Brevet FR2544572A1 — publié le 19841019

L'invention concerne un appareil d'enregis- trement à faisceau laser, par exemple une imprimante à faisceau laser, dans lequel un élément photosensible est balayé par un faisceau laser qui est modulé en fonction d'une information d'image à enregistrer. Une imprimante classique à faisceau laser sera tout d'abord décrite en regard de la figure 1 des dessins annexés et décrits ci-après. L'imprimante à faisceau laser comporte un élément photosensible 1 qui se présente sous la forme d'un tambour pouvant tourner dans le sens indiqué par la flèche. Un dispositif 2 de charge, destiné à charger uniformément la surface du tambour photosensible 1, et un dispositif 3 destiné à développer une image sur ce tambour 1, sont placés autour de ce dernier L'imprimante comprend en outre un magasin ou une cassette 4 d'alimentation en papier, un rouleau 6 de cadrage, un dispositif 7 de charge pour le transfert de l'image, un dispositif 8 de fixage de l'image et un dispositif 9 de nettoyage. L'imprimante à faisceau laser comporte une enceinte 10 destinée à loger un système optique associé au faisceau laser L L'enceinte 10 contient un oscillateur 11 à faisceau laser qui produit un faisceau laser L modulé en fonction de signaux d'image extérieurs, un miroir polygonal 12 destiné à dévier le faisceau laser modulé L pour qu'il balaie le tambour photosensible 1 dans la direc- tion de l'axe de rotation, un moteur 13 d'entraînement destiné à faire tourner le miroir polygonal à une vitesse constante, une lentille f O 14 destinée à former une image du faisceau laser déviée L sur la surface du tambour photosensible 1 et un miroir 17 de réflexion destiné à dévier le trajet optique. L'enceinte 10 présente une ouverture partiel- lement opposée au tambour photosensible 1 et permettant la sortie du faisceau laser L L'ouverture est fermée par une plaque plane transparente à faces parallèles, par exemple une plaque de verre, qui assume la fonction d'une plaque d'étanchéité à la poussière destinée à protéger de la poussière le système optique à faisceau laser renfermé dans l'enceinte 10. En outre, un filtre 16 peut être disposé en travers du trajet optique du faisceau laser L lorsque, par exemple, la quantité de lumière doit être réglée. En fonctionnement, le faisceau laser L modulé en fonction de signaux d'information d'image extérieurs balaie l'élément photosensible, c'est-àdire le tambour 1, à sa surface qui a été uniformément chargée par le disposi- tif 2 Ce balayage provoque la formation d'un dessin élec- trostatique sur le tambour photosensible 1, en fonction du signal d'image Le dessin électrostatique est ensuite rendu visible par le dispositif 3 de développement L'image rendue visible est ensuite transférée ou reportée par le dispositif 7 de charge sur une matière de report provenant de la cas- sette 4 d'alimentation La matière de transfert ou de report portant une image visible est transportée vers le dispositif 8 de fixation dans lequel l'image est fixée La matière de transfert est ensuite déchargée Par ailleurs, le révélateur résiduel restant sur le tambour photosensible 1 en est retiré par le dispositif 9 de nettoyage afin que ce tambour soit prêt à la formation de l'image suivante. Il est apparu que les images résultantes, produites par l'appareil décrit ci-dessus, présentent par- fois des raies non demandées. Ce problème a fait l'objet d'investigations détaillées qui ont abouti au fait que ces raies sont dues à l'interférence du faisceau laser, qui a lieu dans la pla- que plane à faces parallèles, d'épaisseur uniforme, telle que la plaque de verre 15 et le filtre 16, disposés en travers du trajet optique. La cause qui a été trouvée à la suite des recherches est décrite en détail au regard de la figure 2 des dessins annexés, qui représente dans la direction de la flèche A de la figure 1, la plaque de verre 15 d'étan- chéité à la poussière (ou dans la direction de la flèche B de la figure 1, le filtre 16), la plaque 15 (ou le filtre 16) étant plane à faces parallèles et transparente au faisceau laser L Ce dernier, qui a été dévié par le miroir polygonal 12 (non représenté sur la figure 2) est transmis à travers la plaque plane 15 (ou le filtre 16) vers le tambour photosensible 1 Le faisceau laser L effectue un mouvement de balayage Sur la figure 2, le faisceau laser est représenté en LA à un certain instant et en LB et LC à des instants qui suivent dans cet ordre Les faisceaux LA, LB et LC sonttransmis à travers la plaque 15 (ou le filtre 16) en donnant les faisceaux LA 1, LB 1, LC 1 De plus, une partie de chacun des faisceaux LA, LB et LC est réfléchie par les surfaces d'émergence de la plaque 15 (ou du filtre 16), puis est transmise à-travers ces sur- faces comme indiqué par les références numériques LA 2, LB 2, LC 2 Les faisceaux LA 1, LB 1, LC 1 interfèrent avec les faisceaux LA 2, LB 2 et LC 2, respectivement, en raison de la différence de longueur de leurs trajets optiques. Lorsque la différence de longueur des trajets optiques entre le faisceau transmis LB 1 et le faisceau réfléchi LB 2, par exemple, est m (m étant un entier et À étant la longueur d'onde du faisceau laser), ces faisceaux sont renforcés Lorsque, par contre, la différence de longueur de trajet optique est ( 2 m + 1/2)X, ils sont compensés. Lorsque le faisceau laser dévie de la position indiquée par le faisceau LA vers la position indiquée par le faisceau LC, le faisceau transmis et le faisceau réflé- chi sont renforcés et compensés de façon répétée, de sorte qu'ils forment des raies sur le tambour photosensi- ble 1. L'invention a pour objet principal un appareil à enregistrement à faisceau laser pouvant former une image claire et nette, sans raies d'interférence. Conformément à l'invention, la plaque plane à faces parallèles présente une surface qui est disposée de manière que l'angle d'incidence du faisceau arrivant sur elle ne soit pas nul sur toute l'étendue du mouvement de balayage du faisceau laser. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'une imprimante à faisceau laser classique; la figure 2 est une vue schématique partielle montrant le comportement du faisceau laser dans l'imprimante classique; la figure 3 est une coupe longitudinale partielle de l'imprimante à faisceau laser réalisée confor- mément à l'invention; la figure 4 est une vue schématique partielle illustrant le principe fondamental de l'invention; et la figure 5 est une vue schématique montrant une autre forme de réalisation de l'invention. La figure 3 représente, en coupe longitudinale, l'enceinte 10 et ses éléments internes, faisant partie d'un appareil d'enregistrement à faisceau laser selon l'invention Dans l'enceinte 10, le trajet optique du faisceau laser L n'est pas perpendiculaire auxsurfaces de transmission du faisceau de la plaque 15 d'étanchéité à la poussière parallèles) En d'autres termes, les surfaces de transmis- sion du faisceau de la plaque 15 de verre d'étanchéité à la poussière et du filtre 16 sont inclinées par rapport à un plan perpendiculaire à un autre plan formé par la trace du faisceau laser L dévié par le miroir polygonal 12 (non représenté sur la figure 3). L'inclinaison sera expliquée plus en détail en référence à la figure 4 qui représente en coupe iden- tique, à échelle agrandie, la plaque 15 d'étanchéité à la poussière (ou le filtre 16) de la figure 3 Les surfaces a et 15 b de transmission du faisceau de la plaque de verre (et les surfaces 16 a et 16 b de transmission du faisceau du filtre) sont parallèles entre elles. On suppose que le faisceau laser Li arrive sur la plaque 15 de verre d'étanchéité à la poussière sous un angle d'incidence e (l'angle formé entre le faisceau laser et la normale à la surface) La relation suivante est alors satisfaite: sine = n sine' ( 1) dans laquelle l'indice de réfraction du verre est N et l'angle de réfraction est e'. Le faisceau Li émerge de la plaque 15 de verre, en direction du tambour photosensible 1, en faisant un angle e avec la normale C, comme indiqué par la référence Lil Le faisceau Li est partiellement réfléchi par la surface inférieure 15 b de la plaque 15, puis par la surface supérieure 15 a de cette plaque, après quoi il sort de la plaque de verre 15 sous la forme du faisceau Li 2 L'angle de réflexion est alors e'. La distance AS entre les faisceaux lasers Lii et Li 2, mesurée sur la surface du tambour photosensible 1, est représentée de la façon suivante AS = 2 t(tge' cos 8) ( 2) Il résulte des équations ( 1) et ( 2) A S = 2 t sine 1-sin 2 e/(n/i -sin 29) On suppose que e est suffisamment faible et on a alors: sine O et 1-sin 2 e = 1. La distance AS est alors exprimée de la façon suivante: AS = 2 te/n ( 3) Aucune interférence n'a lieu si la distance AS est supérieure au diamètre f du faisceau laser sur la surface du tambour photosensible 1, c'est-àdire 4 nq/2 t ( 4) A titre d'exemple, lorsque la plaque d'étanchéité à la poussière présente une épaisseur t de 2 mm et que l'indice de réfraction N est de 1,5, alors que le diamètre du faisceau sensible 1, les interférences peuvent être totalement évitées en donnant à l'angle e une valeur égale ou supé- rieure à 2,2 degrés. On a trouvé expérimentalement que, si la plaque 15 d'étanchéité à la poussière ou le filtre 16 porte un revêtement anti-réflexion, l'inclinaison de 0,8 degré, qui est inférieure au cas sans revêtement, présente l'effet de prévention d'interférence On considère que ceci est dû au fait que le revêtement anti-réflexion réduit l'impor- tance du faisceau réfléchi et donc son diamètre utile. On peut donc empêcher l'interférence de façon à obtenir une image nette, de haute qualité, en inclinant les surfaces de transmission du faisceau de la plaque plane à faces parallèles, telle que la plaque 15 de verre d'étanchéité à la poussière et le filtre 16, par rapport au plan perpendiculaire à un plan formé par la trace du faisceau laser. La figure 5 représente une autre forme de réali- sation de l'invention dans laquelle la plaque de verre 15 d'étanchéité à la poussière est montrée dans la direc- tion de la flèche A de la figure 1, ou le filtre 16 est montré dans la direction de la flèche B de la figure 1. Dans cette forme de réalisation, la direction de l'incli- naison de la plaque plane à faces parallèles est différente de celle montrée sur les figures 3 et 4 Les surfaces de transmission du faisceau sont inclinées de manière que l'angle d'incidence sur ces surfaces ne soit pas nul sur toute l'étendue de déviation de balayage du faisceau (LALB-LC) et elles sont également inclinées par rapport à la génératrice du tambour photosensible 1 Dans cette forme de réalisation, l'angle e formé entre la surface de transmission du faisceau et la génératrice du tambour photosensible 1 satisfait l'équation ( 4), ce qui permet d'obtenir les mêmes avantages qu'avec la forme de réalisa- tion de la figure 3. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et-représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil d'enregistrement à faisceau laser, caractérisé en ce qu'il comporte un élément photosensible ( 1), un dispositif ( 11) destiné à produire un faisceau laser (Li) modulé en fonction d'une information d'image à enregistrer, un dispositif ( 12) destiné à faire exécuter au faisceau laser un mouvement de balayage sur l'élément photosensible afin d'exposer ce dernier au faisceau laser, et une plaque plane ( 15 ou 16) à faces parallèles, dis- posée en travers du trajet optique du faisceau laser, transparente à ce dernier et présentant une surface ( 15 a ou 16 a) qui reçoit non perpendiculairement le faisceau laser effectuant son mouvement de balayage. 2 Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la-surface de la plaque plane est inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à un plan formé par le mouvement de balayage du faisceau laser. 3 Appareil selon la revendication 2, carac- térisé en ce qu'un angle e, formé entre la surface de la plaque plane et le plan perpendiculaire au plan de balayage du faisceau laser, est supérieur à n f/2 t, o t est l'épais- seur de la plaque plane, N est son indice de réfraction et f est le diamètre du faisceau laser au plan focal. 4 Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la surface est inclinée par rapport à une génératrice de l'élément photosensible qui se présente sous la forme d'un tambour. Appareil selon la revendication 4, carac- térisé en ce que l'angle, formé entre la surface et la génératrice de l'élément photosensible, est supérieur à n.f/2 t, o t est l'épaisseur de la plaque plane, N est son indice de réfraction et 4 est le diamètre du faisceau laser au plan focal. 6 Appareil-selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une enceinte ( 10) destinée à renfermer le dispositif produisant le faisceau laser et le dispositif lui faisant exécuter son mouvement de balayage, la plaque plane à faces parallèles étant une plaque 15 de verre d'étanchéité à la poussière, placée à la sortie de l'enceinte afin de la protéger de la poussière. 7 Appareil selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en - outre une enceinte ( 10) destinée à renfermer le dispositif produisant le faisceau laser et le dispositif destiné à lui faire exécuter son mouvement de balayage, la plaque plane à faces parallèles étant un filtre optique ( 16) disposé en travers du trajet optique. 8 Appareil selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface de la plaque plane à faces parallèles présente un revêtement- anti-réflexion.