专利名称：具有可变光束间隔的激光打印机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有能够在至少两种打印分辨率之间切换的多光束打印头的激光打印机，并尤其涉及一种激光打印机，它能够获得在打印分辨率之间的切换而不明显地降低打印速度，这正是目前所需要的。
以前已经提出了一种能够使其打印分辨率在例如600dpi(点/每英寸)～1200dpi之间切换的单光束激光打印机。使单光束激光打印机的分辨率从600dpi提高到1200dpi必然将1200dpi的打印速度降低到600dpi的一半。这种打印关系以最大反射镜电机速度为依据。
以前还提出过通过利用两束光在记录介质上打印相邻的两条线来提高激光打印机的打印量。这使得能够提高打印量而不需要提高反射镜电机的速度或增大反射镜的正面。
当使用有两束激光束的打印头时，两束激光束中心的距离对于600dpi的分辨率必须是42微米，对于1200dpi分辨率必须是21微米。因此，如果双光束激光打印头的分辨率从600dip变到1200dpi，则必须关掉两束激光束中的一束，并且打印速度必须降到600dpi分辨率的打印速度的四分之一。这是因为两束激光束中的一束写下了所有的奇数光栅线，而两激光束中的另一束写下了所有的偶数光栅线。如果不关掉激光束中的其中一束并且打印速度不降到600dpi分辨率的打印速度的四分之一，则在1200dpi时偶数的光栅线将落在奇数光栅扫描的上部。
所以，双光束激光打印机的分辨率从600dpi提高到1200dpi，必须把1200dpi时的打印速度降到600dpi时的打印速度的四分之一。这在打印速度上是一个显著的降低，易于被用户察觉，因而会觉得不满意。
例如，单光束激光打印机在600dpi时可以每分钟打印24页(ppm)，在1200dpi时为12ppm。双光束激光打印机在600dpi时可以打印40ppm，但当以600dpi分辨率的打印速度的四分之一速度工作时，1200dpi时仅为10ppm。因此，能够以两种分辨率打印的双光束打印机，因为其在1200dpi的打印速度小于单光束激光打印机在1200dpi的打印速度，打印速度有75％的显著降低，所以总处于一种商业上的不利之处。
本发明的方法和装置通过使打印分辨率从600dpi变到1200dpi同时把打印速度降到600dpi打印速度的一半而令人满意地克服前述的问题。这通过利用至少有三束激光束的多束激光打印头来实现，在每次扫描期间至少使用两束激光束。
三束激光束最好通过三个由半导体衬底支撑的单独的激光二极管产生。激光束彼此之间的中心间隔既可以是42微米(为600dpi所需的间隔)，也可以是21微米(为1200dpi所需的间隔)，或它们的奇数倍。
本发明的目的在于提供一种多光束激光打印机在不同的打印分辨率下提高的打印量。
本发明的另一目的在于提供一种至少有三束激光束的激光打印机，三束激光束中心之间彼此相隔预定的最小距离。
从下面的说明书、权利要求书和附图中将会很容易地得知本发明的其它目的。
所属的附图举例说明本发明的优选实施例，其中
图1A是三束均匀间隔的激光束之间的间隔关系；图1B是两光栅扫描产生600dpi的分辨率时图1A的三束激光束中的两束光束的使用简图；图1C是两光栅扫描产生1200dpi的分辨率时图1B的两激光束中的一束以及图1A的三束激光束中的第三束的使用筒图；图1D是两光栅扫描产生1200dpi的分辨率时图1B的其它两激光束和图1A的三束激光束中的第三束的使用简图；图1E是两光栅扫描产生1200dpi的分辨率时图1A的三束激光束的使用简图；图2A是四个均匀间隔的激光束的间隔关系简图；图2B是两光栅扫描产生400dpi的分辨率时图2A的四束激光束中的两束光束的使用简图；图2C是两光栅扫描产生600dpi的分辨率时图2B的激光束中的一束以及图2A的四束激光束中的第三束的使用简图；图2D是两光栅扫描产生600dpi的分辨率时图2B的其它两激光束和图2A的四束激光束中的第二束的使用简图；图2E是两光栅扫描产生1200dpi的分辨率时图2A的四束激光束的使用简图；图2F是两光栅扫描产生1200dpi的分辨率时图2C的两激光束和图2A的第二束激光束的使用简图；图2G是两光栅扫描产生1200dpi的分辨率时图2D的两激光束和图2A的第三束激光束的使用简图；图3A是三个非均匀间隔的激光束的间隔关系简图；图3B是两光栅扫描产生400dpi的分辨率时图3A的三束激光束中的两束的使用简图；图3C是两光栅扫描产生600dpi的分辨率时图3B的两激光束和图3A的第二束激光束的使用简图；图3D是两光栅扫描产生1200dpi的分辨率时图3B的其它两激光束和图3A的三束激光束中的第二激光束的使用简图；图4A是四个非均匀间隔的激光束的间隔关系简图；图4B是两光栅扫描产生300dpi的分辨率时图4A的四束激光束中的两束的使用简图；图4C是两光栅扫描产生400dpi的分辨率时图4B的两激光束中的一束和图4A的四束激光束中的第二束激光束的使用简图；图4D是两光栅扫描产生600dpi的分辨率时图4B的两激光束和图4A的四束激光束中的第三激光束的使用简图；图4E是两光栅扫描产生1200dpi的分辨率时图4A的第一、第二和第三激光束的使用简图；图5是表示产生三束同时扫描记录介质的激光束的三个激光二极管框图；图6是选择用在图1B～1E中每一个的图1A的特定激光束框图；图7是选择用在图2B～2G个中每一个的图2A的特定激光束框图；图8是选择用在图3B～3D中每一个的图3A的特定激光束框图；图9是选择用在图4B～4E中每一个的图4A的特定激光束框图；在图1A～4E中，激光束(如10、11和12)分别用对于每个象素的光斑区表示。光束的形状和大小只是示意性的，并不精确。但是，具有相同标号(如图1A～1E)的每一个图彼此是一致的并且表示所讨论的光斑的相对大小。以左侧光斑的中心为起点的虚线表示由相同的激光源产生的右侧光斑的中心线，如下所述。
同一激光源产生一个较大或较小尺寸的光斑的地方通常改变激光束的有效面积。这可通过改变激光束的功率并通过调节激光打印机的设计者所能够得到的打印过程的其它参数来完成。在一个特例中，激光束穿过光学系统中的孔径并到达表面，光斑在表面上形成一个以椭圆为中心的球形曲线的光功率分布椭圆(此椭圆通过从旋转反射镜反射而横向移动)。通过增大激光器的功率而增大有效光能量。改变孔径的大小将分别类似地增大或减小较大或较小孔径的有效面积。当光束能量保持不变并选择处于所需的尺寸之间或选择处于关于一种优选分辨率的尺寸时，本发明是有效的，尽管实际上不是很理想。在静电激光打印中，色调趋于达到平滑光学图案中的突变的程度。
参见图1A，图中表示三束激光束10、11和12。激光束10-12的中心彼此均匀间隔21微米(这是1200dpi所需的间隔)。
三束激光束10-12可通过构成激光打印机13的机制的任何适当的激光束产生(见图5)。例如，三个最好由一个半导体衬底17支撑的激光二极管14-16分别产生激光束10、11和12。穿过光学元件18后，三束激光束10-12从一个旋转多边形反射镜20的多个面19中的一个上经光学元件21反射到记录介质22，如可旋转的光导体。
因此，激光束10-12的每一束都能够同时扫描记录介质22，记录介质是一个可旋转的环状驱动鼓或带。在横跨记录介质22的任何光栅扫描期间至少利用激光束10-12中的两束激光。
打印在记录介质22上的图象的所需分辨率决定从三个均匀间隔的激光束10-12中选择的一个特定激光束。激励时激光器驱动电路(见图6)23、24和25分别驱动对应于激光束10、11和12的激光二极管14、15和16。当激光器驱动电路23、24和25被分别激励时控制开关26(见图6)、27和28的位置。因此，开关26、27和28的位置决定对于记录介质22(见图5)的特定的光栅扫描开启三个激光束10(见图1A)中的哪两束激光束。应该理解，开关26(见图6)、27和28的位置通过激光打印机13(见图5)的发动机控制器控制。
开关26(见图6)把单光栅缓冲器29连接到激光驱动电路23，开关27把单光栅缓冲器30连接到激光驱动电路24，开关28把单光栅缓冲器31连接到激光驱动电路25。给光栅图象发生器32提供数据串输入，光栅图象发生器32对用于每个光栅扫描的三个单光栅缓冲器29、30和31中的至少两个的每一个产生一个单光栅线。
图6表示把单光栅缓冲器29连接到激光驱动电路23的开关26，把单光栅缓冲器31连接到激光驱动电路25的开关28和打开的开关27，以致于激光束10(见图1B)和12用于图1B中所示的两种扫描中。激光束10和12的中心相隔42微米；这是以600dpi的打印分辨率同时在记录介质22(见图5)的两相邻行上打印所必需的距离。
当开关26(见图6)和27分别把缓冲器29和30连接到激光驱动电路23和24并且开关28打开时，中心相隔21微米的激光束10(见图1C)和11同时扫描记录介质22(见图5)。这样产生1200dpi的打印分辨率。
类似地，如果开关27(见图6)和28分别把缓冲器30和31连接到激光驱动电路24和25并且开关26打开，则激光束11(见图1D)和12用于扫描记录介质22(见图5)。因为激光束11(见图1A)和12的中心彼此相隔21微米，所以每次扫描在记录介质22(见图5)上产生1200dpi的打印分辨率。
如图1E所示，在每次光栅扫描期间利用三个激光束10、11和12的每一束。所以，开关26(见图6)、27和28的每一个分别连接缓冲器29、30和31与激光驱动电路23、24和25。这样也处于1200dpi的分辨率，因为三个激光束10(见图1E)、11和12相邻的中心间隔都是21微米。
图2A展示了四束彼此的中心均匀间隔21微米的激光束33、34和35。应该理解，与激光二极管14(见图5)、15和16相同的另一激光二极管将由半导体衬底17支撑，为对于记录介质22(见图5)的选择性应用提供四束激光束36(见图2A)。四个均匀间隔的激光束的构形使得能够产生三个不同的分辨率400dpi,600dpi和1200dpi。
如图7所示，开关37为激光束33(见图2A)连接缓冲器38和激光驱动电路39。开关40(见图7)为激光束34(见图2A)连接光栅缓冲器41和激光驱动电路42。开关43(见图7)为激光束35(见图2A)连接激光驱动电路44和单光栅缓冲器45(见图7)。开关46为激光束36(见图2A)连接单光栅缓冲器47和激光驱动电路48。单光栅缓冲器38、41、44和47将它们的输入端连接到光栅图象发生器32(见图6)的输出端。
在图2B中，通过只利用激光束33和36产生400dpi的分辨率，这两束光的中心间隔为63微米(400dpi分辨率时点的中心之间的距离)。当期望用图2A所示的四个均匀间隔的激光束33-36获得600dpi的分辨率时，激光束33(见图2C)和35或激光束34(见图2D)和36都可以选用，因为它们的中心之间都有42微米的间隔。
当利用激光束33(见图2C)和35时，开关37(见图7)把缓冲器38连接到激光器驱动电路39，开关43把缓冲器41连接到激光器驱动电路44。当利用激光束34(见图2D)和36时，开关40(见图7)把缓冲器41连接到激光器驱动电路42，开关46把缓冲器47连接到激光器驱动电路48。
当需要1200dpi的分辨率时，可以采用激光束33、34、36(见图2E)、激光束33、34、35(见图2F)，或激光束34、35、36(见图2G)。当采用四个激光束33-36时，在记录介质22(见图5)上产生四条扫描线。当采用图2F所示的三个激光束33-35时，在记录介质22(见图5)上产生三条扫描线。类似地，当采用图2G所示的激光束34-36时，在记录介质22(见图5)上产生三条扫描线。
应该理解，激光束33(见图2A)和34或激光束34和35、或激光束35和36也可以用于产生1200dpi的分辨率。这些两光束布局的每一种将在记录介质22(见图5)上产生两条扫描线。
激光束50(见图3A)和51彼此之间的中心为21微米。第三激光束52的中心与激光束51的中心间隔42微米。因此，三个激光束50-52不是均匀间隔，在任何时候都只使用三束激光束50-52中的两束。
当期望400dpi的分辨率时，选择激光束50和52，因为它们的中心彼此间隔63微米。所以，开关53(见图8)为激光束50(见图3B)把缓冲器54连接到激光器驱动电路55。开关56(见图8)为激光束52(见图3B)把缓冲器57连接到激光器驱动电路58。此时，为激光束51(见图3A)而连接到激光器驱动电路60的开关59(见图8)既不连接到缓冲器54(见图8)，也不连接到缓冲器57。
当期望600dpi的分辨率时，选择激光束51(见图3C)和52。激光束51和52的中心间隔42微米。当采用激光束51和52扫描记录介质22(见图5)时，开关59(见图8)把缓冲器54连接到激光器驱动电路60，开关56把缓冲器57连接到激光器驱动电路58。开关53打开。
当期望1200dpi的分辨率时，选择激光束50(见图3D)和51扫描记录介质22(见图5)。激光束50(见图3D)和51的中心彼此间隔21微米，产生1200dpi的分辨率。
当采用激光束50和51时，开关53(见图8)把缓冲器54连接到激光器驱动电路55，开关59把缓冲器57连接到激光器驱动电路60。此时，开关56打开。所以，对于激光束50(见图3D)和51激光器驱动电路55和60分别通过缓冲器54(见图8)和57控制。
图4A具有四激光束非均匀间隔的结构，其中两激光束61和62的中心彼此间隔21微米。激光束62的中心与激光束63的中心也间隔21微米。激光束63和激光束64的中心间隔42微米。
激光束的这种分布使得能够通过激光束61(见图4B)和64产生300dpi的分辨率。激光束61和64的中心间隔85微米。85微米的值是由于该间隔稍微大于另一个的21微米，以致于它们四个超过84微米。
如图9所示，当使用激光束61微米时，开关65为激光束61(见图4A)连接缓冲器66和激光器驱动电路67。当采用激光束62时，开关68(见图9)为激光束62(见图4A)连接缓冲器69和激光器驱动电路70。当采用激光束63时，开关71(见图9)为激光束63(见图4A)连接缓冲器72和激光器驱动电路73。当采用激光束64时，开关74为激光束64(见图4A)连接缓冲器75和激光器驱动电路76。所以，当激光束61(见图4B)和64扫描记录介质22(见图5)时利用缓冲器66(见图9)和75。
当要产生400dpi的分辨率时，开关68(见图9)和74闭合，以致于使用激光束62(见图4C)和64。激光束62和64的中心彼此间隔63微米。
当期望600dpi的分辨率时，开关65(见图9)、71和74闭合，以致于在每次扫描记录介质22(见图5)时利用激光束61(见4D)、63和64。
当期望1200dpi的分辨率时，通过闭合开关65(见图9)、68和71，在每次单扫描记录介质22(见图5)时采用激光束61(见图4E)、62和63。激光束61(见图4E)和62的中心间隔21微米，与激光束62和63的中心一样。这样就产生了1200dpi的分辨率。应该理解，激光束61和62或激光束62和63还用于产生所希望的1200dpi的分辨率。
应该理解，单光栅缓冲器的个数依据于光栅扫描期间同时使用的最多的激光束数量。所以，激光束33(见图2A)、34、35和36需要四个缓冲器38(见图7)41、45和47。同样，激光束61(见图4A)、62、53和64需要四个缓冲器66(见图9)、69、72和75。三个激光束50(见图3A)、51和52只需要两个缓冲器54(见图8)和57，因为在光栅扫描中只使用到三束激光束中的两束。
还应理解，激光器驱动电路的个数可以减少到单光栅缓冲器的数量。这可以通过把开关布置在激光器驱动电路和激光束之间而不是布置在激光器驱动电路和单光栅缓冲器之间来实现。例如，这种布局使得能够只利用三个激光器驱动电路23-25(见图5)中的两个。
还应理解，激光束10(见图1A)11、12、33(见图2A)、34、35、36、50(见图3A)、51、52、61(见图4A)、62、63和64的每一束在记录介质22(见图5)上的打印位置测量时可以有其自己的光斑有效大小，可以调节。这可通过改变激光束的功率并通过调节激光打印机设计者可得到的打印过程参数而实现。
虽然对于所需分辨率的打印至少展示并描述了四束激光束，但应理解，如果需要，可以采用不止四束激光束。
本发明的优点在于它允许多光束激光打印机在两个或多个打印分辨率模式之间切换而无需利用光学技术，同时也不会太多地降低处理速度。
出于解释的目的，根据本最佳实施例展示并描述了本发明。但是，应该理解，可以在不脱离本发明的范围和实质的前提下做布局和结构上的各种变化和改型。
权利要求
1．一种激光打印机，其中产生多束同时扫描记录介质的激光束，从而在记录介质上产生至少两种不同的打印分辨率的图象，打印机包括至少三束激光束，它们的中心彼此间隔预定的距离，其中至少两束激光束的中心相互间隔一个为产生第一所需的打印分辨率所必需的预定距离；和电子开关，根据产生在记录介质上的图象的至少两种不同打印分辨率的每一个，选择在每次扫描期间至少使用的两束激光束，对于每个打印分辨率至少有一束激光束不同。
2．如权利要求1所述的激光打印机，其特征在于激光束的中心彼此均匀地间隔。
3．如权利要求2所述的激光打印机，其特征在于至少有四束激光束。
4．如权利要求1所述的激光打印机，其特征在于激光束的中心彼此非均匀地间隔。
5．如权利要求4所述的激光打印机，其特征在于至少有四束激光束。
6．如权利要求1所述的激光打印机，其特征在于至少有四束激光束。
7．一种选择同时扫描记录介质的至少三束激光束中的至少两束、从而在记录介质上至少以两种不同的打印分辨率产生图象的方法，包括确定激光束的中心之间彼此所需的间隔以产生至少两种不同的打印分辨率，其中至少两束激光束的中心相互间隔一个为产生第一所需的打印分辨率所必需的预定距离；和选择至少两束在每次扫描期间使用的激光束，以在记录介质上产生至少两种不同的图象打印分辨率的每一种，其中对于每一种打印分辨率至少一束选择的激光束不同。
8．如权利要求7所述的方法，其特征在于激光束的中心彼此均匀地间隔。
9．如权利要求8所述的方法，其特征在于至少有四束激光束。
10．如权利要求7所述的方法，其特征在于激光束的中心彼此非均匀地间隔。
11．如权利要求10所述的方法，其特征在于至少有四束激光束。
12．如权利要求7所述的方法，其特征在于至少有四束激光束。
13．一种激光打印机，包括产生至少三束同时扫描记录介质的激光束的装置，每次扫描期间以至少两束激光束在记录介质上产生一个图象；中心彼此间隔预定距离的激光束，至少有两束激光束的中心间隔一个为产生第一所需打印分辨率所必需的预定距离；根据光束中心之间的间隔选择至少两束在每次扫描期间使用的激光束的装置，以在记录介质上产生至少两种不同的图象打印分辨率，其中对于每一种打印分辨率至少一束选择的激光束不同。
14．如权利要求13所述的激光打印机，其特征在于激光束的中心彼此均匀地间隔。
15．如权利要求14所述的激光打印机，其特征在于至少有四束激光束。
16．如权利要求13所述的激光打印机，其特征在于激光束的中心彼此非均匀地间隔。
17．如权利要求16所述的激光打印机，其特征在于至少有四束激光束。
18．如权利要求13所述的激光打印机，其特征在于至少有四束激光束。
全文摘要
激光打印机(13)包括至少三束同时扫描可旋转记录介质(22)的激光束(10、11、12)。激光束(10、11、12)的中心彼此非均匀地间隔。激光束的中心彼此间隔预定的距离,以致于根据选择使用的激光束(10、11、12)、其中至少有两束激光束总被选用,可以有300、400、600或1200dpi的打印分辨率。
文档编号H04N1/23GK1311871SQ99809143
公开日2001年9月5日 申请日期1999年7月28日 优先权日1998年7月28日
发明者加利·艾伦·邓顿, 戴维·库尔特·克拉冯巴赫 申请人:莱克斯马克国际公司