenabweichung des Halbleiterlasers zwischen den mehreren Farben oder das sogenannte Mode-Hopping (Moden-Springen) bei der Aktivierung darf etwa 5 nm betragen. Man beachte, dass die anfängliche Wellenlängenabweichung eines Halbleiterlasers zwischen mehreren Farben bedeutet, dass es um die individuelle Differenz zwischen den Wellenlängen der jeweiligen Halbleiterlaser in einem Bilderzeugungsgerät (einem sogenannten Viertrommel-Farbdrucker) geht, der mehrere Bildträgerflächen mit Lichtbündeln aus mehreren optischen Abtastvorrichtungen abtastet.
In ähnlicher Weise ist aus 5 entnehmbar, dass der Fokusbewegungsbetrag (Hub) in der Nebenabtastrichtung bei einer um 25°C erhöhten Temperatur 0,2 mm beträgt und sowohl in Neben- als auch in Hauptabtastrichtung auf einen visuell vernachlässigbaren Wert unterdrückt wird.
Das Verhalten bei der Temperaturerhöhung wurde vornehmlich in Verbindung mit einer umgebungsbedingten Fluktuation beschrieben. Die gleichen Effekte können aber auch dann erreicht werden, wenn andere Umgebungseinflüsse vorhanden sind, beispielsweise ein Temperaturabfall.
Die erste Ausführungsform kompensiert all diese durch Umgebungseinflüsse hervorgerufenen Schwankungen mit Hilfe eines optischen Kunststoffelements. Dies kann gleichzeitig auch die Fertigungskosten durch Einsatz von Spritzguss verringern und die optische Weglänge durch eine Korrektur der Großfeld-Winkelaberration unter Verwendung einer asphärischen Fläche verkürzen.
Wie obenbeschrieben wurde, macht die erste Ausführungsform von der torischen Kunststofflinse 61 und einem zusammengesetzten optischen Element 62 als optisches Abtastelement 6 der optischen Abtastvorrichtung Gebrauch und zeichnet Bilder auf mehreren photoempfindlichen Trommeln durch mehrere optische Abtastvorrichtungen auf. Ein Farbbilderzeugungsgerät, in welchem es zu einer Fehlausrichtung zwischen den einzelnen Farben kommt aufgrund einer Wellenlängenschwankung oder einer Schwankung in den Umgebungsbedingungen bei gleichzeitiger Verminderung der Dichte-Ungleichmäßigkeit zwischen den einzelnen Farben lässt sich mit Hilfe einer einfachen Anordnung und geringem Kostenaufwand implementieren.
[Zweite Ausführungsform]
6 ist eine Schnittansicht des Hauptteils eines optischen Systems in der Hauptabtastrichtung und zeigt eine Mehrzahl von optischen Abtastvorrichtungen, die eine Farbbilderzeugungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellen, dazu eine zugehörige photoempfindliche Trommel. In 6 sind gleiche Bezugszeichen wie in 3 für gleiche Teile verwendet.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass eine torische Kunststofflinse als Brechungselement aus einem Material wie zum Beispiel Polycarbonat (PC) mit starker Dispersion hergestellt ist, und dass das Brechkraft-/Beugungskraft-Verhältnis des Brechungselements zu dem Beugungselement gemäß dieser Änderung optimiert ist. Die übrige Ausgestaltung sowie die optische Funktionsweise sind nahezu identisch wie bei der ersten Ausführungsform und liefern gleiche Effekte.
In 6 besitzt ein optisches Abtastelement 16 als drittes optisches Element (Kompensationseinrichtung) mit fθ-Charakteristik ein Brechungselement 63 und ein Beugungselement 64. Das Brechungselement 63 wird durch eine einzelne torische Kunststofflinse aus einem Werkstoff wie beispielsweise Polycarbonat (PC) mit starker Dispersion und verschiedenen Brechkräften in Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung gebildet. Zwei Linsenflächen 63a und 63b der torischen Linse 63 in Hauptabtastrichtung sind asphärisch.
Das Beugungselement 64 wird gebildet durch ein längliches zusammengesetztes optisches Element mit unterschiedlichen Beugungskräften in Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung. Eine eintrittsseitige Fläche 64a des zusammengesetzten optischen Elements 64 bildet eine asphärische Fläche mit vorbestimmter Beugungskraft in ausschließlich der Hauptabtastrichtung (die Oberfläche in Nebenabtastrichtung ist flach), während eine austrittsseitige Fläche 64b eine Beugungsfläche mit einem Beugungsgitter 82 auf einer flachen Oberfläche ist.
Die Tabelle 2 zeigt das optische Layout der zweiten Ausführungsform, asphärische Koeffizienten der torischen Linse 63 und asphärische Koeffizienten sowie Phasenterme des zusammengesetzten optischen Elements 64.
Bei der zweiten Ausführungsform lassen sich ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform die Layouts der Brech-/Beugungskraft der torischen Kunststofflinse 63 und des zusammengesetzten optischen Elements 64 in geeigneter Weise so einstellen, dass sowohl eine Bildpositions-Schwankung aufgrund einer Wellenlängenschwankung eines Halbleiterlasers 1 in Hauptabtastrichtung kompensiert wird als auch eine Fokusschwankung, die ihre Ursache hat in einer umgebungsbedingten Fluktuation (insbesondere eine Temperaturerhöhung) der Vorrichtung in Nebenabtastrichtung.
Die Brechungs-/Beugungskraftverhältnisse des Brechungselements 63 und des Beugungselements 64 der zweiten Ausführungsform lauten: Hauptabtastrichtung: ϕLm/ϕDm = 13,0 Nebenabtastrichtung: ϕLs/ϕDs = 2,5.
Diese Brech-/Beugungsverhältnisse erfüllen die Bedingungen (1) und (2).
7 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositions-Schwankung in Hauptabtastrichtung, verursacht durch die Wellenlängenschwankung des Halbleiterlasers 1 der zweiten Ausführungsform. 7 zeigt eine Differenz (5 nm) gegenüber der Anfangswellenlänge des Halbleiterlasers 1.
8 ist eine graphische Darstellung des Parallaxenfehlers (Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung) vor und nach einer umgebungsbedingten Fluktuation bei der zweiten Ausführungsform. Die ausgezogene Linie zeigt eine Kennlinie (Entwurfswert) vor einer umgebungsbedingten Fluktuation, die gestrichelte Linie zeigt eine Kennlinie (effektiver Wert) für den Fall, dass die Temperatur um 25°C erhöht ist.
Aus 7 ergibt sich: eine durch eine Wellenlängendifferenz von +5 nm verursachte Abbildungspositions-Abweichung beträgt 40 μm (ein Wert, wenn eine Bildhöhe einer Landschaftsaufnahme im Format A3 mit einer Breite von ±148,5 mm gemessen wird) für die zweite Ausführungsform, entsprechend einer Pixelabweichung (Positionsabweichung), die auf etwa ein Pixel bei beispielsweise einem Drucker mit einer Auflösung von 600 dpi unterdrückt wird. Die anfängliche Wellenlängenabweichung des Halbleiterlasers 1 zwischen den mehreren Farben oder ein Mode-Hopping bei der Aktivierung ist zugelassen in einem Rahmen von etwa 5 nm.
Ähnlich entnimmt man aus 8: der Bewegungshub des Fokus in Nebenabtastrichtung bei einer um 25°C erhöhten Temperatur beträgt 0,2 mm und wird unterdrückt auf einen visuell vernachlässigbaren Wert sowohl in Nebenabtastrichtung als auch in Hauptabtastrichtung.
Das Verhalten bei der Temperaturerhöhung wurde vornehmlich in Verbindung mit Schwankungen in den Umgebungsbedingungen erläutert. Die gleichen Effekte lassen sich aber auch dann erzielen, wenn andere Umgebungsschwankungen vorhanden sind, beispielsweise ein Temperaturabfall.
Die zweite Ausführungsform kompensiert all diese Schwankungen in den Umgebungsbedingungen mit Hilfe eines optischen Kunststoffelements. Dies kann gleichzeitig auch die Fertigungskosten durch Einsatz von Spritzgusstechnik reduzieren und die optische Weglänge verringern durch eine Korrektur des Großfeld-Winkelfehlers unter Verwendung einer asphärischen Fläche.
Als besonderes charakteristisches Merkmal für die zweite Ausführungsform ist das Brechungselement 63 aus einem Material wie beispielsweise Polycarbonat (PC) mit starker Dispersion gefertigt. Aus diesem Grund kann die Beugungskraft des Beugungselements 64 relativ angehoben werden, was wirksam ist bei der Aberrationskorrektur und eine hochpräzise Korrektur der Aberration gestattet.
Wie oben erläutert wurde, macht die zweite Ausführungsform von einer torischen Kunststofflinse 63 und einem zusammengesetzten optischen Element 64 als optisches Abtastelement 16 der optischen Abtastvorrichtung Gebrauch und zeichnet Bilder auf mehrere photoempfindliche Trommeln mit Hilfe mehrerer optischer Abtastvorrichtungen auf. Ein Farbbilderzeugungsgerät, in welchem eine Fehlausrichtung zwischen den Farben, die ihre Ursache in einer Wellenlängenschwankung oder einer Schwankung der Umgebungsbedingungen hat, und in der eine Dichteungleichmäßigkeit zwischen den einzelnen Farben reduziert ist, lässt sich mit Hilfe einer einfachen Struktur bei geringem Kostenaufwand implementieren.
[Dritte Ausführungsform]
9 ist eine Schnittansicht des Hauptteils eines optischen Systems in Hauptabtastrichtung und zeigt eine von mehreren optischen Abtastvorrichtungen, die ein Farbbilderzeugungsgerät gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung bilden, außerdem eine zugehörige photoempfindliche Trommel. In 9 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in 3 entsprechende Teile.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein Mehrfach-Halbleiterlaser mit einer Mehrzahl von Lichtemissionszonen (Lichtemissionspunkten) als Lichtquelleneinrichtung ausgebildet ist, und dass eine Abbildungspositions-Abweichung in der Hauptabtastrichtung, verursacht durch die Wellenlängenschwankung der Lichtquelle, mit hoher Genauigkeit einhergehend mit dieser Änderung kompensiert wird. Die übrige Ausgestaltung und optische Wirkungsweise sind nahezu die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform und führen zu gleichen Effekten.
In 9 wird eine Lichtquelleneinrichtung 31 gebildet aus einem Mehrfachhalbleiterlaser (eine Mehrstrahl-Laserquelle) mit einer Mehrzahl von Lichtemissionszonen (zwei bei der dritten Ausführungsform), und sie emittiert eine Mehrzahl von Lichtbündeln (von denen in 9 nur einer gezeigt ist), die unabhängig voneinander moduliert sind.
Ein optisches Abtastelement 26 besitzt als drittes optisches Element (Kompensationseinrichtung) mit fθ-Charakteristik ein Brechungselement 65 und ein Beugungselement 66. Das Brechungselement 65 wird gebildet durch eine einzelne torische Kunststofflinse mit unterschiedlichen Brechkräften in Haupt- und Nebenabtastrichtung. Die beiden Linsenflächen 65a und 65b der torischen Linse 65 sind in der Hauptabtastrichtung asphärisch.
Das Beugungselement 66 wird gebildet durch ein längliches zusammengesetztes optisches Element mit unterschiedlichen Beugungskräften in Haupt- und Nebenabtastrichtung. Eine eintrittsseitige Fläche 66a des zusammengesetzten optischen Elements 66 ist eine asphärische Fläche mit vorbestimmter Beugungskraft ausschließlich in Hauptabtastrichtung (die Fläche in Nebenabtastrichtung ist flach), während eine austrittsseitige Fläche 66b eine Beugungsfläche mit einem der flachen Oberfläche hinzugefügten Beugungsgitter 83 ist.
Bei der dritten Ausführungsform laufen zwei von der Lichtquelleneinrichtung 31 emittierte Lichtbündel durch den gleichen Weg, so wie bei der ersten Ausführungsform, und sie tasten eine Fläche 8 in einem vorbestimmten Abstand in Nebenabtastrichtung ab.
Die Tabelle 3 zeigt das optische Layout der dritten Ausführungsform, asphärische Koeffizienten der torischen Linse 65, außerdem asphärische Koeffizienten sowie Phasenterme des zusammengesetzten optischen Elements 66.
Bei der dritten Ausführungsform kann ähnlich wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform das Layout für die Brechkraft bzw. die Beugungskraft der torischen Kunststofflinse 65 bzw. des zusammengesetzten optischen Elements 66 passend so eingestellt werden, dass sowohl die Abbildungspositions-Schwankung aufgrund der Wellenlängenfluktuation des Mehrfach-Halbleiterlasers 31 in Hauptabtastrichtung als auch eine Fokusschwankung aufgrund einer Umgebungsbedingungs-Fluktuation (insbesondere Temperaturerhöhung) der Vorrichtung in der Nebenabtastrichtung kompensiert werden. Außerdem kann die dritte Ausführungsform eine Abtastintervall-Schwankung (Jitter) in der Hauptabtastrichtung auf der photoempfindlichen Trommeloberfläche 8, verursacht durch die Wellendifferenz zwischen mehreren Lichtemissionszonen, kompensieren.
Die Brech-/Beugungskraftverhältnisse des Brechungselements 65 in bezug auf das Beugungselement 66 der dritten Ausführungsform sind: Hauptabtastrichtung: ϕLm/ϕDm = 17,0 Nebenabtastrichtung: ϕLs/ϕDs = 2,5.
Diese Brech-/Beugungsverhältnisse erfüllen die Bedingungen (1) und (2).
10 ist eine graphische Darstellung einer Abbildungspositions-Schwankung in Hauptabtastrichtung, verursacht durch die Wellenlängenschwankung des Mehrfach-Halbleiterlasers 31 der dritten Ausführungsform. 10 zeigt eine Differenz (5 nm) gegenüber einer Anfangswellenlänge des Mehrfach-Halbleiterlasers 31.
11 ist eine graphische Darstellung des Parallaxenfehlers (Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung) vor und nach einer Fluktuation der Umgebungsbedingungen bei der dritten Ausführungsform. Die ausgezogene Linie zeigt eine Charakteristik (Entwurfswert) vor der Umgebungsbedingungs- Schwankung, die gestrichelte Linie repräsentiert eine Charakteristik (einen Effektivwert), wenn die Temperatur um 25°C erhöht ist.
Aus 10 ergibt sich: eine durch eine Wellenlängendifferenz von +5 nm verursachte Abbildungspositionsabweichung beträgt bei der dritten Ausführungsform 11 μm und entspricht einer Pixelabweichung (Positionsabweichung), die in einen Bereich von etwa 1/4 Pixel unterdrückt ist zum Beispiel in einem Drucker mit einer Auflösung von 600 dpi. Die anfängliche Wellenlängenabweichung des Mehrfach-Halbleiterlasers zwischen mehreren Farben, die anfängliche Wellenlängenabweichung zwischen mehreren Lichtemissionszonen, oder das Mode-Hopping bei der Aktivierung ist zugelassen auf einen Wert von bis etwa 5 nm.
Ähnlich ergibt sich aus 11: der Fokusbewegungsbetrag in der Nebenabtastrichtung bei einer um 25°C erhöhten Temperatur beträgt 0,2 mm und wird sowohl in Neben- als auch in Hauptabtastrichtung auf einen visuell vernachlässigbaren Wert unterdrückt.
Das Verhalten bei Temperaturerhöhung wurde vornehmlich in Verbindung mit einer Schwankung der Umgebungsbedingungen erläutert. Die gleichen Effekte lassen sich auch dann erzielen, wenn andere Umgebungsbedingungs-Schwankungen auftreten, beispielsweise ein Temperaturabfall.
Die dritte Ausführungsform kompensiert all diese Umgebungsbedingungs-Schwankungen mit Hilfe eines optischen Kunststoffelements. Dies kann gleichzeitig die Fertigungskosten durch Einsatz von Spritzgusstechnik senken und den optischen Weg verkürzen mittels Großfeld-Winkelfehlerkorrektur unter Verwendung einer asphärischen Fläche.
Als besonderes charakteristisches Merkmal der dritten Ausführungsform wird die chromatische Aberration (im folgenden: der Farbfehler) der Vergrößerung (die Abbildungspositions-Schwankung in Hauptabtastrichtung), die durch eine Wellenlängenfluktuation des Mehrfach-Halbleiterlasers 31 verursacht wird, mit höherer Genauigkeit korrigiert. Jitter, der durch die Wellenlängendifferenz zwischen mehreren Lichtemissionszonen verursacht wird, kann ebenfalls reduziert werden.
Wie oben erläutert wurde, macht die dritte Ausführungsform von der torischen Kunststofflinse 65 und dem zusammengesetzten optischen Element 66 als optisches Abtastelement 26 der optischen Abtastvorrichtung Gebrauch und zeichnet Bilder auf mehreren photoempfindlichen Trommeln mit Hilfe mehrerer optischer Abtastvorrichtungen auf. Ein Farbbilderzeugungsgerät, in welchem Jitter bei Verwendung des Mehrfach-Halbleiterlasers unterdrückt wird und eine Fehlausrichtung zwischen Farben aufgrund einer Wellenlängenfluktuation oder Schwankungen in den Umgebungsbedingungen ebenso wie eine Dichte-Ungleichmäßigkeit zwischen den einzelnen Farben reduziert werden, lässt sich mit einer einfachen Struktur bei geringem Kostenaufwand implementieren.
In jeder Ausführungsform wird eine Fokuspositionsabweichung in der Nebenabtastrichtung auf der abzutastenden Fläche aufgrund der Schwankungen in den Umgebungsbedingungen der Vorrichtung kompensiert durch die Brech-/Beugekraftvariation des Brechungselements und des Beugungselements und die Wellenlängenänderung in der Lichtquelleneinrichtung. Natürlich wird auch eine Fokuspositionsschwankung in Hauptabtastrichtung auf einer abzutastenden Fläche, die ihre Ursache in Schwankungen der Umgebungsbedingungen hat, ebenfalls kompensiert durch die Brech-/Beugekraftvariation des Brechungselements und des Beugungselements und die Wellenlängenvariation der Lichtquelleneinrichtung.
[Vierte Ausführungsform]
12 ist eine Schnittansicht (Schnittansicht in Hauptabtastrichtung) des Hauptteils eines optischen Systems, welches eine von mehreren optischen Abtastvorrichtungen zeigt, die ein Farbbilderzeugungsgerät in der Hauptabtastrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung bilden, außerdem eine dazugehörige photoempfindliche Trommel. In 12 sind gleiche Teile wie in 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Mehrfach-Halbleiterlaser (Mehrstrahl-Laserquelle) mit mehreren Lichtemissionsteilen oder -zonen (Lichtemissionspunkten) als Lichtquelleneinrichtung eingesetzt wird, dass das Brech-/Beugungskraftverhältnis des Brechungselements in bezug auf das Beugungselement eines optischen Abtastelements (des dritten optischen Elements) passend so eingestellt ist, dass eine Aberration (ein Fehler) in der Schwankung entsprechend einer Schwankung n den Umgebungsbedingungen kompensiert wird, und dass eine Abbildungspositionsabweichung aufgrund einer Wellenlängenschwankung, die nicht mit einer Schwankung in den Umgebungsbedingungen einhergeht, auf einen geeigneten oder einen unter diesem geeigneten Wert liegenden Wert eingestellt wird. Die übrige Ausgestaltung und die optische Wirkungsweise sind nahezu die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform und liefern gleiche Effekte.
In 12 besitzt ein optisches Abtastelement 36 als drittes optisches Element mit fθ-Charakteristik ein Brechungselement 67 und ein Beugungselement 68. Das Brechungselement 67 wird gebildet durch eine einzelne torische Kunststofflinse mit unterschiedlichen Brechkräften in Haupt- und Nebenabtastrichtung. Zwei Linsenflächen 67a und 67b der torischen Linse 67 sind in der Hauptabtastrichtung asphärisch.
Das Beugungselement 68 wird gebildet durch ein längliches zusammengesetztes optisches Element mit unterschiedlichen Beugungskräften in Haupt- und Nebenabtastrichtung. Eine eintrittsseitige Fläche 68a des zusammengesetzten optischen Elements 68 ist eine asphärische Fläche mit einer vorbestimmten Beugungskraft in ausschließlich der Hauptabtastrichtung (die Fläche in der Nebenabtastrichtung ist flach), wohingegen eine austrittsseitige Fläche 68b eine Beugungsfläche mit einem einer flachen Oberfläche hinzugefügten Beugungsgitter 84 ist.
Bei der vierten Ausführungsform ist das Brech- und Beugungskraft-Layout der torschen Kunststofflinse 67 und des zusammengesetzten optischen Elements 68 in passender Weise eingestellt. In der Hauptabtastrichtung sind eine Abbildungspositionsabweichung aufgrund einer Wellenlängenschwankung zusammen mit einer Schwankung in den Umgebungsbedingungen und eine Abbildungspositionsabweichung aufgrund der Brechungsindexschwankung des Materials des optischen Abtastelements an den beiden Enden einer effektiven Bildzone in entgegengesetzte Richtungen eingestellt (effektive Abtastzone). In der Nebenabtastrichtung wird eine Fokusschwankung aufgrund einer Schwankung in den Umgebungsbedingungen kompensiert.
Man beachte, dass der Begriff Schwankung in den Umgebungsbedingungen eine Temperaturschwankung der optischen Abtastvorrichtung bedeutet, bestimmt durch die Eigentemperaturerhöhung in der optischen Abtastvorrichtung, die Wärmeerzeugung aus einer anderen Baukomponenten (Fixiereinheit oder dergleichen) in dem Bilderzeugungsgerät, oder eine atmosphärische Schwankung am Aufstellplatz des Bilderzeugungsgeräts.
Bei der vierten Ausführungsform wird der Farbfehler der Vergrößerung des gesamten optischen Abtastelements 36 kompensiert durch eine übermäßige Korrektur in der Hauptabtastrichtung mit Hilfe des Brechungselements 67, welches eine positive Dispersion oder Streuung hat, und mit Hilfe des Beugungselements 68, welches eine negative Dispersion hat. Der Grund für die geringfügig Überkorrektur des Farbfehlers der Vergrößerung liegt darin, dass eine Wellenlängenschwankung einhergehend mit der oben angesprochenen Schwankung in den Umgebungsbedingungen geändert wird und eine Abbildungspositions-Schwankung in der Hauptabtastrichtung aufgrund einer Brechungsindexschwankung in Richtungen erfolgt, in denen sich die Schwankungen gegenseitig aufheben. Dies erhöht die Brechkraft in dem optischen Abtastsystem und steigert den Fehlerkorrektureffekt durch das Beugungselement.
Wenn ϕLm die Brechkraft des Brechungselements 67 in Hauptabtastrichtung ist, νL die Abbe-Zahl des Materials des Beugungselements 68 ist, ϕDm die Beugungskraft des Beugungselements 68 in Hauptabtastrichtung ist und νD die Abbe-Zahl des Materials des Beugungselements 68 ist, so sollte die Brechkraft-/Beugungskraft-Auslegung für folgende Bedingung geeignet sein: ϕLm/νL + ϕDm/νD ≤ 0.
Die Abbe-Zahl besitzt einen begrenzten Wertebereich. Die Abbe-Zahl beträgt 20 ≤ νL ≤ 70 als Verteilungsbereich eines allgemeinen Kunststoffs oder Glasmaterials für das Brechungselement 67 mit νD = –3,45 für das Beugungselement 68 unabhängig von dessen Werkstoff. Das Brechungsverhältnis des Brechungselements 67 zu dem Beugungselement 68 in der Hauptabtastrichtung erfüllt vorzugsweise folgende Bedingung: νL/(2 × 3.45) ≤ ϕLm/ϕDm ≤ νL/3.45 ∴ νL/6.90 ≤ ϕLm/ϕDm ≤ νL/3.45 (3)
Wenn allerdings der Farbfehler der Vergrößerung zu stark korrigiert wird, variiert die Bildposition in der Hauptabtastrichtung aufgrund einer Schwankung wie zum Beispiel der anfänglichen Wellenlängenabweichung des Mehrfach-Halbleiterlasers ohne vorhandene Schwankungen der Umgebungsbedingung, eine diskrete Wellenlängenschwankung durch Moden-Hopping, oder die Wellenlängenabweichung zwischen mehreren Lichtquellen des Mehrfach-Halbleiterlasers. Insbesondere ist eine Wellenlängenschwankung durch Moden-Hopping in dem Mehrfach-Halbleiterlaser eine diskrete Schwankung mit starker Sichtbarkeit. Aus diesem Grund muss eine Bildpositionsschwankung in der Hauptabtastrichtung pro jeweiliger Moden-Hopping-Einheit auf 3 μm oder weniger an den beiden Enden der effektiven Bildzone eingestellt werden.
Wie weiter unten beschrieben werden wird, löst die vierte Ausführungsform dieses Problem dadurch, dass eine Bildpositionsabweichung in der Hauptabtastrichtung pro Moden-Hopping-Einheit des Mehrfach-Halbleiterlasers auf 3 μm oder weniger an den beiden Enden der effektiven Bildzone eingestellt wird.
Der Begriff Moden-Hopping bedeutet eine Verschiebung der optischen Ausgangsleistung eines Lasers während des Schwingens im Einzelmodus von einem gegebenen Longitudinalmode zu einem anderen Longitudinalmode. „Pro Moden-Hopping-Einheit" bedeutet „pro Wellenlängenschwankung" verursacht durch eine Änderung in einem Nachbar-Mode.
In der Nebenabtastrichtung wird ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform die Brechungsindexschwankung des optischen Abtastelements aufgrund einer Schwankung in den Umgebungsbedingungen (insbesondere aufgrund einer Temperaturerhöhung) der optischen Abtastvorrichtung kompensiert durch die Wellenlängen-Variation des Mehrfach-Halbleiterlasers, wobei diese wiederum verursacht wird durch eine ähnliche Schwankung der Umgebungsbedingungen, so dass die Fokusbewegung aufgehoben wird (Temperaturkompensation). Eine Brechungsindexschwankung dn/dt und eine Wellenlängenschwankung dλ/dt pro Temperatureinheit werden folgendermaßen eingestellt: dn/dt = –1,0 E–4/°C dλ/dt = 0,255 nm/°C
Berücksichtigt man den Brechungsindex des Materials des Brechungselements 67 und den möglichen Wert der Abbe-Zahl, so wird das Brechkraft-/Beugungskraft-Layout vorzugsweise eingestellt auf: 1,0 ≤ ϕLs/ϕDs ≤ 2,6 (2)wobei

Tabelle 4 zeigt das optische Layout der vierten Ausführungsform, asphärische Koeffizienten der torischen Linse 67 und asphärische Koeffizienten sowie Phasenterme des zusammengesetzten optischen Elements 68.
Die Brech-/Beugungskraftverhältnisse des Brechungselements 67 in bezug auf das Beugungselement 68 der vierten Ausführungsform sind: Hauptabtastrichtung: ϕLm/ϕDm = 14,7 Nebenabtastrichtung: ϕLs/ϕDs = 2,5.
Diese Brechkraft-/Beugungskraft-Verhältnisse bedeuten eine Überkorrektur des Farbfehlers der Vergrößerung und eine Temperaturkompensation, das heißt betreffen die Gleichungen (3) und (2).
13 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositionsabweichung am Ende der effektiven Bildzone (am weitesten von der Achse entfernter Teil des Strahlbündels), wenn die optische Abtastvorrichtung der vierten Ausführungsform ausgehend von der Zimmertemperatur angehoben wird (Entwurfstemperatur). Die gestrichelte Linie bedeutet eine Komponente, die bei einer Abnahme des Brechungsindex des Materials des optischen Abtastelements bei einer Temperaturerhöhung entsteht. Die strichpunktierte Linie bedeutet eine Komponente, die bei einer Wellenlängenvariation des Mehrfach-Halbleiterlasers bei Temperaturerhöhung entsteht. Die ausgezogene Linie bedeutet eine Abbildungspositionsabweichung aufgrund einer Temperaturerhöhung insgesamt bei diesen Komponenten, wobei es sich in beiden Fällen um Abweichungsbeträge gegenüber der Entwurfstemperatur handelt. Bei einer um 25°C erhöhten Temperatur nimmt die Wellenlänge der Lichtquelle um dλ = 6,375 nm gegenüber der Referenzwellenlänge ab, und der Brechungsindex des optischen Abtastelements nimmt um dn = 0,0025 ab.
Nach 13 ändert eine Überkorrektur des Farbfehlers der Vergrößerung die Wellenlängenvariation und die Brechungsindexvariation einer Abbildungspositionsabweichung in zueinander entgegengesetzte Richtungen, das sind Richtungen, in denen die Abbildungspositionsabweichung von der Temperaturerhöhung aufgehoben wird.
14 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositionsabweichung als Funktion einer Wellenlängenschwankung, de nicht mit einer Temperaturerhöhung einhergeht, bezogen auf das Ende des effektiven Bildbereichs (das ist der am weitesten von der Achse des Lichtbündels entfernte Bereich). 14 zeigt den Abweichungsbetrag gegenüber der Referenzwellenlänge.
Aus 14 ist ersichtlich, dass eine Abbildungspositionsabweichung in der Hauptabtastrichtung pro Moden-Hopping-Einheit (0,3 nm bei dem Mehrfach-Halbleiterlaser der vierten Ausführungsform) etwa 1,3 μm beträgt, was in bezug auf eine diskrete Wellenlängenschwankung im wesentlichen vernachlässigbar ist.
15 ist eine graphische Darstellung, die den Parallaxenfehler (Photoposition in Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung) vor und nach einer Schwankung der Umgebungsbedingungen bei der vierten Ausführungsform veranschaulicht. Die ausgezogene Linie zeigt eine Charakteristik (Entwurfswert) vor Umgebungseinflüssen, die gestrichelte Linie zeigt eine Charakteristik (Effektivwert), wenn die Temperatur der optischen Abtastvorrichtung um 25°C erhöht wird.
Allgemein müssen in einer Vorrichtung, die ein Farbbild durch Aufzeichnung von Informationstabellen einzelner Farben auf mehrere photoempfindliche Trommeln mit Hilfe mehrerer optischer Abtastvorrichtungen aufzeichnet, Fokusabweichungen in Haupt- und Nebenabtastrichtung aufgrund von Schwankungen in den Umgebungsbedingungen auf ±1,0 mm oder weniger unterdrückt werden, um eine Fehlausrichtung zwischen Farben ebenso unbemerkbar zu machen wie eine Bilddichte-Ungleichmäßigkeit zwischen den einzelnen Farben.
Aus 15 ergibt sich, dass der Fokusbewegungshub in Nebenabtastrichtung bei einer um 25°C erhöhten Temperatur 0,2 mm bei der vierten Ausführungsform beträgt und sowohl in Neben- als auch in Hauptabtastrichtung auf einen visuell vernachlässigbaren Wert unterdrückt wird.
Das Verhalten bei der Temperaturerhöhung wurde hauptsächlich in Verbindung mit Schwankungen der Umgebungsbedingungen erläutert. Die gleichen Effekte lassen sich auch erreichen, wenn andere Umgebungsbedingungen Schwankungen unterworfen sind, beispielsweise bei einem Temperaturabfall.
Die vierte Ausführungsform kompensiert all diese Schwankungen der Umgebungsbedingungen mit Hilfe eines optischen Kunststoffelements. Dies kann gleichzeitig auch die Fertigungskosten durch Einsatz von Spritzgussverfahren reduzieren und den optischen Weg verkürzen durch eine starke Feldwinkel-Fehlerkorrektur unter Verwendung einer asphärischen Fläche.
Wie oben beschrieben wurde, stellt die vierte Ausführungsform in passender Weise die Brech- und Beugungskräfte des Brechungselements und des Beugungselements als optisches Abtastelement der optischen Abtastvorrichtung derart ein, dass eine Abbildungspositionsabweichung in der Hauptabtastrichtung aufgrund einer Wellenlängenschwankung einhergehend mit einer Schwankung der Umgebungsbedingungen ebenso wie eine Abbildungspositionsabweichung aufgrund der Brechungsindexschwankung des Materials des optischen Abtastelements in entgegengesetzte Richtungen an beiden Enden der effektiven Bildzone eingestellt werden, was eine durch Schwankungen in den Umgebungsbedingungen hervorgerufene Abbildungspositionsabweichung verringert. Gleichzeitig wird auch die Abbildungspositionsabweichung, die verursacht wird durch eine Wellenlängenschwankung ohne gleichzeitige Fluktuation der Umgebungsbedingungen, ebenfalls auf einen gewünschten Wert oder einen unter diesem liegenden Wert eingestellt, so dass eine optische Abtastvorrichtung implementiert wird, die resistent ist gegenüber Wellenlängenschwankungen oder Schwankungen in den Umgebungsbedingungen.
Wie oben erläutert wurde, macht die vierte Ausführungsform Gebrauch von mehreren optischen Abtastvorrichtungen, um Bilder auf mehrere photoempfindliche Trommeloberflächen aufzuzeichnen. Ein Farbbilderzeugungsgerät, bei dem es zu einer Fehlausrichtung zwischen den einzelnen Farben kommt, die verursacht wird durch eine Wellenlängenschwankung oder eine Schwankung der Umgebungsbedingungen, und eine Dichte-Ungleichmäßigkeit zwischen den Farben reduziert sind, lässt sich mit einer einfachen Ausgestaltung bei geringem Kostenaufwand implementieren.
Man beachte, dass de vierte Ausführungsform die Verwendung einer Mehrstrahl-Laserquelle für ein Farbbilderzeugungsgerät vom Tandemtyp vorsieht, bei dem die Präzisionsanforderungen am schärfsten sind. Allerdings ist diese Ausführungsform unabhängig vom Typ der optischen Abtastvorrichtung wirksam, so zum Beispiel bei einem Farb-/Monochrom-Gerät oder bei einem Einzelstrahl-Laser/Mehrstrahl-Laser.
[Fünfte Ausführungsform]
16 ist eine Schnittansicht (Hauptabtastquerschnitt) des Hauptteils eines optischen Systems, die eine von mehreren optischen Abtastvorrichtungen darstellt, welche ein Farbbilderzeugungsgerät in der Hauptabtastrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung bilden, wobei auch die zugehörige photoempfindliche Trommel dargestellt ist. In 16 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in 11 gleiche Teile.
Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform dadurch, dass ein Halbleiterlaser (Einzelstrahl-Laserquelle) mit einer einzelnen Lichtemissionszone als Lichtquelleneinrichtung verwendet wird, und dass das Brechungs-/Beugungsverhältnis des Brechungselements und des Beugungselements des optischen Abtastelements optimiert ist. Die übrige Ausgestaltung und die optische Wirkungsweise sind nahezu die gleichen wie bei der vierten Ausführungsform und zeigen gleiche Effekte.
In 16 besitzt ein als drittes optisches Element mit fθ-Charakteristik fungierendes optisches Abtastelement 46 ein Brechungselement 69 und ein Beugungselement 70. Das Brechungselement 69 wird durch eine einzelne torische Kunststofflinse mit verschiedenen Brechkräften in Haupt- und Nebenabtastrichtung gebildet. Zwei Linsenflächen 69a und 69b der torischen Linse 69 in Hauptabtastrichtung sind asphärisch.
Das Beugungselement 70 wird gebildet durch ein längliches zusammengesetztes optisches Element mit unterschiedlichen Beugungskräften in Haupt- und Nebenabtastrichtung. Eine eintrittsseitige Fläche 70a des zusammengesetzten optischen Elements 70 ist eine asphärische Fläche mit einer vorbestimmten Beugungskraft ausschließlich in Hauptabtastrichtung (die Fläche in Nebenabtastrichtung ist eben), während eine austrittsseitige Fläche 70b eine Beugungsfläche bildet, die eine flache Ebene bildet, der ein Beugungsgitter 85 hinzugefügt ist.
Tabelle 5 zeigt das optische Layout der fünften Ausführungsform, asphärische Koeffizienten der torischen Linse 69 sowie asphärische Koeffizienten sowie Phasenterme des zusammengesetzten optischen Elements 70.
Bei der fünften Ausführungsform wird ähnlich wie bei der vierten Ausführungsform das Brechkraft-/Beugungskraft-Layout der torischen Kunststofflinse 69 und des zusammengesetzten optischen Elements 70 in passender Weise eingestellt. In der Hauptabtastrichtung werden eine durch eine Wellenlängenschwankung einhergehend mit einer Schwankung der Umgebungsbedingungen hervorgerufene Abbildungspositionsänderung und eine Bildpositionsabweichung aufgrund einer Brechungsindexschwankung des Materials des optischen Abtastelements an den beiden Enden der effektiven Bildzone in entgegengesetzte Richtungen eingestellt. In der Nebenabtastrichtung wird eine Fokusschwankung aufgrund von Schwankungen in den Umgebungsbedingungen kompensiert.
Die Brechkraft-/Beugungskraft-Verhältnisse des Brechungselements 69 und des Beugungselements 70 der fünften Ausführungsform betragen: Hauptabtastrichtung: ϕLm/ϕDm = 8,8 Nebenabtastrichtung: ϕLs/ϕDs = 2,5.
Diese Brechkraft-/Beugungskraft-Verhältnisse entsprechen einer Überkorrektur des Farbfehlers der Vergrößerung bzw. einer Temperaturkompensation, das heißt entsprechen den Bedingungen (3) und (2).
17 ist eine graphische Darstellung einer Abbildungspositionsabweichung an dem Ende der effektiven Bildzone (an der am weitesten von der Lichtbündelachse entfernten Stelle), wenn die optische Abtastvorrichtung der fünften Ausführungsform ausgehend von Zimmertemperatur (Entwurfstemperatur) erhöht wird. Die gestrichelte Linie bedeutet eine Komponente, die bei Abnahme des Brechungsindex des Materials des optischen Abtastelements zusammen mit der Temperaturerhöhung entsteht. Die strichpunktierte Linie bedeutet eine Komponente, die bei einer Wellenlängenänderung des Halbleiterlasers zusammen mit einer Temperaturerhöhung entsteht. Die ausgezogene Linie bedeutet eine Abbildungspositionsabweichung durch Temperaturerhöhung dieser Komponenten insgesamt, wobei beide Abweichungsbeträge von der Entwurfstemperatur abweichen. Bei einer um 25°C erhöhten Temperatur nimmt die Wellenlänge der Lichtquelle um dλ = 6,375 nm gegenüber der Referenzwellenlänge zu, und der Brechungsindex des optischen Abtastelements nimmt um dn = 0,0025 ab.
Aus 17 ist entnehmbar, dass eine Überkorrektur des Vergrößerungsfarbfehlers die Wellenlängenvariation und die Brechungsindexvariation der Abbildungspositionsabweichung in zueinander entgegengesetzte Richtungen ändert, das sind Richtungen, in denen die Bildpositionsabweichung aufgrund der Temperaturerhöhung aufgehoben wird. Insbesondere erhöht die fünfte Ausführungsform relativ die Beugungskraft des Beugungselements und steigert damit die Abbildungspositionsabweichung, die durch die Wellenlängenvariation des Halbleiterlasers einhergehend mit der Temperaturerhöhung hervorgerufen wird, und verbessert den Korrektureffekt zusammen mit einer Komponente, die bei einer Abnahme des Brechungsindex des Materials des optischen Abtastelements erzeugt wird.
18 ist eine graphische Darstellung einer Abbildungspositionsabweichung als Funktion einer Wellenlängenänderung ohne damit einhergehende Änderung der Temperaturerhöhung am Ende der effektiven Bildzone (im Bereich am weitesten entfernt von der Achse des Lichtbündels). 18 zeigt einen Abweichungsbetrag gegenüber der Referenzwellenlänge.
Aus 18 ist entnehmbar, dass die Abbildungspositionsabweichung in der Hauptabtastrichtung pro Moden-Hopping-Einheit (0,3 nm bei dem Halbleiterlaser der fünften Ausführungsform) etwa 2,0 μm beträgt, was in bezug auf eine diskrete Wellenlängenänderung im wesentlichen vernachlässigbar ist.
19 ist eine graphische Darstellung des Parallaxenfehlers (Fokusposition in Haupt- und Nebenabtastrichtung) vor und nach einer Änderung der Umgebungsbedingungen bei der fünften Ausführungsform. Die ausgezogene Linie zeigt eine Kennlinie (Entwurfswert) vor einer Änderung der Umgebungsbedingungen, die gestrichelte Linie zeigt eine Kennlinie (Effektivwert) für den Fall, dass die Temperatur der optischen Abtastvorrichtung um 25°C erhöht ist.
Aus 19 ergibt sich, dass der Fokusbewegungshub in der Nebenabtastrichtung bei einer um 25°C erhöhten Temperatur für die fünfte Ausführungsform 0,2 mm beträgt und sowohl in Neben- als auch in Hauptabtastrichtung auf einen visuell vernachlässigbaren Wert unterdrückt wird.
Das Verhalten bei der Temperaturerhöhung wurde hier als Beispiel für eine Fluktuation in der Umgebungsbedingung beschrieben. Die gleichen Effekte können aber auch dann erreicht werden, wenn eine andere Schwankung einer Umgebungsbedingung stattfindet, so zum Beispiel in Form eines Temperaturabfalls.
Wie oben beschrieben wurde, werden bei der fünften Ausführungsform die Brechungs- und Beugungskräfte des Brechungselements und des Beugungselements als das optische Abtastelement der optischen Abtastvorrichtung derart eingestellt, dass eine Bildpositionsabweichung in Hauptabtastrichtung aufgrund einer Wellenlängenänderung in Verbindung mit einer Schwankung der Umgebungsbedingungen und eine Abbildungspositionsabweichung aufgrund der Brechungsindexänderung des Materials des optischen Abtastelements an den zwei Enden der effektiven Bildzone in entgegengesetzte Richtungen eingestellt werden, was die durch die Schwankung der Umgebungsbedingungen hervorgerufene Abbildungspositionsabweichung vermindert. Gleichzeitig wird auch die durch eine Wellenlängenänderung ohne Schwankungen in den Umgebungsbedingungen verursachte Abbildungspositionsabweichung auf einen gewünschten Wert oder einen darunter liegenden Wert eingestellt, so dass eine optische Abtastvorrichtung implementiert wird, die widerstandsfähig ist gegen eine Wellenlängenänderung oder eine Änderung in den Umgebungsbedingungen. Speziell bei dieser Ausführungsform wird die Beugungskraft des Beugungselements relativ erhöht, um die durch die Wellenlängenänderung des Halbleiterlasers einhergehend mit der Temperaturerhöhung verursachte Abbildungspositionsabweichung zu steigern und den Korrektureffekt zusammen mit einer Komponente zu erhöhen, die bei einer Abnahme des Brechungsindex des Materials des optischen Abtastelements hervorgerufen wird. Es wird eine optische Abtastvorrichtung geschaffen, die widerstandsfähiger gegenüber Schwankungen in den Umgebungsbedingungen ist.
Wie oben beschrieben wurde, macht die fünfte Ausführungsform von mehreren optischen Abtastvorrichtungen Gebrauch, um Bilder auf mehrere photoempfindliche Trommeloberflächen aufzuzeichnen. Ein Farbbilderzeugungsgerät, bei dem eine Fehlausrichtung zwischen Farben aufgrund einer Wellenlängenschwankung oder einer Schwankung in den Umgebungsbedingungen hervorgerufen wird, lässt sich ebenso vermindern wie eine Dichte-Ungleichmäßigkeit zwischen den Farben, wobei dies mit einer einfachen Anordnung bei geringem Kostenaufwand erreicht wird.
[Sechste Ausführungsform]
20 ist eine Schnittansicht (Hauptabtastquerschnitt) des Hauptteils eines optischen Systems, welches eine von mehreren optischen Abtasteinrichtungen zeigt, die ein Farbbilderzeugungsgerät in der Hauptabtastrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung ausmachen, außerdem ist eine entsprechende photoempfindliche Trommel dargestellt. In 20 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in 12 gleiche Teile.
Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform dadurch, dass eine torische Kunststofflinse als Brechungselement aus einem Werkstoff wie beispielsweise Polycarbonat (PC) mit starker Dispersion gefertigt ist, und dass das Brechkraft-Beugungskraft-Verhältnis des Brechungselements und des Beugungselements optimiert ist. Die übrige Ausgestaltung und die optische Wirkungsweise sind nahezu die gleichen wie bei der fünften Ausführungsform, so dass gleiche Effekte erzielt werden.
In 20 besitzt ein optisches Abtastelement 56 als drittes optisches Element mit fθ-Charakteristik ein Brechungselement 71 und ein Beugungselement 72. Das Brechungselement 71 wird durch eine einzelne torische Kunststofflinse aus einem Werkstoff wie Polycarbonat (PC) mit starker Dispersion und verschiedenen Brechkräften in Haupt- und Nebenabtastrichtung gebildet. Zwei Linsenflächen 61a und 61b der torischen Linse 71 sind in der Hauptabtastrichtung asphärisch.
Das Beugungselement 72 wird gebildet aus einem länglichen zusammengesetzten optischen Element mit unterschiedlichen Beuge-/Brechkräften in Haupt- und Nebenabtastrichtung. Eine eintrittsseitige Fläche 72a des zusammengesetzten optischen Elements 72 bildet eine asphärische Fläche mit vorbestimmter Beugekraft nur in der Hauptabtastrichtung (die Fläche in Nebenabtastrichtung ist flach), wohingegen die austrittsseitige Fläche 72b eine Beugungsfläche ist, gebildet durch eine Flachseite mit einem hinzugefügten Beugungsgitter 86.
Die Tabelle 6 zeigt das optische Layout der sechsten Ausführungsform, asphärische Koeffizienten der torischen Linse 71 und asphärische Koeffizienten sowie Phasenterme des zusammengesetzten optischen Elements 72.
Bei der sechsten Ausführungsform ist ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform das Layout für die Brechkraft/Beugungskraft der torischen Kunststofflinse 71 und des zusammengesetzten optischen Elements 72 in passender Weise eingestellt. In der Hauptabtastrichtung wird eine Abbildungspositions-Schwankung aufgrund einer Wellenlängenschwankung einhergehend mit einer Fluktuation der Umgebungsbedingungen sowie eine Abbildungspositionsabweichung aufgrund einer Brechungsindexschwankung des Materials des optischen Abtastelements in entgegengesetzte Richtungen an den beiden Enden der effektiven Bildzone eingestellt. In der Nebenabtastrichtung wird eine durch Umgebungseinflüsse hervorgerufene Fokusschwankung kompensiert.
Die Brechungs-/Beugungsverhältnisse von Brechungselement 71 und Beugungselement 72 der sechsten Ausführungsform betragen: Hauptabtastrichtung: ϕLm/ϕDm = 8,2 Nebenabtastrichtung: ϕLs/ϕDs = 2,5.
Diese Brechungs-/Beugungsverhältnisse entsprechen einer Überkorrektur des Farbfehlers der Vergrößerung und einer Temperaturkompensation, das heißt sie entsprechen den Bedingungen (3) und (2).
Als charakteristisches Merkmal, welches besonders für die sechste Ausführungsform gilt, besteht das Brechungselement aus einem Material wie PC mit großer Dispersion. Folglich lässt sich die Beugungskraft des Beugungselements relativ erhöhen, was wirksam ist bei der Farbkorrektur und eine Hochpräzisionsfarbkorrektur gestattet.
21 ist eine graphische Darstellung, die die Abbildungspositionsabweichung am Ende der effektiven Bildzone (der Zone am weitesten weg von der Achse des Strahlbündels) für den Fall zeigt, dass die optische Abtastvorrichtung der sechsten Ausführungsform in seiner Temperatur (Entwurfstemperatur) erhöht wird. Die gestrichelte Linie bedeutet eine Komponente, die entsteht bei Verringerung des Brechungsindex des Materials des optischen Abtastelements einhergehend mit einer Temperaturerhöhung. Die strichpunktiert Linie bedeutet eine Komponente, die entsteht bei Wellenlängenänderung des Halbleiterlasers einhergehend mit einer Temperaturerhöhung. Die ausgezogene Linie bedeutet eine Abbildungspositionsabweichung aufgrund einer Temperaturerhöhung aus all diesen Komponenten, wobei beide Fälle für Abweichungsbeträge gegenüber der Entwurfstemperatur stehen. Bei einer um 25°C erhöhten Temperatur nimmt die Wellenlänge der Lichtquelle um dλ = 6,375 nm gegenüber der Referenzwellenlänge zu, und der Brechungsindex des optischen Abtastelements nimmt um dn = 0,0025 ab.
Aus 21 ist ersichtlich, dass eine Überkorrektur des Farbfehlers der Vergrößerung die Wellenlängenschwankung und die Brechungsindexschwankung der Abbildungspositionsabweichung in entgegengesetzte Richtungen ändert, das heißt in Richtungen, in denen die Abbildungspositionsabweichung aufgrund der Temperaturerhöhung aufgehoben wird.
22 ist eine graphische Darstellung der Abbildungspositionsabweichung als Funktion einer Wellenlängenschwankung ohne damit verbundene Temperaturerhöhung am Ende der effektiven Bildzone (der Zone am weitesten weg von der Achse des Lichtbündels). 22 zeigt den Abweichungsbetrag gegenüber der Referenzwellenlänge.
Aus 22 ergibt sich, dass eine Abbildungspositionsabweichung in Hauptabtastrichtung pro Moden-Hopping-Einheit (0,3 nm bei dem Halbleiterlaser der sechsten Ausführungsform) etwa 1,2 μm beträgt, was im Hinblick auf eine diskrete Wellenlängenschwankung im wesentlichen vernachlässigbar ist.
23 ist eine graphische Darstellung des Parallaxenfehlers (Fokusposition in Haupt- und Nebenabtastrichtung) vor und nach einer Schwankung der Umgebungsbedingungen bei der sechsten Ausführungsform. Die ausgezogene Linie repräsentiert eine Kennlinie (Entwurfswert) vor einer Änderung der Umgebungsbedingungen, die gestrichelte Linie steht für eine Kennlinie (Effektivwert), wenn die Temperatur der optischen Abtastvorrichtung um 25°C erhöht ist.
Aus 23 ist entnehmbar, dass der Fokusverlagerungsbetrag in Nebenabtastrichtung bei einer um 25°C erhöhten Temperatur 0,2 mm bei der sechsten Ausführungsform beträgt und sowohl in Neben- als auch in Hauptabtastrichtung auf einen visuell vernachlässigbaren Wert unterdrückt wird.
Das Verhalten bei der Temperaturerhöhung wurde hauptsächlich in Verbindung mit Schwankungen der Umgebungsbedingungen beschrieben. Die gleichen Effekte können auch bei einer anderen Schwankung der Umgebungsbedingungen, beispielsweise einem Temperaturabfall, erreicht werden.
Wie oben beschrieben wurde, stellt die sechste Ausführungsform in geeigneter Weise die Beugungs-Brechkräfte der Brechungs- und Beugungselemente als optisches Abtastelement der optischen Abtastvorrichtung derart ein, dass die Abbildungspositionsabweichung in Hauptabtastrichtung aufgrund einer Wellenlängenschwankung einhergehend mit einer Fluktuation der Umgebungsbedingungen und eine Abbildungspositionsschwankung aufgrund einer Brechungsindexänderung des Materials des optischen Abtastelements an den beiden Enden der effektiven Bildzone in entgegengesetzter Richtung eingestellt werden, um dadurch die Abbildungspositionsabweichung aufgrund der Umgebungseinflüsse zu vermindern. Gleichzeitig wird eine Abbildungspositionsabweichung aufgrund einer Wellenlängenänderung, die nicht mit einer Schwankung der Umgebungsbedingungen einhergeht, ebenfalls auf einen gewünschten Wert oder einen darunter liegenden Wert eingestellt, um auf diese Weise eine optische Abtastvorrichtung zu realisieren, die widerstandsfähig ist gegen Wellenlängenfluktuation oder Änderungen der Umgebungsbedingungen. Insbesondere kann diese Ausführungsform PC mit großer Dispersion verwenden, um die Beugungskraft des Beugungselements zu steigern und auf diese Weise eine optische Abtastvorrichtung zu realisieren, die Aberration mit hoher Präzision korrigiert.
Wie oben beschrieben wurde, verwendet die sechste Ausführungsform eine Mehrzahl optischer Abtastvorrichtungen zum Aufzeichnen von Bildern auf mehreren photoempfindlichen Trommeloberflächen. Ein Farbbilderzeugungsgerät, bei dem eine Fehlausrichtung zwischen den Farben aufgrund einer Wellenlängenfluktuation oder einer Fluktuation in den Umgebungsbedingungen und eine Dichte-Ungleichmäßigkeit zwischen den Farben reduziert werden, lässt sich mit einer einfachen Ausgestaltung bei geringem Kostenaufwand implementieren.
Die Bilderzeugungsvorrichtung nach 1, die auf die vorliegende Erfindung angewendet wird, soll anhand der 26 näher erläutert werden.
26 ist eine schematische Ansicht des Hauptteils eines Bilderzeugungsgeräts. Diese Ausführungsform betrifft ein Farbbilderzeugungsgerät vom Tandemtyp, bei dem vier optische Abtastvorrichtungen fluchtend miteinander angeordnet sind, um Bildinformationsteile auf photoempfindliche Trommeloberflächen, die als Bildträger fungieren, parallel zueinander aufzuzeichnen. In 26 enthält ein Farbbilderzeugungsgerät 160 optische Abtastvorrichtungen 111, 112, 113 und 114 mit einer der Ausgestaltungen gemäß dem ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel, photoempfindliche Trommeln 121, 122, 123 und 124 als Bildträger, Entwicklungseinheiten 131, 132, 133 und 134 und ein Transportband 151.
In 26 empfängt das Farbbilderzeugungsgerät 160 von einem externen Gerät 152, beispielsweise einem Personal-Computer, Farbsignale für R (Rot), G (Grün) und B (Blau). Diese Farbsignale werden von einer Druckersteuerung 153 innerhalb des Geräts umgewandelt in C (Cyan), M (Magenta), Y (Gelb) und B (Schwarz) als Bilddaten (Punktdaten). Diese Bilddaten werden in die optischen Abtastvorrichtungen 111, 112, 113 und 114 eingegeben. Die optischen Abtastvorrichtungen emittieren Lichtbündel 141, 142, 143 und 144, die abhängig von diesen Bilddaten moduliert sind. Die Lichtbündel tasten die photoempfindlichen Flächen der photoempfindlichen Trommeln 121, 122, 123 und 124 in Hauptabtastrichtung ab.
In dem Farbbilderzeugungsgerät dieser Ausführungsform sind die vier optischen Abtastvorrichtungen (111, 112, 113 und 114) miteinander ausgerichtet und entsprechen C (Cyan), M (Magenta), Y (Gelb) und B (Schwarz), um Bildsignale (Bildinformation) auf die Oberflächen der photoempfindlichen Trommeln 121, 122, 123 und 124 parallel zueinander aufzuzeichnen und dadurch mit hoher Geschwindigkeit ein Farbbild zu drucken.
In dem Farbbilderzeugungsgerät dieser Ausführungsform verwenden die vier optischen Abtastvorrichtungen 111, 112, 113 und 114 Lichtbündel, die auf den entsprechenden Bilddaten basieren, um latente Bilder für die jeweiligen Farben auf den Oberflächen der entsprechenden photoempfindlichen Trommeln 121, 122, 123 und 124 zu erzeugen. Im Anschluss daran werden die latenten Bilder mehrfach auf einen Aufzeichnungsträger transferiert, um ein Vollfarbbild zu erzeugen.
Als externes Gerät 152 kann beispielsweise eine Farbbildlesevorrichtung mit einem CCD-Sensor verwendet werden. In diesem Fall bilden das Farbbildlesegerät und das Farbbilderzeugungsgerät 160 einen digitalen Farbkopierer.
Wie oben erläutert wurde, kann die vorliegende Erfindung eine kompakte optische Abtastvorrichtung und ein kompaktes Farbbilderzeugungsgerät für einen hochauflösenden Druck schaffen, bei denen eine Bildpositions-Schwankung, die verursacht wird durch eine Wellenlängenschwankung der Lichtquelleneinrichtung, eine Aberrationsschwankung aufgrund von Schwankungen in den Umgebungsbedingungen (Temperaturschwankung) und dergleichen in jeder optischen Abtastvorrichtung kompensiert werden mit Hilfe einer Kompensationseinrichtung (dem dritten optischen Element) in einem Farbbilderzeugungsgerät mit mehreren optischen Abtastvorrichtungen, um dadurch eine Abbildungspositionsabweichung insbesondere in der Hauptabtastrichtung zu unterdrücken und eine Farbabweichung und eine Bilddichte-Ungleichmäßigkeit bei geringem Kostenaufwand mit einfachen baulichen Mitteln zu verringern.
Wie oben ausgeführt wurde, kann die vorliegende Erfindung eine optische Abtastvorrichtung und ein Farbbilderzeugungsgerät schaffen, in denen ein Brechungselement und ein Beugungselement als optisches Abtastelement einer optischen Abtastvorrichtung verwendet werden, wobei die Brechungs-/Beugungskräfte des Brechungselements und des Beugungselements so eingestellt sind, dass eine Abbildungspositionsabweichung in der Hauptabtastrichtung aufgrund einer Wellenlängenschwankung in Verbindung mit einer Schwankung der Umgebungsbedingungen der optischen Abtastvorrichtung und eine Abbildungspositionsschwankung aufgrund einer Brechungsindexschwankung des Materials des optischen Abtastelements an den beiden Enden einer effektiven Bildzone (effektiven Abtastzone) in einander gegenläufige Richtungen eingestellt sind, um auf diese Weise eine Abbildungspositionsabweichung aufgrund einer Schwankung in den Umgebungsbedingungen zu reduzieren und gleichzeitig eine durch eine Wellenlängenänderung ohne Schwankung der Umgebungsbedingungen hervorgerufene Abbildungspositionsabweichung auf einen gewünschten Wert oder einen darunter liegenden Wert einzustellen und dadurch eine optische Abtasteinrichtung zu schaffen, die widerstandsfähig ist gegenüber Wellenlängenschwankungen oder Schwankungen in den Umgebungsbedingungen, wobei die Bilder auf mehreren Bildträgern (photoempfindlichen Trommeln) mit mehreren optischen Abtastvorrichtungen aufgezeichnet werden, wodurch mit Hilfe einer einfachen baulichen Lösung bei geringem Kostenaufwand ein Farbbilderzeugungsgerät geschaffen wird, welches nahezu frei von Fehlausrichtungen zwischen den Farben ist, die ihre Ursache haben in einer Wellenlängenschwankung oder in einer Schwankung der Umgebungsbedingungen, wobei das Gerät außerdem nahezu frei von Dichte-Ungleichmäßigkeiten zwischen den einzelnen Farben ist.

Claims

Optische Abtastvorrichtung umfassend einen Halbleiterlaser (1), eine Ablenkeinrichtung (5) zum Ablenken des vom Halbleiterlasers emittierten Lichtbündels in eine Hauptabtastrichtung, und ein optisches Element (6, 16, 26, 36, 46), das das durch die Ablenkeinrichtung abgelenkte Lichtbündel in ein Bild auf der abzutastenden Fläche (8) formt, wobei das optische Element einen Brechungsabschnitt aus einem Kunststoffmaterial und einen Beugungsabschnitt umfasst, gekennzeichnet dadurch, dass, wenn ϕLm und ϕDm die Brech-/Beugekräfte (powers) der das optische Element bildenden Brechungs- und Beugungsabschnitte in Hauptabtastrichtung sind und νL eine Abbe-Zahl des Kunststoffmaterials des Brechungsabschnitts ist, die Brech-/Beugekräfte die folgenden Bedingungen erfüllen: νL/6.90 ≤ ϕLm/ϕDm ≤ νL/3.45, 20 ≤ νL ≤ 70, ϕLm > 0, und ϕDm > 0,und die chromatische Aberration der Vergrößerung in Hauptabtastrichtung übermäßig korrigiert ist.
Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Brech-/Beugekräfte ϕLm und ϕDm die folgende Bedingung erfüllen: 5.8 ≤ ϕLm/ϕDm ≤ 20
Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der, wenn ϕLs und ϕDs die Brech-/Beugekräfte der das optische Element bildenden Brechungs- und Beugungsabschnitte in einer Neben-Abtastrichtung sind, diese Brech-/Beugekräfte ϕLs und ϕDs die folgende Bedingung erfüllen: 1.05 ≤ ϕLs/ϕDs ≤ 2.6
Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Brechungsabschnitt eine torische Linse (61, 63, 65, 67, 69, 71) aufweist, und der Beugungsabschnitt ein zusammengesetztes optisches Element (62, 64, 66, 68, 70, 72), das durch Integration einer brechenden Fläche mit einer beugenden Fläche gebildet ist.
Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der das optische Element bildende Beugungsabschnitt aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.
Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Halbleiterlaser (1) eine Multi-Strahlenbündel-Laserquelle mit mehreren Licht emittierenden Abschnitten aufweist.
Bilderzeugungsgerät, umfassend mehrere Paare optischer Abtastvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und korrespondierende Bildträger, von den optischen Abtastvorrichtungen zu korrespondierenden Bildträgern emittierte Leitbündel (guiding beams), Abtastflächen der Bildträger, um verschiedenfarbige Bilder auf den Flächen der Bildträger zu erzeugen, sowie Erzeugen eines Farbbilds durch die auf den Flächen der Bildträger erzeugten Bilder.
Bilderzeugungsapparatur umfassend eine optische Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, sowie eine Druckersteuerung zum Umwandeln von Dateneingaben einer externen Vorrichtung in ein Bildsignal und zur Eingabe des umgewandelten Bildsignals in die optische Abtastvorrichtung.