DE69215197T2

DE69215197T2 - Kontrolle der Strahlposition für ein Abtastgerät

Info

Publication number: DE69215197T2
Application number: DE69215197T
Authority: DE
Inventors: Thomas L Paoli
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1992-12-10
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2012-12-11
Also published as: CA2077813A1; EP0549204A1; CA2077813C; JP3291341B2; JPH05297302A; DE69215197D1; EP0549204B1; US5574491A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf optische Abtastvorrichtungen und insbesondere auf ein Gerät zum Liefern einer Fleckpositionssteuerung eines Laserflecks auf einem photorezeptiven Element in einem Rasterausgabeabtastsystem.
Obwohl sie in einer breiten Vielfalt optischer Ausgabevorrichtungen anwendbar ist, findet die vorliegende Erfindung besonderen Nutzen in Rasterausgabeabtast-(ROS)-Geräten. Deshalb beginnen die nachfolgenden Details und Beschreibungen mit einem Hintergrund zu der Erfindung im Hinblick auf ROS-Geräte. Ein ROS ist das vorherrschende Verfahren zum Aufbringen modulierter Lichtinformationen auf den Photorezeptor in Druckgeräten geworden, die zum Beispiel beim digitalen Drucken verwendet werden, und hat eine gewisse Anwendung in anderen, eine Abbildung bildenden Betriebsweisen wie zum Beispiel Schreiben auf eine Anzeige, auf einen photographischen Film, usw., gefunden. Zu Illustrationszwecken wird dasjenige betrachtet, was vielleicht die gebräuchlichste Anwendung eines ROS-, digitalen Druckens ist. Wie bekannt ist, wird der Abtastaspekt davon herkömmlich durch eine sich bewegende, reflektive Oberfläche ausgeführt, die typischerweise ein vielfach facettiertes Polygon ist, wobei eine oder mehrere Facetten Spiegel sind. Das Polygon wird um eine Achse gedreht, während ein in der Intensität modulierter Lichtstrahl, typischerweise Laserlicht, dazu gebracht wird, auf das sich drehende Polygon unter einem vorbestimmten Winkel aufzutreffen. Der Lichtstrahl wird durch eine Facette reflektiert und danach auf einen "Fleck" auf einem photoempfindlichen Aufzeichnungsmedium fokussiert. Die Drehung des Polygons bewirkt, daß sich der Fleck linear über das photoempfindliche Medium in einer schnellen Abtastrichtung (d.h. Linienabtastung) abtastet. Dabei wird das photoempfindliche Medium relativ langsamer als die Rate der schnellen Abtastung in der langsamen Abtastrichtung, die orthogonal zu der schnellen Abtastrichtung liegt, vorgeschoben. Auf diese Art und Weise tastet der Strahl das Aufzeichnungsmedium in einem Rasterabtastmuster ab. (Obwohl diese Diskussion im Hinblick auf ein ROS-Gerät, anhand eines Beispiels, erfolgt existieren dabei viele andere Abtast- und Nichtabtastsystemausführungen der vorliegenden Erfindung. Als eine Konvention wird allerdings das Wort "abtasten" verwendet, wenn es auf schnelle und langsame Abtastrichtungen bezogen wird, mit dem Verständnis, daß ein tatsächliches Abtasten des Flecks nicht absolut erforderlich ist.) Der Lichtstrahl wird in der Intensität gemäß eines seriellen Datenstroms unter einer Rate derart moduliert, daß die individuellen Bildelemente ("Pixel" ) der Abbildung, die durch den Datenstrom repräsentiert werden, auf das photoempfindliche Medium belichtet werden, um eine latente Abbildung zu bilden, die dann auf ein geeignetes, eine Abbildung aufnehmendes Medium, wie beispielsweise ein Blatt Papier, übertragen wird.
Daten sowohl in der schnellen als auch in der langsamen Abtastrichtung werden allgemein abgetastet. Die Abtastrate der Daten in der langsamen Abtastrichtung entspricht 12 Linien pro mm oder mehr in vielen Druckgeräten. Es ist gezeigt worden, daß Fehler in der langsamen Abtastrichtung größer als 10% der nominalen Zeilenbeabstandung in einem Halbton- oder einer Abbildung mit kontinuierlichem Ton empfunden werden können. Dies impliziert ein Erfordernis für einen hohen Grad einer Fleckpositionssteuerung bzw. -kontrolle in der langsamen Abtastrichtung auf der Abbildungsebene, insbesondere in solchen Anwendungen wie Vielfachstrahl- und Vielfach-ROS-Farbdruckern, wo eine Steuerung der Position von Vielfach-Flecken kritisch ist. Weiterhin erfordert ein Drucken mit einer hohen Aufösung in der Größenordnung von 24 Flecken pro mm oder höher eine sehr akkurate Spot- bzw. Fleckpositionierung.
Fehler in der Fleckposition in der langsamen Abtastrichtung entstehen von vielen Quellen, einschließlich Polygon- und/oder Bewegungsdefekten des photoempfindlichen Mediums, Facetten- und/oder Abbildungsebenen- (z.B. photoempfindliches Medium) Oberflächendefekten, usw.. Diese Fehler sind äußerst üblich bei passiven oder aktiven In-Line-Optiken vorhanden. Positionsmäßige Fehler, die sich über eine gesamte Abtastlinie erstrecken, werden am üblichsten durch Verlangsamen oder Vorschieben des Starts einer Abtastung oder einer Abbildungsebenenposition für diese Linie kompensiert (diese Korrektur ist auf ganze Vielfache einer Abtastlinienbeabstandung begrenzt, weshalb sie folglich nur passive, optische In-Line-Elemente erfordert). Siehe zum Beispiel Advances in Laser and E-O Printing Technology, Sprague et al., Laser Focus/Electro-Optics, Seiten 101-109, Oktober 1983. Eine andere Maßnahme, die passive Optiken einsetzt, ist die Verwendung optischer und mechanischer Elemente mit extrem hoher Qualität. Dies impliziert notwendigerweise höhere Gesamtkosten und möglicherweise Beschränkungen in Bezug auf die Haltbarkeit des Systems. Ein noch anderes Beispiel einer passiven, optischen Korrektur ist das System, das in der US-A-4,040,096 für Starkweather offenbart ist, das eine Basispolygon-ROS-Struktur enthält, die Run-out- bzw. Auslauf- und/oder Facettenfehler besitzt (beide Abtastfehler in der langsamen Abtastrichtung), durch Anordnen einer ersten, zylindrischen Linse in dem optischen Vor-Polygon-Pfad, die den Strahl in der langsamen Abtastrichtung auf die Facette fokussiert, und einer zweiten, zylindrischen Linse in dem Nach-Polygon-Pfad, die die Facette auf die erwünschte Abbildungsebene fokussiert. Toroidale Elemente und konkave Spiegel müssen auch verwendet werden, um dieselbe Funktion auszuführen.
Eine aktive Kompensation für Prozeßabtastrichtungsfehler setzt gewöhnlicherweise ein Kompensationssystem mit geschlossener Schleife und/oder über Speicher zugeführt ein. Ein akusto-optisches (A-O) Kompensationssystem mit geschlossener Schleife ist in Laser Seanning for Electronic Printing, Urbach et al., Proceedings of the IEEE, Vol 70, No. 6, Juni 1982, Seite 612, und die Referenz, die darin zitiert ist, diskutiert. Wie in dieser Referenz diskutiert ist, wird ein langsam abtastender Fleckpositionsdetektor in der Abtastlinie plaziert, der zusammen mit einem dazu in Bezug stehenden Verarbeitungsgerät zu einer Quantifizierung der langsamen Abtastverschiebung in der Lage ist. Ein A- O-Element ist in dem optischen Pfad angeordnet, dessen Brechungsindex durch Einrichten darin einer akustischen Welle variiert werden kann. Eine Variation in der akustischen Welle, die in dem A-O-Element erzeugt ist, wird durch eine Variation in dem Dispersionswinkel (d.h. der Winkel des Ausgangsstrahls relativ zu dem Winkel des Eingangsstrahls) ausgeführt. Die Informationen über die langsame Abtastverschiebung von dem Detektor und dem Verarbeitungsgerät werden zu dem akustischen Wellenerzeugungsbereich der A-O-Vorrichtung zugeführt, die dann die langsame Abtastrichtungsposition der Abtastlinien in Abhängigkeit der Verschiebungsinformationen steuert. Weiterhin können die Steuerinformationen für bestimmte rekurrente Verschiebungsfehler im voraus gemessen und mit der Winkelbewegung des sich drehenden Polygons synchronisiert werden, wie dies in der vorstehenden Referenz diskutiert ist. Siehe auch Visibility and Correction of Periodic Interference Structures in Line-by-Line Recorded Images, J. Appl. Phot. Eng., Vol 2, Seiten 86-92, Frühjahr 1976.
Die EP-A-0 529 918, veröffentlicht 03/03/1993, offenbart ein Gerät und ein Verfahren für eine Fleckpositionssteuerung in der langsamen Abtastrichtung, bei der eine Fleckpositionssteuerung durch Zwischenfügen zwischen der Lichtquelle und dem Photorezeptor eines optischen Elements, das einfallendes Licht in die langsame Abtastrichtung um einen Betrag ablenkt, der von der Wellenlänge des einfallenden Lichts abhängig ist, erzielt wird. Die EP-A-0 528 543, veröffentlicht 24/02/93, offenbart ein Gerät und ein Verfahren für eine Fleckpositionssteuerung in der langsamen Abtastrichtung, bei der eine Fleckpositionssteuerung durch Zwischenfügen zwischen der Lichtquelle und dem Photorezeptor eines elektro-optischen Elements, das einfallendes Licht in die langsame Abtastrichtung um einen Betrag ablenkt, der von der elektrischen Spannung, die über dieses angelegt ist, abhängig ist, erzielt wird. In beiden Fällen kann eine Fleckpositionssteuerung ein Teil einer Rückkopplungsschleife sein oder kann auf vorbestimmten Fleckpositionserfordernissen begründet sein. Die US-A-4 864 326 offenbart einen Dualstrahl-Recorder, bei dem jeder Punkt durch eine Superponierung von zwei Strahlen gebildet wird. Eine Feinfleck-Positionssteuerung wird durch geeignetes Steuern der Laserquellen erreicht.
Es ist hier derzeit ein Erfordernis im Stand der Technik für ein Fleckpositionssteuergerät und ein Verfahren vorhanden, die eine verbesserte, vereinfachte Ablenkung mit sehr hoher Auflösung eines optischen Strahls in der langsamen Abtastrichtung liefert.
Nachteile von Fleckpositionssteuer- bzw. -regelschemata, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, umfassen die Komplexität, die Kosten und/oder die Schwierigkeit einer Herstellung solcher Systeme. Zum Beispiel erfordert die Verwendung von Hochqualitätsoptiken nicht nur optische Elemente mit hoher Qualität, sondern eine äußerste Steuerung in der Positionierung solcher Optiken, um die erforderliche, sehr präzise, mechanische Steuerung zu erhalten, die ausreichend ist, um eine Fleck-Position auf 0,2 mm oder geringer, erforderlich in vielen Fällen, einzustellen. Um dieses Niveau einer Fleckpositionssteuerung mit den vorstehend erwähnten, akusto-optischen Modulatoren zu erreichen, muß eine akustische Welle mit einer großen Präzision erzeugt und beibehalten werden. Die akusto-optischen Modulatoren, die eingesetzt sind, sind relativ sehr teuer und erfordern einen zugeordneten, akkuraten Hochfrequenzsignalgenerator und dazugehörige Elektroniken, um die akustischen Wellen zu produzieren und beizubehalten.
Zwei weitere Nachteile vieler Fleckpositionssteuerschemata nach dem Stand der Technik sind Geschwindigkeit und Präzision, unter denen sie für einen Betrieb in der Lage sind. Zum Beispiel sind drei der am herkömmlichsten ROS-Schemata, Zylinderlinsen, sich drehende Spiegel und transiatierende Dach- bzw. Prismenspiegel, allgemein zu langsam, um Bewegungsqualitätsfehler oder Fehler von Zeile zu Zeile zu korrigieren, während sich drehende Spiegel und translatierende Dachspiegel zu groß sind und deshalb schwierig dahingehend sind, sich präzise und schnell zu bewegen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu überwinden.
Gemäß der Erfindung wird eine optische Rasterabtastausgabevorrichtung geschaffen wobei ein Lichtstrahl erzeugt und auf einen Fleck in einer Abbildungsebene fokussiert wird und in einer schnellen Abtastrichtung über die Abbildungsebene abgetastet wird, die ein Gerät zum Steuern der Position des Flecks in einer Richtung senkrecht zu der schnellen Abtastrichtung in der Abbildungsebene umfaßt, gekennzeichnet durch; ein Feld aus mindestens zwei unabhängig adressierbaren, Licht emittierenden Elementen, wobei jedes ein unabhängig adressierbares, Licht emittierendes Element von dem Typ ist, der zum Emittieren eines Lichtstrahls in der Lage ist, der auf einen separaten Fleck in der Abbildungsebene fokussiert werden, wobei der gesamte Abstand zwischen Flekken, die in der Lage sind, in der Abbildungsebene fokussiert zu werden, nicht größer ist als der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Abtastlinien der schnellen Abtastrichtung; und daß eine Steuereinrichtung angeordnet ist, um unabhängig die Licht emittierenden Elemente derart zu steuern, daß nur ein einzelnes Element ausgewählt wird, um Licht zu einem Zeitpunkt zu emittieren, und weiterhin so, daß die Steuerung der Licht-Emission von den Licht emittierenden Elementen die Position des Flecks in der Abbildungsebene in einer Richtung senkrecht zu der schnellen Abtastrichtung steuert
Die vorliegende Erfindung schafft ein neuartiges Gerät zum Steuern der Fleckposition oder einer Ausrichtung in der langsamen Abtastrichtung in einem optischen Ausgabesystem, das eine Anzahl von Problemen und Nachteilen nach dem Stand der Technik überwindet. Eine Fleckposition bezieht sich auf die Stelle, auf die ein Lichtstrahl auf eine Abbildungsebene einfällt, und die Fleck-Ausrichtung bezieht sich auf die Stelle, auf die der Lichtstrahl auf die Abbildungsebene relativ zu anderen Fleckpositionen einfällt (zum Beispiel beim Überschreiben eines Flecks für Ton-Positions-, Farb- oder eine Steuerung anderer Parameter). Allerdings wird, zur Vereinfachung der Erläuterung, irgendeine Bezugnahme darauf, eine Fleck-Position zu steuern, ein Steuern einer Fleck- Ausrichtung umfassen, ohne daß dies in anderer Weise angemerkt ist. Allgemein wird die Fleck-Positionssteuerung unter Verwendung eines linearen Felds eng beabstandeter Laser für die Lichtquelle ermöglicht. Durch Aktivieren nur eines Lasers in dem Feld für jede Abtastlinie und Steuern, welcher Laser aktiviert wird, kann eine Fleck-Positionssteuerung erreicht werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist ein Rasterausgabeabtastgerät, das, inter alia, eine Lichtquelle, die aus einem linearen Feld eng beabstandeter, individuell adressierter Emitter aufgebaut ist, typischerweise ein monolithisches Feld aus Festkörperdiodenlasern, zum Emittieren eines Lichtstrahls, Einrichtungen zum Auswählen eines Lasers, Einrichtungen zum Modulieren des Lichtstrahls gemäß einem Datensignal, Einrichtungen zum Abtasten des Lichtstrahls in einer Rasterart und Abbildungsebeneneinrichtungen (z.B. ein photorezeptives Element, ein Anzeigeschirm, ein photorezeptiver Film, usw.) zum Aufnehmen des abgetasteten Lichtstrahls umfaßt. Einrichtungen zum Bestimmen des Vorhandenseins und des Umfangs von Fleck-Positionsfehlern und/oder das Erfordernis zum Anwenden einer vorbestimmten Fleck-Positionskorrektur könnten auch enthalten sein.
Im Betrieb wird ein Lichtstrahl durch die Lichtquelle erzeugt, der in Abhängigkeit eines Abbildungsdatensignals moduliert wird. Der Lichtstrahl wird über mindestens einen Bereich einer Oberfläche der Abbildungsebeneneinrichtung in einer schnellen Abtastrichtung abgetastet, ebenso wie er über mindestens einen Bereich einer Oberfläche der Abbildungsebeneneinrichtung in einer langsamen Abtastrichtung abgetastet wird, die normal zu der schnellen Abtastrichtung liegt. Die Existenz und der Umfang eines Fehlers falls einer vorhanden ist, in der Position des Lichtstrahls in der langsamen Abtastrichtung wird für einen Teil der oder die gesamte Abtastung in der schnellen Abtastrichtung bestimmt. Eine Korrektur für einen Fehler in der langsamen Abtastrichtung wird durch Auswahl und Betreiben eines einzelnen Lasers in dem Quellen-Feld in Abhängigkeit der Vorabbestimmung der Existenz und des Umfangs eines solchen Fehlers durchgeführt Viele der Probleme und der Einschränkungen des Stands der Technik werden dadurch überwunden.
Die Steuerung einer Fleck-Position auf der Abbildungsebene, die durch die vorliegende Erfindung geliefert wird, kann dazu eingesetzt werden, um positionsmäßige Zwischenlinien-Fehler in der langsamen Abtastrichtung durch Variieren des Lasers, der aus dem Feld ausgewählt ist, in Abhängigkeit des Ausgangs einer Einrichtung zum Erfassen und Quantifizieren solcher positionsmäßiger Fehler und/oder in Abhängigkeit von vorbestimmten Korrekturinformationen, die von einer mittels Prozessor gesteuerten Speichereinheit oder dergleichen ausgegeben werden, zu korrigieren.
Weiterhin wird die maximale Größe einer Fleckpositionskorrektur der langsamen Abtasteinrichtung so erforderlich sein, daß sie gleich einer Hälfte einer Abtastlinienbeabstandung ist. Irgendein größerer Betrag einer Korrektur kann durch eine Kombination der vorstehenden Fleck-Positionssteuerung und -verzögerung oder durch Vorschieben einer oder mehrerer Abtastlinien realisiert werden.
Der Umfang der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, wie sie sich den Problemen zuwendet, die Verfahren und Geräten nach dem Stand der Technik zugeordnet sind, werden leicht aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung ersichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, in denen: --
Fig. 1 stellt eine Seiten- oder Aufrißansicht der allgemeinen, optischen Konfiguration eines Geräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die ein lineares Feld eng beabstandeter Diodenlaser als die Lichtquelle für ein typisches ROS-System zeigt.
Fig. 1A stellt eine photorezeptive Trommel an der Abbildungsebene des Geräts der Fig. 1 dar, wie sie typischerweise in einer xerographischen Druckanwendung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnte.
Fig. 2 stellt eine Oberseiten- und Draufsicht der allgemeinen, optischen Konfiguration des Geräts der Fig. 1 dar, das ein lineares Feld eng beabstandeter Diodenlaser als die Lichtquelle für ein typisches ROS-System zeigt.
Fig. 3 stellt eine Ausführungsform eines Festkörperlasers dar, der zum Emittieren von einem einer Anzahl auswählbarer Streifen geeignet ist und mit einer Umschalteinheit verbunden ist, die zum Richten eines Eingangsdatensignals zu einem ausgewählten Laser geeignet ist.
Fig. 4 stellt eine schematische Darstellung der möglichen Positionen einiger der emittierten Laserfecke, die auf der photorezeptiven Oberfläche während einer einzelnen Abtastung abgebildet sind, für die Zwecke der Beschreibung dar.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung der Differenz in einer Fleck-Position, wenn zwei unterschiedliche Laser für die Ausführungsform, die in Fig. 1 dargestellt ist, ausgewählt werden.
Fig. 6 stellt eine Seiten- oder Aufrißansicht der allgemeinen, optischen Konfiguration eines Geräts gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die ein lineares Feld eng beabstandeter Diodenlaser als die Lichtquelle für ein typisches ROS-System zeigt.
Fig. 7 stellt eine Oberseiten- oder Draufsicht der allgemeinen, optischen Konfiguration des Geräts der Fig. 6 dar, die ein lineares Feld eng beabstandeter Diodenlaser als die Lichtquelle für ein typisches ROS-System zeigt.
Fig. 8 stellt die Konturen der Intensitätsverteilung bei einem halben, maximalen Wert für einen Laserfleck an der emittierenden Ebene des Lasers für die Zwecke einer Beschreibung dar.
Fig. 9 stellt eine Oberseiten- oder Draufsicht einer Ausführungsform des Festkörperlaserfelds dar, das verwendet wird, um einen breiten Fleck entlang der aktiven Schicht der Laserstruktur zu erhalten.
Fig. 10 stellt eine vereinfachte Version einer Seiten- oder Aufrißansicht der allgemeinen, optischen Konfiguration eines Geräts dar, wie dasjenige, das als die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, das weiterhin eine Einrichtung zum Erfassen von Fehlern in der Position einer photorezeptiven Trommel und zum Zuführen einer Messung des Fehlers zurück zu dem Umschaltelement als ein Steuersignal zum Einstellen der Position des Laserflecks auf der photorezeptiven Trommel umfaßt.
Fig. 11 zeigt ein Flußdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen und zum Korrigieren von Fehlern in der langsamen Abtastrichtung auf dem "Fly" und zum Kompensieren vorbestimmter Fleck-Positionsfehler in der langsamen Abtastrichtung.
Allgemein werden entsprechende Bezugszeichen dazu verwendet, entsprechende Elemente zwischen jeder der vorstehend erwähnten Figuren zu bezeichnen.
Eine detaillierte Beschreibung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 geliefert, die jeweils eine Ansicht einer langsamen Abtastebene und einer schnellen Abtastebene eines Abtastgeräts 10 darstellen. Das Gerät 10 ist eine Rasterausgabeabtastvorrichtung des Typs, der zum Beispiel ein abgetastetes, moduliertes, optisches Signal zu einer photorezeptiven Trommel 12, wie beispielsweise diejenige, die in Fig. 1a dargestellt ist, zur Verwendung in einem xerographischen Druckprozeß ausgeben kann. Alternativ kann das Gerät 10 ein abgetastetes, moduliertes, optisches Signal zu einer Anzeigevorrichtung, einer photographischen Vorrichtung oder einer anderen Applikation, die ein solches abgetastetes, moduliertes, optisches Signal einsetzt, ausgegeben.
Das Gerät 10 umfaßt eine Lichtquelle 14, die einen divergierenden Strahl kohärenten Lichts 16 produziert, wie dies weiter im Detail nachfolgend beschrieben ist. In dem Pfad des Strahls 16 befindet sich eine sphärische Linse 18, die eine Funktion in sowohl der schnellen als auch der langsamen Abtastebene besitzt, eine zylindrische Linse 20, die eine Funktion nur in der langsamen Abtastebene besitzt, eine Abtastvorrichtung 24, die als ein sich drehendes Polygon dargestellt ist, das mindestens eine reflektive Facette 26 besitzt (das allerdings auch ein sich drehendes Hologramm, ein sich drehendes Brechungsgitter, usw., sein kann), ein sphärisches, zusammengesetztes Objektiv 28 und eine toroidale Linse 30. Der Pfad des Strahls 16 endet an der Abbildungsebene 32, die eine Linie auf der vorstehend erwähnten, sich drehenden photorezeptiven Trommel 12 (Fig.1a), eine Oberfläche aus einem geschliffenen Glas oder einem anderen Typ eines Anzeigeschirms, ein photoempfindlicher Film, usw. (nicht dargestellt) sein kann.
Die sphärische Linse 18 dient dazu, den divergierenden Strahl 16 in der schnellen und der langsamen Abtastebene zu kollimieren. Die zylindrische Linse 20 dient dazu, den Strahl 16 in der langsamen Abtastebene auf die Facette 26 der Abtastvorrichtung 24 zu fokussieren. Da der Strahl 16 nicht in der schnellen Abtastebene fokussiert wird, trifft er auf die Facette 26 als eine Linie auf, die sich über die gesamte Breite der Facette 26 erstreckt. Demzufolge ist die Facette 26 vollständig in der schnellen Abtastebene, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, beleuchtet.
Der Strahl 16 wird durch die Facette 26 reflektiert, um so durch das sphärische, zusammengesetzte Objektiv 28 hindurchzutreten. Da der Strahl auf der Facette 26 konvergiert, divergiert der Strahl 16 unter Reflexion von der Facette 26. Deshalb werden Linsen 28 und 30 eingesetzt, um den Strahl wieder zu einem kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt auf der Abbildungsebene 32 zu fokussieren und eine Abtastnichtlinearität (f-Theta-Korrektur) zu korrigieren. Die toroidale Linse 30 oder ein Äquivalent dazu (beispielsweise ein zylindrischer Spiegel) korrigiert weiterhin ein Wobbeln (ein Abtasteinrichtungsbewegungs- oder Facettenfehler), wie dies nach dem Stand der Technik bekannt ist.
Demzufolge wird, wenn sich die Abtastvorrichtung 24 in einer Weise in Uhrzeigerrichtung dreht, wie dies durch den Pfeil A in Fig. 2 dargestellt ist, ein Strahl, der von einer ihrer sich bewegenden Facetten reflektiert wird, dazu gebracht, daß er über die Abbildungsebene 32, wie durch den Pfeil B angezeigt ist, abtastet. Durch Modulieren des Strahls, zum Beispiel durch Modulieren des Stroms, der zu dem Laser selbst von unten nach oben des lasernden Schwellwerts beaufschlagt wird, wie dies nach dem Stand der Technik bekannt ist, ergibt sich ein abgetasteter, modulierter, einzelner Strahl einer allgemeinen Applikation. Wenn die Bildebene 32 die Linie auf der sich drehenden, photorezeptiven Trommel 12 der Fig. 1a aufweist, und die Drehung der Trommel 12 und die Modulation und die Abtastung des Strahls geeignet koordiniert sind, kann einer ROS- Druckervorrichtung realisiert werden
Die Ausführungsform, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist nur eine Ausführungsform eines Laserabtastsystems, das nach dem Stand der Technik bekannt ist. Andere geeignete, optische Systeme sind ebenso Fachleuten auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt. Weiterhin können viele der Details der Linsen und anderer optischer mechanischer Komponenten eines kompletten ROS-Systems zur Klarheit weggelassen werden da sie nach dem Stand der Technik bekannt sind.
Die Basis für eine Fleck-Positionssteuerung gemäß dieser Erfindung ist ein monolithisches Feld aus Diodenlasern, das als die Quelle für den Strahl 16 dient. Wie die Fig. 3 zeigt, weist eine Lichtquelle 14 ein monolithisches Feld 50 aus N linear angeordneter eng beabstandeter Diodenlaser 54a, 54b, usw., auf, wobei irgendeiner dieser Laser individuell ausgewählt werden kann, um als eine Quelle des Strahls 16 verwendet zu wer den. Das Feld 50 kann von dem Typ sein, der in der US-A-4,870,652 oder der 4,445,125 dargestellt ist. Obwohl dort N Diodenlaser in dem Feld vorhanden sind, wird nur ein Laser zu einer Zeit für jede Abtastung, die durch die Abtastvorrichtung 24 produziert wird, verwendet. Um eine erhöhte Flecksteuerung in der langsamen Abtastrichtung zu schaffen, kann das Laserfeld derart geneigt werden, daß die Abbildung jedes Laserflecks auf der Photorezeptoroberfläche unter einem Winkel α in Bezug auf die schnelle Abtasteinrichtung, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, orientiert ist. Eine Fleckpositionssteuerung wird durch Auswahl eines einzelnen Lasers des Felds 50 für jede Abtastung erreicht, um die erwünschte Position des Flecks auf der photorezeptiven Oberfläche zu erreichen.
Alternativ kann das Feld unabhängig adressierbarer, Licht emittierender Elemente ein lineares Feld separat adressierter Modulatoren unter totaler, interner Reflexion, die durch eine optische Lichtquelle beleuchtet sind, aufweisen.
Wie nun wiederum die Fig. 3 zeigt, können individuelle Laser 54a, 54b, usw., von dem innenliegenden Heterostruktur-Typ sein, von denen jeder aus einem Substrat 58, auf dem epitaxisch eine Vielzahl Halbleiterschichten niedergeschlagen ist, die allgemein mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet sind, die eine Diodenlaserwirkung liefern und in denen ein lineares Feld individueller Diodenlaser gebildet ist, z.B. durch den Prozeß einer störstelleninduzierten Unordnung, wie dies in der US-A-4,870,652 beschrieben ist, oder durch andere Techniken, die für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt sind, dienen, niedergeschlagen ist. Jeder Laser 54a, 54b, usw., in diesem Feld besitzt eine separate Elektrode 62a, 62b, usw., die in Verbindung mit einer Substratelektrode 66 wirkt, um das Stromtreibersignal zu jedem Laser separat zu liefern, z.B. wie dies in der US-A-4,870,652 beschrieben ist, oder durch andere Techniken, die Fachleuten auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt sind. Strom wird nur zu einem Laser in dem Feld während jeder Abtastlinie mit einer Auswahl, die durch die Umschalteinheit 70 vorgenommen wird, angelegt, die das Eingangsstromsignal zu der Ausgangseitung für den geeigneten Laserkontakt 62a, 62b, usw., in Abhängigkeit zu einem Auswahlsignal, wie dies nachfolgend beschrieben werden wird, umschaltet. Das Stromtreibersignal ist eine Impulsmodulationsdarstellung der Daten, die gedruckt werden sollen, und steuert den Laser, um einen Ausgangslichtstrahl von irgendeinem Laser zu liefern, der gemäß dieser Erfindung moduliert ist. Die Ausgangsstrahlen werden von einer gemeinsamen Ebene emittiert und können eine praktische, physikalische Separation herunter bis zu 2 bis 10 µm besitzen, wie dies nachfolgend weiter beschrieben werden wird.
Der gesamte Bereich E einer Flecksteuerung wird durch die Zahl N der Laser in dem Feld und den effektiven Abstand D (Fig. 4) zwischen den Abtastungen, der durch jeden Laser auf der photorezeptiven Oberfläche durch dieselbe Facette des abtastenden Polygons produziert wird, bestimmt als
E = DN(1)
Der Bereich E wird durch die Linienbeabstandung der Rasterabtastung bestimmt, während der effektive Abstand D durch die erwünschte Qualität des Druckens eingestellt wird. Der Bereich E, über den der Fleck plaziert werden muß, beträgt mindestens ± einhalb der Linienbeabstandung. Irgendein größerer Betrag einer Korrektur kann durch eine Kombination dieses Betrags einer Steuerung und einer Verlangsamung oder eines Vorschiebens einer oder mehrerer Abtastlinien realisiert werden. Der effektive Abstand D wird durch die Genauigkeit A einer Fleckplazierung bestimmt, die durch die erwünschte Qualität eines Druckens erforderlich ist, da D der minimale Abstand ist, um den die Abtastlinie durch Bewegung von einem Laser zu seinem angrenzenden Nachbar in dem Feld verschoben werden kann. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, gilt
D = d cos α (2)
wobei d der Abstand zwischen Lasern in dem Feld ist und α der Winkel einer Neigung zwischen dem Feld und einer Linie in der schnellen Abtastrichtung ist Deshalb ist die Zahl der Laser in dem Feld gleich zu der Linienbeabstandung dividiert durch die Genauigkeit. Anders ausgedrückt ist 1/N die erreichbare Verschiebungsgenauigkeit, die als eine Fraktion der Linienbeabstandung ausgedrückt ist.
Zum Beispiel erfordert ein System, das mit 11,81 Linien/mm in der langsamen Abtastrichtung druckt, eine Flecksteuerung über einen Bereich von mindestens ± 42,33 µm, was ± einhalb der Linienbeabstandung ist. Irgendein größerer Betrag einer Korrektur kann durch eine Kombination dieses Betrags einer Steuerung und einer Verzögerung oder einer Vorschiebung einer oder mehrerer Abtastzeilen realisiert werden. Anders ausgedrückt muß eine Korrektur nur für die Position der Abtastlinien vorgenommen werden, die zufällig irgendwo innerhalb von ± 42,33 µm der erwünschten Position für einen Drucker mit 11,81 Linien/mm fällt. Eine Verschiebungsgenauigkeit von 10% der Linienbeabstandung erfordert ein Drucksystem, bei dem ein Ausrichtungsfehler nicht mehr als ±4 23 µm beträgt. Um dies zu erreichen, erfordert ein Grad einer Flecksteuerung 42,33 µm/4,23 µm = 10 Laser in dem Feld mit einer Beabstandung Laser zu Laser von 8,47 µm/cos α. Falls α = 0º ist, müssen die Laser bei 8,47 µm zentriert sein, was unkompliziert ist, um dies mit einer mittels störstelleninduzierten Unordnung zu erreichen, wie dies in der US-A-4,870,652 beschrieben ist, oder mit anderen Techniken, die für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt sind Wenn es erforderlich ist, daß die Positionsgenauigkeit ± 1,25 µm ist, erfordert E = ±42,33 µm 34 Laser, die mit 2,5 µm/cos α beabstandet sind. Falls α = 0º ist, müssen die Laser bei 2,5 µm zentriert sein, das die Grenze derzeit bekannter Herstellungstechniken annähert. Die erforderliche Beabstandung Laser zu Laser kann auf 5,0 µm durch Neigung des Laserfelds unter α = 60º erhöht werden, bestimmt durch cos α = 2,5 µm/5,0 µm, oder auf 10 µm durch Neigung des Felds um α = 75,5º. Die Genauigkeit kann weiter auf 1 % der Linienbeabstandung durch Neigung eines Felds von 100 Lasern, die mit 5,0 µm mit α = 80,3º beabstandet sind, erhöht werden.
Ein Erfordernis dieser Ausführungsform ist dasjenige, daß die Gesamtvergrößerung der ROS-Optiken eins (Einheit) ist, so daß die effektive Beabstandung zwischen emittierten Flecken nicht an der Photorezeptoroberfläche erhöht wird. Da xerographische Drucker erfordern, daß die Fleckgröße größer als der Fleck ist, der durch jeden Laser in dem Feld emittiert wird, muß die Fleckgröße in der langsamen Abtastrichtung dann unabhängig der optischen Vergrößerung vergrößert werden. Eine Art und Weise, um diese Vergrößerung zu erreichen, ist die Verwendung der f-Zahl der Linse 28 in dem ROS, um die Fleckgröße in der langsamen Abtastrichtung ebenso wie in der schnellen Abtastrichtung zu steuern. In diesem Fall ist die minimale Fleckgröße der in der Diffraktion begrenzten Linse 1,06(F)(λ), wobei F die f-Zahl der Linse ist und λ die Wellenlänge des Lichts ist. Es sollte angemerkt werden, daß, obwohl die Abbildungsoptiken nicht die Separation zwischen Lasern in dem Feld auflösen können, sich die Mitte des abgebildeten Flecks auf dem Photorezeptor niemals in der langsamen Abtastrichtung durch die effektive Beabstandung Laser zu Laser bewegen wird, wenn das Feld 50 von einem Laser (z.B. 54a) zu einem angrenzenden Nachbarn (z.B. 54b) umgeschaltet wird. Die Differenz in der Fleckposition, wenn zwei unterschiedliche Laser ausgewählt sind, ist in Fig. 5 für die Ausführungsform dargestellt, die in Fig. 1 gezeigt ist. In Fig. 5 können Strahlen 72a und 72b von dem Feld 50 emittiert werden, und, obwohl zu Darstellungszwecken zwei Strahlen in der Figur dargestellt sind, wird für den Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden, daß nur ein einzelner Strahl pro Abtastlinie emittiert werden wird. Die Emission eines oder des anderen der Strahlen wird die Position des Flecks auf der Abbildungsebene 32, wie dies dargestellt ist, variieren.
Die Fig. 6 und 7 stellen eine andere Ausführungsform der ROS-Optiken dar, wobei die f-Zahl der Nach-Polygon-Optiken 74 dazu verwendet werden, die Fleckgröße in sowohl der langsamen Abtast- als auch der schnellen Abtastrichtung zu vergrößern. In diesem Fall wird die erste, zylindrische Linse 110 dazu verwendet, den optischen Strahl in der schnellen Abtastrichtung zu kollimieren, und die zweite, zylindrische Linse 120 wird dazu verwendet, den optischen Strahl in der langsamen Abtastrichtung zu kollimieren. Die Fokuslängen und -positionen der Linsen 110 und 120 sind so ausgewählt, daß die Apertur der Nach-Polygon-Optiken geeignet ausgefüllt wird, um einen fokussierten Fleck einer Größe zu produzieren, die durch die f-Zahl der Nach-Polygon-Optiken bestimmt ist.
Eine andere Ausführungsform dieser Erfindung (nicht dargestellt) setzt die Vor-Polygon- Optiken ein, um sowohl die effektive Beabstandung Laser zu Laser als auch die Fleckgröße in der langsamen Abtastrichtung zu vergrößern. Diese Maßnahme erfordert ROS- Optiken, die dazu geeignet sind, ein vergrößertes Bild des langsamen Abtastflecks zu bilden, der durch jeden Laser in dem Feld emittiert ist. Für diese Ausführungsform sind die ROS-Optiken ähnlich zu den Fig. 1 und 2, wobei die Linsen 18 und 20 dazu vorgesehen sind, den erforderlichen Grad einer Vergrößerung in der langsamen Abtastrichtung zu liefern.
Als ein Beispiel wird ein Drucksystem betrachtet, bei dem optische Intensitätsprofile, die dazu verwendet werden, angrenzende Linien abzutasten, sich so überlappen müssen, daß die gesamte Breite bei einem halben Maximum (FWHM) des Intensitätsprofils jedes Flecks gleich zu der Beabstandung zwischen Linien liegt. Aus Gleichung (2) folgt D = d cos α. Wenn D als die "Genauigkeit" definiert ist, kann die "fraktionale Genauigkeit" der Fleck-Positionssteuerung, K, geschrieben werden als
K Genauigkeit/Linienbeabstandung = [M (d cos α)]/[(M)(25)] = [d cos α]/(25) (3)
wobei M die optische Vergrößerung in der langsamen Abtastrichtung ist und 25 die Fleckgröße ist, die durch den Laser in der langsamen Abtastrichtung emittiert ist. Das Verhältnis der Genauigkeit zu einer Linienbeabstandung ist von der optischen Vergrößerung in der langsamen Abtastrichtung, da sowohl der effektive Abstand als auch die Fleckgröße gleichzeitig durch die Optiken vergrößert sind, unabhängig. In der schnellen Abtastrichtung kann die Fleckgröße durch die Größe der Polygonfacette oder durch die f-Zahl der Nach-Polygon-Optiken in der schnellen Abtastrichtung bestimmt werden.
Wenn das Laserfeld 50 zu der schnellen Abtastrichtung, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, geneigt ist, wird die effektive Fleckgröße in der langsamen Abtastrichtung aufgrund einer Rotation der elliptischen Intensitätsverteilung, die durch jeden Laser emittiert ist, modifiziert. Zum Beispiel stellt Fig. 8 die elliptische Kontur des FWHM des Intensitätsprofils dar, das an dem Laserspiegel mit der großen Achse = 2b und der kleinen Achse = 2a um einen Winkel α in Bezug auf eine Linie in der schnellen Abtastrichtung gedreht emittiert ist. Die effektive Fleckgröße in der langsamen Abtastrichtung, 25, ist gegeben durch
25 = 2(ys cos α + xs sin α) (4)
wobei (xs, ys) die Koordinaten des Punkts auf der Ellipse, die 25 definiert, sind. Der Punkt (xs, ys) wird bestimmt aus
x&sub2;² = a²/[1 + (b/a)² cot² α] (5)
und
ys² = b²/[1 + (a/b)² tan² α] (6)
Diodenlaserfelder, die aus Lasern mit niedrigem Schwellwert aufgebaut sind, zum Beispiel der innenliegende Heterostruktur-Typ, sind typischerweise dazu aufgebaut worden, um einen nahezu vollständigen Einschluß der geführten Lichtwelle zu dem aktiven Bereich des Lasers zu erzielen. Demzufolge beträgt die kleine Achse (2a in Fig. 3) der FWHM-Ellipse normalerweise 1 bis 2 µm, während die große Achse der FWHM-Ellipse (2b in Fig. 3) normalerweise 2 bis 3 µm beträgt. Die Breite der kleinen Achse wird durch die wellenführenden Schichten der epitaxialen Schichtstruktur bestimmt, während die Breite der Hauptachse durch den lateralen Herstellprozeß bestimmt ist, siehe z.B. R.L. Thornton, et al., "Low Threshold Planar Buried Heterostructure Lasers Fabricated By Impurity-Induced Disordering", App. Phys. Lett., Vol 47, no. 12, Seiten 1239-1241, (1986). Normalerweise ist b breiter als a, allerdings kann in einigen speziellen Strukturen b gleich a sein, siehe z.B. unsere parallel anhängige EP-A-0 4 988 772.
Um all die Erfordernisse des optischen Systems des Druckers zufriedenzustellen, ist es nützlich, einen Laser mit Werten von a und b zu haben, die für das System ausgewählt sind. Für Standardlaserdesigns führt eine Erhöhung der Dicke oder der Breite des aktiven Bereichs des Lasers zu unerwünschten, räumlichen Moden. Demzufolge ist es ein anderes Ziel dieser Erfindung, eine Laserfeldstruktur zu schaffen, die ermöglicht, daß die große und/oder kleine Achse des FWHM-Intensitätsprofils jedes Ausgangsstrahls unabhängig von der Beabstandung zwischen individuellen Lasern in dem Feld zur Verwendung in dem Druckgerät dieser Erfindung ausgewählt werden. Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird dieses Ziel durch eine Feldstruktur 80 gelöst, bei der der Ausgangslichtstrahl an der Laserfacette 88 durch schmale Ausgangswellenleiter 82a, 82b, usw., emittiert wird, die für das Licht transparent sind, das in aktiven Bereichen 84a, 84b, usw., erzeugt ist. Die Breite der Ausgangswellenleiter 82a, 82b, usw., ist geringer als die kritische Breite, die für einen vollständigen Einschluß des übertragenen Lichts erforderlich ist. Demzufolge wird durch Erhöhung der Breite jedes Ausgangswellenleiters die Ausgangsstrahlbreite 2b jedes Lasers unabhängig der Beabstandung Laser zu Laser in dem Feld auf einen Wert erhöht, der für das Drucksystem geeignet ist. Ausgangswellenleiter dieses Typs können von dem Typ sein, der in der US-A-4,802, 182 dargestellt ist. In einem gewissen Umfang kann eine ähnliche Verbreiterung der Strahlgröße für die kleine Achse der FWHM-Ellipse durch teilweises Unordnen des aktiven Bereichs nahe des Spiegels vorgenommen werden, wie dies in der US-A-4,845,725 beschrieben ist.
Beispiele geeigneter Kombinationen von einer Laserfleckgröße, einer Beabstandung Laser zu Laser in dem Feld und einer optischen Vergrößerung in Drucksystemen mit hoher Auflösung sind in den Tabellen I und II für eine Positionierungsgenauigkeit von 10% der Linienbeabstandung angegeben, d.h K = 0,1. Der Neigungswinkel α ist allgemein bestimmt durch die Neigung des Felds, um Gleichung (III) für jeden Wert einer Laserbeabstandung d zu erfüllen, d.h. cos α = 25/10d. Für den begrenzenden Fall eines kreisförmigen Laserflecks, wo a = b ist, ist die effektive Fleckgröße 25 gleich zu 2b unabhängig von dem Neigungswinkel. Demzufolge wird der Neigungswinkel durch d festgesetzt. Die optische Vergrößerung, die in der langsamen Abtastrichtung erforderlich ist, ist gegeben durch die Linienbeabstandung dividiert durch 25, wobei sie auch von dem Neigungswinkel unabhängig ist. Geeignete Kombinationen der Linienbeabstandung, der Laserbeabstandung, des Neigungswinkels und der optischen Vergrößerung sind in Tabelle I für eine Diodenlaser-ROS mit einem kreisförmigen Strahl dargestellt. Tabelle 1
Für einen elliptischen Laserfleck ändert eine Rotation des Laserfelds die effektive Größe des Flecks in der langsamen Abtastrichtung. In diesem Fall ist der Neigungswinkel α durch gleichzeitiges Erfüllen der Gleichungen (3) (4), (5) und (6) ausgewählt. Die optische Vergrößerung in der langsamen Abtastrichtung ist gegeben durch die Linienbeabstandung dividiert durch 2S, die dann für jede Linienbeabstandung bestimmt wird, wobei die Laserfleckgröße durch die Gleichungen (4), (5) und (6) berechnet ist. Verschiedene, ausgewählte Parameter für diese Ausführungsform sind in Tabelle II zusammengefaßt. Tabelle II stellt dar, daß es möglich ist, die Linienabtastung auf mindestens 0,1 der Linienbeabstandung für Liniendichten von etwa 12 Linien/mm bis mindestens 48 Linien/mm (d.h. von 300 bis mindestens 1200 Linien/Inch) zu positionieren. Andere Ausführungsformen sind für den Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet offensichtlich. Tabelle II Ein spezieller Fall dieser Erfindung tritt dann auf, wenn das Verhältnis der Laserbeabstandung d zu der Fleckgröße 2b gleich zu der fraktionalen Genauigkeit K ist. Für diesen Zustand wird Gleichung (3) für α = 0 erfüllt und keine Neigung des Felds ist erfor derlich. Um diesen Zustand zu erreichen, wird die Breite jedes Laserflecks unter Verwendung der Feldstruktur 80, die in Figur 9 dargestellt ist, vergrößert, wo der Ausgangslichtstrahl durch schmale Ausgangswellenleiter 82a, 82b, usw., emittiert wird, die für das Licht, das in den aktiven Bereichen 84a, 84b, usw., erzeugt wird, transparent sind. Die Breite der Ausgangswellenleiter 82a, 82b, usw., ist geringer als die kritische Breite, die für einen vollständigen Einschluß des transmittierten Lichts erforderlich ist. Demzufolge wird durch Erniedrigen der Breite jedes Ausgangswellenleiters der Ausgangsstrahl jedes Lasers unabhängig von der Beabstandung Laser zu Laser in dem Feld auf einen Wert verbreitert, der 1/K-Mal der Beabstandung Laser zu Laser ist. Ausgangswellenleiter dieses Typs können von dem Typ sein, der in der US-A-4,802,182 dargestellt ist. Kombinationen von einer Laserfleckgröße, einer Beabstandung Laser zu Laser und einer optischen Vergrößerung, die für diese Ausführungsform eines Drucksystems mit einer hohen Auflösung geeignet sind, sind in Tabelle III für die Positionierungsgenauigkeit von 0,1 angegeben. Tabelle III
Vorstehend beschrieben sind Ausführungsformen, die zwei bestimmte Verfahren eines Steuerns der Bildung des abgebildeten Flecks auf der Abbildungsebene einsetzen, nämlich eine Vergrößerung der Fleckgröße der langsamen Abtastung unter Verwendung der f-Zahl der Nach-Polygon-Optiken und gleichzeitige Vergrößerung der effektiven Fleckgröße der langsamen Abtastung und der effektiven Beabstandung Laser zu Laser. Andere Vergrößerungsschemata können allerdings ohne Verlassen des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann entweder eine Rückführsteuerung oder eine Steuerung von gespeicherten Daten, oder beide, verwenden, um den Fleck in der langsamen Abtastrichtung zu bewegen, um Bewegungsqualitätsfehler und dergleichen aufzunehmen. In dem Fall einer Rückkopplungssteuerung würde ein Verfahren und ein Gerät, wie dies nach dem Stand der Technik bekannt ist, eingesetzt werden, um die tatsächliche Fleckposition, die erwünschte Fleckposition und irgendeine Differenz dazwischen zu bestimmen und aus einer Kenntnis dieser Differenz die geeigneten Steuersignale zum Bewirken der Wellenlängeneinstellung erzeugen, die zu der erwünschten Fleckpositionierung führt. Zum Beispiel stellt die Anordnung der Fig. 10 ein einfaches Verfahren zum Bestimmen des rotationsmäßigen Fehlers einer photorezeptiven Trommel 12 anhand einer synchronisierten Strobe- und Sensoranordnung 350 dar, die Zeitabstimmungsmarkierungen 352 auf der Trommel 12 verwendet. Die Anordnung 350 umfaßt eine Verarbeitung, die eine Bestimmung der Existenz und des Umfangs eines rotationsmäßigen Fehlers und eine Erzeugung eines Steuersignals in Abhängigkeit der Bestimmung des Umfangs des Fehlers, das zu einem Steuergerätelentscheidungsschaltkreis 354 zum Steuern der Umschalteinheit 70 übertragen wird, die das Eingangsdatensignal von einem Lasertreiber 380 zu einem emittierenden Element in dem Laserfeld 50 richtet, umfaßt.
In dem Fall einer Steuerung von gespeicherten Daten wird die Fleckpositionskorrektur vorbestimmt. Dieses Verfahren ist für bestimmte, wiederkehrende Fehler durchführbar, wie beispielsweise eine Rotation außerhalb der Achse einer photorezeptiven Trommel, einer Oberflächenzerstörung bzw. -verzerrung eines Anzeigeschirms, usw.. Die vorbestimmte Korrektur wird zu dem Steuergeräte/Entscheidungsschaltkreis 354 zum Steuern der Auswahl des Lasers zugeführt, der für die Abtastung von einer mittels Prozessor gesteuerten Speichervorrichtung 356 oder dergleichen aktiviert werden soll. Der Ausgang der mittels Prozessor gesteuerten Speichervorrichtung 356 würde durch ein Strobe- und Sensorgerät 350, oder eine andere, geeignete Synchronisationsanordnung, synchronisiert werden und kann in Verbindung mit einem Realzeit-Fehlerbestimmungspackage, wie beispielsweise dasjenige, das in dem vorherigen Abschnitt beschrieben ist, verwendet werden oder nicht.
Fig. 11 stellt im Detail einen vollständigen Zyklus eines Betriebs des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Korrigieren von Fehlern in der langsamen Abtastrichtung dar. Es wird angenommen werden, daß irgendeine Vorabbestimmung einer erforderlichen Korrektur für sich wiederholende Fehler gemacht worden ist und daß die Korrekturdaten in einer geeigneten Speichervorrichtung gespeichert worden sind (wie beispielsweise Element 356, das in Fig. 10 dargestellt ist). Um zu beginnen, werden Einrichtungen (nicht dargestellt) eingesetzt, um zu bestimmen, ob die momentane Abtastlinie eine solche ist, für die vorbestimmte Korrekturdaten gespeichert worden sind. Dies ist im Schritt 400 dargestellt. Wenn solche Daten existieren, werden die Daten in ein Laserauswahlsignal konvertiert, das zu der Umschalteinheit 70 (in Fig. 3 dargestellt) zugeführt wird, um einen Biasstrom an einen Laser von dem Laserfeld anzulegen, wie dies im Schritt 402 dargestellt ist. Wenn diese vorausgehende Korrektur für vorbestimmte Fehler vorgenommen worden ist, oder wenn solche vorab bestimmten Fehlerdaten existieren, wird der Lichtstrahl im Schritt 404 erzeugt. Als nächstes wird die Position, mit der der Strahl auf die Abbildungsebene einfällt, im Schritt 406 bestimmt. Falls dort ein Positionsfehler einer langsamen Abtastrichtung an diesem Punkt vorhanden ist, wird der Umfang dieses Fehlers durch ein geeignetes Bestimmungsgerät, zum Beispiel durch die vorstehend erwähnte Strobe- und Sensoranordnung 350 (in Fig. 10 dargestellt), bestimmt. Der Umfang dieses Fehlers wird zu einem geeigneten elektrischen Auswahlsignal konvertiert, das zu der Umschalteinheit am Schritt 408 hin geschickt wird, um den bestimmten Fehler "im Flug" bzw. "on the fly" durch Auswahl eines unterschiedlichen Lasers von dem Feld zu korrigieren. Wenn einmal die Korrektur für diesen Fehler vorgenommen worden ist oder wenn bestimmt ist, daß kein solcher Fehler existiert, kann der Strahl abgetastet werden und der Start einer Abtastung wird im Schritt 409 erfaßt. Für Felder, die zu der schnellen Abtastrichtung geneigt sind, ist es wichtig, daß der Start einer Abtastung er faßt wird, nachdem der Laser abschließend aus dem Feld ausgewählt worden ist, um eine akkurate Zeitabstimmung der Modulation beizubehalten. Nach der Erfassung des Starts einer Abtastung wird der Strahl moduliert, um die Abtastlinie im Schritt 410 zu schreiben. Wenn das Ende einer Abtastung erfaßt ist, im Schritt 411, wird ein Aufruf für die nächsten Abtastliniendaten im Schritt 412 vorgenommen, die Abtastung schreitet in der langsamen Abtastrichtung fort und der Prozeß beginnt erneut bei 400.
Durch Einsetzen der vorstehend beschriebenen Fleckpositionssteuermethodik und des geeigneten Geräts mit dem geeigneten Gerät für ein xerographisches Drucken, einschließlich, zum Beispiel, eines Photorezeptorbands oder einer -trommel, einer Einrichtung zum Bewegen des Photorezeptors, einer Einrichtung zum Aufladen des Photorezeptors, einer Einrichtung zum Bilden einer latenten Abbildung auf dem Photorezeptor, einer Einrichtung zum Übertragen der latenten Abbildung auf das Papier, einer Einrichtung zum Löschen der latenten Abbildung von dem Photorezeptor und zum Reinigen des Photorezeptors, einer Papiertransporteinrichtung, und einer Einrichtung zum Aufschmelzen der Abbildung auf das Papier, kann eine vollständige, xerographische Druckmaschine (nicht dargestellt) gebildet werden. Details der Strukturen der Betriebsweise von Druckvorrichtungen im allgemeinen gehen über den Schutzumfang der vorliegen den Offenbarung hinaus, sind allerdings ausreichend für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt. Es wird aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich werden, daß, obwohl die Erfindung insbesondere gut für einen Einbau in solchen Druckanwendungen, die ROS als einen Teil des Druckprozesses einsetzen, geeignet ist, sie ebenso für andere Druckanwendungen geeignet ist.

Claims

1. Optische Rasterabtastausgabevorrichtung, wobei ein Lichtstrahl (16) erzeugt wird und auf einen Fleck in einer Abbildungsebene (32) fokussiert wird und in einer schnellen Abtastrichtung über die Abbildungsebene abgetastet wird, die ein Gerät zum Steuern der Position des Flecks in einer Richtung senkrecht zu der schnellen Abtastrichtung in der Abbildungsebene umfaßt, das umfaßt:

ein Feld (50) aus mindestens zwei unabhängig adressierbaren, Licht ernittierenden Elementen (54a, 54b), wobei jedes unabhängig adressierbare, Licht emittierende Element von dem Typ ist, der zum Emittieren eines Lichtstrahls in der Lage ist, der auf einen separaten Fleck in der Abbildungsebene fokussiert werden kann, gekennzeichnet durch:

die Zahl der Licht ernittierenden Elemente in dem Feld legt die effektive Fleckbeabstandung (D) auf der Abbildungsebene zeitlich fest, die im wesentlichen gleich zu, allerdings nicht mehr, als der Abstand zwischen aufeinanderfolgender Abtastlinien der schnellen Abtastrichtung ist, und daß

eine Steuereinrichtung (70) angeordnet ist, um unabhängig die Licht emittierenden Elemente derart zu steuern, daß nur ein einzelnes Element ausgewählt wird, um Licht zu einem Zeitpunkt zu emittieren, wobei das ausgewähltes Licht emittierende Element die Position des Flecks in der Abbildungsebene in einer Richtung senkrecht zu der schnellen Abtastrichtung steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Feld (50) unabhängig adressierbarer, Licht emittierender Elemente, ein monolithisch geformtes Feld aus Festkörperlasern aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Laser oberflächen-emittierende Festkörperlaser sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Feld unabhängig adressierbare, Licht emittierende Elemente ein lineares Feld separat adressierter Modulatoren mit totaler innerer Reflexion aufweist, die durch eine Lichtquelle beleuchtet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das weiterhin eine Positionserfassungseinrichtung (350) zum Erfassen der Position aufweist, an der der Lichtstrahl auf die Abbildungsebene einfällt, die kommunizierend mit der Steuereinrichtung (354) verbunden ist, wobei die erfaßte Position und eine erwünschte Position verglichen werden und ein Steuersignal von der Steuereinrichtung ausgegeben wird, um dadurach ein Anordnen des Flecks in der Abbildungsebene an der erwünschten Position zu erleichtern.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiterhin eine Positionsfehlerspeichereinrichtung (356) aufweist, die kommunizierend mit der Steuereinrichtung (354) verbunden ist, die darin gespeichert Fleckpositionskorrekturdaten zum Kommunizieren mit der Steuereinrichtung besitzt, und wobei weiterhin die Steuereinrichtung auf die Korrekturdatenkommunikation von der Speichereinrichtung anspricht, um dadurch den Fleckpositionsfehler in der Abbildungsebene zu korrigieren.

7. Laserdrucker, der eine optische Rasterabtastausgabevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 umfaßt, wobei ein Lichtstrahl erzeugt und zu einem Fleck auf einer photorezeptiven Einrichtung in der Abbildungsebene fokussiert wird und in einer schnellen Abtastrichtung über die photorezeptive Einrichtung abgetastet wird, um eine Bildung einer Abbildung auf einem ausgewählten Medium in Abhängigkeit eines Abbildungsdatensignals zu erleichtern, und weiterhin eine modulierende Einrichtung zum Modulieren der Emission von Licht durch mindestens zwei Licht emittierende Elemente gemäß dem Abbildungsdatensignal, wodurch eine elektrostatische, latente Abbildung auf der photorezeptiven Einrichtung gebildet wird;

eine Einrichtung zum Entwickeln der elektrostatischen, latenten Abbildung auf der photorezeptiven Einrichtung, und;

eine Einrichtung zum Übertragen der entwickelten Abbildung von der photorezeptiven Einrichtung zu einem Substrat,

umfaßt.

8. Verfahren zum Steuern der Position in der langsamen Abtastrichtung, unter der ein Strahl (16) eines Lichts, das von einem Feld (50) unabhängig adressierbarer Lichtquellen (54a,54b) in einer optischen Rasterabtastausgabevorrichtung emittiert wird, als ein Fleck in einer Abbildungsebene (32) fokussiert wird, wobei die Anzahl Licht emittierender Elemente in dem Feld mehrere Male der effektiven Fleckbeabstandung (D) auf der Abbildungsebene im wesentlichen gleich, allerdings nicht mehr, als der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Abtastlinien in der schnellen Abtastrichtung ist, das die Schritte aufweist:

Bestimmen der Position, an der der Fleck erwünscht ist, daß er in der Abbildungsebene angeordnet wird; und

Betreiben des Felds so, daß nur ein einzelnes Element des Felds ausgewählt wird, um Licht zu einem Zeitpunkt zu emittieren, wobei das ausgewählte, Licht emittierende Element die Position des Flecks in der Abbildungsebene in der langsamen Abtastrichtung steuert.

9. Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin den Schritt eines Steuerns umfaßt, welches der Elemente des Felds dazu gebracht wird, Licht in Abhängigkeit vorbestimmter Korrekturdaten zur Korrektur eines sich wiederholenden Positionsfehlers zu emittieren.