DE4003829A1

DE4003829A1 - Optischer scanner

Info

Publication number: DE4003829A1
Application number: DE4003829A
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Nakajima
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-02-09
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1990-08-16
Also published as: GB2229281A; GB2229281B; DE4003829C2; US5018806A; JPH02210373A; GB9002579D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Scanner (Abtaster) in einem elektrofotografischen Aufzeichnungsgerät, beispielsweise einem Laserdrucker, einem Kopiergerät und dergleichen.

Beim Stand der Technik ist eine fotoempfindliche Trommel des elektro fotografischen Aufzeichnungsgeräts oder eine Einheit, welche die foto empfindliche Trommel aufweist, in einer Anordnung (Kastenteil) eines Gerätegehäuses angeordnet und gehaltert, welches als Basisrahmen be zeichnet wird.

Andererseits ist ein optischer Scanner zur Durchführung eines Abtastvor gangs auf der fotoempfindlichen Trommel innerhalb eines speziellen Ge häuses angeordnet, um dessen akkurate Anordnung aufrechtzuerhalten. Es ist daher erforderlich, daß dieses Gehäuse genau gefertigt wird und nicht durch Änderungen der Umweltbedingungen deformiert wird, beispiels weise Temperatur, Feuchte, und dergleichen, und eine hohe Steifigkeit aufweist. Mit Rücksicht auf Wartungs- und Servicearbeiten ist der optische Scanner in vielen Fällen unabhängig als eine optische Einheit aufgebaut und ist an dem Basisgestell durch Befestigung mit einer Schraube und dergleichen befestigt.

Wie voranstehend ausgeführt wurde weisen die fotoempfindliche Trommel und der optische Scanner einen voneinander unabhängigen Aufbau auf, so daß es erforderlich ist, die gegenseitige Anordnung dieser Teile einzu stellen. Wenn der optische Scanner an dem Basisgestell befestigt ist, so liegt ein Aufbau vor, bei welchem die Lage des gesamten optischen Scanners durch eine Einstelleinrichtung in bezug auf die fotoempfind liche Trommel eingestellt wird, um die Exaktheit der Anordnung zwischen dem optischen Scanner und der fotoempfindlichen Trommel aufrechtzuer halten.

Wenn jedoch die Exaktheit der Anordnung zwischen dem optischen Scanner und der fotoempfindlichen Trommel so gewählt ist, daß sie konstant ist oder mehr, durch Einstellung der Lage des gesamten optischen Scanners, so muß der gesamte optische Scanner einen Aufbau beträchtlicher Größe aufweisen, so daß ein derartiger Aufbau schwierig zu benutzen ist.

Es ist für die Zukunft vorgesehen, ein Erzeugnis herzustellen, bei welchem der Durchmesser der lichtempfindlichen Trommel verringert und die Aufzeichnungsbildelementdichte hoch ist. Um das Erzeugnis kompakt auszubilden und eine hohe Aufzeichnungsbildelementendichte zur Ver fügung zu stellen ist es erforderlich, eine Technik zur Verfügung zu stellen, mit welcher die Exaktheit der relativen Positionierung zwischen dem optischen Scanner und der lichtempfindlichen Trommel verbessert werden kann.

Wie voranstehend erwähnt wurde wird ein aufgezeichnetes Bild beträcht lich verschlechtert, wenn die Exaktheit der relativen Anordnung zwischen dem optischen Scanner und der fotoempfindlichen Trommel nicht gut ist. Diese Verschlechterung wird schlimmer, wenn der Durchmesser der licht empfindlichen Trommel verringert und die Aufzeichnungsbildelementen dichte vergrößert wird. Es ist daher nicht möglich, die nunmehr aufge tretenen Anforderungen zu erfüllen, wonach der Scanner kompakt ausge bildet ist und eine hohe Aufzeichnungsbildelementendichte aufweist.

Weiterhin ist es bei der voranstehend angegebenen Vorgehensweise er forderlich, eine Lagebeziehung zwischen einem sich drehenden Polygon- Spiegel und einer f R-Linse bereitzustellen und darüber hinaus eine vor bestimmte Exaktheit in der Lage zwischen dem sich drehenden Polygon- Spiegel und der fotoempfindlichen Trommel bei einem optischen System durch Vergrößerung eines Bildes zur Verfügung zu stellen. Bei einem optischen System zur Verringerung eines Bildes, wenn eine längliche Linse verwendet wird, ist es nicht erforderlich, die Exaktheit der Lage beziehung zwischen dem sich drehenden Polygon-Spiegel und der f R-Linse bereitzustellen, sondern es reicht aus, eine vorbestimmte Genauigkeit der Lage zwischen der Linse und der lichtempfindlichen Trommel vorzu sehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen optischen Scanner zur Verfügung zu stellen, welcher der Kurve einer Abtastlinie folgt und nicht durch Ungleichmäßigkeiten eines Abstands zwischen Abtastlinien ge stört wird, um ein klares Bild aufzuzeichnen.

Die voranstehend angegebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durch einen optischen Scanner gelöst werden, welcher folgende Teile auf weist: einen Deflektor zum Ablenken von Licht von einer Lichtquelle, eine längliche zylindrische Linse zur Korrektur einer Verschiebung des optischen Weges, eine fotoempfindliche Trommel zur Durchführung eines Abtastvorgangs in bezug auf das Licht, welches von dem Deflektor durch die zylindrische Linse übertragen wurde, und eine einstückig ausgebilde te Halteeinrichtung zum Positionieren der zylindrischen Linse und der fotoempfindlichen Trommel. Die zylindrische Linse wird durch einen Ab schnitt eines Teils zum Haltern der fotoempfindlichen Trommel gehaltert. Die Stützeinrichtung umfaßt ausgenommene Lagerabschnitte zur Aufnahme von Achsabschnitten, die in der lichtempfindlichen Trommel an deren beiden Enden vorgesehen sind. Die Stützeinrichtung weist weiterhin einen länglichen Fensterrahmen auf, um hieran die zylindrische Linse zu be festigen. Die zylindrischen Linse ist in einer vorbestimmten Lage unter halb der fotoempfindlichen Trommel angeordnet, um in bezug auf diese eine parallele Lage aufrechtzuerhalten.

Bei dem voranstehend angegebenen Aufbau ist die längliche zylindrische Linse zur Korrektur der Verschiebung des optischen Weges exakt in bezug auf die fotoempfindliche Trommel positioniert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Aus führungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigt

Fig. 1 eine Perspektivdarstellung mit einer Ansicht eines Zustandes, bei welchem in einem optischen Scanner eine Abtastlinie ver schoben ist;

Fig. 2 eine erläuternde Darstellung eines Zustandes, bei welchem ein optischer Weg in dem optischen Scanner verschoben ist;

Fig. 3a, 3b und 3c erläuternde Darstellungen, welche die Form eines Lichtstrahls, die Form eines Lichtpunktes bzw. eine Licht verteilung in den jeweiligen Idealzuständen zeigen;

Fig. 4a, 4b und 4c erläuternde Darstellungen, welche die Form des Lichtstrahls, die Form des Lichtpunkts bzw. die Energiever teilung zeigen, wenn der optische Scanner und eine fotoemp findliche Trommel in ihrer Relativlage verschoben sind;

Fig. 5 eine schematische Perspektivansicht eines optischen Abtast systems eines Laserdruckers, bei welchem die vorliegende Er findung eingesetzt wird;

Fig. 6 eine Perspektivansicht mit einer Darstellung eines Abschnitts des optischen Scanners gemäß einer Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 7 eine Darstellung eines Zustandes, in welchem eine zylindrische Linse und eine fotoempfindliche Trommel in Fig. 6 zusammenge baut sind;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht der zusammengebauten zylindrischen Linse und fotoempfindlichen Trommel;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht eines optischen Scanners gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 10 eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung eines gesamten Laserdruckers, der mit dem optischen Scanner gemäß der vor liegenden Erfindung ausgerüstet ist.

Bei einem in Fig. 1 dargestellten optischen Scanner ist eine längliche zylindrische Linse 2 so angeordnet, daß sie eine Verschiebung in der optischen Weglänge eines Abtastlichtstrahls L von einem Deflektor 1 korrigiert. Wenn eine Drehachse einer fotoempfindlichen Trommel 3 nicht in bezug auf die zylindrische Linse 2 parallel ist, so ist ein latentes Bild auf der fotoempfindlichen Trommel 3 gekrümmt, da eine Abtastlinie 4 auf der lichtempfindlichen Trommel 3 schräg eine ideale Abtastlinie 5 kreuzt, und aus diesem Grunde ein Abtastvorgang schräg auf einer Um fangsfläche der fotoempfindlichen Trommel 3 durchgeführt wird. Wie aus Fig. 2 hervorgeht wird, wenn der optische Weg durch eine Flächenneigung des Deflektors 1 verschoben wird, also von einem normalen optischen Weg La zu einem optischen Weg Lb, eine Punktposition S auf der fotoempfind lichen Trommel 3 in bezug auf eine Lage (Brennpunktlage) F eines erzeug ten Bildes in dem optischen System verschoben. Daher wird die Form eines Lichtpunkts geändert, und es erfolgt eine Streuung in bezug auf einen Abstandsfehler P. Fig. 3a zeigt die Form eines Lichtstrahls, Fig. 3b die Form eines Lichtpunktes, und Fig. 3c eine Energieverteilung, im je weiligen Idealzustand. Fig. 4a zeigt die Form des Lichtstrahls, Fig. 4b die Form des Lichtpunktes und Fig. 4c die Energieverteilung, jeweils wenn der optische Scanner und die fotoempfindliche Trommel in ihrer Re lativlage verschoben wurden.

Fig. 5 zeigt ein optisches Abtastsystem eines Laserdruckers, bei wel chem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird. Ein von einer Laserdiode 10 als Lichtquelle ausgesandter Laserstrahl L wird durch eine Collima torlinse 11 parallel gemacht. Dieses parallele Licht trifft auf eine Spiegelfläche eines drehbaren Polygon-Spiegels (Deflektor) 13 auf, der mit einer konstanten hohen Geschwindigkeit gedreht wird, über eine erste zylindrische Linse 12. Das reflektierte Licht von dieser Spiegelfläche wird durch die Drehung der Spiegelfläche in einem vorbestimmten Winkel bereich jeder Spiegelfläche abgelenkt, und der Abtastvorgang wird durch die Drehung der Spiegelfläche in einen vorbestimmten Winkelbereich jeder Spiegelfläche abgelenkt, und der Abtastvorgang wird wiederholt in dem selben Winkelbereich durchgeführt. Dieser Laserstrahl wird durch eine f R-Linse 15 durchgelassen, um ein erzeugtes Bild mit konstanter Geschwindigkeit auf einer Umfangsfläche der fotoempflindlichen Trommel 14 linear abzutasten. Der optische Weg des durchgelassenen Laserstrahls wird durch einen Spiegel 17 durch eine zweite zylindrische Linse ge ändert, also eine längliche zylindrische Linse 16, um die optische Weg verschiebung zu korrigieren, und das Bild wird auf der fotoempfind lichen Trommel 14 erzeugt. Die zylindrische Linse 16 ist so angeordnet, daß sie die Verschiebung der optischen Weglänge korrigiert, welche durch die Neigung jeder Spiegelfläche des Deflektors 13 hervorgerufen wird (diese Neigung wird ebenfalls durch die Neigung des Deflektors 13 hervorgerufen). Diese zylindrische Linse 16 ist unverzichtbar bezüglich der Konvergenz des Laserstrahls in einer konstanten Position auf der fotoempfindlichen Trommel 14, der Gleichförmigkeit eines Abstands zwischen Abtastlinien, und der Linearität der Abtastlinien. Es gibt einen Fall, in welchem die Lagebeziehung zwischen der zylindrischen Linse 16 und dem Spiegel umgekehrt ist in bezug auf die Ausbreitungs richtung des Lichtes.

Fig. 6 ist eine Perspektivansicht eines Abschnitts des optischen Scanners gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur sind Achsab schnitte 18 der fotoempfindlichen Trommel 14 an deren beiden Enden je weils in ausgenommene Lagerabschnitte 21 eingepaßt, die in beiden Wand abschnitten 80 eines Gehäusegestells 19 des Druckers angeordnet sind, und werden durch diese ausgenommenen Abschnitte horizontal gehaltert. Eine horizontale Platte 23 ist zwischen beiden Wandabschnitten 20 des Gehäusegestells 19 angeordnet und dient ebenfalls als eine Abdeckplatte eines Gehäuses 22 einer in Fig. 8 gezeigten optischen Einheit. Ein länglicher Fensterrahmen 25 ist auf einer oberen Fläche dieser horizon talen Platte 23 angeordnet und weist einen Schlitz 24 auf. Die voran stehend genannte zylindrische Linse 16 zur Korrektur der Verschiebung der optischen Weglänge ist in diesen Fensterrahmen 25 eingepaßt und dort befestigt. Durch diesen Befestigungsvorgang ist die zylindrische Linse 16 in einer vorbestimmten Lage unterhalb der fotoempfindlichen Trommel 14 angeordnet, und ihre diesbezüglich parallele Lage ist sichergestellt.

Fig. 7 zeigt einen Zustand, in welchem die fotoempfindliche Trommel 14 und die positionierte, voranstehend angegebene zylindrische Linse 16 zu sammengebaut sind. Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht der lichtemp findlichen Trommel 14 und der in ihre Lage gebrachten zylindrischen Linse 16, welche wie voranstehend angegeben zusammengebaut sind.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel eines optischen Scanners gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur ist ein Fensterrahmen 27 in einem Gehäuse 26 einer fotoempfindlichen Einheit (weiterhin einer Reinigungs einheit) angeordnet, welche die fotoempfindliche Trommel 14 umfaßt. Die zylindrische Linse 16 zur Korrektur der Verschiebung der optischen Weg länge ist in diesen Fensterrahmen 27 eingepaßt und in einer vorbe stimmten Lage oberhalb der fotoempfindlichen Trommel 14 angeordnet. In Fig. 9 bezeichnen die Bezugsziffern 28, 29, 30 und 31 einen Lader zur Durchführung eines Ladevorgangs, einen Tank für benutzten Toner, eine Reinigungsklinge bzw. eine Walze zum Aufsammeln von Toner.

Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht eines vollständigen Laserdruckers, bei welchem der optische Scanner gemäß der vorliegenden Erfindung einge setzt wird. In Fig. 10 wird ein Papierblatt innerhalb einer Papier kassette 62 nach oben über eine Papierzuführwalze 60 und ein Paar von Walzen 50 befördert und wird weiter an Abdeckwalzen 61 befördert. Das von den Abdeckwalzen 61 beförderte Papierblatt wird durch einen Über tragungslader 57 weiterbefördert und dann einem Fixiergerät 59 zuge führt. Das Fixiergerät 59 führt einen Fixiervorgang in bezug auf dieses Papier durch, und das fixierte Papier wird auf ein Papierausstoßtablett 63 ausgestoßen.

Änlich wie bei dem voranstehenden Fall fällt bei dem in Fig. 10 darge stellten optischen Scanner ein Lichtstrahl von einer Bilderzeugungslinse 51 auf die längliche zylindrische Linse 16 durch den sich drehenden Polygon-Spiegel 13 auf und fällt dann auf die fotoempfindliche Trommel 14. Auf diese Weise wird ein Bild auf dem Papier auf der fotoempfind lichen Trommel 14 erzeugt, daraufhin wird in bezug auf dieses Papier durch ein Entwicklungsgerät 54 ein Entwicklungsvorgang durchgeführt. Das entwickelte Papier wird dem Fixiergerät 59 durch den Übertragungslader 57 zugeführt und durch dieses Fixiergerät 59 fixiert, und wird dann auf das Papierausstoßtablett 63 ausgestoßen. Wie voranstehend angegeben wurde wird gemäß der vorliegenden Erfindung die längliche zylindrische Linse zur Korrektur der Verschiebung der optischen Weglänge durch einen Ab schnitt eines Teils zum Haltern der fotoempfindlichen Trommel gehalten, so daß die zylindrische Linse exakt in bezug auf die fotoempfindliche Trommel positioniert werden kann. Daher ist es möglich das Problem der Krümmung einer Abtastlinie und der Ungleichmäßigkeit eines Abstands zwischen Abtastlinien bei dem optischen Scanner zu lösen und ein klares Bild aufzuzeichnen.

Es lassen sich zahlreiche von einander stark verschiedene Ausführungs formen der vorliegenden Erfindung angeben, ohne von dem Prinzip und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es wird darauf hinge wiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die in der Beschreibung angegebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern sich aus dem Offenbarungsgehalt der gesamten Anmeldung ergibt.

Claims

1. Optischer Scanner, gekennzeichnet durch einen Deflektor zum Ablenken eines Lichts von einer Lichtquelle, eine längliche zylindrische Linse zur Korrektur einer Verschiebung der optischen Weglänge, eine fotoempfindliche Trommel zur Durchführung eines Ab tastvorgangs auf der Trommel in bezug auf das über die zylindrische Linse von dem Deflektor übertragene Licht, und eine einstückig ausge bildete Halteeinrichtung zum Positionieren der zylindrischen Linse und der fotoempfindlichen Trommel.

2. Optischer Scanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die zylindrische Linse durch einen Abschnitt eines Teils zum Haltern der fotoempfindlichen Trommel gehalten wird.

3. Optischer Scanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Halteeinrichtung ausgenommene Lagerab schnitte zur Aufnahme von Achsabschnitten aufweist, die in der fotoempfindlichen Trommel an deren beiden Enden vorgesehen sind.

4. Optischer Scanner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Halteeinrichtung weiterhin einen länglichen Fenster rahmen zur Befestigung der zylindrischen Linse an diesem aufweist.

5. Optischer Scanner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die zylindrische Linse in einer vorbestimmten Lage unter halb der fotoempfindlichen Trommel angeordnet ist, um eine gegen seitig parallele Lage zwischen diesen beiden Teilen einzuhalten.

6. Optischer Scanner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der optische Scanner in einem Drucker eingesetzt ist.