DE69715311T2

DE69715311T2 - Lichtstrahlabtastgerät zum Gebrauch bei einem Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE69715311T2
Application number: DE69715311T
Authority: DE
Inventors: Naoaki Ide; Kenichi Komiya; Jun Sakakibara; Koji Tanimoto
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2017-06-03
Also published as: EP0812101A2; US5995246A; EP0812101B1; JP3172092B2; EP0812101A3; CN1167278A; JPH09314901A; CN1124020C; DE69715311D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtstrahlabtastvorrichtung zum gleichzeitigen Abtasten und Belichten einer einzelnen photosensitiven Trommel mit einer Mehrzahl von Laserstrahlen zum Ausbilden eines einzelnen elektrostatischen latenten Abbildes an der photosensitiven Trommel und eine Bildausbildungsvorrichtung wie etwa eine digitale Kopiermaschine oder einen Laserdrucker, die die Lichtstrahlabtastvorrichtung verwendet.
In den vergangenen Jahren sind verschiedene digitale Kopiermaschinen entwickelt worden, in denen eine Bildausbildung durch Abtasten und Belichten mit einem Laserstrahl und einer elektronischen Fotographieverarbeitung ausgeführt wird.
In jüngster Zeit sind zum Erlangen einer höheren Bildausbildungsgeschwindigkeit Entwicklungen zu einer digitalen Kopiermaschine ausgeführt worden, die ein Mehrstrahlverfahren anwendet, in dem eine Mehrzahl von Laserstrahlen erzeugt werden und eine Abtastung simultan für eine Mehrzahl von Abtastzeilen mit der Verwendung einer Mehrzahl von Strahlen zum Verbessern der Bildausbildungsgeschwindigkeit ausgeführt wird.
Diese Art von digitaler Kopiermaschine, die ein derartiges Mehrstrahlverfahren anwendet, enthält eine Mehrzahl von Laseroszillatoren zum Erzeugen von Laserstrahlen, einen Polygondrehspiegel zum Reflektieren der durch die Mehrzahl der Laseroszillatoren erzeugten Laserstrahlen zu einer photosensitiven Trommel zum Abtasten der photosensitiven Trommel mit den Laserstrahlen und eine optische Einheit als eine Lichtstrahlabtastvorrichtung, die hauptsächlich aus einer Kollimator-Linse und einer f-θ- Linse besteht.
Bei dem Aufbau einer konventionellen optischen Einheit ist es jedoch sehr schwierig, eine ideale Positionsbeziehung zwischen einer Mehrzahl von Lichtstrahlen an einer photosensitiven Trommel (oder einer abzutastenden Oberfläche) zu erlangen. Um eine ideale Positionsbeziehung zu erlangen, erfordern jeweilige Komponenten sowie ihre Montage eine hohe Genauigkeit und werden dadurch die Kosten der Vorrichtung erhöht.
Selbst wenn eine ideale Positionsbeziehung erlangt wird, kann sich die Form einer Linse geringfügig ändern oder kann sich die Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Komponenten geringfügig infolge von Umgebungsänderungen wie etwa Veränderungen hinsichtlich der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit oder zeitbezogene Änderungen ändern. Folglich ändert sich die Positionsbeziehung zwischen den Lichtstrahlen und folglich kann ein hochqualitatives Bild nicht ausgebildet werden. Zum Erstellen dieser Art eines optischen Systems ist es daher notwendig, einen Aufbau und Komponenten zu verwenden, die widerstandsfähig gegen Änderungen sind, wie sie vorstehend beschrieben sind. Im Einzelnen ist als Linse eine Glaslinse, die widerstandsfähig gegen Umgebungsänderungen und zeitbezogene Änderungen ist, teuer, so dass die Kosten der Vorrichtung ansteigen.
Nachfolgend werden Defekte in einem Bild, die erzeugt werden, wenn eine Bild mit einem Mehrstrahlverfahren ausgebildet wird, dessen Durchgangspositionen fälschlicherweise versetzt sind, unter Bezugnahme auf die Fig. 49A und 49B sowie die Fig. 50A und 50B erläutert.
Wird beispielsweise ein Zeichen 'T', das in Fig. 49A gezeigt ist, ausgebildet, wird ein Bild, wie es in Fig. 49B gezeigt ist, ausgebildet, wenn eine Durchgangsposition eines Lichtstrahls fälschlicherweise von einer vorbestimmten Position versetzt ist. In dem Beispiel der Figur ist die Durchgangsposition eines Lichtstrahls b von seiner vorbestimmten Position derart verschoben, dass der Abstand zwischen den Lichtstrahlen a und b verringert wird, während der Abstand zwischen den Lichtstrahlen b und c erhöht wird, wobei vier Lichtstrahlen a bis d verwendet werden. Mit anderen Worten ändert sich das Punktintervall in der Nebenabtastrichtung.
Fig. 50A zeigt ein Beispiel eines Bildes, in dem Emissionszeitverläufe von jeweiligen Lichtstrahlen nicht korrekt gesteuert werden. Aus der Figur ist ersichtlich, dass die Bildausbildungsposition in der Hauptabtastrichtung derart versetzt ist, dass eine längs gerichtete Linie nicht gerade ausgebildet werden kann. Das heißt, die Punkte sind zueinander in der Hauptabtastrichtung versetzt.
Fig. 50B zeigt ein Bild, in dem weder die Durchgangspositionen der Lichtstrahlen noch die Emissionszeitverläufe korrekt gesteuert werden, wobei Defekte in einem Bild sowohl in der Nebenabtastrichtung als auch in der Hauptabtastrichtung auftreten.
Wird folglich ein Bild in einem Mehrstrahlverfahren ausgebildet, müssen Lichtstrahldurchgangspositionen in der Nebenabtastrichtung derart gesteuert werden, dass sie mit vorbestimmten Intervallen angeordnet sind, und müssen die Emissionszeitverläufe jeweiliger Lichtstrahlen derart gesteuert werden, dass die Bilderzeugungsposition in der Hauptabtastrichtung ausgerichtet ist.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Lichtstrahlabtastvorrichtung und eine Bildausbildungsvorrichtung bereitzustellen, die Positionen von Lichtstrahlen auf vorbestimmte Positionen an einer abzutastenden Abtastoberfläche steuern können und die daher eine hohe Bildqualität kontinuierlich aufrecht erhalten können, selbst wenn Umgebungsänderungen und zeitliche Änderungen in ihren optischen Systemen auftreten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Lichtstrahlscanners und einer Bildausbildungsvorrichtung, die ermöglichen, dass jeder Lichtstrahl richtig an der abzutastenden Oberfläche positioniert wird, wodurch immer eine hohe Bildqualität aufrecht erhalten wird.
Zum Lösen der Aufgabe wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, die in ihrer breitesten Ausgestaltung in Anspruch 1 definiert ist, eine Lichtstrahlabtastvorrichtung bereit gestellt, die eine Mehrzahl von Lichtstrahlerzeugungsmitteln zum Erzeugen von Lichtstrahlen, ein Abtastmittel zum Reflektieren der Lichtstrahlen, die durch die Lichtstrahlerzeugungsmittel emittiert werden, auf eine abzutastende Oberfläche zum Abtasten der abgetasteten Oberfläche mit den Lichtstrahlen, eine Mehrzahl von Lichtstrahldetektionsmitteln, die auf einer Verlängerung der abgetasteten Oberfläche platziert sind, zum Detektieren von Zeiten, an denen die Lichtstrahlen durch das Abtastmittel über die Lichtstrahldetektionsmittel bewegt werden, zum Erzeugen von Zeitsteuerungssignalen, ein Zuordnungsmittel, das auf die Zeitsteuersignale, die durch die Lichtstrahldetektionsmittel erzeugt werden, reagiert, zum Bestimmen der Reihenfolge, in der die Lichtstrahlen sich über die Lichtstrahldetektionsmittel bewegen und zum Zuordnen von jedem aus der Mehrzahl der Lichtstrahlerzeugungsmittel zu einem entsprechenden aus der Mehrzahl der Lichtstrahldetektionsmittel auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung, ein Synchronisationsmittel, das auf die Zeitsteuerungssignale, die durch die Lichtstrahldetektionsmittel erzeugt werden, reagiert, zum Erzeugen von Synchronisationstakten, von denen jeder einem entsprechenden der Lichtstrahlerzeugungsmittel, die den Lichtstrahldetektionsmittel zugeordnet sind, entspricht, und ein Signalliefermittel zum Liefern von Bilddaten an jedes der Strahlerzeugungsmittel als Reaktion auf einen entsprechenden der Synchronisationstakte, die durch das Synchronisationsmittel erzeugt werden, beinhaltet.
Die Mehrzahl der Lichtstrahldetektionsmittel ist in Intervallen eines Abstands beabstandet ist, der ein ganzzahliges Vielfaches der Größe eines Pixels ist, das durch den jeweiligen Lichtstrahl auf der abgetasteten Oberfläche ausgebildet wird. Das Strahlerfassungsmittel kann eine Photodiode enthalten.
Das Zuordnungsmittel ordnet jedes der Lichtstrahlerzeugungsmittel zu einem entsprechenden der Lichtstrahldetektionsmittel in der Reihenfolge zu, in der die Lichtstrahlen sich über eines der Lichtstrahldetektionsmittel bewegen. Die Strahlerzeugungsmittel sind in der Anzahl gleich den Lichtstrahldetektionsmitteln. Die Strahlerzeugungsmittel können einen Laseroszillator enthalten.
Das Zuordnungsmittel bestimmt die Reihenfolge, in der sich die Lichtstrahlen über das Lichtstrahlerfassungsmittel bewegen, durch Abschalten mindestens eines der Strahlerzeugungsmittel.
Das Bilddatenliefermittel spricht auf jedes der Zeitsteuersignale zum Unterbrechen der Strahlerzeugung durch ein entsprechendes der Lichtstrahlerzeugungsmittel an. Somit erzeugt jedes Lichtstrahldetektionsmittel ein Zeitsteuersignal nur, wenn der Lichtstrahl von dem entsprechenden Strahlerzeugungsmittel sie quert.
Das Bilddatenliefermittel liefert Bilddaten an jedes der Strahlerzeugungsmittel, nachdem ein entsprechender der Synchronisationstakte bis zu einer Zahl gezählt worden ist, die für dieses Lichtstrahlerzeugungsmittel eingestellt ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 eine Mehrzahl von Auflösungen auf und ist die Mehrzahl der Lichtstrahldetektionsmittel in Intervallen eines Abstands beabstandet, der einem ganzzahligen Vielfachen des kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Größen der Pixel ist, die durch einen Lichtstrahl auf der abgetasteten Oberfläche ausgebildet werden, die den Auflösungen entsprechen.
Somit sind die Startpunkte der Bilder, die durch die Lichtstrahlerzeugungsmittel an der abgetasteten Oberfläche ausgebildet werden, in der Nebenabtastrichtung ausgerichtet.
Verwendet die Lichtstrahlabtastvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Mehrzahl von Lichtstrahlen, besteht keine Notwendigkeit für eine besondere Genauigkeit und Einstellung beim Einstellen des optischen Systems. Selbst wenn darüber hinaus Änderungen in dem optischen System infolge von Umgebungsänderungen und säkulare Änderungen auftreten, kann die ideale Positionsbeziehung zwischen den Lichtstrahlen auf der abgetasteten Oberfläche immer beibehalten werden. Daher können immer hochqualitative Bilder ohne einem Bildversatz in der Hauptabtastrichtung erlangt werden.
Darüber hinaus werden gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Positionen in der Nebenabtastrichtung erfasst, wobei durch die Mehrzahl der Lichtstrahlerzeugungsmittel emittierte Lichtstrahlen erfasst werden. Auf der Grundlage der Ergebnisse der Erfassung werden Wegsteuermaße berechnet und werden die Wegpositionen der Lichtstrahlen in der Nebenabtastrichtung entsprechend eingestellt.
Dadurch kann die Positionsbeziehung unter den Lichtstrahlen auf der abgetasteten Oberfläche immer in idealer Weise sowohl in der Hauptabtastrichtung als auch in der Nebenabtastrichtung gesteuert werden. Darüber hinaus können hochqualitative Bilder ohne einem Punktversatz in der Hauptabtastrichtung und ohne einen Teilungsversatz in der Nebenabtastrichtung immer erlangt werden.
Ferner wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Winkel des Galvanospiegels derart korrigiert, dass der Fehler zwischen der Wegposition jedes Lichtstrahls, die durch den Lichtstrahldetektor erfasst wird, und seiner idealen Wegposition minimiert wird. Dies ermöglicht eine Lichtstrahlwegpositionserfassung, die mit hoher Genauigkeit ausgeführt wird.
Darüber hinaus wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Neigung der Lichtstrahlhauptabtastrichtung bezüglich des Lichtstrahlwegpositionserfassungsmittels erfasst. Die Neigung kann auf einfache Weise eingestellt werden.
Die Erfindung wird nachstehend aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit der angefügten Zeichnung vollständig erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer digitalen Kopiermaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 eine Anordnung des optischen Systems und seiner Positionsbeziehung bezüglich der photosensitiven Trommel,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Lichtstrahlsensors,
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Steuersystems, das wesentlich zum Steuern des optischen Systems angepasst ist,
Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Verwendung bei der Erläuterung einer Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung,
Fig. 6A bis 6D Anordnungen von Hauptabtastschaltungen in der Lichtstrahlsensorausgabeverarbeitungsschaltung,
Fig. 7A, 7B und 7C Darstellungen zur Verwendung bei der Erläuterung von Lichtstrahlankunftszuständen,
Fig. 8A und 8B Darstellungen zur Verwendung bei der Erläuterung von Lichtstrahlankunftszuständen,
Fig. 9 ein Flussdiagramm für die Lichtstrahlankunftszustandsbestimmungsprozedur,
Fig. 10 ein Flussdiagramm für die Sensorzuordnungsprozedur für Fall 4,
Fig. 11 und 12 ein Flussdiagramm für die erste Lichtstrahlbestimmungsprozedur,
Fig. 13 und 14 ein Flussdiagramm für die zweite Lichtstrahlbestimmungsprozedur,
Fig. 15 ein Flussdiagramm für die dritte Lichtstrahlbestimmungsprozedur,
Fig. 16 ein Flussdiagramm für die Sensorzuordnungsprozedur für Fall 3,
Fig. 17 und 18 ein Flussdiagramm für die Überlappungslichtstrahlbestimmungs- und Gruppierungsprozedur,
Fig. 19 ein Flussdiagramm für die Sensorzuordnungsprozedur für Fall 2,
Fig. 20 ein Flussdiagramm für die Lichtstrahlbestimmungsprozedur,
Fig. 21 eine Zeitsteuerdarstellung zur Verwendung bei der Erläuterung der Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung, wenn ein einzelner Lichtstrahl verwendet wird,
Fig. 22 ein Flussdiagramm für die Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung, wenn ein einzelner Lichtstrahl verwendet wird,
Fig. 23 eine Zeitsteuerdarstellung zur Verwendung bei der Erläuterung der Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung, wenn vier Lichtstrahlen verwendet werden,
Fig. 24A und 24B Zeitverläufe zur Verwendung bei der Erläuterung der Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung, wenn der Abstand zwischen Lichtempfangsmustern zur Erfassung von Zeiten, in denen Lichtstrahlen sie queren, nicht einem ganzzahligen Vielfachen des Abstands entsprechen, über den der Lichtstrahl in der Abtastrichtung während einer Zyklusperiode eines von einer Synchronisationsschaltung ausgegebenen Synchronisationstaktimpulses läuft,
Fig. 25A und 25B Zeitverläufe zur Verwendung bei der Erläuterung der Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung, wenn der Abstand zwischen Lichtempfangsmustern zum Empfangen von Zeiten, in denen Lichtstrahlen sie queren, auf ein ganzzahliges Vielfaches des Abstands eingestellt ist, über den der Lichtstrahl in der Abtastrichtung während einer Zyklusperiode von Synchronisationstaktimpulsen läuft, die von der Synchronisationsschaltung ausgegeben werden,
Fig. 26 eine Prinzipdarstellung eines für zwei Auflösungen angepassten Lichtstrahlsensors,
Fig. 27A und 27B Zeitverläufe zur Verwendung bei der Erläuterung der Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung, wenn der Abstand zwischen Lichtempfangsmustern zum Empfangen von Zeiten, in denen Lichtstrahlen sie queren, nicht einem ganzzahligen Vielfachen des kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Abstände entspricht, über die die Lichtstrahlen, die zwei Auflösungen haben, in der Abtastrichtung während einer Zyklusperiode von Synchronisationstaktpulsen laufen, die von der Synchronisationsschaltung ausgegeben werden,
Fig. 28A und 28B Zeitverläufe zur Verwendung bei der Erläuterung der Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung, wenn der Abstand zwischen Lichtempfangsmustern zum Erfassen von Zeiten, in denen ein Lichtstrahl sie quert, einem ganzzahligen Vielfachen des kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Abstände entspricht, über die die Lichtstrahlen, die zwei Auflösungen haben, in der Abtastrichtung während einer Zyklusperiode einer Mehrzahl von Synchronisationstakten laufen, die von der Synchronisationsschaltung ausgegeben werden,
Fig. 29 ein Blockschaltbild zur Verwendung bei der Erläuterung der Lichtstrahlwegpositionssteuerung,
Fig. 30 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Lichtstrahlwegposition und der A/D-Wandlerausgabe,
Fig. 31 eine Anordnung der Nebenabtastschaltung in der Lichtstrahlsensorausgabeverarbeitungsschaltung,
Fig. 32 ein Flussdiagramm für die Bildausbildungsroutine,
Fig. 33, 34, 35 und 36 ein Flussdiagramm für die Lichtstrahlwegpositionssteuerroutine,
Fig. 37 eine Darstellung zur Verwendung bei der Erläuterung eines Fehlers zwischen der Lichtstrahlpartpositionserfassungsinformation von dem Lichtstrahlsensor und der idealen Lichtstrahlwegposition,
Fig. 38A und 38B Darstellungen für die Verwendung bei der Erläuterung eines Fehlers zwischen der Lichtstrahlwegpositionserfassungsinformation von dem Lichtstrahlsensor und der idealen Lichtstrahlwegposition,
Fig. 39A und 39B Darstellungen für die Verwendung bei der Erläuterung eines Fehlers zwischen der Lichtstrahldurchgangspositionserfassungsinformation von dem Lichtstrahlsensor und der idealen Lichtstrahlwegposition,
Fig. 40 eine Anordnung der Unterabtastschaltung der Lichtstrahlsensorausgabeverarbeitungsschaltung, die eine Funktion zur Korrektur des Fehlers hat,
Fig. 41A und 41B Zeitsteuerdiagramme zur Verwendung bei der Erläuterung der Funktionsweise der Unterabtastschaltung von Fig. 40,
Fig. 42 eine Prinzipdarstellung eines Lichtstrahlsensors mit einer Neigungserfassungsfunktion,
Fig. 43 eine Anordnung einer Neigungserfassungsschaltung der Lichtstrahlsensorausgabeverarbeitungsschaltung,
Fig. 44 eine Darstellung zur Verwendung bei der Erläuterung der Neigungszustände,
Fig. 45A, 45B und 45C ein Beispiel einer Lichtstrahlpositionsinformation für den Zustand A in Fig. 44,
Fig. 46A, 46B und 46C ein Beispiel einer Lichtstrahlpositionsinformation für den Zustand B in Fig. 44,
Fig. 47A, 47B und 47C ein Beispiel einer Lichtstrahlpositionsinformation für den Zustand C' in Fig. 44,
Fig. 48 eine Perspektivansicht der Neigungseinstellvorrichtung des Lichtstrahlsensors,
Fig. 49A und 49B Darstellung zur Verwendung bei der Erläuterung eines Bildes schlechter Qualität, das erzeugt werden kann, wenn Lichtstrahlen, die in ihrer Position versetzt sind, zum Ausbilden eines Bildes verwendet werden, und
Fig. 50A und 50B Darstellungen zur Verwendung bei der Erläuterung eines Bildes schlechter Qualität, das erzeugt werden kann, wenn Lichtstrahlen, die in ihrer Position versetzt sind, zum Ausbilden eines Bildes verwendet werden.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer digitalen Kopiermaschine als einer Bildausbildungsvorrichtung, die eine Lichtstrahlabtastvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet. Im Einzelnen enthält die digitale Kopiermaschine einen Scannerabschnitt 1 und einen Druckerabschnitt 2. Der Scannerabschnitt 1 enthält einen ersten Schlitten 3 und einen zweiten Schlitten 4, die in der Pfeilrichtung der Figur beweglich sind, eine Abbildungslinse 5 und ein photoelektrisches Übertragungselement 6.
In Fig. 1 ist ein Original O an einem Originalträger 7, der aus transparentem Glas hergestellt ist, derart angeordnet, dass die Originalvorderseite nach unten blickt. Das Original O, das an einem Trägerindex ausgerichtet ist, der der Mitte des kürzeren Rands des Originalträgers 7 auf der rechten Seite in der Figur entspricht, ist durch eine Originalfixierabdeckung 8 gegen den Originalträger 7 gedrückt.
Das Original O wird durch eine Lichtquelle 9 bestrahlt und das Reflexionslicht davon fällt auf eine Lichtempfangsoberfläche des photoelektrischen Wandlungselements 6 durch Spiegel 10, 11 und 12 und eine Abbildungslinse 5. Der erste Schlitten 3, der mit der Lichtquelle 9 und dem Spiegel 10 ausgestattet ist, und der zweite Schlitten 4, der die Spiegel 11 und 12 trägt, werden mit einer relativen Geschwindigkeit von 2 : 1 bewegt, so dass die Länge des Lichtwegs konstant gehalten wird. Der erste und der zweite Schlitten 3 und 4 werden durch einen Schlittenantriebsmotor (nicht dargestellt) von der rechten Seite zu der linken Seite synchron zu einem Lesezeitsteuersignal bewegt.
Wie vorstehend beschrieben wird ein Bild des an dem Originalträger 7 platzierten Originals O sequentiell in Einheiten von Zeilen durch einen Scannerabschnitt 1 gelesen. Eine Ausgabe, die durch einen derartigen Lesevorgang des Bildes erlangt wird, wird in digitale Bildsignale, die die Gradation des Bildes darstellen, durch einen nicht dargestellten Bildverarbeitungsabschnitt gewandelt.
Der Druckerabschnitt 2 enthält eine optische Einheit 13 und einen Bildausbildungsabschnitt 14, der ein elektrophotographisches Verfahren verwendet, in dem ein Bild auf einem Papierblatt P als einem Träger ausgebildet werden kann, an dem ein Bild ausgebildet wird. Im Einzelnen werden von dem Original O durch den Scannerabschnitt 1 ausgelesene Bildsignale durch einen nicht dargestellten Bildverarbeitungsabschnitt verarbeitet und danach in Laserstrahlen (auf die hier nur als Lichtstrahlen Bezug genommen wird) von Halbleiterlaseroszillatoren gewandelt. Das Ausführungsbeispiel verwendet ein optisches Mehrstrahlsystem, das eine Mehrzahl von (zwei oder mehr) Halbleiterlaseroszillatoren verwendet.
Obwohl der Aufbau der optischen Einheit 13 im weiteren im Einzelnen beschrieben wird, führt eine Mehrzahl von in der Einheit bereitgestellten Halbleiterlaseroszillatoren einen Emissionsbetrieb gemäß Lasermodulationssignalen aus, die von einem nicht dargestellten Bildverarbeitungsabschnitt ausgegeben werden. Die von den Oszillatoren ausgegebenen Lichtstrahlen werden durch einen Polygonspiegel zum Ausbilden von Abtastlichtstrahlen gewandelt, die nach außerhalb der Einheit ausgegeben werden.
Eine Mehrzahl von Lichtstrahlen, die von der optischen Einheit 13 ausgegeben werden, werden als punktartige Abtastlichtstrahlen mit einer Auflösung abgebildet, die für eine Belichtungsposition X an einer photosensitiven Trommel 15 als einem Bildtrageelement notwendig ist, wodurch eine Abtastung und eine Belichtung ausgeführt werden. Als Folge davon wird ein elektrostatisches Latentbild an der photosensitiven Trommel 15 gemäß den Bildsignalen ausgebildet.
Am Umfang der photosensitiven Trommel 15 sind eine elektrische Ladeeinheit 16 zum elektrischen Laden der Oberfläche der Trommel, eine Entwicklungsvorrichtung 17, eine Übertragungsladeeinheit 18, eine Trennladeeinheit, eine Reinigungseinheit 20 und dergleichen vorgesehen. Die photosensitive Trommel 15 wird zum Drehen mit einer vorbestimmten Drehungsgeschwindigkeit durch einen (nicht dargestellten) Antriebsmotor gedreht und wird durch die elektrische Ladeeinheit 16, die derart vorgesehen ist, dass sie der Oberfläche der Trommel gegenüberliegt, elektrisch geladen. Eine Mehrzahl von Lichtstrahlen (oder Abtastlichtstrahlen) werden an einer Belichtungsposition X an der geladenen photosensitiven Trommel 15 punktartig ausgebildet, wodurch ein Bild ausgebildet wird.
Ein an der photosensitiven Trommel 15 ausgebildetes elektrostatisches latentes Bild wird mit Toner (oder einem Entwicklungsmittel) entwickelt, das von der Entwicklungsvorrichtung 17 zugeführt wird. Ein auf der photosensitiven Trommel 15 durch einen Entwicklungsvorgang ausgebildetes Tonerbild wird an einer Übertragungsposition durch die Übertragungsladeeinheit 18 auf ein Blatt Papier P übertragen, das mit einer vorbestimmten zeitlichen Steuerung von einem Blattzufuhrsystem zugeführt wird.
Das Blattzufuhrsystem führt sequentiell Papierblätter P einer Blattzufuhrkassette 21, die an einem Bodenabschnitt vorgesehen ist, getrennt voneinander durch eine Blattzufuhrwalze 22 und eine Trennwalze 23 zu. Jedes Blatt Papier P wird mit einer Widerstandswalze 24 zugeführt und einer Übertragungsposition mit einer vorbestimmten zeitlichen Steuerung zugeführt. An der Abgabeseite der Übertragungsladeeinheit 18 sind ein Blattbeförderungsmechanismus 25, eine Fixiervorrichtung 26 und Zufuhrwalzen 27 vorgesehen. Ein Papierblatt P, auf das ein Tonerbild übertragen worden ist, wird durch Lieferwalzen 27 auf eine externe Blattzufuhrablage 28 ausgegeben, nachdem das Tonerbild durch die Fixiervorrichtung 26 fixiert worden ist.
Eine Reinigungseinheit 20 entfernt Toner, der an der Oberfläche der photosensitiven Trommel 15 verblieben ist, von der ein Tonerbild auf ein Blatt Papier P übertragen worden ist, und die Trommel stellt dadurch einen Ursprungszustand in einer Standby- Bedingung wieder her.
Ein Bildausbildungsvorgang wird durch Wiederholen des Verarbeitungsablauf kontinuierlich ausgeführt, der vorstehend beschrieben ist.
Wie vorstehend beschrieben werden Daten von einem Original O, das an einem Originalträger 7 angeordnet ist, durch einen Scannerabschnitt 1 gelesen und werden die auf diese Weise gelesenen Daten einer Serie von Verarbeitungen an einem Druckerabschnitt 2 unterzogen. Danach werden die Daten als Tonerbild an einem Blatt Papier P aufgezeichnet.
Die optische Einheit 13 wird nachstehend beschrieben.
Fig. 2 zeigt die Struktur der optischen Einheit 13 und die Positionsbeziehung der Einheit 13 zu der photosensitiven Trommel 15. Die optische Einheit enthält beispielsweise vier Halbleiterlaseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d und jeder dieser Oszillatoren führt eine Bildausbildung für eine Abtastzeile zur selben Zeit aus, so dass eine Hochgeschwindigkeitsbildausbildung erzielt wird, ohne dass die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels extrem erhöht wird.
Der Laseroszillator 31a wird durch einen Lasertreiber 32a bzw. eine Laseransteuervorrichtung 32a angesteuert. Ein davon ausgegebener Lichtstrahl durchläuft eine nicht dargestellte Kollimator-Linse und tritt danach in einen Galvanospiegel 33a ein. Der durch den Galvanospiegel 33a reflektierte Lichtstrahl durchläuft Halbspiegel 34a und 34b und tritt in einen Polygonspiegel 35 als einem drehbaren Polygonspiegel ein.
Der Polygonspiegel 35 wird mit einer konstanten Geschwindigkeit durch einen Polygonmotor 36 gedreht, der durch einen Polygonmotortreiber 37 bzw. eine Polygonmotoransteuereinrichtung 37 angesteuert wird. Auf diese Weise schwingt der durch den Polygonspiegel 35 reflektierte Lichtstrahl derart, dass eine Abtastung in einer konstanten Richtung mit einer Winkelgeschwindigkeit ausgeführt wird, die von der Drehgeschwindigkeit des Polygonmotors 36 abhängt. Der durch den Polygonspiegel 35 geschwungene Abtastlichtstrahl durchläuft eine f-θ-Linse, wodurch eine Abtastung der Lichtempfangsoberfläche eines Lichtstrahldetektors 38 als ein Lichtstrahldurchgangspositionsdetektionsmittel und die photosensitive Trommel 15 aufgrund der f-θ-Charakteristik von θ abgetastet werden.
Der Laseroszillator 31b wird durch einen Lasertreiber 32b angesteuert. Ein davon ausgegebener Lichtstrahl durchläuft eine nicht dargestellte Kollimator-Linse und wird danach durch einen Galvanospiegel 33b reflektiert und weiterhin durch einen Halbspiegel 34a reflektiert. Der durch den Halbspiegel 34a reflektierte Lichtstrahl durchläuft einen Halbspiegel 34b und tritt in den Polygonspiegel 35 ein. Die Route des Lichtstrahls nach dem Polygonspiegel 35 ist identisch zu der des Laseroszillators 31a, d. h. der Lichtstrahl durchläuft eine nicht dargestellte f-0-Linse, wodurch die Lichtempfangsoberfläche des Lichtstrahldetektors 38 und die photosensitive Trommel 15 abgetastet werden.
Der Laseroszillator 31c wird durch einen Lasertreiber 32c angesteuert. Ein davon ausgegebener Lichtstrahl durchläuft eine Kollimator-Linse und wird danach durch einen Galvanospiegel 33c reflektiert. Der Lichtstrahl durchläuft ferner einen Halbspiegel 34c, wird durch einen Halbspiegel 34b reflektiert und tritt dann in den Polygonspiegel 35 ein. Die Route des Lichtstrahls nach dem Polygonspiegel 35 ist identisch zu denen der Laseroszillatoren 31a und 31b, d. h. der Lichtstrahl durchläuft eine f-θ-Linse, wodurch eine Abtastung der Lichtempfangsoberfläche des Lichtstrahldetektors 38 und der photosensitiven Trommel 15 erfolgt.
Der Laseroszillator 31d wird durch einen Lasertreiber 32d angesteuert. Ein davon ausgegebener Lichtstrahl durchläuft eine nicht dargestellte Kollimator-Linse und wird danach durch einen Galvanospiegel 33d reflektiert. Der Lichtstrahl wird ferner durch Halbspiegel 34c und 34b reflektiert und tritt dann in den Polygonspiegel 35 ein. Die Route des Lichtstrahls nach dem Polygonspiegel 35 ist identisch zu denen der Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c, d. h. der Lichtstrahl durchläuft eine nicht dargestellte f-0- Linse, wodurch eine Abtastung der Lichtempfangsoberfläche des Lichtstrahldetektors 38 und der photosensitiven Trommel 15 erfolgt.
Auf diese Weise werden von einzelnen Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d ausgegebene Lichtstrahlen durch Halbspiegel 34a, 34b und 34c derart zusammengesetzt, dass vier Lichtstrahlen in der Richtung zu dem Polygonspiegel 35 verlaufen.
Die photosensitive Trommel 15 kann daher gleichzeitig mit vier Lichtstrahlen abgetastet werden, so dass ein Bild mit vierfach höherer Geschwindigkeit als bei einem bekannten einzelnen Lichtstrahl unter der Bedingung aufgezeichnet werden kann, dass der Polygonspiegel 35 mit einer gleichen Drehgeschwindigkeit gedreht wird.
Die Galvanospiegel 33a, 33b, 33c und 33d werden zum Einstellen (oder Steuern) der Positionsbeziehung zwischen Lichtstrahlen in der Unterabtastrichtung verwendet und sind jeweils mit Galvanospiegelansteuerschaltungen 39a, 3%, 39c und 39d verbunden.
Der Lichtstrahldetektor 38 dient zum Erfassen von Durchgangspositionen und Durchgangszeiten von vier Lichtstrahlen und ist nahe einem Endabschnitt der photosensitiven Trommel 15 derart vorgesehen, dass die Lichtempfangsoberfläche des Detektors 38 an einer Stufe angeordnet ist, die gleich der Oberfläche der photosensitiven Trommel 15 ist. Auf der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Lichtstrahldetektor 38 werden jeweils eine Steuerung der Galvanospiegel 33a, 33b, 33c und 33d (d. h. eine Steuerung von Bildausbildungspositionen in der Unterabtastrichtung), eine Steuerung der Emissionsleistung (d. h. der Intensität) der Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d sowie eine Steuerung von Emissionszeiten (d. h. eine Steuerung von Bildausbildungspositionen in der Hauptabtastrichtung) entsprechend den Lichtstrahlen ausgeführt, wobei die Einzelheiten der Steuerung im Weiteren beschrieben werden. Der Lichtstrahldetektor 38 ist mit einer Lichtstrahldetektorverarbeitungsschaltung 40 zum Erzeugen von Signalen zum Ausführen der Steuerung verbunden, wie sie vorstehend beschrieben ist Der Strahlendetektor 38 wird nachstehend beschrieben.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Anordnung des Strahlendetektors 38. Gemäß der Darstellung enthält der Strahlendetektor Lichtempfangsmuster (beispielsweise Photodioden) S1 bis S6 und S7a bis S10b als Sensorelemente. Die Lichtempfangsmuster sind in stabartiger Form geformt und parallel in der Richtung senkrecht zu der Hauptabtastrichtung angeordnet. Die Muster S3 bis S6 werden für eine Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung verwendet, während die Muster S1, S2 und S7a bis S10b für eine Lichtstrahlwegpositionssteuerung in der Unterabtastrichtung verwendet werden.
Im Einzelnen dienen die Lichtempfangsmuster S1 und S2 der Erlangung von Zeitsteuersignalen zum zeitlichen Steuern von Schaltungsvorgängen und zum Erzeugen eines elektrischen Signals jedesmal, wenn ein Lichtstrahl sich über sie bewegt. Die Lichtempfangsmuster S3 bis S6 dienen zum Erfassen von Zeiten, in denen die vier Lichtstrahlen sich über den Strahlsensor bewegen, und zum Erzeugen von Zeitsteuersignalen. Der Abstand (Teilung) zwischen S3 und S4, der Abstand zwischem S3 und S4 und der Abstand zwischen S5 und S6 sind jeweils auf P3, P4 und P5 eingestellt.
Die Lichtempfangsmuster S7a bis S10b dienen zum Erfassen von Positionen von Wegen der vier Lichtstrahlen. Die zwei entsprechenden Muster, die in einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung (d. h. in der Unterabtastrichtung), d. h. S7a und S7b, S8a und S8b, S9a und S9b, S10a und S10b angeordnet sind, sind paarweise ausgeführt und die vier Paare der Muster sind gemäß der Darstellung zwischen den Mustern S6 und S2 angeordnet. In der Unterabtastrichtung ist jedes Paar der Muster von dem benachbarten um P1 versetzt, wie es dargestellt ist.
Die vier Paare der Lichtempfangsmuster können zum Erfassen der Positionen der entsprechenden Lichtstrahlquerung verwendet werden. Im Einzelnen kann die Position der Querung des Lichtstrahls a von dem Laseroszillator 31a durch Ausführung eines Vergleichs zwischen den Ausgaben der jeweiligen Lichtempfangsmuster S7a und S7b erfasst werden. In gleichartiger Weise kann die Position der Querung des Lichtstrahls B von dem Laseroszillator 31b durch Ausführung eines Vergleichs zwischen den Ausgaben der Lichtempfangsmuster S8a und S8b erfasst werden. Die Position der Querung des Lichtstrahls b von dem Laseroszillator 31c kann durch Ausführung eines Vergleichs zwischen den Ausgaben der Lichtempfangsmuster S9a und S9b ausgeführt werden. Die Position der Querung des Lichtstrahls D von dem Laseroszillator 31d kann durch Ausführung eines Vergleichs zwischen den Ausgaben der Lichtempfangsmuster S10a und S10b erfasst werden.
D. h., wenn die Ausgaben der Lichtempfangsmuster in jedem Paar ausgeglichen sind, quert der entsprechende Lichtstrahl die Mittellinie des Spalts zwischen den Mustern. In einem derartigen Fall ist es klar, dass der Abstand zwischen den Wegen der benachbarten Strahlen (a und b, b und c, c und d) bei P1 gehalten wird.
Nachfolgend wird das Steuersystem erläutert.
Fig. 4 zeigt ein Steuersystem, das hauptsächlich zum Steuern eines optischen Mehrstrahlsystems dient. Im Einzelnen enthält ein Hauptsteuerabschnitt 51 zum Ausführen einer Gesamtsteuerung beispielsweise eine CPU. Mit dem Abschnitt 51 sind ein Speicher 52, ein Steuerfeld 53, eine externe Kommunikationsschnittstelle (I/F) 54, Lasertreiber 32a, 32b, 32c und 32d, ein Polygonspiegelmotortreiber 37, eine Galvanospiegeltreiberschaltung 39a, 39b, 39c und 39d, eine Lichtstrahldetektorausgabeverarbeitungsschaltung 40, eine Synchronisationsschaltung 55 und eine Bilddatenschnittstelle (I/F) 56 verbunden. Die Schaltung 55 dient ebenso als Impulswarteschaltung.
Die Synchronisationsschaltung 55 ist mit einer Bilddatenschnittstelle 56 verbunden, die mit einem Bildverarbeitungsabschnitt 57 und einem Seitenspeicher 58 verbunden ist. Der Bildverarbeitungsabschnitt 57 ist mit einem Scannerabschnitt 1 verbunden und der Seitenspeicher 58 ist mit einer externen Schnittstelle (I/F) 59 verbunden.
Nachfolgend wird eine kurze Beschreibung des Laufs der Bilddaten ausgeführt, wenn ein Bild ausgebildet wird.
Im Falle eines Kopiervorgangs wird zunächst ein Bild eines auf dem Originalträger 7 gelegten Originals O durch den Scannerabschnitt 1 ausgelesen und dem Bildverarbeitungsabschnitt 57 gesendet. Der Bildverarbeitungsabschnitt 57 führt eine bekannte Schattenkorrektur, verschiedene Filterverarbeitungen, eine Gradationsverarbeitung und eine γ-Korrektur für die Bildsignale von dem Scanner 1 aus. Danach werden die Signale digitalisiert.
Die Bilddaten von der Bildverarbeitungseinheit 57 werden zu der Bilddatenschnittstelle 56 gesendet. Die Bilddatenschnittstelle 56 dient zur Verteilung der Bilddaten auf vier Lasertreiber 32a, 32b, 32c und 32d. Die Synchronisationsschaltung 55 erzeugt Takte, die mit den Zeiten synchronisiert sind, bei welchen die Lichtstrahlen durch den Lichtstrahldetektor 38 laufen. In Synchronisation mit diesen Takten werden Bilddaten in Form von Lasermodulationssignalen von der Bilddatenschnittstelle 56 zu den Lasertreibern 32a, 32b, 32c und 32d von der Schnittstelle 56 gesendet. Auf diese Weise werden Bilddaten in Synchronisation zu einer Abtastung durch Lichtstrahlen übertragen und folglich kann eine Bildausbildung, die eine Synchronisation (oder korrekte Positionen) in der Hauptabtastrichtung erreicht, erzielt werden.
Verschiedene Arten von Takten sind in der Synchronisationsschaltung 55 vorbereitet, um mit den Auflösungen der Bilder, die aufzuzeichnen sind, übereinzustimmen. Unter diesen Arten von Takten wird eine Art, die einen vorbestimmten Zyklus aufweist, gemäß einer Anweisung von dem im weiteren beschriebenen Steuerfeld 53 oder einer von außen durch die externe Schnittstelle 59 eingespeisten Anweisung ausgewählt.
Die Synchronisationsschaltung 55 beinhaltet ferner einen Abtastzeitgeber zum zwangsweisen Emittieren von Lichtstrahlen durch Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d in einen Nichtabbildungsbereich bzw. Nicht-Bildbereich zum Steuern der Leistung jeweiliger Lichtstrahlen und eine Logikschaltung zum Emittieren von Lichtstrahlen durch die Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d auf den Lichtstrahldetektor 38 zum Erlangen von Bildausbildungszeitsteuerungen der Lichtstrahlen in der Reihenfolge der Lichtstrahlen.
Das Steuerfeld 53 ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zum Starten eines Kopiervorgangs oder zum Einstellen einer Zahl von Blättern und dergleichen.
Die vorliegende digitale Kopiermaschine führt nicht nur einen Kopiervorgang aus, sondern bildet Bilddaten aus, die durch die externe Schnittstelle 59, die mit dem Seitenspeicher 58 verbunden ist, und gibt sie aus. In diesem Fall muß die Auflösung der Bilder in Übereinstimmung mit der externen Schnittstelle 59 eingestellt sein. Danach kann die Auflösung durch das Steuerfeld 53 angewiesen werden. Dabei ist anzumerken, dass Bilddaten, die von der externen Schnittstelle 59 eingespeist werden, einmal in dem Seitenspeicher 58 gespeichert werden und danach durch die Bilddatenschnittstelle 56 zu der Synchronisationsschaltung 55 gesendet werden.
Wird die vorliegende Kopiermaschine extern durch ein Netz oder dergleichen gesteuert, arbeitet die externe Kommunikationsschnittstelle 54 anstelle des Steuerfeldes 53.
Galvano-Spiegelansteuerschaltungen 39a, 39b, 39c und 39d dienen jeweils zum Ansteuern von Galvano-Spiegeln 33a, 33b, 33c und 33d gemäß einem Anweisungswert von dem Hauptsteuerabschnitt 51. Der Hauptsteuerabschnitt kann daher die Winkel der Galvano- Spiegel 33a, 33b, 33c und 33d durch die Galvano-Spiegel-Ansteuerschaltung 39a. 39b, 39c, und 39d in freier Weise steuern.
Der Polygonspiegelmotortreiber 37 ist ein Treiber zum Ansteuern eines Motors 36, der den Polygonspiegel dreht, zum Ausführen einer Abtastung mit vier Lichtstrahlen, wie es vorstehend beschrieben ist. Der Hauptsteuerabschnitt 51 kann den Polygonspiegelmotortreiber 37 zum Starten und zum Stoppen einer Drehung und zum Schalten der Drehgeschwindigkeit bringen. Das Schalten der Drehgeschwindigkeit wird zum Verringern der Drehgeschwindigkeit auf einen Wert ausgeführt, der geringer als eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit ist, wenn eine Durchgangsposition eines Lichtstrahls überprüft wird, oder wird zum Schalten der Auflösung ausgeführt.
Lasertreiber 32a, 32b, 32c und 32d dienen nicht zum Emittieren von Laserlichtstrahlen gemäß Lasermodulationssignalen von der Synchronisationsschaltung 55 in Synchronisation mit der Abtastung mit Lichtstrahlen, sondern dienen ebenso zum zwangsweisen Emittieren von Lichtstrahlen durch die Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d unabhängig von Bilddaten.
Der Hauptsteuerabschnitt 51 legt die Leistung, mit der die Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d Lichtstrahlen emittieren, in den Lasertreibern 32a, 32b, 32c und 32d fest. Bei Einstellung der Emissionsleistung wird gemäß einer Differenz in der Auflösung zwischen aufzuzeichnenden Bildern und der Erfassung von Durchgangspositionen von Lichtstrahlen geändert.
Der Speicher 52 dient zum Speichern einer für eine Steuerung notwendigen Information. Die optische Einheit 13 kann beispielsweise dazu im Stande sein, dass sie ein Bild unmittelbar nach Anschalten der Energiequelle ausbildet, indem Steuermaße für die Galvano-Spiegel 33a, 33b, 33c und 33d und die Reihenfolge der Ankünfte der Lichtstrahlen gespeichert sind.
Nachfolgend wird die Bildausbildungspositionsteuerung in der Hauptabtastrichtung (die Steuerung der Zeiten, in denen die Laseroszillatoren Lichtstrahlen emittieren) im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben.
Fig. 5 entspricht einem Abschnitt von Fig. 4, der auf die Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung bezogen ist. Obwohl in der Praxis eine Mehrzahl von Systemen vorgesehen ist, die jeweils einen Laseroszillator 31, einen Lasertreiber 32 und ein Lichtempfangsmuster in dem Lichtstrahldetektor 38 enthalten, zeigt Fig. 5 nur eines der Systeme zur Vereinfachung der Darstellung.
Zunächst wird zum Beschreiben der Steuerung der Zeiten der Emission eines einzelnen Strahls (der Bildausbildungspositionsteuerung in der Hauptabtastrichtung) Bezug auf Fig. 5, 21 und 22 genommen.
Die Hauptsteuereinheit 51 bestimmt die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 36 und führt ein Drehsignal dem Polygonspiegeltreiber 37 zu. Somit dreht sich der Polygonspiegel 36 mit einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit. Danach führt die Hauptsteuereinheit 51 ein Zwangslichtemissionssignal dem Lasertreiber 31 zu, um den Laseroszillator 31 dadurch zum Emittieren eines Lichtstrahls zu veranlassen. Der resultierende Lichtstrahl wird durch den Polygonspiegel 35 zum Bewegen über den Lichtstrahldetektor 38 abgelenkt, der wiederum ein Lichtdurchgangszeiterfassungssignal zu der Zeit ausgibt, wenn der Lichtstrahl den Detektor überquert.
Das Lichtdurchgangszeiterfassungssignal wird verstärkt und dann einer Binarisierung durch die Hauptabtaststeuerschaltung 40a in der Lichtstrahldetektorausgabeverarbeitungsschaltung 40 für eine Anwendung auf die Hauptsteuereinheit 51 und die Synchronisationsschaltung 55 als Lichtstrahlerfassungssignal unterzogen. Nach Empfang des Lichtstrahlerfassungssignals stoppt die Hauptsteuereinheit 51 die Lieferung die Zwangslichtemissionssignals an dem Lasertreiber 32, wodurch der Laseroszillator 31 abgeschaltet wird.
Andererseits gibt die Synchronisationsschaltung 55 Bezugstaktimpulse synchron zu dem Lichtstrahlerfassungssignal aus. D. h., die Synchronisationsschaltung erzeugt Synchronisationstaktimpulse synchron zu dem Durchgang eines Lichtstrahls. Die Synchronisationstaktimpulse sind Taktimpulse, auf die Bilddaten Bezug nehmen, und die zu einer Zähleinheit 60 gesendet werden. Die Zähleinheit zählt die Taktimpulse und gibt ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus, wenn ein vorbestimmter Zählwert erreicht ist. Die Hauptsteuereinheit 51 bestimmt einen Bildausbildungsbereich auf der Grundlage des Zählendsignals und gibt die Synchronisationstaktimpulse an den Lasertreiber 32 als Pixeltaktimpulse zusammen mit Bilddaten aus. Auf der Basis der Pixeltaktimpulse und der Bilddaten aktiviert der Lasertreiber 32 den Laseroszillator 31 zum Emittieren eines Lichtstrahls, wodurch ein Bild ausgebildet wird.
Mit einer Mehrzahl von Lichtstrahlen tritt eine Phasendifferenz zwischen jedem Strahl in Folge der Genauigkeit jeder Oberfläche des Polygonspiegels 35 auf. D. h., jeder Lichtstrahl wird über den Lichtstrahldetektor 38 zu einer unterschiedlichen Zeit bewegt. Die Reihenfolge, in der die Lichtstrahlen an dem Lichtstrahldetektor ankommen, hängt beispielsweise von der Genauigkeit des Winkels der Reflektionsoberflächen des Abtastpolygonspiegels 35 ab. Aus diesem Grund kann das gleiche Verfahren wie bei einem einzelnen Strahl nicht die Reihenfolge bestimmen, in der die Lichtstrahlen ankommen, um die Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung auszuführen.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel bestimmt daher die Reihenfolge der Ankunft der Lichtstrahlen vor einer Bildausbildung, bestimmt eine Kombination jedes Lichtstrahls mit dem einen der Lichtempfangsmuster S3 bis S6 des Lichtstrahlsdetektors 38, der die Zeit erfaßt, bei der der Lichtstrahl quert, und führt die Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung aus. Dies wird nachstehend anhand von vier Lichtstrahlen erläutert.
Wie vorstehend beschrieben, werden vier Lichtempfangsmuster S3, S4, S5 und S6 für eine Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung verwendet. Diese Lichtempfangsmuster sind Fotosensoren (Fotodioden), die in der Richtung der Abtastung durch die Lichtstrahlen angeordnet sind, und erzeugen Ströme, deren Größe von der Größe bzw. der Menge des Lichts abhängt, das auf ihre jeweiligen Lichtempfangsoberflächen fällt. Somit liefern die Lichtempfangsmuster S3 bis S6 Durchgangszeiterfassungssignale mit Zeiten, an denen die Lichtstrahlen sie queren.
Fig. 6A, 6B, 6C und 6D zeigen eine Anordnung der Hauptabtastseitenschaltung 40a der Lichtstrahldetektorausgabeverarbeitungsschaltung 40. Fig. 6A zeigt die Schaltung, die mit dem Lichtempfangsmuster S3 verknüpft ist, in der ein durch das Muster S3 (Fotodiode) fließender Strom durch Widerstände RP und RL in eine Spannung V3 gewandelt wird, die ein Durchgangszeiterfassungssignal liefert. Die Spannung V3 wird durch einen nicht invertierenden Verstärker A1 verstärkt und dann durch eine Binarisierungsschaltung A2 zum Liefern von S3OUT binär kodiert. Das S3OUT wird zu der Hauptsteuereinheit 51, der Synchronisationsschaltung 55 und der Zählereinheit 60 als Lichtstrahlerfassungssignal gesendet. Das gleiche gilt für die Lichterfassungsmuster S4, S5 und S6.
Die Hauptsteuereinheit 51 verwendet die Lichtstrahlerfassungsausgaben S3OUT bis S6OUT zum Bestimmen der Reihenfolge der Ankunft der Lichtstrahlen. Das Verfahren zum Bestimmen wird nachstehend beschrieben.
Zunächst erfolgt eine Bestimmung, unter welchen Bedingungen die vier Lichtstrahlen sich über den Lichtstrahldetektor bewegen. Die Bestimmung wird für die fünf nachfolgenden Bedingungen ausgeführt:
(1) alle vier Lichtstrahlen überlappen sich (die vier Lichtstrahlen sind alle in Phase; Fig. 7A).
(2) von den vier Lichtstrahlen überlappen nur drei (nur drei Strahlen sind in Phase; Fig. 7B).
(3) von den vier Lichtstrahlen überlappt sich jedes Paar von Strahlen (jedes Paar von Strahlen ist in Phase, Fig. 7C).
(4) nur zwei der vier Lichtstrahlen überlappen sich (nur zwei Strahlen sind in Phase; Fig. 8A).
(5) die vier Lichtstrahlen überlappen sich nicht zeitlich (alle vier Strahlen sind außer Phase; Fig. 8B).
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 die Prozedur zum Bestimmen von Lichtstrahlankunftsbedingungen beschrieben. Die Hauptsteuereinheit 51 bestimmt die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegelmotors 36 und gibt ein Dreheinschaltsignal in den Polygonspiegelmotortreiber 37 ein. Dadurch dreht sich der Polygonspiegelmotor 36 mit der bestimmten Drehgeschwindigkeit (Schritt ST1).
Nachfolgend gibt die Hauptsteuereinheit 51 ein Zwangsemissionssignal an die Lasertreiber 32a bis 32d aus, um jeden der Laseroszillatoren 31a bis 31d dadurch zum Emittieren eines Lichtstrahls zu zwingen (Schritt ST2). Die Lichtstrahlen A bis D von den Laseroszillatoren 31a bis 31d werden über das Lichtempfangsmuster S3 durch den Polygonspiegel 35 bewegt. Somit liefert das Lichtempfangsmuster S3 ein Durchgangszeiterfassungssignal zu der Zeit, wenn ein entsprechender der vier Strahlen A bis D durchläuft.
Das Durchgangszeiterfassungssignal wird durch die Schaltung 40a der Lichtstrahldetektorausgabeverarbeitungsschaltung 40, die vorher beschrieben wurde, verstärkt und binär kodiert und wird dann der Hauptsteuereinheit 51, der Synchronisationsschaltung 55 und der Zähleinheit 60 als S3OUTA, S3OUTB, S3OUTC oder S3OUTD eingespeist.
Die Lichtstrahlerfassungssignale S3OUT werden durch die Zähleinheit 60 gezählt. Die Hauptsteuereinheit 51 liest den Zählwert der Zähleinheit 60 (Schritt ST3). Die Zählwerte werden in die folgenden Fälle 1 bis 4 gemäß den Lichtstrahlankunftsbedingungen klassifiziert (vgl. Fig. 7 und 8):
Fall 1 (Zählwert = 1):
Die vier Strahlen sind in Phase.
Fall 2 (Zählwert = 2):
Jedes Paar der Strahlen ist in Phase oder nur drei sind in Phase.
Fall 3 (Zählwert = 3):
Nur zwei Strahlen sind in Phase.
Fall 4 (Zählwert = 4):
Alle Strahlen sind außer Phase.
Auf der Grundlage des Zählwert der Zähleinheit 60 führt die Hauptsteuereinheit 51 eine Bestimmung hinsichtlich der Lichtstrahlankunftsbedingungen aus (Schritt ST4 bis ST12). Beispielsweise, falls der Zählwert 1 ist, d. h. für den Fall (1), können die vier Lichtstrahlen A bis D wie ein einzelner Lichtstrahl behandelt werden, da sie alle in Phase sind.
D. h., die Zuordnung der Lichtstrahlen A bis D zu den Lichtempfangsmustern S3 bis S6 ist frei und jedes der Lichtstrahlerfassungsausgaben S3OUT, S4OUT, SSOUT und S6OUT kann einem entsprechenden der Lichtstrahlen A bis D zugeordnet werden. In Schritt ST11 von Fig. 9 ist die Zuordnung derart, dass der Lichtstrahls a dem Lichtempfangsmuster S3, der Strahl b dem Muster S4 und der Strahl c dem Muster S5 und der Strahl D dem Muster S6 zugeordnet wird.
Für die Fälle (2), (3), und (4) unterscheidet sich zumindest einer der Lichtstrahlen in der Phase und ist ferner eine Entscheidung hinsichtlich der Reihenfolge notwendig, in der die Lichtstrahlen ankommen, d. h. eine Entscheidung, welcher der vier Lichtstrahlen der erste, der zweite, der dritte und der vierte ist.
Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm für die Sensorzuordnungsprozedur für Fall (4). Der erste, zweite, dritte und vierte ankommende Lichtstrahl werden in der Folge bestimmt (Schritte ST15 bis ST18). Danach wird der erste Strahl dem Lichtempfangsmuster S3, der zweite Strahl dem Lichtempfangsmuster S4, der dritte Strahl dem Lichtempfangsmuster S5 und der vierte Strahl dem Lichtempfangsmuster S6 zugeordnet (Schritt ST18). Die Lichtstrahlbestimmungsprozedur wird nachstehend im Detail beschrieben.
Zunächst wird die erste Strahlbestimmungsprozedur unter Bezugnahme auf Fig. 11 und 12 beschrieben, die ein Flußdiagramm bilden. Die Hauptsteuereinheit 51 bestimmt eine Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegelmotors 36 und legt ein Dreheinschaltsignal an den Polygonspiegelmotortreiber 37 an (Schritt ST20). Auf diese Weise startet der Polygonspiegelmotor 36 eine Drehung mit der bestimmten Drehgeschwindigkeit.
Danach gibt die Hauptsteuereinheit 51 ein Zwangsemissionssignal an die Lasertreiber 32a bis 32d ein, um jeden der vier Laseroszillatoren 31a bis 31d dadurch zum Emittieren eines Lichtstrahls zu zwingen (Schritt ST21). Ferner legt die Hauptsteuereinheit 51 das Abschalten des Laseroszillators 31 fest, wenn der erste Lichtstrahl sich über das Lichtempfangsmuster S3 zum Bereitstellen einer Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT bewegt (Schritt ST22).
Im Einzelnen werden die vier Lichtstrahlen A bis D durch die Laseroszillatoren 31a bis 31d emittiert und danach über das Lichtempfangsmuster S3 durch den Polygonspiegel 35 bewegt. Die Hauptsteuereinheit 51 schaltet den Laseroszillator 31a nach der Zeit ab, wenn der erste Lichtstrahl über das Lichtempfangsmuster S3 sich bewegt und es wird eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT ausgegeben.
Die Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT wird durch die Zähleinheit 60 gezählt, die durch die Hauptsteuereinheit 51 gelesen wird. Erreicht der Zählwert in der Zähleinheit 51 den Wert 4, bestimmt die Hauptsteuereinheit, dass der Lichtstrahls a der erste ist. Ist der Zählwert nicht 4, wird bestimmt, dass ein anderer als der Lichtstrahls a der erste ist. In diesem Fall erfolgt nochmals eine Bestimmung.
Ist der Lichtstrahls a der erste Lichtstrahl, wird eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUTA ausgegeben, wenn der Lichtstrahls a sich über das Muster S3 bewegt. Somit wird der Zählwert in der Zähleinheit 60 eins und wird dabei der Laseroszillator 31a abgeschaltet. Die Zähleinheit zählt ferner Lichtstrahlerfassungsausgaben S3OUTB, S3OUTC und SCOUTD, die erzeugt werden, wenn die Lichtstrahlen B, C und D sich über das Muster S3 bewegen, so dass der Zählwert in der Zähleinheit 60 den Wert 4 erreicht. Nun wird angenommen, dass der Lichtstrahls a nicht der erste ist. Bewegt sich ein Lichtstrahl, der nicht der Strahl a ist (beispielsweise der Lichtstrahl b) über das Muster S3, wird die Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUTB erzeugt. Auf diese Weise wird der Zähler 60 um 1 inkrementiert. Dabei wird der Laseroszillator 31a abgeschaltet. Die Zähleinheit zählt ferner Lichtstrahlerfassungsausgaben S3OUTC und S3OUTD, wenn die Lichtstrahlen c und d sich über das Muster S3 bewegen. Somit erreicht der Zähler 60 einen Zählwert 3. Ist der Lichtstrahls a nicht der erste, macht die Hauptsteuereinheit 51 eine neue Bestimmung, wer der erste Lichtstrahl ist. Für diese Bestimmung legt die Hauptsteuereinheit 51 einfach fest, dass der Laseroszillator 31b zu der Zeit abgeschaltet wird, wenn der erste Strahl sich über das Lichtempfangsmuster S3 bewegt.
Die Hauptsteuereinheit 51 führt ein Zwangsemissionssignal den Lasertreibern 32a bis 32d zu, wodurch die Laseroszillatoren 31a bis 31d zum Emittieren von Lichtstrahlen gezwungen werden (Schritt ST26). Darüber hinaus legt die Hauptsteuereinheit fest, dass der Laseroszillator 31b abgeschalten wird, wenn der erste Strahl sich über das Muster S3 bewegt, wodurch eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT erzeugt wird (Schritt ST27).
Die vier Lichtstrahlen a bis d, die durch die Laseroszillatoren 31a bis 31d emittiert werden, werden durch den Polygonspiegel 35 zum Bewegen über das Lichtempfangsmuster S3 abgelenkt. Bewegt sich der erste Lichtstrahl über das Muster S3 und wird eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT erzeugt und schaltet die Hauptsteuereinheit 51 den Laseroszillator 31b ab.
Die Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT wird durch die Zähleinheit 60 gezählt, die durch die Hauptsteuereinheit 51 gelesen wird (Schritt ST28). Erreicht der Zählwert in der Zähleinheit 51 den Wert 4, bestimmt die Hauptsteuereinheit, dass der Lichtstrahl B der erste ist (Schritte ST29 und ST30). Erreicht der Zählwert nicht den Wert 4, wird entschieden, das ein zu dem Strahl B verschiedener Lichtstrahl der erste ist. In diesem Fall wird eine Entscheidung nochmals ausgeführt.
Bei der Ausführung dieser Entscheidung legt die Hauptsteuereinheit 51 fest, dass der Laseroszillator 31c zu der Zeit abgeschaltet wird, wenn der erste der drei Lichtstrahlen sich über das Lichtempfangsmuster S3 bewegt. Erreicht die Zähleinheit 60 einen Zählwert 4, wird entschieden, dass der Lichtstrahls c der erste ist (Schritte ST34 und ST35). Ist der Zählwert der Zähleinheit 60 nicht vier, wird entschieden, das ein zu dem Strahl C verschiedener Lichtstrahl der erste ist und wird eine neue Entscheidung ausgeführt.
Ist der Lichtstrahls c nicht der erste, führt die Hauptsteuereinheit 51 eine neue Bestimmung durch, welcher der Lichtstrahlen der führende ist. Bei der Ausführung dieser Bestimmung legt die Hauptsteuereinheit 51 fest, dass der Laseroszillator 31d zu der Zeit abgeschaltet wird, wenn der erste Strahl sich über das Lichtempfangsmuster S3 bewegt. Erreicht die Zähleinheit 60 eine Zähleinheit von 4, ist der Lichtstrahls d der erste (Schritte ST39 und ST40). Ist der Zählwert nicht 4, wird ein Fehlersignal ausgegeben (Schritt ST41).
Nachdem der erste Lichtstrahl durch die vorstehende Prozedur bestimmt worden ist, erfolgt eine dahingehende Bestimmung, welche der verbleibenden drei Strahlen der zweite ist. Die Prozedur zum Bestimmen des zweiten Lichtstrahls ist unverändert zu der Prozedur zum Bestimmen des ersten Lichtstrahls mit der Ausnahme, dass die zu dem ersten anderen drei Strahlen betrachtet werden.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 13 und 14 die Prozedur zum Bestimmen des zweiten Lichtstrahls beschrieben. Die Hauptsteuereinheit 51 bestimmt eine Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 36 und gibt ein Dreheinschaltsignal an den Polygonspiegelmotortreiber 37 aus. Somit dreht sich der Polygonspiegelmotor 36 mit der bestimmten Geschwindigkeit (Schritt ST45).
Die Hauptsteuereinheit 51 gibt nachfolgend ein Zwangsemissionssignal an die drei Lasertreiber aus, die den drei Lichtstrahlen entsprechen, die von dem ersten Lichtstrahl verschieden sind, um dadurch die drei entsprechenden Laseroszillatoren zum Emittieren von Lichtstrahlen zu zwingen (Schritt ST46). Darüber hinaus legt die Hauptsteuereinheit 51 fest, dass der Laseroszillator *1 zu der Zeit abgeschaltet wird, wenn von den drei Lichtstrahlen der erste Lichtstrahl sich über das Muster S3 zum Erzeugen einer Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT bewegt (Schritt ST47). Dabei sind die Lichtstrahlen *1, *2 und *3, die nicht der vorher bestimmte erste Lichtstrahl sind, wie nachstehend angeführt definiert:
Lichtstrahl *1: ein Lichtstrahl mit der Bezeichnung 1 (entsprechend dem Laseroszillator *1).
Lichtstrahl *2: ein Lichtstrahl mit der Bezeichnung 2 (entsprechend dem Laseroszillator *2).
Lichtstrahl *3: ein Lichtstrahl mit der Bezeichnung 3 (entsprechend dem Laseroszillator *3).
Die drei Lichtstrahlen *1, *2 und *3, die durch die drei Laseroszillatoren emittiert werden, werden zum Bewegen über das Lichtempfangsmuster S3 abgelenkt. Wenn sich der erste der drei Lichtstrahlen über das Muster S3 bewegt und eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT durch das Muster S3 (Fotodiode) erzeugt wird, schaltet die Hauptsteuereinheit 51 den Laseroszillator *1 ab.
Die Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT wird durch die Zähleinheit 60 gezählt, die durch die Hauptsteuereinheit 51 gelesen wird (Schritt ST48). Erreicht der Zählwert der Zähleinheit 51 den Wert 3, bestimmt die Hauptsteuereinheit, dass der Lichtstrahl *1 der zweite ist (Schritte ST 49 und ST50). Erreicht der Zählwert nicht den Wert 3, wird bestimmt, das ein Lichtstrahl, aber nicht der Strahl *1 ist, der zweite ist. In diesem Fall wird eine Bestimmung nochmals ausgeführt.
Bei der Ausführung dieser Bestimmung legt die Hauptsteuereinheit 51 fest, dass der Laseroszillator *2 zu der Zeit abgeschaltet wird, wenn der erste der drei Lichtstrahlen sich über das Lichtempfangsmuster S3 bewegt (Schritt ST52). Erreicht die Zähleinheit 60 einen Zählwert 3, wird bestimmt, dass der Lichtstrahl *2 der zweite ist (Schritte ST54 und ST55). Erreicht der Zählwert der Zähleinheit 60 nicht den Wert 3, wird bestimmt, dass ein Lichtstrahl, der nicht der Strahlstern *2, der zweite ist, und wird eine neue Entscheidung ausgeführt.
Bei der Ausführung dieser Bestimmung legt die Hauptsteuereinheit 51 fest, dass der Laseroszillator *3 zu der Zeit abgeschaltet wird, wenn der erste Strahl sich über das Lichtempfangsmuster S3 bewegt (Schritt ST57). Erreicht die Zähleinheit 60 einen Zählwert von 3, ist der Lichtstrahlstern 3 der zweite (Schritte ST59 und ST60). Erreicht der Zählwert nicht den Wert 3, wird ein Fehlersignal ausgegeben (Schritt ST61).
Nachdem der erste und der zweite Lichtstrahl durch die vorstehenden Prozedur bestimmt worden sind, erfolgt eine dahingehende Bestimmung, welche der verbleibenden zwei Strahlen der dritte und der vierte ist. Obwohl in Fig. 15 ein Flußdiagramm für das Prozedur zum Bestimmen des dritten Lichtstrahls veranschaulicht ist, bleibt sie unverändert zu der Prozedur zum Bestimmen des zweiten Lichtstrahls, weshalb auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Nachdem die Bestimmung hinsichtlich der Reihenfolge der Ankunft der vier Lichtstrahlen auf diese Weise ausgeführt wurde, sind der erste, der zweite, der dritte und der vierte Lichtstrahl dem Lichtempfangsmuster S3, S4, S5 und S6 jeweils zugeordnet, womit die Sensorzuordnung für den Fall vier beendet ist.
Nachfolgend wird Bezug genommen auf ein Flußdiagramm gemäß der Darstellung von Fig. 16 zum Beschreiben der Sensorzuordnungsprozedur für den Fall 3, in dem von den vier Lichtstrahlen A bis D ein Paar von Strahlen sich zeitlich überlappt. Zunächst werden die zwei überlappenden Strahlen identifiziert und werden die vier Strahlen in drei Gruppen klassifiziert: eine Gruppe von zwei überlappenden Strahlen und zwei Gruppen, die jeweils aus einem der zwei nicht überlappenden Strahlen besteht (Schritt ST80). Danach erfolgt eine Bestimmung für die Reihenfolge der Ankunft der Gruppen (Schritt ST82). Befinden sich die überlappenden Strahlen in der ersten Gruppe, wird die Zuordnung wie nachstehend ausgeführt (Schritt ST84):
die zwei ersten Lichtstrahlen: S3, S4
der zweite Lichtstrahl: S5
der dritte Lichtstrahl: S6.
Sind die überlappenden Strahlen nicht in der ersten Gruppe, erfolgt eine dahingehende Entscheidung, ob die überlappenden Strahlen in der zweiten Gruppe sind oder nicht. Wird die Entscheidung getroffen, dass die überlappenden Strahlen in der zweiten Gruppe sind, dann erfolgt die nachfolgende Zuordnung (Schritt ST86):
der erste Lichtstrahl: S3
die zweiten zwei Lichtstrahlen: S4, S5
der dritte Lichtstrahl: S6.
Sind die überlappenden Lichtstrahlen nicht in der ersten oder zweiten Gruppe, erfolgt die nachfolgende Zuordnung (Schritt ST87):
der erste Lichtstrahl: S3
der zweite Lichtstrahl: S4
die dritten zwei Lichtstrahlen: S5, S6.
Nachfolgend wird im Einzelnen beschrieben, wie jede Gruppe identifiziert wird.
Zunächst wird die Prozedur zum Identifizieren überlappender Lichtstrahlen und die Gruppierung der Lichtstrahlen unter Bezugnahme auf Fig. 17 und 18 beschrieben, die ein Flußdiagramm bilden.
Die Hauptsteuereinheit 51 führt ein Dreheinschaltsignal dem Polygonspiegelmotortreiber 57 zu, so dass der Polygonspiegelmotor 36 eine Drehung startet. Die Hauptsteuereinheit gibt dann ein Zwangsemissionssignal an drei Lasertreiber 32b bis 32d aus, die nicht der Lasertreiber 32a sind, um dadurch die Laseroszillatoren 31b bis 31d zum Emittieren von Lichtstrahlen zu zwingen (Schritt ST91).
Die Lichtstrahlen, B, C und D, die durch die Laseroszillatoren 31b bis 31d emitltiert werden, werden durch den Polygonspiegel 35 zum Bewegen über das Lichtempfangsmuster S3 abgelenkt. Das Muster S3 erzeugt Lichtstrahlerfassungsausgaben S3OUT, die wiederum durch die Zähleinheit 60 gezählt werden.
Die Hauptsteuereinheit 51 liest den Zählwert in der Zähleinheit 60. Ist der Zählwert 3, wird entschieden, dass der Lichtstrahls a mit einem weiteren Lichtstrahl überlappt. Ist der Zählwert andererseits nicht 3, wird bestimmt, dass der Lichtstrahls a nicht mit einem weiteren Strahl überlappt (isoliert) (Schritte ST94 und ST95). Für den Fall 3 überlappen sich nur zwei der vier Lichtstrahlen A bis D. Überlappt sich der Lichtstrahl A, ist es daher klar, das keine Überlappung zwischen zwei der verbleibenden drei Strahlen B, C und D erfolgt (jeder der drei Strahlen ist isoliert). Als Reaktion auf diese Lichtstrahlen B, C und D erzeugt das Lichtempfamgsmuster 53 Lichtstrahlerfassungsausgaben S3OUTB, S3OUTC und S3OUTD. Die Zähleinheit 60 zählt diese Ausgaben und erreicht einen Zählwert von 3.
Überlappt sich der Strahl A nicht, ist es klar, dass zwei der verbleibenden drei Strahlen B, C und D einander überlappen. In diesem Fall erreicht der Zählwert der Zähleinheit 60 zwei. Unter der Annahme, dass beispielsweise die Lichtstrahlen B und C einander überlappen, werden die Lichtstrahlausgaben S3OUTb, S3OUTc simultan zur Ausbildung einer einzelnen Ausgabe (S3OUTbc) ausgegeben. Folglich werden diese Ausgaben und die Ausgabe S3OUTd, d. h. insgesamt zwei Ausgaben, erzeugt, womit ein Zählwert von 2 geliefert wird.
Für die Lichtstrahlen B, C und D erfolgt ebenso die gleiche Bestimmung zum Klassifizieren der Strahlen in eine nicht überlappende Gruppe und in eine überlappende Gruppe (Schritte ST96 bis ST109).
Bei Beendigung der Gruppierung erfolgt eine Bestimmung hinsichtlich der Reihenfolge der Ankunft der Gruppen. In der Überlappungsgruppe wird einer der zwei Strahlen als repräsentativer Strahl ausgewählt. Dies führt zu einer Bestimmung hinsichtlich der Reihenfolge der Ankunft von drei Lichtstrahlen. Die Bestimmung kann durch exakt die gleiche Prozedur, wie sie vorher in Verbindung mit den Fig. 13, 14 und 15 beschrieben wurde, ausgeführt werden.
Danach erfolgt die Sensorzuordnung für den Fall 3 in der gleichen Weise, wie sie vorher beschrieben wurde.
Die Sensorzuordnungsprozedur für den Fall 2 wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm in Fig. 19 beschrieben. Der Fall 2 enthält eine Kombination, in der von vier Lichtstrahlen A bis D jedes Paar von Lichtstrahlen einander überlappt, und eine Kombination, in der drei Lichtstrahlen einander überlappen und ein Lichtstrahl isoliert ist. Diese Kombinationen müssen zunächst identifiziert werden. Bei der Kombination von zwei überlappenden Strahlen und zwei überlappenden Strahlen wird die Reihenfolge der Ankunft der zwei Gruppen bestimmt und die Sensorzuordnung wie nachstehend beschrieben ausgeführt (Schritt ST118):
die erste Gruppe (die ersten zwei Lichtstrahlen): S3, S4
die zweite Gruppe (die zweiten zwei Lichtstrahlen): S5, S6.
Bei der Kombination eines isolierten Lichtstrahls und dreier überlappender Lichtstrahlen wird andererseits die Reihenfolge der Ankunft der zwei Gruppen in gleichartiger Weise bestimmt und wird, wenn die erste Gruppe einen isolierten Lichtstrahl enthält, die Sensorzuordnung derartig ausgeführt (Schritt ST119):
die erste Gruppe (ein Lichtstrahl): S3
die zweite Gruppe (drei Lichtstrahlen): S4, S5, S6.
Wenn die erste Gruppe drei Lichtstrahlen enthält, wird die Zuordnung derartig ausgeführt:
die erste Gruppe (drei Lichtstrahlen): S3, S4, S5
die zweite Gruppe (ein Lichtstrahl): S6.
Nachfolgend wird im Detail unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 20 beschrieben, wie jede Kombination identifiziert wird.
Die Hauptsteuereinheit 51 legt ein Dreheinschaltsignal an den Polygonspiegelmotortreiber 37 an. Dadurch beginnt der Polygonspiegelmotor 36 eine Drehung (Schritt ST125). Die Hauptsteuereinheit 51 gibt dann ein Zwangemissionssignal an die Lasertreiber 32c und 32d aus, um die Laseroszillatoren 31c und 31d dadurch zum Emittieren von Lichtstrahlen zu zwingen (Schritt ST126).
Die Lichtstrahlen C und D, die durch die Laseroszillatoren 31c und 31d emittiert werden, werden durch den Polygonspiegel 35 zum Bewegen über das Lichtempfangsmuster 53 abgelenkt. Als Reaktion darauf liefert das Muster 53 Lichtstrahlerfassungsausgaben S3OUT an die Zähleinheit 60. Die Hauptsteuereinheit 51 liest den Zählwert in der Zähleinheit 60 (Schritt ST127). In Abhängigkeit des Zählwerts in der Zähleinheit 60 können die nachfolgenden Kombinationen in Erwägung gezogen werden (Schritt ST128):
Zählwert = 2: (ac, bd) (ad, bc) (abd, c) (abc, d)
Zählwert = 1: (ab, cd) (acd, b) (a, bcd).
Ist der Zählwert 2, werden als nächstes die Laseroszillatoren 31b und 31d zum Emittieren von Lichtstrahlen gezwungen (Schritt ST129). Die Lichterfassungsausgaben werden gezählt. In Abhängigkeit des Zählwerts können die nachfolgenden Kombinationen in Erwägung gezogen werden (Schritt ST130):
Zählwert = 3: (ad, bc) (abc, d)
Zählwert = 1: (ac, bd) (abd, c)
Ist der Zählwert 2, werden ferner die Laseroszillatoren 31a, 31b und 31c zum Emittieren von Lichtstrahlen gezwungen (Schritt ST131). In Abhängigkeit des Zählwerts können die nachfolgenden Kombinationen in Erwägung gezogen werden (Schritt ST132):
Zählwert = 2: (ad, bc)
Zählwert = 1: (abc, d).
Ist der Zählwert 1 in Schritt ST128 werden andererseits die Laseroszillatoren 31a und 31b zum Emittieren von Lichtstrahlen gezwungen (Schritt ST139). In Abhängigkeit des Zählwerts können die nachfolgenden Kombinationen in Erwägung gezogen werden (Schritt ST 140):
Zählwert = 2: (acd, b) (a, bcd)
Zählwert = 1: (ab, cd).
Ist der Zählwert 2 in Schritt ST140, werden die Laseroszillatoren 31a, 31c und 31d zum Emittieren von Lichtstrahlen gezwungen (Schritt ST142). In Abhängigkeit des Zählwerts können die nachfolgenden Kombinationen in Erwägung gezogen werden (Schritt ST 143):
Zählwert = 2: (a, bcd)
Zählwert = 1: (acd, b).
Die vorstehende Prozedur ermöglich die Identifikation von allen Kombinationen von zwei Gruppen von Lichtstrahlen.
Bei Beendigung der Bestimmung der möglichen Kombinationen von Lichtstrahlen wird als nächstes eine Bestimmung hinsichtlich der Reihenfolge der Ankunft der zwei Gruppen ausgeführt. Bei der überlappenden Gruppe wird einer von zwei oder drei Lichtstrahlen als der repräsentative ausgewählt. Dies ergibt eine Bestimmung hinsichtlich der Reihenfolge der Ankunft von zwei Lichtstrahlen. Die Prozedur für diese Bestimmung ist exakt identisch zu der vorher in Verbindung mit Fig. 15 beschriebenen Prozedur, weshalb auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Danach wird die vorstehend beschriebene Sensorzuordnung für den Fall 2 ausgeführt. Durch die vorstehenden Prozeduren ist die Sensorzuordnung für den Fall 1 bis für den Fall 4 beendet.
Wird die Sensorzuordnung für jeden Lichtstrahl ausgeführt, wird ein horizontales Synchronisationssignal für jeden Lichtstrahl bestimmt, womit eine Bildausbildungspositionsteuerung in der Hauptabtastrichtung wie für den Fall eines einzigen Lichtstrahls ausgeführt werden kann (vgl. Fig. 21 und 22). Es wird beispielsweise angenommen, dass die nachfolgende Zuordnung ausgeführt ist:
Die Reihenfolge der Ankunft der Lichtstrahlen: A, B, C, D:
Lichtstrahl A: Lichtempfangsmuster S3
Lichtstrahl B: Lichtempfangsmuster S4
Lichtstrahl C: Lichtempfangsmuster S5
Lichtstrahl D: Lichtempfangsmuster S6.
Nachfolgend wird Bezug auf Fig. 23 genommen. Zunächst schaltet die Hauptsteuereinheit 51 den Polygonspiegelmotor 36 zum Drehen ein und veranlaßt alle die Laseroszillatoren 31a bis 31d zum Emittieren von Lichtstrahlen A bis D. Die Lichtstrahlen A bis D, die durch den Polygonspiegel 35 abgelenkt werden, bewegen sich über das Lichtempfangsmuster 53 mit dem Lichtstrahls a als dem ersten, wie es bestimmt worden ist. Eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT wird erzeugt, das ein horizontales Synchronisationssignal für den Lichtstrahls a wird.
Wenn die Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT erzeugt wird, schaltet die Hauptsteuereinheit 51 den Laseroszillator 31a ab. Die Synchronisationsschaltung 55 gibt Synchronisationstaktimpulse nach einer schaltungsbasierten Verzögerung einer Zeit T3 von der hinteren Flanke der Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT aus. Die Zähleinheit 60 zählt diese Synchronisationstaktimpulse und gibt ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus, wenn ein vorbestimmter Zählwert (entsprechend der linken Grenze) erreicht ist. Nach Empfang des Zählendsignals gibt die Hauptsteuereinheit 51 Pixeltaktimpulse an die Lasertreiber 32a bis 32d aus, um dadurch eine Bildausbildung in der Hauptabtastrichtung zu starten. Wird ein vorbestimmter Zählwert (entsprechend der rechten Grenze) erreicht, stoppt die Hauptsteuereinheit die Ausgabe der Pixeltaktimpulse, womit die Bildausbildung in der Hauptabtastrichtung gestoppt wird.
Bewegt sich der Lichtstrahl B über das Lichtempfangsmuster 54, wird eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S4OUT ausgegeben, die die Hauptsteuereinheit 51 zum Abschalten des Laseroszillators 31b veranlaßt. Die Synchronisationsschaltung 55 gibt Synchronisationstaktimpulse nach einer schaltungsbasierten Verzögerung von T4 an der hinteren Flanke der Ausgabe 53 aus, die als ein horizontales Synchronisationssignal für den Lichtstrahl dient. Die Zähleinheit 60 zählt diese Synchronisationstaktimpulse zum Ausführen einer Bildausbildung in der Hauptabtastrichtung in der gleichen Weise, wie bei dem Lichtstrahl A.
Die vorstehende Funktionsweise wird gleichartig für die Lichtstrahlen c und d für eine Bildausbildung in der Hauptabtastrichtung ausgeführt. Eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S5OUT dient als horizontales Synchronisationssignal für den Lichtstrahl C, während eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S6OUT als ein horizontales Synchronisationssignal für den Lichtstrahls d dient.
Zum Erfassen der Zeiten, bei welchen die Lichtstrahlen sich über den Lichtstrahldetektor 38 bewegen wird der Abstand P3 zwischen den Mustern 53 und 54, der Abstand P4 zwischen den Mustern 54 und 55 und der Abstand PS zwischen den Mustern 55 und 56 jeweils auf ein ganzzahliges Vielfaches des Abstands eingestellt, über den sich ein Lichtstrahl in der Abtastrichtung während einer Zyklusperiode der Synchronisationstaktimpulse bewegt, die von der Synchronisationsschaltung 55 ausgegeben werden. Dies wird nachstehend beschrieben.
Unter der Annahme, dass die Geschwindigkeit eines Lichtstrahls VS ist und eine Zyklusperiode der Synchronisationstaktimpulse TC ist, sind in dem Ausführungsbeispiel die Abstände P3, P4 und PS derartig festgelegt:
P3 = VS · TC · n
P4 = VS · TC · n
P5 = VS · TC · n,
wobei n einer Ganzzahl entspricht.
Hier werden Probleme beschrieben, die entstehen, wenn der Abstand zwischen jedem Lichtempfangsmuster nicht einem ganzzahligen Vielfachen des Abstands entspricht, über den ein Lichtstrahl sich in der Abtastrichtung während einer Zyklusperiode der Synchronisationstaktimpulse von der Synchronisationsschaltung 55 bewegt. In diesem Fall wird für die Auflösung einer Auflösung 1 (P1) angenommen.
Fig. 24A und 24B zeigen die Bedingung einer Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung, wenn beispielsweise der Abstand P3 zwischen den Mustern S3 und S4 nicht einem ganzzahligen Vielfachen des Abstands entspricht, über den ein Lichtstrahl in der Abtastrichtung während einer Zyklusperiode der Synchronisationstaktimpulse sich bewegt. Der Abstand P3 entspricht einem Abstand von 5,3 Punkten, wenn eine Bildausbildung mit der Auflösung 1 (P3 = P1 · 5,3) ausgeführt wird. In der Figur erzeugen die Lichtstrahlen A und B den Zeitverlauf der Bildausbildungssteuerung in der Hauptabtastrichtung (d. h. ein horizontales Synchronisationssignal), wenn sie sich über die Muster S3 und S4 jeweils bewegen.
Bewegt sich der Lichtstrahls a über das Muster S3, wie es in Fig. 24A gezeigt ist, wird eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT von dem Muster erzeugt, das als horizontales Synchronisationssignal dient, das mit dem Lichtstrahls a verknüpft ist. In Synchronisation mit der ansteigenden Flanke der Ausgabe S3OUT, gibt die Synchronisationsschaltung 55 Synchronisationstaktimpulse CLK3 nach einer Schaltungsverzögerung von T3 aus. Die Zähleinheit 60 zählt diese Taktimpulse und gibt ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus, wenn ein vorbestimmter Zählwert (ein Zählwert von 10 in der Figur) erreicht ist. Nach Empfang des Zählendsignals liefert die Hauptsteuereinheit 51 Pixeltaktimpulse an den entsprechenden Lasertreiber, um dadurch eine Bildausbildung zu starten.
Bewegt sich andererseits der Lichtstrahl B über das Muster S4, wird eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S4OUT erzeugt. In Synchronisation mit der ansteigenden Flanke dieser Ausgabe gibt die Synchronisationsschaltung 55 Synchronisationstaktimpulse CLK4 nach einer Schaltungsverzögerung von T4 (T3 und T4 sind im wesentlichen zueinander gleich) aus. Die Zähleinheit 60 zählt diese Taktimpulse und gibt, wenn ein vorbestimmter Zählwert (5 in dieser Figur) erreicht ist, ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus. Nach Empfang des Zählendsignals liefert die Hauptsteuereinheit Pixeltaktimpulse an den entsprechenden Lasertreiber, um dadurch eine Bildausbildung zu starten.
Fig. 24B zeigt Abtastpositionen durch den Lichtstrahls a entsprechend den Taktimpulse CLK3 und Abtastpositionen durch den Lichtstrahl B entsprechend den Taktimpulse CLK4. Dabei sollte angemerkt werden, dass am Rand des Bildes eine Phasendifferenz zwischen den Taktimpulse CLK3 und CLK4 erzeugt wird. D. h., der Rand des durch den Lichtstrahl B ausgebildeten Bildes ist von dem des Bildes durch den Lichtstrahls a in der Hauptabtastrichtung versetzt (das Versatzmaß ist -VS · tb, was einem Abstand vom 0,3 Punkten entspricht).
D. h., es besteht eine Fehlausrichtung zwischen dem Bildausbildungsbereich HA durch den Lichtstrahls a und dem Bildausbildungsbereich HB durch den Lichtstrahl B. Diese Fehlausrichtung ist an dem am weitesten links und am weitesten rechts liegenden Rändern des ausgegebenen Bildes in der Hauptabtastrichtung bemerkbar und kann als Änderung einer vertikalen Linie erkannt werden (d. h. die vertikale Linie wird nicht gerade ausgebildet). Ein Mittel zum Korrigieren der Fehlausrichtung wird das Versetzen des am weitesten rechts gelegenen Endes des Bildes durch den Lichtstrahl B in der Richtung entgegengesetzt zu der Hauptabtastrichtung sein. Dies wird erreicht, indem eine geringere Anzahl der Synchronisationstaktimpulse CLK4, die mit dem Lichtstrahl B verknüpft sind, als eine vorbestimmte Zahl gezählt wird. Da der Zählwert jedoch nur in Einheiten eines Taktimpulses geändert werden kann (d. h. auf der Grundlage einer Punkt für Punkt Basis), steigt für den Fall von Fig. 24 die Fehlausrichtung anstelle dessen auf +Vs · ta. Daher kann die Fehlausrichtung zwischen den Bildern nach alle dem nicht korrigiert werden und ist eine Fehlausrichtung innerhalb eines Punktes unvermeidlich.
Die Bildausbildungspositionssteuerung in der Richtung der Hauptabtastung durch die Lichtstrahlen A und B ist auf die horizontalen Synchronisationssignale S3OUT und S4OUT bezogen. Das Zeitintervall zwischen diesen Bezugssignalen ist abhängig von den Synchronisationstaktimpulse und folglich tritt die Fehlausrichtung auf.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird daher der Abstand zwischen jedem Lichtempfangsmuster auf ein ganzzahliges Vielfaches des Abstands festgelegt, über dem der Lichtstrahl sich während einer Zyklusperiode des Synchronisationstaktimpulse, die von der Synchronisationsschaltung 55 ausgegeben werden, bewegt. Dies ermöglicht eine Minimierung der Fehlausrichtung.
Nachfolgend wird das vorliegende Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 25A und 25B beschrieben. In der Figur ist der Abstand P3 zwischen den Lichtempfangsmustern S3 und P4 auf ein ganzzahliges Vielfaches des Abstandes festgelegt, über den der Lichtstrahl sich während einer Zyklusperiode des von der Synchronisationsschaltung 55 ausgegebenen Synchronisationstaktimpulses bewegt (d. h. P3 = VS · TC · n). D. h., der Abstand P3 zwischen den Lichtempfangsmustern S3 und S4 ist D1 · 5, was einem Abstand vom fünf Punkten entspricht, wenn eine Bildausbildung mit einer Auflösung von D1 ausgeführt wird. Wie in Fig. 24 steuern die Lichtempfangsmuster S3 und S4 den Zeitverlauf der Bildausbildungspositionssteuerung (horizontale Synchronisation) in der Richtung der Hauptabtastung jeweils der Lichtstrahlen A und B.
Gemäß der Darstellung von Fig. 25A wird, wenn der Lichtstrahls a das Muster S3 quert, die Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT (auf das horizontale Synchronisationssignal für den Lichtstrahl A) ausgegeben. Die Synchronisationaschaltung 55 liefert die Synchronisationstaktimpulse CLK3 nach einer Schaltungsverzögerung von T3 von der hinteren (steigenden) Kante der Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT. Die Zähleinheit 60 zählt die Synchronisationstaktimpulse und gibt, wenn eine vorbestimmte Zahl (10 in dieser Figur) erreicht ist, ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus. Nach Empfang des Zählendsignals gibt die Hauptsteuereinheit 51 Pixeltaktimpulse an den Lasertreiber aus, wodurch eine Bildausbildung initiiert wird. Die vorbestimmte Zahl ist auf der Grundlage eines Abstands zwischen dem Lichtabtastmuster 53 und einem Startpunkt des Hauptabtastbildausbildungsbereichs bestimmt.
Bewegt sich andererseits der Lichtstrahl B über das Muster 54, wird eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S4OUT erzeugt. Als Reaktion auf die steigende Kante der Ausgabe gibt die Synchronisationsschaltung 55 Synchronisationstaktimpulse CLK4 nach einer Schaltungsverzögerung von T4 aus. Die Zähleinheit 60 zählt diese Taktimpulse und gibt, wenn eine vorbestimmte Zahl (5 in dieser Figur) erreicht ist, ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus. Nach Empfang des Zählendsignals, liefert die Hauptsteuereinheit Pixeltaktimpulse an den entsprechenden Lasertreiber, um dadurch eine Bildausbildung zu initiieren. Die vorbestimmte Zahl ist auf der Grundlage eines Abstandes zwischen dem Lichtempfangsmuster 54 und eines Startpunktes des Hauptabtastbildausbildungsbereiches bestimmt.
Fig. 25B zeigt die Hauptabtastpositionen des Lichtstrahls a entsprechend den Taktimpulse CLK3 und die Abtastpositionen des Lichtstrahls B entsprechend den Taktimpulsen CLK4. Da in diesem Fall der Abstand P3 zwischen den Lichtempfangsmustern S3 und S4 gleich einem Abstand von 5 Punkten eingestellt ist, tritt keine Phasendifferenz zwischen den Synchronisationstaktimpulsen CLK3 und CLK4 auf und es tritt keine Fehlausrichtung an dem äußersten linken Ende eines Bildes auf. D. h., es tritt keine Fehlausrichtung zwischen dem Hauptabtastbildausbildungsbereich HA durch den Lichtstrahls a und den Hauptabtastbildausbildungsbereich HB durch den Lichtstrahl B auf.
In einer Mehrfachauflösungs-Bildausbildungsvorrichtung ist der Abstand zwischen jedem Lichtempfangsmuster in dem Lichtstrahldetektor 38 auf ein ganzzahliges Vielfaches des kleinsten gemeinsamen Vielfachen (LCM) der Abstände, über die der Lichtstrahl während einer Zyklusperiode einer Mehrzahl von Synchronisationstakten, die von der Synchronisationsschaltung 55 ausgegeben werden, eingestellt. Dies wird nachstehend beschrieben.
Es wird angenommen, dass die Vorrichtung zwei Auflösungen hat. Dann sind die Abstände P3, P4 und P5 derart festgelegt, dass das
P3 = L.C.M (VS · TC, VS · TCC) · n1
P4 = L.C.M (Vs · TC, VS · TCC) · n2
P5 = L.C.M (Vs x TC, VS · TCC) · n3,
wobei n1, n2 und n3 jeweils eine Ganzzahl ist, L.C.M. das kleinste gemeinsame Vielfache der Abstände VS · TCC und VS · TC ist, TC eine Zyklusperiode von Synchronisationstaktimpulsen für eine Auflösung 1 und TCC eine Zyklusperiode für Synchronisationstaktimpulse für eine Auflösung 2 ist.
Fig. 26 zeigt einen Aufbau des Lichtstrahldetektors 38, der auf zwei Auflösungen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angepaßt ist. In der Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile von Fig. 3. Gemäß der Darstellung enthält der Lichtstrahldetektor 38 Lichtempfangsmuster S1 bis S6 und S7a, S7b, S8a, ..., S12a und S12b. Die Lichtempfangsmuster S1 bis S6 bleiben unverändert zu den in Verbindung mit Fig. 3 Beschriebenen.
Die Lichtempfangsmuster S7a bis S12b sind zum Erfassen der Positionen der vier Lichtstrahlenquerungen ausgelegt und sechs Paare von Lichtempfangsmustern, die in einer Auf- und Abwärtsrichtung (d. h. der Unterabtastrichtung) angeordnet sind, S7a und S7b, S8a und S8b, S11a und S11b, S9a und S9b, S10a und S10b, S12a und 12b zwischen den Lichtempfangsmustern S6 und S2 angeordnet, wie es dargestellt ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das für eine Bildinformation mit Auflösungen 1 und 2 angepasst ist, sind vier Paare von Lichtempfangsmustern S7a und S7b, S8a und S8b, S9a und S9b, S10a und S10b für eine Auflösung 1 angepasst. Bei den vier Paaren ist jedes Paar bezüglich dem benachbarten um P1 in der Unterabtastrichtung versetzt, wie es dargestellt ist.
Die Position der Querung des Lichtstrahls a von dem Laseroszillator 31a kann durch Ausführung eines Vergleichs zwischen den Ausgaben der jeweiligen Lichtempfangsmuster S7a und S7b in einem Paar erfasst werden. In gleichartiger Weise kann die Position des Lichtstrahls b von dem Laseroszillator 31b durch Ausführen eines Vergleichs zwischen den Ausgaben der jeweiligen Lichtempfangsmuster S8a und S8b erfasst werden. Die Position des Lichtstrahls c von dem Laseroszillator 31c kann durch Ausführung eines Vergleichs zwischen den Ausgaben der jeweiligen Muster S9a und S9b erfasst werden und die Position des Lichtstrahls d von dem Laseroszillator 31d kann durch Ausführung eines Vergleichs zwischen den Ausgaben der jeweiligen Lichtempfangsmuster S10a und S10b erfasst werden.
D. h., falls die Ausgaben jedes Paars der Lichtempfangsmuster ausgeglichen sind, dann wird sich jeder Lichtstrahl an der Mittellinie des Spalts zwischen den entsprechenden gepaarten Lichtempfangsmustern bewegen. In diesem Fall wird daher ersichtlich, dass der Abstand zwischen jedem Lichtstrahlweg wie gewünscht gehalten wird.
Die Lichtempfangsmuster für eine Auflösung 2 sind vier Paare von Mustern S7a und S7b, S11a und S11b, S10a und S10b und S12a und S12b. Bei den vier Paaren ist jedes Paar bezüglich dem benachbarten um P2 in der Unterabtastrichtung versetzt, wie es dargestellt ist. Die Prinzipien zum Erfassen der Lichtstrahlwege und des Abstands zwischen jedem Lichtstrahlweg ist identisch zu denen für die Auflösung 1.
Der Abstand zwischen dem benachbarten Lichtempfangsmustern ist auf ein ganzzahliges Vielfaches der Auflösung eingestellt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das für eine Bildausbildung mit der Auflösung 1 (P1) und eine Auflösung 2 (P2) (P2 = P1 · 3/2) ist der Abstand zwischen den benachbarten Lichtempfangsmustern auf ein ganzzahliges Vielfaches des kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Auflösungen, d. h. LCM (P1, P2) · 2 eingestellt. Dies entspricht einem Abstand von sechs Punkten für eine Bildlausbildung mit der Auflösung 1 oder einem Abstand von vier Punkten für eine Bildausbildung mit der Auflösung 2.
Nachfolgend werden Probleme beschrieben, die entstehen, wenn der Abstand zwischen den benachbarten Lichtempfangsmustern, die jeweils die Zeit erfassen, bei der der entsprechende Lichtstrahl sie quert, nicht einem ganzzahligen Vielfachen des Abstands entspricht, über den der Lichtstrahl während einer Zyklusperiode der Synchronisationstaktimpulse sich bewegt, die von der Synchronisationsschaltung 55 ausgegeben werden. Dabei wird angenommen, dass gemäß der Darstellung von Fig. 26 die Bildausbildungsvorrichtung zwei Auflösungen hat: Auflösung 1 und Auflösung 2.
Fig. 27A und 27B zeigen die Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung, wenn der Abstand P3 zwischen den Lichtempfangsmustern S3 und S4 nicht einem ganzzahligen Vielfachen des kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Abstände ist, über die der Lichtstrahl sich während einer Zyklusperiode einer Mehrzahl von Taktimpulsen, die von der Synchronisationsschaltung 55 ausgegeben werden, bewegt. Der Abstand P3 zwischen den Mustern S3 und S4 wird so ausgewählt, dass er D1 · 5 entspricht, was einem Abstand von fünf Punkten bei einer Bildausbildung mit einer Auflösung 1 oder einem Abstand von etwa 3, 3 Punkten in einer Bildausbildung mit einer Auflösung 2 entspricht.
In Fig. 27A und 27B erzeugt der Lichtstrahl a an dem Lichtempfangsmuster S3 den Zeitverlauf der Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung, (d. h. ein horizontales Synchronisationssignal). In gleichartiger Weise erzeugt der Lichtstrahl b an dem Lichtempfangsmuster S4 den Zeitverlauf einer Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung. Die Perioden der Bezugstaktimpulse (d. h. die Taktimpulse, auf die die Synchronisationstaktimpulse bezogen sind), die einer Auflösung 1 und einer Auflösung 2 entsprechen, sind jeweils mit TC und TCC bezeichnet.
Die Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung mit einer Auflösung 1 ist vorher beschrieben worden, weshalb auf ihre Beschreibung hier verzichtet wird.
Die Bildausbildungssteuerung in der Hauptabtastrichtung mit einer Auflösung 2 wird nachstehend beschrieben.
Gemäß der Darstellung von Fig. 27A wird, wenn der Lichtstrahl a sich über das Muster S3 bewegt, eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT von dem Muster erzeugt. Als Reaktion auf die ansteigende Flanke der Ausgabe S3OUT gibt die Synchronisationsschaltung 55 Synchronisationstaktimpulse CLK13 nach einer schaltungsbasierten Verzögerung von T13 von der Flanke aus. Die Zähleinheit zählt diese Taktimpulse CLK13 und gibt ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus, wenn eine vorbestimmte Zahl (7 in der Figur) erreicht ist. Nach Empfang dieses Zählendsignals liefert die Hauptsteuereinheit 51 Pixeltaktimpulse an den entsprechenden Lasertreiber, um dadurch eine Bildausbildung zu starten.
Wenn sich der Lichtstrahl b andererseits über das Muster S4 bewegt, wird eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S4OUT erzeugt. Als Reaktion auf die ansteigende Flanke der Ausgabe gibt die Synchronisationsschaltung 55 Synchronisationstaktimpulse CLK14 nach einer schaltungsbasierten Verzögerung von T14 von der Flanke aus (T13, T14, T3 und T4 sind im Wesentlichen gleich zueinander). Der Zähler 60 zählt diese Taktimpulse und gibt, wenn eine vorbestimmte Anzahl erreicht ist (4 in der Figur) ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus. Nach Empfang des Zählendsignals liefert die Hauptsteuereinheit Pixeltaktimpulse an den entsprechenden Lasertreiber, um dadurch eine Bildausbildung zu starten.
Fig. 27B zeigt Abtastpositionen durch den Lichtstrahl a entsprechend den Taktimpulsen CLK13 und Abtastpositionen durch den Lichtstrahl b entsprechend den Taktimpulsen CLK14. Im Fall der Auflösung 1 tritt natürlich keine Fehlausrichtung zwischen den Startpositionen einer Bildausbildung durch die Laserstrahlen a und b auf. Für den Fall der Auflösung 2 jedoch wird eine Phasendifferenz zwischen den Taktimpulsen CLK13 und CLK14 erzeugt. Daraus ist verständlich, dass der Rand des durch den Lichtstrahl b ausgebildeten Bildes von dem des Bildes durch den Lichtstrahl a in der Hauptabtastrichtung ersetzt ist (das Versatzmaß ist -VS · tbb, das einem Abstand von etwa 0,3 Punkten entspricht).
D. h., es gibt eine Fehlausrichtung zwischen dem Bildausbildungsbereich HAA durch den Lichtstrahl a und den Bildausbildungsbereich HBB durch den Lichtstrahl b. Diese Fehlausrichtung wird als Änderung bzw. Schwankung einer vertikalen Linie erkannt. Ein Mittel zum Korrigieren der Fehlausrichtung wird das Versetzen des Bildausbildungsbereich durch den Lichtstrahl b in der Richtung entgegengesetzt zu der Hauptabtastrichtung durch Zählen einer geringeren Zahl von Synchronisationstaktimpulsen CLK14, die mit dem Lichtstrahl b verknüpft sind (3 in der Figur), als die vorbestimmte Zahl sein. Da jedoch die Zahl nur in Einheiten eines Taktimpulses (d. h. auf einer Punktum-Punkt-Basis) geändert werden kann, steigt die Fehlausrichtung statt dessen auf +Vs · taa für den Fall von Fig. 27. Die Fehlausrichtung zwischen den Bildern kann daher nach alledem nicht korrigiert werden und die Fehlausrichtung innerhalb eines Punktes ist unvermeidbar.
Die Bildausbildungspositionssteuerung in der Richtung der Hauptabtastung durch die Lichtstrahlen a und b ist bezogen auf die horizontalen Synchronisationssignale S3OUT und S4OUT. Die Fehlausrichtung tritt auf, da das Zeitintervall zwischen diesen Bezugszeitsignalen unabhängig von den Synchronisationstaktimpulsen für die Auflösung 2 ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist daher der Abstand zwischen jedem Lichtempfangsmuster auf ein ganzzahliges Vielfaches des kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Abstände eingestellt, über die der Lichtstrahl während einer Zyklusperiode der Mehrzahl von Synchronisationstaktimpulsen, die von der Synchronisationsschaltung 55 ausgegeben werden, sich bewegt. Dies ermöglicht, dass die Fehlausrichtung minimiert wird.
Nachfolgend wird Bezug genommen auf die Fig. 28A und 28B zum Beschreiben des vorliegenden Ausführungsbeispiels. In dem Ausführungsbeispiel ist der Abstand P3 zwischen den Lichtempfangsmustern S3 und S4 auf ein ganzzahliges Vielfaches des kleinsten gemeinsamen Vielfachen des Abstands (P1), über den der Lichtstrahl während einer Zyklusperiode (TC) von Synchronisationstaktimpulsen für eine Auflösung 1 und des Abstands (P2) eingestellt, über den der Lichtstrahl sich während einer Zyklusperiode (TCC) von Synchronisationstaktimpulsen für eine Auflösung 2 bewegt (d. h. P3 = L.C.M. (Vs · TC = P1, Vs · TC = P2) · n1). D. h., P3 entspricht einem Abstand von sechs Punkten in einer Bildausbildung mit einer Auflösung 1 oder einem Abstand von vier Punkten in einer Bildausbildung mit einer Auflösung 2. Wie in Fig. 27 erzeugen in Fig. 28 die Lichtstrahlen a und b jeweils an den Lichtempfangsmustern 53 und S44 den Zeitverlauf einer Bildausbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung.
Zunächst wird der Fall der Auflösung 1 beschrieben.
Gemäß der Darstellung von Fig. 28A wird, wenn der Lichtstrahl a sich über das Muster S3 bewegt, eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT von dem Muster erzeugt. Als Reaktion auf die ansteigende Flanke der Ausgabe S3OUT gibt die Synchronisationsschaltung 55 Synchronisationstaktimpulse CLK13 nach einer schaltungsbasierten Verzögerung von T3 an der Flanke aus. Die Zähleinheit 60 zählt diese Taktimpulse CLK13 und gibt ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus, wenn eine vorbestimmte Zahl (10 in der Figur) erreicht ist. Nach Empfang des Zählendsignals liefert die Hauptsteuereinheit 51 Pixeltaktimpulse an den entsprechenden Lasertreiber, um dadurch eine Bildausbildung zu starten.
Bewegt sich andererseits der Lichtstrahl b über das Muster S4, wird eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S4OUT erzeugt. Als Reaktion auf die ansteigende Flanke dieser Ausgabe gibt die Synchronisationsschaltung 55 Synchronisationstaktimpulse CLK4 nach einer schaltungsbasierten Verzögerung von T4 von der Flanke aus. Die Zähleinheit 60 zählt diese Taktimpulse und gibt, wenn eine vorbestimmte Zahl erreicht ist (4 in der Figur), ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus. Nach Empfang des Zählendsignals liefert die Hauptsteuereinheit Pixeltaktimpulse an den entsprechenden Lasertreiber, um dadurch eine Bildausbildung zu starten.
Fig. 28B zeigt die Abtastpositionen durch den Lichtstrahl a entsprechend den Taktimpulsen CLK3 und CLK13 und die Abtastpositionen durch den Lichtstrahl b entsprechend den Taktimpulsen CLK4 und CLK14. Da in diesem Fall der Abstand B3 zwischen den Mustern S3 und S4 einem Abstand von sechs Punkten in der Bildausbildung mit der Auflösung 1 entspricht, wird keine Phasendifferenz zwischen den Synchronisationstaktimpulsen CLK3 und CLK4 mit dem Ergebnis erzeugt, dass keine Fehlausrichtung zwischen den Bildausbildungsbereichen HA und HB durch die Laserstrahlen a und b erzeugt wird.
Der Fall der Auflösung 2 wird nachstehend beschrieben.
Bewegt sich der Lichtstrahl a über das Muster S3, wird eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S3OUT (ein horizontales Synchronisationssignal für eine Bildausbildung durch den Lichtstrahl a) von dem Muster erzeugt. Als Reaktion auf die ansteigende Flanke der Ausgabe S3OUT gibt die Synchronisationsschaltung 55 Synchronisationstaktimpulse CLK13 nach einer schaltungsbasierten Verzögerung von T13 von der Flanke aus. Die Zähleinheit 60 zählt diese Taktimpulse CLK3 und gibt ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus, wenn eine vorbestimmte Anzahl (7 in der Figur) erreicht ist. Nach Empfang des Zählendsignals liefert die Hauptsteuereinheit 51 Pixeltaktimpulse an den entsprechenden Lasertreiber, um dadurch eine Bildausbildung zu starten.
Bewegt sich andererseits der Lichtstrahl b über das Muster S4, wird eine Lichtstrahlerfassungsausgabe S4OUT erzeugt. Als Reaktion auf die ansteigende Flanke dieser Ausgabe gibt die Synchronisationsschaltung 55 Synchronisationstaktimpulse CLK14 nach einer schaltungsbasierten Verzögerung von T14 von der Flanke aus. Die Zähleinheit 60 zählt diese Taktimpulse und gibt, wenn eine vorbestimmte Anzahl (3 in der Figur) erreicht ist, ein Zählendsignal an die Hauptsteuereinheit 51 aus. Nach Empfang des Zählendsignals liefert die Hauptsteuereinheit Pixeltaktimpulse an den entsprechenden Lasertreiber, um dadurch eine Bildausbildung zu starten.
Da in diesem Fall, wie es in Fig. 28B dargestellt ist, der Abstand P3 zwischen den Mustern S3 und S4 einem Abstand von vier Punkten einer Bildausbildung mit einer Auflösung 2 entspricht, wird keine Phasendifferenz zwischen den Synchronisationstaktimpulsen CLK13 und CLK14 mit dem Ergebnis erzeugt, dass keine Fehlausrichtung zwischen den Bildausbildungsbereichen HAA und HBB für die Laserstrahlen a und b auftritt.
Auf diese Weise kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Bildausbildungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Auflösungen eine hohe Qualität ohne dem Erzeugen einer Fehlausrichtung zwischen den Bildausbildungsbereichen in der Hauptabtastrichtung ausbilden.
Nachfolgend wird eine Lichtstrahlpositionssteuerung in der Unterabtastrichtung beschrieben.
Fig. 29 ist ein Blockschaltbild zur Verwendung bei der Erläuterung der Lichtstrahlpositionssteuerung in der Unterabtastrichtung. In der Figur sind die auf die Lichtstrahlpositionssteuerung der Unterabtastrichtung bezogenen Abschnitte von Fig. 4 entnommen gezeigt. In diesem Beispiel wird der Lichtstrahldetektor 38, der in Fig. 26 gezeigt ist, verwendet. Natürlich kann der Lichtstrahldetektor, der in Fig. 26 gezeigt ist, verwendet werden. In Fig. 29 sind der Laseroszillator 31, der Lasertreiber 32 und das Lichtempfangsmuster des Lichtstrahldetektors 38 jeweils zum Zwecke der Vereinfachung der Beschreibung derart dargestellt, wie wenn sie aus einer einzelnen Einheit bestehen.
Wie vorstehend beschrieben werden Durchgangspositionen der Lichtstrahlen durch Vergleichen der Ausgaben von paarweise vorgesehenen Lichtempfangsmustern in einem Lichtstrahldetektor 38 erlangt. In Fig. 29 sind die paarweisen Lichtempfangsmuster zum Detektieren von Durchgangspositionen der Lichtstrahlen als S·a und S·b bezeichnet. Ausgaben von diesen zwei Lichtempfangsmustern S·a und S·b werden in einen Differenzverstärker 21, der in der Lichtstrahldetektorausgabeverarbeitungsschaltung 40 vorgesehen ist, eingespeist und die Differenz zwischen den zwei Ausgaben wird verstärkt. Eine Ausgabe von dem Differenzverstärker 61 wird durch einen Integrator 62 integriert und zu einem A/D-Wandler 63 gesendet. Der A/D-Wandler 63 wandelt ein Ausgangssignal von dem Integrator 62 in eine digitales Signal von beispielsweise 00H bis FFH.
Wenn ein Lichtstrahl, der einer Abtastung durch einen drehenden Polygonspiegel 35 unterzogen ist, in ein Pflichtempfangsmuster S1 des Lichtstrahldetektors 38 eintritt, gibt das Lichtempfangsmuster S1 ein Rücksetzsignal (RESET) an den Integrator 62 aus. Der Integrator 62 setzt eine vorhergehende Integrationsinformation als Reaktion auf das Rücksetzsignal zurück und startet einen neuen Integrationsvorgang.
Der Integrator 62 wird mit einer Ausgabe von dem Differenzverstärker 61 beaufschlagt und der Integrator 62 integriert die Ausgabe des Differenzverstärkers 61, die eingegeben wird, wenn ein Lichtstrahl durch die Lichtempfangsmuster S·a und S·b läuft. Dabei dient der Integrator 62 zur Aufnahme und zum Integrieren von allen den Ausgaben der Lichtempfangsmuster, die erlangt werden, während ein Lichtstrahl durch den Lichtstrahldetektor 38 läuft, wodurch eine stabile Ausgabe mit einem exzellenten Signal/Rauschverhältnis erlangt wird.
Der A/D-Wandler wird mit einer Ausgabe des Lichtempfangsmuster S2 beaufschlagt. Für ein Signal, das von dem Integrator 62 ausgegeben wird, wird eine A/D-Wandlung zu einer Zeit gestartet, bei der ein Lichtstrahl über das Lichtempfangsmuster S2 läuft. Wenn die A/D-Wandlung endet, wird ein Endsignal (END) dem Hauptsteuerabschnitt (CPU) 51 von dem A/D-Wandler 63 zugeführt. Der Hauptsteuerabschnitt 51 behandelt das Endsignal als Unterbrechungssignal und erkennt, dass eine neue Lichtstrahldurchgangspositionsinformation eingespeist wird, und führt eine entsprechende Verarbeitung aus.
Auf der Grundlage der auf diese Weise erlangten Lichtstrahldurchgangspositionsinformation berechnet der Hauptsteuerabschnitt 51 das Steuermaß für den Galvanospiegel 33. Das Berechnungsergebnis wird in dem Speicher 52 gespeichert, falls notwendig. Der Hauptsteuerabschnitt 51 sendet das Berechnungsergebnis an die Galvanospiegelansteuerschaltung 39.
Die Galvanospiegelansteuerschaltung 39 ist mit einem Zwischenspeicher 64 zum Zwischenspeichern der Daten ausgestattet, wie es in Fig. 29 gezeigt ist. Schreibt der Hauptsteuerabschnitt 51 einmal Daten, hält dieser Abschnitt 51 den Wert, bis die Daten als nächstes aktualisiert werden. Die in dem Zwischenspeicher 64 zwischengespeicherten Daten werden in ein analoges Signal (oder Spannung) durch den D/A-Wandler 65 gewandelt und in die Treiberschaltung 66 zum Ansteuern des Galvanospiegels 33 eingespeist. Die Treiberschaltung 66 treibt den Galvanospiegel 33 gemäß dem von dem D/A-Wandler 65 eingespeisten analogen Signal (Spannung) an und steuert ihn auf diese Weise.
Die Durchgangsposition eines Lichtstrahls wird auf diese Weise durch den Lichtstrahldetektor 38 erfasst. Auf der Grundlage der Information der Durchgangsposition berechnet der Hauptsteuerabschnitt 51 das Steuermaß für den Galvanospiegel 33. Auf der Grundtage des Berechnungsergebnisses wird der Galvanospiegel 33 angetrieben und dadurch wird eine Steuerung der Durchgangsposition jedes Lichtstrahls ermöglicht.
Dabei ist anzumerken, dass die Durchgangspositionen der Lichtstrahlen sich geringfügig zwischen den Oberflächen des Polygonspiegels 35 infolge einer Abschrägung des Polygonspiegels 35 in vielen Fällen unterscheidet. Um Einflüsse daraus zu eliminieren, ist es wünschenswert, dass die Lichtstrahldurchgangsinformation erlangt und berechnet werden sollte für eine Anzahl von Malen, die gleich der Zahl der Oberflächen des Polygonspiegels des optischen Systems oder gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Zahl der Oberflächen ist, und dass die Galvanospiegel auf der Grundlage des Mittelwerts der Lichtstrahldurchgangsinformation gesteuert werden sollten.
Fig. 30 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen einer Durchgangsposition eines Lichtstrahls und einer Ausgabe des A/D-Wandlers 63. Die Querachse der Darstellung stellt die Durchgangsposition des Lichtstrahls dar und zeigt beispielhaft die Durchgangsposition des Lichtstrahls bezüglich den Lichtempfangsmustern S·a und S·b. Im Einzelnen bedeutet die Mitte der Querachse, dass die Durchgangsposition eines Lichtstrahls in der Mitte zwischen den Lichtempfangsmustern S ·a und S·b existiert, wie es vorstehend beschrieben ist. Die linke Seite der Querachse bedeutet, dass die Durchgangsposition eines Lichtstrahls auf der Seite des Lichtempfangsmusters S·b vorhanden ist. Im Gegensatz dazu bedeutet die rechte Seite der Querachse, dass die Durchgangsposition eines Lichtstrahls auf der Seite des Lichtempfangsmusters S·a vorhanden ist.
Eine Kurve A, die durch eine unterbrochene Linie angegeben ist, steht für den Ausgangswert des A/D-Wandlers 63 bezüglich einer Durchgangsposition eines Lichtstrahls, wobei die Leistung eines Lichtstrahls, eine Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 35 und der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61 auf bestimmte Werte eingestellt sind. Unter dieser Bedingung ändert sich die Durchgangsposition eines Lichtstrahls innerhalb eines Bereichs von etwa 100 um jeweils in der S·a und S·b - Seite von einer idealen Position (d. h. der Mitte der paarweise vorgesehenen Lichtempfangsmuster). Die Änderung lehrt, dass die Kurve im Wesentlichen linear ist, wenn die Durchgangsposition in dem Bereich nahe der idealen Position ist, jedoch wird die Linearität der Kurve geringer bzw. schwächer, sowie die Durchgangsposition des Lichtstrahls weiter weg von der Mitte abweicht.
Dies liegt daran, dass der Lichtstrahl einen elyptischen oder im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat, so dass die Änderung der Fläche, wo der Lichtstrahl die Lichtempfangsmuster kreuzt, abnimmt, sowie der Lichtstrahl weiter weg von der Mitte abweicht. Ein weiterer Faktor besteht darin, dass die Energieverteilung eines Lichtstrahls normalerweise einer Gauss-Verteilung entspricht, in der die Energie am größten in der Mitte des Lichtstrahls ist und die Energie zu dem Rand des Lichtstrahls abnimmt. Daher wird das Änderungsverhältnis der Energie geringer, sowie der Abstand von der Mitte des Lichtstrahls größer wird.
Im Gegensatz dazu gibt eine Kurve B einen Fall an, in dem die Leistung eines Lichtstrahls erhöht wird, die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 35 verringert wird und der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61 im Vergleich zu der vorstehend beschriebenen Bedingung erhöht wird. Die Kurve B weist eine schärfere Neigung als die Kurve A auf und ist im Wesentlichen linear innerhalb eines Bereichs von ± von der idealen Durchgangsposition. Dies bedeutet, dass die Ausgabe des Lichtstrahldetektors 38 erhöht wird und die Ausgabe des Differenzverstärkers 61 stark schwingt bezüglich eines gleichen Versatzes des Lichtstrahls von der idealen Position, wenn beispielsweise die Leistung des Lichtstrahls erhöht wird.
Wird die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 35 verringert, wird die Zeitperiode, für die die Lichtempfangsmuster mit einem Lichtstrahl belichtet werden, erhöht, so dass die Ausgabe des Lichtstrahldetektors 38 erhöht wird, woraus das gleiche Phänomen resultiert, das vorstehend beschrieben ist. Ebenso für den Fall, dass der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61 erhöht wird, ändert die Ausgabe des Lichtstrahldetektors 38 sich selbst nicht, jedoch tritt das gleiche Phänomen, das vorstehend beschrieben ist, als Ergebnis auf.
Derartige Charakteristiken, wie sie vorstehend beschrieben sind, können zum Erfassen einer Durchgangsposition eines Lichtstrahls in der folgenden Weise verwendet werden. Die Charakteristik A, die durch eine unterbrochene Linie in Fig. 30 angegeben ist, wird im Einzelnen ausgewählt, wenn eine Grobsteuerung ausgeführt wird, während die Charakteristik B, die durch eine durchgezogene Linie in Fig. 30 angegeben ist, ausgewählt wird, wenn eine Feinsteuerung ausgeführt wird.
Beispielsweise für den Fall, dass die Durchgangsposition eines Lichtstrahls in einem Zustand zu steuern ist, in dem die Durchgangsposition des Lichtstrahls überhaupt nicht geschätzt werden kann, wie in einem Anfangsbetrieb, wo die Leistung der vorliegenden Kopiermaschine angeschaltet wird, kann die Durchgangsposition eines Lichtstrahls in effizienter Weise durch Einstellen der Leistung der Lichtstrahlen, der Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 35 und des Verstärkungsfaktors des Differenzverstärkers 61 in Übereinstimmung mit der Bedingung grob gesteuert werden, die die Charakteristik A der unterbrochenen Linie des Verlaufs in Fig. 30 liefert.
Unter dieser Bedingung ändert sich der A/D-Wandelwert, wenn die Durchgangsposition eines Lichtstrahls innerhalb eines Bereichs von ± 100 um liegt. Daher kann die Durchgangsposition des Lichtstrahls in einfacher Weise innerhalb eines Bereichs von ± 100 um von der idealen Position eingestellt werden, wenn nur der Hauptsteuerabschnitt die Durchgangsposition des Lichtstrahls in Einheiten ändert, die jeweils aus 100 um oder so bestehen. Ist der bewegliche Bereich eines Galvanospiegels 33 beispielsweise gleich einem Bewegungsbereich von etwa 2 mm eines Lichtstrahls auf einer Bildoberfläche, kann die Durchgangsposition des Lichtstrahls in den gewünschten Bereich fallen, indem eine Durchgangspositionskorrektur im schlimmsten Fall 20mal ausgeführt wird.
Die Durchgangsposition des Lichtstrahls kann auf diese Weise von +/- 100 um fallen und dann kann die Durchgangsposition des Lichtstrahls näherungsweise von dem A/D- Wandelwert zu dieser Zeit geschätzt werden. Wird der Galvanospiegel 33 auf der Grundlage dieses Wertes gesteuert, kann die Durchgangsposition des Lichtstrahls schnell gesteuert werden, obwohl die Steuerung eine relativ geringe Genauigkeit erzielt. Dabei wird das Wort "näherungsweise" verwendet, da die Charakteristik A der unterbrochenen Linie in Fig. 30 nicht linear, sondern schwach kurvenförmig ist.
Währenddessen kann die Durchgangsposition eines Lichtstrahls mit der Charakteristik B fein gesteuert werden, die durch eine durchgezogene Linie des Verlaufs in Fig. 30 dargestellt ist. In dem Beispiel der durchgezogenen Linie von Fig. 7 ändert sich die Durchgangsposition des Lichtstrahls von 00H bis FFH in einem Bereich von +/- 10 um von der idealen Position und ist diese Änderung im wesentlichen linear. Daher kann der Hauptsteuerabschnitt 51 theoretisch die Durchgangsposition eines Lichtstrahls mit einer Genauigkeit von etwa 0,08 um erfassen.
Folglich können die Durchgangspositionen der Lichtstrahlen sehr genau gesteuert werden, falls die Galvanospiegel 33 mit einer Erfassungsgenauigkeit gesteuert werden, die durch Korrigieren der Leistung der Lichtstrahlen, der Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels und/oder des Verstärkungsfaktors des Differenzverstärkers 61 erhöht ist, nachdem die Steuerung der Position eines Lichtstrahls ausgeführt ist, wie sie vorstehend beschrieben ist.
Fig. 31 zeigt eine Anordnung der Unterabtaststeuerschaltung 40b der Lichtstrahldetektorausgabeverarbeitungsschaltung 40. Ein Strom, der durch jeden der Lichtempfangsmuster (Fotodioden) S·a und S·b fließt, wird durch seine zugeordneten Widerstände RP1 und RL1 (RP2 und RL2) in eine Spannung gewandelt, die wiederum durch einen entsprechenden von Spannungsverstärkern A3 und A4 verstärkt wird. Die Ausgaben der Spannungsfolger A3 und A4 werden dem Differenzverstärker 61 zugeführt, der aus Widerständen R1 bis R4 und einem Operationsverstärker A5 besteht.
Die Ausgabe des Differenzverstärker 61 wird zu dem Integrator 62 gesendet, der aus Widerständen R5 bis R7, einem Integrationskondensator C, analogen Schaltern SW1 und SW2 zum Rücksetzen des Integrators und einem Operationsverstärker A6 besteht. Die Ausgabe des Integrators 62 wird durch einen Spannungsfolger A7 verstärkt und dann als eine Integratorausgabe VO ausgegeben.
Nachfolgend wird eine Bildausbildungsroutine gemäß dem vorliegenden Ausbildungsbeispiel unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm erläutert, dass in Fig. 32 gezeigt ist.
Wird ein Bildausbildungsstartbefehl eingespeist, wird zunächst eine Unterabtastrichtungs- Lichtstrahlpositionssteuerroutine zum Bringen jedes der Lichtstrahlen A bis D in Position ausgeführt. D. h., der Abstand zwischen den Wegen der Lichtstrahlen wird auf einer Auflösung P1 gehalten. Jedes der Lichtstrahlen wird an seinem vorbestimmten Weg positioniert gehalten, bis eine Bildausbildung beendet ist. Nach Beendigung der Lichtstrahlpositionssteuerung in der Unterabtastrichtung wird die vorstehend beschriebene Hauptabtastrichtungs-Bildausbildungsposidonsteuerroutine ausgeführt und wird gleichzeitig die Bildausbildung gestartet (die Bildausbildungspositionsteuerung in der Hauptabtastrichtung wird während einer Bildausbildung ausgeführt) (Schritte ST159 und ST160).
Nachfolgend wird die Unterabtastrichtungs-Lichtstrahlpositionssteuerroutine von Fig. 32 unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm beschrieben, das durch die Fig. 33 bis 36 gebildet ist.
Der Hauptsteuerabschnitt 51 liest die letzten Galvanospiegelansteuerwerte aus dem Speicher 52 und veranlaßt, dass die Galvanospiegel 33a, 33b, 33c und 33d auf der Grundlage der Werte angesteuert werden (Schritt ST161). Als nächstes bringt der Steuerabschnitt den Polygonmotor 36 zum Drehen mit hoher Geschwindigkeit (Schritt ST162), stellt den Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61 auf einen geringen Wert ein (Schritt ST163) und stellt die Emissionsleistungen der Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d auf einen geringen Wert ein (Schritt ST164), so dass die Charakteristik A (oder die Beziehungen zwischen den Durchgangspositionen der Lichtstrahlen und den A/D-Wandelwerten) erlangt wird, wodurch die Positionen der Lichtstrahlen näherungsweise erfaßt werden. In diesem Zustand sind die Drehgeschwindigkeit des Polygonmotors 36 und die Leistungen der Laseroszillatoren 31a bis 31d gleich den Bedingungen, bei welchen ein Bild mit einer Auflösung von 600 DPI bzw. Punkten je Inch bzw. Punkte je 0,0254 m ausgebildet wird.
Durch Auswahl der vorstehend beschriebenen Einstellung ändert sich der A/D-Wandelwert innerhalb eines Bereichs von +/- 100 um von der gewünschten Lichtstrahldurchgangsposition, wie es vorstehend beschrieben worden ist, und folglich können die Lichtstrahldurchgangspositionen näherungsweise erfaßt werden.
In diesem Zustand wird der Laseroszillator 31a zwangsweise zum Emittieren eines Lichtstrahls a zunächst betrieben (Schritt ST165) und wird die Durchgangsposition des Lichtstrahls a für eine Zahl von Malen gemessen, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Zahl der Oberflächen des Polygonspiegels 35 ist. Der Mittelwert der gemessenen Durchgangspositionen wird als die Durchgangsposition des Lichtstrahls a verwendet (Schritt ST166).
Da im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Polygonspiegel 35 acht Oberflächen hat, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, wird eine Durchgangspositionsinformation sequentiell 16mal erlangt und wird als die Durchgangsposition des Lichtstrahls a gemittelt. Auf diese Weise werden Daten für eine Anzahl von Malen erlangt, die gleich einem Vielfachen der Zahl der Oberflächen des Polygonspiegels 35 ist, und wird dann gemittelt, da Abweichungskomponenten der Oberflächen und der Achse, der im Zyklus einer Drehung des Polygonspiegels 35 auftreten, eliminiert werden können und eine gemittelte Durchgangsposition eines Lichtstrahls erlangt werden kann.
Auf der Grundlage der auf diese Weise erlangten Lichtstrahlsdurchgangspositionsinformation wird bestimmt, ob die gemittelte Durchgangsposition des Lichtstrahls a innerhalb eines gewünschten Bereichs von +/- 10 um liegt oder nicht (Schritt ST167). Liegt die gemittelte Durchgangsposition des Lichtstrahls a nicht in dem gewünschten Bereich von +/- 10 um, wird die Position des Galvanospiegels 33a derart gesteuert (Schritt ST168), dass sie mit Verwendung der höheren 8 Bits eines 16-Bit-Steuersignals für die Galvanospiegelansteuerschaltung 39a (durch eine Grobeinstellung) in den Bereich fällt und wird die Durchgangsposition des Lichtstrahls a wieder gemessen (Schritt ST166).
Wird die gemittelte Durchgangsposition in dem Schritt ST167 so bestimmt, dass sie in den Bereich von +/- 10 um von der gewünschten Durchgangsposition liegt, wird eine erzwungene Emission des Laseroszillators 31a freigegeben und wird dann der Laseroszillator 31b zum Emittieren eines Lichtstrahls zwangsweise betrieben.
Nachfolgend wird wie in dem Fall des Lichtstrahls A eine gemittelte Durchgangsposition des Lichtstrahls b gemessen und berechnet und wird der Galvanospiegel 33b gemäß dem Berechnungsergebnis gesteuert, so dass die Durchgangsposition des Lichtstrahls b in dem Bereich von +/- 10 um von einer gewünschten Durchgangsposition fällt (Schritt ST170 bis ST172).
Ferner werden die Durchgangspositionen der Lichtstrahlen c und d in der gleichen Weise gesteuert, wie es vorstehend beschrieben ist, so dass jede der Durchgangspositionen in einem Bereich von +/- 10 um von einer gewünschten Durchgangsposition fällt (Schritt ST173 bis ST181).
In diesem Fall wird jede der Durchgangspositionen der vier Lichtstrahlen A, b, c und d derart gesteuert (Grobeinstellung), dass sie in einem Bereich von +/- 10 um von ihrer eigenen Sollposition fallen.
Nachfolgend erhöht der Hauptsteuerabschnitt die Erfassungsgenauigkeit für die Durchgangspositionen der Lichtstrahlen und führt eine genauere Durchgangspositionssteuerung aus.
Im Einzelnen wird die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 36 auf einen Wert verringert, der geringer als der ist, der für die Ausbildung eines Bildes verwendet wird (Schritt ST182) und wird der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61 auf einen hohen Wert eingestellt (Schritt ST183). Ferner werden die Emissionsleistungen der Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d auf Werte eingestellt, die höher sind als die, die für die Ausbildung eines Bildes verwendet werden (Schritt ST184). Auf diese Weise ist die Erfassungsgenauigkeit für die Durchgangspositionen der Lichtstrahlen so ausgeführt, dass sie mit der Charakteristik B übereinstimmt, die über eine durchgezogene Linie in Fig. 30 angegeben ist.
Wenn die Lichtstrahldurchgangsposition erfaßt ist, dann ist es ausreichend, dass zumindest einer der Vorgänge aus Schritt ST182, Schritt ST183, Schritt ST184 (zum Erhöhen der Erfassungsgenauigkeit beim Auftreten) ausgeführt wird. Falls einer der drei Vorgänge oder eine Kombination von zwei davon ausgeführt werden, wird eine Wirkung der Erhöhung einer Erfassungsgenauigkeit um einen gewissen Grad erzielt.
In diesem Zustand wird der Laseroszillator 31a zum Emittieren eines Lichtstrahls a zwangsweise betrieben (Schritt ST185) und wird die Durchgangsposition des Lichtstrahls a für eine Anzahl von Malen gemessen, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Zahl der Oberflächen des Polygonspiegels 35 ist. Ein gemittelter Wert der gemessenen Durchgangspositionen wird berechnet und die Durchgangsposition des Lichtstrahls a wird erlangt (Schritt ST185).
Dabei wird die Lichtstrahldurchgangsposition mit einer höheren Genauigkeit als in der vorstehend beschriebenen Messung (für die Grobeinstellung) gemessen und ist es daher ideal, dass die gemittelte Position auf der Basis von Daten erlangt werden sollte, die äquivalent zu fünf oder mehr Drehungen des Polygonspiegels 35 sind, d. h. auf der Grundlage von Daten, die durch 40 oder mehrmaliges Messen der Durchgangsposition erlangt werden.
Auf der Grundlage der auf dieser Weise erlangten Lichtstrahldurchgangspositionsinformation wird wie in dem vorstehenden Fall der Grobeinstellung bestimmt, ob die gemittelte Durchgangsposition in einem Bereich von +/- 1 um von einer gewünschten 1> osition liegt (Schritt ST187). Ist die gemittelte Durchgangsposition des Lichtstrahls a nicht in dem Bereich von +/- 1 um von der gewünschten Position als Ergebnis der Bestimmung, wird die Position des Galvanospiegels 33a derart gesteuert (Feineinstellung), dass sie in den Bereich fällt (Schritt ST188), mit Verwendung von allen den 16 Bit eines 16-Bit-Steuersignals für die Galvanospiegelansteuerschaltung 39a und wird die Durchgangsposition des Lichtstrahls a wieder gemessen (Schritt ST186).
Ist die gemittelte Durchgangsposition als in einem Bereich von +/- 1 um von der gewünschten Durchgangsposition liegend in dem Schritt ST187 bestimmt, wird die erzwungene Emission des Laseroszillators 31a freigegeben und wird dann der Laseroszillator 31b zwangsweise zum Emittieren eines Lichtstrahls b betrieben (Schritt ST189).
Nachfolgend wird wie in dem Fall des Lichtstrahls a eine gemittelte Durchgangsposition des Lichtstrahls b gemessen und berechnet und wird der Galvanospiegel 33b gemäß dem Berechnungsergebnis derart gesteuert, dass die Durchgangsposition des Lichtstrahls b in dem Bereich von +/- 1 um von einer gewünschten Durchgangsposition fällt (Schritt ST190 bis ST192).
Ferner werden die Durchgangspositionen der Lichtstrahlen c und d in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben gesteuert, so dass jede der Durchgangspositionen in einem Bereich von +/- 1 um von einer gewünschten Durchgangsposition fällt (Schritt ST193 bis 201).
Auf diese Weise wird jede der Durchgangspositionen der vier Lichtstrahlen a, b, c und d derart gesteuert (Feineinstellung), dass sie in einen Bereich von +/- 1 um von irrer eigenen Zielposition fällt und werden Steuerwerte für die Galvanospiegelansteuerschaltungen 33a bis 33d in dieser Steuerung in dem Speicher 52 gespeichert (Schritt ST202).
Nachfolgend wird eine Korrektur eines Fehlers (Offset) zwischen der von den Ausgaben des Lichtstrahldetektors 38 erlangten Lichtstrahlwegposition und der Solllichtstrahlwegposition beschrieben.
Gemäß der Darstellung von Fig. 37 enthalten die Lichtempfangsmuster S7a, S7b und S8a, S8b zum Erfassen der Wegpositionen der Lichtstrahlen a und b einen Teilungsfehler e. D. h., mit der die Lichtempfangsmuster verwendenden Lichtstrahlwegpositionssteuenng wird der Abstand zwischen den Lichtstrahlwegen d +/- e (der um e größer als der Ausführungswert d bzw. Designwert d als Maximum oder um e kleiner als der Designwert d als Minimum ist).
In Fig. 37 bezeichnen S7a und S7b Lichtempfangsmuster, die zum Erfassen der Wegposition des Lichtstrahls a geeignet sind, welcher zum Bewegen entlang der Mittellinie des Spaltes zwischen den Muster S7a und S7b gesteuert wird. S8a und S8b bezeichnen Lichtempfangsmuster, die zum Erfassen der Wegposition des Lichtstrahls b geeignet sind, der in gleichartiger Weise zum Bewegen entlang der Mittellinie des Spaltes zwischen den Mustern S8a und S8b gesteuert wird. d entspricht dem Entwurfsauflösungswert und ist beispielsweise 25,4/600 [um] für den Fall von 600 Dpi bzw. Punkte je Inch bzw. Punkte je 0,0254 m.
Fig. 38A zeigt ein Beispiel, in dem die Lichtempfangsmusterteilung um e größer als der Designwert d ist. In Fig. 38A bezeichnen S7a und S7b Lichtempfangsmuster zum Erfassen der Wegposition des Lichtstrahls a, bezeichnen S8a und S8b Lichtempfangsmuster zum Erfassen der Wegposition des Lichtstrahls b, bezeichnet d die Auflösung (Entwurfswert), bezeichnet e den Teilungsfehler und bezeichnet d+e die Teilung der Lichtempfangsmuster, die um e größer als der Entwurfswert ist.
Bei der Lichtstrahlswegpositionssteuerung werden die Lichtstrahlen a und b derart gesteuert, dass ihr Abstand d+e wird. D. h., wenn die Lichtstrahlswegpositionssteuerung unter Verwendung der Lichtempfangsmuster ausgeführt wird, wird der Abstand zwischen Zeilen, die durch die Lichtstrahlen a und b ausgebildet werden, d+e.
Fig. 38B zeigt Lichtempfangsmusterausgaben (Sensorausgaben), eine Ausgabe des Differenzverstärkers und eine Ausgabe des Integrators, wenn der Abstand zwischen den Wegpositionen der Lichtstrahlen a und b d ist, wobei die Lichtempfangsmuster von Fig. 38A verwendet werden.
Ist die Wegposition des Lichtstrahls b um e bezüglich der Mitte des Spaltes zwischen den Lichtempfangsmustern S8a und S8b zur Seite des Musters S8a versetzt, wird der Abstand zwischen den Wegen der Lichtstrahlen a und b d. An dieser Stelle wird die Ausgabe der Verarbeitungsspaltung Vi. Da die Lichtstrahlwegpositionssteuerung derart ausgeführt wird, dass die Verarbeitungsschaltungsausgabe 0V wird, wird die Wegposition des Lichtstrahls b um e versetzt werden.
In Fig. 38B ist die Sensorausgabe A des Lichtempfangsmusters S8a die Ausgabe des Spannungsfolgers A3 von Fig. 31, ist die Sensorausgabe B des Lichtempfangsmusters S8b die Ausgabe des Spannungsfolgers A4 von Fig. 31, ist -Vd die Differenzausgabe der Muster S8a und S8b oder die Ausgabe des Operationsverstärkers A5 von Fig. 31 und ist Vi die Integratorausgabe oder die Ausgabe des Operationsverstärkers A6 von Fig. 31.
Fig. 39A zeigt ein Beispiel, in dem die Lichtempfangsmusterteilung um e kleiner als der Entwurfswert d ist. In Fig. 39A bezeichnen S7a und S7b Lichtempfangsmuster zum Erfassen der Wegposition des Lichtstrahls a, bezeichnen S8a und S8b die Lichtempfangsmuster zum Erfassen der Wegposition des Lichtstrahls b, bezeichnet d den Entwurfsauflüsungswert, bezeichnet e den Teilungsfehler und bezeichnet d-e die Teilung der Lichtempfangsmuster in diesem Beispiel, die um den Wert e kleiner als der Entwurfswert d ist.
In der Lichtstrahlswegpositionssteuerung werden die Lichtstrahlen a und b derart gesteuert, dass ihr Wegabstand d-e wird. D. h., wenn die Lichtstrahlwegpositionssteuerung unter Verwendung der Lichtempfangsmuster ausgeführt wird, deren Teilung d-e ist, wird der Abstand zwischen den durch die Lichtstrahlen a und b ausgebildeten Zeilen d-e.
Fig. 39B zeigt Lichtempfangsmusterausgaben (Sensorausgaben), eine Ausgabe des Differenzverstärkers und eine Ausgabe des Integrators, wenn der Abstand zwischen den Wegpositionen der Lichtstrahlen a und b d ist, wobei die Lichtempfangsmuster von Fig. 31A verwendet werden.
Ist die Wegposition des Lichtstrahls b um e bezüglich der Mittellinie der Spalte zwischen den Lichtempfangsmustern S8a und S8b zu der Seite des Musters S8b versetzt, wird der Abstand zwischen den Wegen der Lichtstrahlen a und b d.
An dieser Stelle wird die Ausgabe der Verarbeitungsschaltung -Vi. Da die Lichtstrahlwegpositionssteuerung derart ausgeführt wird, dass die Verarbeitungsschaltungsausgabe OV wird, wird die Wegposition des Lichtstrahls b um e versetzt.
Fig. 40 zeigt eine Anordnung der Unterabtaststeuerschaltung 40b der Lichtstrahldetektorausgabeverarbeitungsschaltung 40, die eine Funktion zur Korrektur des Teilungsfehlers (Offset) aufweist. Die Schaltung 40b von Fig. 40 unterscheidet sich von der Anordnung von Fig. 31 lediglich darin, dass zum Einstellen der Bezugsspannung (die Spannungseingabe zu dem nicht invertierenden Eingangsanschluß) des Operationsverstärkers A6 des Integrators 62 Zener-Dioden ZD1 und ZD2 und ein variabler Widerstand VR hinzugefügt sind.
Durch Einstellen der Bezugsspannung des Operationsverstärkers A6 kann der Lichtempfangsmusterteilungsfehler korrigiert werden.
Fig. 41 zeigt ein Beispiel, in dem die Unterabtaststeuerschaltung 40b von Fig. 40 auf die Lichtempfangsmuster von Fig. 38 angewendet wird (die Lichtempfangsmusterteilung ist um e größer als der Entwurfswert d). In diesem Beispiel wird die Wegposition des Lichtstrahls b derart gesteuert, dass sie bezüglich der Mittellinie der Spalte zwischen Lichtempfangsmustern S8a und S8b um E in die Richtung des Musters S8a versetzt wird und der Abstand zwischen den Wegen der Lichtstrahlen a und b die Auflösung d erreicht.
Fig. 41A zeigt die Ausgaben des Differenzverstärkers und des Integrators, wenn der Weg des Lichtstrahls b bezüglich der Mittellinie des Spalts zwischen den Lichtempfangsmustern S8a und S8b um E in der Richtung des Musters S8a versetzt ist. An dieser Stelle ist die Integrationsbezugspannung auf -VVd eingestellt.
t1 - t2: da Differenzausgabe größer -VVd, wird die Differenzausgabe in der negativen Richtung integriert.
t2 - t3: da Differenzausgabe kleiner -VVd, wird die Differenzausgabe in der positiven Richtung integriert.
t3 - t4: da Differenzausgabe größer -VVd, wird die Differenzausgabe in der negativen Richtung integriert.
D. h., in dem Fall wird die Integratorausgabe 0.
Fig. 41B zeigt die Ausgaben des Differenzverstärkers und des Integrators, wenn der Weg des Lichtstrahls b weiter in der Richtung des Musters S8a als in Fig. 41A versetzt ist.
t1 - t2: da Differenzausgabe größer -VVd, wird die Differenzausgabe in der negativen Richtung integriert.
t2 - t3: da Differenzausgabe kleiner -VVd, wird die Differenzausgabe in der positiven Richtung integriert.
t3 - t4: da Differenzausgabe größer -VVd, wird die Differenzausgabe in der negativen Richtung integriert.
D. h., in diesem Fall wird eine Integratorausgabe entsprechend dem Versatz des Lichtstrahlwegs erzeugt.
Nachfolgend wird die Erfassung der Neigung der Lichtstrahlabtastrichtung bezüglich dem Lichtstrah1detektor beschrieben.
Fig. 42 zeigt eine Anordnung des Lichtstrahldetektors 38, der eine Funktion zum Erfassen der Neigung der Lichtstrahlabtastrichtung relativ zu dem Lichtstrahldetektor aufweist. Zusätzlich zu der Anordnung von Fig. 3 hat dieser Lichtstrahldetektor zwei Paare von Neignungserfassungslichtempfangsmustern S13a, S13b und S14a, S14b, die unmittelbar an der Außenseite der Lichtempfangsmuster S1 und S2 angeordnet sind.
Die paarweisen Lichtempfangsmuster S13a und S13b, S14a und S14b sind vertikal wie die vorstehend beschriebenen Paare der Lichtempfangsmuster S7a bis S10b zum Erfassen der Lichtstrahlwegpositionen in die Unterabtastrichtung angeordnet. Die Mittellinie des Spaltes zwischen den Mustern S13a und S13b und die Mittellinie des Spaltes zwischen den Mustern S14a und S14b sind miteinander ausgerichtet. D. h., entgegen den Paaren der Lichtempfangsmuster S7a und S7b sind die Paare der Lichtempfangsmuster S13a bis S14b nicht zueinander bezüglich der Unterabtastrichtung versetzt.
Die Ausgaben der jeweiligen Lichtempfangsmuster S13a, S13b, S14a und S14b werden durch eine Neigungserfassungsschaltung 40c in der Lichtstrahldetektorausgabeverarbeitungsschaltung 40, die in Fig. 43 gezeigt ist, verarbeitet und dann als Lichtstrahlwegpositionsinformation ausgegeben. Die Neigungserfassungsschaltung unterscheidet sich von der Unterabtaststeuerschaltung 40b, die in Fig. 31 dargestellt ist, lediglich dadurch, dass der Integrator 62 entfällt, weshalb auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Da gemäß der Neigungserfassungsschaltung 40c der Spalt zwischen den Mustern S13a und S13b und der Spalt zwischen den Mustern S14a und S14b zueinander ausgerichtet sind, kann die Neigung der Lichtstrahlen relativ zu dem Lichtstrahldetektor durch die von den Lichtempfangsmustern S13a, S13b, S14a und S14b erlangte Lichtstrahlwegpositionsinformation erfaßt werden, d. h., falls eine Lichtstrahlwegpositionsinformation von den Mustern S13a und S13b und eine Lichtstrahlwegpositionsinformation von den Mustern S14a und S14b zueinander gleich ist, ist keine Neigung vorhanden, ansonsten ist eine gewisse Neigung vorhanden.
Fig. 44 zeigt eine Darstellung zur Verwendung bei der Erläuterung der Neigung. In der Figur sind nur die Lichtempfangsmuster S13a bis S14b, die aus Fig. 42 entnommen sind, gezeigt und entfallen die Lichtempfangsmuster S2 bis S6 und S7a bis S10b. In Fig. 44 gibt ein Zustand A an, dass eine Neigung vorhanden ist, gibt ein Zustand B an, dass eine Neigung (in der entgegengesetzten Richtung zu A) vorhanden ist und geben die Zustände C und C' an, dass keine Neigung vorhanden ist. In Fig. 44 gibt BM einen Lichtstrahl an.
Das Ausführungsbeispiel ist zum Bestimmen der Neigung eines Lichtstrahls bezüglich dem Detektor auf der Grundlage der Lichtstrahlwegpositionsinformation eingerichtet, wenn er sich über die Muster S13a, S13b, S14a und S14b bewegt.
Fig. 45 zeigt ein Beispiel der Lichtstrahlpositionsinformation (Ausgaben VO13 und VO14 in Fig. 43), wenn der Lichtstrahl sich in dem Zustand A von Fig. 44 befindet. Fig. 45A zeigt die Lichtstrahlwegpositionsinformation (VO13), die auf den Lichtempfangsmustern S13a und S13b beruht, Fig. 45B zeigt die Lichtstrahlpositionsinformation (VO14), die auf den Lichtempfangsmustern S14a und S14b beruht, und Fig. 45C zeigt einen Vergleich zwischen VO13 und VO14. In diesem Zustand wird, da sich VO13 und VO14 voneinander unterscheiden, entschieden, dass eine Neigung vorhanden ist. Ist VO13 kleiner VO14, ist der Lichtstrahlweg in dem Zustand A geneigt.
Fig. 46 zeigt ein Beispiel einer Lichtstrahlpositionsinformation (Ausgaben VO13 und VO14 von Fig. 43) in dem Zustand B von Fig. 44. Fig. 46A zeigt die Lichtstrahlpositionsinformation (VO13) auf der Grundlage der Lichtempfangsmuster S13a und S13b, Fig. 46B zeigt die Lichtstrahlpositionsinformation (VO14) auf der Grundlage der Lichtempfangsmuster S14a und S14b und Fig. 46C zeigt einen Vergleich zwischen VO13 und VO14. Da in diesem Fall VO13 und VOI4 sich voneinander unterscheiden, wird entschieden, dass eine Neigung vorhanden ist. Ist VO13 größer VO14, ist der Lichtstrahlweg in dem Zustand B geneigt.
Fig. 47 zeigt ein Beispiel einer Lichtstrahlpositionsinformation (Ausgaben VOI3 und VO14 in Fig. 43), in der sich der Lichtstrahl im Zustand C' von Fig. 44 befindet. Fig. 47A zeigt die Lichtstrahlpositionsinformation (VO13) auf der Grundlage der Lichtempfangsrnuster S13a und S13b, Fig. 47B zeigt die Lichtstrahlpositionsinformation (VO14) auf der Grundlage der Lichtempfangsmuster S14a und S14b und Fig. 47C zeigt einen Vergleich zwischen VO13 und VO14. Da in diesem Fall VO13 und VOI4 zueinander gleich sind, wird entschieden, dass keine Neigung vorhanden ist.
Fig. 48 zeigt ein bestimmtes Beispiel eines Mittels zum Einstellen der Neigung des Lichtstrahlsdetektors 38. Der Lichtstrahldetektor 38 ist befestigt an einem Substrat 91 angebracht, an dem, obwohl nicht dargestellt, die Lichtstrahldetektorausgabeverarbeitungsschaltung 40 in Form einer integrierten Schaltung angebracht ist. Das Substrat 91 ist an einer θ-Stufe 92 angebracht. Durch Drehen dieser Stufe kann die Neigung des Lichtstrahldetektors 38 eingestellt werden. Die Stufe 92 ist an einem Schrittmotor über einen Getriebekopf befestigt, beide davon sind nicht dargestellt. Durch Steuern der Drehung des Schrittmotors gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen VO13 und VO14, kann die Neigung eines Lichtstrahls bezüglich dem Lichtstrahldetektor mit hoher Genauigkeit eingestellt werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung werden in einer digitalen Kopiermaschine, die ein optisches Mehrstrahlsystem verwendet, die Reihenfolge der Ankunft einer Mehrzahl von Strahlen an Lichtempfangsmustern in einem Lichtstrahldetektor vor einer Bildausbildung bestimmt. Auf der Grundlage der Bestimmung wird jeder Lichtstrahl mit einem Lichtempfangsmuster kombiniert, das die Zeit erfaßt, bei dem der Lichtstrahl es quert. Die Lichtstrahlpositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung wird auf der Basis derartiger Kombinationen ausgeführt, wodurch erzielt wird, dass die Positionsbeziehung unter den Lichtstrahlen auf der Oberfläche der fotosensitiven Trommel immer ideal gesteuert wird, ohne der Notwendigkeit einer bestimmten Genauigkeit und Einstellung beim Einstellen des optischen Systems und unabhängig von Änderungen des optischen Systems in Folge von Umgebungsänderungen und sekulären Änderungen. Daher können hochqualitative Bilder ohne einem Punktversatz in der Hauptabtastrichtung immer erlangt werden.
Darüber hinaus wird die Position, an der jeder Lichtstrahl quert, durch den Lichtstrahldetektor erfaßt, der an der Verlängerung der Oberfläche der fotosensitiven Trommel angeordnet ist. Auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Erfassung wird das Wegsteuermaß zum Einstellen der Wegposition dieses Lichtstrahls auf der Oberfläche der fotosensitiven Trommel in der Unterabtastrichtung berechnet. Durch Steuern des Winkels des Galvanospiegels zum Ändern der Wegposition jedes Lichtstrahls auf der Trommeloberfläche gemäß dem errechneten Wegsteuermaß wird die Wegposition jedes Lichtstrahls in der Unterabtastrichtung gesteuert. Dadurch kann die Positionsbeziehung unter den Lichtstrahlen auf der Trommeloberfläche immer in idealer Weise sowohl in der Hauptabtastrichtung als auch in der Nebenabtastrichtung gesteuert werden.
Daher können hochqualitative Bilder ohne einem Punktversatz in der Hauptabtastrichtung und ohne einem Teilungsversatz in der Nebenabtastrichtung immer erlangt werden.
Durch das Vorsehen von Mitteln zum Korrigieren des Fehlers zwischen der Wegposition jedes Lichtstrahls, die durch den Lichtstrahldetektor erfaßt wird, und seiner idealen Wegposition, kann die Lichtstrahlwegpositionserfassung mit höherer Genauigkeit gesteuert werden.
Da ferner ein Mittel vorgesehen ist, das die Neigung des Lichtstrahlweges relativ zu dem Lichtstrahldetektor erfaßt, kann die Neigung leicht eingestellt werden.
Obwohl die Erfindung mit einer Anwendung auf eine digitale Kopiermaschine beschrieben wurde, kann die Erfindung gleichartig auf eine Bildausbildungsvorrichtung angewendet werden, die sich von der digitalen Kopiermaschine unterscheidet.

Claims

1. Lichtstrahlabtastvorrichtung, gekennzeichnet durch:

eine Mehrzahl von Lichtstrahlerzeugungsmitteln (31a bis 31d) zum Erzeugen von Lichtstrahlen als Reaktion auf ein Strahlemissionssignal;

ein Abtastmittel (95) zum Reflektieren der Lichtstrahlen, die durch die Lichtstrahlerzeugungsmittel (31a bis 31d) emittiert werden, auf eine abzutastende Oberfläche (15) zum Abtasten der abgetasteten Oberfläche mit den Lichtstrahlen;

eine Mehrzahl von Lichtstrahldetektionsmitteln (38, 53 bis 56), die auf einer Verlängerung der abgetasteten Oberfläche (15) plaziert sind, zum Detektieren von Zeiten, an denen die Lichtstrahlen durch das Abtastmittel (95) über die Lichtstrahldetektionsmittel bewegt werden, zum Erzeugen von Zeitsteuerungssignalen;

ein Zuordnungsmittel (51, ST18), das auf die Zeitsteuerungssignale, die durch die Lichtstrahldetektionsmittel (38) erzeugt werden, reagiert, zum Bestimmen der Reihenfolge, in der die Lichtstrahlen sich über die Lichtstrahldetektionsmittel (38) bewegen und zum Zuordnen von jedem aus der Mehrzahl der Lichtstrahlerzeugungsmittel (31a bis 31d) zu einem entsprechenden (S3-S6) aus der Mehrzahl der Lichtstrahldetektionsmittel (38) auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung;

einem Synchronisationsmittel (55), das auf die Zeitsteuerungssignale, die durch die Lichtstrahldetektionsmittel (38) erzeugt werden, reagiert, zum Erzeugen von Synchronisationstakten, von denen jeder einem entsprechenden der Lichtstrahlerzeugungsmittel (31a bis 31d), das dem Lichtstrahldetektionsmittel (38) zugeordnet ist, entspricht; und

ein Signalliefermittel (51, 32) zum Liefern des Strahlemissionssignals an das jeweillige der Strahlerzeugungsmittel (31a bis 31d) als Reaktion auf einen entsprechenden der Synchronisationstakte, die durch das Synchronisationsmittel (55) erzeugt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der Lichtstrahldetektionsmittel in Intervallen eines Abstandes beabstandet sind, der ein ganzzahliges Vielfaches der Größe eines Pixels ist, das durch den jeweiligen Lichtstrahl auf der abgetasteten Oberfläche ausgebildet wird (Fig. 25).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuordnungsmittel (51) jedes der Lichtstrahlerzeugungsmittel (31a bis 31d) zu einem entsprechenden der Lichtstrahldetektionsmittel (38) in der Reihenfolge, in der die Lichtstrahlen sich über eines der Lichtstrahldetektionsmittel (38) bewegen, zuordnet (ST38).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlerzeugungsmittel (31a bis 31d) in der Anzahl gleich den Lichtstrahldetektionsmitteln (38) sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuordnungsmittel (51) ein Mittel (ST22) zum Bestimmen der Reihenfolge, in der sich die Lichtstrahlen über die Lichtstrahldetektionsmittel (38) bewegen, durch Abschalten mindestens eines der Strahlerzeugungsmittel (31a bis 31d) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalliefermittel (51) ein Mittel, das auf das jeweilige der Zeitsteuerungssignale zum Unterbrechen der Strahlerzeugung durch ein entsprechendes der Lichtstrahlerzeugungsmittel (31a bis 31d) reagiert, und ein Mittel (60) zum Liefern von Bilddaten an das jeweilige der Strahlerzeugungsmittel (31a bis 31d), nachdem ein entsprechender der Synchronisationstakte bis zu einer Zahl gezählt worden ist, die für dieses Lichtstrahlerzeugungsmittel eingestellt ist, aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrere Auflösungen aufweist, und dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der Lichtstrahldetektionsmittel (38) in Intervallen eines Abstandes beabstandet sind, der ein ganzzahliges Vielfaches des kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Größen der Pixel ist, die durch einen Lichtstrahl auf der abgetasteten Oberfläche ausgebildet werden, die den Auflösungen entsprechen (Fig. 28).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahldetektionsmittel (38) ein Detektionsmittel (S8a, S8b) zum Detektieren der Position des Pfades eines Lichtstrahles in der Unterabtastvorrichtung auf der abgetasteten Oberfläche aufweisen, und bei der das Abtastmittel (95) ein Ablenkmittel (33a bis 33d) für den Lichtstrahl und ein Mittel, das auf das Ergebnis der Detektion durch das Detektionsmittel reagiert, zum Antreiben des Ablenkmittels zum korrekten Einstellen der Position des Pfades des Lichtstrahls in der Unterabtastrichtung auf der abgetasteten Oberfläche aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionsmittel ein Paar von Lichtsensoren (S8a, S8b), einen Differenzverstärker (61) zum Verstärken der Differenz zwischen den Ausgaben der Lichtsensoren, und einen Integrierer (62) zum Integrieren einer Ausgabe des Differenzverstärkers, aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Deteltionsmittel ein Mittel zum Einstellen der Ausgabe des Integrierers (62) auf Null, wenn die Position des Pfades des Lichtstrahls als in der Unterabtastrichtung korrekt ist, aufweist.