DE68913588T2

DE68913588T2 - Optische Abtastvorrichtung.

Info

Publication number: DE68913588T2
Application number: DE68913588T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Arai; Yoshihiko Hirose
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2009-05-17
Also published as: DE68913588D1; EP0342936A2; US5103091A; EP0342936B1; EP0342936A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Abtast-Vorrichtung, in der ein Lichtstrom von einer Lichtquelle durch eine Ablenkeinrichtung und ein Linsensystem übertragen wird und eine Abtastfläche abtastet und insbesondere auf eine optische Abtastvorrichtung, die eine Funktion zum Erfassen und Korrigieren einer aufgrund einer Schwankung der Temperatur der Umgebung o. dgl. bewirkten Brennpunktlageabweichung eines abbildungserzeugenden Fleckes des Lichtstroms auf der Abtastfläche hat.

Stand der Technik

In den letzte Jahren wurde i. a. vielfach eine Laserstrahldrucker-vorrichtung als eine optische Abtastvorrichtung verwendet, in der eine Laserlichtquelle in Übereinstimmung mit einem Abbildungssignal moduliert wird, ein Laserstrahl von der modulierten Laserlichtquelle periodisch durch eine Ablenkeinrichtung abgelenkt wird, der Laserstrahl durch das Linsensystem als ein Fleck auf ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmedium als eine Abtastfläche fokussiert wird, der Lichtfleck belichtet und abtastet, und dadurch eine Abbildung aufzeichnet wird.
Die herkömmliche Laserstrahldrucker-Vorrichtung hat jedoch einen Nachteil derart, daß jede der das Linsensystem bildenden Komponenten thermisch durch eine Veränderung der Umgebungstemperatur verformt wird, die Abbildungserzeugungsposition eines Laserstrahls auf dem lichtempfindlichen Material (Abtastfläche) abgelenkt wird und die Bildqualität verschlechtert wird.
Als Einrichtung zum Beheben des vorstehenden Nachteils wurde in JP-A-60-100111 eine Konstruktion offenbart, in der eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Messen einer Temperatur einer Kollimatorlinse zum Kollimieren eines Laserstrahles von einer Laserlichtquelle nahe der Kollimatorlinse angeordnet ist, ein Signal von der Temperaturerfassungseinrichtung mit einer vorgegebenen Bezugstemperatur verglichen wird und eine Linsenverschiebungsvorrichtung zum Verschieben der Kollimatorlinse in der Richtung der optischen Achse in Übereinstimmung mit einer Vergleichsausgabegröße angebracht ist. Andererseits wird die Kollimatorlinse in den Nicht-Abbildungsbereich in der Abtastzeile in Übereinstimmung mit einem Ausgabesignal verschoben, das den Nicht-Abbildungsbereich angibt.
Jedoch tritt in dem Fall, wenn die Laserstrahldrucker- Vorrichtung tatsächlich so konstruiert ist, wie in JP-A- 60-100111 offenbart, eine solche Situation auf, daß die Kollimatorlinse selbst während des Betriebes, bei dem die Laserlichtquelle in Übereinstimmung mit einem Abbildungs signal moduliert wird und eine Abbildung auf dem lichtempfindlichen Material (Abtastfläche) aufgezeichnet wird, durch das Signal, das auf den Nicht-Abbildungsbereich schließen läßt, verschoben wird. Deshalb gibt es einen Nachteil derart, daß sich die Größe und der Kontrast der Pixel auf verschiedenen Abtastzeilen während des Abbildungserzeugungsbetriebes ändert und die Abbildungsausgabequalität nicht vereinheitlicht werden kann.
In JP-A-60-100113 ist eine Anordnung offenbart, die derart gestaltet ist, um die durch eine Temperaturveränderung bewirkte Verschlechterung der Bildqualität durch die Erfassung einer Brennpunktverschiebung und das Verschieben einer konvexen Sammellinse in die Richtung der optischen Achse in Übereinstimmung mit dem Grad der Verschiebung zu verhindern. Bei dieser Anordnung wird die richtige Brennpunktlage durch die Verschiebung einer konvexen Korrekturlinse erzielt, um den auf den lichtempfindlichen Körper auftreffenden Lichtstrahl scharf eingestellt aufrechtzuerhalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung mit einer Lichtquelle; einem Modulator zum Modulieren eines von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahles; Einrichtungen zum Fokussieren des Lichtstrahls von der Lichtquelle auf eine festgelegte Position; einer Einrichtung zum Ablenken des Lichtstrahls von der Lichtquelle in eine festgelegte Richtung, wobei die Ablenkeinrichtung drehbar ist, so daß der Lichtstrahl abtastet; einer Sensoreinrichtung zum Erfassen des Lichtfleckdurchmessers des Lichtstrahls; einer Brennpunkteinstelleinrichtung, durch die der Brennpunkt in Antwort auf ein von der Sensoreinrichtung erhaltenes Signal eingestellt wird und ist dadurch gekennzeichnet, daß es Einrichtungen gibt, um den Betrieb der Brennpunkteinstelleinrichtung zu blockieren, wenn das von der Lichtquelle emittierte Licht in Übereinstimmung mit einem festgelegten Signal durch den Modulator moduliert wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel einer optischen Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2(a) und 2(b) zeigen Signale während des Einstellbetriebes bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2(a) ist eine graphische Darstellung, die ein Signal von einem Lasertreiber zeigt;
Fig. 2(b) ist eine graphische Darstellung, die ein Ausgabesignal von einem CCD-Element zeigt;
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Fleckdurchmesser eines Laserstrahls und der Belichtungsverteilung zeigt;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Darstellung, die einen Mechanismus zeigt, der zum Verschieben eines Kollimatorlinsensystems dient, um die Brennpunktlage einzustellen; und
Fig. 5 bis 7 sind Ablaufpläne zur Erklärung des Betriebes der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Erfindung wird in nachfolgenden anhand eines in den Darstellungen gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben werden. In der Erfindung bezeichnet die Aussage "für die Zeitdauer, wenn eine Lichtquelle in Übereinstimmung mit einem Abbildungssignal als ein festgelegtes Signal moduliert wird, und eine Abbildung auf der Abtastfläche gebildet wird" die Zeitdauer, wenn eine Lichtquelle in Übereinstimmung mit einem Abbildungssignal als ein festgelegtes Signal moduliert wird, und eine Abbildung einer einzelnen Einheit auf der Abtastfläche ausgebildet wird. Das heißt zum Beispiel in dem Fall einer Laserstrahldrucker-Vorrichtung, eine derartige Zeitdauer bezeichnet die Zeitdauer, in der eine festgelegte Anzahl von Papierblättern entsprechend der Abbildungsinformation einer einzelnen Einheit ausgedruckt werden und bezeichnet nicht die Zeitdauer, in der die Lichtquelle in einer Abtastzeile nicht moduliert wird.
Fig. 1 ist eine Darstellung, die schematisch eine Konstruktion des ersten Ausführungsbeispiels einer optischen Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt. In der Darstellung bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Lasertreiber als eine Lichtemittiersignal-Erzeugungseinrichtung zum Aussenden eines Lichtemittiersignals, um einen Laserstrahl zu erzeugen. Ein Festkörperlaserelement 2 als eine Laserlichtquelle, das als ein mit dem Lasertreiber 1 verbundenes Laserlichtteil dient, wird in Übereinstimmung mit dem Lichtemittiersignal ein- und ausgeschaltet. Bezugsziffer 3 bezeichnet ein Kollimatorlinsensystem, das einen von dem Festkörperlaserelement 2 emittierten Laserstrahl in einen fast parallelen Strahl umwandelt. Das Kollimatorlinsensystem 3 kann nur um eine festgelegte Entfernung in der Richtung eines Pfeils A als eine Richtung der optischen Achse des Laserstrahls durch die Fokussiereinrichtung 4 verschoben werden, was im nachfolgenden später erklärt werden wird. Bezugszeichen 5 bezeichnet einen drehbaren Polyeder-Spiegel. Der von dem Kollimatorlinsensystem 3 übertragene parallele Strahl 3 wird durch das Drehen des Spiegels 5 in der Richtung eines Pfeils B mit einer festgelegten Geschwindigkeit durch den Spiegel 5 reflektiert und tastet in der Richtung eines Pfeils C als eine festgelegte Richtung ab. Die Bezugszeichen 6a, 6b und 6c bezeichnen eine Gruppe von fθ- Linsen, die vor dem drehbaren Polyeder-Spiegel 5 angeordnet sind. Der durch den Spiegel 5 abgelenkte Laserstrahl wird auf einer festgelegten Position auf der abzutastenden Fläche abbildungserzeugend ausgebildet, und die Abtastgeschwindigkeit wird auf dieser Fläche durch die fθ- Linsengruppe auf eine einheitliche Geschwindigkeit eingestellt. L bezeichnet einen Laserstrahl. Der Laserstrahl L wird durch einen Reflexionsspiegel 7 auf ein CCD-Element 8 (Festzustands-Abbildungsaufnahmevorrichtung wie etwa eine ladungsgekoppelte Vorrichtung) als eine Erfassungseinrichtung geleitet und wird auch auf einen lichtempfindlichen Zylinder 9 als eine abzutastende Fläche gebracht. Rund um den Zylinder 9 sind eine Entwicklungs Vorrichtung, eine Primärladungsvorrichtung, eine Kopietransfer-Ladungsvorrichtung, eine Fixiervorrichtung, eine Reinigungseinrichtung und dgl. (die nicht gezeigt sind) angeordnet. Eine auf der Oberfläche des Zylinders 9 ausgebildete latente Abbildung wird entwickelt und durch ein bekanntes elektrophotografisches Verfahren auf ein Kopietransfermaterial als Kopie weitergegeben. Das CCD- Element 8 ist durch die Anordnung einer Anzahl von Photodetektoren in der Richtung des Pfeils C an Positionen, die im wesentlichen für beide, die Oberfläche des lichtempfindlichen Zylinders und den Lichtquellenteil, optisch äquivalent sind, aufgebaut. Andererseits ist das CCD-Element 8 mit einem Regelteil 10 verbunden, um den Lasertreiber 1 und die Fokussiereinrichtung 4 zu regeln. Bezugszeichen 11 bezeichnet einen mit dem Lasertreiber 1 und dem Regelteil 10 verbundenen Abbildungsverarbeitungsteil.
Bei der vorstehenden Konstruktion wird in den Fall der Erzeugung einer gewünschten Abbildung zuerst ein Abbildungsausgabesignal P von dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 aus in das Regelteil 10 eingegeben, ein Abbildungssignal S wird dem Lasertreiber 1 eingegeben und das Laserelement 2 wird mit einer festgelegten Zeitvorgabe einund ausgeschaltet. Ein von dem Festkörperlaserelement 2 emittierter Laserstrahl wird durch das Kollimatorlinsensystem 3 in den fast parallelen Strahl umgewandelt. Wenn der drehbare Polyeder-Spiegel 5 weiter in der Richtung des Pfeils B gedreht wird, wird der Laserstrahl durch den Spiegel 5 in der Richtung des Pfeils C abgelenkt und bildet die Abbildung durch die Gruppe von fθ-Linsen 6a, 6b und 6c als einen Fleck auf dem lichtempfindlichen Zylinder 9 aus. Infolge der Abtastung durch den Laserstrahl L, wie vorstehend genannt, wird auf der Oberfläche des Zylinders 9 eine Belichtungsverteilung von einer Abtastoperation der Abbildung ausgebildet. Auf dem Zylinder 9 wird durch weiteres Drehen des Zylinders 9 bei jeder Abtastung um einen festgelegten Betrag eine latente Abbildung ausgebildet, die die Belichtungsverteilung gemäß dem Abbildungssignal S hat, und durch das bekannte elektrophotografische Verfahren als eine entwickelte Abbildung auf einem Aufzeichnungspapier aufgezeichnet. Das Abbildungsausgabesignal P wird vor dem Abbildungssignal S von dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 ausgegeben und die Ausgabe des Signals P wird abgeschlossen, nachdem die Ausgabe des Abbildungssignals S beendet wurde. Andererseits wird der Betrieb des Regelteils 10 für die Zeitdauer gestoppt, in der das Abbildungsausgabesignal P von dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 eingegeben wird. Deshalb können die Größe und der Kontrast der Pixel während des Abbildungserzeugungsbetriebes konstant gehalten werden.
Nun wird der Betrieb des Brennpunktlagen-Einstellmechanismus des Laserstrahls L beschreiben. Zuerst wird von dem Regelteil 10 ein Betriebssignal in den Lasertreiber 1 eingegeben. Für eine festgelegte Zeitdauer wird von dem Lasertreiber 1 eine Rechteckwelle erzeugt, die festgelegt periodisch ein- und ausgeschaltet wird, wie in Fig. 2(a) gezeigt. Das Festkörperlaserelement 2 wird in Übereinstimmung mit einem derartigen Rechteckwellensignal einund ausgeschaltet. Der Laserstrahl von dem Festkörperlaserelement 2 dient zum Abtasten, wie vorstehend genannt, und wird durch den Reflexionsspiegel 7 auch reflektiert und wird auf das CCD-Element 8 projiziert, das an einer Position angeordnet ist, die optisch äquivalent zu dem lichtempfindlichen Zylinder 9 ist, und tastet ab.
Bevor mit dem Laserstrahl L das CCD-Element 8 abgetastet wird, löscht das Regelteil 10 die gespeicherten Ladungen jeder Abbildung in dem CCD-Element 8. Nachdem die Ladungen durch die Fleckabtastung von einer Zeile in jedem Pixel in dem CCD-Element 8 gespeichert sind, werden die Ladungen als ein elektrisches Signal durch das Regelteil 10 eingelesen.
Wenn der Laserstrahl von dem Laserelement 2 ein- und ausgeschaltet wird und einmal abtastet, befindet sich das CCD-Element 8 an der Position, der dem Zylinder 9 optisch äquivalent ist. Deshalb zeigt die Belichtungsverteilung auf der Oberfläche des CCD-Elements 8 eine Verteilungsform der Intensität gemäß dem Fleckdurchmesser des Laserstrahls L, wie in Fig. 3 gezeigt. Folglich hat ein Ausgabewert von jedem Pixel des CCD-Elements 8 eine Verteilung, wie in Fig. 2(b) gezeigt. Ein derartiges Signal wird zu dem Regelteil 10 gesandt. In dem Regelteil 10 wird ein Kontrast V durch die Gleichung:
berechnet und gemessen (in der θmax der Maximalwert der Ausgabe des CCD-Elements 8 ist und θmin dessen Minimalwert ist).
In diesem Fall werden, da der Kontrast V steigt, wenn sich der Fleckdurchmesser in der Abtastrichtung verringert, ein vorgegebener Wert V&sub0; und der durch die Berechnung mit der Gleichung (1) ermittelte Wert V verglichen. Wenn V nicht dem vorgegebenen Wert V&sub0; gleich ist, wird von dem Regelteil 10 ein Treibersignal zu der Fokussiereinrichtung 4 gesandt, wodurch das Kollimatorlinsensystem 3 um einen festgelegten Betrag in der Richtung des Pfeils A verschoben wird. Der Kontrast V wird in der Position gemessen, in die das Kollimatorlinsensystem 3 verschoben wurde, und das Kollimatorlinsensystem 3 wird in der Position festgestellt, bei der der gemessene Wert V gleich V&sub0; ist. Aufgrund dessen wird die Abweichung des Brennpunktes des optischen Systems korrigiert und der Abtastfleckdurchmesser des Laserstrahls L kann minimiert werden.
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Kollimatorlinsensystems 3, das die Fokussiereinrichtung 4 hat. Wie in der Darstellung gezeigt, sind das Festkörperlaserelement 2, ein Schrittmotor 42 und eine Führungswelle 45 an einem Rahmen 41 angebracht. Das Kollimatorlinsensystem 3 wird durch die Führungswelle 45 und eine durch die Bearbeitung der Welle des Schrittmotors 42 ausgebildete Schraubenspindel 43 gehalten. Ein Endabschnitt der Schraubenspindel 43 wird durch ein in dem Rahmen 41 befestigtes Lager 44 gehalten. An der anderen Seite ist für das Kollimatorlinsensystem 3 eine Hohlschraube angebracht, die über ein Gewinde an der Schraubenspindel 43 befestigt ist. Außerdem ist auch ein Gleitlager für das Linsensystem 3 angebracht, um in Gleitkontakt mit der Führungswelle 45 zu gelangen. Wenn das Treibersignal von dem Regelteil 10 eingegeben wird, wird der Schrittmotor 42 angetrieben, um die Schraubenspindel 43 zu drehen. Durch die Drehung der Schraubenführung 43 wird das Kollimatorlinsensystem 3 in der Richtung des Pfeils A als die Richtung der optischen Achse des Laserstrahls verschoben.
Wie vorstehend genannt, wird der Laserstrahl L in einer Position auf das CCD-Element 8 abbildungserzeugend ausgebildet, die dem lichtempfindlichen Zylinder 9 optisch äquivalent ist, und der Laserfleckdurchmesser wird erfaßt, und die Position des Kollimatorlinsensystems 3 wird auf der Basis des Erfassungssignals eingestellt. Deshalb kann eine Vergrößerung des Laserfleckdurchmessers aufgrund der Schwankung einer Temperatur der Umgebung o. dgl. verhindert werden. Folglich kann immer ein Fleck der gewünschten Größe erzielt werden und die Abbildung kann mit einer hohen Dichte und einer hohen Qualität ausgebildet werden.
Es wird nun der Betrieb der Erfindung auf Basis eines in Fig. 5 gezeigten Ablaufplanes im Detail beschrieben. Es wird nun vorausgesetzt, daß die Position innerhalb der verschiebbaren Position des Kollimatorlinsensystems vorliegt, in der der Fleckdurchmesser des Laserstrahls durch Korrigieren der Abweichung des Brennpunktes des optischen Systems minimiert werden kann.
Zuerst, wenn das Signal in das Regelteil 10 eingegeben wird, um den Fokussiermechanismus betriebsbereit zu machen, prüft ein Mikrocomputer in dem Regelteil 10, ob das Abbildungsausgabesignal P von dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 ausgegeben wurde oder nicht. Wenn das Abbildungsausgabesignal P von dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 ausgegeben wurde, wird der Betrieb des Fokussiermechanismus nicht begonnen. Wenn das Abbildungsausgabesignal P nicht von dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 ausgegeben wurde, d. h., wenn keine Abbildung auf dem lichtempfindlichen Zylinder 9 ausgebildet wurde, wird der Betrieb des Fokussiermechanismus begonnen und das Laserelement wird ein- und ausgeschaltet. Der Betrag des Kontrastes V wird aus dem Ausgabewert des Detektors (CCD- Element) ermittelt.
Der vorliegende Kontrastwert V wird mit einem vorgegebenen Kontrastwert v&sub0; verglichen. Wenn nämlich V&sub0; und V gleich sind, wenn das Linsensystem an der Position ist, an der der Abtastfleckdurchmesser minimal wird, ist es nicht nötig, die Abbildungserzeugungsposition des Laserstrahls zu verschieben. Deshalb wird der Betrieb des Fokussiermechanismus beendet.
Wenn V&sub0; und V nicht gleich sind, d. h., wenn sich die Größe des Abtastfleckdurchmessers ändert, ist es notwendig, die Abweichung des Brennpunktes des Abtastfleckes durch Verschieben des Linsensystems zu korrigieren. Zuerst wird eine Kontrolle durchgeführt, um festzustellen, ob das Linsensystem zugeführt werden kann oder nicht. Wenn JA, wird das Linsensystem um einen Schritt zugeführt und der vorgegebene Kontrastwert V&sub0; und der vorliegende Kontrastwert V werden wieder verglichen. Die vorstehende Verarbeitungsreihenfolge wird wiederholt, bis V&sub0; und V gleich sind. Wenn sie gleich sind, wird die Verschiebung des Linsensystems gestoppt und der Betrieb des Fokussiermechanismus ist beendet. Wenn das Linsensystem die Zuführungsendposition durch die Wiederholung der vorstehenden Reihenfolge erreicht hat, bedeutet das, daß die Verschiebungsrichtung des Linsensystems falsch ist. Deshalb wird in einem derartigen Fall das Linsensystem um einen Schritt zurückgefahren und der vorgegebene Kontrastwert V&sub0; und der vorliegende Kontrastwert V werden wieder verglichen. Die vorstehende Reihenfolge wird wiederholt, bis die Werte von V&sub0; und V gleich sind. Wenn sie gleich sind, wird die Verschiebung das Linsensystems gestoppt und der Betrieb des Fokussiermechanismus ist abgeschlossen.
Bei dem vorstehenden, in Fig. 5 gezeigten Ablaufplan gibt es, wenn die Verschiebungsrichtung des Linsensystems zum Verschieben der Brennpunktlage falsch ist, eine Möglichkeit derart, daß das Linsensystem zu der Zuführungsendposition geführt wurde. Unter Verwendung eines in Fig. 6 gezeigten Ablaufplanes kann die Ablenkung der Brennpunktlage jedoch durch die Unterscheidung, ob die Verschiebungsrichtung des Linsensystems richtig oder falsch ist, durch das Vergleichen eines Kontrastwertes A am Beginn des Betriebes mit einem Kontrastwert B nachdem das Linsensystem um einen Schritt zugeführt wurde, sofort korrigiert werden.
Bei den in Fig. 5 und 6 gezeigten Beispielen wird die Verarbeitungsreihenfolge derart ausgeführt, daß der vorgegebene Kontrastwert V&sub0; und der vorliegende Kontrastwert V ausgeglichen werden. Im konkreten Fall ist es jedoch schwer, die Werte V&sub0; und V auszugleichen. Die Reihenfolge kann auch so ausgeführt werden, daß V - V&sub0; < R (R ist ein festgelegter Wert) ist.
Bei den vorstehend genannten, in Fig. 5 und 6 gezeigten Beispielen wurde der Betrieb des Fokussiermechanismus mit der Kontrolle begonnen, ob das Abbildungsausgabesignal P von dem Abbildungsverarbeitungsteil ausgegeben wurde oder nicht. In dem Fall jedoch, wenn das Abbildungsausgabesignal P - von dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 während dem Betrieb des Fokussiermechanismus in das Regelteil 10 eingegeben wird, wird der Betrieb des Fokussiermechanismus unverzüglich gestoppt und die Verschiebung des Linsensystems wird gestoppt und die Abbildungserzeugung wird ausgeführt. Es ist offensichtlich wünschenswert, daß die Stop-Position des Linsensystems direkt vor der Bilderzeugung in die optimale Brennpunktlage eingestellt wird. Nach Abschluß der Bilderzeugung wird der Betrieb des Fokussiermechanismus wieder begonnen und die Abweichung der Brennpunktlage des Laserstrahls wird korrigiert.
Andererseits wird, als ein anderes System, sogar in dem Fall, wenn das Abbildungsausgabesignal P von dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 in den Regelteil 10 während des Betriebes des Fokussiermechanismus eingegeben wird, der Betrieb des Fokussiermechanismus nicht gestoppt sondern, im Gegenteil, ein Signal, das den Betrieb des Fokussiermechanismus anzeigt, wird von dem Regelteil 10 zu dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 gesandt, und der Betrieb des Abbildungsverarbeitungsteils 11 wird zeitweise gestoppt. Nachdem der Betrieb des Fokussiermechanismus beendet wurde und die Korrektur der Abweichung der Brennpunktlage des Laserstrahls beendet wurde, wird der Betrieb des Abbildungsverarbeitungsteils 11 wieder begonnen und eine Abbildung wird erzeugt. Mittels der vorstehenden Konstruktion kann eine Abbildung von hoher Dichte erzeugt werden.
Bei den vorstehend genannten Beispielen nach Fig. 5 und 6 wird der Betrieb der Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Abbildungserzeugungszustandes des Lichtstromes auf der Abtastfläche in dem Zeitabschnitt nicht ausgeführt, in der das Abbildungssignal S von dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 in den Lasertreiber 1 ausgegeben wird. Es ist jedoch nicht immer notwendig, einen derartigen Aufbau zu benutzen. Selbst wenn die Abbildungserzeugung ausgeführt wird, wird die Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Abbildungserzeugungszustandes des Lichtstroms auf der Abtastfläche betriebsbereit gemacht und das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein der Abweichung des Brennpunktes kann auch erfaßt werden. In einem derartigen Fall wird, sogar wenn die Abweichung des Brennpunktes während der Abbildungserzeugung erfaßt wird, die Einrichtung (zum Beispiel das Kollimatorlinsensystem) zum Verschieben der Abbildungserzeugungsposition des Lichtstromes nicht betriebsbereit gemacht, und die Einrichtung zum Verschieben der Abbildungserzeugungspositi0n des Lichtstromes wird nach dem Abschluß der Abbildungserzeugung betriebsbereit gemacht, wodurch die Abweichung des Brennpunktes des Lichtstromes korrigiert wird.
Bei dem vorstehend genannten, in Fig. 1 gezeigten Beispiel wurde das Kollimatorlinsensystem als die Einrichtung zum Verschieben der Abbildungserzeugungsposition des Lichtstromes auf der Abtastfläche verschoben, und als die Einrichtung zum Erfassen des Abbildungserzeugungszustandes des Lichtstromes auf der Abtastoberfläche wurde der an einer Position, die dem lichtempfindlichen Zylinder optisch äquivalent ist, angeordnete Detektor (CCD-Element) verwendet. Es können jedoch auch andere bekannte technische Ausführungsarten bezüglich der Einrichtungen zum Verschieben der Abbildungserzeugungsposition des Lichtstromes und der Einrichtung zum Erfassen des Abbildungserzeugungszustandes des Lichtstromes verwendet werden.
Als die Einrichtung zum Verschieben der Abbildungserzeugungsposition des Lichtstromes wird eine Einrichtung berücksichtigt, bei der eine zwischen der Kollimatorlinse und dem drehbaren Polyeder-Spiegel angeordnete konvexe Linse verschoben wird, wie in JP-A-60-100113 offenbart, eine Einrichtung, bei der eine Laserlichtquelle oder eine Abbildungserzeugungslinse verschoben wird, wie in JP-A- 59-1 16603 offenbart, eine Einrichtung, bei der die optische Weglänge zwischen einer Linse zum Abtasten und einer Abtastfläche variabel ist, wie in JP-A-60-112020 offenbart, eine Einrichtung, bei der eine Laserleistung variabel ist, wie in JP-A-61-275868 offenbart, o. dgl. Andererseits wird als die Einrichtung zum Erfassen des Abbildungserzeugungszustandes des Lichtstromes ein Aufbau, wie in JP-A-60-100111 offenbart, berücksichtigt, bei dem die Einrichtung zum Erfassen der Temperatur der Linse nahe der Linse angeordnet ist und der Abbildungserzeugungszustand des Lichtstromes auf dem lichtempfindlichen Zylinder auf der Basis eines Erfasssungssignals von der Erfassungseinrichtung erfaßt wird.
Gemäß Vorbeschreibung hat die optische Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung, die den Brennpunktlagen-Verschiebungsmechanismus hat, um die Abbildungserzeugungsposition des Lichtstromes auf der Abtastfläche zu verschieben, einen Vorteil derart, daß die stabile Abbildung durch das Blockieren des Betriebes des Brennpunktlagen-Einstellmechanismus für die Zeitdauer, in der die Lichtquelle in Übereinstimmung mit einem Abbildungssignal moduliert wird und eine Abbildung auf der Abtastfläche erzeugt wird, erzeugt werden kann.
Die Zeitvorgabe für den Betrieb des Brennpunktlagen- Einstellmechanismus kann unter Anwendung einer intermittierenden Betriebsweise, bei der eine Zeiteinrichtung o. dgl. verwendet wird, eines Verfahrens, wobei ein Sensor zum Erfassen einer Umgebungsveränderung in der Temperatur, Feuchtigkeit o. dgl. vorgesehen ist und der Betrieb ausgeführt wird, wenn ein Ausgabewert von dem Sensor innerhalb eines eingestellten Wertes ist, o. dgl. eingestellt werden.
Jedoch wird gemäß den vorstehenden Verfahren auch ein Fall berücksichtigt, in dem der Brennpunktlagen-Einstellmechanismus des Lichtstromes auf der Abtastfläche häufig betriebsbereit gemacht werden muß, so daß es ein Problem derart gibt, daß eine Belastung auf den Brennpunktlagen-Einstellmechanismus ausgeübt wird. Um ein derartiges Problem zu lösen, ist es vorteilhaft, das folgende System zu verwenden.
Das heißt, in einer optischen Abtastvorrichtung, die einen Brennpunktlagen-Einstellmechanismus hat, in dem ein Lichtstrom von einer Lichtquelle durch eine Ablenkeinrichtung und ein Linsensystem übertragen wird und auf der Abtastfläche abtastet und die Abbildungserzeugungsposition des Lichtstromes verschoben wird, wird die Brennpunktlage eingestellt, indem der Brennpunktlagen-Einstellmechanismus betriebsbereit gemacht wird, direkt bevor in Übereinstimmung mit dem Abbildungssignal die Lichtquelle moduliert wird und eine Abbildung auf der Abtastfläche erzeugt wird, und nach dem Abschluß der Einstellung der Brennpunktlage die Lichtquelle in Übereinstimmung mit dem Abbildungssignal moduliert wird und die Abbildung auf der Abtastfläche ausgebildet wird. Der Betrieb des Brennpunktlagen-Einstellmechanismus wird offensichtlich für die Zeitdauer blockiert, in der die Lichtquelle in Übereinstimmung mit dem Abbildungssignal moduliert wird und die Abbildung auf der Abtastfläche erzeugt wird. Der Betrieb wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Im Fall der Erzeugung einer gewünschten Abbildung wird zuerst ein Startsignal F für den Betrieb des Fokussiermechanismus von dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 in das Regelteil 10 eingegeben, wodurch der Betrieb des Fokussiermechanismus begonnen wird. Da der Betrieb des Fokussiermechanismus gleich dem in dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel ist, wird seine Beschreibung hier weggelassen.
Nachdem der Betrieb des Fokussiermechanismus beendet wurde, daß heißt, nachdem die Korrektur der Abweichung des Brennpunktes beendet wurde, wird ein Endsignal G für den Betrieb des Fokussiermechanismus von dem Regelteil 10 in das Abbildungsverarbeitungsteil 11 eingegeben.
Wenn das Betriebsendsignal G in das Abbildungsverar beitungsteil 11 eingegeben wird, sendet das Abbildungsverarbeitungsteil 11 das Abbildungssignal S zu dem Lasertreiber 1, wodurch das Festkörperlaserelement 2 mit einer festgelegten Zeitvorgabe ein- und ausgeschaltet wird. Der von dem Festkörperlaserelement 2 emittierte Laserstrahl wird durch das Kollimatorlinsensystem 3 in den fast parallelen Strahl umgewandelt und tastet durch den drehbaren Polyeder-Spiegel 5, der sich in der Richtung des Pfeils B dreht, weiter in der Richtung des Pfeils C ab. Ein derartiger Strahl wird durch die Gruppe von fθ-Linsen 6a, 6b und 6c wie ein Fleck abbildungserzeugend auf dem lichtempfindljchen Zylinder abgebildet. Eine Belichtungsverteilung eines Abtastvorganges der Abbildung wird durch eine derartige Abtastung des Laserstrahls L auf der Oberfläche des Zylinders 9 ausgebildet. Durch die weitere Drehung des Zylinders 9 um einen festgelegten Betrag bei jeder Abtastung wird auf dem Zylinder 9 eine latente Abbildung, die die Belichtungsverteilung gemäß dem Abbildungssignal S hat, ausgebildet und diese wird durch ein bekanntes elektrophotografisches Verfahren als eine entwickelte Abbildung auf einem Aufzeichnungspapier aufgezeichnet.
Mittels dem Aufbau gemäß Vorbeschreibung kann, da der Brennpunktlagen-Einstellmechanismus direkt vor der Abbildungserzeugung betriebsbereit gemacht wird, die Abweichung des Brennpunktes immer ständig korrigiert werden, ohne auf den Brennpunktlagen-Einstellmechanismus eine Belastung auszuüben.
Der vorhergehende Betrieb wird mit Bezug auf einen in Fig. 7 gezeigten Ablaufplan im Detail beschrieben. Es wird jetzt angenommen, daß bei der verschiebbaren Position des Kollimatorlinsensystems die Position vorliegt, in der der Fleckdurchmesser des Laserstrahls durch Korrigieren der Abweichung des Brennpunktes des optischen Systems minimiert werden kann.
Wenn zuerst der Abbildungserzeugungsbetrieb begonnen wird, wird das EinStellmechanismus-Betriebsbeginnsignal F von dem Abbildungsverarbeitungsteil 11 in das Regelteil 10 eingegeben, wodurch der Betrieb des Fokussiermechanismus begonnen wird.
Der drehbare Polyeder-Spiegel 7 wird gedreht und das Laserelement wird ein- und ausgeschaltet. Der Kontrastwert V wird aus dem Ausgabewert des Detektors (CCD-Element) ermittelt.
Der vorgegebene Kontrastwert V&sub0; und der vorliegende Kontrastwert V werden verglichen. Wenn V&sub0; und V gleich sind, d. h., wenn das Linsensystem in der Position vorliegt, in der der Abtastfleckdurchmesser minimal wird, ist es nicht nötig, die Abbildungserzeugungsposition des Laserlichtstromes zu verschieben, so daß der Betrieb des Fokussiermechanismus beendet ist.
Wenn V&sub0; und V nicht gleich sind, und zwar wenn sich die Größe des Abtastfleckdurchmessers ändert, ist es notwendig, die Brennpunktabweichung des Abtastfleckes durch Verschieben des Linsensystems zu korrigieren. Zuerst wird eine Kontrolle durchgeführt, um festzustellen, ob das Linsensystem zugeführt werden kann oder nicht. Wenn JA, wird das Linsensystem um einen Schritt zugeführt und der vorgegebene Kontrastwert V&sub0; und der vorliegende Kontrastwert V werden verglichen. Die vorstehende Verarbeitungsreihenfolge wird wiederholt, bis V&sub0; und V gleich sind. Wenn die Werte V&sub0; und V gleich sind, wird die Verschiebung des Linsensystems gestoppt und der Betrieb des Fokussiermechanismus ist beendet. Wenn das Linsensystem durch die Wiederholung der vorstehenden Reihenfolge die Zuführungsendposition erreicht hat, bedeutet das, daß die Verschiebungsrichtung des Linsensystems falsch ist. Deshalb wird in einem derartigen Fall das Linsensystem um einen Schritt zurückgefahren und der vorgegebene Kontrastwert V&sub0; und der vorliegende Kontrastwert V werden wieder verglichen. Die vorstehende Reihenfolge wird wiederholt, bis die Werte V&sub0; und V gleich sind. Wenn sie gleich sind, werden die Verschiebung des Linsensystems und die Ein-/Ausschaltoperationen des Laserelementes gestoppt und der Betrieb des Fokussiermechanismus ist beendet.
Bei der vorstehenden Reihenfolge wird die Reihenfolge derart ausgeführt, daß der vorgegebene Kontrastwert V&sub0; und der vorliegende Kontrastwert V ausgeglichen werden. Im konkreten Fall ist es jedoch schwer, derart zu regeln, daß die Werte V&sub0; und V ausgeglichen werden und die Reihenfolge kann auch so ausgeführt werden, daß V - V&sub0; < R (R ist ein festgelegter Wert) ist.
Nach dem Abschluß des Betriebes des Fokussiermechanismus, d. h., nach Abschluß der Korrektur der Brennpunktabweichung wird das Fokussiermechanismus-Betriebsendsignal G von dem Regelteil 10 in das Abbildungsverarbeitungsteil 11 eingegeben.
Wenn das Abbildungsverarbeitungsteil 11 das Betriebsendsignal G aufnimmt, sendet das Abbildungsverarbeitungsteil 11 das Abbildungssignal S zu dem Lasertreiber 1 und das Festkörperlaserelement 2 wird mit einer festgelegten Zeitvorgabe ein- und ausgeschaltet, wodurch eine Abbildung auf der Abtastfläche ausgebildet wird.
Nach dem Abschluß der Ausgabe des Abbildungssignals S werden der Betrieb des Lasertreibers 1 und die Drehung des drehbaren Polyeder-Spiegels 7 beendet und der Abbildungserzeugungsbetrieb ist abgeschlossen.
Bei dem vorstehend genannten, in Fig. 7 gezeigten Ablaufplan wird der Kontrastwert V, sofort nachdem sich der drehbare Polyeder-Spiegel dreht, aus dem Ausgabewert des CCD-Elements (Detektor) ermittelt, und das Festkörperlaserelement beginnt die Ein-/Ausschaltoperationen. Nachdem jedoch eine festgelegte Zeit vergangen ist, nachdem der drehbare Polyeder-Spiegel gedreht wurde und das Festkörperlaserelement die Ein-/Ausschaltoperationen begonnen hat, ist es wünschenswert, den Kontrastwert V zu erreichen und die Reihenfolge zu beginnen. Daß heißt, dies verhält sich derart, da die Brennpunktabweichung in einem Zustand korrigiert werden kann, der dem tatsächlichen Zustand während der Abbildungserzeugung näher ist, nachdem die Temperatur in der Vorrichtung nach Verstreichen einer festgelegten Zeit genügend angestiegen ist. Der ähnliche Effekt wird sogar auch in dem Fall erzielt, in dem ein Sensor zum Erfassen der Temperatur in der Vorrichtung angebracht ist und nachdem der Ausgabewert des Sensors einen festgelegten Wert (Wert entsprechend der Temperatur während der Abbildungserzeugung) erreicht hat, wird der Kontrastwert V ermittelt und die Reihenfolge wird begonnen.
Gemäß Vorbeschreibung wird in der optischen Abtastvorrichtung, die einen Brennpunktlagen-Einstellmechanismus zum Verschieben der Abbildungserzeugungsposition des Lichtstromes auf der Abtastfläche hat, die Brennpunktlage eingestellt, indem der Brennpunktlagen-Einstellmechanis mus betriebsbereit gemacht wird, direkt bevor in Übereinstimmung mit dem Abbildungssignal die Lichtquelle moduliert wird und eine Abbildung auf der Abtastfläche erzeugt wird, und nach dem Abschluß der Einstellung der Brennpunktlage die Lichtquelle in Übereinstimmung mit dem Abbildungssignal moduliert wird und die Abbildung auf der Abtastfläche ausgebildet wird. Folglich gibt es die Vorteile derart, daß (1) die Brennpunktabweichung immer ständig korrigiert werden kann, ohne eine Belastung auf den Brennpunktlagen-Einstellmechanismus auszuüben, (2) immer eine stabile Abbildung von einer hohen Dichte ausgebildet werden kann, da die Brennpunktabweichung direkt vor der Bilderzeugung korrigiert wird, u. dgl.

Claims

1. Optische Abtastvorrichtung mit:

einer Lichtquelle (2);

einem Modulator (11) zum Modulieren eines von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahles;

Einrichtungen (3, 6) zum Fokussieren des Lichtstrahls von der Lichtquelle auf eine festgelegte Position;

einer Einrichtung (5) zum Ablenken des Lichtstrahls von der Lichtquelle in eine festgelegte Richtung, wobei die Ablenkeinrichtung drehbar ist, so daß der Lichtstrahl abtastet;

einer Sensoreinrichtung (8) zum Erfassen des Lichtfleckdurchmessers des Lichtstrahls;

einer Brennpunkteinstelleinrichtung (4), durch die der Brennpunkt in Antwort auf ein von der Sensoreinrichtung erhaltenes Signal (10) eingestellt wird und dadurch gekennzeichnet, daß es Einrichtungen gibt, um den Betrieb der Brennpunkteinstelleinrichtung (4) zu blockieren, wenn das von der Lichtquelle emittierte Licht in Übereinstimmung mit einem festgelegten Signal durch den Modulator (11) moduliert wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Brennpunkt einstelleinrichtung eine Einrichtung zum Bewegen eines Teiles der Einrichtungen zum Fokussieren (3, 6) enthält.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das festgelegte Signal ein Abbildungssignal ist.