CN100419497C - 光学扫描设备和使用该光学扫描设备的图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

一种光学扫描设备，包括发出光的光源。衍射装置根据图像信息衍射从光源发出的光以将光成像到图像形成表面上。衍射控制器将衍射信息发送到衍射装置，以预定图案将衍射光栅图像形成在衍射装置上，从而根据图像信息使光成像。该光学扫描设备用于图像形成设备中。

Description

光学扫描设备和使用该光学扫描设备的图像形成设备
相关专利申请的交叉参考
本申请要求于2005年5月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2005-0045206的权益，该文献的整个公开内容在此结合作为参考。
技术领域
本申请涉及一种光学扫描设备和使用该光学扫描设备的图像形成设备。更具体地，本申请涉及一种光学扫描设备和使用该光学扫描设备的图像形成设备，其中光学扫描设备不包括主轴电动机(spindle motor)。
背景技术
光学扫描设备如激光扫描单元(LSU)用于如复印机、打印机和传真机的图像形成设备中。在光学扫描设备中，光源如激光二极管相应于视频信号发出光束，然后光束被投影到图像形成设备的光电导体上以在光电导体上形成静电潜像。该静电潜像显影成为可见调色剂图像，然后被转印到打印介质以形成图像。
图1示出了常规光学扫描设备的光学结构。
参考图1，常规光学扫描设备包括根据图像信号发出激光束的激光二极管2。多面镜5旋转以沿水平方向以固定线速度反射激光束。f-θ透镜9将由多面镜5扫描的光向感光鼓160引导。
激光二极管2由自动功率控制器(APC)6控制以便均匀地保持光功率。多面镜5在电动机控制器8的控制下通过主轴电动机7以固定速度旋转。
光学扫描设备进一步包括圆柱透镜4，以将从激光二极管2发出的激光束沿水平方向线性引导到多面镜5的镜面上。光学扫描设备包括准直透镜3，以使从激光二极管2发出的激光束关于光轴平行或会聚。
在图像形成操作期间，主轴电动机7沿特定方向以固定速度旋转具有多个镜面的多面镜5。多面镜5沿水平方向(主扫描方向)以固定线速度反射从激光二极管2发出的激光束。
f-θ透镜9使反射自多面镜5的反射面的固定速度光束向主扫描方向偏转，补偿光束的象差(aberration)，并将光束聚焦在光电导体如感光鼓160的扫描表面上。f-θ透镜9形成反射自多面镜5的镜面的光束的图像，并且在主扫描方向和次扫描方向上使用不同的放大率偏转扫描。
光学扫描设备进一步包括检测同步信号的光学传感器15，通过接收反射自多面镜5的镜面的一部分激光束来调整水平同步。反射镜11向光学传感器15反射激光束。此外，光学扫描设备进一步包括反射通过f-θ透镜9的扫描光束的反射镜10，从而光束作为点图像被聚焦到作为图像形成平面的感光鼓160的表面上，以在其上形成静电潜像。
图1描述的光学扫描设备根据一比特扫描法(one-bit scanning method)接通和关闭激光二极管2以形成单个扫描行。因此，这种类型的光学扫描设备可以称作单光束光学扫描设备。
同时，在高速光学扫描设备中，多个激光束同时投射以形成多个扫描行。这种光学扫描设备被称作多光束光学扫描设备。
图2示出了传统多光束光学扫描设备的例子，该设备具有两个单一CAN型的多光束激光二极管21和25以在单个扫描期间通过产生多光束来形成多扫描行。图2示出了在单个扫描期间通过反射自两个多光束激光二极管21和25发出的光束形成四个扫描行的例子，每个激光二极管能够从单个多面镜30的镜面发射两个激光束。参考图2，自多光束激光二极管21和25发出的激光束通过多面镜30的镜面同时偏转，从而在扫描平面(光电导体的表面)上形成多个光点，由此同时扫描多个打印行。
附图标记22和26表示准直透镜。附图标记23和27表示圆柱透镜。附图标记24、25、28和29表示反射镜。
上述激光二极管21和25在扫描平面上的多个光束点之间产生距离。然而，由于激光二极管21和25之间的距离比光束点之间所需的距离大得多，所以图2所示的常规多光束光学扫描设备除了各透镜(22和23)和(26和27)之外使用光束结合装置来结合通过每个透镜(22和23)和(26和27)的光束，并且以固定距离或角度发射光束。
由于上述单光束或多光束光学扫描利用主轴电动机来旋转多面镜，因此产生例如抖动和可重复跳动(repeatable run out)(RRO)的问题产生。此外，机械元件如主轴电动机的性能根据使用频率而降低。
此外，激光束通过多个光学组件，由此增加功耗。同样，对于高速的扫描多光束，必须使用多个激光二极管。此外，光学扫描设备的尺寸由于多个激光二极管的使用而增大。
因此，对于如下改进图像形成设备的光学扫描设备存在需求，这种光学扫描设备不需要主轴电动机而运行，由此基本上消除了与主轴电动机的操作相关的问题。
发明内容
本发明的实施例提供了一种光学扫描设备和使用该光学扫描设备的图像形成设备，其通过去除主轴电动机而实质上消除了抖动和可重复跳动(RRO)的问题。
根据本发明的一个方面，一种光学扫描设备包括：发出光的光源，根据图像信息衍射从光源发出的光以将光成像到图像形成表面上的衍射装置，和将衍射信息发送到衍射装置、以预定图案将衍射光栅图像形成在衍射装置上、以根据图像信息使光成像的衍射控制器。
光学扫描设备可以进一步包括光学单元，以预定形式整形来自光源的光并且将整形的光引导到衍射装置。
衍射装置可以是根据来自衍射控制器的衍射信息信号能够在其上形成衍射光栅图像的液晶显示面板。
光源可以包括激光二极管或发光二极管。
衍射光栅图像可以是计算机生成全息(CGH)图像。
衍射控制器可以包括数据库或产生CGH图像的CGH生成器。
衍射装置可以形成为：在衍射控制器的控制下，在图像形成表面上一次扫描一个或多个扫描行。
根据本发明的另一方面，提供一种图像形成设备包括光电导体，和利用光扫描光电导体以在光电导体上形成静电潜像的光学扫描设备。该光学扫描设备包括至少一个如上所述的特征。
本发明的其他目标、优点和显著特点将从下面的详细描述中变得显明，该详细描述结合附图公开了本发明的优选示例性实施例。
附图说明
通过参考所附附图而详细描述的示例性实施例，本发明的上述和其他特性和优点变得更加明显，其中：
图1示出了常规光学扫描设备的光学结构；
图2是常规多光束光学扫描设备的例子的示意图；
图3是根据本发明示例性实施例的光学扫描设备的整体结构示意图；和
图4是在图3的感光鼓的图像形成表面上转印的数据的多个例子。
在整个附图中，相同的附图标记应当理解为表示相同的部分、组件和结构。
具体实施方式
下面将参考所附附图更全面的描述本发明的示例性实施例。
图3是根据本发明示例性实施例的光学扫描设备的整体结构示意图。
参考图3，本发明示例性实施例的光学扫描设备包括用于发出光的光源53，衍射装置和衍射控制器57。衍射装置衍射由光源53发出的光，从而使衍射光聚焦在扫描表面如感光鼓50的图像形成表面50a上，以相应于图像信号。衍射控制器57控制衍射装置以根据关于将形成的图像的图像信息衍射光。
光学扫描设备包括光学单元55，其在衍射装置前以预定形式整形(shape)从光源53发出的光。光学扫描设备由主控制器51控制。主控制器51控制光源53和衍射装置如液晶显示面板70。
光源53可以包括半导体激光二极管(LD)和发光二极管(LED)。
光学单元55将从光源53发出的光整形为特定形式，例如平行的形式。光源53发出在中心具有高强度而远离中心具有低强度的发散光。例如，从光源53发出的光可以具有高斯分布。
光学单元55可以将从光源53发出的光准直为基本平行的光并使其具有基本上均匀的分布。光学单元55可以如此形成来根据衍射装置的尺寸来整形光的横截面区域。
例如，光学单元55可以包括至少两个用于准直的透镜。光学领域的普通技术人员应当了解，通过使用至少两个透镜的组合，光可以被放大并从高斯分布转换为均匀分布(平行光)。由光学单元55整形的光被引导到衍射装置。
衍射装置定位于由光学元件55整形的光的光路上。衍射装置接收来自光学单元55的整形光并使其向成像表面如感光鼓50的表面50a衍射，以形成相应于图像信息的图像。
衍射控制器57控制衍射装置以便衍射控制器57给衍射装置提供衍射信息，以形成具有特定图案的衍射光栅图像，由此得到相应于图像信息的光图像。
衍射装置可以为液晶显示面板70，其根据从衍射控制器70接收的衍射信息信号在其上形成衍射光栅图像。
如显示领域的普通技术人员所知的，液晶显示面板70包括以两维排列的多个象素。每个象素可以在开或关状态之间单独操作。液晶显示面板70的象素根据衍射控制器70的控制打开或关闭。操作以允许光从其通过的象素起狭缝一样的作用。众所周知，通过狭缝的光被衍射，从而形成至少一个不连续的光点。
即，所需衍射光栅图像可以通过在衍射控制器57的控制下以预定图案打开和关闭液晶显示面板70的象素而形成在液晶显示面板70上。当光通过其中形成了衍射光栅图像的液晶显示面板70时，光被衍射以形成相应于将被印刷在成像表面上的图像信息的光点。这样，当光电导体如感光鼓50定位在成像表面上时，相应于图像信息的静电潜像形成在光点形成的位置。在图像形成设备如打印机中，使用根据本发明示例性实施例的光学扫描设备，静电潜像由显影单元(未示出)显影成为调色剂图像，然后被打印。图像形成设备包括用于扫描光束的光学扫描设备，和光电导体如感光鼓50。
在衍射装置中形成的衍射光栅图像可以为计算机生成全息(CGH)图像，为此，衍射控制器57可以包括具有相应于将形成的图像信息的CGH图像本身的数据的数据库，或者可以包括能够产生相应于将形成的图像信息的CGH图像的CGH产生器。由于静电潜像可以在成像表面上的至少一个点的单元中形成，因此CGH产生器可以以ASIC型制造以存储点相关数据库。
液晶显示面板70可以形成具有用于每次扫描一个或多个行的衍射光栅图像。因此，衍射控制器57可以设计成控制用于一行或多行扫描的衍射装置。
CGH意味着具有至少一比特(one bit)的复合CGH数据(composite CGHdata)。例如，CGH可以包括用于一次扫描一个行的具有多个比特的数据单元。
如上所述，构造衍射装置和衍射控制器57使得光学扫描设备可以利用单个光源53一次扫描单个或多个行。
因此，当与根据相关现有技术的利用多面镜相比时，用于扫描一行所需的时间显著减少。同样，可以利用单个光源53一次扫描多行。
光学扫描设备的操作如下所述。
首先，光源53在主控制器51的控制下被赋能以连续发出光。当该连续光通过光学单元55时，它被整形成例如平行光的光，然后这种光被引导到衍射装置。
主控制器51控制衍射控制器57如CGH产生器，以在衍射装置如液晶显示面板70上显示相应于一行图像信息的衍射光栅信息。
衍射光栅图像根据衍射光栅信息显示在液晶显示面板70上，然后来自光学单元55的平行光通过衍射光栅以形成相应于图像信息的衍射图像。相应于图像信息的衍射图像投射到光电导体如感光鼓50。
以基本相同的方式重复这些步骤以扫描每一行，以便形成扫描图像。在步骤的重复期间，相应于每一行图像信息的CGH图像(衍射光栅信息)形成在液晶显示面板70上。
参考图4，通过利用单个CGH图像，一比特数据85或多比特数据81可以形成在感光鼓50的图像形成表面50a上。具有多个组合比特的一定大小的图像83可以通过利用单个CGH图像一次形成。此外，一行或多行可以一次形成在图像形成表面50a上。
如上所述，本发明的光学扫描设备利用完全不同于现有技术的新技术进行操作。光学扫描设备通过将光经由衍射装置投射到图像形成表面上，在图像形成表面上形成所需图像信息，其中相应的衍射光栅图像如CGH图像形成在该衍射装置中，使得光学扫描设备可以不需要主轴电动机。因为相应于所需图像信息的光可以通过衍射装置投射到图像形成表面上，所以光学扫描设备可以不需要设置透镜，例如f-θ透镜。因此，由主轴电动机的旋转引起的抖动和可重复跳动(RRO)的问题实质上得到了消除。
此外，因为仅利用单个光源可以一次扫描一个或多个行，所以不需要多个光源或复杂光学结构来增加打印速度，由此减小了光学扫描设备的尺寸。
根据现有技术，每次通过光源的开和关控制仅能扫描一比特信息，但是根据本发明示例性实施例可以以多种方式例如同时扫描一个或多个行来一次扫描多比特信息。因此，可以获得高速扫描。高速打印可以通过扫描多比特数据或各种组合数据获得。
尽管本发明已经参考示例性实施例进行了说明和描述，但是本领域技术人员应当理解，在不偏离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的条件下，可以在形式和细节上做出多种改变。

Claims (18)

1. 一种光学扫描设备，包括：
发出光的光源；
根据图像信息衍射从光源发出的光以将光成像到图像形成表面上的衍射装置；和
将衍射信息发送到衍射装置、以预定图案将衍射光栅图像形成在衍射装置上、以根据图像信息使光成像的衍射控制器。
2. 权利要求1所述的光学扫描设备，其中光学单元以预定形式整形来自光源的光并且将整形光引导到衍射装置。
3. 权利要求2所述的光学扫描设备，其中衍射装置是液晶显示面板，其能够根据来自衍射控制器的衍射信息信号在其上形成衍射光栅图像。
4. 权利要求1所述的光学扫描设备，其中衍射装置是液晶显示面板，其能够根据来自衍射控制器的衍射信息信号在其上形成衍射光栅图像。
5. 权利要求1所述的光学扫描设备，其中光源包括激光二极管和发光二极管中的一个。
6. 权利要求1所述的光学扫描设备，其中衍射光栅图像是计算机生成全息图像。
7. 权利要求6所述的光学扫描设备，其中衍射控制器包括数据库或产生计算机生成全息图像的计算机生成全息图像生成器。
8. 权利要求6所述的光学扫描设备，其中衍射控制器控制衍射装置，以在图像形成表面上一次扫描至少一个扫描行。
9. 权利要求1所述的光学扫描设备，其中衍射控制器控制衍射装置，以在图像形成表面上一次扫描至少一个扫描行。
10. 一种图像形成设备，包括：
光电导体；和
利用光扫描光电导体以在光电导体上形成静电潜像的光学扫描设备，
其中光学扫描设备包括：
发出光的光源；
根据图像信息衍射从光源发出的光以将光成像到光电导体的图像形成表面上的衍射装置；和
将衍射信息发送到衍射装置、以预定图案将衍射光栅图像形成在衍射装置上、以根据图像信息使光成像的衍射控制器。
11. 权利要求10所述的图像形成设备，其中光学扫描设备包括光学单元，其以预定形式整形来自光源的光并且将整形光引导到衍射装置。
12. 权利要求11所述的图像形成设备，其中衍射装置是液晶显示面板，其能够根据来自衍射控制器的衍射信息信号在其上形成衍射光栅图像。
13. 权利要求10所述的图像形成设备，其中衍射装置是液晶显示面板，其能够根据来自衍射控制器的衍射信息信号在其上形成衍射光栅图像。
14. 权利要求10所述的图像形成设备，其中光源包括激光二极管和发光二极管中的一个。
15. 权利要求10所述的图像形成设备，其中衍射光栅图像是计算机生成全息图像。
16. 权利要求15所述的图像形成设备，其中衍射控制器包括数据库或产生计算机生成全息图像的计算机生成全息图像生成器。
17. 权利要求15所述的图像形成设备，其中衍射控制器控制衍射装置，以在图像形成表面上一次扫描至少一个扫描行。
18. 权利要求10所述的图像形成设备，其中衍射控制器控制衍射装置，以在图像形成表面上一次扫描至少一个扫描行。
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