CN1495467A - 光束扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光束扫描装置，其根据图像数据将光投射到感光鼓上，该装置还包括微偏振阵列，用于接收从光源发出的光并有多个排列在预定方向上的偏振单元。偏振方向调节器根据图像数据调节每个偏振单元的偏振部分的透射方向。光检测板接收从微偏振阵列来的光束并将具有预定方向的偏振部分透射到感光鼓上。

Description

光束扫描装置

技术领域

本发明总体涉及一种光束扫描装置，更具体地说，涉及一种使用偏振单元投射光线的光束扫描装置。

背景技术

通常，例如激光打印机的成像装置以这样的方式再现图像，即通过在感光鼓上聚焦从激光二极管发出的光线，并根据接收到的图像信号在该感光鼓上形成潜像，显影该形成在感光鼓上的潜像，然后将显影后的图像转印到打印纸上。

图1是用于激光打印机中的传统激光扫描装置的示意图。

参照图1，该激光扫描装置100包括激光二极管105，准直透镜110，柱面透镜120，多角镜130，驱动装置140，F-θ透镜150，反射镜160，感光鼓170，水平同步反射镜180和光传感器190。

该激光二极管105发出光束。准直透镜110将从激光二极管105发出的光束变成关于光轴平行的光束。

柱面透镜120使从准直透镜110射出的平行光束变成平行于次扫描方向的线性光束。多角镜130以恒定线速度移动的同时扫描柱面透镜120射出的线性光束，由此以恒定的线速度使该光束运动，该驱动装置140是以恒定速度转动多角镜130的电机。

该F-θ透镜150关于光轴有固定的折射率并且与主扫描方向成固定角地折射被多角镜130反射的光束。在调整该从多角镜130反射的光束的像差之后，F-θ透镜150调整扫描面上的焦点。该反射镜160以一定的方向反射来自F-θ透镜150的光束，从而在感光鼓170的表面上扫描该光束。

该水平同步反射镜180将F-θ透镜150发出的光向光传感器190反射。

该光传感器190接收从该水平同步反射镜180反射的光束。来自光传感器190的输出信号用于同步扫描。

根据这种传统的激光扫描装置100。从多角镜130反射的扫描线沿主扫描方向入射到感光鼓170上，由此形成扫描线。沿着次扫描方向也形成多条扫描线，当感光鼓170转动时，次扫描方向与主扫描方向相交成直角。

光传感器190接收从水平同步反射镜180反射的光束并由此调节水平同步。结果，扫描线起始点被对齐，并由此产生了在起始点具有更少偏差的扫描线图像。

但是，在传统扫描装置100中，为了产生在起始点具有更少偏差的扫描线图像，该F-θ透镜150必须被精确设置。而且，发现激光扫描装置100随着驱动装置140转速增加以高速打印时在噪音升高这点上很少有效果。而且，因为这些扫描线都是由像素形成的，所以对打印速度就有限制。

发明内容

相应地，本发明的一方面提供一种光束扫描装置，其在打印期间能减少噪音并且能加快打印速度。

本发明其他方面和优点将部分在下列描述中明显可得或者部分地通过对本发明的实践习得。

本发明上述和/或其他方面通过提供一种光束扫描装置而实现，该光束扫描装置根据图像数据将光束投射到感光鼓上，该装置还包括光源以发射光束；微偏振阵列，其用以接收从光源发出的光束，并包括多个沿预定方向排列的偏振单元；偏振方向调节器，其根据图像数据调整每个偏振单元的透射方向；和光检测板，其用以接收来自微偏振阵列的光束，透射从预定方向接收的光束的偏振部分，并将该透射部分发射到感光鼓上。

该装置还包括微透镜阵列，其具有多个形成在光检测板和感光鼓之间的透镜，以便通过对应于偏振单元的像素区域聚焦来自光检测板的光束，并将其发射到感光鼓上。

该偏振单元可由高聚合材料构成，其根据是否被施加张力而在偏振方向上变化，并且，偏振方向调节器包括多个连接到各个偏振单元以根据电信号收缩该偏振单元的驱动装置。该驱动装置可以是压电传感器。

进一步提供一种反射件，其在不同于微偏振阵列的方向上反射从光源发出的光束，以至于光束能入射到该微偏振阵列上。

该光源、微偏振阵列、光检测板、微透镜阵列及感光鼓被布置在同一平面上并且互相平行。

本光束扫描装置可以应用于不同的图像成形装置，诸如扫描仪、传真机、打印机或多功能机器，并且可高速打印。

附图说明

本发明这些和其它细节及优点将通过下文结合附图对优选实施例的描述变得清楚并更便于理解，附图中：

图1是示出用于激光打印机中的传统激光扫描装置的简要视图；

图2是示出本发明一实施例的光束扫描装置的视图；

图3是示出图2中微偏振阵列的一部分的放大透视图；

图4A是示出当关闭信号发送到驱动装置时微偏振元件的操作情况的视图；

图4B是示出当开启信号发送到驱动装置时微偏振元件的操作情况的视图；及

图5A和图5B是示出图2中光束扫描装置的操作情况的视图，其中，分别进行了图4A和图4B的操作。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，其中，凡类似附图标记都表示类似的元件。

图2是本发明一实施例的光束扫描装置200的示图。

参看图2，光束扫描装置200包括光源210，反射件220，微偏振阵列230，偏振方向调节器240，光检测板250，及微透镜阵列260。为了便于解释，也示出了感光鼓270。

该光源210，反射件220，微偏振阵列230，偏振方向调节器240，光检测板250，微透镜阵列260可被布置在同一平面上并相对于光源210的长度彼此平行。在图2中，光路用箭头概要示出。但是，可用反射镜(未示出)等改变该光路。

该光源210为圆柱形并具有沿圆柱形光源210长度方向发出光束的灯。另外，通过对应于像素将多个激光二极管排列成一排，该光源210能发射出线性光束。

反射件220在微偏振阵列230的方向上反射由光源210发出的光束，这些光束从与后述微偏振阵列230不同的方向射出。由此，该反射件220形成在光源210附近，并使用了凹面镜。

将微偏振阵列230型成为使得从光源210发出的光束能入射到该微偏振阵列，并且，该微偏振阵列230形成有多个沿预定方向排列的偏振单元230a。该偏振单元230a由高聚合材料构成，其中偏振方向是由偏振方向调节器240是否提供张力决定的。

偏振方向调节器240根据图像信号调整各个偏振元件230的透射方向。因此，偏振方向调节器240能够独立地激励每个偏振单元230a。

设置有多个驱动装置240a，其根据电信号产生张力以收缩该偏振单元230a。在一个实施例中，该驱动装置240a是压电元件。

附图标记240b表示在驱动装置240a之间的电绝缘层。

该光检测板250用于接收来自微偏振阵列230的光束并以预定方向透射偏振光。

当已通过微偏振阵列230的光束的偏振方向对应于光检测板250的预定方向时，光束穿过该光检测板250，指向微透镜阵列260。

同时，如果微偏振阵列230的偏振方向与光检测板250的方向彼此不一致，该光检测板250切断来自微偏振阵列230的光束。

微透镜阵列260内排列形成有多个透镜260a。相应地，通过光检测板250的光束通过对应于偏振单元230a的像素单元被多个透镜260a聚焦，从微透镜阵列260射出，并在感光鼓270的表面上形成潜像。

图3是示出图2中微偏振阵列及偏振方向调节器240的一部分的放大透视图。

参看图2及图3，微偏振阵列230及偏振方向调节器240布置成平行于圆柱形光源210的长度方向。更具体地，多个微偏振单元230a及驱动装置240a按图3箭头所示布置，并平行于光源210的长度方向。

根据预定分辨率适应性地设置多个微偏振单元230a。例如，当带有光束扫描装置200的打印机在A4纸上的打印分辨率为每英寸(25.4mm)600点时，则在一条线、即单扫描光束上形成4960个微偏振单元230a，依据下式：

$\left(\frac{210\mathrm{mm}}{-25.4\mathrm{mm}}\right)\×600\mathrm{dots}\≈4960$

换句话说，上述数字(4960)是当沿着长度方向打印A4纸时，A4纸(210mm×297mm)宽度方向上排列的微偏振单元230a的数量。

微偏振单元230a由高聚合薄膜，如掺杂碘的聚乙烯醇(PVA)。由于碘的存在，该微偏振单元230a将光束转变成垂直于高聚合阵列方向的偏振光束。每个微偏振单元230a的偏振方向根据是否分别根据驱动装置240a提供张力而决定。

该驱动装置240a形成在微偏振单元230a的两端。根据从图像信号控制器(未示出)接收的每个像素的图像数据，该驱动装置240a驱动微偏振单元230a。该驱动装置240a用压电元件等产生张力并用产生的张力驱动该微偏振单元230a。

参看图4A和4B，图2中微偏振阵列230的操作原理将在下面得到解释。

当从图像信号控制器(未示出)接收到打印图像数据的像素信息时，驱动装置240a根据接收到的图像数据产生张力。相应地，当像素图像数据具有开启信号时，相应驱动装置240a产生张力，反之，当图像数据具有关闭信号时，驱动装置240a不产生张力。

图4A和4B是分别示出微偏振单元230a的关闭信号和开启信号的操作情况的视图。

当驱动装置240a接收到关闭信号图像数据，掺杂在与驱动装置240a相关联的微偏振单元230a上的高聚合物被布置在预定偏振方向上。同时，从微偏振单元230a发出的光束有预定偏振方向。

在本发明中，排列在水平扫描方向的高聚合物在图4A中用实线箭头A1表示。此处，来自微偏振单元230a的光束在次扫描方向上起偏(虚线箭头A2方向)。

同时，当驱动装置240a收到开启信号图像数据，如图4B所示，该驱动装置240a对在次扫描方向(粗箭头A3所示)上和驱动装置240a相关的微偏振单元230a产生张力。

由于产生的张力，该微偏振单元230a的高聚合物排列是任意的，如图4B箭头A4所示，相应地，通过的光束由此也在任意方向起偏。

现在解释在感光鼓270上形成潜像的过程。

图5A、5B示出图2和图4A、4B的操作情况。

一旦打印机(未示出)被开启或被输入打印指令，光源210就连续发出线性光束。

当每个像素图像数据被输入到扫描线单元的驱动装置240a中，驱动装置240a根据图像数据调整各个微偏振单元230a的偏振方向。

参看图5A，当关闭信号图像数据被输入到驱动装置240a中时，微偏振单元230a的高聚合物薄膜被设置在预定的主扫描方向，并且从该膜通过的光束在次扫描方向起偏，该次扫描方向垂直于主扫描方向(参看标在微偏振阵列230上的箭头A5)。

该光检测板250具有预定的第一偏振方向。简便起见，下文中该第一偏振方向指水平扫描方向(标在光检测板250上的箭头A6)。

当光检测板250具有预定的第一偏振方向时，该微偏振单元230a的偏振方向垂直于光检测板250的方向，并且，已通过微偏振单元230a的光束通过微偏振单元230a的次扫描方向。由此，微偏振单元230a的光束不能在主扫描方向上从具有偏振方向的光检测板250中通过。结果，没有在感光鼓270的表面上形成潜像。

同时，如图5B示，当开启信号图像数据输入到驱动装置240a中时，在微偏振单元230a两端的驱动装置240a沿垂直于主扫描方向的方向产生张力。

接着，微偏振单元230a的高聚合物薄膜被以任意方向设置而不是设置在主扫描方向上，并且来自微偏振单元230a的光束也在任意方向起偏。

相应地，在来自微偏振单元230a的任意偏振光束中，具有与光检测板250相同偏振方向的光束可透射到微透镜阵列260。

从光检测板250透射的光束经过微透镜阵列260并被以潜像的形式聚焦在感光鼓270表面上。当该潜像通过同时形成的单扫描线或预定模块单元形成在感光鼓270表面上时，感光鼓270以一定的间隔和速度转动。

当感光鼓270以一定的间隔转动，每个驱动装置240a根据新图像数据驱动该相应微偏振单元230a，并在感光鼓270的表面形成新潜像。

上述形成潜像的过程持续进行并可能通过预定进程控制驱动装置240a的驱动时间及感光鼓270的转动时间。

当光束扫描装置200用于打印机(未示出)时，将加快打印速度。例如，以100KHZ同步驱动形成在一排的驱动装置240a将实现每分钟打印80张纸。

根据本发明的实施例，该光束扫描装置通过使用多个偏振单元选择性地起偏入射光束，并随后形成潜像，由此加快单扫描光束的打印速度。而且，由于光束扫描起始点是规则的，本发明的光束扫描装置减少了噪音并生成高质量图片。

虽然示出并描述了本发明的一些优选实施例，但对于那些本领域技术人员来说可以在这些实施例的基础上作出不脱离本发明原则和精神的改变，本发明保护范围由权利要求及其等价物决定。

Claims (18)

1、一种光束扫描装置，其根据图像数据将光束投射到感光鼓上，该装置包括：

发射光束的光源；

接收从光源发出的光束的微偏振阵列，其包括沿着预定方向排列的多个偏振单元；

偏振方向调节器，其根据图像数据调节各个偏振单元的透射方向；及

光检测板，其接收来自微偏振阵列的光束，并沿预定方向透射所接收光束的偏振部分并将该偏振部分发射到感光鼓。

2、如权利要求1所述的光束扫描装置，还包括微透镜阵列，其具有多个形成于光检测板和感光鼓之间的透镜，用以通过对应于偏振单元的像素区域聚焦来自光检测板的偏振光束并将聚焦光束发射到感光鼓上。

3、如权利要求1所述的光束扫描装置，其中，偏振单元由高聚合材料构成，其根据是否施加有张力来改变偏振方向，并且，该偏振方向调节器包括多个驱动装置，各个驱动装置分别连接到各个偏振单元上，从而根据图像信号的电信号收缩偏振单元。

4、如权利要求3所述的光束扫描装置，其中，该驱动装置是压电传感器。

5、如权利要求1所述的光束扫描装置，还包括反射件，其沿不同于微偏振阵列方向的方向反射来自光源的光束，从而使该光束入射到微偏振阵列上。

6、如权利要求2所述的光束扫描装置，其中，光源、微偏振阵列、光检测板、微透镜阵列及感光鼓被设置在同一个平面上并互相平行。

7、一种装置，包括：

发射多个光束的光源；

多个偏振单元，用以接收发射的光束并将接收到的光束透射出；及

偏振方向调节器，用以调节偏振单元的透射方向。

8、如权利要求7所述的装置，还包括光检测板，用以接收来自偏振单元的光束并选择地透射接收光束的偏振部分。

9、如权利要求8所述的装置，其中，该偏振单元被设置成阵列。

10、如权利要求9所述的装置，其中，该光检测板、偏振单元阵列、偏振方向调节器被设置在同一个平面上并与光源平行。

11、如权利要求7所述的装置，其中，偏振单元接收的光束的偏振方向根据偏振方向调节器施加的张力确定。

12、如权利要求11所述的装置，其中，偏振方向调节器独立地向每个偏振单元施加张力。

13、如权利要求8所述的装置，其中，该光检测板沿预定方向透射接收的光束的偏振部分。

14、如权利要求13所述的装置，其中，当偏振部分的偏振方向对应于预定方向时，该光检测板透射该偏振部分。

15、如权利要求13所述的装置，其中，当偏振部分的偏振方向与预定方向不一致时，该光检测板不透射该偏振部分。

16、如权利要求7所述的装置，其中，该偏振单元由掺杂碘的PVA制成。

17、如权利要求11所述的装置，其中，该偏振方向调节器包括用以产生张力的压电元件。

18、如权利要求13所述的装置，其中，该偏振单元设置在装置的主扫描方向上，并且被偏振单元透射的光被在该装置的次扫描方向上透射。

Images