DE69832344T2

DE69832344T2 - Lichtstrahlabtast- und Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE69832344T2
Application number: DE69832344T
Authority: DE
Inventors: Koji Minato-ku Tanimoto; Kenichi Minato-ku Komiya; Naoaki Minato-ku Ide; Jun Minato-ku Sakakibara
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1998-09-06
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2018-09-07
Also published as: US20010043261A1; CN1212385A; EP0902586B1; US6411321B2; EP0902586A2; DE69832344D1; CN1123202C; EP0902586A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtstrahlabtastvorrichtung zum Abtasten und Belichten einer einzelnen fotoempfindlichen Trommel gleichzeitig mit Laserstrahlen, um ein elektrostatisches latentes Bild auf der Trommel zu bilden, und eine Bildbildungsvorrichtung, beispielsweise eine digitale Kopiermaschine oder ein Laserdrucker, die die Lichtstrahlabtastvorrichtung verwendet.
In den vergangenen Jahren sind digitale Kopiermaschinen entwickelt worden, die Bilder durch Laserstrahlabtasten und Belichten und eine elektronische Fotografieverarbeitung bilden.
Um die Bildbildungsgeschwindigkeit zu beschleunigen, sind ebenfalls digitale Mehrstrahlkopiermaschinen entwickelt worden. Bei diesem Typ von Kopiermaschine werden mehrere Laserstrahlen erzeugt und dazu veranlasst, gleichzeitig in Einheiten von mehr als einer Zeile abzutasten.
Die digitale Mehrstrahlkopiermaschine enthält eine optische Strahlabtastvorrichtung. Die optische Strahlabtastvorrichtung enthält Halbleiterlaseroszillatoren zum Erzeugen von Laserstrahlen, einen multiplanaren drehenden Spiegel, beispielsweise einen Polygonspiegel, zum Reflektieren der Laserstrahlen von den Laseroszillatoren in Richtung fotoempfindliche Trommel, und zum Veranlassen jedes Laserstrahls die Trommel abzutasten, und eine optische Einheit, die hauptsächlich aus einer Kollimatorlinse und einer f-θ Linse gebildet ist.
Mit dem Aufbau der herkömmlichen optischen Systemeinheit ist es jedoch sehr schwierig, die Positionsbeziehung zwischen den Lichtstrahlen auf der fotoempfindlichen Trommel (einer Oberfläche, die abzutasten ist) ideal einzustellen. Um dies zu realisieren, ist eine sehr hohe Genauigkeit der Komponententeile und der Montage erforderlich, was einen Anstieg der Herstellungskosten der Vorrichtung zur Folge hat.
Selbst wenn die Vorrichtung in der idealen Positionsbeziehung aufgebaut worden ist, zerstören Umgebungsänderungen, enthaltend Temperaturänderungen und Feuchtigkeitsänderungen, leichte Formänderungen der Linsen mit der Zeit, oder leichte Änderungen der Positionsbeziehung zwischen den Komponententeilen die Positionsbeziehung zwischen den Lichtstrahlen, wodurch es unmöglich wird, ein qualitativ hochwertiges Bild zu bilden. Folglich, um das idea le optische System zu realisieren, sind ein Aufbau und Komponententeile notwendig, die gegenüber derartigen Änderungen unempfindlich sind.
Die Bedingungen zur Gewinnung eines qualitativ hochwertigen Bildes unter Verwendung eines optischen Mehrstrahlsystems sind folgende:

(1) Die optische Leistung jedes Strahls auf der fotoempfindlichen Trommel muss gleich sein.
(2) Die Lichtstrahlen müssen eine spezifische Positionsbeziehung haben (die Verlaufspositionen der Lichtstrahlen müssen eine spezifische Positionsbeziehung in der Nebenabtastrichtung aufweisen).
(3) Die Belichtungszeitgebung zum Bilden eines Bildes in der Hauptabtastrichtung muss gemäß der Positionsbeziehung zwischen den Lichtstrahlen gesteuert werden.

Von diesen Bedingungen ist es am Wichtigsten die Bedingung (1) zu erfüllen. Der Grund liegt darin, dass, wenn die optische Energie auf der fotoempfindlichen Trommel nicht gleich ist, die Positionen nicht in einem wahren Sinne korrekt eingestellt werden, selbst wenn die Bedingung (2) und die Bedingung (3) korrekt erfüllt sind. Die Genauigkeit der Steuerung bei der Bedingung (2) und der Bedingung (3) hängt nämlich von der Energie jedes Lichtstrahls ab.
Folglich muss jeder Lichtstrahl, der die fotoempfindliche Trommel abtastet, also jeder Lichtstrahl, der von jedem der Laseroszillatoren ausgesendet wird, die gleiche Energie haben, nachdem er durch ein optisches Mittel mit einem anderen kombiniert worden ist, beispielsweise durch einen Halbspiegel.
Die EP-A-0710005 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Lichtstrahlabtastvorrichtung, die in der Lage ist, die Energie eines Lichtstrahls an einer Oberfläche, die abzutasten ist, auf einen gewünschten Wert zu steuern, den Verlauf der Position des Lichtstrahls auf der Oberfläche und die Belichtungszeitgebung geeignet für eine hohe Genauigkeit konstant zu steuern, und folglich immer eine hohe Bildqualität sicherzustellen, und einer Bildbildungsvorrichtung, die die optische Strahlabtastvorrichtung verwendet.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Lichtstrahlabtastvorrichtung, die in der Lage ist, die Energie jedes Lichtstrahls an einer Oberfläche, die abzutasten ist, auf einen gewünschten Wert zu steuern, indem mehr als ein Lichtstrahl verwendet wird, um die Verlaufsposition jedes Lichtstrahls auf eine ideale Position und die Belichtungszeitgebung jedes Lichtstrahls mit hoher Genauigkeit konstant zu steuern, selbst wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Lichtstrahl auf der Oberfläche dazu veranlasst wird, mehr als einer Auflösung zu entsprechen, und folglich immer eine hohe Bildqualität sicherzustellen, und einer Bildbildungsvorrichtung, die die Lichtstrahlabtastvorrichtung verwendet.
Um die oben genannten Aufgaben zu erreichen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Lichtstrahlabtastvorrichtung geschaffen, enthaltend: mehrere Lichtstrahlerzeugungsmittel zum Erzeugen eines Lichtstrahls; mehrere optische Mittel, die zu jedem der mehreren Lichtstrahlerzeugungsmittel jeweils vorgesehen sind, zum Kombinieren der mehreren Lichtstrahlen; ein einzelnes Abtastmittel zum Reflektieren der Lichtstrahlen, die durch das Kombinierungsmittel kombiniert worden sind, auf eine Oberfläche, die abzutasten ist, und zum Veranlassen der Lichtstrahlen die Oberfläche in einer Hauptabtastrichtung abzutasten; ein Lichtstrahlleistungserfassungsmittel zum Verwenden eines ersten lichtempfangenden Elements, um die Leistung jedes der Lichtstrahlen zu erfassen, die durch das Abtastmittel veranlasst worden sind, die Oberfläche abzutasten; und ein Lichtstrahlleistungssteuerungsmittel zum Steuern jedes der mehreren Lichtstrahlerzeugungsmittel basierend auf dem Ergebnis der Erfassung an dem Lichtstrahlleistungserfassungsmittel, so dass die Differenz zwischen der Leistung eines der Lichtstrahlen, der die Oberfläche abtastet, und der Leistung jedes der verbleibenden drei kleiner oder gleich einem spezifischen Wert sein kann.
Mit der Abtastvorrichtung, die Lichtstrahlen verwendet, um die fotoempfindliche Trommel abzutasten, wird die Leistung jedes Lichtstrahls auf der Oberfläche, die abzutasten ist, oder der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel auf einen gewünschten Wert gesteuert.
Ein Synchronisierungstakt wird erzeugt nach einer Verzögerung, wenn jeder Lichtstrahl über einen Lichtstrahldetektor verläuft. Der Abstand zwischen jedem Lichtempfangselement wird auf ein integrales Vielfaches der Länge eines Punkts eingestellt, der durch einen Lichtstrahl auf der fotoempfindlichen Trommel in der Hauptabtastrichtung gebildet wird. In Synchronisation mit den Synchronisationstakten werden Pixeltakte und Bilddaten für Laseroszillatoren angewendet, um ein Bild auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel zu erzeugen. Der Synchronisationstakterzeugungsbetrieb wird durchgeführt, nachdem die Lichtstrahlen gesteuert worden sind, um im Wesentlichen die gleiche Leistung zu haben.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtstrahlabtastvorrichtung geschaffen, enthaltend: mehrere Lichtstrahlerzeugungsmittel, um jeweils Lichtstrahlen zu erzeugen; ein Abtastmittel zum Reflektieren der Lichtstrahlen, die an den mehreren Lichtstrahlerzeugungsmitteln erzeugt worden sind, auf eine Oberfläche, die abzutasten ist, und zum Veranlassen der Lichtstrahlen die Oberfläche in der Hauptabtastrichtung abzutasten; ein erstes Lichtstrahlpositionserfassungsmittel zum Verwenden von lichtempfangenden Elementen, die linear in Abständen angeordnet sind, die einer ersten Auflösung in der Nebenabtastrichtung entsprechen, senkrecht zu der Hauptabtastrichtung, um die Lichtstrahlen zu erfassen, die von dem Abtastmittel veranlasst worden sind, die Oberfläche abzutasten; ein zweites Lichtstrahlpositionserfassungsmittel zum Verwenden von lichtempfangenden Elementen, die linear mit Abständen angeordnet sind, die einer zweiten Auflösung entsprechen, die von der ersten Auflösung in der Nebenabtastrichtung verschieden ist, um die Lichtstrahlen zu erfassen, die durch das Abtastmittel veranlasst worden sind, die Oberfläche abzutasten; und ein Lichtstrahlverlaufspositionssteuermittel zum Steuern der Lichtstrahlen, die von dem Abtastmittel zum Abtasten veranlasst worden sind, basierend auf den Ergebnissen des Erfassens an dem ersten und zweiten Lichtstrahlpositionserfassungsmittel, so dass jede der Verlaufspositionen der Lichtstrahlen auf der Oberfläche eine geeignete Position werden kann gemäß der ersten oder zweiten Auflösung.
Mit der Abtastvorrichtung, die Lichtstrahlen verwendet, um die abzutastende Oberfläche abzutasten, werden die Lichtstrahlen auf der abzutastenden Oberfläche konstant mit hoher Genauigkeit gesteuert, selbst wenn mehr als eine Auflösung verwendet wird, um so zwischen ihnen eine ideale Positionsbeziehung zu haben.
Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale, so dass die Erfindung auch eine Unterkombination dieser beschriebenen Merkmale sein kann.
Die Erfindung kann durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden. Es zeigen:
1 einen schematischen Aufbau einer digitalen Kopiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 den Aufbau der optischen Systemeinheit und den Ort der fotoempfindlichen Trommel;
3 einen schematischen Aufbau der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung;
4 schematisch den Aufbau des wichtigen Teils der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung gemäß 3;
5 ein Blockdiagramm des Steuersystems zum hauptsächlichen Steuern des optischen Systems;
6 ein Diagramm zum Erklären der Abhängigkeit der Genauigkeit der Bildbildung in der Hauptabtastrichtung von der Leistung eines Lichtstrahls;
7 ein Blockdiagramm zum Erklären der Verlaufspositionssteuerung eines Lichtstrahls durch Verwendung der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung gemäß 3;
8 ein Schaltungsdiagramm eines konkreten Beispiels einer Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung;
9 ein Diagramm zum Erklären von Abweichungen der Leistung jedes Lichtstrahls in der Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung;
10 ein Flussdiagramm zum Erklären eines ersten Beispiels der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine;
11 ein Flussdiagramm zum Erklären eines ersten Beispiels der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine;
12 ein Flussdiagramm zum Erklären eines zweiten Beispiels der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine;
13 ein Flussdiagramm zum Erklären eines zweiten Beispiels der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine;
14 bildhaft den Aufbau der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung entsprechend zwei Typen von Auflösung;
15 schematisch den Aufbau des wichtigen Teils der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung gemäß 23;
16A und 16B Diagramme zum Erklären der Neigung der Richtung der Lichtstrahlabtastung zu der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung;
17 ein Blockdiagramm zum Erklären der Verlaufspositionssteuerung eines Lichtstrahls durch Verwendung der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung gemäß 14; und
18 ein Flussdiagramm zum kurzen Erklären des Betriebs des Drackerabschnitts, wenn die Energieversorgung eingeschaltet worden ist, in der Lichtstrahlerfassungsvorrichtung gemäß 14.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt.
1 zeigt den Aufbau einer digitalen Kopiervorrichtung, die eine Bildbildungsvorrichtung ist, für die eine Lichtstrahlabtastvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die digitale Kopiermaschine enthält eine Scannereinheit 1, die als ein Bildlesemittel dient, und eine Druckereinheit 2, die als Bildbildungsmittel dient. Die Scannereinheit 1 enthält einen ersten Wagen und einen zweiten Wagen; die in Richtung des Pfeils bewegbar sind, eine Bildbildungslinse 5 und ein fotoelektrisches Wandlungselement 6.
In 1 ist ein Dokument O auf einem Dokumententisch 7 aus transparentem Glas platziert, mit der bedruckten Seite nach unten. Die Platzierungsreferenz des Dokuments ist an dem rechten Ende in der Mitte der Querseite des Dokumententisches 7. Eine Dokumentenhalteabdeckung 8, die geöffnet und geschlossen werden kann, drückt das Dokument O gegen den Dokumententisch 7.
Eine Lichtquelle 9 beleuchtet das Dokument 9. Das von dem Dokument reflektierte Licht verläuft durch Spiegel 10, 11, 12 und eine Bildbildungslinse 5 und wird auf der lichtempfangenden Oberfläche eines fotoelektrischen Wandlungselements gesammelt. Der erste Schlitten 3, auf dem die Lichtquelle 9 und der Spiegel 10 montiert sind, und der zweite Schlitten 4, auf dem die Spiegel 11, 12 montiert sind, bewegen sich mit einer relativen Geschwindigkeit im Verhältnis von 2:1. Ein Schlittenantriebsmotor (nicht gezeigt) bewegt den ersten Schlitten 3 und den zweiten Schlitten 4 von rechts nach links in Synchronisation mit einem Lesezeitgebungssignal.
In dieser Weise wird das Bild des Dokuments O auf dem Dokumententisch 7 Zeile für Zeile durch die Scannereinheit 1 gelesen. Die Ausgabe der Scannereinheit 1 wird durch eine Bildverarbeitungseinheit (nicht gezeigt) in ein 8-Bit digitales Signal gewandelt, welches die Bildgradation angibt.
Die Druckereinheit 2 enthält eine optische Systemeinheit 13 und eine Bildbildungseinheit 14 unter Verwendung eines elektronischen Fotografiesystems, das in der Lage ist, ein Bild auf einem Blatt Papier P zu bilden, welches als ein Medium dient, auf welchem ein Bild zu bilden ist. Speziell wird das Bildsignal, das von dem Dokument O durch die Scannereinheit 1 gelesen worden ist, an der Bildverarbeitungseinheit verarbeitet (nicht gezeigt) und dann in Laserstrahlen (im Folgenden als Lichtstrahlen bezeichnet) durch Halbleiterlaseroszillatoren gewandelt. Das optische System des Ausführungsbeispiels verwendet ein optisches Mehrstahlsystem, welches mehr als einen Halbleiterlaseroszillator verwendet.
Der Aufbau der optischen Systemeinheit 13 wird später im Einzelnen erklärt. Die Halbleiteroszillatoren, die in der Einheit vorgesehen sind, geben Licht gemäß dem Lasermodulationssignal, das von der Bildverarbeitungseinheit (nicht gezeigt) ausgegeben wird, aus. Die Lichtstrahlen von den Halbleiterlaseroszillatoren werden durch einen Polygonspiegel reflektiert und an die Umgebung der Einheit in Form von Abtastlicht ausgegeben.
Die Lichtstrahlen von der optischen Systemeinheit 13 bilden einen Spot mit der notwendigen Auflösung am Punkt X, die Belichtungsposition auf einer fotoempfindlichen Trommel 15, die als ein Bildrückhalteelement dient. Sie tasten die fotoempfindliche Trommel 15 in der Hauptabtastrichtung ab (im Folgenden als Richtung der Abtastung bezeichnet). Dies bildet ein elektrostatisches latentes Bild entsprechend dem Bildsignal auf der fotoempfindlichen Trommel 15.
Um die fotoempfindliche Trommel 15 herum sind ein Elektrifizierungslader 16 zum Elektrifizieren der Oberfläche der Trommel, eine Entwicklungseinheit 17, ein Transferlader 18, ein Abschällader 19 und ein Reiniger 20 bereitgestellt. Die fotoempfindliche Trommel 15 wird durch einen Antriebsmotor (nicht gezeigt) mit einer bestimmten Drehzahl rotiert. Sie wird durch den Elektrifizierungslader 16, der zu der Oberfläche der Trommel weist, elektrifiziert. Mehr als ein Lichtstrahl (oder abtastender Lichtstrahl) bildet einen Spot am Punkt X, die Belichtungsposition auf der elektrifizierten fotoempfindlichen Trommel 15.
Das elektrostatische latente Bild, das auf der fotoempfindlichen Trommel 15 gebildet ist, wird mit Toner (oder Entwickler) von der Entwicklungseinheit 17 entwickelt. Das Tonerbild, das auf der fotoempfindlichen Trommel 15 gebildet worden ist, wird auf das Blatt P übertragen, das mit einer geeigneten Zeitgebung durch das Papierzuführungssystem zugeführt wird.
In dem Papierzuführungssystem werden Blätter von Papier P in einer Papierzuführungskassette 21 nacheinander herausgenommen durch eine Versorgungsrolle 22 und eine Separationsrolle 23. Das Blatt P wird an eine Resistrolle 24 gesendet, die das Blatt mit einer bestimmten Zeitgebung an die Übertragungsposition befördert. Auf der Stromabwärtsseite des Transferladers 18 sind ein Blatttransportmechanismus 25, eine Fixierungseinheit 26 und Lieferrollen 27 zur Ausgabe des Blatts P, auf welchem ein Bild gebildet worden ist, bereitgestellt. Mit dieser Anordnung fixiert die Fixierungseinheit 26 das Tonerbild auf dem Blatt, auf das das Tonerbild übertragen worden ist. Anschließend wird das Blatt über die Lieferrollen 27 in eine Ablage 28 für ausgelieferte Blätter ausgegeben.
Nachdem das Bild von der fotoempfindlichen Trommel 15 auf das Blatt P übertragen worden ist, wird der verbleibende Toner auf der Oberfläche der Trommel durch den Reiniger 20 entfernt, der die Trommel in den Anfangszustand zurückbringt. In diesem Zustand wartet die Trommel, um das nächste Bild zu bilden.
Die Wiederholung der oben genannten Prozesse bewirkt den kontinuierlichen Betrieb des Bildens von Bildern.
Wie oben beschrieben, wird das Dokument O auf dem Dokumententisch 7 an der Scannereinheit 1 gelesen. Die gelesenen Daten werden einer Reihe von Prozessen unterworfen und dann auf das Blatt P in der Form eines Tonerbildes aufgezeichnet.
Eine Erklärung der optischen Systemeinheit 13 wird gegeben.
2 zeigt den Aufbau der optischen Systemeinheit 13 und den Ort der fotoempfindlichen Trommel 15. Die optische Systemeinheit 13 enthält beispielsweise Halbleiterlaseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d, die als vier Lichtstrahlerzeugungsmittel dienen. Die Halbleiterlaseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d scannen die fotoempfindliche Trommel 15 gleichzeitig, wodurch ein Bild mit hoher Geschwindigkeit gebildet werden kann, ohne die Anzahl der Umdrehungen des Polygonspiegels zu erhöhen.
Speziell wird der Laseroszillator 31a durch einen Lasertreiber 32a angetrieben. Der Lichtstrahl, der ausgegeben wird, verläuft durch eine Kollimatorlinse (nicht gezeigt) und trifft auf einen Galvanospiegel 33a, der als ein Änderungsmittel für den optischen Weg dient. Der Lichtstrahl, der von dem Galvanospiegel 33a reflektiert wird, verläuft durch einen Halbspiegel 34a und einen Halbspiegel 34b und trifft auf einen Polygonspiegel 35, der als ein multiplanarer Rotationsspiegel dient.
Der Polygonspiegel 35 wird mit konstanter Geschwindigkeit durch einen Polygonmotor 36 gedreht, der durch einen Polygonmotortreiber 37 angetrieben wird. Dies veranlasst das von dem Polygonspiegel 35 reflektierte Licht 35 zum Abtasten in einer konstanten Richtung mit einer Winkelgeschwindigkeit, die durch die Anzahl der Umdrehungen des Polygonspiegels 36 bestimmt wird. Der Lichtstrahl, der zu und von dem Polygonspiegel 35 wandert, verläuft durch eine f-θ Linse (nicht gezeigt). Die f-θ Charakteristik der Linse erlaubt es dem Lichtstrahl, die lichtempfangende Oberfläche einer Lichtstrahlerfassungseinheit 38 und die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 15 mit einer konstanten Geschwindigkeit abzutasten. Die Lichterfassungseinheit 38 dient als ein Lichtstrahlpositionserfassungsmittel, Lichtstrahlverlaufszeitgebungserfassungsmittel und Lichtstrahlleistungserfassungsmittel.
Der Laseroszillator 31b wird durch einen Lasertreiber 32b angetrieben. Der Lichtstrahl, der ausgegeben wird, verläuft durch eine Kollimatorlinse (nicht gezeigt) und wird von einem Galvanospiegel 33b reflektiert und dann durch den Halbspiegel 34a reflektiert. Das reflektierte Licht von dem Halbspiegel 34a verläuft durch den Halbspiegel 34b und trifft auf den Polygonspiegel 35. Der optische Weg, durch den der Strahl nach dem Polygonspiegel 35 verläuft, ist der gleiche, wie für den Laseroszillator 31a. Der Lichtstrahl verläuft durch die f-θ Linse (nicht gezeigt) und tastet die lichtempfangende Oberfläche der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 und die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 15 mit konstanter Geschwindigkeit ab.
Der Laseroszillator 31c wird durch einen Lasertreiber 32c angetrieben. Der Lichtstrahl, der ausgegeben wird, verläuft durch eine Kollimatorlinse (nicht gezeigt) und wird durch einen Galvanospiegel 33c reflektiert. Das reflektierte Licht verläuft durch einen Halbspiegel 34c, wird durch den Halbspiegel 34b reflektiert und trifft auf den Polygonspiegel 35. Der optische Weg, durch welchen der Strahl nach dem Polygonspiegel 35 verläuft, ist der gleiche, wie für den Laseroszillator 31a oder 31b. Der Lichtstrahl verläuft durch die f-θ Linse (nicht gezeigt) und tastet die lichtempfangende Oberfläche der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 und die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 15 mit konstanter Geschwindigkeit ab.
Der Laseroszillator 31d wird durch einen Lasertreiber 32d angetrieben. Der Lichtstrahl, der ausgegeben wird, verläuft durch eine Kollimatorlinse (nicht gezeigt) und wird durch einen Galvanospiegel 33d reflektiert. Das reflektierte Licht wird weiter durch den Halbspiegel 34c reflektiert und dann durch den Halbspiegel 34b und trifft auf den Polygonspiegel 35. Der optische Weg, durch welchen der Strahl nach dem Polygonspiegel 35 verläuft, ist der gleiche, wie für den Laseroszillator 31a, 31b oder 31c. Der Lichtstrahl verläuft durch die f-θ Linse (nicht gezeigt) und tastet die lichtempfangende Oberfläche der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 und die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 15 mit konstanter Geschwindigkeit ab.
Jeder der Lasertreiber 32a bis 32d enthält eine automatische Leistungssteuerungs(APC)-Schaltung. Diese veranlassen die Laseroszillatoren 31a bis 31d jeweils zur Aussendung von Licht konstant bei dem Lichtaussendungsenergiepegel, der durch eine Hauptsteuereinheit (CPU) 51 eingestellt worden ist, wie später beschrieben wird.
Die Lichtstrahlen von den separaten Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d werden an den Halbspiegeln 34a, 34b, 34c kombiniert, um vier Lichtstrahlen zu bilden, die zu dem Polygonspiegel 35 verlaufen.
Dadurch können die vier Lichtstrahlen die fotoempfindliche Trommel 15 gleichzeitig abtasten. Als Ergebnis, wenn die Umdrehungszahl des Polygonspiegels 35 gleich ist, ermöglicht die Verwendung der vier Lichtstrahlen das Aufzeichnen eines Bildes mit einer Geschwindigkeit viermal größer als erreicht werden kann, wenn ein einzelner Lichtstrahl gemäß dem Stand der Technik verwendet wird.
Die Galvanospiegel 33a, 33b, 33c, 33d dienen zum Einstellen (oder Steuern) der Positionsbeziehung zwischen den Lichtstrahlen in der Nebenabtastrichtung (oder in der Richtung senkrecht zu der Hauptabtastrichtung). Galvanospiegelantriebsschaltungen 39a, 39b, 39c, 39d sind mit den Galvanospiegeln 33a, 33b, 33c, 33d jeweils verbunden.
Die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 dient zum Erfassen der Verlaufsposition, der Verlaufszeitgebung und der Leistung jedes der vier Lichtstrahlen. Sie ist nahe einem Ende der fotoempfindlichen Trommel 15 in einer derartigen Weise bereitgestellt, dass die lichtempfangende Oberfläche der Einheit 38 eine Verlängerung der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 15 darstellt. Die Steuerung der Galvanospiegel 33a, 33b, 33c, 33d entsprechend den jeweiligen Lichtstrahlen (oder eine Bildbildungspositionssteuerung in der Nebenabtastrichtung), eine Steuerung der Lichtaussendeleistung (oder Intensität) der Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d und eine Steuerung der Lichtaussendezeitgebung (oder Bildbildungspositionssteuerung in der Hauptabtastrichtung) werden basierend auf dem Erfassungssignal von der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 durchgeführt. Eine Lichtstrahlerfassungsverarbeitungsschaltung 40 ist mit der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 verbunden, um die Signale zur Durchführung der oben genannten Steuerungen zu erzeugen.
Eine Erklärung der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 wird gegeben.
3 verdeutlicht bildhaft den Aufbau der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 bezüglich der Richtung, in welcher die Lichtstrahlen abtasten. Die vier Lichtstrahlen a bis d von den vier Halblei terlaseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d tasten die Oberfläche, die abzutasten ist, ab, wenn sich der Polygonspiegel 35 dreht, indem sie über die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 von links nach rechts verlaufen.
Die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 enthält zwei längliche Sensormuster S1, S2, die als ein erster Lichterfassungsabschnitt dienen, sieben Sensormuster SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, die sandwichartig zwischen den zwei Sensormustern S1, S2 liegen und als ein zweiter und ein dritter Lichterfassungsabschnitt dienen, ein Sensormuster SH, welches neben dem Sensormuster S1 bereitgestellt ist (oder unmittelbar rechts von dem Sensormuster S1) und als ein vierter Lichterfassungsabschnitt dient, und ein Haltesubstrat 38a zum integrierten Halten der Sensormuster S1, S2, SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH. Die Sensormuster S1, S2, SA bis SG, SH sind beispielsweise durch Fotodioden gebildet.
Das Sensormuster S1 ist ein Muster, welches den Verlauf eines Lichtstrahls erfasst und ein Zurücksetzsignal (oder ein Integrationsstartsignal) für einen später erklärten Integrator erzeugt. Das Sensormuster S2 ist ein Muster, welches den Verlauf eines Lichtstrahls erfasst und ein Umwandlungsstartsignal für einen später erklärten A/D-Wandler erzeugt. Jedes der Sensormuster SA bis SG ist ein Muster, welches den Verlauf eines Lichtstrahls erfasst. Das Sensormuster SH ist ein Muster zum Erfassen der Leistung eines Lichtstrahls.
Wie in 3 gezeigt, sind die Sensormuster S1, S2 in der Nebenabtastrichtung länglich gebildet, so dass die Lichtstrahlen a bis d, die von dem Polygonspiegel 35 abgelenkt werden, immer diese queren, unabhängig von den Positionen der Galvanospiegel 33a bis 33d. In dem Ausführungsbeispiel sind die Breite W1 des Musters S1 und die Breite W3 des Musters in der Hauptabtastrichtung beispielsweise 200 μm, wohingegen die Länge L1 von diesen in der Nebenabtastrichtung 2000 μm beträgt.
Die Sensormuster SA bis SG sind derart angeordnet, dass sie aufeinander in der Nebenabtastrichtung gestapelt sind zwischen den Sensormustern S1 und S2, wie in 3 gezeigt. Die Länge, entlang welcher sie angeordnet sind, ist L1, die gleiche Länge, wie die der Sensormuster S1, S2. Die Breite W2 von jedem der Sensormuster SA bis SG beträgt beispielsweise 600 μm.
Wie man in der Figur sieht, hat das Sensormuster SH eine Länge von L1, die gleiche Länge, wie die der Sensormuster S1, S2 und ist ausreichend groß. Wenn ein Lichtstrahl die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 kreuzt, kreuzt er immer das Sensormuster SH.
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Form der Sensormuster SA bis SG in der Lichtstrahlerfassungseinheit 38.
Jedes der Sensormuster SB bis SF hat die Form eines Rechtecks von beispielsweise 32,3 μm × 600 μm. Ein sehr kleiner Spalt G von ungefähr 10 μm ist zwischen diesen in der Nebenabtastrichtung gebildet. Entsprechend ist der Abstand zwischen den Spalten 42,3 μm. Der Spalt zwischen den Sensormustern SA und SB und der zwischen den Sensormustern SF und SG ist ebenfalls auf ungefähr 10 μm gesetzt. Die Breite der Sensormuster SA, SG ist größer als die der Sensormuster SB bis SF.
Einzelheiten der Steuerung unter Verwendung der Ausgabe der Lichtstrahlerfassungseinheit 38, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, werden später erklärt. Die Spalte, die mit einem Abstand von 42,3 μm gebildet ist, dienen als ein Ziel, um die Verlaufsposition jedes der Lichtstrahlen a, b, c und d zu steuern, so dass sie in bestimmten Abständen beabstandet sind (42,3 μm in diesem Ausführungsbeispiel). Speziell dient der Spalt G (B–C), der durch die Sensormuster SB und SC gebildet wird, als das Ziel für die Verlaufsposition des Lichtstrahls a; der Spalt G (C–D), der durch die Sensormuster SC und SB gebildet ist, dient als das Ziel für die Verlaufsposition des Lichtstrahls b; der Spalt G (D–E), der durch die Sensormuster SD und SE gebildet wird, dient als das Ziel für die Verlaufsposition des Lichtstrahls c; und der Spalt G (B–C), der durch die Sensormuster SE und SF gebildet wird, dient als das Ziel für die Verlaufsposition des Lichtstrahls d.
Eine Erklärung des Steuerungssystems wird gegeben.
5 zeigt das Steuerungssystem zur hauptsächlichen Steuerung des optischen Mehrstrahlsystems. Das Bezugszeichen 51 kennzeichnet eine Hauptsteuereinheit 51, die beispielsweise aus einer CPU gebildet ist und die gesamte Steuerung überwacht. Mit der Hauptsteuereinheit 51 sind ein Speicher 52, ein Steuerungsfeld 53, eine externe Schnittstelle (I/F) 54, die Lasertreiber 32a, 32b, 32c, 32d, der Polygonspiegelmotortreiber 37, die Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a, 39b, 39c, 39d, die Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 40, eine Synchronschaltung 55 und eine Bilddatenschnittstelle (I/F) 56 verbunden.
Die Bilddaten-I/F 56 ist mit der Synchronschaltung 55 verbunden. Die Bildverarbeitungseinheit 57 und der Seitenspeicher 58 sind mit der Bilddaten-I/F 56 verbunden. Die Scannereinheit 1 ist mit der Bildverarbeitungseinheit 57 verbunden. Eine externe Schnittstelle (I/F) 59 ist mit dem Seitenspeicher 58 verbunden.
Der Fluss der Bilddaten bei der Bildung eines Bildes wird kurz erklärt.
Wie vorher erklärt, wird in einem Kopierbetrieb das Bild des Dokuments O, welches auf den Dokumententisch 7 gelegt ist, durch die Scannereinheit 1 gelesen, und das Lesesignal an die Bildverarbeitungseinheit 57 gesendet. Die Bildverarbeitungseinheit 57 unterwirft das Bildsignal von der Scannereinheit 1 einer bekannten Shading-Korrektur, verschiedenen Filterprozessen, einer Graustufenverarbeitung und Gammakorrektur.
Die Bilddaten von der Bildverarbeitungseinheit 57 werden an die Bilddaten-I/F 56 gesendet. Die Bilddaten-I/F 56 verteilt die Bilddaten an die vier Lasertreiber 32a, 32b, 32c und 32d.
Die Synchronschaltung 55 erzeugt einen Takt, der mit der Zeitgebung synchronisiert ist, mit der jeder Lichtstrahl über die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 verläuft, und sendet die Bilddaten von der Bilddaten-I/F 56 an die Lasertreiber 32a, 32b, 32c und 32d als ein lasermoduliertes Signal in Synchronisation mit dem Takt.
Das Transferieren der Bilddaten in Synchronisation mit dem Abtasten jedes Lichtstrahls erlaubt das synchrone Bilden eines Bildes (an einer geeigneten Position) in der Hauptabtastrichtung.
Die Synchronschaltung 55 enthält einen Abtasttimer und eine Logikschaltung. Der Abtasttimer betreibt die APC-Schaltung, um die Leistung jedes Lichtstrahls zu steuern und zwingt die Laseroszillatoren 31a, 32b, 31c, 31d zum Ausgeben eines Lichts in Nichtbildbereiche. Die Lo gikschaltung veranlasst die Laseroszillatoren 31a, 32b, 31c, 31d für die entsprechenden Lichtstrahlen Licht unabhängig auszusenden, um die Lichtaussendezeitgebung jedes Lichtstrahls oder den Bildbildungsstartpunkt einzustellen.
Die Auswirkung von Änderungen der Leistung eines Lichtstrahls auf die Genauigkeit der Bildbildung in der Hauptabtastrichtung wird hier erklärt.
In dem Ausführungsbeispiel wird die Lichtaussendezeitgebung (oder der Bildbildungsstartpunkt) für jeden Laseroszillator, um ein Bild zu bilden, basierend auf der Zeitgebung gesteuert, mit welcher jeder Lichtstrahl über die Sensormuster S1 oder S2 verläuft. Speziell ist in 5 das Ausgangssignal der Sensormuster S1 oder S2 der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 wellenförmig an der Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 40. Das geformte Signal wird an die Synchronschaltung 55 als ein Synchronisierungssignal in der Hauptabtastrichtung geliefert. Basierend auf dem Synchronisierungssignal werden die Bilddaten an die jeweiligen Lasertreiber 32a bis 32d gesendet mit der Verlaufszeitgebung jedes Strahls, wo das korrekte Bild gebildet wird.
Wenn ein Bild gebildet wird unter Verwendung der Mehrstrahlkopiermaschine, muss die Lichtaussendezeitgebung für jeden Lichtstrahl mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, um die Bildbildungspositionen für die individuellen Lichtstrahlen in der Hauptabtastrichtung auszurichten. Die Steuerung der Lichtaussendezeitgebung ist im Einzelnen in der US Patentanmeldung mit der Nr. 08/867,655 ( US 5,995,246 ) offenbart, eingereicht von Komiya, et al., Seite 28, Zeile 14 bis Seite 66, Zeile 13 und 5 bis 28B. Eine Erklärung der Steuerung wird hier nicht gegeben.
6 zeigt ein Diagramm, das dabei hilft die Abhängigkeit der Genauigkeit der Bildbildung in der Hauptabtastrichtung von der Leistung eines Lichtstrahls zu erklären. 6 zeigt Sensormusterausgangssignale und Synchronsignale, die durch Wellenformformen der Ausgangssignale erzeugt werden, in einem Fall, bei dem die Leistung eines Lichtstrahls in drei Stufen variiert (A, B und C). Das Sensormusterausgangssignal (analoges Signal) A wird gewonnen, wenn die Leistung des Lichtstrahls gering ist, und hat den niedrigsten Peak von den drei Ausgangssignalen. Die Binarisierung (oder Wellenform-Formung) des Sensormusterausgangssignals A mit einem Schwellenwertpegel TH in der Figur erzeugt ein kleines Pulssignal (oder Synchronsignal für A).
Im Gegensatz dazu wird das Sensormusterausgangssignal C gewonnen, wenn die Leistung des Lichtstrahls hoch ist, und hat den größten Peak von den drei Ausgangssignalen. Die Binarisierung des Sensormusterausgangssignals C mit dem Schwellenwert TH in der Figur erzeugt das größte Pulssignal (oder Synchronsignal für C).
Das Sensormusterausgangssignal B und dessen Synchronsignal werden gewonnen, wenn die Leistung des Lichtstrahls zwischen denen der Sensormusterausgangssignale A und C liegt.
Wenn die Laserlichtaussendezeitgebung für die Bildbildung beispielsweise auf den Flanken (oder die steigende oder fallende) der drei Synchronsignale A, B und C basiert, verschieben sich die Bilder in der Hauptabtastrichtung auf den Zeilen, für welche die Lichtstrahlen in der Leistung abweichen. Dies liegt daran, dass die Phasen der Flanken der Synchronsignale voneinander abweichen, wie in 6 gezeigt.
Wie oben erklärt, um ein Bild ohne Verschiebung in der Hauptabtastrichtung mittels des optischen Mehrstrahlsystems zu bilden, müssen die individuellen Lichtstrahlen mit der gleichen Leistung die Sensormuster (oder die fotoempfindliche Trommel) abtasten zum Erzeugen von Synchronsignalen.
In 5 ist das Steuerfeld 53 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zum Starten eines Kopiervorgangs oder zum Einstellen der Anzahl an Blättern von Papier.
Die digitale Kopiermaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel kann nicht nur zum Kopieren verwendet werden, sondern auch zum Bilden eines Bildes aus Bilddaten, die extern über die externe I/F 59 geliefert werden, die mit dem Seitenspeicher 58 verbunden ist. Die Bilddaten, die von der externen I/F 59 geliefert werden, werden vorübergehend in dem Seitenspeicher 58 gespeichert und dann an die Synchronschaltung 55 über die Bilddaten-I/F 56 gesendet.
Wenn die digitale Kopiermaschine extern über ein Netzwerk gesteuert wird, dient die externe Kommunikations-I/F 54 als Steuerfeld 53.
Die Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a, 39b, 39c und 39d sind Schaltungen zum Antreiben der Galvanospiegel 33a, 33b, 33c und 33d gemäß den spezifizierten Werten von der Hauptsteuereinheit 51. Folglich kann die Hauptsteuereinheit 51 die Winkel der Galvanospiegel 33a, 33b und 33c und 33d frei über die Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a, 39b, 39c und 39d steuern.
Der Polygonmotortreiber 37 ist ein Antrieb zum Antreiben des Polygonmotors 36 zur Drehung des Polygonspiegels 35, der die vier Lichtstrahlen ablenkt. Die Hauptsteuereinheit 51 weist den Polygonmotortreiber 37 an, eine Drehzahländerung zu starten und zu stoppen. Das Ändern der Umdrehungszahl wird bewirkt, wenn dies erforderlich ist, wenn die Anzahl der Umdrehungen kleiner wird als eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen bei der Bestimmung der Verlaufsposition eines Lichtstrahls mit der Lichtstrahlerfassungseinheit 38.
Die Lasertreiber 32a, 32b, 32c, 32d senden nicht nur Laserlicht gemäß dem Lasermodulationssignal (Bildsignal) von der Bildverarbeitungseinheit aus, sondern zwingen auch die Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d Licht auszusenden gemäß dem erzwungenen Lichtaussendesignal von der Hauptsteuereinheit 51, unabhängig von den Bilddaten.
Die Hauptsteuereinheit 51 setzt die Leistung, die durch jeden der Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c, 31d in den entsprechenden Lasertreibern 32a, 32b, 32c, 32d erzeugt wird. Die Einstellung der Lichtaussendeleistung wird geändert gemäß Änderungen in Verarbeitungsbedingungen oder dem Erfassen der Verlaufsposition des Lichtstrahls.
Der Speicher 52 dient zum Speichern der notwendigen Daten zur Steuerung. Er speichert beispielsweise die gesteuerten Variablen für die Galvanospiegel 33a, 33b, 33c, 33d, die Charakteristik einer Schaltung zum Erfassen der Verlaufsposition eines Lichtstrahls (oder den Offsetwert eines Verstärkers), und die Reihenfolge, in der die Lichtstrahlen ankommen. Dies erlaubt der optischen Systemeinheit 13 in den Bildbildungsmodus gebracht zu werden, unmittelbar nachdem die Energieversorgung eingeschaltet worden ist.
Eine detaillierte Erklärung der Lichtstrahlverlaufs(oder Abtast)-Positionssteuerung wird gegeben.
7 zeigt ein Diagramm, das dabei hilft, die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung zu erklären, wenn die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 gemäß 3 verwendet wird. Die Positionen, die sich auf die Lichtstrahlsteuerung in dem Blockdiagramm gemäß 5 beziehen, sind im Einzelnen extrahiert und dargestellt.
Wie vorher erklärt, geben die Sensormuster S1, S2 der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 Pulssignale aus, die angeben, dass Lichtstrahlen vorbei verlaufen sind. Die Sensormuster SA bis SG und SH geben unabhängige Signale gemäß den Verlaufspositionen der Lichtstrahlen aus.
Die Ausgangssignale der Sensormuster SA, SG, SH werden in die Verstärker 61, 62, 99 (im Folgenden als Verstärker A, G, H bezeichnet) jeweils eingegeben.
Der Verstärkungsfaktor jedes der Verstärker A, G, H wird durch die Hauptsteuereinheit 41, die eine CPU enthält, eingestellt.
Die Ausgangssignale der Sensormuster SB bis SF werden in Differenzverstärker 63 bis 66 eingegeben (im Folgenden als Differentialverstärker B–C, C–D, D–E, E–F bezeichnet), um die Differenz zwischen den benachbarten Ausgangssignalen von den Sensormustern SB–SF jeweils zu verstärken. Der Differenzverstärker B-C verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SB, SC; der Differenzverstärker C-D verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SC, SD; der Differenzverstärker D–E verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SD, SE; und der Differenzverstärker E–F verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SE, SF.
Die Ausgangssignale von den Verstärkern A bis E–F und H werden in eine Auswahlschaltung (oder einen analogen Schalter) 41 eingegeben. Gemäß einem Sensorauswahlsignal von der Hauptsteuereinheit (CPU) 51 wählt die Auswahlschaltung 41 ein an einen Integrator 42 auszu gebendes Signal aus. Das Ausgangssignal des Verstärkers, das durch die Auswahlschaltung 41 ausgewählt worden ist, wird in dem Integrator 42 integriert.
Das Pulssignal von dem Sensormuster S1 wird ebenfalls in den Integrator 42 eingegeben. Das Pulssignal von dem Sensormuster S1 wird als ein Zurücksetzsignal verwendet, welches den Integrator 42 zurücksetzt und gleichzeitig einen neuen Integrationsvorgang startet. Die Funktionen des Integrators 42 liegen darin, Rauschen zu entfernen und die Auswirkung der Neigung, mit der die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 installiert worden ist, zu eliminieren, wie später im Einzelnen beschrieben wird.
Das Ausgangssignal des Integrators 42 wird in einen A/D-Wandler 43 eingegeben. Das Pulssignal von dem Sensormuster S2 wird auch in den A/D-Wandler 43 eingegeben. Wenn das Signal von dem Sensormuster S2 als ein Umwandlungsstartsignal empfangen wird, startet der A/D-Wandler 43 eine Analog-zu-Digital Umwandlung. Die A/D-Wandlung wird mit der Zeitgebung gestartet, mit der ein Lichtstrahl über das Sensormuster S2 verläuft.
Wie oben beschrieben, setzt das Pulssignal von dem Sensormuster S1, unmittelbar bevor die Lichtstrahlen über die Sensormuster SA–SG verlaufen, den Integrator 42 zurück und startet gleichzeitig die Integration. Als Ergebnis, während die Lichtstrahlen über die Sensormuster SA bis SG verlaufen, integriert der Integrator 42 die Signale, die die Verlaufpositionen der Lichtstrahlen angeben.
Unmittelbar nachdem die Lichtstrahlen über die Sensormuster SA bis SG verlaufen sind, löst dann das Pulssignal von dem Sensormuster 2 den A/D-Wandler 43 aus, um das Ergebnis der Integration an dem Integrator 42 A/D zu wandeln. Dies ermöglicht, dass das Erfassungssignal mit weniger Rauschen, von welchem die Auswirkung der geneigten Installation der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 entfernt worden sind, in ein digitales Signal umgewandelt werden kann, bei der Lichtstrahlverlaufspositionserfassung.
Darüber hinaus wird der Laseroszillator, dessen Lichtstrahlleistung zu messen ist, gezwungen Licht auszusenden. Der Polygonspiegel 35 veranlasst den Lichtstrahl zu und über die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 zu verlaufen. Das elektrische Signal von dem Sensormuster SH wird durch den Verstärker H verstärkt. Das verstärkte Signal wird durch den Integrator 42 integriert mit der Zeitgebung der Pulssignale von den Sensormustern S1, S2. Das integrierte Signal wird A/D-gewandelt durch den A/D-Wandler 43. Das konvertierte Signal wird an die Hauptsteuereinheit 51 geliefert. Dies ermöglicht es der Hauptsteuereinheit 51 die Leistung des Lichtstrahls auf der fotoempfindlichen Trommel 15 zu erfassen.
Nach der A/D-Wandlung gibt der A/D-Wandler 43 ein Unterbrechungssignal INT, das das Ende des Prozesses angibt, an die Hauptsteuereinheit 51 aus.
Die Verstärker A bis E–F und H, die Auswahlschaltung 41, der Integrator 42 und der A/D-Wandler 43 bilden die Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 40.
In dieser Weise werden das Lichtstrahlleistungserfassungssignal und das Lichtstrahlpositionserfassungssignal, die in digitale Signale umgewandelt worden sind, in die Hauptsteuereinheit 51 als absolute oder relative Lichtstrahlleistungsinformation und Lichtstrahlpositionsinformation über die fotoempfindliche Trommel 15 eingegeben. Die Hauptsteuereinheit 51 bestimmt die Leistungs- und Verlaufsposition des Lichtstrahls auf der fotoempfindlichen Trommel 15.
Basierend auf dem absoluten oder relativen Lichtstrahlleistungserfassungssignal und Lichtstrahlpositionserfassungssignal auf der fotoempfindlichen Trommel 15 setzt die Hauptsteuereinheit 51 die Lichtaussendeleistung für jeden der Laseroszillatoren 31a bis 31d und berechnet die gesteuerte Variable für jeden der Galvanospiegel 33a bis 33d. Die Ergebnisse der Berechnung werden in dem Speicher 52 gespeichert, wenn dies erforderlich sein sollte. Die Hauptsteuereinheit 51 sendet die Ergebnisse der Berechnung an die Lasertreiber 32a bis 32d und an die Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a bis 39d.
Die Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a bis 39d enthalten Speicher 44a bis 44d zum Speichern der Ergebnisse der Berechnung. Sobald die Hauptsteuereinheit 51 die Daten in die Speicher geschrieben hat, bleiben die Werte unverändert bis die Daten aktualisiert werden.
Die Datenstücke, die in den Speichern 44a bis 44d gespeichert sind, werden durch D/A-Wandler 45a bis 45d in analoge Signale (oder Spannungen) umgewandelt, die dann in die Trei ber 46a bis 46d eingegeben werden, um die Galvanospiegel 33a bis 33d anzusteuern. Die Treiber 46a bis 46d treiben die Galvanospiegel 33a bis 33d gemäß den analogen Signalen von den D/A-Wandlern 45a bis 45d an.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel, da nur eines der verstärkten Ausgangssignale der Sensormuster SA bis SG durch die Auswahlschaltung 41 ausgewählt, integriert und A/D-gewandelt wird, können die Ausgangssignale der Sensormuster SA bis SG nicht gleichzeitig in die Hauptsteuereinheit eingegeben werden.
Wenn der Verlauf eines Lichtstrahls unbekannt ist, ist es entsprechend notwendig, die Verlaufsposition des Lichtstrahls zu bestimmen, indem die Auswahlschaltung 41 sequenziell geschaltet wird, und die Ausgangssignale von allen Sensormustern SA bis SG der Reihe nach in die Hauptsteuereinheit 51 eingegeben werden.
Sobald bestimmt worden ist, wo der Lichtstrahl verläuft, kann die Position, an der der Lichtstrahl verlaufen wird, geschätzt werden, so dass die Ausgangssignale aller Sensormuster nicht immer in die Hauptsteuereinheit 51 eingegeben werden müssen, wie später im Einzelnen erklärt wird.
8 zeigt ein Beispiel des Aufbaus des Integrators 42 bezüglich der Sensormuster SB, SC in der Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 40. In 8 sind die Ströme, die durch die Sensormuster (oder Fotodioden) SB, SC fließen, Strom-Spannungs gewandelt durch Widerstände RP1, RL1, RP2, RL2. Die gewandelten Signale werden durch Operationsverstärker A1, A2 verstärkt, die als Spannungsfolgerschaltungen arbeiten. Die verstärkten Signale werden an einen Differenzverstärker 63 gesendet. Der Differenzverstärker 63 ist aus Widerständen R1 bis R4 gebildet und aus einem Operationsverstärker A3 gebildet.
Die Ausgabe des Operationsverstärkers 73 wird an den Integrator 42 über einen analogen Schalter SW1 gesendet, der die Auswahlschaltung 41 bildet. Der Integrator besteht aus einem Operationsverstärker A4, einem Integrationswiderstand R5, einem Integrationskondensator C, einem Integratorzurücksetz-Analogschalter SW7, und einem Schutzwiderstand R6. Das Ausgangssignal des Integrators 42 wird an den A/D-Wandler 43 gesendet, der den analogen Wert in einen digitalen Wert umwandelt. Nach der A/D-Umwandlung sendet der A/D-Wandler 43 ein Umwandlungssendesignal an die Hauptsteuereinheit 51. Bei Empfang des Umwandlungssendesignals liest die Hauptsteuereinheit 51 die Lichtstrahlpositionsinformation, die in den digitalen Wert umgewandelt ist.
Der Aufbau des Integrators 42, der zu den Sensormustern SD, SE, SF gehört, ist im Grunde der gleiche, wie der des Integrators 42, der zu den Sensormustern SB, SC gehört. Folglich wird eine Erklärung weggelassen.
Ein detaillierter Betrieb der in 7 gezeigten Schaltung, die Beziehung zwischen der Ausgabe der Lichtstrahlerfassungseinheit 38, den Ausgangssignalen der Differenzverstärker 63 bis 66 und des Ausgangssignals des Integrators 42 bezüglich der Strahlverlaufsposition, die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung, eine Skizzierung des Betriebs der Druckereinheit, wenn die Energieversorgung eingeschaltet worden ist, und die Verlaufspositionssteuerung der Lichtstrahlen a, b, c und d sind im Einzelnen in der US Patentanmeldung 08/970,801 ( US 5,929,891 ), die zu der vorliegenden Erfindung gehört, beschrieben, eingereicht von Komiya, et al., Seite 45, Zeile 20 bis Seite 73, Zeile 11 und 8 bis 15. Folglich werden sie hier nicht erklärt.
Die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerungsroutine, die in der Anmeldung 08/970,801 ( US 5,929,891 ) beschrieben worden ist, wird wiederholt ausgeführt, bis die Strahlen in dem Bereich von ± 1 μm bezüglich den idealen Verlaufspositionen verlaufen.
Die Auswirkung der Abweichungen in der Leistung jedes Lichtstrahls auf die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung wird erklärt.
9 zeigt die Beziehung zwischen der Lichtstrahlverlaufsposition und dem Ausgangssignal (oder dem integrierten und A/D-gewandelten Wert) des Differenzverstärkers, wenn die Leistung des Lichtstrahls auf der fotoempfindlichen Trommel 15 (oder der Lichtstrahlerfassungseinheit 38) sich geändert hat.
In 9 zeigt die Kurve B die gleiche Ausgangscharakteristik, wie die jedes der Verstärker B–C, C–D, D–E und E–F, wie in 9 der US Patentanmeldung 08/970,801 ( US 5,929,891 ) gezeigt. Wenn der Lichtstrahl sich von dem Zielverlaufspunkt weiter wegbewegt, ändert sich das Ausgangssignal allmählich von 000H zu 7FFH oder von FFFH zu 800H. Wenn der Lichtstrahl noch weiter von dem Zielverlaufspunkt wegwandert, ändert sich das Ausgangssignal allmählich von 7FFH zu 000H oder von 800H zu FFH. Diese Charakteristik macht es einfach die Lichtstrahlverlaufsposition dazu zu veranlassen, dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers zu entsprechen, was zur Steuerung hilfreich ist.
Im Gegensatz dazu ändert sich das Ausgangssignal des Differenzverstärkers signifikant bei der Charakteristik gemäß der Kurve C für einen Lichtstrahl hoher Leistung, selbst wenn die Verlaufsposition des Lichtstrahls sich nur leicht vom Zielpunkt verschoben hat. Wenn die Lichtstrahlverlaufsposition um mehr als einen bestimmten Wert sich verschoben hat, wird das Ausgangssignal des Differenzverstärkers auf 7FFH oder 800H fixiert. Der Ausgangswert des Differenzverstärkers bleibt dann unverändert, bis sich die Lichtstrahlverlaufsposition stark geändert hat. Wenn der Integralwert des Verstärkers B–C in dem Bereich von A00H bis FA0H eingestellt hat, wie in dem Schritt 749 in 15 der US Patentanmeldung 08/970,801 ( US 5,929,891 ), verursacht eine zu große Strahlleistung eine Verschiebung der Strahlverlaufsposition, die mit hoher Genauigkeit einzustellen ist, weit entfernt von dem zulässigen Fehler. In diesem Fall ist die Strahlpositionseinstellung schwierig und zeitintensiv.
Wenn die Leistung des Lichtstrahls gering ist, ergibt dies die Charakteristik der Kurve A. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers hat eine kleine Änderung für die Änderung der Lichtstrahlverlaufsposition, was ein schlechtes Signal-zu-Rausch-Verhältnis zur Folge hat. Speziell, wenn der Integralwert des Verstärkers B–C in dem Bereich von A00H bis FA0H eingestellt ist in Schritt S49 in 15 der US Patentanmeldung 08/970,801 ( US 5,929,891 ), verursacht eine zu geringe Strahlleistung eine Verschiebung in der Strahlverlaufsposition, die einzustellen ist, mit schlechter Genauigkeit weit über dem zulässigen Fehler.
Für die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung muss zumindest die Leistung jedes Lichtstrahls gleich sein. Es ist wünschenswert, dass der Lichtstrahl eine Leistung hat, die die Charakteristik der Kurve B in 9 zur Folge hat. In dem Graphen gemäß 9 erlaubt beispielsweise das Einstellen des Verstärkungsfaktors des Differenzverstärkers auf einen geeigneten Wert, dass sich die Charakteristik der Kurve A in die der Kurve B ändert oder die Charakteristik der Kurve C in die der Kurve B.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine in den Schritten S3 und S12 in 12 der US Patentanmeldung 08/970,801 ( US 5,929,891 ) wird unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme gemäß den 29 und 20 beschrieben.
Die Hauptsteuereinheit 51 setzt den Verstärkungsfaktor des Verstärkers H auf einen bestimmten Wert (S231). Mit jedem Lichtstrahl, der über das Sensormuster SH verläuft, wenn das Ausgangssignal des Verstärkers H an dem Integrator 42 integriert und an dem A/D-Wandler 43 A/D-gewandelt wird, verhindert die Verwendung des spezifischen Werts, dass der resultierende Wert gesättigt wird und erlaubt eine Änderung des Werts proportional zu der Leistung des Lichtstrahls.
Als nächstes schaltet die Hauptsteuereinheit 51 den Polygonmotor 36 ein, wodurch der Polygonspiegel 35 mit einer bestimmten Drehzahl dreht (S232). Die Hauptsteuereinheit 51 zwingt dann den Laseroszillator 31a dazu Licht mit einem spezifischen Wert, der in dem Speicher 52 gespeichert ist, auszusenden (S233). Danach veranlasst der Polygonspiegel 35 den Lichtstrahl a, das Abtasten zu beginnen.
In einer Bildbildungsvorrichtung, die eine elektronische Fotografieverarbeitung verwendet, muss im Allgemeinen die Leistung des Lichtstrahls geändert werden, in Abhängigkeit von der Umgebung, in der die Bildbildungsvorrichtung installiert ist, oder in Abhängigkeit von ihren Verwendungsbedingungen (einschließlich Alterung). Der Speicher 52 speichert Daten über die entsprechende Leistung jedes Lichtstrahls unter derartigen verschiedenen Bedingungen.
Die Hauptsteuereinheit 51 steuert dann den Galvanospiegel 33a, so dass der Lichtstrahl a über das Sensormuster SH verlaufen kann (S234). Der Lichtstrahl a muss durch fast das Zentrum des Sensormusters SH verlaufen, so dass keine Streuung von dem Sensormuster SH erfolgt. Wenn der Strahl a von dem Sensormuster SH abweicht, hat die erfasste Leistung einen kleineren Wert. Da das Sensormuster SH, das zur Lichtstrahlleistungssteuerung verwendet wird, eine ausreichende Größe aufweist, wie in 3 beschrieben, ist es unmöglich, dass ein derartiges Problem auftritt.
Wenn der Lichtstrahl a eingestellt ist, so dass er fast durch das Zentrum des Sensormusters SH in der Anfangseinstellung zum Zeitpunkt des Einschaltens der Energieversorgung verläuft, kann der Prozess in Schritt S234 weggelassen werden.
Wenn der Lichtstrahl s startet über das Sensormuster SH zu verlaufen, dann gibt der A/D-Wandler 43 einen Wert proportional zu der Leistung des Strahls a an die Hauptsteuereinheit 51. Die Hauptsteuereinheit 51 speichert den Wert (vorzugsweise den Durchschnittswert eines integralen Vielfachen der Anzahl an Flächen des Polygonspiegels 35) in dem Speicher 52 als die optische Leistung Pa des Lichtstrahls a auf der fotoempfindlichen Trommel 15 (S235) und schaltet den Laseroszillator 31a aus (S236).
Als nächstes zwingt die Hauptsteuereinheit 51 den Laseroszillator 31b das Licht auszusenden (S237) und steuert den Galvanospiegel 33b wie für den Laserstrahl a, wodurch der Lichtstrahl b veranlasst wird, über das Sensormuster SH zu verlaufen (S238). In diesem Fall, wenn der Lichtstrahl b eingestellt ist, so dass er durch fast das Zentrum des Sensormusters SH in der Anfangseinstellung verläuft, kann ebenfalls der Prozess gemäß Schritt S238 weggelassen werden.
Der A/D-Wandler 43 gibt dann einen Wert proportional zu der Leistung des Strahls b auf der fotoempfindlichen Trommel 15 an die Hauptsteuereinheit 51. Die Hauptsteuereinheit 51 bestimmt den Wert als optische Leistung Pb und vergleicht ihn mit der optischen Leistung Pa des Lichtstrahls a auf der fotoempfindlichen Trommel 15, der in dem Speicher 52 gespeichert ist (Schritt S239). In dem Fall des Lichtstrahls b ist es wünschenswert, dass der Ausgangswert des A/D-Wandlers 43 so oft wie möglich als ein integrales Vielfaches der Anzahl an Flächen des Polygonspiegels 35 genommen wird, und der Durchschnittswert der Ausgangssignalwerte kann als Pb bestimmt werden.
Als ein Ergebnis des Vergleichs der optischen Leistung Pa des Strahls a mit der optischen Leistung Pb des Strahls b auf der fotoempfindlichen Trommel 15, wenn die Differenz kleiner oder gleich einem spezifischen Wert (ΔP) (vorzugsweise „0") ist, gibt es kein Problem bezüglich der Bildqualität. Wenn die Differenz größer als der Wert ist, tritt ein Bildqualitätsproblem auf und eine Korrektur ist notwendig.
Als ein Ergebnis des Vergleichs der optischen Leistung Pb mit der optischen Leistung Pa, wenn Pb größer als Pa ist, und wenn die Differenz zwischen diesen größer als ΔP ist (S240, S241), ermöglicht beispielsweise eine Reduzierung des Lichtaussendeleistungseinstellungswerts für den Lasertreiber 32b, dass die optische Leistung des Lichtstrahls b auf der fotoempfindlichen Trommel 15 reduziert wird (S242).
Umgekehrt, als Ergebnis des Vergleichs der optischen Leistung Pb mit der optischen Leistung Pa, wenn Pa größer als Pb ist und die Differenz zwischen diesen größer als ΔP ist (S240, S241), ermöglicht die Erhöhung des Lichtaussendeleistungseinstellungswerts für den Lasertreiber 32b eine Erhöhung der optischen Leistung des Lichtstrahls b auf der fotoempfindlichen Trommel 15 (S243).
Nach einer Korrektur der optischen Leistung des Strahls b auf der fotoempfindlichen Trommel 15, speichert die Hauptsteuereinheit 51 den Lichtaussendeleistungseinstellungswert zu diesem Zeitpunkt in dem Speicher 52 als Wert für den Laseroszillator 31b. Dann wird die Steuerung zurück zu Schritt S239 gegeben, die optische Leistung des Strahls b auf der fotoempfindlichen Trommel 15 erneut erfasst, Pb mit Pa verglichen, und die Korrektur wiederholt, bis die Differenz zwischen diesen gleich oder kleiner ΔP wird.
In dieser Weise kann die Differenz zwischen der Leistung des Strahls a und die des Strahls b gleich oder kleiner als der spezifische Wert (ΔP) gemacht werden.
In ähnlicher Weise werden die Lichtstrahlen c und d in einer ähnlichen Art und Weise gemäß den Schritten S245 bis S264 verarbeitet, wodurch es möglich wird, die Differenz in der optischen Leistung zwischen den Lichtstrahlen a, b, c und d auf der fotoempfindlichen Trommel 15 gleich oder kleiner als den spezifischen Wert zu machen (ΔP).
Obwohl in dem Ausführungsbeispiel der Lichtstrahl a als Referenz verwendet worden ist, kann der Lichtstrahl b, c oder d als Referenz verwendet werden. Es ist wünschenswert, dass der spezifische Wert (ΔP) auf 1 Prozent oder weniger der Referenz (der Wert von Pa) eingestellt werden sollte.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine gemäß den Schritten S3 und S12 in 14 wird unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme, wie in den 21 und 22 gezeigt, beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Lichtstrahlleistungssteuerungsroutine ist gleich dem des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme der Art und Weise der Bestimmung einer Referenz für die Steuerung der Leistung eines Lichtstrahls. In dem ersten Ausführungsbeispiel wurde die Steuerungsreferenz für die Lichtstrahlleistung basierend auf dem Lichtstrahl a bestimmt, und die jeweiligen Lichtstrahlen wurden gezwungen, fast die gleiche optische Leistung zu haben. Im Gegensatz dazu wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Leistung jedes Lichtstrahls basierend auf einem vorbestimmten Referenzwert Pref gesteuert. Der Referenzwert Pref ist ein vorbestimmter Wert, der verhindert, dass ein Strahlleistungssignal in der Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 14 gesättigt wird, und maximiert den dynamischen Bereich der Schaltung 40, wie durch die Kurve B in den 7 oder 18 gezeigt.
Die Empfindlichkeit des Sensormusters SH wird vorher korrigiert, so dass es gleich sein kann für jede Bildbildungsvorrichtung. Die Empfindlichkeit des Sensormusters SH wird vorher korrigiert, so dass sie gleich für jede Bildbildungsvorrichtung sein kann. Dies erlaubt eine Steuerung der Leistung jedes Lichtstrahls basierend auf einer absoluten Referenz. Beispielsweise ist die Empfindlichkeit des Sensormusters SH im Voraus eingestellt (oder korrigiert), so dass das Ausgangssignal des Verstärkers H einen Wert von 100H haben kann, wenn ein Lichtstrahl mit einer optischen Leistung äquivalent zu 100 μW über das Sensormuster SH mit einer bestimmten Abtastgeschwindigkeit verläuft, einen Wert von 200H für einen Lichtstrahl mit einer optischen Leistung äquivalent zu 200 μW, und einen Wert von 300H für einen Lichtstrahl mit einer optischen Leistung äquivalent zu 300 μW. Der vorher eingestellte Verstärkungsfaktor des Verstärkers H erlaubt die Verwendung des Sensormusters SH als ein Typ eines Messinstruments. Ein derartiger Aufbau der Bildbildungsvorrichtung verhindert eine optische Leistung von einer Vorrichtung zu einer anderen, und ermöglicht eine Steuerung der Lichtstrahlleistung auf der fotoempfindlichen Trommel 15.
Wie oben beschrieben, mit dem Ausführungsbeispiel, ermöglicht die Verwendung der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 mit dem oben genannten Sensormuster auf der gleichen Ebene oder auf einer Verlängerung der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 15 nicht nur die Steuerung der Differenz in der Leistung zwischen dem jeweiligen Lichtstrahl auf der fotoempfindlichen Trommel 15 auf einen bestimmten Wert oder kleiner, sondern auch die Steuerung des absoluten Werts der Strahlleistung.
Darüber hinaus wird eine gesteuerte Variable zur Steuerung der jeweiligen Lichtstrahlen, so dass ihre relativen Positionen die optimalen Positionen einnehmen können, berechnet, indem die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 verwendet wird. Gemäß der berechneten gesteuerten Variablen werden die Galvanospiegel gesteuert, die die relativen Positionen der individuellen Lichtstrahlen auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 15 ändern. Entsprechend erfordert der Aufbau des optischen Systems weder eine bestimmte Genauigkeit noch eine spezielle Einstellung. Darüber hinaus, selbst wenn das optische System sich aufgrund von Umgebungsänderungen oder aufgrund von Alterung geändert hat, können die Positionen der individuellen Lichtstrahlen auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 15 kontrolliert werden, so dass sie konstant eine optimale Positionsbeziehung haben. Folglich kann eine hohe Bildqualität immer sichergestellt werden.
Darüber hinaus ist das Sensormuster SH zur Erfassung der Lichtstrahlleistung in der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 ausreichend lang in Nebenabtastrichtung, es ist nicht notwendig, den Lichtstrahl, der auf die korrekte Abtastposition kontrolliert ist, zu einer anderen Abtastposition zu bewegen (beispielsweise den Strahl auf das Sensormuster SA oder SG zu bewegen), jedes Mal, wenn die Strahlleistung eingestellt wird. Dies ermöglicht eine Beschleunigung der Kopiergeschwindigkeit.
Die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 mit mehr als einer Auflösung (beispielsweise zwei Typen von Auflösung) wird erklärt.
14 zeigt bildhaft den Aufbau der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 mit zwei Typen von Auflösung und der Richtung, in der die Lichtstrahlen abtasten. Die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 gemäß 14 unterscheidet sich von der gemäß 3 dadurch, dass die Sensormuster in 14 derart bereitgestellt sind, dass sie den zwei Typen von Auflösung entsprechen, wohingegen die Sensormuster gemäß 3 zur Erfassung von Verlaufspositionen der Lichtstrahlen für nur eine Auflösung bereitgestellt sind. Die übrige Konfiguration gemäß 14 ist gleich der gemäß 3.
Speziell sind die Sensormuster SB1 bis SF1 Lichtstrahlverlaufspositionserfassungssensormuster für eine erste Auflösung (beispielsweise 600dpi). Wie in 15 gezeigt, haben sie die gleiche Form (den gleichen Bereich) und sind mit Abständen von ungefähr 42,3 μm (25,4 mm
600) angeordnet. Wenn die Verlaufspositionen der Lichtstrahlen a bis d derart gesteuert sind, dass jeder Strahl durch jeden Spalt G zwischen benachbarten Sensormustern verlaufen kann, scannen die Lichtstrahlen die Trommel 15 mit Abständen von 42,3 μm.
Spezieller werden die Lichtstrahlen wie folgt gesteuert:
Der Lichtstrahl a wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den Sensormustern SB1 und SC1 verläuft.
Der Lichtstrahl b wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den Sensormustern SC1 und SD1 verläuft.
Der Lichtstrahl c wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den Sensormustern SD1 und SE1 verläuft.
Der Lichtstrahl d wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den Sensormustern SE1 und SF1 verläuft.
Da die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung erklärt worden ist, wird sie hier nicht beschrieben.
Darüber hinaus sind die Sensormuster SB2 bis SF2 Lichtstrahlverlaufspositionserfassungssensormuster für eine zweite Auflösung (beispielsweise 400dpi). Wie in 15 gezeigt, haben sie die gleiche Form (des gleichen Bereichs) und sind mit Abständen von ungefähr 63,5 μm (25,4 mm
400) angeordnet. Wenn die Verlaufspositionen der Lichtstrahlen a bis d gesteuert werden, so dass jeder Strahl durch jeden Spalt G zwischen benachbarten Sensormustern verlaufen kann, scannen die Lichtstrahlen die Trommel 15 mit Abständen von 63,5 μm.
Spezieller werden die Lichtstrahlen wie folgt gesteuert:
Der Lichtstrahl a wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den Sensormustern SB2 und SC2 verläuft.
Der Lichtstrahl b wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den Sensormustern SC2 und SD2 verläuft.
Der Lichtstrahl c wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den Sensormustern SD2 und SE2 verläuft.
Der Lichtstrahl d wird gesteuert, so dass er durch den Mittelpunkt zwischen den Sensormustern SE2 und SF2 verläuft.
Da die Grundoperation der Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung gleich ist, wie in dem Fall 600dpi, wird sie hier nicht erklärt.
Die 16A und 16B zeigen die Beziehung zwischen den Sensormustern SB1 bis SF1, SB2 bis SF2 und den Abtastpositionen der Lichtstrahlen a bis d, wenn die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 mit einer Neigung zur Richtung installiert ist, in welcher die Lichtstrahlen abtasten. 16A bezieht sich auf die erste Auflösung (600dpi) und die 16B bezieht sich auf die zweite Auflösung (400dpi). In den 16A und 16B ist die Abtastrichtung jedes der Lichtstrahlen a bis d dargestellt, als wären sie bezüglich der Lichtstrahlerfassungseinheit 38 geneigt.
Beispielsweise wird angenommen, dass eine relative Neigung eines Sensormusters zu einem Lichtstrahl 5 Grad beträgt. Die erste Auflösung ergibt Tabelle 1, wo der Abstand zwischen dem Lichtstrahl a und dem Lichtstrahl b nur um ungefähr 0,5 μm abnimmt. Die zweite Auflösung ergibt Tabelle 2, wo der Abstand zwischen dem Lichtstrahl a und dem Lichtstrahl b um nur ungefähr 0,7 μm abnimmt.
Tabelle 1
Tabelle 2
Wie oben beschrieben, selbst wenn die Lichtstrahlverlaufspositionserfassungssensormuster für mehr als eine Auflösung verwendet werden, ermöglicht die Anordnung der Sensormuster linear in der Nebenabtastrichtung der Lichtstrahlen den Aufbau einer Lichtstrahlerfassungseinheit 38 mit einer ausreichenden Toleranz für geneigte Installation, verglichen mit dem herkömmlichen Äquivalent, wie in 5B gezeigt.
17 zeigt ein Diagramm, das dabei hilft, die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung zu erklären, wenn die Lichtstrahlerfassungseinheit 38 gemäß 14 verwendet wird. 17 unterscheidet sich von 7 dadurch, dass die Differenzverstärker bereitgestellt sind, um den Sensormustern SB1 bis SF1, SB2 bis SF2 in dem Aufbau der Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung 40 zu entsprechen, und dass das Auflösungsänderungssignal zu dem Sensorauswahlsignal hinzuaddiert wird. Der übrige Aufbau ist grundsätzlich der gleiche, wie der in 7, so dass eine Erklärung hier weggelassen wird.
In der Lichtstrahlerfassungsausgabeverarbeitungsschaltung verstärkt ein Differenzverstärker 631 die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SB1 und SC1, ein Differenzverstärker 641 verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SC1 und SD1, ein Differenzverstärker 651 verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SD1 und SE1, und ein Differenzverstärker 661 verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SE1 und SF1. Darüber hinaus verstärkt ein Differenzverstärker 632 die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster S82 und SC2, ein Differenzverstärker 642 verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SC2 und SD2, ein Differenzverstärker 652 verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SD2 und SE2 und ein Differenzverstärker 662 verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensormuster SE2 und SF2.
Die Ausgangssignale der Verstärker 631, 641, 651, 661, 632, 642, 652, 662 werden in die Auswahlschaltung (analoge Schaltung) 41 eingegeben. In Antwort auf das Sensorauswahlsignal von der Hauptsteuereinheit (CPU) 51 wählt die Auswahlschaltung 41 ein Signal, das in den Integrator einzugeben ist, aus.
Speziell, wenn die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung mit der ersten Auflösung (600dpi) erfolgt, wählt die Auswahlschaltung 41 einen der folgenden Differentialverstärker aus, und die Verlaufspositionssteuerung des entsprechenden Lichtstrahls wird durchgeführt:
Differenzverstärker 631: Lichtstrahl a
Differenzverstärker 641: Lichtstrahl b
Differenzverstärker 651: Lichtstrahl c
Differenzverstärker 661: Lichtstrahl d
Wenn die Lichtstrahlverlaufspositionssteuerung ähnlich durchgeführt wird mit der zweiten Auflösung (400dpi), wählt die Auswahlschaltung 41 einen der folgenden Differenzverstärker, und die Verlaufspositionssteuerung des entsprechenden Lichtstrahls wird durchgeführt:
Differenzverstärker 632: Lichtstrahl a
Differenzverstärker 642: Lichtstrahl b
Differenzverstärker 652: Lichtstrahl c
Differenzverstärker 662: Lichtstrahl d
18 zeigt ein Flussdiagramm, das dabei hilft, den Betrieb der Druckereinheit 2 zum Zeitpunkt des Einschaltens der Energieversorgung zu erklären, wenn die Lichtstrahlerfassungsein heit 38 gemäß 14 verwendet wird. Das Flussdiagramm gemäß 18 unterscheidet sich von dem gemäß 14 dadurch, dass ein Prozess in S17 oder eine Auflösungsauswahlroutine zwischen dem Schritt S2 und dem Schritt S3 eingefügt ist. Da der Rest gleich ist, wie gemäß 14, erfolgt keine Erklärung. In der Auflösungsauswahlroutine (S17), wird die Anzahl des Polygonmotors 36 gemäß der ausgewählten Auflösung, die Leistung des Lichtstrahls zum Zeitpunkt der Bildbildung, und die Auswahlschaltung 41 gesetzt. Speziell erfolgt die Einstellung folgendermaßen:

Mit der ersten Auflösung (600dpi), die Anzahl der Umdrehungen des Polygonmotors 36: REV1 (Abtastgeschwindigkeit: VS) Leistung des Lichtstrahls (Lichtaussendeleistung: POW1 Auswahlschaltung 41 (in der Lichtstrahlpositionssteuerung): Differenzverstärker 631 (Lichtstrahl a): Differenzverstärker 641 (Lichtstrahl b) Differenzverstärker 651 (Lichtstrahl c) Differenzverstärker 661 (Lichtstrahl d)
Mit der zweiten Auflösung (400dpi) Anzahl der Umdrehungen des Polygonmotors 36: REV2 (Abtastgeschwindigkeit: VS) Leistung des Lichtstrahls (Lichtaussendeleistung): POW2 Auswahlschaltung 41 (in Lichtstrahlpositionssteuerung): Differenzverstärker 631 (Lichtstrahl a): Differenzverstärker 642 (Lichtstrahl b) Differenzverstärker 652 (Lichtstrahl c) Differenzverstärker 662 (Lichtstrahl d)

Wie oben beschrieben, sind gemäß der vorliegenden Erfindung Sensormuster in einer Lichtstrahlpositionserfassungseinheit zum Erfassen der Positionen von Lichtstrahlen, die die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel abtasten, linear in der Nebenabtastrichtung der Lichtstrahlen in Abständen entsprechend mehr als einer Auflösung angeordnet. Dies ermöglicht es, eine Lichtstrahlpositionserfassungseinheit mit ausreichender Toleranz für eine geneigte Installation zu bilden.
Folglich ermöglicht die genaue Erfassung der Lichtstrahlabtastpositionen eine konstante Steuerung der Lichtstrahlen auf ideale Positionen auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel mit mehr als einer Auflösung. Dies ermöglicht immer die Sicherstellung einer hohen Bildqualität.
Darüber hinaus, nachdem die Leistung jedes Lichtstrahls, der die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel abgetastet hat, erfasst worden ist, und eine Leistungssteuerung derart durchgeführt worden ist, dass die erfassten Werte in einem bestimmten Bereich liegen können, werden die Verlaufspositionssteuerung der Lichtstrahlen auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel und eine Synchronisierungssteuerung in der Hauptabtastrichtung durchgeführt. Dies ermöglicht es, dass die Lichtstrahlen im Wesentlichen auf ideale Positionen auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel gesteuert werden können. Dies sichert immer eine hohe Bildqualität.
Mit anderen Worten, wenn mehr als ein Lichtstrahl verwendet wird, erfordert der Aufbau des optischen Systems weder eine spezielle Genauigkeit noch eine spezielle Einstellung. Selbst wenn das optische System sich aufgrund von Umgebungsänderung oder aufgrund von Alterung geändert hat, können die Positionen der individuellen Lichtstrahlen auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel derart gesteuert werden, dass sie konstant eine optimale Positionsbeziehung haben. Folglich ist es möglich, konstant qualitativ hochwertige Bilder zu erhalten, ohne verschobene Punkte in der Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung.
Obwohl in den Ausführungsbeispielen der Fall, bei dem ein optisches Mehrstrahlsystem für eine digitale Kopiermaschine verwendet worden ist, erklärt wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung für eine digitale Kopiermaschine verwendet werden, die ein optisches Einzellichtstrahlsystem verwendet oder für Bildbildungsvorrichtungen, beispielsweise Drucker, die andere als digitale Kopiermaschinen sind.

Claims

Lichtstrahlabtastvorrichtung, enthaltend: mehrere Lichtstrahlerzeugungsmittel (31a bis 31d) zum Erzeugen von Lichtstrahlen; mehrere optische Mittel, ein einzelnes Abtastmittel (35), ein Lichtstrahlleistungserfassungsmittel (38) und ein Lichtstrahlleistungssteuerungsmittel (32), dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren optischen Mittel jeweils für jedes der mehreren Lichtstrahlerzeugungsmittel bereitgestellt sind zum Kombinieren der mehreren Lichtstrahlen; das einzelne Abtastmittel ausgelegt ist zum Reflektieren der Lichtstrahlen, die durch die mehreren optischen Mittel kombiniert worden sind, in Richtung einer Oberfläche, die abzutasten ist (15), und zum Veranlassen der Lichtstrahlen die Oberfläche in einer Hauptabtastrichtung abzutasten; das Lichtstrahlleistungserfassungsmittel (38) ein erstes Licht empfangendes Element (SH) enthält zum Erfassen der Leistung jedes der Lichtstrahlen, die durch das Abtastmittel (35) reflektiert worden sind, um die Oberfläche abzutasten; und das Lichtstrahlleistungssteuerungsmittel (32a bis 32d) ausgelegt ist zum Steuern jedes der mehreren Lichtstrahlerzeugungsmittel basierend auf dem Ergebnis der Erfassung an dem Lichtstrahlleistungserfassungsmittel, so dass die Differenz zwischen der Leistung eines der Lichtstrahlen, die die Oberfläche abtasten, und der Leistung jedes der anderen Lichtstrahlen gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert sein kann.
Lichtstrahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungssteuerung durch das Strahlleistungssteuerungsmittel (32) unmittelbar nach dem Einschalten der Energieversorgung für die Vorrichtung durchgeführt wird, und zu bestimmten Zeitintervallen.
Lichtstrahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlleistungserfassungsmittel (38) ein zweites (S1) und ein drittes (S2) Lichtempfangselement enthält, die an beiden Seiten des ersten Lichtempfangselements (SH) vorgesehen sind, einen Integrator zum Integrieren der Ausgabe des ersten Lichtempfangselements, und einen A/D-Wandler zum A/D-Umwandeln des Ergebnisses der Integration am Integrator, wobei der Integrator zurückgesetzt wird, wenn der Lichtstrahl über das zweite Lichtempfangselement (S1) verlaufen ist, und gleichzeitiges Starten der Integration, und der A/D-Umwandler umwandelt, wenn der Lichtstrahl über das dritte Lichtempfangselement (S2) verlaufen ist.
Lichtstrahlabtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der bestimmte Wert gleich oder kleiner als 1% der Leistung eines der Lichtstrahlen ist.
Lichtstrahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner enthält: ein Lichtstrahlpositionserfassungsmittel (SA–SG) enthaltend mehrere Lichtempfangselemente, um die Verlaufspositionen der Lichtstrahlen, die die Oberfläche in Nebenabtastrichtung senkrecht zur Hauptabtastrichtung abtasten, zu erfassen; und ein Lichtstrahlverlaufspositionssteuerungsmittel (61 bis 66) zum Steuern der Lichtstrahlen, die durch das Abtastmittel veranlasst worden sind abzutasten basierend auf dem Ergebnis der Erfassung an dem Lichtstrahlpositionserfassungsmittel, so dass die relativen Positionen der Lichtstrahlen auf der Oberfläche korrekt werden können.
Lichtstrahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner enthält: ein erstes Lichtstrahlpositionserfassungsmittel zum Verwenden von Lichtempfangselementen, die linear in Intervallen angeordnet sind, entsprechend einer ersten Auflösung in der Nebenabtastrichtung senkrecht zu der Hauptabtastrichtung, um die Lichtstrahlen zu erfassen, die durch das Abtastmittel veranlasst worden sind die Oberfläche abzutasten; ein zweites Lichtstrahlpositionserfassungsmittel (SA–SG) enthaltend Lichtempfangselemente, die linear in Intervallen angeordnet sind, entsprechend einer zweiten Auflösung, die von der ersten Auflösung in der Nebenabtastrichtung verschieden ist, um die Lichtstrahlen zu erfassen, die durch das Abtastmittel veranlasst worden sind die Oberfläche abzutasten; und ein Lichtstrahlverlaufspositionssteuerungsmittel (61 bis 66) zum Steuern der Lichtstrahlen, die durch das Abtastmittel veranlasst worden sind abzutasten, basierend auf den Ergebnissen des ersten und des zweiten Lichtstrahlpositionserfassungsmittels, so dass jede der Verlaufspositionen der Lichtstrahlen auf der Oberfläche eine korrekte Position gemäß der ersten oder zweiten Auflösung werden.
Lichtstrahlabtastvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner enthält: ein Haltemittel zum integrierten Halten von Lichtempfangselementen, die in jedem von dem ersten und zweiten Lichtstrahlpositionserfassungsmittel enthalten sind, und des ersten Lichtempfangselements, das in dem Lichtstrahlleistungserfassungsmittel enthalten ist.