-
Hintergrund der Erfindung
-
1. GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine optische Scannvorrichtung, die
einen Lichtstrahl veranlasst, auf einer zu scannenden Oberfläche in einer Hauptscannrichtung
zu scannen, und eine Bildausbildungsvorrichtung, die ein elektrostatisches
latentes Bild unter Verwendung einer solchen optischen Scannvorrichtung
ausbildet.
-
2. BESCHREIBUNG DES STANDS
DER TECHNIK
-
Eine
Vorrichtung, welche diese Art einer optischen Scannvorrichtung verwendet,
ist eine Bildausbildungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Laserdrucker,
eine Kopiermaschine und eine Faxmaschine. Beispielsweise trifft
in der Vorrichtung, die in der offen gelegten
japanischen Patentanmeldung Amtblattnummer
63-279220 beschrieben ist, ein Laserstrahl, der entsprechend
von Bilddaten moduliert wird, auf einen Deflektor mittels einer
Kollimatorlinse, einer ersten zylindrischen Linse und eines Reflektionsspiegels
auf und wird folglich abgelenkt. Genauer gesagt, ist die spezifische
Struktur der Vorrichtung, die in der offen gelegten
japanischen Patentanmeldung Amtsblattnummer
63-279220 beschrieben ist, wie folgt.
-
In
dieser optischen Scannvorrichtung tritt ein Laserstrahl, der von
einem Halbleiterlaser ausgestrahlt wird, durch eine Kollimatorlinse
und eine zylindrische Linse, und der Laserstrahl wird dementsprechend
in einen Laserstrahl umgeformt, dessen Querschnittsgestalt eine
seitlich verlängerte
elliptische Gestalt ist, die in der Hauptscannrichtung verlängert ist.
Dieser Laserstrahl trifft auf einen Reflektionsspiegel eines Deflektors
entlang einer Hauptscannoberfläche
auf.
-
Um
verschiedene Probleme zu lösen,
die im Zusammenhang mit der Verwendung eines Polygonspiegels oder
eines Galvanometerspiegels als ein Deflektor auftreten, verwendet
diese Vorrichtung einen Deflektor, der unter Verwendung einer Mikrobearbeitungstechnik
hergestellt wird. Kurz gesagt, wird bei der Verwendung einer fotolithografischen
Technik, einer Ätztechnik,
usw. ein Substrat eines Kristalls, Glas, Silizium oder dergleichen
in ein optisches Deflektorelement eingearbeitet, bei dem eine Antriebsspule,
ein reflektierender Spiegel und ein Steg integral mit einem Rahmen
ausgebildet sind. Der Deflektor, der dieses optische Deflektorelement
umfasst, lenkt einen Laserstrahl ab, der auf den reflektierenden
Spiegel auftrifft, wenn eine Spannung an die Antriebsspule angelegt
wird, und der reflektierende Spiegel kann sich folglich um eine
Drehachse, die ungefähr
senkrecht auf der Hauptscannrichtung steht, drehen.
-
Der
Laserstrahl, der von dem Deflektor abgelenkt wird, wird auf einem
Bildausbildungselement (das dem „Latent-Bildträger" der vorliegenden
Erfindung entspricht) mittels einer Scannlinse und einer zweiten
zylindrischen Linse abgebildet. Ein elektrostatisches latentes Bild,
das den Bilddaten entspricht, wird auf dem Bildausbildungselement
auf diese Weise ausgebildet.
-
Eine
optische Scannvorrichtung, die eine Mehrfachreflektion des Lichtstrahls
mittels des Ablenkungsspiegels durchführt, ist aus der
US 2002/0163704 bekannt.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Im Übrigen betreffen
Erfordernisse für
eine optische Scannvorrichtung, die einen Deflektor umfasst, beispielsweise
eine Reduktion der Größe der Vorrichtung
und ein schnelles optisches Scannen. Um diese Erfordernisse zu erfüllen, ist
es wichtig, dass ein Reflektionsspiegel, der dem „bewegbaren Element" der vorliegenden
Erfindung entspricht, eine geringe Größe aufweist. Allerdings muss
in der Vorrichtung, die in der offen gelegten
japanischen Patentanmeldung Amtsblattnummer
63-279220 beschrieben ist, der Reflektionsspiegel so gestaltet
sein, dass der Reflektionsspiegel deutlich länger als ein Laserstrahldurchmesser
auf dem Reflektionsspiegel entlang der Hauptscannrichtung ist. Kurz
gesagt, da die herkömmliche
Vorrichtung die Struktur aufweist, dass der Laserstrahl auf den
Reflektionsspiegel entlang einer Hauptscannoberfläche auftrifft,
selbst wenn ein Drehwinkel θ des
Reflektionsspiegels Null ist, trifft der Laserstrahl in einem Winkel
innerhalb der Hauptscannrichtung bezüglich der Normalen des Reflektionsspiegels
auf. In dieser Phase schneidet der Reflektionsspiegel den Laserstrahl
diagonal, und folglich ist eine größere Reflektionsoberfläche als
der Durchmesser des Strahls in der Hauptscannrichtung zum Zwecke
der Reflektion des gesamten Strahls notwendig. Ferner wäre unter
Beachtung, dass der Winkel, in dem der Reflektionsspiegel den Laserstrahl
schneidet, spitzer wird, wenn sich der Reflektionsspiegel entlang
einer Richtung dreht, in welcher sich der Einfallswinkel des Laserstrahls
vergrößert, eine
noch größere Reflektionsoberfläche notwendig. Das
ist eine der Haupthindernisse auf dem Weg zu größeren Geschwindigkeiten.
-
Die
größere Länge des
Reflektionsspiegels in der Hauptscannrichtung führt nicht nur zu einem Problem,
dass der Reflektionsspiegel schwerer wird, sondern auch zu einem
Problem, dass sich das Trägheitsmoment
des Reflektionsspiegels, der angetrieben wird, um sich um eine Drehachse
zu drehen, vergrößert. Das
ist ein weiteres Hindernis auf dem Weg zur Hochgeschwindigkeitsdrehung
des Reflektionsspiegels.
-
Ferner,
wenn sich der Reflektionsspiegel mit einer hohen Geschwindigkeit
dreht, kann die Reibung zwischen dem Reflektionsspiegel, der sich dreht,
und der Luft um den Reflektionsspiegel herum Wärme erzeugen, die ausreichend
berücksichtigt werden
muss. D. h. es entwickelt sich Wärme
um den Reflektionsspiegel, und Luft fluktuiert in dem Raum, um den
Reflektionsspiegel herum unter dem Einfluss der Wärme. In
der herkömmlichen
Vorrichtung, da sich der Laserstrahl durch den Raum bewegt, wo die Fluktuation
auftritt, und da sich der Brechungsindex in diesem Raum verändert, wird
die Scannposition des Lichtstrahls verschoben, und die Qualität eines Bilds
verschlechtert sich. Im Besonderen, wenn die jeweiligen Abschnitte
der Vorrichtung, beispielsweise der Reflektionsspiegel und der Rahmen,
nahe beieinander für
eine Verringerung der Größe der Vorrichtung
angeordnet sind, wird ein hoher Luftwiderstand erzeugt, da sich
der Reflektionsspiegel in der Nähe des
Rahmens bewegt, und gewinnt Wärme
dementsprechend an Einfluss.
-
Zum
Zwecke der Verringerung der Größe der optischen
Scannvorrichtung und für
ein schnelleres optisches Scannen, ist es somit notwendig, nicht
nur eine Verringerung der Größe der jeweiligen
Abschnitte der Vorrichtung und der Gestaltung der jeweiligen Abschnitte
der Vorrichtung angemessen zu berücksichtigen, sondern auch den
thermischen Einfluss aufgrund der Drehung des Reflektionsspiegels
(bewegbares Element). Allerdings werden diese Fragen in der herkömmlichen
Vorrichtung nicht ausreichend beachtet oder angesprochen.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen
Probleme gemacht, und dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, eine optische Scannvorrichtung kompakter Größe, die
einen Lichtstrahl veranlasst, auf einer zu scannenden Oberfläche mit
einer hohen Geschwindigkeit zu scannen, und eine Bildausbildungsvorrichtung,
die eine solche optische Scannvorrichtung verwendet, bereitzustellen.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine optische Scannvorrichtung, wie
sie in Anspruch 1 definiert ist, bereitgestellt.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bildausbildungsvorrichtung bereitgestellt,
die umfasst: die optische Scannvorrichtung; und einen Latent-Bildträger, bei
der die optische Scannvorrichtung den Lichtstrahl veranlasst, auf
einer Oberfläche
des Laten-Bildträgers
zu scannen, dabei ein elektrostatisches latentes Bild auf dem Latent-Bildträger auszubilden.
-
Die
obige und andere Aufgaben und neuen Merkmale der Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher hervortreten, wenn
dieselbige in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen
wird. Es wird ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen allerdings lediglich der
Darstellung dienen und nicht als Definition der Grenzen der Erfindung
beabsichtigt sind.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Darstellung, die eine Ausführungsform
einer Bildausbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
-
2 ist
ein Blockdiagramm, das die elektrische Struktur der Bildausbildungsvorrichtung,
die in 1 gezeigt ist, zeigt.
-
3 ist
eine Hauptscann-Querschnittsansicht einer Belichtungseinheit, die
in der Bildausbildungsvorrichtung, die in 1 gezeigt
ist, angeordnet ist.
-
4 ist
eine Unterscann-Querschnittsansicht der Belichtungseinheit, die
in der Bildausbildungsvorrichtung, die in 1 gezeigt
ist, angeordnet ist.
-
5 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Abbildung eines abgelenkten
Lichtstrahls zeigt.
-
6 ist
eine Darstellung eines Deflektors, der eine der Komponenten, welche
die Belichtungseinheit ausbilden, ist.
-
7 ist
eine Darstellung eines Deflektors, der eine der Komponenten, welche
die Belichtungseinheit ausbildet, ist.
-
8 ist
eine Querschnittsansicht, die auf der Linie A-A von 7 genommen
ist.
-
9 ist
eine Querschnittsansicht, die auf der Linie B-B von 7 genommen
ist.
-
10 ist
ein Blockdiagramm, das die Strukturen der Belichtungseinheit und
einer Belichtungssteuereinheit zeigt.
-
11 ist
eine Hauptscann-Querschnittsansicht, die das Verhältnis zwischen
einer bewegbaren Platte und einem Lichtstrahl zeigt.
-
12 ist
eine Unterscann-Querschnittsansicht, die das Verhältnis zwischen
der bewegbaren Platte und dem Lichtstrahl zeigt.
-
13 und 14 sind
Darstellungen eines Deflektors, der eine der Komponenten ist, welche
die Belichtungseinheit ausbilden, einer weiteren Ausführungsform.
-
15 ist
eine Querschnittsansicht, die auf der Linie A-A von 14 genommen
ist.
-
16 ist
eine Querschnittsansicht, die auf der Linie B-B von 14 genommen
ist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
1 ist
eine Darstellung, die eine Ausführungsform
einer Bildausbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt. 2 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Struktur
der Bildausbildungsvorrichtung, die in 1 gezeigt
ist, zeigt. Die Bildausbildungsvorrichtung ist ein Farbdrucker der
sog. Viertaktart. In dieser Bildausbildungsvorrichtung steuert,
wenn ein Druckbefehl einer Hauptsteuereinheit 11 von einer
externen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Hostcomputer als
Antwort auf den Bildausbildungsbefehl eines Benutzers zugeführt wird,
eine Antriebssteuereinheit 10 jeweilige Abschnitte eines
Antriebsteils EG gemäß dem Druckbefehl,
der von der Hauptsteuereinheit 11 einer CPU 111 empfangen
wird, und ein Bild, das den Bildbefehlen entspricht, wird auf ein
Blatt ausgebildet, das ein Kopierpapier, ein Übertragungspapier, ein Normalpapier
oder eine Folie für
einen Overheadprojektor sein kann.
-
In
dem Antriebsteil EG ist ein fotoempfindliches Element 2 so
angeordnet, dass sich das fotoempfindliche Teil 2 frei
in der Pfeilrichtung (Unterscannrichtung), die in 1 gezeigt
ist, drehen kann. Um das fotoempfindliche Element 2 sind
eine Ladeeinheit 3, eine Drehentwickeleinheit 4 und
ein Reiniger (nicht gezeigt) entlang der Richtung angeordnet, in
der sich das fotoempfindliche Element dreht. Eine Ladesteuereinheit 103 ist
elektrisch mit der Ladeeinheit 3 zum Aufbringen einer vorbestimmten
Ladevorspannung auf die Ladeeinheit 3 elektrisch verbunden.
Das Aufbringen der Vorspannung lädt
einheitlich eine äußere Umfangsoberfläche des
fotoempfindlichen Elements 2 auf ein vorbestimmtes Oberflächenpotenzial.
Das fotoempfindliche Element 2, die Ladeeinheit 3 und
der Reiniger bilden eine integrierte fotoempfindliche Elementkartusche
aus, die frei an einen Hauptkörper 5 als
eine integrierte Einheit angebracht und von diesem gelöst werden
kann.
-
Eine
Belichtungseinheit 6 emittiert einen Lichtstrahl L in Richtung
zur äußeren Umfangsoberfläche des
fotoempfindlichen Elements 2, das somit von der Ladeeinheit 3 geladen
wurde. Die Belichtungseinheit 6 veranlasst den Lichtstrahl
L auf dem fotoempfindlichen Element 2 basierend auf einem elektrischen
Signal von einer Entwicklersteuereinheit, die später beschrieben wird, zu scannen,
wodurch ein elektrostatisches Bild, das ein Bildsignal widerspiegelt,
ausgebildet wird. Die Belichtungseinheit 6 ist somit eine
optische Scannvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung und die Struktur und der Betrieb der Belichtungseinheit
wird im Detail später beschrieben.
-
Die
Entwicklereinheit 4 entwickelt das somit ausgebildete elektrostatische
latente Bild mit einem Toner. Mit anderen Worten umfasst in dieser
Ausführungsform
die Entwicklereinheit 4 einen Unterstützungsrahmen 40, der
axial für
eine freie Drehung angeordnet ist, und ferner einen Gelb-Entwickler 4Y,
einen Magenta-Entwickler 4M, einen Zyan-Entwickler 4C und einen Schwarz-Entwickler 4K,
die Toner der jeweiligen Farben aufnehmen und als Kartuschen ausgebildet
sind, die frei an dem Unterstützungsrahmen 40 anbringbar
und lösbar
sind. Die Entwicklereinheit 4 wird in Antwort auf einen
Steuerbefehl in Drehung versetzt, der von einer Entwicklersteuereinheit 104 der
Antriebssteuereinheit 10 bereitgestellt wird. Wenn die
Entwickler 4Y, 4C, 4M und 4K selektiv an
einer vorbestimmten Entwicklungsposition angeordnet sind, die an
das fotoempfindliche Element 2 angrenzt oder dem fotoempfindlichen
Element 2 über eine
vorbestimmte Lücke
zugewandt ist, wird Toner der Farbe, die dem ausgewählten Entwickler
entspricht, auf die Oberfläche
des fotoempfindlichen Elements 2 mittels einer Entwicklerwalze 44 zugeführt, die
den Toner der ausgewählten Farbe
trägt. Folglich
wird das elektrostatische latente Bild auf dem fotoempfindlichen
Element 2 in der ausgewählten
Tonerfarbe visualisiert.
-
Ein
Tonerbild, das von der Entwicklereinheit 4 auf die obige
Weise entwickelt wird, wird primär
auf einen Übertragungszwischenriemen 71 einer Übertragungseinheit 7 in
eine primäre Übertragungsregion
TR1 übertragen.
Die Übertragungseinheit 7 umfasst
den Übertragungszwischenriemen 71,
der über eine
Vielzahl von Walzen 72, 73 usw. läuft, und
einen Antrieb (nicht gezeigt), der die Walze 73 in Drehung versetzt,
um dadurch den Übertragungszwischenriemen
in einer vorbestimmten Drehrichtung zu drehen.
-
Ferner
ist ein Übertragungsreiniger
(nicht gezeigt), ein Dichtesensor 76 (2)
und ein vertikaler Synchronisationssensor 77 (2)
in der Umgebung der Walze 72 vorgesehen. Von diesen ist
der Dichtesensor 76 angeordnet, um einer Oberfläche des Übertragungszwischenriemens 71 zugewandt
zu sein, und er misst die optische Dichte eines Patchbildes, das
auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Übertragungszwischenriemens 71 ausgebildet
ist. Gleichzeitig ist der vertikale Synchronisationssensor 77 ein
Sensor, der eine Referenzposition des Übertragungszwischenriemens 71 detektiert
und als ein vertikaler Synchronisationssensor zum Erhalten eines
Synchronisationssignals dient, das in Bezug zur Drehung des Übertragungszwischenriemens 71 in der
Unterscannrichtung ausgegeben wird, d. h. ein vertikales Synchronisationssignal
Vsync. In dieser Vorrichtung arbeiten zum Zwecke des Zeitabgleichs, bei
der die jeweiligen Abschnitte arbeiten, und des genauen Überlagerns
der Tonerbilder der jeweiligen Tonerfarben aufeinander die jeweiligen
Abschnitte der Vorrichtung unter der Steuerung des vertikalen Synchronisationssignals
Vsync.
-
Zum Übertragen
von Farbbildern auf Bögen bzw.
Blätter
werden die Bilder der jeweiligen Farben, die auf dem fotoempfindlichen
Element 2 ausgebildet werden, auf dem Übertragungszwischenriemen 71 übereinander
gelagert, wodurch Farbbilder ausgebildet werden, die anschließend auf
die Blätter
sekundär übertragen
werden, die eines nach dem anderen aus einer Kassette 8 genommen
werden und auf einem Transportweg F zu einer sekundären Übertragungsregion
TR2 transportiert werden.
-
In
diesem Stadium wird, um die Bilder, die durch den Übertragungszwischenriemen 71 auf
ein Blatt aufgebracht werden, an eine vorbestimmte Position ordnungsgemäß zu übertragen,
das Timing bzw. die Zeitvorgabe des Zuführens des Blatts zur sekundären Übertragungsregion
TR2 gesteuert. Genauer gesagt ist eine Torwalze 81 vor
der zweiten Übertragungsregion
TR2 auf dem Transportweg F angeordnet, und indem sich die Torwalze 81 synchron
mit der Zeitvorgabe der Drehungen des Übertragungszwischenriemens 71 dreht,
wird das Blatt in die zweite Übertragungsregion
TR2 mit einer vorbestimmten Zeitvorgabe zugeführt.
-
Ferner
wird das Blatt, das jetzt das Farbbild trägt, zu einem Abgabeschachtteil 51,
der bei einem oberen Oberflächenabschnitt
des Hauptkörpers 5 angeordnet
ist, mittels einer Fixierungseinheit 9 und einer Abgabewalze 82 transportiert.
Wenn auf beiden Oberflächen
eines Blatts Bilder auszubilden sind, bewegt die Abgabewalze 82 das
Blatt, auf dessen einer Oberfläche
ein Bild vorliegt, auf die obige Weise mit einer Umkehrbewegung.
Das Blatt wird folglich entlang eines umgekehrten Transportwegs
FR transportiert. Während
das Blatt zum Transportweg F abermals zurückgeführt wird, bevor es die Torwalze 81 erreicht,
ist die Oberfläche
des Blatts, die an den Übertragungszwischenriemen 71 in
der zweiten Übertragungsregion
TR2 angrenzt und ein übertragenes
Bild zu empfangen hat, in diesem Stadium die gegenüberliegende
Oberfläche
der Oberfläche,
die bereits das Bild trägt.
Auf diese Weise ist es möglich,
Bilder auf den beiden Oberflächen
des Blatts auszubilden.
-
In 2 ist
mit 113 ein Bildspeicher bezeichnet, der in der Hauptsteuereinheit 11 zum
Speichern von Bilddaten angeordnet ist, die von einer externen Vorrichtung,
wie beispielsweise einem Hostcomputer mittels einer Schnittstelle 112 zugeführt werden.
Mit 106 ist ein ROM bezeichnet, der ein Computerprogramm,
das von der CPU 101 ausgeführt wird, Steuerungsdaten zum
Steuern des Antriebsteils EG, usw. speichert. Mit 107 ist
ein RAM gekennzeichnet, der vorübergehend
ein berechnetes Resultat, das von der CPU 101 berechnet
wurde, andere Daten, usw. speichert.
-
3 ist
eine Hauptscann-Querschnittsansicht, welche die Struktur der Belichtungseinheit zeigt,
die in der Bildausbildungsvorrichtung, die in 1 gezeigt
ist, angeordnet ist. 4 ist eine Unterscann-Querschnittsansicht
der Belichtungseinheit. 5 ist eine perspektivische Ansicht,
die eine Abbildung eines scannenden Lichtstrahls zeigt. 6 und 7 sind
Darstellungen eines Deflektors, der eine der Komponenten ist, welche
die Belichtungseinheit ausbilden. 8 ist eine
Querschnittsansicht, die entlang einer Linie A-A von 7 genommen
ist und 9 ist eine Querschnittsansicht,
die auf einer Linie B-B von 7 genommen
ist. 10 ist ein Blockdiagramm, das die Strukturen der
Belichtungseinheit und der Belichtungssteuerungseinheit zeigt. Die Struktur
und der Betrieb der Belichtungseinheit 6 werden jetzt im
Detail mit Bezug auf diese Darstellung beschrieben.
-
Die
Belichtungseinheit 6 umfasst ein Belichtungsgehäuse 61.
Eine einzelne Laserquelle 62 ist an dem Belichtungsgehäuse 61 fixiert,
welche die Ausstrahlung eines Laserstrahls von der Laserquelle 62 erlaubt.
Die Laserquelle 62 ist elektrisch mit einem Lichtquellentreiber 102a,
einer Belichtungssteuereinheit 102, wie es in 10 gezeigt
ist, verbunden. Folglich steuert der Lichtquellentreiber 102a AN
und AUS der Laserquelle 62 entsprechend von Bilddaten, und die
Laserquelle 62 emittiert einen Lichtstrahl, der gemäß den Bilddaten
moduliert wird. Die Laserquelle 62 dient folglich als die „Lichtquelle" der vorliegenden Erfindung.
-
Ferner,
um den Lichtstrahl von der Laserquelle 62 zu veranlassen,
zu scannen und die Oberfläche
des fotoempfindlichen Elements 2 zu belichten (die zu scannende
Oberfläche),
sind eine Kollimatorlinse 631, eine zylindrische Linse 632,
ein Spiegel 64, ein Deflektor 65, eine Scannlinse 66 und
ein Umkehrspiegel 67 in dem Belichtungsgehäuse 61 angeordnet.
Mit anderen Worten, nachdem er in kollimiertes Licht einer geeigneten
Größe bzw.
eines geeigneten Formats von der Kollimatorlinse 631 gestaltet
ist, trifft der Laserstrahl von der Laserquelle 62 auf
die zylindrische Linse 632 auf, die lediglich in einer
Unterscannrichtung Y eine Kraft aufweist. Dieses kollimierte Licht
wird anschließend
lediglich in der Unterscannrichtung Y zusammengeführt bzw.
gebündelt und
in der Gestalt einer Linie in der Umgebung einer Deflektionsspiegeloberfläche 651 des
Reflektors 65 abgebildet. In dieser Ausführungsform
dienen die Kollimatorlinse 631 und die zylindrische Linse 632 folglich
als ein erstes optisches System, das den Lichtstrahl von der Laserquelle 62 in
eine längliche Querschnittsgestalt
formt, die in einer Hauptscannrichtung X lang ist und den Lichtstrahl
veranlasst, auf die Deflektionsspiegeloberfläche 651 aufzutreffen.
-
Der
Deflektor 65 wird unter Verwendung einer Mikrobearbeitungstechnik
hergestellt, die eine Anwendung einer Halbleiterherstellungstechnik
ist und die darauf abzielt, eine integrierte Mikromaschine auf ein
Halbleitersubstrat auszubilden, und folglich ist der Deflektor 65 im
Stande, einen Lichtstrahl, der von der Deflektionsspiegeloberfläche 651 in
der Hauptscannrichtung X reflektiert wird, abzulenken. Genauer gesagt,
weist der Deflektor 65 die folgende Struktur auf.
-
In
dem Deflektor 65, wie er in den 6 und 7 gezeigt
ist, ist ein Rahmenelement ausgebildet, das durch Bearbeiten eines
Teils eines einzelnen Kristallsubstrats aus Silizium (im Folgenden
als „Siliziumsubstrat" bezeichnet) 652 erhalten
wird, wobei das Rahmenelement eine Kombination aus zwei horizontalen
Seitenabschnitten 652a und zwei vertikalen Seitenabschnitten 652b ist.
Das Siliziumsubstrat 652 ist an einem Rahmen 650 auf
eine Weise angebracht, dass die Seitenabschnitte 652a, 652b des Rahmenelements
den Umfangskantenabschnitt der Öffnung
einer Aushöhlung 650c umgeben,
die in dem Rahmen 650 des Deflektors 65 ausgebildet
ist.
-
Ferner
ist an einem mittleren Abschnitt des Siliziumsubstrats 652 eine
bewegbare Platte 653 an dem Rahmenelement so angebracht,
dass sich die bewegbare Platte 653 frei um eine Drehachse
AX drehen kann, die sich in der Unterscannrichtung Y erstreckt,
die ungefähr
senkrecht auf der Hauptscannrichtung X steht. Mit anderen Worten
sind die horizontalen Seitenabschnitte 652a um einen ersten
Abschnitt R1 von der bewegbaren Platte 653 jeweils an den
beiden Seiten der bewegbaren Platte 653 in der Richtung
Y der Drehachse (8) beabstandet, und die bewegbare
Platte 653 wird bezüglich
der horizontalen Seitenabschnitte 652a des Siliziumsubstrats 652 mittels
Drehfedern (Holme) 654 elastisch gelagert. In der Hauptscannrichtung
X ist die bewegbare Platte 653 um einen zweiten Abstand
R2 von den vertikalen Seitenabschnitten 652b (9)
beabstandet. Folglich entsprechen in dieser Ausführungsform die horizontalen
Seitenabschnitte 652a und die vertikalen Seitenabschnitte 652b jeweils
den „ersten
benachbarten Abschnitten" und
den „zweiten
benachbarten Abschnitten" der
vorliegenden Erfindung, und die bewegbare Platte 653, indem
sie von diesen entfernt ist, kann sich frei um die Drehachse AX
drehen. In einem mittleren Abschnitt der bewegbaren Platte 653 ist
ein Aluminiumfilm oder dergleichen als die Deflektionsspiegeloberfläche 651 aufgebracht.
In dieser Ausführungsform
ist, aus einem Grund, der später
beschrieben wird, der erste Abstand R1 größer als der zweite Abstand
R2. Ferner weist die bewegbare Platte 653 eine längliche
Gestalt auf, die in der Hauptscannrichtung X, wie es in 6 gezeigt ist,
lang ist, und die Breite Hb der bewegbaren Platte 653 ist
in der Richtung der Drehachse (Unterscannrichtung) kürzer als
der Abstand R1. Das wird später beschrieben.
-
Ferner
sind in der inneren Bodenoberfläche der
Aushöhlung 650c Elektroden 658a, 658b an
Orten fixiert, die den beiden Enden der bewegbaren Platte 653 (8 und 9)
gegenüberliegen.
Diese zwei Elektroden 658a, 658b wirken als Elektroden,
die zum Versetzen der bewegbaren Platte 653 in die Drehwirkung
um die Drehachse AX vorgesehen sind. Kurz gesagt, sind die Elektroden 658a, 658b elektrisch
mit dem Drehantrieb 102b der Belichtungssteuereinheit 602 verbunden,
und wenn eine Spannung auf die Elektrode angelegt wird, wirkt eine
elektrostatische Adsorptionskraft zwischen der Elektrode und der
Deflektionsspiegeloberfläche 651,
so dass ein Kantenabschnitt der Deflektionsspiegeloberfläche 651 in
Richtung zur Elektrode gezogen wird. Folglich schwingt ein alternierendes
Anlegen einer vorbestimmten Spannung von dem Drehantrieb 102b auf
die Elektroden 658a, 658b die Deflektionsspiegeloberfläche 651 um
die Drehachse AX in hin und her, was die Drehfedern 654 sind.
Wenn die Antriebsfrequenz zum Erhalten der Hin- und Her-Schwingungen auf
die Resonanzfrequenz der Deflektionsspiegeloberfläche 651 festgelegt
wird, schwingt die Deflektionsspiegeloberfläche 651 mit einer
großen
Amplitude, und die Kantenabschnitte der Deflektionsspiegeloberfläche 651 werden
folglich an Positionen versetzt, die sich in der Umgebung der Elektroden 658a, 658b befinden.
Ferner, indem die Kantenabschnitte der Deflektionsspiegeloberfläche 651 die
Positionen aufgrund der Resonanz erreichen, die den Elektroden 658a, 658b nahe
gelegen sind, tragen die Elektroden 658a, 658b zum
Antrieb der Deflektionsspiegeloberfläche 651 bei, und die Kantenabschnitte
der Deflektionsspiegeloberfläche 651 und
die beiden Elektroden, die auf einer flachen Oberfläche entsprechend
angeordnet sind, ermöglichen
es, die Schwingungen stabiler aufrechtzuerhalten.
-
Obwohl
vorangehend beschrieben wurde, dass eine elektrostatische Adsorptionskraft
die Deflektionsspiegeloberfläche 651 gemäß dieser
Ausführungsform
hin und her schwingt, können
andere Antriebsverfahren, wie beispielsweise eine elektromagnetische
Kraft, verwendet werden, um die Deflektionsspiegeloberfläche 651 in
Schwingung zu versetzen. Das Antreiben der Deflektionsspiegeloberfläche 651 durch
Mittel einer elektromagnetischen Kraft ist bereits eine wohl bekannte
Technologie und wird folglich hier nicht beschrieben.
-
Die
Belichtungseinheit 6 wird weiter mit Rückbezug auf die 3 und 4 beschrieben. Der
scannende Lichtstrahl, der von dem Deflektor 65, wie es
oben beschrieben ist, veranlasst wird, zu scannen, wird von dem
Deflektor 65 zu dem fotoempfindlichen Element 2 emittiert
bzw. ausgestrahlt und dieser scannende Lichtstrahl wird auf dem
fotoempfindlichen Element 2 mittels der Scannlinse 66 und dem
Umkehrspiegel 67 abgebildet, die dem „zweiten optischen System" der vorliegenden
Erfindung entsprechen, und es wird folglich ein Punkt des Lichtstrahls
auf der Oberfläche
des fotoempfindlichen Elements ausgebildet. Der scannende Lichtstrahl
scannt auf diese Weise parallel zur Hauptscannrichtung X, und ein
linienförmiges
latentes Bild, das sich in der Hauptscannrichtung X erstreckt, wird
an einer Scannposition 21 auf dem fotoempfindlichen Element 2,
wie es in 5 gezeigt ist, ausgebildet.
-
In
dieser Ausführungsform
führen
an dem Start oder Ende des scannenden Lichtstrahls Umkehrspiegel 69a–69c den
scannenden Lichtstrahl von dem Deflektor 65 zum Synchronisationssensor 60,
wie es in 3 gezeigt ist. Kurz gesagt,
fungiert in dieser Ausführungsform
der Synchronisationssensor 60 als ein horizontaler Synchronisationslesesensor,
der zum Erhalten eines Synchronisationssignals in der Hauptscannrichtung
X, d. h. eines horizontalen Synchronisationssignals, vorgesehen
ist.
-
Die
Beziehung zwischen dem ersten Abstand R1 und dem zweiten Abstand
R2 wird im Folgenden beschrieben. Eine Verkürzung des ersten Abstands R1
und des zweiten Abstands R2 ist selbstverständlich wirkungsvoll hinsichtlich
einer Verringerung der Größe der Vorrichtung.
Allerdings entwickelt sich in dieser Ausführungsform, indem sich die
bewegbare Platte 653 dreht, um den Lichtstrahl L in der Hauptscannrichtung
X abzulenken, Wärme
um die bewegbare Platte 653 mit dem Drehbetrieb herum, wie
es oben beschrieben ist. Daher wurden verschiedene Gegenmaßnahmen
in der Richtung der Drehachse und in der Hauptscannrichtung unternommen, um
den Einfluss der Wärme
zu verhindern. Mit anderen Worten, indem der erste Abstand R1 länger als der
zweite Abstand R2 festgelegt wird, d. h. wobei die bewegbare Platte 653 und
die horizontalen Seitenabschnitte (erste benachbarte Abschnitte) 652a in
der Y-Richtung der Drehachse weit voneinander beabstandet sind,
wird ein Luftwiderstand auf die bewegbare Platte 653 verringert,
und die erzeugte Wärmemenge
wird reduziert. Zwischenzeitlich ist in der Hauptscannrichtung,
da der zweite Abstand kürzer als
der erste Abstand ist, obwohl die Vorrichtung klein ist, der Einfluss
der Wärme
beträchtlicher
als in der Richtung der Drehachse. D. h. Wärme entwickelt sich in der
Umgebung der beiden Enden der bewegbaren Platte 653 in
der Hauptscannrichtung X und Luft fluktuiert in einem umgebenden
Raum (bezeichnet mit SA in 11). Dieses
Problem wird auf die unten beschriebene Weise gelöst.
-
In
dieser Ausführungsform,
wie es in den 11 und 12 gezeigt
ist, fällt
der Lichtstrahl L von dem ersten optischen System 63 auf
die Deflektionsspiegeloberfläche 651 von
der Vorderseite der Deflektionsspiegeloberfläche 651 und entlang
der Y-Richtung der Drehachse in einem spitzen Winkel zur Oberflächennormalen
NL auf die Deflektionsspiegeloberfläche 651 auf. Aufgrund
dessen bewegt sich der Lichtstrahl L in dem Raum, der sich von dem
umgebenden Raum SA, der oben genannt ist, unterscheidet, d. h. dem
Raum in der Umgebung des mittleren Abschnitts der Deflektionsspiegeloberfläche. Das
ermöglicht
ein Scannen mit dem Lichtstrahl ohne thermischen Einfluss.
-
Das
Veranlassen des Lichtstrahls L auf die Deflektionsspiegeloberfläche 651 von
der Vorderseite, wie es oben beschrieben ist, aufzutreffen, löst nicht
nur das Wärme- bzw. Hitzeproblem,
sondern trägt
erheblich zu einer Verringerung der Größe der Vorrichtung bei. Kurz
gesagt, da der Lichtstrahl L auf den Deflektor 65 von der
Vorderseite der Deflektionsspiegeloberfläche 651 in dieser
Ausführungsform auftrifft,
wenn der Drehwinkel der Deflektionsspiegeloberfläche 651 Null ist,
ist der Winkel des einfallenden Lichtstrahls auf die Deflektionsspiegeloberfläche 651 innerhalb
der Hauptscannoberfläche
Null. Indem der Drehwinkel θ der
Deflektionsspiegeloberfläche 651 abnimmt,
nimmt der Einfallswinkel ϕx des Lichtstrahls L auf die
Deflektionsspiegeloberfläche 651 zu,
wie es beispielsweise in 11 gezeigt
ist, und der Winkel (= 90° – ϕx),
bei dem die Deflektionsspiegeloberfläche 651 den einfallenden
Lichtstrahl L in der Hauptscannoberfläche (die Ebene von 11) schneidet,
wird ein spitzer Winkel, der allerdings immer noch größer als
der in der herkömmlichen
Vorrichtung ist. Folglich ist die Größe der Deflektionsspiegeloberfläche 651 entlang
der Hauptscannrichtung X, die benötigt wird, um einen vorbestimmten Bereich
des Scannens abzudecken, kleiner als der in der herkömmlichen
Vorrichtung und folglich ist die Länge Ha der bewegbaren Platte 653 in
der Hauptscannrichtung X relativ kurz. Ferner ist der Lichtstrahl L,
der auf die Deflektionsspiegeloberfläche 651 auftrifft,
in einer länglichen
Querschnittsgestalt geformt, die sich in der Hauptscannrichtung
X durch das erste optische System 63 erstreckt, und die
bewegbare Platte 653 wird als ein länglicher Streifen, der sich
in der Hauptscannrichtung X erstreckt, abgeschlossen. In anderen
Worten, ist die Breite Hb der bewegbaren Platte 653 in
der Richtung der Drehachse (Unterscannrichtung Y), die ungefähr senkrecht
auf der Hauptscannrichtung X steht, deutlich schmaler. In der Belichtungseinheit 6,
die eine solche Struktur aufweist, wird das Gewicht der bewegbaren
Platte 653 verringert, und die bewegbare Platte 653 kann
sich mit einer höheren
Geschwindigkeit als in der herkömmlichen
Vorrichtung drehen. Somit ist es möglich, dass der Lichtstrahl
L auf der Oberfläche
des fotoempfindlichen Elements 2 stabil mit einer hohen Geschwindigkeit
scannt und ein latentes Bild auf eine stabile Weise ausgebildet
wird.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform
beschränkt,
sondern kann auf verschiedene Weise zusätzlich zu den obigen bevorzugten
Ausführungsformen
in dem Ausmaß abgeändert werden,
um nicht vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise,
obwohl die horizontalen Seitenabschnitte (erste benachbarte Abschnitte) 652a,
die vertikalen Seitenabschnitte (zweite benachbarte Abschnitte) 652b,
die bewegbare Platte 653 und die Drehfedern (Holme) 654 aus
einem Siliziumsubstrat 652 aus einem einzelnen Stück in der
Ausführungsform,
wie sie oben beschrieben ist, gefertigt sind, ist die Struktur der
bewegbaren Platte 653 und der Drehfedern 654 darauf
nicht beschränkt.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Belichtungseinheit anwendbar
sein, die den Deflektor 65 umfasst, in dem die bewegbare
Platte 653 und die Drehfedern 654 aus einem einzelnen
Stück ausgebildet
sind, und die Einzelstückeinheit
ist an dem Rahmen 650, wie es beispielsweise in den 13–16 gezeigt
ist, angebracht. In diesem Deflektor 65 sind die jeweiligen
Drehfedern 654 an horizontalen Seitenabschnitten 650a des
Rahmens 650 fixiert.
-
Die
horizontalen Seitenabschnitte 650a entsprechen den „ersten
benachbarten Abschnitten" der vorliegenden
Erfindung, während
die vertikalen Seitenabschnitte 650b des Rahmens 650 den „zweiten benachbarten
Abschnitten" der
vorliegenden Erfindung entsprechen. Wo die Deflektionsspiegeloberfläche 651 von
der elektromagnetischen Kraft angetrieben wird, ist häufig eine
magnetische Kraftquelle, wie beispielsweise ein Permanentmagnet
und ein Elektromagnet, in der Nähe
zur bewegbaren Platte 653 in der Hauptscannrichtung X angeordnet.
Folglich, wenn ein solches Antriebsverfahren verwendet wird, entspricht
die magnetische Kraftquelle dem „zweiten benachbarten Abschnitt" der vorliegenden
Erfindung.
-
Ferner
trifft in der obigen Ausführungsform der
Lichtstrahl L auf die Deflektionsspiegeloberfläche 651 von unten
entlang der Richtung Y der Drehachse auf, wobei der Lichtstrahl
L von oben entlang der Richtung der Drehachse auftreffen kann.
-
Ferner,
obwohl die optische Scannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
als eine Belichtungseinheit einer Farbbild-Ausbildungsvorrichtung
verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Mit
anderen Worten kann die optische Scannvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung als eine Belichtungseinheit einer Bildausbildungsvorrichtung
verwendet werden, in der ein Lichtstrahl auf einem Latent-Bildträger, wie
beispielsweise einem fotoempfindlichen Element, scannt, um dadurch
ein elektrostatisches latentes Bild auszubilden, wobei das elektrostatische
latente Bild mit einem Toner entwickelt wird und ein Tonerbild ausgebildet
wird. Selbstverständlich
ist die Anwendung der optischen Scannvorrichtung nicht auf eine
Belichtungseinheit beschränkt,
die an einer Bildausbildungsvorrichtung angeordnet ist, sondern
enthält
im Allgemeinen irgendeine optische Scannvorrichtung, die eine Lichtstrahl
veranlasst, auf einer zu scannenden Oberfläche zu scannen.
-
Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde,
ist die Beschreibung nicht dafür
gedacht auf eine beschränkende
Weise ausgelegt zu werden. Verschiedene Modifikationen der offenbarten
Ausführungsform,
genauso wie andere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, werden mit Bezug auf die Beschreibung
der Erfindung für
einen Fachmann ersichtlich.