DE69712821T2

DE69712821T2 - Abtaststrahlpositionssteuerungsgerät zur Abtaststrahlpositionssteuerung und Bilderzeugungsgerät zu deren Verwendung

Info

Publication number: DE69712821T2
Application number: DE69712821T
Authority: DE
Inventors: Naoaki Ide; Kenichi Komiya; Jun Sakakibara; Koji Tanimoto
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2017-03-19
Also published as: US5892533A; EP0797343A2; CN1102315C; CN1164676A; EP0797343A3; DE69712821D1; JPH09258125A; EP0797343B1; JP3154938B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlabtastvorrichtung zum gleichzeitigen Abtasten und Belichten einer einzelnen fotoempfindlichen Trommel mit einer Mehrzahl von Laserstrahlen, um ein einzelnes elektrostatisches latentes Bild auf der fotoempfindlichen Trommel zu bilden, und eine Bildausbildungsvorrichtung, wie etwa eine digitale Kopiermaschine oder ein Laserdrucker, die die Strahlabtastvorrichtung verwenden.
In der Vergangenheit sind verschiedene digitale Kopiermaschinen entwickelt worden, bei denen die Bildausbildung durch Abtasten und Belichten mit einem Laserstrahl, und durch elektronische Fotografieverarbeitung erfolgt.
In jüngster Zeit sind Entwicklungen für digitale Kopiermaschinen gemacht worden, um eine größere Bildausbildungsgeschwindigkeit zu erhalten, die ein Mehrstrahlverfahren aufweisen, bei dem eine Mehrzahl von Laserstrahlen erzeugt werden, und bei dem das Abtasten gleichzeitig für eine Mehrzahl von Abtastzeilen unter Verwendung einer Mehrzahl von Strahlen durchgeführt wird, um die Bildausbildungsgeschwindigkeit zu verbessern.
Diese Art von digitaler Kopiermaschine, die ein derartiges Mehrstrahlverfahren verwendet, enthält eine Mehrzahl von Laseroszillatoren zur Erzeugung von Laserstrahlen, einen Polygonrotationsspiegel zum Reflektieren der Laserstrahlen, die durch die Mehrzahl von Laseroszillatoren erzeugt worden sind, in Richtung auf eine fotoempfindliche Trommel, um die fotoempfindliche Trommel mit den Laserstrahlen abzutasten, und eine optische Einheit als eine Strahlabtastvorrichtung, die in erster Linie aus einer Kollimatorlinse und einer f-θ Linse besteht.
Mit dem Aufbau einer herkömmlichen optischen Einheit ist es jedoch schwierig, eine ideale Positionsbeziehung zwischen einer Mehrzahl von Strahlen auf einer fotoempfindlichen Trommel zu erhalten (oder auf einer zu scannenden Oberfläche). Um eine ideale Positionsbeziehung zu erhalten, ist eine hohe Genauigkeit der jeweiligen Komponenten sowie deren Zusammenbau erforderlich, und folglich steigen die Kosten der Vorrichtung.
Selbst wenn eine ideale Positionsbeziehung erhalten wird, kann sich die Form einer Linse leicht verändern, oder die Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Komponenten kann sich leicht aufgrund äußerer Umstände ändern, etwa aufgrund einer Temperatur- und Feuchtigkeitsänderung oder zeitbasierten Änderungen. Folglich ändert sich die Positionsbeziehung zwischen den Strahlen, und als Ergebnis kann kein qualitativ hochwertiges Bild erzeugt werden. Zur Herstellung eines derartigen optischen Systems ist es folglich notwendig eine Struktur und Komponenten auszuwählen, die gegen die oben genannten Änderungen sind. Besonders für Linsen gilt, daß eine Glaslinse, die gegen Umgebungsänderungen und zeitbasierten Änderungen unempfindlich ist, teuer ist, so daß die Kosten der Vorrichtung steigen.
Im folgenden werden Defekte in einem Bild unter Bezugnahme auf die Fig. 15A und 15B und die Fig. 16A und 16B erklärt, die erzeugt werden, wenn ein Bild mit Strahlen gebildet wird, deren Verlaufpositionen fehlerhaft versetzt sind.
Für den Fall, daß zum Beispiel der Buchstabe "T", wie in Fig. 15A gezeigt, gebildet wird, wird ein in Fig. 15B gezeigtes Bild geformt, wenn eine Verlaufposition eines Strahls fehlerhaft von einer vorbestimmten Position versetzt ist. In dem Beispiel gemäß dieser Figur ist die Verlaufposition eines Strahls b von seiner vorbestimmten Position derart verschoben, daß bei vier verwendeten Strahlen a bis d der Abstand zwischen den Strahlen a und b verkleinert und der Abstand zwischen den Strahlen b und c vergrößert wird.
Fig. 16A zeigt ein Beispiel eines Bildes, bei dem die Emissionszeiten der jeweiligen Strahlen nicht richtig gesteuert sind. Wie aus dieser Figur offensichtlich, ist die Bildausbildungsposition in der Hauptabtastrichtung versetzt, so daß eine langgezogene Linie nicht gerade gebildet werden kann.
Fig. 16B zeigt ein Bild, bei dem weder die Verlaufpositionen der Strahlen noch die Emissionszeiten korrekt gesteuert sind, wobei Defekte in einem Bild sowohl in der Nebenabtastrichtung als auch in der Hauptabtastrichtung auftreten.
Wenn folglich ein Bild in einem Mehrstrahlverfahren gebildet wird, müssen die Strahlverlaufpositionen in der Nebenabtastrichtung derart gesteuert werden, daß sie in vorbestimmten Intervallen angeordnet sind, und die Emissionszeiten der jeweiligen Strahlen müssen derart gesteuert werden, daß sie zu der Bildausbildungsposition in der Hauptabtastrichtung ausgerichtet sind.
Die US 5 245 181 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die US 5 281 812, DE 43 00 739 A1 und DE 41 00 150 A1 offenbaren jeweils eine weitere Strahlpositionssteuervorrichtung.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Strahlabtastvorrichtung und einer Bildausbildungsvorrichtung, die in der Lage sind, Positionen von Strahlen auf vorbestimmte Positionen auf einer Abtastoberfläche zu steuern, die mit einer größeren Genauigkeit abzutasten ist, und die folglich in der Lage sind, kontinuierlich eine hohe Bildqualität aufrechtzuerhalten, selbst wenn sich die Umgebung ändern und zeitbasierte Änderungen in ihren optischen Systemen auftreten.
Diese Aufgabe wird durch eine Strahlpositionssteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht.
Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die gegenwärtige Erfindung, die den oben beschriebenen Aufbau aufweist, weist folgende Operation und Vorteile auf. Speziell kann die Verlaufposition eines Strahls mit einer größeren Genauigkeit detektiert werden, als bei einer herkömmlichen Vorrichtung, indem beispielsweise ein Maß zur Änderung der Intensität des Strahls oder ein Maß zur Korrektur der Abtastgeschwindigkeit bereitgestellt wird, um die Position eines Strahls, der durch die Oberfläche einer Bildträgeroberfläche verläuft, genau zu steuern. Als Ergebnis wird ein präziser Korrekturbetrag berechnet und mit einer größeren Genauigkeit basierend auf der genauen Position des folglich detektierten Strahls erhalten, so daß die Positionssteuerung eines Strahls mit größerer Genauigkeit realisiert werden kann.
Speziell kann die Position eines Strahls mit größerer Genauigkeit detektiert werden, indem ein Strahl mit größerer Intensität emittiert wird, als der, der emittiert wird, wenn ein Bild ausgebildet wird. Auf der Basis der Position des Strahls, die mit dieser größeren Genauigkeit detektiert worden ist, wird ein optimaler Korrekturbetrag für den Strahl berechnet, so daß eine optimale Steuerung der Position eines Strahls mit größerer Genauigkeit durchgeführt werden kann.
Speziell wird die Verlaufszeitperiode eines Strahls, der durch Lichtempfangsmuster verläuft, verlängert, indem die Abtastoperation mit einer geringeren Abtastgeschwindigkeit durchgeführt wird, als diejenige, die ausgewählt wird, wenn ein Bild ausgebildet wird, so daß die Verlaufposition des Strahls mit größerer Genauigkeit detektiert werden kann. Auf der Basis der Position des Strahls, die mit dieser hohen Genauigkeit detektiert worden ist, kann folglich die optimale Positionssteuerung eines Strahls mit größerer Genauigkeit realisiert werden.
Die Erfindung kann durch folgende unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen gegebene Beschreibung besser verstanden werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht des Aufbaus einer digitalen Kopiermaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht des Aufbaus einer optischen Einheit und der Positionsbeziehung der fotoempfindlichen Trommel;
Fig. 3 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Strahldetektors;
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Steuersystems, das in erster Linie zur Steuerung des optischen Systems aufgebaut ist;
Fig. 5 ein Blockdiagramm, das die Verlaufpositionen von Strahlen erklärt;
Fig. 6A, 6B und 6C jeweils Ansichten der Beziehungen zwischen einer Verlaufposition eines Strahls und eines Strahlempfangsmusters, ausgegeben von einem Strahldetektor, einem Ausgangssignal von einem Differenzverstärker, und einem Ausgangssignal von einem Integrator;
Fig. 7 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer Verlaufposition eines Strahls und einem Ausgangssignal von einem A/D-Wandler zeigt;
Fig. 8 einen Graphen, der ein Betriebsauflösungsvermögen eines Galvanospiegels zeigt;
Fig. 9 einen Graphen, der ein Betriebsauflösungsvermögen eines Galvanospiegels zeigt;
Fig. 10 ein Flußdiagramm zur Erklärung des Betriebs, wenn die Leistung eines Druckerabschnitts eingeschaltet wird;
Fig. 11 ein Flußdiagramm zur Erklärung einer Strahlverlaufpositionssteuerroutine;
Fig. 12 ein Flußdiagramm zur Erklärung einer Strahlverlaufpositionssteuerroutine;
Fig. 13 ein Flußdiagramm zur Erklärung einer Strahlverlaufpositionssteuerroutine;
Fig. 14 ein Flußdiagramm zur Erklärung einer Strahlverlaufpositionssteuerroutine;
Fig. 15A und 15B Ansichten zur Erklärung von Bilddefekten, die auftreten können, wenn ein Bild mit einem Strahl gebildet wird, dessen Position verschoben ist; und
Fig. 16A und 16B Ansichten zur Erklärung von Bilddefekten, die auftreten können, wenn ein Bild mit einem Strahl gebildet wird, dessen Position verschoben ist.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erklärt.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer digitalen Kopiermaschine als eine Bildausbildungsvorrichtung, die eine Strahlabtastvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet. Speziell enthält diese digitale Kopiermaschine einen Abtastabschnitt 1 und einen Druckerabschnitt 2. Der Abtastabschnitt 1 enthält einen ersten Wagen 3 und einen zweiten Wagen 4, die in der Pfeilrichtung gemäß der Figur bewegbar sind, eine Abbildungslinse 5 und ein fotoelektrisches Übertragungselement 6.
In Fig. 1 ist ein Original O auf einem Originalobjektträger 7 aus transparentem Glas derart angeordnet, daß das Original nach unten zeigt. Das Original O, das zu einem Objektträgerindex ausgerichtet ist, der die Mitte der kürzeren Kante des Originalobjektträgers 7 in der rechten Hälfte der Figur ist, wird gegen den Originalobjektträger 7 durch die Originalfixierungsabdeckung 8 gedrückt.
Das Original O wird durch eine Lichtquelle 9 beleuchtet, und das davon reflektierte Licht wird durch die Spiegel 10, 11 und 12 und eine Abbildungslinse 5 auf eine Lichtempfangsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements 6 gelenkt. In diesem Fall werden der erste Wagen 3, der mit der Lichtquelle 9 und dem Spiegel 10 ausgestattet ist, und der zweite Wagen 4, der die Spiegel 11 und 12 aufweist, mit einer relativen Geschwindigkeit von 2 : 1 derart bewegt, daß die Länge des Lichtweges konstant gehalten wird. Der erste und der zweite Wagen 3 und 4 werden durch einen Wagentreibermotor (nicht gezeigt) von der rechten Seite zur linken Seite in Synchronisation mit einem Lesetaktsignal bewegt.
Wie oben beschrieben, wird ein Bild des Originals O, das auf dem Originalobjekttisch 7 angeordnet ist, sequentiell in Einheiten von Zeilen durch einen Abtastabschnitt 1 gelesen. Ein Ausgangssignal, das durch ein derartiges Lesen des Bildes erhalten wird, wird durch einen nicht gezeigten Bildverarbeitungsabschnitt in digitale Bildsignale umgewandelt, die einer Gradation des Bildes entsprechen.
Der Druckerabschnitt 2 enthält eine optische Einheit 13 und einen Bildausbildungsabschnitt 14, der ein elektronisches Fotografieverfahren anwendet, bei dem ein Bild auf einem Blatt Papier P gebildet werden kann, das als Medium dient, auf dem ein Bild geformt wird. Speziell werden Bildsignale, die von dem Original O durch den Abtastabschnitt 1 gelesen worden sind, durch einen nicht gezeigten Bildverarbeitungsabschnitt verarbeitet, und anschließend in Laserstrahlen (auf diese wird im folgenden nur als Strahlen Bezug genommen) von Halbleiterlaseroszillatoren umgesetzt. Das Ausführungsbeispiel verwendet ein optisches Mehrstrahlsystem, das eine Mehrzahl von (zwei oder mehr) Halbleiterlaseroszillatoren aufweist.
Obwohl die Struktur der optischen Einheit 13 später genauer beschrieben wird, sei erwähnt, daß eine Mehrzahl von Halbleiterlaseroszillatoren in der Einheit eine Emissionsoperation gemäß Lasermodulationssignalen durchführen, die von einem nicht gezeigten Bildverarbeitungsabschnitt ausgegeben werden. Die von den Oszillatoren ausgegebenen Strahlen werden durch einen Polygonspiegel reflektiert, um Abtaststrahlen zu bilden, die von der Einheit nach außen gegeben werden.
Eine Mehrzahl von Strahlen, die von der optischen Einheit 13 ausgegeben werden, werden als Punktabtaststrahlen abgebildet, die eine Auslösung aufweisen, die für eine Belichtungsposition X auf einer fotoempfindlichen Trommel 15 als ein Bildträgerelement erforderlich ist, und folglich wird das Abtasten und Belichten durchgeführt. Als Ergebnis wird ein elektrostatisches latentes Bild auf der fotoempfindlichen Trommel 15 gemäß den Bildsignalen gebildet.
In der Peripherie der fotoempfindlichen Trommel 15 sind ein elektrischer Lader 16 zur elektrischen Ladung der Oberfläche der Trommel, eine Entwicklungsvorrichtung 17, ein Übertragungslader 18, ein Separationslader, ein Reiniger 20 und dergleichen angeordnet. Die fotoempfindliche Trommel 15 wird durch einen Treibermotor (nicht gezeigt) angetrieben, um mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, und elektrisch durch den elektrischen Lader 16 geladen, der derart bereitgestellt ist, daß er zur Oberfläche der Trommel weist. Eine Mehrzahl von Strahlen (oder Abtaststrahlen) wird auf eine Belichtungsposition X auf der geladenen fotoempfindlichen Trommel 15 punktförmig aufgebracht, wodurch ein Abbild erzeugt wird.
Ein elektrostatisches latentes Bild, das auf der fotoempfindlichen Trommel 15 gebildet ist, wird mit Toner (oder einem Entwickler), der von der Entwicklungsvorrichtung 17 geliefert wird, entwickelt. Ein auf der fotoempfindlichen Trommel 15 durch Entwicklung gebildetes Tonerbild, wird durch den Übertragungslader 18 an eine Übertragungsposition auf ein Blatt Papier P übertragen, das zu einem bestimmten Zeitpunkt von einem Blattliefersystem zugeführt wird.
Das Blattliefersystem liefert der Reihe nach Papierblätter P in einer Blattzuführungskassette, die an einem Bodenbereich bereitgestellt ist, getrennt voneinander durch eine Blattlieferrolle 22 und eine Separationsrolle 23. Jedes Papierblatt P wird an eine Resistrolle 24 geliefert und eine Übertragungsposition zu einem vorbestimmten Zeitpunkt. Dem Übertragungslader 18 sind ein Blattbeförderungsmechanismus 25, eine Fixierungsvorrichtung 26 und Lieferrollen 27 nachgeschaltet angeordnet. Folglich wird ein Papierblatt P, auf das ein Tonerbild übertragen worden ist, auf einen externen Blattliefertisch 28 über die Lieferrollen 27 ausgegeben, nachdem das Tonerbild durch die Fixierungsvorrichtung 26 fixiert worden ist. Darüber hinaus entfernt ein Reiniger 20 auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 15 verbleibenden Toner, von der ein Tonerbild auf ein Papierblatt P übertragen worden ist, und folglich nimmt die Trommel wieder eine Anfangsbedingung in einer Standby-Bedingung an.
Die Bildausbildungsoperation wird kontinuierlich durchgeführt, indem die oben beschriebene Verarbeitungsoperation wiederholt wird.
Wie oben erklärt, werden Daten von einem Original O, das auf einem Originalobjektträger 7 plaziert ist, durch einen Scannerabschnitt 1 ausgelesen, und die Daten, die auf diese Weise gelesen worden sind, werden an einem Druckerabschnitt 2 einer Reihe von Verarbeitungen unterzogen. Anschließend werden die Daten als Tonerabbild auf einem Blatt Papier P aufgezeichnet.
Als nächstes wird im folgenden die optische Einheit 13 erklärt.
Fig. 2 zeigt den Aufbau der optischen Einheit 13, und die Positionsbeziehung der Einheit 13 zur fotoempfindlichen Trommel 15. Die optische Einheit 13 enthält beispielsweise 4 Halbleiterlaseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d, und jeder dieser Oszillatoren führt eine Bildausbildung für eine Abtastzeile zum gleichen Zeitpunkt durch, so daß eine Hochgeschwindigkeitsbildausbildung realisiert wird, ohne die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels erheblich zu vergrößern.
Speziell wird der Laseroszillator 31a durch einen Lasertreiber 32a angesteuert. Ein von diesem ausgegebener Strahl verläuft durch eine Kollimatorlinse (nicht gezeigt) und anschließend in einen Galvanospiegel 33a. Der von dem Galvanospiegel 33a reflektierte Strahl verläuft durch Halbspiegel 34a und 34b, und in einen Polygonspiegel 35 als ein rotierender Polygonspiegel.
Der Polygonspiegel 35 wird mit konstanter Geschwindigkeit durch einen Polygonmotor 36 gedreht, der durch einen Polygonmotortreiber 37 angesteuert wird. In dieser Weise schwingt der von dem Polygonspiegel 35 reflektierte Strahl derart, daß ein Abtasten in einer konstanten Richtung mit einer Winkelgeschwindigkeit durchgeführt wird, die von der Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 36 abhängt. Der durch den Polygonspiegel 35 schwingende Abtaststrahl verläuft durch eine f-θ Linse, wodurch die Lichtempfangsoberfläche eines Strahldetektors 38 als ein Strahlverlaufpositionsdetektionsmittel und die fotoempfindliche Trommel 15 abgetastet werden, infolge der f-θ Eigenschaft von A.
Der Laseroszillator 31b wird durch einen Lasertreiber 32b angesteuert. Der Strahl, der von diesem ausgegeben wird, verläuft durch eine nicht gezeigte Kollimatorlinse, und wird anschließend durch einen Galvanospiegel 33b reflektiert, und weiter durch einen Halbspiegel 34a. Der von dem Halbspiegel 34a reflektierte Strahl verläuft durch einen Halbspiegel 34b und dringt in den Polygonspiegel 35 ein. Der Weg des Strahls nach dem Polygonspiegel 35 ist der gleiche wie bei dem Laseroszillator 31a, der Strahl verläuft also durch eine nicht gezeigte f-θ Linse, wodurch die Lichtempfangsoberfläche des Strahldetektors 38 und die fotoempfindliche Trommel 18 abgetastet werden.
Der Laseroszillator 31c wird durch einen Lasertreiber 32c angesteuert. Ein von diesem ausgegebener Strahl verläuft durch eine Kollimatorlinse und wird anschließend durch einen Galvanospiegel 33c reflektiert. Die Strahlen verlaufen weiter durch einen Halbspiegel 34c, wird durch einen Halbspiegel 34b reflektiert, und dringt in den Polygonspiegel 35 ein. Der Weg des Strahls nach dem Polygonspiegel 35 ist der gleiche wie bei den Laseroszillatoren 31a und 31b, der Strahl verläuft also durch eine f-θ Linse, wodurch die Lichtempfangsoberfläche des Strahldetektors 38 und die fotoempfindliche Trommel 15 abgetastet werden.
Der Laseroszillator 31d wird durch einen Lasertreiber 32d angesteuert. Ein von diesem ausgegebener Strahl verläuft durch eine nicht gezeigte Kollimatorlinse, und wird anschließend durch einen Galvanospiegel 33d reflektiert. Der Strahl wird weiter durch Halbspiegel 34c und 34b reflektiert, und dringt in den Polygonspiegel 35 ein. Der Weg des Strahls nach dem Polygonspiegel 35 ist der gleiche wie die der Laseroszillatoren 31a, 31b und 31c, also der Strahl verläuft durch eine nicht gezeigte f-θ Linse, wodurch die Lichtempfangsoberfläche des Strahldetektors 38 und die fotoempfindliche Trommel 15 abgetastet werden.
Die von den individuellen Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d ausgegebenen Strahlen werden folglich durch Halbspiegel 34a, 34b und 34c synthesiert, so daß sich vier Strahlen in Richtung des Polygonspiegels 35 erstrecken.
Folglich kann die fotoempfindliche Trommel 15 gleichzeitig mit vier Strahlen abgetastet werden, so daß ein Bild viermal schneller aufgezeichnet werden kann als mit einem herkömmlichen einzelnen Strahl, bei der Bedingung, daß der Polygonspiegel 35 mit einer gleichmäßigen Rotationsgeschwindigkeit gedreht wird.
Die Galvanospiegel 33a, 33b, 33c und 33d werden verwendet, um die Positionsbeziehung zwischen den Strahlen in der Nebenabtastrichtung einzustellen (oder zu steuern), und sind jeweils mit den Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a, 39b, 39c und 39d verbunden.
Der Strahldetektor 38 dient zur Detektion von Verlaufspositionen und Verlaufszeitpunkten der vier Strahlen, und ist nahe an einem Endbereich der fotoempfindlichen Trommel 15 derart angeordnet, daß sich die Lichtempfangsoberfläche des Detektors auf gleicher Ebene befindet, wie die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 15. Basierend auf einem Detektionssignal von dem Strahldetektor 38 erfolgt die Steuerung der Galvanospiegel 33a, 33b, 33c und 33d (also die Steuerung der Bildausbildungspositionen in der Nebenabtastrichtung), die Steuerung der Emissionsleistung (also Intensität) der Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d, sowie die Steuerung der Emissionszeitpunkte (also Steuerung der Bildausbildungspositionen in der Hauptabtastrichtung) jeweils korrespondierend zu den Strahlen, wobei Einzelheiten der Steuerung später beschrieben werden. Der Strahldetektor 38 ist mit einer Strahldetektorverarbeitungsschaltung 40 verbunden, um Signale zur Durchführung der oben beschriebenen Steuerung zu erzeugen.
Im folgenden wird der Strahldetektor 38 erklärt.
Fig. 3 zeigt schematisch die Struktur des Strahldetektors 38. Wie in der Figur gezeigt, enthält der Strahldetektor 38 Lichtempfangsmuster S1 und S2 und Lichtempfangsmuster S3a bis S8b. Speziell sind die Lichtempfangsmuster S1 und S2 in stabähnlichen Formen gebildet, und parallel mit einem vorbestimmten Abstand voneinander in Richtung senkrecht zur Hauptabtastrichtung angeordnet. Das Lichtempfangsmuster S1 wird verwendet, um Verlaufzeiten der vier Strahlen zu detektieren, und gibt ein elektrisches Signal aus, wenn ein Strahl passiert. Das Lichtempfangsmuster S2 wird verwendet, um einen Takt für die Schaltungsoperation zu erhalten, und gibt ein elektrisches Signal aus, wenn ein Strahl passiert.
Die Lichtempfangsmuster S3a bis S8b werden für Verlaufpositionen der vier Strahlen verwendet. Die Muster S3a und S3b sind in Längsrichtung (in Nebenabtastrichtung) angeordnet, und bilden ein Paar. Die Muster S4a und S4b, die Muster S5a und S5b, die Muster S6a und S6b, die Muster S7a und S7b, sowie die Muster S8a und S8b sind paarweise in ähnlicher Weise angeordnet, wie die Muster S3a und S3b. Diese sechs Paare sind zwischen den Lichtempfangsmustern S1 und S2, wie in der Figur gezeigt, angeordnet.
Das gegenwärtige Ausführungsbeispiel ist derart aufgebaut, daß bei beiden Auflösungen von 400 DPI und 600 DPI (also 63,5 um und 42,3 um) eine Aufzeichnung durchgeführt werden kann. Von diesen Auflösungen sind die Lichtempfangsmuster entsprechend der Auflösung 600 DPI die Paare S3a und S3b, S4a und S4b, S6a und S6b, und S7a und S7b, und diese Paare werden mit einem Abstand von P2 (42,3 um) voneinander verschoben.
Ferner kann durch Verwendung dieser Paare von Lichtempfangsmustern eine Verlaufposition eines Strahls von dem Laseroszillator 31a detektiert werden, indem die Ausgangssignale der Lichtempfangsmuster S3a und S3b miteinander verglichen werden; eine Verlaufposition eines Strahls b von dem Laseroszillator 31b kann detektiert werden, indem die Ausgangssignale der Muster S4a und S4b miteinander verglichen werden; eine Verlaufposition eines Strahls c von dem Laseroszillator 31c kann detektiert werden, indem die Ausgangssignale von den Mustern S6a und S6b miteinander verglichen werden; und eine Verlaufposition eines Strahls d von dem Laseroszillator 31d kann detektiert werden, indem die Ausgangssignale von den Mustern S7a und S7b verglichen werden. Wenn die Ausgangssignale von den Mustern, die jedes Paar bilden, ausgeglichen sind, verläuft jeder Strahl durch die Mitte zwischen einem Paar der Muster, und der Abstand zwischen benachbarten Strahlen wird bei einem vorbestimmten Abstand (also in diesem Fall 42,3 um) gehalten.
Die Lichtempfangsmuster entsprechend der Auflösung 400 DPI sind Paare von Mustern S3a und S3b, S5a und S5b, S7a und S7b und S8a und S8b, und diese Paare werden in der Nebenabtastrichtung mit einem Intervall von P3 (63,5 um) voneinander verschoben. In diesem Fall basiert die Detektion der Verlaufpositionen und die Identifikation der Abstände zwischen den Strahlen auf dem gleichen Prinzip und in der gleichen Weise wie in dem oben genannten Fall von 600 DPI.
Die Lichtempfangsmuster S3a, S3b, S7a und S7b sind den beiden Auflösungen 400 DPI und 600 DPI gemeinsam. Da ein Teil der Lichtempfangsmuster folglich für beide Auflösungen gemeinsam verwendet wird, kann eine Vergrößerung der Anzahl von Lichtempfangsmustern minimiert werden.
Als nächstes wird der Bereich der Strahlabtastrichtung bezüglich der Breiten der Lichtempfangsmuster S3a bis S8b erklärt. Wenn die Muster eine große Breite aufweisen, wird der Abstand W, wie in Fig. 3 gezeigt, zu groß. Wenn der Abstand W zu groß wird, werden die Werte P2 und P3 im wesentlichen stark geändert, selbst wenn der Strahldetektor 38 leicht geneigt wird. In diesem Fall sind Steuerziele versetzt, selbst wenn die Steueroperation regulär durchgeführt wird. Als Ergebnis kann keine korrekte Steuerung erreicht werden. Um eine korrekte Steuerung zu erreichen ist es notwendig, den Strahldetektor 38 mit hoher Genauigkeit in Bezug auf die Abtastrichtung der Strahlen anzuordnen.
Um die Anforderung bezüglich der Genauigkeit zu entschärfen, sollte die Breite der Lichtempfangsmuster S3a bis S8b in der Strahlabtastrichtung so klein wie möglich sein. Wenn die Breite der Muster S3a bis S8b in der Strahlabtastrichtung reduziert wird, wird die Signalausgangszeitperiode der Signale von den Lichtempfangsmustern verkürzt, so daß die Signale kein gutes S/N-Verhältnis erreichen können.
Auf dieses Problem antwortend verwendet das gegenwärtige Ausführungsbeispiel folgende Maßnahmen, die im einzelnen später beschrieben werden. Zum Beispiel wird die Emissionsleistung der Laseroszillatoren angehoben, um die Ausgangssignale von den Lichtempfangsmustern selbst zu verbessern, oder die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonmotors 36 (oder Polygonspiegels 35) wird reduziert, um die Verlaufzeitperioden der Strahlen auf die Lichtempfangsmuster zu verlängern.
Im folgenden wird das Steuersystem erklärt.
Fig. 4 zeigt ein Steuersystem, das in erster Linie dazu dient, ein optisches Mehrstrahlsystem zu steuern. Speziell enthält ein Hauptsteuerabschnitt 51 zur Durchführung der gesamten Steuerung beispielsweise eine CPU, die mit einem Speicher 52 verbunden ist, ein Steuerfeld 53, eine externe Kommunikationsschnittstelle (I/F) 54, Lasertreiber 32a, 32b, 32c und 32d, einen Polygonspiegelmotortreiber 37, eine Galvanospiegeltreiberschaltung 39a, 39b, 39c und 39d, eine Strahldetektorausgangssignalverarbeitungsschaltung 40, eine Synchronisationsschaltung 55 und eine Bilddatenschnittstelle (I/F) 56. Die Synchronisationsschaltung 55 ist mit den Bilddaten I/F 56 verbunden, die mit einem Bildverarbeitungsabschnitt 57 und einem Seitenspeicher 58 verbunden sind. Der Bildverarbeitungsabschnitt 57 ist mit einem Abtastabschnitt 1 verbunden, und der Seitenspeicher 58 mit einer externen Schnittstelle (I/F) 59.
Im folgenden wird der Fluß der Bilddaten erklärt, wenn ein Bild ausgebildet wird.
Im Falle der Kopieroperation wird zuerst ein Bild eines Originals O auf den Originalobjektträgers 7 durch den Abtastabschnitt 1 eingelesen, und an den Bildverarbeitungsabschnitt 57 gesendet. Der Bildverarbeitungsabschnitt 57 führt eine herkömmliche Schattierungskorrektur, verschiedene Filterverarbeitungen, eine Gradationsverarbeitung und eine Gammakorrektur durch, für die Signale von dem Scanner 1 und anschließend werden die Signale digitalisiert.
Die Bilddaten von der Bildverarbeitung 57 werden an die Bilddaten I/F 56 gesendet. Die Bilddaten I/F 56 dienen zur Verteilung der Bilddaten an die vier Lasertreiber 32a, 32b, 32c und 32d. Die Synchronisationsschaltung erzeugt Takte, die mit den Takten synchronisiert sind, bei denen die Strahlen durch den Strahlendetektor 38 verlaufen. In Synchronisation mit diesen Takten werden die Bilddaten in Form von lasermodulierten Signalen von den Bilddaten I/F 56 an die Lasertreiber 32a, 32b, 32c und 32d von I/F 56 gesendet. In dieser Weise werden die Bilddaten in Synchronisation mit dem Abtasten durch die Strahlen synchronisiert, und als Ergebnis wird es möglich, eine Bildausbildung mit Synchronisation (korrekten Positionen) in der Hauptabtastrichtung zu erreichen.
Eine Mehrzahl von Taktarten werden in der Synchronisationsschaltung 55 gebildet, so daß sie mit den Auflösungen der Bilder, die aufzuzeichnen sind, zusammenpassen. Von diesen Taktarten wird eine Art, die einen vorbestimmten Zyklus aufweist, gemäß einer Anweisung von dem Steuerfeld 53 ausgewählt, wie später beschrieben wird, oder gemäß einer Anweisung, die von außen über die externe I/F 59 eingegeben worden ist.
Die Synchronisationsschaltung 55 enthält ferner einen Mustertakt, um die Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d zu zwingen, Strahlen in einer Nichtbildregion auszugeben, um die Leistung der jeweiligen Strahlen zu steuern, und eine Logikschaltung, um die Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d dazu zu bringen, Strahlen auf den Strahlendetektor 38 jeweils zu emittieren, um Bildausbildungstakte der Strahlen in der Reihenfolge der Strahlen zu erhalten.
Das Steuerfeld 53 ist eine Mensch-Maschine Schnittstelle zum Starten einer Kopieroperation, oder zum Setzen einer Anzahl von Blättern und dergleichen.
Die gegenwärtige digitale Kopiermaschine führt nicht nur eine Kopieroperation durch, sondern bildet auch Bilddaten, und gibt diese aus, die von außen über die externe I/F 59 eingegeben worden sind, die mit dem Seitenspeicher 58 verbunden ist. In diesem Fall muß die Auflösung der Bilder in Übereinstimmung mit der externen I/F 59 gesetzt werden. Die Auflösung kann durch das Steuerfeld 53 angewiesen werden. Zu erwähnen ist, daß die Bilddaten, die von der externen I/F 59 eingegeben worden sind, erst im Seitenspeicher 58 gespeichert und dann an die Synchronisationsschaltung 55 gesendet werden.
Wenn die gegenwärtige Kopiermaschine extern durch ein Netz oder dergleichen gesteuert wird, arbeitet die externe Kommunikation I/F anstelle des Steuerfeldes 53.
Die Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a, 39b, 39c und 39d dienen jeweils zur Ansteuerung der Treibergalvanospiegel 33a, 33b, 33c, 33d gemäß einem Anweisungswert von dem Hauptsteuerabschnitt 51. Folglich ist der Hauptsteuerabschnitt in der Lage, die Winkel der Galvanospiegel 33a, 33b, 33c und 33d frei über die Galvanospiegeltreiberschaltungen 39a, 39b, 39c und 39d zu steuern.
Der Polygonmotortreiber 37 ist ein Treiber zum Antreiben eines Motors 36, der dem Polygonspiegel dreht, um ein Abtasten mit vier Strahlen, wie oben beschrieben, durchzuführen. Der Hauptsteuerabschnitt 51 ist in der Lage, den Polygonmotortreiber 37 dazu zu bringen, die Drehung zu starten und zu stoppen, und die Rotationsgeschwindigkeit zu schalten. Das Schalten der Rotationsgeschwindigkeit erfolgt durch Reduzieren der Rotationsgeschwindigkeit auf einen Wert kleiner als eine vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit, wenn die Verlaufposition eines Strahls überprüft wird oder zum Schalten der Auflösung.
Die Lasertreiber 32a, 32b, 32c und 32d dienen nicht nur zum Emittieren von Laserstrahlen gemäß den Lasermodulationssignalen von der Synchronisationsschaltung 55, die mit dem Abtasten mit den Strahlen synchronisiert ist, sondern auch dazu, die Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d dazu zu bringen, Strahlen unabhängig von Bilddaten zu emittieren.
Darüber hinaus setzt der Hauptsteuerabschnitt 51 die Leistung, mit der die Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d Strahlen emittieren, in den Lasertreibern 32a, 32b, 32c und 32d. Das Setzen der Emissionsleistung wird gemäß einer Differenz der Auflösung zwischen Bildern, die aufzuzeichnen sind, und gemäß der Detektion der Verlaufspositionen der Strahlen, korrigiert.
Der Speicher 52 dient zum Speichern von Information, die zur Steuerung notwendig ist. Die optische Einheit 13 kann beispielsweise in der Lage sein, sofort ein Bild zu erzeugen, nachdem die Leistungsquelle eingeschaltet worden ist, indem Steuerwerte für Galvanospiegel 33a, 33b, 33c und 33d gespeichert werden, sowie die Reihenfolge der Ankunft von Strahlen.
Als nächstes wird die Verlauf (oder das Abtast-)Positionssteuerung für Strahlen im einzelnen erklärt.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm zum Erklären der Steuerung der Verlauf (oder Abtast)-position für Strahlen. In dieser Figur ist eine Stufe des Blockdiagramms nach Fig. 4 in Betracht gezogen, und Bereiche, die mit der Steuerung in der Stufe in Verbindung stehen, sind dargestellt.
Wie bereits oben erklärt, werden die Verlaufpositionen der Strahlen erhalten, indem Ausgangssignale von den paarweisen Lichtempfangsmustern in einem Strahldetektor 38 verglichen werden. In dieser Figur sind die paarweisen Lichtempfangsmuster zum Detektieren der Verlaufpositionen von Strahlen mit S*a und S*b gekennzeichnet. Die Ausgangssignale von diesen zwei Lichtempfangsmustern S*a und S*b werden in einen Differenzverstärker 61 eingegeben, der in der Strahldetektorausgangssignalverarbeitungsschaltung 40 bereitgestellt ist und die Differenz zwischen den zwei Ausgangssignalen wird verstärkt. Ein Ausgang von dem Differenzverstärker 31 wird durch einen Integrator 61 integriert und an einen A/D- Wandler 63 gesendet. Der A/D-Wandler 63 setzt ein Ausgangssignal von dem Integrator 62 in ein digitales Signal von beispielsweise OOH bis FFH um.
Wenn speziell ein Strahl, der einer Abtastung durch einen rotierenden Polygonspiegel 35 unterzogen worden ist, in ein Lichtempfangsmuster S1 des Strahldetektors 38 eindringt, gibt das Lichtempfangsmuster S1 ein Resetsignal (Reset) an den Integrator 62 aus. Der Integrator 62 löscht vorangegangene Integrationsinformation in Antwort auf das Resetsignal, und startet eine neue Integrationsoperation.
Der Integrator 62 enthält ein Ausgangssignal des Differenzverstärkers 61 und der Integrator 62 integriert das eingegebene Ausgangssignal des Differenzverstärkers 61, wenn ein Strahl durch die Lichtempfangsmuster S*a und S*b verläuft. Der Integrator 62 dient folglich zum Übernehmen und Integrieren aller Ausgangssignale von den Lichtempfangsmustern, die erhalten werden, während ein Strahl durch den Strahldetektor 38 verläuft, wodurch ein stabiles Ausgangssignal mit einem hervorragendem S/N erhalten wird.
Im folgenden wird die Operation des Integrators 62 unter Bezugnahme auf die Fig. 6A, 6B und 6C erklärt. Die Fig. 6A bis 6C zeigen Beziehungen zwischen der Verlaufposition eines Strahls, Ausgangssignalen von den Lichtempfangsmustern S*a und S*b des Strahldetektors 38, und eines Ausgangssignals von einem Differenzverstärker 61 und eines Integrators 62.
Fig. 6A zeigt ein Beispiel, bei dem ein Strahl durch die Mitte der Lichtempfangsmuster S*a und S*b verläuft. In diesem Fall ist es ideal, daß Ausgangssignale der Lichtempfangsmuster S*a und S*b absolut gleich zueinander sind, und das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 61 konstant auf "0" gehalten wird. Die Ausgangssignale der Lichtempfangsmuster S*a und S*b enthalten mehr oder weniger Rauschen, und folglich ist das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 61 nicht "0", sondern ein Ausgangssignal mit Rauschen.
Wenn kein Integrator 62 vorhanden ist, wird ein Wert des Ausgangssignals, das Rauschen aufweist, beispielsweise einer A/D-Umsetzung unterzogen, und als Verlaufspositionsinformation eines Strahls verwendet, so daß eine korrekte Steuerung nicht erreicht werden kann. Durch Integrieren des Ausgangssignals des Differenzverstärkers 61 mittels eines Integrators 62 ist es jedoch möglich, ein Signal zu erhalten, aus dem die Rauschkomponenten entfernt sind.
Fig. 6B zeigt ein Beispiel, bei dem die Verlaufposition eines Strahls zu der Seite des Lichtempfangsmusters S*a abgeleitet ist. Im Vergleich zu dem Beispiel gemäß Fig. 6A, ist das Ausgangssignal des Lichtempfangsmusters S*a groß, während das Ausgangssignal des Lichtempfangsmusters S*b klein ist. Folglich gibt der Differenzverstärker 61 eine positive Spannung aus, die repräsentiert, daß die Verlaufposition eines Strahls zur Seite des Lichtempfangsmusters S*a abgeleitet ist.
Ähnlich wie in dem Fall gemäß Fig. 6A ist jedoch eine Rauschkomponente einem Ausgangssignal überlagert, folglich ist es schwierig, eine genaue Position zu erhalten. In diesem Fall kann ebenso ein hervorragendes Signal ohne Rauschen erhalten werden, indem eine Integration mittels eines Integrators 62 durchgeführt wird.
Fig. 6C zeigt ein Beispiel, bei dem die Lichtempfangsmuster S*a und S*b bezüglich der Abtastrichtung eines Strahls geneigt sind. Obwohl in den Figuren zum besseren Verständnis des Betriebs eine starke Neigung dargestellt ist, ist ein Fall möglich, bei dem die Neigung nur leicht ist, so daß die Neigung nicht mit bloßen Auge erkennbar ist. In dem Fall gemäß dieser Figur trifft bei einem Abtasten durch den Polygonspiegel 35 ein Strahl schräg auf die Lichtempfangsmuster S*a und S*b.
Wie in der Figur gezeigt, vergrößert sich folglich das Ausgangssignal des Lichtempfangsmusters S*a allmählich mit Passieren eines Strahls. Im Gegensatz dazu reduziert sich das Ausgangssignal des Lichtempfangsmusters S*b allmählich, mit Passieren eines Strahls.
Wenn die Differenz zwischen diesen Signalen verstärkt wird, wird ein Signal mit negativen und positiven Amplituden erhalten, wie in der Figur gezeigt. Eigentlich wird eine Rauschkomponente dem erhaltenen Signal überlagert. Eine korrekte Steuerung kann nicht durchgeführt werden, wenn ein derartiges Signal aufgenommen, und einer A/D-Umwandlung unterzogen wird, und wenn das Umwandlungsergebnis als Verlaufpositionsinformation eines Strahls verwendet wird.
In diesem Fall wird eine durchschnittliche Verlaufposition von Strahlen erhalten, indem das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 61 mittels des Integrators 62 integriert wird. In dem Fall gemäß dieser Figur verläuft ein Strahl im Durchschnitt im wesentlichen durch die Mitte der Lichtempfangsmuster S*a und S*b, so daß das Ausgangssignal des Integrators 62 im wesentlichen "0" ist.
Der A/D-Wandler 63 erhält ein Ausgangssignal von dem Lichtempfangsmuster S2. Mit einem Signal, das von dem Integrator 62 ausgegeben wird, wird eine A/D-Umwandlung zu einem Zeitpunkt gestartet, bei dem der Strahl durch das Lichtempfangsmuster S2 verläuft. Wenn die A/D-Umwandlung endet, wird ein Endesignal (ENDE) an den Hauptsteuerabschnitt (CPU) 51 von dem A/D-Wandler 63 geliefert. Der Hauptsteuerabschnitt 51 behandelt das Endesignal als ein Unterbrechungssignal und erkennt, daß eine neue Strahlverlaufpositionsinformation eingegeben worden ist, und führt eine entsprechende Verarbeitung durch.
Basierend auf der folglich erhaltenen Strahlverlaufpositionsinformation berechnet der Hauptsteuerabschnitt 51 das Steuerungsausmaß für den Galvanospiegel 33. Das Berechnungsergebnis wird in dem Speicher 52 gespeichert, wenn dies erforderlich ist. Der Hauptsteuerabschnitt 51 sendet das Berechnungsergebnis an die Galvanospiegeltreiberschaltung 39.
Die Galvanospiegeltreiberschaltung 39 ist mit einer Verriegelung 64 bereitgestellt, um die Daten zu halten, wie in Fig. 5 gezeigt. Sobald der Hauptsteuerabschnitt 51 Daten schreibt, hält dieser Abschnitt 51 den Wert solange, bis die Daten das nächste Mal aktualisiert werden. Die in der Verriegelung 64 gehaltenen Daten werden in ein analoges Signal (oder Spannung) durch den D/A-Wandler 65 umgesetzt, und in die Treiberschaltung 66 zum Antreiben des Galvanospiegels 33 eingegeben. Die Treiberschaltung 66 treibt und steuert den Galvanospiegel 33 gemäß dem analogen Signal (Spannung), das von dem D/A-Wandler 65 eingegeben worden ist.
In dieser Weise wird die Verlaufposition eines Strahls durch den Strahldetektor 38 detektiert. Basierend auf der Information der Verlaufposition berechnet der Hauptsteuerabschnitt 51 das Steuerungsmaß für den Galvanospiegel 33. Basierend auf dem Berechnungsergebnis wird der Galvanospiegel 33 angesteuert, und folglich eine Steuerung der Verlaufposition jedes Strahls ermöglicht.
Es sei erwähnt, daß die Verlaufpositionen von Strahlen zwischen den Oberflächen des Polygonspiegels 35 leicht abweichen, aufgrund einer Abschrägung des Polygonspiegels 35 in vielen Fällen. Um diese Einflüsse zu eliminieren, ist es wünschenswert, daß die Strahlverlaufposition für eine Anzahl von Zeitpunkten, die gleich der Anzahl der Oberflächen des Polygonspiegels des optischen Systems oder äquivalent zu einem ganzahligen Mehrfachen der Anzahl der Oberflächen ist, erhalten und berechnet wird, und daß die Galvanospiegel basierend auf dem Durchschnitt der Strahlverlaufinformation gesteuert werden.
Fig. 7 zeigt einen Graphen einer Beziehung zwischen einer Verlaufposition eines Strahls und eines Ausgangssignals des A/D-Wandlers 63. Die Querachse des Graphen repräsentiert die Verlaufposition des Strahls und zeigt beispielhaft die Verlaufposition des Strahls bezüglich der Lichtempfangsmuster S*a und S*b. Speziell bedeutet die Mitte der Querachse, daß die Verlaufposition eines Strahls in der Mitte zwischen den Lichtempfangsmustern S*a und S*b, wie oben beschrieben, existiert. Auf der linken Seite der Querachse wird die Verlaufposition eines Strahls dargestellt, der auf der Lichtempfangsmusterseite S*b vorhanden ist. Im Gegensatz dazu ist auf der rechten Seite der Querachse die Verlaufposition eines Strahls auf der Lichtempfangsmusterseite S*a dargestellt.
Eine Kurve A, die mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, zeigt den Ausgangswert des A/D-Wandlers 63 bezüglich einer Verlaufposition eines Strahls, wo die Leistung eines Strahls, die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 35 und der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61 auf bestimmte Werte gesetzt sind. Bei dieser Bedingung ändert sich die Verlaufposition eines Strahls innerhalb eines Bereichs von ungefähr 100 um auf jeder der S*a- und S*b-Seiten von einer idealen Position (also der Mitte der paarweisen Lichtempfangsmuster). Die Änderung zeigt, daß die Kurve im wesentlichen linear ist, wenn die Verlaufposition in dem Bereich nahe der idealen Position ist, jedoch wird die Linearität der Kurve schlechter, wenn die Verlaufposition des Strahls weiter weg von der Mitte abgeleitet wird.
Dies liegt daran, daß der Strahl einen elliptischen oder im wesentlichen kreisförmigen Querschnittsabschnitt aufweist, so daß die Änderung des Bereichs, wo der Strahl die Lichtempfangsmuster kreuzt, abnimmt, wenn der Strahl weiter weg von der Mitte abgeleitet wird. Ein anderer Faktor ist, daß die Energieverteilung eines Strahls normalerweise gaussverteilt ist, so daß die Energie in der Mitte des Strahls am größten ist, und der Energiepegel sich in Richtung der Peripherie des Strahls verringert. Folglich wird das Änderungsverhältnis der Energie kleiner, wenn der Abstand von der Mitte des Strahls größer wird.
Im Gegensatz dazu zeigt eine Kurve B einen Fall, bei dem die Leistung eines Strahls angehoben wird, die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 35 reduziert wird, und der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61 erhöht wird, verglichen mit der oben beschriebenen Bedingung. Diese Kurve B hat eine schärfere Neigung als die Kurve A, und ist im wesentlichen innerhalb eines Bereichs ± von der idealen Verlaufposition linear. Dies bedeutet, daß das Ausgangssignal des Strahldetektors 38 erhöht wird, und das Ausgangssignal von dem Differenzverstärker 61 oszilliert stark bezüglich einer gleichen Versetzung des Strahls von der idealen Position, wenn die Leistung des Strahls beispielsweise angehoben wird.
Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 35 reduziert wird, wird die Zeitperiode, während der die Lichtempfangsmuster mit einem Strahl belichtet werden, vergrößert, so daß das Ausgangssignal des Strahldetektors 38 angehoben wird, was das gleiche Phänomen, wie oben beschrieben, zur Folge hat. In dem Fall, bei dem der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61 ebenfalls vergrößert wird, ändert sich das Ausgangssignal des Strahldetektors 38 selbst nicht, jedoch tritt das gleiche oben beschriebene Phänomen im Ergebnis auf.
Derartige Eigenschaften, wie oben beschrieben, können ausgewählt werden, um eine Verlaufposition eines Strahls zu detektieren, in folgender Weise. Speziell wird die Charakteristik A, wie in Fig. 7 durch eine unterbrochene Linie dargestellt, ausgewählt, wenn eine grobe Steuerung durchgeführt wird, während die Charakteristik B, die in der Fig. 7 mit einer durchgezogenen Linie gekennzeichnet ist, ausgewählt wird, wenn eine genaue Steuerung durchgeführt wird.
Für den Fall, bei dem die Verlaufposition eines Strahls in einen Zustand gesteuert wird, bei dem die Verlaufposition des Strahls überhaupt nicht geschätzt werden kann, ähnlich wie bei einer Anfangsoperation, bei der die Leistung der gegenwärtigen Kopiermaschine eingeschaltet wird, kann die Verlaufposition eines Strahls grob gesteuert werden, indem effektiv die Leistung des Strahls eingestellt wird. Die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 35 und der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61 in Übereinstimmung mit der Bedingung, bei der die Charakteristik A der unterbrochenen Linie gemäß dem Graphen in Fig. 7 bereitgestellt ist.
Unter dieser Bedingung ändert sich der A/D-Umwandlungswert, wenn die Verlaufsposition eines Strahls innerhalb eines Bereichs von ±100 um liegt. Folglich kann die Verlaufposition des Strahls einfach innerhalb eines Bereichs von ±100 um von der idealen Position eingestellt werden, wenn nur der Hauptsteuerabschnitt die Verlaufposition des Strahls in Einheiten jeweils bestehend aus 100 um oder dergleichen variiert. Wenn der verschiebbare Bereich eines Galvanospiegels 33 beispielsweise äquivalent zu einem Bewegungsbereich von ungefähr 2 mm eines Strahls auf einer Bildoberfläche ist, kann die Verlaufposition des Strahls in den Zielbereich fallen, indem eine Verlaufpositionskorrektur im schlechtesten Fall 20 · durchgeführt wird.
Die Verlaufposition des Strahls kann folglich innerhalb des Bereichs ±100 um liegen, und dann kann die Verlaufposition des Strahls ungefähr von dem A/D-Umwandlungswert zu diesem Zeitpunkt geschätzt werden. Wenn der Galvanospiegel 33 basierend auf diesem Wert gesteuert wird, kann die Verlaufposition des Strahls schnell gesteuert werden, obwohl die Steuerung relativ ungenau ist. Hier wird das Wort "ungefähr" verwendet, da die Charakteristik A der unterbrochenen Linie in Fig. 7 nicht linear sondern irgendwie gekrümmt ist.
Währenddessen kann die Verlaufposition eines Strahls durch die Charakteristik B mit einer unterbrochenen Linie des Graphen in Fig. 7 gekennzeichnet ist, genau gesteuert werden. In dem Beispiel der durchgezogenen Linie in Fig. 7 ändert sich die Verlaufposition des Strahls von 00H bis FFH innerhalb eines Bereichs von ± 10 um von der idealen Position, und diese Änderung ist im wesentlichen linear. Folglich kann der Hauptsteuerabschnitt 51 theoretisch die Verlaufposition eines Strahls mit einer Genauigkeit von ungefähr 0,08 um detektieren. Folglich können die Verlaufpositionen der Strahlen sehr genau gesteuert werden, wenn Galvanospiegel 33 mit einer Detektionsgenauigkeit gesteuert werden, die durch Korrigieren eines oder aller Strahlleistungen vergrößert wird, der Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 35 und der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61, nachdem die Steuerung der Position eines Strahls in oben beschriebener Weise durchgeführt worden ist.
Als nächstes wird die Steuercharakteristik der Galvanospiegel 33 erklärt.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Beziehung zwischen Daten, die an die Galvanospiegeltreiberschaltung 39 geliefert werden müssen, und eine Strahlverlaufposition auf den Strahldetektor 38 (oder fotoempfindliche Trommel 15). Wie in Fig. 5 gezeigt, erhält der D/A-Wandler 65 der Galvanospiegeltreiberschaltung 39 ein 16-Bit Eingangssignal.
Fig. 8 zeigt einen Zustand, bei dem die Verlaufposition eines Strahls sich bezüglich der Eingangssignale der oberen 8 Bit der 16-Bit Daten ändert. Wie in dieser Figur gezeigt, verschiebt sich die Verlaufposition eines Strahls um 2000 um (2 mm) bezüglich der Daten 00H bis FFH. Ebenso, wie in dieser Figur gezeigt, überschreitet die Verlaufposition des Strahls den Antwortbereich der Galvanospiegel 33, bezüglich der Eingangssignale nahe 00H und FFH, so daß die Verlaufposition des Strahls sich nicht ändert.
Wenn jedoch ein Eingangssignal innerhalb eines Bereichs von 18H bis E8H ist, ändert sich die Verlaufposition des Strahls linear, so daß das Änderungsverhältnis äquivalent zu einem Abstand 10 um pro 1 LSB ist.
Fig. 9 zeigt einen Zustand, bei dem sich die Verlaufposition eines Strahls bezüglich von Eingangssignalen der unteren 8 Bit von dem D/A-Wandler 65 der Galvanospiegeltreiberschaltung 39 ändert. Es sei erwähnt, daß diese Figur eine Änderung der Verlaufposition eines Strahls bezüglich der unteren 8 Bit zeigt, bei einer Bedingung, bei der die Eingangssignale von höheren 8 Bit Werte innerhalb eines Bereichs sind, in dem sich die Verlaufposition des Strahls linear ändert, wie oben beschrieben. Wie aus der Figur offensichtlich, ändert sich die Verlaufposition des Strahls um ungefähr 10 um bezüglich der Eingaben von den unteren 8 Bit von 00H bis FFH, und diese Änderung ist äquivalent zu 0,04 um pro 1 LSB.
In dieser Weise ist der Hauptsteuerabschnitt 51 in der Lage, die Strahlverlaufposition auf den Strahldetektor 38, also auf die fotoempfindliche Trommel 15 innerhalb eines Bereichs von ungefähr 2000 um mit einer Auflösung von ungefähr 0,04 um und einem Bereich von ungefähr 2000 um (2 mm) zu verschieben, indem 16-Bit Daten an die Galvanospiegeltreiberschaltung 39 geliefert wird.
Als nächstes wird der Betrieb erklärt, wenn die Energie des Druckerabschnitts 2 eingeschaltet wird, unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm gemäß Fig. 10. Es sei erwähnt, daß der Betrieb des Abtastabschnitts 1 von dieser Beschreibung ausgeschlossen ist.
Wenn die Leistung der gegenwärtigen Kopiermaschine eingeschaltet wird, bringt der Hauptsteuerabschnitt 51 eine Fixierungsrolle in einer Fixierungsvorrichtung 26 zum Drehen, und startet die Erhitzungssteuerung der Fixiervorrichtung 26 (S1 und S2). Als nächstes führt der Hauptsteuerabschnitt 51 eine Strahlverlaufpositionssteuerroutine für die Nebenabtastrichtung durch, um die Verlaufpositionen der Strahlen auf vorbestimmte Positionen zu steuern (S3).
Nach korrekter Steuerung der Verlaufpositionen der Strahlen erfolgt ein synchronisiertes "Leading-in" in der Hauptabtastrichtung, und gleichzeitig eine APC-Steuerung (automatische Leistungssteuerung), mittels Hardware, so daß jeder Strahl mit einer gewünschten Leistung emittiert wird. Als nächstes wird die fotoempfindliche Trommel 15 gedreht und Verarbeitungsschritte werden initialisiert (S5), zum Beispiel durch Aufrechterhalten der Bedingung der Oberfläche oder dergleichen bei einer konstanten Bedingung:
Nach Durchführung einer Initialisierungsreihe, rotieren die Fixierungsrollen weiter, bis die Temperatur der Fixierungsvorrichtung 26 eine vorbestimmte Temperatur überschreitet, und folglich erreicht der Abschnitt einen Ruhezustand (S6). Wenn die Temperatur der Fixierungsvorrichtung 26 eine vorbestimmte Temperatur erreicht, wird die Drehung der Fixierungsrollen gestoppt (S7), und der Bereich geht in einen Kopierbefehlswartezustand (S8).
Der Hauptsteuerabschnitt 51 führt eine Kopieroperation durch, bei Erhalt eines Kopier- (oder Druck-)befehls über ein Steuerfeld 53 (S9). Wenn die Kopieroperation endet, geht der Abschnitt erneut in einen Kopierbefehlswartezustand (S8). Darüber hinaus wird die Strahlverlaufpositionssteuerroutine automatisch erneut durchgeführt (S11), zum Beispiel wenn verstrichen ist, nachdem die Strahlverlaufpositionssteuerroutine in dem Kopierbefehlswartezustand (S10) durchgeführt worden ist. Wenn diese Routine endet, geht der Abschnitt in einen Kopierbefehlswartezustand (S8).
Ferner, wenn die Kopieroperation für mehrere Dokumenten durchgeführt wird, kann die Steuerung der Verlaufpositionen der Strahlen gemäß der Erfindung in einer sogenannten Zwischenblattverarbeitung erfolgen (was bedeutet, daß eine Verarbeitung durchgeführt wird, bevor ein Bild eines nächsten Originals gebildet wird, nachdem das Bild eines Originals gebildet worden ist, für den Fall, daß eine Mehrzahl von Originalen kopiert wird).
Nach Empfang eines Befehls für das Kopieren werden speziell Verlaufpositionen der Strahlen detektiert, um eine Strahlverlaufpositionssteuerung (S12) durchzuführen. Als nächstes wird bestimmt, ob eine Verlaufposition um einen Abstand versetzt ist, der größer ist als ein vorbestimmter Wert L. Wenn dieser größer ist als der Wert, erfolgt eine Verlaufpositionssteuerung (S14). Nach der Steuerung der Strahlposition erfolgt ein einmaliges Kopieren (S15). Wenn die Verlaufpositionen um einen kleineren Abstand versetzt sind als der vorbestimmte Wert, wird keine Positionssteuerung durchgeführt, und die Kopieroperation wird ausgeführt. Eine Fortsetzung des Kopieroperationsbefehls wird überprüft (S8), wenn der Befehl fortgesetzt wird, wird die Positionseinstellung und die Kopierroutine (S12 bis S15) fortgesetzt.
Bei einer Kopieroperation einer Mehrzahl von Blättern erfolgt die Strahlverlaufpositionssteuerung zwischen einer Kopieroperation und einer Kopieroperation (als "zwischen den Papieren" bezeichnet) mit den oben genannten Schritten. Wenn die Strahlverlaufposition während der Kopieroperation gesteuert wird, besteht die Gefahr, daß bei der Ausbildung des Bildes dieses verschwommen wird.
Als Ergebnis wird es möglich, automatisch die Steuerung von Strahlen durchzuführen, ohne auf irgendwelche bestimmten Anweisungen von einem Operator zu warten.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme gemäß den Fig. 11 bis 14 eine Strahlverlaufpositionssteuerroutine gemäß den Schritten S3 und S11 gemäß Fig. 10 erklärt.
Der Hauptsteuerabschnitt 51 liest die letzten Galvanospiegeltreiberwerte aus dem Speicher 52, und steuert die Galvanospiegel 33a, 33b, 33c und 33d auf der Basis der Werte (S21). Als nächstes dreht der Steuerabschnitt 51 den Polygonmotor 36 mit einer hohen Geschwindigkeit (S22), setzt den Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61 auf einen geringen Wert (S23), und setzt die Emissionsleistungen der Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d auf einen kleinen Wert (S24), so daß die Charakteristik A (oder Beziehungen zwischen den Verlaufpositionen der Strahlen und der A/D-Wandlungswerte) dadurch erhalten wird, um die Positionen der Strahlen ungefähr zu erfassen. In diesem Zustand sind die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonmotors 36 und die Leistungen der Laseroszillatoren 31a bis 31d äquivalent zu Bedingungen, bei denen ein Bild mit einer Auflösung von 600 DPI gebildet wird.
Durch Auswählen der oben beschriebenen Einstellung ändert sich der A/D-Wandlungswert innerhalb eines Bereichs von ± 100 um von einer Zielstrahlverlaufposition, wie oben erklärt, und folglich können die Strahlverlaufpositionen ungefähr detektiert werden.
In diesem Zustand wird der Laseroszillator 31a gezwungen, einen Strahl a zu emittieren (S25), und zuerst wird die Verlaufposition des Strahls a für eine Anzahl von Zeitpunkten gemessen, äquivalent zu einer Mehrzahl der Anzahl von Oberflächen des Polygonspiegels 35 durch einen ganzzahligen Wert. Der Durchschnitt der gemessenen Verlaufpositionen wird als Verlaufposition des Strahls a genommen (S26).
In dem Fall gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird die Verlaufpositionsinformation der Reihe nach für 16 Zeitpunkte erhalten und als Verlaufposition des Strahls a gemittelt, da der Polygonspiegel 35 acht Oberflächen aufweist, wie in Fig. 2 gezeigt. Folglich werden Daten für eine Anzahl von Zeitpunkten erhalten, äquivalent zu einem ganzzahligen Mehrfachen der Anzahl der Oberflächen des Polygonspiegels 35, und dann gemittelt, aus dem Grund, weil die Ableitungskomponenten der Oberflächen und der Achse, die in einem Zyklus einer Rotation des Polygonspiegels 35 auftritt, eliminiert werden kann, und eine gemittelte Verlaufposition eines Strahls kann erhalten werden.
Auf der Basis der folglich erhaltenen Strahlverlaufpositionsinformation wird bestimmt, ob die gemittelte Verlaufposition des Strahls a innerhalb eines Zielbereichs von ±10 um liegt (S27). Wenn die gemittelte Verlaufposition des Strahls a nicht innerhalb des Zielbereichs von ±10 um liegt, wird die Position des Galvanospiegels 33a gesteuert (S28), um in den Bereich zu fallen, unter Verwendung der oberen 8 Bit eines 16-Bit Steuersignals für die Galvanospiegeltreiberschaltung 39a (bei grober Einstellung) und die Verlaufposition des Strahls a wird erneut gemessen (S26).
Wenn die gemittelte Verlaufposition innerhalb des Bereichs von ±10 um bestimmt wird, von der Zielverlaufposition, in Schritt S27, wird die erzwungene Emission des Laseroszillators 31a freigegeben, und dann der Laseroszillator 31b zur Emission eines Strahls gebracht.
Wie in dem Fall des Strahls a wird anschließend eine gemittelte Verlaufposition des Strahls b gemessen und berechnet, und der Galvanospiegel 33b wird gemäß den Berechnungsergebnis gesteuert, so daß die Verlaufposition des Strahls b in den Bereich von ±10 um von der Zielverlaufposition fällt (S30 bis S32).
Ferner werden die Verlaufpositionen der Strahlen c und d in der gleichen oben beschriebenen Weise gesteuert, so daß jede der Verlaufpositionen in einen Bereich von ±10 um von der Zielverlaufposition fällt (S33 bis S41).
In dieser Weise wird jede der Verlaufpositionen von vier Strahlen a, b, c und d gesteuert (grobe Einstellung), um in einem Bereich von ±10 um von der eigenen Zielposition zu fallen.
Als nächstes erhöht der Hauptsteuerabschnitt die Detektionsgenauigkeit für Verlaufpositionen von Strahlen, und führt eine Verlaufpositionssteuerung mit höherer Genauigkeit durch.
Speziell wird die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonmotors 36 reduziert, um kleiner zu sein als eine zur Bildung eines Bildes (S42) ausgewählte, und der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 61 wird groß eingestellt (S43). Ferner werden die Emissionsleistungen der Laseroszillatoren 31a, 31b, 31c und 31d größer gesetzt als die für die Bildung eines Bildes (S44) ausgewählten. In dieser Weise wird die Detektionsgenauigkeit für Verlaufpositionen der Strahlen angeordnet, um mit der Charakteristik B, wie mit einer durchgezogenen Linie gemäß Fig. 7 gekennzeichnet, übereinzustimmen.
Wenn die Strahlverlaufposition detektiert wird, ist es ausreichend, daß mindestens einer der Prozesse von S42, S43, S44 - zur Anhebung der Detektionsgenauigkeit bei Auftreten - durchgeführt wird. Wenn einer der drei Prozesse oder zwei Kombinationen von diesen durchgeführt werden, kann in einem bestimmten Ausmaße die Detektionsgenauigkeit angehoben werden.
In diesem Zustand wird der Laseroszillator 31a dazu gezwungen, einen Strahl a zu emittieren (S45), und die Verlaufposition des Strahls a wird für eine Anzahl von Zeitpunkten gemessen, äquivalent zu einem ganzzahligen Mehrfachen der Anzahl der Oberflächen des Polygonspiegels 35. Ein Durchschnittswert der gemessenen Verlaufpositionen wird berechnet, und die Verlaufposition des Strahls a wird erhalten (S45).
Im vorliegenden Fall wird die Strahlverlaufposition mit einer größeren Genauigkeit gemessen als bei der oben beschriebenen Messung (für die grobe Einstellung) und folglich ist es ideal, daß die gemittelte Position basierend auf Daten erhalten werden sollte, äquivalent zu fünf oder mehr Rotationen des Polygonspiegels 35, also Daten, die durch Messen der Verlaufposition zu 40 oder mehr Zeitpunkten erhalten werden.
Auf der Basis der folglich erhaltenen Strahlverlaufpositionsinformation wird in ähnlicher Weise, wie für den Fall der groben Einstellung (S47), bestimmt, ob die durchschnittliche Verlaufposition innerhalb eines Bereichs von ±1 um von einer Zielposition liegt. Wenn die durchschnittliche Verlaufposition des Strahls a nicht innerhalb des Bereichs von ±1 um von der Zielposition liegt, wird als Ergebnis dieser Bestimmung die Position des Galvanospiegels 33a gesteuert (genaue Einstellung), um in den Bereich zu fallen (S48), unter Verwendung aller 16 Bit des 16-Bit Steuersignals für die Galvanospiegeltreiberschaltung 39a, und die Verlaufposition des Strahls a wird erneut gemessen (S46).
Wenn die durchschnittliche Verlaufposition als innerhalb eines Bereichs von ±1 um von der Zielverlaufposition liegend in Schritt S47 bestimmt wird, wird die erzwungene Emission des Laseroszillators 31a freigegeben, und dann wird der Laseroszillator 31b zum Emittieren eines Strahls b veranlaßt (S49).
Wie im Falle des Strahls a, wird anschließend eine durchschnittliche Verlaufposition des Strahls b gemessen und berechnet, und der Galvanospiegel 33b wird gemäß dem Berechnungsergebnis gesteuert, so daß die Verlaufposition des Strahls b in den Bereich von ± 1 um von einer Zielverlaufposition fällt (S50 bis S52).
Ferner werden die Verlaufpositionen der Strahlen c und d in der gleichen oben beschriebenen Weise gesteuert, so daß jede der Verlaufpositionen in einen Bereich von ±1 um von einer Zielverlaufposition fällt (S53 bis S61).
In dieser Weise wird jede der Verlaufpositionen von vier Strahlen a, b, c und d gesteuert (genaue Einstellung), um in einen Bereich von ± 1 um von seiner eigenen Zielposition zu fallen, und die Steuerwerte für die Galvanospiegeltreiberschaltungen 33a bis 33d werden bei dieser Steuerung in dem Speicher 52 (S62) gespeichert.
Dadurch, daß die Steuerung (S12 bis S14 in Fig. 10) für mehrere Blätter durchgeführt wird, jedes Mal wenn eine Kopieroperation erfolgt, und die Steuerzeit kurz ist (häufige Steuerung), ist ein Verschiebungswert der Strahlverlaufposition nicht größer als 10 um. Folglich kann bei der groben Einstellung (S22 bis S43) die Steuerung (S12 bis S14) weggelassen werden.
Dieses Weglassen der groben Steuerung ermöglicht die Durchführung der Kopieroperation mit dem Bild ohne Reduzierung der Geschwindigkeit des Kopierens.
Wie oben erklärt, hat eine digitale Kopiermaschine gemäß der Erfindung, die ein optisches Mehrstrahlsystem verwendet, folgende Merkmale. Jede der Verlaufpositionen von Strahlen wird durch einen Strahldetektor detektiert, der an einer Position bereitgestellt ist, äquivalent zu der Oberfläche einer fotoempfindlichen Trommel, und auf der Basis der Detektionsergebnisse erfolgt eine Berechnung, um eine Strahlwegsteuermenge zu erhalten, mit der die relative Position jedes Strahls auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel gesteuert wird, um eine korrekte Position zu erhalten. Gemäß der folglich berechneten Strahlwegsteuermenge wird ein Galvanospiegel zur Korrektur der relativen Position jedes Strahls auf die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel gesteuert. Folglich kann die Positionsbeziehung zwischen jedem Strahl kontinuierlich auf eine ideale Positionsbeziehung gesteuert werden, ohne daß eine spezielle Genauigkeit oder Einstellung erforderlich ist, selbst wenn irgendeine Änderung in dem optischen System aufgrund von Umgebungsänderungen oder zeitbasierten Änderungen auftritt. Folglich kann eine hohe Bildqualität kontinuierlich aufrechterhalten werden.
Gemäß dem oben genannten Ausführungsbeispiel wurde eine Beschreibung für einen Fall gegeben, bei dem eine digitale Kopiermaschine ein optisches Mehrstrahlsystem verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern auch für ein optisches Einstrahlsystem anwendbar, und weiter für andere Bildausbildungsvorrichtungen als eine digitale Kopiermaschine.
Wie oben bereits beschrieben, ist es gemäß der Erfindung möglich, eine Strahlabtastvorrichtung und eine Bildausbildungsvorrichtung zu schaffen, die Positionen von Strahlen auf eine vorbestimmte Position auf einer abzutastenden Abtastoberfläche steuern können, und die folglich eine hohe Bildqualität kontinuierlich aufrechterhalten können, selbst wenn Umgebungsänderungen und zeitbasierte Änderungen in ihren optischen Systemen erzeugt werden.
Darüber hinaus ist es gemäß der Erfindung möglich, eine Strahlabtastvorrichtung und eine Bildausbildungsvorrichtung zu schaffen, die keine spezielle Genauigkeit oder Einstellung beim Zusammenbauen ihrer optischen Systeme erfordern, besonders wenn eine Mehrzahl von Strahlen verwendet wird, und die ein kontinuierliches Steuern der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Strahlen auf einer abzutastenden Oberfläche auf eine ideale Positionsbeziehung ermöglichen, selbst wenn Änderungen in ihren optischen Systemen aufgrund von Umgebungsänderungen und zeitbasierten Änderungen auftreten, so daß eine hohe Bildqualität kontinuierlich aufrechterhalten werden kann.

Claims

1. Strahlpositionssteuervorrichtung, mit

einem Mittel (31a-d) zum Erzeugen eines Strahls,

einem Mittel (35), das eine Mehrzahl von Reflexionsoberflächen aufweist, zum Ablenken des Strahls, der durch das Erzeugungsmittel emittiert wird, auf einen Bildträger zum Abtasten des Bildträgers in einer ersten Richtung mit dem Strahl,

einem Mittel (38, 40, 61) zum Detektieren einer Position des Strahls, der zum Abtasten des Bildträgers abgelenkt worden ist, auf einer Oberfläche des Bildträgers und zum Ausgeben eines ersten Signals, das der Position des Strahls entspricht,

einem Mittel (62) zum Integrieren des ersten Signals, das von dem Detektionsmittel ausgegeben worden ist, zum Erzeugen eines integrierten Signals,

einem Umwandlungsmittel (63) zum Unterwerfen des integrierten Signals von dem Integrationsmittel unter eine Analog/Digital-Wandlung zum Ausgeben eines zweiten Signals,

einem Mittel (51) zum Berechnen eines Einstellungsbetrages, um den die Position des Strahles auf der Oberfläche des Bildträgers korrigiert wird, basierend auf dem zweiten Signal, das von dem Umwandlungsmittel ausgegeben wird, und

einem Mittel (33a-33d) zum Einstellen der Position des Strahls, der von dem Erzeugungsmittel emittiert wird, in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung basierend auf einem Berechnungsergebnis, das durch das Berechnungsmittel erhalten wird.

2. Strahlpositionssteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der

eine Mehrzahl von Strahlerzeugungsmitteln (31a-31d) zum entsprechenden Erzeugen einer Mehrzahl von Strahlen vorgesehen ist,

das Ablenkungsmittel (35) angepasst ist zum Ablenken der Strahlen, die durch die Mehrzahl von Strahlemissionsmitteln emittiert werden, auf den Bildträger zum Abtasten des Bildträgers in der ersten Richtung mit den Strahlen,

das Detektionsmittel (38, 61)

eine Mehrzahl von ersten Detektionsmitteln (53a, 53b), die entsprechend für die Strahlen vorgesehen sind, zum Detektieren einer Neigung von jedem der Strahlen, die durch das Ablenkungsmittel zum Abtasten des Bildträgers abgelenkt worden sind, auf einer Oberfläche des Bildträgers und zum Ausgeben eines Analogsignals, das der Position des Strahls entspricht, und

eine Mehrzahl von zweiten Detektionsmitteln (S4a, S4b), die unterschiedlich von den ersten Detektionsmitteln sind, die entsprechend für die Strahlen vorgesehen sind, zum Detektieren einer Neigung von jedem der Strahlen, die zum Abtasten des Bildträgers durch das Ablenkungsmittel abgelenkt worden sind, auf der Oberfläche des Bildträgers und zum Ausgeben eines Analogsignals, das der Position des Strahls entspricht, aufweist, wobei die Analogsignale von den ersten und zweiten Detektionsmitteln das erste Signal sind, das durch das Detektionsmittel ausgegeben wird,

das Berechnungsmittel (51) angepasst ist zum Berechnen eines Einstellbetrages, um den die Position von jedem der Strahlen auf der Oberfläche des Bildträgers korrigiert wird, basierend auf dem zweiten Signal, das von dem Umwandlungsmittel ausgegeben wird, und eine Mehrzahl der Einstellungsmittel (33a-33d) entsprechend so vorgesehen sind, dass sie der Mehrzahl von Erzeugungsmitteln entsprechen, zum Einstellen der Position von jedem der Strahlen, die von der Mehrzahl der Erzeugungsmittel emittiert werden, in der zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung entsprechend eines Berechnungsergebnisses, das durch das Berechnungsmittel erhalten wird.

3. Strahlpositionssteuervorrichtung nach Anspruch 1, die weiter ein Mittel (14) zum Steuern des Erzeugungsmittels derart, dass der Strahl basierend auf zugeführten Bilddaten emittiert wird, um so ein Bild auf dem Bildträger auszubilden.

4. Strahlpositionssteuervorrichtung nach Anspruch 2, die weiter ein Mittel (14) zum Steuern der Mehrzahl von Erzeugungsmitteln derart, dass die Strahlen entsprechend zu zugeführten Bilddaten emittiert werden, um so ein Bild auf dem Bildträger auszubilden, aufweist.

5. Strahlpositionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Einstellmittel ein Mittel enthält, dass einen Galvano-Spiegel (33a) und eine Treiberschaltung (39a) zum Liefern eines vorbestimmten Stroms zum Drehen des Galvano-Spiegels derart aufweist, dass der Strom der Treiberschaltung nur während des Einstellbetriebs und während eines Bildausbildungsbetriebs und während eines Bildausbildausbildungsbetriebs durch das Bildausbildungsmittel geliefert wird.

6. Strahlpositionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die weiter ein Mittel (52) zum Speichern des Einstellbetrags, der durch das Berechnungsmittel erhalten wird, aufweist.

7. Strahlpositionssteuervorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Einstellmittel ein Mittel (33a-33d, 39a-39d) zum Ausführen eines Einstellbetriebs basierend auf dem Einstellbetrag, der in dem Speichermittel gespeichert ist, aufweist.

8. Strahlpositionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Detektionsmittel einen ersten Sensor (S3a, S4a, S5a, S6a, S7a und S8a) und einen zweiten Sensor (S3b, S4b, S5b, S6b, S7b und S8b), die in der zweiten Richtung angeordnet sind, aufweist.

9. Strahlpositionssteuervorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Detektionsmittel ein Mittel (61) zum Ausgeben eines Differenzsignals zwischen Signalen, die von den ersten und zweiten Sensoren ausgegeben werden, als das erste Signal aufweist.

10. Strahlpositionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das Berechnungsmittel ein Mittel zum Bringen des Detektionsmittels zum Ausführen eines Detektionsbetriebs für eine Anzahl von Ereignissen, die gleich einem ganzzahligen Mehrfachen einer Anzahl der Reflexionsoberflächen des Ablenkungsmittels ist, und zum Berechnen des Einstellbetrages basierend auf einem Durchschnittswert einer Mehrzahl von Detektionsergebnissen, die dadurch erhalten werden, aufweist.

11. Strahlpositionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die weiter ein Mittel (36) zum Drehen des Ablenkungsmittels aufweist.

12. Strahlpositionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, die weiter ein Mittel (51) zum wesentlichen Umschalten einer Empfindlichkeit des Detektionsmittels zwischen dem Einstellbetrieb durch das Einstellmittel und dem Bildausbildungsbetrieb durch das Bildausbildungsmittel aufweist.

13. Strahlpositionssteuervorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Umschaltmittel ein Mittel (31a-31d, 51) zum Steuern des Erzeugungsmittels derart, dass der Strahl/die Strahlen mit einer ersten Intensität während des Bildausbildungsbetriebs durch das Bildausbildungsmittel emittiert wird/werden und der Strahl/die Strahlen mit einer zweiten Intensität, die stärker als die ersten Intensität ist, während des Einstellbetriebs durch das Einstellmittel emittiert wird/werden, aufweist.

14. Strahlpositionssteuervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei der das Umschaltmittel ein Mittel (51) zum Steuern des Drehmittels (36) derart, dass das Ablenkmittel mit einer ersten Geschwindigkeit während des Bildausbildungsbetriebs gedreht wird und das Ablenkmittel mit einer zweiten Geschwindigkeit während des Einstellbetriebs gedreht wird, aufweist.

15. Strahlpositionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, die weiter ein Mittel (51) zum Einstellen eines Modus, in dem das Bildausbildungsmittel zum kontinuierlichen Ausführen eines Bildausbildungsbetriebes gebracht wird, und ein Mittel (51) zum Steuern des Einstellmittels zum Ausführen eines Einstellbetriebes innerhalb eines Zeitraums zwischen der Ausbildung eines Bildes und der Ausbildung eines anderen Bildes, während das Bildausbildungsmittel fortlaufend den Bildausbildungsbetrieb ausführt, aufweist.

16. Strahlpositionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, die weiter ein Mittel (51) zum Steuern des Einstellmittels zum Ausführen eines Einstellbetriebs jedesmal dann, wenn ein vorbestimmter Zeitraum abgelaufen ist, aufweist.

17. Strahlpositionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 16, die weiter ein Mittel (51) zum Einstellen eines Modus, in dem das Bildausbildungsmittel zum kontinuierlichen Ausführen eines Bildausbildungsbetriebes gebracht wird, und ein Mittel (51) zum Steuern des Berechnungsmittels derart, dass das Berechnungsmittel den Einstellbetrag mit einer ersten Genauigkeit und danach mit einer zweiten Genauigkeit, die höher als die erste Genauigkeit ist, in einem ersten Bildausbildungsbetrieb berechnet und den Einstellbetrag nur mit einer zweiten Genauigkeit in einem zweiten oder nachfolgenden Bildausbildungsbetrieb berechnet, während das Bildausbildungsmittel den Bildausbildungsbetrieb fortlaufend ausführt, aufweist.

18. Strahlpositionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, bei der die Mehrzahl der erste Detektionsmittel in einem Abstand, der einer ersten Auflösung entspricht, vorgesehen sind, und die Mehrzahl der zweiten Detektionsmittel in einer zweiten Auflösung, die unterschiedlich von der ersten Auflösung ist, vorgesehen sind.

19. Strahlpositionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, die weiter ein Mittel (51) zum Hindern der Mehrzahl von Erzeugungsmitteln am gleichzeitigen Emittieren von zwei oder mehr Strahlen, um zwei oder mehr der Einstellmittel am gleichzeitigen Betrieb zu hindern, aufweist.